KR20200143501A - 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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KR20200143501A
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Abstract

본 발명은 발광 소자의 발광 효율을 향상시킨다. 발광 소자는 한 쌍의 전극 및 한 쌍의 전극 사이의 EL층을 갖는다. EL층은 제 1 발광층 및 제 2 발광층을 포함한다. 제 1 발광층은 형광 재료 및 호스트 재료를 포함한다. 제 2 발광층은 인광 재료, 제 1 유기 화합물, 및 제 2 유기 화합물을 포함한다. 제 2 발광층의 발광 스펙트럼은 황색의 파장 영역에 피크를 갖는다. 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물은 들뜬 복합체를 형성한다.

Description

발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치{LIGHT-EMITTING ELEMENT, LIGHT-EMITTING DEVICE, ELECTRONIC DEVICE, AND LIGHTING DEVICE}
본 발명의 일 형태는 전계의 인가에 의하여 발광할 수 있는 발광층이 한 쌍의 전극 사이에 제공된 발광 소자에 관한 것이고, 또한 상기 발광 소자를 포함한 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 일 형태는 상술한 기술 분야에 한정되지 않는다. 본 명세서 등에 개시(開示)되는 발명의 일 형태의 기술 분야는 물건, 방법, 또는 제작 방법에 관한 것이다. 게다가, 본 발명의 일 형태는 프로세스(process), 기계(machine), 제품(manufacture), 또는 조성물(composition of matter)에 관한 것이다. 구체적으로, 본 명세서에 개시되는 본 발명의 일 형태의 기술 분야의 예에는 반도체 장치, 표시 장치, 액정 표시 장치, 발광 장치, 조명 장치, 축전 장치, 기억 장치, 이들 중 어느 것을 구동하기 위한 방법, 및 이들 중 어느 것을 제작하기 위한 방법이 포함된다.
근년에 들어, 유기 화합물을 사용하고 전기 발광(electroluminescence)(EL)을 이용한 발광 소자(유기 EL 소자)의 연구 및 개발이 활발히 진행되고 있다. 이러한 발광 소자의 기본 구조에서, 한 쌍의 전극 사이에 발광 물질을 함유한 유기 화합물층(EL층)이 제공된다. 이 소자에 전압을 인가함으로써, 발광 물질로부터의 발광을 얻을 수 있다.
유기 화합물층이 한 쌍의 전극 사이에 있는 발광 소자는 유기 전계 발광 소자라고 불리고, 상기 발광 소자를 포함한 발광 장치는 유기 전계 발광 장치라고 불린다. 유기 전계 발광 장치는 표시 장치, 조명 장치 등에 사용될 수 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
일본국 특개 2012-186461호 공보
본 발명의 일 형태의 목적은 발광 소자의 발광 효율을 향상시키는 것이다. 본 발명의 일 형태의 다른 목적은 신규 반도체 장치, 신규 발광 소자, 또는 신규 발광 장치를 제공하는 것이다. 또한, 이들 목적의 기재는 다른 목적의 존재를 방해하지 않는다. 본 발명의 일 형태에서 모든 목적을 달성할 필요는 없다. 다른 목적은 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 명백해질 것이고, 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 도출될 수 있다.
본 발명의 일 형태는 EL층이 한 쌍의 전극 사이에 있는 발광 소자다. EL층은 제 1 발광층 및 제 2 발광층을 포함한다. 제 1 발광층은 형광 재료 및 호스트 재료를 포함한다. 제 2 발광층은 인광 재료, 제 1 유기 화합물, 및 제 2 유기 화합물을 포함한다. 제 2 발광층의 발광 스펙트럼은 황색의 파장 영역에 피크를 갖는다. 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물은 들뜬 복합체를 형성한다.
상술한 구조에서 제 2 발광층이 하나의 인광 재료를 포함하는 것이 바람직하다.
상술한 구조 중 어느 것에서 들뜬 복합체로부터 인광 재료로 에너지가 이동하는 것이 바람직하다.
상술한 구조 중 어느 것에서 호스트 재료의 단일항 여기 준위가 형광 재료의 그것보다 높고, 호스트 재료의 삼중항 여기 준위가 형광 재료의 그것보다 낮은 것이 바람직하다.
상술한 구조 중 어느 것에서 호스트 재료의 삼중항 여기 준위가 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물의 그것보다 낮은 것이 바람직하다.
상술한 구조 중 어느 것에서 제 1 발광층 및 제 2 발광층은 제 1 발광층과 제 2 발광층이 서로 접촉되는 영역을 포함하는 것이 바람직하다.
상술한 구조 중 어느 것에서 제 1 발광층 및 제 2 발광층은 제 1 발광층과 제 2 발광층이 서로 이격되는 영역을 포함하는 것이 바람직하고, 이 경우, 제 1 발광층과 제 2 발광층 사이에 정공 수송성 재료와 전자 수송성 재료의 혼합층이 제공되는 것이 바람직하다.
상술한 구조 중 어느 것에서 제 2 발광층은 제 1 발광층 위에 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 일 형태는 상술한 구조 중 어느 것을 갖는 발광 소자, 및 트랜지스터 또는 기판을 포함한 발광 장치다.
본 명세서 등에서의 발광 장치는 발광 소자를 사용하는 화상 표시 장치를 포함한다. 더욱이, 발광 장치는 발광 소자에 FPC(Flexible Printed Circuit) 등의 커넥터가 제공된 모듈, 발광 소자에 이방성 도전막 또는 TCP(Tape Carrier Package)가 제공된 모듈, TCP의 끝에 프린트 배선판이 제공된 모듈, 또는 발광 소자에 COG(Chip On Glass) 방법에 의하여 집적 회로(IC)가 직접 실장된 모듈에 포함될 수 있다.
본 발명의 다른 일 형태는 상술한 구조를 갖는 발광 장치 및 외부 접속 포트, 키보드, 조작 버튼, 스피커, 또는 마이크로폰을 포함한 전자 기기다. 본 발명의 다른 일 형태는 상술한 구조를 갖는 모듈 및 외부 접속 포트, 키보드, 조작 버튼, 스피커, 또는 마이크로폰을 포함한 전자 기기다. 본 발명의 다른 일 형태는 상술한 구조를 갖는 발광 장치 및 하우징을 포함한 조명 장치다.
본 발명의 일 형태에 의하여 발광 소자의 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 신규 반도체 장치, 신규 발광 소자, 또는 신규 발광 장치를 제공할 수 있다.
또한, 이들 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하지 않는다. 본 발명의 일 형태는 반드시 상술한 모든 효과를 달성할 필요는 없다. 다른 효과는 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 명백해질 것이고, 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 도출될 수 있다.
첨부 도면에서,
도 1의 (A) 및 (B)는 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 설명하는 단면 모식도.
도 2의 (A) 및 (B)는 발광층에서의 에너지 준위의 상관 관계를 나타내는 것.
도 3은 발광층에서의 에너지 준위의 상관 관계를 나타내는 것.
도 4의 (A) 및 (B)는 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 설명하는 단면 모식도.
도 5는 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 설명하는 단면 모식도.
도 6의 (A) 및 (B)는 각각 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 설명하는 상면도 및 단면도.
도 7의 (A) 및 (B)는 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 설명하는 단면도.
도 8은 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 설명하는 단면도.
도 9의 (A) 및 (B)는 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 설명하는 단면도.
도 10의 (A) 및 (B)는 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 설명하는 단면도.
도 11의 (A) 및 (B)는 각각 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 설명하는 블록도 및 회로도.
도 12는 표시 모듈을 설명하는 사시도.
도 13의 (A)~(G)는 각각 전자 기기를 설명하는 것.
도 14는 조명 장치를 설명하는 것.
도 15의 (A) 및 (B)는 실시예 1~3의 발광 소자의 소자 구조를 설명하는 단면 모식도.
도 16의 (A) 및 (B)는 각각 실시예 1의 발광 소자의 전류 밀도-휘도 특성 및 전압-휘도 특성을 나타내는 것.
도 17의 (A) 및 (B)는 각각 실시예 1의 발광 소자의 휘도-파워 효율 특성 및 휘도-전류 효율 특성을 나타내는 것.
도 18은 실시예 1의 발광 소자의 발광 스펙트럼을 나타내는 것.
도 19의 (A) 및 (B)는 각각 실시예 2의 발광 소자의 전류 밀도-휘도 특성 및 전압-휘도 특성을 나타내는 것.
도 20의 (A) 및 (B)는 각각 실시예 2의 발광 소자의 휘도-파워 효율 특성 및 휘도-전류 효율 특성을 나타내는 것.
도 21은 실시예 2의 발광 소자의 발광 스펙트럼을 나타내는 것.
도 22의 (A) 및 (B)는 각각 실시예 3의 발광 소자의 전류 밀도-휘도 특성 및 전압-휘도 특성을 나타내는 것.
도 23의 (A) 및 (B)는 각각 실시예 3의 발광 소자의 휘도-파워 효율 특성 및 휘도-전류 효율 특성을 나타내는 것.
도 24는 실시예 3의 발광 소자의 발광 스펙트럼을 나타내는 것.
도 25는 실시예 4의 발광 소자의 소자 구조를 설명하는 단면 모식도.
도 26의 (A) 및 (B)는 각각 실시예 4의 발광 소자의 전류 밀도-휘도 특성 및 전압-휘도 특성을 나타내는 것.
도 27은 실시예 4의 발광 소자의 발광 스펙트럼을 나타내는 것.
도 28은 실시예 5의 발광 소자 11의 휘도-외부 양자 효율 특성을 나타내는 것.
도 29는 실시예 5의 발광 소자 11의 발광 스펙트럼을 나타내는 것.
도 30은 실시예 5의 발광 소자 11의 신뢰성을 나타내는 것.
도 31은 실시예 5의 발광 소자 12의 휘도-외부 양자 효율 특성을 나타내는 것.
도 32는 실시예 5의 발광 소자 12의 발광 스펙트럼을 나타내는 것.
도 33은 실시예 5의 발광 소자 12의 신뢰성을 나타내는 것.
본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 아래에서 설명하겠다. 다만, 본 발명의 일 형태는 아래에 든 기재에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 범위에서 벗어남이 없이 다양한 변경 및 수정이 이루어질 수 있다. 그러므로, 본 발명의 일 형태는 아래에 기재된 실시형태의 기재에 한정되어 해석되지 않는다.
또한, 도면 등에 도시된 각 구조의 위치, 크기, 범위 등은 간략화를 위하여 정확히 나타내어지지 않는 경우가 있다. 그러므로, 개시되는 발명은 반드시 도면 등에 개시되는 위치, 크기, 범위 등에 반드시 한정될 필요는 없다.
또한, 본 명세서 등에서 "제 1" 및 "제 2" 등의 서수는 편의상 사용되며, 공정 순서 또는 층의 적층 순서를 나타내지 않는다. 그러므로, 예를 들어, "제 1"이 "제 2" 또는 "제 3"으로 적절히 바뀌어도 설명이 가능하다. 게다가, 본 명세서 등에서의 서수는 본 발명의 일 형태를 명시하는 그것과 반드시 동일할 필요는 없다.
도면을 참조하여 본 발명의 구조를 설명함에 있어서, 본 명세서 등의 상이한 도면에서 동일한 부분에 같은 부호가 공통적으로 사용된다.
또한, 본 명세서 등에서 "막" 및 "층"이라는 용어는 경우 또는 상황에 따라 서로 바뀔 수 있다. 예를 들어, "도전층"이라는 용어가 "도전막"이라는 용어로 바뀔 수 있는 경우가 있다. 또한, "절연막"이라는 용어가 "절연층"이라는 용어로 바뀔 수 있는 경우도 있다.
본 명세서 등에서 형광 재료란 단일항 여기 상태의 가장 낮은 준위(S1 준위)가 기저 상태로 완화될 때 가시광 영역에서 발광하는 재료를 말한다. 인광 재료란 삼중항 여기 상태의 가장 낮은 준위(T1 준위)가 기저 상태로 완화될 때 실온에서 가시광 영역에서 발광하는 재료를 말한다. 즉, 인광 재료란 삼중항 여기 에너지를 가시광으로 변환할 수 있는 재료를 말한다.
본 명세서 등에서 청색광은 420nm 이상 480nm 이하의 청색의 파장 영역에 적어도 하나의 발광 스펙트럼의 피크를 갖고, 녹색광은 500nm 이상 550nm 미만의 녹색의 파장 영역에 적어도 하나의 발광 스펙트럼의 피크를 갖고, 황색광은 550nm 이상 590nm 이하의 황색의 파장 영역에 적어도 하나의 발광 스펙트럼의 피크를 갖고, 적색광은 600nm 이상 740nm 이하의 적색의 파장 영역에 적어도 하나의 발광 스펙트럼의 피크를 갖는다.
(실시형태 1)
본 발명의 일 형태의 발광 소자에 대하여 도 1의 (A) 및 (B)를 참조하여 설명한다. 도 1의 (A)는 본 발명의 일 형태의 발광 소자(100)의 단면 모식도이고, 도 1의 (B)는 본 발명의 일 형태의 발광 소자(140)의 단면 모식도다.
도 1의 (A)에 나타낸 발광 소자(100)에서 EL층(130)이 한 쌍의 전극(제 1 전극(101) 및 제 2 전극(102)) 사이에 있다. EL층(130)은 제 1 발광층(113) 및 제 2 발광층(114)을 포함한다. 발광 소자(100)에서 EL층(130)의 일부로서 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 전자 수송층(115), 및 전자 주입층(116)이 도시되어 있다. 그러나, 이 적층 구조는 일례이며, 본 발명의 일 형태의 발광 소자의 EL층(130)의 구조는 이에 한정되지 않는다. 또한, 발광 소자(100)에서 제 1 전극(101)이 양극으로서 기능하고, 제 2 전극(102)이 음극으로서 기능한다.
제 1 발광층(113)은 형광 재료와 호스트 재료를 포함한다. 제 1 발광층(113)의 발광 스펙트럼은 청색의 파장 영역에 피크를 갖는 것이 바람직하다. 제 2 발광층(114)은 인광 재료, 제 1 유기 화합물, 및 제 2 유기 화합물을 포함한다. 제 2 발광층(114)의 발광 스펙트럼은 황색의 파장 영역에 피크를 갖는 것이 바람직하다. 제 2 발광층(114)은 하나의 인광 재료를 포함하는 것이 바람직하다. 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물은 들뜬 복합체(exciplex)를 형성한다. 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물 중 하나는 제 2 발광층(114)의 호스트 재료로서 기능하고, 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물 중 다른 하나는 제 2 발광층(114)의 어시스트 재료로서 기능한다. 또한, 아래의 설명에서는 제 1 유기 화합물은 호스트 재료로서 기능하고, 제 2 유기 화합물은 어시스트 재료로서 기능한다.
제 1 발광층(113) 및 제 2 발광층(114)이 상술한 구조를 가질 때, 제 1 발광층(113)으로부터의 형광 발광(여기서는 청색의 파장 영역에 피크를 갖는 발광) 및 제 2 발광층(114)으로부터의 인광 발광(여기서는, 황색의 파장 영역에 피크를 갖는 발광)을 효율적으로 얻을 수 있다.
제 1 발광층(113)의 호스트 재료의 T1 준위가 제 2 발광층(114)의 제 1 및 제 2 유기 화합물의 T1 준위보다 낮은 것이 바람직하다. 제 1 발광층(113)에서 호스트 재료의 S1 준위가 형광 재료의 S1 준위보다 높고, 호스트 재료의 T1 준위가 형광 재료의 T1 준위보다 낮은 것이 바람직하다.
들뜬 복합체가 형성될 수 있는 한, 제 2 발광층(114)에서의 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물의 조합에 한정은 없지만, 한쪽 유기 화합물이 정공 수송성을 갖는 재료이고 다른 쪽 유기 화합물이 전자 수송성을 갖는 재료인 것이 바람직하다. 이 경우, 도너-억셉터 여기 상태가 형성되기 쉽고, 이에 의하여 들뜬 복합체가 효율적으로 형성된다. 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물의 조합이 정공 수송성을 갖는 재료와 전자 수송성을 갖는 재료의 조합인 경우, 혼합비에 따라 캐리어 균형이 쉽게 제어될 수 있다. 구체적으로는, 전자 수송성을 갖는 재료에 대한 정공 수송성을 갖는 재료의 비율이 1:9~9:1(중량 비율)의 범위에 있는 것이 바람직하다. 상기 구조를 갖는 발광 소자(100)에서 캐리어 균형이 쉽게 제어될 수 있기 때문에, 재결합 영역도 쉽게 조정될 수 있다.
발광 소자(100)에서 캐리어 재결합 영역은 어느 정도 분포되는 것이 바람직하다. 그러므로, 제 1 발광층(113) 또는 제 2 발광층(114)이 적절한 정도의 캐리어 트랩성을 갖는 것이 바람직하다. 제 2 발광층(114)의 인광 재료가 전자 트랩성을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 발광 소자(100)에서 제 1 발광층(113)으로부터 발해지는 빛이 제 2 발광층(114)으로부터 발해지는 빛보다 단파장 측에 피크를 갖는 것이 바람직하다. 단파장의 빛을 발하는 인광 재료를 사용하는 발광 소자의 휘도는 열화가 빠르다는 경향이 있다. 상술한 관점에서, 형광이 단파장의 발광에 사용됨으로써, 휘도 열화가 작은 발광 소자가 제공될 수 있다.
발광 소자(100)에서 제 1 발광층(113)과 제 2 발광층(114)이 서로 접촉되어 적층되기 때문에 EL층(130)을 형성하기 위한 층의 개수가 적고 생산성이 높다.
게다가, 발광 소자(100)에서 제 1 발광층(113)과 제 2 발광층(114)이 다른 발광 파장의 빛을 발하도록 함으로써, 상기 발광 소자는 다색(multicolor) 발광 소자가 될 수 있다. 발광 소자(100)의 발광 스펙트럼은 다른 발광 피크를 갖는 빛을 조합함으로써 형성되기 때문에 적어도 2개의 피크를 갖는다.
발광 소자(100)는 백색 발광을 얻기에 적합하다. 제 1 발광층(113)과 제 2 발광층(114)이 보색의 빛을 발할 때, 백색 발광이 얻어질 수 있다.
게다가, 제 1 발광층(113)에 다른 파장을 갖는 빛을 발하는 복수의 발광 물질을 사용함으로써, 3원색이나 4색 이상으로 형성되는 연색성이 높은 백색 발광이 얻어질 수 있다. 이 경우, 제 1 발광층(113)은 층으로 분할되어도 좋고, 분할된 각 층은 다른 층과는 다른 발광 물질을 함유하여도 좋다.
<제 2 발광층의 발광 기구>
도 2의 (A)는 제 2 발광층(114)의, 제 1 유기 화합물, 제 2 유기 화합물, 및 인광 재료의 에너지 준위의 상관을 나타낸 것이다. 아래는 도 2의 (A)에서의 용어 및 기호가 무엇을 나타내는 것인지를 설명한 것이다.
Host: 제 1 유기 화합물
Assist: 제 2 유기 화합물
Guest: 인광 재료
SPH: 호스트 재료(제 1 유기 화합물)의 단일항 여기 상태의 가장 낮은 준위
TPH: 호스트 재료(제 1 유기 화합물)의 삼중항 여기 상태의 가장 낮은 준위
TPG: 게스트 재료(인광 재료)의 삼중항 여기 상태의 가장 낮은 준위
SE: 들뜬 복합체의 단일항 여기 상태의 가장 낮은 준위
TE: 들뜬 복합체의 삼중항 여기 상태의 가장 낮은 준위
본 발명의 일 형태의 발광 소자(100)에서 제 2 발광층(114)의 제 1 및 제 2 유기 화합물이 들뜬 복합체를 형성한다. 들뜬 복합체의 단일항 여기 상태의 가장 낮은 준위(SE) 및 들뜬 복합체의 삼중항 여기 상태의 가장 낮은 준위(TE)는 서로 인접한다(도 2의 (A)의 Route A 참조).
