KR20210109566A - 발광 장치, 조명 장치, 표시 장치, 모듈, 및 전자 기기 - Google Patents
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Abstract
가시광 및 적외광을 발하는 기능과, 광 검출 기능을 가지는 표시 장치를 제공한다. 표시부에 제 1 발광 디바이스, 제 2 발광 디바이스, 및 수광 디바이스를 가지는 표시 장치이다. 제 1 발광 디바이스는 제 1 화소 전극, 제 1 광학 조정층, 제 1 발광층, 제 2 발광층, 및 공통 전극을 가진다. 제 2 발광 디바이스는 제 2 화소 전극, 제 2 광학 조정층, 제 1 발광층, 제 2 발광층, 및 공통 전극을 가진다. 수광 디바이스는 제 3 화소 전극, 활성층, 및 공통 전극을 가진다. 활성층은 유기 화합물을 가진다. 제 1 발광 디바이스는 제 1 발광층이 발하는 적외광을 사출한다. 제 2 발광 디바이스는 제 2 발광층이 발하는 가시광을 사출한다. 수광 디바이스는 가시광 및 적외광 중 적어도 일부를 흡수하는 기능을 가진다.
Description
본 발명의 일 형태는 발광 디바이스, 발광 장치, 발광 모듈, 전자 기기, 및 조명 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 형태는 표시 장치, 표시 모듈, 및 전자 기기에 관한 것이다. 본 발명의 일 형태는 수광 디바이스와 발광 디바이스를 가지는 표시 장치에 관한 것이다.
또한 본 발명의 일 형태는 상기 기술분야에 한정되지 않는다. 본 발명의 일 형태의 기술분야로서는, 반도체 장치, 표시 장치, 발광 장치, 축전 장치, 기억 장치, 전자 기기, 조명 장치, 입력 장치(예를 들어 터치 센서 등), 입출력 장치(예를 들어 터치 패널 등), 이들의 구동 방법, 또는 이들의 제조 방법을 일례로서 들 수 있다.
근년에 들어, 표시 장치는 다양한 용도로의 응용이 기대되고 있다. 예를 들어, 대형 표시 장치의 용도로서는, 가정용 텔레비전 장치(텔레비전 또는 텔레비전 수신기라고도 함), 디지털 사이니지(Digital Signage: 전자 간판), PID(Public Information Display) 등을 들 수 있다. 또한 휴대 정보 단말기로서, 터치 패널을 가지는 스마트폰이나 태블릿 단말기의 개발이 진행되고 있다.
표시 장치로서는, 예를 들어 발광 디바이스(발광 소자라고도 함)를 가지는 발광 장치가 개발되고 있다. 일렉트로루미네선스(Electroluminescence, 이하 EL이라고 기재함) 현상을 이용한 발광 디바이스(EL 디바이스, EL 소자라고도 기재함)는 박형 경량화가 용이하고, 입력 신호에 대한 고속 응답이 가능하고, 직류 저전압 전원을 사용한 구동이 가능하다는 등의 특징을 가지고, 표시 장치에 응용되어 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에 유기 EL 디바이스(유기 EL 소자라고도 함)가 적용된 가요성을 가지는 발광 장치가 개시(開示)되어 있다.
또한 개인 인증, 불량 해석, 의료 진단, 보안 관련 등 다양한 용도로 이미지 센서가 사용되고 있다. 이미지 센서는 용도에 따라, 사용되는 광원의 파장을 구분하여 사용한다. 이미지 센서에서는, 예를 들어 가시광, X선 등의 단파장의 광, 근적외광 등의 장파장의 광 등 다양한 파장의 광이 사용되고 있다.
발광 디바이스는 상술한 바와 같은 이미지 센서의 광원으로의 응용도 검토되고 있다.
본 발명의 일 형태는 가시광 및 적외광을 발하는 기능을 가지는 발광 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 편의성이 높은 발광 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 다기능 발광 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 신규 발광 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다.
본 발명의 일 형태는 광 검출 기능을 가지는 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 가시광 및 적외광을 발하는 기능과, 광 검출 기능을 가지는 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 편의성이 높은 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 다기능 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 신규 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다.
또한 이들 과제의 기재는 다른 과제의 존재를 방해하는 것은 아니다. 본 발명의 일 형태는 반드시 이들 과제 모두를 해결할 필요는 없는 것으로 한다. 명세서, 도면, 청구항의 기재로부터 이들 외의 과제를 추출할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 발광 장치는 제 1 발광 디바이스와 제 2 발광 디바이스를 가진다. 제 1 발광 디바이스는 제 1 화소 전극, 제 1 광학 조정층, 제 1 발광층, 제 2 발광층, 및 공통 전극을 가진다. 제 2 발광 디바이스는 제 2 화소 전극, 제 2 광학 조정층, 제 1 발광층, 제 2 발광층, 및 공통 전극을 가진다. 제 1 광학 조정층은 제 1 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치한다. 제 2 광학 조정층은 제 2 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치한다. 제 1 발광층 및 제 2 발광층은 각각 제 1 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치하는 영역과, 제 2 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치하는 영역을 가진다. 제 1 발광 디바이스는 제 1 발광층이 발하는 적외광을 사출한다. 제 2 발광 디바이스는 제 2 발광층이 발하는 가시광을 사출한다.
본 발명의 일 형태의 발광 장치는 제 3 발광 디바이스를 더 가지는 것이 바람직하다. 이때, 제 1 발광 디바이스 및 제 2 발광 디바이스는 제 3 발광층을 더 가지는 것이 바람직하다. 제 3 발광 디바이스는 제 3 화소 전극, 제 3 광학 조정층, 제 1 발광층, 제 2 발광층, 제 3 발광층, 및 공통 전극을 가지는 것이 바람직하다. 제 3 발광층은 제 1 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치하는 영역과, 제 2 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치하는 영역과, 제 3 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치하는 영역을 가지는 것이 바람직하다. 제 3 발광 디바이스는 제 3 발광층이 발하는 가시광을 사출하는 것이 바람직하다. 제 2 발광층과 제 3 발광층은 서로 다른 파장의 광을 발하는 것이 바람직하다.
또는 제 1 발광 디바이스 및 제 2 발광 디바이스는 제 3 발광층을 더 가지는 것이 바람직하다. 제 3 발광층은 제 1 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치하는 영역과, 제 2 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치하는 영역을 가지는 것이 바람직하다. 제 1 발광 디바이스는 제 1 발광층이 발하는 적외광 및 제 3 발광층이 발하는 가시광의 양쪽을 사출하는 것이 바람직하다.
제 1 발광 디바이스 및 제 2 발광 디바이스는 전하 발생층을 더 가지는 것이 바람직하다. 전하 발생층은 제 1 발광층과 제 2 발광층 사이에 위치하는 것이 바람직하다.
제 1 발광층은 제 1 광학 조정층과 제 2 발광층 사이에 위치하는 영역과, 제 2 광학 조정층과 제 2 발광층 사이에 위치하는 영역을 가지는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 형태의 발광 장치는 제 1 발광 디바이스와 제 2 발광 디바이스를 가진다. 제 1 발광 디바이스는 제 1 화소 전극, 제 1 광학 조정층, 제 1 발광층, 제 2 발광층, 제 3 발광층, 제 4 발광층, 및 공통 전극을 가진다. 제 2 발광 디바이스는 제 2 화소 전극, 제 2 광학 조정층, 제 1 발광층, 제 2 발광층, 제 3 발광층, 제 4 발광층, 및 공통 전극을 가진다. 제 1 광학 조정층은 제 1 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치한다. 제 2 광학 조정층은 제 2 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치한다. 제 1 발광층, 제 2 발광층, 제 3 발광층, 및 제 4 발광층은 각각 제 1 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치하는 영역과, 제 2 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치하는 영역을 가진다. 제 1 발광층은 적외광을 발하는 기능을 가진다. 제 2 발광층은 가시광을 발하는 기능을 가진다. 제 3 발광층은 제 2 발광층이 발하는 가시광보다 단파장의 가시광을 발하는 기능을 가진다. 제 4 발광층은 제 3 발광층이 발하는 가시광보다 단파장의 가시광을 발하는 기능을 가진다. 제 1 발광 디바이스는 제 1 발광층이 발하는 적외광을 사출한다. 제 2 발광 디바이스는 제 2 발광층, 제 3 발광층, 또는 제 4 발광층이 발하는 가시광을 사출한다.
제 2 발광층은 적색의 광을 발하는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 제 3 발광층은 녹색의 광을 발하는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 제 4 발광층은 청색의 광을 발하는 기능을 가지는 것이 바람직하다.
제 1 발광 디바이스 및 제 2 발광 디바이스는 제 1 전하 발생층을 더 가지는 것이 바람직하다. 제 1 전하 발생층은 제 1 발광층과 제 4 발광층 사이에 위치하는 것이 바람직하다.
제 1 발광 디바이스 및 제 2 발광 디바이스는 제 2 전하 발생층을 더 가지는 것이 바람직하다. 제 2 전하 발생층은 제 1 발광층과 제 2 발광층 사이에 위치하는 것이 바람직하다.
제 1 광학 조정층에 가까운 측으로부터, 제 1 발광층, 제 2 발광층, 제 3 발광층, 제 4 발광층의 순서로 적층되며, 제 2 광학 조정층에 가까운 측으로부터, 제 1 발광층, 제 2 발광층, 제 3 발광층, 제 4 발광층의 순서로 적층되는 것이 바람직하다.
제 1 발광 디바이스는 제 1 발광층이 발하는 적외광 및 제 4 발광층이 발하는 가시광의 양쪽을 사출하는 것이 바람직하다.
제 1 광학 조정층은 제 1 화소 전극과 제 1 발광층 사이에 위치하여도 좋고, 제 1 광학 조정층은 공통 전극과 제 1 발광층 사이에 위치하여도 좋다.
본 발명의 일 형태는 표시부에 제 1 발광 디바이스, 제 2 발광 디바이스, 및 수광 디바이스를 가지는 표시 장치이다. 제 1 발광 디바이스는 제 1 화소 전극, 제 1 광학 조정층, 제 1 발광층, 제 2 발광층, 및 공통 전극을 가진다. 제 2 발광 디바이스는 제 2 화소 전극, 제 2 광학 조정층, 제 1 발광층, 제 2 발광층, 및 공통 전극을 가진다. 제 1 광학 조정층은 제 1 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치한다. 제 2 광학 조정층은 제 2 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치한다. 제 1 발광층 및 제 2 발광층은 각각 제 1 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치하는 영역과, 제 2 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치하는 영역을 가진다. 수광 디바이스는 제 3 화소 전극, 활성층, 및 공통 전극을 가진다. 활성층은 제 3 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치한다. 활성층은 유기 화합물을 가진다. 제 1 발광 디바이스는 제 1 발광층이 발하는 적외광을 사출한다. 제 2 발광 디바이스는 제 2 발광층이 발하는 가시광을 사출한다. 수광 디바이스는 가시광 및 적외광 중 적어도 일부를 흡수하는 기능을 가진다.
또는 본 발명의 일 형태는 표시부에 제 1 발광 디바이스, 제 2 발광 디바이스, 및 수광 디바이스를 가지는 표시 장치이다. 제 1 발광 디바이스는 제 1 화소 전극, 공통층, 제 1 광학 조정층, 제 1 발광층, 제 2 발광층, 및 공통 전극을 가진다. 제 2 발광 디바이스는 제 2 화소 전극, 공통층, 제 2 광학 조정층, 제 1 발광층, 제 2 발광층, 및 공통 전극을 가진다. 제 1 광학 조정층은 제 1 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치한다. 제 2 광학 조정층은 제 2 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치한다. 제 1 발광층 및 제 2 발광층은 각각 제 1 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치하는 영역과, 제 2 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치하는 영역을 가진다. 수광 디바이스는 제 3 화소 전극, 공통층, 활성층, 및 공통 전극을 가진다. 활성층은 제 3 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치한다. 활성층은 유기 화합물을 가진다. 제 1 발광 디바이스는 제 1 발광층이 발하는 적외광을 사출한다. 제 2 발광 디바이스는 제 2 발광층이 발하는 가시광을 사출한다. 수광 디바이스는 가시광 및 적외광 중 적어도 일부를 흡수하는 기능을 가진다. 공통층은 제 1 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치하는 영역과, 제 2 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치하는 영역과, 제 3 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치하는 영역을 가진다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 제 3 발광 디바이스를 더 가지는 것이 바람직하다. 이때, 제 1 발광 디바이스 및 제 2 발광 디바이스는 제 3 발광층을 더 가지는 것이 바람직하다. 제 3 발광 디바이스는 제 4 화소 전극, 제 3 광학 조정층, 제 1 발광층, 제 2 발광층, 제 3 발광층, 및 공통 전극을 가지는 것이 바람직하다. 제 3 발광층은 제 1 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치하는 영역과, 제 2 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치하는 영역과, 제 4 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치하는 영역을 가지는 것이 바람직하다. 제 3 발광 디바이스는 제 3 발광층이 발하는 가시광을 사출하는 것이 바람직하다. 제 2 발광층과 제 3 발광층은 서로 다른 파장의 광을 발하는 것이 바람직하다.
또는 제 1 발광 디바이스 및 제 2 발광 디바이스는 제 3 발광층을 더 가지는 것이 바람직하다. 제 3 발광층은 제 1 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치하는 영역과, 제 2 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치하는 영역을 가지는 것이 바람직하다. 제 1 발광 디바이스는 제 1 발광층이 발하는 적외광 및 제 3 발광층이 발하는 가시광의 양쪽을 사출하는 것이 바람직하다. 제 1 발광 디바이스 및 제 2 발광 디바이스는 전하 발생층을 더 가지는 것이 바람직하다. 전하 발생층은 제 1 발광층과 제 2 발광층 사이에 위치하는 것이 바람직하다.
제 1 발광층은 제 1 광학 조정층과 제 2 발광층 사이에 위치하는 영역과, 제 2 광학 조정층과 제 2 발광층 사이에 위치하는 영역을 가지는 것이 바람직하다.
또는 본 발명의 일 형태는 표시부에 제 1 발광 디바이스, 제 2 발광 디바이스, 및 수광 디바이스를 가지는 표시 장치이다. 제 1 발광 디바이스는 제 1 화소 전극, 제 1 광학 조정층, 제 1 발광층, 제 2 발광층, 제 3 발광층, 제 4 발광층, 및 공통 전극을 가진다. 제 2 발광 디바이스는 제 2 화소 전극, 제 2 광학 조정층, 제 1 발광층, 제 2 발광층, 제 3 발광층, 제 4 발광층, 및 공통 전극을 가진다. 제 1 광학 조정층은 제 1 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치한다. 제 2 광학 조정층은 제 2 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치한다. 제 1 발광층, 제 2 발광층, 제 3 발광층, 및 제 4 발광층은 각각 제 1 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치하는 영역과, 제 2 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치하는 영역을 가진다. 제 1 발광층은 적외광을 발하는 기능을 가진다. 제 2 발광층은 가시광을 발하는 기능을 가진다. 제 3 발광층은 제 2 발광층이 발하는 가시광보다 단파장의 가시광을 발하는 기능을 가진다. 제 4 발광층은 제 3 발광층이 발하는 가시광보다 단파장의 가시광을 발하는 기능을 가진다. 수광 디바이스는 제 3 화소 전극, 활성층, 및 공통 전극을 가진다. 활성층은 제 3 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치한다. 활성층은 유기 화합물을 가진다. 제 1 발광 디바이스는 제 1 발광층이 발하는 적외광을 사출한다. 제 2 발광 디바이스는 제 2 발광층, 제 3 발광층, 또는 제 4 발광층이 발하는 가시광을 사출한다. 수광 디바이스는 가시광 및 적외광 중 적어도 일부를 흡수하는 기능을 가진다.
제 2 발광층은 적색의 광을 발하는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 제 3 발광층은 녹색의 광을 발하는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 제 4 발광층은 청색의 광을 발하는 기능을 가지는 것이 바람직하다.
제 1 발광 디바이스 및 제 2 발광 디바이스는 제 1 전하 발생층을 더 가지는 것이 바람직하다. 제 1 전하 발생층은 제 1 발광층과 제 4 발광층 사이에 위치하는 것이 바람직하다.
제 1 발광 디바이스 및 제 2 발광 디바이스는 제 2 전하 발생층을 더 가지는 것이 바람직하다. 제 2 전하 발생층은 제 1 발광층과 제 2 발광층 사이에 위치하는 것이 바람직하다.
제 1 광학 조정층에 가까운 측으로부터, 제 1 발광층, 제 2 발광층, 제 3 발광층, 제 4 발광층의 순서로 적층되며, 제 2 광학 조정층에 가까운 측으로부터, 제 1 발광층, 제 2 발광층, 제 3 발광층, 제 4 발광층의 순서로 적층되는 것이 바람직하다.
제 1 발광 디바이스는 제 1 발광층이 발하는 적외광 및 제 4 발광층이 발하는 가시광의 양쪽을 사출하는 것이 바람직하다.
제 1 광학 조정층은 제 1 화소 전극과 제 1 발광층 사이에 위치하여도 좋고, 제 1 광학 조정층은 공통 전극과 제 1 발광층 사이에 위치하여도 좋다.
표시부는 렌즈를 더 가지는 것이 바람직하다. 렌즈는 수광 디바이스와 중첩되는 부분을 가지는 것이 바람직하다. 렌즈를 투과한 광이 수광 디바이스에 입사된다.
표시부는 격벽을 더 가지는 것이 바람직하다. 격벽은 제 1 화소 전극의 단부, 제 2 화소 전극의 단부, 및 제 3 화소 전극의 단부를 덮는 것이 바람직하다. 제 3 화소 전극은 격벽에 의하여 제 1 화소 전극 및 제 2 화소 전극 각각과 전기적으로 절연되는 것이 바람직하다. 격벽은 제 1 발광 디바이스가 발한 광의 적어도 일부를 흡수하는 기능을 가지는 것이 바람직하다.
표시부는 유색층을 더 가지는 것이 바람직하다. 유색층은 격벽의 측면에 접하는 부분을 가지는 것이 바람직하다. 유색층은 컬러 필터 또는 블랙 매트릭스를 가지는 것이 바람직하다.
표시부는 가요성을 가지는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 형태는 상술한 구성 중 어느 것을 가지는 발광 장치 또는 표시 장치를 가지고, 플렉시블 프린트 회로 기판(Flexible Printed Circuit, 이하 FPC라고 표기함) 또는 TCP(Tape Carrier Package) 등의 커넥터가 제공된 모듈, 또는 COG(Chip On Glass) 방식 또는 COF(Chip On Film) 방식 등에 의하여 집적 회로(IC)가 실장된 모듈 등의 모듈이다. 또한 본 명세서 등에서는 발광 장치를 가지는 모듈을 발광 모듈이라고 부르고, 표시 장치를 가지는 모듈을 표시 모듈이라고 부르는 경우가 있다.
본 발명의 일 형태는 상기 모듈과, 안테나, 배터리, 하우징, 카메라, 스피커, 마이크로폰, 및 조작 버튼 중 적어도 하나를 가지는 전자 기기이다.
본 발명의 일 형태에 의하여, 가시광 및 적외광을 발하는 기능을 가지는 발광 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여, 편의성이 높은 발광 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여, 다기능 발광 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여, 신규 발광 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 형태에 의하여, 광 검출 기능을 가지는 표시 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여, 가시광 및 적외광을 발하는 기능과, 광 검출 기능을 가지는 표시 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여, 편의성이 높은 표시 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여, 다기능 표시 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여, 신규 표시 장치를 제공할 수 있다.
또한 이들 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하는 것은 아니다. 본 발명의 일 형태는 반드시 이들 효과 모두를 가질 필요는 없다. 명세서, 도면, 청구항의 기재로부터 이들 외의 효과를 추출할 수 있다.
도 1의 (A), (B)는 발광 장치의 일례를 나타낸 단면도이다. 도 1의 (C), (D)는 화소의 일례를 나타낸 상면도이다.
도 2의 (A), (B)는 발광 디바이스의 적층 구조를 설명하는 도면이다.
도 3의 (A), (B)는 발광 디바이스의 적층 구조를 설명하는 도면이다.
도 4는 발광 디바이스의 적층 구조를 설명하는 도면이다.
도 5는 발광 영역의 위치 관계를 설명하는 도면이다.
도 6의 (A) 내지 (E)는 발광 디바이스의 적층 구조를 설명하는 도면이다.
도 7의 (A) 내지 (C)는 발광 장치의 일례를 나타낸 단면도이다. 도 7의 (D) 내지 (H)는 화소의 일례를 나타낸 상면도이다.
도 8의 (A), (B)는 발광 디바이스의 적층 구조를 설명하는 도면이다.
도 9의 (A), (B)는 발광 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 10의 (A), (B)는 발광 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 11은 발광 장치의 일례를 나타낸 사시도이다.
도 12의 (A), (B)는 발광 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 13의 (A)는 발광 장치의 일례를 나타낸 단면도이다. 도 13의 (B)는 트랜지스터의 일례를 나타낸 도면이다.
도 14의 (A) 내지 (D)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 15의 (A) 내지 (F)는 화소의 일례를 나타낸 상면도이다.
도 16의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 17의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 18은 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 19의 (A), (B)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 20의 (A)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다. 도 20의 (B)는 트랜지스터의 일례를 나타낸 도면이다.
도 21은 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 22의 (A), (B)는 화소 회로의 일례를 나타낸 회로도이다.
도 23의 (A), (B)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 24의 (A) 내지 (D)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 25의 (A) 내지 (F)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 26의 (A), (B)는 실시예의 발광 디바이스를 나타낸 단면도이다.
도 27은 실시예의 계산에 사용한 발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 28은 실시예의 계산 결과인 발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 29는 실시예의 계산 결과인 발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 30은 실시예의 계산 결과인 발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 31은 실시예의 계산 결과인 발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 2의 (A), (B)는 발광 디바이스의 적층 구조를 설명하는 도면이다.
도 3의 (A), (B)는 발광 디바이스의 적층 구조를 설명하는 도면이다.
도 4는 발광 디바이스의 적층 구조를 설명하는 도면이다.
도 5는 발광 영역의 위치 관계를 설명하는 도면이다.
도 6의 (A) 내지 (E)는 발광 디바이스의 적층 구조를 설명하는 도면이다.
도 7의 (A) 내지 (C)는 발광 장치의 일례를 나타낸 단면도이다. 도 7의 (D) 내지 (H)는 화소의 일례를 나타낸 상면도이다.
도 8의 (A), (B)는 발광 디바이스의 적층 구조를 설명하는 도면이다.
도 9의 (A), (B)는 발광 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 10의 (A), (B)는 발광 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 11은 발광 장치의 일례를 나타낸 사시도이다.
도 12의 (A), (B)는 발광 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 13의 (A)는 발광 장치의 일례를 나타낸 단면도이다. 도 13의 (B)는 트랜지스터의 일례를 나타낸 도면이다.
도 14의 (A) 내지 (D)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 15의 (A) 내지 (F)는 화소의 일례를 나타낸 상면도이다.
도 16의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 17의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 18은 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 19의 (A), (B)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 20의 (A)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다. 도 20의 (B)는 트랜지스터의 일례를 나타낸 도면이다.
도 21은 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 22의 (A), (B)는 화소 회로의 일례를 나타낸 회로도이다.
도 23의 (A), (B)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 24의 (A) 내지 (D)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 25의 (A) 내지 (F)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 26의 (A), (B)는 실시예의 발광 디바이스를 나타낸 단면도이다.
도 27은 실시예의 계산에 사용한 발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 28은 실시예의 계산 결과인 발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 29는 실시예의 계산 결과인 발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 30은 실시예의 계산 결과인 발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 31은 실시예의 계산 결과인 발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
실시형태에 대하여 도면을 사용하여 자세히 설명한다. 다만 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 그 범위에서 벗어남이 없이 그 형태 및 자세한 사항을 다양하게 변경할 수 있는 것은 통상의 기술자라면 용이하게 이해할 수 있다. 따라서 본 발명은 이하의 실시형태의 기재 내용에 한정되어 해석되는 것은 아니다.
또한 이하에서 설명하는 발명의 구성에서, 동일한 부분 또는 같은 기능을 가지는 부분에는 동일한 부호를 상이한 도면 사이에서 공통적으로 사용하고, 그 반복적인 설명은 생략한다. 또한 같은 기능을 가지는 부분을 가리키는 경우에는, 해치 패턴을 동일하게 하고, 특별히 부호를 붙이지 않는 경우가 있다.
또한 도면에 나타낸 각 구성의 위치, 크기, 범위 등은 이해를 쉽게 하기 위하여, 실제의 위치, 크기, 범위 등을 나타내지 않는 경우가 있다. 그러므로, 개시된 발명은 반드시 도면에 개시된 위치, 크기, 범위 등에 한정되는 것이 아니다.
또한 '막'이라는 말과 '층'이라는 말은 경우 또는 상황에 따라 서로 바꿀 수 있다. 예를 들어 '도전층'이라는 용어를 '도전막'이라는 용어로 바꿀 수 있다. 또는 예를 들어 '절연막'이라는 용어를 '절연층'이라는 용어로 바꿀 수 있다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 발광 장치에 대하여 도 1 내지 도 13을 사용하여 설명한다.
본 발명의 일 형태의 발광 장치는 적외광을 발하는 발광 디바이스와, 가시광을 발하는 발광 디바이스를 가진다. 가시광으로서는, 파장 400nm 이상 750nm 미만의 광을 들 수 있고, 예를 들어 적색, 녹색, 또는 청색의 광이 있다. 적외광으로서는, 근적외광을 들 수 있고, 구체적으로는 파장 750nm 이상 1300nm 이하의 광을 들 수 있다.
본 발명의 일 형태의 발광 장치에서는, 적외광을 발하는 발광 디바이스와, 가시광을 발하는 발광 디바이스가 복수의 발광층을 공통적으로 가진다. 그리고 이들 2개의 발광 디바이스에 두께가 상이한 광학 조정층을 제공함으로써, 한쪽 발광 디바이스에서 적외광을 추출할 수 있고, 다른 쪽 발광 디바이스에서 가시광을 추출할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 발광 장치는 제 1 발광 디바이스와 제 2 발광 디바이스를 가진다. 제 1 발광 디바이스는 제 1 화소 전극, 제 1 광학 조정층, 제 1 발광층, 제 2 발광층, 및 공통 전극을 가진다. 제 2 발광 디바이스는 제 2 화소 전극, 제 2 광학 조정층, 제 1 발광층, 제 2 발광층, 및 공통 전극을 가진다. 제 1 광학 조정층은 제 1 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치한다. 제 2 광학 조정층은 제 2 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치한다. 제 1 발광층 및 제 2 발광층은 각각 제 1 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치하는 영역과, 제 2 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치하는 영역을 가진다. 제 1 발광 디바이스는 제 1 발광층이 발하는 적외광을 사출한다. 제 2 발광 디바이스는 제 2 발광층이 발하는 가시광을 사출한다.
제 1 발광층이 가지는 발광 재료는 최대 피크 파장(피크 강도가 가장 높은 파장이라고 할 수도 있음)이 750nm 이상 1300nm 이하인 광을 발하는 것이 바람직하다. 제 2 발광층이 가지는 발광 재료는 최대 피크 파장이 400nm 이상 750nm 이하인 광을 발하는 것이 바람직하다. 또한 본 명세서 등에서, 단순히 피크 파장이라고 기재하는 경우에도 최대 피크 파장이라고 바꿔 말할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 발광 장치는 센서(예를 들어, 이미지 센서나 광학식 터치 센서)의 광원으로서 이용할 수 있다. 본 발명의 일 형태의 발광 장치는 가시광 및 적외광의 양쪽을 발할 수 있기 때문에, 가시광을 광원에 사용하는 센서와 적외광을 광원에 사용하는 센서의 양쪽과 조합할 수 있어 편의성이 높다. 또한 가시광 및 적외광의 양쪽을 광원에 사용하는 센서의 광원으로서 사용할 수도 있어, 센서의 기능성을 높일 수 있다. 또한 본 발명의 일 형태의 발광 장치는 가시광을 발할 수 있기 때문에 표시 장치로서 이용할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 발광 장치는 적외광을 발하는 발광 디바이스와, 가시광을 발하는 발광 디바이스에서 공통의 층을 가질 수 있다. 그러므로, 제작 공정을 대폭 늘리지 않고, 발광 장치에 적외광을 발하는 기능을 더할 수 있다. 예를 들어 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 광학 조정에 사용하지 않는 층에 대해서는, 적외광을 발하는 발광 디바이스와, 가시광을 발하는 발광 디바이스에서 동일한 구성으로 할 수 있다.
도 1의 (A), (B)는 본 발명의 일 형태의 발광 장치의 단면도를 나타낸 것이다.
도 1의 (A), (B)에 나타낸 발광 장치(40A) 및 발광 장치(40B)는 각각 적색(R)의 광, 녹색(G)의 광, 청색(B)의 광, 및 적외광(IR)을 사출하는 구성이다.
발광 장치(40A) 및 발광 장치(40B)는 적색의 광, 녹색의 광, 및 청색의 광을 추출하는 발광 디바이스와 별도로, 적외광을 추출하는 발광 디바이스를 가지는 구성이다.
본 발명의 일 형태의 발광 장치는, 발광 디바이스가 형성되는 기판과 반대 방향으로 광을 사출하는 톱 이미션형, 발광 디바이스가 형성되는 기판 측으로 광을 사출하는 보텀 이미션형, 양쪽 면으로 광을 사출하는 듀얼 이미션형 중 어느 것이어도 좋다.
도 1의 (A), (B)는 발광 디바이스가 기판(152) 측으로 광을 사출하는 발광 장치를 나타낸 것이다.
도 1의 (A)에 나타낸 발광 장치(40A)는, 기판(151)과 기판(152) 사이에, 발광 디바이스(47N), 발광 디바이스(47R), 발광 디바이스(47G), 및 발광 디바이스(47B)를 가진다.
도 1의 (B)에 나타낸 발광 장치(40B)는, 발광 장치(40A)의 구성에 더하여, 기판(151)과 기판(152) 사이에 트랜지스터를 가지는 층(45)을 가진다.
발광 장치(40A) 및 발광 장치(40B)에서, 발광 디바이스(47N)는 적외광(IR)을 발할 수 있고, 발광 디바이스(47R)는 적색(R)의 광을 발할 수 있고, 발광 디바이스(47G)는 녹색(G)의 광을 발할 수 있고, 발광 디바이스(47B)는 청색(B)의 광을 발할 수 있다.
트랜지스터를 가지는 층(45)은 복수의 트랜지스터를 가진다. 예를 들어, 트랜지스터를 가지는 층(45)은 발광 디바이스와 전기적으로 접속되는 트랜지스터를 가진다.
발광 디바이스(47B)의 발광 스펙트럼의 가시광 영역의 최대 피크 파장(제 1 피크 파장이라고도 함)은 예를 들어 400nm 이상 480nm 이하로 할 수 있다.
발광 디바이스(47R)의 발광 스펙트럼의 가시광 영역의 최대 피크 파장(제 2 피크 파장이라고도 함)은 예를 들어 580nm 이상 750nm 미만으로 할 수 있다.
발광 디바이스(47G)의 발광 스펙트럼의 가시광 영역의 최대 피크 파장(제 3 피크 파장이라고도 함)은 제 1 피크 파장과 제 2 피크 파장의 중간의 파장으로 할 수 있다. 예를 들어, 제 3 피크 파장은 480nm 이상 580nm 미만으로 할 수 있다.
발광 디바이스(47N)의 발광 스펙트럼의 적외 영역의 최대 피크 파장(제 4 피크 파장이라고도 함)은 제 2 피크 파장보다 장파장으로 할 수 있다. 예를 들어, 제 4 피크 파장은 750nm 이상 1300nm 이하로 할 수 있다.
[화소]
도 1의 (C), (D)는 화소의 구성예를 나타낸 것이다.
본 발명의 일 형태의 발광 장치는 매트릭스로 배치된 복수의 화소를 가진다. 하나의 화소는 하나 이상의 부화소를 가진다. 하나의 부화소는 하나의 발광 디바이스를 가진다. 예를 들어, 화소에는, 부화소를 4개 가지는 구성(R, G, B의 3색과 적외광, 또는 황색(Y), 시안(C), 및 마젠타(M)의 3색과 적외광 등) 또는 부화소를 5개 가지는 구성(R, G, B, 백색(W)의 4색과 적외광, 또는 R, G, B, Y의 4색과 적외광 등)을 적용할 수 있다.
도 1의 (C), (D)에 나타낸 화소는 각각 적색(R), 녹색(G), 청색(B), 적외광(IR)의 4개의 부화소(4개의 발광 디바이스)를 가진다. 도 1의 (C)는 가로 1열로 4개의 부화소가 배치되는 예를 나타낸 것이고, 도 1의 (D)는 2×2의 매트릭스로 4개의 부화소가 배치되는 예를 나타낸 것이다.
[발광 디바이스의 구성(싱글 구조)]
이하에서는, 도 2 내지 도 5를 사용하여, 본 발명의 일 형태의 발광 장치가 가지는 발광 디바이스의 구성에 대하여 설명한다.
또한 본 명세서 등에서 특별히 설명이 없는 한, 요소(발광 디바이스, 발광층 등)를 복수로 가지는 구성에 대하여 설명하는 경우에서도, 각 요소에 공통된 사항을 설명하는 경우에는 알파벳을 생략하여 설명한다. 예를 들어 발광층(193R) 및 발광층(193G) 등에 공통되는 사항을 설명하는 경우, 발광층(193)이라고 기재하는 경우가 있다.
도 2의 (A), (B), 도 3의 (A), (B), 도 4에 나타낸 발광 장치는 각각, 트랜지스터를 가지는 층(45)을 개재(介在)하여 청색(B)의 광을 발하는 발광 디바이스(47B), 녹색(G)의 광을 발하는 발광 디바이스(47G), 적색(R)의 광을 발하는 발광 디바이스(47R), 및 적외광(IR)을 발하는 발광 디바이스(47N)를 기판(151) 위에 가진다.
발광 디바이스는 화소 전극(191) 및 공통 전극(115)을 가진다. 화소 전극(191)은 발광 디바이스마다 제공된다. 공통 전극(115)은 복수의 발광 디바이스에서 공통적으로 사용된다. 화소 전극(191) 및 공통 전극(115)은 각각 단층 구조이어도 좋고, 적층 구조이어도 좋다.
복수의 발광 디바이스가 가지는 한 쌍의 전극의 재료 및 막 두께 등은 동일하게 할 수 있다. 이로써, 발광 장치의 제작 비용의 삭감 및 제작 공정의 간략화가 가능하다.
본 발명의 일 형태의 발광 장치가 가지는 발광 디바이스에는, 미소광 공진기(마이크로캐비티) 구조가 적용되어 있는 것이 바람직하다. 따라서, 발광 디바이스가 가지는 한 쌍의 전극 중 한쪽은 가시광 및 적외광에 대한 투과성 및 반사성을 가지는 전극(반투과·반반사 전극)을 가지는 것이 바람직하고, 다른 쪽은 가시광 및 적외광에 대한 반사성을 가지는 전극(반사 전극)을 가지는 것이 바람직하다. 발광 디바이스가 마이크로캐비티 구조를 가짐으로써, 발광층으로부터 얻어지는 발광을 양쪽 전극 사이에서 공진시켜, 발광 디바이스로부터 사출되는 광을 강하게 할 수 있다.
또한 반투과·반반사 전극은 반사 전극과 가시광 및 적외광에 대한 투과성을 가지는 전극(투명 전극이라고도 함)의 적층 구조로 할 수 있다. 본 명세서 등에서는 반투과·반반사 전극의 일부로서 기능하는, 반사 전극을 화소 전극 또는 공통 전극이라고 기재하고, 투명 전극을 광학 조정층이라고 기재하는 경우가 있지만, 투명 전극(광학 조정층)도 화소 전극 또는 공통 전극으로서의 기능을 가진다고 할 수 있는 경우가 있다.
투명 전극의 광 투과율은 40% 이상으로 한다. 예를 들어, 발광 디바이스에는, 가시광(파장 400nm 이상 750nm 미만의 광) 및 근적외광(파장 750nm 이상 1300nm 이하의 광) 각각의 투과율이 40% 이상인 전극을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 반투과·반반사 전극의 가시광 및 근적외광 각각의 반사율은 10% 이상 95% 이하, 바람직하게는 30% 이상 80% 이하로 한다. 반사 전극의 가시광 및 근적외광의 반사율은 40% 이상 100% 이하, 바람직하게는 70% 이상 100% 이하로 한다. 또한 이들 전극의 저항률은 1×10- 2Ωcm 이하가 바람직하다.
