KR20180095872A - 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 조명 장치, 조명 시스템, 및 유도 시스템 - Google Patents

발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 조명 장치, 조명 시스템, 및 유도 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20180095872A
KR20180095872A KR1020187020179A KR20187020179A KR20180095872A KR 20180095872 A KR20180095872 A KR 20180095872A KR 1020187020179 A KR1020187020179 A KR 1020187020179A KR 20187020179 A KR20187020179 A KR 20187020179A KR 20180095872 A KR20180095872 A KR 20180095872A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light emitting
layer
hole transporting
hydrocarbon group
transporting material
Prior art date
Application number
KR1020187020179A
Other languages
English (en)
Inventor
유스케 다키타
사토시 세오
쓰네노리 스즈키
하루에 오사카
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
Publication of KR20180095872A publication Critical patent/KR20180095872A/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01L51/0074—
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/631—Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine
    • H10K85/636—Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine comprising heteroaromatic hydrocarbons as substituents on the nitrogen atom
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D307/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom
    • C07D307/77—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom ortho- or peri-condensed with carbocyclic rings or ring systems
    • C07D307/91—Dibenzofurans; Hydrogenated dibenzofurans
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D333/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one sulfur atom as the only ring hetero atom
    • C07D333/50—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one sulfur atom as the only ring hetero atom condensed with carbocyclic rings or ring systems
    • C07D333/76—Dibenzothiophenes
    • 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
    • H01L51/0052—
    • H01L51/006—
    • H01L51/0072—
    • H01L51/0073—
    • H01L51/50—
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/60—Circuit arrangements for operating LEDs comprising organic material, e.g. for operating organic light-emitting diodes [OLED] or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/10—Controlling the light source
    • H05B47/105—Controlling the light source in response to determined parameters
    • H05B47/11—Controlling the light source in response to determined parameters by determining the brightness or colour temperature of ambient light
    • 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
    • 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
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/14—Carrier transporting layers
    • H10K50/15—Hole transporting layers
    • 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
    • H10K59/10—OLED displays
    • H10K59/12—Active-matrix OLED [AMOLED] displays
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/615—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/615—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
    • H10K85/626—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene containing more than one polycyclic condensed aromatic rings, e.g. bis-anthracene
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/631—Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/631—Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine
    • H10K85/633—Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine comprising polycyclic condensed aromatic hydrocarbons as substituents on the nitrogen atom
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—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
    • H10K85/6574—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only oxygen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. cumarine dyes
    • 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
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/14—Carrier transporting layers
    • H10K50/15—Hole transporting layers
    • H10K50/156—Hole transporting layers comprising a multilayered structure
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/30—Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/40—Control techniques providing energy savings, e.g. smart controller or presence detection

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

수명이 양호한 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 제 1 전극과, 제 2 전극과, EL층을 가지고, EL층은 정공 주입층과 제 1 층 내지 제 4 층을 가지고, 정공 주입층은 유기 억셉터를 가지고, 또한 제 1 전극과 제 1 층의 사이에 위치하고, 제 1 층은 제 1 정공 수송 재료를 가지고, 제 2 층은 제 2 정공 수송 재료를 가지고, 또한 제 1 층과 제 3 층 사이에 위치하고, 제 3 층은 제 3 정공 수송 재료를 가지고, 제 4 층은 호스트 재료와 발광 재료를 가지고, 또한 제 3 층과 제 2 전극 사이에 위치하고, 제 2 정공 수송 재료의 HOMO 준위는 제 1 정공 수송 재료의 HOMO 준위보다 깊고, 제 3 정공 수송 재료의 HOMO 준위는, 호스트 재료의 HOMO 준위와 같거나 또는 그것보다 깊고, 제 2 정공 수송 재료의 HOMO 준위와 제 3 정공 수송 재료의 HOMO 준위의 차이가 0.3eV 이하이고, 제 2 정공 수송 재료는 다이벤조퓨란 골격 또는 다이벤조싸이오펜 골격이 아민의 질소에 직접적으로 또는 2가의 방향족 탄화수소기를 통하여 결합된 구조를 가지는 트라이아릴아민 화합물인, 발광 소자.

