KR20180025238A - 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 조명 장치, 및 유기 금속 착체 - Google Patents

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구니히코 스즈키
사토시 세오
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Abstract

본 발명은 신규 발광 소자를 제공한다. 또는, 발광 효율이 양호한 발광 소자를 제공한다. 또는, 수명이 긴 발광 소자를 제공한다.
제 1 전극, 제 2 전극, 및 유기 화합물을 포함하는 층을 갖고, 상기 유기 화합물을 포함하는 층은 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 위치하고, 상기 유기 화합물을 포함하는 층은 발광층을 갖고, 상기 발광층은 트리스형 이리듐 착체를 갖고, 상기 이리듐 착체를 그 C3 대칭축 방향에서 2차원적으로 본 경우에 4변 위에 각각 상기 이리듐 착체 중 적어도 하나의 원자를 포함하고, 또한 상기 이리듐 착체를 포함하는 장방형을 상정하여, 상기 장방형의 긴 변의 길이가 최대가 되는 길이를 A로, 그 때의 짧은 변의 길이를 B로 하고, 상기 이리듐 착체를 그 C3 대칭축의 법선 방향에서 2차원적으로 본 경우의 상기 C3 대칭축 방향의 폭을 C로 하였을 때, A×B/C2가 2.5 이상인 발광 소자를 제공한다.

Description

발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 조명 장치, 및 유기 금속 착체{LIGHT-EMITTING ELEMENT, LIGHT-EMITTING DEVICE, ELECTRONIC DEVICE, LIGHTING DEVICE, AND ORGANOMETALLIC COMPLEX}
본 발명의 일 형태는 발광 소자, 디스플레이 모듈, 조명 모듈, 표시 장치, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치에 관한 것이다. 다만, 본 발명의 일 형태는 상기 기술분야에 한정되지 않는다. 본 명세서 등에서 개시(開示)하는 발명의 일 형태가 속하는 기술분야는 물건, 방법, 또는 제조 방법에 관한 것이다. 또는, 본 발명의 일 형태는 공정(process), 기계(machine), 제품(manufacture), 또는 조성물(composition of matter)에 관한 것이다. 따라서, 본 명세서에서 개시하는 본 발명의 일 형태가 속하는 기술분야의 더 구체적인 예로서는, 반도체 장치, 표시 장치, 액정 표시 장치, 발광 장치, 조명 장치, 축전 장치, 기억 장치, 촬상 장치, 이들의 구동 방법, 또는 이들의 제조 방법을 들 수 있다.
유기 화합물을 사용한 일렉트로루미네선스(EL: Electroluminescence)를 이용하는 발광 소자(유기 EL 소자)의 실용화가 진행되고 있다. 이들 발광 소자의 기본적인 구성은 발광 재료를 포함하는 유기 화합물층(EL층)을 한 쌍의 전극들 사이에 끼운 것이다. 이 소자에 전압을 인가하여 캐리어를 주입하고, 상기 캐리어의 재결합 에너지를 이용함으로써, 발광 재료로부터의 발광을 얻을 수 있다.
이러한 발광 소자는 자발광형이기 때문에, 디스플레이의 화소로서 사용하면, 액정에 비하여 시인성이 높고 백라이트가 불필요하다는 등의 장점이 있어, 플랫 패널 디스플레이 소자로서 적합하다. 또한, 이러한 발광 소자를 사용한 디스플레이는 얇고 가볍게 제작할 수 있다는 것도 큰 장점이다. 또한, 응답 속도가 매우 빠르다는 것도 특징 중 하나이다.
또한, 이러한 발광 소자를 사용한 디스플레이는, 형상이 변화되는 구성으로 하는 것도 비교적 용이하기 때문에, 디스플레이나 휴대 기기의 디자인에서의 자유도를 크게 넓힐 수 있다.
또한, 이들 발광 소자는 발광층을 이차원으로 연속하여 형성할 수 있기 때문에, 면발광을 얻을 수 있다. 이것은, 백열 전구나 LED로 대표되는 점광원, 또는 형광등으로 대표되는 선광원으로는 얻기 어려운 특색이기 때문에, 조명 등에 응용할 수 있는 면광원으로서의 이용 가치도 높다.
이와 같이 발광 소자를 사용한 디스플레이나 조명 장치는 다양한 전자 기기에 적합하게 적용되지만, 효율이나 수명이 더 양호한 발광 소자를 위하여 연구 개발이 진행되고 있다.
특허문헌 1은 발광 물질을 배향시켜 성막함으로써 발광 방향을 제어하여, 추출 효율을 개선한 발광 소자에 대하여 개시한 것이다.
일본 공개특허공보 특개2012-129509호
D. Yokoyama, 'Journal of Materials Chemistry', 21, 19187 (2011) P. Liehm 외 5명, 'Applied Physics Letters', 101, 253304 (2012)
본 발명의 일 형태는 신규 발광 소자를 제공하는 것을 과제로 한다. 또는, 발광 효율이 양호한 발광 소자를 제공하는 것을 과제로 한다. 또는, 수명이 긴 발광 소자를 제공하는 것을 과제로 한다. 또는, 신규 유기 금속 착체를 제공하는 것을 과제로 한다. 또는, 평면성 파라미터가 큰 신규 유기 금속 착체를 제공하는 것을 과제로 한다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태에서는, 소비전력이 낮은 발광 장치, 전자 기기, 및 표시 장치를 각각 제공하는 것을 과제로 한다. 또는, 본 발명의 다른 일 형태에서는, 신뢰성이 높은 발광 장치, 전자 기기, 및 표시 장치를 각각 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명은 상술한 과제 중 어느 하나를 해결하면 좋다.
본 발명의 일 형태는 제 1 전극, 제 2 전극, 및 유기 화합물을 포함하는 층을 갖고, 상기 유기 화합물을 포함하는 층은 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 위치하고, 상기 유기 화합물을 포함하는 층은 발광층을 갖고, 상기 발광층은 트리스형 이리듐 착체를 갖고, 상기 이리듐 착체를 그 C3 대칭축 방향에서 2차원적으로 본 경우에 4변 위에 각각 상기 이리듐 착체 중 적어도 하나의 원자를 포함하고, 또한 상기 이리듐 착체를 포함하는 장방형을 상정하여, 상기 장방형의 긴 변의 길이가 최대가 되는 길이를 A로, 그 때의 짧은 변의 길이를 B로 하고, 상기 이리듐 착체를 그 C3 대칭축의 법선 방향에서 2차원적으로 본 경우의 상기 C3 대칭축 방향의 폭을 C로 하였을 때, A×B/C2가 2.5 이상인 발광 소자이다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에 있어서, 상기 이리듐 착체가 트라이아졸 골격을 갖는 배위자 또는 이미다졸 골격을 갖는 배위자를 갖는 발광 소자이다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에 있어서, 상기 A×B/C2가 2.8 이상인 발광 소자이다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에 있어서, 상기 A×B/C2가 3.0 이상인 발광 소자이다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는 상술한 발광 소자와, 트랜지스터 또는 기판을 갖는 발광 장치이다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는 상술한 발광 장치와, 센서, 조작 버튼, 스피커, 또는 마이크로폰을 갖는 전자 기기이다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는 상술한 발광 장치와, 하우징을 갖는 조명 장치이다.
또한, 본 발명의 다른 구성은 아래의 구조식으로 나타내어지는 유기 금속 착체이다.
[화학식 1]
Figure pat00001
또한, 본 발명의 다른 구성은 아래의 구조식으로 나타내어지는 유기 금속 착체이다.
[화학식 2]
Figure pat00002
또한, 본 명세서에서 발광 장치란, 발광 소자를 사용한 화상 표시 디바이스를 포함한다. 또한, 발광 소자에 커넥터, 예를 들어 이방 도전성 필름 또는 TCP(Tape Carrier Package)가 장착된 모듈, TCP 끝에 인쇄 배선 기판이 제공된 모듈, 또는 COG(Chip On Glass) 방식에 의하여 발광 소자에 IC(집적 회로)가 직접 실장된 모듈도 발광 장치에 포함되는 경우가 있다. 또한, 조명 기구 등은 발광 장치를 갖는 경우가 있다.
본 발명의 일 형태에 따르면, 신규 발광 소자를 제공할 수 있다. 또는, 수명이 긴 발광 소자를 제공할 수 있다. 또는, 발광 효율이 양호한 발광 소자를 제공할 수 있다. 또는, 신규 유기 금속 착체를 제공할 수 있다. 또는, 평면성 파라미터가 큰 신규 유기 금속 착체를 제공할 수 있다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태에 따르면, 신뢰성이 높은 발광 장치, 전자 기기, 및 표시 장치를 각각 제공할 수 있다. 또는, 본 발명의 다른 일 형태에 따르면, 소비전력이 낮은 발광 장치, 전자 기기, 및 표시 장치를 각각 제공할 수 있다.
또한, 이들 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 일 형태는 이들 효과 모두를 반드시 가질 필요는 없다. 또한, 이들 외의 효과는 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 저절로 명백해지는 것이며, 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 이들 외의 효과를 추출할 수 있다.
도 1은 평면성 파라미터의 산출 방법을 설명하기 위한 도면.
도 2는 쌍극자 모멘트의 방향과 관측 각도에 따른 발광 강도 변화를 나타낸 도면.
도 3은 발광 소자의 개념도.
도 4는 발광 소자의 제작 방법의 일례를 나타낸 도면.
도 5는 발광 소자의 제작 장치의 일례를 나타낸 도면.
도 6은 액티브 매트릭스형 발광 장치의 개념도.
도 7은 액티브 매트릭스형 발광 장치의 개념도.
도 8은 액티브 매트릭스형 발광 장치의 개념도.
도 9는 패시브 매트릭스형 발광 장치의 개념도.
도 10은 조명 장치를 도시한 도면.
도 11은 전자 기기를 도시한 도면.
도 12는 광원 장치를 도시한 도면.
도 13은 조명 장치를 도시한 도면.
도 14는 조명 장치를 도시한 도면.
도 15는 차재용 표시 장치 및 조명 장치를 도시한 도면.
도 16은 전자 기기를 도시한 도면.
도 17은 전자 기기를 도시한 도면.
도 18은 표시 패널의 구성예를 설명하기 위한 도면.
도 19는 표시 패널의 구성예를 설명하기 위한 도면.
도 20은 발광 소자 1의 휘도-전류 밀도 특성.
도 21은 발광 소자 1의 전류 효율-휘도 특성.
도 22는 발광 소자 1의 휘도-전압 특성.
도 23은 발광 소자 1의 전류-전압 특성.
도 24는 발광 소자 1의 외부 양자 효율-휘도 특성.
도 25는 발광 소자 1의 발광 스펙트럼.
도 26은 발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2의 휘도-전류 밀도 특성.
도 27은 발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2의 전류 효율-휘도 특성.
도 28은 발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2의 휘도-전압 특성.
도 29는 발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2의 전류-전압 특성.
도 30은 발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2의 외부 양자 효율-휘도 특성.
도 31은 발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2의 발광 스펙트럼.
도 32는 발광 소자 3의 휘도-전류 밀도 특성.
도 33은 발광 소자 3의 전류 효율-휘도 특성.
도 34는 발광 소자 3의 휘도-전압 특성.
도 35는 발광 소자 3의 전류-전압 특성.
도 36은 발광 소자 3의 외부 양자 효율-휘도 특성.
도 37은 발광 소자 3의 발광 스펙트럼.
도 38은 [Ir(mpptz-tetmb)3]의 1H-NMR 스펙트럼.
도 39는 [Ir(mpptz-tetmb)3]의 발광 스펙트럼 및 흡수 스펙트럼.
도 40은 발광 소자 4, 발광 소자 5, 및 비교 발광 소자 3의 휘도-전류 밀도 특성.
도 41은 발광 소자 4, 발광 소자 5, 및 비교 발광 소자 3의 전류 효율-휘도 특성.
도 42는 발광 소자 4, 발광 소자 5, 및 비교 발광 소자 3의 휘도-전압 특성.
도 43은 발광 소자 4, 발광 소자 5, 및 비교 발광 소자 3의 전류-전압 특성.
도 44는 발광 소자 4, 발광 소자 5, 및 비교 발광 소자 3의 외부 양자 효율-휘도 특성.
도 45는 발광 소자 4, 발광 소자 5, 및 비교 발광 소자 3의 발광 스펙트럼.
도 46은 [Ir(mpyppy)3]의 1H-NMR 스펙트럼.
도 47은 [Ir(mpyppy)3]의 발광 스펙트럼 및 흡수 스펙트럼.
도 48은 [Ir(mpyppy)3]의 LC-MS 스펙트럼.
도 49는 [Ir(m6bpy)3]의 1H-NMR 스펙트럼.
도 50은 [Ir(m6bpy)3]의 발광 스펙트럼 및 흡수 스펙트럼.
도 51은 [Ir(m6bpy)3]의 LC-MS 스펙트럼.
이하에서, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 자세히 설명한다. 다만, 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 그 범위에서 벗어남이 없이 그 형태 및 자세한 사항을 다양하게 변경할 수 있다는 것은 통상의 기술자라면 쉽게 이해할 수 있다. 따라서, 본 발명은 이하에 기재하는 실시형태의 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다.
도 3의 (A)는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자를 도시한 도면이다. 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자는 제 1 전극(101), 제 2 전극(102), 및 EL층(103)을 갖고, EL층(103)은 발광층(113)을 갖는다. 또한, EL층(103)은 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층 등, 기타 기능층을 가져도 좋다.
본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자에서, 발광층(113)은 트리스형 이리듐 착체를 갖는다. 상기 발광층(113)은 호스트 재료를 더 갖고, 이리듐 착체는 상기 호스트 재료에 분산되어 있는 것이 바람직하다.
여기서, 본 발명자들은 상기 이리듐 착체로서 평면성이 높은 구조를 갖는 이리듐 착체를 사용함으로써, 발광 효율이 양호한 발광 소자를 제공할 수 있다는 것을 찾아냈다.
이리듐 착체의 평면성 산출 방법에 대하여 도 1을 참조하여 설명한다.
우선, 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자에 사용되는 이리듐 착체는 페이셜 트리스형 이리듐 착체이기 때문에, C3 대칭축(161)(도 1의 (B) 참조)이 존재한다. 그 C3 대칭축(161)의 대칭축 방향(163)에서 상기 이리듐 착체를 이차원적으로 본 도면이 도 1의 (A)이다. 도 1의 (A)에서, 각 변 위에 상기 이리듐 착체 중 적어도 하나의 원자(도 1의 (A)에서 파선으로 나타낸 동그라미 안의 원자에 상당함)를 포함하고, 또한 상기 이리듐 착체를 포함하는 장방형(160)을 상정한다. 그 장방형(160)의 긴 변의 길이가 최대가 될 때의 긴 변의 길이를 A로, 그 때의 짧은 변의 길이를 B로 한다. 다음으로, C3 대칭축(161)의 법선 방향(162)에서 상기 이리듐 착체를 이차원적으로 본 도면이 도 1의 (B)이다. 도 1의 (B)에서, C3 대칭축 방향(163)의 폭(두께)을 C로 한다. 이 A, B, 및 C의 3개의 숫자로부터 A×B/C2의 계산식에 의하여 산출된 값이 상기 이리듐 착체의 평면성을 나타내는 값이 된다. 또한, 이 값은 클수록 평면성이 높다.
여기서, 트리스{2-[5-(2-메틸페닐)-4-(3,3',5,5'-테트라메틸-1,1'-바이페닐-4-일)-4H-1,2,4-트라이아졸-3-일-κN2]페닐-κC}이리듐(III)(약칭: [Ir(mpptz-tetmb)3])(구조식(100)), 트리스[2-(6-메틸-5-페닐-4-피리미딘일-κN3)페닐-κC]이리듐(III)(약칭: [Ir(mpppm)3])(구조식(101)), 트리스{2-[1-(4-사이아노-2,6-다이아이소뷰틸페닐)-1H-이미다졸-2-일-κN3]페닐-κC}이리듐(III)(약칭: [Ir(pim-diBuCNp)3])(구조식(102)), 트리스{4'-사이아노-2',6'-다이메틸-3-[3-메틸-{1-(2,4,6-트라이메틸페닐)-1H-1,2,4-트라이아졸-5-일-κN4]-1,1'-바이페닐-4-일-κC}이리듐(III)(약칭: [Ir(MdmCN5btz1-tmp)3])(구조식(103)), 트리스{2-[4-(4-사이아노-2,6-다이아이소뷰틸페닐)-5-(2-메틸페닐)-4H-1,2,4-트라이아졸-3-일-κN2]페닐-κC}이리듐(III)(약칭: [Ir(mpptz-diBuCNp)3])(구조식(104)), 트리스{2-[5-(2-메틸페닐)-4-(2,4,6-트라이메틸페닐)-4H-1,2,4-트라이아졸-3-일-κN2]페닐-κC}이리듐(III)(약칭: [Ir(mpptz-tmp)3])(구조식(105)), 트리스{2-[5-(2-메틸페닐)-4-(2,6-다이아이소프로필페닐)-4H-1,2,4-트라이아졸-3-일-κN2]페닐-κC}이리듐(III)(약칭: [Ir(mpptz-diPrp)3])(구조식(106)), 트리스{2-[5-(2-메틸페닐)-4-(2,6-다이메틸페닐)-4H-1,2,4-트라이아졸-3-일-κN2]페닐-κC]이리듐(III)(약칭: [Ir(mpptz-dmp)3])(구조식(107)), 트리스(2-페닐피리디네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: [Ir(ppy)3])(구조식(108))의 9개의 이리듐 착체에 대하여 평면성 파라미터인 A×B/C2의 값을 산출하였다.
상기 (100) 내지 (108)의 트리스형 이리듐 착체의 구조식은 이하와 같다.
[화학식 3]
Figure pat00003
또한, 평면성 파라미터는, 분자 궤도 계산으로 구조가 최적화된 분자 구조에 대하여 상술한 방법에 의하여 A, B, 및 C의 값을 결정함으로써 산출되었다.
분자 궤도 계산은 양자 화학 계산 프로그램으로서 Gaussian09를 사용하고, 하이 퍼포먼스 컴퓨터(SGI사 제조, ICE X)에 의하여 수행되었다. 기저 함수로서, 수소, 탄소, 질소 원자에는 6-311G(d,p)를, Ir 원자에는 LanL2DZ를 사용하고, 단일항 기저 상태에서의 가장 안정적인 구조를 밀도 범함수법(DFT)으로 계산하였다. 범함수에는 B3PW91을 사용하였다. 상술한 기저 함수에 의하여, 예를 들어 수소 원자의 경우, 3개의 가우스 함수로 표현되는 1s, 하나의 가우스 함수로 표현되는 1s', 1s''의 기저 함수가 고려되고, 또한 탄소 원자의 경우에는 6개의 가우스 함수로 표현되는 1s, 3개의 가우스 함수로 표현되는 2s, 2px, 2py, 2pz, 및 하나의 가우스 함수로 표현되는 2s', 2s'', 2px', 2py', 2pz', 2px'', 2py'', 2pz''의 기저 함수가 고려된다. 여기서는, 궤도의 크기의 차이를 프라임으로 나타내고 있다. 또한, 계산의 정밀도를 향상시키기 위하여, 분극 기저계로서 수소 원자에는 하나의 가우스 함수로 표현되는 p함수(px, py, pz)를, 탄소와 질소 원자에는 하나의 가우스 함수로 표현되는 d함수(dxy, dyz, dzx, dz 2, dx 2 - y 2)를 더하였다. 또한, 대칭성은 C3으로 하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.
[표 1]
Figure pat00004
이와 같이, 같은 트리스형 이리듐 착체이어도, 그 평면성은 구조에 따라 크게 다른 것을 알 수 있다. 상기 파라미터가 더 작은 [Ir(ppy)3]은 구상(球狀)에 가깝고, 파라미터가 큰 [Ir(mpptz-tetmb)3]은 평면성이 높다. 여기서, 상술한 바와 같이, 본 발명자들은 이들 평면성 파라미터가 높고 평면성이 높은, 구체적으로는 A×B/C2의 값이 2.5 이상인 이리듐 착체를 사용한 발광 소자로부터, 매우 양호한 효율로 발광이 얻어지는 것을 찾아냈다.
예를 들어, 이 값이 3.1인 트리스{2-[4-(4-사이아노-2,6-다이아이소뷰틸페닐)-5-(2-메틸페닐)-4H-1,2,4-트라이아졸-3-일-κN2]페닐-κC}이리듐(III)(약칭: [Ir(mpptz-diBuCNp)3])을 사용하여 제작한 발광 소자는, 특별한 광 추출 구조가 제공되지 않아도 33.8%의 매우 높은 외부 양자 효율을 달성할 수 있었다.
주된 트리스형 이리듐 착체의 평면성의 값과, 상기 이리듐 착체를 사용하여 제작한 발광 소자의 외부 양자 효율의 예를 아래의 표에 정리하였다. 다만, 외부 양자 효율은 램버시안(Lambertian)을 가정하여 산출한 것이다. 또한, 고굴절률 기판의 사용 등, 광 추출을 위한 특별한 구조는 적용되지 않았다.
[표 2]
Figure pat00005
이와 같이, 평면성의 높이와 외부 양자 효율의 높이에 상관이 있다는 것을 알 수 있다. 특히, 평면성 파라미터, A×B/C2의 값이 2.5 이상인 이리듐 착체는 외부 양자 효율이 30% 정도로 매우 양호한 효율을 나타내는 것을 알 수 있다. 또한, A×B/C2의 값이 2.5 이상인 것이 바람직하고, 2.8 이상인 것이 더 바람직하고, 3.0 이상인 것이 더욱 바람직하다.
이것은, 이리듐 착체의 평면성이 높으면, 발광층을 형성한 경우에 상기 이리듐 착체의 배향성이 높아지기 때문이라고 생각된다. 이하에서, 발광 물질의 배향과, 외부 양자 효율의 관계에 대하여 설명한다.
외부 양자 효율에 큰 영향을 미치는 인자로서, 광 추출 효율(χ)이 있다. 광 추출 효율(χ)은 발광 장치의 구조나 적층 등에 따라 변동되지만, 유리 기판 위의 유기 EL 소자에서는 일반적으로 20% 내지 30%라고 알려져 있다. 그러나, 이것은 발광이 등방적이라고 가정한 경우의 값이기 때문에, 발광이 이방성인 경우에는 이 값은 변화된다.
발광 재료의 발광은 분자의 전이 쌍극자에 대하여 수직 방향으로 생기는 것이 알려져 있기 때문에, 분자의 배향 상태를 제어하면 광 추출 효율(χ)을 향상시킬 수 있다.
본 발명자들은, 상술한 이리듐 착체에 대하여 소자의 발광 상태로부터 분자 배향을 어림잡았다. 상기 발광 소자의 발광 강도의 방사 각도 의존성(공간 발광 패턴)은 발광 재료의 전이 쌍극자의 공간 분포를 반영한다. 이 공간 분포를 해석할 수 있으면 발광 소자의 배향 상태를 알아볼 수 있다. 이 방법은, 발광 소자의 발광 자체를 관측하고 해석하기 때문에, 발광 재료가 발광하면 그 농도가 옅은 상태라도 발광층 내에서 발광 재료가 어떤 배향 상태에 있는지를 알아볼 수 있다.
실제로는 측정한 발광 강도의 각도 의존성과, 디바이스 시뮬레이터로 발광 분자의 배향을 나타내는 파라미터 a(수학식 1 참조)를 가정하여 산출되는 발광 강도의 각도 의존성의 계산값을 비교함으로써, 타당한 분자 배향 파라미터 a의 값을 어림잡아 발광 소자에서의 발광 물질의 배향 상태를 알아볼 수 있다(비특허문헌 2 참조). 또한, 본 발명자들은 디바이스 시뮬레이터에서 얻어지는 발광 스펙트럼의 형상에도 착안하며, 발광 스펙트럼 형상, 및 각도에 따른 발광 스펙트럼의 형상 변화에 대해서도 실측값과 계산값을 비교하여, 적절한 값을 예측한다. 또한, 실측 및 시뮬레이션에서의 발광 강도로서는, 어느 특정 파장의 발광 강도가 아니라 발광 스펙트럼의 면적 강도를 사용한다. 본 발명자들이 새로 적용한 이들 방법에 의하여, 비특허문헌 2와 달리 파라미터 a를 높은 정밀도로 어림잡을 수 있다.
다음으로, 배향 파라미터 a에 대하여 설명한다. 도 2는 발광 강도의 공간 분포 측정에서의 측정기의 관측 방향과, 기판 위의 전이 쌍극자 모멘트의 각 벡터 성분의 관계를 나타낸 것이다. 전이 쌍극자 모멘트는 벡터이기 때문에, 합성, 분해가 가능하고, 발광층 내의 발광 재료에서의 평균적인 전이 쌍극자 모멘트를, 서로 직교되는 x축 방향의 성분(TEh 성분), y축 방향의 성분(TMh 성분), z축 방향의 성분(TMv 성분)으로 분해시킬 수 있다.
여기서, 상술한 바와 같이 분자로부터의 발광은 전이 쌍극자 모멘트에 대하여 수직인 방향(수직인 면 내 중 어느 방향)으로 방출되는 것이 알려져 있다. 상기 3방향으로 분할된 성분 중 TEh 성분 및 TMh 성분(x축 방향 및 y축 방향)은 기판면에 수평인 전이 쌍극자 모멘트이기 때문에 그 발광 방향은 기판에 대하여 수직이며, 추출하기 쉬운 발광을 나타내는 성분이라고 할 수 있다. 한편, TMv 성분(z축 방향)은 기판면에 수직인 전이 쌍극자 모멘트이기 때문에 그 발광 방향은 기판에 대하여 수평이며, 추출하기 어려운 발광을 나타내는 성분이다.
도 2 중, 각 성분의 벡터를 나타내는 화살표의 중심에 접촉한 도형은 검출기의 방향을 기판 정면(θ=0°)으로부터 기판과 거의 수평(θ=90°)까지 바꿨을 때 그 방향에 있는 검출기에 들어갈 발광 강도를 모식적으로 나타낸 것이며, 중심으로부터의 직선 거리가 강도에 비례한다.
TEh 성분은 광이 방출되는 방향으로 검출기가 존재하기 때문에 기판의 각도를 바꿔도 검출되는 광의 강도(즉, 도면 중 화살표의 중심에 접촉한 도형의 화살표 중심으로부터의 직선 거리)는 일정하고, 도면 중 화살표의 중심에 접촉한 도형은 부채 형상이다. 한편, TMh 성분과 TMv 성분에서의 도면 중 화살표의 중심에 접촉한 도형은 일그러진 부채 형상이며, 기판에 대한 검출기의 각도 θ에 따라 검출되는 광의 강도가 크게 변화되는 것을 나타낸다. 도면에서 알 수 있듯이, TMh 성분은 θ가 작은 영역(기판의 정면 방향에 더 가까운 방향)에서 관측되면 강도가 강하고, TMv 성분은 θ가 큰 영역(기판에 대하여 평행한 방향에 더 가까운 방향)에서 관측되면 강도가 강하다. 이때, 측정기로 측정하는 발광 강도(어떤 각도 θ에서의 파장 λ에 관한 발광 강도:Iλ(θ,λ))는 수학식 1로 표현할 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00006
수학식 중 I TMv, I TMh, I TEh는 도 2에서 배치된 전이 쌍극자로부터 발한 광의 공간 강도 분포를 나타내고, 수학식 중 a는 막면에 수직으로 배치된 전이 쌍극자(TMv 성분)가 존재하는 비율을 나타낸다. 한편, 1-a는 수평으로 배치된 전이 쌍극자(TMh 성분, TEh 성분)가 존재하는 비율을 나타낸다. 즉, a는 발광 분자의 전이 쌍극자의 배향을 나타내는 파라미터라고 간주할 수도 있다.
또한, 수학식 중 a는 전이 쌍극자가 기판에 대하여 완전히 수평 방향으로만 배치되어 있으면 TMv 성분은 없어지기 때문에 a=0이 된다. 한편, 전이 쌍극자가 기판에 대하여 수직 방향으로만 배치되어 있으면 a=1이 된다. 또한, 전이 쌍극자의 방향이 랜덤인 경우에는 전이 쌍극자의 방향은 x축, y축, z축에 대하여 1:1:1로 등방적인 것으로 생각되기 때문에 기판에 수직인 성분(TMv 성분)에 대한 기판에 수평인 성분(TMh 성분 및 TEh 성분)은 1:2가 되므로, a=1/3(약 0.33)이 된다.
여기서, 상술한 바와 같이 I TEh는 각도에 상관없이 그 강도가 일정하지만, I TMv, I TMh는 상술한 바와 같이 검출기에 대한 기판의 각도(θ)에 따라 그 크기가 변화되기 때문에, θ를 바꿔서 발광 강도를 측정함으로써 그 강도의 θ에 대한 변화에서 a의 값을 산출할 수 있다.
