KR20180030081A - 발광 소자, 표시 장치, 전자 장치, 및 조명 장치 - Google Patents

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

Info

Publication number
KR20180030081A
KR20180030081A KR1020187003614A KR20187003614A KR20180030081A KR 20180030081 A KR20180030081 A KR 20180030081A KR 1020187003614 A KR1020187003614 A KR 1020187003614A KR 20187003614 A KR20187003614 A KR 20187003614A KR 20180030081 A KR20180030081 A KR 20180030081A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
organic compound
light emitting
skeleton
layer
light
Prior art date
Application number
KR1020187003614A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102646440B1 (ko
Inventor
사토시 세오
노부하루 오사와
Original Assignee
가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 filed Critical 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
Priority to KR1020247007443A priority Critical patent/KR20240035638A/ko
Publication of KR20180030081A publication Critical patent/KR20180030081A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102646440B1 publication Critical patent/KR102646440B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/12—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers comprising dopants
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • H01L51/5004—
    • H01L27/322—
    • H01L27/323—
    • H01L51/5016—
    • H01L51/5024—
    • H01L51/5048—
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/805—Electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/30—Devices specially adapted for multicolour light emission
    • H10K59/38—Devices specially adapted for multicolour light emission comprising colour filters or colour changing media [CCM]
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/40—OLEDs integrated with touch screens
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/90—Assemblies of multiple devices comprising at least one organic light-emitting element
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/10—Organic polymers or oligomers
    • H10K85/111—Organic polymers or oligomers comprising aromatic, heteroaromatic, or aryl chains, e.g. polyaniline, polyphenylene or polyphenylene vinylene
    • H10K85/113—Heteroaromatic compounds comprising sulfur or selene, e.g. polythiophene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1074—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing more than three nitrogen atoms as heteroatoms
    • C09K2211/1081—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing more than three nitrogen atoms as heteroatoms with sulfur
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/18—Metal complexes
    • C09K2211/185—Metal complexes of the platinum group, i.e. Os, Ir, Pt, Ru, Rh or Pd
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
    • F21Y2115/15—Organic light-emitting diodes [OLED]
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00—Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/10—Triplet emission
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00—Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/20—Delayed fluorescence emission
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00—Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/30—Highest occupied molecular orbital [HOMO], lowest unoccupied molecular orbital [LUMO] or Fermi energy values
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00—Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/40—Interrelation of parameters between multiple constituent active layers or sublayers, e.g. HOMO values in adjacent layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00—Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/90—Multiple hosts in the emissive layer
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/30—Coordination compounds
    • H10K85/341—Transition metal complexes, e.g. Ru(II)polypyridine complexes
    • H10K85/342—Transition metal complexes, e.g. Ru(II)polypyridine complexes comprising iridium
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/631—Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/654—Aromatic compounds comprising a hetero atom comprising only nitrogen as heteroatom
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6572—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only nitrogen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. phenanthroline or carbazole
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6576—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only sulfur in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. benzothiophene

Abstract

발광 효율이 높은 발광 재료를 함유하는 발광 소자를 제공한다. 상기 발광 소자는 호스트 재료 및 게스트 재료를 포함한다. 호스트 재료는 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물을 포함한다. 제 1 유기 화합물에서, 단일항 여기 에너지 준위와 삼중항 여기 에너지 준위의 차이는 0eV보다 크고 0.2eV 이하이다. 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물 중 한쪽의 HOMO 준위는 다른 쪽 유기 화합물의 HOMO 준위 이상이고, 상기 유기 화합물들 중 한쪽의 LUMO 준위는 다른 쪽 유기 화합물의 LUMO 준위 이상이다. 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물은 여기 착체를 형성한다.