Description

발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 조명 장치, 조명 시스템, 및 유도 시스템
본 발명의 일 형태는 발광 소자, 디스플레이 모듈, 조명 모듈, 표시 장치, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치에 관한 것이다. 또한 본 발명의 일 형태는 상술한 기술분야에 한정되지 않는다. 본 명세서 등에서 개시(開示)하는 발명의 일 형태의 기술분야는 물건, 방법, 또는 제조 방법에 관한 것이다. 또는, 본 발명의 일 형태는 공정(process), 기계(machine), 제품(manufacture), 또는 조성물(composition of matter)에 관한 것이다. 따라서, 더 구체적으로 본 명세서에서 개시하는 본 발명의 일 형태의 기술분야로서는, 반도체 장치, 표시 장치, 액정 표시 장치, 발광 장치, 조명 장치, 축전 장치, 기억 장치, 촬상 장치, 이들의 구동 방법, 또는 이들의 제조 방법을 일례로서 들 수 있다.
유기 화합물을 사용한 일렉트로루미네선스(EL: Electroluminescence)를 이용하는 발광 소자(유기 EL 소자)의 실용화가 진행되고 있다. 이들 발광 소자의 기본적인 구성은 한 쌍의 전극 사이에 발광 재료를 포함하는 유기 화합물층(EL층)을 끼운 것이다. 이 소자에 전압을 인가하여 캐리어를 주입하고, 상기 캐리어의 재결합 에너지를 이용함으로써 발광 재료로부터의 발광을 얻을 수 있다.
이러한 발광 소자는 자발광형이기 때문에, 디스플레이의 화소로서 사용하면, 액정에 비하여 시인성이 높고 백라이트가 불필요하다는 등의 장점이 있어, 플랫 패널 디스플레이 소자로서 적합하다. 또한 이러한 발광 소자를 사용한 디스플레이는 박형 경량으로 제작할 수 있다는 것도 큰 장점이다. 또한 응답 속도가 매우 빠르다는 것도 특징의 하나이다.
또한 이들 발광 소자는 발광층을 이차원으로 연속하여 형성하는 것이 가능하여 면발광을 얻을 수 있다. 이것은, 백열 전구나 LED로 대표되는 점광원, 또는 형광등으로 대표되는 선광원으로는 얻기 어려운 특색이기 때문에, 조명 등에 응용할 수 있는 면광원으로서의 이용 가치도 높다.
이와 같이 발광 소자를 사용한 디스플레이나 조명 장치는 다양한 전자 기기에 적합하게 적용되지만, 더 양호한 효율이나 수명을 가지는 발광 소자를 위하여 연구 개발이 진행되고 있다.
EL층으로 캐리어, 특히 정공의 주입을 쉽게 하기 위하여 사용되는 정공 주입층의 재료로서 유기 억셉터가 있다. 유기 억셉터는 증착에 의하여 쉽게 성막할 수 있어 대량 생산에 적합하기 때문에 이용이 확대되고 있지만, 유기 억셉터의 LUMO 준위와 정공 수송층을 구성하는 유기 화합물의 HOMO 준위가 떨어져 있으면 EL층으로의 정공의 주입이 어렵다. 그러므로, 유기 억셉터의 LUMO 준위와 정공 수송층을 구성하는 유기 화합물의 HOMO 준위를 가깝게 하기 위하여 정공 수송층을 구성하는 유기 화합물의 HOMO 준위를 얕게 하면, 이번에는 발광층의 HOMO 준위와의 차이가 커짐으로, EL층에 정공을 주입할 수 있어도 정공 수송층으로부터 발광층의 호스트 재료로의 정공의 주입이 어려워진다는 문제가 있었다.
특허문헌 1에서는, 정공 주입층과 접촉하는 제 1 정공 수송층과 발광층 사이에, 제 1 정공 주입층의 HOMO 준위와 호스트 재료의 HOMO 준위 사이의 HOMO 준위를 가지는 정공 수송성 재료를 제공하는 구성이 개시되어 있다.
발광 소자의 특성은 현저하게 향상되고 있지만, 효율이나 내구성을 비롯하여 다양한 특성에 대한 고도한 요구에 대응하기에는 아직 불충분하다고 할 수 밖에 없다.
국제공개공보 WO2011/065136호 팸플릿
그러므로, 본 발명의 일 형태에서는, 신규 발광 소자를 제공하는 것을 과제로 한다. 또는, 수명이 양호한 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또는, 발광 효율이 양호한 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태에서는 신뢰성이 높은 발광 장치, 전자 기기, 및 표시 장치를 각각 제공하는 것을 목적으로 한다. 또는, 본 발명의 다른 일 형태에서는, 소비전력이 작은 발광 장치, 전자 기기, 및 표시 장치를 각각 제공하는 것을 목적으로 한다.
또는, 본 발명의 일 형태에서는 신규 조명 시스템 및 신규 유도 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상술한 과제 중 어느 하나를 해결하면 되는 것으로 한다.
본 발명의 일 형태는 제 1 전극, 제 2 전극, 및 EL층을 가지고, 상기 EL층은 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 위치하고, 상기 EL층은 정공 주입층, 제 1 층, 제 2 층, 제 3 층, 및 제 4 층을 가지고, 상기 정공 주입층은 유기 억셉터를 가지고, 상기 정공 주입층은 상기 제 1 전극과 상기 제 1 층 사이에 위치하고, 상기 제 2 층은 상기 제 1 층과 상기 제 3 층 사이에 위치하고, 상기 제 4 층은 상기 제 3 층과 상기 제 2 전극 사이에 위치하고, 상기 제 1 층은 제 1 정공 수송 재료를 가지고, 상기 제 2 층은 제 2 정공 수송 재료를 가지고, 상기 제 3 층은 제 3 정공 수송 재료를 가지고, 상기 제 4 층은 호스트 재료와 발광 재료를 가지고, 상기 제 2 정공 수송 재료의 HOMO 준위는 상기 제 1 정공 수송 재료의 HOMO 준위보다 깊고, 상기 호스트 재료의 HOMO 준위는 상기 제 2 정공 수송 재료의 HOMO 준위보다 깊고, 상기 제 3 정공 수송 재료의 HOMO 준위는 상기 호스트 재료의 HOMO 준위와 같거나 또는 그것보다 깊고, 상기 제 2 정공 수송 재료의 HOMO 준위와 상기 제 3 정공 수송 재료의 HOMO 준위의 차이가 0.3eV 이하이고, 상기 제 2 정공 수송 재료는 다이벤조퓨란 골격 또는 다이벤조싸이오펜 골격이 아민의 질소에 직접적으로 또는 2가의 방향족 탄화수소기를 통하여 결합된 구조를 가지는 트라이아릴아민 화합물인 발광 소자이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는, 상술한 구성에 있어서 상기 제 2 정공 수송 재료가, 상기 다이벤조퓨란 골격 또는 다이벤조싸이오펜 골격이 아민의 질소에 직접적으로 또는 2가의 방향족 탄화수소기를 통하여 결합된 구조를 1개 또는 2개 가지는 물질인 발광 소자이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는, 상술한 구성에 있어서 상기 다이벤조퓨란 골격 또는 다이벤조싸이오펜 골격의 4위치가 아민의 질소에 직접적으로 또는 2가의 방향족 탄화수소기를 통하여 결합되어 있는 발광 소자이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는, 상술한 구성에 있어서 상기 제 2 정공 수송 재료가 아래의 일반식(g1-1)으로 나타내어지는 부분 구조를 가지는 유기 화합물인 발광 소자이다.
[화학식 1]
Figure pct00001
단, 일반식(g1-1)에 있어서, Z는 산소 원자 또는 황 원자를 나타낸다. 또한, n은 0 내지 3의 정수(整數)를 나타낸다. 또한, R1 내지 R11은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 포화 탄화수소기, 탄소수 3 내지 6의 고리형 포화 탄화수소기, 및 핵원자수 6 내지 18의 방향족 탄화수소기 중 어느 하나를 나타낸다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 상술한 구성에 있어서 상기 제 2 정공 수송 재료가 아래의 일반식(g1-2)으로 나타내어지는 부분 구조를 가지는 유기 화합물인 발광 소자이다.
[화학식 2]
Figure pct00002
단, 일반식(g1-2)에 있어서, Z는 산소 원자 또는 황 원자를 나타낸다. 또한, n은 0 내지 3의 정수를 나타낸다. 또한, R1 내지 R11은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 포화 탄화수소기, 탄소수 3 내지 6의 고리형 포화 탄화수소기, 및 핵원자수 6 내지 18의 방향족 탄화수소기 중 어느 하나를 나타낸다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는, 상술한 구성에 있어서, 상기 제 2 정공 수송 재료가 모노아민 화합물인 발광 소자이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는, 상술한 구성에 있어서, 상기 제 2 정공 수송 재료가 아래의 일반식(G1-1)으로 나타내어지는 유기 화합물인 발광 소자이다.
[화학식 3]
Figure pct00003
단, 일반식(G1-1)에 있어서, X는 산소 원자 또는 황 원자를 나타내고, n은 0 내지 3의 정수를 나타낸다. 또한, Ar1은 핵원자수 6 내지 18의 방향족 탄화수소기 중 어느 하나를 나타내고, Ar2는 핵원자수 6 내지 18의 방향족 탄화수소기 또는 아래의 일반식(g2-1)으로 나타내어지는 기 중 어느 하나이다. 또한, R1 내지 R11은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 포화 탄화수소기, 탄소수 3 내지 6의 고리형 포화 탄화수소기, 및 핵원자수 6 내지 18의 방향족 탄화수소기 중 어느 하나를 나타낸다.
[화학식 4]
Figure pct00004
일반식(g2-1)에 있어서, Z는 산소 원자 또는 황 원자를 나타내고, m은 0 내지 3의 정수를 나타낸다. 또한, R21 내지 R31은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 포화 탄화수소기, 탄소수 3 내지 6의 고리형 포화 탄화수소기, 및 핵원자수 6 내지 18의 방향족 탄화수소기 중 어느 하나를 나타낸다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는, 상술한 구성에 있어서 상기 제 2 정공 수송 재료가 아래의 일반식(G1-2)으로 나타내어지는 유기 화합물인 발광 소자이다.
[화학식 5]
Figure pct00005
단, 일반식(G1-2)에 있어서, Z는 산소 원자 또는 황 원자를 나타내고, n은 0 내지 3의 정수를 나타낸다. 또한, Ar1은 핵원자수 6 내지 18의 방향족 탄화수소기 중 어느 하나를 나타내고, Ar2는 핵원자수 6 내지 18의 방향족 탄화수소기 또는 아래의 일반식(g2-2)으로 나타내어지는 기 중 어느 하나이다. 또한, R1 내지 R11은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 포화 탄화수소기, 탄소수 3 내지 6의 고리형 포화 탄화수소기, 및 핵원자수 6 내지 18의 방향족 탄화수소기 중 어느 하나를 나타낸다.
[화학식 6]
Figure pct00006
일반식(g2-2)에 있어서, Z는 산소 원자 또는 황 원자를 나타내고, m은 0 내지 3의 정수를 나타낸다. 또한, R21 내지 R31은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 포화 탄화수소기, 탄소수 3 내지 6의 고리형 포화 탄화수소기, 및 핵원자수 6 내지 18의 방향족 탄화수소기 중 어느 하나를 나타낸다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는, 상술한 구성에 있어서 상기 유기 억셉터가 2,3,6,7,10,11-헥사사이아노-1,4,5,8,9,12-헥사아자트라이페닐렌인 발광 소자이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상술한 구성에 있어서, 상기 제 2 정공 수송 재료의 HOMO 준위가 -5.7eV 이상 -5.4eV 이하인 발광 소자이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는, 상술한 구성에 있어서 상기 제 1 정공 수송 재료의 HOMO 준위와 상기 제 2 정공 수송 재료의 HOMO 준위의 차이가 0.3eV 이하인 발광 소자이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는, 상술한 구성에 있어서 상기 제 2 정공 수송 재료의 HOMO 준위와 상기 제 3 정공 수송 재료의 HOMO 준위의 차이가 0.2eV 이하인 발광 소자이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는, 상술한 구성에 있어서 상기 제 1 정공 수송 재료의 HOMO 준위와 상기 제 2 정공 수송 재료의 HOMO 준위의 차이가 0.2eV 이하인 발광 소자이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는, 상술한 구성에 있어서 상기 발광 재료의 HOMO 준위가 상기 호스트 재료의 HOMO 준위보다 높은 발광 소자이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는, 상술한 구성에 있어서 상기 제 1 정공 수송 재료가 트라이아릴아민이고, 또한 플루오렌일아민 골격을 가지는 물질인 발광 소자이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는, 상술한 구성에 있어서 상기 제 3 정공 수송 재료가 아민을 포함하지 않는 물질인 발광 소자이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는, 상술한 구성에 있어서 상기 제 3 정공 수송 재료가 카바졸 골격을 포함하는 발광 소자이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는, 상술한 구성에 있어서 상기 카바졸 골격이 N-페닐카바졸 골격인 발광 소자이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는, 상술한 구성에 있어서 상기 제 3 정공 수송 재료가 트라이페닐렌 골격을 포함하는 발광 소자이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는, 상술한 구성에 있어서 상기 제 3 정공 수송 재료가 나프탈렌 골격을 포함하는 발광 소자이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는, 상술한 구성에 있어서 상기 호스트 재료가 안트라센 골격을 포함하는 발광 소자이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는, 상술한 구성에 있어서 상기 호스트 재료가 다이페닐안트라센 골격을 포함하는 발광 소자이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는, 상술한 구성에 있어서 상기 호스트 재료가 카바졸 골격을 포함하는 발광 소자이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는, 상술한 구성에 있어서 상기 카바졸 골격이 벤조카바졸 골격을 포함하는 발광 소자이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는, 상술한 구성에 있어서 상기 카바졸 골격이 다이벤조카바졸 골격인 발광 소자이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는, 상술한 구성에 있어서 상기 발광 재료가 형광 발광 물질인 발광 소자이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는, 상술한 구성에 있어서 상기 발광 재료가 발하는 광이 청색 형광인 발광 소자이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는, 상술한 구성에 있어서 상기 발광 재료가 축합 방향족 다이아민 화합물인 발광 소자이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는, 상술한 구성에 있어서 상기 발광 재료가 피렌다이아민 화합물인 발광 소자이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는, 제어부, 센서부, 및 조명부를 가지고, 상기 조명부는 복수의 발광 장치부를 가지고, 발광 장치부는 단수 또는 복수의 발광 소자를 가지고, 상기 발광 소자는 상기 중 어느 것에 기재된 발광 소자인 조명 시스템이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는, 상술한 구성을 가지는 조명 시스템에 있어서 센서부가 이용자의 존재 정보 또는 위치 정보를 감지하고 제어부에 상기 정보를 송신함으로써, 제어부가 발광 장치부를 적절한 발광 강도로 발광시키는 조명 시스템이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는, 상술한 구성을 가지는 조명 시스템에 있어서 이용자의 위치 정보의 변화에 따라 발광 장치부의 발광 강도를 축차적으로 변화시키는 조명 시스템이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는, 이용자가 속하는 속성 정보를 검지하는 기능을 센서부가 가지고, 속성 정보와 이용자의 위치 정보를 바탕으로 발광 장치부의 발광 강도를 변화시킴으로써 이용자를 적절한 방향으로 유도하는 유도 시스템이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 중 어느 것에 기재된 발광 소자, 트랜지스터, 또는 기판을 가지는 발광 장치이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는, 상기에 기재된 발광 장치와, 센서, 조작 버튼, 스피커, 또는 마이크로폰을 가지는 전자 기기이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기에 기재된 발광 장치와 하우징을 가지는 조명 장치이다.
본 발명의 다른 일 형태는 아래의 일반식(G2)으로 나타내어지는 유기 화합물이다.
[화학식 7]
Figure pct00007
단, 일반식(G2)에 있어서, R1 내지 R7 및 R35 내지 R48은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 포화 탄화수소기, 탄소수 3 내지 6의 고리형 포화 탄화수소기, 및 핵원자수 6 내지 18의 방향족 탄화수소기 중 어느 하나를 나타낸다. 또한, α는 핵원자수 6 내지 탄소수 18인 2가의 방향족 탄화수소기를 나타내고, Z는 산소 원자 또는 황 원자를 나타낸다. 또한, k는 1 및 2 중 어느 한쪽을 나타낸다.
본 발명의 다른 일 형태는 아래의 일반식(G3)으로 나타내어지는 유기 화합물이다.
[화학식 8]
Figure pct00008
단, 일반식(G3)에 있어서, R1 내지 R7 및 R35 내지 R48은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 포화 탄화수소기, 탄소수 3 내지 6의 고리형 포화 탄화수소기, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 18의 방향족 탄화수소기 중 어느 하나를 나타낸다. 또한, α는 핵원자수 6 내지 탄소수 18인 2가의 방향족 탄화수소기를 나타내고, Z는 산소 원자 또는 황 원자를 나타낸다.
본 발명의 다른 일 형태는 아래의 일반식(G4)으로 나타내어지는 유기 화합물이다.
[화학식 9]
Figure pct00009
단, 일반식(G4)에 있어서, R1 내지 R7은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 포화 탄화수소기, 탄소수 3 내지 6의 고리형 포화 탄화수소기, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 18의 방향족 탄화수소기 중 어느 하나를 나타낸다. 또한, α는 핵원자수 6 내지 탄소수 18인 2가의 방향족 탄화수소기를 나타내고, Z는 산소 원자 또는 황 원자를 나타낸다.
본 발명의 다른 일 형태는 아래의 일반식(G5)으로 나타내어지는 유기 화합물이다.
[화학식 10]
Figure pct00010
단, 일반식(G5)에 있어서, R1 내지 R7은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 포화 탄화수소기, 탄소수 3 내지 6의 고리형 포화 탄화수소기, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 18의 방향족 탄화수소기 중 어느 하나를 나타낸다. 또한, α는 핵원자수 6 내지 탄소수 18인 2가의 방향족 탄화수소기를 나타내고, Z는 산소 원자 또는 황 원자를 나타낸다.
본 발명의 다른 일 형태는 상술한 구성에 있어서 α가 아래의 구조식(α-1) 내지 (α-5)로 나타내어지는 기 중 어느 하나인 유기 화합물이다.
[화학식 11]
Figure pct00011
본 발명의 다른 일 형태는 아래의 일반식(G6)으로 나타내어지는 유기 화합물이다.
[화학식 12]
Figure pct00012
본 발명의 다른 일 형태는 아래의 구조식(100)으로 나타내어지는 유기 화합물이다.
[화학식 13]
Figure pct00013
본 발명의 다른 일 형태는 아래의 구조식(101)으로 나타내어지는 유기 화합물이다.
[화학식 14]
Figure pct00014
또한, 본 명세서 중에서의 발광 장치란, 발광 소자를 사용한 화상 표시 디바이스를 포함한다. 또한, 발광 소자에 커넥터, 예를 들어, 이방 도전성 필름 또는 TCP(Tape Carrier Package)가 장착된 모듈, TCP 끝에 인쇄 배선판이 제공된 모듈, 또는 COG(Chip On Glass) 방식에 의하여 발광 소자에 IC(집적 회로)가 직접 실장된 모듈은 발광 장치를 가지는 경우가 있다. 또한, 조명 기구 등은 발광 장치를 가지는 경우가 있다.
본 발명의 일 형태에서는, 신규 발광 소자를 제공할 수 있다. 또는, 수명이 양호한 발광 소자를 제공할 수 있다. 또는, 발광 효율이 양호한 발광 소자를 제공할 수 있다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태에서는, 신뢰성이 높은 발광 장치, 전자 기기, 및 표시 장치를 각각 제공할 수 있다. 또는, 본 발명의 다른 일 형태에서는, 소비전력이 작은 발광 장치, 전자 기기, 및 표시 장치를 각각 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태에서는 신규 조명 시스템 및 신규 유도 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 이들 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 일 형태는 반드시 이들 효과 모두를 가질 필요는 없다. 또한, 이들 외의 효과는 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 저절로 명백해지는 것이며, 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 이들 외의 효과를 추출할 수 있다.
도 1은 발광 소자의 개략도.
도 2는 액티브 매트릭스형 발광 장치의 개념도.
도 3은 액티브 매트릭스형 발광 장치의 개념도.
도 4는 액티브 매트릭스형 발광 장치의 개념도.
도 5는 패시브 매트릭스형 발광 장치의 개념도.
도 6은 조명 장치를 도시한 도면.
도 7은 전자 기기를 도시한 도면.
도 8은 광원 장치를 도시한 도면.
도 9는 조명 장치를 도시한 도면.
도 10은 조명 장치를 도시한 도면.
도 11은 차재 표시 장치 및 조명 장치를 도시한 도면.
도 12는 전자 기기를 도시한 도면.
도 13은 전자 기기를 도시한 도면.
도 14는 mThBA1BP-II의 1H NMR 차트.
도 15는 ThBA1BP-II의 1H NMR 차트.
도 16은 ThBB1BP-II의 1H NMR 차트.
도 17은 mThBA1BP-II, ThBA1BP-II, 및 ThBB1BP-II의 톨루엔 용액에서의 흡수 스펙트럼.
도 18은 mThBA1BP-II, ThBA1BP-II, 및 ThBB1BP-II의 톨루엔 용액에서의 발광 스펙트럼.
도 19는 mThBA1BP-II, ThBA1BP-II, 및 ThBB1BP-II의 박막의 흡수 스펙트럼.
도 20은 mThBA1BP-II, ThBA1BP-II, 및 ThBB1BP-II의 박막과 발광 스펙트럼.
도 21은 발광 소자 1의 휘도-전류 밀도 특성.
도 22는 발광 소자 1의 전류 효율-휘도 특성.
도 23은 발광 소자 1의 휘도-전압 특성.
도 24는 발광 소자 1의 전류-전압 특성.
도 25는 발광 소자 1의 외부 양자 효율-휘도 특성.
도 26은 발광 소자 1의 발광 스펙트럼.
도 27은 발광 소자 1의 정규화 휘도-시간 변화 특성.
도 28은 EL층의 제작 방법을 설명하는 단면도.
도 29는 액적 토출 장치를 설명하는 개념도.
도 30은 조명 시스템의 블록도.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 자세히 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 그 범위에서 벗어남이 없이 그 형태 및 자세한 사항을 다양하게 변경할 수 있다는 것은 통상의 기술자라면 쉽게 이해할 수 있다. 따라서, 본 발명은 이하에 기재하는 실시형태의 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다.
(실시형태 1)
도 1의 (A)는 본 발명의 일 형태인 발광 소자를 나타낸 도면이다. 본 발명의 일 형태인 발광 소자는 제 1 전극(101), 제 2 전극(102), 및 EL층(103)을 가지고, EL층(103)은 제 1 전극(101) 측으로부터 정공 주입층(111), 제 1 정공 수송층(112-1), 제 2 정공 수송층(112-2), 제 3 정공 수송층(112-3), 및 발광층(113)을 가진다. 또한, 전자 수송층(114), 전자 주입층(115)을 가져도 좋다.
본 발명의 일 형태인 발광 소자에서, 발광층(113)은 호스트 재료 및 발광 재료를 포함하고, 정공 주입층(111)은 유기 억셉터를 포함하고, 제 1 정공 수송층(112-1), 제 2 정공 수송층(112-2), 및 제 3 정공 수송층(112-3)은 각각 제 1 정공 수송 재료, 제 2 정공 수송 재료, 및 제 3 정공 수송 재료를 포함한다.
또한, 상기 호스트 재료의 HOMO 준위는 제 2 정공 수송 재료의 HOMO 준위보다 깊은 위치에 존재하고, 제 2 정공 수송 재료의 HOMO 준위는 제 1 정공 수송 재료의 HOMO 준위보다 깊은 위치에 존재한다. 또한, 제 3 정공 수송 재료의 HOMO 준위는 호스트 재료의 HOMO 준위와 같거나 또는 깊은 위치에 존재한다. 단, 제 2 정공 수송 재료의 HOMO 준위와 제 3 정공 수송 재료의 HOMO 준위의 차이는 0.3eV 이하로 한다.
유기 억셉터는 LUMO 준위가 깊은 유기 화합물이고, 상기 유기 억셉터의 LUMO 준위와 HOMO 준위가 가까운 유기 화합물 사이에서 전하 분리를 일으킴으로써, 상기 유기 화합물에 정공을 발생시킬 수 있다. 즉, 본 실시형태의 발광 소자에서는 유기 억셉터와 접촉하는 제 1 정공 수송 재료에 정공이 발생된다. 유기 억셉터는 전자 흡인기(할로젠기나 사이아노기)를 가지는 화합물, 예를 들어, 7,7,8,8-테트라사이아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노다이메테인(약칭: F4-TCNQ), 3,6-다이플루오로-2,5,7,7,8,8-헥사사이아노퀴노다이메테인, 클로라닐, 2,3,6,7,10,11-헥사사이아노-1,4,5,8,9,12-헥사아자트라이페닐렌(HAT-CN) 등을 사용하면 좋다. 특히, HAT-CN은 억셉터성이 높고 막질도 안정적이기 때문에 바람직하다.
유기 억셉터의 LUMO 준위와 제 1 정공 수송 재료의 HOMO 준위의 차이는 유기 억셉터의 억셉터성의 강도에 따라 달라지기 때문에 특별히 한정되지 않지만, 준위의 차이가 대략 1eV 이하 정도이면 정공을 주입할 수 있다. HAT-CN을 유기 억셉터로서 사용하는 경우, HAT-CN의 LUMO 준위는 사이클릭 볼타메트리 측정에 의하여 -4.41eV로 추정되기 때문에, 제 1 정공 수송 재료의 HOMO 준위는 -5.4eV 이상인 것이 바람직하다. 단, 제 1 정공 수송 재료의 HOMO 준위가 지나치게 높아지면, 이번에는 제 2 정공 수송 재료로의 정공 주입성이 악화된다. 또한, ITO와 같은 양극의 일함수는 -5eV 전후이기 때문에, 그것보다 HOMO 준위가 높은 제 1 정공 수송 재료를 사용하면 불리하게 작용된다. 따라서, 제 1 정공 수송 재료의 HOMO 준위는 -5.0eV 이하인 것이 바람직하다.
제 1 정공 수송 재료에서 발생한 정공은 전계에 의하여 제 2 전극(102) 측으로 이동하고 제 2 정공 수송층(112-2)으로 주입된다. 제 2 정공 수송층(112-2)에 포함되는 제 2 정공 수송 재료는 다이벤조퓨란 골격 또는 다이벤조싸이오펜 골격이 아민의 질소에 직접적으로 또는 2가의 방향족 탄화수소기를 통하여 결합된 구조를 가지는 트라이아릴아민 화합물인 것이 상기 발광 소자의 신뢰성이 양호하게 되기 때문에 바람직하다.
상기 제 2 정공 수송 재료인 트라이아릴아민 화합물은, 다이벤조퓨란 골격 또는 다이벤조싸이오펜 골격이 아민의 질소에 직접적으로 또는 2가의 방향족 탄화수소기를 통하여 결합된 물질인 것이, 광학적 밴드갭이 넓어지고 가시 영역에 흡수를 가지기 어렵기 때문에 바람직하다. 또한, 이러한 물질은 그 HOMO 준위가 -5.4eV 내지 -5.7eV 정도로 비교적 깊은 위치에 위치하기 때문에 제 2 정공 수송 재료로서 적합하다. 또한, 본 명세서 중에서 트라이아릴아민에서의 아릴은 헤테로아릴도 포함하는 것으로 한다.
또한, 상기 제 2 정공 수송 재료인 트라이아릴아민 화합물은, 다이벤조퓨란 골격의 4위치 또는 다이벤조싸이오펜 골격의 4위치가 아민의 질소에 직접적으로 또는 2가의 방향족 탄화수소기를 통하여 결합된 물질인 것이, 합성이 간편하기 때문에 바람직하다. 또한, 2위치 치환체와 비교하면 HOMO 준위의 값이 작아지는(깊어지는) 경향이 있어 바람직하다.
또한, 상기 트라이아릴아민 화합물에서의 2가의 방향족 탄화수소기는 핵원자수 6 내지 탄소수 18인 2가의 방향족 탄화수소기인 것이 바람직하다.
상기 제 2 정공 수송 재료인 트라이아릴아민 화합물은 아래의 일반식(g1-1)으로 나타내어지는 부분 구조를 가지는 유기 화합물로서 나타낼 수도 있다.
[화학식 15]
Figure pct00015
단, 일반식(g1-1)에 있어서, Z는 산소 원자 또는 황 원자를 나타낸다. 또한, n은 0 내지 3의 정수를 나타낸다. 또한, R1 내지 R11은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 포화 탄화수소기, 탄소수 3 내지 6의 고리형 포화 탄화수소기, 및 핵원자수 6 내지 18의 방향족 탄화수소기 중 어느 하나를 나타낸다.
상술한 바와 같이, 상기 제 2 정공 수송 재료인 유기 화합물에서는, 다이벤조퓨란 골격 또는 다이벤조싸이오펜 골격이 4위치에서 아민의 질소에 직접적으로 또는 2가의 방향족 탄화수소기를 통하여 결합되어 있는 것이 바람직하다.
즉, 아래의 일반식(g1-2)으로 나타내어지는 부분 구조를 가지는 유기 화합물이 바람직하다.
[화학식 16]
Figure pct00016
단, 일반식(g1-2)에서의 Z, n 및 R1 내지 R11은 일반식(g1-1)과 같다.
또한, 상기 제 2 정공 수송 재료는 다이아민이 아니라 모노아민이면 HOMO 준위가 적절히 깊고 본 실시형태의 발광 소자에 더 적합하게 사용할 수 있다.
또한, 상기 제 2 정공 수송 재료는 더 구체적으로는 아래의 일반식(G1-1)으로 나타내어지는 유기 화합물인 것이 바람직하다.
[화학식 17]
Figure pct00017
단, 일반식(G1-1)에서의 Z, n 및 R1 내지 R11은 일반식(g1-1)과 같다. 또한, Ar1은 핵원자수 6 내지 18의 방향족 탄화수소기 중 어느 하나를 나타내고, Ar2는 핵원자수 6 내지 18의 방향족 탄화수소기 또는 아래의 일반식(g2-1)으로 나타내어지는 기 중 어느 하나이다.
[화학식 18]
Figure pct00018
단, 일반식(g2-1)에 있어서, Z는 산소 원자 또는 황 원자를 나타내고, m은 0 내지 3의 정수를 나타낸다. 또한, R21 내지 R31은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 포화 탄화수소기, 탄소수 3 내지 6의 고리형 포화 탄화수소기, 및 핵원자수 6 내지 18의 방향족 탄화수소기 중 어느 하나를 나타낸다.
또한, 상술한 바와 같이, 상기 제 2 정공 수송 재료는, 다이벤조퓨란 골격 또는 다이벤조싸이오펜 골격이 4위치에서 아민의 질소에 직접적으로 또는 2가의 방향족 탄화수소기를 통하여 결합되어 있는 것이 바람직하다.
즉, 본 발명의 다른 일 형태는 아래의 일반식(G1-2)으로 나타내어지는 유기 화합물인 것이 바람직하다.
[화학식 19]
Figure pct00019
단, 일반식(G1-2)에서 Z, n, R1 내지 R10, 및 Ar1은, 상기 일반식(G1-1)의 이들과 같다. 또한, Ar2는 핵원자수 6 내지 18의 방향족 탄화수소기 또는 아래의 일반식(g2-2)으로 나타내어지는 기 중 어느 하나이다.
[화학식 20]
Figure pct00020
일반식(g2-2)에 있어서 Z, m, 및 R21 내지 R31은 상기 일반식(g2-1)의 이들과 같다.
또한, 본 명세서 중에 있어서, 탄소수 1 내지 6의 포화 탄화수소기로서 구체적으로는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 아이소프로필기, n-뷰틸기, sec-뷰틸기, 아이소뷰틸기, tert-뷰틸기, n-펜틸기, 1-메틸뷰틸기, 2-메틸뷰틸기, 3-메틸뷰틸기, 1-에틸프로필기, 1,1-다이메틸프로필기, 1,2-다이메틸프로필기, 2,2-다이메틸프로필기, 분지(分枝)를 가지거나 또는 가지지 않는 헥실기 등을 들 수 있다.
또한, 탄소수 3 내지 6의 고리형 포화 탄화수소기로서는 사이클로프로필기, 사이클로뷰틸기, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기 등을 들 수 있다.
또한, 탄소수 1 내지 18의 방향족 탄화수소기로서는 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 및 플루오렌일기 등을 들 수 있다. 또한, 상기 기가 플루오렌일기인 경우, 치환기를 가지는 것이 바람직하고, 9,9-다이알킬플루오렌일기, 9,9-다이아릴플루오렌일기, 다이페닐 플루오렌일기인 것이 더 바람직하다. 또한, 9,9-다이알킬플루오렌일기의 알킬기로서는 탄소수 1 내지 6의 알킬기가 바람직하다. 또한, 9,9-다이아릴플루오렌일기로서는 페닐기가 바람직하고, 다이페닐플루오렌일기, 페닐기끼리가 결합하고 9,9'-스파이로바이플루오렌일기가 되어 있어도 좋다.
또한, 탄소수 6 내지 18인 2가의 방향족 탄화수소기로서는 페닐렌기, 바이페닐-다이일기, 나프틸렌기, 플루오렌-다이일기 등을 들 수 있다. 또한, 상기 기가 플루오렌-다이일기인 경우, 치환기를 가지는 것이 바람직하고, 9,9-다이알킬플루오렌-다이일기, 9,9-다이페닐플루오렌-다이일기인 것이 더 바람직하다. 또한, 9,9-다이알킬플루오렌일기의 알킬로서는 탄소수 1 내지 6의 알킬기가 바람직하다. 또한, 9,9-다이페닐플루오렌-다이일기는 페닐기끼리가 결합된 9,9'-스파이로바이플루오렌-다이일기이어도 좋다.
또한, 본 명세서 중에서 어떤 치환기에서의 핵원자수를 규정한 경우, 상기 치환기에서의 골격의 원자수를 규정하는 것으로 하고, 상기 치환기가 더 치환기를 가져도 좋다. 이 경우의 치환기로서는 탄소수 1 내지 6의 포화 탄화수소기, 탄소수 3 내지 6의 고리형 포화 탄화수소기, 페닐기 등을 사용할 수 있다.
제 2 정공 수송층(112-2)을 구성하는 상기 제 2 정공 수송 재료의 HOMO 준위는, 상기 트라이아릴아민 화합물 또는 유기 화합물을 사용함으로써, 제 1 정공 수송성 재료의 HOMO 준위와 호스트 재료의 HOMO 준위 사이에 위치하기 때문에, 쉽게 제 1 정공 수송층(112-1)으로부터 제 2 정공 수송층(112-2)으로 정공을 주입할 수 있다. 또한, 제 1 정공 수송성 재료와 제 2 정공 수송성 재료의 HOMO 준위의 차이는 정공을 원활하게 주입하기 위하여 0.3eV 이하인 것이 바람직하고, 정공을 더 쉽게 주입하기 위해서는 그 차이가 0.2eV 이하인 것이 더 바람직하다.
