KR20200104924A - 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기 및 조명 장치 - Google Patents

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

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KR20200104924A
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타케요시 와타베
사토시 세오
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

본 발명의 발광 소자는, 더 높은 방출 에너지를 갖는 인광성 화합물이 게스트 재료로서 사용된다 할지라도, 화학적으로 안정적으로 유지될 수 있는 호스트 재료를 포함하는 구조에 의해 충분히 높은 방출 효율을 가질 수 있다. 발광층 내에 함유된 호스트 재료 및 게스트 재료로부터 얻어진 광 방출의 상대 방출 강도와 방출 시간 사이의 관계는 다성분 감쇠 곡선으로 표시된다. 다성분 감쇠 곡선의 가장 느린 성분의 상대 방출 강도는, 가장 느린 성분이 호스트 재료의 소광에 의해 간섭받지 않는 범위 내에서 짧은 시간 동안 1/100이 된다(가장 느린 성분의 방출 시간은 15㎲ 이하인 것이 바람직하다); 따라서, 충분히 높은 방출 효율이 얻어질 수 있다.

Description

발광 소자, 발광 장치, 전자 기기 및 조명 장치{LIGHT-EMITTING ELEMENT, LIGHT-EMITTING DEVICE, ELECTRONIC DEVICE, AND LIGHTING DEVICE}
본 발명은 물건, 방법, 제작 방법, 공정, 기계, 제품, 또는 조성물에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 예컨대 반도체 장치, 디스플레이 장치, 발광 장치, 축전 장치, 이들의 구동 방법, 또는 이들의 제작 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 일 형태는 전계의 인가를 통해 광 방출을 제공할 수 있는 유기 화합물이 한 쌍의 전극들 사이에 제공되는 발광 소자에 관한 것이고, 또한 이러한 발광 소자를 포함하는 발광 장치, 전자 장치 및 조명 장치에 관한 것이다.
박막, 경량, 고속 응답 및 저전압의 DC 구동과 같은 특징들을 갖는, 발광체로서 유기화합물을 사용하는 발광 소자가 다음 세대의 편평한 패널 디스플레이에 적용될 것으로 기대된다. 특히, 발광 소자가 매트릭스로 배열된 디스플레이 장치는 종래의 액정 디스플레이 장치에 비해 넓은 시청 각도 및 우수한 가시성에서 장점을 갖는 것으로 간주된다.
발광 소자는 다음의 발광 메커니즘을 갖는다: 발광 물질을 함유하는 EL 층이 사이에 제공된 한 쌍의 전극들 사이에 전압이 인가될 때, 음극으로부터 주입된 전자들과 양극으로부터 주입된 홀들은 EL 층의 발광 중심에서 여기되고, 여기된 상태가 기저 상태로 되돌아올 때 에너지가 방출되어 광이 방출된다. 발광 물질로서 유기 화합물을 사용하는 경우에 생성된 2가지 종류들의 여기 상태들, 즉 1중항 여기 상태 및 3중항 여기상태가 존재할 수 있다. 1중항 여기 상태(S1)로부터의 발광은 형광으로 언급되고, 3중항 여기상태(T1)로부터의 발광은 인광으로 언급된다. 발광 소자에서 여기 상태들의 통계적 생성 비율은 S1:T1 = 1:3으로 간주된다.
소자 특성들을 개선하기 위한 개발이 이루어지고 있다; 예컨대, 형광뿐만 아니라 인광을 사용하는 구조를 갖는 발광 소자가 개발되고 있다. 발광 소자의 발광층에서, 호스트 재료와 게스트 재료가 함유되고, 높은 에너지 방출을 나타내는 인광 재료는 게스트 재료로서 사용된다(특허문헌 1 참조).
일본 공개특허공보 제2010-182699호
일반적으로, 호스트 재료와 게스트 재료를 사용하는 발광 소자의 발광 효율을 개선하기 위하여, 호스트 재료의 T1 레벨(3중항 여기 상태에서의 레벨)이 게스트 재료의 레벨보다 높은 것이 바람직한 것으로 생각된다. 그러나, 높은 방출 에너지를 갖는 인광 화합물(예, 청색 인광 화합물)이 게스트 재료로 사용되는 경우, 호스트 재료의 T1 레벨은 낮은 방출 에너지를 갖는 인광 화합물(예, 녹색 또는 적색 인광 화합물)이 게스트 재료로 사용되는 경우의 레벨보다 높을 필요가 있다; 따라서 호스트 재료가 화학적으로 불안정하게 되는 문제점이 존재한다.
본 발명의 일 실시예의 목적은 화학적으로 안정된 발광 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시예의 다른 목적은 높은 방출 효율을 갖는 발광 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시예의 다른 목적은 신뢰도가 높은 발광 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시예의 다른 목적은 이미지 번-인(burn-in)이 발생하기 어려운 발광 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시예의 다른 목적은 지연된 광 방출이 수행되는 발광 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시예의 다른 목적은 새로운 발광 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시예의 다른 목적은 우수한 발광 장치를 제공하는 것이다.
이들 목적들의 설명이 다른 목적들의 존재를 저해하는 것은 아님을 주목해야 한다. 본 발명의 일 실시예에서, 모든 목적들을 달성할 필요는 없음을 주목해야 한다. 다른 목적들은 발명의 상세한 설명, 도면들, 청구항들, 등으로부터 자명할 것이고, 다른 목적들은 발명의 상세한 설명, 도면들, 청구항들, 등으로부터 유추될 수 있다.
위의 발명의 배경의 관점에서, 본 발명의 일 실시예의 발광 소자는, 높은 방출 에너지를 갖는 인광 화합물이 게스트 재료로서 사용될지라도, 화학적으로 안정된 상태로 남아있을 수 있는 호스트 재료를 포함하는 구조를 통해 충분히 높은 방출 효율을 가질 수 있다. 구조는 다음과 같다: 발광 소자 내의 발광층은 적어도 호스트 재료와 게스트 재료를 함유하고; 농도 소멸이 발생하지 않는 범위 내의 여기 농도에서 이들 재료들로부터 얻어진 광 방출(예, 광여기에 의한 광발광(PL) 또는 전계 여기에 의한 전기발광(EL))의 상대적인 방출 강도와 방출 시간 사이의 관계는 다성분 감쇠 곡선으로 표시되고; 감쇠 곡선의 가장 느린 성분의 상대적인 방출 강도(= E(t)/E0)는 가장 느린 성분이 호스트 재료의 소멸에 의해 간섭받지 않는 범위 내에서 짧은 시간 동안 1/100이 되는 바람직하고; 즉, 가장 느린 성분의 방출 시간은 15㎲ 이하, 바람직하게는 10㎲ 이하, 더욱 바람직하게는 5㎲ 이하이다.
다성분 감쇠 곡선은 아래의 수학식 1로 표시됨을 주목해야 한다.
Figure pat00001
(E0가 초기 방출 강도를 나타내고, E(t)가 시간(t)의 방출 강도를 나타내고, A가 상수이고, τ가 수명을 나타내고, n이 감쇠 곡선의 성분들의 수를 나타냄을 주목해야 한다.)
위의 조건들 하에서, 호스트 재료의 T1 레벨이 게스트 재료의 T1 레벨보다 낮을 때 조차, 호스트 재료로부터 게스트 재료로의 에너지 이동이 가능하다. 호스트 재료의 T1 레벨이 게스트 재료의 것보다 반드시 높지는 않기 때문에, 화학적으로 안정된 재료는 호스트 재료로서 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예는 적어도 호스트 재료와 게스트 재료를 함유하는 발광층을 포함하는 발광 소자이다. 펄스드 레이저(출력 레벨은 농도 소멸을 야기하지 않도록 설정된다)로 조사된 발광층에서, 상대적인 방출 강도와 방출 시간 사이의 관계는 다성분 감쇠 곡선으로 표시되고, 감쇠 곡선의 가장 느린 성분의 상대적인 방출 강도가 1/100이 되는데 걸리는 방출 시간은 15㎲ 이하, 바람직하게는 10㎲ 이하, 더욱 바람직하게는 5㎲ 이하이다.
본 발명의 다른 실시예는 한 쌍의 전극들 사이의 적어도 하나의 발광층을 포함하는 발광 소자이다. 발광층은 2이상의 종류의 유기 화합물들을 함유한다. 광 방출시 상대적인 방출 강도와 방출 시간 사이의 관계를 나타내는 2이상의 성분들이 상대적인 방출 강도가 1/100이 될 때 관측된다. 다성분 감쇠 곡선의 가장 느린 성분의 상대적인 방출 강도가 1/100이 되는데 걸리는 시간은 15㎲ 이하, 바람직하게는 10㎲ 이하, 더욱 바람직하게는 5㎲ 이하이다.
본 발명의 다른 실시예는 한 쌍의 전극들 사이에 적어도 하나의 발광층을 포함하는 발광 소자이다. 발광층은 적어도 제 1 유기 화합물(호스트 재료)과 제 2 유기 화합물(게스트 재료)을 포함한다. 제 2 유기 화합물은 유기 금속 복합체이다. 제 1 유기 화합물의 T1 레벨은 제 2 유기 화합물의 것보다 낮다. 상대적인 방출 강도와 방출 시간 사이의 관계를 나타내는 2이상의 성분들이 상대적인 방출 강도가 1/100이 될 때 관측된다. 다성분 감쇠 곡선의 가장 느린 성분의 상대적인 방출 강도가 1/100이 되는데 걸리는 방출 시간은 15㎲ 이하, 바람직하게는 10㎲ 이하, 더욱 바람직하게는 5㎲ 이하이다.
위의 구조들의 각각에서 게스트 재료의 T1 레벨보다 낮은 T1 레벨을 갖는 유기 화합물이 호스트 재료로서 사용되고; 따라서 발광 소자는 심지어 호스트 재료로서도 화학적으로 불안정한 유기 화합물을 사용하지 않고 제작될 수 있음을 주목해야 한다.
위의 구조들 중 어느 하나에서, 호스트 재료의 T1 레벨이 게스트 재료의 T1 레벨보다 낮고, T1 레벨의 차이가 0eV 이상 0.2eV 이하가 되도록 호스트 재료가 선택되는 것이 바람직하다. 따라서, 화학적으로 안정된 호스트 재료는 방출 효율을 감소시키지 않고 사용될 수 있어서, 긴 수명의 발광 소자를 초래한다.
본 발명의 다른 실시예는 발광 소자를 포함하는 발광 장치뿐만 아니라 각각이 발광 장치를 포함하는 전자 기기 및 조명 장치이다. 따라서, 본 명세서의 발광 장치는 이미지 디스플레이 장치 또는 광원(조명 장치를 포함)을 언급한다. 덧붙여, 발광 장치는 그 범주에, 발광 장치가 가요성 인쇄 회로(FPC) 또는 테이프 캐리어 패키지(TCP)와 같은 커넥터에 연결된 모듈, 인쇄 배선 기판이 TCP의 팁 상에 제공된 모듈, 및 집적 회로(IC)가 칩온 글라스(COG) 방법에 의해 발광 소자 상에 직접 장착된 모듈 모두를 포함한다.
본 발명의 일 실시예의 발광 소자는 높은 방출 효율을 가질 수 있다. 본 발명의 일 실시예의 발광 소자는 발광층에 화학적으로 안정된 호스트 재료를 포함함으로써 긴 수명을 가질 수 있다. 본 발명의 일 실시예의 발광 장치는 이러한 발광 소자를 포함함으로써 높은 신뢰도를 가질 수 있다. 본 발명의 일 실시예의 전자 기기 및 조명 장치는 이러한 발광 장치를 포함함으로써 높은 신뢰도를 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 개념을 도시하는 도면.
도 2는 발광 소자의 구조를 도시하는 도면.
도 3은 발광 소자의 구조를 도시하는 도면.
도 4는 발광 소자들의 구조를 도시하는 도면들.
도 5는 발광 장치를 도시하는 도면.
도 6은 전자 기기들을 도시하는 도면들.
도 7은 전자 기기를 도시하는 도면들.
도 8은 조명 장치들을 도시하는 도면.
도 9는 발광 소자의 구조를 도시하는 도면.
도 10은 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 2의 전류 밀도 대 휘도 특성들을 도시하는 도면.
도 11은 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 2의 전압 대 휘도 특성들을 도시하는 도면.
도 12는 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 2의 휘도 대 전류 효율 특성들을 도시하는 도면.
도 13은 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 2의 전압 대 전류 특성들을 도시하는 도면.
도 14는 발광 소자 1의 방출 스펙트럼을 도시하는 도면.
도 15는 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 2의 각각의 신뢰도를 도시하는 도면.
도 16은 발광 소자들의 인광 스펙트럼들을 도시하는 도면.
도 17은 발광 소자들의 방출 시간들을 도시하는 도면.
도 18은 본 발명의 일 실시예의 발광 장치를 도시하는 도면.
도 19는 본 발명의 일 실시예의 발광 장치를 각각 도시하는 도면.
도 20은 본 발명의 일 실시예의 조명 장치를 각각 도시하는 도면.
도 21은 본 발명의 일 실시예의 터치 센서를 도시하는 도면.
도 22는 본 발명의 일 실시예의 터치 센서의 회로도.
도 23은 본 발명의 일 실시예의 터치 센서의 단면도.
도 24는 본 발명의 일 실시예의 발광 장치를 사용하는 모듈을 도시하는 도면.
도 25는 본 발명의 일 실시예의 발광 소자를 각각 도시하는 도면.
이후, 본 발명의 실시예들은 도면들을 참조하여 기술될 것이다. 본 발명이 다음의 설명에 국한되지 않고, 본 발명의 모드들 및 세부사항들이 본 발명의 사상과 범주를 벗어나지 않고 다양한 방식으로 변경될 수 있음을 주목해야 한다. 그러므로, 본 발명은 다음의 실시예들의 설명으로 국한되는 것으로 해석되지 않아야 한다.
(실시예 1)
본 실시예에 있어서, 기술된 것은 본 발명의 일 실시예의 발광 소자의 개념 및 특정 구조이다. 발광 소자는 높은 방출 에너지를 갖는 인광 화합물이 게스트 재료로서 사용될지라도 화학적으로 안정되게 남아있을 수 있는 호스트 재료를 포함한다.
본 발명의 일 실시예의 발광 소자에서, 발광층은 한 쌍의 전극들 사이에 제공되고, 발광층은 적어도 호스트 재료와 게스트 재료를 포함한다(여기 농도는 농도 소멸이 발생하지 않는 범위 내에 있다). 이들 재료들로부터 얻어진 광 방출(예, 광여기에 의한 광발광(PL) 또는 전계 여기에 의한 전기발광(EL))의 상대적인 방출 강도와 방출 시간 사이의 관계는 다성분 감쇠 곡선으로 표시된다. 감쇠 곡선의 가장 느린 성분의 상대적인 방출 강도는, 가장 느린 성분이 호스트 재료의 소멸에 의해 간섭받지 않는 범위 내에서 짧은 시간(바람직하게는 15㎲ 이하) 동안 1/100이 된다; 따라서 충분히 높은 방출 효율이 얻어질 수 있다.
이 때, 호스트 재료의 T1 레벨이 게스트 재료의 T1 레벨보다 낮을 때 조차, 에너지 이동이 가능하다. 호스트 재료의 T1 레벨이 게스트 재료의 것보다 반드시 높지는 않기 때문에, 화학적으로 안정된 재료가 호스트 재료로서 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에서, 게스트 재료의 T1 레벨보다 낮은 T1 레벨을 갖는 호스트 재료가 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 이들 재료의 구조는 도 1을 참조하여 기술된다.
도 1의 (A)는 호스트 재료(11) 내에서 여기들의 에너지 상태와 게스트 재료(12) 내의 여기들의 에너지 상태 사이의 관계를 도시한다. 발광층은 적어도 호스트 재료(11)와 게스트 재료(12)를 함유한다. 게스트 재료(12)의 3중항 여기 상태는 T1(g) 레벨이고, 게스트 재료(12)로부터 생성된 여기자(10)는 이 레벨에 위치한다. 호스트 재료(11)의 3중항 여기 상태는 게스트 재료(12)의 T1(g) 레벨보다 ΔE(eV)에너지만큼 낮은 T1(h) 레벨이다.