또한, 이때, 각도에 따라 그 강도가 변화되지 않는 I TEh는 측정의 방해가 된다. 그러나, 방출되는 광의 전기장의 진폭 방향은 전이 쌍극자 모멘트의 방향과 같기 때문에, I TEh는 S파, I TMv, I TMh는 P파인 것으로부터 기판면에 수직인 방향으로 직선 편광자를 삽입함으로써 TEh 성분을 제외하고 측정할 수 있다.
또한, TMv 성분과 TMh 성분을 비교하면, TMh 성분의 발광 방향이 주로 기판에 대하여 수직 방향, TMv 성분의 발광 방향이 주로 기판에 대하여 수평 방향이지만, 고체로부터의 발광을 얻는 발광 소자에서는 TMv 성분의 발광의 대부분은 전반사되어 외부로 추출할 수 없다. 한편, TMh 성분의 발광은 TMv 성분에 비하여 외부로 추출되기 더 쉽다. 또한, 막 두께가 광학적으로 최적화된 발광 소자에서는 발광 방향이 주로 기판에 대하여 수직 방향인 TMh 성분의 발광이 간섭에 의하여 강해지기 때문에, TMh 성분의 발광 강도가 높아진다(따라서, 발광 효율이 최대화된다). 즉, 배향 파라미터 a가 1에 지나치게 가까운 값이 아닌 한, 막 두께가 광학적으로 최적화된 소자에서는, TMv 성분과 TMh 성분의 발광 강도에 매우 큰 차이가 생긴다. 즉, 발광 효율이 최대화된 발광 소자에서는 관측되는 발광의 대부분이 TMh 성분이다. 이와 같이 TMv 성분과 TMh 성분의 발광 강도의 차이가 큰 경우, 강도가 더 작은 성분(이 경우에는 TMv 성분)의 기여를 발광 강도의 각도 분포로부터 실험적으로 추출하는 것은 어렵다.
그러므로, 본 실시형태에서는, 간섭 효과를 이용하여 정면 방향의 발광 강도를 가능한 한 억제함(즉, TMh 성분의 발광을 광학 간섭을 이용하여 가능한 한 저하시킴)으로써, 파라미터 a의 값을 쉽게 산출할 수 있도록 막 두께를 조절한 소자를 준비하여 측정한다. 구체적으로는, 발광 영역과 음극 사이의 거리를 2분의 nλ(nλ/2)로 함으로써 정면 방향의 휘도를 약하게 한 소자를 제작하고, 이를 사용하여 측정을 수행한다. 막 두께의 조절은 일반적으로 알칼리 금속을 첨가한 전자 수송층의 막을 두껍게 하는 것 등에 의하여 수행하지만 막의 도전성에 한계가 있으므로 구동 전압의 상승이나 캐리어 밸런스의 무너짐 등을 초래하기 쉽다. 그러므로, 이 막 두께의 조절에는, 정공 수송성 재료와, 상기 정공 수송성 재료에 억셉터성을 나타내는 재료를 함유시킨 복합 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 복합 재료는 EL층에서의 정공 주입층에 사용하는 것이 바람직하다. 또는, 전자 주입층과 음극 사이에 사용하여도 좋다.
복합 재료에 사용하는 정공 수송성 재료로서는, 방향족 아민 화합물, 카바졸 유도체, 방향족 탄화수소, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등) 등 다양한 유기 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 복합 재료에 사용하는 정공 수송성 물질로서는, 10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 물질인 것이 바람직하다. 이하에서는, 복합 재료에서의 정공 수송성 재료로서 사용할 수 있는 유기 화합물의 예를 구체적으로 열거한다.
복합 재료에 사용할 수 있는 정공 수송성 재료로서는, N,N'-다이(p-톨릴)-N,N'-다이페닐-p-페닐렌다이아민(약칭: DTDPPA), 4,4'-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: DPAB), N,N'-비스{4-[비스(3-메틸페닐)아미노]페닐}-N,N'-다이페닐-(1,1'-바이페닐)-4,4'-다이아민(약칭: DNTPD), 1,3,5-트리스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]벤젠(약칭: DPA3B) 등의 방향족 아민 화합물, 3-[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCA1), 3,6-비스[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCA2), 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카바졸-3-일)아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCN1), 4,4'-다이(N-카바졸릴)바이페닐(약칭: CBP), 1,3,5-트리스[4-(N-카바졸릴)페닐]벤젠(약칭: TCPB), 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA), 1,4-비스[4-(N-카바졸릴)페닐]-2,3,5,6-테트라페닐벤젠 등의 카바졸 유도체, 2-tert-뷰틸-9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: t-BuDNA), 2-tert-뷰틸-9,10-다이(1-나프틸)안트라센, 9,10-비스(3,5-다이페닐페닐)안트라센(약칭: DPPA), 2-tert-뷰틸-9,10-비스(4-페닐페닐)안트라센(약칭: t-BuDBA), 9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: DNA), 9,10-다이페닐안트라센(약칭: DPAnth), 2-tert-뷰틸안트라센(약칭: t-BuAnth), 9,10-비스(4-메틸-1-나프틸)안트라센(약칭: DMNA), 2-tert-뷰틸-9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]안트라센, 9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]안트라센, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-다이(1-나프틸)안트라센, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-다이(2-나프틸)안트라센, 9,9'-바이안트릴, 10,10'-다이페닐-9,9'-바이안트릴, 10,10'-비스(2-페닐페닐)-9,9'-바이안트릴, 10,10'-비스[(2,3,4,5,6-펜타페닐)페닐]-9,9'-바이안트릴, 안트라센, 테트라센, 루브렌, 페릴렌, 2,5,8,11-테트라(tert-뷰틸)페릴렌 등의 방향족 탄화수소를 들 수 있다. 또한, 이 외에, 펜타센, 코로넨 등도 사용할 수 있다. 바이닐 골격을 갖는 방향족 탄화수소라도 좋고, 바이닐 골격을 갖는 방향족 탄화수소로서는, 예를 들어, 4,4'-비스(2,2-다이페닐바이닐)바이페닐(약칭: DPVBi), 9,10-비스[4-(2,2-다이페닐바이닐)페닐]안트라센(약칭: DPVPA) 등이 있다.
또한, 특히 정공 수송성 재료로서, 4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-6-페닐다이벤조싸이오펜(약칭: DBTFLP-IV), 1,3,5-트라이(다이벤조싸이오펜-4-일)-벤젠(약칭: DBT3P-II), 4,4'-(바이페닐-2,2'-다이일)-비스-다이벤조싸이오펜(약칭: oDBTBP-II), 2,8-다이페닐-4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]다이벤조싸이오펜(약칭: DBTFLP-III), 4-[3-(트라이페닐렌-2-일)페닐]다이벤조싸이오펜(약칭: mDBTPTp-II), 3,6-다이-(다이벤조싸이오펜-4-일)-9-페닐-9H-카바졸(약칭: DBT2PC-II), 4-[3-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]다이벤조싸이오펜(약칭: 2mDBTPPA-II), 4-[3-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]다이벤조퓨란(약칭: 2mDBFPPA-II), 4-[4-(9-페닐안트라센-10-일)페닐]다이벤조싸이오펜(약칭: mDBTPA-II) 등의 다이벤조싸이오펜 유도체 또는 다이벤조퓨란 유도체, 및 1-[3,5-다이(나프탈렌-1-일)페닐]나프탈렌(약칭: N3P), 9-[3,5-다이(페난트렌-9-일)페닐]페난트렌(약칭: Pn3P), 1,2,3,4-테트라페닐나프탈렌(약칭: P4N), 2-[3,5-다이-(나프탈렌-2-일)-페닐]-나프탈렌(약칭: βN3P), 및 9,9'-(바이페닐-3,3'-다이일)-다이-페난트렌(약칭: mPnBP) 등의 나프탈렌 골격, 페난트렌 골격, 또는 트라이페닐렌 골격에 치환기가 결합된, 분자량이 350 이상 2000 이하인 탄화수소 화합물을 사용한 복합 재료는 가시광 영역으로부터 근적외 영역에 걸쳐 흡수가 없기 때문에 상기 복합 재료를 사용하여 제작한 발광 소자를 측정한 결과는 계산 결과와 잘 맞았고, 높은 정밀도로 a의 값을 산출할 수 있다.
또한, 폴리(N-바이닐카바졸)(약칭: PVK)이나 폴리(4-바이닐트라이페닐아민)(약칭: PVTPA), 폴리[N-(4-{N'-[4-(4-다이페닐아미노)페닐]페닐-N'-페닐아미노}페닐)메타크릴아마이드](약칭: PTPDMA), 폴리[N,N'-비스(4-뷰틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘](약칭: Poly-TPD) 등의 고분자 화합물을 사용할 수도 있다.
억셉터성 물질로서는, 7,7,8,8-테트라사이아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노다이메테인(약칭: F4-TCNQ), 클로라닐 등을 들 수 있다. 또한, 전이 금속 산화물을 들 수 있다. 또한, 원소 주기율표의 4족 내지 8족에 속하는 금속의 산화물을 들 수 있다. 구체적으로는, 산화 바나듐, 산화 나이오븀, 산화 탄탈럼, 산화 크로뮴, 산화 몰리브데넘, 산화 텅스텐, 산화 망가니즈, 산화 레늄은 전자 수용성이 높으므로 바람직하다. 그 중에서도 특히 산화 몰리브데넘은 대기 중에서도 안정적이며, 흡습성이 낮아 취급하기 쉽기 때문에 바람직하다.
상기 복합 재료는 도전성이 높으므로, 막을 두껍게 하여도 구동 전압이 상승되기 어렵고, 캐리어 밸런스도 유지할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 이와 같이, 측정에는 일부 특별한 구조를 갖는 발광 소자를 사용하지만, 발광층의 구성은 일반적인 발광 소자와 마찬가지로 형성함으로써 배향의 평가 결과를 같은 발광층의 구성을 갖는 발광 소자의 배향 상태에도 적용할 수 있다.
이와 같은 발광 소자를 실제로 EL 발광시켜, 직선 편광자를 기판에 수직 방향으로 삽입하여 발광 강도의 각도 의존성을 측정한다. 발광 강도는 어느 하나의 파장에서의 강도로서 나타내어도 좋지만 본 발명의 일 형태에서는 발광 스펙트럼 강도를 적분한 값으로 나타내는 것이 더 정확히 검증할 수 있어 바람직하다.
이 실험값을 유기 디바이스 시뮬레이터(semiconducting emissive thin film optics simulator:setfos; 사이버넷 시스템 주식회사 제조)에 의한 계산 결과와 비교함으로써, 상기 발광 소자에서의 a의 값을 산출할 수 있다. 상기 계산에서는, 발광 재료의 스펙트럼 형상, 적층 구조의 막 두께, 굴절률, 소광 계수, 및 발광 영역의 위치·폭을 입력함으로써, 입력한 임의의 a의 값에서 각도 θ에 대한 발광 강도(스펙트럼)를 산출할 수 있다.
또한, 발광 영역의 위치는 측정할 수 없으므로 상정하여 계산한다. 발광 영역의 지정은 발광층의 캐리어 수송성 등으로부터 경험적으로 상정할 수 있으나 막 두께 방향의 한 곳에 고정하기보다 재결합 확률이 가장 높다고 생각되는 발광 위치(예를 들어, 발광층의 전자 수송성이 정공 수송성보다 높으면, 정공 수송층/발광층 계면 근방)를 먼저 고정하고, 그 위치에서 지수 함수적으로 재결합 확률이 감소되도록 발광 영역이 확장된다고 가정하여 계산하면, 실측에 가까운 스펙트럼 형상의 양호한 계산 결과를 얻을 수 있다.
여기서, 각 배향 상태에서의 광 추출 효율에 대하여 생각한다. 전이 쌍극자가 랜덤 배향(a=1/3≒0.33)될 때에 비하여, 기판에 대하여 완전히 수평으로 배향(a=0)될 때는, 랜덤 배향 시에 기판에 수직인 3분의 1의 분자의 전이 쌍극자가 수평 상태가 된다. 그러므로, 기판면에 수평인 전이 쌍극자의 비율은 랜덤 배향 시의 1.5배가 된다.
여기서, 상술한 바와 같이, 최적화된 발광 소자에서 관측되는 발광은 그 대부분이 수평 배향된 분자로부터 방출되는 발광 성분에서 유래하고, 수직 배향되는 분자로부터 방출되는 발광(즉, TMv 성분)은 상대적으로 무시할 수 있을 만큼 미약하다. 따라서, 랜덤 배향인 경우, 3분의 1의 분자로부터의 발광은 실질적으로 추출되지 않았다고 생각할 수 있다. 한편, a가 0인 경우에는 상술한 바와 같이 기판에 수평인 전이 쌍극자의 비율이 랜덤 배향인 경우의 1.5배가 되므로, 관측되는 발광에 기여하는 분자의 비율도 약 1.5배가 되고, 발광의 추출 효율도 약 1.5배가 된다.
이와 같이, 상기 방법에 의하여 산출한 a의 값이 작은 발광 재료(이리듐 착체)를 사용함으로써, 랜덤 배향인 경우와 비교하여 외부로 추출할 수 있는 발광이 증가되어, 광 추출 효율이 높고 발광 효율이 양호한 발광 소자를 얻기 쉬워진다.
상술한 트리스형 이리듐 착체의 평면성의 값과, 상기 이리듐 착체를 사용하여 제작한 발광 소자의 외부 양자 효율의 값을 정리한 표에, 배향 파라미터 a를 더한 것을 이하에 나타낸다.
[표 3]
Figure pat00007
이와 같이, 평면성과 배향성에도 상관이 있고, 평면성이 높은 트리스형 이리듐 착체는, 배향성도 향상되어, 결과적으로 외부 양자 효율이 향상된 것을 알 수 있다. 발광층에서의 이리듐 착체의 배향성 파라미터가 0.25 이하인 발광 소자에서는 매우 양호한 효율로 발광을 얻을 수 있다.
<<발광 소자>>
다음으로, 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자의 예에 대하여 도 3의 (A)를 참조하여 이하에서 자세히 설명한다.
본 실시형태의 발광 소자는 제 1 전극(101)과 제 2 전극(102)으로 이루어지는 한 쌍의 전극과, 제 1 전극(101)과 제 2 전극(102) 사이에 제공된 EL층(103)을 포함한다. 또한, 제 1 전극(101)은 양극으로서 기능하고, 제 2 전극(102)은 음극으로서 기능하는 것으로 하여 이하에서 설명한다.
제 1 전극(101)을 양극으로서 기능시키기 위해서는 일함수가 큰(구체적으로는 4.0eV 이상) 금속, 합금, 도전성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 예를 들어, 산화 인듐-산화 주석(ITO: Indium Tin Oxide), 실리콘 또는 산화 실리콘을 함유한 산화 인듐-산화 주석, 산화 인듐-산화 아연, 산화 텅스텐 및 산화 아연을 함유한 산화 인듐(IWZO) 등을 들 수 있다. 이들의 도전성 금속 산화물막은 일반적으로 스퍼터링법에 의하여 형성되지만, 졸-겔법 등을 응용하여 제작하여도 좋다. 제작 방법의 예로서는 산화 인듐에 대하여 1wt% 내지 20wt%의 산화 아연이 첨가된 타깃을 사용하여 스퍼터링법에 의하여, 산화 인듐-산화 아연을 형성하는 방법 등이 있다. 또한, 산화 인듐에 대하여 산화 텅스텐이 0.5wt% 내지 5wt%, 산화 아연이 0.1wt% 내지 1wt% 함유된 타깃을 사용하여 스퍼터링법에 의하여, 산화 텅스텐 및 산화 아연이 함유된 산화 인듐(IWZO)을 형성할 수도 있다. 이 외에, 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 크로뮴(Cr), 몰리브데넘(Mo), 철(Fe), 코발트(Co), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 또는 금속 재료의 질화물(예를 들어, 질화 타이타늄) 등을 들 수 있다. 그래핀을 사용할 수도 있다. 또한, 후술하는 복합 재료를 EL층(103)에서 제 1 전극(101)과 접촉하는 층에 사용함으로써, 일함수에 상관없이 전극 재료를 선택할 수 있다.
EL층(103)의 적층 구조는 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층, 캐리어 블로킹층, 중간층 등을 적절히 조합하여 구성할 수 있다. 본 실시형태에서는, 제 1 전극(101) 위에 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 발광층(113), 전자 수송층(114), 및 전자 주입층(115)이 이 순서대로 적층된 EL층(103)의 구성에 대하여 설명한다. 각 층을 구성하는 재료의 예에 대하여 이하에 구체적으로 기재한다.
정공 주입층(111)은 정공 주입성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 몰리브데넘 산화물, 바나듐 산화물, 루테늄 산화물, 텅스텐 산화물, 망가니즈 산화물 등을 사용할 수 있다. 이들 외에, 프탈로사이아닌(약칭: H2Pc)이나 구리 프탈로사이아닌(약칭: CuPC) 등의 프탈로사이아닌계 화합물, 4,4'-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: DPAB), N,N'-비스{4-[비스(3-메틸페닐)아미노]페닐}-N,N'-다이페닐-(1,1'-바이페닐)-4,4'-다이아민(약칭: DNTPD) 등의 방향족 아민 화합물, 또는 폴리(3,4-에틸렌다이옥시싸이오펜)/폴리(스타이렌설폰산)(약칭: PEDOT/PSS) 등의 고분자 등, 7,7,8,8-테트라사이아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노다이메테인(약칭: F4-TCNQ), 클로라닐 등에 의해서도 정공 주입층(111)을 형성할 수 있다.
또한, 정공 주입층(111)으로서, 정공 수송성 물질에 억셉터성 물질을 함유시킨 복합 재료를 사용할 수 있다. 또한, 정공 수송성 물질에 억셉터성 물질을 함유시킨 상기 복합 재료를 사용함으로써, 전극의 일함수에 상관없이 전극을 형성하는 재료를 선택할 수 있다. 즉, 제 1 전극(101)으로서 일함수가 큰 재료뿐만 아니라, 일함수가 작은 재료도 사용할 수 있게 된다. 억셉터성 물질로서는, 7,7,8,8-테트라사이아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노다이메테인(약칭: F4-TCNQ), 클로라닐 등을 들 수 있다. 또한, 전이 금속 산화물을 들 수 있다. 또한, 원소 주기율표의 4족 내지 8족에 속하는 금속의 산화물을 들 수 있다. 구체적으로는, 산화 바나듐, 산화 나이오븀, 산화 탄탈럼, 산화 크로뮴, 산화 몰리브데넘, 산화 텅스텐, 산화 망가니즈, 산화 레늄은 전자 수용성이 높으므로 바람직하다. 그 중에서도 특히 산화 몰리브데넘은 대기 중에서도 안정적이며, 흡습성이 낮아 취급하기 쉽기 때문에 바람직하다.
복합 재료에 사용하는 정공 수송성 물질로서는, 방향족 아민 화합물, 카바졸 유도체, 방향족 탄화수소, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등) 등, 각종 유기 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 복합 재료에 사용하는 정공 수송성 물질로서는, 10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 물질인 것이 바람직하다. 이하에서는, 복합 재료에서 정공 수송성 물질로서 사용할 수 있는 유기 화합물을 구체적으로 열거한다.
복합 재료에 사용할 수 있는 정공 수송성 물질로서는, N,N'-다이(p-톨릴)-N,N'-다이페닐-p-페닐렌다이아민(약칭: DTDPPA), 4,4'-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: DPAB), N,N'-비스{4-[비스(3-메틸페닐)아미노]페닐}-N,N'-다이페닐-(1,1'-바이페닐)-4,4'-다이아민(약칭: DNTPD), 1,3,5-트리스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]벤젠(약칭: DPA3B) 등의 방향족 아민 화합물, 3-[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCA1), 3,6-비스[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCA2), 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카바졸-3-일)아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCN1), 4,4'-다이(N-카바졸릴)바이페닐(약칭: CBP), 1,3,5-트리스[4-(N-카바졸릴)페닐]벤젠(약칭: TCPB), 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA), 1,4-비스[4-(N-카바졸릴)페닐]-2,3,5,6-테트라페닐벤젠 등의 카바졸 유도체, 2-tert-뷰틸-9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: t-BuDNA), 2-tert-뷰틸-9,10-다이(1-나프틸)안트라센, 9,10-비스(3,5-다이페닐페닐)안트라센(약칭: DPPA), 2-tert-뷰틸-9,10-비스(4-페닐페닐)안트라센(약칭: t-BuDBA), 9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: DNA), 9,10-다이페닐안트라센(약칭: DPAnth), 2-tert-뷰틸안트라센(약칭: t-BuAnth), 9,10-비스(4-메틸-1-나프틸)안트라센(약칭: DMNA), 2-tert-뷰틸-9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]안트라센, 9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]안트라센, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-다이(1-나프틸)안트라센, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-다이(2-나프틸)안트라센, 9,9'-바이안트릴, 10,10'-다이페닐-9,9'-바이안트릴, 10,10'-비스(2-페닐페닐)-9,9'-바이안트릴, 10,10'-비스[(2,3,4,5,6-펜타페닐)페닐]-9,9'-바이안트릴, 안트라센, 테트라센, 루브렌, 페릴렌, 2,5,8,11-테트라(tert-뷰틸)페릴렌 등의 방향족 탄화수소를 들 수 있다. 또한, 이 외에, 펜타센, 코로넨 등도 사용할 수 있다. 바이닐 골격을 갖는 방향족 탄화수소라도 좋고, 바이닐 골격을 갖는 방향족 탄화수소로서는, 예를 들어, 4,4'-비스(2,2-다이페닐바이닐)바이페닐(약칭: DPVBi), 9,10-비스[4-(2,2-다이페닐바이닐)페닐]안트라센(약칭: DPVPA) 등이 있다.
또한, 폴리(N-바이닐카바졸)(약칭: PVK)이나 폴리(4-바이닐트라이페닐아민)(약칭: PVTPA), 폴리[N-(4-{N'-[4-(4-다이페닐아미노)페닐]페닐-N'-페닐아미노}페닐)메타크릴아마이드](약칭: PTPDMA), 폴리[N,N'-비스(4-뷰틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘](약칭: Poly-TPD) 등의 고분자 화합물을 사용할 수도 있다.
정공 주입층(111)을 형성함으로써, 정공 주입성이 양호하게 되어, 구동 전압이 작은 발광 소자를 얻을 수 있게 된다.
정공 수송층(112)은 정공 수송성 물질을 포함하는 층이다. 정공 수송성 물질로서는, 예를 들어, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: NPB)이나 N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-다이페닐-[1,1'-바이페닐]-4,4'-다이아민(약칭: TPD), 4,4',4''-트리스(N,N-다이페닐아미노)트라이페닐아민(약칭: TDATA), 4,4',4''-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트라이페닐아민(약칭: MTDATA), 4,4'-비스[N-(스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: BSPB), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP) 등의 방향족 아민 화합물 등을 사용할 수 있다. 여기에 열거한 물질은 정공 수송성이 높고, 주로 10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 물질이다. 또한, 상술한 복합 재료에서의 정공 수송성 물질로서 열거한 유기 화합물도 정공 수송층(112)에 사용할 수 있다. 또한, 정공 수송성 물질을 포함하는 층은 단층의 것뿐만 아니라, 상기 물질로 이루어진 층이 2층 이상 적층된 것으로 하여도 좋다.
발광층(113)은 상술한 바와 같이 계산된 평면성 파라미터 A×B/C2가 높은, 구체적으로는 상기 파라미터의 값이 2.5 이상인 트리스형 이리듐 착체가 포함되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 트리스{2-[5-(2-메틸페닐)-4-(3,3',5,5'-테트라메틸-1,1'-바이페닐-4-일)-4H-1,2,4-트라이아졸-3-일-κN2]페닐-κC}이리듐(III)(약칭: [Ir(mpptz-tetmb)3])(구조식(100)), 트리스[2-(6-메틸-5-페닐-4-피리미딘일-κN3)페닐-κC]이리듐(III)(약칭: [Ir(mpppm)3])(구조식(101)), 트리스{2-[1-(4-사이아노-2,6-다이아이소뷰틸페닐)-1H-이미다졸-2-일-κN3]페닐-κC}이리듐(III)(약칭: [Ir(pim-diBuCNp)3])(구조식(102)), 트리스{4'-사이아노-2',6'-다이메틸-3-[3-메틸-1-(2,4,6-트라이메틸페닐)-1H-1,2,4-트라이아졸-5-일-κN4]-1,1'-바이페닐-4-일-κC}이리듐(III)(약칭: [Ir(MdmCN5btz1-tmp)3])(구조식(103)), 트리스{2-[4-(4-사이아노-2,6-다이아이소뷰틸페닐)-5-(2-메틸페닐)-4H-1,2,4-트라이아졸-3-일-κN2]페닐-κC}이리듐(III)(약칭: [Ir(mpptz-diBuCNp)3])(구조식(104)), 트리스{2-[5-(2-메틸페닐)-4-(2,4,6-트라이메틸페닐)-4H-1,2,4-트라이아졸-3-일-κN2]페닐-κC}이리듐(III)(약칭: [Ir(mpptz-tmp)3])(구조식(105)) 등이 특히 바람직하다. 상기 이리듐 착체를 사용한 발광층은 효율이 좋은 인광 발광을 나타내기 때문에, 외부 양자 효율이 높은 발광 소자를 얻을 수 있다.
또한, 발광 소자는 발광층으로서, 형광 발광 물질을 포함하고 형광 발광을 나타내는 층, 다른 인광 발광 물질을 포함하고 인광 발광을 나타내는 층, 및 열 활성화 지연 형광(TADF)을 발하는 물질을 포함하고 TADF를 나타내는 층을 가져도 좋다. 또한, 단층이어도 좋고, 복수의 층으로 이루어져도 좋다. 복수의 층으로 이루어지는 발광층을 형성하는 경우, 인광 발광 물질이 포함되는 층과 형광 발광 물질이 포함되는 층이 적층되어도 좋다. 이때, 인광 발광 물질이 포함되는 층에는, 후술하는 들뜬 복합체를 이용하는 것이 바람직하다.
형광 발광 물질로서는, 예를 들어 이하와 같은 물질을 사용할 수 있다. 또한, 이들 외의 형광 발광 물질도 사용할 수 있다. 5,6-비스[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-2,2'-바이피리딘(약칭: PAP2BPy), 5,6-비스[4'-(10-페닐-9-안트릴)바이페닐-4-일]-2,2'-바이피리딘(약칭: PAPP2BPy), N,N'-다이페닐-N,N'-비스[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6FLPAPrn), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6mMemFLPAPrn), N,N'-비스[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N,N'-다이페닐스틸벤 -4,4'-다이아민(약칭: YGA2S), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(10-페닐-9-안트릴)트라이페닐아민(약칭: YGAPA), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(9,10-다이페닐-2-안트릴)트라이페닐아민(약칭: 2YGAPPA), N,9-다이페닐-N-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCAPA), 페릴렌, 2,5,8,11-테트라(tert-뷰틸)페릴렌(약칭: TBP), 4-(10-페닐-9-안트릴)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBAPA), N,N''-(2-tert-뷰틸안트라센-9,10-다이일다이-4,1-페닐렌)비스[N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민](약칭: DPABPA), N,9-다이페닐-N-[4-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCAPPA), N-[4-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPAPPA), N,N,N',N',N'',N'',N''',N'''-옥타페닐다이벤조[g,p]크리센-2,7,10,15-테트라아민(약칭: DBC1), 쿠마린30, N-(9,10-다이페닐-2-안트릴)-N,9-다이페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCAPA), N-[9,10-비스(1,1'-바이페닐-2-일)-2-안트릴]-N,9-다이페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCABPhA), N-(9,10-다이페닐-2-안트릴)-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPAPA), N-[9,10-비스(1,1'-바이페닐-2-일)-2-안트릴]-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPABPhA), 9,10-비스(1,1'-바이페닐-2-일)-N-[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N-페닐안트라센-2-아민(약칭: 2YGABPhA), N,N,9-트라이페닐안트라센-9-아민(약칭: DPhAPhA), 쿠마린545T, N,N'-다이페닐퀴나크리돈(약칭: DPQd), 루브렌, 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)아세나프트[1,2-a]플루오란텐-3,10-다이아민(약칭: p-mPhAFD), 2-{2-아이소프로필-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCJTI), 2-{2-tert-뷰틸-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCJTB), 2-(2,6-비스{2-[4-(다이메틸아미노)페닐]에텐일}-4H-피란-4-일리덴)프로페인다이나이트릴(약칭: BisDCM), 2-{2,6-비스[2-(8-메톡시-1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: BisDCJTM) 등을 들 수 있다. 특히, 1,6FLPAPrn이나 1,6mMemFLPAPrn과 같은 피렌다이아민 화합물로 대표되는 축합 방향족 다이아민 화합물은 정공 트랩성이 높고, 발광 효율이나 신뢰성이 우수하기 때문에 바람직하다.