들뜬 복합체는 2종류의 물질로 형성된 여기 상태다. 광 여기의 경우, 여기 상태의 하나의 분자가 기저 상태의 또 다른 물질을 받아들임으로써 들뜬 복합체가 형성된다. 들뜬 복합체를 형성하였던 2종류의 물질은 발광함으로써 기저 상태로 되돌아 가고, 원래의 2종류의 물질로서 기능한다. 전기 여기의 경우, 하나의 물질의 양이온 분자(정공)가 또 다른 물질의 음이온 분자(전자)에 근접할 때 들뜬 복합체가 형성될 수 있다. 즉 전기 여기에서는 어떤 분자의 여기 상태도 형성하지 않고 들뜬 복합체가 형성될 수 있으므로 구동 전압이 저감될 수 있다. 들뜬 복합체의 SE 및 TE의 양쪽 에너지가 게스트 재료(인광 재료)의 삼중항 여기 상태의 가장 낮은 준위로 이동되어 발광을 얻는다(도 2의 (A)의 Route B 참조).
본 명세서 등에서는 상술한 Route A 및 Route B의 과정을 ExTET(Exciplex-Triplet Energy Transfer)라고 한다. 기재된 바와 같이, 본 발명의 일 형태의 발광 소자에서 들뜬 복합체로부터 인광 재료(게스트 재료)로 에너지가 주어질 수 있다.
정공을 받는 제 1 및 제 2 유기 화합물 중 하나와 전자를 받는 제 1 및 제 2 유기 화합물 중 다른 하나가 서로 근접될 때, 들뜬 복합체가 즉시 형성된다. 또는, 하나의 물질이 여기 상태가 되면, 또 다른 물질을 신속히 받아들여 들뜬 복합체를 형성한다. 그러므로, 제 2 발광층(114)에서 대부분의 여기자는 들뜬 복합체로 존재한다. 들뜬 복합체의 밴드 갭은 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물의 그것보다 좁기 때문에, 들뜬 복합체가 정공과 전자의 재결합에 의하여 형성될 때 구동 전압이 저감될 수 있다.
<제 1 발광층의 발광 기구>
제 1 발광층(113)에서 캐리어의 재결합에 의하여 여기 상태가 형성된다. 또한, 제 1 발광층(113)은 호스트 재료 및 형광 재료를 포함한다. 형광 재료와 비교하여 호스트 재료의 양은 많기 때문에, 여기 상태는 대부분이 호스트 재료의 여기 상태로서 형성된다. 캐리어의 재결합에 의하여 생기는 삼중항 여기 상태에 대한 단일항 여기 상태의 비율(아래에서 여기자 생성 확률이라고 함)은 약 1:3이다.
우선, 호스트 재료의 T1 준위가 게스트 재료의 T1 준위보다 높은 경우에 대하여 아래에서 설명한다.
삼중항 여기 상태의 호스트 재료로부터 게스트 재료로 에너지가 이동된다(삼중항 에너지 이동). 그러나, 게스트 재료가 형광 재료이기 때문에, 게스트 재료의 삼중항 여기 상태는 가시광 영역의 발광을 주지 않는다. 따라서, 호스트 재료의 삼중항 여기 상태는 발광에 사용될 수 없다. 그러므로, 호스트 재료의 T1 준위가 게스트 재료의 T1 준위보다 높을 때, 주입된 캐리어의 최대 약 25%밖에 발광에 사용될 수 없다.
도 2의 (B)는 제 1 발광층(113)의 호스트 재료와 형광 재료의 에너지 준위의 상관을 나타낸 것이다. 아래는 도 2의 (B)에서의 용어 및 기호가 무엇을 나타내는 것인지를 설명한 것이다.
Host: 호스트 재료
Guest: 형광 재료
SFH: 호스트 재료의 단일항 여기 상태의 가장 낮은 준위
TFH: 호스트 재료의 삼중항 여기 상태의 가장 낮은 준위
SFG: 게스트 재료(형광 재료)의 단일항 여기 상태의 가장 낮은 준위
TFG: 게스트 재료(형광 재료)의 삼중항 여기 상태의 가장 낮은 준위
도 2의 (B)에 나타낸 바와 같이, 게스트 재료의 T1 준위(도 2의 (B)의 TFG)는 게스트 재료의 T1 준위(도 2의 (B)의 TFH)보다 높다.
게다가, 도 2의 (B)에 나타낸 바와 같이, 삼중항-삼중항 소멸(TTA: triplet-triplet annihilation)에 의하여 삼중항 여기자가 충돌되고, 그것의 에너지의 일부가 호스트 재료의 단일항 여기 상태의 가장 낮은 준위(SFH)로 변환된다. 호스트 재료의 단일항 여기 상태의 가장 낮은 준위(SFH)로부터 SFH보다 준위가 낮은 게스트 재료(형광 재료)의 단일항 여기 상태의 가장 낮은 준위(SFG)로 에너지가 이동함으로써(도 2의 (B)의 Route C 참조), 형광 재료가 발광한다.
호스트 재료의 T1 준위는 게스트 재료의 T1 준위보다 낮기 때문에, TFG는 불활성화되지 않고 TFG로부터 TFH로 에너지가 이동하고(도 2의 (B)의 Route D 참조), TTA에 이용된다.
<제 1 및 제 2 발광층의 발광 기구>
제 1 발광층(113) 및 제 2 발광층(114)의 각 발광 기구에 대하여 상술하였다. 본 발명의 일 형태의 발광 소자(100)에서, 제 1 발광층(113)과 제 2 발광층(114) 사이의 계면에서 들뜬 복합체로부터 제 1 발광층(113)의 호스트 재료로 에너지가 이동(특히, 삼중항 여기 준위의 에너지가 이동)한 경우라도 제 1 발광층(113)에서 삼중항 여기 에너지는 발광으로 변환될 수 있다.
도 3은 제 1 발광층(113)에서 TTA가 이용되고, 제 2 발광층(114)에서 ExTET가 이용되는 경우의 에너지 준위의 상관을 나타낸 것이다. 아래는 도 3에서의 용어 및 기호가 무엇을 나타내는 것인지를 설명한 것이다. Fluorescence EML: 형광 발광층(제 1 발광층(113))
Phosphorescence EML: 인광 발광층(제 2 발광층(114))
TFH: 호스트 재료의 삼중항 여기 상태의 가장 낮은 준위
SFG: 게스트 재료(형광 재료)의 단일항 여기 상태의 가장 낮은 준위
TFG: 게스트 재료(형광 재료)의 삼중항 여기 상태의 가장 낮은 준위
SPH: 호스트 재료(제 1 유기 화합물)의 단일항 여기 상태의 가장 낮은 준위
TPH: 호스트 재료(제 1 유기 화합물)의 삼중항 여기 상태의 가장 낮은 준위
TPG: 게스트 재료(인광 재료)의 삼중항 여기 상태의 가장 낮은 준위
SE: 들뜬 복합체의 단일항 여기 상태의 가장 낮은 준위
TE: 들뜬 복합체의 삼중항 여기 상태의 가장 낮은 준위
도 3에 나타낸 바와 같이, 들뜬 복합체는 여기 상태에서만 존재하기 때문에, 들뜬 복합체들 사이의 여기자의 확산은 일어나기 어렵다. 게다가, 들뜬 복합체의 여기 준위(SE 및 TE)는 제 2 발광층(114)의 제 1 유기 화합물(인광 재료의 호스트 재료)의 여기 준위(SPH 및 TPH)보다 낮기 때문에, 들뜬 복합체로부터 제 1 유기 화합물로의 에너지 확산은 일어나지 않는다. 즉, 인광 발광층(제 2 발광층(114))에서 들뜬 복합체의 여기자 확산 거리는 짧기 때문에 인광 발광층(제 2 발광층(114))의 발광 효율은 유지될 수 있다. 게다가, 형광 발광층(제 1 발광층(113))과 인광 발광층(제 2 발광층(114)) 사이의 계면을 통하여 인광 발광층(제 2 발광층(114))의 들뜬 복합체의 삼중항 여기 에너지의 일부가 형광 발광층(제 1 발광층(113))으로 확산되더라도 확산에 의하여 일어난 형광 발광층(제 1 발광층(113))의 삼중항 여기 에너지는 TTA를 통하여 발광에 사용되기 때문에 에너지 손실이 저감될 수 있다.
본 발명의 일 형태의 발광 소자는 상술한 바와 같이 제 2 발광층(114)에서 ExTET가 이용되고 제 1 발광층(113)에서 TTA가 이용될 때 여기자 생성 확률을 넘는 발광 효율을 가질 수 있다. 따라서, 효율이 높은 발광 소자가 제공될 수 있다.
또한, 도 1의 (A)에서 제 1 발광층(113)은 양극으로서 기능하는 제 1 전극(101) 측에 있고, 제 2 발광층(114)은 음극으로서 기능하는 제 2 전극(102) 측에 있다. 그러나, 적층 순서는 반전(反轉)되어도 좋다. 구체적으로는, 도 1의 (B)의 발광 소자(140)에 의하여 나타낸 바와 같이, 제 1 발광층(113) 및 제 2 발광층(114)은 각각 음극으로서 기능하는 전극 측 및 양극으로서 기능하는 전극 측에 있어도 좋다. 바꿔 말하면, 발광 소자(140)에서 제 1 발광층(113)은 제 2 발광층(114) 위에 있다.
발광 소자(140)에 사용된 상기 구조는, 마이크로캐비티 구조(후술됨)가 채용된 경우, 제 2 발광층(114) 및/또는 제 1 발광층(113)의 광로 길이를 쉽게 조절할 수 있기 때문에 적합하다.
본 발명의 일 형태의 발광 소자(100)의 구성 요소의 상세한 내용에 대하여 아래에서 설명한다.
<전극>
제 1 전극(101) 및 제 2 전극(102)은 정공 및 전자를 각각 제 1 발광층(113) 및 제 2 발광층(114)에 주입하는 기능을 갖는다. 이들 전극은 예를 들어 금속, 합금, 또는 도전성 화합물, 또는 이들의 혼합물 또는 적층체로 형성될 수 있다. 금속의 대표적인 예는 알루미늄이고, 이 외에 은, 텅스텐, 크로뮴, 몰리브데넘, 구리, 또는 타이타늄 등의 전이 금속, 리튬 또는 세슘 등의 알칼리 금속, 또는 칼슘 또는 마그네슘 등의 제 2 족 금속이 사용될 수 있다. 전이 금속으로서 희토류 금속이 사용되어도 좋다. 상술한 금속 중 어느 것을 함유한 합금은 합금으로서 사용될 수 있고, MgAg 및 AlLi을 예로서 들 수 있다. 도전성 화합물로서는 산화인듐-산화주석(indium tin oxide) 등의 금속 산화물을 들 수 있다. 도전성 화합물로서 그래핀(graphene) 등의 무기 탄소계 재료를 사용할 수도 있다. 상술한 바와 같이, 이들 재료 중 2개 이상 적층함으로써 제 1 전극(101) 및/또는 제 2 전극(102)이 형성되어도 좋다.
제 1 발광층(113) 및 제 2 발광층(114)으로부터 발해지는 빛은 제 1 전극(101) 및/또는 제 2 전극(102)을 통하여 추출된다. 그러므로, 전극 중 적어도 하나는 가시광을 투과한다. 빛이 추출되는 전극이 금속 또는 합금 등의 광 투과성이 낮은 재료를 사용하여 형성되는 경우, 제 1 전극(101), 제 2 전극(102), 또는 이들의 일부는 가시광을 투과하는 데 충분히 얇은 두께로 형성된다. 이 경우, 구체적인 두께는 1nm~10nm의 범위에 있다.
<제 1 발광층>
제 1 발광층(113)은 호스트 재료 및 형광 재료를 포함한다. 제 1 발광층(113)에서 호스트 재료가 가장 높은 중량 비율로 존재하고, 형광 재료는 호스트 재료에 분산된다. 호스트 재료의 S1 준위는 형광 재료의 S1 준위보다 높고, 호스트 재료의 T1 준위는 형광 재료의 T1 준위보다 낮다.
안트라센 유도체 또는 테트라센 유도체는 호스트 재료로서 바람직하게 사용된다. 이들 유도체는 각각 높은 S1 준위 및 낮은 T1 준위를 갖기 때문이다. 구체적인 예에는 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(PCzPA), 3-[4-(1-나프틸)-페닐]-9-페닐-9H-카바졸(PCPN), 9-[4-(10-페닐-9-안트라센일)페닐]-9H-카바졸(CzPA), 7-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-7H-다이벤조[c,g]카바졸(cgDBCzPA), 6-[3-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란(2mBnfPPA), 및 9-페닐-10-{4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)바이페닐-4'-일}안트라센(FLPPA)이 포함된다. 이 외에, 5,12-다이페닐테트라센, 5,12-비스(바이페닐-2-일)테트라센 등을 들 수 있다.
형광 재료의 예는 피렌 유도체, 안트라센 유도체, 트라이페닐렌 유도체, 플루오렌 유도체, 카바졸 유도체, 다이벤조싸이오펜 유도체, 다이벤조퓨란 유도체, 다이벤조퀴녹살린 유도체, 퀴녹살린 유도체, 피리딘 유도체, 피리미딘 유도체, 페난트렌 유도체, 및 나프탈렌 유도체를 포함한다. 피렌 유도체는 높은 발광 양자 수율을 갖기 때문에 특히 바람직하다. 피렌 유도체의 구체적인 예에는 N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]피렌-1,6-다이아민(1,6mMemFLPAPrn), N,N'-비스[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-N,N'-다이페닐피렌-1,6-다이아민(1,6FLPAPrn), N,N'-비스(다이벤조퓨란-2-일)-N,N'-다이페닐피렌-1,6-다이아민(1,6FrAPrn), 및 N,N'-비스(다이벤조싸이오펜-2-일)-N,N'-다이페닐피렌-1,6-다이아민(1,6ThAPrn)이 포함된다.
<제 2 발광층>
제 2 발광층(114)은 제 1 유기 화합물, 제 2 유기 화합물, 및 인광 재료를 포함한다. 또한, 아래의 설명에서는 제 1 유기 화합물은 호스트 재료로서 기능하고, 제 2 유기 화합물은 어시스트 재료로서 기능한다.
제 2 발광층(114)에서 호스트 재료(제 1 유기 화합물)가 가장 높은 중량 비율로 존재하고, 인광 재료는 호스트 재료에 분산된다. 제 2 발광층(114)의 호스트 재료(제 1 유기 화합물)의 T1 준위는 제 1 발광층(113)의 형광 재료의 T1 준위보다 높은 것이 바람직하다.
인광 재료로서 이리듐, 로듐, 또는 백금계 유기 금속 착체, 또는 금속 착체가 사용될 수 있고, 이리듐계 오르토 메탈 착체 등의 유기 이리듐 착체가 특히 바람직하다. 오르토 메탈 배위자로서는 4H-트라이아졸 배위자, 1H-트라이아졸 배위자, 이미다졸 배위자, 피리딘 배위자, 피리미딘 배위자, 피라진 배위자, 아이소퀴놀린 배위자 등을 들 수 있다. 금속 착체로서는 포르피린 배위자를 갖는 백금 착체 등을 들 수 있다.
인광 재료로서는 황색의 파장 영역에 스펙트럼의 피크를 갖는 재료가 바람직하다. 게다가, 상기 황색의 파장 영역에 피크를 갖는 재료의 발광 스펙트럼은 녹색 및 적색의 파장 영역에 스펙트럼 성분을 포함하는 것이 바람직하다.
호스트 재료(제 1 유기 화합물)의 예에는 아연 또는 알루미늄계 금속 착체, 옥사다이아졸 유도체, 트라이아졸 유도체, 벤즈이미다졸 유도체, 퀴녹살린 유도체, 다이벤조퀴녹살린 유도체, 다이벤조싸이오펜 유도체, 다이벤조퓨란 유도체, 피리미딘 유도체, 트라이아진 유도체, 피리딘 유도체, 바이피리딘 유도체, 및 페난트롤린 유도체가 포함된다. 다른 예는 방향족 아민 및 카바졸 유도체다.
제 2 유기 화합물(어시스트 재료)로서는 제 1 유기 화합물과 함께 들뜬 복합체를 형성할 수 있는 물질이 사용된다. 이 경우, 들뜬 복합체의 발광 피크가 인광 재료의 삼중항 MLCT(metal to ligand charge transfer) 전이의 흡수대, 구체적으로는 가장 장파장 측의 흡수대와 중첩되도록 제 1 유기 화합물, 제 2 유기 화합물, 및 인광 재료를 선택하는 것이 바람직하다. 이로써, 발광 효율이 비약적으로 향상된 발광 소자가 제공될 수 있다. 그러나, 인광 재료 대신에 열 활성화 지연 형광(thermally activated delayed fluorescence: TADF)을 나타내는 재료가 사용되는 경우에는, 가장 장파장 측의 흡수대는 단일항의 흡수대인 것이 바람직하다. TADF 재료에 대해서는 후술한다.
제 1 발광 재료 및 제 2 발광 재료의 발광색에 한정은 없고, 동일하여도 좋고 상이하여도 좋다. 발광 재료로부터 발해지는 빛이 혼합되고 소자 밖으로 추출되기 때문에, 예를 들어 그것들의 발광색이 보색인 경우, 발광 소자는 백색광을 발할 수 있다. 발광 소자의 신뢰성을 고려하면, 제 1 발광 재료의 발광 피크 파장은 제 2 발광 재료의 그것보다 짧은 것이 바람직하다. 예를 들어 제 1 발광 재료가 청색광을 발하고, 제 2 발광 재료가 황색광을 발하는 것이 바람직하다.
<기타 층>
도 1의 (A)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 형태의 발광 소자(100)는 제 1 발광층(113) 및 제 2 발광층(114) 외의 다른 층을 포함하여도 좋다. 예를 들어, 발광 소자는 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 블로킹층, 정공 블로킹층, 전자 수송층, 전자 주입층 등을 포함하여도 좋다. 더욱이, 이들 각 층은 복수의 층으로 형성되어도 좋다. 이들 층은 캐리어 주입 장벽의 저감, 캐리어 수송성의 향상, 또는 전극에 의한 소광 현상의 억제가 가능하므로 발광 효율의 향상 또는 구동 전압의 저감에 기여한다. 이들 각 층은 증착법(진공 증착법을 포함함), 인쇄법(철판 인쇄법, 요판 인쇄법, 그라비어 인쇄법, 평판 인쇄법, 및 스텐슬 인쇄법 등), 잉크젯법, 도포법 등 중 하나 또는 어느 것의 조합에 의하여 형성할 수 있다.
<정공 주입층>
정공 주입층(111)은 제 1 전극(101)으로부터의 정공 주입 장벽을 저감시킴으로써 정공 주입을 촉진시키는 기능을 갖고, 예를 들어 전이 금속 산화물, 프탈로사이아닌 유도체, 또는 방향족 아민을 사용하여 형성된다. 전이 금속 산화물로서는 몰리브데넘 산화물, 바나듐 산화물, 루테늄 산화물, 텅스텐 산화물, 망가니즈 산화물 등을 들 수 있다. 프탈로사이아닌 유도체로서는 프탈로사이아닌, 금속 프탈로사이아닌 등을 들 수 있다. 방향족 아민으로서는 벤지딘 유도체, 페닐렌다이아민 유도체 등을 들 수 있다. 폴리싸이오펜 또는 폴리아닐린 등의 고분자 화합물을 사용할 수도 있고, 그것의 대표적인 예는 셀프 도핑된 폴리싸이오펜인 폴리(에틸렌다이옥시싸이오펜)/폴리(스타이렌설폰산)이다.