도 2의 (A), (B), 도 3의 (A), (B)는, 발광 디바이스가 기판(151)에 형성되고, 발광 디바이스가 공통 전극(115) 측으로 광을 사출하는 톱 이미션형 발광 장치를 나타낸 것이다. 따라서, 공통 전극(115)에는 반투과·반반사 전극을 사용하고, 화소 전극(191)에는 반사 전극을 사용한다.
한편, 도 4는 발광 디바이스가 기판(151)에 형성되고, 발광 디바이스가 기판(151) 측으로 광을 사출하는 보텀 이미션형 발광 장치를 나타낸 것이다. 따라서, 화소 전극(191)에는 반투과·반반사 전극을 사용하고, 공통 전극(115)에는 반사 전극을 사용한다.
본 발명의 일 형태의 발광 장치에서는, 광학 조정층(199)을 사용하여 발광 디바이스의 한 쌍의 전극 사이의 광학 거리를 각각 조정하고, 그 외의 층은 복수의 발광 디바이스에서 공통으로 하는 것이 바람직하다. 이로써, 발광 장치를 제작할 때의 성막 공정을 줄일 수 있어 발광 장치의 제작 비용의 삭감 및 제작 공정의 간략화가 가능하다.
청색의 광을 발하는 발광 디바이스(47B)에서, 한 쌍의 전극 사이의 광학 거리가 청색 발광을 강하게 하는 광학 거리가 되도록 광학 조정층(199B)의 막 두께를 조정하는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 녹색의 광을 발하는 발광 디바이스(47G)에서, 한 쌍의 전극 사이의 광학 거리가 녹색 발광을 강하게 하는 광학 거리가 되도록 광학 조정층(199G)의 막 두께를 조정하는 것이 바람직하다. 또한 적색의 광을 발하는 발광 디바이스(47R)에서, 한 쌍의 전극 사이의 광학 거리가 적색 발광을 강하게 하는 광학 거리가 되도록 광학 조정층(199R)의 막 두께를 조정하는 것이 바람직하다. 그리고 적외광을 발하는 발광 디바이스(47N)에서, 한 쌍의 전극 사이의 광학 거리가 적외 발광을 강하게 하는 광학 거리가 되도록 광학 조정층(199N)의 막 두께를 조정하는 것이 바람직하다. 또한 반투과·반반사 전극이, 반사 전극과, 가시광 및 적외광에 대하여 투과성을 가지는 전극(투명 전극이라고도 함)의 적층 구조인 경우, 한 쌍의 전극 사이의 광학 거리는 한 쌍의 반사 전극 사이의 광학 거리를 나타낸다. 또한 본 발명의 일 형태의 발광 장치는, 광학 조정층을 가지지 않는 발광 디바이스를 가져도 좋다. 예를 들어 한 쌍의 전극 사이의 광학 거리는, 광학 조정층을 제공하지 않은 상태에서, 어느 파장의 발광을 강하게 하는 광학 거리이어도 좋다.
구체적으로는, 발광층(193)으로부터 얻어지는 광의 파장 λ에 대하여, 화소 전극(191)과 공통 전극(115) 사이의 광학 거리가 nλ/2(n은 자연수임) 또는 그 근방이 되도록 조정하는 것이 바람직하다.
또한 본 명세서 등에서, 발광층(193)으로부터 얻어지는 광의 파장 λ을 발광층(193)의 피크 파장(특히 최대 피크 파장)으로 할 수 있다. 또한 본 명세서 등에서, 파장 X의 근방이란, X의 ±20nm 이내, 바람직하게는 X의 ±10nm 이내의 범위를 나타낸다.
발광 디바이스는, 화소 전극(191)과 공통 전극(115) 사이에 하나의 발광 유닛을 가지는 싱글 구조이어도 좋고, 복수의 발광 유닛을 가지는 탠덤 구조이어도 좋다.
발광 디바이스는 싱글 구조이면 생산성이 높아지기 때문에 바람직하다. 발광 디바이스는 탠덤 구조이면 광학 거리의 최적화가 용이해지거나, 발광 강도가 높아지는 등의 이점이 있기 때문에 바람직하다.
도 2의 (A), (B), 도 3의 (A), (B), 도 4는 발광 디바이스가 각각 싱글 구조인 예를 나타낸 것이다.
도 2의 (A)에 나타낸 각 발광 디바이스는 광학 조정층(199) 외의 구성은 공통이다.
구체적으로, 도 2의 (A)에 나타낸 발광 디바이스는 트랜지스터를 가지는 층(45)을 개재하여 화소 전극(191), 광학 조정층(199), 공통층(112), 발광층(193N), 발광층(193R), 발광층(193G), 발광층(193B), 공통층(114), 공통 전극(115), 및 버퍼층(116)을 기판(151) 위에 가진다.
발광층(193N)은 적외광을 발하는 발광 재료를 가진다. 발광층(193R)은 적색의 광을 발하는 발광 재료를 가진다. 발광층(193G)은 녹색의 광을 발하는 발광 재료를 가진다. 발광층(193B)은 청색의 광을 발하는 발광 재료를 가진다.
도 2의 (A)에 나타낸 발광 디바이스(47B)는 화소 전극(191)과 공통층(112) 사이에 광학 조정층(199B)을 가진다. 발광 디바이스(47B)에서는, 한 쌍의 전극 사이의 광학 거리가, 청색 발광을 강하게 하는 광학 거리가 되도록 광학 조정층(199B)의 막 두께가 조정되어 있다. 이로써, 발광층(193B)이 발하는 청색의 광을 발광 디바이스(47B)로부터 추출할 수 있다.
마찬가지로, 도 2의 (A)에 나타낸 발광 디바이스(47G)는 화소 전극(191)과 공통층(112) 사이에 광학 조정층(199G)을 가진다. 발광 디바이스(47G)에서는, 한 쌍의 전극 사이의 광학 거리가, 녹색 발광을 강하게 하는 광학 거리가 되도록 광학 조정층(199G)의 막 두께가 조정되어 있다. 이로써, 발광층(193G)이 발하는 녹색의 광을 발광 디바이스(47G)로부터 추출할 수 있다.
또한 도 2의 (A)에 나타낸 발광 디바이스(47R)는 화소 전극(191)과 공통층(112) 사이에 광학 조정층(199R)을 가진다. 발광 디바이스(47R)에서는, 한 쌍의 전극 사이의 광학 거리가, 적색 발광을 강하게 하는 광학 거리가 되도록 광학 조정층(199R)의 막 두께가 조정되어 있다. 이로써, 발광층(193R)이 발하는 적색의 광을 발광 디바이스(47R)로부터 추출할 수 있다.
그리고 도 2의 (A)에 나타낸 발광 디바이스(47N)는 화소 전극(191)과 공통층(112) 사이에 광학 조정층(199N)을 가진다. 발광 디바이스(47N)에서는, 한 쌍의 전극 사이의 광학 거리가, 적외 발광을 강하게 하는 광학 거리가 되도록 광학 조정층(199N)의 막 두께가 조정되어 있다. 이로써, 발광층(193N)이 발하는 적외광을 발광 디바이스(47N)로부터 추출할 수 있다.
발광 유닛은 발광층(193) 외의 층으로서, 정공 주입성이 높은 물질, 정공 수송성이 높은 물질, 정공 차단 재료, 전자 수송성이 높은 물질, 전자 주입성이 높은 물질, 또는 양극성 물질(전자 수송성 및 정공 수송성이 높은 물질) 등을 포함하는 층을 더 가져도 좋다.
예를 들어, 화소 전극(191)과 발광층(193) 사이에 제공되는 공통층(112)은 정공 주입층 및 정공 수송층 중 한쪽 또는 양쪽을 가지는 것이 바람직하다. 또한 예를 들어 발광층(193)과 공통 전극(115) 사이에 제공되는 공통층(114)은 전자 수송층 및 전자 주입층 중 한쪽 또는 양쪽을 가지는 것이 바람직하다. 공통층(112) 및 공통층(114)은 각각 단층 구조이어도 좋고, 적층 구조이어도 좋다.
도 2의 (A)에 나타낸 각 발광 디바이스는 공통층(112) 위에 발광층(193N)을 가지고, 발광층(193N) 위에 발광층(193R)을 가지고, 발광층(193R) 위에 발광층(193G)을 가지고, 발광층(193G) 위에 발광층(193B)을 가지고, 발광층(193B) 위에 공통층(114)을 가진다. 즉, 광학 조정층(199) 측으로부터, 발광층(193N), 발광층(193R), 발광층(193G), 및 발광층(193B)의 순서로 적층되어 있다.
한편, 도 2의 (B)에 나타낸 각 발광 디바이스는, 광학 조정층(199) 측으로부터, 발광층(193B), 발광층(193G), 발광층(193R), 및 발광층(193N)의 순서로 적층되어 있는 점에서, 도 2의 (A)에 나타낸 각 발광 디바이스와 상이하다. 구체적으로, 도 2의 (B)에 나타낸 각 발광 디바이스는 공통층(112) 위에 발광층(193B)을 가지고, 발광층(193B) 위에 발광층(193G)을 가지고, 발광층(193G) 위에 발광층(193R)을 가지고, 발광층(193R) 위에 발광층(193N)을 가지고, 발광층(193N) 위에 공통층(114)을 가진다.
여기서, 발광층의 바람직한 적층 순서에 대하여 도 5를 사용하여 설명한다. 구체적으로는, 하나의 발광 유닛에서의 발광층의 바람직한 적층 순서에 대하여 설명한다.
마이크로캐비티 구조에서는, 한 쌍의 전극 사이의 광학 거리(반사에 의한 위상 시프트를 포함함)의 배수를 정수(整數)로 나눈 값의 파장의 광을 강하게 하여 추출할 수 있다. 예를 들어, 상기 광학 거리가 500nm인 경우, (500×2/1=)1000nm, (500×2/2=)500nm, (500×2/3=)333nm, (500×2/4=)250nm 등의 광을 강하게 하여 추출할 수 있다. 또는 상기 광학 거리가 500nm인 경우, (500×3/1=)1500nm, (500×3/2=)750nm, (500×3/3=)500nm, (500×3/4=)375nm 등의 광을 강하게 하여 추출할 수도 있다.
또한 발광 디바이스의 광 추출 효율을 높이기 위해서는 한 쌍의 전극 사이의 광학 거리뿐만 아니라, 발광층(193)에서 원하는 광이 얻어지는 영역(발광 영역)과 반사가 발생하는 전극 사이의 광학 거리도 중요하다. 구체적으로는, 화소 전극(191)과 발광 영역 사이의 광학 거리를 (2m'+1)λ/4 또는 그 근방으로 하고, 공통 전극(115)과 발광 영역 사이의 광학 거리를 (2M+1)λ/4 또는 그 근방으로 함으로써(m' 및 M은 각각 0 또는 자연수이며, n=m'+M+1임), 효율적으로 광을 추출할 수 있다. 또한 여기서 발광 영역이란, 발광층에서의 정공(홀)과 전자의 재결합 영역을 말한다.
그러므로 추출하는 광의 파장에 따라, 한 쌍의 전극 사이의 광학 거리, 화소 전극(191)과 발광 영역 사이의 광학 거리, 및 공통 전극(115)과 발광 영역 사이의 광학 거리의 바람직한 값은 모두 상이하다.
또한 반사 전극으로서 특정의 금속막(예를 들어 은과 같은 귀금속을 포함하는 금속막 등)을 사용하면 표면 플라스몬 공명(SPR: Surface Plasmon Resonance)의 영향으로 인하여, 광 추출 효율이 저하되는 경우가 있다. 이는 금속막 표면 또는 그 근방에서 광이 금속 고유의 플라스몬 진동에 공명하여, 그 고유 진동에 대응하는 파장의 광을 추출할 수 없게 되기 때문이다. 이는 반사 전극으로부터 발광층의 발광 영역까지의 광학 거리가 가까울수록 발생하기 쉽다. 또한 청색의 광을 발하는 발광 디바이스에서 발생하기 쉽다.
그러므로, 톱 이미션형 발광 디바이스에서 화소 전극(191)으로부터 발광층(193B)의 발광 영역까지의 광학 거리를 (2m'+1)λ/4(m'은 자연수임) 또는 그 근방이 되도록 조절하는 것이 바람직하다. 화소 전극(191)(반사 전극)으로부터 청색의 발광층(193B)의 발광 영역까지의 광학 거리를 길게 할 수 있기 때문에, 표면 플라스몬 공명의 영향을 억제할 수 있어, 광 추출 효율을 높일 수 있다.
한편, 보텀 이미션형 발광 디바이스의 경우, 공통 전극(115)에 반사 전극을 사용한다. 그러므로, 보텀 이미션형 발광 디바이스에서 공통 전극(115)으로부터 발광층(193B)의 발광 영역까지의 광학 거리를 (2M+1)λ/4(M은 자연수임) 또는 그 근방이 되도록 조절하는 것이 바람직하다.
싱글 구조의 발광 디바이스에서는, 발광 효율의 관점에서 모든 발광층을 서로 가깝게 배치하는 것이 바람직하다. 탠덤 구조의 발광 디바이스는, 발광 유닛을 나눔으로써 복수의 발광층을 떨어져 배치할 수 있기 때문에 싱글 구조의 발광 디바이스에 비하여 광학 거리의 최적화가 용이하다. 또한 탠덤 구조의 발광 디바이스에서의 발광 유닛의 적층 순서는 특별히 한정되지 않는다. 그러나 탠덤 구조의 발광 디바이스에서, 하나의 발광 유닛이 복수의 발광층을 가지는 경우에는, 싱글 구조의 발광 디바이스와 마찬가지로, 발광 효율의 관점에서 이들 발광층을 서로 가깝게 할 필요가 있다.
도 5에서는, 가시광을 발하는 발광 디바이스(47V)로부터 가시광 λv의 2차광(n=2)을 추출하고, 적외광을 발하는 발광 디바이스(47N)로부터 적외광 λi의 2차광(n=2)을 추출하는 경우에 대하여 설명한다.
도 5에 나타낸 발광 디바이스(47V)에서의 한 쌍의 전극 사이의 광학 거리는, λv(즉, nλv/2이며 n=2임)이다. 또한 화소 전극(191)과 가시광의 발광 영역(EM(V)) 사이의 광학 거리가 3λv/4이고, 공통 전극(115)과 가시광의 발광 영역(EM(V)) 사이의 광학 거리가 λv/4이다.
마찬가지로, 도 5에 나타낸 발광 디바이스(47N)에서의 한 쌍의 전극 사이의 광학 거리는 λi이다. 또한 화소 전극(191)과 적외광의 발광 영역(EM(IR)) 사이의 광학 거리가 3λi/4이고, 공통 전극(115)과 적외광의 발광 영역(EM(IR)) 사이의 광학 거리가 λi/4이다.
화소 전극(191)과 발광 영역(EM) 사이의 광학 거리는, 광학 조정층(199)의 막 두께로 조절할 수 있다. 같은 n차광(여기서는 2차광)을 추출하는 경우, 광의 파장이 길수록 화소 전극(191)과 발광 영역(EM) 사이의 광학 거리가 길어진다. 따라서, 장파장의 광을 발하는 발광 디바이스일수록 광학 조정층(199)의 막 두께를 두껍게 하는 것이 바람직하다. 즉, 가시광을 발하는 발광 디바이스의 광학 조정층(199V)의 막 두께에 비하여, 적외광을 발하는 발광 디바이스의 광학 조정층(199N)의 막 두께를 두껍게 하는 것이 바람직하다.
발광층과 공통 전극(115) 사이에는 광학 조정층을 가지지 않기 때문에, 발광층의 적층 순서에 따라 각 발광 디바이스에서의 공통 전극(115)과 발광 영역(EM) 사이의 광학 거리를 조절하는 것이 바람직하다. 같은 n차광(여기서는 2차광)을 추출하는 경우, 광의 파장이 길수록 공통 전극(115)과 발광 영역(EM) 사이의 광학 거리가 길어진다. 따라서, 장파장의 광을 발하는 발광층일수록 공통 전극(115)으로부터의 거리가 먼 것, 즉 광학 조정층(199) 측에 위치하는 것이 바람직하다.
상술한 이유로, 광학 조정층(199) 측으로부터, 단파장의 광을 발하는 순으로 발광층이 적층된 구성(도 2의 (B))보다, 광학 조정층(199) 측으로부터, 장파장의 광을 발하는 순으로 발광층이 적층된 구성(도 2의 (A))이 바람직하다. 그러므로, 각 발광 디바이스에서 한 쌍의 전극 사이의 광학 거리, 화소 전극(191)과 발광 영역 사이의 광학 거리, 및 공통 전극(115)과 발광 영역 사이의 광학 거리를 바람직한 값으로 조절할 수 있어, 각 파장의 광을 효율적으로 추출할 수 있다.
또한 발광층과 화소 전극(191) 사이 및 발광층과 공통 전극(115) 사이의 양쪽에 광학 조정층을 배치하는 것도 생각할 수 있지만, 발광 장치의 제작 공정이 늘어난다. 그러므로 어느 한쪽에만 광학 조정층을 배치하는 것이 바람직하다. 그리고, 광학 조정층에 가까운 측으로부터, 장파장의 광을 발하는 순으로 발광층을 배치함으로써, 다른 쪽 전극과 발광 영역 사이의 광학 거리를 적절한 값으로 조절할 수 있다.
이와 같은 광학 조정을 함으로써, 발광층(193)으로부터 얻어지는 특정한 단색광의 스펙트럼을 협선화(狹線化)하여 색 순도가 좋은 발광을 얻을 수 있다. 또한 발광 디바이스의 광 추출 효율의 저하를 억제하고, 발광 장치의 소비 전력을 낮출 수 있다.
또한 화소 전극(191)과 공통 전극(115) 사이의 광학 거리는, 엄밀하게는 화소 전극(191)에서의 반사면으로부터 공통 전극(115)에서의 반사면까지의 거리와 굴절률의 곱과, 반사에 의하여 발생하는 위상 시프트를 합한 값으로 나타내어진다. 그러나, 화소 전극(191)과 공통 전극(115)에서의 반사면 및 위상 시프트를 엄밀하게 결정하기는 어렵다. 그러므로, 화소 전극(191)과 공통 전극(115)의 임의의 위치를 반사면으로 가정하고 임의의 위상 시프트를 가정함으로써, 상술한 효과를 충분히 얻을 수 있는 것으로 한다.
마찬가지로, 화소 전극(191)과 발광 영역 사이의 광학 거리는, 엄밀하게는 화소 전극(191)에서의 반사면으로부터 발광층에서의 발광 영역까지의 거리와 굴절률의 곱과, 반사에 의하여 발생하는 위상 시프트를 합한 값으로 나타내어진다. 그러나, 화소 전극(191)에서의 반사면 및 위상 시프트, 그리고 발광층에서의 발광 영역을 엄밀하게 결정하기는 어렵다. 그러므로, 화소 전극(191)의 임의의 위치를 반사면으로 가정하고, 임의의 위상 시프트를 가정하고, 발광층의 임의의 위치를 발광 영역으로 가정함으로써, 상술한 효과를 충분히 얻을 수 있는 것으로 한다.
예를 들어, 발광층(193)에서의 발광 영역은 화소 전극(191) 측의 면, 공통 전극(115) 측의 면, 또는 발광층(193)의 중심 등으로 가정할 수 있다.
구체적인 예로서, 도 5에, 발광 디바이스(47V)로부터 가시광 λv(λv=467nm, 청색의 광)의 2차광(n=2)을 추출하고, 발광 디바이스(47N)로부터 적외광 λi(λi=800nm)의 2차광(n=2)을 추출하는 경우의 광학 거리의 추정치를 나타내었다.
화소 전극(191)과 가시광의 발광 영역(EM(V)) 사이의 광학 거리는 약 350mm, 화소 전극(191)과 적외광의 발광 영역(EM(IR)) 사이의 광학 거리는 약 600nm로 추정할 수 있다. 그러므로, 광학 조정층(199V)의 막 두께에 비하여, 광학 조정층(199N)의 막 두께를 두껍게 하는 것이 바람직하다.
공통 전극(115)과 가시광의 발광 영역(EM(V)) 사이의 광학 거리는 약 117nm, 공통 전극(115)과 적외광의 발광 영역(EM(IR)) 사이의 광학 거리는 약 200nm로 추정할 수 있다. 그러므로, 가시광(구체적인 예에서는 청색의 광)을 발하는 발광층보다 적외광을 발하는 발광층이 공통 전극(115)으로부터의 거리가 먼 것, 즉 광학 조정층(199) 측에 위치하는 것이 바람직하다.
또한 상기 구체적인 예에서, 발광 디바이스(47V)는 발광층(193V)이 발하는 청색의 광(λv=467nm)을 공통 전극(115) 측으로 추출하는 구성이다. 따라서, 상술한 바와 같이 화소 전극(191)으로부터 발광층(193V)의 발광 영역까지의 광학 거리를 3λv/4(즉 (2m'+1)λ/4이며 m'=1임) 또는 그 근방이 되도록 조절함으로써, 화소 전극(191)(반사 전극)으로부터 발광층(193V)의 발광 영역까지의 광학 거리를 길게 할 수 있다. 이로써, 표면 플라스몬 공명의 영향을 억제할 수 있어, 청색의 광의 추출 효율을 높일 수 있다.
광학 조정층(199)은 화소 전극(191)과 공통 전극(115) 사이(반투과·반반사 전극이 반사 전극과 투명 전극의 적층 구조인 경우, 한 쌍의 반사 전극 사이)에 적절히 배치할 수 있다.
광학 조정층(199)으로서는, 가시광 및 적외광을 투과시키는 도전막을 사용할 수 있다.
가시광 및 적외광을 투과시키는 도전성 재료로서는, 예를 들어, 인듐(In), 아연(Zn), 주석(Sn) 중에서 선택된 1종류 이상을 포함하는 재료를 사용하면 좋다. 구체적으로는 산화 인듐, 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물, 산화 텅스텐을 포함하는 인듐 산화물, 산화 텅스텐을 포함하는 인듐 아연 산화물, 산화 타이타늄을 포함하는 인듐 산화물, 산화 타이타늄을 포함하는 인듐 주석 산화물, 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO), 산화 아연, 갈륨을 포함하는 산화 아연 등을 들 수 있다. 또한 그래핀을 포함하는 막을 사용할 수도 있다. 그래핀을 포함하는 막은, 예를 들어 산화 그래핀을 포함하는 막을 환원하여 형성할 수 있다.
또한 가시광 및 적외광을 투과시키는 도전막은 산화물 반도체를 사용하여 형성할 수 있다(이하, 산화물 도전층이라고도 함). 산화물 도전층은 예를 들어 인듐을 포함하는 것이 바람직하고, In-M-Zn 산화물(M은 Al, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd, Sn, 또는 Hf)을 포함하는 것이 더 바람직하다.
산화물 반도체는, 막 내의 산소 결손 및 막 내의 수소, 물 등의 불순물 농도 중 적어도 한쪽에 의하여 저항을 제어할 수 있는 반도체 재료이다. 그러므로, 산화물 반도체층에 대하여 산소 결손 및 불순물 농도 중 적어도 한쪽이 증가하는 처리, 또는 산소 결손 및 불순물 농도 중 적어도 한쪽이 저감되는 처리를 선택함으로써, 산화물 도전층이 가지는 저항률을 제어할 수 있다.
또한 이와 같이 산화물 반도체를 사용하여 형성된 산화물 도전층은, 캐리어 밀도가 높고 저항이 낮은 산화물 반도체층, 도전성을 가지는 산화물 반도체층, 또는 도전성이 높은 산화물 반도체층이라고 할 수도 있다.
또는 광학 조정층(199)으로서, 정공 주입성이 높은 물질, 정공 수송성이 높은 물질, 정공 차단 재료, 전자 수송성이 높은 물질, 전자 주입성이 높은 물질, 또는 양극성 물질(전자 수송성 및 정공 수송성이 높은 물질) 등을 포함하는 층을 사용할 수 있다. 구체적으로, 광학 조정층(199)은 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 어느 것을 겸하여도 좋다.
도 2의 (A), (B)에 나타낸 광학 조정층(199)으로서는, 가시광 및 적외광을 투과시키는 도전막을 사용할 수 있다. 공통층(112)에는 정공 주입층 및 정공 수송층 중 한쪽 또는 양쪽을 사용할 수 있다. 또한 도 2의 (A), (B)에 나타낸 광학 조정층(199)이 정공 주입층을 가지고, 공통층(112)이 정공 수송층을 가져도 좋다.
도 3의 (A)는, 광학 조정층(199)을 공통층(112)과 발광층(193N) 사이에 제공한 예를 나타낸 것이다. 예를 들어, 공통층(112)으로서 정공 주입층을 사용하고, 광학 조정층(199)으로서 정공 수송층을 사용할 수 있다. 또한 공통층(112)을 제공하지 않고, 정공 주입층 및 정공 수송층 중 한쪽 또는 양쪽을 광학 조정층(199)에 사용하여도 좋다.
도 3의 (B)는, 광학 조정층(199)을 공통층(114)과 공통 전극(115) 사이에 제공한 예를 나타낸 것이다. 예를 들어, 공통층(114)으로서 전자 수송층을 사용하고, 광학 조정층(199)으로서 전자 주입층을 사용할 수 있다. 또한 공통층(114)을 제공하지 않고, 전자 주입층 및 전자 수송층 중 한쪽 또는 양쪽을 광학 조정층(199)에 사용하여도 좋다.
또한 도 4는 발광 디바이스가 기판(151) 측으로 광을 사출하는 보텀 이미션형 발광 장치의 예를 나타낸 것이다. 도 4에서는 화소 전극(191)으로서 반사 전극을 사용하고, 광학 조정층(199)으로서 투명 전극을 사용한다. 화소 전극(191)과 광학 조정층(199)으로 반투과·반반사 전극을 구성할 수 있다. 또한 화소 전극(191)에 반투과·반반사 전극을 사용하고, 광학 조정층(199)으로서 정공 주입층 및 정공 수송층 중 한쪽 또는 양쪽을 사용하여도 좋다.
또한 도 2의 (A), (B)에 나타낸 발광 장치는, 공통 전극(115) 위에 버퍼층(116)을 가진다. 버퍼층(116)으로서는, 유기막, 반도체막, 무기 절연막 등을 들 수 있다. 도 2의 (A), (B)에 나타낸 발광 장치는 발광 디바이스의 발광을 버퍼층(116) 측으로 추출하는 구성이기 때문에, 버퍼층(116)은 가시광 및 적외광을 투과시키는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 이로써, 버퍼층(116)에 광이 흡수되는 것을 억제하여, 발광 디바이스의 광 추출 효율을 높일 수 있다. 유기막으로서는, 발광 디바이스에 사용할 수 있는, 정공 주입성이 높은 물질, 정공 수송성이 높은 물질, 정공 차단 재료, 전자 수송성이 높은 물질, 전자 주입성이 높은 물질, 또는 양극성 물질 등을 포함하는 층을 들 수 있다. 반도체막으로서는, 가시광 및 적외광을 투과시키는 반도체막을 들 수 있다. 무기 절연막으로서는, 질화 실리콘막 등을 들 수 있다. 버퍼층(116)은 패시베이션 기능을 가지는 것이 바람직하다. 이로써, 발광 디바이스에 수분 등의 불순물이 들어가는 것을 억제할 수 있다. 또한 공통 전극(115)이 가시광 및 적외광을 반사하는 기능을 가지는 경우, 버퍼층(116)을 제공하면 공통 전극(115)에서의 표면 플라스몬으로 인한 광 에너지의 손실을 저감할 수 있다.
[발광 디바이스의 구성(탠덤 구조)]
다음으로, 도 6을 사용하여 본 발명의 일 형태의 발광 장치가 가지는 발광 디바이스의 구성에 대하여 설명한다.
도 6의 (A) 내지 (D)는, 탠덤 구조의 발광 디바이스가 가지는, 복수의 발광 유닛의 적층 구조의 예를 나타낸 것이다.
도 6의 (A), (B)는, 발광 유닛(48a)과 발광 유닛(48b)이 중간층(198)을 개재하여 적층되는 예를 나타낸 것이다.
도 6의 (C)는, 발광 유닛(48c)과 발광 유닛(48d)이 중간층(198a)을 개재하여 적층되고, 발광 유닛(48d)과 발광 유닛(48e)이 중간층(198b)을 개재하여 적층되는 예를 나타낸 것이다.
도 6의 (D)는, 발광 유닛(48e)과 발광 유닛(48c)이 중간층(198a)을 개재하여 적층되고, 발광 유닛(48c)과 발광 유닛(48d)이 중간층(198b)을 개재하여 적층되는 예를 나타낸 것이다.
중간층(198), 중간층(198a), 중간층(198b)은 각각 적어도 전하 발생층을 가진다. 전하 발생층은 2개의 발광 유닛 사이에 위치한다. 전하 발생층은 한 쌍의 전극 사이에 전압이 인가되었을 때, 인접한 한쪽 발광 유닛에 전자를 주입하고, 다른 쪽 발광 유닛에 정공(홀)을 주입하는 기능을 가진다. 중간층(198), 중간층(198a), 중간층(198b)은 각각 정공 주입성이 높은 물질, 정공 수송성이 높은 물질, 정공 차단 재료, 전자 수송성이 높은 물질, 전자 주입성이 높은 물질, 또는 양극성 물질 등을 포함하는 층을 더 가져도 좋다.
하나의 발광 유닛에 복수의 발광층을 가지는 싱글 구조인 경우, 여기자를 복수의 발광층에서 공유하기 때문에, 각 발광층에서의 발광 강도가 낮아질 경우가 있다. 복수의 발광층을 복수의 발광 유닛에 나누어 배치함으로써, 각 발광층에서의 발광 강도를 높일 수 있다. 또한 발광 유닛의 수가 적을수록, 발광 디바이스가 가지는 층의 수를 적게 할 수 있어 생산성의 저하를 억제할 수 있다. 따라서, 발광 유닛의 수는 하나 이상 3개 이하가 바람직하고, 하나 또는 2개가 더 바람직하다.
도 6의 (A) 내지 (D)는, 청색의 발광 재료로서 형광 재료를 사용하고, 적외광, 적색, 및 녹색의 발광 재료로서 인광 재료를 사용하는 경우의 발광층(193)의 적층예를 나타낸 것이다.
형광 재료를 사용한 발광층과 인광 재료를 사용한 발광층에서, 발광 유닛을 나누는 것이 바람직하다. 이로써 형광 재료를 사용한 발광층의 발광 강도를 높일 수 있다.
도 6의 (A), (B)에서, 발광 유닛(48a)은 형광 발광 유닛이고, 발광 유닛(48b)은 인광 발광 유닛이다. 여기서, 형광 발광 유닛과 인광 발광 유닛의 적층 순서는 불문한다. 도 6의 (A)는, 발광 유닛(48a)(형광 발광 유닛)이 광학 조정층(199) 측에 위치하는 예를 나타낸 것이고, 도 6의 (B)는, 발광 유닛(48b)(인광 발광 유닛)이 광학 조정층(199) 측에 위치하는 예를 나타낸 것이다.
발광 유닛(48b)(인광 발광 유닛)은, 적외광을 발하는 발광층(193N), 적색의 광을 발하는 발광층(193R), 및 녹색의 광을 발하는 발광층(193G)을 가진다. 이들 3개의 발광층은 상술한 바와 같이, 광학 조정층(199)에 가까운 측으로부터, 장파장의 광을 발하는 순으로 배치하는 것이 바람직하다. 따라서, 발광 유닛(48b)에서 광학 조정층(199)에 가장 가까운 발광층은 적외광을 발하는 발광층(193N)이고, 가장 먼 발광층은 녹색의 광을 발하는 발광층(193G)인 것이 바람직하다. 이로써, 적외광, 적색의 광, 녹색의 광을 각각 효율적으로 추출할 수 있다.
또한 적외광을 발하는 발광층과 가시광을 발하는 발광층에서, 발광 유닛을 나누는 것이 바람직하다. 예를 들어, 적외광을 발하는 발광층의 발광 강도가 가시광을 발하는 발광층의 발광 강도보다 낮은 경우, 발광 유닛을 나눔으로써 적외광의 발광 강도를 높일 수 있다.
도 6의 (C), (D)에서, 발광 유닛(48c)은 가시광의 형광 발광 유닛이고, 발광 유닛(48d)은 가시광의 인광 발광 유닛이고, 발광 유닛(48e)은 적외광의 인광 발광 유닛이다. 여기서, 3개의 발광 유닛의 적층 순서는 불문한다. 도 6의 (C)는, 발광 유닛(48c)(형광 발광 유닛)이 광학 조정층(199)에 가장 가깝고, 발광 유닛(48e)(적외광의 인광 발광 유닛)이 광학 조정층(199)에서 가장 먼 경우의 예를 나타낸 것이고, 도 6의 (D)는, 발광 유닛(48e)(적외광의 인광 발광 유닛)이 광학 조정층(199)에 가장 가깝고, 발광 유닛(48d)(가시광의 인광 발광 유닛)이 광학 조정층(199)에서 가장 먼 경우의 예를 나타낸 것이다.
발광 유닛(48d)(가시광의 인광 발광 유닛)은, 적색의 광을 발하는 발광층(193R) 및 녹색의 광을 발하는 발광층(193G)을 가진다. 이들 2개의 발광층은 상술한 바와 같이, 광학 조정층(199)에 가까운 측으로부터, 장파장의 광을 발하는 순으로 배치하는 것이 바람직하다. 따라서, 발광 유닛(48d)에서 적색의 광을 발하는 발광층(193R)은 녹색의 광을 발하는 발광층(193G)보다 광학 조정층(199)에 가까운 것이 바람직하다. 이로써, 적색의 광 및 녹색의 광의 양쪽을 효율적으로 추출할 수 있다.
도 6의 (E)에 나타낸 발광 장치는, 트랜지스터를 가지는 층(45)을 개재하여 청색(B)의 광을 발하는 발광 디바이스(47B), 녹색(G)의 광을 발하는 발광 디바이스(47G), 적색(R)의 광을 발하는 발광 디바이스(47R), 및 적외광(IR)을 발하는 발광 디바이스(47N)를 기판(151) 위에 가진다.
도 6의 (E)는, 도 6의 (A)에 나타낸 발광 유닛의 적층 구조를 적용한 예를 나타낸 것이다.
도 6의 (E)에 나타낸 발광 디바이스는 트랜지스터를 가지는 층(45)을 개재하여 화소 전극(191), 광학 조정층(199), 공통층(112), 발광층(193B), 중간층(198), 발광층(193N), 발광층(193R), 발광층(193G), 공통층(114), 공통 전극(115), 및 버퍼층(116)을 기판(151) 위에 가진다.
청색의 발광층과 다른 색의 발광층을 상이한 발광 유닛에 제공함으로써, 청색의 발광층에만 형광 재료를 사용하는 경우에도 각 발광층의 발광 강도를 높이고, 발광 효율을 높일 수 있다. 또한 하나의 발광 유닛에서 광학 조정층(199) 측으로부터, 장파장의 광을 발하는 순으로 발광층을 적층함으로써, 광학 조정층(199N), 광학 조정층(199R), 광학 조정층(199G)을 사용한 광학 조정이 용이해져, 적색, 녹색, 및 적외광을 각각 높은 효율로 추출할 수 있다.
[변형예]
본 발명의 일 형태의 발광 장치에서는, 하나의 부화소가 가시광과 적외광의 양쪽을 발하는 구성으로 할 수 있다. 예를 들어, 적색, 녹색, 또는 청색을 각각 발하는 3개의 부화소 중 어느 것을 적외광을 발하는 구성으로 할 수 있다. 가시광을 발하는 부화소가 적외광을 발하는 부화소를 겸하면 적외광을 발하는 부화소를 별도로 제공하지 않아도 된다. 따라서 하나의 화소가 가지는 부화소의 수를 늘리지 않고, 발광 장치를 가시광 및 적외광의 양쪽을 발하는 구성으로 할 수 있다. 이로써, 화소의 개구율 저하를 억제할 수 있어, 발광 장치의 발광 효율을 높일 수 있다.
도 7의 (A) 내지 (C)는 본 발명의 일 형태의 발광 장치의 단면도를 나타낸 것이다.
도 7의 (A) 내지 (C)에 나타낸 발광 장치(40C) 내지 발광 장치(40E)는 각각 적색(R)의 광, 녹색(G)의 광, 청색(B)의 광, 및 적외광(IR)을 사출하는 구성이다.
