KR20210143341A - 발광 디바이스, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치 - Google Patents
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Abstract
제 1 층, 제 2 층, 제 3 층, 발광층, 및 제 4 층을 양극 측으로부터 이 순서대로 포함하는 EL층을 포함하는 발광 디바이스를 제공한다. 제 1 층은 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물을 포함한다. 발광층은 제 6 유기 화합물을 포함한다. 제 4 층은 제 7 유기 화합물을 포함한다. 제 1 유기 화합물은 제 2 유기 화합물에 대하여 전자 수용성을 나타낸다. 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위는 -5.7eV 이상 -5.2eV 이하이다. 제 3 유기 화합물의 HOMO 준위는 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위와 동등하거나, 또는 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위보다 깊다. 제 2 유기 화합물과 제 3 유기 화합물의 HOMO 준위의 차이는 0.2eV 이하이다. 제 6 유기 화합물의 LUMO 준위는 제 7 유기 화합물의 LUMO 준위보다 얕다.
Description
본 발명의 실시형태는 발광 디바이스, 디스플레이 모듈, 조명 모듈, 표시 장치, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치에 관한 것이다. 또한 본 발명의 일 형태는 상술한 기술분야에 한정되지 않는다. 본 명세서 등에 개시(開示)된 발명의 일 형태의 기술분야는 물건, 방법, 또는 제작 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 형태는 공정(process), 기계(machine), 제품(manufacture), 또는 조성물(composition of matter)에 관한 것이다. 구체적으로, 본 명세서에 개시된 본 발명의 일 형태의 기술분야의 예에는 반도체 장치, 표시 장치, 액정 표시 장치, 발광 장치, 조명 장치, 축전 장치, 기억 장치, 촬상 장치, 이들의 구동 방법, 및 이들의 제작 방법이 포함된다.
유기 화합물을 포함하고 일렉트로루미네선스(EL)를 이용하는 발광 디바이스(유기 EL 소자)가 실용화되고 있다. 이러한 발광 디바이스의 기본적인 구조에서는, 한 쌍의 전극 사이에 발광 재료를 포함하는 유기 화합물층(EL층)이 개재(介在)되어 있다. 이 소자에 전압을 인가하여 캐리어를 주입하고, 상기 캐리어의 재결합 에너지를 사용함으로써, 발광 재료로부터 발광을 얻을 수 있다.
이러한 발광 디바이스는 자발광형이기 때문에, 디스플레이의 화소로서 사용되면 화소의 시인성이 높고 백라이트가 불필요하다는 점에서 액정 디스플레이보다 유리하다. 또한, 이러한 발광 디바이스를 포함하는 디스플레이는 이들을 얇고 가볍게 할 수 있다는 점에서 매우 유리하다. 또한 이러한 발광 디바이스는 응답 속도가 매우 빠르다는 특징도 가진다.
이러한 발광 디바이스의 발광층을 2차원으로 연속적으로 형성할 수 있기 때문에, 면 발광을 실현할 수 있다. 이 특징은 백열등 및 LED로 대표되는 점 광원 또는 형광등으로 대표되는 선 광원에 의해서는 실현하기 어렵다. 따라서, 발광 디바이스는 조명 장치 등에 응용할 수 있는 면 광원으로서의 이용 가치도 높다.
상술한 바와 같이 발광 디바이스를 포함하는 디스플레이 또는 조명 장치는 다양한 전자 기기에 적합하게 사용될 수 있고, 더 높은 효율 또는 더 긴 수명을 위하여 발광 디바이스의 연구 및 개발이 진행되고 있다.
특허문헌 1에 개시된 구조에서는, 발광층과, 정공 주입층과 접하는 제 1 정공 수송층 사이에, HOMO 준위가 제 1 정공 주입층의 HOMO 준위와 호스트 재료의 HOMO 준위 사이에 있는 정공 수송 재료가 제공되어 있다.
발광 디바이스의 특성은 현저히 향상되어 왔지만, 효율 및 내구성을 포함한 다양한 특성에 대한 고도의 요구를 아직 만족시키지 못하고 있다.
본 발명의 일 형태의 과제는 신규 발광 디바이스를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 형태의 다른 과제는 발광 효율이 높은 발광 디바이스를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 형태의 다른 과제는 수명이 긴 발광 디바이스를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 형태의 다른 과제는 구동 전압이 낮은 발광 디바이스를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 형태의 다른 과제는 신뢰성이 높은 발광 장치, 전자 기기, 및 표시 장치 각각을 제공하는 것이다. 본 발명의 일 형태의 다른 과제는 소비전력이 낮은 발광 장치, 전자 기기, 및 표시 장치 각각을 제공하는 것이다.
본 발명에서는 상술한 과제들 중 적어도 하나를 달성할 수 있으면 된다.
본 발명의 일 형태는 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이의 EL층을 포함하는 발광 디바이스이다. EL층은 발광층을 포함한다. 일정한 전류를 상기 발광 디바이스에 공급할 때 얻어지는 발광의 휘도의 변화를 나타내는 열화 곡선은 극댓값을 가진다.
본 발명의 다른 형태는 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이의 EL층을 포함하는 발광 디바이스이다. EL층은 제 1 층, 제 2 층, 제 3 층, 발광층, 및 제 4 층을 양극 측으로부터 이 순서대로 포함한다. 제 1 층은 양극과 접한다. 제 1 층은 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물을 포함한다. 제 2 층은 제 3 유기 화합물을 포함한다. 제 3 층은 제 4 유기 화합물을 포함한다. 발광층은 제 5 유기 화합물 및 제 6 유기 화합물을 포함한다. 제 4 층은 제 7 유기 화합물을 포함한다. 제 1 유기 화합물은 제 2 유기 화합물에 대하여 전자 수용성을 나타낸다. 제 5 유기 화합물은 발광 중심 물질이다. 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위는 -5.7eV 이상 -5.2eV 이하이다. 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때의 제 7 유기 화합물의 전자 이동도는 1×10-7cm2/Vs 이상 5×10-5cm2/Vs 이하이다. 일정한 전류를 상기 발광 디바이스에 공급할 때 얻어지는 발광의 휘도의 변화를 나타내는 열화 곡선은 극댓값을 가진다.
본 발명의 다른 형태는 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이의 EL층을 포함하는 발광 디바이스이다. EL층은 제 1 층, 제 2 층, 제 3 층, 발광층, 및 제 4 층을 양극 측으로부터 이 순서대로 포함한다. 제 1 층은 양극과 접한다. 제 1 층은 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물을 포함한다. 제 2 층은 제 3 유기 화합물을 포함한다. 제 3 층은 제 4 유기 화합물을 포함한다. 발광층은 제 5 유기 화합물 및 제 6 유기 화합물을 포함한다. 제 4 층은 제 7 유기 화합물을 포함한다. 제 1 유기 화합물은 제 2 유기 화합물에 대하여 전자 수용성을 나타낸다. 제 5 유기 화합물은 발광 중심 물질이다. 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위는 -5.7eV 이상 -5.2eV 이하이다. 제 3 유기 화합물의 HOMO 준위는 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위와 동등하거나, 또는 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위보다 깊다. 제 2 유기 화합물과 제 3 유기 화합물의 HOMO 준위의 차이는 0.2eV 이하이다. 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때의 제 7 유기 화합물의 전자 이동도는 1×10-7cm2/Vs 이상 5×10-5cm2/Vs 이하이다. 일정한 전류를 상기 발광 디바이스에 공급할 때 얻어지는 발광의 휘도의 변화를 나타내는 열화 곡선은 극댓값을 가진다.
본 발명의 다른 형태는, 열화 곡선이 100%를 넘는 부분을 가지는, 상기 구조를 가진 발광 디바이스이다.
본 발명의 다른 형태는 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이의 EL층을 포함하는 발광 디바이스이다. EL층은 제 1 층, 제 2 층, 제 3 층, 발광층, 및 제 4 층을 양극 측으로부터 이 순서대로 포함한다. 제 1 층은 양극과 접한다. 제 1 층은 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물을 포함한다. 제 2 층은 제 3 유기 화합물을 포함한다. 제 3 층은 제 4 유기 화합물을 포함한다. 발광층은 제 5 유기 화합물 및 제 6 유기 화합물을 포함한다. 제 4 층은 제 7 유기 화합물을 포함한다. 제 1 유기 화합물은 제 2 유기 화합물에 대하여 전자 수용성을 나타낸다. 제 5 유기 화합물은 발광 중심 물질이다. 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위는 -5.7eV 이상 -5.2eV 이하이다. 제 3 유기 화합물의 HOMO 준위는 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위와 동등하거나, 또는 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위보다 깊다. 제 2 유기 화합물과 제 3 유기 화합물의 HOMO 준위의 차이는 0.2eV 이하이다. 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때의 제 7 유기 화합물의 전자 이동도는 1×10-7cm2/Vs 이상 5×10-5cm2/Vs 이하이다.
본 발명의 다른 형태는 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이의 EL층을 포함하는 발광 디바이스이다. EL층은 제 1 층, 제 2 층, 제 3 층, 발광층, 및 제 4 층을 양극 측으로부터 이 순서대로 포함한다. 제 1 층은 양극과 접한다. 제 1 층은 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물을 포함한다. 제 2 층은 제 3 유기 화합물을 포함한다. 제 3 층은 제 4 유기 화합물을 포함한다. 발광층은 제 5 유기 화합물 및 제 6 유기 화합물을 포함한다. 제 4 층은 제 7 유기 화합물을 포함한다. 제 1 유기 화합물은 제 2 유기 화합물에 대하여 전자 수용성을 나타낸다. 제 5 유기 화합물은 발광 중심 물질이다. 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위는 -5.7eV 이상 -5.2eV 이하이다. 제 3 유기 화합물의 HOMO 준위는 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위와 동등하거나, 또는 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위보다 깊다. 제 2 유기 화합물과 제 3 유기 화합물의 HOMO 준위의 차이는 0.2eV 이하이다. 제 6 유기 화합물의 LUMO 준위는 제 7 유기 화합물의 LUMO 준위보다 얕다. 제 6 유기 화합물과 제 7 유기 화합물의 LUMO 준위의 차이는 0.1eV 이상 0.3eV 이하이다.
본 발명의 다른 형태는 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이의 EL층을 포함하는 발광 디바이스이다. EL층은 제 1 층, 제 2 층, 제 3 층, 발광층, 및 제 4 층을 양극 측으로부터 이 순서대로 포함한다. 제 1 층은 양극과 접한다. 제 1 층은 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물을 포함한다. 제 2 층은 제 3 유기 화합물을 포함한다. 제 3 층은 제 4 유기 화합물을 포함한다. 발광층은 제 5 유기 화합물 및 제 6 유기 화합물을 포함한다. 제 4 층은 제 7 유기 화합물을 포함한다. 제 1 유기 화합물은 제 2 유기 화합물에 대하여 전자 수용성을 나타낸다. 제 5 유기 화합물은 발광 중심 물질이다. 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위는 -5.7eV 이상 -5.2eV 이하이다. 제 3 유기 화합물의 HOMO 준위는 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위와 동등하거나, 또는 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위보다 깊다. 제 2 유기 화합물과 제 3 유기 화합물의 HOMO 준위의 차이는 0.2eV 이하이다. 제 7 유기 화합물은 π전자 부족형 헤테로 방향족 화합물이다.
본 발명의 다른 형태는 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이의 EL층을 포함하는 발광 디바이스이다. EL층은 제 1 층, 제 2 층, 제 3 층, 발광층, 및 제 4 층을 양극 측으로부터 이 순서대로 포함한다. 제 1 층은 양극과 접한다. 제 1 층은 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물을 포함한다. 제 2 층은 제 3 유기 화합물을 포함한다. 제 3 층은 제 4 유기 화합물을 포함한다. 발광층은 제 5 유기 화합물 및 제 6 유기 화합물을 포함한다. 제 4 층은 제 7 유기 화합물을 포함한다. 제 1 유기 화합물은 제 2 유기 화합물에 대하여 전자 수용성을 나타낸다. 제 2 유기 화합물은 제 1 정공 수송성 골격을 가진다. 제 3 유기 화합물은 제 2 정공 수송성 골격을 가진다. 제 4 유기 화합물은 제 3 정공 수송성 골격을 가진다. 제 5 유기 화합물은 발광 중심 물질이다. 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위는 -5.7eV 이상 -5.2eV 이하이다. 제 1 정공 수송성 골격, 제 2 정공 수송성 골격, 및 제 3 정공 수송성 골격은 각각 독립적으로 카바졸 골격, 다이벤조퓨란 골격, 다이벤조싸이오펜 골격, 및 안트라센 골격 중 어느 하나이다. 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때의 제 7 유기 화합물의 전자 이동도는 1×10-7cm2/Vs 이상 5×10-5cm2/Vs 이하이다.
본 발명의 다른 형태는 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이의 EL층을 포함하는 발광 디바이스이다. EL층은 제 1 층, 제 2 층, 제 3 층, 발광층, 및 제 4 층을 양극 측으로부터 이 순서대로 포함한다. 제 1 층은 양극과 접한다. 제 1 층은 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물을 포함한다. 제 2 층은 제 3 유기 화합물을 포함한다. 제 3 층은 제 4 유기 화합물을 포함한다. 발광층은 제 5 유기 화합물 및 제 6 유기 화합물을 포함한다. 제 4 층은 제 7 유기 화합물을 포함한다. 제 1 유기 화합물은 제 2 유기 화합물에 대하여 전자 수용성을 나타낸다. 제 2 유기 화합물은 제 1 정공 수송성 골격을 가진다. 제 3 유기 화합물은 제 2 정공 수송성 골격을 가진다. 제 4 유기 화합물은 제 3 정공 수송성 골격을 가진다. 제 5 유기 화합물은 발광 중심 물질이다. 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위는 -5.7eV 이상 -5.2eV 이하이다. 제 1 정공 수송성 골격, 제 2 정공 수송성 골격, 및 제 3 정공 수송성 골격은 각각 독립적으로 카바졸 골격, 다이벤조퓨란 골격, 다이벤조싸이오펜 골격, 및 안트라센 골격 중 어느 하나이다. 제 6 유기 화합물의 LUMO 준위는 제 7 유기 화합물의 LUMO 준위보다 얕다. 제 6 유기 화합물과 제 7 유기 화합물의 LUMO 준위의 차이는 0.1eV 이상 0.3eV 이하이다.
본 발명의 다른 형태는 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이의 EL층을 포함하는 발광 디바이스이다. EL층은 제 1 층, 제 2 층, 제 3 층, 발광층, 및 제 4 층을 양극 측으로부터 이 순서대로 포함한다. 제 1 층은 양극과 접한다. 제 1 층은 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물을 포함한다. 제 2 층은 제 3 유기 화합물을 포함한다. 제 3 층은 제 4 유기 화합물을 포함한다. 발광층은 제 5 유기 화합물 및 제 6 유기 화합물을 포함한다. 제 4 층은 제 7 유기 화합물을 포함한다. 제 1 유기 화합물은 제 2 유기 화합물에 대하여 전자 수용성을 나타낸다. 제 2 유기 화합물은 제 1 정공 수송성 골격을 가진다. 제 3 유기 화합물은 제 2 정공 수송성 골격을 가진다. 제 4 유기 화합물은 제 3 정공 수송성 골격을 가진다. 제 5 유기 화합물은 발광 중심 물질이다. 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위는 -5.7eV 이상 -5.2eV 이하이다. 제 1 정공 수송성 골격, 제 2 정공 수송성 골격, 및 제 3 정공 수송성 골격은 각각 독립적으로 카바졸 골격, 다이벤조퓨란 골격, 다이벤조싸이오펜 골격, 및 안트라센 골격 중 어느 하나이다. 제 7 유기 화합물은 π전자 부족형 헤테로 방향족 화합물이다.
본 발명의 다른 형태는, π전자 부족형 헤테로 방향족 화합물이 퀴녹살린 골격, 벤즈이미다졸 골격, 및 트라이아진 골격 중 어느 것을 가지는, 상기 구조를 가진 발광 디바이스이다.
본 발명의 다른 형태는, 제 6 유기 화합물이 탄화수소로 구성되고, 제 6 유기 화합물의 HOMO 준위가 제 4 유기 화합물의 HOMO 준위보다 깊고, 제 4 유기 화합물과 제 6 유기 화합물의 HOMO 준위의 차이가 0.2eV 이상 0.4eV 이하인, 상기 구조를 가지는 발광 디바이스이다.
본 발명의 다른 형태는, 제 6 유기 화합물이 안트라센 골격 및 헤테로 고리 골격을 가지고, 제 4 유기 화합물과 제 6 유기 화합물의 HOMO 준위의 차이가 0.2eV 미만인, 상기 구조를 가지는 발광 디바이스이다.
본 발명의 다른 형태는, 제 6 유기 화합물이 안트라센 골격 및 헤테로 고리 골격을 가지고, 제 4 유기 화합물에서 2개의 카바졸 고리가 나프탈렌 고리와 결합되는, 상기 구조를 가지는 발광 디바이스이다.
본 발명의 다른 형태는, 제 6 유기 화합물이 안트라센 골격 및 헤테로 고리 골격을 가지고, 제 4 유기 화합물이 3,3'-(나프탈렌-1,4-다이일)비스(9-페닐-9H-카바졸)인, 상기 구조를 가지는 발광 디바이스이다.
본 발명의 다른 형태는, 제 6 유기 화합물이 안트라센 골격 및 헤테로 고리 골격을 가지고, 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위가 -5.4eV 이상 -5.7eV 이하이고, 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때, 제 7 유기 화합물의 전자 이동도가 제 6 유기 화합물의 전자 이동도보다 낮은, 상기 구조를 가지는 발광 디바이스이다.
본 발명의 다른 형태는, 제 3 유기 화합물과 제 4 유기 화합물의 HOMO 준위의 차이가 0.2eV 이하인, 상기 구조를 가지는 발광 디바이스이다.
본 발명의 다른 형태는, 제 4 유기 화합물의 HOMO 준위가 제 3 유기 화합물의 HOMO 준위보다 깊은, 상기 구조를 가지는 발광 디바이스이다.
본 발명의 다른 형태는, 제 2 유기 화합물이 다이벤조퓨란 골격을 가지는, 상기 구조를 가진 발광 디바이스이다.
본 발명의 다른 형태는, 제 7 유기 화합물이 퀴녹살린 골격을 가지는, 상기 구조를 가진 발광 디바이스이다.
본 발명의 다른 형태는, 제 2 유기 화합물과 제 3 유기 화합물은 같은 물질인, 상기 구조를 가지는 발광 디바이스이다.
본 발명의 다른 형태는, 제 5 유기 화합물이 청색 형광 재료인, 상기 구조를 가지는 발광 디바이스이다.
본 발명의 다른 형태는 상기 구조에서 센서, 조작 버튼, 스피커, 또는 마이크로폰을 포함하는 전자 기기이다.
본 발명의 다른 형태는 상기 구조에서 트랜지스터 또는 기판을 포함하는 발광 장치이다.
본 발명의 다른 형태는 상기 구조에서 하우징을 포함하는 조명 장치이다.
또한 본 명세서에서의 발광 장치는 발광 디바이스를 사용한 화상 표시 디바이스를 그 범주에 포함한다. 발광 장치는, 발광 디바이스에 이방성 도전막 또는 TCP(tape carrier package) 등의 커넥터가 제공된 모듈, TCP의 끝에 프린트 배선판이 제공된 모듈, 및 발광 디바이스에 COG(chip on glass) 방식에 의하여 집적 회로(IC)가 직접 실장된 모듈에 포함되어도 좋다. 발광 장치는 조명 장치 등에 포함되어도 좋다.
본 발명의 일 형태는 신규 발광 디바이스를 제공할 수 있다. 본 발명의 다른 형태는 수명이 긴 발광 디바이스를 제공할 수 있다. 본 발명의 다른 형태는 발광 효율이 높은 발광 디바이스를 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 형태는 신뢰성이 높은 발광 장치, 전자 기기, 및 표시 장치 각각을 제공할 수 있다. 본 발명의 다른 형태는 소비전력이 낮은 발광 장치, 전자 기기, 및 표시 장치 각각을 제공할 수 있다.
또한 이들 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하지 않는다. 본 발명의 일 형태는 상술한 효과 모두를 반드시 달성할 필요는 없다. 다른 효과는 명세서, 도면, 및 청구항 등의 기재로부터 명백해질 것이고 추출될 수 있다.
첨부 도면에 있어서;
도 1의 (A) 내지 (C)는 발광 디바이스의 개략도이다.
도 2의 (A) 및 (B)는 액티브 매트릭스 발광 장치의 개념도이다.
도 3의 (A) 및 (B)는 액티브 매트릭스 발광 장치의 개념도이다.
도 4는 액티브 매트릭스 발광 장치의 개념도이다.
도 5의 (A) 및 (B)는 패시브 매트릭스 발광 장치의 개념도이다.
도 6의 (A) 및 (B)는 조명 장치를 도시한 것이다.
도 7의 (A), (B1), (B2), 및 (C)는 전자 기기를 도시한 것이다.
도 8의 (A) 내지 (C)는 전자 기기를 도시한 것이다.
도 9는 조명 장치를 도시한 것이다.
도 10은 조명 장치를 도시한 것이다.
도 11은 차재용 표시 장치 및 조명 장치를 도시한 것이다.
도 12의 (A) 및 (B)는 전자 기기를 도시한 것이다.
도 13의 (A) 내지 (C)는 전자 기기를 도시한 것이다.
도 14는 발광 디바이스 1 내지 발광 디바이스 3, 그리고 비교 발광 디바이스 1 및 비교 발광 디바이스 2의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 것이다.
도 15는 발광 디바이스 1 내지 발광 디바이스 3, 그리고 비교 발광 디바이스 1 및 비교 발광 디바이스 2의 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다.
도 16은 발광 디바이스 1 내지 발광 디바이스 3, 그리고 비교 발광 디바이스 1 및 비교 발광 디바이스 2의 휘도-전압 특성을 나타낸 것이다.
도 17은 발광 디바이스 1 내지 발광 디바이스 3, 그리고 비교 발광 디바이스 1 및 비교 발광 디바이스 2의 전류-전압 특성을 나타낸 것이다.
도 18은 발광 디바이스 1 내지 발광 디바이스 3, 그리고 비교 발광 디바이스 1 및 비교 발광 디바이스 2의 외부 양자 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다.
도 19는 발광 디바이스 1 내지 발광 디바이스 3, 그리고 비교 발광 디바이스 1 및 비교 발광 디바이스 2의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 20은 발광 디바이스 1 내지 발광 디바이스 3, 그리고 비교 발광 디바이스 1 및 비교 발광 디바이스 2의 정규화된 휘도의 시간 의존성을 나타낸 것이다,
도 21은 발광 디바이스 4 내지 발광 디바이스 6, 그리고 비교 발광 디바이스 3의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 것이다.
도 22는 발광 디바이스 4 내지 발광 디바이스 6, 그리고 비교 발광 디바이스 3의 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다.
도 23은 발광 디바이스 4 내지 발광 디바이스 6, 그리고 비교 발광 디바이스 3의 휘도-전압 특성을 나타낸 것이다.
도 24는 발광 디바이스 4 내지 발광 디바이스 6, 그리고 비교 발광 디바이스 3의 전류-전압 특성을 나타낸 것이다.
도 25는 발광 디바이스 4 내지 발광 디바이스 6, 그리고 비교 발광 디바이스 3의 외부 양자 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다.
도 26은 발광 디바이스 4 내지 발광 디바이스 6, 그리고 비교 발광 디바이스 3의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 27은 발광 디바이스 4 내지 발광 디바이스 6, 그리고 비교 발광 디바이스 3의 정규화된 휘도의 시간 의존성을 나타낸 것이다.
도 28은 발광 디바이스 7 및 발광 디바이스 8의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 것이다.
도 29는 발광 디바이스 7 및 발광 디바이스 8의 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다.
도 30은 발광 디바이스 7 및 발광 디바이스 8의 휘도-전압 특성을 나타낸 것이다.
도 31은 발광 디바이스 7 및 발광 디바이스 8의 전류-전압 특성을 나타낸 것이다.
도 32는 발광 디바이스 7 및 발광 디바이스 8의 외부 양자 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다.
도 33은 발광 디바이스 7 및 발광 디바이스 8의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 34는 발광 디바이스 7 및 발광 디바이스 8의 정규화된 휘도의 시간 의존성을 나타낸 것이다.
도 35는 발광 디바이스 9의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 것이다.
도 36은 발광 디바이스 9의 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다.
도 37은 발광 디바이스 9의 휘도-전압 특성을 나타낸 것이다.
도 38은 발광 디바이스 9의 전류-전압 특성을 나타낸 것이다.
도 39는 발광 디바이스 9의 외부 양자 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다.
도 40은 발광 디바이스 9의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 41은 발광 디바이스 9의 정규화된 휘도의 시간 의존성을 나타낸 것이다.
도 42는 전자 온리(electron-only) 소자의 구조를 도시한 것이다.
도 43은 전자 온리 소자의 전류 밀도-전압 특성을 나타낸 것이다.
도 44는 DC 전압이 7.0V이고 ZADN 대 Liq가 1:1일 때의 산출된 정전 용량 C의 주파수 특성을 나타낸 것이다.
도 45는 DC 전압이 7.0V이고 ZADN 대 Liq가 1:1일 때의 -ΔB의 주파수 특성을 나타낸 것이다.
도 46은 유기 화합물의 전자 이동도의 전계 강도 의존성을 나타낸 것이다.
도 47은 발광 디바이스 10의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 것이다.
도 48은 발광 디바이스 10의 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다.
도 49는 발광 디바이스 10의 휘도-전압 특성을 나타낸 것이다.
도 50은 발광 디바이스 10의 전류-전압 특성을 나타낸 것이다.
도 51은 발광 디바이스 10의 외부 양자 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다.
도 52는 발광 디바이스 10의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 53은 발광 디바이스 10의 정규화된 휘도의 시간 의존성을 나타낸 것이다.
도 54는 발광 디바이스 11의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 것이다.
도 55는 발광 디바이스 11의 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다.
도 56은 발광 디바이스 11의 휘도-전압 특성을 나타낸 것이다.
도 57은 발광 디바이스 11의 전류-전압 특성을 나타낸 것이다.
도 58은 발광 디바이스 11의 외부 양자 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다.
도 59는 발광 디바이스 11의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 60은 발광 디바이스 11의 정규화된 휘도의 시간 의존성을 나타낸 것이다.
도 61은 발광 디바이스 12의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 것이다.
도 62는 발광 디바이스 12의 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다.
도 63은 발광 디바이스 12의 휘도-전압 특성을 나타낸 것이다.
도 64는 발광 디바이스 12의 전류-전압 특성을 나타낸 것이다.
도 65는 발광 디바이스 12의 외부 양자 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다.
도 66은 발광 디바이스 12의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 67은 발광 디바이스 12의 정규화된 휘도의 시간 의존성을 나타낸 것이다.
도 68은 발광 디바이스 13 내지 발광 디바이스 20의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 것이다.
도 69는 발광 디바이스 13 내지 발광 디바이스 20의 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다.
도 70은 발광 디바이스 13 내지 발광 디바이스 20의 휘도-전압 특성을 나타낸 것이다.
도 71은 발광 디바이스 13 내지 발광 디바이스 20의 전류-전압 특성을 나타낸 것이다.
도 72는 발광 디바이스 13 내지 발광 디바이스 20의 외부 양자 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다.
도 73은 발광 디바이스 13 내지 발광 디바이스 20의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 74는 발광 디바이스 13 내지 발광 디바이스 20의 정규화된 휘도의 시간 의존성을 나타낸 것이다.
도 1의 (A) 내지 (C)는 발광 디바이스의 개략도이다.
도 2의 (A) 및 (B)는 액티브 매트릭스 발광 장치의 개념도이다.
도 3의 (A) 및 (B)는 액티브 매트릭스 발광 장치의 개념도이다.
도 4는 액티브 매트릭스 발광 장치의 개념도이다.
도 5의 (A) 및 (B)는 패시브 매트릭스 발광 장치의 개념도이다.
도 6의 (A) 및 (B)는 조명 장치를 도시한 것이다.
도 7의 (A), (B1), (B2), 및 (C)는 전자 기기를 도시한 것이다.
도 8의 (A) 내지 (C)는 전자 기기를 도시한 것이다.
도 9는 조명 장치를 도시한 것이다.
도 10은 조명 장치를 도시한 것이다.
도 11은 차재용 표시 장치 및 조명 장치를 도시한 것이다.
도 12의 (A) 및 (B)는 전자 기기를 도시한 것이다.
도 13의 (A) 내지 (C)는 전자 기기를 도시한 것이다.
도 14는 발광 디바이스 1 내지 발광 디바이스 3, 그리고 비교 발광 디바이스 1 및 비교 발광 디바이스 2의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 것이다.
도 15는 발광 디바이스 1 내지 발광 디바이스 3, 그리고 비교 발광 디바이스 1 및 비교 발광 디바이스 2의 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다.
도 16은 발광 디바이스 1 내지 발광 디바이스 3, 그리고 비교 발광 디바이스 1 및 비교 발광 디바이스 2의 휘도-전압 특성을 나타낸 것이다.
도 17은 발광 디바이스 1 내지 발광 디바이스 3, 그리고 비교 발광 디바이스 1 및 비교 발광 디바이스 2의 전류-전압 특성을 나타낸 것이다.
도 18은 발광 디바이스 1 내지 발광 디바이스 3, 그리고 비교 발광 디바이스 1 및 비교 발광 디바이스 2의 외부 양자 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다.
도 19는 발광 디바이스 1 내지 발광 디바이스 3, 그리고 비교 발광 디바이스 1 및 비교 발광 디바이스 2의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 20은 발광 디바이스 1 내지 발광 디바이스 3, 그리고 비교 발광 디바이스 1 및 비교 발광 디바이스 2의 정규화된 휘도의 시간 의존성을 나타낸 것이다,
도 21은 발광 디바이스 4 내지 발광 디바이스 6, 그리고 비교 발광 디바이스 3의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 것이다.