정공 주입층(111)으로서 정공 수송성 재료 및 정공 수송성 재료로부터의 전자 수용성을 갖는 재료의 혼합 재료가 사용될 수도 있다. 또는, 전자 수용성을 갖는 재료를 함유한 층 및 정공 수송성 재료를 함유한 층의 적층이 사용되어도 좋다. 정상 상태 또는 전계의 존재하에서는 이들 재료 사이에서 전하가 이동할 수 있다. 전자 수용성을 갖는 재료의 예로서는 퀴노다이메테인 유도체, 클로라닐 유도체, 및 헥사아자트라이페닐렌 유도체 등의 유기 억셉터를 들 수 있다. 또는, 제 4 족~제 8 족 금속의 산화물 등의 전이 금속 산화물도 사용될 수 있다. 구체적으로는, 산화바나듐, 산화나이오븀, 산화탄탈럼, 산화크로뮴, 산화몰리브데넘, 산화텅스텐, 산화망가니즈, 산화레늄 등이 사용될 수 있다. 산화몰리브데넘은 대기 중에서 안정적이고, 흡습성이 낮고, 그리고 취급하기 쉽기 때문에 특히 바람직하다.
전자보다 많은 정공을 수송하는 성질을 갖는 재료가 정공 수송성 재료로서 사용될 수 있고, 1×10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 재료가 바람직하다. 구체적으로는, 방향족 아민, 카바졸 유도체, 방향족 탄화수소, 스틸벤 유도체 등이 사용될 수 있다. 더욱이, 상기 정공 수송성 재료는 고분자 화합물이라도 좋다.
<정공 수송층>
정공 수송층(112)은 정공 수송성 재료를 함유한 층이고, 정공 주입층(111)의 재료의 예로 든 재료 중 어느 것을 사용하여 형성될 수 있다. 정공 수송층(112)은 정공 주입층(111)에 주입된 정공을 제 1 발광층(113)에 수송하는 기능을 갖기 위하여 정공 수송층(112)의 최고 피점유 분자 궤도(HOMO: Highest Occupied Molecular Orbital) 준위는 정공 주입층(111)의 HOMO 준위와 동일하거나 또는 가까운 것이 바람직하다.
<전자 수송층>
전자 수송층(115)은 제 2 전극(102)으로부터 전자 주입층(116)을 통하여 주입된 전자를 제 2 발광층(114)으로 수송하는 기능을 갖는다. 정공보다 많은 전자를 수송하는 성질을 갖는 재료가 전자 수송성 재료로서 사용될 수 있고, 1×10-6cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 갖는 재료가 바람직하다. 구체적인 예에는 퀴놀린 배위자, 벤조퀴놀린 배위자, 옥사졸 배위자, 또는 싸이아졸 배위자를 갖는 금속 착체, 옥사다이아졸 유도체, 트라이아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, 피리딘 유도체, 및 바이피리딘 유도체가 포함된다.
<전자 주입층>
전자 주입층(116)은 전자 주입을 촉진시키기 위하여 제 2 전극(102)으로부터 주입된 전자에 대한 장벽을 저감하는 기능을 갖고, 예를 들어 제 1 족 금속 또는 제 2 족 금속, 또는 상기 금속 중 어느 것의 산화물, 할로젠화물, 또는, 탄산염을 사용하여 형성될 수 있다. 또는, 전자 수송성 재료(상술되었음)와 전자 수송성 재료에 대한 전자 공여성을 갖는 재료의 복합 재료가 사용될 수도 있다. 전자 공여성을 갖는 재료로서는 제 1 족 금속, 제 2 족 금속, 상기 금속 중 어느 것의 산화물 등을 들 수 있다.
<기판, FET 등>
발광 소자(100)는 유리, 플라스틱 등으로 이루어진 기판 위에 제작된다. 기판 위에 적층시키는 방법으로서 제 1 전극(101) 측으로부터 순차적으로 적층되거나, 또는 제 2 전극(102) 측으로부터 순차적으로 적층되어도 좋다. 유리, 플라스틱 등으로 이루어진 기판 위에 형성된 예를 들어 전계 효과 트랜지스터(FET)와 전기적으로 접속된 전극 위에 발광 소자가 형성되어도 좋다. 그래서, FET가 발광 소자의 구동을 제어하는 액티브 매트릭스 발광 장치가 제작될 수 있다.
상기에서는 제 2 발광층(114)에 포함된 발광 재료는 인광 재료이지만, 발광 재료는 이것에 한정되지 않는다. 제 2 발광층(114)에 포함된 발광 재료로서는 삼중항 여기 에너지를 발광으로 변환할 수 있는 재료이기만 하면 어느 재료나 사용될 수 있다. 상기 삼중항 여기 에너지를 발광으로 변환할 수 있는 재료의 예로서는 인광 재료에 더하여 TADF 재료가 주어진다. 그러므로, 명세서에서의 "인광 재료"는 "TADF 재료"로 바뀌는 것이 허용될 수 있다. 또한, TADF 재료는 삼중항 여기 상태를 적은 열 에너지를 사용하여 단일항 여기 상태로 업컨버트(up-convert)할 수 있고(즉, 역항간 교차가 가능함), 단일항 여기 상태로부터의 발광(형광)을 효율적으로 나타내는 물질이다. TADF는 삼중항 여기 준위와 단일항 여기 준위 사이의 에너지의 차이가 0eV 이상 0.2eV 이하, 바람직하게는 0eV 이상 0.1eV 이하인 조건하에서 효율적으로 얻어진다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합될 수 있다는 것에 유의하여야 한다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는 실시형태 1에 나타내어진 발광 소자(100 및 140)의 구조와 다른 구조를 갖는 발광 소자에 대하여 도 4의 (A) 및 (B)를 참조하여 설명한다. 도 4의 (A)는 본 발명의 일 형태의 발광 소자(150)의 단면 모식도이고, 도 4의 (B)는 본 발명의 일 형태의 발광 소자(160)의 단면 모식도다.
발광 소자(150)는 제 1 발광층(113)과 제 2 발광층(114) 사이에 분리층(120)이 제공된 점에서 발광 소자(100)와 다르다. 분리층(120)은 제 1 발광층(113) 및 제 2 발광층(114)과 접촉된다. 다른 층의 구조는 실시형태 1의 구조와 마찬가지이므로 그것의 설명은 생략된다.
분리층(120)은 제 2 발광층(114)에서 생성되는 여기 상태의 제 1 유기 화합물 또는 여기 상태의 인광 재료로부터 제 1 발광층(113)의 호스트 재료 또는 형광 재료로 덱스터 기구에 의하여 에너지 이동(특히, 삼중항 에너지 이동)하는 것을 방지하기 위하여 제공된다. 그러므로, 분리층의 두께는 대략 수nm가 될 수 있고, 구체적으로는 0.1nm 이상 20nm 이하, 1nm 이상 10nm 이하, 또는 1nm 이상 5nm 이하다.
분리층(120)은 단일 재료 또는 정공 수송성 재료 및 전자 수송성 재료의 양쪽을 함유하여도 좋다. 단일 재료의 경우, 양극성 재료가 사용되어도 좋다. 여기서, 양극성 재료는 전자 이동도와 정공 이동도 사이의 비율이 100 이하인 재료를 가리킨다. 분리층(120)에 함유된 재료로서 실시형태 1에서 예로서 든 정공 수송성 재료, 전자 수송성 재료 등이 사용될 수 있다. 더욱이, 분리층(120)에 함유된 재료 중 적어도 하나는 제 2 발광층(114)의 호스트 재료(제 1 유기 화합물)와 동일하여도 좋다. 이것이 발광 소자의 제작을 용이하게 하고 구동 전압을 저감시킨다.
예를 들어, 분리층(120)이 제 2 발광층(114)의 호스트 재료(제 1 유기 화합물) 및 어시스트 재료(제 2 유기 화합물)와 동일 재료로 형성될 때, 제 1 발광층(113) 및 제 2 발광층(114)은 제 2 발광층(114)의 인광 재료를 포함하지 않은 층(분리층(120))을 개재(介在)하여 서로 적층된다. 이러한 구조의 경우, 인광 재료의 사용 또는 비사용에 따라 제 2 발광층(114) 또는 분리층(120)을 증착할 수 있다. 바꿔 말하면, 분리층(120)은 인광 재료를 포함하지 않은 영역을 포함하고, 제 2 발광층(114)은 인광 재료를 포함한 영역을 포함한다. 이러한 구조의 경우, 분리층(120) 및 제 2 발광층(114)은 동일 체임버에서 형성될 수 있다. 따라서, 제작 비용이 저감될 수 있다.
또는, 분리층(120)에 함유된 재료 중 적어도 하나는 제 2 발광층(114)의 호스트 재료(제 1 유기 화합물)보다 높은 T 1 준위를 가져도 좋다.
정공 수송성 재료 및 전자 수송성 재료의 혼합 비율을 조정함으로써 재결합 영역이 조정될 수 있고, 이에 따라 발광색이 제어될 수 있다. 예를 들어, 제 1 전극(101) 및 제 2 전극(102)이 각각 양극 및 음극으로서 기능하는 경우, 분리층(120)의 정공 수송성 재료의 비율을 증가시킴으로써, 재결합 영역은 제 1 전극(101) 측으로부터 제 2 전극(102) 측으로 시프트될 수 있다. 결과적으로, 제 2 발광층(114)의 발광에 대한 기여가 증대될 수 있다. 한편, 전자 수송성 재료의 비율을 증가시킴으로써 재결합 영역이 제 2 전극(102) 측으로부터 제 1 전극(101) 측으로 시프트될 수 있어, 제 1 발광층(113)의 발광에 대한 기여가 증대될 수 있다. 제 1 발광층(113) 및 제 2 발광층(114)이 다른 발광색을 갖는 경우, 발광 소자 전체의 발광색이 변화될 수 있다.
또한, 정공 수송성 재료 및 전자 수송성 재료는 분리층(120)에서 들뜬 복합체를 형성하여도 좋고, 이것에 의하여 여기자의 확산을 효과적으로 방지한다. 구체적으로는, 여기 상태의 제 2 발광층(114)의 호스트 재료(제 1 유기 화합물) 또는 여기 상태의 인광 재료로부터 제 1 발광층(113)의 호스트 재료 또는 형광 재료로 에너지가 이동하는 것을 방지할 수 있다.
실시형태 1에 기재된 발광 소자(140)에서와 같이, 제 1 발광층(113)이 제 2 발광층(114) 위에 위치하여도 좋다. 구체적으로는, 도 4의 (B)의 발광 소자(160)로 나타낸 바와 같이, 정공 수송층(112) 위에 제 2 발광층(114)이 제공되고, 제 2 발광층(114) 위에 분리층(120)을 개재하여 제 1 발광층(113)이 제공되는 것이 허용된다.
본 실시형태에 기재된 구조는 다른 실시형태에 기재된 구조 중 어느 것과 적절히 조합하여 사용될 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 발광 소자에 대하여 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5는 본 발명의 일 형태의 발광 소자(170)의 단면 모식도다.
발광 소자(170)는 제 1 전극(101)과 제 2 전극(102) 사이에 복수의 발광 유닛(도 5에서 제 1 발광 유닛(131) 및 제 2 발광 유닛(132))을 포함한다. 하나의 발광 유닛은 도 1의 (A) 또는 (B)에 도시된 EL층(130)과 같은 구조를 갖는다. 즉, 도 1의 (A)의 발광 소자(100)는 하나의 발광 유닛을 포함하고, 발광 소자(170)는 복수의 발광 유닛을 포함한다.
도 5에 나타낸 발광 소자(170)에서 제 1 발광 유닛(131)과 제 2 발광 유닛(132)은 적층되고, 제 1 발광 유닛(131)과 제 2 발광 유닛(132) 사이에 전하 발생층(133)이 제공된다. 또한, 제 1 발광 유닛(131) 및 제 2 발광 유닛(132)은 같은 구조를 가지거나 또는 다른 구조를 가져도 좋다.
전하 발생층(133)은 유기 화합물과 금속 산화물의 복합 재료를 포함하여도 좋다. 상기 복합 재료에는 상술한 정공 주입층(111)에 사용될 수 있는 복합 재료가 사용될 수 있다. 유기 화합물로서는 방향족 아민 화합물, 카바졸 화합물, 방향족 탄화수소, 및 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 또는 폴리머 등) 등의 각종 화합물이 사용될 수 있다. 1×10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 유기 화합물이 바람직하게 사용된다. 또한, 전자 수송성보다 높은 정공 수송성을 갖는 물질이면, 다른 어느 물질이 사용되어도 좋다. 유기 화합물과 금속 산화물의 복합 재료는 캐리어 주입성 및 캐리어 수송성이 뛰어나기 때문에, 저전압 구동 또는 저전류 구동이 실현될 수 있다. 또한, 발광 유닛의 양극 측의 표면이 전하 발생층(133)과 접촉될 때, 전하 발생층(133)은 발광 유닛의 정공 수송층으로서도 기능할 수 있기 때문에, 발광 유닛에서 정공 수송층이 형성될 필요가 없다.
전하 발생층(133)은 유기 화합물과 금속 산화물의 복합 재료를 함유한 층과 다른 재료를 함유한 층의 적층 구조를 가져도 좋다. 예를 들어, 유기 화합물과 금속 산화물의 복합 재료를 함유한 층과, 전자 공여성 물질 중에서 선택된 하나의 화합물과 높은 전자 수송성을 갖는 화합물을 포함한 층의 조합을 사용하여 형성되어도 좋다. 게다가, 유기 화합물과 금속 산화물의 복합 재료를 함유한 층과, 투명 도전막의 조합을 사용하여 형성되어도 좋다.
어쨌든, 제 1 발광 유닛(131)과 제 2 발광 유닛(132) 사이에 제공되는 전하 발생층(133)으로서, 제 1 전극(101) 및 제 2 전극(102)에 전압이 인가되었을 때 한쪽의 발광 유닛에 전자를 주입하고 다른 쪽의 발광 유닛에 정공을 주입하는 층이 허용된다. 예를 들어, 도 5에서 제 1 전극(101)의 전위가 제 2 전극(102)의 전위보다 높게 되도록 전압이 인가될 때 전하 발생층(133)이 제 1 발광 유닛(131) 및 제 2 발광 유닛(132)에 각각 전자 및 정공을 주입하는 한, 전하 발생층(133)에 어느 구조나 사용될 수 있다.
도 5에서 2개의 발광 유닛을 갖는 발광 소자에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 일 형태는 3개 이상의 발광 유닛이 적층된 발광 소자에도 마찬가지로 적용될 수 있다. 발광 소자(170)와 같이, 한 쌍의 전극 사이의 전하 발생층에 의하여 구분된 복수의 발광 유닛을 가짐으로써, 전류 밀도가 낮게 유지되면서 고휘도로 발광할 수 있고 수명이 긴 발광 소자를 제공할 수 있다. 저전압으로 구동될 수 있고 소비전력이 낮은 발광 장치가 실현될 수 있다.
상술한 EL층(130)의 구조가 복수의 유닛 중 적어도 하나에 사용될 때 상기 유닛의 제작 단계 수가 삭감될 수 있으므로, 실용화에 유리한 다색 발광 소자가 제공될 수 있다.
상술한 구조는 본 실시형태의 구조 중 어느 것과 다른 실시형태가 조합될 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는 실시형태 1~3 중 어느 것에 기재된 발광 소자를 사용하여 제작된 발광 장치에 대하여 도 6의 (A) 및 (B)를 참조하여 설명한다.
도 6의 (A)는 발광 장치(600)를 도시한 상면도이고, 도 6의 (B)는 도 6의 (A)에서의 일점 쇄선 A-B 및 일점 쇄선 C-D를 따르는 단면도다. 발광 장치(600)는 구동 회로부(소스선 구동 회로부(601) 및 게이트선 구동 회로부(603)) 및 화소부(602)를 포함한다. 또한, 소스선 구동 회로부(601), 게이트선 구동 회로부(603), 및 화소부(602)는 발광 소자의 발광을 제어하는 기능을 갖는다.
발광 장치(600)는 소자 기판(610), 밀봉 기판(604), 실재(605), 실재(605)로 둘러싸인 영역(607), 리드 배선(608), 및 FPC(609)도 포함한다.
또한, 리드 배선(608)은 소스선 구동 회로부(601) 및 게이트선 구동 회로부(603)에 입력되는 신호를 전송하며, 외부 입력 단자로서 기능하는 FPC(609)로부터 비디오 신호, 클록 신호, 스타트 신호, 리셋 신호 등을 받는 배선이다. 여기서는 FPC(609)만이 나타내었지만, FPC(609)는 프린트 배선 기판(PWB)에 제공되어도 좋다.
소스선 구동 회로부(601)에서 CMOS 회로는 n채널 FET(623) 및 p채널 FET(624)가 조합되어 형성된다. 또한, 소스선 구동 회로부(601) 또는 게이트선 구동 회로부(603)는 다양한 종류의 CMOS 회로, NMOS 회로, 및 PMOS 회로로 형성되어도 좋다. 본 실시형태에서는 기판 위에 구동 회로부가 형성된 드라이버 일체형 구조를 설명하였지만, 구동 회로부는 기판 위에 반드시 형성될 필요는 없고 기판 외부에 형성될 수 있다.
화소부(602)는 스위칭용 FET(611), 전류 제어용 FET(612), 및 전류 제어용 FET(612)의 드레인에 전기적으로 접속된 제 1 전극(613)을 포함한다. 또한, 절연물(614)은 제 1 전극(613)의 단부를 덮어 형성된다. 절연물(614)로서는 예를 들어 포지티브형 감광성 아크릴 수지막이 사용될 수 있다.
양호한 피복성을 얻기 위하여 절연물(614)은 그것의 상단부 또는 하단부에 곡률을 갖는 곡면을 갖도록 형성된다. 예를 들어, 절연물(614)의 재료에 포지티브형 감광성 아크릴이 사용되는 경우, 절연물(614)의 상단부만이 곡률 반경(0.2μm~3μm)을 갖는 곡면을 갖는 것이 바람직하다. 절연물(614)로서는 네거티브형 감광성 수지 또는 포지티브형 감광성 수지 중 어느 쪽이나 사용될 수 있다.
또한, 각 FET(FET(611, 612, 623, 및 624)의 구조에 특별한 한정은 없다. 예를 들어, 스태거형 트랜지스터가 사용될 수 있다. 게다가, 각 트랜지스터의 도전형에 특별한 한정은 없다. 예를 들어, 이들 트랜지스터에 n형 및 p형 트랜지스터가 사용되어도 좋고, 또는 n형 트랜지스터 또는 p형 트랜지스터 중 어느 쪽이 사용되어도 좋다. 더욱이, 트랜지스터에 사용되는 반도체막의 결정성에 특별한 한정은 없다. 예를 들어, 비정질 반도체막 또는 결정성 반도체막이 사용되어도 좋다. 반도체 재료의 예에는 제 13 족 반도체(예를 들어 갈륨), 제 14족 반도체(예를 들어 실리콘), 화합물 반도체(산화물 반도체를 포함함), 유기 반도체 등이 포함된다. 예를 들어, 2eV 이상, 바람직하게는 2.5eV 이상, 더 바람직하게는 3eV 이상의 에너지 갭을 갖는 산화물 반도체가 트랜지스터에 사용되는 것이 바람직하고, 이로써, 트랜지스터의 오프 상태 전류가 저감될 수 있다. 상기 산화물 반도체의 예에는 In-Ga 산화물, In-M-Zn 산화물(M은 Al, Ga, Y, Zr, La, Ce, 또는 Nd) 등이 포함된다.
