KR20220149435A - 광전 변환 디바이스 및 광학 기능 장치 - Google Patents

광전 변환 디바이스 및 광학 기능 장치 Download PDF

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KR20220149435A
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다이스케 쿠보타
타이스케 카마다
야스히로 니쿠라
료 하츠미
아키오 야마시타
사치코 카와카미
안나 타다
사토시 세오
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

본 발명은 편리성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 광전 변환 디바이스를 제공한다. 제 1 전극, 제 2 전극, 및 제 1 유닛을 포함하는 광전 변환 디바이스이고, 제 1 유닛은 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 위치하며 제 1 전자 공여성 재료 및 제 1 전자 수용성 재료를 함유한다. 제 1 전자 공여성 재료는 축합 방향족 화합물이고, 제 1 전자 수용성 재료는 페릴렌 골격 및 2개 이상의 알킬기를 갖는다. 또한, 알킬기는 각각 독립적으로 탄소수가 1 이상 13 이하이다.

Description

광전 변환 디바이스 및 광학 기능 장치{PHOTOELECTRIC CONVERSION DEVICE AND OPTICAL FUNCTIONAL DEVICE}
본 발명의 일 형태는 광전 변환 디바이스, 광학 기능 장치, 또는 반도체 장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 일 형태는 상기 기술분야에 한정되지 않는다. 본 명세서 등에서 개시(開示)하는 발명의 일 형태가 속하는 기술분야는 물건, 방법, 또는 제조 방법에 관한 것이다. 또는, 본 발명의 일 형태는 공정(process), 기계(machine), 제품(manufacture), 또는 조성물(composition of matter)에 관한 것이다. 그러므로, 본 명세서에서 개시하는 본 발명의 일 형태가 속하는 기술분야의 더 구체적인 예로서는 반도체 장치, 표시 장치, 발광 장치, 축전 장치, 기억 장치, 이들의 구동 방법, 또는 이들의 제조 방법을 들 수 있다.
표시 영역에 제공된 화소가 발광 소자와 광전 변환 소자를 갖는 기능 패널이 알려져 있다(특허문헌 1). 예를 들어, 제 1 구동 회로와, 제 2 구동 회로와, 영역을 갖는 기능 패널이고, 제 1 구동 회로는 제 1 선택 신호를 공급하고, 제 2 구동 회로는 제 2 선택 신호 및 제 3 선택 신호를 공급하고, 영역은 화소를 갖는다. 화소는 제 1 화소 회로, 발광 소자, 제 2 화소 회로, 및 광전 변환 소자를 갖는다. 제 1 화소 회로는 제 1 선택 신호를 공급받으며 제 1 선택 신호에 기초하여 화상 신호를 취득하고, 발광 소자는 제 1 화소 회로와 전기적으로 접속되며 화상 신호에 기초하여 발광한다. 또한, 제 2 화소 회로는 제 1 선택 신호가 공급되지 않는 기간에 제 2 선택 신호 및 제 3 선택 신호를 공급받으며 제 2 선택 신호에 기초하여 촬상 신호를 취득하고, 제 3 선택 신호에 기초하여 촬상 신호를 공급하고, 광전 변환 소자는 제 2 화소 회로와 전기적으로 접속되며 촬상 신호를 생성한다.
국제공개공보 WO2020/152556호
본 발명의 일 형태는 편리성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 광전 변환 디바이스를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는, 편리성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 광학 기능 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는, 신규 광전 변환 디바이스, 신규 광학 기능 장치, 또는 신규 반도체 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다.
또한, 이들 과제의 기재는 다른 과제의 존재를 방해하는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 일 형태는 이들 과제 모두를 해결할 필요는 없는 것으로 한다. 또한, 이들 이외의 과제는 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 저절로 명백해지는 것이며 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 이들 이외의 과제를 추출할 수 있다.
(1) 본 발명의 일 형태는 제 1 전극, 제 2 전극, 및 제 1 유닛을 포함하는 광전 변환 디바이스이다.
제 1 유닛은 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 위치하며 제 1 전자 공여성 재료 및 제 1 전자 수용성 재료를 함유한다.
제 1 전자 공여성 재료는 축합 방향족 화합물이고, 제 1 전자 수용성 재료는 페릴렌 골격 및 2개 이상의 알킬기를 갖는다. 또한, 알킬기는 각각 독립적으로 탄소수가 1 이상 13 이하이다.
(2) 또한, 본 발명의 일 형태에서 제 1 유닛은 흡수 스펙트럼에서 파장 500nm 미만의 극댓값 및 파장 500nm 이상의 흡수단을 나타내는 상기 광전 변환 디바이스이다.
이로써, 가시광 영역의 입사광을 검출하여 전기 신호로 변환할 수 있다. 또한, 가시광 영역의 광을 반사하는 물체를 검출하여 전기 신호로 변환할 수 있다. 그 결과, 편리성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 광전 변환 디바이스를 제공할 수 있다.
(3) 또한, 본 발명의 일 형태는 제 1 전자 공여성 재료가 4개 이상 11개 이하의 축합 고리를 갖는 축합 방향족 화합물인 상기 광전 변환 디바이스이다.
이로써, 전류의 포화 특성을 양호하게 할 수 있다. 또는, 높은 효율로 광을 전류로 변환할 수 있다. 또한, 입사광의 강도의 연속적인 변화를 검출하여 전기 신호로 변환할 수 있다. 또한, 촬상 디바이스에 적합하게 사용할 수 있다. 그 결과, 편리성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 광전 변환 디바이스를 제공할 수 있다.
(4) 또한, 본 발명의 일 형태는 상기 알킬기가 분기 구조를 갖는 광전 변환 디바이스이다.
이로써, 제 1 전자 수용성 재료의 용해성을 높일 수 있다. 또한, 순도 측정이 용이해진다. 또한, 제 1 전자 수용성 재료의 승화 정제가 용이해진다. 또한, 증착이 용이해진다. 또한, 전자 수용성 재료의 품질 관리가 용이해진다. 그 결과, 편리성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 광전 변환 디바이스를 제공할 수 있다.
(5) 또한, 본 발명의 일 형태는 제 1 전자 수용성 재료가 이하에 나타내는 일반식(R0)으로 나타내어지는 페릴렌테트라카복실산다이이미드 유도체인 상기 광전 변환 디바이스이다.
[화학식 1]
Figure pat00001
다만, 상기 일반식(R0)에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 13의 쇄상 알킬기, 또는 탄소수 3 내지 13의 분기 알킬기를 나타내고, R3 내지 R10은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 13의 쇄상 알킬기, 탄소수 3 내지 13의 분기 알킬기, 탄소수 1 내지 13의 알킬 할라이드기, 탄소수 3 내지 13의 사이클로알킬기, 또는 할로젠을 나타낸다.
(6) 또한, 본 발명의 일 형태는 제 1 층을 포함하는 상기 광전 변환 디바이스이다.
제 1 층은 제 1 전극과 제 1 유닛 사이에 위치하며 제 2 전자 수용성 재료를 함유한다. 또한, 제 1 층은 1×102Ω·cm 이상 1×108Ω·cm 이하의 전기 저항률을 갖는다.
(7) 또한, 본 발명의 일 형태는 제 2 층을 포함하는 상기 광전 변환 소자이다.
제 2 층은 제 1 유닛과 제 2 전극 사이에 위치하며 제 2 전자 공여성 재료를 함유한다.
(8) 또한, 본 발명의 일 형태는 제 1 유닛이 제 3 층, 제 4 층, 및 제 5 층을 포함하는 상기 광전 변환 디바이스이다.
제 3 층은 제 4 층과 제 5 층 사이에 위치하며 제 1 전자 수용성 재료 및 제 1 전자 공여성 재료를 함유한다.
제 4 층은 제 1 전극과 제 3 층 사이에 위치하며 정공 수송성 재료를 함유한다.
제 5 층은 제 3 층과 제 2 전극 사이에 위치하며 전자 수송성 재료를 함유한다.
(9) 또한, 본 발명의 일 형태는 상기 광전 변환 디바이스 및 발광 디바이스를 포함하고, 발광 디바이스가 광전 변환 디바이스와 인접한 광학 기능 장치이다.
(10) 또한, 본 발명의 일 형태는 상기 광전 변환 디바이스 및 발광 디바이스를 포함하는 광학 기능 장치이다.
발광 디바이스는 광전 변환 디바이스와 인접하며 제 2 유닛, 제 3 전극, 및 제 2 전극을 포함한다.
제 2 유닛은 제 3 전극과 제 2 전극 사이에 위치하며 제 6 층, 상기 제 4 층, 및 상기 제 5 층을 포함한다.
제 4 층은 제 3 전극과 제 6 층 사이에 위치하고, 제 5 층은 제 6 층과 제 2 전극 사이에 위치한다. 또한, 제 6 층은 발광성 재료를 포함한다.
본 명세서에 첨부한 도면에서는 구성 요소를 기능별로 분류하고 각각 독립된 블록으로서 블록도를 나타내었지만, 실제의 구성 요소를 기능별로 완전히 나누기는 어렵고, 하나의 구성 요소가 복수의 기능에 관련될 수도 있다.
본 발명의 일 형태에 따르면 편리성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 광전 변환 디바이스를 제공할 수 있다. 또는, 편리성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 광학 기능 장치를 제공할 수 있다. 또는, 신규 광전 변환 디바이스, 신규 광학 기능 장치, 또는 신규 반도체 장치를 제공할 수 있다.
또한, 이들 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 일 형태는 이들 효과 모두를 반드시 가질 필요는 없다. 또한, 이들 이외의 효과는 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 저절로 명백해지는 것이며 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 이들 이외의 효과를 추출할 수 있다.
도 1의 (A) 및 (B)는 실시형태에 따른 광전 변환 디바이스의 구성을 설명하는 도면이다.
도 2의 (A) 내지 (C)는 실시형태에 따른 광학 기능 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 3은 실시형태에 따른 광학 기능 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 4는 실시형태에 따른 광학 기능 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 5는 실시형태에 따른 광학 기능 장치의 구성을 설명하는 회로도이다.
도 6은 실시형태에 따른 광학 기능 장치의 구성을 설명하는 회로도이다.
도 7의 (A) 및 (B)는 실시형태에 따른 광학 기능 장치의 구성을 설명하는 회로도이다.
도 8은 실시예에 따른 광전 변환 디바이스의 구성을 설명하는 도면이다.
도 9는 실시예에 따른 광전 변환 디바이스의 구성을 설명하는 도면이다.
도 10은 실시예에 따른 광전 변환 디바이스의 구성을 설명하는 도면이다.
도 11은 실시예에 따른, 제작된 광전 변환 디바이스의 특성을 설명하는 도면이다.
도 12는 실시예에 따른, 제작된 광전 변환 디바이스의 특성을 설명하는 도면이다.
도 13은 실시예에 따른, 제작된 광전 변환 디바이스의 특성을 설명하는 도면이다.
도 14는 실시예에 따른, 제작된 광전 변환 디바이스의 특성을 설명하는 도면이다.
도 15는 실시예에 따른, 제작된 광전 변환 디바이스의 특성을 설명하는 도면이다.
도 16은 실시예에 따른, 제작된 광전 변환 디바이스의 특성을 설명하는 도면이다.
도 17은 실시예에 따른, 제작된 광전 변환 디바이스의 특성을 설명하는 도면이다.
도 18은 실시예에 따른, 제작된 광전 변환 디바이스의 특성을 설명하는 도면이다.
도 19는 실시예에 따른, 제작된 광전 변환 디바이스의 특성을 설명하는 도면이다.
도 20은 실시예에 따른, 제작된 광전 변환 디바이스의 특성을 설명하는 도면이다.
도 21은 실시예에 따른, 제작된 광전 변환 디바이스의 특성을 설명하는 도면이다.
도 22는 실시예에 따른, 제작된 광전 변환 디바이스의 특성을 설명하는 도면이다.
도 23은 실시예에 따른, 제작된 광전 변환 디바이스의 특성을 설명하는 도면이다.
도 24는 실시예에 따른, 제작된 광전 변환 디바이스의 특성을 설명하는 도면이다.
도 25는 실시예에 따른, 제작된 광전 변환 디바이스의 특성을 설명하는 도면이다.
제 1 전극, 제 2 전극, 및 제 1 유닛을 포함하는 광전 변환 디바이스이다. 제 1 유닛은 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 위치하며 제 1 전자 공여성 재료 및 제 1 전자 수용성 재료를 함유한다. 제 1 전자 공여성 재료는 축합 방향족 화합물이고, 제 1 전자 수용성 재료는 페릴렌 골격 및 2개 이상의 알킬기를 갖는다. 또한, 알킬기는 각각 독립적으로 탄소수가 1 이상 13 이하이다.
이로써, 전류의 포화 특성을 양호하게 할 수 있다. 또는, 높은 효율로 광을 전류로 변환할 수 있다. 또한, 입사광의 강도의 연속적인 변화를 검지하여 전기 신호로 변환할 수 있다. 또한, 촬상 디바이스에 적합하게 사용할 수 있다. 그 결과, 편리성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 광전 변환 디바이스를 제공할 수 있다.
실시형태에 대하여 도면을 사용하여 자세히 설명한다. 다만, 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 그 범위에서 벗어남이 없이 그 형태 및 자세한 사항을 다양하게 변경할 수 있다는 것은 통상의 기술자라면 쉽게 이해할 수 있다. 따라서, 본 발명은 이하에 기재하는 실시형태의 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다. 또한, 이하에서 설명하는 발명의 구성에서, 동일한 부분 또는 같은 기능을 갖는 부분에는 동일한 부호를 상이한 도면 사이에서 공통적으로 사용하고, 그 반복 설명은 생략한다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태에 따른 광전 변환 디바이스(550S)의 구성에 대하여, 도 1을 참조하여 설명한다.
도 1의 (A)는 본 발명의 일 형태에 따른 광전 변환 디바이스(550S)의 단면도이고, 도 1의 (B)는 본 발명의 일 형태에 따른 광전 변환 디바이스(550S)의 유닛(103S)의 구성을 설명하는 도면이다. 또한, 도 1의 (B)는 전극(551S)과, 층(104)과, 유닛(103S)(층(112), 층(114S1), 층(114S2), 및 층(113))과, 층(105)과, 전극(552)의 에너지 다이어그램을 설명하는 도면이다. 또한, 실선을 사용하여 진공 준위를 나타낸다.
<광전 변환 디바이스(550S)의 구성예 1>
본 실시형태에서 설명하는 광전 변환 디바이스(550S)는 전극(551S)과, 전극(552)과, 유닛(103S)을 갖는다(도 1의 (A) 참조). 유닛(103S)은 전극(551S)과 전극(552) 사이에 위치한다.
<<유닛(103S)의 구성예 1>>
유닛(103S)은 전자 공여성 재료(DM1)(제 1 재료) 및 전자 수용성 재료(AM1)(제 2 재료)를 포함한다.
<<유닛(103S)의 구성예 2>>
유닛(103S)은 흡수 스펙트럼에서 파장 500nm 미만의 극댓값 및 파장 500nm 이상의 흡수단을 나타낸다. 예를 들어, 파장 500nm 미만에 극댓값을 갖고, 파장 500nm 이상에 흡수단을 갖는 재료를 전자 공여성 재료(DM1)에 사용할 수 있다. 또한, 파장 500nm 미만에 극댓값을 갖고, 파장 500nm 이상에 흡수단을 갖는 재료를 전자 수용성 재료(AM1)에 사용할 수 있다. 또한, 파장 500nm 미만에 극댓값을 갖고, 파장 500nm 이상에 흡수단을 갖는 혼합 재료를 전자 공여성 재료(DM1) 및 전자 수용성 재료(AM1)의 혼합 재료에 사용할 수 있다.
이로써, 가시광 영역의 입사광(hv)을 검출하여 전기 신호로 변환할 수 있다. 또한, 가시광 영역의 광을 반사하는 물체를 검지하여 전기 신호로 변환할 수 있다. 그 결과, 편리성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 광전 변환 디바이스를 제공할 수 있다.
[전자 공여성 재료(DM1)의 구성예]
전자 공여성 재료(DM1)는 축합 방향족 화합물이다. 예를 들어, 4개 이상 11개 이하의 축합 고리를 갖는 축합 방향족 화합물을 전자 공여성 재료(DM1)에 사용할 수 있다. 또한, 방향족 고리를 구성하는 원소는 탄소에 한정되지 않고, 질소를 포함하여도 좋다.
