KR20230000968A - 발광 디바이스, 표시 장치, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치 - Google Patents

발광 디바이스, 표시 장치, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치 Download PDF

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KR20230000968A
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타케요시 와타베
노부하루 오사와
사토시 세오
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

본 발명은 발광 효율(블루 인덱스)이 높은 발광 디바이스를 제공한다.
제 1 전극과, 제 2 전극과, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 위치하는 EL층을 가지고, 상기 EL층은 저굴절률층과 발광층을 가지고, 상기 저굴절률층은 제 1 유기 화합물을 포함하고, 상기 제 1 유기 화합물의, 파장 455nm 내지 465nm의 광에 대한 정상광 굴절률이 1.50 이상 1.75 이하, 또는 파장 633nm의 광에 대한 정상광 굴절률이 1.45 이상 1.70 이하이고, 상기 발광층은 발광 물질을 가지고, 상기 발광 물질의 발광 스펙트럼에 있어서의 최대 피크 강도의 1/e의 강도에 대응하는 파장을 λn로 하고, 상기 발광 물질의 최대 피크 파장 λmax보다 장파장 측의 λn 중 가장 단파장의 λn을 λ1, 상기 λmax보다 단파장 측의 λn 중 가장 장파장의 λn을 λ2로 한 경우, λ1과 λ2의 차이가 5nm 이상 45nm 이하인 발광 디바이스를 제공한다.

Description

발광 디바이스, 표시 장치, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치{LIGHT-EMITTING DEVICE, DISPLAY APPARATUS, LIGHT-EMITTING APPARATUS, ELECTRONIC APPLIANCE, AND LIGHTING APPARATUS}
본 발명의 일 형태는 유기 화합물, 발광 디바이스, 디스플레이 모듈, 조명 모듈, 표시 장치, 발광 장치, 전자 기기, 조명 장치, 및 전자 디바이스에 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. 따라서 본 명세서에서 개시하는 본 발명의 일 형태가 속하는 기술분야의 더 구체적인 예로서는 반도체 장치, 표시 장치, 액정 표시 장치, 발광 장치, 조명 장치, 축전 장치, 기억 장치, 촬상 장치, 이들의 구동 방법, 또는 이들의 제조 방법을 들 수 있다.
유기 화합물을 사용한 일렉트로루미네선스(EL: Electroluminescence)를 이용하는 발광 디바이스(유기 EL 디바이스)의 실용화가 진행되고 있다. 이들 발광 디바이스의 기본적인 구성은 발광 재료를 포함하는 유기 화합물층(EL층)을 한 쌍의 전극 사이에 끼운 것이다. 이 디바이스에 전압을 인가하여 캐리어를 주입하고, 상기 캐리어의 재결합 에너지를 이용함으로써, 발광 재료로부터의 발광을 얻을 수 있다.
이러한 발광 디바이스는 자발광형이기 때문에, 디스플레이의 화소로서 사용하면 액정에 비하여 시인성이 높거나 백라이트가 불필요하다는 등의 장점이 있어, 플랫 패널 디스플레이에는 특히 적합하다. 또한 이러한 발광 디바이스를 사용한 디스플레이는 얇고 가볍게 제작할 수 있다는 것도 큰 장점이다. 또한 응답 속도가 매우 빠르다는 것도 특징 중 하나이다.
또한 이들 발광 디바이스는 발광층을 이차원으로 연속하여 형성할 수 있기 때문에 면발광을 얻을 수 있다. 이것은 백열전구나 LED로 대표되는 점광원, 또는 형광등으로 대표되는 선광원으로는 얻기 어려운 특색이기 때문에, 조명 등에 응용할 수 있는 면광원으로서의 이용 가치도 높다.
이와 같이 발광 디바이스를 사용한 디스플레이나 조명 장치는 다양한 전자 기기에 적합하지만, 특성이 더 양호한 발광 디바이스를 위하여 연구 개발이 진행되고 있다.
광 추출 효율이 낮다는 것이, 유기 EL 디바이스의 문제 중 하나로서 자주 제기된다. 광 추출 효율을 향상시키기 위하여 저굴절률 재료로 이루어지는 층을 EL층 내부에 형성하는 구성이 제안되고 있다(예를 들어 특허문헌 1 참조).
미국 특허출원 공개공보 US2020/0176692호
본 발명의 일 형태에서는 발광 효율이 높은 발광 디바이스를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또는 본 발명의 일 형태에서는 소비 전력이 낮은 발광 디바이스, 발광 장치, 전자 기기, 표시 장치, 및 전자 디바이스 중 어느 것을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상술한 과제 중 어느 하나를 해결하면 좋은 것으로 한다.
본 발명의 일 형태는 제 1 전극과, 제 2 전극과, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 위치하는 EL층을 가지고, 상기 EL층은 저굴절률층과 발광층을 가지고, 상기 저굴절률층은 제 1 유기 화합물을 포함하고, 상기 제 1 유기 화합물의, 파장 455nm 내지 465nm의 광에 대한 정상광 굴절률이 1.50 이상 1.75 이하, 또는 파장 633nm의 광에 대한 정상광 굴절률이 1.45 이상 1.70 이하이고, 상기 발광층은 발광 물질을 가지고, 상기 발광 물질의 최대 피크 파장을 λmax(nm), 상기 발광 물질의 발광 스펙트럼에 있어서의 최대 피크 강도의 1/e의 강도에 대응하는 파장을 λn(nm), 상기 발광 물질의 최대 피크 파장 λmax(nm)보다 장파장 측의 λn 중 가장 단파장의 λn을 λ1(nm), 상기 λmax보다 단파장 측의 λn 중 가장 장파장의 λn을 λ2(nm)로 한 경우, λ1과 λ2의 차이가 5nm 이상 45nm 이하인 발광 디바이스이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에 있어서 상기 발광 물질의 발광 스펙트럼에 있어서의 λ1과 λ2의 차이가 5nm 이상 35nm 이하인 발광 디바이스이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에 있어서 상기 발광 스펙트럼의 반치 폭이 5nm 이상 25nm 이하인 발광 디바이스이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 제 1 전극과, 제 2 전극과, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 위치하는 EL층을 가지고, 상기 EL층은 저굴절률층과 발광층을 가지고, 상기 저굴절률층은 제 1 유기 화합물을 포함하고, 상기 제 1 유기 화합물의, 파장 455nm 내지 465nm의 광에 대한 정상광 굴절률이 1.50 이상 1.75 이하, 또는 파장 633nm의 광에 대한 정상광 굴절률이 1.45 이상 1.70 이하이고, 상기 발광층은 발광 물질을 가지고, 상기 발광 물질의 발광 스펙트럼에 있어서의 최대 피크 강도의 1/e의 강도에 대응하는 파장을 λn(nm)로 하고, 상기 발광 물질의 최대 피크 파장 λmax(nm)보다 장파장 측의 λn 중 가장 단파장의 λn을 λ1(nm), 상기 λmax보다 단파장 측의 λn 중 가장 장파장의 λn을 λ2(nm)로 한 경우, λ1과 λ2의 차이에 상당하는 파장의 에너지가 0.03eV 이상 0.27eV 이하인 발광 디바이스이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에 있어서 상기 발광 스펙트럼의 반치 폭을 에너지로 환산한 값이 0.03eV 이상 0.15eV 이하인 발광 디바이스이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에 있어서 상기 발광 물질의 발광 스펙트럼은 상기 발광 물질이 용액 상태일 때의 포토루미네선스의 스펙트럼인 발광 디바이스이다.
또는 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에 있어서 상기 용액의 용매가 톨루엔인 발광 디바이스이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에 있어서 상기 발광 물질이 그 분자 구조 내에 질소를 포함하는 축합 헤테로 방향족 고리를 가지는 발광 디바이스이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에 있어서 상기 질소를 포함하는 축합 헤테로 방향족 고리가 4고리 이상의 축합 고리인 발광 디바이스이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 제 1 전극과, 제 2 전극과, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 위치하는 EL층을 가지고, 상기 EL층은 저굴절률층과 발광층을 가지고, 상기 저굴절률층은 제 1 유기 화합물을 가지고, 상기 제 1 유기 화합물은 파장 455nm 내지 465nm의 광에 대한 정상광 굴절률이 1.50 이상 1.75 이하이고, 파장 633nm의 광에 대한 정상광 굴절률이 1.45 이상 1.70 이하이고, 상기 발광층은 발광 물질을 가지고, 상기 발광 물질이 그 분자 구조 내에 질소를 포함하는 축합 헤테로 방향족 고리를 가지고, 상기 질소를 포함하는 축합 헤테로 방향족 고리가 4고리 이상의 축합 고리인 발광 디바이스이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에 있어서 상기 질소를 포함하는 축합 헤테로 방향족 고리가 질소와 붕소를 포함하는 축합 헤테로 방향족 고리인 발광 디바이스이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에 있어서 상기 질소를 포함하는 축합 헤테로 방향족 고리가 다이아자-보라나프토-안트라센 골격을 포함하는 발광 디바이스이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에 있어서 상기 질소를 포함하는 축합 헤테로 방향족 고리가 일돌로-카바졸 골격을 포함하는 발광 디바이스이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에 있어서 상기 저굴절률층이 상기 제 1 전극과 상기 발광층 사이에 위치하는 발광 디바이스이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에 있어서 상기 EL층이 고굴절률층을 더 가지고, 상기 고굴절률층이 제 2 유기 화합물을 가지고, 상기 제 2 유기 화합물의 어떤 파장의 광에 대한 정상광 굴절률은 상기 제 1 유기 화합물의 상기 파장의 광에 대한 정상광 굴절률보다 높은 발광 디바이스이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에 있어서 상기 제 2 유기 화합물의 어떤 파장의 광에 대한 정상광 굴절률이 상기 제 1 유기 화합물의 상기 파장의 광에 대한 정상광 굴절률보다 0.20 이상 높은 발광 디바이스이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에 있어서 상기 제 2 유기 화합물의 어떤 파장의 광에 대한 정상광 굴절률이 상기 제 1 유기 화합물의 상기 파장의 광에 대한 정상광 굴절률보다 0.3 이상 높은 발광 디바이스이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에 있어서 상기 제 2 유기 화합물의, 파장 455nm 내지 465nm의 광에 대한 정상광 굴절률이 2.00 이상 2.50 이하, 또는 파장 633nm의 광에 대한 정상광 굴절률이 1.95 이상 2.45 이하인 발광 디바이스이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에 있어서 상기 발광 물질이 발광 피크 파장 λnm의 광을 나타내고, 상기 고굴절률층의 막 두께와, 상기 제 2 유기 화합물의 상기 파장 λnm의 광에 대한 정상광 굴절률의 곱이 λ/4의 70% 이상 130% 이하인 발광 디바이스이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에 있어서 상기 고굴절률층의 막 두께가 20nm 이상 80nm 이하인 발광 디바이스이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에 있어서 상기 제 1 전극이 반사 전극을 포함하고, 상기 제 2 전극은 가시광에 대한 투과성과 반사성을 가지고, 상기 저굴절률층이 상기 제 1 전극과 상기 발광층 사이에 위치하는 발광 디바이스이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에 있어서 상기 제 1 전극이 가시광에 대한 투과성을 가지는 전극을 더 포함하고, 상기 가시광에 대한 투과성을 가지는 전극은 상기 반사 전극과 상기 EL층 사이에 위치하고, 상기 저굴절률층과, 상기 가시광에 대한 투과성을 가지는 전극은 접하고, 상기 가시광에 대한 투과성을 가지는 전극의 막 두께가 3nm 이상 10nm 이하인 발광 디바이스이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에 있어서 상기 고굴절률층이 상기 저굴절률층과 상기 발광층 사이에 위치하는 발광 디바이스이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에 있어서 상기 저굴절률층이 상기 고굴절률층과 상기 발광층 사이에 위치하는 발광 디바이스이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에 있어서 상기 저굴절률층과 상기 고굴절률층이 접하는 발광 디바이스이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에 있어서 상기 EL층이 제 2 저굴절률층을 더 가지고, 상기 제 2 저굴절률층은 제 3 유기 화합물을 가지고, 상기 제 3 유기 화합물의, 파장 455nm 내지 465nm의 광에 대한 정상광 굴절률이 1.50 이상 1.75 이하이고, 파장 633nm의 광에 대한 정상광 굴절률이 1.45 이상 1.70 이하이고, 상기 제 2 저굴절률층이 상기 고굴절률층과 상기 발광층 사이에 위치하는 발광 디바이스이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에 있어서 상기 발광 물질이 발광 피크 파장 λnm의 광을 나타내고, 상기 제 2 저굴절률층의 막 두께와, 상기 제 3 유기 화합물의 상기 파장 λnm의 광에 대한 정상광 굴절률의 곱이 λ/4의 70% 이상 130% 이하인 발광 디바이스이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에 있어서 상기 제 2 저굴절률층의 막 두께가 20nm 이상 80nm 이하인 발광 디바이스이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에 있어서 상기 EL층이 제 3 저굴절률층을 더 가지고, 상기 제 3 저굴절률층은 제 4 유기 화합물을 가지고, 상기 제 4 유기 화합물의, 파장 455nm 내지 465nm의 광에 대한 정상광 굴절률이 1.50 이상 1.75 이하이고, 파장 633nm의 광에 대한 정상광 굴절률이 1.45 이상 1.70 이하이고, 상기 제 3 저굴절률층이 상기 발광층과 상기 제 2 전극 사이에 위치하는 발광 디바이스이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에 있어서 상기 발광 물질이 발광 피크 파장 λnm의 광을 나타내고, 상기 제 3 저굴절률층의 막 두께와, 상기 제 4 유기 화합물의 상기 파장 λnm의 광에 대한 정상광 굴절률의 곱이 λ/4의 70% 이상 130% 이하인 발광 디바이스이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에 있어서 상기 제 3 저굴절률층의 막 두께가 20nm 이상 80nm 이하인 발광 디바이스이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에 있어서 상기 제 1 전극이 양극을 포함하고, 상기 제 2 전극이 음극을 포함하는 발광 디바이스이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에 있어서 상기 제 1 전극이 음극을 포함하고, 상기 제 2 전극이 양극을 포함하는 발광 디바이스이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에 있어서 상기 발광 물질이 발광 피크 파장 λnm의 광을 나타내고, 상기 저굴절률층의 막 두께와, 상기 제 1 유기 화합물의 상기 파장 λnm의 광에 대한 정상광 굴절률의 곱이 λ/4의 70% 이상 130% 이하인 발광 디바이스이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에 있어서 상기 저굴절률층의 막 두께가 20nm 이상 80nm 이하인 발광 디바이스이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 발광 디바이스 중 어느 것을 가지는 표시 장치이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 발광 디바이스 중 어느 것, 센서, 및 조작 버튼과, 스피커 또는 마이크로폰을 가지는 전자 기기이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 표시 장치, 센서, 및 조작 버튼과, 스피커 또는 마이크로폰을 가지는 전자 기기이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 발광 디바이스 중 어느 것, 트랜지스터 또는 기판을 가지는 발광 장치이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 발광 디바이스 중 어느 것과 하우징을 가지는 조명 장치이다.
또한 본 명세서에서 발광 장치는, 발광 디바이스를 사용한 화상 표시 디바이스를 포함한다. 또한 발광 디바이스에 커넥터, 예를 들어 이방 도전성 필름 또는 TCP(Tape Carrier Package)가 장착된 모듈, TCP 끝에 인쇄 배선판이 제공된 모듈, 또는 COG(Chip On Glass) 방식에 의하여 발광 디바이스에 IC(집적 회로)가 직접 실장된 모듈도 발광 장치에 포함되는 경우가 있다. 또한 조명 기구 등은 발광 장치를 가지는 경우가 있다.
본 발명의 일 형태에서는 발광 효율이 높은 발광 디바이스를 제공할 수 있다. 또는 본 발명의 일 형태에서는 소비 전력이 낮은 발광 디바이스, 발광 장치, 전자 기기, 표시 장치, 및 전자 디바이스 중 어느 것을 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 외의 효과는 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 저절로 명백해지는 것이며, 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 이들 외의 효과를 추출할 수 있다.
도 1의 (A), (B), 및 (C)는 발광 디바이스의 개략도이다.
도 2는 발광 디바이스의 개략도이다.
도 3은 발광 디바이스의 개략도이다.
도 4의 (A), (B), (C), 및 (D)는 발광 디바이스의 개략도이다.
도 5의 (A) 및 (B)는 액티브 매트릭스형 발광 장치를 나타낸 도면이다.
도 6의 (A) 및 (B)는 액티브 매트릭스형 발광 장치를 나타낸 도면이다.