이 경우, 게스트 재료(12)의 T1(g) 레벨의 여기 에너지는 [D0 *]×K2의 비율로 호스트 재료(11)의 T1(h) 레벨로 이동된다(Yg). [D0 *]는 게스트 재료 내의 여기들의 농도를 나타내고, K2는 게스트 재료(12)로부터 호스트 재료(11)로의 여기 에너지 이동의 속도 상수를 나타냄을 주목해야 한다. 더욱이, 여기 에너지는 [H0 *]×K3의 비율로 호스트 재료(11)의 T1(h) 레벨로부터 게스트 재료(12)의 T1(g) 레벨로 이동될 수 있다(Yh). [H0 *]는 호스트 재료 내의 여기들의 농도를 나타내고, K3은 호스트 재료(11)로부터 게스트 재료(12)로의 여기 에너지 이동의 속도 상수를 나타냄을 주목해야 한다. 낮은 레벨로부터 높은 레벨로의 이러한 물리적으로 불리한 에너지 이동(이후로 역 에너지 이동으로 언급됨)은 여기가 상온의 에너지에 의해 활성화되기 때문에 발생할 수 있다. 그러나, 광여기 또는 전기여기 직후, T1(g) 레벨로부터 T1(h) 레벨로의 여기 에너지 이동의 속도는 T1(h) 레벨로부터 T1(g) 레벨로의 역 에너지 이동의 속도보다 극히 높다. 그러므로, 호스트 재료(11)로부터 게스트 재료(12)로의 역 에너지 이동은 발생하기 어렵다고 간주될 수 있다. 도 1의 (A) 및 (B)에서, K1은 게스트 재료(12)의 T1(g) 레벨로부터 S0(g) 레벨로의 이동의 속도 상수를 나타내고, K4는 호스트 재료(11)의 T1(h) 레벨로부터 S0(h) 레벨로의 이동의 속도 상수를 나타냄을 주목해야 한다.
그러나, 여기 에너지가 T1(g) 레벨로부터 T1(h) 레벨로 이동할 때(Yg), T1(h) 레벨에서 여기 농도는 도 1의 (B)에 도시된 바와 같이 증가하여, T1(h) 레벨로부터 T1(g) 레벨로의 여기 에너지 이동(Yh)은 효과적으로 발생한다. 이 때, 효과적인 역 에너지 이동을 위해, T1(g) 레벨과 T1(h) 레벨 사이의 에너지 차이(ΔE)는 그렇게 크지 않은 것이 중요하다. 여기에서, 식 0 < ΔE < 0.2eV을 충족시키는 호스트 재료(11)와 게스트 재료(12)의 조합이 바람직하다.
위에서 언급한 여기 에너지 이동이 발생할 때, 게스트 재료(12)의 T1(g) 레벨로부터 S0(g) 레벨로의 발광성 전이(Xg) 및 호스트 재료(11)의 T1(h) 레벨로부터 S0(h) 레벨로의 비-발광성 전이(Xh)는 또한 동시에 발생한다. 도 1의 (A) 및 (B)에서, K1은 게스트 재료(12)의 T1(g) 레벨로부터 S0(g) 레벨로의 전이 속도 상수를 나타내고, K4는 호스트 재료(11)의 T1(h) 레벨로부터 S0(h) 레벨로의 전이 속도 상수를 나타냄을 주목해야 한다. 이 때, 높은 효율의 광 방출을 위해, 비-발광성 전이(Xh)의 속도가 발광성 전이(Xg)의 속도보다 훨씬 낮은 것이 또한 중요하다. 발광성 전이(Xg)가 0.2(㎲)-1보다 빠르고, 비-발광성 전이(Xh)가 10(㎳)-1보다 느린 것이 바람직하다.
즉, 역 에너지 이동의 속도는 호스트 재료의 비-발광성 전이의 속도보다 충분히 높게 이루어지고, 게스트 재료의 발광성 전이의 속도는 호스트 재료의 비-발광성 전이의 속도보다 충분히 높게 이루어지며, 이에 의해 높은 효율의 발광이 얻어질 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예의 발광 소자는 또한 광 방출을 위해 낮은 레벨로부터 역으로 이동하는 에너지를 사용하고, 따라서 PL 측정에 의해 얻어진 방출 시간을 나타내는 곡선이 다성분 감쇠 곡선이라는 특징을 갖는다. 감쇠 곡선의 가장 느린 성분의 상대적인 방출 강도가 가장 느린 성분이 호스트 재료의 소멸에 의해 간섭받지 않는 범위 내에서 짧은 시간 동안 1/100이 된다, 즉 가장 느린 성분의 방출 시간은 15㎲ 이하, 바람직하게는 10㎲ 이하, 더욱 바람직하게는 5㎲ 이하이다; 따라서 충분히 높은 방출 효율이 얻어질 수 있다.
위에서 언급한 상태에 부가하여, 측정 결과가 펄스드 레이저의 전력 밀도가 높게 설정되고 여기 농도가 높은 상태에서 다성분 감쇠 곡선을 나타낼 수 있음을 주목해야 한다. 이것은 여기 농도가 높게 되고, 여기들 중의 상호작용이 3중항-3중항 소멸을 초래하기 때문이다. 이러한 현상은 농도 소멸로 불린다. 측정은, 농도 소멸의 영향을 회피하기 위하여, 펄스드 레이저의 전력 밀도가 낮게 설정되고, 여기자 농도가 낮은 상태에서 수행될 필요가 있다.
다음에, 본 발명의 일 실시예의 발광 소자의 구조가 도 2를 참조하여 기술된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예의 발광 소자는 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물을 함유하는 발광층(104)이 한 쌍의 전극들(양극(101)과 음극(102)) 사이에 제공되는 구조를 갖는다. 발광층(104)은 한 쌍의 전극들과 접하는 EL층(103) 내에 포함된 기능층들 중 하나이다. EL층(103)은 발광층(104)에 부가하여, 홀-주입층, 홀-전달층, 전자-전달층, 전자-주입층, 등 중 어느 하나를 필요한 위치들에 적절하게 포함할 수 있다. 발광층(104)이 호스트 재료로서 작용하는 제 1 유기 화합물(105) 및 게스트 재료로서 작용하는 제 2 유기 화합물(106)을 함유함을 주목해야 한다.
우수한 홀-전달 특성을 갖는 재료 또는 우수한 전자-전달 특성을 갖는 재료가 호스트 재료로서 작용하는 제 1 유기 화합물(105)로서 사용될 수 있다.
제 1 유기 화합물(105)로서 사용될 수 있는 우수한 홀-전달 특성을 갖는 재료의 예들은, 4-(1-나프틸)-4'-페닐-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트리페닐아민(약어 : PCBBiNB), 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트리페닐아민(약어 : PCBA1BP), 4,4'-디(1-나프틸)-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트리페닐아민(약어 : PCBNBB), 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카바졸-3-일)아미노]-9-페닐카바졸(약어 : PCzPCN1), 4,4',4''-트리스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]트리페닐아민(약어 : 1'-TNATA), 2,7-비스[N-4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]스피로-9,9'-바이플루오렌(약어 : DPA2SF), N,N'-비스(9-페닐카바졸-3-일)-N,N'-디페닐벤젠-1,3-디아민(약어: PCA2B), N-(9,9-디메틸-2-디페닐아미노-9H-플루오렌-7-일)디페닐아민(약어: DPNF), N,N',N''-트리페닐-N,N',N''-트리스(9-페닐카바졸-3-일)벤젠-1,3,5-트리아민(약어: PCA3B), 2-[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]스피로-9,9'-바이플루오렌(약어: PCASF), 2-[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]스피로-9,9'-바이플루오렌(약어: DPASF), N,N'-비스[4-(카바졸-9-일)페닐]-N,N'-디페닐-9,9-디메틸플루오렌-2,7-디아민(약어: YGA2F), 4,4'-비스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]바이페닐(약어: DPAB), N-(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)-N-{9,9-디메틸-2-[N'-페닐-N'-(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)아미노]-9H-플루오렌-7-일}페닐아민(약어: DFLADFL), 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐 (약어: NPB 또는 α-NPD), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1'-바이페닐]-4,4'-디아민(약어: TPD), 4,4',4''-트리스(카바졸-9-일)트리페닐아민(약어: TCTA), 4,4',4''-트리스(N,N-디페닐아미노)트리페닐아민(약어: TDATA), 4,4',4''-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트리페닐아민(약어: MTDATA), 및 4,4'-비스[N-(스피로-9,9'-바이플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]바이페닐 (약어: BSPB); 3-[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약어: PCzPCA1), 3-[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약어: PCzDPA1), 3,6-비스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약어: PCzDPA2), 4,4'-비스(N-{4-[N'-(3-메틸페닐)-N'-페닐아미노]페닐}-N-페닐아미노)바이페닐(약어: DNTPD), 3,6-비스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-(1-나프틸)아미노]-9-페닐카바졸(약어: PCzTPN2), 및 3,6-비스[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약어: PCzPCA2)과 같은 방향족 아민 화합물들을 포함한다. 덧붙여, 카바졸 골격을 포함하는 다음의 화합물들이 사용될 수 있다: 예컨대, 4,4'-디(N-카바졸일)바이페닐(약어: CBP), 1,3,5-트리스[4-(N-카바졸일)페닐]벤젠(약어: TCPB), 및 9-[4-(10-페닐-9-안트라세닐)페닐]-9H-카바졸(약어: CzPA). 여기에서 언급된 물질들은 주로 10-6㎝2/Vs 이상의 홀 이동도를 갖는 물질이다. 위의 물질들 이외에 임의의 물질이 홀-전달 특성을 갖는 한 사용될 수 있음을 주목해야 한다.
제 1 유기 화합물(105)로서 사용될 수 있는 우수한 전자-전달 특성을 갖는 재료의 예들은 다음을 포함한다: 2-(4-바이페닐일)-5-(4-터트-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(약어: PBD), 3-(4'-터트-부틸페닐)-4-페닐-5-(4''-바이페닐)-1,2,4-트리아졸(약어: TAZ), 1,3-비스[5-(p-터트-부틸페닐)-l,3,4-옥사디아졸-2-일]벤젠(약어: OXD-7), 9-[4-(5-페닐-1,3,4-옥사디아졸-2-일)페닐]-9H-카바졸(약어: CO11), 2,2',2''-(1,3,5-벤젠에트리일)트리스(1-페닐-lH-벤지미다졸)(약어: TPBI), 및 2-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤지미다졸(약어: mDBTBIm-II)과 같은 폴리아졸 골격들을 갖는 헤테로 고리 화합물들; 2-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]디벤조[f,h]퀴녹살린(약어: 2mDBTPDBq-II), 7-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]디벤조[f,h]퀴녹살린(약어: 7mDBTPDBq-II), 6-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]디벤조[f,h]퀴녹살린(약어: 6mDBTPDBq-II), 2-[3'-(디벤조티오펜-4-일)바이페닐-3-일]디벤조[f,h]퀴녹살린 (약어: 2mDBTBPDBq-II), 및 2-[3'-(9H-카바졸-9-일)바이페닐-3-일]디벤조[f,h]퀴녹살린(약어: 2mCzBPDBq)rhk 같은 퀴녹살린 골격들 또는 디벤조퀴녹살린 골격들을 갖는 헤테로 고리 화합물들; 4,6-비스[3-(페난트렌-9-일)페닐]피리미딘(약어: 4,6mPnP2Pm), 4,6-비스[3-(4-디벤조티에닐)페닐]피리미딘(약어: 4,6mDBTP2Pm-II), 및 4,6-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리미딘(약어: 4,6mCzP2Pm)과 같은 디아진 골격들 (피리미딘 골격들 또는 피라진 골격들)을 갖는 헤테로 고리 화합물들; 및 3,5-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리딘(약어: 35DCzPPy), 1,3,5-트리[3-(3-피리딜)페닐]벤젠(약어: TmPyPB), 및 3,3',5,5'-테트라[(m-피리딜)-펜-3-일]바이페닐(약어: BP4mPy)과 같은 피리딘 골격들을 갖는 헤테로 고리 화합물들. 상술한 화합물들 중, 퀴녹살린 골격들 또는 디벤조퀴녹살린 골격들을 갖는 헤테로 고리 화합물들, 디아진 골격들을 갖는 헤테로 고리 화합물들, 및 피리딘 골격들을 갖는 헤테로 고리 화합물들은 높은 신뢰성을 갖고, 따라서 바람직하다. 우수한 전자-전달 특성을 갖는 재료의 다른 예들은 다음을 포함한다: 페닐-디(1-피레닐)포스핀 산화물(약어: POPy2), 스피로-9,9'-바이플루오렌-2-일-디페닐포스핀 산화물(약어: SPPO1), 2,8-비스(디페닐포스포릴)디벤조[b,d]티오펜(약어: PPT), 및 3-(디페닐포스포릴)-9-[4-(디페닐포스포릴)페닐]-9H-카바졸(약어: PP021)과 같은 트리아릴 포스핀 산화물들; 및 트리스[2,4,6-트리메틸-3-(3-피리딜)페닐]보란(약어: 3TPYMB)과 같은 트리아릴 보란. 여기에서 언급된 물질들은 전자-전달 특성을 갖고, 주로 10-6㎝2/Vs 이상의 전자 이동도를 갖는 물질이다. 위의 물질들 이외에 임의의 물질이 전자-전달 특성을 갖는 한 사용될 수 있음을 주목해야 한다.
발광층이 제 1 유기 화합물(호스트 재료) 및 제 2 유기 화합물(게스트 재료)에 부가하여 제 3 유기 화합물을 함유할 수 있음을 주목해야 한다. 발광층 내의 홀과 전자 사이의 균형의 조정을 통해 높은 방출 효율을 얻기 위하여, 제 1 유기 화합물이 홀-전달 특성을 가질 때, 제 3 유기 화합물은 전자-전달 특성을 갖는 것이 바람직하다. 대조적으로, 제 1 유기 화합물이 전자-전달 특성을 가질 때, 제 3 유기 화합물은 홀-전달 특성을 갖는 것이 바람직하다. 어느 경우든지, 제 1 유기 화합물의 T1 레벨은 제 2 유기 화합물의 T1(g) 레벨보다 낮은 것이 바람직하다. 제 3 유기 화합물의 T1(h) 레벨이 T1(g) 레벨보다 높을 수 있음을 주목해야 한다. 이것은 제 3 유기 화합물의 T1 레벨의 에너지가 제 1 유기 화합물의 T1(h) 레벨(제 3 유기 화합물의 T1 레벨보다 낮게 위치한)의 에너지로 급속하게 수집되기 때문이다.
게스트 재료로 작용하는 제 2 유기 화합물(106)로서, 예컨대 3중항 여기 에너지를 광 방출로 변환하는 발광 물질인 유기 금속 복합체(인광 화합물)가 사용될 수 있다.
제 2 유기 화합물(106)로 사용될 수 있는 재료의 예들은, 비스[2-(4',6'-디플루오로페닐)피리디나토-N,C2']이리디움(III)테트라키스(1-피라졸일)보레이트(약어: FIr6), 비스[2-(4',6'-디플루오로페닐)피리디나토-N,C2']이리디움(III) 피콜리네이트(약어: FIrpic), 비스[2-(3',5'-비스트리플루오로메틸페닐)피리디나토-N,C2']이리디움(III)피콜리네이트(약어: [Ir(CF3ppy)2(pic)]), 비스[2-(4',6'-디플루오로페닐)피리디나토-N,C2']이리디움(III)아세틸아세토네이트(약어: FIracac), 트리스(2-페닐피리디나토)이리디움(III)(약어: [Ir(ppy)3]), 비스(2-페닐피리디나토)이리디움(III)아세틸아세토네이트(약어: [Ir(ppy)2(acac)]), 비스(벤조[h]퀴놀리나토)이리디움(III)아세틸아세토네이트(약어: [Ir(bzq)2(acac)]), 비스(2,4-디페닐-1,3-옥사졸라토-N,C2')이리디움(III)아세틸아세토네이트(약어: [Ir(dpo)2(acac)]), 비스{2-[4'-(퍼플루오로페닐)페닐]피리디나토-N,C2'}이리디움(III)아세틸아세토네이트(약어: [Ir(p-PF-ph)2(acac)]), 비스(2-페닐벤조티아졸라토-N,C2')이리디움(III)아세틸아세토네이트(약어: [Ir(bt)2(acac)]), 비스[2-(2'-벤조[4,5-α]티에닐)피리디나토-N,C3']이리디움(III)아세틸아세토네이트(약어: [Ir(btp)2(acac)]), 비스(1-페닐이소퀴놀리나토-N,C2')이리디움(III)아세틸아세토네이트(약어: [Ir(piq)2(acac)]), (아세틸아세토나토)비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)퀴녹살리나토]이리디움(III)(약어: [Ir(Fdpq)2(acac)]), (아세틸아세토나토)비스(2,3,5-트리페닐피라지나토)이리디움(III) (약어: [Ir(tppr)2(acac)]), 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포핀플라티넘(II)(약어: PtOEP), 트리스(아세틸아세토나토)(모노페난트롤린)테르비움(III)(약어: Tb(acac)3(펜)), 트리스(1 ,3-디페닐-1,3-프로판디오나토)(모노페난트롤린)유러퓸(III)(약어: Eu(DBM)3(펜)), 및 트리스[1-(2-테노일)-3,3,3-트리플루오로아세토나토](모노페난트롤린)유러퓸(III)(약어: Eu(TTA)3(펜))을 포함한다.
본 실시예에서 기술된 발광 소자의 발광층에서, 발광층에 함유된 호스트 재료 및 게스트 재료는 다음을 충족하도록 선택된다: 이들 재료들로부터 얻어진 광 방출(예, 광여기에 의한 광발광(PL) 또는 전계 여기에 의한 전기발광(EL))의 상대적인 방출 강도와 방출 시간 사이의 관계는 다성분 감쇠 곡선으로 표시되고; 다성분 감쇠 곡선의 가장 느린 성분의 상대적인 방출 강도가, 가장 느린 성분이 호스트 재료의 소멸에 의해 간섭받지 않는, 즉 가장 느린 성분의 방출 시간은 15㎲ 이하, 바람직하게는 10㎲ 이하, 더욱 바람직하게는 5㎲ 이하인 범위 내의 짧은 시간 동안 1/100이 된다.