발광 장치(40C) 내지 발광 장치(40E)는, 적색의 광, 녹색의 광, 및 청색의 광 중 어느 하나를 발하는 발광 디바이스가 적외광도 발할 수 있는 구성이다.
도 7의 (A) 내지 (C)에 나타낸 발광 장치(40C) 내지 발광 장치(40E)는, 기판(151)과 기판(152) 사이에, 트랜지스터를 가지는 층(45), 발광 디바이스(47R), 발광 디바이스(47G), 및 발광 디바이스(47B)를 가진다.
발광 장치(40C)에서, 발광 디바이스(47R)는 적색(R)의 광과 적외광(IR)의 양쪽을 발할 수 있고, 발광 디바이스(47G)는 녹색(G)의 광을 발할 수 있고, 발광 디바이스(47B)는 청색(B)의 광을 발할 수 있다.
발광 장치(40D)에서, 발광 디바이스(47G)는 녹색(G)의 광과 적외광(IR)의 양쪽을 발할 수 있고, 발광 디바이스(47R)는 적색(R)의 광을 발할 수 있고, 발광 디바이스(47B)는 청색(B)의 광을 발할 수 있다.
발광 장치(40E)에서, 발광 디바이스(47B)는 청색(B)의 광과 적외광(IR)의 양쪽을 발할 수 있고, 발광 디바이스(47R)는 적색(R)의 광을 발할 수 있고, 발광 디바이스(47G)는 녹색(G)의 광을 발할 수 있다.
도 7의 (D) 내지 (H)는 화소의 구성예를 나타낸 것이다.
도 7의 (D) 내지 (F)에 나타낸 화소는 각각 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 3색의 부화소(3개의 발광 디바이스)를 가진다. 본 발명의 일 형태의 발광 장치는 화소를 구성하는 이들 부화소 중 적어도 하나가 가시광에 더하여 적외광을 사출하는 구성이다.
도 7의 (D)는 적색(R)의 부화소가 적외광(IR)을 사출하는 구성이고, 도 7의 (E)는 녹색(G)의 부화소가 적외광(IR)을 사출하는 구성이고, 도 7의 (F)는 청색(B)의 부화소가 적외광(IR)을 사출하는 구성이다.
도 7의 (G), (H)에 나타낸 화소는 각각 적색(R), 녹색(G), 청색(B), 및 백색(W)의 4색의 부화소(4개의 발광 디바이스)를 가진다. 도 7의 (G), (H)는 적색(R)의 부화소가 적외광(IR)을 사출하는 구성이지만, 이에 한정되지 않고 다른 색의 부화소가 적외광을 사출하는 구성이어도 좋다. 도 7의 (G)는 가로 1열로 4개의 부화소가 배치되는 예를 나타낸 것이고, 도 7의 (H)는 2×2의 매트릭스로 4개의 부화소가 배치되는 예를 나타낸 것이다.
상술한 바와 같이, 마이크로캐비티 구조에서는, 한 쌍의 전극 사이의 광학 거리(반사에 의한 위상 시프트를 포함함)의 배수를 정수로 나눈 값의 파장의 광을 강하게 하여 추출할 수 있다. 따라서, 가시광과 적외광의 공배수가 되는 광학 거리를 채용함으로써, 가시광 및 적외광의 양쪽을 효율적으로 추출할 수 있다.
여기서 풀컬러 표시에서의 품질의 지표로서 몇 가지 규격치가 규정되어 있다. 예를 들어, 디스플레이, 프린터, 디지털 카메라, 스캐너 등의 기기에서 기기 간의 색 재현의 차이를 통일하기 위하여 IEC(국제 전기 표준 회의)가 규정한 국제 표준의 색 공간에 관한 규격으로서 sRGB 규격이 널리 정착되어 있다. 그 외의 규격으로서는, 미국의 국가 텔레비전 표준화 위원회(National Television System Committee)가 작성한 아날로그 텔레비전 방식의 색 영역 규격인 NTSC 규격, 디지털 영화(시네마)를 배급할 때의 국제적인 통일 규격인 DCI-P3(Digital Cinema Initiatives) 규격, NHK가 규정한 고정세(高精細)의 UHDTV(Ultra High Definition Television, 슈퍼 하이비전이라고도 함)에서 사용되는 규격, Recommendation ITU-R BT.2020(이하, BT.2020) 등을 들 수 있다. R, G, B의 파장이 이와 같은 규격치로 규정되어 있기 때문에, 가시광과 함께 추출할 수 있는 적외광의 파장은 제한된다.
예를 들어, BT.2020으로 규정된 R, G, B에 상당하는 광의 파장과 그 n차광(n은 자연수임)을 표 1에 나타낸다. 또한 표 1에는, R, G, B의 n차광을 응용하여 추출할 수 있는 적외광의 파장을 괄호 내에 나타낸다.
[표 1]
표 1에 나타낸 바와 같이, 마이크로캐비티 구조에 의하여, BT.2020으로 규정되어 있는 R, G, B의 광 중 어느 것과 함께, 강하게 하고 추출할 수 있는 적외광의 파장을 추정할 수 있다. 또한 n이 지나치게 크면 광 추출 효율이 저하되기 때문에 n은 1 이상 4 이하인 것이 바람직하다. 따라서 R, G, B의 n=2에 대응하는 파장인 934nm, 1064nm, 1260nm이나, R, G의 n=3을 2로 나눈 파장인 798nm, 945nm, R의 n=4를 3으로 나눈 파장인 840nm 등이 R, G, B의 광 중 어느 것과 함께, 강하게 하고 추출할 수 있는 적외광인 것을 알 수 있다.
상술한 이유로, 추출하고자 하는 적외광의 파장에 맞추어, 어느 색의 n차광을 응용할지를 적절히 결정하는 것이 바람직하다. 그리고 가시광 및 적외광의 양쪽을 발하는 발광 디바이스에서는, 가시광(적색, 녹색, 또는 청색)과 적외광의 양쪽이 강해지는 광학 거리가 되도록, 광학 조정층의 막 두께를 조정하는 것이 바람직하다.
도 8의 (A)에 나타낸 발광 장치는, 트랜지스터를 가지는 층(45)을 개재하여 적색(R)의 광을 발하는 발광 디바이스(47R), 녹색(G)의 광을 발하는 발광 디바이스(47G), 그리고 청색(B)의 광 및 적외광을 발하는 발광 디바이스(47B(IR))를 기판(151) 위에 가진다.
도 8의 (A)에 나타낸 발광 장치는 발광 디바이스(47B(IR))가 청색의 광 및 적외광을 발하는 구성이다.
도 8의 (A)에 나타낸 각 발광 디바이스는, 도 2의 (A)에 나타낸 각 발광 디바이스와 같은 구성을 가진다. 발광 디바이스(47B(IR))에서, 한 쌍의 전극 사이의 광학 거리가 청색 발광과 적외 발광의 양쪽을 강하게 하는 광학 거리가 되도록 광학 조정층(199B)의 막 두께를 조정함으로써, 청색의 광 및 적외광을 효율적으로 추출할 수 있다.
또한 R, G, B 중 어느 광을 발하는 발광 디바이스와, 적외광(IR)을 발하는 발광 디바이스(47N)의 양쪽에 동일한 구성의 발광 디바이스를 적용하여도 좋다.
도 8의 (B)는, 청색(B)의 광을 발하는 발광 디바이스(47B)와 적외광(IR)을 발하는 발광 디바이스(47N)의 양쪽에 동일한 구성의 발광 디바이스를 적용하는 예를 나타낸 것이다.
도 8의 (B)에 나타낸 발광 장치는, 트랜지스터를 가지는 층(45)을 개재하여 적색(R)의 광을 발하는 발광 디바이스(47R), 녹색(G)의 광을 발하는 발광 디바이스(47G), 청색(B)의 광을 발하는 발광 디바이스(47B), 적외광(IR)을 발하는 발광 디바이스(47N)를 기판(151) 위에 가진다.
발광 디바이스(47R)와 발광 디바이스(47N)의 양쪽에, 청색의 광 및 적외광을 발하는 구성을 적용한다. 발광 디바이스(47B)에서는, 버퍼층(116) 위에 제공된 필터(141a)에 의하여 적외광이 차단되고, 청색의 광만 외부로 추출된다. 또한 발광 디바이스(47N)에서는, 버퍼층(116) 위에 제공된 필터(141b)에 의하여 청색의 광이 차단되고, 적외광만 외부로 추출된다.
상술한 바와 같이, 가시광을 발하는 발광 디바이스와 적외광을 발하는 발광 디바이스는, 복수의 발광층을 공통적으로 가진다. 그리고, 광학 조정층의 두께를 상이하게 함으로써, 가시광을 발하는 발광 디바이스와 적외광을 발하는 발광 디바이스를 구분하여 제작할 수 있다. 이로써, 발광 장치의 제작 공정을 대폭 늘리지 않고, 적외광을 발하는 부화소를 제공할 수 있다.
이하에서는, 도 9 및 도 10을 사용하여 본 발명의 일 형태의 발광 장치의 구성에 대하여 설명한다. 이하에서는, 적외, 적색, 녹색, 청색의 4개의 발광 디바이스 중, 적외광을 발하는 발광 디바이스 및 청색의 광을 발하는 발광 디바이스에 대하여 주로 설명한다. 적색의 광, 녹색의 광을 발하는 발광 디바이스의 구성은, 광학 조정층의 두께 외에는 적외광을 발하는 발광 디바이스 및 청색의 광을 발하는 발광 디바이스와 마찬가지로 할 수 있다.
[발광 장치(30A) 및 발광 장치(30B)]
도 9의 (A)는 발광 장치(30A)의 단면도를 나타낸 것이고, 도 9의 (B)는 발광 장치(30B)의 단면도를 나타낸 것이다.
발광 장치(30A) 및 발광 장치(30B)는 각각 발광 디바이스(190B) 및 발광 디바이스(190N)를 가진다. 발광 디바이스(190B)는 청색의 광(21B)을 발하는 기능을 가진다. 발광 디바이스(190N)는 적외광(21N)을 발하는 기능을 가진다.
발광 디바이스(190B) 및 발광 디바이스(190N)는, 화소 전극(191), 공통층(112), 발광층(193), 공통층(114), 및 공통 전극(115)을 가진다.
발광 디바이스(190B)는 화소 전극(191)과 공통층(112) 사이에 광학 조정층(199B)을 가진다. 발광 디바이스(190B)에서는, 한 쌍의 전극 사이의 광학 거리가, 청색 발광을 강하게 하는 광학 거리가 되도록 광학 조정층(199B)의 막 두께가 조정되어 있다. 이로써, 청색의 광을 발광 디바이스(190B)로부터 추출할 수 있다.
발광 디바이스(190N)는 화소 전극(191)과 공통층(112) 사이에 광학 조정층(199N)을 가진다. 발광 디바이스(190N)에서는, 한 쌍의 전극 사이의 광학 거리가, 적외 발광을 강하게 하는 광학 거리가 되도록 광학 조정층(199N)의 막 두께가 조정되어 있다. 이로써, 적외광을 발광 디바이스(190N)로부터 추출할 수 있다.
발광 디바이스로부터 추출되는 가시광은 착색층(컬러 필터 등) 등의 광학 필터를 통하여 발광 장치의 외부로 추출되는 것이 바람직하다. 도 9의 (A)에는, 청색의 착색층(CFB)을 통하여 발광 디바이스(190B)로부터 광(21B)이 추출되는 예를 나타내었다. 마찬가지로, 발광 디바이스로부터 추출되는 적외광도 광학 필터를 통하여 발광 장치의 외부로 추출되어도 좋다. 도 9의 (B)에 나타낸 발광 장치(30B)는, 광학 필터(IRF)를 통하여 발광 디바이스(190N)로부터 적외광(21N)이 추출되는 예를 나타낸 것이다.
또한 도 9의 (A) 등에서는 복수의 발광층을 하나의 발광층(193)으로서 나타내었다. 발광층(193)은 적외광을 발하는 발광층과, 가시광을 발하는 발광층을 가진다. 발광층(193)은 가시광을 발하는 발광층을 복수로 가지는 것이 바람직하다. 가시광을 발하는 발광층으로서는, 예를 들어 R, G, B의 3개의 발광층, Y, C, M의 3개의 발광층 등, 백색 발광이 얻어지는 조합인 것이 바람직하다.
발광 디바이스(190B) 및 발광 디바이스(190N)는 싱글 구조이기 때문에, 상술한 바와 같이 복수의 발광층이 광학 조정층(199) 측으로부터, 장파장의 광을 발하는 순으로 적층되는 것이 바람직하다. 즉, 광학 조정층(199)에 가장 가까운 발광층은 적외광을 발하는 발광층인 것이 바람직하다.
화소 전극(191), 광학 조정층(199), 공통층(112), 발광층(193), 공통층(114), 및 공통 전극(115)은 각각 단층 구조이어도 좋고, 적층 구조이어도 좋다.
화소 전극(191)은 절연층(214) 위에 위치한다. 각 발광 디바이스가 가지는 화소 전극(191)은 동일한 재료 및 동일한 공정으로 형성할 수 있다.
공통층(112)으로서는 예를 들어 정공 주입층 및 정공 수송층 중 한쪽 또는 양쪽을 형성할 수 있다.
공통층(114)으로서는 예를 들어 전자 주입층 및 전자 수송층 중 한쪽 또는 양쪽을 형성할 수 있다.
공통 전극(115)은 광학 조정층(199B), 공통층(112), 발광층(193), 및 공통층(114)을 개재하여 화소 전극(191)과 중첩되는 부분을 가진다. 또한 공통 전극(115)은 광학 조정층(199N), 공통층(112), 발광층(193), 및 공통층(114)을 개재하여 화소 전극(191)과 중첩되는 부분을 가진다. 공통 전극(115)은 발광 디바이스(190B)와 발광 디바이스(190N)에 공통적으로 사용되는 층이다.
발광 장치(30A) 및 발광 장치(30B)는 각각 한 쌍의 기판(기판(151) 및 기판(152)) 사이에 발광 디바이스(190B), 발광 디바이스(190N), 트랜지스터(42) 등을 가진다.
기판(152)에서 기판(151) 측의 면에는 차광층(BM)이 제공되는 것이 바람직하다. 차광층(BM)은 각 발광 디바이스와 중첩되는 위치에 개구를 가진다.
차광층(BM)으로서는, 발광 디바이스(190)로부터의 발광을 차단하는 재료를 사용할 수 있다. 차광층(BM)은 가시광을 흡수하는 것이 바람직하다. 차광층(BM)으로서는, 예를 들어 금속 재료, 혹은 안료(카본 블랙 등) 또는 염료를 포함하는 수지 재료 등을 사용하여 블랙 매트릭스를 형성할 수 있다. 차광층(BM)은 적색의 컬러 필터, 녹색의 컬러 필터, 및 청색의 컬러 필터의 적층 구조이어도 좋다.
발광 디바이스(190)에서, 각각 화소 전극(191)과 공통 전극(115) 사이에 위치하는 공통층(112), 발광층(193), 공통층(114)은 EL층이라고 할 수도 있다.
화소 전극(191)은 가시광 및 적외광을 반사하는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 화소 전극(191)의 단부는 격벽(216)으로 덮여 있다. 공통 전극(115)은 가시광 및 적외광을 투과시키는 기능을 가진다. 발광 디바이스(190)는 화소 전극(191)과 공통 전극(115) 사이에 전압이 인가됨으로써 기판(152) 측으로 광을 사출하는 전계 발광 디바이스이다(광(21B), 적외광(21N) 참조).
화소 전극(191)은 절연층(214)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(42)가 가지는 소스 또는 드레인과 전기적으로 접속된다. 화소 전극(191)의 단부는 격벽(216)으로 덮여 있다. 트랜지스터(42)는 발광 디바이스(190)의 구동을 제어하는 기능을 가진다.
발광 디바이스(190)는 보호층(195)으로 덮여 있는 것이 바람직하다. 도 9의 (A)에서는 보호층(195)이 공통 전극(115) 위에 접하여 제공되어 있다. 보호층(195)을 제공함으로써, 발광 디바이스(190)에 물 등의 불순물이 들어가는 것을 억제하고, 발광 디바이스(190)의 신뢰성을 높일 수 있다. 또한 접착층(142)에 의하여 보호층(195)과 기판(152)이 접합되어 있다. 또한 보호층(195)은 버퍼층(116)을 가지거나, 또는 버퍼층(116)의 기능을 겸하여도 좋다. 또는 보호층(195)은 공통 전극(115) 위에 버퍼층(116)을 개재하여 제공되어도 좋다.
또한 도 9의 (B)에 나타낸 바와 같이, 발광 디바이스(190) 위에 보호층을 가지지 않아도 된다. 도 9의 (B)에서는 접착층(142)에 의하여 공통 전극(115)과 기판(152)이 접합되어 있다.
[발광 장치(30C)]
도 10의 (A)는 발광 장치(30C)의 단면도를 나타낸 것이다.
도 10의 (A)에 나타낸 발광 장치(30C)는 기판(151) 및 기판(152)을 가지지 않고, 기판(153), 기판(154), 접착층(155), 및 절연층(212)을 가지는 점에서 발광 장치(30A)와 상이하다.
기판(153)과 절연층(212)은 접착층(155)에 의하여 접합되어 있다. 기판(154)과 보호층(195)은 접착층(142)에 의하여 접합되어 있다.
발광 장치(30C)는 제작 기판 위에 형성된 절연층(212), 트랜지스터(42), 및 발광 디바이스(190) 등을 기판(153) 위로 전치함으로써 제작되는 구성이다. 기판(153) 및 기판(154)은 각각 가요성을 가지는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 발광 장치(30C)의 가요성을 높일 수 있다. 예를 들어, 기판(153) 및 기판(154)에는 각각 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
기판(153) 및 기판(154)으로서는, 각각 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 등의 폴리에스터 수지, 폴리아크릴로나이트릴 수지, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 폴리메틸메타크릴레이트 수지, 폴리카보네이트(PC) 수지, 폴리에터설폰(PES) 수지, 폴리아마이드 수지(나일론, 아라미드 등), 폴리실록산 수지, 사이클로올레핀 수지, 폴리스타이렌 수지, 폴리아마이드이미드 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리염화바이닐 수지, 폴리염화바이닐리덴 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 수지, ABS 수지, 셀룰로스 나노 섬유 등을 사용할 수 있다. 기판(153) 및 기판(154) 중 한쪽 또는 양쪽에 가요성을 가질 정도의 두께의 유리를 사용하여도 좋다.
본 실시형태의 발광 장치가 가지는 기판에는 광학 등방성이 높은 필름을 사용하여도 좋다. 광학 등방성이 높은 필름으로서는 트라이아세틸셀룰로스(TAC, 셀룰로스트라이아세테이트라고도 함) 필름, 사이클로올레핀 폴리머(COP) 필름, 사이클로올레핀 공중합체(COC) 필름, 및 아크릴 필름 등을 들 수 있다.
[발광 장치(30D)]
도 10의 (B)는 발광 장치(30D)의 단면도를 나타낸 것이다.
발광 장치(30D)는, 발광층(193B)과 발광층(193N, 193R, 193G) 사이에 중간층(198)을 가지는 점에서 발광 장치(30A)와 상이하다. 즉, 발광 장치(30A)의 발광 디바이스(190)는 싱글 구조이지만, 발광 장치(30D)의 발광 디바이스(190)는 탠덤 구조이다.
발광 디바이스는 탠덤 구조이면 광학 거리의 최적화가 용이해지거나, 발광 강도가 높아지는 등의 이점이 있기 때문에 바람직하다.
이하에서는, 도 11 내지 도 13을 사용하여 본 발명의 일 형태의 발광 장치의 더 자세한 구성에 대하여 설명한다.
[발광 장치(200A)]
도 11은 발광 장치(200A)의 사시도를 나타낸 것이고, 도 12의 (A)는 발광 장치(200A)의 단면도를 나타낸 것이다.
발광 장치(200A)는 기판(152)과 기판(151)이 접합된 구성을 가진다. 도 11에서는 기판(152)을 파선으로 명시하였다.
발광 장치(200A)는 발광부(163), 회로(164), 배선(165) 등을 가진다. 도 11에서는 발광 장치(200A)에 IC(집적 회로)(173) 및 FPC(172)가 실장되어 있는 예를 나타내었다. 그러므로, 도 11에 나타낸 구성은 발광 장치(200A), IC, 및 FPC를 가지는 발광 모듈이라고 할 수도 있다.
회로(164)로서는 예를 들어 주사선 구동 회로를 사용할 수 있다.
배선(165)은 발광부(163) 및 회로(164)에 신호 및 전력을 공급하는 기능을 가진다. 상기 신호 및 전력은 FPC(172)를 통하여 외부로부터 또는 IC(173)로부터 배선(165)에 입력된다.
도 11에는, COG(Chip On Glass) 방식 또는 COF(Chip on Film) 방식 등에 의하여 기판(151)에 IC(173)가 제공되어 있는 예를 나타내었다. IC(173)에는 예를 들어 주사선 구동 회로 또는 신호선 구동 회로 등을 가지는 IC를 적용할 수 있다. 또한 발광 장치(200A) 및 발광 모듈은 IC를 제공하지 않는 구성으로 하여도 좋다. 또한 IC를 COF 방식 등에 의하여 FPC에 실장하여도 좋다.
도 12의 (A)에, 도 11에 나타낸 발광 장치(200A)에서 FPC(172)를 포함하는 영역의 일부, 회로(164)를 포함하는 영역의 일부, 발광부(163)를 포함하는 영역의 일부, 및 단부를 포함하는 영역의 일부를 각각 절단한 경우의 단면의 일례를 나타내었다.
도 12의 (A)에 나타낸 발광 장치(200A)는 기판(151)과 기판(152) 사이에 트랜지스터(201), 트랜지스터(206), 트랜지스터(207), 발광 디바이스(190B), 발광 디바이스(190N), 보호층(195) 등을 가진다.
기판(151)과 기판(152)은 접착층(142)을 개재하여 접착되어 있다. 발광 디바이스(190B) 및 발광 디바이스(190N)의 밀봉에는 고체 밀봉 구조 또는 중공 밀봉 구조 등을 적용할 수 있다. 도 12의 (A)에서는, 기판(151), 접착층(142), 및 기판(152)으로 둘러싸인 공간(143)이 불활성 가스(질소나 아르곤 등)로 충전되어 있고, 중공 밀봉 구조가 적용되어 있다. 접착층(142)은 발광 디바이스(190)와 중첩하여 제공되어 있어도 좋다. 또한 기판(151), 접착층(142), 및 기판(152)으로 둘러싸인 공간(143)을 접착층(142)과 상이한 수지로 충전하여도 좋다.
발광 디바이스(190B)는 절연층(214) 측으로부터 화소 전극(191B), 광학 조정층(199B), 공통층(112), 발광층(193), 공통층(114), 및 공통 전극(115)의 순서로 적층된 적층 구조를 가진다. 화소 전극(191B)은 절연층(214)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(206)가 가지는 도전층(222b)과 접속되어 있다. 트랜지스터(206)는 발광 디바이스(190B)의 구동을 제어하는 기능을 가진다.
발광 디바이스(190N)는 절연층(214) 측으로부터 화소 전극(191N), 광학 조정층(199N), 공통층(112), 발광층(193), 공통층(114), 및 공통 전극(115)의 순서로 적층된 적층 구조를 가진다. 화소 전극(191N)은 절연층(214)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(207)가 가지는 도전층(222b)과 접속되어 있다. 트랜지스터(207)는 발광 디바이스(190N)의 구동을 제어하는 기능을 가진다.
화소 전극(191B)의 단부 및 화소 전극(191N)의 단부는 격벽(216)으로 덮여 있다. 화소 전극(191B) 및 화소 전극(191N)은 가시광 및 적외광을 반사하는 재료를 포함하고, 공통 전극(115)은 가시광 및 적외광을 투과시키는 재료를 포함한다.
광학 조정층(199B) 및 광학 조정층(199N)은 가시광 및 적외광을 투과시키는 도전막인 것이 바람직하다.
발광 디바이스(190B)에서는, 한 쌍의 전극 사이의 광학 거리가, 청색 발광을 강하게 하는 광학 거리가 되도록 광학 조정층(199B)의 막 두께가 조정되어 있다. 또한 발광 디바이스(190N)에서는, 한 쌍의 전극 사이의 광학 거리가, 적외 발광을 강하게 하는 광학 거리가 되도록 광학 조정층(199N)의 막 두께가 조정되어 있다.
발광 디바이스(190)는 발광층(193) 이외의 층으로서, 정공 주입성이 높은 물질, 정공 수송성이 높은 물질, 정공 차단 재료, 전자 수송성이 높은 물질, 전자 주입성이 높은 물질, 또는 양극성 물질 등을 포함하는 층을 더 가져도 좋다. 예를 들어, 공통층(112)은 정공 주입층 및 정공 수송층 중 한쪽 또는 양쪽을 가지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 공통층(114)은 전자 수송층 및 전자 주입층 중 한쪽 또는 양쪽을 가지는 것이 바람직하다.
공통층(112), 발광층(193), 및 공통층(114)에는 저분자계 화합물 및 고분자계 화합물 중 어느 것을 사용할 수도 있고, 무기 화합물을 포함하여도 좋다. 공통층(112), 발광층(193), 및 공통층(114)을 구성하는 층은 각각 증착법(진공 증착법을 포함함), 전사법, 인쇄법, 잉크젯법, 도포법 등의 방법으로 형성할 수 있다.
발광층(193)은 발광 재료로서 퀀텀닷(quantum dot) 등의 무기 화합물을 가져도 좋다.
발광 디바이스(190)가 발하는 광은 기판(152) 측으로 사출된다. 기판(152)에는, 가시광 및 적외광에 대한 투과성이 높은 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
화소 전극(191B) 및 화소 전극(191N)은 동일한 재료 및 동일한 공정으로 제작할 수 있다. 광학 조정층(199B) 및 광학 조정층(199N)은 동일한 재료를 사용하여 서로 다른 막 두께가 되도록 제작할 수 있다. 공통층(112), 공통층(114), 및 공통 전극(115)은 발광 디바이스(190B)와 발광 디바이스(190N)의 양쪽에 사용된다. 발광 디바이스(190B)와 발광 디바이스(190N)는 광학 조정층(199) 외의 구성의 적어도 일부를 공통의 구성으로 할 수 있다. 이에 의하여 제작 공정을 대폭 늘리지 않고, 발광 장치(200A)에 적외광을 발하는 기능을 부여할 수 있다.
발광 디바이스(190)는 보호층(195)으로 덮여 있다. 보호층(195)에 의하여, 발광 디바이스(190)에 물 등의 불순물이 들어가는 것을 억제하고, 발광 디바이스(190)의 신뢰성을 높일 수 있다.
발광 장치(200A)의 단부 근방의 영역(228)에서, 절연층(214)의 개구를 통하여 절연층(215)과 보호층(195)이 서로 접하는 것이 바람직하다. 특히, 절연층(215)이 가지는 무기 절연막과 보호층(195)이 가지는 무기 절연막이 서로 접하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 유기 절연막을 통하여 외부로부터 발광부(163)에 불순물이 들어가는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 발광 장치(200A)의 신뢰성을 높일 수 있다.
도 12의 (B)에, 보호층(195)이 3층 구조인 예를 나타내었다. 도 12의 (B)에서, 보호층(195)은 공통 전극(115) 위의 무기 절연층(195a)과, 무기 절연층(195a) 위의 유기 절연층(195b)과, 유기 절연층(195b) 위의 무기 절연층(195c)을 가진다.
무기 절연층(195a)의 단부와 무기 절연층(195c)의 단부는, 유기 절연층(195b)의 단부보다 외측으로 연장되고 서로 접한다. 그리고, 무기 절연층(195a)은 절연층(214)(유기 절연층)의 개구를 통하여 절연층(215)(무기 절연층)과 접한다. 이에 의하여, 절연층(215)과 보호층(195)으로 발광 디바이스(190)를 둘러쌀 수 있기 때문에, 발광 디바이스(190)의 신뢰성을 높일 수 있다.
이와 같이, 보호층(195)은 유기 절연막과 무기 절연막의 적층 구조이어도 좋다. 이때, 무기 절연막의 단부를 유기 절연막의 단부보다 외측으로 연장시키는 것이 바람직하다.
기판(152)에서 기판(151) 측의 면에는 차광층(BM) 및 착색층(CFB)이 제공된다. 차광층(BM)은 발광 디바이스(190)와 중첩되는 위치에 개구를 가진다. 착색층(CFB)은 발광 디바이스(190B)와 중첩되는 위치에 제공된다. 발광 디바이스(190B)가 발하는 광은 착색층(CFB)을 통하여 발광 장치(200A)의 외부로 추출된다.
트랜지스터(201), 트랜지스터(206), 및 트랜지스터(207)는 모두 기판(151) 위에 형성되어 있다. 이들 트랜지스터는 동일한 재료 및 동일한 공정으로 제작할 수 있다.
기판(151) 위에는 절연층(211), 절연층(213), 절연층(215), 및 절연층(214)이 이 순서대로 제공되어 있다. 절연층(211)은, 그 일부가 각 트랜지스터의 게이트 절연층으로서 기능한다. 절연층(213)은, 그 일부가 각 트랜지스터의 게이트 절연층으로서 기능한다. 절연층(215)은 트랜지스터를 덮어 제공된다. 절연층(214)은 트랜지스터를 덮어 제공되고, 평탄화층으로서의 기능을 가진다. 또한 게이트 절연층의 수 및 트랜지스터를 덮는 절연층의 수는 한정되지 않고, 각각 단층이어도 좋고 2층 이상이어도 좋다.
트랜지스터를 덮는 절연층 중 적어도 하나의 층에, 물이나 수소 등의 불순물이 확산되기 어려운 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 절연층을 배리어층으로서 기능시킬 수 있다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 트랜지스터에 외부로부터 불순물이 확산되는 것을 효과적으로 억제할 수 있고, 발광 장치의 신뢰성을 높일 수 있다.
절연층(211), 절연층(213), 및 절연층(215)으로서는, 각각 무기 절연막을 사용하는 것이 바람직하다. 무기 절연막으로서는, 예를 들어 질화 실리콘막, 산화질화 실리콘막, 산화 실리콘막, 질화산화 실리콘막, 산화 알루미늄막, 질화 알루미늄막 등의 무기 절연막을 사용할 수 있다. 또한 산화 하프늄막, 산화 이트륨막, 산화 지르코늄막, 산화 갈륨막, 산화 탄탈럼막, 산화 마그네슘막, 산화 란타넘막, 산화 세륨막, 및 산화 네오디뮴막 등을 사용하여도 좋다. 또한 상술한 절연막을 2개 이상 적층하여 사용하여도 좋다.
여기서, 유기 절연막은 무기 절연막에 비하여 배리어성이 낮은 경우가 많다. 그러므로, 유기 절연막은 발광 장치(200A)의 단부 근방에 개구를 가지는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 발광 장치(200A)의 단부로부터 유기 절연막을 통하여 불순물이 들어가는 것을 억제할 수 있다. 또는 유기 절연막의 단부가 발광 장치(200A)의 단부보다 내측에 위치하도록 유기 절연막을 형성하고, 발광 장치(200A)의 단부에 유기 절연막이 노출되지 않도록 하여도 좋다.
평탄화층으로서 기능하는 절연층(214)에는 유기 절연막이 적합하다. 유기 절연막에 사용할 수 있는 재료로서는, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 에폭시 수지, 폴리아마이드 수지, 폴리이미드아마이드 수지, 실록산 수지, 벤조사이클로뷰텐계 수지, 페놀 수지, 및 이들 수지의 전구체 등을 들 수 있다.
도 12의 (A)에 나타낸 영역(228)에서는 절연층(214)에 개구가 형성되어 있다. 이에 의하여, 절연층(214)에 유기 절연막을 사용하는 경우에도 절연층(214)을 통하여 외부로부터 발광부(163)에 불순물이 들어가는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 발광 장치(200A)의 신뢰성을 높일 수 있다.
트랜지스터(201), 트랜지스터(206), 및 트랜지스터(207)는 게이트로서 기능하는 도전층(221), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(211), 소스 및 드레인으로서 기능하는 도전층(222a) 및 도전층(222b), 반도체층(231), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(213), 그리고 게이트로서 기능하는 도전층(223)을 가진다. 여기서는, 동일한 도전막을 가공하여 얻어지는 복수의 층에 같은 해치 패턴을 부여하였다. 절연층(211)은 도전층(221)과 반도체층(231) 사이에 위치한다. 절연층(213)은 도전층(223)과 반도체층(231) 사이에 위치한다.
본 실시형태의 발광 장치가 가지는 트랜지스터의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 플레이너형 트랜지스터, 스태거형 트랜지스터, 역스태거형 트랜지스터 등을 사용할 수 있다. 또한 톱 게이트형 및 보텀 게이트형 중 어느 트랜지스터 구조로 하여도 좋다. 또는 채널이 형성되는 반도체층의 상하에 게이트가 제공되어 있어도 좋다.
트랜지스터(201), 트랜지스터(206), 및 트랜지스터(207)에는 채널이 형성되는 반도체층을 2개의 게이트로 끼우는 구성이 적용되어 있다. 2개의 게이트를 접속하고, 이들에 동일한 신호를 공급함으로써 트랜지스터를 구동하여도 좋다. 또는 2개의 게이트 중 한쪽에 문턱 전압을 제어하기 위한 전위를 공급하고, 다른 쪽에 구동을 위한 전위를 공급함으로써, 트랜지스터의 문턱 전압을 제어하여도 좋다.
트랜지스터에 사용하는 반도체 재료의 결정성에 대해서도 특별히 한정되지 않고, 비정질 반도체, 결정성을 가지는 반도체(미결정 반도체, 다결정 반도체, 단결정 반도체, 또는 일부에 결정 영역을 가지는 반도체) 중 어느 것을 사용하여도 좋다. 결정성을 가지는 반도체를 사용하면, 트랜지스터 특성의 열화를 억제할 수 있으므로 바람직하다.
트랜지스터의 반도체층은 금속 산화물(산화물 반도체라고도 함)을 가지는 것이 바람직하다. 또는 트랜지스터의 반도체층은 실리콘을 가져도 좋다. 실리콘으로서는 비정질 실리콘, 결정성 실리콘(저온 폴리실리콘, 단결정 실리콘 등) 등을 들 수 있다.
반도체층은 예를 들어 인듐과, M(M은 갈륨, 알루미늄, 실리콘, 붕소, 이트륨, 주석, 구리, 바나듐, 베릴륨, 타이타늄, 철, 니켈, 저마늄, 지르코늄, 몰리브데넘, 란타넘, 세륨, 네오디뮴, 하프늄, 탄탈럼, 텅스텐, 및 마그네슘 중에서 선택된 1종류 또는 복수 종류)과, 아연을 가지는 것이 바람직하다. 특히 M은 알루미늄, 갈륨, 이트륨, 및 주석 중에서 선택된 1종류 또는 복수 종류인 것이 바람직하다.
특히 반도체층으로서 인듐(In), 갈륨(Ga), 및 아연(Zn)을 포함하는 산화물(IGZO라고도 기재함)을 사용하는 것이 바람직하다.
반도체층이 In-M-Zn 산화물인 경우, In-M-Zn 산화물을 성막하기 위하여 사용하는 스퍼터링 타깃은 In의 원자수비가 M의 원자수비 이상인 것이 바람직하다. 이와 같은 스퍼터링 타깃의 금속 원소의 원자수비로서는 In:M:Zn=1:1:1, In:M:Zn=1:1:1.2, In:M:Zn=2:1:3, In:M:Zn=3:1:2, In:M:Zn=4:2:3, In:M:Zn=4:2:4.1, In:M:Zn=5:1:6, In:M:Zn=5:1:7, In:M:Zn=5:1:8, In:M:Zn=6:1:6, In:M:Zn=5:2:5 등을 들 수 있다.
스퍼터링 타깃으로서는 다결정 산화물을 포함하는 타깃을 사용하면, 결정성을 가지는 반도체층을 형성하기 쉬워지기 때문에 바람직하다. 또한 성막되는 반도체층의 원자수비는 상기 스퍼터링 타깃에 포함되는 금속 원소의 원자수비의 ±40%의 변동을 포함한다. 예를 들어 반도체층에 사용하는 스퍼터링 타깃의 조성이 In:Ga:Zn=4:2:4.1[원자수비]인 경우, 성막되는 반도체층의 조성은 In:Ga:Zn=4:2:3[원자수비] 근방인 경우가 있다.