도 7은 액티브 매트릭스형 발광 장치를 나타낸 도면이다.
도 8의 (A) 및 (B)는 패시브 매트릭스형 발광 장치를 나타낸 도면이다.
도 9의 (A) 내지 (D)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 10의 (A) 내지 (F)는 표시 장치의 제작 방법의 예를 나타낸 도면이다.
도 11의 (A) 내지 (F)는 표시 장치의 제작 방법의 예를 나타낸 도면이다.
도 12의 (A) 및 (B)는 조명 장치를 나타낸 도면이다.
도 13의 (A), (B1), (B2), 및 (C)는 전자 기기를 나타낸 도면이다.
도 14의 (A), (B), 및 (C)는 전자 기기를 나타낸 도면이다.
도 15는 조명 장치를 나타낸 도면이다.
도 16은 조명 장치를 나타낸 도면이다.
도 17은 차량 탑재 표시 장치 및 조명 장치를 나타낸 도면이다.
도 18의 (A) 및 (B)는 전자 기기를 나타낸 도면이다.
도 19의 (A), (B), 및 (C)는 전자 기기를 나타낸 도면이다.
도 20은 mmtBuBioFBi, mmtBumBPTzn, Li-6mq, 및 BisBTc의 굴절률을 나타낸 도면이다.
도 21은 PCBBiF, mPn-mDMePyPTzn, Liq, 및 DBT3P-II의 굴절률을 나타낸 도면이다.
도 22는 DPhA-tBu4DABNA 및 3,10PCA2Nbf(IV)-02의 톨루엔 용액에서의 발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 23은 발광 디바이스 1 및 비교 발광 디바이스 1-1 내지 비교 발광 디바이스 1-3의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 도면이다.
도 24는 발광 디바이스 1 및 비교 발광 디바이스 1-1 내지 비교 발광 디바이스 1-3의 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 도면이다.
도 25는 발광 디바이스 1 및 비교 발광 디바이스 1-1 내지 비교 발광 디바이스 1-3의 휘도-전압 특성을 나타낸 도면이다.
도 26은 발광 디바이스 1 및 비교 발광 디바이스 1-1 내지 비교 발광 디바이스 1-3의 전류 밀도-전압 특성을 나타낸 도면이다.
도 27은 발광 디바이스 1 및 비교 발광 디바이스 1-1 내지 비교 발광 디바이스 1-3의 외부 양자 효율-휘도 특성을 나타낸 도면이다.
도 28은 발광 디바이스 1 및 비교 발광 디바이스 1-1 내지 비교 발광 디바이스 1-3의 블루 인덱스-휘도 특성을 나타낸 도면이다.
도 29는 발광 디바이스 1 및 비교 발광 디바이스 1-1 내지 비교 발광 디바이스 1-3의 발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 30은 mmtBumTPoFBi-04, BBA(βN2)B-03, 및 mmtBuBioFBi의 굴절률을 나타낸 도면이다.
도 31은 mmtBumBPTzn, Li-6mq, 및 BisBTc의 굴절률을 나타낸 도면이다.
도 32는 발광 디바이스 2 및 비교 발광 디바이스 2의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 도면이다.
도 33은 발광 디바이스 2 및 비교 발광 디바이스 2의 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 도면이다.
도 34는 발광 디바이스 2 및 비교 발광 디바이스 2의 휘도-전압 특성을 나타낸 도면이다.
도 35는 발광 디바이스 2 및 비교 발광 디바이스 2의 전류 밀도-전압 특성을 나타낸 도면이다.
도 36은 발광 디바이스 2 및 비교 발광 디바이스 2의 파워 효율-휘도 특성을 나타낸 도면이다.
도 37은 발광 디바이스 2 및 비교 발광 디바이스 2의 외부 양자 효율-휘도 특성을 나타낸 도면이다.
도 38은 발광 디바이스 2 및 비교 발광 디바이스 2의 블루 인덱스-휘도 특성을 나타낸 도면이다.
도 39는 발광 디바이스 2 및 비교 발광 디바이스 2의 발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 40은 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 41은 발광 디바이스 3의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 도면이다.
도 42는 발광 디바이스 3의 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 도면이다.
도 43은 발광 디바이스 3의 휘도-전압 특성을 나타낸 도면이다.
도 44는 발광 디바이스 3의 전류 밀도-전압 특성을 나타낸 도면이다.
도 45는 발광 디바이스 3의 블루 인덱스-휘도 특성을 나타낸 도면이다.
도 46은 발광 디바이스 3의 발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 47은 mmtBumTPoFBi-04, DBfBB1TP, mmtBuBioFBi의 굴절률을 나타낸 도면이다.
도 48은 DPhA-tBu4DABNA의 톨루엔 용액에서의 발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
이하에서, 본 발명의 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 나타내는 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다.
또한, 광학적 이방성을 가지는 재료에 광을 입사하는 경우, 광축에 대하여 평행한 진동면을 가지는 광을 이상광(이상광선), 광축에 대하여 수직인 진동면을 가지는 광을 정상광(정상광선)이라고 부르지만, 상기 재료에 있어서 정상광에 대한 굴절률과 이상광에 대한 굴절률이 상이한 경우가 있다. 이러한 경우, 이방성 해석을 실시함으로써, 정상광 굴절률과 이상광 굴절률을 분리하여 각 굴절률을 산출할 수 있다. 본 명세서에서는 측정한 재료에 정상광 굴절률과 이상광 굴절률의 양쪽이 존재한 경우, 정상광 굴절률을 지표로서 사용하는 것으로 한다.
(실시형태 1)
도 1의 (A) 내지 (C)는 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스(600)를 나타낸 도면이다. 도 1에 나타낸 발광 디바이스는 제 1 전극(101), 제 2 전극(102), 및 EL층(103)을 가진다. 상기 EL층은 적어도 발광층(113)을 가지고, 저굴절률층(156) 및 저굴절률층(157) 중 어느 것 또는 양쪽을 가진다.
상기 EL층(103)에 있어서 발광층(113)과 제 1 전극(101) 사이에는 정공 수송 영역(150), 발광층(113)과 제 2 전극(102) 사이에는 전자 수송 영역(151)이 있고, 저굴절률층(156)은 정공 수송 영역(150)에, 저굴절률층(157)은 전자 수송 영역(151)에 제공된 저굴절률층이다. 저굴절률층(저굴절률층(156), 저굴절률층(157))은 저굴절률의 유기 화합물을 포함하는 층이고, 그 정상광 굴절률은 EL층(103)에 포함되는 저굴절률층 이외의 층(대표적으로는 발광층(113))보다 작다. 저굴절률층의 정상광 굴절률 또는 저굴절률층에 포함되는 유기 화합물의 정상광 굴절률은 EL층(103)에 포함되는 저굴절률층 이외의 층보다 0.20 이상 작은 것이 바람직하고, 0.3 이상 작은 것이 더 바람직하다.
발광층(113)은 적어도 발광 물질을 포함하는 층이다. 또한, 제 1 전극(101)은 양극을 포함하는 전극이고, 제 2 전극(102)은 음극을 포함하는 전극이다. 또한, 제 1 전극(101) 및 제 2 전극(102) 중 어느 한쪽은 가시광에 대한 투과성을 가지는 전극이고, 다른 쪽이 반사 전극을 포함하는 전극이다.
본 발명의 일 형태에서는 발광층(113)에 포함되는 발광 물질은 발광 스펙트럼의 폭이 좁은 발광 물질인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 발광 스펙트럼의 최대 피크 강도의 1/e(e는 자연로그의 밑)의 강도에 상당하는 강도에 대응하는 2점 간 거리가 5nm 이상 45nm 이하, 바람직하게는 5nm 이상 35nm 이하의 발광 스펙트럼을 가지는 발광 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
이와 같은 구성을 가지는 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스는, 마이크로캐비티 구조를 적용함으로써 효율적으로 광을 증폭할 수 있게 되고, 양호한 외부 양자 효율을 나타내는 발광 디바이스로 할 수 있다. 특히 본 발명의 일 형태에서는 저굴절률층도 같이 이용함으로써 상기 마이크로캐비티 구조에 의한 증폭 효과를 대폭 증대시킬 수 있다.
그런데, 발광 스펙트럼에서의 피크의 형상을 표현하기 위하여 종래 사용된 지표 중 하나로서 반치 폭을 들 수 있다. 다만, 발광 스펙트럼의 반치 폭은 최대 피크 강도의 1/2의 강도에 대응하는 2점 간 거리로 나타내어지지만, 유기 화합물의 발광 스펙트럼에는 복수의 발광 성분이 포함되는 경우가 많고, 본 발명의 일 형태에 있어서 반치 폭으로는 피크의 형상의 영향을 정확히 반영할 수 없는 경우가 있었다.
예를 들어, 발광 물질의 발광에 2개의 진동 준위에서 유래하는 발광 성분이 혼재하고, 가장 강도가 큰 발광 성분 P1과, 그보다 강도가 작은 발광 성분 P2가 포함되는 경우, 상기 발광 물질의 발광 스펙트럼은 P1과 P2가 합쳐진 형상이 된다. 이때, P2가 P1의 강도의 1/2보다 작으면 반치 폭에 P2의 영향이 반영되기 어려워진다.
그러나, P2는 P1보다 스펙트럼이 넓은 경우가 있기 때문에, 이와 같은 발광 스펙트럼을 나타내는 발광 물질을 가지는 발광 디바이스에 저굴절률층을 이용한 마이크로캐비티 구조를 적용함으로써, 많은 광이 감쇠할 우려가 있다. 이러한 경우, 반치 폭이 좁은 발광 물질이어도 결과적으로 P2의 영향으로 효율 향상 효과가 작아지는 경우가 있고, 비슷한 반치 폭을 가지는 발광 물질 사이에서도 효율 차이가 크게 생긴다.
그러나, 본 발명의 일 형태에서는 발광 스펙트럼에 있어서의 최대 피크 강도의 1/e의 강도에 대응하는 2점 간 거리(더 구체적으로는, 최대 피크 강도의 1/e의 강도에 대응하는 파장을 λn(nm)로 하고, 발광 물질의 최대 피크 파장 λmax(nm)보다 장파장 측의 λn 중 가장 단파장의 λn을 λ1(nm), λmax보다 단파장 측의 λn 중 가장 장파장의 λn을 λ2(nm)로 한 경우의 λ1과 λ2의 차이)가 짧은 발광 물질을 사용함으로써, 외부 양자 효율이 양호한 발광 디바이스를 얻을 수 있다. 구체적으로는, 발광 스펙트럼의 최대 피크 강도의 1/e의 강도에 대응하는 2점 간 거리(λ1-λ2)가 5nm 이상 45nm 이하의 발광 물질을 사용하는 것이 바람직하고, 5nm 이상 35nm 이하의 발광 물질을 사용하는 것이 더 바람직하다. 또한, 최대 피크 강도의 1/e의 강도에 대응하는 2점 간 거리가 5nm 이상 45nm 이하, 바람직하게는 5nm 이상 35nm 이하이며, 반치 폭이 5nm 이상 25nm 이하인 발광 물질이 더 바람직하다.
또한, 이들 발광 스펙트럼의 폭은 에너지로 환산하여 나타낼 수도 있다. 즉, 본 발명의 일 형태에 적합하게 사용할 수 있는 발광 물질은, 발광 스펙트럼의 최대 피크 강도의 1/e의 강도에 대응하는 2점을 에너지로 환산하고, 이들 에너지 간 차이가 0.03eV 이상 0.27eV 이하인 것이 바람직하다. 또한, 최대 피크 강도의 1/e의 강도에 대응하는 2점 간 거리를 에너지로 환산한 값이 0.03eV 이상 0.27eV 이하이며, 반치 폭을 에너지로 환산한 값이 0.03eV 이상 0.15eV 이하인 발광 물질이 더 바람직하다.
이와 같은 발광 물질로서는, 분자 구조 내에 질소를 포함하는 축합 헤테로 방향족 고리를 가지는 유기 화합물이 바람직하다. 특히 그 중에서도 상기 질소를 포함하는 축합 헤테로 방향족 고리가 4고리 이상의 축합 고리인 유기 화합물이면, 발광 스펙트럼이 좁아져 바람직하다.
상기 질소를 포함하는 축합 헤테로 방향족 고리에 인돌로-카바졸 골격이 포함되면, 최대 피크 강도의 1/e의 강도에 대응하는 2점 간 거리(λ1-λ2)가 짧아져 바람직하다. 또한, 상기 질소를 포함하는 축합 헤테로 방향족 고리는 질소와 붕소를 포함하는 축합 헤테로 방향족 고리이면 최대 피크 강도의 1/e의 강도에 대응하는 2점 간 거리(λ1-λ2)가 짧아져 특히 바람직하고, 다이아자-보라나프토-안트라센 골격이 포함되는 것이 더 바람직하다.
상기 질소를 포함하는 축합 헤테로 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물로서는, 구체적으로는 5,9-다이페닐-5,9-다이아자-13b-보라나프토[3,2,1-de]안트라센(약칭: DABNA1), 9-([1,1'-다이페닐]-3-일)-N,N,5,11-테트라페닐-5,9-다이하이드로-5,9-다이아자-13b-보라나프토[3,2,1-de]안트라센-3-아민(약칭: DABNA2), 2,12-다이(tert-뷰틸)-5,9-다이(4-tert-뷰틸페닐)-N,N-다이페닐-5H,9H-[1,4]벤즈아자보리노[2,3,4-kl]페나자보린-7-아민(약칭: DPhA-tBu4DABNA), 2,12-다이(tert-뷰틸)-N,N,5,9-테트라(4-tert-뷰틸페닐)-5H,9H-[1,4]벤즈아자보리노[2,3,4-kl]페나자보린-7-아민(약칭: tBuDPhA-tBu4DABNA), 2,12-다이(tert-뷰틸)-5,9-다이(4-tert-뷰틸페닐)-7-메틸-5H,9H-[1,4]벤즈아자보리노[2,3,4-kl]페나자보린(약칭: Me-tBu4DABNA), N7,N7,N13,N13,5,9,11,15-옥타페닐-5H,9H,11H,15H-[1,4]벤즈아자보리노[2,3,4-kl][1,4]벤즈아자보리노[4',3',2':4,5][1,4]벤즈아자보리노[3,2-b]페나자보린-7,13-다이아민(약칭: ν-DABNA), 2-(4-tert-뷰틸페닐)벤즈[5,6]인돌로[3,2,1-jk]벤조[b]카바졸(약칭: tBuPBibc) 등을 적합하게 사용할 수 있다.
또한, 상기 발광 스펙트럼의 폭은 용액 상태에서의 포토루미네선스의 스펙트럼을 사용하여 산출하면 좋다. 발광 디바이스의 EL층을 구성하는 유기 화합물의 비유전율은 3 정도이기 때문에, 발광 디바이스에 사용한 경우의 발광 스펙트럼과의 차이를 가능한 한 작게 하는 목적으로, 상기 발광 물질을 용액 상태로 하기 위한 용매의 비유전율은 실온에서 1 이상 10 이하인 것이 바람직하고, 2 이상 5 이하인 것이 더 바람직하다. 구체적으로는, 헥세인, 벤젠, 톨루엔, 다이에틸에터, 아세트산 에틸, 클로로폼, 클로로벤젠, 다이클로로메테인을 들 수 있다. 또한, 실온에서의 비유전율이 2 이상 5 이하이고, 용해성이 높고, 법용적인 용매가 더 바람직하고, 예를 들어 톨루엔 또는 클로로폼인 것이 바람직하다.
저굴절률층(156) 및 저굴절률층(157)은 455nm 이상 465nm 이하의 범위의 어느 파장, 바람직하게는 상기 파장 범위 전체에서의 정상광 굴절률이 1.50 이상 1.75 이하의, 캐리어 수송성을 가지는 유기 화합물을 사용하여 형성할 수 있다. 또는, 저굴절률층(156) 및 저굴절률층(157)은 500nm 이상 650nm 이하의 범위의 어느 파장, 바람직하게는 상기 파장 범위 전체, 예를 들어 파장 633nm의 광에 대한 정상광 굴절률이 1.45 이상 1.70 이하의, 캐리어 수송성을 가지는 재료를 사용하여 형성할 수 있다.
이와 같이, 저굴절률층의 굴절률은 사용되는 재료의 굴절률을 사용하여 산출할 수 있다. 이때, 재료의 굴절률을 산출하기 위해서는 대상의 발광 디바이스에 있어서의 층의 제작 방법과 같은 제작 방법으로 제작된 막의 굴절률을 측정하면 좋고, 예를 들어 증착에 의하여 제작된 발광 디바이스에 있어서의 굴절률을 산출하기 위해서는 사용되는 재료의 증착막의 굴절률을 측정하면 좋다.