Description

발광 소자, 표시 장치, 전자 장치, 및 조명 장치
본 발명의 일 실시형태는 발광 소자, 또는 상기 발광 소자를 각각 포함하는 표시 장치, 전자 장치, 및 조명 장치에 관한 것이다.
다만, 본 발명의 일 실시형태는 상술한 기술분야에 한정되지 않는다. 본 명세서 등에 개시(開示)된 발명의 일 실시형태의 기술분야는 물건, 방법, 또는 제작 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명의 일 실시형태는 공정(process), 기계(machine), 제품(manufacture), 또는 조성물(composition of matter)에 관한 것이다. 구체적으로는, 본 명세서에 개시된 본 발명의 일 실시형태의 기술분야의 예에는 반도체 장치, 표시 장치, 액정 표시 장치, 발광 장치, 조명 장치, 전력 저장 장치, 기억 장치, 이들 중 임의의 것의 구동 방법, 및 이들 중 임의의 것의 제작 방법이 포함된다.
근년에, EL(electroluminescence)을 사용한 발광 소자에 대한 연구 개발이 광범위하게 수행되고 있다. 이러한 발광 소자의 기본적인 구조에서는, 발광 재료를 함유하는 층(EL층)이 한 쌍의 전극 사이에 개재(介在)된다. 이 소자의 전극들 사이에 전압을 인가함으로써 발광 재료로부터의 발광을 얻을 수 있다.
상술한 발광 소자는 자발광형이기 때문에, 이 발광 소자를 사용한 표시 장치는 시인성이 높고, 백라이트가 불필요하고, 소비전력이 낮다는 등의 장점을 가진다. 또한, 이러한 발광 소자는 소자를 얇고 가볍게 제작할 수 있고, 응답 속도가 빠르다는 장점도 가진다.
EL층이 발광 재료로서 유기 재료를 함유하며 한 쌍의 전극 사이에 제공되어 있는 발광 소자(예를 들어, 유기 EL 소자)에서는, 한 쌍의 전극 사이에 전압을 인가함으로써, EL층에 음극으로부터 전자가, 양극으로부터 정공이 주입되어 전류가 흐른다. 주입된 전자와 정공이 재결합함으로써 발광성 유기 재료가 여기 상태가 되어 발광이 얻어진다.
또한 유기 재료에 의하여 형성되는 여기 상태는 단일항 여기 상태(S*) 또는 삼중항 여기 상태(T*)일 수 있다. 단일항 여기 상태로부터의 발광은 형광이라고 하고, 삼중항 여기 상태로부터의 발광은 인광이라고 한다. 발광 소자에서의 S* 대 T*의 생성비는 1:3이다. 바꿔 말하면, 인광을 방출하는 재료(인광성 재료)를 함유하는 발광 소자는 형광을 방출하는 재료(형광성 재료)를 함유하는 발광 소자보다 발광 효율이 높다. 그러므로, 삼중항 여기 상태의 에너지를 발광으로 변환할 수 있는 인광성 재료를 함유하는 발광 소자가 활발히 개발되고 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
유기 재료를 여기시키는 데에 필요한 에너지는 단일항 여기 상태의 에너지에 의존한다. 인광을 방출하는 유기 재료를 함유하는 발광 소자에서는, 삼중항 여기 에너지가 발광 에너지로 변환된다. 그러므로, 유기 재료의 단일항 여기 상태와 삼중항 여기 상태의 에너지 차이가 큰 경우, 유기 재료를 여기시키는 데에 필요한 에너지는 상기 에너지 차이에 상당하는 양만큼 발광 에너지보다 높아진다. 유기 재료를 여기시키는 데에 필요한 에너지와 발광 에너지의 차이는 발광 소자의 구동 전압을 상승시킨다. 그러므로, 구동 전압의 상승을 억제하는 방법이 개발되고 있다(특허문헌 2 참조).
인광성 재료를 함유하는 발광 소자 중에서, 청색 광을 방출하는 발광 소자는 높은 삼중항 여기 에너지 준위를 가지는 안정적인 재료의 개발이 어려운 것으로 인하여 아직 실용화에 이르지 못하고 있다. 이러한 이유로, 더 안정적인 형광성 재료를 함유하는 발광 소자의 개발이 수행되고 있고, 형광성 재료를 함유하는 발광 소자(형광 소자)의 발광 효율을 높이는 기술이 모색되고 있다.
삼중항 여기 상태의 에너지를 발광으로 부분적으로 변환할 수 있는 재료의 하나로서, 열 활성화 지연 형광(TADF: thermally activated delayed fluorescent)체가 알려져 있다. 열 활성화 지연 형광체에서는 삼중항 여기 상태로부터 역항간 교차(reverse intersystem crossing)에 의하여 단일항 여기 상태가 생성되고, 단일항 여기 상태가 발광으로 변환된다.
열 활성화 지연 형광체를 사용한 발광 소자의 발광 효율을 높이기 위해서는, 삼중항 여기 상태로부터의 단일항 여기 상태의 효율적인 생성뿐만 아니라, 단일항 여기 상태로부터의 효율적인 발광, 즉 높은 형광 양자 수율이 열 활성화 지연 형광체에 있어서 중요하다. 그러나, 이 두 가지를 만족하는 발광 재료는 설계하기 어렵다.
특허문헌 3은 열 활성화 지연 형광체 및 형광성 재료를 함유하는 발광 소자에서, 열 활성화 지연 형광체의 단일항 여기 에너지를 형광성 재료로 이동시켜, 형광성 재료로부터 발광을 얻는 방법을 개시하고 있다(특허문헌 3 참조).
일본 특허공개공보 제2010-182699호 일본 공개특허공보 제2012-212879호 일본 특허공개공보 제2014-45179호
열 활성화 지연 형광체 및 발광 재료를 함유하는 발광 소자에 있어서, 발광 효율을 높이기 위하여 또는 구동 전압을 저감하기 위하여 열 활성화 지연 형광체에서 캐리어가 효율적으로 재결합하는 것이 바람직하다.
열 활성화 지연 형광체 및 형광성 재료를 함유하는 발광 소자의 발광 효율을 높이기 위해서는, 삼중항 여기 상태로부터의 단일항 여기 상태의 효율적인 생성이 바람직하다. 또한, 열 활성화 지연 형광체의 단일항 여기 상태로부터 형광성 재료의 단일항 여기 상태로의 효율적인 에너지 이동이 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태의 목적은 형광성 재료 또는 인광성 재료를 함유하고 발광 효율이 높은 발광 소자를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시형태의 또 다른 목적은 소비전력이 낮은 발광 소자를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시형태의 또 다른 목적은 신규 발광 소자를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시형태의 또 다른 목적은 신규 발광 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시형태의 또 다른 목적은 신규 표시 장치를 제공하는 것이다.
다만, 상술한 목적의 기재는 다른 목적의 존재를 방해하지 않는다. 본 발명의 일 실시형태에서 모든 목적을 달성할 필요는 없다. 상술한 목적 이외의 목적은 명세서 등의 기재로부터 명백해질 것이며 추출될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태는 여기 착체가 효율적으로 형성되는 발광층을 포함하는 발광 소자이다. 본 발명의 또 다른 실시형태는 삼중항 여기자가 단일항 여기자로 변환될 수 있고, 단일항 여기자를 함유하는 재료로부터 광이 방출될 수 있는 발광 소자이다. 본 발명의 또 다른 실시형태는 상기 단일항 여기자의 에너지 이동에 의하여 발광 재료로부터 광을 방출할 수 있는 발광 소자이다.
그러므로, 본 발명의 일 실시형태는 호스트 재료 및 게스트 재료를 포함하는 발광 소자이다. 호스트 재료는 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물을 포함한다. 게스트 재료는 형광을 나타내는 기능을 가진다. 제 1 유기 화합물에서, 단일항 여기 에너지 준위와 삼중항 여기 에너지 준위의 차이는 0eV보다 크고 0.2eV 이하이다. 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물 중 한쪽의 HOMO 준위는 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물 중 다른 쪽의 HOMO 준위 이상이고, 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물 중 상기 한쪽의 LUMO 준위는 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물 중 다른 쪽의 LUMO 준위 이상이다.
본 발명의 또 다른 실시형태는 호스트 재료 및 게스트 재료를 포함하는 발광 소자이다. 호스트 재료는 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물을 포함한다. 게스트 재료는 형광을 나타내는 기능을 가진다. 제 1 유기 화합물에서, 단일항 여기 에너지 준위와 삼중항 여기 에너지 준위의 차이는 0eV보다 크고 0.2eV 이하이다. 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물 중 한쪽의 산화 전위는 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물 중 다른 쪽의 산화 전위 이상이고, 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물 중 상기 한쪽의 환원 전위는 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물 중 다른 쪽의 환원 전위 이상이다.
본 발명의 또 다른 실시형태는 호스트 재료 및 게스트 재료를 포함하는 발광 소자이다. 호스트 재료는 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물을 포함한다. 게스트 재료는 삼중항 여기 에너지를 발광으로 변환하는 기능을 가진다. 제 1 유기 화합물에서, 단일항 여기 에너지 준위와 삼중항 여기 에너지 준위의 차이는 0eV보다 크고 0.2eV 이하이다. 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물 중 한쪽의 HOMO 준위는 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물 중 다른 쪽의 HOMO 준위 이상이고, 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물 중 상기 한쪽의 LUMO 준위는 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물 중 다른 쪽의 LUMO 준위 이상이다.
본 발명의 또 다른 실시형태는 호스트 재료 및 게스트 재료를 포함하는 발광 소자이다. 호스트 재료는 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물을 포함한다. 게스트 재료는 삼중항 여기 에너지를 발광으로 변환하는 기능을 가진다. 제 1 유기 화합물에서, 단일항 여기 에너지 준위와 삼중항 여기 에너지 준위의 차이는 0eV보다 크고 0.2eV 이하이다. 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물 중 한쪽의 산화 전위는 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물 중 다른 쪽의 산화 전위 이상이고, 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물 중 상기 한쪽의 환원 전위는 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물 중 다른 쪽의 환원 전위 이상이다.
상술한 구조의 각각에 있어서, 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물이 여기 착체를 형성하는 것이 바람직하다.
즉, 본 발명의 또 다른 실시형태는 호스트 재료 및 게스트 재료를 포함하는 발광 소자이다. 호스트 재료는 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물을 포함한다. 게스트 재료는 형광을 나타내는 기능을 가진다. 제 1 유기 화합물에서, 단일항 여기 에너지 준위와 삼중항 여기 에너지 준위의 차이는 0eV보다 크고 0.2eV 이하이다. 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물은 여기 착체를 형성한다.
본 발명의 또 다른 실시형태는 호스트 재료 및 게스트 재료를 포함하는 발광 소자이다. 호스트 재료는 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물을 포함한다. 게스트 재료는 삼중항 여기 에너지를 발광으로 변환하는 기능을 가진다. 제 1 유기 화합물에서, 단일항 여기 에너지 준위와 삼중항 여기 에너지 준위의 차이는 0eV보다 크고 0.2eV 이하이다. 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물은 여기 착체를 형성한다.
상술한 구조의 각각에 있어서, 여기 착체는 실온에서 열 활성화 지연 형광을 나타내는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 여기 착체는 게스트 재료에 여기 에너지를 공급하는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 여기 착체의 발광 스펙트럼은 게스트 재료의 흡수 스펙트럼에서의 가장 낮은 에너지 측의 흡수대와 중첩되는 영역을 가지는 것이 바람직하다.
상술한 구조의 각각에 있어서, 제 1 유기 화합물은 실온에서 열 활성화 지연 형광을 나타내는 기능을 가지는 것이 바람직하다.
상술한 구조의 각각에 있어서, 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물 중 한쪽은 정공을 수송하는 기능을 가지고, 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물 중 다른 쪽은 전자를 수송하는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물 중 한쪽은 π-전자 과잉형 헤테로 방향족 골격 및 방향족 아민 골격 중 적어도 하나를 포함하고, 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물 중 다른 쪽은 π-전자 부족형 헤테로 방향족 골격을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 제 1 유기 화합물은 π-전자 과잉형 헤테로 방향족 골격 및 방향족 아민 골격 중 적어도 하나, 및 π-전자 부족형 헤테로 방향족 골격을 포함하는 것이 바람직하다.
상술한 구조의 각각에 있어서, π-전자 과잉형 헤테로 방향족 골격은 아크리딘 골격, 페녹사진 골격, 페노싸이아진 골격, 퓨란 골격, 싸이오펜 골격, 및 피롤 골격 중 하나 이상을 포함하고, π-전자 부족형 헤테로 방향족 골격은 다이아진 골격 또는 트라이아진 골격을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 피롤 골격은 인돌 골격, 카바졸 골격, 또는 3-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸 골격을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 실시형태는 상술한 구조 중 임의의 구조를 가지는 발광 소자를 포함하고, 컬러 필터 및 트랜지스터 중 적어도 하나를 포함하는 표시 장치이다. 본 발명의 또 다른 실시형태는 상술한 표시 장치를 포함하고, 하우징 및 터치 센서 중 적어도 하나를 포함하는 전자 장치이다. 본 발명의 또 다른 실시형태는 상술한 구조 중 임의의 구조를 가지는 발광 소자를 포함하고, 하우징 및 터치 센서 중 적어도 하나를 포함하는 조명 장치이다. 본 발명의 일 실시형태의 범주에는 발광 소자를 포함하는 발광 장치뿐만 아니라 발광 장치를 포함하는 전자 장치도 포함된다. 그러므로, 본 명세서에서의 발광 장치란, 화상 표시 장치 및 광원(예를 들어, 조명 장치)을 말한다. 발광 장치는 FPC(flexible printed circuit) 또는 TCP(tape carrier package) 등의 커넥터가 발광 장치에 접속된 표시 모듈, TCP 끝에 인쇄 배선판이 제공된 표시 모듈, 또는 COG(chip on glass) 방식에 의하여 IC(집적 회로)가 발광 소자에 직접 탑재된 표시 모듈에 포함되어도 좋다.
본 발명의 일 실시형태에 의하여, 발광 효율이 높은, 형광성 재료 또는 인광성 재료를 함유하는 발광 소자를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에 의하여 소비전력이 낮은 발광 소자를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에 의하여 신규 발광 소자를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에 의하여 신규 발광 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에 의하여 신규 표시 장치를 제공할 수 있다.
다만, 이들 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하지 않는다. 본 발명의 일 실시형태는 반드시 상술한 모든 효과를 가질 필요는 없다. 다른 효과는 명세서, 도면, 및 청구항 등의 기재로부터 명백해질 것이며 추출될 수 있다.
첨부 도면에 있어서:
도 1의 (A) 및 (B)는 본 발명의 일 실시형태의 발광 소자의 단면 모식도이고, 도 1의 (C)는 발광층에서의 에너지 준위의 상관관계를 나타낸 것이고;
도 2의 (A) 및 (B)는 각각 본 발명의 일 실시형태의 발광 소자의 발광층에서의 에너지 밴드의 상관관계를 나타낸 것이고;
도 3의 (A) 내지 (C)는 각각 본 발명의 일 실시형태의 발광 소자의 발광층에서의 에너지 준위의 상관관계를 나타낸 것이고;
도 4의 (A) 및 (B)는 본 발명의 일 실시형태의 발광 소자의 단면 모식도이고, 도 4의 (C)는 발광층에서의 에너지 준위의 상관관계를 나타낸 것이고;
도 5의 (A) 및 (B)는 본 발명의 일 실시형태의 발광 소자의 단면 모식도이고, 도 5의 (C)는 발광층에서의 에너지 준위의 상관관계를 나타낸 것이고;
도 6의 (A) 및 (B)는 각각 본 발명의 일 실시형태의 발광 소자의 단면 모식도이고;
도 7의 (A) 및 (B)는 각각 본 발명의 일 실시형태의 발광 소자의 단면 모식도이고;
도 8의 (A) 및 (B)는 각각 본 발명의 일 실시형태의 발광 소자의 단면 모식도이고;
도 9의 (A) 내지 (C)는 본 발명의 일 실시형태의 발광 소자의 제작 방법을 도시한 단면 모식도이고;
도 10의 (A) 내지 (C)는 본 발명의 일 실시형태의 발광 소자의 제작 방법을 도시한 단면 모식도이고;
도 11의 (A) 및 (B)는 본 발명의 일 실시형태의 표시 장치를 도시한 상면도 및 단면 모식도이고;
도 12의 (A) 및 (B)는 본 발명의 일 실시형태의 표시 장치를 각각 도시한 단면 모식도이고;
도 13은 본 발명의 일 실시형태의 표시 장치를 도시한 단면 모식도이고;
도 14의 (A) 및 (B)는 본 발명의 일 실시형태의 표시 장치를 각각 도시한 단면 모식도이고;
도 15의 (A) 및 (B)는 본 발명의 일 실시형태의 표시 장치를 각각 도시한 단면 모식도이고;
도 16은 본 발명의 일 실시형태의 표시 장치를 도시한 단면 모식도이고;
도 17의 (A) 및 (B)는 본 발명의 일 실시형태의 표시 장치를 각각 도시한 단면 모식도이고;
도 18은 본 발명의 일 실시형태의 표시 장치를 도시한 단면 모식도이고;
도 19의 (A) 및 (B)는 본 발명의 일 실시형태의 표시 장치를 각각 도시한 단면 모식도이고;
도 20의 (A) 및 (B)는 본 발명의 일 실시형태의 표시 장치를 도시한 블록 다이어그램 및 회로도이고;
도 21의 (A) 및 (B)는 본 발명의 일 실시형태의 표시 장치의 화소 회로를 각각 도시한 회로도이고;
도 22의 (A) 및 (B)는 본 발명의 일 실시형태의 표시 장치의 화소 회로를 각각 도시한 회로도이고;
도 23의 (A) 및 (B)는 본 발명의 일 실시형태의 터치 패널의 예의 사시도이고;
도 24의 (A) 내지 (C)는 본 발명의 일 실시형태의 표시 장치 및 터치 센서의 예의 단면도이고;
도 25의 (A) 및 (B)는 본 발명의 일 실시형태의 터치 패널의 예의 단면도이고;
도 26의 (A) 및 (B)는 본 발명의 일 실시형태의 터치 센서의 블록 다이어그램 및 타이밍 차트이고;
도 27은 본 발명의 일 실시형태의 터치 센서의 회로도이고;
도 28은 본 발명의 일 실시형태의 표시 모듈을 도시한 사시도이고;
도 29의 (A) 내지 (G)는 본 발명의 일 실시형태의 전자 장치를 도시한 것이고;
도 30의 (A) 내지 (D)는 본 발명의 일 실시형태의 전자 장치를 도시한 것이고;
도 31의 (A) 및 (B)는 본 발명의 일 실시형태의 표시 장치를 도시한 사시도이고;
도 32의 (A) 내지 (C)는 본 발명의 일 실시형태의 발광 장치를 도시한 사시도 및 단면도이고;
도 33의 (A) 및 (D)는 각각 본 발명의 일 실시형태의 발광 장치를 도시한 단면도이고;
도 34의 (A) 내지 (C)는 본 발명의 일 실시형태의 전자 장치 및 조명 장치를 도시한 것이고;
도 35는 본 발명의 일 실시형태의 조명 장치를 도시한 것이고;
도 36의 (A) 및 (B)는 실시예에서의 발광 소자의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 것이고;
도 37의 (A) 및 (B)는 실시예에서의 발광 소자의 휘도-전압 특성을 나타낸 것이고;
도 38의 (A) 및 (B)는 실시예에서의 발광 소자의 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 것이고;
도 39의 (A) 및 (B)는 실시예에서의 발광 소자의 전력 효율-휘도 특성을 나타낸 것이고;
도 40의 (A) 및 (B)는 실시예에서의 발광 소자의 외부 양자 효율-휘도 나타낸 것이고;
도 41의 (A) 및 (B)는 실시예에서의 발광 소자의 전계 발광 스펙트럼을 나타낸 것이고;
도 42는 실시예에서의 박막의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이고;
도 43은 실시예에서의 박막의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이고;
도 44는 실시예에서의 박막의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이고;
도 45는 실시예에서의 박막의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이고;
도 46은 실시예에서의 박막의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이고;
도 47은 실시예에서의 박막의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이고;
도 48은 실시예에서의 박막의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이고;
도 49의 (A) 및 (B)는 참고예에서의 화합물의 NMR 차트를 나타낸 것이고;
도 50은 참고예에서의 화합물의 NMR 차트를 나타낸 것이고;
도 51은 참고예에서의 화합물의 NMR 차트를 나타낸 것이다.
아래에서 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 그러나, 본 발명은 아래의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 목적 및 범위로부터 벗어나지 않고 그 형태 및 자세한 사항을 다양하게 변경할 수 있는 것은 용이하게 이해된다. 따라서, 본 발명은 아래의 실시형태의 내용에 한정하여 해석되어서는 안 된다.
또한 도면 등에 도시된 각 구조의 위치, 크기, 또는 범위 등은 간략화를 위하여 정확히 나타내지 않은 경우가 있다. 그러므로, 개시된 발명은 반드시 도면 등에 개시된 위치, 크기, 또는 범위 등에 한정되지는 않는다.
또한 본 명세서 등에서 "제 1" 및 "제 2" 등의 서수는 편의상 사용하는 것이고, 단계의 순서 또는 적층 순서를 나타내는 것은 아니다. 그러므로, 예를 들어, "제 1"을 "제 2" 또는 "제 3"으로 적절히 바꿔도 설명이 가능하다. 또한, 본 명세서 등에서의 서수는 본 발명의 일 실시형태를 특정하는 것과 반드시 같지는 않다.
본 명세서 등에서 도면을 참조하여 본 발명의 형태를 설명함에 있어, 상이한 도면의 같은 구성요소는 같은 부호로 공통적으로 표시하는 경우가 있다.
본 명세서 등에서는, 경우 또는 상황에 따라 "막" 및 "층"이라는 용어는 서로 교체할 수 있다. 예를 들어, "도전층"이라는 용어를 "도전막"이라는 용어로 바꿀 수 있는 경우가 있다. 또한 "절연막"이라는 용어를 "절연층"이라는 용어로 바꿀 수 있는 경우가 있다.
본 명세서 등에서, 단일항 여기 상태(S*)는 여기 에너지를 가지는 단일항 상태를 말한다. S1 준위란, 단일항 여기 에너지의 가장 낮은 준위, 즉 단일항 여기 상태에서의 여기 에너지의 가장 낮은 준위를 의미한다. 삼중항 여기 상태(T*)는 여기 에너지를 가지는 삼중항 상태를 말한다. T1 준위란, 삼중항 여기 에너지의 가장 낮은 준위, 즉 삼중항 여기 상태에서의 여기 에너지의 가장 낮은 준위를 의미한다. 또한, 본 명세서 등에서, "단일항 여기 상태" 및 "단일항 여기 에너지 준위"라는 단순한 표현은 각각 가장 낮은 단일항 여기 상태 및 S1 준위를 의미하는 경우가 있다. 또한, "삼중항 여기 상태" 및 "삼중항 여기 에너지 준위"라는 단순한 표현은 가장 낮은 삼중항 여기 상태 또는 T1 준위를 의미하는 경우가 있다.
본 명세서 등에서, 형광성 재료란, 단일항 여기 상태로부터 기저 상태로의 완화가 일어날 때 가시광 영역의 광을 방출하는 재료를 말한다. 인광성 재료란, 삼중항 여기 상태로부터 기저 상태로 완화될 때 실온에서 가시광 영역의 광을 방출하는 재료를 말한다. 즉, 인광성 재료란, 삼중항 여기 에너지를 가시광으로 변환할 수 있는 재료를 말한다.
열 활성화 지연 형광 발광 에너지는 열 활성화 지연 형광의 가장 단파장 측의 발광 피크(숄더를 포함함)에서 도출할 수 있다. 인광 발광 에너지 또는 삼중항 여기 에너지는 인광 발광의 가장 단파장 측의 발광 피크(숄더를 포함함)에서 도출할 수 있다. 또한 인광 발광은 저온(예를 들어, 10K) 환경에서 시간 분해 광 루미네선스에 의하여 관찰할 수 있다.
또한 본 명세서 등에서 "실온"이란, 0℃ 이상 40℃ 이하의 온도를 말한다.
본 명세서 등에서, 청색의 파장 범위란, 400nm 이상 490nm 미만의 파장 범위를 말하고, 청색 발광이란, 상기 파장 범위에 적어도 하나의 발광 스펙트럼 피크를 가지는 발광을 말한다. 녹색의 파장 범위란, 490nm 이상 580nm 미만의 파장 범위를 말하고, 녹색 발광이란, 상기 파장 범위에 적어도 하나의 발광 스펙트럼 피크를 가지는 발광을 말한다. 적색의 파장 범위란, 580nm 이상 680nm 이하의 파장 범위를 말하고, 적색 발광이란, 상기 파장 범위에 적어도 하나의 발광 스펙트럼 피크를 가지는 발광을 말한다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 실시형태의 발광 소자에 대하여 도 1의 (A) 내지 (C), 도 2의 (A) 및 (B), 그리고 도 3의 (A) 내지 (C)를 참조하여 아래에서 설명하기로 한다.
<발광 소자의 구조예>
먼저, 본 발명의 일 실시형태의 발광 소자의 구조에 대하여 아래에서 도 1의 (A) 내지 (C)를 참조하여 설명하기로 한다.
도 1의 (A)는 본 발명의 일 실시형태의 발광 소자(150)의 단면 모식도이다.
발광 소자(150)는 한 쌍의 전극(전극(101) 및 전극(102)), 및 한 쌍의 전극 사이의 EL층(100)을 포함한다. EL층(100)은 적어도 발광층(130)을 포함한다.
도 1의 (A)에 도시된 EL층(100)은 발광층(130)에 더하여, 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 전자 수송층(118), 및 전자 주입층(119) 등의 기능층을 포함한다.
본 실시형태에서는 한 쌍의 전극인 전극(101) 및 전극(102)이 각각 양극 및 음극으로서의 역할을 하는 것으로 하여 설명하지만, 발광 소자(150)의 구조는 이에 한정되지 않는다. 즉, 전극(101)이 음극이어도 좋고, 전극(102)이 양극이어도 좋고, 전극들 사이의 층들의 적층 순서가 거꾸로 되어도 좋다. 바꿔 말하면, 양극 측으로부터, 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 발광층(130), 전자 수송층(118), 및 전자 주입층(119)이 이 순서대로 적층되어도 좋다.
EL층(100)의 구조는 도 1의 (A)에 도시된 구조에 한정되지 않고, 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 전자 수송층(118), 및 전자 주입층(119) 중에서 선택된 적어도 한 층을 포함하는 구조가 채용되어도 좋다. 또는, EL층(100)은 예를 들어, 정공 또는 전자의 주입 장벽을 저감하거나, 정공 또는 전자의 수송성을 향상시키거나, 정공 또는 전자의 수송성을 저해하거나, 또는 전극에 의한 퀀칭(quenching) 현상을 억제할 수 있는 기능층을 포함하여도 좋다. 또한 기능층은 각각 단층이어도 좋고 적층이어도 좋다.
도 1의 (B)는 도 1의 (A)의 발광층(130)의 예를 도시한 단면 모식도이다. 도 1의 (B)의 발광층(130)은 호스트 재료(131) 및 게스트 재료(132)를 포함한다. 호스트 재료(131)는 유기 화합물(131_1) 및 유기 화합물(131_2)을 포함한다.
게스트 재료(132)는 발광성 유기 재료이어도 좋고, 상기 발광성 유기 재료는 형광을 방출할 수 있는 재료(이후, 형광성 재료라고도 함)인 것이 바람직하다. 형광성 재료를 게스트 재료(132)로서 사용하는 구조에 대하여 아래에서 설명한다. 게스트 재료(132)를 형광성 재료로 바꿔 말하여도 좋다.
본 발명의 일 실시형태의 발광 소자(150)에서는, 한 쌍의 전극(전극(101) 및 전극(102)) 사이에 전압을 인가함으로써 전자 및 정공이 각각 음극 및 양극으로부터 EL층(100)에 주입되어 전류가 흐른다. 주입된 전자와 정공의 재결합에 의하여 여기자가 형성된다. 캐리어(전자 및 정공)의 재결합에 의하여 생성되는 단일항 여기자 대 삼중항 여기자의 비(이후, 여기자 생성 확률이라고 함)는 통계적으로 얻어진 확률에 따르면 약 1:3이다. 따라서, 형광성 재료를 함유하는 발광 소자에서, 발광에 기여하는 단일항 여기자의 생성 확률은 25%이고, 발광에 기여하지 않는 삼중항 여기자의 생성 확률은 75%이다. 그러므로, 발광 소자의 발광 효율을 높이기 위해서는, 발광에 기여하지 않는 삼중항 여기자를 발광에 기여하는 단일항 여기자로 변환하는 것이 중요하다.
<발광 소자의 발광 기구>
다음으로, 발광층(130)의 발광 기구에 대하여 아래에서 설명한다.
발광층(130)에서의 호스트 재료(131)에 포함되는 유기 화합물(131_1)과 유기 화합물(131_2)은 여기 착체를 형성한다.
유기 화합물(131_1)과 유기 화합물(131_2)의 조합은 여기 착체를 형성할 수 있기만 하면 되지만, 이들 중 한쪽이 정공을 수송하는 기능(정공 수송성)을 가지는 화합물이고, 다른 쪽이 전자를 수송하는 기능(전자 수송성)을 가지는 화합물인 것이 바람직하다. 이 경우, 도너-억셉터 여기 착체를 형성하기 쉽기 때문에, 여기 착체의 효율적인 형성이 가능하다.
유기 화합물(131_1)과 유기 화합물(131_2)의 조합은, 유기 화합물(131_1) 및 유기 화합물(131_2) 중 한쪽의 최고 준위 점유 분자 궤도(HOMO라고도 함) 준위가 다른 쪽 유기 화합물의 HOMO 준위 이상이고, 상기 한쪽의 최저 준위 비점유 분자 궤도(LUMO라고도 함) 준위가 다른 쪽 유기 화합물의 LUMO 준위 이상인 것을 만족시키는 것이 바람직하다.
예를 들어, 유기 화합물(131_1)이 정공 수송성을 가지고 유기 화합물(131_2)이 전자 수송성을 가질 때, 도 2의 (A)의 에너지 밴드 다이어그램에 도시된 바와 같이, 유기 화합물(131_1)의 HOMO 준위는 유기 화합물(131_2)의 HOMO 준위 이상이고, 유기 화합물(131_1)의 LUMO 준위는 유기 화합물(131_2)의 LUMO 준위 이상인 것이 바람직하다. 또는, 유기 화합물(131_2)이 정공 수송성을 가지고 유기 화합물(131_1)이 전자 수송성을 가질 때, 도 2의 (B)의 에너지 밴드 다이어그램에 도시된 바와 같이, 유기 화합물(131_2)의 HOMO 준위는 유기 화합물(131_1)의 HOMO 준위 이상이고, 유기 화합물(131_2)의 LUMO 준위는 유기 화합물(131_1)의 LUMO 준위 이상인 것이 바람직하다. 이 경우, 유기 화합물(131_1)과 유기 화합물(131_2)에 의하여 형성되는 여기 착체는 한쪽 유기 화합물의 HOMO 준위와 다른 쪽 유기 화합물의 LUMO 준위의 에너지 차이에 실질적으로 상당하는 여기 에너지를 가진다. 또한, 유기 화합물(131_1)의 HOMO 준위와 유기 화합물(131_2)의 HOMO 준위의 차이 및 유기 화합물(131_1)의 LUMO 준위와 유기 화합물(131_2)의 LUMO 준위의 차이는 각각 0.2eV 이상인 것이 바람직하고, 0.3eV 이상이 더 바람직하다. 도 2의 (A) 및 (B)에서, Host(131_1) 및 Host(131_2)는 각각 유기 화합물(131_1) 및 유기 화합물(131_2)을 나타낸다.
상술한 HOMO 준위와 LUMO 준위의 관계에 따르면, 유기 화합물(131_1)과 유기 화합물(131_2)의 조합은, 유기 화합물(131_1) 및 유기 화합물(131_2) 중 한쪽의 산화 전위가 다른 쪽 유기 화합물의 산화 전위 이상이고, 상기 한쪽 유기 화합물의 환원 전위가 다른 쪽 유기 화합물의 환원 전위 이상인 것을 만족시키는 것이 바람직하다.
예를 들어, 유기 화합물(131_1)이 정공 수송성을 가지고 유기 화합물(131_2)이 전자 수송성을 가질 때, 유기 화합물(131_1)의 산화 전위는 유기 화합물(131_2)의 산화 전위 이하이고, 유기 화합물(131_1)의 환원 전위는 유기 화합물(131_2)의 환원 전위 이하인 것이 바람직하다. 또는, 유기 화합물(131_2)이 정공 수송성을 가지고 유기 화합물(131_1)이 전자 수송성을 가질 때, 유기 화합물(131_2)의 산화 전위는 유기 화합물(131_1)의 산화 전위 이하이고 유기 화합물(131_2)의 환원 전위는 유기 화합물(131_1)의 환원 전위 이하인 것이 바람직하다. 또한 산화 전위 및 환원 전위는 사이클릭 볼타메트리(cyclic voltammetry: CV)법에 의하여 측정할 수 있다.
유기 화합물(131_1 및 131_2)의 조합이 정공 수송성을 가지는 화합물과 전자 수송성을 가지는 화합물의 조합인 경우, 혼합비를 조정함으로써 캐리어 밸런스를 쉽게 제어할 수 있다. 구체적으로는, 정공 수송성을 가지는 화합물 대 전자 수송성을 가지는 화합물의 중량비가 1:9 내지 9:1의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 이 구조에 의하여 캐리어 밸런스를 쉽게 제어할 수 있기 때문에, 캐리어 재결합 영역도 쉽게 제어할 수 있다.
유기 화합물(131_1)은 열 활성화 지연 형광체인 것이 바람직하다. 또는, 실온에서 열 활성화 지연 형광을 나타내는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 즉, 유기 화합물(131_1)은 역항간 교차에 의하여 그 자체로 삼중항 여기 상태로부터 단일항 여기 상태를 생성할 수 있는 재료이다. 그러므로, 단일항 여기 에너지 준위와 삼중항 여기 에너지 준위의 차이가 0eV보다 크고 0.2eV 이하인 것이 바람직하다. 또한 유기 화합물(131_1)은 삼중항 여기 에너지를 단일항 여기 에너지로 변환하는 기능을 가지기만 하면 반드시 열 활성화 지연 형광체일 필요는 없다.
또한, 유기 화합물(131_1)은 정공 수송성을 가지는 골격 및 전자 수송성을 가지는 골격을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 유기 화합물(131_1)은 π-전자 과잉형 헤테로 방향족 골격 및 방향족 아민 골격 중 적어도 하나 및 π-전자 부족형 헤테로 방향족 골격을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, π-전자 과잉형 헤테로 방향족 골격이 π-전자 부족형 헤테로 방향족 골격과 직접 결합되면, π-전자 과잉형 헤테로 방향족 골격의 도너성과 π-전자 부족형 헤테로 방향족 골격의 억셉터성이 둘 다 향상되고 단일항 여기 에너지 준위와 삼중항 여기 에너지 준위의 차이가 작아지기 때문에, 특히 바람직하다. 유기 화합물(131_1)이, 강한 도너성 및 억셉터성을 가지면, 유기 화합물(131_1)과 유기 화합물(131_2)에 의하여 도너-억셉터 여기 착체가 형성되기 쉽다.
또한, 유기 화합물(131_1)에서 HOMO가 분포하는 영역과 LUMO가 분포하는 영역의 겹침은 작은 것이 바람직하다. 또한 분자 궤도는 분자 내의 전자의 공간 분포를 말하며, 전자를 발견할 확률을 나타낼 수 있다. 분자 궤도에 의하여, 분자의 전자 배치(전자의 공간 분포 및 에너지)를 자세히 설명할 수 있다.
유기 화합물(131_1)과 유기 화합물(131_2)에 의하여 형성되는 여기 착체는 한쪽 유기 화합물에 HOMO를, 다른 쪽 유기 화합물에 LUMO를 가지기 때문에, HOMO와 LUMO의 겹침이 현저히 작다. 즉, 여기 착체는 단일항 여기 에너지 준위와 삼중항 여기 에너지 준위의 차이가 작다. 그러므로, 유기 화합물(131_1)과 유기 화합물(131_2)에 의하여 형성되는 여기 착체의 삼중항 여기 에너지 준위와 단일항 여기 에너지 준위의 차이가 0eV보다 크고 0.2eV 이하인 것이 바람직하다.
도 1의 (C)는 발광층(130)에서의 유기 화합물(131_1), 유기 화합물(131_2), 및 게스트 재료(132)의 에너지 준위의 상관관계를 나타낸 것이다. 도 1의 (C)에서의 용어 및 부호가 무엇을 나타내는지는 다음과 같다.
Host(131_1): 호스트 재료(유기 화합물(131_1));
Host(131_2): 호스트 재료(유기 화합물(131_2));
Guest(132): 게스트 재료(132)(형광성 재료);
SH1: 호스트 재료(유기 화합물(131_1))의 S1 준위;
TH1: 호스트 재료(유기 화합물(131_1))의 T1 준위;
SH2: 호스트 재료(유기 화합물(131_2))의 S1 준위;
TH2: 호스트 재료(유기 화합물(131_2))의 T1 준위;
SG: 게스트 재료(132)(형광성 재료)의 S1 준위;
TG: 게스트 재료(132)(형광성 재료)의 T1 준위;
SE: 여기 착체의 S1 준위; 및
TE: 여기 착체의 T1 준위.
본 발명의 일 실시형태의 발광 소자에서는, 발광층(130)에 포함되는 유기 화합물(131_1 및 131_2)이 여기 착체를 형성한다. 여기 착체의 S1 준위(SE)와 여기 착체의 T1 준위(TE)는 서로 인접한 에너지 준위이다(도 1의 (C)에서의 경로 E3 참조).
여기 착체는 2종류의 물질로 형성되는 여기 상태이다. 광 여기에서는, 여기 상태에 있는 한쪽 물질과 기저 상태에 있는 다른 쪽 물질의 작용에 의하여 여기 착체가 형성된다. 여기 착체를 형성한 2종류의 물질은 광을 방출함으로써 기저 상태로 되돌아가고 원래의 2종류의 물질로서의 역할을 한다. 전기 여기에서는, 한쪽 물질이 여기 상태가 될 때, 이 한쪽이 다른 쪽 물질과 상호 작용하여 여기 착체를 형성한다. 또는, 한쪽 물질이 정공을 받고 다른 쪽 물질이 전자를 받고, 이들이 상호 작용하여 여기 착체를 신속하게 형성한다. 이 경우, 이 물질들 중 어느 것이든 그 자체로 여기 상태를 형성하지 않고 여기 착체를 형성할 수 있기 때문에, 발광층(130)에서 형성되는 여기 상태의 대부분이 여기 착체로서 존재할 수 있다. 여기 착체의 여기 에너지 준위(SE 및 TE)는 여기 착체를 형성하는 유기 화합물(유기 화합물(131_1) 및 유기 화합물(131_2))의 S1 준위(SH1 및 SH2)보다 낮기 때문에, 호스트 재료(131)의 여기 상태를 더 낮은 여기 에너지에 의하여 형성할 수 있다. 이에 따라, 발광 소자(150)의 구동 전압을 저감할 수 있다.
여기 착체의 S1 준위(SE)와 T1 준위(TE)는 서로 가깝기 때문에, 여기 착체는 열 활성화 지연 형광을 나타내는 기능을 가진다. 바꿔 말하면, 여기 착체는 역항간 교차(업컨버전)에 의하여 삼중항 여기 에너지를 단일항 여기 에너지로 변환하는 기능을 가진다(도 1의 (C)에서의 경로 E4 참조). 그러므로, 발광층(130)에서 생성된 삼중항 여기 에너지는 여기 착체에 의하여 단일항 여기 에너지로 부분적으로 변환된다. 이 컨버전을 일으키기 위해서는, 여기 착체의 단일항 여기 에너지 준위(SE)와 삼중항 여기 에너지 준위(TE)의 에너지 차이가 0eV보다 크고 0.2eV 이하인 것이 바람직하다.
또한, 여기 착체의 S1 준위(SE)는 게스트 재료(132)의 S1 준위(SG)보다 높은 것이 바람직하다. 이로써, 형성된 여기 착체의 단일항 여기 에너지가 여기 착체의 S1 준위(SE)로부터 게스트 재료(132)의 S1 준위(SG)로 이동할 수 있어, 게스트 재료(132)가 단일항 여기 상태가 되어 발광이 일어난다(도 1의 (C)에서의 경로 E5 참조).
게스트 재료(132)의 단일항 여기 상태로부터 효율적인 발광을 얻기 위해서는, 게스트 재료(132)의 형광 양자 수율이 높은 것이 바람직하고, 구체적으로는 50% 이상, 더 바람직하게는 70% 이상, 더욱 바람직하게는 90% 이상이다.
또한 역항간 교차를 효율적으로 일으키기 위해서는, 여기 착체를 형성하는 유기 화합물(유기 화합물(131_1) 및 유기 화합물(131_2))의 T1 준위(TH1 및 TH2)보다 여기 착체의 T1 준위(TE)가 낮은 것이 바람직하다. 이로써, 유기 화합물로 인한 여기 착체의 삼중항 여기 에너지의 퀀칭이 일어나기 어려워지므로, 효율적으로 역항간 교차가 일어난다.
예를 들어, 여기 착체를 형성하는 화합물 중 적어도 한쪽에 있어서 S1 준위와 T1 준위의 차이가 큰 경우, 여기 착체의 T1 준위(TE)는 각 화합물의 T1 준위보다 낮은 에너지 준위일 필요가 있다. 또한, 여기 착체의 S1 준위와 T1 준위의 차이는 작고, 게스트 재료의 S1 준위는 여기 착체의 S1 준위보다 낮은 것이 바람직하다. 그러므로, 화합물 중 적어도 한쪽의 S1 준위와 T1 준위의 차이가 큰 경우에는 높은 단일항 여기 에너지 준위를 가지는 재료, 즉 예를 들어 청색 등 발광 에너지가 높은 광을 방출하는 재료를 게스트 재료(132)로서 사용하기 어렵다.
그러나, 본 발명의 일 실시형태에서, 유기 화합물(131_1)은 S1 준위(SH1)와 T1 준위(TH1)의 차이가 작다. 그러므로, 유기 화합물(131_1)의 S1 준위와 T1 준위의 양쪽을 동시에 높일 수 있고, 여기 착체의 T1 준위를 높일 수 있다. 그러므로, 본 발명의 일 실시형태는 게스트 재료(132)의 발광색에 한정되지 않고, 청색 등 높은 발광 에너지를 가지는 광으로부터 적색 등 낮은 발광 에너지를 가지는 광까지 다양한 광을 방출하는 발광 소자 중 임의의 것에 사용할 수 있다.
유기 화합물(131_1)이 도너성이 강한 골격을 포함할 때, 발광층(130)에 주입된 정공이 유기 화합물(131_1)에 쉽게 주입되어 수송된다. 이때, 유기 화합물(131_2)은 유기 화합물(131_1)의 억셉터 골격의 억셉터성보다 강한 억셉터성을 가지는 억셉터 골격을 포함하는 것이 바람직하다. 이로써, 유기 화합물(131_1)과 유기 화합물(131_2)이 여기 착체를 쉽게 형성한다. 또는, 유기 화합물(131_1)이 억셉터성이 강한 골격을 포함할 때, 발광층(130)에 주입된 전자가 유기 화합물(131_1)에 쉽게 주입되어 수송된다. 이때, 유기 화합물(131_2)은 유기 화합물(131_1)의 도너 골격보다 강한 도너성을 가지는 도너 골격을 포함하는 것이 바람직하다. 이로써, 유기 화합물(131_1)과 유기 화합물(131_2)은 여기 착체를 쉽게 형성한다.
또한 유기 화합물(131_1)이 단독으로 역항간 교차에 의하여 삼중항 여기 에너지를 단일항 여기 에너지로 변환하는 기능을 가지고, 유기 화합물(131_1)과 유기 화합물(131_2)이 여기 착체를 형성하기 어려운 경우, 예를 들어, 유기 화합물(131_1)의 HOMO 준위가 유기 화합물(131_2)의 HOMO 준위보다 높고, 유기 화합물(131_2)의 LUMO 준위가 유기 화합물(131_1)의 LUMO 준위보다 높은 경우, 발광층(130)에 주입된 캐리어인 전자 및 정공의 양쪽이 유기 화합물(131_1)에 쉽게 주입되어 수송된다. 이 경우, 유기 화합물(131_1)의 정공 수송성 및 전자 수송성에 의하여, 발광층(130)에서의 캐리어 밸런스를 제어할 필요가 있다. 그러므로, 유기 화합물(131_1)은 단독으로 삼중항 여기 에너지를 단일항 여기 에너지로 변환하는 기능에 더하여, 적합한 캐리어 밸런스를 가지는 분자 구조를 가질 필요가 있어, 분자 구조를 설계하는 것이 어렵다. 한편, 본 발명의 일 실시형태에서는, 유기 화합물(131_1) 및 유기 화합물(131_2) 중 한쪽에 전자가 주입되고 다른 쪽에 정공이 주입되어 수송되기 때문에, 혼합비를 조정함으로써 캐리어 밸런스를 쉽게 제어할 수 있어, 발광 효율이 높은 발광 소자를 제공할 수 있다.
또는, 예를 들어, 유기 화합물(131_2)의 HOMO 준위가 유기 화합물(131_1)의 HOMO 준위보다 높고, 유기 화합물(131_1)의 LUMO 준위가 유기 화합물(131_2)의 LUMO 준위보다 높을 때, 발광층(130)에 주입된 캐리어인 전자 및 정공이 모두 유기 화합물(131_2)에 쉽게 주입되어 수송된다. 그러므로, 캐리어는 유기 화합물(131_2)에서 재결합되기 쉽다. 유기 화합물(131_2)이 단독으로 역항간 교차에 의하여 삼중항 여기 에너지를 단일항 여기 에너지로 변환하는 기능을 가지지 않는 경우, 캐리어의 재결합에 의하여 직접 형성되는 여기자의 삼중항 여기 에너지를 단일항 여기 에너지로 변환하기 어렵다. 그러므로, 캐리어의 재결합에 의하여 직접 형성되는 단일항 여기 에너지 이외의 여기자의 에너지를 발광에 이용하는 것은 어렵다. 한편, 본 발명의 일 실시형태에서는 유기 화합물(131_1)과 유기 화합물(131_2)이 여기 착체를 형성할 수 있고 역항간 교차에 의하여 삼중항 여기 에너지를 단일항 여기 에너지로 변환할 수 있다. 따라서, 발광 효율이 높고 신뢰성이 높은 발광 소자를 제공할 수 있다.
도 1의 (C)는 유기 화합물(131_2)의 S1 준위가 유기 화합물(131_1)의 S1 준위보다 높고, 유기 화합물(131_1)의 T1 준위가 유기 화합물(131_2)의 T1 준위보다 높은 경우를 나타낸 것이지만, 본 발명의 일 실시형태는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 3의 (A)와 같이, 유기 화합물(131_1)의 S1 준위가 유기 화합물(131_2)의 S1 준위보다 높아도 좋고 유기 화합물(131_1)의 T1 준위가 유기 화합물(131_2)의 T1 준위보다 높아도 좋다. 또는, 도 3의 (B)와 같이, 유기 화합물(131_1)의 S1 준위가 유기 화합물(131_2)의 S1 준위와 실질적으로 동일하여도 좋다. 또는, 도 3의 (C)와 같이, 유기 화합물(131_2)의 S1 준위가 유기 화합물(131_1)의 S1 준위보다 높아도 좋고 유기 화합물(131_2)의 T1 준위가 유기 화합물(131_1)의 T1 준위보다 높아도 좋다. 다만, 각각의 경우에, 역항간 교차를 효율적으로 일으키기 위해서는, 여기 착체를 형성하는 각 유기 화합물(유기 화합물(131_1) 및 유기 화합물(131_2))의 T1 준위보다 여기 착체의 T1 준위가 낮은 것이 바람직하다. 또한 여기 착체를 형성하는 과정에 있어서, 먼저 유기 화합물(131_1)에서 역항간 교차가 일어나고, 유기 화합물(131_1)의 단일항 여기 상태(SH1의 에너지 준위를 가짐)의 비율이 증가되고, 단일항 여기 착체(SE의 에너지 준위를 가짐)가 형성된다(그 후, 에너지가 게스트로 이동함)는 공정이 효율 증가를 위해서는 효과적이다. 이 경우, 유기 화합물(131_2)의 T1 준위(TH2)가 유기 화합물(131_1)의 T1 준위(TH1)보다 높은 것이 바람직하기 때문에, 도 3의 (C)의 구조는 바람직하다.
또한 게스트 재료(132)에서 단일항 기저 상태로부터 삼중항 여기 상태로의 직접 전이가 금지되기 때문에, 여기 착체의 S1 준위(SE)로부터 게스트 재료(132)의 T1 준위(TG)로의 에너지 이동은 주된 에너지 이동 과정이 되기 어렵다.
여기 착체의 T1 준위(TE)로부터 게스트 재료(132)의 T1 준위(TG)로 삼중항 여기 에너지의 이동이 일어나면, 삼중항 여기 에너지가 불활성화된다(도 1의 (C)에서의 경로 E6 참조). 그러므로, 경로 E6의 에너지 이동이 일어나기 어려운 것이 바람직하고, 그 이유는 게스트 재료(132)의 삼중항 여기 상태의 생성 효율을 저감할 수 있고 열불활성화를 저감할 수 있기 때문이다. 이 조건을 만들기 위해서는, 호스트 재료(131)에 대한 게스트 재료(132)의 중량비가 낮은 것이 바람직하고, 구체적으로는 0.001 이상 0.05 이하가 바람직하고, 0.001 이상 0.03 이하가 더 바람직하고, 0.001 이상 0.01 이하가 더욱 바람직하다.
또한 게스트 재료(132)에서 캐리어의 직접 재결합 과정이 지배적일 때, 발광층(130)에서 다수의 삼중항 여기자가 생성되어, 열 불활성화로 인하여 발광 효율이 저하된다. 그러므로, 게스트 재료(132)에서 여기 착체의 형성 과정을 통한 에너지 이동 과정(도 1의 (C)에서의 경로 E4 및 E5)의 확률이 캐리어의 직접 재결합 과정의 확률보다 높은 것이 바람직하고, 그 이유는 게스트 재료(132)의 삼중항 여기 상태의 생성 효율을 저감할 수 있고, 열불활성화를 저감할 수 있기 때문이다. 따라서, 상술한 바와 같이, 호스트 재료(131)에 대한 게스트 재료(132)의 중량비가 낮은 것이 바람직하고, 구체적으로는 0.001 이상 0.05 이하가 바람직하고, 0.001 이상 0.03 이하가 더 바람직하고, 0.001 이상 0.01 이하가 더 바람직하다.
상술한 바와 같이 경로 E4 및 E5의 모든 에너지 이동 과정이 효율적으로 일어나도록 함으로써, 호스트 재료(131)의 단일항 여기 에너지 및 삼중항 여기 에너지의 양쪽 모두를 게스트 재료(132)의 단일항 여기 에너지로 효율적으로 변환할 수 있고, 이에 의하여 발광 소자(150)는 높은 발광 효율로 광을 방출할 수 있게 된다.
경로 E3, E4, 및 E5를 통한 과정을 본 명세서 등에서 ExSET(exciplex-singlet energy transfer) 또는 ExEF(exciplex-enhanced fluorescence)라고 하는 경우가 있다. 바꿔 말하면, 발광층(130)에서 여기 에너지가 여기 착체로부터 게스트 재료(132)로 이동한다.
발광층(130)이 상술한 구조를 가질 때, 발광층(130)의 게스트 재료(132)로부터 발광을 효율적으로 얻을 수 있다.
<에너지 이동 기구>
다음으로, 호스트 재료(131)와 게스트 재료(132) 사이의 분자간 에너지 이동의 과정을 지배하는 인자에 대하여 설명하기로 한다. 분자간 에너지 이동의 기구로서는, 2개의 기구, 즉 푀르스터 기구(쌍극자-쌍극자 상호 작용)와, 덱스터 기구(전자 교환 상호 작용)가 제안되었다. 여기서는 호스트 재료(131)와 게스트 재료(132) 사이의 분자간 에너지 이동 과정에 대하여 설명하지만, 호스트 재료(131)가 여기 착체인 경우도 마찬가지이다.
<<푀르스터 기구>>
푀르스터 기구에서는, 에너지 이동에 분자 간의 직접적 접촉이 필요 없고, 호스트 재료(131)와 게스트 재료(132) 사이의 쌍극자 진동의 공명 현상을 통하여 에너지가 이동한다. 쌍극자 진동의 공명 현상에 의하여 호스트 재료(131)가 게스트 재료(132)에 에너지를 제공하여, 여기 상태에 있는 호스트 재료(131)가 기저 상태가 되고 기저 상태에 있는 게스트 재료(132)가 여기 상태가 된다. 또한 푀르스터 기구의 속도 상수 k h ＊→ g 는 식 (1)로 표현된다.
Figure pct00001
식 (1)에서, ν는 진동 수를 나타내고, f' h (ν)는 호스트 재료(131)의 정규화된 발광 스펙트럼(단일항 여기 상태로부터의 에너지 이동에서는 형광 스펙트럼, 삼중항 여기 상태로부터의 에너지 이동에서는 인광 스펙트럼)을 나타내고, ε g (ν)는 게스트 재료(132)의 몰 흡수 계수를 나타내고, N은 아보가드로 수를 나타내고, n은 매체의 굴절률을 나타내고, R은 호스트 재료(131)와 게스트 재료(132) 사이의 분자간 거리를 나타내고, τ는 측정되는 여기 상태의 수명(형광 수명 또는 인광 수명)을 나타내고, c는 광속을 나타내고, φ는 발광 양자 수율(단일항 들뜬 상태로부터의 에너지 이동에서의 형광 양자 수율 및 삼중항 들뜬 상태로부터의 에너지 이동에서의 인광 양자 수율)을 나타내고, K 2 는 호스트 재료(131)와 게스트 재료(132)의 전이 쌍극자 모멘트의 배향을 나타내는 계수(0 내지 4)이다. 또한 랜덤 배향에서는 K 2는 2/3이다.
<<덱스터 기구>>
덱스터 기구에서는, 호스트 재료(131)와 게스트 재료(132)는 그 궤도가 중첩되는 접촉 유효 거리에 가깝고, 여기 상태에 있는 호스트 재료(131)와 기저 상태에 있는 게스트 재료(132)가 그들의 전자를 교환하여 에너지 이동이 일어난다. 또한 덱스터 기구의 속도 상수 k h ＊→ g 는 식 (2)로 표현된다.
Figure pct00002
식 (2)에서, h는 플랑크 상수를 나타내고, K는 에너지 차원을 가지는 상수를 나타내고, ν는 진동 수를 나타내고, f'' h (ν)는 호스트 재료(131)의 정규화된 발광 스펙트럼(단일항 여기 상태로부터의 에너지 이동에서는 형광 스펙트럼, 삼중항 여기 상태로부터의 에너지 이동에서는 인광 스펙트럼)을 나타내고, ε' g (ν)는 게스트 재료(132)의 정규화된 흡수 스펙트럼을 나타내고, L은 실효 분자 반경을 나타내고, R은 호스트 재료(131)와 게스트 재료(132) 사이의 분자간 거리를 나타낸다.
여기서, 호스트 재료(131)로부터 게스트 재료(132)로의 에너지 이동의 효율(에너지 이동 효율 φ ET )은 식 (3)으로 표현된다. 이 식에 있어서, k r는 호스트 재료(131)의 발광 과정(단일항 여기 상태로부터의 에너지 이동에서는 형광, 삼중항 여기 상태로부터의 에너지 이동에서는 인광)의 속도 상수를 나타내고, k n 은 호스트 재료(131)의 비발광 과정(열불활성화 또는 항간 교차)의 속도 상수를 나타내고, τ는 측정되는 호스트 재료(131)의 여기 상태의 수명을 나타낸다.
Figure pct00003
식 (3)으로부터, 에너지 이동 효율 φ ET 는 에너지 이동의 속도 상수 k h *→ g 를 크게 하여 다른 경합하는 속도 상수 k r +k n (=1/τ)이 상대적으로 작아지도록 함으로써 높일 수 있는 것을 알 수 있다.
<<에너지 이동을 촉진하기 위한 개념>>
먼저, 푀르스터 기구에 의한 에너지 이동을 생각한다. 식 (3)에 식 (1)을 대입함으로써 τ를 소거할 수 있다. 그러므로, 푀르스터 기구에 있어서 에너지 이동 효율 φ ET 는 호스트 재료(131)의 여기 상태의 수명 τ에 의존하지 않는다. 또한, 발광 양자 수율 φ(여기서는 단일항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 논하고 있으므로 형광 양자 수율)가 더 높은 경우에는 에너지 이동 효율 φ ET 가 더 높다고 할 수 있다. 일반적으로, 유기 화합물의 삼중항 여기 상태에서의 발광 양자 수율은 실온에서 매우 낮다. 그러므로, 호스트 재료(131)가 삼중항 여기 상태에 있는 경우, 푀르스터 기구에 의한 에너지 이동의 과정을 무시할 수 있고, 푀르스터 기구에 의한 에너지 이동의 과정은 호스트 재료(131)가 단일항 여기 상태에 있는 경우에만 고려한다.
또한, 호스트 재료(131)의 발광 스펙트럼(단일항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 논하는 경우에는 형광 스펙트럼)이 게스트 재료(132)의 흡수 스펙트럼(단일항 기저 상태로부터 단일항 여기 상태로의 전이에 상당하는 흡수)과 크게 중첩되는 것이 바람직하다. 또한, 게스트 재료(132)의 몰 흡수 계수도 높은 것이 바람직하다. 이는 호스트 재료(131)의 발광 스펙트럼이 게스트 재료(132)의 가장 장파장 측에 있는 흡수대와 중첩되는 것을 의미한다. 게스트 재료(132)에서 단일항 기저 상태로부터 삼중항 여기 상태로의 직접 전이는 금지되기 때문에, 게스트 재료(132)의 삼중항 여기 상태에서의 몰 흡수 계수는 무시할 수 있다. 그러므로, 푀르스터 기구에 의한 게스트 재료(132)의 삼중항 여기 상태로의 에너지 이동의 과정은 무시할 수 있고, 게스트 재료(132)의 단일항 여기 상태로의 에너지 이동의 과정만을 고려한다. 즉, 푀르스터 기구에서는 호스트 재료(131)의 단일항 여기 상태로부터 게스트 재료(132)의 단일항 여기 상태로의 에너지 이동의 과정을 고려한다.
다음으로 덱스터 기구에 의한 에너지 이동을 생각한다. 식 (2)에 따르면, 속도 상수 k h *→ g 를 크게 하기 위해서는 호스트 재료(131)의 발광 스펙트럼(단일항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 논하는 경우에는 형광 스펙트럼)이 게스트 재료(132)의 흡수 스펙트럼(단일항 기저 상태로부터 단일항 여기 상태로의 전이에 상당하는 흡수)과 크게 중첩되는 것이 바람직하다. 그러므로, 에너지 이동 효율은 호스트 재료(131)의 발광 스펙트럼을 게스트 재료(132)의 가장 장파장 측에 있는 흡수대와 중첩시킴으로써 최적화할 수 있다.
식 (3)에 식 (2)를 대입하면, 덱스터 기구에서의 에너지 이동 효율 φ ET 가 τ에 의존하는 것을 알 수 있다. 전자 교환에 기초한 에너지 이동 과정인 덱스터 기구에서는, 호스트 재료(131)의 단일항 여기 상태로부터 게스트 재료(132)의 단일항 여기 상태로의 에너지 이동에 더하여, 호스트 재료(131)의 삼중항 여기 상태로부터 게스트 재료(132)의 삼중항 여기 상태로의 에너지 이동이 일어난다.
게스트 재료(132)가 형광성 재료인 본 발명의 일 실시형태의 발광 소자에서는, 게스트 재료(132)의 삼중항 여기 상태로의 에너지 이동 효율이 낮은 것이 바람직하다. 즉, 호스트 재료(131)로부터 게스트 재료(132)로의 덱스터 기구에 기초한 에너지 이동 효율은 낮은 것이 바람직하고, 호스트 재료(131)로부터 게스트 재료(132)로의 푀르스터 기구에 기초한 에너지 이동 효율은 높은 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 푀르스터 기구에 있어서 에너지 이동 효율은 호스트 재료(131)의 여기 상태의 수명 τ에 의존하지 않는다. 한편, 덱스터 기구에서의 에너지 이동 효율은 호스트 재료(131)의 여기 수명 τ에 의존한다. 그러므로, 덱스터 기구에서의 에너지 이동 효율을 저하시키기 위해서는 호스트 재료(131)의 여기 수명 τ가 짧은 것이 바람직하다.
호스트 재료(131)로부터 게스트 재료(132)로의 에너지 이동과 비슷한 식으로, 여기 착체로부터 게스트 재료(132)로의 에너지 이동 과정에서도 푀르스터 기구 및 덱스터 기구의 양쪽 모두에 의한 에너지 이동이 일어난다.
따라서, 본 발명의 일 실시형태는 게스트 재료(132)에 효율적으로 에너지를 이동할 수 있는 에너지 도너로서 기능하는 여기 착체를 형성하기 위한 조합인, 유기 화합물(131_1) 및 유기 화합물(131_2)을 호스트 재료(131)로서 포함하는 발광 소자를 제공한다. 유기 화합물(131_1) 및 유기 화합물(131_2)에 의하여 형성되는 여기 착체는 단일항 여기 에너지 준위와 삼중항 여기 에너지 준위가 서로 인접하기 때문에, 발광층(130)에서 생성된 삼중항 여기자로부터 단일항 여기자로의 전이(역항간 교차)가 일어나기 쉽다. 이에 의하여 발광층(130)에서의 단일항 여기자의 생성 효율을 높일 수 있다. 또한, 여기 착체의 단일항 여기 상태로부터 에너지 억셉터로서 기능하는 게스트 재료(132)의 단일항 여기 상태로의 에너지 이동을 용이하게 하기 위해서는, 상기 여기 착체의 발광 스펙트럼이 게스트 재료(132)의 가장 장파장 측(저에너지 측)에 있는 흡수대와 중첩되는 것이 바람직하다. 이로써 게스트 재료(132)의 단일항 여기 상태의 생성 효율을 높일 수 있다.
또한, 여기 착체로부터 방출되는 광에서 열 활성화 지연 형광 성분의 형광 수명은 짧은 것이 바람직하고, 구체적으로는 10ns 이상 50μs 이하, 더 바람직하게는 10ns 이상 30μs 이하이다.
여기 착체로부터 방출되는 광에서 열 활성화 지연 형광 성분의 비율은 높은 것이 바람직하다. 구체적으로는, 여기 착체로부터 방출되는 광에서 열 활성화 지연 형광 성분의 비율은 바람직하게는 5% 이상, 더 바람직하게는 10% 이상이다.
<재료>
다음으로 본 발명의 일 실시형태의 발광 소자의 구성요소에 대하여 아래에서 자세히 설명한다.
<<발광층>>
발광층(130)에 사용할 수 있는 재료에 대하여 아래에서 설명하기로 한다.
발광층(130)에서는, 호스트 재료(131)가 중량으로 가장 큰 비율로 존재하고, 게스트 재료(132)(형광성 재료)는 호스트 재료(131) 내에 분산된다. 발광층(130)의 호스트 재료(131)(유기 화합물(131_1) 및 유기 화합물(131_2))의 S1 준위는 발광층(130)의 게스트 재료(132)(형광성 재료)의 S1 준위보다 높은 것이 바람직하다. 발광층(130)의 호스트 재료(131)(유기 화합물(131_1) 및 유기 화합물(131_2))의 T1 준위는 발광층(130)의 게스트 재료(132)(형광성 재료)의 T1 준위보다 높은 것이 바람직하다.
유기 화합물(131_1)은 단독으로 역항간 교차에 의하여 삼중항 여기 에너지를 단일항 여기 에너지로 변환하는 기능을 가지는 것이 바람직하고, 실온에서 열 활성화 지연 형광을 나타내는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 상기 삼중항 여기 에너지를 단일항 여기 에너지로 변환할 수 있는 재료의 일례로서는, 열 활성화 지연 형광성 재료를 들 수 있다. 열 활성화 지연 형광성 재료가 1종류의 재료로 구성되는 경우, 예를 들어 다음 재료 중 임의의 것을 사용할 수 있다.
먼저, 풀러렌, 그 유도체, 프로플라빈 등의 아크리딘 유도체, 및 에오신 등을 들 수 있다. 다른 예에는, 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 주석(Sn), 백금(Pt), 인듐(In), 또는 팔라듐(Pd)을 함유하는 포르피린 등의 금속 함유 포르피린이 포함된다. 금속 함유 포르피린의 예에는 프로토포르피린-플루오린화 주석 복합체(SnF2(Proto IX)), 메소포르피린-플루오린화 주석 복합체(SnF2(Meso IX)), 헤마토포르피린-플루오린화 주석 복합체(SnF2(Hemato IX)), 코프로포르피린 테트라메틸에스터-플루오린화 주석 복합체(SnF2(Copro III-4Me)), 옥타에틸포르피린-플루오린화 주석 복합체(SnF2(OEP)), 에티오포르피린-플루오린화 주석 복합체(SnF2(Etio I)), 및 옥타에틸포르피린-염화 백금 복합체(PtCl2OEP)가 포함된다.
[화학식 1]
Figure pct00004
1종류의 재료로 구성되는 열 활성화 지연 형광성 재료로서는, π-전자 과잉형 헤테로 방향족 골격 및 π-전자 부족형 헤테로 방향족 골격을 포함하는 헤테로 고리 화합물을 사용할 수도 있다. 구체적으로는, 2-(바이페닐-4-일)-4,6-비스(12-페닐인돌로[2,3-a]카바졸-11-일)-1,3,5-트라이아진(약칭: PIC-TRZ), 2-{4-[3-(N-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸-9-일]페닐}-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: PCCzPTzn), 2-[4-(10H-페녹사진-10-일)페닐]-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: PXZ-TRZ), 3-[4-(5-페닐-5,10-다이하이드로페나진-10-일)페닐]-4,5-다이페닐-1,2,4-트라이아졸(약칭: PPZ-3TPT), 3-(9,9-다이메틸-9H-아크리딘-10-일)-9H-크산텐-9-온(약칭: ACRXTN), 비스[4-(9,9-다이메틸-9,10-다이하이드로아크리딘)페닐]설폰(약칭: DMAC-DPS), 또는 10-페닐-10H,10'H-스파이로[아크리딘-9,9'-안트라센]-10'-온(약칭: ACRSA)을 사용할 수 있다. 상기 헤테로 고리 화합물은 전자 수송성 및 정공 수송성이 높은, π-전자 과잉형 헤테로 방향족 골격 및 π-전자 부족형 헤테로 방향족 골격을 가지므로 바람직하다. π-전자 부족형 헤테로 방향족 골격 중, 다이아진 골격(피리미딘 골격, 피라진 골격, 또는 피리다진 골격), 및 트라이아진 골격은 안정성 및 신뢰성이 높아 특히 바람직하다. π-전자 과잉형 헤테로 방향족 골격 중, 아크리딘 골격, 페녹사진 골격, 페노싸이아진 골격, 퓨란 골격, 싸이오펜 골격, 및 피롤 골격은 안정성 및 신뢰성이 높기 때문에, 이들 골격 중 하나 이상이 포함되는 것이 바람직하다. 피롤 골격으로서는, 인돌 골격 또는 카바졸 골격, 특히 3-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸 골격이 바람직하다. 또한 π-전자 과잉형 헤테로 방향족 골격이 π-전자 부족형 헤테로 방향족 골격에 직접 결합된 물질은 π-전자 과잉형 헤테로 방향족 골격의 도너성 및 π-전자 부족형 헤테로 방향족 골격의 억셉터성이 모두 높아지고, 단일항 여기 에너지 준위와 삼중항 여기 에너지 준위의 차이가 작아지므로 특히 바람직하다.
[화학식 2]
Figure pct00005
또한 유기 화합물(131_1)은 역항간 교차에 의하여 삼중항 여기 에너지를 단일항 여기 에너지로 변환하는 기능을 가지기만 하면, 반드시 열 활성화 지연 형광을 나타내는 기능을 가질 필요는 없다. 그 경우, 유기 화합물(131_1)은 π-전자 과잉형 헤테로 방향족 골격 및 방향족 아민 골격 중 적어도 한쪽과 π-전자 부족형 헤테로 방향족 골격이 m-페닐렌기 및 o-페닐렌기 중 적어도 하나를 가지는 구조를 포함하는 구조를 통하여, 또는 m-페닐렌기 및 o-페닐렌기 중 적어도 하나를 포함하는 아릴렌기를 통하여 서로 결합되는 구조를 가지는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는, 상기 아릴렌기는 바이페닐렌기이다. 이는 유기 화합물(131_1)의 T1 준위를 높게 할 수 있다. 그 경우에도, π-전자 부족형 헤테로 방향족 골격은 다이아진 골격(피리미딘 골격, 피라진 골격, 또는 피리다진 골격), 또는 트라이아진 골격을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, π-전자 과잉형 헤테로 방향족 골격은 아크리딘 골격, 페녹사진 골격, 페노싸이아진 골격, 퓨란 골격, 싸이오펜 골격, 및 피롤 골격 중 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다. 퓨란 골격으로서는 다이벤조퓨란 골격이 바람직하다. 싸이오펜 골격으로서는 다이벤조싸이오펜 골격이 바람직하다. 피롤 골격으로서는, 인돌 골격 또는 카바졸 골격, 특히 3-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸 골격이 바람직하다. 방향족 아민 골격으로서는, NH 결합을 포함하지 않는 3차 아민, 특히 트라이아릴아민 골격이 바람직하다. 트라이아릴아민 골격의 아릴기로서는, 고리에 포함되는 탄소수가 6 내지 13인 치환 또는 비치환된 아릴기가 바람직하고, 아릴기의 예에는 페닐기, 나프틸기, 및 플루오렌일기가 포함된다.
상술한 방향족 아민 골격 및 π-전자 과잉형 헤테로 방향족 골격의 예로서는, 다음 일반식 (101) 내지 (117)로 표시되는 골격을 들 수 있다. 또한 일반식 (113) 내지 (116)에서 X는 산소 원자 또는 황 원자를 나타낸다.
[화학식 3]
Figure pct00006
또한, 상술한 π-전자 부족형 헤테로 방향족 골격의 예로서는, 다음 일반식 (201) 내지 (218)로 표시되는 골격을 들 수 있다.
[화학식 4]
Figure pct00007