발광층(113)에서 인광 발광 물질로서 사용할 수 있는 재료의 예로서는 다음과 같은 재료를 들 수 있다. 트리스{2-[5-(2-메틸페닐)-4-(2,6-다이메틸페닐)-4H-1,2,4-트라이아졸-3-일-κN2]페닐-κC}이리듐(III)(약칭: [Ir(mpptz-dmp)3]), 트리스(5-메틸-3,4-다이페닐-4H-1,2,4-트라이아졸레이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(Mptz)3]), 트리스[4-(3-바이페닐)-5-아이소프로필-3-페닐-4H-1,2,4-트라이아졸레이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(iPrptz-3b)3])과 같은 4H-트라이아졸 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체나, 트리스[3-메틸-1-(2-메틸페닐)-5-페닐-1H-1,2,4-트라이아졸레이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(Mptz1-mp)3]), 트리스(1-메틸-5-페닐-3-프로필-1H-1,2,4-트라이아졸레이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(Prptz1-Me)3])과 같은 1H-트라이아졸 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체나, fac-트리스[1-(2,6-다이아이소프로필페닐)-2-페닐-1H-이미다졸]이리듐(III)(약칭: [Ir(iPrpmi)3]), 트리스[3-(2,6-다이메틸페닐)-7-메틸이미다조[1,2-f]페난트리디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(dmpimpt-Me)3])과 같은 이미다졸 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체나, 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C2']이리듐(III)테트라키스(1-피라졸릴)보레이트(약칭: FIr6), 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C2']이리듐(III)피콜리네이트(약칭: FIrpic), 비스{2- [3',5'-비스(트라이플루오로메틸)페닐]피리디네이토-N,C2'}이리듐(III)피콜리네이트(약칭: [Ir(CF3ppy)2(pic)]), 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C2']이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: FIracac)와 같은 전자 흡인기를 갖는 페닐피리딘 유도체를 배위자로 하는 유기 금속 이리듐 착체를 들 수 있다. 이들은 청색의 인광 발광을 나타내는 화합물이고, 440nm 내지 520nm에 발광의 피크를 갖는 화합물이다.
또한, 트리스(4-메틸-6-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppm)3]), 트리스(4-t-뷰틸-6-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tBuppm)3]), (아세틸아세토네이토)비스(6-메틸-4-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppm)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스(6-tert-뷰틸-4-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tBuppm)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스[6-(2-노보닐)-4-페닐피리미디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(nbppm)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스[5-메틸-6-(2-메틸페닐)-4-페닐피리미디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(mpmppm)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스(4,6-다이페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(dppm)2(acac)])과 같은 피리미딘 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체나, (아세틸아세토네이토)비스(3,5-다이메틸-2-페닐피라지네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppr-Me)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스(5-아이소프로필-3-메틸-2-페닐피라지네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppr-iPr)2(acac)])과 같은 피라진 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체나, 트리스(2-페닐피리디네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: [Ir(ppy)3]), 비스(2-페닐피리디네이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(ppy)2(acac)]), 비스(벤조[h]퀴놀리네이토)이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(bzq)2(acac)]), 트리스(벤조[h]퀴놀리네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(bzq)3]), 트리스(2-페닐퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: [Ir(pq)3]), 비스(2-페닐퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(pq)2(acac)])와 같은 피리딘 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체 외에, 트리스(아세틸아세토네이토)(모노페난트롤린)터븀(III)(약칭: [Tb(acac)3(Phen)])과 같은 희토류 금속 착체를 들 수 있다. 이들은 주로 녹색 인광 발광을 나타내는 화합물이고, 500nm 내지 600nm에서 발광 피크를 갖는다. 또한, 피리미딘 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체는, 신뢰성이나 발광 효율도 매우 우수하기 때문에, 특히 바람직하다.
또한, (다이아이소뷰틸메타네이토)비스[4,6-비스(3-메틸페닐)피리미디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(5mdppm)2(dibm)]), 비스[4,6-비스(3-메틸페닐)피리미디네이토](다이피발로일메타네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(5mdppm)2(dpm)]), 비스[4,6-다이(나프탈렌-1-일)피리미디네이토](다이피발로일메타네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(d1npm)2(dpm)])과 같은 피리미딘 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체나, (아세틸아세토네이토)비스(2,3,5-트라이페닐피라지네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tppr)2(acac)]), 비스(2,3,5-트라이페닐피라지네이토)(다이피발로일메타네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tppr)2(dpm)]), (아세틸아세토네이토)비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)퀴녹살리네이토)]이리듐(III)(약칭: [Ir(Fdpq)2(acac)])과 같은 피라진 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체나, 트리스(1-페닐아이소퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: [Ir(piq)3]), 비스(1-페닐아이소퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(piq)2(acac)])와 같은 피리딘 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체 외에, 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르피린백금(II)(약칭: PtOEP)과 같은 백금 착체나, 트리스(1,3-다이페닐-1,3-프로페인다이오네이토)(모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: [Eu(DBM)3(Phen)]), 트리스[1-(2-테노일)-3,3,3-트라이플루오로아세토네이토](모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: [Eu(TTA)3(Phen)])과 같은 희토류 금속 착체를 들 수 있다. 이들은 적색 인광 발광을 나타내는 화합물이며, 600nm 내지 700nm에서 발광 피크를 갖는다. 또한, 피라진 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체는, 색도가 좋은 적색 발광이 얻어진다.
또한, 상술한 인광성 화합물 외에, 다양한 인광성 발광 재료를 선택하여 사용하여도 좋다.
TADF 재료로서는 풀러렌 및 그 유도체, 아크리딘 및 그 유도체, 에오신 유도체 등을 사용할 수 있다. 또한, 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 주석(Sn), 백금(Pt), 인듐(In), 또는 팔라듐(Pd) 등을 포함하는 금속 함유 포르피린을 사용할 수 있다. 상기 금속 함유 포르피린으로서는, 예를 들어 이하의 구조식으로 나타내어지는 프로토포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(Proto IX)), 메소포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(Meso IX)), 헤마토포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(Hemato IX)), 코프로포르피린테트라메틸에스터-플루오린화 주석 착체(SnF2(Copro III-4Me)), 옥타에틸포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(OEP)), 에티오포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(Etio I)), 옥타에틸포르피린-염화 백금 착체(PtCl2OEP) 등도 들 수 있다.
[화학식 4]
Figure pat00008
또한, 이하의 구조식으로 나타내어지는 2-바이페닐-4,6-비스(12-페닐인돌로[2,3-a]카바졸-11-일)-1,3,5-트라이아진(약칭: PIC-TRZ)이나, 9-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)-9'-페닐-9H,9'H-3,3'-바이카바졸(약칭: PCCzTzn), 2-{4-[3-(N-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸-9-일]페닐}-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: PCCzPTzn), 2-[4-(10H-페녹사진-10-일)페닐]-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: PXZ-TRZ), 3-[4-(5-페닐-5,10-다이하이드로페나진-10-일)페닐]-4,5-다이페닐-1,2,4-트라이아졸(약칭: PPZ-3TPT), 3-(9,9-다이메틸-9H-아크리딘-10-일)-9H-크산텐-9-온(약칭: ACRXTN), 비스[4-(9,9-다이메틸-9,10-다이하이드로아크리딘)페닐]설폰(약칭: DMAC-DPS), 10-페닐-10H,10'H-스파이로[아크리딘-9,9'-안트라센]-10'-온(약칭: ACRSA) 등의 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리와 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 양쪽을 갖는 헤테로 고리 화합물도 사용할 수 있다. 상기 헤테로 고리 화합물은 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리 및 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 갖기 때문에, 전자 수송성 및 정공 수송성이 둘 다 높아 바람직하다. 또한, π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리와 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리가 직접 결합된 물질은, π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리의 도너성(donor property) 및 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리의 억셉터성이 둘 다 증가되어 S1 준위와 T1 준위의 에너지 차이가 작아지기 때문에 열활성화 지연 형광을 효율적으로 얻을 수 있어 특히 바람직하다. 또한, π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 대신에 사이아노기와 같은 전자 흡인기가 결합된 방향족 고리를 사용하여도 좋다.
[화학식 5]
Figure pat00009
발광층의 호스트 재료로서 형광 발광 물질을 사용하는 경우에는, 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), 9-페닐-10-{4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)-바이페닐-4'-일}안트라센(약칭: FLPPA) 등의 안트라센 골격을 갖는 재료가 적합하다. 안트라센 골격을 갖는 물질을 형광 발광 물질의 호스트 재료로서 사용하면, 발광 효율 및 내구성 모두가 양호한 발광층을 구현할 수 있다. 특히, CzPA, cgDBCzPA, 2mBnfPPA, 및 PCzPA는 특성이 우수하기 때문에 바람직하다.
상기 재료 외의 재료를 호스트 재료로서 사용하는 경우, 전자 수송성을 갖는 재료나 정공 수송성을 갖는 재료 등 다양한 캐리어 수송 재료를 사용할 수 있다.
전자 수송성을 갖는 재료로서는 예를 들어, 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-벤즈옥사졸릴)페놀레이토]아연(II)(약칭: ZnPBO), 비스[2-(2-벤조싸이아졸릴)페놀레이토]아연(II)(약칭: ZnBTZ) 등의 금속 착체나, 2-(4-바이페닐릴)-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸(약칭: PBD), 3-(4-바이페닐릴)-4-페닐-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,2,4-트라이아졸(약칭: TAZ), 1,3-비스[5-(p-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸-2-일]벤젠(약칭: OXD-7), 9-[4-(5-페닐-1,3,4-옥사다이아졸-2-일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CO11), 2,2',2''-(1,3,5-벤젠트라이일)트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸)(약칭: TPBI), 2-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤즈이미다졸(약칭: mDBTBIm-II) 등의 폴리아졸 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물이나 2-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTPDBq-II), 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II), 2-[3'-(9H-카바졸-9-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f, h]퀴녹살린(약칭: 2mCzBPDBq), 4,6-비스[3-(페난트렌-9-일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mPnP2Pm), 4,6-비스[3-(4-다이벤조싸이엔일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mDBTP2Pm-II) 등의 다이아진 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물이나, 3,5-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리딘(약칭: 35DCzPPy), 1,3,5-트라이[3-(3-피리딜)페닐]벤젠(약칭: TmPyPB) 등의 피리딘 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물을 들 수 있다. 상술한 것 중에서도 다이아진 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물이나 피리딘 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물은 신뢰성이 양호하기 때문에 바람직하다. 특히, 다이아진(피리미딘이나 피라진) 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물은 전자 수송성이 높고, 구동 전압 저감에도 기여한다.
정공 수송성을 갖는 재료로서는, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: NPB), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-다이페닐-[1,1'-바이페닐]-4,4'-다이아민(약칭: TPD), 4,4'-비스[N-(스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: BSPB), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP), 4-페닐-3'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: mBPAFLP), 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBA1BP), 4,4'-다이페닐-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBBi1BP), 4-(1-나프틸)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBANB), 4,4'-다이(1-나프틸)-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBNBB), 9,9-다이메틸-N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]플루오렌-2-아민(약칭: PCBAF), N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-아민(약칭: PCBASF) 등의 방향족 아민 골격을 갖는 화합물이나, 1,3-비스(N-카바졸릴)벤젠(약칭: mCP), 4,4'-다이(N-카바졸릴)바이페닐(약칭: CBP), 3,6-비스(3,5-다이페닐페닐)-9-페닐카바졸(약칭: CzTP), 3,3'-비스(9-페닐-9H-카바졸)(약칭: PCCP) 등의 카바졸 골격을 갖는 화합물이나, 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), 4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-6-페닐다이벤조싸이오펜(약칭: DBTFLP-IV) 등의 싸이오펜 골격을 갖는 화합물이나, 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조퓨란)(약칭: DBF3P-II), 4-{3-[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]페닐}다이벤조퓨란(약칭: mmDBFFLBi-II) 등의 퓨란 골격을 갖는 화합물을 들 수 있다. 상술한 것 중에서도 방향족 아민 골격을 갖는 화합물이나 카바졸 골격을 갖는 화합물은 신뢰성이 양호하고, 또한 정공 수송성이 높고, 구동 전압 저감에도 기여하기 때문에 바람직하다. 또한, 상술한 정공 수송성 재료 외에, 다양한 물질 중에서 정공 수송성 재료를 사용하여도 좋다.
발광 물질로서 형광 발광 물질을 사용하는 경우에는, 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), 9-페닐-10-{4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)-바이페닐-4'-일}-안트라센(약칭: FLPPA) 등의 안트라센 골격을 갖는 재료가 적합하다. 안트라센 골격을 갖는 물질을 형광 발광 물질의 호스트 재료로서 사용하면, 발광 효율 및 내구성 둘 다 양호한 발광층을 구현할 수 있다. 특히, CzPA, cgDBCzPA, 2mBnfPPA, 및 PCzPA는 특성이 우수하기 때문에 바람직하다.
또한, 호스트 재료는 복수 종류의 물질을 혼합한 재료이어도 좋고, 혼합된 호스트 재료를 사용하는 경우에는 전자 수송성을 갖는 재료와 정공 수송성을 갖는 재료를 혼합하는 것이 바람직하다. 전자 수송성을 갖는 재료와 정공 수송성을 갖는 재료를 혼합함으로써, 발광층(113)의 수송성을 쉽게 조정할 수 있어 재결합 영역을 쉽게 제어할 수 있다. 정공 수송성을 갖는 재료와 전자 수송성을 갖는 재료의 함유량의 비율은 정공 수송성을 갖는 재료:전자 수송성을 갖는 재료= 1:9 내지 9:1로 하면 좋다.
또한, 이들 혼합된 호스트 재료끼리로 들뜬 복합체를 형성하여도 좋다. 상기 들뜬 복합체는 형광 발광 물질, 인광 발광 물질, 및 TADF 재료의 가장 낮은 에너지 측의 흡수대의 파장과 겹치는 발광을 나타내는 들뜬 복합체를 형성하는 조합을 선택함으로써, 에너지 이동이 더 원활하게 수행되어 발광을 효율적으로 얻을 수 있게 된다. 또한, 상기 구성은 구동 전압도 저하되기 때문에 바람직하다.
상술한 구성을 갖는 발광층(113)은 진공 증착법에 의한 공증착이나, 혼합 용액을 사용한 그라비어 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 잉크젯법, 스핀 코팅법, 딥 코팅법 등에 의하여 제작될 수 있다.
전자 수송층(114)은 전자 수송성을 갖는 물질을 포함하는 층이다. 전자 수송성을 갖는 물질로서는, 상기 호스트 재료에 사용할 수 있는 전자 수송성을 갖는 재료로서 예로 든 재료나, 안트라센 골격을 갖는 재료를 사용할 수 있다.
또한, 전자 수송층과 발광층 사이에 전자 캐리어의 이동을 제어하는 층을 제공하여도 좋다. 이것은 상술한 전자 수송성이 높은 재료에 전자 트랩성이 높은 물질을 소량 첨가한 층이고, 전자 캐리어의 이동을 억제함으로써, 캐리어 밸런스를 조절할 수 있다. 이와 같은 구성은, 전자가 발광층을 통과하는 것으로 인하여 발생되는 문제(예를 들어, 소자 수명의 저하)의 억제에 큰 효과를 발휘한다.
또한, 전자 수송층(114)과 제 2 전극(102) 사이에, 제 2 전극(102)과 접촉하는 전자 주입층(115)을 제공하여도 좋다. 전자 주입층(115)으로서는, 플루오린화 리튬(LiF), 플루오린화 세슘(CsF), 플루오린화 칼슘(CaF2) 등의 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 또는 이들의 화합물을 사용할 수 있다. 예를 들어, 전자 수송성을 갖는 물질로 이루어지는 층 내에 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 또는 이들의 화합물을 함유시킨 것을 사용할 수 있다. 또한, 전자 주입층(115)에 전자화물(electride)을 사용하여도 좋다. 전자화물로서는, 예를 들어, 칼슘과 알루미늄의 혼합 산화물에 전자를 고농도로 첨가한 물질 등을 들 수 있다. 또한, 전자 주입층(115)으로서, 전자 수송성을 갖는 물질로 이루어지는 층 내에 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 함유시킨 것을 사용함으로써, 제 2 전극(102)으로부터의 전자 주입이 효율적으로 수행되기 때문에 더 바람직하다.
또한, 전자 주입층(115) 대신에 전하 발생층(116)을 제공하여도 좋다(도 3의 (B) 참조). 전하 발생층(116)은 전위의 인가에 의하여 상기 층의 음극 측에 접촉하는 층에 정공을, 양극 측에 접촉하는 층에 전자를 주입할 수 있는 층을 말한다. 전하 발생층(116)에는 적어도 P형층(117)이 포함된다. P형층(117)은 상술한 정공 주입층(111)을 구성할 수 있는 재료로서 열거한 복합 재료를 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 또한, P형층(117)은 복합 재료를 구성하는 재료로서 상술한 억셉터 재료를 포함하는 막과 정공 수송성 재료를 포함하는 막을 적층하여 구성하여도 좋다. P형층(117)에 전위를 인가함으로써, 전자 수송층(114)에 전자가, 음극인 제 2 전극(102)에 정공이 주입되어, 발광 소자가 동작한다. 이때, 전자 수송층(114)에서 전하 발생층(116)에 접촉되는 위치에, 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 포함하는 층이 존재함으로써, 발광 소자의 구동 시간의 축적에 따른 휘도 저하가 억제되어, 수명이 긴 발광 소자를 얻을 수 있다.
또한, 전하 발생층(116)에는 P형층(117) 외에, 전자 릴레이층(118) 및 전자 주입 버퍼층(119) 중 어느 한쪽 또는 양쪽 모두가 제공되는 것이 바람직하다.
전자 릴레이층(118)은 적어도 전자 수송성을 갖는 물질을 포함하고, 전자 주입 버퍼층(119)과 P형층(117)의 상호 작용을 방지하여 전자를 원활하게 이동시키는 기능을 갖는다. 전자 릴레이층(118)에 포함되는 전자 수송성을 갖는 물질의 LUMO 준위는 P형층(117)에서의 억셉터성 물질의 LUMO 준위와, 전자 수송층(114)에서의 전하 발생층(116)에 접촉하는 층에 포함되는 물질의 LUMO 준위 사이인 것이 바람직하다. 전자 릴레이층(118)에 사용되는 전자 수송성을 갖는 물질에서의 LUMO 준위의 구체적인 에너지 준위는 -5.0eV 이상, 바람직하게는 -5.0eV 이상 -3.0eV 이하인 것이 좋다. 또한, 전자 릴레이층(118)에 사용되는 전자 수송성을 갖는 물질로서는 프탈로사이아닌계 재료 또는 금속-산소 결합과 방향족 배위자를 갖는 금속 착체를 사용하는 것이 바람직하다.
전자 주입 버퍼층(119)에는, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 및 이들의 화합물(알칼리 금속 화합물(산화 리튬 등의 산화물, 할로젠화물, 탄산 리튬이나 탄산 세슘 등의 탄산염을 포함함), 알칼리 토금속 화합물(산화물, 할로젠화물, 탄산염을 포함함), 또는 희토류 금속의 화합물(산화물, 할로젠화물, 탄산염을 포함함)) 등 전자 주입성이 높은 물질을 사용할 수 있다.
또한, 전자 주입 버퍼층(119)이 전자 수송성을 갖는 물질과 도너성 물질을 포함하여 형성되는 경우에는, 도너성 물질로서 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 및 이들의 화합물(알칼리 금속 화합물(산화 리튬 등의 산화물, 할로젠화물, 탄산 리튬이나 탄산 세슘 등의 탄산염을 포함함), 알칼리 토금속 화합물(산화물, 할로젠화물, 탄산염을 포함함), 또는 희토류 금속의 화합물(산화물, 할로젠화물, 탄산염을 포함함))을 사용할 수 있고, 이 외에도 테트라싸이아나프타센(약칭: TTN), 니켈로센, 데카메틸니켈로센 등의 유기 화합물을 사용할 수도 있다. 또한, 전자 수송성을 갖는 물질로서는, 상술한 전자 수송층(114)을 구성하는 재료와 비슷한 재료를 사용하여 형성할 수 있다.
제 2 전극(102)을 형성하는 물질로서는, 일함수가 작은(구체적으로는 3.8eV 이하) 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 이와 같은 음극 재료의 구체적인 예로서는, 리튬(Li)이나 세슘(Cs) 등의 알칼리 금속, 및 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 등의 원소 주기율표의 1족 또는 2족에 속하는 원소, 및 이들을 포함하는 합금(MgAg, AlLi), 유로퓸(Eu), 이터븀(Yb) 등의 희토류 금속, 및 이들을 포함하는 합금 등을 들 수 있다. 다만, 제 2 전극(102)과 전자 수송층 사이에 전자 주입층을 제공함으로써, 일함수의 크기에 상관없이 Al, Ag, ITO, 실리콘, 또는 산화 실리콘을 함유하는 산화 인듐-산화 주석 등 다양한 도전성 재료를 제 2 전극(102)에 사용할 수 있다. 이들 도전성 재료는 진공 증착법이나 스퍼터링법 등의 건식법, 잉크젯법, 스핀 코팅법 등을 사용하여 성막할 수 있다. 또한, 졸-겔법을 이용하여 습식법으로 형성하여도 좋고, 금속 재료의 페이스트를 사용하여 습식법으로 형성하여도 좋다.
또한, EL층(103)의 형성 방법으로서는, 건식법, 습식법을 불문하고 다양한 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 진공 증착법, 그라비어 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 스크린 인쇄법, 잉크젯법, 또는 스핀 코팅법 등을 이용하여도 좋다.
여기서, 액적 토출법을 사용하여 EL층(786)을 형성하는 방법에 대하여 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4의 (A) 내지 (D)는 EL층(786)의 제작 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
우선, 평탄화 절연막(770) 위에 도전막(772)이 형성되고, 도전막(772)의 일부를 덮도록 절연막(730)이 형성된다(도 4의 (A) 참조).
다음으로, 절연막(730)의 개구인 도전막(772)의 노출 부분에 액적 토출 장치(783)에서 액적(784)을 토출하여, 조성물을 포함하는 층(785)을 형성한다. 액적(784)은 용매를 포함하는 조성물이며 도전막(772) 위에 부착된다(도 4의 (B) 참조).
또한, 액적(784)을 토출하는 공정을 감압하에서 수행하여도 좋다.
다음으로, 조성물을 포함하는 층(785)으로부터 용매를 제거하여 고체화함으로써 EL층(786)을 형성한다(도 4의 (C) 참조).
또한, 용매의 제거 방법으로서는 건조 공정 또는 가열 공정을 수행하면 좋다.
다음으로, EL층(786) 위에 도전막(788)을 형성하여 발광 소자(782)를 형성한다(도 4의 (D) 참조).
이와 같이, EL층(786)의 형성을 액적 토출법으로 수행하면 선택적으로 조성물을 토출할 수 있기 때문에, 재료의 낭비를 삭감할 수 있다. 또한, 형상을 가공하기 위한 리소그래피 공정 등도 필요하지 않아, 공정도 간략화할 수 있으므로 저비용화를 달성할 수 있다.
또한, 상술한 액적 토출법이란, 조성물의 토출구를 갖는 노즐, 또는 하나 또는 복수의 노즐을 갖는 헤드 등 액적을 토출하는 수단을 갖는 것의 총칭으로 한다.
다음으로, 액적 토출법에 사용하는 액적 토출 장치에 대하여 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5는 액적 토출 장치(1400)를 설명하기 위한 개념도이다.
액적 토출 장치(1400)는 액적 토출 수단(1403)을 갖는다. 또한, 액적 토출 수단(1403)은 헤드(1405), 헤드(1412), 및 헤드(1416)를 갖는다.
헤드(1405) 및 헤드(1412)는 제어 수단(1407)에 접속되고, 이 제어 수단이 컴퓨터(1410)에 의하여 제어됨으로써, 미리 프로그래밍된 패턴으로 묘화할 수 있다.
또한, 묘화하는 타이밍으로서는, 예를 들어 기판(1402) 위에 형성된 마커(1411)를 기준으로 수행하면 좋다. 또는, 기판(1402)의 가장자리를 기준으로 하여 기준점을 확정시켜도 좋다. 여기서는, 마커(1411)를 촬상 수단(1404)으로 검출하여, 화상 처리 수단(1409)에 의하여 디지털 신호로 변환한 것을 컴퓨터(1410)로 인식한 후, 제어 신호를 발생시켜 제어 수단(1407)에 보낸다.
촬상 수단(1404)으로서는, 전하 결합 소자(CCD)나 상보형 금속 산화물 반도체(CMOS)를 이용한 이미지 센서 등을 사용할 수 있다. 또한, 기판(1402) 위에 형성되어야 할 패턴의 정보는 기억 매체(1408)에 저장된 것이며, 이 정보에 의거하여 제어 수단(1407)에 제어 신호를 보냄으로써, 액적 토출 수단(1403)의 헤드(1405), 헤드(1412), 및 헤드(1416) 각각을 개별적으로 제어할 수 있다. 토출되는 재료는 재료 공급원(1413), 재료 공급원(1414), 및 재료 공급원(1415)으로부터 배관을 통하여 헤드(1405), 헤드(1412), 및 헤드(1416)에 각각 공급된다.
헤드(1405), 헤드(1412), 헤드(1416) 내부는 점선(1406)으로 나타내는 바와 같이 액상의 재료를 충전하는 공간과, 토출구인 노즐을 갖는 구조가 되어 있다. 도시되지 않았지만, 헤드(1412)도 헤드(1405)와 같은 내부 구조를 갖는다. 헤드(1405) 및 헤드(1412)의 노즐을 상이한 크기로 하면, 상이한 재료를 상이한 폭으로 동시에 묘화할 수 있다. 하나의 헤드로 복수 종류의 발광 재료 등을 각각 토출하여 묘화할 수 있고, 넓은 범위에 묘화하는 경우에는, 스루풋을 향상시키기 위하여 복수의 노즐로부터 같은 재료를 동시에 토출하여 묘화할 수 있다. 대형 기판을 사용하는 경우, 헤드(1405), 헤드(1412), 헤드(1416)는 기판 위를, 도 5의 X, Y, Z의 화살표 방향으로 자유롭게 주사하여, 묘화하는 영역을 자유롭게 설정할 수 있기 때문에, 같은 패턴을 하나의 기판에 복수 묘화할 수 있다.
또한, 조성물을 토출하는 공정을 감압하에서 수행하여도 좋다. 토출 시에 기판을 가열하여도 좋다. 조성물을 토출한 후, 건조 및 소성 중 한쪽 또는 양쪽 공정을 수행한다. 건조와 소성은 양쪽 모두 가열 처리 공정이지만, 그 목적, 온도, 및 시간이 상이하다. 건조 공정 및 소성 공정은 상압하 또는 감압하에서 레이저 광 조사나 순간 열 어닐, 가열로를 사용한 가열 등에 의하여 수행된다. 또한, 이 가열 처리를 수행하는 타이밍, 가열 처리 횟수는 특별히 한정되지 않는다. 건조 공정과 소성 공정을 양호하게 수행하기 위한 온도는 기판의 재질 및 조성물의 성질에 의존한다.
상술한 바와 같이 하여, 액적 토출 장치를 사용하여 EL층(786)을 제작할 수 있다.
액적 토출 장치를 사용하여 EL층(786)을 제작하는 경우에 있어서, 각종 재료를 용매에 용해시킨 조성물을 사용하여 습식법에 의하여 EL층(786)을 제작하면, 다양한 유기 용제를 사용함으로써 도포용 조성물을 형성할 수 있다. 상기 조성물로서 사용할 수 있는 유기 용제로서는 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 메시틸렌, 테트라하이드로퓨란, 다이옥세인, 에탄올, 메탄올, n-프로판올, 아이소프로판올, n-뷰탄올, t-뷰탄올, 아세토나이트릴, 다이메틸설폭사이드, 다이메틸폼아마이드, 클로로폼, 메틸렌클로라이드, 사염화 탄소, 아세트산 에틸, 헥세인, 사이클로헥세인 등 다양한 유기 용제가 있다. 특히, 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 메시틸렌 등의 저극성 벤젠 유도체를 사용하면 적합한 농도의 용액을 만들 수 있고, 또한 잉크 내에 포함되는 재료가 산화 등으로 인하여 열화되는 것을 방지할 수 있어 바람직하다. 또한, 제작 후의 막의 균일성이나 막 두께의 균일성 등을 고려하면 비점이 100℃ 이상인 것이 바람직하고, 톨루엔, 자일렌, 메시틸렌을 사용하는 것이 더 바람직하다.
또한, 상기 구성은 다른 구성과 적절히 조합할 수 있다.
전극에 대해서도, 졸-겔법을 사용하여 습식법으로 형성하여도 좋고, 금속 재료의 페이스트를 사용하여 습식법으로 형성하여도 좋다. 또한, 스퍼터링법이나 진공 증착법 등의 건식법을 사용하여 형성하여도 좋다.