저굴절률층(156) 또는 저굴절률층(157)은 발광층(113)과 상기 가시광에 대한 투과성을 가지는 전극 사이의 영역인 캐리어 수송 영역(정공 수송 영역(150) 또는 전자 수송 영역(151))에 제공하면, 발광층(113)과 반사 전극 사이의 영역에만 저굴절률층을 제공하는 경우보다 발광 효율을 향상시키는 효과가 커져 바람직하다.
또한, 저굴절률층(156)의 막 두께는, 발광층(113)에 포함되는 발광 물질의 발광 피크 파장을 λ(nm)로 하였을 때, 저굴절률층(156)의 막 두께와 상기 저굴절률층의 파장 λ의 광에 대한 정상광 굴절률의 곱이 λ/4의 70% 이상 130% 이하가 되는 막 두께이면, 충분한 효율 향상 효과를 얻을 수 있어 바람직하다. 마찬가지로, 저굴절률층(157)의 막 두께는, 저굴절률층(157)의 막 두께와 상기 저굴절률층의 파장 λ의 광에 대한 정상광 굴절률의 곱이 λ/4의 70% 이상 130% 이하가 되는 막 두께이면, 충분한 효율 향상 효과를 얻을 수 있어 바람직하다. 또한, 저굴절률층(156), 저굴절률층(157)의 막 두께는, 지나치게 얇으면 효율 향상 효과를 얻기 어렵고, 지나치게 두꺼우면 효율의 저하로 이어지는 광의 간섭이 일어나기 때문에, 20nm 이상 80nm 이하인 것이 바람직하다.
또한, 저굴절률층(156)이 양극으로서 기능하는 전극을 포함하는 제 1 전극(101)과 접하며, 제 1 전극(101)이 반사 전극을 포함하는 경우, 상기 제 1 전극(101)은 저굴절률층(156) 측에 가시광에 대한 투과성을 가지는 전극을 포함하는 것이 바람직하다. 가시광에 대한 투과성을 가지는 전극을 구성하는 재료로서는, 산화 인듐-산화 주석(ITO: Indium Tin Oxide), 실리콘 또는 산화 실리콘을 함유한 산화 인듐-산화 주석, 산화 인듐-산화 아연, 산화 텅스텐 및 산화 아연을 함유한 산화 인듐(IWZO) 등의 금속 산화물을 들 수 있다. 또한, 이들 금속 산화물의 일함수는 양극으로서 사용하는 데 적합하기 때문에, 이들 금속 산화물에 접하여 EL층을 형성함으로써 EL층에 원활하게 정공을 주입할 수 있다. 또한, 이때 상기 가시광에 대한 투과성을 가지는 전극의 막 두께는 3nm 이상 10nm 이하이면, 반사 전극에서 유래하는 에바네센트 모드로 인한 소광이 억제되고, 반사 전극의 반사율이 향상되고, 투과성 전극의 2개의 계면에서 생기는 광의 간섭으로 인한 효율 저하가 억제되기 때문에 바람직하다.
본 발명의 일 형태의 발광 디바이스는 고굴절률층을 더 가져도 좋다. 고굴절률층은 굴절률이 높은 유기 화합물을 포함하는 층이다. 고굴절률층은 정공 수송 영역(150) 및 전자 수송 영역(151) 중 한쪽 또는 양쪽에 제공된다. 고굴절률층 또는 상기 고굴절률층에 포함되는 유기 화합물의 정상광 굴절률은 파장 455nm 내지 465nm의 광에 대하여 2.00 이상 2.50 이하, 또는 파장 633nm의 광에 대하여 1.95 이상 2.45 이하인 것이 바람직하다. 또는, 고굴절률층 또는 상기 고굴절률층에 포함되는 굴절률이 높은 유기 화합물의, 어떤 파장의 광에 대한 정상광 굴절률은 저굴절률층(156) 및 저굴절률층(157)의 상기 파장의 광에 대한 정상광 굴절률보다 0.20 이상, 바람직하게는 0.3 이상 높은 것이 바람직하다.
상기 굴절률이 높은 유기 화합물로서는, 축합 방향족 탄화수소 고리, 축합 헤테로 방향족 고리를 가지는 유기 화합물이 바람직하다. 축합 방향족 탄화수소 고리로서는, 나프탈렌 고리, 안트라센 고리, 페난트렌 고리, 또는 트라이페닐렌 고리와 같이 축합 방향족 탄화수소 고리 내에 나프탈렌 고리의 구조를 포함하는 것이 바람직하고, 축합 헤테로 방향족 고리로서는 카바졸 고리, 다이벤조퓨란 고리, 다이벤조싸이오펜 고리의 구조를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 예를 들어 벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란은 다이벤조퓨란 고리의 구조를 포함하기 때문에 바람직하다.
또한, 상기 굴절률이 높은 유기 화합물로서는, 3주기 이후의 원소를 하나 이상 포함하는 유기 화합물, 터페닐 골격을 가지는 유기 화합물, 또는 이들 양쪽을 포함하는 유기 화합물 등을 적합하게 이용할 수 있다. 또한, 예를 들어 나프틸기로 치환된 바이페닐기, 다이벤조퓨란일기로 치환된 페닐기는 터페닐 골격을 포함한다고 할 수 있다. 구체적으로는, N,N-비스[4-(6-페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-일)페닐]-4-아미노-p-터페닐(약칭: BnfBB1TP), 4,4'-비스[4-(2-나프틸)페닐]-4''-페닐트라이페닐아민(약칭: βNBiB1BP), N,N-비스[4-(다이벤조퓨란-4-일)페닐]-4-아미노-p-터페닐(약칭: DBfBB1TP), 4-[4'-(카바졸-9-일)바이페닐-4-일]-4'-(2-나프틸)-4''-페닐트라이페닐아민(약칭: YGTBiβNB), 5,5'-다이페닐-2,2'-다이-5H-[1]벤조티에노[3,2-c]카바졸(약칭: BisBTc) 등을 적합하게 이용할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 발광 디바이스는 상기 고굴절률층을 가짐으로써 발광 효율이 더 높은 발광 디바이스로 할 수 있다.
상기 고굴절률층의 막 두께는, 발광층(113)에 포함되는 발광 물질의 발광 피크 파장을 λ(nm)로 하였을 때, 상기 고굴절률층의 막 두께와 상기 고굴절률층의 파장 λ의 광에 대한 정상광 굴절률의 곱이 λ/4의 70% 이상 130% 이하가 되는 막 두께이면 충분한 효율 향상 효과를 얻을 수 있어 바람직하다. 또한, 고굴절률층의 막 두께는 지나치게 얇으면 효율 향상 효과를 얻기 어렵고, 지나치게 두꺼우면 효율의 저하로 이어지는 광의 간섭이 일어나기 때문에, 20nm 이상 80nm 이하인 것이 바람직하다.
또한, 고굴절률층은 저굴절률층(156) 또는 저굴절률층(157)과 발광층(113) 사이에 존재하여도 좋고, 저굴절률층(156)과 제 1 전극(101) 사이, 또는 저굴절률층(157)과 제 2 전극(102) 사이에 존재하여도 좋다. 또한, 고굴절률층과, 저굴절률층(156) 또는 저굴절률층(157)이 접함으로써 효율 향상 효과가 커져 바람직하다.
또한, 저굴절률층과 고굴절률층의 2층을 가지는 정공 수송 영역(150) 또는 전자 수송 영역(151)이 제 2 저굴절률층을 더 가져도 좋다. 제 2 저굴절률층의 굴절률은 파장 455nm 내지 465nm의 광에 대한 정상광 굴절률이 1.50 이상 1.75 이하이고, 파장 633nm의 광에 대한 정상광 굴절률이 1.45 이상 1.70 이하인 것이 바람직하다.
또한, 제 2 저굴절률층의 막 두께는, 발광층(113)에 포함되는 발광 물질의 발광 피크 파장을 λ(nm)로 하였을 때, 제 2 저굴절률층의 막 두께와 상기 제 2 저굴절률층의 파장 λ의 광에 대한 정상광 굴절률의 곱이 λ/4의 70% 이상 130% 이하가 되는 막 두께이면, 충분한 효율 향상 효과를 얻을 수 있어 바람직하다. 또한, 제 2 저굴절률층의 막 두께는, 지나치게 얇으면 효율 향상 효과를 얻기 어렵고, 지나치게 두꺼우면 효율의 저하로 이어지는 광의 간섭이 일어나기 때문에, 20nm 이상 80nm 이하인 것이 바람직하다.
또한, 제 2 저굴절률층은 저굴절률층과 제 2 저굴절률층으로 고굴절률층을 끼우도록 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 저굴절률층, 고굴절률층, 및 제 2 저굴절률층을 가지는 구성인 경우, 정공 수송 영역(150), 특히 정공 수송층(112)에 제공하는 것이 바람직하고, 도 2에 나타낸 바와 같이 정공 수송층(112)의 제 1 정공 수송층(112-1)을 저굴절률층, 제 2 정공 수송층(112-2)을 고굴절률층, 제 3 정공 수송층(112-3)을 제 2 저굴절률층으로서 형성하면 좋다.
또한, 상기 발광 디바이스는 제 3 저굴절률층을 더 가져도 좋다. 제 3 저굴절률층은 제 2 저굴절률층이 정공 수송 영역(150)에 제공되는 경우에는 전자 수송 영역(151)에 형성하는 것이 바람직하고, 제 2 저굴절률층이 전자 수송 영역(151)에 제공되는 경우에는 정공 수송 영역(150)에 형성하는 것이 바람직하다.
제 3 저굴절률층의 막 두께는, 발광층(113)에 포함되는 발광 물질의 발광 피크 파장을 λ(nm)로 하였을 때, 제 3 저굴절률층의 막 두께와 상기 제 3 저굴절률층의 파장 λ의 광에 대한 정상광 굴절률의 곱이 λ/4의 70% 이상 130% 이하가 되는 막 두께이면, 충분한 효율 향상 효과를 얻을 수 있어 바람직하다. 또한, 제 3 저굴절률층의 막 두께는, 지나치게 얇으면 효율 향상 효과를 얻기 어렵고, 지나치게 두꺼우면 효율의 저하로 이어지는 광의 간섭이 일어나기 때문에, 20nm 이상 80nm 이하인 것이 바람직하다.
다음으로, 저굴절률층에 포함되는 재료에 대하여 자세히 설명한다. 저굴절률층, 제 2 저굴절률층, 또는 제 3 저굴절률층이 정공 수송 영역(150)에 제공되는 경우, 이들 저굴절률층은 정공 수송성을 가지는 저굴절률 재료를 포함하는 층으로서 형성된다. 정공 수송성을 가지며 굴절률이 상술한 범위 내에 있는 저굴절률 재료로서는, 예를 들어 아래와 같은 물질을 들 수 있다. 또한, 이들 이외의 물질이어도 정공 이동도가 1Х10-7cm2/Vs 이상이며, 굴절률이 상술한 범위 내에 있는 막을 형성할 수 있는 물질이면 마찬가지로 사용할 수 있다.
정공 수송성을 가지는 저굴절률 재료의 하나로서는, 제 1 방향족기, 제 2 방향족기, 및 제 3 방향족기를 가지고, 이들 제 1 방향족기, 제 2 방향족기, 및 제 3 방향족기가 동일한 질소 원자에 결합되어 있는 모노아민 화합물을 들 수 있다.
상기 모노아민 화합물은 분자 내의 총탄소수에 대한 sp3 혼성 궤도로 결합을 형성하는 탄소의 비율이 23% 이상 55% 이하인 것이 바람직하고, 또한 1H-NMR로 상기 모노아민 화합물의 측정을 수행한 결과에 있어서의 4ppm 미만인 시그널의 적분값이 4ppm 이상인 시그널의 적분값을 웃도는 화합물인 것이 바람직하다.
또한, 상기 모노아민 화합물은 적어도 하나의 플루오렌 골격을 포함하고, 상기 제 1 방향족기, 상기 제 2 방향족기, 및 상기 제 3 방향족기 중 어느 하나 또는 복수가 플루오렌 골격인 것이 바람직하다.
또한 상기 정공 수송성을 가지는 저굴절률 재료로서는, 적어도 하나의 방향족기를 가지고, 상기 방향족기가 제 1 벤젠 고리 내지 제 3 벤젠 고리와, 적어도 3개의 알킬기를 가지는 아릴아민 화합물을 들 수도 있다. 또한 제 1 벤젠 고리 내지 제 3 벤젠 고리는 이 순서대로 결합되고, 제 1 벤젠 고리가 아민의 질소에 직접 결합되어 있는 것으로 한다.
또한 제 1 벤젠 고리는 치환 또는 비치환된 페닐기를 더 가져도 좋고, 비치환된 페닐기를 가지는 것이 바람직하다. 또한 상기 제 2 벤젠 고리 또는 상기 제 3 벤젠 고리가 알킬기로 치환된 페닐기를 가져도 좋다.
또한 상기 제 1 벤젠 고리 내지 상기 제 3 벤젠 고리 중 2개 이상의 벤젠 고리, 바람직하게는 모든 벤젠 고리의 1위치 및 3위치의 탄소에는 수소가 직접 결합되지 않고, 상술한 제 1 벤젠 고리 내지 제 3 벤젠 고리, 상술한 알킬기로 치환된 페닐기, 상술한 적어도 3개의 알킬기, 및 상술한 아민의 질소 중 어느 것과 결합되어 있는 것으로 한다.
또한 상기 아릴아민 화합물은 제 2 방향족기를 더 가지는 것이 바람직하다. 제 2 방향족기로서는, 비치환된 단일 고리(monocyclic ring), 혹은 치환 또는 비치환된 삼중 고리(tricyclic ring) 이하의 축합 고리를 가지는 기인 것이 바람직하고, 그 중에서도 치환 또는 비치환된 삼중 고리 이하의 축합 고리이고 상기 축합 고리가 고리를 형성하는 탄소의 수가 6 내지 13인 축합 고리를 가지는 기인 것이 더 바람직하고, 플루오렌 고리를 가지는 기인 것이 더욱 바람직하다. 또한 제 2 방향족기로서는 다이메틸플루오렌일기가 바람직하다.
또한 상기 아릴아민 화합물은 제 3 방향족기를 더 가지는 것이 바람직하다. 제 3 방향족기는 치환 또는 비치환된 벤젠 고리를 1개 내지 3개 가지는 기이다.
상술한 적어도 3개의 알킬기, 페닐기로 치환하는 알킬기는, 탄소수 2 내지 5의 쇄식 알킬기인 것이 바람직하다. 특히 상기 알킬기로서는 분기된 탄소수 3 내지 5의 쇄식 알킬기가 바람직하고, t-뷰틸기가 더 바람직하다.
저굴절률층, 제 2 저굴절률층, 및 제 3 저굴절률층이 전자 수송 영역(151)에 제공되는 경우, 이들 저굴절률층은 전자 수송성을 가지는 저굴절률 재료를 포함하는 층으로서 형성된다. 전자 수송성을 가지며 굴절률이 상술한 범위 내에 있는 저굴절률 재료로서는, 예를 들어 아래와 같은 물질을 들 수 있다. 또한, 이들 이외의 물질이어도 전자 이동도가 1Х10-7cm2/Vs 이상이며 굴절률이 상술한 범위 내에 있는 막을 형성할 수 있는 물질이면 마찬가지로 사용할 수 있다.
전자 수송성을 가지는 저굴절률 재료로서는, 하나 이상 3개 이하의 질소를 포함하는 6원 고리의 헤테로 방향족 고리를 적어도 하나 가지고, 고리를 형성하는 탄소수 6 내지 14의 방향족 탄화수소 고리를 복수로 가지고, 복수의 상기 방향족 탄화수소 고리 중 적어도 2개는 벤젠 고리이고, sp3 혼성 궤도로 결합을 형성하는 탄화수소기를 복수로 가지는 유기 화합물을 들 수 있다.
또한 이와 같은 유기 화합물은 상기 유기 화합물의 분자 내의 총탄소수에 대한, sp3 혼성 궤도로 결합을 형성하는 총탄소수의 비율이 10% 이상 60% 이하인 것이 바람직하고, 10% 이상 50% 이하인 것이 더 바람직하다. 또는 이와 같은 유기 화합물은 1H-NMR로 상기 유기 화합물의 측정을 수행한 결과에서, 4ppm 미만의 시그널의 적분값이 4ppm 이상의 시그널의 적분값의 1/2배 이상인 것이 바람직하다.