위의 특성을 갖는 발광 소자에 있어서, 심지어 호스트 재료의 T1 레벨이 게스트 재료의 것보다 낮은 경우에도 에너지 이동이 가능하다. 호스트 재료의 T1 레벨이 반드시 게스트 재료의 것보다 높은 것은 아니므로, 화학적으로 안정된 재료가 호스트 재료로서 사용될 수 있다.
따라서, 본 실시예에서, 화학적으로 안정된 재료는 발광 소자의 발광층 내의 호스트 재료로서 사용될 수 있고; 따라서 발광 소자는 긴 수명을 가질 수 있다. 호스트 재료의 T1 레벨이 게스트 재료의 것보다 낮은 본 실시예의 구조에서, 역 에너지 이동과 관련된 지연된 광 방출이 발생한다. T1 레벨의 호스트 재료가 상온에서 비-발광성이기 때문에, 지연된 광 방출을 나타내는 발광층이 낮은 효율을 갖는 것이 염려된다. 그러나, 위의 범위 내에서, 게스트 재료의 역 에너지 이동의 속도 및 발광 전이의 속도는 호스트 재료의 비-발광 전이의 속도(호스트 재료의 발광이 없는 비활성화 속도)보다 충분히 높다; 따라서, 소자 특성들은 영향을 받지 않고, 높은 방출 효율을 갖는 발광 소자가 얻어질 수 있다.
본 실시예에서, 상대적인 방출 강도와 방출 시간 사이의 관계는 다성분 감쇠 곡선에 의해 표시되는 예가 기술되지만, 본 발명의 일 실시예는 이에 국한되지 않음을 주목해야 한다. 상황들 또는 조건들에 의존하여, 본 발명의 일 실시예의 상대적인 방출 강도와 방출 시간 사이의 관계는 일부 경우들에서 다성분 감쇠 곡선에 의해 표시되지 않는다.
(실시예 2)
본 실시예에서, 본 발명의 일 실시예의 발광 소자의 예가 도 3을 참조로 기술된다.
도 3에 도시된 본 실시예에 기술된 발광 소자에서, 발광층(206)을 포함하는 EL층(203)은 한 쌍의 전극(제 1 전극(양극)(201) 및 제 2 전극(음극)(202))들 사이에 제공되고, EL층(203)은 발광층(206)에 덧붙여, 홀-주입층(204), 홀-전달층(205), 전자-전달층(207), 전자-주입층(208), 등을 포함한다.
실시예 1에 기술된 발광 소자에서와 같이, 발광층(206)은 적어도 호스트 재료로서 작용하는 제 1 유기 화합물(209)과 게스트 재료로서 작용하는 제 2 유기 화합물(210)을 포함한다. 실시예 1에 기술된 동일한 물질들이 제 1 유기 화합물(209)과 제 2 유기 화합물(210)로 사용될 수 있고, 이들의 설명은 생략된다.
호스트 재료로서 작용하는 제 1 유기 화합물(209)과 게스트 재료로서 작용하는 제 2 유기 화합물(210)에 덧붙여, 발광층(206)은 또한 제 1 유기 화합물(209)의 특성(홀-전달 특성 또는 전자-전달 특성)과 반대 특성을 갖는 제 3 유기 화합물을 함유할 수 있다.
다음에, 본 실시예에 기술된 발광 소자를 제작하는 특정 예가 기술된다.
제 1 전극(양극)(201) 및 제 2 전극(음극)(202)을 위해, 금속, 합금, 전기적으로 도전성 화합물, 이들의 혼합물, 등이 사용될 수 있다. 특히, 산화 인듐-산화 주석(ITO : 인듐 주석 산화물), 실리콘 또는 산화 실리콘을 함유하는 산화 인듐-산화 주석, 산화 인듐-산화 아연(인듐 아연 산화물), 산화 텅스텐과 산화 아연을 함유한 산화 인듐, 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 철(Fe), 코발트(Co), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 또는 티타늄(Ti)이 사용될 수 있다. 덧붙여, 주기율표의 1족 및 2족에 속한 원소, 예컨대, 리튬(Li) 또는 세슘(Cs)과 같은 알칼리 금속, 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 또는 스트론튬(Sr)과 같은 알칼리 토류 금속, 이러한 원소를 함유한 합금(예, MgAg 또는 AlLi), 유러퓸(Eu) 또는 이테르븀(Yb)과 같은 희토류 금속, 이러한 원소를 함유한 합금, 또는 그라핀이 사용될 수 있다. 제 1 전극(양극)(201) 및 제 2 전극(음극)(202)은 예컨대, 스퍼터링 방법 또는 증착 방법(진공 증착 방법을 포함)에 의해 형성될 수 있다.
홀-주입층(204) 및 홀-전달층(205)을 위해 사용될 수 있는 우수한 홀-전달 특성을 갖는 재료의 예들은, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(약어: NPB 또는 α-NPD), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1'-바이페닐]-4,4'-디아민(약어: TPD), 4,4',4''-트리스(카바졸-9-일)트리페닐아민(약어: TCTA), 4,4',4''-트리스(N,N-디페닐아미노)트리페닐아민(약어: TDATA), 4,4',4''-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트리페닐아민(약어: MTDATA), 및 4,4'-비스[N-(스피로-9,9'-바이플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]바이페닐(약어: BSPB)과 같은 방향족 아민 화합물; 3-[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약어: PCzPCA1), 3,6-비스[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약어: PCzPCA2), 및 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카바졸-3-일)아미노]-9-페닐카바졸(약어: PCzPCN1)을 포함한다. 대안적으로, 다음의 카바졸 유도체가 사용될 수 있다: 4,4'-디(N-카바졸일)바이페닐(약어: CBP), 1,3,5-트리스[4-(N-카바졸일)페닐]벤젠(약어: TCPB), 및 9-[4-(10-페닐-9-안트라센일)페닐]-9H-카바졸(약어: CzPA). 여기에 언급된 물질들은 주로 10-6㎠/Vs 이상의 홀 이동도를 갖는 물질들이다. 위의 물질들 이외의 물질들이 홀-전달 특성이 전자-전달 특성보다 높은 한 사용될 수 있음을 주목해야 한다.
대안적으로, 폴리(N-비닐카바졸)(약어: PVK), 폴리(4-비닐트리페닐아민)(약어: PVTPA), 폴리[N-(4-{N'-[4-(4-디페닐아미노)페닐]페닐-N'-페닐아미노}페닐)메타크릴아미드](약어: PTPDMA), 또는 폴리[N,N'-비스(4-부틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지다인](약어: 폴리-TPD)과 같은 고분자 화합물이 사용될 수 있다.
홀-주입층(204)을 위해 사용될 수 있는 억셉터 물질의 예들로서, 전이 금속 산화물, 또는 주기율표 4족 내지 8족 중 어느 하나에 속한 금속의 산화물이 주어질 수 있다. 특히, 산화 몰리브덴이 특별하게 선호된다.
발광층(206)과 접하는 홀-전달층(205)을 위해, 발광층에 속한 유기 화합물과 유사한 화합물이 바람직하게 사용됨을 주목해야 한다. 이러한 구조를 통해, 홀 전달층(205)과 발광층(206) 사이의 홀-주입 장벽은 감소될 수 있고, 이는 방출 효율을 증가시킬 수 있고, 구동 전압을 낮출 수 있다. 즉, 심지어 높은 휘도를 갖는 발광의 경우에도 전압 손실로 인한 전력 효율의 적은 감소를 갖는 발광 소자가 얻어질 수 있다. 홀-주입 장벽을 감소시키기 위한 특별히 바람직한 모드는 홀-전달층(205)이 발광층과 동일한 유기 화합물을 함유하는 구조이다.
전자-전달층(207)은 우수한 전자-전달 특성을 갖는 재료를 함유한 층이다. 전자-전달층(207)을 위해, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(III)(약어: Alq3), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀라토)알루미늄(III)(약어: Almq3), 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)레릴륨(II)(약어: BeBq2), BAlq, Zn(BOX)2, 또는 비스[2-(2-하이드록시페닐)벤조티아졸라토]아연(II) (약어: Zn(BTZ)2)와 같은 금속 복합체가 사용될 수 있다. 또한, 2-(4-바이페닐일)-5-(4-터트-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(약어: PBD), 1,3-비스[5-(p-터트-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸-2-일]벤젠(약어: OXD-7), 3-(4'-터트-부틸페닐)-4-페닐-5-(4''-바이페닐)-1,2,4-트리아졸(약어: TAZ), 3-(4-터트-부틸페닐)-4-(4-에틸페닐)-5-(4-바이페닐일)-1,2,4-트리아졸(약어: p-EtTAZ), 바소페난트롤린(약어: BPhen), 바소쿠프로인(약어: BCP), 또는 4,4'-비스(5-메틸벤조사졸-2-일)스틸벤(약어: BzOs)과 같은 이종 방향족 화합물이 사용될 수 있다. 폴리(2,5-피리딘디일) (약어: PPy), 폴리[(9,9-디헥실플루오렌-2,7-디일)-코-(피리딘-3,5-디일)] (약어: PF-Py), 또는 폴리[(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)-코-(2,2'-바이피리딘-6,6'-디일)](약어: PF-BPy)과 같은 고분자 화합물이 사용될 수 있다. 여기에 주어진 물질들은 주로 10-6㎠/Vs 이상의 전자 이동도를 갖는 물질들이다. 위의 물질들 이외의 어떠한 물질들이라도 전자-전달 특성이 홀-전달 특성보다 높은 한 전자-전달층(207)으로 사용될 수 있음을 주목해야 한다.
전자-전달층(207)은 단일층으로 국한되지 않고, 위의 물질들 중 어느 하나를 함유하는 2이상 층들의 적층일 수 있다.
전자-주입층(208)은 높은 전자-주입 특성을 갖는 물질을 함유한 층이다. 전자-주입층(208)을 위해, 알칼리 금속, 알칼리 토류 금속, 또는 리튬 플로라이드(LiF), 세슘 플로라이드(CsF), 칼슘 플로라이드(CaF2) 또는 산화 리튬(LiOx)과 같은 이들의 화합물이 사용될 수 있다. 에르븀 플로라이드(ErF3)와 같은 희토류 금속 화합물이 또한 사용될 수 있다. 전자-전달층(207)을 형성하기 위한 위의 물질들 중 어느 하나가 또한 사용될 수 있다.
유기 화합물과 전자 도너(도너)가 혼합된 복합 재료가 또한 전자-주입층(208)을 위해 사용될 수 있다. 이러한 복합 재료는 전자들이 전자 도너에 의해 유기 화합물 내에서 생성되기 때문에 전자-주입 특성과 전자-전달 특성에서 훌륭하다. 이 경우, 유기 화합물은 생성된 전자들을 전달하는데 우수한 재료인 것이 바람직하다. 특히, 예컨대 전자-전달층(207)을 형성하기 위해 위의 재료들(예, 금속 복합체 또는 이종 방향족 화합물)이 사용될 수 있다. 전자 도너로서, 유기 화합물에 대해 전자-공여 특성을 나타내는 물질이 사용될 수 있다. 특정 예들은 알칼리 금속, 알칼리 토류 금속 및 희토류 금속이 바람직하고, 리튬, 세슘, 마그네슘, 칼슘, 에르븀, 및 이테르븀을 들 수 있다. 또한, 알칼리 금속 산화물 또는 알칼리 토류 금속 산화물이 바람직하고, 예컨대, 산화 리튬, 산화 칼슘, 및 산화 바륨이 주어질 수 있다. 산화 마그네슘과 같은 루이스 염기가 또한 사용될 수 있다. 테트라티아풀바렌(약어: TTF)과 같은 유기 화합물이 또한 사용될 수 있다.
위의 홀-주입층(204), 홀-전달층(205), 발광층(206), 전자-전달층(207), 및 전자-주입층(208)의 각각이 예컨대 증착 방법(예, 진공 증착 방법), 잉크젯 방법, 또는 코팅 방법에 의해 형성될 수 있음을 주목해야 한다.
상술된 발광 소자의 발광층(206)에서 얻어진 광 방출은 제 1 전극(201) 또는 제 2 전극(202) 또는 둘 모두를 통해 밖으로 추출된다. 그러므로, 본 실시예에서 제 1 전극(201) 또는 제 2 전극(202) 중 어느 하나 또는 둘 모두는 광-투과 특성을 갖는 전극이다.
본 실시예에서 기술된 발광 소자가 본 발명의 일 실시예이고, 특히 발광층의 구조를 특징으로 하는 것을 주목해야 한다. 그러므로, 본 실시예에서 기술된 구조가 사용될 때, 수동 매트릭스 발광 장치, 능동 매트릭스 발광 장치, 등이 제작될 수 있다. 이들 발광 장치들의 각각은 본 발명에 포함된다.
능동 매트릭스 발광 장치를 제작하는 경우 FET의 구조에 대한 특별한 제한은 없음을 주목해야 한다. 예컨대, 스태거드(staggered) FET 또는 인버티드(inverted) 스태거드 FET가 적절하게 사용될 수 있다. 또한, FET 기판 위에 형성된 드라이버 회로는 n-채널 FET 또는 p-채널 FET 또는 둘 모두를 사용하여 형성될 수 있다. 또한, FET를 위해 사용된 반도체 재료 및 반도체 재료의 결정성에 대한 특별한 제한은 없다. 반도체 재료의 예들은 실리콘, 게르마늄, 주석, 셀렌늄, 및 텔루륨과 같은 원소 반도체들; GaAs, GaP, InSb, ZnS 및 CdS와 같은 화합물 반도체들; 및 SnO2, ZnO, Fe2O3, V2O5, TiO2, NiO, Cr2O3, Cu2O, MnO2, MnO, 및 InGaZnO과 같은 산화물 반도체들(상이한 원자수비들을 갖는 것들을 포함)을 포함한다. 반도체 재료의 결정성은 예컨대, 비정질, 단결정, 다결정, 미결정 또는 이들의 혼합된 상 구조가 될 수 있다. 위의 결정성 중 어느 하나를 갖는 반도체 재료가 사용될 수 있다.
본 실시예에서 기술된 구조가 다른 실시예들에 기술된 구조들 중 어느 하나와 조합하여 적절하게 사용될 수 있음을 주목해야 한다.
(실시예 3)
본 실시예에서, 본 발명의 일 실시예로서, 전하 생성층이 복수의 EL층들 사이에 제공된 발광 소자(이후로 탠덤 발광 소자로 언급됨)가 기술된다.
본 실시예에서 기술된 발광 소자는 도 4의 (A)에 도시된 바와 같이 한 쌍의 전극들(제 1 전극(301) 및 제 2 전극(304)) 사이에 복수의 EL층들(제 1 EL층(302(1)) 및 제 2 EL층(302(2)))을 포함하는 탠덤 발광 소자이다.
본 실시예에서, 제 1 전극(301)은 양극으로 기능하고, 제 2 전극(304)은 음극으로 기능한다. 제 1 전극(301) 및 제 2 전극(304)이 실시예 2에 기술된 것과 유사한 구조들을 가짐을 주목해야 한다. 덧붙여, 복수의 EL층들(제 1 EL층(302(1)) 및 제 2 EL층(302(2))) 중 모두 또는 어느 하나가 실시예 2에 기술된 구조와 유사한 구조를 가질 수 있다. 즉, 제 1 EL층(302(1)) 및 제 2 EL층(302(2))의 구조들은 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 실시예 2에 기술된 EL층들의 구조와 유사할 수 있다.
전하 생성층(305)은 복수의 EL층들{제 1 EL층(302(1)) 및 제 2 EL층(302(2)} 사이에 제공된다. 전하 생성층(305)은 전압이 제 1 전극(301)과 제 2 전극(304) 사이에 인가될 때 EL층들 중 하나에 전자들을 주입하고 EL층들 중 다른 하나에 홀들을 주입하는 기능을 갖는다. 본 실시예에 있어서, 제 1 전극(301)의 전위가 제 2 전극(304)의 전위보다 높도록 전압이 인가될 때, 전하 생성층(305)은 제 1 EL층(302(1))에 전자들을 주입하고 제 2 EL층(302(2))에 홀들을 주입한다.
광 추출 효율을 개선하기 위하여, 전하 생성층(305)이 바람직하게 가시광 투과 특성을 가짐(특히, 전하 생성층(305)이 바람직하게 40% 이상의 가시광 투과율을 가짐을)을 주목해야 한다. 더욱이, 전하 생성층(305)은 심지어 제 1 전극(301) 또는 제 2 전극(304)보다 낮은 도전율을 가질 때에도 기능한다.
전하 생성층(305)은 전자 억셉터(억셉터)가 양호한 홀-전달 특성을 갖는 유기 화합물에 첨가되는 구조 또는 전자 도너(도너)가 양호한 전자-전달 특성을 갖는 유기 화합물에 첨가되는 구조 중 하나를 가질 수 있다. 대안적으로, 이들 구조들 모두가 적층될 수 있다.