정공 수송성을 가지는 골격(예를 들어, π-전자 과잉형 헤테로 방향족 골격 및 방향족 아민 골격 중 적어도 한쪽)과, 전자 수송성을 가지는 골격(예를 들어, π-전자 부족형 헤테로 방향족 골격)이 m-페닐렌기 및 o-페닐렌기 중 적어도 하나를 포함하는 결합기를 통하여, 또는 m-페닐렌기 및 o-페닐렌기 중 적어도 하나를 포함하는 아릴렌기를 포함하는 결합기를 통하여 서로 결합되는 경우, 결합기의 예에는, 다음 일반식 (301) 내지 (314)로 표시되는 골격이 포함된다. 상술한 아릴렌기의 예에는, 페닐렌기, 바이페닐다이일기, 나프탈렌다이일기, 플루오렌다이일기, 및 페난트렌다이일기가 포함된다.
[화학식 5]
Figure pct00008
상술한 방향족 아민 골격(예를 들어, 트라이아릴아민 골격), π-전자 과잉형 헤테로 방향족 골격(예를 들어, 아크리딘 골격, 페녹사진 골격, 페노싸이아진 골격, 퓨란 골격, 싸이오펜 골격, 또는 피롤 골격을 포함하는 고리), π-전자 부족형 헤테로 방향족 골격(예를 들어, 다이아진 골격 또는 트라이아진 골격을 포함하는 고리), 및 일반식 (101) 내지 (117), 일반식 (201) 내지 (218), 및 일반식 (301) 내지 (314)는 각각 치환기를 가져도 좋다. 치환기로서는, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 사이클로알킬기, 또는 탄소수 6 내지 12의 치환 또는 비치환된 아릴기도 선택할 수 있다. 탄소수 1 내지 6의 알킬기의 구체적인 예에는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 아이소프로필기, 뷰틸기, 아이소뷰틸기, tert-뷰틸기, 및 n-헥실기 등이 포함된다. 탄소수 3 내지 6의 사이클로알킬기의 구체적인 예에는 사이클로프로필기, 사이클로뷰틸기, 사이클로펜틸기, 및 사이클로헥실기 등이 포함된다. 탄소수 6 내지 12의 아릴기의 구체적인 예는 페닐기, 나프틸기, 및 바이페닐기 등이다. 상술한 치환기들은 서로 결합하여 고리를 형성하여도 좋다. 예를 들어, 플루오렌 골격의 9위치의 탄소 원자가 치환기로서 2개의 페닐기를 가지는 경우, 페닐기들이 결합하여 스파이로플루오렌 골격을 형성한다. 또한 비치환된 기는 합성이 용이하고 원료가 저렴하다는 장점을 가진다.
또한, Ar은 탄소수 6 내지 13의 아릴렌기를 나타낸다. 아릴렌기는 하나 이상의 치환기를 포함하여도 좋고, 치환기들은 서로 결합하여 고리를 형성하여도 좋다. 예를 들어, 플루오렌일기의 9위치의 탄소 원자가 치환기로서 2개의 페닐기를 가지고, 페닐기들이 결합하여 스파이로플루오렌 골격을 형성한다. 탄소수 6 내지 13의 아릴렌기의 구체적인 예는 페닐렌기, 나프틸렌기, 바이페닐렌기, 및 플루오렌다이일기 등이다. 상기 아릴렌기가 치환기를 가지는 경우, 치환기로서는, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 사이클로알킬기, 또는 탄소수 6 내지 12의 아릴기도 선택할 수 있다. 탄소수 1 내지 6의 알킬기의 구체적인 예에는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 아이소프로필기, 뷰틸기, 아이소뷰틸기, tert-뷰틸기, 및 n-헥실기 등이 포함된다. 탄소수 3 내지 6의 사이클로알킬기의 구체적인 예에는 사이클로프로필기, 사이클로뷰틸기, 사이클로펜틸기, 및 사이클로헥실기 등이 포함된다. 탄소수 6 내지 12의 아릴기의 구체적인 예는 페닐기, 나프틸기, 및 바이페닐기 등이다.
Ar로 표시되는 아릴렌기로서는, 예를 들어, 아래의 구조식 (Ar-1) 내지 (Ar-18)로 표시되는 기를 사용할 수 있다. 또한 Ar로서 사용할 수 있는 기는 이들에 한정되지 않는다.
[화학식 6]
Figure pct00009
또한, R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 사이클로알킬기, 및 탄소수 6 내지 13의 치환 또는 비치환된 아릴기 중 임의의 것을 나타낸다. 탄소수 1 내지 6의 알킬기의 구체적인 예에는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 아이소프로필기, 뷰틸기, 아이소뷰틸기, tert-뷰틸기, 및 n-헥실기 등이 포함된다. 탄소수 3 내지 6의 사이클로알킬기의 구체적인 예에는 사이클로프로필기, 사이클로뷰틸기, 사이클로펜틸기, 및 사이클로헥실기 등이 포함된다. 탄소수 6 내지 13의 아릴기의 구체적인 예는 페닐기, 나프틸기, 바이페닐기, 및 플루오렌일기 등이다. 상술한 아릴기 또는 페닐기는 하나 이상의 치환기를 포함하여도 좋고, 치환기들은 서로 결합하여 고리를 형성하여도 좋다. 치환기로서는, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 사이클로알킬기, 또는 탄소수 6 내지 12의 아릴기도 선택할 수 있다. 탄소수 1 내지 6의 알킬기의 구체적인 예에는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 아이소프로필기, 뷰틸기, 아이소뷰틸기, tert-뷰틸기, 및 n-헥실기 등이 포함된다. 탄소수 3 내지 6의 사이클로알킬기의 구체적인 예에는 사이클로프로필기, 사이클로뷰틸기, 사이클로펜틸기, 및 사이클로헥실기 등이 포함된다. 탄소수 6 내지 12의 아릴기의 구체적인 예에는 페닐기, 나프틸기, 및 바이페닐기 등이 포함된다.
예를 들어, R1 및 R2로 표시되는 알킬기 또는 아릴기는 아래의 구조식 (R-1) 내지 (R-29)로 표시되는 기를 사용할 수 있다. 또한 알킬기 또는 아릴기로서 사용할 수 있는 기는 이에 한정되지 않는다.
[화학식 7]
Figure pct00010
일반식 (101) 내지 (117), 일반식 (201) 내지 (218), 일반식 (301) 내지 (314), Ar, R1, 및 R2에 포함될 수 있는 치환기로서는 예를 들어, 상술한 구조식 (R-1) 내지 (R-24)로 표시되는 알킬기 또는 아릴기를 사용할 수 있다. 또한 알킬기 또는 아릴기로서 사용할 수 있는 기는 이에 한정되지 않는다.
발광층(130)에 있어서, 게스트 재료(132)는 이들에 한정되지 않지만, 안트라센 유도체, 테트라센 유도체, 크리센 유도체, 페난트렌 유도체, 피렌 유도체, 페릴렌 유도체, 스틸벤 유도체, 아크리돈 유도체, 쿠마린 유도체, 페녹사진 유도체, 또는 페노싸이아진 유도체 등이 바람직하고, 예를 들어 다음 재료 중 임의의 재료를 사용할 수 있다.
예에는 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-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-N,N'-비스(4-tert-뷰틸페닐)피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6tBu-FLPAPrn), N,N'-다이페닐-N,N'-비스[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-3,8-다이사이클로헥실피렌-1,6-다이아민(약칭: ch-1,6FLPAPrn), N,N'-비스[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N,N'-다이페닐스틸벤-4,4'-다이아민(약칭: YGA2S), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(10-페닐-9-안트릴)트라이페닐아민(약칭: YGAPA), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(9,10-다이페닐-2-안트릴)트라이페닐아민(약칭: 2YGAPPA), N,9-다이페닐-N-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCAPA), 페릴렌, 2,5,8,11-테트라(tert-뷰틸)페릴렌(약칭: TBP), 4-(10-페닐-9-안트릴)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBAPA), N,N''-(2-tert-뷰틸안트라센-9,10-다이일다이-4,1-페닐렌)비스[N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민](약칭: DPABPA), N,9-다이페닐-N-[4-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCAPPA), N-[4-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPAPPA), N,N,N',N',N'',N'',N''',N'''-옥타페닐다이벤조[g,p]크리센-2,7,10,15-테트라아민(약칭: DBC1), 쿠마린 30, N-(9,10-다이페닐-2-안트릴)-N,9-다이페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCAPA), N-[9,10-비스(1,1'-바이페닐-2-일)-2-안트릴]-N,9-다이페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCABPhA), N-(9,10-다이페닐-2-안트릴)-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPAPA), N-[9,10-비스(1,1'-바이페닐-2-일)-2-안트릴]-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPABPhA), 9,10-비스(1,1'-바이페닐-2-일)-N-[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N-페닐안트라센-2-아민(약칭: 2YGABPhA), N,N,9-트라이페닐안트라센-9-아민(약칭: DPhAPhA), 쿠마린 6, 쿠마린 545T, N,N'-다이페닐퀴나크리돈(약칭: DPQd), 루브렌, 2,8-다이-tert-뷰틸-5,11-비스(4-tert-뷰틸페닐)-6,12-다이페닐테트라센(약칭: TBRb), Nile Red, 5,12-비스(1,1'-바이페닐-4-일)-6,11-다이페닐테트라센(약칭: BPT), 2-(2-{2-[4-(다이메틸아미노)페닐]에텐일}-6-메틸-4H-피란-4-일리덴)프로페인다이나이트릴(약칭: DCM1), 2-{2-메틸-6-[2-(2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCM2), N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)테트라센-5,11-다이아민(약칭: p-mPhTD), 7,14-다이페닐-N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)아세나프토[1,2-a]플루오란텐-3,10-다이아민(약칭: p-mPhAFD), 2-{2-아이소프로필-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCJTI), 2-{2-tert-뷰틸-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCJTB), 2-(2,6-비스{2-[4-(다이메틸아미노)페닐]에텐일}-4H-피란-4-일리덴)프로페인다이나이트릴(약칭: BisDCM), 2-{2,6-비스[2-(8-메톡시-1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: BisDCJTM), 및 5,10,15,20-테트라페닐비스벤조[5,6]인데노[1,2,3-cd:1',2',3'-lm]페릴렌이 포함된다.
상술한 바와 같이, 호스트 재료(131)(또는 여기 착체)로부터 게스트 재료(132)로의 덱스터 기구에 기초한 에너지 이동 효율은 낮은 것이 바람직하다. 덱스터 기구의 속도 상수는 2개의 분자 사이의 거리의 지수 함수에 반비례한다. 그러므로, 2개의 분자 사이의 거리가 약 1nm 이하일 때는 덱스터 기구가 우세하게 되고, 거리가 약 1nm 이상일 때는 푀르스터 기구가 우세하게 된다. 덱스터 기구의 에너지 이동 효율을 저하시키기 위해서는, 호스트 재료(131)와 게스트 재료(132) 사이의 거리를 크게 하는 것이 바람직하고, 구체적으로는 0.7nm 이상, 바람직하게는 0.9nm 이상, 더 바람직하게는 1nm 이상으로 한다. 상술한 관점에서 게스트 재료(132)는 호스트 재료(131)와의 근접을 저해하는 치환기를 가지는 것이 바람직하다. 상기 치환기로서는 지방족 탄화수소가 바람직하고, 알킬기가 더 바람직하고, 분기된 알킬기가 더욱 바람직하다. 구체적으로는 게스트 재료(132)는, 탄소수가 각각 2 이상인 적어도 2개의 알킬기를 포함하는 것이 바람직하다. 또는, 게스트 재료(132)는, 탄소수가 각각 3 내지 10인 적어도 2개의 분기된 알킬기를 포함하는 것이 바람직하다. 또는 게스트 재료(132)는, 탄소수가 각각 3 내지 10인 적어도 2개의 사이클로알킬기를 포함하는 것이 바람직하다.
유기 화합물(131_2)로서는, 유기 화합물(131_1)과 함께 여기 착체를 형성할 수 있는 물질이 사용된다. 구체적으로는, 아연계 또는 알루미늄계 금속 복합체, 옥사다이아졸 유도체, 트라이아졸 유도체, 벤즈이미다졸 유도체, 퀴녹살린 유도체, 다이벤조퀴녹살린 유도체, 다이벤조싸이오펜 유도체, 다이벤조퓨란 유도체, 피리미딘 유도체, 트라이아진 유도체, 피리딘 유도체, 바이피리딘 유도체, 또는 페난트롤린 유도체 등을 사용할 수 있다. 다른 예에는 방향족 아민 및 카바졸 유도체가 있다. 이 경우, 유기 화합물(131_1)과 유기 화합물(131_2)에 의하여 형성되는 여기 착체의 발광 피크가 게스트 재료(132)(형광성 재료)의 가장 장파장 측(낮은 에너지 측)의 흡수대와 중첩되도록, 유기 화합물(131_1), 유기 화합물(131_2), 및 게스트 재료(132)(형광성 재료)가 선택되는 것이 바람직하다. 이에 의하여 발광 효율이 대폭으로 향상된 발광 소자를 제공하는 것이 가능하게 된다.
또는, 유기 화합물(131_2)로서는, 다음 정공 수송성 재료 및 전자 수송성 재료 중 임의의 재료를 사용할 수 있다.
정공 수송성 재료로서는 전자보다 정공을 많이 수송하는 성질을 가지는 재료를 사용할 수 있고, 정공 이동도가 1×10-6cm2/Vs 이상인 재료가 바람직하다. 구체적으로는 방향족 아민, 카바졸 유도체, 방향족 탄화수소, 또는 스틸벤 유도체 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기 정공 수송성 재료는 고분자 화합물이어도 좋다.
정공 수송성이 높은 재료의 예에는 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), 및 1,3,5-트리스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]벤젠(약칭: DPA3B) 등이 있다.
카바졸 유도체의 구체적인 예는 3-[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzDPA1), 3,6-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzDPA2), 3,6-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-(1-나프틸)아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzTPN2), 3-[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCA1), 3,6-비스[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCA2), 및 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카바졸-3-일)아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCN1) 등이다.
카바졸 유도체의 다른 예는, 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), 및 1,4-비스[4-(N-카바졸릴)페닐]-2,3,5,6-테트라페닐벤젠 등이다.
방향족 탄화수소의 예는 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, 및 2,5,8,11-테트라(tert-뷰틸)페릴렌 등이다. 다른 예는 펜타센 및 코로넨 등이다. 정공 이동도가 1×10-6cm2/Vs 이상이고 탄소수가 14 내지 42인 방향족 탄화수소가 특히 바람직하다.
방향족 탄화수소는 바이닐 골격을 가져도 좋다. 바이닐기를 가지는 방향족 탄화수소의 예에는 4,4'-비스(2,2-다이페닐바이닐)바이페닐(약칭: DPVBi) 및 9,10-비스[4-(2,2-다이페닐바이닐)페닐]안트라센(약칭: DPVPA) 등이 있다.
다른 예에는 폴리(N-바이닐카바졸)(약칭: PVK), 폴리(4-바이닐트라이페닐아민)(약칭: PVTPA), 폴리[N-(4-{N'-[4-(4-다이페닐아미노)페닐]페닐-N'-페닐아미노}페닐)메타크릴아마이드](약칭: PTPDMA), 및 폴리[N,N'-비스(4-뷰틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘](약칭: poly-TPD) 등의 고분자 화합물이 있다.
정공 수송성이 높은 재료의 예에는 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: NPB 또는 α-NPD), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-다이페닐-[1,1'-바이페닐]-4,4'-다이아민(약칭: TPD), 4,4',4''-트리스(카바졸-9-일)트라이페닐아민(약칭: TCTA), 4,4',4''-트리스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]트라이페닐아민(약칭: 1'-TNATA), 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), 4-페닐-3'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: mBPAFLP), N-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-N-{9,9-다이메틸-2-[N'-페닐-N'-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)아미노]-9H-플루오렌-7-일}페닐아민(약칭: DFLADFL), N-(9,9-다이메틸-2-다이페닐아미노-9H-플루오렌-7-일)다이페닐아민(약칭: DPNF), 2-[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]스파이로-9,9'-바이플루오렌(약칭: DPASF), 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), 4-페닐다이페닐-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)아민(약칭: PCA1BP), N,N'-비스(9-페닐카바졸-3-일)-N,N'-다이페닐벤젠-1,3-다이아민(약칭: PCA2B), N,N',N''-트라이페닐-N,N',N''-트리스(9-페닐카바졸-3-일)벤젠-1,3,5-트라이아민(약칭: PCA3B), N-(4-바이페닐)-N-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-9-페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCBiF), N-(1,1'-바이페닐-4-일)-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBBiF), 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), 2-[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]스파이로-9,9'-바이플루오렌(약칭: PCASF), 2,7-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]-스파이로-9,9'-바이플루오렌(약칭: DPA2SF), N-[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N-(4-페닐)페닐아닐린(약칭: YGA1BP), 및 N,N'-비스[4-(카바졸-9-일)페닐]-N,N'-다이페닐-9,9-다이메틸플루오렌-2,7-다이아민(약칭: YGA2F) 등의 방향족 아민 화합물이 있다. 다른 예에는 3-[4-(1-나프틸)-페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPN), 3-[4-(9-페난트릴)-페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPPn), 3,3'-비스(9-페닐-9H-카바졸)(약칭: PCCP), 1,3-비스(N-카바졸릴)벤젠(약칭: mCP), 3,6-비스(3,5-다이페닐페닐)-9-페닐카바졸(약칭: CzTP), 3,6-다이(9H-카바졸-9-일)-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PhCzGI), 2,8-다이(9H-카바졸-9-일)-다이벤조싸이오펜(약칭: Cz2DBT), 4-{3-[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]페닐}다이벤조퓨란(약칭: mmDBFFLBi-II), 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조퓨란)(약칭: DBF3P-II), 1,3,5-트라이(다이벤조싸이오펜-4-일)-벤젠(약칭: DBT3P-II), 2,8-다이페닐-4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]다이벤조싸이오펜(약칭: DBTFLP-III), 4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-6-페닐다이벤조싸이오펜(약칭: DBTFLP-IV), 및 4-[3-(트라이페닐렌-2-일)페닐]다이벤조싸이오펜(약칭: mDBTPTp-II) 등의 아민 화합물, 카바졸 화합물, 싸이오펜 화합물, 퓨란 화합물, 플루오렌 화합물, 트라이페닐렌 화합물, 및 페난트렌 화합물 등이 있다. 여기에 기재된 물질은 주로 정공 이동도가 1×10-6cm2/Vs 이상인 물질이다. 다만 이들 물질 외에, 전자보다 정공을 많이 수송하는 성질을 가지는 임의의 물질을 사용하여도 좋다.
전자 수송성 재료로서는 정공보다 전자를 많이 수송하는 성질을 가지는 재료를 사용할 수 있고, 전자 이동도가 1×10-6cm2/Vs 이상인 재료가 바람직하다. 전자를 받기 쉬운 재료(전자 수송성을 가지는 재료)로서는, 질소 함유 헤테로 방향족 화합물 등의 π-전자 부족형 헤테로 방향족 화합물 또는 금속 복합체 등을 사용할 수 있다. 구체적인 예에는 퀴놀린 리간드, 벤조퀴놀린 리간드, 옥사졸 리간드, 또는 싸이아졸 리간드를 가지는 금속 복합체, 옥사다이아졸 유도체, 트라이아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, 피리딘 유도체, 바이피리딘 유도체, 및 피리미딘 유도체 등이 포함된다.
예에는 트리스(8-퀴놀리놀레이토)알루미늄(III)(약칭: Alq), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀레이토)알루미늄(III)(약칭: Almq3), 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리네이토)베릴륨(II)(약칭: BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀레이토)(4-페닐페놀레이토)알루미늄(III)(약칭: BAlq), 및 비스(8-퀴놀리놀레이토)아연(II)(약칭: Znq)과 같은, 퀴놀린 또는 벤조퀴놀린 골격을 가지는 금속 복합체 등이 포함된다. 또는, 비스[2-(2-벤즈옥사졸릴)페놀레이트]아연(II)(약칭: ZnPBO) 또는 비스[2-(2-벤조싸이아졸릴)페놀레이토]아연(II)(약칭: ZnBTZ) 등의 옥사졸계 또는 싸이아졸계 리간드를 가지는 금속 복합체를 사용할 수 있다. 이러한 금속 복합체 외에, 2-(4-바이페닐릴)-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸(약칭: PBD), 1,3-비스[5-(p-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸-2-일]벤젠(약칭: OXD-7), 9-[4-(5-페닐-1,3,4-옥사다이아졸-2-일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CO11), 3-(바이페닐-4-일)-4-페닐-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,2,4-트라이아졸(약칭: TAZ), 9-[4-(4,5-다이페닐-4H-1,2,4-트라이아졸-3-일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzTAZ1), 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), 바소페난트롤린(약칭: BPhen), 바소큐프로인(약칭: BCP), 및 2,9-비스(나프탈렌-2-일)-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: NBPhen) 등의 헤테로고리 화합물; 2-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTPDBq-II), 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II), 2-[3'-(9H-카바졸-9-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mCzBPDBq), 2-[4-(3,6-다이페닐-9H-카바졸-9-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2CzPDBq-III), 7-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 7mDBTPDBq-II), 6-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 6mDBTPDBq-II), 2-[3-(3,9'-바이-9H-카바졸-9-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mCzCzPDBq), 4,6-비스[3-(페난트렌-9-일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mPnP2Pm), 4,6-비스[3-(4-다이벤조싸이엔일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mDBTP2Pm-II), 및 4,6-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mCzP2Pm) 등의 다이아진 골격을 가지는 헤테로고리 화합물; PCCzPTzn 등의 트라이아진 골격을 가지는 헤테로고리 화합물; 3,5-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리딘(약칭: 35DCzPPy) 등의 피리딘 골격을 가지는 헤테로고리 화합물; 및 4,4'-비스(5-메틸벤즈옥사졸-2-일)스틸벤(약칭: BzOs) 등의 헤테로 방향족 화합물 중 임의의 것을 사용할 수 있다. 헤테로고리 화합물 중, 다이아진 골격(피리미딘, 피라진, 피리다진)을 가지거나 또는 피리딘 골격을 가지는 헤테로고리 화합물은 신뢰성이 높고 안정적이므로 바람직하게 사용된다. 또한, 상기 골격을 가지는 헤테로고리 화합물은 전자 수송성이 높아 구동 전압의 저감에 기여한다. 또는, 폴리(2,5-피리딘다이일)(약칭: PPy), 폴리[(9,9-다이헥실플루오렌-2,7-다이일)-co-(피리딘-3,5-다이일)](약칭: PF-Py), 또는 폴리[(9,9-다이옥틸플루오렌-2,7-다이일)-co-(2,2'-바이피리딘-6,6'-다이일)](약칭: PF-BPy) 등의 고분자 화합물을 사용할 수 있다. 여기에 기재된 물질은 주로 전자 이동도가 1×10-6cm2/Vs 이상인 물질이다. 또한 정공 수송성보다 전자 수송성이 높기만 하면, 다른 물질을 사용하여도 좋다.
발광층(130)은 2층 이상의 층이 적층된 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 발광층과 제 2 발광층을 정공 수송층 측에서부터 이 순서대로 적층하여 발광층(130)을 형성하는 경우, 제 1 발광층은 정공 수송성을 가지는 물질을 호스트 재료로서 사용하여 형성하고, 제 2 발광층은 전자 수송성을 가지는 물질을 호스트 재료로서 사용하여 형성한다.
발광층(130)은 호스트 재료(131) 및 게스트 재료(132) 이외의 재료를 함유하여도 좋다.
<<정공 주입층>>
정공 주입층(111)은 한 쌍의 전극(전극(101) 또는 전극(102))으로부터의 정공 주입의 장벽을 저감하여 정공 주입을 촉진하는 기능을 가지고, 예를 들어 전이 금속 산화물, 프탈로사이아닌 유도체, 또는 방향족 아민을 사용하여 형성된다. 전이 금속 산화물로서는, 몰리브데넘 산화물, 바나듐 산화물, 루테늄 산화물, 텅스텐 산화물, 또는 망가니즈 산화물 등을 들 수 있다. 프탈로사이아닌 유도체로서는, 프탈로사이아닌 또는 금속 프탈로사이아닌 등을 들 수 있다. 방향족 아민으로서는 벤지딘 유도체 또는 페닐렌다이아민 유도체 등을 들 수 있다. 폴리싸이오펜 또는 폴리아닐린 등의 고분자 화합물을 사용할 수도 있고, 그 대표적인 예는 자기 도핑된 폴리싸이오펜인 폴리(에틸렌다이옥시싸이오펜)/폴리(스타이렌설폰산)이다.
정공 주입층(111)으로서, 정공 수송성 재료와 정공 수송성 재료로부터 전자를 받는 특성을 가지는 재료의 복합 재료를 함유하는 층을 사용할 수도 있다. 또는, 전자 수용성을 가지는 재료를 함유하는 층과 정공 수송성 재료를 함유하는 층의 적층을 사용하여도 좋다. 정상(定常) 상태 또는 전계 존재하에서, 이들 재료 사이를 전하가 이동할 수 있다. 전자 수용성을 가지는 재료의 예로서는, 퀴노다이메테인 유도체, 클로라닐 유도체, 및 헥사아자트라이페닐렌 유도체 등의 유기 억셉터를 들 수 있다. 구체적인 예는 7,7,8,8-테트라사이아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노다이메테인(약칭: F4-TCNQ), 클로라닐, 또는 2,3,6,7,10,11-헥사사이아노-1,4,5,8,9,12-헥사아자트라이페닐렌(약칭: HAT-CN) 등의 전자 흡인기(할로젠기 또는 사이아노기)를 가지는 화합물이다. 또는, 4족 내지 8족 금속의 산화물 등의 전이 금속 산화물을 사용할 수도 있다. 구체적으로는, 산화 바나듐, 산화 나이오븀, 산화 탄탈럼, 산화 크로뮴, 산화 몰리브데넘, 산화 텅스텐, 산화 망가니즈, 또는 산화 레늄 등을 사용할 수 있다. 특히, 산화 몰리브데넘은 대기 중에서 안정적이고 흡습성이 낮으며 취급하기 쉬우므로 바람직하다.
정공 수송성 재료로서는 전자보다 정공을 많이 수송하는 성질을 가지는 재료를 사용할 수 있고, 정공 이동도가 1×10-6cm2/Vs 이상인 재료가 바람직하다. 구체적으로는, 발광층(130)에 사용할 수 있는 정공 수송성 재료로서 예시한 방향족 아민, 카바졸 유도체, 방향족 탄화수소, 및 스틸벤 유도체 등 중 임의의 것을 사용할 수 있다. 또한, 정공 수송성 재료는 고분자 화합물이어도 좋다.
<<정공 수송층>>
정공 수송층(112)은 정공 수송성 재료를 함유하는 층이며, 정공 주입층(111)의 재료의 예로서 든 재료 중 임의의 것을 사용하여 형성할 수 있다. 정공 수송층(112)이 정공 주입층(111)에 주입된 정공을 발광층(130)에 수송하는 기능을 가지기 위하여, 정공 수송층(112)의 HOMO 준위는 정공 주입층(111)의 HOMO 준위와 동일하거나 또는 가까운 것이 바람직하다.
정공 수송성 재료로서는 정공 이동도가 1×10-6cm2/Vs 이상인 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 다만, 전자 수송성보다 정공 수송성이 높기만 하면 상술한 물질 외의 임의의 물질을 사용하여도 좋다. 정공 수송성이 높은 물질을 포함하는 층은 단층에 한정되지 않고, 상술한 물질을 함유하는 2층 이상을 적층하여도 좋다.
<<전자 수송층>>
전자 수송층(118)은 전자 주입층(119)을 통하여 한 쌍의 전극 중 다른 쪽(전극(101) 또는 전극(102))으로부터 주입된 전자를 발광층(130)에 수송하는 기능을 가진다. 전자 수송성 재료로서는 정공보다 전자를 많이 수송하는 성질을 가지는 재료를 사용할 수 있고, 전자 이동도가 1×10-6cm2/Vs 이상인 재료가 바람직하다. 전자를 받기 쉬운 화합물(전자 수송성을 가지는 재료)로서는, 예를 들어 질소 함유 헤테로 방향족 화합물 등의 π-전자 부족형 헤테로 방향족 또는 금속 복합체 등을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 발광층(130)에 사용할 수 있는 전자 수송성 재료로서 기재한 퀴놀린 리간드, 벤조퀴놀린 리간드, 옥사졸 리간드, 또는 싸이아졸 리간드를 가지는 금속 복합체를 들 수 있다. 또한, 옥사다이아졸 유도체, 트라이아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, 피리딘 유도체, 바이피리딘 유도체, 및 피리미딘 유도체 등을 들 수 있다. 전자 이동도가 1×10-6cm2/Vs 이상인 물질이 바람직하다. 또한 이들 물질 외에, 정공보다 전자를 많이 수송하는 성질을 가지는 임의의 물질을 전자 수송층에 사용하여도 좋다. 전자 수송층(118)은 단층에 한정되지 않으며, 상술한 물질을 함유하는 2층 이상의 적층을 포함하여도 좋다.
또한, 전자 수송층(118)과 발광층(130) 사이에, 전자 캐리어의 이동을 제어하는 층을 제공하여도 좋다. 이는 상술한 전자 수송성이 높은 재료에 전자 트랩성이 높은 물질을 소량 첨가하여 형성되는 층이고, 이 층은 전자 캐리어의 이동을 억제하여 캐리어 밸런스를 조절할 수 있다. 이러한 구조는 발광층을 전자가 통과할 때에 발생되는 문제(소자 수명의 저하 등)를 방지하는 데 매우 효과적이다.
<<전자 주입층>>
전자 주입층(119)은 전극(102)으로부터의 전자 주입의 장벽을 저감시킴으로써 전자 주입을 촉진하는 기능을 가지며, 예를 들어 1족 금속 또는 2족 금속, 또는 이들 금속 중 임의의 금속의 산화물, 할로젠화물, 또는 탄산염을 사용하여 형성할 수 있다. 또는, 전자 수송성 재료(위에 기재) 및 전자 수송성 재료에 대하여 전자를 공여하는 성질을 가지는 재료를 함유하는 복합 재료를 사용할 수도 있다. 전자 공여성을 가지는 재료로서는, 1족 금속, 2족 금속, 또는 이들 금속 중 임의의 금속의 산화물 등을 들 수 있다. 구체적으로는, 플루오린화 리튬(LiF), 플루오린화 소듐(NaF), 플루오린화 세슘(CsF), 플루오린화 칼슘(CaF2), 또는 리튬 산화물(LiOx) 등의 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 그 화합물을 사용할 수 있다. 또는, 플루오린화 어븀(ErF3)과 같은 희토류 금속 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 전자 주입층(119)에 전자화물(electride)을 사용하여도 좋다. 전자화물의 예에는 칼슘과 알루미늄의 혼합 산화물(calcium oxide-aluminum oxide)에 높은 농도로 전자를 첨가한 물질이 포함된다. 전자 주입층(119)은 전자 수송층(118)에 사용할 수 있는 물질을 사용하여 형성할 수 있다.
전자 주입층(119)에는 유기 화합물과 전자 공여체(공여체)가 혼합된 복합 재료가 사용되어도 좋다. 이러한 복합 재료는 전자 공여체에 의하여 유기 화합물에서 전자가 발생되기 때문에, 전자 주입성 및 전자 수송성이 우수하다. 이 경우, 유기 화합물은 발생된 전자의 수송에 우수한 재료인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들어 상술한 전자 수송층(118)을 형성하는 물질(예를 들어, 금속 복합체 및 헤테로 방향족 화합물)을 사용할 수 있다. 전자 공여체로서는, 유기 화합물에 대하여 전자 공여성을 나타내는 물질을 사용하여도 좋다. 구체적으로는, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 및 희토류 금속이 바람직하고, 리튬, 소듐, 세슘, 마그네슘, 칼슘, 어븀, 및 이터븀을 들 수 있다. 또한, 알칼리 금속 산화물 또는 알칼리 토금속 산화물이 바람직하고, 리튬 산화물, 칼슘 산화물, 및 바륨 산화물 등을 들 수 있다. 산화 마그네슘 등의 루이스 염기를 사용할 수도 있다. 테트라싸이아플루발렌(약칭: TTF) 등의 유기 화합물을 사용할 수도 있다.
또한 상술한 발광층, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 및 전자 주입층은 각각 증착법(진공 증착법을 포함함), 잉크젯법, 코팅법, 또는 그라비어 인쇄법 등에 의하여 형성할 수 있다. 상술한 재료 외에, 퀀텀닷(quantum dot) 등의 무기 화합물 또는 고분자 화합물(예를 들어, 올리고머, 덴드리머, 및 폴리머)을 발광층, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 및 전자 주입층에 사용하여도 좋다.
퀀텀닷은 예를 들어 콜로이드 퀀텀닷, 합금 퀀텀닷, 코어셸 퀀텀닷, 또는 코어 퀀텀닷이어도 좋다. 2족 및 16족에 속하는 원소, 13족 및 15족에 속하는 원소, 13족 및 17족에 속하는 원소, 11족 및 17족에 속하는 원소, 또는 14족 및 15족에 속하는 원소를 함유하는 퀀텀닷을 사용하여도 좋다. 또는, 카드뮴(Cd), 셀레늄(Se), 아연(Zn), 황(S), 인(P), 인듐(In), 텔루륨(Te), 납(Pb), 갈륨(Ga), 비소(As), 또는 알루미늄(Al) 등의 원소를 함유하는 퀀텀닷을 사용하여도 좋다.
<<한 쌍의 전극>>
전극(101 및 102)은 각 발광 소자의 양극 및 음극으로서 기능한다. 전극(101 및 102)은 금속, 합금, 또는 도전성 화합물, 또는 그 혼합물 또는 적층 등을 사용하여 형성할 수 있다.
전극(101) 및 전극(102) 중 한쪽은 광을 반사하는 기능을 가지는 도전 재료를 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 도전 재료의 예에는 알루미늄(Al) 및 Al을 함유하는 합금 등이 포함된다. Al을 함유하는 합금의 예에는 Al 및 L(L은 타이타늄(Ti), 네오디뮴(Nd), 니켈(Ni), 및 란타넘(La) 중 하나 이상을 나타냄)을 함유하는 합금이 포함되고, Al 및 Ti를 함유하는 합금 및 Al, Ni, 및 La를 함유하는 합금 등이다. 알루미늄은 저항이 낮고 광 반사율이 높다. 알루미늄은 지각(arth's crust)에 대량으로 포함되고 저렴하기 때문에 알루미늄을 사용하여 발광 소자의 제작 비용을 저감할 수 있다. 또는, Ag, 또는 은(Ag)과 N(N은 이트륨(Y), Nd, 마그네슘(Mg), 이터븀(Yb), Al, Ti, 갈륨(Ga), 아연(Zn), 인듐(In), 텅스텐(W), 망가니즈(Mn), 주석(Sn), 철(Fe), Ni, 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 이리듐(Ir), 또는 금(Au) 중 하나 이상을 나타냄) 등을 사용할 수 있다. 은을 함유하는 합금의 예에는 은, 팔라듐, 및 구리를 함유하는 합금, 은 및 구리를 함유하는 합금, 은 및 마그네슘을 함유하는 합금, 은 및 니켈을 함유하는 합금, 은 및 금을 함유하는 합금, 및 은 및 이터븀을 함유하는 합금 등이 포함된다. 그 외에 텅스텐, 크로뮴(Cr), 몰리브데넘(Mo), 구리, 또는 타이타늄 등의 전이 금속을 사용할 수 있다.
발광층으로부터 방출되는 광은 전극(101) 및/또는 전극(102)을 통하여 추출된다. 그러므로, 전극(101) 및 전극(102) 중 적어도 하나는 광을 투과시키는 기능을 가지는 도전 재료를 사용하여 형성되는 것이 바람직하다. 도전 재료로서는, 가시광 투과성이 40% 이상 100% 이하, 바람직하게는 60% 이상 100% 이하이고 저항률이 1×10-2Ω·cm 이하인 도전 재료를 사용할 수 있다.
전극(101 및 102)의 각각은 광을 투과시키는 기능 및 반사하는 기능을 가지는 도전 재료를 사용하여 형성되어도 좋다. 도전 재료로서는, 가시광 반사율이 20% 이상 80% 이하, 바람직하게는 40% 이상 70% 이하이고 저항률이 1×10-2Ω·cm 이하인 도전 재료를 사용할 수 있다. 예를 들어, 도전성의 금속 및 합금, 및 도전성 화합물 등을 1종류 이상 사용할 수 있다. 구체적으로는, 인듐 주석 산화물(이후, ITO라고 함), 실리콘 또는 산화 실리콘을 함유하는 인듐 주석 산화물(ITSO), 인듐 아연 산화물, 타이타늄을 함유한 산화 인듐-산화 주석, 인듐 타이타늄 산화물, 또는 텅스텐 및 아연을 함유하는 인듐 산화물 등의 금속 산화물을 사용할 수 있다. 광을 투과시키는 두께(바람직하게는, 1nm 이상 30nm 이하의 두께)의 금속 박막을 사용할 수도 있다. 금속으로서는, Ag, Ag와 Al의 합금, Ag와 Mg의 합금, Ag와 Au의 합금, 또는 Ag와 이터븀(Yb)의 합금 등을 사용할 수 있다.
본 명세서 등에서는 광을 투과시키는 재료로서, 가시광을 투과시키고 도전성을 가지는 재료를 사용한다. 상기 재료의 예에는 상술한 ITO로 대표되는 산화물 도전체에 더하여, 산화물 반도체, 및 유기 물질을 함유하는 유기 도전체가 포함된다. 유기 물질을 함유하는 유기 도전체의 예에는 유기 화합물과 전자 공여체(도너 재료)를 혼합한 복합 재료, 및 유기 화합물과 전자 수용체(억셉터 재료)를 혼합한 복합 재료가 포함된다. 또는, 그래핀 등의 무기 탄소계 재료를 사용하여도 좋다. 상기 재료의 저항률은, 바람직하게는 1×105Ω·cm 이하이고, 더 바람직하게는 1×104Ω·cm 이하이다.
또는, 전극(101) 및/또는 전극(102)은 이들 재료 중 2개 이상을 적층하여 형성하여도 좋다.
또한, 광 추출 효율을 높이기 위하여, 광을 투과시키는 기능을 가지는 전극보다 굴절률이 높은 재료를 상기 전극과 접촉하도록 형성하여도 좋다. 이러한 재료는 가시광을 투과시키는 기능을 가지기만 하면 도전 재료이어도 좋고 비(非)도전 재료이어도 좋다. 예를 들어 상술한 산화물 도전체에 더하여, 산화물 반도체 및 유기 재료를 예로 들 수 있다. 유기 재료의 예로서는 발광층, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 및 전자 주입층의 재료를 들 수 있다. 또는, 무기 탄소계 재료 또는 광을 투과시키는 박막을 사용할 수 있다. 굴절률이 높은 재료를 사용하여 각각 형성된, 수nm 내지 수십nm의 복수의 층을 적층하여도 좋다.
전극(101) 또는 전극(102)이 음극으로서 기능하는 경우, 전극은 일함수가 낮은(3.8eV 이하) 재료를 함유하는 것이 바람직하다. 그 예에는 원소 주기율표의 1족 또는 2족에 속하는 원소(예를 들어, 리튬, 소듐, 또는 세슘 등의 알칼리 금속, 칼슘 또는 스트론튬 등의 알칼리 토금속, 또는 마그네슘), 이들 원소 중 임의의 원소를 함유하는 합금(예를 들어, Ag-Mg 또는 Al-Li), 유로퓸(Eu) 또는 Yb 등의 희토류 금속, 이들 희토류 금속을 함유하는 합금, 및 알루미늄 및 은을 함유하는 합금 등이 포함된다.
전극(101) 또는 전극(102)을 양극으로서 사용하는 경우, 일함수가 높은(4.0eV 이상) 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
또는, 전극들(101 및 102)의 각각은 광을 반사하는 기능을 가지는 도전 재료와, 광을 투과시키는 기능을 가지는 도전 재료의 적층이어도 좋다. 그 경우, 전극(101 및 102)의 각각이 각 발광층으로부터 방출되는 원하는 파장의 광이 공진되고 강화되도록 광로의 길이를 조정하는 기능을 가질 수 있으므로, 이러한 구조는 바람직하다.
전극(101) 및 전극(102)의 형성 방법으로서는 스퍼터링법, 증착법, 인쇄법, 코팅법, MBE(molecular beam epitaxy)법, CVD법, 펄스 레이저 퇴적법, 또는 ALD(atomic layer deposition)법 등을 적절히 사용할 수 있다.
<<기판>>
본 발명의 일 실시형태에서의 발광 소자는 유리 또는 플라스틱 등의 기판 위에 형성하여도 좋다. 기판 위에 적층하는 방법으로서는, 층들을 전극(101) 측에서부터 순차적으로 적층하여도 좋고 전극(102) 측에서부터 순차적으로 적층하여도 좋다.
본 발명의 일 실시형태의 발광 소자를 형성할 수 있는 기판에는, 예를 들어 유리, 석영, 또는 플라스틱 등을 사용할 수 있다. 또는, 플렉시블 기판을 사용할 수 있다. 플렉시블 기판이란, 예를 들어, 폴리카보네이트 또는 폴리아릴레이트로 만들어진 플라스틱 기판 등의 구부릴 수 있는 기판을 의미한다. 또는, 필름 또는 무기 증착 필름 등을 사용할 수 있다. 기판이 발광 소자 또는 광학 소자의 제작 공정에서 지지체로서 기능하기만 하면, 또는 발광 소자 또는 광학 소자를 보호하는 기능을 가지기만 하면, 다른 재료를 사용하여도 좋다.
본 명세서 등에서 발광 소자는 예를 들어, 다양한 기판 중 임의의 것을 사용하여 형성할 수 있다. 기판의 종류에 대한 특별한 한정은 없다. 기판의 예에는, 반도체 기판(예를 들어, 단결정 기판 또는 실리콘 기판), SOI 기판, 유리 기판, 석영 기판, 플라스틱 기판, 금속 기판, 스테인리스 스틸 기판, 스테인리스 스틸 포일을 포함하는 기판, 텅스텐 기판, 텅스텐 포일을 포함하는 기판, 플렉시블 기판, 접합 필름, CNF(cellulose nanofiber) 및 섬유상의 재료를 포함하는 종이, 및 기재(base material) 필름 등이 포함된다. 유리 기판의 예로서는 바륨 붕규산염 유리 기판, 알루미노붕규산염 유리 기판, 및 소다 석회 유리 기판 등을 들 수 있다. 플렉시블 기판, 접합 필름, 및 기재 필름 등의 예는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리에터 설폰(PES), 및 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)으로 대표되는 플라스틱의 기판이다. 다른 예에는 아크릴 등의 수지가 있다. 또한, 폴리프로필렌, 폴리에스터, 폴리플루오린화 바이닐, 및 폴리염화 바이닐을 예로 들 수 있다. 다른 예는 폴리아마이드, 폴리이미드, 아라미드, 에폭시, 무기 증착 필름, 및 종이 등이다.
또는, 기판으로서 플렉시블 기판을 사용하여 발광 소자를 플렉시블 기판에 직접 제공하여도 좋다. 또는, 기판과 발광 소자 사이에 분리층을 제공하여도 좋다. 분리층은, 분리층 위에 형성된 발광 소자의 일부 또는 전체를 기판으로부터 분리하여 다른 기판으로 전치할 때에 사용할 수 있다. 이 경우, 발광 소자는 내열성이 낮은 기판 또는 플렉시블 기판으로도 전치할 수 있다. 상술한 분리층에는, 예를 들어 텅스텐막과 산화 실리콘막의 무기막을 포함하는 적층, 및 기판 위에 폴리이미드 등의 수지막이 형성된 구조를 사용할 수 있다.
바꿔 말하면, 기판을 사용하여 발광 소자를 형성한 후에 발광 소자를 다른 기판으로 전치하여도 좋다. 발광 소자를 전치하는 기판의 예에는, 상술한 기판에 더하여, 셀로판 기판, 석재 기판, 목재 기판, 천 기판(천연 섬유(예를 들어, 견, 면, 및 마), 합성 섬유(예를 들어, 나일론, 폴리우레탄, 및 폴리에스터), 및 재생 섬유(예를 들어, 아세테이트, 큐프라, 레이온, 및 재생 폴리에스터) 등을 포함함), 피혁 기판, 및 고무 기판 등이 있다. 이러한 기판을 사용하면, 내구성이 높고, 내열성이 높고, 가볍고, 또는 얇은 발광 소자를 형성할 수 있다.
발광 소자는 예를 들어 상술한 기판 중 임의의 기판 위에 형성되는, 전계 효과 트랜지스터(FET)에 전기적으로 접속되는 전극 위에 형성되어도 좋다. 이에 따라, FET가 발광 소자(150)의 구동을 제어하는 액티브 매트릭스 표시 장치를 제작할 수 있다.
실시형태 1에서는 본 발명의 일 실시형태에 대하여 설명하였다. 본 발명의 다른 실시형태는 실시형태 2 내지 10에서 설명된다. 다만, 본 발명의 일 실시형태는 이에 한정되지 않는다. 즉, 실시형태 1 및 실시형태 2 내지 10에는 본 발명의 다양한 실시형태가 개시되어 있으므로, 본 발명의 일 실시형태는 특정한 실시형태에 한정되지 않는다. 본 발명의 일 실시형태를 발광 소자에 사용한 예를 설명하였지만, 본 발명의 일 실시형태는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 경우 또는 상황에 따라서는 본 발명의 일 실시형태는 반드시 발광 소자에 사용할 필요는 없다. 본 발명의 일 실시형태로서, EL층이 호스트 재료 및 형광을 나타내는 기능을 가지는 게스트 재료 또는 삼중항 여기 에너지를 발광으로 변환하는 기능을 가지는 게스트 재료를 포함하고, 호스트 재료가 단일항 여기 에너지 준위와 삼중항 여기 에너지 준위의 차이가 0eV보다 크고 0.2eV 이하인 제 1 유기 화합물을 함유하는 또 다른 예를 나타내었지만, 본 발명의 일 실시형태는 이에 한정되지 않는다. 경우 또는 상황에 따라서는, 본 발명의 일 실시형태에서의 호스트 재료는 반드시 단일항 여기 에너지 준위와 삼중항 여기 에너지 준위의 차이가 0eV보다 크고 0.2eV 이하인 제 1 유기 화합물을 함유할 필요는 없다. 또는, 제 1 유기 화합물에서는, 반드시 단일항 여기 에너지 준위와 삼중항 여기 에너지 준위의 차이가 0eV보다 크고 0.2eV 이하일 필요는 없다. 본 발명의 일 실시형태로서는 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물이 여기 착체를 형성하는 또 다른 예를 나타내었지만, 본 발명의 일 실시형태는 이에 한정되지 않는다. 경우 또는 상황에 따라서는, 예를 들어, 본 발명의 일 실시형태에서의 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물이 반드시 여기 착체를 형성할 필요는 없다. 본 발명의 일 실시형태로서, 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물 중 한쪽의 HOMO 준위가 다른 쪽의 HOMO 준위 이상이고, 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물 중 상기 한쪽의 LUMO 준위가 다른 쪽의 LUMO 준위 이상인 또 다른 예를 나타내었지만, 본 발명의 일 실시형태는 이에 한정되지 않는다. 경우 또는 상황에 따라서는, 본 발명의 일 실시형태는 반드시 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물 중 한쪽의 HOMO 준위가 다른 쪽의 HOMO 준위 이상이고, 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물 중 한쪽의 LUMO 준위가 다른 쪽의 LUMO 준위 이상인 구조를 가질 필요는 없다.
본 실시형태의 상술한 구조는 다른 실시형태 중 임의의 것과 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는, 실시형태 1에 기재된 것과는 다른 구조를 가지는 발광 소자, 및 상기 발광 소자의 발광 기구에 대하여 도 4의 (A) 내지 (C)를 참조하여 아래에서 설명한다. 도 4의 (A)에서, 도 1의 (A)의 부분과 비슷한 기능을 가지는 부분은 도 1의 (A)에서와 같은 해치 패턴으로 표시하고, 특별히 부호로 표시하지 않는 경우가 있다. 또한, 비슷한 기능을 가지는 부분에는 공통된 부호를 사용하고, 그 부분에 대한 자세한 설명을 생략하는 경우가 있다.
<발광 소자의 구조예>
도 4의 (A)는 본 발명의 일 실시형태의 발광 소자(152)의 단면 모식도이다.
발광 소자(152)는 한 쌍의 전극(전극(101) 및 전극(102)), 및 한 쌍의 전극 사이의 EL층(100)을 포함한다. EL층(100)은 적어도 발광층(140)을 포함한다.
또한 발광 소자(152)에 대한 아래의 설명에서, 전극(101)은 양극으로서 기능하고 전극(102)은 음극으로서 기능하지만, 발광 소자(152)에서 이 기능들이 교체되어도 좋다.
도 4의 (B)는 도 4의 (A)의 발광층(140)의 예를 도시한 단면 모식도이다. 도 4의 (B)의 발광층(140)은 호스트 재료(141) 및 게스트 재료(142)를 포함한다. 호스트 재료(141)는 유기 화합물(141_1) 및 유기 화합물(141_2)을 포함한다.
게스트 재료(142)는, 발광성 유기 재료이어도 좋고, 상기 발광성 유기 재료는 인광을 방출할 수 있는 재료(이후, 인광성 재료라고도 함)인 것이 바람직하다. 게스트 재료(142)로서 인광성 재료를 사용하는 구조에 대하여 아래에서 설명하기로 한다. 게스트 재료(142)는 인광성 재료로 바꿔 말해도 좋다.
<발광 소자의 발광 기구>
다음으로, 발광층(140)의 발광 기구에 대하여 아래에서 설명한다.
발광층(140)의 호스트 재료(141)에 포함되는 유기 화합물(141_1) 및 유기 화합물(141_2)은 여기 착체를 형성한다.
유기 화합물(141_1)과 유기 화합물(141_2)의 조합은 여기 착체를 형성할 수 있기만 하면 되지만, 이들 중 한쪽이 정공 수송성을 가지는 화합물이고, 다른 쪽이 전자 수송성을 가지는 화합물인 것이 바람직하다. 이 경우, 도너-억셉터 여기 착체를 형성하기 쉽기 때문에, 여기 착체의 효율적인 형성이 가능하다.
유기 화합물(141_1)과 유기 화합물(141_2)의 조합은, 유기 화합물(141_1) 및 유기 화합물(141_2) 중 한쪽의 HOMO 준위가 다른 쪽 유기 화합물의 HOMO 준위 이상이고, 상기 한쪽의 LUMO 준위가 다른 쪽 유기 화합물의 LUMO 준위 이상인 것을 만족시키는 것이 바람직하다.
실시형태 1에서 설명한 도 2의 (A) 및 (B)의 에너지 밴드 다이어그램에서의 유기 화합물(131_1 및 131_2)과 같이, 예를 들어, 유기 화합물(141_1)이 정공 수송성을 가지고, 유기 화합물(141_2)이 전자 수송성을 가질 때, 유기 화합물(141_1)의 HOMO 준위는 유기 화합물(141_2)의 HOMO 준위 이상이고 유기 화합물(141_1)의 LUMO 준위는 유기 화합물(141_2)의 LUMO 준위 이상인 것이 바람직하다. 또는, 유기 화합물(141_2)이 정공 수송성을 가지고 유기 화합물(141_1)이 전자 수송성을 가질 때, 유기 화합물(141_2)의 HOMO 준위는 유기 화합물(141_1)의 HOMO 준위 이상이고, 유기 화합물(141_2)의 LUMO 준위는 유기 화합물(141_1)의 LUMO 준위 이상인 것이 바람직하다. 이 경우, 유기 화합물(141_1)과 유기 화합물(141_2)에 의하여 형성되는 여기 착체는 한쪽 유기 화합물의 HOMO 준위와 다른 쪽 유기 화합물의 LUMO 준위의 에너지 차이에 실질적으로 상당하는 여기 에너지를 가진다. 또한, 유기 화합물(141_1)의 HOMO 준위와 유기 화합물(141_2)의 HOMO 준위의 차이 및 유기 화합물(141_1)의 LUMO 준위와 유기 화합물(141_2)의 LUMO 준위의 차이는 각각 0.2eV 이상인 것이 바람직하고, 0.3eV 이상이 더 바람직하다.
상술한 HOMO 준위와 LUMO 준위의 관계에 따르면, 유기 화합물(141_1)과 유기 화합물(141_2)의 조합은, 유기 화합물(141_1) 및 유기 화합물(141_2) 중 한쪽의 산화 전위가 다른 쪽 유기 화합물의 산화 전위 이상이고, 상기 한쪽 유기 화합물의 환원 전위가 다른 쪽 유기 화합물의 환원 전위 이상인 것을 만족시키는 것이 바람직하다.
즉, 유기 화합물(141_1)이 정공 수송성을 가지고 유기 화합물(141_2)이 전자 수송성을 가질 때, 유기 화합물(141_1)의 산화 전위는 유기 화합물(141_2)의 산화 전위 이하이고, 유기 화합물(141_1)의 환원 전위는 유기 화합물(141_2)의 환원 전위 이하인 것이 바람직하다. 또는, 유기 화합물(141_2)이 정공 수송성을 가지고 유기 화합물(141_1)이 전자 수송성을 가질 때, 유기 화합물(141_2)의 산화 전위는 유기 화합물(141_1)의 산화 전위 이하이고 유기 화합물(141_2)의 환원 전위는 유기 화합물(141_1)의 환원 전위 이하인 것이 바람직하다.
유기 화합물(141_1과 141_2)의 조합이 정공 수송성을 가지는 화합물과 전자 수송성을 가지는 화합물의 조합인 경우, 혼합비를 조정함으로써 캐리어 밸런스를 쉽게 제어할 수 있다. 구체적으로는, 정공 수송성을 가지는 화합물 대 전자 수송성을 가지는 화합물의 중량비가 1:9 내지 9:1의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 이 구조에 의하여 캐리어 밸런스를 쉽게 제어할 수 있기 때문에, 캐리어 재결합 영역도 쉽게 제어할 수 있다.
유기 화합물(141_1)은 열 활성화 지연 형광체인 것이 바람직하다. 또는, 실온에서 열 활성화 지연 형광을 나타내는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 즉, 유기 화합물(141_1)은 역항간 교차에 의하여 그 자체로 삼중항 여기 상태로부터 단일항 여기 상태를 생성할 수 있는 재료이다. 그러므로, 단일항 여기 에너지 준위와 삼중항 여기 에너지 준위의 차이가 0eV보다 크고 0.2eV 이하인 것이 바람직하다. 또한 유기 화합물(141_1)은 삼중항 여기 에너지를 단일항 여기 에너지로 변환하는 기능을 가지기만 하면 반드시 열 활성화 지연 형광체일 필요는 없다.
또한, 유기 화합물(141_1)은 정공 수송성을 가지는 골격 및 전자 수송성을 가지는 골격을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 유기 화합물(141_1)은 π-전자 과잉형 헤테로 방향족 골격 및 방향족 아민 골격 중 적어도 하나 및 π-전자 부족형 헤테로 방향족 골격을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, π-전자 과잉형 헤테로 방향족 골격이 π-전자 부족형 헤테로 방향족 골격과 직접 결합되면, π-전자 과잉형 헤테로 방향족 골격의 도너성과 π-전자 부족형 헤테로 방향족 골격의 억셉터성이 둘 다 향상되고 단일항 여기 에너지 준위와 삼중항 여기 에너지 준위의 차이가 작아지기 때문에, 특히 바람직하다. 유기 화합물(141_1)이, 강한 도너성 및 억셉터성을 가지면, 유기 화합물(141_1)과 유기 화합물(141_2)에 의하여 도너-억셉터 여기 착체가 형성되기 쉽다.
또한, 유기 화합물(141_1)에서 HOMO가 분포하는 영역과 LUMO가 분포하는 영역의 겹침은 작은 것이 바람직하다.
유기 화합물(141_1)과 유기 화합물(141_2)에 의하여 형성되는 여기 착체는 한쪽 유기 화합물에 HOMO를, 다른 쪽 유기 화합물에 LUMO를 가지기 때문에, HOMO와 LUMO의 분자 궤도의 겹침이 현저히 작다. 즉, 여기 착체는 단일항 여기 에너지 준위와 삼중항 여기 에너지 준위의 차이가 작다. 그러므로, 유기 화합물(141_1)과 유기 화합물(141_2)에 의하여 형성되는 여기 착체는 삼중항 여기 에너지 준위와 단일항 여기 에너지 준위의 차이가 0eV보다 크고 0.2eV 이하인 것이 바람직하다.
도 4의 (C)는 발광층(140)에서의 유기 화합물(141_1), 유기 화합물(141_2), 및 게스트 재료(142)의 에너지 준위의 상관관계를 나타낸 것이다. 도 4의 (C)에서의 용어 및 부호가 무엇을 나타내는지는 다음과 같다.
Host(141_1): 호스트 재료(유기 화합물(141_1));
Host(141_2): 호스트 재료(유기 화합물(141_2));
Guest(142): 게스트 재료(142)(인광성 재료);
SPH1: 호스트 재료(유기 화합물(141_1))의 S1 준위;
TPH1: 호스트 재료(유기 화합물(141_1))의 T1 준위;
SPH2: 호스트 재료(유기 화합물(141_2))의 S1 준위;
TPH2: 호스트 재료(유기 화합물(141_2))의 T1 준위;
TPG: 게스트 재료(142)(인광성 재료)의 T1 준위;
SPE: 여기 착체의 S1 준위; 및
TPE: 여기 착체의 T1 준위.
본 발명의 일 실시형태의 발광 소자에서는, 발광층(140)에 포함되는 유기 화합물(141_1)과 유기 화합물(141_2)에 의하여 여기 착체가 형성된다. 여기 착체의 S1 준위(SPE)와 여기 착체의 T1 준위(TPE)는 서로 가깝다(도 4의 (C)에서의 경로 E7 참조).
정공을 받는 유기 화합물(141_1 및 141_2) 중 한쪽과, 전자를 받는 다른 쪽이 상호 작용하여 즉시 여기 착체를 형성한다. 또는, 한쪽 유기 화합물이 여기 상태가 되면, 다른 쪽 유기 화합물과 즉시 작용하여 여기 착체를 형성한다. 따라서, 발광층(140)에서 형성되는 여기 상태의 대부분은 여기 착체로서 존재한다. 여기 착체의 여기 에너지 준위(SPE 및 TPE)는 여기 착체를 형성하는 유기 화합물(유기 화합물(141_1 및 141_2))의 S1 준위(SPH1 및 SPH2)보다 낮기 때문에, 호스트 재료(141)(여기 착체)의 여기 상태를 더 낮은 여기 에너지에 의하여 형성할 수 있다. 따라서, 발광 소자(152)의 구동 전압을 저감할 수 있다.
그리고, 여기 착체의 SPE와 TPE 양쪽의 에너지를 게스트 재료(142)(인광성 재료)의 가장 낮은 삼중항 여기 상태의 준위로 이동하여 발광이 얻어진다(도 4의 (C)에서의 경로 E8 및 E9 참조).
또한, 여기 착체의 T1 준위(TPE)는 게스트 재료(142)의 T1 준위(TPG)보다 높은 것이 바람직하다. 이로써, 형성된 여기 착체의 단일항 여기 에너지 및 삼중항 여기 에너지를 여기 착체의 S1 준위(SPE) 및 T1 준위(TPE)로부터 게스트 재료(142)의 T1 준위(TPG)로 이동시킬 수 있다.
발광층(140)이 상술한 구조를 가지는 경우, 발광층(140)의 게스트 재료(142)(인광성 재료)로부터 발광을 효율적으로 얻을 수 있다.
또한 상술한 경로 E7, E8, 및 E9의 과정을 본 명세서 등에서 ExTET(exciplex-triplet energy transfer)라고 하여도 좋다. 바꿔 말하면, 발광층(140)에서 여기 에너지가 여기 착체로부터 게스트 재료(142)로 이동한다. 이 경우, TPE로부터 SPE로의 역항간 교차의 효율 및 SPE로부터의 발광 양자 수율이 반드시 높을 필요는 없기 때문에, 재료를 폭넓은 선택지 중에서 선택할 수 있다.
또한 상술한 반응은 일반식 (G1) 내지 (G3)으로 표시할 수 있다.
D++A-→(D·A)＊ (G1)
(D·A)＊+G→D+A+G＊ (G2)
G＊→G+hν (G3)
일반식 (G1)에서, 유기 화합물(141_1) 및 유기 화합물(141_2) 중 한쪽이 정공을 받고(D+), 다른 쪽이 전자를 받음(A-)으로써, 유기 화합물(141_1) 및 유기 화합물(141_2)이 여기 착체((D·A)＊)를 형성한다. 일반식 (G2)에서, 여기 착체((D·A)＊)로부터 게스트 재료(142(G))로 에너지가 이동함으로써, 게스트 재료의 여기 상태(142(G＊))가 생성된다. 그 후, 일반식 (G3)으로 표현되는 바와 같이, 여기 상태에 있는 게스트 재료(142)가 광을 방출한다(hν).
또한 여기 에너지를 여기 착체로부터 게스트 재료(142)로 효율적으로 이동시키기 위해서는, 여기 착체의 T1 준위(TPE)가 여기 착체를 형성하는 유기 화합물(유기 화합물(141_1) 및 유기 화합물(141_2))의 T1 준위(TPH1 및 TPH2) 이하인 것이 바람직하다. 이로써, 유기 화합물로 인한 여기 착체의 삼중항 여기 에너지의 퀀칭이 일어나기 어려워지고, 결과적으로 게스트 재료(142)에 에너지가 효율적으로 이동한다.
예를 들어, 여기 착체를 형성하는 화합물 중 적어도 한쪽에서, S1 준위와 T1 준위의 차이가 큰 경우, 여기 착체의 T1 준위(TPE)는 각 화합물의 T1 준위 이하의 에너지 준위일 필요가 있다. 또한, 게스트 재료의 T1 준위는 여기 착체의 T1 준위 이하인 것이 바람직하다. 그러므로, 화합물 중 적어도 한쪽의 S1 준위와 T1 준위의 차이가 큰 경우에는 높은 삼중항 여기 에너지 준위를 가지는 재료, 즉 예를 들어 청색 등 발광 에너지가 높은 광을 방출하는 재료를 게스트 재료(142)로서 사용하기 어렵다.
그러나, 본 발명의 일 실시형태의 유기 화합물(141_1)에서는, S1 준위(SPH1)와 T1 준위(TPH1)의 차이가 작다. 그러므로, 유기 화합물(141_1)의 S1 준위와 T1 준위의 양쪽을 동시에 높일 수 있고, 여기 착체의 T1 준위를 높일 수 있다. 그러므로, 본 발명의 일 실시형태는 게스트 재료(142)의 발광색에 한정되지 않고, 청색 등 높은 발광 에너지를 가지는 광으로부터 적색 등 낮은 발광 에너지를 가지는 광까지 다양한 광을 방출하는 발광 소자 중 임의의 것에 사용할 수 있다.
유기 화합물(141_1)이 도너성이 강한 골격을 포함할 때, 발광층(140)에 주입된 정공이 유기 화합물(141_1)에 쉽게 주입되어 수송된다. 이때, 유기 화합물(141_2)은 유기 화합물(141_1)의 억셉터 골격의 억셉터성보다 강한 억셉터성을 가지는 억셉터 골격을 가지는 것이 바람직하다. 이로써, 유기 화합물(141_1)과 유기 화합물(141_2)이 여기 착체를 쉽게 형성한다. 또는, 유기 화합물(141_1)이 억셉터성이 강한 골격을 포함할 때, 발광층(140)에 주입된 전자가 유기 화합물(141_1)에 쉽게 주입되어 수송된다. 이때, 유기 화합물(141_2)은 유기 화합물(141_1)의 도너 골격보다 강한 도너성을 가지는 도너 골격을 포함하는 것이 바람직하다. 이로써, 유기 화합물(141_1)과 유기 화합물(141_2)이 여기 착체를 쉽게 형성한다.
또한 유기 화합물(141_1)이 단독으로 역항간 교차에 의하여 삼중항 여기 에너지를 단일항 여기 에너지로 변환하는 기능을 가지고, 유기 화합물(141_1)과 유기 화합물(141_2)이 여기 착체를 형성하기 어려운 경우, 예를 들어, 유기 화합물(141_1)의 HOMO 준위가 유기 화합물(141_2)의 HOMO 준위보다 높고, 유기 화합물(141_2)의 LUMO 준위가 유기 화합물(141_1)의 LUMO 준위보다 높은 경우, 발광층(140)에 주입된 캐리어인 전자 및 정공의 양쪽이 유기 화합물(141_1)에 쉽게 주입되어 수송된다. 이 경우, 유기 화합물(141_1)의 정공 수송성 및 전자 수송성에 의하여, 발광층(140)에서의 캐리어 밸런스를 제어할 필요가 있다. 따라서, 유기 화합물(141_1)은 단독으로 삼중항 여기 에너지를 단일항 여기 에너지로 변환하는 기능에 더하여, 적합한 캐리어 밸런스를 가지는 분자 구조를 가질 필요가 있어, 분자 구조를 설계하는 것이 어렵다. 한편, 본 발명의 일 실시형태에서는, 유기 화합물(141_1) 및 유기 화합물(141_2) 중 한쪽에 전자가 주입되고 다른 쪽에 정공이 주입되어 수송되기 때문에, 혼합비를 조정함으로써 캐리어 밸런스를 쉽게 제어할 수 있어, 발광 효율이 높은 발광 소자를 제공할 수 있다.
또는, 예를 들어, 유기 화합물(141_2)의 HOMO 준위가 유기 화합물(141_1)의 HOMO 준위보다 높고, 유기 화합물(141_1)의 LUMO 준위가 유기 화합물(141_2)의 LUMO 준위보다 높은 경우, 발광층(140)에 주입된 캐리어인 전자 및 정공이 모두 유기 화합물(141_2)에 쉽게 주입되어 수송된다. 그러므로, 캐리어는 유기 화합물(141_2)에서 재결합되기 쉽다. 유기 화합물(141_2)이 단독으로 역항간 교차에 의하여 삼중항 여기 에너지를 단일항 여기 에너지로 변환하는 기능을 가지지 않는 경우, 유기 화합물(141_2)의 S1 준위와 T1 준위의 에너지 차이가 크기 때문에, 게스트 재료(142)의 T1 준위와 유기 화합물(141_2)의 S1 준위의 에너지 차이가 크다. 그러므로, 발광 소자의 구동 전압은 상기 에너지 차이에 상당하는 전압만큼 높아진다. 한편, 본 발명의 일 실시형태에서는, 유기 화합물(141_1)과 유기 화합물(141_2)은 유기 화합물(유기 화합물(141_1) 및 유기 화합물(141_2)) 각각의 여기 에너지 준위보다 낮은 여기 에너지에 의하여 여기 착체를 형성할 수 있다. 그러므로, 발광 소자의 구동 전압을 저감할 수 있어, 소비전력이 낮은 발광 소자를 제공할 수 있다.
도 4의 (C)는 유기 화합물(141_2)의 S1 준위가 유기 화합물(141_1)의 S1 준위보다 높고, 유기 화합물(141_1)의 T1 준위가 유기 화합물(141_2)의 T1 준위보다 높은 경우를 나타낸 것이지만, 본 발명의 일 실시형태는 이에 한정되지 않는다. 유기 화합물(141_1)의 S1 준위가 유기 화합물(141_2)의 S1 준위보다 높아도 좋고, 유기 화합물(141_1)의 T1 준위가 유기 화합물(141_2)의 T1 준위보다 높아도 좋다. 또는, 유기 화합물(141_1)의 S1 준위는 유기 화합물(141_2)의 S1 준위와 실질적으로 같아도 좋다. 또는, 유기 화합물(141_2)의 S1 준위가 유기 화합물(141_1)의 S1 준위보다 높고, 유기 화합물(141_2)의 T1 준위가 유기 화합물(141_1)의 T1 준위보다 높아도 좋다. 다만, 각각의 경우에, 여기 착체의 T1 준위가 여기 착체를 형성하는 유기 화합물(유기 화합물(141_1) 및 유기 화합물(141_2)) 각각의 T1 준위 이하인 것이 바람직하다.
