KR20210126631A - 표시 장치, 표시 모듈, 전자 기기, 및 텔레비전 장치 - Google Patents

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KR20210126631A
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슌페이 야마자끼
šœ페이 야마자끼
사또시 세오
하루에 오사까
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

수명이 긴 표시 장치를 제공한다. 대형의 표시 장치를 제공한다. 제 1 발광 디바이스 및 제 2 발광 디바이스를 가지는 표시 장치이다. 제 1 발광 디바이스는 정공 주입층, 제 1 발광층, 및 전자 수송층을 가진다. 제 2 발광 디바이스는 제 2 발광층을 가진다. 정공 주입층은 제 1 화합물 및 제 2 화합물을 가진다. 제 1 발광층은 제 1 색의 광을 발하는 제 3 화합물을 가진다. 제 2 발광층은 제 2 색의 광을 발하는 제 4 화합물을 가진다. 전자 수송층은 제 5 화합물을 가진다. 제 1 화합물은 제 2 화합물에 대한 전자 수용성을 가진다. 제 2 화합물의 HOMO 준위는 -5.7eV 이상 -5.4eV 이하이다. 제 5 화합물은 HOMO 준위가 -6.0eV 이상이며 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때의 전자 이동도가 1×10^-7cm^2/Vs 이상 5×10^-5cm^2/Vs 이하이다.

Description

표시 장치, 표시 모듈, 전자 기기, 및 텔레비전 장치
본 발명의 일 형태는 표시 장치, 표시 모듈, 전자 기기, 및 텔레비전 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, 표시 장치는 다양한 용도로 응용되는 것이 기대되고 있다. 예를 들어, 대형의 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 개발되어 있다. 일렉트로루미네선스(Electroluminescence, 이하 EL이라고 기재함) 현상을 이용한 발광 디바이스(EL 디바이스, EL 소자라고도 함)는 박형 경량화가 용이하고, 입력 신호에 대하여 고속으로 응답할 수 있고, 직류 저전압 전원을 사용하여 구동할 수 있다는 등의 특징을 가지고, 표시 장치로의 응용이 검토되고 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에 유기 EL 디바이스(유기 EL 소자라고도 함)가 적용된 가요성을 가지는 발광 장치가 개시(開示)되어 있다.
일본 공개특허공보 특개2014-197522호
본 발명의 일 형태는 수명이 긴 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 신뢰성이 높은 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 대형의 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 해상도가 높은 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 생산성이 높은 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 표시 품질이 높은 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 없다. 명세서, 도면, 청구항의 기재로부터 이들 외의 과제를 추출할 수 있다.
본 발명의 일 형태는 제 1 발광 디바이스 및 제 2 발광 디바이스를 가지는 표시 장치이다. 제 1 발광 디바이스는 제 1 전극 및 공통 전극을 가진다. 제 2 발광 디바이스는 제 2 전극 및 공통 전극을 가진다. 제 1 발광 디바이스는 제 1 전극 및 공통 전극 중 양극으로서 기능하는 전극 측으로부터 정공 주입층, 제 1 발광층, 및 전자 수송층을 이 순서대로 가진다. 제 2 발광 디바이스는 제 2 전극과 공통 전극 사이에 제 2 발광층을 가진다. 정공 주입층은 제 1 전극 및 공통 전극 중 양극으로서 기능하는 전극과 접한다. 정공 주입층은 제 1 화합물 및 제 2 화합물을 가진다. 제 1 발광층은 제 1 색의 광을 발하는 제 3 화합물을 가진다. 제 2 발광층은 제 2 색의 광을 발하는 제 4 화합물을 가진다. 전자 수송층은 제 5 화합물을 가진다. 제 1 화합물은 제 2 화합물에 대한 전자 수용성을 가진다. 제 2 화합물의 HOMO 준위는 -5.7eV 이상 -5.4eV 이하이다. 제 5 화합물은 HOMO 준위가 -6.0eV 이상이며 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때의 전자 이동도가 1×10-7cm2/Vs 이상 5×10-5cm2/Vs 이하이다.
제 2 발광 디바이스는 제 2 전극과 공통 전극 사이에 제 1 발광 디바이스와 공통된 층을 가지는 것이 바람직하다.
제 2 발광 디바이스는 정공 주입층 및 전자 수송층을 가지는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 형태는 제 1 발광 디바이스 및 제 2 발광 디바이스를 가지는 표시 장치이다. 제 1 발광 디바이스는 제 1 전극 및 공통 전극을 가진다. 제 2 발광 디바이스는 제 2 전극 및 공통 전극을 가진다. 제 1 발광 디바이스는 제 1 전극 및 공통 전극 중 양극으로서 기능하는 전극 측으로부터 정공 주입층, 제 1 정공 수송층, 제 1 발광층, 및 전자 수송층을 이 순서대로 가진다. 제 2 발광 디바이스는 제 2 전극과 공통 전극 사이에 제 2 발광층을 가진다. 정공 주입층은 제 1 전극 및 공통 전극 중 양극으로서 기능하는 전극과 접한다. 정공 주입층은 제 1 화합물 및 제 2 화합물을 가진다. 제 1 발광층은 제 1 색의 광을 발하는 제 3 화합물을 가진다. 제 2 발광층은 제 2 색의 광을 발하는 제 4 화합물을 가진다. 전자 수송층은 제 5 화합물을 가진다. 제 1 정공 수송층은 제 6 화합물을 가진다. 제 1 화합물은 제 2 화합물에 대한 전자 수용성을 가진다. 제 2 화합물의 HOMO 준위는 -5.7eV 이상 -5.4eV 이하이다. 제 5 화합물은 HOMO 준위가 -6.0eV 이상이며 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때의 전자 이동도가 1×10-7cm2/Vs 이상 5×10-5cm2/Vs 이하이다. 제 6 화합물의 HOMO 준위는 제 2 화합물의 HOMO 준위 이하의 값이다. 제 6 화합물의 HOMO 준위와 제 2 화합물의 HOMO 준위의 차이는 0.2eV 이내이다.
제 2 화합물 및 제 6 화합물은 각각 카바졸 골격, 다이벤조퓨란 골격, 다이벤조싸이오펜 골격, 및 안트라센 골격 중 적어도 하나를 가지는 것이 바람직하다.
제 1 발광 디바이스는 제 2 정공 수송층을 더 가지는 것이 바람직하다. 제 2 정공 수송층은 제 7 화합물을 가지는 것이 바람직하다. 제 7 화합물의 HOMO 준위는 제 6 화합물의 HOMO 준위보다 낮은 것이 바람직하다. 제 2 화합물, 제 6 화합물, 및 제 7 화합물은 각각 카바졸 골격, 다이벤조퓨란 골격, 다이벤조싸이오펜 골격, 및 안트라센 골격 중 적어도 하나를 가지는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 형태는 제 1 발광 디바이스 및 제 2 발광 디바이스를 가지는 표시 장치이다. 제 1 발광 디바이스는 제 1 전극 및 공통 전극을 가진다. 제 2 발광 디바이스는 제 2 전극 및 공통 전극을 가진다. 제 1 발광 디바이스는 제 1 전극 및 공통 전극 중 양극으로서 기능하는 전극 측으로부터 정공 주입층, 제 1 발광층, 및 전자 수송층을 이 순서대로 가진다. 제 2 발광 디바이스는 제 2 전극과 공통 전극 사이에 제 2 발광층을 가진다. 정공 주입층은 제 1 전극 및 공통 전극 중 양극으로서 기능하는 전극과 접한다. 정공 주입층은 제 1 화합물 및 제 2 화합물을 가진다. 제 1 발광층은 제 1 색의 광을 발하는 제 3 화합물을 가진다. 제 2 발광층은 제 2 색의 광을 발하는 제 4 화합물을 가진다. 전자 수송층은 제 5 화합물 및 제 8 화합물을 가진다. 제 1 화합물은 제 2 화합물에 대한 전자 수용성을 가진다. 제 2 화합물의 HOMO 준위는 -5.7eV 이상 -5.4eV 이하이다. 제 5 화합물은 HOMO 준위가 -6.0eV 이상이며 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때의 전자 이동도가 1×10-7cm2/Vs 이상 5×10-5cm2/Vs 이하이다. 제 8 화합물은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 가지는 유기 착체이다.
전자 수송층에서의 제 5 화합물과 제 8 화합물의 존재비는 제 1 발광층 측과 공통 전극 측에서 상이한 것이 바람직하다.
전자 수송층은 제 1 발광층 측의 제 1 영역과 공통 전극 측의 제 2 영역을 가지는 것이 바람직하다. 제 2 영역은 제 1 영역보다 제 8 화합물의 존재량이 적은 것이 바람직하다.
제 1 발광 디바이스는 제 1 정공 수송층을 더 가지는 것이 바람직하다. 제 1 정공 수송층은 제 6 화합물을 가지는 것이 바람직하다. 제 6 화합물의 HOMO 준위는 제 2 화합물의 HOMO 준위 이하의 값인 것이 바람직하다. 제 6 화합물의 HOMO 준위와 제 2 화합물의 HOMO 준위의 차이는 0.2eV 이내인 것이 바람직하다. 제 2 화합물 및 제 6 화합물은 각각 카바졸 골격, 다이벤조퓨란 골격, 다이벤조싸이오펜 골격, 및 안트라센 골격 중 적어도 하나를 가지는 것이 바람직하다.
제 1 발광 디바이스는 제 2 정공 수송층을 더 가지는 것이 바람직하다. 제 2 정공 수송층은 제 7 화합물을 가지는 것이 바람직하다. 제 7 화합물의 HOMO 준위는 제 6 화합물의 HOMO 준위보다 낮은 것이 바람직하다. 제 2 화합물, 제 6 화합물, 및 제 7 화합물은 각각 카바졸 골격, 다이벤조퓨란 골격, 다이벤조싸이오펜 골격, 및 안트라센 골격 중 적어도 하나를 가지는 것이 바람직하다.
제 3 화합물 및 제 4 화합물은 각각 형광 발광 물질인 것이 바람직하다.
제 1 색은 청색인 것이 바람직하다.
제 1 발광 디바이스에 일정한 전류를 흘렸을 때 얻어지는 발광의 휘도 변화로 나타낸 열화 곡선이 극댓값을 가지는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 형태는 제 1 발광 디바이스, 제 2 발광 디바이스, 및 제 3 발광 디바이스를 가지는 표시 장치이다. 제 1 발광 디바이스는 제 1 전극 및 공통 전극을 가진다. 제 2 발광 디바이스는 제 2 전극 및 공통 전극을 가진다. 제 3 발광 디바이스는 제 3 전극 및 공통 전극을 가진다. 제 1 발광 디바이스는 제 1 전극 및 공통 전극 중 양극으로서 기능하는 전극 측으로부터 정공 주입층, 제 1 발광층, 및 전자 수송층을 이 순서대로 가진다. 제 2 발광 디바이스는 제 2 전극과 공통 전극 사이에 제 2 발광층을 가진다. 제 3 발광 디바이스는 제 3 전극과 공통 전극 사이에 제 3 발광층을 가진다. 정공 주입층은 제 1 전극 및 공통 전극 중 양극으로서 기능하는 전극과 접한다. 정공 주입층은 제 1 화합물 및 제 2 화합물을 가진다. 전자 수송층은 제 3 화합물을 가진다. 제 1 화합물은 제 2 화합물에 대한 전자 수용성을 가진다. 제 2 화합물의 HOMO 준위는 -5.7eV 이상 -5.4eV 이하이다. 제 3 화합물은 HOMO 준위가 -6.0eV 이상이며 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때의 전자 이동도가 1×10-7cm2/Vs 이상 5×10-5cm2/Vs 이하이다. 제 1 발광 디바이스의 발광 스펙트럼의 최대 피크 파장은 제 2 발광 디바이스의 발광 스펙트럼의 최대 피크 파장보다 짧다. 제 2 발광 디바이스의 발광 스펙트럼의 최대 피크 파장은 제 3 발광 디바이스의 발광 스펙트럼의 최대 피크 파장보다 짧다. 상면에서 보았을 때, 제 2 발광 디바이스의 발광 영역의 면적은 제 3 발광 디바이스의 발광 영역의 면적보다 크다. 상면에서 보았을 때, 제 1 발광 디바이스의 발광 영역의 면적은 제 3 발광 디바이스의 발광 영역의 면적 이상이며 제 2 발광 디바이스의 발광 영역의 면적 이하이다.
본 발명의 일 형태는 제 1 발광 디바이스, 제 2 발광 디바이스, 및 제 3 발광 디바이스를 가지는 표시 장치이다. 제 1 발광 디바이스는 제 1 전극 및 공통 전극을 가진다. 제 2 발광 디바이스는 제 2 전극 및 공통 전극을 가진다. 제 3 발광 디바이스는 제 3 전극 및 공통 전극을 가진다. 제 1 발광 디바이스는 제 1 전극 및 공통 전극 중 양극으로서 기능하는 전극 측으로부터 제 1 발광층 및 전자 수송층을 이 순서대로 가진다. 제 2 발광 디바이스는 제 2 전극과 공통 전극 사이에 제 2 발광층을 가진다. 제 3 발광 디바이스는 제 3 전극과 공통 전극 사이에 제 3 발광층을 가진다. 전자 수송층은 전자 수송성 재료와, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 유기 금속 착체를 가진다. 전자 수송층은 제 1 영역과, 제 1 영역보다 공통 전극 측에 위치하는 제 2 영역을 가진다. 제 1 영역과 제 2 영역은 전자 수송성 재료의 농도가 서로 다르다. 제 1 발광 디바이스의 발광 스펙트럼의 최대 피크 파장은 제 2 발광 디바이스의 발광 스펙트럼의 최대 피크 파장보다 짧다. 제 2 발광 디바이스의 발광 스펙트럼의 최대 피크 파장은 제 3 발광 디바이스의 발광 스펙트럼의 최대 피크 파장보다 짧다. 상면에서 보았을 때, 제 2 발광 디바이스의 발광 영역의 면적은 제 3 발광 디바이스의 발광 영역의 면적보다 크다. 상면에서 보았을 때, 제 1 발광 디바이스의 발광 영역의 면적은 제 3 발광 디바이스의 발광 영역의 면적 이상이며 제 2 발광 디바이스의 발광 영역의 면적 이하이다. 제 2 영역은 제 1 영역에 비하여 전자 수송성 재료의 농도가 낮은 것이 바람직하다.
제 1 발광 디바이스는 형광을 발하는 것이 바람직하고, 제 2 발광 디바이스 및 제 3 발광 디바이스는 각각 인광을 발하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 형태는 상술한 구성 중 어느 것을 가지는 표시 장치를 가지고, 플렉시블 프린트 회로 기판(Flexible printed circuit, 이하 FPC라고 기재함) 또는 TCP(Tape Carrier Package) 등의 커넥터가 제공된 표시 모듈, 또는 COG(Chip On Glass) 방식 또는 COF(Chip On Film) 방식 등에 의하여 집적 회로(IC)가 실장된 표시 모듈 등의 표시 모듈이다.
본 발명의 일 형태는 상기 표시 모듈과, 안테나, 배터리, 하우징, 카메라, 스피커, 마이크로폰, 및 조작 버튼 중 적어도 하나를 가지는 전자 기기이다.
본 발명의 일 형태는 상기 표시 모듈과 통신 제어부를 가지고, 통신 제어부를 사용하여 컴퓨터 네트워크에 접속할 수 있는, 텔레비전 장치이다.
본 발명의 일 형태에 의하여 수명이 긴 표시 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 신뢰성이 높은 표시 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 대형의 표시 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 해상도가 높은 표시 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 생산성이 높은 표시 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 표시 품질이 높은 표시 장치를 제공할 수 있다.
또한 이들 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하는 것은 아니다. 본 발명의 일 형태는 이들 모든 효과를 반드시 가질 필요는 없다. 명세서, 도면, 청구범위의 기재로부터 이들 외의 효과를 추출할 수 있다.
도 1의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 2의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 3은 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 4의 (A) 내지 (C)는 발광 디바이스의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 5의 (A) 및 (B)는 발광 디바이스의 발광 영역을 설명하는 도면이다. 도 5의 (C)는 발광 디바이스의 시간 경과에 따른 정규화 휘도를 설명하는 도면이다.
도 6의 (A) 및 (B)는 발광 디바이스의 발광 영역을 설명하는 도면이다.
도 7의 (A) 내지 (D)는 전자 수송층에서의 유기 금속 착체의 농도를 설명하는 도면이다.
도 8은 표시 장치의 일례를 나타낸 사시도이다.
도 9의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 10의 (A)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다. 도 10의 (B)는 트랜지스터의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 11의 (A)는 화소의 일례를 나타낸 블록도이다. 도 11의 (B)는 화소 회로의 일례를 나타낸 회로도이다.
도 12의 (A) 내지 (D)는 EL층의 제작 방법을 설명하는 단면도이다.
도 13은 액적 토출 장치를 설명하는 개념도이다.
도 14의 (A) 내지 (D)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 15의 (A) 내지 (F)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 16은 텔레비전 장치의 일례를 나타낸 도면이다.
도 17의 (A)는 전자 온리 디바이스의 구조를 나타낸 도면이다. 도 17의 (B)는 실시예의 발광 디바이스의 구조를 나타낸 도면이다.
도 18은 전자 온리 디바이스의 전류 밀도-전압 특성을 나타낸 도면이다.
도 19는 직류 전원이 7.0V일 때의 ZADN:Liq(1:1)의 산출된 커패시턴스 C의 주파수 특성을 나타낸 도면이다.
도 20은 직류 전압이 7.0V일 때의 ZADN:Liq(1:1)의 -ΔB의 주파수 특성을 나타낸 도면이다.
도 21은 각 유기 화합물에서의 전자 이동도의 전계 강도 의존 특성을 나타낸 도면이다.
도 22의 (A) 내지 (D)는 화소의 레이아웃의 일례를 나타낸 상면도이다.
도 23은 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 도면이다.
도 24는 휘도-전압 특성을 나타낸 도면이다.
도 25는 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 도면이다.
도 26은 전류 밀도-전압 특성을 나타낸 도면이다.
도 27은 발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 28은 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 도면이다.
도 29는 휘도-전압 특성을 나타낸 도면이다.
도 30은 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 도면이다.
도 31은 전류 밀도-전압 특성을 나타낸 도면이다.
도 32는 발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 33은 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 도면이다.
도 34는 휘도-전압 특성을 나타낸 도면이다.
도 35는 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 도면이다.
도 36은 전류 밀도-전압 특성을 나타낸 도면이다.
도 37은 발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 38은 신뢰성 시험의 결과를 나타낸 도면이다.
도 39는 신뢰성 시험의 결과를 나타낸 도면이다.
도 40은 신뢰성 시험의 결과를 나타낸 도면이다.
도 41은 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 도면이다.
도 42는 휘도-전압 특성을 나타낸 도면이다.
도 43은 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 도면이다.
도 44는 전류 밀도-전압 특성을 나타낸 도면이다.
도 45는 발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 46은 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 도면이다.
도 47은 휘도-전압 특성을 나타낸 도면이다.
도 48은 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 도면이다.
도 49는 전류 밀도-전압 특성을 나타낸 도면이다.
도 50은 발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 51은 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 도면이다.
도 52는 휘도-전압 특성을 나타낸 도면이다.
도 53은 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 도면이다.
도 54는 전류 밀도-전압 특성을 나타낸 도면이다.
도 55는 발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 56은 신뢰성 시험의 결과를 나타낸 도면이다.
도 57은 신뢰성 시험의 결과를 나타낸 도면이다.
도 58은 신뢰성 시험의 결과를 나타낸 도면이다.
도 59는 신뢰성 시험의 결과를 나타낸 도면이다.
실시형태에 대하여 도면을 참조하여 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 있다는 것은 통상의 기술자라면 용이하게 이해할 수 있다. 따라서 본 발명은 이하의 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다.
또한 이하에 설명되는 발명의 구성에서, 동일한 부분 또는 같은 기능을 가지는 부분에는 동일한 부호를 상이한 도면 사이에서 공통적으로 사용하고, 이의 반복적인 설명은 생략한다. 또한 같은 기능을 가지는 부분을 가리키는 경우에는, 같은 해치 패턴으로 하고, 특별히 부호를 붙이지 않는 경우가 있다.
또한 도면에 도시된 각 구성의 위치, 크기, 범위 등은 이해를 쉽게 하기 위하여 실제의 위치, 크기, 범위 등을 나타내지 않는 경우가 있다. 그러므로 개시(開示)된 발명은 반드시 도면에 개시된 위치, 크기, 범위 등에 한정되지 않는다.
또한 '막'이라는 용어와 '층'이라는 용어는 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.
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) 등에서 공통된 사항을 설명하는 경우에 발광층(193)이라고 기재하는 경우가 있다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 대하여 도 1 내지 도 10을 사용하여 설명한다.
본 실시형태의 표시 장치는 표시부에 발광 디바이스를 가지고, 상기 표시부에서 화상을 표시할 수 있다.
발광 디바이스로서는 OLED(Organic Light Emitting Diode)나 QLED(Quantum-dot Light Emitting Diode) 등의 EL 디바이스를 사용하는 것이 바람직하다. EL 디바이스가 가지는 발광 물질로서는 형광을 발하는 물질(형광 발광 물질), 인광을 발하는 물질(인광 발광 물질), 무기 화합물(퀀텀닷(quantum dot) 재료 등), 열 활성화 지연 형광을 나타내는 물질(열 활성화 지연 형광(Thermally activated delayed fluorescence: TADF) 재료) 등을 들 수 있다.
본 실시형태의 표시 장치의 컬러화 방식에는 독립 화소 방식이 적용되어 있다. 소형의 표시 장치에 개별 도포 방식을 사용하는 경우, 메탈 마스크의 얼라인먼트 정밀도를 높일 수 있어, 개별 도포할 때의 수율을 높일 수 있기 때문에 바람직하다. 또한, 대형의 표시 장치는 정세도(精細度)를 비교적 낮게 할 수 있기 때문에 개별 도포 방식의 발광 디바이스를 채용하는 데 유리하다.
각 색의 부화소가 가지는 발광 디바이스는 서로 다른 발광층을 가진다. 각 발광 디바이스가 가지는 발광층은 서로 분리되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 표시 장치의 정세도가 높은 경우에는 각 발광 디바이스가 가지는 발광층은 서로 중첩되는 부분을 가지는 경우가 있다.
본 실시형태의 표시 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.
발광 디바이스에는 미소광 공진기(마이크로캐비티) 구조를 채용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 한 쌍의 전극 사이의 광학 거리를 조정하기 위하여, EL층에서 발광층 외에 1층 더(예를 들어 정공 수송층) 각 색의 발광 디바이스마다 개별 도포하고, 그 외의 층은 각 색의 발광 디바이스에서 공통된 층으로 하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 공정을 간략화하면서 효율적으로 광을 추출할 수 있어, 색역이 넓은 표시가 가능한 표시 장치를 실현할 수 있다.
본 실시형태의 표시 장치는 발광층에 정공이 주입되기 쉽고 또한 전자가 주입되기 어려운 구성의 발광 디바이스를 가진다. 정공 주입층 및 정공 수송층으로부터 정공이 용이하게 주입되고 또한 전극 수송층으로부터 발광층으로의 전자 주입량이 억제됨으로써, 발광층이 전자 과다 상태가 되는 것을 억제할 수 있다. 그리고, 시간 경과에 따라 발광층에 전자가 주입됨으로써 휘도가 상승되고, 상기 휘도 상승에 의하여 초기 열화를 상쇄할 수 있다. 초기 열화가 억제되고 구동 수명이 매우 긴 발광 디바이스를 사용함으로써, 표시 장치의 수명을 길게 하고, 신뢰성을 높일 수 있다. 상기 발광 디바이스의 구성은 도 4 내지 도 7을 사용하여 후술한다.
우선, 도 1 내지 도 3에 표시 장치의 구성예를 나타내었다. 도 1 내지 도 3에 나타낸 표시 장치는 적어도 하나의 발광 디바이스에 도 4 내지 도 7에 예시된 발광 디바이스의 구성이 적용되어 있다.