또한, 상기 전자 수송성을 가지는 유기 화합물의 분자량은 500 이상 2000 이하인 것이 바람직하다. 또한 상기 유기 화합물에서 sp3 혼성 궤도로 결합을 형성하는 모든 탄화수소기는, 상기 고리를 형성하는 탄소수 6 내지 14의 방향족 탄화수소 고리에 결합되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 유기 화합물과, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 금속 착체를 혼합한 혼합 재료를, 전자 수송성을 가지는 저굴절률 재료로서 저굴절률층(156)에 사용하는 것이 바람직하다. 다이아진 골격을 포함하는 헤테로 고리 화합물, 트라이아진 골격을 포함하는 헤테로 고리 화합물, 피리딘 골격을 포함하는 헤테로 고리 화합물은 알칼리 금속의 유기 금속 착체와 들뜬 복합체를 형성하였을 때의 에너지가 안정화되기 쉽기 때문에(들뜬 복합체의 발광 파장을 장파장화시키기 쉽기 때문에), 구동 수명의 관점에서 바람직하다. 특히 다이아진 골격을 포함하는 헤테로 고리 화합물, 트라이아진 골격을 포함하는 헤테로 고리 화합물은 LUMO 준위가 깊기 때문에 들뜬 복합체의 에너지 안정화에 적합하다.
또한, 상기 알칼리 금속의 유기 금속 착체는 소듐 또는 리튬의 금속 착체인 것이 바람직하다. 또는, 상기 알칼리 금속의 유기 금속 착체는 퀴놀리놀 골격을 포함하는 배위자를 가지는 것이 바람직하다. 또한, 더 바람직하게는, 상기 알칼리 금속의 유기 금속 착체가 8-퀴놀리놀레이토 구조를 포함하는 리튬 착체 또는 그 유도체인 것이 바람직하다. 8-퀴놀리놀레이토 구조를 포함하는 리튬 착체의 유도체로서는, 알킬기를 가지는 8-퀴놀리놀레이토 구조를 포함하는 리튬 착체가 바람직하고, 특히 메틸기를 가지는 것이 바람직하다.
알킬기를 가지는 8-퀴놀리놀레이토-리튬은 굴절률이 낮은 금속 착체로 할 수 있다. 구체적으로는, 박막 상태에서 455nm 이상 465nm 이하의 범위의 파장의 광에 대한 정상광 굴절률을 1.45 이상 1.70 이하로 하고, 633nm의 파장의 광에 대한 정상광 굴절률을 1.40 이상 1.65 이하로 할 수 있다.
또한, 상기 금속 착체로서는 구체적으로는 예를 들어 8-하이드록시퀴놀리네이토-리튬(약칭: Liq), 8-하이드록시퀴놀리네이토-소듐(약칭: Naq) 등이 있다. 특히 1가의 금속 이온의 착체, 그 중에서도 리튬의 착체가 바람직하고, Liq가 더 바람직하다. 또한 8-하이드록시퀴놀리네이토 구조를 포함하는 경우, 그 메틸 치환체(예를 들어 2-메틸 치환체, 5-메틸 치환체, 또는 6-메틸 치환체) 등을 사용하는 것도 바람직하다. 특히 6위치에 알킬기를 가지는 8-퀴놀리놀레이토 구조를 가지는 알칼리 금속 착체를 사용하면 발광 디바이스의 구동 전압을 저하시킬 수 있다.
또한, 발광 디바이스(600)는 도 1의 (C)에 나타낸 바와 같이, 정공 수송 영역(150) 및 전자 수송 영역(151) 양쪽에 저굴절률층을 가지는 것이 바람직하다. 저굴절률층(156)과 저굴절률층(157)이 있음으로써, 발광 효율이 더 높은 발광 디바이스를 얻을 수 있다.
또한, 혼합 재료로 구성되는 층의 굴절률을 산출하는 경우, 직접 측정하는 것 외에도 각각의 재료만으로 형성되는 막의 정상광 굴절률에 조성의 비율을 곱셈하고, 이들을 더한 값으로서 산출할 수도 있다. 또한, 정확한 비율을 산출할 수 없는 경우에는, 각각의 정상광 굴절률을 조성 성분의 개수로 나눈 값을 더한 값을 사용하여도 좋다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는, 발광 디바이스에서 가시광에 대한 투과성을 가지는 전극 위에 굴절률이 높은 유기 화합물을 사용하여 캡층(155)을 형성하는 구성에 대하여 도 3을 사용하여 설명한다.
도 3에서는, 제 2 전극(102)이 가시광에 대한 투과성을 가지는 전극인 발광 디바이스(620)에 캡층(155)이 제공되어 있다. 캡층(155)은 높은 굴절률을 가지는 유기 화합물을 사용하여 형성된다. 캡층(155) 또는 캡층(155)에 포함되는 높은 굴절률을 가지는 유기 화합물의 정상광 굴절률은 파장 455nm 이상 465nm 이하의 광에 대하여 2.00 이상 2.50 이하, 또는 파장 633nm의 광에 대하여 1.95 이상 2.45 이하인 것이 바람직하다. 구체적인 재료에 대해서는, 실시형태 1에 있어서 고굴절률층에 사용할 수 있는 유기 화합물로서 나타낸 것을 마찬가지로 사용할 수 있다.
이와 같은 구성을 가지는 발광 디바이스(620)는 광 추출 효율이 향상되기 때문에, 광 손실이 더 적고 발광 효율이 높은 발광 디바이스로 할 수 있다.
발광층(113)에는 발광 스펙트럼의 폭이 좁은 발광 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 발광 스펙트럼의 폭이 좁은 발광 물질, 구체적으로는 발광 스펙트럼의 최대 피크 강도의 1/e의 강도에 대응하는 2점 간 거리(더 구체적으로는 최대 피크 강도의 1/e의 강도에 대응하는 파장을 λn(nm)로 하고, 발광 물질의 최대 피크 파장 λmax(nm)보다 장파장 측의 λn 중 가장 단파장의 λn을 λ1(nm), λmax보다 단파장 측의 λn 중 가장 장파장의 λn을 λ2(nm)로 한 경우의 λ1과 λ2의 차이)가 짧은 발광 물질을 사용함으로써, 외부 양자 효율이 양호한 발광 디바이스를 얻을 수 있다. 구체적으로는, 발광 스펙트럼의 최대 피크 강도의 1/e의 강도에 대응하는 2점 간 거리(λ1-λ2)가 5nm 이상 45nm 이하의 발광 물질을 사용하는 것이 바람직하고, 5nm 이상 35nm 이하의 발광 물질을 사용하는 것이 더 바람직하다. 또한, 최대 피크 강도의 1/e의 강도에 대응하는 2점 간 거리가 5nm 이상 45nm 이하, 바람직하게는 5nm 이상 35nm 이하이며, 반치 폭이 5nm 이상 25nm 이하인 발광 물질이 더 바람직하다.
또한, 이들 발광 스펙트럼의 폭은 에너지로 환산하여 나타낼 수도 있다. 즉, 본 발명의 일 형태에 적합하게 사용할 수 있는 발광 물질은 발광 스펙트럼의 최대 피크 강도의 1/e의 강도에 대응하는 2점 간 거리(λ1-λ2)를 에너지로 환산한 값이 0.03eV 이상 0.27eV 이하인 것이 바람직하다. 또한, 최대 피크 강도의 1/e의 강도에 대응하는 2점 간 거리를 에너지로 환산한 값이 0.03eV 이상 0.27eV 이하이며 반치 폭을 에너지로 환산한 값이 0.03eV 이상 0.15eV 이하인 발광 물질이 더 바람직하다. 또한, 구체적인 재료에 대해서는 실시형태 1에서 발광 스펙트럼의 폭이 좁은 발광 물질로서 든 유기 화합물을 사용할 수 있다.
캡층(155)을 가지는 발광 디바이스(620)의 발광 물질로서 발광 스펙트럼의 폭이 좁은 발광 물질을 사용하는 구성은, 캡층(155)의 계면에서 일어나는 반사에서 유래하는 광의 간섭이 광 추출 효율을 향상시키기 때문에 바람직한 구성이다.
또한, EL층(103)은 저굴절률층을 가지는 것이 바람직하고, 실시형태 1에 기재된 구성을 적용함으로써 발광 효율이 더 높은 발광 디바이스를 얻을 수 있다.
(실시형태 3)
다음으로, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스(600)의 다른 구조 및 재료의 예에 대하여 도 4의 (A) 내지 (D)를 사용하여 설명한다. 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스는 실시형태 1과 같이 제 1 전극(101)과 제 2 전극(102)의 한 쌍의 전극 사이에 복수의 층으로 이루어지는 EL층(103)을 가지고, 상기 EL층(103)은 적어도 발광 물질을 가지는 발광층(113)과 저굴절률층을 가진다. 또한, 실시형태 2와 같이 캡층(155)을 가져도 좋다. 제 1 전극(101)은 양극으로서 기능하는 전극을 포함하고, 제 2 전극(102)은 음극으로서 기능하는 전극을 포함한다.
양극은 일함수가 큰(구체적으로는 4.0eV 이상) 금속, 합금, 도전성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용하여 형성되는 것이 바람직하다. 구체적으로는 예를 들어 산화 인듐-산화 주석(ITO: Indium Tin Oxide), 실리콘 또는 산화 실리콘을 함유한 산화 인듐-산화 주석, 산화 인듐-산화 아연, 산화 텅스텐 및 산화 아연을 함유한 산화 인듐(IWZO) 등이 있다. 이들 도전성 금속 산화물막은 일반적으로 스퍼터링법에 의하여 형성되지만, 졸-겔법 등을 응용하여 제작하여도 좋다. 제작 방법의 예로서는 산화 인듐에 대하여 1wt% 내지 20wt%의 산화 아연이 첨가된 타깃을 사용한 스퍼터링법에 의하여, 산화 인듐-산화 아연을 형성하는 방법 등이 있다. 또한 산화 인듐에 대하여 산화 텅스텐이 0.5wt% 내지 5wt%, 산화 아연이 0.1wt% 내지 1wt% 함유된 타깃을 사용한 스퍼터링법에 의하여, 산화 텅스텐 및 산화 아연이 함유된 산화 인듐(IWZO)을 형성할 수도 있다. 이 외에 제 1 전극(101)에 사용되는 재료로서는 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) 등이 있다. 또는 양극의 재료로서 그래핀을 사용할 수도 있다. 또한 후술하는 복합 재료를 EL층(103)에서 양극과 접하는 층(대표적으로는 정공 주입층(111))에 사용함으로써, 일함수에 상관없이 전극 재료를 선택할 수 있다.
음극을 형성하는 물질로서는, 일함수가 작은(구체적으로는 3.8eV 이하) 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 이와 같은 음극 재료의 구체적인 예로서는, 리튬(Li)이나 세슘(Cs) 등의 알칼리 금속, 및 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 등의 주기율표의 1족 또는 2족에 속하는 원소, 및 이들을 포함하는 합금(MgAg, AlLi), 유로퓸(Eu), 이터븀(Yb) 등의 희토류 금속, 및 이들을 포함하는 합금 등을 들 수 있다. 다만 음극과 전자 수송층 사이에 전자 주입층을 제공함으로써, 일함수의 크기에 상관없이 Al, Ag, ITO, 실리콘, 또는 산화 실리콘을 함유하는 산화 인듐-산화 주석 등 다양한 도전성 재료를 음극에 사용할 수 있다.
제 1 전극(101)과 제 2 전극(102)은 한쪽이 투광성을 가지는 전극이고, 다른 쪽이 가시광에 대하여 반사성을 가지는 전극을 포함하는 전극이다. 상기 반사성을 가지는 전극은 투광성을 가지는 전극과 적층시켜 사용하여도 좋다.
이들 도전성 재료는 진공 증착법, 스퍼터링법 등의 건식법, 잉크젯법, 스핀 코팅법 등을 사용하여 성막할 수 있다. 또한 졸-겔법을 사용하여 습식법으로 형성하여도 좋고, 금속 재료의 페이스트를 사용하여 습식법으로 형성하여도 좋다.
EL층(103)은 적층 구조를 가지는 것이 바람직하다. 상기 적층 구조에 대해서는 상기 발광층(113) 이외에는 특별히 한정되지 않고 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층, 캐리어 블록층(정공 블록층, 전자 블록층), 여기자 블록층, 중간층, 전하 발생층 등 다양한 기능층을 사용할 수 있다. 다만, 본 발명의 일 형태에서는 이들 중 어느 층, 또는 어느 층의 일부를 저굴절률층으로 한다. 또한, 저굴절률층이 복수 있어도 좋다.
도 4의 (A)에서는 EL층(103)으로서 정공 수송 영역(150)(정공 주입층(111), 정공 수송층(112)), 발광층(113), 전자 수송 영역(151)(전자 수송층(114), 전자 주입층(115))이 적층되어 있는 예를 나타내었다.
또한, 정공 수송 영역(150)에는 도시한 것 외에 전자 블록층 등이 포함되어도 좋고, 전자 수송 영역(151)에는 이 외에 정공 블록층 등이 포함되어도 좋다.
정공 주입층(111)은 양극에 접하여 제공되고, 정공을 EL층(103)에 주입하기 쉽게 하는 기능을 가진다. 정공 주입층은 프탈로사이아닌(약칭: H2Pc), 구리 프탈로사이아닌(약칭: CuPc) 등의 프탈로사이아닌계의 착체 화합물, 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) 등의 방향족 아민 화합물, 또는 폴리(3,4-에틸렌다이옥시싸이오펜)/폴리(스타이렌설폰산)(PEDOT/PSS) 등의 고분자 등에 의하여 형성할 수 있다.
또한, 정공 주입층은 억셉터성을 가지는 물질로 형성하여도 좋다. 억셉터성을 가지는 물질로서는 전자 흡인기(할로젠기, 사이아노기 등)를 가지는 유기 화합물을 사용할 수 있고, 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 복수의 헤테로 원자를 복수로 가지는 축합 방향족 고리에 전자 흡인기가 결합된 화합물은 열적으로 안정적이므로 바람직하다. 또한 전자 흡인기(특히 플루오로기와 같은 할로젠기, 사이아노기 등)를 가지는 [3]라디알렌 유도체는 전자 수용성이 매우 높기 때문에 바람직하고, 구체적으로는 α,α',α''-1,2,3-사이클로프로페인트라이일리덴트리스[4-사이아노-2,3,5,6-테트라플루오로벤젠아세토나이트릴], α,α',α''-1,2,3-사이클로프로페인트라이일리덴트리스[2,6-다이클로로-3,5-다이플루오로-4-(트라이플루오로메틸)벤젠아세토나이트릴], α,α',α''-1,2,3-사이클로프로페인트라이일리덴트리스[2,3,4,5,6-펜타플루오로벤젠아세토나이트릴] 등을 들 수 있다. 억셉터성을 가지는 물질로서는 상술한 유기 화합물 외에도 몰리브데넘 산화물, 바나듐 산화물, 루테늄 산화물, 텅스텐 산화물, 망가니즈 산화물 등을 사용할 수 있다. 억셉터성을 가지는 물질은 인접한 정공 수송층(또는 정공 수송 재료)으로부터, 전극 사이에 전압을 인가함으로써 전자를 추출할 수 있다.
또한, 정공 주입층은 상기 억셉터성을 가지는 재료와, 정공 수송성을 가지는 재료를 포함하는 복합 재료로 형성하여도 좋다. 복합 재료에 사용하는 정공 수송성을 가지는 재료로서는, 방향족 아민 화합물, 헤테로 방향족 화합물, 방향족 탄화수소, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등) 등, 다양한 유기 화합물을 사용할 수 있다. 또한 복합 재료에 사용하는 정공 수송성을 가지는 재료로서는 1Х10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 가지는 물질인 것이 바람직하다. 복합 재료에 사용되는 정공 수송성을 가지는 재료는 축합 방향족 탄화수소 고리, 또는 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리를 가지는 화합물인 것이 바람직하다. 축합 방향족 탄화수소 고리로서는, 안트라센 고리, 나프탈렌 고리 등이 바람직하다. 또한, π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리로서는, 피롤 골격, 퓨란 골격, 싸이오펜 골격 중 적어도 어느 하나를 고리에 포함하는 축합 방향족 고리가 바람직하고, 구체적으로는 카바졸 고리, 다이벤조싸이오펜 고리, 또는 이들에 방향족 고리 또는 헤테로 방향족 고리가 더 축합한 고리가 바람직하다.