EL층(616) 및 제 2 전극(617)이 제 1 전극(613) 위에 형성된다. 여기서, 제 1 전극(613)은 양극으로서 기능하고 제 2 전극(617)은 음극으로서 기능한다.
EL층(616)은 증착법(진공 증착법을 포함함), 인쇄법(철판 인쇄, 요판 인쇄, 그라비어 인쇄, 평판 인쇄, 및 공판 인쇄 등), 잉크젯법, 또는 도포법 등의 방법에 의하여 형성될 수 있다. EL층(616)은 실시형태 1~3 중 어느 것에 기재된 구조를 갖는다. EL층(616)에 포함된 또 다른 재료로서 저분자 화합물 또는 고분자 화합물(올리고머 또는 덴드리머를 포함함)이 사용되어도 좋다.
또한, 제 1 전극(613), EL층(616), 및 제 2 전극(617)으로 발광 소자(618)가 형성된다. 발광 소자(618)는 실시형태 1~3 중 어느 구조를 갖는다. 화소부가 복수의 발광 소자를 포함하는 경우, 실시형태 1~3 중 어느 것에 기재된 발광 소자 및 다른 구조를 갖는 발광 소자의 양쪽 모두를 포함하여도 좋다.
밀봉 기판(604)과 소자 기판(610)이 실재(605)에 의하여 서로 접합될 때, 소자 기판(610), 밀봉 기판(604), 및 실재(605)로 둘러싸인 영역(607)에 발광 소자(618)가 제공된다. 또한, 영역(607)에는 충전재가 충전되어 있고, 특히 불활성 가스(질소 또는 아르곤 등)가 충전되는 경우 또는 실재(605)로 충전되는 경우가 있다. 밀봉 기판에 오목부가 제공되고, 오목부 내에 건조제(도면에 도시되지 않았음)가 제공되는 것이 바람직하고, 이 경우 수분의 영향으로 인한 열화가 억제될 수 있다.
에폭시계 수지 또는 유리 프릿이 실재(605)에 바람직하게 사용된다. 재료는 가능한 한 적은 수분 및 산소를 투과시키는 것이 바람직하다. 밀봉 기판(604)으로서 유리 기판, 석영 기판, 또는 FRP(fiber reinforced plastics), PVF(poly(vinyl fluoride)), 폴리에스터, 아크릴 등으로 형성된 플라스틱 기판이 사용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 실시형태 1~3 중 어느 것에 기재된 발광 소자를 사용하는 발광 장치를 얻을 수 있다.
본 실시형태의 발광 장치(600)는 실시형태 1~3 중 어느 것에 기재된 발광 소자를 사용하여 제작되기 때문에, 양호한 특성을 가질 수 있다. 구체적으로는, 실시형태 1~3 중 어느 것에 기재된 발광 소자는 높은 발광 효율을 갖기 때문에, 발광 장치는 저감된 소비전력을 가질 수 있다. 게다가, 상기 발광 소자는 대량 생산이 용이하기 때문에 발광 장치는 저비용으로 제공될 수 있다.
도 7의 (A) 및 (B)는 각각 백색 발광을 나타내는 발광 소자를 형성하고 착색층(컬러 필터) 등을 사용함으로써 풀 컬러 표시가 얻어지는 발광 장치의 단면도의 일례를 도시한 것이다.
도 7의 (A)에서 기판(1001), 하지 절연막(1002), 게이트 절연막(1003), 게이트 전극(1006, 1007 및 1008), 제 1 층간 절연막(1020), 제 2 층간 절연막(1021), 주변부(1042), 화소부(1040), 구동 회로부(1041), 발광 소자의 제 1 전극(1024Y, 1024R, 1024G, 및 1024B), 격벽(1025), EL층(1028), 발광 소자의 제 2 전극(1026), 밀봉 기판(1031), 실재(1032) 등이 도시되어 있다.
도 7의 (A)에서 착색층(적색의 착색층(1034R), 녹색의 착색층(1034G), 청색의 착색층(1034B), 및 황색의 착색층(1034Y))이 투명 기재(1033)에 제공된다. 더욱이, 흑색층(블랙 매트릭스)(1035)이 제공되어도 좋다. 착색층 및 흑색층이 제공된 투명 기재(1033)는 위치가 맞추어져(positioned) 기판(1001)에 고정된다. 또한, 착색층 및 흑색층은 오버 코트층(1036)으로 덮여 있다. 도 7의 (A)의 구조에서, 적색광, 청색광, 녹색광, 황색광은 착색층을 투과하므로, 영상은 4색의 화소를 사용하여 표시될 수 있다.
도 7의 (B)는 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 및 청색 착색층(1034B))이 게이트 절연막(1003)과 제 1 층간 절연막(1020) 사이에 형성되는 예를 도시한 것이다. 이 구조와 같이 착색층이 기판(1001)과 밀봉 기판(1031) 사이에 제공되어도 좋다. 또한, 본 발명의 일 형태의 발광 소자는 황색의 파장을 갖는 빛을 발할 수 있기 때문에, 도 7의 (B)에 나타낸 바와 같이 황색의 착색층이 반드시 제공될 필요는 없다.
상술한 발광 장치는 FET가 형성된 기판(1001) 측으로부터 빛이 추출되는 구조(보텀 이미션 구조)를 갖는 발광 장치이지만, 밀봉 기판(1031) 측으로부터 빛이 추출되는 구조(톱 이미션 구조)를 갖는 발광 장치도 허용된다.
도 8은 톱 이미션 구조를 갖는 발광 장치의 단면도다. 이 경우, 기판(1001)으로서 빛을 투과시키지 않는 기판이 사용될 수 있다. FET와 발광 소자의 양극을 접속시키는 접속 전극을 형성하는 단계까지의 공정은 보텀 이미션 구조를 갖는 발광 장치와 같은 방법으로 행해진다. 이 후, 전극(1022)을 덮도록 제 3 층간 절연막(1037)이 형성된다. 이 절연막은 평탄화 기능을 가져도 좋다. 제 3 층간 절연막(1037)은 제 2 층간 절연막과 같은 재료를 사용하여 형성될 수 있고, 또는 다른 어느 재료를 사용하여 형성될 수 있다.
여기서는, 발광 소자의 제 1 전극(1024Y, 1024R, 1024G, 및 1024B)은 각각 양극으로서 기능하지만, 음극으로서 기능하여도 좋다. 더욱이, 도 8에 도시된 바와 같은 톱 이미션 구조를 갖는 발광 장치의 경우, 제 1 전극(1024Y, 1024R, 1024G, 및 1024B)은 반사 전극인 것이 바람직하다. EL층(1028)은 실시형태 1~3 중 어느 것에서 설명한 EL층(130)의 구조와 같은 구조를 갖도록 형성되고, 이 구조에 의하여 백색 발광을 얻을 수 있다.
도 8에서는 EL층(1028) 위에 제 2 전극(1026)이 형성된다. 제 2 전극(1026)은 반투과/반반사 전극이어도 좋고, 제 2 전극(1026)과 제 1 전극(1024Y, 1024R, 1024G, 및 1024B) 사이에서 빛의 공진 효과를 이용한 미소 광 공진기(마이크로캐비티) 구조가 특정 파장을 갖는 빛의 강도를 증가시키기 위하여 사용되어도 좋다.
도 8에 도시된 바와 같은 톱 이미션 구조의 경우에는, 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 청색 착색층(1034B), 및 황색 착색층(1034Y))이 제공된 밀봉 기판(1031)에 의하여 밀봉될 수 있다. 밀봉 기판(1031)에는 화소들 사이에 위치한 흑색층(1035)이 제공되어도 좋다. 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 청색 착색층(1034B), 및 황색 착색층(1034Y)) 및 흑색층(1035)은 오버 코트층(도면에 도시되지 않았음)으로 덮여도 좋다. 또한, 투광성 기판은 밀봉 기판(1031)으로서 사용된다.
도 8은 백색 발광을 얻을 수 있는 발광 소자 및 이 발광 소자의 착색층이 제공되는 구조를 예로서 나타낸 것이지만, 구조는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 도 9의 (A)에 나타낸 바와 같이, 백색 발광을 얻을 수 있는 발광 소자, 적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 및 황색 착색층(1034Y)을 포함하고 청색 착색층을 포함하지 않는 구조가 적색, 녹색, 청색, 및 황색의 4색으로 풀 컬러 표시를 얻기 위하여 채용되어도 좋다. 또는, 도 9의 (B)에 나타낸 바와 같이, 백색 발광을 얻을 수 있는 발광 소자, 적색 착색층(1034R), 및 녹색 착색층(1034G)을 포함하고, 청색 착색층 및 황색 착색층을 포함하지 않는 구조가 적색, 녹색, 청색, 황색의 4색으로 풀 컬러 표시를 얻기 위하여 채용되어도 좋다. 백색 발광을 얻을 수 있는 각 발광 소자에 착색층이 제공되는 도 8에 나타낸 구조는 외광 반사를 억제하는데 효과적이다. 한편, 백색 발광을 얻을 수 있는 발광 소자에 청색 및 황색 착색층 없이 적색 착색층 및 녹색 착색층이 제공된 도 9의 (B)에 나타낸 구조는 발광 소자로부터 발해지는 빛의 에너지 손실이 적기 때문에 소비전력을 저감하는데 효과적이다.
또는, 백색 발광을 얻을 수 있는 발광 소자 및 발광층의 착색층을 포함하여 적색, 녹색, 및 청색의 3색으로 풀 컬러 표시를 얻는, 도 10의 (A)에 나타낸 바와 같은 구조가 채용되어도 좋다. 또는, 백색 발광을 얻을 수 있는 발광 소자, 적색 착색층(1034R), 및 녹색 착색층(1034G)을 포함하고, 청색 착색층을 포함하지 않아 적색, 녹색, 및 청색의 3색으로 풀 컬러 표시를 얻는, 도 10의 (B)에 나타낸 바와 같은 구조가 채용되어도 좋다.
또한, 도 9의 (A) 및 (B) 및 도 10의 (A) 및 (B)는 각각 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 도시한 단면 모식도이고, 도 8에 나타낸 구동 회로부(1041), 주변부(1042) 등은 도시되지 않았다. 도 9의 (A) 및 (B) 및 도 10의 (A) 및 (B)의 구조에서 도 8의 구조와 같이 마이크로캐비티 구조가 채용되어도 좋다.
본 실시형태의 발광 장치는 실시형태 1~3 중 어느 것에 기재된 발광 소자를 사용하여 제작되기 때문에, 양호한 특성을 가질 수 있다. 구체적으로는, 실시형태 1~3 중 어느 것에 기재된 발광 소자는 높은 발광 효율을 갖기 때문에 발광 장치는 저감된 소비전력을 가질 수 있다. 실시형태 1~3 중 어느 것에 기재된 발광 소자가 컬러 필터 등의 착색층과 조합될 때, 백색 발광을 얻을 수 있는 최적의 소자 구조가 형성될 수 있다. 게다가, 실시형태 1~3 중 어느 것에 기재된 발광 소자의 구조는 대량 생산하기 용이하기 때문에 발광 장치는 저비용으로 제공될 수 있다.
상술한 구조는 본 실시형태의 구조 중 어느 것과 다른 실시형태가 조합될 수 있다.
(실시형태 5)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 포함하는 표시 장치에 대하여 도 11의 (A) 및 (B)를 참조하여 설명한다.
도 11의 (A)는 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 도시한 블록도이고, 도 11의 (B)는 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 화소 회로를 도시한 회로도다.
도 11의 (A)에 도시된 표시 장치는 표시 소자의 화소를 포함하는 영역(아래에서 이 영역은 화소부(802)라고 함), 화소부(802) 외측에 제공되고 화소를 구동하기 위한 회로를 포함하는 회로부(아래에서 구동 회로부(804)라고 함), 소자를 보호하는 기능을 갖는 회로(아래에서 보호 회로(806)라고 함), 및 단자부(807)를 포함한다. 또한, 보호 회로(806)는 반드시 제공될 필요는 없다.
구동 회로부(804)의 일부 또는 전체는 화소부(802)가 위에 형성된 기판 위에 형성되는 것이 바람직하다. 따라서, 부품의 개수 및 단자의 개수가 삭감될 수 있다. 구동 회로부(804)의 일부 또는 전체가 화소부(802)가 위에 형성된 기판 위에 형성되지 않을 때, 구동 회로부(804)의 일부 또는 전체는 COG 또는 TAB(tape automated bonding)에 의하여 실장될 수 있다.
화소부(802)는 X행(X는 2 이상의 자연수) Y열(Y는 2 이상의 자연수)에 배치된 복수의 표시 소자를 구동하기 위한 회로(아래에서 이러한 회로를 화소 회로(801)라고 함)를 포함한다. 구동 회로부(804)는 화소를 선택하는 신호(주사 신호)를 공급하기 위한 회로(아래에서 이 회로를 게이트 드라이버(804a)라고 함) 및 화소의 표시 소자를 구동시키기 위한 신호(데이터 신호)를 공급하기 위한 회로(아래에서 이 회로를 소스 드라이버(804b)라고 함) 등의 구동 회로를 포함한다.
게이트 드라이버(804a)는 시프트 레지스터 등을 포함한다. 게이트 드라이버(804a)는 단자부(807)를 통하여 시프트 레지스터를 구동시키기 위한 신호를 받고 신호를 출력한다. 예를 들어, 게이트 드라이버(804a)는 스타트 펄스 신호, 클록 신호 등을 받고, 펄스 신호를 출력한다. 게이트 드라이버(804a)는 주사 신호가 공급되는 배선(아래에서 이러한 배선을 주사선 GL_1~GL_X라고 함)의 전위를 제어하는 기능을 갖는다. 또한, 복수의 게이트 드라이버(804a)가 주사선 GL_1~GL_X를 따로따로 제어하기 위하여 제공되어도 좋다. 또는, 게이트 드라이버(804a)는 초기화 신호를 공급하는 기능을 갖는다. 이에 한정되지 않고, 게이트 드라이버(804a)는 다른 신호를 공급할 수 있다.
소스 드라이버(804b)는 시프트 레지스터 등을 포함한다. 소스 드라이버(804b)는 시프트 레지스터를 구동하기 위한 신호에 더하여, 데이터 신호의 유래가 되는 신호(비디오 신호)를 단자부(807)를 통하여 받는다. 소스 드라이버(804b)는 비디오 신호에 기초하여 화소 회로(801)에 기록되는 데이터 신호를 생성하는 기능을 갖는다. 게다가, 소스 드라이버(804b)는 스타트 펄스 신호, 클록 신호 등의 입력에 의하여 생성되는 펄스 신호에 대응하여 데이터 신호의 출력을 제어하는 기능을 갖는다. 더욱이, 소스 드라이버(804b)는 데이터 신호가 공급되는 배선(아래에서, 이러한 배선을 데이터선 DL_1~DL_Y라고 함)의 전위를 제어하는 기능을 갖는다. 또는, 소스 드라이버(804b)는 초기화 신호를 공급하는 기능을 갖는다. 이에 한정되지 않고, 소스 드라이버(804b)는 다른 신호를 공급할 수 있다.
또는, 소스 드라이버(804b)는 예를 들어 복수의 아날로그 스위치 등을 사용하여 형성된다. 소스 드라이버(804b)는 복수의 아날로그 스위치를 순차적으로 온 상태로 함으로써 비디오 신호의 시분할에 의하여 얻어진 신호를 데이터 신호로서 출력할 수 있다. 소스 드라이버(804b)는 시프트 레지스터 등을 포함하여도 좋다.
복수의 화소 회로(801) 각각에는, 펄스 신호 및 데이터 신호 각각이 주사 신호가 공급되는 복수의 주사선 GL 중 하나, 및 데이터 신호가 공급되는 복수의 데이터선 DL 중 하나를 통하여 입력된다. 복수의 화소 회로(801) 각각에서 데이터 신호의 기록 및 유지는 게이트 드라이버(804a)에 의하여 제어된다. 예를 들어, 제 m행 제 n열(m은 X 이하의 자연수이고, n은 Y 이하의 자연수)의 화소 회로(801)에는, 주사선 GL_m을 통하여 게이트 드라이버(804a)로부터 펄스 신호가 입력되고, 주사선 GL_m의 전위에 따라 데이터선 DL_n을 통하여 소스 드라이버(804b)로부터 데이터 신호가 입력된다.
도 11의 (A)에 나타내어진 보호 회로(806)는 예를 들어 게이트 드라이버(804a)와 화소 회로(801) 사이의 주사선 GL에 접속된다. 또는, 보호 회로(806)는 소스 드라이버(804b)와 화소 회로(801) 사이의 데이터선 DL에 접속된다. 또는, 보호 회로(806)는 게이트 드라이버(804a)와 단자부(807) 사이의 배선에 접속될 수 있다. 또는, 보호 회로(806)는 소스 드라이버(804b)와 단자부(807) 사이의 배선에 전기적으로 접속될 수 있다. 또한, 단자부(807)는 외부 회로로부터 표시 장치에 전원, 제어 신호, 및 비디오 신호를 입력하기 위한 단자를 갖는 부분을 의미한다.
보호 회로에 접속된 배선에 일정한 범위 밖의 전위가 공급될 때, 보호 회로(806)는 보호 회로에 접속된 배선과, 또 다른 배선을 전기적으로 도통시키는 회로다.
도 11의 (A)에 도시된 바와 같이, 보호 회로(806)가 화소부(802) 및 구동 회로부(804)에 제공됨으로써, 정전기 방전(ESD) 등에 의하여 발생되는 과전류에 대한 표시 장치의 내성을 향상시킬 수 있다. 또한, 보호 회로(806)의 구성은 이에 한정되지 않고, 예를 들어, 보호 회로(806)는 게이트 드라이버(804a)에 접속되도록 구성되어도 좋고, 또는 보호 회로(806)는 소스 드라이버(804b)에 접속되도록 구성되어도 좋다. 또는, 보호 회로(806)는 단자부(807)에 접속되도록 구성되어도 좋다.
도 11의 (A)에는 구동 회로부(804)가 게이트 드라이버(804a) 및 소스 드라이버(804b)를 포함하는 예가 나타내어지지만, 이 구조는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 게이트 드라이버(804a)만이 형성되어도 좋고, 별도 준비된, 소스 드라이버 회로가 형성된 기판(예를 들어, 단결정 반도체막 또는 다결정 반도체막으로 형성된 구동 회로 기판)이 실장되어도 좋다.
도 11의 (A)의 복수의 화소 회로(801)는 각각 예를 들어 도 11의 (B)에 도시된 구조를 가질 수 있다.
도 11의 (B)에 나타내어진 화소 회로(801)는 트랜지스터(852 및 854), 용량 소자(862), 및 발광 소자(872)를 포함한다.
트랜지스터(852)의 소스 전극 및 드레인 전극 중 하나는 데이터 신호가 공급되는 배선(아래에서 신호선 DL_n이라고 함)에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(852)의 게이트 전극은 게이트 신호가 공급되는 배선(아래에서 주사선 GL_m이라고 함)에 전기적으로 접속된다.
트랜지스터(852)는 온 상태 또는 오프 상태가 됨으로써, 데이터 신호를 기록하는지 여부를 제어하는 기능을 갖는다.
용량 소자(862)의 한 쌍의 전극 중 하나는 전위가 공급되는 배선(아래에서 전위 공급선 VL_a라고 함)에 전기적으로 접속되고, 다른 하나는 트랜지스터(852)의 소스 전극 및 드레인 전극 중 다른 하나에 전기적으로 접속된다.