[표시 장치(10A)]
도 1의 (A)에 표시 장치(10A)의 단면도를 도시하였다.
표시 장치(10A)는 적색 광(21R)을 나타내는 발광 디바이스(190R), 녹색 광(21G)을 나타내는 발광 디바이스(190G), 및 청색 광(21B)을 나타내는 발광 디바이스(190B)를 가진다.
발광 디바이스(190R)는 화소 전극(191), 광학 조정층(199R), 버퍼층(192R), 발광층(193R), 버퍼층(194R), 및 공통 전극(115)을 가진다. 발광층(193R)은 적색 광을 발하는 유기 화합물을 가진다.
발광 디바이스(190G)는 화소 전극(191), 광학 조정층(199G), 버퍼층(192G), 발광층(193G), 버퍼층(194G), 및 공통 전극(115)을 가진다. 발광층(193G)은 녹색 광을 발하는 유기 화합물을 가진다.
발광 디바이스(190B)는 화소 전극(191), 광학 조정층(199B), 버퍼층(192B), 발광층(193B), 버퍼층(194B), 및 공통 전극(115)을 가진다. 발광층(193B)은 청색 광을 발하는 유기 화합물을 가진다.
발광 디바이스(190R), 발광 디바이스(190G), 및 발광 디바이스(190B) 중 적어도 하나에는 도 4 내지 도 7에 예시된 발광 디바이스의 구성이 적용되어 있다.
본 실시형태에서는 화소 전극(191)이 양극으로서 기능하고, 공통 전극(115)이 음극으로서 기능하는 경우를 예로 들어 설명한다.
화소 전극(191), 광학 조정층(199R), 광학 조정층(199G), 광학 조정층(199B), 버퍼층(192R), 버퍼층(192G), 버퍼층(192B), 발광층(193R), 발광층(193G), 발광층(193B), 버퍼층(194R), 버퍼층(194G), 버퍼층(194B), 및 공통 전극(115)은 각각 단층 구조이어도 좋고, 적층 구조이어도 좋다.
화소 전극(191)은 절연층(214) 위에 위치한다. 화소 전극(191)의 단부는 격벽(216)으로 덮여 있다. 각 화소 전극(191)은 격벽(216)에 의하여 서로 전기적으로 절연되어 있다("전기적으로 분리되어 있다"라고도 함).
격벽(216)으로서는 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.
버퍼층(192)은 화소 전극(191) 위에 위치한다. 발광층(193)은 버퍼층(192)을 개재(介在)하여 화소 전극(191)과 중첩된다. 버퍼층(194)은 발광층(193) 위에 위치한다. 발광층(193)은 버퍼층(194)을 개재하여 공통 전극(115)과 중첩된다. 버퍼층(192)은 정공 주입층 및 정공 수송층 중 한쪽 또는 양쪽을 가질 수 있다. 버퍼층(194)은 전자 주입층 및 전자 수송층 중 한쪽 또는 양쪽을 가질 수 있다.
공통 전극(115)은 각 색의 발광 디바이스(190)에 공통적으로 사용되는 층이다.
표시 장치(10A)는 한 쌍의 기판(기판(151) 및 기판(152)) 사이에 발광 디바이스(190) 및 트랜지스터(42) 등을 가진다.
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 가시광을 반사하는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 공통 전극(115)은 가시광을 투과시키는 기능을 가진다.
본 실시형태의 표시 장치가 가지는 발광 디바이스에는, 마이크로캐비티 구조가 적용되어 있는 것이 바람직하다. 따라서, 발광 디바이스가 가지는 한 쌍의 전극 중 한쪽은 가시광에 대한 투과성 및 반사성을 가지는 전극(반투과·반반사 전극)을 가지는 것이 바람직하고, 다른 쪽은 가시광에 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 가시광에 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 광의 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 이하인 것이 바람직하다.
본 실시형태에서는 화소 전극(191) 위에 광학 조정층(199)을 제공한 예를 나타내지만, 광학 조정층(199)을 제공하지 않아도 된다. 예를 들어, 버퍼층(192) 또는 버퍼층(194)이 광학 조정층으로서의 기능을 가져도 좋다. 버퍼층(192) 또는 버퍼층(194)의 막 두께를 다르게 함으로써, 각 발광 디바이스에서 특정한 색의 광을 강하게 하여 추출할 수 있다. 또한 반투과·반반사 전극이 반사 전극과 투명 전극의 적층 구조인 경우에는, 한 쌍의 전극 사이의 광학 거리란, 한 쌍의 반사 전극 사이의 광학 거리를 가리킨다.
발광 디바이스(190)는 가시광을 발하는 기능을 가진다. 구체적으로는, 발광 디바이스(190)는 화소 전극(191)과 공통 전극(115) 사이에 전압을 인가함으로써, 기판(152) 측으로 광을 사출하는 전계 발광 디바이스이다.
화소 전극(191)은 절연층(214)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(42)가 가지는 소스 또는 드레인과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(42)는 발광 디바이스(190)의 구동을 제어하는 기능을 가진다.
발광 디바이스(190)는 각각 보호층(195)으로 덮여 있는 것이 바람직하다. 도 1의 (A)에서는 보호층(195)이 공통 전극(115) 위와 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.
차광층(BM)으로서는, 발광 디바이스로부터의 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.
[표시 장치(10B)]
도 1의 (B)에 표시 장치(10B)의 단면도를 도시하였다. 또한 표시 장치에 대한 이하의 설명에서, 앞에서 설명한 표시 장치와 같은 구성에 대해서는 설명을 생략하는 경우가 있다.
표시 장치(10B)는 적색의 발광 디바이스(190R) 및 녹색의 발광 디바이스(190G)가 공통층(182) 및 공통층(184)을 가지는 점에서 표시 장치(10A)와 다르다.
적색의 발광 디바이스(190R), 녹색의 발광 디바이스(190G), 및 청색의 발광 디바이스(190B) 중 적어도 2색의 발광 디바이스는 공통적으로 사용되는 층(공통층)을 1층 이상 가지는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 적은 제작 공정으로 표시 장치를 제작할 수 있다.
도 1의 (B)에서는 발광 디바이스(190R) 및 발광 디바이스(190G)가 공통층(182) 및 공통층(184)을 가지는 예를 나타내었지만, 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 발광 디바이스(190R) 및 발광 디바이스(190G)가 공통층(182)만 또는 공통층(184)만을 가지는 구성이어도 좋다.
공통층(182)은 화소 전극(191)과 발광층(193R) 사이 및 화소 전극(191)과 발광층(193G) 사이에 위치한다.
공통층(184)은 발광층(193R)과 공통 전극(115) 사이 및 발광층(193G)과 공통 전극(115) 사이에 위치한다.
공통층(182) 및 공통층(184)은 각각 단층 구조이어도 좋고, 적층 구조이어도 좋다.
공통층(182)으로서는 예를 들어 정공 주입층 및 정공 수송층 중 한쪽 또는 양쪽을 형성할 수 있다.
공통층(184)으로서는 예를 들어 전자 주입층 및 전자 수송층 중 한쪽 또는 양쪽을 형성할 수 있다.
또한 발광 디바이스(190R) 및 발광 디바이스(190G)는 화소 전극(191)과 공통층(182) 사이, 공통층(182)과 발광층 사이, 발광층과 공통층(184) 사이, 및 공통층(184)과 공통 전극(115) 사이 중 적어도 한 곳에 버퍼층을 가져도 좋다. 버퍼층으로서는 예를 들어 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 형성할 수 있다.
예를 들어, 발광 디바이스(190B)에 도 4 내지 도 7에 예시된 발광 디바이스의 구성이 적용되어 있는 것이 바람직하다. 또는 발광 디바이스(190R) 및 발광 디바이스(190G)의 양쪽에 도 4 내지 도 7에 예시된 발광 디바이스의 구성이 적용되어 있어도 좋다.
또한, 발광 디바이스(190R) 및 발광 디바이스(190G) 중 한쪽과 발광 디바이스(190B)의 총 2개에 도 4 내지 도 7에 예시된 발광 디바이스의 구성을 적용하는 경우, 발광 디바이스(190R) 및 발광 디바이스(190G) 중 한쪽과, 발광 디바이스(190B)가 공통층(182) 및 공통층(184)을 가지는 것이 바람직하다. 이때, 공통층(182) 및 공통층(184)의 구성은 도 4 내지 도 7에 예시된 발광 디바이스의 구성이 적용되어 있는 것이 바람직하다.
[표시 장치(10C)]
도 2의 (A)에 표시 장치(10C)의 단면도를 도시하였다.
표시 장치(10C)는 적색의 발광 디바이스(190R), 녹색의 발광 디바이스(190G), 및 청색의 발광 디바이스(190B)가 공통층(112) 및 공통층(114)을 가지는 점에서 표시 장치(10A)와 다르다.
적색의 발광 디바이스(190R), 녹색의 발광 디바이스(190G), 및 청색의 발광 디바이스(190B)는 공통적으로 사용되는 층(공통층)을 1층 이상 가지는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 적은 제작 공정으로 표시 장치를 제작할 수 있다.
도 2의 (A)에서는 각 색의 발광 디바이스가 공통층(112) 및 공통층(114)을 가지는 예를 나타내었지만, 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 각 색의 발광 디바이스가 공통층(112)만 또는 공통층(114)만을 가지는 구성이어도 좋다.
공통층(112)은 화소 전극(191)과 각 색의 발광층 사이에 위치한다.
공통층(114)은 각 색의 발광층과 공통 전극(115) 사이에 위치한다.
공통층(112) 및 공통층(114)은 각각 단층 구조이어도 좋고, 적층 구조이어도 좋다.
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.
또한 각 발광 디바이스는 화소 전극(191)과 공통층(112) 사이, 공통층(112)과 발광층 사이, 발광층과 공통층(114) 사이, 및 공통층(114)과 공통 전극(115) 사이 중 적어도 한 곳에 버퍼층을 가져도 좋다. 버퍼층으로서는 예를 들어 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 형성할 수 있다.
각 발광 디바이스에는 도 4 내지 도 7에 예시된 발광 디바이스의 구성이 적용되어 있는 것이 바람직하다. 이때, 공통층(112) 및 공통층(114)의 구성은 도 4 내지 도 7에 예시된 발광 디바이스의 구성이 적용되어 있는 것이 바람직하다. 특히, 발광층(193R), 발광층(193G), 및 발광층(193B)이 가지는 발광 물질이 각각 형광 발광 물질인 것이 바람직하다. 이에 의하여, 발광 디바이스의 수명을 더 길게 할 수 있다.
또는 발광층(193R) 및 발광층(193G)이 가지는 발광 물질이 각각 인광 발광 물질이고 또한 발광층(193B)이 가지는 발광 물질이 형광 발광 물질인 것이 바람직하다.
[표시 장치(10D)]
도 2의 (B)에 표시 장치(10D)의 단면도를 도시하였다.
표시 장치(10D)는 기판(151) 및 기판(152)을 가지지 않고, 기판(153), 기판(154), 접착층(155), 및 절연층(212)을 가지는 점에서 표시 장치(10C)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(10D)는 제작 기판 위에 형성된 절연층(212), 트랜지스터(42), 및 각 색의 발광 디바이스 등을 기판(153) 위로 전치(轉置)함으로써 제작되는 구성이다. 기판(153) 및 기판(154)은 각각 가요성을 가지는 것이 바람직하다. 이에 의하여 표시 장치(10D)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 표시 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.
[표시 장치(10E)]
도 3에 표시 장치(10E)의 단면도를 도시하였다.
표시 장치(10E)는 보텀 이미션형인 점에서 표시 장치(10C)와 다르다.
화소 전극(191)은 가시광을 투과시키는 기능을 가진다. 공통 전극(115)은 가시광을 반사하는 기능을 가지는 것이 바람직하다.
트랜지스터(42)는 발광 디바이스의 발광 영역과 중첩되지 않는 위치에 제공되어 있는 것이 바람직하다.
표시 장치(10E)에서는 보호층(195) 위에 접착층(142)을 개재하여 기판(152)이 제공되어 있는 예를 나타내었지만, 접착층(142) 및 기판(152)은 제공하지 않아도 된다.
[발광 디바이스]
도 4의 (A) 내지 (C)에 본 실시형태의 표시 장치에 사용할 수 있는 발광 디바이스의 일례를 나타내었다.
도 4의 (A)에 도시된 발광 디바이스는 양극(101), EL층(103), 및 음극(102)을 가진다. EL층(103)은 양극(101) 측에서 정공 주입층(121), 정공 수송층(122), 발광층(123), 전자 수송층(124), 및 전자 주입층(125)을 가진다. 또한 도 4의 (A) 내지 (C)에는 도시하지 않았지만, 발광 디바이스는 광학 조정층을 가져도 좋다.
양극(101), 음극(102), 정공 주입층(121), 정공 수송층(122), 발광층(123), 전자 수송층(124), 및 전자 주입층(125)은 각각 단층 구조이어도 좋고, 적층 구조이어도 좋다.
도 4의 (B) 및 (C)에 도시된 발광 디바이스가 가지는 정공 수송층(122)은 정공 주입층(121) 측의 정공 수송층(122a)과 발광층(123) 측의 정공 수송층(122b)의 2층 구조를 가진다.
도 4의 (C)에 도시된 발광 디바이스가 가지는 전자 수송층(124)은 발광층(123) 측의 전자 수송층(124a)과 전자 주입층(125) 측의 전자 수송층(124b)의 2층 구조를 가진다.
이하에서는 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>
정공 주입층(121)은 전자 수용성 재료와 정공 수송성 재료를 가진다.
전자 수용성 재료는 상기 정공 수송성 재료에 대하여 전자 수용성을 나타낸다.
정공 수송성 재료의 최고 피점유 궤도 준위(HOMO 준위)는 비교적 낮은(깊은) 것이 바람직하다. 구체적으로는, 정공 수송성 재료의 HOMO 준위는 -5.7eV 이상 -5.4eV 이하인 것이 바람직하다. 정공 수송성 재료의 HOMO 준위가 비교적 낮으면, 정공 수송층(122)으로의 정공 주입이 용이해지므로 바람직하다.
전자 수용성 재료로서는, 전자 흡인기(특히 플루오로기와 같은 할로젠기나 사이아노기)를 가지는 유기 화합물을 사용할 수 있다.
전자 수용성 재료로서는 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), 2-(7-다이사이아노메틸렌-1,3,4,5,6,8,9,10-옥타플루오로-7H-피렌-2-일리덴)말로노나이트릴 등을 들 수 있다. 특히 HAT-CN과 같이, 헤테로 원자를 복수로 가지는 축합 방향족 고리에 전자 흡인기가 결합된 화합물이 열적으로 안정되어 있어 바람직하다. 또한, 전자 흡인기(특히 플루오로기와 같은 할로젠기나 사이아노기)를 가지는 [3]라디알렌 유도체는 전자 수용성이 매우 높기 때문에 바람직하다. 전자 흡인기를 가지는 [3]라디알렌 유도체로서는 예를 들어 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 수송성 재료는 전자보다 정공의 수송성이 높다. 정공 수송성 재료는 카바졸 골격, 다이벤조퓨란 골격, 다이벤조싸이오펜 골격, 및 안트라센 골격 중 적어도 하나를 가지는 것이 바람직하다. 정공 수송성 재료는 다이벤조퓨란 고리 또는 다이벤조싸이오펜 고리를 포함하는 치환기를 가지는 방향족 아민, 나프탈렌 고리를 가지는 방향족 모노아민, 또는 9-플루오렌일기가 아릴렌기를 통하여 아민의 질소에 결합하는 방향족 모노아민이어도 좋다.
정공 수송성 재료가 N,N-비스(4-바이페닐)아미노기를 가지면, 수명이 긴 발광 디바이스를 제작할 수 있기 때문에 바람직하다.
정공 수송성 재료로서 예를 들어 N-(4-바이페닐)-6,N-다이페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-아민(약칭: BnfABP), N,N-비스(4-바이페닐)-6-페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-아민(약칭: BBABnf), 4,4'-비스(6-페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-일)-4''-페닐트라이페닐아민(약칭: BnfBB1BP), N,N-비스(4-바이페닐)벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-6-아민(약칭: BBABnf(6)), N,N-비스(4-바이페닐)벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-아민(약칭: BBABnf(8)), N,N-비스(4-바이페닐)벤조[b]나프토[2,3-d]퓨란-4-아민(약칭: BBABnf(II)(4)), N,N-비스[4-(다이벤조퓨란-4-일)페닐]-4-아미노-p-터페닐(약칭: DBfBB1TP), N-[4-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-N-페닐-4-바이페닐아민(약칭: ThBA1BP), 4-(2-나프틸)-4',4''-다이페닐트라이페닐아민(약칭: BBAβNB), 4-[4-(2-나프틸)페닐]-4',4''-다이페닐트라이페닐아민(약칭: BBAβNBi), 4-(2;1'-바이나프틸-6-일)-4',4''-다이페닐트라이페닐아민(약칭: BBAαNβNB), 4,4'-다이페닐-4''-(7;1'-바이나프틸-2-일)트라이페닐아민(약칭: BBAαNβNB-03), 4,4'-다이페닐-4''-(7-페닐)나프틸-2-일트라이페닐아민(약칭: BBAPβNB-03), 4-(6;2'-바이나프틸-2-일)-4',4''-다이페닐트라이페닐아민(약칭: BBA(βN2)B), 4-(2;2'-바이나프틸-7-일)-4',4''-다이페닐트라이페닐아민(약칭: BBA(βN2)B-03), 4-(1;2'-바이나프틸-4-일)-4',4''-다이페닐트라이페닐아민(약칭: BBAβNαNB), 4-(1;2'-바이나프틸-5-일)-4',4''-다이페닐트라이페닐아민(약칭: BBAβNαNB-02), 4-(4-바이페닐릴)-4'-(2-나프틸)-4''-페닐트라이페닐아민(약칭: TPBiAβNB), 4-(3-바이페닐릴)-4'-[4-(2-나프틸)페닐]-4''-페닐트라이페닐아민(약칭: mTPBiAβNBi), 4-(4-바이페닐릴)-4'-[4-(2-나프틸)페닐]-4''-페닐트라이페닐아민(약칭: TPBiAβNBi), 4-(1-나프틸)-4'-페닐트라이페닐아민(약칭: αNBA1BP), 4,4'-비스(1-나프틸)트라이페닐아민(약칭: αNBB1BP), 4,4'-다이페닐-4''-[4'-(카바졸-9-일)바이페닐-4-일]트라이페닐아민(약칭: YGTBi1BP), 4'-[4-(3-페닐-9H-카바졸-9-일)페닐]트리스(1,1'-바이페닐-4-일)아민(약칭: YGTBi1BP-02), 4-[4'-(카바졸-9-일)바이페닐-4-일]-4'-(2-나프틸)-4''-페닐트라이페닐아민(약칭: YGTBiβNB), N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-N-[4-(1-나프틸)페닐]-9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-2-아민(약칭: PCBNBSF), N,N-비스([1,1'-바이페닐]-4-일)-9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-2-아민(약칭: BBASF), N,N-비스([1,1'-바이페닐]-4-일)-9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-4-아민(약칭: BBASF(4)), N-(1,1'-바이페닐-2-일)-N-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-4-아민(약칭: oFBiSF), N-(4-바이페닐)-N-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)다이벤조퓨란-4-아민(약칭: FrBiF), N-[4-(1-나프틸)페닐]-N-[3-(6-페닐다이벤조퓨란-4-일)페닐]-1-나프틸아민(약칭: mPDBfBNBN), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP), 4-페닐-3'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: mBPAFLP), 4-페닐-4'-[4-(9-페닐플루오렌-9-일)페닐]트라이페닐아민(약칭: BPAFLBi), 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBA1BP), 4,4'-다이페닐-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBBi1BP), 4-(1-나프틸)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBANB), 4,4'-다이(1-나프틸)-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBNBB), N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-아민(약칭: PCBASF), N-(1,1'-바이페닐-4-일)-9,9-다이메틸-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBBiF) 등을 들 수 있다.
<정공 수송층>
정공 수송층(122)은 정공 주입층(121)에 의하여 주입된 정공을 발광층(123)에 수송하는 층이다.
정공 수송층(122)은 정공 수송성 재료를 가진다. 정공 수송층(122)에는 정공 주입층(121)에 사용할 수 있는 정공 수송성 재료를 사용할 수 있다. 정공 수송층(122)이 적층 구조인 경우, 발광층(123) 측의 정공 수송층(122b)은 전자 블록층으로서의 기능을 가지는 것이 바람직하다.
정공 수송층(122)에 사용하는 정공 수송성 재료의 HOMO 준위는 정공 주입층(121)에 사용하는 정공 수송성 재료의 HOMO 준위 이하의 값인 것이 바람직하다. 정공 수송층(122)에 사용하는 정공 수송성 재료의 HOMO 준위와, 정공 주입층(121)에 사용하는 정공 수송성 재료의 HOMO 준위의 차이는 0.2eV 이내인 것이 바람직하다. 정공 주입층(121)에 사용하는 정공 수송성 재료와 정공 수송층(122)에 사용하는 정공 수송성 재료가 같으면, 정공이 원활하게 주입되기 때문에 더 바람직하다.
정공 수송층(122)이 적층 구조를 가지는 경우, 발광층(123) 측에 형성되는 정공 수송층(122b)에 사용하는 정공 수송성 재료의 HOMO 준위는 정공 주입층(121) 측에 형성되는 정공 수송층(122a)에 사용하는 정공 수송성 재료의 HOMO 준위보다 낮은 것이 바람직하다. 또한, 2개의 정공 수송성 재료의 HOMO 준위의 차이는 0.2eV 이내인 것이 바람직하다. 정공 주입층(121) 및 적층 구조를 가지는 정공 수송층(122)에 사용하는 정공 수송성 재료의 HOMO 준위가 상술한 관계를 가지면, 각 층에 정공이 원활하게 주입되어, 구동 전압의 상승이나 발광층(123)에서의 정공의 과소 상태를 방지할 수 있다.
정공 주입층(121) 및 적층 구조를 가지는 정공 수송층(122)에 사용하는 정공 수송성 재료는 각각 정공 수송성 골격을 가지는 것이 바람직하다. 상기 정공 수송성 골격으로서는, 정공 수송성 재료의 HOMO 준위가 지나치게 높아지지(얕아지지) 않는 카바졸 골격, 다이벤조퓨란 골격, 다이벤조싸이오펜 골격, 및 안트라센 골격이 바람직하다.
정공 주입층(121) 및 적층 구조를 가지는 정공 수송층(122)에 사용하는 정공 수송성 재료의 정공 수송성 골격이, 인접한 층 사이에서 공통되는(특히 다이벤조퓨란 골격인) 경우, 정공이 원활하게 주입되기 때문에 바람직하다.
정공 주입층(121) 및 적층 구조를 가지는 정공 수송층(122)에 사용하는 정공 수송성 재료가, 인접한 층 사이에서 동일한 경우, 음극(102) 방향으로 인접한 층으로 정공이 더 원활하게 주입되기 때문에 바람직하다.
<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 방출하는 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 화합물로서는 본 실시형태에서 설명하는 정공 수송성 재료 및 전자 수송성 재료 중 한쪽 또는 양쪽을 사용할 수 있다. 또한 1종류 또는 복수 종류의 유기 화합물로서 바이폴러성 재료를 사용하여도 좋다.
발광층에 사용할 수 있는 발광 물질로서는 특별히 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 형광 발광 물질을 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 인광 발광 물질이나 열 활성화 지연 형광을 나타내는 열 활성화 지연 형광(Thermally activated delayed fluorescence: TADF) 재료가 있다.
인광 발광 물질로서는, 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 발광 물질로서는 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 등을 들 수 있다.
녹색 또는 황색을 나타내고 발광 스펙트럼의 피크 파장이 495nm 이상 590nm 이하인 인광 발광 물질로서는 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]와 같은 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)])과 같은 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 발광 물질로서는 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.