이와 같은 정공 수송성을 가지는 재료는 카바졸 골격, 다이벤조퓨란 골격, 다이벤조싸이오펜 골격, 및 안트라센 골격 중 어느 것을 가지는 것이 더 바람직하다. 특히 다이벤조퓨란 고리 또는 다이벤조싸이오펜 고리를 포함하는 치환기를 가지는 방향족 아민, 나프탈렌 고리를 포함하는 방향족 모노아민, 또는 9-플루오렌일기가 아릴렌기를 통하여 아민의 질소와 결합되는 방향족 모노아민이어도 좋다. 또한 이들 정공 수송성을 가지는 재료가 N,N-비스(4-바이페닐)아미노기를 가지는 물질이면, 수명이 긴 발광 디바이스를 제작할 수 있어 바람직하다. 상기와 같은 정공 수송성을 가지는 재료로서 구체적으로는 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]-9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-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 들 수 있다.
또한, 정공 수송성을 가지는 재료로서는, 그 외의 방향족 아민 화합물로서, 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 사용할 수도 있다.
또한, 정공 수송성을 가지는 재료로서, 실시형태 1에 기재된 정공 수송성을 가지는 저굴절률 재료를 사용할 수도 있다. 이 경우, 정공 주입층을 저굴절률층으로 할 수 있고, 저굴절률층(156) 또는 후술하는 제 4 저굴절률층으로 할 수 있다.
또한 복합 재료에 사용되는 정공 수송성을 가지는 재료는 -5.7eV 이상 -5.4eV 이하라는 비교적 깊은 HOMO 준위를 가지는 물질인 것이 더 바람직하다. 복합 재료에 사용되는 정공 수송성을 가지는 재료가 비교적 깊은 HOMO 준위를 가지면, 정공 수송층(112)에 정공을 주입하기 쉬워지고, 또한 수명이 긴 발광 디바이스를 얻기 쉬워진다. 또한 복합 재료에 사용되는 정공 수송성을 가지는 재료가 비교적 깊은 HOMO 준위를 가지는 물질이면, 정공의 유발이 적절히 억제되어 수명이 더 긴 발광 디바이스로 할 수 있다.
또한 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 플루오린화물을 상기 복합 재료에 더 혼합(상기 층 내의 플루오린 원자의 원자 비율은 20% 이상인 것이 바람직함)시킴으로써, 상기 층의 굴절률을 저하시킬 수 있다. 이에 의해서도, 정공 주입층을 저굴절률층으로 할 수 있다.
정공 주입층(111)을 형성함으로써, 정공 주입성이 양호해져 구동 전압이 작은 발광 디바이스를 얻을 수 있다.
또한 억셉터성을 가지는 물질 중에서도, 억셉터성을 가지는 유기 화합물은 증착이 용이하여 성막하기 쉬우므로 사용하기 쉬운 재료이다.
정공 수송층(112)은 정공 수송성을 가지는 재료를 포함하여 형성된다. 정공 수송성을 가지는 재료는 1Х10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 가지는 것이 바람직하다. 정공 수송층(112)은 단층 또는 복수층으로 구성할 수 있고, 사용하는 정공 수송성을 가지는 재료로서는 상기 정공 주입층의 복합 재료에 사용할 수 있는 정공 수송성을 가지는 재료로서 든 재료를 사용할 수 있다.
또한, 정공 수송성을 가지는 재료로서, 실시형태 1에서 설명한 정공 수송성을 가지는 저굴절률 재료를 사용할 수도 있다. 이 경우, 상기 저굴절률 재료를 사용한 층을 저굴절률층(저굴절률층, 제 2 저굴절률층, 제 3 저굴절률층 등)으로 할 수 있다.
또한, 정공 수송성을 가지는 재료로서, 실시형태 1에서 설명한 정공 수송성을 가지는 고굴절률 재료를 사용할 수도 있다. 이 경우, 상기 고굴절률 재료를 사용한 층을 고굴절률층으로 할 수 있다.
정공 수송층(112)은 저굴절률층과 고굴절률층의 적층 구조인 것이 바람직하다. 정공 수송층에 저굴절률층과 고굴절률층의 적층 구조를 사용함으로써, 광의 증폭 효과를 더 증대시킬 수 있다.
또한, 정공 수송층(112)을 도 2에 나타낸 바와 같이 제 1 정공 수송층(112-1), 제 2 정공 수송층(112-2), 제 3 정공 수송층(112-3)의 3층으로 구성하고, 각각 저굴절률층, 고굴절률층, 제 2 저굴절률층으로 함으로써 발광 효율이 매우 양호한 발광 디바이스로 할 수 있게 된다. 또한 이때, 정공 주입층(111)을 제 4 저굴절률층으로 하면 광의 증폭 효과가 커져 바람직하다. 정공 주입층(111)에 있어서의 정공 수송성을 가지는 유기 화합물로서 저굴절률 재료를 사용함으로써 정공 주입층(111)을 제 4 저굴절률층으로 할 수 있다. 또한, 정공 주입층(111)에 사용되는 저굴절률 재료와, 정공 수송층(112)(정공 수송층(112)이 복수의 층을 가지는 경우에는 이들 중 정공 주입층(111)에 접하는 층)에 포함되는 저굴절률 재료가 같은 재료인 것이 바람직하고, 그 경우에는 정공 주입층(111)과 정공 수송층(112)(정공 수송층(112)이 복수의 층을 가지는 경우에는 이들 중 정공 주입층(111)에 접하는 층)을 합쳐서 하나의 저굴절률층으로 간주할 수 있다.
정공 수송층(112)과 발광층(113) 사이에는 전자 블록층이 제공되어 있어도 좋다. 전자 블록층에는, 상술한 정공 수송층에 포함되는 정공 수송성을 가지는 재료로서 사용할 수 있는 재료 중, LUMO 준위가 발광층(113)의 호스트 재료보다 0.25eV 이상 높은 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
발광층(113)은 발광 물질과 호스트 재료를 가지는 것이 바람직하다. 또한 발광층(113)은 기타 재료를 동시에 포함하여도 좋다. 또한 조성이 다른 2층의 적층이어도 좋다.
발광 물질은 형광 발광 물질이어도 좋고, 인광 발광 물질이어도 좋고, 열 활성화 지연 형광(TADF)을 나타내는 물질이어도 좋고, 그 외의 발광 물질이어도 좋다. 또한, 본 발명의 일 형태에서는 발광 스펙트럼에 있어서의 최대 피크 강도의 1/e의 강도에 대응하는 2점 간 거리(더 구체적으로는, 최대 피크 강도의 1/e의 강도에 대응하는 파장을 λn(nm)로 하고, 발광 물질의 최대 피크 파장 λmax(nm)보다 장파장 측의 λn 중 가장 단파장의 λn을 λ1(nm), λmax보다 단파장 측의 λn 중 가장 장파장의 λn을 λ2(nm)로 한 경우의 λ1과 λ2의 차이)가 짧은 발광 물질을 사용함으로써, 외부 양자 효율이 양호한 발광 디바이스를 얻을 수 있다.
구체적으로는, 발광 스펙트럼의 최대 피크 강도의 1/e의 강도에 대응하는 2점 간 거리(λ1-λ2)가 5nm 이상 45nm 이하의 발광 물질을 사용하는 것이 바람직하고, 5nm 이상 35nm 이하의 발광 물질을 사용하는 것이 더 바람직하다. 또한, 최대 피크 강도의 1/e의 강도에 대응하는 2점 간 거리가 5nm 이상 45nm 이하, 바람직하게는 5nm 이상 35nm 이하이며, 반치 폭이 5nm 이상 25nm 이하인 발광 물질이 더 바람직하다.
또한, 이들 발광 스펙트럼의 폭은 에너지로 환산하여 나타낼 수도 있다. 즉, 본 발명의 일 형태에 적합하게 사용할 수 있는 발광 물질로서는 발광 스펙트럼의 최대 피크 강도의 1/e의 강도에 대응하는 2점 간 거리(λ1-λ2)를 에너지로 환산한 값이 0.03eV 이상 0.27eV 이하인 발광 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 최대 피크 강도의 1/e의 강도에 대응하는 2점 간 거리가 0.03eV 이상 0.27eV 이하이며 반치 폭을 에너지로 환산한 값이 0.03eV 이상 0.15eV 이하인 발광 물질이 더 바람직하다.
이와 같은 발광 스펙트럼의 폭이 좁은 발광 물질로서는, 분자 구조 내에 질소를 포함하는 축합 헤테로 방향족 고리를 가지는 유기 화합물이 바람직하다. 특히 그 중에서도 상기 질소를 포함하는 축합 헤테로 방향족 고리가 4고리 이상의 축합 고리인 유기 화합물이면, 발광 스펙트럼이 좁아져 바람직하다.
상기 질소를 포함하는 축합 헤테로 방향족 고리의 골격은, 인돌로-카바졸 골격이면 발광에 관여하는 S1-S0 전이에 있어서의 신축 진동과의 커플링이 억제되어 바람직하다. 또한, 상기 질소를 포함하는 축합 헤테로 방향족 고리는, 특히 질소와 붕소를 포함하는 축합 헤테로 방향족 고리이면, 발광에 관여하는 S1-S0 전이에 있어서의 신축 진동과의 커플링이 억제되기 때문에 발광 스펙트럼의 폭이 좁아져 바람직하고, 다이아자-보라나프토-안트라센 골격인 것이 더 바람직하다.
상기 질소를 포함하는 축합 헤테로 방향족 고리를 가지는 유기 화합물로서는, 구체적으로는, 5,9-다이페닐-5,9-다이아자-13b-보라나프토[3,2,1-de]안트라센(약칭: DABNA1), 9-([1,1'-다이페닐]-3-일)-N,N,5,11-테트라페닐-5,9-하이드로-5,9-다이아자-13b-보라나프토[3,2,1-de]안트라센-3-아민(약칭: DABNA2), 2,12-다이(tert-뷰틸)-5,9-다이(4-tert-뷰틸페닐)-N,N-다이페닐-5H,9H-[1,4]벤즈아자보리노[2,3,4-kl]페나자보린-7-아민(약칭: DPhA-tBu4DABNA), 2,12-다이(tert-뷰틸)-N,N,5,9-테트라(4-tert-뷰틸페닐)-5H,9H-[1,4]벤즈아자보리노[2,3,4-kl]페나자보린-7-아민(약칭: tBuDPhA-tBu4DABNA), 2,12-다이(tert-뷰틸)-5,9-다이(4-tert-뷰틸페닐)-7-메틸-5H,9H-[1,4]벤즈아자보리노[2,3,4-kl]페나자보린(약칭: Me-tBu4DABNA), N7,N7,N13,N13,5,9,11,15-옥타페닐-5H,9H,11H,15H-[1,4]벤즈아자보리노[2,3,4-kl][1,4]벤즈아자보리노[4',3',2':4,5][1,4]벤즈아자보리노[3,2-b]페나자보린-7,13-다이아민(약칭:
Figure pat00001
-DABNA), 2-(4-tert-뷰틸페닐)벤즈[5,6]인돌로[3,2,1-jk]벤조[b]카바졸(약칭: tBuPBibc) 등을 적합하게 사용할 수 있다.
또한, 이들 외에 9,10,11-트리스[3,6-비스(1,1-다이메틸에틸)-9H-카바졸-9-일]-2,5,15,18-테트라키스(1,1-메틸다이메틸에틸)-인돌로[3,2,1-de]인돌로[3',2',1':8,1][1,4]벤즈아자보리노[2,3,4-kl]페나자보린(약칭: BBCz-G), 9,11-비스[3,6-비스(1,1-다이메틸에틸)-9H-카바졸-9-일]-2,5,15,18-테트라키스(1,1-다이메틸에틸)-인돌로[3,2,1-de]인돌로[3',2',1':8,1][1,4]벤즈아자보리노[2,3,4-kl]페나자보린(약칭: BBCz-Y), [2-[3-(2,3-다이하이드로-3-페닐-1H-이미다졸-1-일-κC2)페녹시]-κC2]-9-(2-피리딘일-κN)-9H-카바졸레이트(4-)-κC1]백금(II)(약칭: Pt(dpimOczpy)), [2'-(1H-피라졸-1-일)-9-(피리딘-2-일)-9H-2,9'-다이카바졸]백금(II)(약칭: PtN1N), (3,7-다이에틸-4,6-노네인다이오네이토-κO4,κO6)비스[2,4-다이메틸-6-[5-(1-메틸에틸)-2-퀴놀리닐-κN]페닐-κC]-이리듐 등을 적합하게 사용할 수 있다.
본 발명의 일 형태는 청색의 색도가 향상되는 효과도 있고, 결과적으로 블루 인덱스가 현저히 향상되기 때문에, 발광층(113)이 청색의 형광 발광을 나타내는 층인 경우에 더 적합하게 적용될 수 있다. 또한 블루 인덱스(BI)란, 전류 효율(cd/A)을 y 색도로 더 나눈 값이고, 청색 발광의 발광 특성을 나타내는 지표 중 하나이다. 청색 발광은 y 색도가 작을수록 색 순도가 높아지는 경향이 있다. 색 순도가 높은 청색 발광은 휘도 성분이 작아도 넓은 범위의 청색을 표현할 수 있기 때문에, 색 순도가 높은 청색 발광을 사용함으로써, 청색을 표현하기 위하여 필요한 휘도가 저하되므로 소비 전력의 저감 효과가 얻어진다. 그러므로 청색 순도의 지표 중 하나인 y 색도를 고려한 BI가 청색 발광의 효율을 나타내는 수단으로서 적합하게 사용되고, 발광 디바이스의 BI가 높을수록 디스플레이에 사용되는 청색 발광 디바이스로서의 효율이 양호하다고 할 수 있다.
발광 물질로서 상술한 발광 스펙트럼의 폭이 좁은 발광 물질을 사용하지 않는 경우, 아래와 같은 발광 물질을 사용할 수 있다.
발광층(113)에서 형광 발광 물질로서 사용할 수 있는 재료의 예로서는, 아래와 같은 것을 들 수 있다. 또한 이들 외의 형광 발광 물질을 사용할 수도 있다.
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-뷰틸페릴렌(약칭: TBP), 4-(10-페닐-9-안트릴)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBAPA), N,N''-(2-tert-뷰틸안트라센-9,10-다이일다이-4,1-페닐렌)비스[N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민](약칭: DPABPA), N,9-다이페닐-N-[4-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCAPPA), N-[4-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPAPPA), N,N,N',N',N'',N'',N''',N'''-옥타페닐다이벤조[g,p]크리센-2,7,10,15-테트라아민(약칭: DBC1), 쿠마린 30, N-(9,10-다이페닐-2-안트릴)-N,9-다이페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCAPA), N-[9,10-비스(1,1'-바이페닐-2-일)-2-안트릴]-N,9-다이페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCABPhA), N-(9,10-다이페닐-2-안트릴)-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPAPA), N-[9,10-비스(1,1'-바이페닐-2-일)-2-안트릴]-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPABPhA), 9,10-비스(1,1'-바이페닐-2-일)-N-[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N-페닐안트라센-2-아민(약칭: 2YGABPhA), N,N,9-트라이페닐안트라센-9-아민(약칭: DPhAPhA), 쿠마린 545T, N,N'-다이페닐퀴나크리돈(약칭: DPQd), 루브렌, 5,12-비스(1,1'-바이페닐-4-일)-6,11-다이페닐테트라센(약칭: BPT), 2-(2-{2-[4-(다이메틸아미노)페닐]에텐일}-6-메틸-4H-피란-4-일리덴)프로페인다이나이트릴(약칭: DCM1), 2-{2-메틸-6-[2-(2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCM2), N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)테트라센-5,11-다이아민(약칭: p-mPhTD), 7,14-다이페닐-N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)아세나프토[1,2-a]플루오란텐-3,10-다이아민(약칭: p-mPhAFD), 2-{2-아이소프로필-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCJTI), 2-{2-tert-뷰틸-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCJTB), 2-(2,6-비스{2-[4-(다이메틸아미노)페닐]에텐일}-4H-피란-4-일리덴)프로페인다이나이트릴(약칭: BisDCM), 2-{2,6-비스[2-(8-메톡시-1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: BisDCJTM), N,N'-다이페닐-N,N'-(1,6-피렌-다이일)비스[(6-페닐벤조[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 들 수 있다. 특히 1,6FLPAPrn, 1,6mMemFLPAPrn, 1,6BnfAPrn-03과 같은 피렌다이아민 화합물로 대표되는 축합 방향족 다이아민 화합물은 정공 트랩성이 높고, 발광 효율 및 신뢰성이 높기 때문에 바람직하다.
발광층(113)에서 발광 물질로서 인광 발광 물질을 사용하는 경우, 사용할 수 있는 재료의 예로서는 아래와 같은 것을 들 수 있다.