용량 소자(862)는 기록된 데이터를 저장하는 저장 용량 소자로서 기능한다.
트랜지스터(854)의 소스 전극 및 드레인 전극 중 하나는 전위 공급선 VL_a에 전기적으로 접속된다. 더욱이, 트랜지스터(854)의 게이트 전극은 트랜지스터(852)의 소스 전극 및 드레인 전극 중 다른 쪽에 전기적으로 접속된다.
발광 소자(872)의 양극 및 음극 중 하나는 전위 공급선 VL_b에 전기적으로 접속되고, 다른 하나는 트랜지스터(854)의 소스 전극 및 드레인 전극 중 다른 하나에 전기적으로 접속된다.
발광 소자(872)로서는 실시형태 1~3 중 어느 것에 기재된 발광 소자가 사용될 수 있다.
고전원 전위 VDD가 전위 공급선 VL_a 및 전위 공급선 VL_b 중 하나에 공급되고, 저전원 전위 VSS가 다른 하나에 공급된다.
예를 들어, 도 11의 (B)의 화소 회로(801)를 포함하는 표시 장치에서 도 11의 (A)에 도시된 게이트 드라이버(804a)에 의하여 화소 회로(801)가 행마다 순차적으로 선택됨으로써, 트랜지스터(852)는 온이 되고 데이터 신호가 기록된다.
트랜지스터(852)가 오프가 될 때, 데이터가 기록된 화소 회로(801)는 유지 상태로 된다. 더욱이, 트랜지스터(854)의 소스 전극과 드레인 전극 사이를 흐르는 전류량이 기록된 데이터 신호의 전위에 따라 제어된다. 발광 소자(872)는 흐르는 전류량에 따른 휘도로 발광한다. 이 동작은 행마다 순차적으로 행해짐으로써 화상이 표시된다.
본 실시형태에 기재된 구조는 다른 실시형태 중 어느 것에 기재된 구조와 적절히 조합하여 사용될 수 있다.
(실시형태 6)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 포함하는 표시 모듈 및 전자 기기에 대하여 도 12 및 도 13의 (A)~(G)를 참조하여 설명한다.
도 12에 도시된 표시 모듈(8000)에서 FPC(8003)에 접속된 터치 패널(8004), FPC(8005)에 접속된 표시 패널(8006), 프레임(8009), 프린트 기판(8010), 및 배터리(8011)가 상부 커버(8001)와 하부 커버(8002) 사이에 제공된다.
본 발명의 일 형태의 발광 장치는 예를 들어 표시 패널(8006)에 사용될 수 있다.
상부 커버(8001) 및 하부 커버(8002)의 형상이나 크기는 터치 패널(8004) 및 표시 패널(8006)의 크기에 따라 적절히 변경될 수 있다.
터치 패널(8004)은 저항 터치 패널 또는 용량성 터치 패널일 수 있고, 표시 패널(8006)과 중첩될 수 있다. 또는, 표시 패널(8006)의 대향 기판(밀봉 기판)은 터치 패널 기능을 가질 수 있다. 또는, 광학 터치 패널로서 기능시키기 위하여 광 센서가 표시 패널(8006)의 각 화소에 제공되어도 좋다.
프레임(8009)은 표시 패널(8006)을 보호하고 프린트 기판(8010)의 동작에 의하여 발생되는 전자기파를 차단하기 위한 전자 실드로서 기능한다. 프레임(8009)은 방열판으로서 기능할 수 있다.
프린트 기판(8010)에는 전원 회로, 비디오 신호 및 클럭 신호를 출력하기 위한 신호 처리 회로가 제공된다. 전원 회로에 전력을 공급하기 위한 전원으로서는 외부 상용 전원 또는 별도 제공된 배터리(8011)를 사용하는 전원이 사용되어도 좋다. 배터리(8011)는 상용 전원을 사용하는 경우에는 생략될 수 있다.
표시 모듈(8000)은 편광판, 위상차판, 또는 프리즘 시트 등의 부재가 추가로 제공되어도 좋다.
도 13의 (A)~(G)는 전자 기기를 도시한 것이다. 이들 전자 기기는 하우징(9000), 표시부(9001), 스피커(9003), 조작 키(9005)(전원 스위치 또는 조작 스위치를 포함함), 접속 단자(9006), 센서(9007)(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전 수, 거리, 빛, 액체, 자기, 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도(硬度), 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 기울기, 진동, 냄새, 또는 적외선을 측정 또는 검지하는 기능을 갖는 센서), 마이크로폰(9008) 등을 포함할 수 있다.
도 13의 (A)~(G)에 도시된 전자 기기는 각종 기능을 가질 수 있다. 예를 들어, 각종 정보(정지 화상, 동영상, 텍스트 화상 등)를 표시부에 표시하는 기능, 터치 센서 기능, 캘린더, 일자, 시각 등을 표시하는 기능, 각종 소프트웨어(프로그램)를 사용하여 처리를 제어하는 기능, 무선 통신 기능, 무선 통신 기능을 사용하여 각종 컴퓨터 네트워크에 접속되는 기능, 무선 통신 기능을 사용하여 각종 데이터를 송신 및 수신하는 기능, 기록 매체에 저장된 프로그램 또는 데이터를 판독하고 이 프로그램 또는 데이터를 표시부에 표시하는 기능 등. 또한, 도 13의 (A)~(G)에 도시된 전자 기기에 제공될 수 있는 기능은 상술한 것에 한정되지 않고, 전자 기기는 각종 기능을 가질 수 있다. 도 13의 (A)~(G)에는 나타내지 않았지만, 전자 기기는 복수의 표시부를 가져도 좋다. 상기 전자 기기는 카메라 등, 및 정지 화상을 촬영하는 기능, 동영상을 촬영하는 기능, 촬영한 화상을 기록 매체(외부 기록 매체 또는 카메라에 내장된 기록 매체)에 저장하는 기능, 촬영한 화상을 표시부에 표시하는 기능 등을 가져도 좋다.
도 13의 (A)~(G)에 나타내어진 전자 기기에 대하여 자세히 설명하겠다.
도 13의 (A)는 휴대 정보 단말기(9100)의 사시도다. 휴대 정보 단말기(9100)의 표시부(9001)는 가요성이다. 그러므로 표시부(9001)는 구부러진 하우징(9000)의 구부러진 면을 따라 포함될 수 있다. 게다가 표시부(9001)는 터치 센서를 포함하고, 손가락, 스타일러스 등으로 화면을 터치함으로써 조작될 수 있다. 예를 들어, 표시부(9001)에 표시된 아이콘이 터치될 때, 애플리케이션이 시작될 수 있다.
도 13의 (B)는 휴대 정보 단말기(9101)의 사시도다. 휴대 정보 단말기(9101)는 예를 들어 전화기, 노트, 및 정보 검색 시스템 중 하나 이상으로서 기능한다. 구체적으로는, 휴대 정보 단말기는 스마트폰으로서 사용할 수 있다. 또한, 스피커(9003), 접속 단자(9006), 센서(9007) 등은 도 13의 (B)에 나타내어지지 않았지만, 도 13의 (A)에 나타내어진 휴대 정보 단말기(9100)와 같은 휴대 정보 단말기(9101)에 설치될 수 있다. 휴대 정보 단말기(9101)는 문자나 화상 정보를 복수의 면에 표시할 수 있다. 예를 들어, 3개의 조작 버튼(9050)(조작 아이콘 또는 단순히 아이콘이라고도 함)을 표시부(9001)의 하나의 면에 표시할 수 있다. 더욱이, 파선 직사각형으로 제시된 정보(9051)는 표시부(9001)의 다른 면에 표시될 수 있다. 정보(9051)의 예에는 새로 받은 전자 메일, SNS(social networking service) 메시지, 전화 등의 수신을 가리키는 표시, 전자 메일 및 SNS 메시지의 제목 및 송신자, 날짜, 시각, 배터리의 잔량, 및 안테나 수신 강도가 포함된다. 정보(9051) 대신에 조작 버튼(9050) 등이 정보(9051)가 표시된 위치에 표시되어도 좋다.
도 13의 (C)는 휴대 정보 단말기(9102)의 사시도다. 휴대 정보 단말기(9102)는 표시부(9001)의 3면 이상에 정보를 표시하는 기능을 갖는다. 여기서, 정보(9052, 9053, 및 9054)가 상이한 면에 표시된다. 예를 들어, 휴대 정보 단말기(9102)의 사용자는 옷의 가슴 주머니에 휴대 정보 단말기(9102)를 넣은 채 표시(여기서는 정보(9053))를 볼 수 있다. 구체적으로는, 수신한 전화의 번호 또는 이름 등이 휴대 정보 단말기(9102) 위쪽으로부터 볼 수 있는 위치에 표시된다. 따라서, 사용자는 휴대 정보 단말기(9102)를 포켓으로부터 꺼내지 않고 표시를 보고 전화를 받을지 여부를 정할 수 있다.
도 13의 (D)는 손목 시계형 휴대 정보 단말기(9200)의 사시도다. 휴대 정보 단말기(9200)는 이동 전화, 전자 메일, 문장 열람 및 작성, 음악 재생, 인터넷 통신, 및 컴퓨터 게임 등의 다양한 애플리케이션이 실행될 수 있다. 표시부(9001)의 표시면은 구부러져 있고, 구부러진 표시면에 화상이 표시될 수 있다. 휴대 정보 단말기(9200)는 기존의 통신 규격에 의거한 통신 방법인 근거리 무선 통신을 채용할 수 있다. 이 경우, 예를 들어, 무선 통신이 가능한 헤드셋과 휴대 정보 단말기(9200) 사이에서 상호 통신할 수 있으므로, 핸즈프리로 통화가 가능하다. 휴대 정보 단말기(9200)는 접속 단자(9006)를 포함하고, 데이터는 다른 정보 단말기로부터 커넥터를 통하여 직접 송수신될 수 있다. 접속 단자(9006)를 통하여 충전이 가능하다. 또한, 접속 단자(9006)를 사용하지 않고 무선 급전에 의하여 충전 동작이 수행되어도 좋다.
도 13의 (E), (F), 및 (G)는 접을 수 있는 휴대 정보 단말기(9201)의 사시도이고, 각각이 펼쳐진 상태, 펼쳐진 상태로부터 접힌 상태 또는 접힌 상태로부터 펼쳐진 상태로 변화되는 상태, 접힌 상태를 나타낸다. 접힌 휴대 정보 단말기(9201)는 휴대성이 높고, 펼쳐진 휴대 정보 단말기(9201)는 이음매가 없는 넓은 표시 영역에 의하여 열람성이 높다. 휴대 정보 단말기(9201)의 표시부(9001)는 힌지(9055)에 의하여 연결된 3개의 하우징(9000)에 의하여 지지되어 있다. 2개의 하우징(9000) 사이의 접속부에서 힌지(9055)를 사용하여 휴대 정보 단말기(9201)를 접음으로써, 휴대 정보 단말기(9201)는 펼쳐진 상태로부터 접힌 상태로 가역적으로 변형될 수 있다. 예를 들어, 휴대 정보 단말기(9201)는 1mm 이상 150mm 이하의 곡률 반경으로 구부러질 수 있다.
본 실시형태에 기재된 전자 기기는 어떠한 정보를 표시하기 위한 표시부를 가짐으로써 특징지어진다. 또한, 본 발명의 일 형태의 발광 장치는 표시부를 갖지 않는 전자 기기에 사용될 수도 있다. 본 실시형태의 전자 기기의 표시부는 구부러진 면을 따라 표시할 수 있는 가요성 모드 또는 접을 수 있는 모드에 한정되지 않고, 가요성을 갖지 않고 평면에 표시하여도 좋다.
본 실시형태에 기재된 구조는 다른 실시형태의 어느 것에 기재된 구조와 적절히 조합하여 사용될 수 있다.
(실시형태 7)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 각각 사용한 조명 장치의 예에 대하여 도 14를 참조하여 설명한다.
도 14는 발광 장치가 실내의 조명 장치(8501)에 사용된 예를 도시한 것이다. 또한, 발광 장치의 면적은 증가될 수 있기 때문에, 대면적의 조명 장치가 형성될 수도 있다. 게다가, 곡면을 갖는 하우징을 사용하여 발광 영역이 곡면을 갖는 조명 장치(8502)를 얻을 수도 있다. 본 실시형태에 기재된 발광 장치에 포함된 발광 소자는 박막 형상이므로 하우징이 더 자유로이 디자인되는 것을 허용한다. 그러므로, 조명 장치는 각종 방법으로 공들여 디자인될 수 있다. 게다가, 실내의 벽에는 대형 조명 장치(8503)가 제공되어도 좋다. 조명 장치의 전원 온/오프를 제어하기 위하여 조명 장치(8501, 8502, 및 8503)에 터치 센서가 제공되어도 좋다.
더욱이, 발광 장치가 테이블 표면에 사용될 때, 테이블로서의 기능을 갖는 조명 장치(8504)를 얻을 수 있다. 발광 장치가 다른 가구의 일부로서 사용될 때, 가구로서의 기능을 갖는 조명 장치를 얻을 수 있다.
이런 식으로, 발광 장치가 적용된 다양한 조명 장치를 얻을 수 있다. 또한, 이러한 조명 장치도 본 발명의 일 형태다.
또한, 본 실시형태에 기재된 구조는 다른 실시형태에 기재된 구조 중 어느 것과 적절히 조합될 수 있다.
(실시예 1)
본 실시예에서는 본 발명의 일 형태의 발광 소자의 제작예에 대하여 설명하겠다. 도 15의 (A) 및 (B)는 본 실시예에서 제작되는 발광 소자(발광 소자 1~4)의 단면 모식도이고, 표 1은 소자의 자세한 구조를 나타내고, 여기서 사용된 화합물의 구조 및 약칭은 아래와 같다.
[화학식 1]
Figure pat00001
[화학식 2]
Figure pat00002
[표 1]
실시예 1의 발광 소자의 구조
Figure pat00003
<1-1. 발광 소자 1의 제작>
110nm의 막 두께 및 2mm×2mm의 면적을 갖도록 유리 기판(500) 위에 형성된 산화실리콘을 함유한 인듐 주석 산화물(indium tin oxide doped with SiO2: ITSO)이 제 1 전극(501)으로서 사용되었다. 제 1 전극(501) 위에 1,3,5-트라이(다이벤조싸이오펜-4-일)벤젠(DBT3P-II) 및 산화몰리브데넘(MoO3)이 DBT3P-II: MoO3=2:1의 중량 비율로 막 두께가 40nm가 되도록 동시 증착(co-evaporation)에 의하여 퇴적됨으로써, 정공 주입층(511)이 형성되었다. 또한, 동시 증착이 복수의 상이한 물질이 상이한 증발원으로부터 동시에 증발되는 증착법이다.
정공 주입층(511) 위에 3-[4-(9-페난트릴)-페닐]-9-페닐-9H-카바졸(PCPPn)이 막 두께가 20nm가 되도록 증착되어 퇴적됨으로써 정공 수송층(512)이 형성되었다.
정공 수송층(512) 위에 7-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-7H-다이벤조[c,g]카바졸(cgDBCzPA) 및 N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]피렌-1,6-다이아민(1,6mMemFLPAPrn)이 cgDBCzPA: 1,6mMemFLPAPrn=1:0.02의 중량 비율로 막 두께가 10nm가 되도록 동시 증착에 의하여 퇴적됨으로써, 제 1 발광층(513)이 형성되었다. 또한, 제 1 발광층(513)에서 cgDBCzPA가 호스트 재료이고, 1,6mMemFLPAPrn이 형광 재료(게스트 재료)이었다.
제 1 발광층(513) 위에 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(2mDBTBPDBq-II), N-(1,1'-바이페닐-4-일)-9,9-다이메틸-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9H-플루오렌-2-아민(PCBBiF), 및 비스{2-[6-(2,6-다이메틸페닐)-4-피리미딘일-κN3]페닐-κC}(2,4-펜탄다이오나토-κO,O')이리듐(III)(Ir(ppm-dmp)2(acac))이 2mDBTBPDBq-II: PCBBiF: Ir(ppm-dmp)2(acac)=0.8:0.2:0.05의 중량 비율로 막 두께가 20nm가 되도록 동시 증착에 의하여 퇴적됨으로써, 제 2 발광층(514)이 형성되었다. 또한, 제 2 발광층(514)에서 2mDBTBPDBq-II가 제 1 유기 화합물(호스트 재료)이고, PCBBiF가 제 2 유기 화합물(어시스트 재료)이고, Ir(ppm-dmp)2(acac)이 인광 재료(게스트 재료)이었다.
제 2 발광층(514) 위에 2mDBTBPDBq-II 및 바소페난트롤린(Bphen)이 각각 막 두께가 10nm 및 15nm가 되도록 증착에 의하여 순차적으로 퇴적됨으로써 전자 수송층(515(1) 및 515(2))이 형성되었다. 전자 수송층(515(1) 및 512(2)) 위에 플루오린화리튬이 막 두께가 1nm가 되도록 증착에 의하여 퇴적됨으로써, 전자 주입층(516)이 형성되었다. 더욱이 알루미늄이 막 두께가 200nm가 되도록 증착에 의하여 퇴적됨으로써 제 2 전극(502)이 형성되었다.
다음에, 질소 분위기를 함유한 글로브 박스 내에서 실재를 사용하여 밀봉 유리 기판이 유리 기판에 고정되었다. 이런 식으로 발광 소자가 밀봉되었다. 또한, 밀봉을 위하여, 실재가 발광 소자를 둘러싸도록 도포되고, 365nm의 자외광이 6J/cm2로 조사되고, 그리고 80℃로 1시간 동안 가열 처리되었다. 상술한 공정을 거쳐 발광 소자 1을 얻었다.
<1-2. 발광 소자 2의 제작>
발광 소자 1과 마찬가지로 제 1 전극(501) 위에 DBT3P-II 및 산화몰리브데넘(MoO3)이 DBT3P-II: MoO3=2:1의 중량 비율로 막 두께가 40nm가 되도록 동시 증착에 의하여 퇴적됨으로써 정공 주입층(511)이 형성되었다.
정공 주입층(511) 위에 PCPPn이 막 두께가 20nm가 되도록 증착에 의하여 퇴적됨으로써 정공 수송층(512)이 형성되었다.
정공 수송층(512) 위에 cgDBCzPA 및 1,6mMemFLPAPrn이 cgDBCzPA: 1,6mMemFLPAPrn=1:0.02의 중량 비율로 막 두께가 10nm가 되도록 동시 증착에 의하여 퇴적됨으로써 제 1 발광층(513)이 형성되었다.
제 1 발광층(513) 위에 2mDBTBPDBq-II 및 PCBBiF가 2mDBTBPDBq-II: PCBBiF=0.6:0.4의 중량 비율로 막 두께가 2nm가 되도록 동시 증착에 의하여 퇴적됨으로써 분리층(520)이 형성되었다.
분리층(520) 위에 2mDBTBPDBq-II, PCBBiF, 및 Ir(ppm-dmp)2(acac)이 2mDBTBPDBq-II: PCBBiF: Ir(ppm-dmp)2(acac)=0.8:0.2:0.05의 중량 비율로 막 두께가 20nm가 되도록 동시 증착에 의하여 퇴적됨으로써, 제 2 발광층(514)이 형성되었다.
제 2 발광층(514) 위에 2mDBTBPDBq-II 및 Bphen이 각각 막 두께가 10nm 및 15nm가 되도록 증착에 의하여 순차적으로 퇴적됨으로써, 전자 수송층(515(1) 및 515(2))이 형성되었다. 전자 수송층(515(1) 및 515(2)) 위에 플루오린화리튬이 막 두께가 1nm가 되도록 증착에 의하여 퇴적됨으로써, 전자 주입층(516)이 형성되었다. 더욱이 알루미늄이 막 두께가 200nm가 되도록 증착에 의하여 퇴적됨으로써 제 2 전극(502)이 형성되었다.