제 2 정공 수송층(112-2)으로 주입된 정공은 전계에 의하여 더욱이 제 2 전극(102) 측으로 이동하고, 제 3 정공 수송층(112-3)으로 주입된다. 제 3 정공 수송층(112-3)에 포함되는 제 3 정공 수송 재료는 그 HOMO 준위가 호스트 재료의 HOMO 준위와 같거나 또는 그것보다 깊고, 또한 제 2 정공 수송 재료의 HOMO 준위와의 차이가 0.3eV 이하인 재료이다. 제 2 정공 수송 재료의 HOMO 준위와 제 3 정공 수송 재료의 HOMO 준위의 차이가 0.3eV 이하이기 때문에, 제 2 정공 수송층(112-2)으로부터 제 3 정공 수송층(112-3)으로의 정공의 주입은 원활하게 수행된다. 또한, 정공을 더 원활하게 주입하기 위하여 제 3 정공 수송 재료의 HOMO 준위와 제 2 정공 수송 재료의 HOMO 준위의 차이는 0.2eV 이하인 것이 바람직하다. 또한, 호스트 재료의 HOMO 준위와 같은 HOMO 준위를 가지는 정공 수송 재료란, 그 HOMO 준위가 호스트 재료의 HOMO 준위 ±0.1eV, 바람직하게는 ±0.05eV의 범위에 있는 재료를 가리킨다.
제 3 정공 수송 재료의 HOMO 준위는 호스트 재료의 HOMO 준위와 같거나 또는 깊기 때문에, 제 3 정공 수송층(112-3)으로부터 발광층(113)으로의 정공의 주입 장벽은 없다. 또한, 제 3 정공 수송 재료의 HOMO 준위가 호스트 재료의 HOMO 준위와 같거나 또는 깊기 때문에, 정공은 발광 재료로 직접 주입될 뿐만 아니라 호스트 재료로도 직접 주입되기 쉬워진다. 발광 재료에 우선적으로 정공이 들어가면, 발광층 내에서 정공이 극히 이동하기 어려워지고, 발광 영역이 정공 수송층/발광층 계면에서 매우 국재화(局在化)된다. 결과적으로, 소자의 수명에 악영향을 미친다. 그러나, 본 발명의 일 형태와 같이 호스트 재료에도 정공이 들어감으로써, 정공은 발광층 내에서는 주로 호스트를 전도하면서, 적절히 발광 재료의 정공 트랩의 영향을 받기 때문에, 발광 영역을 적절히 확대시킬 수 있어 고효율과 장수명을 얻을 수 있다. 발광 영역이 적절히 확대된다는 것은 정공이 발광층 내에서 어느 정도 수송되면서도 관통하는 일이 없는 상태이다. 또한, 이 때문에 호스트 재료는 정공 수송성을 가지는 것이 바람직하고, 구체적으로는 안트라센 골격이나 카바졸 골격을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 호스트 재료는 전자 수송성도 가지는 것이 바람직하기 때문에, 특히 안트라센 골격은 적합하다. 즉, 호스트 재료는 안트라센 골격과 카바졸 골격을 동시에 가지는 것이 더 바람직하다. 또한, 카바졸 골격은 벤조카바졸 골격 또는 다이벤조카바졸인 것이 바람직하다. 이들 구조는, 카바졸에 비하여 HOMO가 0.1eV 정도 높아져 정공이 들어가기 쉬워지기(이에 의하여 상기 적절한 발광 영역의 확대를 형성하기 쉬워지기) 때문이다. 이와 같이, 이 제 3 정공 수송층(112-3)을 가지는 것이 본 발명의 일 형태인 발광 소자의 특징 중 하나이다.
여기서, 발광 재료의 HOMO 준위가 호스트 재료의 HOMO 준위보다 얕은 경우, 호스트 재료보다 얕은 HOMO 준위를 가지는 정공 수송 재료로부터 발광층으로 정공이 주입되면, 호스트 재료보다 발광 재료로 우선적으로 정공이 주입된다. HOMO 준위가 얕은 발광 재료로 정공이 주입되면, 정공이 트랩된다. 정공이 트랩되어 정공의 흐름이 막히면, 전하의 축적, 재결합 영역의 집중으로 인한 발광층의 열화 촉진, 발광 효율의 저하 등의 문제가 발생된다.
한편, 본 실시형태의 발광 소자와 같이, 제 3 정공 수송층(112-3)을 가지고, 그 HOMO 준위가 호스트 재료의 HOMO 준위와 같거나 또는 깊은 구성을 가지는 발광 소자에서는, 정공이 발광 재료가 아니라 호스트 재료로 우선적으로 주입된다. 결과적으로, 정공의 흐름이 막히지 않고, 또한 적절히 발광 재료에도 정공이 트랩되며, 재결합 영역도 분산되기 때문에, 신뢰성의 향상, 발광 효율의 향상과 같은 다양한 효과를 나타낸다.
이어서, 상술한 발광 소자의 자세한 구조나 재료의 예에 대하여 설명한다. 본 발명의 일 형태인 발광 소자는 상술한 바와 같이 제 1 전극(101)과 제 2 전극(102)의 한 쌍의 전극 사이에 복수의 층으로 이루어지는 EL층(103)을 가지고, 상기 EL층(103)은 적어도, 제 1 전극(101) 측으로부터 정공 주입층(111), 제 1 정공 수송층(112-1), 제 2 정공 수송층(112-2), 제 3 정공 수송층(112-3), 및 발광층(113)을 포함한다.
EL층(103)에 포함되는 이 외의 층에 대해서는 특히 한정은 없고, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 주입층, 캐리어 블록층, 여기자 블록층, 전하 발생층 등 다양한 층 주조를 적용할 수 있다.
제 1 전극(101)은 일함수가 큰(구체적으로는 4.0eV 이상) 금속, 합금, 도전성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용하여 형성되는 것이 바람직하다. 구체적으로는 예를 들어, 산화 인듐-산화 주석(ITO: Indium Tin Oxide), 실리콘 또는 산화 실리콘을 함유한 산화 인듐-산화 주석, 산화 인듐-산화 아연, 산화 텅스텐 및 산화 아연을 함유한 산화 인듐(IWZO) 등을 들 수 있다. 이들 도전성 금속 산화물막은 일반적으로 스퍼터링법에 의하여 형성되지만, 졸-겔법 등을 응용하여 제작하여도 좋다. 제작 방법의 예로서는, 산화 인듐-산화 아연은, 산화 인듐에 대하여 1 내지 20wt%의 산화 아연이 첨가된 타깃을 사용한 스퍼터링법에 의하여 형성하는 방법 등이 있다. 또한, 산화 텅스텐 및 산화 아연을 함유한 산화 인듐(IWZO)을, 산화 인듐에 대하여 산화 텅스텐을 0.5 내지 5wt%, 산화 아연을 0.1 내지 1wt% 함유한 타깃을 사용하여 스퍼터링법에 의하여 형성할 수도 있다. 이 외에, 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 크로뮴(Cr), 몰리브데넘(Mo), 철(Fe), 코발트(Co), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 또는 금속 재료의 질화물(예를 들어, 질화 타이타늄) 등을 들 수 있다. 그래핀도 사용할 수 있다. 또한, 후술하는 복합 재료를 EL층(103)에서 제 1 전극(101)과 접촉하는 층에 사용함으로써, 일함수와 상관없이 전극 재료를 선택할 수 있게 된다.
EL층(103)의 적층 구조에 대해서는 본 실시형태에서는 도 1의 (A)에 도시된 바와 같이 정공 주입층(111), 제 1 정공 수송층(112-1), 제 2 정공 수송층(112-2), 제 3 정공 수송층(112-3), 발광층(113)에 더하여, 전자 수송층(114) 및 전자 주입층(115)을 가지는 구성, 및 도 1의 (B)에 도시된 바와 같이 정공 주입층(111), 제 1 정공 수송층(112-1), 제 2 정공 수송층(112-2), 제 3 정공 수송층(112-3), 발광층(113)에 더하여 전자 수송층(114) 및 전하 발생층(116)을 가지는 구성의 2가지 구성에 대하여 설명한다. 각 층을 구성하는 재료에 대하여 이하에 구체적으로 나타낸다.
정공 주입층(111)은 유기 억셉터를 포함하는 층이다. 유기 억셉터로서는 전자 흡인기(할로젠기나 사이아노기)를 가지는 화합물을 사용할 수 있고, 7,7,8,8-테트라사이아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노다이메테인(약칭: F4-TCNQ), 3,6-다이플루오로-2,5,7,7,8,8-헥사사이아노퀴노다이메테인, 클로라닐, 2,3,6,7,10,11-헥사사이아노-1,4,5,8,9,12-헥사아자트라이페닐렌(HAT-CN) 등을 사용할 수 있다. 유기 억셉터로서는 HAT-CN과 같이 헤테로 원자를 복수로 가지는 축합 방향족 고리에 전자 흡인기가 결합되어 있는 화합물이, 열적으로 안정적이기 때문에 바람직하다. 유기 억셉터는 적어도 전계가 인가됨으로써, 인접한 정공 수송층(또는 정공 수송 재료)으로부터 전자를 추출할 수 있다.
정공 주입층(111)을 형성함으로써, 정공 주입성이 양호해져 구동 전압이 작은 발광 소자를 얻을 수 있다. 또한, 유기 억셉터는 증착이 쉽고 성막하기 쉽기 때문에, 사용하기 쉬운 재료이다.
정공 수송층은 제 1 정공 수송층(112-1), 제 2 정공 수송층(112-2), 및 제 3 정공 수송층(112-3)으로 구성되어 있다. 제 1 정공 수송층(112-1) 내지 제 3 정공 수송층은 모두 정공 수송성을 가지는 정공 수송 재료를 포함하고, 제 1 정공 수송층(112-1)에는 제 1 정공 수송 재료가, 제 2 정공 수송층(112-2)에는 제 2 정공 수송 재료가, 제 3 정공 수송층(112-3)에는 제 3 정공 수송 재료가 포함되어 있다. 정공 수송 재료는 1×10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 가지는 것이 바람직하다. 또한, 각 재료 사이에는, 제 2 정공 수송 재료의 HOMO 준위는 제 1 정공 수송 재료의 HOMO 준위보다 깊고, 발광층(113)에 포함되는 호스트 재료의 HOMO 준위는 제 2 정공 수송 재료의 HOMO 준위보다 깊고, 제 3 정공 수송 재료의 HOMO 준위는 호스트 재료의 HOMO 준위와 같거나 또는 그것보다 깊고, 제 2 정공 수송 재료의 HOMO 준위와 제 3 정공 수송 재료의 HOMO 준위의 차이는 0.3eV 이하라는 관계가 존재한다. 또한, 제 2 정공 수송 재료의 HOMO 준위와 제 3 정공 수송 재료의 HOMO 준위의 차이는 0.2eV 이하인 것이 바람직하다.
제 1 정공 수송 재료로서는 HOMO 준위가 비교적 얕은 정공 수송 재료를 사용하는 것이 바람직하고, 이러한 유기 화합물로서는 트라이아릴아민이고, 또한 플루오렌일아민 골격을 가지는 물질이 바람직하다.
제 3 정공 수송 재료로서는 HOMO 준위가 비교적 깊은 정공 수송 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 아민을 포함하는 유기 화합물은 HOMO 준위가 얕아지는 경향이 있기 때문에, 아민을 포함하지 않는 정공 수송 재료가 바람직하다. 또한, 이러한 정공 수송 재료로서는 카바졸 골격을 포함하는 정공 수송 재료가 바람직하다. 카바졸 골격과 트라이페닐렌 골격을 포함하는 유기 화합물, 카바졸 골격과 페난트렌 골격을 포함하는 유기 화합물, 및 카바졸 골격과 나프탈렌 골격을 포함하는 유기 화합물 등을 적합하게 사용할 수 있다.
제 2 정공 수송 재료에 관해서는 위에서 자세히 서술하였기 때문에, 반복되는 기재를 생략한다. 상기 해당되는 기재를 참조하기 바란다.
발광층(113)은 호스트 재료와 발광 재료를 포함하는 층이다. 발광 재료는 형광 발광 물질, 인광 발광 물질, 및 열활성화 지연 형광(TADF)을 나타내는 물질 중 어느 것이어도 좋다. 또한, 단층이어도, 상이한 발광 재료가 포함되는 복수의 층으로 이루어져도 좋다. 또한, 본 발명의 일 형태에서는, 형광 발광을 나타내는 층, 특히 청색 형광 발광을 나타내는 층인 경우에, 더 적합하게 적용될 수 있다.
발광층(113)에서 형광 발광 물질로서 사용할 수 있는 재료로서는, 이하와 같은 예를 들 수 있다. 또한, 이들 외의 형광 발광 물질도 사용할 수 있다.
5,6-비스[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-2,2'-바이피리딘(약칭: PAP2BPy), 5,6-비스[4'-(10-페닐-9-안트릴)바이페닐-4-일]-2,2'-바이피리딘(약칭: PAPP2BPy), (N,N'-다이페닐-N,N'-비스[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]피렌-1,6-다이아민)(약칭: 1,6FLPAPrn), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6mMemFLPAPrn), N,N'-비스[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N,N'-다이페닐스틸벤-4,4'-다이아민(약칭: YGA2S), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(10-페닐-9-안트릴)트라이페닐아민(약칭: YGAPA), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(9,10-다이페닐-2-안트릴)트라이페닐아민(약칭: 2YGAPPA), N,9-다이페닐-N-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCAPA), 페릴렌, 2,5,8,11-테트라-tert-뷰틸페릴렌(약칭: TBP), 4-(10-페닐-9-안트릴)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBAPA), N,N''-(2-tert-뷰틸안트라센-9,10-다이일다이-4,1-페닐렌)비스[N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민](약칭: DPABPA), N,9-다이페닐-N-[4-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCAPPA), N-[4-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPAPPA), N,N,N',N',N'',N'',N''',N'''-옥타페닐다이벤조[g,p]크리센-2,7,10,15-테트라아민(약칭: DBC1), 쿠마린30, N-(9,10-다이페닐-2-안트릴)-N,9-다이페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCAPA), N-[9,10-비스(1,1'-바이페닐-2-일)-2-안트릴]-N,9-다이페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCABPhA), N-(9,10-다이페닐-2-안트릴)-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPAPA), N-[9,10-비스(1,1'-바이페닐-2-일)-2-안트릴]-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPABPhA), 9,10-비스(1,1'-바이페닐-2-일)-N-[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N-페닐안트라센-2-아민(약칭: 2YGABPhA), N,N,9-트라이페닐안트라센-9-아민(약칭: DPhAPhA), 쿠마린545T, N,N'-다이페닐퀴나크리돈(약칭: DPQd), 루브렌, 5,12-비스(1,1'-바이페닐-4-일)-6,11-다이페닐테트라센(약칭: BPT), 2-(2-{2-[4-(다이메틸아미노)페닐]에텐일}-6-메틸-4H-피란-4-일리덴)프로페인다이나이트릴(약칭: DCM1), 2-{2-메틸-6-[2-(2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCM2), N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)테트라센-5,11-다이아민(약칭: p-mPhTD), 7,14-다이페닐-N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)아세나프토[1,2-a]플루오란텐-3,10-다이아민(약칭: p-mPhAFD), 2-{2-아이소프로필-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCJTI), 2-{2-tert-뷰틸-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCJTB), 2-(2,6-비스{2-[4-(다이메틸아미노)페닐]에텐일}-4H-피란-4-일리덴)프로페인다이나이트릴(약칭: BisDCM), 2-{2,6-비스[2-(8-메톡시-1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: BisDCJTM) 등을 들 수 있다. 특히, 1,6FLPAPrn이나 1,6mMemFLPAPrn과 같은 피렌다이아민 화합물로 대표되는 축합 방향족 다이아민 화합물은 정공 트랩성이 높고, 발광 효율이나 신뢰성이 우수하기 때문에 바람직하다.
발광층(113)에서 인광 발광 물질로서 사용할 수 있는 재료로서는, 이하와 같은 예를 들 수 있다.
트리스{2-[5-(2-메틸페닐)-4-(2,6-다이메틸페닐)-4H-1,2,4-트라이아졸-3-일-κN2]페닐-κC}이리듐(III)(약칭: [Ir(mpptz-dmp)3]), 트리스(5-메틸-3,4-다이페닐-4H-1,2,4-트라이아졸레이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(Mptz)3]), 트리스[4-(3-바이페닐)-5-아이소프로필-3-페닐-4H-1,2,4-트라이아졸레이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(iPrptz-3b)3])과 같은 4H-트라이아졸 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체나, 트리스[3-메틸-1-(2-메틸페닐)-5-페닐-1H-1,2,4-트라이아졸레이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(Mptz1-mp)3]), 트리스(1-메틸-5-페닐-3-프로필-1H-1,2,4-트라이아졸레이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(Prptz1-Me)3])과 같은 1H-트라이아졸 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체나, fac-트리스[(1-2,6-다이아이소프로필페닐)-2-페닐-1H-이미다졸]이리듐(III)(약칭: [Ir(iPrpmi)3]), 트리스[3-(2,6-다이메틸페닐)-7-메틸이미다조[1,2-f]페난트리디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(dmpimpt-Me)3])과 같은 이미다졸 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체나, 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C2']이리듐(III)테트라키스(1-피라졸릴)보레이트(약칭: FIr6), 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C2']이리듐(III)피콜리네이트(약칭: FIrpic), 비스{2-[3',5'-비스(트라이플루오로메틸)페닐]피리디네이토-N,C2'}이리듐(III)피콜리네이트(약칭: [Ir(CF3ppy)2(pic)]), 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C2']이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: FIracac)와 같은 전자 흡인기를 가지는 페닐피리딘 유도체를 리간드로 하는 유기 금속 이리듐 착체를 들 수 있다. 이들은 청색의 인광 발광을 나타내는 화합물이고, 440nm 내지 520nm에 발광의 피크를 가지는 화합물이다.
또한, 트리스(4-메틸-6-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppm)3]), 트리스(4-t-뷰틸-6-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tBuppm)3]), (아세틸아세토네이토)비스(6-메틸-4-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppm)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스(6-tert-뷰틸-4-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tBuppm)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스[6-(2-노보닐)-4-페닐피리미디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(nbppm)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스[5-메틸-6-(2-메틸페닐)-4-페닐피리미디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(mpmppm)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스(4,6-다이페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(dppm)2(acac)])과 같은 피리미딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체나, (아세틸아세토네이토)비스(3,5-다이메틸-2-페닐피라지네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppr-Me)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스(5-아이소프로필-3-메틸-2-페닐피라지네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppr-iPr)2(acac)])과 같은 피라진 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체나, 트리스(2-페닐피리디네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: [Ir(ppy)3]), 비스(2-페닐피리디네이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(ppy)2(acac)]), 비스(벤조[h]퀴놀리네이토)이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(bzq)2(acac)]), 트리스(벤조[h]퀴놀리네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(bzq)3]), 트리스(2-페닐퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: [Ir(pq)3]), 비스(2-페닐퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(pq)2(acac)])와 같은 피리딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체 외에, 트리스(아세틸아세토네이토)(모노페난트롤린)터븀(III)(약칭: [Tb(acac)3(Phen)])과 같은 희토류 금속 착체를 들 수 있다. 이들은 주로 녹색 인광 발광을 나타내는 화합물이고, 500nm 내지 600nm에 발광의 피크를 가진다. 또한, 피리미딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체는, 신뢰성이나 발광 효율도 매우 우수하기 때문에, 특히 바람직하다.
또한, (다이아이소뷰틸메타네이토)비스[4,6-비스(3-메틸페닐)피리미디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(5mdppm)2(dibm)]), 비스[4,6-비스(3-메틸페닐)피리미디네이토](다이피발로일메타네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(5mdppm)2(dpm)]), 비스[4,6-다이(나프탈렌-1-일)피리미디네이토](다이피발로일메타네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(d1npm)2(dpm)])과 같은 피리미딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체나, (아세틸아세토네이토)비스(2,3,5-트라이페닐피라지네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tppr)2(acac)]), 비스(2,3,5-트라이페닐피라지네이토)(다이피발로일메타네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tppr)2(dpm)]), (아세틸아세토네이토)비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)퀴녹살리네이토)]이리듐(III)(약칭: [Ir(Fdpq)2(acac)])과 같은 피라진 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체나, 트리스(1-페닐아이소퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: [Ir(piq)3]), 비스(1-페닐아이소퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(piq)2(acac)])와 같은 피리딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체 외에, 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르피린백금(II)(약칭: PtOEP)과 같은 백금 착체나, 트리스(1,3-다이페닐-1,3-프로페인다이오네이토)(모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: [Eu(DBM)3(Phen)]), 트리스[1-(2-테노일)-3,3,3-트라이플루오로아세토네이토](모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: [Eu(TTA)3(Phen)])과 같은 희토류 금속 착체를 들 수 있다. 이들은 적색 인광 발광을 나타내는 화합물이며, 600nm 내지 700nm에 발광의 피크를 가진다. 또한, 피라진 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체는, 색도가 좋은 적색 발광을 얻을 수 있다.
또한, 상술한 인광성 화합물 외에, 공지의 인광성 발광 재료를 선택하여 사용하여도 좋다.
TADF 재료로서는 풀러렌 및 그 유도체, 프로플라빈 등의 아크리딘 유도체, 에오신 등을 사용할 수 있다. 또한, 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 주석(Sn), 백금(Pt), 인듐(In), 또는 팔라듐(Pd) 등을 포함하는 금속 함유 포르피린. 상기 금속 함유 포르피린으로서는, 예를 들어 이하의 구조식으로 나타내어지는 프로토포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(Proto IX)), 메소포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(Meso IX)), 헤마토포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(Hemato IX)), 코프로포르피린테트라메틸에스터-플루오린화 주석 착체(SnF2(Copro III-4Me)), 옥타에틸포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(OEP)), 에티오포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(Etio I)), 옥타에틸포르피린-염화 백금 착체(PtCl2OEP) 등도 들 수 있다.
[화학식 21]
Figure pct00021
또한, 이하의 구조식으로 나타내어지는 2-바이페닐-4,6-비스(12-페닐인돌로[2,3-a]카바졸-11-일)-1,3,5-트라이아진(약칭: PIC-TRZ)이나, 9-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)-9'-페닐-9H,9'H-3,3'-바이카바졸(약칭: PCCzTzn), 9-[4-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)페닐]-9'-페닐-9H,9'H-3,3'-바이카바졸(약칭: PCCzPTzn), 2-[4-(10H-페녹사진-10-일)페닐]-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: PXZ-TRZ), 3-[4-(5-페닐-5,10-다이하이드로페나진-10-일)페닐]-4,5-다이페닐-1,2,4-트라이아졸(약칭: PPZ-3TPT), 3-(9,9-다이메틸-9H-아크리딘-10-일)-9H-크산텐-9-온(약칭: ACRXTN), 비스[4-(9,9-다이메틸-9,10-다이하이드로아크리딘)페닐]설폰(약칭: DMAC-DPS), 10-페닐-10H,10'H-스파이로[아크리딘-9,9'-안트라센]-10'-온(약칭: ACRSA) 등의 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리와 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 양쪽을 가지는 헤테로 고리 화합물도 사용할 수 있다. 상기 헤테로 고리 화합물은 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리 및 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 가지기 때문에, 전자 수송성 및 정공 수송성이 둘 다 높아 바람직하다. 또한, π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리와 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리가 직접 결합된 물질은, π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리의 도너성(donor property) 및 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리의 억셉터성이 둘 다 증가되어 S1 준위와 T1 준위의 에너지 차이가 작아지기 때문에 열활성화 지연 형광을 효율적으로 얻을 수 있어 특히 바람직하다. 또한, π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 대신에 사이아노기와 같은 전자 흡인기가 결합된 방향족 고리를 사용하여도 좋다.
[화학식 22]
Figure pct00022
발광층의 호스트 재료로서는, 전자 수송성을 가지는 재료나 정공 수송성을 가지는 재료 등, 다양한 캐리어 수송 재료를 사용할 수 있다.
정공 수송성을 가지는 재료로서는, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: NPB), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-다이페닐-[1,1'-바이페닐]-4,4'-다이아민(약칭: TPD), 4,4'-비스[N-(스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: BSPB), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP), 4-페닐-3'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: mBPAFLP), 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBA1BP), 4,4'-다이페닐-4''-(9-페닐-9-H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBBi1BP), 4-(1-나프틸)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)-트라이페닐아민(약칭: PCBANB), 4,4'-다이(1-나프틸)-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBNBB), 9,9-다이메틸-N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-플루오렌-2-아민(약칭: PCBAF), N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-아민(약칭: PCBASF) 등의 방향족 아민 골격을 가지는 화합물이나, 1,3-비스(N-카바졸릴)벤젠(약칭: mCP), 4,4'-다이(N-카바졸릴)바이페닐(약칭: CBP), 3,6-비스(3,5-다이페닐페닐)-9-페닐카바졸(약칭: CzTP), 3,3'-비스(9-페닐-9H-카바졸)(약칭: PCCP) 등의 카바졸 골격을 가지는 화합물이나, 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조싸이오펜)(약칭: DBT3P-II), 2,8-다이페닐-4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]다이벤조싸이오펜(약칭: DBTFLP-III), 4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-6-페닐다이벤조싸이오펜(약칭: DBTFLP-IV) 등의 싸이오펜 골격을 가지는 화합물이나, 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조퓨란)(약칭: DBF3P-II), 4-{3-[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]페닐}다이벤조퓨란(약칭: mmDBFFLBi-II) 등의 퓨란 골격을 가지는 화합물을 들 수 있다. 상술한 것 중에서도 방향족 아민 골격을 가지는 화합물이나 카바졸 골격을 가지는 화합물은 신뢰성이 양호하고, 또한 정공 수송성이 높고, 구동 전압 저감에도 기여하기 때문에 바람직하다.
전자 수송성을 가지는 재료로서는, 예를 들어, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리네이토)베릴륨(II)(약칭: BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀레이토)(4-페닐페놀레이토)알루미늄(III)(약칭: BAlq), 비스(8-퀴놀리놀레이토)아연(II)(약칭: Znq), 비스[2-(2-벤즈옥사졸릴)페놀레이토]아연(II)(약칭: ZnPBO), 비스[2-(2-벤조싸이아졸릴)페놀레이토]아연(II)(약칭: ZnBTZ) 등의 금속 착체나, 2-(4-바이페닐일)-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸(약칭: PBD), 3-(4-바이페닐일)-4-페닐-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,2,4-트라이아졸(약칭: TAZ), 1,3-비스[5-(p-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸-2-일]벤젠(약칭: OXD-7), 9-[4-(5-페닐-1,3,4-옥사다이아졸-2-일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CO11), 2,2',2''-(1,3,5-벤젠트라이일)트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸)(약칭: TPBI), 2-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤즈이미다졸(약칭: mDBTBIm-II) 등의 폴리아졸 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물이나, 2-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTPDBq-II), 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II), 2-[3'-(9H-카바졸-9-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f, h]퀴녹살린(약칭: 2mCzBPDBq), 4,6-비스[3-(페난트렌-9-일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mPnP2Pm), 4,6-비스[3-(4-다이벤조싸이엔일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mDBTP2Pm-II) 등의 다이아진 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물이나, 3,5-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리딘(약칭: 35DCzPPy), 1,3,5-트라이[3-(3-피리딜)-페닐]벤젠(약칭: TmPyPB) 등의 피리딘 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물을 들 수 있다. 상술한 것 중에서도 다이아진 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물이나 피리딘 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물은 신뢰성이 양호하기 때문에 바람직하다. 특히, 다이아진(피리미딘이나 피라진) 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물은 전자 수송성이 높고, 구동 전압 저감에도 기여한다.