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])과 같은 4H-트라이아졸 골격을 포함하는 유기 금속 이리듐 착체나, 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 포함하는 유기 금속 이리듐 착체나, 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]), 트리스(2-[1-{2,6-비스(1-메틸에틸)페닐}-1H-이미다졸-2-일-κN3]-4-사이아노페닐-κC)(약칭: CNImIr)과 같은 이미다졸 골격을 포함하는 유기 금속 이리듐 착체, 트리스[6-tert-뷰틸-3-페닐-2H-이미다조[4,5-b]피라진-1-일-κC2)페닐-κC]이리듐(III)(약칭: [Ir(cb)3])과 같은 벤즈이미다졸리덴 골격을 가지는 유기 금속 착체, 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C2']이리듐(III)테트라키스(1-피라졸릴)보레이트(약칭: FIr6), 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C2']이리듐(III)피콜리네이트(약칭: FIrpic), 비스{2-[3',5'-비스(트라이플루오로메틸)페닐]피리디네이토-N,C2'}이리듐(III)피콜리네이트(약칭: [Ir(CF3ppy)2(pic)]), 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C2']이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: FIracac)와 같은 전자 흡인기를 가지는 페닐피리딘 유도체를 배위자로 하는 유기 금속 이리듐 착체를 들 수 있다. 이들은 청색 인광 발광을 나타내는 화합물이고, 440nm 내지 520nm의 파장 영역에서 발광의 피크를 가지는 화합물이다.
또한 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)])과 같은 피리미딘 골격을 포함하는 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 포함하는 유기 금속 이리듐 착체, 트리스(2-페닐피리디네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: [Ir(ppy)3]), 비스(2-페닐피리디네이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(ppy)2(acac)]), 비스(벤조[h]퀴놀리네이토)이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(bzq)2(acac)]), 트리스(벤조[h]퀴놀리네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(bzq)3]), 트리스(2-페닐퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: [Ir(pq)3]), 비스(2-페닐퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(pq)2(acac)]), [2-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-(메틸-d3)-8-[4-(1-메틸에틸-1-d)-2-피리딘일-κN]벤조퓨로[2,3-b]피리딘-7-일-κC]비스[5-(메틸-d3)-2-[5-(메틸-d3)-2-피리딘일-κN]페닐-κC]이리듐(III)(약칭: Ir(5mtpy-d6)2(mbfpypy-iPr-d4)), [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)), [2-(4-메틸-5-페닐-2-피리딘일-κN)페닐-κC]비스[2-(2-피리딘일-κN)페닐-κC]이리듐(III)(약칭: Ir(ppy)2(mdppy)), [2-(4-d3-메틸-5-페닐-2-피리딘일-κN2)페닐-κC]비스[2-(5-d3-메틸-2-피리딘일-κN2)페닐-κC]이리듐(III)(약칭: [Ir(5mppy-d3)2(mdppy-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)]), [2-(4-메틸-5-페닐-2-피리딘일-κN)페닐-κC]비스[2-(2-피리딘일-κN)페닐-κC]이리듐(약칭: [Ir(ppy)2(mdppy)])과 같은 피리딘 골격을 포함하는 유기 금속 이리듐 착체 외에, 트리스(아세틸아세토네이토)(모노페난트롤린)터븀(III)(약칭: [Tb(acac)3(Phen)])과 같은 희토류 금속 착체를 들 수 있다. 이들은 주로 녹색 인광 발광을 나타내는 화합물이고, 500nm 내지 600nm의 파장 영역에서 발광 피크를 가진다. 또한 피리미딘 골격을 포함하는 유기 금속 이리듐 착체는, 신뢰성이나 발광 효율도 매우 높기 때문에, 특히 바람직하다.
또한 (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)])과 같은 피리미딘 골격을 포함하는 유기 금속 이리듐 착체, (아세틸아세토네이토)비스(2,3,5-트라이페닐피라지네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tppr)2(acac)]), 비스(2,3,5-트라이페닐피라지네이토)(다이피발로일메타네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tppr)2(dpm)]), (아세틸아세토네이토)비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)퀴녹살리네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(Fdpq)2(acac)])과 같은 피라진 골격을 포함하는 유기 금속 이리듐 착체, 트리스(1-페닐아이소퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: [Ir(piq)3]), 비스(1-페닐아이소퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(piq)2(acac)]), (3,7-다이에틸-4,6-노네인다이오네이토-κO4,κO6)비스[2,4-다이메틸-6-[7-(1-메틸에틸)-1-아이소퀴놀린일-κN]페닐-κC]이리듐(III), (3,7-다이에틸-4,6-노네인다이오네이토-κO4,κO6)비스[2,4-다이메틸-6-[5-(1-메틸에틸)-2-퀴놀린일-κN]페닐-κC]이리듐(III)과 같은 피리딘 골격을 포함하는 유기 금속 이리듐 착체 외에, 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르피린백금(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 착체를 들 수 있다. 이들은 적색 인광 발광을 나타내는 화합물이고, 600nm 내지 700nm의 파장 영역에서 발광 피크를 가진다. 또한 피라진 골격을 포함하는 유기 금속 이리듐 착체는 색도가 좋은 적색 발광을 얻을 수 있다.
또한 상술한 인광성 화합물 외에, 공지의 인광성 화합물을 선택하여 사용하여도 좋다.
TADF 재료로서는 풀러렌 및 그 유도체, 아크리딘 및 그 유도체, 에오신 유도체 등을 사용할 수 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. 상기 금속 함유 포르피린으로서는, 예를 들어 이하의 구조식으로 나타내어지는 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) 등도 있다.
[화학식 1]
Figure pat00002
또한 이하의 구조식으로 나타내어지는 2-(바이페닐-4-일)-4,6-비스(12-페닐인돌로[2,3-a]카바졸-11-일)-1,3,5-트라이아진(약칭: PIC-TRZ)이나, 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) 등의 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리와 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리의 한쪽 또는 양쪽을 가지는 헤테로 고리 화합물도 사용할 수 있다. 상기 헤테로 고리 화합물은 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리 및 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 가지기 때문에, 전자 수송성 및 정공 수송성이 모두 높아 바람직하다. 이들 중에서도, π전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 가지는 골격 중, 피리딘 골격, 다이아진 골격(피리미딘 골격, 피라진 골격, 피리다진 골격), 및 트라이아진 골격은 안정적이고 신뢰성이 높으므로 바람직하다. 특히 벤조퓨로피리미딘 골격, 벤조티에노피리미딘 골격, 벤조퓨로피라진 골격, 벤조티에노피라진 골격은 억셉터성이 높고 신뢰성이 높으므로 바람직하다. 또한 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리를 가지는 골격 중에서도, 아크리딘 골격, 페녹사진 골격, 페노싸이아진 골격, 퓨란 골격, 싸이오펜 골격, 및 피롤 골격은 안정적이고 신뢰성이 높으므로, 상기 골격 중 적어도 하나를 가지는 것이 바람직하다. 또한 퓨란 골격으로서는 다이벤조퓨란 골격이 바람직하고, 싸이오펜 골격으로서는 다이벤조싸이오펜 골격이 바람직하다. 또한 피롤 골격으로서는 인돌 골격, 카바졸 골격, 인돌로 카바졸 골격, 바이카바졸 골격, 3-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸 골격이 특히 바람직하다. 또한 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리와 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리가 직접 결합된 물질은, π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리의 전자 공여성과 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리의 전자 수용성이 모두 강해지고, S1 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, 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. 이와 같이, π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 및 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리의 적어도 한쪽 대신에 π전자 부족형 골격 및 π전자 과잉형 골격을 사용할 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00003
또한, TADF 재료로서 단일항 여기 상태와 삼중항 여기 상태 사이가 열 평형 상태인 TADF 재료를 사용하여도 좋다. 이와 같은 TADF 재료는 발광 수명(여기 수명)이 짧기 때문에, 발광 디바이스의 고휘도 영역에서의 효율 저하를 억제할 수 있다. 구체적으로는, 아래에 나타내는 분자 구조를 가지는 재료를 들 수 있다.
[화학식 3]
Figure pat00004
또한 TADF 재료는, S1 준위와 T1 준위의 차이가 작고, 역 항간 교차에 의하여 에너지를 삼중항 들뜬 에너지로부터 단일항 들뜬 에너지로 변환하는 기능을 가지는 재료이다. 그러므로 삼중항 들뜬 에너지를 미량의 열 에너지에 의하여 단일항 들뜬 에너지로 업컨버트(역 항간 교차)할 수 있고, 단일항 여기 상태를 효율적으로 생성할 수 있다. 또한 삼중항 들뜬 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 들뜬 에너지를 단일항 들뜬 에너지로 변환할 수 있는 TADF 재료로서의 기능을 가진다.
또한 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.
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.
발광층의 호스트 재료로서는, 전자 수송성을 가지는 재료, 정공 수송성을 가지는 재료, 상기 TADF 재료 등 다양한 캐리어 수송 재료를 사용할 수 있다.
정공 수송성을 가지는 재료로서는, 아민 골격이나 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리 골격 등을 가지는 유기 화합물이 바람직하다. 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]-9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-2-아민(약칭: PCBASF) 등의 방향족 아민 골격을 포함하는 화합물이나, 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) 등의 카바졸 골격을 포함하는 화합물이나, 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 포함하는 화합물, 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조퓨란)(약칭: DBF3P-II), 4-{3-[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]페닐}다이벤조퓨란(약칭: mmDBFFLBi-II) 등의 퓨란 골격을 포함하는 화합물이 있다. 상술한 것 중에서도, 방향족 아민 골격을 포함하는 화합물이나 카바졸 골격을 포함하는 화합물은 신뢰성과 정공 수송성이 높아 구동 전압 저감에도 기여하기 때문에 바람직하다. 또한 정공 수송층(112)에서의 정공 수송성을 가지는 재료의 예로서 든 유기 화합물도 사용할 수 있다(단, 저굴절률 재료를 제외함).
전자 수송성을 가지는 재료로서는, 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) 등의 금속 착체, π전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 가지는 유기 화합물이 바람직하다. π전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 가지는 유기 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), 4,4'-비스(5-메틸벤즈옥사졸-2-일)스틸벤(약칭: BzOs) 등의 아졸 골격을 포함하는 유기 화합물, 3,5-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리딘(약칭: 35DCzPPy), 1,3,5-트라이[3-(3-피리딜)페닐]벤젠(약칭: TmPyPB), 바소페난트롤린(약칭: Bphen), 바소큐프로인(약칭: BCP), 2,9-다이(나프탈렌-2-일)-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: NBphen) 등의 피리딘 골격을 포함하는 헤테로 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물, 2-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTPDBq-II), 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II), 2-[3'-(9H-카바졸-9-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mCzBPDBq), 2-[4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)-3,1'-바이페닐-1-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mpPCBPDBq), 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), 6-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 6mDBTPDBq-II), 9-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]나프토[1',2':4,5]퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 9mDBtBPNfpr), 9-[(3'-다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-4-일]나프토[1',2':4,5]퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 9pmDBtBPNfpr), 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), 9,9'-[피리미딘-4,6-다이일비스(바이페닐-3,3'-다이일)]비스(9H-카바졸)(약칭: 4,6mCzBP2Pm), 8-(1,1'-바이페닐-4-일)-4-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-[1]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 8BP-4mDBtPBfpm), 3,8-비스[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]벤조퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 3,8mDBtP2Bfpr), 4,8-비스[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-[1]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 4,8mDBtP2Bfpm), 8-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)(1,1'-바이페닐-3-일)]나프토[1',2':4,5]퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 8mDBtBPNfpm), 8-[(2,2'-바이나프탈렌)-6-일]-4-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-[1]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 8(βN2)-4mDBtPBfpm), 2,2'-(피리딘-2,6-다이일)비스(4-페닐벤조[h]퀴나졸린)(약칭: 2,6(P-Bqn)2Py), 2,2'-(피리딘-2,6-다이일)비스{4-[4-(2-나프틸)페닐]-6-페닐피리미딘}(약칭: 2,6(NP-PPm)2Py), 6-(1,1'-바이페닐-3-일)-4-[3,5-비스(9H-카바졸-9-일)페닐]-2-페닐피리미딘(약칭: 6mBP-4Cz2PPm), 2,6-비스(4-나프탈렌-1-일페닐)-4-[4-(3-피리딜)페닐]피리미딘(약칭: 2,4NP-6PyPPm), 4-[3,5-비스(9H-카바졸-9-일)페닐]-2-페닐-6-(1,1'-바이페닐-4-일)피리미딘(약칭: 6BP-4Cz2PPm), 7-[4-(9-페닐-9H-카바졸-2-일)퀴나졸린-2-일]-7H-다이벤조[c,g]카바졸(약칭: PC-cgDBCzQz) 등의 다이아진 골격을 포함하는 유기 화합물, 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), 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), 5-[3-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)페닐]-7,7-다이메틸-5H,7H-인데노[2,1-b]카바졸(약칭: mINc(II)PTzn), 2-{3-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]페닐}-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: mDBtBPTzn), 2,4,6-트리스(3'-(피리딘-3-일)바이페닐-3-일)-1,3,5-트라이아진(약칭: TmPPPyTz), 2-[3-(2,6-다이메틸-3-피리딜)-5-(9-페난트렌일)페닐]-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: mPn-mDMePyPTzn), 11-(4-(1,1'-다이페닐-4-일-6-페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)-11,12-다이하이드로-12-페닐-인돌로[2,3-a]카바졸(약칭: BP-Icz(II)Tzn), 2-[3'-(트라이페닐렌-2-일)-1,1'-바이페닐-3-일]-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: mTpBPTzn), 9-[4-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)-2-다이벤조싸이오페닐]-2-페닐-9H-카바졸(약칭: PCDBfTzn), 2-[1,1'-바이페닐]-3-일-4-페닐-6-(8-[1,1':4',1''-터페닐]-4-일-1-다이벤조퓨란일)-1,3,5-트라이아진(약칭: mBP-TPDBfTzn) 등의 트라이아진 골격을 포함하는 헤테로 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물을 들 수 있다. 상술한 것 중에서도, 다이아진 골격을 포함하는 헤테로 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물, 피리딘 골격을 포함하는 헤테로 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물, 트라이아진 골격을 포함하는 헤테로 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물은 신뢰성이 높아 바람직하다. 특히 다이아진(피리미딘, 피라진) 골격을 포함하는 헤테로 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물, 트라이아진 골격을 포함하는 헤테로 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물은 전자 수송성이 높고 구동 전압 저감에도 기여한다.
호스트 재료로서 사용할 수 있는 TADF 재료로서는, 상술한 TADF 재료를 마찬가지로 사용할 수 있다. TADF 재료를 호스트 재료로서 사용하면, TADF 재료에서 생성된 삼중항 들뜬 에너지가 역 항간 교차에 의하여 단일항 들뜬 에너지로 변환되고, 발광 물질로 에너지 이동함으로써, 발광 디바이스의 발광 효율을 높일 수 있다. 이때 TADF 재료가 에너지 도너로서 기능하고, 발광 물질이 에너지 억셉터로서 기능한다.
이것은 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 파장의 발광을 나타내는 TADF 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이로써, TADF 재료로부터 형광 발광 물질로의 들뜬 에너지의 이동이 원활하게 되어, 발광을 효율적으로 얻을 수 있어 바람직하다.
또한 역 항간 교차에 의하여 삼중항 들뜬 에너지로부터 단일항 들뜬 에너지가 효율적으로 생성되기 위해서는, TADF 재료에서 캐리어 재결합이 일어나는 것이 바람직하다. 또한 TADF 재료에서 생성된 삼중항 들뜬 에너지가 형광 발광 물질의 삼중항 들뜬 에너지로 이동하지 않는 것이 바람직하다. 이러한 이유로, 형광 발광 물질은 형광 발광 물질에 포함되는 발광단(발광의 원인이 되는 골격)의 주위에 보호기를 가지는 것이 바람직하다. 상기 보호기로서는, π결합을 가지지 않는 치환기 및 포화 탄화수소가 바람직하고, 구체적으로는 탄소수 3 이상 10 이하의 알킬기, 탄소수 3 이상 10 이하의 치환 또는 비치환된 사이클로알킬기, 탄소수 3 이상 10 이하의 트라이알킬실릴기를 들 수 있고, 복수의 보호기를 가지는 것이 더 바람직하다. π결합을 가지지 않는 치환기는 캐리어를 수송하는 기능이 부족하기 때문에, 캐리어 수송이나 캐리어 재결합에 영향을 거의 미치지 않고 TADF 재료와 형광 발광 물질의 발광단의 거리를 멀어지게 할 수 있다. 여기서, 발광단이란 형광 발광 물질에서 발광을 일으키는 원자단(골격)을 말한다. 발광단은 π결합을 가지는 골격인 것이 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 포함하는 형광 발광 물질은 형광 양자 수율이 높기 때문에 바람직하다.