구체적으로는, 테트라센 유도체, 펜타센 유도체, 페리플란텐 유도체 등을 사용할 수 있다. 예를 들어, 이하에 나타내는, 테트라페닐다이벤조페리플란텐(약칭: DBP), 루브렌(Rubrene) 등의 축합 방향족 화합물을 전자 공여성 재료(DM1)에 사용할 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00002
[전자 수용성 재료(AM1)의 구성예 1]
전자 수용성 재료(AM1)는 페릴렌 골격 및 2개 이상의 알킬기를 갖는다. 또한, 알킬기는 각각 독립적으로 탄소수가 1 이상 13 이하인 것이 바람직하다. 양자 효율의 관점에서는, 탄소수가 12 이하인 것이 바람직하고, 탄소수가 10 이하인 것이 더 바람직하고, 탄소수가 6 이하인 것이 특히 바람직하다.
이로써, 전류의 포화 특성을 양호하게 할 수 있다. 또는, 높은 효율로 광을 전류로 변환할 수 있다. 또한, 입사광의 강도의 연속적인 변화를 검지하여 전기 신호로 변환할 수 있다. 또한, 촬상 디바이스에 적합하게 사용할 수 있다. 그 결과, 편리성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 광전 변환 디바이스를 제공할 수 있다.
또한, 유닛(103S)은 전자 공여성 재료(DM1)와 전자 수용성 재료(AM1)를 포함하고, 활성층이라고 바꿔 말할 수 있다. 유닛(103S)은 광을 흡수하고, 광을 흡수한 유닛(103S)에서, 광 여기 에너지(hv)에 의하여 전하 분리가 유발된다(도 1의 (A) 및 (B) 참조). 그리고, 정공이 전자 공여성 재료(DM1) 측에, 전자가 전자 수용성 재료(AM1) 측에 포획된다. 예를 들어, 전자 공여성 재료(DM1)를 포함하는 층(114S1)과 전자 수용성 재료(AM1)를 포함하는 층(114S2)을 적층하여 사용하는 경우, 도면 중에 부호(+)로 나타낸 정공은 층(114S1) 측으로 이동하고, 도면 중에 부호(-)로 나타낸 전자는 층(114S2) 측으로 이동한다(도 1의 (B) 참조). 이로써, 광전 변환 디바이스는 광을 전류로 변환할 수 있다. 또한, 전자 공여성 재료(DM1)의 최고 피점 궤도(HOMO) 준위는 전자 수용성 재료(AM1)의 HOMO 준위보다 높고, 전자 공여성 재료(DM1)의 최저 비점유 분자 궤도(LUMO) 준위는 전자 수용성 재료(AM1)의 LUMO 준위보다 높은 것이 바람직하다. 예를 들어, 층(114S1)에 전자 공여성 재료(DM1)를 사용하고, 층(114S2)에 전자 수용성 재료(AM1)를 사용함으로써, 도 1의 (B)에 나타낸 바와 같은 에너지 다이어그램이 된다.
[전자 수용성 재료(AM1)의 구성예 2]
또한, 분기 알킬기를 갖는 전자 수용성 재료(AM1)는 광전 변환 디바이스에 적합하다. 특히, 탄소수가 3 이상 12 이하인 분기 알킬기인 것이 바람직하다. 양자 효율의 관점에서는, 탄소수가 10 이하인 것이 바람직하고, 탄소수가 6 이하인 것이 특히 바람직하다.
이로써, 전자 수용성 재료(AM1)의 용해성을 높일 수 있다. 또한, 전자 수용성 재료(AM1)의 품질 관리가 용이해진다. 그 결과, 편리성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 광전 변환 디바이스를 제공할 수 있다.
[전자 수용성 재료(AM1)의 구성예 3]
예를 들어, 이하에 일반식(R0)으로 나타내는 페릴렌테트라카복실산다이이미드 유도체를 전자 수용성 재료(AM1)에 적합하게 사용할 수 있다.
[화학식 3]
Figure pat00003
다만, 상기 일반식(R0)에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 13의 쇄상 알킬기 또는 탄소수 3 내지 13의 분기 알킬기를 나타내고, R3 내지 R10은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 13의 쇄상 알킬기, 탄소수 3 내지 13의 분기 알킬기, 탄소수 1 내지 13의 알킬 할라이드기, 탄소수 3 내지 13의 사이클로알킬기, 또는 할로젠을 나타낸다. 특히, R1 및 R2는 각각 독립적으로 탄소수 2 내지 12의 쇄상 알킬기이면, 높은 용해성을 얻을 수 있기 때문에 바람직하다. 또한, 각각 독립적으로 분기 알킬기인 것이 더 바람직하다.
구체적으로는, 이하에 나타내는, N,N'-다이메틸-3,4,9,10-페릴렌테트라카복실산다이이미드(약칭: Me-PTCDI), N,N'-다이-n-옥틸-3,4,9,10-페릴렌테트라카복실산다이이미드(약칭: PTCDI-C8), N,N'-다이트라이데실페릴렌-3,4,9,10-테트라카복실산다이이미드(약칭: PTCDI-C13), N,N'-비스(2-에틸헥실)-3,4,9,10-페릴렌테트라카복실산다이이미드(약칭: EtHex-PTCDI) 등을 전자 수용성 재료(AM1)에 사용할 수 있다.
[화학식 4]
Figure pat00004
<광전 변환 디바이스(550S)의 구성예 2>
또한, 본 실시형태에서 설명하는 광전 변환 디바이스(550S)는 전극(551S) 및 층(104)을 갖는다(도 1의 (A) 참조). 층(104)은 전극(551S)과 유닛(103S) 사이에 끼워진다.
<전극(551S)의 구성예>
예를 들어, 도전성 재료를 전극(551S)에 사용할 수 있다. 구체적으로는, 금속, 합금, 또는 도전성 화합물을 포함하는 막을 단층으로 또는 적층하여 전극(551S)에 사용할 수 있다.
예를 들어, 효율적으로 광을 반사하는 막을 전극(551S)에 사용할 수 있다. 구체적으로는, 은 및 구리 등을 포함하는 합금, 은 및 팔라듐 등을 포함하는 합금, 또는 알루미늄 등의 금속막을 전극(551S)에 사용할 수 있다.
또한, 예를 들어 가시광에 대하여 투광성을 갖는 막을 전극(551S)에 사용할 수 있다. 구체적으로는, 광이 투과할 정도로 얇은 금속의 막, 합금의 막, 또는 도전성 산화물의 막 등을 단층으로 또는 적층하여 전극(551S)에 사용할 수 있다.
예를 들어, 인듐을 포함하는 도전성 산화물을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 산화 인듐, 산화 인듐-산화 주석(약칭: ITO), 실리콘 또는 산화 실리콘을 함유한 산화 인듐-산화 주석(약칭: ITSO), 산화 인듐-산화 아연, 산화 텅스텐 및 산화 아연을 함유한 산화 인듐(약칭: IWZO) 등을 사용할 수 있다.
또한, 예를 들어 아연을 포함하는 도전성 산화물을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 산화 아연, 갈륨을 첨가한 산화 아연, 알루미늄을 첨가한 산화 아연 등을 사용할 수 있다.
또한, 예를 들어 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 크로뮴(Cr), 몰리브데넘(Mo), 철(Fe), 코발트(Co), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 또는 금속 재료의 질화물(예를 들어 질화 타이타늄) 등을 사용할 수 있다. 또는, 그래핀을 사용할 수 있다.
<<층(104)의 구성예>>
예를 들어, 정공 주입성을 갖는 재료를 층(104)에 사용할 수 있다.
구체적으로는, 전자 수용성을 갖는 물질을 층(104)에 사용할 수 있다. 또는, 복수 종류의 물질을 포함하는 복합 재료를 층(104)에 사용할 수 있다.
[전자 수용성을 갖는 물질]
유기 화합물 및 무기 화합물을, 전자 수용성을 갖는 물질에 사용할 수 있다.
예를 들어, 전자 흡인기(할로젠기 또는 사이아노기)를 갖는 화합물을, 전자 수용성을 갖는 물질에 사용할 수 있다. 또한, 전자 수용성을 갖는 유기 화합물은 증착이 용이하여 성막하기 쉽다. 이로써, 광전 변환 디바이스의 생산성을 높일 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 사용할 수 있다.
특히, HAT-CN과 같이 복수의 헤테로 원자를 갖는 축합 방향족 고리에 전자 흡인기가 결합된 화합물은 열적으로 안정적이기 때문에 바람직하다.
또한, 전자 흡인기(특히, 플루오로기와 같은 할로젠기 또는 사이아노기)를 갖는 [3]라디알렌 유도체는 전자 수용성이 매우 높기 때문에 바람직하다.
구체적으로는, α,α',α''-1,2,3-사이클로프로페인트라이일리덴트리스[4-사이아노-2,3,5,6-테트라플루오로벤젠아세토나이트릴], α,α',α''-1,2,3-사이클로프로페인트라이일리덴트리스[2,6-다이클로로-3,5-다이플루오로-4-(트라이플루오로메틸)벤젠아세토나이트릴], α,α',α''-1,2,3-사이클로프로페인트라이일리덴트리스[2,3,4,5,6-펜타플루오로벤젠아세토나이트릴] 등을 사용할 수 있다.
또한, 몰리브데넘 산화물, 바나듐 산화물, 루테늄 산화물, 텅스텐 산화물, 망가니즈 산화물 등을, 전자 수용성을 갖는 물질에 사용할 수 있다.
또한, 프탈로사이아닌(약칭: H2Pc), 구리 프탈로사이아닌(CuPc) 등의 프탈로사이아닌계 착체 화합물, 4,4'-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: DPAB), N,N'-비스{4-[비스(3-메틸페닐)아미노]페닐}-N,N'-다이페닐-(1,1'-바이페닐)-4,4'-다이아민(약칭: DNTPD) 등의 방향족 아민 골격을 갖는 화합물을 사용할 수 있다.
또한, 폴리(3,4-에틸렌다이옥시싸이오펜)/폴리(스타이렌설폰산)(PEDOT/PSS) 등의 고분자 화합물 등을 사용할 수 있다.
<<층(104)의 구성예>>
층(104)은 전자 수용성 재료(AM2)를 포함한다. 또한, 층(104)의 전기 저항률이 1×102Ω·cm 이상 1×108Ω·cm 이하이다.
[복합 재료의 구성예 1]
또한, 예를 들어 전자 수용성을 갖는 물질과 정공 수송성을 갖는 재료를 포함하는 복합 재료를 층(104)에 사용할 수 있다.
예를 들어, 방향족 아민 골격을 갖는 화합물, 카바졸 유도체, 방향족 탄화수소, 바이닐기를 갖는 방향족 탄화수소, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등) 등을, 복합 재료에 사용되는 정공 수송성을 갖는 재료로서 사용할 수 있다. 또한 정공 이동도가 1×10-6cm2/Vs 이상인 재료를 정공 수송성을 갖는 재료에 적합하게 사용할 수 있다.
또한, 비교적 깊은 HOMO 준위를 갖는 물질을 복합 재료에 사용되는 정공 수송성을 갖는 재료에 적합하게 사용할 수 있다.
방향족 아민 골격을 갖는 화합물로서는, 예를 들어 N,N'-다이(p-톨릴)-N,N'-다이페닐-p-페닐렌다이아민(약칭: DTDPPA), 4,4'-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: DPAB), N,N'-비스{4-[비스(3-메틸페닐)아미노]페닐}-N,N'-다이페닐-(1,1'-바이페닐)-4,4'-다이아민(약칭: DNTPD), 1,3,5-트리스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]벤젠(약칭: DPA3B) 등을 사용할 수 있다.
카바졸 유도체로서는, 예를 들어 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), 4,4'-다이(N-카바졸릴)바이페닐(약칭: CBP), 1,3,5-트리스[4-(N-카바졸릴)페닐]벤젠(약칭: TCPB), 9-[4-(10-페닐-9-안트라센일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA), 1,4-비스[4-(N-카바졸릴)페닐]-2,3,5,6-테트라페닐벤젠 등을 사용할 수 있다.
방향족 탄화수소로서는 예를 들어, 2-tert-뷰틸-9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: t-BuDNA), 2-tert-뷰틸-9,10-다이(1-나프틸)안트라센, 9,10-비스(3,5-다이페닐페닐)안트라센(약칭: DPPA), 2-tert-뷰틸-9,10-비스(4-페닐페닐)안트라센(약칭: t-BuDBA), 9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: DNA), 9,10-다이페닐안트라센(약칭: DPAnth), 2-tert-뷰틸안트라센(약칭: t-BuAnth), 9,10-비스(4-메틸-1-나프틸)안트라센(약칭: DMNA), 2-tert-뷰틸-9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]안트라센, 9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]안트라센, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-다이(1-나프틸)안트라센, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-다이(2-나프틸)안트라센, 9,9'-바이안트릴, 10,10'-다이페닐-9,9'-바이안트릴, 10,10'-비스(2-페닐페닐)-9,9'-바이안트릴, 10,10'-비스[(2,3,4,5,6-펜타페닐)페닐]-9,9'-바이안트릴, 안트라센, 테트라센, 루브렌, 페릴렌, 2,5,8,11-테트라(tert-뷰틸)페릴렌, 펜타센, 코로넨 등을 사용할 수 있다.
바이닐기를 갖는 방향족 탄화수소로서는 예를 들어 4,4'-비스(2,2-다이페닐바이닐)바이페닐(약칭: DPVBi), 9,10-비스[4-(2,2-다이페닐바이닐)페닐]안트라센(약칭: DPVPA) 등을 사용할 수 있다.
고분자 화합물로서는, 예를 들어 폴리(N-바이닐카바졸)(약칭: PVK), 폴리(4-바이닐트라이페닐아민)(약칭: PVTPA), 폴리[N-(4-{N'-[4-(4-다이페닐아미노)페닐]페닐-N'-페닐아미노}페닐)메타크릴아마이드](약칭: PTPDMA), 폴리[N,N'-비스(4-뷰틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘](약칭: Poly-TPD) 등을 사용할 수 있다.
또한, 예를 들어 카바졸 골격, 다이벤조퓨란 골격, 다이벤조싸이오펜 골격, 및 안트라센 골격 중 어느 것을 갖는 물질을, 복합 재료에 사용되는 정공 수송성을 갖는 재료에 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 다이벤조퓨란 고리 또는 다이벤조싸이오펜 고리를 포함하는 치환기를 갖는 방향족 아민, 나프탈렌 고리를 갖는 방향족 모노아민, 또는 9-플루오렌일기가 아릴렌기를 통하여 아민의 질소에 결합되는 방향족 모노아민을 갖는 물질을, 복합 재료에 사용되는 정공 수송성을 갖는 재료에 사용할 수 있다.
이들 재료로서는 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)-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBBiF), N,N-비스(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-9,9'-스파이로바이-9H-플루오렌-4-아민, N,N-비스(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-9,9'-스파이로바이-9H-플루오렌-3-아민, N,N-비스(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-9,9'-스파이로바이-9H-플루오렌-2-아민, N,N-비스(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-9,9'-스파이로바이-9H-플루오렌-1-아민 등을 사용할 수 있다.
<광전 변환 디바이스(550S)의 구성예 3>
또한, 본 실시형태에서 설명하는 광전 변환 디바이스(550S)는 층(105)을 갖는다(도 1의 (A) 참조). 층(105)은 유닛(103S)과 전극(552) 사이에 끼워진다.
<전극(552)의 구성예>
예를 들어, 도전성 재료를 전극(552)에 사용할 수 있다. 구체적으로는, 금속, 합금, 또는 도전성 화합물을 포함하는 재료를 단층으로 또는 적층하여 전극(552)에 사용할 수 있다.
예를 들어, 전극(551S)에 사용할 수 있는 재료를 전극(552)에 사용할 수 있다.
예를 들어, 원소 주기율표의 1족에 속하는 원소, 원소 주기율표의 2족에 속하는 원소, 희토류 금속, 및 이들을 포함하는 합금을 전극(552)에 사용할 수 있다.
구체적으로는, 리튬(Li) 및 세슘(Cs) 등, 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 및 스트론튬(Sr) 등, 유로퓸(Eu) 및 이터븀(Yb) 등, 그리고 이들을 포함하는 합금(MgAg, AlLi)을 전극(552)에 사용할 수 있다.
<<층(105)의 구성예>>
예를 들어, 전자 주입성을 갖는 재료를 층(105)에 사용할 수 있다.
구체적으로는, 전자 공여성을 갖는 물질을 층(105)에 사용할 수 있다. 또는, 전자 공여성을 갖는 물질과 정공 수송성을 갖는 재료를 복합한 재료를 층(105)에 사용할 수 있다. 또는, 전자화물(electride)을 층(105)에 사용할 수도 있다.
<<층(105)의 구성예>>
층(105)은 전자 공여성 재료(DM2)를 포함한다. 또한, 전자 공여성을 갖는 물질을 전자 공여성 재료(DM2)에 사용할 수 있다.