형광 발광 물질을 발광 재료로서 사용하는 경우, 호스트 재료로서는 안트라센 골격을 가지는 재료가 적합하다. 안트라센 골격을 가지는 물질을 형광 발광 물질의 호스트 재료로서 사용하면, 발광 효율 및 내구성 모두가 양호한 발광층을 구현할 수 있다. 안트라센 골격을 가지는 재료에는 HOMO 준위가 깊은 재료가 많기 때문에 본 발명의 일 형태를 적합하게 적용할 수 있다. 호스트 재료로서 사용하는 안트라센 골격을 가지는 물질로서는, 다이페닐안트라센 골격, 특히 9,10-다이페닐안트라센 골격을 가지는 물질이 화학적으로 안정적이기 때문에 바람직하다. 또한, 호스트 재료가 카바졸 골격을 가지는 경우, 정공의 주입·수송성이 높아지기 때문에 바람직하지만, 카바졸에 벤젠 고리가 더 축합된 벤조카바졸 골격을 포함하는 경우, 카바졸보다 HOMO가 0.1eV 정도 높아져 정공이 들어가기 쉬워지기 때문에 더 바람직하다. 특히, 호스트 재료가 다이벤조카바졸 골격을 포함하는 경우, 카바졸보다 HOMO가 0.1eV 정도 높아져 정공이 들어가기 쉬워질 뿐만 아니라, 정공 수송성도 우수하고, 내열성도 높아지기 때문에 적합하다. 따라서, 호스트 재료로서 더 바람직한 것은 9,10-다이페닐안트라센 골격 및 카바졸 골격(또는 벤조카바졸골격이나 다이벤조카바졸 골격)을 모두 가지는 물질이다. 또한, 상기 정공 주입·수송성의 관점에서, 카바졸 골격 대신에 벤조플루오렌 골격이나 다이벤조플루오렌 골격을 사용하여도 좋다. 이러한 물질의 예로서는, 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: PCzPA), 3-[4-(1-나프틸)-페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPN), 9-[4-(10-페닐-9-안트라센일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA), 7-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-7H-다이벤조[c,g]카바졸(약칭: cgDBCzPA), 6-[3-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란(약칭: 2mBnfPPA), 및 9-페닐-10-{4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)-바이페닐-4'-일}-안트라센(약칭: FLPPA) 등을 들 수 있다. 특히, CzPA, cgDBCzPA, 2mBnfPPA, 및 PCzPA는 매우 양호한 특성을 나타내기 때문에 바람직한 선택이다.
또한, 본 발명의 일 형태인 발광 소자는 특히 청색 형광 발광을 나타내는 발광 소자에 적용하는 것이 바람직하다.
또한, 호스트 재료는 복수 종류의 물질이 혼합된 재료이어도 좋고, 혼합된 호스트 재료를 사용하는 경우에는 전자 수송성을 가지는 재료와 정공 수송성을 가지는 재료를 혼합하는 것이 바람직하다. 전자 수송성을 가지는 재료와 정공 수송성을 가지는 재료를 혼합함으로써, 발광층(113)의 수송성을 쉽게 조정할 수 있고 재결합 영역의 제어도 쉽게 수행할 수 있다. 정공 수송성을 가지는 재료와 전자 수송성을 가지는 재료의 함유량의 비율은 정공 수송성을 가지는 재료:전자 수송성을 가지는 재료=1:9 내지 9:1로 하면 좋다.
또한, 이들 혼합된 재료들로 들뜬 복합체를 형성하여도 좋다. 상기 들뜬 복합체는 발광 재료의 가장 낮은 에너지 측의 흡수대의 파장과 겹치는 발광을 나타내는 들뜬 복합체를 형성하는 조합을 선택함으로써, 에너지 이동이 원활하게 수행되어 발광을 효율적으로 얻을 수 있기 때문에 바람직하다. 또한, 구동 전압도 저하되기 때문에 바람직하다.
전자 수송층(114)은 전자 수송성을 가지는 물질을 포함하는 층이다. 전자 수송성을 가지는 물질로서는, 상기 호스트 재료에 사용할 수 있는 전자 수송성을 가지는 물질로서 예로 든 것을 사용할 수 있다.
전자 수송층(114)과 제 2 전극(102) 사이에, 전자 주입층(115)으로서 플루오린화 리튬(LiF), 플루오린화 세슘(CsF), 플루오린화 칼슘(CaF2) 등과 같은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 이들의 화합물을 제공하여도 좋다. 전자 수송성을 가지는 물질로 이루어지는 층 중에 알칼리, 또는 알칼리 토금속. 또는 이들의 화합물을 함유시킨 것이나, 일렉트라이드를 사용하여도 좋다. 일렉트라이드로서는, 예를 들어 칼슘과 알루미늄의 혼합 산화물에 전자를 고농도로 첨가한 물질 등을 들 수 있다.
또한, 전자 주입층(115) 대신에 전하 발생층(116)을 제공하여도 좋다(도 1의 (B) 참조). 전하 발생층(116)은, 전위를 인가함으로써 상기 층의 음극 측과 접촉하는 층에 정공을, 양극 측과 접촉하는 층에 전자를 주입할 수 있는 층이다. 전하 발생층(116)에는 적어도 P형층(117)이 포함된다. P형층(117)은 상술한 정공 주입층(111)을 구성할 수 있는 재료로서 예로 든 복합 재료를 사용하여 형성되는 것이 바람직하다. 또한, P형층(117)은, 복합 재료를 구성하는 재료로서 상술한 억셉터 재료를 포함하는 막과 정공 수송 재료를 포함하는 막을 적층하여 구성하여도 좋다. P형층(117)에 전위를 인가함으로써, 전자 수송층(114)으로 전자가, 음극인 제 2 전극(102)으로 정공이 주입되어 발광 소자가 동작한다.
또한, 전하 발생층(116)에는 P형층(117) 외에, 전자 릴레이층(118) 및 전자 주입 버퍼층(119) 중 어느 한쪽 또는 양쪽이 제공되어 있는 것이 바람직하다.
전자 릴레이층(118)은 적어도 전자 수송성을 가지는 물질을 포함하고, 전자 주입 버퍼층(119)과 P형층(117)의 상호 작용을 방지하여 전자를 원활하게 전달하는 기능을 가진다. 전자 릴레이층(118)에 포함되는 전자 수송성을 가지는 물질의 LUMO 준위는 P형층(117)에서의 억셉터성 물질의 LUMO 준위와, 전자 수송층(114)에서의 전하 발생층(116)과 접촉되는 층에 포함되는 물질의 LUMO 준위 사이인 것이 바람직하다. 전자 릴레이층(118)에 사용되는 전자 수송성을 가지는 물질에서의 LUMO 준위의 구체적인 에너지 준위는 -5.0eV 이상, 바람직하게는 -5.0eV 이상 -3.0eV 이하로 하면 좋다. 또한, 전자 릴레이층(118)에 사용되는 전자 수송성을 가지는 물질로서는 프탈로사이아닌계의 재료 또는 금속-산소 결합과 방향족 리간드를 가지는 금속 착체를 사용하는 것이 바람직하다.
전자 주입 버퍼층(119)에는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 및 이들의 화합물(알칼리 금속 화합물(산화 리튬 등의 산화물, 할로젠화물, 탄산 리튬이나 탄산 세슘 등의 탄산염을 포함함), 알칼리 토금속 화합물(산화물, 할로젠화물, 탄산염을 포함함), 또는 희토류 금속의 화합물(산화물, 할로젠화물, 탄산염을 포함함)) 등의 전자 주입성이 높은 물질을 사용할 수 있다.
또한, 전자 주입 버퍼층(119)이 전자 수송성을 가지는 물질과 도너성 물질을 포함하여 형성되는 경우에는, 도너성 물질로서 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 및 이들의 화합물(알칼리 금속 화합물(산화 리튬 등의 산화물, 할로젠화물, 탄산 리튬이나 탄산 세슘 등의 탄산염을 포함함), 알칼리 토금속 화합물(산화물, 할로젠화물, 탄산염을 포함함), 또는 희토류 금속의 화합물(산화물, 할로젠화물, 탄산염을 포함함)) 외에, 테트라싸이아나프타센(약칭: TTN), 니켈로센, 데카메틸니켈로센 등의 유기 화합물을 사용할 수도 있다. 또한, 전자 수송성을 가지는 물질로서는, 상술한 전자 수송층(114)을 구성하는 재료와 같은 재료를 사용하여 형성할 수 있다.
제 2 전극(102)을 형성하는 물질로서는, 일함수가 작은(구체적으로는 3.8eV 이하인) 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 이러한 음극 재료의 구체적인 예로서는, 리튬(Li)이나 세슘(Cs) 등의 알칼리 금속, 및 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 등의 원소 주기율표에서의 1족 또는 2족에 속하는 원소, 및 이들을 포함하는 합금(MgAg, AlLi), 유로퓸(Eu), 이터븀(Yb) 등의 희토류 금속, 및 이들을 포함하는 합금 등을 들 수 있다. 그러나, 제 2 전극(102)과 전자 수송층 사이에 전자 주입층을 제공함으로써, 일함수의 대소와 상관없이 Al, Ag, ITO, 실리콘 또는 산화 실리콘을 함유한 산화 인듐-산화 주석 등 다양한 도전성 재료를 제 2 전극(102)으로서 사용할 수 있다. 이들 도전성 재료는 진공 증착법이나 스퍼터링법 등의 건식법, 잉크젯법, 스핀 코팅법 등을 사용하여 성막할 수 있다. 또한, 졸-겔법을 사용하여 습식법으로 형성하여도 좋고, 금속 재료의 페이스트를 사용하여 습식법으로 형성하여도 좋다.
또한, EL층(103)의 형성 방법으로서는, 건식법, 습식법을 불문하고 다양한 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 진공 증착법, 그라비어 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 스크린 인쇄법, 잉크젯법, 또는 스핀 코팅법 등을 사용하여도 좋다.
또한, 상술한 각 전극 또는 각 층을 상이한 성막 방법을 사용하여 형성하여도 좋다.
또한, 제 1 전극(101)과 제 2 전극(102) 사이에 제공되는 층의 구성은 상술한 것에 한정되지 않는다. 그러나, 발광 영역과, 전극이나 캐리어 주입층에 사용되는 금속이 근접함으로써 일어나는 소광이 억제되도록, 제 1 전극(101) 및 제 2 전극(102)으로부터 떨어진 부분에 정공과 전자가 재결합되는 발광 영역을 제공하는 구성이 바람직하다.
또한, 발광층(113)과 접촉하는 정공 수송층이나 전자 수송층, 특히 발광층(113)에서의 재결합 영역에 가까운 캐리어 수송층은, 발광층에서 생성된 여기자로부터의 에너지 이동을 억제하기 위하여, 그 밴드갭이 발광층을 구성하는 발광 재료 또는 발광층에 포함되는 발광 재료가 가지는 밴드갭보다 큰 밴드갭을 가지는 물질로 구성되는 것이 바람직하다.
이어서, 복수의 발광 유닛이 적층된 구성의 발광 소자(적층형 소자, 탠덤형 소자라고도 함)의 형태에 대하여, 도 1의 (C)를 참조하여 설명한다. 이 발광 소자는 양극과 음극 사이에 복수의 발광 유닛을 가지는 발광 소자이다. 하나의 발광 유닛은, 도 1의 (A)에 도시된 EL층(103)과 거의 같은 구성을 가진다. 즉, 도 1의 (C)에 도시된 발광 소자는 복수의 발광 유닛을 가지는 발광 소자이고, 도 1의 (A) 또는 도 1의 (B)에 도시된 발광 소자는 하나의 발광 유닛을 가지는 발광 소자라고 할 수 있다.
도 1의 (C)에서, 제 1 전극(501)과 제 2 전극(502) 사이에는, 제 1 발광 유닛(511)과 제 2 발광 유닛(512)이 적층되어 있고, 제 1 발광 유닛(511)과 제 2 발광 유닛(512) 사이에는 전하 발생층(513)이 제공되어 있다. 제 1 전극(501)과 제 2 전극(502)은 각각 도 1의 (A)에서의 제 1 전극(101)과 제 2 전극(102)에 상당하고, 도 1의 (A)의 설명에서 기재한 것과 같은 것을 적용할 수 있다. 또한, 제 1 발광 유닛(511)과 제 2 발광 유닛(512)은 같은 구성이어도 좋고 상이한 구성이어도 좋다.
전하 발생층(513)은 제 1 전극(501)과 제 2 전극(502)에 전압이 인가되었을 때 한쪽 발광 유닛에 전자를 주입하고 다른 쪽 발광 유닛에 정공을 주입하는 기능을 가진다. 즉, 도 1의 (C)에서, 제 1 전극의 전위가 제 2 전극의 전위보다 높아지도록 전압을 인가한 경우, 전하 발생층(513)은 제 1 발광 유닛(511)에 전자를 주입하고 제 2 발광 유닛(512)에 정공을 주입하는 것이면 좋다.
전하 발생층(513)은 도 1의 (B)에서 설명한 전하 발생층(116)과 같은 구성으로 형성되는 것이 바람직하다. 유기 화합물과 금속 산화물의 복합 재료는 캐리어 주입성, 캐리어 수송성이 우수하기 때문에, 저전압 구동, 저전류 구동을 구현할 수 있다. 또한, 발광 유닛의 양극 측의 면이 전하 발생층(513)과 접촉되는 경우에는, 전하 발생층(513)이 발광 유닛의 정공 주입층으로서의 역할도 할 수 있기 때문에, 이 발광 유닛에는 정공 주입층을 제공하지 않아도 된다.
또한, 전자 주입 버퍼층(119)을 제공하는 경우에는, 상기 전자 주입 버퍼층(119)이 양극 측의 발광 유닛에서의 전자 주입층으로서의 역할을 하기 때문에, 양극 측의 발광 유닛에는 전자 주입층을 반드시 형성할 필요는 없다.
도 1의 (C)에서는 2개의 발광 유닛을 가지는 발광 소자에 대하여 설명하였지만, 3개 이상의 발광 유닛을 적층한 발광 소자에 대해서도, 마찬가지로 적용하는 것이 가능하다. 본 실시형태에 따른 발광 소자와 같이, 한 쌍의 전극 사이에 복수의 발광 유닛을 전하 발생층(513)으로 칸막이하여 배치함으로써, 전류 밀도를 낮게 유지하면서 고휘도 발광을 가능하게 하고 수명이 더 긴 소자를 구현할 수 있다. 또한, 저전압 구동이 가능하고 소비전력이 낮은 발광 장치를 구현할 수 있다.
또한, 각 발광 유닛의 발광색을 다르게 함으로써, 발광 소자 전체로 원하는 색의 발광을 얻을 수 있다. 예를 들어, 2개의 발광 유닛을 가지는 발광 소자에서, 제 1 발광 유닛에서 적색과 녹색의 발광색을, 제 2 발광 유닛에서 청색의 발광색을 얻음으로써, 발광 소자 전체로 백색 발광하는 발광 소자를 얻을 수도 있다.
또한, 상술한 EL층(103)이나 제 1 발광 유닛(511), 제 2 발광 유닛(512), 및 전하 발생층 등의 각 층이나 전극은, 예를 들어 증착법(진공 증착법을 포함함), 액적 토출법(잉크젯법이라고도 함), 도포법, 그라비어 인쇄법 등의 방법을 사용하여 형성할 수 있다. 또한, 이들은 저분자 재료, 중분자 재료(올리고머, 덴드리머를 포함함), 또는 고분자 재료를 포함하여도 좋다.
여기서, 액적 토출법을 사용하여 EL층(786)을 형성하는 방법에 대하여 도 28을 참조하여 설명한다. 도 28의 (A) 내지 도 28의 (D)는 EL층(786)의 제작 방법을 설명하는 단면도이다.
우선, 평탄화 절연막(770) 위에 도전막(772)이 형성되고, 도전막(772)의 일부를 덮도록 절연막(730)이 형성된다(도 28의 (A) 참조).
다음으로, 절연막(730)의 개구인 도전막(772)의 노출 부분에, 액적 토출 장치(783)에 의하여 액적(784)을 토출하여, 조성물을 포함하는 층(785)을 형성한다. 액적(784)은 용매를 포함하는 조성물이고, 도전막(772) 위에 부착된다(도 28의 (B) 참조).
또한, 액적(784)을 토출하는 공정을 감압하에서 수행하여도 좋다.
다음으로, 조성물을 포함하는 층(785)으로부터 용매를 제거하고 고체화함으로써 EL층(786)을 형성한다(도 28의 (C) 참조).
또한, 용매의 제거 방법으로서는 건조 공정 또는 가열 공정을 수행하면 좋다.
다음으로, EL층(786) 위에 도전막(788)을 형성하여 발광 소자(782)를 형성한다(도 28의 (D) 참조).
이와 같이, EL층(786)의 형성을 액적 토출법으로 수행하면 선택적으로 조성물을 토출할 수 있기 때문에, 재료의 낭비를 삭감할 수 있다. 또한, 형상을 가공하기 위한 리소그래피 공정 등도 불필요하기 때문에, 공정도 간략화할 수 있어 저비용화를 달성할 수 있다.
또한, 상술한 액적 토출법이란, 조성물의 토출구를 가지는 노즐, 또는 하나 또는 복수의 노즐을 가지는 헤드 등 액적을 토출하는 수단을 가지는 것의 총칭으로 한다.
다음으로, 액적 토출법에 사용하는 액적 토출 장치에 대하여 도 29를 참조하여 설명한다. 도 29는 액적 토출 장치(1400)를 설명하는 개념도이다.
액적 토출 장치(1400)는 액적 토출 수단(1403)을 가진다. 또한, 액적 토출 수단(1403)은 헤드(1405), 헤드(1412), 및 헤드(1416)를 가진다.
헤드(1405) 및 헤드(1412)는 제어 수단(1407)에 접속되고, 이것이 컴퓨터(1410)에 의하여 제어됨으로써, 미리 프로그래밍된 패턴으로 묘화할 수 있다.
또한, 묘화하는 타이밍으로서는, 예를 들어 기판(1402) 위에 형성된 마커(1411)를 기준으로 하면 좋다. 또는, 기판(1402)의 가장자리를 기준으로 하여 기준점을 확정하여도 좋다. 여기서는, 마커(1411)를 촬상 수단(1404)으로 검출하여 화상 처리 수단(1409)으로 디지털 신호로 변환한 것을 컴퓨터(1410)로 인식하고 제어 신호를 발생시켜 제어 수단(1407)에 보낸다.
촬상 수단(1404)으로서는, 전하 결합 소자(CCD)나 상보형 금속 산화물 반도체(CMOS)를 이용한 이미지 센서 등을 사용할 수 있다. 또한, 기판(1402) 위에 형성되어야 할 패턴의 정보는 기억 매체(1408)에 저장된 것이며, 이 정보에 의거하여 제어 수단(1407)에 제어 신호를 보냄으로써, 액적 토출 수단(1403)의 각 헤드(1405), 헤드(1412), 헤드(1416)를 개별적으로 제어할 수 있다. 토출되는 재료는 재료 공급원(1413), 재료 공급원(1414), 재료 공급원(1415)으로부터 배관을 통하여 헤드(1405), 헤드(1412), 헤드(1416)에 각각 공급된다.
헤드(1405), 헤드(1412), 헤드(1416)의 내부는 점선(1406)으로 나타내어진 바와 같이 액상의 재료를 충전하는 공간과, 토출구인 노즐을 가지는 구조가 되어 있다. 도시되지 않았지만, 헤드(1412)도 헤드(1405)와 같은 내부 구조를 가진다. 헤드(1405) 및 헤드(1412)의 노즐을 상이한 크기로 제공하면, 상이한 재료를 상이한 폭으로 동시에 묘화할 수 있다. 하나의 헤드로 복수 종류의 발광 재료 등을 각각 토출하여 묘화할 수 있고, 광범위하게 묘화하는 경우에는, 스루풋을 향상시키기 위하여 복수의 노즐로부터 같은 재료를 동시에 토출하여 묘화할 수 있다. 대형 기판을 사용하는 경우, 헤드(1405), 헤드(1412), 헤드(1416)는 기판 위를, 도 29에 도시된 X, Y, Z의 화살표 방향으로 자유롭게 주사하여, 묘화하는 영역을 자유롭게 설정할 수 있기 때문에, 같은 패턴을 하나의 기판에 복수 묘화할 수 있다.
또한, 조성물을 토출하는 공정을 감압하에서 수행하여도 좋다. 토출 시에 기판을 가열해 두어도 좋다. 조성물을 토출한 후, 건조 및 소성 중 한쪽 또는 양쪽 공정을 수행한다. 건조와 소성의 공정은 양쪽 모두 가열 처리 공정이지만, 그 목적, 온도, 및 시간이 상이하다. 건조 공정 및 소성 공정은 상압하 또는 감압하에서 레이저 광 조사나 순간 열 어닐, 가열로 등에 의하여 수행된다. 또한, 이 가열 처리를 수행하는 타이밍, 가열 처리 횟수는 특별히 한정되지 않는다. 건조와 소성 공정을 양호하게 수행하기 위한 온도는 기판의 재질 및 조성물의 성질에 의존한다.
상술한 바와 같이, 액적 토출 장치를 사용하여 EL층(786)을 제작할 수 있다.
또한, 상기 구성은 다른 실시형태나 본 실시형태 중의 다른 구성과 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태인 유기 화합물에 대하여 설명한다.
실시형태 1에서 설명한 제 2 정공 수송 재료에 사용할 수 있는 유기 화합물의 일부는 신규 화합물이기 때문에 이들 유기 화합물도 본 발명의 일 형태이다. 본 발명의 일 형태인 유기 화합물에 대하여 이하에서 설명한다.
본 발명의 일 형태인 유기 화합물은 아래의 일반식(G2)으로 나타내어지는 유기 화합물이다.
[화학식 23]
Figure pct00023
단, 일반식(G2)에 있어서, R1 내지 R7 및 R35 내지 R48은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 포화 탄화수소기, 탄소수 3 내지 6의 고리형 포화 탄화수소기, 및 핵원자수 6 내지 18의 방향족 탄화수소기 중 어느 하나를 나타낸다. 또한, α는 핵원자수 6 내지 탄소수 18인 2가의 방향족 탄화수소기를 나타내고, Z는 산소 원자 또는 황 원자를 나타낸다. 또한, k는 1 및 2 중 어느 한쪽을 나타낸다.
R35 내지 R48은 포화 탄화수소기나 고리형 포화 탄화수소기인 것이 용해성이 향상되고 습식 등으로 사용되기 쉬워 바람직하다. 또한, 치환기를 가지는 것이 분자 구조가 입체적이 되어 분자간 상호 작용의 저감이 가능하므로 막질이나 승화성이 양호하게 된다는 등의 이유로 바람직한 구조이다. 치환기로서는 메틸기, t-뷰틸기, 사이클로헥실기, 페닐기, 톨릴기 등이 바람직하다.
또한, 상기 (G2)로 나타내어지는 유기 화합물에 있어서, k가 1인 구성은 합성이 간편하고 저렴하게 제작할 수 있기 때문에 바람직하다. 즉, 아래의 일반식(G3)으로 나타내어지는 유기 화합물이 바람직하다.
[화학식 24]
Figure pct00024
단, 상기 일반식(G3)으로 나타내어지는 유기 화합물에 있어서, R1 내지 R7 및 R35 내지 R48, Z, 및 α는 상기 일반식(G2)에서의 이들과 같다.
또한, 상기 일반식(G2)으로 나타내어지는 유기 화합물에 있어서, 바이페닐기 및 페닐기는 치환기를 가지지 않는 것이 원재료가 저렴하고 합성이 쉽다는 등의 이유로 바람직하다. 즉, 아래의 일반식(G4)으로 나타내어지는 유기 화합물이 바람직하다.
[화학식 25]
Figure pct00025
단, 상기 일반식(G4)으로 나타내어지는 유기 화합물에 있어서, Z, R1 내지 R7, 및 α는 상기 일반식(G2)에서의 이들과 같다.
상기 일반식(G4)에 있어서, Z는 황 원자인 것이 유리 전이점이 높아져 내열성이 향상되기 때문에 바람직하다. 즉, 아래의 일반식(G5)으로 나타내어지는 유기 화합물이 바람직하다.
[화학식 26]
Figure pct00026
단, 상기 일반식(G5)으로 나타내어지는 유기 화합물에 있어서, R1 내지 R7 및 α는 상기 일반식(G2)에서의 이들과 같다.
또한, 상기 유기 화합물에 있어서, α는 페닐렌기, 바이페닐렌기, 플루오렌일기, 나프틸렌기 등을 들 수 있다. 또한, α의 치환기로서 탄소수 1 내지 6의 포화 탄화수기, 탄소수 3 내지 6의 고리형 포화 탄화수소기, 및 핵원자수 6 내지 18의 방향족 탄화수소기를 가져도 좋다. 치환기는 포화 탄화수소기나 고리형 포화 탄화수소기인 것이 용해성이 향상되고 습식 등으로 사용되기 쉬워 바람직하다. 또한, 치환기를 가지는 것이 분자 구조가 입체적이 되어 분자간 상호 작용의 저감이 가능하므로 막질이나 승화성이 양호하게 된다는 등의 이유로 바람직한 구조이다. 치환기로서는 메틸기, t-뷰틸기, 사이클로헥실기, 페닐기, 톨릴기 등이 바람직하다. 단, 치환기를 가지지 않는 것이 저렴하고 간편하게 합성할 수 있어 바람직하다. α는 아래의 구조식(α-1) 내지 (α-5)로 나타내어지는 기인 것이 광학적 밴드갭을 높게 유지할 수 있기 때문에 바람직하다.
[화학식 27]
Figure pct00027
또한, (α-1), (α-2)를 적용한 유기 화합물은 합성이 쉽고 저렴하게 합성할 수 있기 때문에 바람직한 구조이다. 또한, (α-1)을 사용하면 캐리어 수송성이 양호하게 되기 때문에 바람직하다. 또한, (α-2) 내지 (α-5)는 분자 구조가 입체적이 됨으로써 분자간 상호 작용을 억제할 수 있어 막질이나 승화성이 양호하게 되기 때문에 바람직하다. 또한, (α-2), (α-3)을 적용한 상기 유기 화합물은, (α-1)을 적용한 같은 유기 화합물보다 삼중항 여기 준위가 높아 바람직한 구조이다.
상기 일반식(G5)으로 나타내어지는 유기 화합물에 있어서, α가 치환기를 가지지 않는 페닐렌기이고 다이벤조싸이오펜 골격이 치환기를 가지지 않은 경우, 원재료의 입수가 쉬워, 또는 합성이 쉬워 저렴하게 제작할 수 있기 때문에 바람직하다. 즉, 아래의 일반식(G6)으로 나타내어지는 유기 화합물이 바람직하다.
[화학식 28]
Figure pct00028
상기 일반식(G2) 내지 (G6)으로 나타내어지는 유기 화합물의 예를 이하에 든다. 또한, 이하는 예시에 불과하며 본 발명의 유기 화합물은 아래의 구조를 가지는 유기 화합물에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 29]
Figure pct00029
[화학식 30]
Figure pct00030
이상과 같은 유기 화합물은, 아래의 합성 스킴(F-1) 내지 (F-3)으로 합성할 수 있다.
[화학식 31]
Figure pct00031
합성 스킴(F-1)에 있어서, Y는 할로젠 원자를 나타내고, 반응성이 높은 점을 고려하여 아이오딘, 브로민, 염소의 순서로 바람직하다. 또는, Y는 트라이플레이트이어도 좋다.
본 합성 스킴에서는 (a1)로 나타내어지는 할로젠화물과 (a2)로 나타내어지는 아민화물을 커플링 반응시킴으로써 (G2)로 나타내어지는 아민 화합물을 합성할 수 있다.
상기 합성을 수행하는 데 있어서는 다양한 반응 조건을 적용할 수 있지만, 그 일례로서 염기 존재하에서 금속 촉매를 사용한 합성 방법을 적용할 수 있다. 구체적으로는 부흐발트·하트위그 반응이나 울만 반응을 사용할 수 있다.
반응은 질소나 아르곤 등 불활성 분위기하에서 수행되는 것이 바람직하다. 또한, 전자기파를 사용하여 가열하여도 좋다.
[화학식 32]
Figure pct00032
합성 스킴(F-2)에 있어서, Y는 할로젠 원자를 나타내고, 반응성이 높은 점을 고려하여, 아이오딘, 브로민, 염소의 순서로 바람직하다. 또는, Y는 트라이플레이트이어도 좋다.
본 합성 스킴에서는 (b1)로 나타내어지는 아민화물과 (b2)로 나타내어지는 할로젠화물을 커플링 반응시킴으로써 (G2)로 나타내어지는 아민 화합물을 합성할 수 있다.
상기 합성을 수행하는 데 있어서는 다양한 반응 조건을 적용할 수 있지만, 그 일례로서 염기 존재하에서 금속 촉매를 사용한 합성 방법을 적용할 수 있다. 구체적으로는 부흐발트·하트위그 반응이나 울만 반응을 사용할 수 있다.
반응은 질소나 아르곤 등 불활성 분위기하에서 수행되는 것이 바람직하다. 또한, 전자기파를 사용하여 가열하여도 좋다.
[화학식 33]
Figure pct00033
합성 스킴(F-3)에 있어서, B는 붕소 원자를 나타내고, R는 수소 또는 알킬기를 나타낸다. Y는 할로젠 원자를 나타내고, 반응성이 높은 점을 고려하여 아이오딘, 브로민, 염소의 순서로 바람직하다. 또는, Y는 트라이플레이트이어도 좋다.
본 합성 스킴에서는 (c1)로 나타내어지는 붕화물과 (c2)로 나타내어지는 할로젠화물을 커플링 반응시킴으로써 (G2)로 나타내어지는 아민 화합물을 합성할 수 있다.
상기 합성을 수행하는 데 있어서는 다양한 반응 조건을 적용할 수 있지만, 그 일례로서 염기 존재하에서 금속 촉매를 사용한 합성 방법을 적용할 수 있다. 구체적으로는 스즈키·미야우라 커플링 반응을 사용할 수 있다.
또한, 아릴붕소 화합물(c1) 대신에 이탈기B(OR)2의 부분에는 아릴 알루미늄, 아릴 지르코늄, 아릴 아연, 또는 아릴 주석 등을 사용하여도 좋다.
또한, 반응은 질소나 아르곤 등 불활성 분위기하에서 수행되는 것이 바람직하다. 또한, 전자기파를 사용하여 가열하여도 좋다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 사용한 발광 장치에 대하여 설명한다.
본 실시형태에서는, 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 사용하여 제작된 발광 장치에 대하여 도 2를 참조하여 설명한다. 또한, 도 2의 (A)는 발광 장치를 도시한 상면도이고, 도 2의 (B)는 도 2의 (A)를 A-B 및 C-D를 따라 자른 단면도이다. 이 발광 장치는 발광 소자의 발광을 제어하는 것으로, 점선으로 나타내어진 구동 회로부(소스선 구동 회로)(601), 화소부(602), 구동 회로부(게이트선 구동 회로)(603)를 포함한다. 또한, 604는 밀봉 기판, 605는 밀봉재이고, 밀봉재(605)로 둘러싸인 내측은 공간(607)이다.
또한, 리드 배선(608)은 소스선 구동 회로(601) 및 게이트선 구동 회로(603)에 입력되는 신호를 전송하기 위한 배선이며, 외부 입력 단자인 FPC(flexible printed circuit)(609)로부터 비디오 신호, 클록 신호, 스타트 신호, 리셋 신호 등을 받는다. 또한, 여기서는 FPC밖에 도시되지 않았지만, 이 FPC에 프린트 배선 기판(PWB)이 장착되어 있어도 좋다. 본 명세서에서의 발광 장치에는 발광 장치 본체뿐만 아니라, 이에 FPC 또는 PWB가 장착된 상태도 포함되는 것으로 한다.
다음으로, 단면 구조에 대하여 도 2의 (B)를 참조하여 설명한다. 소자 기판(610) 위에는 구동 회로부 및 화소부가 형성되어 있지만, 여기서는 구동 회로부인 소스선 구동 회로(601)와, 화소부(602) 중 하나의 화소를 도시하였다.
소자 기판(610)은 유리, 석영, 유기 수지, 금속, 합금, 반도체 등으로 이루어지는 기판 외에, FRP(Fiber Reinforced Plastics), PVF(폴리바이닐플루오라이드), 폴리에스터, 또는 아크릴 등으로 이루어지는 플라스틱 기판을 사용하여 제작하면 좋다.
화소나 구동 회로에 사용되는 트랜지스터의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 역 스태거형 트랜지스터로 하여도 좋고, 스태거형 트랜지스터로 하여도 좋다. 또한, 톱 게이트형 트랜지스터이어도 좋고 보텀 게이트형 트랜지스터이어도 좋다. 트랜지스터에 사용하는 반도체 재료는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 실리콘, 저마늄, 탄소화 실리콘, 질화 갈륨 등을 사용할 수 있다. 또는, In-Ga-Zn계 금속 산화물 등의 인듐, 갈륨, 및 아연 중 적어도 하나를 포함한 산화물 반도체를 사용하여도 좋다.
트랜지스터에 사용하는 반도체 재료의 결정성에 대해서도 특별히 한정되지 않고, 비정질 반도체, 및 결정성을 가지는 반도체(미결정 반도체, 다결정 반도체, 단결정 반도체, 또는 일부에 결정 영역을 가지는 반도체) 중 어느 것을 사용하여도 좋다. 결정성을 가지는 반도체를 사용하면, 트랜지스터 특성의 열화를 억제할 수 있기 때문에 바람직하다.
여기서, 상기 화소나 구동 회로에 제공되는 트랜지스터 외에, 후술하는 터치 센서 등에 사용되는 트랜지스터 등의 반도체 장치에는 산화물 반도체를 적용하는 것이 바람직하다. 특히 실리콘보다 밴드갭이 넓은 산화물 반도체를 적용하는 것이 바람직하다. 실리콘보다 밴드갭이 넓은 산화물 반도체를 사용함으로써, 트랜지스터의 오프 상태에서의 전류를 저감할 수 있다.
상기 산화물 반도체는 적어도 인듐(In) 또는 아연(Zn)을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, In-M-Zn계 산화물(M은 Al, Ti, Ga, Ge, Y, Zr, Sn, La, Ce, 또는 Hf 등의 금속)로 표기되는 산화물을 포함하는 산화물 반도체인 것이 더 바람직하다.
특히, 반도체층으로서는, 복수의 결정부를 가지고, 상기 결정부는 c축이 반도체층의 피형성면 또는 반도체층의 상면에 대하여 수직으로 배향되고, 또한 인접한 결정부들 사이에 입계를 가지지 않는 산화물 반도체막을 사용하는 것이 바람직하다.
반도체층으로서 이러한 재료를 사용함으로써, 전기 특성의 변동이 억제되어 신뢰성이 높은 트랜지스터를 구현할 수 있다.
또한, 상술한 반도체층을 가지는 트랜지스터는 오프 전류가 낮기 때문에, 트랜지스터를 통하여 용량 소자에 축적된 전하를 장기간에 걸쳐 유지할 수 있다. 이러한 트랜지스터를 화소에 적용함으로써, 각 표시 영역에 표시된 화상의 계조를 유지하면서 구동 회로를 정지하는 것도 가능하게 된다. 이 결과 소비전력이 매우 저감된 전자 기기를 구현할 수 있다.
트랜지스터의 특성 안정화 등을 위하여, 하지막을 제공하는 것이 바람직하다. 하지막으로서는, 산화 실리콘막, 질화 실리콘막, 산화질화 실리콘막, 질화산화 실리콘막 등의 무기 절연막을 사용하고, 단층으로 또는 적층하여 제작할 수 있다. 하지막은 스퍼터링법, CVD(Chemical Vapor Deposition)법(플라스마 CVD법, 열 CVD법, MOCVD(Metal Organic CVD)법 등), ALD(Atomic Layer Deposition)법, 도포법, 인쇄법 등을 사용하여 형성할 수 있다. 또한, 하지막은, 불필요하면 제공하지 않아도 된다.
또한, FET(623)는 구동 회로부(601)에 형성되는 트랜지스터 중 하나를 도시한 것이다. 또한, 구동 회로는 다양한 CMOS 회로, PMOS 회로, 또는 NMOS 회로로 형성되면 좋다. 또한, 본 실시형태에서는, 기판 위에 구동 회로를 형성한 드라이버 일체형을 제시하지만, 반드시 필요한 것은 아니고 구동 회로를 기판 위가 아니라 외부에 형성할 수도 있다.
또한, 화소부(602)는 스위칭용 FET(611), 전류 제어용 FET(612), 및 이의 드레인에 전기적으로 접속된 제 1 전극(613)을 포함하는 복수의 화소로 형성되어 있지만, 이에 한정되지 않고 3개 이상의 FET와, 용량 소자를 조합한 화소부로 하여도 좋다.
또한, 제 1 전극(613)의 단부를 덮도록 절연물(614)이 형성되어 있다. 여기서는, 포지티브형 감광성 아크릴 수지막을 사용함으로써 형성할 수 있다.
또한, 나중에 형성하는 EL층 등의 피복성을 양호하게 하기 위하여, 절연물(614)의 상단부 또는 하단부에 곡률을 가지는 곡면이 형성되도록 한다. 예를 들어, 절연물(614)의 재료로서 포지티브형 감광성 아크릴을 사용한 경우에는, 절연물(614)의 상단부에만 곡률 반경(0.2μm 내지 3μm)을 가지는 곡면을 가지게 하는 것이 바람직하다. 또한, 절연물(614)로서, 네거티브형 감광성 수지 및 포지티브형 감광성 수지 중 어느 쪽이든 사용할 수 있다.
제 1 전극(613) 위에는 EL층(616) 및 제 2 전극(617)이 각각 형성되어 있다. 여기서, 양극으로서 기능하는 제 1 전극(613)에 사용되는 재료로서는, 일함수가 큰 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, ITO막, 또는 실리콘을 함유한 인듐 주석 산화물막, 2 내지 20wt%의 산화 아연을 포함한 산화 인듐막, 질화 타이타늄막, 크로뮴막, 텅스텐막, Zn막, Pt막 등의 단층막 외에, 질화 타이타늄막과 알루미늄을 주성분으로 하는 막의 적층, 질화 타이타늄막과 알루미늄을 주성분으로 하는 막과 질화 타이타늄막의 3층 구조 등을 사용할 수 있다. 또한, 적층 구조로 하면, 배선으로서의 저항도 낮고, 양호한 옴 접촉(ohmic contact)이 얻어지며, 또한 양극으로서도 기능시킬 수 있다.
또한, EL층(616)은 증착 마스크를 사용하는 증착법, 잉크젯법, 스핀 코팅법 등, 다양한 방법으로 형성된다. EL층(616)은 실시형태 1에서 설명한 바와 같은 구성을 포함한다. 또한, EL층(616)을 구성하는 다른 재료로서 저분자 화합물 또는 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머를 포함함)을 사용하여도 좋다.