형광 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 발광 물질, 인광 발광 물질)과의 바람직한 조합이라는 관점에서 유기 화합물의 구체적인 예를 이하에 나타낸다.
형광 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 발광 물질과 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), 3-[4-(1-나프틸)-페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: 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), YGAPA, 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), 9-[4-(10-페닐-9-안트라센일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA), 7-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-7H-다이벤조[c,g]카바졸(약칭: cgDBCzPA), 6-[3-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란(약칭: 2mBnfPPA), 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.
인광 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 발광 물질(특히 유기 금속 착체)과 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. 발광 물질의 가장 낮은 에너지 측의 흡수대의 파장과 겹치는 발광을 나타내는 들뜬 복합체를 형성하는 조합을 선택하면, 에너지 이동이 원활하게 수행되어 발광을 효율적으로 얻을 수 있다. 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.
들뜬 복합체를 형성하는 재료의 조합으로서는 정공 수송성 재료의 HOMO 준위가 전자 수송성 재료의 HOMO 준위 이상의 값인 것이 바람직하다. 정공 수송성 재료의 LUMO 준위(최저 공궤도 준위)가 전자 수송성 재료의 LUMO 준위 이상이면 바람직하다. 재료의 LUMO 준위 및 HOMO 준위는 사이클릭 볼타메트리(CV) 측정에 의하여 측정되는 재료의 전기 화학 특성(환원 전위 및 산화 전위)으로부터 도출할 수 있다.
들뜬 복합체의 형성은 예를 들어 정공 수송성 재료의 발광 스펙트럼, 전자 수송성 재료의 발광 스펙트럼, 및 이들 재료를 혼합한 혼합막의 발광 스펙트럼을 비교하여, 혼합막의 발광 스펙트럼이 각 재료의 발광 스펙트럼보다 장파장 측으로 시프트하는(또는 장파장 측에 새로운 피크를 가지는) 현상을 관측함으로써 확인할 수 있다. 또는 정공 수송성 재료의 과도 포토루미네선스(PL), 전자 수송성 재료의 과도 PL, 및 이들 재료를 혼합한 혼합막의 과도 PL을 비교하여, 혼합막의 과도 PL 수명이 각 재료의 과도 PL 수명보다 장수명 성분을 가지거나, 또는 지연 성분의 비율이 커지는 등의 과도 응답의 차이를 관측함으로써 확인할 수 있다. 또한 상술한 과도 PL을 과도 일렉트로루미네선스(EL)로 바꿔 읽어도 된다. 즉 정공 수송성 재료의 과도 EL, 전자 수송성 재료의 과도 EL, 및 이들의 혼합막의 과도 EL을 비교하여 과도 응답의 차이를 관측하는 것에 의해서도 들뜬 복합체의 형성을 확인할 수 있다.
인광 발광 물질과 조합하여 사용될 수 있는 유기 화합물로서는 방향족 아민(방향족 아민 골격을 가지는 화합물), 카바졸 유도체(카바졸 골격을 가지는 화합물), 다이벤조싸이오펜 유도체(싸이오펜 유도체), 다이벤조퓨란 유도체(퓨란 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.
정공 수송성이 높은 유기 화합물인 방향족 아민, 카바졸 유도체, 다이벤조싸이오펜 유도체, 다이벤조퓨란 유도체의 구체적인 예로서는 아래의 물질을 들 수 있다.
카바졸 유도체로서는 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 아민으로서는 구체적으로 PCBA1BP, N-(4-바이페닐)-N-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-9-페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCBiF), PCBBiF, PCBBi1BP, PCBANB, 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), PCBASF, 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), 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 상술한 것에 더하여, 3-[4-(9-페난트릴)-페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPPn), 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), 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-{3-[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]페닐}다이벤조퓨란(약칭: mmDBFFLBi-II) 등을 들 수 있다.
방향족 아민으로서는 구체적으로 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), BPAFLP, 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), 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) 등을 들 수 있다.
정공 수송성이 높은 유기 화합물로서는 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) 등의 고분자 화합물을 사용할 수도 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 재료는, S1 준위와 T1 준위의 차이가 작고, 역항간 교차에 의하여 에너지를 삼중항 여기 에너지로부터 단일항 여기 에너지로 변환할 수 있는 기능을 가지는 재료이다. 그러므로 삼중항 여기 에너지를 미량의 열 에너지에 의하여 단일항 여기 에너지로 업컨버트(역항간 교차)할 수 있고, 단일항 여기 상태를 효율적으로 생성할 수 있다. 또한 삼중항 여기 에너지를 발광으로 변환할 수 있다. 열 활성화 지연 형광이 효율적으로 얻어지는 조건으로서는 S1 준위와 T1 준위의 에너지 차이가 0eV 이상 0.2eV 이하, 바람직하게는 0eV 이상 0.1eV 이하인 것을 들 수 있다. 또한 TADF 재료에서의 지연 형광이란, 통상의 형광과 같은 스펙트럼을 가지면서도 수명이 현저히 긴 발광을 말한다. 그 수명은 10-6초 이상, 바람직하게는 10-3초 이상이다.
2종류의 물질로 여기 상태를 형성하는 들뜬 복합체는 S1 준위와 T1 준위의 차이가 매우 작고, 삼중항 여기 에너지를 단일항 여기 에너지로 변환할 수 있는 TADF 재료로서의 기능을 가진다.
T1 준위의 지표로서는, 저온(예를 들어 77K 내지 10K)에서 관측되는 인광 스펙트럼을 사용하면 좋다. TADF 재료는, 그 형광 스펙트럼의 단파장 측의 테일(tail)에서 접선을 긋고, 그 외삽선의 파장의 에너지를 S1 준위로 하고, 인광 스펙트럼의 단파장 측의 테일에서 접선을 긋고, 그 외삽선의 파장의 에너지를 T1 준위로 한 경우에 그 S1과 T1의 차이가 0.3eV 이하인 것이 바람직하고, 0.2eV 이하인 것이 더 바람직하다.
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 포르피린을 들 수 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) 등을 들 수 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), 4-(9'-페닐-3,3'-바이-9H-카바졸-9-일)벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 4PCCzBfpm), 4-[4-(9'-페닐-3,3'-바이-9H-카바졸-9-일)페닐]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 4PCCzPBfpm), 9-[3-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)페닐]-9'-페닐-2,3'-바이-9H-카바졸(약칭: mPCCzPTzn-02) 등의 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리 및 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 가지는 헤테로 고리 화합물을 사용할 수 있다.
상기 헤테로 고리 화합물은 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리 및 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 포함하기 때문에, 전자 수송성 및 정공 수송성이 모두 높아 바람직하다. 이들 중에서도, π전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 가지는 골격 중, 피리딘 골격, 다이아진 골격(피리미딘 골격, 피라진 골격, 피리다진 골격), 및 트라이아진 골격은 안정적이고 신뢰성이 양호하므로 바람직하다. 특히, 벤조퓨로피리미딘 골격, 벤조티에노피리미딘 골격, 벤조퓨로피라진 골격, 벤조티에노피라진 골격은 전자 수용성이 높고 신뢰성이 양호하므로 바람직하다.
또한 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리를 포함하는 골격 중에서도, 아크리딘 골격, 페녹사진 골격, 페노싸이아진 골격, 퓨란 골격, 싸이오펜 골격, 및 피롤 골격은 안정적이고 신뢰성이 양호하기 때문에, 상기 골격 중 적어도 하나를 가지는 것이 바람직하다. 또한 퓨란 골격으로서는 다이벤조퓨란 골격이 바람직하고, 싸이오펜 골격으로서는 다이벤조싸이오펜 골격이 바람직하다. 또한 피롤 골격으로서는 인돌 골격, 카바졸 골격, 인돌로 카바졸 골격, 바이카바졸 골격, 3-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸 골격이 특히 바람직하다.
또한 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리와 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리가 직접 결합된 물질은, π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리의 전자 공여성과 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리의 전자 수용성이 모두 강해지고, S1 준위(단일항 여기 상태의 에너지 준위)와 T1 준위(삼중항 여기 상태의 에너지 준위)의 에너지 차이가 작아지기 때문에, 열 활성화 지연 형광을 효율적으로 얻을 수 있어 특히 바람직하다. 또한 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 대신에 사이아노기와 같은 전자 흡인기가 결합된 방향족 고리를 사용하여도 좋다. 또한 π전자 과잉형 골격으로서 방향족 아민 골격, 페나진 골격 등을 사용할 수 있다. 또한 π전자 부족형 골격으로서 크산텐 골격, 싸이오크산텐다이옥사이드 골격, 옥사다이아졸 골격, 트라이아졸 골격, 이미다졸 골격, 안트라퀴논 골격, 페닐보레인이나 보레인트렌 등의 붕소를 포함하는 골격, 벤조나이트릴 또는 사이아노벤젠 등의 나이트릴기 또는 사이아노기를 가지는 방향족 고리나 헤테로 방향족 고리, 벤조페논 등의 카보닐 골격, 포스핀옥사이드 골격, 설폰 골격 등을 사용할 수 있다.
이와 같이, π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 및 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리 중 적어도 하나 대신에 π전자 부족형 골격 및 π전자 과잉형 골격을 사용할 수 있다.
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. TADF 재료를 사용하는 경우, 호스트 재료의 S1 준위는 TADF 재료의 S1 준위보다 높은 것이 바람직하다. 또한 호스트 재료의 T1 준위는 TADF 재료의 T1 준위보다 높은 것이 바람직하다.
또한 TADF 재료를 호스트 재료에 사용하고, 형광 발광 물질을 게스트 재료에 사용하여도 좋다. TADF 재료를 호스트 재료로서 사용하면 TADF 재료로 생성된 삼중항 여기 에너지가 역항간 교차에 의하여 단일항 여기 에너지로 변환되고, 그리고 발광 물질로 에너지 이동됨으로써 발광 디바이스의 발광 효율을 높일 수 있다. 이때 TADF 재료가 에너지 도너로서 기능하고, 발광 물질이 에너지 억셉터로서 기능한다. 따라서, 호스트 재료로서 TADF 재료를 사용하는 것은 게스트 재료로서 형광 발광 물질을 사용하는 경우에 매우 유효하다. 또한 이때, 높은 발광 효율을 얻기 위해서는 TADF 재료의 S1 준위는 형광 발광 물질의 S1 준위보다 높은 것이 바람직하다. 또한 TADF 재료의 T1 준위는 형광 발광 물질의 S1 준위보다 높은 것이 바람직하다. 따라서 TADF 재료의 T1 준위는 형광 발광 물질의 T1 준위보다 높은 것이 바람직하다.
또한 형광 발광 물질의 가장 낮은 에너지 측의 흡수대의 파장과 겹치는 발광을 나타내는 TADF 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이로써 TADF 재료로부터 형광 발광 물질로의 여기 에너지의 이동이 더 원활하게 수행되어, 발광을 효율적으로 얻을 수 있어 바람직하다.
또한 역항간 교차에 의하여 삼중항 여기 에너지로부터 단일항 여기 에너지가 효율적으로 생성되기 위해서는 TADF 재료에서 캐리어 재결합이 발생되는 것이 바람직하다. 또한 TADF 재료에서 생성한 삼중항 여기 에너지가 형광 발광 물질의 삼중항 여기 에너지로 이동되지 않는 것이 바람직하다. 그러기 위해서는 형광 발광 물질은 형광 발광 물질이 가지는 발광단(발광의 원인이 되는 골격)의 주위에 보호기를 가지는 것이 바람직하다. 상기 보호기로서는 π 결합을 가지지 않는 치환기가 바람직하고, 포화 탄화수소기가 바람직하고, 구체적으로는 탄소수 3 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 이상 10 이하의 사이클로알킬기, 탄소수 3 이상 10 이하의 트라이알킬실릴기를 들 수 있고, 보호기가 복수 있는 것이 더 바람직하다. π 결합을 가지지 않는 치환기는 캐리어를 수송하는 기능이 부족하기 때문에 캐리어 수송이나 캐리어 재결합에 영향을 거의 미치지 않고, TADF 재료와 형광 발광 물질의 발광단의 거리를 떨어지게 할 수 있다. 여기서 발광단이란 형광 발광 물질에서 발광의 원인이 되는 원자단(골격)을 가리킨다. 발광단은 π 결합을 가지는 골격이 바람직하고, 방향족 고리를 포함하는 것이 바람직하고, 축합 방향족 고리 또는 축합 헤테로 방향족 고리를 가지는 것이 바람직하다. 축합 방향족 고리 또는 축합 헤테로 방향족 고리로서는, 페난트렌 골격, 스틸벤 골격, 아크리돈 골격, 페녹사진 골격, 페노싸이아진 골격 등을 들 수 있다. 특히 나프탈렌 골격, 안트라센 골격, 플루오렌 골격, 크리센 골격, 트라이페닐렌 골격, 테트라센 골격, 피렌 골격, 페릴렌 골격, 쿠마린 골격, 퀴나크리돈 골격, 나프토비스벤조퓨란 골격을 가지는 형광 발광 물질은 형광 양자 수율이 높기 때문에 바람직하다.
<전자 수송층>
전자 수송층(124)은 음극(102)으로부터 주입된 전자를 발광층(123)에 수송하는 층이다.
전자 수송층(124)은 전자 수송성 재료를 포함한다.
전자 수송성 재료는 정공보다 전자의 수송성이 높다. 전자 수송성 재료의 HOMO 준위가 -6.0eV 이상인 것이 바람직하다. 전자 수송성 재료는 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때의 전자 이동도가 1×10-7cm2/Vs 이상 5×10-5cm2/Vs 이하인 것이 바람직하고, 1×10-7cm2/Vs 이상 1×10-5cm2/Vs 이하인 것이 더 바람직하다.
전자 수송층(124)에 사용하는, HOMO 준위가 -6.0eV 이상의 전자 수송성 재료의 전자 이동도(전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때의 전자 이동도)는 발광층(123)에 사용하는 호스트 재료의 전자 이동도보다 작은 것이 바람직하다. 전자 수송층(124)에서의 전자의 수송성을 낮춤으로써 발광층(123)으로의 전자 주입량을 제어할 수 있어, 발광층(123)이 전자 과다 상태가 되는 것을 방지할 수 있다.
전자 수송성 재료는 안트라센 골격을 가지는 것이 바람직하고, 안트라센 골격과 헤테로 고리 골격을 가지는 것이 더 바람직하다. 상기 헤테로 고리 골격으로서는 질소 함유 5원 고리 골격이 바람직하다. 상기 질소 함유 5원 고리 골격으로서는 피라졸 고리, 이미다졸 고리, 옥사졸 고리, 싸이아졸 고리와 같이 2개의 헤테로 원자를 고리에 포함하는 질소 함유 5원 고리 골격을 가지는 것이 특히 바람직하다. 그 외에, 상기 호스트 재료에 사용할 수 있는 전자 수송성 재료의 일부, 및 상기 형광 발광 물질과 조합하여 호스트 재료로서 사용할 수 있는 재료로서 제시한 물질을 전자 수송층(124)에 사용할 수 있다.
전자 수송층(124)은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 유기 금속 착체를 더 포함하는 것이 바람직하다.
알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 유기 금속 착체로서는 리튬의 유기 착체가 바람직하고, 특히 8-퀴놀리놀레이토-리튬(약칭: Liq)이 바람직하다.
발광층(123)이 전자 과다 상태가 되면, 도 5의 (A)에 나타낸 바와 같이 발광 영역(123-1)이 일부에 제한되어 그 부분의 부담이 커지므로 열화가 촉진된다. 또한 재결합되지 않고 전자가 발광층(123)을 통과하는 것에 의해서도 수명이나 발광 효율이 저하된다. 본 발명의 일 형태에서는, 전자 수송층(124)에서의 전자 수송성을 낮춤으로써, 도 5의 (B)에 나타낸 바와 같이 발광 영역(123-1)을 확장하고 발광층(123)을 구성하는 재료에 대한 부담을 분산시킴으로써 수명이 길고 발광 효율이 높은 발광 디바이스를 제공할 수 있다. 또한, 도 5의 (A), (B), 도 6의 (A), (B)에서는 전자를 e-, 정공(홀)을 h+로 나타내었다.
여기서, 도 5의 (C)를 사용하여, 본 실시형태의 발광 디바이스 및 비교용 발광 디바이스의 시간 경과에 따른 정규화 휘도에 대하여 설명한다. 도 5의 (C)에서, 굵은 실선은 본 실시형태의 발광 디바이스의 정규화 휘도의 열화 곡선이고, 굵은 파선은 비교용 발광 디바이스의 정규화 휘도의 열화 곡선이다.
도 5의 (C)에 도시된 바와 같이, 본 실시형태의 발광 디바이스와 비교용 발광 디바이스는 정규화 휘도의 열화 곡선의 기울기가 상이하다. 구체적으로, 본 실시형태의 발광 디바이스의 열화 곡선의 기울기(θ2)는 비교용 발광 디바이스의 열화 곡선의 기울기(θ1)보다 작다.
도 5의 (C)에 도시된 바와 같이, 본 실시형태의 발광 디바이스는 전류 밀도가 일정한 조건에서의 구동 시험에 의하여 얻어지는 휘도의 열화 곡선에서 극댓값을 가지는 형상을 나타내는 경우가 있다. 즉, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스의 열화 곡선은 시간의 경과에 따라 휘도가 상승되는 부분을 가지는 형상이 되는 경우가 있다. 이와 같은 열화 거동을 나타내는 발광 디바이스는 소위 초기 열화라고 불리는 구동 초기의 급격한 열화를 상기 휘도 상승에 의하여 상쇄할 수 있어, 초기 열화가 작으며 구동 수명이 매우 긴 발광 디바이스로 할 수 있다.
또한 이러한 극댓값을 가지는 열화 곡선의 미분을 취하면, 그 값이 0인 부분이 존재한다. 열화 곡선의 미분에 0이 되는 부분이 존재하는 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스는 초기 열화가 작고 수명이 매우 길다.
이러한 열화 곡선의 거동은, 도 6의 (A)에 나타낸 바와 같이, 전자 수송층(124)에서의 전자 이동도가 작아, 발광에 기여하지 않는 재결합이 비발광 재결합 영역(124-1)에서 일어나는 것으로 인하여 나타나는 현상인 것으로 생각된다. 상술한 구성을 가지는 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스에서는, 구동 초기에서 정공의 주입 장벽이 작고 전자 수송층(124)의 전자 수송성이 비교적 낮아 발광 영역(123-1)(즉 재결합 영역)이 전자 수송층(124) 측에 가까운 상태로 형성된다. 또한 전자 수송층(124)에 포함되는 전자 수송성 재료의 HOMO 준위가 -6.0eV 이상으로 비교적 높기 때문에, 정공의 일부가 전자 수송층(124)까지 도달하고 전자 수송층(124)에서도 재결합이 일어나, 비발광 재결합 영역(124-1)이 형성된다. 또한, 재결합 영역이 전자 수송층(124) 내부까지 도달하기 때문에, 전자 수송층(124)이 가지는 전자 수송성 재료와 유기 금속 착체의 HOMO 준위의 차이가 0.2eV 이내인 것이 바람직하다.
구동 시간이 경과하고 캐리어 밸런스가 변화됨에 따라 도 6의 (B)에 나타낸 바와 같이 발광 영역(123-1)(재결합 영역)이 정공 수송층(122) 측으로 이동한다. 비발광 재결합 영역(124-1)이 감소되어, 재결합된 캐리어의 에너지를 발광에 효율적으로 기여시킬 수 있게 되기 때문에 구동 초기와 비교하여 휘도가 상승된다. 이 휘도 상승이, 발광 디바이스의 구동 초기에 나타나는 급격한 휘도 저하, 소위 초기 열화를 상쇄함으로써, 초기 열화가 작고 구동 수명이 긴 발광 디바이스를 제공할 수 있다. 또한 본 명세서 등에서, 상기 발광 디바이스를 ReSTI 구조(Recombination-Site Tailoring Injection 구조)라고 부르는 경우가 있다.
또한 초기 열화를 억제할 수 있으면, 유기 EL 디바이스의 큰 약점 중 하나로서 여전히 의논되는 잔상(burn-in) 문제와, 그 저감을 위하여 출하 전에 수행되는 에이징 공정의 품을 크게 줄일 수 있다.
이상과 같은 구성을 가지는 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스는 수명이 길고 신뢰성이 높다.
전자 수송층(124)의 두께 방향에서는, 전자 수송성 재료와, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 유기 금속 착체의 혼합비가 상이한 부분이 존재하는 것이 바람직하다. 전자 수송층(124)은 농도 구배를 가져도 좋고, 전자 수송성 재료와, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 유기 금속 착체의 혼합비가 서로 다른 복수의 층의 적층 구조이어도 좋다.
상기 혼합비의 대소에 관해서는, 비행 시간형 이차 이온 질량 분석(ToF-SIMS: Time-of-flight secondary ion mass spectrometry)에 의하여 얻어지는 원자나 분자의 검출량에서 추찰할 수 있다. 같은 2종류의 재료로 구성되고 혼합비가 서로 다른 부분에서, ToF-SIMS 분석에 의하여 각각 검출된 값의 대소는, 주목하는 원자나 분자의 존재량의 대소에 상당한다. 그러므로, 전자 수송성 재료 및 유기 금속 착체의 검출량을 비교함으로써, 혼합비의 대소를 추찰할 수 있다.
전자 수송층(124)에서의 유기 금속 착체의 함유량은 양극(101) 측에 비하여 음극(102) 측이 적은 것이 바람직하다. 즉, 유기 금속 착체의 농도가 음극(102) 측으로부터 양극(101) 측을 향하여 상승되도록 전자 수송층(124)이 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 전자 수송층(124)에는 전자 수송성 재료의 존재량이 많은 부분보다 발광층(123) 측에 전자 수송성 재료의 존재량이 적은 부분이 존재하게 되고, 또한 바꿔 말하면, 전자 수송층(124)에는 유기 금속 착체의 존재량이 적은 부분보다 발광층(123) 측에 유기 금속 착체의 존재량이 많은 부분이 존재한다고 할 수 있다.
전자 수송성 재료의 존재량이 많은 부분(유기 금속 착체의 존재량이 적은 부분)에서의 전자 이동도는 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때 1×10-7cm2/Vs 이상 5×10-5cm2/Vs 이하인 것이 바람직하다.
도 4의 (C)에 도시된 바와 같이 전자 수송층(124)이 적층 구조를 가지는 경우, 발광층(123) 측에 형성되는 전자 수송층(124a)과, 전자 주입층(125) 측에 형성되는 전자 수송층(124b)은 전자 수송성 재료와 유기 금속 착체의 혼합비가 상이한 것이 바람직하다. 전자 수송층(124a)에서의 유기 금속 착체의 존재량은 전자 수송층(124b)에서의 유기 금속 착체의 존재량보다 많고, 전자 수송층(124a)에서의 전자 수송성 재료의 존재량은 전자 수송층(124b)에서의 전자 수송성 재료의 존재량보다 적은 것이 바람직하다. 또한, 이들 혼합비는 상술한 바와 같이 ToF-SIMS 분석으로 얻어지는 원자나 분자의 검출량으로 추찰할 수 있다.
전자 수송층(124a)은 전자 수송층(124b)보다 발광층(123) 측에 제공되어 있으면 좋고, 전자 수송층(124a)과 전자 수송층(124b) 사이에 다른 층이 존재하여도 좋다.
전자 수송층(124)에 명확한 층으로서의 경계가 없는 경우, 전자 수송성 재료와 유기 금속 착체의 존재비는 도 7의 (A) 및 (B)와 같이 연속적으로 변화되어도 좋다. 전자 수송층(124)이 적층 구조를 가지는 경우, 상기 존재비는 도 7의 (C) 및 (D)와 같이 계단상으로 변화되어도 좋다. 어느 경우에도, 전자 수송층(124)에서 전자 이동도의 보틀넥이 되는 유기 금속 착체의 농도가 낮은 영역보다 발광층(123) 측에 유기 금속 착체의 농도가 높은 영역이 제공되어 있는 것이 중요하다. 또한, 본 명세서에서는 편의상 ToF-SIMS에 의한 존재량이나 농도, 혼합비의 추정 방법을 나타내었지만, 다른 검출 방법에 의하여 이들을 증명할 수 있다면 어느 방법을 사용하여도 상관없다.