도 22는 발광 디바이스 4 내지 발광 디바이스 6, 그리고 비교 발광 디바이스 3의 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다.
도 23은 발광 디바이스 4 내지 발광 디바이스 6, 그리고 비교 발광 디바이스 3의 휘도-전압 특성을 나타낸 것이다.
도 24는 발광 디바이스 4 내지 발광 디바이스 6, 그리고 비교 발광 디바이스 3의 전류-전압 특성을 나타낸 것이다.
도 25는 발광 디바이스 4 내지 발광 디바이스 6, 그리고 비교 발광 디바이스 3의 외부 양자 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다.
도 26은 발광 디바이스 4 내지 발광 디바이스 6, 그리고 비교 발광 디바이스 3의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 27은 발광 디바이스 4 내지 발광 디바이스 6, 그리고 비교 발광 디바이스 3의 정규화된 휘도의 시간 의존성을 나타낸 것이다.
도 28은 발광 디바이스 7 및 발광 디바이스 8의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 것이다.
도 29는 발광 디바이스 7 및 발광 디바이스 8의 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다.
도 30은 발광 디바이스 7 및 발광 디바이스 8의 휘도-전압 특성을 나타낸 것이다.
도 31은 발광 디바이스 7 및 발광 디바이스 8의 전류-전압 특성을 나타낸 것이다.
도 32는 발광 디바이스 7 및 발광 디바이스 8의 외부 양자 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다.
도 33은 발광 디바이스 7 및 발광 디바이스 8의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 34는 발광 디바이스 7 및 발광 디바이스 8의 정규화된 휘도의 시간 의존성을 나타낸 것이다.
도 35는 발광 디바이스 9의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 것이다.
도 36은 발광 디바이스 9의 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다.
도 37은 발광 디바이스 9의 휘도-전압 특성을 나타낸 것이다.
도 38은 발광 디바이스 9의 전류-전압 특성을 나타낸 것이다.
도 39는 발광 디바이스 9의 외부 양자 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다.
도 40은 발광 디바이스 9의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 41은 발광 디바이스 9의 정규화된 휘도의 시간 의존성을 나타낸 것이다.
도 42는 전자 온리(electron-only) 소자의 구조를 도시한 것이다.
도 43은 전자 온리 소자의 전류 밀도-전압 특성을 나타낸 것이다.
도 44는 DC 전압이 7.0V이고 ZADN 대 Liq가 1:1일 때의 산출된 정전 용량 C의 주파수 특성을 나타낸 것이다.
도 45는 DC 전압이 7.0V이고 ZADN 대 Liq가 1:1일 때의 -ΔB의 주파수 특성을 나타낸 것이다.
도 46은 유기 화합물의 전자 이동도의 전계 강도 의존성을 나타낸 것이다.
도 47은 발광 디바이스 10의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 것이다.
도 48은 발광 디바이스 10의 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다.
도 49는 발광 디바이스 10의 휘도-전압 특성을 나타낸 것이다.
도 50은 발광 디바이스 10의 전류-전압 특성을 나타낸 것이다.
도 51은 발광 디바이스 10의 외부 양자 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다.
도 52는 발광 디바이스 10의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 53은 발광 디바이스 10의 정규화된 휘도의 시간 의존성을 나타낸 것이다.
도 54는 발광 디바이스 11의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 것이다.
도 55는 발광 디바이스 11의 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다.
도 56은 발광 디바이스 11의 휘도-전압 특성을 나타낸 것이다.
도 57은 발광 디바이스 11의 전류-전압 특성을 나타낸 것이다.
도 58은 발광 디바이스 11의 외부 양자 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다.
도 59는 발광 디바이스 11의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 60은 발광 디바이스 11의 정규화된 휘도의 시간 의존성을 나타낸 것이다.
도 61은 발광 디바이스 12의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 것이다.
도 62는 발광 디바이스 12의 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다.
도 63은 발광 디바이스 12의 휘도-전압 특성을 나타낸 것이다.
도 64는 발광 디바이스 12의 전류-전압 특성을 나타낸 것이다.
도 65는 발광 디바이스 12의 외부 양자 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다.
도 66은 발광 디바이스 12의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 67은 발광 디바이스 12의 정규화된 휘도의 시간 의존성을 나타낸 것이다.
도 68은 발광 디바이스 13 내지 발광 디바이스 20의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 것이다.
도 69는 발광 디바이스 13 내지 발광 디바이스 20의 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다.
도 70은 발광 디바이스 13 내지 발광 디바이스 20의 휘도-전압 특성을 나타낸 것이다.
도 71은 발광 디바이스 13 내지 발광 디바이스 20의 전류-전압 특성을 나타낸 것이다.
도 72는 발광 디바이스 13 내지 발광 디바이스 20의 외부 양자 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다.
도 73은 발광 디바이스 13 내지 발광 디바이스 20의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 74는 발광 디바이스 13 내지 발광 디바이스 20의 정규화된 휘도의 시간 의존성을 나타낸 것이다.
이하에서 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 자세히 설명한다. 또한 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 범위에서 벗어나지 않고 형태 및 자세한 사항을 다양하게 변경할 수 있다는 것은 통상의 기술자에 의하여 쉽게 이해된다. 그러므로, 본 발명은 이하의 실시형태의 설명에 한정하여 해석되지 말아야 한다.
(실시형태 1)
도 1의 (A)는 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스를 도시한 것이다. 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스는 양극(101), 음극(102), 및 EL층(103)을 포함한다. EL층(103)은 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 발광층(113), 및 전자 수송층(114)을 포함한다.
도 1의 (A)는 EL층(103)에 전자 주입층(115)을 추가적으로 도시한 것이지만, 발광 디바이스의 구조는 이에 한정되지 않는다. 상술한 구성 요소를 포함하기만 하면 다른 기능을 가지는 층을 포함하여도 좋다.
정공 주입층(111)은 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물을 포함한다. 제 1 유기 화합물은 제 2 유기 화합물에 대하여 전자 수용성을 나타낸다. 제 2 유기 화합물은 -5.7eV 이상 -5.2eV 이하의 비교적 깊은 HOMO 준위를 가진다. 비교적 깊은 HOMO 준위를 가지는 제 2 유기 화합물은, 정공 수송층(112)에 대한 정공의 주입을 용이하게 한다.
제 1 유기 화합물로서, 예를 들어 전자 흡인기(특히, 사이아노기, 또는 플루오로기 등의 할로젠기)를 가지는 유기 화합물을 사용할 수 있다. 이러한 유기 화합물에서, 제 2 유기 화합물에 대하여 전자 수용성을 나타내는 물질이 적절히 선택된다. 이러한 유기 화합물의 예에는, 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), 및 2-(7-다이사이아노메틸렌-1,3,4,5,6,8,9,10-옥타플루오로-7H-피렌-2-일리덴)말로노나이트릴이 포함된다. HAT-CN과 같이 헤테로 원자를 복수로 가지는 축합 방향족 고리에 전자 흡인기가 결합된 화합물이 열적으로 안정되어 있기 때문에 바람직하다. 전자 흡인기(특히 사이아노기, 또는 플루오로기 등의 할로젠기)를 가지는 [3]라디알렌 유도체는 전자 수용성이 매우 높기 때문에 바람직하다. 구체적인 예에는 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], 및 α,α',α''-1,2,3-사이클로프로페인트라이일리덴트리스[2,3,4,5,6-펜타플루오로벤젠아세토나이트릴]가 포함된다.
제 2 유기 화합물은, 정공 수송성을 가지며, 카바졸 골격, 다이벤조퓨란 골격, 다이벤조싸이오펜 골격, 및 안트라센 골격 중 어느 것을 가지는 유기 화합물인 것이 바람직하다. 특히, 다이벤조퓨란 고리 또는 다이벤조싸이오펜 고리를 포함하는 치환기를 가지는 방향족 아민, 나프탈렌 고리를 포함하는 방향족 모노아민, 또는 9-플루오렌일기가 아릴렌기를 통하여 아민의 질소와 결합되는 방향족 모노아민을 사용하여도 좋다. 또한 N,N-비스(4-바이페닐)아미노기를 가지는 제 2 유기 화합물은 수명이 긴 발광 디바이스를 제작할 수 있기 때문에 바람직하다. 제 2 유기 화합물의 구체적인 예에는, N-(4-바이페닐)-6,N-다이페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-아민(약칭: BnfABP), N,N-비스(4-바이페닐)-6-비스[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]-9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-2-아민(약칭: PCBASF), 및 N-(1,1'-바이페닐-4-일)-9,9-다이메틸-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBBiF)이 포함된다.
정공 수송층(112)은 제 1 정공 수송층(112-1) 및 제 2 정공 수송층(112-2)을 포함한다. 제 1 정공 수송층(112-1)은 제 2 정공 수송층(112-2)보다 양극(101) 측에 가깝다. 또한 제 2 정공 수송층(112-2)은 전자 차단층으로서 기능하는 경우도 있다.
제 1 정공 수송층(112-1) 및 제 2 정공 수송층(112-2)은 각각 제 3 유기 화합물 및 제 4 유기 화합물을 포함한다.
제 3 유기 화합물 및 제 4 유기 화합물은 정공 수송성을 가지는 유기 화합물인 것이 바람직하다. 제 3 유기 화합물 및 제 4 유기 화합물로서, 제 2 유기 화합물로서 사용할 수 있는 유기 화합물을 마찬가지로 사용할 수 있다.
제 2 유기 화합물 및 제 3 유기 화합물의 재료는, 제 3 유기 화합물의 HOMO 준위가 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위보다 깊고 이 HOMO 준위의 차이가 0.2eV 이하가 되도록 선택되는 것이 바람직하다. 또한 제 2 유기 화합물과 제 3 유기 화합물은 같은 물질인 것이 더 바람직하다. 또한 제 4 유기 화합물의 HOMO 준위는 제 3 유기 화합물의 HOMO 준위보다 깊은 것이 바람직하다. 제 3 유기 화합물 및 제 4 유기 화합물의 재료는 HOMO 준위의 차이가 0.2eV 이하가 되도록 선택되는 것이 바람직하다. 제 2 유기 화합물 내지 제 4 유기 화합물의 HOMO 준위의 상술한 관계에 의하여, 정공은 각 층에 원활하게 주입되어 구동 전압의 상승 및 발광층에서의 정공의 부족이 방지된다.
또한 제 2 유기 화합물 내지 제 4 유기 화합물은 각각 정공 수송성 골격을 가지는 것이 바람직하다. 상기 유기 화합물의 HOMO 준위가 지나치게 얕아지지 않는 카바졸 골격, 다이벤조퓨란 골격, 다이벤조싸이오펜 골격, 및 안트라센 골격은 정공 수송성 골격으로서 사용하는 것이 바람직하다. 또한 인접된 층의 재료(예를 들어 제 2 유기 화합물 및 제 3 유기 화합물, 또는 제 3 유기 화합물 및 제 4 유기 화합물)가 같은 정공 수송성 골격을 가지면, 정공을 원활하게 주입할 수 있기 때문에 바람직하다. 특히 다이벤조퓨란 골격을 정공 수송성 골격으로서 사용하는 것이 바람직하다.
또한 인접된 층에 포함되는 재료(예를 들어 제 2 유기 화합물 및 제 3 유기 화합물, 또는 제 3 유기 화합물 및 제 4 유기 화합물)가 같으면, 정공을 원활하게 주입할 수 있기 때문에 바람직하다. 특히 제 2 유기 화합물 및 제 3 유기 화합물은 재료가 같은 것이 바람직하다.
발광층(113)은 제 5 유기 화합물 및 제 6 유기 화합물을 포함한다. 제 5 유기 화합물은 발광 중심 물질이고, 제 6 유기 화합물은 제 5 유기 화합물을 분산시키기 위한 호스트 재료이다.
발광 중심 물질로서는, 형광 물질, 인광 물질, 열활성화 지연 형광(TADF)을 나타내는 물질, 또는 다른 발광 재료를 사용하여도 좋다. 또한 발광층(113)은 단층이어도 좋고, 또는 상이한 발광 재료를 포함하는 복수의 층을 포함하여도 좋다. 또한 본 발명의 일 형태는, 발광층(113)이 형광, 구체적으로는 청색 형광을 방출하는 경우에 사용되는 것이 더 바람직하다.
발광층(113)에서 형광 물질로서 사용할 수 있는 재료의 예는 다음과 같다. 이들 외의 형광 물질을 사용할 수도 있다.
형광 물질의 예에는, 5,6-비스[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-2,2'-바이피리딘(약칭: PAP2BPy), 5,6-비스[4'-(10-페닐-9-안트릴)바이페닐-4-일]-2,2'-바이피리딘(약칭: PAPP2BPy), N,N'-다이페닐-N,N'-비스[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6FLPAPrn), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6mMemFLPAPrn), N,N'-비스[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N,N'-다이페닐스틸벤-4,4'-다이아민(약칭: YGA2S), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(10-페닐-9-안트릴)트라이페닐아민(약칭: YGAPA), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(9,10-다이페닐-2-안트릴)트라이페닐아민(약칭: 2YGAPPA), N,9-다이페닐-N-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCAPA), 페릴렌, 2,5,8,11-테트라(tert-뷰틸)페릴렌(약칭: TBP), 4-(10-페닐-9-안트릴)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBAPA), N,N''-(2-tert-뷰틸안트라센-9,10-다이일다이-4,1-페닐렌)비스[N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민](약칭: DPABPA), N,9-다이페닐-N-[4-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCAPPA), N-[4-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPAPPA), N,N,N',N',N'',N'',N''',N'''-옥타페닐다이벤조[g,p]크리센-2,7,10,15-테트라아민(약칭: DBC1), 쿠마린30, N-(9,10-다이페닐-2-안트릴)-N,9-다이페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCAPA), N-[9,10-비스(1,1'-바이페닐-2-일)-2-안트릴]-N,9-다이페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCABPhA), N-(9,10-다이페닐-2-안트릴)-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPAPA), N-[9,10-비스(1,1'-바이페닐-2-일)-2-안트릴]-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPABPhA), 9,10-비스(1,1'-바이페닐-2-일)-N-[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N-페닐안트라센-2-아민(약칭: 2YGABPhA), N,N,9-트라이페닐안트라센-9-아민(약칭: DPhAPhA), 쿠마린545T, N,N'-다이페닐퀴나크리돈(약칭: DPQd), 루브렌, 5,12-비스(1,1'-바이페닐-4-일)-6,11-다이페닐테트라센(약칭: BPT), 2-(2-{2-[4-(다이메틸아미노)페닐]에텐일}-6-메틸-4H-피란-4-일리덴)프로페인다이나이트릴(약칭: DCM1), 2-{2-메틸-6-[2-(2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCM2), N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)테트라센-5,11-다이아민(약칭: p-mPhTD), 7,14-다이페닐-N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)아세나프토[1,2-a]플루오란텐-3,10-다이아민(약칭: p-mPhAFD), 2-{2-아이소프로필-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCJTI), 2-{2-tert-뷰틸-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCJTB), 2-(2,6-비스{2-[4-(다이메틸아미노)페닐]에텐일}-4H-피란-4-일리덴)프로페인다이나이트릴(약칭: BisDCM), 2-{2,6-비스[2-(8-메톡시-1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: BisDCJTM), N,N'-(피렌-1,6-다이일)비스[(6,N-다이페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란)-8-아민](약칭: 1,6BnfAPrn-03), 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), 3,10-비스[N-(다이벤조퓨란-3-일)-N-페닐아미노]나프토[2,3-b;6,7-b']비스벤조퓨란(약칭: 3,10FrA2Nbf(IV)-02)이 포함된다. 1,6FLPAPrn, 1,6mMemFLPAPrn, 및 1,6BnfAPrn-03 등의 피렌다이아민 화합물로 대표되는 축합 방향족 다이아민 화합물은 정공 트랩성이 높고, 발광 효율이 높고, 신뢰성이 높기 때문에 특히 바람직하다.
발광층(113)에서 인광 물질을 발광 중심 물질로서 사용하는 경우에 사용할 수 있는 재료의 예는 다음과 같다.
상기 재료의 예에는 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), 및 트리스[4-(3-바이페닐)-5-아이소프로필-3-페닐-4H-1,2,4-트라이아졸레이토]이리듐(III)(약칭: Ir(iPrptz-3b)3) 등의 4H-트라이아졸 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체, 트리스[3-메틸-1-(2-메틸페닐)-5-페닐-1H-1,2,4-트라이아졸레이토]이리듐(III)(약칭: Ir(Mptz1-mp)3) 및 트리스(1-메틸-5-페닐-3-프로필-1H-1,2,4-트라이아졸레이토)이리듐(III)(약칭: Ir(Prptz1-Me)3) 등의 1H-트라이아졸 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체, fac-트리스[(1-2,6-다이아이소프로필페닐)-2-페닐-1H-이미다졸]이리듐(III)(약칭: Ir(iPrpmi)3) 및 트리스[3-(2,6-다이메틸페닐)-7-메틸이미다조[1,2-f]페난트리디네이토]이리듐(III)(약칭: Ir(dmpimpt-Me)3) 등의 이미다졸 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체, 및 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C 2']이리듐(III)테트라키스(1-피라졸릴)보레이트(약칭: FIr6), 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C 2']이리듐(III)피콜리네이트(약칭: FIrpic), 비스{2-[3',5'-비스(트라이플루오로메틸)페닐]피리디네이토-N,C 2'}이리듐(III)피콜리네이트(약칭: Ir(CF3ppy)2(pic)), 및 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C 2']이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: FIr(acac)) 등의 전자 흡인기를 가지는 페닐피리딘 유도체가 배위자인 유기 금속 이리듐 착체가 포함된다. 이들 화합물은 청색의 인광을 방출하며 440nm 내지 520nm에 발광 피크를 가진다.
다른 예에는 트리스(4-메틸-6-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: Ir(mppm)3), 트리스(4-tert-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)), 및 (아세틸아세토네이토)비스(4,6-다이페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: Ir(dppm)2(acac)) 등의 피리미딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체, (아세틸아세토네이토)비스(3,5-다이메틸-2-페닐피라지네이토)이리듐(III)(약칭: Ir(mppr-Me)2(acac)) 및 (아세틸아세토네이토)비스(5-아이소프로필-3-메틸-2-페닐피라지네이토)이리듐(III)(약칭: Ir(mppr-iPr)2(acac)) 등의 피라진 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체, 트리스(2-페닐피리디네이토-N,C 2')이리듐(III)(약칭: Ir(ppy)3), 비스(2-페닐피리디네이토-N,C 2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(ppy)2acac), 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,C 2')이리듐(III)(약칭: Ir(pq)3), 및 비스(2-페닐퀴놀리네이토-N,C 2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(pq)2(acac)) 등의 피리딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체, 및 트리스(아세틸아세토네이토)(모노페난트롤린)터븀(III)(약칭: Tb(acac)3(Phen)) 등의 희토류 금속 착체가 포함된다. 이들은 주로 녹색 인광을 방출하며 500nm 내지 600nm에 발광 피크를 가지는 화합물이다. 또한 피리미딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체는 신뢰성 및 발광 효율이 두드러지게 높기 때문에 특히 바람직하다.
다른 예에는, (다이아이소뷰티릴메타네이토)비스[4,6-비스(3-메틸페닐)피리미디네이토이리듐(III)(약칭: Ir(5mdppm)2(dibm)), 비스[4,6-비스(3-메틸페닐)피리미디네이토(다이피발로일메타네이토)이리듐(III)(약칭: Ir(5mdppm)2(dpm)), 및 비스[4,6-다이(나프탈렌-1-일)피리미디네이토](다이피발로일메타네이토)이리듐(III)(약칭: Ir(d1npm)2(dpm)) 등의 피리미딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 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)), 및 (아세틸아세토네이토)비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)퀴녹살리네이토]이리듐(III)(약칭: Ir(Fdpq)2(acac)) 등의 피라진 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체, 트리스(1-페닐아이소퀴놀리네이토-N,C 2')이리듐(III)(약칭: Ir(piq)3) 및 비스(1-페닐아이소퀴놀리네이토-N,C 2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(piq)2acac) 등의 피리딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체, 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르피린 백금(II)(약칭: PtOEP) 등의 백금 착체, 및 트리스(1,3-다이페닐-1,3-프로페인다이오네이토)(모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: Eu(DBM)3(Phen)) 및 트리스[1-(2-테노일)-3,3,3-트라이플루오로아세토네이토(모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: Eu(TTA)3(Phen)) 등의 희토류 금속 착체가 포함된다. 이들 화합물은 적색의 인광을 방출하며 600nm 내지 700nm에 발광 피크를 가진다. 또한 피라진 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체는 색도가 양호한 적색 발광을 제공할 수 있다.
상기 인광성 화합물 외에, 공지의 인광 재료를 선택하여 사용하여도 좋다.
TADF 재료의 예에는, 풀러렌, 그 유도체, 아크리딘, 그 유도체, 및 에오신 유도체가 포함된다. 또한 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 주석(Sn), 백금(Pt), 인듐(In), 또는 팔라듐(Pd)을 포함하는 포르피린 등의 금속 함유 포르피린을 들 수 있다. 금속 함유 포르피린의 예에는, 이하의 구조식으로 나타내는, 프로토포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(Proto IX)), 메소포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(Meso IX)), 헤마토포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(Hemato IX)), 코프로포르피린 테트라메틸 에스터-플루오린화 주석 착체(SnF2(Copro III-4Me)), 옥타에틸포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(OEP)), 에티오포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(Etio I)), 및 옥타에틸포르피린-염화 백금 착체(PtCl2OEP)가 포함된다.
[화학식 1]
또는 이하의 구조식으로 나타내어지는 2-(바이페닐-4-일)-4,6-비스(12-페닐인돌로[2,3-a]카바졸-11-일)-1,3,5-트라이아진(약칭: PIC-TRZ), 9-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)-9'-페닐-9H,9'H-3,3'-바이카바졸(약칭: PCCzTzn), 2-{4-[3-(N-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸-9-일]페닐}-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: PCCzPTzn), 2-[4-(10H-페녹사진-10-일)페닐]-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: PXZ-TRZ), 3-[4-(5-페닐-5,10-다이하이드로페나진-10-일)페닐]-4,5-다이페닐-1,2,4-트라이아졸(약칭: PPZ-3TPT), 3-(9,9-다이메틸-9H-아크리딘-10-일)-9H-크산텐-9-온(약칭: ACRXTN), 비스[4-(9,9-다이메틸-9,10-다이하이드로아크리딘)페닐]설폰(약칭: DMAC-DPS), 또는 10-페닐-10H,10'H-스파이로[아크리딘-9,9'-안트라센]-10'-온(약칭: ACRSA) 등, π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리 및 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 중 하나 또는 양쪽 모두를 가지는 헤테로 고리 화합물을 사용할 수 있다. 이러한 헤테로 고리 화합물은 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리 및 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 때문에, 전자 수송성 및 정공 수송성이 우수하므로 바람직하다. π전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 가지는 골격 중에서, 피리딘 골격, 다이아진 골격(피리미딘 골격, 피라진 골격, 및 피리다진 골격), 및 트라이아진 골격은 안정성 및 신뢰성이 높기 때문에 바람직하다. 특히 벤조퓨로피리미딘 골격, 벤조티에노피리미딘 골격, 벤조퓨로피라진 골격, 및 벤조티에노피라진 골격은, 전자 수용성 및 신뢰성이 높기 때문에 바람직하다. π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리를 가지는 골격 중에서, 아크리딘 골격, 페녹사진 골격, 페노싸이아진 골격, 퓨란 골격, 싸이오펜 골격, 및 피롤 골격은 안정성 및 신뢰성이 높으므로, 이들 골격 중 적어도 하나를 포함하는 것이 바람직하다. 퓨란 골격으로서는 다이벤조퓨란 골격이 바람직하다. 싸이오펜 골격으로서는 다이벤조싸이오펜 골격이 바람직하다. 피롤 골격으로서는 인돌 골격, 카바졸 골격, 인돌로카바졸 골격, 바이카바졸 골격, 및 3-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸 골격이 특히 바람직하다. 또한 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리가 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리와 직접 결합된 물질은, π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리의 전자 공여성 및 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리의 전자 수용성 양쪽 모두가 향상되고, S1 준위와 T1 준위의 에너지 차이가 작아지므로 열활성화 지연 형광을 높은 효율로 얻을 수 있기 때문에 특히 바람직하다. 또한 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 대신에, 사이아노기 등 전자 흡인기가 결합된 방향족 고리를 사용하여도 좋다. π전자 과잉형 골격으로서, 방향족 아민 골격 또는 페나진 골격 등을 사용할 수 있다. π전자 부족형 골격으로서, 크산텐 골격, 싸이오크산텐다이옥사이드 골격, 옥사다이아졸 골격, 트라이아졸 골격, 이미다졸 골격, 안트라퀴논 골격, 페닐보레인 또는 보란트렌 등의 붕소 함유 골격, 벤조나이트릴 또는 사이아노벤젠 등의 사이아노기 또는 나이트릴기를 가지는 방향족 고리 또는 헤테로 방향족 고리, 벤조페논 등의 카보닐 골격, 포스핀옥사이드 골격, 또는 설폰 골격 등을 사용할 수 있다. 상술한 바와 같이, π전자 부족형 골격 및 π전자 과잉형 골격은 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 및 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리 중 적어도 하나 대신에 사용할 수 있다.
[화학식 2]
또한 TADF 재료는, S1 준위와 T1 준위의 차이가 작고, 역 항간 교차에 의하여 삼중항 여기 에너지를 단일항 여기 에너지로 변환하는 기능을 가지는 재료이다. 그러므로 TADF 재료는, 적은 열 에너지를 사용하여 삼중항 여기 에너지를 단일항 여기 에너지로 업컨버트(즉 역 항간 교차)할 수 있고, 단일항 여기 상태를 효율적으로 생성할 수 있다. 또한 삼중항 여기 에너지를 발광으로 변환할 수 있다.
여기 상태를 2종류의 물질로 형성하는 들뜬 복합체는 S1 준위와 T1 준위의 차이가 매우 작고, 삼중항 여기 에너지를 단일항 여기 에너지로 변환할 수 있는 TADF 재료로서 기능한다.
저온(예를 들어 77K 내지 10K)에서 관찰되는 인광 스펙트럼을 T1 준위의 지표로서 사용한다. 단파장 측의 꼬리에서 형광 스펙트럼에 대한 접선을 외삽함으로써 얻어진 선의 파장의 에너지 준위가 S1 준위이고, 단파장 측의 꼬리에서 인광 스펙트럼에 대한 접선을 외삽함으로써 얻어진 선의 파장의 에너지 준위가 T1 준위일 때, TADF 재료의 S1 준위와 T1 준위의 차이가 0.3eV 이하인 것이 바람직하고, 0.2eV 이하인 것이 더 바람직하다.
TADF 재료를 발광 중심 물질로서 사용하는 경우, 호스트 재료의 S1 준위 및 T1 준위는 TADF 재료의 S1 준위 및 T1 준위보다 높은 것이 바람직하다.
발광층의 호스트 재료로서는, 전자 수송성을 가지는 재료, 정공 수송성을 가지는 재료, TADF 재료 등 다양한 캐리어 수송 재료를 사용할 수 있다.
정공 수송 재료의 예에는, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: NPB), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-다이페닐-[1,1'-바이페닐]-4,4'-다이아민(약칭: TPD), 4,4'-비스[N-(스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: BSPB), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP), 4-페닐-3'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: mBPAFLP), 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBA1BP), 4,4'-다이페닐-4''-(9-페닐-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), 9,9-다이메틸-N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]플루오렌-2-아민(약칭: PCBAF), 및 N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-2-아민(약칭: PCBASF) 등의 방향족 아민 골격을 가지는 화합물, 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), 및 3,3'-비스(9-페닐-9H-카바졸)(약칭: PCCP) 등의 카바졸 골격을 가지는 화합물, 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), 및 4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-6-페닐다이벤조싸이오펜(약칭: DBTFLP-IV) 등의 싸이오펜 골격을 가지는 화합물, 및 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조퓨란)(약칭: DBF3P-II) 및 4-{3-[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]페닐}다이벤조퓨란(약칭: mmDBFFLBi-II) 등의 퓨란 골격을 가지는 화합물이 포함된다. 상기 재료 중에서, 방향족 아민 골격을 가지는 화합물 및 카바졸 골격을 가지는 화합물은, 신뢰성이 높고 정공 수송성이 높아, 구동 전압의 저감에 기여하기 때문에 바람직하다. 또한 상기 제 2 유기 화합물의 예로 든 유기 화합물도 사용할 수 있다.
전자 수송 재료의 예에는, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리네이토)베릴륨(II)(약칭: BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀레이토)(4-페닐페놀레이토)알루미늄(III)(약칭: BAlq), 비스(8-퀴놀리놀레이토)아연(II)(약칭: Znq), 비스[2-(2-벤즈옥사졸릴)페놀레이토]아연(II)(약칭: ZnPBO), 및 비스[2-(2-벤조싸이아졸릴)페놀레이토]아연(II)(약칭: ZnBTZ) 등의 금속 착체, 2-(4-바이페닐릴)-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸(약칭: PBD), 3-(4-바이페닐릴)-4-페닐-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,2,4-트라이아졸(약칭: TAZ), 1,3-비스[5-(p-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸-2-일]벤젠(약칭: OXD-7), 9-[4-(5-페닐-1,3,4-옥사다이아졸-2-일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CO11), 2,2',2''-(1,3,5-벤젠트라이일)트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸)(약칭: TPBI), 및 2-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤즈이미다졸(약칭: mDBTBIm-II) 등의 폴리아졸 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물, 2-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTPDBq-II), 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II), 2-[3'-(9H-카바졸-9-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mCzBPDBq), 4,6-비스[3-(페난트렌-9-일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mPnP2Pm), 및 4,6-비스[3-(4-다이벤조싸이엔일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mDBTP2Pm-II) 등의 다이아진 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물, 및 3,5-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리딘(약칭: 35DCzPPy) 및 1,3,5-트라이[3-(3-피리딜)페닐]벤젠(약칭: TmPyPB) 등의 피리딘 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물이 포함된다. 상기 재료 중에서, 다이아진 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물 및 피리딘 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물은, 신뢰성이 높기 때문에 바람직하다. 특히, 다이아진(피리미딘 또는 피라진) 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물은 전자 수송성이 우수하여, 구동 전압의 저감에 기여한다.