또한, EL층(616) 위에 형성되고 음극으로서 기능하는 제 2 전극(617)에 사용하는 재료로서는, 일함수가 작은 재료(Al, Mg, Li, Ca, 또는 이들의 합금이나 화합물(MgAg, MgIn, AlLi 등) 등)를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, EL층(616)에서 생긴 광이 제 2 전극(617)을 투과시키는 경우에는, 제 2 전극(617)으로서, 막 두께를 얇게 한 금속 박막과, 투명 도전막(ITO, 2 내지 20wt%의 산화 아연을 포함하는 산화 인듐, 실리콘을 함유한 인듐 주석 산화물, 산화 아연(ZnO) 등)의 적층을 사용하는 것이 좋다.
또한, 제 1 전극(613), EL층(616), 및 제 2 전극(617)으로 발광 소자가 형성되어 있다. 상기 발광 소자는 실시형태 1에 기재된 발광 소자이다. 또한, 화소부는 복수의 발광 소자가 형성되어 이루어져 있지만, 본 실시형태에서의 발광 장치에서는, 실시형태 1에 기재된 발광 소자와, 그 외의 구성을 가지는 발광 소자의 양쪽이 포함되어 있어도 좋다.
또한, 밀봉재(605)로 밀봉 기판(604)을 소자 기판(610)과 접합함으로써, 소자 기판(610), 밀봉 기판(604), 및 밀봉재(605)로 둘러싸인 공간(607)에 발광 소자(618)가 제공된 구조가 되어 있다. 또한, 공간(607)에는 충전재가 충전되어 있으며, 불활성 기체(질소나 아르곤 등)가 충전되는 경우 외에, 밀봉재로 충전되는 경우도 있다. 밀봉 기판에는 오목부를 형성하고 여기에 건조제를 제공함으로써 수분의 영향으로 인한 열화를 억제할 수 있어 바람직하다.
또한, 밀봉재(605)에는 에폭시계 수지나 유리 프릿(glass frit)을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 이들 재료는 가능한 한 수분이나 산소를 투과시키지 않는 재료인 것이 바람직하다. 또한, 밀봉 기판(604)에 사용하는 재료로서 유리 기판이나 석영 기판 외에, FRP(Fiber Reinforced Plastics), PVF(폴리바이닐플루오라이드), 폴리에스터, 또는 아크릴 등으로 이루어지는 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
도 2에는 도시되지 않았지만, 제 2 전극 위에 보호막을 제공하여도 좋다. 보호막은 유기 수지막이나 무기 절연막으로 형성되면 좋다. 또한, 밀봉재(605)가 노출된 부분을 덮도록 보호막이 형성되어 있어도 좋다. 또한, 보호막은 한 쌍의 기판의 표면 및 측면, 밀봉층, 절연층 등이 노출된 측면을 덮도록 제공될 수 있다.
보호막에는, 물 등의 불순물을 투과시키기 어려운 재료를 사용할 수 있다. 따라서, 물 등의 불순물이 외부로부터 내부로 확산되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
보호막을 구성하는 재료로서는 산화물, 질화물, 플루오린화물, 황화물, 삼원화합물, 금속, 또는 폴리머 등을 사용할 수 있고, 예를 들어, 산화 알루미늄, 산화 하프늄, 하프늄실리케이트, 산화 란타넘, 산화 실리콘, 타이타늄산 스트론튬, 산화 탄탈럼, 산화 타이타늄, 산화 아연, 산화 나이오븀, 산화 지르코늄, 산화 주석, 산화 이트륨, 산화 세륨, 산화 스칸듐, 산화 어븀, 산화 바나듐, 또는 산화 인듐 등을 포함하는 재료나, 질화 알루미늄, 질화 하프늄, 질화 실리콘, 질화 탄탈럼, 질화 타이타늄, 질화 나이오븀, 질화 몰리브데넘, 질화 지르코늄, 또는 질화 갈륨 등을 포함하는 재료, 타이타늄 및 알루미늄을 포함하는 질화물, 타이타늄 및 알루미늄을 포함하는 산화물, 알루미늄 및 아연을 포함하는 산화물, 망가니즈 및 아연을 포함하는 황화물, 세륨 및 스트론튬을 포함하는 황화물, 어븀 및 알루미늄을 포함하는 산화물, 이트륨 및 지르코늄을 포함하는 산화물 등을 포함하는 재료를 사용할 수 있다.
보호막은 단차 피복성(step coverage)이 양호한 성막 방법을 이용하여 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 방법 중 하나에, 원자층 퇴적(ALD: Atomic Layer Deposition)법이 있다. ALD법을 사용하여 형성할 수 있는 재료를 보호막에 사용하는 것이 바람직하다. ALD법을 사용함으로써, 치밀하고, 크랙이나 핀홀 등의 결함이 저감된, 또는 균일한 두께를 가지는 보호막을 형성할 수 있다. 또한, 보호막을 형성할 때에 가공 부재에 가해지는 손상을 저감할 수 있다.
예를 들어, ALD법을 사용하여 보호막을 형성함으로써, 복잡한 요철 형상을 가지는 표면이나, 터치 패널의 상면, 측면, 및 이면에, 균일하며 결함이 적은 보호막을 형성할 수 있다.
상술한 바와 같이 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 사용하여 제작된 발광 장치를 얻을 수 있다.
본 실시형태에서의 발광 장치는 실시형태 1에 기재된 발광 소자가 사용되기 때문에, 양호한 특성을 가진 발광 장치를 얻을 수 있다. 구체적으로는, 실시형태 1에 기재된 발광 소자는 수명이 긴 발광 소자이기 때문에, 신뢰성이 양호한 발광 장치로 할 수 있다. 또한, 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 사용한 발광 장치는 발광 효율이 양호하기 때문에, 소비전력이 작은 발광 장치로 할 수 있다.
도 3에는 백색 발광을 나타내는 발광 소자를 형성하고, 착색층(컬러 필터) 등을 제공함으로써 풀 컬러화시킨 발광 장치의 예를 도시하였다. 도 3의 (A)에는 기판(1001), 하지 절연막(1002), 게이트 절연막(1003), 게이트 전극(1006, 1007, 1008), 제 1 층간 절연막(1020), 제 2 층간 절연막(1021), 주변부(1042), 화소부(1040), 구동 회로부(1041), 발광 소자의 제 1 전극(1024W, 1024R, 1024G, 1024B), 격벽(1025), EL층(1028), 발광 소자의 제 2 전극(1029), 밀봉 기판(1031), 밀봉재(1032) 등이 도시되어 있다.
또한, 도 3의 (A)에서는 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 청색 착색층(1034B))이 투명한 기재(1033)에 제공되어 있다. 또한, 블랙 매트릭스(1035)를 더 제공하여도 좋다. 착색층 및 블랙 매트릭스가 제공된 투명한 기재(1033)는, 위치를 맞추어 기판(1001)에 고정된다. 또한, 착색층 및 블랙 매트릭스(1035)는 오버 코트층(1036)으로 덮여 있다. 또한, 도 3의 (A)에서 광이 착색층을 투과하지 않고 외부로 사출되는 발광층과, 광이 각 색의 착색층을 투과하여 외부로 사출되는 발광층이 있고, 착색층을 투과하지 않는 광은 백색, 착색층을 투과하는 광은 적색, 녹색, 청색이 되므로, 4색의 화소로 영상을 표현할 수 있다.
도 3의 (B)에서는 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 청색 착색층(1034B))을 게이트 절연막(1003)과 제 1 층간 절연막(1020) 사이에 형성하는 예를 도시하였다. 이와 같이, 착색층은 기판(1001)과 밀봉 기판(1031) 사이에 제공되어도 좋다.
또한, 상술한 발광 장치는, FET가 형성된 기판(1001) 측으로 광이 추출되는 구조(보텀 이미션형)의 발광 장치로 하였지만, 밀봉 기판(1031) 측으로 광이 추출되는 구조(톱 이미션형)의 발광 장치로 하여도 좋다. 톱 이미션형 발광 장치의 단면도를 도 4에 도시하였다. 이 경우, 기판(1001)에는, 광을 투과시키지 않는 기판을 사용할 수 있다. FET와 발광 소자의 양극을 접속시키는 접속 전극을 제작할 때까지는 보텀 이미션형 발광 장치와 마찬가지로 형성한다. 그 후, 전극(1022)을 덮도록 제 3 층간 절연막(1037)을 형성한다. 이 절연막은 평탄화의 역할을 하여도 좋다. 제 3 층간 절연막(1037)은 제 2 층간 절연막과 같은 재료 외에도, 다른 공지의 재료를 사용하여 형성될 수 있다.
발광 소자의 제 1 전극(1024W, 1024R, 1024G, 1024B)은 여기서는 양극으로 하지만, 음극이어도 좋다. 또한, 도 4와 같은 톱 이미션형 발광 장치인 경우, 제 1 전극을 반사 전극으로 하는 것이 바람직하다. EL층(1028)의 구성은 실시형태 1에서의 EL층(103)으로 설명한 것과 같은 구성으로 하고, 또한 백색 발광을 얻을 수 있는 소자 구조로 한다.
도 4와 같은 톱 이미션형 구조에서는, 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 청색 착색층(1034B))을 제공한 밀봉 기판(1031)으로 밀봉할 수 있다. 밀봉 기판(1031)에는 화소와 화소 사이에 위치하도록 블랙 매트릭스(1035)를 제공하여도 좋다. 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 청색 착색층(1034B))이나 블랙 매트릭스는 오버 코트층(1036)으로 덮여 있어도 좋다. 또한 밀봉 기판(1031)은 투광성을 가지는 기판을 사용하는 것으로 한다. 또한, 여기서는 적색, 녹색, 청색, 및 백색의 4색을 사용하여 풀 컬러 표시를 수행하는 예를 제시하였지만 특별히 한정되지 않고, 적색, 황색, 녹색, 청색의 4색이나, 적색, 녹색, 청색의 3색으로 풀 컬러 표시를 수행하여도 좋다.
톱 이미션형 발광 장치에서는 마이크로캐비티 구조의 적용을 적합하게 행할 수 있다. 마이크로캐비티 구조를 가지는 발광 소자는, 제 1 전극을 반사 전극으로, 제 2 전극을 반투과·반반사 전극으로 함으로써 얻을 수 있다. 반사 전극과 반투과·반반사 전극 사이에는 적어도 EL층을 가지고, 적어도 발광 영역이 되는 발광층을 가진다.
또한, 반사 전극은, 가시광의 반사율이 40% 내지 100%, 바람직하게는 70% 내지 100%이고, 또한 이의 저항률이 1×10-2Ωcm 이하인 막으로 한다. 또한, 반투과·반반사 전극은, 가시광의 반사율이 20% 내지 80%, 바람직하게는 40% 내지 70%이고, 또한 이의 저항률이 1×10-2Ωcm 이하인 막으로 한다.
EL층에 포함되는 발광층으로부터 사출되는 발광은 반사 전극과 반투과·반반사 전극에 의하여 반사되어 공진된다.
상기 발광 소자는, 투명 도전막이나 상술한 복합 재료, 캐리어 수송 재료 등의 두께를 변경함으로써 반사 전극과 반투과·반반사 전극 사이의 광학적 거리를 변화시킬 수 있다. 이로써, 반사 전극과 반투과·반반사 전극 사이에서, 공진하는 파장의 광을 강화시키고, 공진하지 않는 파장의 광을 감쇠시킬 수 있다.
또한, 반사 전극에 의하여 반사되어 되돌아온 광(제 1 반사광)은 발광층으로부터 반투과·반반사 전극에 직접 입사하는 광(제 1 입사광)과 큰 간섭을 일으키기 때문에, 반사 전극과 발광층의 광학적 거리를 (2n-1)λ/4(단, n은 1 이상의 자연수, λ는 증폭하고자 하는 발광의 파장)로 조절하는 것이 바람직하다. 상기 광학적 거리를 조절함으로써, 제 1 반사광과 제 1 입사광의 위상을 맞추어 발광층으로부터의 발광을 더 증폭시킬 수 있다.
또한, 상기 구성에서는, EL층에 복수의 발광층을 가지는 구조이어도, 단일의 발광층을 가지는 구조이어도 좋고, 예를 들어, 상술한 탠덤형 발광 소자의 구성과 조합하여, 하나의 발광 소자에, 전하 발생층을 끼워 복수의 EL층을 제공하고, 각 EL층에 단수 또는 복수의 발광층을 형성하는 구성에 적용하여도 좋다.
마이크로캐비티 구조를 가짐으로써 특정 파장의 정면 방향에서의 발광 강도를 높일 수 있기 때문에, 저소비전력화를 도모할 수 있다. 또한, 적색, 황색, 녹색, 청색의 4색의 부화소로 영상을 표시하는 발광 장치의 경우, 황색 발광에 의한 휘도 향상 효과에 더하여, 모든 부화소에서 각 색의 파장에 맞는 마이크로캐비티 구조를 적용할 수 있기 때문에, 양호한 특성의 발광 장치로 할 수 있다.
본 실시형태에서의 발광 장치는 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 사용하기 때문에, 양호한 특성을 가진 발광 장치를 얻을 수 있다. 구체적으로는, 실시형태 1에 기재된 발광 소자는 수명이 긴 발광 소자이기 때문에, 신뢰성이 양호한 발광 장치로 할 수 있다. 또한, 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 사용한 발광 장치는 발광 효율이 양호하기 때문에, 소비전력이 작은 발광 장치로 할 수 있다.
여기까지는, 액티브 매트릭스형 발광 장치에 대하여 설명하였지만, 이하에서는 패시브 매트릭스형 발광 장치에 대하여 설명한다. 도 5에는 본 발명을 적용하여 제작한 패시브 매트릭스형 발광 장치를 도시하였다. 또한, 도 5의 (A)는 발광 장치를 도시한 사시도, 도 5의 (B)는 도 5의 (A)를 X-Y를 따라 자른 단면도이다. 도 5에서, 기판(951) 위에는, 전극(952)과 전극(956) 사이에 EL층(955)이 제공되어 있다. 전극(952)의 단부는 절연층(953)으로 덮여 있다. 그리고, 절연층(953) 위에는 격벽층(954)이 제공되어 있다. 격벽층(954)의 측벽은, 기판면에 가까워질수록, 한쪽 측벽과 다른 쪽의 측벽 사이의 간격이 좁아지는 경사를 가진다. 즉, 격벽층(954)의 짧은 변 방향의 단면은 사다리꼴 형상이고, 저변(절연층(953)의 면 방향과 같은 방향을 향하고 절연층(953)과 접촉하는 변)이 상변(절연층(953)의 면 방향과 같은 방향을 향하고 절연층(953)과 접촉하지 않는 변)보다 짧다. 이와 같이 격벽층(954)을 제공함으로써, 정전기 등에 기인한 발광 소자의 불량을 방지할 수 있다. 또한, 패시브 매트릭스형 발광 장치에서도, 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 사용하기 때문에, 신뢰성이 양호한 발광 장치 또는 소비전력이 작은 발광 장치로 할 수 있다.
상술한 발광 장치는 매트릭스 형태로 배치된 다수의 미소한 발광 소자를 각각 제어하는 것이 가능하기 때문에, 화상의 표현을 수행하는 표시 장치로서 바람직하게 이용할 수 있는 발광 장치이다.
또한, 본 실시형태는 다른 실시형태와 자유로이 조합할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는, 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 조명 장치로서 사용하는 예를 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6의 (B)는 조명 장치의 상면도이고, 도 6의 (A)는 도 6의 (B)에서의 e-f 단면도이다.
본 실시형태에 따른 조명 장치는, 지지체인 투광성을 가지는 기판(400) 위에 제 1 전극(401)이 형성되어 있다. 제 1 전극(401)은 실시형태 1에서의 제 1 전극(101)에 상당한다. 제 1 전극(401) 측으로부터 발광을 추출하는 경우, 제 1 전극(401)은 투광성을 가지는 재료로 형성한다.
제 2 전극(404)에 전압을 공급하기 위한 패드(412)가 기판(400) 위에 형성된다.
제 1 전극(401) 위에는 EL층(403)이 형성되어 있다. EL층(403)은, 실시형태 1에서의 EL층(103)의 구성 또는 발광 유닛(511, 512) 및 전하 발생층(513)을 조합한 구성에 상당한다. 또한, 이들 구성에 대해서는 상기 기재를 참조하기 바란다.
EL층(403)을 덮도록 제 2 전극(404)을 형성한다. 제 2 전극(404)은 실시형태 1에서의 제 2 전극(102)에 상당한다. 발광을 제 1 전극(401) 측으로부터 추출하는 경우, 제 2 전극(404)은 반사율이 높은 재료로 형성된다. 제 2 전극(404)은 패드(412)와 접속됨으로써 전압이 공급된다.
상술한 바와 같이, 제 1 전극(401), EL층(403), 및 제 2 전극(404)을 가지는 발광 소자를, 본 실시형태에 기재된 조명 장치는 가진다. 상기 발광 소자는 발광 효율이 높기 때문에, 본 실시형태에 따른 조명 장치를 소비전력이 작은 조명 장치로 할 수 있다.
이상의 구성을 가지는 발광 소자가 형성된 기판(400)과, 밀봉 기판(407)을, 밀봉재(405, 406)를 사용하여 고착하여, 밀봉함으로써 조명 장치가 완성된다. 밀봉재(405, 406)는 어느 한쪽만을 사용하여도 좋다. 또한, 내측의 밀봉재(406)(도 6의 (B)에는 도시되지 않았음)에는 건조제를 혼합시킬 수도 있고, 이로써 수분을 흡착시킬 수 있어 신뢰성의 향상으로 이어진다.
또한, 패드(412)와 제 1 전극(401)의 일부를 밀봉재(405, 406) 밖으로 연장시켜 제공함으로써 외부 입력 단자로 할 수 있다. 또한, 그 위에 컨버터 등을 탑재한 IC칩(420) 등을 제공하여도 좋다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태에 기재된 조명 장치는 실시형태 1에 기재된 발광 소자가 EL 소자에 사용되고, 신뢰성이 양호한 발광 장치로 할 수 있다. 또한, 소비전력이 작은 발광 장치로 할 수 있다.
(실시형태 5)
본 실시형태에서는, 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 그 일부에 포함하는 전자 기기의 예에 대하여 설명한다. 실시형태 1에 기재된 발광 소자는 수명이 양호하고 신뢰성이 양호한 발광 소자이다. 이 결과, 본 실시형태에 기재된 전자 기기는 신뢰성이 양호한 발광부를 가지는 전자 기기로 할 수 있다.
상기 발광 소자를 적용한 전자 기기로서 예를 들어, 텔레비전 장치(텔레비전 또는 텔레비전 수신기라고도 함), 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라, 디지털 액자, 휴대 전화기(휴대 전화, 휴대 전화 장치라고도 함), 휴대형 게임기, 휴대 정보 단말, 음향 재생 장치, 파친코기 등의 대형 게임기 등을 들 수 있다. 이들 전자 기기의 구체적인 예를 이하에 나타낸다.
도 7의 (A)는 텔레비전 장치의 일례를 도시한 것이다. 텔레비전 장치는, 하우징(7101)에 표시부(7103)가 제공되어 있다. 또한, 여기서는, 스탠드(7105)에 의하여 하우징(7101)을 지지한 구성을 도시하였다. 표시부(7103)에 의하여 영상을 표시할 수 있고, 표시부(7103)는 실시형태 1에 기재된 발광 소자가 매트릭스 형태로 배열되어 구성되어 있다.
텔레비전 장치의 조작은 하우징(7101)이 가지는 조작 스위치나 별도의 리모트 컨트롤러(7110)로 수행할 수 있다. 리모트 컨트롤러(7110)가 가지는 조작 키(7109)에 의하여, 채널이나 음량을 조작할 수 있고, 표시부(7103)에 표시되는 영상을 조작할 수 있다. 또한, 리모트 컨트롤러(7110)에, 상기 리모트 컨트롤러(7110)로부터 출력되는 정보를 표시하는 표시부(7107)를 제공하는 구성으로 하여도 좋다.
또한, 텔레비전 장치는 수신기나 모뎀 등을 가진 구성으로 한다. 수신기에 의하여 일반 텔레비전 방송을 수신할 수 있고, 또한 모뎀을 통하여 유선 또는 무선 에 의하여 통신 네트워크에 접속함으로써, 단방향(송신자로부터 수신자로) 또는 쌍방향(송신자와 수신자 간, 또는 수신자들끼리 등)의 정보 통신을 하는 것도 가능하다.
도 7의 (B1)은 컴퓨터이며, 본체(7201), 하우징(7202), 표시부(7203), 키보드(7204), 외부 접속 포트(7205), 포인팅 디바이스(7206) 등을 포함한다. 또한, 이 컴퓨터는, 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 매트릭스 형태로 배열하여 표시부(7203)에 사용함으로써 제작된다. 도 7의 (B1)의 컴퓨터는, 도 7의 (B2)와 같은 형태이어도 좋다. 도 7의 (B2)의 컴퓨터는, 키보드(7204), 포인팅 디바이스(7206) 대신에 제 2 표시부(7210)가 제공되어 있다. 제 2 표시부(7210)는 터치 패널식이고, 제 2 표시부(7210)에 표시된 입력용 표시를 손가락이나 전용 펜으로 조작함으로써 입력할 수 있다. 또한, 제 2 표시부(7210)는 입력용 표시뿐만 아니라 기타 화상을 표시할 수도 있다. 또한, 표시부(7203)도 터치 패널이어도 좋다. 2개의 화면이 힌지로 연결되어 있기 때문에, 수납 시나 운반 시에 화면이 손상되거나 파손되는 등의 사고의 발생도 방지할 수 있다.
도 7의 (C)는 휴대형 게임기이며, 하우징(7301)과 하우징(7302)의 2개의 하우징으로 구성되어 있고, 연결부(7303)에 의하여 개폐 가능하게 연결되어 있다. 하우징(7301)에는, 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 매트릭스 형태로 배열하여 제작한 표시부(7304)가 제공되고, 하우징(7302)에는 표시부(7305)가 제공되어 있다. 또한, 도 7의 (C)에 도시된 휴대형 게임기는, 이 외에, 스피커부(7306), 기록 매체 삽입부(7307), LED 램프(7308), 입력 수단(조작 키(7309), 접속 단자(7310), 센서(7311)(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액체, 자기, 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도(硬度), 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새, 또는 적외선을 측정하는 기능을 포함하는 것), 마이크로폰(7312)) 등을 가진다. 휴대형 게임기의 구성이 상술한 구성에 한정되지 않는 것은 말할 나위 없고, 적어도 표시부(7304) 및 표시부(7305) 중 양쪽 또는 한쪽에 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 매트릭스 형태로 배열하여 제작한 표시부를 사용하면 좋고, 기타 부속 설비가 적절히 제공된 구성으로 할 수 있다. 도 7의 (C)에 도시된 휴대형 게임기는, 기록 매체에 기록되어 있는 프로그램 또는 데이터를 판독하여 표시부에 표시하는 기능이나, 다른 휴대형 게임기와 무선 통신을 수행하여 정보를 공유하는 기능을 가진다. 또한, 도 7의 (C)에 도시된 휴대형 게임기가 가지는 기능은 이에 한정되지 않고, 다양한 기능을 가질 수 있다.
도 7의 (D)는 휴대 단말의 일례를 도시한 것이다. 휴대 전화기는 하우징(7401)에 제공된 표시부(7402) 외에, 조작 버튼(7403), 외부 접속 포트(7404), 스피커(7405), 마이크로폰(7406) 등을 가진다. 또한, 휴대 전화기(7400)는 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 매트릭스 형태로 배열하여 제작된 표시부(7402)를 가진다.
도 7의 (D)에 도시된 휴대 단말은, 표시부(7402)를 손가락 등으로 터치함으로써 정보를 입력할 수 있는 구성으로 할 수도 있다. 이 경우, 전화를 걸거나 메일을 작성하는 등의 조작은 표시부(7402)를 손가락 등으로 터치함으로써 수행할 수 있다.
표시부(7402)의 화면에는 주로 3가지 모드가 있다. 제 1 모드는 화상의 표시를 주로 하는 표시 모드이고, 제 2 모드는 문자 등의 정보의 입력을 주로 하는 입력 모드이다. 제 3 모드는 표시 모드와 입력 모드의 2가지 모드가 혼합된 표시+입력 모드이다.
예를 들어, 전화를 걸거나 메일을 작성하는 경우에는, 표시부(7402)를 문자의 입력을 주로 하는 문자 입력 모드로 하여, 화면에 표시시킨 문자의 입력 조작을 수행하면 좋다. 이 경우, 표시부(7402)의 화면의 대부분에 키보드 또는 번호 버튼을 표시시키는 것이 바람직하다.
또한, 휴대 단말 내부에 자이로스코프(gyroscope)나 가속도 센서 등 기울기를 검출하는 센서를 가지는 검출 장치를 제공함으로써, 휴대 단말의 방향(세로인지 가로인지)을 판단하여 표시부(7402)의 화면 표시를 자동적으로 전환하도록 할 수 있다.
또한, 화면 모드의 전환은, 표시부(7402)를 터치함으로써, 또는 하우징(7401)의 조작 버튼(7403)을 조작함으로써 수행된다. 또한, 표시부(7402)에 표시되는 화상의 종류에 따라 전환하도록 할 수도 있다. 예를 들어, 표시부에 표시하는 화상 신호가 동영상 데이터이면 표시 모드, 텍스트 데이터이면 입력 모드로 전환한다.
또한, 입력 모드에서, 표시부(7402)의 광 센서로 검출되는 신호를 검지하고, 표시부(7402)의 터치 조작에 의한 입력이 일정 기간 없는 경우에는, 화면 모드를 입력 모드로부터 표시 모드로 전환하도록 제어하여도 좋다.
표시부(7402)는, 이미지 센서로서 기능시킬 수도 있다. 예를 들어, 표시부(7402)를 손바닥이나 손가락으로 터치하여 손바닥 무늬나 지문 등을 촬상함으로써, 본인 인증을 수행할 수 있다. 또한, 표시부에 근적외광을 발광하는 백라이트 또는 근적외광을 발광하는 센싱용 광원을 사용하면, 손가락 정맥, 손바닥 정맥 등을 촬상할 수도 있다.
또한, 본 실시형태에 나타내어지는 구성은, 실시형태 1 내지 실시형태 5에 나타내어진 구성을 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
상술한 바와 같이 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 가진 발광 장치의 적용 범위는 매우 넓으며, 이 발광 장치를 다양한 분야의 전자 기기에 적용할 수 있다. 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 사용함으로써 신뢰성이 높은 전자 기기를 얻을 수 있다.
도 8은 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 백라이트에 적용한 액정 표시 장치의 일례이다. 도 8에 도시된 액정 표시 장치는 하우징(901), 액정층(902), 백라이트 유닛(903), 및 하우징(904)을 가지고, 액정층(902)은 드라이버 IC(905)와 접속된다. 또한, 백라이트 유닛(903)에는 실시형태 1에 기재된 발광 소자가 사용되어 있고, 단자(906)에 의하여 전류가 공급되어 있다.
실시형태 1에 기재된 발광 소자를 액정 표시 장치의 백라이트에 적용함으로써, 소비전력이 저감된 백라이트를 얻을 수 있다. 또한, 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 사용함으로써, 면발광의 조명 장치를 제작할 수 있고, 또한 대면적화도 가능하다. 이로써, 백라이트의 대면적화가 가능하고, 액정 표시 장치의 대면적화도 가능하게 된다. 또한, 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 적용한 발광 장치는 종래와 비교하여 두께를 얇게 할 수 있기 때문에, 표시 장치의 박형화도 가능하게 된다.
도 9는 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 조명 장치인 전기 스탠드에 사용한 예이다. 도 9에 도시된 전기 스탠드는 하우징(2001)과 광원(2002)을 가지고, 광원(2002)으로서는 실시형태 4에 기재된 조명 장치를 사용하여도 좋다.
도 10은 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 실내의 조명 장치(3001)로서 사용한 예이다. 실시형태 1에 기재된 발광 소자는 신뢰성이 높은 발광 소자이기 때문에, 신뢰성이 높은 조명 장치로 할 수 있다. 또한, 실시형태 1에 기재된 발광 소자는 대면적화가 가능하기 때문에, 대면적 조명 장치로서 사용할 수 있다. 또한, 실시형태 1에 기재된 발광 소자는 박형이기 때문에, 박형화된 조명 장치로서 사용하는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 조명 시스템 1을 도면을 사용하여 구체적으로 설명한다. 도 30은 본 발명의 조명 시스템 1의 기능 블록도이다.
조명 시스템 1은 적어도 제어부 2, 센서부 3, 조명부 4로 구성된다. 또한, 조명부 4는 복수의 발광 장치부 6을 가진다. 또한, 데이터 베이스 5를 가져도 좋다. 데이터 베이스 5는 클라우드 등 인터넷을 경유한 것이어도 좋다.
제어부 2는 센서부 3에서의 검지 결과나 데이터 베이스 5의 정보 등을 바탕으로 발광 장치 6의 발광 강도를 각각 설정한다.
여기서 발광 장치 6은 복수의 그룹으로 나누어진다. 따라서, 제어부 2는 그룹마다 개별적으로 발광 강도를 설정하고, 발광 장치부 6에 포함되는 발광 소자를 구동한다. 발광 소자는 전류 구동 소자이기 때문에 흐르는 전류를 제어함으로써 발광 강도를 설정할 수 있다.
센서부 3은 이용자의 존재 및 그 위치를 검지하고, 제어부 2에 정보를 제공함으로써 적절한 휘도로 발광 장치부 6을 구동한다. 즉, 조명 시스템 1은 센서부 3이 이용자의 존재 및 그 위치를 검지함으로써 발광을 시작시키거나 그 발광 강도를 변화시킨다. 이용자의 이동에 따라 발광 장치부 6에 포함되는 복수의 발광 소자의 발광 강도를 축차적으로 변화시키면, 필요한 부분에서 적절한 밝기를 유지하면서 전력의 소비를 저감할 수 있다. 이용자의 검지는 적외선 센서 등 공지의 방법에 의하여 수행되면 좋다.
센서부 3에서는 주위의 밝기를 검지하고 조명 시스템 1이 비추는 에리어의 불의 밝기를 제어하여도 좋다. 이용자가 존재하지 않은 경우에는 필요 최소한의 휘도로 켜짐으로써 이용자가 상기 에리어에 들어갔을 때 어둡게 느끼는 것에 대한 불안감이나 불쾌감을 일으키지 않고, 전력 사용량을 최소한으로 억제할 수 있다. 밝기 설정은 미리 검지된 밝기에 대응된 발광 강도가 제어부 2에 설정되어 있어도 좋고, 데이터 베이스 5를 참조하여 검지된 밝기에 대응되는 발광 강도를 결정하여도 좋다. 상기 밝기를 감지하기 위한 센서는 공지의 광 센서를 사용하면 좋다.
검지부 3은 IC 태그로부터의 신호를 검지할 수 있도록 하여도 좋다. IC 태그에 의하여 이용자의 속성의 검지 또는 판별을 행하고 발광 소자의 발광 강도를 적절히 변경할 수 있다. 가야 할 방향의 발광 장치가 밝게, 가지 말아야 할 방향의 발광 장치가 어둡게 켜짐으로써 이용자를 유도할 수도 있다. 이용자의 유도는 이용자의 위치를 검지하는 센서와 IC 태그 등에 의한 이용자의 속성의 검지 또는 판별을 적용함으로써 가능하게 된다. IC 태그에 의하여 이용자의 속성 또는 판별을 행하고, 데이터 베이스 5를 참조함으로써 적절한 발광 강도의 설정 및 유도를 행할 수 있다. 유도를 위한 불의 밝기는 주위의 밝기나 이용자에 따라 그 인식 용이성이 변화되기 때문에 상술한 밝기를 감지하는 센서와 함께 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 발광 장치부 6에 포함되는 발광 소자를 복수의 상이한 색을 나타내는 발광 소자의 집합으로 한 경우에는, 밝기뿐만 아니라 그 발광색으로 복수의 사람의 유도를 동시에 할 수도 있다. 즉, 미리 알린 색, 예를 들어 어떤 사람은 적색, 어떤 사람은 청색 방향으로 가는 것을 전달한 후에, 적절한 방향으로, 상기 발광색으로 진로를 나타냄으로써 동시의 복수의 이용자의 유도를 할 수 있다. 또한, 발광색에 관해서는 에리어 컬러이어도 좋지만, RGB 3색을 어느 정도 정세(精細)한 매트릭스 형태로 배치함으로써 복수의 사람의 유도가 불필요한 경우에는 조명으로서 자연스러운 백색으로 발광하고, 많은 사람의 유도가 필요한 경우에는 식별 가능한 복수의 발광색으로 많은 사람의 유도가 가능하게 된다.
이러한 조명 시스템을 사용함으로써, 예를 들어 병원에서의 검사 순서나 건강 진단 순서를 한 명씩 확실하게 유도하는 것이 가능하게 된다. 또한, 문자를 사용하지 않기 때문에 시력이 약한 이용자나 그 나라의 문자를 읽을 수 없는 이용자도 확실하게 유도할 수 있다.
실시형태 1에 기재된 발광 소자는, 자동차의 앞유리나 대시보드(dashboard)에도 탑재될 수 있다. 도 11에 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 자동차의 앞유리나 대시보드에 사용하는 일 형태를 도시하였다. 표시 영역(5000) 내지 표시 영역(5005)은 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 사용하여 제공된 표시이다.
표시 영역(5000)과 표시 영역(5001)은 자동차의 앞유리에 제공된 실시형태 1에 기재된 발광 소자가 탑재된 표시 장치이다. 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 제 1 전극과 제 2 전극이 투광성을 가지는 전극으로 제작함으로써, 반대 측이 비쳐 보이는, 소위 시스루 상태의 표시 장치로 할 수 있다. 시스루 상태의 표시이면, 자동차의 앞유리에 설치하여도 시계(視界)를 방해하지 않고 설치할 수 있다. 또한, 구동을 위한 트랜지스터 등을 제공하는 경우에는, 유기 반도체 재료를 사용한 유기 트랜지스터나 산화물 반도체를 사용한 트랜지스터 등, 투광성을 가지는 트랜지스터를 사용하면 좋다.
표시 영역(5002)은, 필러(pillar) 부분에 제공된 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 탑재한 표시 장치이다. 표시 영역(5002)에는 차체에 제공된 촬상 수단으로부터의 영상을 표시함으로써, 필러로 차단된 시계를 보완할 수 있다. 또한, 마찬가지로, 대시보드 부분에 제공된 표시 영역(5003)은 차체로 차단된 시계를 자동차의 외측에 제공된 촬상 수단으로부터의 영상을 표시함으로써 사각을 보완하여 안전성을 높일 수 있다. 보이지 않는 부분을 보완하도록 영상을 표시함으로써, 더 자연스럽게 위화감 없이 안전을 확인할 수 있다.
표시 영역(5004)이나 표시 영역(5005)은 내비게이션 정보, 속도계나 회전계, 주행 거리, 연료, 기어 상태, 에어컨디셔너의 설정 등, 기타 다양한 정보를 제공할 수 있다. 표시는, 사용자의 취향에 따라, 적절히 그 표시 항목이나 레이아웃을 변경할 수 있다. 또한, 이들 정보는 표시 영역(5000) 내지 표시 영역(5003)에도 제공할 수 있다. 또한, 표시 영역(5000) 내지 표시 영역(5005)은 조명 장치로서 사용될 수도 있다.
도 12의 (A) 및 (B)는 반으로 접을 수 있는 태블릿형 단말의 일례이다. 도 12의 (A)는 펼친 상태를 도시한 것이며, 태블릿형 단말은 하우징(9630), 표시부(9631a), 표시부(9631b), 표시 모드 전환 스위치(9034), 전원 스위치(9035), 전력 절약 모드 전환 스위치(9036), 클래스프(9033), 조작 스위치(9038)를 가진다. 또한, 상기 태블릿형 단말은, 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 가진 발광 장치를 표시부(9631a) 및 표시부(9631b) 중 한쪽 또는 양쪽에 사용함으로써 제작된다.
표시부(9631a)의 일부를 터치 패널 영역(9632a)으로 할 수 있고, 표시된 조작 키(9637)를 터치함으로써 데이터를 입력할 수 있다. 또한, 표시부(9631a)에 있어서, 일례로 절반 영역이 표시 기능만을 가지는 구성, 나머지 절반 영역이 터치 패널의 기능을 가지는 구성을 도시하였지만 이 구성에 한정되지 않는다. 표시부(9631a)의 모든 영역을 터치 패널의 기능을 가지는 구성으로 하여도 좋다. 예를 들어, 표시부(9631a)의 전체 면에 키보드 버튼을 표시시켜 터치 패널로 하고, 표시부(9631b)를 표시 화면으로서 사용할 수 있다.
또한, 표시부(9631b)에서도 표시부(9631a)와 마찬가지로, 표시부(9631b)의 일부를 터치 패널 영역(9632b)으로 할 수 있다. 또한, 터치 패널의 키보드 표시 전환 버튼(9639)이 표시되어 있는 위치를 손가락이나 스타일러스 등으로 터치함으로써 표시부(9631b)에 키보드 버튼을 표시시킬 수 있다.
또한, 터치 패널 영역(9632a)과 터치 패널 영역(9632b)에 대하여 동시에 터치 입력할 수도 있다.
또한, 표시 모드 전환 스위치(9034)는 세로 표시 또는 가로 표시 등 표시 방향의 전환, 흑백 표시나 컬러 표시의 전환 등을 선택할 수 있다. 전력 절약 모드 전환 스위치(9036)는, 태블릿형 단말에 내장된 광 센서로 검출되는 사용 시의 외광의 광량에 따라 표시의 휘도를 최적화할 수 있다. 태블릿형 단말은 광 센서뿐만 아니라 자이로스코프나 가속도 센서 등 기울기를 검출하는 센서 등 다른 검출 장치를 내장시켜도 좋다.
또한, 도 12의 (A)에서는 표시부(9631b)와 표시부(9631a)의 표시 면적이 같은 예를 도시하였지만, 특별히 한정되지 않고, 한쪽의 크기와 다른 한쪽의 크기가 상이하여도 좋고, 표시의 품질도 상이하여도 좋다. 예를 들어, 한쪽 표시 패널을 다른 한쪽 표시 패널보다 고정세(高精細)한 표시를 수행할 수 있는 표시 패널로 하여도 좋다.