본 발명의 일 형태의 발광 디바이스에서의 캐리어 밸런스의 변화는 전자 수송층(124)의 전자 이동도의 변화에 기인하는 것으로 생각된다. 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스는 전자 수송층(124) 내부에 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 유기 금속 착체의 농도차가 존재한다. 전자 수송층(124)은 상기 유기 금속 착체의 농도가 낮은 영역과 발광층(123) 사이에 상기 유기 금속 착체의 농도가 높은 영역을 가진다. 즉, 유기 금속 착체의 농도가 낮은 영역이, 유기 금속 착체의 농도가 높은 영역보다 음극(102) 측에 위치하는 구성을 가진다. 상기 유기 금속 착체의 농도가 높을수록 전자 수송층(124)의 전자 이동도는 높아지므로, 그 농도가 낮은 영역이 상기 전자 수송층(124)의 전자 이동도의 보틀넥이 된다.
여기서, 본 발명자들은 상기 발광 디바이스에 전압을 인가하여 구동하면, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 유기 금속 착체가 전압에 의하여 양극(101) 측으로부터 음극(102) 측으로(농도가 짙은 영역에서 옅은 영역으로) 확산되는 것을 찾아내었다. 상기 유기 금속 착체의 농도가 높은 영역이 낮은 영역보다 양극(101) 측에 존재함으로써, 구동에 따라 전자 수송층(124)의 전자 이동도가 향상된다. 이에 의하여, 발광 디바이스 내부에서 캐리어 밸런스의 변화가 일어나 재결합 영역이 이동되고, 상술한 바와 같은 열화 곡선의 형상을 가진 수명이 긴 발광 디바이스를 얻을 수 있다.
이상과 같은 구성을 가지는 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스는 수명이 매우 길다. 특히, LT95(휘도가 초기 휘도의 95%까지 저하되는 시간) 정도까지의 열화가 매우 작은 영역에서의 수명을 크게 연장시킬 수 있다.
<전자 주입층>
전자 주입층(125)은 음극(102)으로부터의 전자 주입 효율을 높이는 층이다. 음극(102)의 재료의 일함수의 값과, 전자 주입층(125)에 사용하는 재료의 LUMO 준위의 값의 차이는 작은(0.5eV 이내인) 것이 바람직하다.
전자 주입층(125)에는 리튬, 세슘, 플루오린화 리튬(LiF), 플루오린화 세슘(CsF), 플루오린화 칼슘(CaF2), 8-퀴놀리놀레이토-리튬(약칭: Liq), 2-(2-피리딜)페놀레이토 리튬(약칭: LiPP), 2-(2-피리딜)-3-피리디놀레이토 리튬(약칭: LiPPy), 4-페닐-2-(2-피리딜)페놀레이토 리튬(약칭: LiPPP), 리튬 산화물(LiOx), 탄산 세슘 등과 같은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 이들의 화합물을 사용할 수 있다. 또한 플루오린화 어븀(ErF3) 등의 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 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.
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)에 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 기능층의 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.
이하에서는, 도 8 내지 도 10 및 도 22를 사용하여 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 더 자세한 구성에 대하여 설명한다.
[표시 장치의 화소의 레이아웃]
도 22의 (A) 내지 (D)에 표시 장치의 화소의 레이아웃의 일례를 나타내었다. 또한, 화소의 레이아웃, 크기, 형상 등은 이들에 한정되지 않는다.
도 22의 (A) 내지 (C)에서는 R(적색), G(녹색), B(청색)의 3색의 부화소로 하나의 색을 표현하는 표시 장치를 예로 들어 설명한다. 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서 색 요소의 종류 및 개수에 한정은 없고, RGB 이외의 색(예를 들어, 백색, 황색, 시안 또는 마젠타 등)을 사용하여도 좋다. 또한, 도 22의 (A) 내지 (C)에서는 각 부화소의 발광 영역을 점선으로 나타내었다.
도 22의 (A)에 나타낸 화소(51), 도 22의 (B)에 나타낸 화소(52), 및 도 22의 (C)에 나타낸 화소(53)는 모두 녹색의 부화소의 발광 영역의 면적이 적색의 부화소의 발광 영역의 면적보다 크다.
화소(51)는 청색의 부화소의 발광 영역의 면적이 녹색의 부화소의 발광 영역의 면적보다 작으며 적색의 부화소의 발광 영역의 면적보다 큰 예이다.
화소(52)는 청색의 부화소의 발광 영역의 면적이 녹색의 부화소의 발광 영역의 면적과 같으며 적색의 부화소의 발광 영역의 면적보다 큰 예이다.
화소(53)는 청색의 부화소의 발광 영역의 면적이 녹색의 부화소의 발광 영역의 면적보다 작으며 적색의 부화소의 발광 영역의 면적과 같은 예이다.
예를 들어, 녹색의 부화소와 적색의 부화소에는 인광을 발하는 발광 디바이스를 사용하고, 청색의 부화소에는 형광을 발하는 발광 디바이스를 사용하는 것이 바람직하다.
여기서, 인광을 발하는 발광 디바이스에서는, 단파장의 광을 발하는 발광 디바이스일수록 발광 물질 및 호스트 재료의 삼중항 여기 에너지가 높고 흡수단이 단파장이 된다. 그러므로, 예를 들어 녹색 광을 나타내는 발광 디바이스와 적색 광을 나타내는 발광 디바이스가 인광을 발하는 경우, 녹색 광을 나타내는 발광 디바이스가 적색 광을 나타내는 발광 디바이스보다 신뢰성이 낮아지는 경향이 있다. 따라서, 상면에서 보았을 때, 녹색 광을 나타내는 발광 디바이스의 발광 영역의 면적은 적색 광을 나타내는 발광 디바이스의 발광 영역의 면적보다 큰 것이 바람직하다. 또한, 같은 색의 부화소가 하나의 화소에 복수 제공되어도 좋다. 이 경우, 적색의 부화소의 발광 영역의 면적의 합에 비하여, 녹색의 부화소의 발광 영역의 면적의 합이 큰 것이 바람직하다. 즉, 하나의 화소에서, 녹색 광을 나타내는 발광 디바이스의 발광 영역의 면적의 합이, 적색 광을 나타내는 발광 디바이스의 발광 영역의 면적의 합보다 큰 것이 바람직하다. 또한, 발광 영역의 면적은 개구율이라고 바꿔 읽어도 좋다.
청색 광을 나타내는 발광 디바이스는 형광을 발하며 상술한 ReSTI 구조가 적용되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 청색 광을 나타내는 발광 디바이스의 초기 열화를 억제하고, 구동 수명을 매우 길게 할 수 있다. 이때, 상면에서 보았을 때, 청색 광을 나타내는 발광 디바이스의 발광 영역의 면적은 적색 광을 나타내는 발광 디바이스의 발광 영역의 면적 이상이며 녹색 광을 나타내는 발광 디바이스의 발광 영역의 면적 이하인 것이 바람직하다. 또한, 청색의 부화소의 발광 영역의 면적의 합은, 적색의 부화소의 발광 영역의 면적의 합 이상이며 녹색의 부화소의 발광 영역의 면적의 합 이하인 것이 바람직하다. 예를 들어, 하나의 화소에서, 청색 광을 나타내는 발광 디바이스의 발광 영역의 면적의 합이, 적색 광을 나타내는 발광 디바이스의 발광 영역의 면적의 합 이상이고, 녹색 광을 나타내는 발광 디바이스의 발광 영역의 면적의 합 이하인 것이 바람직하다.
본 실시형태의 표시 장치가 가지는 발광 디바이스는 수광 디바이스로서의 기능을 가져도 좋다. 또는, 본 실시형태의 표시 장치는 수광 디바이스를 가지는 부화소를 가져도 좋다.
도 22의 (D)에 나타낸 화소(54)는 수광 디바이스를 가지는 부화소(PD)를 가진다.
발광 디바이스로서 유기 EL 디바이스를 사용하고, 수광 디바이스로서 유기 포토다이오드를 사용하는 것이 바람직하다. 유기 EL 디바이스 및 유기 포토다이오드는 동일한 기판 위에 형성할 수 있다. 따라서, 유기 EL 디바이스를 사용한 표시 장치에 유기 포토다이오드를 내장할 수 있다.
유기 포토다이오드는 유기 EL 디바이스와 공통된 구성으로 할 수 있는 층(예를 들어 정공 수송층, 전자 수송층 등)이 많기 때문에, 공통된 구성으로 할 수 있는 층은 일괄로 성막함으로써 성막 공정 증가를 억제할 수 있다. 또한 성막 횟수가 같더라도, 일부의 디바이스에만 성막되는 층을 줄임으로써, 성막 패턴의 어긋남의 영향을 저감하는 것, 성막 마스크(메탈 마스크 등)에 부착된 먼지(파티클이라고 불리는 작은 이물을 포함함)의 영향을 저감하는 것 등이 가능해진다. 이에 의하여, 표시 장치의 제작 수율을 높일 수 있다. 또한 수광 디바이스와 발광 디바이스에서 공통적으로 가지는 층은 발광 디바이스에서의 기능과 수광 디바이스에서의 기능이 상이한 경우가 있다.
수광 디바이스를 이미지 센서에 사용하는 경우, 본 실시형태의 표시 장치는 수광 디바이스를 사용하여 화상을 촬상할 수 있다.
예를 들어, 표시부 전체에 수광 디바이스를 제공함으로써, 표시부 전체를 사용한 촬상을 수행하고, 표시 장치를 스캐너(컬러 스캐너)로서 사용할 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. 예를 들어, 표시부 전체에 수광 디바이스를 제공함으로써, 인증에 사용하는 영역을 넓게 할 수 있기 때문에 복수의 손가락의 데이터를 한번에 취득하는 등, 보안 레벨의 강화, 편의성의 향상 등을 도모할 수 있다.
또한 이미지 센서를 사용하여 사용자의 표정, 눈의 움직임, 또는 동공경의 변화 등의 데이터를 취득할 수 있다. 상기 데이터를 해석함으로써, 사용자의 신체적 및 정신적 정보를 취득할 수 있다. 상기 정보를 바탕으로 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.
[표시 장치(100A)]
도 8에 표시 장치(100A)의 사시도를 도시하고, 도 9의 (A)에 표시 장치(100A)의 단면도를 도시하였다.
표시 장치(100A)는 기판(152)과 기판(151)이 접합된 구성을 가진다. 도 8에서는 기판(152)을 파선으로 명시하였다.
표시 장치(100A)는 표시부(162), 회로(164), 배선(165) 등을 가진다. 도 8에서는 표시 장치(100A)에 IC(집적 회로)(173) 및 FPC(172)가 실장되어 있는 예를 도시하였다. 그러므로 도 8에 나타낸 구성은 표시 장치(100A), IC, 및 FPC를 가지는 표시 모듈이라고도 할 수 있다.
회로(164)로서는 예를 들어 주사선 구동 회로를 사용할 수 있다.
배선(165)은 표시부(162) 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 8에는, COG(Chip On Glass) 방식 또는 COF(Chip on Film) 방식 등에 의하여 기판(151)에 IC(173)가 제공되어 있는 예를 도시하였다. IC(173)는 예를 들어 주사선 구동 회로 또는 신호선 구동 회로 등을 가지는 IC를 적용할 수 있다. 또한 표시 장치(100A) 및 표시 모듈은 IC를 제공하지 않는 구성으로 하여도 좋다. 또한 IC를 COF 방식 등에 의하여 FPC에 실장하여도 좋다.
도 9의 (A)에, 표시 장치(100A)에서 FPC(172)를 포함하는 영역의 일부, 회로(164)의 일부, 표시부(162)의 일부, 및 단부를 포함하는 영역의 일부를 각각 절단한 경우의 단면의 일례를 나타내었다.
도 9의 (A)에 도시된 표시 장치(100A)는 기판(151)과 기판(152) 사이에 트랜지스터(201), 트랜지스터(205), 발광 디바이스(190R), 발광 디바이스(190G), 및 발광 디바이스(190B) 등을 가진다.
보호층(195)과 기판(152)은 접착층(142)을 개재하여 접착되어 있다. 발광 디바이스(190)의 밀봉에는 고체 밀봉 구조 또는 중공 밀봉 구조 등을 적용할 수 있다. 도 9의 (A)에서는, 기판(152), 접착층(142), 및 기판(151)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(152), 접착층(142), 및 기판(151)으로 둘러싸인 공간(143)을 접착층(142)과 상이한 수지로 충전하여도 좋다.
발광 디바이스(190R)는 절연층(214) 측으로부터 화소 전극(191), 광학 조정층(199R), 공통층(112), 발광층(193R), 공통층(114), 및 공통 전극(115)의 순서로 적층된 적층 구조를 가진다. 마찬가지로, 발광 디바이스(190G)는 절연층(214) 측으로부터 화소 전극(191), 광학 조정층(199G), 공통층(112), 발광층(193G), 공통층(114), 및 공통 전극(115)의 순서로 적층된 적층 구조를 가진다. 그리고, 발광 디바이스(190B)는 절연층(214) 측으로부터 화소 전극(191), 광학 조정층(199B), 공통층(112), 발광층(193B), 공통층(114), 및 공통 전극(115)의 순서로 적층된 적층 구조를 가진다.
화소 전극(191)은 절연층(214)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(205)가 가지는 도전층(222b)과 접속되어 있다.
화소 전극(191)의 단부는 격벽(216)으로 덮여 있다. 화소 전극(191)은 가시광을 반사하는 재료를 포함하고, 공통 전극(115)은 가시광을 투과시키는 재료를 포함한다.
발광 디바이스(190)가 발하는 광은 기판(152) 측으로 사출된다. 기판(152)에는 가시광에 대한 투과성이 높은 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
트랜지스터(201) 및 트랜지스터(205)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 개수 및 트랜지스터를 덮는 절연층의 개수는 한정되지 않고, 각각 단층이어도 좋고 2층 이상이어도 좋다.
트랜지스터를 덮는 절연층 중 적어도 하나에는, 물이나 수소 등의 불순물이 확산되기 어려운 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이에 의하여 절연층은 배리어층으로서 기능할 수 있다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 트랜지스터에 외부로부터 불순물이 확산되는 것을 효과적으로 억제할 수 있어, 표시 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 표시 장치(100A)의 단부 근방에 개구를 가지는 것이 바람직하다. 이로써 표시 장치(100A)의 단부로부터 유기 절연막을 통하여 불순물이 들어오는 것을 억제할 수 있다. 또는 유기 절연막의 단부가 표시 장치(100A)의 단부보다 내측에 위치하도록 유기 절연막을 형성하고, 표시 장치(100A)의 단부에서 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 9의 (A)에 나타낸 영역(228)에서는 절연층(214)에 개구가 형성되어 있다. 이로써, 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.
트랜지스터(201) 및 트랜지스터(205)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 플레이너(planar)형 트랜지스터, 스태거형 트랜지스터, 역스태거형 트랜지스터 등을 사용할 수 있다. 또한 톱 게이트형 및 보텀 게이트형 중 어느 구조를 가지는 트랜지스터로 하여도 좋다. 또는 채널이 형성되는 반도체층 위아래에 게이트가 제공되어도 좋다.
트랜지스터(201) 및 트랜지스터(205)에는 채널이 형성되는 반도체층을 2개의 게이트에 의하여 협지하는 구성이 적용되어 있다. 2개의 게이트를 접속시키고 이들에 동일한 신호를 공급함으로써 트랜지스터를 구동시켜도 좋다. 또는 2개의 게이트 중 한쪽에 문턱 전압을 제어하기 위한 전위를 공급하고, 다른 쪽에 구동시키기 위한 전위를 공급함으로써, 트랜지스터의 문턱 전압을 제어하여도 좋다.
트랜지스터에 사용되는 반도체 재료의 결정성에 대해서도 특별히 한정되지 않고, 비정질 반도체, 및 결정성을 가지는 반도체(미결정 반도체, 다결정 반도체, 단결정 반도체, 또는 일부에 결정 영역을 가지는 반도체) 중 어느 것을 사용하여도 좋다. 결정성을 가지는 반도체를 사용하면, 트랜지스터 특성의 열화를 억제할 수 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 선택되는 1종류 또는 복수 종류)과, 아연을 가지는 것이 바람직하다. 특히 M은 알루미늄, 갈륨, 이트륨, 및 주석 중에서 선택되는 1종류 또는 복수 종류인 것이 바람직하다.
특히 반도체층으로서 인듐(In), 갈륨(Ga), 및 아연(Zn)을 포함한 산화물(IGZO라고도 표기함)을 사용하는 것이 바람직하다.
반도체층이 In-M-Zn 산화물인 경우, 상기 In-M-Zn 산화물에서의 In의 원자수비는 M의 원자수비 이상인 것이 바람직하다. 이러한 In-M-Zn 산화물의 금속 원소의 원자수비로서는 In:M:Zn=1:1:1 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=1:1:1.2 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=2:1:3 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=3:1:2 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=4:2:3 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=4:2:4.1 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=5:1:3 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=5:1:6 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=5:1:7 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=5:1:8 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=6:1:6 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=5:2:5 또는 그 근방의 조성 등을 들 수 있다. 또한 근방의 조성이란, 원하는 원자수비의 ±30%의 범위를 포함한 것이다.
예를 들어, 원자수비가 In:Ga:Zn=4:2:3 또는 그 근방의 조성이라고 기재된 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 근방의 조성이라고 기재된 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 근방의 조성이라고 기재된 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 표시부(162)가 가지는 트랜지스터는 같은 구조이어도 좋고, 상이한 구조이어도 좋다. 회로(164)가 가지는 복수의 트랜지스터의 구조는 모두 같아도 좋고, 2종류 이상 있어도 좋다. 마찬가지로, 표시부(162)가 가지는 복수의 트랜지스터의 구조는 모두 같아도 좋고, 2종류 이상이어도 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. 도전층(166)은 화소 전극(191)과 동일한 도전막을 가공하여 얻은 도전막과, 광학 조정층과 동일한 도전막을 가공하여 얻은 도전막의 적층 구조의 예를 나타낸 것이다. 접속부(204)의 상면에서는 도전층(166)이 노출되어 있다. 이로써 접속부(204)와 FPC(172)를 접속층(242)을 통하여 전기적으로 접속할 수 있다.
기판(152)의 기판(151) 측의 면에는 차광층(BM)을 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 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.
발광 디바이스(190)를 덮는 보호층(195)을 제공함으로써, 발광 디바이스(190)에 물 등의 불순물이 들어가는 것을 억제하고, 발광 디바이스(190)의 신뢰성을 높일 수 있다.
표시 장치(100A)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 접촉하는 것이 바람직하다. 이로써, 유기 절연막을 통하여 외부로부터 표시부(162)에 불순물이 들어가는 것을 억제할 수 있다. 따라서 표시 장치(100A)의 신뢰성을 높일 수 있다.
도 9의 (B)에 보호층(195)이 3층 구조인 예를 나타내었다. 도 9의 (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 연장되어 있으며, 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(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, 표시 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.
발광 디바이스(190)에는 톱 이미션형, 보텀 이미션형, 듀얼 이미션형 등이 있다. 광을 추출하는 측의 전극에는, 가시광을 투과시키는 도전막을 사용한다. 또한 광을 추출하지 않는 측의 전극에는, 가시광을 반사하는 도전막을 사용하는 것이 바람직하다.
발광 디바이스(190)는 적어도 발광층(193)을 가진다. 발광 디바이스(190)는 발광층(193) 이외의 층으로서, 정공 주입성이 높은 물질, 정공 수송성이 높은 물질, 정공 블로킹 재료, 전자 수송성이 높은 물질, 전자 주입성이 높은 물질, 또는 바이폴러성의 물질(전자 수송성 및 정공 수송성이 높은 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.
발광 디바이스(190)의 바람직한 구성은 상술한 바와 같다(도 4 내지 도 7).
공통층(112), 발광층(193), 및 공통층(114)에는 저분자계 화합물 및 고분자계 화합물 중 어느 쪽이든 사용할 수 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 물질을 포함한 층이다. 발광층(193)은 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.
트랜지스터의 게이트, 소스, 및 드레인 외에, 표시 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 포함한 막을 단층으로 또는 적층 구조로 사용할 수 있다.
또한 투광성을 가지는 도전 재료로서는 산화 인듐, 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 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 도전층으로 사용할 수 있다. 예를 들어, 은과 마그네슘의 합금과, 인듐 주석 산화물의 적층막 등을 사용하면, 도전성을 높일 수 있기 때문에 바람직하다. 이들은 표시 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 재료를 들 수 있다.
[표시 장치(100B)]
도 10의 (A)에 표시 장치(100B)의 단면도를 도시하였다. 표시 장치(100B)의 사시도는 표시 장치(100A)(도 8)와 같다. 도 10의 (A)에는 표시 장치(100B)에서 FPC(172)를 포함하는 영역의 일부, 회로(164)의 일부, 및 표시부(162)의 일부를 각각 절단한 경우의 단면의 일례를 나타내었다. 도 10의 (A)에는, 표시부(162)에서, 특히 녹색 광을 발하는 발광 디바이스(190G)와 청색 광을 발하는 발광 디바이스(190B)를 포함한 영역을 절단한 경우의 단면의 일례를 나타내었다.
도 10의 (A)에 도시된 표시 장치(100B)는 기판(153)과 기판(154) 사이에 트랜지스터(202), 트랜지스터(210), 발광 디바이스(190G), 및 발광 디바이스(190B) 등을 가진다.
기판(154)과 보호층(195)은 접착층(142)을 개재하여 접착되어 있다. 접착층(142)은 발광 디바이스(190G) 및 발광 디바이스(190B) 각각과 중첩되어 제공되어 있고, 표시 장치(100B)에는 고체 밀봉 구조가 적용되어 있다.
기판(153)과 절연층(212)은 접착층(155)에 의하여 접합되어 있다.
표시 장치(100B)의 제작 방법으로서는, 먼저 절연층(212), 각 트랜지스터, 각 발광 디바이스 등이 제공된 제작 기판과, 차광층(BM)이 제공된 기판(154)을 접착층(142)에 의하여 접합한다. 그리고, 제작 기판을 박리하여 노출된 면에 기판(153)을 접합함으로써, 제작 기판 위에 형성된 각 구성 요소를 기판(153)으로 전치한다. 기판(153) 및 기판(154)은 각각 가요성을 가지는 것이 바람직하다. 이에 의하여 표시 장치(100B)의 가요성을 높일 수 있다.
절연층(212)에는 각각 절연층(211), 절연층(213), 및 절연층(215)에 사용할 수 있는 무기 절연막을 사용할 수 있다.
발광 디바이스(190G)는 절연층(214) 측으로부터 화소 전극(191), 공통층(112), 발광층(193G), 공통층(114), 및 공통 전극(115)의 순서로 적층된 적층 구조를 가진다. 마찬가지로 발광 디바이스(190B)는 절연층(214) 측으로부터 화소 전극(191), 공통층(112), 발광층(193B), 공통층(114), 및 공통 전극(115)의 순서로 적층된 적층 구조를 가진다.
화소 전극(191)은 절연층(214)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(210)가 가지는 도전층(222b)과 접속되어 있다. 도전층(222b)은 절연층(215) 및 절연층(225)에 제공된 개구를 통하여 저저항 영역(231n)과 접속된다. 트랜지스터(210)는 발광 디바이스(190)의 구동을 제어하는 기능을 가진다.
화소 전극(191)의 단부는 격벽(216)으로 덮여 있다. 화소 전극(191)은 가시광을 반사하는 재료를 포함하고, 공통 전극(115)은 가시광을 투과시키는 재료를 포함한다.