또한, 호스트 재료(141)와 게스트 재료(142)의 분자간 에너지 이동 과정의 기구는, 실시형태 1에서와 마찬가지로 2개의 기구, 즉 푀르스터 기구(쌍극자-쌍극자상호 작용) 및 덱스터 기구(전자 교환 상호 작용)를 사용하여 설명할 수 있다. 푀르스터 기구 및 덱스터 기구에 관해서는 실시형태 1을 참조할 수 있다.
<<에너지 이동을 촉진하기 위한 개념>>
푀르스터 기구에 의한 에너지 이동에서는 발광 양자 수율 φ(단일항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 논할 때는 형광 양자 수율)가 높을수록 에너지 이동 효율 φ ET 가 높다. 또한, 호스트 재료(141)의 발광 스펙트럼(단일항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 논하는 경우에는 형광 스펙트럼)이 게스트 재료(142)의 흡수 스펙트럼(단일항 기저 상태로부터 삼중항 여기 상태로의 전이에 상당하는 흡수)과 크게 중첩되는 것이 바람직하다. 또한, 게스트 재료(142)의 몰 흡수 계수도 높은 것이 바람직하다. 이는 호스트 재료(141)의 발광 스펙트럼이 게스트 재료(142)의 가장 장파장 측에 있는 흡수대와 중첩되는 것을 의미한다.
덱스터 기구에 의한 에너지 이동에서는 속도 상수 k h *→ g 를 크게 하기 위해서는 호스트 재료(141)의 발광 스펙트럼(단일항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 논하는 경우에는 형광 스펙트럼)이 게스트 재료(142)의 흡수 스펙트럼(단일항 기저 상태로부터 삼중항 여기 상태로의 전이에 상당하는 흡수)과 크게 중첩되는 것이 바람직하다. 그러므로, 에너지 이동 효율은 호스트 재료(141)의 발광 스펙트럼을 게스트 재료(142)의 가장 장파장 측에 있는 흡수대와 중첩되게 함으로써 최적화할 수 있다.
호스트 재료(141)로부터 게스트 재료(142)로의 에너지 이동과 비슷한 식으로, 여기 착체로부터 게스트 재료(142)로의 에너지 이동 과정에서도 푀르스터 기구 및 덱스터 기구의 양쪽 모두에 의한 에너지 이동이 일어난다.
따라서, 본 발명의 일 실시형태는 에너지를 게스트 재료(142)에 효율적으로 이동시킬 수 있는 에너지 도너로서 기능하는 여기 착체를 형성하기 위한 조합인 유기 화합물(141_1) 및 유기 화합물(141_2)을 호스트 재료(141)로서 포함하는 발광 소자를 제공한다. 유기 화합물(141_1) 및 유기 화합물(141_2)에 의하여 형성되는 여기 착체는 단일항 여기 에너지 준위와 삼중항 여기 에너지 준위가 서로 가깝기 때문에, 발광층(140)에서 생성되는 여기 착체는 유기 화합물(141_1) 및 유기 화합물(141_2)의 여기 에너지보다 낮은 여기 에너지로 형성할 수 있다. 이에 의하여 발광 소자(152)의 구동 전압을 저감할 수 있다. 또한, 여기 착체의 단일항 여기 상태로부터 에너지 억셉터로서 기능하는 게스트 재료(142)의 삼중항 여기 상태로의 에너지 이동을 용이하게 하기 위해서는, 상기 여기 착체의 발광 스펙트럼이 게스트 재료(142)의 가장 장파장 측(가장 낮은 에너지 측)에 있는 흡수대와 중첩되는 것이 바람직하다. 이로써 게스트 재료(142)의 삼중항 여기 상태의 생성 효율을 높일 수 있다.
<발광층에 사용할 수 있는 재료>
다음으로 발광층(140)에 사용할 수 있는 재료에 대하여 아래에서 설명하기로 한다.
발광층(140)에서는, 호스트 재료(141)가 중량으로 가장 큰 비율로 존재하고, 게스트 재료(142)(인광성 재료)는 호스트 재료(141) 내에 분산된다. 발광층(140)의 호스트 재료(141)(유기 화합물(141_1) 및 유기 화합물(141_2))의 T1 준위는 발광층(140)의 게스트 재료(게스트 재료(142))의 T1 준위보다 높은 것이 바람직하다.
유기 화합물(141_1)은 실온에서 열 활성화 지연 형광을 나타내는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 즉, 삼중항 여기 에너지 준위와 단일항 여기 에너지 준위의 에너지 차이가 작은 것이 바람직하고, 구체적으로는, 0eV보다 크고 0.2eV 이하이고, 더 바람직하게는 0eV보다 크고 0.1eV 이하이다. 상기 삼중항 여기 에너지 준위와 단일항 여기 에너지 준위의 에너지 차이가 작은 재료의 일례로서는, 열 활성화 지연 형광성 재료를 들 수 있다. 열 활성화 지연 형광성 재료로서는, 실시형태 1에서 예로서 나타낸 재료 중 임의의 재료를 사용할 수 있다.
또한 유기 화합물(141_1)은 삼중항 여기 에너지 준위와 단일항 여기 에너지 준위의 에너지 차이가 작기만 하면, 열 활성화 지연 형광을 나타내는 기능을 가질 필요는 없다. 이 경우, 유기 화합물(141_1)은 π-전자 과잉형 헤테로 방향족 골격 및 방향족 아민 골격 중 적어도 한쪽과 π-전자 부족형 헤테로 방향족 골격이 m-페닐렌기 및 o-페닐렌기 중 적어도 하나를 가지는 구조를 포함하는 구조를 통하여, 또는 m-페닐렌기 및 o-페닐렌기 중 적어도 하나를 포함하는 아릴렌기를 통하여 서로 결합되는 구조를 가지는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는, 상기 아릴렌기는 바이페닐렌기이다. 이는 유기 화합물(141_1)의 T1 준위를 높게 할 수 있다. 그 경우에도, π-전자 부족형 헤테로 방향족 골격은 다이아진 골격(피리미딘 골격, 피라진 골격, 또는 피리다진 골격), 또는 트라이아진 골격을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, π-전자 과잉형 헤테로 방향족 골격은 아크리딘 골격, 페녹사진 골격, 페노싸이아진 골격, 퓨란 골격, 싸이오펜 골격, 및 피롤 골격 중 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다. 피롤 골격으로서는, 인돌 골격 또는 카바졸 골격, 특히 3-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸 골격이 바람직하다.
유기 화합물(141_2)로서는, 유기 화합물(141_1)과 함께 여기 착체를 형성할 수 있는 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 아연계 및 알루미늄계 금속 복합체, 옥사다이아졸 유도체, 트라이아졸 유도체, 벤즈이미다졸 유도체, 퀴녹살린 유도체, 다이벤조퀴녹살린 유도체, 다이벤조싸이오펜 유도체, 다이벤조퓨란 유도체, 피리미딘 유도체, 트라이아진 유도체, 피리딘 유도체, 바이피리딘 유도체, 및 페난트롤린 유도체 등의 헤테로 방향족 화합물, 및 실시형태 1에서 든 전자 수송성 재료 및 정공 수송성 재료인 방향족 아민 및 카바졸 유도체 중 임의의 것을 사용할 수 있다. 이 경우, 유기 화합물(141_1)과 유기 화합물(141_2)에 의하여 형성되는 여기 착체의 발광 피크가, 게스트 재료(142)(인광성 재료)의 삼중항 MLCT(metal to ligand charge transfer) 전이의 흡수대, 더 구체적으로는 가장 장파장 측의 흡수대와 중첩되도록, 유기 화합물(141_1), 유기 화합물(141_2), 및 게스트 재료(142)(인광성 재료)를 선택하는 것이 바람직하다. 이에 의하여 발광 효율이 대폭으로 향상된 발광 소자를 제공하는 것이 가능하게 된다. 다만, 열 활성화 지연 형광성 재료가 인광성 재료 대신에 사용되는 경우, 가장 장파장 측의 흡수대는 단일항 흡수대인 것이 바람직하다.
게스트 재료(142)(인광성 재료)로서는, 이리듐계, 로듐계, 또는 백금계 유기 금속 복합체, 또는 금속 복합체를 사용할 수 있고, 특히 이리듐계 오쏘 금속 복합체 등의 유기 이리듐 복합체가 바람직하다. 오쏘 금속화되는 리간드로서는 4H-트라이아졸 리간드, 1H-트라이아졸 리간드, 이미다졸 리간드, 피리딘 리간드, 피리미딘 리간드, 피라진 리간드, 또는 아이소퀴놀린 리간드 등을 들 수 있다. 금속 복합체로서는, 포르피린 리간드를 가지는 백금 복합체 등을 들 수 있다.
청색 또는 녹색의 파장 범위에 발광 피크를 가지는 물질의 예에는 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), 및 트리스[3-(5-바이페닐)-5-아이소프로필-4-페닐-4H-1,2,4-트라이아졸레이토]이리듐(III)(약칭: Ir(iPr5btz)3) 등의 4H-트라이아졸 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 복합체; 트리스[3-메틸-1-(2-메틸페닐)-5-페닐-1H-1,2,4-트라이아졸레이토]이리듐(III)(약칭: Ir(Mptz1-mp)3) 및 트리스(1-메틸-5-페닐-3-프로필-1H-1,2,4-트라이아졸레이토)이리듐(III)(약칭: Ir(Prptz1-Me)3) 등의 1H-트라이아졸 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 복합체; fac-트리스[1-(2,6-다이아이소프로필페닐)-2-페닐-1H-이미다졸]이리듐(III)(약칭: Ir(iPrpmi)3) 및 트리스[3-(2,6-다이메틸페닐)-7-메틸이미다조[1,2-f]페난트리디네이토]이리듐(III)(약칭: Ir(dmpimpt-Me)3) 등의 이미다졸 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 복합체; 및 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C 2']이리듐(III)테트라키스(1-피라졸릴)보레이트(약칭: FIr6), 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C 2']이리듐(III)피콜리네이트(약칭: FIrpic), 비스{2-[3',5'-비스(트라이플루오로메틸)페닐]피리디네이토-N,C 2'}이리듐(III)피콜리네이트(약칭: Ir(CF3ppy)2(pic)), 및 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C 2']이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: FIr(acac)) 등의 전자 흡인기를 가지는 페닐피리딘 유도체가 리간드인 유기 금속 이리듐 복합체가 포함된다. 상술한 재료 중에서, 4H-트라이아졸 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 복합체는 신뢰성이 높고 발광 효율이 높으므로 특히 바람직하다.
녹색 또는 황색의 파장 범위에 발광 피크를 가지는 물질의 예에는, 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[4-(2-노보닐)-6-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-다이메틸-2-[6-(2,6-다이메틸페닐)-4-피리미딘일-κN3]페닐-κC}이리듐(III)(약칭: Ir(dmppm-dmp)2(acac)), (아세틸아세토네이토)비스(4,6-다이페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: Ir(dppm)2(acac)) 등의 피리미딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 복합체; (아세틸아세토네이토)비스(3,5-다이메틸-2-페닐피라지네이토)이리듐(III)(약칭: Ir(mppr-Me)2(acac)) 및 (아세틸아세토네이토)비스(5-아이소프로필-3-메틸-2-페닐피라지네이토)이리듐(III)(약칭: Ir(mppr-iPr)2(acac)) 등의 피라진 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 복합체; 트리스(2-페닐피리디네이토-N,C 2')이리듐(III)(약칭: Ir(ppy)3), 비스(2-페닐피리디네이토-N,C 2')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,C 2')이리듐(III)(약칭: Ir(pq)3), 및 비스(2-페닐퀴놀리네이토-N,C 2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(pq)2(acac)) 등의 피리딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 복합체; 비스(2,4-다이페닐-1,3-옥사졸레이토-N,C 2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(dpo)2(acac)), 비스{2-[4'-(퍼플루오로페닐)페닐]피리디네이토-N,C 2'}이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(p-PF-ph)2(acac)), 및 비스(2-페닐벤조싸이아졸레이토-N,C 2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(bt)2(acac)) 등의 유기 금속 이리듐 복합체; 트리스(아세틸아세토네이토)(모노페난트롤린)터븀(III)(약칭: Tb(acac)3(Phen)) 등의 희토류 금속 복합체가 포함된다. 상술한 재료 중에서, 피리미딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 복합체는 신뢰성 및 발광 효율이 두드러지게 높으므로 특히 바람직하다.
황색 또는 적색의 파장 범위에 발광 피크를 가지는 물질의 예에는, (다이아이소뷰티릴메타네이토)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)), 및 비스[4,6-다이(나프탈렌-1-일)피리미디네이토](다이피발로일메타네이토)이리듐(III)(약칭: Ir(d1npm)2(dpm)) 등의 피리미딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 복합체; (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)), 및 (아세틸아세토네이토)비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)퀴녹살리네이토]이리듐(III)(약칭: Ir(Fdpq)2(acac)) 등의 피라진 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 복합체; 트리스(1-페닐아이소퀴놀리네이토-N,C 2')이리듐(III)(약칭: Ir(piq)3) 및 비스(1-페닐아이소퀴놀리네이토-N,C 2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(piq)2(acac)) 등의 피리딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 복합체; 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르피린 백금(II)(약칭: PtOEP) 등의 백금 복합체; 및 트리스(1,3-다이페닐-1,3-프로페인다이오네이토)(모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: Eu(DBM)3(Phen)) 및 트리스[1-(2-테노일)-3,3,3-트라이플루오로아세토네이토](모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: Eu(TTA)3(Phen)) 등의 희토류 금속 복합체가 포함된다. 상술한 재료 중에서, 피리미딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 복합체는 신뢰성 및 발광 효율이 두드러지게 높으므로 특히 바람직하다. 또한, 피라진 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 복합체는 색도가 양호한 적색 발광을 제공할 수 있다.
발광층(140)에 포함되는 발광 재료로서는, 삼중항 여기 에너지를 발광으로 변환할 수 있는 재료이기만 하면 임의의 재료를 사용할 수 있다. 삼중항 여기 에너지를 발광으로 변환할 수 있는 재료로서는, 인광성 재료에 더하여, 열 활성화 지연 형광성 재료를 들 수 있다. 따라서, 설명에서의 "인광성 재료"를 "열 활성화 지연 형광성 재료"로 바꿔도 좋다.
열 활성화 지연 형광을 나타내는 재료가 1종류의 재료로 형성되는 경우, 구체적으로는 실시형태 1에 기재된 열 활성화 지연 형광성 재료 중 임의의 것을 사용할 수 있다.
발광층(140)은 2층 이상의 층이 적층된 구조를 가질 수 있다. 예를 들어 제 1 발광층과 제 2 발광층을 정공 수송층 측에서부터 이 순서대로 적층하여 발광층(140)을 형성하는 경우, 제 1 발광층은 정공 수송성을 가지는 물질을 호스트 재료로서 사용하여 형성하고, 제 2 발광층은 전자 수송성을 가지는 물질을 호스트 재료로서 사용하여 형성한다.
발광층(140)은 호스트 재료(141) 및 게스트 재료(142) 이외의 재료를 포함하여도 좋다.
또한 발광층(140)은 증착법(진공 증착법을 포함함), 잉크젯법, 코팅법, 또는 그라비어 인쇄 등에 의하여 형성할 수 있다. 상술한 재료 외에, 퀀텀닷 등의 무기 화합물 또는 고분자 화합물(예를 들어, 올리고머, 덴드리머, 및 폴리머)을 사용하여도 좋다.
본 실시형태에 기재된 구조는 다른 실시형태에 기재된 구조 중 임의의 구조와 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는 실시형태 1 및 실시형태 2에 기재된 것과 다른 구조를 가지는 발광 소자, 및 상기 발광 소자의 발광 기구에 대하여, 도 5의 (A) 내지 (C) 및 도 6의 (A) 및 (B)를 참조하여 아래에서 설명한다. 도 5의 (A) 내지 (C) 및 도 6의 (A) 및 (B)에서, 도 1의 (A)의 부분과 비슷한 기능을 가지는 부분은 도 1의 (A)에서와 같은 해치 패턴으로 표시하고, 특별히 부호로 표시하지 않는 경우가 있다. 또한, 비슷한 기능을 가지는 부분에는 공통된 부호를 사용하고, 그 부분에 대한 자세한 설명을 생략하는 경우가 있다.
<발광 소자의 구조예 1>
도 5의 (A)는 발광 소자(250)의 단면 모식도이다.
도 5의 (A)에 도시된 발광 소자(250)는 한 쌍의 전극(전극(101)과 전극(102)) 사이에, 복수의 발광 유닛(도 5의 (A)에서 발광 유닛(106) 및 발광 유닛(108))을 포함한다. 복수의 발광 유닛 중 임의의 하나의 발광 유닛은 도 1의 (A)에 도시된 EL층(100)과 같은 구조를 가지는 것이 바람직하다. 즉, 도 1의 (A)에서의 발광 소자(150)는 하나의 발광 유닛을 포함하고, 발광 소자(250)는 복수의 발광 유닛을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 발광 소자(250)에 있어서, 전극(101)이 양극으로서 기능하고 전극(102)이 음극으로서 기능하지만, 발광 소자(250)에서 이 기능들이 교체되어도 좋다.
도 5의 (A)에 도시된 발광 소자(250)에서, 발광 유닛(106)과 발광 유닛(108)이 적층되고, 발광 유닛(106)과 발광 유닛(108) 사이에는 전하 발생층(115)이 제공된다. 또한, 발광 유닛(106)과 발광 유닛(108)은 같은 구조를 가져도 좋고 다른 구조를 가져도 좋다. 예를 들어, 발광 유닛(108)에, 도 1의 (A)에 도시된 EL층(100)을 사용하는 것이 바람직하다.
발광 소자(250)는 발광층(120) 및 발광층(130)을 포함한다. 발광 유닛(106)은 발광층(120)에 더하여, 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 전자 수송층(113), 및 전자 주입층(114)을 포함한다. 발광 유닛(108)은 발광층(130)에 더하여, 정공 주입층(116), 정공 수송층(117), 전자 수송층(118), 및 전자 주입층(119)을 포함한다.
전하 발생층(115)은 정공 수송성 재료에 전자 억셉터인 억셉터 물질이 첨가된 구조 또는 전자 수송성 재료에 전자 도너인 도너 물질이 첨가된 구조를 가져도 좋다. 또는, 이들 구조 양쪽을 적층하여도 좋다.
전하 발생층(115)이 유기 화합물과 억셉터 물질의 복합 재료를 함유하는 경우, 상기 복합 재료에는 실시형태 1에 기재된 정공 주입층(111)에 사용할 수 있는 복합 재료를 사용하여도 좋다. 유기 화합물로서는, 방향족 아민 화합물, 카바졸 화합물, 방향족 탄화수소, 및 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 또는 폴리머 등) 등 각종 화합물을 사용할 수 있다. 유기 화합물로서, 1×10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 가지는 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 다만, 전자보다 정공을 더 많이 수송하는 성질을 가지기만 하면, 다른 물질을 사용하여도 좋다. 유기 화합물과 억셉터 물질의 복합 재료는 캐리어 주입성 및 캐리어 수송성이 우수하기 때문에, 저전압 구동 또는 저전류 구동을 실현할 수 있다. 또한 발광 유닛(108)과 같이, 양극 측의 발광 유닛의 면이 전하 발생층(115)과 접촉하는 경우, 전하 발생층(115)이 상기 발광 유닛의 정공 주입층 또는 정공 수송층으로서도 작용할 수 있기 때문에, 발광 유닛에는 정공 주입층 또는 정공 수송층이 포함될 필요는 없다.
전하 발생층(115)은 유기 화합물과 억셉터 물질의 복합 재료를 함유하는 층과 또 다른 재료를 함유하는 층을 적층 구조를 가져도 좋다. 예를 들어, 유기 화합물과 억셉터 물질의 복합 재료를 함유하는 층과, 전자 공여성 물질 중에서 선택된 하나의 화합물과 전자 수송성이 높은 화합물을 함유하는 층의 조합을 사용하여 형성하여도 좋다. 또한, 유기 화합물과 억셉터 물질의 복합 재료를 함유하는 층과, 투명 도전 재료를 포함하는 층의 조합을 사용하여 형성하여도 좋다.
발광 유닛(106)과 발광 유닛(108) 사이에 제공된 전하 발생층(115)은 전극(101)과 전극(102) 사이에 전압을 인가하였을 때, 한쪽 측의 발광 유닛에 전자를 주입하고, 다른 쪽 측의 발광 유닛에 정공을 주입할 수 있기만 하면, 어떤 구조를 가져도 좋다. 예를 들어, 도 5의 (A)에서, 전극(101)의 전위가 전극(102)의 전위보다 높아지도록 전압을 인가하였을 때, 전하 발생층(115)은 발광 유닛(106)에 전자를, 발광 유닛(108)에 정공을 주입한다.
또한 광 추출 효율의 관점에서, 전하 발생층(115)은 가시광 투과성(구체적으로는, 40% 이상의 가시광 투과성)을 가지는 것이 바람직하다. 전하 발생층(115)은 한 쌍의 전극(전극(101 및 102))보다 도전율이 낮아도 기능한다. 전하 발생층(115)의 도전율이 한 쌍의 전극과 같은 높이인 경우, 전하 발생층(115)에서 발생된 캐리어가, 막 면 방향으로 흐름으로써, 전극(101)과 전극(102)이 중첩되지 않는 영역에서 광이 방출되는 경우가 있다. 이러한 불량을 억제하기 위해서는, 전하 발생층(115)은 한 쌍의 전극보다 도전율이 낮은 재료를 사용하여 형성되는 것이 바람직하다.
또한 상술한 재료 중 임의의 재료를 사용하여 전하 발생층(115)을 형성함으로써, 발광층의 적층에 의하여 생기는 구동 전압의 상승을 억제할 수 있다.
2개의 발광 유닛을 가지는 발광 소자에 대하여 도 5의 (A)를 참조하여 설명하지만, 비슷한 구조를 3개 이상의 발광 유닛이 적층되는 발광 소자에 적용할 수 있다. 발광 소자(250)와 같이, 한 쌍의 전극 사이에 복수의 발광 유닛이 전하 발생층에 의하여 분할됨으로써, 전류 밀도를 낮게 유지하면서 높은 휘도의 광을 방출할 수 있고, 수명이 긴 발광 소자를 제공할 수 있다. 소비전력이 낮은 발광 소자를 제공할 수 있다.
도 1의 (A)에 도시된 EL층(100)의 구조를 복수의 유닛 중 적어도 하나에 사용하면, 발광 효율이 높은 발광 소자를 제공할 수 있다.
발광 유닛(108)에 포함되는 발광층(130)은 실시형태 1에서 기재한 구조를 가지는 것이 바람직하다. 이로써, 발광 소자(250)는 발광 재료로서 형광성 재료를 함유하고 발광 효율이 높으므로 적합하다.
또한, 발광 유닛(106)에 포함되는 발광층(120)은 예를 들어, 도 5의 (B)에 도시된 바와 같은 호스트 재료(121) 및 게스트 재료(122)를 포함한다. 또한 게스트 재료(122)를 형광성 재료로서 아래에서 설명한다.
<발광층(120)의 발광 기구>
발광층(120)의 발광 기구에 대하여 아래에서 설명한다.
한 쌍의 전극(전극(101) 및 전극(102)) 또는 전하 발생층으로부터 주입된 전자 및 정공이 발광층(120)에서 재결합함으로써, 여기자가 형성된다. 호스트 재료(121)의 양은 게스트 재료(122)의 양보다 많기 때문에, 여기자의 생성에 의하여 호스트 재료(121)가 여기 상태가 된다.
또한 "여기자"라는 말은 캐리어(전자 및 정공)쌍을 말한다. 여기자는 에너지를 가지기 때문에, 여기자가 생성된 재료는 여기 상태가 된다.
형성된 호스트 재료(121)의 여기 상태가 단일항 여기 상태인 경우, 호스트 재료(121)의 S1 준위로부터 게스트 재료(122)의 S1 준위로 단일항 여기 에너지가 이동함으로써, 게스트 재료(122)의 단일항 여기 상태를 형성한다.
게스트 재료(122)는 형광성 재료이기 때문에, 게스트 재료(122)에서 단일항 여기 상태가 형성될 때, 게스트 재료(122)는 즉시 광을 방출한다. 이 경우, 높은 발광 효율을 얻기 위해서는, 게스트 재료(122)의 형광 양자 수율이 높은 것이 바람직하다. 게스트 재료(122)에서 캐리어의 재결합에 의하여 단일항 여기 상태가 형성되는 경우에도 마찬가지로 적용할 수 있다.
다음으로, 캐리어의 재결합이 호스트 재료(121)의 삼중항 여기 상태를 형성하는 경우에 대하여 설명한다. 이 경우의 호스트 재료(121)와 게스트 재료(122)의 에너지 준위의 상관관계를 도 5의 (C)에 나타내었다. 이하는 도 5의 (C)에서의 용어 및 부호가 무엇을 나타내는 것인지를 설명한 것이다. 또한 호스트 재료(121)의 T1 준위가 게스트 재료(122)의 T1 준위보다 낮은 것이 바람직하기 때문에, 도 5의 (C)에는 이 바람직한 경우를 나타내었다. 그러나, 호스트 재료(121)의 T1 준위가 게스트 재료(122)의 T1 준위보다 높아도 좋다.
Host(121): 호스트 재료(121);
Guest(122): 게스트 재료(122)(형광성 재료);
SFH: 호스트 재료(121)의 S1 준위;
TFH: 호스트 재료(121)의 T1 준위;
SFG: 게스트 재료(122)(형광성 재료)의 S1 준위; 및
TFG: 게스트 재료(122)(형광성 재료)의 T1 준위.
도 5의 (C)에 도시된 바와 같이, 캐리어의 재결합에 의하여 형성된 삼중항 여기자들이 서로 가깝고, 여기 에너지가 이동하고 스핀 각운동량이 교환되어, 결과적으로 삼중항 여기자 중 한쪽이 호스트 재료(121)의 S1 준위(SFH)의 에너지를 가지는 단일항 여기자로 변환되는 반응, 즉 삼중항-삼중항 소멸(TTA: triplet-triplet annihilation)이 일어난다(도 5의 (C)에서의 TTA 참조). 호스트 재료(121)의 단일항 여기 에너지는 SFH로부터 SFH보다 에너지가 낮은 게스트 재료(122)의 S1 준위(SFG)로 이동하여(도 5의 (C)에서의 경로 E1 참조), 게스트 재료(122)의 단일항 여기 상태가 형성됨으로써, 게스트 재료(122)가 광을 방출한다.
또한 발광층(120)에서 삼중항 여기자의 밀도가 충분히 높은 경우(예를 들어, 1×10-12cm-3 이상)에는, 단일한 삼중항 여기자의 불활성화를 무시하고, 서로 가까운 2개의 삼중항 여기자의 반응만을 생각할 수 있다.
게스트 재료(122)의 삼중항 여기 상태가 캐리어의 재결합에 의하여 형성되는 경우, 게스트 재료(122)의 삼중항 여기 상태는 열 불활성화되고, 발광에 이용하기 어렵다. 그러나, 호스트 재료(121)의 T1 준위(TFH)가 게스트 재료(122)의 T1 준위(TFG)보다 낮은 경우, 게스트 재료(122)의 삼중항 여기 에너지는 게스트 재료(122)의 T1 준위(TFG)로부터 호스트 재료(121)의 T1 준위(TFH)로 이동(도 5의 (C)에서의 경로 E2 참조)할 수 있고, 그 후 TTA에 이용된다.
바꿔 말하면, 호스트 재료(121)는 TTA에 의하여 삼중항 여기 에너지를 단일항 여기 에너지로 변환하는 기능을 가지는 것이 바람직하고, 이로써 발광층(120)에서 생성된 삼중항 여기 에너지를 부분적으로 호스트 재료(121)에서의 TTA에 의하여 단일항 여기 에너지로 변환할 수 있다. 단일항 여기 에너지는 게스트 재료(122)로 이동하여, 형광으로서 추출할 수 있다. 이를 달성하기 위하여, 호스트 재료(121)의 S1 준위(SFH)는 게스트 재료(122)의 S1 준위(SFG)보다 높은 것이 바람직하다. 또한, 호스트 재료(121)의 T1 준위(TFH)는 게스트 재료(122)의 T1 준위(TFG)보다 낮은 것이 바람직하다.
또한 특히 게스트 재료(122)의 T1 준위(TFG)가 호스트 재료(121)의 T1 준위(TFH)보다 낮은 경우에는 호스트 재료(121)에 대한 게스트 재료(122)의 중량비는 낮은 것이 바람직하다. 구체적으로는, 호스트 재료(121)에 대한 게스트 재료(122)의 중량비는 0보다 크고 0.05 이하인 것이 바람직하고, 이 경우 게스트 재료(122)에서의 캐리어 재결합의 확률을 저감시킬 수 있다. 또한, 호스트 재료(121)의 T1 준위(TFH)로부터 게스트 재료(122)의 T1 준위(TFG)로의 에너지 이동의 확률을 저감시킬 수 있다.
또한 호스트 재료(121)는 단일한 화합물로 구성되어도 좋고 복수의 화합물로 구성되어도 좋다.
또한 상술한 구조의 각각에 있어서, 발광 유닛(106) 및 발광 유닛(108)에 사용하는 게스트 재료(형광성 재료)는 같아도 좋고 달라도 좋다. 발광 유닛(106) 및 발광 유닛(108)에 같은 게스트 재료가 사용되는 경우, 발광 소자(250)는 작은 전류값으로 높은 발광 휘도를 나타낼 수 있어, 바람직하다. 발광 유닛(106)과 발광 유닛(108)에 상이한 게스트 재료를 사용하는 경우, 발광 소자(250)는 다색(多色) 발광을 나타낼 수 있어, 바람직하다. 연색성이 높은 백색 발광 또는 적어도 적색, 녹색, 및 청색의 발광을 얻을 수 있도록 게스트 재료를 선택하는 것이 특히 양호하다.
발광 유닛(106 및 108)이 상이한 게스트 재료를 함유하는 경우, 발광층(120)으로부터 방출되는 광이 발광층(130)으로부터 방출되는 광보다 단파장 측에 피크를 가지는 것이 바람직하다. 높은 삼중항 여기 상태를 가지는 재료를 사용한 발광 소자의 휘도는 빠르게 열화되는 경향이 있기 때문에, 단파장의 광을 방출하는 발광층에 TTA를 이용하여, 휘도의 열화가 더 적은 발광 소자를 제공할 수 있다.
<발광 소자의 구조예 2>
도 6의 (A)는 발광 소자(252)의 단면 모식도이다.
도 6의 (A)에 도시된 발광 소자(252)는 상술한 발광 소자(250)와 같이, 한 쌍의 전극(전극(101)과 전극(102)) 사이에 복수의 발광 유닛(도 6의 (A)에서는 발광 유닛(106) 및 발광 유닛(110))을 포함한다. 하나의 발광 유닛은 도 4의 (A)에 도시된 EL층(100)과 같은 구조를 가지는 것이 바람직하다. 또한 발광 유닛(106)과 발광 유닛(110)은 같은 구조 또는 상이한 구조를 가져도 좋다.
도 6의 (A)에 도시된 발광 소자(252)에서, 발광 유닛(106)과 발광 유닛(110)이 적층되고, 발광 유닛(106)과 발광 유닛(110) 사이에 전하 발생층(115)이 제공된다. 예를 들어, 발광 유닛(110)에, 도 4의 (A)에 도시된 EL층(100)을 사용하는 것이 바람직하다.
발광 소자(252)는 발광층(120) 및 발광층(140)을 포함한다. 발광 유닛(106)은 발광층(120)에 더하여, 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 전자 수송층(113), 및 전자 주입층(114)을 포함한다. 발광 유닛(110)은 발광층(140)에 더하여, 정공 주입층(116), 정공 수송층(117), 전자 수송층(118), 및 전자 주입층(119)을 포함한다.
또한, 발광 유닛(110)의 발광층이 인광성 재료를 함유하는 것이 바람직하다. 즉, 발광 유닛(106)에 포함되는 발광층(120)은 실시형태 3의 구조예 1에서 기재한 구조를 가지고, 발광 유닛(110)에 포함되는 발광층(140)은 실시형태 2에 기재된 구조를 가지는 것이 바람직하다.
또한 발광층(120)으로부터 방출되는 광이 발광층(140)으로부터 방출되는 광보다 단파장 측에 피크를 가지는 것이 바람직하다. 단파장의 광을 방출하는 인광성 재료를 사용한 발광 소자의 휘도는 빠르게 열화되는 경향이 있기 때문에, 단파장의 형광을 적용하여 발광의 열화가 더 적은 발광 소자를 제공할 수 있다.
또한, 발광층(120)과 발광층(140)이 상이한 발광 파장의 광을 방출하도록 만들어도 좋고, 이로써 발광 소자를 다색 발광 소자로 할 수 있다. 이 경우, 발광 소자의 발광 스펙트럼은 상이한 발광 피크를 가지는 광을 조합함으로써 형성되기 때문에, 적어도 2개의 피크를 가진다.
상술한 구조는 백색 발광을 얻는 데에도 적합하다. 발광층(120)과 발광층(140)이 보색의 광을 방출하는 경우, 백색 발광을 얻을 수 있다.
또한, 발광층(120) 및 발광층(140) 중 한쪽 또는 양쪽에 파장이 상이한 복수의 발광 물질을 사용함으로써 삼원색 또는 4 이상의 색으로 형성되는 연색성이 높은 백색 발광을 얻을 수 있다. 이 경우, 발광층(120) 및 발광층(140) 중 한쪽 또는 양쪽을 층상으로 분할하고, 이 분할한 층 각각은 서로 상이한 발광 재료를 함유하여도 좋다.
<발광 소자의 구조예 3>
도 6의 (B)는 발광 소자(254)의 단면 모식도이다.
도 6의 (B)에 도시된 발광 소자(254)는 상술한 발광 소자(250)와 같이, 한 쌍의 전극(전극(101)과 전극(102)) 사이에 복수의 발광 유닛(도 6의 (B)에서 발광 유닛(109) 및 발광 유닛(110))을 포함한다. 복수의 발광 유닛 중 적어도 한쪽은 도 1의 (A)에 도시된 EL층(100)과 같은 구조를 가지고, 다른 쪽 발광 유닛은 도 4의 (A)에 도시된 EL층(100)과 같은 구조를 가지는 것이 바람직하다.
도 6의 (B)에 도시된 발광 소자(254)에서, 발광 유닛(109)과 발광 유닛(110)이 적층되고, 발광 유닛(109)과 발광 유닛(110) 사이에는 전하 발생층(115)이 제공된다. 예를 들어, 도 1의 (A)에 도시된 EL층(100)과 같은 구조를 발광 유닛(109)에 사용하고, 도 4의 (A)에 도시된 EL층(100)과 같은 구조를 발광 유닛(110)에 사용하는 것이 바람직하다.
발광 소자(254)는 발광층(130) 및 발광층(140)을 포함한다. 발광 유닛(109)은 발광층(130)에 더하여, 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 전자 수송층(113), 및 전자 주입층(114)을 포함한다. 발광 유닛(110)은 발광층(140)에 더하여, 정공 주입층(116), 정공 수송층(117), 전자 수송층(118), 및 전자 주입층(119)을 포함한다.
즉, 발광 유닛(109)에 포함되는 발광층(130)은 실시형태 1에서 기재한 구조를 가지고, 발광 유닛(110)에 포함되는 발광층(140)은 실시형태 2에 기재된 구조를 가지는 것이 바람직하다.
또한 발광층(130)으로부터 방출되는 광이 발광층(140)으로부터 방출되는 광보다 단파장 측에 피크를 가지는 것이 바람직하다. 단파장의 광을 방출하는 인광성 재료를 사용한 발광 소자의 휘도는 빠르게 열화되는 경향이 있기 때문에, 단파장의 형광을 적용하여 발광의 열화가 더 적은 발광 소자를 제공할 수 있다.
또한, 발광층(130)과 발광층(140)이 상이한 발광 파장의 광을 방출하도록 만들어도 좋고, 이로써 발광 소자를 다색 발광 소자로 할 수 있다. 이 경우, 발광 소자의 발광 스펙트럼은 상이한 발광 피크를 가지는 광을 조합함으로써 형성되기 때문에, 적어도 2개의 피크를 가진다.
상술한 구조는 백색 발광을 얻는 데에도 적합하다. 발광층(130)과 발광층(140)이 보색의 광을 방출하는 경우, 백색 발광을 얻을 수 있다.
또한, 발광층(130) 및 발광층(140) 중 한쪽 또는 양쪽에 파장이 상이한 복수의 발광 물질을 사용함으로써 삼원색 또는 4 이상의 색으로 형성되는 연색성이 높은 백색 발광을 얻을 수 있다. 이 경우, 발광층(130) 및 발광층(140) 중 한쪽 또는 양쪽을 층상으로 분할하고, 이 분할한 층 각각은 서로 상이한 발광 재료를 함유하여도 좋다.
<발광층에 사용할 수 있는 재료>
다음으로, 발광층(120), 발광층(130), 및 발광층(140)에 사용할 수 있는 재료에 대하여 설명한다.
<<발광층(120)에 사용할 수 있는 재료>>
발광층(120)에서, 호스트 재료(121)가 중량으로 가장 큰 비율로 존재하고, 게스트 재료(122)(형광성 재료)는 호스트 재료(121) 내에 분산된다. 호스트 재료(121)의 S1 준위는 게스트 재료(122)(형광성 화합물)의 S1 준위보다 높은 한편, 호스트 재료(121)의 T1 준위는 게스트 재료(122)(형광성 재료)의 T1 준위보다 낮은 것이 바람직하다.
발광층(120)에서, 게스트 재료(122)는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 실시형태 1의 게스트 재료(132)의 예로서 기재한 재료 중 임의의 재료를 사용할 수 있다.
발광층(120)의 호스트 재료(121)로서 사용할 수 있는 재료에 특별한 한정은 없지만, 다음 재료 중 임의의 재료를 사용할 수 있으며, 예를 들어, 트리스(8-퀴놀리놀레이토)알루미늄(III)(약칭: Alq), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀레이토)알루미늄(III)(약칭: Almq3), 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), 및 비스[2-(2-벤조싸이아졸릴)페놀레이토]아연(II)(약칭: ZnBTZ) 등의 금속 복합체; 2-(4-바이페닐릴)-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸(약칭: PBD), 1,3-비스[5-(p-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸-2-일]벤젠(약칭: OXD-7), 3-(4-바이페닐릴)-4-페닐-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,2,4-트라이아졸(약칭: TAZ), 2,2',2''-(1,3,5-벤젠트라이일)트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸)(약칭: TPBI), 바소페난트롤린(약칭: BPhen), 바소큐프로인(약칭: BCP), 및 9-[4-(5-페닐-1,3,4-옥사다이아졸-2-일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CO11) 등의 헤테로고리 화합물; 및 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: NPB 또는 α-NPD), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-다이페닐-[1,1'-바이페닐]-4,4'-다이아민(약칭: TPD), 및 4,4'-비스[N-(스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: BSPB) 등의 방향족 아민 화합물이 있다. 또한, 안트라센 유도체, 페난트렌 유도체, 피렌 유도체, 크리센 유도체, 및 다이벤조[g,p]크리센 유도체 등의 축합 다환 방향족 화합물을 들 수 있으며, 구체적인 예로서는 9,10-다이페닐안트라센(약칭: DPAnth), N,N-다이페닐-9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: CzA1PA), 4-(10-페닐-9-안트릴)트라이페닐아민(약칭: DPhPA), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(10-페닐-9-안트릴)트라이페닐아민(약칭: YGAPA), N,9-다이페닐-N-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCAPA), N,9-다이페닐-N-{4-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]페닐}-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCAPBA), N,9-다이페닐-N-(9,10-다이페닐-2-안트릴)-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCAPA), 6,12-다이메톡시-5,11-다이페닐크리센, N,N,N',N',N'',N'',N''',N'''-옥타페닐다이벤조[g,p]크리센-2,7,10,15-테트라아민(약칭: DBC1), 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA), 3,6-다이페닐-9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: DPCzPA), 9,10-비스(3,5-다이페닐페닐)안트라센(약칭: DPPA), 9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: DNA), 2-tert-뷰틸-9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: t-BuDNA), 9,9'-바이안트릴(약칭: BANT), 9,9'-(스틸벤-3,3'-다이일)다이페난트렌(약칭: DPNS), 9,9'-(스틸벤-4,4'-다이일)다이페난트렌(약칭: DPNS2), 및 1,3,5-트라이(1-피렌일)벤젠(약칭: TPB3) 등이다. 이들 물질 및 공지된 물질 중에서, 게스트 재료(122)의 에너지 갭보다 넓은 에너지 갭을 가지는 하나 이상의 물질을 선택하는 것이 바람직하다.
발광층(120)은 2층 이상이 적층된 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 발광층과 제 2 발광층을 정공 수송층 측으로부터 이 순서대로 적층하여 발광층(120)을 형성하는 경우, 제 1 발광층은 정공 수송성을 가지는 물질을 호스트 재료로서 사용하여 형성하고 제 2 발광층은 전자 수송성을 가지는 물질을 호스트 재료로서 사용하여 형성한다.
발광층(120)에서, 호스트 재료(121)는 1종류의 화합물 또는 복수의 화합물로 구성되어도 좋다. 또는, 발광층(120)은 호스트 재료(121) 및 게스트 재료(122) 이외의 재료를 함유하여도 좋다.
<<발광층(130)에 사용할 수 있는 재료>>
발광층(130)에 사용할 수 있는 재료로서는, 실시형태 1의 발광층(130)에 사용할 수 있는 재료를 사용하여도 좋다. 이로써, 단일항 여기 상태의 생성 효율이 높고 발광 효율이 높은 발광 소자를 제작할 수 있다.
<<발광층(140)에 사용할 수 있는 재료>>
발광층(140)에 사용할 수 있는 재료로서는, 실시형태 2의 발광층(140)에 사용할 수 있는 재료를 사용하여도 좋다. 이로써, 구동 전압이 낮은 발광 소자를 제작할 수 있다.
발광층(120, 130, 및 140)에 함유되는 발광 재료의 발광색에 한정은 없으며, 이들은 같아도 좋고 달라도 좋다. 발광 재료로부터 방출된 광은 혼합되고 소자 외부로 추출되므로, 예를 들어 발광색이 보색인 경우, 발광 소자는 백색 광을 방출할 수 있다. 발광 소자의 신뢰성을 고려하면, 발광층(120)에 함유되는 발광 재료의 발광 피크 파장은 발광층(130) 및 발광층(140)에 함유되는 발광 재료보다 짧은 것이 바람직하다.
또한, 발광 유닛(106, 108, 109, 및 110) 및 전하 발생층(115)은 증착법(진공 증착법을 포함함), 잉크젯법, 코팅법, 또는 그라비어 인쇄 등에 의하여 형성할 수 있다.
본 실시형태에 기재된 구조는 다른 실시형태에 기재된 구조 중 임의의 구조와 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는, 실시형태 1 내지 실시형태 3에 기재된 구조와 다른 구조를 가지는 발광 소자의 예에 대하여 도 7의 (A) 및 (B), 도 8의 (A) 및 (B), 도 9의 (A) 내지 (C), 그리고 도 10의 (A) 내지 (C)를 참조하여 아래에서 설명한다.
<발광 소자의 구조예 1>
도 7의 (A) 및 (B)는 각각 본 발명의 일 실시형태의 발광 소자를 도시한 단면도이다. 도 7의 (A) 및 (B)에서, 도 1의 (A)의 부분과 비슷한 기능을 가지는 부분은 도 1의 (A)에서와 같은 해치 패턴으로 표시하고, 특별히 부호로 표시하지 않는 경우가 있다. 또한, 비슷한 기능을 가지는 부분에는 공통된 부호를 사용하고, 그 부분에 대한 자세한 설명을 생략하는 경우가 있다.
도 7의 (A) 및 (B)의 발광 소자(260a 및 260b)는 기판(200)을 통하여 광이 추출되는 보텀 이미션 구조를 가져도 좋고, 발광 소자로부터 방출되는 광이 기판(200)과는 반대의 방향으로 추출되는 톱 이미션 구조를 가져도 좋다. 그러나, 본 발명의 일 실시형태는 이 구조에 한정되지 않고, 발광 소자로부터 방출되는 광이 기판(200)의 상하 양쪽의 방향으로 추출되는 듀얼 이미션 구조를 가지는 발광 소자를 사용하여도 좋다.
발광 소자(260a 및 260b)의 각각이 보텀 이미션 구조를 가지는 경우, 전극(101)은 광을 투과시키는 기능을 가지는 것이 바람직하고, 전극(102)은 광을 반사하는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 또는, 발광 소자(260a 및 260b)의 각각이 톱 이미션 구조를 가지는 경우, 전극(101)은 광을 반사하는 기능을 가지는 것이 바람직하고, 전극(102)은 광을 투과시키는 기능을 가지는 것이 바람직하다.
발광 소자(260a 및 260b)의 각각은 기판(200) 위에 전극(101) 및 전극(102)을 포함한다. 전극들(101 및 102) 사이에는, 발광층(123B), 발광층(123G), 및 발광층(123R)이 제공된다. 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 전자 수송층(118), 및 전자 주입층(119)도 제공된다.
발광 소자(260b)는 도전층(101a), 도전층(101a) 위의 도전층(101b), 및 도전층(101a) 아래의 도전층(101c)을 전극(101)의 일부로서 포함한다. 바꿔 말하면, 발광 소자(260b)는, 도전층(101a)이 도전층(101b)과 도전층(101c) 사이에 끼워진 구조를 가지는 전극(101)을 포함한다.
발광 소자(260b)에 있어서 도전층(101b) 및 도전층(101c)은 상이한 재료로 형성되어도 좋고, 같은 재료로 형성되어도 좋다. 전극(101)이 같은 도전 재료로 형성된 층들에 도전층(101a)이 끼워진 구조를 가지는 것이 바람직하고, 이 경우 에칭에 의한 패터닝을 쉽게 수행할 수 있다.
발광 소자(260b)에 있어서 전극(101)은 도전층(101b) 및 도전층(101c) 중 하나를 포함하여도 좋다.
전극(101)에 포함되는 도전층(101a, 101b, 및 101c)의 각각에는 실시형태 1에 기재된 전극(101 또는 102)의 구조 및 재료를 사용할 수 있다.
도 7의 (A) 및 (B)에서는 전극(101)과 전극(102) 사이에 끼워진 영역(221B), 영역(221G), 및 영역(221R) 사이에 격벽(145)이 제공되어 있다. 격벽(145)은 절연성을 가진다. 격벽(145)은 전극(101)의 단부를 덮고, 상기 전극과 중첩되는 개구를 가진다. 격벽(145)에 의하여, 상기 영역에서 기판(200) 위에 제공된 전극(101)을 섬 형상으로 분할할 수 있다.
또한 발광층(123B)과 발광층(123G)은 격벽(145)과 중첩되는 영역에서 서로 중첩되어도 좋다. 발광층(123G)과 발광층(123R)은 격벽(145)과 중첩되는 영역에서 서로 중첩되어도 좋다. 발광층(123R)과 발광층(123B)은 격벽(145)과 중첩되는 영역에서 서로 중첩되어도 좋다.
격벽(145)은 절연성을 가지며 무기 또는 유기 재료를 사용하여 형성된다. 무기 재료의 예에는 산화 실리콘, 산화질화 실리콘, 질화산화 실리콘, 질화 실리콘, 산화 알루미늄, 및 질화 알루미늄이 포함된다. 유기 재료의 예에는 아크릴 수지 및 폴리이미드 수지 등의 감광성 수지 재료가 포함된다.
또한 산화질화 실리콘막이란, 질소의 비율보다 산소의 비율이 높은 막을 말한다. 산화질화 실리콘막은 산소, 질소, 실리콘, 및 수소를 각각, 55atomic% 내지 65atomic%, 1atomic% 내지 20atomic%, 25atomic% 내지 35atomic%, 및 0.1atomic% 내지 10atomic%의 범위로 함유하는 것이 바람직하다. 질화산화 실리콘막이란, 산소의 비율보다 질소의 비율이 높은 막을 말한다. 질화산화 실리콘막은 질소, 산소, 실리콘, 및 수소를 각각, 55atomic% 내지 65atomic%, 1atomic% 내지 20atomic%, 25atomic% 내지 35atomic%, 및 0.1atomic% 내지 10atomic%의 범위로 함유하는 것이 바람직하다.
발광층(123R, 123G, 및 123B)은 상이한 색의 광을 방출하는 기능을 가지는 발광 재료를 함유하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 발광층(123R)이 적색을 나타내는 기능을 가지는 발광 재료를 함유하는 경우, 영역(221R)은 적색 광을 방출한다. 발광층(123G)이 녹색을 나타내는 기능을 가지는 발광 재료를 함유하는 경우, 영역(221G)은 녹색 광을 방출한다. 발광층(123B)이 청색을 나타내는 기능을 가지는 발광 재료를 함유하는 경우, 영역(221B)은 청색 광을 방출한다. 이러한 구조를 가지는 발광 소자(260a 또는 260b)를 표시 장치의 화소에 사용함으로써, 풀컬러 표시 장치를 제작할 수 있다. 발광층들의 두께는 같아도 좋고 상이하여도 좋다.
발광층(123B, 123G, 및 123R) 중 어느 하나 이상이 실시형태 1에 기재된 발광층(130) 및 실시형태 2에 기재된 발광층(140) 중 적어도 하나를 포함하는 것이 바람직하고, 이 경우 발광 효율이 높은 발광 소자를 제작할 수 있다.
발광층(123B, 123G, 및 123R) 중 하나 이상이, 적층된 2개 이상의 층을 포함하여도 좋다.
상술한 바와 같이 적어도 하나의 발광층이 실시형태 1 또는 실시형태 2에 기재된 발광층을 포함하고, 상기 발광층을 포함하는 발광 소자(260a 또는 260b)를 표시 장치의 화소에 사용하면, 발광 효율이 높은 표시 장치를 제작할 수 있다. 이로써 발광 소자(260a 또는 260b)를 포함하는 표시 장치의 소비전력을 저감할 수 있다.
광이 추출되는 전극의 광 추출 측에 광학 소자(예를 들어, 컬러 필터, 편광판, 및 반사 방지막)를 제공함으로써, 발광 소자(260a 및 260b) 각각의 색 순도를 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 발광 소자(260a 또는 260b)를 포함하는 표시 장치의 색 순도를 향상시킬 수 있다. 또는, 발광 소자(260a 및 260b) 각각에 의한 외를 저감할 수 있다. 그러므로, 발광 소자(260a 또는 260b)를 포함하는 표시 장치의 콘트라스트비를 향상시킬 수 있다.
발광 소자(260a 및 260b)의 다른 구성요소에 대해서는, 실시형태 1 내지 실시형태 3의 발광 소자의 구성요소를 참조하여도 좋다.
<발광 소자의 구조예 2>
다음으로 도 7의 (A) 및 (B)에 도시된 발광 소자와는 다른 구조예에 대하여 도 8의 (A) 및 (B)를 참조하여 아래에서 설명하기로 한다.
도 8의 (A) 및 (B)는 본 발명의 일 실시형태의 발광 소자의 단면도이다. 도 8의 (A) 및 (B)에서, 도 7의 (A) 및 (B)의 부분과 비슷한 기능을 가지는 부분은 도 7의 (A) 및 (B)에서와 같은 해치 패턴으로 표시하고, 특별히 부호로 표시하지 않는 경우가 있다. 또한, 비슷한 기능을 가지는 부분에는 공통된 부호를 사용하고, 그런 부분에 대한 자세한 설명을 반복하지 않는 경우가 있다.
도 8의 (A) 및 (B)는 한 쌍의 전극 사이에 발광층을 포함하는 발광 소자의 구조예를 도시한 것이다. 도 8의 (A)에 도시된 발광 소자(262a)는 기판(200)과는 반대의 방향으로 광이 추출되는 톱 이미션 구조를 가지고, 도 8의 (B)에 도시된 발광 소자(262b)는 기판(200) 측으로 광이 추출되는 보텀 이미션 구조를 가진다. 그러나, 본 발명의 일 실시형태는 이들 구조에 한정되지 않고, 발광 소자로부터 방출되는 광이, 발광 소자가 형성되는 기판(200)에 대하여 상하 양쪽의 방향으로 추출되는 듀얼 이미션 구조를 가져도 좋다.
발광 소자(262a 및 262b)의 각각은 기판(200) 위에 전극(101), 전극(102), 전극(103), 및 전극(104)을 포함한다. 전극(101)과 전극(102) 사이, 전극(102)과 전극(103) 사이, 그리고 전극(102)과 전극(104) 사이에는, 적어도 발광층(170) 및 전하 발생층(115)이 제공된다. 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 발광층(180), 전자 수송층(113), 전자 주입층(114), 정공 주입층(116), 정공 수송층(117), 전자 수송층(118), 및 전자 주입층(119)이 더 제공된다.
전극(101)은 도전층(101a), 및 도전층(101a) 위에 있고 도전층(101a)과 접촉되는 도전층(101b)을 포함한다. 전극(103)은 도전층(103a), 및 도전층(103a) 위에 있고 도전층(103a)과 접촉되는 도전층(103b)을 포함한다. 전극(104)은 도전층(104a), 및 도전층(104a) 위에 있고 도전층(104a)과 접촉되는 도전층(104b)을 포함한다.
도 8의 (A)에 도시된 발광 소자(262a) 및 도 8의 (B)에 도시된 발광 소자(262b)의 각각은, 전극(101)과 전극(102) 사이에 끼워진 영역(222B)과, 전극(102)과 전극(103) 사이에 끼워진 영역(222G)과, 전극(102)과 전극(104) 사이에 끼워진 영역(222R) 사이에, 격벽(145)을 포함한다. 격벽(145)은 절연성을 가진다. 격벽(145)은 전극(101, 103, 및 104)의 단부를 덮고, 상기 전극과 중첩되는 개구를 가진다. 격벽(145)에 의하여, 상기 영역에서 기판(200) 위에 제공된 전극을 섬 형상으로 분리할 수 있다.
발광 소자(262a 및 262b)의 각각은 영역(222B)으로부터 방출되는 광, 영역(222G)으로부터 방출되는 광, 및 영역(222R)으로부터 방출되는 광이 추출되는 방향으로 광학 소자(224B), 광학 소자(224G), 및 광학 소자(224R)가 제공된 기판(220)을 포함한다. 각 영역으로부터 방출되는 광은 각 광학 소자를 통하여 발광 소자 외부로 방출된다. 바꿔 말하면, 영역(222B)으로부터의 광, 영역(222G)으로부터의 광, 및 영역(222R)으로부터의 광은 각각, 광학 소자(224B), 광학 소자(224G), 및 광학 소자(224R)를 통하여 방출된다.
광학 소자(224B, 224G, 및 224R)의 각각은 입사광으로부터 특정의 색의 광을 선택적으로 투과시키는 기능을 가진다. 예를 들어, 광학 소자(224B)를 통하여 영역(222B)으로부터 방출되는 광은 청색 광이고, 광학 소자(224G)를 통하여 영역(222G)으로부터 방출되는 광은 녹색 광이고, 광학 소자(224R)를 통하여 영역(222R)으로부터 방출되는 광은 적색 광이다.
예를 들어, 광학 소자(224R, 224G, 및 224B)에는 착색층(컬러 필터라고도 함), 밴드 패스 필터, 또는 다층 필터 등을 사용할 수 있다. 또는, 광학 소자로서 색 변환 소자를 사용할 수 있다. 색 변환 소자는 입사광을, 입사광보다 장파장을 가지는 광으로 변환하는 광학 소자이다. 색 변환 소자로서는 퀀텀닷 소자를 적합하게 사용할 수 있다. 퀀텀닷형을 사용함으로써 표시 장치의 색재현성을 높일 수 있다.
각 광학 소자(224R, 224G, 및 224B) 위에 하나 이상의 광학 소자를 더 적층하여도 좋다. 다른 광학 소자로서는, 예를 들어 원편광판 또는 반사 방지막 등을 제공할 수 있다. 표시 장치의 발광 소자로부터 방출되는 광이 추출되는 측에 원편광판을 제공하면, 표시 장치 외부로부터 들어오는 광이 표시 장치의 내부에서 반사되어 외부로 되돌아가는 현상을 방지할 수 있다. 반사 방지막은 표시 장치의 표면으로 반사되는 외광을 약하게 할 수 있다. 이에 의하여, 표시 장치로부터 방출되는 광을 선명하게 관찰할 수 있게 된다.
또한 도 8의 (A) 및 (B)에서는 광학 소자를 통하여 영역으로부터 방출되는 청색 광(B), 녹색 광(G), 및 적색 광(R)을 파선(破線)의 화살표로 모식적으로 나타내었다.
광학 소자들 사이에는 차광층(223)이 제공된다. 차광층(223)은 인접한 영역들로부터 방출되는 광을 차단하는 기능을 가진다. 또한, 차광층(223)이 없는 구조를 채용하여도 좋다.
차광층(223)은 외광의 반사를 저감하는 기능을 가진다. 차광층(223)은 인접한 발광 소자로부터 방출되는 광이 섞이는 것을 방지하는 기능을 가진다. 차광층(223)으로서는, 금속, 흑색 안료를 함유하는 수지, 카본 블랙, 금속 산화물, 또는 복수의 금속 산화물의 고용체를 함유하는 복합 산화물 등을 사용할 수 있다.
또한 광학 소자(224B)와 광학 소자(224G)는 차광층(223)과 중첩되는 영역에서 서로 중첩되어도 좋다. 또한, 광학 소자(224G)와 광학 소자(224R)는 차광층(223)과 중첩되는 영역에서 서로 중첩되어도 좋다. 또한, 광학 소자(224R)와 광학 소자(224B)는 차광층(223)과 중첩되는 영역에서 서로 중첩되어도 좋다.
기판(200), 그리고 광학 소자가 제공되는 기판(220)에 대해서는 실시형태 1의 기판을 참조할 수 있다.
또한, 발광 소자(262a 및 262b)는 마이크로캐비티 구조를 가진다.
<<마이크로캐비티 구조>>
발광층(170) 및 발광층(180)으로부터 방출되는 광은 한 쌍의 전극(예를 들어, 전극(101) 및 전극(102)) 사이에서 공진된다. 발광층(170) 및 발광층(180)은 방출되는 광 중 원하는 파장의 광이 강화되는 위치에 형성된다. 예를 들어, 전극(101)의 반사 영역으로부터 발광층(170)의 발광 영역까지의 광로 길이 및 전극(102)의 반사 영역으로부터 발광층(170)의 발광 영역까지의 광로 길이를 조정함으로써, 발광층(170)으로부터 방출되는 광 중 원하는 파장의 광을 강화시킬 수 있다. 전극(101)의 반사 영역으로부터 발광층(180)의 발광 영역까지의 광로 길이 및 전극(102)의 반사 영역으로부터 발광층(180)의 발광 영역까지의 광로 길이를 조정함으로써, 발광층(180)으로부터 방출되는 광 중 원하는 파장의 광을 강화시킬 수 있다. 복수의 발광층(여기서는 발광층(170 및 180))을 적층하는 발광 소자의 경우, 발광층(170 및 180)의 광로 길이를 최적화하는 것이 바람직하다.
발광 소자(262a 및 262b)의 각각에서, 각 영역에서의 도전층(도전층(101b), 도전층(103b), 및 도전층(104b))의 두께를 조정함으로써, 발광층(170 및 180)으로부터 방출되는 광 중 원하는 파장의 광을 강화시킬 수 있다. 또한 정공 주입층(111) 및 정공 수송층(112) 중 적어도 하나의 두께를 영역들간에서 다르게 하여 발광층(170 및 180)으로부터 방출되는 광을 강화시켜도 좋다.
예를 들어, 전극(101 내지 104)의 광을 반사하는 기능을 가지는 도전 재료의 굴절률이 발광층(170 또는 180)의 굴절률보다 낮은 경우, 전극(101)의 도전층(101b)의 두께를 조정하여 전극(101)과 전극(102) 사이의 광로 길이가 m BλB/2(m B는 자연수이고 λB는 영역(222B)에서 강화되는 광의 파장임)가 되도록 한다. 마찬가지로, 전극(103)의 도전층(103b)의 두께를 조정하여 전극(103)과 전극(102) 사이의 광로 길이가 m GλG/2(m G는 자연수이고 λG는 영역(222G)에서 강화되는 광의 파장임)가 되도록 한다. 또한, 전극(104)의 도전층(104b)의 두께를 조정하여 전극(104)과 전극(102) 사이의 광로 길이가 m RλR/2(m R은 자연수이고 λR은 영역(222R)에서 강화되는 광의 파장임)가 되도록 한다.
전극(101 내지 104)의 반사 영역을 정확히 결정하기 어려운 경우에는, 전극(101 내지 104)의 소정의 영역이 반사 영역인 것으로 가정하여, 발광층(170) 또는 발광층(180)으로부터 방출되는 광을 강화시키기 위한 광로의 길이를 도출하여도 좋다. 발광층(170) 및 발광층(180)의 발광 영역을 정확히 결정하기 어려운 경우에는, 발광층(170) 및 발광층(180)의 소정의 영역이 발광 영역인 것으로 가정하여, 발광층(170) 및 발광층(180)으로부터 방출되는 광을 강화시키기 위한 광로 길이를 도출하여도 좋다.
상술한 식으로, 각 영역에서의 한 쌍의 전극 사이의 광로 길이를 조정하는 마이크로캐비티 구조에 의하여, 전극 근방에서의 광의 산란 및 흡수를 억제할 수 있고, 이에 따라 광 추출 효율이 높아진다. 상술한 구조에서 도전층(101b, 103b, 및 104b)은 광을 투과시키는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 도전층(101b, 103b, 및 104b)의 재료는 같아도 좋고 상이하여도 좋다. 도전층(101b, 103b, 및 104b)을 같은 재료를 사용하여 형성하는 것이 바람직하고, 이 경우 에칭에 의한 패터닝을 쉽게 수행할 수 있다. 도전층(101b, 103b, 및 104b)의 각각은 2층 이상의 적층 구조를 가져도 좋다.
도 8의 (A)에 도시된 발광 소자(262a)는 톱 이미션 구조를 가지기 때문에 도전층(101a), 도전층(103a), 및 도전층(104a)은 광을 반사하는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 전극(102)은 광을 투과시키는 기능과 광을 반사하는 기능을 가지는 것이 바람직하다.
도 8의 (B)에 도시된 발광 소자(262b)는 보텀 이미션 구조를 가지기 때문에 도전층(101a), 도전층(103a), 및 도전층(104a)은 광을 투과시키는 기능과 광을 반사하는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 전극(102)은 광을 반사하는 기능을 가지는 것이 바람직하다.
발광 소자(262a 및 262b)의 각각에 있어서 도전층(101a, 103a, 및 104a)은 상이한 재료로 형성되어도 좋고, 같은 재료로 형성되어도 좋다. 도전층(101a, 103a, 및 104a)을 같은 재료로 형성하면, 발광 소자(262a 및 262b)의 제작 비용을 저감할 수 있다. 또한, 도전층(101a, 103a, 및 104a)의 각각은 2개 이상의 층을 포함하는 적층 구조를 가져도 좋다.
발광 소자(262a 및 262b)의 발광층(170 및 180) 중 적어도 하나가 실시형태 1 또는 실시형태 2에 기재된 구조를 가지는 것이 바람직하고, 이 경우 발광 효율이 높은 발광 소자를 제작할 수 있다.
발광층(180a) 및 발광층(180b)과 같이, 발광층(170 및 180) 중 한쪽 또는 양쪽은 2층으로 이루어진 적층 구조를 가져도 좋다. 상이한 색의 광을 방출하는 2종류의 발광 재료(제 1 발광 재료 및 제 2 발광 재료)를 포함하는 2개의 발광층에 의하여, 복수의 색의 발광을 구현한다. 발광층(170 및 180)으로부터의 발광을 조합하여 백색 광을 얻을 수 있도록, 발광층의 발광 재료를 선택하는 것이 특히 바람직하다.
발광층(170 및 180) 중 한쪽 또는 양쪽은, 3층 이상으로 이루어지는 적층 구조를 가져도 좋고, 발광 재료를 포함하지 않는 층을 포함하여도 좋다.
상술한 식으로, 실시형태 1 및 실시형태 2에 기재된 구조를 가지는 발광층들 중 적어도 하나를 포함하는 발광 소자(262a 또는 262b)를 표시 장치의 화소에 사용함으로써, 발광 효율이 높은 표시 장치를 제작할 수 있다. 이에 따라 발광 소자(262a 또는 262b)를 포함하는 표시 장치의 소비전력을 낮게 할 수 있다.
발광 소자(262a 및 262b)의 다른 구성요소에 대해서는, 발광 소자(260a 및 260b), 및 실시형태 1 내지 실시형태 3의 발광 소자의 구성요소를 참조하여도 좋다.
<발광 소자의 제작 방법>
다음으로 본 발명의 일 실시형태의 발광 소자의 제작 방법에 대하여 도 9의 (A) 내지 (C) 및 도 10의 (A) 내지 (C)를 참조하여 아래에서 설명한다. 여기서는 도 8의 (A)에 도시된 발광 소자(262a)의 제작 방법에 대하여 설명한다.
도 9의 (A) 내지 (C) 및 도 10의 (A) 내지 (C)는 본 발명의 일 실시형태의 발광 소자의 제작 방법을 도시한 단면도이다.
아래에서 설명하는 발광 소자(262a)의 제작 방법은 제 1 내지 제 7 단계를 포함한다.
<<제 1 단계>>
제 1 단계에서는, 발광 소자의 전극(구체적으로는, 전극(101)의 도전층(101a), 전극(103)의 도전층(103a), 및 전극(104)의 도전층(104a))을 기판(200) 위에 형성한다(도 9의 (A) 참조).
본 실시형태에서는 기판(200) 위에 광을 반사하는 기능을 가지는 도전층을 형성하고 원하는 형상으로 가공함으로써, 도전층(101a, 103a, 및 104a)을 형성한다. 광을 반사하는 기능을 가지는 도전층으로서는, 은, 팔라듐, 및 구리의 합금막(Ag-Pd-Cu막 또는 APC라고도 함)을 사용한다. 같은 도전층을 가공하는 단계를 거쳐 도전층(101a, 103a, 및 104a)을 형성하면, 제작 비용을 저감할 수 있으므로 바람직하다.
또한 제 1 단계 전에, 기판(200) 위에 복수의 트랜지스터를 형성하여도 좋다. 복수의 트랜지스터는 도전층(101a, 103a, 및 104a)에 전기적으로 접속되어도 좋다.
<<제 2 단계>>
제 2 단계에서는, 전극(101)의 도전층(101a) 위에 광을 투과시키는 기능을 가지는 도전층(101b)을 형성하고, 전극(103)의 도전층(103a) 위에 광을 투과시키는 기능을 가지는 도전층(103b)을 형성하고, 전극(104)의 도전층(104a) 위에 광을 투과시키는 기능을 가지는 도전층(104b)을 형성한다(도 9의 (B) 참조).
본 실시형태에서는, 광을 반사하는 기능을 각각 가지는 도전층들(101a, 103a, 및 104a) 위에 광을 투과시키는 기능을 각각 가지는 도전층들(101b, 103b, 및 104b)을 각각 형성함으로써, 전극(101), 전극(103), 및 전극(104)을 형성한다. 도전층(101b, 103b, 및 104b)으로서는 ITSO막을 사용한다.
광을 투과시키는 기능을 가지는 도전층(101b, 103b, 및 104b)은 복수의 단계를 거쳐 형성하여도 좋다. 광을 투과시키는 기능을 가지는 도전층(101b, 103b, 및 104b)을 복수의 단계를 거쳐 형성하면, 이들을 각 영역에서 적합한 마이크로캐비티 구조가 실현되는 두께로 형성할 수 있다.
<<제 3 단계>>
제 3 단계에서는, 발광 소자의 전극들의 단부를 덮는 격벽(145)을 형성한다(도 9의 (C) 참조).
격벽(145)은 전극과 중첩되는 개구를 포함한다. 개구에 의하여 노출된 도전막은 발광 소자의 양극으로서 기능한다. 본 실시형태에서는 격벽(145)으로서 폴리이미드계 수지를 사용한다.
제 1 내지 제 3 단계에서는, EL층(유기 화합물을 함유하는 층)을 손상시킬 가능성이 없기 때문에 다양한 막 형성 방법 및 미세 가공 기술을 채용할 수 있다. 본 실시형태에서는, 스퍼터링법에 의하여 반사성 도전층을 형성하고, 리소그래피법에 의하여 도전층 위에 패턴을 형성한 다음, 건식 에칭법 또는 습식 에칭법에 의하여 도전층을 섬 형상으로 가공함으로써, 전극(101)의 도전층(101a), 전극(103)의 도전층(103a), 및 전극(104)의 도전층(104a)을 형성한다. 그리고, 스퍼터링법에 의하여 투명 도전막을 형성하고, 리소그래피법에 의하여 투명 도전막 위에 패턴을 형성한 다음, 습식 에칭법에 의하여 투명 도전막을 섬 형상으로 가공함으로써, 전극(101, 103, 및 104)을 형성한다.