도 12의 (B)는 닫은 상태이고, 본 실시형태에서는, 태블릿형 단말이 하우징(9630), 태양 전지(9633), 충방전 제어 회로(9634), 배터리(9635), DCDC 컨버터(9636)를 가지는 경우의 예를 도시하였다. 또한, 도 12의 (B)에서는 충방전 제어 회로(9634)의 일례로서 배터리(9635), DCDC 컨버터(9636)를 가지는 구성에 대하여 도시하였다.
또한, 태블릿형 단말은 반으로 접을 수 있기 때문에 사용하지 않을 때는 하우징(9630)을 닫은 상태로 할 수 있다. 따라서, 표시부(9631a) 및 표시부(9631b)를 보호할 수 있기 때문에 내구성이 우수하며 장기 사용의 관점에서 보아도 신뢰성이 우수한 태블릿형 단말을 제공할 수 있다.
또한, 이 외에도 도 12의 (A) 및 (B)에 도시된 태블릿형 단말은 다양한 정보(정지 화상, 동영상, 텍스트 화상 등)를 표시하는 기능, 달력, 날짜, 또는 시각 등을 표시부에 표시하는 기능, 표시부에 표시한 정보를 터치 입력으로 조작 또는 편집하는 터치 입력 기능, 다양한 소프트웨어(프로그램)에 의하여 처리를 제어하는 기능 등을 가질 수 있다.
태블릿형 단말의 표면에 장착된 태양 전지(9633)에 의하여, 전력을 터치 패널, 표시부, 또는 영상 신호 처리부 등에 공급할 수 있다. 또한, 태양 전지(9633)가 하우징(9630)의 하나의 면 또는 2개의 면에 제공되어 있으면 배터리(9635)의 충전을 효율적으로 수행하는 구성으로 할 수 있으므로 적합하다.
또한, 도 12의 (B)에 도시된 충방전 제어 회로(9634)의 구성 및 동작에 대하여 도 12의 (C)에 블록도를 도시하여 설명한다. 도 12의 (C)에는 태양 전지(9633), 배터리(9635), DCDC 컨버터(9636), 컨버터(9638), 스위치(SW1) 내지 (SW3), 및 표시부(9631)를 도시하였고, 배터리(9635), DCDC 컨버터(9636), 컨버터(9638), 스위치(SW1) 내지 (SW3)가 도 12의 (B)에 도시된 충방전 제어 회로(9634)에 대응하는 부분이 된다.
우선, 외광에 의하여 태양 전지(9633)로 발전되는 경우의 동작의 예에 대하여 설명한다. 태양 전지로 발전된 전력은, 배터리(9635)를 충전하기 위한 전압이 되도록 DCDC 컨버터(9636)에 의하여 승압 또는 강압된다. 그리고, 표시부(9631)의 동작에 태양 전지(9633)에 의하여 충전된 전력이 사용될 때에는 스위치(SW1)를 온으로 하여, 컨버터(9638)에 의하여 표시부(9631)에 필요한 전압으로 승압 또는 강압을 하게 된다. 또한, 표시부(9631)에서 표시하지 않을 때는 SW1을 오프로 하고 SW2를 온으로 함으로써 배터리(9635)를 충전하는 구성으로 하면 좋다.
또한, 태양 전지(9633)에 대해서는, 발전 수단의 일례로서 제시하였지만, 발전 수단은 특별히 한정되지 않고, 압전 소자(피에조 소자)나 열전 변환 소자(펠티에 소자) 등 다른 발전 수단에 의하여 배터리(9635)를 충전하는 구성이어도 좋다. 무선(비접촉)으로 전력을 송수신하여 충전하는 무접점 전력 전송 모듈이나, 또한 다른 충전 수단을 조합하여 수행하는 구성으로 하여도 좋고, 발전 수단을 가지지 않아도 된다.
또한, 상술한 표시부(9631)를 가지면 도 12에 도시된 형상의 태블릿형 단말에 한정되지 않는다.
또한, 도 13의 (A) 내지 (C)에, 접을 수 있는 휴대 정보 단말(9310)을 도시하였다. 도 13의 (A)에 펼친 상태의 휴대 정보 단말(9310)을 도시하였다. 도 13의 (B)에 펼친 상태 또는 접은 상태의 한쪽으로부터 다른 쪽으로 변화하는 도중의 상태의 휴대 정보 단말(9310)을 도시하였다. 도 13의 (C)에 접은 상태의 휴대 정보 단말(9310)을 도시하였다. 휴대 정보 단말(9310)은 접은 상태에서는 가반성이 우수하고, 펼친 상태에서는 이음매가 없고 넓은 표시 영역에 의하여 표시의 일람성(一覽性)이 우수하다.
표시 패널(9311)은 힌지(9313)로 연결된 3개의 하우징(9315)에 의하여 지지되어 있다. 또한, 표시 패널(9311)은 터치 센서(입력 장치)가 탑재된 터치 패널(입출력 장치)이어도 좋다. 또한, 표시 패널(9311)은, 힌지(9313)를 이용하여 2개의 하우징(9315) 사이에서 구부림으로써 휴대 정보 단말(9310)을 펼친 상태로부터 접은 상태로 가역적으로 변형시킬 수 있다. 본 발명의 일 형태인 발광 장치를 표시 패널(9311)에 사용할 수 있다. 표시 패널(9311)에서의 표시 영역(9312)은 접은 상태의 휴대 정보 단말(9310)의 측면에 위치하는 표시 영역이다. 표시 영역(9312)에는 정보 아이콘이나 사용 빈도가 높은 애플리케이션 및 프로그램의 바로가기 등을 표시할 수 있고, 정보의 확인이나 애플리케이션 등의 기동을 원활하게 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태인 다이벤조퓨란 골격 또는 다이벤조싸이오펜 골격이 아민의 질소에 직접적으로 또는 2가의 방향족 탄화수소기를 통하여 결합된 구조를 가지는 트라이아릴아민 화합물은, 유기 박막 태양 전지에 사용할 수 있다. 더 구체적으로는, 캐리어 수송성이 있기 때문에 캐리어 수송층, 캐리어 주입층에 사용할 수 있다. 또한, 억셉터성 물질과의 혼합막을 사용함으로써 전하 발생층으로서 사용할 수 있다. 또한, 광여기되기 때문에 발전층으로서 사용할 수 있다.
(실시예 1)
≪합성예 1≫
본 합성예에서는 아래의 구조식(101)으로 나타내어지는 N-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-N-페닐-4-바이페닐아민(약칭: mThBA1BP-II)의 합성법에 대하여 설명한다.
[화학식 34]
Figure pct00034
50mL 삼구 플라스크에 4-(3-브로모페닐)-다이벤조싸이오펜 1.7g(5mmol), N-페닐-4-바이페닐아민 1.2g(5mmol), 소듐 tert-뷰톡사이드 0.7g(7mmol), 비스(다이벤질리덴아세톤)팔라듐(0) 30mg(50μmol)을 넣고, 플라스크 내의 분위기를 질소 치환한 후, 탈수 자일렌 20mL를 첨가하였다. 이 혼합물을 감압하에서 교반하면서 탈기한 후, 트라이(tert-뷰틸)포스핀(10wt% 헥세인 용액) 0.3mL(150μmol)를 첨가하였다. 이 혼합물을 질소 분위기하 130℃에서 6.5시간 가열 교반하여 반응시켰다. 반응 후, 이 반응 혼합액에 톨루엔 250mL를 첨가하고, 플로리실, 셀라이트를 통하여 여과하였다. 얻어진 여과액을 농축하고 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(전개 용매 톨루엔:헥세인=1:4)에 의하여 정제를 행하였다. 얻어진 프랙션을 농축하고, 아세톤과 메탄올을 첨가하고 초음파를 가한 후, 재결정화시킨 결과 백색 분말을 수량 1.6g, 수율 64%로 얻었다. 상기 반응 스킴을 아래에 나타낸다.
[화학식 35]
Figure pct00035
실리카 겔 박층 크로마토그래피(TLC)에서의 Rf값(전개 용매 에틸 아세테이트:헥세인=1:10)은, 목적물이 0.48, 4-(3-브로모페닐)-다이벤조싸이오펜이 0.50, N-페닐-4-바이페닐아민이 0.30이었다.
얻으진 화합물을 핵자기 공명법(NMR)에 의하여 측정하였다. 아래에 측정 데이터를 나타낸다. 1H NMR(CDCl3, 300MHz):δ(ppm)=7.09(1H, t, J=7.5Hz), 7.23-7.66(21H, m), 7.83-7.86(1H, m), 8.13(1H, dd, J=1.5Hz, 7.8Hz), 8.17-8.20(1H, m).
또한, 1H NMR 차트를 도 14의 (A) 및 (B)에 나타내었다. 또한, 도 14의 (B)는 도 14의 (A)를 확대하여 나타낸 차트이다. 측정 결과로부터, 목적물인 mThBA1BP-II가 얻어진 것을 확인하였다.
또한, 얻어진 화합물의 분자량을 GC/MS 검출기(Thermo Fisher 제조, ITQ 1100 이온 트랩형 GCMS 시스템)에 의하여 측정하였다. 이에 의하여, 질량수 503(모드는 EI+)을 메인으로 하는 피크를 검출하여, 목적물이 얻어진 것을 확인하였다.
(실시예 2)
≪합성예 2≫
본 합성예에서는 아래의 구조식(100)으로 나타내어지는 N-[4-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-N-페닐-4-바이페닐아민(약칭: ThBA1BP-II)의 합성법에 대하여 설명한다.
[화학식 36]
Figure pct00036
실시예 1의 합성예 1에서 사용한 4-(3-브로모페닐)-다이벤조싸이오펜을, 4-(4-브로모페닐)-다이벤조싸이오펜으로 바꾸어 합성예 1과 마찬가지로 합성하여, 목적물의 백색 분말을 수량 1.4g, 수율 56%로 얻었다. 반응 스킴을 아래에 나타낸다.
[화학식 37]
Figure pct00037
실리카 겔 박층 크로마토그래피(TLC)에서의 Rf값(전개 용매 에틸 아세테이트:헥세인=1:10)은 목적물이 0.37, 4-(4-브로모페닐)-다이벤조싸이오펜이 0.51, N-페닐-4-바이페닐아민은 0.26이었다.
얻어진 화합물을 핵자기 공명법(NMR)에 의하여 측정하였다. 아래에 측정 데이터를 나타낸다. 1H NMR(CDCl3, 300MHz):δ(ppm)=7.06(1H, t, J=7.2Hz), 7.17(21H, m), 7.80-7.83(1H, m), 8.10-8.17(2H, m).
또한, 1H NMR 차트를 도 15의 (A) 및 (B)에 나태나었다. 또한, 도 15의 (B)는 도 15의 (A)를 확대하여 나타낸 차트이다. 측정 결과로부터, 목적물인 ThBA1BP-II가 얻어진 것을 확인하였다.
상기 화합물의 분자량을 GC/MS 검출기(Thermo Fisher 제조, ITQ 1100 이온 트랩형 GCMS 시스템)에 의하여 측정하였다. 이에 의하여, 질량수 503(모드는 EI+)을 메인으로 하는 피크를 검출하여, 목적물이 얻어진 것을 확인하였다.
(실시예 3)
≪합성예 3≫
본 합성예에서는 아래의 구조식으로 나타내어지는 N,N-비스[4-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-4-바이페닐아민(약칭: ThBB1BP-II)의 합성법에 대하여 설명한다.
[화학식 38]
Figure pct00038
100mL 삼구 플라스크에서 N,N-비스(4-브로모페닐)-4-바이페닐아민 1.5g(3mmmol), 다이벤조싸이오펜-4-보론산 1.3g(6mmol), 팔라듐 아세테이트(II) 13mg(60μmol), 트라이(o-톨릴)포스핀 37mg(120μmol), 톨루엔 30mL, 에탄올 5mL, 2mol/L 탄산 포타슘 수용액 5mL를 혼합하고, 상기 혼합물을 감압하에서 교반하면서 탈기한 후, 질소 분위기하, 90℃에서 5시간 가열 교반하여 반응시켰다. 반응 후, 이 반응 혼합액에 톨루엔 250mL를 첨가하고, 플로리실, 셀라이트를 통하여 여과하였다. 얻어진 여과액을 농축하고 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(전개 용매 톨루엔:헥세인=1:4)에 의하여 정제를 행하였다. 목적물의 백색 분말을 수량 1.8g, 수율 90%로 얻었다. 반응 스킴을 아래에 나타낸다.
[화학식 39]
Figure pct00039
실리카 겔 박층 크로마토그래피(TLC)에서의 Rf값(전개 용매 아세트산 에틸:헥세인=1:10)은, 목적물이 0.39, N,N-비스(4-브로모페닐)-4-바이페닐아민은 0.72이었다.
얻어진 화합물을 핵자기 공명법(NMR)에 의하여 측정하였다. 아래에 측정 데이터를 나타낸다. 1H NMR(CDCl3, 300MHz):δ(ppm)=7.33-7.64(21H, m), 7.71(4H, d, J=6.3Hz), 7.84-7.87(2H, m), 8.14(2H, dd, J=2.1Hz, 7.8Hz), 8.17-8.20(2H, m).
또한, 1H NMR 차트를 도 16의 (A) 및 (B)에 나타내었다. 또한, 도 16의 (B)는 도 16의 (A)를 확대하여 나타낸 차트이다. 측정 결과로부터, 목적물인 ThBB1BP-II가 얻어진 것을 확인하였다.
상기 화합물의 분자량을 GC/MS 검출기(Thermo Fisher 제조, ITQ 1100 이온 트랩형 GCMS 시스템)에 의하여 측정하였다. 이에 의하여, 질량수 685(모드는 EI+)를 메인으로 하는 피크를 검출하여, 목적물이 얻어진 것을 확인하였다.
유리 전이 온도에 대해서, 시차 주사 열량 분석 장치(DSC, PerkinElmer, Inc.제조, Pyris 1 DSC)에 의하여 측정하였다. 측정결과로부터, 유리 전이 온도는 130℃이었다. 이와 같이, ThBB1BP-II는 높은 유리 전이 온도를 나타내고, 양호한 내열성을 가지는 것을 알 수 있었다.
(실시예 4)
본 실시예에서는 상기 합성예에서 합성한 mThBA1BP-II, ThBA1BP-II, 및 ThBB1BP-II의 준위에 관련하는 특성에 대하여 설명한다.
mThBA1BP-II, ThBA1BP-II, 및 ThBB1BP-II의 산화 환원 반응 특성을 사이클릭 볼타메트리(CV) 측정에 의하여 조사하였다. 측정에는, 전기 화학 애널라이저(비에이에스(주) 제조, 형식 번호: ALS 모델 600A 또는 600C)를 사용하였다. 측정 용액은 용매로서 탈수 다이메틸폼아마이드(DMF)를 사용하고, 지지 전해질인 과염소산 테트라-n-뷰틸암모늄(n-Bu4NClO4)을 100mmol/L의 농도가 되도록 용해시키고, 또한 측정 대상을 2mmol/L의 농도가 되도록 용해시켜 조제하였다. 작용 전극은 백금 전극(비에이에스(주) 제조, PTE 백금 전극)을, 보조 전극은 백금 전극(비에이에스(주) 제조, VC-3용 Pt카운터 전극(5cm))을, 참조 전극은 Ag/Ag+ 전극(비에이에스(주) 제조, RE7 비수 용매계 참조 전극)을 각각 사용하였다. 또한, 스캔 속도는 0.1V/sec로 통일하였다.
측정한 결과, 산화 전위로부터 구한 HOMO 준위를 표 1에 나타낸다. 본 발명의 일 형태인 유기 화합물은 -5.5 내지 -5.6eV 정도의 HOMO 준위를 가지는 것을 알 수 있었다. 그러므로, 이 값에 가까운 준위, 바람직하게는 ±0.3eV 이내의 HOMO 준위를 가지는 재료로부터의 정공 주입, ±0.3eV 이내의 HOMO 준위를 가지는 재료로의 정공 주입에 바람직한 것을 알 수 있었다. 이들 HOMO 준위는 안트라센 골격이나 카바졸 골격을 가지는 호스트 재료를 사용한 형광 발광 소자에 사용하면, 특히 양호한 특성의 발광 소자를 얻을 수 있기 때문에 적합하다. 또한, 본 발명의 일 형태인 유기 화합물은 정공 수송층이나 발광층 내의 정공 수송성 호스트로서도 적합한 것을 알 수 있었다.
[표 1]
Figure pct00040
mThBA1BP-II는 ThBA1BP-II보다 약간 HOMO 준위가 깊어짐으로, 다이벤조싸이오펜이 페닐아민에 대하여 메타 치환으로 결합되어 있는 것이 더 깊은 HOMO 준위를 가지는 층 간의 정공 이동에 바람직하다는 것을 알 수 있었다.
ThBA1BP-II는 ThBB1BP-II보다 HOMO 준위가 얕아짐으로, 다이벤조싸이오펜이 페닐아민에 대하여 복수 결합되어 있는 것이 더 얕은 HOMO 준위를 가지는 층 간의 정공 이동에 바람직하다는 것을 알 수 있었다.
이어서, mThBA1BP-II, ThBA1BP-II, 및 ThBB1BP-II의 용액과 박막에서의 흡수 스펙트럼과 발광 스펙트럼을 측정하였다. 흡수 스펙트럼의 측정에는 자외 가시 분광 광도계(JASCO Corporation 제조, V550형)를 사용하였다. 발광 스펙트럼의 측정에는 형광 광도계(Hamamatsu Photonics K.K. 제조, FS920)를 사용하였다. 용액의 스펙트럼은 석영 셀을 사용하여 측정하였다. 박막 샘플은 석영 기판에 상기 화합물을 진공 증착함으로써 제작하였다. 또한, 흡수 스펙트럼은 측정한 샘플의 스펙트럼에서 석영의 흡수 스펙트럼을 빼어 나타내었다.
측정 결과를 톨루엔 용액에서의 흡수 스펙트럼을 도 17에, 발광 스펙트럼을 도 18에 나타내었다. 박막에서의 흡수 스펙트럼을 도 19에, 발광 스펙트럼을 도 20에 나타내었다.
도면으로부터, mThBA1BP-II, ThBA1BP-II, 및 ThBB1BP-II는 그 흡수단이 400nm 이하로 매우 단파장 영역에 존재하고 광학적 밴드갭이 넓은 것을 알 수 있었다. mThBA1BP-II는 다른 2개 물질과 비교하여도 그 흡수단이 크게 단파장 측에 존재하고 그 밴드갭이 특히 넓은 것을 알 수 있었다.
이들 사항은 발광층이나 발광층에 인접된 층에 이들 재료를 사용하였을 때, 도펀트 등의 단일항 에너지를 흡수하기 어렵고 양호한 발광 효율의 발광 소자를 제공할 수 있는 것을 나타내고 있다.
또한 이들 본 유기 화합물은 청자색으로 발광하기 때문에 청자색 도펀트로서 사용할 수 있는 것을 알 수 있었다. 또한, 청자색보다 장파장으로 발광하는 도펀트의 호스트 재료로서 적합하다는 것을 알 수 있었다.
본 실시예에서는 mThBA1BP-II, ThBA1BP-II, 및 ThBB1BP-II의 각종 구조의 HOMO 준위, LUMO 준위, 및 T1 준위에 대해서 양자 화학 계산에 의한 시뮬레이션을 행하였다.
계산은 단일항과 삼중항에서의 가장 안정된 구조를 밀도 범함수 이론으로 계산하였다. 이때, 각 가장 안정된 구조에서의 진동 해석을 행하였다. 기저 함수로서 6-311G를 모든 원자에 적용하였다. 또한, 계산 정밀도 향상을 위하여 분극 기저계로서 수소 원자에는 p 함수를 더하고, 수소 원자 이외에는 d 함수를 더하였다. 범함수는 B3LYP를 사용하였다. 또한 단일항 구조의 HOMO 준위와 LUMO 준위의 계산을 각각 행하였다. 이어서, 단일항 기저 상태와 삼중항 최저 여기 상태에서의 가장 안정된 구조의 영점 보정된 에너지 차이로부터 T1 준위를 산출하였다. 양자 화학 계산 프로그램으로서는 Gaussian09를 사용하였다. 또한, 단일항 기저 상태의 가장 안정된 구조를 사용하여 시간 의존(TD) 계산법에 의하여 단일항 최저 여기 에너지(S1)를 계산하였다.
계산에 의하여 구한 값을 표 2에 나타내었다.
[표 2]
Figure pct00041
계산된 S1 준위(S0로부터 S1로의 여기 에너지)를 보면 이들 유기 화합물은 S1 준위가 높고, 발광층이나 발광층과 접촉하는 층에 사용한 경우 형광 소자에서는 청색 등의 단파장으로부터 적색 등의 장파장 발광 소자 등 가시 영역의 소자에 폭넓게 적합하게 사용할 수 있는 것을 알 수 있었다. 또한, mThBA1BP-II에 이어 ThBA1BP-II의 S1 준위가 높아져 있으며, 실측 용액이나 박막에서의 흡수단의 에너지 값의 대소 관계에 있어서 상관이 잡힌 것을 확인하였다.
계산된 T1 준위(S0와 T1 상태의 가장 안정된 에너지 차이)를 보면, 본 발명의 일 형태인 아민 재료는 T1 준위가 높고, 발광층이나 발광층과 접촉하는 층에 사용한 경우 인광 소자에서는 청색 등의 단파장으로부터 적색 등의 장파장 발광 소자 등 가시 영역의 소자에 폭넓게 적합하게 사용할 수 있음이 시사되었다. 또한, mThBA1BP-II, 이어서 ThBA1BP-II에서 T1 준위가 높아져 있으며, 높은 것이 더 단파장 발광 소자에 더 적합하다.
계산된 HOMO 준위는 실측보다 얕게(값이 크게) 나타나는 경향이 있었지만, 계산된 3개 재료의 순서는 실측과 상관이 잡힌 것을 확인하였다. LUMO 준위의 값도 이보다 얕은 것으로 예측되고, 이들 유기 화합물은 LUMO 준위가 높은 것이 시사된다. 그러므로, 이들 유기 화합물을 정공 수송층에 사용한 경우, 전자 블로킹층으로서도 작용되고, 고효율적인 발광 소자를 기대할 수 있는 것을 알 수 있었다.
(실시예 5)
본 실시예에서는 실시형태 1에서 설명한 본 발명의 일 형태인 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1에 대하여 설명한다. 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1에서 사용한 유기 화합물의 구조식을 아래에 나타낸다.
[화학식 40]
Figure pct00042
(발광 소자 1의 제작 방법)
우선, 유리 기판 위에 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법에 의하여 성막하고, 제 1 전극(101)을 형성하였다. 또한, 그 막 두께는 110nm로 하고, 전극 면적은 2mm×2mm로 하였다.
다음으로, 기판 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전(前)처리로서 기판 표면을 물로 세정하고 200℃에서 1시간 동안 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 동안 수행하였다.
그 후, 10-4Pa 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에서 170℃에서 30분 동안 진공 소성한 후, 기판을 30분 정도 방랭(放冷)하였다.
다음으로, 제 1 전극(101)이 형성된 면이 아래쪽이 되도록, 제 1 전극(101)이 형성된 기판을 진공 증착 장치 내에 제공된 기판 홀더에 고정하고, 제 1 전극(101) 위에, 저항 가열을 사용한 증착법에 의하여, 상기 구조식(i)으로 나타내어지는 2,3,6,7,10,11-헥사사이아노-1,4,5,8,9,12-헥사아자트라이페닐렌(약칭: HAT-CN)을 5nm 증착하여 정공 주입층(111)을 형성하였다.
다음으로, 정공 주입층(111) 위에 상기 구조식(ii)으로 나타내어지는 N-(1,1'-바이페닐-4-일)-9,9-다이메틸-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBBiF)을 20nm의 막 두께가 되도록 증착하여 제 1 정공 수송층(112-1)을 형성하고, 제 1 정공 수송층(112-1) 위에 상기 구조식(iii)으로 나타내어지는 N,N-비스[4-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-4-바이페닐아민(약칭: ThBB1BP-II)을 막 두께 5nm가 되도록 증착하여 제 2 정공 수송층(112-2)을 형성하고, 제 2 정공 수송층(112-2) 위에 상기 구조식(iv)으로 나타내어지는 3-[4-(9-페난트릴)-페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPPn)을 막 두께 5nm가 되도록 증착하여 제 3 정공 수송층(112-3)을 형성하였다.
이어서, 상기 구조식(v)으로 나타내어지는 7-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-7H-다이벤조[c,g]카바졸(약칭: cgDBCzPA)과 상기 구조식(vi)으로 나타내어지는 N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6mMemFLPAPrn)을 중량비 1:0.03(=cgDBCzPA:1,6mMemFLPAPrn)이 되도록 25nm 공증착하여 발광층(113)을 형성하였다.
그 후, 발광층(113) 위에, cgDBCzPA를 막 두께 10nm가 되도록 증착한 후, 상기 구조식(vii)으로 나타내어지는 바소페난트롤린(약칭: BPhen)을 막 두께 15nm가 되도록 증착하여 전자 수송층(114)을 형성하였다.
전자 수송층(114)을 형성한 후, 플루오린화 리튬(LiF)을 막 두께 1nm가 되도록 증착하여 전자 주입층(115)을 형성하고, 이어서 알루미늄을 막 두께 200nm가 되도록 증착함으로써 제 2 전극(102)을 형성하여, 본 실시예의 발광 소자 1을 제작하였다.
(비교 발광 소자 1의 제작 방법)
비교 발광 소자 1은 발광 소자 1에서의 제 1 정공 수송층(112-1)을 막 두께 25nm로 형성하고, 제 2 정공 수송층(112-2)을 형성하지 않는 것 외에는 발광 소자 1과 마찬가지로 제작하였다. 즉 비교 발광 소자 1은 제 2 정공 수송층(112-2)을 형성하지 않고, 그 두께만큼 제 1 정공 수송층(112-1)에 두께를 추가한 발광 소자라고 할 수 있다.
(비교 발광 소자 2의 제작 방법)
비교 발광 소자 2는 발광 소자 1에서의 제 1 정공 수송층(112-1)을 막 두께 30nm로 형성하고, 제 2 정공 수송층(112-2) 및 제 3 정공 수송층(112-3)을 형성하지 않는 것 외에는 발광 소자 1과 마찬가지로 제작하였다. 즉 비교 발광 소자 2는 제 2 정공 수송층(112-2) 및 제 3 정공 수송층(112-3)을 형성하지 않고, 그 두께만큼 제 1 정공 수송층(112-1)에 두께를 추가한 발광 소자라고 할 수 있다.
(비교 발광 소자 3의 제작 방법)
비교 발광 소자 3은 발광 소자 1에서의 제 1 정공 수송층(112-1)을 막 두께 25nm로 형성하고, 제 3 정공 수송층(112-3)을 형성하지 않는 것 외에는 발광 소자 1과 마찬가지로 제작하였다. 즉 비교 발광 소자 3은 제 3 정공 수송층(112-3)을 형성하지 않고, 그 두께만큼 제 1 정공 수송층(112-1)에 두께를 추가한 발광 소자라고 할 수 있다.
또한, 정공 수송층(112) 전체 막 두께를 일치시키는 것은 유기층의 막 두께 차이로 인한 영향을 제거하는 것을 목적으로 한다.
발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1 내지 비교 발광 소자 3의 소자 구조를 아래에 표에 정리한다.
[표 3]
Figure pct00043
발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1 내지 비교 발광 소자 3을 질소 분위기의 글로브 박스 내에서, 발광 소자가 대기에 노출되지 않도록 유리 기판으로 밀봉하는 작업(밀봉재를 소자의 주위에 도포하고, 밀봉 시에 UV 처리 및 80℃에서 1시간 동안 열 처리)을 수행한 후, 이들 발광 소자의 초기 특성 및 신뢰성을 측정하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 수행하였다.
발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1 내지 비교 발광 소자 3의 휘도-전류 밀도 특성을 도 21에, 전류 효율-휘도 특성을 도 22에, 휘도-전압 특성을 도 23에, 전류-전압 특성을 도 24에, 외부 양자 효율-휘도 특성을 도 25에, 발광 스펙트럼을 도 26에 나타내었다. 또한, 각 발광 소자의 1000cd/m2 부근에서의 주요 특성을 표 4에 나타낸다.
[표 4]
Figure pct00044
도 21 내지 도 26, 및 표 2에서, 본 발명의 일 형태인 발광 소자 1은 제 2 정공 수송층(112-2)을 제공하지 않는 비교 발광 소자 1과 비교하여 구동 전압이 양호하고, 또한 비교 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 2와 비교하여 효율이 양호하고, 또한 비교 발광 소자 3과 같이 양호한 특성을 가지는 청색 발광 소자인 것을 알 수 있었다.
또한, 초기 휘도를 5000cd/m2로 하고, 전류 밀도가 일정한 조건에서의 구동 시간에 대한 휘도 변화를 나타내는 그래프를 도 27에 나타내었다. 도 27에 나타내어진 바와 같이, 본 발명의 일 형태인 발광 소자인 발광 소자 1은 제 2 정공 수송층(112-2)을 제공하지 않는 비교 발광 소자 1, 제 1 정공 수송층(112-1)밖에 형성하지 않은 비교 발광 소자 2, 및 제 3 정공 수송층(112-3)을 제공하지 않는 비교 발광 소자 3과 비교하여 구동 시간의 축적에 따른 휘도 저하가 작고, 수명이 양호한 발광 소자인 것을 알 수 있었다.
본 실시예의 발광 소자에서, 제 1 정공 수송 재료 내지 제 3 정공 수송 재료, 호스트 재료, 및 발광 재료의 HOMO 준위는 각각 아래의 표에 나타내어진 바와 같다. 또한, HOMO 준위 및 LUMO 준위는 사이클릭 볼타메트리(CV) 측정을 바탕으로 산출하였다. 산출 방법은 실시예 4와 같다.
[표 5]
Figure pct00045
표와 같이, 발광 소자 1에 사용된 재료에서, 제 2 정공 수송 재료의 HOMO 준위는 제 1 정공 수송 재료의 HOMO 준위보다 깊고, 호스트 재료의 HOMO 준위는 제 2 정공 수송 재료의 HOMO 준위보다 깊고, 제 3 정공 수송 재료의 HOMO 준위는 호스트 재료의 HOMO 준위보다 깊다. 또한, 발광 재료의 HOMO 준위는 호스트 재료의 HOMO 준위보다 얕다.
제 1 정공 수송 재료인 PCBBiF의 HOMO 준위는 -5.36eV로 얕고, HAT-CN의 LUMO 준위 -4.41eV와 상호 작용하여 전하 분리를 쉽게 일으킬 수 있다. 그러나, 호스트 재료인 cgDBCzPA의 HOMO 준위는 -5.69eV이고, PCBBiF의 HOMO 준위와 0.33eV로 큰 차이가 있기 때문에 제 1 정공 수송층(112-1)으로부터 직접 발광층의 호스트 재료로 정공을 주입하기는 어렵다. 발광 재료인 1,6mMemFLPAPrn의 HOMO 준위가 -5.40eV이고, 제 1 정공 수송 재료와의 HOMO 준위의 차이가 작기 때문에 발광 재료로의 정공 주입은 일어나는 경우가 있지만, 직접 발광 재료로 정공이 주입되면 정공이 제 1 정공 수송층(112-1)과 발광층의 계면에서 트랩되어 발광 영역이 집중되어 열화가 촉진된다. 또한 이 경우, 제 1 정공 수송층(112-1)의 정공 수송 재료로부터 발광층의 호스트 재료로 정공이 들어가기 어렵기 때문에, 상기 정공 수송 재료에 정공이, 호스트 재료에 전자가 각각 축적된다. 그러면 상기 정공 수송 재료와 호스트 재료 사이에서 발광 재료보다 에너지가 낮은 들뜬 복합체가 형성될 우려가 있어, 발광 효율이 저하되는 등의 문제가 일어나기 쉽다. 이것이 비교 발광 소자 2의 특성이 발광 소자 1보다 나쁜 원인의 하나가 되어 있다.
발광 소자 1에서는, 제 2 정공 수송층(112-2)으로서, 호스트 재료보다 HOMO 준위가 얕지만 제 1 정공 수송 재료보다 HOMO 준위가 깊은 제 2 정공 수송 재료를 사용함으로써, 우선 제 1 정공 수송층(112-1)으로부터 제 2 정공 수송층(112-2)으로 정공을 주입한다. 제 2 정공 수송 재료인 ThBB1BP-II의 HOMO 준위는 -5.54eV이고, 제 1 정공 수송 재료인 PCBBiF와의 차이는 0.18eV로 작다. 그러므로, 제 1 정공 수송층(112-1)으로부터 제 2 정공 수송층(112-2)으로는 원활하게 정공이 주입된다.
여기서, 제 2 정공 수송층(112-2)으로부터 발광층(113)으로 정공이 주입되는 경우를 생각하면, 제 2 정공 수송 재료와 호스트 재료 사이에는 0.15eV 정도의 장벽이 존재한다. 보통은 문제 없이 정공이 주입될 정도의 차이이지만, 발광층(113)에 포함되는 발광 재료의 HOMO 준위는 -5.40eV임으로 장벽이 존재하지 않는다. 그러므로, 정공은 결국 호스트 재료보다 발광 재료로 우선적으로 주입된다. 직접 발광 재료로 정공이 주입되면, 상술한 바와 같이, 열화가 촉진되거나 발광 효율이 저하되는 등의 문제가 일어나기 쉽다. 이것이 비교 발광 소자 3의 신뢰성이 발광 소자 1보다 낮은 원인의 하나가 되어 있다.
그래서, 본 발명의 일 형태인 발광 소자인 발광 소자 1에서는, 제 2 정공 수송층(112-2)과 발광층(113) 사이에 더 제 3 정공 수송층(112-3)을 제공하였다. 제 3 정공 수송층(112-3)에 포함되는 제 3 정공 수송 재료인 PCPPn의 HOMO 준위는 -5.80eV로 호스트 재료보다 깊은 위치에 있다. 그러므로, 호스트 재료로의 정공 주입에 장벽이 없고, 호스트 재료와 발광 재료의 혼합비에 의해서도 호스트 재료로의 정공 주입이 우선된다. 호스트 재료로 주입된 정공은 일부 발광 재료에 트랩되지만, 적절히 정공이 트랩되면서 제 2 전극 방향으로 이동할 수 있을 뿐만 아니라, 호스트 재료가 전자 수송성도 가지는 안트라센 화합물이기 때문에 구동 전압이 상승될 일이 없다. 또한, 발광 영역이 일부에 집중될 일이 없이 발광층(113)으로 확장되기 때문에, 열화가 촉진되지 않고, 수명이나 발광 효율이 양호한 발광 소자가 되었다.
또한, 비교 발광 소자 1은 제 2 정공 수송층(112-2)을 제공하지 않기 때문에, 제 1 정공 수송층(112-1)으로부터 제 3 정공 수송층(112-3)으로 정공이 주입되지만, 제 1 정공 수송 재료와 제 3 정공 수송 재료의 HOMO 준위의 차이는 0.44eV로 크고, 결과적으로 효율, 신뢰성이 둘 다 크게 떨어지는 것을 알 수 있다.
1: 조명 시스템
2: 제어부
3: 센서부
4: 조명부
5: 데이터 베이스
6: 발광 장치부
101: 제 1 전극
102: 제 2 전극
103: EL층
111: 정공 주입층
112-1: 제 1 정공 수송층
112-2: 제 2 정공 수송층
112-3: 제 3 정공 수송층
113: 발광층
114: 전자 수송층
115: 전자 주입층
116: 전하 발생층
117: P형층
118: 전자 릴레이층
119: 전자 주입 버퍼층
400: 기판
401: 제 1 전극
403: EL층
404: 제 2 전극
405: 밀봉재
406: 밀봉재
407: 밀봉 기판
412: 패드
420: IC칩
501: 제 1 전극
502: 제 2 전극
511: 제 1 발광 유닛
512: 제 2 발광 유닛
513: 전하 발생층
601: 구동 회로부(소스선 구동 회로)
602: 화소부
603: 구동 회로부(게이트선 구동 회로)
604: 밀봉 기판
605: 밀봉재
607: 공간
608: 배선
609: FPC(flexible printed circuit)
610: 소자 기판
611: 스위칭용 FET
612: 전류 제어용 FET
613: 제 1 전극
614: 절연물
616: EL층
617: 제 2 전극
618: 발광 소자
730: 절연막
770: 평탄화 절연막
772: 도전막
782: 발광 소자
783: 액적 토출 장치
784: 액적
785: 층
786: EL층
788: 도전막
901: 하우징
902: 액정층
903: 백라이트 유닛
904: 하우징
905: 드라이버 IC
906: 단자
951: 기판
952: 전극
953: 절연층
954: 격벽층
955: EL층
956: 전극
1001: 기판
1002: 하지 절연막
1003: 게이트 절연막
1006: 게이트 전극
1007: 게이트 전극
1008: 게이트 전극
1020: 제 1 층간 절연막
1021: 제 2 층간 절연막
1022: 전극
1024W: 제 1 전극
1024R: 제 1 전극
1024G: 제 1 전극
1024B: 제 1 전극
1025: 격벽
1028: EL층
1029: 제 2 전극
1031: 밀봉 기판
1032: 밀봉재
1033: 투명한 기재
1034R: 적색 착색층
1034G: 녹색 착색층
1034B: 청색 착색층
1035: 블랙 매트릭스
1036: 오버 코트층
1037: 제 3 층간 절연막
1040: 화소부
1041: 구동 회로부
1042: 주변부
1400: 액적 토출 장치
1402: 기판
1403: 액적 토출 수단
1404: 촬상 수단
1405: 헤드
1406: 점선
1407: 제어 수단
1408: 기억 매체
1409: 화상 처리 수단
1410: 컴퓨터
1411: 마커
1412: 헤드
1413: 재료 공급원
1414: 재료 공급원
1415: 재료 공급원
1416: 헤드
2001: 하우징
2002: 광원
3001: 조명 장치
5000: 표시 영역
5001: 표시 영역
5002: 표시 영역
5003: 표시 영역
5004: 표시 영역
5005: 표시 영역
7101: 하우징
7103: 표시부
7105: 스탠드
7107: 표시부
7109: 조작 키
7110: 리모트 컨트롤러
7201: 본체
7202: 하우징
7203: 표시부
7204: 키보드
7205: 외부 접속 포트
7206: 포인팅 디바이스
7210: 제 2 표시부
7301: 하우징
7302: 하우징
7303: 연결부
7304: 표시부
7305: 표시부
7306: 스피커부
7307: 기록 매체 삽입부
7308: LED 램프
7309: 조작 키
7310: 접속 단자
7311: 센서
7401: 하우징
7402: 표시부
7403: 조작 버튼
7404: 외부 접속 포트
7405: 스피커
7406: 마이크로폰
7400: 휴대 전화기
9033: 클래스프
9034: 스위치
9035: 전원 스위치
9036: 스위치
9038: 조작 스위치
9310: 휴대 정보 단말
9311: 표시 패널
9312: 표시 영역
9313: 힌지
9315: 하우징
9630: 하우징
9631: 표시부
9631a: 표시부
9631b: 표시부
9632a: 터치 패널 영역
9632b: 터치 패널 영역
9633: 태양 전지
9634: 충방전 제어 회로
9635: 배터리
9636: DCDC 컨버터
9637: 조작 키
9638: 컨버터
9639: 버튼