[전자 공여성을 갖는 물질]
예를 들어, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 또는 이들의 화합물(산화물, 할로젠화물, 탄산염 등)을 전자 공여성을 갖는 물질에 사용할 수 있다. 또는, 테트라싸이아나프타센(약칭: TTN), 니켈로센, 데카메틸니켈로센 등의 유기 화합물을 전자 공여성을 갖는 물질에 사용할 수도 있다.
알칼리 금속 화합물(산화물, 할로젠화물, 탄산염을 포함함)로서는 산화 리튬, 플루오린화 리튬(LiF), 플루오린화 세슘(CsF), 탄산 리튬, 탄산 세슘, 8-하이드록시퀴놀리네이토-리튬(약칭: Liq) 등을 사용할 수 있다.
알칼리 토금속 화합물(산화물, 할로젠화물, 탄산염을 포함함)로서는 플루오린화 칼슘(CaF2) 등을 사용할 수 있다.
[복합 재료의 구성예 1]
또한, 복수 종류의 물질을 복합한 재료를 전자 주입성을 갖는 재료에 사용할 수 있다. 예를 들어, 전자 공여성을 갖는 물질과 전자 수송성을 갖는 재료를 복합 재료에 사용할 수 있다.
[전자 수송성을 갖는 재료]
예를 들어, 금속 착체 또는 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 골격을 갖는 유기 화합물을 전자 수송성을 갖는 재료에 사용할 수 있다.
전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600인 조건에서, 전자 이동도가 1×10-7cm2/Vs 이상 5×10-5cm2/Vs 이하인 재료를, 전자 수송성을 갖는 재료에 적합하게 사용할 수 있다. 이로써, 전자 수송층에서의 전자의 수송성을 억제할 수 있다. 또는, 발광층으로의 전자의 주입량을 제어할 수 있다. 또는, 발광층이 전자 과다 상태가 되는 것을 방지할 수 있다.
금속 착체로서는, 예를 들어 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리네이토)베릴륨(II)(약칭: BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀레이토)(4-페닐페놀레이토)알루미늄(III)(약칭: BAlq), 비스(8-퀴놀리놀레이토)아연(II)(약칭: Znq), 비스[2-(2-벤즈옥사졸릴)페놀레이토]아연(II)(약칭: ZnPBO), 비스[2-(2-벤조싸이아졸릴)페놀레이토]아연(II)(약칭: ZnBTZ) 등을 사용할 수 있다.
π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 골격을 갖는 유기 화합물로서는, 예를 들어 폴리아졸 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물, 다이아진 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물, 피리딘 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물, 트라이아진 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물 등을 사용할 수 있다. 특히, 다이아진 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물 및 피리딘 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물은 모두, 신뢰성이 양호하기 때문에 바람직하다. 또한, 다이아진(피리미딘 또는 피라진) 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물은 전자 수송성이 높다.
폴리아졸 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물로서는 예를 들어, 2-(4-바이페닐릴)-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸(약칭: PBD), 3-(4-바이페닐릴)-4-페닐-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,2,4-트라이아졸(약칭: TAZ), 1,3-비스[5-(p-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸-2-일]벤젠(약칭: OXD-7), 9-[4-(5-페닐-1,3,4-옥사다이아졸-2-일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CO11), 2,2',2''-(1,3,5-벤젠트라이일)트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸)(약칭: TPBI), 2-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤즈이미다졸(약칭: mDBTBIm-II) 등을 사용할 수 있다.
다이아진 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물로서는 예를 들어, 2-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTPDBq-II), 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II), 2-[3'-(9H-카바졸-9-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mCzBPDBq), 4,6-비스[3-(페난트렌-9-일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mPnP2Pm), 4,6-비스[3-(4-다이벤조싸이엔일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mDBTP2Pm-II), 4,8-비스[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]벤조[h]퀴나졸린(약칭: 4,8mDBtP2Bqn) 등을 사용할 수 있다.
피리딘 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물로서는 예를 들어, 3,5-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리딘(약칭: 35DCzPPy), 1,3,5-트라이[3-(3-피리딜)페닐]벤젠(약칭: TmPyPB) 등을 사용할 수 있다.
트라이아진 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물로서는 예를 들어 2-[3'-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)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) 등을 사용할 수 있다.
<<유닛(103S)의 구성예 3>>
예를 들어, 전자 공여성 재료(DM1) 및 전자 수용성 재료(AM1)를 포함하는 혼합 재료를 유닛(103S)에 사용할 수 있다. 또한, 전자 공여성 재료(DM1) 및 전자 수용성 재료(AM1)를 포함하는 혼합 재료를 사용하는 구성을 벌크 헤테로 접합형이라고 할 수 있다.
<<유닛(103S)의 구성예 4>>
또한, 전자 공여성 재료(DM1)를 포함하는 층과 전자 수용성 재료(AM1)를 포함하는 층을 적층한 적층 구조를 유닛(103S)에 사용할 수 있다. 또한, 전자 공여성 재료(DM1)를 포함하는 층과 전자 수용성 재료(AM1)를 포함하는 층을 적층하여 사용하는 구성을 헤테로 접합형이라고 할 수 있다.
예를 들어, 층(114S1) 및 층(114S2)을 포함하는 층(114S)을 유닛(103S)에 사용할 수 있다(도 1의 (A) 참조). 구체적으로는, 층(114S1)에 전자 공여성 재료(DM1)를 사용할 수 있고, 층(114S2)에 전자 수용성 재료(AM1)를 사용할 수 있다.
<<유닛(103S)의 구성예 5>>
예를 들어 유닛(103S)은 층(114S), 층(112), 및 층(113)을 갖는다. 또한, 정공 수송층, 전자 수송층, 캐리어 블록층 등의 기능층에서 선택한 층을 유닛(103S)에 사용할 수 있다. 또한, 정공 주입층, 전자 주입층, 여기자 블록층, 및 전하 발생층 등의 기능층에서 선택한 층을 유닛(103S)에 사용할 수 있다.
<<층(114S)의 구성예>>
층(114S)은 층(112)과 층(113) 사이에 끼워지며 전자 수용성 재료(AM1) 및 전자 공여성 재료(DM1)를 포함한다.
<<층(112)의 구성예>>
층(112)은 전극(551S)과 층(114S) 사이에 끼워지며 정공 수송성 재료를 포함한다.
예를 들어 정공 수송성을 갖는 재료를 층(112)에 사용할 수 있다. 또한, 층(112)을 정공 수송층이라고 할 수 있다.
[정공 수송성을 갖는 재료]
정공 이동도가 1×10-6cm2/Vs 이상인 재료를 정공 수송성을 갖는 재료에 적합하게 사용할 수 있다.
예를 들어, 정공 수송성을 갖는 재료에 아민 화합물 또는 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리 골격을 갖는 유기 화합물을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 방향족 아민 골격을 갖는 화합물, 카바졸 골격을 갖는 화합물, 싸이오펜 골격을 갖는 화합물, 퓨란 골격을 갖는 화합물 등을 사용할 수 있다. 특히, 방향족 아민 골격을 갖는 화합물 또는 카바졸 골격을 갖는 화합물은, 신뢰성이 양호하고 정공 수송성이 높아 구동 전압 저감에도 기여하기 때문에 바람직하다.
방향족 아민 골격을 갖는 화합물로서는 예를 들어, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: NPB), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-다이페닐-[1,1'-바이페닐]-4,4'-다이아민(약칭: TPD), 4,4'-비스[N-(스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: BSPB), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP), 4-페닐-3'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: mBPAFLP), 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBA1BP), 4,4'-다이페닐-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBBi1BP), 4-(1-나프틸)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBANB), 4,4'-다이(1-나프틸)-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBNBB), 9,9-다이메틸-N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]플루오렌-2-아민(약칭: PCBAF), N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-아민(약칭: PCBASF) 등을 사용할 수 있다.
카바졸 골격을 갖는 화합물로서는, 예를 들어 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), 3,3'-비스(9-페닐-9H-카바졸)(약칭: PCCP) 등을 사용할 수 있다.
싸이오펜 골격을 갖는 화합물로서는, 예를 들어 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) 등을 사용할 수 있다.
퓨란 골격을 갖는 화합물로서는, 예를 들어 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조퓨란)(약칭: DBF3P-II), 4-{3-[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]페닐}다이벤조퓨란(약칭: mmDBFFLBi-II) 등을 사용할 수 있다.
<<층(113)의 구성예>>
층(113)은 층(114S)과 전극(552) 사이에 끼워지며 전자 수송성 재료를 포함한다.
예를 들어, 전자 수송성을 갖는 재료, 안트라센 골격을 갖는 재료, 및 혼합 재료 등을 층(113)에 사용할 수 있다. 또한, 층(113)을 전자 수송층이라고 할 수 있다.
[전자 수송성을 갖는 재료]
예를 들어, 금속 착체 또는 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 골격을 갖는 유기 화합물을 전자 수송성을 갖는 재료에 사용할 수 있다.
전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600인 조건에서, 전자 이동도가 1×10-7cm2/Vs 이상 5×10-5cm2/Vs 이하인 재료를, 전자 수송성을 갖는 재료에 적합하게 사용할 수 있다.
예를 들어, 층(104)에 사용할 수 있는 재료를 층(113)에 사용할 수 있다. 구체적으로는, 복합 재료에 사용할 수 있는 전자 수송성을 갖는 재료를 층(113)에 사용할 수 있다.
[안트라센 골격을 갖는 재료]
안트라센 골격을 갖는 유기 화합물을 층(113)에 사용할 수 있다. 특히, 안트라센 골격과 헤테로 고리 골격의 양쪽을 포함하는 유기 화합물을 적합하게 사용할 수 있다.
예를 들어 안트라센 골격과 질소 함유 5원 고리 골격의 양쪽을 포함하는 유기 화합물을 사용할 수 있다. 또는, 2개의 헤테로 원자를 고리에 포함하는 질소 함유 5원 고리 골격과 안트라센 골격의 양쪽을 포함하는 유기 화합물을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 피라졸 고리, 이미다졸 고리, 옥사졸 고리, 싸이아졸 고리 등을 상기 헤테로 고리 골격에 적합하게 사용할 수 있다.
예를 들어 안트라센 골격과 질소 함유 6원 고리 골격의 양쪽을 포함하는 유기 화합물을 사용할 수 있다. 또는, 2개의 헤테로 원자를 고리에 포함하는 질소 함유 6원 고리 골격과 안트라센 골격의 양쪽을 포함하는 유기 화합물을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 피라진 고리, 피리미딘 고리, 피리다진 고리 등을 상기 헤테로 고리 골격에 적합하게 사용할 수 있다.
[혼합 재료의 구성예]
또한, 복수 종류의 물질을 혼합한 재료를 층(113)에 사용할 수 있다. 구체적으로는, 알칼리 금속, 알칼리 금속 화합물, 또는 알칼리 금속 착체와, 전자 수송성을 갖는 물질을 포함하는 혼합 재료를 층(113)에 사용할 수 있다.
또한, 본 실시형태는 본 명세서에서 설명하는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태에 따른 광학 기능 장치의 구성에 대하여 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.
도 2의 (A)는 본 발명의 일 형태에 따른 광학 기능 장치의 상면도이고, 도 2의 (B)는 도 2의 (A)의 일부를 설명하는 상면도이다. 또한, 도 2의 (C)는 도 2의 (A)에 도시된 절단선 X1-X2, 절단선 X3-X4, 절단선 X9-X10, 절단선 X11-X12를 따라 자른 단면도, 및 한 쌍의 화소(703(i, j))에서의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 형태에 따른 광학 기능 장치의 한 쌍의 화소에서의 단면도이다.
또한, 본 명세서에서 값이 1 이상의 정수(整數)인 변수를 부호에 사용하는 경우가 있다. 예를 들어, 값이 1 이상의 정수인 변수 p를 포함하는 (p)를 최대 p개의 구성 요소 중 어느 것을 특정하는 부호의 일부에 사용하는 경우가 있다. 또한, 예를 들어 값이 1 이상의 정수인 변수 m 및 변수 n을 포함하는 (m, n)을 최대 m×n개의 구성 요소 중 어느 것을 특정하는 부호의 일부에 사용하는 경우가 있다.
또한, 본 명세서 등에서, 메탈 마스크 또는 FMM(파인 메탈 마스크, 고정세(高精細) 메탈 마스크)을 사용하여 제작되는 디바이스를 MM(메탈 마스크) 구조의 디바이스라고 부르는 경우가 있다. 또한, 본 명세서 등에서, 메탈 마스크 또는 FMM을 사용하지 않고 제작되는 디바이스를 MML(메탈 마스크리스) 구조의 디바이스라고 부르는 경우가 있다.
<광학 기능 장치(700)의 구성예 1>
본 실시형태에서 설명하는 광학 기능 장치(700)는 영역(231)을 갖는다(도 2의 (A) 참조). 또한, 광학 기능 장치(700)는 구동 회로(GD), 구동 회로(SD), 구동 회로(RD), 및 구동 회로(RC)를 갖는다.
영역(231)은 한 쌍의 화소(703(i, j))를 갖고, 한 쌍의 화소(703(i, j))는 화소(702X(i, j)) 및 화소(702S(i, j))를 갖는다(도 2의 (B) 참조).
화소(702X(i, j))는 발광 디바이스(550X(i, j)) 및 화소 회로(530X(i, j))를 갖는다. 발광 디바이스(550X(i, j))는 개구(591X)를 통하여 화소 회로(530X(i, j))와 전기적으로 접속된다(도 2의 (C) 참조).
화소(702S(i, j))는 광전 변환 디바이스(550S(i, j)) 및 화소 회로(530S(i, j))를 갖는다. 광전 변환 디바이스(550S(i, j))는 개구(591S)를 통하여 화소 회로(530S(i, j))와 전기적으로 접속된다.
또한, 광학 기능 장치(700)는 기능층(520)을 갖는다(도 2의 (C) 참조). 기능층(520)은 화소 회로(530X(i, j)), 화소 회로(530S(i, j)), 구동 회로(GD), 구동 회로(SD), 구동 회로(RD), 및 구동 회로(RC)를 갖는다. 또한, 구동 회로(GD)는 제어 신호를 화소 회로(530X(i, j))에 공급하고, 구동 회로(SD)는 예를 들어 화상 신호를 화소 회로(530X(i, j))에 공급한다. 또한, 구동 회로(RD)는 제어 신호를 화소 회로(530S(i, j))에 공급하고, 구동 회로(RC)는 예를 들어 촬상 신호를 화소 회로(530S(i, j))로부터 취득한다.
또한, 광학 기능 장치(700)는 단자부(519B)를 갖는다. 단자부(519B)는 예를 들어 도전 재료(CP)를 통하여 플렉시블 프린트 기판(FPC1)과 전기적으로 접속된다.
<광학 기능 장치(700)의 구성예 2>
본 실시형태에서 설명하는 광학 기능 장치(700)는 광전 변환 디바이스(550S(i, j))와 발광 디바이스(550X(i, j))를 갖고, 발광 디바이스(550X(i, j))는 광전 변환 디바이스(550S(i, j))와 인접한다(도 2의 (C) 참조).
예를 들어 실시형태 1에서 설명한 광전 변환 디바이스를 광전 변환 디바이스(550S(i, j))에 사용할 수 있다.
또한, 예를 들어, 유기 EL 소자 또는 발광 다이오드 등을 발광 디바이스(550X(i, j))에 사용할 수 있다.
이로써, 예를 들어 화상을 표시할 뿐만 아니라, 주위의 밝기의 분포를 검지할 수 있다. 또한, 예를 들어 화상을 표시할 뿐만 아니라, 광학식 터치 센서를 실현할 수 있다. 그 결과, 편리성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 광 기능 디바이스를 제공할 수 있다.
<광전 변환 디바이스(550S(i, j))의 구성예>
광전 변환 디바이스(550S(i, j))는 유닛(103S(i, j)), 전극(551S(i, j)), 및 전극(552)을 갖는다(도 3 참조). 유닛(103S(i, j))은 전극(551S(i, j))과 전극(552) 사이에 끼워진다. 또한, 전극(551S(i, j))은 예를 들어 절연막(521) 위에 형성된다. 또한, 전극(551S(i, j))과 중첩되는 개구부를 갖는 절연막(528)을 전극(551S(i, j)) 위에 형성한다.
구체적으로는, 실시형태 1에서 설명한 유닛(103S)에 사용할 수 있는 구성을 유닛(103S(i, j))에 사용할 수 있고, 실시형태 1에서 설명한 전극(551S)에 사용할 수 있는 구성을 전극(551S(i, j))에 사용할 수 있다. 또한, 실시형태 1에서 설명한 층(114S)에 사용할 수 있는 구성을 층(114S(i, j))에 사용할 수 있다.