<<제 4 단계>>
제 4 단계에서는, 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 발광층(180), 전자 수송층(113), 전자 주입층(114), 및 전하 발생층(115)을 형성한다(도 10의 (A) 참조).
정공 주입층(111)은 정공 수송성 재료 및 억셉터 물질을 함유하는 재료를 공증착함으로써 형성할 수 있다. 또한 공증착법은, 상이한 복수의 물질을 각각 상이한 증발원으로부터 동시에 증발시키는 증착법이다. 정공 수송층(112)은 정공 수송성 재료를 증착함으로써 형성할 수 있다.
발광층(180)은 보라색, 청색, 청록색, 녹색, 황록색, 황색, 주황색, 및 적색 중 적어도 하나의 광을 방출하는 게스트 재료를 증착함으로써 형성할 수 있다. 게스트 재료로서는, 형광성 또는 인광성의 유기 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 실시형태 1 내지 실시형태 3에 기재된 임의의 구조를 가지는 발광층을 사용하는 것이 바람직하다. 발광층(180)은 2층 구조를 가져도 좋다. 그 경우, 2층의 발광층은 상이한 색의 광을 방출하는 발광 물질을 함유하는 것이 바람직하다.
전자 수송층(113)은 전자 수송성이 높은 물질을 증착함으로써 형성할 수 있다. 전자 주입층(114)은 전자 주입성이 높은 물질을 증착함으로써 형성할 수 있다.
전하 발생층(115)은 정공 수송성 재료에 전자 억셉터(억셉터)를 첨가하여 얻어진 재료, 또는 전자 수송성 재료에 전자 도너(도너)를 첨가하여 얻어진 재료를 증착함으로써 형성할 수 있다.
<<제 5 단계>>
제 5 단계에서는, 정공 주입층(116), 정공 수송층(117), 발광층(170), 전자 수송층(118), 전자 주입층(119), 및 전극(102)을 형성한다(도 10의 (B) 참조).
정공 주입층(116)은 정공 주입층(111)과 비슷한 재료 및 방법을 사용하여 형성할 수 있다. 정공 수송층(117)은 정공 수송층(112)과 비슷한 재료 및 방법을 사용하여 형성할 수 있다.
발광층(170)은 보라색, 청색, 청록색, 녹색, 황록색, 황색, 주황색, 및 적색 중에서 선택된 적어도 하나의 광을 방출하는 게스트 재료를 증착함으로써 형성할 수 있다. 게스트 재료로서는, 형광성 유기 화합물을 사용할 수 있다. 형광성 유기 화합물을 단독으로 증착하여도 좋고, 다른 재료와 혼합한 형광성 유기 화합물을 증착하여도 좋다. 예를 들어, 형광성 유기 화합물을 게스트 재료로서 사용하여도 좋고, 게스트 재료보다 높은 여기 에너지를 가지는 호스트 재료에 게스트 재료가 분산되어도 좋다.
전자 수송층(118)은 전자 수송층(113)과 비슷한 재료 및 방법을 사용하여 형성할 수 있다. 전자 주입층(119)은 전자 주입층(114)과 비슷한 재료 및 방법을 사용하여 형성할 수 있다.
전극(102)은 반사성 도전막과 투광성 도전막을 적층함으로써 형성할 수 있다. 전극(102)은 단층 구조 또는 적층 구조를 가져도 좋다.
상술한 공정을 거쳐, 전극(101), 전극(103), 및 전극(104) 위에 각각, 영역(222B), 영역(222G), 및 영역(222R)을 포함하는 발광 소자가, 기판(200) 위에 형성된다.
<<제 6 단계>>
제 6 단계에서는, 기판(220) 위에 차광층(223), 광학 소자(224B), 광학 소자(224G), 및 광학 소자(224R)를 형성한다(도 10의 (C) 참조).
차광층(223)으로서는, 흑색 안료를 함유하는 수지막을 원하는 영역에 형성한다. 그리고, 기판(220) 및 차광층(223) 위에, 광학 소자(224B), 광학 소자(224G), 및 광학 소자(224R)를 형성한다. 광학 소자(224B)로서는, 청색 안료를 함유하는 수지막을 원하는 영역에 형성한다. 광학 소자(224G)로서는, 녹색 안료를 함유하는 수지막을 원하는 영역에 형성한다. 광학 소자(224R)로서는, 적색 안료를 함유하는 수지막을 원하는 영역에 형성한다.
<<제 7 단계>>
제 7 단계에서는, 기판(200) 위에 형성된 발광 소자를, 기판(220) 위에 형성된 차광층(223), 광학 소자(224B), 광학 소자(224G), 및 광학 소자(224R)에 접합하고 실란트(sealant)를 사용하여 밀봉한다(미도시).
상술한 공정을 거쳐 도 8의 (A)에 도시된 발광 소자(262a)를 형성할 수 있다.
또한 본 실시형태에 기재된 구조는 다른 실시형태에 기재된 구조 중 임의의 것과 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
(실시형태 5)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 실시형태의 표시 장치에 대하여 도 11의 (A) 및 (B), 도 12의 (A) 및 (B), 도 13, 도 14의 (A) 및 (B), 도 15의 (A) 및 (B), 도 16, 도 17의 (A) 및 (B), 도 18, 그리고 도 19의 (A) 및 (B)를 참조하여 아래에서 설명하기로 한다.
<표시 장치의 구조예 1>
도 11의 (A)는 표시 장치(600)를 도시한 상면도이고, 도 11의 (B)는 도 11의 (A)의 일점쇄선 A-B 및 일점쇄선 C-D를 따르는 단면도이다. 표시 장치(600)는 구동 회로부(신호선 구동 회로부(601) 및 주사선 구동 회로부(603)) 및 화소부(602)를 포함한다. 또한 신호선 구동 회로부(601), 주사선 구동 회로부(603), 및 화소부(602)는 발광 소자의 발광을 제어하는 기능을 가진다.
표시 장치(600)는 소자 기판(610), 밀봉 기판(604), 실란트(605), 실란트(605)로 둘러싸인 영역(607), 리드 배선(608), 및 FPC(609)도 포함한다.
또한 리드 배선(608)은 신호선 구동 회로부(601) 및 주사선 구동 회로부(603)에 입력되는 신호를 전송하기 위한 배선이며, 외부 입력 단자로서 기능하는 FPC(609)로부터 비디오 신호, 클록 신호, 스타트 신호, 및 리셋 신호 등을 받기 위한 배선이다. 여기서는 FPC(609)만을 도시하였지만, FPC(609)에는 인쇄 배선판(PWB: printed wiring board)이 제공되어 있어도 좋다.
신호선 구동 회로부(601)로서는, n채널 트랜지스터(623)와 p채널 트랜지스터(624)를 조합한 CMOS 회로를 형성한다. 신호선 구동 회로부(601) 또는 주사선 구동 회로부(603)로서는 CMOS 회로, PMOS 회로, 또는 NMOS 회로 등의 다양한 종류의 회로를 사용할 수 있다. 본 실시형태의 표시 장치에서는 구동 회로부가 형성된 드라이버 및 화소가 기판의 같은 표면 위에 형성되어 있지만, 구동 회로부를 반드시 기판 위에 형성할 필요는 없고, 기판 외부에 형성할 수 있다.
화소부(602)는 스위칭 트랜지스터(611), 전류 제어 트랜지스터(612), 및 전류 제어 트랜지스터(612)의 드레인에 전기적으로 접속된 하부 전극(613)을 포함한다. 또한, 하부 전극(613)의 단부를 덮도록 격벽(614)이 형성된다. 격벽(614)으로서는 예를 들어, 포지티브형 감광성 아크릴 수지막을 사용할 수 있다.
격벽(614) 위에 형성되는 막에 의한 양호한 피복성을 얻기 위해서는, 격벽(614)을, 그 상단부 또는 하단부에 곡률을 가지는 곡면을 가지도록 형성한다. 예를 들어, 격벽(614)의 재료로서 포지티브형 감광성 아크릴을 사용하는 경우, 격벽(614)의 상단부만이 곡률(곡률 반경 0.2μm 내지 3μm)을 가지는 곡면을 가지는 것이 바람직하다. 격벽(614)으로서는, 네거티브형 감광성 수지 또는 포지티브형 감광성 수지를 사용할 수 있다.
또한 각 트랜지스터(트랜지스터(611, 612, 623, 및 624))의 구조에 대한 특별한 한정은 없다. 예를 들어, 스태거형 트랜지스터를 사용할 수 있다. 또한, 이들 트랜지스터의 극성에 특별한 한정은 없다. 예를 들어, 이들 트랜지스터에는 n채널 및 p채널 트랜지스터를 사용하여도 좋고, n채널 트랜지스터 및 p채널 트랜지스터 중 어느 한쪽을 사용하여도 좋다. 또한, 이들 트랜지스터에 사용되는 반도체막의 결정성에특별한 한정은 없다. 예를 들어, 비정질 반도체막 또는 결정성 반도체막을 사용하여도 좋다. 반도체 재료의 예에는 14족 반도체(예를 들어, 실리콘을 포함하는 반도체), 화합물 반도체(산화물 반도체를 포함함), 및 유기 반도체 등이 포함된다. 예를 들어, 트랜지스터에는 에너지 갭이 2eV 이상, 바람직하게는 2.5eV 이상, 더 바람직하게는 3eV 이상인 산화물 반도체를 사용하는 것이 바람직하고, 이로써 트랜지스터의 오프 상태 전류를 저감할 수 있다. 산화물 반도체의 예에는 In-Ga 산화물 및 In-M-Zn 산화물(M은 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 이트륨(Y), 지르코늄(Zr), 란타넘(La), 세륨(Ce), 주석(Sn), 하프늄(Hf), 또는 네오디뮴(Nd))이 포함된다.
하부 전극(613) 위에는 EL층(616) 및 상부 전극(617)이 형성되어 있다. 여기서는 하부 전극(613)은 양극으로서 기능하고, 상부 전극(617)은 음극으로서 기능한다.
또한, EL층(616)은 증착 마스크를 이용한 증착법, 잉크젯법, 또는 스핀 코팅법 등의 다양한 방법에 의하여 형성된다. EL층(616)에 포함되는 다른 재료로서는 저분자 화합물 또는 고분자 화합물(올리고머 또는 덴드리머를 포함함)을 사용하여도 좋다.
또한 발광 소자(618)는 하부 전극(613), EL층(616), 및 상부 전극(617)으로 형성된다. 발광 소자(618)는 실시형태 1 내지 실시형태 3에 기재된 구조 중 임의의 것을 가지는 것이 바람직하다. 화소부가 복수의 발광 소자를 포함하는 경우, 화소부는 실시형태 1 내지 실시형태 3에 기재된 발광 소자 중 어느 것과, 이와 상이한 구조를 가지는 발광 소자의 양쪽 모두를 포함하여도 좋다.
실란트(605)로 밀봉 기판(604)과 소자 기판(610)을 서로 접합하면, 소자 기판(610), 밀봉 기판(604), 및 실란트(605)로 둘러싸인 영역(607)에 발광 소자(618)가 제공된다. 영역(607)에는 충전재가 충전되어 있다. 영역(607)에는 불활성 가스(질소 또는 아르곤 등)가 충전되거나, 또는 실란트(605)에 사용할 수 있는 자외선 경화 수지 또는 열 경화 수지가 충전되는 경우가 있다. 예를 들어, PVC(polyvinyl chloride)계 수지, 아크릴계 수지, 폴리이미드계 수지, 에폭시계 수지, 실리콘계 수지, PVB(polyvinyl butyral)계 수지, 또는 EVA(ethylene vinyl acetate)계 수지를 사용할 수 있다. 밀봉 기판에는 오목부를 제공하고, 오목부에 건조제를 제공하면 수분의 영향으로 인한 열화를 억제할 수 있으므로 바람직하다.
발광 소자(618)와 중첩되도록, 밀봉 기판(604) 아래에 광학 소자(621)를 제공한다. 밀봉 기판(604) 아래에는 차광층(622)이 제공된다. 광학 소자(621) 및 차광층(622)의 구조는 각각, 실시형태 3의 광학 소자 및 차광층과 같게 할 수 있다.
실란트(605)에는 에폭시계 수지 또는 유리 프릿을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 재료는 수분 또는 산소를 가능한 한 투과시키지 않는 것이 바람직하다. 밀봉 기판(604)으로서는 유리 기판, 석영 기판, 또는 FRP(fiber reinforced plastic), PVF(poly(vinyl fluoride)), 폴리에스터, 또는 아크릴 등으로 형성된 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 실시형태 1 내지 실시형태 3에 기재된 임의의 발광 소자 및 광학 소자를 포함하는 표시 장치를 얻을 수 있다.
<표시 장치의 구조예 2>
다음으로 표시 장치의 또 다른 예에 대하여 도 12의 (A) 및 (B) 그리고 도 13을 참조하여 설명한다. 또한 도 12의 (A) 및 (B) 그리고 도 13의 각각은 본 발명의 일 실시형태의 표시 장치의 단면도이다.
도 12의 (A)에는 기판(1001), 하지 절연막(1002), 게이트 절연막(1003), 게이트 전극(1006, 1007, 및 1008), 제 1 층간 절연막(1020), 제 2 층간 절연막(1021), 주변부(1042), 화소부(1040), 구동 회로부(1041), 발광 소자의 하부 전극(1024R, 1024G, 및 1024B), 격벽(1025), EL층(1028), 발광 소자의 상부 전극(1026), 밀봉층(1029), 밀봉 기판(1031), 및 실란트(1032) 등이 도시되어 있다.
도 12의 (A)에서는 광학 소자의 예로서, 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 및 청색 착색층(1034B))이 투명 기재(1033)에 제공되어 있다. 또한, 차광층(1035)이 제공되어도 좋다. 착색층 및 차광층이 제공된 투명 기재(1033)는 위치 맞춤하여 기판(1001)에 고정된다. 또한, 착색층 및 차광층은 오버코트층(1036)으로 덮여 있다. 도 12의 (A)의 구조에서는, 적색 광, 녹색 광, 및 청색 광이 착색층을 투과하므로 3색의 화소를 사용하여 화상을 표시할 수 있다.
도 12의 (B)는 광학 소자의 예로서 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 및 청색 착색층(1034B))을 게이트 절연막(1003)과 제 1 층간 절연막(1020) 사이에 제공하는 예를 도시한 것이다. 이 구조에서와 같이 착색층은 기판(1001)과 밀봉 기판(1031) 사이에 제공되어도 좋다.
도 13은 광학 소자의 예로서 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 및 청색 착색층(1034B))을 제 1 층간 절연막(1020)과 제 2 층간 절연막(1021) 사이에 제공하는 예를 도시한 것이다. 이 구조에서와 같이 착색층은 기판(1001)과 밀봉 기판(1031) 사이에 제공되어도 좋다.
상술한 표시 장치는 트랜지스터가 형성되어 있는 기판(1001) 측으로부터 광을 추출하는 구조(보텀 이미션 구조)를 가지지만, 밀봉 기판(1031) 측으로부터 광을 추출하는 구조(톱 이미션 구조)를 가져도 좋다.
<표시 장치의 구조예 3>
도 14의 (A) 및 (B)의 각각은 톱 이미션 구조를 가지는 표시 장치의 단면도의 예이다. 또한, 도 14의 (A) 및 (B)의 각각은 본 발명의 일 실시형태의 표시 장치를 도시한 단면도이고, 도 12의 (A) 및 (B) 그리고 도 13에 도시된 구동 회로부(1041) 및 주변부(1042) 등은 도시되어 있지 않다.
이 경우, 기판(1001)으로서는 광을 투과시키지 않는 기판을 사용할 수 있다. 트랜지스터와 발광 소자의 양극을 접속하는 접속 전극을 형성하는 단계까지의 공정은, 보텀 이미션 구조를 가지는 표시 장치와 비슷한 식으로 수행한다. 그리고, 전극(1022)을 덮도록 제 3 층간 절연막(1037)을 형성한다. 이 절연막은 평탄화 기능을 가져도 좋다. 제 3 층간 절연막(1037)은 제 2 층간 절연막과 비슷한 재료를 사용하여 형성할 수 있고, 또는 다른 공지의 재료 중 임의의 것을 사용하여 형성할 수 있다.
여기서는 발광 소자의 하부 전극들(1024R, 1024G, 및 1024B)의 각각이 양극으로서 기능하지만, 음극으로서 기능하여도 좋다. 또한, 도 14의 (A) 및 (B)에 도시된 바와 같은 톱 이미션 구조를 가지는 표시 장치의 경우, 하부 전극(1024R, 1024G, 및 1024B)은 광을 반사하는 기능을 가지는 것이 바람직하다. EL층(1028) 위에 상부 전극(1026)이 제공된다. 상부 전극(1026)은 광을 반사하는 기능 및 광을 투과시키는 기능을 가지는 것이 바람직하고, 상부 전극(1026)과 하부 전극(1024R, 1024G, 및 1024B) 사이에 마이크로캐비티 구조를 사용하여, 특정한 파장의 광의 강도를 높이는 것이 바람직하다.
도 14의 (A)에 도시된 바와 같은 톱 이미션 구조의 경우, 착색층(적색의 착색층(1034R), 녹색의 착색층(1034G), 및 청색의 착색층(1034B))이 제공되어 있는 밀봉 기판(1031)으로 밀봉을 행할 수 있다. 밀봉 기판(1031)에는 화소들 사이에 위치하는 차광층(1035)을 제공하여도 좋다. 또한, 밀봉 기판(1031)으로서는 투광성 기판이 바람직하게 사용된다.
도 14의 (A)는 발광 소자들 및 상기 발광 소자들을 위한 착색층들을 제공하는 구조를 예시한 것이지만, 구조는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 14의 (B)에 나타낸 바와 같이, 적색의 착색층(1034R) 및 청색의 착색층(1034B)을 포함하고 녹색의 착색층을 포함하지 않는 구조를 채용하여, 적색, 녹색, 및 청색의 3색으로 풀컬러 표시를 구현하여도 좋다. 발광 소자들에 착색층들을 제공하는 도 14의 (A)에 도시된 구조는, 외광 반사를 억제하는 데 효과적이다. 한편, 발광 소자에 적색의 착색층 및 청색의 착색층을 제공하고 녹색의 착색층이 없는 도 14의 (B)에 도시된 구조는, 녹색의 발광 소자로부터 방출되는 광의 에너지 손실이 적기 때문에 소비전력을 저감하는 데 효과적이다.
<표시 장치의 구조예 4>
위에서는 3색(적색, 녹색, 및 청색)의 부화소를 포함하는 표시 장치에 대하여 설명하였지만, 부화소의 색의 수는 4개(적색, 녹색, 청색, 및 황색, 또는 적색, 녹색, 청색, 및 백색)이어도 좋다. 도 15의 (A) 및 (B), 도 16, 그리고 도 17의 (A) 및 (B)는 하부 전극(1024R, 1024G, 1024B, 및 1024Y)을 각각 포함하는 표시 장치들의 구조를 도시한 것이다. 도 15의 (A) 및 (B) 그리고 도 16의 각각은 트랜지스터가 형성되어 있는 기판(1001) 측으로부터 광을 추출하는 구조(보텀 이미션 구조)를 가지는 표시 장치를 도시한 것이고, 도 17의 (A) 및 (B)의 각각은 밀봉 기판(1031) 측으로부터 광을 추출하는 구조(톱 이미션 구조)를 가지는 표시 장치를 도시한 것이다.
도 15의 (A)는 광학 소자(착색층(1034R), 착색층(1034G), 착색층(1034B), 및 착색층(1034Y))가 투명 기재(1033)에 제공되어 있는 표시 장치의 예를 도시한 것이다. 도 15의 (B)는 광학 소자(착색층(1034R), 착색층(1034G), 착색층(1034B), 및 착색층(1034Y))가 게이트 절연막(1003)과 제 1 층간 절연막(1020) 사이에 제공되어 있는 표시 장치의 예를 도시한 것이다. 도 16은 광학 소자(착색층(1034R), 착색층(1034G), 착색층(1034B), 및 착색층(1034Y))가 제 1 층간 절연막(1020)과 제 2 층간 절연막(1021) 사이에 제공되어 있는 표시 장치의 예를 도시한 것이다.
착색층(1034R)은 적색 광을 투과시키고, 착색층(1034G)은 녹색 광을 투과시키고, 착색층(1034B)은 청색 광을 투과시킨다. 착색층(1034Y)은 황색 광을 투과시키거나, 또는 청색, 녹색, 황색, 및 적색 중에서 선택되는 복수의 색의 광을 투과시킨다. 착색층(1034Y)이 청색, 녹색, 황색, 및 적색 중에서 선택되는 복수의 색의 광을 투과시킬 수 있는 경우, 착색층(1034Y)으로부터 방출되는 광은 백색 광이어도 좋다. 황색 또는 백색 광을 투과시키는 발광 소자는 발광 효율이 높기 때문에, 착색층(1034Y)을 포함하는 표시 장치는 소비전력이 저감될 수 있다.
도 17의 (A) 및 (B)에 도시된 톱 이미션 표시 장치에서는, 하부 전극(1024Y)을 포함하는 발광 소자가 도 14의 (A)에 도시된 표시 장치와 같이, 상부 전극(1026)과 하부 전극(1024R, 1024G, 1024B, 및 1024Y) 사이에 마이크로캐비티 구조를 가지는 것이 바람직하다. 도 17의 (A)에 도시된 표시 장치에서는, 착색층(적색의 착색층(1034R), 녹색의 착색층(1034G), 청색의 착색층(1034B), 및 황색의 착색층(1034Y))이 제공되어 있는 밀봉 기판(1031)으로 밀봉을 수행할 수 있다.
마이크로캐비티 및 황색의 착색층(1034Y)을 통하여 방출되는 광은 황색의 영역에 발광 스펙트럼을 가진다. 황색은 시감도가 높은 색이기 때문에, 황색 광을 방출하는 발광 소자는 발광 효율이 높다. 그러므로, 도 17의 (A)의 표시 장치는 소비전력을 저감할 수 있다.
도 17의 (A)는 발광 소자들 및 상기 발광 소자들을 위한 착색층들을 제공하는 구조를 예시한 것이지만, 구조는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 17의 (B)에 나타낸 바와 같이, 적색의 착색층(1034R), 녹색의 착색층(1034G), 및 청색의 착색층(1034B)을 포함하고 황색의 착색층을 포함하지 않는 구조를 채용하여, 적색, 녹색, 청색, 및 황색, 또는 적색, 녹색, 청색, 및 백색의 4색으로 풀컬러 표시를 구현하여도 좋다. 발광 소자들에 착색층들을 제공하는 도 17의 (A)에 도시된 구조는, 외광 반사를 억제하는 데 효과적이다. 한편, 발광 소자에 적색의 착색층, 녹색의 착색층, 및 청색의 착색층을 제공하고 황색의 착색층이 없는 도 17의 (B)에 도시된 구조는, 황색 또는 백색의 발광 소자로부터 방출되는 광의 에너지 손실이 적기 때문에 소비전력을 저감하는 데 효과적이다.
<표시 장치의 구조예 5>
다음으로 본 발명의 다른 일 실시형태의 표시 장치에 대하여 도 18을 참조하여 설명한다. 도 18은 도 11의 (A)의 일점쇄선 A-B 및 일점쇄선 C-D를 따르는 단면도이다. 또한, 도 18에서 도 11의 (B)의 부분과 비슷한 기능을 가지는 부분에는 도 11의 (B)와 같은 부호를 부여하고, 그 부분에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 18의 표시 장치(600)는 소자 기판(610), 밀봉 기판(604), 및 실란트(605)로 둘러싸인 영역(607)에, 밀봉층(607a), 밀봉층(607b), 및 밀봉층(607c)을 포함한다. 밀봉층(607a), 밀봉층(607b), 및 밀봉층(607c) 중 하나 이상에 PVC(polyvinyl chloride)계 수지, 아크릴계 수지, 폴리이미드계 수지, 에폭시계 수지, 실리콘계 수지, PVB(polyvinyl butyral)계 수지, 또는 EVA(ethylene vinyl acetate)계 수지 등의 수지를 사용할 수 있다. 또는, 산화 실리콘, 산화질화 실리콘, 질화산화 실리콘, 질화 실리콘, 산화 알루미늄, 또는 질화 알루미늄 등의 무기 재료를 사용할 수 있다. 밀봉층(607a, 607b, 및 607c)을 형성하면, 물 등의 불순물로 인한 발광 소자(618)의 열화를 방지할 수 있으므로 바람직하다. 밀봉층(607a, 607b, 및 607c)을 형성하는 경우, 실란트(605)를 제공할 필요는 없다.
또는, 밀봉층(607a, 607b, 및 607c) 중 어느 하나 또는 2개를 제공하여도 좋고, 4개 이상의 밀봉층을 형성하여도 좋다. 밀봉층이 다층 구조를 가지는 경우, 표시 장치(600) 외부에서 물 등의 불순물이 표시 장치 내부에 있는 발광 소자(618)에 들어가는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 밀봉층이 다층 구조를 가지는 경우, 수지와 유기 재료를 적층하는 것이 바람직하다.
<표시 장치의 구조예 6>
본 실시형태의 구조예 1 내지 구조예 4의 표시 장치의 각각은 광학 소자를 포함하는 구조를 가지지만, 본 발명의 일 실시형태는 반드시 광학 소자를 포함할 필요는 없다.
도 19의 (A) 및 (B)의 각각은 밀봉 기판(1031) 측으로부터 광을 추출하는 구조를 가지는 표시 장치(톱 이미션 표시 장치)를 도시한 것이다. 도 19의 (A)는 발광층(1028R), 발광층(1028G), 및 발광층(1028B)을 포함하는 표시 장치의 예를 도시한 것이다. 도 19의 (B)는 발광층(1028R), 발광층(1028G), 발광층(1028B), 및 발광층(1028Y)을 포함하는 표시 장치의 예를 도시한 것이다.
발광층(1028R)은 적색 광을 나타내는 기능을 가지고, 발광층(1028G)은 녹색 광을 나타내는 기능을 가지고, 발광층(1028B)은 청색 광을 나타내는 기능을 가진다. 발광층(1028Y)은 황색 광을 나타내는 기능을 가지거나, 또는 청색, 녹색, 및 적색 중에서 선택되는 복수의 색의 광을 나타내는 기능을 가진다. 발광층(1028Y)은 백색 광을 나타내어도 좋다. 황색 또는 백색 광을 나타내는 발광 소자는 발광 효율이 높기 때문에 발광층(1028Y)을 포함하는 표시 장치는 소비전력이 저감될 수 있다.
도 19의 (A) 및 (B)의 각 표시 장치는, 상이한 색의 광을 나타내는 EL층이 부화소에 포함되기 때문에, 반드시 광학 소자로서 기능하는 착색층을 포함할 필요는 없다.
밀봉층(1029)에는 PVC(polyvinyl chloride)계 수지, 아크릴계 수지, 폴리이미드계 수지, 에폭시계 수지, 실리콘계 수지, PVB(polyvinyl butyral)계 수지, 또는 EVA(ethylene vinyl acetate)계 수지 등의 수지를 사용할 수 있다. 또는, 산화 실리콘, 산화질화 실리콘, 질화산화 실리콘, 질화 실리콘, 산화 알루미늄, 또는 질화 알루미늄 등의 무기 재료를 사용할 수 있다. 밀봉층(1029)을 형성하면, 물 등의 불순물로 인한 발광 소자의 열화를 방지할 수 있으므로 바람직하다.
또는, 밀봉층(1029)은 단층 또는 2층 구조를 가져도 좋고, 또는 밀봉층(1029)으로서 4개 이상의 밀봉층을 형성하여도 좋다. 밀봉층이 다층 구조를 가지는 경우, 표시 장치 외부에서 물 등 불순물이 표시 장치 내부에 들어가는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 밀봉층이 다층 구조를 가지는 경우, 수지와 유기 재료를 적층하는 것이 바람직하다.
또한, 밀봉 기판(1031)은 발광 소자를 보호하는 기능을 가진다. 그러므로, 밀봉 기판(1031)에는 플렉시블 기판 또는 필름을 사용할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 기재된 구조는 본 실시형태 및 다른 실시형태의 다른 구조 중 임의의 것과 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 6)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 실시형태의 발광 소자를 포함하는 표시 장치에 대하여 도 20의 (A) 및 (B), 도 21의 (A) 및 (B), 그리고 도 22의 (A) 및 (B)를 참조하여 설명하기로 한다.
도 20의 (A)는 본 발명의 일 실시형태의 표시 장치를 도시한 블록 다이어그램이고, 도 20의 (B)는 본 발명의 일 실시형태의 표시 장치의 화소 회로를 도시한 회로도이다.
<표시 장치의 설명>
도 20의 (A)에 도시된 표시 장치는, 표시 소자의 화소들을 포함하는 영역(이하, 이 영역을 화소부(802)라고 함), 화소부(802) 외측에 제공되며 화소들을 구동시키기 위한 회로를 포함하는 회로부(이후, 이 부분을 구동 회로부(804)라고 함), 소자를 보호하는 기능을 가지는 회로(이후, 이 회로를 보호 회로(806)라고 함), 및 단자부(807)를 포함한다. 또한, 보호 회로(806)를 반드시 제공할 필요는 없다.
구동 회로부(804)의 일부 또는 전체를, 화소부(802)가 형성되는 기판 위에 형성하는 것이 바람직하고, 이 경우 부품 수와 단자 수를 줄일 수 있다. 구동 회로부(804)의 일부 또는 전체를, 화소부(802)가 형성되는 기판 위에 형성하지 않는 경우, 구동 회로부(804)의 일부 또는 전체를 COG 또는 TAB(tape automated bonding)에 의하여 실장할 수 있다.
화소부(802)는, X행(X는 2 이상의 자연수) Y열(Y는 2 이상의 자연수)로 배치된 표시 소자들을 구동시키기 위한 복수의 회로(이후, 이러한 회로들을 화소 회로들(801)이라고 함)를 포함한다. 구동 회로부(804)는, 화소를 선택하기 위하여 신호(주사 신호)를 공급하기 위한 회로(이후, 이 회로를 주사선 구동 회로(804a)라고 함) 및 화소의 표시 소자를 구동시키기 위하여 신호(데이터 신호)를 공급하기 위한 회로(이후, 이 회로를 신호선 구동 회로(804b)라고 함) 등의 구동 회로를 포함한다.
주사선 구동 회로(804a)는 시프트 레지스터 등을 포함한다. 단자부(807)를 통하여, 주사선 구동 회로(804a)는 시프트 레지스터를 구동시키기 위한 신호를 받고 신호를 출력한다. 예를 들어, 주사선 구동 회로(804a)는, 스타트 펄스 신호 또는 클록 신호 등을 받고, 펄스 신호를 출력한다. 주사선 구동 회로(804a)는, 주사 신호를 공급받는 배선(이후, 이러한 배선을 주사선(GL_1 내지 GL_X)이라고 함)의 전위를 제어하는 기능을 가진다. 또한, 주사선(GL_1 내지 GL_X)을 개별적으로 제어하기 위하여, 복수의 주사선 구동 회로(804a)를 제공하여도 좋다. 또는, 주사선 구동 회로(804a)는, 초기화 신호를 공급하는 기능을 가진다. 이에 한정되지 않고, 주사선 구동 회로(804a)는 다른 신호를 공급할 수 있다.
신호선 구동 회로(804b)는 시프트 레지스터 등을 포함한다. 신호선 구동 회로(804b)는 단자부(807)를 통하여 시프트 레지스터를 구동시키기 위한 신호뿐만 아니라, 데이터 신호의 바탕이 되는 신호(화상 신호)를 받는다. 신호선 구동 회로(804b)는, 화소 회로(801)에 기록될, 화상 신호에 기초한 데이터 신호를 생성하는 기능을 가진다. 또한, 신호선 구동 회로(804b)는, 스타트 펄스 신호 또는 클록 신호 등의 입력에 의하여 생성되는 펄스 신호에 따라, 데이터 신호의 출력을 제어하는 기능을 가진다. 또한, 신호선 구동 회로(804b)는, 데이터 신호를 공급받는 배선(이후, 이러한 배선을 데이터 라인(DL_1 내지 DL_Y)이라고 함)의 전위를 제어하는 기능을 가진다. 또는, 신호선 구동 회로(804b)는, 초기화 신호를 공급하는 기능을 가진다. 이에 한정되지 않고, 신호선 구동 회로(804b)는 다른 신호를 공급할 수 있다.
신호선 구동 회로(804b)는 예를 들어, 복수의 아날로그 스위치 등을 포함한다. 신호선 구동 회로(804b)는, 복수의 아날로그 스위치를 순차적으로 온으로 함으로써, 화상 신호를 시분할하여 얻어지는 신호를, 데이터 신호로서 출력할 수 있다. 신호선 구동 회로(804b)는 시프트 레지스터 등을 포함하여도 좋다.
주사 신호를 공급받는 복수의 주사선(GL) 중 하나 및 데이터 신호를 공급받는 복수의 데이터 라인(DL) 중 하나를 통하여, 복수의 화소 회로(801) 각각에, 펄스 신호 및 데이터 신호가 각각 입력된다. 복수의 화소 회로(801) 각각에서의 데이터 신호의 기록 및 유지는, 주사선 구동 회로(804a)에 의하여 제어된다. 예를 들어, m행 n열째(m은 X 이하의 자연수이고, n은 Y 이하의 자연수임)의 화소 회로(801)에는, 주사선(GL_m)을 통하여 주사선 구동 회로(804a)로부터 펄스 신호가 입력되고, 주사선(GL_m)의 전위에 따라 데이터 라인(DL_n)을 통하여 신호선 구동 회로(804b)로부터 데이터 신호가 입력된다.
도 20의 (A)에 나타낸 보호 회로(806)는, 예를 들어 주사선 구동 회로(804a)와 화소 회로(801) 사이의 주사선(GL)에 접속된다. 또는, 보호 회로(806)는, 신호선 구동 회로(804b)와 화소 회로(801) 사이의 데이터 라인(DL)에 접속된다. 또는, 보호 회로(806)는, 주사선 구동 회로(804a)와 단자부(807) 사이의 배선에 접속될 수 있다. 또는, 보호 회로(806)는, 신호선 구동 회로(804b)와 단자부(807) 사이의 배선에 접속될 수 있다. 또한, 단자부(807)는, 외부 회로로부터 표시 장치에 전력, 제어 신호, 및 화상 신호를 입력하기 위한 단자를 가지는 부분을 의미한다.
보호 회로(806)는, 이 보호 회로에 접속된 배선에 특정한 범위 외의 전위가 인가되었을 때에, 이 보호 회로에 접속된 해당 배선을 다른 배선에 전기적으로 접속시키는 회로이다.
도 20의 (A)에 도시된 바와 같이, 화소부(802) 및 구동 회로부(804)에 보호 회로(806)를 제공함으로써, ESD(electrostatic discharge) 등에 의하여 발생되는 과전류에 대한 표시 장치의 내성을 향상시킬 수 있다. 또한, 보호 회로(806)의 구성은 이에 한정되지 않고, 예를 들어 보호 회로(806)가 주사선 구동 회로(804a)에 접속된 구성 또는 보호 회로(806)가 신호선 구동 회로(804b)에 접속된 구성을 채용하여도 좋다. 또는, 보호 회로(806)는 단자부(807)에 접속되어도 좋다.
도 20의 (A)에 구동 회로부(804)가 주사선 구동 회로(804a) 및 신호선 구동 회로(804b)를 포함하는 예를 나타내었지만, 구조는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 주사선 구동 회로(804a)만을 형성하여도 좋고, 신호선 구동 회로가 형성된 별도로 준비된 기판(예를 들어, 단결정 반도체막 또는 다결정 반도체막으로 형성된 구동 회로 기판)을 실장하여도 좋다.
<화소 회로의 구조예>
도 20의 (A)에서의 복수의 화소 회로(801)의 각각은 예를 들어 도 20의 (B)에 도시된 구조를 가질 수 있다.
도 20의 (B)에 도시된 화소 회로(801)는, 트랜지스터(852 및 854), 커패시터(862), 및 발광 소자(872)를 포함한다.
트랜지스터(852)의 소스 전극 및 드레인 전극 중 한쪽은, 데이터 신호를 공급받는 배선(데이터 라인(DL_n))에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(852)의 게이트 전극은, 게이트 신호를 공급받는 배선(주사선(GL_m))에 전기적으로 접속된다.
트랜지스터(852)는 데이터 신호를 기록할지 여부를 제어하는 기능을 가진다.
커패시터(862)의 한 쌍의 전극 중 한쪽은 전위가 공급되는 배선(이후, 전위 공급선(VL_a)이라고 함)에 전기적으로 접속되고, 다른 쪽은 트랜지스터(852)의 소스 전극 및 드레인 전극 중 다른 쪽에 전기적으로 접속된다.
커패시터(862)는 기록된 데이터를 저장하기 위한 유지 용량으로서 기능한다.
트랜지스터(854)의 소스 전극 및 드레인 전극 중 한쪽은 전위 공급선(VL_a)에 전기적으로 접속된다. 또한, 트랜지스터(854)의 게이트 전극은 트랜지스터(852)의 소스 전극 및 드레인 전극 중 다른 쪽에 전기적으로 접속된다.
발광 소자(872)의 양극 및 음극 중 한쪽은 전위 공급선(VL_b)에 전기적으로 접속되고, 다른 쪽은 트랜지스터(854)의 소스 전극 및 드레인 전극 중 다른 쪽에 전기적으로 접속된다.
발광 소자(872)로서는, 실시형태 1 내지 실시형태 3에 기재된 발광 소자들 중 임의의 것을 사용할 수 있다.
또한, 전위 공급선(VL_a) 및 전위 공급선(VL_b) 중 한쪽에는 고전원 전위(VDD)가 공급되고, 다른 쪽에는 저전원 전위(VSS)가 공급된다.
도 20의 (B)의 화소 회로(801)를 포함하는 표시 장치에서는 예를 들어, 도 20의 (A)의 주사선 구동 회로(804a)에 의하여 행마다 순차적으로 화소 회로(801)를 선택함으로써, 트랜지스터(852)를 온으로 하고 데이터 신호를 기록한다.
트랜지스터(852)가 오프가 되면, 데이터가 기록된 화소 회로(801)는 유지 상태가 된다. 또한, 트랜지스터(854)의 소스 전극과 드레인 전극 사이에 흐르는 전류량은, 기록된 데이터 신호의 전위에 따라 제어된다. 발광 소자(872)는 흐르는 전류의 양에 대응하는 휘도로 광을 방출한다. 이 동작을 행마다 순차적으로 수행함으로써, 화상이 표시된다.
또는, 화소 회로는 트랜지스터의 문턱 전압 등의 변동을 보정하는 기능을 가질 수 있다. 도 21의 (A) 및 (B) 그리고 도 22의 (A) 및 (B)는 화소 회로의 예를 도시한 것이다.
도 21의 (A)에 도시된 화소 회로는 6개의 트랜지스터(트랜지스터(303_1 내지 303_6)), 커패시터(304), 및 발광 소자(305)를 포함한다. 도 21의 (A)에 도시된 화소 회로는 배선(301_1 내지 301_5) 및 배선(302_1 및 302_2)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 트랜지스터(303_1 내지 303_6)로서는 예를 들어 p채널 트랜지스터를 사용할 수 있다.
도 21의 (B)에 나타낸 화소 회로는 도 21의 (A)에 나타낸 화소 회로에 트랜지스터(303_7)를 추가한 구성을 가진다. 도 21의 (B)에 도시된 화소 회로는 배선(301_6 및 301_7)에 전기적으로 접속되어 있다. 배선들(301_5 및 301_6)은 서로 전기적으로 접속되어 있어도 좋다. 또한, 트랜지스터(303_7)로서는 예를 들어 p채널 트랜지스터를 사용할 수 있다.
도 22의 (A)에 나타낸 화소 회로는 6개의 트랜지스터(트랜지스터(308_1 내지 308_6)), 커패시터(304), 및 발광 소자(305)를 포함한다. 도 22의 (A)에 도시된 화소 회로는 배선(306_1 내지 306_3) 및 배선(307_1 내지 307_3)에 전기적으로 접속되어 있다. 배선(306_1 및 306_3)은 서로 전기적으로 접속되어 있어도 좋다. 또한, 트랜지스터(308_1 내지 308_6)로서는 예를 들어 p채널 트랜지스터를 사용할 수 있다.
도 22의 (B)에 도시된 화소 회로는 2개의 트랜지스터(트랜지스터(309_1 및 309_2)), 2개의 커패시터(커패시터(304_1 및 304_2)), 및 발광 소자(305)를 포함한다. 도 22의 (B)에 도시된 화소 회로는 배선(311_1 내지 311_3) 및 배선(312_1 및 312_2)에 전기적으로 접속되어 있다. 도 22의 (B)에 도시된 화소 회로의 구성에 의하여, 화소 회로를 전압 입력 전류 구동 방식(CVCC라고도 함)에 의하여 구동시킬 수 있다. 또한, 트랜지스터(309_1 및 309_2)로서는 예를 들어 p채널 트랜지스터를 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태의 발광 소자는 표시 장치의 화소에 능동 소자가 포함되는 액티브 매트릭스 방식 또는 표시 장치의 화소에 능동 소자가 포함되지 않는 패시브 매트릭스 방식에 사용될 수 있다.
액티브 매트릭스 방식에서는 능동 소자(비선형 소자)로서, 트랜지스터뿐만 아니라 다양한 능동 소자(비선형 소자)를 사용할 수 있다. 예를 들어, MIM(metal insulator metal) 또는 TFD(thin film diode) 등을 사용할 수도 있다. 이들 소자는 적은 제작 단계 수로 형성될 수 있기 때문에, 제작 비용을 삭감할 수 있거나 또는 수율을 향상시킬 수 있다. 또는, 이들 소자의 크기는 작기 때문에, 개구율을 향상시킬 수 있어, 소비전력을 저감할 수 있고 고휘도화를 달성할 수 있다.
액티브 매트릭스 방식 외의 방식으로서, 능동 소자(비선형 소자)를 사용하지 않는 패시브 매트릭스 방식을 사용할 수도 있다. 능동 소자(비선형 소자)를 사용하지 않기 때문에, 제작 단계 수가 적고, 제작 비용을 삭감할 수 있거나 또는 수율을 향상시킬 수 있다. 또는, 능동 소자(비선형 소자)를 사용하지 않기 때문에, 개구율을 향상시킬 수 있어, 예를 들어 소비전력을 저감할 수 있거나 또는 고휘도화를 달성할 수 있다.
본 실시형태에 기재된 구조는 다른 임의의 실시형태에 기재된 구조와 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
(실시형태 7)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 실시형태의 발광 소자를 포함하는 표시 장치, 및 상기 표시 장치에 입력 장치가 제공된 전자 장치에 대하여 도 23의 (A) 및 (B), 도 24의 (A) 내지 (C), 도 25의 (A) 및 (B), 도 26의 (A) 및 (B), 그리고 도 27을 참조하여 설명하기로 한다.
<터치 패널의 설명 1>
본 실시형태에서는 전자 장치의 예로서 표시 장치와 입력 장치를 포함하는 터치 패널(2000)에 대하여 설명하기로 한다. 또한, 입력 장치로서 터치 센서를 사용하는 예에 대하여 설명하기로 한다.
도 23의 (A) 및 (B)는 터치 패널(2000)의 사시도이다. 또한, 간략화를 위하여 도 23의 (A) 및 (B)는 터치 패널(2000)의 주된 구성요소만을 도시하고 있다.
터치 패널(2000)은 표시 장치(2501) 및 터치 센서(2595)를 포함한다(도 23의 (B) 참조). 또한, 터치 패널(2000)은 기판(2510), 기판(2570), 및 기판(2590)을 포함한다. 기판(2510), 기판(2570), 및 기판(2590)의 각각은 가요성을 가진다. 또한, 기판들(2510, 2570, 및 2590) 중 하나 또는 모두가 가요성을 가지지 않아도 된다.
표시 장치(2501)는 기판(2510) 위의 복수의 화소, 및 화소들에 신호를 공급하는 복수의 배선(2511)을 포함한다. 복수의 배선(2511)은 기판(2510)의 외주부까지 리드되고, 복수의 배선(2511)의 일부가 단자(2519)를 형성한다. 단자(2519)는 FPC(2509(1))에 전기적으로 접속된다. 복수의 배선(2511)은 신호선 구동 회로(2503s(1))로부터의 신호를 복수의 화소에 공급할 수 있다.
기판(2590)은 터치 센서(2595), 및 터치 센서(2595)에 전기적으로 접속된 복수의 배선(2598)을 포함한다. 복수의 배선(2598)은 기판(2590)의 외주부까지 리드되고, 복수의 배선(2598)의 일부는 단자를 형성한다. 단자는 FPC(2509(2))에 전기적으로 접속된다. 또한, 도 23의 (B)에서는 명료화를 위하여, 기판(2590)의 후면 측(기판(2510)과 마주 보는 쪽)에 제공되는 터치 센서(2595)의 전극 및 배선 등을 실선으로 나타내었다.
터치 센서(2595)로서 정전 용량 터치 센서를 사용할 수 있다. 정전 용량 터치 센서의 예에는, 표면형 정전 용량 터치 센서 및 투영형 정전 용량 터치 센서가 있다.
투영형 정전 용량 터치 센서의 예로서는, 주로 구동 방법에 차이가 있는 자기 용량 터치 센서와 상호 용량 터치 센서가 있다. 상호 용량형을 사용하면, 여러 지점을 동시에 검지할 수 있게 되므로 바람직하다.
또한 도 23의 (B)에 도시된 터치 센서(2595)는 투영형 정전 용량 터치 센서를 사용한 예이다.
또한 터치 센서(2595)로서는, 손가락 등 검지 대상의 근접 또는 접촉을 검지할 수 있는 다양한 센서를 사용할 수 있다.
투영형 정전 용량 터치 센서(2595)는 전극(2591) 및 전극(2592)을 포함한다. 전극(2591)은 복수의 배선(2598) 중 어느 것에 전기적으로 접속되고, 전극(2592)은 복수의 배선(2598) 중 다른 어느 것에 전기적으로 접속된다.
전극들(2592)의 각각은 도 23의 (A) 및 (B)에 도시된 바와 같이, 사변형의 한 모서리가 다른 사변형의 한 모서리에 연결되어 있는, 복수의 사변형이 하나의 방향으로 배열된 형상을 가진다.
전극들(2591)의 각각은 사변형의 형상을 가지고, 전극(2592)이 연장되는 방향과 교차되는 방향으로 배열된다.
배선(2594)은 전극(2592)이 사이에 위치하는 2개의 전극(2591)을 전기적으로 접속시킨다. 전극(2592)과 배선(2594)이 교차하는 면적은 가능한 한 작은 것이 바람직하다. 이러한 구조에 의하여, 전극이 제공되지 않은 영역의 면적을 축소할 수 있어, 투과율의 편차를 저감할 수 있다. 그 결과, 터치 센서(2595)를 통과하는 광의 휘도 편차를 저감할 수 있다.
또한 전극(2591) 및 전극(2592)의 형상은 이에 한정되지 않고 다양한 형상 중 임의의 것으로 할 수 있다. 예를 들어 복수의 전극(2591)을, 전극들(2591) 사이의 틈이 가능한 한 작아지도록 배치하고, 절연층을 개재하여 전극(2592)을, 전극(2591)과 중첩되지 않는 영역이 형성되도록 전극(2591)으로부터 이격하여 제공한 구조를 채용하여도 좋다. 이 경우, 인접한 2개의 전극(2592) 사이에, 이들 전극과 전기적으로 절연된 더미 전극을 제공하면 투과율이 상이한 영역의 면적을 축소할 수 있으므로 바람직하다.
<표시 장치의 설명>
다음으로 표시 장치(2501)에 대하여 도 24의 (A)를 참조하여 자세히 설명하기로 한다. 도 24의 (A)는 도 23의 (B)의 일점쇄선 X1-X2를 따르는 단면도에 상당한다.
표시 장치(2501)는 매트릭스로 배열된 복수의 화소를 포함한다. 화소들의 각각은 표시 소자와, 표시 소자를 구동하는 화소 회로를 포함한다.
아래의 설명에서는, 백색 광을 방출하는 발광 소자를 표시 소자로서 사용하는 예에 대하여 설명하지만, 표시 소자는 이러한 소자에 한정되지 않는다. 예를 들어, 인접한 화소에서 상이한 색의 광이 방출될 수 있도록, 상이한 색의 광을 방출하는 발광 소자를 포함하여도 좋다.
기판(2510) 및 기판(2570)에는 예를 들어, 투습성이 1×10-5g·m-2·day-1 이하, 바람직하게는 1×10-6g·m-2·day-1 이하인 플렉시블 재료를 바람직하게 사용할 수 있다. 또는, 기판(2510) 및 기판(2570)에는 열 팽창 계수가 서로 실질적으로 같은 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 재료의 선팽창률은 바람직하게는 1×10-3/K 이하이고, 더 바람직하게는 5×10-5/K 이하이고, 더욱 바람직하게는 1×10-5/K 이하이다.
또한 기판(2510)은 발광 소자로의 불순물 확산을 방지하는 절연층(2510a), 플렉시블 기판(2510b), 및 절연층(2510a)과 플렉시블 기판(2510b)을 서로 접합하는 접착층(2510c)을 포함하는 적층체이다. 기판(2570)은 발광 소자로의 불순물 확산을 방지하는 절연층(2570a), 플렉시블 기판(2570b), 및 절연층(2570a)과 플렉시블 기판(2570b)을 서로 접합하는 접착층(2570c)을 포함하는 적층체이다.
접착층(2510c) 및 접착층(2570c)에는 예를 들어, 폴리에스터, 폴리올레핀, 폴리아마이드(예를 들어, 나일론, 아라미드), 폴리이미드, 폴리카보네이트, 또는 아크릴, 우레탄, 또는 에폭시를 사용할 수 있다. 또는, 실록산 결합을 가지는 수지를 포함하는 재료를 사용할 수 있다.
기판(2510)과 기판(2570) 사이에는 밀봉층(2560)이 제공된다. 밀봉층(2560)은 대기보다 높은 굴절률을 가지는 것이 바람직하다. 도 24의 (A)에 도시된 바와 같이, 광이 밀봉층(2560) 측으로 추출되는 경우에는 밀봉층(2560)은 광학 접착층으로도 기능할 수 있다.
밀봉층(2560)의 외주부에 실란트를 형성하여도 좋다. 실란트를 사용함으로써, 기판(2510), 기판(2570), 밀봉층(2560), 및 실란트로 둘러싸인 영역에 발광 소자(2550R)를 제공할 수 있다. 또한, 밀봉층(2560) 대신에 불활성 가스(질소 및 아르곤 등)를 사용하여도 좋다. 불활성 가스 내에 건조제를 제공하여, 수분 등을 흡착시켜도 좋다. 또는, 밀봉층(2560) 대신에 아크릴 또는 에폭시 등의 수지를 사용하여도 좋다. 실란트로서는 에폭시계 수지 또는 유리 프릿(glass frit)을 사용하는 것이 바람직하다. 실란트에 사용하는 재료로서는 수분 및 산소를 투과시키지 않는 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
표시 장치(2501)는 화소(2502R)를 포함한다. 화소(2502R)는 발광 모듈(2580R)을 포함한다.
화소(2502R)는 발광 소자(2550R), 및 발광 소자(2550R)에 전력을 공급할 수 있는 트랜지스터(2502t)를 포함한다. 또한, 트랜지스터(2502t)는 화소 회로의 일부로서 기능한다. 발광 모듈(2580R)은 발광 소자(2550R) 및 착색층(2567R)을 포함한다.
발광 소자(2550R)는 하부 전극, 상부 전극, 및 하부 전극과 상부 전극 사이의 EL층을 포함한다. 발광 소자(2550R)로서는 실시형태 1 내지 실시형태 3에 기재된 발광 소자 중 임의의 것을 사용할 수 있다.
하부 전극과 상부 전극 사이에 마이크로캐비티 구조를 채용하여 특정한 파장의 광의 강도를 높여도 좋다.
밀봉층(2560)이 광 추출 측에 제공되는 경우, 밀봉층(2560)은 발광 소자(2550R) 및 착색층(2567R)과 접촉한다.
착색층(2567R)은 발광 소자(2550R)와 중첩되는 영역에 위치한다. 따라서, 발광 소자(2550R)로부터 방출되는 광의 일부는 착색층(2567R)을 통과하여 도 24의 (A)에서 화살표로 나타낸 바와 같이 발광 모듈(2580R)의 외부로 방출된다.
표시 장치(2501)는 광 추출 측에 차광층(2567BM)을 포함한다. 차광층(2567BM)은 착색층(2567R)을 둘러싸도록 제공되어 있다.
착색층(2567R)은 특정 파장 범위의 광을 투과시키는 기능을 가지는 착색층이다. 예를 들어, 적색 파장 범위의 광을 투과시키는 컬러 필터, 녹색 파장 범위의 광을 투과시키는 컬러 필터, 청색 파장 범위의 광을 투과시키는 컬러 필터, 또는 황색 파장 범위의 광을 투과시키는 컬러 필터 등을 사용할 수 있다. 각 컬러 필터는 다양한 재료 중 임의의 것을 사용하여 인쇄법, 잉크젯법, 또는 포토리소그래피 기술을 사용한 에칭법 등에 의하여 형성할 수 있다.
표시 장치(2501)에는 절연층(2521)이 제공된다. 절연층(2521)은 트랜지스터(2502t)를 덮는다. 또한, 절연층(2521)은 화소 회로에 기인한 요철을 덮는 기능을 가진다. 절연층(2521)은 불순물 확산을 억제하는 기능을 가져도 좋다. 이에 의하여 불순물 확산에 의하여 트랜지스터(2502t) 등의 신뢰성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
발광 소자(2550R)는 절연층(2521) 위에 형성된다. 발광 소자(2550R)의 하부 전극의 단부와 중첩되도록 칸막이(2528)가 제공된다. 또한, 기판(2510)과 기판(2570) 사이의 간격을 제어하는 스페이서를 칸막이(2528) 위에 형성하여도 좋다.
주사선 구동 회로(2503g(1))는 트랜지스터(2503t) 및 커패시터(2503c)를 포함한다. 또한, 구동 회로를 화소 회로와 같은 공정에서 같은 기판 위에 형성할 수 있다.
기판(2510) 위에는 신호를 공급할 수 있는 배선(2511)이 제공된다. 배선(2511) 위에는 단자(2519)가 제공된다. 단자(2519)에는 FPC(2509(1))가 전기적으로 접속된다. FPC(2509(1))는 비디오 신호, 클록 신호, 스타트 신호, 또는 리셋 신호 등을 공급하는 기능을 가진다. 또한, FPC(2509(1))에는 PWB가 제공되어도 좋다.
또한, 표시 장치(2501)에는 다양한 구조 중 임의의 것의 트랜지스터를 사용할 수 있다. 도 24의 (A)는 보텀 게이트 트랜지스터를 사용하는 예를 도시한 것이지만 본 발명은 이 예에 한정되지 않고, 도 24의 (B)에 도시된 바와 같이 톱 게이트 트랜지스터를 표시 장치(2501)에 사용하여도 좋다.
또한, 트랜지스터(2502t) 및 트랜지스터(2503t)의 극성에 특별한 한정은 없다. 예를 들어, 이들 트랜지스터에는 n채널 및 p채널 트랜지스터를 사용하여도 좋고, n채널 트랜지스터 및 p채널 트랜지스터 중 어느 한쪽을 사용하여도 좋다. 또한, 트랜지스터(2502t 및 2503t)에 사용되는 반도체막의 결정성에 특별한 한정은 없다. 예를 들어, 비정질 반도체막 또는 결정성 반도체막을 사용하여도 좋다. 반도체 재료의 예에는 14족 반도체(예를 들어, 실리콘을 포함하는 반도체), 화합물 반도체(산화물 반도체를 포함함), 및 유기 반도체 등이 포함된다. 트랜지스터들(2502t 및 2503t) 중 하나 또는 양쪽 모두에 에너지 갭이 2eV 이상, 바람직하게는 2.5eV 이상, 더 바람직하게는 3eV 이상인 산화물 반도체를 사용하는 것이 바람직하고, 이로써 트랜지스터의 오프 상태 전류를 저감할 수 있다. 산화물 반도체의 예에는 In-Ga 산화물 및 In-M-Zn 산화물(M은 Al, Ga, Y, Zr, La, Ce, Sn, Hf, 또는 Nd를 나타냄) 등이 포함된다.
<터치 센서의 설명>
다음으로 터치 센서(2595)에 대하여 도 24의 (C)를 참조하여 자세히 설명한다. 도 24의 (C)는 도 23의 (B)의 일점쇄선 X3-X4를 따르는 단면도에 상당한다.
터치 센서(2595)는 기판(2590) 상에 스태거 배열으로 제공된 전극(2591) 및 전극(2592), 전극(2591) 및 전극(2592)을 덮는 절연층(2593), 및 인접한 전극들(2591)을 서로 전기적으로 접속시키는 배선(2594)을 포함한다.
전극(2591) 및 전극(2592)은 투광성 도전 재료를 사용하여 형성된다. 투광성 도전 재료로서는 산화 인듐, 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 산화 아연, 또는 갈륨이 첨가된 산화 아연 등의 도전성 산화물을 사용할 수 있다. 또한, 그래핀을 포함하는 막을 사용할 수도 있다. 그래핀을 포함하는 막은 예를 들어 산화 그래핀을 함유하는 막을 환원하여 형성할 수 있다. 환원 방법으로서는, 가열 등의 방법을 채용할 수 있다.
전극(2591) 및 전극(2592)은 예를 들어, 스퍼터링법에 의하여 기판(2590)에 투광성 도전 재료를 퇴적한 다음, 포토리소그래피 등 다양한 패턴 형성 기술 중 임의의 것에 의하여 불필요한 부분을 제거함으로써 형성할 수 있다.
절연층(2593)의 재료의 예에는, 아크릴 수지 또는 에폭시 수지 등의 수지, 실록산 결합을 가지는 수지, 및 산화 실리콘, 산화질화 실리콘, 또는 산화 알루미늄 등의 무기 절연 재료가 있다.
전극(2591)에 도달하는 개구가 절연층(2593)에 형성되고, 배선(2594)은 인접한 전극들(2591)을 전기적으로 접속시킨다. 투광성 도전 재료는 터치 패널의 개구율을 높일 수 있으므로 배선(2594)으로서 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 전기 저항을 저감할 수 있기 때문에, 배선(2594)에는 전극(2591 및 2592)의 도전성보다 높은 도전성을 가지는 재료를 적합하게 사용할 수 있다.
하나의 전극(2592)이 한 방향으로 연장되고, 복수의 전극(2592)이 스트라이프 형태로 제공된다. 배선(2594)은 전극(2592)과 교차한다.
인접한 전극들(2591)이 하나의 전극(2592)을 사이에 개재하여 제공된다. 배선(2594)은 인접한 전극들(2591)을 전기적으로 접속시킨다.
또한, 복수의 전극(2591)은 반드시 하나의 전극(2592)과 직교하는 방향으로 배치될 필요는 없고, 0°보다 크고 90° 미만의 각도로 하나의 전극(2592)과 교차하도록 배치되어도 좋다.
배선(2598)은 전극(2591 및 2592) 중 한쪽에 전기적으로 접속된다. 배선(2598)의 일부는 단자로서 기능한다. 배선(2598)에는 알루미늄, 금, 백금, 은, 니켈, 타이타늄, 텅스텐, 크로뮴, 몰리브데넘, 철, 코발트, 구리, 또는 팔라듐 등의 금속 재료 또는 이들 금속 재료 중 어느 것을 함유하는 합금 재료를 사용할 수 있다.
또한, 절연층(2593) 및 배선(2594)을 덮는 절연층을 제공하여 터치 센서(2595)를 보호하여도 좋다.
배선(2598)과 FPC(2509(2))는 접속층(2599)에 의하여 전기적으로 접속된다.
접속층(2599)으로서는, 이방성 도전 필름(ACF: anisotropic conductive film) 및 이방성 도전 페이스트(ACP: anisotropic conductive paste) 등 중 임의의 것을 사용할 수 있다.
<터치 패널의 설명 2>
다음으로 터치 패널(2000)에 대하여 도 25의 (A)를 참조하여 자세히 설명하기로 한다. 도 25의 (A)는 도 23의 (A)의 일점쇄선 X5-X6을 따르는 단면도에 상당한다.
도 25의 (A)에 도시된 터치 패널(2000)에서는, 도 24의 (A)를 참조하여 설명한 표시 장치(2501)와 도 24의 (C)를 참조하여 설명한 터치 센서(2595)가 서로 접합되어 있다.
도 25의 (A)에 도시된 터치 패널(2000)은 도 24의 (A) 및 (C)를 참조하여 설명한 구성요소에 더하여 접착층(2597) 및 반사 방지층(2567p)을 포함한다.
접착층(2597)은 배선(2594)과 접촉하여 제공된다. 또한 접착층(2597)에 의하여 기판(2590)이 기판(2570)에 접합되어, 터치 센서(2595)가 표시 장치(2501)와 중첩되어 있다. 접착층(2597)은 투광성을 가지는 것이 바람직하다. 접착층(2597)에는 열 경화 수지 또는 자외선 경화 수지를 사용할 수 있다. 예를 들어, 아크릴 수지, 우레탄계 수지, 에폭시계 수지, 또는 실록산계 수지를 사용할 수 있다.
반사 방지층(2567p)은 화소와 중첩되는 영역에 배치된다. 반사 방지층(2567p)으로서는, 예를 들어 원편광판을 사용할 수 있다.
다음으로, 도 25의 (A)에 도시된 구조와 다른 구조를 가지는 터치 패널에 대하여 도 25의 (B)를 참조하여 설명한다.
도 25의 (B)는 터치 패널(2001)의 단면도이다. 도 25의 (B)에 도시된 터치 패널(2001)은 표시 장치(2501)에 대한 터치 센서(2595)의 위치가, 도 25의 (A)에 도시된 터치 패널(2000)과 다르다. 아래에서는 상이한 부분에 대하여 자세히 설명하고, 그 외의 비슷한 부분에 대해서는 상술한 터치 패널(2000)의 설명을 참조한다.
착색층(2567R)은 발광 소자(2550R)와 중첩되는 영역에 배치된다. 도 25의 (B)에 도시된 발광 소자(2550R)는 트랜지스터(2502t)가 제공되어 있는 측으로 광을 방출한다. 따라서, 발광 소자(2550R)로부터 방출되는 광의 일부는 착색층(2567R)을 통과하여, 도 25의 (B)에서 화살표로 나타낸 바와 같이 발광 모듈(2580R)의 외부로 방출된다.
터치 센서(2595)는 표시 장치(2501)의 기판(2510) 측에 제공된다.
접착층(2597)은 기판(2510)과 기판(2590) 사이에 제공되며, 터치 센서(2595)를 표시 장치(2501)에 접합시킨다.
도 25의 (A) 또는 (B)에 도시된 바와 같이, 광은 발광 소자로부터 기판(2510) 및 기판(2570) 중 한쪽 또는 양쪽 모두를 통하여 방출되어도 좋다.
<터치 패널의 구동 방법의 설명>
다음으로, 터치 패널의 구동 방법의 예에 대하여 도 26의 (A) 및 (B)를 참조하여 설명하기로 한다.
도 26의 (A)는 상호 용량 터치 센서의 구조를 도시한 블록 다이어그램이다. 도 26의 (A)에는 펄스 전압 출력 회로(2601) 및 전류 검지 회로(2602)를 도시하였다. 또한, 도 26의 (A)에서, 6개의 배선(X1 내지 X6)은 펄스 전압이 인가되는 전극(2621)을 나타내고, 6개의 배선(Y1 내지 Y6)은 전류의 변화를 검출하는 전극(2622)을 나타낸다. 도 26의 (A)에는 전극(2621 및 2622)이 서로 중첩되는 영역에 각각 형성되는 커패시터(2603)도 도시하였다. 또한, 전극(2621 및 2622)의 기능은 치환이 가능하다.
펄스 전압 출력 회로(2601)는 배선(X1 내지 X6)에 펄스 전압을 순차적으로 인가하기 위한 회로이다. 배선(X1 내지 X6)에 펄스 전압이 인가됨으로써 커패시터(2603)의 전극(2621 및 2622) 사이에 전계가 발생된다. 이 전극들 사이의 전계가 차폐될 때, 예를 들어 커패시터(2603)(상호 용량)에서 변화가 일어난다. 이 변화를 이용하여, 검지 대상의 근접 또는 접촉을 검지할 수 있다.
전류 검지 회로(2602)는, 커패시터(2603)에서의 상호 용량의 변화에 의하여 일어나는 배선(Y1 내지 Y6)을 통하여 흐르는 전류의 변화를 검출하기 위한 회로이다. 검지 대상의 근접 또는 접촉이 없으면 배선(Y1 내지 Y6)에서 전류 값의 변화가 검출되지 않지만, 검지 대상의 근접 또는 접촉에 의하여 상호 용량이 감소되면 전류 값의 감소가 검출된다. 또한, 전류 값의 검지에는 적분 회로 등을 사용한다.
도 26의 (B)는 도 26의 (A)에 도시된 상호 용량 터치 센서에서의 입출력 파형을 나타낸 타이밍 차트이다. 도 26의 (B)에서는 1프레임 기간에 모든 행렬에서 검지 대상의 검지가 행해진다. 도 26의 (B)는 검지 대상이 검지되지 않는 기간(비(非)터치) 및 검지 대상이 검지되는 기간(터치)을 나타낸 것이다. 도 26의 (B)에서, 검지된 배선(Y1 내지 Y6)의 전류 값은 전압 값의 파형으로서 나타내었다.
배선(X1 내지 X6)에는 펄스 전압이 순차적으로 인가되고, 이 펄스 전압에 따라 배선(Y1 내지 Y6)의 파형이 변화된다. 검지 대상의 근접 또는 접촉이 없는 경우에는 배선(X1 내지 X6)의 전압의 변화에 따라 배선(Y1 내지 Y6)의 파형이 균일하게 변화된다. 검지 대상이 근접 또는 접촉되는 부분에서는 전류 값이 감소되기 때문에 전압 값의 파형이 변화된다.
이런 식으로 상호 용량의 변화를 검출함으로써 검지 대상의 근접 또는 접촉을 검지할 수 있다.
<센서 회로의 설명>
도 26의 (A)에는 터치 센서로서 배선들의 교차부에 커패시터(2603)만을 제공하는 패시브 매트릭스형 터치 센서를 도시하였지만 트랜지스터 및 커패시터를 포함하는 액티브 매트릭스형 터치 센서를 사용하여도 좋다. 도 27은 액티브 매트릭스형 터치 센서에 포함되는 센서 회로의 예를 도시한 것이다.
도 27의 센서 회로는 커패시터(2603) 및 트랜지스터(2611, 2612, 및 2613)를 포함한다.
트랜지스터(2613)의 게이트에는 신호(G2)가 입력된다. 트랜지스터(2613)의 소스 및 드레인 중 한쪽에는 전압(VRES)이 인가되고, 트랜지스터(2613)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽에는 커패시터(2603)의 한쪽 전극 및 트랜지스터(2611)의 게이트가 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(2611)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 트랜지스터(2612)의 소스 및 드레인 중 한쪽에 전기적으로 접속되고, 트랜지스터(2611)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽에는 전압(VSS)이 인가된다. 트랜지스터(2612)의 게이트에는 신호(G1)가 입력되고, 트랜지스터(2612)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽에는 배선(ML)이 전기적으로 접속된다. 커패시터(2603)의 다른 쪽 전극에는 전압(VSS)이 인가된다.
다음으로, 도 27의 센서 회로의 동작에 대하여 설명한다. 먼저, 트랜지스터(2613)를 온으로 하는 전위가 신호(G2)로서 공급됨으로써, 전압(VRES)에 대응하는 전위가 트랜지스터(2611)의 게이트에 접속되는 노드(n)에 인가된다. 그리고, 트랜지스터(2613)를 오프로 하는 전위가 신호(G2)로서 인가됨으로써, 노드(n)의 전위가 유지된다.
그리고, 손가락 등 검지 대상의 근접 또는 접촉에 의하여 커패시터(2603)의 상호 용량이 변화됨에 따라 노드(n)의 전위가 VRES에서 변화된다.
판독 동작에서, 트랜지스터(2612)를 온으로 하는 전위를 신호(G1)로서 공급한다. 노드(n)의 전위에 따라 트랜지스터(2611)를 흐르는 전류, 즉 배선(ML)을 흐르는 전류가 변화된다. 이 전류를 검지함으로써 검지 대상의 근접 또는 접촉을 검지할 수 있다.
트랜지스터들(2611, 2612, 및 2613)의 각각에는 채널 영역이 형성되는 반도체층으로서 산화물 반도체층을 사용하는 것이 바람직하다. 특히 트랜지스터(2613)로서 이러한 트랜지스터를 사용하면, 노드(n)의 전위가 오랫동안 유지될 수 있고 노드(n)에 VRES를 다시 공급하는 동작(리프레시 동작)의 빈도를 줄일 수 있으므로 바람직하다.
본 실시형태에 기재된 구조는 다른 실시형태에 기재된 구조 중 임의의 것과 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
(실시형태 8)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 실시형태의 발광 소자를 포함하는 표시 모듈 및 전자 장치에 대하여 도 28, 도 29의 (A) 내지 (G), 도 30의 (A) 내지 (D), 그리고 도 31의 (A) 및 (B)를 참조하여 설명하기로 한다.
<표시 모듈의 설명>
도 28의 표시 모듈(8000)에서, 상부 커버(8001)와 하부 커버(8002) 사이에, FPC(8003)에 접속된 터치 센서(8004), FPC(8005)에 접속된 표시 장치(8006), 프레임(8009), 인쇄 기판(8010), 및 배터리(8011)가 제공되어 있다.
본 발명의 일 실시형태의 발광 소자는 예를 들어, 표시 장치(8006)에 사용할 수 있다.
상부 커버(8001) 및 하부 커버(8002)의 형상 및 크기는, 터치 센서(8004) 및 표시 장치(8006)의 크기에 따라 적절히 변경될 수 있다.
터치 센서(8004)는, 저항막 방식 터치 센서 또는 정전 용량 방식 터치 센서일 수 있고, 표시 장치(8006)와 중첩하여 형성되어도 좋다. 표시 장치(8006)의 대향 기판(밀봉 기판)은 터치 센서 기능을 가질 수 있다. 광학식 터치 센서가 얻어지도록 표시 장치(8006)의 각 화소에 포토센서를 제공하여도 좋다.
프레임(8009)은 표시 장치(8006)를 보호하고, 또한 인쇄 기판(8010)의 동작에 의하여 발생되는 전자기파를 차단하기 위한 전자기 실드로도 기능한다. 프레임(8009)은 방열판(radiator plate)으로서 기능하여도 좋다.
인쇄 기판(8010)은 전원 회로와, 비디오 신호 및 클록 신호를 출력하기 위한 신호 처리 회로를 가진다. 전원 회로에 전력을 공급하기 위한 전원으로서, 외부 상용 전원 또는 별도로 제공된 배터리(8011)를 사용하여도 좋다. 배터리(8011)는 상용 전원을 사용하는 경우에는 생략할 수 있다.
표시 모듈(8000)에, 편광판, 위상차판, 또는 프리즘 시트 등의 부재를 추가적으로 제공할 수 있다.
<전자 장치의 설명>
도 29의 (A) 내지 (G)는 전자 장치를 도시한 것이다. 전자 장치는 하우징(9000), 표시부(9001), 스피커(9003), 조작 키(9005)(전원 스위치 또는 조작 스위치를 포함함), 접속 단자(9006), 센서(9007)(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액체, 자기, 온도, 화학 물질, 소리, 시간, 경도, 전계, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 기울기, 진동, 냄새, 또는 적외선을 측정 또는 검지하는 기능을 가지는 센서), 및 마이크로폰(9008) 등을 포함할 수 있다. 또한, 센서(9007)는 맥박 센서 및 지문 센서와 같이 생체 정보를 측정하는 기능을 가져도 좋다.
도 29의 (A) 내지 (G)에 도시된 전자 장치는, 예를 들어 다양한 데이터(정지 화상, 동영상, 및 텍스트 화상 등)를 표시부에 표시하는 기능, 터치 센서 기능, 달력, 날짜, 및 시간 등을 표시하는 기능, 다양한 소프트웨어(프로그램)로 처리를 제어하는 기능, 무선 통신 기능, 무선 통신 기능으로 다양한 컴퓨터 네트워크에 접속되는 기능, 무선 통신 기능으로 다양한 데이터를 송수신하는 기능, 및 기억 매체에 저장된 프로그램 또는 데이터를 판독하고 표시부에 프로그램 또는 데이터를 표시하는 기능 등의 다양한 기능을 가질 수 있다. 또한, 도 29의 (A) 내지 (G)에 도시된 전자 장치에 제공될 수 있는 기능은 상술한 것에 한정되지 않고, 전자 장치는 다양한 기능을 가질 수 있다. 도 29의 (A) 내지 (G)에 도시되어 있지 않지만, 전자 장치는 복수의 표시부를 포함하여도 좋다. 전자 장치는 카메라 등을 가져도 좋고, 정지 화상을 촬영하는 기능, 동영상을 촬영하는 기능, 촬영한 화상을 기억 매체(외부 기억 매체 또는 카메라에 포함되는 기억 매체)에 저장하는 기능, 또는 촬영한 화상을 표시부에 표시하는 기능 등을 가져도 좋다.
도 29의 (A) 내지 (G)에 도시된 전자 장치에 대하여 아래에서 자세히 설명하기로 한다.
도 29의 (A)는 휴대 정보 단말기(9100)의 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9100)의 표시부(9001)는 플렉시블하다. 그러므로, 구부러진 하우징(9000)의 곡면을 따라 표시부(9001)를 제공할 수 있다. 또한, 표시부(9001)는 터치 센서를 포함하고, 손가락 또는 스타일러스 등으로 화면을 터치함으로써 조작을 할 수 있다. 예를 들어, 표시부(9001)에 표시된 아이콘을 터치하여 애플리케이션을 기동할 수 있다.