발광 디바이스(190G) 및 발광 디바이스(190B)가 발하는 광은 기판(154) 측에 사출된다. 기판(154)에는 가시광에 대한 투과성이 높은 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
각 발광 디바이스가 가지는 화소 전극(191)은 동일한 재료 및 동일한 공정으로 제작할 수 있다. 공통층(112), 공통층(114), 및 공통 전극(115)은 발광 디바이스(190G)와 발광 디바이스(190B)에 공통적으로 사용된다. 각 색의 발광 디바이스는 발광층(193)의 구성이 상이한 것 외는 모두 공통된 구성으로 할 수 있다.
기판(153)에서 기판(154)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. 도전층(166)은 화소 전극(191)과 동일한 도전막을 가공하여 얻을 수 있다. 이로써 접속부(204)와 FPC(172)를 접속층(242)을 통하여 전기적으로 접속할 수 있다.
트랜지스터(202) 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) 중 한쪽과 접속되는 도전층(222a), 한 쌍의 저저항 영역(231n) 중 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(215)에 제공된 개구를 통하여 저저항 영역(231n)과 접속된다. 도전층(222a) 및 도전층(222b) 중 한쪽은 소스로서 기능하고, 다른 쪽은 드레인으로서 기능한다.
도 10의 (A)에서는 절연층(225)이 반도체층의 상면 및 측면을 덮는 예를 도시하였다. 도전층(222a) 및 도전층(222b)은 각각 절연층(225) 및 절연층(215)에 제공된 개구를 통하여 저저항 영역(231n)과 접속된다.
한편, 도 10의 (B)에서는 절연층(225)은 반도체층(231)의 채널 형성 영역(231i)과 중첩되고, 저저항 영역(231n)과 중첩되지 않는다. 예를 들어 도전층(223)을 마스크로 하여 절연층(225)을 가공함으로써, 도 10의 (B)에 도시된 구조를 제작할 수 있다. 도 10의 (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.
[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 포함하는 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 oxide는 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 정공)를 흘리는 기능이고, 절연성의 기능은 캐리어가 되는 전자를 흘리지 않는 기능이다. 도전성의 기능과 절연성의 기능을 각각 상보적으로 작용시킴으로써, 스위칭시키는 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 도전성 기능을 가지고, 절연성 영역은 상술한 절연성 기능을 가진다. 또한 재료 내에서 도전성 영역과 절연성 영역은 나노 입자 레벨로 분리되어 있는 경우가 있다. 또한 도전성 영역과 절연성 영역은 각각 재료 내에 편재(偏在)하는 경우가 있다. 또한 도전성 영역은 경계가 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 넓은 갭을 가지는 성분과 도전성 영역에 기인하는 좁은 갭을 가지는 성분으로 구성된다. 이 구성의 경우, 캐리어를 흘릴 때에 좁은 갭을 가지는 성분에서 주로 캐리어가 흐른다. 또한 좁은 갭을 가지는 성분이 넓은 갭을 가지는 성분에 상보적으로 작용되고, 좁은 갭을 가지는 성분과 연동하여 넓은 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 이 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 가지고, a-b면 방향에서 복수의 나노 결정이 연결되고, 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 변화되는 부분을 가리킨다.
나노 결정은 육각형을 기본으로 하지만 정육각형에 한정되지 않고, 비정육각형인 경우가 있다. 또한 변형에서 오각형 및 칠각형 등의 격자 배열을 가지는 경우가 있다. 또한 CAAC-OS의 변형 근방에서도 명확한 결정립계(그레인 바운더리라고도 함)를 확인하는 것은 어렵다. 즉, 격자 배열의 변형에 의하여 결정립계의 형성이 억제되어 있다는 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 포함하는 층(이하, In층)과 원소 M, 아연, 및 산소를 포함하는 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 인듐과 치환된 경우, (In, M, Zn)층이라고 나타낼 수도 있다. 또한 In층의 인듐이 원소 M과 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 산화물이라고도 할 수 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-OS에서는 상이한 나노 결정 간에서 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 포함한 금속 산화물의 일종인 인듐-갈륨-아연 산화물(이하 IGZO)은 상술한 나노 결정으로 함으로써 안정적인 구조를 가지는 경우가 있다. 특히 IGZO는 대기 중에서 결정 성장하기 어려운 경향이 있기 때문에, 큰 결정(여기서는 수mm의 결정 또는 수cm의 결정)으로 형성되는 경우보다 작은 결정(예를 들어 상술한 나노 결정)으로 형성되는 경우에 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 취하고, 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 특별한 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, 초기 열화가 억제되고 구동 수명이 매우 긴 발광 디바이스를 사용하기 때문에, 발광 장치의 신뢰성을 높일 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다. 또한 본 명세서에서, 하나의 실시형태에 복수의 구성예가 제시되는 경우에는, 구성예를 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 대하여 도 11을 사용하여 설명한다.
도 11의 (A)에 화소의 블록도를 나타내었다. 도 11의 (A)에 나타낸 화소는 스위칭 트랜지스터(Switching Tr), 구동 트랜지스터(Driving Tr), 발광 디바이스(OLED)에 더하여 메모리(Memory)를 가진다.
메모리에는 데이터(Data_W)가 공급된다. 표시 데이터(Data)에 더하여, 데이터(Data_W)가 화소에 공급됨으로써, 발광 디바이스에 흐르는 전류가 커지고, 표시 장치는 높은 휘도를 표현할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치가 가지는 발광 디바이스를 표시 데이터(Data) 및 데이터(Data_W)에 의거하여 구동시킴으로써, 높은 휘도로 발광 디바이스를 발광시킬 수 있다.
도 11의 (B)에 화소의 구체적인 회로도를 나타내었다.
도 11의 (B)에 도시된 화소는 트랜지스터(M1), 트랜지스터(M2), 트랜지스터(M3), 트랜지스터(M4), 용량 소자(Cs), 용량 소자(Cw), 및 발광 디바이스(EL)를 가진다.
트랜지스터(M1)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 용량 소자(Cw)의 한쪽 전극과 전기적으로 접속된다. 용량 소자(Cw)의 다른 쪽 전극은 트랜지스터(M4)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M4)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 트랜지스터(M2)의 게이트와 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M2)의 게이트는 용량 소자(Cs)의 한쪽 전극과 전기적으로 접속된다. 용량 소자(Cs)의 다른 쪽 전극은 트랜지스터(M2)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M2)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 트랜지스터(M3)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M3)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 발광 디바이스(EL)의 한쪽 전극과 전기적으로 접속된다. 도 11의 (B)에 나타낸 각 트랜지스터는 게이트와 전기적으로 접속된 백 게이트를 가지지만, 백 게이트의 접속은 이에 한정되지 않는다. 또한 트랜지스터에 백 게이트를 제공하지 않아도 된다.
여기서, 용량 소자(Cw)의 다른 쪽 전극, 트랜지스터(M4)의 소스 및 드레인 중 한쪽, 트랜지스터(M2)의 게이트, 및 용량 소자(Cs)의 한쪽 전극이 접속되는 노드를 노드(NM)로 한다. 또한 용량 소자(Cs)의 다른 쪽 전극, 트랜지스터(M2)의 소스 및 드레인 중 한쪽, 트랜지스터(M3)의 소스 및 드레인 중 한쪽, 및 발광 디바이스(EL)의 한쪽 전극이 접속되는 노드를 노드(NA)로 한다.
트랜지스터(M1)의 게이트는 배선(G1)과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M3)의 게이트는 배선(G1)과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M4)의 게이트는 배선(G2)에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M1)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽은 배선(DATA)과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M3)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽은 배선(V0)과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M4)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽은 배선(DATA_W)과 전기적으로 접속된다.
트랜지스터(M2)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽은 배선(ANODE)(고전위 측)과 전기적으로 접속된다. 발광 디바이스(EL)의 다른 쪽 전극은 배선(CATHODE)(저전위 측)과 전기적으로 접속된다.
배선(G1) 및 배선(G2)은 트랜지스터의 동작을 제어하기 위한 신호선으로서의 기능을 가질 수 있다. 배선(DATA)은 화소에 화상 신호를 공급하는 신호선으로서의 기능을 가질 수 있다. 또한, 배선(DATA_W)은 기억 회로(MEM)에 데이터를 기록하기 위한 신호선으로서의 기능을 가질 수 있다. 배선(DATA_W)은 화소에 보정 신호를 공급하는 신호선으로서의 기능을 가질 수 있다. 배선(V0)은 트랜지스터(M4)의 전기 특성을 취득하기 위한 모니터선으로서의 기능을 가진다. 또한, 배선(V0)으로부터 트랜지스터(M3)를 통하여 용량 소자(Cs)의 다른 쪽 전극에 특정의 전위를 공급함으로써, 화상 신호의 기록을 안정화시킬 수도 있다.
트랜지스터(M2), 트랜지스터(M4), 및 용량 소자(Cw)는 기억 회로(MEM)를 구성한다. 노드(NM)는 기억 노드이고, 트랜지스터(M4)를 도통시킴으로써 배선(DATA_W)에 공급된 신호를 노드(NM)에 기록할 수 있다. 트랜지스터(M4)에 오프 전류가 매우 낮은 트랜지스터를 사용함으로써, 노드(NM)의 전위를 장시간 유지할 수 있다.
트랜지스터(M4)에는, 예를 들어 금속 산화물을 채널 형성 영역에 사용한 트랜지스터(이하, OS 트랜지스터)를 사용할 수 있다. 이로써, 트랜지스터(M4)의 오프 전류를 매우 낮게 할 수 있어, 노드(NM)의 전위를 장시간 유지할 수 있다. 이때, 화소를 구성하는 다른 트랜지스터에도 OS 트랜지스터를 사용하는 것이 바람직하다. 금속 산화물의 구체적인 예에 대해서는 실시형태 1을 참조할 수 있다.
OS 트랜지스터는 에너지 갭이 크기 때문에 매우 낮은 오프 전류 특성을 나타낸다. 또한 OS 트랜지스터는, 충격 이온화, 애벌란시 항복, 및 단채널 효과 등이 생기지 않는다는 등, Si를 채널 형성 영역에 가지는 트랜지스터(이하, Si 트랜지스터)와 상이한 특징을 가지고, 신뢰성이 높은 회로를 형성할 수 있다.
또한 트랜지스터(M4)에 Si 트랜지스터를 적용하여도 좋다. 이때, 화소를 구성하는 다른 트랜지스터에도 Si 트랜지스터를 사용하는 것이 바람직하다.
Si 트랜지스터로서는, 비정질 실리콘을 가지는 트랜지스터, 결정성의 실리콘(대표적으로는, 저온 폴리실리콘)을 가지는 트랜지스터, 단결정 실리콘을 가지는 트랜지스터 등을 들 수 있다.
또한 하나의 화소는 OS 트랜지스터와 Si 트랜지스터의 양쪽을 가져도 좋다.
화소에서, 노드(NM)에 기록된 신호는 배선(DATA)으로부터 공급되는 화상 신호와 용량 결합되고, 노드(NA)에 출력할 수 있다. 또한 트랜지스터(M1)는 화소를 선택하는 기능을 가질 수 있다.
즉, 노드(NM)에 원하는 보정 신호를 저장해 두면, 공급된 화상 신호에 상기 보정 신호를 부가할 수 있다. 또한 보정 신호는 전송(傳送) 경로 위의 요소에 의하여 감쇠할 수 있기 때문에, 상기 감쇠를 고려하여 생성하는 것이 바람직하다.
화상 신호와 보정 신호를 사용하여 발광 디바이스를 발광시킴으로써, 발광 디바이스를 흐르는 전류를 크게 할 수 있어, 높은 휘도를 표현할 수 있다. 소스 드라이버의 출력 전압 이상의 전압을 구동 트랜지스터의 게이트 전압으로서 인가할 수 있기 때문에, 소스 드라이버의 소비 전력을 삭감할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는, 액적 토출법을 사용하여 EL층을 형성하는 방법에 대하여, 도 12를 사용하여 설명한다. 도 12의 (A) 내지 (D)는 EL층(786)의 제작 방법을 설명하는 단면도이다.
우선, 평탄화 절연막(770) 위에 도전막(772)이 형성되고, 도전막(772)의 일부를 덮도록 절연막(730)이 형성된다(도 12의 (A)).
다음으로, 절연막(730)의 개구인 도전막(772)의 노출 부분에 액적 토출 장치(783)에서 액적(784)을 토출하여, 조성물을 포함하는 층(785)을 형성한다. 액적(784)은 용매를 포함하는 조성물이고, 도전막(772) 위에 부착된다(도 12의 (B)).
또한 액적(784)을 토출하는 공정을 감압하에서 수행하여도 좋다.
다음으로, 조성물을 포함하는 층(785)으로부터 용매를 제거하고 고체화함으로써 EL층(786)을 형성한다(도 12의 (C)).
또한 용매는 건조 공정 또는 가열 공정을 수행함으로써 제거할 수 있다.
다음으로, EL층(786) 위에 도전막(788)을 형성하여 발광 디바이스(782)를 형성한다(도 12의 (D)).
이와 같이, 액적 토출법을 사용하여 EL층(786)을 형성하면, 선택적으로 조성물을 토출할 수 있기 때문에, 재료의 낭비를 삭감할 수 있다. 또한 형상을 가공하기 위한 리소그래피 공정 등이 필요하지 않기 때문에 공정을 간략화할 수 있어 저비용화를 달성할 수 있다.
또한 상술한 액적 토출법이란, 조성물의 토출구를 가지는 노즐, 또는 하나 또는 복수의 노즐을 가지는 헤드 등 액적을 토출하는 수단을 사용하는 것의 총칭으로 한다.
다음으로, 액적 토출법에 사용하는 액적 토출 장치에 대하여 도 13을 사용하여 설명한다. 도 13은 액적 토출 장치(1400)를 설명하는 개념도이다.
액적 토출 장치(1400)는 액적 토출 수단(1403)을 가진다. 또한 액적 토출 수단(1403)은 헤드(1405) 및 헤드(1412)를 가진다.
헤드(1405) 및 헤드(1412)는 제어 수단(1407)에 접속되고, 이것이 컴퓨터(1410)에 의하여 제어됨으로써, 미리 프로그래밍된 패턴을 묘화할 수 있다.
또한 묘화하는 타이밍으로서는, 예를 들어 기판(1402) 위에 형성된 마커(1411)를 기준으로 수행하면 좋다. 또는, 기판(1402)의 가장자리를 기준으로 하여 기준점을 확정시켜도 좋다. 여기서는, 마커(1411)를 촬상 수단(1404)으로 검출하고 화상 처리 수단(1409)에 의하여 디지털 신호로 변환한 것을 컴퓨터(1410)로 인식한 후, 제어 신호를 발생시켜 제어 수단(1407)으로 보낸다.
촬상 수단(1404)으로서는, 전하 결합 디바이스(CCD)나 상보형 금속-산화물-반도체(CMOS)를 이용한 이미지 센서 등을 사용할 수 있다. 또한 기판(1402) 위에 형성되어야 할 패턴의 정보는 기억 매체(1408)에 저장된 것이며, 이 정보에 의거하여 제어 수단(1407)에 제어 신호를 보냄으로써, 액적 토출 수단(1403)의 헤드(1405), 헤드(1412)를 개별적으로 제어할 수 있다. 토출하는 재료는 재료 공급원(1413) 및 재료 공급원(1414)으로부터 배관을 통하여 헤드(1405), 헤드(1412)에 각각 공급된다.
헤드(1405) 내부는 점선(1406)으로 나타낸 바와 같이 액상의 재료를 충전하는 공간과 토출구인 노즐을 가지는 구조가 되어 있다. 도시되지 않았지만, 헤드(1412)도 헤드(1405)와 같은 내부 구조를 가진다. 헤드(1405) 및 헤드(1412)의 노즐을 상이한 크기로 하면, 상이한 재료를 상이한 폭으로 동시에 묘화할 수 있다. 하나의 헤드로 복수 종류의 발광 재료 등을 각각 토출하여 묘화할 수 있다. 또한, 넓은 영역에 묘화할 경우에는 스루풋을 향상시키기 위하여 복수의 노즐에서 같은 재료를 동시에 토출하여 묘화할 수 있다. 대형 기판을 사용하는 경우, 헤드(1405), 헤드(1412)는 기판 위를, 도 13의 X, Y, Z의 화살표 방향으로 자유롭게 주사하여, 묘화하는 영역을 자유롭게 설정할 수 있으므로, 같은 패턴을 하나의 기판에 복수 묘화할 수 있다.
또한 조성물을 토출하는 공정을 감압하에서 수행하여도 좋다. 토출 시에 기판을 가열해 두어도 좋다. 조성물을 토출한 후, 건조 및 소성 중 한쪽 또는 양쪽 공정을 수행한다. 건조와 소성의 공정은 양쪽 모두 가열 처리 공정이지만, 그 목적, 온도, 시간이 상이하다. 건조 공정, 소성 공정은 상압하 또는 감압하에서 레이저 광 조사나 순간 열 어닐, 가열로 등을 사용하여 수행된다. 또한 이 가열 처리를 수행하는 타이밍, 가열 처리 횟수는 특별히 한정되지 않는다. 건조와 소성의 공정을 양호하게 수행하기 위해서는, 그 때의 온도는 기판의 재질 및 조성물의 성질에 의존한다.
이상과 같이 하여, 액적 토출 장치를 사용하여 EL층(786)을 제작할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 전자 기기에 대하여 도 14 및 도 15를 사용하여 설명한다.
본 실시형태의 전자 기기는 표시부에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 가지기 때문에 수명이 길고 신뢰성이 높다. 또한, 표시부에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 사용함으로써, 수명이 길고 화면이 큰 전자 기기로 할 수 있다.
본 실시형태의 전자 기기의 표시부에는 예를 들어 풀 하이비전, 4K2K, 8K4K, 16K8K, 또는 그 이상의 해상도를 가지는 영상을 표시시킬 수 있다. 또한 표시부의 화면 크기로서는 대각선 20인치 이상, 대각선 30인치 이상, 대각선 50인치 이상, 대각선 60인치 이상, 또는 대각선 70인치 이상으로 할 수 있다.
전자 기기로서는 예를 들어 텔레비전 장치, 데스크톱형 또는 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 사이니지(Digital Signage: 전자 간판), 파칭코기 등의 대형 게임기 등 비교적 큰 화면을 구비하는 전자 기기 외에, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라, 디지털 액자, 휴대 전화기, 휴대용 게임기, 휴대 정보 단말기, 음향 재생 장치 등을 들 수 있다.
본 실시형태의 전자 기기는 가옥 또는 빌딩의 내벽 또는 외벽, 또는 자동차의 내장 또는 외장의 곡면을 따라 제공할 수 있다.
본 실시형태의 전자 기기는 안테나를 가져도 좋다. 안테나로 신호를 수신함으로써, 표시부에서 영상이나 정보 등을 표시할 수 있다. 또한 전자 기기가 안테나 및 이차 전지를 가지는 경우, 안테나를 비접촉 전력 전송(傳送)에 사용하여도 좋다.
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 기록되는 프로그램 또는 데이터를 판독하는 기능 등을 가질 수 있다.
도 14의 (A)는 텔레비전 장치의 일례를 나타낸 것이다. 텔레비전 장치(7100)는 하우징(7101)에 표시부(7000)가 포함된다. 여기서는 스탠드(7103)에 의하여 하우징(7101)을 지지한 구성을 나타내었다.
표시부(7000)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 14의 (A)에 나타낸 텔레비전 장치(7100)의 조작은 하우징(7101)이 가지는 조작 스위치나, 별체의 리모트 컨트롤러(7111)로 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 방송을 수신할 수 있다. 또한 모뎀을 통하여 유선 또는 무선으로 통신 네트워크에 접속함으로써, 한 방향(송신자로부터 수신자) 또는 쌍방향(송신자와 수신자 사이, 또는 수신자들 사이 등)의 정보 통신을 수행할 수도 있다.
도 14의 (B)는 노트북형 퍼스널 컴퓨터의 일례를 나타낸 것이다. 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 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 14의 (C), (D)에 디지털 사이니지의 일례를 나타내었다.
도 14의 (C)에 도시된 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 14의 (D)는 원기둥 형상의 기둥(7401)에 제공된 디지털 사이니지(7400)이다. 디지털 사이니지(7400)는 기둥(7401)의 곡면을 따라 제공된 표시부(7000)를 가진다.
도 14의 (C), (D)에서, 표시부(7000)에 본 발명의 일 형태의 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 쉽고, 예를 들어, 광고의 선전(宣傳) 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 14의 (C), (D)에 도시된 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 참여하고 즐길 수 있다.
도 15의 (A) 내지 (F)에 도시된 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, 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새, 또는 적외선을 측정하는 기능을 포함하는 것), 마이크로폰(9008) 등을 가진다.
도 15의 (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 기기에 카메라 등을 제공하여 정지 화상, 동영상을 촬영하고, 기록 매체(외부 또는 카메라에 내장)에 저장하는 기능, 촬영한 화상을 표시부에 표시하는 기능 등을 가져도 좋다.
아래에서, 도 15의 (A) 내지 (F)에 나타낸 전자 기기의 자세한 사항에 대하여 설명한다.
도 15의 (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 15의 (A)는 3개의 아이콘(9050)을 표시한 예를 나타낸 것이다. 또한 파선의 직사각형으로 나타낸 정보(9051)를 표시부(9001)의 다른 면에 표시할 수도 있다. 정보(9051)의 예로서는 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 15의 (B)는 휴대 정보 단말기(9102)를 나타낸 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9102)는 표시부(9001)의 3면 이상에 정보를 표시하는 기능을 가진다. 여기서는 정보(9052), 정보(9053), 정보(9054)가 각각 상이한 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 수 있다. 사용자는 휴대 정보 단말기(9102)를 포켓으로부터 꺼내지 않고 표시를 확인하고, 예를 들어 전화를 받을지 여부를 판단할 수 있다.
도 15의 (C)는 손목시계형의 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 표시를 할 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 충전할 수도 있다. 또한 충전 동작은 무선 급전에 의하여 수행하여도 좋다.
도 15의 (D) 내지 (F)는 접을 수 있는 휴대 정보 단말기(9201)를 나타낸 사시도이다. 또한 도 15의 (D)는 휴대 정보 단말기(9201)를 펼친 상태의 사시도이고, 도 15의 (F)는 접은 상태의 사시도이고, 도 15의 (E)는 도 15의 (D) 및 (F) 중 한쪽으로부터 다른 쪽으로 변화되는 도중의 상태의 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9201)는 접은 상태에서는 가반성이 우수하고, 펼친 상태에서는 이음매가 없고 넓은 표시 영역에 의하여 표시의 일람성(一覽性)이 우수하다. 휴대 정보 단말기(9201)가 가지는 표시부(9001)는 힌지(9055)에 의하여 연결된 3개의 하우징(9000)으로 지지된다. 예를 들어, 표시부(9001)는 곡률 반경 0.1mm 이상 150mm 이하로 구부릴 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 5)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 텔레비전 장치에 대하여 도 16을 사용하여 설명한다.
도 16에 텔레비전 장치(600)의 블록도를 도시하였다.
또한, 본 명세서에 첨부된 도면에서는 구성 요소를 기능마다 분류하여 서로 독립된 블록으로서 블록도를 도시하였지만, 실제의 구성 요소들을 기능마다 완전히 나누는 것이 어려우며 하나의 구성 요소가 복수의 기능에 관련될 수도 있다.
텔레비전 장치(600)는 제어부(601), 기억부(602), 통신 제어부(603), 화상 처리 회로(604), 디코더 회로(605), 영상 신호 수신부(606), 타이밍 컨트롤러(607), 소스 드라이버(608), 게이트 드라이버(609), 표시 패널(620) 등을 가진다.
실시형태 1에서 예시한 표시 장치는 도 16에서의 표시 패널(620)에 적용할 수 있다. 이에 의하여 대형이며 수명이 길고, 높은 표시 품질을 가지는 텔레비전 장치(600)를 실현할 수 있다.
제어부(601)는 예를 들어 중앙 연산 장치(CPU: Central Processing Unit)로서 기능할 수 있다. 예를 들어 제어부(601)는 시스템 버스(630)를 통하여 기억부(602), 통신 제어부(603), 화상 처리 회로(604), 디코더 회로(605), 및 영상 신호 수신부(606) 등의 컴포넌트를 제어하는 기능을 가진다.