다음에, 질소 분위기를 함유한 글로브 박스 내에서 실재를 사용하여 밀봉 유리 기판이 유리 기판에 고정되어 발광 소자가 밀봉되었다. 이런 식으로 발광 소자 2를 얻었다. 밀봉 방법으로서 발광 소자 1에 사용된 방법과 같은 방법을 사용하였다.
<1-3. 발광 소자 3의 제작>
발광 소자 3은 아래에서 언급하는 공정을 제외하고 상술한 발광 소자 1의 공정과 같은 공정을 거쳐 제작되었다.
제 1 발광층(513) 위에 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(2mDBTBPDBq-II), N-(1,1'-바이페닐-4-일)-9,9-다이메틸-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9H-플루오렌-2-아민(PCBBiF), 및 비스{2-[6-(2,6-다이메틸페닐)-4-피리미딘일-κN3]페닐-κC}(2,4-펜탄다이오나토-κO,O')이리듐(III)(Ir(ppm-dmp)2(acac))이 2mDBTBPDBq-II: PCBBiF: Ir(ppm-dmp)2(acac)=0.5:0.5:0.05의 중량 비율로 막 두께가 20nm가 되도록 동시 증착에 의하여 퇴적됨으로써 제 2 발광층(514)이 형성되었다.
<1-4. 발광 소자 4의 제작>
발광 소자 4는 아래에 나타내는 공정을 제외하여 상술한 발광 소자 2의 공정과 같은 공정을 통하여 제작되었다.
분리층(520) 위에 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(2mDBTBPDBq-II), N-(1,1'-바이페닐-4-일)-9,9-다이메틸-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9H-플루오렌-2-아민(PCBBiF), 및 비스{2-[6-(2,6-다이메틸페닐)-4-피리미딘일-κN3]페닐-κC}(2,4-펜탄다이오나토-κO,O')이리듐(III)(Ir(ppm-dmp)2(acac))이 2mDBTBPDBq-II: PCBBiF: Ir(ppm-dmp)2(acac)=0.5:0.5:0.05의 중량 비율로 막 두께가 20nm가 되도록 동시 증착에 의하여 퇴적됨으로써 제 2 발광층(514)을 형성되었다.
모든 증착 공정에서 저항 가열을 사용한 증착법이 채용되었다는 것을 유의하여야 한다.
<1-5. 발광 소자 1~4의 특성>
도 16의 (A)는 발광 소자 1~4의 전류 밀도-휘도 특성을 나타낸 것이다. 도 16의 (A)에서 가로 축은 전류 밀도(mA/cm2)를 나타내고, 세로 축은 휘도(cd/m2)를 나타낸다. 도 16의 (B)는 발광 소자 1~4의 전압-휘도 특성을 나타낸 것이다. 도 16의 (B)에서 가로 축은 전압(V)을 나타내고, 세로 축은 휘도(cd/m2)를 나타낸다. 도 17의 (A)는 발광 소자 1~4의 휘도-파워 효율 특성을 나타낸 것이다. 도 17의 (A)에서 가로 축은 휘도(cd/m2)를 나타내고, 세로 축은 파워 효율(lm/W)을 나타낸다. 도 17의 (B)는 발광 소자 1~4의 휘도-전류 효율 특성을 나타낸 것이다. 도 17의 (B)에서 가로 축은 휘도(cd/m2)를 나타내고, 세로 축은 전류 효율(cd/A)을 나타낸다. 또한, 각 발광 소자의 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기하)에서 행해졌다.
표 2는 1000cd/m2 부근에서의 발광 소자 1~4의 소자 특성을 나타낸 것이다.
[표 2]
실시예 1의 발광 소자의 소자 특성
Figure pat00004
도 18은 발광 소자 1~4에 2.5mA/cm2의 전류 밀도로 전류가 공급될 때의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다. 도 18에 나타낸 바와 같이, 발광 소자 1~4의 각 스펙트럼은 청색의 파장 영역 및 황색의 파장 영역에 피크를 갖기 때문에, 각 발광 소자의 이들 2개의 발광 재료는 동시에 발광하는 것을 알았다.
표 1에 나타낸 바와 같이, 발광 소자 1과 2의 차이는 분리층(520)의 유무이고, 발광 소자 3과 4의 차이는 분리층(520)의 유무이었다. 도 16의 (A) 및 (B) 및 도 17의 (A) 및 (B)에 나타내어진 결과에 의거하여, 발광 소자 1 및 2는 분리층(520)의 유무에 상관없이 대략 같은 소자 특성을 가졌다. 게다가, 도 16의 (A) 및 (B) 및 도 17의 (A) 및 (B)에 나타내어진 결과에 의거하여, 발광 소자 3 및 4는 분리층(520)의 유무에 상관없이 대략 같은 소자 특성을 가졌다. 발광 소자 3 및 4의 제 2 발광층(514)의 제 2 유기 화합물(어시스트 재료)인 PCBBiF의 농도는 발광 소자 1 및 2와 비교하여 발광 소자 3 및 4에서 높았다. 따라서, 황색의 스펙트럼 강도가 증가되었다. 그러므로, 고효율의 소자 특성을 유지하면서, 황색의 스펙트럼 강도가 용이하게 조절될 수 있는 것을 알았다. 게다가, 도 18에 나타내어진 결과에 의거하여, 발광 소자 1 및 2에서 분리층(520)의 유무에 의하여 청색 및 황색의 발광 스펙트럼의 강도가 조절될 수 있는 것을 알았다.
본 실시예에 기재된 구조는 다른 실시형태 및 실시예에 기재된 구조 중 어느 것과 적절히 조합하여 사용될 수 있다.
(실시예 2)
본 실시예에서는 본 발명의 일 형태의 발광 소자의 제작예에 대하여 설명하겠다. 도 15의 (B)는 본 실시예에서 제작되는 발광 소자(발광 소자 5)의 단면 모식도이고, 표 3은 소자의 자세한 구조를 나타내고, 여기서 사용된 화합물의 구조 및 명칭은 아래와 같다. 또한, 여기서는, 실시예 1에 기재된 발광 소자 1~4에 사용한 화합물의 구조 및 명칭은 제시하지 않았다.
[화학식 3]
Figure pat00005
[표 3]
실시예 2의 발광 소자의 구조
Figure pat00006
<2-1. 발광 소자 5의 제작>
발광 소자 1과 마찬가지로 제 1 전극(501) 위에 DBT3P-II 및 산화몰리브데넘(MoO3)을 DBT3P-II: MoO3=2:1의 중량 비율로 막 두께가 20nm가 되도록 동시 증착에 의하여 퇴적됨으로써, 정공 주입층(511)이 형성되었다.
정공 주입층(511) 위에 PCPPn이 막 두께가 20nm가 되도록 증착에 의하여 퇴적됨으로써, 정공 수송층(512)이 형성되었다.
정공 수송층(512) 위에 cgDBCzPA, 및 N,N'-비스(다이벤조퓨란-4-일)-N-N'-다이페닐피렌-1,6-다이아민(1,6FrAPrn-II)이 cgDBCzPA: 1,6FrAPrn-II=1:0.03의 중량 비율로 막 두께가 5nm가 되도록 동시 증착에 의하여 퇴적됨으로써 제 1 발광층(513)이 형성되었다. 제 1 발광층(513)에서 cgDBCzPA가 호스트 재료이고, 1,6FrAPrn-II이 형광 재료(게스트 재료)이었다.
제 1 발광층(513) 위에 2mDBTBPDBq-II 및 PCBBiF가 2mDBTBPDBq-II: PCBBiF=0.6:0.4의 중량 비율로 막 두께가 2nm가 되도록 동시 증착에 의하여 퇴적됨으로써 분리층(520)이 형성되었다.
분리층(520) 위에 2mDBTBPDBq-II, PCBBiF, 및 비스{4,6-다이메틸-2-[6-(2,6-다이메틸페닐)-4-피리미딘일-κN3]페닐-κC}(2,4-펜탄다이오나토-κ2 O,O')이리듐(III)(Ir(dmppm-dmp)2(acac))이 2mDBTBPDBq-II: PCBBiF: Ir(dmppm-dmp)2(acac)=0.8:0.2:0.05의 중량 비율로 막 두께가 20nm가 되도록 동시 증착에 의하여 퇴적됨으로써 제 2 발광층(514)이 형성되었다. 또한, 제 2 발광층(514)에서 2mDBTBPDBq-II가 제 1 유기 화합물(호스트 재료)이고, PCBBiF가 제 2 유기 화합물(어시스트 재료)이고, Ir(dmppm-dmp)2(acac)이 인광 재료(게스트 재료)이었다.
제 2 발광층(514) 위에 2mDBTBPDBq-II 및 Bphen이 각각 막 두께가 10nm 및 15nm가 되도록 증착에 의하여 순차적으로 퇴적됨으로써, 전자 수송층(515(1) 및 515(2))이 형성되었다. 전자 수송층(515(1) 및 515(2)) 위에 플루오린화리튬이 막 두께가 1nm가 되도록 증착에 의하여 퇴적됨으로써, 전자 주입층(516)이 형성되었다. 더욱이 알루미늄이 막 두께가 200nm가 되도록 증착에 의하여 퇴적됨으로써 제 2 전극(502)이 형성되었다.
모든 증착 공정에서 저항 가열을 사용한 증착법이 채용되었다는 것을 유의하여야 한다.
다음에, 질소 분위기를 함유한 글로브 박스 내에서 실재를 사용하여 밀봉 유리 기판이 유리 기판에 고정되어 발광 소자가 밀봉되었다. 이런 식으로 발광 소자 5를 얻었다. 밀봉 방법으로서 발광 소자 1에 사용된 방법과 같은 방법을 사용하였다.
<2-2. 발광 소자 5의 특성>
도 19의 (A)는 발광 소자 5의 전류 밀도-휘도 특성을 나타낸 것이다. 도 19의 (A)에서 가로 축은 전류 밀도(mA/cm2)를 나타내고, 세로 축은 휘도(cd/m2)를 나타낸다. 도 19의 (B)는 발광 소자 5의 전압-휘도 특성을 나타낸 것이다. 도 19의 (B)에서 가로 축은 전압(V)을 나타내고, 세로 축은 휘도(cd/m2)를 나타낸다. 도 20의 (A)는 발광 소자 5의 휘도-파워 효율 특성을 나타낸 것이다. 도 20의 (A)에서 가로 축은 휘도(cd/m2)를 나타내고, 세로 축은 파워 효율(lm/W)을 나타낸다. 도 20의 (B)는 발광 소자 5의 휘도-전류 효율 특성을 나타낸 것이다. 도 20의 (B)에서 가로 축은 휘도(cd/m2)를 나타내고, 세로 축은 전류 효율(cd/A)을 나타낸다. 또한, 각 발광 소자의 측정은 실온(온도가 25℃로 유지된 분위기하)에서 행해졌다.
게다가, 표 4는 1000cd/m2 부근에서의 발광 소자 5의 소자 특성을 나타낸 것이다.
[표 4]
실시예 2의 발광 소자의 소자 특성
Figure pat00007
도 21은 발광 소자 5에 2.5mA/cm2의 전류 밀도로 전류가 공급될 때의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다. 도 21에 나타낸 바와 같이, 발광 소자 5의 스펙트럼은 청색의 파장 영역 및 황색의 파장 영역에 피크를 갖기 때문에, 이들 2개의 발광 재료는 동시에 발광하는 것을 알았다.
본 실시예의 발광 소자 5는 실시예 1의 발광 소자 1~4와 제 1 발광층(513)의 형광 재료 및 제 2 발광층(514)의 인광 재료가 달랐다. 도 19의 (A) 및 (B) 및 도 20의 (A) 및 (B)에 나타내어진 결과에 의거하여, 발광 소자 5는 실시예 1의 발광 소자 1~4와 마찬가지로 고효율의 소자 특성을 가졌다는 것을 알았다. 발광 소자 5의 1000cd/m2 부근에서의 상관 색 온도는 2850K이었다. 그러므로, 조명 용도에도 사용될 수 있다.
본 실시예에 기재된 구조는 다른 실시형태 및 실시예에 기재된 구조 중 어느 것과 적절히 조합하여 사용될 수 있다.
(실시예 3)
본 실시예에서는 본 발명의 일 형태의 발광 소자의 제작예에 대하여 설명하겠다. 도 15의 (B)는 본 실시예에서 제작되는 발광 소자(발광 소자 6)의 단면 모식도이고, 표 5는 소자의 자세한 구조를 나타내고, 여기서 사용된 화합물의 구조 및 명칭을 아래에 제시한다. 또한, 아래에서는, 실시예 1에 기재된 발광 소자 1~4에 사용된 화합물의 구조 및 명칭은 나타내지 않았다.
[화학식 4]
Figure pat00008
[표 5]
실시예 3의 발광 소자의 구조
Figure pat00009
<3-1. 발광 소자 6의 제작>
발광 소자 1과 마찬가지로 제 1 전극(501) 위에 DBT3P-II 및 산화몰리브데넘(MoO3)을 DBT3P-II: MoO3=2:1의 중량 비율로 막 두께가 20nm가 되도록 동시 증착에 의하여 퇴적됨으로써, 정공 주입층(511)이 형성되었다.
정공 주입층(511) 위에 PCPPn이 막 두께가 20nm가 되도록 증착에 의하여 퇴적됨으로써, 정공 수송층(512)이 형성되었다.
정공 수송층(512) 위에 cgDBCzPA 및 1,6mMemFLPAPrn이 cgDBCzPA: 1,6mMemFLPAPrn=1:0.03의 중량 비율로 막 두께가 5nm가 되도록 동시 증착에 의하여 퇴적됨으로써 제 1 발광층(513)이 형성되었다.
제 1 발광층(513) 위에 2mDBTBPDBq-II 및 PCBBiF가 2mDBTBPDBq-II: PCBBiF=0.6:0.4의 중량 비율로 막 두께가 2nm가 되도록 동시 증착에 의하여 퇴적됨으로써 분리층(520)이 형성되었다.
분리층(520) 위에 2mDBTBPDBq-II, PCBBiF, 및 (아세틸아세토나토)비스[5-메틸-6-(2-메틸페닐)-4-페닐피리미디나토]이리듐(III)(별명: 비스{2-[5-메틸-6-(2-메틸페닐)-4-피리미딘일-κN3]페닐-κC}(2,4-펜탄다이오나토-κ2 O,O')이리듐(III))(Ir(mpmppm)2(acac))이 2mDBTBPDBq-II: PCBBiF: Ir(mpmppm)2(acac)=0.8:0.2:0.05의 중량 비율로 막 두께가 20nm가 되도록 동시 증착에 의하여 퇴적됨으로써 제 2 발광층(514)이 형성되었다. 또한, 제 2 발광층(514)에서 2mDBTBPDBq-II가 제 1 유기 화합물(호스트 재료)이고, PCBBiF가 제 2 유기 화합물(어시스트 재료)이고, Ir(mpmppm)2(acac)이 인광 재료(게스트 재료)이었다.
제 2 발광층(514) 위에 2mDBTBPDBq-II 및 Bphen이 각각 막 두께가 10nm 및 15nm가 되도록 증착에 의하여 순차적으로 퇴적됨으로써, 전자 수송층(515(1) 및 515(2))이 형성되었다. 전자 수송층(515(1) 및 515(2)) 위에 플루오린화리튬이 막 두께가 1nm가 되도록 증착에 의하여 퇴적됨으로써, 전자 주입층(516)이 형성되었다. 더욱이 알루미늄이 막 두께가 200nm가 되도록 증착에 의하여 퇴적됨으로써 제 2 전극(502)이 형성되었다.
모든 증착 공정에서 저항 가열을 사용한 증착법이 채용되었다는 것을 유의하여야 한다.
다음에, 질소 분위기를 함유한 글로브 박스 내에서 실재를 사용하여 밀봉 유리 기판이 유리 기판에 고정되어 발광 소자가 밀봉되었다. 이런 식으로 발광 소자 6을 얻었다. 밀봉 방법으로서 발광 소자 1에 사용된 방법과 같은 방법을 사용하였다.
<3-2. 발광 소자 6의 특성>
도 22의 (A)는 발광 소자 6의 전류 밀도-휘도 특성을 나타낸 것이다. 도 22의 (A)에서 가로 축은 전류 밀도(mA/cm2)를 나타내고, 세로 축은 휘도(cd/m2)를 나타낸다. 도 22의 (B)는 발광 소자 6의 전압-휘도 특성을 나타낸 것이다. 도 22의 (B)에서 가로 축은 전압(V)을 나타내고, 세로 축은 휘도(cd/m2)를 나타낸다. 도 23의 (A)는 발광 소자 6의 휘도-파워 효율 특성을 나타낸 것이다. 도 23의 (A)에서 가로 축은 휘도(cd/m2)를 나타내고, 세로 축은 파워 효율(lm/W)을 나타낸다. 도 23의 (B)는 발광 소자 6의 휘도-전류 효율 특성을 나타낸 것이다. 도 23의 (B)에서 가로 축은 휘도(cd/m2)를 나타내고, 세로 축은 전류 효율(cd/A)을 나타낸다. 또한, 각 발광 소자의 측정은 실온(온도가 25℃로 유지된 분위기하)에서 행해졌다.
게다가, 표 6은 1000cd/m2 부근에서의 발광 소자 6의 소자 특성을 나타낸 것이다.
[표 6]
실시예 3의 발광 소자의 소자 특성
Figure pat00010
도 24는 발광 소자 6에 2.5mA/cm2의 전류 밀도로 전류가 공급될 때의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다. 도 24에 나타낸 바와 같이, 발광 소자 6의 스펙트럼은 청색의 파장 영역 및 황색의 파장 영역에 피크를 갖기 때문에, 이들 2개의 발광 재료는 동시에 발광하는 것을 알았다.
본 실시예의 발광 소자 6은 실시예 1의 발광 소자 1~4와 제 2 발광층(514)의 인광 재료가 다르다. 도 22의 (A) 및 (B) 및 도 23의 (A) 및 (B)에 나타내어진 결과에 의거하여, 발광 소자 6은 실시예 1의 발광 소자 1~4와 마찬가지로 고효율의 소자 특성을 갖는 것을 알았다. 발광 소자 6의 1000cd/m2 부근에서의 상관 색 온도는 3090K이었다. 그러므로, 조명 용도에도 사용될 수 있다.
본 실시예에 기재된 구조는 다른 실시형태 및 실시예에 기재된 구조 중 어느 것과 적절히 조합하여 사용될 수 있다.
(실시예 4)
본 실시예에서는 본 발명의 일 형태의 발광 소자의 제작예에 대하여 설명하겠다. 도 25는 본 실시예에서 제작되는 발광 소자(발광 소자 7~10)의 단면 모식도이고, 표 7은 소자의 자세한 구조를 나타낸다. 발광 소자 7~10에 사용된 화합물의 구조는 발광 소자 1~6에 사용된 화합물의 그것과 마찬가지이므로 그것의 설명은 생략하였다.
[표 7]
실시예 4의 발광 소자의 구조
Figure pat00011
<4-1. 발광 소자 7~10의 제작>
유리 기판(500) 위에 제 1 전극(501(1))으로서 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 및 란타넘(La)의 합금막(Al-Ni-La)이 스퍼터링법에 의하여 막 두께가 200nm가 되도록 형성되었다. 다음에, 제 1 전극(501(2))으로서 타이타늄(Ti)막이 스퍼터링법에 의하여 막 두께가 6nm가 되도록 형성되고, 300°C로 1시간 동안 가열되어 산화타이타늄을 포함한 막이 형성되었다. 다음에, 제 1 전극(501(3))으로서 산화실리콘을 함유한 인듐주석산화물막(ITSO)이 스퍼터링법에 의하여 형성되었다. 또한, 제 1 전극(501(1), 501(2), 및 501(3))이 제 1 전극(501)을 형성하고, 제 1 전극(501)의 전극 면적은 2mm×2mm이었다.