또한 원자수비가 In:Ga:Zn=4:2:3 또는 그 근방이라고 기재되는 경우, In의 원자수비를 4로 하였을 때, Ga의 원자수비가 1 이상 3 이하이고, Zn의 원자수비가 2 이상 4 이하인 경우를 포함한다. 또한 원자수비가 In:Ga:Zn=5:1:6 또는 그 근방이라고 기재되는 경우, In의 원자수비를 5로 하였을 때, Ga의 원자수비가 0.1보다 크고 2 이하이고, Zn의 원자수비가 5 이상 7 이하인 경우를 포함한다. 또한 원자수비가 In:Ga:Zn=1:1:1 또는 그 근방이라고 기재되는 경우, In의 원자수비를 1로 하였을 때, Ga의 원자수비가 0.1보다 크고 2 이하이고, Zn의 원자수비가 0.1보다 크고 2 이하인 경우를 포함한다.
회로(164)가 가지는 트랜지스터와 발광부(163)가 가지는 트랜지스터는 같은 구조이어도 좋고, 상이한 구조이어도 좋다. 회로(164)가 가지는 복수의 트랜지스터의 구조는 모두 같아도 좋고, 2종류 이상 있어도 좋다. 마찬가지로, 발광부(163)가 가지는 복수의 트랜지스터의 구조는 모두 같아도 좋고, 2종류 이상 있어도 좋다.
기판(151)에서 기판(152)이 중첩되지 않은 영역에는, 접속부(204)가 제공되어 있다. 접속부(204)에서는 배선(165)이 도전층(166) 및 접속층(242)을 통하여 FPC(172)와 전기적으로 접속되어 있다. 접속부(204)의 상면에서는 화소 전극(191B) 및 화소 전극(191N)과 동일한 도전막을 가공하여 얻어진 도전층(166)이 노출되어 있다. 이에 의하여, 접속부(204)와 FPC(172)를 접속층(242)을 통하여 전기적으로 접속할 수 있다.
기판(152)의 외측에는 각종 광학 부재를 배치할 수 있다. 광학 부재로서는, 편광판, 위상차판, 광 확산층(확산 필름 등), 반사 방지층, 및 집광 필름 등을 들 수 있다. 또한 기판(152)의 외측에는 먼지의 부착을 억제하는 대전 방지막, 오염이 부착되기 어렵게 하는 발수성의 막, 사용에 따른 손상의 발생을 억제하는 하드 코트막, 충격 흡수층 등을 배치하여도 좋다.
기판(151) 및 기판(152)에는 각각 유리, 석영, 세라믹, 사파이어, 수지 등을 사용할 수 있다. 기판(151) 및 기판(152)에 가요성을 가지는 재료를 사용하면, 발광 장치의 가요성을 높일 수 있다.
접착층으로서는, 자외선 경화형 등의 광 경화형 접착제, 반응 경화형 접착제, 열 경화형 접착제, 혐기형 접착제 등 각종 경화형 접착제를 사용할 수 있다. 이들 접착제로서는, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 실리콘(silicone) 수지, 페놀 수지, 폴리이미드 수지, 이미드 수지, PVC(폴리바이닐클로라이드) 수지, PVB(폴리바이닐뷰티랄) 수지, EVA(에틸렌바이닐아세테이트) 수지 등을 들 수 있다. 특히, 에폭시 수지 등의 투습성이 낮은 재료가 바람직하다. 또한 2액 혼합형 수지를 사용하여도 좋다. 또한 접착 시트 등을 사용하여도 좋다.
접속층(242)으로서는, 이방성 도전 필름(ACF: Anisotropic Conductive Film), 이방성 도전 페이스트(ACP: Anisotropic Conductive Paste) 등을 사용할 수 있다.
트랜지스터의 게이트, 소스, 및 드레인 외에, 발광 장치를 구성하는 각종 배선 및 전극 등, 도전층에 사용할 수 있는 재료로서는, 알루미늄, 타이타늄, 크로뮴, 니켈, 구리, 이트륨, 지르코늄, 몰리브데넘, 은, 탄탈럼, 및 텅스텐 등의 금속, 그리고 상기 금속을 주성분으로 하는 합금 등을 들 수 있다. 이들 재료를 포함하는 막을 단층으로 또는 적층 구조로서 사용할 수 있다.
또한 투광성을 가지는 도전 재료로서는, 산화 인듐, 인듐 주석 산화물, 인듐아연 산화물, 산화 아연, 갈륨을 포함하는 산화 아연 등의 도전성 산화물 또는 그래핀을 사용할 수 있다. 또는 금, 은, 백금, 마그네슘, 니켈, 텅스텐, 크로뮴, 몰리브데넘, 철, 코발트, 구리, 팔라듐, 및 타이타늄 등의 금속 재료나, 상기 금속 재료를 포함하는 합금 재료를 사용할 수 있다. 또는 상기 금속 재료의 질화물(예를 들어, 질화 타이타늄) 등을 사용하여도 좋다. 또한 금속 재료, 합금 재료(또는 이들의 질화물)를 사용하는 경우에는, 투광성을 가질 정도로 얇게 하는 것이 바람직하다. 또한 상기 재료의 적층막을 도전층으로서 사용할 수 있다. 예를 들어, 은과 마그네슘의 합금과, 인듐 주석 산화물의 적층막 등을 사용하면, 도전성을 높일 수 있기 때문에 바람직하다. 이들은 발광 장치를 구성하는 각종 배선 및 전극 등의 도전층이나, 발광 디바이스가 가지는 도전층(화소 전극이나 공통 전극으로서 기능하는 도전층)에도 사용할 수 있다.
각 절연층에 사용할 수 있는 절연 재료로서는, 예를 들어 아크릴 수지, 에폭시 수지 등의 수지, 산화 실리콘, 산화질화 실리콘, 질화산화 실리콘, 질화 실리콘, 산화 알루미늄 등의 무기 절연 재료가 있다.
[발광 장치(200B)]
도 13의 (A)는 발광 장치(200B)의 단면도를 나타낸 것이다.
발광 장치(200B)는 트랜지스터의 구조가 발광 장치(200A)와 상이하다.
발광 장치(200B)는 기판(151) 위에 트랜지스터(202), 트랜지스터(208), 및 트랜지스터(210)를 가진다.
트랜지스터(202), 트랜지스터(208), 및 트랜지스터(210)는 게이트로서 기능하는 도전층(221), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(211), 채널 형성 영역(231i) 및 한 쌍의 저저항 영역(231n)을 가지는 반도체층, 한 쌍의 저저항 영역(231n)의 한쪽과 접속되는 도전층(222a), 한 쌍의 저저항 영역(231n)의 다른 쪽과 접속되는 도전층(222b), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(225), 게이트로서 기능하는 도전층(223), 그리고 도전층(223)을 덮는 절연층(215)을 가진다. 절연층(211)은 도전층(221)과 채널 형성 영역(231i) 사이에 위치한다. 절연층(225)은 도전층(223)과 채널 형성 영역(231i) 사이에 위치한다.
도전층(222a) 및 도전층(222b)은 각각 절연층(225) 및 절연층(215)에 제공된 개구를 통하여 저저항 영역(231n)과 접속된다. 도전층(222a) 및 도전층(222b) 중 한쪽은 소스로서 기능하고, 다른 쪽은 드레인으로서 기능한다.
발광 디바이스(190B)의 화소 전극(191B)은 도전층(222b)을 통하여 트랜지스터(210)의 한 쌍의 저저항 영역(231n) 중 한쪽과 전기적으로 접속된다.
발광 디바이스(190N)의 화소 전극(191N)은 도전층(222b)을 통하여 트랜지스터(208)의 한 쌍의 저저항 영역(231n) 중 한쪽과 전기적으로 접속된다.
도 13의 (A)에서는 절연층(225)이 반도체층의 상면 및 측면을 덮는 예를 나타내었다. 한편, 도 13의 (B)에서는 절연층(225)은 반도체층(231)의 채널 형성 영역(231i)과 중첩되고, 저저항 영역(231n)과는 중첩되지 않는다. 예를 들어, 도전층(223)을 마스크로 하여 절연층(225)을 가공함으로써, 도 13의 (B)에 나타낸 구조를 제작할 수 있다. 도 13의 (B)에서는 절연층(225) 및 도전층(223)을 덮어 절연층(215)이 제공되고, 절연층(215)의 개구를 통하여 도전층(222a) 및 도전층(222b)이 각각 저저항 영역(231n)과 접속되어 있다. 또한 트랜지스터를 덮는 절연층(218)을 제공하여도 좋다.
또한 발광 장치(200B)는 기판(151) 및 기판(152)을 가지지 않고, 기판(153), 기판(154), 접착층(155), 및 절연층(212)을 가지는 점에서 발광 장치(200A)와 상이하다.
기판(153)과 절연층(212)은 접착층(155)에 의하여 접합되어 있다. 기판(154)과 보호층(195)은 접착층(142)에 의하여 접합되어 있다.
발광 장치(200B)는 제작 기판 위에 형성된 절연층(212), 트랜지스터(202), 트랜지스터(208), 트랜지스터(210), 및 발광 디바이스(190) 등을 기판(153) 위로 전치함으로써 제작되는 구성이다. 기판(153) 및 기판(154)은 각각 가요성을 가지는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 발광 장치(200B)의 가요성을 높일 수 있다.
절연층(212)에는 절연층(211), 절연층(213), 및 절연층(215)에 사용할 수 있는 무기 절연막을 사용할 수 있다.
또한 발광 장치(200B)에서는 보호층(195)과 기판(154)이 접착층(142)에 의하여 접합되어 있다. 접착층(142)은 발광 디바이스(190)와 중첩하여 제공되고, 도 13의 (A)에서는 발광 장치에 고체 밀봉 구조가 적용되어 있다.
[금속 산화물]
이하에서는 반도체층에 적용할 수 있는 금속 산화물에 대하여 설명한다.
또한 본 명세서 등에서 질소를 가지는 금속 산화물도 금속 산화물(metal oxide)이라고 총칭하는 경우가 있다. 또한 질소를 가지는 금속 산화물을 금속 산질화물(metal oxynitride)이라고 불러도 좋다. 예를 들어, 아연 산질화물(ZnON) 등 질소를 가지는 금속 산화물을 반도체층에 사용하여도 좋다.
또한 본 명세서 등에서, CAAC(c-axis aligned crystal) 및 CAC(Cloud-Aligned Composite)라고 기재하는 경우가 있다. CAAC는 결정 구조의 일례를 나타내고, CAC는 기능 또는 재료의 구성의 일례를 나타낸다.
예를 들어 반도체층에는 CAC(Cloud-Aligned Composite)-OS(Oxide Semiconductor)를 사용할 수 있다.
CAC-OS 또는 CAC-metal oxide란, 재료의 일부에서는 도전성의 기능을 가지고, 재료의 일부에서는 절연성의 기능을 가지고, 재료 전체에서는 반도체로서의 기능을 가진다. 또한 CAC-OS 또는 CAC-metal oxide를 트랜지스터의 반도체층에 사용하는 경우, 도전성의 기능은 캐리어가 되는 전자(또는 홀)를 흘리는 기능이고, 절연성의 기능은 캐리어가 되는 전자를 흘리지 않는 기능이다. 도전성의 기능과 절연성의 기능을 각각 상보적으로 작용시킴으로써, 스위칭 기능(On/Off시키는 기능)을 CAC-OS 또는 CAC-metal oxide에 부여할 수 있다. CAC-OS 또는 CAC-metal oxide에서 각각의 기능을 분리시킴으로써 양쪽의 기능을 최대한 높일 수 있다.
또한 CAC-OS 또는 CAC-metal oxide는 도전성 영역 및 절연성 영역을 가진다. 도전성 영역은 상술한 도전성의 기능을 가지고, 절연성 영역은 상술한 절연성의 기능을 가진다. 또한 재료 내에서, 도전성 영역과 절연성 영역은 나노 입자 레벨로 분리되는 경우가 있다. 또한 도전성 영역과 절연성 영역은 각각 재료 내에 편재(偏在)하는 경우가 있다. 또한 도전성 영역은 그 주변이 흐릿해져 클라우드상(cloud-like)으로 연결되어 관찰되는 경우가 있다.
또한 CAC-OS 또는 CAC-metal oxide에서 도전성 영역과 절연성 영역은 각각 0.5nm 이상 10nm 이하, 바람직하게는 0.5nm 이상 3nm 이하의 크기로 재료 내에 분산되어 있는 경우가 있다.
또한 CAC-OS 또는 CAC-metal oxide는 상이한 밴드 갭을 가지는 성분으로 구성된다. 예를 들어 CAC-OS 또는 CAC-metal oxide는 절연성 영역에 기인하는 와이드 갭을 가지는 성분과 도전성 영역에 기인하는 내로 갭을 가지는 성분으로 구성된다. 이 구성의 경우, 캐리어를 흘릴 때 내로 갭을 가지는 성분에서 주로 캐리어가 흐른다. 또한 내로 갭을 가지는 성분이 와이드 갭을 가지는 성분에 상보적으로 작용함으로써 내로 갭을 가지는 성분과 연동하여 와이드 갭을 가지는 성분에도 캐리어가 흐른다. 따라서 상기 CAC-OS 또는 CAC-metal oxide를 트랜지스터의 채널 형성 영역에 사용하는 경우, 트랜지스터의 온 상태에서 높은 전류 구동력, 즉 큰 온 전류 및 높은 전계 효과 이동도를 얻을 수 있다.
즉 CAC-OS 또는 CAC-metal oxide를 매트릭스 복합재(matrix composite) 또는 금속 매트릭스 복합재(metal matrix composite)라고 부를 수도 있다.
산화물 반도체(금속 산화물)는 단결정 산화물 반도체와 그 외의 비단결정 산화물 반도체로 나누어진다. 비단결정 산화물 반도체로서는, 예를 들어 CAAC-OS(c-axis aligned crystalline oxide semiconductor), 다결정 산화물 반도체, nc-OS(nanocrystalline oxide semiconductor), a-like OS(amorphous-like oxide semiconductor), 및 비정질 산화물 반도체 등이 있다.
CAAC-OS는 c축 배향성을 가지며 a-b면 방향에서 복수의 나노 결정이 연결되어 변형을 가지는 결정 구조를 가진다. 또한 변형이란 복수의 나노 결정이 연결되는 영역에서 격자 배열이 정렬된 영역과 격자 배열이 정렬된 다른 영역 사이에서 격자 배열의 방향이 변화되어 있는 부분을 가리킨다.
나노 결정은 기본적으로 육각형이지만 정육각형에 한정되지 않고, 비정육각형인 경우가 있다. 또한 변형에서 오각형 및 칠각형 등의 격자 배열을 가지는 경우가 있다. 또한 CAAC-OS에서, 변형 근방에서도 명확한 결정립계(그레인 바운더리라고도 함)를 확인하기는 어렵다. 즉 격자 배열의 변형에 의하여 결정립계의 형성이 억제되어 있는 것을 알 수 있다. 이는, CAAC-OS가 a-b면 방향에서 산소 원자의 배열이 조밀하지 않거나, 금속 원소가 치환됨으로써 원자 사이의 결합 거리가 변화되는 것 등에 의하여, 변형을 허용할 수 있기 때문이다.
또한 CAAC-OS는 인듐 및 산소를 가지는 층(이하, In층)과, 원소 M, 아연, 및 산소를 가지는 층(이하, (M, Zn)층)이 적층된 층상의 결정 구조(층상 구조라고도 함)를 가지는 경향이 있다. 또한 인듐과 원소 M은 서로 치환할 수 있고, (M, Zn)층의 원소 M이 인듐으로 치환된 경우, (In, M, Zn)층이라고 나타낼 수도 있다. 또한 In층의 인듐이 원소 M으로 치환된 경우, (In, M)층이라고 나타낼 수도 있다.
CAAC-OS는 결정성이 높은 금속 산화물이다. 한편 CAAC-OS에서는 명확한 결정립계를 확인하기 어렵기 때문에, 결정립계에 기인하는 전자 이동도의 저하가 일어나기 어렵다고 할 수 있다. 또한 금속 산화물의 결정성은 불순물의 혼입이나 결함의 생성 등으로 인하여 저하되는 경우가 있기 때문에 CAAC-OS는 불순물이나 결함(산소 결손(VO: oxygen vacancy라고도 함) 등)이 적은 금속 산화물이라고 할 수도 있다. 따라서 CAAC-OS를 가지는 금속 산화물은 물리적 성질이 안정된다. 그러므로 CAAC-OS를 가지는 금속 산화물은 열에 강하고 신뢰성이 높다.
nc-OS는 미소한 영역(예를 들어 1nm 이상 10nm 이하의 영역, 특히 1nm 이상 3nm 이하의 영역)에서 원자 배열에 주기성을 가진다. 또한 nc-OS는 상이한 나노 결정 사이에서 결정 방위에 규칙성이 보이지 않는다. 그러므로 막 전체에서 배향성이 보이지 않는다. 따라서 nc-OS는 분석 방법에 따라서는 a-like OS나 비정질 산화물 반도체와 구별할 수 없는 경우가 있다.
또한 인듐과, 갈륨과, 아연을 가지는 금속 산화물의 일종인 인듐-갈륨-아연 산화물(이하 IGZO)은 상술한 나노 결정으로 함으로써 안정적인 구조를 가지는 경우가 있다. 특히 IGZO는 대기 중에서는 결정 성장이 어려운 경향이 있기 때문에 큰 결정(여기서는, 수mm의 결정 또는 수cm의 결정)보다 작은 결정(예를 들어 상술한 나노 결정)으로 하는 것이 구조적으로 더 안정되는 경우가 있다.
a-like OS는 nc-OS와 비정질 산화물 반도체의 중간의 구조를 가지는 금속 산화물이다. a-like OS는 공동(void) 또는 저밀도 영역을 가진다. 즉, a-like OS는 nc-OS 및 CAAC-OS에 비하여 결정성이 낮다.
산화물 반도체(금속 산화물)는 다양한 구조를 가지며, 각각이 상이한 특성을 가진다. 본 발명의 일 형태의 산화물 반도체는 비정질 산화물 반도체, 다결정 산화물 반도체, a-like OS, nc-OS, CAAC-OS 중 2종류 이상을 가져도 좋다.
반도체층으로서 기능하는 금속 산화물막은 불활성 가스 및 산소 가스 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 사용하여 성막할 수 있다. 또한 금속 산화물막의 성막 시에서의 산소의 유량비(산소 분압)에 특별히 한정은 없다. 다만, 전계 효과 이동도가 높은 트랜지스터를 얻는 경우에는 금속 산화물막의 성막 시에서의 산소 유량비(산소 분압)는, 0% 이상 30% 이하가 바람직하고, 5% 이상 30% 이하가 더 바람직하고, 7% 이상 15% 이하가 더욱 바람직하다.
금속 산화물은 에너지 갭이 2eV 이상인 것이 바람직하고, 2.5eV 이상인 것이 더 바람직하고, 3eV 이상인 것이 더욱 바람직하다. 이와 같이, 에너지 갭이 넓은 금속 산화물을 사용함으로써, 트랜지스터의 오프 전류를 저감할 수 있다.
금속 산화물막의 성막 시의 기판 온도는 350℃ 이하가 바람직하고, 실온 이상 200℃ 이하가 더 바람직하고, 실온 이상 130℃ 이하가 더욱 바람직하다. 금속 산화물막의 성막 시의 기판 온도가 실온이면 생산성을 높일 수 있어 바람직하다.
금속 산화물막은 스퍼터링법으로 형성할 수 있다. 그 외에, 예를 들어 PLD법, PECVD법, 열 CVD법, ALD법, 진공 증착법 등을 사용하여도 좋다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태의 발광 장치는 가시광을 발하는 발광 디바이스와, 가시광을 발하는 발광 디바이스를 가진다. 본 실시형태의 발광 장치는 가시광 및 적외광의 양쪽을 발할 수 있기 때문에, 가시광을 광원에 사용하는 센서, 적외광을 광원에 사용하는 센서, 그리고 가시광 및 적외광의 양쪽을 광원에 사용하는 센서 중 어느 광원으로서도 사용할 수 있어 편의성이 높다.
또한 본 실시형태의 발광 장치에서는, 적외광을 발하는 발광 디바이스와, 가시광을 발하는 발광 디바이스가 복수의 발광층을 공통적으로 가지고, 이에 더하여 광학 조정층 외의 층을 공통의 구성으로 할 수 있다. 그러므로, 제작 공정을 대폭 늘리지 않고, 발광 장치에 적외광을 발하는 기능을 더할 수 있다.
또한 본 실시형태의 발광 장치에서는, 하나의 부화소가 가시광과 적외광의 양쪽을 발하는 구성으로 할 수 있다. 따라서, 발광 장치의 화소 레이아웃을 크게 변경(하나의 화소가 가지는 부화소의 수를 늘리는 등)하지 않고, 발광 장치에 적외광을 발하는 기능을 더할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다. 또한 본 명세서에서, 하나의 실시형태 중에 복수의 구성예가 나타내어지는 경우에는, 구성예를 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 대하여 도 14 내지 도 21을 사용하여 설명한다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 표시부에, 적외광을 발하는 발광 디바이스와, 가시광을 발하는 발광 디바이스와, 가시광 및 적외광 중 적어도 일부를 검출하는 수광 디바이스를 가진다. 가시광으로서는, 파장 400nm 이상 750nm 미만의 광을 들 수 있고, 예를 들어 적색, 녹색, 또는 청색의 광이 있다. 적외광으로서는, 근적외광을 들 수 있고, 구체적으로는 파장 750nm 이상 1300nm 이하의 광을 들 수 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 표시부에 제 1 발광 디바이스, 제 2 발광 디바이스, 및 수광 디바이스를 가진다. 제 1 발광 디바이스는 제 1 화소 전극, 제 1 광학 조정층, 제 1 발광층, 제 2 발광층, 및 공통 전극을 가진다. 제 2 발광 디바이스는 제 2 화소 전극, 제 2 광학 조정층, 제 1 발광층, 제 2 발광층, 및 공통 전극을 가진다. 제 1 광학 조정층은 제 1 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치한다. 제 2 광학 조정층은 제 2 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치한다. 제 1 발광층 및 제 2 발광층은 각각 제 1 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치하는 영역과, 제 2 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치하는 영역을 가진다. 수광 디바이스는 제 3 화소 전극, 활성층, 및 공통 전극을 가진다. 활성층은 제 3 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치한다. 활성층은 유기 화합물을 가진다. 제 1 발광 디바이스는 제 1 발광층이 발하는 적외광을 사출한다. 제 2 발광 디바이스는 제 2 발광층이 발하는 가시광을 사출한다. 수광 디바이스는 가시광 및 적외광 중 적어도 일부를 흡수하는 기능을 가진다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 발광 디바이스가 발하는 가시광을 사용하여 화상을 표시할 수 있다. 구체적으로는 표시부에 발광 디바이스가 매트릭스로 배치되어 있고, 상기 표시부에서 화상을 표시할 수 있다.
또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는, 발광 디바이스를 센서(예를 들어, 이미지 센서나 광학식 터치 센서)의 광원으로서 이용할 수 있다. 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 가시광 및 적외광의 양쪽을 발할 수 있기 때문에, 가시광을 광원에 사용하는 센서와 적외광을 광원에 사용하는 센서의 양쪽과 조합할 수 있어 편의성이 높다. 또한 가시광 및 적외광의 양쪽을 광원에 사용하는 센서의 광원으로서 사용할 수도 있어, 센서의 기능성을 높일 수 있다.
또한 상기 표시부에는 수광 디바이스가 매트릭스로 배치되어 있고, 표시부는 수광부로서의 기능도 가진다. 수광 디바이스는 가시광 및 적외광 중 한쪽 또는 양쪽을 검출할 수 있다. 수광부는 이미지 센서나 터치 센서에 사용할 수 있다. 즉, 수광부에서 광을 검출함으로써, 화상을 촬상하거나 대상물(손가락이나 펜 등)의 근접 또는 접촉을 검출할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는, 수광 디바이스가 검출하는 파장의 광을 발광 디바이스로부터 발함으로써 센서로서 기능할 수 있다. 따라서, 표시 장치와 별도로 수광부 및 광원을 제공하지 않아도 되고, 전자 기기의 부품 점수를 삭감할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는, 표시부가 가지는 발광 디바이스의 발광을 대상물이 반사한 경우에, 수광 디바이스가 그 반사광을 검출할 수 있기 때문에, 어두운 장소에서도 촬상이나 터치(나아가서는 근접)를 검출할 수 있다.
또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치는, 적외광을 발하는 발광 디바이스, 가시광을 발하는 발광 디바이스, 및 수광 디바이스 중 3개의 디바이스에서 공통의 구성을 가지는 층을 가질 수 있다. 그러므로, 제작 공정을 대폭 늘리지 않고, 표시 장치에 적외광을 발하는 기능을 더하고, 수광 디바이스를 내장시킬 수 있다. 예를 들어 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 3개의 디바이스에서 동일한 구성으로 할 수 있다.
또한 수광 디바이스와 발광 디바이스에서 공통적으로 가지는 층은 발광 디바이스에서의 기능과 수광 디바이스에서의 기능이 상이한 경우가 있다. 본 명세서 중에서는 발광 디바이스에서의 기능에 기초하여 구성 요소를 호칭한다. 예를 들어 정공 주입층은 발광 디바이스에서 정공 주입층으로서 기능하고, 수광 디바이스에서 정공 수송층으로서 기능한다. 마찬가지로, 전자 주입층은 발광 디바이스에서 전자 주입층으로서 기능하고, 수광 디바이스에서 전자 수송층으로서 기능한다. 또한 정공 수송층은 발광 디바이스와 수광 디바이스의 양쪽에서 정공 수송층으로서 기능한다. 마찬가지로, 전자 수송층은 발광 디바이스와 수광 디바이스의 양쪽에서 전자 수송층으로서 기능한다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치에는, 실시형태 1에서 설명한 발광 디바이스를 사용할 수 있다. 본 실시형태의 표시 장치가 가지는 발광 디바이스의 구성 및 특징에 대해서는 실시형태 1을 참조할 수 있기 때문에, 자세한 설명은 생략하는 경우가 있다.
수광 디바이스를 이미지 센서에 사용하는 경우, 본 실시형태의 표시 장치는 수광 디바이스를 사용하여 화상을 촬상할 수 있다.
예를 들어, 이미지 센서를 사용하여 지문, 장문, 또는 홍채 등의 데이터를 취득할 수 있다. 즉, 본 실시형태의 표시 장치에 생체 인증용 센서를 내장시킬 수 있다. 표시 장치가 생체 인증용 센서를 내장함으로써, 표시 장치와 별도로 생체 인증용 센서를 제공하는 경우에 비하여 전자 기기의 부품 점수를 적게 할 수 있어, 전자 기기의 소형화 및 경량화가 가능하다.
또한 이미지 센서를 사용하여 사용자의 표정, 눈의 움직임, 또는 동공 직경의 변화 등의 데이터를 취득할 수 있다. 상기 데이터를 해석함으로써 사용자의 신체적 및 정신적 정보를 취득할 수 있다. 상기 정보에 따라 표시 및 음성 중 한쪽 또는 양쪽의 출력 내용을 변화시킴으로써, 예를 들어 VR(Virtual Reality)용 기기, AR(Augmented Reality)용 기기, 또는 MR(Mixed Reality)용 기기를 사용자가 안전하게 사용할 수 있게 된다.
또한 수광 디바이스를 터치 센서에 사용하는 경우, 본 실시형태의 표시 장치는 수광 디바이스를 사용하여 대상물의 근접 또는 접촉을 검출할 수 있다.
수광 디바이스로서는, 예를 들어 pn형 또는 pin형의 포토다이오드를 사용할 수 있다. 수광 디바이스는 수광 디바이스에 입사되는 광을 검출하여 전하를 발생시키는 광전 변환 디바이스로서 기능한다. 입사되는 광량에 따라 발생되는 전하량이 결정된다.
특히 수광 디바이스로서, 유기 화합물을 포함하는 층을 가지는 유기 포토다이오드를 사용하는 것이 바람직하다. 유기 포토다이오드는 박형화, 경량화, 및 대면적화가 용이하고, 형상 및 디자인의 자유도가 높기 때문에, 다양한 표시 장치에 적용할 수 있다.
본 발명의 일 형태에서는 발광 디바이스로서 유기 EL 디바이스를 사용하고, 수광 디바이스로서 유기 포토다이오드를 사용한다. 유기 포토다이오드는 유기 EL 디바이스와 공통된 구성으로 할 수 있는 층이 많다. 그러므로, 제작 공정을 대폭 늘리지 않고, 표시 장치에 수광 디바이스를 내장시킬 수 있다. 예를 들어, 수광 디바이스의 활성층과 발광 디바이스의 발광층을 구분하여 제작하고, 그 외의 층은 발광 디바이스와 수광 디바이스에서 동일한 구성으로 할 수 있다.
도 14의 (A) 내지 (D)는 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 단면도를 나타낸 것이다.
도 14의 (A)에 나타낸 표시 장치(50A)는 기판(151)과 기판(152) 사이에 수광 디바이스를 가지는 층(53)과, 발광 디바이스를 가지는 층(57)을 가진다.
도 14의 (B)에 나타낸 표시 장치(50B)는 기판(151)과 기판(152) 사이에 수광 디바이스를 가지는 층(53), 트랜지스터를 가지는 층(55), 및 발광 디바이스를 가지는 층(57)을 가진다.
표시 장치(50A) 및 표시 장치(50B)는 발광 디바이스를 가지는 층(57)으로부터 적색(R)의 광, 녹색(G)의 광, 청색(B)의 광, 및 적외광(IR)이 사출되는 구성이다.
발광 디바이스를 가지는 층(57)의 구성에 대해서는 실시형태 1의 발광 장치의 구성을 참조할 수 있다. 즉, 실시형태 1의 발광 장치가 가지는 발광 디바이스를, 발광 디바이스를 가지는 층(57)에 사용할 수 있다.
트랜지스터를 가지는 층(55)은 제 1 트랜지스터 및 제 2 트랜지스터를 가지는 것이 바람직하다. 제 1 트랜지스터는 수광 디바이스와 전기적으로 접속된다. 제 2 트랜지스터는 발광 디바이스와 전기적으로 접속된다.
수광 디바이스를 가지는 층(53)은 가시광을 검출하는 구성, 적외광을 검출하는 구성, 또는 가시광 및 적외광의 양쪽을 검출하는 구성으로 할 수 있다. 센서의 용도에 따라, 수광 디바이스가 검출하는 광의 파장을 결정할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 표시 장치에 접촉하는 손가락 등의 대상물을 검출하는 기능을 가져도 좋다. 예를 들어 도 14의 (C)에 나타낸 바와 같이, 발광 디바이스를 가지는 층(57)에서 발광 디바이스가 발한 광을 표시 장치(50B)에 접촉한 손가락(52)이 반사함으로써, 수광 디바이스를 가지는 층(53)에서의 수광 디바이스가 그 반사광을 검출한다. 이로써, 표시 장치(50B)에 손가락(52)이 접촉한 것을 검출할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 도 14의 (D)에 나타낸 바와 같이, 표시 장치(50B)에 근접한(접촉하고 있지 않은) 대상물을 검출 또는 촬상하는 기능을 가져도 좋다.
[화소]
도 15의 (A) 내지 (F)는 화소의 일례를 나타낸 것이다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 매트릭스로 배치된 복수의 화소를 가진다. 하나의 화소는 하나 이상의 부화소를 가진다. 하나의 부화소는 하나의 발광 디바이스를 가진다. 예를 들어 화소에는, 부화소를 3개 가지고, 3개의 부화소 중 어느 것이 가시광에 더하여 적외광을 사출하는 구성(R, G, B의 3색, 또는 황색(Y), 시안(C), 및 마젠타(M)의 3색 등)을 적용할 수 있다. 또는 부화소를 4개 가지고, 4개의 부화소 중 어느 것이 가시광에 더하여 적외광을 사출하는 구성(R, G, B, 백색(W)의 4색, 또는 R, G, B, Y의 4색 등)을 적용할 수 있다. 또는 부화소를 4개 가지는 구성(R, G, B의 3색과 적외광, 또는 Y, C, M의 3색과 적외광 등)이나, 부화소를 5개 가지는 구성(R, G, B, W의 4색과 적외광, 또는 R, G, B, Y의 4색과 적외광 등)을 적용하여도 좋다.
또한 화소는 수광 디바이스를 가진다. 수광 디바이스는 모든 화소에 제공되어 있어도 좋고, 일부 화소에 제공되어 있어도 좋다. 또한 하나의 화소가 복수의 수광 디바이스를 가져도 좋다.
도 15의 (A)에 나타낸 화소는 적색(R), 녹색(G), 청색(B), 적외광(IR)의 4개의 부화소(4개의 발광 디바이스)와 수광 디바이스(PD)를 가진다.
도 15의 (B) 내지 (E)에 나타낸 화소는 R, G, B의 3개의 부화소(3개의 발광 디바이스)와 수광 디바이스(PD)를 가진다. 도 15의 (B), (E)는 적색(R)의 부화소가 적외광(IR)을 사출하는 구성이고, 도 15의 (C)는 녹색(G)의 부화소가 적외광(IR)을 사출하는 구성이고, 도 15의 (D)는 청색(B)의 부화소가 적외광(IR)을 사출하는 구성이다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는, 하나의 부화소가 가시광과 적외광의 양쪽을 발하는 구성으로 할 수 있다. 예를 들어, 적색, 녹색, 또는 청색을 각각 발하는 3개의 부화소 중 어느 것이 적외광을 발하는 구성으로 할 수 있다. 가시광을 발하는 부화소가 적외광을 발하는 부화소를 겸하면 적외광을 발하는 부화소를 별도로 제공하지 않아도 된다. 따라서 하나의 화소가 가지는 부화소의 수를 늘리지 않고, 표시 장치가 가시광 및 적외광을 발하는 구성으로 할 수 있다. 이로써, 화소의 개구율 저하를 억제할 수 있어, 표시 장치의 광 추출 효율을 높일 수 있다.
도 15의 (B) 내지 (D)는 2×2의 매트릭스로 3개의 부화소와 수광 디바이스(PD)가 배치되어 있는 예이고, 도 15의 (E)는 가로 1열로 3개의 부화소와 수광 디바이스(PD)가 배치되어 있는 예이다.
도 15의 (F)에 나타낸 화소는 R, G, B, 백색(W)의 4개의 부화소(4개의 발광 디바이스)와 수광 디바이스(PD)를 가진다.
도 15의 (E), (F)는 적색(R)의 부화소가 적외광(IR)을 사출하는 구성이지만, 이에 한정되지 않고 다른 색의 부화소가 적외광을 사출하는 구성이어도 좋다.
이하에서는, 도 16 내지 도 21을 사용하여 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 구성에 대하여 설명한다. 이하에서는, 적외, 적색, 녹색, 청색의 4개의 발광 디바이스 중, 적외광을 발하는 발광 디바이스 및 청색의 광을 발하는 발광 디바이스에 대하여 주로 설명한다. 적색의 광, 녹색의 광을 발하는 발광 디바이스의 구성은, 광학 조정층의 두께 외에는 적외광을 발하는 발광 디바이스 및 청색의 광을 발하는 발광 디바이스와 마찬가지로 할 수 있다.
[표시 장치(10A)]
도 16의 (A)는 표시 장치(10A)의 단면도를 나타낸 것이다.
표시 장치(10A)는 수광 디바이스(110), 발광 디바이스(190N), 및 발광 디바이스(190B)를 가진다. 수광 디바이스(110)는 적외광(21N)을 검출하는 기능을 가진다. 발광 디바이스(190N)는 적외광(21N)을 발하는 기능을 가진다. 발광 디바이스(190B)는 청색의 광(21B)을 발하는 기능을 가진다.
또한 수광 디바이스(110)는 적외광뿐만 아니라, 가시광을 검출하는 기능을 가져도 좋다.
발광 디바이스(190B) 및 발광 디바이스(190N)는, 화소 전극(191), 버퍼층(192), 발광층(193), 버퍼층(194), 및 공통 전극(115)을 가진다. 버퍼층(192), 발광층(193), 버퍼층(194), 및 공통 전극(115)은 발광 디바이스(190B)와 발광 디바이스(190N)에서 공통적으로 제공된다.
발광 디바이스(190N)는 화소 전극(191)과 버퍼층(192) 사이에 광학 조정층(199N)을 가진다. 발광 디바이스(190N)에서는, 한 쌍의 전극 사이의 광학 거리가, 적외 발광을 강하게 하는 광학 거리가 되도록 광학 조정층(199N)의 막 두께가 조정되어 있다. 이로써, 적외광을 발광 디바이스(190N)로부터 추출할 수 있다.