전자 억셉터가 양호한 홀-전달 특성을 갖는 유기 화합물에 첨가되는 구조의 경우, 양호한 홀-전달 특성을 갖는 유기 화합물로서, 예컨대, NPB, TPD, TDATA, MTDATA, 또는 4,4'-비스[N-(스피로-9,9'-바이플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]바이페닐(약어: BSPB)과 같은 방향족 아민 화합물이 사용될 수 있다. 여기에서 주어진 물질들은 주로 10-6cm2/Vs 이상의 홀 이동도를 갖는 물질들이다. 그러나, 홀-전달 특성이 전자-전달 특성보다 높은 한, 위의 물질들 이외의 임의의 물질이 사용될 수 있다.
전자 억셉터의 예들은 7,7,8,8-테트라시아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노디메탄(약어: F4TCNQ) 또는 클로라닐과 같은 할로겐 화합물; 및 피라지노[2,3-f][1, 10]페난트롤린-2,3-디카보니트릴(약어: PPDN) 또는 디피라지노[2,3-f:2',3'-h]퀴녹살린-2,3,6,7,10,11-헥사카보니트릴(약어: HAT-CN)과 같은 시아노 화합물을 포함한다. 전자 억셉터의 예들은 또한 전이 금속 산화물을 포함하고, 주기율표의 4족 내지 8족에 속하는 금속들의 산화물이 사용될 수 있다. 특히, 바나듐 산화물, 니오븀 산화물, 탄탈 산화물, 크롬 산화물, 몰리브덴 산화물, 텅스텐 산화물, 망간 산화물, 및 레니움 산화물은, 이들의 높은 전자-수용 특성으로 인해 바람직하다. 이들 중에서, 몰리브덴 산화물은, 공기중에서 안정적이기 때문에 특히 바람직하고, 낮은 흡습 특성을 갖고, 쉽게 취급된다.
전자 도너가 양호한 전자-전달 특성을 갖는 유기 화합물에 첨가되는 구조의 경우, 양호한 전자-전달 특성을 갖는 유기 화합물으로서, 예컨대 Alq, Almq3, BeBq2, 또는 BAlq와 같은 퀴놀린 골격 또는 벤조퀴놀린 골격을 갖는 금속 복합체가 사용될 수 있다. Zn(BOX)2 또는 Zn(BTZ)2와 같은 옥사졸-계 리간드 또는 티아졸-계 리간드를 갖는 금속 복합체, 등이 또한 사용될 수 있다. 금속 복합체들 외에, PBD, OXD-7, TAZ, BPhen, BCP, 등이 사용될 수 있다. 여기에서 주어진 물질들은 주로 10-6cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 갖는 물질들이다. 전자-전달 특성이 홀-전달 특성보다 높은 한, 위의 물질들 이외의 물질들이 사용될 수 있음을 주목해야 한다.
또한, 전자 도너로서, 알칼리 금속, 알칼리 토류 금속, 희토류 금속, 주기율표 13족에 속하는 금속, 또는 이들의 산화물 또는 탄화물이 사용될 수 있다. 특히, 리튬(Li), 세슘(Cs), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 이테르븀(Yb), 인듐(In), 리튬 산화물, 세슘 탄화물, 등이 바람직하게 사용된다. 테트라티아나프타센과 같은 유기 화합물이 또한 전자 도너로서 사용될 수 있다.
위의 재료들 중 임의의 것의 사용에 의한 전하-생성층(305)의 형성은 EL층들의 적층에 의해 야기된 구동 전압의 증가를 억제할 수 있음을 주목해야 한다.
2개의 EL층들을 갖는 발광 소자가 본 명세서에서 기술되었지만, 본 발명은 도 4의 (B)에 도시된 바와 같이 n개의 EL층들이 적층된 발광 소자에 유사하게 적용될 수 있다. 복수의 EL층들이 본 실시예의 발광 소자에서와 같이 한 쌍의 전극들 사이에 제공되는 경우, 전하-생성층을 EL층들 사이에 제공함으로써, 발광 소자는 전류 밀도를 낮게 유지하면서 높은 휘도 영역에 광을 방출할 수 있다. 전류 밀도가 낮게 유지될 수 있으므로, 소자는 긴 수명을 가질 수 있다. 발광 소자가 조명에 적용될 때, 전극 재료의 저항값으로 인한 전압 강하는 감소될 수 있고, 이에 의해 대면적에서 균질의 광 방출을 얻는다. 덧붙여, 낮은 전압으로 구동될 수 있는 저-전력-소비의 발광 장치가 얻어질 수 있다.
EL층들의 방출 컬러들을 다르게 함으로써, 원하는 컬러의 광이 전체적으로 발광 소자로부터 얻어질 수 있다. 예컨대, 제 1 및 제 2 EL층들의 방출 컬러들은 2개의 EL층들을 갖는 발광 소자에서 상보적이고, 이에 의해 발광 소자는 전체적으로 백색 광을 방출할 수 있다. 용어, "상보적"은 컬러들이 혼합될 때 무색 컬러가 얻어지는 컬러 관계를 의미함을 주목해야 한다. 즉, 백색 광의 방출은 방출 컬러들이 상보적인 컬러들인 물질들로부터 방출된 광의 혼합에 의해 얻어질 수 있다.
또한, 3개의 EL층들을 갖는 발광 소자에 대해서도 동일하다. 예컨대, 제 1 EL층의 방출 컬러가 적색이고, 제 2 EL층의 방출 컬러가 녹색이고, 제 3 EL층의 방출 컬러가 청색일 때, 발광 소자는 전체적으로 백색 광을 방출할 수 있다.
EL층들이 전하 생성층을 개재하여 적층되는 본 실시예에 기술된 구조와 마찬가지로, 발광 소자는 전극들(제 1 전극(301) 및 제 2 전극(304)) 사이의 거리를 원하는 값으로 조정함으로써 광 공진 효과를 사용하는 미소 광 공진기(미소공동) 구조를 가질 수 있다.
본 실시예에 기술된 구조가 다른 실시예들에 기술된 구조들 중 어느 하나와 조합하여 적절하게 사용될 수 있음을 주목해야 한다.
(실시예 4)
본 실시예에서, 본 발명의 일 실시예의 발광 소자를 포함하는 발광 장치가 기술된다.
다른 실시예들에 기술된 발광 소자들 중 어느 하나가 발광 소자로서 사용될 수 있음을 주목해야 한다. 또한, 수동 매트릭스 발광 장치 또는 능동 매트릭스 발광 장치 중 하나가 발광 장치로서 사용될 수 있지만, 능동 매트릭스 발광 장치가 도 5를 참조하여 본 실시예에서 기술된다.
도 5의 (A)가 발광 장치를 도시하는 평면도이고, 도 5의 (B)가 도 5의 (A)에서 일점쇄선(A-A')을 따라 취해진 단면도임을 주목해야 한다. 본 실시예의 능동 매트릭스 발광 장치는 소자 기판(501) 위에 제공된 픽셀부(502), 구동기 회로부(소스 라인 구동기 회로)(503), 및 구동기 회로부들(게이트 라인 구동기 회로들)(504a 및 504b)을 포함한다. 픽셀부(502), 구동기 회로부(503), 및 구동기 회로부들(504a 및 504b)은 밀봉제(505)에 의해 소자 기판(501)과 밀봉 기판(506) 사이에 밀봉된다.
리드 배선(507)은 소자 기판(501) 위에 제공된다. 리드 배선(507)은 외부로부터 신호(예, 비디오 신호, 클록 신호, 시작 신호, 및 리셋 신호) 또는 전위가 구동기 회로부(503) 및 구동기 회로부들(504a 및 504b)에 송신되는 외부 입력 단자를 연결하기 위해 제공된다. 여기에서 가요성 프린트 회로(FPC; 508)가 외부 입력 단자로서 제공되는 예가 도시된다. FPC가 단독으로 도시되었지만, 이러한 FPC는 프린트 배선 보드(PWB)를 구비할 수 있다. 본 명세서의 발광 장치는 발광 장치 자체뿐만 아니라 FPC 또는 PWB를 포함하는 발광 장치를 그 범주에 포함한다.
다음에, 단면 구조가 도 5의 (B)를 참조하여 기술된다. 구동기 회로부와 픽셀부는 소자 기판(501) 위에 형성되고; 여기에서는 소스 라인 구동기 회로인 구동기 회로부(503)와 픽셀부(502)가 도시된다.
구동기 회로부(503)는 n-채널 FET(509)와 p-채널 FET(510)의 조합인 CMOS 회로가 형성되는 일 예이다. 구동기 회로부에 포함된 회로가 다양한 CMOS 회로들, PMOS 회로들, 또는 NMOS 회로들을 사용하여 형성될 수 있음을 주목해야 한다. 본 실시예가 구동기 회로가 기판 위에 형성되는 구동기 집적 유형을 도시하지만, 구동기 회로는 반드시 기판 위에 형성되는 것은 아니고, 기판 밖에 형성될 수도 있다.
픽셀부(502)는 각각이 스위칭 FET(511), 전류 제어 FET(512), 및 전류 제어 FET(512)의 배선(소스 전극 또는 드레인 전극)에 전기적으로 연결된 제 1 전극(양극; 513)을 포함하는, 복수의 픽셀들로 형성된다. 제 1 전극(양극; 513)의 단부 부분들을 덮기 위해 절연체(514)가 형성됨을 주목해야 한다. 본 실시예에서, 절연체(514)는 양의 광감응 아크릴 수지를 사용하여 형성된다.
절연체(514)는 바람직하게 절연체(514) 위에 적층될 막에 의한 양호한 피복성을 얻기 위하여 상부 단부 부분과 하부 단부 부분에서 곡률을 갖는 곡면을 갖는다. 예컨대, 절연체(514)의 재료로서 양의 광감응 아크릴 수지를 사용하는 경우, 절연체(514)는 바람직하게 상부 단부 부분에서 곡률 반경(0.2㎛ 내지 3㎛)을 갖는 곡면을 갖는다. 절연체(514)가 음의 광감응 수지 또는 양의 광감응 수지 중 어느 하나를 사용하여 형성될 수 있음을 주목해야 한다. 절연체(514)의 재료는 유기 화합물로 국한되지 않고, 산화 실리콘 또는 산화질화 실리콘과 같은 무기 화합물이 또한 사용될 수 있다.
EL층(515) 및 제 2 전극(음극; 516)은 제 1 전극(양극; 513) 위에 적층되어, 발광 소자(517)가 형성된다. EL층(515)은 적어도 실시예 1에 기술된 발광층을 포함함을 주목해야 한다. EL층(515)에서, 홀-주입층, 홀-전달층, 전자-전달층, 전자-주입층, 전하-생성층, 등이 발광층에 덧붙여 적절하게 제공될 수 있다.
제 1 전극(양극; 513), EL층(515), 및 제 2 전극(음극; 516)을 위해, 실시예 2에 기술된 재료들이 사용될 수 있다. 도시되지 않았지만, 제 2 전극(음극; 516)은 외부 입력 단자인 FPC(508)에 전기적으로 연결된다.
도 5의 (B)의 단면도가 오로지 하나의 발광 소자(517)를 도시하지만, 복수의 발광 소자들이 픽셀부(502) 내에서 매트릭스로 배열된다. 3가지 종류의 광 방출을 제공하는 발광 소자들(R, G, 및 B)은 픽셀부(502) 내에서 선택적으로 형성되고, 이에 의해 풀컬러 디스플레이가 가능한 발광 장치가 제작될 수 있다. 대안적으로, 풀컬러 디스플레이가 가능한 발광 장치는 컬러 필터들의 조합에 의해 제작될 수 있다.
또한, 밀봉 기판(506)은 밀봉제(505)에 의해 소자 기판(501)에 부착되고, 이에 의해 발광 소자(517)는 소자 기판(501), 밀봉 기판(506) 및 밀봉제(505)에 의해 둘러싸인 공간(518)에 제공된다. 공간(518)은 불활성 가스(질소 또는 아르곤과 같은), 또는 밀봉제(505)로 채워질 수 있다.
에폭시-계 수지 또는 유리 프릿은 밀봉제(505)를 위해 바람직하게 사용된다. 이러한 재료가 습기 또는 산소의 침투를 가능한 적게 허용하는 것이 바람직하다. 밀봉 기판(506)으로서, 유리 기판, 석영 기판, 또는 유리섬유 강화 플라스틱(FRP), 폴리비닐 플루오라이드(PVF), 폴리에스테르, 아크릴, 등으로 이루어진 플라스틱 기판이 사용될 수 있다. 유리 프릿이 밀봉제로서 사용된 경우, 소자 기판(501) 및 밀봉제 기판(506)은 유리 기판인 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 능동 매트릭스 발광 장치가 얻어질 수 있다.
본 실시예에서 기술된 구조가 다른 실시예들에 기술된 구조들 중 어느 하나와 조합하여 적절하게 사용될 수 있음을 주목해야 한다.
(실시예 5)
본 실시예에서, 발광 장치를 사용하여 완성된 다양한 전자 장치들의 예들이 도 6 및 도 7을 참조하여 기술된다. 발광 장치는 본 발명의 일 실시예의 발광 소자를 사용하여 제작된다.
발광 장치가 적용되는 전자 장치들의 예들은 텔레비전 장치들(TV 또는 텔레비전 수신기들로도 또한 언급됨), 컴퓨터들 등을 위한 모니터들, 디지털 카메라들, 디지털 비디오 카메라들, 디지털 포토 프레임들, 모바일 폰들(셀룰러 폰들 또는 모바일 폰 장치들로도 또한 언급됨), 휴대용 게임 기계들, 휴대용 정보 단말들, 오디오 재생 장치들, 및 핀볼 기계들과 같은 대형 게임 기계들을 포함한다. 전자 장치들의 특정 예들은 도 6에 도시된다.
도 6의 (A)는 텔레비전 장치의 일 예를 도시한다. 텔레비전 장치(7100)에서, 디스플레이부(7103)는 하우징(7101) 내에 통합된다. 이미지들은 디스플레이부(7103)에 의해 디스플레이될 수 있고, 발광 장치는 디스플레이부(7103)를 위해 사용될 수 있다. 덧붙여, 여기에서 하우징(7101)은 스탠드(7105)에 의해 지지된다.
텔레비전 장치(7100)는 하우징(7101)의 조작 스위치 또는 별도의 리모컨(7110)에 의해 동작될 수 있다. 리모컨(7110)의 조작 키들(7109)에 의해, 채널들 및 볼륨이 제어될 수 있고, 디스플레이부(7103)에 디스플레이된 이미지들이 제어될 수 있다. 또한, 리모컨(7110)은 리모컨(7110)으로부터 출력된 데이터를 디스플레이하기 위한 디스플레이부(7107)를 구비할 수 있다.
텔레비전 장치(7100)는 수신기, 모뎀, 등을 구비함을 주목해야 한다. 수신기를 통해, 일반 텔레비전 방송이 수신될 수 있다. 또한, 텔레비전 장치(7100)가 모뎀을 통한 유선 또는 무선 연결에 의해 통신 네트워크에 연결될 때, 단방향(송신기로부터 수신기로) 또는 양방향(송신기와 수신기 사이, 수신기들 사이, 등) 데이터 통신이 수행될 수 있다.
도 6의 (B)는 주 몸체(7201), 하우징(7202), 디스플레이부(7203), 키보드(7204), 외부 연결 포트(7205), 포인팅 장치(7206), 등을 포함하는 컴퓨터를 도시한다. 이러한 컴퓨터는 디스플레이부(7203)를 위해 본 발명의 일 실시예의 발광 장치를 사용함으로써 제작된다.
도 6의 (C)는 하우징(7301) 및 하우징(7302)의 2개의 하우징들을 포함하는 휴대용 게임 기계를 도시하고, 이들 하우징들은 휴대용 게임 기계가 개방 또는 접혀질 수 있도록 연결부(7303)에 의해 연결된다. 디스플레이부(7304)는 하우징(7301) 내에 통합되고, 디스플레이부(7305)는 하우징(7302) 내에 통합된다. 덧붙여, 도 6의 (C)에 도시된 휴대용 게임 기계는 스피커부(7306), 기록 매체 삽입부(7307), LED 램프(7308), 입력 수단(조작 키(7309), 연결 단자(7310), 센서(7311)(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전 주파수, 거리, 광, 액체, 자력, 온도, 화학 물질, 음향, 시간, 경도, 전기장, 전류, 전압, 전력, 복사, 유량, 습도, 기울기, 발진, 냄새, 또는 적외선을 측정하는 기능을 갖는 센서), 또는 마이크(7312)), 등을 포함한다. 발광 장치가 적어도 디스플레이부(7304) 또는 디스플레이부(7305) 중 어느 하나를 위해 또는 둘 모두를 위해 사용되는 한, 휴대용 게임 기계의 구조가 상술한 것으로 국한되지는 않고, 다른 액세서리들을 적절하게 포함할 수 있음은 당연하다. 도 6의 (C)에 도시된 휴대용 게임 기계는 저장 매체에 저장된 프로그램 또는 데이터를 판독하여 이를 디스플레이부 상에 디스플레이하는 기능, 및 무선 통신에 의해 다른 휴대용 게임 기계와 정보를 공유하는 기능을 갖는다. 도 6의 (C)에 도시된 휴대용 게임 기계는 상술한 것에 국한되지 않는 다양한 기능들을 가질 수 있다.