호스트 재료로서 사용할 수 있는 TADF 재료로서, 상술한 재료도 사용할 수 있다. TADF 재료를 호스트 재료로서 사용하면, TADF 재료에서 생성된 삼중항 여기 에너지가 역 항간 교차에 의하여 단일항 여기 에너지로 변환되고 발광 중심 물질로 이동함으로써, 발광 디바이스의 발광 효율을 높일 수 있다. 여기서, TADF 재료는 에너지 도너로서 기능하고, 발광 중심 물질은 에너지 억셉터로서 기능한다.
이는 발광 중심 물질이 형광 물질인 경우에 매우 유효하다. 이 경우, 높은 발광 효율을 실현하기 위해서는 TADF 재료의 S1 준위는 형광 물질의 S1 준위보다 높은 것이 바람직하다. 또한 TADF 재료의 T1 준위는 형광 물질의 S1 준위보다 높은 것이 바람직하다. 그러므로, TADF 재료의 T1 준위는 형광 물질의 T1 준위보다 높은 것이 바람직하다.
파장이 형광 물질의 가장 낮은 에너지 측의 흡수대의 파장과 중첩되는 광을 방출하는 TADF 재료를 사용하면, 여기 에너지가 TADF 재료로부터 형광 물질로 원활하게 이동하고, 발광을 효율적으로 얻을 수 있기 때문에 바람직하다.
또한 역 항간 교차에 의하여 삼중항 여기 에너지로부터 단일항 여기 에너지를 효율적으로 생성하기 위해서는, TADF 재료에서 캐리어의 재결합이 일어나는 것이 바람직하다. 또한 TADF 재료에서 생성된 삼중항 여기 에너지는 형광 물질로 이동하지 않는 것이 바람직하다. 이러한 이유로, 형광 물질은 형광 물질의 발광단(발광을 일으키는 골격) 주변에 보호기를 가지는 것이 바람직하다. 보호기로서 π결합을 가지지 않는 치환기, 및 포화 탄화수소를 사용하는 것이 바람직하다. 구체적인 예에는, 탄소수 3 내지 10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬기, 및 탄소수 3 내지 10의 트라이알킬실릴기가 포함된다. 형광 물질이 복수의 보호기를 가지는 것이 더 바람직하다. π결합을 가지지 않는 물질은 캐리어 수송 성능이 부족하기 때문에, TADF 재료와 형광 물질의 발광단을 캐리어 수송 또는 캐리어의 재결합에 영향을 거의 미치지 않고 서로 멀어지게 할 수 있다. 여기서 발광단이란, 형광 물질에서 발광을 일으키는 원자단(골격)을 말한다. 발광단은 π결합을 가지는 골격인 것이 바람직하고, 방향족 고리를 포함하는 것이 더 바람직하고, 축합 방향족 고리 또는 축합 헤테로 방향족 고리를 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 축합 방향족 고리 또는 축합 헤테로 방향족 고리의 예에는, 페난트렌 골격, 스틸벤 골격, 아크리돈 골격, 페녹사진 골격, 및 페노싸이아진 골격이 포함된다. 특히, 나프탈렌 골격, 안트라센 골격, 플루오렌 골격, 크리센 골격, 트라이페닐렌 골격, 테트라센 골격, 피렌 골격, 페릴렌 골격, 쿠마린 골격, 퀴나크리돈 골격, 및 나프토비스벤조퓨란 골격 중 어느 것을 가지는 형광 물질은 형광 양자 수율이 높기 때문에 바람직하다.
발광 중심 물질로서 형광 물질을 사용하는 경우, 호스트 재료로서는 안트라센 골격을 가지는 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 형광 물질을 위한 호스트 재료로서 안트라센 골격을 가지는 물질을 사용하면, 발광 효율이 높고 내구성이 높은 발광층을 얻을 수 있다. 안트라센 골격을 가지는 물질 중, 다이페닐안트라센 골격을 가지는 물질, 특히 9,10-다이페닐안트라센 골격을 가지는 물질은 화학적으로 안정적이므로 호스트 재료로서 사용되는 것이 바람직하다. 호스트 재료가 카바졸 골격을 가지면, 정공 주입성 및 정공 수송성이 향상되기 때문에 바람직하고, 카바졸에 벤젠 고리가 더 축합된 벤조카바졸 골격을 호스트 재료가 가지면, 카바졸보다 HOMO 준위가 약 0.1eV 얕아지기 때문에 호스트 재료에 정공이 쉽게 들어가므로 더 바람직하다. 특히, 호스트 재료가 다이벤조카바졸 골격을 가지면, 카바졸보다 HOMO 준위가 약 0.1eV 얕아지기 때문에 호스트 재료에 정공이 들어가기 쉬워지고, 정공 수송성이 향상되고, 내열성이 높아지기 때문에 바람직하다. 따라서, 호스트 재료로서는 9,10-다이페닐안트라센 골격 및 카바졸 골격(또는 벤조카바졸 또는 다이벤조카바졸 골격)의 양쪽 모두를 가지는 물질이 더 바람직하다. 또한 상술한 정공 주입성 및 정공 수송성의 관점에서, 카바졸 골격 대신에 벤조플루오렌 골격 또는 다이벤조 플루오렌 골격을 사용하여도 좋다. 이러한 물질의 예에는, 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: PCzPA), 3-[4-(1-나프틸)-페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPN), 9-[4-(10-페닐-9-안트라센일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA), 7-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-7H-다이벤조[c,g]카바졸(약칭: cgDBCzPA), 6-[3-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란(약칭: 2mBnfPPA), 9-페닐-10-{4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)바이페닐-4'-일}안트라센(약칭: FLPPA), 및 9-(1-나프틸)-10-[4-(2-나프틸)페닐]안트라센(약칭: αN-βNPAnth)이 포함된다. 특히, CzPA, cgDBCzPA, 2mBnfPPA, 및 PCzPA는 특성이 우수하므로 바람직하게 선택된다.
또한 호스트 재료는 복수 종류의 물질의 혼합물이어도 좋고, 혼합된 호스트 재료를 사용하는 경우에는, 전자 수송 재료를 정공 수송 재료와 혼합하는 것이 바람직하다. 전자 수송 재료를 정공 수송 재료와 혼합함으로써, 발광층(113)의 수송성을 쉽게 조절할 수 있고 재결합 영역을 쉽게 제어할 수 있다. 정공 수송 재료의 함유량과 전자 수송 재료의 함유량의 중량비는 1:19 내지 19:1로 하여도 좋다.
또한 인광 물질을 혼합된 재료의 일부로서 사용할 수 있다. 형광 물질을 발광 중심 물질로서 사용하는 경우에, 형광 물질에 여기 에너지를 공급하기 위한 에너지 도너로서 인광 물질을 사용할 수 있다.
들뜬 복합체는 이들 혼합 재료로 형성되어도 좋다. 이들 혼합된 재료를, 파장이 발광 재료의 가장 낮은 에너지 측의 흡수대의 파장과 중첩되는 발광을 나타내는 들뜬 복합체가 형성되도록 선택하면, 에너지가 원활하게 이동할 수 있고, 발광을 효율적으로 얻을 수 있다. 이러한 구조를 사용하면, 구동 전압도 저감할 수 있기 때문에 바람직하다.
또한 들뜬 복합체를 형성하는 재료 중 적어도 하나는 인광 물질이어도 좋다. 이 경우, 삼중항 여기 에너지를 역 항간 교차에 의하여 삼중항 여기 에너지로 효율적으로 변환할 수 있다.
전자 수송 재료와, HOMO 준위가 전자 수송 재료의 HOMO 준위 이상인 정공 수송 재료의 조합은 들뜬 복합체를 효율적으로 형성하는 데 바람직하다. 또한 정공 수송 재료의 LUMO 준위는 전자 수송 재료의 LUMO 준위 이상인 것이 바람직하다. 또한 재료의 LUMO 준위 및 HOMO 준위는, 사이클릭 볼타메트리(CV)에 의하여 측정되는 재료의 전기 화학적 특성(환원 전위 및 산화 전위)으로부터 도출할 수 있다.
또한 들뜬 복합체의 형성은 예를 들어, 정공 수송 재료, 전자 수송 재료, 및 이들 재료의 혼합막의 발광 스펙트럼을 비교하고, 혼합막의 발광 스펙트럼이 각 재료의 발광 스펙트럼보다 장파장 측에 시프트하는(또는 장파장 측에 다른 피크를 가지는) 현상을 관측함으로써 확인할 수 있다. 또는 들뜬 복합체의 형성은, 정공 수송 재료, 전자 수송 재료, 및 상기 재료의 혼합막의 과도 포토루미네선스(PL)를 비교하고, 과도 응답의 차이(예를 들어 혼합막의 과도 PL 수명이 각 재료의 과도 PL 수명보다 더 장수명의 성분을 가지거나 지연 성분의 비율이 더 큰 현상)를 관측함으로써 확인할 수 있다. 상기 과도 PL은 과도 일렉트로루미네선스(EL)라고 바꿔 말할 수 있다. 즉 정공 수송 재료, 전자 수송 재료, 및 상기 재료의 혼합막의 과도 EL을 비교하고 과도 응답의 차이를 관측함으로써 들뜬 복합체의 형성을 확인할 수도 있다.
여기서, 제 6 유기 화합물이 상술한 αN-βNPAnth와 같은 탄화수소로 구성되는 유기 화합물인 경우, 제 6 유기 화합물의 HOMO 준위는 제 4 유기 화합물의 HOMO 준위보다 깊고 그 차이가 0.2eV 이상 0.4eV 이하이면, 정공 수송이 장벽에 의하여 적당하게 저해되어 바람직하다.
제 6 유기 화합물이 상술한 cgDBCzPA 또는 CzPA와 같은 안트라센 골격 및 헤테로 고리 골격을 가지는 유기 화합물인 경우, 제 4 유기 화합물과 제 6 유기 화합물의 HOMO 준위의 차이가 0.2eV 미만이면, 주입 장벽에 의하여 정공 주입이 저해되지 않아 바람직하다. 이 경우, 제 4 유기 화합물은 3,3'-(나프탈렌-1,4-다이일)비스(9-페닐-9H-카바졸)로 대표되는, 나프탈렌 고리와 2개의 카바졸 고리가 결합된 유기 화합물인 것이 바람직하다.
제 6 유기 화합물이 상술한 cgDBCzPA 또는 CzPA와 같은 안트라센 골격 및 헤테로 고리 골격을 가지는 유기 화합물인 경우, 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위가 -5.4eV 이상 -5.7eV 이하이면 열화가 더 억제되어 바람직하다.
전자 수송층(114)은 제 7 유기 화합물을 포함한다. 제 7 유기 화합물은 전자 수송성을 가지는 유기 화합물이고, π전자 부족형 헤테로 방향족 화합물인 것이 바람직하다. 또한 특히 제 7 유기 화합물은 퀴녹살린 골격, 벤즈이미다졸 골격, 및 트라이아진 골격 중 어느 것을 가지는 것이 바람직하다. 전자 수송 유기 화합물로서는, 호스트 재료로서 사용할 수 있는 상술한 전자 수송 유기 화합물, 및 형광 물질의 호스트 재료로서 사용할 수 있는 상술한 유기 화합물 중 어느 것을 사용할 수 있다.
제 7 유기 화합물의 전자 이동도는 1×10-7cm2/Vs 이상 5×10-5cm2/Vs 이하인 것이 바람직하다. 제 6 유기 화합물의 LUMO 준위와 제 7 유기 화합물의 LUMO 준위를 비교하면, 제 6 유기 화합물의 LUMO 준위가 제 7 유기 화합물의 LUMO 준위보다 앝은 것이 바람직하고, LUMO 준위의 차이는 0.1eV 이상 0.3eV 이하인 것이 더 바람직하다. 또한 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600인 경우, 제 7 유기 화합물의 전자 이동도는 제 6 유기 화합물의 전자 이동도보다 낮은 것이 바람직하다. 전자(前者)의 경우에는 전자 수송층의 전자 수송성이 저하되고, 후자의 경우에는 발광층에 주입되는 전자의 양이 LUMO 준위의 차이에 의하여 제어됨으로써, 발광층이 과잉 전자를 가지는 것을 방지할 수 있다.
발광층이 과잉 전자를 가지면, 발광 영역이 국한되고 그들에 큰 부하가 가해지기 때문에 열화가 촉진된다. 또한 전자가 재결합되지 않고 발광층을 통과하여 발광 효율도 저하된다. 본 발명의 일 형태는 이러한 상황을 방지하고, 수명이 길고 발광 효율이 높은 발광 디바이스를 제공할 수 있다.
일정한 전류 밀도에서의 구동 시험에 의하여 얻어지는, 이러한 구조를 가지는 발광 디바이스의 휘도 열화 곡선은 초기 단계에 있어서 100%에서 약간 하강한 다음에, 약간 상승되고 다시 하강한다. 이러한 거동을 나타내는 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스, 즉 휘도 열화 곡선이 극댓값을 가지는 발광 디바이스는 수명이 매우 길다. 또한 이러한 휘도 열화 곡선의 미분값이 일부에서 0이므로, 휘도 열화 곡선이 일부에서 0의 미분값을 가지는 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스는, 수명을 매우 길게 할 수 있다.
상술한 구조를 가지는 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스는 수명을 길게 할 수 있다.
(실시형태 2)
다음으로, 상술한 발광 디바이스의 구체적인 구조 및 재료의 예에 대하여 설명한다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스는 한 쌍의 전극(양극(101) 및 음극(102)) 사이에 위치하고 복수의 층을 가지는 EL층(103)을 포함한다. EL층(103)에서, 정공 주입층(111), 제 1 정공 수송층(112-1), 제 2 정공 수송층(112-2), 발광층(113), 및 전자 수송층(114)은 양극(101) 측으로부터 제공된다.
EL층(103)에 포함되는 그 외의 층에 대한 특별한 한정은 없고, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층, 캐리어 차단층, 여기자 차단층, 및 전하 발생층 등 다양한 층을 채용할 수 있다.
양극(101)은 일함수가 큰(구체적으로는, 4.0eV 이상) 금속, 합금, 도전성 화합물, 및 이들의 혼합물 등 중 어느 것을 사용하여 형성되는 것이 바람직하다. 구체적인 예에는, 산화 인듐-산화 주석(ITO: indium tin oxide), 실리콘 또는 산화 실리콘을 포함하는 산화 인듐-산화 주석, 산화 인듐-산화 아연, 그리고 산화 텅스텐 및 산화 아연을 포함하는 산화 인듐(IWZO)이 포함된다. 이러한 도전성 금속 산화물막은 일반적으로 스퍼터링법에 의하여 형성되지만, 졸-겔법 등을 응용하여 형성되어도 좋다. 형성 방법의 예에서는, 산화 인듐에 대하여 1wt% 내지 20wt%의 산화 아연을 첨가하여 얻은 타깃을 사용하는 스퍼터링법에 의하여 산화 인듐-산화 아연을 퇴적한다. 또한 산화 인듐에 대하여 산화 텅스텐이 0.5wt% 내지 5wt% 및 산화 아연이 0.1wt% 내지 1wt% 첨가된 타깃을 사용하는 스퍼터링법에 의하여 산화 텅스텐 및 산화 아연을 포함하는 산화 인듐(IWZO)의 막을 형성할 수 있다. 또는 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 크로뮴(Cr), 몰리브데넘(Mo), 철(Fe), 코발트(Co), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 또는 금속 재료의 질화물(예를 들어, 질화 타이타늄) 등을 사용할 수 있다. 그래핀을 사용할 수도 있다. 또한 양극을 형성하기 위한 대표적인 재료를 열거하였지만, 정공 수송성을 가지는 유기 화합물과 이 유기 화합물에 대하여 전자 수용성을 나타내는 물질의 복합 재료를 본 발명의 일 형태의 정공 주입층(111)에 사용하기 때문에 일함수에 상관없이 전극 재료를 선택할 수 있다.
정공 주입층(111), 제 1 정공 수송층(112-1), 제 2 정공 수송층(112-2), 발광층(113), 전자 수송층(114)에 더하여 전자 주입층(115)을 포함하는 도 1의 (A)에 도시된 구조와, 정공 주입층(111), 제 1 정공 수송층(112-1), 제 2 정공 수송층(112-2), 발광층(113), 전자 수송층(114)에 더하여 전자 주입층(115) 및 전하 발생층(116)을 포함하는 도 1의 (B)에 도시된 구조의 2종류의 EL층(103)의 적층 구조에 대하여 설명한다. 각 층을 형성하는 재료에 대하여 이하에서 구체적으로 설명한다.
정공 주입층(111), 정공 수송층(112)(정공 수송층(112-1) 및 정공 수송층(112-2)), 발광층(113), 및 전자 수송층(114)에 대해서는 실시형태 1에서 자세히 설명하였기 때문에, 이들의 설명은 반복하지 않는다. 실시형태 1의 설명을 참조한다.
전자 수송층(114)과 음극(102) 사이에, 전자 주입층(115)으로서, 플루오린화 리튬(LiF), 플루오린화 세슘(CsF), 또는 플루오린화 칼슘(CaF2) 등의 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 이들의 화합물을 포함하는 층을 제공하여도 좋다. 예를 들어, 전자화물(electride), 또는 전자 수송성을 가지는 물질을 사용하여 형성되며 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 이들의 화합물을 포함하는 층을 전자 주입층(115)으로서 사용할 수 있다. 전자화물의 예에는, 칼슘과 알루미늄의 혼합 산화물(calcium oxide-aluminum oxide)에 높은 농도로 전자를 첨가한 물질이 포함된다.
전자 주입층(115) 대신에 전자 수송층(114)과 음극(102) 사이에 전하 발생층(116)을 제공하여도 좋다(도 1의 (B)). 전하 발생층(116)이란, 전위가 인가될 때 전하 발생층(116)의 음극 측과 접하는 층에 정공을, 그 양극 측과 접하는 층에 전자를 주입할 수 있는 층을 말한다. 전하 발생층(116)은 적어도 p형층(117)을 포함한다. p형층(117)은, 정공 주입층(111)에 사용할 수 있는 재료의 예로서 상술한 복합 재료들 중 어느 것을 사용하여 형성되는 것이 바람직하다. p형층(117)은, 복합 재료에 포함되는 재료로서 상술한 전자 수용성을 나타내는 물질을 포함하는 막과, 정공 수송 재료를 포함하는 막을 적층시켜 형성되어도 좋다. p형층(117)에 전위를 인가하면, 전자 수송층(114)에 전자가 주입되고, 음극으로서 기능하는 음극(102)에 정공이 주입되므로, 발광 디바이스가 동작된다.
또한 전하 발생층(116)은 p형층(117)에 더하여 전자 릴레이층(118) 및/또는 전자 주입 버퍼층(119)을 포함하는 것이 바람직하다.
전자 릴레이층(118)은 전자 수송성을 가지는 물질을 적어도 포함하고, 전자 주입 버퍼층(119)과 p형층(117)의 상호 작용을 방지하고 전자를 원활하게 수송하는 기능을 가진다. 전자 릴레이층(118)에 포함되는 전자 수송성을 가지는 물질의 LUMO 준위는, p형층(117)에서의 전자 수용 물질의 LUMO 준위와, 전자 수송층(114) 중 전하 발생층(116)과 접하는 층에 포함되는 물질의 LUMO 준위 사이에 있는 것이 바람직하다. 에너지 준위의 구체적인 값으로서는, 전자 릴레이층(118)에서의 전자 수송성을 가지는 물질의 LUMO 준위가 -5.0eV 이상인 것이 바람직하고, -5.0eV 이상 -3.0eV 이하인 것이 더 바람직하다. 또한 전자 릴레이층(118)에서의 전자 수송성을 가지는 물질로서는, 프탈로사이아닌계 재료 또는 금속-산소 결합과 방향족 배위자를 가지는 금속 착체를 사용하는 것이 바람직하다.
전자 주입 버퍼층(119)에는 전자 주입성이 우수한 물질을 사용할 수 있다. 예를 들어, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 또는 이들의 화합물(알칼리 금속 화합물(산화 리튬 등의 산화물, 할로젠화물, 그리고 탄산 리튬 및 탄산 세슘 등의 탄산염을 포함함)), 알칼리 토금속 화합물(산화물, 할로젠화물, 및 탄산염을 포함함), 또는 희토류 금속 화합물(산화물, 할로젠화물, 및 탄산염을 포함함)을 사용할 수 있다.
전자 주입 버퍼층(119)이 전자 수송성을 가지는 물질 및 전자 도너성을 가지는 물질을 포함하는 경우, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 이들의 화합물(알칼리 금속 화합물(산화 리튬 등의 산화물, 할로젠화물, 그리고 탄산 리튬 및 탄산 세슘 등의 탄산염을 포함함), 알칼리 토금속 화합물(산화물, 할로젠화물, 및 탄산염을 포함함), 또는 희토류 금속 화합물(산화물, 할로젠화물, 및 탄산염을 포함함))에 더하여, 테트라싸이아나프타센(약칭: TTN), 니켈로센, 또는 데카메틸니켈로센 등의 유기 화합물을 전자 도너성을 가지는 물질로서 사용할 수 있다. 전자 수송성을 가지는 물질로서는, 전자 수송층(114)의 상술한 재료와 비슷한 재료를 사용할 수 있다.
음극(102)에는, 각각 일함수가 작은(구체적으로는 3.8eV 이하) 금속, 합금, 전지 전도성 화합물, 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 이러한 음극 재료의 구체적인 예에는, 알칼리 금속(예를 들어, 리튬(Li) 및 세슘(Cs)), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 및 스트론튬(Sr) 등의 주기율표의 1족 및 2족에 속하는 원소, 이들 원소를 포함하는 합금(예를 들어, MgAg 및 AlLi), 유로퓸(Eu) 및 이터븀(Yb) 등의 희토류 금속, 및 이들 희토류 금속을 포함하는 합금이 있다. 그러나, 음극(102)과 전자 수송층 사이에 전자 주입층을 제공하면, 일함수에 상관없이, Al, Ag, ITO, 혹은 실리콘 또는 산화 실리콘을 포함한 산화 인듐-산화 주석 등 다양한 도전 재료를 음극(102)에 사용할 수 있다. 이들 도전 재료의 막은, 진공 증착법 또는 스퍼터링법 등의 드라이 프로세스, 잉크젯법, 혹은 스핀 코팅법 등에 의하여 형성할 수 있다. 또는 졸-겔법을 사용한 웨트 프로세스 또는 금속 재료의 페이스트를 사용한 웨트 프로세스를 적용하여도 좋다.
또한 건식법 또는 습식법에 상관없이, 다양한 방법 중 어느 것을 EL층(103)을 형성하는 데 사용할 수 있다. 예를 들어, 진공 증착법, 그라비어 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 스크린 인쇄법, 잉크젯법, 또는 스핀 코팅법 등을 사용하여도 좋다.
다른 방법을 사용하여 상술한 전극들 또는 층들을 형성하여도 좋다.
양극(101)과 음극(102) 사이에 제공되는 층의 구조는 상술한 구조에 한정되지 않는다. 발광 영역과 전극 및 캐리어 주입층에 사용되는 금속의 근접으로 인한 소광이 방지되도록, 정공과 전자가 재결합되는 발광 영역이 양극(101) 및 음극(102)으로부터 떨어져 위치하는 것이 바람직하다.
또한 발광층에서 생성된 여기자로부터의 에너지 이동을 억제할 수 있도록, 발광층(113)과 접하는 정공 수송층 및 전자 수송층, 특히 발광층(113)의 재결합 영역과 가까운 캐리어 수송층은, 발광층의 발광 재료 또는 발광층에 포함되는 발광 재료보다 밴드 갭이 넓은 물질을 사용하여 형성되는 것이 바람직하다.
다음으로, 복수의 발광 유닛이 적층된 구조를 가지는 발광 디바이스(발광 디바이스의 이 형태를 적층 발광 디바이스 또는 탠덤 발광 디바이스라고도 함)의 형태에 대하여 도 1의 (C)를 참조하여 설명한다. 이 발광 디바이스는, 양극과 음극 사이에 복수의 발광 유닛을 포함한다. 하나의 발광 유닛은 도 1의 (A)에 도시된 EL층(103)과 대략 같은 구조를 가진다. 바꿔 말하면, 도 1의 (A) 또는 (B)에 도시된 발광 디바이스는 하나의 발광 유닛을 포함하고, 도 1의 (C)에 도시된 발광 디바이스는 복수의 발광 유닛을 포함한다.
도 1의 (C)에서, 양극(501)과 음극(502) 사이에 제 1 발광 유닛(511)과 제 2 발광 유닛(512)이 적층되고, 제 1 발광 유닛(511)과 제 2 발광 유닛(512) 사이에 전하 발생층(513)이 제공된다. 양극(501) 및 음극(502)은 각각, 도 1의 (A)에 도시된 양극(101) 및 음극(102)에 상당하며, 도 1의 (A)의 설명에서 제시한 재료가 사용될 수 있다. 또한 제 1 발광 유닛(511) 및 제 2 발광 유닛(512)은 같은 구조를 가져도 좋고 다른 구조를 가져도 좋다.
전하 발생층(513)은, 양극(501)과 음극(502) 사이에 전압이 인가될 때, 발광 유닛들 중 한쪽에 전자를 주입하고 발광 유닛들 중 다른 쪽에 정공을 주입하는 기능을 가진다. 즉, 도 1의 (C)에서, 양극의 전위가 음극의 전위보다 높아지도록 전압이 인가되면, 전하 발생층(513)은 제 1 발광 유닛(511)에 전자를, 제 2 발광 유닛(512)에 정공을 주입한다.
전하 발생층(513)은 도 1의 (B)를 참조하여 설명한 전하 발생층(116)과 비슷한 구조를 가지는 것이 바람직하다. 유기 화합물과 금속 산화물의 복합 재료는 캐리어 주입성 및 캐리어 수송성이 우수하기 때문에, 저전압 구동 및 저전류 구동을 실현할 수 있다. 발광 유닛의 양극 측의 면이 전하 발생층(513)과 접하는 경우에는, 전하 발생층(513)이 발광 유닛의 정공 주입층으로서도 기능할 수 있으므로, 발광 유닛에 정공 주입층을 제공하지 않아도 된다.
전하 발생층(513)이 전자 주입 버퍼층(119)을 포함하는 경우, 상기 전자 주입 버퍼층(119)은 양극 측의 발광 유닛에서 전자 주입층으로서 기능하기 때문에, 양극 측의 발광 유닛에서는 전자 주입층을 반드시 형성할 필요는 없다.
2개의 발광 유닛을 가지는 발광 디바이스에 대하여 도 1의 (C)를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 일 형태는 3개 이상의 발광 유닛이 적층되는 발광 디바이스에 대해서도 적용될 수 있다. 본 실시형태의 발광 디바이스와 같이, 한 쌍의 전극 사이에서 복수의 발광 유닛을 전하 발생층(513)으로 칸막이함으로써, 낮은 전류 밀도로 휘도가 높은 광을 방출할 수 있는, 수명이 긴 디바이스를 제공할 수 있다. 낮은 전압으로 구동될 수 있으며 소비전력이 낮은 발광 장치를 제공할 수 있다.
또한 발광 유닛들의 발광색을 다르게 하면, 발광 디바이스 전체로서 원하는 색의 발광을 얻을 수 있다. 예를 들어, 제 1 발광 유닛의 발광색이 적색 및 녹색이고 제 2 발광 유닛의 발광색이 청색이면, 디바이스 전체로서 백색광을 방출하는, 2개의 발광 유닛을 가진 발광 디바이스를 얻을 수 있다. 3개의 발광 유닛을 가지는 발광 디바이스에서, 제 1 발광 유닛의 발광색이 청색이고, 제 2 발광 유닛의 발광색이 녹색 내지 적색의 범위에서 발광 스펙트럼의 피크를 가지고, 제 3 발광 유닛의 발광색이 청색이면, 청색 발광 유닛의 부하가 분산되어, 발광 디바이스의 수명을 더 길게 할 수 있다.
EL층(103), 제 1 발광 유닛(511), 제 2 발광 유닛(512), 및 전하 발생층 등의 상술한 층 및 전극은, 증착법(진공 증착법을 포함함), 액적 토출법(잉크젯법이라고도 함), 도포법, 또는 그라비어 인쇄법 등의 방법으로 형성할 수 있다. 저분자 재료, 중분자 재료(올리고머 및 덴드리머를 포함함), 또는 고분자 재료를 층 및 전극에 포함하여도 좋다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는, 실시형태 1 및 실시형태 2에서 설명한 발광 디바이스를 포함하는 발광 장치에 대하여 설명한다.
본 실시형태에서는, 실시형태 1 및 실시형태 2에서 설명한 발광 디바이스를 사용하여 제작된 발광 장치에 대하여 도 2의 (A) 및 (B)를 참조하여 설명한다. 또한 도 2의 (A)는 발광 장치의 상면도이고, 도 2의 (B)는 도 2의 (A)의 선 A-B 및 선 C-D를 따라 취한 단면도이다. 이 발광 장치는, 발광 디바이스의 발광을 제어하는 것이며, 점선으로 도시된 구동 회로부(소스선 구동 회로)(601), 화소부(602), 및 구동 회로부(게이트선 구동 회로)(603)를 포함한다. 부호 604는 밀봉 기판을 나타내고, 605는 밀봉 재료를 나타내고, 607은 밀봉 재료(605)로 둘러싸인 공간을 나타낸다.