발광 디바이스(190B)는 화소 전극(191)과 버퍼층(192) 사이에 광학 조정층(199B)을 가진다. 발광 디바이스(190B)에서는, 한 쌍의 전극 사이의 광학 거리가, 청색 발광을 강하게 하는 광학 거리가 되도록 광학 조정층(199B)의 막 두께가 조정되어 있다. 이로써, 청색의 광을 발광 디바이스(190B)로부터 추출할 수 있다.
이와 같이, 광학 조정층(199)을 사용하여 발광 디바이스의 한 쌍의 전극 사이의 광학 거리를 각각 조정하고, 그 외의 층(버퍼층(192), 발광층(193), 및 버퍼층(194))은 복수의 발광 디바이스에서 공통으로 하는 것이 바람직하다. 이로써, 표시 장치를 제작할 때의 성막 공정을 줄일 수 있어 표시 장치의 제작 비용의 삭감 및 제작 공정의 간략화가 가능하다.
발광 디바이스로부터 추출되는 가시광은 착색층(컬러 필터 등) 등의 광학 필터를 통하여 발광 장치의 외부로 추출되는 것이 바람직하다. 도 16의 (A)에는, 청색의 착색층(CFB)을 통하여 발광 디바이스(190B)로부터 광(21B)이 추출되는 예를 나타내었다. 마찬가지로, 발광 디바이스로부터 추출되는 적외광도 광학 필터를 통하여 발광 장치의 외부로 추출되어도 좋다.
또한 도 16의 (A) 등에서는 복수의 발광층을 하나의 발광층(193)으로서 나타내었다. 발광층(193)은 적외광을 발하는 발광층과, 가시광을 발하는 발광층을 가진다. 발광층(193)은 가시광을 발하는 발광층을 복수로 가지는 것이 바람직하다. 가시광을 발하는 발광층으로서는, 예를 들어 R, G, B의 3개의 발광층, Y, C, M의 3개의 발광층 등, 백색 발광이 얻어지는 조합인 것이 바람직하다.
발광 디바이스(190B) 및 발광 디바이스(190N)는 싱글 구조이기 때문에, 실시형태 1에서 설명한 바와 같이 복수의 발광층이 광학 조정층(199) 측으로부터, 장파장의 광을 발하는 순으로 적층되는 것이 바람직하다. 즉, 광학 조정층(199)에 가장 가까운 발광층은 적외광을 발하는 발광층인 것이 바람직하다. 또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치에는 탠덤 구조의 발광 디바이스를 사용할 수도 있다.
수광 디바이스(110)는 화소 전극(181), 버퍼층(182), 활성층(183), 버퍼층(184), 및 공통 전극(115)을 가진다.
수광 디바이스(110)는 화소 전극(181)과 버퍼층(182) 사이에 광학 조정층(189N)을 더 가져도 좋다. 광학 조정층(189N)을 제공함으로써, 수광 디바이스(110)가 감지하는 파장의 폭이 좁아진다. 따라서, 감지하고자 하는 파장에 맞추어, 광학 조정층(189N)의 막 두께를 설정하는 것이 바람직하다. 광학 조정층(189N)은 발광 디바이스가 가지는 광학 조정층(199) 중 어느 것과 같은 두께이어도 좋고, 상이한 두께이어도 좋다. 또한 광학 조정층(189N)은 제공하지 않아도 된다.
화소 전극(181), 버퍼층(182), 버퍼층(192), 활성층(183), 버퍼층(184), 버퍼층(194), 및 공통 전극(115)은 각각 단층 구조이어도 좋고, 적층 구조이어도 좋다.
화소 전극(181) 및 화소 전극(191)은 절연층(214) 위에 위치한다. 화소 전극(181)과 화소 전극(191)은 동일한 재료 및 동일한 공정으로 형성할 수 있다.
표시 장치(10A)는 수광 디바이스(110)가 가지는 활성층(183)과 발광 디바이스(190)가 가지는 발광층(193)뿐만 아니라, 그 외의 층(버퍼층)도 구분하여 제작한 구성이다. 구체적으로, 수광 디바이스(110)와 발광 디바이스(190)가 한 쌍의 전극(화소 전극(181) 또는 화소 전극(191)과 공통 전극(115)) 사이에 공통의 층을 가지지 않는 예를 나타낸 것이다.
수광 디바이스(110) 및 발광 디바이스(190)는 절연층(214) 위에 화소 전극(181)과 화소 전극(191)을 동일한 재료 및 동일한 공정으로 형성하고, 화소 전극(181) 위에 버퍼층(182), 활성층(183), 및 버퍼층(184)을 형성하고, 화소 전극(191) 위에 버퍼층(192), 발광층(193), 및 버퍼층(194)을 형성한 후, 화소 전극(181), 화소 전극(191), 버퍼층(182), 버퍼층(192), 활성층(183), 발광층(193), 버퍼층(184), 및 버퍼층(194)을 덮도록 공통 전극(115)을 형성함으로써 제작할 수 있다. 또한 버퍼층(182), 활성층(183), 및 버퍼층(184)의 적층 구조와, 버퍼층(192), 발광층(193), 및 버퍼층(194)의 적층 구조의 제작 순서는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 버퍼층(182), 활성층(183), 및 버퍼층(184)을 성막한 후에 버퍼층(192), 발광층(193), 및 버퍼층(194)을 제작하여도 좋다. 반대로, 버퍼층(182), 활성층(183), 및 버퍼층(184)을 성막하기 전에 버퍼층(192), 발광층(193), 및 버퍼층(194)을 제작하여도 좋다. 또한 버퍼층(182), 버퍼층(192), 활성층(183), 발광층(193) 등의 순서로 번갈아 성막하여도 좋다.
버퍼층(182)으로서는, 예를 들어 정공 수송층을 형성할 수 있다. 버퍼층(192)으로서는, 예를 들어 정공 주입층 및 정공 수송층 중 한쪽 또는 양쪽을 형성할 수 있다.
활성층(183)은 버퍼층(182)을 개재하여 화소 전극(181)과 중첩된다. 활성층(183)은 버퍼층(184)을 개재하여 공통 전극(115)과 중첩된다. 활성층(183)은 유기 화합물을 가진다. 구체적으로, 활성층(183)은 발광 디바이스(190)의 발광층(193)이 가지는 유기 화합물과 상이한 유기 화합물을 가진다.
발광층(193)은 버퍼층(192)을 개재하여 화소 전극(191)과 중첩된다. 발광층(193)은 버퍼층(194)을 개재하여 공통 전극(115)과 중첩된다.
버퍼층(184)으로서는, 예를 들어 전자 수송층을 형성할 수 있다. 버퍼층(194)으로서는, 예를 들어 전자 주입층 및 전자 수송층 중 한쪽 또는 양쪽을 형성할 수 있다.
공통 전극(115)은 버퍼층(182), 활성층(183), 및 버퍼층(184)을 개재하여 화소 전극(181)과 중첩되는 부분을 가진다. 또한 공통 전극(115)은 버퍼층(192), 발광층(193), 및 버퍼층(194)을 개재하여 화소 전극(181)과 중첩되는 부분을 가진다. 공통 전극(115)은 수광 디바이스(110) 및 발광 디바이스(190)에 공통적으로 사용되는 층이다.
본 실시형태의 표시 장치에서는 수광 디바이스(110)의 활성층(183)에 유기 화합물을 사용한다. 수광 디바이스(110)는 발광 디바이스(190)(EL 디바이스)에서의 한 쌍의 전극 사이의 구성 중 적어도 일부만 바꾸면 제작할 수 있다. 그러므로, 표시 장치의 표시부에 수광 디바이스(110)를 내장시킬 수 있다.
표시 장치(10A)는 한 쌍의 기판(기판(151) 및 기판(152)) 사이에 수광 디바이스(110), 발광 디바이스(190N), 발광 디바이스(190B), 트랜지스터(41), 및 트랜지스터(42) 등을 가진다.
수광 디바이스(110)에서, 각각 화소 전극(181) 및 공통 전극(115) 사이에 위치하는 버퍼층(182), 활성층(183), 및 버퍼층(184)은 유기층(유기 화합물을 포함하는 층)이라고 할 수도 있다. 화소 전극(181)은 가시광 및 적외광을 반사하는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 화소 전극(181)의 단부는 격벽(216)으로 덮여 있다. 공통 전극(115)은 가시광 및 적외광을 투과시키는 기능을 가진다.
수광 디바이스(110)는 광을 검지하는 기능을 가진다. 구체적으로, 수광 디바이스(110)는 표시 장치(10A)의 외부로부터 입사되는 광(22)을 수광하고 전기 신호로 변환하는 광전 변환 디바이스이다. 광(22)은 발광 디바이스(190)의 발광을 대상물이 반사한 광이라고 할 수도 있다. 또한 광(22)은 후술하는 렌즈를 통하여 수광 디바이스(110)에 입사되어도 좋다.
기판(152)에서 기판(151) 측의 면에는 차광층(BM)을 제공하는 것이 바람직하다. 차광층(BM)은 수광 디바이스(110)와 중첩되는 위치 및 발광 디바이스(190)와 중첩되는 위치에 개구를 가진다. 차광층(BM)을 제공함으로써, 수광 디바이스(110)가 광을 검출하는 범위를 제어할 수 있다.
여기서 수광 디바이스(110)는 발광 디바이스(190)의 발광이 대상물에 의하여 반사된 광을 검출한다. 그러나, 발광 디바이스(190)의 발광이 표시 장치(10A) 내에서 반사되고, 대상물을 거치지 않고 수광 디바이스(110)에 입사되는 경우가 있다. 차광층(BM)은 이와 같은 미광의 영향을 억제할 수 있다. 예를 들어, 차광층(BM)이 제공되지 않은 경우, 발광 디바이스(190)가 발한 광(23a)은 기판(152)에 의하여 반사되고, 반사광(23b)이 수광 디바이스(110)에 입사되는 경우가 있다. 차광층(BM)을 제공함으로써, 반사광(23b)이 수광 디바이스(110)에 입사되는 것을 억제할 수 있다. 이로써, 노이즈를 저감하고, 수광 디바이스(110)를 사용한 센서의 감도를 높일 수 있다.
발광 디바이스(190)에서, 각각 화소 전극(191)과 공통 전극(115) 사이에 위치하는 버퍼층(192), 발광층(193), 및 버퍼층(194)은 EL층이라고 할 수도 있다. 화소 전극(191)은 가시광 및 적외광을 반사하는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 화소 전극(191)의 단부는 격벽(216)으로 덮여 있다. 화소 전극(181)과 화소 전극(191)은 격벽(216)에 의하여 서로 전기적으로 절연되어 있다('전기적으로 분리되어 있다'라고도 함). 공통 전극(115)은 가시광 및 적외광에 대하여 투과성 및 반사성을 가진다.
발광 디바이스(190N)는 화소 전극(191)과 공통 전극(115) 사이에 전압이 인가됨으로써 기판(152) 측으로 적외광(21N)을 사출하는 전계 발광 디바이스이다.
발광 디바이스(190B)는 화소 전극(191)과 공통 전극(115) 사이에 전압이 인가됨으로써 기판(152) 측으로 청색의 광(21B)을 사출하는 전계 발광 디바이스이다.
발광층(193)은 수광 디바이스(110)의 수광 영역과 중첩되지 않도록 형성되는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 발광층(193)이 광(22)을 흡수하는 것을 억제할 수 있고, 수광 디바이스(110)에 조사되는 광량을 늘릴 수 있다.
화소 전극(181)은 절연층(214)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(41)가 가지는 소스 또는 드레인과 전기적으로 접속된다. 화소 전극(181)의 단부는 격벽(216)으로 덮여 있다.
화소 전극(191)은 절연층(214)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(42)가 가지는 소스 또는 드레인과 전기적으로 접속된다. 화소 전극(191)의 단부는 격벽(216)으로 덮여 있다. 트랜지스터(42)는 발광 디바이스(190)의 구동을 제어하는 기능을 가진다.
트랜지스터(41)와 트랜지스터(42)는 동일한 층(도 16의 (A)에서는 기판(151)) 위에 접한다.
수광 디바이스(110)와 전기적으로 접속되는 회로 중 적어도 일부는 발광 디바이스(190)와 전기적으로 접속되는 회로와 동일한 재료 및 동일한 공정으로 형성되는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 2개의 회로를 따로따로 형성하는 경우에 비하여 표시 장치의 두께를 얇게 할 수 있고, 제작 공정을 간략화할 수 있다.
수광 디바이스(110) 및 발광 디바이스(190)는 각각 보호층(195)으로 덮여 있는 것이 바람직하다. 도 16의 (A)에서는 보호층(195)이 공통 전극(115) 위에 접하여 제공되어 있다. 보호층(195)을 제공함으로써, 수광 디바이스(110) 및 발광 디바이스(190)에 물 등의 불순물이 들어가는 것을 억제하고, 수광 디바이스(110) 및 발광 디바이스(190)의 신뢰성을 높일 수 있다. 또한 접착층(142)에 의하여 보호층(195)과 기판(152)이 접합되어 있다.
또한 도 16의 (B)에 나타낸 바와 같이, 수광 디바이스(110) 위 및 발광 디바이스(190) 위에 보호층을 가지지 않아도 된다. 도 16의 (B)에서는 접착층(142)에 의하여 공통 전극(115)과 기판(152)이 접합되어 있다.
[표시 장치(10B)]
도 16의 (B)는 표시 장치(10B)의 단면도를 나타낸 것이다. 또한 이후의 표시 장치의 설명에서, 앞에서 설명한 표시 장치와 같은 구성에 대해서는 설명을 생략하는 경우가 있다.
표시 장치(10B)는 버퍼층(182) 및 버퍼층(192)을 가지지 않고, 공통층(112)을 가지는 점에서 표시 장치(10A)와 상이하다.
공통층(112)은 화소 전극(181) 위 및 화소 전극(191) 위에 위치한다. 공통층(112)은 수광 디바이스(110), 발광 디바이스(190N), 및 발광 디바이스(190B)에 공통적으로 사용되는 층이다.
공통층(112)으로서는 예를 들어 정공 주입층 및 정공 수송층 중 한쪽 또는 양쪽을 형성할 수 있다. 공통층(112)은 단층 구조이어도 좋고, 적층 구조이어도 좋다.
활성층 및 발광층 외의 층 중 적어도 일부를 수광 디바이스와 발광 디바이스에서 서로 공통된 구성으로 함으로써, 표시 장치의 제작 공정을 삭감할 수 있어 바람직하다.
[표시 장치(10C)]
도 16의 (C)는 표시 장치(10C)의 단면도를 나타낸 것이다.
표시 장치(10C)는 버퍼층(184) 및 버퍼층(194)을 가지지 않고, 공통층(114)을 가지는 점에서 표시 장치(10A)와 상이하다.
공통층(114)은 격벽(216) 위, 활성층(183) 위, 및 발광층(193) 위에 위치한다. 공통층(114)은 수광 디바이스(110), 발광 디바이스(190N), 및 발광 디바이스(190B)에 공통적으로 사용되는 층이다.
공통층(114)으로서는 예를 들어 전자 주입층 및 전자 수송층 중 한쪽 또는 양쪽을 형성할 수 있다. 공통층(114)은 단층 구조이어도 좋고, 적층 구조이어도 좋다.
활성층 및 발광층 외의 층 중 적어도 일부를 수광 디바이스와 발광 디바이스에서 서로 공통된 구성으로 함으로써, 표시 장치의 제작 공정을 삭감할 수 있어 바람직하다.
[표시 장치(10D)]
도 17의 (A)는 표시 장치(10D)의 단면도를 나타낸 것이다.
표시 장치(10D)는 버퍼층(182), 버퍼층(192), 버퍼층(184), 및 버퍼층(194)을 가지지 않고, 공통층(112) 및 공통층(114)을 가지는 점에서 표시 장치(10A)와 상이하다.
본 실시형태의 표시 장치에서는 수광 디바이스(110)의 활성층(183)에 유기 화합물을 사용한다. 수광 디바이스(110)는 활성층(183) 외의 층을 발광 디바이스(190)(EL 디바이스)와 공통된 구성으로 할 수 있다. 그러므로, 발광 디바이스(190)의 제작 공정에 활성층(183)을 성막하는 공정만 추가하면 발광 디바이스(190)의 형성과 병행하여 수광 디바이스(110)를 형성할 수 있다. 또한 발광 디바이스(190)와 수광 디바이스(110)를 동일 기판 위에 형성할 수 있다. 따라서, 제작 공정을 대폭 늘리지 않고 표시 장치에 수광 디바이스(110)를 내장시킬 수 있다.
표시 장치(10D)는 광학 조정층을 구분하여 제작하는 점과, 수광 디바이스(110)의 활성층(183)과 발광 디바이스(190)의 발광층(193)을 구분하여 제작하는 점 외에는 수광 디바이스(110)와 발광 디바이스(190)가 공통된 구성인 예를 나타낸 것이다. 다만, 수광 디바이스(110)와 발광 디바이스(190)의 구성은 이에 한정되지 않는다. 수광 디바이스(110)와 발광 디바이스(190)는 광학 조정층, 활성층(183), 및 발광층(193) 외에도 서로 구분하여 제작되는 층을 가져도 좋다(상술한 표시 장치(10A, 10B, 10C) 참조). 수광 디바이스(110)와 발광 디바이스(190)는 공통적으로 사용되는 층(공통층)을 1층 이상 가지는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 제작 공정을 대폭 늘리지 않고 표시 장치에 수광 디바이스(110)를 내장시킬 수 있다.
[표시 장치(10E)]
도 17의 (B)는 표시 장치(10E)의 단면도를 나타낸 것이다.
도 17의 (B)에 나타낸 표시 장치(10E)는 표시 장치(10A)의 구성에 더하여 렌즈(149)를 가진다.
본 실시형태의 표시 장치는 렌즈(149)를 가져도 좋다. 렌즈(149)는 수광 디바이스(110)와 중첩되는 위치에 제공되어 있다. 표시 장치(10E)에서는 렌즈(149)가 기판(152)에 접하여 제공되어 있다. 표시 장치(10E)가 가지는 렌즈(149)는 기판(151) 측에 볼록면을 가진다. 또는 렌즈(149)는 기판(152) 측에 볼록면을 가져도 좋다.
기판(152)의 동일 면 위에 차광층(BM)과 렌즈(149)의 양쪽을 형성하는 경우, 형성 순서는 불문한다. 도 17의 (B)에는 렌즈(149)를 먼저 형성하는 예를 나타내었지만, 차광층(BM)을 먼저 형성하여도 좋다. 도 17의 (B)에서는 렌즈(149)의 단부가 차광층(BM)으로 덮여 있다.
표시 장치(10E)는 광(22)이 렌즈(149)를 통하여 수광 디바이스(110)에 입사되는 구성이다. 렌즈(149)를 가지면 렌즈(149)를 가지지 않는 경우에 비하여 수광 디바이스(110)의 촬상 범위를 좁게 할 수 있고, 인접한 수광 디바이스(110)와 촬상 범위가 중첩되는 것을 억제할 수 있다. 이에 의하여, 흐려짐이 적고 선명한 화상을 촬상할 수 있다. 또한 수광 디바이스(110)의 촬상 범위가 같은 경우, 렌즈(149)를 가지면 렌즈(149)를 가지지 않는 경우에 비하여 핀홀의 크기(도 17의 (B)에서는 수광 디바이스(110)와 중첩되는 차광층(BM)의 개구의 크기에 상당함)를 크게 할 수 있다. 따라서, 렌즈(149)를 가짐으로써 수광 디바이스(110)에 입사되는 광량을 늘릴 수 있다.
또한 기판(152) 측에 볼록면을 가지는 렌즈(149)를 보호층(195)의 상면과 접하여 제공하여도 좋다. 또한 기판(152)의 표시면 측(기판(151) 측의 면과 반대 측)에 렌즈 어레이를 제공하여도 좋다. 렌즈 어레이가 가지는 렌즈는 수광 디바이스(110)와 중첩되는 위치에 제공된다. 기판(152)에서 기판(151) 측의 면에는 차광층(BM)이 제공되어 있는 것이 바람직하다.
본 실시형태의 표시 장치에 사용하는 렌즈의 형성 방법으로서는, 기판 위 또는 수광 디바이스 위에 마이크로 렌즈 등의 렌즈를 직접 형성하여도 좋고, 별도로 제작된 마이크로 렌즈 어레이 등의 렌즈 어레이를 기판에 접합하여도 좋다.
[표시 장치(10F)]
도 17의 (C)는 표시 장치(10F)의 단면도를 나타낸 것이다.
도 17의 (C)에 나타낸 표시 장치(10F)는 기판(151), 기판(152), 및 격벽(216)을 가지지 않고, 기판(153), 기판(154), 접착층(155), 절연층(212), 및 격벽(217)을 가지는 점에서 표시 장치(10D)와 상이하다.
기판(153)과 절연층(212)은 접착층(155)에 의하여 접합되어 있다. 기판(154)과 보호층(195)은 접착층(142)에 의하여 접합되어 있다.
표시 장치(10F)는 제작 기판 위에 형성된 절연층(212), 트랜지스터(41), 트랜지스터(42), 수광 디바이스(110), 및 발광 디바이스(190) 등을 기판(153) 위로 전치함으로써 제작되는 구성이다. 기판(153) 및 기판(154)은 각각 가요성을 가지는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 표시 장치(10F)의 가요성을 높일 수 있다. 예를 들어, 기판(153) 및 기판(154)에는 각각 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 본 실시형태의 표시 장치가 가지는 기판에는 광학 등방성이 높은 필름을 사용하여도 좋다.
격벽(217)은 발광 디바이스가 발한 광을 흡수하는 것이 바람직하다. 격벽(217)으로서, 예를 들어 안료 또는 염료를 포함하는 수지 재료 등을 사용하여 블랙 매트릭스를 형성할 수 있다. 또한 갈색 레지스트 재료를 사용함으로써, 착색된 절연층으로 격벽(217)을 구성할 수 있다.
발광 디바이스(190)가 발한 광은 기판(152) 및 격벽(217)에 의하여 반사되고, 반사광이 수광 디바이스(110)에 입사되는 경우가 있다. 또한 발광 디바이스(190)가 발한 광이 격벽(217)을 투과하여 트랜지스터 또는 배선 등에 의하여 반사됨으로써, 반사광이 수광 디바이스(110)에 입사되는 경우가 있다. 격벽(217)에 의하여 광이 흡수됨으로써, 이와 같은 반사광이 수광 디바이스(110)에 입사되는 것을 억제할 수 있다. 이에 의하여, 노이즈를 저감하고, 수광 디바이스(110)를 사용한 센서의 감도를 높일 수 있다.
격벽(217)은 적어도 수광 디바이스(110)가 검지하는 광의 파장을 흡수하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 발광 디바이스(190G)가 발하는 녹색의 광(21G)을 수광 디바이스(110)가 검지하는 경우, 격벽(217)은 적어도 녹색의 광을 흡수하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 격벽(217)이 적색의 컬러 필터를 가지면 녹색의 광을 흡수할 수 있고, 반사광이 수광 디바이스(110)에 입사되는 것을 억제할 수 있다.
또한 광을 투과시키는 격벽(216)의 상면 및 측면 중 한쪽 또는 양쪽과 잡하여 광을 흡수하는 유색층을 제공하여도 좋다. 유색층은 발광 디바이스가 발한 광을 흡수하는 것이 바람직하다. 유색층으로서, 예를 들어 안료 또는 염료를 포함하는 수지 재료 등을 사용하여 블랙 매트릭스를 형성할 수 있다. 또한 갈색 레지스트 재료를 사용함으로써, 착색된 절연층으로 유색층을 구성할 수 있다.
유색층은 적어도 수광 디바이스(110)가 검지하는 광의 파장을 흡수하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 발광 디바이스(190G)가 발하는 녹색의 광(21G)을 수광 디바이스(110)가 검지하는 경우, 유색층은 적어도 녹색의 광을 흡수하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 유색층이 적색의 컬러 필터를 가지면 녹색의 광을 흡수할 수 있고, 반사광이 수광 디바이스(110)에 입사되는 것을 억제할 수 있다.
유색층이 표시 장치(10F) 내에서 생긴 미광을 흡수함으로써, 수광 디바이스(110)에 입사되는 미광의 양을 저감할 수 있다. 이에 의하여, 노이즈를 저감하고, 수광 디바이스(110)를 사용한 센서의 감도를 높일 수 있다.
본 실시형태의 표시 장치에서, 유색층은 수광 디바이스(110)와 발광 디바이스(190) 사이에 배치된다. 이에 의하여, 발광 디바이스(190)로부터 수광 디바이스(110)에 입사되는 미광을 억제할 수 있다.
이하에서는, 도 18 내지 도 21을 사용하여 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 더 자세한 구성에 대하여 설명한다.
[표시 장치(100A)]
도 18은 표시 장치(100A)의 단면도를 나타낸 것이다. 또한 표시 장치(100A)는, 도 11에 나타낸 발광 장치(200A)의 발광부(163)를 표시부(162)로 바꾼 구성을 가진다. 이 경우, 도 18에 나타낸 구성은 표시 장치(100A), IC, 및 FPC를 가지는 표시 모듈이라고 할 수도 있다.
도 18에, 표시 장치(100A)에서 FPC(172)를 포함하는 영역의 일부, 회로(164)를 포함하는 영역의 일부, 표시부(162)를 포함하는 영역의 일부, 및 단부를 포함하는 영역의 일부를 각각 절단한 경우의 단면의 일례를 나타내었다.
도 18에 나타낸 표시 장치(100A)는 기판(151)과 기판(152) 사이에 트랜지스터(201), 트랜지스터(205), 트랜지스터(206), 트랜지스터(207), 발광 디바이스(190B), 발광 디바이스(190N), 수광 디바이스(110) 등을 가진다.
기판(152)과 절연층(214)은 접착층(142)을 개재하여 접착되어 있다. 발광 디바이스(190B), 발광 디바이스(190N), 및 수광 디바이스(110)의 밀봉에는 고체 밀봉 구조 또는 중공 밀봉 구조 등을 적용할 수 있다. 도 18에서는, 기판(152), 접착층(142), 및 절연층(214)으로 둘러싸인 공간(143)이 불활성 가스(질소나 아르곤 등)로 충전되어 있고, 중공 밀봉 구조가 적용되어 있다. 접착층(142)은 발광 디바이스(190B), 발광 디바이스(190N), 및 수광 디바이스(110)와 중첩하여 제공되어 있어도 좋다. 또한 기판(152), 접착층(142), 및 절연층(214)으로 둘러싸인 공간(143)을 접착층(142)과 상이한 수지로 충전하여도 좋다.
발광 디바이스(190B)는 절연층(214) 측으로부터 화소 전극(191B), 광학 조정층(199B), 공통층(112), 발광층(193), 공통층(114), 및 공통 전극(115)의 순서로 적층된 적층 구조를 가진다. 화소 전극(191B)은 절연층(214)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(207)가 가지는 도전층(222b)과 접속되어 있다. 트랜지스터(207)는 발광 디바이스(190B)의 구동을 제어하는 기능을 가진다.
발광 디바이스(190N)는 절연층(214) 측으로부터 화소 전극(191N), 광학 조정층(199N), 공통층(112), 발광층(193), 공통층(114), 및 공통 전극(115)의 순서로 적층된 적층 구조를 가진다. 화소 전극(191N)은 절연층(214)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(206)가 가지는 도전층(222b)과 접속되어 있다. 트랜지스터(206)는 발광 디바이스(190N)의 구동을 제어하는 기능을 가진다.
화소 전극(191B)의 단부 및 화소 전극(191N)의 단부는 격벽(216)으로 덮여 있다. 화소 전극(191B) 및 화소 전극(191N)은 가시광 및 적외광을 반사하는 재료를 포함하고, 공통 전극(115)은 가시광 및 적외광을 투과 및 반사시키는 재료를 포함한다.
수광 디바이스(110)는 절연층(214) 측으로부터 화소 전극(181), 광학 조정층(189), 공통층(112), 활성층(183), 공통층(114), 및 공통 전극(115)의 순서로 적층된 적층 구조를 가진다. 화소 전극(181)은 절연층(214)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(205)가 가지는 도전층(222b)과 전기적으로 접속되어 있다. 화소 전극(181)의 단부는 격벽(216)으로 덮여 있다. 화소 전극(181)은 가시광 및 적외광을 반사하는 재료를 포함하고, 공통 전극(115)은 가시광 및 적외광을 투과 및 반사시키는 재료를 포함한다.
발광 디바이스(190B)가 발하는 광은 착색층(CFB)을 통하여 기판(152) 측으로 사출된다. 발광 디바이스(190N)가 발하는 광은 기판(152) 측으로 사출된다. 또한 수광 디바이스(110)에는 기판(152) 및 공간(143)을 통하여 광이 입사된다. 기판(152)에는, 가시광 및 적외광에 대한 투과성이 높은 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
화소 전극(181) 및 화소 전극(191)은 동일한 재료 및 동일한 공정으로 제작할 수 있다. 공통층(112), 공통층(114), 및 공통 전극(115)은 수광 디바이스(110)와 발광 디바이스(190)의 양쪽에 사용된다. 수광 디바이스(110)와 발광 디바이스(190)는 광학 조정층, 활성층(183), 발광층(193)의 구성이 상이한 것 외에는 모두 공통의 구성으로 할 수 있다. 이에 의하여, 제작 공정을 대폭 늘리지 않고 표시 장치(100A)에 수광 디바이스(110)를 내장시킬 수 있다.
기판(152)에서 기판(151) 측의 면에는 차광층(BM)이 제공되어 있다. 차광층(BM)은 수광 디바이스(110)와 중첩되는 위치 및 발광 디바이스(190)와 중첩되는 위치에 개구를 가진다. 차광층(BM)을 제공함으로써, 수광 디바이스(110)가 광을 검출하는 범위를 제어할 수 있다. 또한 차광층(BM)을 가짐으로써, 광이 대상물을 통하지 않고 발광 디바이스(190)로부터 수광 디바이스(110)에 직접 입사하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 노이즈가 적고 감도가 높은 센서를 실현할 수 있다.
트랜지스터(201), 트랜지스터(205), 트랜지스터(206), 및 트랜지스터(207)는 모두 기판(151) 위에 형성되어 있다. 이들 트랜지스터는 동일한 재료 및 동일한 공정으로 제작할 수 있다.
기판(151) 위에는 절연층(211), 절연층(213), 절연층(215), 및 절연층(214)이 이 순서대로 제공되어 있다. 절연층(211)은, 그 일부가 각 트랜지스터의 게이트 절연층으로서 기능한다. 절연층(213)은, 그 일부가 각 트랜지스터의 게이트 절연층으로서 기능한다. 절연층(215)은 트랜지스터를 덮어 제공된다. 절연층(214)은 트랜지스터를 덮어 제공되고, 평탄화층으로서의 기능을 가진다. 또한 게이트 절연층의 수 및 트랜지스터를 덮는 절연층의 수는 한정되지 않고, 각각 단층이어도 좋고 2층 이상이어도 좋다.
트랜지스터를 덮는 절연층 중 적어도 하나의 층에, 물이나 수소 등의 불순물이 확산되기 어려운 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 절연층을 배리어층으로서 기능시킬 수 있다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 트랜지스터에 외부로부터 불순물이 확산되는 것을 효과적으로 억제할 수 있고, 표시 장치의 신뢰성을 높일 수 있다.
절연층(211), 절연층(213), 및 절연층(215)으로서는, 각각 무기 절연막을 사용하는 것이 바람직하다.
여기서, 유기 절연막은 무기 절연막에 비하여 배리어성이 낮은 경우가 많다. 그러므로, 유기 절연막은 표시 장치(100A)의 단부 근방에 개구를 가지는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 표시 장치(100A)의 단부로부터 유기 절연막을 통하여 불순물이 들어가는 것을 억제할 수 있다. 또는 유기 절연막의 단부가 표시 장치(100A)의 단부보다 내측에 위치하도록 유기 절연막을 형성하고, 표시 장치(100A)의 단부에 유기 절연막이 노출되지 않도록 하여도 좋다.
평탄화층으로서 기능하는 절연층(214)에는 유기 절연막이 적합하다. 도 18에 나타낸 영역(228)에서는 절연층(214)에 개구가 형성되어 있다. 이에 의하여, 절연층(214)에 유기 절연막을 사용하는 경우에도 절연층(214)을 통하여 외부로부터 표시부(162)에 불순물이 들어가는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 표시 장치(100A)의 신뢰성을 높일 수 있다.
표시 장치(100A)가 가지는 트랜지스터의 구조는 발광 장치(200A)(도 12의 (A))가 가지는 트랜지스터의 구조와 마찬가지이기 때문에 자세한 설명은 생략한다.
본 실시형태의 표시 장치가 가지는 트랜지스터의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 본 실시형태의 표시 장치에는, 예를 들어 실시형태 1에서 설명한 발광 장치에 사용할 수 있는 트랜지스터를 적용할 수 있다.
기판(151)에서 기판(152)이 중첩되지 않은 영역에는, 접속부(204)가 제공되어 있다. 접속부(204)에서는 배선(165)이 도전층(166) 및 접속층(242)을 통하여 FPC(172)와 전기적으로 접속되어 있다. 접속부(204)의 상면에서는 화소 전극(191)과 동일한 도전막을 가공하여 얻어진 도전층(166)이 노출되어 있다. 이에 의하여, 접속부(204)와 FPC(172)를 접속층(242)을 통하여 전기적으로 접속할 수 있다.
기판(152)의 외측에는 각종 광학 부재를 배치할 수 있다. 광학 부재로서는, 편광판, 위상차판, 광 확산층(확산 필름 등), 반사 방지층, 및 집광 필름 등을 들 수 있다. 또한 기판(152)의 외측에는 먼지의 부착을 억제하는 대전 방지막, 오염이 부착되기 어렵게 하는 발수성의 막, 사용에 따른 손상의 발생을 억제하는 하드 코트막, 충격 흡수층 등을 배치하여도 좋다.
표시 장치의 각 구성 요소에 사용할 수 있는 재료에 대해서는, 실시형태 1에서 설명한 발광 장치에 사용할 수 있는 각 구성 요소에 사용할 수 있는 재료를 적용할 수 있다.
수광 디바이스(110)의 활성층(183)은 반도체를 포함한다. 상기 반도체로서는, 실리콘 등의 무기 반도체, 및 유기 화합물을 포함하는 유기 반도체를 들 수 있다. 본 실시형태에서는 활성층이 가지는 반도체로서 유기 반도체를 사용하는 예를 나타낸다. 유기 반도체를 사용함으로써, 발광 디바이스(190)의 발광층(193)과 수광 디바이스(110)의 활성층(183)을 같은 방법(예를 들어 진공 증착법)으로 형성할 수 있고, 제조 장치를 공통화할 수 있기 때문에 바람직하다.
활성층(183)이 가지는 n형 반도체의 재료로서는, 풀러렌(예를 들어 C60, C70 등) 또는 그 유도체 등의 전자 수용성 유기 반도체 재료를 들 수 있다. 또한 활성층(183)이 가지는 p형 반도체의 재료로서는, 구리(II)프탈로사이아닌(Copper(II)phthalocyanine; CuPc)이나 테트라페닐다이벤조페리플란텐(Tetraphenyldibenzoperiflanthene; DBP) 등의 전자 공여성 유기 반도체 재료를 들 수 있다.
예를 들어, 활성층(183)은 n형 반도체와 p형 반도체를 공증착하여 형성하는 것이 바람직하다.
[표시 장치(100B)]
도 19의 (A)는 표시 장치(100B)의 단면도를 나타낸 것이다.
표시 장치(100B)는 렌즈(149) 및 보호층(195)을 가지는 점에서 표시 장치(100A)와 주로 상이하다.
수광 디바이스(110) 및 발광 디바이스(190)를 덮는 보호층(195)을 제공함으로써, 수광 디바이스(110) 및 발광 디바이스(190)에 물 등의 불순물이 들어가는 것을 억제하고, 수광 디바이스(110) 및 발광 디바이스(190)의 신뢰성을 높일 수 있다.
표시 장치(100B)의 단부 근방의 영역(228)에서, 절연층(214)의 개구를 통하여 절연층(215)과 보호층(195)이 서로 접하는 것이 바람직하다. 특히, 절연층(215)이 가지는 무기 절연막과 보호층(195)이 가지는 무기 절연막이 서로 접하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 유기 절연막을 통하여 외부로부터 표시부(162)에 불순물이 들어가는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 표시 장치(100B)의 신뢰성을 높일 수 있다.