상기 발광 소자의 발광은, 제 1 전극(101) 및 제 2 전극(102) 중 어느 한쪽 또는 양쪽 모두를 통과하여 외부로 추출된다. 따라서, 제 1 전극(101) 및 제 2 전극(102) 중 어느 한쪽 또는 양쪽 모두를 투광성을 갖는 전극으로 형성한다.
또한, 제 1 전극(101)과 제 2 전극(102) 사이에 제공되는 층의 구성은 상술한 것에 한정되지 않는다. 다만, 발광 영역과 전극이나 캐리어 주입층에 사용되는 금속이 근접하여 일어나는 소광이 억제되도록, 제 1 전극(101) 및 제 2 전극(102)으로부터 떨어진 곳에 정공과 전자가 재결합되는 발광 영역을 제공하는 구성이 바람직하다.
또한, 발광층(113)과 접촉하는 정공 수송층이나 전자 수송층, 특히 발광층(113)에서의 재결합 영역에 가까운 쪽에 접촉하는 캐리어 수송층은, 발광층에서 생성된 여기자로부터의 에너지 이동을 억제하기 위하여, 발광층을 구성하는 발광 물질 또는 발광층에 포함되는 발광 중심 물질이 갖는 밴드갭보다 큰 밴드갭을 갖는 물질로 구성되는 것이 바람직하다.
이어서, 복수의 발광 유닛을 적층한 구성의 발광 소자(적층형 소자라고도 함)의 형태에 대하여 도 3의 (C)를 참조하여 설명한다. 이 발광 소자는 양극과 음극 사이에 복수의 발광 유닛을 갖는 발광 소자이다. 하나의 발광 유닛은 도 3의 (A)에 도시된 EL층(103)과 같은 구성을 갖는다. 즉, 도 3의 (A) 또는 (B)에 도시된 발광 소자는 하나의 발광 유닛을 갖는 발광 소자이고, 도 3의 (C)에 도시된 발광 소자는 복수의 발광 유닛을 갖는 발광 소자라고 할 수 있다.
도 3의 (C)에서, 제 1 전극(501)과 제 2 전극(502) 사이에는, 제 1 발광 유닛(511)과 제 2 발광 유닛(512)이 적층되어 있고, 제 1 발광 유닛(511)과 제 2 발광 유닛(512) 사이에는 전하 발생층(513)이 제공되어 있다. 제 1 전극(501)과 제 2 전극(502)은 각각 도 3의 (A)에서의 제 1 전극(101)과 제 2 전극(102)에 상당하고, 도 3의 (A)의 설명에서 기재한 것과 같은 것을 적용할 수 있다. 또한, 제 1 발광 유닛(511)과 제 2 발광 유닛(512)의 구성은 같아도 좋고 달라도 좋다.
전하 발생층(513)은, 제 1 전극(501)과 제 2 전극(502)에 전압이 인가되었을 때 한쪽 발광 유닛에 전자를 주입하고 다른 쪽 발광 유닛에 정공을 주입하는 기능을 갖는다. 즉, 도 3의 (C)에서, 제 1 전극의 전위가 제 2 전극의 전위보다 높아지도록 전압을 인가한 경우, 전하 발생층(513)은 제 1 발광 유닛(511)에 전자를 주입하고 제 2 발광 유닛(512)에 정공을 주입하는 것이면 좋다.
전하 발생층(513)은 도 3의 (B)에서 설명한 전하 발생층(116)과 비슷한 구성으로 형성되는 것이 바람직하다. 유기 화합물과 금속 산화물의 복합 재료는 캐리어 주입성, 캐리어 수송성이 우수하기 때문에, 저전압 구동, 저전류 구동을 구현할 수 있다. 또한, 발광 유닛의 양극 측의 면이 전하 발생층(513)과 접촉되는 경우에는, 전하 발생층(513)이 발광 유닛의 정공 주입층으로서의 역할도 할 수 있기 때문에, 이 발광 유닛에는 정공 주입층을 제공하지 않아도 된다.
또한, 전자 주입 버퍼층(119)을 제공하는 경우에는, 이 층이 양극 측의 발광 유닛에서의 전자 주입층으로서의 역할을 하기 때문에, 상기 발광 유닛에 중복하여 전자 주입층을 반드시 형성할 필요는 없다.
도 3의 (C)에서는 2개의 발광 유닛을 갖는 발광 소자에 대하여 설명하였지만, 3개 이상의 발광 유닛을 적층한 발광 소자에 대해서도, 마찬가지로 적용하는 것이 가능하다. 본 실시형태에 따른 발광 소자와 같이, 한 쌍의 전극 사이에 복수의 발광 유닛을 전하 발생층(513)으로 칸막이하여 배치함으로써, 전류 밀도를 낮게 유지하면서 고휘도 발광을 가능하게 하고 수명이 더 긴 소자를 구현할 수 있다. 또한, 저전압 구동이 가능하고 소비전력이 낮은 발광 장치를 구현할 수 있다.
또한, 각 발광 유닛의 발광색을 다르게 함으로써, 발광 소자 전체로 원하는 색의 발광을 얻을 수 있다. 예를 들어, 2개의 발광 유닛을 갖는 발광 소자에서, 제 1 발광 유닛으로 적색과 녹색의 발광색을, 제 2 발광 유닛으로 청색의 발광색을 얻음으로써, 발광 소자 전체로 백색 발광하는 발광 소자를 얻는 것도 쉽다.
<<미소광 공진기(마이크로캐비티) 구조>>
마이크로캐비티 구조를 갖는 발광 소자는 상기 한 쌍의 전극을, 반사 전극과 반투과·반반사 전극으로 구성함으로써 얻어진다. 반사 전극과 반투과·반반사 전극은 상술한 제 1 전극과 제 2 전극에 상당한다. 반사 전극과 반투과·반반사 전극 사이에는 적어도 EL층을 갖고, EL층은 적어도 발광 영역이 되는 발광층을 갖는다.
EL층에 포함되는 발광층으로부터 사출되는 발광은, 반사 전극과 반투과·반반사 전극에 의하여 반사되어 공진한다. 또한, 반사 전극은 가시광의 반사율이 40% 내지 100%, 바람직하게는 70% 내지 100%이고, 또한 그 저항률이 1×10-2Ωcm 이하인 것으로 한다. 또한, 반투과·반반사 전극은 가시광의 반사율이 20% 내지 80%, 바람직하게는 40% 내지 70%이고, 또한 그 저항률이 1×10-2Ωcm 이하인 것으로 한다.
또한, 상기 발광 소자는 투명 도전막이나 상술한 복합 재료, 캐리어 수송 재료 등의 두께를 변경함으로써 반사 전극과 반투과·반반사 전극 사이의 광학적 거리를 변경할 수 있다. 이에 의하여, 반사 전극과 반투과·반반사 전극 사이에서, 공진하는 파장의 광을 강하게 하고, 공진하지 않는 파장의 광을 감쇠시킬 수 있다.
또한, 발광층이 발하는 광 중, 반사 전극에 의하여 반사되어 되돌아온 광(제 1 반사광)은, 발광층으로부터 반투과·반반사 전극에 직접 입사되는 광(제 1 입사광)과 큰 간섭을 일으키기 때문에, 반사 전극과 발광층의 광학적 거리를 (2n-1)λ/4(다만, n은 1 이상의 자연수, λ는 증폭하고자 하는 색의 파장)로 조절하는 것이 바람직하다. 이로써, 제 1 반사광과 제 1 입사광의 위상을 맞춰 발광층으로부터의 발광을 더 증폭시킬 수 있다.
또한, 상기 구성에서, EL층은 복수의 발광층을 갖는 구조이어도 좋고, 단일의 발광층을 갖는 구조이어도 좋다. 예를 들어, 상술한 탠덤형 발광 소자의 구성과 조합하여, 하나의 발광 소자에 전하 발생층을 끼우는 복수의 EL층을 제공하고, EL층 각각이 하나 또는 복수의 발광층으로 형성되는 구성으로 하여도 좋다.
<<발광 장치>>
본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치에 대하여 도 6을 참조하여 설명한다. 또한, 도 6의 (A)는 발광 장치를 도시한 상면도이고, 도 6의 (B)는 도 6의 (A)를 A-B 및 C-D를 따라 절단한 단면도이다. 이 발광 장치는, 점선으로 나타낸 구동 회로부(소스선 구동 회로)(601), 화소부(602), 구동 회로부(게이트선 구동 회로)(603)를 발광 소자의 발광을 제어하는 것으로서 포함한다. 또한, 도면에서 604는 밀봉 기판, 605는 실재(sealing material)를 나타내고, 실재(605)로 둘러싸인 내측은 공간(607)이 되어 있다.
또한, 리드 배선(608)은 소스선 구동 회로(601) 및 게이트선 구동 회로(603)에 입력되는 신호를 전송하기 위한 배선이며, 외부 입력 단자가 되는 FPC(flexible printed circuit)(609)로부터 비디오 신호, 클럭 신호, 스타트 신호, 리셋 신호 등을 받는다. 또한, 여기서는 FPC만을 도시하였지만, 이 FPC에 인쇄 배선 기판(PWB)이 장착되어도 좋다. 본 명세서에서는, 발광 장치 본체뿐만 아니라, 이에 FPC 또는 PWB가 장착된 상태도 발광 장치에 포함되는 것으로 한다.
다음으로, 단면 구조에 대하여 도 6의 (B)를 참조하여 설명한다. 소자 기판(610) 위에는 구동 회로부 및 화소부가 형성되어 있지만, 여기서는 구동 회로부인 소스선 구동 회로(601)와, 화소부(602)에서의 하나의 화소를 도시하였다.
또한, 소스선 구동 회로(601)에는 n채널형 FET(623)와 p채널형 FET(624)를 조합한 CMOS 회로가 형성된다. 또한, 구동 회로를 다양한 CMOS 회로, PMOS 회로, 또는 NMOS 회로로 형성하여도 좋다. 또한, 본 실시형태에서는, 기판 위에 구동 회로를 형성한 드라이버 일체형에 대하여 설명하지만, 반드시 그렇게 할 필요는 없고 구동 회로를 기판 위가 아니라 외부에 형성할 수도 있다.
또한, 화소부(602)는 스위칭용 FET(611), 전류 제어용 FET(612), 전류 제어용 FET(612)의 드레인에 전기적으로 접속된 제 1 전극(613)을 포함하는 복수의 화소로 형성되어 있지만, 이에 한정되지 않고 3개 이상의 FET와, 용량 소자를 조합한 화소부로 하여도 좋다.
FET에 사용하는 반도체의 종류 및 결정성은 특별히 한정되지 않고, 비정질 반도체를 사용하여도 좋고, 결정성 반도체를 사용하여도 좋다. FET에 사용하는 반도체의 예로서는, 13족 반도체, 14족 반도체, 화합물 반도체, 산화물 반도체, 유기 반도체 재료를 사용할 수 있지만, 산화물 반도체를 사용하는 것이 특히 바람직하다. 상기 산화물 반도체로서는 예를 들어, In-Ga 산화물, In-M-Zn 산화물(M은 Al, Ga, Y, Zr, La, Ce, 또는 Nd) 등이 있다. 또한, 에너지 갭이 2eV 이상, 바람직하게는 2.5eV 이상, 더 바람직하게는 3eV 이상인 산화물 반도체 재료를 사용하면, 트랜지스터의 오프 전류를 저감할 수 있으므로 바람직한 구성이 된다.
또한, 제 1 전극(613)의 단부를 덮어 절연물(614)이 형성되어 있다. 여기서는, 포지티브형 감광성 아크릴 수지막을 사용함으로써 형성할 수 있다.
또한, 피복성을 양호하게 하기 위하여, 절연물(614)의 상단부 또는 하단부에 곡률을 갖는 곡면이 형성되도록 한다. 예를 들어, 절연물(614)의 재료로서 포지티브형 감광성 아크릴을 사용하는 경우, 절연물(614)의 상단부만이 곡률 반경 0.2μm 내지 3μm의 곡면을 갖도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 절연물(614)로서, 네거티브형 감광성 수지 및 포지티브형 감광성 수지 중 어느 쪽이나 사용할 수 있다.
제 1 전극(613) 위에는 EL층(616) 및 제 2 전극(617)이 각각 형성되어 있다. 이들은 각각 도 3의 (A) 또는 (B)에서의 제 1 전극(101), EL층(103), 및 제 2 전극(102), 또는 도 3의 (C)에서의 제 1 전극(501), EL층(503), 및 제 2 전극(502)에 상당한다.
EL층(616)에는 유기 금속 착체가 포함되는 것이 바람직하다. 상기 유기 금속 착체는 발광층에서의 발광 중심 물질로서 사용되는 것이 바람직하다.
또한, 실재(605)로 밀봉 기판(604)을 소자 기판(610)과 접합함으로써, 소자 기판(610), 밀봉 기판(604), 및 실재(605)로 둘러싸인 공간(607)에 발광 소자(618)가 제공된 구조가 되어 있다. 또한, 공간(607)에는 충전재가 충전되어 있고, 불활성 기체(질소나 아르곤 등)가 충전되는 경우뿐만 아니라 실재(605)로 충전되는 경우도 있다. 밀봉 기판에는 오목부를 형성하고, 거기에 건조제를 제공하면 수분의 영향으로 인한 열화를 억제할 수 있으므로 바람직한 구성이 된다.
실재(605)에는 에폭시계 수지나 유리 프릿을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 이들 재료는 가능한 한 수분이나 산소를 투과시키지 않는 재료인 것이 바람직하다. 또한, 소자 기판(610) 및 밀봉 기판(604)에 사용하는 재료로서는 유리 기판이나 석영 기판 외에, FRP(Fiber Reinforced Plastics), PVF(Polyvinyl Fluoride), 폴리에스터, 또는 아크릴 등으로 이루어지는 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
예를 들어, 본 명세서 등에서, 다양한 기판을 사용하여 트랜지스터나 발광 소자를 형성할 수 있다. 기판의 종류는 특정한 것에 한정되지 않는다. 그 기판의 일례로서는, 반도체 기판(예를 들어, 단결정 기판 또는 실리콘 기판), SOI 기판, 유리 기판, 석영 기판, 플라스틱 기판, 금속 기판, 스테인리스강 기판, 스테인리스강·포일을 갖는 기판, 텅스텐 기판, 텅스텐 포일을 갖는 기판, 가요성 기판, 접합 필름, 섬유상의 재료를 포함하는 종이, 또는 기재(base) 필름 등이 있다. 유리 기판의 일례로서는, 바륨보로실리케이트 유리, 알루미노보로실리케이트 유리, 또는 소다 석회 유리 등이 있다. 가요성 기판, 접합 필름, 기재 필름 등의 예는 이하와 같다. 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에터설폰(PES)으로 대표되는 플라스틱이 있다. 또는, 일례로서는, 아크릴 등의 합성 수지 등이 있다. 또는, 일례로서는, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리프로필렌, 폴리에스터, 폴리플루오린화바이닐, 또는 폴리염화바이닐 등이 있다. 또는, 일례로서는, 폴리아마이드, 폴리이미드, 아라미드, 에폭시, 무기 증착 필름, 또는 종이류 등이 있다. 특히, 반도체 기판, 단결정 기판, 또는 SOI 기판 등을 사용하여 트랜지스터를 제작함으로써, 특성, 크기, 또는 형상 등의 편차가 적고, 전류 능력이 높고, 크기가 작은 트랜지스터를 제조할 수 있다. 이러한 트랜지스터로 회로를 구성하면, 회로의 저소비전력화 또는 회로의 고집적화를 도모할 수 있다.
또한, 기판으로서 가요성 기판을 사용하고, 가요성 기판 위에 트랜지스터나 발광 소자를 직접 형성하여도 좋다. 또는, 기판과 트랜지스터 사이나, 기판과 발광 소자 사이에 박리층을 제공하여도 좋다. 박리층은 그 위에 반도체 장치의 일부 또는 전부를 완성시킨 후, 기판으로부터 분리하고, 다른 기판으로 전재(轉載)하기 위하여 사용할 수 있다. 이때, 트랜지스터는 내열성이 낮은 기판이나 가요성 기판에도 전재될 수 있다. 또한, 상술한 박리층에는 예를 들어, 텅스텐막과 산화 실리콘막의 무기막의 적층 구조의 구성이나, 기판 위에 폴리이미드 등의 유기 수지막이 형성된 구성 등을 사용할 수 있다.
즉, 어떤 기판을 사용하여 트랜지스터나 발광 소자를 형성한 후, 트랜지스터나 발광 소자를 다른 기판으로 전재함으로써, 다른 기판 위에 트랜지스터나 발광 소자를 배치하여도 좋다. 트랜지스터나 발광 소자가 전재되는 기판의 일례로서는, 상술한 트랜지스터를 형성할 수 있는 기판에 더하여, 종이 기판, 셀로판 기판, 아라미드 필름 기판, 폴리이미드 필름 기판, 석재 기판, 목재 기판, 천 기판(천연 섬유(견(絹), 면(綿), 마(麻)), 합성 섬유(나일론, 폴리우레탄, 폴리에스터), 또는 재생 섬유(아세테이트, 큐프라, 레이온, 재생 폴리에스터) 등을 포함함), 피혁 기판, 또는 고무 기판 등이 있다. 이들 기판을 사용함으로써, 특성이 좋은 트랜지스터의 형성, 소비전력이 낮은 트랜지스터의 형성, 파괴되기 어려운 장치의 제조, 내열성의 부여, 경량화, 또는 박형화를 도모할 수 있다.
도 7에는, 백색 발광을 나타내는 발광 소자를 형성하고, 착색층(컬러 필터) 등을 제공함으로써 풀 컬러화한 발광 장치의 예를 도시하였다. 도 7의 (A)에는 기판(1001), 하지 절연막(1002), 게이트 절연막(1003), 게이트 전극(1006, 1007, 1008), 제 1 층간 절연막(1020), 제 2 층간 절연막(1021), 주변부(1042), 화소부(1040), 구동 회로부(1041), 발광 소자의 제 1 전극(1024W, 1024R, 1024G, 1024B), 격벽(1025), EL층(1028), 발광 소자의 제 2 전극(1029), 밀봉 기판(1031), 실재(1032) 등을 도시하였다.
또한, 도 7의 (A)에서는 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 청색 착색층(1034B))이 투명한 기재(1033)에 제공되어 있다. 또한, 흑색층(블랙 매트릭스)(1035)을 더 제공하여도 좋다. 착색층 및 흑색층이 제공된 투명한 기재(1033)는, 위치를 맞추고 기판(1001)에 고정된다. 또한, 착색층 및 흑색층은 오버코트층(1036)으로 덮여 있다. 또한, 도 7의 (A)에서는, 광이 착색층을 투과하지 않고 외부로 나가는 발광층과, 광이 각 색의 착색층을 투과하여 외부로 나가는 발광층이 있고, 착색층을 투과하지 않는 광이 백색, 착색층을 투과하는 광이 적색, 청색, 녹색이 되기 때문에, 4색의 화소로 영상을 표현할 수 있다.
도 7의 (B)에는 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 청색 착색층(1034B))을 게이트 절연막(1003)과 제 1 층간 절연막(1020) 사이에 형성하는 경우의 예를 도시하였다. 이와 같이, 착색층은 기판(1001)과 밀봉 기판(1031) 사이에 제공되어도 좋다.
또한, 상술한 발광 장치는, FET가 형성되어 있는 기판(1001) 측으로 광이 추출되는 구조(보텀 이미션형)의 발광 장치로 하였지만, 밀봉 기판(1031) 측으로 광이 추출되는 구조(톱 이미션형)의 발광 장치로 하여도 좋다. 톱 이미션형 발광 장치의 단면도를 도 8에 도시하였다. 이 경우, 기판(1001)으로서는 광을 투과시키지 않는 기판을 사용할 수 있다. FET와 발광 소자의 양극을 접속하는 접속 전극을 제작하는 단계까지는 보텀 이미션형 발광 장치와 마찬가지로 형성한다. 그 후, 제 3 층간 절연막(1037)을 전극(1022)을 덮도록 형성한다. 이 절연막이 평탄화의 역할을 하여도 좋다. 제 3 층간 절연막(1037)은 제 2 층간 절연막과 같은 재료 외에도, 다양한 재료를 사용하여 형성할 수 있다.
여기서는 발광 소자의 제 1 전극(1024W, 1024R, 1024G, 1024B)이 양극인 것으로 하지만, 음극이어도 좋다. 또한, 도 8과 같은 톱 이미션형 발광 장치의 경우, 제 1 전극을 반사 전극으로 하는 것이 바람직하다. EL층(1028)의 구성은 도 3의 (A) 또는 (B)에서의 EL층(103) 또는 도 3의 (C)에서의 EL층(503)과 같은 구성으로 하고, 백색의 발광이 얻어지는 소자 구조로 한다.
도 8과 같은 톱 이미션 구조의 경우, 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 청색 착색층(1034B))을 제공한 밀봉 기판(1031)에 의하여 밀봉할 수 있다. 밀봉 기판(1031)에는 화소와 화소 사이에 위치하도록 흑색층(블랙 매트릭스)(1035)을 제공하여도 좋다. 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 청색 착색층(1034B))이나 흑색층은 오버코트층에 의하여 덮여 있어도 좋다. 또한, 밀봉 기판(1031)에는 투광성을 갖는 기판을 사용한다.
또한, 여기서는 적색, 녹색, 청색, 백색의 4색으로 풀 컬러 표시를 하는 경우를 예시하였지만 이에 특별히 한정되지 않고, 적색, 녹색, 청색의 3색이나 적색, 녹색, 청색, 황색의 4색으로 풀 컬러 표시를 하여도 좋다.
도 9에는 본 발명의 일 형태에 따른 패시브 매트릭스형 발광 장치를 도시하였다. 또한, 도 9의 (A)는 발광 장치를 도시한 사시도이고, 도 9의 (B)는 도 9의 (A)를 X-Y를 따라 절단한 단면도이다. 도 9에서, 기판(951) 위에는 전극(952)과 전극(956) 사이에 EL층(955)이 제공되어 있다. 전극(952)의 단부는 절연층(953)으로 덮여 있다. 그리고, 절연층(953) 위에는 격벽층(954)이 제공되어 있다. 격벽층(954)의 측벽은, 기판 면에 가까워짐에 따라 한쪽 측벽과 다른 쪽 측벽의 간격이 좁아지는 경사를 갖는다. 즉, 격벽층(954)의 짧은 변 방향의 단면은 사다리꼴 형상이고, 밑변(절연층(953)의 면 방향과 같은 방향을 향하고, 절연층(953)과 접촉되는 변)이 윗변(절연층(953)의 면 방향과 같은 방향을 향하고, 절연층(953)과 접촉되지 않는 변)보다 짧다. 이와 같이 격벽층(954)을 제공함으로써 정전기 등에 기인한 발광 소자의 불량을 방지할 수 있다.
상술한 발광 장치는, 매트릭스로 배치된 많은 미소한 발광 소자를, 화소부에 형성된 FET로 각각 제어할 수 있기 때문에, 화상을 표현하는 표시 장치로서 적합하게 이용할 수 있는 발광 장치이다.
<<조명 장치>>
본 발명의 일 형태에 따른 조명 장치에 대하여 도 10을 참조하여 설명한다. 도 10의 (B)는 조명 장치의 상면도이고, 도 10의 (A)는 도 10의 (B)의 e-f를 따르는 단면도이다.
상기 조명 장치는, 지지체인 투광성을 갖는 기판(400) 위에 제 1 전극(401)이 형성되어 있다. 제 1 전극(401)은 도 3의 (A) 및 (B)에서의 제 1 전극(101)에 상당한다. 제 1 전극(401) 측으로부터 발광을 추출하는 경우, 투광성을 갖는 재료로 제 1 전극(401)을 형성한다.
제 2 전극(404)에 전압을 공급하기 위한 패드(412)가 기판(400) 위에 형성된다.
제 1 전극(401) 위에는 EL층(403)이 형성되어 있다. EL층(403)은 도 3의 (A) 및 (B)에서의 EL층(103) 또는 도 3의 (C)에서의 EL층(503) 등에 상당한다. 또한, 이들의 구성에 대해서는 상술한 기재를 참조하기 바란다.
EL층(403)을 덮도록 제 2 전극(404)을 형성한다. 제 2 전극(404)은 도 3의 (A)에서의 제 2 전극(102)에 상당한다. 발광을 제 1 전극(401) 측으로부터 추출하는 경우, 반사율이 높은 재료를 포함하도록 제 2 전극(404)을 형성한다. 제 2 전극(404)은 패드(412)와 접속됨으로써 전압이 공급된다.
제 1 전극(401), EL층(403), 및 제 2 전극(404)으로 발광 소자가 형성된다. 실재(405) 및 실재(406)를 사용하여 상기 발광 소자를 밀봉 기판(407)에 고착하여 밀봉함으로써 조명 장치가 완성된다. 실재(405) 및 실재(406) 중 어느 한쪽만을 사용하여도 좋다. 또한, 내측의 실재(406)에는 건조제를 혼합시킬 수도 있고, 이로써 수분을 흡착할 수 있어 신뢰성의 향상으로 이어진다.
또한, 패드(412)와 제 1 전극(401)의 일부를 실재(405, 406) 밖으로 연장시켜 제공함으로써, 외부 입력 단자로 할 수 있다. 또한, 그 위에 컨버터 등을 탑재한 IC칩(420) 등을 제공하여도 좋다.
<<표시 장치>>
여기서는, 본 발명의 일 형태에 따른 반도체 장치를 사용한 표시 장치의 표시부 등에 사용할 수 있는 표시 패널의 일례에 대하여 도 18 및 도 19를 참조하여 설명한다. 이하에서 예시하는 표시 패널은 반사형 액정 소자 및 발광 소자 양쪽을 갖고, 투과 모드 및 반사 모드 양쪽의 표시를 수행할 수 있는 표시 패널이다.
<표시 패널의 구성예>
도 18은 본 발명의 일 형태에 따른 표시 패널(688)의 사시 개략도이다. 표시 패널(688)은 기판(651)과 기판(661)이 접합된 구성을 갖는다. 도 18에서는 기판(661)을 파선으로 명시하였다.
표시 패널(688)은 표시부(662), 회로(659), 배선(666) 등을 갖는다. 기판(651)에는 예를 들어, 회로(659), 배선(666), 및 화소 전극으로서 기능하는 도전막(663) 등이 제공된다. 또한, 도 18에는 기판(651) 위에 IC(673)와 FPC(672)가 실장되어 있는 예를 도시하였다. 따라서, 도 18에 도시된 구성을 표시 패널(688), FPC(672), 및 IC(673)를 갖는 표시 모듈이라고 할 수도 있다.
회로(659)에는 예를 들어, 주사선 구동 회로로서 기능하는 회로를 사용할 수 있다.
배선(666)은 표시부(662)나 회로(659)에 신호나 전력을 공급하는 기능을 갖는다. 상기 신호나 전력은 FPC(672)를 통하여 외부로부터, 또는 IC(673)로부터 배선(666)에 입력된다.
또한, 도 18에는 COG(Chip On Glass) 방식 등에 의하여 기판(651)에 IC(673)가 제공되는 예를 도시하였다. IC(673)에는 예를 들어, 주사선 구동 회로 또는 신호선 구동 회로 등으로서의 기능을 갖는 IC를 적용할 수 있다. 또한, 표시 패널(688)이 주사선 구동 회로 및 신호선 구동 회로로서 기능하는 회로를 갖는 경우나, 주사선 구동 회로나 신호선 구동 회로로서 기능하는 회로를 외부에 제공하고, 표시 패널(688)을 구동하기 위한 신호를 FPC(672)를 통하여 입력하는 경우 등에는, IC(673)를 제공하지 않는 구성으로 하여도 좋다. 또한, COF(Chip On Film) 방식 등에 의하여 IC(673)를 FPC(672)에 실장하여도 좋다.
도 18에는 표시부(662)의 일부의 확대도를 도시하였다. 표시부(662)에는 복수의 표시 소자가 갖는 도전막(663)이 매트릭스로 배치되어 있다. 도전막(663)은 가시광을 반사하는 기능을 갖고, 후술하는 액정 소자(640)의 반사 전극으로서 기능한다.
또한, 도 18에 도시된 바와 같이, 도전막(663)은 개구를 갖는다. 또한, 도전막(663)보다 기판(651) 측에 발광 소자(660)를 갖는다. 발광 소자(660)로부터의 광은 도전막(663)의 개구를 통하여 기판(661) 측에 사출된다. 발광 소자(660)로서 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자를 사용함으로써, 수명이 긴 표시 패널을 제공할 수 있다. 또는, 발광 효율이 양호한 발광 소자를 갖는 표시 패널을 제공할 수 있다. 또한, 발광 소자(660)로서 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자를 사용함으로써, 발광 효율이 양호한 청색의 발광 소자를 갖는 표시 패널을 제공할 수 있다.
<단면 구성예>
도 19에는, 도 18에서 예시한 표시 패널에서의 FPC(672)를 포함하는 영역의 일부, 회로(659)를 포함하는 영역의 일부, 및 표시부(662)를 포함하는 영역의 일부를 각각 절단하였을 때의 단면의 일례를 나타내었다.