도 6의 (D)는 모바일 폰의 일 예를 도시한다. 모바일 폰(7400)은 하우징(7401) 내에 병합된 디스플레이부(7402), 조작 버튼들(7403), 외부 연결 포트(7404), 스피커(7405), 마이크(7406), 등을 구비한다. 모바일 폰(7400)이 디스플레이부(7402)를 위한 발광 장치를 사용하여 제작됨을 주목해야 한다.
도 6의 (D)에 도시된 모바일 폰(7400)의 디스플레이부(7402)가 손가락 등에 의해 터치될 때, 데이터는 모바일 폰(7400)에 입력될 수 있다. 또한, 호출을 행하고, e-메일을 작성하는 것과 같은 동작들은 손가락 등에 의해 디스플레이부(7402) 상에 터치함으로써 수행될 수 있다.
디스플레이부(7402)의 3가지 스크린 모드들이 주로 존재한다. 제 1 모드는 주로 이미지들을 디스플레이하기 위한 디스플레이 모드이다. 제 2 모드는 주로 텍스트와 같은 데이터를 입력하기 위한 입력 모드이다. 제 3 모드는 디스플레이 모드와 입력 모드의 두 모드들이 결합되는 디스플레이-및-입력 모드이다.
예컨대, 호출을 행하거나 e-메일을 작성하는 경우, 주로 텍스트를 입력하기 위한 텍스트 입력 모드가 디스플레이부(7402)를 위해 선택되어, 스크린 상에 디스플레이된 텍스트가 입력될 수 있다. 이 경우, 디스플레이부(7402)의 전체 스크린의 대부분에 키보드 또는 숫자 버튼들을 디스플레이하는 것이 바람직하다.
자이로스코프 또는 가속도 센서와 같은 기울어짐을 검출하기 위한 센서를 포함하는 검출 장치가 모바일 폰(7400) 내에 제공될 때, 디스플레이부(7402)의 스크린 상의 디스플레이는 모바일 폰(7400)의 방위(모바일 폰이 수평으로 또는 수직으로 놓여있는지)를 결정함으로써 자동적으로 변경될 수 있다.
스크린 모드들은 하우징(7401)의 디스플레이부(7402)를 터치하거나 또는 조작 버튼들(7403)을 조작함으로써 전환된다. 대안적으로, 스크린 모드들은 디스플레이부(7402) 상에 디스플레이된 이미지들의 종류에 따라 전환될 수 있다. 예컨대, 디스플레이부 상에 디스플레이된 이미지의 신호가 동영상 데이터의 신호일 때, 스크린 모드는 디스플레이 모드로 전환된다. 신호가 텍스트 데이터의 신호일 때, 스크린 모드는 입력 모드로 전환된다.
더욱이, 입력 모드에 있어서, 디스플레이부(7402) 내의 광 센서에 의해 검출된 신호가 검출되는 특정 기간 내에 디스플레이부(7402)를 터치함으로써 입력이 수행되지 않을 때, 스크린 모드는 입력 모드에서 디스플레이 모드로 전환되도록 제어될 수 있다.
디스플레이부(7402)는 이미지 센서로서 기능할 수 있다. 예컨대, 장문(palm print), 지문, 등의 이미지는 손바닥 또는 손가락에 의해 디스플레이부(7402) 상에 터치로써 취해지고, 이에 의해 개인 인증이 수행된다. 또한, 디스플레이부 내에서 근적외선 광을 방출하는 백라이트 또는 센싱 라이트 소스를 제공함으로써, 손가락 정맥, 손바닥 정맥 등의 이미지가 취해질 수 있다.
도 7의 (A) 및 (B)는 접을 수 있는 태블릿 단말을 도시한다. 도 7의 (A)에서, 태블릿 단말은 개방되었다. 태블릿 단말은 하우징(9630), 디스플레이부(9631a), 디스플레이부(9631b), 디스플레이 모드 스위치(9034), 전력 스위치(9035), 전력 절감 스위치(9036), 걸쇠(9033), 및 조작 스위치(9038)를 포함한다. 태블릿 단말은 디스플레이부들(9631a 및 9631b) 중 하나 또는 둘 모두를 위해 발광 장치를 사용하여 제작된다.
디스플레이부(9631a)의 부분은 터치 패널 영역(9632a)이 될 수 있고, 데이터는 디스플레이되는 조작 키들(9637)을 터치함으로써 입력될 수 있다. 도 7의 (A)가 일 예로서 디스플레이부(9631a)의 영역의 절반이 오로지 디스플레이 기능을 갖고, 영역의 다른 절반이 터치 패널 기능을 갖는 것을 도시함을 주목해야 한다. 그러나, 디스플레이부(9631a)의 구조는 이에 국한되지 않고, 디스플레이부(9631a)의 영역의 전체가 터치 패널 기능을 가질 수 있다. 예컨대, 디스플레이부(9631a)의 영역의 전체가 키보드 버튼들을 디스플레이할 수 있고, 디스플레이부(9631b)가 디스플레이 스크린으로 사용될 수 있는 동안 터치 패널로서 작용할 수 있다.
디스플레이부(9631a)와 같이, 디스플레이부(9631b)의 부분은 터치 패널 영역(9632b)이 될 수 있다. 손가락, 스타일러스, 등이 키보드 디스플레이로 전환하기 위한 버튼(9639)이 터치 패널 내에서 디스플레이되는 곳을 터치할 때, 키보드 버튼들은 디스플레이부(9631b) 상에 디스플레이될 수 있다.
또한, 터치 입력은 터치 패널 영역들(9632a 및 9632b) 상에서 동시에 수행될 수 있다.
디스플레이 모드들을 전환하기 위한 스위치(9034)는 예컨대, 디스플레이 배향(예, 횡표시 모드와 종표시 모드 사이)을 전환할 수 있고, 디스플레이 모드(단색 디스플레이 및 컬러 디스플레이 사이의 전환)를 선택할 수 있다. 전력-절감 모드로 전환하기 위한 스위치(9036)에 의해, 디스플레이의 휘도는 태블릿 단말이 사용중인 시간에 태블릿 단말에 통합된 광 센서에 의해 검출된 외부 광의 양에 따라 최적화될 수 있다. 태블릿 단말은 광 센서에 덧붙여 배향을 검출하기 위한 센서(예, 자이로스코프 또는 가속도 센서)와 같은 다른 검출 장치를 포함할 수 있다.
도 7의 (A)가 디스플레이부(9631a)의 디스플레이 영역이 디스플레이부(9631b)의 것과 동일한 예를 도시하지만, 본 발명의 일 실시예는 이 예에 국한되지 않는다. 이들은 크기 및/또는 이미지 품질에서 상이할 수 있다. 예컨대, 이들 중 하나는 다른 것보다 더 높은 해상도의 이미지들을 디스플레이할 수 있는 디스플레이 패널일 수 있다.
도 7의 (B)는 닫혀진 태블릿 단말을 도시한다. 태블릿 단말은 하우징(9630), 태양 전지(9633), 충/방전 제어 회로(9634), 전지(9635) 및 DC-DC 컨버터(9636)를 포함한다. 일 예로서, 도 7의 (B)는 전지(9635) 및 DC-DC 컨버터(9636)를 포함하는 충/방전 제어 회로(9634)를 도시한다.
이러한 태블릿 단말이 2개로 접혀질 수 있으므로, 하우징(9630)은 태블릿 단말이 사용되지 않을 때 접혀질 수 있다. 따라서, 디스플레이부들(9631a 및 9631b)은 보호될 수 있고, 이에 의해 장기간 사용을 위한 높은 내구성 및 높은 신뢰성을 갖는 태블릿 단말을 제공한다.
도 7의 (A) 및 (B)에 도시된 태블릿 단말은 또한, 달력, 날짜 또는 시간과 같은 다양한 종류들의 데이터를 디스플레이부 상에 정지 이미지, 동영상, 및 텍스트 이미지로 디스플레이하는 기능, 터치 입력에 의해 디스플레이부 상에 디스플레이된 데이터를 조작 또는 편집하는 터치-입력 기능, 디스플레이하는 기능, 다양한 종류들의 소프트웨어(프로그램들)에 의한 처리를 제어하는 기능, 등을 가질 수 있다.
태블릿 단말의 표면상에 부착된 태양 전지(9633)는 전력을 터치 패널, 디스플레이부, 이미지 신호 처리기, 등에 공급한다. 전력을 디스플레이부(9631a) 및/또는 디스플레이부(9631b)에 공급하는 전지(9635)가 충전될 수 있으므로, 태양 전지(9633)가 제공되는 구조가 바람직함을 주목해야 한다. 리튬 이온 전지가 전지(9635)로 사용될 때, 소형화 등의 장점이 존재한다.
도 7의 (B)에 도시된 충/방전 제어 회로(9634)의 구조 및 동작은 도 7의 (C)의 블록도를 참조하여 기술된다. 도 7의 (C)는 태양 전지(9633), 전지(9635), DC-DC 컨버터(9636), 컨버터(9638), 스위치들(SW1 내지 SW3), 및 디스플레이부(9631)를 도시한다. 전지(9635), DC-DC 컨버터(9636), 컨버터(9638), 및 스위치들(SW1 내지 SW3)은 도 7의 (B)에 도시된 충/방전 제어 회로(9634)의 것들에 대응한다.
전력이 외부 광을 사용하여 태양 전지(9633)에 의해 생성될 때 수행되는 동작의 일 예가 기술된다. 태양 전지(9633)에 의해 생성된 전력의 전압은 전지(9635)를 충전하기 위한 전압이 되도록 DC-DC 컨버터(9636)에 의해 상승되거나 낮추어진다. 이후, 태양 전지(9633)로부터 전력이 디스플레이부(9631)의 동작을 위해 사용될 때, 스위치(SW1)는 턴온되고, 전력의 전압은 디스플레이부(9631)를 위해 필요한 전압이 되도록 컨버터(9638)에 의해 상승되거나 낮추어진다. 이미지들이 디스플레이(9631) 상에 디스플레이되지 않을 때, 스위치(SW1)는 턴오프되고 스위치(SW2)는 턴온되어, 전지(9635)가 충전된다.
여기에서, 태양 전지(9633)은 전력 생성 수단의 일 예로서 도시되었지만; 전지(9635)를 충전하는 방식에 대한 특별한 제한은 없고, 전지(9635)는 압전 소자 또는 열전 변환 소자(펠티에 소자)와 같은 다른 전력 생성 수단에 의해 충전될 수 있다. 예컨대, 전지(9635)는, 전지를 충전하기 위해 전력을 무선으로(접촉 없이) 송신 및 수신하는 비접촉 전력 송신 모듈에 의해 또는 다른 충전 수단들의 조합에 의해 충전될 수 있다.
위의 실시예에서 기술된 디스플레이부가 포함되는 한, 본 발명의 일 실시예가 도 7에 도시된 전자 장치에 국한되지 않는 것은 당연하다.
상술한 바와 같이, 전자 장치들은 본 발명의 일 실시예의 발광 장치의 적용에 의해 얻어질 수 있다. 발광 장치는 극히 넓은 적용 범위를 갖고, 다양한 분야들의 전자 장치들에 적용될 수 있다.
본 실시예에서 기술된 구조가 다른 실시예들에 기술된 구조들 중 어느 하나와 조합하여 적절하게 사용될 수 있음을 주목해야 한다.
(실시예 6)
본 실시예에서, 발광 장치를 사용하여 완성된 조명 장치들의 예들이 도 8을 참조하여 기술된다. 발광 장치는 본 발명의 일 실시예의 발광 소자를 사용하여 제작된다.
도 8은 발광 장치가 실내 조명 장치(8001)로서 사용되는 일 예를 도시한다. 발광 장치가 큰 면적을 갖기 때문에, 큰 면적을 갖는 조명 장치를 위해 사용될 수 있다. 덧붙여, 발광 영역이 곡면 표면을 갖는 조명 장치(8002)가 또한 곡면 표면을 갖는 하우징의 사용에 의해 얻어질 수 있다. 본 실시예에서 기술된 발광 장치에 포함된 발광 소자는 박막 형태이고, 이는 하우징이 더 자유롭게 설계되도록 허용한다. 그러므로, 조명 장치는 다양한 방식으로 정교하게 설계될 수 있다. 또한, 방의 벽은 큰 크기의 조명 장치(8003)를 구비할 수 있다.
더욱이, 발광 장치가 테이블의 표면에 사용될 때, 테이블의 기능을 갖는 조명 장치(8004)가 얻어질 수 있다. 발광 장치가 다른 가구의 부분으로서 사용될 때, 가구로 기능하는 조명 장치가 얻어질 수 있다.
상술한 바와 같이, 발광 장치들이 적용되는 다양한 조명 장치들이 얻어질 수 있다. 이러한 조명 장치들이 또한 본 발명의 실시예들임을 주목해야 한다.
본 실시예에서 기술된 구조가 다른 실시예들에 기술된 구조들 중 어느 하나와 조합하여 적절하게 사용될 수 있음을 주목해야 한다.
(실시예 7)
본 실시예에서, 본 발명의 일 실시예의 발광 소자를 사용하여 제작된 발광 장치는 도 18을 참조하여 기술된다.
도 18의 (A)에서, 본 실시예에서 기술된 발광 장치의 평면도 및 평면도에서 일점쇄선(E-F)을 따라 취해진 단면도가 도시된다.
도 18의 (A)에 도시된 발광 장치는 제 1 기판(2001) 위에 발광 소자를 포함하는 발광부(2002)를 포함한다. 발광 장치는 제 1 밀봉제(2005a)가 발광부(2002)를 둘러싸도록 제공되고, 제 2 밀봉제(2005b)가 제 1 밀봉제(2005a)를 둘러싸도록 제공되는 구조(즉, 2중 밀봉 구조)를 갖는다.
따라서, 발광부(2002)는 제 1 기판(2001), 제 2 기판(2006), 및 제 1 밀봉제(2005a)에 의해 둘러싸인 공간 내에 위치한다.
본 명세서에서, 제 1 밀봉제(2005a) 및 제 2 밀봉제(2005b)는 제 1 기판(2001) 및 제 2 기판(2006)과 반드시 접촉하는 것이 아님을 주목해야 한다. 예컨대, 제 1 밀봉제(2005a)는 제 1 기판(2001) 위에 형성된 절연막 또는 도전막과 접촉할 수 있다.
위의 구조에 있어서, 제 1 밀봉제(2005a)는 건조제를 함유하는 수지층이고, 제 2 밀봉제(2005b)는 유리층이며, 이에 의해 외부로부터 습기 및 산소와 같은 불순물의 진입 억제의 효과(이후로, 밀봉 특성으로 언급됨)가 증가될 수 있다.
제 1 밀봉제(2005a)는 상술한 바와 같이 수지층이고, 이에 의해 제 2 밀봉제(2005b)인 유리층은 파손 또는 금이 가는 것(이후로 집합적으로 크랙으로 언급됨)이 방지될 수 있다. 또한, 제 2 밀봉제(2005b)의 밀봉 특성이 충분하지 않은 경우, 심지어 습기 및 산소와 같은 불순물들이 제 1 공간(2013)으로 진입하는 경우, 제 2 공간(2011)으로 습기 및 산소와 같은 불순물들의 진입은 제 1 밀봉제(2005a)의 높은 밀봉 특성으로 인해 억제될 수 있다. 따라서, 발광부(2002)로의 습기 및 산소와 같은 불순물들의 진입으로 인해 발광 소자 내에 함유된 유기 화합물, 금속 재료, 등의 열화는 억제될 수 있다.
덧붙여, 제 1 밀봉제(2005a)가 유리층이고 제 2 밀봉제(2005b)가 건조제를 함유한 수지층인 도 18의 (B)에 도시된 구조가 사용될 수 있다.
본 실시예에서 기술된 각 발광 장치들에서, 외부 힘, 등에 의한 왜곡은 발광 장치의 외측부를 향해 증가한다. 위의 관점에서, 외부 힘, 등에 의한 상대적으로 작은 왜곡을 갖는 제 1 밀봉제(2005a)는 유리층이고, 제 2 밀봉제(2005b)는 양호한 충격 저항성과 양호한 열 저항성을 갖고 외부 힘, 등에 의한 변형에 의해 쉽게 파손되지 않는 수지층이고, 이에 의해 제 1 공간(2013)으로 습기 및 산소의 진입은 억제될 수 있다.
위의 구조에 덧붙여, 건조제로 작용하는 재료가 제 1 공간(2013) 및 제 2 공간(2011)의 각각에 함유될 수 있다.
제 1 밀봉제(2005a) 또는 제 2 밀봉제(2005b)가 유리층인 경우, 예컨대 유리 프릿 또는 유리 리본이 사용될 수 있다. 적어도 유리 재료가 유리 프릿 또는 유리 리본에 함유됨을 주목해야 한다.