도 19의 (B)에, 보호층(195)이 3층 구조인 예를 나타내었다. 도 19의 (B)에서, 보호층(195)은 공통 전극(115) 위의 무기 절연층(195a)과, 무기 절연층(195a) 위의 유기 절연층(195b)과, 유기 절연층(195b) 위의 무기 절연층(195c)을 가진다.
무기 절연층(195a)의 단부와 무기 절연층(195c)의 단부는, 유기 절연층(195b)의 단부보다 외측으로 연장되고 서로 접한다. 그리고, 무기 절연층(195a)은 절연층(214)(유기 절연층)의 개구를 통하여 절연층(215)(무기 절연층)과 접한다. 이에 의하여, 절연층(215)과 보호층(195)으로 수광 디바이스(110) 및 발광 디바이스(190)를 둘러쌀 수 있기 때문에, 수광 디바이스(110) 및 발광 디바이스(190)의 신뢰성을 높일 수 있다.
이와 같이, 보호층(195)은 유기 절연막과 무기 절연막의 적층 구조이어도 좋다. 이때, 무기 절연막의 단부를 유기 절연막의 단부보다 외측으로 연장시키는 것이 바람직하다.
기판(152)에서 기판(151) 측의 면에 렌즈(149)가 제공되어 있다. 렌즈(149)는 기판(151) 측에 볼록면을 가진다. 수광 디바이스(110)의 수광 영역은 렌즈(149)와 중첩되며, 발광층(193)과 중첩되지 않는 것이 바람직하다. 이로써, 수광 디바이스(110)를 사용한 센서의 감도 및 정밀도를 높일 수 있다.
렌즈(149)는 1.3 이상 2.5 이하의 굴절률을 가지는 것이 바람직하다. 렌즈(149)는 무기 재료 및 유기 재료 중 적어도 한쪽을 사용하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 수지를 포함하는 재료를 렌즈(149)에 사용할 수 있다. 또한 산화물 및 황화물 중 적어도 한쪽을 포함하는 재료를 렌즈(149)에 사용할 수 있다.
구체적으로는, 염소, 브로민, 또는 아이오딘을 포함하는 수지, 중금속 원자를 포함하는 수지, 방향족 고리를 포함하는 수지, 황을 포함하는 수지 등을 렌즈(149)에 사용할 수 있다. 또는 수지와, 상기 수지보다 굴절률이 높은 재료의 나노 입자를 포함하는 재료를 렌즈(149)에 사용할 수 있다. 산화 타이타늄 또는 산화 지르코늄 등을 나노 입자에 사용할 수 있다.
또한 산화 세륨, 산화 하프늄, 산화 란타넘, 산화 마그네슘, 산화 나이오븀, 산화 탄탈럼, 산화 타이타늄, 산화 이트륨, 산화 아연, 인듐과 주석을 포함하는 산화물, 또는 인듐과 갈륨과 아연을 포함하는 산화물 등을 렌즈(149)에 사용할 수 있다. 또는 황화 아연 등을 렌즈(149)에 사용할 수 있다.
또한 표시 장치(100B)에서는 보호층(195)과 기판(152)이 접착층(142)에 의하여 접합되어 있다. 접착층(142)은 수광 디바이스(110) 및 발광 디바이스(190)와 각각 중첩되어 제공되어 있고, 표시 장치(100B)에는 고체 밀봉 구조가 적용되어 있다.
[표시 장치(100C)]
도 20의 (A)는 표시 장치(100C)의 단면도를 나타낸 것이다.
표시 장치(100C)는 트랜지스터의 구조가 표시 장치(100B)와 상이하다.
표시 장치(100C)는 기판(151) 위에 트랜지스터(202), 트랜지스터(208), 및 트랜지스터(209)를 가진다.
표시 장치(100C)가 가지는 트랜지스터의 구조는 발광 장치(200B)(도 13의 (A))가 가지는 트랜지스터의 구조와 마찬가지이기 때문에 자세한 설명은 생략한다.
도 20의 (A)에서는 절연층(225)이 반도체층의 상면 및 측면을 덮는 예를 나타내었다. 한편, 도 20의 (B)에서는 절연층(225)은 반도체층(231)의 채널 형성 영역(231i)과 중첩되고, 저저항 영역(231n)과는 중첩되지 않는다. 예를 들어, 도전층(223)을 마스크로 하여 절연층(225)을 가공함으로써, 도 20의 (B)에 나타낸 구조를 제작할 수 있다. 도 20의 (B)에서는 절연층(225) 및 도전층(223)을 덮어 절연층(215)이 제공되고, 절연층(215)의 개구를 통하여 도전층(222a) 및 도전층(222b)이 각각 저저항 영역(231n)과 접속되어 있다. 또한 트랜지스터를 덮는 절연층(218)을 제공하여도 좋다.
[표시 장치(100D)]
도 21은 표시 장치(100D)의 단면도를 나타낸 것이다.
표시 장치(100D)는 기판(151) 및 기판(152)을 가지지 않고, 기판(153), 기판(154), 접착층(155), 및 절연층(212)을 가지는 점에서 표시 장치(100C)와 상이하다.
기판(153)과 절연층(212)은 접착층(155)에 의하여 접합되어 있다. 기판(154)과 보호층(195)은 접착층(142)에 의하여 접합되어 있다.
표시 장치(100D)는 제작 기판 위에 형성된 절연층(212), 트랜지스터(202), 트랜지스터(208), 트랜지스터(209), 수광 디바이스(110), 및 발광 디바이스(190) 등을 기판(153) 위로 전치함으로써 제작되는 구성이다. 기판(153) 및 기판(154)은 각각 가요성을 가지는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 표시 장치(100D)의 가요성을 높일 수 있다.
절연층(212)에는 절연층(211), 절연층(213), 및 절연층(215)에 사용할 수 있는 무기 절연막을 사용할 수 있다.
또한 표시 장치(100C)에서는 렌즈(149)를 가지지 않는 예를 나타내고, 표시 장치(100D)에서는 렌즈(149)를 가지는 예를 나타내었다. 렌즈(149)는 센서의 용도 등에 따라 적절히 제공할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 실시형태의 표시 장치는 표시부에, 적외광을 발하는 발광 디바이스와, 가시광을 발하는 발광 디바이스와, 가시광 및 적외광 중 적어도 일부를 검출하는 수광 디바이스를 가진다. 표시부는 화상을 표시하는 기능과 광을 검출하는 기능의 양쪽을 가진다. 이에 의하여, 표시부의 외부 또는 표시 장치의 외부에 센서를 제공하는 경우에 비하여, 전자 기기의 소형화 및 경량화를 도모할 수 있다. 또한 표시부의 외부 또는 표시 장치의 외부에 제공되는 센서와 조합하여 더 다기능의 전자 기기를 실현할 수도 있다.
수광 디바이스는 활성층 외의 적어도 하나의 층을 발광 디바이스(EL 디바이스)와 공통의 구성으로 할 수 있다. 또한 수광 디바이스는 활성층 외의 모든 층을 발광 디바이스(EL 디바이스)와 공통의 구성으로 할 수도 있다. 예를 들어, 발광 디바이스의 제작 공정에 활성층을 성막하는 공정만 추가하면, 발광 디바이스와 수광 디바이스를 동일 기판 위에 형성할 수 있다. 또한 수광 디바이스와 발광 디바이스는 화소 전극과 공통 전극을 각각 동일한 재료 및 동일한 공정으로 형성할 수 있다. 또한 수광 디바이스와 전기적으로 접속되는 회로와, 발광 디바이스와 전기적으로 접속되는 회로를 동일한 재료 및 동일한 공정으로 제작함으로써, 표시 장치의 제작 공정을 간략화할 수 있다. 이와 같이, 복잡한 공정을 가지지 않아도 수광 디바이스를 내장하며 편의성이 높은 표시 장치를 제작할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스에 사용할 수 있는 재료에 대하여 설명한다.
<전극>
발광 디바이스의 한 쌍의 전극을 형성하는 재료로서는 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 적절히 사용할 수 있다. 구체적으로는, In-Sn 산화물(ITO라고도 함), In-Si-Sn 산화물(ITSO라고도 함), In-Zn 산화물, In-W-Zn 산화물을 들 수 있다. 그 외에 알루미늄(Al), 타이타늄(Ti), 크로뮴(Cr), 망가니즈(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 갈륨(Ga), 아연(Zn), 인듐(In), 주석(Sn), 몰리브데넘(Mo), 탄탈럼(Ta), 텅스텐(W), 팔라듐(Pd), 금(Au), 백금(Pt), 은(Ag), 이트륨(Y), 네오디뮴(Nd) 등의 금속, 및 이들을 적절히 조합하여 포함하는 합금을 사용할 수도 있다. 그 외에, 위에서 예시하지 않은 원소 주기율표의 1족 또는 2족에 속하는 원소(예를 들어, 리튬(Li), 세슘(Cs), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr)), 유로퓸(Eu), 이터븀(Yb) 등의 희토류 금속 및 이들을 적절히 조합하여 포함하는 합금, 그래핀 등을 사용할 수 있다.
또한 마이크로캐비티 구조를 가지는 발광 디바이스를 제작하는 경우에는, 반사 전극과 반투과·반반사 전극을 사용한다. 따라서, 원하는 도전성 재료를 하나 또는 복수로 사용하여 단층으로 또는 적층하여 형성할 수 있다. 전극의 제작에는 스퍼터링법이나 진공 증착법을 사용할 수 있다.
<정공 주입층 및 정공 수송층>
정공 주입층은 양극으로부터 발광 유닛에 정공을 주입하는 층이고, 정공 주입성이 높은 재료를 포함하는 층이다.
정공 주입성이 높은 재료로서는, 몰리브데넘 산화물, 바나듐 산화물, 루테늄 산화물, 텅스텐 산화물, 망가니즈 산화물 등의 전이 금속 산화물, 프탈로사이아닌(약칭: H2Pc)이나 구리 프탈로사이아닌(약칭: CuPc) 등의 프탈로사이아닌계 화합물 등을 사용할 수 있다.
정공 주입성이 높은 재료로서는 4,4',4''-트리스(N,N-다이페닐아미노)트라이페닐아민(약칭: TDATA), 4,4',4''-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트라이페닐아민(약칭: MTDATA), 4,4'-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: DPAB), 4,4'-비스(N-{4-[N'-(3-메틸페닐)-N'-페닐아미노]페닐}-N-페닐아미노)바이페닐(약칭: DNTPD), 1,3,5-트리스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]벤젠(약칭: DPA3B), 3-[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCA1), 3,6-비스[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCA2), 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카바졸-3-일)아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCN1) 등의 방향족 아민 화합물 등을 사용할 수 있다.
정공 주입성이 높은 재료로서는 폴리(N-바이닐카바졸)(약칭: PVK), 폴리(4-바이닐트라이페닐아민)(약칭: PVTPA), 폴리[N-(4-{N'-[4-(4-다이페닐아미노)페닐]페닐-N'-페닐아미노}페닐)메타크릴아마이드](약칭: PTPDMA), 폴리[N,N'-비스(4-뷰틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘](약칭: Poly-TPD) 등을 사용할 수 있다. 또는 폴리(3,4-에틸렌다이옥시싸이오펜)/폴리(스타이렌설폰산)(약칭: PEDOT/PSS), 폴리아닐린/폴리(스타이렌설폰산)(PAni/PSS) 등의 산을 첨가한 고분자 화합물 등을 사용할 수도 있다.
정공 주입성이 높은 재료로서는 정공 수송성 재료와 억셉터성 재료(전자 수용성 재료)를 포함하는 복합 재료를 사용할 수도 있다. 이 경우, 억셉터성 재료에 의하여 정공 수송성 재료로부터 전자가 추출되어 정공 주입층에서 정공이 발생되고, 정공 수송층을 통하여 발광층에 정공이 주입된다. 또한 정공 주입층은 정공 수송성 재료와 억셉터성 재료를 포함한 복합 재료로 이루어진 단층으로 형성하여도 좋고, 정공 수송성 재료와 억셉터성 재료를 각각 다른 층으로 적층하여 형성하여도 좋다.
정공 수송층은 정공 주입층에 의하여 양극으로부터 주입된 정공을 발광층으로 수송하는 층이다. 정공 수송층은 정공 수송성 재료를 포함한 층이다. 정공 수송층에 사용되는 정공 수송성 재료로서는, 특히 정공 주입층의 HOMO 준위와 같거나, 또는 가까운 HOMO 준위를 가지는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
정공 주입층에 사용되는 억셉터성 재료로서는, 원소 주기율표의 4족 내지 8족에 속하는 금속의 산화물을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 산화 몰리브데넘, 산화 바나듐, 산화 나이오븀, 산화 탄탈럼, 산화 크로뮴, 산화 텅스텐, 산화 망가니즈, 산화 레늄을 들 수 있다. 이 중에서도, 산화 몰리브데넘은 대기 중에서도 안정적이고 흡습성이 낮으며 취급하기 쉽기 때문에 특히 바람직하다. 그 외에, 퀴노다이메테인 유도체, 클로라닐 유도체, 헥사아자트라이페닐렌 유도체 등의 유기 억셉터를 사용할 수 있다. 전자 흡인기(할로젠기나 사이아노기)를 가지는 것으로서는, 7,7,8,8-테트라사이아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노다이메테인(약칭: F4-TCNQ), 클로라닐, 2,3,6,7,10,11-헥사사이아노-1,4,5,8,9,12-헥사아자트라이페닐렌(약칭: HAT-CN), 1,3,4,5,7,8-헥사플루오로테트라사이아노-나프토퀴노다이메테인(약칭: F6-TCNNQ) 등을 들 수 있다. 특히, HAT-CN과 같이 헤테로 원자를 복수로 가지는 축합 방향족 고리에 전자 흡인기가 결합하는 화합물이 열적으로 안정적이므로 바람직하다. 또한 전자 흡인기(특히 플루오로기와 같은 할로젠기나 사이아노기)를 가지는 [3]라디알렌 유도체는 전자 수용성이 매우 높기 때문에 바람직하고, 구체적으로는 α,α',α''-1,2,3-사이클로프로페인트라이일리덴트리스[4-사이아노-2,3,5,6-테트라플루오로벤젠아세토나이트릴], α,α',α''-1,2,3-사이클로프로페인트라이일리덴트리스[2,6-다이클로로-3,5-다이플루오로-4-(트라이플루오로메틸)벤젠아세토나이트릴], α,α',α''-1,2,3-사이클로프로페인트라이일리덴트리스[2,3,4,5,6-펜타플루오로벤젠아세토나이트릴] 등을 들 수 있다.
정공 주입층 및 정공 수송층에 사용되는 정공 수송성 재료로서는 정공 이동도가 10-6cm2/Vs 이상인 물질이 바람직하다. 또한 전자 수송성보다 정공 수송성이 높은 물질이면 이들 외의 물질도 사용할 수 있다.
정공 수송성 재료로서는, π전자 과잉형 헤테로 방향족 화합물(예를 들어 카바졸 유도체, 싸이오펜 유도체, 퓨란 유도체 등)이나 방향족 아민(방향족 아민 골격을 가지는 화합물) 등의 정공 수송성이 높은 재료가 바람직하다.
카바졸 유도체(카바졸 골격을 가지는 화합물)로서는 바이카바졸 유도체(예를 들어 3,3'-바이카바졸 유도체), 카바졸릴기를 가지는 방향족 아민 등을 들 수 있다.
바이카바졸 유도체(예를 들어 3,3'-바이카바졸 유도체)로서 구체적으로는 3,3'-비스(9-페닐-9H-카바졸)(약칭: PCCP), 9,9'-비스(1,1'-바이페닐-4-일)-3,3'-바이-9H-카바졸, 9,9'-비스(1,1'-바이페닐-3-일)-3,3'-바이-9H-카바졸, 9-(1,1'-바이페닐-3-일)-9'-(1,1'-바이페닐-4-일)-9H,9'H-3,3'-바이카바졸(약칭: mBPCCBP), 9-(2-나프틸)-9'-페닐-9H,9'H-3,3'-바이카바졸(약칭: βNCCP) 등을 들 수 있다.
카바졸릴기를 가지는 방향족 아민으로서 구체적으로는 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBA1BP), N-(4-바이페닐)-N-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-9-페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCBiF), N-(1,1'-바이페닐-4-일)-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBBiF), 4,4'-다이페닐-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBBi1BP), 4-(1-나프틸)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBANB), 4,4'-다이(1-나프틸)-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBNBB), 4-페닐다이페닐-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)아민(약칭: PCA1BP), N,N'-비스(9-페닐카바졸-3-일)-N,N'-다이페닐벤젠-1,3-다이아민(약칭: PCA2B), N,N',N''-트라이페닐-N,N',N''-트리스(9-페닐카바졸-3-일)벤젠-1,3,5-트라이아민(약칭: PCA3B), 9,9-다이메틸-N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]플루오렌-2-아민(약칭: PCBAF), N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-아민(약칭: PCBASF), PCzPCA1, PCzPCA2, PCzPCN1, 3-[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzDPA1), 3,6-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzDPA2), 3,6-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-(1-나프틸)아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzTPN2), 2-[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]스파이로-9,9'-바이플루오렌(약칭: PCASF), N-[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N-(4-페닐)페닐아닐린(약칭: YGA1BP), N,N'-비스[4-(카바졸-9-일)페닐]-N,N'-다이페닐-9,9-다이메틸플루오렌-2,7-다이아민(약칭: YGA2F), 4,4',4''-트리스(카바졸-9-일)트라이페닐아민(약칭: TCTA) 등을 들 수 있다.
카바졸 유도체로서는 상기에 더하여 3-[4-(9-페난트릴)-페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPPn), 3-[4-(1-나프틸)-페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPN), 1,3-비스(N-카바졸릴)벤젠(약칭: mCP), 4,4'-다이(N-카바졸릴)바이페닐(약칭: CBP), 3,6-비스(3,5-다이페닐페닐)-9-페닐카바졸(약칭: CzTP), 1,3,5-트리스[4-(N-카바졸릴)페닐]벤젠(약칭: TCPB), 9-[4-(10-페닐-9-안트라센일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA) 등을 들 수 있다.
싸이오펜 유도체(싸이오펜 골격을 가지는 화합물) 및 퓨란 유도체(퓨란 골격을 가지는 화합물)로서는, 구체적으로는 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조싸이오펜)(약칭: DBT3P-II), 2,8-다이페닐-4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]다이벤조싸이오펜(약칭: DBTFLP-III), 4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-6-페닐다이벤조싸이오펜(약칭: DBTFLP-IV) 등의 싸이오펜 골격을 가지는 화합물, 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조퓨란)(약칭: DBF3P-II), 4-{3-[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]페닐}다이벤조퓨란(약칭: mmDBFFLBi-II) 등을 들 수 있다.
방향족 아민으로서 구체적으로는 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: NPB 또는 α-NPD), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-다이페닐-[1,1'-바이페닐]-4,4'-다이아민(약칭: TPD), 4,4'-비스[N-(스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: BSPB), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP), 4-페닐-3'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: mBPAFLP), N-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-N-{9,9-다이메틸-2-[N'-페닐-N'-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)아미노]-9H-플루오렌-7-일}페닐아민(약칭: DFLADFL), N-(9,9-다이메틸-2-다이페닐아미노-9H-플루오렌-7-일)다이페닐아민(약칭: DPNF), 2-[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]스파이로-9,9'-바이플루오렌(약칭: DPASF), 2,7-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]스파이로-9,9'-바이플루오렌(약칭: DPA2SF), 4,4',4''-트리스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]트라이페닐아민(약칭: 1-TNATA), TDATA, m-MTDATA, N,N'-다이(p-톨릴)-N,N'-다이페닐-p-페닐렌다이아민(약칭: DTDPPA), DPAB, DNTPD, DPA3B 등을 들 수 있다.
정공 수송성 재료로서는, PVK, PVTPA, PTPDMA, Poly-TPD 등의 고분자 화합물을 사용할 수도 있다.
정공 수송성 재료는 상기에 한정되지 않고, 공지의 다양한 재료를 1종류 또는 복수 종류 조합하여 정공 주입층 및 정공 수송층에 사용할 수 있다.
<발광층>
발광층은 발광 물질을 포함한 층이다. 발광층은 1종류 또는 복수 종류의 발광 물질을 가질 수 있다. 발광 물질로서는 청색, 자색, 청자색, 녹색, 황록색, 황색, 주황색, 적색 등의 발광색을 나타내는 물질을 적절히 사용한다. 또한 발광 물질로서 근적외광을 발하는 물질을 사용할 수도 있다.
발광층은 발광 물질(게스트 재료)에 더하여 1종류 또는 복수 종류의 유기 화합물(호스트 재료, 어시스트 재료 등)을 가져도 좋다. 1종류 또는 복수 종류의 유기 화합물로서 본 실시형태에서 설명하는 정공 수송성 재료 및 전자 수송성 재료 중 한쪽 또는 양쪽을 사용할 수 있다. 또한 1종류 또는 복수 종류의 유기 화합물로서 양극성 재료를 사용하여도 좋다.
발광층에 사용할 수 있는 발광 물질로서는 특별한 한정은 없고, 단일항 여기 에너지를 가시광 영역 또는 근적외광 영역의 발광으로 변환하는 발광 물질, 또는 삼중항 여기 에너지를 가시광 영역 또는 근적외광 영역의 발광으로 변환하는 발광 물질을 사용할 수 있다.
단일항 여기 에너지를 발광으로 변환하는 발광 물질로서는 형광을 발하는 물질(형광 재료)을 들 수 있고, 예를 들어 피렌 유도체, 안트라센 유도체, 트라이페닐렌 유도체, 플루오렌 유도체, 카바졸 유도체, 다이벤조싸이오펜 유도체, 다이벤조퓨란 유도체, 다이벤조퀴녹살린 유도체, 퀴녹살린 유도체, 피리딘 유도체, 피리미딘 유도체, 페난트렌 유도체, 나프탈렌 유도체 등이 있다. 특히 피렌 유도체는 발광 양자 수율이 높아 바람직하다. 피렌 유도체의 구체적인 예로서는, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6mMemFLPAPrn), N,N'-다이페닐-N,N'-비스[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6FLPAPrn), N,N'-비스(다이벤조퓨란-2-일)-N,N'-다이페닐피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6FrAPrn), N,N'-비스(다이벤조싸이오펜-2-일)-N,N'-다이페닐피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6ThAPrn), N,N'-(피렌-1,6-다이일)비스[(N-페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란)-6-아민](약칭: 1,6BnfAPrn), N,N'-(피렌-1,6-다이일)비스[(N-페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란)-8-아민](약칭: 1,6BnfAPrn-02), N,N'-(피렌-1,6-다이일)비스[(6,N-다이페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란)-8-아민](약칭: 1,6BnfAPrn-03) 등을 들 수 있다.
그 외에도, 5,6-비스[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-2,2'-바이피리딘(약칭: PAP2BPy), 5,6-비스[4'-(10-페닐-9-안트릴)바이페닐-4-일]-2,2'-바이피리딘(약칭: PAPP2BPy), N,N'-비스[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N,N'-다이페닐스틸벤-4,4'-다이아민(약칭: YGA2S), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(10-페닐-9-안트릴)트라이페닐아민(약칭: YGAPA), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(9,10-다이페닐-2-안트릴)트라이페닐아민(약칭: 2YGAPPA), N,9-다이페닐-N-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCAPA), 4-(10-페닐-9-안트릴)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBAPA), 4-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBAPBA), 페릴렌, 2,5,8,11-테트라(tert-뷰틸)페릴렌(약칭: TBP), N,N''-(2-tert-뷰틸안트라센-9,10-다이일다이-4,1-페닐렌)비스[N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민](약칭: DPABPA), N,9-다이페닐-N-[4-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCAPPA), N-[4-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPAPPA) 등을 사용할 수 있다.
삼중항 여기 에너지를 발광으로 변환하는 발광 물질로서는, 예를 들어 인광을 발하는 물질(인광 재료)이나 열 활성화 지연 형광을 발하는 열 활성화 지연 형광(Thermally activated delayed fluorescence: TADF) 재료가 있다.
인광 재료로서는, 예를 들어 4H-트라이아졸 골격, 1H-트라이아졸 골격, 이미다졸 골격, 피리미딘 골격, 피라진 골격, 또는 피리딘 골격을 가지는 유기 금속 착체(특히 이리듐 착체), 전자 흡인기를 가지는 페닐피리딘 유도체를 배위자로 하는 유기 금속 착체(특히 이리듐 착체), 백금 착체, 희토류 금속 착체 등이 있다.
청색 또는 녹색을 나타내고 발광 스펙트럼의 피크 파장이 450nm 이상 570nm 이하인 인광 재료로서는 다음과 같은 물질을 들 수 있다.
예를 들어, 트리스{2-[5-(2-메틸페닐)-4-(2,6-다이메틸페닐)-4H-1,2,4-트라이아졸-3-일-κN2]페닐-κC}이리듐(III)(약칭: [Ir(mpptz-dmp)3]), 트리스(5-메틸-3,4-다이페닐-4H-1,2,4-트라이아졸레이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(Mptz)3]), 트리스[4-(3-바이페닐)-5-아이소프로필-3-페닐-4H-1,2,4-트라이아졸레이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(iPrptz-3b)3]), 트리스[3-(5-바이페닐)-5-아이소프로필-4-페닐-4H-1,2,4-트라이아졸레이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(iPr5btz)3])과 같은 4H-트라이아졸 골격을 가지는 유기 금속 착체, 트리스[3-메틸-1-(2-메틸페닐)-5-페닐-1H-1,2,4-트라이아졸레이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(Mptz1-mp)3]), 트리스(1-메틸-5-페닐-3-프로필-1H-1,2,4-트라이아졸레이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(Prptz1-Me)3])과 같은 1H-트라이아졸 골격을 가지는 유기 금속 착체, fac-트리스[1-(2,6-다이아이소프로필페닐)-2-페닐-1H-이미다졸]이리듐(III)(약칭: [Ir(iPrpmi)3]), 트리스[3-(2,6-다이메틸페닐)-7-메틸이미다조[1,2-f]페난트리디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(dmpimpt-Me)3])과 같은 이미다졸 골격을 가지는 유기 금속 착체, 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C2']이리듐(III)테트라키스(1-피라졸릴)보레이트(약칭: FIr6), 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C2 ']이리듐(III)피콜리네이트(약칭: FIrpic), 비스{2-[3',5'-비스(트라이플루오로메틸)페닐]피리디네이토-N,C2'}이리듐(III)피콜리네이트(약칭: [Ir(CF3ppy)2(pic)]), 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C2']이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: FIr(acac))와 같은 전자 흡인기를 가지는 페닐피리딘 유도체를 배위자로 하는 유기 금속 착체 등이 있다.
녹색 또는 황색을 나타내고 발광 스펙트럼의 피크 파장이 495nm 이상 590nm 이하인 인광 재료로서는 다음과 같은 물질을 들 수 있다.
예를 들어, 트리스(4-메틸-6-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppm)3]), 트리스(4-t-뷰틸-6-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tBuppm)3]), (아세틸아세토네이토)비스(6-메틸-4-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppm)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스(6-tert-뷰틸-4-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tBuppm)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스[6-(2-노보닐)-4-페닐피리미디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(nbppm)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스[5-메틸-6-(2-메틸페닐)-4-페닐피리미디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(mpmppm)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스{4,6-다이메틸-2-[6-(2,6-다이메틸페닐)-4-피리미딘일-κN3]페닐-κC}이리듐(III)(약칭: [Ir(dmppm-dmp)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스(4,6-다이페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(dppm)2(acac)])과 같은 피리미딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체, (아세틸아세토네이토)비스(3,5-다이메틸-2-페닐피라지네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppr-Me)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스(5-아이소프로필-3-메틸-2-페닐피라지네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppr-iPr)2(acac)])과 같은 피라진 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체, 트리스(2-페닐피리디네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: [Ir(ppy)3]), 비스(2-페닐피리디네이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(ppy)2(acac)]), 비스(벤조[h]퀴놀리네이토)이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(bzq)2(acac)]), 트리스(벤조[h]퀴놀리네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(bzq)3]), 트리스(2-페닐퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: [Ir(pq)3]), 비스(2-페닐퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(pq)2(acac)]), [2-(4-페닐-2-피리딘일-κN)페닐-κC]비스[2-(2-피리딘일-κN)페닐-κC]이리듐(III)(약칭: [Ir(ppy)2(4dppy)]), 비스[2-(2-피리딘일-κN)페닐-κC][2-(4-메틸-5-페닐-2-피리딘일-κN)페닐-κC] 등의 피리딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체, 비스(2,4-다이페닐-1,3-옥사졸레이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(dpo)2(acac)]), 비스{2-[4'-(퍼플루오로페닐)페닐]피리디네이토-N,C2'}이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(p-PF-ph)2(acac)]), 비스(2-페닐벤조싸이아졸레이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(bt)2(acac)]) 등의 유기 금속 착체 외에 트리스(아세틸아세토네이토)(모노페난트롤린)터븀(III)(약칭: [Tb(acac)3(Phen)]) 과 같은 희토류 금속 착체가 있다.
황색 또는 적색을 나타내고 발광 스펙트럼의 피크 파장이 570nm 이상 750nm 이하인 인광 재료로서는 다음과 같은 물질을 들 수 있다.
예를 들어, (다이아이소뷰티릴메타네이토)비스[4,6-비스(3-메틸페닐)피리미디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(5mdppm)2(dibm)]), 비스[4,6-비스(3-메틸페닐)피리미디네이토](다이피발로일메타네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(5mdppm)2(dpm)]), 비스[4,6-다이(나프탈렌-1-일)피리미디네이토](다이피발로일메타네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(d1npm)2(dpm)]), 트리스(4-t-뷰틸-6-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tBuppm)3])과 같은 피리미딘 골격을 가지는 유기 금속 착체, (아세틸아세토네이토)비스(2,3,5-트라이페닐피라지네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tppr)2(acac)]), 비스(2,3,5-트라이페닐피라지네이토)(다이피발로일메타네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tppr)2(dpm)]), 비스{4,6-다이메틸-2-[3-(3,5-다이메틸페닐)-5-페닐-2-피라진일-κN]페닐-κC}(2,6-다이메틸-3,5-헵테인다이오네이토-κ2O,O')이리듐(III)(약칭: [Ir(dmdppr-P)2(dibm)]), 비스{4,6-다이메틸-2-[5-(4-사이아노-2,6-다이메틸페닐)-3-(3,5-다이메틸페닐)-2-피라진일-κN]페닐-κC}(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵테인다이오네이토-κ2O,O')이리듐(III)(약칭: [Ir(dmdppr-dmCP)2(dpm)]), (아세틸아세토네이토)비스[2-메틸-3-페닐퀴녹살리네이토-N,C2']이리듐(III)(약칭: [Ir(mpq)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스(2,3-다이페닐퀴녹살리네이토-N,C2 ')이리듐(III)(약칭: [Ir(dpq)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)퀴녹살리네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(Fdpq)2(acac)]), 비스{4,6-다이메틸-2-[5-(5-사이아노-2-메틸페닐)-3-(3,5-다이메틸페닐)-2-피라진일-κN]페닐-κC}(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵테인다이오네이토-κ2O,O')이리듐(III)(약칭: [Ir(dmdppr-m5CP)2(dpm)])과 같은 피라진 골격을 가지는 유기 금속 착체, 트리스(1-페닐아이소퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: [Ir(piq)3]), 비스(1-페닐아이소퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(piq)2(acac)]), 비스[4,6-다이메틸-2-(2-퀴놀린일-κN)페닐-κC](2,4-펜테인다이오네이토-κ2O,O')이리듐(III) 과 같은 피리딘 골격을 가지는 유기 금속 착체, 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르피린 백금(II)(약칭: [PtOEP])과 같은 백금 착체, 트리스(1,3-다이페닐-1,3-프로페인다이오네이토)(모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: [Eu(DBM)3(Phen)]), 트리스[1-(2-테노일)-3,3,3-트라이플루오로아세토네이토](모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: [Eu(TTA)3(Phen)])과 같은 희토류 금속 착체가 있다.
발광층에 사용되는 유기 화합물(호스트 재료, 어시스트 재료 등)로서는 발광 물질의 에너지 갭보다 큰 에너지 갭을 가지는 물질을 1종류 또는 복수 종류 선택하여 사용할 수 있다.
발광층에 사용되는 발광 물질이 형광 재료인 경우, 발광 물질과 조합하여 사용되는 유기 화합물로서는 단일항 여기 상태의 에너지 준위가 크고, 삼중항 여기 상태의 에너지 준위가 작은 유기 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.
위에 나타낸 구체적인 예와 부분적으로 중복되지만, 발광 물질(형광 재료, 인광 재료)과의 바람직한 조합이라는 관점에서 유기 화합물의 구체적인 예를 이하에 나타낸다.
발광 물질이 형광 재료인 경우, 발광 물질과 조합하여 사용될 수 있는 유기 화합물로서는 안트라센 유도체, 테트라센 유도체, 페난트렌 유도체, 피렌 유도체, 크리센 유도체, 다이벤조[g,p]크리센 유도체 등의 축합 다환 방향족 화합물을 들 수 있다.
형광 재료와 조합하여 사용되는 유기 화합물(호스트 재료)의 구체적인 예로서는, 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: PCzPA), 3,6-다이페닐-9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: DPCzPA), PCPN, 9,10-다이페닐안트라센(약칭: DPAnth), N,N-다이페닐-9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: CzA1PA), 4-(10-페닐-9-안트릴)트라이페닐아민(약칭: DPhPA), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(10-페닐-9-안트릴)트라이페닐아민(약칭: YGAPA), N,9-다이페닐-N-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCAPA), N,9-다이페닐-N-{4-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]페닐}-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCAPBA), N-(9,10-다이페닐-2-안트릴)-N,9-다이페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCAPA), 6,12-다이메톡시-5,11-다이페닐크리센, N,N,N',N',N'',N'',N''',N'''-옥타페닐다이벤조[g,p]크리센-2,7,10,15-테트라아민(약칭: DBC1), CzPA, 7-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-7H-다이벤조[c,g]카바졸(약칭: cgDBCzPA), 6-[3-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란(약칭: 2mBnfPPA), 9-페닐-10-{4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)-바이페닐-4'-일}안트라센(약칭: FLPPA), 9,10-비스(3,5-다이페닐페닐)안트라센(약칭: DPPA), 9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: DNA), 2-tert-뷰틸-9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: t-BuDNA), 9,9'-바이안트릴(약칭: BANT), 9,9'-(스틸벤-3,3'-다이일)다이페난트렌(약칭: DPNS), 9,9'-(스틸벤-4,4'-다이일)다이페난트렌(약칭: DPNS2), 1,3,5-트라이(1-피렌일)벤젠(약칭: TPB3), 5,12-다이페닐테트라센, 5,12-비스(바이페닐-2-일)테트라센 등을 들 수 있다.
발광 물질이 인광 재료인 경우, 발광 물질과 조합하여 사용되는 유기 화합물로서는, 발광 물질의 삼중항 여기 에너지(기저 상태와 삼중항 여기 상태의 에너지 차이)보다 삼중항 여기 에너지가 큰 유기 화합물을 선택하면 좋다.
들뜬 복합체를 형성하기 위하여 복수의 유기 화합물(예를 들어 제 1 호스트 재료 및 제 2 호스트 재료(또는 어시스트 재료) 등)을 발광 물질과 조합하여 사용하는 경우에는, 이들 복수의 유기 화합물을 인광 재료(특히 유기 금속 착체)와 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
이와 같은 구성으로 함으로써, 들뜬 복합체로부터 발광 물질로의 에너지 이동인 ExTET(Exciplex-Triplet Energy Transfer)를 사용한 발광을 효율적으로 얻을 수 있다. 또한 복수의 유기 화합물의 조합으로서는, 들뜬 복합체가 형성되기 쉬운 조합이 좋고, 정공을 받기 쉬운 화합물(정공 수송성 재료)과, 전자를 받기 쉬운 화합물(전자 수송성 재료)를 조합하는 것이 특히 바람직하다. 또한 정공 수송성 재료 및 전자 수송성 재료로서는, 구체적으로 본 실시형태에 나타낸 재료를 사용할 수 있다. 이 구성에 의하여, 발광 디바이스의 고효율, 저전압, 장수명을 동시에 실현할 수 있다.