Claims (49)

  1. 발광 소자로서,
    제 1 전극과,
    제 2 전극과,
    EL층을 포함하고,
    상기 EL층은 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 위치하고,
    상기 EL층은 정공 주입층과, 제 1 층과, 제 2 층과, 제 3 층과, 제 4 층을 포함하고,
    상기 정공 주입층은 유기 억셉터를 포함하고,
    상기 정공 주입층은 상기 제 1 전극과 상기 제 1 층 사이에 위치하고,
    상기 제 2 층은 상기 제 1 층과 상기 제 3 층 사이에 위치하고,
    상기 제 4 층은 상기 제 3 층과 상기 제 2 전극 사이에 위치하고,
    상기 제 1 층은 제 1 정공 수송 재료를 포함하고,
    상기 제 2 층은 제 2 정공 수송 재료를 포함하고,
    상기 제 3 층은 제 3 정공 수송 재료를 포함하고,
    상기 제 4 층은 호스트 재료와 발광 재료를 포함하고,
    상기 제 2 정공 수송 재료의 HOMO 준위는 상기 제 1 정공 수송 재료의 HOMO 준위보다 깊고,
    상기 호스트 재료의 HOMO 준위는 상기 제 2 정공 수송 재료의 HOMO 준위보다 깊고,
    상기 제 3 정공 수송 재료의 HOMO 준위는 상기 호스트 재료의 HOMO 준위와 같거나 또는 그것보다 깊고,
    상기 제 2 정공 수송 재료의 HOMO 준위와 상기 제 3 정공 수송 재료의 HOMO 준위의 차이는 0.3eV 이하이고,
    상기 제 2 정공 수송 재료는 다이벤조퓨란 골격 또는 다이벤조싸이오펜 골격이 아민의 질소에 직접적으로 또는 2가의 방향족 탄화수소기를 통하여 결합된 구조를 가지는 트라이아릴아민 화합물인, 발광 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 정공 수송 재료가 상기 다이벤조퓨란 골격 또는 다이벤조싸이오펜 골격이 아민의 질소에 직접적으로 또는 2가의 방향족 탄화수소기를 통하여 결합된 구조를 1개 또는 2개 가지는 물질인, 발광 소자.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 다이벤조퓨란 골격 또는 다이벤조싸이오펜 골격의 4위치가 아민의 질소에 직접적으로 또는 2가의 방향족 탄화수소기를 통하여 결합되어 있는, 발광 소자.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 정공 수송 재료가 아래의 일반식(g1-1)으로 나타내어지는 부분 구조를 가지는 유기 화합물인, 발광 소자.
    Figure pct00046