유리 프릿은 프릿 재료와 같은 유리 재료를 함유한다. 유리 프릿은 예컨대, 산화 마그네슘, 산화 칼슘, 산화 스트론튬, 산화 바륨, 산화 세슘, 산화 나트륨, 산화 포타슘, 산화 붕소, 산화 바나듐, 산화 아연, 산화 텔루륨, 산화 알루미늄, 이산화 실리콘, 산화 납, 산화 주석, 산화 인, 산화 루테늄, 산화 로듐, 산화 철, 산화 구리, 이산화 망간, 산화 몰리브덴, 산화 니오븀, 산화 티타늄, 산화 텅스텐, 산화 비스무스, 산화 지르코늄, 산화 리튬, 산화 아티몬, 납 붕산염 유리, 주석 인산염 유리, 바나듐산염 유리, 또는 보로실리케이트 유리를 함유할 수 있다. 유리 프릿은 바람직하게 적외선 광을 흡수하기 위하여 적어도 한 종류의 전이 금속을 함유한다.
유리층이 위의 유리 프릿들 중 어느 하나를 사용하여 형성된 경우, 예컨대 프릿 페이스트가 기판에 도포되고, 열처리, 레이저 광 조사, 등을 거친다. 프릿 페이스트는 유기 솔벤트에 의해 희석된 프릿 재료 및 수지(또한 바인더로서 언급됨)를 함유한다. 알려진 재료 및 구조는 프릿 페이스트를 위해 사용될 수 있다. 레이저 광의 파장을 갖는 광을 흡수하는 흡수재가 프릿 재료에 첨가될 수 있다. 예컨대, Nd:YAG 레이저 또는 반도체 레이저가 레이저로서 바람직하게 사용된다. 레이저 광의 형태는 원형 또는 4변형일 수 있다.
형성될 유리층의 열팽창 계수가 기판의 것과 근접하는 것이 바람직함을 주목해야 한다. 열 팽창 계수들이 근접할 수록, 열 응력으로 인한 유리층 또는 기판에서의 크랙의 생성이 더 많이 억제될 수 있다.
임의의 알려진 재료들, 예컨대 제 1 밀봉제(2005a) 또는 제 2 밀봉제(2005b)가 수지층인 경우 자외선 경화성 수지와 같은 광 경화성 수지들 및 열 경화성 수지들이 사용될 수 있고, 습기 또는 산소를 투과하지 않는 재료를 사용하는 것이 특히 바람직하다. 특히, 광 경화성 수지가 사용되는 것이 바람직하다. 발광 소자는 일부 경우들에서 낮은 열 저항성을 갖는 재료를 함유한다. 광 조사에 의해 경화되는 광 경화성 수지가 사용되는 것이 바람직하고, 이 경우 발광 소자의 가열에 의해 야기된 막 품질의 변화 및 유기 화합물 자체의 열화는 억제될 수 있다. 또한 본 발명의 일 실시예의 발광 소자를 위해 사용될 수 있는 유기 화합물들 중 어느 하나가 사용될 수 있다.
수지층, 제 1 공간(2013), 또는 제 2 공간(2011)에 함유된 건조제로서, 알려진 재료가 사용될 수 있다. 건조제로서, 화학 흡착에 의해 습기 등을 흡착하는 물질 또는 물리 흡착에 의해 습기 등을 흡착하는 물질이 사용될 수 있다. 이들의 예들은 알칼리 금속 산화물들, 알칼리 토류 금속 산화물들(예, 산화 칼슘 및 산화 바륨), 황산염들, 금속 할로겐화물들, 과염소산염들, 지올라이트, 및 실리카 겔이다.
제 1 공간(2013) 및 제 2 공간(2011) 중 하나 또는 둘 모두는 예컨대 희가스 또는 질소 가스와 같은 불활성 가스로 채워질 수 있거나, 유기 수지로 채워질 수 있다. 이들 공간들은 각각 대기 압력 상태 또는 감소된 압력 상태에 있음을 주목해야 한다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에서 기술된 발광 장치는 2중 밀봉 구조를 갖고, 이러한 2중 밀봉 구조에서 제 1 밀봉제(2005a) 및 제 2 밀봉제(2005b) 중 하나는 양호한 생산성 및 양호한 밀봉 특성을 갖는 유리층이고, 다른 하나는 외부 힘, 등에 의해 파손이 쉽게 일어나지 않고, 내부에 건조제를 함유할 수 있는 수지층이어서, 외부로부터 습기 및 산소와 같은 불순물들의 진입을 억제하는 밀봉 특성이 개선될 수 있다.
따라서, 본 실시예에서 기술된 구조의 사용은 습기 및 산소와 같은 불순물들로 인한 발광 소자의 열화가 억제되는 발광 장치를 제공할 수 있다.
본 실시예에서 기술된 구조가 다른 실시예들에 기술된 구조들 중 어느 하나와 조합하여 적절하게 사용될 수 있음을 주목해야 한다.
(실시예 8)
본 실시예에서, 본 발명의 일 실시예의 발광 소자가 사용되는 발광 장치가 도 19를 참조하여 기술된다.
도 19는 각각 복수의 발광 소자들을 포함하는 발광 장치의 단면도의 일 예이다. 도 19의 (A)에 도시된 발광 장치(3000)는 발광 소자들(3020a, 3020b 및 3020c)을 포함한다.
발광 장치(3000)는 기판(3001) 위의 섬-형상의 하부 전극들(3003a, 3003b 및 3003c)을 포함한다. 하부 전극들(3003a, 3003b 및 3003c)은 각 발광 소자들의 양극들로서 작용한다. 반사 전극들은 하부 전극들(3003a, 3003b 및 3003c) 아래에 제공될 수 있다. 투명 도전층들(3005a, 3005b 및 3005c)은 각각 하부 전극들(3003a, 3003b 및 3003c) 위에 제공될 수 있다. 투명 도전층들(3005a, 3005b 및 3005c)은 소자들의 방출 컬러들에 따라 상이한 두께들을 갖는 것이 바람직하다.
발광 장치(3000)는 격벽들(3007a, 3007b, 3007c 및 3007d)을 포함한다. 특히, 격벽(3007a)은 하부 전극(3003a)의 하나의 에지 부분과 투명 도전층(3005a)의 하나의 에지 부분을 덮고; 격벽(3007b)은 하부 전극(3003a)의 다른 에지 부분과 투명 도전층(3005a)의 다른 에지 부분을 덮고, 또한 하부 전극(3003b)의 하나의 에지 부분과 투명 도전층(3005b)의 하나의 에지 부분을 덮고; 격벽(3007c)은 하부 전극(3003b)의 다른 에지 부분과 투명 도전층(3005b)의 다른 에지 부분을 덮고, 또한 하부 전극(3003c)의 하나의 에지 부분과 투명 도전층(3005c)의 하나의 에지 부분을 덮고; 격벽(3007d)은 하부 전극(3003c)의 다른 에지 부분과 투명 도전층(3005c)의 다른 에지 부분을 덮는다.
발광 장치(3000)는 하부 전극들(3003a, 3003b 및 3003c) 및 격벽들(3007a, 3007b, 3007c 및 3007d) 위에 홀-주입층(3009)을 포함한다.
발광 장치(3000)는 홀-주입층(3009) 위에 홀-전달층(3011)을 포함한다. 발광 장치(3000)는 또한 홀-전달층(3011) 위에 발광층들(3013a, 3013b 및 3013c)을 포함한다. 발광 장치(3000)는 또한 발광층들(3013a, 3013b 및 3013c) 위에 전자-전달층(3015)을 포함한다.
또한, 발광 장치(3000)는 전자-전달층(3015) 위에 전자-주입층(3017)을 포함한다. 발광 장치(3000)는 또한 전자-주입층(3017) 위에 상부 전극(3019)을 포함한다. 상부 전극(3019)은 발광 소자들의 음극들로서 기능할 수 있다.
하부 전극들(3003a, 3003b 및 3003c)이 발광 소자들의 양극들로서 기능하고, 상부 전극(3019)이 발광 소자들의 음극들로서 기능하는 일 예가 도 19의 (A)를 참조하여 기술되었지만, 양극 및 음극의 적층 순서는 전환될 수 있음을 주목해야 한다. 이 경우, 전자-주입층, 전자-전달층, 홀-전달층, 및 홀-주입층의 적층 순서는 적절하게 변경될 수 있다.
본 발명의 일 실시예의 발광 소자는 발광층들(3013a, 3013b 및 3013c)에 적용될 수 있다. 발광 소자는 낮은 구동 전압, 높은 전류 효율, 또는 긴 수명을 가질 수 있고; 따라서 발광 장치(3000)는 낮은 소비 전력 또는 긴 수명을 가질 수 있다.
도 19의 (B)에 도시된 발광 장치(3100)는 발광 소자들(3120a, 3120b 및 3120c)을 포함한다. 발광 소자들(3120a, 3120b 및 3120c)은 하부 전극들(3103a, 3103b 및 3103c)과 상부 전극(3119) 사이에 복수의 발광층들이 제공되는 직렬형 발광 소자들이다.
발광 장치(3100)는 기판(3101) 위에 섬-형상의 하부 전극들(3103a, 3103b 및 3103c)을 포함한다. 하부 전극들(3103a, 3103b 및 3103c)은 발광 소자들의 양극들로서 기능한다. 반사 전극들이 하부 전극들(3103a, 3103b 및 3103c) 아래에 제공될 수 있음을 주목해야 한다. 투명 도전층들(3105a 및 3105b)은 각각 하부 전극들(3103a 및 3103b) 위에 제공될 수 있다. 투명 도전층들(3105a 및 3105b)은 소자들의 방출 컬러들에 따라 상이한 두께들을 갖는 것이 바람직하다. 도시되지는 않았지만, 투명 도전층은 또한 하부 전극(3103c) 위에 제공될 수 있다.
발광 장치(3100)는 격벽들(3107a, 3107b, 3107c 및 3107d)을 포함한다. 특히, 격벽(3107a)은 하부 전극(3103a)의 하나의 에지 부분과 투명 도전층(3105a)의 하나의 에지 부분을 덮고; 격벽(3107b)은 하부 전극(3103a)의 다른 에지 부분과 투명 도전층(3105a)의 다른 에지 부분을 덮고, 또한 하부 전극(3103b)의 하나의 에지 부분과 투명 도전층(3105b)의 하나의 에지 부분을 덮고; 격벽(3107c)은 하부 전극(3103b)의 다른 에지 부분과 투명 도전층(3105b)의 다른 에지 부분을 덮고, 또한 하부 전극(3103c)의 하나의 에지 부분과 투명 도전층(3105c)의 하나의 에지 부분을 덮고; 격벽(3107d)은 하부 전극(3103c)의 다른 에지 부분과 투명 도전층(3105c)의 다른 에지 부분을 덮는다.
발광 장치(3100)는 하부 전극들(3103a, 3103b 및 3103c) 및 격벽들(3107a, 3107b, 3107c 및 3107d) 위에 홀-주입 및 홀-전달층(3110)을 포함한다.
발광 장치(3100)는 홀-주입 및 홀-전달층(3110) 위에 제 1 발광층(3112)을 포함한다. 발광 장치(3100)는 또한 제 1 발광층(3112) 위에 전하 생성층(3114)을 개재하여 제 2 발광층(3116)을 포함한다.
더욱이, 발광 장치(3100)는 제 2 발광층(3116) 위에 전자-전달 및 전자-주입층(3118)을 포함한다. 덧붙여, 발광 장치(3100)는 전자-전달 및 전자-주입층(3118) 위에 상부 전극(3119)을 포함한다. 상부 전극(3119)은 발광 소자들의 음극들로서 기능할 수 있다.
하부 전극들(3103a, 3103b 및 3103c)이 발광 소자들의 양극들로서 기능하고, 상부 전극(3119)이 발광 소자들의 음극들로서 기능하는 일 예가 도 19의 (B)를 참조하여 기술되었지만, 양극 및 음극의 적층 순서는 전환될 수 있음을 주목해야 한다. 이 경우, 전자-주입층, 전자-전달층, 홀-전달층, 및 홀-주입층의 적층 순서는 적절하게 변경될 수 있다.
본 발명의 일 실시예의 발광 소자는 제 1 발광층(3112) 및 제 2 발광층(3116)에 적용될 수 있다. 발광 소자는 낮은 구동 전압, 높은 전류 효율, 또는 긴 수명을 가질 수 있고; 따라서 발광 장치(3100)는 낮은 소비 전력 또는 긴 수명을 가질 수 있다.
본 실시예에서 기술된 구조가 다른 실시예들에 기술된 구조들 중 어느 하나와 조합하여 적절하게 사용될 수 있음을 주목해야 한다.
(실시예 9)
본 실시예에서, 본 발명의 일 실시예의 발광 소자를 사용하여 제작된 조명 장치가 도 20을 참조하여 기술된다.
도 20은 조명 장치들의 평면도 및 단면도들이다. 도 20의 (A) 내지 (C)는 광이 기판측으로부터 추출되는 하부-방출형 조명 장치들이다. 도 20의 (B)는 도 20의 (A)에서 일점쇄선(G-H)을 따라 취해진 단면도이다.
도 20의 (A) 및 (B)에 도시된 조명 장치(4000)는 기판(4005) 위에 발광 소자(4007)를 포함한다. 덧붙여, 조명 장치(4000)는 기판(4005)의 외측에 요철을 갖는 기판(4003)을 포함한다. 발광 소자(4007)는 하부 전극(4013), EL층(4014) 및 상부 전극(4015)을 포함한다.
하부 전극(4013)은 전극(4009)에 전기적으로 연결되고, 상부 전극(4015)은 전극(4011)에 전기적으로 연결된다. 하부 전극(4013)에 전기적으로 연결된 보조 배선(4017)이 제공될 수 있다.
기판(4005) 및 밀봉 기판(4019)은 밀봉제(4021)에 의해 서로 접착된다. 건조제(4023)는 밀봉 기판(4019)과 발광 소자(4007) 사이에 제공되는 것이 바람직하다.
기판(4003)은 도 20의 (A)에 도시된 바와 같이 요철을 갖고, 이에 의해 발광 소자(4007)로부터 방출된 광의 추출 효율은 증가될 수 있다. 기판(4003) 대신에, 도 20의 (C)에 도시된 조명 장치(4001)에서와 같이 확산판(4027)이 기판(4025)의 외측에 제공될 수 있다.
도 20의 (D) 및 (E)는 광이 기판의 반대측으로부터 추출되는 상부-방출형 조명 장치들을 도시한다.
도 20의 (D)에 도시된 조명 장치(4100)는 기판(4125) 위에 발광 소자(4107)를 포함한다. 발광 소자(4107)는 하부 전극(4113), EL층(4114) 및 상부 전극(4115)을 포함한다.
하부 전극(4113)은 전극(4109)에 전기적으로 연결되고, 상부 전극(4115)은 전극(4111)에 전기적으로 연결된다. 상부 전극(4115)에 전기적으로 연결된 보조 배선(4117)이 제공될 수 있다. 절연층(4131)이 보조 배선(4117) 아래에 제공될 수 있다.
기판(4125) 및 요철을 갖는 밀봉 기판(4103)은 밀봉제(4121)에 의해 서로 접착된다. 평탄화막(4105) 및 장벽막(4129)은 밀봉 기판(4103)과 발광 소자(4107) 사이에 제공될 수 있다.
밀봉 기판(4103)은 도 20의 (D)에 도시된 바와 같이 요철을 갖고, 발광 소자(4107)로부터 방출된 광의 추출 효율은 증가될 수 있다. 밀봉 기판(4103) 대신에, 도 20의 (E)에 도시된 조명 장치(4101)에서와 같이 확산판(4127)이 발광 소자(4107) 위에 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예의 발광 소자는 EL층(4014) 및 EL층(4114) 내에 포함된 발광층들에 적용될 수 있다. 발광 소자는 낮은 구동 전압, 높은 전류 효율, 또는 긴 수명을 가질 수 있고; 따라서 조명 장치들(4000, 4001, 4100 및 4101)은 낮은 소비 전력 또는 긴 수명을 가질 수 있다.
본 실시예에서 기술된 구조가 다른 실시예들에 기술된 구조들 중 어느 하나와 조합하여 적절하게 사용될 수 있음을 주목해야 한다.
(실시예 10)
본 실시예에서, 본 발명의 일 실시예의 발광 장치와 각각이 결합될 수 있는 터치 센서 및 모듈이 도 21, 도 22, 도 23 및 도 24를 참조하여 기술된다.
도 21의 (A)는 터치 센서(4500)의 구조 예를 도시하는 분해 사시도이다. 도 21의 (B)는 터치 센서(4500)의 구조 예를 도시하는 평면도이다.
도 21의 (A) 및 (B)에 도시된 터치 센서(4500)는 기판(4910) 위에서 X-축 방향으로 배열된 복수의 도전층들(4510) 및 X-축 방향과 교차하는 Y-축 방향으로 배열된 복수의 도전층들(4520)을 포함한다. 터치 센서(4500)를 도시하는 도 21의 (A) 및 (B)에서, 복수의 도전층들(4510)이 형성된 평면 및 복수의 도전층들(4520)이 형성된 평면은 별도로 도시된다.