제어부(601)와 각 컴포넌트는, 시스템 버스(630)를 통하여 신호의 전달이 수행된다. 또한 제어부(601)는 시스템 버스(630)를 통하여 접속된 각 컴포넌트로부터 입력되는 신호를 처리하는 기능, 각 컴포넌트에 출력하는 신호를 생성하는 기능 등을 가지고, 이에 의하여 시스템 버스(630)에 접속된 각 컴포넌트를 통괄적으로 제어할 수 있다.
기억부(602)는 제어부(601) 및 화상 처리 회로(604)가 액세스 가능한 레지스터, 캐시 메모리, 메인 메모리, 이차 메모리 등으로서 기능한다.
이차 메모리로서 사용할 수 있는 기억 장치로서는, 예를 들어 재기록 가능한 비휘발성 메모리가 적용된 기억 장치를 사용할 수 있다. 예를 들어, 플래시 메모리, MRAM(Magnetoresistive Random Access Memory), PRAM(Phase change RAM), ReRAM(Resistive RAM), FeRAM(Ferroelectric RAM) 등을 사용할 수 있다.
또한 레지스터, 캐시 메모리, 메인 메모리 등의 일시적 메모리로서 사용할 수 있는 기억 장치로서는, DRAM(Dynamic RAM)이나 SRAM(Static Random Access Memory) 등의 휘발성 메모리를 사용하여도 좋다.
예를 들어, 메인 메모리에 제공되는 RAM으로서는 예를 들어 DRAM이 사용되고, 제어부(601)의 작업 공간으로서 가상적으로 메모리 공간이 할당되어 이용된다. 기억부(602)에 저장된 운영 체계, 애플리케이션 프로그램, 프로그램 모듈, 프로그램 데이터 등은 실행을 위하여 RAM에 로드된다. RAM에 로드된 이들 데이터나 프로그램, 프로그램 모듈은 제어부(601)에 직접 액세스되어 조작된다.
한편으로 ROM에는 재기록을 필요로 하지 않는 BIOS(Basic Input/Output System)나 펌웨어(firmware) 등을 저장할 수 있다. ROM으로서는 마스크 ROM이나, OTPROM(One Time Programmable Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory) 등을 사용할 수 있다. EPROM으로서는 자외선 조사에 의하여 기억 데이터의 소거가 가능해진 UV-EPROM(Ultra-Violet Erasable Programmable Read Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), 플래시 메모리 등을 들 수 있다.
또한, 기억부(602) 외에, 탈착 가능한 기억 장치를 접속할 수 있는 구성으로 하여도 좋다. 예를 들어 저장 디바이스로서 기능하는 하드 디스크 드라이브(Hard Disk Drive: HDD)나 솔리드 스테이트 드라이브(Solid State Drive: SSD) 등의 기록 미디어 드라이브, 플래시 메모리, 블루레이 디스크, DVD 등의 기록 매체에 접속되는 단자를 가지는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 영상을 기록할 수 있다.
통신 제어부(603)는 컴퓨터 네트워크를 통하여 수행되는 통신을 제어하는 기능을 가진다. 즉, 텔레비전 장치(600)에는 IoT(Internet of Things) 기술이 적용되어 있다.
통신 제어부(603)는 예를 들어 제어부(601)로부터의 명령에 따라 컴퓨터 네트워크에 접속하기 위한 제어 신호를 제어하고, 상기 신호를 컴퓨터 네트워크에 발신한다. 이로써 World Wide Web(WWW)의 기반인 인터넷, 인트라넷(intranet), 엑스트라넷(extranet), PAN(Personal Area Network), LAN(Local Area Network), CAN(Campus Area Network), MAN(Metropolitan Area Network), WAN(Wide Area Network), GAN(Global Area Network) 등의 컴퓨터 네트워크에 접속하여 통신할 수 있다.
또한, 통신 제어부(603)는 Wi-Fi(등록 상표), Bluetooth(등록 상표), ZigBee(등록 상표) 등의 통신 규격을 사용하여 컴퓨터 네트워크 또는 다른 전자 기기와 통신하는 기능을 가져도 좋다.
통신 제어부(603)는 무선에 의하여 통신하는 기능을 가져도 좋다. 예를 들어 안테나와 고주파 회로(RF 회로)를 제공하고, RF 신호의 송수신을 수행하면 좋다. 고주파 회로는 각국 법제로 정해진 주파수 대역의 전자기 신호와 전기 신호를 상호 변환하고, 상기 전자기 신호를 사용하여 무선으로 다른 통신 기기와의 사이에서 통신을 수행하기 위한 회로이다. 실용적인 주파수 대역으로서 수십kHz 내지 수십GHz가 일반적으로 사용된다. 안테나와 접속되는 고주파 회로에는 복수의 주파수 대역에 대응한 고주파 회로부를 가지고, 고주파 회로부는 증폭기(앰프), 믹서, 필터, DSP, RF 트랜스시버 등을 가지는 구성으로 할 수 있다.
영상 신호 수신부(606)는 예를 들어 안테나, 복조 회로, 및 A-D 변환 회로(아날로그-디지털 변환 회로) 등을 가진다. 복조 회로는 안테나로부터 입력한 신호를 복조하는 기능을 가진다. 또한, A-D 변환 회로는 복조된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 기능을 가진다. 영상 신호 수신부(606)에서 처리된 신호는 디코더 회로(605)에 송신된다.
디코더 회로(605)는 영상 신호 수신부(606)로부터 입력되는 디지털 신호에 포함되는 영상 데이터를, 송신되는 방송 규격의 사양에 따라서 디코드하고, 화상 처리 회로에 송신하는 신호를 생성하는 기능을 가진다. 예를 들어 8K 방송에서의 방송 규격으로서는, H.265|MPEG-H High Efficiency Video Coding(약칭: HEVC) 등이 있다.
영상 신호 수신부(606)가 가지는 안테나에 의하여 수신할 수 있는 방송 전파로서는, 지상파, 또는 위성으로부터 송신되는 전파 등을 들 수 있다. 또한, 안테나에 의하여 수신할 수 있는 방송 전파로서, 아날로그 방송, 디지털 방송 등이 있고, 또한 영상 및 음성, 또는 음성만의 방송 등이 있다. 예를 들어, UHF대(약 300MHz 내지 3GHz) 또는 VHF대(30MHz 내지 300MHz) 중 특정 주파수 대역에서 송신되는 방송 전파를 수신할 수 있다. 또한 예를 들어, 복수의 주파수 대역에서 수신된 복수의 데이터를 사용함으로써, 전송 레이트를 높일 수 있고, 더 많은 정보를 얻을 수 있다. 이에 의하여 풀 하이비전을 넘는 해상도를 가지는 영상을 표시 패널(620)에 표시할 수 있다. 예를 들어, 4K2K, 8K4K, 16K8K, 또는 그 이상의 해상도를 가지는 영상을 표시할 수 있다.
또한, 영상 신호 수신부(606) 및 디코더 회로(605)는 컴퓨터 네트워크를 통한 데이터 전송 기술에 의하여 송신된 방송의 데이터를 사용하여 화상 처리 회로(604)에 송신하는 신호를 생성하는 구성으로 하여도 좋다. 이때, 수신하는 신호가 디지털 신호인 경우, 영상 신호 수신부(606)는 복조 회로 및 A-D 변환 회로 등을 가지지 않아도 된다.
화상 처리 회로(604)는 디코더 회로(605)로부터 입력되는 영상 신호를 바탕으로, 타이밍 컨트롤러(607)에 출력하는 영상 신호를 생성하는 기능을 가진다.
타이밍 컨트롤러(607)는 화상 처리 회로(604)가 처리를 실시한 영상 신호 등에 포함되는 동기 신호를 바탕으로, 게이트 드라이버(609) 및 소스 드라이버(608)에 출력하는 신호(클록 신호, 스타트 펄스 신호 등의 신호)를 생성하는 기능을 가진다. 또한, 타이밍 컨트롤러(607)는 상기 신호에 더하여, 소스 드라이버(608)에 출력하는 비디오 신호를 생성하는 기능을 가진다.
표시 패널(620)은 복수의 화소(621)를 가진다. 각 화소(621)는 게이트 드라이버(609) 및 소스 드라이버(608)로부터 공급되는 신호에 의하여 구동된다. 여기서는, 화소수가 7680×4320인, 8K4K 규격에 따른 해상도를 가지는 표시 패널의 예를 나타낸다. 또한, 표시 패널(620)의 해상도는 이에 한정되지 않고, 풀 하이비전(화소수 1920×1080) 또는 4K2K(화소수 3840×2160) 등의 규격에 따른 해상도이어도 좋다.
도 16에 도시된 제어부(601)나 화상 처리 회로(604)로서는, 예를 들어 프로세서를 가지는 구성으로 할 수 있다. 예를 들어 제어부(601)는 CPU로서 기능하는 프로세서를 사용할 수 있다. 또한, 화상 처리 회로(604)로서, 예를 들어 DSP(Digital Signal Processor), GPU(Graphics Processing Unit) 등의 다른 프로세서를 사용할 수 있다. 또한, 제어부(601)나 화상 처리 회로(604)는, 상기 프로세서를 FPGA(Field Programmable Gate Array)나 FPAA(Field Programmable Analog Array)와 같은 PLD(Programmable Logic Device)로 실현한 구성으로 하여도 좋다.
프로세서는 각종 프로그램으로부터의 명령을 해석하여 실행함으로써, 각종 데이터 처리나 프로그램 제어를 수행한다. 프로세서에 의하여 실행될 수 있는 프로그램은, 프로세서가 가지는 메모리 영역에 저장되어 있어도 좋고, 별도로 제공되는 기억 장치에 저장되어 있어도 좋다.
또한, 제어부(601), 기억부(602), 통신 제어부(603), 화상 처리 회로(604), 디코더 회로(605), 영상 신호 수신부(606), 및 타이밍 컨트롤러(607)의 각각이 가지는 기능 중 2개 이상의 기능을 하나의 IC칩으로 집약시켜 시스템 LSI를 구성하여도 좋다. 예를 들어, 프로세서, 디코더 회로, 튜너 회로, A-D 변환 회로, DRAM, 및 SRAM 등을 가지는 시스템 LSI로 하여도 좋다.
또한, 제어부(601)나 다른 컴포넌트가 가지는 IC 등에, 채널 형성 영역에 산화물 반도체를 사용하고 매우 낮은 오프 전류가 실현된 트랜지스터를 이용할 수도 있다. 상기 트랜지스터는 오프 전류가 매우 낮기 때문에, 상기 트랜지스터를 메모리로서 기능하는 용량 소자에 유입한 전하(데이터)를 유지하기 위한 스위치로서 사용함으로써, 데이터의 유지 기간을 장기간에 걸쳐 확보할 수 있다. 이 특성을 제어부(601) 등의 레지스터나 캐시 메모리에 사용함으로써, 필요할 때만 제어부(601)를 동작시키고, 그 외의 경우에는 직전의 처리의 정보를 상기 메모리에 대피시킴으로써, 노멀리 오프 컴퓨팅이 가능해진다. 이로써, 텔레비전 장치(600)의 저소비 전력화를 도모할 수 있다.
또한, 도 16의 텔레비전 장치(600)의 구성은 일례이며, 모든 구성 요소를 포함할 필요는 없다. 텔레비전 장치(600)는 도 16에 도시된 구성 요소 중 필요한 구성 요소를 가지면 좋다. 또한, 텔레비전 장치(600)는 도 16에 도시된 구성 요소 이외의 구성 요소를 가져도 좋다.
예를 들어, 텔레비전 장치(600)는 도 16에 도시된 구성 외에, 외부 인터페이스, 음성 출력부, 터치 패널 유닛, 센서 유닛, 카메라 유닛 등을 가져도 좋다. 예를 들어 외부 인터페이스로서는, 예를 들어 USB(Universal Serial Bus) 단자, LAN(Local Area Network) 접속용 단자, 전원 수급용 단자, 음성 출력용 단자, 음성 입력용 단자, 영상 출력용 단자, 영상 입력용 단자 등의 외부 접속 단자, 적외선, 가시광, 자외선 등을 사용한 광 통신용 송수신기, 하우징에 제공된 물리 버튼 등이 있다. 또한, 예를 들어 음성 입출력부로서는, 사운드 컨트롤러, 마이크로폰, 스피커 등이 있다.
이하에서는, 화상 처리 회로(604)에 대하여 더 자세한 설명을 수행한다.
화상 처리 회로(604)는 디코더 회로(605)로부터 입력되는 영상 신호를 바탕으로 화상 처리를 실행하는 기능을 가지는 것이 바람직하다.
화상 처리로서는, 예를 들어 노이즈 제거 처리, 계조 변환 처리, 색조 보정 처리, 휘도 보정 처리 등을 들 수 있다. 색조 보정 처리나 휘도 보정 처리로서는 예를 들어 감마 보정 등이 있다.
또한, 화상 처리 회로(604)는 해상도의 업 컨버트에 따른 화소간 보간 처리나, 프레임 주파수의 업 컨버트에 따른 프레임간 보간 처리 등의 처리를 실행하는 기능을 가지는 것이 바람직하다.
예를 들어, 노이즈 제거 처리는, 문자 등의 윤곽의 주변에서 발생되는 모스키토 노이즈, 고속의 동영상에서 발생되는 블록 노이즈, 플리커가 발생되는 랜덤 노이즈, 해상도의 업 컨버트로 인하여 발생되는 도트 노이즈 등 다양한 노이즈를 제거한다.
계조 변환 처리는 화상의 계조를 표시 패널(620)의 출력 특성에 대응한 계조로 변환하는 처리이다. 예를 들어 계조 수를 크게 하는 경우, 작은 계조 수로 입력된 화상에 대하여, 각 화소에 대응하는 계조값을 보간하여 할당함으로써, 히스토그램을 평활화하는 처리를 수행할 수 있다. 또한, 다이내믹 레인지를 넓히는 하이 다이내믹 레인지(HDR) 처리도 계조 변환 처리에 포함된다.
또한, 화소간 보간 처리는, 해상도를 업 컨버트하였을 때, 원래 존재하지 않는 데이터를 보간한다. 예를 들어, 목적의 화소의 주위의 화소를 참조하고, 이들의 중간색을 표시하도록 데이터를 보간한다.
또한 색조 보정 처리는 화상의 색조를 보정하는 처리이다. 또한 휘도 보정 처리는 화상의 밝기(휘도 콘트라스트)를 보정하는 처리이다. 예를 들어, 텔레비전 장치(600)가 제공되는 공간의 조명의 종류나 휘도, 또는 색 순도 등을 검지하고, 이에 따라 표시 패널(620)에 표시하는 화상의 휘도나 색조가 최적화되도록 보정한다. 또는 표시하는 화상과, 미리 저장해 둔 화상 리스트 내의 다양한 장면의 화상을 조합(照合)하여, 가장 가까운 장면의 화상에 적합한 휘도나 색조가 되도록, 표시하는 화상을 보정하는 기능을 가져도 좋다.
프레임간 보간은, 표시하는 영상의 프레임 주파수를 증대시키는 경우, 원래 존재하지 않는 프레임(보간 프레임)의 화상을 생성한다. 예를 들어, 어느 2장의 화상의 차분으로부터 2장의 화상 사이에 삽입하는 보간 프레임의 화상을 생성한다. 또는 2장의 화상 사이에 복수 장의 보간 프레임의 화상을 생성할 수도 있다. 예를 들어 디코더 회로(605)로부터 입력되는 영상 신호의 프레임 주파수가 60Hz이었을 때, 복수 장의 보간 프레임을 생성함으로써, 타이밍 컨트롤러(607)에 출력하는 영상 신호의 프레임 주파수를 2배인 120Hz, 또는 4배인 240Hz, 또는 8배인 480Hz 등으로 증대시킬 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
<참고예 1>
본 참고예에서는, 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서의 유기 화합물의 HOMO 준위, LUMO 준위, 및 전자 이동도의 산출 방법에 대하여 설명한다.
HOMO 준위 및 LUMO 준위는 사이클릭 볼타메트리(CV) 측정을 바탕으로 산출할 수 있다.
본 참고예에서는 측정 장치로서 전기 화학 애널라이저(BAS Inc. 제조, 형식 번호: ALS 모델 600A 또는 600C)를 사용하였다. CV 측정에서의 용액은 용매로서 탈수 다이메틸폼아마이드(DMF)(Sigma-Aldrich Inc. 제조, 99.8%, 카탈로그 번호; 22705-6)를 사용하고, 지지 전해질인 과염소산 테트라-n-뷰틸암모늄(n-Bu4NClO4)(Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. 제조, 카탈로그 번호; T0836)을 100mmol/L의 농도가 되도록 용해시키고, 또한 측정 대상을 2mmol/L의 농도가 되도록 용해시켜 조제하였다. 작용 전극으로서는 백금 전극(BAS Inc. 제조, PTE 백금 전극)을 사용하고, 보조 전극으로서는 백금 전극(BAS Inc. 제조, VC-3용 Pt 카운터 전극(5cm))을 사용하고, 참조 전극으로서는 Ag/Ag+ 전극(BAS Inc. 제조, RE7 비수용매계 참조 전극)을 사용하였다. 측정은 실온(20℃ 내지 25℃)에서 수행하였다. CV 측정 시의 스캔 속도는 0.1V/sec로 통일하고, 참조 전극에 대한 산화 전위 Ea[V] 및 환원 전위 Ec[V]를 측정하였다. Ea는 산화-환원파의 중간 전위로 하고, Ec는 환원-산화파의 중간 전위로 하였다. 여기서 본 참고예에서 사용하는 참조 전극의 진공 준위에 대한 퍼텐셜 에너지는 -4.94[eV]인 것이 알려져 있기 때문에, HOMO 준위[eV]=-4.94-Ea, LUMO 준위[eV]=-4.94-Ec라는 수학식으로 HOMO 준위 및 LUMO 준위를 각각 구할 수 있다.
전자 이동도는 임피던스 분광법(Impedance Spectroscopy: IS법)에 의하여 측정할 수 있다.
EL 재료의 캐리어 이동도의 측정은 과도광 전류법(Time-of-flight: TOF법)이나 공간 전하 제한 전류(Space-charge-limited current: SCLC)의 I-V 특성으로 구하는 방법(SCLC법) 등이 오래전부터 알려져 있다. TOF법은 실제의 유기 EL 디바이스와 비교하여 매우 두꺼운 막 두께를 가지는 시료가 필요하다. SCLC법에서는 캐리어 이동도의 전계 강도 의존성이 얻을 수 없다 등의 결점이 있다. IS법에서는 측정에 필요한 유기막의 막 두께가 수백nm 정도로 얇기 때문에, 비교적 소량의 EL 재료로도 성막할 수 있고, 실제의 EL 소자에 가까운 막 두께로 이동도를 측정할 수 있는 것이 특징이고, 캐리어 이동도의 전계 강도 의존성도 얻을 수 있다.
IS법에서는 EL 디바이스에 미소 정현파 전압 신호(V=V0[exp(jωt)])를 공급하고, 그 응답 전류 신호(I=I0exp[j(ωt+φ)])의 전류 진폭과 입력 신호의 위상차로부터 EL 디바이스의 임피던스(Z=V/I)를 구한다. 고주파 전압으로부터 저주파 전압까지 변화시켜 EL 디바이스에 인가하면, 임피던스에 기여하는 다양한 완화 시간을 가지는 성분을 분리하고 측정할 수 있다.
여기서 임피던스의 역수인 어드미턴스 Y(=1/Z)는 하기 수학식(1)과 같이 컨덕턴스 G와 서셉턴스 B로 나타낼 수 있다.
[수학식 1]
Figure pct00001
또한 단일 전하 주입(single injection) 모델에 의하여 각각 하기 수학식(2) 및 수학식(3)을 산출할 수 있다. 여기서 g(수학식(4))는 미분 컨덕턴스이다. 또한 식에서 C는 정전 용량(커패시턴스)을 나타내고, θ는 주행각(ωT)을 나타내고, ω는 각주파수를 나타낸다. T는 주행 시간이다. 해석에는 전류의 식, 푸아송의 식, 전류 연속의 식을 사용하고, 확산 전류 및 트랩 준위의 존재를 무시한다.
[수학식 2]
Figure pct00002
정전 용량의 주파수 특성에서 이동도를 산출하는 방법이 -ΔB법이다. 또한 컨덕턴스의 주파수 특성에서 이동도를 산출하는 방법이 ωΔG법이다.
실제로는 우선 전자 이동도를 구하고자 하는 재료의 전자 온리 디바이스를 제작한다. 전자 온리 디바이스란, 캐리어로서 전자만이 흐르도록 설계된 디바이스이다. 본 명세서에서는 정전 용량의 주파수 특성에서 이동도를 산출하는 방법(-ΔB법)에 대하여 설명한다.
측정용으로 제작한 전자 온리 디바이스의 구조를 도 17의 (A)에 도시하고, 구체적인 구성을 표 1에 나타내었다. 본 참고예에서 제작한 전자 온리 디바이스는 제 1 전극(901)(양극)과 제 2 전극(902)(음극) 사이에 제 1 층(910), 제 2 층(911), 및 제 3 층(912)을 가진다. 전자 이동도를 구하고자 하는 재료는 제 2 층(911)의 재료로서 사용하면 좋다. 본 참고예에서는 2-{4-[9,10-다이(나프탈렌-2-일)-2-안트릴]페닐}-1-페닐-1H-벤즈이미다졸(약칭: ZADN)과 8-퀴놀리놀레이토-리튬(약칭: Liq)의 1:1(중량비)의 공증착막에 대하여 그 전자 이동도를 측정하였다. 또한 본 참고예에서는, 7-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-7H-다이벤조[c,g]카바졸(약칭: cgDBCzPA) 및 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II)의 전자 이동도도 측정하였다.
[표 1]
Figure pct00003
ZADN과 Liq의 공증착막을 제 2 층(911)으로서 제작한 전자 온리 디바이스의 전류 밀도-전압 특성을 도 18에 나타내었다.
임피던스 측정은 5.0V 내지 9.0V의 범위에서 직류 전압을 인가하면서 교류 전압이 70mV이고, 주파수가 1Hz 내지 3MHz인 조건에서 측정하였다. 여기서 얻어진 임피던스의 역수인 어드미턴스(상기 수학식(1))로부터 커패시턴스를 산출한다. 인가 전압이 7.0V일 때의 산출된 커패시턴스 C의 주파수 특성을 도 19에 나타내었다.
커패시턴스 C의 주파수 특성은 미소 전압 신호에 의하여 주입된 캐리어에 의한 공간 전하가 미소 교류 전압을 완전히 따라가지는 못하여, 전류에 위상차가 생김으로써 얻어진다. 여기서, 막 내의 캐리어의 주행 시간은 주입된 캐리어가 대향 전극에 도달하는 시간 T로 정의되고, 이하의 수학식(5)으로 나타내어진다.
[수학식 3]
Figure pct00004
음의 서셉턴스 변화(-ΔB)는 정전 용량 변화 -ΔC에 각주파수 ω를 곱한 값(-ωΔC)에 대응한다. 그 가장 낮은 주파수 측의 피크 주파수 f'max(=ωmax/2π)와 주행 시간 T 사이에는, 이하의 수학식(6)의 관계가 있다는 것이 수학식(3)으로부터 도출된다.
[수학식 4]
Figure pct00005
상기 측정에서 산출한(즉 직류 전압이 7.0V일 때의) -ΔB의 주파수 특성을 도 20에 나타내었다. 도 20에서 산출한 가장 낮은 주파수 측의 피크 주파수 f'max는 화살표로 나타내었다.
상술한 측정 및 해석으로부터 얻어지는 f'max로부터 주행 시간 T가 산출되기 때문에(수학식(6)), 본 참고예에서는 상기 수학식(5)으로부터 전압이 7.0V일 때의 전자 이동도를 산출할 수 있다. 같은 측정을 직류 전압 5.0V 내지 9.0V의 범위에서 수행함으로써, 각 전압(전계 강도)에서의 전자 이동도를 산출할 수 있기 때문에, 이동도의 전계 강도 의존성도 측정할 수 있다.