표시 패널은 기판(651)과 기판(661) 사이에 절연막(697)을 갖는다. 또한, 기판(651)과 절연막(697) 사이에 발광 소자(660), 트랜지스터(689), 트랜지스터(691), 트랜지스터(692), 착색층(634) 등을 갖는다. 또한, 절연막(697)과 기판(661) 사이에 액정 소자(640), 착색층(631) 등을 갖는다. 또한, 기판(661)과 절연막(697)은 접착층(641)을 개재(介在)하여 접착되고, 기판(651)과 절연막(697)은 접착층(642)을 개재하여 접착되어 있다.
트랜지스터(692)는 액정 소자(640)와 전기적으로 접속되고, 트랜지스터(691)는 발광 소자(660)와 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(691) 및 트랜지스터(692)는 양쪽 모두 절연막(697)의 기판(651) 측의 면 위에 형성되어 있기 때문에, 이들을 동일한 공정에 의하여 제작할 수 있다.
기판(661)에는 착색층(631), 차광막(632), 절연막(698), 및 액정 소자(640)의 공통 전극으로서 기능하는 도전막(695), 배향막(633b), 절연막(696) 등이 제공되어 있다. 절연막(696)은 액정 소자(640)의 셀 갭을 유지하기 위한 스페이서로서 기능한다.
절연막(697)의 기판(651) 측에는 절연막(681), 절연막(682), 절연막(683), 절연막(684), 절연막(685) 등의 절연층이 제공되어 있다. 절연막(681)은 그 일부가 각 트랜지스터의 게이트 절연층으로서 기능한다. 절연막(682), 절연막(683), 및 절연막(684)은 각 트랜지스터를 덮어 제공되어 있다. 또한, 절연막(684)을 덮어 절연막(685)이 제공되어 있다. 절연막(684) 및 절연막(685)은 평탄화층으로서의 기능을 갖는다. 또한, 여기서는 트랜지스터 등을 덮는 절연층으로서, 절연막(682), 절연막(683), 절연막(684)의 3층을 갖는 경우를 제시하였지만, 이에 한정되지 않고 4층 이상이어도 좋고, 단층 또는 2층이어도 좋다. 또한, 평탄화층으로서 기능하는 절연막(684)은 불필요하면 제공하지 않아도 된다.
또한, 트랜지스터(689), 트랜지스터(691), 및 트랜지스터(692)는 일부가 게이트로서 기능하는 도전막(654), 일부가 소스 또는 드레인으로서 기능하는 도전막(652), 및 반도체막(653)을 갖는다. 여기서는, 동일한 도전막을 가공하여 얻어지는 복수의 층에 같은 해칭 패턴을 부여하였다.
액정 소자(640)는 반사형 액정 소자이다. 액정 소자(640)는 도전막(635), 액정층(694), 도전막(695)이 적층된 적층 구조를 갖는다. 또한, 도전막(635)의 기판(651) 측과 접촉하여, 가시광을 반사하는 도전막(663)이 제공되어 있다. 도전막(663)은 개구(655)를 갖는다. 또한, 도전막(635) 및 도전막(695)은 가시광을 투과시키는 재료를 포함한다. 또한, 액정층(694)과 도전막(635) 사이에 배향막(633a)이 제공되고, 액정층(694)과 도전막(695) 사이에 배향막(633b)이 제공되어 있다. 또한, 기판(661)의 바깥쪽 면에 편광판(656)을 갖는다.
액정 소자(640)에서, 도전막(663)은 가시광을 반사하는 기능을 갖고, 도전막(695)은 가시광을 투과시키는 기능을 갖는다. 기판(661) 측으로부터 입사한 광은 편광판(656)에 의하여 편광되고, 도전막(695), 액정층(694)을 투과하고 도전막(663)에서 반사된다. 그리고, 액정층(694) 및 도전막(695)을 다시 투과하고 편광판(656)에 도달한다. 이때, 도전막(663)과 도전막(695) 사이에 인가되는 전압에 의하여 액정의 배향을 제어함으로써, 광의 광학 변조를 제어할 수 있다. 즉, 편광판(656)을 통하여 사출되는 광의 강도를 제어할 수 있다. 또한, 착색층(631)에 의하여 특정한 파장 영역 외의 광이 흡수됨으로써, 추출되는 광은 예를 들어, 적색을 나타내는 광이 된다.
발광 소자(660)는 보텀 이미션형 발광 소자이다. 발광 소자(660)는 절연막(697) 측으로부터 도전막(643), EL층(644), 및 도전막(645b)이 이 순서대로 적층된 적층 구조를 갖는다. 또한, 도전막(645b)을 덮어 도전막(645a)이 제공되어 있다. 도전막(645b)은 가시광을 반사하는 재료를 포함하고, 도전막(643) 및 도전막(645a)은 가시광을 투과시키는 재료를 포함한다. 발광 소자(660)가 발하는 광은 착색층(634), 절연막(697), 개구(655), 도전막(695) 등을 통하여 기판(661) 측에 사출된다.
여기서, 도 19에 도시된 바와 같이, 개구(655)에는 가시광을 투과하는 도전막(635)이 제공되어 있는 것이 바람직하다. 이로써, 개구(655)와 중첩되는 영역에서도 그 외의 영역과 마찬가지로 액정층(694)이 배향되기 때문에, 이들 영역의 경계 부분에서 액정의 배향 불량이 발생하여, 의도하지 않은 광이 누설되는 것을 억제할 수 있다.
여기서, 기판(661)의 바깥쪽 면에 배치하는 편광판(656)으로서 직선 편광판을 사용하여도 좋지만, 원 편광판을 사용할 수도 있다. 원 편광판으로서는 예를 들어, 직선 편광판과 1/4 파장 위상차판을 적층한 것을 사용할 수 있다. 이로써, 외광 반사를 억제할 수 있다. 또한, 편광판의 종류에 따라, 액정 소자(640)에 사용하는 액정 소자의 셀 갭, 배향, 구동 전압 등을 조정함으로써, 원하는 콘트라스트가 구현되도록 하면 좋다.
또한, 도전막(643)의 단부를 덮는 절연막(646) 위에는 절연막(647)이 제공되어 있다. 절연막(647)은 절연막(697)과 기판(651)이 필요 이상으로 접근하는 것을 억제하는 스페이서로서의 기능을 갖는다. 또한, EL층(644)이나 도전막(645a)을 차폐 마스크(메탈 마스크)를 사용하여 형성하는 경우에는, 상기 차폐 마스크가 피형성면과 접촉되는 것을 억제하기 위한 기능을 가져도 좋다. 또한, 절연막(647)은 불필요하면 제공하지 않아도 된다.
트랜지스터(691)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 도전막(648)을 통하여 발광 소자(660)의 도전막(643)과 전기적으로 접속되어 있다.
트랜지스터(692)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 접속부(693)를 통하여 도전막(663)과 전기적으로 접속되어 있다. 도전막(663)과 도전막(635)은 접촉하여 제공되고, 이들은 전기적으로 접속되어 있다. 여기서, 접속부(693)는, 절연막(697)의 양면에 제공되는 도전층끼리를, 절연막(697)에 제공된 개구를 통하여 접속하는 부분이다.
기판(651)과 기판(661)이 중첩되지 않는 영역에는 접속부(690)가 제공되어 있다. 접속부(690)는 접속층(649)을 통하여 FPC(672)와 전기적으로 접속되어 있다. 접속부(690)는 접속부(693)와 같은 구성을 갖는다. 접속부(690) 상면에서는, 도전막(635)과 동일한 도전막을 가공하여 얻어진 도전층이 노출되어 있다. 이로써, 접속부(690)와 FPC(672)를 접속층(649)을 통하여 전기적으로 접속시킬 수 있다.
접착층(641)이 제공되는 일부 영역에는 접속부(687)가 제공되어 있다. 접속부(687)에서는, 도전막(635)과 동일한 도전막을 가공하여 얻어진 도전층과, 도전막(695)의 일부가 접속체(686)에 의하여 전기적으로 접속되어 있다. 따라서, 기판(651) 측에 접속된 FPC(672)로부터 입력되는 신호 또는 전위를, 접속부(687)를 통하여, 기판(661) 측에 형성된 도전막(695)에 공급할 수 있다.
접속체(686)로서는 예를 들어, 도전성 입자를 사용할 수 있다. 도전성 입자로서는 유기 수지 또는 실리카 등의 입자의 표면을 금속 재료로 피복한 것을 사용할 수 있다. 금속 재료로서 니켈이나 금을 사용하면 접촉 저항을 저감시킬 수 있어 바람직하다. 또한, 니켈을 금으로 더 피복하는 등, 2종류 이상의 금속 재료를 층상으로 피복시킨 입자를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 접속체(686)로서 탄성 변형 또는 소성(塑性) 변형하는 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 도전성 입자인 접속체(686)는 도 19에 도시된 바와 같이 상하 방향으로 찌부러진 형상을 갖는 경우가 있다. 이로써, 접속체(686)와, 이와 전기적으로 접속되는 도전층과의 접촉 면적이 증대되기 때문에, 접촉 저항을 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 접속 불량 등의 문제 발생을 억제할 수 있다.
접속체(686)는 접착층(641)으로 덮이도록 배치되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 경화 전의 접착층(641)에 접속체(686)를 배치하면 좋다.
도 19에는 회로(659)의 예로서 트랜지스터(689)가 제공되어 있는 예를 나타내었다.
도 19에서는 트랜지스터(689) 및 트랜지스터(691)의 예로서, 채널이 형성되는 반도체막(653)을 2개의 게이트로 개재하는 구성이 적용되어 있다. 한쪽 게이트는 도전막(654)으로 구성되고, 다른 쪽 게이트는 절연막(682)을 개재하여 반도체막(653)과 중첩되는 도전막(699)으로 구성되어 있다. 이러한 구성으로 함으로써, 트랜지스터의 문턱 전압을 제어할 수 있다. 이때, 2개의 게이트를 접속시키고 이들에 동일한 신호를 공급함으로써, 트랜지스터를 구동시켜도 좋다. 이러한 트랜지스터는 다른 트랜지스터에 비하여 전계 효과 이동도를 높일 수 있어, 온 전류를 증대시킬 수 있다. 결과적으로, 고속 구동이 가능한 회로를 제작할 수 있다. 또한, 회로부의 점유 면적을 축소할 수 있다. 온 전류가 큰 트랜지스터를 적용함으로써, 표시 패널을 대형화하거나 또는 고정세(高精細)화하였을 때에 배선 수가 증가되더라도, 각 배선에서의 신호 지연을 저감시킬 수 있고, 표시 불균일을 억제할 수 있다.
또한, 회로(659)가 갖는 트랜지스터와 표시부(662)가 갖는 트랜지스터는 같은 구조이어도 좋다. 또한, 회로(659)가 갖는 복수의 트랜지스터는 모두 같은 구조이어도 좋고, 상이한 구조의 트랜지스터를 조합하여 사용하여도 좋다. 또한, 표시부(662)가 갖는 복수의 트랜지스터는 모두 같은 구조이어도 좋고, 상이한 구조의 트랜지스터를 조합하여 사용하여도 좋다.
각 트랜지스터를 덮는 절연막(682) 및 절연막(683) 중 적어도 한쪽에는 물이나 수소 등의 불순물이 확산되기 어려운 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 절연막(682) 또는 절연막(683)을 배리어막으로서 기능시킬 수 있다. 이러한 구성으로 함으로써, 트랜지스터에 대하여 외부로부터 불순물이 확산되는 것을 효과적으로 억제할 수 있어, 신뢰성이 높은 표시 패널을 구현할 수 있다.
기판(661) 측에서는, 착색층(631), 차광막(632)을 덮어 절연막(698)이 제공되어 있다. 절연막(698)은 평탄화층으로서의 기능을 가져도 좋다. 절연막(698)에 의하여 도전막(695)의 표면을 실질적으로 평탄하게 할 수 있기 때문에, 액정층(694)의 배향 상태를 균일하게 할 수 있다.
표시 패널(688)을 제작하는 방법의 일례에 대하여 설명한다. 예를 들어, 박리층을 갖는 지지 기재 위에 도전막(635), 도전막(663), 절연막(697)을 이 순서대로 형성하고, 그 후에 트랜지스터(691), 트랜지스터(692), 발광 소자(660) 등을 형성하고 나서, 접착층(642)을 사용하여 기판(651)과 지지 기재를 접합시킨다. 그 후, 박리층과 절연막(697), 및 박리층과 도전막(635)의 각 계면에서 박리함으로써, 지지 기재 및 박리층을 제거한다. 또한, 이와 별도로 착색층(631), 차광막(632), 도전막(695) 등을 미리 형성한 기판(661)을 준비한다. 그리고, 기판(651) 또는 기판(661)에 액정을 적하하고, 접착층(641)에 의하여 기판(651)과 기판(661)을 접합시킴으로써, 표시 패널(688)을 제작할 수 있다.
박리층으로서는 절연막(697) 및 도전막(635)과의 계면에서 박리가 발생하는 재료를 적절히 선택할 수 있다. 특히, 박리층으로서 텅스텐 등의 고융점 금속 재료를 포함하는 층과 상기 금속 재료의 산화물을 포함하는 층을 적층한 것을 사용하고, 박리층 위의 절연막(697)으로서 질화 실리콘, 산화 질화 실리콘, 질화 산화 실리콘 등을 복수로 적층한 층을 사용하는 것이 바람직하다. 박리층에 고융점 금속 재료를 사용하면, 이보다 나중에 형성되는 층의 형성 온도를 높일 수 있어, 불순물 농도가 저감되고 신뢰성이 높은 표시 패널을 구현할 수 있다.
도전막(635)으로서는, 금속 산화물, 금속 질화물, 또는 저저항화된 산화물 반도체 등의 산화물 또는 질화물을 사용하는 것이 바람직하다. 산화물 반도체를 사용하는 경우에는, 수소, 붕소, 인, 질소, 및 그 외의 불순물 농도, 및 산소 결손량 중 적어도 하나가 트랜지스터에 사용되는 반도체층에 비하여 높여진 재료를 도전막(635)에 사용하면 좋다.
<각 구성 요소에 대하여>
이하에서는, 상술한 각 구성 요소에 대하여 설명한다. 또한, 상술한 기능과 같은 기능을 갖는 구성에 대한 설명은 생략한다.
[접착층]
접착층으로서는, 자외선 경화형 등의 광 경화형 접착제, 반응 경화형 접착제, 열 경화형 접착제, 및 혐기형 접착제 등 각종 경화형 접착제를 사용할 수 있다. 이들 접착제로서는, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 실리콘(silicone) 수지, 페놀 수지, 폴리이미드 수지, 이미드 수지, PVC(폴리바이닐클로라이드) 수지, PVB(폴리바이닐뷰티랄) 수지, 및 EVA(에틸렌바이닐아세테이트) 수지 등을 들 수 있다. 특히, 에폭시 수지 등의 투습성(透濕性)이 낮은 재료가 바람직하다. 또한, 2액 혼합형 수지를 사용하여도 좋다. 또한, 접착 시트 등을 사용하여도 좋다.
또한, 상기 수지에 건조제가 포함되어도 좋다. 예를 들어, 알칼리 토금속의 산화물(산화 칼슘이나 산화 바륨 등)과 같이, 화학 흡착에 의하여 수분이 흡착되는 물질을 사용할 수 있다. 또는, 제올라이트나 실리카 겔 등과 같이, 물리 흡착에 의하여 수분을 흡착하는 물질을 사용하여도 좋다. 건조제가 포함되면, 수분 등의 불순물이 소자에 침입되는 것을 억제할 수 있기 때문에, 표시 패널의 신뢰성이 향상되어 바람직하다.
또한, 상기 수지에 굴절률이 높은 필러나 광 산란 부재를 혼합시킴으로써, 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 산화 타이타늄, 산화 바륨, 제올라이트, 또는 지르코늄 등을 사용할 수 있다.
[접속층]
접속층에는, 이방성 도전 필름(ACF: Anisotropic Conductive Film)이나 이방성 도전 페이스트(ACP: Anisotropic Conductive Paste) 등을 사용할 수 있다.
[착색층]
착색층에 사용할 수 있는 재료로서는, 금속 재료, 수지 재료, 안료 또는 염료가 포함된 수지 재료 등을 들 수 있다.
[차광층]
차광층에 사용할 수 있는 재료로서는, 카본 블랙, 타이타늄 블랙, 금속, 금속 산화물, 복수의 금속 산화물의 고용체를 포함하는 복합 산화물 등을 들 수 있다. 차광층은 수지 재료를 포함하는 막이어도 좋고, 금속 등 무기 재료의 박막이어도 좋다. 또한, 차광층에, 착색층의 재료를 포함하는 막의 적층막을 사용할 수도 있다. 예를 들어, 어떤 색의 광을 투과하는 착색층에 사용되는 재료를 포함하는 막과, 다른 색의 광을 투과하는 착색층에 사용되는 재료를 포함하는 막의 적층 구조를 사용할 수 있다. 착색층과 차광층의 재료를 공통화함으로써, 장치를 공통화할 수 있을 뿐만 아니라 공정도 간략화할 수 있기 때문에 바람직하다.
이상이, 각 구성 요소에 대한 설명이다.
<제작 방법의 예>
여기서는, 가요성을 갖는 기판을 사용한 표시 패널의 제작 방법의 예에 대하여 설명한다.
여기서는, 표시 소자, 회로, 배선, 전극, 착색층이나 차광층 등의 광학 부재, 및 절연층 등이 포함되는 층을 통틀어 소자층이라고 부르기로 한다. 예를 들어, 소자층은 표시 소자를 포함하고, 표시 소자 외에도 표시 소자와 전기적으로 접속되는 배선, 화소나 회로에 사용되는 트랜지스터 등의 소자를 가져도 좋다.
또한, 여기서는, 표시 소자가 완성된(제작 공정이 종료된) 단계에서의, 소자층을 지지하는 가요성 부재를 기판이라고 부르기로 한다. 예를 들어, 기판에는 두께가 10nm 이상 300μm 이하의 매우 얇은 필름 등도 포함된다.
가요성을 갖고, 절연 표면을 갖는 기판 위에 소자층을 형성하는 방법으로서는, 대표적으로 이하에 드는 2가지 방법이 있다. 하나는 기판 위에 직접 소자층을 형성하는 방법이다. 또 하나는 기판과는 상이한 지지 기재 위에 소자층을 형성한 후, 소자층과 지지 기재를 박리하고, 소자층을 기판으로 전치하는 방법이다. 또한, 여기서는 자세히 설명하지 않지만, 상기 2가지 방법에 더하여, 가요성을 갖지 않는 기판 위에 소자층을 형성하고, 상기 기판을 연마 등에 의하여 얇게 함으로써 가요성을 부여하는 방법도 있다.
기판을 구성하는 재료가, 소자층의 형성 공정에서 가해지는 열에 대하여 내열성을 갖는 경우에는, 기판 위에 직접 소자층을 형성하면 공정이 간략화되기 때문에 바람직하다. 이때, 기판을 지지 기재에 고정한 상태에서 소자층을 형성하면, 장치 내 및 장치 간에서의 반송이 쉬워지기 때문에 바람직하다.
또한, 소자층을 지지 기재 위에 형성한 후에 기판으로 전치하는 방법을 사용하는 경우에는, 먼저 지지 기재 위에 박리층과 절연층을 적층하고, 상기 절연층 위에 소자층을 형성한다. 다음으로, 지지 기재와 소자층 사이에서 박리하고, 소자층을 기판으로 전치한다. 이때, 지지 기재와 박리층의 계면, 박리층과 절연층의 계면, 또는 박리층 내에서 박리가 발생되도록 재료를 선택하면 좋다. 이 방법으로는, 지지 기재나 박리층에 내열성이 높은 재료를 사용함으로써, 소자층을 형성할 때의 온도의 상한을 높일 수 있어, 신뢰성이 더 높은 소자를 갖는 소자층을 형성할 수 있기 때문에 바람직하다.
예를 들어, 박리층으로서 텅스텐 등의 고융점 금속 재료를 포함하는 층과 상기 금속 재료의 산화물을 포함하는 층을 적층하여 사용하고, 박리층 위의 절연층으로서 산화 실리콘, 질화 실리콘, 산화 질화 실리콘, 질화 산화 실리콘 등을 복수로 적층한 층을 사용하는 것이 바람직하다.
소자층과 지지 기재를 박리하는 방법으로서는, 기계적인 힘을 가하는 것, 박리층을 에칭하는 것, 또는 박리 계면에 액체를 침투시키는 것 등을 일례로서 들 수 있다. 또는, 박리 계면을 형성하는 2층의 열 팽창률의 차이를 이용하여 가열 또는 냉각함으로써 박리를 수행하여도 좋다.
또한, 지지 기재와 절연층의 계면에서 박리가 가능한 경우에는, 박리층을 제공하지 않아도 된다.
예를 들어, 지지 기재로서 유리를 사용하고, 절연층으로서 폴리이미드 등의 유기 수지를 사용할 수 있다. 이때, 레이저 광 등을 사용하여 유기 수지의 일부를 국소적으로 가열하는 것이나, 또는 예리한 부재에 의하여 유기 수지의 일부를 물리적으로 절단 또는 관통하는 것 등에 의하여 박리의 기점을 형성하고, 유리와 유기 수지의 계면에서 박리를 수행하여도 좋다. 또한, 상기 유기 수지로서는, 감광성 재료를 사용하면, 개구부 등의 형상을 용이하게 제작할 수 있기 때문에 적합하다. 또한, 상기 레이저 광으로서는 예를 들어, 가시광선에서 자외선까지의 파장 영역의 광인 것이 바람직하다. 예를 들어, 파장이 200nm 이상 400nm 이하의 광, 바람직하게는 파장이 250nm 이상 350nm 이하의 광을 사용할 수 있다. 특히, 파장 308nm의 엑시머 레이저를 사용하면 생산성이 우수하기 때문에 바람직하다. 또한, Nd:YAG 레이저의 제 3 고조파인 파장 355nm의 UV 레이저 등의 고체 UV 레이저(반도체 UV 레이저라고도 함)를 사용하여도 좋다.
또는, 지지 기재와, 유기 수지로 이루어진 절연층 사이에 발열층을 제공하고, 상기 발열층을 가열함으로써 상기 발열층과 절연층의 계면에서 박리를 수행하여도 좋다. 발열층으로서는, 전류를 흘림으로써 발열하는 재료, 광을 흡수함으로써 발열하는 재료, 자기장을 인가함으로써 발열하는 재료 등, 다양한 재료를 사용할 수 있다. 예를 들어, 발열층으로서는 반도체, 금속, 절연체로 중에서 선택하여 사용할 수 있다.
또한, 상술한 방법에서, 유기 수지로 이루어진 절연층은 박리 후에 기판으로서 사용할 수 있다.
이상이 가요성을 갖는 표시 패널을 제작하는 방법에 대한 설명이다.
본 실시형태는 적어도 그 일부를 본 명세서에 기재되는 다른 구성과 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
<<전자 기기>>
본 발명의 일 형태에 따른 전자 기기의 예에 대하여 설명한다. 전자 기기로서는 예를 들어, 텔레비전 장치(텔레비전 또는 텔레비전 수신기라고도 함), 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라, 디지털 액자, 휴대 전화기(휴대 전화, 휴대 전화 장치라고도 함), 휴대용 게임기, 휴대 정보 단말, 음향 재생 장치, 파친코기 등의 대형 게임기 등이 있다. 이들 전자 기기의 구체적인 예에 대하여 이하에 설명한다.
도 11의 (A)는 텔레비전 장치의 일례를 도시한 것이다. 텔레비전 장치는 하우징(7101)에 표시부(7103)가 제공되어 있다. 또한, 여기서는 스탠드(7105)에 의하여 하우징(7101)을 지지한 구성을 나타내고 있다. 표시부(7103)에 영상을 표시할 수 있고, 표시부(7103)는 매트릭스로 배열된 발광 소자로 구성되어 있다.
텔레비전 장치는 하우징(7101)이 구비하는 조작 스위치나, 별체의 리모트 컨트롤러(7110)로 조작할 수 있다. 리모트 컨트롤러(7110)가 구비하는 조작 키(7109)에 의하여, 채널이나 음량을 조작할 수 있고, 표시부(7103)에 표시되는 영상을 조작할 수 있다. 또한, 리모트 컨트롤러(7110)에, 상기 리모트 컨트롤러(7110)로부터 출력되는 정보를 표시하는 표시부(7107)를 제공하는 구성으로 하여도 좋다.
또한, 텔레비전 장치는 수신기나 모뎀 등을 구비하는 구성으로 한다. 수신기에 의하여 일반 텔레비전 방송을 수신할 수 있고, 모뎀을 통하여 유선 또는 무선 통신 네트워크에 접속함으로써, 단방향(송신자로부터 수신자로) 또는 쌍방향(송신자와 수신자 간, 또는 수신자들끼리 등)의 정보 통신을 하는 것도 가능하다.
도 11의 (B1)에 도시된 컴퓨터는, 본체(7201), 하우징(7202), 표시부(7203), 키보드(7204), 외부 접속 포트(7205), 포인팅 디바이스(7206) 등을 포함한다. 또한, 이 컴퓨터는 매트릭스로 배열된 발광 소자를 표시부(7203)에 사용하여 제작된다. 도 11의 (B1)의 컴퓨터는 도 11의 (B2)에 도시된 바와 같은 형태를 가져도 좋다. 도 11의 (B2)의 컴퓨터에는, 키보드(7204) 및 포인팅 디바이스(7206) 대신에 제 2 표시부(7210)가 제공되어 있다. 제 2 표시부(7210)는 터치 패널식이기 때문에, 제 2 표시부(7210)에 표시된 입력용 표시를 손가락이나 전용 펜으로 조작함으로써 입력을 할 수 있다. 또한, 제 2 표시부(7210)는 입력용 표시뿐만 아니라, 기타 화상을 표시할 수도 있다. 또한, 표시부(7203)도 터치 패널이어도 좋다. 2개의 화면이 힌지로 연결되어 있음으로써, 수납하거나 운반할 때에 화면을 손상시키거나 파손시키는 등의 문제 발생도 방지할 수 있다.
도 11의 (C) 및 (D)는 휴대 정보 단말의 일례를 도시한 것이다. 휴대 정보 단말은 하우징(7401)에 제공된 표시부(7402)와, 조작 버튼(7403), 외부 접속 포트(7404), 스피커(7405), 마이크로폰(7406) 등을 갖는다. 또한, 휴대 정보 단말은 발광 소자를 매트릭스로 배열하여 제작된 표시부(7402)를 갖는다.
도 11의 (C) 및 (D)에 도시된 휴대 정보 단말은, 표시부(7402)를 손가락 등으로 터치함으로써 정보를 입력할 수 있는 구성으로 할 수도 있다. 이 경우, 전화를 걸거나 또는 메일을 작성하는 등의 조작은, 표시부(7402)를 손가락 등으로 터치하여 수행할 수 있다.
표시부(7402)의 화면에는 주로 3가지 모드가 있다. 첫 번째 모드는 화상의 표시를 주로 하는 표시 모드이고, 두 번째 모드는 문자 등의 정보의 입력을 주로 하는 입력 모드이다. 세 번째 모드는 표시 모드와 입력 모드의 2가지 모드가 혼합된 표시+입력 모드이다.
예를 들어, 전화를 걸거나 또는 메일을 작성하는 경우에는, 표시부(7402)를 문자의 입력을 주로 하는 문자 입력 모드로 하고, 화면에 표시된 문자의 입력 조작을 수행하면 좋다. 이 경우, 표시부(7402)의 화면의 대부분에 키보드 또는 번호 버튼을 표시시키는 것이 바람직하다.
또한, 자이로스코프, 가속도 센서 등 기울기를 검출하는 센서를 갖는 검출 장치를 휴대 정보 단말 내부에 제공함으로써, 휴대 정보 단말의 방향(세로인지 가로인지)을 판단하여, 표시부(7402)의 화면 표시가 자동적으로 전환되도록 할 수 있다.
또한, 화면 모드는 표시부(7402)를 터치하거나 또는 하우징(7401)의 조작 버튼(7403)을 조작함으로써 전환된다. 또한, 표시부(7402)에 표시되는 화상의 종류에 따라 전환되도록 할 수도 있다. 예를 들어, 표시부에 표시되는 화상 신호가 동영상의 데이터이면 표시 모드로, 텍스트 데이터이면 입력 모드로 전환된다.
또한, 입력 모드에서 표시부(7402)의 광 센서로 검출되는 신호를 검지하여, 표시부(7402)의 터치 조작에 의한 입력이 일정 기간 없는 경우에는, 화면의 모드를 입력 모드로부터 표시 모드로 전환하도록 제어하여도 좋다.