<발광 디바이스(550X(i, j))의 구성예>
예를 들어, 발광 디바이스(550X(i, j))는 유닛(103X(i, j)), 전극(551X(i, j)), 및 전극(552)을 갖는다(도 3 참조). 유닛(103X(i, j))은 전극(551X(i, j))과 전극(552) 사이에 끼워진다. 또한, 전극(551X(i, j))은 예를 들어 절연막(521) 위에 형성된다. 또한, 전극(551X(i, j))과 중첩되는 개구부를 갖는 절연막(528)을 전극(551X(i, j)) 위에 형성한다.
<유닛(103X(i, j))의 구성예>
유닛(103X(i, j))은 단층 구조 또는 적층 구조를 갖는다. 예를 들어 유닛(103X(i, j))은 층(111X(i, j)), 층(112), 및 층(113)을 갖는다. 유닛(103)은 광(EL1)을 사출하는 기능을 갖는다.
층(112)은 전극(551X(i, j))과 층(111X(i, j)) 사이에 끼워지고, 층(113)은 층(111X(i, j))과 전극(552) 사이에 끼워진다.
예를 들어, 발광층, 정공 수송층, 전자 수송층, 캐리어 블록층 등의 기능층에서 선택한 층을 유닛(103X(i, j))에 사용할 수 있다. 또한, 정공 주입층, 전자 주입층, 여기자 블록층, 및 전하 발생층 등의 기능층에서 선택한 층을 유닛(103X(i, j))에 사용할 수 있다.
<<층(112)의 구성예>>
예를 들어 정공 수송성을 갖는 재료를 층(112)에 사용할 수 있다. 또한, 층(112)을 정공 수송층이라고 할 수 있다. 또한, 밴드 갭이, 층(111X(i, j))에 포함되는 발광성 재료보다 큰 재료를 층(112)에 사용하는 구성이 바람직하다. 이로써, 층(111X(i, j))에서 생성되는 여기자로부터 층(112)으로의 에너지 이동을 억제할 수 있다.
[정공 수송성을 갖는 재료]
정공 이동도가 1×10-6cm2/Vs 이상인 재료를 정공 수송성을 갖는 재료에 적합하게 사용할 수 있다.
예를 들어, 실시형태 1에서 설명한 층(112)에 사용할 수 있는 정공 수송성을 갖는 재료를 층(112)에 사용할 수 있다.
<<층(113)의 구성예>>
예를 들어, 전자 수송성을 갖는 재료, 안트라센 골격을 갖는 재료, 및 혼합 재료 등을 층(113)에 사용할 수 있다. 또한, 층(113)을 전자 수송층이라고 할 수 있다. 또한, 밴드 갭이, 층(111X(i, j))에 포함되는 발광성 재료보다 큰 재료를 층(113)에 사용하는 구성이 바람직하다. 이로써, 층(111X(i, j))에서 생성되는 여기자로부터 층(113)으로의 에너지 이동을 억제할 수 있다.
[전자 수송성을 갖는 재료]
예를 들어, 금속 착체 또는 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 골격을 갖는 유기 화합물을 전자 수송성을 갖는 재료에 사용할 수 있다.
예를 들어, 실시형태 1에서 설명한 층(113)에 사용할 수 있는 전자 수송성을 갖는 재료를 층(113)에 사용할 수 있다.
<<층(111X(i, j))의 구성예 1>>
층(111X(i, j))은 발광성 재료를 포함한다. 또는, 발광성 재료 및 호스트 재료를 층(111X(i, j))에 사용할 수 있다. 또한, 층(111X(i, j))을 발광층이라고 할 수 있다. 또한, 정공과 전자가 재결합되는 영역에 층(111X(i, j))을 배치하는 구성이 바람직하다. 이로써, 캐리어의 재결합에 의하여 발생한 에너지를 효율적으로 광으로 변환하여 사출할 수 있다.
또한, 층(111X(i, j))이, 전극 등에 사용되는 금속에서 멀어지도록 배치되는 구성이 바람직하다. 이로써, 전극 등에 사용되는 금속으로 인한 소광 현상을 억제할 수 있다.
또한, 반사성을 갖는 전극 등으로부터 층(111X(i, j))까지의 거리를 조절하여 발광 파장에 따른 적절한 위치에 층(111X(i, j))을 배치하는 구성이 바람직하다. 이로써, 전극 등이 반사하는 광과, 층(111X(i, j))이 사출하는 광의 간섭 현상을 이용하여 서로 진폭을 크게 할 수 있다. 또한, 소정의 파장의 광을 강하게 하여 광의 스펙트럼을 좁게 할 수 있다. 또한, 선명한 발광색을 높은 강도로 얻을 수 있다. 바꿔 말하면, 전극 등의 사이의 적절한 위치에 층(111X(i, j))을 배치하여 미소 공진기 구조(마이크로캐비티)를 구성할 수 있다.
예를 들어 형광 발광 물질, 인광 발광 물질, 또는 열 활성화 지연 형광 TADF(Thermally Delayed Fluorescence)를 나타내는 물질(TADF 재료라고도 함)을, 발광성 재료에 사용할 수 있다. 이로써, 캐리어의 재결합에 의하여 발생한 에너지를 발광성 재료로부터 광(EL1)으로서 방출할 수 있다(도 3 참조).
이로써, 발광 디바이스의 제작 공정의 일부를 광전 변환 디바이스의 제작 공정의 일부에 이용할 수 있다. 또한, 이미 존재하는 발광 디바이스의 제조 라인을 이용하여 새로운 가치를 부가할 수 있다. 그 결과, 편리성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 광 기능 디바이스를 제공할 수 있다.
[형광 발광 물질]
형광 발광 물질을 층(111X(i, j))에 사용할 수 있다. 예를 들어 이하에서 예시하는 형광 발광 물질을 층(111X(i, j))에 사용할 수 있다. 또한, 이에 한정되지 않고, 다양한 공지의 형광 발광 물질을 층(111X(i, j))에 사용할 수 있다.
구체적으로는, 5,6-비스[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-2,2'-바이피리딘(약칭: PAP2BPy), 5,6-비스[4'-(10-페닐-9-안트릴)바이페닐-4-일]-2,2'-바이피리딘(약칭: PAPP2BPy), N,N'-다이페닐-N,N'-비스[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6FLPAPrn), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6mMemFLPAPrn), N,N'-비스[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N,N'-다이페닐스틸벤-4,4'-다이아민(약칭: YGA2S), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(10-페닐-9-안트릴)트라이페닐아민(약칭: YGAPA), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(9,10-다이페닐-2-안트릴)트라이페닐아민(약칭: 2YGAPPA), N,9-다이페닐-N-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCAPA), 페릴렌, 2,5,8,11-테트라(tert-뷰틸)페릴렌(약칭: TBP), 4-(10-페닐-9-안트릴)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBAPA), N,N''-(2-tert-뷰틸안트라센-9,10-다이일다이-4,1-페닐렌)비스[N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민](약칭: DPABPA), N,9-다이페닐-N-[4-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCAPPA), N,N'-(피렌-1,6-다이일)비스[(6,N-다이페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란)-8-아민](약칭: 1,6BnfAPrn-03), 3,10-비스[N-(9-페닐-9H-카바졸-2-일)-N-페닐아미노]나프토[2,3-b;6,7-b']비스벤조퓨란(약칭: 3,10PCA2Nbf(IV)-02), 3,10-비스[N-(다이벤조퓨란-3-일)-N-페닐아미노]나프토[2,3-b;6,7-b']비스벤조퓨란(약칭: 3,10FrA2Nbf(IV)-02) 등을 사용할 수 있다.
특히, 1,6FLPAPrn, 1,6mMemFLPAPrn, 또는 1,6BnfAPrn-03과 같은 피렌다이아민 화합물로 대표되는 축합 방향족 다이아민 화합물은 정공 트랩성이 높고, 발광 효율 또는 신뢰성이 우수하기 때문에 바람직하다.
또한, N-[4-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPAPPA), N,N,N',N',N'',N'',N''',N'''-옥타페닐다이벤조[g,p]크리센-2,7,10,15-테트라아민(약칭: DBC1), 쿠마린30, 9,10-다이페닐-2-[N-페닐-N-(9-페닐-카바졸-3-일)-아미노]-안트라센(약칭: 2PCAPA), N-[9,10-비스(1,1'-바이페닐-2-일)-2-안트릴]-N,9-다이페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCABPhA), N-(9,10-다이페닐-2-안트릴)-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPAPA), N-[9,10-비스(1,1'-바이페닐-2-일)-2-안트릴]-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPABPhA), 9,10-비스(1,1'-바이페닐-2-일)-N-[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N-페닐안트라센-2-아민(약칭: 2YGABPhA), N,N,9-트라이페닐안트라센-9-아민(약칭: DPhAPhA), 쿠마린545T, N,N'-다이페닐퀴나크리돈(약칭: DPQd), 루브렌, 5,12-비스(1,1'-바이페닐-4-일)-6,11-다이페닐테트라센(약칭: BPT) 등을 사용할 수 있다.
또한, 2-(2-{2-[4-(다이메틸아미노)페닐]에텐일}-6-메틸-4H-피란-4-일리덴)프로페인다이나이트릴(약칭: DCM1), 2-{2-메틸-6-[2-(2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCM2), N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)테트라센-5,11-다이아민(약칭: p-mPhTD), 7,14-다이페닐-N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)아세나프토[1,2-a]플루오란텐-3,10-다이아민(약칭: p-mPhAFD), 2-{2-아이소프로필-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCJTI), 2-{2-tert-뷰틸-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCJTB), 2-(2,6-비스{2-[4-(다이메틸아미노)페닐]에텐일}-4H-피란-4-일리덴)프로페인다이나이트릴(약칭: BisDCM), 2-{2,6-비스[2-(8-메톡시-1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: BisDCJTM) 등을 사용할 수 있다.
[인광 발광 물질]
인광 발광 물질을 층(111X(i, j))에 사용할 수 있다. 예를 들어, 이하에서 예시하는 인광 발광 물질을 층(111X(i, j))에 사용할 수 있다. 또한, 이에 한정되지 않고, 다양한 공지의 인광 발광 물질을 층(111X(i, j))에 사용할 수 있다.
예를 들어, 4H-트라이아졸 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체, 1H-트라이아졸 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체, 이미다졸 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체, 전자 흡인기를 갖는 페닐피리딘 유도체를 배위자로 하는 유기 금속 이리듐 착체, 피리미딘 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체, 피라진 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체, 피리딘 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체, 희토류 금속 착체, 백금 착체 등을 층(111X(i, j))에 사용할 수 있다.
[인광 발광 물질(청색)]
4H-트라이아졸 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체 등으로서는 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) 등을 사용할 수 있다.
1H-트라이아졸 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체 등으로서는 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) 등을 사용할 수 있다.
이미다졸 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체 등으로서는 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) 등을 사용할 수 있다.
전자 흡인기를 갖는 페닐피리딘 유도체를 배위자로 하는 유기 금속 이리듐 착체 등으로서는 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C2']이리듐(III)테트라키스(1-피라졸릴)보레이트(약칭: FIr6), 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C2']이리듐(III)피콜리네이트(약칭: FIrpic), 비스{2-[3',5'-비스(트라이플루오로메틸)페닐]피리디네이토-N,C2'}이리듐(III)피콜리네이트(약칭: Ir(CF3ppy)2(pic)), 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C2']이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: FIracac) 등을 사용할 수 있다.
또한, 이들은 청색 인광 발광을 나타내는 화합물이고, 440nm 내지 520nm에 발광 파장의 피크를 갖는 화합물이다.
[인광 발광 물질(녹색)]
피리미딘 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체 등으로서는 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-다이페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: Ir(dppm)2(acac)) 등을 사용할 수 있다.
피라진 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체 등으로서는 (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)) 등을 사용할 수 있다.
피리딘 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체 등으로서는, 트리스(2-페닐피리디네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: Ir(ppy)3), 비스(2-페닐피리디네이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(ppy)2(acac)), 비스(벤조[h]퀴놀리네이토)이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(bzq)2(acac)), 트리스(벤조[h]퀴놀리네이토)이리듐(III)(약칭: Ir(bzq)3), 트리스(2-페닐퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: Ir(pq)3), 비스(2-페닐퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(pq)2(acac)), [2-d3-메틸-8-(2-피리딘일-κN)벤조퓨로[2,3-b]피리딘-κC]비스[2-(5-d3-메틸-2-피리딘일-κN2)페닐-κC]이리듐(III)(약칭: Ir(5mppy-d3)2(mbfpypy-d3)), [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)) 등을 사용할 수 있다.
희토류 금속 착체로서는, 트리스(아세틸아세토네이토)(모노페난트롤린)터븀(III)(약칭: Tb(acac)3(Phen)) 등을 들 수 있다.
또한, 이들은 주로 녹색 인광 발광을 나타내는 화합물이고, 500nm 내지 600nm에서 발광 파장의 피크를 갖는다. 또한, 피리미딘 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체는 신뢰성 또는 발광 효율이 매우 우수하다.
[인광 발광 물질(적색)]
피리미딘 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체 등으로서는, (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)) 등을 사용할 수 있다.
피라진 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체 등으로서는, (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)), (아세틸아세토네이토)비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)퀴녹살리네이토]이리듐(III)(약칭: Ir(Fdpq)2(acac)) 등을 사용할 수 있다.
피리딘 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체 등으로서는, 트리스(1-페닐아이소퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: Ir(piq)3), 비스(1-페닐아이소퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(piq)2(acac)) 등을 사용할 수 있다.
희토류 금속 착체 등으로서는, 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)) 등을 사용할 수 있다.
백금 착체 등으로서는, 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르피린 백금(II)(약칭: PtOEP) 등을 사용할 수 있다.
또한, 이들은 적색 인광 발광을 나타내는 화합물이고, 600nm 내지 700nm에서 발광 피크를 갖는다. 또한, 피라진 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체로부터는 표시 장치에 적합하게 사용할 수 있는 색도를 가진 적색 발광을 얻을 수 있다.
[열 활성화 지연 형광(TADF)을 나타내는 물질]
TADF 재료를 층(111X(i, j))에 사용할 수 있다. 예를 들어, 이하에서 예시하는 TADF 재료를 발광성 재료에 사용할 수 있다. 또한, 이에 한정되지 않고, 다양한 공지의 TADF 재료를 발광성 재료에 사용할 수 있다.
TADF 재료는 S1 준위와 T1 준위의 차이가 작고, 미소한 열 에너지로 삼중항 여기 상태로부터 단일항 여기 상태로 역항간 교차(업컨버트)할 수 있다. 이로써, 삼중항 여기 상태로부터 단일항 여기 상태를 효율적으로 생성할 수 있다. 또한, 삼중항 여기 에너지를 발광으로 변환할 수 있다.
또한, 2종류의 물질로 여기 상태를 형성하는 들뜬 복합체(엑사이플렉스, 엑시플렉스, 또는 Exciplex라고도 함)는, S1 준위와 T1 준위의 차이가 매우 작고, 삼중항 여기 에너지를 단일항 여기 에너지로 변환할 수 있는 TADF 재료로서의 기능을 갖는다.
또한, T1 준위의 지표로서는, 저온(예를 들어 10K 내지 77K)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 S1 준위와 T1 준위의 차이가 0.3eV 이하인 것이 바람직하고, 0.2eV 이하인 것이 더 바람직하다.
또한, TADF 재료를 발광 물질로서 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.
예를 들어 풀러렌 및 그 유도체, 아크리딘 및 그 유도체, 에오신 유도체 등을 TADF 재료에 사용할 수 있다. 또한, 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 주석(Sn), 백금(Pt), 인듐(In), 또는 팔라듐(Pd) 등을 포함하는 금속 함유 포르피린을 TADF 재료에 사용할 수 있다.
구체적으로는, 구조식을 이하에 나타내는 프로토포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(Proto IX)), 메소포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(Meso IX)), 헤마토포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(Hemato IX)), 코프로포르피린테트라메틸에스터-플루오린화 주석 착체(SnF2(Copro III-4Me)), 옥타에틸포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(OEP)), 에티오포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(Etio I)), 옥타에틸포르피린-염화 백금 착체(PtCl2OEP) 등을 사용할 수 있다.
[화학식 5]
Figure pat00005
또한, 예를 들어 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리 및 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 중 한쪽 또는 양쪽을 갖는 헤테로 고리 화합물을 TADF 재료에 사용할 수 있다.