발광 물질이 인광 재료인 경우에 발광 물질과 조합하여 사용될 수 있는 유기 화합물로서는 방향족 아민, 카바졸 유도체, 다이벤조싸이오펜 유도체, 다이벤조퓨란 유도체, 아연이나 알루미늄계 금속 착체, 옥사다이아졸 유도체, 트라이아졸 유도체, 벤즈이미다졸 유도체, 퀴녹살린 유도체, 다이벤조퀴녹살린 유도체, 피리미딘 유도체, 트라이아진 유도체, 피리딘 유도체, 바이피리딘 유도체, 페난트롤린 유도체 등을 들 수 있다.
또한 상술한 것 중에서 정공 수송성이 높은 유기 화합물인 방향족 아민(방향족 아민 골격을 가지는 화합물), 카바졸 유도체, 다이벤조싸이오펜 유도체(싸이오펜 유도체), 다이벤조퓨란 유도체(퓨란 유도체)의 구체적인 예로서는, 상술한 정공 수송성 재료의 구체적인 예와 같은 것을 들 수 있다.
전자 수송성이 높은 유기 화합물인, 아연이나 알루미늄계 금속 착체의 구체적인 예로서는, 트리스(8-퀴놀리놀레이토)알루미늄(III)(약칭: Alq), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀레이토)알루미늄(III)(약칭: Almq3), 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리네이토)베릴륨(II)(약칭: BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀레이토)(4-페닐페놀레이토)알루미늄(III)(약칭: BAlq), 비스(8-퀴놀리놀레이토)아연(II)(약칭: Znq) 등 퀴놀린 골격 또는 벤조퀴놀린 골격을 가지는 금속 착체 등을 들 수 있다.
그 외에 비스[2-(2-벤즈옥사졸릴)페놀레이토]아연(II)(약칭: ZnPBO), 비스[2-(2-벤조싸이아졸릴)페놀레이토]아연(II)(약칭: ZnBTZ) 등의 옥사졸계, 싸이아졸계 배위자를 가지는 금속 착체 등을 사용할 수도 있다.
전자 수송성이 높은 유기 화합물인, 옥사다이아졸 유도체, 트라이아졸 유도체, 벤즈이미다졸 유도체, 퀴녹살린 유도체, 다이벤조퀴녹살린 유도체, 페난트롤린 유도체의 구체적인 예로서는, 2-(4-바이페닐릴)-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸(약칭: PBD), 1,3-비스[5-(p-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸-2-일]벤젠(약칭: OXD-7), 9-[4-(5-페닐-1,3,4-옥사다이아졸-2-일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CO11), 3-(4-바이페닐릴)-4-페닐-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,2,4-트라이아졸(약칭: TAZ), 3-(4-tert-뷰틸페닐)-4-(4-에틸페닐)-5-(4-바이페닐릴)-1,2,4-트라이아졸(약칭: p-EtTAZ), 2,2',2''-(1,3,5-벤젠트라이일)트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸)(약칭: TPBI), 2-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤즈이미다졸(약칭: mDBTBIm-II), 4,4'-비스(5-메틸벤즈옥사졸-2-일)스틸벤(약칭: BzOs), 바소페난트롤린(약칭: Bphen), 바소큐프로인(약칭: BCP), 2,9-비스(나프탈렌-2-일)-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: NBphen), 2-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTPDBq-II), 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II), 2-[3'-(9H-카바졸-9-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mCzBPDBq), 2-[4-(3,6-다이페닐-9H-카바졸-9-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2CzPDBq-III), 7-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 7mDBTPDBq-II), 및 6-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 6mDBTPDBq-II) 등을 들 수 있다.
전자 수송성이 높은 유기 화합물인, 다이아진 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물, 트라이아진 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물, 피리딘 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물의 구체적인 예로서는, 4,6-비스[3-(페난트렌-9-일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mPnP2Pm), 4,6-비스[3-(4-다이벤조싸이엔일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mDBTP2Pm-II), 4,6-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mCzP2Pm), 2-{4-[3-(N-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸-9-일]페닐}-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: PCCzPTzn), 9-[3-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)페닐]-9'-페닐-2,3'-바이-9H-카바졸(약칭: mPCCzPTzn-02), 3,5-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리딘(약칭: 35DCzPPy), 1,3,5-트라이[3-(3-피리딜)페닐]벤젠(약칭: TmPyPB) 등을 들 수 있다.
전자 수송성이 높은 유기 화합물로서는, 폴리(2,5-피리딘다이일)(약칭: PPy), 폴리[(9,9-다이헥실플루오렌-2,7-다이일)-co-(피리딘-3,5-다이일)](약칭: PF-Py), 폴리[(9,9-다이옥틸플루오렌-2,7-다이일)-co-(2,2'-바이피리딘-6,6'-다이일)](약칭: PF-BPy)과 같은 고분자 화합물을 사용할 수도 있다.
TADF 재료란 삼중항 여기 상태를 미량의 열 에너지에 의하여 단일항 여기 상태로 업 컨버트(역 항간 교차)할 수 있고, 단일항 여기 상태로부터의 발광(형광)을 효율적으로 나타내는 재료를 말한다. 또한 열 활성화 지연 형광이 효율적으로 얻어지는 조건으로서는 삼중항 여기 준위와 단일항 여기 준위의 에너지 차이가 0eV 이상 0.2eV 이하, 바람직하게는 0eV 이상 0.1eV 이하인 것을 들 수 있다. 또한 TADF 재료에서의 지연 형광이란 일반적인 형광과 같은 스펙트럼을 가지면서도 수명이 현저히 긴 발광을 말한다. 그 수명은 10-6초 이상, 바람직하게는 10-3초 이상이다.
TADF 재료로서는, 예를 들어 풀러렌이나 그 유도체, 프로플라빈 등의 아크리딘 유도체, 에오신 등이 있다. 또한 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 주석(Sn), 백금(Pt), 인듐(In), 또는 팔라듐(Pd) 등을 포함하는 금속 함유 포르피린이 있다. 금속 함유 포르피린으로서는, 예를 들어 프로토포르피린-플루오린화 주석 착체(약칭: SnF2(Proto IX)), 메소포르피린-플루오린화 주석 착체(약칭: SnF2(Meso IX)), 헤마토포르피린-플루오린화 주석 착체(약칭: SnF2(Hemato IX)), 코프로포르피린테트라메틸에스터-플루오린화 주석 착체(약칭: SnF2(Copro III-4Me)), 옥타에틸포르피린-플루오린화 주석 착체(약칭: SnF2(OEP)), 에티오포르피린-플루오린화 주석 착체(약칭: SnF2(Etio I)), 옥타에틸포르피린-염화 백금 착체(약칭: PtCl2OEP) 등이 있다.
그 외에도, 2-(바이페닐-4-일)-4,6-비스(12-페닐인돌로[2,3-a]카바졸-11-일)-1,3,5-트라이아진(약칭: PIC-TRZ), PCCzPTzn, 2-[4-(10H-페녹사진-10-일)페닐]-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: PXZ-TRZ), 3-[4-(5-페닐-5,10-다이하이드로페나진-10-일)페닐]-4,5-다이페닐-1,2,4-트라이아졸(약칭: PPZ-3TPT), 3-(9,9-다이메틸-9H-아크리딘-10-일)-9H-크산텐-9-온(약칭: ACRXTN), 비스[4-(9,9-다이메틸-9,10-다이하이드로아크리딘)페닐]설폰(약칭: DMAC-DPS), 10-페닐-10H,10'H-스파이로[아크리딘-9,9'-안트라센]-10'-온(약칭: ACRSA) 등의 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리 및 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 가지는 헤테로 고리 화합물을 사용할 수 있다. 또한 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리와 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리가 직접 결합된 물질은 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리의 도너성과 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리의 억셉터성이 모두 강해지고, 단일항 여기 상태와 삼중항 여기 상태의 에너지 차이가 작아지기 때문에 특히 바람직하다.
또한 TADF 재료를 사용하는 경우, 다른 유기 화합물과 조합하여 사용할 수도 있다. 특히 상술한 호스트 재료, 정공 수송성 재료, 전자 수송성 재료와 조합할 수 있다.
또한 상기 재료는 저분자 재료나 고분자 재료와 조합됨으로써 발광층의 형성에 사용될 수 있다. 또한 성막에는 공지의 방법(증착법이나 도포법이나 인쇄법 등)을 적절히 사용할 수 있다.
<전자 수송층>
전자 수송층은 전자 주입층에 의하여 음극으로부터 주입된 전자를 발광층에 수송하는 층이다. 또한 전자 수송층은 전자 수송성 재료를 포함한 층이다. 전자 수송층에 사용되는 전자 수송성 재료는 1×10-6cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 가지는 물질이 바람직하다. 또한 정공 수송성보다 전자 수송성이 높은 물질이면, 이들 외의 물질도 사용할 수 있다.
전자 수송성 재료로서는, 퀴놀린 골격을 가지는 금속 착체, 벤조퀴놀린 골격을 가지는 금속 착체, 옥사졸 골격을 가지는 금속 착체, 싸이아졸 골격을 가지는 금속 착체 등 외에, 옥사다이아졸 유도체, 트라이아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 옥사졸 유도체, 싸이아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, 퀴놀린 배위자를 가지는 퀴놀린 유도체, 벤조퀴놀린 유도체, 퀴녹살린 유도체, 다이벤조퀴녹살린 유도체, 피리딘 유도체, 바이피리딘 유도체, 피리미딘 유도체, 그 외에 질소 함유 헤테로 방향족 화합물을 포함한 π전자 부족형 헤테로 방향족 화합물 등 전자 수송성이 높은 재료를 사용할 수 있다.
전자 수송성 재료의 구체적인 예로서는 상술한 재료를 사용할 수 있다.
<전자 주입층>
전자 주입층은 전자 주입성이 높은 물질을 포함한 층이다. 전자 주입층에는 플루오린화 리튬(LiF), 플루오린화 세슘(CsF), 플루오린화 칼슘(CaF2), 리튬 산화물(LiOx) 등의 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 이들의 화합물을 사용할 수 있다. 또한 플루오린화 어븀(ErF3)과 같은 희토류 금속 화합물을 사용할 수 있다. 또한 전자 주입층에 전자화물(electride)을 사용하여도 좋다. 전자화물로서는, 예를 들어 칼슘과 알루미늄의 혼합 산화물에 전자를 고농도로 첨가한 물질 등이 있다. 또한 상술한 전자 수송층을 구성하는 물질을 사용할 수도 있다.
또한 전자 주입층에, 전자 수송성 재료와 도너성 재료(전자 공여성 재료)를 포함하는 복합 재료를 사용하여도 좋다. 이와 같은 복합 재료는, 전자 공여체에 의하여 유기 화합물에 전자가 발생하기 때문에, 전자 주입성 및 전자 수송성이 우수하다. 이 경우, 유기 화합물로서는 발생한 전자의 수송에 뛰어난 재료인 것이 바람직하고, 구체적으로는 예를 들어 상술한 전자 수송층에 사용되는 전자 수송성 재료(금속 착체나 헤테로 방향족 화합물 등)를 사용할 수 있다. 전자 공여체로서는, 유기 화합물에 대하여 전자 공여성을 나타내는 물질이면 좋다. 구체적으로는, 알칼리 금속이나 알칼리 토금속이나 희토류 금속이 바람직하고, 리튬, 세슘, 마그네슘, 칼슘, 어븀, 이터븀 등을 들 수 있다. 또한 알칼리 금속 산화물이나 알칼리 토금속 산화물이 바람직하고, 리튬 산화물, 칼슘 산화물, 바륨 산화물 등을 들 수 있다. 또한 산화 마그네슘과 같은 루이스 염기를 사용할 수도 있다. 또한 테트라싸이아풀발렌(약칭: TTF) 등의 유기 화합물을 사용할 수도 있다.
<전하 발생층>
전하 발생층은 2개의 발광 유닛 사이에 제공된다. 전하 발생층은 양극과 음극 사이에 전압이 인가되었을 때, 인접한 한쪽 발광 유닛에 전자를 주입하고, 다른 쪽 발광 유닛에 정공을 주입하는 기능을 가진다.
전하 발생층은 정공 수송성 재료와 억셉터성 재료(전자 수용성 재료)를 포함하는 구성이어도 좋고, 전자 수송성 재료와 도너성 재료를 포함하는 구성이어도 좋다. 이와 같은 구성의 전하 발생층을 형성함으로써, EL층이 적층된 경우에 구동 전압이 상승되는 것을 억제할 수 있다.
정공 수송성 재료, 억셉터성 재료, 전자 수송성 재료, 및 도너성 재료로서 각각 상술한 재료를 사용할 수 있다.
또한 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스의 제작에는 증착법 등의 진공 프로세스나, 스핀 코팅법이나 잉크젯법 등의 용액 프로세스를 사용할 수 있다. 증착법을 사용하는 경우에는, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 이온 빔 증착법, 분자선 증착법, 진공 증착법 등의 물리 증착법(PVD법)이나, 화학 증착법(CVD법) 등을 사용할 수 있다. 특히, EL층에 포함되는 기능층(정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층) 및 전하 발생층에 대해서는 증착법(진공 증착법 등), 코팅법(딥 코팅법, 다이 코팅법, 바 코팅법, 스핀 코팅법, 스프레이 코팅법 등), 인쇄법(잉크젯법, 스크린(공판 인쇄)법, 오프셋(평판 인쇄)법, 플렉소 인쇄(철판 인쇄)법, 그라비어법, 마이크로 콘택트법 등) 등의 방법으로 형성할 수 있다.
발광 디바이스를 구성하는 기능층 및 전하 발생층의 재료는 각각 상술한 재료에 한정되지 않는다. 예를 들어, 기능층의 재료로서는 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등), 중분자 화합물(저분자와 고분자의 중간 영역의 화합물: 분자량 400 내지 4000), 무기 화합물(퀀텀닷 재료 등) 등을 사용하여도 좋다. 또한 퀀텀닷 재료로서는, 콜로이드상 퀀텀닷 재료, 합금형 퀀텀닷 재료, 코어·셸형 퀀텀닷 재료, 코어형 퀀텀닷 재료 등을 사용할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태 및 실시예와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 대하여 도 22를 사용하여 설명한다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 수광 디바이스를 가지는 제 1 화소 회로와, 발광 디바이스를 가지는 제 2 화소 회로를 가진다. 제 1 화소 회로와 제 2 화소 회로는 각각 매트릭스상으로 배치된다.
도 22의 (A)에 수광 디바이스를 가지는 제 1 화소 회로의 일례를 나타내고, 도 22의 (B)에 발광 디바이스를 가지는 제 2 화소 회로의 일례를 나타내었다.
도 22의 (A)에 나타낸 화소 회로(PIX1)는 수광 디바이스(PD), 트랜지스터(M1), 트랜지스터(M2), 트랜지스터(M3), 트랜지스터(M4), 및 용량 소자(C1)를 가진다. 여기서는 수광 디바이스(PD)로서 포토다이오드를 사용한 예를 나타내었다.
수광 디바이스(PD)는 캐소드가 배선(V1)과 전기적으로 접속되고, 애노드가 트랜지스터(M1)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M1)는 게이트가 배선(TX)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 용량 소자(C1)의 한쪽 전극, 트랜지스터(M2)의 소스 및 드레인 중 한쪽, 그리고 트랜지스터(M3)의 게이트와 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M2)는 게이트가 배선(RES)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 배선(V2)과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M3)는 소스 및 드레인 중 한쪽이 배선(V3)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 트랜지스터(M4)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M4)는 게이트가 배선(SE)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 배선(OUT1)과 전기적으로 접속된다.
배선(V1), 배선(V2), 및 배선(V3)에는 각각 정전위가 공급된다. 수광 디바이스(PD)를 역바이어스로 구동시키는 경우에는, 배선(V2)에 배선(V1)의 전위보다 낮은 전위를 공급한다. 트랜지스터(M2)는 배선(RES)에 공급되는 신호에 의하여 제어되고, 트랜지스터(M3)의 게이트에 접속되는 노드의 전위를 배선(V2)에 공급되는 전위로 리셋하는 기능을 가진다. 트랜지스터(M1)는 배선(TX)에 공급되는 신호에 의하여 제어되고, 수광 디바이스(PD)를 흐르는 전류에 따라 상기 노드의 전위가 변화되는 타이밍을 제어하는 기능을 가진다. 트랜지스터(M3)는 상기 노드의 전위에 따른 출력을 수행하는 증폭 트랜지스터로서 기능한다. 트랜지스터(M4)는 배선(SE)에 공급되는 신호에 의하여 제어되고, 상기 노드의 전위에 따른 출력을 배선(OUT1)에 접속되는 외부 회로에서 판독하기 위한 선택 트랜지스터로서 기능한다.
도 22의 (B)에 나타낸 화소 회로(PIX2)는 발광 디바이스(EL), 트랜지스터(M5), 트랜지스터(M6), 트랜지스터(M7), 및 용량 소자(C2)를 가진다. 여기서는 발광 디바이스(EL)로서 발광 다이오드를 사용한 예를 나타내었다. 특히 발광 디바이스(EL)로서 유기 EL 디바이스를 사용하는 것이 바람직하다.
트랜지스터(M5)는 게이트가 배선(VG)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 한쪽이 배선(VS)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 용량 소자(C2)의 한쪽 전극 및 트랜지스터(M6)의 게이트와 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M6)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 배선(V4)과 전기적으로 접속되고, 다른 쪽은 발광 디바이스(EL)의 애노드, 그리고 트랜지스터(M7)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M7)는 게이트가 배선(MS)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 배선(OUT2)과 전기적으로 접속된다. 발광 디바이스(EL)의 캐소드는 배선(V5)과 전기적으로 접속된다.
배선(V4) 및 배선(V5)에는 각각 정전위가 공급된다. 발광 디바이스(EL)의 애노드 측을 고전위로 하고, 캐소드 측을 애노드 측보다 저전위로 할 수 있다. 트랜지스터(M5)는 배선(VG)에 공급되는 신호에 의하여 제어되고, 화소 회로(PIX2)의 선택 상태를 제어하기 위한 선택 트랜지스터로서 기능한다. 또한 트랜지스터(M6)는 게이트에 공급되는 전위에 따라 발광 디바이스(EL)를 흐르는 전류를 제어하는 구동 트랜지스터로서 기능한다. 트랜지스터(M5)가 도통 상태일 때 배선(VS)에 공급되는 전위가 트랜지스터(M6)의 게이트에 공급되고, 그 전위에 따라 발광 디바이스(EL)의 발광 휘도를 제어할 수 있다. 트랜지스터(M7)는 배선(MS)에 공급되는 신호에 의하여 제어되고, 트랜지스터(M6)와 발광 디바이스(EL) 사이의 전위를 배선(OUT2)을 통하여 외부로 출력하는 기능을 가진다.
또한 본 실시형태의 표시 장치에서는 발광 디바이스를 펄스형으로 발광시킴으로써 화상을 표시하여도 좋다. 발광 디바이스의 구동 시간을 단축함으로써 표시 장치의 소비 전력의 저감 및 발열의 억제를 도모할 수 있다. 특히 유기 EL 디바이스는 주파수 특성이 우수하기 때문에 적합하다. 주파수는 예를 들어 1kHz 이상 100MHz 이하로 할 수 있다.
여기서 화소 회로(PIX1)가 가지는 트랜지스터(M1), 트랜지스터(M2), 트랜지스터(M3), 및 트랜지스터(M4), 그리고 화소 회로(PIX2)가 가지는 트랜지스터(M5), 트랜지스터(M6), 및 트랜지스터(M7)에는 각각 채널이 형성되는 반도체층에 금속 산화물(산화물 반도체)을 사용한 트랜지스터를 적용하는 것이 바람직하다.
실리콘보다 밴드 갭이 넓고 캐리어 밀도가 낮은 금속 산화물을 사용한 트랜지스터는 매우 낮은 오프 전류를 실현할 수 있다. 그러므로, 오프 전류가 낮기 때문에 트랜지스터와 직렬로 접속된 용량 소자에 축적된 전하가 장기간에 걸쳐 유지될 수 있다. 그러므로 특히 용량 소자(C1) 또는 용량 소자(C2)에 직렬로 접속되는 트랜지스터(M1), 트랜지스터(M2), 및 트랜지스터(M5)에는 산화물 반도체가 적용된 트랜지스터를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 이들 외의 트랜지스터로서도 마찬가지로 산화물 반도체를 적용한 트랜지스터를 사용함으로써, 제작 비용을 저감할 수 있다.
또한 트랜지스터(M1) 내지 트랜지스터(M7)로서 채널이 형성되는 반도체에 실리콘을 적용한 트랜지스터를 사용할 수도 있다. 특히 단결정 실리콘이나 다결정 실리콘 등의 결정성이 높은 실리콘을 사용함으로써, 높은 전계 효과 이동도를 실현할 수 있고, 더 빠른 동작이 가능해지기 때문에 바람직하다.
또한 트랜지스터(M1) 내지 트랜지스터(M7) 중 하나 이상에 산화물 반도체를 적용한 트랜지스터를 사용하고, 이 외에는 실리콘을 적용한 트랜지스터를 사용하는 구성으로 하여도 좋다.
또한 도 22의 (A) 및 (B)에서 트랜지스터를 n채널형 트랜지스터로서 표기하였지만, p채널형 트랜지스터를 사용할 수도 있다.
화소 회로(PIX1)가 가지는 트랜지스터와 화소 회로(PIX2)가 가지는 트랜지스터는 동일 기판 위에 나란히 형성되는 것이 바람직하다. 특히 화소 회로(PIX1)가 가지는 트랜지스터와 화소 회로(PIX2)가 가지는 트랜지스터를 하나의 영역 내에 혼재시켜 주기적으로 배열하는 구성으로 하는 것이 바람직하다.
또한 수광 디바이스(PD) 또는 발광 디바이스(EL)와 중첩되는 위치에 트랜지스터 및 용량 소자 중 한쪽 또는 양쪽을 가지는 층을 하나 또는 복수로 제공하는 것이 바람직하다. 이에 의하여 각 화소 회로의 실효적인 점유 면적을 작게 할 수 있고, 고정세(高精細)의 수광부 또는 표시부를 실현할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 5)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 전자 기기에 대하여 도 23 내지 도 25를 사용하여 설명한다.
본 실시형태의 전자 기기는 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 가진다. 예를 들어 전자 기기의 표시부에 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 적용할 수 있다. 이때, 전자 기기는 발광 장치와 별도로 광 센서를 가지는 것이 바람직하다. 본 발명의 일 형태의 발광 장치는 가시광 및 적외광의 양쪽을 발하는 기능을 가지기 때문에, 표시부에서 화상을 표시할 뿐만 아니라, 광 센서의 광원으로서 사용되는 광(가시광 및 적외광 중 한쪽 또는 양쪽)을 발할 수 있다. 발광 장치와 광 센서를 조합함으로써, 생체 인증을 수행하거나, 또는 터치(나아가서는 근접)를 검출할 수 있다. 이로써, 전자 기기의 기능성이나 편의성 등을 높일 수 있다.
또는 본 실시형태의 전자 기기는 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 가진다. 예를 들어 전자 기기의 표시부에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다. 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 가시광과 적외광의 양쪽을 발하는 기능 및 광을 검출하는 기능을 가지기 때문에, 표시부에서 화상을 표시할 뿐만 아니라, 생체 인증을 수행하거나, 또는 터치(나아가서는 근접)를 검출할 수 있다. 이로써, 전자 기기의 기능성이나 편의성 등을 높일 수 있다.
전자 기기로서는, 예를 들어 텔레비전 장치, 데스크톱형 또는 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 사이니지, 파칭코기 등의 대형 게임기 등 비교적 큰 화면을 가지는 전자 기기 외에, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라, 디지털 액자, 휴대 전화기, 휴대용 게임기, 휴대 정보 단말기, 음향 재생 장치 등이 있다.
본 실시형태의 전자 기기는 센서(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액체, 자기, 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도(硬度), 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새, 또는 적외선을 측정하는 기능을 포함하는 것)를 가져도 좋다.
본 실시형태의 전자 기기는 다양한 기능을 가질 수 있다. 예를 들어 다양한 정보(정지 화상, 동영상, 텍스트 화상 등)를 표시부에 표시하는 기능, 터치 패널 기능, 달력, 날짜, 또는 시각 등을 표시하는 기능, 다양한 소프트웨어(프로그램)를 실행하는 기능, 무선 통신 기능, 기록 매체에 기록된 프로그램 또는 데이터를 판독하는 기능 등을 가질 수 있다.
도 23의 (A)에 나타낸 전자 기기(6500)는 스마트폰으로서 사용할 수 있는 휴대 정보 단말기이다.
전자 기기(6500)는 하우징(6501), 표시부(6502), 전원 버튼(6503), 버튼(6504), 스피커(6505), 마이크로폰(6506), 카메라(6507), 및 광원(6508) 등을 가진다. 표시부(6502)는 터치 패널 기능을 가진다.
표시부(6502)에 본 발명의 일 형태의 발광 장치 또는 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 23의 (B)는 하우징(6501)의 마이크로폰(6506) 측의 단부를 포함한 단면 개략도이다.
하우징(6501)의 표시면 측에는 투광성을 가지는 보호 부재(6510)가 제공되고, 하우징(6501)과 보호 부재(6510)로 둘러싸인 공간 내에 표시 패널(6511), 광학 부재(6512), 터치 센서 패널(6513), 프린트 기판(6517), 배터리(6518) 등이 배치된다.
보호 부재(6510)에는 표시 패널(6511), 광학 부재(6512), 및 터치 센서 패널(6513)이 접착층(미도시)에 의하여 고정되어 있다.
표시부(6502)보다 외측의 영역에서 표시 패널(6511)의 일부가 접히고, 이 접힌 부분에 FPC(6515)가 접속된다. FPC(6515)에는 IC(6516)가 실장되어 있다. FPC(6515)는 프린트 기판(6517)에 제공된 단자에 접속된다.
표시 패널(6511)에는 본 발명의 일 형태의 플렉시블 발광 장치 또는 플렉시블 표시 장치를 적용할 수 있다. 그러므로 매우 가벼운 전자 기기를 실현할 수 있다. 또한 표시 패널(6511)이 매우 얇기 때문에 전자 기기의 두께를 얇게 하면서 대용량 배터리(6518)를 탑재할 수도 있다. 또한 표시 패널(6511)의 일부를 접어 화소부의 이면에 FPC(6515)와의 접속부를 배치함으로써 슬림 베젤의 전자 기기를 실현할 수 있다.
도 24의 (A)에 텔레비전 장치의 일례를 나타내었다. 텔레비전 장치(7100)는 하우징(7101)에 표시부(7000)가 제공된다. 여기서는 스탠드(7103)에 의하여 하우징(7101)을 지지한 구성을 나타내었다.
표시부(7000)에 본 발명의 일 형태의 발광 장치 또는 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 24의 (A)에 나타낸 텔레비전 장치(7100)의 조작은 하우징(7101)이 가지는 조작 스위치나, 별체의 리모트 컨트롤러(7111)에 의하여 수행할 수 있다. 또는 표시부(7000)에 터치 센서를 가져도 좋고, 손가락 등으로 표시부(7000)를 터치함으로써 텔레비전 장치(7100)를 조작하여도 좋다. 리모트 컨트롤러(7111)는 상기 리모트 컨트롤러(7111)로부터 출력되는 정보를 표시하는 표시부를 가져도 좋다. 리모트 컨트롤러(7111)가 가지는 조작 키 또는 터치 패널에 의하여 채널 및 음량을 조작할 수 있고, 표시부(7000)에 표시되는 영상을 조작할 수 있다.
또한 텔레비전 장치(7100)는 수신기 및 모뎀 등을 가지는 구성으로 한다. 수신기에 의하여 일반적인 텔레비전 방송의 수신을 수행할 수 있다. 또한 모뎀을 통하여 유선 또는 무선으로 통신 네트워크에 접속함으로써, 단방향(송신자로부터 수신자) 또는 쌍방향(송신자와 수신자 사이, 또는 수신자끼리 등)의 정보 통신을 수행할 수도 있다.
도 24의 (B)에 노트북형 퍼스널 컴퓨터의 일례를 나타내었다. 노트북형 퍼스널 컴퓨터(7200)는 하우징(7211), 키보드(7212), 포인팅 디바이스(7213), 외부 접속 포트(7214) 등을 가진다. 하우징(7211)에 표시부(7000)가 제공된다.
표시부(7000)에 본 발명의 일 형태의 발광 장치 또는 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 24의 (C), (D)는 디지털 사이니지의 일례를 나타낸 것이다.
도 24의 (C)에 나타낸 디지털 사이니지(7300)는 하우징(7301), 표시부(7000), 및 스피커(7303) 등을 가진다. 또한 LED 램프, 조작 키(전원 스위치 또는 조작 스위치를 포함함), 접속 단자, 각종 센서, 마이크로폰 등을 가질 수 있다.
도 24의 (D)는 원기둥 형상의 기둥(7401)에 장착된 디지털 사이니지(7400)이다. 디지털 사이니지(7400)는 기둥(7401)의 곡면을 따라 제공된 표시부(7000)를 가진다.
도 24의 (C), (D)에서, 표시부(7000)에 본 발명의 일 형태의 발광 장치 또는 표시 장치를 적용할 수 있다.
표시부(7000)가 넓을수록 한번에 제공할 수 있는 정보량을 늘릴 수 있다. 또한 표시부(7000)가 넓을수록 사람의 눈에 띄기 쉬워, 예를 들어 광고의 홍보 효과를 높일 수 있다.
표시부(7000)에 터치 패널을 적용함으로써, 표시부(7000)에 화상 또는 동영상을 표시할 뿐만 아니라, 사용자가 직관적으로 조작할 수 있어 바람직하다. 또한 노선 정보 또는 교통 정보 등의 정보를 제공하기 위한 용도로 사용하는 경우에는, 직관적인 조작에 의하여 사용성을 높일 수 있다.
또한 도 24의 (C), (D)에 나타낸 바와 같이, 디지털 사이니지(7300) 또는 디지털 사이니지(7400)는 사용자가 소유하는 스마트폰 등의 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)와 무선 통신에 의하여 연계할 수 있는 것이 바람직하다. 예를 들어 표시부(7000)에 표시되는 광고의 정보를 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)의 화면에 표시시킬 수 있다. 또한 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)를 조작함으로써 표시부(7000)의 표시를 전환할 수 있다.
또한 디지털 사이니지(7300) 또는 디지털 사이니지(7400)에 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)의 화면을 조작 수단(컨트롤러)으로 한 게임을 실행시킬 수도 있다. 이에 의하여, 불특정 다수의 사용자가 동시에 게임에 참여하여 즐길 수 있다.
도 25의 (A) 내지 (F)에 나타낸 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, 회전수, 거리, 광, 액체, 자기, 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도(硬度), 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새, 또는 적외선을 측정하는 기능을 포함하는 것), 마이크로폰(9008) 등을 가진다.
도 25의 (A) 내지 (F)에 나타낸 전자 기기는 다양한 기능을 가진다. 예를 들어 다양한 정보(정지 화상, 동영상, 텍스트 화상 등)를 표시부에 표시하는 기능, 터치 패널 기능, 달력, 날짜, 또는 시각 등을 표시하는 기능, 다양한 소프트웨어(프로그램)에 의하여 처리를 제어하는 기능, 무선 통신 기능, 기록 매체에 기록된 프로그램 또는 데이터를 판독하여 처리하는 기능 등을 가질 수 있다. 또한 전자 기기의 기능은 이들에 한정되지 않고, 다양한 기능을 가질 수 있다. 전자 기기는 복수의 표시부를 가져도 좋다. 또한 전자 기기는 카메라 등이 제공되고, 정지 화상이나 동영상을 촬영하고 기록 매체(외부 기록 매체 또는 카메라에 내장된 기록 매체)에 저장하는 기능, 촬영한 화상을 표시부에 표시하는 기능 등을 가져도 좋다.
도 25의 (A) 내지 (F)에 나타낸 전자 기기의 자세한 내용에 대하여 이하에서 설명한다.
도 25의 (A)는 휴대 정보 단말기(9101)를 나타낸 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9101)는 예를 들어 스마트폰으로서 사용할 수 있다. 또한 휴대 정보 단말기(9101)에는 스피커(9003), 접속 단자(9006), 센서(9007) 등을 제공하여도 좋다. 또한 휴대 정보 단말기(9101)는 문자나 화상 정보를 그 복수의 면에 표시할 수 있다. 도 25의 (A)에서는 3개의 아이콘(9050)을 표시한 예를 나타내었다. 또한 파선의 직사각형으로 나타낸 정보(9051)를 표시부(9001)의 다른 면에 표시할 수도 있다. 정보(9051)의 일례로서는, 전자 메일, SNS, 전화 등의 착신의 알림, 전자 메일이나 SNS 등의 제목, 송신자명, 일시, 시각, 배터리의 잔량, 안테나 수신의 강도 등이 있다. 또는 정보(9051)가 표시되는 위치에는 아이콘(9050) 등을 표시하여도 좋다.
도 25의 (B)는 휴대 정보 단말기(9102)를 나타낸 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9102)는 표시부(9001)의 3개 이상의 면에 정보를 표시하는 기능을 가진다. 여기서는 정보(9052), 정보(9053), 정보(9054)가 각각 다른 면에 표시되어 있는 예를 나타내었다. 예를 들어 사용자는 옷의 가슴 포켓에 휴대 정보 단말기(9102)를 수납한 상태에서, 휴대 정보 단말기(9102) 위쪽에서 볼 수 있는 위치에 표시된 정보(9053)를 확인할 수도 있다. 사용자는 휴대 정보 단말기(9102)를 포켓에서 꺼내지 않고 표시를 확인하고, 예를 들어 전화를 받을지 여부를 판단할 수 있다.
도 25의 (C)는 손목시계형 휴대 정보 단말기(9200)를 나타낸 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9200)는 예를 들어 스마트 워치로서 사용할 수 있다. 또한 표시부(9001)는 그 표시면이 만곡되어 제공되고, 만곡된 표시면을 따라 표시할 수 있다. 또한 휴대 정보 단말기(9200)는, 예를 들어 무선 통신 가능한 헤드세트와 상호 통신함으로써 핸즈프리로 통화할 수도 있다. 또한 휴대 정보 단말기(9200)는 접속 단자(9006)에 의하여 다른 정보 단말기와 상호로 데이터를 주고받거나 충전을 할 수도 있다. 또한 충전 동작은 무선 급전에 의하여 수행하여도 좋다.
도 25의 (D) 내지 (F)는 접을 수 있는 휴대 정보 단말기(9201)를 나타낸 사시도이다. 또한 도 25의 (D)는 휴대 정보 단말기(9201)를 펼친 상태의 사시도이고, 도 25의 (F)는 접은 상태의 사시도이고, 도 25의 (E)는 도 25의 (D) 및 (F) 중 한쪽으로부터 다른 쪽으로 변화하는 도중의 상태의 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9201)는 접은 상태에서는 가반성이 우수하고, 펼친 상태에서는 이음매가 없는 넓은 표시 영역에 의하여 표시의 일람성이 우수하다. 휴대 정보 단말기(9201)가 가지는 표시부(9001)는 힌지(9055)에 의하여 연결된 3개의 하우징(9000)으로 지지되어 있다. 예를 들어 표시부(9001)는 곡률 반경 0.1mm 이상 150mm 이하로 구부릴 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태 및 실시예와 적절히 조합할 수 있다.
(실시예)
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 장치 또는 표시 장치에 사용할 수 있는 발광 디바이스의 디바이스 구조를 소프트웨어를 사용하여 검토한 결과에 대하여 설명한다.
구체적으로, 본 실시예에서는 도 26의 (A)에 나타낸 발광 장치(1000)와 도 26의 (B)에 나타낸 발광 장치(1100)의 디바이스 구조를 검토한 결과에 대하여 설명한다.
발광 장치(1000)는 청색의 광을 발하는 발광 디바이스(1(B)), 녹색의 광을 발하는 발광 디바이스(1(G)), 적색의 광을 발하는 발광 디바이스(1(R)), 및 적외광을 발하는 발광 디바이스(1(IR))를 가진다. 발광 장치(1000)가 가지는 4개의 발광 디바이스는 광학 조정층(199)의 막 두께 외의 구성은 같다.
발광 장치(1000)가 가지는 발광 디바이스(1)에서는 각각, 기판(151) 위에 화소 전극(191), 광학 조정층(199), 공통층(112), 발광층(193N), 발광층(193R), 발광층(193G), 발광층(193B), 공통층(114), 공통 전극(115), 및 버퍼층(116)이 이 순서대로 적층되어 있다. 즉, 광학 조정층(199) 측으로부터, 장파장의 광을 발하는 순으로 발광층이 적층되어 있다.