상술한 산출법에 의하여 최종적으로 얻어진 각 유기 화합물의 전자 이동도의 전계 강도 의존성을 도 21에 나타내고, 도면에서 판독한 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600[V/cm]1/2일 때의 전자 이동도의 값을 표 2에 나타낸다. 도 21에서, 정방형은 cgDBCzPA의 결과를, 삼각형은 2mDBTBPDBq-II의 결과를, 사방형은 ZADN과 Liq의 공증착막의 결과를 나타낸다.
[표 2]
Figure pct00006
상술한 바와 같이 전자 이동도를 산출할 수 있다. 또한 자세한 측정 방법에 관해서는 Takayuki Okachi 외 "Japanese Journal of Applied Physics" Vol.47, No.12, 2008, pp.8965-8972를 참조할 수 있다.
(실시예 1)
본 실시예에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 사용할 수 있는 발광 디바이스를 제작하고, 평가한 결과에 대하여 설명한다.
본 실시예에서는 발광 디바이스로서 적색 광을 나타내는 디바이스(R1), 녹색 광을 나타내는 디바이스(G1), 및 청색 광을 나타내는 디바이스(B1)를 제작하고, 평가한 결과에 대하여 설명한다. 본 실시예에서 사용하는 디바이스의 구조를 도 17의 (B)에 나타내고, 구체적인 구성에 대하여 표 3에 나타낸다. 또한, 본 실시예에서 사용하는 재료의 화학식을 이하에 나타낸다.
[표 3]
Figure pct00007
[화학식 1]
Figure pct00008
[화학식 2]
Figure pct00009
<<발광 디바이스의 제작>>
본 실시예에서 제작한 디바이스(R1), 디바이스(G1), 및 디바이스(B1)는 도 17의 (B)에 도시된 바와 같이, 기판(도시하지 않았음) 위에 제 1 전극(130)이 형성되고, 제 1 전극(130) 위에 정공 주입층(131), 정공 수송층(132a), 정공 수송층(132b), 발광층(133), 전자 수송층(134), 및 전자 주입층(135)이 순차적으로 적층되고, 전자 주입층(135) 위에 제 2 전극(140)이 형성된 구조를 가진다. 각 디바이스는 제 2 전극(140) 위에 버퍼층(136)을 더 가진다. 버퍼층(136)은 제 2 전극(140)(반투과·반반사 전극)에서의 표면 플라스몬(surface plasmon)으로 인한 광 에너지의 손실을 저감하는 기능을 가진다. 버퍼층(136)으로서는 발광 디바이스에 사용할 수 있는 각종 유기막을 채용할 수 있다.
우선, 기판 위에 제 1 전극(130)을 형성하였다. 전극 면적은 4mm2(2mm×2mm)로 하였다. 기판에는 유리 기판을 사용하였다. 제 1 전극(130)은 은(Ag)과 팔라듐(Pd)과 구리(Cu)의 합금(Ag-Pd-Cu(APC))을 스퍼터링법에 의하여 성막하고, 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법에 의하여 성막함으로써 형성하였다. 디바이스(R1)에서는 APC를 막 두께 100nm가 되도록 성막하고, ITSO를 막 두께 110nm가 되도록 성막하였다. 디바이스(G1) 및 디바이스(B1)에서는 APC를 막 두께 100nm가 되도록 성막하고, ITSO를 막 두께 85nm가 되도록 성막하였다. 또한 본 실시예에서 제 1 전극(130)은 양극으로서 기능한다.
여기서 전처리로서 기판의 표면을 물로 세정하고, 200℃에서 1시간 동안 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 동안 수행하였다. 그 후, 10-4Pa 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에서, 170℃에서 30분간의 진공 소성을 수행한 후, 기판을 30분 정도 방랭하였다.
다음으로 제 1 전극(130) 위에 정공 주입층(131)을 형성하였다. 정공 주입층(131)은 진공 증착 장치 내를 10-4Pa까지 감압한 후, N,N-비스(4-바이페닐)-6-페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-아민(약칭: BBABnf)과 ALD-MP001Q(Analysis Atelier Corporation 제조, 재료 일련번호: 1S20180314)를 중량비가 1:0.05(=BBABnf:ALD-MP001Q), 막 두께가 10nm가 되도록 공증착하여 형성하였다. ALD-MP001Q는 BBABnf에 대하여 전자 수용성을 가진다.
다음으로, 정공 주입층(131) 위에 정공 수송층(132a)을 형성하였다. 정공 수송층(132a)은 BBABnf를 증착하여 형성하였다. 정공 수송층(132a)은 디바이스(R1)에서는 막 두께 30nm가 되도록 형성하고, 디바이스(G1)에서는 막 두께 10nm가 되도록 형성하고, 디바이스(B1)에서는 막 두께 25nm가 되도록 형성하였다.
다음으로, 정공 수송층(132a) 위에 정공 수송층(132b)을 형성하였다.
디바이스(R1)의 정공 수송층(132b)은 N-(1,1'-바이페닐-4-일)-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBBiF)을 사용하고, 막 두께가 50nm가 되도록 증착하여 형성하였다.
디바이스(G1)의 정공 수송층(132b)은 4,4'-다이페닐-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBBi1BP)을 사용하고, 막 두께가 60nm가 되도록 증착하여 형성하였다.
디바이스(B1)의 정공 수송층(132b)은 3,3'-(나프탈렌-1,4-다이일)비스(9-페닐-9H-카바졸)(약칭: PCzN2)을 사용하고, 막 두께가 10nm가 되도록 증착하여 형성하였다.
다음으로, 정공 수송층(132b) 위에 발광층(133)을 형성하였다.
디바이스(R1)의 발광층(133)은 9-[(3'-다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]나프토[1',2':4,5]퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 9mDBtBPNfpr), N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-비스(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)아민(약칭: PCBFF), 및 ALD-MG018Q(Analysis Atelier Corporation 제조, 재료 일련번호: 1S20161025)를 사용하고, 중량비가 0.7:0.3:0.05(=9mDBtBPNfpr:PCBFF:ALD-MG018Q), 막 두께가 60nm가 되도록 공증착하여 형성하였다. ALD-MG018Q는 적색의 발광 물질이다.
디바이스(G1)의 발광층(133)은 8-(1,1'-바이페닐-4-일)-4-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-[1]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 8BP-4mDBtPBfpm), 9-(2-나프틸)-9'-페닐-9H,9'H-3,3'-바이카바졸(약칭: βNCCP), 및, [2-d3-메틸-(2-피리딘일-κN)벤조퓨로[2,3-b]피리딘-κC]비스[2-(2-피리딘일-κN)페닐-κC]이리듐(III)(약칭: [Ir(ppy)2(mbfpypy-d3)])을 사용하고, 중량비가 0.6:0.4:0.1(=8BP-4mDBtPBfpm:βNCCP:[Ir(ppy)2(mbfpypy-d3)]), 막 두께가 50nm가 되도록 공증착하여 형성하였다. [Ir(ppy)2(mbfpypy-d3)]은 녹색의 발광 물질이다.
디바이스(B1)의 발광층(133)은 9-(1-나프틸)-10-[4-(2-나프틸)페닐]안트라센(약칭: αN-βNPAnth) 및 3,10-비스[N-(9-페닐-9H-카바졸-2-일)-N-페닐아미노]나프토[2,3-b;6,7-b']비스벤조퓨란(약칭: 3,10PCA2Nbf(IV)-02)을 사용하고, 중량비가 1:0.015(=αN-βNPAnth:3,10PCA2Nbf(IV)-02), 막 두께가 25nm가 되도록 공증착하여 형성하였다. 3,10PCA2Nbf(IV)-02는 청색의 발광 물질이다.
다음으로, 발광층(133) 위에 전자 수송층(134)을 형성하였다. 디바이스(R1) 및 디바이스(G1)에서의 전자 수송층(134)은 2-{4-[9,10-다이(나프탈렌-2-일)-2-안트릴]페닐}-1-페닐-1H-벤즈이미다졸(약칭: ZADN)과 8-퀴놀리놀레이토-리튬(약칭: Liq)을 중량비가 1:1(=ZADN:Liq), 막 두께가 25nm가 되도록 공증착하여 형성하였다. 디바이스(B1)에서의 전자 수송층(134)은 ZADN과 Liq를 중량비가 1:0.8(=ZADN:Liq), 막 두께가 25nm가 되도록 공증착하여 형성하였다.
다음으로, 전자 수송층(134) 위에 전자 주입층(135)을 형성하였다. 전자 주입층(135)은 Liq를 사용하고, 막 두께가 1nm가 되도록 증착하여 형성하였다.
다음으로, 전자 주입층(135) 위에 제 2 전극(140)을 형성하였다. 제 2 전극(140)은 은(Ag)과 마그네슘(Mg)을 체적비 1:0.1(=Ag:Mg), 막 두께 15nm가 되도록 공증착하여 형성하였다. 또한 본 실시예에서 제 2 전극(140)은 음극으로서 기능한다.
그리고, 제 2 전극(140) 위에 버퍼층(136)을 형성하였다. 버퍼층(136)은 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조싸이오펜)(약칭: DBT3P-II)을 사용하고, 막 두께 80nm가 되도록 증착하여 형성하였다.
이상의 공정에 의하여 한 쌍의 전극 사이에 EL층을 끼운 발광 디바이스를 기판 위에 형성하였다. 또한 상술한 제작 방법에서의 증착 공정에서는 모두 저항 가열법에 의한 증착법을 사용하였다.
또한 상술한 바와 같이 제작한 발광 디바이스는 다른 기판(도시하지 않았음)으로 밀봉된다. 또한 다른 기판(도시하지 않았음)을 사용하여 밀봉할 때는, 질소 분위기의 글러브 박스 내에서 자외광에 의하여 고체화되는 접착제가 도포된 다른 기판(도시하지 않았음)을 기판 위에 고정하고, 이 기판 위에 형성된 발광 디바이스의 주위에 접착제가 부착되도록 기판들을 접착시켰다. 밀봉 시에는 365nm의 자외광을 6J/cm2 조사하여 접착제를 고체화시키고, 80℃에서 1시간 동안 열처리함으로써 접착제를 안정화시켰다.
<<발광 디바이스의 동작 특성>>
디바이스(R1), 디바이스(G1), 및 디바이스(B1)의 동작 특성에 대하여 측정하였다. 또한 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 수행하였다.
도 23 내지 도 27에 디바이스(R1)의 특성을 나타내었다. 도 23은 디바이스(R1)의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 도면이다. 도 24는 디바이스(R1)의 휘도-전압 특성을 나타낸 도면이다. 도 25는 디바이스(R1)의 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 도면이다. 도 26은 디바이스(R1)의 전류 밀도-전압 특성을 나타낸 도면이다. 도 27은 디바이스(R1)에 5mA/cm2의 전류 밀도로 전류를 흘렸을 때의 발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 28 내지 도 32에 디바이스(G1)의 특성을 나타내었다. 도 28은 디바이스(G1)의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 도면이다. 도 29는 디바이스(G1)의 휘도-전압 특성을 나타낸 도면이다. 도 30은 디바이스(G1)의 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 도면이다. 도 31은 디바이스(G1)의 전류 밀도-전압 특성을 나타낸 도면이다. 도 32는 디바이스(G1)에 5mA/cm2의 전류 밀도로 전류를 흘렸을 때의 발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 33 내지 도 37에 디바이스(B1)의 특성을 나타내었다. 도 33은 디바이스(B1)의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 도면이다. 도 34는 디바이스(B1)의 휘도-전압 특성을 나타낸 도면이다. 도 35는 디바이스(B1)의 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 도면이다. 도 36은 디바이스(B1)의 전류 밀도-전압 특성을 나타낸 도면이다. 도 37은 디바이스(B1)에 25mA/cm2의 전류 밀도로 전류를 흘렸을 때의 발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
표 4에 1000cd/m2 부근에서의 각 발광 디바이스의 주된 초기 특성값을 나타낸다.
[표 4]
Figure pct00010
표 4에 나타낸 바와 같이, 디바이스(R1, G1, B1)는 각각 색 순도가 높은 발광을 나타내고, 효율이 높다는 것을 알 수 있었다.
도 27에 나타낸 바와 같이 디바이스(R1)는 609nm 부근에 최대 피크를 가지는 발광 스펙트럼을 나타내었다. 또한, 도 32에 나타낸 바와 같이 디바이스(G1)는 523nm 부근에 최대 피크를 가지는 발광 스펙트럼을 나타내었다. 또한, 도 37에 나타낸 바와 같이 디바이스(B1)는 457nm 부근에 최대 피크를 가지는 발광 스펙트럼을 나타내었다.
<<발광 디바이스의 신뢰성 특성>>
다음으로, 각 발광 디바이스에 대하여 신뢰성 시험을 수행하였다. 신뢰성 시험의 결과를 도 38 내지 도 40에 나타내었다. 도 38 내지 도 40에서, 세로축은 초기 휘도를 100%로 하였을 때의 정규화 휘도(%)를 나타내고, 가로축은 구동 시간(h)을 나타낸다. 또한 신뢰성 시험은, 디바이스(R1)에서는 전류 밀도를 75mA/cm2로 설정하고, 디바이스(G1, B1)에서는 50mA/cm2로 설정하여 각 발광 디바이스를 구동시켰다.
도 38로부터, 디바이스(R1)의 1100시간 후의 정규화 휘도는 83%인 것을 알 수 있었다. 도 39로부터, 디바이스(G1)의 500시간 후의 정규화 휘도는 57%인 것을 알 수 있었다. 도 40으로부터, 디바이스(B1)의 460시간 후의 정규화 휘도는 95%인 것을 알 수 있었다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에서는 ReSTI 구조를 적용함으로써, 적색, 녹색, 및 청색 중 어느 색의 광을 나타내는 발광 디바이스에서도 구동 수명이 긴 발광 디바이스를 제작할 수 있었다. 또한, 본 실시예에서는 ReSTI 구조를 적용함으로써, 형광 발광과 인광 발광의 양쪽에서 구동 수명이 긴 발광 디바이스를 제작할 수 있었다.
본 실시예에서 제작한 3개의 발광 디바이스는 서로 다른 재료를 포함하는 발광층을 가진다. 한편, 3개의 발광 디바이스에는 같은 재료를 사용한 층, 또한 같은 재료를 사용하며 같은 막 두께를 가진 층이 있다. 따라서, 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 제작에 있어서는, 3색의 발광 디바이스에 공통층을 제공함으로써 적은 제작 공정으로 구동 수명이 긴 발광 디바이스를 제작할 수 있다는 것이 시사되었다.
(실시예 2)
본 실시예에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 사용할 수 있는 발광 디바이스를 제작하고, 평가한 결과에 대하여 설명한다.
본 실시예에서는 발광 디바이스로서 적색 광을 나타내는 디바이스(R2), 녹색 광을 나타내는 디바이스(G2), 및 청색 광을 나타내는 디바이스(B2)를 제작하고, 평가한 결과에 대하여 설명한다. 본 실시예에서 사용하는 디바이스의 구조를 도 17의 (B)에 나타내고, 구체적인 구성에 대하여 표 5에 나타낸다.
또한, 본 실시예에서 사용하는 재료의 화학식 및 발광 디바이스의 제작 방법에 대해서는 실시예 1을 참조할 수 있다.
[표 5]
Figure pct00011
표 5에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 발광 디바이스는 전자 수송층(134)이 ZADN과 Liq의 혼합비가 서로 다른 2층의 적층 구조인 점에서 실시예 1의 발광 디바이스와 주로 상이하다. 구체적으로는, 본 실시예의 발광 디바이스에서의 전자 수송층(134)은 양극(제 1 전극(130)) 측에 비하여 음극(제 2 전극(140)) 측이 Liq의 함유량이 적다.
<<발광 디바이스의 동작 특성>>
디바이스(R2), 디바이스(G2), 및 디바이스(B2)의 동작 특성에 대하여 측정하였다. 또한 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 수행하였다.
도 41 내지 도 45에 디바이스(R2)의 특성을 나타내었다. 도 41은 디바이스(R2)의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 도면이다. 도 42는 디바이스(R2)의 휘도-전압 특성을 나타낸 도면이다. 도 43은 디바이스(R2)의 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 도면이다. 도 44는 디바이스(R2)의 전류 밀도-전압 특성을 나타낸 도면이다. 도 45는 디바이스(R2)에 5mA/cm2의 전류 밀도로 전류를 흘렸을 때의 발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 46 내지 도 50에 디바이스(G2)의 특성을 나타내었다. 도 46은 디바이스(G2)의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 도면이다. 도 47은 디바이스(G2)의 휘도-전압 특성을 나타낸 도면이다. 도 48은 디바이스(G2)의 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 도면이다. 도 49는 디바이스(G2)의 전류 밀도-전압 특성을 나타낸 도면이다. 도 50은 디바이스(G2)에 5mA/cm2의 전류 밀도로 전류를 흘렸을 때의 발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 51 내지 도 55에 디바이스(B2)의 특성을 나타내었다. 도 51은 디바이스(B2)의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 도면이다. 도 52는 디바이스(B2)의 휘도-전압 특성을 나타낸 도면이다. 도 53은 디바이스(B2)의 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 도면이다. 도 54는 디바이스(B2)의 전류 밀도-전압 특성을 나타낸 도면이다. 도 55는 디바이스(B2)에 14.7mA/cm2의 전류 밀도로 전류를 흘렸을 때의 발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
표 6에 1000cd/m2 부근에서의 각 발광 디바이스의 주된 초기 특성값을 나타낸다.
[표 6]
Figure pct00012
표 6에 나타낸 바와 같이, 디바이스(R2, G2, B2)는 각각 색 순도가 높은 발광을 나타내고, 효율이 높다는 것을 알 수 있었다.
도 45에 나타낸 바와 같이 디바이스(R2)는 610nm 부근에 최대 피크를 가지는 발광 스펙트럼을 나타내었다. 또한, 도 50에 나타낸 바와 같이 디바이스(G2)는 521nm 부근에 최대 피크를 가지는 발광 스펙트럼을 나타내었다. 또한, 도 55에 나타낸 바와 같이 디바이스(B2)는 459nm 부근에 최대 피크를 가지는 발광 스펙트럼을 나타내었다.
<<발광 디바이스의 신뢰성 특성>>
다음으로, 각 발광 디바이스에 대하여 신뢰성 시험을 수행하였다. 신뢰성 시험의 결과를 도 56 내지 도 58에 나타내었다. 도 56 내지 도 58에서, 세로축은 초기 휘도를 100%로 하였을 때의 정규화 휘도(%)를 나타내고, 가로축은 구동 시간(h)을 나타낸다. 또한 신뢰성 시험은, 디바이스(R2)에서는 전류 밀도를 75mA/cm2로 설정하고, 디바이스(G2, B2)에서는 50mA/cm2로 설정하여 각 발광 디바이스를 구동시켰다.
도 56으로부터, 디바이스(R2)의 1080시간 후의 정규화 휘도는 84%인 것을 알 수 있었다. 도 57로부터, 디바이스(G2)의 23시간 후의 정규화 휘도는 96%인 것을 알 수 있었다. 도 58로부터, 디바이스(B2)의 530시간 후의 정규화 휘도는 95%인 것을 알 수 있었다.
디바이스(R2, G2, B2)가 각각 초기 열화가 작은 거동을 나타낸 것을 알 수 있었다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에서는 ReSTI 구조를 적용함으로써, 적색, 녹색, 및 청색 중 어느 색의 광을 나타내는 발광 디바이스에서도 구동 수명이 긴 발광 디바이스를 제작할 수 있었다. 또한, 본 실시예에서는 ReSTI 구조를 적용함으로써, 형광 발광과 인광 발광의 양쪽에서 구동 수명이 긴 발광 디바이스를 제작할 수 있었다.
본 실시예에서 제작한 3개의 발광 디바이스는 서로 다른 재료를 포함하는 발광층을 가진다. 한편, 3개의 발광 디바이스에는 같은 재료를 사용한 층, 또한 같은 재료를 사용하며 같은 막 두께를 가진 층이 있다. 따라서, 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 제작에 있어서는, 3색의 발광 디바이스에 공통층을 제공하여 적은 제작 공정으로 구동 수명이 긴 발광 디바이스를 제작할 수 있다는 것이 시사되었다.
(실시예 3)
본 실시예에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 사용할 수 있는 발광 디바이스를 제작하고, 평가한 결과에 대하여 설명한다.
본 실시예에서는 발광 디바이스로서 적색 광을 나타내는 디바이스(R3), 녹색 광을 나타내는 디바이스(G3), 및 청색 광을 나타내는 디바이스(B3)를 제작하고, 평가한 결과에 대하여 설명한다. 본 실시예에서 사용하는 디바이스의 구조를 도 17의 (B)에 나타내고, 구체적인 구성에 대하여 표 7에 나타낸다.
또한, 본 실시예의 발광 디바이스의 제작 방법에 대해서는 실시예 1을 참조할 수 있다. 또한, 본 실시예에서 사용하는 재료의 화학식을 이하에 나타낸다. 또한, 이미 설명한 재료의 화학식은 생략한다.
[표 7]
Figure pct00013
[화학식 3]
Figure pct00014
표 7에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 발광 디바이스는 전자 수송층(134)이 ZADN과 Liq의 혼합비가 서로 다른 2층의 적층 구조인 점에서 실시예 1의 발광 디바이스와 주로 상이하다. 구체적으로는, 본 실시예의 발광 디바이스에서의 전자 수송층(134)은 양극(제 1 전극(130)) 측에 비하여 음극(제 2 전극(140)) 측이 Liq의 함유량이 적다.
또한 디바이스(G3)의 발광층(133)은 8BP-4mDBtPBfpm, βNCCP, 및 [2-메틸-(2-피리딘일-κN)벤조퓨로[2,3-b]피리딘-κC]비스[2-(2-피리딘일-κN)페닐-κC]이리듐(III)(약칭: [Ir(ppy)2(mbfpypy)])을 사용하고, 중량비가 0.6:0.4:0.1(=8BP-4mDBtPBfpm:βNCCP:[Ir(ppy)2(mbfpypy)]), 막 두께가 50nm가 되도록 공증착하여 형성하였다.
본 실시예에서의 적색 광을 나타내는 디바이스(R3), 녹색 광을 나타내는 디바이스(G3), 및 청색 광을 나타내는 디바이스(B3)는 발광색이 각각 유기 EL 디바이스를 사용한 시판의 표시 장치(스마트폰)의 부화소와 같은 색도가 되도록 제작하였다.
<<발광 디바이스의 신뢰성 특성>>
각 발광 디바이스에 대하여 신뢰성 시험을 수행하였다. 신뢰성 시험의 결과를 도 59에 나타내었다. 도 59에서, 세로축은 초기 휘도를 100%로 하였을 때의 정규화 휘도(%)를 나타내고, 가로축은 구동 시간(h)을 나타낸다.
또한, 본 실시예에서는, 적색 광을 나타내는 디바이스(R3), 녹색 광을 나타내는 디바이스(G3), 및 청색 광을 나타내는 디바이스(B3)를 상기 시판의 표시 장치(스마트폰)의 부화소에서의 발광 디바이스(유기 EL 디바이스)와 같은 휘도와 색도로 발광시켜 신뢰성 시험을 수행하였다. 상기 시판의 표시 장치에 있어서, 각 색을 단색으로 하고 밝기를 계조 255/255(밝기 100%)의 설정으로 발광시켰을 때의 휘도는, 적색(R)이 108cd/m2, 녹색(G)이 354cd/m2, 청색(B)이 32.9cd/m2이었다. 또한, 상기 시판의 표시 장치의 부화소의 개구율은, 적색이 4.5%, 녹색이 4.3%, 청색이 6.8%이었다. 이 개구율의 값과, 상기 표시 장치에서의 RGB의 각 휘도에서 부화소(RGB) 내의 각 휘도가 산출된다. 마지막으로, 원편광판을 포함한 투과율을 40%로 가정함(부화소(RGB) 내의 각 휘도를 0.4로 나눔)으로써, 디바이스(R3, G3, 및 B3)를 구동할 때의 휘도를 결정할 수 있다. 또한, 상기 시판의 표시 장치에서는 각 부화소에 컬러 필터 및 원편광판이 제공되어 있고, 이들을 통하여 각 유기 EL 디바이스의 색도 및 휘도를 측정하였다. 본 실시예의 발광 디바이스에서도 각 발광 디바이스 위에 각 색을 투과시키는 컬러 필터를 제공하고, 상기 컬러 필터를 통하여 각 발광 디바이스의 색도와 휘도를 측정하였다.