표시부(7402)는 이미지 센서로서 기능할 수도 있다. 예를 들어, 표시부(7402)를 손바닥이나 손가락으로 터치하여 장문, 지문 등을 촬상함으로써, 본인 인증을 할 수 있다. 또한, 표시부에 근적외광을 발하는 백라이트 또는 근적외광을 발하는 센싱용 광원을 사용하면, 손가락 정맥, 손바닥 정맥 등을 촬상할 수도 있다.
또한, 상기 전자 기기는 본 명세서에 기재된 구성을 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
또한, 표시부에 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 발광 소자는 발광 효율이 양호한 발광 소자로 할 수 있다. 또한, 구동 전압이 작은 발광 소자로 할 수 있다. 그러므로, 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자를 포함하는 전자 기기를 소비전력이 낮은 전자 기기로 할 수 있다.
도 12는 발광 소자를 백라이트에 적용한 액정 표시 장치의 일례이다. 도 12에 도시된 액정 표시 장치는 하우징(901), 액정층(902), 백라이트 유닛(903), 하우징(904)을 갖고, 액정층(902)은 드라이버 IC(905)와 접속되어 있다. 백라이트 유닛(903)에는 발광 소자가 제공되어 있고, 단자(906)에 의하여 전류가 공급된다.
발광 소자에는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자를 사용하는 것이 바람직하고, 상기 발광 소자를 액정 표시 장치의 백라이트에 적용함으로써, 소비전력이 저감된 백라이트를 얻을 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 형태에 따른 전기 스탠드의 예이다. 도 13에 도시된 전기 스탠드는 하우징(2001) 및 광원(2002)을 갖고, 광원(2002)으로서 발광 소자를 사용한 조명 장치가 제공되어 있다.
도 14는 실내의 조명 장치(3001)의 예이다. 상기 조명 장치(3001)에는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 형태에 따른 자동차를 도 15에 도시하였다. 상기 자동차는 앞유리나 대시보드에 발광 소자가 탑재되어 있다. 표시 영역(5000) 내지 표시 영역(5005)은 발광 소자를 사용하여 제공된 표시 영역이다. 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자를 사용하는 것이 바람직하고, 이에 의하여 표시 영역(5000) 내지 표시 영역(5005)의 소비전력을 억제할 수 있으므로 차량용으로서 적합하다.
표시 영역(5000)과 표시 영역(5001)은 자동차의 앞유리에 제공된, 발광 소자를 사용한 표시 장치이다. 이 발광 소자의 제 1 전극과 제 2 전극을 투광성을 갖는 전극으로 제작함으로써, 반대편이 비쳐 보이는 소위 시스루 상태의 표시 장치로 할 수 있다. 시스루 상태의 표시이면, 자동차의 앞유리에도 시야를 가리지 않고 설치할 수 있다. 또한, 구동을 위한 트랜지스터 등을 제공하는 경우에는 유기 반도체 재료를 사용한 유기 트랜지스터나, 산화물 반도체를 사용한 트랜지스터 등, 투광성을 갖는 트랜지스터를 사용하면 좋다.
표시 영역(5002)은 필러 부분에 제공된 발광 소자를 사용한 표시 장치이다. 차체에 제공된 촬상 수단으로부터의 영상을 표시 영역(5002)에 표시함으로써, 필러로 가려진 시야를 보완할 수 있다. 또한, 마찬가지로, 대시보드 부분에 제공된 표시 영역(5003)은 자동차의 외측에 제공된 촬상 수단으로부터의 영상을 표시함으로써 차체로 가려진 시야를 보완하여, 사각을 보완하고 안전성을 높일 수 있다. 보이지 않는 부분을 보완하도록 영상을 표시함으로써, 더 자연스럽게 위화감 없이 안전을 확인할 수 있다.
표시 영역(5004)이나 표시 영역(5005)은 내비게이션 정보, 속도계나 회전수, 주행 거리, 급유량, 기어 상태, 에어컨디셔너의 설정 등, 기타 다양한 정보를 제공할 수 있다. 표시 항목이나 레이아웃은 사용자의 취향에 맞춰 적절히 변경할 수 있다. 또한, 이들 정보는 표시 영역(5000) 내지 표시 영역(5003)에도 표시할 수 있다. 또한, 표시 영역(5000) 내지 표시 영역(5005)을 조명 장치로서 사용할 수도 있다.
도 16 (A) 및 (B)는 반으로 접을 수 있는 태블릿형 단말의 일례이다. 도 16의 (A)는 펼친 상태를 도시한 것이고, 태블릿형 단말은 하우징(9630), 표시부(9631a), 표시부(9631b), 표시 모드 전환 스위치(9034), 전원 스위치(9035), 절전 모드 전환 스위치(9036), 및 잠금부(9033)를 갖는다. 또한, 상기 태블릿형 단말은 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자를 포함하는 발광 장치를 표시부(9631a) 및 표시부(9631b) 중 한쪽 또는 양쪽 모두에 사용하여 제작된다.
표시부(9631a)의 일부를 터치 패널 영역(9632a)으로 할 수 있고, 표시된 조작 키(9637)를 터치함으로써 데이터를 입력할 수 있다. 또한, 표시부(9631a)의 일례로서, 절반 영역이 표시 기능만을 갖는 구성, 나머지 절반 영역이 터치 패널의 기능을 갖는 구성을 도시하였지만 이 구성에 한정되지 않는다. 표시부(9631a)의 전체 영역이 터치 패널의 기능을 갖는 구성으로 하여도 좋다. 예를 들어, 표시부(9631a)의 전체 면에 키보드 버튼을 표시시켜 터치 패널로 하고, 표시부(9631b)를 표시 화면으로서 사용할 수 있다.
또한, 표시부(9631b)도 표시부(9631a)와 마찬가지로, 표시부(9631b)의 일부를 터치 패널 영역(9632b)으로 할 수 있다. 또한, 터치 패널에서 키보드 표시 전환 버튼(9639)이 표시되어 있는 위치를 손가락이나 스타일러스 등으로 터치함으로써 표시부(9631b)에 키보드 버튼을 표시시킬 수 있다.
또한, 터치 패널 영역(9632a)과 터치 패널 영역(9632b)에 동시에 터치 입력을 할 수도 있다.
또한, 세로 표시 또는 가로 표시 등의 표시 방향의 전환, 흑백 표시나 컬러 표시의 전환 등을 표시 모드 전환 스위치(9034)로 선택할 수 있다. 절전 모드 전환 스위치(9036)에 의하여, 태블릿형 단말에 내장된 광 센서로 검출되는 사용 시의 외광의 광량에 따라 표시의 휘도를 최적화할 수 있다. 태블릿형 단말에는 광 센서뿐만 아니라 자이로스코프, 가속도 센서 등 기울기를 검출하는 센서 등 다른 검출 장치가 내장되어도 좋다.
또한, 도 16의 (A)에는 표시부(9631b)와 표시부(9631a)의 표시 면적이 같은 경우의 예를 도시하였지만 이에 특별히 한정되지 않고, 한쪽 크기와 다른 쪽 크기가 달라도 좋고, 표시의 품질도 달라도 좋다. 예를 들어, 한쪽이 다른 쪽보다 고정세한 표시를 할 수 있는 표시 패널이어도 좋다.
도 16의 (B)는 닫은 상태를 도시한 것이고, 본 실시형태에서의 태블릿형 단말이 하우징(9630), 태양 전지(9633), 충방전 제어 회로(9634), 배터리(9635), DCDC 컨버터(9636)를 갖는 경우의 예를 도시한 것이다. 또한, 도 16의 (B)에는 충방전 제어 회로(9634)의 일례로서 배터리(9635), DCDC 컨버터(9636)를 갖는 구성을 도시하였다.
또한, 태블릿형 단말은 반으로 접을 수 있기 때문에, 사용하지 않을 때에 하우징(9630)을 닫은 상태로 할 수 있다. 따라서, 표시부(9631a) 및 표시부(9631b)를 보호할 수 있어, 내구성이 우수하고 장기 사용의 관점에서도 신뢰성이 우수한 태블릿형 단말을 제공할 수 있다.
또한, 이 외에도 도 16의 (A) 및 (B)에 도시된 태블릿형 단말은 다양한 정보(정지 화상, 동영상, 텍스트 화상 등)를 표시하는 기능, 달력, 날짜, 또는 시각 등을 표시부에 표시하는 기능, 표시부에 표시된 정보를 터치 입력 조작하거나 편집하는 터치 입력 기능, 다양한 소프트웨어(프로그램)에 의하여 처리를 제어하는 기능 등을 가질 수 있다.
태블릿형 단말의 표면에 장착된 태양 전지(9633)에 의하여, 터치 패널, 표시부, 또는 영상 신호 처리부 등에 전력을 공급할 수 있다. 또한, 태양 전지(9633)가 하우징(9630)의 하나의 면 또는 2개의 면에 제공되어 있으면 배터리(9635)의 충전을 효율적으로 수행하는 구성으로 할 수 있으므로 적합하다.
또한, 도 16의 (B)에 도시된 충방전 제어 회로(9634)의 구성, 및 동작에 대하여 도 16의 (C)의 블록도를 참조하여 설명한다. 도 16의 (C)에는 태양 전지(9633), 배터리(9635), DCDC 컨버터(9636), 컨버터(9638), 스위치(SW1) 내지 스위치(SW3), 표시부(9631)를 도시하였고, 배터리(9635), DCDC 컨버터(9636), 컨버터(9638), 스위치(SW1) 내지 스위치(SW3)가, 도 16의 (B)에 도시된 충방전 제어 회로(9634)에 대응하는 부분이다.
먼저, 외광에 의하여 태양 전지(9633)로 발전하는 경우의 동작의 예에 대하여 설명한다. 태양 전지로 발전된 전력은 배터리(9635)를 충전하기 위한 전압이 되도록 DCDC 컨버터(9636)에 의하여 승압 또는 강압된다. 그리고, 표시부(9631)의 동작에 태양 전지(9633)에 의하여 충전된 전력이 사용될 때에는 스위치(SW1)를 온으로 하여, 컨버터(9638)에 의하여 표시부(9631)에 필요한 전압으로 승압 또는 강압한다. 또한, 표시부(9631)에서 표시를 하지 않을 때에는, 스위치(SW1)를 오프로 하고 스위치(SW2)를 온으로 하여 배터리(9635)를 충전하는 구성으로 하면 좋다.
또한, 발전 수단의 일례로서 태양 전지(9633)에 대하여 설명하였지만, 발전 수단은 특별히 한정되지 않고 압전 소자(피에조 소자)나 열전 변환 소자(펠티어 소자) 등 다른 발전 수단으로 배터리(9635)를 충전하는 구성이어도 좋다. 무선(비접촉)으로 전력을 송수신하여 충전하는 무접점 전력 전송 모듈이나, 또 다른 충전 수단을 조합하여 충전하는 구성으로 하여도 좋고, 발전 수단을 갖지 않아도 된다.
또한, 상술한 표시부(9631)를 갖기만 하면, 도 16에 도시된 형상의 태블릿형 단말에 한정되지 않는다.
또한, 도 17의 (A) 내지 (C)에 접을 수 있는 휴대 정보 단말(9310)을 도시하였다. 도 17의 (A)는 펼친 상태의 휴대 정보 단말(9310)을 도시한 것이다. 도 17의 (B)는 펼친 상태로부터 접은 상태로 또는 그 반대로 변화되는 도중의 상태의 휴대 정보 단말(9310)을 도시한 것이다. 도 17의 (C)는 접은 상태의 휴대 정보 단말(9310)을 도시한 것이다. 접은 상태의 휴대 정보 단말(9310)은 가반성(可搬性)이 우수하고, 펼친 상태의 휴대 정보 단말(9310)은 이음매가 없는 넓은 표시 영역을 가지므로 표시의 일람성(一覽性)이 우수하다.
표시 패널(9311)은 힌지(9313)로 연결된 3개의 하우징(9315)에 의하여 지지되어 있다. 또한, 표시 패널(9311)은 터치 센서(입력 장치)가 탑재된 터치 패널(입출력 장치)이어도 좋다. 또한, 표시 패널(9311)은, 힌지(9313)를 이용하여 2개의 하우징(9315) 사이를 굴곡시켜, 휴대 정보 단말(9310)을 펼친 상태로부터 접은 상태로 가역적으로 변형시킬 수 있다. 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치를 표시 패널(9311)에 사용할 수 있다. 표시 패널(9311)의 표시 영역(9312)은, 휴대 정보 단말(9310)을 접은 상태로 하였을 때에 측면에 위치하는 표시 영역이다. 표시 영역(9312)에는 정보 아이콘이나 사용 빈도가 높은 애플리케이션 및 프로그램의 바로가기 등을 표시할 수 있어, 정보의 확인이나 애플리케이션 등의 기동을 원활하게 할 수 있다.
(실시예 1)
본 실시예에서는, 실시형태에서 설명한 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자 1에 대하여 설명한다. 발광 소자 1에 사용한 유기 화합물의 구조식은 이하와 같다.
[화학식 6]
Figure pat00010
(발광 소자 1의 제작 방법)
우선, 유리 기판 위에, 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법에 의하여 성막하여 제 1 전극(101)을 형성하였다. 또한, 그 막 두께는 70nm로 하고, 전극 면적은 4mm2(2mm×2mm)로 하였다.
다음으로, 기판 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전(前)처리로서 기판 표면을 물로 세정하고 200℃에서 1시간 동안 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 동안 수행하였다.
그 후, 내부 압력이 약 10-4Pa까지 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에서 170℃에서 30분 동안 진공 소성한 후, 기판을 약 30분 동안 방랭(放冷)하였다.
다음으로, 제 1 전극(101)이 형성된 면이 아래쪽이 되도록, 제 1 전극(101)이 형성된 기판을 진공 증착 장치 내에 제공된 기판 홀더에 고정하고, 제 1 전극(101) 위에, 저항 가열을 사용한 증착법에 의하여 상기 구조식(i)으로 나타내어지는 1,3,5-트라이-(4-다이벤조싸이오페닐)-벤젠(약칭: DBT3P-II)과 산화 몰리브데넘(VI)을 2:1(=DBT3P-II:산화 몰리브데넘)이 되도록 20nm 공증착하여 정공 주입층(111)을 형성하였다.
다음으로, 정공 주입층(111) 위에, 상기 구조식(ii)으로 나타내어지는 4,4'-비스(9-카바졸)-2,2'-다이메틸-바이페닐(약칭: dmCBP)을 막 두께가 20nm이 되도록 증착하여 정공 수송층(112)을 형성하였다.
다음으로, 상기 구조식(iii)으로 나타내어지는 5,12-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]-5,12-다이하이드로-인돌로[3,2-a]카바졸(약칭: mCzP2ICz)과, 상기 구조식(iv)으로 나타내어지는 9,9'-(피리미딘-4,6-다이일다이-3,1-페닐렌)비스(9H-카바졸)(약칭: 4,6mCzP2Pm)와, 상기 구조식(v)으로 나타내어지는 트리스{4'-사이아노-2',6'-다이메틸-3-[3-메틸-{1-(2,4,6-트라이메틸페닐)-1H-1,2,4-트라이아졸-5-일-κN4]-[1,1'-바이페닐-4-일-κC}이리듐(III)(약칭: [Ir(MdmCN5btz1-tmp)3])을 중량비가 0.4:0.6:0.125(=mCzP2ICz:4,6mCzP2Pm:[Ir(MdmCN5btz1-tmp)3])가 되도록 20nm 공증착하여 발광층(113)을 형성하였다.
그 후, 발광층(113) 위에, 4,6mCzP2Pm을 막 두께가 30nm이 되도록 증착한 후, 상기 구조식(vi)으로 나타내어지는 바소페난트롤린(약칭: BPhen)을 막 두께가 15nm이 되도록 증착하여 전자 수송층(114)을 형성하였다.
전자 수송층(114)을 형성한 후, 플루오린화 리튬(LiF)을 막 두께가 1nm이 되도록 증착하여 전자 주입층(115)을 형성하고, 이어서 알루미늄을 막 두께가 200nm이 되도록 증착하여 제 2 전극(102)을 형성함으로써, 본 실시예에 따른 발광 소자 1을 제작하였다.
발광 소자 1의 소자 구조를 이하의 표에 정리하였다.
[표 4]
Figure pat00011
발광 소자 1을, 질소 분위기의 글로브 박스 내에서, 발광 소자가 대기에 노출되지 않도록 유리 기판으로 밀봉하는 작업(실재를 소자의 주위에 도포하고, 밀봉 시에 UV 처리 및 80℃에서 1시간 동안 열 처리를 수행함)을 수행한 후, 이 발광 소자의 초기 특성에 대하여 측정하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 수행하였다.
발광 소자 1의 휘도-전류 밀도 특성을 도 20에, 전류 효율-휘도 특성을 도 21에, 휘도-전압 특성을 도 22에, 전류-전압 특성을 도 23에, 외부 양자 효율-휘도 특성을 도 24에, 발광 스펙트럼을 도 25에 나타내었다.
[표 5]
Figure pat00012
도 20 내지 도 25 및 표 5로부터, 발광 소자 1은 1000cd/m2에서의 외부 양자 효율이 29.9%이고, 최대 외부 양자 효율이 31.1%로 매우 양호한 효율을 나타내는 발광 소자인 것을 알았다.
또한, 여기서 [Ir(MdmCN5btz1-tmp)3]의 평면성 파라미터 A×B/C2는 3.4로 산출되었다. 이와 같이, 평면성 파라미터가 큰 트리스형 이리듐 착체를 사용한 발광 소자는 효율이 매우 양호한 발광 소자로 할 수 있다.
(실시예 2)
본 실시예에서는, 실시형태에서 설명한 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2에 대하여 설명한다. 발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2에서 사용한 유기 화합물의 구조식은 이하와 같다.
[화학식 7]
Figure pat00013
(발광 소자 2의 제작 방법)
우선, 유리 기판 위에, 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법에 의하여 성막하여 제 1 전극(101)을 형성하였다. 또한, 그 막 두께는 110nm로 하고, 전극 면적은 4mm2(2mm×2mm)로 하였다.
다음으로, 기판 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전처리로서 기판 표면을 물로 세정하고 200℃에서 1시간 동안 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 동안 수행하였다.
그 후, 내부 압력이 약 10-4Pa까지 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에서 170℃에서 30분 동안 진공 소성한 후, 기판을 약 30분 동안 방랭하였다.
다음으로, 제 1 전극(101)이 형성된 면이 아래쪽이 되도록, 제 1 전극(101)이 형성된 기판을 진공 증착 장치 내에 제공된 기판 홀더에 고정하고, 제 1 전극(101) 위에, 저항 가열을 사용한 증착법에 의하여 상기 구조식(i)으로 나타내어지는 1,3,5-트라이-(4-다이벤조싸이오페닐)-벤젠(약칭: DBT3P-II)과 산화 몰리브데넘(VI)을 2:1(=DBT3P-II:산화 몰리브데넘)이 되도록 70nm 공증착하여 정공 주입층(111)을 형성하였다.
다음으로, 정공 주입층(111) 위에, 상기 구조식(vii)으로 나타내어지는 3,3'-비스(9-페닐-9H-카바졸)(약칭: PCCP)을 막 두께가 20nm이 되도록 증착하여 정공 수송층(112)을 형성하였다.
다음으로, PCCP와, 상기 구조식(viii)으로 나타내어지는 3,5-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리딘(약칭: 35DCzPPy)과, 상기 구조식(ix)으로 나타내어지는 트리스{2-[5-(2-메틸페닐)-4-(3,3',5,5'-테트라메틸-1,1'-바이페닐-4-일)-4H-1,2,4-트라이아졸-3-일-κN2]페닐-κC}이리듐(III)(약칭: [Ir(mpptz-tetmb)3])을 중량비가 1:0.3:0.06(=PCCP:35DCzPPy:[Ir(mpptz-tetmb)3])이 되도록 30nm 공증착한 후, 35DCzPPy와 [Ir(mpptz-tetmb)3]을 중량비가 1:0.06(=35DCzPPy:[Ir(mpptz-tetmb)3])이 되도록 10nm 공증착하여 발광층(113)을 형성하였다.
그 후, 발광층(113) 위에, 35DCzPPy를 막 두께가 10nm이 되도록 증착한 후, 상기 구조식(vi)으로 나타내어지는 바소페난트롤린(약칭: BPhen)을 막 두께가 15nm이 되도록 증착하여 전자 수송층(114)을 형성하였다.
전자 수송층(114)을 형성한 후, 플루오린화 리튬(LiF)을 막 두께가 1nm이 되도록 증착하여 전자 주입층(115)을 형성하고, 이어서 알루미늄을 막 두께가 200nm이 되도록 증착하여 제 2 전극(102)을 형성함으로써, 본 실시예에 따른 발광 소자 2를 제작하였다.
(비교 발광 소자 2의 제작 방법)
비교 발광 소자 2는, 발광 소자 2의 [Ir(mpptz-tetmb)3] 대신 상기 구조식(xi)으로 나타내어지는 트리스{2-[5-(2-메틸페닐)-4-(2,6-다이아이소프로필페닐)-4H-1,2,4-트라이아졸-3-일-κN2]페닐-κC}이리듐(III)(약칭: [Ir(mpptz-diPrp)3])을 사용한 것을 제외하면, 발광 소자 2와 마찬가지로 제작되었다.
발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2의 소자 구조를 이하의 표에 정리하였다.
[표 6]
발광 소자 2
Figure pat00014
[표 7]
비교 발광 소자 2
Figure pat00015
발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2를, 질소 분위기의 글로브 박스 내에서, 발광 소자가 대기에 노출되지 않도록 유리 기판으로 밀봉하는 작업(실재를 소자의 주위에 도포하고, 밀봉 시에 UV 처리 및 80℃에서 1시간 동안 열 처리를 수행함)을 수행한 후, 이들 발광 소자의 초기 특성에 대하여 측정하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 수행하였다.
발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2의 휘도-전류 밀도 특성을 도 26에, 전류 효율-휘도 특성을 도 27에, 휘도-전압 특성을 도 28에, 전류-전압 특성을 도 29에, 외부 양자 효율-휘도 특성을 도 30에, 발광 스펙트럼을 도 31에 나타내었다.
[표 8]
Figure pat00016
도 26 내지 도 31 및 표 8로부터 알 수 있듯이, 발광 소자 2는 1000cd/m2에서의 외부 양자 효율이 21.1%이고, 최대 외부 양자 효율이 21.5%이고, 비교 발광 소자 2는 1000cd/m2에서의 외부 양자 효율이 18.7%이고, 최대 외부 양자 효율이 19.3%이라는 결과가 나왔다.
또한, 발광 소자 2에서 사용한 [Ir(mpptz-tetmb)3]의 평면성 파라미터 A×B/C2는 5.3으로, 비교 발광 소자 2에서 사용한 [Ir(mpptz-diPrp)3]의 평면성 파라미터는 2.4로 산출되었다. 실시형태의 표 2에 나타낸 바와 같이, [Ir(mpptz-diPrp)3]은 외부 양자 효율이 27.7%인 발광 소자를 제공할 수 있는 이리듐 착체이다.
위에 나타낸 표로부터, 이 [Ir(mpptz-diPrp)3]을 사용한 비교 발광 소자 2의 외부 양자 효율은 18.7%이었지만, 같은 구조를 갖고 도펀트만을 [Ir(mpptz-tetmb)3]으로 바꾼 발광 소자 2의 외부 양자 효율은 21.1%이고, 발광 소자 2는 비교 발광 소자 2보다 2.4% 정도 외부 양자 효율이 향상되어 있는 것을 알 수 있다.
또한, 발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2는 제 1 전극의 막 두께가 110nm이고, 정공 주입층의 막 두께가 70nm으로, 다른 실시예의 발광 소자와 광학 거리가 크게 다르고, 이 영향으로 인하여 외부 양자 효율이 낮아진 소자이다. 따라서, 단순히 비교할 수는 없지만, [Ir(mpptz-diPrp)3]이 사용되고 27.7%의 외부 양자 효율을 나타내는 발광 소자와 같은 소자 구조에 [Ir(mpptz-tetmb)3]을 [Ir(mpptz-diPrp)3] 대신 적용한 경우, 본 실시예의 결과와 같은 효율의 향상이 예산된다. 이 경우, [Ir(mpptz-tetmb)3]을 사용한 소자는 외부 양자 효율이 31% 정도인 것으로 추정되고, 상기 평면성 파라미터가 높은 트리스형 이리듐 착체를 사용한 발광 소자를, 매우 양호한 발광 소자로 할 수 있다.
(실시예 3)
본 실시예에서는, 실시형태에서 설명한 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자 3에 대하여 설명한다. 발광 소자 3에서 사용한 유기 화합물의 구조식은 이하와 같다.
[화학식 8]
Figure pat00017
(발광 소자 3의 제작 방법)
우선, 유리 기판 위에, 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법에 의하여 성막하여 제 1 전극(101)을 형성하였다. 또한, 그 막 두께는 70nm로 하고, 전극 면적은 4mm2(2mm×2mm)로 하였다.
다음으로, 기판 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전처리로서 기판 표면을 물로 세정하고 200℃에서 1시간 동안 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 동안 수행하였다.
그 후, 내부 압력이 약 10-4Pa까지 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에서 170℃에서 30분 동안 진공 소성한 후, 기판을 약 30분 동안 방랭하였다.
다음으로, 제 1 전극(101)이 형성된 면이 아래쪽이 되도록, 제 1 전극(101)이 형성된 기판을 진공 증착 장치 내에 제공된 기판 홀더에 고정하고, 제 1 전극(101) 위에, 저항 가열을 사용한 증착법에 의하여 상기 구조식(i)으로 나타내어지는 1,3,5-트라이-(4-다이벤조싸이오페닐)-벤젠(약칭: DBT3P-II)과 산화 몰리브데넘(VI)을 2:1(=DBT3P-II:산화 몰리브데넘)이 되도록 15nm 공증착하여 정공 주입층(111)을 형성하였다.
다음으로, 정공 주입층(111) 위에, 상기 구조식(vii)으로 나타내어지는 3,3'-비스(9-페닐-9H-카바졸)(약칭: PCCP)을 막 두께가 20nm이 되도록 증착하여 정공 수송층(112)을 형성하였다.
다음으로, PCCP와, 상기 구조식(viii)으로 나타내어지는 3,5-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리딘(약칭: 35DCzPPy)과, 상기 구조식(x)으로 나타내어지는 트리스{2-[1-(4-사이아노-2,6-다이아이소뷰틸페닐)-1H-이미다졸-2일-κN3]페닐-κC}이리듐(III)(약칭: [Ir(pim-diBuCNp)3])을 중량비가 0.4:0.6:0.125(=PCCP:35DCzPPy:[Ir(pim-diBuCNp)3])가 되도록 30nm 공증착한 후, 35DCzPPy와 [Ir(pim-diBuCNp)3]을 중량비가 1:0.125(=35DCzPPy:[Ir(pim-diBuCNp)3])가 되도록 10nm 공증착하여 발광층(113)을 형성하였다.
그 후, 발광층(113) 위에, 35DCzPPy를 막 두께가 10nm이 되도록 증착한 후, 상기 구조식(vi)으로 나타내어지는 바소페난트롤린(약칭: BPhen)을 막 두께가 15nm이 되도록 증착하여 전자 수송층(114)을 형성하였다.
전자 수송층(114)을 형성한 후, 플루오린화 리튬(LiF)을 막 두께가 1nm이 되도록 증착하여 전자 주입층(115)을 형성하고, 이어서 알루미늄을 막 두께가 200nm이 되도록 증착하여 제 2 전극(102)을 형성함으로써, 본 실시예에 따른 발광 소자 3을 제작하였다.
발광 소자 3의 소자 구조를 이하의 표에 나타내었다.
[표 9]
Figure pat00018
발광 소자 3을, 질소 분위기의 글로브 박스 내에서, 발광 소자가 대기에 노출되지 않도록 유리 기판으로 밀봉하는 작업(실재를 소자의 주위에 도포하고, 밀봉 시에 UV 처리 및 80℃에서 1시간 동안 열 처리를 수행함)을 수행한 후, 이 발광 소자의 초기 특성에 대하여 측정하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 수행하였다.
발광 소자 3의 휘도-전류 밀도 특성을 도 32에, 전류 효율-휘도 특성을 도 33에, 휘도-전압 특성을 도 34에, 전류-전압 특성을 도 35에, 외부 양자 효율-휘도 특성을 도 36에, 발광 스펙트럼을 도 37에 나타내었다.
[표 10]
Figure pat00019
도 32 내지 도 37 및 표 10으로부터, 발광 소자 3은 1000cd/m2에서의 외부 양자 효율이 33.6%이고, 최대 외부 양자 효율이 33.8%로 매우 양호한 효율을 나타내는 발광 소자인 것을 알았다.
또한, 여기서 [Ir(pim-diBuCNp)3]의 평면성 파라미터 A×B/C2는 4.3으로 산출되었다. 이와 같이, 평면성 파라미터가 큰 트리스형 이리듐 착체를 사용한 발광 소자는 효율이 매우 양호한 발광 소자로 할 수 있다.