구체적으로는, 구조식을 이하에 나타내는 2-(바이페닐-4-일)-4,6-비스(12-페닐인돌로[2,3-a]카바졸-11-일)-1,3,5-트라이아진(약칭: PIC-TRZ), 9-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)-9'-페닐-9H,9'H-3,3'-바이카바졸(약칭: PCCzTzn), 2-{4-[3-(N-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸-9-일]페닐}-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: PCCzPTzn), 2-[4-(10H-페녹사진-10-일)페닐]-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: PXZ-TRZ), 3-[4-(5-페닐-5,10-다이하이드로페나진-10-일)페닐]-4,5-다이페닐-1,2,4-트라이아졸(약칭: PPZ-3TPT), 3-(9,9-다이메틸-9H-아크리딘-10-일)-9H-크산텐-9-온(약칭: ACRXTN), 비스[4-(9,9-다이메틸-9,10-다이하이드로아크리딘)페닐]설폰(약칭: DMAC-DPS), 10-페닐-10H,10'H-스파이로[아크리딘-9,9'-안트라센]-10'-온(약칭: ACRSA) 등을 사용할 수 있다.
[화학식 6]
Figure pat00006
상기 헤테로 고리 화합물은 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리 및 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 갖기 때문에, 전자 수송성 및 정공 수송성이 모두 높아 바람직하다. 특히, π전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 갖는 골격 중, 피리딘 골격, 다이아진 골격(피리미딘 골격, 피라진 골격, 피리다진 골격), 및 트라이아진 골격은 안정적이고 신뢰성이 양호하기 때문에 바람직하다. 특히, 벤조퓨로피리미딘 골격, 벤조티에노피리미딘 골격, 벤조퓨로피라진 골격, 벤조티에노피라진 골격은 전자 수용성이 높고 신뢰성이 양호하기 때문에 바람직하다.
또한, π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리를 갖는 골격 중에서도, 아크리딘 골격, 페녹사진 골격, 페노싸이아진 골격, 퓨란 골격, 싸이오펜 골격, 및 피롤 골격은 안정적이고 신뢰성이 양호하기 때문에, 상기 골격 중 적어도 하나를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 퓨란 골격으로서는 다이벤조퓨란 골격이 바람직하고, 싸이오펜 골격으로서는 다이벤조싸이오펜 골격이 바람직하다. 또한, 피롤 골격으로서는 인돌 골격, 카바졸 골격, 인돌로카바졸 골격, 바이카바졸 골격, 3-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸 골격이 특히 바람직하다.
또한, π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리와 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리가 직접 결합된 물질은, π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리의 전자 공여성과 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리의 전자 수용성이 모두 강해지고, S1 준위와 T1 준위의 에너지 차이가 작아지기 때문에, 열 활성화 지연 형광을 효율적으로 얻을 수 있어 특히 바람직하다. 또한, π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 대신에, 사이아노기와 같은 전자 흡인기가 결합된 방향족 고리를 사용하여도 좋다. 또한, π전자 과잉형 골격으로서 방향족 아민 골격, 페나진 골격 등을 사용할 수 있다.
또한, π전자 부족형 골격으로서 크산텐 골격, 싸이오크산텐다이옥사이드 골격, 옥사다이아졸 골격, 트라이아졸 골격, 이미다졸 골격, 안트라퀴논 골격, 페닐보레인 또는 보레인트렌 등의 붕소 함유 골격, 벤조나이트릴 또는 사이아노벤젠 등의 나이트릴기 또는 사이아노기를 갖는 방향족 고리 또는 헤테로 방향족 고리, 벤조페논 등의 카보닐 골격, 포스핀옥사이드 골격, 설폰 골격 등을 사용할 수 있다.
이와 같이, π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 및 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리 중 적어도 한쪽 대신에 π전자 부족형 골격 및 π전자 과잉형 골격을 사용할 수 있다.
<<층(111X(i, j))의 구성예 2>>
캐리어 수송성을 갖는 재료를 호스트 재료에 사용할 수 있다. 예를 들어, 정공 수송성을 갖는 재료, 전자 수송성을 갖는 재료, 열 활성화 지연 형광 재료TADF(Thermally Delayed Fluorescence)를 나타내는 물질, 안트라센 골격을 갖는 재료, 및 혼합 재료 등을 호스트 재료에 사용할 수 있다. 또한, 밴드 갭이, 층(111X(i, j))에 포함되는 발광성 재료보다 큰 재료를 호스트 재료에 사용하는 구성이 바람직하다. 이로써, 층(111X(i, j))에서 생성되는 여기자로부터 호스트 재료로의 에너지 이동을 억제할 수 있다.
[정공 수송성을 갖는 재료]
정공 이동도가 1×10-6cm2/Vs 이상인 재료를 정공 수송성을 갖는 재료에 적합하게 사용할 수 있다.
예를 들어, 층(112)에 사용할 수 있는 정공 수송성을 갖는 재료를 층(111X(i, j))에 사용할 수 있다. 구체적으로는, 정공 수송층에 사용할 수 있는 정공 수송성을 갖는 재료를 층(111X(i, j))에 사용할 수 있다.
[전자 수송성을 갖는 재료]
예를 들어, 금속 착체 또는 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 골격을 갖는 유기 화합물을 전자 수송성을 갖는 재료에 사용할 수 있다.
예를 들어, 층(113)에 사용할 수 있는 전자 수송성을 갖는 재료를 층(111X(i, j))에 사용할 수 있다. 구체적으로는, 전자 수송층에 사용할 수 있는 전자 수송성을 갖는 재료를 층(111X(i, j))에 사용할 수 있다.
[안트라센 골격을 갖는 재료]
안트라센 골격을 갖는 유기 화합물을, 호스트 재료에 사용할 수 있다. 안트라센 골격을 갖는 유기 화합물은 발광 물질에 형광 발광 물질을 사용하는 경우에 특히 적합하다. 이로써, 발광 효율 및 내구성이 양호한 발광 디바이스를 실현할 수 있다.
안트라센 골격을 갖는 유기 화합물로서는, 다이페닐안트라센 골격, 특히 9,10-다이페닐안트라센 골격을 갖는 유기 화합물이 화학적으로 안정적이기 때문에 바람직하다. 또한, 호스트 재료가 카바졸 골격을 갖는 경우, 정공 주입성·수송성이 높아지기 때문에 바람직하다. 특히, 호스트 재료가 다이벤조카바졸 골격을 포함하는 경우, 카바졸보다 HOMO 준위가 0.1eV 정도 얕아져 정공이 들어가기 쉬워질 뿐만 아니라, 정공 수송성도 우수하고 내열성도 높아지기 때문에 바람직하다. 또한, 정공 주입성·수송성의 관점에서, 카바졸 골격 대신에 벤조플루오렌 골격 또는 다이벤조플루오렌 골격을 사용하여도 좋다.
따라서, 9,10-다이페닐안트라센 골격과 카바졸 골격을 동시에 갖는 물질, 9,10-다이페닐안트라센 골격과 벤조카바졸 골격을 동시에 갖는 물질, 9,10-다이페닐안트라센 골격과 다이벤조카바졸 골격을 동시에 갖는 물질은 호스트 재료로서 바람직하다.
예를 들어, 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-(1-나프틸)-10-[4-(2-나프틸)페닐]안트라센(약칭: αN-βNPAnth), 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: PCzPA), 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), 3-[4-(1-나프틸)-페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPN) 등을 사용할 수 있다.
특히, CzPA, cgDBCzPA, 2mBnfPPA, PCzPA는 특성이 매우 양호하다.
[열 활성화 지연 형광(TADF)을 나타내는 물질]
상술한 TADF 재료를 호스트 재료에 사용할 수 있다. TADF 재료를 호스트 재료에 사용하면, TADF 재료에서 생성한 삼중항 여기 에너지를 역항간 교차에 의하여 단일항 여기 에너지로 변환할 수 있다. 또한, 여기 에너지를 발광 물질로 이동시킬 수 있다. 바꿔 말하면, TADF 재료는 에너지 도너로서 기능하고, 발광 물질은 에너지 억셉터로서 기능한다. 이로써, 발광 디바이스의 발광 효율을 높일 수 있다.
이는 상기 발광 물질이 형광 발광 물질인 경우에 매우 유효하다. 또한, 이때 높은 발광 효율을 얻기 위해서는 TADF 재료의 S1 준위가 형광 발광 물질의 S1 준위보다 높은 것이 바람직하다. 또한, TADF 재료의 T1 준위가 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 중첩되는 발광을 나타내는 TADF 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이로써, TADF 재료로부터 형광 발광 물질로의 여기 에너지의 이동이 원활하게 되어, 발광을 효율적으로 얻을 수 있기 때문에 바람직하다.
또한, 역항간 교차에 의하여 삼중항 여기 에너지로부터 단일항 여기 에너지가 효율적으로 생성되기 위해서는 TADF 재료에서 캐리어 재결합이 일어나는 것이 바람직하다. 또한, TADF 재료에서 생성된 삼중항 여기 에너지가 형광 발광 물질의 삼중항 여기 에너지로 이동하지 않는 것이 바람직하다. 이러한 이유로, 형광 발광 물질은 형광 발광 물질에 포함되는 발광단(발광의 원인이 되는 골격)의 주위에 보호기를 갖는 것이 바람직하다. 상기 보호기로서는, π결합을 갖지 않는 치환기 및 포화 탄화수소가 바람직하고, 구체적으로는, 탄소수 3 이상 10 이하의 알킬기, 탄소수 3 이상 10 이하의 사이클로알킬기, 탄소수 3 이상 10 이하의 트라이알킬실릴기를 들 수 있고, 복수의 보호기를 갖는 것이 더 바람직하다. π결합을 갖지 않는 치환기는 캐리어를 수송하는 기능이 부족하기 때문에, 캐리어 수송 또는 캐리어 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 π결합을 갖는 골격인 것이 바람직하고, 방향족 고리를 포함하는 것이 바람직하고, 축합 방향족 고리 또는 축합 헤테로 방향족 고리를 갖는 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 갖는 형광 발광 물질은 형광 양자 수율이 높기 때문에 바람직하다.
예를 들어, 발광성 재료에 사용할 수 있는 TADF 재료를 호스트 재료에 사용할 수 있다.
[혼합 재료의 구성예 1]
또한, 복수 종류의 물질을 혼합한 재료를 호스트 재료에 사용할 수 있다. 예를 들어, 전자 수송성을 갖는 재료와 정공 수송성을 갖는 재료를 혼합 재료에 사용할 수 있다. 혼합 재료에 포함되는 정공 수송성을 갖는 재료와 전자 수송성을 갖는 재료의 중량비의 값은, (정공 수송성을 갖는 재료/전자 수송성을 갖는 재료)=(1/19) 이상 (19/1) 이하로 하면 좋다. 이로써, 층(111X(i, j))의 캐리어 수송성을 용이하게 조정할 수 있다. 또한, 재결합 영역의 제어도 간편하게 수행할 수 있다.
[혼합 재료의 구성예 2]
인광 발광 물질을 혼합한 재료를 호스트 재료에 사용할 수 있다. 인광 발광 물질은 발광 물질로서 형광 발광 물질을 사용하는 경우에 형광 발광 물질에 여기 에너지를 공여하는 에너지 도너로서 사용할 수 있다.
[혼합 재료의 구성예 3]
들뜬 복합체를 형성하는 재료를 포함하는 혼합 재료를 호스트 재료에 사용할 수 있다. 예를 들어, 형성되는 들뜬 복합체의 발광 스펙트럼이 발광 물질의 가장 낮은 에너지 측의 흡수대의 파장과 중첩되는 재료를 호스트 재료에 사용할 수 있다. 이로써, 에너지가 원활하게 이동되어, 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 또는, 구동 전압을 억제할 수 있다. 이러한 구성으로 함으로써, 들뜬 복합체로부터 발광 물질(인광 재료)로의 에너지 이동인 ExTET(Exciplex-Triplet Energy Transfer)를 사용한 발광을 효율적으로 얻을 수 있다.
들뜬 복합체를 형성하는 재료 중 적어도 하나에 인광 발광 물질을 사용할 수 있다. 이로써, 역항간 교차를 이용할 수 있다. 또는, 삼중항 여기 에너지를 효율적으로 단일항 여기 에너지로 변환할 수 있다.
들뜬 복합체를 형성하는 재료의 조합으로서는 정공 수송성을 갖는 재료의 HOMO 준위가 전자 수송성을 갖는 재료의 HOMO 준위 이상인 것이 바람직하다. 또는, 정공 수송성을 갖는 재료의 LUMO 준위가 전자 수송성을 갖는 재료의 LUMO 준위 이상인 것이 바람직하다. 이로써, 들뜬 복합체를 효율적으로 형성할 수 있다. 또한, 재료의 LUMO 준위 및 HOMO 준위는 전기 화학 특성(환원 전위 및 산화 전위)으로부터 도출할 수 있다. 구체적으로는, 사이클릭 볼타메트리(CV) 측정법을 사용하여 환원 전위 및 산화 전위를 측정할 수 있다.
또한, 들뜬 복합체의 형성은 예를 들어 정공 수송성을 갖는 재료의 발광 스펙트럼, 전자 수송성을 갖는 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 갖는) 현상을 관측함으로써 확인할 수 있다. 또는, 정공 수송성을 갖는 재료의 과도 포토루미네선스(PL), 전자 수송성을 갖는 재료의 과도 PL, 및 이들 재료를 혼합한 혼합막의 과도 PL을 비교하여, 혼합막의 과도 PL 수명이 각 재료의 과도 PL 수명보다 장수명 성분을 갖거나 지연 성분의 비율이 커지는 등의 과도 응답의 차이를 관측함으로써 확인할 수 있다. 또한, 상술한 과도 PL을 과도 일렉트로루미네선스(EL)로 바꿔 읽어도 좋다. 즉, 정공 수송성을 갖는 재료의 과도 EL, 전자 수송성을 갖는 재료의 과도 EL, 및 이들의 혼합막의 과도 EL을 비교하여 과도 응답의 차이를 관측하는 것에 의해서도 들뜬 복합체의 형성을 확인할 수 있다.
또한, 본 실시형태는 본 명세서에서 설명하는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태에 따른 장치의 구성에 대하여, 도 2, 도 4 내지 도 7을 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 형태에 따른 장치의 구성을 설명하는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 형태에 따른 장치의 구성을 설명하는 회로도이다.
도 6은 본 발명의 일 형태에 따른 장치의 구성을 설명하는 회로도이다.
도 7은 본 발명의 일 형태에 따른 장치의 구성을 설명하는 회로도이다. 도 7의 (A)는 본 발명의 일 형태에 따른 장치에 사용할 수 있는 증폭 회로(AMP1)를 설명하는 회로도이고, 도 7의 (B)는 본 발명의 일 형태에 따른 장치 또는 광학 기능 장치에 사용할 수 있는 샘플링 회로(SC(j))의 회로도이다.
<광학 기능 장치(700)의 구성예 1>
본 발명의 일 형태에 따른 광학 기능 장치(700)는 한 쌍의 화소(703(i, j))와, 도전막(ANO)과, 도전막(VCOM2)을 갖는다(도 2의 (C) 및 도 5 참조). 광학 기능 장치(700)는 화상을 표시하는 기능을 갖는다.
<<한 쌍의 화소(703(i, j))의 구성예 1>>
한 쌍의 화소(703(i, j))는 화소(702X(i, j))를 갖는다(도 2의 (B) 및 (C) 참조).
화소(702X(i, j))는 발광 디바이스(550X(i, j)) 및 화소 회로(530X(i, j))를 갖는다. 발광 디바이스(550X(i, j))는 한 쌍의 전극을 갖고, 한쪽 전극은 화소 회로(530X(i, j))와 전기적으로 접속되고, 다른 쪽 전극은 도전막(VCOM2)과 전기적으로 접속된다.
예를 들어 실시형태 2에서 설명한 발광 디바이스를 발광 디바이스(550X(i, j))에 사용할 수 있다.
화소 회로(530X(i, j))는 도전막(ANO)과 전기적으로 접속된다(도 5 참조).
<광학 기능 장치(700)의 구성예 2>
또한, 본 발명의 일 형태에 따른 광학 기능 장치(700)는 한 쌍의 화소(703(i, j))와, 도전막(WX(j))과, 도전막(VPD)을 갖는다(도 2의 (C) 및 도 6 참조). 광학 기능 장치(700)는 촬상 신호를 공급하는 기능을 갖는다.
<<한 쌍의 화소(703(i, j))의 구성예 2>>
한 쌍의 화소(703(i, j))는 화소(702S(i, j))를 갖는다(도 2의 (B) 및 (C) 참조).
화소(702S(i, j))는 광전 변환 디바이스(550S(i, j)) 및 화소 회로(530S(i, j))를 갖는다. 광전 변환 디바이스(550S(i, j))는 한 쌍의 전극을 갖고, 한쪽 전극은 화소 회로(530S(i, j))와 전기적으로 접속되고, 다른 쪽 전극은 도전막(VPD)과 전기적으로 접속된다.
예를 들어 실시형태 1에서 설명한 광전 변환 디바이스를 광전 변환 디바이스(550S(i, j))에 사용할 수 있다.