형광 발광 물질을 발광 물질로서 사용하는 경우, 호스트 재료로서는 안트라센 골격을 포함하는 재료가 적합하다. 안트라센 골격을 포함하는 물질을 형광 발광 물질의 호스트 재료로서 사용하면, 발광 효율 및 내구성 모두가 양호한 발광층을 실현할 수 있다. 호스트 재료로서 사용하는 안트라센 골격을 포함하는 물질로서는 다이페닐안트라센 골격, 특히 9,10-다이페닐안트라센 골격을 포함하는 물질이 화학적으로 안정적이므로 바람직하다. 또한 호스트 재료가 카바졸 골격을 포함하는 경우, 정공의 주입성·수송성이 높아지기 때문에 바람직하지만, 카바졸에 벤젠 고리가 더 축합된 벤조카바졸 골격을 포함하는 경우에는, 카바졸보다 HOMO가 0.1eV 정도 얕아져 정공이 들어가기 쉬워지기 때문에 더 바람직하다. 특히 호스트 재료가 다이벤조카바졸 골격을 포함하는 경우, 카바졸보다 HOMO가 0.1eV 정도 얕아져 정공이 들어가기 쉬워질 뿐만 아니라, 정공 수송성도 우수하고 내열성도 높아지므로 바람직하다. 따라서 호스트 재료로서 더 바람직한 것은, 9,10-다이페닐안트라센 골격 및 카바졸 골격(또는 벤조카바졸 골격이나 다이벤조카바졸 골격)을 동시에 가지는 물질이다. 또한 상기 정공 주입성·수송성의 관점에서, 카바졸 골격 대신에 벤조플루오렌 골격이나 다이벤조플루오렌 골격을 사용하여도 좋다. 이러한 물질의 예로서는 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: PCzPA), 3-[4-(1-나프틸)-페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPN), 9-[4-(10-페닐-9-안트라센일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA), 7-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-7H-다이벤조[c,g]카바졸(약칭: cgDBCzPA), 6-[3-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란(약칭: 2mBnfPPA), 9-페닐-10-{4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)바이페닐-4'-일}안트라센(약칭: FLPPA), 9-(1-나프틸)-10-[4-(2-나프틸)페닐]안트라센(약칭: αN-βNPAnth), 9-(1-나프틸)-10-(2-나프틸)안트라센(약칭: α,β-ADN), 2-(10-페닐안트라센-9-일)다이벤조퓨란, 2-(10-페닐-9-안트라센일)-벤조[b]나프토[2,3-d]퓨란(약칭: Bnf(II)PhA), 9-(2-나프틸)-10-[3-(2-나프틸)페닐]안트라센(약칭: βN-mβNPAnth), 1-[4-(10-[1,1'-바이페닐]-4-일-9-안트라센일)페닐]-2-에틸-1H-벤즈이미다졸(약칭: EtBImPBPhA) 등을 들 수 있다. 특히 CzPA, cgDBCzPA, 2mBnfPPA, PCzPA는 매우 양호한 특성을 나타내기 때문에 바람직하다.
또한 호스트 재료는 복수 종류의 물질이 혼합된 재료이어도 좋고, 혼합된 호스트 재료를 사용하는 경우에는 전자 수송성을 가지는 재료와 정공 수송성을 가지는 재료를 혼합하는 것이 바람직하다. 전자 수송성을 가지는 재료와 정공 수송성을 가지는 재료를 혼합함으로써, 발광층(113)의 수송성을 쉽게 조정할 수 있어 재결합 영역을 쉽게 제어할 수도 있다. 정공 수송성을 가지는 재료와 전자 수송성을 가지는 재료의 함유량의 중량비는 정공 수송성을 가지는 재료:전자 수송성을 가지는 재료=1:19 내지 19:1로 하면 좋다.
또한 상기 혼합된 재료의 일부로서는, 인광 발광 물질을 사용할 수 있다. 인광 발광 물질은, 발광 물질로서 형광 발광 물질을 사용하는 경우에 형광 발광 물질에 들뜬 에너지를 공여하는 에너지 도너로서 사용할 수 있다.
또한 이들 혼합된 재료들로 들뜬 복합체를 형성하여도 좋다. 상기 들뜬 복합체는 발광 물질의 가장 낮은 에너지 측의 흡수대의 파장과 중첩되는 발광을 나타내는 들뜬 복합체를 형성하는 조합을 선택함으로써, 에너지 이동이 원활하게 수행되어 발광을 효율적으로 얻을 수 있어 바람직하다. 또한 상기 구성을 사용함으로써, 구동 전압도 저하되기 때문에 바람직하다.
또한 들뜬 복합체를 형성하는 재료 중 적어도 한쪽은 인광 발광 물질이어도 좋다. 이 경우, 역 항간 교차에 의하여 삼중항 들뜬 에너지를 단일항 들뜬 에너지로 효율적으로 변환할 수 있다.
들뜬 복합체를 효율적으로 형성하는 재료의 조합으로서는, 정공 수송성을 가지는 재료의 HOMO 준위가 전자 수송성을 가지는 재료의 HOMO 준위 이상인 것이 바람직하다. 또한 정공 수송성을 가지는 재료의 LUMO 준위가 전자 수송성을 가지는 재료의 LUMO 준위 이상인 것이 바람직하다. 또한 재료의 LUMO 준위 및 HOMO 준위는 사이클릭 볼타메트리(CV) 측정에 의하여 측정되는 재료의 전기 화학 특성(환원 전위 및 산화 전위)에서 도출할 수 있다.
또한 들뜬 복합체의 형성은, 예를 들어 정공 수송성을 가지는 재료의 발광 스펙트럼, 전자 수송성을 가지는 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 수송성을 가지는 재료의 과도 포토루미네선스(PL), 전자 수송성을 가지는 재료의 과도 PL, 및 이들 재료를 혼합한 혼합막의 과도 PL을 비교하여, 혼합막의 과도 PL 수명이 각 재료의 과도 PL 수명보다 장수명 성분을 가지거나 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 가지는 재료의 과도 EL, 전자 수송성을 가지는 재료의 과도 EL, 및 이들 혼합막의 과도 EL을 비교하여 과도 응답의 차이를 관측하는 것에 의해서도 들뜬 복합체의 형성을 확인할 수 있다.
전자 수송층(114)은 발광층(113)과 음극 사이에 제공되고, 전자 수송성을 가지는 재료를 포함하는 층이다. 전자 수송성을 가지는 재료로서는, 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때 1Х10-6cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 가지는 물질이 바람직하다. 또한 정공 수송성보다 전자 수송성이 높은 물질이면 이들 외의 물질을 사용할 수 있다. 또한, 상기 유기 화합물로서는 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 가지는 유기 화합물이 바람직하다. π전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 가지는 유기 화합물로서는, 예를 들어 폴리아졸 골격을 포함하는 헤테로 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물, 피리딘 골격을 포함하는 헤테로 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물, 다이아진 골격을 포함하는 헤테로 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물 및 트라이아진 골격을 포함하는 헤테로 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물 중 어느 것 또는 이들 중 복수인 것이 바람직하다.
상기 전자 수송층에 사용할 수 있는 전자 수송성을 가지는 재료로서는, 구체적으로는 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), 4,4'-비스(5-메틸벤즈옥사졸-2-일)스틸벤(약칭: BzOs) 등의 아졸 골격을 포함하는 유기 화합물, 3,5-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리딘(약칭: 35DCzPPy), 1,3,5-트라이[3-(3-피리딜)페닐]벤젠(약칭: TmPyPB), 바소페난트롤린(약칭: Bphen), 바소큐프로인(약칭: BCP), 2,9-다이(나프탈렌-2-일)-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: NBphen) 등의 피리딘 골격을 포함하는 헤테로 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물, 2-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTPDBq-II), 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II), 2-[3'-(9H-카바졸-9-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mCzBPDBq), 2-[4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)-3,1'-바이페닐-1-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mpPCBPDBq), 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), 6-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 6mDBTPDBq-II), 9-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]나프토[1',2':4,5]퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 9mDBtBPNfpr), 9-[(3'-다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-4-일]나프토[1',2':4,5]퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 9pmDBtBPNfpr), 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), 9,9'-[피리미딘-4,6-다이일비스(바이페닐-3,3'-다이일)]비스(9H-카바졸)(약칭: 4,6mCzBP2Pm), 8-(1,1'-바이페닐-4-일)-4-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-[1]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 8BP-4mDBtPBfpm), 3,8-비스[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]벤조퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 3,8mDBtP2Bfpr), 4,8-비스[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-[1]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 4,8mDBtP2Bfpm), 8-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)(1,1'-바이페닐-3-일)]나프토[1',2':4,5]퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 8mDBtBPNfpm), 8-[(2,2'-바이나프탈렌)-6-일]-4-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-[1]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 8(βN2)-4mDBtPBfpm), 2,2'-(피리딘-2,6-다이일)비스(4-페닐벤조[h]퀴나졸린)(약칭: 2,6(P-Bqn)2Py), 2,2'-(피리딘-2,6-다이일)비스{4-[4-(2-나프틸)페닐]-6-페닐피리미딘}(약칭: 2,6(NP-PPm)2Py), 6-(1,1'-바이페닐-3-일)-4-[3,5-비스(9H-카바졸-9-일)페닐]-2-페닐피리미딘(약칭: 6mBP-4Cz2PPm), 2,6-비스(4-나프탈렌-1-일페닐)-4-[4-(3-피리딜)페닐]피리미딘(약칭: 2,4NP-6PyPPm), 4-[3,5-비스(9H-카바졸-9-일)페닐]-2-페닐-6-(1,1'-바이페닐-4-일)피리미딘(약칭: 6BP-4Cz2PPm), 7-[4-(9-페닐-9H-카바졸-2-일)퀴나졸린-2-일]-7H-다이벤조[c,g]카바졸(약칭: PC-cgDBCzQz) 등의 다이아진 골격을 포함하는 유기 화합물, 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), 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), 5-[3-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)페닐]-7,7-다이메틸-5H,7H-인데노[2,1-b]카바졸(약칭: mINc(II)PTzn), 2-{3-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]페닐}-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: mDBtBPTzn), 2,4,6-트리스(3'-(피리딘-3-일)바이페닐-3-일)-1,3,5-트라이아진(약칭: TmPPPyTz), 2-[3-(2,6-다이메틸-3-피리딜)-5-(9-페난트렌일)페닐]-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: mPn-mDMePyPTzn), 11-(4-[1,1'-다이페닐]-4-일-6-페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)-11,12-다이하이돌로-12-페닐-인돌로[2,3-a]카바졸(약칭: BP-Icz(II)Tzn), 2-[3'-(트라이페닐렌-2-일)-1,1'-바이페닐-3-일]-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: mTpBPTzn), 9-[4-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)-2-다이벤조싸이오페닐]-2-페닐-9H-카바졸(약칭: PCDBfTzn), 2-[1,1'-바이페닐]-3-일-4-페닐-6-(8-[1,1':4',1''-터페닐]-4-일-1-다이벤조퓨란일)-1,3,5-트라이아진(약칭: mBP-TPDBfTzn) 등의 트라이아진 골격을 포함하는 유기 화합물을 들 수 있다. 상술한 것 중에서도, 다이아진 골격을 포함하는 헤테로 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물, 피리딘 골격을 포함하는 헤테로 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물, 트라이아진 골격을 포함하는 헤테로 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물은 신뢰성이 높아 바람직하다. 특히 다이아진(피리미딘, 피라진) 골격을 포함하는 헤테로 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물, 트라이아진 골격을 포함하는 헤테로 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물은 전자 수송성이 높고 구동 전압 저감에도 기여한다.
또한, 상기 전자 수송성을 가지는 재료와, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 금속 착체를 혼합한 혼합 재료를 전자 수송층에 사용하는 것이 바람직하다. 다이아진 골격을 포함하는 헤테로 고리 화합물, 트라이아진 골격을 포함하는 헤테로 고리 화합물, 피리딘 골격을 포함하는 헤테로 고리 화합물은 알칼리 금속의 유기 금속 착체와 들뜬 복합체를 형성하였을 때의 에너지가 안정화되기 쉽기 때문에(들뜬 복합체의 발광 파장을 장파장화시키기 쉽기 때문에), 구동 수명의 관점에서 바람직하다. 특히 다이아진 골격을 포함하는 헤테로 고리 화합물, 트라이아진 골격을 포함하는 헤테로 고리 화합물은 LUMO 준위가 깊기 때문에 들뜬 복합체의 에너지 안정화에 적합하다.
또한, 상기 알칼리 금속의 유기 금속 착체는 소듐 또는 리튬의 금속 착체인 것이 바람직하다. 또는, 상기 알칼리 금속의 유기 금속 착체는 퀴놀리놀 골격을 포함하는 배위자를 가지는 것이 바람직하다. 또한, 더 바람직하게는, 상기 알칼리 금속의 유기 금속 착체가 8-퀴놀리놀레이토 구조를 포함하는 리튬 착체 또는 그 유도체인 것이 바람직하다. 8-퀴놀리놀레이토 구조를 포함하는 리튬 착체의 유도체로서는, 알킬기를 가지는 8-퀴놀리놀레이토 구조를 포함하는 리튬 착체가 바람직하고, 특히 메틸기를 가지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 금속 착체로서는 구체적으로는 예를 들어 8-하이드록시퀴놀리네이토-리튬(약칭: Liq), 8-하이드록시퀴놀리네이토-소듐(약칭: Naq) 등이 있다. 특히 1가의 금속 이온의 착체, 그 중에서도 리튬의 착체가 바람직하고, Liq가 더 바람직하다. 또한 8-하이드록시퀴놀리네이토 구조를 포함하는 경우, 그 메틸 치환체(예를 들어 2-메틸 치환체, 5-메틸 치환체, 또는 6-메틸 치환체) 등을 사용하는 것도 바람직하다. 특히 6위치에 알킬기를 가지는 8-퀴놀리놀레이토 구조를 가지는 알칼리 금속 착체를 사용하면 발광 디바이스의 구동 전압을 저하시킬 수 있다.
또한, 전자 수송성을 가지는 재료로서 상술한 전자 수송성을 가지는 저굴절률 재료를 사용할 수도 있다. 이 경우, 전자 수송층(114)을 저굴절률층(저굴절률층(157) 또는 제 3 저굴절률층)으로 할 수 있다.
또한 전자 수송층(114)은 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때의 전자 이동도가 1Х10-7cm2/Vs 이상 5Х10-5cm2/Vs 이하인 것이 바람직하다. 전자 수송층(114)에서의 전자 수송성을 저하시킴으로써, 발광층으로의 전자의 주입량을 제어할 수 있기 때문에, 발광층이 전자 과다 상태가 되는 것을 방지할 수 있다. 이 구성은, 정공 주입층을 복합 재료로서 형성하고, 상기 복합 재료에서의 정공 수송성을 가지는 재료의 HOMO 준위가 -5.7eV 이상 -5.4eV 이하로 비교적 깊은 경우에 수명이 길어지기 때문에 특히 바람직하다. 또한 이때, 전자 수송성을 가지는 재료는 HOMO 준위가 -6.0eV 이상인 것이 바람직하다.
전자 수송층(114)과 제 2 전극(102) 사이에 전자 주입층(115)으로서 플루오린화 리튬(LiF), 플루오린화 세슘(CsF), 플루오린화 칼슘(CaF2), 8-하이드록시퀴놀리네이토-리튬(약칭: Liq) 등의 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 이들의 화합물, 또는 이들의 착체를 포함한 층을 제공하여도 좋다. 전자 주입층(115)으로서는 전자 수송성을 가지는 물질로 이루어지는 층 내에 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 이들의 화합물을 포함시킨 것이나, 전자화물을 사용하여도 좋다. 전자화물로서는, 예를 들어 칼슘과 알루미늄의 혼합 산화물에 전자를 고농도로 첨가한 물질 등이 있다.
또한 전자 주입층(115)으로서, 전자 수송성을 가지는 물질(바람직하게는 바이피리딘 골격을 포함하는 유기 화합물)에 상기 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 플루오린화물을 미결정 상태가 되는 농도 이상(50wt% 이상) 포함시킨 층을 사용할 수도 있다. 상기 층은 굴절률이 낮기 때문에, 전자 주입층을 저굴절률층으로 할 수 있고, 외부 양자 효율이 더 양호한 발광 디바이스를 제공할 수 있다.