리드 배선(608)은, 소스선 구동 회로(601) 및 게이트선 구동 회로(603)에 입력되는 신호를 전송(傳送)하며, 외부 입력 단자로서 기능하는 FPC(flexible printed circuit)(609)로부터 비디오 신호, 클럭 신호, 스타트 신호, 및 리셋 신호 등의 신호를 수신하기 위한 배선이다. 여기서는 FPC만을 도시하였지만, FPC에 인쇄 배선판(PWB)이 장착되어도 좋다. 본 명세서의 발광 장치는 발광 장치 자체뿐만 아니라, FPC 또는 PWB가 제공된 발광 장치도 그 범주에 포함한다.
다음으로, 도 2의 (B)를 참조하여 단면 구조에 대하여 설명한다. 소자 기판(610) 위에는 구동 회로부 및 화소부가 형성된다. 여기서는, 구동 회로부인 소스선 구동 회로(601), 및 화소부(602)에서의 하나의 화소를 도시하였다.
소자 기판(610)은 유리, 석영, 유기 수지, 금속, 합금, 또는 반도체를 포함하는 기판이어도 좋고, 또는 FRP(fiber reinforced plastic), PVF(polyvinyl fluoride), 폴리에스터, 또는 아크릴로 형성된 플라스틱 기판이어도 좋다.
화소 및 구동 회로에 사용되는 트랜지스터의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 역 스태거형 트랜지스터를 사용하여도 좋고, 스태거형 트랜지스터를 사용하여도 좋다. 또한 톱 게이트형 트랜지스터 또는 보텀 게이트형 트랜지스터를 사용하여도 좋다. 트랜지스터에 사용되는 반도체 재료는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 실리콘, 저마늄, 탄소화 실리콘, 또는 질화 갈륨 등을 사용할 수 있다. 또는 In-Ga-Zn계 금속 산화물 등, 인듐, 갈륨, 및 아연 중 적어도 하나를 포함하는 산화물 반도체를 사용하여도 좋다.
트랜지스터에 사용하는 반도체 재료의 결정성에 특별한 한정은 없고, 비정질 반도체 또는 결정성을 가지는 반도체(미결정(microcrystalline) 반도체, 다결정 반도체, 단결정 반도체, 또는 부분적으로 결정 영역을 포함하는 반도체)를 사용하여도 좋다. 결정성을 가지는 반도체가 사용되는 경우, 트랜지스터 특성의 열화를 억제할 수 있어 바람직하다.
여기서, 화소 및 구동 회로에 제공되는 트랜지스터, 및 후술하는 터치 센서에 사용되는 트랜지스터 등의 반도체 장치에는 산화물 반도체를 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 실리콘보다 밴드 갭이 넓은 산화물 반도체를 사용하는 것이 바람직하다. 실리콘보다 밴드 갭이 넓은 산화물 반도체를 사용하면, 트랜지스터의 오프 상태 전류를 저감시킬 수 있다.
산화물 반도체는 적어도 인듐(In) 또는 아연(Zn)을 포함하는 것이 바람직하다. 산화물 반도체는 In-M-Zn계 산화물(M은 Al, Ti, Ga, Ge, Y, Zr, Sn, La, Ce, 또는 Hf 등의 금속을 나타냄)로 나타내어지는 산화물을 포함하는 것이 더 바람직하다.
반도체층이 형성되는 표면, 또는 반도체층의 상면에 대하여 c축이 수직으로 배향되고, 또한 인접한 결정부가 결정립계를 가지지 않는 복수의 결정부를 포함하는 산화물 반도체막을 반도체층으로서 사용하는 것이 특히 바람직하다.
반도체층에 이러한 재료를 사용함으로써, 전기 특성의 변동이 억제된, 신뢰성이 높은 트랜지스터를 제공할 수 있다.
트랜지스터의 오프 상태 전류가 낮기 때문에, 상술한 반도체층을 포함하는 트랜지스터를 통하여 용량에 축적된 전하가 오랫동안 유지될 수 있다. 이러한 트랜지스터를 화소에 사용하면, 각 표시 영역에 표시된 화상의 계조를 유지하면서, 구동 회로의 동작을 정지할 수 있다. 결과적으로, 소비전력이 매우 낮은 전자 기기를 얻을 수 있다.
트랜지스터의 안정적인 특성 등을 위하여, 하지막을 제공하는 것이 바람직하다. 하지막은 산화 실리콘막, 질화 실리콘막, 산화 질화 실리콘막, 또는 질화 산화 실리콘막 등의 무기 절연막을 사용하여 단층 구조 또는 적층 구조로 형성할 수 있다. 하지막을 스퍼터링법, CVD(chemical vapor deposition)법(예를 들어, 플라스마 CVD법, 열 CVD법, 또는 MOCVD(metal organic CVD)법), ALD(atomic layer deposition)법, 도포법, 또는 인쇄법 등에 의하여 형성할 수 있다. 또한 하지막은 반드시 제공할 필요는 없다.
또한 구동 회로부(601)에 형성되는 트랜지스터로서 FET(623)를 도시하였다. 또한 CMOS 회로, PMOS 회로, 또는 NMOS 회로 등 다양한 회로 중 어느 것을 사용하여 구동 회로를 형성하여도 좋다. 본 실시형태에서는 기판 위에 구동 회로가 형성되는 드라이버 일체형을 도시하였지만, 구동 회로를 기판 위에 반드시 형성할 필요는 없고, 구동 회로를 기판 외부에 형성할 수 있다.
화소부(602)는 스위칭 FET(611), 전류 제어 FET(612), 및 전류 제어 FET(612)의 드레인에 전기적으로 접속된 양극(613)을 포함하는 복수의 화소를 포함한다. 본 발명의 일 형태는 이 구조에 한정되지 않는다. 화소부(602)는 3개 이상의 FET와 용량 소자를 조합하여 포함하여도 좋다.
또한 양극(613)의 단부를 덮도록 절연물(614)을 형성한다. 여기서는, 포지티브 감광성 아크릴 수지막을 사용하여 절연물(614)을 형성할 수 있다.
나중에 형성되는 EL층 등의 피복성을 향상시키기 위하여, 절연물(614)은 그 상단부 또는 하단부에 곡률을 가지는 곡면을 가지도록 형성된다. 예를 들어, 절연물(614)의 재료로서 포지티브 감광성 아크릴을 사용하는 경우, 절연물(614)의 상단부만이 곡률 반경(0.2μm 내지 3μm)을 가지는 곡면을 가지는 것이 바람직하다. 절연물(614)로서, 네거티브 감광성 수지 또는 포지티브 감광성 수지를 사용할 수 있다.
양극(613) 위에는 EL층(616) 및 음극(617)이 형성되어 있다. 여기서, 양극(613)에 사용되는 재료로서는, 일함수가 큰 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, ITO막, 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물막, 산화 아연을 2wt% 내지 20wt% 포함하는 산화 인듐막, 질화 타이타늄막, 크로뮴막, 텅스텐막, Zn막, 또는 Pt막 등의 단층막, 질화 타이타늄막과 알루미늄을 주성분으로 포함하는 막의 적층, 또는 질화 타이타늄막, 알루미늄을 주성분으로 포함하는 막, 및 질화 타이타늄막의 3개의 층의 적층 등을 사용할 수 있다. 상기 적층 구조는 낮은 배선 저항 및 양호한 옴 콘택트(ohmic contact)를 가능하게 하고, 음극으로서 기능할 수 있다.
EL층(616)은 증착 마스크를 사용하는 증착법, 잉크젯법, 및 스핀 코팅법 등 각종 방법 중 어느 것에 의하여 형성된다. EL층(616)은 실시형태 1 및 실시형태 2에서 설명한 구조를 가진다. EL층(616)에 포함되는 다른 재료로서, 저분자 화합물 또는 고분자 화합물(올리고머 또는 덴드리머를 포함함)을 사용하여도 좋다.
EL층(616) 위에 형성되는 음극(617)에 사용되는 재료로서는, 일함수가 작은 재료(예를 들어, Al, Mg, Li, 및 Ca, 또는 이들의 합금 또는 화합물(MgAg, MgIn, 또는 AlLi 등))가 사용되는 것이 바람직하다. EL층(616)에서 발생된 광이 음극(617)을 통과하는 경우에는, 금속 박막과 투명 도전막(예를 들어 ITO, 산화 아연을 2wt% 내지 20wt% 포함하는 산화 인듐, 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물, 또는 산화 아연(ZnO))의 적층이 음극(617)에 사용되는 것이 바람직하다.
또한 상기 발광 디바이스는 양극(613), EL층(616), 및 음극(617)으로 형성되어 있다. 상기 발광 디바이스는 실시형태 1 및 실시형태 2에서 설명한 발광 디바이스이다. 본 실시형태의 발광 장치에서, 복수의 발광 디바이스를 포함하는 화소부는 실시형태 1 및 실시형태 2에서 설명한 발광 디바이스와, 다른 구조를 가지는 발광 디바이스의 양쪽을 포함하여도 좋다.
밀봉 재료(605)로 밀봉 기판(604)을 소자 기판(610)에 접착시켜, 소자 기판(610), 밀봉 기판(604), 및 밀봉 재료(605)로 둘러싸인 공간(607)에 발광 디바이스(618)를 제공한다. 공간(607)은 충전제로 충전되거나, 불활성 가스(질소 또는 아르곤 등) 또는 밀봉 재료로 충전될 수 있다. 밀봉 기판에 오목부가 제공되고 상기 오목부에 건조제가 제공되면, 수분의 영향으로 인한 열화를 억제할 수 있어 바람직하다.
밀봉 재료(605)에는 에폭시계 수지 또는 유리 프릿(glass frit)을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 재료는 수분 또는 산소를 가능한 한 투과시키지 않는 것이 바람직하다. 밀봉 기판(604)으로서는 유리 기판, 석영 기판, 또는 FRP(fiber reinforced plastic), PVF(polyvinyl fluoride), 폴리에스터, 또는 아크릴로 형성된 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
도 2의 (A) 및 (B)에는 도시되지 않았지만, 음극 위에 보호막을 제공하여도 좋다. 보호막으로서는, 유기 수지막 또는 무기 절연막을 형성하여도 좋다. 보호막은, 밀봉 재료(605)의 노출된 부분을 덮도록 형성되어도 좋다. 보호막은, 한 쌍의 기판의 표면과 측면, 및 밀봉층 및 절연층 등의 노출된 측면을 덮도록 제공하여도 좋다.
보호막은, 물 등의 불순물을 쉽게 투과시키지 않는 재료를 사용하여 형성할 수 있다. 따라서, 물 등의 불순물이 외부로부터 내부로 확산되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
보호막의 재료로서는, 산화물, 질화물, 플루오린화물, 황화물, 3원 화합물, 금속, 또는 폴리머 등을 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 재료는 산화 알루미늄, 산화 하프늄, 하프늄 실리케이트, 산화 란타넘, 산화 실리콘, 타이타늄산 스트론튬, 산화 탄탈럼, 산화 타이타늄, 산화 아연, 산화 네오디뮴, 산화 지르코늄, 산화 주석, 산화 이트륨, 산화 세륨, 산화 스칸듐, 산화 어븀, 산화 바나듐, 산화 인듐, 질화 알루미늄, 질화 하프늄, 질화 실리콘, 질화 탄탈럼, 질화 타이타늄, 질화 네오디뮴, 질화 몰리브데넘, 질화 지르코늄, 질화 갈륨, 타이타늄 및 알루미늄을 포함하는 질화물, 타이타늄 및 알루미늄을 포함하는 산화물, 알루미늄 및 아연을 포함하는 산화물, 망가니즈 및 아연을 포함하는 황화물, 세륨 및 스트론튬을 포함하는 황화물, 어븀 및 알루미늄을 포함하는 산화물, 또는 이트륨 및 지르코늄을 포함하는 산화물 등을 포함하여도 좋다.
보호막은 단차 피복성(step coverage)이 양호한 퇴적 방법을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 이러한 방법의 하나는 ALD(atomic layer deposition)법이다. ALD법에 의하여 퇴적할 수 있는 재료를 보호막에 사용하는 것이 바람직하다. ALD법에 의하여, 크랙 또는 핀홀 등의 결함이 저감되거나 또는 두께가 균일한, 치밀한 보호막을 형성할 수 있다. 또한 보호막의 형성 시에 가공 부재에 생기는 손상을 저감시킬 수 있다.
ALD법에 의하여, 복잡한 요철 형상을 가지는 표면, 또는 터치 패널의 상면, 측면, 및 하면에도 결함이 적고 균일한 보호막을 형성할 수 있다.
상술한 바와 같이, 실시형태 1 및 실시형태 2에서 설명한 발광 디바이스를 사용하여 제작된 발광 장치를 얻을 수 있다.
본 실시형태에서의 발광 장치는, 실시형태 1 및 실시형태 2에서 설명한 발광 디바이스를 사용하여 제작되기 때문에, 양호한 특성을 가질 수 있다. 구체적으로는, 실시형태 1 및 실시형태 2에서 설명한 발광 디바이스는 수명이 길기 때문에, 신뢰성이 높은 발광 장치로 할 수 있다. 실시형태 1 및 실시형태 2에서 설명한 발광 디바이스를 사용한 발광 장치는 발광 효율이 높기 때문에, 소비전력이 낮은 발광 장치를 실현할 수 있다.
도 3의 (A) 및 (B)는 각각 백색 발광을 나타내는 발광 디바이스의 형성 및 착색층(컬러 필터) 등의 사용에 의하여 풀 컬러 표시를 실현한 발광 장치의 예를 도시한 것이다. 도 3의 (A)는, 기판(1001), 하지 절연막(base insulating film)(1002), 게이트 절연막(1003), 게이트 전극(1006, 1007, 및 1008), 제 1 층간 절연막(1020), 제 2 층간 절연막(1021), 주변부(1042), 화소부(1040), 구동 회로부(1041), 발광 디바이스의 양극(1024W, 1024R, 1024G, 및 1024B), 격벽(1025), EL층(1028), 발광 디바이스의 음극(1029), 밀봉 기판(1031), 및 밀봉 재료(1032) 등을 도시한 것이다.
도 3의 (A)에서는, 투명 기재(1033) 상에 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 및 청색 착색층(1034B))이 제공되어 있다. 블랙 매트릭스(1035)가 추가적으로 제공되어도 좋다. 착색층 및 블랙 매트릭스가 제공된 투명 기재(1033)는 기판(1001)에 배치 및 고정된다. 또한 착색층 및 블랙 매트릭스(1035)는 오버코트층(1036)으로 덮여 있다. 도 3의 (A)에서는, 발광층의 일부로부터 방출된 광은 착색층을 통과하지 않고, 발광층의 다른 일부로부터 방출된 광은 착색층을 통과한다. 착색층을 통과하지 않는 광은 백색이고 착색층들 중 어느 하나를 통과하는 광은 적색, 녹색, 또는 청색이기 때문에, 그 4가지 색의 화소를 사용하여 화상을 표시할 수 있다.
도 3의 (B)는 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 및 청색 착색층(1034B))이 게이트 절연막(1003)과 제 1 층간 절연막(1020) 사이에 제공된 예를 도시한 것이다. 이 구조와 같이, 착색층은 기판(1001)과 밀봉 기판(1031) 사이에 제공되어도 좋다.
상술한 발광 장치는, FET가 형성되는 기판(1001) 측으로부터 광이 추출되는 구조(보텀 이미션 구조(bottom emission structure))를 가지는 발광 장치이지만, 밀봉 기판(1031) 측으로부터 광이 추출되는 구조(톱 이미션 구조(top emission structure))를 가지는 발광 장치이어도 좋다. 도 4는 톱 이미션 구조를 가지는 발광 장치의 단면도이다. 이 경우, 기판(1001)으로서 광을 투과시키지 않는 기판을 사용할 수 있다. FET와 발광 디바이스의 양극을 접속시키는 접속 전극을 형성하는 단계까지의 공정은, 보텀 이미션 구조를 가지는 발광 장치와 비슷한 식으로 수행된다. 그리고, 제 3 층간 절연막(1037)이 전극(1022)을 덮도록 형성된다. 이 절연막은 평탄화 기능을 가져도 좋다. 제 3 층간 절연막(1037)은 제 2 층간 절연막과 비슷한 재료를 사용하여 형성할 수 있고, 다른 공지의 재료 중 어느 것을 사용하여 형성할 수도 있다.
여기서, 3개의 발광 디바이스의 양극(1024W, 1024R, 1024G, 및 1024B)은 각각 양극이지만, 음극으로서 형성되어도 좋다. 또한 도 4에 도시된 바와 같은 톱 이미션 구조를 가지는 발광 장치의 경우, 양극은 반사 전극인 것이 바람직하다. EL층(1028)은, 실시형태 1 및 실시형태 2에서 설명한 EL층(103)의 구조와 비슷한 구조를 가지도록 형성되고, 이로써 백색 발광을 얻을 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같은 톱 이미션 구조의 경우, 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 및 청색 착색층(1034B))이 제공되는 밀봉 기판(1031)으로 밀봉을 수행할 수 있다. 밀봉 기판(1031)에는 화소들 사이에 위치하는 블랙 매트릭스(1035)가 제공되어도 좋다. 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 및 청색 착색층(1034B))과 블랙 매트릭스는 오버코트층(1036)으로 덮여 있어도 좋다. 또한 밀봉 기판(1031)으로서 투광성 기판이 사용된다. 여기서는 적색, 녹색, 청색, 및 백색의 4가지 색을 사용하여 풀 컬러 표시를 수행하는 예를 나타내었지만, 특별한 제한은 없으며, 적색, 황색, 녹색, 및 청색의 4가지 색, 또는 적색, 녹색, 및 청색의 3가지 색을 사용하는 풀 컬러 표시를 수행하여도 좋다.
톱 이미션 구조를 가지는 발광 장치에서는, 마이크로캐비티 구조를 바람직하게 채용할 수 있다. 마이크로캐비티 구조를 가지는 발광 디바이스는 양극으로서 반사 전극을, 음극으로서 반투과·반반사 전극을 사용하여 형성된다. 마이크로캐비티 구조를 가지는 발광 디바이스는 반사 전극과 반투과·반반사 전극 사이에, 발광 영역으로서 기능하는 발광층을 적어도 포함하는 EL층을 적어도 포함한다.
또한 반사 전극은 가시광의 반사율이 40% 내지 100%, 바람직하게는 70% 내지 100%이고, 저항률이 1×10-2Ωcm 이하이다. 또한 반투과·반반사 전극은 가시광의 투과율이 20% 내지 80%, 바람직하게는 40% 내지 70%이고, 저항률이 1×10-2Ωcm 이하이다.
EL층에 포함되는 발광층으로부터 방출되는 광은, 반사 전극 및 반투과·반반사 전극에 의하여 반사되어 공진한다.
상기 발광 디바이스에 있어서, 투명 도전막, 복합 재료, 및 캐리어 수송 재료 등의 두께를 바꿈으로써 반사 전극과 반투과·반반사 전극 사이의 광로 길이를 변경할 수 있다. 그러므로, 반사 전극과 반투과·반반사 전극 사이에서 공진하는 파장의 광을 강하게 할 수 있고, 이들 사이에서 공진하지 않는 파장의 광을 약하게 할 수 있다.
또한 반사 전극에 의하여 반사되어 되돌아온 광(제 1 반사광)은, 발광층으로부터 반투과·반반사 전극으로 직접 들어가는 광(제 1 입사광)에 상당히 간섭한다. 이러한 이유로, 반사 전극과 발광층 사이의 광로 길이를 (2n-1)λ/4(n은 1 이상의 자연수이고 λ는 증폭될 색의 파장임)로 조절하는 것이 바람직하다. 광로 길이를 조절함으로써, 제 1 반사광과 제 1 입사광의 위상을 서로 일치시키고 발광층으로부터 방출되는 광을 더 증폭시킬 수 있다.
또한 상술한 구조에서, EL층은 복수의 발광층을 포함하여도 좋고, 단층의 발광층을 포함하여도 좋다. 상술한 탠덤 발광 디바이스는 복수의 EL층과 조합되어도 좋고, 예를 들어 발광 디바이스는, 복수의 EL층이 제공되고, EL층들 사이에 전하 발생층이 제공되고, 각 EL층이 복수의 발광층 또는 단층의 발광층을 포함하는 구조를 가져도 좋다.
마이크로캐비티 구조에 의하여, 정면 방향에서의 특정 파장의 발광 강도를 높일 수 있어, 소비전력을 저감시킬 수 있다. 또한 적색, 황색, 녹색, 및 청색의 4가지 색의 부화소로 화상을 표시하는 발광 장치의 경우에는, 황색 발광에 의하여 휘도를 높일 수 있고, 각 부화소가 상당하는 색의 파장에 적합한 마이크로캐비티 구조를 채용할 수 있기 때문에, 양호한 특성의 발광 장치로 할 수 있다.
본 실시형태에서의 발광 장치는, 실시형태 1 및 실시형태 2에서 설명한 발광 디바이스를 사용하여 제작되기 때문에, 양호한 특성을 가질 수 있다. 구체적으로는, 실시형태 1 및 실시형태 2에서 설명한 발광 디바이스는 수명이 길기 때문에, 신뢰성이 높은 발광 장치로 할 수 있다. 실시형태 1 및 실시형태 2에서 설명한 발광 디바이스를 사용한 발광 장치는 발광 효율이 높기 때문에, 소비전력이 낮은 발광 장치를 실현할 수 있다.
위에서는 액티브 매트릭스 발광 장치에 대하여 설명하였지만, 아래에서는 패시브 매트릭스 발광 장치에 대하여 설명한다. 도 5의 (A) 및 (B)는 본 발명을 사용하여 제작된 패시브 매트릭스 발광 장치를 도시한 것이다. 또한 도 5의 (A)는 발광 장치의 사시도이고, 도 5의 (B)는 도 5의 (A)의 선 X-Y를 따라 취한 단면도이다. 도 5의 (A) 및 (B)에서, 기판(951) 위에는, 전극(952)과 전극(956) 사이에 EL층(955)이 제공되어 있다. 전극(952)의 단부는 절연층(953)으로 덮여 있다. 절연층(953) 위에는 격벽층(954)이 제공되어 있다. 격벽층(954)의 측벽은, 양쪽 측벽 사이의 거리가 기판 표면을 향하여 서서히 좁아지도록 경사져 있다. 바꿔 말하면, 격벽층(954)의 짧은 변 방향을 따라 취한 단면은 사다리꼴이고, 저변(절연층(953)의 표면에 평행하며 절연층(953)과 접하는 사다리꼴의 변)은 윗변(절연층(953)의 표면에 평행하며 절연층(953)과 접하지 않는 사다리꼴의 변)보다 짧다. 따라서, 제공된 격벽층(954)에 의하여 정전기 등으로 인한 발광 디바이스의 결함을 방지할 수 있다. 패시브 매트릭스 발광 장치도 실시형태 1 및 실시형태 2에서 설명한 발광 디바이스를 포함하기 때문에, 신뢰성이 높고 소비전력이 낮은 발광 장치로 할 수 있다.
상술한 발광 장치에서는 매트릭스로 배열된 다수의 미세한 발광 디바이스를 각각 제어할 수 있기 때문에, 상기 발광 장치는 화상을 표시하기 위한 표시 장치로서 적합하게 사용할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태 중 어느 것과 자유로이 조합할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는, 실시형태 1 및 실시형태 2에서 설명한 발광 디바이스가 조명 장치에 사용된 예에 대하여 도 6의 (A) 및 (B)를 참조하여 설명한다. 도 6의 (B)는 조명 장치의 상면도이고, 도 6의 (A)는 도 6의 (B)의 선 e-f를 따라 취한 단면도이다.
본 실시형태의 조명 장치에서는, 지지체이며 투광성을 가지는 기판(400) 위에 양극(401)이 형성된다. 양극(401)은 실시형태 2의 양극(101)에 상당한다. 양극(401) 측을 통하여 광이 추출될 때, 양극(401)은 투광성을 가지는 재료를 사용하여 형성된다.
기판(400) 위에는, 음극(404)에 전압을 인가하기 위한 패드(412)가 형성된다.
양극(401) 위에 EL층(403)이 형성된다. EL층(403)의 구조는, 예를 들어, 실시형태 1 및 실시형태 2에서의 EL층(103)의 구조, 또는 발광 유닛(511 및 512)과 전하 발생층(513)이 조합된 구조에 상당한다. 이 구조에 대해서는 상기 설명을 참조한다.
EL층(403)을 덮도록 음극(404)을 형성한다. 음극(404)은 실시형태 2에서의 음극(102)에 상당한다. 음극(404)은, 양극(401) 측을 통하여 광이 추출되는 경우, 반사율이 높은 재료를 사용하여 형성된다. 음극(404)은 패드(412)에 접속됨으로써, 전압이 인가된다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태에서 설명한 조명 장치는 양극(401), EL층(403), 및 음극(404)을 포함하는 발광 디바이스를 포함한다. 상기 발광 디바이스는 발광 효율이 높은 발광 디바이스이기 때문에, 본 실시형태에서의 조명 장치를 소비전력이 낮은 조명 장치로 할 수 있다.
상기 구조를 가지는 발광 디바이스가 제공된 기판(400)을 밀봉 재료(405 및 406)에 의하여 밀봉 기판(407)에 고정하고 밀봉함으로써, 조명 장치가 완성된다. 밀봉 재료(405) 및 밀봉 재료(406) 중 한쪽만을 사용할 수 있다. 내부 밀봉 재료(406)(도 6의 (B)에는 미도시)는 건조제와 혼합될 수 있어, 수분을 흡착할 수 있기 때문에, 신뢰성이 향상된다.
패드(412) 및 양극(401)의 일부가 밀봉 재료(405 및 406)의 외부로 연장되어 있으면, 그 연장된 부분은 외부 입력 단자로서 기능할 수 있다. 외부 입력 단자 위에는 컨버터 등이 실장된 IC칩(420)을 제공하여도 좋다.
본 실시형태에서 설명한 조명 장치는 실시형태 1 및 실시형태 2에서 설명한 발광 디바이스를 EL 소자로서 포함하기 때문에, 신뢰성이 높은 발광 장치로 할 수 있다. 또한 소비전력이 낮은 발광 장치로 할 수 있다.
(실시형태 5)
본 실시형태에서는, 실시형태 1 및 실시형태 2에서 설명한 발광 디바이스를 각각 포함하는 전자 기기의 예에 대하여 설명한다. 실시형태 1 및 실시형태 2에서 설명한 발광 디바이스는 수명이 길고 신뢰성이 높다. 결과적으로, 본 실시형태에서 설명하는 전자 기기는 신뢰성이 높은 발광부를 각각 포함할 수 있다.
상기 발광 디바이스를 포함하는 전자 기기의 예에는 텔레비전 장치(TV 또는 텔레비전 수신기라고도 함), 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라, 디지털 포토 프레임, 휴대 전화(이동 전화 또는 이동 전화기라고도 함), 휴대용 게임기, 휴대 정보 단말기, 음향 재생 장치, 및 파친코 기기 등의 대형 게임기가 포함된다. 이들 전자 기기의 구체적인 예를 이하에서 나타낸다.
도 7의 (A)는 텔레비전 장치의 예를 도시한 것이다. 상기 텔레비전 장치에서는, 하우징(7101)에 표시부(7103)가 내장되어 있다. 여기서는, 하우징(7101)이 스탠드(7105)로 지지되어 있다. 표시부(7103)에 화상을 표시할 수 있고, 표시부(7103)에서는, 실시형태 1 및 실시형태 2에서 설명한 발광 디바이스들이 매트릭스로 배열된다.
텔레비전 장치는 하우징(7101)의 조작 스위치 또는 별체의 리모트 컨트롤러(7110)로 조작할 수 있다. 리모트 컨트롤러(7110)의 조작 키(7109)에 의하여 채널 및 음량을 제어할 수 있고, 표시부(7103)에 표시되는 화상을 제어할 수 있다. 또한 리모트 컨트롤러(7110)에는 리모트 컨트롤러(7110)로부터 출력되는 데이터를 표시하기 위한 표시부(7107)가 제공되어도 좋다.
또한 텔레비전 장치에는 수신기 및 모뎀 등이 제공된다. 수신기를 사용하여, 일반 텔레비전 방송을 수신할 수 있다. 또한 모뎀을 통하여 유선 또는 무선의 통신 네트워크에 텔레비전 장치를 접속하면, 단방향(송신자로부터 수신자) 또는 쌍방향(송신자와 수신자 사이 또는 수신자들 사이)의 데이터 통신을 수행할 수 있다.
도 7의 (B1)은, 본체(7201), 하우징(7202), 표시부(7203), 키보드(7204), 외부 접속 포트(7205), 및 포인팅 디바이스(7206) 등을 포함하는 컴퓨터를 도시한 것이다. 또한 이 컴퓨터는, 실시형태 1 및 실시형태 2에서 설명되고, 표시부(7203)에서 매트릭스로 배열된 발광 디바이스를 사용하여 제작된다. 도 7의 (B1)에 도시된 컴퓨터는 도 7의 (B2)에 도시된 구조를 가져도 좋다. 도 7의 (B2)에 도시된 컴퓨터에는 키보드(7204)와 포인팅 디바이스(7206) 대신에 제 2 표시부(7210)가 제공되어 있다. 제 2 표시부(7210)는 터치 패널이며, 제 2 표시부(7210) 상의 입력용 표시를 손가락 또는 전용 펜으로 터치함으로써 입력 조작을 수행할 수 있다. 제 2 표시부(7210)는 입력용 표시 외의 화상을 표시할 수도 있다. 표시부(7203)도 터치 패널이어도 좋다. 상기 2개의 화면을 힌지로 접속시킴으로써, 예를 들어, 컴퓨터를 보관 또는 운반하는 동안에 화면이 긁히거나 파손되는 문제를 방지할 수 있다.
도 7의 (C)는 휴대 단말기의 예를 도시한 것이다. 휴대 전화에는 하우징(7401)에 내장된 표시부(7402), 조작 버튼(7403), 외부 접속 포트(7404), 스피커(7405), 및 마이크로폰(7406) 등이 제공되어 있다. 또한 휴대 전화는, 실시형태 1 및 실시형태 2에서 설명되고 매트릭스로 배열된 발광 디바이스를 포함하는 표시부(7402)를 가진다.