화소 회로(530S(i, j))는 도전막(WX(i))과 전기적으로 접속되며 촬상 신호를 공급하는 기능을 갖는다(도 6 참조).
<광학 기능 장치(700)의 구성예 3>
또한, 본 발명의 일 형태에 따른 광학 기능 장치(700)는 구동 회로(GD)와, 도전막(G1(i))과, 도전막(G2(i))을 갖는다(도 4 및 도 5 참조).
<<구동 회로(GD)의 구성예>>
구동 회로(GD)는 제 1 선택 신호 및 제 2 선택 신호를 공급한다.
도전막(G1(i))은 제 1 선택 신호를 공급받고, 도전막(G2(i))은 제 2 선택 신호를 공급받는다.
<광학 기능 장치(700)의 구성예 4>
또한, 본 발명의 일 형태에 따른 광학 기능 장치(700)는 구동 회로(SD)와, 도전막(S1(j))과, 도전막(S2(j))을 갖는다(도 4 및 도 5 참조). 또한, 광학 기능 장치(700)는 도전막(V0)을 갖는다.
<<구동 회로(SD)의 구성예>>
구동 회로(SD)는 제 1 제어 신호 및 제 2 제어 신호를 공급한다.
도전막(S1(j))은 제 1 제어 신호를 공급받고, 도전막(S2(j))은 제 2 제어 신호를 공급받는다.
<<화소 회로(530X(i, j))의 구성예 1>>
화소 회로(530X(i, j))는 도전막(G1(i)) 및 도전막(S1(j))과 전기적으로 접속된다. 도전막(G1(i))은 제 1 선택 신호를 공급하고, 도전막(S1(j))은 제 1 제어 신호를 공급한다.
화소 회로(530X(i, j))는 제 1 선택 신호 및 제 1 제어 신호에 기초하여 발광 디바이스(550X(i, j))를 구동한다. 또한, 발광 디바이스(550X(i, j))는 광을 사출한다.
<<화소 회로(530X(i, j))의 구성예 2>>
화소 회로(530X(i, j))는 스위치(SW21), 스위치(SW22), 트랜지스터(M21), 용량 소자(C21), 및 노드(N21)를 갖는다.
트랜지스터(M21)는 노드(N21)와 전기적으로 접속되는 게이트 전극과, 발광 디바이스(550X(i, j))와 전기적으로 접속되는 제 1 전극과, 도전막(ANO)과 전기적으로 접속되는 제 2 전극을 갖는다.
스위치(SW21)는 노드(N21)와 전기적으로 접속되는 제 1 단자와, 도전막(S1(j))과 전기적으로 접속되는 제 2 단자를 포함하고, 도전막(G1(i))의 전위에 기초하여 도통 상태 또는 비도통 상태를 제어하는 기능을 갖는 게이트 전극을 포함한다.
스위치(SW22)는 도전막(S2(j))과 전기적으로 접속되는 제 1 단자를 포함하고, 도전막(G2(i))의 전위에 기초하여 도통 상태 또는 비도통 상태를 제어하는 기능을 갖는 게이트 전극을 포함한다.
용량 소자(C21)는 노드(N21)와 전기적으로 접속되는 도전막과, 스위치(SW22)의 제 2 전극과 전기적으로 접속되는 도전막을 갖는다.
이로써, 화상 신호를 노드(N21)에 저장할 수 있다. 또는, 노드(N21)의 전위를 스위치(SW22)를 사용하여 변경할 수 있다. 또는, 발광 디바이스(550X(i, j))가 사출하는 광의 강도를 노드(N21)의 전위를 사용하여 제어할 수 있다. 그 결과, 편리성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 장치를 제공할 수 있다.
<<화소 회로(530X(i, j))의 구성예 3>>
화소 회로(530X(i, j))는 스위치(SW23), 노드(N22), 및 용량 소자(C22)를 갖는다.
스위치(SW23)는 도전막(V0)과 전기적으로 접속되는 제 1 단자와, 노드(N22)와 전기적으로 접속되는 제 2 단자를 포함하고, 도전막(G2(i))의 전위에 기초하여 도통 상태 또는 비도통 상태를 제어하는 기능을 갖는 게이트 전극을 포함한다.
용량 소자(C22)는 노드(N21)와 전기적으로 접속되는 도전막과, 노드(N22)와 전기적으로 접속되는 도전막을 갖는다.
또한, 트랜지스터(M21)의 제 1 전극은 노드(N22)와 전기적으로 접속된다.
<광학 기능 장치(700)의 구성예 5>
또한, 본 발명의 일 형태에 따른 광학 기능 장치(700)는 구동 회로(RD)와, 도전막(RS(i))과, 도전막(TX(i))과, 도전막(SE(i))을 갖는다(도 4 및 도 6 참조).
<<구동 회로(RD)의 구성예>>
구동 회로(RD)는 제 3 선택 신호, 제 4 선택 신호, 및 제 5 선택 신호를 공급한다.
도전막(RS(i))은 제 3 선택 신호를 공급받고, 도전막(TX(i))은 제 4 선택 신호를 공급받고, 도전막(SE(i))은 제 5 선택 신호를 공급받는다.
<<화소 회로(530S(i, j))의 구성예 1>>
화소 회로(530S(i, j))는 도전막(RS(i)), 도전막(TX(i)), 및 도전막(SE(i))과 전기적으로 접속된다. 도전막(RS(i))은 제 3 선택 신호를 공급하고, 도전막(TX(i))은 제 4 선택 신호를 공급하고, 도전막(SE(i))은 제 5 선택 신호를 공급한다.
화소 회로(530S(i, j))는 제 3 선택 신호에 기초하여 초기화되며, 제 4 선택 신호에 기초하여 촬상을 수행하며, 제 5 선택 신호에 기초하여 촬상 신호를 공급한다. 또한, 발광 디바이스(550X(i, j))가 광을 사출하는 기간에 촬상을 수행할 수 있다.
<<화소 회로(530S(i, j))의 구성예 2>>
화소 회로(530S(i, j))는 스위치(SW31), 스위치(SW32), 스위치(SW33), 트랜지스터(M31), 용량 소자(C31), 및 노드(FD)를 갖는다.
스위치(SW31)는 광전 변환 디바이스(550S(i, j))와 전기적으로 접속되는 제 1 단자와, 노드(FD)와 전기적으로 접속되는 제 2 단자를 포함하고, 도전막(TX(i))의 전위에 기초하여 도통 상태 또는 비도통 상태를 제어하는 기능을 갖는 게이트 전극을 포함한다.
스위치(SW32)는 노드(FD)와 전기적으로 접속되는 제 1 단자와, 도전막(VR)과 전기적으로 접속되는 제 2 단자를 포함하고, 도전막(RS(i))의 전위에 기초하여 도통 상태 또는 비도통 상태를 제어하는 기능을 갖는 게이트 전극을 포함한다.
용량 소자(C31)는 노드(FD)와 전기적으로 접속되는 도전막과, 도전막(VCP)과 전기적으로 접속되는 도전막을 갖는다.
트랜지스터(M31)는 노드(FD)와 전기적으로 접속되는 게이트 전극과, 도전막(VPI)과 전기적으로 접속되는 제 1 전극을 갖는다.
스위치(SW33)는 트랜지스터(M31)의 제 2 전극과 전기적으로 접속되는 제 1 단자와, 도전막(WX(j))과 전기적으로 접속되는 제 2 단자를 포함하고, 도전막(SE(i))의 전위에 기초하여 도통 상태 또는 비도통 상태를 제어하는 기능을 갖는 게이트 전극을 포함한다.
이로써, 광전 변환 디바이스(550S(i, j))가 생성한 촬상 신호를 스위치(SW31)를 사용하여 노드(FD)로 전송(轉送)할 수 있다. 또는, 광전 변환 디바이스(550S(i, j))가 생성한 촬상 신호를 스위치(SW31)를 사용하여 노드(FD)에 저장할 수 있다. 또는, 화소 회로(530S(i, j))와 광전 변환 디바이스(550S(i, j)) 사이를 스위치(SW31)를 사용하여 비도통 상태로 할 수 있다. 또는, 상관 이중 샘플링법을 적용할 수 있다. 또는, 촬상 신호에 포함되는 노이즈를 저감할 수 있다. 그 결과, 편리성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 장치를 제공할 수 있다.
<광학 기능 장치(700)의 구성예 6>
또한, 본 발명의 일 형태에 따른 광학 기능 장치(700)는 구동 회로(RC)와, 도전막(CL)과, 도전막(CAPSEL)을 갖는다(도 4, 도 7의 (A) 및 (B) 참조).
또한, 광학 기능 장치(700)는 도전막(VLEN)과 도전막(VIV)을 갖는다.
또한, 광학 기능 장치(700)는 도전막(VCL)과, 도전막(CDSVDD)과, 도전막(CDSVSS)과, 도전막(CDSBIAS)을 갖는다.
<<구동 회로(RC)의 구성예>>
구동 회로(RC)는 판독 회로(RC(j))를 포함한다(도 4 참조).
판독 회로(RC(j))는 증폭 회로(AMP1(j)) 및 샘플링 회로(SC(j))를 갖는다.
[증폭 회로(AMP1(j))의 구성예 1]
증폭 회로(AMP1(j))는 도전막(WX(j))과 전기적으로 접속되며 촬상 신호를 증폭하는 기능을 갖는다.
[증폭 회로(AMP1(j))의 구성예 2]
증폭 회로(AMP1(j))는 트랜지스터(M32(j))를 갖고, 트랜지스터(M32(j))는 도전막(VLEN)과 전기적으로 접속되는 게이트 전극과, 도전막(WX(j))과 전기적으로 접속되는 제 1 전극과, 도전막(VIV)과 전기적으로 접속되는 제 2 전극을 갖는다.
또한, 스위치(SW33)가 도통 상태일 때, 도전막(WX(j))은 트랜지스터(M31)와 트랜지스터(M32(j))를 접속시킨다(도 6 및 도 7의 (A) 참조). 이로써, 트랜지스터(M31) 및 트랜지스터(M32(j))를 사용하여 소스 폴로어 회로를 구성할 수 있다. 또는, 노드(FD)의 전위에 기초하여 도전막(WX(j))의 전위를 변화시킬 수 있다.
[샘플링 회로(SC(j))의 구성예]
샘플링 회로(SC(j))는 단자(IN1(j)), 단자(IN2), 단자(IN3), 및 단자(OUT(j))를 갖는다(도 7의 (B) 참조).
단자(IN1(j))는 도전막(WX(j))과 전기적으로 접속되고, 단자(IN2)는 도전막(CL)과 전기적으로 접속되고, 단자(IN3)는 도전막(CAPSEL)과 전기적으로 접속된다.
샘플링 회로(SC(j))는 도전막(CL) 및 도전막(CAPSEL)의 전위에 기초하여 촬상 신호를 취득하는 기능을 갖는다. 또한, 단자(OUT(j))는 단자(IN1(j))의 전위에 기초하여 변화되는 신호를 공급하는 기능을 갖는다.
이로써, 화소 회로(530S(i, j))로부터 촬상 신호를 취득할 수 있다. 또는, 예를 들어 상관 이중 샘플링법을 적용할 수 있다. 또는, 샘플링 회로(SC(j))를 도전막(WX(j))마다 제공할 수 있다. 화소 회로(530S(i, j))의 차분 신호를 도전막(WX(j))마다 취득할 수 있다. 또는, 샘플링 회로(SC(j))의 동작 주파수를 억제할 수 있다. 또는, 노이즈를 저감할 수 있다. 그 결과, 편리성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 장치를 제공할 수 있다.
<광학 기능 장치(700)의 구성예 7>
또한, 본 발명의 일 형태에 따른 광학 기능 장치(700)는 영역(231)을 갖는다(도 4 참조). 영역(231)은 화상을 표시하는 기능을 갖는다.
영역(231)은 일군의 화소(703(i, 1)) 내지 화소(703(i, n)) 및 다른 일군의 화소(703(1, j)) 내지 화소(703(m, j))를 갖는다.
일군의 화소(703(i, 1)) 내지 화소(703(i, n))는 행 방향(도면 중에서 화살표 R1로 나타낸 방향)으로 배치되고, 일군의 화소(703(i, 1)) 내지 화소(703(i, n))는 화소(703(i, j))를 포함한다.
또한, 도전막(G1(i))은 일군의 화소(703(i, 1)) 내지 화소(703(i, n))와 전기적으로 접속된다.
다른 일군의 화소(703(1, j)) 내지 화소(703(m, j))는 행 방향과 교차하는 열 방향(도면 중에서 화살표 C1로 나타낸 방향)으로 배치되고, 다른 일군의 화소(703(1, j)) 내지 화소(703(m, j))는 화소(703(i, j))를 포함한다.
또한, 다른 일군의 화소(703(1, j)) 내지 화소(703(m, j))는 도전막(S1(j))과 전기적으로 접속된다.
<광학 기능 장치(700)의 구성예 8>
또한, 본 발명의 일 형태에 따른 광학 기능 장치(700)는 멀티플렉서(MUX)와, 증폭 회로(AMP2)와, 아날로그 디지털 변환 회로(ADC)를 갖는다(도 4 참조).
멀티플렉서(MUX)는 복수의 샘플링 회로(SC(j)) 중에서 하나를 선택하여 촬상 신호를 취득하고, 예를 들어 증폭 회로(AMP2)에 공급하는 기능을 갖는다.
이로써, 행 방향으로 배치되는 복수의 화소로부터 소정의 화소를 선택하여 촬상 정보를 취득할 수 있다. 또는, 동시에 취득되는 촬상 신호의 개수를 소정의 개수로 억제할 수 있다. 또는, 입력 채널의 개수가 행 방향으로 배치되는 화소의 개수보다 적은 아날로그 디지털 변환 회로(ADC)를 사용할 수 있다. 그 결과, 편리성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 장치를 제공할 수 있다.
증폭 회로(AMP2)는 촬상 신호를 증폭하고, 아날로그 디지털 변환 회로(ADC)에 공급할 수 있다.
또한, 본 실시형태는 본 명세서에서 설명하는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시예 1)
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태에 따른 디바이스 1 내지 디바이스 4에 대하여, 도 8, 도 11 내지 도 13을 참조하여 설명한다.
도 8은 광전 변환 디바이스(550S)의 구성을 설명하는 도면이다.
도 11은 디바이스 1 내지 디바이스 4의 분광 감도를 설명하는 도면이다.
도 12는 디바이스 1 내지 디바이스 4의 광을 조사한 상태에서의 전압-전류 밀도 특성을 설명하는 도면이다.
도 13은 디바이스 1 내지 디바이스 4의 광을 조사하지 않은 상태에서의 전압-전류 밀도 특성을 설명하는 도면이다.
<디바이스 1>
본 실시예에서 설명하는, 제작된 디바이스 1은 광전 변환 디바이스(550S)와 같은 구성을 갖는다(도 8 참조).
광전 변환 디바이스(550S)는 전극(551S)과, 전극(552)과, 유닛(103S)을 갖는다. 유닛(103S)은 전극(551S)과 전극(552) 사이에 끼워진다.
유닛(103S)은 전자 공여성 재료(DM1) 및 전자 수용성 재료(AM1)를 포함한다. 전자 공여성 재료(DM1)는 축합 방향족 화합물이고, 전자 수용성 재료(AM1)는 페릴렌 골격 및 2개 이상의 알킬기를 갖는다. 또한, 알킬기는 각각 독립적으로 탄소수가 1 이상 13 이하이다.
<<디바이스 1의 구성>>
디바이스 1의 구성을 표 1에 나타낸다. 또한, 본 실시예에서 설명하는 디바이스에 사용된 재료의 구조식을 이하에 나타낸다.
[표 1]
Figure pat00007
[화학식 7]
Figure pat00008
[화학식 8]
Figure pat00009
<<디바이스 1의 제작 방법>>
하기 단계를 갖는 방법을 사용하여, 본 실시예에서 설명하는 디바이스 1을 제작하였다.
[제 1 단계]
제 1 단계에서, 반사막(REF)을 형성하였다. 구체적으로는, 은(Ag), 팔라듐(Pd), 및 구리(Cu)를 포함하는 합금(약칭: APC)을 타깃으로서 사용하여, 스퍼터링법에 의하여 형성하였다.
또한, 반사막(REF)은 APC를 포함하고, 두께가 100nm이다.
[제 2 단계]
제 2 단계에서, 반사막(REF) 위에 전극(551S)을 형성하였다. 구체적으로는, 실리콘 또는 산화 실리콘을 함유한 산화 인듐-산화 주석(약칭: ITSO)을 타깃으로서 사용하여, 스퍼터링법에 의하여 형성하였다.