도 29의 (B)는 휴대 정보 단말기(9101)의 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9101)는 예를 들어, 전화기, 노트, 및 정보 열람 시스템 중 하나 이상으로서 기능한다. 구체적으로는, 휴대 정보 단말기는 스마트폰으로서 사용할 수 있다. 또한, 도 29의 (B)에 나타내지 않은 스피커(9003), 접속 단자(9006), 및 센서(9007) 등을, 도 29의 (A)에 나타낸 휴대 정보 단말기(9100)와 같이 휴대 정보 단말기(9101)에 배치할 수 있다. 휴대 정보 단말기(9101)는 문자 및 화상 정보를 그 복수의 면에 표시할 수 있다. 예를 들어, 3개의 조작 버튼(9050)(조작 아이콘 또는 간단하게 아이콘이라고도 함)을 표시부(9001)의 하나의 면에 표시할 수 있다. 또한, 파선의 직사각형으로 나타낸 정보(9051)를 표시부(9001)의 다른 면에 표시할 수 있다. 정보(9051)의 예에는, 이메일, SNS(social networking service) 메시지, 및 전화 등의 수신을 알리는 표시; 이메일 및 SNS 메시지의 제목 및 송신자; 날짜; 시각; 배터리의 잔량; 및 안테나의 수신 강도가 포함된다. 정보(9051)가 표시되는 위치에, 정보(9051) 대신에 조작 버튼(9050) 등을 표시하여도 좋다.
도 29의 (C)는 휴대 정보 단말기(9102)의 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9102)는 표시부(9001)의 3개 이상의 면에 정보를 표시하는 기능을 가진다. 여기서는, 정보(9052), 정보(9053), 및 정보(9054)가 상이한 면에 표시되어 있다. 예를 들어, 휴대 정보 단말기(9102)의 사용자는, 자신 옷의 가슴 포켓에 휴대 정보 단말기(9102)를 넣은 상태로 표시(여기서는 정보(9053))를 볼 수 있다. 구체적으로는, 착신한 전화의 발신자의 전화 번호 또는 이름 등을, 휴대 정보 단말기(9102)의 상방에서 볼 수 있는 위치에 표시한다. 따라서 사용자는, 휴대 정보 단말기(9102)를 포켓에서 꺼내지 않고 표시를 보고, 전화를 받을지 여부를 결정할 수 있다.
도 29의 (D)는 손목시계형 휴대 정보 단말기(9200)의 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9200)는 이동 전화, 이메일, 문장의 열람 및 편집, 음악 재생, 인터넷 통신, 및 컴퓨터 게임 등의 다양한 애플리케이션을 실행할 수 있다. 표시부(9001)의 표시면이 구부러져 있고, 구부러진 표시면에 화상이 표시될 수 있다. 휴대 정보 단말기(9200)는, 기존의 통신 표준에 따른 통신 방식인 근거리 무선 통신을 채용할 수 있다. 그 경우, 예를 들어 휴대 정보 단말기(9200)와 무선 통신이 가능한 헤드셋 간의 상호 통신을 행할 수 있어 핸즈프리 통화가 가능하다. 휴대 정보 단말기(9200)는 접속 단자(9006)를 포함하고, 커넥터를 통하여 다른 정보 단말기에 데이터를 직접 송신하거나, 다른 정보 단말기로부터 데이터를 직접 수신할 수 있다. 접속 단자(9006)를 통한 충전이 가능하다. 또한, 접속 단자(9006)를 사용하지 않고 무선 급전에 의하여 충전 동작을 하여도 좋다.
도 29의 (E), (F), 및 (G)는 폴더블 휴대 정보 단말기(9201)의 사시도이다. 도 29의 (E)는 펼친 휴대 정보 단말기(9201)를 도시한 사시도이다. 도 29의 (F)는 펼치고 있는 중 또는 접고 있는 중의 휴대 정보 단말기(9201)를 도시한 사시도이다. 도 29의 (G)는, 접은 휴대 정보 단말기(9201)를 도시한 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9201)는, 접었을 때 휴대가 매우 쉽다. 휴대 정보 단말기(9201)를 펼치면, 이음매 없는 큰 표시 영역의 일람성이 높다. 휴대 정보 단말기(9201)의 표시부(9001)는, 힌지(9055)에 의하여 연결된 3개의 하우징(9000)에 의하여 지지된다. 힌지(9055)를 이용하여 2개의 하우징(9000) 사이의 연결부에서 휴대 정보 단말기(9201)를 접음으로써, 휴대 정보 단말기(9201)를, 펼친 상태에서 접은 상태로 가역적으로 변형할 수 있다. 예를 들어, 휴대 정보 단말기(9201)는 곡률 반경 1mm 이상 150mm 이하로 구부릴 수 있다.
전자 장치의 예에는 텔레비전 장치(텔레비전 또는 텔레비전 수신기라고도 함), 컴퓨터 등의 모니터, 디지털 카메라 또는 디지털 비디오 카메라 등의 카메라, 디지털 포토 프레임, 휴대 전화기(휴대 전화 또는 휴대 전화 장치라고도 함), 고글형 디스플레이(헤드 마운티드 디스플레이), 휴대형 게임기, 휴대 정보 단말기, 음향 재생 장치, 및 파친코기 등의 대형 게임기가 있다.
도 30의 (A)는 텔레비전 장치의 예를 도시한 것이다. 텔레비전 장치(9300)에서, 하우징(9000)에 표시부(9001)가 제공되어 있다. 여기서는 하우징(9000)이 스탠드(9301)에 의하여 지지되어 있다.
도 30의 (A)에 도시된 텔레비전 장치(9300)는 하우징(9000)의 조작 스위치 또는 별체의 리모컨(9311)으로 조작될 수 있다. 표시부(9001)는 터치 센서를 포함하여도 좋다. 텔레비전 장치(9300)는 손가락 등으로 표시부(9001)를 터치함으로써 조작할 수 있다. 리모컨(9311)에는 상기 리모컨(9311)으로부터 출력되는 데이터를 표시하기 위한 표시부가 제공되어 있어도 좋다. 리모컨(9311)의 조작 키 또는 터치 패널에 의하여, 채널 또는 음량을 제어할 수 있고, 표시부(9001)에 표시되는 화상을 제어할 수 있다.
텔레비전 장치(9300)에는 수신기 또는 모뎀 등이 제공된다. 수신기에 의하여 일반 텔레비전 방송을 수신할 수 있다. 텔레비전 장치를 모뎀을 통하여 유선 또는 무선으로 통신 네트워크에 접속함으로써, 단방향(송신자로부터 수신자) 또는 쌍방향(송신자와 수신자 사이 또는 수신자들 사이)의 데이터 통신을 행할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태의 전자 장치 또는 조명 장치는 가요성을 가지기 때문에, 집 또는 빌딩의 내벽/외벽의 곡면, 또는 자동차의 내장/외장의 곡면을 따라 제공될 수 있다.
도 30의 (B)는 자동차(9700)의 외관도이다. 도 30의 (C)는 자동차(9700)의 운전석을 도시한 것이다. 자동차(9700)는 차체(9701), 차륜(9702), 대시보드(9703), 및 라이트(9704) 등을 포함한다. 본 발명의 일 실시형태의 표시 장치 또는 발광 장치 등은 자동차(9700)의 표시부 등에 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 30의 (C)에 도시된 표시부(9710 내지 9715)에 본 발명의 일 실시형태의 표시 장치 또는 발광 장치 등을 사용할 수 있다.
표시부(9710) 및 표시부(9711)의 각각은 자동차의 앞유리에 제공된 표시 장치이다. 본 발명의 일 실시형태의 표시 장치 또는 발광 장치 등은 그 전극 및 배선에 투광성 도전 재료를 사용함으로써, 반대 측이 비쳐 보이는 시스루 표시 장치로 할 수 있다. 이러한 시스루 표시부(9710 또는 9711)는 자동차(9700)의 운전 중에 운전자의 시계(視界)를 방해하지 않는다. 그러므로, 본 발명의 일 실시형태의 표시 장치 또는 발광 장치 등은 자동차(9700)의 앞유리에 제공할 수 있다. 또한, 표시 장치 또는 발광 장치 등을 구동시키기 위한 트랜지스터 등을 제공하는 경우에는, 유기 반도체 재료를 사용한 유기 트랜지스터 또는 산화물 반도체를 사용한 트랜지스터 등 투광성을 가지는 트랜지스터를 사용하는 것이 바람직하다.
표시부(9712)는 필러 부분에 제공된 표시 장치이다. 예를 들어, 차체에 제공된 촬상 수단에 의하여 취득된 화상을 표시부(9712)에 표시함으로써, 필러 부분에 가려지는 시계를 보완할 수 있다. 표시부(9713)는 대시보드에 제공된 표시 장치이다. 예를 들어, 차체에 제공된 촬상 수단에 의하여 취득된 화상을 표시부(9713)에 표시함으로써, 대시보드에 가려지는 시계를 보완할 수 있다. 즉, 자동차의 외측에 제공된 촬상 수단에 의하여 취득된 화상을 표시함으로써, 사각을 없앨 수 있고, 안전성을 높일 수 있다. 운전자가 볼 수 없는 부분을 보완하는 화상을 표시함으로써, 운전자는 더 쉽게 또 편하게 안전을 확인할 수 있다.
도 30의 (D)는 운전석과 조수석에 벤치 시트를 사용한 자동차 안을 도시한 것이다. 표시부(9721)는 도어 부분에 제공된 표시 장치이다. 예를 들어, 차체에 제공된 촬상 수단에 의하여 취득한 화상을 표시부(9721)에 표시함으로써, 도어에 가려지는 시계를 보완할 수 있다. 표시부(9722)는 핸들에 제공된 표시 장치이다. 표시부(9723)는 벤치 시트의 시트면 중앙부에 제공된 표시 장치이다. 또한, 표시 장치를 시트면 또는 등받이에 제공함으로써, 또한 이 표시 장치의 발열을 열원으로서 사용함으로써 표시 장치를 시트 히터로서 사용할 수 있다.
표시부(9714), 표시부(9715), 및 표시부(9722)는 내비게이션 데이터, 속도계, 태코미터(tachometer), 주행 거리, 연료 미터, 기어 시프트 인디케이터, 및 에어컨디셔너의 설정 등 다양한 종류의 정보를 제공할 수 있다. 표시부의 표시의 항목 또는 레이아웃 등은 사용자가 적절히 자유로이 변경할 수 있다. 상술한 정보를 표시부(9710 내지 9713, 9721, 및 9723)에 표시할 수도 있다. 표시부(9710 내지 9715 및 9721 내지 9723)는 조명 장치로서 사용할 수도 있다. 표시부(9710 내지 9715 및 9721 내지 9723)는 가열 장치로서 사용할 수도 있다.
또한, 본 발명의 일 실시형태의 전자 장치는 이차 전지를 포함하여도 좋다. 이차 전지는 비접촉 전력 전송에 의하여 충전될 수 있는 것이 바람직하다.
이차 전지의 예에는 겔 전해질을 사용한 리튬 폴리머 전지(리튬 이온 폴리머 전지) 등의 리튬 이온 이차 전지, 리튬 이온 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 카드뮴 전지, 유기 라디칼 전지, 납 축전지, 공기 이차 전지, 니켈 아연 전지, 및 은 아연 전지가 포함된다.
본 발명의 일 실시형태의 전자 장치는 안테나를 포함하여도 좋다. 신호가 안테나에 의하여 수신되면, 전자 장치는 화상 또는 데이터 등을 표시부에 표시할 수 있다. 전자 장치가 이차 전지를 포함하는 경우, 안테나를 비접촉 전력 전송에 사용하여도 좋다.
도 31의 (A) 및 (B)에 도시된 표시 장치(9500)는 복수의 표시 패널(9501), 축부(9511), 및 베어링(9512)을 포함한다. 복수의 표시 패널(9501)의 각각은 표시 영역(9502) 및 광 투과 영역(9503)을 포함한다.
복수의 표시 패널(9501)의 각각은 플렉시블하다. 인접한 2개의 표시 패널(9501)은 서로 부분적으로 중첩되도록 제공된다. 예를 들어, 인접한 2개의 표시 패널(9501)의 광 투과 영역들(9503)을 서로 중첩시킬 수 있다. 복수의 표시 패널(9501)을 이용하여 큰 화면을 가지는 표시 장치를 얻을 수 있다. 이 표시 장치는 용도에 따라 표시 패널(9501)을 말 수 있기 때문에 범용성이 높다.
또한, 도 31의 (A) 및 (B)에서는 인접한 표시 패널들(9501)의 표시 영역들(9502)이 서로 분리되어 있지만 이 구조에 한정되지 않고, 예를 들어 인접한 표시 패널들(9501)의 표시 영역들(9502)을 틈 없이 서로 중첩시켜 연속적인 표시 영역(9502)을 얻어도 좋다.
본 실시형태에 기재된 전자 장치들의 각각은 어떤 종류의 데이터를 표시하기 위한 표시부를 포함한다. 또한, 본 발명의 일 실시형태의 발광 소자는, 표시부를 가지지 않는 전자 장치에도 사용될 수 있다. 본 실시형태에 기재된 전자 장치의 표시부가 플렉시블하고, 구부러진 표시면에 표시를 행할 수 있는 구조, 또는 전자 장치의 표시부가 폴더블인 구조를 예시하였지만, 구조는 이에 한정되지 않고, 전자 장치의 표시부가 플렉시블하지 않고 평면부에 표시를 하는 구조를 채용하여도 좋다.
본 실시형태에 기재된 구조는 다른 임의의 실시형태에 기재된 구조와 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
(실시형태 9)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 실시형태의 발광 소자를 포함하는 발광 장치에 대하여 도 32의 (A) 내지 (C) 및 도 33의 (A) 내지 (D)를 참조하여 설명하기로 한다.
도 32의 (A)는 본 실시형태에 나타낸 발광 장치(3000)의 사시도이고, 도 32의 (B)는 도 32의 (A)의 일점쇄선 E-F를 따르는 단면도이다. 또한, 도 32의 (A)에서는 도면의 복잡함을 피하기 위하여 구성요소의 일부를 파선으로 표시하였다.
도 32의 (A) 및 (B)에 도시된 발광 장치(3000)는 기판(3001), 기판(3001) 위의 발광 소자(3005), 발광 소자(3005)의 외주에 제공된 제 1 밀봉 영역(3007), 및 제 1 밀봉 영역(3007)의 외주에 제공된 제 2 밀봉 영역(3009)을 포함한다.
광은 발광 소자(3005)로부터 기판(3001) 및 기판(3003) 중 한쪽 또는 양쪽 모두를 통하여 방출된다. 도 32의 (A) 및 (B)에는 발광 소자(3005)로부터 광이 아래쪽(기판(3001) 측)으로 방출되는 구조를 도시하였다.
도 32의 (A) 및 (B)에 도시된 바와 같이 발광 장치(3000)는 발광 소자(3005)가 제 1 밀봉 영역(3007) 및 제 2 밀봉 영역(3009)으로 둘러싸이는 이중 밀봉 구조를 가진다. 이중 밀봉 구조에 의하여, 외부로부터 발광 소자(3005)에 불순물(예를 들어, 물 및 산소 등)이 들어가는 것을 바람직하게 억제할 수 있다. 또한, 반드시 제 1 밀봉 영역(3007) 및 제 2 밀봉 영역(3009)의 양쪽 모두를 제공할 필요는 없다. 예를 들어, 제 1 밀봉 영역(3007)만을 제공하여도 좋다.
또한, 도 32의 (B)에서 제 1 밀봉 영역(3007) 및 제 2 밀봉 영역(3009)의 각각은 기판(3001) 및 기판(3003)과 접촉하여 제공되어 있다. 그러나, 이러한 구조에 한정되지 않고, 예를 들어 제 1 밀봉 영역(3007) 및 제 2 밀봉 영역(3009) 중 한쪽 또는 양쪽 모두를 기판(3001) 상에 제공되는 절연막 또는 도전막과 접촉하도록 제공하여도 좋다. 또는, 제 1 밀봉 영역(3007) 및 제 2 밀봉 영역(3009) 중 한쪽 또는 양쪽 모두를 기판(3003) 상에 제공되는 절연막 또는 도전막과 접촉하도록 제공하여도 좋다.
기판(3001) 및 기판(3003)은 각각 실시형태 3에 기재된 기판(200) 및 기판(220)과 비슷한 구조를 가질 수 있다. 발광 소자(3005)는 상술한 실시형태에 기재된 발광 소자 중 임의의 것과 비슷한 구조를 가질 수 있다.
제 1 밀봉 영역(3007)에는 유리를 함유하는 재료(예를 들어, 유리 프릿 및 유리 리본 등)를 사용할 수 있다. 제 2 밀봉 영역(3009)에는 수지를 함유하는 재료를 사용할 수 있다. 제 1 밀봉 영역(3007)에 유리를 함유하는 재료를 사용함으로써, 생산성 및 밀봉성을 향상시킬 수 있다. 또한, 제 2 밀봉 영역(3009)에 수지를 함유하는 재료를 사용함으로써, 내충격성 및 내열성을 향상시킬 수 있다. 다만, 제 1 밀봉 영역(3007) 및 제 2 밀봉 영역(3009)에 사용하는 재료는 이러한 것에 한정되지 않고, 수지를 함유하는 재료를 사용하여 제 1 밀봉 영역(3007)을 형성하고, 유리를 함유하는 재료를 사용하여 제 2 밀봉 영역(3009)을 형성하여도 좋다.
유리 프릿은 예를 들어, 산화 마그네슘, 산화 칼슘, 산화 스트론튬, 산화 바륨, 산화 세슘, 산화 소듐, 산화 포타슘, 산화 붕소, 산화 바나듐, 산화 아연, 산화 텔루륨, 산화 알루미늄, 이산화 실리콘, 산화 납, 산화 주석, 산화 인, 산화 루테늄, 산화 로듐, 산화 철, 산화 구리, 이산화 망가니즈, 산화 몰리브데넘, 산화 나이오븀, 산화 타이타늄, 산화 텅스텐, 산화 비스무트, 산화 지르코늄, 산화 리튬, 산화 안티모니, 납 붕산염 유리, 인산 주석 유리, 바나듐산염 유리, 또는 붕규산염 유리를 함유하여도 좋다. 유리 프릿은 적외광을 흡수하기 위하여 적어도 1종류의 전이 금속을 함유하는 것이 바람직하다.
상술한 유리 프릿으로서는, 예를 들어 기판에 프릿 페이스트를 도포하고, 가열 처리 또는 레이저 광 조사 등을 행한다. 프릿 페이스트는 상기 유리 프릿과, 유기 용매로 희석된 수지(바인더라고도 함)를 함유한다. 또한, 유리 프릿에 레이저 광의 파장의 광을 흡수하는 흡수제를 첨가하여도 좋다. 예를 들어, 레이저로서는 Nd:YAG 레이저 또는 반도체 레이저를 사용하는 것이 바람직하다. 레이저 광의 형상은 원형이어도 좋고 사각형이어도 좋다.
상술한 수지를 함유하는 재료로서는, 예를 들어 폴리에스터, 폴리올레핀, 폴리아마이드(예를 들어, 나일론, 아라미드), 폴리이미드, 폴리카보네이트, 아크릴 수지, 우레탄, 에폭시 수지, 또는 실록산 결합을 가지는 수지를 포함하는 재료를 사용할 수 있다.
또한, 제 1 밀봉 영역(3007) 및 제 2 밀봉 영역(3009) 중 한쪽 또는 양쪽 모두에 유리를 함유하는 재료를 사용하는 경우, 상기 유리를 함유하는 재료는 기판(3001)과 가까운 열 팽창률을 가지는 것이 바람직하다. 상술한 구조에 의하여 열 응력으로 인하여 유리를 함유하는 재료 또는 기판(3001)에 크랙이 생기는 것을 억제할 수 있다.
예를 들어, 제 1 밀봉 영역(3007)에 유리를 함유하는 재료를 사용하고 제 2 밀봉 영역(3009)에 수지를 함유하는 재료를 사용하는 경우, 다음과 같은 유리한 효과를 얻을 수 있다.
제 2 밀봉 영역(3009)은 제 1 밀봉 영역(3007)보다, 발광 장치(3000)의 외주부에 가깝게 제공된다. 발광 장치(3000)에서는 외주부를 향할수록 외력 등에 의한 변형이 커진다. 그러므로, 더 큰 변형이 생기는 발광 장치(3000)의 외주부, 즉 제 2 밀봉 영역(3009)을, 수지를 함유하는 재료를 사용하여 밀봉하고, 제 2 밀봉 영역(3009)보다 내측에 제공되는 제 1 밀봉 영역(3007)을 유리를 함유하는 재료를 사용하여 밀봉함으로써, 외력 등으로 인한 변형이 생겨도 발광 장치(3000)가 손상되기 어려워진다.
또한, 도 32의 (B)에 도시된 바와 같이 제 1 영역(3011)은 기판(3001), 기판(3003), 제 1 밀봉 영역(3007), 및 제 2 밀봉 영역(3009)으로 둘러싸인 영역에 상당한다. 제 2 영역(3013)은 기판(3001), 기판(3003), 발광 소자(3005), 및 제 1 밀봉 영역(3007)으로 둘러싸인 영역에 상당한다.
제 1 영역(3011) 및 제 2 영역(3013)은 희가스 또는 질소 가스 등의 불활성 가스, 혹은 아크릴 또는 에폭시 등의 수지 등으로 충전되는 것이 바람직하다. 또한, 제 1 영역(3011) 및 제 2 영역(3013)에 대해서는 대기압 상태보다 감압 상태가 바람직하다.
도 32의 (C)는 도 32의 (B)의 구조의 변형예를 도시한 것이다. 도 32의 (C)는 발광 장치(3000)의 변형예를 도시한 단면도이다.
도 32의 (C)는 기판(3003)의 일부에 제공된 오목부에 건조제(3018)를 제공하는 구조를 도시한 것이다. 그 외의 구성요소는 도 32의 (B)에 도시된 구조와 같다.
건조제(3018)로서는, 화학 흡착에 의하여 수분 등을 흡착하는 물질 또는 물리 흡착에 의하여 수분 등을 흡착하는 물질을 사용할 수 있다. 건조제(3018)로서 사용할 수 있는 물질의 예에는 알칼리 금속 산화물, 알칼리 토금속 산화물(예를 들어, 산화 칼슘 및 산화 바륨 등), 황산염, 금속 할로젠화물, 과염소산염, 제올라이트, 및 실리카겔 등이 포함된다.
다음으로 도 32의 (B)에 도시된 발광 장치(3000)의 변형예에 대하여 도 33의 (A) 내지 (D)를 참조하여 설명한다. 또한, 도 33의 (A) 내지 (D)는 도 32의 (B)에 도시된 발광 장치(3000)의 변형예를 도시한 단면도이다.
도 33의 (A) 내지 (D)에 도시된 발광 장치들의 각각에서는, 제 2 밀봉 영역(3009)이 제공되지 않고, 제 1 밀봉 영역(3007)만이 제공되어 있다. 또한, 도 33의 (A) 내지 (D)에 도시된 발광 장치들의 각각에서는, 도 32의 (B)에 도시된 제 2 영역(3013) 대신에 영역(3014)이 제공되어 있다.
영역(3014)에는, 예를 들어 폴리에스터, 폴리올레핀, 폴리아마이드(예를 들어, 나일론 또는 아라미드), 폴리이미드, 폴리카보네이트, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 우레탄, 에폭시 수지, 또는 실록산 결합을 가지는 수지를 포함하는 재료를 사용할 수 있다.
영역(3014)에 상술한 재료를 사용하면, 소위 고체 밀봉의 발광 장치를 얻을 수 있다.
도 33의 (B)에 도시된 발광 장치에서는 도 33의 (A)에 도시된 발광 장치의 기판(3001) 측에 기판(3015)이 제공되어 있다.
도 33의 (B)에 도시된 바와 같이 기판(3015)은 요철을 가진다. 요철을 가지는 기판(3015)을 발광 소자(3005)로부터 방출되는 광이 추출되는 측에 제공하는 구조에 의하여, 발광 소자(3005)로부터의 광의 추출 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 도 33의 (B)에 도시된 요철을 가지는 구조 대신에, 확산판으로서의 기능을 가지는 기판을 제공하여도 좋다.
도 33의 (C)에 도시된 발광 장치에서는, 광이 기판(3001) 측을 통하여 추출되는 도 33의 (A)에 도시된 발광 장치와 달리, 광이 기판(3003) 측을 통하여 추출된다.
도 33의 (C)에 도시된 발광 장치는 기판(3003) 측에 기판(3015)을 포함한다. 그 외의 구성요소는 도 33의 (B)에 도시된 발광 장치와 같다.
도 33의 (D)에 도시된 발광 장치에서는, 도 33의 (C)에 도시된 발광 장치에 포함되는 기판(3003) 및 기판(3015)이 제공되지 않고, 기판(3016)이 제공되어 있다.
기판(3016)은 발광 소자(3005)에 가깝게 위치하는 제 1 요철 및 발광 소자(3005)로부터 떨어져 위치하는 제 2 요철을 포함한다. 도 33의 (D)에 도시된 구조에 의하여 발광 소자(3005)로부터의 광의 추출 효율을 더 향상시킬 수 있다.
그러므로, 본 실시형태에 기재된 구조를 사용함으로써 수분 및 산소 등의 불순물로 인한 발광 소자의 열화가 억제된 발광 장치를 제공할 수 있다. 또는, 본 실시형태에 기재된 구조에 의하여 광의 추출 효율이 높은 발광 장치를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시형태에 기재된 구조는 다른 임의의 실시형태에 기재된 구조와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 10)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 실시형태의 발광 소자를 다양한 조명 장치 및 전자 장치에 사용하는 예에 대하여 도 34의 (A) 내지 (C) 및 도 35를 참조하여 설명하기로 한다.
가요성을 가지는 기판 위에 제작된 본 발명의 일 실시형태의 발광 소자를 사용하여, 곡면을 가진 발광 영역을 가지는 전자 장치 또는 조명 장치를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시형태를 적용한 발광 장치는 자동차의 조명에도 적용될 수 있고, 그 예에는 대시보드, 앞유리, 및 천장 등의 조명이 있다.
도 34의 (A)는 다기능 단말기(3500)의 하나의 면을 도시한 사시도이고, 도 34의 (B)는 다기능 단말기(3500)의 다른 하나의 면을 도시한 사시도이다. 다기능 단말기(3500)의 하우징(3502)에는 표시부(3504), 카메라(3506), 및 조명(3508) 등이 제공되어 있다. 본 발명의 일 실시형태의 발광 장치는 조명(3508)에 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태의 발광 장치를 포함하는 조명(3508)은 면광원으로서 기능한다. 그러므로 조명(3508)은 LED로 대표되는 점 광원과 달리, 지향성이 낮은 발광을 제공할 수 있다. 예를 들어, 조명(3508)과 카메라(3506)를 조합하여 사용하면, 조명(3508)의 점등 또는 점멸을 이용하여 카메라(3506)에 의하여 촬상을 행할 수 있다. 조명(3508)은 면광원으로서 기능하기 때문에 자연광 하에서 찍은 듯한 사진을 찍을 수 있다.
또한, 도 34의 (A) 및 (B)에 도시된 다기능 단말기(3500)는 도 29의 (A) 내지 (G)에 도시된 전자 장치와 같이 다양한 기능을 가질 수 있다.
하우징(3502)은 스피커, 센서(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액체, 자기, 온도, 화학 물질, 소리, 시간, 경도, 전계, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 기울기, 진동, 냄새, 또는 적외선을 측정하는 기능을 가지는 센서), 및 마이크로폰 등을 포함할 수 있다. 자이로스코프 또는 가속도 센서 등 기울기를 검출하는 센서를 포함하는 검출 장치를 다기능 단말기(3500) 내부에 제공하면, 다기능 단말기(3500)의 방향(다기능 단말기가 가로 모드가 되도록 수평으로 놓여 있는지 또는 세로 모드가 되도록 수직으로 놓여 있는지)을 판단하여 표시부(3504)의 화면 표시를 자동적으로 전환할 수 있다.
표시부(3504)는 이미지 센서로서 기능하여도 좋다. 예를 들어, 표시부(3504)가 손바닥 또는 손가락으로 터치되었을 때에 장문 또는 지문 등의 화상을 찍음으로써, 개인 인증을 행할 수 있다. 또한, 근적외광을 방출하는 백라이트 또는 센싱용 광원을 표시부(3504)에 제공함으로써 손가락 정맥 또는 손바닥 정맥 등의 화상을 찍을 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시형태의 발광 장치를 표시부(3504)에 사용하여도 좋다.
도 34의 (C)는 보안등(3600)의 사시도이다. 보안등(3600)은 하우징(3602) 외측에 조명(3608)을 포함하고, 하우징(3602)에는 스피커(3610) 등이 제공되어 있다. 본 발명의 일 실시형태의 발광 장치를 조명(3608)에 사용할 수 있다.
보안등(3600)은 예를 들어, 조명(3608)을 잡거나 쥐었을 때에 광을 방출한다. 하우징(3602)에는 보안등(3600)으로부터의 발광 방식을 제어할 수 있는 전자 회로가 제공되어도 좋다. 전자 회로는 1회 또는 간헐적으로 여러 번의 발광을 가능하게 하는 회로이어도 좋고, 발광의 전류값을 제어함으로써 발광량을 조정할 수 있는 회로이어도 좋다. 조명(3608)으로부터의 발광과 동시에 스피커(3610)로부터 대음량의 음향 경보가 출력되도록 하는 회로가 제공되어도 좋다.
보안등(3600)은 다양한 방향으로 광을 방출할 수 있기 때문에 광, 또는 광과 소리로 폭한 등에게 겁을 줄 수 있다. 또한, 보안등(3600)은 디지털 스틸 카메라 등의 카메라를 포함하여 사진 촬영 기능을 가져도 좋다.
도 35는 상기 발광 소자를 실내 조명 장치(8501)에 사용한 예를 도시한 것이다. 상기 발광 소자는 보다 대면적으로 할 수 있기 때문에 대면적의 조명 장치를 형성할 수도 있다. 또한, 곡면을 가지는 하우징을 사용함으로써, 발광 영역이 곡면을 가지는 조명 장치(8502)를 형성할 수도 있다. 본 실시형태에 기재된 발광 소자는 박막 형태이기 때문에 하우징을 더 자유로이 설계하는 것이 가능하다. 그러므로, 조명 장치를 다양한 형태로 정교하게 설계할 수 있다. 또한, 방의 벽에 대형 조명 장치(8503)를 제공하여도 좋다. 조명 장치의 전원 온/오프를 제어하기 위하여 조명 장치(8501, 8502, 및 8503)에 터치 센서를 제공하여도 좋다.
또한, 발광 소자를 테이블 표면 측에 사용하면 테이블로서의 기능을 가지는 조명 장치(8504)를 얻을 수 있다. 발광 소자를 다른 가구의 일부로서 사용하면 그 가구로서의 기능을 가지는 조명 장치를 얻을 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태의 발광 장치를 적용함으로써 조명 장치 및 전자 장치를 얻을 수 있다. 또한, 상기 발광 장치는 본 실시형태에 기재된 조명 장치 및 전자 장치에 한정되지 않고, 다양한 분야의 전자 장치에 사용할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 기재된 구조는 다른 실시형태에 기재된 임의의 구조와 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
(실시예 1)
본 실시예에서는, 본 발명의 일 실시형태의 발광 소자의 제작예 및 발광 소자의 특성에 대하여 설명한다. 본 실시예에서 제작한 각 발광 소자의 구조는 도 1의 (A)에 도시된 것과 동일하다. 표 1 및 표 2에 소자의 자세한 구조를 나타내었다. 또한, 사용한 화합물의 구조 및 약칭을 아래에 제시한다.
[화학식 8]
Figure pct00011
[화학식 9]
Figure pct00012
[표 1]
Figure pct00013
[표 2]
Figure pct00014
<발광 소자의 제작>
<<발광 소자 1의 제작>>
본 실시예에서 제작한 발광 소자의 제작 방법에 대하여 아래에서 설명한다.
전극(101)으로서, 유리 기판 위에 ITSO막을 두께 70nm로 형성하였다. 전극(101)의 전극 면적은 4mm2(2mm×2mm)로 설정하였다.
정공 주입층(111)으로서, 전극(101) 위에 DBT3P-II 및 산화 몰리브데넘(MoO3)을 1:0.5의 중량비(DBT3P-II:MoO3)로, 두께 60nm로 공증착에 의하여 퇴적하였다.
정공 수송층(112)으로서, 정공 주입층(111) 위에 BPAFLP를 두께 20nm로 증착에 의하여 퇴적하였다.
정공 수송층(112) 상의 발광층(130)으로서, 2-(9'-페닐-3,3'-바이-9H-카바졸-9-일)다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2PCCzDBq), PCBBiF, 및 Ir(tBuppm)2(acac)를 0.7:0.3:0.05의 중량비(2PCCzDBq:PCBBiF:Ir(tBuppm)2(acac))로, 두께 20nm로 공증착에 의하여 퇴적하고, 그리고 2PCCzDBq, PCBBiF, 및 Ir(tBuppm)2(acac)를 0.8:0.2:0.05의 중량비(2PCCzDBq:PCBBiF:Ir(tBuppm)2(acac))로, 두께 20nm로 공증착에 의하여 퇴적하였다. 또한 발광층(130)에서는 2PCCzDBq가 호스트 재료(제 1 유기 화합물)에 대응하고, PCBBiF가 호스트 재료(제 2 유기 화합물)에 대응하고, Ir(tBuppm)2(acac)가 게스트 재료에 대응한다.
전자 수송층(118)으로서, 발광층(130) 위에 2PCCzDBq 및 BPhen을 순차적으로 각각 두께 20nm 및 10nm로 증착에 의하여 퇴적하였다. 그리고, 전자 주입층(119)으로서, 전자 수송층(118) 위에 LiF을 두께 1nm로 증착에 의하여 퇴적하였다.
전극(102)으로서, 전자 주입층(119) 위에 알루미늄(Al)을 두께 200nm로 퇴적하였다.
다음으로, 질소 분위기의 글로브 박스에서, 유기 재료를 퇴적한 유리 기판에 유기 EL 장치용 실란트를 사용하여 밀봉용 유리 기판을 고정함으로써, 발광 소자 1을 밀봉하였다. 구체적으로는, 유리 기판에 퇴적한 유기 재료를 둘러싸도록 실란트를 도포한 후, 이들 유리 기판을 서로 접합하고, 파장 365nm의 자외광을 6J/cm2 조사 및 80℃에서 1시간 동안의 열 처리를 수행하였다. 상술한 공정을 거쳐 발광 소자 1을 얻었다.
<<발광 소자 2 내지 발광 소자 5의 제작>>
발광 소자 2 내지 발광 소자 5는 발광층(130) 및 전자 수송층(118)의 형성 공정 이외, 발광 소자 1과 같은 공정을 거쳐 제작하였다.
발광 소자 2의 발광층(130)으로서, 2-[3-(10-{9-페닐-9H-카바졸-3-일}-7H-벤조[c]카바졸-7-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mPCcBCzPDBq), PCBBiF, 및 Ir(tBuppm)2(acac)를 0.8:0.2:0.05의 중량비(2mPCcBCzPDBq:PCBBiF:Ir(tBuppm)2(acac))로, 두께 40nm로 공증착에 의하여 퇴적하였다. 또한 발광층(130)에서는 2mPCcBCzPDBq가 호스트 재료(제 1 유기 화합물)에 대응하고, PCBBiF가 호스트 재료(제 2 유기 화합물)에 대응하고, Ir(tBuppm)2(acac)가 게스트 재료에 대응한다.
전자 수송층(118)으로서, 발광층(130) 위에 2mPCcBCzPDBq 및 BPhen을 순차적으로 각각 두께 20nm 및 10nm로 증착에 의하여 퇴적하였다.
발광 소자 3의 발광층(130)으로서, 4-(9'-페닐-2,3'-바이-9H-카바졸-9-일)벤조퓨로[3,2-d]피리미딘, PCBBiF, 및 Ir(tBuppm)2(acac)를 0.7:0.3:0.05의 중량비(4PCCzBfpm-02:PCBBiF:Ir(tBuppm)2(acac))로, 두께 20nm로 공증착에 의하여 퇴적하고, 이어서 4PCCzBfpm-02, PCBBiF, 및 Ir(tBuppm)2(acac)를 0.8:0.2:0.05의 중량비(4PCCzBfpm-02:PCBBiF:Ir(tBuppm)2(acac))로, 두께 20nm로 공증착에 의하여 퇴적하였다. 또한 발광층(130)에서는 4PCCzBfpm-02가 호스트 재료(제 1 유기 화합물)에 대응하고, PCBBiF가 호스트 재료(제 2 유기 화합물)에 대응하고, Ir(tBuppm)2(acac)가 게스트 재료에 대응한다.
전자 수송층(118)으로서, 발광층(130) 위에 4PCCzBfpm-02 및 BPhen을 순차적으로 각각 두께 20nm 및 10nm로 증착에 의하여 퇴적하였다.
발광 소자 4의 발광층(130)으로서, 4-[3-(9'-페닐-2,3'-바이-9H-카바졸-9-일)페닐]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘, PCBBiF, 및 Ir(tBuppm)2(acac)를 0.7:0.3:0.05의 중량비(4mPCCzPBfpm-02:PCBBiF:Ir(tBuppm)2(acac))로, 두께 20nm로 공증착에 의하여 퇴적하고, 이어서, 4mPCCzPBfpm-02, PCBBiF, 및 Ir(tBuppm)2(acac)를 0.8:0.2:0.05의 중량비(4mPCCzPBfpm-02:PCBBiF:Ir(tBuppm)2(acac))로, 두께 20nm로 공증착에 의하여 퇴적하였다. 또한 발광층(130)에서는 4mPCCzPBfpm-02가 호스트 재료(제 1 유기 화합물)에 대응하고, PCBBiF가 호스트 재료(제 2 유기 화합물))에 대응하고, Ir(tBuppm)2(acac)가 게스트 재료에 대응한다.
전자 수송층(118)으로서, 발광층(130) 위에 4mPCCzPBfpm-02 및 BPhen을 순차적으로 각각 두께 20nm 및 10nm로 증착에 의하여 퇴적하였다.
발광 소자 5의 발광층(130)으로서, 5,5'-(4,6-피리미딘다이일다이-3,1-페닐렌)비스-5H-벤조티에노[3,2-c]카바졸(약칭: 4,6mBTcP2Pm), PCBBiF, 및 Ir(tBuppm)2(acac)를 0.7:0.3:0.05의 중량비(4,6mBTcP2Pm:PCBBiF:Ir(tBuppm)2(acac))로, 두께 20nm로 공증착에 의하여 퇴적하고, 이어서, 4,6mBTcP2Pm, PCBBiF, 및 Ir(tBuppm)2(acac)를 0.8:0.2:0.05의 중량비(4,6mBTcP2Pm:PCBBiF:Ir(tBuppm)2(acac))로, 두께 20nm로 공증착에 의하여 퇴적하였다. 또한 발광층(130)에서는 4,6mBTcP2Pm이 호스트 재료(제 1 유기 화합물)에 대응하고, PCBBiF가 호스트 재료(제 2 유기 화합물)에 대응하고, Ir(tBuppm)2(acac)가 게스트 재료에 대응한다.
전자 수송층(118)으로서, 발광층(130) 위에 4,6mBTcP2Pm 및 BPhen을 순차적으로 각각 두께 20nm 및 10nm로 증착에 의하여 퇴적하였다.
<<발광 소자 6의 제작>>
발광 소자 6은 정공 수송층(112), 발광층(130), 및 전자 수송층(118)의 형성 공정 이외는 발광 소자 1과 같은 제작 방법을 거쳐 제작하였다.
발광 소자 6의 정공 수송층(112)으로서, PCCP를 두께 20nm로 증착에 의하여 퇴적하였다.
발광층(130)으로서, 4,6mBTcP2Pm, PCCP, 및 Ir(ppy)3를 0.7:0.3:0.05의 중량비(4,6mBTcP2Pm:PCCP:Ir(ppy)3)로, 두께 20nm로 공증착에 의하여 퇴적하고, 이어서, 4,6mBTcP2Pm, PCCP, 및 Ir(ppy)3를 0.8:0.2:0.05의 중량비(4,6mBTcP2Pm:PCCP:Ir(ppy)3)로, 두께 20nm로 공증착에 의하여 퇴적하였다. 또한 발광층(130)에서는 4,6mBTcP2Pm이 호스트 재료(제 1 유기 화합물)에 대응하고, PCCP가 호스트 재료(제 2 유기 화합물)에 대응하고, Ir(ppy)3가 게스트 재료에 대응한다.
전자 수송층(118)으로서, 발광층(130) 위에 4,6mBTcP2Pm 및 BPhen을 순차적으로 각각 두께 20nm 및 10nm로 증착에 의하여 퇴적하였다.
<발광 소자의 특성>
도 36의 (A) 및 (B)에 제작한 발광 소자 1 내지 발광 소자 6의 휘도-전류 밀도 특성을 나타내었다. 도 37의 (A) 및 (B)에 휘도-전압 특성을 나타내었다. 도 38의 (A) 및 (B)에 전류 효율-휘도 특성을 나타내었다. 도 39의 (A) 및 (B)에 전력 효율-휘도 특성을 나타내었다. 도 40의 (A) 및 (B)에 외부 양자 효율-휘도 특성을 나타내었다. 발광 소자의 측정은 실온에서(23℃로 유지된 분위기에서) 수행하였다.
표 3에 1000cd/m2 부근의 발광 소자 1 내지 발광 소자 6의 소자 특성을 나타내었다.
[표 3]
Figure pct00015
도 41의 (A) 및 (B)는 2.5mA/cm2의 전류 밀도로 전류를 발광 소자 1 내지 발광 소자 6에 공급하였을 때의 전계 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 41의 (A) 및 (B)에 나타낸 바와 같이, 발광 소자 1 내지 발광 소자 5의 전계 발광 스펙트럼은 각각 547nm, 546nm, 546nm, 547nm, 및 548nm에 피크 파장을 가지고, 게스트 재료로서 사용된 Ir(tBuppm)2(acac)에서 유래하는 녹색 광을 방출한다. 또한, 발광 소자 6의 전계 발광 스펙트럼은 524nm에 피크 파장을 가지고, 게스트 재료로서의 역할을 하는 Ir(ppy)3에서 유래하는 광을 방출한다.
또한, 도 36의 (A) 및 (B), 도 37의 (A) 및 (B), 도 38의 (A) 및 (B), 도 39의 (A) 및 (B), 그리고 도 40의 (A) 및 (B)에 나타낸 바와 같이, 발광 소자 1 내지 발광 소자 6의 외부 양자 효율의 최대값은 각각 24%, 25%, 25%, 26%, 25%, 및 21%로 높다.
또한, 발광 소자 1 내지 발광 소자 6의 발광 개시 전압(1cd/m2보다 높은 휘도에서의 전압)은 각각 2.3V, 2.3V, 2.4V, 2.3V, 2.4V, 및 2.4V이고, 발광 소자 1 내지 발광 소자 6은 낮은 구동 전압으로 구동한다. 그러므로, 각 발광 소자는 전력 효율이 높고 소비전력이 낮다.
<CV 측정의 결과>
제작한 발광 소자에 사용한 화합물의 전기 화학적 특성(산화 반응 특성 및 환원 반응 특성)을 사이클릭 볼타메트리(CV) 측정에 의하여 측정하였다. 또한 측정에는, 전기 화학 분석기(ALS 모델 600A 또는 600C, BAS Inc. 제조)를 이용하고, 각 화합물을 N,N-다이메틸폼아마이드(약칭: DMF)에 용해하여 얻어진 용액에 대하여 측정을 하였다. 측정에는, 참조 전극에 대한 작용 전극의 전위를 적절한 범위 내에서 변화시켜, 산화 피크 전위 및 환원 피크 전위를 얻었다. 또한, -4.94eV인 참조 전극의 산화 환원 전위 및 얻어진 피크 전위로부터 각 화합물의 HOMO 준위 및 LUMO 준위를 계산하였다. 표 4는 CV 측정의 결과를 열거한 것이다.
[표 4]
Figure pct00016
표 4에 나타낸 바와 같이, 제 1 유기 화합물인 2PCCzDBq, 2mPCcBCzPDBq, 4PCCzBfpm-02, 4mPCCzPBfpm-02, 및 4,6mBTcP2Pm의 HOMO 준위 및 LUMO 준위는 제 2 유기 화합물인 PCBBiF 및 PCCP의 HOMO 준위 및 LUMO 준위보다 낮다. 그러므로, 발광 소자 1 내지 발광 소자 6과 같이 발광층에 상기 화합물을 사용하는 경우, 캐리어인 전자 및 정공을 한 쌍의 전극으로부터 제 1 유기 화합물(2PCCzDBq, 2mPCcBCzPDBq, 4PCCzBfpm-02, 4mPCCzPBfpm-02, 또는 4,6mBTcP2Pm) 및 제 2 유기 화합물(PCBBiF 또는 PCCP)에 효율적으로 주입할 수 있어, 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물은 여기 착체를 형성할 수 있다.
또한, 제 1 유기 화합물(2PCCzDBq, 2mPCcBCzPDBq, 4PCCzBfpm-02, 4mPCCzPBfpm-02, 또는 4,6mBTcP2Pm)과 제 2 유기 화합물(PCBBiF 또는 PCCP)에 의하여 형성되는 여기 착체는 제 1 유기 화합물에 LUMO 준위를, 제 2 유기 화합물에 HOMO 준위를 가진다.
2PCCzDBq의 LUMO 준위와 PCBBiF의 HOMO 준위의 에너지 차이는 2.40eV이고, 2mPCcBCzPDBq의 LUMO 준위와 PCBBiF의 HOMO 준위의 에너지 차이는 2.36eV이고, 4PCCzBfpm-02의 LUMO 준위와 PCBBiF의 HOMO 준위의 에너지 차이는 2.52eV이고, 4mPCCzPBfpm-02의 LUMO 준위와 PCBBiF의 HOMO 준위의 에너지 차이는 2.34eV이고, 4,6mBTcP2Pm의 LUMO 준위와 PCBBiF의 HOMO 준위의 에너지 차이는 2.46eV이다. 이들 에너지 차이는 도 41의 (A) 및 (B)의 발광 소자 1 내지 발광 소자 5의 전계 발광 스펙트럼의 피크 파장으로부터 산출되는 발광 에너지(2.27eV)보다 크다. 그러므로, 여기 에너지가 제 1 유기 화합물(2PCCzDBq, 2mPCcBCzPDBq, 4PCCzBfpm-02, 4mPCCzPBfpm-02, 또는 4,6mBTcP2Pm)과 제 2 유기 화합물(PCBBiF)에 의하여 형성되는 여기 착체로부터 게스트 재료인 Ir(tBuppm)2(acac)로 이동할 수 있다.
또한, 4,6mBTcP2Pm의 LUMO 준위와 PCCP의 HOMO 준위의 에너지 차이는 2.73eV이다. 이 에너지 차이는 도 41의 (B)의 발광 소자 6의 전계 발광 스펙트럼의 피크 파장으로부터 산출되는 발광 에너지(2.37eV)보다 크다. 그러므로, 여기 에너지가, 제 1 유기 화합물(4,6mBTcP2Pm)과 제 2 유기 화합물(PCCP)에 의하여 형성되는 여기 착체로부터 게스트 재료인 Ir(ppy)3으로 이동할 수 있다.
<S1 준위 및 T1 준위의 측정>
다음으로, 발광층(130)에 사용하는 화합물의 S1 준위 및 T1 준위를 얻기 위하여, 화합물들의 발광 스펙트럼을 저온(10K)에서 측정하였다.
이 측정은 측정 온도 10K에서 PL 현미경 LabRAM HR-PL(HORIBA, Ltd. 제조), 여기 광으로서 파장 325nm의 He-Cd 레이저, 그리고 CCD 검출기를 이용하여 수행하였다.
상기 발광 스펙트럼의 측정 방법에서, 통상의 발광 스펙트럼의 측정에 더하여, 발광 수명이 긴 발광에 초점을 맞춘 시간 분해 발광 스펙트럼의 측정도 수행하였다. 이 발광 스펙트럼의 측정법은 측정 온도를 저온(10K)으로 설정하였기 때문에, 통상의 발광 스펙트럼의 측정에서는, 주된 발광 성분인 형광에 더하여 인광이 관찰되었다. 또한, 발광 수명이 긴 발광에 초점을 맞춘 시간 분해 발광 스펙트럼의 측정에서는, 주로 인광이 관찰되었다. 도 42, 도 43, 도 44, 도 45, 도 46, 도 47, 및 도 48은 각각 저온에서 측정한 2PCCzDBq, 2mPCcBCzPDBq, 4PCCzBfpm-02, 4mPCCzPBfpm-02, 4,6mBTcP2Pm, PCBBiF, 및 PCCP의 시간 분해 스펙트럼을 나타낸 것이다.
표 5는 발광 스펙트럼의 가장 단파장 측의 형광 성분의 피크(숄더를 포함함)의 파장, 및 가장 단파장 측의 인광 성분의 피크(숄더를 포함함)의 파장으로부터 산출된 화합물들의 S1 준위 및 T1 준위를 나타낸 것이다.
[표 5]
Figure pct00017
표 5에 나타낸 바와 같이, 제 1 유기 화합물인 2PCCzDBq, 2mPCcBCzPDBq, 4PCCzBfpm-02, 4mPCCzPBfpm-02, 및 4,6mBTcP2Pm의 각각에 있어서, S1 준위와 T1 준위의 차이는 0.2eV 이하이다. 즉, 각 화합물에서 S1 준위와 T1 준위의 에너지 차이가 작기 때문에, 이들 화합물은 삼중항 여기 에너지를 역항간 교차에 의하여 단일항 여기 에너지로 변환하는 기능을 가진다.
또한, 표 5에 나타낸 각 화합물의 T1 준위는 도 41의 (A) 및 (B)에 나타낸 발광 소자 1 내지 발광 소자 6의 전계 발광 스펙트럼의 피크 파장으로부터 산출되는 발광 에너지(2.27eV 및 2.37eV)보다 높다. 발광 소자 1 내지 발광 소자 6에 함유되는 게스트 재료는 인광성 재료이기 때문에, 이 게스트 재료는 삼중항 MLCT 전이에 기초하여 광을 방출한다. 그러므로, 표 5에 나타낸 각 화합물은 발광 소자 1 내지 발광 소자 6의 호스트 재료에 알맞다.
상술한 바와 같이, S1 준위와 T1 준위의 에너지 차이가 0.2eV 이하인 제 1 유기 화합물과, 제 2 유기 화합물의 조합은 여기 착체를 형성할 수 있다. 또한, 이들 화합물의 각각을 발광 소자의 호스트 재료에 사용하면, 게스트 재료로부터의 효율적인 발광을 얻을 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 의하여, 발광 효율이 높은 발광 소자를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시형태에 의하여, 구동 전압이 낮고 소비전력이 저감된 발광 소자를 제공할 수 있다.
(실시예 2)
형광성 재료인 루브렌 또는 TBRb를 실시예 1의 발광 소자 4에서 사용한 게스트 재료로서의 역할을 하는 Ir(tBuppm)2(acac)로 교체하더라도, 상기 형광성 재료에서 유래하는 양호한 발광을 얻을 수 있다. 이 경우, 게스트 재료의 질량비를 0.05부터 0.01로 변경하여도 좋다.
(참고예 1)
참고예 1에서는, 실시예 1에서 호스트 재료로서 사용한 2mPCcBCzPDBq의 합성 방법에 대하여 설명한다.
<합성예 1>
<<단계 1>>
5.9g(20mmol)의 10-브로모-7H-벤조[c]카바졸, 5.8g(20mmol)의 N-페닐-9H-카바졸-3-일보론산, 0.91g(3.0mmol)의 트리스(2-메틸페닐)포스핀, 80mL의 톨루엔, 20mL의 에탄올, 및 40mL의 탄산 포타슘의 수용액(2.0mol/L)을 200mL 삼구 플라스크에 넣었다. 플라스크 내의 압력을 낮추면서 이 혼합물을 섞어서 탈기하였다. 탈기 후, 시스템 내에서 질소 가스를 계속 흘리고, 이 혼합물을 60℃까지 가열하였다. 가열 후, 이 혼합물에 0.22g(1.0mmol)의 아세트산 팔라듐(II)을 첨가하고, 결과물인 혼합물을 80℃에서 2.5시간 동안 섞었다. 섞은 후, 혼합물을 실온까지 냉각시키고, 혼합물의 유기층을 물 및 포화식염으로 세척하고 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 이 혼합물을 중력 여과하고, 얻어진 여과액을 농축하여 목적물인 8.2g의 갈색 고체를 수율 89%로 얻었다. 단계 1의 합성 스킴을 아래의 (a-1)에 나타내었다.
[화학식 10]
Figure pct00018
<<단계 2>>
2.3g(5.0mmol)의 10-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)-7H-벤조[c]카바졸, 1.7g(5.0mmol)의 2-(3-클로로페닐)다이벤조[f,h]퀴녹살린, 0.35g(0.80mmol)의 다이-tert-뷰틸(1-메틸-2,2-다이페닐사이클로프로필)포스핀(약칭: cBRIDP(등록 상표)), 및 1.5g(15mmol)의 t-뷰톡시소듐을 200mL 삼구 플라스크에 넣었다. 그리고, 플라스크 내의 분위기를 질소로 치환하고, 25mL의 자일렌을 플라스크에 넣었다. 얻어진 혼합물을, 플라스크 내의 압력을 낮추면서 섞어서 탈기하였다. 탈기 후, 시스템 내에서 질소 가스를 계속 흘리고, 이 혼합물을 80℃까지 가열하였다. 가열 후, 이 혼합물에 83mg(0.20mmol)의 알릴팔라듐(II)클로라이드 다이머를 첨가하고, 결과물인 혼합물을 150℃에서 2.5시간 동안 섞었다. 섞은 후, 혼합물을 실온까지 냉각시키고, 침전된 고체를 흡인 여과에 의하여 회수하였다. 회수 후, 톨루엔, 에탄올, 및 물을 사용하여 세척하고, 얻어진 고체를 500mL의 톨루엔에 첨가하고, 가열하여 용해시켰다. 얻어진 용액을 여과지를 통하여 여과하고, 여과액을 농축하여 목적물인 1.9g의 갈색 고체를 수율 51%로 얻었다. 그리고, 1.9g의 얻어진 고체를 트레인 서블리메이션법에 의하여 정제하였다. 정제에서는, 3.2Pa의 압력하에서 유속 15mL/min의 아르곤을 사용하여 380℃에서 15.5시간 동안 고체를 가열하여, 목적물인 0.81g의 고체를 회수율 45%로 얻었다. 단계 2의 합성 스킴을 아래의 (a-2)에 나타내었다.
[화학식 11]
Figure pct00019
얻어진 고체의 양성자(1H)를 핵자기 공명(NMR) 분광법에 의하여 측정하였다. 도 49의 (A) 및 (B)는 측정 결과를 나타낸 것이다. 얻어진 값을 아래에 제시한다. 이들 결과는 합성예 1에서 2mPCcBCzPDBq가 얻어진 것을 나타낸다.
1H-NMR(클로로폼-d,500MHz):δ=7.35(t,J=8.0Hz,1H), 7.46-7.59(m,5H), 7.65-7.66(m,4H), 7.12-7.95(m,13H), 8.07(d,J=8.0Hz,1H), 8.30(d,J=8.0Hz,1H), 8.52(d,J=8.0Hz,1H), 8.55(sd,J=1.0Hz,1H), 8.65-8.68(m,2H), 8.72(st,J=1.0Hz,1H), 8.98(s,1H), 9.02(d,J=9.0Hz,1H), 9.26(dd,J1=7.8Hz,J2=1.5Hz,1H), 9.37(dd,J1=8.3Hz,J2=1.0Hz,1H), 9.51(s,1H).
<2mPCcBCzPDBq의 특성>
다음으로, 2mPCcBCzPDBq의 전기 화학적 특성(산화 반응 특성 및 환원 반응 특성)을 사이클릭 볼타메트리(CV)에 의하여 조사(調査)하였다.
측정 장치로서는 전기 화학 분석기(ALS 모델 600A 또는 600C, BAS Inc. 제조)를 사용하였다. CV 측정에서 사용하는 용액에 관해서는, 용매로서 탈수 다이메틸폼아마이드(DMF)(Aldrich 제조, 99.8%, 카탈로그 번호: 22705-6)를 사용하고, 지지 전해질인 과염소산 테트라-n-뷰틸암모늄(n-Bu4NClO4)(Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.의 제품, 카탈로그 번호 T0836)을 그 농도가 100mmol/L가 되도록 용매에 용해시켰다. 또한, 측정 대상도 그 농도가 2mmol/L가 되도록 용매에 용해시켰다. 작용 전극으로서 백금 전극(PTE 백금 전극, BAS Inc. 제조)을 사용하고, 보조 전극으로서 백금 전극(VC-3용 Pt 대향 전극(5cm), BAS Inc. 제조)을 사용하고, 참조 전극으로서 Ag/Ag+ 전극(RE7 비수용매용 참조 전극, BAS Inc. 제조)을 사용하였다. 또한 측정은 20℃ 내지 25℃의 실온에서 수행하였다. 또한, CV 측정에서의 스캔 속도는 0.1V/s로 설정하고, 참조 전극에 대한 산화 전위(Ea) 및 환원 전위(Ec)를 측정하였다. 또한 Ea는 산화-환원파의 중간 전위를 나타내고, Ec는 환원-산화파의 중간 전위를 나타낸다. 여기서, 참고예 1에서 사용하는 참조 전극의 추산된 산화 환원 전위가 -4.94eV라는 것과, 얻어진 피크 전위로부터, 각 화합물의 HOMO 및 LUMO 준위를 산출하였다. 또한, CV 측정을 100회 반복하고, 100번째 사이클의 산화-환원파와 첫 번째 사이클의 산화-환원파를 서로 비교하여, 화합물의 전기적 안정성을 조사하였다.
결과는 다음과 같다. 2mPCcBCzPDBq의 HOMO 준위는 -5.65eV이고, 그 LUMO 준위는 -3.00eV이다. 산화-환원파를 반복적으로 측정하면, Ea 측정에서 100번째 사이클 후의 산화-환원파의 피크 강도는 첫 번째 사이클의 산화-환원파의 68%를 유지하고, Ec 측정에서 100번째 사이클 후의 산화-환원파의 피크 강도는 첫 번째 사이클의 산화-환원파의 90%를 유지하였기 때문에, 2mPCcBCzPDBq의 환원에 대한 내성이 현저하게 높다는 것이 밝혀졌다.
또한, Pyris1DSC(PerkinElmer, Inc. 제조)에 의하여 2mPCcBCzPDBq의 시차 주사 열량 측정(DSC 측정)을 수행하였다. 시차 주사 열량 측정은 온도를 승온 속도 40℃/min로 -10℃부터 350℃까지 높인 후, 그 온도를 1분 동안 유지하고 나서 감온 속도 40℃/min로 -10℃까지 냉각하였다. 이 동작을 2회 연속적으로 반복하고 2번째 측정 결과를 채용하였다. DSC 측정으로부터, 2mPCcBCzPDBq의 유리 전이 온도는 174℃이고, 이로써 2mPCcBCzPDBq는 높은 내열성을 가진다는 것이 밝혀졌다.
(참고예 2)
참고예 2에서는, 실시예 1에서 호스트 재료로서 사용한 4mPCCzPBfpm-02의 합성 방법에 대하여 설명한다.
<합성예 2>
<<단계 1: 9-(3-브로모페닐)-9'-페닐-2,3'-바이-9H-카바졸의 합성>>
우선, 5.0g(12mmol)의 9-페닐-2,3'-바이-9H-카바졸, 4.3g(18mmol)의 3-브로모아이오도벤젠, 및 3.9g(18mmol)의 인산삼포타슘을 환류관을 갖춘 삼구 플라스크에 넣고, 플라스크 내의 분위기를 질소로 치환하였다. 이 혼합물에, 100mL의 다이옥세인, 0.21g(1.8mmol)의 trans-N,N'-다이메틸사이클로헥세인-1,2-다이아민, 및 0.18g(0.92mmol)의 요오드화 구리를 첨가하고, 질소 기류하에서 120℃에서 32시간 동안 가열하면서 섞었다. 얻어진 반응 혼합물을 톨루엔으로 추출하였다. 얻어진 추출물의 용액을 포화식염수로 세척하였다. 그리고, 황산 마그네슘을 첨가하고 여과를 수행하였다. 얻어진 여과액의 용매를 증류하여 제거하고, 전개 용매로서 톨루엔 대 헥세인의 비율을 1:4로부터 서서히 변화시켜 얻어진 톨루엔-헥세인 1:2의 혼합 용매를 사용하여 실리카겔 칼럼 크로마토그래피에 의하여 정제를 실시하였다. 이로써, 목적물인 4.9g의 황색 고체를 수율 70%로 얻었다. 단계 1의 합성 스킴을 아래의 (A-4)에 나타내었다.
[화학식 12]
Figure pct00020
<<단계 2: 9-[3-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보롤란-2-일)페닐]-9'-페닐-2,3'-바이-9H-카바졸의 합성>>
다음으로, 단계 1에서 합성한 4.8g(8.5mmol)의 9-(3-브로모페닐)-9'-페닐-2,3'-바이-9H-카바졸, 2.8g(11mmol)의 비스(피나콜레이토)다이보론, 및 2.5g(26mmol)의 아세트산포타슘을 삼구 플라스크에 넣고, 플라스크 내의 분위기를 질소로 치환하였다. 이 혼합물에 90mL의 1,4-다이옥세인과 0.35g(0.43mmol)의 [1,1'-비스(다이페닐포스피노)페로센]팔라듐(II) 다이클로라이드를 첨가하고, 100℃에서 2.5시간 동안 가열하면서 섞었다. 얻어진 반응 혼합물을 톨루엔으로 추출하였다. 얻어진 추출물의 용액을 포화 식염수로 세척하였다. 그리고, 황산 마그네슘을 첨가하고 여과를 수행하였다. 얻어진 여과액의 용매를 증류하여 제거하고, 톨루엔-헥세인 1:2의 혼합 용매를 전개 용매로서 사용한 중성 실리카겔 칼럼 크로마토그래피에 의하여 정제를 실시함으로써, 목적물인 2.6g의 황색 고체를 수율 48%로 얻었다. 단계 2의 합성 스킴을 아래의 (B-4)에 나타내었다.
[화학식 13]
Figure pct00021
<<단계 3: 4mPCCzPBfpm-02의 합성>>
다음으로, 0.72g(3.5mmol)의 4-클로로[1]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘, 상술한 단계 2의 합성 방법에 의하여 합성한 2.6g(4.2mmol)의 9-[3-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보롤란-2-일)페닐]-9'-페닐-2,3'-바이-9H-카바졸, 2mL의 2M 탄산 포타슘 수용액, 18mL의 톨루엔, 및 2mL의 에탄올을 환류관을 갖춘 삼구 플라스크에 넣고, 플라스크 내의 분위기를 질소로 치환하였다. 이 혼합물에 16mg(0.071mmol)의 아세트산 팔라듐(II) 및 43mg(0.14mmol)의 트리스(2-메틸페닐)포스핀(약칭: P(o-tolyl)3)을 첨가하고, 혼합물을 90℃에서 28시간 동안 가열하면서 섞었다. 얻어진 반응 혼합물을 여과하고 잔여물을 물 및 에탄올로 세척하였다. 얻어진 잔여물을 열 톨루엔에 용해시키고, 셀라이트, 실리카 겔, 및 셀라이트가 이 순서대로 담긴 여과 조제를 통하여 여과하였다. 얻어진 여과액의 용매를 증류하여 제거하고, 톨루엔과 에탄올의 혼합 용매로 재결정화를 실시함으로써, 목적물인 1.7g의 4mPCCzPBfpm-02의 황색 고체를 수율 72%로 얻었다. 그리고, 1.7g의 황색 고체를 트레인 서블리메이션법에 의하여 정제하였다. 정제에서는, 황색 고체를 2.8Pa의 압력하에서 유량 5mL/min의 아르곤 가스를 사용하여 290℃에서 가열하였다. 정제 후, 목적물인 1.1g의 황백색 고체를 회수율 64%로 얻었다. 단계 3의 합성 스킴을 아래의 (C-4)에 나타내었다.
[화학식 14]
Figure pct00022
단계 3에서 얻어진 황백색 고체의 핵자기 공명(1H-NMR) 분광법에 의하여 얻어진 측정 결과를 아래에 나타낸다. 도 50은 1H-NMR 차트를 나타낸 것이다. 이들 결과는 합성예 2에서의 본 발명의 일 실시형태인 4mPCCzPBfpm-02가 얻어진 것을 나타낸다.
1H-NMR δ(CDCl3):7.21-7.25(m,1H), 7.34-7.50(m,9H), 7.53(d,2H), 7.57-7.60(t,3H), 7.73(d,2H), 7.88-7.92(m,3H), 8.08(d,1H), 8.22(d,1H), 8.25-8.28(t,2H), 8.42(ds,1H), 8.68(ms,1H), 8.93(s,1H), 9.29(s,1H).
(참고예 3)
참고예 3에서는, 실시예 1에서 호스트 재료로서 사용한 4PCCzBfpm-02의 합성 방법에 대하여 설명한다.
<합성예 3>
<<4PCCzBfpm-02의 합성>>
우선, 분위기가 질소로 치환된 삼구 플라스크에 0.24g(6.0mmol)의 수소화 소듐(60%)을 첨가하고, 수소화 소듐을 섞으면서 20mL의 DMF를 적하하였다. 플라스크를 0℃까지 냉각하고, 혼합물에 1.8g(4.4mmol)의 9'-페닐-2,3'-바이-9H-카바졸과 20mL의 DMF의 혼합 용액을 적하하고, 실온에서 30분 동안 섞었다. 섞은 후, 플라스크를 0℃까지 냉각하고, 0.82g(4.0mmol)의 4-클로로[1]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘과 20mL의 DMF의 혼합 용액을 첨가하고 실온에서 20시간 동안 섞었다. 얻어진 반응 용액을 얼음 냉수에 첨가하고, 톨루엔을 첨가하고, 혼합 용액에 대하여 톨루엔으로 추출을 실시하였다. 추출물의 용액을 포화식염수로 세척하였다. 그리고, 황산 마그네슘을 첨가하고 여과를 수행하였다. 얻어진 여과액의 용매를 증류하여 제거하고, 톨루엔을 전개 용매로서 사용한 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피에 의하여 정제하였다. 또한, 톨루엔과 에탄올의 혼합 용매로 재결정화를 실시함으로써, 목적물인 1.6g의 4PCCzBfpm-02의 황백색 고체를 수율 65%로 얻었다. 본 단계의 합성 스킴을 아래의 (A-5)에 나타내었다.
[화학식 15]
Figure pct00023
그리고, 상술한 합성 방법에 의하여 합성한 2.6g의 4PCCzBfpm-02의 황백색 고체를 트레인 서블리메이션법에 의하여 정제하였다. 정제에서는, 황백색 고체를 2.5Pa의 압력하에서 유량 10mL/min의 아르곤 가스를 사용하여 290℃에서 가열하였다. 정제 후, 목적물인 2.1g의 황백색 고체를 회수율 81%로 얻었다.
상술한 단계에서 얻어진 황백색 고체의 핵자기 공명(1H-NMR) 분광법에 의한 측정 결과를 아래에 나타낸다. 도 51은 1H-NMR 차트를 나타낸 것이다. 이들 결과는 합성예 3에서의 본 발명의 일 실시형태인 4PCCzBfpm-02가 얻어진 것을 나타낸다.
1H-NMR δ(CDCl3):7.26-7.30(m,1H), 7.41-7.51(m,6H), 7.57-7.63(m,5H), 7.72-7.79(m,4H), 7.90(d,1H), 8.10-8.12(m,2H), 8.17(d,1H), 8.22(d,1H), 8.37(d,1H), 8.41(ds,1H), 9.30(s,1H).
100: EL층, 101: 전극, 101a: 도전층, 101b: 도전층, 101c: 도전층, 102: 전극, 103: 전극, 103a: 도전층, 103b: 도전층, 104: 전극, 104a: 도전층, 104b: 도전층, 106: 발광 유닛, 108: 발광 유닛, 109: 발광 유닛, 110: 발광 유닛, 111: 정공 주입층, 112: 정공 수송층, 113: 전자 수송층, 114: 전자 주입층, 115: 전하 발생층, 116: 정공 주입층, 117: 정공 수송층, 118: 전자 수송층, 119: 전자 주입층, 120: 발광층, 121: 호스트 재료, 122: 게스트 재료, 123B: 발광층, 123G: 발광층, 123R: 발광층, 130: 발광층, 131: 호스트 재료, 131_1: 유기 화합물, 131_2: 유기 화합물, 132: 게스트 재료, 140: 발광층, 141: 호스트 재료, 141_1: 유기 화합물, 141_2: 유기 화합물, 142: 게스트 재료, 145: 격벽, 150: 발광 소자, 152: 발광 소자, 170: 발광층, 180: 발광층, 180a: 발광층, 180b: 발광층, 200: 기판, 220: 기판, 221B: 영역, 221G: 영역, 221R: 영역, 222B: 영역, 222G: 영역, 222R: 영역, 223: 차광층, 224B: 광학 소자, 224G: 광학 소자, 224R: 광학 소자, 250: 발광 소자, 252: 발광 소자, 254: 발광 소자, 260a: 발광 소자, 260b: 발광 소자, 262a: 발광 소자, 262b: 발광 소자, 301_1: 배선, 301_5: 배선, 301_6: 배선, 301_7: 배선, 302_1: 배선, 302_2: 배선, 303_1: 트랜지스터, 303_6: 트랜지스터, 303_7: 트랜지스터, 304: 커패시터, 304_1: 커패시터, 304_2: 커패시터, 305: 발광 소자, 306_1: 배선, 306_3: 배선, 307_1: 배선, 307_3: 배선, 308_1: 트랜지스터, 308_6: 트랜지스터, 309_1: 트랜지스터, 309_2: 트랜지스터, 311_1: 배선, 311_3: 배선, 312_1: 배선, 312_2: 배선, 600: 표시 장치, 601: 신호선 구동 회로부, 602: 화소부, 603: 주사선 구동 회로부, 604: 밀봉 기판, 605: 실란트, 607: 영역, 607a: 밀봉층, 607b: 밀봉층, 607c: 밀봉층, 608: 배선, 609: FPC, 610: 소자 기판, 611: 트랜지스터, 612: 트랜지스터, 613: 하부 전극, 614: 격벽, 616: EL층, 617: 상부 전극, 618: 발광 소자, 621: 광학 소자, 622: 차광층, 623: 트랜지스터, 624: 트랜지스터, 801: 화소 회로, 802: 화소부, 804: 구동 회로부, 804a: 주사선 구동 회로, 804b: 신호선 구동 회로, 806: 보호 회로, 807: 단자부, 852: 트랜지스터, 854: 트랜지스터, 862: 커패시터, 872: 발광 소자, 1001: 기판, 1002: 하지 절연막, 1003: 게이트 절연막, 1006: 게이트 전극, 1007: 게이트 전극, 1008: 게이트 전극, 1020: 층간 절연막, 1021: 층간 절연막, 1022: 전극, 1024B: 하부 전극, 1024G: 하부 전극, 1024R: 하부 전극, 1024Y: 하부 전극, 1025: 격벽, 1026: 상부 전극, 1028: EL층, 1028B: 발광층, 1028G: 발광층, 1028R: 발광층, 1028Y: 발광층, 1029: 밀봉층, 1031: 밀봉 기판, 1032: 실란트, 1033: 기재, 1034B: 착색층, 1034G: 착색층, 1034R: 착색층, 1034Y: 착색층, 1035: 차광층, 1036: 오버코트층, 1037: 층간 절연막, 1040: 화소부, 1041: 구동 회로부, 1042: 주변부, 2000: 터치 패널, 2001: 터치 패널, 2501: 표시 장치, 2502R: 화소, 2502t: 트랜지스터, 2503c: 커패시터, 2503g: 주사선 구동 회로, 2503s: 신호선 구동 회로, 2503t: 트랜지스터, 2509: FPC, 2510: 기판, 2510a: 절연층, 2510b: 플렉시블 기판, 2510c: 접착층, 2511: 배선, 2519: 단자, 2521: 절연층, 2528: 격벽, 2550R: 발광 소자, 2560: 밀봉층, 2567BM: 차광층, 2567p: 반사 방지층, 2567R: 착색층, 2570: 기판, 2570a: 절연층, 2570b: 플렉시블 기판, 2570c: 접착층, 2580R: 발광 모듈, 2590: 기판, 2591: 전극, 2592: 전극, 2593: 절연층, 2594: 배선, 2595: 터치 센서, 2597: 접착층, 2598: 배선, 2599: 접속층, 2601: 펄스 전압 출력 회로, 2602: 전류 검지 회로, 2603: 커패시터, 2611: 트랜지스터, 2612: 트랜지스터, 2613: 트랜지스터, 2621: 전극, 2622: 전극, 3000: 발광 장치, 3001: 기판, 3003: 기판, 3005: 발광 소자, 3007: 밀봉 영역, 3009: 밀봉 영역, 3011: 영역, 3013: 영역, 3014: 영역, 3015: 기판, 3016: 기판, 3018: 건조제, 3500: 다기능 단말기, 3502: 하우징, 3504: 표시부, 3506: 카메라, 3508: 조명, 3600: 보안등, 3602: 하우징, 3608: 조명, 3610: 스피커, 8000: 표시 모듈, 8001: 상부 커버, 8002: 하부 커버, 8003: FPC, 8004: 터치 센서, 8005: FPC, 8006: 표시 장치, 8009: 프레임, 8010: 인쇄 기판, 8011: 배터리, 8501: 조명 장치, 8502: 조명 장치, 8503: 조명 장치, 8504: 조명 장치, 9000: 하우징, 9001: 표시부, 9003: 스피커, 9005: 조작 키, 9006: 접속 단자, 9007: 센서, 9008: 마이크로폰, 9050: 조작 버튼, 9051: 정보, 9052: 정보, 9053: 정보, 9054: 정보, 9055: 힌지, 9100: 휴대 정보 단말기, 9101: 휴대 정보 단말기, 9102: 휴대 정보 단말기, 9200: 휴대 정보 단말기, 9201: 휴대 정보 단말기, 9300: 텔레비전 장치, 9301: 스탠드, 9311: 리모컨, 9500: 표시 장치, 9501: 표시 패널, 9502: 표시 영역, 9503: 영역, 9511: 축부, 9512: 베어링, 9700: 자동차, 9701: 차체, 9702: 차륜, 9703: 대시보드, 9704: 라이트, 9710: 표시부, 9711: 표시부, 9712: 표시부, 9713: 표시부, 9714: 표시부, 9715: 표시부, 9721: 표시부, 9722: 표시부, 9723: 표시부.
본 출원은 2015년 7월 8일에 일본 특허청에 출원된 일련 번호 2015-137123의 일본 특허 출원에 기초하고, 본 명세서에 그 전문이 참조로 통합된다.