도 7의 (C)에 도시된 휴대 단말기의 표시부(7402)를 손가락 등으로 터치하면, 휴대 단말기에 데이터를 입력할 수 있다. 이 경우, 전화를 걸거나 이메일을 작성하는 등의 조작은, 표시부(7402)를 손가락 등으로 터치함으로써 수행할 수 있다.
표시부(7402)는 주로 3가지 화면 모드를 가진다. 제 1 모드는 주로 화상을 표시하기 위한 표시 모드이다. 제 2 모드는 주로 문자 등의 정보를 입력하기 위한 입력 모드이다. 제 3 모드는 표시 모드와 입력 모드의 2가지 모드가 조합된 표시 및 입력 모드이다.
예를 들어, 전화를 걸거나 또는 이메일을 작성하는 경우, 표시부(7402)에 주로 문자를 입력하기 위한 문자 입력 모드를 선택하여, 화면에 표시된 문자를 입력할 수 있다. 이 경우, 표시부(7402)의 화면의 거의 전체에 키보드 또는 번호 버튼을 표시하는 것이 바람직하다.
기울기를 검출하기 위한 자이로스코프 또는 가속도 센서 등의 센서를 포함하는 검지 장치가 휴대 단말기 내에 제공되어 있으면, 휴대 단말기의 방향(휴대 단말기가 가로로 배치되는지 세로로 배치되는지)을 판정함으로써 표시부(7402)의 화면의 표시의 방향을 자동적으로 변경할 수 있다.
화면 모드는 표시부(7402)를 터치하거나 또는 하우징(7401)의 조작 버튼(7403)을 조작함으로써 전환된다. 또는 표시부(7402)에 표시되는 화상의 종류에 따라 화면 모드를 전환할 수 있다. 예를 들어, 표시부에 표시되는 화상의 신호가 동영상 데이터의 신호이면 화면 모드가 표시 모드로 전환된다. 신호가 텍스트 데이터의 신호이면 화면 모드가 입력 모드로 전환된다.
또한 입력 모드에서 표시부(7402)의 광 센서로 검지되는 신호를 검지하면서, 표시부(7402)의 터치에 의한 입력이 일정 기간 수행되지 않는 경우에는, 화면 모드가 입력 모드에서 표시 모드로 전환되도록 제어하여도 좋다.
표시부(7402)는 이미지 센서로서 기능하여도 좋다. 예를 들어, 표시부(7402)를 손바닥 또는 손가락으로 터치하였을 때 장문 또는 지문 등의 화상을 촬영함으로써, 개인 인증을 수행할 수 있다. 또한 근적외광을 방출하는 백라이트 또는 센싱용 광원을 표시부에 제공함으로써, 손가락 정맥 또는 손바닥 정맥 등의 화상을 촬영할 수 있다.
또한 본 실시형태에서 설명한 구조는 실시형태 1 내지 실시형태 4에서 설명한 구조 중 어느 것과 적절히 조합할 수 있다.
상술한 바와 같이, 실시형태 1 및 실시형태 2에서 설명한 발광 디바이스를 가지는 발광 장치의 적용 범위는 넓기 때문에, 이 발광 장치를 다양한 분야의 전자 기기에 적용할 수 있다. 실시형태 1 및 실시형태 2에서 설명한 발광 디바이스를 사용함으로써, 신뢰성이 높은 전자 기기를 얻을 수 있다.
도 8의 (A)는 로봇 청소기의 예를 도시한 모식도이다.
로봇 청소기(5100)는 그 상면에 있는 디스플레이(5101), 그 측면에 있는 복수의 카메라(5102), 솔(5103), 및 조작 버튼(5104)을 포함한다. 도시하지 않았지만 로봇 청소기(5100)의 저면에는 타이어 및 흡입구 등이 제공되어 있다. 또한 로봇 청소기(5100)는 적외선 센서, 초음파 센서, 가속도 센서, 압전 센서, 광 센서, 및 자이로스코프 센서 등의 다양한 센서를 포함한다. 로봇 청소기(5100)는 무선 통신 수단을 가진다.
로봇 청소기(5100)는 자주식이고, 먼지(5120)를 검지하고 저면에 제공된 흡입구로부터 먼지를 흡인할 수 있다.
로봇 청소기(5100)는, 카메라(5102)로 촬영한 화상을 분석하여 벽, 가구, 또는 단차 등의 장애물의 유무를 판단할 수 있다. 화상 분석에 의하여 로봇 청소기(5100)가 솔(5103)에 걸리기 쉬운 물건(예를 들어 배선)을 검지한 경우에는, 솔(5103)의 회전을 정지할 수 있다.
디스플레이(5101)에는 배터리의 잔량 및 모은 먼지의 양 등을 표시할 수 있다. 디스플레이(5101)에는 로봇 청소기(5100)가 주행한 경로를 표시하여도 좋다. 디스플레이(5101)는 터치 패널이어도 좋고, 조작 버튼(5104)을 디스플레이(5101)에 제공하여도 좋다.
로봇 청소기(5100)는 스마트폰 등의 휴대용 전자 기기(5140)와 통신할 수 있다. 휴대용 전자 기기(5140)는 카메라(5102)로 촬영한 화상을 표시할 수 있다. 따라서 로봇 청소기(5100)의 소유자는 집에 없을 때도 자신의 방을 모니터할 수 있다. 소유자는 디스플레이(5101)의 표시를 스마트폰 등의 휴대용 전자 기기(5140)로 확인할 수도 있다.
본 발명의 일 형태의 발광 장치는 디스플레이(5101)에 사용할 수 있다.
도 8의 (B)에 도시된 로봇(2100)은 연산 장치(2110), 조도 센서(2101), 마이크로폰(2102), 상부 카메라(2103), 스피커(2104), 디스플레이(2105), 하부 카메라(2106), 장애물 센서(2107), 및 이동 기구(2108)를 포함한다.
마이크로폰(2102)은 사용자의 말하는 목소리 및 환경음 등을 검지하는 기능을 가진다. 스피커(2104)는 음성을 출력하는 기능도 가진다. 로봇(2100)은 마이크로폰(2102) 및 스피커(2104)를 사용하여 사용자와 의사소통할 수 있다.
디스플레이(2105)는 다양한 종류의 정보를 표시하는 기능을 가진다. 로봇(2100)은 사용자가 원하는 정보를 디스플레이(2105)에 표시할 수 있다. 디스플레이(2105)에는 터치 패널이 제공되어도 좋다. 또한 디스플레이(2105)는 탈착 가능한 정보 단말기이어도 좋고, 이 경우 로봇(2100)의 정위치에 디스플레이(2105)를 설치함으로써, 충전 및 데이터 통신을 수행할 수 있다.
상부 카메라(2103) 및 하부 카메라(2106)는 각각 로봇(2100)의 주변의 화상을 촬영하는 기능을 가진다. 장애물 센서(2107)는 로봇(2100)이 이동 기구(2108)를 사용하여 전진하는 방향에서의 장애물을 검지할 수 있다. 로봇(2100)은 상부 카메라(2103), 하부 카메라(2106), 및 장애물 센서(2107)로 주변의 환경을 인식함으로써 안전하게 이동할 수 있다. 본 발명의 일 형태의 발광 장치는 디스플레이(2105)에 사용할 수 있다.
도 8의 (C)는 고글형 디스플레이의 예를 도시한 것이다. 고글형 디스플레이는 예를 들어 하우징(5000), 표시부(5001), 스피커(5003), LED 램프(5004), 접속 단자(5006), 센서(5007)(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 가지는 센서), 마이크로폰(5008), 제 2 표시부(5002), 지지부(5012), 및 이어폰(5013)을 포함한다.
본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치를 표시부(5001) 및 제 2 표시부(5002)에 사용할 수 있다.
도 9는, 실시형태 1 및 실시형태 2에서 설명한 발광 디바이스를 조명 장치인 테이블 램프에 사용한 예를 도시한 것이다. 도 9에 도시된 테이블 램프는 하우징(2001) 및 광원(2002)을 포함하고, 실시형태 3에서 설명한 조명 장치를 광원(2002)에 사용하여도 좋다.
도 10은, 실시형태 1 및 실시형태 2에서 설명한 발광 디바이스를 실내 조명 장치(3001)에 사용한 예를 도시한 것이다. 실시형태 1 및 실시형태 2에서 설명한 발광 디바이스는 신뢰성이 높기 때문에, 신뢰성이 높은 조명 장치로 할 수 있다. 또한 실시형태 1 및 실시형태 2에서 설명한 발광 디바이스는 대면적으로 할 수 있으므로, 발광 디바이스를 대면적 조명 장치에 사용할 수 있다. 또한 실시형태 1 및 실시형태 2에서 설명한 발광 디바이스는 얇기 때문에, 두께가 저감된 조명 장치에 발광 디바이스를 사용할 수 있다.
실시형태 1 및 실시형태 2에서 설명한 발광 디바이스는 자동차의 앞유리 또는 자동차의 대시보드에 사용될 수도 있다. 도 11은 실시형태 1 및 실시형태 2에서 설명한 발광 디바이스를 자동차의 앞유리 및 자동차의 대시보드에 사용한 일 형태를 도시한 것이다. 표시 영역(5200 내지 5203)은 각각 실시형태 1 및 실시형태 2에서 설명한 발광 디바이스를 포함한다.
표시 영역(5200 및 5201)은 자동차의 앞유리에 제공되며, 실시형태 1 및 실시형태 2에서 설명한 각 발광 디바이스가 제공된 표시 장치이다. 실시형태 1 및 실시형태 2에서 설명한 발광 디바이스는, 투광성을 가지는 전극으로 형성된 양극 및 음극을 포함함으로써, 반대쪽을 볼 수 있는 소위 시스루 표시 장치로 할 수 있다. 이러한 시스루 표시 장치는 시야를 방해하는 일 없이 자동차의 앞유리에도 제공할 수 있다. 구동 트랜지스터 등이 제공되는 경우, 유기 반도체 재료를 포함하는 유기 트랜지스터 또는 산화물 반도체를 포함하는 트랜지스터 등 투광성을 가지는 트랜지스터를 사용하는 것이 바람직하다.
실시형태 1 및 실시형태 2에서 설명한 발광 디바이스가 제공된 표시 장치는 필러 부분의 표시 영역(5202)에 제공된다. 표시 영역(5202)은 차체에 제공된 촬상 유닛으로 얻은 화상을 표시함으로써, 필러로 가려진 시야를 보완할 수 있다. 마찬가지로, 대시보드 부분에 제공된 표시 영역(5203)은 자동차의 외부에 제공된 촬상 유닛으로 얻은 화상을 표시함으로써, 차체로 가려진 시야를 보완할 수 있다. 그러므로 안 보이는 영역을 없애 안전성을 높일 수 있다. 운전자가 볼 수 없는 영역을 보완하는 화상에 의하여, 운전자가 쉽고 편하게 안전을 확인할 수 있다.
표시 영역(5203)은 내비게이션 데이터, 속도계, 태코미터, 주행 거리, 급유량, 변속 기어 상태, 및 에어컨디셔너의 설정 등을 표시함으로써, 다양한 정보를 제공할 수 있다. 표시의 내용 또는 레이아웃은 사용자에 의하여 자유롭게 적절히 바꿀 수 있다. 또한 이런 정보는 표시 영역(5200 내지 5203)에도 표시할 수 있다. 표시 영역(5200 내지 5203)은 조명 장치로서 사용될 수도 있다.
도 12의 (A) 및 (B)는 폴더블 휴대 정보 단말기(5150)를 도시한 것이다. 폴더블 휴대 정보 단말기(5150)는 하우징(5151), 표시 영역(5152), 및 굴곡부(5153)를 포함한다. 도 12의 (A)는 펼친 휴대 정보 단말기(5150)를 도시한 것이다. 도 12의 (B)는 접은 휴대 정보 단말기(5150)를 도시한 것이다. 휴대 정보 단말기(5150)는 표시 영역(5152)이 큼에도 불구하고, 접으면 크기가 작고 휴대성이 우수하다.
표시 영역(5152)은 굴곡부(5153)에 의하여 반으로 접을 수 있다. 굴곡부(5153)는 가요성 부재 및 복수의 지지 부재를 포함한다. 표시 영역을 접는 경우에는 가요성 부재가 늘어나고 굴곡부(5153)가 2mm 이상, 바람직하게는 3mm 이상의 곡률 반경을 가진다.
또한 표시 영역(5152)은 터치 센서(입력 장치)를 포함한 터치 패널(입출력 장치)이어도 좋다. 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 표시 영역(5152)에 사용할 수 있다.
도 13의 (A) 내지 (C)는 폴더블 휴대 정보 단말기(9310)를 도시한 것이다. 도 13의 (A)는 펼친 휴대 정보 단말기(9310)를 도시한 것이다. 도 13의 (B)는 펼치거나 접히고 있는 휴대 정보 단말기(9310)를 도시한 것이다. 도 13의 (C)는 접은 휴대 정보 단말기(9310)를 도시한 것이다. 휴대 정보 단말기(9310)는 펼쳤을 때는 이음매가 없고 표시 영역이 크기 때문에 일람성(一覽性)이 높다.
표시 패널(9311)은 힌지(9313)로 서로 연결된 3개의 하우징(9315)에 의하여 지지되어 있다. 또한 표시 패널(9311)은 터치 센서(입력 장치)를 포함하는 터치 패널(입출력 장치)이어도 좋다. 2개의 하우징(9315) 사이의 힌지(9313)에서 표시 패널(9311)을 접음으로써, 휴대 정보 단말기(9310)를 펼친 상태로부터 접은 상태로 가역적으로 변형할 수 있다. 표시 패널(9311)에는 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 사용할 수 있다.
(실시예 1)
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스 1 내지 발광 디바이스 3, 그리고 비교예인 비교 발광 디바이스 1 및 비교 발광 디바이스 2에 대하여 설명한다. 발광 디바이스 1 내지 발광 디바이스 3, 그리고 비교 발광 디바이스 1 및 비교 발광 디바이스 2에 사용되는 유기 화합물의 구조식을 이하에 나타낸다.
[화학식 3]
(발광 디바이스 1의 제작 방법)
우선, 유리 기판 위에, 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법에 의하여 퇴적하여 양극(101)을 형성하였다. 양극(101)의 두께를 70nm로 하고, 전극의 면적을 2mm×2mm로 하였다.
다음으로, 기판 위에 발광 디바이스를 형성하기 위한 전처리에서, 기판의 표면을 물로 세정하고 200℃에서 1시간 동안 소성한 다음, UV 오존 처리를 370초 동안 수행하였다.
그 후, 10-4Pa 정도까지 압력이 저감된 진공 증착 장치에 기판을 이동하고, 진공 증착 장치의 가열 체임버에서 진공 소성을 170℃에서 30분 동안 수행한 다음, 기판을 약 30분 동안 냉각시켰다.
다음으로, 양극(101)이 형성된 면이 아래쪽을 향하도록, 진공 증착 장치 내에 제공된 기판 홀더에 양극(101)이 제공된 기판을 고정시켰다. 그리고, 구조식(i)으로 나타내어지는 N-(1,1'-바이페닐-4-일)-9,9-다이메틸-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBBiF)과, NDP-9(Analysis Atelier Corporation 제조, 재료 시리얼 번호 1S20170124)를 PCBBiF와 NDP-9의 중량비가 1:0.1이 되도록, 저항 가열법을 사용한 공증착에 의하여 두께 10nm로 양극(101) 위에 퇴적시킴으로써, 정공 주입층(111)을 형성하였다.
이어서, 정공 주입층(111) 위에, PCBBiF를 제 1 정공 수송층(112-1)으로서 증착에 의하여 두께 20nm로 퇴적하고 나서, 구조식(ii)으로 나타내어지는 N,N-비스[4-(다이벤조퓨란-4-일)페닐]-4-아미노-p-터페닐(약칭: DBfBB1TP)을 제 2 정공 수송층(112-2)으로서 증착에 의하여 두께 10nm로 퇴적함으로써, 정공 수송층(112)을 형성하였다. 또한 제 2 정공 수송층(112-2)은 전자 차단층으로서도 기능한다.
다음으로, 구조식(iii)으로 나타내어지는 7-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-7H-다이벤조[c,g]카바졸(약칭: cgDBCzPA)과, 구조식(iv)으로 나타내어지는 N,N'-(피렌-1,6-다이일)비스[(6,N-다이페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란)-8-아민](약칭: 1,6BnfAPrn-03)을 cgDBCzPA와 1,6BnfAPrn-03의 중량비가 1:0.03이 되도록, 공증착에 의하여 두께 25nm로 퇴적함으로써, 발광층(113)을 형성하였다.
다음으로, 발광층(113) 위에, 구조식(v)으로 나타내어지는 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II)을 증착에 의하여 두께 15nm로 퇴적하고 나서, 구조식(vi)으로 나타내어지는 2,9-비스(나프탈렌-2-일)-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: NBPhen)을 증착에 의하여 두께 10nm로 퇴적함으로써, 전자 수송층(114)을 형성하였다.
전자 수송층(114)을 형성한 후, 플루오린화 리튬(LiF)을 증착에 의하여 두께 1nm로 퇴적하여 전자 주입층(115)을 형성하였다. 그리고, 알루미늄을 증착에 의하여 두께 200nm로 퇴적하여 음극(102)을 형성하였다. 이에 의하여, 본 실시예의 발광 디바이스 1을 제작하였다.
(발광 디바이스 2의 제작 방법)
발광 디바이스 2는, 발광 디바이스 1의 PCBBiF가 구조식(vii)으로 나타내어지는 N,N-비스(4-바이페닐)-6-페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-아민(약칭: BBABnf)으로 바뀐 것을 제외하여 발광 디바이스 1과 같은 식으로 제작하였다.
(발광 디바이스 3의 제작 방법)
발광 디바이스 3은, 발광 디바이스 2의 DBfBB1TP가 구조식(viii)으로 나타내어지는 3,3'-(나프탈렌-1,4-다이일)비스(9-페닐-9H-카바졸)(약칭: PCzN2)로 바뀐 것을 제외하여 발광 디바이스 2와 같은 식으로 제작하였다.
(비교 발광 디바이스 1의 제작 방법)
비교 발광 디바이스 1은, 발광 디바이스 1의 2mDBTBPDBq-II가 cgDBCzPA로 바뀐 것을 제외하여 발광 디바이스 1과 같은 식으로 제작하였다.
(비교 발광 디바이스 2의 제작 방법)
비교 발광 디바이스 2는, 비교 발광 디바이스 1의 DBfBB1TP가 PCzN2로 바뀐 것을 제외하여 비교 발광 디바이스 1과 같은 식으로 제작하였다.
발광 디바이스 1 내지 발광 디바이스 3, 그리고 비교 발광 디바이스 1 및 비교 발광 디바이스 2의 구조를 이하의 표에 기재한다.
[표 1]
본 실시예에서 사용한 유기 화합물의 HOMO 준위, LUMO 준위, 및 전자 이동도를 이하의 표에 기재한다. 전자 이동도는 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때 관측된 것이다.
[표 2]
발광 디바이스는, 대기에 노출되지 않도록 질소 분위기를 포함하는 글로브 박스 내에서 유리 기판을 사용하여 밀봉되었다(밀봉재를 디바이스 주변에 도포하고, 밀봉 시에 UV 처리 및 80℃에서 1시간의 열처리를 수행하였음). 다음으로, 발광 디바이스의 초기 특성 및 신뢰성을 측정하였다. 또한 측정은 실온에서 수행하였다.
도 14는 발광 디바이스 1 내지 발광 디바이스 3, 그리고 비교 발광 디바이스 1 및 비교 발광 디바이스 2의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 것이다. 도 15는 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다. 도 16은 휘도-전압 특성을 나타낸 것이다. 도 17은 전류-전압 특성을 나타낸 것이다. 도 18은 외부 양자 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다. 도 19는 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다. 또한 도 14 내지 도 20의 범례의 숫자는 발광 디바이스의 번호에 대응한다. 비교 발광 디바이스에 대해서는, 숫자 앞에 "비교"를 붙였다. 표 3은 약 1000cd/m2의 휘도에서의 발광 디바이스의 주요한 특성을 나타낸 것이다.
[표 3]
도 14 내지 도 19 및 표 3은, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스 1 내지 발광 디바이스 3이 특성이 양호한 청색 발광 디바이스인 것을 나타낸 것이다.
도 20은 전류 밀도 50mA/cm2에서의 구동 시간에 대한 휘도의 변화를 나타낸 그래프이다. 도 20에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스 1은 300시간 후에 초기 휘도의 86% 이상이 유지되고, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스 2 및 발광 디바이스 3은 300시간이 경과하였을 때, 초기 휘도의 90% 이상이 유지되었다. 발광 디바이스 1 내지 발광 디바이스 3은 구동 시간에 따른 휘도의 저하가 적은 수명이 긴 발광 디바이스인 것을 알았다.
한편, 전자 수송층에 cgDBCzPA를 각각 포함하는 비교 발광 디바이스 1 및 비교 발광 디바이스 2는 300시간이 경과하였을 때, 각각 초기 휘도의 84% 이하 및 80% 이하이었다. 또한 cgDBCzPA는 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때의 전자 이동도가 높은(7.7×10-5cm2/Vs) 재료이다. 비교 발광 디바이스에서는, 전자 수송층에서의 전자 이동도가 정공 주입층의 정공 주입 능력 및 정공 수송층의 정공 수송 능력에 대하여 지나치게 높으므로, 발광층에서의 발광 영역이 좁아지고 열화가 촉진될 수 있다.
또한 비교 발광 디바이스의 제 6 유기 화합물 및 제 7 유기 화합물은 각각 cgDBCzPA이기 때문에, 제 6 유기 화합물과 제 7 유기 화합물의 LUMO 준위의 차이가 없다. 그러므로, 전자가 발광층(113)에 주입되기 쉽기 때문에 발광층(113)은 과잉 전자를 가지기 쉽다.
또한 전자 수송성이 높은 전자 수송층을 가지는 비교 발광 디바이스 2는, 제 1 정공 수송층에 사용된 유기 화합물인 PCBBiF의 HOMO 준위와, 제 2 정공 수송층에 사용된 유기 화합물인 PCzN2의 HOMO 준위 사이의 차이가 0.2eV를 초과하는 0.36eV인 구조를 가진다. 따라서, 제 1 정공 수송층으로부터 제 2 정공 수송층으로의 정공 주입이 억제되고, 정공과 전자가 균형을 맞추기 어려워지므로, 비교 발광 디바이스 2는 디바이스들 중에서 가장 열화된 발광 디바이스이다. 또한 비교 발광 디바이스 2의 전류 효율 및 외부 양자 효율은 다른 디바이스보다 낮으므로, 재결합 없이 발광층을 통과하는 전자의 수가 과잉 전자로 인하여 증가하는 것이 시사된다.
(실시예 2)
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스 4 내지 발광 디바이스 6, 그리고 비교 발광 디바이스인 비교 발광 디바이스 3에 대하여 설명한다. 발광 디바이스 4 내지 발광 디바이스 6, 그리고 비교 발광 디바이스 3에 사용되는 유기 화합물의 구조식을 이하에 나타낸다.
[화학식 4]
(발광 디바이스 4의 제작 방법)
우선, 유리 기판 위에, 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법에 의하여 퇴적하여 양극(101)을 형성하였다. 양극(101)의 두께를 70nm로 하고, 전극의 면적을 2mm×2mm로 하였다.
다음으로, 기판 위에 발광 디바이스를 형성하기 위한 전처리에서, 기판의 표면을 물로 세정하고 200℃에서 1시간 동안 소성한 다음, UV 오존 처리를 370초 동안 수행하였다.
그 후, 10-4Pa 정도까지 압력이 저감된 진공 증착 장치에 기판을 이동하고, 진공 증착 장치의 가열 체임버에서 진공 소성을 170℃에서 30분 동안 수행한 다음, 기판을 약 30분 동안 냉각시켰다.
다음으로, 양극(101)이 형성된 면이 아래쪽을 향하도록, 진공 증착 장치 내에 제공된 기판 홀더에 양극(101)이 제공된 기판을 고정시켰다. 그리고, 구조식(i)으로 나타내어지는 N-(1,1'-바이페닐-4-일)-9,9-다이메틸-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBBiF)과, NDP-9(Analysis Atelier Corporation 제조, 재료 시리얼 번호 1S20170124)를 PCBBiF와 NDP-9의 중량비가 1:0.1이 되도록, 저항 가열법을 사용한 공증착에 의하여 두께 10nm로 양극(101) 위에 퇴적시킴으로써, 정공 주입층(111)을 형성하였다.
이어서, 정공 주입층(111) 위에, PCBBiF를 제 1 정공 수송층(112-1)으로서 증착에 의하여 두께 20nm로 퇴적하고 나서, 구조식(ii)으로 나타내어지는 N,N-비스[4-(다이벤조퓨란-4-일)페닐]-4-아미노-p-터페닐(약칭: DBfBB1TP)을 제 2 정공 수송층(112-2)으로서 증착에 의하여 두께 10nm로 퇴적함으로써, 정공 수송층(112)을 형성하였다. 또한 제 2 정공 수송층(112-2)은 전자 차단층으로서도 기능한다.
다음으로, 구조식(ix)으로 나타내어지는 9-(1-나프틸)-10-[4-(2-나프틸)페닐]안트라센(약칭: αN-βNPAnth)과, 구조식(iv)으로 나타내어지는 N,N'-(피렌-1,6-다이일)비스[(6,N-다이페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란)-8-아민](약칭: 1,6BnfAPrn-03)을 αN-βNPAnth와 1,6BnfAPrn-03의 중량비가 1:0.03이 되도록, 공증착에 의하여 두께 25nm로 퇴적함으로써, 발광층(113)을 형성하였다.
다음으로, 발광층(113) 위에, 구조식(v)으로 나타내어지는 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II)을 증착에 의하여 두께 15nm로 퇴적하고 나서, 구조식(vi)으로 나타내어지는 2,9-비스(나프탈렌-2-일)-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: NBPhen)을 증착에 의하여 두께 10nm로 퇴적함으로써, 전자 수송층(114)을 형성하였다.
전자 수송층(114)을 형성한 후, 플루오린화 리튬(LiF)을 증착에 의하여 두께 1nm로 퇴적하여 전자 주입층(115)을 형성하였다. 그리고, 알루미늄을 증착에 의하여 두께 200nm로 퇴적하여 음극(102)을 형성하였다. 이에 의하여, 본 실시예의 발광 디바이스 4를 제작하였다.
(발광 디바이스 5의 제작 방법)
발광 디바이스 5는, 발광 디바이스 4의 PCBBiF가 구조식(vii)으로 나타내어지는 N,N-비스(4-바이페닐)-6-페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-아민(약칭: BBABnf)으로 바뀐 것을 제외하여 발광 디바이스 4와 같은 식으로 제작하였다.
(발광 디바이스 6의 제작 방법)
발광 디바이스 6은, 발광 디바이스 5의 DBfBB1TP가 구조식(viii)으로 나타내어지는 3,3'-(나프탈렌-1,4-다이일)비스(9-페닐-9H-카바졸)(약칭: PCzN2)로 바뀐 것을 제외하여 발광 디바이스 5와 같은 식으로 제작하였다.
(비교 발광 디바이스 3의 제작 방법)
비교 발광 디바이스 3은, 발광 디바이스 4의 2mDBTBPDBq-II가 αN-βNPAnth로 바뀐 것을 제외하여 발광 디바이스 4와 같은 식으로 제작하였다.
발광 디바이스 4 내지 발광 디바이스 6, 그리고 비교 발광 디바이스 3의 구조를 이하의 표에 기재한다.
[표 4]
본 실시예에서 사용한 유기 화합물의 HOMO 준위, LUMO 준위, 및 전자 이동도를 이하의 표에 기재한다. 전자 이동도는 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때 관측된 것이다.
[표 5]
발광 디바이스는, 대기에 노출되지 않도록 질소 분위기를 포함하는 글로브 박스 내에서 유리 기판을 사용하여 밀봉되었다(밀봉재를 디바이스 주변에 도포하고, 밀봉 시에 UV 처리 및 80℃에서 1시간의 열처리를 수행하였음). 다음으로, 발광 디바이스의 초기 특성 및 신뢰성을 측정하였다. 또한 측정은 실온에서 수행하였다.
도 21은 발광 디바이스 4 내지 발광 디바이스 6, 그리고 비교 발광 디바이스 3의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 것이다. 도 22는 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다. 도 23은 휘도-전압 특성을 나타낸 것이다. 도 24는 전류-전압 특성을 나타낸 것이다. 도 25는 외부 양자 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다. 도 26은 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다. 또한 도 16 내지 도 27의 범례의 숫자는 발광 디바이스의 번호에 대응한다. 비교 발광 디바이스에 대해서는, 숫자 앞에 "비교"를 붙였다. 표 6은 약 1000cd/m2의 휘도에서의 발광 디바이스의 주요한 특성을 나타낸 것이다.
[표 6]
도 21 내지 도 26 및 표 6은, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스 4 내지 발광 디바이스 6이 특성이 양호한 청색 발광 디바이스인 것을 나타낸 것이다.
도 27은 전류 밀도 50mA/cm2에서의 구동 시간에 대한 휘도의 변화를 나타낸 그래프이다. 도 27에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스 4 내지 발광 디바이스 6은 300시간이 경과하여도 초기 휘도의 약 94%가 유지되므로, 구동 시간에 따른 휘도의 저하가 적은 수명이 긴 발광 디바이스인 것을 알았다.
또한 비교 발광 디바이스 3의 제 6 유기 화합물 및 제 7 유기 화합물은 각각 αN-βNPAnth이기 때문에, 제 6 유기 화합물과 제 7 유기 화합물의 LUMO 준위의 차이가 없다. 그러므로, 전자가 발광층(113)에 주입되기 쉽기 때문에 발광층(113)은 과잉 전자를 가지기 쉬워, 열화가 촉진될 수 있다.