또한, 전극(551S)은 ITSO를 포함하고, 두께가 100nm이고, 면적이 4mm2(2mm×2mm)이다.
다음으로, 전극(551S)이 형성된 기재를 물로 세정하고, 200℃에서 1시간 동안 소성하였다. 그 후, 약 10-4Pa까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에서 180℃에서 60분 동안 진공 소성을 수행하였다. 그 후, 기판을 실온까지 자연 냉각하였다.
[제 3 단계]
제 3 단계에서, 전극(551S) 위에 층(104)을 형성하였다. 구체적으로는, 저항 가열법을 사용하여 재료를 공증착하였다.
또한, 층(104)은 N,N-비스(4-바이페닐)-6-페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-아민(약칭: BBABnf) 및 전자 억셉터 재료(OCHD-003)를 BBABnf:OCHD-003=1:0.1(중량비)로 포함하고, 두께가 11nm이다. 또한, 전자 억셉터 재료 OCHD-003은 플루오린을 포함하고, 그 분자량은 672이다.
[제 4 단계]
제 4 단계에서, 층(104) 위에 층(112)을 형성하였다. 구체적으로는, 저항 가열법을 사용하여 재료를 증착하였다.
또한, 층(112)은 BBABnf를 포함하고, 두께가 40nm이다.
[제 5 단계]
제 5 단계에서, 층(112) 위에 층(114S1)을 형성하였다. 구체적으로는, 저항 가열법을 사용하여 재료를 증착하였다.
또한, 층(114S1)은 루브렌(Rubrene)을 포함하고, 두께가 54nm이다.
[제 6 단계]
제 6 단계에서, 층(114S1) 위에 층(114S2)을 형성하였다. 구체적으로는, 저항 가열법을 사용하여 재료를 증착하였다.
또한, 층(114S2)은 Me-PTCDI를 포함하고, 두께가 6nm이다.
[제 7 단계]
제 7 단계에서, 층(114S2) 위에 층(113(1))을 형성하였다. 구체적으로는, 저항 가열법을 사용하여 재료를 증착하였다.
또한, 층(113(1))은 2mDBTBPDBq-II를 포함하고, 두께가 10nm이다.
[제 8 단계]
제 8 단계에서, 층(113(1)) 위에 층(113(2))을 형성하였다. 구체적으로는, 저항 가열법을 사용하여 재료를 증착하였다.
또한, 층(113(2))은 2,9-다이(2-나프틸)-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: NBPhen)을 포함하고, 두께가 10nm이다.
[제 9 단계]
제 9 단계에서, 층(113(2)) 위에 층(105)을 형성하였다. 구체적으로는, 저항 가열법을 사용하여 재료를 증착하였다.
또한, 층(105)은 플루오린화 리튬(약칭: LiF)을 포함하고, 두께가 1nm이다.
[제 10 단계]
제 10 단계에서, 층(105) 위에 전극(552)을 형성하였다. 구체적으로는, 저항 가열법을 사용하여 재료를 공증착하였다.
또한, 전극(552)은 은(Ag) 및 마그네슘(Mg)을 Ag:Mg=1:0.1(체적비)로 포함하고, 두께가 10nm이다.
[제 11 단계]
제 11 단계에서, 전극(552) 위에 층(CAP)을 형성하였다. 구체적으로는, 저항 가열법을 사용하여 재료를 증착하였다.
또한, 층(CAP)은 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조싸이오펜)(약칭: DBT3P-II)을 포함하고, 두께가 80nm이다.
<<디바이스 1의 동작 특성>>
디바이스 1의 동작 특성을 실온에서 측정하였다(도 11 내지 도 13 참조). 또한, 전극(551S)의 전위를 기준으로 하고, -4V의 전위를 전극(552)에 공급한 상태에서 단색광을 조사하고, 조사 광량에 대한 전류의 변환 효율을 측정하고, EQE로 하였다(도 11 참조). 조사한 단색광은 375nm 이상 750nm 이하의 범위에서 25nm 간격으로 하였다. 또한, 525nm의 광을 12.5μW/cm2의 강도로 조사한 상태에서, 전극(552)의 전위를 기준으로 하고, -6V에서 +2V까지 전극(551S)의 전위를 소인하고, 디바이스를 흐르는 전류 밀도를 측정하였다(도 12 참조). 또한, 광을 조사하지 않은 상태에서 전극(552)의 전위를 기준으로 하고, -6V에서 +2V까지 전극(551S)의 전위를 소인하고, 디바이스를 흐르는 암전류의 전류 밀도를 측정하였다(도 13 참조). 디바이스 1 및 후술하는 다른 디바이스 특성을 표 2에 나타낸다.
[표 2]
Figure pat00010
디바이스 1은 특성이 양호한 것을 알 수 있었다. 예를 들어, 디바이스 1은 전류의 포화성이 양호하고 효율이 높다. 또한, 아날로그 계조를 포함하는 피사체의 촬상에도 적합한 촬상 디바이스를 제공할 수 있었다.
<디바이스 2>
본 실시예에서 설명하는, 제작된 디바이스 2는 광전 변환 디바이스(550S)와 같은 구성을 갖는다(도 8 참조). 또한, 디바이스 2는 층(114S2)이 Me-PTCDI 대신에 PTCDI-C8을 포함하는 점에서 디바이스 1과 상이하다.
<디바이스 2의 제작 방법>
제 6 단계에서, PTCDI-C8을 사용하여 층(114S1) 위에 두께 6nm의 층(114S2)을 형성한 점에서 상기 디바이스 1의 제작 방법과 상이하다.
<디바이스 3>
본 실시예에서 설명하는, 제작된 디바이스 3은 광전 변환 디바이스(550S)와 같은 구성을 갖는다(도 8 참조). 또한, 디바이스 3은 층(114S2)이 Me-PTCDI 대신에 PTCDI-C13을 포함하는 점에서 디바이스 1과 상이하다.
<디바이스 3의 제작 방법>
제 6 단계에서, PTCDI-C13을 사용하여 층(114S1) 위에 두께 6nm의 층(114S2)을 형성한 점에서 상기 디바이스 1의 제작 방법과 상이하다.
<디바이스 4>
본 실시예에서 설명하는, 제작된 디바이스 4는 광전 변환 디바이스(550S)와 같은 구성을 갖는다(도 8 참조). 또한, 디바이스 4는 층(114S2)이 Me-PTCDI 대신에 EtHex-PTCDI를 포함하는 점에서 디바이스 1과 상이하다.
<디바이스 4의 제작 방법>
제 6 단계에서, EtHex-PTCDI를 사용하여 층(114S1) 위에 두께 6nm의 층(114S2)을 형성한 점에서 상기 디바이스 1의 제작 방법과 상이하다.
(실시예 2)
본 실시예에서는 본 발명의 일 형태에 따른 광전 변환 디바이스에 사용할 수 있는 전자 수용성 재료의 용해성에 대하여 설명한다. 또한, 재료의 용해성에 대해서는 액체 크로마토그래피 질량 분석 장치를 사용하여 평가하였다.
구체적으로는, 액체 크로마토그래피 질량 분석 장치를 사용하여 재료의 크로마토그램의 피크와 MS 스펙트럼이 검출된 경우를 '○'라고 평가하였다. 또한, 재료의 크로마토그램의 피크는 검출되지 않지만, MS 스펙트럼은 검출된 경우를 '△'이라고 평가하였다. 또한, 재료의 크로마토그램의 피크도 MS 스펙트럼도 검출되지 않는 경우를 '×'라고 평가하였다.
또한, 액체 크로마토그래피 질량 분석 장치는 ACQUITY H-class(Waters 제조), XevoTM G2 Q-TOF MS(Waters 제조)로 구성되고, 칼럼에는 ACQUITY UPLC(등록 상표) BEH C8 1.7μm 2.1×100mm Column(Waters 제조, 이하 칼럼이라고 표기함)을 사용하였다.
용해성 평가에 사용되는 샘플의 조제 방법에 대하여 설명한다. 전자 수용성 재료(AM1) 0.5mg과 클로로폼 0.25mL를 유리제 시약 병에 첨가하고, 1분 동안 초음파 처리를 수행하였다. 얻어진 혼합물에 아세토나이트릴 2.5mL를 첨가하고, 얻어진 혼합물을 정치(靜置)하고, 18시간 후에 여과하였다. 샘플(여액)로서는 AM1이 녹은 경우에는 AM1의 색의 용액(이번의 샘플의 경우에는 주황색의 용액)이 얻어지고, 용해도가 낮은 경우에는 무색 투명의 샘플이 얻어진다. 얻어진 여액을 샘플로 하고, 상기 액체 크로마토그래피 질량 분석 장치에 의하여 용해도 시험을 수행하였다.
액체 크로마토그래피 질량 분석 장치에 의한 용해도 시험의 측정 방법에 대하여 설명한다. 이동상 A에는 아세토나이트릴을, 이동상 B에는 폼산 수용액(0.1%)을 사용하고, 용매의 유속을 0.5mL/min로, 샘플 주입량을 5μL로 하였다.
<<Me-PTCDI의 용해성 시험>>
Me-PTCDI의 샘플을 조정한 결과, 얻어진 샘풀은 무색 투명이었기 때문에, Me-PTCDI는 전혀 용해되지 않았다고 판단하고, 용해성 시험을 실시하지 않았다. 용해성 시험의 결과는 '×'라고 판정하였다.
<<PTCDI-C8의 용해성 시험>>
PTCDI-C8의 샘플은 주황색의 용액이고, 측정에서의 송액은 측정을 시작하였을 때부터 1분이 경과할 때까지의 이동상 A와 이동상 B의 비율이 75:25이고, 1분이 경과한 후부터 9분이 경과할 때까지의 이동상 A와 이동상 B의 비율이 95:5가 되는 리니어 그레이디언트를 갖는 조건하에서 수행하였다.
<<PTCDI-C13의 용해성 시험>>
PTCDI-C13의 샘플은 매우 연한 주황색의 용액이고, 측정에서의 송액은 측정을 시작하였을 때부터 1분이 경과할 때까지의 이동상 A와 이동상 B의 비율이 80:20이고, 1분이 경과한 후부터 9분이 경과할 때까지의 이동상 A와 이동상 B의 비율이 95:5가 되는 리니어 그레이디언트를 갖는 조건하에서 수행하였다.
<<EtHex-PTCDI의 용해성 시험>>
EtHex-PTCDI의 샘플은 주황색의 용액이고, 측정에서의 송액은 측정을 시작하였을 때부터 10분이 경과할 때까지의 이동상 A와 이동상 B의 비율을 95:5로 유지하는 조건하에서 수행하였다.
<<재료의 용해성>>
재료의 용해성을 표 3에 나타낸다.
[표 3]
Figure pat00011
Me-PTCDI 또는 PTCDI-C13과 비교하여 PTCDI-C8 및 EtHex-PTCDI는 모두 양호한 용해성을 나타내었다. 이로써, 탄소수 2 내지 12의 알킬기가 페릴렌테트라카복실산다이이미드 유도체의 용해성을 향상시키는 효과를 갖는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 탄소수 8의 PTCDI-C8과 비교하여 탄소수 8의 EtHex-PTCDI는 더 양호한 용해성을 나타내었다. 이로써, 분기 알킬기가 쇄상 알킬기보다 페릴렌테트라카복실산다이이미드 유도체의 용해성을 향상시키는 효과를 갖는 것을 확인할 수 있었다.
(실시예 3)
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태에 따른 디바이스 D111 내지 디바이스 D411에 대하여, 도 9 내지 도 25를 참조하여 설명한다.
도 9는 광전 변환 디바이스(550S)의 구성을 설명하는 도면이다.
도 10은 광전 변환 디바이스(550S)의 구성을 설명하는 도면이다.
도 14는 디바이스 D111 및 디바이스 D112의 분광 감도를 설명하는 도면이다.
도 15는 디바이스 D111 및 디바이스 D112의 광을 조사한 상태에서의 전압-전류 밀도 특성을 설명하는 도면이다.
도 16은 디바이스 D111 및 디바이스 D112의 광을 조사하지 않은 상태에서의 전압-전류 밀도 특성을 설명하는 도면이다.
도 17은 디바이스 D211 및 디바이스 D212의 분광 감도를 설명하는 도면이다.
도 18은 디바이스 D211 및 디바이스 D212의 광을 조사한 상태에서의 전압-전류 밀도 특성을 설명하는 도면이다.
도 19는 디바이스 D211 및 디바이스 D212의 광을 조사하지 않은 상태에서의 전압-전류 밀도 특성을 설명하는 도면이다.
도 20은 디바이스 D311의 분광 감도를 설명하는 도면이다.
도 21은 디바이스 D311의 광을 조사한 상태에서의 전압-전류 밀도 특성을 설명하는 도면이다.
도 22는 디바이스 D311의 광을 조사하지 않은 상태에서의 전압-전류 밀도 특성을 설명하는 도면이다.
도 23은 디바이스 D411의 분광 감도를 설명하는 도면이다.
도 24는 디바이스 D411의 광을 조사한 상태에서의 전압-전류 밀도 특성을 설명하는 도면이다.
도 25는 디바이스 D411의 광을 조사하지 않은 상태에서의 전압-전류 밀도 특성을 설명하는 도면이다.
<디바이스 D111>
본 실시예에서 설명하는, 제작된 디바이스 D111은 광전 변환 디바이스(550S)와 같은 구성을 갖는다(도 9 참조).
광전 변환 디바이스(550S)는 전극(551S)과, 전극(552)과, 유닛(103S)을 갖는다. 유닛(103S)은 전극(551S)과 전극(552) 사이에 끼워진다.
유닛(103S)은 전자 공여성 재료(DM1) 및 전자 수용성 재료(AM1)를 포함한다. 전자 공여성 재료(DM1)는 축합 방향족 화합물이고, 전자 수용성 재료(AM1)는 페릴렌 골격 및 2개 이상의 알킬기를 갖는다. 또한, 알킬기는 각각 독립적으로 탄소수가 1 이상 13 이하이다.
<<디바이스 D111 및 디바이스 D112의 구성>>
디바이스 D111 및 디바이스 D112의 구성을 표 4에 나타낸다. 또한, 표 중에서의 y는 10 또는 20이다.
[표 4]
Figure pat00012
<<디바이스 D111의 제작 방법>>
하기 단계를 갖는 방법을 사용하여, 본 실시예에서 설명하는 디바이스 D111을 제작하였다.
[제 1 단계]
제 1 단계에서, 반사막(REF)을 형성하였다. 구체적으로는, 은(Ag), 팔라듐(Pd), 및 구리(Cu)를 포함하는 합금(약칭: APC)을 타깃으로서 사용하여, 스퍼터링법에 의하여 형성하였다.
또한, 반사막(REF)은 APC를 포함하고, 두께가 100nm이다.
[제 2 단계]
제 2 단계에서, 반사막(REF) 위에 전극(551S)을 형성하였다. 구체적으로는, 실리콘 또는 산화 실리콘을 함유한 산화 인듐-산화 주석(약칭: ITSO)을 타깃으로서 사용하여, 스퍼터링법에 의하여 형성하였다.
또한, 전극(551S)은 ITSO를 포함하고, 두께가 100nm이고, 면적이 4mm2(2mm×2mm)이다.
다음으로, 전극(551S)이 형성된 기재를 물로 세정하고, 200℃에서 1시간 동안 소성하였다. 그 후, 약 10-4Pa까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에서 180℃에서 60분 동안 진공 소성을 수행하였다. 그 후, 기판을 실온까지 자연 냉각하였다.
[제 3 단계]
제 3 단계에서, 전극(551S) 위에 층(104)을 형성하였다. 구체적으로는, 저항 가열법을 사용하여 재료를 공증착하였다.
또한, 층(104)은 BBABnf 및 OCHD-003을 BBABnf:OCHD-003=1:0.1(중량비)로 포함하고, 두께가 11nm이다.
[제 4 단계]
제 4 단계에서, 층(104) 위에 층(112)을 형성하였다. 구체적으로는, 저항 가열법을 사용하여 재료를 증착하였다.
또한, 층(112)은 BBABnf를 포함하고, 두께가 40nm이다.
[제 5 단계]
제 5 단계에서, 층(112) 위에 층(114S1)을 형성하였다. 구체적으로는, 저항 가열법을 사용하여 재료를 증착하였다.
또한, 층(114S1)은 Rubrene을 포함하고, 두께가 42nm이다.
[제 6 단계]
제 6 단계에서, 층(114S1) 위에 층(114S2)을 형성하였다. 구체적으로는, 저항 가열법을 사용하여 재료를 증착하였다.
또한, 층(114S2)은 EtHex-PTCDI를 포함하고, 두께가 18nm이다.
[제 7 단계]
제 7 단계에서, 층(114S2) 위에 층(113(1))을 형성하였다. 구체적으로는, 저항 가열법을 사용하여 재료를 증착하였다.