발광 소자 7, 8, 및 10 각각의 제 1 전극(501(3))의 막 두께는 75nm이었고, 발광 소자 9의 제 1 전극(501(3))의 막 두께는 40nm이었다.
다음에, 제 1 전극(501(3)) 위에 DBT3P-II 및 산화몰리브데넘(MoO3)이 DBT3P-II: MoO3=2:1의 중량 비율로 동시 증착에 의하여 퇴적됨으로써 정공 주입층(511)이 형성되었다.
발광 소자 7, 발광 소자 8, 발광 소자 9, 발광 소자 10의 정공 주입층(511)의 막 두께는 각각 87.5nm, 57.5nm, 50nm, 및 65nm이었다.
다음에, 정공 주입층(511) 위에 PCPPn이 막 두께가 20nm가 되도록 증착에 의하여 퇴적됨으로써 정공 수송층(512)이 형성되었다.
정공 수송층(512) 위에 cgDBCzPA 및 1,6mMemFLPAPrn이 cgDBCzPA: 1,6mMemFLPAPrn=1:0.02의 중량 비율로 막 두께가 10nm가 되도록 동시 증착에 의하여 퇴적됨으로써 제 1 발광층(513)이 형성되었다.
제 1 발광층(513) 위에 2mDBTBPDBq-II 및 PCBBiF가 2mDBTBPDBq-II: PCBBiF=0.2:0.3의 중량 비율로 막 두께가 2nm가 되도록 동시 증착에 의하여 퇴적됨으로써 분리층(520)이 형성되었다.
분리층(520) 위에 2mDBTBPDBq-II, PCBBiF, 및 Ir(mpmppm)2(acac)이 2mDBTBPDBq-II: PCBBiF: Ir(mpmppm)2(acac)=0.8:0.2:0.06의 중량 비율로 막 두께가 20nm가 되도록 동시 증착에 의하여 퇴적됨으로써 제 2 발광층(514)이 형성되었다.
제 2 발광층(514) 위에 2mDBTBPDBq-II 및 Bphen이 각각 막 두께가 15nm 및 20nm가 되도록 증착에 의하여 순차적으로 퇴적됨으로써, 전자 수송층(515(1) 및 515(2))이 형성되었다. 전자 수송층(515(1) 및 515(2)) 위에 플루오린화리튬이 막 두께가 1nm가 되도록 증착에 의하여 퇴적됨으로써, 전자 주입층(516)이 형성되었다.
전자 주입층(516) 위에 은(Ag) 및 마그네슘(Mg)의 합금이 Ag: Mg=0.5: 0.05의 최적비로 막 두께가 15nm가 되도록 동시 증착에 의하여 퇴적함으로써 제 2 전극(502(1))이 형성되었다.
다음에, 제 2 전극(502(1)) 위에 ITO막이 스퍼터링법에 의하여 막 두께가 70nm가 되도록 형성되었다.
표 7에 나타낸 바와 같이, 발광 소자 7, 8, 9, 및 10에서 밀봉 기판(550) 위의 착색층(552)으로서 각각 막 두께가 2.36μm인 적색(R)의 컬러 필터, 막 두께가 1.29μm인 녹색(G)의 컬러 필터, 막 두께가 0.78μm인 청색(B)의 컬러 필터, 및 막 두께가 0.80μm인 황색(Y)의 컬러 필터가 형성되었다.
상술한 바와 같이 형성된 각 발광 소자 7~10 및 상술한 바와 같이 형성된 대응하는 밀봉 기판은 대기에 노출되지 않도록 질소 분위기를 함유한 글로브 박스 내에서 접합되어 밀봉되었다(실재가 소자의 주위에 도포되고, 365nm의 자외광이 6J/cm2로 조사되고, 그리고 80℃로 1시간 동안 가열 처리되었음).
모든 증착 공정에서 저항 가열을 사용한 증착법이 채용되었다는 것을 유의하여야 한다.
<4-2. 발광 소자 7~10의 특성>
도 26의 (A)는 발광 소자 7~10의 전류 밀도-휘도 특성을 나타낸 것이다. 도 26의 (A)에서 가로 축은 전류 밀도(mA/cm2)를 나타내고, 세로 축은 휘도(cd/m2)를 나타낸다. 도 26의 (B)는 발광 소자 7~10의 전압-휘도 특성을 나타낸 것이다. 도 26의 (B)에서 가로 축은 전압(V)을 나타내고, 세로 축은 휘도(cd/m2)를 나타낸다. 또한, 각 발광 소자의 측정은 실온(온도가 25℃로 유지된 분위기하)에서 행해졌다.
게다가, 표 8은 1000cd/m2 부근에서의 발광 소자 7~10의 소자 특성을 나타낸 것이다.
[표 8]
실시예 4의 발광 소자의 소자 특성
Figure pat00012
도 27은 발광 소자 7~10에 2.5mA/cm2의 전류 밀도로 전류가 공급될 때의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다. 도 27은 발광 소자 7의 스펙트럼이 적색의 파장 영역에 피크를 갖고, 발광 소자 8의 스펙트럼이 녹색의 파장 영역에 피크를 갖고, 발광 소자 9의 스펙트럼이 청색의 파장 영역에 피크를 갖고, 발광 소자 10의 스펙트럼이 황색의 파장 영역에 피크를 갖는 것을 나타낸다. 따라서, 발광 소자 7~10을 조합하여 사용하면 풀 컬러 표시가 얻어질 수 있다.
표 7에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에서 제작된 발광 소자 7~10은 각각 동일한 제 1 발광층(513) 및 동일한 제 2 발광층(514)을 포함한다. 도 26의 (A) 및 (B) 및 도 27에 나타낸 바와 같이, 발광 소자에서 제 1 발광층(513) 및 제 2 발광층(514)의 구조가 동일하여도, 서로 다른 발광 스펙트럼을 갖는 빛을 각각 발하는 발광 소자는 전류 효율이 높고 소자 특성이 뛰어나다.
본 실시예에 기재된 구조는 다른 실시형태 및 실시예에 기재된 구조 중 어느 것과 적절히 조합하여 사용될 수 있다.
(참고예)
실시예 1 및 실시예 2에서 사용된 Ir(ppm-dmp)2(acac)의 합성 방법에 대하여 설명하겠다. 합성 스킴은 아래에 나타낸다.
[화학식 5]
Figure pat00013
<1. 4-클로로-6-페닐피리미딘의 합성>
4,6-다이클로로피리미딘 5.0g, 페닐보론산 4.9g, 탄산소듐 7.1g, 비스(트라이페닐포스핀)팔라듐(II)다이클로라이드(Pd(PPh3)2Cl2) 0.34g, 아세토나이트릴 20mL, 및 물 20mL의 혼합물이 아르곤 기류 하에서 1시간 동안의 마이크로파(2.45GHz, 100W) 조사에 의하여 가열되어 환류되었다. 얻어진 혼합물이 다이클로로메네인으로 추출되고, 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(전개 용매: 다이클로로메테인)에 의하여 정제됨으로써, 4-클로로-6-페닐피리미딘 1.6g(수율: 23%, 연한 황색 고체)이 얻어졌다. 또한, 본 참고예에서의 마이크로파 조사에는 마이크로파 합성 장치(CEM사제 Discover)가 사용되었다.
<2. 4-페닐-6-(2,6-다이메틸페닐)피리미딘(Hppm-dmp)의 합성>
4-클로로-6-페닐피리미딘 1.6g, 2,6-다이메틸페닐보론산 1.5g, 탄산소듐 1.8g, Pd(PPh3)2Cl2 59mg, N,N-다이메틸폼아마이드 20mL, 및 물 20mL의 혼합물이 아르곤 기류 하에서 2시간 동안의 마이크로파(2.45GHz, 100W) 조사에 의하여 가열되어 환류되었다. 얻어진 혼합물이 다이클로로메테인으로 추출되고, 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(전개 용매: 1:5의 비율의 아세트산 에틸 및 헥세인)에 의하여 정제됨으로써, Hppm-dmp 0.50g(수율: 23%, 연한 황색 유상물(oily substance))이 얻어졌다.
<3. 다이-μ-클로로-테트라키스{2-[6-(2,6-다이메틸페닐)-4-피리미딘일-κN3]페닐-κC}다이이리듐(III)([Ir(ppm-dmp)2Cl]2)의 합성>
Hppm-dmp 1.0g, 염화이리듐(III) 수화물 0.57g, 2-에톡시에탄올 20mL, 및 물 20mL의 혼합물이 아르곤 기류 하에서 3시간 동안의 마이크로파(2.45GHz, 100W) 조사에 의하여 가열되어 환류되었다. 얻어진 혼합물이 여과되고, 결과적으로 생긴 고체가 메탄올을 사용하여 세정됨으로써, [Ir(ppm-dmp)2Cl]2 1.1g이 얻어졌다(수율: 74%, 주황색 고체).
<4.Ir(ppm-dmp)2(acac)의 합성>
[Ir(ppm-dmp)2Cl]2 1.1g, 탄산소듐 0.77g, 아세틸아세톤(Hacac) 0.23g, 및 2-에톡시에탄올 30mL의 혼합물이 아르곤 기류 하에서 2시간 동안의 마이크로파(2.45GHz, 120W) 조사에 의하여 가열되어 환류되었다. 얻어진 혼합물이 여과되고 불용성 물질이 메탄올을 사용하여 세정되었다. 얻어진 여과액이 농축되어 잔류물(residue)이 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(전개 용매: 1:5의 비율의 아세트산 에틸 및 헥세인)에 의하여 정제되고, 얻어진 고체가 헥세인으로 재결정화됨으로써 Ir(ppm-dmp)2(acac)(수율: 59%, 주황색 분말 고체)이 얻어졌다. 얻어진 주황색 분말 고체 0.21g이 트레인 서블리메이션법(train sublimation method)에 의하여 정제됨으로써, 목적의 주황색 고체가 수율 48%로 회수되었다. 서블리메이션에 의한 정제의 조건은 다음과 같다: 압력 2.7Pa, 아르곤 가스 유량 5.0mL/min, 가열 온도 240℃. 얻어진 Ir(ppm-dmp)2(acac)의 1H-NMR(핵자기 공명) 스펙트럼 데이터를 아래에 나타낸다.
1H-NMR.δ(CDCl3): 1.85(s, 6H), 2.26(s, 12H), 5.35(s, 1H), 6.46-6.48(dd, 2H), 6.83-6.90(dm, 4H), 7.20-7.22(d, 4H), 7.29-7.32(t, 2H), 7.63-7.65(dd, 2H), 7.72(ds, 2H), 9.24(ds, 2H).
(실시예 5)
본 실시예에서는 제 2 발광층을 포함하지 않고 본 발명의 일 형태의 발광 소자의 제 1 발광층을 포함하는 발광 소자 11의 제작예, 및 제 1 발광층을 포함하지 않고 본 발명의 일 형태의 발광 소자의 제 2 발광층을 포함하는 발광 소자 12의 형성예에 대하여 설명한다. 본 실시예에서 사용된 화합물인 N,N'-(피렌-1,6-다이일)비스[(6,N-다이페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란)-8-아민](약칭: 1,6BnfAPrn-03)의 구조를 아래에 제시한다. 상술한 실시예의 발광 소자에 사용된 화합물의 구조 및 명칭은 아래에 제시하지 않았다.
[화학식 6]
Figure pat00014
<5-1. 발광 소자 11 및 발광 소자 12의 제작>
실시예 1에 기재된 발광 소자 1과 마찬가지로, 발광 소자 11은 제 1 전극(501) 위에 정공 주입층(511), 정공 수송층(512), 및 제 1 발광층(513)이 적층된 구조를 갖지만, 제 2 발광층(514)이 형성되지 않고, 제 1 발광층(513) 위에 전자 수송층(515(1) 및 512(2)), 전자 주입층(516), 및 제 2 전극(502)이 순차적으로 적층된다. 실시예 1에 기재된 발광 소자 1과 마찬가지로, 발광 소자 12는 제 1 전극(501) 위에 정공 주입층(511) 및 정공 수송층(512)이 적층된 구조를 갖지만, 제 1 발광층(513)이 형성되지 않고, 정공 수송층(512) 위에 제 2 발광층(514), 전자 수송층(515(1) 및 515(2)), 전자 주입층(516), 및 제 2 전극(502)이 순차적으로 적층된다.
따라서, 발광 소자의 구체적인 제작 방법에 대하여 실시예 1이 참조된다. 표 9는 본 실시예에서 제작되는 발광 소자(발광 소자 11 및 12)의 구체적인 소자 구조를 나타낸 것이다.
[표 9]
실시예 5의 발광 소자의 구조
Figure pat00015
<5-2. 발광 소자 11 및 12의 특성>
도 28은 발광 소자 11의 휘도-외부 양자 효율 특성을 나타낸 것이다. 도 31은 발광 소자 12의 휘도-외부 양자 효율 특성을 나타낸 것이다. 도 28 및 도 31 각각에서 가로 축은 휘도(cd/m2)를 나타내고, 세로 축은 외부 양자 효율(％)을 나타낸다. 또한, 각 발광 소자의 측정은 실온(온도가 25℃로 유지된 분위기하)에서 행해졌다.
게다가, 표 10은 1000cd/m2 부근에서의 발광 소자 11 및 12의 소자 특성을 나타낸 것이다.
[표 10]
실시예 5의 발광 소자의 소자 특성
Figure pat00016
도 29는 발광 소자 11에 2.5mA/cm2의 전류 밀도로 전류가 공급될 때의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다. 도 32는 발광 소자 12에 2.5mA/cm2의 전류 밀도로 전류가 공급될 때의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다. 도 29 및 도 32 각각에서 가로 축은 파장(nm)을 나타내고, 세로 축은 발광 강도(임의 단위)를 나타낸다. 도 29에 나타낸 바와 같이, 발광 소자 11의 발광 스펙트럼은 청색의 파장 영역에 피크를 갖고, 이것은 제 1 발광층(513)에 포함된 발광 재료로부터 발광이 얻어진 것을 시사한다. 도 32에 나타낸 바와 같이, 발광 소자 12의 발광 스펙트럼은 황색의 파장 영역에 피크를 갖고, 이것은 제 2 발광층(514)에 포함된 발광 재료로부터 발광이 얻어진 것을 시사한다.
발광 소자 11 및 12에 신뢰성 시험을 행하였다. 도 30은 발광 소자 11의 시험 결과를 나타내고, 도 33은 발광 소자 12의 시험 결과를 나타낸 것이다. 도 30 및 도 33 각각에서 세로 축은 초기 휘도가 100%인 것을 전제로 한 정규화 휘도(%)를 나타내고, 가로 축은 발광 소자의 구동 시간(h)을 나타낸다. 또한, 신뢰성 시험에서 발광 소자 11 및 발광 소자 12 각각은 초기 휘도가 5000cd/m2로 설정되고 전류 밀도가 일정한 조건하에서 구동되었다. 결과적으로, 발광 소자 11은 130시간 지날 때까지 초기 휘도의 대략 90%를 유지하고, 발광 소자 12는 1300시간 지날 때까지 초기 휘도의 대략 90%를 유지하였다.
본 실시예에 기재된 구조는 다른 실시형태 및 실시예에 기재된 구조 중 어느 것과 적절히 조합하여 사용될 수 있다.
(참고예)
본 참고예에서는 실시예에서 사용된 유기 화합물인 N,N'-(피렌-1,6-다이일)비스[(6,N-다이페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란)-8-아민](약칭: 1,6BnfAPrn-03)의 합성 방법에 대하여 설명한다. 또한, 1,6BnfAPrn-03의 구조를 아래에 나타낸다.
[화학식 7]
Figure pat00017
<단계 1: 6-아이오도벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란의 합성>
500mL 3구 플라스크에 8.5g(39mmol)의 벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란이 넣어지고, 플라스크 내의 공기가 질소로 치환되었다. 그리고, 거기에 195mL의 테트라하이드로퓨란(THF)이 첨가되었다. 이 용액이 -75℃까지 냉각되었다. 그리고, 이 용액에 25mL(40mmol)의 n-뷰틸리튬(1.59mol/L n-헥세인 용액)이 적하되었다. 적하 후, 결과적으로 생긴 용액이 실온에서 1시간 동안 교반되었다.
소정 시간 후, 결과적으로 생긴 용액이 -75℃까지 냉각되었다. 그리고, 이 용액에 10g(40mmol)의 아이오딘이 40mL의 THF에 용해된 용액이 적하되었다. 적하 후, 결과적으로 생긴 용액의 온도를 실온으로 되돌리면서 이 용액이 17시간 동안 교반되었다. 소정 시간 후, 싸이오황산소듐의 수용액이 혼합물에 첨가되고, 결과적으로 생긴 혼합물이 1시간 동안 교반되었다. 그리고, 혼합물의 유기층이 물로 세정되고 황산 마그네슘을 사용하여 건조되었다. 건조 후, 이 혼합물이 중력 여과되어 용액이 얻어졌다. 결과적으로 생긴 용액이 셀라이트(Wako Pure Chemical Industries, Ltd.,제 카탈로그 번호: 531-16855) 및 플로리실(Wako Pure Chemical Industries, Ltd.,제 카탈로그 번호: 540-00135)을 통하여 흡인 여과되어 여과액이 얻어졌다. 결과적으로 생긴 여과액을 농축하여 고체가 얻어졌다. 결과적으로 생긴 고체가 톨루엔으로 재결정화되어 목적 물질인 백색 분말 6.0g(18mmol)이 수율 45%로 얻어졌다. 단계 1의 합성 스킴을 아래에 나타낸다.
[화학식 8]
Figure pat00018
<단계 2: 6-페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란의 합성>
200mL 3구 플라스크에 6.0g(18mmol)의 6-아이오도벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란, 2.4g(19mmol)의 페닐보론산, 70mL의 톨루엔, 20mL의 에탄올, 및 22mL의 탄산 포타슘의 수용액(2.0mol/L)이 넣어졌다. 압력이 낮추어지면서 교반됨으로써 혼합물이 탈기되었다. 탈기 후, 플라스크 내의 공기가 질소로 치환되고 나서 혼합물에 480mg(0.42mmol)의 테트라키스(트라이페닐포스핀)팔라듐(0)이 첨가되었다. 결과적으로 생긴 혼합물이 질소 기류 하에서 12시간 동안 90℃에서 교반되었다.
소정 시간이 경과한 후, 이 혼합물에 물이 첨가되고, 용액이 수성층 및 유기층으로 분리되었다. 톨루엔을 사용하여 상기 수성층으로부터 추출된 추출액과 유기층이 혼합되고, 이 혼합물이 물로 세정되고 나서 황산마그네슘을 사용하여 건조되었다. 이 혼합물이 중력 여과되어 여과액이 얻어졌다. 결과적으로 생긴 여과액이 농축되어 고체가 얻어졌고, 결과적으로 생긴 고체가 톨루엔에 용해되었다. 결과적으로 생긴 용액이 셀라이트(Wako Pure Chemical Industries, Ltd.,제 카탈로그 번호: 531-16855), 플로리실(Wako Pure Chemical Industries, Ltd.,제 카탈로그 번호: 540-00135), 및 알루미나를 통하여 흡인 여과되어 여과액이 얻어졌다. 결과적으로 생긴 여과액이 농축되어 고체가 얻어졌다. 결과적으로 생긴 고체가 톨루엔으로 재결정화되어 목적 물질인 백색 고체 4.9g(17mmol)이 수율 93%로 얻어졌다. 단계 2의 합성 스킴을 아래에 나타낸다.