(실시예 3)
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스 7 및 발광 디바이스 8에 대하여 설명한다. 발광 디바이스 7 및 발광 디바이스 8에 사용되는 유기 화합물의 구조식을 이하에 나타낸다.
[화학식 5]
(발광 디바이스 7의 제작 방법)
우선, 유리 기판 위에, 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법에 의하여 퇴적하여 양극(101)을 형성하였다. 양극(101)의 두께를 70nm로 하고, 전극의 면적을 2mm×2mm로 하였다.
다음으로, 기판 위에 발광 디바이스를 형성하기 위한 전처리에서, 기판의 표면을 물로 세정하고 200℃에서 1시간 동안 소성한 다음, UV 오존 처리를 370초 동안 수행하였다.
그 후, 10-4Pa 정도까지 압력이 저감된 진공 증착 장치에 기판을 이동하고, 진공 증착 장치의 가열 체임버에서 진공 소성을 170℃에서 30분 동안 수행한 다음, 기판을 약 30분 동안 냉각시켰다.
다음으로, 양극(101)이 형성된 면이 아래쪽을 향하도록, 진공 증착 장치 내에 제공된 기판 홀더에 양극(101)이 제공된 기판을 고정시켰다. 그리고, 구조식(vii)으로 나타내어지는 N,N-비스(4-바이페닐)-6-페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-아민(약칭: BBABnf)과, NDP-9(Analysis Atelier Corporation 제조, 재료 시리얼 번호 1S20170124)를 BBABnf와 NDP-9의 중량비가 1:0.1이 되도록, 저항 가열법을 사용한 공증착에 의하여 두께 10nm로 양극(101) 위에 퇴적시킴으로써, 정공 주입층(111)을 형성하였다.
이어서, 정공 주입층(111) 위에, BBABnf를 제 1 정공 수송층(112-1)으로서 증착에 의하여 두께 20nm로 퇴적하고 나서, 구조식(ii)으로 나타내어지는 N,N-비스[4-(다이벤조퓨란-4-일)페닐]-4-아미노-p-터페닐(약칭: DBfBB1TP)을 제 2 정공 수송층(112-2)으로서 증착에 의하여 두께 10nm로 퇴적함으로써, 정공 수송층(112)을 형성하였다. 또한 제 2 정공 수송층(112-2)은 전자 차단층으로서도 기능한다.
다음으로, 구조식(iii)으로 나타내어지는 7-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-7H-다이벤조[c,g]카바졸(약칭: cgDBCzPA)과, 구조식(x)으로 나타내어지는 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 cgDBCzPA와 3,10PCA2Nbf(IV)-02의 중량비가 1:0.015가 되도록, 공증착에 의하여 두께 25nm로 퇴적함으로써, 발광층(113)을 형성하였다.
다음으로, 발광층(113) 위에, 구조식(v)으로 나타내어지는 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II)을 증착에 의하여 두께 15nm로 퇴적하고 나서, 구조식(vi)으로 나타내어지는 2,9-비스(나프탈렌-2-일)-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: NBPhen)을 증착에 의하여 두께 10nm로 퇴적함으로써, 전자 수송층(114)을 형성하였다.
전자 수송층(114)을 형성한 후, 플루오린화 리튬(LiF)을 증착에 의하여 두께 1nm로 퇴적하여 전자 주입층(115)을 형성하였다. 그리고, 알루미늄을 증착에 의하여 두께 200nm로 퇴적하여 음극(102)을 형성하였다. 이에 의하여, 본 실시예의 발광 디바이스 7을 제작하였다.
(발광 디바이스 8의 제작 방법)
발광 디바이스 8은, 발광 디바이스 7의 cgDBCzPA가 구조식(ix)으로 나타내어지는 9-(1-나프틸)-10-[4-(2-나프틸)페닐]안트라센(약칭: αN-βNPAnth)으로 바뀐 것을 제외하여 발광 디바이스 7과 같은 식으로 제작하였다.
발광 디바이스 7 및 발광 디바이스 8의 구조를 이하의 표에 기재한다.
[표 7]
본 실시예에서 사용한 유기 화합물의 HOMO 준위, LUMO 준위, 및 전자 이동도를 이하의 표에 기재한다. 전자 이동도는 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때 관측된 것이다.
[표 8]
발광 디바이스는, 대기에 노출되지 않도록 질소 분위기를 포함하는 글로브 박스 내에서 유리 기판을 사용하여 밀봉되었다(밀봉재를 디바이스 주변에 도포하고, 밀봉 시에 UV 처리 및 80℃에서 1시간의 열처리를 수행하였음). 다음으로, 발광 디바이스의 초기 특성 및 신뢰성을 측정하였다. 또한 측정은 실온에서 수행하였다.
도 28은 발광 디바이스 7 및 발광 디바이스 8의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 것이다. 도 29는 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다. 도 30은 휘도-전압 특성을 나타낸 것이다. 도 31은 전류-전압 특성을 나타낸 것이다. 도 32는 외부 양자 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다. 도 33은 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다. 또한 도 28 내지 도 34의 범례의 숫자는 발광 디바이스의 번호에 대응한다. 표 9는 약 1000cd/m2의 휘도에서의 발광 디바이스의 주요한 특성을 나타낸 것이다.
[표 9]
도 28 내지 도 33 및 표 9는, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스 7 및 발광 디바이스 8이 특성이 양호한 청색 발광 디바이스인 것을 나타낸 것이다.
도 34는 전류 밀도 50mA/cm2에서의 구동 시간에 대한 휘도의 변화를 나타낸 그래프이다. 도 34에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스 7 및 발광 디바이스 8은 300시간이 경과하여도 초기 휘도의 90% 이상이 유지되므로, 구동 시간에 따른 휘도의 저하가 적은 수명이 긴 발광 디바이스인 것을 알았다.
(실시예 4)
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스 9에 대하여 설명한다. 발광 디바이스 9에 사용되는 유기 화합물의 구조식을 이하에 나타낸다.
[화학식 6]
(발광 디바이스 9의 제작 방법)
우선, 유리 기판 위에, 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법에 의하여 퇴적하여 양극(101)을 형성하였다. 양극(101)의 두께를 70nm로 하고, 전극의 면적을 2mm×2mm로 하였다.
다음으로, 기판 위에 발광 디바이스를 형성하기 위한 전처리에서, 기판의 표면을 물로 세정하고 200℃에서 1시간 동안 소성한 다음, UV 오존 처리를 370초 동안 수행하였다.
그 후, 10-4Pa 정도까지 압력이 저감된 진공 증착 장치에 기판을 이동하고, 진공 증착 장치의 가열 체임버에서 진공 소성을 170℃에서 30분 동안 수행한 다음, 기판을 약 30분 동안 냉각시켰다.
다음으로, 양극(101)이 형성된 면이 아래쪽을 향하도록, 진공 증착 장치 내에 제공된 기판 홀더에 양극(101)이 제공된 기판을 고정시켰다. 그리고, 구조식(vii)으로 나타내어지는 N,N-비스(4-바이페닐)-6-페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-아민(약칭: BBABnf)과, NDP-9(Analysis Atelier Corporation 제조, 재료 시리얼 번호 1S20170124)를 BBABnf와 NDP-9의 중량비가 1:0.1이 되도록, 저항 가열법을 사용한 공증착에 의하여 두께 10nm로 양극(101) 위에 퇴적시킴으로써, 정공 주입층(111)을 형성하였다.
이어서, 정공 주입층(111) 위에, BBABnf를 제 1 정공 수송층(112-1)으로서 증착에 의하여 두께 20nm로 퇴적하고 나서, 구조식(viii)으로 나타내어지는 3,3'-(나프탈렌-1,4-다이일)비스(9-페닐-9H-카바졸)(약칭: PCzN2)을 제 2 정공 수송층(112-2)으로서 증착에 의하여 두께 10nm로 퇴적함으로써, 정공 수송층(112)을 형성하였다. 또한 제 2 정공 수송층(112-2)은 전자 차단층으로서도 기능한다.
다음으로, 구조식(ix)으로 나타내어지는 9-(1-나프틸)-10-[4-(2-나프틸)페닐]안트라센(약칭: αN-βNPAnth)과, 구조식(x)으로 나타내어지는 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 αN-βNPAnth와 3,10PCA2Nbf(IV)-02의 중량비가 1:0.015가 되도록, 공증착에 의하여 두께 25nm로 퇴적함으로써, 발광층(113)을 형성하였다.
다음으로 발광층(113) 위에, 구조식(xi)으로 나타내어지는 2-{4-[9,10-다이(나프탈렌-2-일)-2-안트릴]페닐}-1-페닐-1H-벤즈이미다졸(약칭: ZADN) 및 구조식(xx)으로 나타내어지는 8-하이드록시퀴놀리네이토리튬(약칭: Liq)을, ZADN과 Liq의 중량비가 1:0.9가 되도록 공증착에 의하여 두께 25nm로 퇴적함으로써, 전자 수송층(114)을 형성하였다.
전자 수송층(114)을 형성한 후, Liq를 증착에 의하여 두께 1nm로 퇴적하여 전자 주입층(115)을 형성하였다. 그리고, 알루미늄을 증착에 의하여 두께 200nm로 퇴적하여 음극(102)을 형성하였다. 이에 의하여, 본 실시예의 발광 디바이스 9를 제작하였다.
발광 디바이스 9의 구조를 이하의 표에 기재한다.
[표 10]
본 실시예에서 사용한 유기 화합물의 HOMO 준위, LUMO 준위, 및 전자 이동도를 이하의 표에 기재한다. 전자 이동도는 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때 관측된 것이다.
[표 11]
발광 디바이스는, 대기에 노출되지 않도록 질소 분위기를 포함하는 글로브 박스 내에서 유리 기판을 사용하여 밀봉되었다(밀봉재를 디바이스 주변에 도포하고, 밀봉 시에 UV 처리 및 80℃에서 1시간의 열처리를 수행하였음). 다음으로, 발광 디바이스 9의 초기 특성 및 신뢰성을 측정하였다. 또한 측정은 실온에서 수행하였다.
도 35는 발광 디바이스 9의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 것이다. 도 36은 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다. 도 37은 휘도-전압 특성을 나타낸 것이다. 도 38은 전류-전압 특성을 나타낸 것이다. 도 39는 외부 양자 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다. 도 40은 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다. 표 12는 약 1000cd/m2의 휘도에서의 발광 디바이스의 주요한 특성을 나타낸 것이다.
[표 12]
도 35 내지 도 40 및 표 12는, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스 9가 특성이 양호한 청색 발광 디바이스인 것을 나타낸 것이다.
도 41은 전류 밀도 50mA/cm2에서의 구동 시간에 대한 휘도의 변화를 나타낸 그래프이다. 도 41에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스 9는 600시간이 경과하여도 초기 휘도의 약 90%가 유지되므로, 구동 시간에 따른 휘도의 저하가 적은 수명이 긴 발광 디바이스인 것을 알았다.
또한 발광 디바이스 9의 휘도 열화 곡선은 한 번 하강하고 나서 상승된다. 이러한 열화 거동을 나타내는 발광 디바이스 9는 수명이 매우 길다.
(실시예 5)
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스 10에 대하여 설명한다. 발광 디바이스 10에 사용되는 유기 화합물의 구조식을 이하에 나타낸다.
[화학식 7]
(발광 디바이스 10의 제작 방법)
우선, 유리 기판 위에, 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법에 의하여 퇴적하여 양극(101)을 형성하였다. 양극(101)의 두께를 70nm로 하고, 전극의 면적을 2mm×2mm로 하였다.
다음으로, 기판 위에 발광 디바이스를 형성하기 위한 전처리에서, 기판의 표면을 물로 세정하고 200℃에서 1시간 동안 소성한 다음, UV 오존 처리를 370초 동안 수행하였다.
그 후, 10-4Pa 정도까지 압력이 저감된 진공 증착 장치에 기판을 이동하고, 진공 증착 장치의 가열 체임버에서 진공 소성을 170℃에서 30분 동안 수행한 다음, 기판을 약 30분 동안 냉각시켰다.
다음으로, 양극(101)이 형성된 면이 아래쪽을 향하도록, 진공 증착 장치 내에 제공된 기판 홀더에 양극(101)이 제공된 기판을 고정시켰다. 그리고, 구조식(i)으로 나타내어지는 N-(1,1'-바이페닐-4-일)-9,9-다이메틸-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBBiF)과, NDP-9(Analysis Atelier Corporation 제조, 재료 시리얼 번호 1S20170124)를 PCBBiF와 NDP-9의 중량비가 1:0.1이 되도록, 저항 가열법을 사용한 공증착에 의하여 두께 10nm로 양극(101) 위에 퇴적시킴으로써, 정공 주입층(111)을 형성하였다.
이어서, 정공 주입층(111) 위에, PCBBiF를 제 1 정공 수송층(112-1)으로서 증착에 의하여 두께 20nm로 퇴적하고 나서, 구조식(ii)으로 나타내어지는 N,N-비스[4-(다이벤조퓨란-4-일)페닐]-4-아미노-p-터페닐(약칭: DBfBB1TP)을 제 2 정공 수송층(112-2)으로서 증착에 의하여 두께 10nm로 퇴적함으로써, 정공 수송층(112)을 형성하였다. 또한 제 2 정공 수송층(112-2)은 전자 차단층으로서도 기능한다.
다음으로, 구조식(ix)으로 나타내어지는 9-(1-나프틸)-10-[4-(2-나프틸)페닐]안트라센(약칭: αN-βNPAnth)과, 구조식(x)으로 나타내어지는 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 αN-βNPAnth와 3,10PCA2Nbf(IV)-02의 중량비가 1:0.015가 되도록, 공증착에 의하여 두께 25nm로 퇴적함으로써, 발광층(113)을 형성하였다.
다음으로, 발광층(113) 위에, 구조식(v)으로 나타내어지는 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II)을 증착에 의하여 두께 15nm로 퇴적하고 나서, 구조식(vi)으로 나타내어지는 2,9-비스(나프탈렌-2-일)-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: NBPhen)을 증착에 의하여 두께 10nm로 퇴적함으로써, 전자 수송층(114)을 형성하였다.
전자 수송층(114)을 형성한 후, 플루오린화 리튬(LiF)을 증착에 의하여 두께 1nm로 퇴적하여 전자 주입층(115)을 형성하였다. 그리고, 알루미늄을 증착에 의하여 두께 200nm로 퇴적하여 음극(102)을 형성하였다. 이에 의하여, 본 실시예의 발광 디바이스 10을 제작하였다.
발광 디바이스 10의 구조를 이하의 표에 기재한다.
[표 13]
본 실시예에서 사용한 유기 화합물의 HOMO 준위, LUMO 준위, 및 전자 이동도를 이하의 표에 기재한다. 전자 이동도는 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때 관측된 것이다.
[표 14]
발광 디바이스는, 대기에 노출되지 않도록 질소 분위기를 포함하는 글로브 박스 내에서 유리 기판을 사용하여 밀봉되었다(밀봉재를 디바이스 주변에 도포하고, 밀봉 시에 UV 처리 및 80℃에서 1시간의 열처리를 수행하였음). 다음으로, 발광 디바이스 10의 초기 특성 및 신뢰성을 측정하였다. 또한 측정은 실온에서 수행하였다.
도 47은 발광 디바이스 10의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 것이다. 도 48은 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다. 도 49는 휘도-전압 특성을 나타낸 것이다. 도 50은 전류-전압 특성을 나타낸 것이다. 도 51은 외부 양자 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다. 도 52는 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다. 표 15는 약 1000cd/m2의 휘도에서의 발광 디바이스의 주요한 특성을 나타낸 것이다.
[표 15]
도 47 내지 도 52 및 표 15는, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스 10이 특성이 양호한 청색 발광 디바이스인 것을 나타낸 것이다.
도 53은 전류 밀도 50mA/cm2에서의 구동 시간에 대한 휘도의 변화를 나타낸 그래프이다. 도 53에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스 10은 600시간이 경과하였을 때, 초기 휘도의 약 90%가 유지되므로, 구동 시간에 따른 휘도의 저하가 적은 수명이 긴 발광 디바이스인 것을 알았다.
(실시예 6)
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스 11에 대하여 설명한다. 발광 디바이스 11에 사용되는 유기 화합물의 구조식을 이하에 나타낸다.
[화학식 8]
(발광 디바이스 11의 제작 방법)
우선, 유리 기판 위에, 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법에 의하여 퇴적하여 양극(101)을 형성하였다. 양극(101)의 두께를 70nm로 하고, 전극의 면적을 2mm×2mm로 하였다.
다음으로, 기판 위에 발광 디바이스를 형성하기 위한 전처리에서, 기판의 표면을 물로 세정하고 200℃에서 1시간 동안 소성한 다음, UV 오존 처리를 370초 동안 수행하였다.
그 후, 10-4Pa 정도까지 압력이 저감된 진공 증착 장치에 기판을 이동하고, 진공 증착 장치의 가열 체임버에서 진공 소성을 170℃에서 30분 동안 수행한 다음, 기판을 약 30분 동안 냉각시켰다.
다음으로, 양극(101)이 형성된 면이 아래쪽을 향하도록, 진공 증착 장치 내에 제공된 기판 홀더에 양극(101)이 제공된 기판을 고정시켰다. 그리고, 구조식(i)으로 나타내어지는 N-(1,1'-바이페닐-4-일)-9,9-다이메틸-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBBiF)과, NDP-9(Analysis Atelier Corporation 제조, 재료 시리얼 번호 1S20170124)를 PCBBiF와 NDP-9의 중량비가 1:0.1이 되도록, 저항 가열법을 사용한 공증착에 의하여 두께 10nm로 양극(101) 위에 퇴적시킴으로써, 정공 주입층(111)을 형성하였다.
이어서, 정공 주입층(111) 위에, PCBBiF를 제 1 정공 수송층(112-1)으로서 증착에 의하여 두께 20nm로 퇴적하고 나서, 구조식(ii)으로 나타내어지는 N,N-비스[4-(다이벤조퓨란-4-일)페닐]-4-아미노-p-터페닐(약칭: DBfBB1TP)을 제 2 정공 수송층(112-2)으로서 증착에 의하여 두께 10nm로 퇴적함으로써, 정공 수송층(112)을 형성하였다. 또한 제 2 정공 수송층(112-2)은 전자 차단층으로서도 기능한다.
다음으로, 구조식(iii)으로 나타내어지는 7-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-7H-다이벤조[c,g]카바졸(약칭: cgDBCzPA)과, 구조식(x)으로 나타내어지는 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 cgDBCzPA와 3,10PCA2Nbf(IV)-02의 중량비가 1:0.015가 되도록, 공증착에 의하여 두께 25nm로 퇴적함으로써, 발광층(113)을 형성하였다.
다음으로, 발광층(113) 위에, 구조식(v)으로 나타내어지는 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II)을 증착에 의하여 두께 15nm로 퇴적하고 나서, 구조식(vi)으로 나타내어지는 2,9-비스(나프탈렌-2-일)-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: NBPhen)을 증착에 의하여 두께 10nm로 퇴적함으로써, 전자 수송층(114)을 형성하였다.
전자 수송층(114)을 형성한 후, 플루오린화 리튬(LiF)을 증착에 의하여 두께 1nm로 퇴적하여 전자 주입층(115)을 형성하였다. 그리고, 알루미늄을 증착에 의하여 두께 200nm로 퇴적하여 음극(102)을 형성하였다. 이에 의하여, 본 실시예의 발광 디바이스 11을 제작하였다.
발광 디바이스 11의 구조를 이하의 표에 기재한다.
[표 16]
본 실시예에서 사용한 유기 화합물의 HOMO 준위, LUMO 준위, 및 전자 이동도를 이하의 표에 기재한다. 전자 이동도는 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때 관측된 것이다.
[표 17]
발광 디바이스는, 대기에 노출되지 않도록 질소 분위기를 포함하는 글로브 박스 내에서 유리 기판을 사용하여 밀봉되었다(밀봉재를 디바이스 주변에 도포하고, 밀봉 시에 UV 처리 및 80℃에서 1시간의 열처리를 수행하였음). 다음으로, 발광 디바이스 11의 초기 특성 및 신뢰성을 측정하였다. 또한 측정은 실온에서 수행하였다.
도 54는 발광 디바이스 11의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 것이다. 도 55는 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다. 도 56은 휘도-전압 특성을 나타낸 것이다. 도 57은 전류-전압 특성을 나타낸 것이다. 도 58은 외부 양자 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다. 도 59는 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다. 표 18은 약 1000cd/m2의 휘도에서의 발광 디바이스의 주요한 특성을 나타낸 것이다.
[표 18]
도 54 내지 도 59 및 표 18은, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스 11이 특성이 양호한 청색 발광 디바이스인 것을 나타낸 것이다.
도 60은 전류 밀도 50mA/cm2에서의 구동 시간에 대한 휘도의 변화를 나타낸 그래프이다. 도 60에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스 11은 600시간이 경과하였을 때, 초기 휘도의 80% 이상이 유지되므로, 구동 시간에 따른 휘도의 저하가 적은 수명이 긴 발광 디바이스인 것을 알았다.
(실시예 7)
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스 12에 대하여 설명한다. 발광 디바이스 12에 사용되는 유기 화합물의 구조식을 이하에 나타낸다.
[화학식 9]
(발광 디바이스 12의 제작 방법)
우선, 유리 기판 위에, 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법에 의하여 퇴적하여 양극(101)을 형성하였다. 양극(101)의 두께를 70nm로 하고, 전극의 면적을 2mm×2mm로 하였다.
다음으로, 기판 위에 발광 디바이스를 형성하기 위한 전처리에서, 기판의 표면을 물로 세정하고 200℃에서 1시간 동안 소성한 다음, UV 오존 처리를 370초 동안 수행하였다.
그 후, 10-4Pa 정도까지 압력이 저감된 진공 증착 장치에 기판을 이동하고, 진공 증착 장치의 가열 체임버에서 진공 소성을 170℃에서 30분 동안 수행한 다음, 기판을 약 30분 동안 냉각시켰다.
다음으로, 양극(101)이 형성된 면이 아래쪽을 향하도록, 진공 증착 장치 내에 제공된 기판 홀더에 양극(101)이 제공된 기판을 고정시켰다. 그리고, 구조식(vii)으로 나타내어지는 N,N-비스(4-바이페닐)-6-페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-아민(약칭: BBABnf)과, NDP-9(Analysis Atelier Corporation 제조, 재료 시리얼 번호 1S20170124)를 BBABnf와 NDP-9의 중량비가 1:0.1이 되도록, 저항 가열법을 사용한 공증착에 의하여 두께 10nm로 양극(101) 위에 퇴적시킴으로써, 정공 주입층(111)을 형성하였다.
이어서, 정공 주입층(111) 위에, BBABnf를 제 1 정공 수송층(112-1)으로서 증착에 의하여 두께 20nm로 퇴적하고 나서, 구조식(viii)으로 나타내어지는 3,3'-(나프탈렌-1,4-다이일)비스(9-페닐-9H-카바졸)(약칭: PCzN2)을 제 2 정공 수송층(112-2)으로서 증착에 의하여 두께 10nm로 퇴적함으로써, 정공 수송층(112)을 형성하였다. 또한 제 2 정공 수송층(112-2)은 전자 차단층으로서도 기능한다.
다음으로, 구조식(ix)으로 나타내어지는 9-(1-나프틸)-10-[4-(2-나프틸)페닐]안트라센(약칭: αN-βNPAnth)과, 구조식(x)으로 나타내어지는 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 αN-βNPAnth와 3,10PCA2Nbf(IV)-02의 중량비가 1:0.015가 되도록, 공증착에 의하여 두께 25nm로 퇴적함으로써, 발광층(113)을 형성하였다.
다음으로, 발광층(113) 위에, 구조식(v)으로 나타내어지는 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II)을 증착에 의하여 두께 15nm로 퇴적하고 나서, 구조식(vi)으로 나타내어지는 2,9-비스(나프탈렌-2-일)-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: NBPhen)을 증착에 의하여 두께 10nm로 퇴적함으로써, 전자 수송층(114)을 형성하였다.
전자 수송층(114)을 형성한 후, LiF를 증착에 의하여 두께 1nm로 퇴적하여 전자 주입층(115)을 형성하였다. 그리고, 알루미늄을 증착에 의하여 두께 200nm로 퇴적하여 음극(102)을 형성하였다. 이에 의하여, 본 실시예의 발광 디바이스 12를 제작하였다.
발광 디바이스 12의 구조를 이하의 표에 기재한다.
[표 19]
본 실시예에서 사용한 유기 화합물의 HOMO 준위, LUMO 준위, 및 전자 이동도를 이하의 표에 기재한다. 전자 이동도는 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때 관측된 것이다.
[표 20]
발광 디바이스는, 대기에 노출되지 않도록 질소 분위기를 포함하는 글로브 박스 내에서 유리 기판을 사용하여 밀봉되었다(밀봉재를 디바이스 주변에 도포하고, 밀봉 시에 UV 처리 및 80℃에서 1시간의 열처리를 수행하였음). 다음으로, 발광 디바이스 12의 초기 특성 및 신뢰성을 측정하였다. 또한 측정은 실온에서 수행하였다.
도 61은 발광 디바이스 12의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 것이다. 도 62는 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다. 도 63은 휘도-전압 특성을 나타낸 것이다. 도 64는 전류-전압 특성을 나타낸 것이다. 도 65는 외부 양자 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다. 도 66은 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다. 표 21은 약 1000cd/m2의 휘도에서의 발광 디바이스의 주요한 특성을 나타낸 것이다.
[표 21]
도 61 내지 도 66 및 표 21은, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스 12가 특성이 양호한 청색 발광 디바이스인 것을 나타낸 것이다.
도 67은 전류 밀도 50mA/cm2에서의 구동 시간에 대한 휘도의 변화를 나타낸 그래프이다. 도 67에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스 12는 600시간이 경과하여도 초기 휘도의 90% 이상이 유지되므로, 구동 시간에 따른 휘도의 저하가 특히 적은 수명이 매우 긴 발광 디바이스인 것을 알았다.
(실시예 8)
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스 13 내지 발광 디바이스 20에 대하여 설명한다. 발광 디바이스 13 내지 발광 디바이스 20에 사용되는 유기 화합물의 구조식을 이하에 나타낸다.
[화학식 10]
[화학식 11]
(발광 디바이스 13의 제작 방법)
우선, 유리 기판 위에, 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법에 의하여 퇴적하여 양극(101)을 형성하였다. 양극(101)의 두께를 70nm로 하고, 전극의 면적을 2mm×2mm로 하였다.
다음으로, 기판 위에 발광 디바이스를 형성하기 위한 전처리에서, 기판의 표면을 물로 세정하고 200℃에서 1시간 동안 소성한 다음, UV 오존 처리를 370초 동안 수행하였다.
그 후, 10-4Pa 정도까지 압력이 저감된 진공 증착 장치에 기판을 이동하고, 진공 증착 장치의 가열 체임버에서 진공 소성을 170℃에서 30분 동안 수행한 다음, 기판을 약 30분 동안 냉각시켰다.
다음으로, 양극(101)이 형성된 면이 아래쪽을 향하도록, 진공 증착 장치 내에 제공된 기판 홀더에 양극(101)이 제공된 기판을 고정시켰다. 그리고, 구조식(xii)으로 나타내어지는 4-(6;2'-바이나프틸-2-일)-4',4''-다이페닐트라이페닐아민(약칭: BBA(βN2)B)과, NDP-9(Analysis Atelier Corporation 제조, 재료 시리얼 번호 1S20170124)를 BBA(βN2)B와 NDP-9의 중량비가 1:0.1이 되도록, 저항 가열법을 사용한 공증착에 의하여 두께 10nm로 양극(101) 위에 퇴적시킴으로써, 정공 주입층(111)을 형성하였다.
이어서, 정공 주입층(111) 위에, BBA(βN2)B를 제 1 정공 수송층(112-1)으로서 증착에 의하여 두께 20nm로 퇴적하고 나서, 구조식(viii)으로 나타내어지는 3,3'-(나프탈렌-1,4-다이일)비스(9-페닐-9H-카바졸)(약칭: PCzN2)을 제 2 정공 수송층(112-2)으로서 증착에 의하여 두께 10nm로 퇴적함으로써, 정공 수송층(112)을 형성하였다. 또한 제 2 정공 수송층(112-2)은 전자 차단층으로서도 기능한다.
다음으로, 구조식(ix)으로 나타내어지는 9-(1-나프틸)-10-[4-(2-나프틸)페닐]안트라센(약칭: αN-βNPAnth)과, 구조식(x)으로 나타내어지는 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 αN-βNPAnth와 3,10PCA2Nbf(IV)-02의 중량비가 1:0.015가 되도록, 공증착에 의하여 두께 25nm로 퇴적함으로써, 발광층(113)을 형성하였다.
다음으로, 발광층(113) 위에, 구조식(v)으로 나타내어지는 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II)을 증착에 의하여 두께 15nm로 퇴적하고 나서, 구조식(vi)으로 나타내어지는 2,9-비스(나프탈렌-2-일)-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: NBPhen)을 증착에 의하여 두께 10nm로 퇴적함으로써, 전자 수송층(114)을 형성하였다.
전자 수송층(114)을 형성한 후, 플루오린화 리튬(LiF)을 증착에 의하여 두께 1nm로 퇴적하여 전자 주입층(115)을 형성하였다. 그리고, 알루미늄을 증착에 의하여 두께 200nm로 퇴적하여 음극(102)을 형성하였다. 이에 의하여, 본 실시예의 발광 디바이스 13을 제작하였다.
(발광 디바이스 14의 제작 방법)
발광 디바이스 14는, 발광 디바이스 13의 BBA(βN2)B가 구조식(xiii)으로 나타내어지는 4-(10-페닐-9-안트릴)-4'-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: FLPAPA)으로 바뀐 것을 제외하여 발광 디바이스 13과 같은 식으로 제작하였다.
(발광 디바이스 15의 제작 방법)
발광 디바이스 15는, 발광 디바이스 13의 BBA(βN2)B가 구조식(xiv)으로 나타내어지는 N-(4-바이페닐)-6,N-다이페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-아민(약칭: BnfABP)으로 바뀐 것을 제외하여 발광 디바이스 13과 같은 식으로 제작하였다.
(발광 디바이스 16의 제작 방법)
발광 디바이스 16은, 발광 디바이스 13의 BBA(βN2)B가 구조식(xv)으로 나타내어지는 4-[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-4',4''-다이페닐트라이페닐아민(약칭: mpBBAFLBi)으로 바뀐 것을 제외하여 발광 디바이스 13과 같은 식으로 제작하였다.
(발광 디바이스 17의 제작 방법)
발광 디바이스 17은, 발광 디바이스 13의 BBA(βN2)B가 구조식(xvi)으로 나타내어지는 N-[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N-(1,1'-바이페닐-2-일)-9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-2-아민(약칭: oYGBiSF)으로 바뀐 것을 제외하여 발광 디바이스 13과 같은 식으로 제작하였다.
(발광 디바이스 18의 제작 방법)
발광 디바이스 18은, 발광 디바이스 13의 BBA(βN2)B가 구조식(xvii)으로 나타내어지는 4-(4-바이페닐릴)-4'-[4-(2-나프틸)페닐]-4''-페닐트라이페닐아민(약칭: TPBiAβNBi)으로 바뀐 것을 제외하여 발광 디바이스 13과 같은 식으로 제작하였다.
(발광 디바이스 19의 제작 방법)
발광 디바이스 19는, 발광 디바이스 13의 BBA(βN2)B가 구조식(xviii)으로 나타내어지는 4,4'-다이페닐-4''-(7;1'-바이나프틸-2-일)트라이페닐아민(약칭: BBAαNβNB-03)으로 바뀐 것을 제외하여 발광 디바이스 13과 같은 식으로 제작하였다.
(발광 디바이스 20의 제작 방법)
발광 디바이스 20은, 발광 디바이스 13의 BBA(βN2)B가 구조식(xix)으로 나타내어지는 4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-4',4''-다이페닐트라이페닐아민(약칭: BBAFLBi)으로 바뀐 것을 제외하여 발광 디바이스 13과 같은 식으로 제작하였다.
발광 디바이스 13 내지 발광 디바이스 20의 구조를 이하의 표에 기재한다.
[표 22]
본 실시예에서 사용한 유기 화합물의 HOMO 준위, LUMO 준위, 및 전자 이동도를 이하의 표에 기재한다. 전자 이동도는 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때 관측된 것이다.
[표 23]
발광 디바이스는, 대기에 노출되지 않도록 질소 분위기를 포함하는 글로브 박스 내에서 유리 기판을 사용하여 밀봉되었다(밀봉재를 디바이스 주변에 도포하고, 밀봉 시에 UV 처리 및 80℃에서 1시간의 열처리를 수행하였음). 다음으로, 발광 디바이스의 초기 특성 및 신뢰성을 측정하였다. 또한 측정은 실온에서 수행하였다.
도 68은 발광 디바이스 13 내지 발광 디바이스 20의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 것이다. 도 69는 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다. 도 70은 휘도-전압 특성을 나타낸 것이다. 도 71은 전류-전압 특성을 나타낸 것이다. 도 72는 외부 양자 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다. 도 73은 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다. 표 24는 약 1000cd/m2의 휘도에서의 발광 디바이스의 주요한 특성을 나타낸 것이다. 또한 그래프의 범례의 숫자는 발광 디바이스의 번호에 대응한다.
[표 24]
도 68 내지 도 73 및 표 24는, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스 13 내지 발광 디바이스 20이 특성이 양호한 청색 발광 디바이스인 것을 나타낸 것이다.
도 74는 전류 밀도 50mA/cm2에서의 구동 시간에 대한 휘도의 변화를 나타낸 그래프이다. 도 74에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스 13 내지 발광 디바이스 20은 300시간 후에 초기 휘도의 90% 이상이 유지되었다. 특히 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스 14는 300시간이 경과하였을 때, 초기 휘도의 95% 이상이 유지되었다. 발광 디바이스 13 내지 발광 디바이스 20은 구동 시간에 따른 휘도의 저하가 적은 수명이 긴 발광 디바이스인 것을 알았다.
<참고예 1>
본 참고예에서는, 상기 실시예에서 사용된 유기 화합물의 HOMO 준위, LUMO 준위, 및 전자 이동도의 산출 방법에 대하여 설명한다.
HOMO 준위 및 LUMO 준위는 CV(cyclic voltammetry) 측정을 통하여 산출할 수 있다.
측정 장치로서는 전기 화학 애널라이저(ALS 모델 600A 또는 600C, BAS Inc. 제조)를 사용하였다. CV 측정을 위한 용액은, 지지 전해질로서의 과염소산 테트라-n-뷰틸암모늄(n-Bu4NClO4, Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. 제조, 카탈로그 번호 T0836)을 용매로서의 탈수 다이메틸폼아마이드(DMF, Sigma-Aldrich Co. LLC. 제조, 99.8%, 카탈로그 번호 22705-6)에 100mmol/L의 농도로 용해시키고, 측정 대상을 2mmol/L의 농도로 그 안에 용해시키는 식으로 준비하였다. 작용 전극으로서는 백금 전극(PTE 백금 전극, BAS Inc. 제조)을 사용하고, 보조 전극으로서는 다른 백금 전극(VC-3용 Pt 대향 전극(5cm), BAS Inc. 제조)을 사용하고, 참조 전극으로서는 Ag/Ag+ 전극(RE7 비수용매용 참조 전극, BAS Inc. 제조)을 사용하였다. 또한 측정은 실온(20℃ 내지 25℃)에서 수행하였다. 또한 CV 측정의 스캔 속도는 0.1V/sec로 고정하고, 참조 전극에 대한 산화 전위 Ea[V] 및 환원 전위 Ec[V]를 측정하였다. 전위 Ea는 산화-환원파의 중간 전위이고, 전위 Ec는 환원-산화파의 중간 전위이다. 여기서, 본 실시예에서 사용하는 참조 전극의 진공 준위에 대한 퍼텐셜 에너지는 -4.94[eV]인 것이 알려져 있기 때문에, HOMO 준위[eV]=-4.94-Ea 및 LUMO 준위[eV]=-4.94-Ec라는 식으로부터 HOMO 준위 및 LUMO 준위를 산출할 수 있다.
전자 이동도는 IS(impedance spectroscopy)법에 의하여 측정할 수 있다.
EL 재료의 캐리어 이동도를 측정하는 방법으로서는, TOF(time-of-flight)법 또는 SCLC(space-charge-limited current)의 I-V 특성을 사용한 방법 등이 오래 전부터 알려져 있다. TOF법은 실제 유기 EL 소자보다 매우 두꺼운 시료를 필요로 한다. SCLC법은 예를 들어 캐리어 이동도의 전계 강도 의존성을 얻을 수 없다는 단점을 가진다. IS법을 채용한 측정에 요구되는 유기막은 얇기 때문에(약 수십nm), 유기막을 비교적 소량의 EL 재료로 형성할 수 있어, 실제 EL 소자에서의 막 두께에 가까운 두께로 이동도를 측정할 수 있다. 이 방법에서는, 캐리어 이동도의 전계 강도 의존성도 측정할 수 있다.
IS법에서는, EL 소자에 미소 사인파 전압 신호(V=V 0[exp(jωt)])가 가해지고, EL 소자의 임피던스는 응답 전류 신호(I=I 0exp[j(ωt+Φ)])의 전류 진폭과 입력 신호의 위상차로부터 얻어진다. 주파수를 고레벨로부터 저레벨로 변화시키면서 EL 소자에 전압을 인가함으로써, 임피던스에 기여하는 다양한 완화 시간을 가지는 성분을 분리 및 측정할 수 있다.
여기서, 임피던스의 역수인 어드미턴스 Y(=1/Z)는 하기 식(1)에 나타낸 바와 같이, 컨덕턴스 G 및 서셉턴스 B로 나타낼 수 있다.
[수학식 1]
또한 단일 주입(single injection) 모델에 의하여, 하기 식(2) 및 식(3)의 산출을 수행할 수 있다. 여기서 식(4)에서의 g는 미분 컨덕턴스이다. 식에서 C는 정전 용량을 나타내고, θ는 주행각(ωt)을 나타내고, ω는 각주파수를 나타내고, t는 주행 시간을 나타낸다. 분석에는 전류 방정식, 푸아송 방정식, 및 전류 연속 방정식을 사용하고, 확산 전류 및 트랩 준위를 무시한다.
[수학식 2]
정전 용량의 주파수 특성으로부터 캐리어 이동도를 산출하는 방법은 -ΔB법이다. 컨덕턴스의 주파수 특성으로부터 캐리어 이동도를 산출하는 방법은 ωΔG법이다.
실제로는 우선, 전자 이동도를 산출하고자 하는 재료를 사용하여 전자 온리 소자를 제작한다. 전자 온리 소자는 캐리어로서 전자만 흐르도록 설계된 소자이다. 본 명세서에서는, 정전 용량의 주파수 특성으로부터 전자 이동도를 산출하는 방법(-ΔB법)에 대하여 설명한다. 도 42는 이 측정에 사용한 전자 온리 소자의 모식도이다.
도 42에 도시된 바와 같이, 측정을 위하여 제작된 본 실시예의 전자 온리 소자는, 양극(201)과 음극(202) 사이에 제 1 층(210), 제 2 층(211), 및 제 3 층(212)을 포함한다. 전자 이동도를 얻고자 하는 재료를 제 2 층(211)의 재료로서 사용한다. 설명을 위하여, 중량비 1:1의 ZADN과 Liq의 공증착으로 형성된 막의 전자 이동도를 측정한 예를 든다. 구체적인 구조예는 이하의 표에 기재한다.
[표 25]
도 43은, 제 2 층(211)으로서 ZADN과 Liq의 공증착으로 형성된 막을 사용한 전자 온리 소자의 전류 밀도-전압 특성을 나타낸 것이다.
주파수가 1Hz 내지 3MHz이고, AC 전압이 70mV이고, 인가된 DC 전압이 5.0V 내지 9.0V인 조건하에서, 임피던스를 측정하였다. 여기서, 얻어진 임피던스의 역수인 어드미턴스(상기 식(1))로부터 정전 용량을 산출한다. 도 44는, 인가 전압이 7.0V일 때의 산출된 정전 용량 C의 주파수 특성을 나타낸 것이다.
정전 용량 C의 주파수 특성은, 미소 전압 신호에 의하여 주입된 캐리어로 생성된 공간 전하가 미소 AC 전압을 완전히 따를 수 없는 것이 원인인, 전류의 위상차로부터 얻어진다. 막에서의 주입된 캐리어의 주행 시간은, 캐리어가 상대 전극에 도달할 때까지의 시간 T로 정의되고, 하기 식(5)으로 나타내어진다.
[수학식 3]
음의 서셉턴스의 변화(-ΔB)는, 정전 용량의 변화 -ΔC에 각주파수 ω를 곱함으로써 얻어지는 값(-ωΔC)에 대응한다. 식(3)은, 가장 낮은 주파수 측의 피크 주파수 f'max(=ωmax/2π)와 주행 시간 T 사이에 하기 식(6)에 나타낸 바와 같은 관계가 있다는 것을 나타낸다.
[수학식 4]
도 45는, 상기 측정으로부터 산출된 -ΔB(즉, DC 전압이 7.0V일 때의 -ΔB)의 주파수 특성을 나타낸 것이다. 가장 낮은 주파수 측의 피크 주파수 f'max는 도 45에서 화살표로 가리킨다.
상기 측정 및 분석으로부터 얻어지는 f'max로부터 주행 시간 T가 얻어지므로(상기 식(6) 참조), 본 실시예에서는 DC 전압이 7.0V일 때의 전자 이동도를 상기 식(5)으로부터 얻을 수 있다. DC 전압을 5.0V로부터 9.0V로 변화시키면서 상기 측정을 수행함으로써, 각 전압(전계 강도)에서의 전자 이동도를 산출할 수 있어, 이동도의 전계 강도 의존성도 측정할 수 있다.
도 46은, 상기 산출 방법에 의하여 얻어지는 유기 화합물의 전자 이동도의 최종 전계 강도 의존성을 나타낸 것이고, 표 26은 도 46으로부터 판독된 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600[V/cm]1/2인 경우의 전자 이동도의 값을 나타낸 것이다.
[표 26]
상술한 바와 같이 전자 이동도를 산출할 수 있다. 측정 방법에 대한 자세한 사항에 대해서는 이하의 참조 문헌을 참조한다: T. Okachi et al., Japanese Journal of Applied Physics, vol. 47, No. 12, pp. 8965-8972, 2008.
<참고예 2>
본 참고예에서는, 실시예에서 사용된 유기 화합물의 합성 방법에 대하여 설명한다.
<<합성예 1: 4-[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-4',4''-다이페닐트라이페닐아민(약칭: mpBBAFLBi)의 합성 방법>>
mpBBAFLBi의 구조식을 이하에 나타낸다.
[화학식 12]
2.0g(5.0mmol)의 9-(3-브로모페닐)-9-페닐-9H-플루오렌, 2.6g(5.0mmol)의 2-{4-[다이(4-바이페닐릴)아미노]페닐}-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보롤레인, 30mg(0.10mmol)의 트라이(오쏘-톨릴)포스핀, 및 2.8g(20mmol)의 탄산 포타슘을 200mL의 3구 플라스크에 넣고, 플라스크 내의 분위기를 질소로 치환하였다. 이 혼합물에 15mL의 톨루엔, 10mL의 에탄올, 및 10mL의 물을 첨가하고, 혼합물을 감압하면서 교반함으로써 탈기하였다. 이 혼합물에 11mg(0.050mmol)의 아세트산 팔라듐(II)을 첨가하고, 질소 기류하, 80℃에서 2시간 동안 교반을 수행하였다.
이 후, 상기 혼합물을 흡인 여과함으로써, 고체를 회수하였다. 이 고체를 가열된 톨루엔에 용해시키고, 이 혼합물을 셀라이트, 알루미나, 및 플로리실을 통하여 흡인 여과하였다. 여과액을 농축함으로써 얻어진 고체를 톨루엔을 사용하여 재결정화시켜, 목적의 백색 고체 2.7g을 수율 74%로 얻었다. 상기 합성 방법의 합성 스킴을 이하에 나타낸다.
[화학식 13]
트레인 서블리메이션법에 의하여, 얻어진 백색 고체 2.6g을 정제하였다. 승화에 의한 정제에서, 상기 백색 고체를 3.5Pa의 압력하, 5.0mL/min의 아르곤 유량으로, 280℃에서 가열하였다. 승화에 의한 정제 후, 담황색 고체 2.3g을 회수율 88%로 얻었다.
얻어진 담황색 고체의 핵자기 공명(1H NMR) 분광법에 의한 분석 결과를 이하에 나타낸다. 이 결과는 mpBBAFLBi가 얻어진 것을 나타낸다.
1H NMR(DMSO, 300MHz):δ=7.06-7.49(m, 29H), 7.59-7.64(m, 8H), 7.90(d, J=7.8Hz, 2H)
<<합성예 2: 4-(4-바이페닐릴)-4'-[4-(2-나프틸)페닐]-4''-페닐트라이페닐아민(약칭: TPBiAβNBi)의 합성 방법>>
TPBiAβNBi의 구조식을 이하에 나타낸다.
[화학식 14]
<단계 1: N-(1,1'-바이페닐)-4-일-(1,1':4',1''-터페닐)-4-4-아민의 합성>
2.4g(7.4mmol)의 N-(4-브로모페닐)-4-바이페닐아민, 1.5g(7.4mmol)의 4-바이페닐보론산, 47mg(0.15mmol)의 트라이(오쏘-톨릴)포스핀, 7mL(2.0mol/L)의 탄산 포타슘 수용액, 60mL의 톨루엔, 및 20mL의 에탄올을 환류관이 장착된 200mL의 3구 플라스크에 넣고, 이 혼합물을 감압하에서 탈기하고 나서, 플라스크 내의 분위기를 질소로 치환하였다. 다음으로, 얻어진 혼합물에 16mg(74μmol)의 아세트산 팔라듐(II)을 첨가하고, 이 혼합물을 3시간 동안 환류하였다. 교반 후, 석출된 고체를 흡인 여과에 의하여 회수하고 톨루엔, 에탄올, 및 물로 세정함으로써, 목적의 회색 고체 2.94g을 수율 99% 이상으로 얻었다. 단계 1의 합성 스킴을 이하에 나타낸다.
[화학식 15]
<단계 2: 2-(4-클로로-바이페닐-4-일)나프탈렌의 합성>
2.4g(10mmol)의 1-클로로-4-아이오도벤젠, 2.5g(10mmol)의 4-(2-나프틸)페닐보론산, 61mg(0.20mmol)의 트라이(오쏘-톨릴)포스핀, 20mL(2.0mol/L)의 탄산 포타슘 수용액, 70mL의 톨루엔, 및 30mL의 에탄올을 환류관이 장착된 200mL의 3구 플라스크에 넣고, 이 혼합물을 감압하에서 탈기하고, 플라스크 내의 분위기를 질소로 치환하였다. 혼합물을 60℃에서 가열하고 나서, 이에 22mg(0.10mmol)의 아세트산 팔라듐(II)을 첨가하였다. 혼합물을 50℃에서 3시간 동안 교반함으로써 반응시켰다. 교반 후, 석출된 고체를 흡인 여과에 의하여 회수하고 톨루엔, 물, 및 에탄올로 세정함으로써, 갈색 고체 2.7g을 수율 86%로 얻었다. 단계 2의 합성 스킴을 이하에 나타낸다.
[화학식 16]
얻어진 갈색 고체의 1H NMR 분광법에 의한 분석 결과를 이하에 나타낸다. 이 결과는 2-(4-클로로-바이페닐-4-일)나프탈렌이 얻어진 것을 나타낸다. 1H NMR(다이클로로메테인-d2, 500MHz):δ=8.13(s, 1H), 7.96(d, J=9.5Hz, 1H), 7.94(d, J=9.5Hz, 1H), 7.89(d, J=7.0Hz, 1H), 7.85-7.81(m, 3H), 7.72(d, J=8.0Hz, 2H), 7.64(d, J=8.5Hz, 2H), 7.55-7.49(m, 2H), 7.46(d, J=8.0Hz, 2H)
<단계 3: 4-(4-바이페닐릴)-4'-[4-(2-나프틸)페닐]-4''-페닐트라이페닐아민(약칭: TPBiAβNbi)의 합성>
단계 1에서 얻은 2.94g(7.4mmol)의 N-(1,1'-바이페닐)-4-일-(1,1':4',1''-터페닐)-4-4-아민, 단계 2에서 얻은 2.32g(7.4mmol)의 2-(4-클로로-바이페닐-4-일)나프탈렌, 52mg(0.15mmol)의 다이-tert-뷰틸(1-메틸-2,2-다이페닐사이클로프로필)포스핀(제품명: cBRIDP(등록 상표)), 1.4g(15mmol)의 소듐-tert-뷰톡사이드, 및 140mL의 자일렌을 환류관이 장착된 200mL의 3구 플라스크에 넣고, 이 혼합물을 감압하에서 탈기하고 나서, 플라스크 내의 분위기를 질소로 치환하였다. 다음으로, 얻어진 혼합물에 43mg(74μmol)의 비스(다이벤질리덴아세톤)팔라듐(0)을 첨가하고, 이 혼합물을 5시간 동안 환류하였다. 교반 후, 석출된 고체를 흡인 여과에 의하여 회수하고 톨루엔, 물, 및 에탄올로 세정함으로써, 회색 고체 3.8g을 얻었다. 단계 3의 합성 스킴을 이하에 나타낸다.
[화학식 17]
트레인 서블리메이션법에 의하여, 얻어진 고체 3.8g을 정제하였다. 승화에 의한 정제에서, 상기 고체를 3.8Pa의 압력하, 15mL/min의 아르곤 유량으로, 335℃에서 15시간 동안 가열하였다. 승화에 의한 정제 후, 목적의 담황색 고체 2.8g을 회수율 74%로 얻었다.
얻어진 고체의 1H NMR 분광법에 의한 분석 결과를 이하에 나타낸다. 이 결과는 TPBiAβNBi가 본 합성예에서 얻어진 것을 나타낸다. 1H NMR(클로로폼-d, 500MHz):δ=8.10(d, J=1.5Hz, 1H), 7.94(d, J=9.0Hz, 1H), 7.92(d, J=7.5Hz, 1H), 7.88(d, J=7.5Hz, 1H), 7.82-7.80(m, 3H), 7.73(d, J=8.5Hz, 2H), 7.68(s, 4H), 7.66(d, J=7.0Hz, 2H), 7.62-7.58(m, 6H), 7.55(d, J=8.5Hz, 2H), 7.52-7.43(m, 6H), 7.36(t, J=7.0Hz, 1H), 7.33(t, J=7.0Hz, 1H), 7.29-7.27(m, 6H)
<<합성예 3: 4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-4',4''-다이페닐트라이페닐아민(약칭: BBAFLBi)의 합성 방법>>
BBAFLBi의 구조식을 이하에 나타낸다.
[화학식 18]
<단계 1: 4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐보론산의 합성>
15.89g(40mmol)의 9-(4-브로모페닐)-9-페닐-9H-플루오렌을 500mL의 3구 플라스크에 넣고, 이 혼합물을 감압하에서 탈기하고, 플라스크 내의 분위기를 질소로 치환하였다. 다음으로, 200mL의 탈수 테트라하이드로퓨란(약칭: THF)을 상기 플라스크에 넣었다. 이 혼합물을 교반하면서 약 -78℃까지 냉각시킨 후, 30mL(48mmol)의 n-뷰틸리튬 헥세인 용액(1.59mol/L)을 혼합물에 적하하고 나서, 혼합물의 온도를 -40℃까지 상승시키고 1시간 동안 교반하였다. 그 후, 50mL의 탈수 THF를 상기 혼합물에 첨가하고, 혼합물을 약 -78℃까지 다시 냉각시켰다. 다음으로, 6.4mL(57mmol)의 트라이메틸보레이트를 상기 혼합물에 적하하였다. 이 혼합물의 온도를 실온까지 상승시키고 16시간 동안 교반하였다. 다음으로, 이 용액에 25mL의 물 및 30mL의 염산(1N)을 첨가하고, 용액을 교반하고, 용액의 유기층과 수성층을 분리시켰다. 얻어진 유기층을 100mL의 중탄산 소듐의 포화 용액으로 한 번 세정하고 100mL의 포화 식염수로 한 번 세정하였다. 세정 후, 이 용액을 황산 마스네슘을 사용하여 건조시키고, 농축하고, 톨루엔을 사용하여 재결정화시켜, 백색 고체 10.1g을 수율 70%로 얻었다. 단계 1의 합성 스킴을 이하에 나타낸다.
[화학식 19]
<단계 2: BBAFLBi의 합성>
2.53g(7mmol)의 4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐보론산, 3.34g(7mmol)의 4-브로모-4',4''-다이페닐트라이페닐아민, 2.90g(7mmol)의 탄산 포타슘, 70mL의 톨루엔, 12.5mL의 에탄올, 및 10.5mL의 물을 200mL의 3구 플라스크에 넣고, 이 혼합물을 감압하에서 탈기하고, 플라스크 내의 분위기를 질소로 치환하였다. 이 혼합물에 15.7mg(0.07mmol)의 아세트산 팔라듐(II) 및 42.2mg(0.07mmol)의 트리스(o-톨릴)포스핀을 첨가하고, 질소 기류하, 85℃에서 6시간 동안 교반을 수행하였다. 이 혼합물을 실온까지 냉각시킨 후, 석출된 고체를 여과에 의하여 분리하고, 얻어진 용액(여과액)을 100mL의 물로 두 번 세정하고 50mL의 포화 식염수로 한 번 세정하였다. 다음으로, 황산 마그네슘을 사용하여 수분을 제거하였다. 여기서 얻어진 고체와, 반응 후에 석출되고 여과에 의하여 분리된 고체를 조합하고, 이 혼합물에 300mL의 톨루엔을 첨가하고, 가열을 수행하여 고체를 용해시키고, 이 용액을 셀라이트, 알루미나, 플로리실, 및 셀라이트를 사용하여 정제하였다. 얻어진 여과액을 농축하고 에탄올을 사용하여 재결정화시켜, 백색 고체 4.54g을 수율 89%로 얻었다. 단계 2의 합성 스킴을 이하에 나타낸다.
[화학식 20]
트레인 서블리메이션법에 의하여, 얻어진 백색 고체 4.39g을 정제하였다. 승화에 의한 정제에서, 상기 백색 고체를 3.5Pa의 압력하, 15mL/min의 아르곤 유량으로, 320℃에서 가열하였다. 승화에 의한 정제 후, BBAFLP의 백색 고체 2.73g을 회수율 62%로 얻었다.
얻어진 백색 고체의 1H NMR 분광법에 의한 분석 결과를 이하에 나타낸다. 이 결과는 BBAFLP가 얻어진 것을 나타낸다.
1H NMR(CDCl3, 500MHz):δ=7.17-7.28(m, 13H), δ=7.31(dd, J=12.6Hz, 7.4Hz, 4H), δ=7.37(dd, J=7.5Hz, 1.1Hz, 4H), δ=7.40-7.47(m, 10H), δ=7.51(d, J=8.6Hz, 4H), δ=7.58(d, J=8.1Hz, 4H), δ=7.78(d, J=7.4Hz, 2H)
<<합성예 4: N-[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N-(1,1'-바이페닐-2-일)-9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-2-아민(약칭: oYGBiSF)의 합성 방법>>
oYGBiSF의 구조식을 이하에 나타낸다.
[화학식 21]
<단계 1: N-(1,1'-바이페닐-2-일)-9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-2-아민의 합성>
1.8g(10mmol)의 2-아미노바이페닐, 4.1g(10mmol)의 2-브로모-9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌], 0.34g(0.80mmol)의 2-다이사이클로헥실포스피노-2',6'-다이메톡시바이페닐(약칭: S-Phos), 및 2.0g(20mmol)의 t-뷰톡시소듐을, 냉각관 및 3방 콕이 장착되고 마개를 한 200mL의 3구 플라스크에 넣고, 플라스크 내의 분위기를 질소로 치환하고, 이 혼합물에 52mL의 톨루엔을 첨가하였다. 이 혼합물을 감압하에서 탈기한 후, 플라스크 내에 질소 기류를 흐르게 하고, 이 혼합물을 60℃에서 가열하고 교반하였다. 플라스크 내의 온도가 60℃가 된 후에, 0.24g(0.40mmol)의 비스(다이벤질리덴아세톤)팔라듐(0)을 상기 혼합물에 첨가하고, 이 혼합물을 80℃에서 2.5시간 동안 가열하고 교반하였다. 상기 혼합물을 교반하고 가열한 후, 석출된 고체를 흡인 여과에 의하여 제거하고, 얻어진 여과액을 물로 세 번 세정하고 나서 포화 식염수로 세정하고 유기층을 황산 마그네슘을 사용하여 건조시켰다. 이 혼합물을 중력 여과한 다음에 여과액을 농축하여, 갈색 고체 3.4g을 얻었다. 얻어진 갈색 고체를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(헥세인 대 톨루엔의 비율을 10:1로부터 2:1까지 변화시켜 그레이디언트(gradient)를 형성하였음)에 의하여 정제하여, 목적의 백색 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 톨루엔 및 헥세인을 사용하여 재결정화시켜, 목적의 백색 고체 3.7g을 수율 74%로 얻었다. 단계 1의 합성 스킴을 이하에 나타낸다.
[화학식 22]
<단계 2: N-[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N-(1,1'-바이페닐-2-일)-9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-2-아민(약칭: oYGBiSF)>
단계 1에서 얻은 2.7g(5.5mmol)의 N-(1,1'-바이페닐-2-일)-9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-2-아민, 1.8g(5.5mmol)의 9-(4-브로모페닐)-9H-카바졸, 0.18g(0.40mmol)의 2-다이사이클로헥실포스피노-2',6'-다이메톡시바이페닐(약칭: S-Phos), 및 1.1g(11mmol)의 t-뷰톡시소듐을, 냉각관 및 3방 콕이 장착되고 마개를 한 200mL의 3구 플라스크에 넣고, 플라스크 내의 분위기를 질소로 치환하고, 이 혼합물에 52mL의 톨루엔을 첨가하였다. 이 혼합물을 감압하에서 탈기한 후, 플라스크 내에 질소 기류를 흐르게 하고, 이 혼합물에 0.13g(0.22mmol)의 비스(다이벤질리덴아세톤)팔라듐(0)을 첨가하고, 이 혼합물을 80℃에서 가열하고 교반하였다. 상기 혼합물을 교반하고 가열한 후, 석출된 고체를 흡인 여과에 의하여 제거하고, 얻어진 여과액을 물로 세 번 세정하고 나서 포화 식염수로 세정하고 유기층을 황산 마그네슘을 사용하여 건조시켰다. 이 혼합물을 중력 여과한 다음에 여과액을 농축하여, 갈색 고체를 얻었다. 얻어진 갈색 고체를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(헥세인 대 톨루엔의 비율을 10:1로부터 2:1까지 변화시켜 그레이디언트를 형성하였음)에 의하여 정제하여, 목적의 백색 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 톨루엔 및 헥세인을 사용하여 재결정화시켜, 목적의 백색 고체 3.2g을 수율 79%로 얻었다.
트레인 서블리메이션법에 의하여, 얻어진 백색 고체를 정제하였다. 승화에 의한 정제에서, 상기 백색 고체 3.2g을 2.9Pa의 압력하, 15mL/min의 아르곤 유량으로, 310℃에서 15시간 동안 가열하였다. 승화에 의한 정제 후, 목적의 무색 투명한 입방정 2.9g을 회수율 91%로 얻었다. 단계 2의 합성 스킴을 이하에 나타낸다.
[화학식 23]
얻어진 고체의 1H NMR 분광법에 의한 분석 결과를 이하에 나타낸다. 이 결과는 oYGBiSF가 얻어진 것을 나타낸다. 1H NMR(다이클로로메테인-d2, 500MHz):δ=6.29(sd, J2=2.0Hz, 1H), 6.56(d, J=7.5Hz, 1H), 6.67(d, J=7.5Hz, 2H), 6.86(dt, J1=9.0Hz, J2=2.0Hz, 2H), 6.93(dd, J1=8.3Hz, J2=2.0Hz, 1H), 7.00(td, J1=7.5Hz, J2=1.0Hz, 1H), 7.04-7.08(m, 5H), 7.08-7.11(m, 2H), 7.14(td, J1=7.5Hz, J2=1.0Hz, 2H), 7.21-7.31(m, 9H), 7.34(td, J1=7.0Hz, J2=1.5Hz, 2H), 7.38(td, J1=7.5Hz, J2=1.0Hz, 2H), 7.59(d, J=8.0Hz, 1H), 7.70(d, J=8.0Hz, 1H), 7.79(d, J=8.0Hz, 2H), 8.09(d, J=8.0Hz, 2H)
101: 양극, 102: 음극, 103: EL층, 111: 정공 주입층, 112: 정공 수송층, 112-1: 제 1 정공 수송층, 112-2: 제 2 정공 수송층, 113: 발광층, 114: 전자 수송층, 115: 전자 주입층, 116: 전하 발생층, 117: p형층, 118: 전자 릴레이층, 119: 전자 주입 버퍼층, 201: 양극, 202: 음극, 210: 제 1 층, 211: 제 2 층, 212: 제 3 층, 400: 기판, 401: 양극, 403: EL층, 404: 음극, 405: 밀봉 재료, 406: 밀봉 재료, 407: 밀봉 기판, 412: 패드, 420: IC칩, 501: 양극, 502: 음극, 511: 제 1 발광 유닛, 512: 제 2 발광 유닛, 513: 전하 발생층, 601: 구동 회로부(소스선 구동 회로), 602: 화소부, 603: 구동 회로부(게이트선 구동 회로), 604: 밀봉 기판, 605: 밀봉 재료, 607: 공간, 608: 배선, 609: FPC(flexible printed circuit), 610: 소자 기판, 611: 스위칭 FET, 612: 전류 제어 FET, 613: 양극, 614: 절연물, 616: EL층, 617: 음극, 618: 발광 디바이스, 951: 기판, 952: 전극, 953: 절연층, 954: 격벽층, 955: EL층, 956: 전극, 1001: 기판, 1002: 하지 절연막, 1003: 게이트 절연막, 1006: 게이트 전극, 1007: 게이트 전극, 1008: 게이트 전극, 1020: 제 1 층간 절연막, 1021: 제 2 층간 절연막, 1022: 전극, 1024W: 양극, 1024R: 양극, 1024G: 양극, 1024B: 양극, 1025: 격벽, 1028: EL층, 1029: 음극, 1031: 밀봉 기판, 1032: 밀봉 재료, 1033: 투명 기재, 1034R: 적색 착색층, 1034G: 녹색 착색층, 1034B: 청색 착색층, 1035: 블랙 매트릭스, 1036: 오버코트층, 1037: 제 3 층간 절연막, 1040: 화소부, 1041: 구동 회로부, 1042: 주변부, 2001: 하우징, 2002: 광원, 2100: 로봇, 2110: 연산 장치, 2101: 조도 센서, 2102: 마이크로폰, 2103: 상부 카메라, 2104: 스피커, 2105: 디스플레이, 2106: 하부 카메라, 2107: 장애물 센서, 2108: 이동 기구, 3001: 조명 장치, 5000: 하우징, 5001: 표시부, 5002: 제 2 표시부, 5003: 스피커, 5004: LED 램프, 5006: 접속 단자, 5007: 센서, 5008: 마이크로폰, 5012: 지지부, 5013: 이어폰, 5100: 로봇 청소기, 5101: 디스플레이, 5102: 카메라, 5103: 솔, 5104: 조작 버튼, 5150: 휴대 정보 단말기, 5151: 하우징, 5152: 표시 영역, 5153: 굴곡부, 5120: 먼지, 5200: 표시 영역, 5201: 표시 영역, 5202: 표시 영역, 5203: 표시 영역, 7101: 하우징, 7103: 표시부, 7105: 스탠드, 7107: 표시부, 7109: 조작 키, 7110: 리모트 컨트롤러, 7201: 본체, 7202: 하우징, 7203: 표시부, 7204: 키보드, 7205: 외부 접속 포트, 7206: 포인팅 디바이스, 7210: 제 2 표시부, 7401: 하우징, 7402: 표시부, 7403: 조작 버튼, 7404: 외부 접속 포트, 7405: 스피커, 7406: 마이크로폰, 9310: 휴대 정보 단말기, 9311: 표시 패널, 9313: 힌지, 9315: 하우징
본 출원은 2018년 9월 26일에 일본 특허청에 출원된 일련 번호 2018-180795의 일본 특허 출원, 2018년 10월 10일에 일본 특허청에 출원된 일련 번호 2018-191552의 일본 특허 출원, 및 2018년 11월 29일에 일본 특허청에 출원된 일련 번호 2018-224074의 일본 특허 출원에 기초하고, 본 명세서에 그 전문이 참조로 통합된다.
본 출원은 2018년 9월 26일에 일본 특허청에 출원된 일련 번호 2018-180795의 일본 특허 출원, 2018년 10월 10일에 일본 특허청에 출원된 일련 번호 2018-191552의 일본 특허 출원, 및 2018년 11월 29일에 일본 특허청에 출원된 일련 번호 2018-224074의 일본 특허 출원에 기초하고, 본 명세서에 그 전문이 참조로 통합된다.
Claims (38)
- 발광 디바이스로서,
양극,
음극, 및
상기 양극과 상기 음극 사이에 위치하는 EL층을 포함하고,
상기 EL층은 양극 측으로부터 순서대로 제 1 층, 제 2 층, 제 3 층, 발광층, 및 제 4 층을 포함하고,
상기 제 1 층은 상기 양극에 접하고,
상기 제 1 층은 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 2 층은 제 3 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 3 층은 제 4 유기 화합물을 포함하고,
상기 발광층은 제 5 유기 화합물 및 제 6 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 4 층은 제 7 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 1 유기 화합물은 전자 흡인기를 가지는 유기 화합물이고,
상기 제 5 유기 화합물은 발광 중심 물질이고,
상기 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위는 -5.7eV 이상 -5.2eV 이하이고,
상기 제 3 유기 화합물과 상기 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위의 차이는 0.2eV 이하이고,
상기 제 3 유기 화합물의 HOMO 준위는, 상기 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위와 동등하거나 또는 상기 제 2 유기 화합물의 상기 HOMO 준위보다 깊고,
상기 제 7 유기 화합물은, 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때의 전자 이동도가 1Х10-7cm2/Vs 이상 5Х10-5cm2/Vs 이하인, 발광 디바이스. - 발광 디바이스로서,
양극,
음극, 및
상기 양극과 상기 음극 사이에 위치하는 EL층을 포함하고,
상기 EL층은 양극 측으로부터 순서대로 제 1 층, 제 2 층, 제 3 층, 발광층, 및 제 4 층을 포함하고,
상기 제 1 층은 상기 양극에 접하고,
상기 제 1 층은 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 2 층은 제 3 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 3 층은 제 4 유기 화합물을 포함하고,
상기 발광층은 제 5 유기 화합물 및 제 6 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 4 층은 제 7 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 1 유기 화합물은 사이아노기를 가지는 유기 화합물이고,
상기 제 5 유기 화합물은 발광 중심 물질이고,
상기 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위는 -5.7eV 이상 -5.2eV 이하이고,
상기 제 3 유기 화합물과 상기 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위의 차이는 0.2eV 이하이고,
상기 제 3 유기 화합물의 HOMO 준위는, 상기 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위와 동등하거나 또는 상기 제 2 유기 화합물의 상기 HOMO 준위보다 깊고,
상기 제 7 유기 화합물은, 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때의 전자 이동도가 1Х10-7cm2/Vs 이상 5Х10-5cm2/Vs 이하인, 발광 디바이스. - 발광 디바이스로서,
양극,
음극, 및
상기 양극과 상기 음극 사이에 위치하는 EL층을 포함하고,
상기 EL층은 양극 측으로부터 순서대로 제 1 층, 제 2 층, 제 3 층, 발광층, 및 제 4 층을 포함하고,
상기 제 1 층은 상기 양극에 접하고,
상기 제 1 층은 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 2 층은 제 3 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 3 층은 제 4 유기 화합물을 포함하고,
상기 발광층은 제 5 유기 화합물 및 제 6 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 4 층은 제 7 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 1 유기 화합물은 할로젠기를 가지는 유기 화합물이고,
상기 제 5 유기 화합물은 발광 중심 물질이고,
상기 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위는 -5.7eV 이상 -5.2eV 이하이고,
상기 제 3 유기 화합물과 상기 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위의 차이는 0.2eV 이하이고,
상기 제 3 유기 화합물의 HOMO 준위는, 상기 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위와 동등하거나 또는 상기 제 2 유기 화합물의 상기 HOMO 준위보다 깊고,
상기 제 7 유기 화합물은, 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때의 전자 이동도가 1Х10-7cm2/Vs 이상 5Х10-5cm2/Vs 이하인, 발광 디바이스. - 제 3 항에 있어서,
상기 할로젠기는 플루오로기인, 발광 디바이스. - 발광 디바이스로서,
양극,
음극, 및
상기 양극과 상기 음극 사이에 위치하는 EL층을 포함하고,
상기 EL층은 양극 측으로부터 순서대로 제 1 층, 제 2 층, 제 3 층, 발광층, 및 제 4 층을 포함하고,
상기 제 1 층은 상기 양극에 접하고,
상기 제 1 층은 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 2 층은 제 3 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 3 층은 제 4 유기 화합물을 포함하고,
상기 발광층은 제 5 유기 화합물 및 제 6 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 4 층은 제 7 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 1 유기 화합물은 헤테로 원자를 복수로 가지는 축합 방향족 고리에 전자 흡인기가 결합된 유기 화합물이고,
상기 제 5 유기 화합물은 발광 중심 물질이고,
상기 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위는 -5.7eV 이상 -5.2eV 이하이고,
상기 제 3 유기 화합물과 상기 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위의 차이는 0.2eV 이하이고,
상기 제 3 유기 화합물의 HOMO 준위는, 상기 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위와 동등하거나 또는 상기 제 2 유기 화합물의 상기 HOMO 준위보다 깊고,
상기 제 7 유기 화합물은, 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때의 전자 이동도가 1Х10-7cm2/Vs 이상 5Х10-5cm2/Vs 이하인, 발광 디바이스. - 발광 디바이스로서,
양극,
음극, 및
상기 양극과 상기 음극 사이에 위치하는 EL층을 포함하고,
상기 EL층은 양극 측으로부터 순서대로 제 1 층, 제 2 층, 제 3 층, 발광층, 및 제 4 층을 포함하고,
상기 제 1 층은 상기 양극에 접하고,
상기 제 1 층은 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 2 층은 제 3 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 3 층은 제 4 유기 화합물을 포함하고,
상기 발광층은 제 5 유기 화합물 및 제 6 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 4 층은 제 7 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 1 유기 화합물은 전자 흡인기를 가지는 [3]라디알렌 유도체이고,
상기 제 5 유기 화합물은 발광 중심 물질이고,
상기 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위는 -5.7eV 이상 -5.2eV 이하이고,
상기 제 3 유기 화합물과 상기 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위의 차이는 0.2eV 이하이고,
상기 제 3 유기 화합물의 HOMO 준위는, 상기 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위와 동등하거나 또는 상기 제 2 유기 화합물의 상기 HOMO 준위보다 깊고,
상기 제 7 유기 화합물은, 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때의 전자 이동도가 1Х10-7cm2/Vs 이상 5Х10-5cm2/Vs 이하인, 발광 디바이스. - 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 전자 흡인기는 할로젠기 또는 사이아노기인, 발광 디바이스. - 발광 디바이스로서,
양극,
음극, 및
상기 양극과 상기 음극 사이에 위치하는 EL층을 포함하고,
상기 EL층은 양극 측으로부터 순서대로 제 1 층, 제 2 층, 제 3 층, 발광층, 및 제 4 층을 포함하고,
상기 제 1 층은 상기 양극에 접하고,
상기 제 1 층은 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 2 층은 제 3 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 3 층은 제 4 유기 화합물을 포함하고,
상기 발광층은 제 5 유기 화합물 및 제 6 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 4 층은 제 7 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 1 유기 화합물은 전자 흡인기를 가지는 유기 화합물이고,
상기 제 5 유기 화합물은 발광 중심 물질이고,
상기 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위는 -5.7eV 이상 -5.2eV 이하이고,
상기 제 3 유기 화합물의 HOMO 준위는, 상기 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위와 동등하거나 또는 상기 제 2 유기 화합물의 상기 HOMO 준위보다 깊고,
상기 제 3 유기 화합물과 상기 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위의 차이는 0.2eV 이하이고,
상기 제 6 유기 화합물의 LUMO 준위는 상기 제 7 유기 화합물의 LUMO 준위보다 얕고,
상기 제 7 유기 화합물과 상기 제 6 유기 화합물의 LUMO 준위의 차이가 0.1eV 이상 0.3eV 이하인, 발광 디바이스. - 발광 디바이스로서,
양극,
음극, 및
상기 양극과 상기 음극 사이에 위치하는 EL층을 포함하고,
상기 EL층은 양극 측으로부터 순서대로 제 1 층, 제 2 층, 제 3 층, 발광층, 및 제 4 층을 포함하고,
상기 제 1 층은 상기 양극에 접하고,
상기 제 1 층은 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 2 층은 제 3 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 3 층은 제 4 유기 화합물을 포함하고,
상기 발광층은 제 5 유기 화합물 및 제 6 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 4 층은 제 7 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 1 유기 화합물은 사이아노기를 가지는 유기 화합물이고,
상기 제 5 유기 화합물은 발광 중심 물질이고,
상기 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위는 -5.7eV 이상 -5.2eV 이하이고,
상기 제 3 유기 화합물의 HOMO 준위는, 상기 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위와 동등하거나 또는 상기 제 2 유기 화합물의 상기 HOMO 준위보다 깊고,
상기 제 3 유기 화합물과 상기 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위의 차이는 0.2eV 이하이고,
상기 제 6 유기 화합물의 LUMO 준위는 상기 제 7 유기 화합물의 LUMO 준위보다 얕고,
상기 제 7 유기 화합물과 상기 제 6 유기 화합물의 LUMO 준위의 차이가 0.1eV 이상 0.3eV 이하인, 발광 디바이스. - 발광 디바이스로서,
양극,
음극, 및
상기 양극과 상기 음극 사이에 위치하는 EL층을 포함하고,
상기 EL층은 양극 측으로부터 순서대로 제 1 층, 제 2 층, 제 3 층, 발광층, 및 제 4 층을 포함하고,
상기 제 1 층은 상기 양극에 접하고,
상기 제 1 층은 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 2 층은 제 3 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 3 층은 제 4 유기 화합물을 포함하고,
상기 발광층은 제 5 유기 화합물 및 제 6 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 4 층은 제 7 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 1 유기 화합물은 할로젠기를 가지는 유기 화합물이고,
상기 제 5 유기 화합물은 발광 중심 물질이고,
상기 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위는 -5.7eV 이상 -5.2eV 이하이고,
상기 제 3 유기 화합물의 HOMO 준위는, 상기 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위와 동등하거나 또는 상기 제 2 유기 화합물의 상기 HOMO 준위보다 깊고,
상기 제 3 유기 화합물과 상기 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위의 차이는 0.2eV 이하이고,
상기 제 6 유기 화합물의 LUMO 준위는 상기 제 7 유기 화합물의 LUMO 준위보다 얕고,
상기 제 7 유기 화합물과 상기 제 6 유기 화합물의 LUMO 준위의 차이가 0.1eV 이상 0.3eV 이하인, 발광 디바이스. - 제 10 항에 있어서,
상기 할로젠기는 플루오로기인, 발광 디바이스. - 발광 디바이스로서,
양극,
음극, 및
상기 양극과 상기 음극 사이에 위치하는 EL층을 포함하고,
상기 EL층은 양극 측으로부터 순서대로 제 1 층, 제 2 층, 제 3 층, 발광층, 및 제 4 층을 포함하고,
상기 제 1 층은 상기 양극에 접하고,
상기 제 1 층은 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 2 층은 제 3 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 3 층은 제 4 유기 화합물을 포함하고,
상기 발광층은 제 5 유기 화합물 및 제 6 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 4 층은 제 7 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 1 유기 화합물은 헤테로 원자를 복수로 가지는 축합 방향족 고리에 전자 흡인기가 결합된 유기 화합물이고,
상기 제 5 유기 화합물은 발광 중심 물질이고,
상기 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위는 -5.7eV 이상 -5.2eV 이하이고,
상기 제 3 유기 화합물의 HOMO 준위는, 상기 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위와 동등하거나 또는 상기 제 2 유기 화합물의 상기 HOMO 준위보다 깊고,
상기 제 3 유기 화합물과 상기 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위의 차이는 0.2eV 이하이고,
상기 제 6 유기 화합물의 LUMO 준위는 상기 제 7 유기 화합물의 LUMO 준위보다 얕고,
상기 제 7 유기 화합물과 상기 제 6 유기 화합물의 LUMO 준위의 차이가 0.1eV 이상 0.3eV 이하인, 발광 디바이스. - 발광 디바이스로서,
양극,
음극, 및
상기 양극과 상기 음극 사이에 위치하는 EL층을 포함하고,
상기 EL층은 양극 측으로부터 순서대로 제 1 층, 제 2 층, 제 3 층, 발광층, 및 제 4 층을 포함하고,
상기 제 1 층은 상기 양극에 접하고,
상기 제 1 층은 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 2 층은 제 3 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 3 층은 제 4 유기 화합물을 포함하고,
상기 발광층은 제 5 유기 화합물 및 제 6 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 4 층은 제 7 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 1 유기 화합물은 전자 흡인기를 가지는 [3]라디알렌 유도체이고,
상기 제 5 유기 화합물은 발광 중심 물질이고,
상기 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위는 -5.7eV 이상 -5.2eV 이하이고,
상기 제 3 유기 화합물의 HOMO 준위는, 상기 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위와 동등하거나 또는 상기 제 2 유기 화합물의 상기 HOMO 준위보다 깊고,
상기 제 3 유기 화합물과 상기 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위의 차이는 0.2eV 이하이고,
상기 제 6 유기 화합물의 LUMO 준위는 상기 제 7 유기 화합물의 LUMO 준위보다 얕고,
상기 제 7 유기 화합물과 상기 제 6 유기 화합물의 LUMO 준위의 차이가 0.1eV 이상 0.3eV 이하인, 발광 디바이스. - 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
상기 전자 흡인기는 할로젠기 또는 사이아노기인, 발광 디바이스. - 발광 디바이스로서,
양극,
음극, 및
상기 양극과 상기 음극 사이에 위치하는 EL층을 포함하고,
상기 EL층은 양극 측으로부터 순서대로 제 1 층, 제 2 층, 제 3 층, 발광층, 및 제 4 층을 포함하고,
상기 제 1 층은 상기 양극에 접하고,
상기 제 1 층은 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 2 층은 제 3 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 3 층은 제 4 유기 화합물을 포함하고,
상기 발광층은 제 5 유기 화합물 및 제 6 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 4 층은 제 7 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 1 유기 화합물은 전자 흡인기를 가지는 유기 화합물이고,
상기 제 5 유기 화합물은 발광 중심 물질이고,
상기 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위는 -5.7eV 이상 -5.2eV 이하이고,
상기 제 3 유기 화합물의 HOMO 준위는, 상기 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위와 동등하거나 또는 상기 제 2 유기 화합물의 상기 HOMO 준위보다 깊고,
상기 제 3 유기 화합물과 상기 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위의 차이는 0.2eV 이하이고,
상기 제 7 유기 화합물은 π전자 부족형 헤테로 방향족 화합물인, 발광 디바이스. - 발광 디바이스로서,
양극,
음극, 및
상기 양극과 상기 음극 사이에 위치하는 EL층을 포함하고,
상기 EL층은 양극 측으로부터 순서대로 제 1 층, 제 2 층, 제 3 층, 발광층, 및 제 4 층을 포함하고,
상기 제 1 층은 상기 양극에 접하고,
상기 제 1 층은 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 2 층은 제 3 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 3 층은 제 4 유기 화합물을 포함하고,
상기 발광층은 제 5 유기 화합물 및 제 6 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 4 층은 제 7 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 1 유기 화합물은 사이아노기를 가지는 유기 화합물이고,
상기 제 5 유기 화합물은 발광 중심 물질이고,
상기 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위는 -5.7eV 이상 -5.2eV 이하이고,
상기 제 3 유기 화합물의 HOMO 준위는, 상기 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위와 동등하거나 또는 상기 제 2 유기 화합물의 상기 HOMO 준위보다 깊고,
상기 제 3 유기 화합물과 상기 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위의 차이는 0.2eV 이하이고,
상기 제 7 유기 화합물은 π전자 부족형 헤테로 방향족 화합물인, 발광 디바이스. - 발광 디바이스로서,
양극,
음극, 및
상기 양극과 상기 음극 사이에 위치하는 EL층을 포함하고,
상기 EL층은 양극 측으로부터 순서대로 제 1 층, 제 2 층, 제 3 층, 발광층, 및 제 4 층을 포함하고,
상기 제 1 층은 상기 양극에 접하고,
상기 제 1 층은 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 2 층은 제 3 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 3 층은 제 4 유기 화합물을 포함하고,
상기 발광층은 제 5 유기 화합물 및 제 6 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 4 층은 제 7 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 1 유기 화합물은 할로젠기를 가지는 유기 화합물이고,
상기 제 5 유기 화합물은 발광 중심 물질이고,
상기 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위는 -5.7eV 이상 -5.2eV 이하이고,
상기 제 3 유기 화합물의 HOMO 준위는, 상기 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위와 동등하거나 또는 상기 제 2 유기 화합물의 상기 HOMO 준위보다 깊고,
상기 제 3 유기 화합물과 상기 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위의 차이는 0.2eV 이하이고,
상기 제 7 유기 화합물은 π전자 부족형 헤테로 방향족 화합물인, 발광 디바이스. - 제 17 항에 있어서,
상기 할로젠기는 플루오로기인, 발광 디바이스. - 발광 디바이스로서,
양극,
음극, 및
상기 양극과 상기 음극 사이에 위치하는 EL층을 포함하고,
상기 EL층은 양극 측으로부터 순서대로 제 1 층, 제 2 층, 제 3 층, 발광층, 및 제 4 층을 포함하고,
상기 제 1 층은 상기 양극에 접하고,
상기 제 1 층은 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 2 층은 제 3 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 3 층은 제 4 유기 화합물을 포함하고,
상기 발광층은 제 5 유기 화합물 및 제 6 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 4 층은 제 7 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 1 유기 화합물은 헤테로 원자를 복수로 가지는 축합 방향족 고리에 전자 흡인기가 결합된 유기 화합물이고,
상기 제 5 유기 화합물은 발광 중심 물질이고,
상기 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위는 -5.7eV 이상 -5.2eV 이하이고,
상기 제 3 유기 화합물의 HOMO 준위는, 상기 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위와 동등하거나 또는 상기 제 2 유기 화합물의 상기 HOMO 준위보다 깊고,
상기 제 3 유기 화합물과 상기 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위의 차이는 0.2eV 이하이고,
상기 제 7 유기 화합물은 π전자 부족형 헤테로 방향족 화합물인, 발광 디바이스. - 발광 디바이스로서,
양극,
음극, 및
상기 양극과 상기 음극 사이에 위치하는 EL층을 포함하고,
상기 EL층은 양극 측으로부터 순서대로 제 1 층, 제 2 층, 제 3 층, 발광층, 및 제 4 층을 포함하고,
상기 제 1 층은 상기 양극에 접하고,
상기 제 1 층은 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 2 층은 제 3 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 3 층은 제 4 유기 화합물을 포함하고,
상기 발광층은 제 5 유기 화합물 및 제 6 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 4 층은 제 7 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 1 유기 화합물은 전자 흡인기를 가지는 [3]라디알렌 유도체이고,
상기 제 5 유기 화합물은 발광 중심 물질이고,
상기 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위는 -5.7eV 이상 -5.2eV 이하이고,
상기 제 3 유기 화합물의 HOMO 준위는, 상기 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위와 동등하거나 또는 상기 제 2 유기 화합물의 상기 HOMO 준위보다 깊고,
상기 제 3 유기 화합물과 상기 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위의 차이는 0.2eV 이하이고,
상기 제 7 유기 화합물은 π전자 부족형 헤테로 방향족 화합물인, 발광 디바이스. - 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,
상기 전자 흡인기는 할로젠기 또는 사이아노기인, 발광 디바이스. - 제 15 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 π전자 부족형 헤테로 방향족 화합물은 퀴녹살린 골격, 벤즈이미다졸 골격, 및 트라이아진 골격 중 어느 하나인, 발광 디바이스. - 제 1 항 내지 제 6 항, 제 8 항 내지 제 13 항, 및 제 15 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 유기 화합물은 제 1 정공 수송성 골격을 가지고,
상기 제 3 유기 화합물은 제 2 정공 수송성 골격을 가지고,
상기 제 4 유기 화합물은 제 3 정공 수송성 골격을 가지고,
상기 제 1 정공 수송성 골격, 상기 제 2 정공 수송성 골격, 및 상기 제 3 정공 수송성 골격은 각각 독립적으로 카바졸 골격, 다이벤조퓨란 골격, 다이벤조싸이오펜 골격, 및 안트라센 골격 중 어느 하나인, 발광 디바이스. - 제 1 항 내지 제 6 항, 제 8 항 내지 제 13 항, 및 제 15 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 6 유기 화합물은 탄화수소 만으로 구성되는 유기 화합물이고,
상기 제 6 유기 화합물의 HOMO 준위는 상기 제 4 유기 화합물의 HOMO 준위보다 깊고,
상기 제 4 유기 화합물과 상기 제 6 유기 화합물의 HOMO 준위의 차이는 0.2eV 이상 0.4eV 이하인, 발광 디바이스. - 제 1 항 내지 제 6 항, 제 8 항 내지 제 13 항, 및 제 15 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 6 유기 화합물은 안트라센 골격 및 헤테로 고리 골격을 가지는 유기 화합물이고,
상기 제 4 유기 화합물과 상기 제 6 유기 화합물의 HOMO 준위의 차이는 0.2 eV 미만인, 발광 디바이스. - 제 1 항 내지 제 6 항, 제 8 항 내지 제 13 항, 및 제 15 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 6 유기 화합물은 안트라센 골격 및 헤테로 고리 골격을 가지는 유기 화합물이고,
상기 제 4 유기 화합물은, 나프탈렌 고리에 2개의 카바졸 고리가 결합되는 유기 화합물인, 발광 디바이스. - 제 26 항에 있어서,
상기 제 4 유기 화합물은 3,3'-(나프탈렌-1,4-다이일)비스(9-페닐-9H-카바졸)인, 발광 디바이스. - 제 1 항 내지 제 6 항, 제 8 항 내지 제 13 항, 및 제 15 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 6 유기 화합물은 안트라센 골격 및 헤테로 고리 골격을 가지는 유기 화합물이고,
상기 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위는 -5.4eV 이상 -5.7eV 이하인, 발광 디바이스. - 제 1 항 내지 제 6 항, 제 8 항 내지 제 13 항, 및 제 15 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 7 유기 화합물의 전자 이동도는 상기 제 6 유기 화합물의 전자 이동도보다 낮은, 발광 디바이스. - 제 1 항 내지 제 6 항, 제 8 항 내지 제 13 항, 및 제 15 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 4 유기 화합물의 HOMO 준위와 상기 제 3 유기 화합물의 HOMO 준위의 차이는 0.2 eV 이하인, 발광 디바이스. - 제 1 항 내지 제 6 항, 제 8 항 내지 제 13 항, 및 제 15 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 4 유기 화합물의 HOMO 준위는 상기 제 3 유기 화합물의 HOMO 준위보다 깊은, 발광 디바이스. - 제 1 항 내지 제 6 항, 제 8 항 내지 제 13 항, 및 제 15 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 유기 화합물은 다이벤조퓨란 골격을 가지는 유기 화합물인, 발광 디바이스. - 제 1 항 내지 제 6 항, 제 8 항 내지 제 13 항, 및 제 15 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 7 유기 화합물은 퀴녹살린 골격을 가지는 유기 화합물인, 발광 디바이스. - 제 1 항 내지 제 6 항, 제 8 항 내지 제 13 항, 및 제 15 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 유기 화합물과 상기 제 3 유기 화합물은 같은 물질인, 발광 디바이스. - 제 1 항 내지 제 6 항, 제 8 항 내지 제 13 항, 및 제 15 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 5 유기 화합물은 청색 형광 재료인, 발광 디바이스. - 전자 기기로서,
제 1 항 내지 제 6 항, 제 8 항 내지 제 13 항, 및 제 15 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 따른 발광 디바이스와,
센서, 조작 버튼, 스피커, 또는 마이크로폰을 포함하는, 전자 기기. - 발광 장치로서,
제 1 항 내지 제 6 항, 제 8 항 내지 제 13 항, 및 제 15 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 따른 발광 디바이스와,
트랜지스터 또는 기판을 포함하는, 발광 장치. - 조명 장치로서,
제 1 항 내지 제 6 항, 제 8 항 내지 제 13 항, 및 제 15 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 따른 발광 디바이스 및 하우징을 포함하는, 조명 장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020237004615A KR20230025940A (ko) | 2018-09-26 | 2019-09-20 | 발광 디바이스, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치 |
Applications Claiming Priority (8)
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