또한, 층(113(1))은 2mDBTBPDBq-II를 포함하고, 두께가 10nm이다.
[제 8 단계]
제 8 단계에서, 층(113(1)) 위에 층(113(2))을 형성하였다. 구체적으로는, 저항 가열법을 사용하여 재료를 증착하였다.
또한, 층(113(2))은 NBPhen을 포함하고, 두께가 10nm이다.
[제 9 단계]
제 9 단계에서, 층(113(2)) 위에 층(105)을 형성하였다. 구체적으로는, 저항 가열법을 사용하여 재료를 증착하였다.
또한, 층(105)은 LiF을 포함하고, 두께가 1nm이다.
[제 10 단계]
제 10 단계에서, 층(105) 위에 전극(552)을 형성하였다. 구체적으로는, 저항 가열법을 사용하여 재료를 공증착하였다.
또한, 전극(552)은 Ag 및 Mg을 Ag:Mg=1:0.1(체적비)로 포함하고, 두께가 10nm이다.
<<디바이스 D111의 동작 특성>>
디바이스 D111의 동작 특성을 실온에서 측정하였다(도 14 내지 도 16 참조). 또한, 전극(551S)의 전위를 기준으로 하고, -4V의 전위를 전극(552)에 공급한 상태에서 단색광을 조사하고, 조사 광량에 대한 전류의 변환 효율을 측정하고, EQE로 하였다(도 14 참조). 조사한 단색광은 375nm 이상 750nm 이하의 범위에서 25nm 간격으로 하였다. 또한, 550nm의 광을 12.5μW/cm2의 강도로 조사한 상태에서, 전극(552)의 전위를 기준으로 하고, -6V에서 +2V까지 전극(551S)의 전위를 소인하고, 디바이스를 흐르는 전류 밀도를 측정하였다(도 15 참조). 또한, 광을 조사하지 않은 상태에서 전극(552)의 전위를 기준으로 하고, -6V에서 +2V까지 전극(551S)의 전위를 소인하고, 디바이스를 흐르는 암전류의 전류 밀도를 측정하였다(도 16 참조). 디바이스 D111 및 후술하는 다른 디바이스 특성을 표 5에 나타낸다.
[표 5]
Figure pat00013
디바이스 D111은 특성이 양호한 것을 알 수 있었다. 예를 들어, 디바이스 D111은 전류의 포화성이 양호하고 효율이 높다. 또한, 아날로그 계조를 포함하는 피사체의 촬상에도 적합한 촬상 디바이스를 제공할 수 있었다.
<디바이스 D112>
본 실시예에서 설명하는, 제작된 디바이스 D112는 광전 변환 디바이스(550S)와 같은 구성을 갖는다(도 9 참조). 또한, 디바이스 D112는 층(113(1)) 및 층(113(2))의 두께가 20nm인 점에서 디바이스 D111과 상이하다.
디바이스 D112는 층(113(2))의 두께가 두꺼워도 포화 특성이 양호한 것을 알 수 있었다.
<디바이스 D211>
본 실시예에서 설명하는, 제작된 디바이스 D211은 광전 변환 디바이스(550S)와 같은 구성을 갖는다(도 9 참조).
<<디바이스 D211 및 디바이스 D212의 구성>>
디바이스 D211 및 디바이스 D212의 구성을 표 6에 나타낸다. 또한, 표 중에서의 y는 10 또는 20이다.
[표 6]
Figure pat00014
또한, 디바이스 D211은 층(114S1)의 두께가 42nm가 아니라 30nm인 점 및 층(114S2)의 두께가 18nm가 아니라 30nm인 점에서 디바이스 D111과 상이하다.
디바이스 D211의 포화 특성이 양호한 것을 알 수 있었다.
<디바이스 D212>
본 실시예에서 설명하는, 제작된 디바이스 D212는 광전 변환 디바이스(550S)와 같은 구성을 갖는다(도 9 참조). 또한, 디바이스 D212는 층(113(1)) 및 층(113(2))의 두께가 20nm인 점에서 디바이스 D211과 상이하다.
디바이스 D212는 층(113(2))의 두께가 두꺼워도 포화 특성이 양호한 것을 알 수 있었다.
<디바이스 D311>
본 실시예에서 설명하는, 제작된 디바이스 D311은 광전 변환 디바이스(550S)와 같은 구성을 갖는다(도 10 참조).
<<디바이스 D311의 구성>>
디바이스 D311의 구성을 표 7에 나타낸다.
[표 7]
Figure pat00015
또한, 디바이스 D311은 층(114S1) 및 층(114S2)이 적층된 적층 구조를 갖는 층(114S)이 아니라 단층 구조의 층(114S)을 갖는 점에서 디바이스 D111과 상이하다.
<<디바이스 D311의 제작 방법>>
제 5 단계에서, 저항 가열법을 사용하여 재료를 공증착하는 점 및 제 6 단계를 건너뛰고 제 5 단계로부터 제 7 단계로 넘어가는 점에서 디바이스 D111의 제작 방법과 상이하다.
[제 5 단계]
제 5 단계에서, 층(112) 위에 층(114S)을 형성하였다. 구체적으로는, 저항 가열법을 사용하여 재료를 공증착하였다.
또한, 층(114S)은 Rubrene 및 EtHex-PTCDI를 Rubrene:EtHex-PTCDI=0.7:0.3(중량비)으로 포함하고, 두께가 60nm이다.
디바이스 D311은 녹색광에 대하여 양호한 수광 감도를 갖는 것을 알 수 있었다.
<디바이스 D411>
본 실시예에서 설명하는, 제작된 디바이스 D411은 광전 변환 디바이스(550S)와 같은 구성을 갖는다(도 10 참조).
<<디바이스 D411의 구성>>
디바이스 D411의 구성을 표 8에 나타낸다.
[표 8]
Figure pat00016
또한, 디바이스 D411은 층(114S)의 조성이 상이한 점에서 디바이스 D311과 상이하다.
<<디바이스 D411의 제작 방법>>
제 5 단계에서, 저항 가열법을 사용하여 재료를 공증착하는 점 및 제 6 단계를 건너뛰고 제 5 단계로부터 제 7 단계로 넘어가는 점에서 디바이스 D111의 제작 방법과 상이하다.
[제 5 단계]
제 5 단계에서, 층(112) 위에 층(114S)을 형성하였다. 구체적으로는, 저항 가열법을 사용하여 재료를 공증착하였다.
또한, 층(114S)은 Rubrene 및 EtHex-PTCDI를 Rubrene:EtHex-PTCDI=0.5:0.5(중량비)로 포함하고, 두께가 60nm이다.
디바이스 D411은 녹색광에 대하여 양호한 수광 감도를 갖는 것을 알 수 있었다.
AM1: 전자 수용성 재료
AM2: 전자 수용성 재료
AMP1: 증폭 회로
AMP2: 증폭 회로
ANO: 도전막
C21: 용량 소자
C22: 용량 소자
C31: 용량 소자
CAP: 층
CAPSEL: 도전막
CDSBIAS: 도전막
CDSVDD: 도전막
CDSVSS: 도전막
CL: 도전막
DM1: 전자 공여성 재료
DM2: 전자 공여성 재료
EL1: 광
FD: 노드
FPC1: 플렉시블 프린트 기판
G1: 도전막
G2: 도전막
hv: 광
IN1: 단자
IN2: 단자
IN3: 단자
M21: 트랜지스터
M31: 트랜지스터
M32: 트랜지스터
N21: 노드
N22: 노드
OUT: 단자
RS: 도전막
S1: 도전막
S2: 도전막
SE: 도전막
SW21: 스위치
SW22: 스위치
SW23: 스위치
SW31: 스위치
SW32: 스위치
SW33: 스위치
TX: 도전막
V0: 도전막
VCOM2: 도전막
VCL: 도전막
VCP: 도전막
VIV: 도전막
VLEN: 도전막
VPD: 도전막
VPI: 도전막
VR: 도전막
WX: 도전막
103: 유닛
103S: 유닛
104: 층
105: 층
111: 층
112: 층
113: 층
114S: 층
114S1: 층
114S2: 층
231: 영역
519B: 단자부
520: 기능층
530S: 화소 회로
530X: 화소 회로
550X: 발광 디바이스
550S: 광전 변환 디바이스
551S: 전극
551X: 전극
552: 전극
591S: 개구부
591X: 개구부
700: 광학 기능 장치
702S: 화소
702X: 화소
703: 화소

Claims (19)

  1. 광전 변환 디바이스로서,
    제 1 전극;
    제 2 전극; 및
    제 1 유닛을 포함하고,
    상기 제 1 유닛은 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 위치하고,
    상기 제 1 유닛은 제 1 전자 공여성 재료 및 제 1 전자 수용성 재료를 함유하고,
    상기 제 1 전자 공여성 재료는 축합 방향족 화합물이고,
    상기 제 1 전자 수용성 재료는 페릴렌 골격 및 2개 이상의 알킬기를 갖고,
    상기 알킬기는 각각 독립적으로 탄소수가 1 이상 13 이하인, 광전 변환 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 유닛은 흡수 스펙트럼에서 파장 500nm 미만의 극댓값 및 파장 500nm 이상의 흡수단을 나타내는, 광전 변환 디바이스.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 전자 공여성 재료는 4개 이상 11개 이하의 축합 고리를 갖는 축합 방향족 화합물인, 광전 변환 디바이스.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 알킬기는 각각 분기 구조를 갖는, 광전 변환 디바이스.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전자 수용성 재료는 일반식(R0)으로 나타내어지는 페릴렌테트라카복실산다이이미드 유도체인, 광전 변환 디바이스,
    [화학식 1]
    Figure pat00017

    상기 일반식(R0)에 있어서,
    R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 13의 쇄상 알킬기, 또는 탄소수 3 내지 13의 분기 알킬기를 나타내고,
    R3 내지 R10은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 13의 쇄상 알킬기, 탄소수 3 내지 13의 분기 알킬기, 탄소수 1 내지 13의 알킬 할라이드기, 탄소수 3 내지 13의 사이클로알킬기, 또는 할로젠을 나타내는, 광전 변환 디바이스.
  6. 제 1 항에 있어서,
    제 1 층을 더 포함하고,
    상기 제 1 층은 상기 제 1 전극과 상기 제 1 유닛 사이에 위치하고,
    상기 제 1 층은 제 2 전자 수용성 재료를 함유하고,
    상기 제 1 층은 1×102Ω·cm 이상 1×108Ω·cm 이하의 전기 저항률을 갖는, 광전 변환 디바이스.
  7. 제 1 항에 있어서,
    제 2 층을 더 포함하고,
    상기 제 2 층은 상기 제 1 유닛과 상기 제 2 전극 사이에 위치하고,
    상기 제 2 층은 제 2 전자 공여성 재료를 함유하는, 광전 변환 디바이스.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 유닛은 제 3 층, 제 4 층, 및 제 5 층을 포함하고,
    상기 제 3 층은 상기 제 4 층과 상기 제 5 층 사이에 위치하고,
    상기 제 3 층은 상기 제 1 전자 수용성 재료 및 상기 제 1 전자 공여성 재료를 함유하고,
    상기 제 4 층은 상기 제 1 전극과 상기 제 3 층 사이에 위치하고,
    상기 제 5 층은 상기 제 3 층과 상기 제 2 전극 사이에 위치하고,
    상기 제 4 층은 정공 수송성 재료를 함유하고,
    상기 제 5 층은 전자 수송성 재료를 함유하는, 광전 변환 디바이스.
  9. 광학 기능 장치로서,
    제 1 항에 따른 광전 변환 디바이스; 및
    발광 디바이스를 포함하고,
    상기 발광 디바이스는 상기 광전 변환 디바이스와 인접하는, 광학 기능 장치.
  10. 광학 기능 장치로서,
    제 8 항에 따른 광전 변환 디바이스; 및
    발광 디바이스를 포함하고,
    상기 발광 디바이스는 상기 광전 변환 디바이스와 인접하고,
    상기 발광 디바이스는 제 2 유닛, 제 3 전극, 및 상기 제 2 전극을 포함하고,
    상기 제 2 유닛은 상기 제 3 전극과 상기 제 2 전극 사이에 위치하고,
    상기 제 2 유닛은 제 6 층, 상기 제 4 층, 및 상기 제 5 층을 포함하고,
    상기 제 4 층은 상기 제 3 전극과 상기 제 6 층 사이에 위치하고,
    상기 제 5 층은 상기 제 6 층과 상기 제 2 전극 사이에 위치하고,
    상기 제 6 층은 발광성 재료를 포함하는, 광학 기능 장치.
  11. 광전 변환 디바이스로서,
    제 1 전극;
    제 2 전극; 및
    제 1 유닛을 포함하고,
    상기 제 1 유닛은 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 위치하고,
    상기 제 1 유닛은 제 1 전자 공여성 재료 및 제 1 전자 수용성 재료를 함유하고,
    상기 제 1 전자 공여성 재료는 축합 방향족 화합물이고,
    상기 제 1 전자 수용성 재료는 페릴렌 골격 및 2개 이상의 알킬기를 갖고,
    상기 알킬기는 각각 독립적으로 탄소수가 1 이상 13 이하이고,
    상기 알킬기는 각각 분기 구조를 갖는, 광전 변환 디바이스.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 유닛은 흡수 스펙트럼에서 파장 500nm 미만의 극댓값 및 파장 500nm 이상의 흡수단을 나타내는, 광전 변환 디바이스.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 전자 공여성 재료는 4개 이상 11개 이하의 축합 고리를 갖는 축합 방향족 화합물인, 광전 변환 디바이스.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 전자 수용성 재료는 일반식(R0)으로 나타내어지는 페릴렌테트라카복실산다이이미드 유도체인, 광전 변환 디바이스,
    [화학식 1]
    Figure pat00018

    상기 일반식(R0)에 있어서,
    R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 13의 쇄상 알킬기, 또는 탄소수 3 내지 13의 분기 알킬기를 나타내고,
    R3 내지 R10은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 13의 쇄상 알킬기, 탄소수 3 내지 13의 분기 알킬기, 탄소수 1 내지 13의 알킬 할라이드기, 탄소수 3 내지 13의 사이클로알킬기, 또는 할로젠을 나타내는, 광전 변환 디바이스.
  15. 제 11 항에 있어서,
    제 1 층을 더 포함하고,
    상기 제 1 층은 상기 제 1 전극과 상기 제 1 유닛 사이에 위치하고,
    상기 제 1 층은 제 2 전자 수용성 재료를 함유하고,
    상기 제 1 층은 1×102Ω·cm 이상 1×108Ω·cm 이하의 전기 저항률을 갖는, 광전 변환 디바이스.
  16. 제 11 항에 있어서,
    제 2 층을 더 포함하고,
    상기 제 2 층은 상기 제 1 유닛과 상기 제 2 전극 사이에 위치하고,
    상기 제 2 층은 제 2 전자 공여성 재료를 함유하는, 광전 변환 디바이스.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 유닛은 제 3 층, 제 4 층, 및 제 5 층을 포함하고,
    상기 제 3 층은 상기 제 4 층과 상기 제 5 층 사이에 위치하고,
    상기 제 3 층은 상기 제 1 전자 수용성 재료 및 상기 제 1 전자 공여성 재료를 함유하고,
    상기 제 4 층은 상기 제 1 전극과 상기 제 3 층 사이에 위치하고,
    상기 제 5 층은 상기 제 3 층과 상기 제 2 전극 사이에 위치하고,
    상기 제 4 층은 정공 수송성 재료를 함유하고,
    상기 제 5 층은 전자 수송성 재료를 함유하는, 광전 변환 디바이스.
  18. 광학 기능 장치로서,
    제 11 항에 따른 광전 변환 디바이스; 및
    발광 디바이스를 포함하고,
    상기 발광 디바이스는 상기 광전 변환 디바이스와 인접하는, 광학 기능 장치.
  19. 광학 기능 장치로서,
    제 17 항에 따른 광전 변환 디바이스; 및
    발광 디바이스를 포함하고,
    상기 발광 디바이스는 상기 광전 변환 디바이스와 인접하고,
    상기 발광 디바이스는 제 2 유닛, 제 3 전극, 및 상기 제 2 전극을 포함하고,
    상기 제 2 유닛은 상기 제 3 전극과 상기 제 2 전극 사이에 위치하고,
    상기 제 2 유닛은 제 6 층, 상기 제 4 층, 및 상기 제 5 층을 포함하고,
    상기 제 4 층은 상기 제 3 전극과 상기 제 6 층 사이에 위치하고,
    상기 제 5 층은 상기 제 6 층과 상기 제 2 전극 사이에 위치하고,
    상기 제 6 층은 발광성 재료를 포함하는, 광학 기능 장치.
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