도 22는 도 21의 (A) 및 (B)에 도시된 터치 센서(4500)의 도전층(4510) 및 도전층(4520)이 서로 교차하는 부분을 도시하는 등가 회로도이다. 커패시터(4540)는 도 22에서와 같이 도전층(4510) 및 도전층(4520)이 서로 교차하는 부분에 형성된다.
도전층(4510) 및 도전층(4520)은 각각 복수의 4변형 도전막들이 서로 연결되는 구조를 갖는다. 복수의 도전층들(4510) 및 복수의 도전층들(4520)은, 도전층(4510)의 4변형 도전막들 및 도전층(4520)의 4변형 도전막들이 서로 중첩하지 않도록 제공된다. 도전층(4510)이 도전층(4520)과 교차하는 부분에서, 도전층(4510)과 도전층(4520) 사이에 절연막이 제공되어, 도전층(4510)과 도전층(4520)은 서로 접촉하지 않는다.
도 23은 도 21의 (A) 및 (B)에 도시된 터치 센서(4500) 내에서 도전층들(4510a, 4510b 및 4510c)과 도전층(4520) 사이에 연결 예를 도시하는 단면도이고, 도전층(4510){도전층들(4510a, 4510b 및 4510c)}이 도전층(4520)과 교차하는 일 부분을 도시하는 단면도의 일 예이다.
도 23에 도시된 바와 같이, 도전층(4510)은 제 1 층 내에 도전층(4510a)과 도전층(4510b), 및 절연층(4810) 위에 제 2 층 내에 도전층(4510c)을 포함한다. 도전층(4510a) 및 도전층(4510b)은 도전층(4510c)에 의해 서로 연결된다. 도전층(4520)은 제 1 층 내의 도전층을 사용하여 형성된다. 절연층(4820)은 도전층들(4510 및 4520)과 도전층(4710)의 부분을 덮도록 형성된다. 절연층들(4810 및 4820)로서, 예컨대 산화질화 실리콘막이 형성될 수 있다. 절연막으로 형성된 하지막이 기판(4910)과 도전층들(4710, 4510a, 4510b 및 4520) 사이에 형성될 수 있음을 주목해야 한다. 하지막으로서 예컨대 산화질화 실리콘막이 형성될 수 있다.
도전층들(4510a, 4510b 및 4510c) 및 도전층(4520)이 가시광 투과 특성을 갖는 도전성 재료를 사용하여 형성된다. 가시광 투과 특성을 갖는 도전성 재료의 예들은 산화 실리콘을 함유하는 산화 인듐 주석, 산화 인듐 주석, 산화 아연, 산화 인듐 아연, 및 갈륨이 첨가된 산화 아연을 포함한다.
도전층(4510a)은 도전층(4710)에 연결된다. FPC에 연결하기 위한 단자는 도전층(4710)을 사용하여 형성된다. 도전층(4520)은 도전층(4510a)과 같이 도전층(4710)에 연결된다. 도전층(4710)은 예컨대 텅스텐막으로 형성될 수 있다.
절연층(4820)은 도전층들(4510 및 4520)과 도전층(4710)을 덮도록 형성된다. 개구부는 도전층(4710)이 FPC에 전기적으로 연결되도록 도전층(4710) 위의 절연층들(4810 및 4820) 내에 형성된다. 기판(4920)은 접착제, 접착막, 등을 사용하여 절연층(4820) 위에 절연층에 접착된다. 기판(4910) 측은 접착제 또는 접착막에 의해 디스플레이 패널의 컬러 필터 기판에 접합되어, 터치 패널이 완성된다.
다음에, 본 발명의 일 실시예의 발광 장치가 사용될 수 있는 모듈이 도 24를 참조하여 기술된다.
도 24에 도시된 모듈(5000)에 있어서, FPC(5003)에 연결된 터치 패널(5004), FPC(5005)에 연결된 디스플레이 패널(5006), 백라이트 유닛(5007), 프레임(5009), 프린트 보드(5010), 및 전지(5011)가 상부 커버(5001)와 하부 커버(5002) 사이에 제공된다.
상부 커버(5001)와 하부 커버(5002)의 형태들 및 크기들은 터치 패널(5004)과 디스플레이 패널(5006)의 크기들에 따라 적절하게 변경될 수 있다.
터치 패널(5004)은 저항성 터치 패널 또는 용량성 터치 패널일 수 있고, 디스플레이 패널(5006)과 중첩하도록 형성될 수 있다. 디스플레이 패널(5006)의 상대 기판(밀봉 기판)을 위한 터치 패널 기능을 제공하는 것이 또한 가능하다. 광학 터치 패널이 얻어지도록 디스플레이 패널(5006)의 각 픽셀 내에 광센서가 제공될 수 있다.
백라이트 유닛(5007)은 광원들(5008)을 포함한다. 광원들(5008)이 백라이트 유닛(5007) 위에 제공되는 구조가 도 24에 도시되었지만, 본 발명의 일 실시예는 이러한 구조에 국한되지 않음을 주목해야 한다. 예컨대, 광원(5008)이 백라이트 유닛(5007)의 한 단부 부분에 제공되고 광 확산판이 추가로 제공되는 구조가 채용될 수 있다.
프레임(5009)은 디스플레이 패널(5006)을 보호하는 기능을 갖고, 프린트 보드(5010)의 동작에 의해 생성된 전자기파들을 차단하기 위한 전자기 차폐물로서 기능한다. 프레임(5009)은 복사체판으로 기능할 수 있다.
프린트 보드(5010)는 전력 공급 회로 및 비디오 신호 및 클록 신호를 출력하기 위한 신호 처리 회로를 갖는다. 전력 공급 회로에 전력을 공급하기 위한 전원으로서, 외부 상용 전원 또는 별도로 제공된 전지(5011)를 사용하는 전원이 사용될 수 있다. 전지(5011)는 상용 전원이 사용될 때 생략될 수 있다.
모듈(5000)은 편광판, 지연판, 또는 프리즘 시트와 같은 부재를 추가적으로 구비할 수 있다.
본 실시예에서 기술된 구조가 다른 실시예들에 기술된 구조들 중 어느 하나와 조합하여 적절하게 사용될 수 있음을 주목해야 한다.
(실시예 11)
본 실시예에서, 본 발명의 일 실시예의 발광 소자의 구조는 도 25를 참조하여 기술된다.
도 25의 (A)에 도시된 발광 소자(6002)는 기판(6001) 위에 형성된다. 발광 소자(6002)는 제 1 전극(6003), EL층(6004) 및 제 2 전극(6005)을 포함한다. 도 25의 (A)에 도시된 발광 장치에 있어서, 버퍼층(6006)은 제 2 전극(6005) 위에 형성되고, 제 3 전극(6007)은 버퍼층(6006) 위에 형성된다. 버퍼층(6006)은 제 2 전극(6005)의 표면 상에서 생성된 표면 플라스몬에 기인한 광-추출 효율의 감소를 방지할 수 있다.
제 2 전극(6005) 및 제 3 전극(6007)이 접촉부(6008) 내에서 서로 전기적으로 연결됨을 주목해야 한다. 접촉부(6008)의 위치는 도면 내의 위치에 국한되지 않고, 발광 영역 내에서 형성될 수 있다.
제 1 전극(6003)은 양극이 될 수 있고 제 2 전극(6005)은 음극이 될 수 있고, 또는 대안적으로 제 1 전극(6003)은 음극이 될 수 있고 제 2 전극(6005)은 양극이 될 수 있다. 전극들 중 적어도 하나는 광-투과 특성을 갖고, 전극들 둘 모두는 광-투과 재료들로 형성될 수 있다. 제 1 전극(6003)이 EL층(6004)으로부터의 광을 투과하는 기능을 갖는 경우, ITO와 같은 투명 도전막이 제 1 전극(6003)을 위해 사용될 수 있다. 제 1 전극(6003)이 EL층(6004)으로부터의 광을 차단하는 경우, 복수의 층들(예, ITO 및 은)을 적층시킴으로써 형성된 도전막이 제 1 전극(6003)을 위해 형성될 수 있다.
EL층(6004)으로부터의 광이 제 1 전극(6003)측 상에서 추출되는 구조에 있어서, 제 2 전극(6005)의 두께는 제 3 전극(6007)의 두께보다 작은 것이 바람직하다. EL층(6004)으로부터의 광이 반대 측 상에서 추출되는 구조에 있어서, 제 2 전극(6005)의 두께는 제 3 전극(6007)의 두께보다 큰 것이 바람직하다. 그러나, 두께는 이에 국한되지 않는다.
버퍼층(6006)을 위해, 유기 수지막(예, Alq(약어)), 무기 절연 재료(예, 질화 실리콘막), 등이 사용될 수 있다.
광 추출 효율은 본 발명의 일 실시예의 발광 소자를 포함하는 구조로서 도 25의 (B)에 도시된 구조를 채용함으로써 개선될 수 있다.
도 25의 (B)에 도시된 구조에 있어서, 광 산란기(6101)와 공기층(6102)을 포함하는 광 산란층(6100)이 기판(6001)과 접하여 형성되고; 유기 수지로 형성된 높은 굴절율층(6103)이 광 산란층(6100)과 접하여 형성되고; 발광 소자 등을 포함하는 소자층(6104)이 높은 굴절율층(6103)과 접하여 형성된다.
광 산란기(6101)를 위해, 세라믹 입자들, 등이 사용될 수 있다. 높은 굴절율층(6103)을 위해, 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN)와 같은 높은 굴절율(예, 1.7 내지 1.8의 굴절율)의 재료가 사용될 수 있다.
소자층(6104)은 본 명세서에서 기술된 발광 소자, 등을 포함한다.
[ 예 1 ]
본 예에서, 본 발명의 실시예들인 발광 소자(1) 및 비교 발광 소자(2)가 도 9를 참조하여 기술된다. 본 예에서 사용된 재료들의 화학식은 아래에 도시된다.
Figure pat00002
《 발광 소자(1) 및 비교 발광 소자(2)의 제작 》
먼저, 산화 실리콘을 함유하는 산화 인듐-산화 주석(ITSO)의 막이 스퍼터링 방법에 의해 유리 기판(1100) 위에 형성되어, 양극으로 기능하는 제 1 전극(1101)이 형성되었다. 두께는 110nm이었고, 전극 면적은 2mm×2mm이었다.
다음에, 기판(1100) 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전처리로서, 기판의 표면은 물로 세척되었고, 1시간 동안 200℃로 베이킹되었고, 370초 동안 UV 오존 처리를 거쳤다.
이후, 기판(1100)은 압력이 대략 10-4Pa로 감압되는 진공 증착 장치로 이송되었고, 진공 증착 장치의 가열 챔버 내에서 30분 동안 170℃로 진공 베이킹을 거쳤고, 이후 기판(1100)은 약 30분 동안 냉각되었다.
이후, 위에 제 1 전극(1101)이 형성된 기판(1100)은 제 1 전극(1101)을 갖는 표면이 아래를 향하도록 진공 증착 장치 내에 제공된 기판 홀더에 고정되었다. 본 예에서, EL층(1102) 내에 포함된, 홀-주입층(1111), 홀-전달층(1112), 발광층(1113), 전자-전달층(1114), 및 전자-주입층(1115)이 진공 증착 방법에 의해 순차적으로 형성되는 경우가 기술되었다.
진공 증착 장치 내에서 압력을 10-4Pa로 감압한 후, 1,3,5-트리(디벤조티오펜-4-일)벤젠 (약어: DBT3P-II) 및 몰리브데넘(VI) 산화물이 DBT3P-II(약어):산화 몰리브덴의 질량비가 1 : 0.5가 되도록 공-증착되었고, 이에 의해 홀-주입층(1111)이 제 1 전극(1101) 위에 형성되었다. 두께는 20nm이었다. 공-증착 방법이 복수의 상이한 물질들이 각기 다른 증기 소스로부터 동시에 증발되는 증착 방법임을 주목해야 한다.
이후, 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트리페닐아민(약어: BPAFLP)이 20nm의 두께로 증착되어, 홀-전달층(1112)이 형성되었다.
다음에, 발광층(1113)이 홀-전달층(1112) 위에 형성되었다. 발광 소자(1)를 위해, 2-[3'-(디벤조티오펜-4-일)바이페닐-3-일]디벤조[f,h]퀴녹살린(약어: 2mDBTBPDBq-II), 4-(1-나프틸)-4'-페닐-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트리페닐아민 (약어: PCBBiNB), 및 (아세틸아세토네이토)비스(6-터트-부틸-4-페닐피리미디나토)이리디움(III)(약어:[Ir(tBuppm)2(acac)])이 2mDBTBPDBq-II : PCBBiNB : [Ir(tBuppm)2(acac)]의 질량비가 0.7 : 0.3 : 0.06이 되도록 20nm의 두께로 공-증착되었고, 이후 추가로 2mDBTBPDBq-II : PCBBiNB : [Ir(tBuppm)2(acac)]의 질량비가 0.8 : 0.2 : 0.06이 되도록 20nm의 두께로 공-증착되었다; 이와 같이, 발광층(1113)이 형성되었다.
비교 발광 소자(2)를 위해, 2mDBTBPDBq-II, 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트리페닐아민(약어: PCBA1BP), 및 [Ir(tBuppm)2(acac)]가 2mDBTBPDBq-II : PCBA1BP : [Ir(tBuppm)2(acac)]의 질량비가 0.7 : 0.3 : 0.06이 되도록 20nm의 두께로 공-증착되었고, 이후 추가로 2mDBTBPDBq-II : PCBA1BP : [Ir(tBuppm)2(acac)]의 질량비가 0.8 : 0.2 : 0.06이 되도록 20nm의 두께로 공-증착되었다; 이와 같이 발광층(1113)이 형성되었다.
이후, 2mDBTBPDBq-II가 발광층(1113) 위에 10nm의 두께로 증착되었고 바소페난트롤린(약어: BPhen)이 15nm의 두께로 증착되어, 적층 구조를 갖는 전자-전달층(1114)이 형성되었다. 또한, 리튬 플루오라이드가 전자-전달층(1114) 위에 1nm의 두께로 증착되었고, 이에 의해 전자-주입층(1115)이 형성되었다.
최종적으로, 알루미늄이 음극으로 작용하는 제 2 전극(1103)을 형성하기 위하여 전자-주입층(1115) 위에 200nm의 두께로 증착되었다; 이와 같이 발광 소자(1)와 비교 발광 소자(2)가 얻어졌다. 위의 증착 공정에서, 증착은 모두 저항 가열 방법에 의해 수행되었음을 주목해야 한다.
상술된 방식에서, 발광 소자(1)와 비교 발광 소자(2)가 얻어졌다. 표 1은 발광 소자(1)와 비교 발광 소자(2)의 소자 구조들을 도시한다.
Figure pat00003
제작된 발광 소자(1)와 비교 발광 소자(2)는 공기에 노출되지 않도록 질소 분위기를 함유하는 글로브 박스 내에 밀봉되었다(특히, 밀봉제가 소자들의 외측 에지들에 도포되었고, 밀봉시 1시간 동안 80℃로 열처리가 수행되었다).
《 발광 소자(1)와 비교 발광 소자(2)의 동작 특성들 》
제작된 발광 소자(1)와 비교 발광 소자(2)의 동작 특성들이 측정되었다. 측정이 상온(25℃로 유지된 분위기 내에서)에서 수행되었음을 주목해야 한다.
도 10은 발광 소자(1)와 비교 발광 소자(2)의 전류 밀도 대 휘도의 특성들을 도시한다. 도 10에서, 수직축은 휘도(cd/㎡)를 나타내고, 수평축은 전류 밀도(mA/㎠)를 나타낸다. 도 11은 발광 소자(1)와 비교 발광 소자(2)의 전압 대 휘도의 특성들을 도시한다. 도 11에서, 수직축은 휘도(cd/㎡)를 나타내고, 수평축은 전압(V)을 나타낸다. 도 12는 발광 소자(1)와 비교 발광 소자(2)의 휘도 대 전류 효율의 특성들을 도시한다. 도 12에서, 수직축은 전류 효율(cd/A)을 나타내고, 수평축은 휘도(cd/㎡)를 나타낸다. 도 13은 발광 소자(1)와 비교 발광 소자(2)의 전압 대 전류의 특성들을 도시한다. 도 13에서, 수직축은 전류(mA)를 나타내고, 수평축은 전압(V)을 나타낸다.
도 10, 도 11, 도 12 및 도 13의 결과들은 다음을 나타낸다: 본 발명의 일 실시예의 발광 소자(1)와 비교 발광 소자(2) 사이의 소자 특성들의 약간의 차이가 존재한다; 발광 소자(1)는, 발광 소자(1)의 발광층 내에서 T1 준위가 [Ir(tBuppm)2(acac)]의 것보다 낮은 PCBBiNB가 호스트 재료로 사용되고, 동시에 비교 발광 소자(2)의 발광층 내에서 T1 준위가 [Ir(tBuppm)2(acac)]의 것보다 높은 PCBA1BP가 호스트 재료로 사용될지라도, 양호한 특성들을 갖는다(아래에 주어진 표 3 참조).