Claims (29)

  1. 발광 소자로서,
    호스트 재료; 및
    게스트 재료를 포함하고,
    상기 호스트 재료는 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물을 포함하고,
    상기 제 1 유기 화합물에서, 단일항 여기 에너지 준위와 삼중항 여기 에너지 준위의 차이가 0eV보다 크고 0.2eV 이하이고,
    상기 제 1 유기 화합물 및 상기 제 2 유기 화합물 중 한쪽 유기 화합물의 HOMO 준위는 상기 제 1 유기 화합물 및 상기 제 2 유기 화합물 중 다른 쪽 유기 화합물의 HOMO 준위 이상이고, 상기 제 1 유기 화합물 및 상기 제 2 유기 화합물 중 상기 한쪽 유기 화합물의 LUMO 준위는 상기 제 1 유기 화합물 및 상기 제 2 유기 화합물 중 상기 다른 쪽 유기 화합물의 LUMO 준위 이상인, 발광 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 게스트 재료는 형광을 나타내는, 발광 소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 게스트 재료는 삼중항 여기 에너지를 발광으로 변환하는, 발광 소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 유기 화합물과 상기 제 2 유기 화합물은 여기 착체를 형성하는, 발광 소자.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 여기 착체는 실온에서 열 활성화 지연 형광을 나타내는, 발광 소자.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 여기 착체는 상기 게스트 재료에 여기 에너지를 공급하는, 발광 소자.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 여기 착체의 발광 스펙트럼은 상기 게스트 재료의 흡수 스펙트럼의 가장 낮은 에너지 측의 흡수대와 중첩되는 영역을 가지는, 발광 소자.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 유기 화합물은 실온에서 열 활성화 지연 형광을 나타내는, 발광 소자.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 유기 화합물 및 상기 제 2 유기 화합물 중 한쪽 유기 화합물은 정공을 수송하고,
    상기 제 1 유기 화합물 및 상기 제 2 유기 화합물 중 다른 쪽 유기 화합물은 전자를 수송하는, 발광 소자.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 유기 화합물 및 상기 제 2 유기 화합물 중 한쪽 유기 화합물은 π-전자 과잉형 헤테로 방향족 골격 및 방향족 아민 골격 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 제 1 유기 화합물 및 상기 제 2 유기 화합물 중 다른 쪽 유기 화합물은 π-전자 부족형 헤테로 방향족 골격을 포함하는, 발광 소자.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 유기 화합물은 π-전자 과잉형 헤테로 방향족 골격 및 방향족 아민 골격 중 적어도 하나, 및 π-전자 부족형 헤테로 방향족 골격을 포함하는, 발광 소자.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 π-전자 과잉형 헤테로 방향족 골격은 아크리딘 골격, 페녹사진 골격, 페노싸이아진 골격, 퓨란 골격, 싸이오펜 골격, 및 피롤 골격 중 하나 이상을 포함하고,
    상기 π-전자 부족형 헤테로 방향족 골격은 다이아진 골격 또는 트라이아진 골격을 포함하는, 발광 소자.
  13. 표시 장치로서,
    제 1 항에 따른 발광 소자; 및
    컬러 필터 및 트랜지스터 중 적어도 하나를 포함하는, 표시 장치.
  14. 전자 장치로서,
    제 13 항에 따른 표시 장치; 및
    하우징 및 터치 센서 중 적어도 하나를 포함하는, 전자 장치.
  15. 조명 장치로서,
    제 1 항에 따른 발광 소자; 및
    하우징 및 터치 센서 중 적어도 하나를 포함하는, 조명 장치.
  16. 발광 소자로서,
    호스트 재료; 및
    게스트 재료를 포함하고,
    상기 호스트 재료는 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물을 포함하고,
    상기 제 1 유기 화합물에서, 단일항 여기 에너지 준위와 삼중항 여기 에너지 준위의 차이가 0eV보다 크고 0.2eV 이하이고,
    상기 제 1 유기 화합물과 상기 제 2 유기 화합물은 여기 착체를 형성하는, 발광 소자.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 게스트 재료는 형광을 나타내는, 발광 소자.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 게스트 재료는 삼중항 여기 에너지를 발광으로 변환하는, 발광 소자.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 여기 착체는 실온에서 열 활성화 지연 형광을 나타내는, 발광 소자.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 여기 착체는 상기 게스트 재료에 여기 에너지를 공급하는, 발광 소자.
  21. 제 16 항에 있어서,
    상기 여기 착체의 발광 스펙트럼은 상기 게스트 재료의 흡수 스펙트럼의 가장 낮은 에너지 측의 흡수대와 중첩되는 영역을 가지는, 발광 소자.
  22. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 유기 화합물은 실온에서 열 활성화 지연 형광을 나타내는, 발광 소자.
  23. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 유기 화합물 및 상기 제 2 유기 화합물 중 한쪽 유기 화합물은 정공을 수송하고,
    상기 제 1 유기 화합물 및 상기 제 2 유기 화합물 중 다른 쪽 유기 화합물은 전자를 수송하는, 발광 소자.
  24. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 유기 화합물 및 상기 제 2 유기 화합물 중 한쪽 유기 화합물은 π-전자 과잉형 헤테로 방향족 골격 및 방향족 아민 골격 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 제 1 유기 화합물 및 상기 제 2 유기 화합물 중 다른 쪽 유기 화합물은 π-전자 부족형 헤테로 방향족 골격을 포함하는, 발광 소자.
  25. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 유기 화합물은 π-전자 과잉형 헤테로 방향족 골격 및 방향족 아민 골격 중 적어도 하나, 및 π-전자 부족형 헤테로 방향족 골격을 포함하는, 발광 소자.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 π-전자 과잉형 헤테로 방향족 골격은 아크리딘 골격, 페녹사진 골격, 페노싸이아진 골격, 퓨란 골격, 싸이오펜 골격, 및 피롤 골격 중 하나 이상을 포함하고,
    상기 π-전자 부족형 헤테로 방향족 골격은 다이아진 골격 또는 트라이아진 골격을 포함하는, 발광 소자.
  27. 표시 장치로서,
    제 16 항에 따른 발광 소자; 및
    컬러 필터 및 트랜지스터 중 적어도 하나를 포함하는, 표시 장치.
  28. 전자 장치로서,
    제 27 항에 따른 표시 장치; 및
    하우징 및 터치 센서 중 적어도 하나를 포함하는, 전자 장치.
  29. 조명 장치로서,
    제 16 항에 따른 발광 소자; 및
    하우징 및 터치 센서 중 적어도 하나를 포함하는, 조명 장치.
KR1020187003614A 2015-07-08 2016-06-30 발광 소자, 표시 장치, 전자 장치, 및 조명 장치 KR102646440B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020247007443A KR20240035638A (ko) 2015-07-08 2016-06-30 발광 소자, 표시 장치, 전자 장치, 및 조명 장치