표 8에 각 발광 디바이스의 신뢰성 시험에서의 구동 조건을 나타낸다. 즉, 디바이스(R3), 디바이스(G3), 및 디바이스(B3)는 각각 초기 휘도가 6580cd/m2, 20000cd/m2, 및 1450cd/m2가 되는 조건에서 정전류 구동하였다.
[표 8]
Figure pct00015
도 59에 나타낸 바와 같이, 디바이스(R3)의 LT95(휘도가 초기 휘도의 95%까지 저하되는 시간)는 3000시간 이상이고, 디바이스(G3)의 LT95는 480시간이고, 디바이스(B3)의 LT95는 1640시간이었다.
일반적으로, 적색, 녹색, 청색의 발광 디바이스 중 청색의 발광 디바이스가 구동 수명이 가장 짧은 경향이 있지만, 본 실시예의 발광 디바이스에서는 적색의 발광 디바이스 다음으로 청색의 발광 디바이스의 구동 수명이 길었다. 본 실시예에서는, 청색 광을 나타내는 발광 디바이스에 형광을 발하는 발광층 및 ReSTI 구조를 적용하였다. 이에 의하여, 청색 광을 나타내는 발광 디바이스의 초기 열화가 억제되고 구동 수명을 매우 길게 할 수 있었다고 생각된다.
또한, 발광 수명을 RGB에서 동등하게 하고자 하는 경우, 각 색의 부화소의 개구율을 변경함으로써 필요한 휘도를 바꿀 수 있기 때문에 발광 수명의 조정이 가능하다. 이 경우에도 초기 열화가 억제되는 효과가 기대되므로, 각 색에 있어서 수명이 긴 발광 디바이스의 제작이 가능하다고 할 수 있다. ReSTI 구조가 채용된 청색 형광 디바이스의 수명은 매우 길기 때문에, 상기 청색 형광 디바이스를 사용한 OLED 디스플레이의 경우, 종래의 OLED 디스플레이보다 청색의 부화소의 개구율을 작게 할 수 있다. 또한, ReSTI 구조와 ExTET를 사용한 적색 인광 디바이스도 수명이 매우 길기 때문에, RGB 중 적색의 부화소의 개구율을 가장 작게 할 수 있다. 그리고, RGB 중 녹색의 부화소의 개구율을 가장 크게 함으로써, 백색 표시의 밸런스를 유지하면서 전체적인 수명을 연장할 수 있다. 청색과 적색의 부화소의 개구율을 작게 할 수 있는 점은 펜타일 방식의 표시 장치의 고정세(高精細)화에도 유리하다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에서는 ReSTI 구조를 적용함으로써, 적색, 녹색, 및 청색 중 어느 색의 광을 나타내는 발광 디바이스에서도 구동 수명이 긴 발광 디바이스를 제작할 수 있었다. 또한, 본 실시예에서는 ReSTI 구조를 적용함으로써, 형광 발광과 인광 발광의 양쪽에서 구동 수명이 긴 발광 디바이스를 제작할 수 있었다.
본 실시예에서 제작한 3개의 발광 디바이스는 서로 다른 재료를 포함하는 발광층을 가진다. 한편, 3개의 발광 디바이스에는 같은 재료를 사용한 층, 또한 같은 재료를 사용하며 같은 막 두께를 가진 층이 있다. 따라서, 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 제작에 있어서는, 3색의 발광 디바이스에 공통층을 제공하여 적은 제작 공정으로 구동 수명이 긴 발광 디바이스를 제작할 수 있다는 것이 시사되었다.
<참고예 2>
본 참고예에서는 실시예 1 내지 실시예 3에서 사용한 8-(1,1'-바이페닐-4-일)-4-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-[1]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 8BP-4mDBtPBfpm)의 합성 방법에 대하여 설명한다.
[화학식 4]
Figure pct00016
8-클로로-4-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-[1]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘 1.37g, 4-바이페닐보론산 0.657g, 제삼인산포타슘 1.91g, 다이에틸렌글라이콜다이메틸에터(diglyme) 30mL, t-뷰탄올 0.662g을 3구 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 감압하에서 교반함으로써 탈기하고, 질소 치환하였다.
이 혼합물을 60℃까지 가열하고, 아세트산 팔라듐(II) 23.3mg, 다이(1-아다만틸)-n-뷰틸포스핀 66.4mg을 첨가하고, 120℃에서 27시간 동안 교반하였다. 이 반응액에 물을 첨가하고, 흡인 여과하고, 얻어진 잔류물을 물, 에탄올, 및 톨루엔으로 세정하였다. 이 잔류물을 가열된 톨루엔에 용해시키고, 셀라이트, 알루미나, 셀라이트의 순서로 충전된 여과 보조제에 통과시켰다. 얻어진 용액을 농축, 건고하고, 톨루엔을 사용하여 재결정함으로써, 목적물인 백색 고체를 수량 1.28g, 수율 74%로 얻었다.
이 백색 고체 1.26g을 트레인 서블리메이션법에 의하여 승화 정제하였다. 승화 정제에서는, 압력을 2.56Pa로 하고, 아르곤 가스를 유량 10mL/min으로 흘리면서, 310℃에서 고체를 가열하였다. 승화 정제 후, 목적물인 담황색 고체를 1.01g, 회수율 80%로 얻었다. 이 합성 스킴을 하기 식(a-1)에 나타낸다.
[화학식 5]
Figure pct00017
또한 상기 반응으로 얻어진 담황색 고체의 핵자기 공명 분광법(1H-NMR)에 의한 분석 결과를 이하에 나타낸다. 이 결과로부터, 8BP-4mDBtPBfpm이 얻어진 것을 알 수 있었다.
1H-NMR.δ(CDCl3):7.39(t, 1H), 7.47-7.53(m, 4H), 7.63-7.67(m, 2H), 7.68(d, 2H), 7.75(d, 2H), 7.79-7.83(m, 4H), 7.87(d, 1H), 7.98(d, 1H), 8.02(d, 1H), 8.23-8.26(m, 2H), 8.57(s, 1H), 8.73(d, 1H), 9.05(s, 1H), 9.34(s, 1H).
G1: 배선, G2: 배선, M1: 트랜지스터, M2: 트랜지스터, M3: 트랜지스터, M4: 트랜지스터, V0: 배선, 10A: 표시 장치, 10B: 표시 장치, 10C: 표시 장치, 10D: 표시 장치, 10E: 표시 장치, 21B: 광, 21G: 광, 21R: 광, 42: 트랜지스터, 51: 화소, 52: 화소, 53: 화소, 54: 화소, 100A: 표시 장치, 100B: 표시 장치, 101: 양극, 102: 음극, 103: EL층, 112: 공통층, 114: 공통층, 115: 공통 전극, 121: 정공 주입층, 122: 정공 수송층, 122a: 정공 수송층, 122b: 정공 수송층, 123: 발광층, 123-1: 발광 영역, 124: 전자 수송층, 124-1: 비발광 재결합 영역, 124a: 전자 수송층, 124b: 전자 수송층, 125: 전자 주입층, 130: 제 1 전극, 131: 정공 주입층, 132a: 정공 수송층, 132b: 정공 수송층, 133: 발광층, 134: 전자 수송층, 135: 전자 주입층, 136: 버퍼층, 140: 제 2 전극, 142: 접착층, 143: 공간, 151: 기판, 152: 기판, 153: 기판, 154: 기판, 155: 접착층, 162: 표시부, 164: 회로, 165: 배선, 166: 도전층, 172: FPC, 173: IC, 182: 공통층, 184: 공통층, 190: 발광 디바이스, 190B: 발광 디바이스, 190G: 발광 디바이스, 190R: 발광 디바이스, 191: 화소 전극, 192: 버퍼층, 192B: 버퍼층, 192G: 버퍼층, 192R: 버퍼층, 193: 발광층, 193B: 발광층, 193G: 발광층, 193R: 발광층, 194: 버퍼층, 194B: 버퍼층, 194G: 버퍼층, 194R: 버퍼층, 195: 보호층, 195a: 무기 절연층, 195b: 유기 절연층, 195c: 무기 절연층, 199: 광학 조정층, 199B: 광학 조정층, 199G: 광학 조정층, 199R: 광학 조정층, 201: 트랜지스터, 202: 트랜지스터, 204: 접속부, 205: 트랜지스터, 210: 트랜지스터, 211: 절연층, 212: 절연층, 213: 절연층, 214: 절연층, 215: 절연층, 216: 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, 600: 텔레비전 장치, 601: 제어부, 602: 기억부, 603: 통신 제어부, 604: 화상 처리 회로, 605: 디코더 회로, 606: 영상 신호 수신부, 607: 타이밍 컨트롤러, 608: 소스 드라이버, 609: 게이트 드라이버, 620: 표시 패널, 621: 화소, 630: 시스템 버스, 730: 절연막, 770: 평탄화 절연막, 772: 도전막, 782: 발광 디바이스, 783: 액적 토출 장치, 784: 액적, 785: 조성물을 포함하는 층, 786: EL층, 788: 도전막, 901: 제 1 전극, 902: 제 2 전극, 910: 제 1 층, 911: 제 2 층, 912: 제 3 층, 1400: 액적 토출 장치, 1402: 기판, 1403: 액적 토출 수단, 1404: 촬상 수단, 1405: 헤드, 1406: 점선, 1407: 제어 수단, 1408: 기억 매체, 1409: 화상 처리 수단, 1410: 컴퓨터, 1411: 마커, 1412: 헤드, 1413: 재료 공급원, 1414: 재료 공급원, 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 (25)

  1. 표시 장치로서,
    제 1 발광 디바이스 및 제 2 발광 디바이스를 가지고,
    상기 제 1 발광 디바이스는 제 1 전극 및 공통 전극을 가지고,
    상기 제 2 발광 디바이스는 제 2 전극 및 상기 공통 전극을 가지고,
    상기 제 1 발광 디바이스는 상기 제 1 전극 및 상기 공통 전극 중 양극으로서 기능하는 전극 측으로부터 정공 주입층, 제 1 발광층, 및 전자 수송층을 이 순서대로 가지고,
    상기 제 2 발광 디바이스는 상기 제 2 전극과 상기 공통 전극 사이에 제 2 발광층을 가지고,
    상기 정공 주입층은 상기 제 1 전극 및 상기 공통 전극 중 양극으로서 기능하는 전극과 접하고,
    상기 정공 주입층은 제 1 화합물 및 제 2 화합물을 가지고,
    상기 제 1 발광층은 제 1 색의 광을 발하는 제 3 화합물을 가지고,
    상기 제 2 발광층은 제 2 색의 광을 발하는 제 4 화합물을 가지고,
    상기 전자 수송층은 제 5 화합물을 가지고,
    상기 제 1 화합물은 상기 제 2 화합물에 대한 전자 수용성을 가지고,
    상기 제 2 화합물의 HOMO 준위는 -5.7eV 이상 -5.4eV 이하이고,
    상기 제 5 화합물은 HOMO 준위가 -6.0eV 이상이며 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때의 전자 이동도가 1×10-7cm2/Vs 이상 5×10-5cm2/Vs 이하인, 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 발광 디바이스는 상기 제 2 전극과 상기 공통 전극 사이에 상기 제 1 발광 디바이스와 공통된 층을 가지는, 표시 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 발광 디바이스는 상기 정공 주입층 및 상기 전자 수송층을 가지는, 표시 장치.
  4. 표시 장치로서,
    제 1 발광 디바이스 및 제 2 발광 디바이스를 가지고,
    상기 제 1 발광 디바이스는 제 1 전극 및 공통 전극을 가지고,
    상기 제 2 발광 디바이스는 제 2 전극 및 상기 공통 전극을 가지고,
    상기 제 1 발광 디바이스는 상기 제 1 전극 및 상기 공통 전극 중 양극으로서 기능하는 전극 측으로부터 정공 주입층, 제 1 정공 수송층, 제 1 발광층, 및 전자 수송층을 이 순서대로 가지고,
    상기 제 2 발광 디바이스는 상기 제 2 전극과 상기 공통 전극 사이에 제 2 발광층을 가지고,
    상기 정공 주입층은 상기 제 1 전극 및 상기 공통 전극 중 양극으로서 기능하는 전극과 접하고,
    상기 정공 주입층은 제 1 화합물 및 제 2 화합물을 가지고,
    상기 제 1 발광층은 제 1 색의 광을 발하는 제 3 화합물을 가지고,
    상기 제 2 발광층은 제 2 색의 광을 발하는 제 4 화합물을 가지고,
    상기 전자 수송층은 제 5 화합물을 가지고,
    상기 제 1 정공 수송층은 제 6 화합물을 가지고,
    상기 제 1 화합물은 상기 제 2 화합물에 대한 전자 수용성을 가지고,
    상기 제 2 화합물의 HOMO 준위는 -5.7eV 이상 -5.4eV 이하이고,
    상기 제 5 화합물은 HOMO 준위가 -6.0eV 이상이며 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때의 전자 이동도가 1×10-7cm2/Vs 이상 5×10-5cm2/Vs 이하이고,
    상기 제 6 화합물의 HOMO 준위는 상기 제 2 화합물의 HOMO 준위 이하의 값이고,
    상기 제 6 화합물의 HOMO 준위와 상기 제 2 화합물의 HOMO 준위의 차이는 0.2eV 이내인, 표시 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 화합물 및 상기 제 6 화합물은 각각 카바졸 골격, 다이벤조퓨란 골격, 다이벤조싸이오펜 골격, 및 안트라센 골격 중 적어도 하나를 가지는, 표시 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 발광 디바이스는 제 2 정공 수송층을 더 가지고,
    상기 제 2 정공 수송층은 제 7 화합물을 가지고,
    상기 제 7 화합물의 HOMO 준위는 상기 제 6 화합물의 HOMO 준위보다 낮은, 표시 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 화합물, 상기 제 6 화합물, 및 상기 제 7 화합물은 각각 카바졸 골격, 다이벤조퓨란 골격, 다이벤조싸이오펜 골격, 및 안트라센 골격 중 적어도 하나를 가지는, 표시 장치.
  8. 표시 장치로서,
    제 1 발광 디바이스 및 제 2 발광 디바이스를 가지고,
    상기 제 1 발광 디바이스는 제 1 전극 및 공통 전극을 가지고,
    상기 제 2 발광 디바이스는 제 2 전극 및 상기 공통 전극을 가지고,
    상기 제 1 발광 디바이스는 상기 제 1 전극 및 상기 공통 전극 중 양극으로서 기능하는 전극 측으로부터 정공 주입층, 제 1 발광층, 및 전자 수송층을 이 순서대로 가지고,
    상기 제 2 발광 디바이스는 상기 제 2 전극과 상기 공통 전극 사이에 제 2 발광층을 가지고,
    상기 정공 주입층은 상기 제 1 전극 및 상기 공통 전극 중 양극으로서 기능하는 전극과 접하고,
    상기 정공 주입층은 제 1 화합물 및 제 2 화합물을 가지고,
    상기 제 1 발광층은 제 1 색의 광을 발하는 제 3 화합물을 가지고,
    상기 제 2 발광층은 제 2 색의 광을 발하는 제 4 화합물을 가지고,
    상기 전자 수송층은 제 5 화합물 및 제 8 화합물을 가지고,
    상기 제 1 화합물은 상기 제 2 화합물에 대한 전자 수용성을 가지고,
    상기 제 2 화합물의 HOMO 준위는 -5.7eV 이상 -5.4eV 이하이고,
    상기 제 5 화합물은 HOMO 준위가 -6.0eV 이상이며 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때의 전자 이동도가 1×10-7cm2/Vs 이상 5×10-5cm2/Vs 이하이고,
    상기 제 8 화합물은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 가지는 유기 착체인, 표시 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 전자 수송층에서의 상기 제 5 화합물과 상기 제 8 화합물의 존재비는 상기 제 1 발광층 측과 상기 공통 전극 측에서 상이한, 표시 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 전자 수송층은 상기 제 1 발광층 측의 제 1 영역과 상기 공통 전극 측의 제 2 영역을 가지고,
    상기 제 2 영역은 상기 제 1 영역보다 상기 제 8 화합물의 존재량이 적은, 표시 장치.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 발광 디바이스는 제 1 정공 수송층을 더 가지고,
    상기 제 1 정공 수송층은 제 6 화합물을 가지고,
    상기 제 6 화합물의 HOMO 준위는 상기 제 2 화합물의 HOMO 준위 이하의 값이고,
    상기 제 6 화합물의 HOMO 준위와 상기 제 2 화합물의 HOMO 준위의 차이는 0.2eV 이내인, 표시 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 화합물 및 상기 제 6 화합물은 각각 카바졸 골격, 다이벤조퓨란 골격, 다이벤조싸이오펜 골격, 및 안트라센 골격 중 적어도 하나를 가지는, 표시 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 발광 디바이스는 제 2 정공 수송층을 더 가지고,
    상기 제 2 정공 수송층은 제 7 화합물을 가지고,
    상기 제 7 화합물의 HOMO 준위는 상기 제 6 화합물의 HOMO 준위보다 낮은, 표시 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 2 화합물, 상기 제 6 화합물, 및 상기 제 7 화합물은 각각 카바졸 골격, 다이벤조퓨란 골격, 다이벤조싸이오펜 골격, 및 안트라센 골격 중 적어도 하나를 가지는, 표시 장치.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 3 화합물 및 상기 제 4 화합물은 각각 형광 발광 물질인, 표시 장치.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 색은 청색인, 표시 장치.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 발광 디바이스에 일정한 전류를 흘렸을 때 얻어지는 발광의 휘도 변화로 나타낸 열화 곡선이 극댓값을 가지는, 표시 장치.
  18. 표시 장치로서,
    제 1 발광 디바이스, 제 2 발광 디바이스, 및 제 3 발광 디바이스를 가지고,
    상기 제 1 발광 디바이스는 제 1 전극 및 공통 전극을 가지고,
    상기 제 2 발광 디바이스는 제 2 전극 및 상기 공통 전극을 가지고,
    상기 제 3 발광 디바이스는 제 3 전극 및 상기 공통 전극을 가지고,
    상기 제 1 발광 디바이스는 상기 제 1 전극 및 상기 공통 전극 중 양극으로서 기능하는 전극 측으로부터 정공 주입층, 제 1 발광층, 및 전자 수송층을 이 순서대로 가지고,
    상기 제 2 발광 디바이스는 상기 제 2 전극과 상기 공통 전극 사이에 제 2 발광층을 가지고,
    상기 제 3 발광 디바이스는 상기 제 3 전극과 상기 공통 전극 사이에 제 3 발광층을 가지고,
    상기 정공 주입층은 상기 제 1 전극 및 상기 공통 전극 중 양극으로서 기능하는 전극과 접하고,
    상기 정공 주입층은 제 1 화합물 및 제 2 화합물을 가지고,
    상기 전자 수송층은 제 3 화합물을 가지고,
    상기 제 1 화합물은 상기 제 2 화합물에 대한 전자 수용성을 가지고,
    상기 제 2 화합물의 HOMO 준위는 -5.7eV 이상 -5.4eV 이하이고,
    상기 제 3 화합물은 HOMO 준위가 -6.0eV 이상이며 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때의 전자 이동도가 1×10-7cm2/Vs 이상 5×10-5cm2/Vs 이하이고,
    상기 제 1 발광 디바이스의 발광 스펙트럼의 최대 피크 파장은 상기 제 2 발광 디바이스의 발광 스펙트럼의 최대 피크 파장보다 짧고,
    상기 제 2 발광 디바이스의 발광 스펙트럼의 최대 피크 파장은 상기 제 3 발광 디바이스의 발광 스펙트럼의 최대 피크 파장보다 짧고,
    상면에서 보았을 때, 상기 제 2 발광 디바이스의 발광 영역의 면적은 상기 제 3 발광 디바이스의 발광 영역의 면적보다 크고,
    상면에서 보았을 때, 상기 제 1 발광 디바이스의 발광 영역의 면적은 상기 제 3 발광 디바이스의 발광 영역의 면적 이상이며 상기 제 2 발광 디바이스의 발광 영역의 면적 이하인, 표시 장치.
  19. 표시 장치로서,
    제 1 발광 디바이스, 제 2 발광 디바이스, 및 제 3 발광 디바이스를 가지고,
    상기 제 1 발광 디바이스는 제 1 전극 및 공통 전극을 가지고,
    상기 제 2 발광 디바이스는 제 2 전극 및 상기 공통 전극을 가지고,
    상기 제 3 발광 디바이스는 제 3 전극 및 상기 공통 전극을 가지고,
    상기 제 1 발광 디바이스는 상기 제 1 전극 및 상기 공통 전극 중 양극으로서 기능하는 전극 측으로부터 제 1 발광층 및 전자 수송층을 이 순서대로 가지고,
    상기 제 2 발광 디바이스는 상기 제 2 전극과 상기 공통 전극 사이에 제 2 발광층을 가지고,
    상기 제 3 발광 디바이스는 상기 제 3 전극과 상기 공통 전극 사이에 제 3 발광층을 가지고,
    상기 전자 수송층은 전자 수송성 재료와, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 유기 금속 착체를 가지고,
    상기 전자 수송층은 제 1 영역과, 상기 제 1 영역보다 상기 공통 전극 측에 위치하는 제 2 영역을 가지고,
    상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역은 상기 전자 수송성 재료의 농도가 서로 다르고,
    상기 제 1 발광 디바이스의 발광 스펙트럼의 최대 피크 파장은 상기 제 2 발광 디바이스의 발광 스펙트럼의 최대 피크 파장보다 짧고,
    상기 제 2 발광 디바이스의 발광 스펙트럼의 최대 피크 파장은 상기 제 3 발광 디바이스의 발광 스펙트럼의 최대 피크 파장보다 짧고,
    상면에서 보았을 때, 상기 제 2 발광 디바이스의 발광 영역의 면적은 상기 제 3 발광 디바이스의 발광 영역의 면적보다 크고,
    상면에서 보았을 때, 상기 제 1 발광 디바이스의 발광 영역의 면적은 상기 제 3 발광 디바이스의 발광 영역의 면적 이상이며 상기 제 2 발광 디바이스의 발광 영역의 면적 이하인, 표시 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 2 영역은 상기 제 1 영역에 비하여 상기 전자 수송성 재료의 농도가 낮은, 표시 장치.
  21. 제 18 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 발광 디바이스는 형광을 발하고,
    상기 제 2 발광 디바이스 및 상기 제 3 발광 디바이스는 각각 인광을 발하는, 표시 장치.
  22. 제 18 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 발광 디바이스는 상기 제 2 전극과 상기 공통 전극 사이에 상기 제 1 발광 디바이스와 공통된 층을 가지는, 표시 장치.
  23. 표시 모듈로서,
    제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 기재된 표시 장치와, 커넥터 또는 집적 회로를 가지는, 표시 모듈.
  24. 전자 기기로서,
    제 23 항에 기재된 표시 모듈과,
    안테나, 배터리, 하우징, 카메라, 스피커, 마이크로폰, 및 조작 버튼 중 적어도 하나를 가지는, 전자 기기.
  25. 텔레비전 장치로서,
    제 23 항에 기재된 표시 모듈과, 통신 제어부를 가지고,
    상기 통신 제어부를 사용하여 컴퓨터 네트워크에 접속할 수 있는, 텔레비전 장치.
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