표 2는 대략 1000 cd/㎡의 휘도에서 발광 소자(1)와 비교 발광 소자(2)의 주 특성들의 초기 값들을 도시한다.
Figure pat00004
표 2의 상기 결과들은 또한 본 예에서 제작된 발광 소자(1)와 비교 발광 소자(2)의 각각이 높은 양자 효율을 갖는 것을 나타낸다.
도 14는 0.1mA의 전류가 발광 소자(1) 내에서 흐를 때 얻어지는 발광 소자(1)의 방출 스펙트럼을 도시한다. 도 14에 도시된 바와 같이, 발광 소자(1)의 방출 스펙트럼은 대략 546nm에서 피크를 갖고, 이는 방출 스펙트럼이 발광층(1113)에 함유된 [Ir(tBuppm)2(acac)]의 방출로부터 유도된 것을 나타낸다.
다음에, 발광 소자(1)와 비교 발광 소자(2)의 신뢰도 시험들이 수행되었다. 도 15는 신뢰도 시험들의 결과들을 도시한다. 도 15에서, 수직축은 100%의 초기 휘도에 대해 정규화된 휘도(%)를 나타내고, 수평축은 소자들의 구동 시간(h)을 나타낸다. 신뢰도 시험들에 있어서, 발광 소자(1)와 비교 발광 소자(2)는 초기 휘도가 5000 cd/㎡로 설정되었고, 전류 밀도가 일정한 상태 하에서 구동되었음을 주목해야 한다. 결과적으로, 100시간의 구동 이후 발광 소자(1)의 휘도는 초기 휘도의 대략 92%이었다; 따라서 발광 소자(1)는 비교 발광 소자(2)의 휘도보다 밝은 휘도를 유지하였다.
위의 신뢰도 시험들은 본 발명의 일 실시예의 발광 소자(1)가 높은 신뢰도 및 긴 수명을 가짐을 나타낸다.
도 16은 발광 소자(1)의 발광층 내에 사용된 PCBBiNB, 비교 발광 소자(2)의 발광층 내에 사용된 PCBA1BP, 및 본 예에서 발광 소자(1)와 비교 발광 소자(2)의 발광층들 내에 사용된 [Ir(tBuppm)2(acac)]의 T1 준위들의 측정 결과들을 도시한다.
T1 준위들이 재료들로부터 인광의 방출을 측정함으로써 얻어졌음을 주목해야 한다. 측정시, 각 재료는 325nm의 파장를 갖는 여기 광으로 조사되었고, 측정 온도는 10K이었다. PCBBiNB 및 PCBA1BP에 대해 기계적인 초퍼를 사용하는 시간-분해 측정이 채용되었고, 반면에 [Ir(tBuppm)2(acac)]에 대해 시간 분해 측정을 수행하지 않고 정상 인광 측정이 채용되었음을 주목해야 한다. 에너지 준위의 측정시, 흡수 파장으로부터의 계산이 방출 파장으로부터의 계산보다 더 정확하다. 그러나, 여기에서 T1 준위의 흡수는 극히 낮아, 측정이 어렵다; 따라서 T1 준위는 방출 파장을 측정함으로써 측정되었다. 이러한 이유로, 측정 값들에 몇 가지 에러들이 포함될 수 있다.
표 3은 측정 결과들을 도시한다.
Figure pat00005
이와 같이, 호스트 재료로서 PCBBiNB를 사용하는 발광 소자(1)에서, 호스트 재료의 T1 준위가 게스트 재료의 T1 준위보다 낮고, 호스트 재료로서 PCBA1BP를 사용하는 비교 발광 소자(2)에서, 호스트 재료의 T1 준위가 게스트 재료의 T1 준위보다 높다는 것이 밝혀졌다. 위의 결과들에 따라, 화학적으로 안정적이고 낮은 T1 준위를 갖는 PCBBiNB를 사용하는 발광 소자(1)가 비교 발광 소자(2)의 것만큼 양호한 소자 특성들을 갖는 것이 밝혀졌다.
[ 예 2 ]
본 예에서, 유기막(두께: 50nm)이 석영 기판들 사이에 제공된 많은 종류의 샘플들이 제작되었다. 유기막을 위해, 예 1에서 발광 소자(1)와 비교 발광 소자(2)의 발광층들 중 적어도 하나에 함유된 PCBBiNB(약어), PCBA1BP(약어), 및 [Ir(tBuppm)2(acac)](약어)이 사용되었고, 이들 재료들의 조성은 샘플들 사이에서 상이하게 구성되었다. 각 샘플의 수명(τ1,τ2)[㎲]이 측정되었다.
유기막 내에서의 질량비는 2mDBTBPDBq-II : PCBBiNB(또는 PCBA1BP) : [Ir(tBuppm)2(acac)] = 1-X : X : 0.06이었다. 표 4는 샘플들의 구조들을 도시한다.
Figure pat00006
측정을 위해, 각 샘플은 337nm(500ps)의 파장을 갖는 여기광으로 조사되었고, 구멍의 크기는 100㎛로 설정되었고, 측정 시간은 0㎲ 내지 20㎲의 범위로 설정되었다. 도 17은 측정 결과들을 도시한다.
도 17의 결과들은 게스트 재료로서 작용하는 [Ir(tBuppm)2(acac)]의 것보다 높은 T1 준위를 갖는 PCBA1BP가 호스트 재료로서 사용된 경우, 수명이 1-성분 감쇠 곡선으로 표시됨을 나타낸다. 다른 한 편으로, 게스트 재료로서 작용하는 [Ir(tBuppm)2(acac)]의 것보다 낮은 T1 준위를 갖는 PCBBiNB가 호스트 재료로서 사용된 경우, 수명이 2-성분 감쇠 곡선으로 표시됨을 나타낸다. PCBA1BP가 호스트 재료로서 사용된 샘플의 수명보다, PCBBiNB의 짧은 수명 성분(τ1)은 더 짧아지고, PCBBiNB의 긴 수명 성분(τ2)은 더 길어진다. 긴 수명 성분(τ2)의 수명은 PCBBiNB의 비율이 증가한만큼 길어진다. 이것은 PCBBiNB의 짧은 수명 성분(τ1)이 게스트 재료의 방출 레이트와 호스트 재료에 대한 여기자 에너지의 전달 레이트의 합이고, PCBBiNB의 긴 수명 성분(τ2)이 호스트 재료로부터 게스트 재료로 에너지 전달의 결과이기 때문이다.
따라서, 본 발명의 일 실시예의 발광 소자의 한 가지 특징은, 도 17에 도시된 것과 같은 다성분 감쇠 곡선이 게스트 재료의 것보다 낮은 T1 준위를 갖는 호스트 재료를 사용하는 경우 얻어질 수 있다는 점이다.
본 출원은 2013년 1월 10일에 일본 특허청에 출원된, 일본 특허 출원 제2013-002296호에 기초하여, 그 전체 내용들은 본 명세서에 참조로서 통합된다.
10 : 여기자 11 : 호스트 재료
12 : 게스트 재료 101 : 양극
102 : 음극 103 : EL층
104 : 발광층
105 : 제 1 유기 화합물(호스트 재료로 작용)
106 : 제 2 유기 화합물(게스트 재료로 작용)
201 : 제 1 전극 202 : 제 2 전극
203 : EL층 204 : 홀-주입층
205 : 홀-전달층 206 : 발광층
207 : 전자-전달층 208 : 전자-주입층
209 : 제 1 유기 화합물(호스트 재료로 작용)
210 : 제 2 유기 화합물(게스트 재료로 작용)
301 : 제 1 전극 302(1) : 제 1 EL층
302(2) : 제 2 EL층 304 : 제 2 전극
305 : 전하-생성층 305(1) : 제 1 전하-생성층
305(2) : 제 2 전하-생성층 501 : 소자 기판
502 : 픽셀부
503 : 구동기 회로부(소스 라인 구동기 회로)
504a,504b : 구동기 회로부(게이트 라인 구동기 회로)
505 : 밀봉제 506 : 밀봉 기판
507 : 배선 508 : FPC(가요성 프린트 회로)
509 : n-채널 FET 510 : p-채널 FET
511 : 스위칭 FET 512 : 전류 제어 FET
513 : 제 1 전극(양극) 514 : 절연체
515 : EL층 516 : 제 2 전극(음극)
517 : 발광 소자 518 : 소자층
1100 : 기판 1101 : 제 1 전극
1102 : EL층 1103 : 제 2 전극
1111 : 홀-주입층 1112 : 홀-전달층
1113 : 발광층 1114 : 전자-전달층
1115 : 공간 2001 : 제 1 기판
2002 : 발광부 2005a : 제 1 밀봉제
2005b : 제 2 밀봉제 2006 : 제 2 기판
2011 : 제 2 공간 2013 : 제 1 공간
3000 : 발광 장치 3001 : 기판
3002a : 반사 전극 3002b : 반사 전극
3002c : 반사전극 3003a : 하부 전극
3003b : 하부 전극 3003c : 하부 전극
3005a : 투명 도전층 3005b : 투명 도전층
3005c : 투명 도전층 3007a : 격벽
3007b : 격벽 3007c : 격벽
3007d : 격벽 3009 : 홀-주입층
3011a : 홀-전달층 3011b : 홀-전달층
3011c : 홀-전달층 3013a : 발광층
3013b : 발광층 3013c : 발광층
3015a : 전자-전달층 3015b : 전자-전달층
3015c : 전자-전달층 3017 : 전자-주입층
3019 : 상부 전극 3020a : 발광 소자
3020b : 발광 소자 3020c : 발광 소자
3100 : 발광 장치 3101 : 기판
3102a : 반사 전극 3102b : 반사 전극
3102c : 반사전극 3103a : 하부 전극
3103b : 하부 전극 3103c : 하부 전극
3103d : 하부 전극 3105a : 투명 도전층
3105b : 투명 도전층 3107a : 격벽
3107b : 격벽 3107c : 격벽
3107d : 격벽 3110 : 홀-주입 및 홀-전달층
3112 : 제 1 발광층 3114 : 전하-생성층
3116 : 제 2 발광층 3118 : 전자-전달 및 전자-주입층
3119 : 상부 전극 3120a : 발광 소자
3120b : 발광 소자 3120c : 발광 소자
4000 : 조명 장치 4001 : 조명 장치
4003 : 기판 4005 : 기판
4007 : 발광 소자 4009 : 전극
4011 : 전극 4013 : 하부 전극
4014 : EL층 4015 : 상부 전극
4017 : 보조 배선 4019 : 밀봉 기판
4021 : 밀봉제 4023 : 건조제
4025 : 기판 4027 : 확산판
4100 : 조명 장치 4101 : 조명 장치
4103 : 밀봉 기판 4105 : 평탄화막
4107 : 발광 소자 4109 : 전극
4111 : 전극 4113 : 하부 전극
4114 : EL층 4115 : 상부 전극
4117 : 보조 배선 4121 : 밀봉제
4125 : 기판 4127 : 확산판
4129 : 장벽막 4131 : 절연층
4500 : 터치 센서 4510 : 도전층
4510a : 도전층 4510b : 도전층
4510c : 도전층 4520 : 도전층
4540 : 커패시턴스 4710 : 전극
4810 : 절연층 4820 : 절연층
4910 : 기판 4920 : 기판
5000 : 모듈 5001 : 상부 커버
5002 : 하부 커버 5003 : FPC
5004 : 터치 패널 5005 : FPC
5006 : 디스플레이 패널 5007 : 백라이트 유닛
5008 : 광원 5009 : 프레임
5010 : 프린트 보드 5011 : 전지
6001 : 기판 6002 : 발광 소자
6003 : 제 1 전극 6004 : EL층
6005 : 제 2 전극 6006 : 버퍼층
6007 : 제 3 전극 6008 : 접촉부
6100 : 광 산란층 6101 : 광 산란기
6102 : 공기층 6103 : 고굴절율층
6104 : 전자-주입층 7100 : 텔레비전 장치
7101 : 하우징 7103 : 디스플레이부
7105 : 스탠드 7107 : 디스플레이부
7109 : 조작 키 7110 : 리모컨
7201 : 주 몸체 7202 : 하우징
7203 : 디스플레이부 7204 : 키보드
7205 : 외부 연결부 7206 : 포인팅 장치
7301 : 하우징 7302 : 하우징
7303 : 연결부 7304 : 디스플레이부
7305 : 디스플레이부 7306 : 스피커부
7307 : 기록매체 삽입부 7308 : LED 램프
7309 : 조작키 7310 : 연결 단자
7311 : 센서 7312 : 마이크
7400 : 모바일폰 장치 7401 : 하우징
7402 : 디스플레이부 7403 : 조작 버튼
7404 : 외부 연결부 7405 : 스피커
7406 : 마이크 8001 : 조명 장치
8002 : 조명 장치 8003 : 조명 장치
8004 : 조명 장치 9033 : 걸쇠
9034 : 디스플레이 모드 스위치 9035 : 전원 스위치
9036 : 전력 절감 스위치 9038 : 조작 스위치
9630 : 하우징 9631 : 디스플레이부
9631a : 디스플레이부 9631b : 디스플레이부
9632a : 터치 패널 영역 9632b : 터치 패널 영역
9633 : 태양 전지 9634 : 충/방전 제어 회로
9635 : 전지 9636 : DC-DC 컨버터
9637 : 조작 키 9638 : 컨버터
9639 : 버튼

Claims (15)

  1. 발광 장치에 있어서:
    제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물을 포함하는 발광층을 포함하고,
    상기 제 1 유기 화합물은 게스트 재료이고,
    상기 제 1 유기 화합물의 T1 준위는 상기 제 2 유기 화합물의 T1 준위 이상이고,
    상기 발광층의 발광 강도의 발광 시간 의존성은 다성분 감쇠 곡선에 의해 표시되고,
    상온에서 상기 다성분 감쇠 곡선의 가장 긴 수명 성분의 발광 시간은 15㎲ 이하이고, 상기 발광 시간은 초기 발광 강도값이 1/100이 되는 데 필요한 시간인, 발광 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 유기 화합물은 인광성 화합물인, 발광 장치.
  3. 발광 장치에 있어서:
    제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물을 포함하는 발광층을 포함하고,
    상기 제 1 유기 화합물은 게스트 재료이고,
    상기 제 2 유기 화합물은 호스트 재료이고,
    상기 제 1 유기 화합물과 상기 제 2 유기 화합물은, 상기 발광층의 발광 강도의 발광 시간 의존성이 다성분 감쇠 곡선에 의해 표시되도록, 선택되고,
    상온에서 상기 다성분 감쇠 곡선의 가장 긴 수명 성분의 발광 시간은 15㎲ 이하이고, 상기 발광 시간은 초기 발광 강도값이 1/100이 되는 데 필요한 시간인, 발광 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 유기 화합물의 T1 준위는 상기 제 2 유기 화합물의 T1 준위 이상인, 발광 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 유기 화합물의 상기 T1 준위와 상기 제 2 유기 화합물의 상기 T1 준위 사이의 차이는 0eV 이상 0.2eV 이하인, 발광 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 유기 화합물의 상기 T1 준위와 상기 제 2 유기 화합물의 상기 T1 준위 사이의 차이는 0eV 이상 0.02eV 이하인, 발광 장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 다성분 감쇠 곡선은, 상기 초기 발광 강도값이 1/100이 될 때에 상기 제 1 유기 화합물 및/또는 상기 제 2 유기 화합물에서 유래한 적어도 2개의 성분들을 나타내는, 발광 장치.
  8. 발광 장치에 있어서:
    게스트 재료 및 호스트 재료를 포함하는 발광층을 포함하고,
    상기 게스트 재료의 T1 준위는 상기 호스트 재료의 T1 준위 이상이고,
    상기 게스트 재료와 상기 호스트 재료는, 상기 발광층의 발광 강도의 발광 시간 의존성이 다성분 감쇠 곡선에 의해 표시되도록, 선택되고,
    상온에서 광발광으로부터 얻어진 상기 다성분 감쇠 곡선의 가장 긴 수명 성분의 발광 시간은 15㎲ 이하이고, 상기 발광 시간은 초기 발광 강도값이 1/100이 되는 데 필요한 시간인, 발광 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 게스트 재료의 상기 T1 준위와 상기 호스트 재료의 상기 T1 준위 사이의 차이는 0eV 이상 0.2eV 이하인, 발광 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 게스트 재료의 상기 T1 준위와 상기 호스트 재료의 상기 T1 준위 사이의 차이는 0eV 이상 0.02eV 이하인, 발광 장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 게스트 재료는 인광성 화합물인, 발광 장치.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 다성분 감쇠 곡선은, 상기 초기 발광 강도값이 1/100이 될 때에 상기 게스트 재료에서 유래한 적어도 2개의 성분들을 나타내는, 발광 장치.
  13. 제 1 항, 제 3 항 및 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광 장치는 청색 광을 발광하는, 발광 장치.
  14. 제 1 항, 제 3 항 및 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 상기 발광 장치를 포함하는, 전자 장치.
  15. 제 1 항, 제 3 항 및 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 상기 발광 장치를 포함하는, 조명 장치.
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