(참고예 1)
본 참고예에서는, 실시형태에서 설명한 트리스{2-[4-(4-사이아노-2,6-다이아이소뷰틸페닐)-5-(2-메틸페닐)-4H-1,2,4-트라이아졸-3-일-κN2]페닐-κC}이리듐(III)(약칭: [Ir(mpptz-diBuCNp)3])의 합성 방법에 대하여 설명한다. [Ir(mpptz-diBuCNp)3]의 구조는 이하와 같다.
[화학식 9]
Figure pat00020
<<단계 1: 4-아미노-3,5-다이아이소뷰틸벤조나이트릴의 합성>>
9.4g(50mmol)의 4-아미노-3,5-다이클로로벤조나이트릴과, 26g(253mmol)의 아이소뷰틸보론산과, 54g(253mmol)의 인산 삼포타슘과, 2.0g(4.8mmol)의 2-다이사이클로헥실포스피노-2',6'-다이메톡시바이페닐(S-phos)과, 500mL의 톨루엔을 1000mL의 3구 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 질소 치환하고, 플라스크 내를 감압시키면서 교반하여, 이 혼합물을 탈기하였다. 탈기 후, 0.88g(0.96mmol)의 트리스(다이벤질리덴아세톤)팔라듐(0)을 첨가하고, 질소 기류하에 있어서 130℃에서 8시간 동안 교반하여 반응시켰다. 얻어진 반응 용액에 톨루엔을 첨가하고, 셀라이트(와코 순약 공업 주식회사 제조, 카탈로그 번호:531-16855, 이하 같음), 산화 알루미늄, 셀라이트의 순서로 적층한 여과 보조제를 통하여 여과하였다. 얻어진 여과액을 농축하여 유상(油狀) 물질을 얻었다. 얻어진 유상 물질을 실리카 칼럼 크로마토그래피에 의하여 정제하였다. 전개 용매에는 톨루엔을 사용하였다. 얻어진 프랙션을 농축하여 10g의 황색 유상 물질을 수율 87%로 얻었다. 얻어진 황색 유상 물질이 4-아미노-3,5-다이아이소뷰틸벤조나이트릴인 것을 핵자기 공명법(NMR)에 의하여 확인하였다. 단계 1의 합성 스킴은 이하의 식과 같다.
[화학식 10]
Figure pat00021
<<단계 2: 4-(4-사이아노-2,6-다이아이소뷰틸페닐)-3-(2-메틸페닐)-5-페닐-4H-1,2,4-트라이아졸(약칭: Hmpptz-diBuCNp)의 합성>>
단계 1에서 합성한 4-아미노-3,5-다이아이소뷰틸벤조나이트릴을 11g(48mmol)와, 4.7g(16mmol)의 N-(2-메틸페닐)클로로메틸리덴-N'-페닐클로로메틸리덴하이드라진과, 40mL의 N,N-다이메틸아닐린을 300mL의 3구 플라스크에 넣고, 질소 기류하에 있어서 160℃에서 7시간 동안 교반하여 반응시켰다. 반응 후, 반응 용액을 300mL의 1M 염산에 넣고, 3시간 동안 교반하였다. 유기층과 수성층을 분액하고, 수성층에 대하여 아세트산 에틸로 추출을 수행하였다. 유기층과 얻어진 추출 용액을 혼합시켜 포화 탄산 수소 소듐 및 포화 식염수로 세정하고, 유기층에 무수 황산 마그네슘을 첨가하여 건조시켰다. 얻어진 혼합물을 자연 여과하고, 여과액을 농축하여 유상 물질을 얻었다. 얻어진 유상 물질을 실리카 칼럼 크로마토그래피에 의하여 정제하였다. 전개 용액에는 헥세인:아세트산 에틸=5:1의 혼합 용매를 사용하였다. 얻어진 프랙션을 농축하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체에 헥세인을 첨가하고 초음파를 조사하고 흡인 여과함으로써, 2.0g의 백색 고체를 수율 28%로 얻었다. 얻어진 백색 고체가 Hmpptz-diBuCNp인 것을 핵자기 공명법(NMR)에 의하여 확인하였다. 단계 2의 합성 스킴은 이하의 식과 같다.
[화학식 11]
Figure pat00022
<<단계 3: 트리스{2-[4-(4-사이아노-2,6-다이아이소뷰틸페닐)-5-(2-메틸페닐)-4H-1,2,4-트라이아졸-3-일-κN2]페닐-κC}이리듐(III)(약칭: [Ir(mpptz-diBuCNp)3])의 합성>>
단계 2에서 합성한 2.0g(4.5mmol)의 Hmpptz-diBuCNp와, 0.44g(0.89mmol)의 트리스(아세틸아세토네이토)이리듐(III)을 3방 코크가 장착된 반응 용기에 넣고, 아르곤 기류하에 있어서 250℃에서 43시간 동안 교반하여 반응시켰다. 얻어진 반응 혼합물을 다이클로로메테인에 첨가하여 불용물(不溶物)을 제거하였다. 얻어진 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 실리카 칼럼 크로마토그래피에 의하여 정제하였다. 전개 용매에는 다이클로로메테인을 사용하였다. 얻어진 프랙션을 농축하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 아세트산 에틸/헥세인을 사용하여 재결정화시켜, 0.32g의 황색 고체를 수욜 23%로 얻었다. 얻어진 황색 고체 중 0.31g를 트레인 서블리메이션법(train sublimation method)에 의하여 승화 정제하였다. 승화 정제는 압력이 2.6Pa이고, 아르곤 유량이 5.0mL/min인 조건으로, 310℃에서 19시간 동안 가열함으로써 수행하였다. 승화 정제 후, 0.26g의 황색 고체를 회수율 84%로 얻었다. 단계 3의 합성 스킴은 이하의 식과 같다.
[화학식 12]
Figure pat00023
상기 단계 3에서 얻어진 황색 고체의 프로톤(1H)을 핵자기 공명법(NMR)에 의하여 측정하였다. 이하에 얻어진 값을 나타낸다. 이에 의하여, [Ir(mpptz-diBuCNp)3]이 얻어진 것을 알았다.
Figure pat00024
(참고예 2)
본 참고예에서는, 실시예 1에서 사용한 트리스{4'-사이아노-2',6'-다이메틸-3-[3-메틸-1-(2,4,6-트라이메틸페닐)-1H-1,2,4-트라이아졸-5-일-κN4]-1,1'-바이페닐-4-일-κC}이리듐(III)(약칭: [Ir(MdmCN5btz1-tmp)3])의 합성예를 구체적으로 예시한다. [Ir(MdmCN5btz1-tmp)3]의 구조는 이하와 같다.
[화학식 13]
Figure pat00025
<<단계 1: 4-사이아노-2,6-다이메틸페닐보론산 피나콜에스터의 합성>>
먼저, 5.0g(24mmol)의 4-브로모-3,5-다이메틸벤조나이트릴과, 7.3g(29mmol)의 비스(피나콜레이토)다이보론과, 8.4g(86mmol)의 아세트산 포타슘과, 120mL의 다이메틸설폭사이드(DMSO)를 3구 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 질소 치환하였다. 이 혼합물에 0.20g(0.24mmol)의 [1,1'-비스(다이페닐포스피노)페로센]팔라듐(II)다이클로로메테인 부가물과, 0.20g(0.48mmol)의 2-다이사이클로헥실포스피노-2',6'-다이메톡시바이페닐(S-phos)을 첨가하고 90℃에서 7시간 동안 가열 교반하였다. 그 후, 이 혼합물에 0.20g(0.24mmol)의 [1,1'-비스(다이페닐포스피노)페로센]팔라듐(II)다이클로로메테인 부가물과, 0.20g(0.48mmol)의 2-다이사이클로헥실포스피노-2',6'-다이메톡시바이페닐(S-phos)과, 3.5g(14mmol)의 비스(피나콜레이토)다이보론을 더 첨가하고, 100℃에서 17시간 동안 가열 교반하여 반응시켰다. 얻어진 반응 용액에 물을 첨가하고, 유기층과 수성층으로 분액하고, 수성층에 대하여 톨루엔으로 추출을 수행하였다. 유기층과 추출 용액을 혼합시켜 용액을 물 및 포화 식염수로 세정하고, 무수 황산 마그네슘을 첨가하여 건조시켰다. 얻어진 혼합물을 자연 여과하고, 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 이 고체를 플래시 칼럼 크로마토그래피에 의하여 정제하였다. 전개 용매에는 처음에 톨루엔:아세트산 에틸=10:1(v:v)의 혼합 용매를 사용하고, 이어서 톨루엔:아세트산 에틸=5:1(v:v)의 혼합 용매를 사용하였다. 얻어진 프랙션을 농축하여 고체를 얻었다. 이 고체를 톨루엔과 헥세인으로 세정하여 3.5g의 백색 고체를 수율 57%로 얻었다. 핵자기 공명법(NMR)에 의하여 얻어진 백색 고체가 4-사이아노-2,6-다이메틸페닐보론산 피나콜에스터인 것을 확인하였다. 단계 1의 합성 스킴은 이하의 식과 같다.
[화학식 14]
Figure pat00026
<<단계 2: 5-(4'-사이아노-2',6'-다이메틸-1,1'-바이페닐-3-일)-3-메틸-1-(2,4,6-트라이메틸페닐)-1H-1,2,4-트라이아졸(약칭: HMdmCN5btz1-tmp)의 합성>>
다음으로, 5-(3-브로모페닐)-1-(2,4,6-트라이메틸페닐)-3-메틸-1H-1,2,4-트라이아졸을 4.0g(11mmol)와, 상기 단계 1에서 얻어진 4-사이아노-2,6-다이메틸페닐보론산 피나콜에스터를 3.2g(12mmol)와, 4.1g(20mmol)의 인산 포타슘과, 75mL의 톨루엔과, 7mL의 물을 3구 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 질소 치환하였다. 이 혼합물에 0.26g(0.45mmol)의 비스(다이벤질리덴아세톤)팔라듐(0)과, 0.37g(0.90mmol)의 2-다이사이클로헥실포스피노-2',6'-다이메톡시바이페닐(S-phos)을 첨가하고, 90℃에서 7.5시간 동안 가열 교반하여 반응시켰다. 반응 후, 얻어진 반응 용액을 유기층과 수성층으로 분액하고, 수성층에 대하여 톨루엔으로 추출을 수행하고, 추출 용액과 유기층을 혼합시켜 물 및 포화 식염수로 세정하였다. 유기층에 무수 황산 마그네슘을 첨가하여 건조시켜, 얻어진 혼합물을 자연 여과하고, 여과액을 농축하여 유상 물질을 얻었다. 이 유상 물질을 플래시 칼럼 크로마토그래피에 의하여 정제하였다. 전개 용매에는 톨루엔을 사용하고, 그 후 아세트산 에틸을 첨가하여 톨루엔:아세트산 에틸=4:1이 되도록 극성을 증가시켰다. 얻어진 프랙션을 농축하여 고체를 얻었다. 이 고체를 에탄올로 세정하여 3.9g의 백색 고체를 수율 85%로 얻었다. 핵자기 공명법(NMR)에 의하여 얻어진 백색 고체가 5-(4'-사이아노-2',6'-다이메틸-1,1'-바이페닐-3-일)-3-메틸-1-(2,4,6-트라이메틸페닐)-1H-1,2,4-트라이아졸(약칭: HMdmCN5btz1-tmp)인 것을 확인하였다. 단계 2의 합성 스킴은 이하의 식과 같다.
[화학식 15]
Figure pat00027
<<단계 3: 트리스{4'-사이아노-2',6'-다이메틸-3-[3-메틸-1-(2,4,6-트라이메틸페닐)-1H-1,2,4-트라이아졸-5-일-κN4]-1,1'-바이페닐-4-일-κC}이리듐(III)(약칭: [Ir(MdmCN5btz1-tmp)3])의 합성>>
다음으로, 상기 단계 2에서 얻어진 배위자인 HMdmCN5btz1-tmp 중 1.0g(2.5mmol)와, 0.33g(1.1mmol)의 염화 이리듐 수화물과, 15mL의 2-에톡시에탄올과, 5mL의 물을 50mL의 가지형 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 아르곤 치환하였다. 이 플라스크에 100W, 100℃의 조건으로 마이크로파를 1시간 동안 조사함으로써 가열하여 반응시켰다. 반응 후, 얻어진 반응 용액을 농축하여, 황색 유상 물질을 얻었다. 이 유상 물질에 0.58g(2.2mmol)의 트라이플루오로메테인설폰산 은과, 배위자인 HMdmCN5btz1-tmp 중 2.28g(5.61mmol)를 첨가하고, 플라스크 내를 질소 치환하고, 165℃에서 23시간 동안 가열 교반하여 반응시켰다. 반응 후, 얻어진 반응 혼합물을 다이클로로메테인에 용해시키고, 흡인 여과하여 불용 고체를 제거하였다. 얻어진 여과액을 실리카 칼럼 크로마토그래피에 의하여 정제하였다. 전개 용매에는 다이클로로메테인:아세트산 에틸=5:1(v:v)을 사용하였다. 얻어진 프랙션을 농축하여 고체를 얻었다. 이 고체를 아세트산 에틸/헥세인을 사용하여 재결정화시켜, 8mg의 황색 고체를 수율 0.5%로 얻었다. 핵자기 공명법(NMR)에 의하여, 얻어진 황색 고체가 [Ir(MdmCN5btz1-tmp)3]인 것을 확인하였다. 단계 3의 합성 스킴은 이하의 식과 같다.
[화학식 16]
Figure pat00028
상기 단계 3에서 얻어진 황색 고체의 프로톤(1H)을 핵자기 공명법(NMR)에 의하여 측정하였다. 이하에 얻어진 값을 나타낸다. 이에 의하여, [Ir(MdmCN5btz1-tmp)3]이 얻어진 것을 알았다.
Figure pat00029
(참고예 3)
본 참고예에서는, 실시예 3에서 사용한 유기 금속 착체인 트리스{2-[1-(4-사이아노-2,6-다이아이소뷰틸페닐)-1H-이미다졸-2-일-κN3]페닐-κC}이리듐(III)(약칭: [Ir(pim-diBuCNp)3])의 합성 방법에 대하여 설명한다. [Ir(pim-diBuCNp)3]의 구조식은 이하와 같다.
[화학식 17]
Figure pat00030
<<단계 1: 1-(4-사이아노-2,6-다이아이소뷰틸페닐)-2-페닐-4,5-다이하이드로-1H-이미다졸의 합성>>
22g(117mmol)의 N-(2-클로로에틸)벤즈아마이드와, 260mL의 탈수 자일렌을 1000mL의 3구 플라스크에 넣었다. 이 혼합 용액에 33g(158mmol)의 오염화 인을 첨가하여 140℃에서 1시간 동안 교반하여 반응시켰다. 반응 후, 실온까지 냉각시켜 28g(120mmol)의 4-아미노-3.5-다이아이소뷰틸벤조나이트릴과, 60mL의 탈수 자일렌의 혼합 용액을 적하하고, 140℃에서 5시간 동안 교반하였다. 이 반응 혼합물을 500mL의 물에 천천히 첨가하고, 실온에서 30분 동안 교반하였다. 이 혼합물에 클로로폼을 첨가하여 추출하였다. 얻어진 추출액을 1M 수산화 소듐 수용액에 천천히 첨가하고, 실온에서 30분 동안 교반하였다. 이 혼합물의 수성층과 유기층을 분액하고, 얻어진 추출 용액에 대하여 포화 탄산 수소 소듐 수용액으로, 이어서 포화 식염수로 세정을 수행하였다. 세정 후, 유기층에 무수 황산 마그네슘을 첨가하여 건조시켜, 얻어진 혼합물을 자연 여과하여 여과액을 얻었다. 얻어진 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체에 아세트산 에틸/헥세인의 혼합 용매를 첨가하여 흡인 여과를 수행하고, 33g의 백색 고체를 수율 79%로 얻었다. 핵자기 공명법(NMR)에 의하여, 얻어진 백색 고체가 1-(4-사이아노-2,6-다이아이소뷰틸페닐)-2-페닐-4,5-다이하이드로-1H-이미다졸인 것을 확인하였다. 단계 1의 합성 스킴은 아래의 식(a-2)과 같다.
[화학식 18]
Figure pat00031
<<단계 2: 1-(4-사이아노-2,6-다이아이소뷰틸페닐)-2-페닐-1H-이미다졸(약칭: Hpim-diBuCNp)의 합성>>
단계 1에서 합성한 1-(4-사이아노-2,6-다이아이소뷰틸페닐)-2-페닐-4,5-다이하이드로-1H-이미다졸 중 15g(42mmol)와, 아세토나이트릴을 200mL의 3구 플라스크에 넣었다. 13g(84mmol)의 과망가니즈산 포타슘과, 29g의 산화 알루미늄을 막자사발에 같이 넣고 작게 갈아서 으깬 분말을 상기 혼합 용액에 첨가하고, 실온에서 17시간 동안 교반하여 반응시켰다. 이 반응 혼합물을 셀라이트를 통하여 흡인 여과하였다. 얻어진 여과액을 농축하여 유상 물질을 얻었다. 얻어진 유상 물질에 톨루엔을 첨가하고, 셀라이트, 산화 알루미늄, 셀라이트의 순서로 적층시킨 여과 보조제를 통하여 여과하였다. 얻어진 여과액을 농축하여 유상 물질을 얻었다. 얻어진 유상 물질을 실리카 칼럼 크로마토그래피에 의하여 정제하였다. 전개 용매에는 헥세인:아세트산 에틸=5:1의 혼합 용매를 사용하였다. 얻어진 프랙션을 농축하여 8.0g의 무색 유상 물질을 수율 53%로 얻었다. 핵자기 공명법(NMR)에 의하여 얻어진 무색 유상 물질이 1-(4-사이아노-2,6-다이아이소뷰틸페닐)-2-페닐-1H-이미다졸(약칭: Hpim-diBuCNp)인 것을 확인하였다. 단계 2의 합성 스킴은 이하의 식(b-2)과 같다.
[화학식 19]
Figure pat00032
<<단계 3: [Ir(pim-diBuCNp)3]의 합성>>
단계 2에서 합성한 1-(4-사이아노-2,6-다이아이소뷰틸페닐)-2-페닐-1H-이미다졸 중 5.0g(14mmol)와, 1.4g(2.8mmol)의 트리스(아세틸아세토네이토)이리듐(III)을 3방 코크가 장착된 반응 용기에 넣고, 아르곤 기류하에 있어서 250℃에서 38시간 동안 가열하여 반응시켰다. 얻어진 반응 혼합물에 톨루엔을 첨가하여 불용물을 제거하였다. 얻어진 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 실리카 칼럼 크로마토그래피에 의하여 정제하였다. 전개 용매에는 우선 톨루엔을 사용하였다. 이어서, 톨루엔:아세트산 에틸=9:1의 혼합 용매를 사용하였다. 얻어진 프랙션을 농축하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 아세트산 에틸/헥세인을 사용하여 재결정화시켜, 0.6g의 황색 고체를 수율 18%로 얻었다. 얻어진 0.6g의 황색 고체를 트레인 서블리메이션법에 의하여 승화 정제하였다. 승화 정제는 압력이 2.6Pa이고, 아르곤 유량이 5.0mL/min인 조건으로, 280℃에서 17시간 동안 가열함으로써 수행하였다. 승화 정제 후, 0.4g의 황색 고체를 회수율 67%로 얻었다. 단계 3의 합성 스킴은 이하의 식(c-2)과 같다.
[화학식 20]
Figure pat00033
상기 단계 3에서 얻어진 황색 고체의 프로톤(1H)을 핵자기 공명법(NMR)에 의하여 측정하였다. 이하에 얻어진 값을 나타낸다. 이에 의하여, [Ir(pim-diBuCNp)3]이 얻어진 것을 알았다.
Figure pat00034
(참고예 4)
본 참고예에서는, 실시형태에서 설명한 유기 금속 착체인 트리스{2-[5-(2-메틸페닐)-4-(3,3',5,5'-테트라메틸-1,1'-바이페닐-4-일)-4H-1,2,4-트라이아졸-3-일-κN2]페닐-κC}이리듐(III)(약칭: [Ir(mpptz-tetmb)3])의 합성 방법에 대하여 설명한다. [Ir(mpptz-tetmb)3]의 구조는 이하와 같다.
[화학식 21]
Figure pat00035
<<단계 1: 4-(4-브로모-2,6-다이메틸페닐)-5-(2-메틸페닐)-3-페닐-4H-1,2,4-트라이아졸의 합성>>
8.5g(28mmol)의 N-(2-메틸페닐)클로로메틸리덴-N'-페닐클로로메틸리덴하이드라진과, 17g(85mmol)의 4-브로모-2,6-다이메틸아닐린과, 40mL의 N,N-다이메틸아닐린을 300mL의 3구 플라스크에 넣고, 질소 기류하에 있어서 180℃에서 14시간 동안 가열 교반하였다. 소정 시간 반응시킨 후, 반응 용액을 1M 염산에 넣고 2일 동안 교반하였다. 반응 후, 아세트산 에틸에 의한 추출을 수행하였다. 그 후, 실리카 칼럼 크로마토그래피에 의하여 정제하였다. 전개 용매에는 헥세인:아세트산 에틸=2:1의 혼합 용매를 사용하였다. 얻어진 프랙션을 농축하여 백색 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 아세트산 에틸/헥세인을 사용하여 재결정화시켜, 5.5g의 백색 고체를 수율 46%로 얻었다. 얻어진 백색 고체가 4-(4-브로모-2,6-다이메틸페닐)-5-(2-메틸페닐)-3-페닐-4H-1,2,4-트라이아졸인 것을 핵자기 공명법(NMR)에 의하여 확인하였다. 단계 1의 합성 스킴은 이하와 같다.
[화학식 22]
Figure pat00036
<<단계 2: 5-(2-메틸페닐)-4-(3,3',5,5'-테트라메틸-1,1'-바이페닐-4-일)-2-페닐-4H-1,2,4-트라이아졸(약칭: Hmpptz-tetmb)의 합성>>
단계 1에서 합성한 5.5g(13mmol)의 4-(4-브로모-2,6-다이메틸페닐)-5-(2-메틸페닐)-3-페닐-4H-1,2,4-트라이아졸과, 2.3g(16mmol)의 3,5-다이메틸페닐보론산과, 3.3g(16mmol)의 인산 삼포타슘과, 0.32g(0.78mmol)의 2-다이사이클로헥실포스피노-2',6'-다이메톡시바이페닐(S-phos)과, 60mL의 톨루엔을 200mL의 3구 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 질소 치환하고, 플라스크 내를 감압시키면서 교반하여, 이 혼합물을 탈기하였다. 탈기 후, 0.088g(0.39mmol)의 아세트산 팔라듐(II)을 첨가하고, 질소 기류하에 있어서 100℃에서 22시간 동안 교반하였다. 소정 시간 반응시킨 후, 얻어진 반응 용액에 물을 첨가하고, 클로로폼에 의한 추출을 수행하였다. 그 후, 실리카 칼럼 크로마토그래피에 의하여 정제하였다. 전개 용매에는 톨루엔:아세트산 에틸=3:1의 혼합 용매를 사용하였다. 얻어진 프랙션을 농축하여 백색 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 아세트산 에틸을 사용하여 재결정화시켜, 4.0g의 백색 고체를 수율 69%로 얻었다. 얻어진 백색 고체가 Hmpptz-tetmb인 것을 핵자기 공명법(NMR)에 의하여 확인하였다. 단계 2의 합성 스킴은 이하와 같다.
[화학식 23]
Figure pat00037
<<단계 3: 트리스{2-[5-(2-메틸페닐)-4-(3,3',5,5'-테트라메틸-1,1'-바이페닐-4-일)-4H-1,2,4-트라이아졸-3-일-κN2]페닐-κC}이리듐(III)(약칭: [Ir(mpptz-tetmb)3])의 합성>>
단계 2에서 합성한 4.0g(9.0mmol)의 Hmpptz-tetmb와, 0.88g(1.8mmol)의 트리스(아세틸아세토네이토)이리듐(III)을 3방 코크가 장착된 반응 용기에 넣고, 아르곤 기류하에 있어서 250℃에서 43시간 동안 가열하였다. 얻어진 반응 혼합물에 다이클로로메테인을 첨가하여 초음파를 조사하고, 흡인 여과에 의하여 고체를 얻었다. 이 고체에 톨루엔을 첨가한 후 가열하여 용해시키고, 자연 여과함으로써 불순물의 고체를 제거하였다. 얻어진 여과액을 재결정화시킴으로써, 목적물인 황색 고체를 0.93g, 수율 34%로 얻었다. 얻어진 고체 0.92g를 트레인 서블리메이션법에 의하여 승화 정제하였다. 승화 정제는 압력이 1.7×10-2Pa이고, 아르곤 유량이 0mL/min인 조건으로, 375℃에서 24시간 동안 가열함으로써 수행하였다. 승화 정제 후, 0.046g의 황색 고체를 회수율 5%로 얻었다. 단계 3의 합성 스킴은 이하와 같다.
[화학식 24]
Figure pat00038
상기 단계 3에서 얻어진 황색 고체의 프로톤(1H)을 핵자기 공명법(NMR)에 의하여 측정하였다. 이하에 얻어진 값을 나타낸다. 또한, 1H-NMR 스펙트럼을 도 38에 나타내었다. 이에 의하여, [Ir(mpptz-tetmb)3]이 얻어진 것을 알았다.
Figure pat00039
이어서, [Ir(mpptz-tetmb)3]의 다이클로로메테인 용액의 자외 가시 흡수 스펙트럼(이하, 단순히 '흡수 스펙트럼'이라고 함) 및 발광 스펙트럼을 측정하였다. 흡수 스펙트럼의 측정에는 자외 가시 분광 광도계((주)JASCO Corporation 제조, V550형)를 사용하고, 다이클로로메테인 용액(0.0100mmol/L)을 석영 셀에 넣고, 실온에서 측정하였다. 또한, 발광 스펙트럼은 절대 PL 양자 수율 측정 장치((주)Hamamatsu Photonics K.K. 제조, C11347-01)에 의하여 글로브 박스((주)Bright Co., Ltd. 제조, LABstarM13(1250/780))에서 질소 분위기하에서 다이클로로메테인 탈산소 용액(0.0100mmol/L)을 석영 셀에 넣고 밀전하고, 실온에서 측정하였다. 얻어진 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼의 측정 결과를 도 39에 나타내었다. 가로축은 파장을, 세로축은 흡수 강도 및 발광 강도를 나타낸다. 또한, 도 39에 나타낸 흡수 스펙트럼은 다이클로로메테인 용액(0.0100mmol/L)을 석영 셀에 넣고 측정한 흡수 스펙트럼으로부터, 다이클로로메테인만을 석영 셀에 넣고 측정한 흡수 스펙트럼을 뺀 결과를 나타낸다.
(실시예 4)
본 실시예에서는, 실시형태에서 설명한 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자 4, 발광 소자 5, 및 비교 발광 소자 3에 대하여 설명한다. 발광 소자 4, 발광 소자 5, 및 비교 발광 소자 3에서 사용한 유기 화합물의 구조식은 이하와 같다.
[화학식 25]
Figure pat00040
(발광 소자 4의 제작 방법)
우선, 유리 기판 위에, 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법에 의하여 성막하여 제 1 전극(101)을 형성하였다. 또한, 그 막 두께는 70nm로 하고, 전극 면적은 4mm2(2mm×2mm)로 하였다.
다음으로, 기판 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전처리로서 기판 표면을 물로 세정하고 200℃에서 1시간 동안 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 동안 수행하였다.
그 후, 내부 압력이 약 10-4Pa까지 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에서 170℃에서 30분 동안 진공 소성한 후, 기판을 약 30분 동안 방랭하였다.
다음으로, 제 1 전극(101)이 형성된 면이 아래쪽이 되도록, 제 1 전극(101)이 형성된 기판을 진공 증착 장치 내에 제공된 기판 홀더에 고정하고, 제 1 전극(101) 위에, 저항 가열을 사용한 증착법에 의하여 상기 구조식(i)으로 나타내어지는 1,3,5-트라이-(4-다이벤조싸이오페닐)-벤젠(약칭: DBT3P-II)과 산화 몰리브데넘(VI)을 2:1(=DBT3P-II:산화 몰리브데넘)이 되도록 40nm 공증착하여 정공 주입층(111)을 형성하였다.
다음으로, 정공 주입층(111) 위에, 상기 구조식(vii)으로 나타내어지는 3,3'-비스(9-페닐-9H-카바졸)(약칭: PCCP)을 막 두께가 20nm이 되도록 증착하여 정공 수송층(112)을 형성하였다.