    (단, 일반식(g1-1)에 있어서, Z는 산소 원자 또는 황 원자를 나타낸다. 또한, n은 0 내지 3의 정수(定數)를 나타낸다. 또한, R1 내지 R11은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 포화 탄화수소기, 탄소수 3 내지 6의 고리형 포화 탄화수소기 및 핵원자수 6 내지 18의 방향족 탄화수소기 중 어느 하나를 나타낸다.)
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 정공 수송 재료가 아래의 일반식(g1-2)으로 나타내어지는 부분 구조를 가지는 유기 화합물인, 발광 소자.
    Figure pct00047

    (단, 일반식(g1-2)에 있어서, Z는 산소 원자 또는 황 원자를 나타낸다. 또한, n은 0 내지 3의 정수를 나타낸다. 또한, R1 내지 R11은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 포화 탄화수소기, 탄소수 3 내지 6의 고리형 포화 탄화수소기 및 핵원자수 6 내지 18의 방향족 탄화수소기 중 어느 하나를 나타낸다.)
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 정공 수송 재료가 모노아민 화합물인, 발광 소자.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 정공 수송 재료가 아래의 일반식(G1-1)으로 나타내어지는 유기 화합물인, 발광 소자.
    Figure pct00048

    (단, 일반식(G1-1)에 있어서, X는 산소 원자 또는 황 원자를 나타내고, n은 0 내지 3의 정수를 나타낸다. 또한, Ar1은 핵원자수 6내지 18의 방향족 탄화수소기 중 어느 하나를 나타내고, Ar2는 핵원자수 6내지 18의 방향족 탄화수소기 및 아래의 일반식(g2-1)으로 나타내어지는 기 중 어느 하나이다. 또한, R1 내지 R11은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 포화 탄화수소기, 탄소수 3 내지 6의 고리형 포화 탄화수소기 및 핵원자수 6 내지 18의 방향족 탄화수소기 중 어느 하나를 나타낸다.)
    Figure pct00049

    (일반식(g2-1)에 있어서, Z는 산소 원자 또는 황 원자를 나타내고, m은 0 내지 3의 정수를 나타낸다. 또한, R21 내지 R31은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 포화 탄화수소기, 탄소수 3 내지 6의 고리형 포화 탄화수소기 및 핵원자수 6 내지 18의 방향족 탄화수소기 중 어느 하나를 나타낸다.)
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 정공 수송 재료가 아래의 일반식(G1-2)으로 나타내어지는 유기 화합물인, 발광 소자.
    Figure pct00050

    (단, 일반식(G1-2)에 있어서, Z는 산소 원자 또는 황 원자를 나타내고, n은 0 내지 3의 정수를 나타낸다. 또한, Ar1은 핵원자수 6내지 18의 방향족 탄화수소기 중 어느 하나를 나타내고, Ar2는 핵원자수 6내지 18의 방향족 탄화수소기 및 아래의 일반식(g2-2)으로 나타내어지는 기 중 어느 하나이다. 또한, R1 내지 R11은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 포화 탄화수소기, 탄소수 3 내지 6의 고리형 포화 탄화수소기 및 핵원자수 6 내지 18의 방향족 탄화수소기 중 어느 하나를 나타낸다.)
    Figure pct00051

    (일반식(g2-2)에 있어서, Z는 산소 원자 또는 황 원자를 나타내고, m은 0 내지 3의 정수를 나타낸다. 또한, R21 내지 R31은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 포화 탄화수소기, 탄소수 3 내지 6의 고리형 포화 탄화수소기, 및 핵원자수 6 내지 18의 방향족 탄화수소기 중 어느 하나를 나타낸다.)
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 유기 억셉터가 2,3,6,7,10,11-헥사사이아노-1,4,5,8,9,12-헥사아자트라이페닐렌인, 발광 소자.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 정공 수송 재료의 HOMO 준위가 -5.7eV 이상 -5.4eV 이하인, 발광 소자.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 정공 수송 재료의 HOMO 준위와 상기 제 2 정공 수송 재료의 HOMO 준위의 차이가 0.3eV 이하인, 발광 소자.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 정공 수송 재료의 HOMO 준위와 상기 제 3 정공 수송 재료의 HOMO 준위의 차이가 0.2eV 이하인, 발광 소자.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 정공 수송 재료의 HOMO 준위와 상기 제 2 정공 수송 재료의 HOMO 준위의 차이가 0.2eV 이하인, 발광 소자.
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 발광 재료의 HOMO 준위가 상기 호스트 재료의 HOMO 준위보다 높은, 발광 소자.
  15. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 정공 수송 재료가 트라이아릴아민이고, 또한 플루오렌일아민 골격을 가지는 물질인, 발광 소자.
  16. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 3 정공 수송 재료가 아민을 포함하지 않는 물질인, 발광 소자.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 3 정공 수송 재료가 카바졸 골격을 포함하는, 발광 소자.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 카바졸 골격이 N-페닐카바졸 골격인, 발광 소자.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 3 정공 수송 재료가 트라이페닐렌 골격을 포함하는, 발광 소자.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 3 정공 수송 재료가 나프탈렌 골격을 포함하는, 발광 소자.
  21. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 호스트 재료가 안트라센 골격을 포함하는, 발광 소자.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 호스트 재료가 다이페닐안트라센 골격을 포함하는, 발광 소자.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 호스트 재료가 카바졸 골격을 포함하는, 발광 소자.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 카바졸 골격이 벤조카바졸골격을 포함하는, 발광 소자.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 카바졸 골격이 다이벤조카바졸골격인, 발광 소자.
  26. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 발광 재료가 형광 발광 물질인, 발광 소자.
  27. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 발광 재료가 발하는 광이 청색 형광인, 발광 소자.
  28. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 발광 재료가 축합 방향족 다이아민 화합물인, 발광 소자.
  29. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 발광 재료가 피렌다이아민 화합물인, 발광 소자.
  30. 발광 장치로서,
    제 1 항 또는 제 2 항에 따른 발광 소자와,
    트랜지스터 또는 기판을 포함하는, 발광 장치.
  31. 전자 기기로서,
    제 30 항에 따른 발광 장치와,
    센서, 조작 버튼, 스피커, 또는 마이크로폰을 포함하는, 전자 기기.
  32. 조명 장치로서,
    제 30 항에 따른 발광 장치와,
    하우징을 포함하는, 조명 장치.
  33. 유기 화합물로서,
    아래의 일반식(G2)으로 나타내어지는 유기 화합물.
    Figure pct00052

    (단, 일반식(G2)에 있어서, R1 내지 R7 및 R35 내지 R48은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 포화 탄화수소기, 탄소수 3 내지 6의 고리형 포화 탄화수소기 및 핵원자수 6 내지 18의 방향족 탄화수소기 중 어느 하나를 나타낸다. 또한, α는 핵원자수 6내지 탄소수 18인 2가의 방향족 탄화수소기를 나타내고, Z는 산소 원자 또는 황 원자를 나타낸다. 또한, k는 1 및 2 중 어느 한쪽을 나타낸다)
  34. 유기 화합물로서,
    아래의 일반식(G3)으로 나타내어지는 유기 화합물.
    Figure pct00053

    (단, 일반식(G3)에 있어서, R1 내지 R7 및 R35 내지 R48은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 포화 탄화수소기, 탄소수 3 내지 6의 고리형 포화 탄화수소기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 18의 방향족 탄화수소기 중 어느 하나를 나타낸다. 또한, α는 핵원자수 6내지 탄소수 18인 2가의 방향족 탄화수소기를 나타내고, Z는 산소 원자 또는 황 원자를 나타낸다.)
  35. 유기 화합물로서,
    아래의 일반식(G4)으로 나타내어지는 유기 화합물.
    Figure pct00054

    (단, 일반식(G4)에 있어서, R1 내지 R7은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 포화 탄화수소기, 탄소수 3 내지 6의 고리형 포화 탄화수소기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 18의 방향족 탄화수소기 중 어느 하나를 나타낸다. 또한, α는 핵원자수 6내지 탄소수 18인 2가의 방향족 탄화수소기를 나타내고, Z는 산소 원자 또는 황 원자를 나타낸다.)
  36. 유기 화합물로서,
    아래의 일반식(G5)으로 나타내어지는 유기 화합물.
    Figure pct00055

    (단, 일반식(G5)에 있어서, R1 내지 R7은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 포화 탄화수소기, 탄소수 3 내지 6의 고리형 포화 탄화수소기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 18의 방향족 탄화수소기 중 어느 하나를 나타낸다. 또한, α는 핵원자수 6내지 탄소수 18인 2가의 방향족 탄화수소기를 나타내고, Z는 산소 원자 또는 황 원자를 나타낸다.)
  37. 제 33 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,
    α가 아래의 구조식(α-1) 내지 (α-5)로 나타내어지는 기 중 어느 하나인, 유기 화합물.
    Figure pct00056
  38. 유기 화합물로서,
    아래의 일반식(G6)으로 나타내어지는 유기 화합물.
    Figure pct00057
  39. 유기 화합물로서,
    아래의 구조식(100)으로 나타내어지는 유기 화합물.
    Figure pct00058
  40. 유기 화합물로서,
    아래의 구조식(101)으로 나타내어지는 유기 화합물.
    Figure pct00059
  41. 발광 소자로서,
    제 33 항 내지 제 36 항 또는 제 38 항 내지 제 40 항 중 어느 한 항에 따른 유기 화합물을 사용한, 발광 소자.
  42. 발광 장치로서,
    제 41 항에 따른 발광 소자와,
    트랜지스터 또는 기판을 포함하는, 발광 장치.
  43. 전자 기기로서,
    제 42 항에 따른 발광 장치와,
    센서, 조작 버튼, 스피커, 또는 마이크로폰을 포함하는, 전자 기기.
  44. 조명 장치로서,
    제 43 항에 따른 발광 장치와,
    하우징을 포함하는, 조명 장치.
  45. 조명 시스템으로서,
    제어부와,
    센서부와,
    조명부를 포함하고,
    상기 조명부는 복수의 발광 장치부를 포함하고,
    상기 발광 장치부는 단수 또는 복수의 발광 소자를 포함하고,
    상기 발광 소자는 제 1 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 따른 발광 소자인, 조명 시스템.
  46. 제 45 항에 있어서,
    상기 센서부가 이용자의 존재 정보 또는 위치 정보를 감지하고 상기 제어부에 상기 정보를 송신함으로써 상기 제어부가 상기 발광 장치부를 적절한 발광 강도로 발광시키는, 조명 시스템.
  47. 제 45 항 또는 제 46 항에 있어서,
    상기 이용자의 위치 정보의 변화에 따라 상기 발광 장치부의 발광 강도를 축차적으로 변화시키는, 조명 시스템.
  48. 유도 시스템으로서,
    제 45 항 또는 제 46 항에 따른 조명 시스템을 사용한, 유도 시스템.
  49. 제 48 항에 있어서,
    상기 조명 시스템이 상기 이용자가 가지는 속성 정보를 검지하는 기능을 상기 센서부가 포함하고,
    상기 속성 정보와 상기 이용자의 위치 정보를 바탕으로 상기 발광 장치부의 발광 강도를 변화시킴으로써 상기 이용자를 적절한 방향으로 유도하는, 유도 시스템.
KR1020187020179A 2015-12-17 2016-12-06 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 조명 장치, 조명 시스템, 및 유도 시스템 KR20180095872A (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015246311 2015-12-17
JPJP-P-2015-246311 2015-12-17
JP2016010274 2016-01-22
JPJP-P-2016-010274 2016-01-22
PCT/IB2016/057370 WO2017103732A1 (ja) 2015-12-17 2016-12-06 発光素子、発光装置、電子機器、照明装置、照明システムおよび誘導システム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180095872A true KR20180095872A (ko) 2018-08-28

Family

ID=59056152

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187020179A KR20180095872A (ko) 2015-12-17 2016-12-06 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 조명 장치, 조명 시스템, 및 유도 시스템

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10930855B2 (ko)
JP (2) JP6850261B2 (ko)
KR (1) KR20180095872A (ko)
CN (2) CN113773298A (ko)
WO (1) WO2017103732A1 (ko)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3425690A1 (en) * 2017-07-03 2019-01-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Organic light-emitting device
JP7182774B2 (ja) * 2017-09-29 2022-12-05 株式会社Kyulux 発光素子
KR102418577B1 (ko) * 2017-12-13 2022-07-08 엘지디스플레이 주식회사 터치 센서를 가지는 표시 장치 및 그 제조 방법
KR101857632B1 (ko) 2018-02-02 2018-05-14 덕산네오룩스 주식회사 유기전기소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치
JP6558841B1 (ja) * 2018-03-22 2019-08-14 株式会社写真化学 状態監視システム及びそれを用いた撹拌・脱泡処理方法
CN108987599A (zh) * 2018-07-19 2018-12-11 京东方科技集团股份有限公司 一种有机发光二极管显示器件及其制作方法、显示装置
KR20200019308A (ko) * 2018-08-13 2020-02-24 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 표시 장치
KR102330776B1 (ko) * 2018-09-26 2021-12-01 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 발광 디바이스, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치
WO2020063592A1 (zh) * 2018-09-29 2020-04-02 Tcl集团股份有限公司 一种量子点发光二极管
KR102169567B1 (ko) * 2018-12-21 2020-10-23 엘지디스플레이 주식회사 유기 발광 소자
US20220077397A1 (en) * 2018-12-28 2022-03-10 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting device, light-emitting apparatus, electronic device, and lighting device
WO2020161575A1 (en) * 2019-02-06 2020-08-13 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting device, light-emitting apparatus, electronic device, display device, and lighting device
JPWO2020174305A1 (ko) * 2019-02-26 2020-09-03
KR102041137B1 (ko) * 2019-04-02 2019-11-07 머티어리얼사이언스 주식회사 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자
CN113013344B (zh) * 2021-02-24 2023-09-29 京东方科技集团股份有限公司 有机电致发光器件及其制备方法
CN113725380B (zh) * 2021-04-14 2022-08-02 荣耀终端有限公司 显示面板及其制备方法、显示装置
JPWO2023080073A1 (ko) * 2021-11-04 2023-05-11

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011065136A1 (ja) 2009-11-27 2011-06-03 シャープ株式会社 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、ならびに有機エレクトロルミネッセンス表示装置

Family Cites Families (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1001178B (it) 1973-11-22 1976-04-20 Zanussi A Spa Industrie Apparecchio per l erogazione e la miscelazione di sostanze liquide in quantita dosate
JP2002151269A (ja) 2000-08-28 2002-05-24 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 発光装置
US6864628B2 (en) 2000-08-28 2005-03-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light emitting device comprising light-emitting layer having triplet compound and light-emitting layer having singlet compound
KR100596028B1 (ko) 2001-11-12 2006-07-03 네오뷰코오롱 주식회사 고효율 유기 전계발광 소자
JP2007156651A (ja) * 2005-12-01 2007-06-21 Shomei:Kk 誘導表示システム及び誘導表示装置
JP5186365B2 (ja) 2006-04-26 2013-04-17 出光興産株式会社 芳香族アミン誘導体及びそれらを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子
EP2075860A3 (en) 2007-12-28 2013-03-20 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, light-emitting device and electronic device
KR101379133B1 (ko) 2008-05-29 2014-03-28 이데미쓰 고산 가부시키가이샤 방향족 아민 유도체 및 그들을 사용한 유기 전기발광 소자
JP2011009498A (ja) 2009-06-26 2011-01-13 Dainippon Printing Co Ltd 有機エレクトロルミネッセンス素子
US8115383B2 (en) 2009-10-29 2012-02-14 Global Oled Technology Llc Electroluminescent area illumination with integrated mechanical switch
CN102596907B (zh) 2009-11-16 2014-12-17 出光兴产株式会社 芳香族胺衍生物和使用其的有机电致发光元件
JP2011139044A (ja) 2009-12-01 2011-07-14 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 発光素子、発光装置、電子機器、および照明装置
WO2012046560A1 (en) 2010-10-04 2012-04-12 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Composite material, light-emitting element, light-emitting device, electronic device, and lighting device
JP2014167946A (ja) 2011-06-23 2014-09-11 Toray Ind Inc 発光素子
KR102126087B1 (ko) 2011-10-11 2020-06-23 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 조명 장치, 및 피렌계 화합물
JP6060530B2 (ja) 2012-06-12 2017-01-18 ソニー株式会社 有機電界発光素子及び表示装置
KR20150058189A (ko) 2012-09-21 2015-05-28 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 발광 소자, 발광 장치, 전자 장치 및 조명 장치
WO2014067614A1 (de) 2012-10-31 2014-05-08 Merck Patent Gmbh Elektronische vorrichtung
KR101684979B1 (ko) * 2012-12-31 2016-12-09 제일모직 주식회사 유기광전자소자 및 이를 포함하는 표시장치
JP6030990B2 (ja) * 2013-04-12 2016-11-24 日野自動車株式会社 電動ブレーキシステム
KR20140141933A (ko) * 2013-06-03 2014-12-11 롬엔드하스전자재료코리아유한회사 유기 전계 발광 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
US9391124B2 (en) * 2013-07-02 2016-07-12 Samsung Display Co., Ltd. Organic light emitting diode display
KR102244374B1 (ko) * 2013-08-09 2021-04-26 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 발광 소자, 디스플레이 모듈, 조명 모듈, 발광 장치, 표시 장치, 전자 기기, 및 조명 장치
KR101939552B1 (ko) * 2013-12-06 2019-01-17 롬엔드하스전자재료코리아유한회사 유기 전계 발광 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
KR20150077269A (ko) 2013-12-27 2015-07-07 삼성디스플레이 주식회사 유기 전계 발광 소자
JP2015128115A (ja) 2013-12-27 2015-07-09 三星ディスプレイ株式會社Ｓａｍｓｕｎｇ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． 有機エレクトロルミネッセンス素子
JP2015128113A (ja) 2013-12-27 2015-07-09 三星ディスプレイ株式會社Ｓａｍｓｕｎｇ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． 有機エレクトロルミネッセンス素子
JP2015218382A (ja) * 2014-05-21 2015-12-07 セイコーエプソン株式会社 部品収納具および部品保持具
WO2015182887A1 (ko) * 2014-05-30 2015-12-03 삼성에스디아이 주식회사 유기 광전자 소자 및 표시 장치
KR101878398B1 (ko) 2014-05-30 2018-07-13 제일모직 주식회사 유기 광전자 소자 및 표시 장치
CN104092211B (zh) 2014-07-14 2016-03-02 国家电网公司 一种适应配电网自愈要求的开关优化配置方法
KR101493482B1 (ko) 2014-08-29 2015-02-16 덕산네오룩스 주식회사 유기전기소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치
JP6516433B2 (ja) 2014-10-06 2019-05-22 三星ディスプレイ株式會社Ｓａｍｓｕｎｇ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． 有機エレクトロルミネッセンス素子用材料及びそれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子
KR101530049B1 (ko) * 2014-10-24 2015-06-18 덕산네오룩스 주식회사 유기전기소자용 조성물을 이용한 디스플레이 장치 및 유기전기소자
US10014480B2 (en) * 2014-11-12 2018-07-03 E-Ray Optoelectronics Technology Co., Ltd. Heterocyclic compounds and organic electroluminescent devices using the same
JP2016100376A (ja) 2014-11-19 2016-05-30 三星ディスプレイ株式會社Ｓａｍｓｕｎｇ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． 有機電界発光素子
KR20160060536A (ko) 2014-11-19 2016-05-30 삼성디스플레이 주식회사 유기 전계 발광 소자
KR102623039B1 (ko) 2015-05-15 2024-01-08 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기 및 조명 장치
US10270041B2 (en) 2015-08-28 2019-04-23 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, light-emitting device, electronic device, and lighting device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011065136A1 (ja) 2009-11-27 2011-06-03 シャープ株式会社 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、ならびに有機エレクトロルミネッセンス表示装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN108369996B (zh) 2021-07-09
CN108369996A (zh) 2018-08-03
US20180358562A1 (en) 2018-12-13
WO2017103732A1 (ja) 2017-06-22
JPWO2017103732A1 (ja) 2018-11-08
CN113773298A (zh) 2021-12-10
US10930855B2 (en) 2021-02-23
JP2021091726A (ja) 2021-06-17
JP6850261B2 (ja) 2021-03-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108604641B (zh) 发光元件、发光装置、电子设备及照明装置
JP6850261B2 (ja) 発光素子、発光装置、電子機器および照明装置
TWI829040B (zh) 發光元件，發光裝置，電子裝置及照明設備
KR102655709B1 (ko) 발광 소자, 표시 장치, 전자 기기, 및 조명 장치
KR20160134501A (ko) 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기 및 조명 장치
JP7035249B2 (ja) 発光デバイス、発光装置、電子機器および照明装置
JP2021122042A (ja) 発光デバイス、発光装置、電子機器、照明装置および化合物
KR20210141528A (ko) 유기 화합물, 발광 디바이스, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치
WO2022003481A1 (ja) 発光デバイス、発光装置、電子機器および照明装置
WO2021186306A1 (ja) 発光デバイス、発光装置、電子機器および照明装置
WO2022018572A1 (ja) 発光デバイス、発光装置、電子機器および照明装置
JP2022008062A (ja) 発光デバイス、金属錯体、発光装置、電子機器および照明装置
TW202111084A (zh) 有機化合物、發光器件、發光裝置、電子裝置及照明設備
CN116574137A (zh) 有机化合物、发光器件、显示装置、电子设备、发光装置及照明装置

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal