KR20210154183A - 표시 장치, 표시 모듈, 및 전자 기기 - Google Patents

Abstract

수명이 긴 표시 장치를 제공한다. 제 1 발광 디바이스 및 제 2 발광 디바이스를 가지는 표시 장치이다. 제 1 발광 디바이스는 제 1 전극 및 공통 전극을 가진다. 제 2 발광 디바이스는 제 2 전극 및 공통 전극을 가진다. 제 1 발광 디바이스는 제 1 전극 및 공통 전극 중 양극으로서 기능하는 전극 측으로부터 제 1 발광층과 전자 수송층을 이 순서대로 가진다. 제 2 발광 디바이스는 제 2 전극과 공통 전극 사이에 제 2 발광층을 가진다. 제 1 발광층은 제 1 색의 광을 발하는 제 1 유기 화합물을 가진다. 제 2 발광층은 제 2 색의 광을 발하는 제 2 유기 화합물을 가진다. 전자 수송층은 제 3 유기 화합물과 제 1 물질을 가진다. 제 3 유기 화합물은 전자 수송성 재료이다. 제 1 물질은 금속, 금속염, 금속 산화물, 또는 유기 금속염이다. 전자 수송층은 제 1 물질의 농도가 서로 다른 제 1 영역 및 제 2 영역을 가진다.

Description

표시 장치, 표시 모듈, 및 전자 기기

본 발명의 일 형태는 표시 장치, 표시 모듈, 및 전자 기기에 관한 것이다.

또한 본 발명의 일 형태는 상기 기술분야에 한정되지 않는다. 본 발명의 일 형태의 기술분야의 일례로서는 반도체 장치, 표시 장치, 발광 장치, 축전 장치, 기억 장치, 전자 기기, 조명 장치, 입력 장치(예를 들어 터치 센서 등), 입출력 장치(예를 들어 터치 패널 등), 이들의 구동 방법, 또는 이들의 제조 방법을 들 수 있다.

근년, 표시 장치는 다양한 용도로의 응용이 기대되고 있다. 예를 들어 대형 표시 장치의 용도로서는, 가정용 텔레비전 장치(텔레비전 또는 텔레비전 수신기라고도 함), 디지털 사이니지(Digital Signage: 전자 간판), PID(Public Information Display) 등을 들 수 있다. 또한 휴대 정보 단말기로서, 터치 패널을 가지는 스마트폰이나 태블릿 단말기의 개발이 진행되고 있다.

표시 장치로서는, 예를 들어 발광 디바이스(발광 소자라고도 함)를 가지는 발광 장치가 개발되고 있다. 일렉트로루미네선스(Electroluminescence, 이하 EL이라고도 함) 현상을 이용한 발광 디바이스(EL 디바이스, EL 소자라고도 함)는 박형 경량화가 용이하고, 입력 신호에 대한 고속 응답이 가능하고, 직류 저전압 전원을 사용한 구동이 가능하다는 등의 특징을 가지고, 표시 장치로의 응용이 검토되고 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에 유기 EL 디바이스(유기 EL 소자라고도 함)가 적용된 가요성을 가지는 발광 장치가 개시(開示)되어 있다.

일본 공개특허공보 특개2014-197522호

본 발명의 일 형태는 수명이 긴 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 신뢰성이 높은 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 대형 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 생산성이 높은 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 표시 품질이 높은 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다.

또한 이들 과제의 기재는 다른 과제의 존재를 방해하는 것은 아니다. 본 발명의 일 형태는 이들 과제 모두를 반드시 해결할 필요는 없다. 명세서, 도면, 청구항의 기재로부터 이들 외의 과제를 추출할 수 있다.

본 발명의 일 형태는 제 1 발광 디바이스 및 제 2 발광 디바이스를 가지는 표시 장치이다. 제 1 발광 디바이스는 제 1 전극 및 공통 전극을 가진다. 제 2 발광 디바이스는 제 2 전극 및 공통 전극을 가진다. 제 1 발광 디바이스는 제 1 전극 및 공통 전극 중 양극으로서 기능하는 전극 측으로부터 제 1 발광층과 전자 수송층을 이 순서대로 가진다. 제 2 발광 디바이스는 제 2 전극과 공통 전극 사이에 제 2 발광층을 가진다. 제 1 발광층은 제 1 색의 광을 발하는 제 1 유기 화합물을 가진다. 제 2 발광층은 제 2 색의 광을 발하는 제 2 유기 화합물을 가진다. 전자 수송층은 제 3 유기 화합물과 제 1 물질을 가진다. 제 3 유기 화합물은 전자 수송성 재료이다. 제 1 물질은 금속, 금속염, 금속 산화물, 또는 유기 금속염이다. 전자 수송층은 제 1 영역과 제 2 영역을 가진다. 제 1 영역과 제 2 영역은 제 1 물질의 농도가 서로 다르다.

제 1 영역이 제 2 영역보다 제 1 발광층 측에 위치할 때, 제 1 영역은 제 2 영역에 비하여 제 1 물질의 농도가 높은 것이 바람직하다.

제 2 발광 디바이스는 제 2 전극과 공통 전극 사이에 제 1 발광 디바이스와 공통된 층을 가지는 것이 바람직하다.

제 3 유기 화합물은 HOMO 준위가 -6.0eV 이상이며 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때의 전자 이동도가 1×10^-7cm²/Vs 이상 5×10^-5cm²/Vs 이하인 것이 바람직하다.

제 2 발광층은 제 4 유기 화합물 및 제 5 유기 화합물을 더 가지는 것이 바람직하다. 제 4 유기 화합물과 제 5 유기 화합물은 들뜬 복합체를 형성하는 조합인 것이 바람직하다.

제 1 발광 디바이스는 정공 주입층을 더 가지는 것이 바람직하다. 정공 주입층은 제 1 전극 및 공통 전극 중 양극으로서 기능하는 전극과 접하는 것이 바람직하다. 정공 주입층은 제 1 화합물 및 제 2 화합물을 가지는 것이 바람직하다. 제 1 화합물은 제 2 화합물에 대한 전자 수용성을 가지는 것이 바람직하다. 제 2 화합물의 HOMO 준위는 -5.7eV 이상 -5.4eV 이하인 것이 바람직하다.

제 1 발광 디바이스는 제 1 정공 수송층을 더 가지는 것이 바람직하다. 제 1 정공 수송층은 정공 주입층과 제 1 발광층 사이에 위치하는 것이 바람직하다. 제 1 정공 수송층은 제 3 화합물을 가지는 것이 바람직하다. 제 3 화합물의 HOMO 준위는 제 2 화합물의 HOMO 준위 이하의 값인 것이 바람직하다. 제 3 화합물의 HOMO 준위와 제 2 화합물의 HOMO 준위의 차이는 0.2eV 이내인 것이 바람직하다. 제 2 화합물 및 제 3 화합물은 각각 카바졸 골격, 다이벤조퓨란 골격, 다이벤조싸이오펜 골격, 및 안트라센 골격 중 적어도 하나를 가지는 것이 바람직하다.

제 1 발광 디바이스는 제 2 정공 수송층을 더 가지는 것이 바람직하다. 제 2 정공 수송층은 제 1 정공 수송층과 제 1 발광층 사이에 위치하는 것이 바람직하다. 제 2 정공 수송층은 제 4 화합물을 가지는 것이 바람직하다. 제 4 화합물의 HOMO 준위는 제 3 화합물의 HOMO 준위보다 낮은 것이 바람직하다. 제 2 화합물, 제 3 화합물, 및 제 4 화합물은 각각 카바졸 골격, 다이벤조퓨란 골격, 다이벤조싸이오펜 골격, 및 안트라센 골격 중 적어도 하나를 가지는 것이 바람직하다.

제 1 유기 화합물은 형광 발광 물질인 것이 바람직하다.

제 1 색은 청색인 것이 바람직하다. 제 2 색은 적색 또는 녹색인 것이 바람직하다.

제 1 물질은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 가지는 유기 금속 착체인 것이 바람직하다.

제 1 물질은 질소 및 산소를 포함하는 배위자와, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 가지는 유기 금속 착체인 것이 바람직하다.

제 1 물질은 퀴놀린올 배위자와, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 가지는 유기 금속 착체인 것이 바람직하다.

본 발명의 일 형태는 상술한 구성 중 어느 것을 가지는 표시 장치를 가지고, 플렉시블 프린트 회로 기판(Flexible Printed Circuit, 이하 FPC라고 함) 또는 TCP(Tape Carrier Package) 등의 커넥터가 제공된 표시 모듈, 혹은 COG(Chip On Glass) 방식 또는 COF(Chip On Film) 방식 등에 의하여 집적 회로(IC)가 실장된 표시 모듈 등의 표시 모듈이다.

본 발명의 일 형태는 상기 표시 모듈과, 안테나, 배터리, 하우징, 카메라, 스피커, 마이크로폰, 및 조작 버튼 중 적어도 하나를 가지는 전자 기기이다.

본 발명의 일 형태에 의하여 수명이 긴 표시 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 신뢰성이 높은 표시 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 대형 표시 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 생산성이 높은 표시 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 표시 품질이 높은 표시 장치를 제공할 수 있다.

또한 이들 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하는 것은 아니다. 본 발명의 일 형태는 이들 효과 모두를 반드시 가질 필요는 없다. 명세서, 도면, 청구항의 기재로부터 이들 외의 효과를 추출할 수 있다.

도 1의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 2의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 3은 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 4의 (A) 내지 (C)는 발광 디바이스의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 5의 (A) 내지 (C)는 발광 디바이스의 발광 모델을 설명하는 개념도이다. 도 5의 (D)는 발광 디바이스의 시간 경과에 따른 정규화 휘도를 설명하는 도면이다.
도 6의 (A) 내지 (D)는 전자 수송층에서의 제 1 물질의 농도를 설명하는 도면이다.
도 7은 표시 장치의 일례를 나타낸 사시도이다.
도 8의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 9의 (A)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다. 도 9의 (B)는 트랜지스터의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 10의 (A)는 화소의 일례를 나타낸 블록도이다. 도 10의 (B)는 화소 회로의 일례를 나타낸 회로도이다.
도 11의 (A)는 IGZO의 결정 구조의 분류를 설명하는 도면이다. 도 11의 (B)는 석영 유리 기판의 XRD 스펙트럼을 설명하는 도면이다. 도 11의 (C)는 결정성 IGZO막의 XRD 스펙트럼을 설명하는 도면이다. 도 11의 (D)는 석영 유리 기판의 극미 전자선 회절 패턴을 설명하는 도면이다. 도 11의 (E)는 결정성 IGZO막의 극미 전자선 회절 패턴을 설명하는 도면이다.
도 12의 (A), (B)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 13의 (A) 내지 (C)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 14의 (A), (B)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 15의 (A) 내지 (D)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 16의 (A) 내지 (D)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 17의 (A) 내지 (F)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 18의 (A)는 전자 온리 디바이스의 구조를 나타낸 도면이다. 도 18의 (B)는 실시예의 발광 디바이스의 구조를 나타낸 도면이다.
도 19는 전자 온리 디바이스의 전류 밀도-전압 특성을 나타낸 도면이다.
도 20은 직류 전원이 7.0V일 때의 ZADN:Liq(1:1)의 산출된 커패시턴스 C의 주파수 특성을 나타낸 도면이다.
도 21은 직류 전압이 7.0V일 때의 ZADN:Liq(1:1)의 -ΔB의 주파수 특성을 나타낸 도면이다.
도 22는 각 유기 화합물에서의 전자 이동도의 전계 강도 의존 특성을 나타낸 도면이다.
도 23은 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 도면이다.
도 24는 휘도-전압 특성을 나타낸 도면이다.
도 25는 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 도면이다.
도 26은 전류 밀도-전압 특성을 나타낸 도면이다.
도 27은 발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 28은 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 도면이다.
도 29는 휘도-전압 특성을 나타낸 도면이다.
도 30은 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 도면이다.
도 31은 전류 밀도-전압 특성을 나타낸 도면이다.
도 32는 발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 33은 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 도면이다.
도 34는 휘도-전압 특성을 나타낸 도면이다.
도 35는 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 도면이다.
도 36은 전류 밀도-전압 특성을 나타낸 도면이다.
도 37은 발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 38은 신뢰성 시험의 결과를 나타낸 도면이다.
도 39는 신뢰성 시험의 결과를 나타낸 도면이다.
도 40은 신뢰성 시험의 결과를 나타낸 도면이다.
도 41은 신뢰성 시험의 결과를 나타낸 도면이다.

실시형태에 대하여 도면을 참조하여 자세히 설명한다. 다만, 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 그 범위에서 벗어남이 없이 그 형태 및 자세한 사항을 다양하게 변경할 수 있다는 것은 통상의 기술자라면 용이하게 이해할 수 있다. 따라서 본 발명은 이하의 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다.

또한 이하에 설명되는 발명의 구성에서, 동일한 부분 또는 같은 기능을 가지는 부분에는 동일한 부호를 상이한 도면 사이에서 공통적으로 사용하고, 이의 반복적인 설명은 생략한다. 또한 같은 기능을 가지는 부분을 가리키는 경우에는, 같은 해치 패턴으로 하고, 특별히 부호를 붙이지 않는 경우가 있다.

또한 도면에 나타낸 각 구성의 위치, 크기, 범위 등은 이해를 쉽게 하기 위하여 실제의 위치, 크기, 범위 등을 나타내지 않는 경우가 있다. 그러므로 개시(開示)된 발명은 반드시 도면에 개시된 위치, 크기, 범위 등에 한정되지 않는다.

또한 '막'이라는 용어와 '층'이라는 용어는 경우 또는 상황에 따라 서로 바꿀 수 있다. 예를 들어 '도전층'이라는 용어를 '도전막'이라는 용어로 바꿀 수 있다. 또는 예를 들어 '절연막'이라는 용어를 '절연층'이라는 용어로 바꿀 수 있다.

또한 본 명세서 등에서 특별히 설명이 없는 한, 요소(발광 디바이스, 발광층 등)를 복수로 가지는 구성에 대하여 설명하는 경우에서도, 각 요소에 공통된 사항을 설명하는 경우에는 알파벳을 생략하여 설명한다. 예를 들어, 발광층(193R) 및 발광층(193G) 등에서 공통된 사항을 설명하는 경우에 발광층(193)이라고 기재하는 경우가 있다.

(실시형태 1)

본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 대하여 도 1 내지 도 9를 사용하여 설명한다.

본 실시형태의 표시 장치는 표시부에 발광 디바이스를 가지고, 상기 표시부에서 화상을 표시할 수 있다.

발광 디바이스로서는 OLED(Organic Light Emitting Diode)나 QLED(Quantum-dot Light Emitting Diode) 등의 EL 디바이스를 사용하는 것이 바람직하다. EL 디바이스가 가지는 발광 물질로서는 형광을 발하는 물질(형광 발광 물질), 인광을 발하는 물질(인광 발광 물질), 무기 화합물(퀀텀닷(quantum dot) 재료 등), 열 활성화 지연 형광을 나타내는 물질(열 활성화 지연 형광(Thermally Activated Delayed Fluorescence: TADF) 재료) 등을 들 수 있다.

본 실시형태의 표시 장치의 컬러화 방식으로서는 개별 도포 방식이 적용되어 있다. 소형 표시 장치에 개별 도포 방식을 사용하는 경우, 메탈 마스크의 얼라인먼트 정밀도를 높일 수 있어, 개별 도포할 때의 수율을 높일 수 있기 때문에 바람직하다. 또한 대형 표시 장치는 정세도(精細度)를 비교적 낮게 할 수 있기 때문에 개별 도포 방식의 발광 디바이스를 채용하는 데 유리하다.

각 색의 부화소가 가지는 발광 디바이스는 서로 다른 발광층을 가진다. 각 발광 디바이스가 가지는 발광층은 서로 분리되어 있는 것이 바람직하다. 또한 표시 장치의 정세도가 높은 경우에는 각 발광 디바이스가 가지는 발광층은 서로 중첩되는 부분을 가지는 경우가 있다.

본 실시형태의 표시 장치는, 발광 디바이스가 형성되는 기판과 반대 방향으로 광을 사출하는 톱 이미션형, 발광 디바이스가 형성되는 기판 측으로 광을 사출하는 보텀 이미션형, 양쪽 면으로 광을 사출하는 듀얼 이미션형 중 어느 것이어도 좋다.

발광 디바이스에는 미소 광 공진기(마이크로캐비티) 구조를 채용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 한 쌍의 전극 사이의 광학 거리를 조정하기 위하여, EL층에서 발광층 외에 1층 더(예를 들어 정공 수송층) 각 색의 발광 디바이스마다 개별 도포하고, 그 외의 층은 각 색의 발광 디바이스에서 공통된 층으로 하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 공정을 간략화하면서 효율적으로 광을 추출할 수 있어, 색역이 넓은 표시가 가능한 표시 장치를 실현할 수 있다.

본 실시형태의 표시 장치는 발광층에 정공이 주입되기 쉽고, 전자가 주입되기 어려운 구성의 발광 디바이스를 가진다. 양극 측으로부터 정공이 용이하게 주입되며, 음극 측으로부터 발광층에 대한 전자 주입량이 억제됨으로써, 발광층이 전자 과다 상태가 되는 것을 억제할 수 있다. 그리고, 시간 경과에 따라 발광층에 전자가 주입됨으로써 휘도가 상승되고, 상기 휘도 상승에 의하여 초기 열화를 상쇄할 수 있다. 초기 열화가 억제되고 구동 수명이 매우 긴 발광 디바이스를 사용함으로써, 표시 장치의 수명을 길게 하고, 신뢰성을 높일 수 있다. 상기 발광 디바이스의 구성은 도 4 내지 도 6을 사용하여 후술한다.

우선, 도 1 내지 도 3에 표시 장치의 구성예를 나타내었다. 도 1 내지 도 3에 나타낸 표시 장치는 적어도 하나의 발광 디바이스에 도 4 내지 도 6에 예시된 발광 디바이스의 구성이 적용되어 있다.

[표시 장치(10A)]

도 1의 (A)에 표시 장치(10A)의 단면도를 나타내었다.

표시 장치(10A)는 적색 광(21R)을 나타내는 발광 디바이스(190R), 녹색 광(21G)을 나타내는 발광 디바이스(190G), 및 청색 광(21B)을 나타내는 발광 디바이스(190B)를 가진다.

발광 디바이스(190R)는 화소 전극(191), 광학 조정층(199R), 버퍼층(192R), 발광층(193R), 버퍼층(194R), 및 공통 전극(115)을 가진다. 발광층(193R)은 적색 광을 발하는 유기 화합물을 가진다.

발광 디바이스(190G)는 화소 전극(191), 광학 조정층(199G), 버퍼층(192G), 발광층(193G), 버퍼층(194G), 및 공통 전극(115)을 가진다. 발광층(193G)은 녹색 광을 발하는 유기 화합물을 가진다.

발광 디바이스(190B)는 화소 전극(191), 광학 조정층(199B), 버퍼층(192B), 발광층(193B), 버퍼층(194B), 및 공통 전극(115)을 가진다. 발광층(193B)은 청색 광을 발하는 유기 화합물을 가진다.

또한 본 명세서 등에서, 청색 광을 발하는 유기 화합물을 제 1 유기 화합물이라고 기재하고, 적색 광을 발하는 유기 화합물 또는 녹색 광을 발하는 유기 화합물을 제 2 유기 화합물이라고 기재하는 경우가 있다.

발광 디바이스(190R), 발광 디바이스(190G), 및 발광 디바이스(190B) 중 적어도 하나에는 도 4 내지 도 6에 예시된 발광 디바이스의 구성이 적용되어 있다.

본 실시형태에서는 화소 전극(191)이 양극으로서 기능하고, 공통 전극(115)이 음극으로서 기능하는 경우를 예로 들어 설명한다.

화소 전극(191), 광학 조정층(199R), 광학 조정층(199G), 광학 조정층(199B), 버퍼층(192R), 버퍼층(192G), 버퍼층(192B), 발광층(193R), 발광층(193G), 발광층(193B), 버퍼층(194R), 버퍼층(194G), 버퍼층(194B), 및 공통 전극(115)은 각각 단층 구조이어도 좋고, 적층 구조이어도 좋다.

화소 전극(191)은 절연층(214) 위에 위치한다. 화소 전극(191)의 단부는 격벽(216)으로 덮여 있다. 각 화소 전극(191)은 격벽(216)에 의하여 서로 전기적으로 절연되어 있다('전기적으로 분리되어 있다'라고도 함).

격벽(216)으로서는 유기 절연막이 적합하다. 유기 절연막에 사용할 수 있는 재료로서는, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 에폭시 수지, 폴리아마이드 수지, 폴리이미드아마이드 수지, 실록산 수지, 벤조사이클로뷰텐계 수지, 페놀 수지, 및 이들 수지의 전구체 등을 들 수 있다.

버퍼층(192)은 화소 전극(191) 위에 위치한다. 발광층(193)은 버퍼층(192)을 개재(介在)하여 화소 전극(191)과 중첩된다. 버퍼층(194)은 발광층(193) 위에 위치한다. 발광층(193)은 버퍼층(194)을 개재하여 공통 전극(115)과 중첩된다. 버퍼층(192)은 정공 주입층 및 정공 수송층 중 한쪽 또는 양쪽을 가질 수 있다. 버퍼층(194)은 전자 주입층 및 전자 수송층 중 한쪽 또는 양쪽을 가질 수 있다.

공통 전극(115)은 각 색의 발광 디바이스(190)에 공통적으로 사용되는 층이다.

표시 장치(10A)는 한 쌍의 기판(기판(151) 및 기판(152)) 사이에 발광 디바이스(190) 및 트랜지스터(42) 등을 가진다.

발광 디바이스(190)에서, 각각 화소 전극(191)과 공통 전극(115) 사이에 위치하는 버퍼층(192), 발광층(193), 및 버퍼층(194)은 EL층이라고 할 수도 있다. 화소 전극(191)은 가시광을 반사하는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 공통 전극(115)은 가시광을 투과시키는 기능을 가진다.

본 실시형태의 표시 장치가 가지는 발광 디바이스에는, 마이크로캐비티 구조가 적용되어 있는 것이 바람직하다. 따라서, 발광 디바이스가 가지는 한 쌍의 전극 중 한쪽은 가시광에 대한 투과성 및 반사성을 가지는 전극(반투과·반반사 전극)을 가지는 것이 바람직하고, 다른 쪽은 가시광에 대한 반사성을 가지는 전극(반사 전극)을 가지는 것이 바람직하다. 발광 디바이스가 마이크로캐비티 구조를 가짐으로써, 발광층으로부터 얻어지는 발광을 양쪽 전극 사이에서 공진시켜, 발광 디바이스로부터 사출되는 광을 강하게 할 수 있다.

또한 반투과·반반사 전극은 반사 전극과 가시광에 대한 투과성을 가지는 전극(투명 전극이라고도 함)의 적층 구조로 할 수 있다. 본 명세서 등에서는 반투과·반반사 전극의 일부로서 기능하는 반사 전극을 화소 전극 또는 공통 전극이라고 기재하고, 투명 전극을 광학 조정층이라고 기재하는 경우가 있지만, 투명 전극(광학 조정층)도 화소 전극 또는 공통 전극으로서의 기능을 가진다고 할 수 있는 경우가 있다.

투명 전극의 광의 투과율은 40% 이상으로 한다. 예를 들어, 발광 디바이스에는, 가시광(파장 400nm 이상 750nm 미만의 광) 및 근적외광(파장 750nm 이상 1300nm 이하의 광) 각각의 투과율이 40% 이상인 전극을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 반투과·반반사 전극의 가시광 및 근적외광 각각의 반사율은 10% 이상 95% 이하, 바람직하게는 30% 이상 80% 이하로 한다. 반사 전극의 가시광 및 근적외광의 반사율은 40% 이상 100% 이하, 바람직하게는 70% 이상 100% 이하로 한다. 또한 이들 전극의 저항률은 1×10^-2Ωcm 이하인 것이 바람직하다.

본 실시형태에서는 화소 전극(191) 위에 광학 조정층(199)을 제공한 예를 나타내지만, 광학 조정층(199)을 제공하지 않아도 된다. 예를 들어, 버퍼층(192) 또는 버퍼층(194)이 광학 조정층으로서의 기능을 가져도 좋다. 버퍼층(192) 또는 버퍼층(194)의 막 두께를 다르게 함으로써, 각 발광 디바이스에서 특정한 색의 광을 강하게 하여 추출할 수 있다. 또한 반투과·반반사 전극이 반사 전극과 투명 전극의 적층 구조인 경우에는, 한 쌍의 전극 사이의 광학 거리란, 한 쌍의 반사 전극 사이의 광학 거리를 가리킨다.

발광 디바이스(190)는 가시광을 발하는 기능을 가진다. 구체적으로는, 발광 디바이스(190)는 화소 전극(191)과 공통 전극(115) 사이에 전압을 인가함으로써, 기판(152) 측으로 광을 사출하는 전계 발광 디바이스이다.

화소 전극(191)은 절연층(214)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(42)가 가지는 소스 또는 드레인과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(42)는 발광 디바이스(190)의 구동을 제어하는 기능을 가진다.

발광 디바이스(190)는 각각 보호층(195)으로 덮여 있는 것이 바람직하다. 도 1의 (A)에서는 보호층(195)이 공통 전극(115) 위와 접하여 제공되어 있다. 보호층(195)을 제공함으로써, 발광 디바이스(190)에 물 등의 불순물이 들어가는 것을 억제하고, 발광 디바이스(190)의 신뢰성을 높일 수 있다. 또한 접착층(142)에 의하여 보호층(195)과 기판(152)이 접합되어 있다.

차광층(BM)으로서는, 발광 디바이스로부터의 발광을 차단하는 재료를 사용할 수 있다. 차광층(BM)은 가시광을 흡수하는 것이 바람직하다. 차광층(BM)으로서는, 예를 들어 금속 재료, 혹은 안료(카본 블랙 등) 또는 염료를 포함하는 수지 재료 등을 사용하여 블랙 매트릭스를 형성할 수 있다. 차광층(BM)은 적색의 컬러 필터, 녹색의 컬러 필터, 및 청색의 컬러 필터의 적층 구조이어도 좋다.

발광층(193R)은 적색 광을 발하는 유기 화합물로서 인광 발광 물질을 가지는 것이 바람직하다. 발광층(193G)은 녹색 광을 발하는 유기 화합물로서 인광 발광 물질을 가지는 것이 바람직하다. 또한 발광 디바이스(190R)는 화소 전극(191)과 공통 전극(115) 사이에 전압이 인가됨으로써, 발광층(193R)에 들뜬 복합체가 형성되는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 발광 디바이스(190G)는 화소 전극(191)과 공통 전극(115) 사이에 전압이 인가됨으로써, 발광층(193G)에 들뜬 복합체가 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 발광 디바이스(190R) 및 발광 디바이스(190G)의 발광 효율을 각각 높일 수 있다.

예를 들어 발광층(193R) 및 발광층(193G)은 각각 발광 물질에 더하여 2종류의 유기 화합물을 가지는 것이 바람직하다. 2종류의 유기 화합물은 들뜬 복합체를 형성하는 물질인 것이 바람직하다. 2종류의 유기 화합물은 들뜬 복합체를 형성하는 조합이라고 할 수도 있다. 발광층(193R) 및 발광층(193G) 각각에서, 2종류의 유기 화합물은 호스트 재료 및 어시스트 재료, 또는 제 1 호스트 재료 및 제 2 호스트 재료라고 할 수도 있다. 또는 발광층(193R) 및 발광층(193G) 각각이 가지는 호스트 재료는 2종류의 유기 화합물의 혼합 재료라고 할 수도 있다. 발광층(193R)이 가지는 2종류의 유기 화합물은 각각, 발광층(193G)이 가지는 2종류의 유기 화합물 각각과 같은 재료이어도 좋고, 다른 재료이어도 좋다.

또한 본 명세서 등에서, 2종류의 유기 화합물을 제 4 유기 화합물 및 제 5 유기 화합물이라고 기재하는 경우가 있다. 들뜬 복합체를 형성할 수 있는 발광층의 구성에 대해서는 후술한다.

발광층(193B)은 청색 광을 발하는 유기 화합물로서 형광 발광 물질을 가지는 것이 바람직하다.

[표시 장치(10B)]

도 1의 (B)에 표시 장치(10B)의 단면도를 나타내었다. 또한 표시 장치에 대한 이하의 설명에서, 앞에서 설명한 표시 장치와 같은 구성에 대해서는 설명을 생략하는 경우가 있다.

표시 장치(10B)는 적색의 발광 디바이스(190R) 및 녹색의 발광 디바이스(190G)가 공통층(182) 및 공통층(184)을 가지는 점에서 표시 장치(10A)와 다르다.

적색의 발광 디바이스(190R), 녹색의 발광 디바이스(190G), 및 청색의 발광 디바이스(190B) 중 적어도 2색의 발광 디바이스는 공통적으로 사용되는 층(공통층)을 1층 이상 가지는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 적은 제작 공정으로 표시 장치를 제작할 수 있다.

도 1의 (B)에서는 발광 디바이스(190R) 및 발광 디바이스(190G)가 공통층(182) 및 공통층(184)을 가지는 예를 나타내었지만, 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 발광 디바이스(190R) 및 발광 디바이스(190G)가 공통층(182)만 또는 공통층(184)만을 가지는 구성이어도 좋다.

공통층(182)은 화소 전극(191)과 발광층(193R) 사이 및 화소 전극(191)과 발광층(193G) 사이에 위치한다.

공통층(184)은 발광층(193R)과 공통 전극(115) 사이 및 발광층(193G)과 공통 전극(115) 사이에 위치한다.

공통층(182) 및 공통층(184)은 각각 단층 구조이어도 좋고, 적층 구조이어도 좋다.

공통층(182)으로서는 예를 들어 정공 주입층 및 정공 수송층 중 한쪽 또는 양쪽을 형성할 수 있다.

공통층(184)으로서는 예를 들어 전자 주입층 및 전자 수송층 중 한쪽 또는 양쪽을 형성할 수 있다.

또한 발광 디바이스(190R) 및 발광 디바이스(190G)는 화소 전극(191)과 공통층(182) 사이, 공통층(182)과 발광층 사이, 발광층과 공통층(184) 사이, 및 공통층(184)과 공통 전극(115) 사이 중 적어도 한 곳에 버퍼층을 가져도 좋다. 버퍼층으로서는 예를 들어 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 형성할 수 있다.

예를 들어, 발광 디바이스(190B)에 도 4 내지 도 6에 예시된 발광 디바이스의 구성이 적용되어 있는 것이 바람직하다. 또는 발광 디바이스(190R) 및 발광 디바이스(190G)의 양쪽에 도 4 내지 도 6에 예시된 발광 디바이스의 구성이 적용되어 있어도 좋다.

또한 발광 디바이스(190R) 및 발광 디바이스(190G) 중 한쪽과 발광 디바이스(190B)의 총 2개에 도 4 내지 도 6에 예시된 발광 디바이스의 구성을 적용하는 경우, 발광 디바이스(190R) 및 발광 디바이스(190G) 중 한쪽과 발광 디바이스(190B)가 공통층(182) 및 공통층(184)을 가지는 것이 바람직하다. 이때, 공통층(182) 및 공통층(184)의 구성은 도 4 내지 도 6에 예시된 발광 디바이스의 구성이 적용되어 있는 것이 바람직하다.

[표시 장치(10C)]

도 2의 (A)에 표시 장치(10C)의 단면도를 나타내었다.

표시 장치(10C)는 적색의 발광 디바이스(190R), 녹색의 발광 디바이스(190G), 및 청색의 발광 디바이스(190B)가 공통층(112) 및 공통층(114)을 가지는 점에서 표시 장치(10A)와 다르다.

적색의 발광 디바이스(190R), 녹색의 발광 디바이스(190G), 및 청색의 발광 디바이스(190B)는 공통적으로 사용되는 층(공통층)을 1층 이상 가지는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 적은 제작 공정으로 표시 장치를 제작할 수 있다.

도 2의 (A)에서는 각 색의 발광 디바이스가 공통층(112) 및 공통층(114)을 가지는 예를 나타내었지만, 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 각 색의 발광 디바이스가 공통층(112)만 또는 공통층(114)만을 가지는 구성이어도 좋다.

공통층(112)은 화소 전극(191)과 각 색의 발광층 사이에 위치한다.

공통층(114)은 각 색의 발광층과 공통 전극(115) 사이에 위치한다.

공통층(112) 및 공통층(114)은 각각 단층 구조이어도 좋고, 적층 구조이어도 좋다.

공통층(112)으로서는 예를 들어 정공 주입층 및 정공 수송층 중 한쪽 또는 양쪽을 형성할 수 있다.

공통층(114)으로서는 예를 들어 전자 주입층 및 전자 수송층 중 한쪽 또는 양쪽을 형성할 수 있다.

또한 각 발광 디바이스는 화소 전극(191)과 공통층(112) 사이, 공통층(112)과 발광층 사이, 발광층과 공통층(114) 사이, 및 공통층(114)과 공통 전극(115) 사이 중 적어도 한 곳에 버퍼층을 가져도 좋다. 버퍼층으로서는 예를 들어 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 형성할 수 있다.

[표시 장치(10D)]

도 2의 (B)에 표시 장치(10D)의 단면도를 나타내었다.

표시 장치(10D)는 기판(151) 및 기판(152)을 가지지 않고, 기판(153), 기판(154), 접착층(155), 및 절연층(212)을 가지는 점에서 표시 장치(10C)와 다르다.

기판(153)과 절연층(212)은 접착층(155)에 의하여 접합되어 있다. 기판(154)과 보호층(195)은 접착층(142)에 의하여 접합되어 있다.

표시 장치(10D)는 제작 기판 위에 형성된 절연층(212), 트랜지스터(42), 및 각 색의 발광 디바이스 등을 기판(153) 위로 전치(轉置)함으로써 제작되는 구성이다. 기판(153) 및 기판(154)은 각각 가요성을 가지는 것이 바람직하다. 이에 의하여 표시 장치(10D)의 가요성을 높일 수 있다. 예를 들어, 기판(153) 및 기판(154)에는 각각 수지를 사용하는 것이 바람직하다.

기판(153) 및 기판(154)으로서는, 각각 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 등의 폴리에스터 수지, 폴리아크릴로나이트릴 수지, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 폴리메틸메타크릴레이트 수지, 폴리카보네이트(PC) 수지, 폴리에터설폰(PES) 수지, 폴리아마이드 수지(나일론, 아라미드 등), 폴리실록산 수지, 사이클로올레핀 수지, 폴리스타이렌 수지, 폴리아마이드이미드 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리염화바이닐 수지, 폴리염화바이닐리덴 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 수지, ABS 수지, 셀룰로스 나노 섬유 등을 사용할 수 있다. 기판(153) 및 기판(154) 중 한쪽 또는 양쪽에 가요성을 가질 정도의 두께의 유리를 사용하여도 좋다.

본 실시형태의 표시 장치가 가지는 기판에는 광학 등방성이 높은 필름을 사용하여도 좋다. 광학 등방성이 높은 필름으로서는 트라이아세틸셀룰로스(TAC, 셀룰로스트라이아세테이트라고도 함) 필름, 사이클로올레핀 폴리머(COP) 필름, 사이클로올레핀 공중합체(COC) 필름, 및 아크릴 필름 등을 들 수 있다.

[표시 장치(10E)]

도 3에 표시 장치(10E)의 단면도를 나타내었다.

표시 장치(10E)는 보텀 이미션형인 점에서 표시 장치(10C)와 다르다.

화소 전극(191)은 가시광을 투과시키는 기능을 가진다. 공통 전극(115)은 가시광을 반사하는 기능을 가지는 것이 바람직하다.

트랜지스터(42)는 발광 디바이스의 발광 영역과 중첩되지 않는 위치에 제공되어 있는 것이 바람직하다.

표시 장치(10E)에서는 보호층(195) 위에 접착층(142)을 개재하여 기판(152)이 제공되어 있는 예를 나타내었지만, 접착층(142) 및 기판(152)은 제공하지 않아도 된다.

[발광 디바이스]

도 4의 (A) 내지 (C)에 본 실시형태의 표시 장치에 사용할 수 있는 발광 디바이스의 일례를 나타내었다.

도 4의 (A)에 나타낸 발광 디바이스는 양극(101), EL층(103), 및 음극(102)을 가진다. EL층(103)은 양극(101) 측으로부터 정공 주입층(121), 정공 수송층(122), 발광층(123), 전자 수송층(124), 및 전자 주입층(125)을 가진다. 또한 도 4의 (A) 내지 (C)에는 나타내지 않았지만, 발광 디바이스는 광학 조정층을 가져도 좋다.

양극(101), 음극(102), 정공 주입층(121), 정공 수송층(122), 발광층(123), 전자 수송층(124), 및 전자 주입층(125)은 각각 단층 구조이어도 좋고, 적층 구조이어도 좋다.

도 4의 (B) 및 (C)에 나타낸 발광 디바이스가 가지는 정공 수송층(122)은 정공 주입층(121) 측의 정공 수송층(122a)과 발광층(123) 측의 정공 수송층(122b)의 2층 구조를 가진다.

도 4의 (C)에 나타낸 발광 디바이스가 가지는 전자 수송층(124)은 발광층(123) 측의 전자 수송층(124a)과 전자 주입층(125) 측의 전자 수송층(124b)의 2층 구조를 가진다.

이하에서는 발광 디바이스에 사용할 수 있는 재료에 대하여 설명한다.

<전극>

발광 디바이스의 한 쌍의 전극을 형성하는 재료로서는 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 적절히 사용할 수 있다. 구체적으로는 In-Sn 산화물(ITO라고도 함), In-Si-Sn 산화물(ITSO라고도 함), In-Zn 산화물, In-W-Zn 산화물을 들 수 있다. 그 외에 알루미늄(Al), 타이타늄(Ti), 크로뮴(Cr), 망가니즈(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 갈륨(Ga), 아연(Zn), 인듐(In), 주석(Sn), 몰리브데넘(Mo), 탄탈럼(Ta), 텅스텐(W), 팔라듐(Pd), 금(Au), 백금(Pt), 은(Ag), 이트륨(Y), 네오디뮴(Nd) 등의 금속, 및 이들을 적절히 조합하여 포함하는 합금을 사용할 수도 있다. 그 외에, 위에서 예시하지 않은 원소 주기율표의 1족 또는 2족에 속하는 원소(예를 들어, 리튬(Li), 세슘(Cs), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr)), 유로퓸(Eu), 이터븀(Yb) 등의 희토류 금속 및 이들을 적절히 조합하여 포함하는 합금, 그래핀 등을 사용할 수 있다.

또한 마이크로캐비티 구조를 가지는 발광 디바이스를 제작하는 경우에는, 반사 전극과 반투과·반반사 전극을 사용한다. 따라서, 원하는 도전성 재료를 하나 또는 복수로 사용하여 단층으로 또는 적층하여 형성할 수 있다. 전극의 제작에는 스퍼터링법이나 진공 증착법을 사용할 수 있다.

<정공 주입층>

정공 주입층(121)은 제 1 화합물 및 제 2 화합물을 가지는 것이 바람직하다.

제 1 화합물은 전자 수용성 재료(억셉터성 재료)이고, 제 2 화합물에 대한 전자 수용성을 가진다.

제 2 화합물은 정공 수송성 재료이다. 정공 수송성 재료는 전자보다 정공의 수송성이 높다.

제 2 화합물의 최고 피점유 궤도 준위(HOMO 준위)는 비교적 낮은(깊은) 것이 바람직하다. 구체적으로는, 제 2 화합물의 HOMO 준위는 -5.7eV 이상 -5.4eV 이하인 것이 바람직하다. 제 2 화합물의 HOMO 준위가 비교적 낮으면, 정공 수송층(122)으로의 정공 주입이 용이해지므로 바람직하다.

제 1 화합물로서는, 전자 흡인기(특히 플루오로기와 같은 할로젠기나 사이아노기)를 가지는 유기 화합물을 사용할 수 있다.

제 1 화합물로서는, 예를 들어 퀴노다이메테인 유도체, 클로라닐 유도체, 헥사아자트라이페닐렌 유도체 등의 유기 억셉터를 사용할 수 있다. 구체적으로는, 7,7,8,8-테트라사이아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노다이메테인(약칭: F₄-TCNQ), 클로라닐, 2,3,6,7,10,11-헥사사이아노-1,4,5,8,9,12-헥사아자트라이페닐렌(약칭: HAT-CN), 1,3,4,5,7,8-헥사플루오로테트라사이아노-나프토퀴노다이메테인(약칭: F6-TCNNQ), 2-(7-다이사이아노메틸렌-1,3,4,5,6,8,9,10-옥타플루오로-7H-피렌-2-일리덴)말로노나이트릴 등을 들 수 있다. 특히 HAT-CN과 같이, 헤테로 원자를 복수로 가지는 축합 방향족 고리에 전자 흡인기가 결합된 화합물은 열적으로 안정적이므로 바람직하다. 또한 전자 흡인기(특히 플루오로기와 같은 할로젠기나 사이아노기)를 가지는 [3]라디알렌 유도체는 전자 수용성이 매우 높기 때문에 바람직하다. 전자 흡인기를 가지는 [3]라디알렌 유도체로서는 예를 들어 α,α',α''-1,2,3-사이클로프로페인트라이일리덴트리스[4-사이아노-2,3,5,6-테트라플루오로벤젠아세토나이트릴], α,α',α''-1,2,3-사이클로프로페인트라이일리덴트리스[2,6-다이클로로-3,5-다이플루오로-4-(트라이플루오로메틸)벤젠아세토나이트릴], α,α',α''-1,2,3-사이클로프로페인트라이일리덴트리스[2,3,4,5,6-펜타플루오로벤젠아세토나이트릴] 등을 들 수 있다.

제 2 화합물은 정공 수송성 골격을 가지는 것이 바람직하다. 상기 정공 수송성 골격으로서는, 정공 수송성 재료의 HOMO 준위가 지나치게 높아지지(얕아지지) 않는 카바졸 골격, 다이벤조퓨란 골격, 다이벤조싸이오펜 골격, 및 안트라센 골격이 바람직하다.

제 2 화합물은 카바졸 골격, 다이벤조퓨란 골격, 다이벤조싸이오펜 골격, 및 안트라센 골격 중 적어도 하나를 가지는 것이 바람직하다. 정공 수송성 재료는 다이벤조퓨란 고리 또는 다이벤조싸이오펜 고리를 포함하는 치환기를 가지는 방향족 아민, 나프탈렌 고리를 가지는 방향족 모노아민, 또는 9-플루오렌일기가 아릴렌기를 통하여 아민의 질소에 결합하는 방향족 모노아민이어도 좋다.

제 2 화합물이 N,N-비스(4-바이페닐)아미노기를 가지면, 수명이 긴 발광 디바이스를 제작할 수 있기 때문에 바람직하다.

제 2 화합물로서 예를 들어 N-(4-바이페닐)-6,N-다이페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-아민(약칭: BnfABP), N,N-비스(4-바이페닐)-6-페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-아민(약칭: BBABnf), 4,4'-비스(6-페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-일)-4''-페닐트라이페닐아민(약칭: BnfBB1BP), N,N-비스(4-바이페닐)벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-6-아민(약칭: BBABnf(6)), N,N-비스(4-바이페닐)벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-아민(약칭: BBABnf(8)), N,N-비스(4-바이페닐)벤조[b]나프토[2,3-d]퓨란-4-아민(약칭: BBABnf(II)(4)), N,N-비스[4-(다이벤조퓨란-4-일)페닐]-4-아미노-p-터페닐(약칭: DBfBB1TP), N-[4-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-N-페닐-4-바이페닐아민(약칭: ThBA1BP), 4-(2-나프틸)-4',4''-다이페닐트라이페닐아민(약칭: BBAβNB), 4-[4-(2-나프틸)페닐]-4',4''-다이페닐트라이페닐아민(약칭: BBAβNBi), 4,4'-다이페닐-4''-(6;1'-바이나프틸-2-일)트라이페닐아민(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), 4,4'-다이페닐-4''-(6;2'-바이나프틸-2-일)트라이페닐아민(약칭: BBA(βN2)B), 4,4'-다이페닐-4''-(7;2'-바이나프틸-2-일)트라이페닐아민(약칭: BBA(βN2)B-03), 4,4'-다이페닐-4''-(4;2'-바이나프틸-1-일)트라이페닐아민(약칭: BBAβNαNB), 4,4'-다이페닐-4''-(5;2'-바이나프틸-1-일)트라이페닐아민(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-페닐-4'-(1-나프틸)트라이페닐아민(약칭: αNBA1BP), 4,4'-비스(1-나프틸)트라이페닐아민(약칭: αNBB1BP), 4,4'-다이페닐-4''-[4'-(카바졸-9-일)바이페닐-4-일]트라이페닐아민(약칭: YGTBi1BP), 4'-[4-(3-페닐-9H-카바졸-9-일)페닐]트리스(1,1'-바이페닐-4-일)아민(약칭: YGTBi1BP-02), 4-[4'-(카바졸-9-일)바이페닐-4-일]-4'-(2-나프틸)-4''-페닐트라이페닐아민(약칭: YGTBiβNB), N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-N-[4-(1-나프틸)페닐]-9,9'-스파이로바이(9H-플루오렌)-2-아민(약칭: PCBNBSF), N,N-비스([1,1'-바이페닐]-4-일)-9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-2-아민(약칭: BBASF), N,N-비스([1,1'-바이페닐]-4-일)-9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-4-아민(약칭: BBASF(4)), N-(1,1'-바이페닐-2-일)-N-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-9,9'-스파이로바이(9H-플루오렌)-4-아민(약칭: oFBiSF), N-(4-바이페닐)-N-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)다이벤조퓨란-4-아민(약칭: FrBiF), N-[4-(1-나프틸)페닐]-N-[3-(6-페닐다이벤조퓨란-4-일)페닐]-1-나프틸아민(약칭: mPDBfBNBN), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP), 4-페닐-3'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: mBPAFLP), 4-페닐-4'-[4-(9-페닐플루오렌-9-일)페닐]트라이페닐아민(약칭: BPAFLBi), 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBA1BP), 4,4'-다이페닐-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBBi1BP), 4-(1-나프틸)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBANB), 4,4'-다이(1-나프틸)-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBNBB), N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-아민(약칭: PCBASF), N-(1,1'-바이페닐-4-일)-9,9-다이메틸-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBBiF), 3,3'-(나프탈렌-1,4-다이일)비스(9-페닐-9H-카바졸)(약칭: PCzN2), 4-(10-페닐-9-안트릴)-4'-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: FLPAPA) 등을 들 수 있다.

<정공 수송층>

정공 수송층(122)은 정공 주입층(121)에 의하여 주입된 정공을 발광층(123)에 수송하는 층이다.

정공 수송층(122)은 제 3 화합물을 가지는 것이 바람직하다.

제 3 화합물은 정공 수송성 재료이다. 정공 수송성 재료로서는 제 2 화합물에 사용할 수 있는 정공 수송성 재료를 사용할 수 있다.

제 3 화합물의 HOMO 준위는 제 2 화합물의 HOMO 준위 이하의 값인 것이 바람직하다. 제 3 화합물의 HOMO 준위와 제 2 화합물의 HOMO 준위의 차이는 0.2eV 이내인 것이 바람직하다.

제 2 화합물 및 제 3 화합물은 각각 카바졸 골격, 다이벤조퓨란 골격, 다이벤조싸이오펜 골격, 및 안트라센 골격 중 적어도 하나를 가지는 것이 바람직하다.

제 2 화합물과 제 3 화합물이 동일한 정공 수송성 골격(특히 다이벤조퓨란 골격)을 가지면, 정공의 주입이 원활하게 되므로 바람직하다.

제 2 화합물과 제 3 화합물이 같으면, 정공의 주입이 원활하게 되므로 더 바람직하다.

정공 수송층(122)이 적층 구조인 경우, 정공 수송층(122)을 구성하는 각 층은 정공을 발광층(123)에 수송하는 층이다.

도 4의 (B), (C)에서의 정공 수송층(122a)은 도 4의 (A)에서의 정공 수송층(122)과 같은 구성으로 할 수 있다.

도 4의 (B), (C)에서의 정공 수송층(122b)(즉, 정공 수송층(122) 중 가장 발광층(123) 측에 위치하는 층)은 전자 블록층으로서의 기능을 가지는 것이 바람직하다.

정공 수송층(122b)은 제 4 화합물을 가지는 것이 바람직하다.

제 4 화합물은 정공 수송성 재료이다. 정공 수송성 재료로서는 제 2 화합물에 사용할 수 있는 정공 수송성 재료를 사용할 수 있다.

제 4 화합물의 HOMO 준위는 제 3 화합물의 HOMO 준위보다 낮은 것이 바람직하다. 제 4 화합물의 HOMO 준위와 제 3 화합물의 HOMO 준위의 차이는 0.2eV 이내인 것이 바람직하다.

제 2 화합물, 제 3 화합물, 및 제 4 화합물은 각각 카바졸 골격, 다이벤조퓨란 골격, 다이벤조싸이오펜 골격, 및 안트라센 골격 중 적어도 하나를 가지는 것이 바람직하다.

제 2 화합물, 제 3 화합물, 및 제 4 화합물이 동일한 정공 수송성 골격(특히 다이벤조퓨란 골격)을 가지면, 정공의 주입이 원활하게 되므로 바람직하다.

정공 주입층(121), 정공 수송층(122a), 정공 수송층(122b)에 사용하는 정공 수송성 재료가 상술한 관계를 가지면, 각 층에 정공이 원활하게 주입되어, 구동 전압의 상승이나 발광층(123)에서의 정공의 과소 상태를 방지할 수 있다.

<발광층>

발광층은 발광 물질을 포함한 층이다. 발광층은 1종류 또는 복수 종류의 발광 물질을 가질 수 있다. 발광 물질로서는 청색, 자색, 청자색, 녹색, 황록색, 황색, 주황색, 적색 등의 발광색을 나타내는 물질을 적절히 사용한다. 또한 발광 물질로서, 근적외광을 발하는 물질을 사용할 수도 있다.

발광층은 발광 물질(게스트 재료)에 더하여 1종류 또는 복수 종류의 유기 화합물(호스트 재료, 어시스트 재료 등)을 가져도 좋다. 1종류 또는 복수 종류의 유기 화합물로서는 본 실시형태에서 설명하는 정공 수송성 재료 및 전자 수송성 재료 중 한쪽 또는 양쪽을 사용할 수 있다. 또한 1종류 또는 복수 종류의 유기 화합물로서 바이폴러성 재료를 사용하여도 좋다.

발광층에 사용할 수 있는 발광 물질로서는 특별히 한정은 없고, 단일항 여기 에너지를 가시광 영역 또는 근적외광 영역의 발광으로 변환하는 발광 물질, 또는 삼중항 여기 에너지를 가시광 영역 또는 근적외광 영역의 발광으로 변환하는 발광 물질을 사용할 수 있다.

단일항 여기 에너지를 발광으로 변환하는 발광 물질로서는 형광 발광 물질을 들 수 있고, 예를 들어 피렌 유도체, 안트라센 유도체, 트라이페닐렌 유도체, 플루오렌 유도체, 카바졸 유도체, 다이벤조싸이오펜 유도체, 다이벤조퓨란 유도체, 다이벤조퀴녹살린 유도체, 퀴녹살린 유도체, 피리딘 유도체, 피리미딘 유도체, 페난트렌 유도체, 나프탈렌 유도체 등이 있다. 특히 피렌 유도체는 발광 양자 수율이 높아 바람직하다. 피렌 유도체의 구체적인 예로서는, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6mMemFLPAPrn), N,N'-다이페닐-N,N'-비스[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6FLPAPrn), N,N'-비스(다이벤조퓨란-2-일)-N,N'-다이페닐피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6FrAPrn), N,N'-비스(다이벤조싸이오펜-2-일)-N,N'-다이페닐피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6ThAPrn), N,N'-(피렌-1,6-다이일)비스[(N-페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란)-6-아민](약칭: 1,6BnfAPrn), N,N'-(피렌-1,6-다이일)비스[(N-페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란)-8-아민](약칭: 1,6BnfAPrn-02), N,N'-(피렌-1,6-다이일)비스[(6,N-다이페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란)-8-아민](약칭: 1,6BnfAPrn-03) 등을 들 수 있다. 특히, 상술한 1,6FLPAPrn, 1,6mMemFLPAPrn, 1,6BnfAPrn-03과 같은 피렌다이아민 화합물로 대표되는 축합 방향족 다이아민 화합물은 정공 트랩성이 높고, 발광 효율이나 신뢰성이 우수하기 때문에 바람직하다.

그 외에도, 5,6-비스[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-2,2'-바이피리딘(약칭: PAP2BPy), 5,6-비스[4'-(10-페닐-9-안트릴)바이페닐-4-일]-2,2'-바이피리딘(약칭: PAPP2BPy), N,N'-비스[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N,N'-다이페닐스틸벤-4,4'-다이아민(약칭: YGA2S), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(10-페닐-9-안트릴)트라이페닐아민(약칭: YGAPA), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(9,10-다이페닐-2-안트릴)트라이페닐아민(약칭: 2YGAPPA), N,9-다이페닐-N-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCAPA), 4-(10-페닐-9-안트릴)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBAPA), 4-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBAPBA), 페릴렌, 2,5,8,11-테트라(tert-뷰틸)페릴렌(약칭: TBP), N,N''-(2-tert-뷰틸안트라센-9,10-다이일다이-4,1-페닐렌)비스[N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민](약칭: DPABPA), N,9-다이페닐-N-[4-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCAPPA), N-[4-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPAPPA), 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) 등을 사용할 수 있다.

삼중항 여기 에너지를 발광으로 변환하는 발광 물질로서는, 예를 들어 인광 발광 물질이나 열 활성화 지연 형광을 나타내는 열 활성화 지연 형광(TADF) 재료가 있다.

인광 발광 물질로서는, 예를 들어 4H-트라이아졸 골격, 1H-트라이아졸 골격, 이미다졸 골격, 피리미딘 골격, 피라진 골격, 또는 피리딘 골격을 가지는 유기 금속 착체(특히 이리듐 착체), 전자 흡인기를 가지는 페닐피리딘 유도체를 배위자로 하는 유기 금속 착체(특히 이리듐 착체), 백금 착체, 희토류 금속 착체 등이 있다.

청색 또는 녹색을 나타내고 발광 스펙트럼의 피크 파장이 450nm 이상 570nm 이하인 인광 발광 물질로서는 다음과 같은 물질을 들 수 있다.

예를 들어, 트리스{2-[5-(2-메틸페닐)-4-(2,6-다이메틸페닐)-4H-1,2,4-트라이아졸-3-일-κN2]페닐-κC}이리듐(III)(약칭: [Ir(mpptz-dmp)₃]), 트리스(5-메틸-3,4-다이페닐-4H-1,2,4-트라이아졸레이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(Mptz)₃]), 트리스[4-(3-바이페닐)-5-아이소프로필-3-페닐-4H-1,2,4-트라이아졸레이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(iPrptz-3b)₃]), 트리스[3-(5-바이페닐)-5-아이소프로필-4-페닐-4H-1,2,4-트라이아졸레이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(iPr5btz)₃])과 같은 4H-트라이아졸 골격을 가지는 유기 금속 착체, 트리스[3-메틸-1-(2-메틸페닐)-5-페닐-1H-1,2,4-트라이아졸레이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(Mptz1-mp)₃]), 트리스(1-메틸-5-페닐-3-프로필-1H-1,2,4-트라이아졸레이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(Prptz1-Me)₃])과 같은 1H-트라이아졸 골격을 가지는 유기 금속 착체, fac-트리스[1-(2,6-다이아이소프로필페닐)-2-페닐-1H-이미다졸]이리듐(III)(약칭: [Ir(iPrpmi)₃]), 트리스[3-(2,6-다이메틸페닐)-7-메틸이미다조[1,2-f]페난트리디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(dmpimpt-Me)₃])과 같은 이미다졸 골격을 가지는 유기 금속 착체, 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,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)]), 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C^2']이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: FIr(acac))와 같은 전자 흡인기를 가지는 페닐피리딘 유도체를 배위자로 하는 유기 금속 착체 등을 들 수 있다.

녹색 또는 황색을 나타내고 발광 스펙트럼의 피크 파장이 495nm 이상 590nm 이하인 인광 발광 물질로서는 다음과 같은 물질을 들 수 있다.

예를 들어, 트리스(4-메틸-6-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppm)₃]), 트리스(4-t-뷰틸-6-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tBuppm)₃]), (아세틸아세토네이토)비스(6-메틸-4-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppm)₂(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스(6-tert-뷰틸-4-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tBuppm)₂(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스[6-(2-노보닐)-4-페닐피리미디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(nbppm)₂(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스[5-메틸-6-(2-메틸페닐)-4-페닐피리미디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(mpmppm)₂(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스{4,6-다이메틸-2-[6-(2,6-다이메틸페닐)-4-피리미딘일-κN3]페닐-κC}이리듐(III)(약칭: [Ir(dmppm-dmp)₂(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스(4,6-다이페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(dppm)₂(acac)])과 같은 피리미딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체, (아세틸아세토네이토)비스(3,5-다이메틸-2-페닐피라지네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppr-Me)₂(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스(5-아이소프로필-3-메틸-2-페닐피라지네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppr-iPr)₂(acac)])과 같은 피라진 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체, 트리스(2-페닐피리디네이토-N,C^2')이리듐(III)(약칭: [Ir(ppy)₃]), 비스(2-페닐피리디네이토-N,C^2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(ppy)₂(acac)]), 비스(벤조[h]퀴놀리네이토)이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(bzq)₂(acac)]), 트리스(벤조[h]퀴놀리네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(bzq)₃]), 트리스(2-페닐퀴놀리네이토-N,C^2')이리듐(III)(약칭: [Ir(pq)₃]), 비스(2-페닐퀴놀리네이토-N,C^2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(pq)₂(acac)]), [2-(4-페닐-2-피리딘일-κN)페닐-κC]비스[2-(2-피리딘일-κN)페닐-κC]이리듐(III)(약칭: [Ir(ppy)₂(4dppy)]), 비스[2-(2-피리딘일-κN)페닐-κC][2-(4-메틸-5-페닐-2-피리딘일-κN)페닐-κC]와 같은 피리딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체, 비스(2,4-다이페닐-1,3-옥사졸레이토-N,C^2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(dpo)₂(acac)]), 비스{2-[4'-(퍼플루오로페닐)페닐]피리디네이토-N,C^2'}이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(p-PF-ph)₂(acac)]), 비스(2-페닐벤조싸이아졸레이토-N,C^2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(bt)₂(acac)])과 같은 유기 금속 착체 외에 트리스(아세틸아세토네이토)(모노페난트롤린)터븀(III)(약칭: [Tb(acac)₃(Phen)])과 같은 희토류 금속 착체가 있다.

황색 또는 적색을 나타내고 발광 스펙트럼의 피크 파장이 570nm 이상 750nm 이하인 인광 발광 물질로서는 다음과 같은 물질을 들 수 있다.

예를 들어, (다이아이소뷰티릴메타네이토)비스[4,6-비스(3-메틸페닐)피리미디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(5mdppm)₂(dibm)]), 비스[4,6-비스(3-메틸페닐)피리미디네이토](다이피발로일메타네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(5mdppm)₂(dpm)]), 비스[4,6-다이(나프탈렌-1-일)피리미디네이토](다이피발로일메타네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(d1npm)₂(dpm)]), 트리스(4-t-뷰틸-6-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tBuppm)₃])과 같은 피리미딘 골격을 가지는 유기 금속 착체, (아세틸아세토네이토)비스(2,3,5-트라이페닐피라지네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tppr)₂(acac)]), 비스(2,3,5-트라이페닐피라지네이토)(다이피발로일메타네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tppr)₂(dpm)]), 비스{4,6-다이메틸-2-[3-(3,5-다이메틸페닐)-5-페닐-2-피라진일-κN]페닐-κC}(2,6-다이메틸-3,5-헵테인다이오네이토-κ²O,O')이리듐(III)(약칭: [Ir(dmdppr-P)₂(dibm)]), 비스{4,6-다이메틸-2-[5-(4-사이아노-2,6-다이메틸페닐)-3-(3,5-다이메틸페닐)-2-피라진일-κN]페닐-κC}(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵테인다이오네이토-κ²O,O')이리듐(III)(약칭: [Ir(dmdppr-dmCP)₂(dpm)]), (아세틸아세토네이토)비스[2-메틸-3-페닐퀴녹살리네이토-N,C^2']이리듐(III)(약칭: [Ir(mpq)₂(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스(2,3-다이페닐퀴녹살리네이토-N,C^2')이리듐(III)(약칭: [Ir(dpq)₂(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)퀴녹살리네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(Fdpq)₂(acac)]), 비스{4,6-다이메틸-2-[5-(5-사이아노-2-메틸페닐)-3-(3,5-다이메틸페닐)-2-피라진일-κN]페닐-κC}(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵테인다이오네이토-κ²O,O')이리듐(III)(약칭: [Ir(dmdppr-m5CP)₂(dpm)])과 같은 피라진 골격을 가지는 유기 금속 착체, 트리스(1-페닐아이소퀴놀리네이토-N,C^2')이리듐(III)(약칭: [Ir(piq)₃]), 비스(1-페닐아이소퀴놀리네이토-N,C^2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(piq)₂(acac)]), 비스[4,6-다이메틸-2-(2-퀴놀린일-κN)페닐-κC](2,4-펜테인다이오네이토-κ²O,O')이리듐(III)과 같은 피리딘 골격을 가지는 유기 금속 착체, 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르피린 백금(II)(약칭: [PtOEP])과 같은 백금 착체, 트리스(1,3-다이페닐-1,3-프로페인다이오네이토)(모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: [Eu(DBM)₃(Phen)]), 트리스[1-(2-테노일)-3,3,3-트라이플루오로아세토네이토](모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: [Eu(TTA)₃(Phen)])과 같은 희토류 금속 착체가 있다.

발광층에 사용되는 유기 화합물(호스트 재료, 어시스트 재료 등)로서는 발광 물질의 에너지 갭보다 큰 에너지 갭을 가지는 물질을 1종류 또는 복수 종류 선택하여 사용할 수 있다.

형광 발광 물질과 조합하여 사용되는 유기 화합물로서는 단일항 여기 상태의 에너지 준위가 크고, 삼중항 여기 상태의 에너지 준위가 작은 유기 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.

위에 나타낸 구체적인 예와 부분적으로 중복되지만, 발광 물질(형광 발광 물질, 인광 발광 물질)과의 바람직한 조합이라는 관점에서 유기 화합물의 구체적인 예를 이하에 나타낸다.

형광 발광 물질과 조합하여 사용될 수 있는 유기 화합물로서는 안트라센 유도체, 테트라센 유도체, 페난트렌 유도체, 피렌 유도체, 크리센 유도체, 다이벤조[g,p]크리센 유도체 등의 축합 다환 방향족 화합물을 들 수 있다.

형광 발광 물질과 조합하여 사용되는 유기 화합물(호스트 재료)의 구체적인 예로서는 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: PCzPA), 3,6-다이페닐-9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: DPCzPA), 3-[4-(1-나프틸)-페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPN), 9,10-다이페닐안트라센(약칭: DPAnth), N,N-다이페닐-9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: CzA1PA), 4-(10-페닐-9-안트릴)트라이페닐아민(약칭: DPhPA), YGAPA, PCAPA, N,9-다이페닐-N-{4-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]페닐}-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCAPBA), N-(9,10-다이페닐-2-안트릴)-N,9-다이페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCAPA), 6,12-다이메톡시-5,11-다이페닐크리센, N,N,N',N',N'',N'',N''',N'''-옥타페닐다이벤조[g,p]크리센-2,7,10,15-테트라아민(약칭: DBC1), 9-[4-(10-페닐-9-안트라센일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA), 7-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-7H-다이벤조[c,g]카바졸(약칭: cgDBCzPA), 6-[3-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란(약칭: 2mBnfPPA), 9-페닐-10-{4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)바이페닐-4'-일}안트라센(약칭: FLPPA), 9,10-비스(3,5-다이페닐페닐)안트라센(약칭: DPPA), 9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: DNA), 2-tert-뷰틸-9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: t-BuDNA), 9,9'-바이안트릴(약칭: BANT), 9,9'-(스틸벤-3,3'-다이일)다이페난트렌(약칭: DPNS), 9,9'-(스틸벤-4,4'-다이일)다이페난트렌(약칭: DPNS2), 1,3,5-트라이(1-피렌일)벤젠(약칭: TPB3), 5,12-다이페닐테트라센, 5,12-비스(바이페닐-2-일)테트라센, 9-(1-나프틸)-10-[4-(2-나프틸)페닐]안트라센(약칭: αN-βNPAnth) 등을 들 수 있다.

인광 발광 물질과 조합하여 사용되는 유기 화합물로서는, 발광 물질의 삼중항 여기 에너지(기저 상태와 삼중항 여기 상태의 에너지 차이)보다 삼중항 여기 에너지가 큰 유기 화합물을 선택하면 좋다.

들뜬 복합체를 형성하기 위하여 복수의 유기 화합물(예를 들어 제 1 호스트 재료 및 제 2 호스트 재료(또는 어시스트 재료) 등)을 발광 물질과 조합하여 사용하는 경우에는, 이들 복수의 유기 화합물을 인광 발광 물질(특히 유기 금속 착체)과 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 들뜬 복합체로부터 발광 물질로의 에너지 이동인 ExTET(Exciplex-Triplet Energy Transfer)를 사용한 발광을 효율적으로 얻을 수 있다. 또한 복수의 유기 화합물의 조합으로서는, 들뜬 복합체가 형성되기 쉬운 조합이 좋고, 정공을 받기 쉬운 화합물(정공 수송성 재료)과, 전자를 받기 쉬운 화합물(전자 수송성 재료)를 조합하는 것이 특히 바람직하다. 발광 물질의 가장 낮은 에너지 측의 흡수대의 파장과 겹치는 발광을 나타내는 들뜬 복합체를 형성하는 조합을 선택하면, 에너지 이동이 원활하게 수행되어 발광을 효율적으로 얻을 수 있다. 또한 정공 수송성 재료 및 전자 수송성 재료로서는, 구체적으로 본 실시형태에 나타낸 재료를 사용할 수 있다. 이 구성에 의하여, 발광 디바이스의 고효율, 저전압 구동, 장수명을 동시에 실현할 수 있다.

들뜬 복합체를 형성하는 재료의 조합으로서는 정공 수송성 재료의 HOMO 준위가 전자 수송성 재료의 HOMO 준위 이상의 값인 것이 바람직하다. 정공 수송성 재료의 LUMO 준위(최저 공궤도 준위)가 전자 수송성 재료의 LUMO 준위 이상이면 바람직하다. 재료의 LUMO 준위 및 HOMO 준위는 사이클릭 볼타메트리(CV) 측정에 의하여 측정되는 재료의 전기 화학 특성(환원 전위 및 산화 전위)으로부터 도출할 수 있다.

들뜬 복합체의 형성은 예를 들어 정공 수송성 재료의 발광 스펙트럼, 전자 수송성 재료의 발광 스펙트럼, 및 이들 재료를 혼합한 혼합막의 발광 스펙트럼을 비교하여, 혼합막의 발광 스펙트럼이 각 재료의 발광 스펙트럼보다 장파장 측으로 시프트하는(또는 장파장 측에 새로운 피크를 가지는) 현상을 관측함으로써 확인할 수 있다. 또는 정공 수송성 재료의 과도 포토루미네선스(PL), 전자 수송성 재료의 과도 PL, 및 이들 재료를 혼합한 혼합막의 과도 PL을 비교하여, 혼합막의 과도 PL 수명이 각 재료의 과도 PL 수명보다 장수명 성분을 가지거나, 또는 지연 성분의 비율이 커지는 등의 과도 응답의 차이를 관측함으로써 확인할 수 있다. 또한 상술한 과도 PL을 과도 일렉트로루미네선스(EL)로 바꿔 읽어도 된다. 즉, 정공 수송성 재료의 과도 EL, 전자 수송성 재료의 과도 EL, 및 이들의 혼합막의 과도 EL을 비교하여 과도 응답의 차이를 관측하는 것에 의해서도 들뜬 복합체의 형성을 확인할 수 있다.

인광 발광 물질과 조합하여 사용될 수 있는 유기 화합물로서는 방향족 아민(방향족 아민 골격을 가지는 화합물), 카바졸 유도체(카바졸 골격을 가지는 화합물), 다이벤조싸이오펜 유도체(싸이오펜 유도체), 다이벤조퓨란 유도체(퓨란 유도체), 아연이나 알루미늄계 금속 착체, 옥사다이아졸 유도체, 트라이아졸 유도체, 벤즈이미다졸 유도체, 퀴녹살린 유도체, 다이벤조퀴녹살린 유도체, 피리미딘 유도체, 트라이아진 유도체, 피리딘 유도체, 바이피리딘 유도체, 페난트롤린 유도체 등을 들 수 있다.

정공 수송성이 높은 유기 화합물인 방향족 아민, 카바졸 유도체, 다이벤조싸이오펜 유도체, 다이벤조퓨란 유도체의 구체적인 예로서는 다음과 같은 물질을 들 수 있다.

카바졸 유도체로서는 바이카바졸 유도체(예를 들어 3,3'-바이카바졸 유도체), 카바졸릴기를 가지는 방향족 아민 등을 들 수 있다.

바이카바졸 유도체(예를 들어 3,3'-바이카바졸 유도체)로서 구체적으로는 3,3'-비스(9-페닐-9H-카바졸)(약칭: PCCP), 9,9'-비스(1,1'-바이페닐-4-일)-3,3'-바이-9H-카바졸, 9,9'-비스(1,1'-바이페닐-3-일)-3,3'-바이-9H-카바졸, 9-(1,1'-바이페닐-3-일)-9'-(1,1'-바이페닐-4-일)-9H,9'H-3,3'-바이카바졸(약칭: mBPCCBP), 9-(2-나프틸)-9'-페닐-9H,9'H-3,3'-바이카바졸(약칭: βNCCP) 등을 들 수 있다.

카바졸릴기를 가지는 방향족 아민으로서는 구체적으로 PCBA1BP, N-(4-바이페닐)-N-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-9-페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCBiF), PCBBiF, PCBBi1BP, PCBANB, PCBNBB, 4-페닐다이페닐-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)아민(약칭: PCA1BP), N,N'-비스(9-페닐카바졸-3-일)-N,N'-다이페닐벤젠-1,3-다이아민(약칭: PCA2B), N,N',N''-트라이페닐-N,N',N''-트리스(9-페닐카바졸-3-일)벤젠-1,3,5-트라이아민(약칭: PCA3B), 9,9-다이메틸-N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]플루오렌-2-아민(약칭: PCBAF), PCBASF, 3-[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCA1), 3,6-비스[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCA2), 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카바졸-3-일)아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCN1), 3-[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzDPA1), 3,6-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzDPA2), 3,6-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-(1-나프틸)아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzTPN2), 2-[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]스파이로-9,9'-바이플루오렌(약칭: PCASF), N-[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N-(4-페닐)페닐아닐린(약칭: YGA1BP), N,N'-비스[4-(카바졸-9-일)페닐]-N,N'-다이페닐-9,9-다이메틸플루오렌-2,7-다이아민(약칭: YGA2F), 4,4',4''-트리스(카바졸-9-일)트라이페닐아민(약칭: TCTA) 등을 들 수 있다.

카바졸 유도체로서는 상술한 것에 더하여, 3-[4-(9-페난트릴)-페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPPn), PCPN, 1,3-비스(N-카바졸릴)벤젠(약칭: mCP), 4,4'-다이(N-카바졸릴)바이페닐(약칭: CBP), 3,6-비스(3,5-다이페닐페닐)-9-페닐카바졸(약칭: CzTP), 1,3,5-트리스[4-(N-카바졸릴)페닐]벤젠(약칭: TCPB), CzPA 등을 들 수 있다.

싸이오펜 유도체(싸이오펜 골격을 가지는 화합물) 및 퓨란 유도체(퓨란 골격을 가지는 화합물)로서는, 구체적으로는 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조싸이오펜)(약칭: DBT3P-II), 2,8-다이페닐-4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]다이벤조싸이오펜(약칭: DBTFLP-III), 4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-6-페닐다이벤조싸이오펜(약칭: DBTFLP-IV) 등의 싸이오펜 골격을 가지는 화합물, 4-{3-[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]페닐}다이벤조퓨란(약칭: mmDBFFLBi-II) 등을 들 수 있다.

방향족 아민으로서는 구체적으로 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: NPB 또는 α-NPD), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-다이페닐-[1,1'-바이페닐]-4,4'-다이아민(약칭: TPD), 4,4'-비스[N-(스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: BSPB), BPAFLP, mBPAFLP, N-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-N-{9,9-다이메틸-2-[N'-페닐-N'-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)아미노]-9H-플루오렌-7-일}페닐아민(약칭: DFLADFL), N-(9,9-다이메틸-2-다이페닐아미노-9H-플루오렌-7-일)다이페닐아민(약칭: DPNF), 2-[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]스파이로-9,9'-바이플루오렌(약칭: DPASF), 2,7-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]스파이로-9,9'-바이플루오렌(약칭: DPA2SF), 4,4',4''-트리스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]트라이페닐아민(약칭: 1'-TNATA), 4,4',4''-트리스(N,N-다이페닐아미노)트라이페닐아민(약칭: TDATA), 4,4',4''-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트라이페닐아민(약칭: m-MTDATA), N,N'-다이(p-톨릴)-N,N'-다이페닐-p-페닐렌다이아민(약칭: DTDPPA), 4,4'-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: DPAB), 4,4'-비스(N-{4-[N'-(3-메틸페닐)-N'-페닐아미노]페닐}-N-페닐아미노)바이페닐(약칭: DNTPD), 1,3,5-트리스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]벤젠(약칭: DPA3B) 등을 들 수 있다.

정공 수송성이 높은 유기 화합물로서는 폴리(N-바이닐카바졸)(약칭: PVK), 폴리(4-바이닐트라이페닐아민)(약칭: PVTPA), 폴리[N-(4-{N'-[4-(4-다이페닐아미노)페닐]페닐-N'-페닐아미노}페닐)메타크릴아마이드](약칭: PTPDMA), 폴리[N,N'-비스(4-뷰틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘](약칭: Poly-TPD) 등의 고분자 화합물을 사용할 수도 있다.

전자 수송성이 높은 유기 화합물인, 아연이나 알루미늄계 금속 착체의 구체적인 예로서는, 트리스(8-퀴놀리놀레이토)알루미늄(III)(약칭: Alq), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀레이토)알루미늄(III)(약칭: Almq₃), 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리네이토)베릴륨(II)(약칭: BeBq₂), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀레이토)(4-페닐페놀레이토)알루미늄(III)(약칭: BAlq), 비스(8-퀴놀리놀레이토)아연(II)(약칭: Znq) 등 퀴놀린 골격 또는 벤조퀴놀린 골격을 가지는 금속 착체 등을 들 수 있다.

그 외에 비스[2-(2-벤즈옥사졸릴)페놀레이토]아연(II)(약칭: ZnPBO), 비스[2-(2-벤조싸이아졸릴)페놀레이토]아연(II)(약칭: ZnBTZ) 등의 옥사졸계, 싸이아졸계 배위자를 가지는 금속 착체 등을 사용할 수도 있다.

전자 수송성이 높은 유기 화합물인, 옥사다이아졸 유도체, 트라이아졸 유도체, 벤즈이미다졸 유도체, 퀴녹살린 유도체, 다이벤조퀴녹살린 유도체, 페난트롤린 유도체의 구체적인 예로서는, 2-(4-바이페닐릴)-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸(약칭: PBD), 1,3-비스[5-(p-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸-2-일]벤젠(약칭: OXD-7), 9-[4-(5-페닐-1,3,4-옥사다이아졸-2-일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CO11), 3-(4-바이페닐릴)-4-페닐-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,2,4-트라이아졸(약칭: TAZ), 3-(4-tert-뷰틸페닐)-4-(4-에틸페닐)-5-(4-바이페닐릴)-1,2,4-트라이아졸(약칭: p-EtTAZ), 2-{4-[9,10-다이(나프탈렌-2-일)-2-안트릴]페닐}-1-페닐-1H-벤즈이미다졸(약칭: ZADN), 2,2',2''-(1,3,5-벤젠트라이일)트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸)(약칭: TPBI), 2-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤즈이미다졸(약칭: mDBTBIm-II), 4,4'-비스(5-메틸벤즈옥사졸-2-일)스틸벤(약칭: BzOs), 바소페난트롤린(약칭: Bphen), 바소큐프로인(약칭: BCP), 2,9-비스(나프탈렌-2-일)-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: NBphen), 2-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTPDBq-II), 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II), 2-[3'-(9H-카바졸-9-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mCzBPDBq), 2-[4-(3,6-다이페닐-9H-카바졸-9-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2CzPDBq-III), 7-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 7mDBTPDBq-II), 및 6-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 6mDBTPDBq-II) 등을 들 수 있다.

전자 수송성이 높은 유기 화합물인, 다이아진 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물, 트라이아진 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물, 피리딘 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물의 구체적인 예로서는, 4,6-비스[3-(페난트렌-9-일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mPnP2Pm), 4,6-비스[3-(4-다이벤조싸이엔일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mDBTP2Pm-II), 4,6-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mCzP2Pm), 2-{4-[3-(N-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸-9-일]페닐}-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: PCCzPTzn), 9-[3-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)페닐]-9'-페닐-2,3'-바이-9H-카바졸(약칭: mPCCzPTzn-02), 2-[3'-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-1,1'-바이페닐-3-일]-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: mFBPTzn), 2-[(1,1'-바이페닐)-4-일]-4-페닐-6-[9,9'-스파이로바이(9H-플루오렌)-2-일]-1,3,5-트라이아진(약칭: BP-SFTzn), 2-{3-[3-(벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-일)페닐]페닐}-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: mBnfBPTzn), 2-{3-[3-(벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-6-일)페닐]페닐}-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: mBnfBPTzn-02), 3,5-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리딘(약칭: 35DCzPPy), 1,3,5-트라이[3-(3-피리딜)페닐]벤젠(약칭: TmPyPB) 등을 들 수 있다.

전자 수송성이 높은 유기 화합물로서는, 폴리(2,5-피리딘다이일)(약칭: PPy), 폴리[(9,9-다이헥실플루오렌-2,7-다이일)-co-(피리딘-3,5-다이일)](약칭: PF-Py), 폴리[(9,9-다이옥틸플루오렌-2,7-다이일)-co-(2,2'-바이피리딘-6,6'-다이일)](약칭: PF-BPy)과 같은 고분자 화합물을 사용할 수도 있다.

TADF 재료는, S₁ 준위(단일항 여기 상태의 에너지 준위)와 T₁ 준위(삼중항 여기 상태의 에너지 준위)의 차이가 작고, 역항간 교차에 의하여 에너지를 삼중항 여기 에너지로부터 단일항 여기 에너지로 변환할 수 있는 기능을 가지는 재료이다. 그러므로 삼중항 여기 에너지를 미량의 열 에너지에 의하여 단일항 여기 에너지로 업컨버트(역항간 교차)할 수 있고, 단일항 여기 상태를 효율적으로 생성할 수 있다. 또한 삼중항 여기 에너지를 발광으로 변환할 수 있다. 열 활성화 지연 형광이 효율적으로 얻어지는 조건으로서는 S₁ 준위와 T₁ 준위의 에너지 차이가 0eV 이상 0.2eV 이하, 바람직하게는 0eV 이상 0.1eV 이하인 것을 들 수 있다. 또한 TADF 재료에서의 지연 형광이란, 통상의 형광과 같은 스펙트럼을 가지면서도 수명이 현저히 긴 발광을 말한다. 그 수명은 10^-6초 이상, 바람직하게는 10^-3초 이상이다.

2종류의 물질로 여기 상태를 형성하는 들뜬 복합체는 S₁ 준위와 T₁ 준위의 차이가 매우 작고, 삼중항 여기 에너지를 단일항 여기 에너지로 변환할 수 있는 TADF 재료로서의 기능을 가진다.

T₁ 준위의 지표로서는, 저온(예를 들어 77K 내지 10K)에서 관측되는 인광 스펙트럼을 사용하면 좋다. TADF 재료는, 그 형광 스펙트럼의 단파장 측의 꼬리(tail)에서 접선을 긋고, 그 외삽선의 파장의 에너지를 S₁ 준위로 하고, 인광 스펙트럼의 단파장 측의 꼬리에서 접선을 긋고, 그 외삽선의 파장의 에너지를 T₁ 준위로 한 경우에 그 S₁과 T₁의 차이가 0.3eV 이하인 것이 바람직하고, 0.2eV 이하인 것이 더 바람직하다.

TADF 재료는 게스트 재료로서 사용하여도 좋고, 호스트 재료로서 사용하여도 좋다.

TADF 재료로서는, 예를 들어 풀러렌이나 그 유도체, 프로플라빈 등의 아크리딘 유도체, 에오신 등이 있다. 또한 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 주석(Sn), 백금(Pt), 인듐(In), 또는 팔라듐(Pd) 등을 포함하는 금속 함유 포르피린을 들 수 있다. 금속 함유 포르피린으로서는, 예를 들어 프로토포르피린-플루오린화 주석 착체(약칭: SnF₂(Proto IX)), 메소포르피린-플루오린화 주석 착체(약칭: SnF₂(Meso IX)), 헤마토포르피린-플루오린화 주석 착체(약칭: SnF₂(Hemato IX)), 코프로포르피린테트라메틸에스터-플루오린화 주석 착체(약칭: SnF₂(Copro III-4Me)), 옥타에틸포르피린-플루오린화 주석 착체(약칭: SnF₂(OEP)), 에티오포르피린-플루오린화 주석 착체(약칭: SnF₂(Etio I)), 옥타에틸포르피린-염화 백금 착체(약칭: PtCl₂OEP) 등이 있다.

그 외에도, 2-(바이페닐-4-일)-4,6-비스(12-페닐인돌로[2,3-a]카바졸-11-일)-1,3,5-트라이아진(약칭: PIC-TRZ), PCCzPTzn, 2-[4-(10H-페녹사진-10-일)페닐]-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: PXZ-TRZ), 3-[4-(5-페닐-5,10-다이하이드로페나진-10-일)페닐]-4,5-다이페닐-1,2,4-트라이아졸(약칭: PPZ-3TPT), 3-(9,9-다이메틸-9H-아크리딘-10-일)-9H-크산텐-9-온(약칭: ACRXTN), 비스[4-(9,9-다이메틸-9,10-다이하이드로아크리딘)페닐]설폰(약칭: DMAC-DPS), 10-페닐-10H,10'H-스파이로[아크리딘-9,9'-안트라센]-10'-온(약칭: ACRSA), 4-(9'-페닐-3,3'-바이-9H-카바졸-9-일)벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 4PCCzBfpm), 4-[4-(9'-페닐-3,3'-바이-9H-카바졸-9-일)페닐]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 4PCCzPBfpm), 9-[3-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)페닐]-9'-페닐-2,3'-바이-9H-카바졸(약칭: mPCCzPTzn-02) 등의 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리 및 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 가지는 헤테로 고리 화합물을 사용할 수 있다. 상기 헤테로 고리 화합물은 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리 및 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 포함하기 때문에, 전자 수송성 및 정공 수송성이 모두 높아 바람직하다. 또한 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 대신에 사이아노기와 같은 전자 흡인기가 결합된 방향족 고리를 사용하여도 좋다. 또한 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 대신에, π전자 부족형 골격을 사용할 수 있다. 마찬가지로, π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리 대신에, π전자 과잉형 골격을 사용할 수 있다.

π전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 가지는 골격 중, 피리딘 골격, 다이아진 골격(피리미딘 골격, 피라진 골격, 피리다진 골격), 및 트라이아진 골격은 안정적이고 신뢰성이 양호하므로 바람직하다. 특히 벤조퓨로피리미딘 골격, 벤조티에노피리미딘 골격, 벤조퓨로피라진 골격, 벤조티에노피라진 골격은 전자 수용성이 높고 신뢰성이 양호하므로 바람직하다.

π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리를 가지는 골격 중, 아크리딘 골격, 페녹사진 골격, 페노싸이아진 골격, 퓨란 골격, 싸이오펜 골격, 및 피롤 골격은 안정적이고 신뢰성이 양호하기 때문에, 상기 골격 중 적어도 하나를 가지는 것이 바람직하다. 특히 다이벤조퓨란 골격, 다이벤조싸이오펜 골격, 인돌 골격, 카바졸 골격, 인돌로 카바졸 골격, 바이카바졸 골격, 3-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸 골격이 바람직하다.

또한 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리와 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리가 직접 결합된 물질은 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리의 도너성과 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리의 억셉터성이 모두 강해져, 단일항 여기 상태와 삼중항 여기 상태의 에너지 차이가 작아지기 때문에 특히 바람직하다.

π전자 과잉형 골격으로서 방향족 아민 골격, 페나진 골격 등을 사용할 수 있다. π전자 부족형 골격으로서 크산텐 골격, 싸이오크산텐다이옥사이드 골격, 옥사다이아졸 골격, 트라이아졸 골격, 이미다졸 골격, 안트라퀴논 골격, 페닐보레인이나 보레인트렌 등의 붕소 함유 골격, 벤조나이트릴 또는 사이아노벤젠 등의 나이트릴기 또는 사이아노기를 가지는 방향족 고리나 헤테로 방향족 고리, 벤조페논 등의 카보닐 골격, 포스핀옥사이드 골격, 설폰 골격 등을 사용할 수 있다.

또한 발광 물질로서 TADF 재료를 사용하는 경우, 다른 유기 화합물과 조합하여 사용할 수도 있다. 특히 상술한 호스트 재료(정공 수송성 재료, 전자 수송성 재료)와 조합할 수 있다. TADF 재료를 사용하는 경우, 호스트 재료의 S₁ 준위는 TADF 재료의 S₁ 준위보다 높은 것이 바람직하다. 또한 호스트 재료의 T₁ 준위는 TADF 재료의 T₁ 준위보다 높은 것이 바람직하다.

또한 TADF 재료를 호스트 재료에 사용하고, 형광 발광 물질을 게스트 재료에 사용하여도 좋다. TADF 재료를 호스트 재료로서 사용하면 TADF 재료에서 생성된 삼중항 여기 에너지가 역항간 교차에 의하여 단일항 여기 에너지로 변환되고, 발광 물질로 에너지 이동됨으로써 발광 디바이스의 발광 효율을 높일 수 있다. 이때 TADF 재료가 에너지 도너로서 기능하고, 발광 물질이 에너지 억셉터로서 기능한다. 따라서, 호스트 재료로서 TADF 재료를 사용하는 것은 게스트 재료로서 형광 발광 물질을 사용하는 경우에 매우 유효하다. 또한 이때, 높은 발광 효율을 얻기 위해서는 TADF 재료의 S₁ 준위는 형광 발광 물질의 S₁ 준위보다 높은 것이 바람직하다. 또한 TADF 재료의 T₁ 준위는 형광 발광 물질의 S₁ 준위보다 높은 것이 바람직하다. 따라서 TADF 재료의 T₁ 준위는 형광 발광 물질의 T₁ 준위보다 높은 것이 바람직하다.

또한 형광 발광 물질의 가장 낮은 에너지 측의 흡수대의 파장과 겹치는 발광을 나타내는 TADF 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이로써 TADF 재료로부터 형광 발광 물질로의 여기 에너지의 이동이 원활하게 수행되어, 발광을 효율적으로 얻을 수 있어 바람직하다.

또한 역항간 교차에 의하여 삼중항 여기 에너지로부터 단일항 여기 에너지가 효율적으로 생성되기 위해서는 TADF 재료에서 캐리어의 재결합이 발생되는 것이 바람직하다. 또한 TADF 재료에서 생성한 삼중항 여기 에너지가 형광 발광 물질의 삼중항 여기 에너지로 이동되지 않는 것이 바람직하다. 그러기 위해서는 형광 발광 물질은 형광 발광 물질이 가지는 발광단(발광의 원인이 되는 골격)의 주위에 보호기를 가지는 것이 바람직하다. 상기 보호기로서는 π 결합을 가지지 않는 치환기가 바람직하고, 포화 탄화수소기가 바람직하고, 구체적으로는 탄소수 3 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 이상 10 이하의 사이클로알킬기, 탄소수 3 이상 10 이하의 트라이알킬실릴기를 들 수 있고, 보호기가 복수 있는 것이 더 바람직하다. π 결합을 가지지 않는 치환기는 캐리어를 수송하는 기능이 부족하기 때문에 캐리어 수송이나 캐리어의 재결합에 영향을 거의 미치지 않고, TADF 재료와 형광 발광 물질의 발광단의 거리를 멀어지게 할 수 있다. 여기서 발광단이란 형광 발광 물질에서 발광의 원인이 되는 원자단(골격)을 가리킨다. 발광단은 π 결합을 가지는 골격이 바람직하고, 방향족 고리를 포함하는 것이 바람직하고, 축합 방향족 고리 또는 축합 헤테로 방향족 고리를 가지는 것이 바람직하다. 축합 방향족 고리 또는 축합 헤테로 방향족 고리로서는, 페난트렌 골격, 스틸벤 골격, 아크리돈 골격, 페녹사진 골격, 페노싸이아진 골격 등을 들 수 있다. 특히 나프탈렌 골격, 안트라센 골격, 플루오렌 골격, 크리센 골격, 트라이페닐렌 골격, 테트라센 골격, 피렌 골격, 페릴렌 골격, 쿠마린 골격, 퀴나크리돈 골격, 나프토비스벤조퓨란 골격을 가지는 형광 발광 물질은 형광 양자 수율이 높기 때문에 바람직하다.

<전자 수송층>

전자 수송층(124)은 음극(102)으로부터 주입된 전자를 발광층(123)에 수송하는 층이다.

전자 수송층(124)은 제 3 유기 화합물과 제 1 물질을 가진다.

제 3 유기 화합물은 전자 수송성 재료이다. 전자 수송성 재료는 정공보다 전자의 수송성이 높다.

제 3 유기 화합물은 최고 피점유 궤도 준위(HOMO 준위)가 -6.0eV 이상인 것이 바람직하다.

제 3 유기 화합물은 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때의 전자 이동도가 1×10^-7cm²/Vs 이상 1×10^-5cm²/Vs 이하인 것이 바람직하고, 1×10^-7cm²/Vs 이상 5×10^-5cm²/Vs 이하인 것이 더 바람직하다.

제 3 유기 화합물의 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때의 전자 이동도가 발광층(123)의 호스트 재료의 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때의 전자 이동도보다 작은 것이 바람직하다. 전자 수송층(124)에서의 전자 수송성을 낮춤으로써 발광층(123)으로의 전자 주입량을 제어할 수 있어, 발광층(123)이 전자 과다 상태가 되는 것을 방지할 수 있다.

제 3 유기 화합물은 안트라센 골격을 가지는 것이 바람직하고, 안트라센 골격과 헤테로 고리 골격을 가지는 것이 더 바람직하다. 상기 헤테로 고리 골격으로서는 질소 함유 5원 고리 골격이 바람직하다. 상기 질소 함유 5원 고리 골격으로서는 피라졸 고리, 이미다졸 고리, 옥사졸 고리, 싸이아졸 고리와 같이 2개의 헤테로 원자를 고리에 포함하는 질소 함유 5원 고리 골격을 가지는 것이 특히 바람직하다.

그 외에, 상기 호스트 재료에 사용할 수 있는 전자 수송성 재료의 일부, 및 상기 형광 발광 물질과 조합하여 호스트 재료로서 사용할 수 있는 재료로서 제시한 물질을 전자 수송층(124)에 사용할 수 있다.

제 3 유기 화합물로서는, 예를 들어 2-{4-[9,10-다이(나프탈렌-2-일)-2-안트릴]페닐}-1-페닐-1H-벤즈이미다졸(약칭: ZADN), 9-(1-나프틸)-10-[4-(2-나프틸)페닐]안트라센(약칭: αN-βNPAnth), 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) 등이 있다.

그 외에, 제 3 유기 화합물로서는 상기 발광층에 사용할 수 있는 전자 수송성 재료, 및 형광 발광 물질과 조합하여 사용할 수 있는 유기 화합물(호스트 재료) 등을 사용할 수 있다.

제 1 물질은 금속, 금속염, 금속 산화물, 또는 유기 금속염이다.

금속으로서는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 및 희토류 금속을 들 수 있다. 구체적으로는 Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba 등을 들 수 있다.

금속염으로서는, 예를 들어 상기 금속의 할로젠화물 및 상기 금속의 탄산염이 있다. 구체적으로는 LiF, NaF, KF, RbF, CsF, MgF₂, CaF₂, SrF₂, BaF₂, LiCl, NaCl, KCl, RbCl, CsCl, MgCl₂, CaCl₂, SrCl₂, BaCl₂, Li₂CO₃, Cs₂CO₃ 등을 들 수 있다.

금속 산화물로서는, 예를 들어 상기 금속의 산화물이 있다. 구체적으로는 Li₂O, Na₂O, Cs₂O, MgO, CaO 등을 들 수 있다.

유기 금속염으로서는, 예를 들어 유기 금속 착체가 있다.

제 1 물질은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 가지는 유기 금속 착체인 것이 바람직하다.

제 1 물질은 질소 및 산소를 포함하는 배위자와, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 가지는 유기 금속 착체인 것이 바람직하다.

제 1 물질은 퀴놀린올 배위자와, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 가지는 유기 금속 착체인 것이 바람직하다.

상기 유기 금속 착체로서는, 8-(퀴놀리놀레이토)리튬(약칭: Liq), 8-(퀴놀리놀레이토)소듐(약칭: Naq), 8-(퀴놀리놀레이토)포타슘(약칭: Kq), (8-퀴놀리놀레이토)마그네슘(약칭: Mgq₂), (8-퀴놀리놀레이토)아연(약칭: Znq₂) 등을 들 수 있다.

제 1 물질로서는 특히 Liq가 바람직하다.

도 4의 (C)에 나타낸 바와 같이, 전자 수송층(124)은 발광층(123) 측의 전자 수송층(124a) 및 음극(102) 측의 전자 수송층(124b)을 가져도 좋다. 전자 수송층(124a)과 전자 수송층(124b)은 제 3 유기 화합물과 제 1 물질의 농도비가 다른 것이 바람직하다. 예를 들어, 전자 수송층(124a)은 전자 수송층(124b)보다 제 1 물질의 농도가 높은 것이 바람직하다.

<전자 주입층>

전자 주입층(125)은 음극(102)으로부터의 전자 주입 효율을 높이는 층이다. 음극(102)의 재료의 일함수의 값과, 전자 주입층(125)에 사용하는 재료의 LUMO 준위의 값의 차이는 작은(0.5eV 이내인) 것이 바람직하다.

전자 주입층(125)에는 리튬, 세슘, 플루오린화 리튬(LiF), 플루오린화 세슘(CsF), 플루오린화 칼슘(CaF₂), 8-(퀴놀리놀레이토)리튬(약칭: Liq), 2-(2-피리딜)페놀레이토 리튬(약칭: LiPP), 2-(2-피리딜)-3-피리디놀레이토 리튬(약칭: LiPPy), 4-페닐-2-(2-피리딜)페놀레이토 리튬(약칭: LiPPP), 리튬 산화물(LiO_x), 탄산 세슘 등과 같은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 이들의 화합물을 사용할 수 있다. 또한 플루오린화 어븀(ErF₃)과 같은 희토류 금속 화합물을 사용할 수 있다. 또한 전자 주입층에 전자화물(electride)을 사용하여도 좋다. 전자화물로서는, 예를 들어 칼슘과 알루미늄의 혼합 산화물에 전자를 고농도로 첨가한 물질 등이 있다. 또한 상술한 전자 수송층을 구성하는 물질을 사용할 수도 있다.

또한 전자 주입층에, 전자 수송성 재료와 도너성 재료(전자 공여성 재료)를 포함하는 복합 재료를 사용하여도 좋다. 이와 같은 복합 재료는, 전자 공여체에 의하여 유기 화합물에 전자가 발생하기 때문에, 전자 주입성 및 전자 수송성이 우수하다. 이 경우, 유기 화합물로서는 발생한 전자의 수송에 뛰어난 재료인 것이 바람직하고, 구체적으로는 예를 들어 상술한 전자 수송성 재료(금속 착체나 헤테로 방향족 화합물 등)를 사용할 수 있다. 전자 공여체로서는, 유기 화합물에 대하여 전자 공여성을 나타내는 물질이면 좋다. 구체적으로는, 알칼리 금속이나 알칼리 토금속이나 희토류 금속이 바람직하고, 리튬, 세슘, 마그네슘, 칼슘, 어븀, 이터븀 등을 들 수 있다. 또한 알칼리 금속 산화물이나 알칼리 토금속 산화물이 바람직하고, 리튬 산화물, 칼슘 산화물, 바륨 산화물 등을 들 수 있다. 또한 산화 마그네슘과 같은 루이스 염기를 사용할 수도 있다. 또한 테트라싸이아풀발렌(약칭: TTF) 등의 유기 화합물을 사용할 수도 있다.

또한 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스의 제작에는 증착법 등의 진공 프로세스나, 스핀 코팅법이나 잉크젯법 등의 용액 프로세스를 사용할 수 있다. 증착법을 사용하는 경우에는 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 이온 빔 증착법, 분자선 증착법, 진공 증착법 등의 물리 증착법(PVD법)이나, 화학 증착법(CVD법) 등을 사용할 수 있다. 특히, EL층에 포함되는 기능층(정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층)에 대해서는 증착법(진공 증착법 등), 도포법(딥 코팅법, 다이 코팅법, 바 코팅법, 스핀 코팅법, 스프레이 코팅법 등), 인쇄법(잉크젯법, 스크린(공판 인쇄)법, 오프셋(평판 인쇄)법, 플렉소 인쇄(철판 인쇄)법, 그라비어법, 마이크로 콘택트법 등) 등의 방법으로 형성할 수 있다.

발광 디바이스를 구성하는 기능층의 재료는 각각 상술한 재료에 한정되지 않는다. 예를 들어, 기능층의 재료로서는 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등), 중분자 화합물(저분자와 고분자의 중간 영역의 화합물: 분자량 400 내지 4000), 무기 화합물(퀀텀닷 재료 등) 등을 사용하여도 좋다. 또한 퀀텀닷 재료로서는 콜로이드상 퀀텀닷 재료, 합금형 퀀텀닷 재료, 코어·셸형 퀀텀닷 재료, 코어형 퀀텀닷 재료 등을 사용할 수 있다.

[발광 디바이스에서의 발광 모델]

본 실시형태의 표시 장치에 사용할 수 있는 발광 디바이스에서의 발광 모델에 대하여 설명한다.

여기서는, 도 4의 (A)에 나타낸 정공 수송층(122), 발광층(123), 및 전자 수송층(124)을 사용하여 발광 디바이스의 발광 모델에 대하여 설명한다. 발광 디바이스는 도 4의 (A)의 구성에 한정되지 않고, 다른 구성에도 상기 발광 모델을 적용할 수 있다.

발광층(123)이 전자 과다 상태가 되면, 도 5의 (A)에 나타낸 바와 같이 발광층(123) 내의 국소적인 영역에 발광 영역(123-1)이 형성된다. 바꿔 말하면, 발광층(123) 내의 발광 영역(123-1)의 폭이 좁다. 그러므로, 발광층(123)의 국소적인 영역에서 전자(e^-)와 홀(h⁺)이 집중적으로 재결합되어 열화가 촉진된다. 또한 발광층(123)에서 재결합되지 않은 전자가 발광층(123)을 통과함으로써, 수명 또는 발광 효율이 저하되는 경우가 있다.

한편, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스에서는, 전자 수송층(124)의 전자 수송성을 낮춤으로써, 발광층(123)에서의 발광 영역(123-1)의 폭을 넓힐 수 있다(도 5의 (B), (C)). 발광 영역(123-1)의 폭을 넓힘으로써, 발광층(123)에서의 전자와 홀의 재결합 영역을 분산시킬 수 있다. 따라서, 수명이 길고 발광 효율이 양호한 발광 디바이스를 제공할 수 있다.

도 5의 (B)에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스는 구동 초기에 재결합 영역이 전자 수송층(124) 측까지 확대되는 경우가 있다. 도 5의 (B)에서는 전자 수송층(124) 내의 재결합 영역을 영역(124-1)으로서 나타내었다. 구체적으로, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스에서는, 구동 초기에는 정공의 주입 장벽이 작은 것, 및 전자 수송층(124)의 전자 수송성이 비교적 낮은 것에 의하여, 발광 영역(123-1)(즉, 재결합 영역)이 발광층(123) 전체에 형성되고, 전자 수송층(124)에도 재결합 영역이 형성되는 경우가 있다.

또한 전자 수송층(124)에 포함되는 제 3 유기 화합물의 HOMO 준위가 -6.0eV 이상으로 비교적 높기 때문에, 정공의 일부가 전자 수송층(124)까지 도달하고 전자 수송층(124)에서도 재결합이 일어나는 경우가 있다. 또한 이 현상은 발광층(123)에 포함되는 호스트 재료(또는 어시스트 재료)와 제 3 유기 화합물의 HOMO 준위의 차이가 0.2eV 이내인 경우에도 일어날 수 있다.

도 5의 (C)에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스는 구동 시간이 경과함에 따라, 캐리어 밸런스가 변화되어 전자 수송층(124)에서의 재결합이 일어나기 어려워진다. 발광층(123) 전체에 발광 영역(123-1)이 형성된 상태에서, 전자 수송층(124)에서의 재결합이 억제됨으로써, 재결합된 캐리어의 에너지를 발광에 유효하게 기여시킬 수 있다. 그러므로, 구동 초기와 비교하여 휘도가 상승될 수 있다. 이 휘도 상승이, 발광 디바이스의 구동 초기에 발생하는 급격한 휘도 저하, 소위 초기 열화를 상쇄함으로써, 초기 열화가 작고 구동 수명이 긴 발광 디바이스를 제공할 수 있다. 또한 본 명세서 등에서, 상기 발광 디바이스를 ReSTI 구조(Recombination-Site Tailoring Injection 구조)라고 부르는 경우가 있다.

여기서, 도 5의 (D)를 사용하여, 본 실시형태의 발광 디바이스 및 비교용 발광 디바이스의 시간 경과에 따른 정규화 휘도에 대하여 설명한다. 도 5의 (D)에서, 굵은 실선 및 굵은 일점쇄선은 본 실시형태의 발광 디바이스의 정규화 휘도의 열화 곡선이고, 굵은 파선은 비교용 발광 디바이스의 정규화 휘도의 열화 곡선이다.

도 5의 (D)에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 발광 디바이스와 비교용 발광 디바이스는 정규화 휘도의 열화 곡선의 기울기가 서로 다르다. 구체적으로, 본 실시형태의 발광 디바이스의 열화 곡선의 기울기(θ2)는 비교용 발광 디바이스의 열화 곡선의 기울기(θ1)보다 작다.

도 5의 (D)에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스는 전류 밀도가 일정한 조건에서의 구동 시험에 의하여 얻어지는 휘도의 열화 곡선에서 극댓값을 가지는 경우가 있다(굵은 실선). 즉, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스는 시간 경과에 따라 휘도가 상승되는 거동을 나타내는 경우가 있다. 상기 거동은 구동 초기의 급격한 열화(소위 초기 열화)를 상쇄할 수 있다. 다만, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스는 상기에 한정되지 않고, 예를 들어 도 5의 (D)에 굵은 일점쇄선으로 나타낸 바와 같이, 휘도의 극댓값을 가지지 않고, 바꿔 말하면 휘도 상승을 발생시키지 않고 열화 곡선의 기울기를 작게 할 수 있다. 따라서, 발광 디바이스를 상기 거동을 나타내는 구성으로 함으로써, 발광 디바이스의 초기 열화를 작게 하고, 구동 수명을 매우 길게 할 수 있다.

또한 극댓값을 가지는 열화 곡선의 미분을 취하면, 그 값이 0인 부분이 존재한다. 따라서, 열화 곡선의 미분에 0인 부분이 존재하는 발광 디바이스를 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스라고 바꿔 말할 수 있다.

본 발명의 일 형태의 발광 디바이스에서, 전자 수송층(124)은 두께 방향에서 제 3 유기 화합물과 제 1 물질의 혼합비(농도)가 상이한 부분을 가지는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 전자 수송성 재료와, 금속, 금속염, 금속 산화물, 또는 유기 금속염의 혼합비(농도)가 상이한 부분을 가지는 것이 바람직하다.

전자 수송층(124)에서의 제 1 물질의 농도는 비행 시간형 이차 이온 질량 분석(ToF-SIMS: Time-of-flight secondary ion mass spectrometry)에 의하여 얻어지는 원자나 분자의 검출량에서 추찰할 수 있다. 같은 2종류의 재료로 구성되고 혼합비가 서로 다른 부분에서, ToF-SIMS 분석에 의하여 각각 검출된 값의 대소는, 주목하는 원자나 분자의 존재량의 대소에 상당한다. 그러므로, 전자 수송성 재료 및 유기 금속 착체의 검출량을 비교함으로써, 혼합비의 대소를 추찰할 수 있다.

전자 수송층(124)에서의 제 1 물질의 함유량은 양극(101) 측에 비하여 음극(102) 측이 적은 것이 바람직하다. 즉, 제 1 물질의 농도가 음극(102) 측으로부터 양극(101) 측을 향하여 상승되도록 전자 수송층(124)이 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 전자 수송층(124)은 제 3 유기 화합물의 농도가 높은 부분보다 발광층(123) 측에 제 3 유기 화합물의 농도가 낮은 부분을 가진다. 바꿔 말하면, 전자 수송층(124)은 제 1 물질의 농도가 낮은 부분보다 발광층(123) 측에 제 1 물질의 농도가 높은 부분을 가진다.

전자 수송층(124)에서, 제 3 유기 화합물의 농도가 높은 부분(제 1 물질의 농도가 낮은 부분)에서의 전자 이동도는 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때 1×10^-7cm²/Vs 이상 5×10^-5cm²/Vs 이하인 것이 바람직하다.

예를 들어, 전자 수송층(124)에서의 제 1 물질의 함유량(농도)은 도 6의 (A) 내지 (D)에 나타낸 구성으로 할 수 있다. 또한 도 6의 (A), (B)는 전자 수송층(124) 내에 명확한 경계가 없는 경우를 나타낸 것이고, 도 6의 (C), (D)는 전자 수송층(124) 내에 명확한 경계가 있는 경우를 나타낸 것이다.

전자 수송층(124) 내에 명확한 경계가 없는 경우, 제 3 유기 화합물과 제 1 물질의 농도는 도 6의 (A), (B)에 나타낸 바와 같이 연속적으로 변화한다. 또한 전자 수송층(124) 내에 명확한 경계가 있는 경우, 제 3 유기 화합물과 제 1 물질의 농도는 도 6의 (C), (D)에 나타낸 바와 같이 계단상으로 변화한다. 또한 제 3 유기 화합물과 제 1 물질의 농도가 계단상으로 변화하는 경우, 전자 수송층(124)은 복수의 층으로 구성되어 있는 것이 시사된다. 예를 들어, 도 6의 (C)는 전자 수송층(124)이 2층의 적층 구조인 경우를 나타낸 것이고, 도 6의 (D)는 전자 수송층(124)이 3층의 적층 구조인 경우를 나타낸 것이다. 또한 도 6의 (C), (D)에서 파선은 복수의 층의 경계의 영역을 나타낸다.

본 발명의 일 형태의 발광 디바이스에서의 캐리어 밸런스의 변화는 전자 수송층(124)의 전자 이동도의 변화에 기인하는 것으로 생각된다.

본 발명의 일 형태의 발광 디바이스는 전자 수송층(124) 내부에 제 1 물질의 농도차가 존재한다. 전자 수송층(124)은 상기 제 1 물질의 농도가 낮은 영역과 발광층(123) 사이에 상기 제 1 물질의 농도가 높은 영역을 가진다. 즉, 제 1 물질의 농도가 낮은 영역이, 제 1 물질의 농도가 높은 영역보다 음극(102) 측에 위치하는 구성을 가진다.

이상과 같은 구성을 가지는 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스는 수명이 매우 길다. 특히, 초기 휘도를 100%로 한 경우, 휘도가 95%가 될 때까지의 시간(LT95라고도 함)을 매우 길게 할 수 있다.

이하에서는, 도 7 내지 도 9를 사용하여 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 더 자세한 구성에 대하여 설명한다.

[표시 장치(100A)]

도 7에 표시 장치(100A)의 사시도를 나타내고, 도 8의 (A)에 표시 장치(100A)의 단면도를 나타내었다.

표시 장치(100A)는 기판(152)과 기판(151)이 접합된 구성을 가진다. 도 7에서는 기판(152)을 파선으로 명시하였다.

표시 장치(100A)는 표시부(162), 회로(164), 배선(165) 등을 가진다. 도 7에서는 표시 장치(100A)에 IC(집적 회로)(173) 및 FPC(172)가 실장되어 있는 예를 나타내었다. 그러므로 도 7에 나타낸 구성은 표시 장치(100A), IC, 및 FPC를 가지는 표시 모듈이라고도 할 수 있다.

회로(164)로서는 예를 들어 주사선 구동 회로를 사용할 수 있다.

배선(165)은 표시부(162) 및 회로(164)에 신호 및 전력을 공급하는 기능을 가진다. 상기 신호 및 전력은 FPC(172)를 통하여 외부로부터 또는 IC(173)로부터 배선(165)에 입력된다.

도 7에는, COG(Chip On Glass) 방식 또는 COF(Chip on Film) 방식 등에 의하여 기판(151)에 IC(173)가 제공되어 있는 예를 나타내었다. IC(173)에는 예를 들어 주사선 구동 회로 또는 신호선 구동 회로 등을 가지는 IC를 적용할 수 있다. 또한 표시 장치(100A) 및 표시 모듈은 IC를 제공하지 않는 구성으로 하여도 좋다. 또한 IC를 COF 방식 등에 의하여 FPC에 실장하여도 좋다.

도 8의 (A)에, 표시 장치(100A)에서 FPC(172)를 포함하는 영역의 일부, 회로(164)의 일부, 표시부(162)의 일부, 및 단부를 포함하는 영역의 일부를 각각 절단한 경우의 단면의 일례를 나타내었다.

도 8의 (A)에 나타낸 표시 장치(100A)는 기판(151)과 기판(152) 사이에 트랜지스터(201), 트랜지스터(205), 발광 디바이스(190R), 발광 디바이스(190G), 및 발광 디바이스(190B) 등을 가진다.

보호층(195)과 기판(152)은 접착층(142)을 개재하여 접착되어 있다. 발광 디바이스(190)의 밀봉에는 고체 밀봉 구조 또는 중공 밀봉 구조 등을 적용할 수 있다. 도 8의 (A)에서는, 기판(152), 접착층(142), 및 기판(151)으로 둘러싸인 공간(143)이 불활성 가스(질소나 아르곤 등)로 충전되어 있고, 중공 밀봉 구조가 적용되어 있다. 접착층(142)은 발광 디바이스(190)와 중첩하여 제공되어 있어도 좋다. 또한 기판(152), 접착층(142), 및 기판(151)으로 둘러싸인 공간(143)을 접착층(142)과 다른 수지로 충전하여도 좋다.

발광 디바이스(190R)는 절연층(214) 측으로부터 화소 전극(191), 광학 조정층(199R), 공통층(112), 발광층(193R), 공통층(114), 및 공통 전극(115)의 순서로 적층된 적층 구조를 가진다. 마찬가지로, 발광 디바이스(190G)는 절연층(214) 측으로부터 화소 전극(191), 광학 조정층(199G), 공통층(112), 발광층(193G), 공통층(114), 및 공통 전극(115)의 순서로 적층된 적층 구조를 가진다. 그리고, 발광 디바이스(190B)는 절연층(214) 측으로부터 화소 전극(191), 광학 조정층(199B), 공통층(112), 발광층(193B), 공통층(114), 및 공통 전극(115)의 순서로 적층된 적층 구조를 가진다.

화소 전극(191)은 절연층(214)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(205)가 가지는 도전층(222b)과 접속되어 있다.

화소 전극(191)의 단부는 격벽(216)으로 덮여 있다. 화소 전극(191)은 가시광을 반사하는 재료를 포함하고, 공통 전극(115)은 가시광을 투과시키는 재료를 포함한다.

발광 디바이스(190)가 발하는 광은 기판(152) 측으로 사출된다. 기판(152)에는 가시광에 대한 투과성이 높은 재료를 사용하는 것이 바람직하다.

트랜지스터(201) 및 트랜지스터(205)는 모두 기판(151) 위에 형성되어 있다. 이들 트랜지스터는 동일한 재료 및 동일한 공정으로 제작할 수 있다.

기판(151) 위에는 절연층(211), 절연층(213), 절연층(215), 및 절연층(214)이 이 순서대로 제공되어 있다. 절연층(211)은 그 일부가 각 트랜지스터의 게이트 절연층으로서 기능한다. 절연층(213)은 그 일부가 각 트랜지스터의 게이트 절연층으로서 기능한다. 절연층(215)은 트랜지스터를 덮어 제공된다. 절연층(214)은 트랜지스터를 덮어 제공되고, 평탄화층으로서의 기능을 가진다. 또한 게이트 절연층의 개수 및 트랜지스터를 덮는 절연층의 개수는 한정되지 않고, 각각 단층이어도 좋고 2층 이상이어도 좋다.

트랜지스터를 덮는 절연층 중 적어도 하나에는, 물이나 수소 등의 불순물이 확산되기 어려운 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이에 의하여 절연층은 배리어층으로서 기능할 수 있다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 트랜지스터에 외부로부터 불순물이 확산되는 것을 효과적으로 억제할 수 있어, 표시 장치의 신뢰성을 높일 수 있다.

절연층(211), 절연층(213), 및 절연층(215)으로서는 각각 무기 절연막을 사용하는 것이 바람직하다. 무기 절연막으로서는, 예를 들어 질화 실리콘막, 산화질화 실리콘막, 산화 실리콘막, 질화산화 실리콘막, 산화 알루미늄막, 질화 알루미늄막 등을 사용할 수 있다. 또한 산화 하프늄막, 산화 이트륨막, 산화 지르코늄막, 산화 갈륨막, 산화 탄탈럼막, 산화 마그네슘막, 산화 란타넘막, 산화 세륨막, 및 산화 네오디뮴막 등을 사용하여도 좋다. 또한 상술한 절연막을 2개 이상 적층하여 사용하여도 좋다.

여기서, 유기 절연막은 무기 절연막에 비하여 배리어성이 낮은 경우가 많다. 그러므로 유기 절연막은 표시 장치(100A)의 단부 근방에 개구를 가지는 것이 바람직하다. 이로써 표시 장치(100A)의 단부로부터 유기 절연막을 통하여 불순물이 들어오는 것을 억제할 수 있다. 또는 유기 절연막의 단부가 표시 장치(100A)의 단부보다 내측에 위치하도록 유기 절연막을 형성하고, 표시 장치(100A)의 단부에서 유기 절연막이 노출되지 않도록 하여도 좋다.

평탄화층으로서 기능하는 절연층(214)에는 유기 절연막이 적합하다. 유기 절연막에 사용할 수 있는 재료로서는, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 에폭시 수지, 폴리아마이드 수지, 폴리이미드아마이드 수지, 실록산 수지, 벤조사이클로뷰텐계 수지, 페놀 수지, 및 이들 수지의 전구체 등을 들 수 있다.

도 8의 (A)에 나타낸 영역(228)에서는 절연층(214)에 개구가 형성되어 있다. 이로써, 절연층(214)에 유기 절연막을 사용하는 경우에도, 절연층(214)을 통하여 외부로부터 표시부(162)에 불순물이 들어가는 것을 억제할 수 있다. 따라서 표시 장치(100A)의 신뢰성을 높일 수 있다.

트랜지스터(201) 및 트랜지스터(205)는 게이트로서 기능하는 도전층(221), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(211), 소스 및 드레인으로서 기능하는 도전층(222a) 및 도전층(222b), 반도체층(231), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(213), 그리고 게이트로서 기능하는 도전층(223)을 가진다. 여기서는, 동일한 도전막을 가공하여 얻어지는 복수의 층에 같은 해치 패턴을 부여하였다. 절연층(211)은 도전층(221)과 반도체층(231) 사이에 위치한다. 절연층(213)은 도전층(223)과 반도체층(231) 사이에 위치한다.

본 실시형태의 발광 장치가 가지는 트랜지스터의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 플레이너(planar)형 트랜지스터, 스태거형 트랜지스터, 역 스태거형 트랜지스터 등을 사용할 수 있다. 또한 톱 게이트형 및 보텀 게이트형 중 어느 구조를 가지는 트랜지스터로 하여도 좋다. 또는 채널이 형성되는 반도체층 위아래에 게이트가 제공되어도 좋다.

트랜지스터(201) 및 트랜지스터(205)에는 채널이 형성되는 반도체층을 2개의 게이트에 의하여 협지하는 구성이 적용되어 있다. 2개의 게이트를 접속시키고 이들에 동일한 신호를 공급함으로써 트랜지스터를 구동시켜도 좋다. 또는 2개의 게이트 중 한쪽에 문턱 전압을 제어하기 위한 전위를 공급하고, 다른 쪽에 구동시키기 위한 전위를 공급함으로써, 트랜지스터의 문턱 전압을 제어하여도 좋다.

트랜지스터에 사용되는 반도체 재료의 결정성에 대해서도 특별히 한정되지 않고, 비정질 반도체 및 결정성을 가지는 반도체(미결정 반도체, 다결정 반도체, 단결정 반도체, 또는 일부에 결정 영역을 가지는 반도체) 중 어느 것을 사용하여도 좋다. 결정성을 가지는 반도체를 사용하면, 트랜지스터 특성의 열화를 억제할 수 있으므로 바람직하다.

트랜지스터의 반도체층은 금속 산화물(산화물 반도체라고도 함)을 가지는 것이 바람직하다. 즉, 본 실시형태의 표시 장치에는 금속 산화물을 채널 형성 영역에 사용한 트랜지스터(이하, OS 트랜지스터)를 사용하는 것이 바람직하다. 또는 트랜지스터의 반도체층은 실리콘을 가져도 좋다. 실리콘으로서는 비정질 실리콘, 결정성 실리콘(저온 폴리실리콘, 단결정 실리콘 등) 등을 들 수 있다.

반도체층은 예를 들어 인듐과, M(M은 갈륨, 알루미늄, 실리콘, 붕소, 이트륨, 주석, 구리, 바나듐, 베릴륨, 타이타늄, 철, 니켈, 저마늄, 지르코늄, 몰리브데넘, 란타넘, 세륨, 네오디뮴, 하프늄, 탄탈럼, 텅스텐, 및 마그네슘 중에서 선택되는 1종류 또는 복수 종류)과, 아연을 가지는 것이 바람직하다. 특히 M은 알루미늄, 갈륨, 이트륨, 및 주석 중에서 선택되는 1종류 또는 복수 종류인 것이 바람직하다.

특히 반도체층으로서 인듐(In), 갈륨(Ga), 및 아연(Zn)을 포함한 산화물(IGZO라고도 표기함)을 사용하는 것이 바람직하다.

반도체층이 In-M-Zn 산화물인 경우, 상기 In-M-Zn 산화물에서의 In의 원자수비는 M의 원자수비 이상인 것이 바람직하다. 이러한 In-M-Zn 산화물의 금속 원소의 원자수비로서는 In:M:Zn=1:1:1 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=1:1:1.2 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=2:1:3 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=3:1:2 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=4:2:3 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=4:2:4.1 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=5:1:3 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=5:1:6 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=5:1:7 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=5:1:8 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=6:1:6 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=5:2:5 또는 그 근방의 조성 등을 들 수 있다. 또한 근방의 조성이란, 원하는 원자수비의 ±30%의 범위를 포함한 것이다.

예를 들어, 원자수비가 In:Ga:Zn=4:2:3 또는 그 근방의 조성이라고 기재된 경우, In의 원자수비를 4로 하였을 때, Ga의 원자수비가 1 이상 3 이하이고, Zn의 원자수비가 2 이상 4 이하인 경우를 포함한다. 또한 원자수비가 In:Ga:Zn=5:1:6 또는 그 근방의 조성이라고 기재된 경우, In의 원자수비를 5로 하였을 때, Ga의 원자수비가 0.1보다 크고 2 이하이고, Zn의 원자수비가 5 이상 7 이하인 경우를 포함한다. 또한 원자수비가 In:Ga:Zn=1:1:1 또는 그 근방의 조성이라고 기재된 경우, In의 원자수비를 1로 하였을 때, Ga의 원자수비가 0.1보다 크고 2 이하이고, Zn의 원자수비가 0.1보다 크고 2 이하인 경우를 포함한다.

회로(164)가 가지는 트랜지스터와 표시부(162)가 가지는 트랜지스터는 같은 구조이어도 좋고, 상이한 구조이어도 좋다. 회로(164)가 가지는 복수의 트랜지스터의 구조는 모두 같아도 좋고, 2종류 이상 있어도 좋다. 마찬가지로, 표시부(162)가 가지는 복수의 트랜지스터의 구조는 모두 같아도 좋고, 2종류 이상 있어도 좋다.

기판(151)에서 기판(152)이 중첩되지 않은 영역에는, 접속부(204)가 제공되어 있다. 접속부(204)에서는, 배선(165)이 도전층(166) 및 접속층(242)을 통하여 FPC(172)와 전기적으로 접속되어 있다. 도전층(166)은 화소 전극(191)과 동일한 도전막을 가공하여 얻은 도전막과, 광학 조정층과 동일한 도전막을 가공하여 얻은 도전막의 적층 구조의 예를 나타낸 것이다. 접속부(204)의 상면에서는 도전층(166)이 노출되어 있다. 이로써 접속부(204)와 FPC(172)를 접속층(242)을 통하여 전기적으로 접속할 수 있다.

기판(152)의 기판(151) 측의 면에는 차광층(BM)을 제공하는 것이 바람직하다. 또한 기판(152)의 외측에는 각종 광학 부재를 배치할 수 있다. 광학 부재로서는, 편광판, 위상차판, 광 확산층(확산 필름 등), 반사 방지층, 및 집광 필름 등을 들 수 있다. 또한 기판(152)의 외측에는 먼지의 부착을 억제하는 대전 방지막, 오염이 부착되기 어렵게 하는 발수성의 막, 사용에 따른 손상의 발생을 억제하는 하드 코트막, 충격 흡수층 등을 배치하여도 좋다.

발광 디바이스(190)를 덮는 보호층(195)을 제공함으로써, 발광 디바이스(190)에 물 등의 불순물이 들어가는 것을 억제하고, 발광 디바이스(190)의 신뢰성을 높일 수 있다.

표시 장치(100A)의 단부 근방의 영역(228)에서, 절연층(214)의 개구를 통하여 절연층(215)과 보호층(195)이 서로 접하는 것이 바람직하다. 특히, 절연층(215)이 가지는 무기 절연막과 보호층(195)이 가지는 무기 절연막이 서로 접하는 것이 바람직하다. 이로써, 유기 절연막을 통하여 외부로부터 표시부(162)에 불순물이 들어가는 것을 억제할 수 있다. 따라서 표시 장치(100A)의 신뢰성을 높일 수 있다.

도 8의 (B)에 보호층(195)이 3층 구조인 예를 나타내었다. 도 8의 (B)에서, 보호층(195)은 공통 전극(115) 위의 무기 절연층(195a)과, 무기 절연층(195a) 위의 유기 절연층(195b)과, 유기 절연층(195b) 위의 무기 절연층(195c)을 가진다.

무기 절연층(195a)의 단부와 무기 절연층(195c)의 단부는 유기 절연층(195b)의 단부보다 외측으로 연장되어 있으며, 서로 접한다. 그리고 무기 절연층(195a)은 절연층(214)(유기 절연층)의 개구를 통하여 절연층(215)(무기 절연층)과 접한다. 이에 의하여, 절연층(215)과 보호층(195)으로 발광 디바이스(190)를 둘러쌀 수 있기 때문에, 발광 디바이스(190)의 신뢰성을 높일 수 있다.

이와 같이, 보호층(195)은 유기 절연막과 무기 절연막의 적층 구조이어도 좋다. 이때, 무기 절연막의 단부를 유기 절연막의 단부보다 외측으로 연장시키는 것이 바람직하다.

기판(151) 및 기판(152)에는 각각 유리, 석영, 세라믹, 사파이어, 수지 등을 사용할 수 있다. 기판(151) 및 기판(152)에 가요성을 가지는 재료를 사용하면, 표시 장치의 가요성을 높일 수 있다.

접착층으로서는 자외선 경화형 등의 광 경화형 접착제, 반응 경화형 접착제, 열 경화형 접착제, 혐기형 접착제 등 각종 경화형 접착제를 사용할 수 있다. 이들 접착제로서는, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 실리콘(silicone) 수지, 페놀 수지, 폴리이미드 수지, 이미드 수지, PVC(폴리바이닐클로라이드) 수지, PVB(폴리바이닐뷰티랄) 수지, EVA(에틸렌바이닐아세테이트) 수지 등을 들 수 있다. 특히, 에폭시 수지 등의 투습성이 낮은 재료가 바람직하다. 또한 2액 혼합형 수지를 사용하여도 좋다. 또한 접착 시트 등을 사용하여도 좋다.

접속층(242)으로서는, 이방성 도전 필름(ACF: Anisotropic Conductive Film), 이방성 도전 페이스트(ACP: Anisotropic Conductive Paste) 등을 사용할 수 있다.

발광 디바이스(190)에는 톱 이미션형, 보텀 이미션형, 듀얼 이미션형 등이 있다. 광을 추출하는 측의 전극에는, 가시광을 투과시키는 도전막을 사용한다. 또한 광을 추출하지 않는 측의 전극에는, 가시광을 반사하는 도전막을 사용하는 것이 바람직하다.

발광 디바이스(190)는 적어도 발광층(193)을 가진다. 발광 디바이스(190)는 발광층(193) 외의 층으로서, 정공 주입성이 높은 물질, 정공 수송성이 높은 물질, 정공 블로킹 재료, 전자 수송성이 높은 물질, 전자 주입성이 높은 물질, 또는 바이폴러성의 물질(전자 수송성 및 정공 수송성이 높은 물질) 등을 포함하는 층을 더 가져도 좋다. 예를 들어, 공통층(112)은 정공 주입층 및 정공 수송층 중 한쪽 또는 양쪽을 가지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 공통층(114)은 전자 수송층 및 전자 주입층 중 한쪽 또는 양쪽을 가지는 것이 바람직하다.

발광 디바이스(190)의 바람직한 구성은 상술한 바와 같다(도 4 내지 도 6).

공통층(112), 발광층(193), 및 공통층(114)에는 저분자계 화합물 및 고분자계 화합물 중 어느 쪽이든 사용할 수 있고, 무기 화합물을 포함하여도 좋다. 공통층(112), 발광층(193), 및 공통층(114)을 구성하는 층은 각각 증착법(진공 증착법을 포함함), 전사법, 인쇄법, 잉크젯법, 도포법 등의 방법으로 형성할 수 있다.

발광층(193)은 발광 물질을 포함한 층이다. 발광층(193)은 1종류 또는 복수 종류의 발광 물질을 가질 수 있다. 발광 물질로서는 청색, 자색, 청자색, 녹색, 황록색, 황색, 주황색, 적색 등의 발광색을 나타내는 물질을 적절히 사용한다.

트랜지스터의 게이트, 소스, 및 드레인 외에, 표시 장치를 구성하는 각종 배선 및 전극 등, 도전층에 사용할 수 있는 재료로서는, 알루미늄, 타이타늄, 크로뮴, 니켈, 구리, 이트륨, 지르코늄, 몰리브데넘, 은, 탄탈럼, 및 텅스텐 등의 금속, 그리고 상기 금속을 주성분으로 하는 합금 등을 들 수 있다. 이들 재료를 포함한 막을 단층으로 또는 적층 구조로 사용할 수 있다.

또한 투광성을 가지는 도전 재료로서는 산화 인듐, 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 산화 아연, 갈륨을 포함하는 산화 아연 등의 도전성 산화물, 또는 그래핀을 사용할 수 있다. 또는 금, 은, 백금, 마그네슘, 니켈, 텅스텐, 크로뮴, 몰리브데넘, 철, 코발트, 구리, 팔라듐, 및 타이타늄 등의 금속 재료나, 상기 금속 재료를 포함하는 합금 재료를 사용할 수 있다. 또는 상기 금속 재료의 질화물(예를 들어, 질화 타이타늄) 등을 사용하여도 좋다. 또한 금속 재료, 합금 재료(또는 이들의 질화물)를 사용하는 경우에는, 투광성을 가질 정도로 얇게 하는 것이 바람직하다. 또한 상기 재료의 적층막을 도전층으로서 사용할 수 있다. 예를 들어, 은과 마그네슘의 합금과, 인듐 주석 산화물의 적층막 등을 사용하면, 도전성을 높일 수 있기 때문에 바람직하다. 이들은 표시 장치를 구성하는 각종 배선 및 전극 등의 도전층이나, 발광 디바이스가 가지는 도전층(화소 전극이나 공통 전극으로서 기능하는 도전층)에도 사용할 수 있다.

각 절연층에 사용할 수 있는 절연 재료로서는, 예를 들어 아크릴 수지, 에폭시 수지 등의 수지, 산화 실리콘, 산화질화 실리콘, 질화산화 실리콘, 질화 실리콘, 산화 알루미늄 등의 무기 절연 재료가 있다.

[표시 장치(100B)]

도 9의 (A)에 표시 장치(100B)의 단면도를 나타내었다. 표시 장치(100B)의 사시도는 표시 장치(100A)(도 7)와 같다. 도 9의 (A)에는 표시 장치(100B)에서 FPC(172)를 포함하는 영역의 일부, 회로(164)의 일부, 및 표시부(162)의 일부를 각각 절단한 경우의 단면의 일례를 나타내었다. 도 9의 (A)에는, 표시부(162)에서, 특히 녹색 광을 발하는 발광 디바이스(190G)와 청색 광을 발하는 발광 디바이스(190B)를 포함한 영역을 절단한 경우의 단면의 일례를 나타내었다.

도 9의 (A)에 나타낸 표시 장치(100B)는 기판(153)과 기판(154) 사이에 트랜지스터(202), 트랜지스터(210), 발광 디바이스(190G), 및 발광 디바이스(190B) 등을 가진다.

기판(154)과 보호층(195)은 접착층(142)을 개재하여 접착되어 있다. 접착층(142)은 발광 디바이스(190G) 및 발광 디바이스(190B) 각각과 중첩되어 제공되어 있고, 표시 장치(100B)에는 고체 밀봉 구조가 적용되어 있다.

기판(153)과 절연층(212)은 접착층(155)에 의하여 접합되어 있다.

표시 장치(100B)의 제작 방법으로서는, 우선 절연층(212), 각 트랜지스터, 각 발광 디바이스 등이 제공된 제작 기판과, 차광층(BM)이 제공된 기판(154)을 접착층(142)에 의하여 접합한다. 그리고, 제작 기판을 박리하여 노출된 면에 기판(153)을 접합함으로써, 제작 기판 위에 형성된 각 구성 요소를 기판(153)으로 전치한다. 기판(153) 및 기판(154)은 각각 가요성을 가지는 것이 바람직하다. 이에 의하여 표시 장치(100B)의 가요성을 높일 수 있다.

절연층(212)에는 각각 절연층(211), 절연층(213), 및 절연층(215)에 사용할 수 있는 무기 절연막을 사용할 수 있다.

발광 디바이스(190G)는 절연층(214) 측으로부터 화소 전극(191), 공통층(112), 발광층(193G), 공통층(114), 및 공통 전극(115)의 순서로 적층된 적층 구조를 가진다. 마찬가지로 발광 디바이스(190B)는 절연층(214) 측으로부터 화소 전극(191), 공통층(112), 발광층(193B), 공통층(114), 및 공통 전극(115)의 순서로 적층된 적층 구조를 가진다.

화소 전극(191)은 절연층(214)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(210)가 가지는 도전층(222b)과 접속되어 있다. 도전층(222b)은 절연층(215) 및 절연층(225)에 제공된 개구를 통하여 저저항 영역(231n)과 접속된다. 트랜지스터(210)는 발광 디바이스(190)의 구동을 제어하는 기능을 가진다.

화소 전극(191)의 단부는 격벽(216)으로 덮여 있다. 화소 전극(191)은 가시광을 반사하는 재료를 포함하고, 공통 전극(115)은 가시광을 투과시키는 재료를 포함한다.

발광 디바이스(190G) 및 발광 디바이스(190B)가 발하는 광은 기판(154) 측에 사출된다. 기판(154)에는 가시광에 대한 투과성이 높은 재료를 사용하는 것이 바람직하다.

각 발광 디바이스가 가지는 화소 전극(191)은 동일한 재료 및 동일한 공정으로 제작할 수 있다. 공통층(112), 공통층(114), 및 공통 전극(115)은 발광 디바이스(190G)와 발광 디바이스(190B)에 공통적으로 사용된다. 각 색의 발광 디바이스는 발광층(193)의 구성이 상이한 것 외는 모두 공통된 구성으로 할 수 있다.

기판(153)에서 기판(154)이 중첩되지 않은 영역에는, 접속부(204)가 제공되어 있다. 접속부(204)에서는, 배선(165)이 도전층(166) 및 접속층(242)을 통하여 FPC(172)와 전기적으로 접속되어 있다. 도전층(166)은 화소 전극(191)과 동일한 도전막을 가공하여 얻을 수 있다. 이로써 접속부(204)와 FPC(172)를 접속층(242)을 통하여 전기적으로 접속할 수 있다.

트랜지스터(202) 및 트랜지스터(210)는 게이트로서 기능하는 도전층(221), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(211), 채널 형성 영역(231i) 및 한 쌍의 저저항 영역(231n)을 가지는 반도체층, 한 쌍의 저저항 영역(231n) 중 한쪽과 접속되는 도전층(222a), 한 쌍의 저저항 영역(231n) 중 다른 쪽과 접속되는 도전층(222b), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(225), 게이트로서 기능하는 도전층(223), 그리고 도전층(223)을 덮는 절연층(215)을 가진다. 절연층(211)은 도전층(221)과 채널 형성 영역(231i) 사이에 위치한다. 절연층(225)은 도전층(223)과 채널 형성 영역(231i) 사이에 위치한다.

도전층(222a) 및 도전층(222b)은 각각 절연층(215)에 제공된 개구를 통하여 저저항 영역(231n)과 접속된다. 도전층(222a) 및 도전층(222b) 중 한쪽은 소스로서 기능하고, 다른 쪽은 드레인으로서 기능한다.

도 9의 (A)에서는 절연층(225)이 반도체층의 상면 및 측면을 덮는 예를 나타내었다. 도전층(222a) 및 도전층(222b)은 각각 절연층(225) 및 절연층(215)에 제공된 개구를 통하여 저저항 영역(231n)과 접속된다.

한편, 도 9의 (B)에서는 절연층(225)은 반도체층(231)의 채널 형성 영역(231i)과 중첩되고, 저저항 영역(231n)과 중첩되지 않는다. 예를 들어 도전층(223)을 마스크로 하여 절연층(225)을 가공함으로써, 도 9의 (B)에 나타낸 구조를 제작할 수 있다. 도 9의 (B)에서는 절연층(225) 및 도전층(223)을 덮어 절연층(215)이 제공되고, 절연층(215)의 개구를 통하여 도전층(222a) 및 도전층(222b)이 각각 저저항 영역(231n)과 접속되어 있다. 또한 트랜지스터를 덮는 절연층(218)을 제공하여도 좋다.

상술한 바와 같이, 초기 열화가 억제되고 구동 수명이 매우 긴 발광 디바이스를 사용함으로써, 발광 장치의 신뢰성을 높일 수 있다.

본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다. 또한 본 명세서에서, 하나의 실시형태에 복수의 구성예가 제시되는 경우에는, 구성예를 적절히 조합할 수 있다.

(실시형태 2)

본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 대하여 도 10을 사용하여 설명한다.

도 10의 (A)에 화소의 블록도를 나타내었다. 도 10의 (A)에 나타낸 화소는 스위칭 트랜지스터(Switching Tr), 구동 트랜지스터(Driving Tr), 발광 디바이스(OLED)에 더하여 메모리(Memory)를 가진다.

메모리에는 데이터(Data_W)가 공급된다. 표시 데이터(Data)에 더하여 데이터(Data_W)가 화소에 공급됨으로써, 발광 디바이스에 흐르는 전류가 커지므로 표시 장치는 높은 휘도를 표현할 수 있다.

본 발명의 일 형태의 표시 장치가 가지는 발광 디바이스를 표시 데이터(Data) 및 데이터(Data_W)에 기초하여 구동시킴으로써, 높은 휘도로 발광 디바이스를 발광시킬 수 있다.

도 10의 (B)에 화소 회로의 구체적인 회로도를 나타내었다.

도 10의 (B)에 나타낸 화소는 트랜지스터(M1), 트랜지스터(M2), 트랜지스터(M3), 트랜지스터(M4), 용량 소자(Cs), 용량 소자(Cw), 및 발광 디바이스(EL)를 가진다.

트랜지스터(M1)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 용량 소자(Cw)의 한쪽 전극과 전기적으로 접속된다. 용량 소자(Cw)의 다른 쪽 전극은 트랜지스터(M4)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M4)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 트랜지스터(M2)의 게이트와 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M2)의 게이트는 용량 소자(Cs)의 한쪽 전극과 전기적으로 접속된다. 용량 소자(Cs)의 다른 쪽 전극은 트랜지스터(M2)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M2)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 트랜지스터(M3)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M3)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 발광 디바이스(EL)의 한쪽 전극과 전기적으로 접속된다. 도 10의 (B)에 나타낸 각 트랜지스터는 게이트와 전기적으로 접속된 백 게이트를 가지지만, 백 게이트의 접속은 이에 한정되지 않는다. 또한 트랜지스터에 백 게이트를 제공하지 않아도 된다.

여기서, 용량 소자(Cw)의 다른 쪽 전극, 트랜지스터(M4)의 소스 및 드레인 중 한쪽, 트랜지스터(M2)의 게이트, 및 용량 소자(Cs)의 한쪽 전극이 접속되는 노드를 노드(NM)로 한다. 또한 용량 소자(Cs)의 다른 쪽 전극, 트랜지스터(M2)의 소스 및 드레인 중 한쪽, 트랜지스터(M3)의 소스 및 드레인 중 한쪽, 및 발광 디바이스(EL)의 한쪽 전극이 접속되는 노드를 노드(NA)로 한다.

트랜지스터(M1)의 게이트는 배선(G1)과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M3)의 게이트는 배선(G1)과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M4)의 게이트는 배선(G2)에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M1)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽은 배선(DATA)과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M3)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽은 배선(V0)과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M4)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽은 배선(DATA_W)과 전기적으로 접속된다.

트랜지스터(M2)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽은 배선(ANODE)(고전위 측)과 전기적으로 접속된다. 발광 디바이스(EL)의 다른 쪽 전극은 배선(CATHODE)(저전위 측)과 전기적으로 접속된다.

배선(G1) 및 배선(G2)은 트랜지스터의 동작을 제어하기 위한 신호선으로서의 기능을 가질 수 있다. 배선(DATA)은 화소에 화상 신호를 공급하는 신호선으로서의 기능을 가질 수 있다. 배선(DATA_W)은 기억 회로(MEM)에 데이터를 기록하기 위한 신호선으로서의 기능을 가질 수 있다. 배선(DATA_W)은 화소에 보정 신호를 공급하는 신호선으로서의 기능을 가질 수 있다. 배선(V0)은 트랜지스터(M4)의 전기 특성을 취득하기 위한 모니터선으로서의 기능을 가진다. 또한 배선(V0)으로부터 트랜지스터(M3)를 통하여 용량 소자(Cs)의 다른 쪽 전극에 특정의 전위를 공급함으로써, 화상 신호의 기록을 안정화시킬 수도 있다.

트랜지스터(M2), 트랜지스터(M4), 및 용량 소자(Cw)는 기억 회로(MEM)를 구성한다. 노드(NM)는 기억 노드이고, 트랜지스터(M4)를 도통시킴으로써 배선(DATA_W)에 공급된 신호를 노드(NM)에 기록할 수 있다. 트랜지스터(M4)에 오프 전류가 매우 낮은 트랜지스터를 사용함으로써, 노드(NM)의 전위를 장시간 유지할 수 있다.

트랜지스터(M4)에는, 예를 들어 금속 산화물을 채널 형성 영역에 사용한 트랜지스터(OS 트랜지스터)를 사용할 수 있다. 이로써, 트랜지스터(M4)의 오프 전류를 매우 낮게 할 수 있어, 노드(NM)의 전위를 장시간 유지할 수 있다. 이때, 화소를 구성하는 다른 트랜지스터에도 OS 트랜지스터를 사용하는 것이 바람직하다. 금속 산화물의 구체적인 예에 대해서는 실시형태 1을 참조할 수 있다.

OS 트랜지스터는 에너지 갭이 크기 때문에 매우 낮은 오프 전류 특성을 나타낸다. 또한 OS 트랜지스터는, 충격 이온화, 애벌란시 항복, 및 단채널 효과 등이 생기지 않는다는 등, Si를 채널 형성 영역에 가지는 트랜지스터(이하, Si 트랜지스터)와 상이한 특징을 가지고, 신뢰성이 높은 회로를 형성할 수 있다.

또한 트랜지스터(M4)에 Si 트랜지스터를 적용하여도 좋다. 이때, 화소를 구성하는 다른 트랜지스터에도 Si 트랜지스터를 사용하는 것이 바람직하다.

Si 트랜지스터로서는, 비정질 실리콘을 가지는 트랜지스터, 결정성의 실리콘(대표적으로는, 저온 폴리실리콘)을 가지는 트랜지스터, 단결정 실리콘을 가지는 트랜지스터 등을 들 수 있다.

또한 하나의 화소는 OS 트랜지스터와 Si 트랜지스터의 양쪽을 가져도 좋다.

화소에서, 노드(NM)에 기록된 신호는 배선(DATA)으로부터 공급되는 화상 신호와 용량 결합되고, 노드(NA)에 출력할 수 있다. 또한 트랜지스터(M1)는 화소를 선택하는 기능을 가질 수 있다.

즉, 노드(NM)에 원하는 보정 신호를 저장해 두면, 공급된 화상 신호에 상기 보정 신호를 부가할 수 있다. 또한 보정 신호는 전송(傳送) 경로 상의 요소에 의하여 감쇠할 수 있기 때문에, 상기 감쇠를 고려하여 생성하는 것이 바람직하다.

화상 신호와 보정 신호를 사용하여 발광 디바이스를 발광시킴으로써, 발광 디바이스를 흐르는 전류를 크게 할 수 있어, 높은 휘도를 표현할 수 있다. 소스 드라이버의 출력 전압 이상의 전압을 구동 트랜지스터의 게이트 전압으로서 인가할 수 있기 때문에, 소스 드라이버의 소비 전력을 삭감할 수 있다.

본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.

(실시형태 3)

본 실시형태에서는 앞의 실시형태에서 설명한 OS 트랜지스터에 사용할 수 있는 금속 산화물(산화물 반도체라고도 함)에 대하여 설명한다.

금속 산화물은 적어도 인듐 또는 아연을 포함하는 것이 바람직하다. 특히 인듐 및 아연을 포함하는 것이 바람직하다. 또한 이들에 더하여 알루미늄, 갈륨, 이트륨, 주석 등이 포함되는 것이 바람직하다. 또한 붕소, 실리콘, 타이타늄, 철, 니켈, 저마늄, 지르코늄, 몰리브데넘, 란타넘, 세륨, 네오디뮴, 하프늄, 탄탈럼, 텅스텐, 마그네슘, 코발트 등 중에서 선택된 1종류 또는 복수 종류가 포함되어도 좋다.

<결정 구조의 분류>

우선, 산화물 반도체에서의 결정 구조의 분류에 대하여 도 11의 (A)를 사용하여 설명한다. 도 11의 (A)는 산화물 반도체, 대표적으로는 IGZO(In과, Ga와, Zn을 포함하는 금속 산화물)의 결정 구조의 분류를 설명하는 도면이다.

도 11의 (A)에 나타낸 바와 같이, 산화물 반도체는 크게 나누어 'Amorphous(무정형)'와, 'Crystalline(결정성)'와, 'Crystal(결정)'로 분류된다. 또한 'Amorphous'의 범주에는 completely amorphous가 포함된다. 또한 'Crystalline'의 범주에는 CAAC(c-axis-aligned crystalline), nc(nanocrystalline), 및 CAC(cloud-aligned composite)가 포함된다. 또한 'Crystalline'의 분류에서는 single crystal, poly crystal, 및 completely amorphous는 제외된다. 또한 'Crystal'의 범주에는 single crystal 및 poly crystal이 포함된다.

또한 도 11의 (A)에 나타낸 굵은 테두리 내의 구조는, 'Amorphous(무정형)'와 'Crystal(결정)' 사이의 중간 상태이고, 새로운 경계 영역(New crystalline phase)에 속하는 구조이다. 즉, 상기 구조는 에너지적으로 불안정한 'Amorphous(무정형)'나, 'Crystal(결정)'과는 전혀 다른 구조라고 할 수 있다.

또한 막 또는 기판의 결정 구조는 X선 회절(XRD: X-Ray Diffraction) 스펙트럼을 사용하여 평가할 수 있다. 여기서, GIXD(Grazing-Incidence XRD) 측정에 의하여 얻어지는, 석영 유리 기판 및 'Crystalline'로 분류되는 결정 구조를 가지는 IGZO(결정성 IGZO라고도 함)막의 XRD 스펙트럼을 각각 도 11의 (B), (C)에 나타내었다. 또한 GIXD법은 박막법 또는 Seemann-Bohlin법이라고도 한다. 이하에서는, 도 11의 (B), (C)에 나타낸 GIXD 측정에 의하여 얻어지는 XRD 스펙트럼을 단순히 XRD 스펙트럼이라고 기재한다. 도 11의 (B)는 석영 유리 기판의 XRD 스펙트럼이고, 도 11의 (C)는 결정성 IGZO막의 XRD 스펙트럼이다. 또한 도 11의 (C)에 나타낸 결정성 IGZO막의 조성은 In:Ga:Zn=4:2:3[원자수비] 근방이다. 또한 도 11의 (C)에 나타낸 결정성 IGZO막의 두께는 500nm이다.

도 11의 (B)에서 화살표로 나타낸 바와 같이, 석영 유리 기판에서는 XRD 스펙트럼의 피크의 형상이 거의 좌우 대칭이다. 한편, 도 11의 (C)에서 화살표로 나타낸 바와 같이, 결정성 IGZO막에서는 XRD 스펙트럼의 피크의 형상이 좌우 비대칭이다. XRD 스펙트럼의 피크의 형상이 좌우 비대칭이라는 것은, 막 내 또는 기판 내의 결정의 존재를 명시한다. 바꿔 말하면, XRD 스펙트럼의 피크의 형상이 좌우 대칭이 아니면, 막 또는 기판은 비정질 상태라고 할 수 없다. 또한 도 11의 (C)에서는 2θ=31° 또는 그 근방에 결정상(IGZO crystal phase)을 명기하였다. XRD 스펙트럼에서 좌우 비대칭인 형상의 피크는 상기 결정상(미소한 결정)에 의한 회절 피크에서 유래하는 것으로 추측된다.

구체적으로는, IGZO에 포함되는 원자에 의하여 산란된 X선의 간섭은 2θ=34° 또는 그 근방의 피크에 기여하는 것으로 추측된다. 또한 미소한 결정은 2θ=31° 또는 그 근방의 피크에 기여하는 것으로 추측된다. 도 11의 (C)에 나타낸 결정성 IGZO막의 XRD 스펙트럼에서는, 2θ=34° 또는 그 근방의 피크에서 각도가 낮은 측의 피크 폭이 넓다. 이것은 결정성 IGZO막 내에 2θ=31° 또는 그 근방의 피크에 기인하는 미소한 결정이 내재되는 것을 시사한다.

또한 막 또는 기판의 결정 구조는, 극미 전자선 회절법(NBED: Nano Beam Electron Diffraction)에 의하여 관찰되는 회절 패턴(극미 전자선 회절 패턴이라고도 함)으로 평가할 수 있다. 석영 유리 기판, 및 기판 온도를 실온으로 하여 성막한 IGZO막의 회절 패턴을 각각 도 11의 (D), (E)에 나타내었다. 도 11의 (D)가 석영 유리 기판의 회절 패턴이고, 도 11의 (E)가 IGZO막의 회절 패턴이다. 또한 도 11의 (E)에 나타낸 IGZO막은 In:Ga:Zn=1:1:1[원자수비]인 산화물 타깃을 사용하여 스퍼터링법에 의하여 성막된다. 또한 극미 전자선 회절법에서는, 프로브 직경을 1nm로 하여 전자선 회절이 수행된다.

또한 도 11의 (D)에 나타낸 바와 같이, 석영 유리 기판의 회절 패턴에서는 헤일로(halo)가 관찰되고, 석영 유리가 비정질 상태인 것을 확인할 수 있다. 또한 도 11의 (E)에 나타낸 바와 같이, 실온에서 성막한 IGZO막의 회절 패턴에서는 헤일로가 아니라 스폿 형상의 패턴이 관찰된다. 그러므로 실온에서 성막한 IGZO막은 결정 상태도 비정질 상태도 아닌 중간 상태이고, 비정질 상태라고 결론을 내릴 수 없는 것으로 추정된다.

<<산화물 반도체의 구조>>

또한 산화물 반도체는 결정 구조에 착안한 경우, 도 11의 (A)와는 다르게 분류되는 경우가 있다. 예를 들어, 산화물 반도체는 단결정 산화물 반도체와 이 외의 비단결정 산화물 반도체로 나누어진다. 비단결정 산화물 반도체로서는, 예를 들어 상술한 CAAC-OS 및 nc-OS가 있다. 또한 비단결정 산화물 반도체에는 다결정 산화물 반도체, a-like OS(amorphous-like oxide semiconductor), 비정질 산화물 반도체 등이 포함된다.

여기서, 상술한 CAAC-OS, nc-OS, 및 a-like OS에 대하여 자세히 설명한다.

[CAAC-OS]

CAAC-OS는 복수의 결정 영역을 가지고, 상기 복수의 결정 영역에서 c축이 특정 방향으로 배향되는 산화물 반도체이다. 또한 특정 방향이란, CAAC-OS막의 두께 방향, CAAC-OS막의 피형성면의 법선 방향, 또는 CAAC-OS막의 표면의 법선 방향을 말한다. 또한 결정 영역이란, 원자 배열에 주기성을 가지는 영역이다. 또한 원자 배열을 격자 배열로 간주하면, 결정 영역은 격자 배열이 정렬된 영역이기도 하다. 또한 CAAC-OS는 a-b면 방향에서 복수의 결정 영역이 연결되는 영역을 가지고, 상기 영역은 변형을 가지는 경우가 있다. 또한 변형이란 복수의 결정 영역이 연결되는 영역에서, 격자 배열이 정렬된 영역과 격자 배열이 정렬된 다른 영역 사이에서 격자 배열의 방향이 변화되는 부분을 가리킨다. 즉, CAAC-OS는 c축 배향을 가지고, a-b면 방향으로는 명확한 배향을 가지지 않는 산화물 반도체이다.

또한 상기 복수의 결정 영역은 각각, 하나 또는 복수의 미소한 결정(최대 직경이 10nm 미만인 결정)으로 구성된다. 결정 영역이 하나의 미소한 결정으로 구성되는 경우, 상기 결정 영역의 최대 직경은 10nm 미만이 된다. 또한 결정 영역이 다수의 미소한 결정으로 구성되는 경우, 상기 결정 영역의 크기는 수십nm 정도가 되는 경우가 있다.

또한 In-M-Zn 산화물(원소 M은 알루미늄, 갈륨, 이트륨, 주석, 타이타늄 등에서 선택된 1종류 또는 복수 종류)에서, CAAC-OS는 인듐(In) 및 산소를 가지는 층(이하, In층)과, 원소 M, 아연(Zn), 및 산소를 가지는 층(이하 (M, Zn)층)이 적층된 층상의 결정 구조(층상 구조라고도 함)를 가지는 경향이 있다. 또한 인듐과 원소 M은 서로 치환될 수 있다. 따라서 (M,Zn)층에는 인듐이 포함되는 경우가 있다. 또한 In층에는 원소 M이 포함되는 경우가 있다. 또한 In층에는 Zn이 포함되는 경우도 있다. 상기 층상 구조는 예를 들어 고분해능 TEM(Transmission Electron Microscope) 이미지에서, 격자상(格子像)으로 관찰된다.

예를 들어, XRD 장치를 사용하여 CAAC-OS막의 구조 해석을 수행할 때, θ/2θ 스캔을 사용한 Out-of-plane XRD 측정에서는 c축 배향을 나타내는 피크가 2θ=31° 또는 그 근방에서 검출된다. 또한 c축 배향을 나타내는 피크의 위치(2θ의 값)는 CAAC-OS를 구성하는 금속 원소의 종류, 조성 등에 따라 변동되는 경우가 있다.

또한 예를 들어 CAAC-OS막의 전자선 회절 패턴에서, 복수의 휘점(스폿)이 관측된다. 또한 어떤 스폿과 다른 스폿은 시료를 투과한 입사 전자선의 스폿(다이렉트 스폿이라고도 함)을 대칭 중심으로 하여 점대칭의 위치에서 관측된다.

상기 특정 방향에서 결정 영역을 관찰한 경우, 상기 결정 영역 내의 격자 배열은 기본적으로 육방 격자이지만, 단위 격자는 정육각형에 한정되지 않고 비정육각형인 경우가 있다. 또한 상기 변형에서 오각형, 칠각형 등의 격자 배열을 가지는 경우가 있다. 또한 CAAC-OS에서는, 변형 근방에서도 명확한 결정립계(그레인 바운더리)를 확인할 수 없다. 즉, 격자 배열의 변형에 의하여 결정립계의 형성이 억제되어 있는 것을 알 수 있다. 이는, CAAC-OS가 a-b면 방향에서 산소 원자의 배열이 조밀하지 않거나, 금속 원자가 치환됨으로써 원자 사이의 결합 거리가 변화되는 것 등에 의하여, 변형을 허용할 수 있기 때문이라고 생각된다.

또한 명확한 결정립계가 확인되는 결정 구조는 소위 다결정(polycrystal)이다. 결정립계는 재결합 중심이 되고, 캐리어가 포획되어 트랜지스터의 온 전류의 저하, 전계 효과 이동도의 저하 등을 일으킬 가능성이 높다. 따라서 명확한 결정립계가 확인되지 않는 CAAC-OS는 트랜지스터의 반도체층에 적합한 결정 구조를 가지는 결정성 산화물 중 하나이다. 또한 CAAC-OS를 구성하기 위해서는 Zn을 포함하는 구성이 바람직하다. 예를 들어, In-Zn 산화물 및 In-Ga-Zn 산화물은 In 산화물보다 결정립계의 발생을 억제할 수 있기 때문에 적합하다.

CAAC-OS는 결정성이 높고, 명확한 결정립계가 확인되지 않는 산화물 반도체이다. 따라서, CAAC-OS는 결정립계에 기인하는 전자 이동도의 저하가 일어나기 어렵다고 할 수 있다. 또한 산화물 반도체의 결정성은 불순물의 혼입이나 결함의 생성 등에 의하여 저하되는 경우가 있기 때문에, CAAC-OS는 불순물이나 결함(산소 결손 등)이 적은 산화물 반도체라고도 할 수 있다. 따라서, CAAC-OS를 가지는 산화물 반도체는 물리적 성질이 안정된다. 그러므로 CAAC-OS를 가지는 산화물 반도체는 열에 강하고 신뢰성이 높다. 또한 CAAC-OS는 제조 공정에서의 높은 온도(소위 thermal budget)에 대해서도 안정적이다. 따라서, OS 트랜지스터에 CAAC-OS를 사용하면 제조 공정의 자유도를 높일 수 있게 된다.

[nc-OS]

nc-OS는 미소한 영역(예를 들어, 1nm 이상 10nm 이하의 영역, 특히 1nm 이상 3nm 이하의 영역)에서 원자 배열에 주기성을 가진다. 바꿔 말하면, nc-OS는 미소한 결정을 가진다. 또한 상기 미소한 결정은 크기가 예를 들어 1nm 이상 10nm 이하, 특히 1nm 이상 3nm 이하이기 때문에 나노 결정이라고도 한다. 또한 nc-OS에서는 상이한 나노 결정 사이에서 결정 방위에 규칙성이 보이지 않는다. 그러므로 막 전체에서 배향성이 보이지 않는다. 따라서 nc-OS는 분석 방법에 따라서는 a-like OS나 비정질 산화물 반도체와 구별할 수 없는 경우가 있다. 예를 들어, XRD 장치를 사용하여 nc-OS막의 구조 해석을 수행할 때, θ/2θ 스캔을 사용한 Out-of-plane XRD 측정에서는, 결정성을 나타내는 피크가 검출되지 않는다. 또한 나노 결정보다 큰 프로브 직경(예를 들어 50nm 이상)의 전자선을 사용하는 전자선 회절(제한 시야 전자선 회절이라고도 함)을 nc-OS막에 대하여 수행하면 헤일로 패턴과 같은 회절 패턴이 관측된다. 한편, nc-OS막에 대하여 나노 결정의 크기와 가깝거나 나노 결정보다 작은 프로브 직경(예를 들어 1nm 이상 30nm 이하)의 전자선을 사용하는 전자선 회절(나노빔 전자선 회절이라고도 함)을 수행하면, 다이렉트 스폿을 중심으로 하는 링 형상의 영역 내에 복수의 스폿이 관측되는 전자선 회절 패턴이 취득되는 경우가 있다.

[a-like OS]

a-like OS는 nc-OS와 비정질 산화물 반도체의 중간의 구조를 가지는 산화물 반도체이다. a-like OS는 공동(void) 또는 저밀도 영역을 가진다. 즉, a-like OS는 nc-OS 및 CAAC-OS에 비하여 결정성이 낮다. 또한 a-like OS는 nc-OS 및 CAAC-OS에 비하여 막 내의 수소 농도가 높다.

<<산화물 반도체의 구성>>

다음으로 상술한 CAC-OS에 대하여 자세히 설명한다. 또한 CAC-OS는 재료 구성에 관한 것이다.

[CAC-OS]

CAC-OS란, 예를 들어 금속 산화물을 구성하는 원소가 0.5nm 이상 10nm 이하, 바람직하게는 1nm 이상 3nm 이하, 또는 그 근방의 크기로 편재한 재료의 한 구성이다. 또한 이하에서는, 금속 산화물에 하나 또는 복수의 금속 원소가 편재하고, 상기 금속 원소를 가지는 영역이 0.5nm 이상 10nm 이하, 바람직하게는 1nm 이상 3nm 이하, 또는 그 근방의 크기로 혼합된 상태를 모자이크 패턴 또는 패치 패턴이라고도 한다.

또한 CAC-OS란, 재료가 제 1 영역과 제 2 영역으로 분리하여 모자이크 패턴을 형성하고, 상기 제 1 영역이 막 내에 분포된 구성(이하 클라우드상이라고도 함)이다. 즉, CAC-OS는 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역이 혼합된 구성을 가지는 복합 금속 산화물이다.

여기서, In-Ga-Zn 산화물에서의 CAC-OS를 구성하는 금속 원소에 대한 In, Ga, 및 Zn의 원자수비를 각각 [In], [Ga], 및 [Zn]이라고 표기한다. 예를 들어, In-Ga-Zn 산화물에서의 CAC-OS에서, 제 1 영역은 [In]이 CAC-OS막의 조성에서의 [In]보다 큰 영역이다. 또한 제 2 영역은 [Ga]가 CAC-OS막의 조성에서의 [Ga]보다 큰 영역이다. 또는 예를 들어 제 1 영역은 [In]이 제 2 영역에서의 [In]보다 크고, [Ga]가 제 2 영역에서의 [Ga]보다 작은 영역이다. 또한 제 2 영역은 [Ga]가 제 1 영역에서의 [Ga]보다 크고, [In]이 제 1 영역에서의 [In]보다 작은 영역이다.

구체적으로는, 상기 제 1 영역은 인듐 산화물, 인듐 아연 산화물 등이 주성분인 영역이다. 또한 상기 제 2 영역은 갈륨 산화물, 갈륨 아연 산화물 등이 주성분인 영역이다. 즉, 상기 제 1 영역을 In을 주성분으로 하는 영역이라고 바꿔 말할 수 있다. 또한 상기 제 2 영역을 Ga를 주성분으로 하는 영역이라고 바꿔 말할 수 있다.

또한 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역 사이에서 명확한 경계를 관찰할 수 없는 경우가 있다.

또한 In-Ga-Zn 산화물에서의 CAC-OS란, In, Ga, Zn, 및 O를 포함하는 재료 구성에서, 일부에 Ga를 주성분으로 하는 영역과, 일부에 In을 주성분으로 하는 영역이 각각 모자이크 패턴으로 무작위로 존재하는 구성을 말한다. 따라서 CAC-OS는 금속 원소가 불균일하게 분포된 구조를 가지는 것으로 추측된다.

CAC-OS는 예를 들어 기판을 의도적으로 가열하지 않는 조건에서 스퍼터링법에 의하여 형성할 수 있다. 또한 CAC-OS를 스퍼터링법에 의하여 형성하는 경우, 성막 가스로서 불활성 가스(대표적으로는 아르곤), 산소 가스, 및 질소 가스 중에서 선택된 어느 하나 또는 복수를 사용하면 좋다. 또한 성막 시의 성막 가스의 총유량에 대한 산소 가스의 유량비는 낮을수록 바람직하고, 예를 들어 성막 시의 성막 가스의 총유량에 대한 산소 가스의 유량비를 0% 이상 30% 미만, 바람직하게는 0% 이상 10% 이하로 하는 것이 바람직하다.

또한 예를 들어 In-Ga-Zn 산화물에서의 CAC-OS에서는, 에너지 분산형 X선 분광법(EDX: Energy Dispersive X-ray spectroscopy)을 사용하여 취득한 EDX 매핑으로부터, In을 주성분으로 하는 영역(제 1 영역)과, Ga를 주성분으로 하는 영역(제 2 영역)이 편재되고 혼합된 구조를 가지는 것을 확인할 수 있다.

여기서, 제 1 영역은 제 2 영역에 비하여 도전성이 높은 영역이다. 즉, 제 1 영역을 캐리어가 흐름으로써, 금속 산화물의 도전성이 발현된다. 따라서 제 1 영역이 금속 산화물 내에서 클라우드상으로 분포됨으로써, 높은 전계 효과 이동도(μ)를 실현할 수 있다.

한편, 제 2 영역은 제 1 영역에 비하여 절연성이 높은 영역이다. 즉, 제 2 영역이 금속 산화물 내에 분포됨으로써, 누설 전류를 억제할 수 있다.

따라서 CAC-OS를 트랜지스터에 사용하는 경우에는, 제 1 영역에 기인하는 도전성과 제 2 영역에 기인하는 절연성이 상보적으로 작용함으로써, 스위칭 기능(On/Off 기능)을 CAC-OS에 부여할 수 있다. 즉, CAC-OS는 재료의 일부에서는 도전성 기능을 가지고 재료의 다른 일부에서는 절연성 기능을 가지며, 재료의 전체로서는 반도체로서의 기능을 가진다. 도전성의 기능과 절연성의 기능을 분리함으로써, 양쪽의 기능을 최대한 높일 수 있다. 따라서 CAC-OS를 트랜지스터에 사용함으로써, 높은 온 전류(I_on), 높은 전계 효과 이동도(μ), 및 양호한 스위칭 동작을 실현할 수 있다.

또한 CAC-OS를 사용한 트랜지스터는 신뢰성이 높다. 따라서 CAC-OS는 표시 장치를 비롯한 다양한 반도체 장치에 최적이다.

산화물 반도체는 다양한 구조를 가지고, 각각이 상이한 특성을 가진다. 본 발명의 일 형태의 산화물 반도체는 비정질 산화물 반도체, 다결정 산화물 반도체, a-like OS, CAC-OS, nc-OS, CAAC-OS 중 2종류 이상을 가져도 좋다.

<산화물 반도체를 가지는 트랜지스터>

이어서, 상기 산화물 반도체를 트랜지스터에 사용하는 경우에 대하여 설명한다.

상기 산화물 반도체를 트랜지스터에 사용함으로써, 전계 효과 이동도가 높은 트랜지스터를 실현할 수 있다. 또한 신뢰성이 높은 트랜지스터를 실현할 수 있다.

트랜지스터에는 캐리어 농도가 낮은 산화물 반도체를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 산화물 반도체의 캐리어 농도는 1×10¹⁷cm^-3 이하, 바람직하게는 1×10¹⁵cm^-3 이하, 더 바람직하게는 1×10¹³cm^-3 이하, 더욱 바람직하게는 1×10¹¹cm^-3 이하, 더욱더 바람직하게는 1×10¹⁰cm^-3 미만이고, 1×10^-9cm^-3 이상이다. 또한 산화물 반도체막의 캐리어 농도를 낮추는 경우에는, 산화물 반도체막 내의 불순물 농도를 낮추고, 결함 준위 밀도를 낮추면 좋다. 본 명세서 등에서, 불순물 농도가 낮고, 결함 준위 밀도가 낮은 것을 고순도 진성 또는 실질적으로 고순도 진성이라고 한다. 또한 캐리어 농도가 낮은 산화물 반도체를 고순도 진성 또는 실질적으로 고순도 진성인 산화물 반도체라고 하는 경우가 있다.

또한 고순도 진성 또는 실질적으로 고순도 진성인 산화물 반도체막은 결함 준위 밀도가 낮기 때문에, 트랩 준위 밀도도 낮아지는 경우가 있다.

또한 산화물 반도체의 트랩 준위에 포획된 전하는, 소실되는 데 걸리는 시간이 길어, 마치 고정 전하처럼 작용하는 경우가 있다. 그러므로 트랩 준위 밀도가 높은 산화물 반도체에 채널 형성 영역이 형성되는 트랜지스터는 전기 특성이 불안정해지는 경우가 있다.

따라서 트랜지스터의 전기 특성을 안정화하기 위해서는, 산화물 반도체 내의 불순물 농도를 저감하는 것이 유효하다. 또한 산화물 반도체 내의 불순물 농도를 저감하기 위해서는, 근접한 막 내의 불순물 농도도 저감하는 것이 바람직하다. 불순물로서는, 수소, 질소, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 철, 니켈, 실리콘 등이 있다.

<불순물>

여기서, 산화물 반도체 내에서의 각 불순물의 영향에 대하여 설명한다.

산화물 반도체에 14족 원소 중 하나인 실리콘이나 탄소가 포함되면, 산화물 반도체에서 결함 준위가 형성된다. 그러므로 산화물 반도체에서의 실리콘이나 탄소의 농도와, 산화물 반도체와의 계면 근방의 실리콘이나 탄소의 농도(이차 이온 질량 분석법(SIMS: Secondary Ion Mass Spectrometry))에 의하여 얻어지는 농도)를 2×10¹⁸atoms/cm³ 이하, 바람직하게는 2×10¹⁷atoms/cm³ 이하로 한다.

또한 산화물 반도체에 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속이 포함되면, 결함 준위를 형성하고 캐리어를 생성하는 경우가 있다. 따라서 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속이 포함되는 산화물 반도체를 사용한 트랜지스터는 노멀리 온 특성을 가지기 쉽다. 그러므로 SIMS에 의하여 얻어지는 산화물 반도체 내의 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 농도를 1×10¹⁸atoms/cm³ 이하, 바람직하게는 2×10¹⁶atoms/cm³ 이하로 한다.

또한 산화물 반도체에 질소가 포함되면, 캐리어인 전자가 발생하고 캐리어 농도가 증가되어 n형화되기 쉽다. 그러므로 질소가 포함되는 산화물 반도체를 반도체에 사용한 트랜지스터는 노멀리 온 특성을 가지기 쉽다. 또는 산화물 반도체에 질소가 포함되면, 트랩 준위가 형성되는 경우가 있다. 이 결과, 트랜지스터의 전기 특성이 불안정해지는 경우가 있다. 그러므로 SIMS에 의하여 얻어지는 산화물 반도체 내의 질소 농도를 5×10¹⁹atoms/cm³ 미만, 바람직하게는 5×10¹⁸atoms/cm³ 이하, 더 바람직하게는 1×10¹⁸atoms/cm³ 이하, 더욱 바람직하게는 5×10¹⁷atoms/cm³ 이하로 한다.

또한 산화물 반도체에 포함되는 수소는 금속 원자와 결합하는 산소와 반응하여 물이 되기 때문에, 산소 결손을 형성하는 경우가 있다. 상기 산소 결손에 수소가 들어감으로써 캐리어인 전자가 생성되는 경우가 있다. 또한 수소의 일부가 금속 원자와 결합하는 산소와 결합하여, 캐리어인 전자를 생성하는 경우가 있다. 따라서 수소가 포함되는 산화물 반도체를 사용한 트랜지스터는 노멀리 온 특성을 가지기 쉽다. 그러므로 산화물 반도체 내의 수소는 가능한 한 저감되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 산화물 반도체에서 SIMS에 의하여 얻어지는 수소 농도를 1×10²⁰atoms/cm³ 미만, 바람직하게는 1×10¹⁹atoms/cm³ 미만, 더 바람직하게는 5×10¹⁸atoms/cm³ 미만, 더 바람직하게는 1×10¹⁸atoms/cm³ 미만으로 한다.

불순물이 충분히 저감된 산화물 반도체를 트랜지스터의 채널 형성 영역에 사용함으로써, 안정된 전기 특성을 부여할 수 있다.

본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.

(실시형태 4)

본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 전자 기기에 대하여 도 12 내지 도 17을 사용하여 설명한다.

본 실시형태의 전자 기기는 표시부에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 가지기 때문에 수명이 길고 신뢰성이 높다. 또한 표시부에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 사용함으로써, 수명이 길고 화면이 큰 전자 기기로 할 수 있다.

본 실시형태의 전자 기기의 표시부에는 예를 들어 풀 하이비전, 4K2K, 8K4K, 16K8K, 또는 그 이상의 해상도를 가지는 영상을 표시시킬 수 있다. 또한 표시부의 화면 크기로서는 대각선 20인치 이상, 대각선 30인치 이상, 대각선 50인치 이상, 대각선 60인치 이상, 또는 대각선 70인치 이상으로 할 수 있다.

전자 기기로서는 예를 들어 텔레비전 장치, 데스크톱형 또는 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 사이니지(Digital Signage: 전자 간판), 파친코기 등의 대형 게임기 등 비교적 큰 화면을 가지는 전자 기기 외에, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라, 디지털 액자, 휴대 전화기, 휴대용 게임기, 휴대 정보 단말기, 음향 재생 장치 등을 들 수 있다.

본 실시형태의 전자 기기는 가옥 또는 빌딩의 내벽 또는 외벽, 혹은 자동차의 내장 또는 외장의 곡면을 따라 제공할 수 있다.

본 실시형태의 전자 기기는 안테나를 가져도 좋다. 안테나로 신호를 수신함으로써, 표시부에서 영상이나 정보 등을 표시할 수 있다. 또한 전자 기기가 안테나 및 이차 전지를 가지는 경우, 안테나를 비접촉 전력 전송(傳送)에 사용하여도 좋다.

본 실시형태의 전자 기기는 센서(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액체, 자기, 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도(硬度), 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새, 또는 적외선을 측정하는 기능을 포함하는 것)를 가져도 좋다.

본 실시형태의 전자 기기는 다양한 기능을 가질 수 있다. 예를 들어, 다양한 정보(정지 화상, 동영상, 텍스트 화상 등)를 표시부에 표시하는 기능, 터치 패널 기능, 달력, 날짜, 또는 시각 등을 표시하는 기능, 다양한 소프트웨어(프로그램)를 실행하는 기능, 무선 통신 기능, 기록 매체에 기록되는 프로그램 또는 데이터를 판독하는 기능 등을 가질 수 있다.

도 12의 (A)에 나타낸 전자 기기(6500)는 스마트폰으로서 사용할 수 있는 휴대 정보 단말기이다.

전자 기기(6500)는 하우징(6501), 표시부(6502), 전원 버튼(6503), 버튼(6504), 스피커(6505), 마이크로폰(6506), 카메라(6507), 및 광원(6508) 등을 가진다. 표시부(6502)는 터치 패널 기능을 가진다.

표시부(6502)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.

도 12의 (B)는 하우징(6501)의 마이크로폰(6506) 측의 단부를 포함한 단면 개략도이다.

하우징(6501)의 표시면 측에는 투광성을 가지는 보호 부재(6510)가 제공되고, 하우징(6501)과 보호 부재(6510)로 둘러싸인 공간 내에 표시 패널(6511), 광학 부재(6512), 터치 센서 패널(6513), 프린트 기판(6517), 배터리(6518) 등이 배치된다.

보호 부재(6510)에는 표시 패널(6511), 광학 부재(6512), 및 터치 센서 패널(6513)이 접착층(미도시)에 의하여 고정되어 있다.

표시부(6502)보다 외측의 영역에서 표시 패널(6511)의 일부가 접히고, 이 접힌 부분에 FPC(6515)가 접속되어 있다. FPC(6515)에는 IC(6516)가 실장되어 있다. FPC(6515)는 프린트 기판(6517)에 제공된 단자에 접속되어 있다.

표시 패널(6511)에는 본 발명의 일 형태의 플렉시블 표시 장치를 적용할 수 있다. 그러므로 매우 가벼운 전자 기기를 실현할 수 있다. 또한 표시 패널(6511)이 매우 얇기 때문에 전자 기기의 두께를 억제하면서 대용량 배터리(6518)를 탑재할 수도 있다. 또한 표시 패널(6511)의 일부를 접어 화소부의 이면 측에 FPC(6515)와의 접속부를 배치함으로써 내로 베젤의 전자 기기를 실현할 수 있다.

도 13 내지 도 15에, 가요성을 가지는 표시 장치를 가지고, 작게 접을 수 있는 전자 기기의 일례를 나타내었다.

도 13 및 도 14에 나타낸 전자 기기는 반으로 접기 위한 기구를 가지고, 표시면이 대향하도록 접을 수 있다.

도 15에 나타낸 전자 기기는 두 번 접기 위한 기구를 가지고, 표시면이 대향하도록 접을 수 있는 영역과, 표시면과는 반대면이 대향하도록 접을 수 있는 영역을 가진다.

도 13 내지 도 15에 나타낸 전자 기기는 예를 들어 16:9, 18:9, 21:9 등, 종횡비가 비교적 큰 표시 장치를 가지는 경우에서도, 접히는 부분을 단축 방향으로 제공함으로써 작게 접을 수 있어, 전자 기기의 휴대성을 향상시킬 수 있다. 또한 전자 기기를 작게 접었을 때, 시인할 수 없는 표시 영역을 비표시로 함으로써 소비 전력을 크게 저감할 수 있다.

도 13의 (A)는 전자 기기(800A)를 최소 크기로 접은(반으로 접은) 상태를 나타낸 도면이다. 도 13의 (B)는 전자 기기(800B)를 최소 크기로 접은(반으로 접은) 상태를 나타낸 도면이다. 도 13의 (C)는 전자 기기(800A) 또는 전자 기기(800B)를 펼친 상태를 나타낸 도면이다.

전자 기기(800A) 및 전자 기기(800B)는 각각, 가요성을 가지는 표시 패널(801a), 하우징(802a), 하우징(802b), 및 힌지(803)를 가진다.

표시 패널(801a)에는 이음매가 없는 1장의 가요성을 가지는 표시 패널을 사용할 수 있다. 표시 패널(801a)에는 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 사용할 수 있다.

전자 기기(800A) 또는 전자 기기(800B)를 펼친 상태에서, 표시 패널(801a)은 하우징(802a)과 중첩되는 제 1 영역(811a), 힌지(803)와 중첩되는 제 2 영역(811b), 하우징(802b)과 중첩되는 제 3 영역(811c)을 가진다. 이들 3개의 영역은 표시 패널(801a)의 표시 영역에 포함되는 것이 바람직하다. 도 13의 (A), (B)에 나타낸 상태에서, 제 1 영역(811a)과 제 3 영역(811c)은 서로 중첩된다. 전자 기기(800A) 및 전자 기기(800B)는 도 13의 (A), (B)에 나타낸 바와 같이 접었을 때 제 2 영역(811b)이 만곡됨으로써, 제 1 영역(811a)과 제 3 영역(811c) 각각의 표시면이 대향한다.

하우징(802a)은 힌지(803)를 통하여 하우징(802b)과 접속된다.

표시 패널(801a)의 적어도 일부는 하우징(802a)에 고정되어 있어도 좋다. 표시 패널(801a)의 적어도 일부는 하우징(802b)에 고정되어 있어도 좋다.

전자 기기(800B)는 표시 패널(801b)을 더 가진다.

전자 기기(800B)에서는, 표시 패널(801a)과 표시 패널(801b)이 하우징(802a)을 개재하여 서로 중첩된다. 표시 패널(801a)의 표시면과 표시 패널(801b)의 표시면은 서로 반대 방향을 향한다. 하우징(802a)은 제 1 면에 표시 패널(801a)이 고정되어 있고, 제 1 면과 반대되는 제 2 면에 표시 패널(801b)이 고정되어 있어도 좋다.

전자 기기(800B)가 가지는 표시 패널(801a) 및 표시 패널(801b) 중 한쪽 또는 양쪽에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 사용할 수 있다.

전자 기기(800B)를 접었을 때, 사용자는 표시 패널(801b)의 표시를 시인할 수 있다. 전자 기기(800B)를 펼쳤을 때, 사용자는 표시 패널(801a)의 표시를 시인할 수 있다.

도 14의 (A)는 전자 기기(800C)를 최소 크기로 접은(반으로 접은) 상태를 나타낸 도면이다. 도 14의 (B)는 전자 기기(800C)를 펼친 상태를 나타낸 도면이다.

전자 기기(800C)는 가요성을 가지는 표시 패널(801), 하우징(802a), 하우징(802b), 및 힌지(803)를 가진다.

표시 패널(801)에는 이음매가 없는 1장의 가요성을 가지는 표시 패널을 사용할 수 있다. 표시 패널(801)에는 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 사용할 수 있다.

전자 기기(800C)를 펼친 상태에서, 표시 패널(801)은 하우징(802a)을 개재하여 서로 중첩되는 제 1 영역(811a) 및 제 2 영역(811b), 제 1 영역(811a)과 제 2 영역(811b) 사이에 위치하며 곡면을 가지는 제 3 영역(811c), 힌지(803)와 중첩되는 제 4 영역(811d), 하우징(802b)과 중첩되는 제 5 영역(811e)을 가진다. 이들 5개의 영역은 표시 패널(801)의 표시 영역에 포함되는 것이 바람직하다. 도 14의 (A)에 나타낸 상태에서, 제 1 영역(811a), 제 2 영역(811b), 및 제 5 영역(811e)은 서로 중첩된다. 도 14의 (A)에 나타낸 상태에서, 사용자는 제 1 영역(811a) 및 제 3 영역(811c)의 표시를 시인할 수 있다. 도 14의 (B)에 나타낸 상태에서, 사용자는 제 2 영역(811b), 제 4 영역(811d), 및 제 5 영역(811e)(나아가서는 제 3 영역(811c))의 표시를 시인할 수 있다.

도 14의 (A)에 나타낸 상태에서, 제 1 영역(811a)과 제 5 영역(811e)의 표시면은 동일한 방향을 향하고, 제 2 영역(811b)의 표시면은 상기 방향과 반대되는 방향을 향한다. 전자 기기(800C)는 도 14의 (A)에 나타낸 바와 같이 접었을 때, 제 2 영역(811b)과 제 5 영역(811e) 각각의 표시면이 대향한다.

하우징(802a)은 힌지(803)를 통하여 하우징(802b)과 접속된다.

표시 패널(801)의 적어도 일부는 하우징(802a)에 고정되어 있어도 좋다. 표시 패널(801)은 하우징(802a)의 연속하는 3개의 면(제 1 면, 제 1 면과 반대되는 제 2 면, 제 1 면과 제 2 면 사이의 제 3 면(측면))을 따라 제공된다. 표시 패널(801)의 제 1 영역(811a)은 제 1 면에 고정되어 있어도 좋다. 표시 패널의 제 2 영역(811b)은 제 2 면에 고정되어 있어도 좋다. 표시 패널(801)의 제 3 영역(811c)은 제 3 면에 고정되어 있어도 좋다.

표시 패널(801a)의 적어도 일부는 하우징(802b)에 고정되어 있어도 좋다. 표시 패널(801)의 제 5 영역(811e)은 하우징(802b)에 고정되어 있어도 좋다.

도 15의 (A)는 전자 기기(800D)를 최소 크기로 접은(두 번 접은) 상태를 나타낸 도면이다. 도 15의 (B)는 전자 기기(800D)를 펼친 상태를 나타낸 도면이다. 도 15의 (C)는 전자 기기(800E)를 최소 크기로 접은(두 번 접은) 상태를 나타낸 도면이다. 도 15의 (D)는 전자 기기(800E)를 펼친 상태를 나타낸 도면이다.

전자 기기(800D) 및 전자 기기(800E)는 각각, 가요성을 가지는 표시 패널(801), 하우징(802a), 하우징(802b), 하우징(802c), 힌지(803a), 및 힌지(803b)를 가진다.

표시 패널(801)에는 이음매가 없는 1장의 가요성을 가지는 표시 패널을 사용할 수 있다. 표시 패널(801)에는 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 사용할 수 있다.

전자 기기(800D) 또는 전자 기기(800E)를 펼친 상태에서, 표시 패널(801)은 하우징(802a)과 중첩되는 제 1 영역(811a), 힌지(803a)와 중첩되는 제 2 영역(811b), 하우징(802b)과 중첩되는 제 3 영역(811c), 힌지(803b)와 중첩되는 제 4 영역(811d), 및 하우징(802c)과 중첩되는 제 5 영역(811e)을 가진다. 이들 5개의 영역은 표시 패널(801)의 표시 영역에 포함되는 것이 바람직하다. 도 15의 (A), (C)에 나타낸 상태에서, 제 1 영역(811a)과, 제 3 영역(811c)과, 제 5 영역(811e)은 서로 중첩된다. 도 15의 (A), (C)에 나타낸 상태에서, 사용자는 제 1 영역(811a) 및 제 2 영역(811b)의 표시를 시인할 수 있다. 도 15의 (B), (D)에 나타낸 상태에서, 사용자는 5개의 영역 모두의 표시를 시인할 수 있다.

전자 기기(800D) 및 전자 기기(800E)는 도 15의 (A), (C)에 나타낸 바와 같이 접었을 때 제 2 영역(811b)이 만곡됨으로써, 제 1 영역(811a)과 제 3 영역(811c) 각각의 표시면과 반대되는 면들이 대향한다.

전자 기기(800D) 및 전자 기기(800E)는 도 15의 (A), (C)에 나타낸 바와 같이 접었을 때 제 4 영역(811d)이 만곡됨으로써, 제 3 영역(811c)과 제 5 영역(811e) 각각의 표시면이 대향한다.

하우징(802a)은 힌지(803a)를 통하여 하우징(802b)과 접속된다. 하우징(802b)은 힌지(803b)를 통하여 하우징(802c)과 접속된다.

표시 패널(801)의 적어도 일부는 하우징(802a)에 고정되어 있어도 좋다. 표시 패널(801)의 적어도 일부는 하우징(802b)에 고정되어 있어도 좋다. 표시 패널(801)의 적어도 일부는 하우징(802c)에 고정되어 있어도 좋다.

전자 기기(800A) 내지 전자 기기(800D)는 모두, 복수의 하우징 중 하나의 하우징이 다른 하우징보다 두껍다. 전자 기기(800A) 내지 전자 기기(800C)는 하우징(802a)과 비교하여 하우징(802b)이 두껍다. 전자 기기(800D)는 하우징(802a), 하우징(802b)과 비교하여 하우징(802c)이 두껍다.

두꺼운 하우징의 내부에는, 비교적 크기가 큰 배터리(827)를 내재시킬 수 있고, 전자 기기를 장시간 동작시킬 수 있다. 또한 두꺼운 하우징에 비교적 무거운 배터리(827)를 내재시킴으로써, 펼친 상태에서도 두꺼운 하우징의 내부에 전자 기기의 무게 중심을 위치시킬 수 있다. 다른 하우징보다 두꺼운 하우징을 가지며, 두꺼운 하우징의 내부에 무게 중심이 위치하면, 평탄하게 펼친 경우에 전자 기기를 더 들기 편하게 할 수 있다.

배터리(827)로서는 용량을 크게 할 수 있는 리튬 이온 전지를 사용하는 것이 바람직하다. 배터리(827)에는 보호 회로(828)를 제공하는 것이 바람직하다.

전자 기기(800E)에서는 하우징(802a)이 배터리(827)를 내재한다. 전자 기기(800E)는 하우징(802a)의 단부에 잡기 편한 그립부(806)를 가지고, 그립부(806)에 배터리(827)를 내재시킬 수 있다. 전자 기기(800E)의 무게 중심은 무거운 배터리(827)를 내재시킨 그립부(806)에 위치하기 때문에 더 들기 편하게 할 수 있다. 또한 도 15의 (D)에 나타낸 바와 같이 평탄하게 펼친 경우에는, 그립부(806)가 다리가 되어 책상 위에서도 안정적인 형태로 이용할 수 있다. 또한 표시면이 경사지기 때문에 시인성을 향상시킬 수도 있다.

본 실시형태의 전자 기기는 수동으로 변형시켜도 좋고, 전기적인 동력 또는 용수철 등의 기계적인 동력을 이용하여 변형시켜도 좋다.

전자 기기(800A) 내지 전자 기기(800E)는 오른손잡이인지 왼손잡이인지에 상관없이 조작하기 쉬운 것이 바람직하고, 전자 기기(800A) 내지 전자 기기(800E)는 각각, 사용자가 시인하기 쉬운 방향이 되도록 화상을 표시할 수 있는 것이 바람직하다.

상기 동작은 예를 들어 전자 기기가 가지는 센서(가속도 센서, 자이로 센서등)로 전자 기기의 기울기를 검출하고, 그 기울기로부터 화상의 표시의 방향을 결정함으로써 실시된다. 또한 센서는 기울기의 변화로부터 전자 기기의 흔들림을 검지할 수 있다. 흔들림에는 개인차가 있기 때문에 흔들림의 정보를 인공 지능(AI)으로 학습시킴으로써 사용자를 판단할 수 있다. 상기 기능을 이용하여 개인 인증을 할 수도 있다.

전자 기기(800A) 내지 전자 기기(800E)는 하우징 내에 안테나를 가지는 것이 바람직하다. 본 실시형태에서는 안테나(825) 및 안테나(826)가 하우징(802a)에 제공되는 예를 나타내었지만, 안테나의 수 및 안테나를 제공하는 위치는 상기에 한정되지 않는다. 안테나(825)는 4세대 이동 통신 시스템(4G) 통신용 안테나이며, 안테나(826)는 5세대 이동 통신 시스템(5G) 통신용 안테나이다.

안테나(825) 및 안테나(826)를 둘 다 하우징(802a)에 제공함으로써 양호한 통신을 수행하기 쉬워진다. 특히 전자 기기(800B) 내지 전자 기기(800E)는 접은 상태에서도 표시를 시인하기 쉬운 사용 방법(두는 방법, 드는 방법 등)으로 사용되는 경우가 많다. 그러므로 하우징(802a)이 전파를 수신하기 쉬운 방향을 향하는 경우가 많아, 전파를 수신하기 쉬워진다.

도 16의 (A)는 텔레비전 장치의 일례를 나타낸 것이다. 텔레비전 장치(7100)에서는 하우징(7101)에 표시부(7000)가 포함된다. 여기서는 스탠드(7103)에 의하여 하우징(7101)을 지지한 구성을 나타내었다.

표시부(7000)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.

도 16의 (A)에 나타낸 텔레비전 장치(7100)의 조작은 하우징(7101)이 가지는 조작 스위치나, 별체의 리모트 컨트롤러(7111)로 수행할 수 있다. 또는 표시부(7000)에 터치 센서를 가져도 좋고, 손가락 등으로 표시부(7000)를 터치함으로써 텔레비전 장치(7100)를 조작하여도 좋다. 리모트 컨트롤러(7111)는 상기 리모트 컨트롤러(7111)로부터 출력되는 정보를 표시하는 표시부를 가져도 좋다. 리모트 컨트롤러(7111)가 가지는 조작 키 또는 터치 패널에 의하여 채널 및 음량을 조작할 수 있고, 표시부(7000)에 표시되는 영상을 조작할 수 있다.

또한 텔레비전 장치(7100)는 수신기 및 모뎀 등을 가지는 구성으로 한다. 수신기에 의하여 일반적인 텔레비전 방송을 수신할 수 있다. 또한 모뎀을 통하여 유선 또는 무선으로 통신 네트워크에 접속함으로써, 단방향(송신자로부터 수신자) 또는 쌍방향(송신자와 수신자 사이, 또는 수신자들 사이 등)의 정보 통신을 수행할 수도 있다.

도 16의 (B)는 노트북형 퍼스널 컴퓨터의 일례를 나타낸 것이다. 노트북형 퍼스널 컴퓨터(7200)는 하우징(7211), 키보드(7212), 포인팅 디바이스(7213), 외부 접속 포트(7214) 등을 가진다. 하우징(7211)에 표시부(7000)가 제공된다.

표시부(7000)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.

도 16의 (C), (D)에 디지털 사이니지의 일례를 나타내었다.

도 16의 (C)에 나타낸 디지털 사이니지(7300)는 하우징(7301), 표시부(7000), 및 스피커(7303) 등을 가진다. 또한 LED 램프, 조작 키(전원 스위치 또는 조작 스위치를 포함함), 접속 단자, 각종 센서, 마이크로폰 등을 가질 수 있다.

도 16의 (D)는 원기둥 형상의 기둥(7401)에 제공된 디지털 사이니지(7400)이다. 디지털 사이니지(7400)는 기둥(7401)의 곡면을 따라 제공된 표시부(7000)를 가진다.

도 16의 (C), (D)에서, 표시부(7000)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.

표시부(7000)가 넓을수록 한번에 제공할 수 있는 정보량을 늘릴 수 있다. 또한 표시부(7000)가 넓을수록 사람의 눈에 띄기 쉽고, 예를 들어 광고의 선전(宣傳) 효과를 높일 수 있다.

표시부(7000)에 터치 패널을 적용함으로써, 표시부(7000)에 화상 또는 동영상을 표시할 뿐만 아니라, 사용자가 직관적으로 조작할 수 있어 바람직하다. 또한 노선 정보 또는 교통 정보 등의 정보를 제공하기 위한 용도로 사용하는 경우에는, 직관적인 조작에 의하여 사용성을 높일 수 있다.

또한 도 16의 (C), (D)에 나타낸 바와 같이, 디지털 사이니지(7300) 또는 디지털 사이니지(7400)는 사용자가 소유하는 스마트폰 등의 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)와 무선 통신에 의하여 연계할 수 있는 것이 바람직하다. 예를 들어 표시부(7000)에 표시되는 광고의 정보를 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)의 화면에 표시시킬 수 있다. 또한 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)를 조작함으로써, 표시부(7000)의 표시를 전환할 수 있다.

또한 디지털 사이니지(7300) 또는 디지털 사이니지(7400)에 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)의 화면을 조작 수단(컨트롤러)으로 한 게임을 실행시킬 수도 있다. 이에 의하여, 불특정 다수의 사용자가 동시에 게임에 참여하고 즐길 수 있다.

도 17의 (A) 내지 (F)에 나타낸 전자 기기는 하우징(9000), 표시부(9001), 스피커(9003), 조작 키(9005)(전원 스위치 또는 조작 스위치를 포함함), 접속 단자(9006), 센서(9007)(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액체, 자기, 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도, 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새, 또는 적외선을 측정하는 기능을 포함하는 것), 마이크로폰(9008) 등을 가진다.

도 17의 (A) 내지 (F)에 나타낸 전자 기기는 다양한 기능을 가진다. 예를 들어 다양한 정보(정지 화상, 동영상, 텍스트 화상 등)를 표시부에 표시하는 기능, 터치 패널 기능, 달력, 날짜, 또는 시각 등을 표시하는 기능, 다양한 소프트웨어(프로그램)에 의하여 처리를 제어하는 기능, 무선 통신 기능, 기록 매체에 기록된 프로그램 또는 데이터를 판독하여 처리하는 기능 등을 가질 수 있다. 또한 전자 기기의 기능은 이들에 한정되지 않고, 다양한 기능을 가질 수 있다. 전자 기기는 복수의 표시부를 가져도 좋다. 또한 전자 기기는 카메라 등이 제공되고, 정지 화상이나 동영상을 촬영하고 기록 매체(외부 기록 매체 또는 카메라에 내장된 기록 매체)에 저장하는 기능, 촬영한 화상을 표시부에 표시하는 기능 등을 가져도 좋다.

도 17의 (A) 내지 (F)에 나타낸 전자 기기의 자세한 사항에 대하여 이하에서 설명한다.

도 17의 (A)는 휴대 정보 단말기(9101)를 나타낸 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9101)는 예를 들어 스마트폰으로서 사용할 수 있다. 또한 휴대 정보 단말기(9101)에는 스피커(9003), 접속 단자(9006), 센서(9007) 등을 제공하여도 좋다. 또한 휴대 정보 단말기(9101)는 문자나 화상 정보를 그 복수의 면에 표시할 수 있다. 도 17의 (A)는 3개의 아이콘(9050)을 표시한 예를 나타낸 것이다. 또한 파선의 직사각형으로 나타낸 정보(9051)를 표시부(9001)의 다른 면에 표시할 수도 있다. 정보(9051)의 예로서는 전자 메일, SNS, 전화 등의 착신의 알림, 전자 메일이나 SNS 등의 제목, 송신자명, 일시, 시각, 배터리의 잔량, 안테나 수신의 강도 등이 있다. 또는 정보(9051)가 표시되는 위치에는 아이콘(9050) 등을 표시하여도 좋다.

도 17의 (B)는 휴대 정보 단말기(9102)를 나타낸 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9102)는 표시부(9001)의 3면 이상에 정보를 표시하는 기능을 가진다. 여기서는 정보(9052), 정보(9053), 정보(9054)가 각각 다른 면에 표시되어 있는 예를 나타내었다. 예를 들어 사용자는 옷의 가슴 포켓에 휴대 정보 단말기(9102)를 수납한 상태에서, 휴대 정보 단말기(9102) 위쪽에서 볼 수 있는 위치에 표시된 정보(9053)를 확인할 수 있다. 사용자는 휴대 정보 단말기(9102)를 포켓으로부터 꺼내지 않고 표시를 확인하고, 예를 들어 전화를 받을지 여부를 판단할 수 있다.

도 17의 (C)는 손목시계형 휴대 정보 단말기(9200)를 나타낸 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9200)는 예를 들어 스마트워치로서 사용할 수 있다. 또한 표시부(9001)는 그 표시면이 만곡되어 제공되고, 만곡된 표시면을 따라 표시를 할 수 있다. 또한 휴대 정보 단말기(9200)는, 예를 들어 무선 통신 가능한 헤드셋과 상호 통신함으로써 핸즈프리로 통화할 수도 있다. 또한 휴대 정보 단말기(9200)는 접속 단자(9006)에 의하여 다른 정보 단말기와 상호로 데이터를 주고받거나 충전할 수도 있다. 또한 충전 동작은 무선 급전에 의하여 수행하여도 좋다.

도 17의 (D) 내지 (F)는 접을 수 있는 휴대 정보 단말기(9201)를 나타낸 사시도이다. 또한 도 17의 (D)는 휴대 정보 단말기(9201)를 펼친 상태의 사시도이고, 도 17의 (F)는 접은 상태의 사시도이고, 도 17의 (E)는 도 17의 (D) 및 (F) 중 한쪽으로부터 다른 쪽으로 변화되는 도중의 상태의 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9201)는 접은 상태에서는 가반성이 뛰어나고, 펼친 상태에서는 이음매가 없고 넓은 표시 영역을 가지므로 표시의 일람성(一覽性)이 뛰어나다. 휴대 정보 단말기(9201)가 가지는 표시부(9001)는 힌지(9055)에 의하여 연결된 3개의 하우징(9000)으로 지지되어 있다. 예를 들어 표시부(9001)는 곡률 반경 0.1mm 이상 150mm 이하로 구부릴 수 있다.

본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.

<참고예>

본 참고예에서는, 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서의 유기 화합물의 HOMO 준위, LUMO 준위, 및 전자 이동도의 산출 방법에 대하여 설명한다.

HOMO 준위 및 LUMO 준위는 사이클릭 볼타메트리(CV) 측정을 바탕으로 산출할 수 있다.

본 참고예에서는 측정 장치로서 전기 화학 애널라이저(BAS Inc. 제조, 형식 번호: ALS 모델 600A 또는 600C)를 사용하였다. CV 측정에서의 용액은 용매로서 탈수 다이메틸폼아마이드(DMF)(Sigma-Aldrich Inc. 제조, 99.8%, 카탈로그 번호; 22705-6)를 사용하고, 지지 전해질인 과염소산 테트라-n-뷰틸암모늄(n-Bu₄NClO₄)(Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. 제조, 카탈로그 번호; T0836)을 100mmol/L의 농도가 되도록 용해시키고, 측정 대상을 2mmol/L의 농도가 되도록 용해시켜 조제하였다. 작용 전극으로서는 백금 전극(BAS Inc. 제조, PTE 백금 전극)을 사용하고, 보조 전극으로서는 백금 전극(BAS Inc. 제조, VC-3용 Pt 카운터 전극(5cm))을 사용하고, 참조 전극으로서는 Ag/Ag+ 전극(BAS Inc. 제조, RE7 비수용매계 참조 전극)을 사용하였다. 측정은 실온(20℃ 내지 25℃)에서 수행하였다. CV 측정 시의 스캔 속도는 0.1V/sec로 통일하고, 참조 전극에 대한 산화 전위 Ea[V] 및 환원 전위 Ec[V]를 측정하였다. Ea는 산화-환원파의 중간 전위로 하고, Ec는 환원-산화파의 중간 전위로 하였다. 여기서 본 참고예에서 사용하는 참조 전극의 진공 준위에 대한 퍼텐셜 에너지는 -4.94eV인 것이 알려져 있기 때문에, HOMO 준위[eV]=-4.94-Ea, LUMO 준위[eV]=-4.94-Ec라는 수학식으로 HOMO 준위 및 LUMO 준위를 각각 산출할 수 있다.

전자 이동도는 임피던스 분광법(Impedance Spectroscopy: IS법)에 의하여 측정할 수 있다.

EL 재료의 캐리어 이동도를 측정하는 방법으로서는, TOF(Time-of-flight)법이나 SCLC(Space-charge-limited current)의 I-V 특성에서 산출하는 방법(SCLC법) 등이 오래전부터 알려져 있다. TOF법은 실제의 유기 EL 디바이스와 비교하여 매우 두꺼운 막 두께를 가지는 시료가 필요하다. SCLC법에서는 캐리어 이동도의 전계 강도 의존성을 얻을 수 없다는 등의 결점이 있다. IS법에서는 측정에 필요한 유기막의 막 두께가 수백nm 정도로 얇기 때문에, 비교적 소량의 EL 재료로도 성막할 수 있고, 실제의 EL 소자에 가까운 막 두께로 이동도를 측정할 수 있는 것이 특징이고, 캐리어 이동도의 전계 강도 의존성도 얻을 수 있다.

IS법에서는 EL 디바이스에 미소 정현파 전압 신호(V=V₀[exp(jωt)])를 공급하고, 그 응답 전류 신호(I=I₀exp[j(ωt+φ)])의 전류 진폭과 입력 신호의 위상차로부터 EL 디바이스의 임피던스(Z=V/I)를 구한다. 고주파 전압에서 저주파 전압까지 변화시켜 EL 디바이스에 인가하면, 임피던스에 기여하는 다양한 완화 시간을 가지는 성분을 분리하고 측정할 수 있다.

여기서 임피던스의 역수인 어드미턴스 Y(=1/Z)는 하기 식(1)과 같이 컨덕턴스 G와 서셉턴스 B로 나타낼 수 있다.

[수학식 1]

또한 단일 전하 주입(single injection) 모델에 의하여 각각 하기 식(2) 및 식(3)을 산출할 수 있다. 여기서 g(식(4))는 미분 컨덕턴스이다. 또한 식에서 C는 정전 용량(커패시턴스)을 나타내고, θ는 주행각(ωT)을 나타내고, ω는 각주파수를 나타낸다. T는 주행 시간이다. 해석에는 전류의 식, 푸아송의 식, 전류 연속의 식을 사용하고, 확산 전류 및 트랩 준위의 존재를 무시한다.

[수학식 2]

정전 용량의 주파수 특성에서 이동도를 산출하는 방법이 -ΔB법이다. 또한 컨덕턴스의 주파수 특성에서 이동도를 산출하는 방법이 ωΔG법이다.

실제로는 우선 전자 이동도를 산출하고자 하는 재료를 사용한 전자 온리 디바이스를 제작한다. 전자 온리 디바이스란, 캐리어로서 전자만이 흐르도록 설계된 디바이스이다. 본 명세서에서는 정전 용량의 주파수 특성에서 이동도를 산출하는 방법(-ΔB법)에 대하여 설명한다.

측정용으로 제작한 전자 온리 디바이스의 구조를 도 18의 (A)에 나타내고, 구체적인 구성을 표 1에 나타내었다. 본 참고예에서 제작한 전자 온리 디바이스는 제 1 전극(901)(양극)과 제 2 전극(902)(음극) 사이에 제 1 층(910), 제 2 층(911), 및 제 3 층(912)을 가진다. 전자 이동도를 산출하고자 하는 재료는 제 2 층(911)의 재료로서 사용하면 좋다. 본 참고예에서는 2-{4-[9,10-다이(나프탈렌-2-일)-2-안트릴]페닐}-1-페닐-1H-벤즈이미다졸(약칭: ZADN)과 8-(퀴놀리놀레이토)리튬(약칭: Liq)의 중량비가 1:1인 공증착막의 전자 이동도를 측정하였다. 또한 본 참고예에서는, 7-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-7H-다이벤조[c,g]카바졸(약칭: cgDBCzPA) 및 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II)의 전자 이동도도 측정하였다.

[표 1]

ZADN과 Liq의 공증착막을 제 2 층(911)으로서 제작한 전자 온리 디바이스의 전류 밀도-전압 특성을 도 19에 나타내었다.

임피던스 측정은 5.0V 내지 9.0V의 범위에서 직류 전압을 인가하면서 교류 전압이 70mV이고, 주파수가 1Hz 내지 3MHz인 조건에서 측정하였다. 여기서 얻어진 임피던스의 역수인 어드미턴스(상기 식(1))로부터 커패시턴스를 산출한다. 인가 전압이 7.0V일 때의 산출된 커패시턴스 C의 주파수 특성을 도 20에 나타내었다.

커패시턴스 C의 주파수 특성은 미소 전압 신호에 의하여 주입된 캐리어가 생성하는 공간 전하가 미소 교류 전압을 완전히 따라가지는 못하여, 전류에 위상차가 생김으로써 얻어진다. 여기서, 막 내의 캐리어의 주행 시간은 주입된 캐리어가 대향 전극에 도달하는 시간 T로 정의되고, 이하의 식(5)으로 나타내어진다.

[수학식 3]

음의 서셉턴스 변화(-ΔB)는 정전 용량 변화 -ΔC에 각주파수 ω를 곱한 값(-ωΔC)에 대응한다. 그 가장 낮은 주파수 측의 피크 주파수 f'_max(=ω_max/2π)와 주행 시간 T 사이에는, 이하의 식(6)의 관계가 있다는 것이 식(3)으로부터 도출된다.

[수학식 4]

상기 측정에서 산출한(즉, 직류 전압이 7.0V일 때의) -ΔB의 주파수 특성을 도 21에 나타내었다. 도 21에서 얻어지는 가장 낮은 주파수 측의 피크 주파수 f'_max는 도면에서 화살표로 나타내었다.

상술한 측정 및 해석으로부터 얻어지는 f'_max로부터 주행 시간 T가 산출되기 때문에(식(6)), 본 참고예에서는 상기 식(5)으로부터 전압이 7.0V일 때의 전자 이동도를 산출할 수 있다. 같은 측정을 직류 전압 5.0V 내지 9.0V의 범위에서 수행함으로써, 각 전압(전계 강도)에서의 전자 이동도를 산출할 수 있기 때문에, 이동도의 전계 강도 의존성도 측정할 수 있다.

상술한 산출법에 의하여 최종적으로 얻어진 각 유기 화합물의 전자 이동도의 전계 강도 의존성을 도 22에 나타내고, 도면에서 판독한 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600[V/cm]^1/2일 때의 전자 이동도의 값을 표 2에 나타내었다. 도 22에서, 정방형은 cgDBCzPA의 결과를, 삼각형은 2mDBTBPDBq-II의 결과를, 마름모형은 ZADN과 Liq의 공증착막의 결과를 나타낸다.

[표 2]

상술한 바와 같이 전자 이동도를 산출할 수 있다. 또한 자세한 측정 방법에 관해서는 Takayuki Okachi 외 "Japanese Journal of Applied Physics" Vol.47, No.12, 2008, pp.8965-8972를 참조할 수 있다.

(실시예 1)

본 실시예에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 사용할 수 있는 발광 디바이스를 제작하고 평가한 결과에 대하여 설명한다.

본 실시예에서는 발광 디바이스로서 적색 광을 나타내는 디바이스(R1), 녹색 광을 나타내는 디바이스(G1), 및 청색 광을 나타내는 디바이스(B1)를 제작하고 평가한 결과에 대하여 설명한다. 본 실시예에서 사용하는 디바이스의 구조를 도 18의 (B)에 나타내고, 구체적인 구성에 대하여 표 3에 나타내었다. 또한 본 실시예에서 사용하는 재료의 화학식을 이하에 나타낸다.

[표 3]

[화학식 1]

[화학식 2]

<<발광 디바이스의 제작>>

본 실시예에서 제작한 디바이스(R1), 디바이스(G1), 및 디바이스(B1)는 도 18의 (B)에 나타낸 바와 같이, 기판(미도시) 위에 제 1 전극(130)이 형성되고, 제 1 전극(130) 위에 정공 주입층(131), 정공 수송층(132a), 정공 수송층(132b), 발광층(133), 전자 수송층(134), 및 전자 주입층(135)이 순차적으로 적층되고, 전자 주입층(135) 위에 제 2 전극(140)이 형성된 구조를 가진다. 각 디바이스는 제 2 전극(140) 위에 버퍼층(136)을 더 가진다. 버퍼층(136)은 제 2 전극(140)(반투과·반반사 전극)에서의 표면 플라스몬(surface plasmon)으로 인한 광 에너지의 손실을 저감하는 기능을 가진다. 버퍼층(136)으로서는 발광 디바이스에 사용할 수 있는 각종 유기막을 채용할 수 있다.

우선, 기판 위에 제 1 전극(130)을 형성하였다. 전극 면적은 4mm²(2mm×2mm)로 하였다. 기판에는 유리 기판을 사용하였다. 제 1 전극(130)은 은(Ag)과 팔라듐(Pd)과 구리(Cu)의 합금(Ag-Pd-Cu(APC))을 스퍼터링법에 의하여 성막하고, 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법에 의하여 성막함으로써 형성하였다. 디바이스(R1)에서는 APC를 막 두께 100nm가 되도록 성막하고, ITSO를 막 두께 110nm가 되도록 성막하였다. 디바이스(G1) 및 디바이스(B1)에서는 APC를 막 두께 100nm가 되도록 성막하고, ITSO를 막 두께 85nm가 되도록 성막하였다. 또한 본 실시예에서 제 1 전극(130)은 양극으로서 기능한다.

여기서 전처리로서 기판의 표면을 물로 세정하고, 200℃에서 1시간 동안 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 동안 수행하였다. 그 후, 10^-4Pa 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에서 170℃에서 30분 동안 진공 소성한 후, 기판을 30분 정도 방랭하였다.

다음으로 제 1 전극(130) 위에 정공 주입층(131)을 형성하였다. 정공 주입층(131)은 진공 증착 장치 내를 10^-4Pa까지 감압한 후, N,N-비스(4-바이페닐)-6-페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-아민(약칭: BBABnf)과 ALD-MP001Q(Analysis Atelier Corporation, 재료 일련번호: 1S20180314)를 중량비가 1:0.05(=BBABnf:ALD-MP001Q), 막 두께가 10nm가 되도록 공증착하여 형성하였다. ALD-MP001Q는 BBABnf에 대하여 전자 수용성을 가진다.

다음으로 정공 주입층(131) 위에 정공 수송층(132a)을 형성하였다. 정공 수송층(132a)은 BBABnf를 증착하여 형성하였다. 정공 수송층(132a)은 디바이스(R1)에서는 막 두께 30nm가 되도록 형성하고, 디바이스(G1)에서는 막 두께 10nm가 되도록 형성하고, 디바이스(B1)에서는 막 두께 25nm가 되도록 형성하였다.

다음으로 정공 수송층(132a) 위에 정공 수송층(132b)을 형성하였다.

디바이스(R1)의 정공 수송층(132b)은 N-(1,1'-바이페닐-4-일)-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBBiF)을 사용하고, 막 두께가 50nm가 되도록 증착하여 형성하였다.

디바이스(G1)의 정공 수송층(132b)은 4,4'-다이페닐-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBBi1BP)을 사용하고, 막 두께가 50nm가 되도록 증착하여 형성하였다.

디바이스(B1)의 정공 수송층(132b)은 3,3'-(나프탈렌-1,4-다이일)비스(9-페닐-9H-카바졸)(약칭: PCzN2)을 사용하고, 막 두께가 10nm가 되도록 증착하여 형성하였다.

다음으로 정공 수송층(132b) 위에 발광층(133)을 형성하였다.

디바이스(R1)의 발광층(133)은 9-[(3'-다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]나프토[1',2':4,5]퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 9mDBtBPNfpr), N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-비스(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)아민(약칭: PCBFF), 및 ALD-MG018Q(Analysis Atelier Corporation, 재료 일련번호: 1S20161025)를 사용하고, 중량비가 0.7:0.3:0.05(=9mDBtBPNfpr:PCBFF:ALD-MG018Q), 막 두께가 60nm가 되도록 공증착하여 형성하였다. ALD-MG018Q는 적색의 발광 물질이다.

디바이스(G1)의 발광층(133)은 8-(1,1'-바이페닐-4-일)-4-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-[1]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 8BP-4mDBtPBfpm), 9-(2-나프틸)-9'-페닐-9H,9'H-3,3'-바이카바졸(약칭: βNCCP), 및 [2-d3-메틸-(2-피리딘일-κN)벤조퓨로[2,3-b]피리딘-κC]비스[2-(2-피리딘일-κN)페닐-κC]이리듐(III)(약칭: [Ir(ppy)₂(mbfpypy-d₃)])을 사용하고, 중량비가 0.6:0.4:0.1(=8BP-4mDBtPBfpm:βNCCP:[Ir(ppy)₂(mbfpypy-d₃)]), 막 두께가 50nm가 되도록 공증착하여 형성하였다. [Ir(ppy)₂(mbfpypy-d₃)]은 녹색의 발광 물질이다.

디바이스(B1)의 발광층(133)은 9-(1-나프틸)-10-[4-(2-나프틸)페닐]안트라센(약칭: αN-βNPAnth) 및 3,10-비스[N-(9-페닐-9H-카바졸-2-일)-N-페닐아미노]나프토[2,3-b;6,7-b']비스벤조퓨란(약칭: 3,10PCA2Nbf(IV)-02)을 사용하고, 중량비가 1:0.015(=αN-βNPAnth:3,10PCA2Nbf(IV)-02), 막 두께가 25nm가 되도록 공증착하여 형성하였다. 3,10PCA2Nbf(IV)-02는 청색의 발광 물질이다.

다음으로 발광층(133) 위에 전자 수송층(134)을 형성하였다. 본 실시예의 발광 디바이스에서의 전자 수송층(134)은 2-{4-[9,10-다이(나프탈렌-2-일)-2-안트릴]페닐}-1-페닐-1H-벤즈이미다졸(약칭: ZADN)과 8-퀴놀리놀레이토-리튬(약칭: Liq)의 혼합비가 서로 다른 2층의 적층 구조이다. 전자 수송층(134)은 양극(제 1 전극(130)) 측에 비하여 음극(제 2 전극(140)) 측의 Liq의 함유량이 적다.

구체적으로는, 디바이스(R1) 및 디바이스(G1)에서의 전자 수송층(134)은 ZADN과 Liq를 중량비가 0.7:1(=ZADN:Liq), 막 두께가 10nm가 되도록 공증착하고 나서, ZADN과 Liq를 중량비가 1:1(=ZADN:Liq), 막 두께가 25nm가 되도록 공증착하여 형성하였다. 디바이스(B1)에서의 전자 수송층(134)은 중량비가 0.3:1(=ZADN:Liq), 막 두께가 15nm가 되도록 공증착하고 나서, ZADN과 Liq를 중량비가 1:0.3(=ZADN:Liq), 막 두께가 15nm가 되도록 공증착하여 형성하였다.

다음으로 전자 수송층(134) 위에 전자 주입층(135)을 형성하였다. 전자 주입층(135)은 Liq를 사용하고, 막 두께가 1nm가 되도록 증착하여 형성하였다.

다음으로 전자 주입층(135) 위에 제 2 전극(140)을 형성하였다. 제 2 전극(140)은 은(Ag)과 마그네슘(Mg)을 체적비가 1:0.1(=Ag:Mg), 막 두께가 15nm가 되도록 공증착하여 형성하였다. 또한 본 실시예에서 제 2 전극(140)은 음극으로서 기능한다.

그리고 제 2 전극(140) 위에 버퍼층(136)을 형성하였다. 버퍼층(136)은 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조싸이오펜)(약칭: DBT3P-II)을 사용하고, 막 두께가 80nm가 되도록 증착하여 형성하였다.

이상의 공정에 의하여 한 쌍의 전극 사이에 EL층을 끼운 발광 디바이스를 기판 위에 형성하였다. 또한 상술한 제작 방법에서의 증착 공정에서는 모두 저항 가열법에 의한 증착법을 사용하였다.

또한 상술한 바와 같이 제작한 발광 디바이스는 다른 기판(미도시)으로 밀봉된다. 또한 다른 기판(미도시)을 사용하여 밀봉할 때는, 질소 분위기의 글러브 박스 내에서 자외광에 의하여 고체화되는 접착제가 도포된 다른 기판(미도시)을 기판 위에 고정하고, 이 기판 위에 형성된 발광 디바이스의 주위에 접착제가 부착되도록 기판들을 접착시켰다. 밀봉 시에는 365nm의 자외광을 6J/cm² 조사하여 접착제를 고체화시키고, 80℃에서 1시간 동안 열처리함으로써 접착제를 안정화시켰다.

<<발광 디바이스의 동작 특성>>

디바이스(R1), 디바이스(G1), 및 디바이스(B1)의 동작 특성에 대하여 측정하였다. 또한 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 수행하였다.

도 23 내지 도 27에 디바이스(R1)의 특성을 나타내었다. 도 23은 디바이스(R1)의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 도면이다. 도 24는 디바이스(R1)의 휘도-전압 특성을 나타낸 도면이다. 도 25는 디바이스(R1)의 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 도면이다. 도 26은 디바이스(R1)의 전류 밀도-전압 특성을 나타낸 도면이다. 도 27은 디바이스(R1)에 5mA/cm²의 전류 밀도로 전류를 흘렸을 때의 발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.

도 28 내지 도 32에 디바이스(G1)의 특성을 나타내었다. 도 28은 디바이스(G1)의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 도면이다. 도 29는 디바이스(G1)의 휘도-전압 특성을 나타낸 도면이다. 도 30은 디바이스(G1)의 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 도면이다. 도 31은 디바이스(G1)의 전류 밀도-전압 특성을 나타낸 도면이다. 도 32는 디바이스(G1)에 5mA/cm²의 전류 밀도로 전류를 흘렸을 때의 발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.

도 33 내지 도 37에 디바이스(B1)의 특성을 나타내었다. 도 33은 디바이스(B1)의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 도면이다. 도 34는 디바이스(B1)의 휘도-전압 특성을 나타낸 도면이다. 도 35는 디바이스(B1)의 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 도면이다. 도 36은 디바이스(B1)의 전류 밀도-전압 특성을 나타낸 도면이다. 도 37은 디바이스(B1)에 14.7mA/cm²의 전류 밀도로 전류를 흘렸을 때의 발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.

표 4에 1000cd/m² 부근에서의 각 발광 디바이스의 주된 초기 특성값을 나타내었다.

[표 4]

표 4에 나타낸 바와 같이, 디바이스(R1, G1, B1)는 각각 색 순도가 높은 발광을 나타내고, 효율이 높다는 것을 알 수 있었다.

도 27에 나타낸 바와 같이 디바이스(R1)는 610nm 부근에 최대 피크를 가지는 발광 스펙트럼을 나타내었다. 또한 도 32에 나타낸 바와 같이 디바이스(G1)는 521nm 부근에 최대 피크를 가지는 발광 스펙트럼을 나타내었다. 또한 도 37에 나타낸 바와 같이 디바이스(B1)는 459nm 부근에 최대 피크를 가지는 발광 스펙트럼을 나타내었다.

<<발광 디바이스의 신뢰성 특성>>

다음으로 각 발광 디바이스에 대하여 신뢰성 시험을 수행하였다. 신뢰성 시험의 결과를 도 38 내지 도 40에 나타내었다. 도 38 내지 도 40에서, 세로축은 초기 휘도를 100%로 하였을 때의 정규화 휘도(%)를 나타내고, 가로축은 구동 시간(h)을 나타낸다. 또한 신뢰성 시험은, 디바이스(R1)에서는 전류 밀도를 75mA/cm²로 설정하고, 디바이스(G1, B1)에서는 전류 밀도를 50mA/cm²로 설정하여 각 발광 디바이스를 구동시켰다.

도 38로부터 디바이스(R1)의 1080시간 후의 정규화 휘도는 84%인 것을 알 수 있었다. 도 39로부터 디바이스(G1)의 23시간 후의 정규화 휘도는 96%인 것을 알 수 있었다. 도 40으로부터 디바이스(B1)의 530시간 후의 정규화 휘도는 95%인 것을 알 수 있었다.

디바이스(R1, G1, B1)가 각각 초기 열화가 작은 거동을 나타낸 것을 알 수 있었다.

상술한 바와 같이, 본 실시예에서는 ReSTI 구조를 적용함으로써, 적색, 녹색, 및 청색 중 어느 색의 광을 나타내는 발광 디바이스에서도 구동 수명이 긴 발광 디바이스를 제작할 수 있었다. 또한 본 실시예에서는 ReSTI 구조를 적용함으로써, 형광 발광과 인광 발광의 양쪽에서 구동 수명이 긴 발광 디바이스를 제작할 수 있었다.

본 실시예에서 제작한 3개의 발광 디바이스는 서로 다른 재료를 포함하는 발광층을 가진다. 한편, 3개의 발광 디바이스는 같은 재료를 사용한 층, 나아가서는 같은 재료를 사용하며 막 두께가 같은 층을 가진다. 따라서, 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 제작에서는, 3색의 발광 디바이스에 공통층을 제공함으로써 적은 제작 공정으로 구동 수명이 긴 발광 디바이스를 제작할 수 있다는 것이 시사되었다.

(실시예 2)

본 실시예에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 사용할 수 있는 발광 디바이스를 제작하고 평가한 결과에 대하여 설명한다.

본 실시예에서는 발광 디바이스로서 적색 광을 나타내는 디바이스(R2), 녹색 광을 나타내는 디바이스(G2), 및 청색 광을 나타내는 디바이스(B2)를 제작하고 평가한 결과에 대하여 설명한다. 본 실시예에서 사용하는 디바이스의 구조를 도 18의 (B)에 나타내고, 구체적인 구성에 대하여 표 5에 나타내었다.

또한 본 실시예의 발광 디바이스의 제작 방법에 대해서는 실시예 1을 참조할 수 있다. 또한 본 실시예에서 사용하는 재료의 화학식을 이하에 나타낸다. 또한 이미 설명한 재료의 화학식은 생략한다.

[표 5]

[화학식 3]

표 5에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 발광 디바이스에서의 전자 수송층(134)은 ZADN과 Liq의 혼합비가 서로 다른 2층의 적층 구조이다. 구체적으로는, 본 실시예의 발광 디바이스에서의 전자 수송층(134)은 양극(제 1 전극(130)) 측에 비하여 음극(제 2 전극(140)) 측의 Liq의 함유량이 적다.

또한 디바이스(G3)의 발광층(133)은 8BP-4mDBtPBfpm, βNCCP, 및 [2-메틸-(2-피리딘일-κN)벤조퓨로[2,3-b]피리딘-κC]비스[2-(2-피리딘일-κN)페닐-κC]이리듐(III)(약칭: [Ir(ppy)₂(mbfpypy)])을 사용하고, 중량비가 0.6:0.4:0.1(=8BP-4mDBtPBfpm:βNCCP:[Ir(ppy)₂(mbfpypy)]), 막 두께가 50nm가 되도록 공증착하여 형성하였다.

본 실시예에서 적색 광을 나타내는 디바이스(R2), 녹색 광을 나타내는 디바이스(G2), 및 청색 광을 나타내는 디바이스(B2)는 발광색이 각각 유기 EL 디바이스를 사용한 시판의 표시 장치(스마트폰)의 부화소와 같은 색도가 되도록 제작하였다.

<<발광 디바이스의 신뢰성 특성>>

각 발광 디바이스에 대하여 신뢰성 시험을 수행하였다. 신뢰성 시험의 결과를 도 41에 나타내었다. 도 41에서, 세로축은 초기 휘도를 100%로 하였을 때의 정규화 휘도(%)를 나타내고, 가로축은 구동 시간(h)을 나타낸다.

또한 본 실시예에서는, 적색 광을 나타내는 디바이스(R2), 녹색 광을 나타내는 디바이스(G2), 및 청색 광을 나타내는 디바이스(B2)를 상기 시판의 표시 장치(스마트폰)의 부화소에서의 발광 디바이스(유기 EL 디바이스)와 같은 휘도와 색도로 발광시켜 신뢰성 시험을 수행하였다. 상기 시판의 표시 장치에서, 밝기를 계조 255/255(밝기 100%)로 설정하고 각 색을 단색으로 발광시켰을 때의 휘도는, 적색(R)이 108cd/m², 녹색(G)이 354cd/m², 청색(B)이 32.9cd/m²이었다. 또한 상기 시판의 표시 장치의 부화소의 개구율은, 적색이 4.5%, 녹색이 4.3%, 청색이 6.8%이었다. 이 개구율의 값과, 상기 표시 장치에서의 RGB의 각 휘도에서 부화소(RGB) 내의 각 휘도가 산출된다. 마지막으로, 원편광판을 포함한 투과율을 40%로 가정함으로써(부화소(RGB) 내의 각 휘도를 0.4로 나눔으로써), 디바이스(R2, G2, 및 B2)를 구동할 때의 휘도를 결정할 수 있다. 또한 상기 시판의 표시 장치에서는 각 부화소에 컬러 필터 및 원편광판이 제공되어 있고, 이들을 통하여 각 유기 EL 디바이스의 색도 및 휘도를 측정하였다. 본 실시예의 발광 디바이스에서도 각 발광 디바이스 위에 각 색을 투과시키는 컬러 필터를 제공하고, 상기 컬러 필터를 통하여 각 발광 디바이스의 색도와 휘도를 측정하였다.

표 6에 각 발광 디바이스의 신뢰성 시험에서의 구동 조건을 나타내었다. 즉, 디바이스(R2), 디바이스(G2), 및 디바이스(B2)는 각각 초기 휘도가 6580cd/m², 200000cd/m², 및 1450cd/m²가 되는 조건에서 정전류 구동하였다.

[표 6]

도 41에 나타낸 바와 같이, 디바이스(R2)의 LT95(휘도가 초기 휘도의 95%까지 저하되는 시간)는 3000시간 이상이고, 디바이스(G2)의 LT95는 480시간이고, 디바이스(B2)의 LT95는 1640시간이었다.

일반적으로, 적색, 녹색, 청색의 발광 디바이스 중 청색의 발광 디바이스의 구동 수명이 가장 짧은 경향이 있지만, 본 실시예의 발광 디바이스에서는 적색의 발광 디바이스 다음으로 청색의 발광 디바이스의 구동 수명이 길었다. 본 실시예에서는, 청색 광을 나타내는 발광 디바이스에 형광을 발하는 발광층 및 ReSTI 구조를 적용하였다. 이에 의하여, 청색 광을 나타내는 발광 디바이스의 초기 열화가 억제되고 구동 수명을 매우 길게 할 수 있었다고 생각된다.

또한 발광 수명을 RGB에서 동등하게 하고자 하는 경우, 각 색의 부화소의 개구율을 변경함으로써 필요한 휘도를 바꿀 수 있기 때문에 발광 수명의 조정이 가능하다. 이 경우에도 초기 열화가 억제되는 효과가 기대되므로, 각 색에 있어서 수명이 긴 발광 디바이스의 제작이 가능하다고 할 수 있다. ReSTI 구조가 채용된 청색 형광 디바이스의 수명은 매우 길기 때문에, OLED 디스플레이의 경우, 종래보다 청색의 부화소의 개구율을 작게 할 수 있다. 또한 ReSTI 구조와 ExTET를 사용한 적색 인광 디바이스도 수명이 매우 길기 때문에, RGB 중 적색의 부화소의 개구율을 가장 작게 할 수 있다. 그리고 RGB 중 녹색의 부화소의 개구율을 가장 크게 함으로써, 백색 표시의 밸런스를 유지하면서 전체적인 수명을 연장할 수 있다. 청색과 적색의 부화소의 개구율을 작게 할 수 있는 점은 펜타일 방식의 표시 장치의 고정세(高精細)화에도 유리하다.

상술한 바와 같이, 본 실시예에서는 ReSTI 구조를 적용함으로써, 적색, 녹색, 및 청색 중 어느 색의 광을 나타내는 발광 디바이스에서도 구동 수명이 긴 발광 디바이스를 제작할 수 있었다. 또한 본 실시예에서는 ReSTI 구조를 적용함으로써, 형광 발광과 인광 발광의 양쪽에서 구동 수명이 긴 발광 디바이스를 제작할 수 있었다.

본 실시예에서 제작한 3개의 발광 디바이스는 서로 다른 재료를 포함하는 발광층을 가진다. 한편, 3개의 발광 디바이스는 같은 재료를 사용한 층, 나아가서는 같은 재료를 사용하며 같은 막 두께를 가진 층을 가진다. 따라서, 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 제작에서는, 3색의 발광 디바이스에 공통층을 제공함으로써 적은 제작 공정으로 구동 수명이 긴 발광 디바이스를 제작할 수 있다는 것이 시사되었다.

<참고예 2>

본 참고예에서는 실시예 1 및 실시예 2에서 사용한 8-(1,1'-바이페닐-4-일)-4-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-[1]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 8BP-4mDBtPBfpm)의 합성 방법에 대하여 설명한다.

[화학식 4]

8-클로로-4-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-[1]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘 1.37g, 4-바이페닐보론산 0.657g, 제삼인산포타슘 1.91g, 다이에틸렌글라이콜다이메틸에터(diglyme) 30mL, t-뷰탄올 0.662g을 3구 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 감압하에서 교반함으로써 탈기하고 질소 치환하였다.

이 혼합물을 60℃까지 가열하고, 아세트산 팔라듐(II) 23.3mg, 다이(1-아다만틸)-n-뷰틸포스핀 66.4mg을 첨가하고, 120℃에서 27시간 동안 교반하였다. 이 반응액에 물을 첨가하고, 흡인 여과하고, 얻어진 잔류물을 물, 에탄올, 및 톨루엔으로 세정하였다. 이 잔류물을 가열된 톨루엔에 용해시키고, 셀라이트, 알루미나, 셀라이트의 순서로 충전된 여과 보조제로 여과하였다. 얻어진 용액을 농축, 건고하고, 톨루엔을 사용하여 재결정함으로써, 목적물인 백색 고체를 수량 1.28g, 수율 74%로 얻었다.

이 백색 고체 1.26g을 트레인 서블리메이션법에 의하여 승화 정제하였다. 승화 정제에서는, 압력을 2.56Pa로 하고 아르곤 가스를 유량 10mL/min으로 흘리면서, 310℃에서 고체를 가열하였다. 승화 정제 후, 목적물인 담황색 고체를 1.01g, 회수율 80%로 얻었다. 이 합성 스킴을 하기 식(a-1)에 나타낸다.

[화학식 5]

또한 상기 반응으로 얻어진 담황색 고체의 핵자기 공명 분광법(¹H-NMR)에 의한 분석 결과를 이하에 나타낸다. 이 결과로부터, 8BP-4mDBtPBfpm이 얻어진 것을 알 수 있었다.

¹H-NMR.δ(CDCl₃):7.39(t, 1H), 7.47-7.53(m, 4H), 7.63-7.67(m, 2H), 7.68(d, 2H), 7.75(d, 2H), 7.79-7.83(m, 4H), 7.87(d, 1H), 7.98(d, 1H), 8.02(d, 1H), 8.23-8.26(m, 2H), 8.57(s, 1H), 8.73(d, 1H), 9.05(s, 1H), 9.34(s, 1H).

Data: 표시 데이터, Data_W: 데이터, DATA: 배선, DATA_W: 배선, G1: 배선, G2: 배선, M1: 트랜지스터, M2: 트랜지스터, M3: 트랜지스터, M4: 트랜지스터, 10A: 표시 장치, 10B: 표시 장치, 10C: 표시 장치, 10D: 표시 장치, 10E: 표시 장치, 21B: 광, 21G: 광, 21R: 광, 42: 트랜지스터, 100A: 표시 장치, 100B: 표시 장치, 101: 양극, 102: 음극, 103: EL층, 112: 공통층, 114: 공통층, 115: 공통 전극, 121: 정공 주입층, 122: 정공 수송층, 122a: 정공 수송층, 122b: 정공 수송층, 123: 발광층, 123-1: 발광 영역, 124: 전자 수송층, 124-1: 영역, 124a: 전자 수송층, 124b: 전자 수송층, 125: 전자 주입층, 130: 제 1 전극, 131: 정공 주입층, 132a: 정공 수송층, 132b: 정공 수송층, 133: 발광층, 134: 전자 수송층, 135: 전자 주입층, 136: 버퍼층, 140: 제 2 전극, 142: 접착층, 143: 공간, 151: 기판, 152: 기판, 153: 기판, 154: 기판, 155: 접착층, 162: 표시부, 164: 회로, 165: 배선, 166: 도전층, 172: FPC, 173: IC, 182: 공통층, 184: 공통층, 190: 발광 디바이스, 190B: 발광 디바이스, 190G: 발광 디바이스, 190R: 발광 디바이스, 191: 화소 전극, 192: 버퍼층, 192B: 버퍼층, 192G: 버퍼층, 192R: 버퍼층, 193: 발광층, 193B: 발광층, 193G: 발광층, 193R: 발광층, 194: 버퍼층, 194B: 버퍼층, 194G: 버퍼층, 194R: 버퍼층, 195: 보호층, 195a: 무기 절연층, 195b: 유기 절연층, 195c: 무기 절연층, 199: 광학 조정층, 199B: 광학 조정층, 199G: 광학 조정층, 199R: 광학 조정층, 201: 트랜지스터, 202: 트랜지스터, 204: 접속부, 205: 트랜지스터, 210: 트랜지스터, 211: 절연층, 212: 절연층, 213: 절연층, 214: 절연층, 215: 절연층, 216: 격벽, 218: 절연층, 221: 도전층, 222a: 도전층, 222b: 도전층, 223: 도전층, 225: 절연층, 228: 영역, 231: 반도체층, 231i: 채널 형성 영역, 231n: 저저항 영역, 242: 접속층, 800A: 전자 기기, 800B: 전자 기기, 800C: 전자 기기, 800D: 전자 기기, 800E: 전자 기기, 801: 표시 패널, 801a: 표시 패널, 801b: 표시 패널, 802a: 하우징, 802b: 하우징, 802c: 하우징, 803: 힌지, 803a: 힌지, 803b: 힌지, 806: 그립부, 811a: 제 1 영역, 811b: 제 2 영역, 811c: 제 3 영역, 811d: 제 4 영역, 811e: 제 5 영역, 825: 안테나, 826: 안테나, 827: 배터리, 828: 보호 회로, 901: 제 1 전극, 902: 제 2 전극, 910: 제 1 층, 911: 제 2 층, 912: 제 3 층, 6500: 전자 기기, 6501: 하우징, 6502: 표시부, 6503: 전원 버튼, 6504: 버튼, 6505: 스피커, 6506: 마이크로폰, 6507: 카메라, 6508: 광원, 6510: 보호 부재, 6511: 표시 패널, 6512: 광학 부재, 6513: 터치 센서 패널, 6515: FPC, 6516: IC, 6517: 프린트 기판, 6518: 배터리, 7000: 표시부, 7100: 텔레비전 장치, 7101: 하우징, 7103: 스탠드, 7111: 리모트 컨트롤러, 7200: 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 7211: 하우징, 7212: 키보드, 7213: 포인팅 디바이스, 7214: 외부 접속 포트, 7300: 디지털 사이니지, 7301: 하우징, 7303: 스피커, 7311: 정보 단말기, 7400: 디지털 사이니지, 7401: 기둥, 7411: 정보 단말기, 9000: 하우징, 9001: 표시부, 9003: 스피커, 9005: 조작 키, 9006: 접속 단자, 9007: 센서, 9008: 마이크로폰, 9050: 아이콘, 9051: 정보, 9052: 정보, 9053: 정보, 9054: 정보, 9055: 힌지, 9101: 휴대 정보 단말기, 9102: 휴대 정보 단말기, 9200: 휴대 정보 단말기, 9201: 휴대 정보 단말기

Claims (17)

1. 표시 장치로서,
   제 1 발광 디바이스 및 제 2 발광 디바이스를 가지고,
   상기 제 1 발광 디바이스는 제 1 전극 및 공통 전극을 가지고,
   상기 제 2 발광 디바이스는 제 2 전극 및 상기 공통 전극을 가지고,
   상기 제 1 발광 디바이스는 상기 제 1 전극 및 상기 공통 전극 중 양극으로서 기능하는 전극 측으로부터 제 1 발광층과 전자 수송층을 이 순서대로 가지고,
   상기 제 2 발광 디바이스는 상기 제 2 전극과 상기 공통 전극 사이에 제 2 발광층을 가지고,
   상기 제 1 발광층은 제 1 색의 광을 발하는 제 1 유기 화합물을 가지고,
   상기 제 2 발광층은 제 2 색의 광을 발하는 제 2 유기 화합물을 가지고,
   상기 전자 수송층은 제 3 유기 화합물과 제 1 물질을 가지고,
   상기 제 3 유기 화합물은 전자 수송성 재료이고,
   상기 제 1 물질은 금속, 금속염, 금속 산화물, 또는 유기 금속염이고,
   상기 전자 수송층은 제 1 영역과 제 2 영역을 가지고,
   상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역은 상기 제 1 물질의 농도가 서로 다른, 표시 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 영역은 상기 제 2 영역보다 상기 제 1 발광층 측에 위치하고,
   상기 제 1 영역은 상기 제 2 영역에 비하여 상기 제 1 물질의 농도가 높은, 표시 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 제 2 발광 디바이스는 상기 제 2 전극과 상기 공통 전극 사이에 상기 제 1 발광 디바이스와 공통된 층을 가지는, 표시 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제 3 유기 화합물은 HOMO 준위가 -6.0eV 이상이며 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때의 전자 이동도가 1×10^-7cm²/Vs 이상 5×10^-5cm²/Vs 이하인, 표시 장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제 2 발광층은 제 4 유기 화합물 및 제 5 유기 화합물을 더 가지고,
   상기 제 4 유기 화합물과 상기 제 5 유기 화합물은 들뜬 복합체를 형성하는 조합인, 표시 장치.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제 1 발광 디바이스는 정공 주입층을 더 가지고,
   상기 정공 주입층은 상기 제 1 전극 및 상기 공통 전극 중 양극으로서 기능하는 전극과 접하고,
   상기 정공 주입층은 제 1 화합물 및 제 2 화합물을 가지고,
   상기 제 1 화합물은 상기 제 2 화합물에 대한 전자 수용성을 가지고,
   상기 제 2 화합물의 HOMO 준위는 -5.7eV 이상 -5.4eV 이하인, 표시 장치.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 제 1 발광 디바이스는 제 1 정공 수송층을 더 가지고,
   상기 제 1 정공 수송층은 상기 정공 주입층과 상기 제 1 발광층 사이에 위치하고,
   상기 제 1 정공 수송층은 제 3 화합물을 가지고,
   상기 제 3 화합물의 HOMO 준위는 상기 제 2 화합물의 HOMO 준위 이하의 값이고,
   상기 제 3 화합물의 HOMO 준위와 상기 제 2 화합물의 HOMO 준위의 차이는 0.2eV 이내인, 표시 장치.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 제 2 화합물 및 상기 제 3 화합물은 각각 카바졸 골격, 다이벤조퓨란 골격, 다이벤조싸이오펜 골격, 및 안트라센 골격 중 적어도 하나를 가지는, 표시 장치.
9. 제 7 항에 있어서,
   상기 제 1 발광 디바이스는 제 2 정공 수송층을 더 가지고,
   상기 제 2 정공 수송층은 상기 제 1 정공 수송층과 상기 제 1 발광층 사이에 위치하고,
   상기 제 2 정공 수송층은 제 4 화합물을 가지고,
   상기 제 4 화합물의 HOMO 준위는 상기 제 3 화합물의 HOMO 준위보다 낮은, 표시 장치.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 화합물, 상기 제 3 화합물, 및 상기 제 4 화합물은 각각 카바졸 골격, 다이벤조퓨란 골격, 다이벤조싸이오펜 골격, 및 안트라센 골격 중 적어도 하나를 가지는, 표시 장치.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 유기 화합물은 형광 발광 물질인, 표시 장치.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 색은 청색이고,
    상기 제 2 색은 적색 또는 녹색인, 표시 장치.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 물질은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 가지는 유기 금속 착체인, 표시 장치.
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 물질은 질소 및 산소를 포함하는 배위자와, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 가지는 유기 금속 착체인, 표시 장치.
15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 물질은 퀴놀린올 배위자와, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 가지는 유기 금속 착체인, 표시 장치.
16. 표시 모듈로서,
    제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 기재된 표시 장치와, 커넥터 또는 집적 회로를 가지는, 표시 모듈.
17. 전자 기기로서,
    제 16 항에 기재된 표시 모듈과,
    안테나, 배터리, 하우징, 카메라, 스피커, 마이크로폰, 및 조작 버튼 중 적어도 하나를 가지는, 전자 기기.

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