발광 장치(1100)는 청색의 광을 발하는 발광 디바이스(2(B)), 녹색의 광을 발하는 발광 디바이스(2(G)), 적색의 광을 발하는 발광 디바이스(2(R)), 및 적외광을 발하는 발광 디바이스(2(IR))를 가진다. 발광 장치(1100)가 가지는 4개의 발광 디바이스는 광학 조정층(199)의 막 두께 외의 구성은 같다.
발광 장치(1100)가 가지는 발광 디바이스(2)는 각각, 기판(151) 위에 화소 전극(191), 광학 조정층(199), 공통층(112), 발광층(193B), 발광층(193G), 발광층(193R), 발광층(193N), 공통층(114), 공통 전극(115), 및 버퍼층(116)이 이 순서대로 적층된 것을 가진다. 즉, 광학 조정층(199) 측으로부터, 단파장의 광을 발하는 순으로 발광층이 적층되어 있고, 발광 장치(1100)는 4개의 발광층의 적층 순서가 발광 장치(1000)와는 반대이다.
본 실시예의 계산에 실측값(굴절률 n, 소광 계수 k, 발광 스펙트럼 등)을 이용한 유기 화합물의 구조식을 이하에 나타낸다.
[화학식 1]
본 실시예에서는, 유기 디바이스 시뮬레이터(semiconducting emissive thin film optics simulator: setfos; Cybernet Systems Co., Ltd.)를 사용하여 계산하였다.
상기 계산에서는, 발광 디바이스를 구성하는 각 층의 막 두께, 굴절률 n(실측값), 및 소광 계수 k(실측값), 발광 재료의 발광 스펙트럼(포토루미네선스(PL) 스펙트럼)의 실측값, 그리고 발광 영역의 위치 및 폭을 입력하고, 퍼셀 팩터(Purcell factor)를 곱함으로써, 여기자의 방사 붕괴 레이트의 변조를 고려한 정면 방향의 발광 강도 및 스펙트럼 파형을 산출하였다.
각 층의 굴절률 n 및 소광 계수 k는 분광 엘립소미터(J.A. Woollam Japan Corp. 제조의 M-2000U)를 사용하여 측정하였다. 측정에는 석영 기판 위에 각 층의 재료를 진공 증착법에 의하여 약 50nm 성막한 막을 사용하였다.
발광 재료의 발광 스펙트럼은 가시광의 검출기로서 멀티채널 분광기(Hamamatsu Photonics K.K. 제조의 C10029-01)를 사용하고, 근적외광의 검출기로서 근적외선 분광 방사계(Topcon Technohouse Corporation 제조의 SR-NIR)를 사용하고, 여기광으로서 자외 발광 LED(NICHIA CORPORATION 제조의 NSCU033B)를 사용하고, 밴드 패스 필터로서 UV U360(Edmund Optics Inc. 제조)을 사용하고, 롱 패스 필터로서 SCF-50S-42L(SIGMAKOKI CO.,LTD. 제조)을 사용하여 측정하였다.
청색의 광의 발광 스펙트럼의 측정에는, 석영 기판 위에 7-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-7H-다이벤조[c,g]카바졸(약칭: cgDBCzPA)과 N,N'-(피렌-1,6-다이일)비스[(6,N-다이페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란)-8-아민](약칭: 1,6BnfAPrn-03)을 중량비 1:0.03, 막 두께 50nm가 되도록 진공 증착법을 사용한 공증착에 의하여 성막한 막을 사용하였다.
녹색의 광의 발광 스펙트럼의 측정에는, 석영 기판 위에 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II), N-(1,1'-바이페닐-4-일)-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBBiF), 및 트리스(2-페닐피리디네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: [Ir(ppy)3])을 중량비 0.8:0.2:0.05, 막 두께 50nm가 되도록 진공 증착법을 사용한 공증착에 의하여 성막한 막을 사용하였다.
적색의 광의 발광 스펙트럼의 측정에는, 석영 기판 위에 2mDBTBPDBq-II, PCBBiF, 및 비스{2-[5-(2,6-다이메틸페닐)-3-(3,5-다이메틸페닐)-2-피라진일-κN]-4,6-다이메틸페닐-κC}(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵테인다이오네이토-κ2O,O')이리듐(III)(약칭: [Ir(dmdppr-dmp)2(dpm)])을 중량비 0.8:0.2:0.05, 막 두께 50nm가 되도록 진공 증착법을 사용한 공증착에 의하여 성막한 막을 사용하였다.
적외광의 발광 스펙트럼의 측정에는, 석영 기판 위에 2mDBTBPDBq-II, PCBBiF, 및 비스{4,6-다이메틸-2-[3-(3,5-다이메틸페닐)-2-벤조[g]퀴녹살린일-κN]페닐-κC}(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵테인다이오네이토-κ2O,O')이리듐(III)(약칭: [Ir(dmdpbq)2(dpm)])을 중량비 0.7:0.3:0.1, 막 두께 50nm가 되도록 진공 증착법을 사용한 공증착에 의하여 성막한 막을 사용하였다. 또한 [Ir(dmdpbq)2(dpm)]의 합성예에 대해서는 참고예에서 후술한다.
계산에 사용한 PL 스펙트럼을 도 27에 나타내었다. 도 27에서, 가로축은 파장(단위: nm)을 나타낸 것이고, 세로축은 에너지 기반의 정규화 PL 강도(임의 단위)를 나타낸 것이다. 또한 에너지 기반의 PL 강도에 파장을 곱함으로써, 광자 기반의 PL 강도를 산출할 수 있다.
발광 영역은 발광층의 중심부인 것으로 가정하였다.
가시광, 적외광은 모두, 발광 양자 수율, 여기자 생성 확률, 재결합 확률이 100%인 것으로 가정하였다. 즉, 계산으로 얻어진 외부 양자 효율(램버시안 가정)은, 정면의 발광 강도로부터 램버시안 배광을 가정하여 산출한 광 추출 효율을 나타낸다.
본 실시예에서 사용한 발광 디바이스(1) 및 발광 디바이스(2)의 디바이스 구조에 대하여 표 2 및 표 3을 사용하여 설명한다.
또한 계산의 간략화를 위하여, 정공 주입층, 전자 주입층, 및 전하 발생층은 생략하였다.
[표 2]
[표 3]
기판(151)으로서, 막 두께 0.7mm, 굴절률 1.5의 유리 기판을 상정하였다.
화소 전극(191)(반사 전극이라고 할 수도 있음)으로서, 막 두께 100nm의 은(Ag)막을 사용하였다.
광학 조정층(199)(투명 전극이라고 할 수도 있음)으로서, 인듐 주석 산화물(ITO)막을 사용하였다. 광학 조정층(199)에 대해서는, 계산에 의하여 R, G, B, IR 각각의 발광 디바이스에서의 최적의 막 두께를 산출하였다.
공통층(112)으로서는 정공 수송층을 상정하고, 막 두께 30nm의 PCBBiF를 사용하였다.
발광층(193N), 발광층(193R), 발광층(193G), 및 발광층(193B)은 각각 막 두께 10nm로 하고, 호스트 재료로서 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: NPB)을 사용하였다.
공통층(114)으로서는 전자 수송층을 상정하고, 2,9-비스(나프탈렌-2-일)-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: NBphen)을 사용하였다. 공통층(114)의 막 두께는 청색의 외부 양자 효율(램버시안 가정)이 최대가 되는 값을 계산으로 산출하여 결정하였다. 구체적으로, 발광 장치(1000)에서는 44nm로 하고, 발광 장치(1100)에서는 16nm로 하였다.
공통 전극(115)으로서 막 두께 15nm의 은막을 사용하였다.
버퍼층(116)으로서 막 두께 70nm의 1,3,5-트라이(다이벤조싸이오펜-4-일)벤젠(약칭: DBT3P-II)을 사용하였다.
또한 버퍼층(116)의 위쪽(공통 전극(115)과 접하는 측과 반대 측)은 공기(굴절률 1)인 것으로 가정하였다.
이상의 조건을 사용하여 계산으로 발광 디바이스의 최적의 디바이스 구조를 산출하였다.
계산에서는, 화소 전극(191)과 공통 전극(115) 사이의 광학 거리가 λ 정도가 되며, 각 파장의 광의 외부 양자 효율(램버시안 가정)이 최대가 되는 광학 조정층(199)의 막 두께를 산출하였다.
표 4에, 발광 디바이스(1) 및 발광 디바이스(2)에서의 광학 조정층(199)의 막 두께의 계산 결과를 나타낸다.
[표 4]
표 4에 나타낸 바와 같이, 발광 장치(1000)에서 발광 디바이스(1(B))가 가지는 광학 조정층(199B)은 73nm, 발광 디바이스(1(G))가 가지는 광학 조정층(199G)은 115nm, 발광 디바이스(1(R))가 가지는 광학 조정층(199R)은 163nm, 발광 디바이스(1(IR))가 가지는 광학 조정층(199N)은 252nm인 것으로 각각 산출되었다.
또한 표 4에 나타낸 바와 같이, 발광 장치(1100)에서 발광 디바이스(2(B))가 가지는 광학 조정층(199B)은 102nm, 발광 디바이스(2(G))가 가지는 광학 조정층(199G)은 138nm, 발광 디바이스(2(R))가 가지는 광학 조정층(199R)은 182nm, 발광 디바이스(2(IR))가 가지는 광학 조정층(199N)은 268nm인 것으로 각각 산출되었다.
도 28에, 계산으로 얻어진 발광 디바이스(1(B)) 및 발광 디바이스(2(B))의 발광(EL) 스펙트럼을 나타내었다. 도 29에, 계산으로 얻어진 발광 디바이스(1(G)) 및 발광 디바이스(2(G))의 발광(EL) 스펙트럼을 나타내었다. 도 30에, 계산으로 얻어진 발광 디바이스(1(R)) 및 발광 디바이스(2(R))의 발광(EL) 스펙트럼을 나타내었다. 도 31에, 계산으로 얻어진 발광 디바이스(1(IR)) 및 발광 디바이스(2(IR))의 발광(EL) 스펙트럼을 나타내었다. 도 28 내지 도 31에서, 가로축은 파장(단위: nm)을 나타낸 것이고, 세로축은 에너지 기반의 정규화 발광 강도(임의 단위)를 나타낸 것이다.
도 28에 나타낸 바와 같이, 발광 디바이스(1(B))와 발광 디바이스(2(B))는 청색 영역에서 동등하게 높은 외부 양자 효율을 나타내었다. 도 29에 나타낸 바와 같이, 발광 디바이스(1(G))는 발광 디바이스(2(G))보다 외부 양자 효율이 높았다. 마찬가지로, 도 30에 나타낸 바와 같이, 발광 디바이스(1(R))는 발광 디바이스(2(R))보다 외부 양자 효율이 높았다. 또한 도 31에 나타낸 바와 같이, 발광 디바이스(1(IR))는 발광 디바이스(2(IR))보다 외부 양자 효율이 높았다.
이상으로부터, 발광 장치 전체에서 비교한 경우, 발광 장치(1000)는 발광 장치(1100)에 비하여 발광 효율이 높고 소비 전력을 낮출 수 있는 것을 알 수 있었다.
발광 장치(1000)와 발광 장치(1100)의 차이는 발광층의 적층 순서이다. 광학 조정층(199) 측으로부터, 장파장의 광을 발하는 순으로 발광층이 적층되어 있으면, 단파장의 광을 발하는 순으로 발광층이 적층되어 있는 경우에 비하여, 발광 디바이스에서의 한 쌍의 전극 사이의 광학 거리를 바람직한 길이로 쉽게 조절할 수 있는 것이 시사되었다.
본 실시예의 결과로부터, 광학 조정층의 막 두께만 바꾸면, 적색, 녹색, 청색, 및 적외광을 각각 높은 효율로 추출할 수 있는 발광 디바이스의 디바이스 구조를 추정할 수 있었다.
또한 도 28에 나타낸 바와 같이, 발광 디바이스(1(B))에서는 청색의 광의 피크 외에 근적외광의 피크도 확인되었다.
이로부터, 청색의 광과 적외광의 양쪽을 발하는 부화소에 발광 디바이스(1(B))를 사용할 수 있는 것이 시사되었다. 예를 들어 도 8의 (A)에 나타낸 발광 디바이스(47B(IR))에 발광 디바이스(1(B))의 구성을 적용할 수 있다. 이로써, 하나의 화소가 가지는 부화소의 수를 늘리지 않고, 발광 장치를 가시광 및 적외광의 양쪽을 발하는 구성으로 할 수 있다. 그러므로, 발광 장치의 화소 레이아웃을 크게 변경하지 않고, 발광 장치에 적외광을 발하는 기능을 더할 수 있다.
또한 청색의 광을 발하는 부화소와 적외광을 발하는 부화소의 양쪽에 발광 디바이스(1(B))를 사용할 수 있는 것이 시사되었다. 예를 들어 도 8의 (B)에 나타낸 발광 디바이스(47B) 및 발광 디바이스(47N)의 양쪽에 발광 디바이스(1(B))의 구성을 적용할 수 있다. 이로써, 발광 장치의 제작 공정을 대폭 늘리지 않고, 적외광을 발하는 부화소를 제공할 수 있다.
(참고예)
상기 실시예에서 사용한 비스{4,6-다이메틸-2-[3-(3,5-다이메틸페닐)-2-벤조[g]퀴녹살린일-κN]페닐-κC}(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵테인다이오네이토-κ2O,O')이리듐(III)(약칭: [Ir(dmdpbq)2(dpm)])의 합성 방법에 대하여 구체적으로 설명한다. [Ir(dmdpbq)2(dpm)]의 구조를 이하에 나타낸다.
[화학식 2]
<단계 1; 2,3-비스-(3,5-다이메틸페닐)-2-벤조[g]퀴녹살린(약칭: Hdmdpbq)의 합성>
우선, 단계 1에서는 Hdmdpbq를 합성하였다. 3,3',5,5'-테트라메틸벤질 3.20g, 2,3-다이아미노나프탈렌 1.97g, 에탄올 60mL를 환류관이 장착된 3구 플라스크에 넣고, 내부를 질소 치환한 후, 90℃에서 7시간 반 동안 교반하였다. 소정의 시간이 경과한 후, 용매를 증류하여 제거하였다. 그 후, 톨루엔을 전개 용매로서 사용하는 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피에 의하여 정제하여 목적물을 얻었다(황색 고체, 수량 3.73g, 수율 79%). 단계 1의 합성 스킴을 (a-1)에 나타낸다.
[화학식 3]
단계 1에서 얻어진 황색 고체의 핵자기 공명 분광법(1H-NMR)에 의한 분석 결과를 이하에 나타낸다. 분석 결과로부터, Hdmdpbq가 얻어진 것을 알 수 있었다.
얻어진 물질의 1H NMR 데이터를 이하에 나타낸다.
1H-NMR.δ(CD2Cl2):2.28(s, 12H), 7.01(s, 2H), 7.16(s, 4H), 7.56-7.58(m, 2H), 8.11-8.13(m, 2H), 8.74(s, 2H).
<단계 2; 다이-μ-클로로-테트라키스{4,6-다이메틸-2-[3-(3,5-다이메틸페닐)-2-벤조[g]퀴녹살린일-κN]페닐-κC}다이이리듐(III)(약칭: [Ir(dmdpbq)2Cl]2)의 합성>
다음으로, 단계 2에서는 [Ir(dmdpbq)2Cl]2를 합성하였다. 2-에톡시에탄올 15mL, 물 5mL, 단계 1에서 얻은 Hdmdpbq 1.81g, 및 염화 이리듐 수화물(IrCl3·H2O)(Furuya Metal Co., Ltd. 제조) 0.66g을 환류관이 장착된 가지형 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 아르곤 치환하였다. 그 후, 마이크로파(2.45GHz, 100W)를 2시간 동안 조사하여 반응시켰다. 소정의 시간이 경과한 후, 얻어진 잔사를 메탄올을 사용하여 흡인 여과하고 세정하여, 목적물을 얻었다(흑색 고체, 수량 1.76g, 수율 81%). 단계 2의 합성 스킴을 (a-2)에 나타낸다.
[화학식 4]
<단계 3; [Ir(dmdpbq)2(dpm)]의 합성>
그리고, 단계 3에서는 [Ir(dmdpbq)2(dpm)]을 합성하였다. 2-에톡시에탄올 20mL, 단계 2에서 얻은 [Ir(dmdpbq)2Cl]2 1.75g, 다이피발로일메테인(약칭: Hdpm) 0.50g, 및 탄산 소듐 0.95g을 환류관이 장착된 가지형 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 아르곤 치환하였다. 그 후, 마이크로파(2.45GHz, 100W)를 3시간 동안 조사하였다. 얻어진 잔사를 메탄올을 사용하여 흡인 여과한 후, 물, 메탄올로 세정하였다. 얻어진 고체를, 다이클로로메테인을 전개 용매로서 사용하는 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피에 의하여 정제한 후, 다이클로로메테인과 메탄올의 혼합 용매를 사용하여 재결정함으로써, 목적물을 얻었다(암녹색 고체, 수량 0.42g, 수율 21%). 얻어진 암녹색 고체 0.41g을 트레인 서블리메이션법에 의하여 승화 정제하였다. 승화 정제 조건으로서, 압력을 2.7Pa로 하고, 아르곤 가스를 유량 10.5mL/min으로 흘리면서, 300℃에서 암녹색 고체를 가열하였다. 승화 정제 후, 암녹색 고체를 수율 78%로 얻었다. 단계 3의 합성 스킴을 (a-3)에 나타낸다.
[화학식 5]
단계 3에서 얻어진 암녹색 고체의 핵자기 공명 분광법(1H-NMR)에 의한 분석 결과를 이하에 나타낸다. 분석 결과로부터, [Ir(dmdpbq)2(dpm)]이 얻어진 것을 알 수 있었다.
1H-NMR.δ(CD2Cl2):0.75(s, 18H), 0.97(s, 6H), 2.01(s, 6H), 2.52(s, 12H), 4.86(s, 1H), 6.39(s, 2H), 7.15(s, 2H), 7.31(s, 2H), 7.44-7.51(m, 4H), 7.80(d, 2H), 7.86(s, 4H), 8.04(d, 2H), 8.42(s, 2H), 8.58(s, 2H).
C1: 용량 소자, C2: 용량 소자, IRF: 광학 필터, M1: 트랜지스터, M2: 트랜지스터, M3: 트랜지스터, M4: 트랜지스터, M5: 트랜지스터, M6: 트랜지스터, M7: 트랜지스터, OUT1: 배선, OUT2: 배선, PD: 수광 디바이스, PIX1: 화소 회로, PIX2: 화소 회로, V1: 배선, V2: 배선, V3: 배선, V4: 배선, V5: 배선, 1: 발광 디바이스, 2: 발광 디바이스, 10A: 표시 장치, 10B: 표시 장치, 10C: 표시 장치, 10D: 표시 장치, 10E: 표시 장치, 10F: 표시 장치, 21B: 광, 21G: 광, 21N: 적외광, 22: 광, 23a: 광, 23b: 반사광, 30A: 발광 장치, 30B: 발광 장치, 30C: 발광 장치, 30D: 발광 장치, 40A: 발광 장치, 40B: 발광 장치, 40C: 발광 장치, 40D: 발광 장치, 40E: 발광 장치, 41: 트랜지스터, 42: 트랜지스터, 45: 트랜지스터를 가지는 층, 47B: 발광 디바이스, 47G: 발광 디바이스, 47N: 발광 디바이스, 47R: 발광 디바이스, 47V: 발광 디바이스, 48a: 발광 유닛, 48b: 발광 유닛, 48c: 발광 유닛, 48d: 발광 유닛, 48e: 발광 유닛, 50A: 표시 장치, 50B: 표시 장치, 52: 손가락, 53: 수광 디바이스를 가지는 층, 55: 트랜지스터를 가지는 층, 57: 발광 디바이스를 가지는 층, 100A: 표시 장치, 100B: 표시 장치, 100C: 표시 장치, 100D: 표시 장치, 110: 수광 디바이스, 112: 공통층, 114: 공통층, 115: 공통 전극, 116: 버퍼층, 141a: 필터, 141b: 필터, 142: 접착층, 143: 공간, 149: 렌즈, 151: 기판, 152: 기판, 153: 기판, 154: 기판, 155: 접착층, 162: 표시부, 163: 발광부, 164: 회로, 165: 배선, 166: 도전층, 172: FPC, 173: IC, 181: 화소 전극, 182: 버퍼층, 183: 활성층, 184: 버퍼층, 189: 광학 조정층, 189N: 광학 조정층, 190: 발광 디바이스, 190B: 발광 디바이스, 190G: 발광 디바이스, 190N: 발광 디바이스, 191: 화소 전극, 191B: 화소 전극, 191N: 화소 전극, 192: 버퍼층, 193: 발광층, 193B: 발광층, 193G: 발광층, 193N: 발광층, 193R: 발광층, 193V: 발광층, 194: 버퍼층, 195: 보호층, 195a: 무기 절연층, 195b: 유기 절연층, 195c: 무기 절연층, 198: 중간층, 198a: 중간층, 198b: 중간층, 199: 광학 조정층, 199B: 광학 조정층, 199G: 광학 조정층, 199N: 광학 조정층, 199R: 광학 조정층, 199V: 광학 조정층, 200A: 발광 장치, 200B: 발광 장치, 201: 트랜지스터, 202: 트랜지스터, 204: 접속부, 205: 트랜지스터, 206: 트랜지스터, 207: 트랜지스터, 208: 트랜지스터, 209: 트랜지스터, 210: 트랜지스터, 211: 절연층, 212: 절연층, 213: 절연층, 214: 절연층, 215: 절연층, 216: 격벽, 217: 격벽, 218: 절연층, 221: 도전층, 222a: 도전층, 222b: 도전층, 223: 도전층, 225: 절연층, 228: 영역, 231: 반도체층, 231i: 채널 형성 영역, 231n: 저저항 영역, 242: 접속층, 1000: 발광 장치, 1100: 발광 장치, 6500: 전자 기기, 6501: 하우징, 6502: 표시부, 6503: 전원 버튼, 6504: 버튼, 6505: 스피커, 6506: 마이크로폰, 6507: 카메라, 6508: 광원, 6510: 보호 부재, 6511: 표시 패널, 6512: 광학 부재, 6513: 터치 센서 패널, 6515: FPC, 6516: IC, 6517: 프린트 기판, 6518: 배터리, 7000: 표시부, 7100: 텔레비전 장치, 7101: 하우징, 7103: 스탠드, 7111: 리모트 컨트롤러, 7200: 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 7211: 하우징, 7212: 키보드, 7213: 포인팅 디바이스, 7214: 외부 접속 포트, 7300: 디지털 사이니지, 7301: 하우징, 7303: 스피커, 7311: 정보 단말기, 7400: 디지털 사이니지, 7401: 기둥, 7411: 정보 단말기, 9000: 하우징, 9001: 표시부, 9003: 스피커, 9005: 조작 키, 9006: 접속 단자, 9007: 센서, 9008: 마이크로폰, 9050: 아이콘, 9051: 정보, 9052: 정보, 9053: 정보, 9054: 정보, 9055: 힌지, 9101: 휴대 정보 단말기, 9102: 휴대 정보 단말기, 9200: 휴대 정보 단말기, 9201: 휴대 정보 단말기
Claims (27)
- 발광 장치로서,
제 1 발광 디바이스와 제 2 발광 디바이스를 가지고,
상기 제 1 발광 디바이스는 제 1 화소 전극, 제 1 광학 조정층, 제 1 발광층, 제 2 발광층, 및 공통 전극을 가지고,
상기 제 2 발광 디바이스는 제 2 화소 전극, 제 2 광학 조정층, 상기 제 1 발광층, 상기 제 2 발광층, 및 상기 공통 전극을 가지고,
상기 제 1 광학 조정층은 상기 제 1 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하고,
상기 제 2 광학 조정층은 상기 제 2 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하고,
상기 제 1 발광층 및 상기 제 2 발광층은 각각 상기 제 1 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하는 영역과, 상기 제 2 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하는 영역을 가지고,
상기 제 1 발광 디바이스는 상기 제 1 발광층이 발하는 적외광을 사출하고,
상기 제 2 발광 디바이스는 상기 제 2 발광층이 발하는 가시광을 사출하는, 발광 장치. - 제 1 항에 있어서,
제 3 발광 디바이스를 더 가지고,
상기 제 1 발광 디바이스 및 상기 제 2 발광 디바이스는 제 3 발광층을 더 가지고,
상기 제 3 발광 디바이스는 제 3 화소 전극, 제 3 광학 조정층, 상기 제 1 발광층, 상기 제 2 발광층, 상기 제 3 발광층, 및 상기 공통 전극을 가지고,
상기 제 3 발광층은 상기 제 1 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하는 영역과, 상기 제 2 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하는 영역과, 상기 제 3 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하는 영역을 가지고,
상기 제 3 발광 디바이스는 상기 제 3 발광층이 발하는 가시광을 사출하고,
상기 제 2 발광층과 상기 제 3 발광층은 서로 다른 파장의 광을 발하는, 발광 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 발광 디바이스 및 상기 제 2 발광 디바이스는 제 3 발광층을 더 가지고,
상기 제 3 발광층은 상기 제 1 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하는 영역과, 상기 제 2 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하는 영역을 가지고,
상기 제 1 발광 디바이스는 상기 제 1 발광층이 발하는 적외광 및 상기 제 3 발광층이 발하는 가시광의 양쪽을 사출하는, 발광 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 발광 디바이스 및 상기 제 2 발광 디바이스는 전하 발생층을 더 가지고,
상기 전하 발생층은 상기 제 1 발광층과 상기 제 2 발광층 사이에 위치하는, 발광 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 발광층은 상기 제 1 광학 조정층과 상기 제 2 발광층 사이에 위치하는 영역과, 상기 제 2 광학 조정층과 상기 제 2 발광층 사이에 위치하는 영역을 가지는, 발광 장치. - 발광 장치로서,
제 1 발광 디바이스와 제 2 발광 디바이스를 가지고,
상기 제 1 발광 디바이스는 제 1 화소 전극, 제 1 광학 조정층, 제 1 발광층, 제 2 발광층, 제 3 발광층, 제 4 발광층, 및 공통 전극을 가지고,
상기 제 2 발광 디바이스는 제 2 화소 전극, 제 2 광학 조정층, 상기 제 1 발광층, 상기 제 2 발광층, 상기 제 3 발광층, 상기 제 4 발광층, 및 상기 공통 전극을 가지고,
상기 제 1 광학 조정층은 상기 제 1 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하고,
상기 제 2 광학 조정층은 상기 제 2 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하고,
상기 제 1 발광층, 상기 제 2 발광층, 상기 제 3 발광층, 및 상기 제 4 발광층은 각각 상기 제 1 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하는 영역과, 상기 제 2 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하는 영역을 가지고,
상기 제 1 발광층은 적외광을 발하는 기능을 가지고,
상기 제 2 발광층은 가시광을 발하는 기능을 가지고,
상기 제 3 발광층은 상기 제 2 발광층이 발하는 가시광보다 단파장의 가시광을 발하는 기능을 가지고,
상기 제 4 발광층은 상기 제 3 발광층이 발하는 가시광보다 단파장의 가시광을 발하는 기능을 가지고,
상기 제 1 발광 디바이스는 상기 제 1 발광층이 발하는 적외광을 사출하고,
상기 제 2 발광 디바이스는 상기 제 2 발광층, 상기 제 3 발광층, 또는 상기 제 4 발광층이 발하는 가시광을 사출하는, 발광 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 제 2 발광층은 적색의 광을 발하는 기능을 가지고,
상기 제 3 발광층은 녹색의 광을 발하는 기능을 가지고,
상기 제 4 발광층은 청색의 광을 발하는 기능을 가지는, 발광 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 제 1 발광 디바이스 및 상기 제 2 발광 디바이스는 제 1 전하 발생층을 더 가지고,
상기 제 1 전하 발생층은 상기 제 1 발광층과 상기 제 4 발광층 사이에 위치하는, 발광 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 제 1 발광 디바이스 및 상기 제 2 발광 디바이스는 제 2 전하 발생층을 더 가지고,
상기 제 2 전하 발생층은 상기 제 1 발광층과 상기 제 2 발광층 사이에 위치하는, 발광 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 제 1 광학 조정층에 가까운 측으로부터, 상기 제 1 발광층, 상기 제 2 발광층, 상기 제 3 발광층, 상기 제 4 발광층의 순서로 적층되며,
상기 제 2 광학 조정층에 가까운 측으로부터, 상기 제 1 발광층, 상기 제 2 발광층, 상기 제 3 발광층, 상기 제 4 발광층의 순서로 적층되는, 발광 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 제 1 발광 디바이스는 상기 제 1 발광층이 발하는 적외광 및 상기 제 4 발광층이 발하는 가시광의 양쪽을 사출하는, 발광 장치. - 제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 제 1 광학 조정층은 상기 제 1 화소 전극과 상기 제 1 발광층 사이에 위치하는, 발광 장치. - 제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 제 1 광학 조정층은 상기 공통 전극과 상기 제 1 발광층 사이에 위치하는, 발광 장치. - 표시 장치로서,
표시부를 가지고,
상기 표시부는 제 1 발광 디바이스, 제 2 발광 디바이스, 및 수광 디바이스를 가지고,
상기 제 1 발광 디바이스는 제 1 화소 전극, 제 1 광학 조정층, 제 1 발광층, 제 2 발광층, 및 공통 전극을 가지고,
상기 제 2 발광 디바이스는 제 2 화소 전극, 제 2 광학 조정층, 상기 제 1 발광층, 상기 제 2 발광층, 및 상기 공통 전극을 가지고,
상기 제 1 광학 조정층은 상기 제 1 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하고,
상기 제 2 광학 조정층은 상기 제 2 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하고,
상기 제 1 발광층 및 상기 제 2 발광층은 각각 상기 제 1 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하는 영역과, 상기 제 2 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하는 영역을 가지고,
상기 수광 디바이스는 제 3 화소 전극, 활성층, 및 상기 공통 전극을 가지고,
상기 활성층은 상기 제 3 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하고,
상기 활성층은 유기 화합물을 가지고,
상기 제 1 발광 디바이스는 상기 제 1 발광층이 발하는 적외광을 사출하고,
상기 제 2 발광 디바이스는 상기 제 2 발광층이 발하는 가시광을 사출하고,
상기 수광 디바이스는 가시광 및 적외광 중 적어도 일부를 흡수하는 기능을 가지는, 표시 장치. - 제 14 항에 있어서,
상기 제 1 발광 디바이스는 공통층을 가지고,
상기 제 2 발광 디바이스는 상기 공통 전극을 가지고,
상기 수광 디바이스는 상기 공통층을 가지고,
상기 공통층은 상기 제 1 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하는 영역과, 상기 제 2 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하는 영역과, 상기 제 3 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하는 영역을 가지는, 표시 장치. - 제 14 항에 있어서,
제 3 발광 디바이스를 더 가지고,
상기 제 1 발광 디바이스 및 상기 제 2 발광 디바이스는 제 3 발광층을 더 가지고,
상기 제 3 발광 디바이스는 제 4 화소 전극, 제 3 광학 조정층, 상기 제 1 발광층, 상기 제 2 발광층, 상기 제 3 발광층, 및 상기 공통 전극을 가지고,
상기 제 3 발광층은 상기 제 1 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하는 영역과, 상기 제 2 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하는 영역과, 상기 제 4 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하는 영역을 가지고,
상기 제 3 발광 디바이스는 상기 제 3 발광층이 발하는 가시광을 사출하고,
상기 제 2 발광층과 상기 제 3 발광층은 서로 다른 파장의 광을 발하는, 표시 장치. - 제 14 항에 있어서,
상기 제 1 발광 디바이스 및 상기 제 2 발광 디바이스는 제 3 발광층을 더 가지고,
상기 제 3 발광층은 상기 제 1 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하는 영역과, 상기 제 2 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하는 영역을 가지고,
상기 제 1 발광 디바이스는 상기 제 1 발광층이 발하는 적외광 및 상기 제 3 발광층이 발하는 가시광의 양쪽을 사출하는, 표시 장치. - 제 14 항에 있어서,
상기 제 1 발광 디바이스 및 상기 제 2 발광 디바이스는 전하 발생층을 더 가지고,
상기 전하 발생층은 상기 제 1 발광층과 상기 제 2 발광층 사이에 위치하는, 표시 장치. - 제 14 항에 있어서,
상기 제 1 발광층은 상기 제 1 광학 조정층과 상기 제 2 발광층 사이에 위치하는 영역과, 상기 제 2 광학 조정층과 상기 제 2 발광층 사이에 위치하는 영역을 가지는, 표시 장치. - 표시 장치로서,
표시부를 가지고,
상기 표시부는 제 1 발광 디바이스, 제 2 발광 디바이스, 및 수광 디바이스를 가지고,
상기 제 1 발광 디바이스는 제 1 화소 전극, 제 1 광학 조정층, 제 1 발광층, 제 2 발광층, 제 3 발광층, 제 4 발광층, 및 공통 전극을 가지고,
상기 제 2 발광 디바이스는 제 2 화소 전극, 제 2 광학 조정층, 상기 제 1 발광층, 상기 제 2 발광층, 상기 제 3 발광층, 상기 제 4 발광층, 및 상기 공통 전극을 가지고,
상기 제 1 광학 조정층은 상기 제 1 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하고,
상기 제 2 광학 조정층은 상기 제 2 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하고,
상기 제 1 발광층, 상기 제 2 발광층, 상기 제 3 발광층, 및 상기 제 4 발광층은 각각 상기 제 1 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하는 영역과, 상기 제 2 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하는 영역을 가지고,
상기 제 1 발광층은 적외광을 발하는 기능을 가지고,
상기 제 2 발광층은 가시광을 발하는 기능을 가지고,
상기 제 3 발광층은 상기 제 2 발광층이 발하는 가시광보다 단파장의 가시광을 발하는 기능을 가지고,
상기 제 4 발광층은 상기 제 3 발광층이 발하는 가시광보다 단파장의 가시광을 발하는 기능을 가지고,
상기 수광 디바이스는 제 3 화소 전극, 활성층, 및 상기 공통 전극을 가지고,
상기 활성층은 상기 제 3 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하고,
상기 활성층은 유기 화합물을 가지고,
상기 제 1 발광 디바이스는 상기 제 1 발광층이 발하는 적외광을 사출하고,
상기 제 2 발광 디바이스는 상기 제 2 발광층, 상기 제 3 발광층, 또는 상기 제 4 발광층이 발하는 가시광을 사출하고,
상기 수광 디바이스는 가시광 및 적외광 중 적어도 일부를 흡수하는 기능을 가지는, 표시 장치. - 제 20 항에 있어서,
상기 제 2 발광층은 적색의 광을 발하는 기능을 가지고,
상기 제 3 발광층은 녹색의 광을 발하는 기능을 가지고,
상기 제 4 발광층은 청색의 광을 발하는 기능을 가지는, 표시 장치. - 제 20 항에 있어서,
상기 제 1 발광 디바이스 및 상기 제 2 발광 디바이스는 제 1 전하 발생층을 더 가지고,
상기 제 1 전하 발생층은 상기 제 1 발광층과 상기 제 4 발광층 사이에 위치하는, 표시 장치. - 제 20 항에 있어서,
상기 제 1 발광 디바이스 및 상기 제 2 발광 디바이스는 제 2 전하 발생층을 더 가지고,
상기 제 2 전하 발생층은 상기 제 1 발광층과 상기 제 2 발광층 사이에 위치하는, 표시 장치. - 제 20 항에 있어서,
상기 제 1 광학 조정층에 가까운 측으로부터, 상기 제 1 발광층, 상기 제 2 발광층, 상기 제 3 발광층, 상기 제 4 발광층의 순서로 적층되며,
상기 제 2 광학 조정층에 가까운 측으로부터, 상기 제 1 발광층, 상기 제 2 발광층, 상기 제 3 발광층, 상기 제 4 발광층의 순서로 적층되는, 표시 장치. - 제 20 항에 있어서,
상기 제 1 발광 디바이스는 상기 제 1 발광층이 발하는 적외광 및 상기 제 4 발광층이 발하는 가시광의 양쪽을 사출하는, 표시 장치. - 제 14 항 또는 제 20 항에 있어서,
상기 제 1 광학 조정층은 상기 제 1 화소 전극과 상기 제 1 발광층 사이에 위치하는, 표시 장치. - 제 14 항 또는 제 20 항에 있어서,
상기 표시부는 가요성을 가지는, 표시 장치.
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