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015137123 2015-07-08
JPJP-P-2015-137123 2015-07-08
PCT/IB2016/053914 WO2017006222A1 (en) 2015-07-08 2016-06-30 Light-emitting element, display device, electronic device, and lighting device

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020247007443A Division KR20240035638A (ko) 2015-07-08 2016-06-30 발광 소자, 표시 장치, 전자 장치, 및 조명 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180030081A true KR20180030081A (ko) 2018-03-21
KR102646440B1 KR102646440B1 (ko) 2024-03-13

Family

ID=57685253

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020247007443A KR20240035638A (ko) 2015-07-08 2016-06-30 발광 소자, 표시 장치, 전자 장치, 및 조명 장치
KR1020187003614A KR102646440B1 (ko) 2015-07-08 2016-06-30 발광 소자, 표시 장치, 전자 장치, 및 조명 장치

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020247007443A KR20240035638A (ko) 2015-07-08 2016-06-30 발광 소자, 표시 장치, 전자 장치, 및 조명 장치

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20170012207A1 (ko)
JP (8) JP6524030B2 (ko)
KR (2) KR20240035638A (ko)
CN (2) CN113889586A (ko)
DE (1) DE112016003078T5 (ko)
TW (1) TWI718162B (ko)
WO (1) WO2017006222A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021118287A1 (ko) * 2019-12-11 2021-06-17 주식회사 엘지화학 유기 발광 소자

Families Citing this family (98)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI737594B (zh) * 2015-03-09 2021-09-01 日商半導體能源研究所股份有限公司 發光元件，顯示裝置，電子裝置，與照明裝置
TWI814143B (zh) * 2015-03-09 2023-09-01 日商半導體能源研究所股份有限公司 發光元件、顯示裝置、電子裝置及照明設備
KR20170038681A (ko) 2015-09-30 2017-04-07 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 발광 소자, 표시 장치, 전자 기기, 및 조명 장치
US10095470B2 (en) 2016-02-22 2018-10-09 Sonos, Inc. Audio response playback
US10097919B2 (en) 2016-02-22 2018-10-09 Sonos, Inc. Music service selection
US10264030B2 (en) 2016-02-22 2019-04-16 Sonos, Inc. Networked microphone device control
US9947316B2 (en) 2016-02-22 2018-04-17 Sonos, Inc. Voice control of a media playback system
US10509626B2 (en) 2016-02-22 2019-12-17 Sonos, Inc Handling of loss of pairing between networked devices
US9965247B2 (en) 2016-02-22 2018-05-08 Sonos, Inc. Voice controlled media playback system based on user profile
US10142754B2 (en) * 2016-02-22 2018-11-27 Sonos, Inc. Sensor on moving component of transducer
KR102488916B1 (ko) 2016-05-06 2023-01-18 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 발광 소자, 표시 장치, 전자 기기, 및 조명 장치
US9978390B2 (en) 2016-06-09 2018-05-22 Sonos, Inc. Dynamic player selection for audio signal processing
US10152969B2 (en) 2016-07-15 2018-12-11 Sonos, Inc. Voice detection by multiple devices
US10134399B2 (en) 2016-07-15 2018-11-20 Sonos, Inc. Contextualization of voice inputs
US10115400B2 (en) 2016-08-05 2018-10-30 Sonos, Inc. Multiple voice services
US9942678B1 (en) 2016-09-27 2018-04-10 Sonos, Inc. Audio playback settings for voice interaction
US9743204B1 (en) 2016-09-30 2017-08-22 Sonos, Inc. Multi-orientation playback device microphones
US10181323B2 (en) 2016-10-19 2019-01-15 Sonos, Inc. Arbitration-based voice recognition
JP2018116829A (ja) * 2017-01-18 2018-07-26 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置
CN108336237B (zh) 2017-01-20 2020-01-31 昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司 一种有机电致发光器件
US11183181B2 (en) 2017-03-27 2021-11-23 Sonos, Inc. Systems and methods of multiple voice services
US11225191B2 (en) 2017-06-28 2022-01-18 Honda Motor Co., Ltd. Smart leather with wireless power
US11665830B2 (en) * 2017-06-28 2023-05-30 Honda Motor Co., Ltd. Method of making smart functional leather
US10953793B2 (en) 2017-06-28 2021-03-23 Honda Motor Co., Ltd. Haptic function leather component and method of making the same
US10272836B2 (en) 2017-06-28 2019-04-30 Honda Motor Co., Ltd. Smart functional leather for steering wheel and dash board
US10682952B2 (en) 2017-06-28 2020-06-16 Honda Motor Co., Ltd. Embossed smart functional premium natural leather
KR102515298B1 (ko) * 2017-07-10 2023-03-29 도레이 카부시키가이샤 발광 소자, 그것을 포함하는 디스플레이, 조명 장치 및 센서
US10475449B2 (en) 2017-08-07 2019-11-12 Sonos, Inc. Wake-word detection suppression
US10048930B1 (en) 2017-09-08 2018-08-14 Sonos, Inc. Dynamic computation of system response volume
US10446165B2 (en) 2017-09-27 2019-10-15 Sonos, Inc. Robust short-time fourier transform acoustic echo cancellation during audio playback
US10621981B2 (en) 2017-09-28 2020-04-14 Sonos, Inc. Tone interference cancellation
US10051366B1 (en) 2017-09-28 2018-08-14 Sonos, Inc. Three-dimensional beam forming with a microphone array
US10482868B2 (en) 2017-09-28 2019-11-19 Sonos, Inc. Multi-channel acoustic echo cancellation
US10466962B2 (en) 2017-09-29 2019-11-05 Sonos, Inc. Media playback system with voice assistance
WO2019082024A1 (en) 2017-10-27 2019-05-02 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. LIGHT EMITTING ELEMENT, DISPLAY DEVICE, ELECTRONIC DEVICE, AND LIGHTING DEVICE
CN111656549A (zh) 2017-11-02 2020-09-11 株式会社半导体能源研究所 发光元件、显示装置、电子设备及照明装置
US10880650B2 (en) 2017-12-10 2020-12-29 Sonos, Inc. Network microphone devices with automatic do not disturb actuation capabilities
US10818290B2 (en) 2017-12-11 2020-10-27 Sonos, Inc. Home graph
CN109994634B (zh) * 2017-12-29 2020-12-11 昆山国显光电有限公司 有机电致发光器件
US11343614B2 (en) 2018-01-31 2022-05-24 Sonos, Inc. Device designation of playback and network microphone device arrangements
US11251430B2 (en) 2018-03-05 2022-02-15 The Research Foundation For The State University Of New York ϵ-VOPO4 cathode for lithium ion batteries
CN108432707A (zh) * 2018-03-07 2018-08-24 福建农林大学 一种植食性昆虫智能饲养架及其使用方法
DE112019001181T5 (de) 2018-03-07 2020-12-10 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Licht emittierendes Element, Anzeigevorrichtung, elektronisches Gerät, organische Verbindung und Beleuchtungsvorrichtung
US11175880B2 (en) 2018-05-10 2021-11-16 Sonos, Inc. Systems and methods for voice-assisted media content selection
CN110498790B (zh) * 2018-05-16 2022-03-01 江苏三月科技股份有限公司 有机发光复合材料和含有其的有机电致发光器件
US10847178B2 (en) 2018-05-18 2020-11-24 Sonos, Inc. Linear filtering for noise-suppressed speech detection
US10959029B2 (en) 2018-05-25 2021-03-23 Sonos, Inc. Determining and adapting to changes in microphone performance of playback devices
CN108987592B (zh) * 2018-06-26 2020-06-26 云谷（固安）科技有限公司 有机电致发光器件和显示装置
US10681460B2 (en) 2018-06-28 2020-06-09 Sonos, Inc. Systems and methods for associating playback devices with voice assistant services
US11076035B2 (en) 2018-08-28 2021-07-27 Sonos, Inc. Do not disturb feature for audio notifications
US10461710B1 (en) 2018-08-28 2019-10-29 Sonos, Inc. Media playback system with maximum volume setting
US10878811B2 (en) 2018-09-14 2020-12-29 Sonos, Inc. Networked devices, systems, and methods for intelligently deactivating wake-word engines
US10587430B1 (en) 2018-09-14 2020-03-10 Sonos, Inc. Networked devices, systems, and methods for associating playback devices based on sound codes
US11024331B2 (en) 2018-09-21 2021-06-01 Sonos, Inc. Voice detection optimization using sound metadata
US10811015B2 (en) 2018-09-25 2020-10-20 Sonos, Inc. Voice detection optimization based on selected voice assistant service
US11100923B2 (en) 2018-09-28 2021-08-24 Sonos, Inc. Systems and methods for selective wake word detection using neural network models
US10692518B2 (en) 2018-09-29 2020-06-23 Sonos, Inc. Linear filtering for noise-suppressed speech detection via multiple network microphone devices
US11899519B2 (en) 2018-10-23 2024-02-13 Sonos, Inc. Multiple stage network microphone device with reduced power consumption and processing load
EP3654249A1 (en) 2018-11-15 2020-05-20 Snips Dilated convolutions and gating for efficient keyword spotting
US11672165B2 (en) 2018-11-28 2023-06-06 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US11716899B2 (en) 2018-11-28 2023-08-01 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US11672176B2 (en) 2018-11-28 2023-06-06 Universal Display Corporation Host materials for electroluminescent devices
US11515489B2 (en) 2018-11-28 2022-11-29 Universal Display Corporation Host materials for electroluminescent devices
US11690285B2 (en) 2018-11-28 2023-06-27 Universal Display Corporation Electroluminescent devices
CN111276617B (zh) * 2018-12-04 2024-01-02 固安鼎材科技有限公司 一种有机电致发光器件
US11183183B2 (en) 2018-12-07 2021-11-23 Sonos, Inc. Systems and methods of operating media playback systems having multiple voice assistant services
US11132989B2 (en) 2018-12-13 2021-09-28 Sonos, Inc. Networked microphone devices, systems, and methods of localized arbitration
US10602268B1 (en) 2018-12-20 2020-03-24 Sonos, Inc. Optimization of network microphone devices using noise classification
JP7299020B2 (ja) * 2018-12-28 2023-06-27 三星電子株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子およびその製造方法
CN113412508A (zh) 2019-02-06 2021-09-17 株式会社半导体能源研究所 发光器件、发光设备、显示装置、电子设备及照明装置
US10867604B2 (en) 2019-02-08 2020-12-15 Sonos, Inc. Devices, systems, and methods for distributed voice processing
US11315556B2 (en) 2019-02-08 2022-04-26 Sonos, Inc. Devices, systems, and methods for distributed voice processing by transmitting sound data associated with a wake word to an appropriate device for identification
US11512093B2 (en) 2019-03-04 2022-11-29 Universal Display Corporation Compound used for organic light emitting device (OLED), consumer product and formulation
US11751337B2 (en) 2019-04-26 2023-09-05 Honda Motor Co., Ltd. Wireless power of in-mold electronics and the application within a vehicle
US11120794B2 (en) 2019-05-03 2021-09-14 Sonos, Inc. Voice assistant persistence across multiple network microphone devices
US11361756B2 (en) 2019-06-12 2022-06-14 Sonos, Inc. Conditional wake word eventing based on environment
US11200894B2 (en) 2019-06-12 2021-12-14 Sonos, Inc. Network microphone device with command keyword eventing
US10586540B1 (en) 2019-06-12 2020-03-10 Sonos, Inc. Network microphone device with command keyword conditioning
US10871943B1 (en) 2019-07-31 2020-12-22 Sonos, Inc. Noise classification for event detection
US11138969B2 (en) 2019-07-31 2021-10-05 Sonos, Inc. Locally distributed keyword detection
US11138975B2 (en) 2019-07-31 2021-10-05 Sonos, Inc. Locally distributed keyword detection
US11189286B2 (en) 2019-10-22 2021-11-30 Sonos, Inc. VAS toggle based on device orientation
JP2021082801A (ja) * 2019-11-14 2021-05-27 ユニバーサル ディスプレイ コーポレイション 有機エレクトロルミネセンス材料及びデバイス
US11200900B2 (en) 2019-12-20 2021-12-14 Sonos, Inc. Offline voice control
US11562740B2 (en) 2020-01-07 2023-01-24 Sonos, Inc. Voice verification for media playback
US11556307B2 (en) 2020-01-31 2023-01-17 Sonos, Inc. Local voice data processing
US11308958B2 (en) 2020-02-07 2022-04-19 Sonos, Inc. Localized wakeword verification
JP2020102654A (ja) * 2020-04-06 2020-07-02 パイオニア株式会社 発光装置
US11482224B2 (en) 2020-05-20 2022-10-25 Sonos, Inc. Command keywords with input detection windowing
US11308962B2 (en) 2020-05-20 2022-04-19 Sonos, Inc. Input detection windowing
US11727919B2 (en) 2020-05-20 2023-08-15 Sonos, Inc. Memory allocation for keyword spotting engines
JPWO2021256515A1 (ko) * 2020-06-19 2021-12-23
US11698771B2 (en) 2020-08-25 2023-07-11 Sonos, Inc. Vocal guidance engines for playback devices
US11551700B2 (en) 2021-01-25 2023-01-10 Sonos, Inc. Systems and methods for power-efficient keyword detection
WO2023017861A1 (ja) * 2021-08-13 2023-02-16 出光興産株式会社 組成物、有機エレクトロルミネッセンス素子用材料、有機エレクトロルミネッセンス素子、及び、電子機器
CN113725377B (zh) * 2021-08-31 2023-08-01 京东方科技集团股份有限公司 发光器件、发光基板及发光装置
WO2023149683A1 (en) * 2022-02-04 2023-08-10 Samsung Display Co., Ltd. Organic molecules for optoelectronic devices
WO2024023954A1 (ja) * 2022-07-27 2024-02-01 シャープディスプレイテクノロジー株式会社 発光素子および表示装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010182699A (ja) 2004-02-13 2010-08-19 Idemitsu Kosan Co Ltd 有機エレクトロルミネッセンス素子
JP2012212879A (ja) 2011-03-23 2012-11-01 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 発光素子
JP2014045179A (ja) 2012-08-03 2014-03-13 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 発光素子
KR20180015242A (ko) * 2015-06-16 2018-02-12 쿤산 고-비젼녹스 옵토-일렉트로닉스 씨오., 엘티디. 유기전계발광소자 및 그 제조 방법

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104835914B (zh) * 2006-12-28 2018-02-09 通用显示公司 长寿命磷光有机发光器件(oled)结构
DE112012000828B4 (de) * 2011-02-16 2017-09-07 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Lichtemittierendes Element
WO2013056776A1 (de) * 2011-10-20 2013-04-25 Merck Patent Gmbh Materialien für organische elektrolumineszenzvorrichtungen
KR101803537B1 (ko) * 2012-02-09 2017-11-30 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 발광 소자
US8994013B2 (en) * 2012-05-18 2015-03-31 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, light-emitting device, display device, electronic device, and lighting device
JP5959970B2 (ja) * 2012-07-20 2016-08-02 出光興産株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子
KR101901330B1 (ko) * 2012-09-19 2018-09-27 삼성디스플레이 주식회사 유기전계발광 표시장치의 제조 방법
WO2014054551A1 (en) * 2012-10-03 2014-04-10 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting device, electronic device, and lighting device
US9553274B2 (en) * 2013-07-16 2017-01-24 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
KR102577829B1 (ko) * 2013-08-14 2023-09-12 가부시키가이샤 큐럭스 유기 일렉트로루미네선스 소자
JP6386299B2 (ja) * 2013-08-30 2018-09-05 株式会社半導体エネルギー研究所 発光素子用有機化合物
JP6413125B2 (ja) * 2013-09-24 2018-10-31 日本放送協会 有機エレクトロルミネッセンス素子及びこれを用いた表示装置、照明装置
JP5905916B2 (ja) * 2013-12-26 2016-04-20 出光興産株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子および電子機器
JP6256041B2 (ja) 2014-01-22 2018-01-10 東洋インキＳｃホールディングス株式会社 段ボール箱包装体
KR20160067629A (ko) * 2014-12-04 2016-06-14 서울대학교산학협력단 유기발광소자

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010182699A (ja) 2004-02-13 2010-08-19 Idemitsu Kosan Co Ltd 有機エレクトロルミネッセンス素子
JP2012212879A (ja) 2011-03-23 2012-11-01 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 発光素子
JP2014045179A (ja) 2012-08-03 2014-03-13 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 発光素子
KR20180015242A (ko) * 2015-06-16 2018-02-12 쿤산 고-비젼녹스 옵토-일렉트로닉스 씨오., 엘티디. 유기전계발광소자 및 그 제조 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021118287A1 (ko) * 2019-12-11 2021-06-17 주식회사 엘지화학 유기 발광 소자

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021072452A (ja) 2021-05-06
JP2021077898A (ja) 2021-05-20
JP2017022378A (ja) 2017-01-26
TW202127700A (zh) 2021-07-16
TW201711242A (zh) 2017-03-16
TWI718162B (zh) 2021-02-11
US20170012207A1 (en) 2017-01-12
JP6524030B2 (ja) 2019-06-05
KR20240035638A (ko) 2024-03-15
JP2020129702A (ja) 2020-08-27
JP2022082793A (ja) 2022-06-02
JP2023089212A (ja) 2023-06-27
WO2017006222A1 (en) 2017-01-12
JP7266734B2 (ja) 2023-04-28
JP6816323B2 (ja) 2021-01-20
CN107710444A (zh) 2018-02-16
KR102646440B1 (ko) 2024-03-13
JP7058318B2 (ja) 2022-04-21
JP7058354B2 (ja) 2022-04-21
JP2019117962A (ja) 2019-07-18
JP6858806B2 (ja) 2021-04-14
DE112016003078T5 (de) 2018-04-26
CN113889586A (zh) 2022-01-04
JP2021097247A (ja) 2021-06-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7266734B2 (ja) 発光層用ホスト材料、発光素子、発光装置、照明装置および電子機器
JP7467703B2 (ja) 発光素子、表示装置、電子機器及び照明装置
CN111710788B (zh) 发光元件、显示装置、电子设备及照明装置
JP2017028283A (ja) 発光素子、表示装置、電子機器、及び照明装置
JP2016219806A (ja) 発光素子、表示装置、電子機器、及び照明装置
KR20170038681A (ko) 발광 소자, 표시 장치, 전자 기기, 및 조명 장치
JP2016219807A (ja) 発光素子、表示装置、電子機器、及び照明装置
TWI834944B (zh) 發光元件、顯示裝置、電子裝置、及照明設備

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
A107 Divisional application of patent