[화학식 9]
Figure pat00019
<단계 3: 8-아이오도-6-페닐벤조[b]나프토[1,2,d]퓨란의 합성>
300mL 3구 플라스크에 4.9g(17mmol)의 6-페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란이 넣어지고, 플라스크 내의 공기가 질소로 치환되었다. 그리고, 거기에 87mL의 THF가 첨가되었다. 결과적으로 생긴 용액이 -75℃까지 냉각되었다. 그리고, 이 용액에 11mL(18mmol)의 n-뷰틸 리튬(1.59mol/L n-헥세인 용액)이 적하되었다. 적하 후, 결과적으로 생긴 용액이 실온에서 1시간 동안 교반되었다. 소정 시간 후, 결과적으로 생긴 용액이 -75℃까지 냉각되었다. 그리고, 결과적으로 생긴 용액에 4.6g(18mmol)의 아이오딘이 18mL의 THF에 용해된 용액을 적하하였다.
결과적으로 생긴 용액의 온도를 실온으로 되돌리면서 이 용액이 17시간 동안 교반하였다. 소정 시간 후, 싸이오황산소듐의 수용액이 혼합물에 첨가되고, 결과적으로 생긴 혼합물이 1시간 동안 교반되었다. 그리고, 혼합물의 유기층이 물로 세정되고 황산 마그네슘을 사용하여 건조되었다. 이 혼합물이 자연 여과되어 용과액이 얻어졌다. 결과적으로 생긴 용과액이 셀라이트(Wako Pure Chemical Industries, Ltd.,제 카탈로그 번호: 531-16855), 플로리실(Wako Pure Chemical Industries, Ltd.,제 카탈로그 번호: 540-00135), 및 알루미나를 통하여 흡인 여과되어 여과액이 얻어졌다. 결과적으로 생긴 여과액을 농축하여 고체가 얻어졌다. 결과적으로 생긴 고체가 톨루엔으로 재결정화되어 목적 물질인 백색 고체 3.7g(8.8mmol)이 수율 53%로 얻어졌다. 단계 3의 합성 스킴을 아래에 나타낸다.
[화학식 10]
Figure pat00020
<단계 4: 1,6BnfAPrn-03의 합성>
100mL 3구 플라스크에 0.71g(2.0mmol)의 1,6-다이브로모피렌, 1.0g(10.4mmol)의 소듐-tert-뷰톡사이드, 10mL의 톨루엔, 0.36mL(4.0mmol)의 아닐린, 및 0.3mL의 트라이(tert-뷰틸)포스핀(10wt% 헥세인 용액)이 넣어지고, 플라스크 내의 공기가 질소로 치환되었다. 이 혼합물에 50mg(85μmol)의 비스(다이벤질리덴아세톤)팔라듐(0)이 첨가되고, 결과적으로 생긴 혼합물이 80℃에서 2시간 동안 교반되었다.
소정 시간 후, 결과적으로 생긴 혼합물에 1.7g(4.0mmol)의 8-아이오도-6-페닐벤조[b]나프토[1,2,d]퓨란, 180mg(0.44mmol)의 2-다이사이클로헥실포스피노-2',6'-다이메톡시바이페닐(약칭: S-Phos), 및 50mg(85μmol)의 비스(다이벤질리덴아세톤)팔라듐(0)이 첨가되고, 결과적으로 생긴 혼합물이 100℃에서 15시간 동안 교반되었다. 소정 시간 후, 결과적으로 생긴 혼합물이 셀라이트(Wako Pure Chemical Industries, Ltd.,제 카탈로그 번호: 531-16855)를 통하여 여과되어 여과액이 얻어졌다. 얻어진 여과액이 농축되어 고체가 얻어졌다. 결과적으로 생긴 고체가 에탄올을 사용하여 세정되고, 톨루엔으로 재결정화되어 목적 물질인 황색 고체 1.38g(1.4mmol)이 수율 71%로 얻어졌다.
트레인 서블리메이션법에 의하여, 결과적으로 생긴 황색 고체 1.37mg(1.4mmol)이 승화에 의하여 정제되었다. 서블리메이션에 의한 정제는 아르곤 유량 10mL/min, 2.3Pa의 압력하에서 황색 고체를 370℃에서 가열하여 행해졌다. 서블리메이션에 의한 정제의 결과, 황색 고체 0.68g(0.70mmol)이 수율 50%로 얻어졌다. 단계 4의 합성 스킴을 아래에 나타낸다.
[화학식 11]
Figure pat00021
단계 4에서 얻어진 황색 고체의 핵자기 공명 분광법(1H-NMR)에 의한 분석 결과를 아래에 기재한다. 이 결과는 1,6BnfAPrn-03이 얻어진 것을 나타낸다.
1H NMR(다이클로로메테인-d2, 500MHz):δ=6.88(t, J=7.7Hz, 4H), 7.03-7.06(m, 6H), 7.11(t, J=7.5Hz, 2H), 7.13(d, J=8.0Hz, 2H), 7.28-7.32(m, 8H), 7.37(t, J=8.0Hz, 2H), 7.59(t, J=7.2Hz, 2H), 7.75(t, J=7.7Hz, 2H), 7.84(d, J=9.0Hz, 2H), 7.88(d, J=8.0Hz, 2H), 8.01(s, 2H), 8.07(d, J=8.0Hz, 4H), 8.14(d, J=9.0Hz, 2H), 8.21(d, J=8.0Hz, 2H), 8.69(d, J=8.5Hz, 2H).
100: 발광 소자, 101: 전극, 102: 전극, 111: 정공 주입층, 112: 정공 수송층, 113: 발광층, 114: 발광층, 115: 전자 수송층, 116: 전자 주입층, 120: 분리층, 130: EL층, 131: 발광 유닛, 132: 발광 유닛, 133: 전하 발생층, 140: 발광 소자, 150: 발광 소자, 160: 발광 소자, 170: 발광 소자, 500: 유리 기판, 501: 전극, 502: 전극, 511: 정공 주입층, 512: 정공 수송층, 513: 발광층, 514: 발광층, 515(1): 전자 수송층, 515(2): 전자 수송층, 516: 전자 주입층, 520: 분리층, 550: 밀봉 기판, 552: 착색층, 600: 발광 장치, 601: 소스선 구동 회로부, 602: 화소부, 603: 게이트선 구동 회로부, 604: 밀봉 기판, 605: 실재, 607: 영역, 608: 배선, 609: FPC, 610: 소자 기판, 611: FET, 612: FET, 613: 전극, 614: 절연물, 616: EL층, 617: 전극, 618: 발광 소자, 623: FET, 624: FET, 801: 화소 회로, 802: 화소부, 804: 구동 회로부, 804a: 게이트 드라이버, 804b: 소스 드라이버, 806: 보호 회로, 807: 단자부, 852: 트랜지스터, 854: 트랜지스터, 862: 용량 소자, 872: 발광 소자, 1001: 기판, 1002: 하지 절연막, 1003: 게이트 절연막, 1006: 게이트 전극, 1007: 게이트 전극, 1008: 게이트 전극, 1020: 층간 절연막, 1021: 층간 절연막, 1022: 전극, 1024B: 전극, 1024G: 전극, 1024R: 전극, 1024Y: 전극, 1025: 격벽, 1026: 전극, 1028: EL층, 1031: 밀봉 기판, 1032: 실재, 1033: 기재, 1034B: 착색층, 1034G: 착색층, 1034R: 착색층, 1034Y: 착색층, 1035: 흑색층, 1036: 오버 코트층, 1037: 층간 절연막, 1040: 화소부, 1041: 구동 회로부, 1042: 주변부, 8000: 표시 모듈, 8001: 상부 커버, 8002: 하부 커버, 8003: FPC, 8004: 터치 패널, 8005: FPC, 8006: 표시 패널, 8009: 프레임, 8010: 프린트 기판, 8011: 배터리, 8501: 조명 장치, 8502: 조명 장치, 8503: 조명 장치, 8504: 조명 장치, 9000: 하우징, 9001: 표시부, 9003: 스피커, 9005: 조작 키, 9006: 접속 단자, 9007: 센서, 9008: 마이크로폰, 9050: 조작 버튼, 9051: 정보, 9052: 정보, 9053: 정보, 9054: 정보, 9055: 힌지, 9100: 휴대 정보 단말기, 9101: 휴대 정보 단말기, 9102: 휴대 정보 단말기, 9200: 휴대 정보 단말기, 9201: 휴대 정보 단말기.
본 출원은 2014년 5월 30일에 일본 특허청에 출원된 일련 번호 2014-112448의 일본 특허 출원 및 2014년 11월 28일에 일본 특허청에 출원된 일련 번호 2014-241137의 일본 특허 출원에 기초하고, 본 명세서에 그 전문이 참조로 통합된다.

Claims (3)

  1. 발광 장치로서,
    제 1 트랜지스터 내지 제 4 트랜지스터;
    상기 제 1 트랜지스터 내지 상기 제 4 트랜지스터 위의 제 1 절연막;
    상기 제 1 절연막 위의 적색의 컬러 필터, 녹색의 컬러 필터, 및 청색의 컬러 필터;
    상기 적색의 컬러 필터, 상기 녹색의 컬러 필터, 및 상기 청색의 컬러 필터 위의 제 2 절연막;
    상기 제 1 트랜지스터에 전기적으로 접속된 제 1 발광 소자;
    상기 제 2 트랜지스터에 전기적으로 접속된 제 2 발광 소자;
    상기 제 3 트랜지스터에 전기적으로 접속된 제 3 발광 소자; 및
    상기 제 4 트랜지스터에 전기적으로 접속된 제 4 발광 소자를 갖고,
    상기 제 1 트랜지스터 내지 상기 제 4 트랜지스터는 각각 산화물 반도체를 갖고,
    상기 제 1 발광 소자 내지 상기 제 4 발광 소자는 각각 제 1 양극 내지 제 4 양극을 갖고, 또한 상기 제 1 양극 내지 상기 제 4 양극 위의 제 1 발광층, 상기 제 1 발광층 위의 제 2 발광층, 및 상기 제 2 발광층 위의 음극을 갖고,
    상기 제 1 발광 소자 내지 상기 제 4 발광 소자는 상기 제 1 발광층과, 각각의 상기 제 1 양극 내지 상기 제 4 양극 사이에, 발광층을 갖지 않고,
    상기 제 1 발광층, 상기 제 2 발광층, 및 상기 음극은 상기 제 1 발광 소자 내지 상기 제 4 발광 소자에 공통적으로 제공되고,
    상기 제 1 발광층은 상기 제 2 발광층과 이격하여 위치하고,
    상기 제 1 발광층은 형광 재료와 호스트 재료를 갖고,
    상기 제 2 발광층은 인광 재료, 제 1 유기 화합물, 및 제 2 유기 화합물을 갖고,
    상기 형광 재료의 발광 스펙트럼은 420 nm 이상 480 nm 이하의 파장 영역에 스펙트럼 성분을 갖고,
    상기 인광 재료의 발광 스펙트럼은 황색의 파장 영역과 녹색의 파장 영역에 스펙트럼 성분을 갖고,
    상기 호스트 재료의 삼중항 여기 상태의 가장 낮은 준위는 상기 제 1 유기 화합물의 삼중항 여기 상태의 가장 낮은 준위보다 작고,
    상기 제 1 유기 화합물과 상기 제 2 유기 화합물은 들뜬 복합체 (exciplex)를 형성할 수 있는 조합이고,
    상기 들뜬 복합체의 발광 스펙트럼의 피크는 상기 인광 재료의 흡수 스펙트럼에서 가장 장파장 측의 흡수대와 중첩되고,
    상기 제 2 발광층으로부터는 상기 인광 재료에서 유래하는 발광이 얻어지고,
    상기 제 1 양극의 아래쪽에는 상기 제 1 양극과 중첩되는 상기 적색의 컬러 필터가 제공되고,
    상기 제 2 양극의 아래쪽에는 상기 제 2 양극과 중첩되는 상기 녹색의 컬러 필터가 제공되고,
    상기 제 3 양극의 아래쪽에는 상기 제 3 양극과 중첩되는 상기 청색의 컬러 필터가 제공되고,
    상기 제 4 양극의 아래쪽에는 컬러 필터가 제공되지 않는, 발광 장치.
  2. 발광 장치로서,
    제 1 트랜지스터 내지 제 4 트랜지스터;
    상기 제 1 트랜지스터 내지 상기 제 4 트랜지스터 위의 제 1 절연막;
    상기 제 1 절연막 위의 적색의 컬러 필터, 녹색의 컬러 필터, 및 청색의 컬러 필터;
    상기 적색의 컬러 필터, 상기 녹색의 컬러 필터, 및 상기 청색의 컬러 필터 위의 제 2 절연막;
    상기 제 1 트랜지스터에 전기적으로 접속된 제 1 발광 소자;
    상기 제 2 트랜지스터에 전기적으로 접속된 제 2 발광 소자;
    상기 제 3 트랜지스터에 전기적으로 접속된 제 3 발광 소자;
    상기 제 4 트랜지스터에 전기적으로 접속된 제 4 발광 소자를 갖고,
    상기 제 1 트랜지스터 내지 상기 제 4 트랜지스터는 각각 산화물 반도체를 갖고,
    상기 제 1 발광 소자 내지 상기 제 4 발광 소자는 각각 제 1 양극 내지 제 4 양극을 갖고, 또한 상기 제 1 양극 내지 상기 제 4 양극 위의 제 1 발광층, 상기 제 1 발광층 위의 제 2 발광층, 및 상기 제 2 발광층 위의 음극을 갖고,
    상기 제 1 발광 소자 내지 상기 제 4 발광 소자는 상기 제 1 발광층과, 각각의 상기 제 1 양극 내지 상기 제 4 양극 사이에, 발광층을 갖지 않고,
    상기 제 1 발광층, 상기 제 2 발광층, 및 상기 음극은 상기 제 1 발광 소자 내지 상기 제 4 발광 소자에 공통적으로 제공되고,
    상기 제 1 발광층은 상기 제 2 발광층과 이격하여 위치하고,
    상기 제 1 발광층은 형광 재료와 호스트 재료를 갖고,
    상기 제 2 발광층은 인광 재료, 제 1 유기 화합물, 및 제 2 유기 화합물을 갖고,
    상기 형광 재료의 발광 스펙트럼은 420 nm 이상 480 nm 이하의 파장 영역에 스펙트럼 성분을 갖고,
    상기 인광 재료의 발광 스펙트럼은 황색의 파장 영역과 녹색의 파장 영역에 스펙트럼 성분을 갖고,
    상기 인광 재료의 발광 스펙트럼은 500 nm 이상 550 nm 미만에 스펙트럼 성분을 갖고,
    상기 호스트 재료의 삼중항 여기 상태의 가장 낮은 준위는 상기 제 1 유기 화합물의 삼중항 여기 상태의 가장 낮은 준위보다 작고,
    상기 제 1 유기 화합물과 상기 제 2 유기 화합물은 들뜬 복합체를 형성할 수 있는 조합이고,
    상기 들뜬 복합체의 발광 스펙트럼의 피크는 상기 인광 재료의 흡수 스펙트럼에서 가장 장파장 측의 흡수대와 중첩되고,
    상기 제 2 발광층으로부터는 상기 인광 재료에서 유래하는 발광이 얻어지고,
    상기 제 1 양극의 아래쪽에는 상기 제 1 양극과 중첩되는 상기 적색의 컬러 필터가 제공되고,
    상기 제 2 양극의 아래쪽에는 상기 제 2 양극과 중첩되는 상기 녹색의 컬러 필터가 제공되고,
    상기 제 3 양극의 아래쪽에는 상기 제 3 양극과 중첩되는 상기 청색의 컬러 필터가 제공되고,
    상기 제 4 양극의 아래쪽에는 컬러 필터가 제공되지 않는, 발광 장치.
  3. 발광 장치로서,
    제 1 트랜지스터 내지 제 4 트랜지스터;
    상기 제 1 트랜지스터 내지 상기 제 4 트랜지스터 위의 제 1 절연막;
    상기 제 1 절연막 위의 적색의 컬러 필터, 녹색의 컬러 필터, 및 청색의 컬러 필터;
    상기 적색의 컬러 필터, 상기 녹색의 컬러 필터, 및 상기 청색의 컬러 필터 위의 제 2 절연막;
    상기 제 1 트랜지스터에 전기적으로 접속된 제 1 발광 소자;
    상기 제 2 트랜지스터에 전기적으로 접속된 제 2 발광 소자;
    상기 제 3 트랜지스터에 전기적으로 접속된 제 3 발광 소자; 및
    상기 제 4 트랜지스터에 전기적으로 접속된 제 4 발광 소자를 갖고,
    상기 제 1 트랜지스터 내지 상기 제 4 트랜지스터는 각각 산화물 반도체를 갖고,
    상기 제 1 발광 소자 내지 상기 제 4 발광 소자는 각각 제 1 양극 내지 제 4 양극을 갖고, 또한 상기 제 1 양극 내지 상기 제 4 양극 위의 제 1 발광층, 상기 제 1 발광층 위의 제 2 발광층, 및 상기 제 2 발광층 위의 음극을 갖고,
    상기 제 1 발광 소자 내지 상기 제 4 발광 소자는 상기 제 1 발광층과, 각각의 상기 제 1 양극 내지 상기 제 4 양극 사이에, 발광층을 갖지 않고,
    상기 제 1 발광층, 상기 제 2 발광층, 및 상기 음극은 상기 제 1 발광 소자 내지 상기 제 4 발광 소자에 공통적으로 제공되고,
    상기 제 1 발광층은 상기 제 2 발광층과 이격하여 위치하고,
    상기 제 1 발광층은 형광 재료와 호스트 재료를 갖고,
    상기 제 2 발광층은 인광 재료, 제 1 유기 화합물, 및 제 2 유기 화합물을 갖고,
    상기 형광 재료의 발광 스펙트럼은 420 nm 이상 480 nm 이하의 파장 영역에 스펙트럼 성분을 갖고,
    상기 인광 재료의 발광 스펙트럼은 황색의 파장 영역과 녹색의 파장 영역에 스펙트럼 성분을 갖고,
    상기 인광 재료의 발광 스펙트럼은 600 nm 이상 740 nm 미만에 스펙트럼 성분을 갖고,
    상기 호스트 재료의 삼중항 여기 상태의 가장 낮은 준위는 상기 제 1 유기 화합물의 삼중항 여기 상태의 가장 낮은 준위보다 작고,
    상기 제 1 유기 화합물과 상기 제 2 유기 화합물은 들뜬 복합체를 형성할 수 있는 조합이고,
    상기 들뜬 복합체의 발광 스펙트럼의 피크는 상기 인광 재료의 흡수 스펙트럼에서 가장 장파장 측의 흡수대와 중첩되고,
    상기 제 2 발광층으로부터는 상기 인광 재료에서 유래하는 발광이 얻어지고,
    상기 제 1 양극의 아래쪽에는 상기 제 1 양극과 중첩되는 상기 적색의 컬러 필터가 제공되고,
    상기 제 2 양극의 아래쪽에는 상기 제 2 양극과 중첩되는 상기 녹색의 컬러 필터가 제공되고,
    상기 제 3 양극의 아래쪽에는 상기 제 3 양극과 중첩되는 상기 청색의 컬러 필터가 제공되고,
    상기 제 4 양극의 아래쪽에는 컬러 필터가 제공되지 않는, 발광 장치.
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