다음으로, 상기 구조식(iv)으로 나타내어지는 9,9'-(피리미딘-4,6-다이일다이-3,1-페닐렌)비스(9H-카바졸)(약칭: 4,6mCzP2Pm)과, PCCP와, 상기 구조식(xii)으로 나타내어지는 트리스[3-(2-메틸피리딘-5-일)-2-(2-피리딘일-κN)페닐-κC]이리듐(III)(약칭: [Ir(mpyppy)3])을 중량비가 0.5:0.5:0.1(=4,6mCzP2Pm:PCCP:[Ir(mpyppy)3])이 되도록 20nm 공증착한 후, 4,6mCzP2Pm과, PCCP와, [Ir(mpyppy)3]을 중량비가 0.8:0.2:0.1(=4,6mCzP2Pm:PCCP:[Ir(mpyppy)3])이 되도록 20nm 공증착하여 발광층(113)을 형성하였다.
그 후, 발광층(113) 위에, 4,6mCzP2Pm을 막 두께가 20nm이 되도록 증착한 후, 상기 구조식(vi)으로 나타내어지는 바소페난트롤린(약칭: BPhen)을 막 두께가 10nm이 되도록 증착하여 전자 수송층(114)을 형성하였다.
전자 수송층(114)을 형성한 후, 플루오린화 리튬(LiF)을 막 두께가 1nm이 되도록 증착하여 전자 주입층(115)을 형성하고, 이어서 알루미늄을 막 두께가 200nm이 되도록 증착하여 제 2 전극(102)을 형성함으로써, 본 실시예에 따른 발광 소자 4를 제작하였다.
(발광 소자 5의 제작 방법)
발광 소자 5는, 발광 소자 4의 [Ir(mpyppy)3] 대신 상기 구조식(xiii)으로 나타내어지는 트리스[4'-메틸-2-(2-피리딘일-κN)(1,1'-바이페닐)-3-일-κC]이리듐(III)(약칭: [Ir(m6bpy)3])을 사용한 것을 제외하면, 발광 소자 4와 마찬가지로 제작되었다.
(비교 발광 소자 3의 제작 방법)
비교 발광 소자 3은, 발광 소자 4의 [Ir(mpyppy)3] 대신 상기 구조식(xiv)으로 나타내어지는 트리스(2-페닐피리디네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: [Ir(ppy)3])을 사용한 것을 제외하면, 발광 소자 4와 마찬가지로 제작하였다.
발광 소자 4, 발광 소자 5, 및 비교 발광 소자 3의 소자 구조를 이하의 표에 정리하였다.
[표 11]
발광 소자 4
Figure pat00041
[표 12]
발광 소자 5
Figure pat00042
[표 13]
비교 발광 소자 3
Figure pat00043
발광 소자 4, 발광 소자 5, 및 비교 발광 소자 3을, 질소 분위기의 글로브 박스 내에서, 발광 소자가 대기에 노출되지 않도록 유리 기판으로 밀봉하는 작업(실재를 소자의 주위에 도포하고, 밀봉 시에 UV 처리 및 80℃에서 1시간 동안 열 처리를 수행함)을 수행한 후, 이들 발광 소자의 초기 특성에 대하여 측정하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 수행하였다.
발광 소자 4, 발광 소자 5, 및 비교 발광 소자 3의 휘도-전류 밀도 특성을 도 40에, 전류 효율-휘도 특성을 도 41에, 휘도-전압 특성을 도 42에, 전류-전압 특성을 도 43에, 외부 양자 효율-휘도 특성을 도 44에, 발광 스펙트럼을 도 45에 나타내었다.
[표 14]
Figure pat00044
도 40 내지 도 45 및 표 14로부터, 1000cd/m2 부근에서의 외부 양자 효율이, 발광 소자 4는 29.2%, 발광 소자 5는 28.4%, 비교 발광 소자 3은 25.4%인 것을 알았다.
또한, 발광 소자 4에서 사용한 [Ir(mpyppy)3]의 평면성 파라미터 A×B/C2는 5.7, 발광 소자 5에서 사용한 [Ir(m6bpy)3]의 평면성 파라미터 A×B/C2는 5.8, 비교 발광 소자 3에서 사용한 [Ir(ppy)3]의 평면성 파라미터는 1.9로 산출되었다. 이와 같이, 평면성 파라미터가 큰 트리스형 이리듐 착체를 사용한 발광 소자는 효율이 매우 양호한 발광 소자로 할 수 있다.
(실시예 5)
<합성예 1>
본 실시예에서는, 실시예 4에서 사용한 이리듐 착체인 트리스[3-(2-메틸피리딘-5-일)-2-(2-피리딘일-κN)페닐-κC]이리듐(III)(약칭: [Ir(mpyppy)3])의 합성 방법에 대하여 설명한다. [Ir(mpyppy)3]의 구조식은 이하와 같다.
[화학식 26]
Figure pat00045
<<단계 1: 2-[2-(2-메틸-5-피리딜)페닐]피리딘(약칭: Hmpyppy)의 합성>>
2.3g(15mmol)의 2-페닐피리딘과, 2.5g(15mmol)의 5-브로모-2-메틸피리딘과, 0.38g(1.5mmol)의 트라이페닐포스핀과, 8.0g(58mmol)의 탄산 포타슘과, 0.18g(0.36mmol)의 벤젠루테늄(II)클로라이드다이머를 200mL의 3구 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 질소 치환하고, 플라스크 내를 감압시키면서 이 혼합물을 교반하여 탈기하였다. 탈기 후, 58mL의 1-메틸-2-피롤리돈(NMP)을 첨가하고, 질소 기류하에 있어서 120℃에서 7시간 동안 교반하였다. 얻어진 반응 용액에 톨루엔을 첨가하고, 셀라이트를 통하여 흡인 여과하였다. 얻어진 여과액을 농축하여 유상 물질을 얻었다. 얻어진 유상 물질을 실리카 칼럼 크로마토그래피에 의하여 정제하였다. 전개 용매에는 헥세인:아세트산 에틸=5:1의 혼합 용매를 사용하였다. 얻어진 프랙션을 농축하여 2.5g의 황색 유상 물질을 수율 69%로 얻었다. 핵자기 공명법(NMR)에 의하여 얻은 황색 유상 물질이 2-[2-(2-메틸-5-피리딜)페닐]피리딘(약칭: Hmpyppy)인 것을 확인하였다. 단계 1의 합성 스킴은 이하와 같다.
[화학식 27]
Figure pat00046
<<단계 2: 다이-μ-클로로-테트라키스[3-(2-메틸피리딘-5-일)-2-(2-피리딘일-κN)페닐-κC]이리듐(III)(약칭: [Ir(mpyppy)2Cl]2)의 합성>>
단계 1에서 합성한 2-[2-(2-메틸-5-피리딜)페닐]피리딘(약칭: Hmpyppy)을 2.4g(10mmol)와, 1.3g(4.5mmol)의 염화 이리듐-수화물과, 30mL의 2-에톡시에탄올과, 10mL의 물을 100mL 둥근바닥 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 아르곤 치환하였다. 이 반응 용기에 마이크로파(2.45GHz, 100W)를 3시간 동안 조사함으로써 반응시켰다. 반응 후, 반응 용액을 흡인 여과하여 1.7g의 황색 고체를 수율 53%로 얻었다. 단계 2의 합성 스킴은 이하와 같다.
[화학식 28]
Figure pat00047
<<단계 3: 트리스[3-(2-메틸피리딘-5-일)-2-(2-피리딘일-κN)페닐-κC]이리듐(III)(약칭: [Ir(mpyppy)3])의 합성>>
단계 2에서 합성한 [Ir(mpyppy)2Cl]2를 1.7g(1.2mmol)와, Hmpyppy를 1.5g(6.1mmol)와, 탄산 포타슘을 1.7g(12mmol)와, 페놀 10g를 200mL 3구 플라스크에 넣고, 질소 기류하에 있어서 190℃에서 31시간 동안 가열하였다. 이 반응 혼합물에 메탄올을 첨가하고 초음파를 조사하고 흡인 여과를 함으로써, 황색 고체를 얻었다. 얻어진 고체에 다이클로로메테인과 물을 첨가하여 용해시키고, 추출을 수행하였다. 그 후, 추출한 용액을 농축하고, 얻어진 고체에 다이클로로메테인을 첨가하고, 셀라이트, 중성 실리카 겔, 셀라이트의 순서로 적층시킨 여과 보조제를 통하여 여과하였다. 또한, 아세트산 에틸로 세정하고, 얻어진 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 아세트산 에틸을 사용하여 재결정화시켜, 0.45g의 황색 고체를 수율 20%로 얻었다. 얻어진 고체 0.44g를 트레인 서블리메이션법에 의하여 승화 정제하였다. 승화 정제는 압력 2.6Pa이고, 아르곤 유량이 5mL/min인 조건으로, 320℃에서 16시간 동안 가열함으로써 수행하였다. 승화 정제 후, 0.35g의 황색 고체를 회수율 80%로 얻었다. 단계 3의 합성 스킴은 이하와 같다.
[화학식 29]
Figure pat00048
상기 단계 3에서 얻어진 황색 고체의 프로톤(1H)을 핵자기 공명법(NMR)에 의하여 측정하였다. 이하에 얻어진 값을 나타낸다. 또한, 1H-NMR 차트를 도 46에 나타내었다. 이에 의하여, [Ir(mpyppy)3]이 얻어진 것을 알았다.
Figure pat00049
이어서, [Ir(mpyppy)3]의 다이클로로메테인 용액의 자외 가시 흡수 스펙트럼(이하, 단순히 '흡수 스펙트럼'이라고 함) 및 발광 스펙트럼을 측정하였다. 흡수 스펙트럼의 측정에는 자외 가시 분광 광도계((주)JASCO Corporation 제조, V550형)를 사용하고, 다이클로로메테인 용액(0.0093mmol/L)을 석영 셀에 넣고, 실온에서 측정하였다. 또한, 발광 스펙트럼은 절대 PL 양자 수율 측정 장치((주)Hamamatsu Photonics K.K. 제조, C11347-01)에 의하여 글로브 박스((주)Bright Co., Ltd. 제조 LABstarM13(1250/780))에서 질소 분위기하에서 다이클로로메테인 탈산소 용액(0.0093mmol/L)을 석영 셀에 넣고 밀전하고, 실온에서 측정하였다. 얻어진 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼의 측정 결과를 도 47에 나타내었다. 가로축은 파장을, 세로축은 흡수 강도 및 발광 강도를 나타낸다. 또한, 도 47에 나타낸 흡수 스펙트럼은 다이클로로메테인 용액(0.0093mmol/L)을 석영 셀에 넣고 측정한 흡수 스펙트럼으로부터, 다이클로로메테인만을 석영 셀에 넣고 측정한 흡수 스펙트럼을 뺀 결과를 나타낸다.
도 47에 나타낸 바와 같이, 이리듐 착체 [Ir(mpyppy)3]은 528nm에 발광 피크를 갖고 있으며, 다이클로로메테인으로부터는 녹색 발광이 관측되었다.
다음으로, 본 실시예에서 얻어진 [Ir(mpyppy)3]을 액체 크로마토그래프 질량 분석(Liquid Chromatography Mass Spectrometry, 약칭: LC/MS 분석)에 의하여 분석하였다.
LC/MS 분석에서는, Ultimate3000(Thermo Fisher Scientific Inc. 제조)에 의하여 LC(액체 크로마토그래피) 분리를 수행하고, Q Exactive(Thermo Fisher Scientific Inc. 제조)에 의하여 MS 분석(질량 분석)을 수행하였다.
LC 분리에서는, 임의의 칼럼을 사용하고, 칼럼 온도는 40℃로 하고, 용매를 적절히 선택하고, 샘플은 임의의 농도의 [Ir(mpyppy)3]을 유기 용매에 용해시켜 조정하고, 주입량은 5.0μL로 하였다.
Targeted-MS2법에 의하여, [Ir(mpyppy)3] 유래의 이온인 m/z=929.29에 대하여 MS2 측정을 수행하였다. Targeted-MS2의 설정으로서 타깃 이온의 질량 범위를 m/z=929.29±2.0(isolation window=4)으로 하고, 검출은 포지티브 모드에서 수행하였다. 충돌실(collision cell) 내에서 타깃 이온을 가속하는 에너지 NCE(Normalized Collision Energy)를 20으로 하여 측정하였다. 얻어진 MS 스펙트럼은 도 48에 나타내었다.
도 48의 결과로부터, [Ir(mpyppy)3]은 주로 m/z=683 부근에서 프로덕트 이온이 검출되는 것을 알았다. 또한, 도 48에 나타낸 결과는 [Ir(mpyppy)3]에서 유래하는 특징적인 결과를 나타내는 것이기 때문에, 혼합물 내에 포함되는 [Ir(mpyppy)3]을 동정하는 데에 있어서 중요한 데이터라고 할 수 있다.
또한, m/z=683 부근에서의 프로덕트 이온은 [Ir(mpyppy)3]의 배위자인 Hmpyppy가 하나 이탈된 상태의 양이온으로 추정되고, [Ir(mpyppy)3]이 Hmpyppy를 포함하는 것을 시사하는 것이다.
(실시예 6)
<합성예 2>
본 실시예에서는, 실시예 4에서 사용한 유기 금속 착체인 트리스[4'-메틸-2-(2-피리딘일-κN)(1,1'-바이페닐)-3-일-κC]이리듐(III)(약칭: [Ir(m6bpy)3])의 합성 방법에 대하여 설명한다. [Ir(m6bpy)3]의 구조식은 이하와 같다.
[화학식 30]
Figure pat00050
<<단계 1: 4'-메틸-2-(1,1'-바이페닐)-2-일-피리딘(약칭: Hm6bpy)의 합성>>
15g(97mmol)의 2-페닐피리딘과, 13g(77mmol)의 4-보로모톨루엔과, 2.5g(9.7mmol)의 트라이페닐포스핀과, 53g(386mmol)의 탄산 포타슘과, 1.2g(2.4mmol)의 벤젠루테늄(II)클로라이드다이머를 200mL의 3구 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 질소 치환하고, 플라스크 내를 감압시키면서 교반하여 이 혼합물을 탈기하였다. 탈기 후, 100mL의 1-메틸-2-피롤리돈(NMP)을 첨가하고, 질소 기류하에 있어서 120℃에서 18시간 동안 교반하였다. 소정 시간이 경과한 후, 아세트산 에틸에 의한 추출을 수행하였다. 그 후, 실리카 칼럼 크로마토그래피에 의하여 정제하였다. 전개 용매에는 헥세인:아세트산 에틸=10:1의 혼합 용매를 사용하였다. 얻어진 프랙션을 농축하여 11g의 녹색 유상 물질을 수율 59%로 얻었다. 핵자기 공명법(NMR)에 의하여 얻어진 녹색 유상 물질이 4'-메틸-2-(1,1'-바이페닐)-2-일-피리딘(약칭: Hm6bpy)인 것을 확인하였다. 단계 1의 합성 스킴은 이하와 같다.
[화학식 31]
Figure pat00051
<<단계 2: 다이-μ-클로로-테트라키스[4'-메틸-2-(2-피리딘일-κN)(1,1'-바이페닐)-3-일-κC]이리듐(III)(약칭: [Ir(m6bpy)2Cl]2)의 합성>>
단계 1에서 합성한 4'-메틸-2-(1,1'-바이페닐)-2-일-피리딘(약칭: Hm6bpy)을 5.0g(20mmol)와, 2.9g(9.6mmol)의 염화 이리듐-수화물과, 35mL의 2-에톡시에탄올과, 12mL의 물을 100mL의 둥근바닥 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 아르곤 치환하였다. 이 반응 용기에 마이크로파(2.45GHz, 100W)를 3시간 동안 조사함으로써 반응시켰다. 반응 후, 반응 용액을 흡인 여과하여 3.8g의 황색 고체를 수율 55%로 얻었다. 단계 2의 합성 스킴은 이하와 같다.
[화학식 32]
Figure pat00052
<<단계 3: 트리스[4'-메틸-2-(2-피리딘일-κN)(1,1'-바이페닐)-3-일-κC]이리듐(III)(약칭: [Ir(m6bpy)3])의 합성>>
단계 2에서 합성한 [Ir(m6bpy)2Cl]2를 3.8g(2.6mmol)와, Hm6bpy를 1.9g(7.9mmol)와, 탄산 포타슘을 3.6g(26mmol)와, 페놀 15g를 플라스크에 넣고, 질소 기류하에 있어서 190℃에서 3.5시간 동안 가열하였다. 이 반응 혼합물에 에탄올을 첨가하고 초음파를 조사하고 흡인 여과를 함으로써, 황색 고체를 얻었다. 얻어진 황색 고체를 물, 에탄올의 순서로 이들로 세정하였다. 얻어진 고체에 다이클로로메테인을 첨가하고, 셀라이트, 중성 실리카 겔, 셀라이트의 순서로 적층시킨 여과 보조제를 통하여 여과하였다. 얻어진 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체에 에탄올을 첨가하고 초음파를 조사하고 흡인 여과를 함으로써, 4.7g의 황색 고체를 수율 98%로 얻었다. 얻어진 고체 2.6g를 트레인 서블리메이션법에 의하여 승화 정제하였다. 승화 정제는 압력이 2.1Pa이고, 아르곤 유량이 10.7mL/min인 조건으로, 290℃에서 21시간 동안 가열함으로써 수행하였다. 승화 정제 후, 1.3g의 황색 고체를 회수율 50%로 얻었다. 단계 3의 합성 스킴은 이하와 같다.
[화학식 33]
Figure pat00053
상기 단계 3에서 얻어진 황색 고체의 프로톤(1H)을 핵자기 공명법(NMR)에 의하여 측정하였다. 이하에 얻어진 값을 나타낸다. 또한, 1H-NMR 차트를 도 49에 나타내었다. 이에 의하여, 본 합성예에서는 본 발명의 일 형태에 따른 유기 금속 착체인 [Ir(m6bpy)3]이 얻어진 것을 알았다.
Figure pat00054
이어서, [Ir(m6bpy)3]의 다이클로로메테인 용액의 자외 가시 흡수 스펙트럼(이하, 단순히 '흡수 스펙트럼'이라고 함) 및 발광 스펙트럼을 측정하였다. 흡수 스펙트럼의 측정에는 자외 가시 분광 광도계((주)JASCO Corporation 제조, V550형)를 사용하고, 다이클로로메테인 용액(0.0093mmol/L)을 석영 셀에 넣고, 실온에서 측정하였다. 또한, 발광 스펙트럼은 절대 PL 양자 수율 측정 장치((주)Hamamatsu Photonics K.K. 제조, C11347-01)에 의하여 글로브 박스((주)Bright Co., Ltd. 제조 LABstarM13(1250/780))에서 질소 분위기하에서 다이클로로메테인 탈산소 용액(0.0093mmol/L)을 석영 셀에 넣고 밀전하고, 실온에서 측정하였다. 얻어진 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼의 측정 결과를 도 50에 나타내었다. 가로축은 파장을, 세로축은 흡수 강도 및 발광 강도를 나타낸다. 또한, 도 50에 나타낸 흡수 스펙트럼은 다이클로로메테인 용액(0.0093mmol/L)을 석영 셀에 넣고 측정한 흡수 스펙트럼으로부터, 다이클로로메테인만을 석영 셀에 넣고 측정한 흡수 스펙트럼을 뺀 결과를 나타낸다.
도 50에 나타낸 바와 같이, 이리듐 착체 [Ir(m6bpy)3]은 528nm에 발광 피크를 갖고 있으며, 다이클로로메테인으로부터는 녹색 발광이 관측되었다.
다음으로, 본 실시예에서 얻어진 [Ir(m6bpy)3]을 액체 크로마토그래프 질량 분석(Liquid Chromatography Mass Spectrometry, 약칭: LC/MS 분석)에 의하여 분석하였다.
LC/MS 분석에서는, Ultimate3000(Thermo Fisher Scientific Inc. 제조)에 의하여 LC(액체 크로마토그래피) 분리를 수행하고, Q Exactive(Thermo Fisher Scientific Inc. 제조)에 의하여 MS 분석(질량 분석)을 수행하였다.
LC 분리에서는, 임의의 칼럼을 사용하고, 칼럼 온도는 40℃로 하고, 송액 조건으로서 용매를 적절히 선택하고, 샘플은 임의의 농도의 [Ir(m6bpy)3]을 유기 용매에 용해시켜 조정하고, 주입량은 5.0μL로 하였다.
Targeted-MS2법에 의하여, [Ir(m6bpy)3] 유래의 이온인 m/z=924.29에 대하여 MS2 측정을 수행하였다. Targeted-MS2의 설정으로서 타깃 이온의 질량 범위를 m/z=924.29±2.0(isolation window=4)으로 하고, 검출은 포지티브 모드에서 수행하였다. 충돌실 내에서 타깃 이온을 가속하는 에너지 NCE(Normalized Collision Energy)를 40으로 하여 측정하였다. 얻어진 MS 스펙트럼은 도 51과 같다.
도 51의 결과로부터, [Ir(m6bpy)3]은 주로 m/z=834 부근, 681 부근, 589 부근에서 프로덕트 이온이 검출되는 것을 알았다. 또한, 도 51에 나타낸 결과는 [Ir(m6bpy)3]에서 유래하는 특징적인 결과를 나타내는 것이기 때문에, 혼합물 내에 포함되는 [Ir(m6bpy)3]을 동정하는 데에 있어서 중요한 데이터라고 할 수 있다.
또한, m/z=834 부근에서의 프로덕트 이온은 [Ir(m6bpy)3]에서의 톨릴기가 이탈된 상태의 양이온으로 추정되고, 681 부근에서의 프로덕트 이온은 [Ir(m6bpy)3]에서의 Hm6bpy가 이탈된 상태의 양이온으로 추정되고, 589 부근에서의 프로덕트 이온은 [Ir(m6bpy)3]에서의 Hm6bpy와 톨릴기가 이탈된 상태의 양이온으로 추정되고, [Ir(m6bpy)3]이 Hm6bpy 및 톨릴기를 포함하는 것을 시사하는 것이다.
101: 제 1 전극
102: 제 2 전극
103: EL층
111: 정공 주입층
112: 정공 수송층
113: 발광층
114: 전자 수송층
115: 전자 주입층
116: 전하 발생층
117: P형층
118: 전자 릴레이층
119: 전자 주입 버퍼층
160: 장방형
161: C3 대칭축
162: C3 대칭축의 법선 방향
163: C3 대칭축 방향
400: 기판
401: 제 1 전극
403: EL층
404: 제 2 전극
405: 실재
406: 실재
407: 밀봉 기판
412: 패드
420: IC칩
501: 제 1 전극
502: 제 2 전극
503: EL층
511: 제 1 발광 유닛
512: 제 2 발광 유닛
513: 전하 발생층
601: 구동 회로부(소스선 구동 회로)
602: 화소부
603: 구동 회로부(게이트선 구동 회로)
604: 밀봉 기판
605: 실재
607: 공간
608: 배선
609: FPC(flexible printed circuit)
610: 소자 기판
611: 스위칭용 FET
612: 전류 제어용 FET
613: 제 1 전극
614: 절연물
616: EL층
617: 제 2 전극
618: 발광 소자
623: n채널형 FET
624: p채널형 FET
631: 착색층
632: 차광막
633a: 배향막
633b: 배향막
634: 착색층
635: 도전막
640: 액정 소자
641: 접착층
642: 접착층
643: 도전막
644: EL층
645a: 도전막
645b: 도전막
646: 절연막
647: 절연막
648: 도전막
649: 접속층
651: 기판
652: 도전막
653: 반도체막
654: 도전막
655: 개구
656: 편광판
659: 회로
660: 발광 소자
661: 기판
662: 표시부
663: 도전막
666: 배선
672: FPC
673: IC
681: 절연막
682: 절연막
683: 절연막
684: 절연막
685: 절연막
686: 접속체
687: 접속부
688: 표시 패널
689: 트랜지스터
690: 접속부
691: 트랜지스터
692: 트랜지스터
693: 접속부
694: 액정층
695: 도전막
696: 절연막
697: 절연막
698: 절연막
699: 도전막
730: 절연막
770: 평탄화 절연막
772: 도전막
782: 발광 소자
783: 액적 토출 장치
784: 액적
785: 층
786: EL층
788: 도전막
901: 하우징
902: 액정층
903: 백라이트 유닛
904: 하우징
905: 드라이버 IC
906: 단자
951: 기판
952: 전극
953: 절연층
954: 격벽층
955: EL층
956: 전극
1001: 기판
1002: 하지 절연막
1003: 게이트 절연막
1006: 게이트 전극
1007: 게이트 전극
1008: 게이트 전극
1020: 제 1 층간 절연막
1021: 제 2 층간 절연막
1022: 전극
1024W: 발광 소자의 제 1 전극
1024R: 발광 소자의 제 1 전극
1024G: 발광 소자의 제 1 전극
1024B: 발광 소자의 제 1 전극
1025: 격벽
1028: EL층
1029: 발광 소자의 제 2 전극
1031: 밀봉 기판
1032: 실재
1033: 투명한 기재
1034R: 적색 착색층
1034G: 녹색 착색층
1034B: 청색 착색층
1035: 흑색층(블랙 매트릭스)
1036: 오버코트층
1037: 제 3 층간 절연막
1040: 화소부
1041: 구동 회로부
1042: 주변부
1400: 액적 토출 장치
1402: 기판
1403: 액적 토출 수단
1404: 촬상 수단
1405: 헤드
1406: 점선
1407: 제어 수단
1408: 기억 매체
1409: 화상 처리 수단
1410: 컴퓨터
1411: 마커
1412: 헤드
1413: 재료 공급원
1414: 재료 공급원
1415: 재료 공급원
1416: 헤드
2001: 하우징
2002: 광원
3001: 조명 장치
5000: 표시 영역
5001: 표시 영역
5002: 표시 영역
5003: 표시 영역
5004: 표시 영역
5005: 표시 영역
7101: 하우징
7103: 표시부
7105: 스탠드
7107: 표시부
7109: 조작 키
7110: 리모트 컨트롤러
7201: 본체
7202: 하우징
7203: 표시부
7204: 키보드
7205: 외부 접속 포트
7206: 포인팅 디바이스
7210: 제 2 표시부
7401: 하우징
7402: 표시부
7403: 조작 버튼
7404: 외부 접속 포트
7405: 스피커
7406: 마이크로폰
9033: 잠금부
9034: 스위치
9035: 전원 스위치
9036: 스위치
9310: 휴대 정보 단말
9311: 표시 패널
9312: 표시 영역
9313: 힌지
9315: 하우징
9630: 하우징
9631: 표시부
9631a: 표시부
9631b: 표시부
9632a: 터치 패널 영역
9632b: 터치 패널 영역
9633: 태양 전지
9634: 충방전 제어 회로
9635: 배터리
9636: DCDC 컨버터
9637: 조작 키
9638: 컨버터
9639: 버튼

Claims (10)

  1. 발광 소자로서,
    제 1 전극;
    제 2 전극; 및
    유기 화합물을 포함하는 층을 포함하고,
    유기 화합물을 포함하는 상기 층은 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 위치하고,
    유기 화합물을 포함하는 상기 층은 발광층을 포함하고,
    상기 발광층은 트리스형 이리듐 착체를 포함하고,
    상기 이리듐 착체를 상기 이리듐 착체의 C3 대칭축의 방향에서 2차원적으로 본 경우에 4변 각각 위에 상기 이리듐 착체 중 적어도 하나의 원자가 위치하고, 상기 이리듐 착체를 포함하는 장방형을 상정하여, A는 상기 장방형의 긴 변의 최대의 길이를 나타내고, B는 상기 장방형의 상기 긴 변의 상기 길이가 A일 때 상기 장방형의 짧은 변의 길이를 나타내고, C는 상기 이리듐 착체를 상기 C3 대칭축의 법선 방향에서 2차원적으로 본 경우에 상기 C3 대칭축의 상기 방향의 폭을 나타낼 때, A×B/C2가 2.5 이상인, 발광 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이리듐 착체는 트라이아졸 골격을 포함하는 배위자 또는 이미다졸 골격을 포함하는 배위자를 포함하는, 발광 소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 이리듐 착체는 피리딘 골격을 포함하는 배위자를 포함하는, 발광 소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 A×B/C2는 2.8 이상인, 발광 소자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 A×B/C2는 3.0 이상인, 발광 소자.
  6. 발광 장치로서,
    제 1 항에 따른 발광 소자; 및
    트랜지스터 및 기판 중 적어도 하나를 포함하는, 발광 장치.
  7. 전자 기기로서,
    제 6 항에 따른 발광 장치; 및
    센서, 조작 버튼, 스피커, 및 마이크로폰 중 적어도 하나를 포함하는, 전자 기기.
  8. 조명 장치로서,
    제 6 항에 따른 발광 장치; 및
    하우징을 포함하는, 조명 장치.
  9. 아래의 화학식으로 나타내어지는, 유기 금속 착체.
    Figure pat00055
  10. 아래의 화학식으로 나타내어지는, 유기 금속 착체.
    Figure pat00056
KR1020170108959A 2016-08-29 2017-08-28 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 조명 장치, 및 유기 금속 착체 KR102457322B1 (ko)

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