또한 도 4의 (A)의 전자 주입층(115) 대신에 전하 발생층(116)을 제공하여도 좋다(도 4의 (B) 참조). 전하 발생층(116)은 전위를 인가함으로써 상기 층의 음극 측과 접하는 층에 정공을, 양극 측과 접하는 층에 전자를 주입할 수 있는 층을 말한다. 전하 발생층(116)에는 적어도 P형층(117)이 포함된다. P형층(117)은 상술한 정공 주입층(111)을 구성할 수 있는 재료로서 열거한 복합 재료를 사용하여 형성되는 것이 바람직하다. 또한 P형층(117)은 복합 재료를 구성하는 재료로서 상술한 억셉터 재료를 포함하는 막과 정공 수송 재료를 포함하는 막을 적층하여 구성되어도 좋다. P형층(117)에 전위를 인가함으로써, 전자 수송층(114)에 전자가, 음극인 제 2 전극(102)에 정공이 주입되어, 발광 디바이스가 동작한다.
또한 전하 발생층(116)에는 P형층(117) 외에, 전자 릴레이층(118) 및 전자 주입 버퍼층(119) 중 어느 한쪽 또는 양쪽 모두가 제공되는 것이 바람직하다.
전자 릴레이층(118)은 적어도 전자 수송성을 가지는 물질을 포함하고, 전자 주입 버퍼층(119)과 P형층(117)의 상호 작용을 방지하여 전자를 원활하게 수송하는 기능을 가진다. 전자 릴레이층(118)에 포함되는 전자 수송성을 가지는 물질의 LUMO 준위는 P형층(117)에서의 억셉터성 물질의 LUMO 준위와, 전자 수송층(114)에서의 전하 발생층(116)과 접하는 층에 포함되는 물질의 LUMO 준위 사이인 것이 바람직하다. 전자 릴레이층(118)에 사용되는 전자 수송성을 가지는 물질에서의 LUMO 준위의 구체적인 에너지 준위는 -5.0eV 이상, 바람직하게는 -5.0eV 이상 -3.0eV 이하인 것이 좋다. 또한 전자 릴레이층(118)에 사용되는 전자 수송성을 가지는 물질로서는 프탈로사이아닌계 재료 또는 금속-산소 결합과 방향족 배위자를 가지는 금속 착체를 사용하는 것이 바람직하다.
전자 주입 버퍼층(119)에는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 및 이들의 화합물(알칼리 금속 화합물(산화 리튬 등의 산화물, 할로젠화물, 탄산 리튬이나 탄산 세슘 등의 탄산염을 포함함), 알칼리 토금속 화합물(산화물, 할로젠화물, 탄산염을 포함함), 또는 희토류 금속의 화합물(산화물, 할로젠화물, 탄산염을 포함함)) 등 전자 주입성이 높은 물질을 사용할 수 있다.
또한 전자 주입 버퍼층(119)이 전자 수송성을 가지는 물질과 도너성 물질을 포함하여 형성되는 경우에는, 도너성 물질로서 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 및 이들의 화합물(알칼리 금속 화합물(산화 리튬 등의 산화물, 할로젠화물, 탄산 리튬이나 탄산 세슘 등의 탄산염을 포함함), 알칼리 토금속 화합물(산화물, 할로젠화물, 탄산염을 포함함), 또는 희토류 금속의 화합물(산화물, 할로젠화물, 탄산염을 포함함))을 사용할 수 있고, 이 외에도 테트라싸이아나프타센(약칭: TTN), 니켈로센, 데카메틸니켈로센 등의 유기 화합물을 사용할 수도 있다.
또한 전자 수송성을 가지는 물질로서는, 상술한 전자 수송층(114)을 구성하는 재료와 같은 재료를 사용하여 형성할 수 있다. 상기 재료는 굴절률이 낮은 유기 화합물이기 때문에, 전자 주입 버퍼층(119)에 사용함으로써 외부 양자 효율이 양호한 발광 디바이스를 얻을 수 있다.
또한 EL층(103)의 형성 방법으로서는 건식법, 습식법을 불문하고 다양한 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어 진공 증착법, 그라비어 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 스크린 인쇄법, 잉크젯법, 또는 스핀 코팅법 등을 사용하여도 좋다.
또한 상술한 각 전극 또는 각 층을 상이한 성막 방법에 의하여 형성하여도 좋다.
또한 발광층(113)과 접하는 정공 수송층이나 전자 수송층, 특히 발광층(113)에서의 재결합 영역에 가까운 캐리어 수송층은, 발광층에서 생성된 여기자로부터의 에너지 이동을 억제하기 위하여, 발광층을 구성하는 발광 재료 또는 발광층에 포함되는 발광 재료가 가지는 밴드 갭보다 큰 밴드 갭을 가지는 물질로 구성되는 것이 바람직하다.
다음으로, 복수의 발광 유닛이 적층된 구성을 가지는 발광 디바이스(적층형 소자, 탠덤형 소자라고도 함)의 형태에 대하여 도 4의 (C), (D)를 사용하여 설명한다. 이 발광 디바이스는 양극과 음극 사이에 복수의 발광 유닛을 가지는 발광 디바이스이다. 하나의 발광 유닛은 도 4의 (A)에 나타낸 EL층(103)과 거의 같은 구성을 가진다. 즉, 탠덤형 소자는 복수의 발광 유닛을 가지는 발광 디바이스이고, 도 4의 (A)에 나타낸 발광 디바이스는 하나의 발광 유닛을 가지는 발광 디바이스라고 할 수 있다.
탠덤형 소자에 있어서, 양극과 음극 사이에는 제 1 발광 유닛(103-1)과 제 2 발광 유닛(103-2)이 적층되어 있고, 제 1 발광 유닛(103-1)과 제 2 발광 유닛(103-2) 사이에는 전하 발생층(116)이 제공되어 있다. 제 1 발광 유닛(103-1)과 제 2 발광 유닛(103-2)의 구성은 서로 같아도 좋고 달라도 좋다.
탠덤형 소자에 있어서의 전하 발생층은, 양극과 음극에 전압이 인가되었을 때 한쪽 발광 유닛에 전자를 주입하고 다른 쪽 발광 유닛에 정공을 주입하는 기능을 가진다. 즉, 양극의 전위가 음극의 전위보다 높아지도록 전압이 인가된 경우, 전하 발생층은 제 1 발광 유닛(103-1)에 전자를 주입하고 제 2 발광 유닛(103-2)에 정공을 주입하는 것이면 좋다.
전하 발생층은 도 4의 (B)에서 설명한 전하 발생층(116)과 같은 구성으로 형성되는 것이 바람직하다. 유기 화합물과 금속 산화물의 복합 재료는 캐리어 주입성, 캐리어 수송성이 우수하기 때문에, 저전압 구동, 저전류 구동을 실현할 수 있다. 또한 발광 유닛의 양극 측의 면이 전하 발생층과 접하는 경우에는, 전하 발생층이 발광 유닛의 정공 주입층으로서의 역할도 가질 수 있기 때문에, 이 발광 유닛에는 정공 주입층을 제공하지 않아도 된다.
또한 탠덤형 소자의 전하 발생층에 전자 주입 버퍼층(119)을 제공하는 경우에는, 이 전자 주입 버퍼층(119)이 양극 측의 발광 유닛에서의 전자 주입층으로서의 역할을 가지기 때문에, 양극 측의 발광 유닛에는 전자 주입층을 반드시 형성할 필요는 없다.
이상에서 2개의 발광 유닛을 가지는 탠덤형 소자에 대하여 설명하였지만, 3개 이상의 발광 유닛을 적층한 탠덤형 소자에 대해서도 마찬가지로 적용할 수 있다. 한 쌍의 전극 사이에 복수의 발광 유닛을 전하 발생층으로 칸막이하여 배치함으로써, 전류 밀도를 낮게 유지하면서 고휘도 발광을 가능하게 하고 수명이 더 긴 소자를 실현할 수 있다. 또한 저전압 구동이 가능하고 소비 전력이 낮은 발광 장치를 실현할 수 있다.
또한 각 발광 유닛의 발광색을 상이하게 함으로써, 발광 디바이스 전체로 원하는 색의 발광을 얻을 수 있다. 예를 들어, 2개의 발광 유닛을 가지는 발광 디바이스에서, 제 1 발광 유닛(103-1)으로 적색과 녹색의 발광색을, 제 2 발광 유닛(103-2)으로 청색의 발광색을 얻음으로써, 발광 디바이스 전체로 백색 발광하는 발광 디바이스를 얻을 수도 있다.
또한 상술한 EL층(103)이나 제 1 발광 유닛(103-1), 제 2 발광 유닛(103-2), 및 전하 발생층(116) 등의 각 층이나 전극은 예를 들어 증착법(진공 증착법을 포함함), 액적 토출법(잉크젯법이라고도 함), 도포법, 그라비어 인쇄법 등의 방법을 사용하여 형성할 수 있다. 또한 이들은 저분자 재료, 중분자 재료(올리고머, 덴드리머를 포함함), 또는 고분자 재료를 포함하여도 좋다.
또한 본 실시형태는 다른 실시형태와 자유로이 조합될 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는, 실시형태 1 내지 실시형태 3에 기재된 발광 디바이스를 사용한 발광 장치에 대하여 설명한다.
본 실시형태에서는, 실시형태 1 내지 실시형태 3에 기재된 발광 디바이스를 사용하여 제작한 발광 장치에 대하여 도 5의 (A) 및 (B)를 사용하여 설명한다. 또한 도 5의 (A)는 발광 장치를 나타낸 상면도이고, 도 5의 (B)는 도 5의 (A)에 나타낸 일점쇄선 A-B 및 일점쇄선 C-D를 따라 자른 단면도이다. 이 발광 장치는 발광 디바이스의 발광을 제어하는 것으로서, 점선으로 나타낸 구동 회로부(소스선 구동 회로)(601), 화소부(602), 구동 회로부(게이트선 구동 회로)(603)를 포함한다. 또한 604는 밀봉 기판을, 605는 밀봉재를 나타내고, 밀봉재(605)로 둘러싸인 내측은 공간(607)이다.
또한 리드 배선(608)은 소스선 구동 회로(601) 및 게이트선 구동 회로(603)에 입력되는 신호를 전송(傳送)하기 위한 배선이고, 외부 입력 단자가 되는 FPC(flexible printed circuit)(609)로부터 비디오 신호, 클럭 신호, 스타트 신호, 리셋 신호 등을 받는다. 또한 여기서는 FPC만을 도시하였지만, 이 FPC에 인쇄 배선 기판(PWB)이 장착되어도 좋다. 본 명세서에서는, 발광 장치 본체뿐만 아니라, 이에 FPC 또는 PWB가 장착된 것도 발광 장치의 범주에 포함하는 것으로 한다.
다음으로, 단면 구조에 대하여 도 5의 (B)를 사용하여 설명한다. 소자 기판(610) 위에는 구동 회로부 및 화소부가 형성되어 있지만, 여기서는 구동 회로부인 소스선 구동 회로(601)와, 화소부(602) 내의 하나의 화소를 나타내었다.
소자 기판(610)은 유리, 석영, 유기 수지, 금속, 합금, 반도체 등으로 이루어지는 기판 외에, FRP(Fiber Reinforced Plastics), PVF(폴리바이닐플루오라이드), 폴리에스터, 또는 아크릴 수지 등으로 이루어지는 플라스틱 기판을 사용하여 제작하면 좋다.
화소나 구동 회로에 사용되는 트랜지스터의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 역 스태거형 트랜지스터로 하여도 좋고, 스태거형 트랜지스터로 하여도 좋다. 또한 톱 게이트형 트랜지스터로 하여도 좋고, 보텀 게이트형 트랜지스터로 하여도 좋다. 트랜지스터에 사용되는 반도체 재료는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 실리콘, 저마늄, 탄소화 실리콘, 질화 갈륨 등을 사용할 수 있다. 또는 In-Ga-Zn계 금속 산화물 등 인듐, 갈륨, 및 아연 중 적어도 하나를 포함한 산화물 반도체를 사용하여도 좋다.
트랜지스터에 사용되는 반도체 재료의 결정성에 대해서도 특별히 한정되지 않고, 비정질 반도체, 결정성을 가지는 반도체(미결정 반도체, 다결정 반도체, 단결정 반도체, 또는 일부에 결정 영역을 가지는 반도체) 중 어느 것을 사용하여도 좋다. 결정성을 가지는 반도체를 사용하면, 트랜지스터 특성의 열화를 억제할 수 있으므로 바람직하다.
여기서, 상기 화소나 구동 회로에 제공되는 트랜지스터 외에, 후술하는 터치 센서 등에 사용되는 트랜지스터 등의 반도체 장치에는 산화물 반도체를 적용하는 것이 바람직하다. 특히 실리콘보다 밴드 갭이 넓은 산화물 반도체를 적용하는 것이 바람직하다. 실리콘보다 밴드 갭이 넓은 산화물 반도체를 사용함으로써, 트랜지스터의 오프 상태에서의 전류를 저감할 수 있다.
상기 산화물 반도체는 적어도 인듐(In) 또는 아연(Zn)을 포함하는 것이 바람직하다. 또한 In-M-Zn계 산화물(M은 Al, Ti, Ga, Ge, Y, Zr, Sn, La, Ce, 또는 Hf 등의 금속)로 표기되는 산화물을 포함하는 산화물 반도체인 것이 더 바람직하다.
특히 반도체층으로서는, 복수의 결정부를 가지고, 상기 결정부는 c축이 반도체층의 피형성면 또는 반도체층의 상면에 대하여 수직으로 배향되고, 인접한 결정부들 사이에 입계를 가지지 않는 산화물 반도체막을 사용하는 것이 바람직하다.
반도체층으로서 이와 같은 재료를 사용함으로써, 전기 특성의 변동이 억제되어 신뢰성이 높은 트랜지스터를 실현할 수 있다.
또한 상술한 반도체층을 가지는 트랜지스터는 오프 전류가 낮기 때문에, 트랜지스터를 통하여 용량 소자에 축적된 전하가 장기간에 걸쳐 유지될 수 있다. 이와 같은 트랜지스터를 화소에 적용함으로써, 각 표시 영역에 표시된 화상의 계조를 유지하면서 구동 회로를 정지할 수도 있다. 이 결과, 소비 전력이 매우 저감된 전자 기기를 실현할 수 있다.
트랜지스터의 특성 안정화 등을 위하여 하지막을 제공하는 것이 바람직하다. 하지막으로서는 산화 실리콘막, 질화 실리콘막, 산화질화 실리콘막, 질화산화 실리콘막 등의 무기 절연막을 사용하고, 단층으로 또는 적층하여 제작할 수 있다. 하지막은 스퍼터링법, CVD(Chemical Vapor Deposition)법(플라스마 CVD법, 열 CVD법, MOCVD(Metal Organic CVD)법 등), ALD(Atomic Layer Deposition)법, 도포법, 인쇄법 등을 사용하여 형성할 수 있다. 또한 하지막은 필요에 따라 제공하면 된다.
또한 FET(623)는 구동 회로부(601)에 형성되는 트랜지스터 중 하나를 나타낸 것이다. 또한 구동 회로는 다양한 CMOS 회로, PMOS 회로, 또는 NMOS 회로로 형성되면 좋다. 또한 본 실시형태에서는, 기판 위에 구동 회로를 형성한 드라이버 일체형에 대하여 설명하지만, 반드시 그럴 필요는 없고 구동 회로를 기판 위가 아니라 외부에 형성할 수도 있다.
또한 화소부(602)는 스위칭용 FET(611), 전류 제어용 FET(612), 및 전류 제어용 FET(612)의 드레인에 전기적으로 접속된 제 1 전극(613)을 포함하는 복수의 화소로 형성되어 있지만, 이에 한정되지 않고 3개 이상의 FET와, 용량 소자를 조합한 화소부로 하여도 좋다.
또한 제 1 전극(613)의 단부를 덮어 절연물(614)이 형성되어 있다. 여기서는, 포지티브형 감광성 아크릴 수지막을 사용함으로써 절연물(614)을 형성할 수 있다.
또한 나중에 형성하는 EL층 등의 피복성을 양호하게 하기 위하여, 절연물(614)의 상단부 또는 하단부에 곡률을 가지는 곡면이 형성되도록 한다. 예를 들어, 절연물(614)의 재료로서 포지티브형 감광성 아크릴 수지를 사용한 경우에는, 절연물(614)의 상단부에만 곡률 반경(0.2μm 내지 3μm)을 가지는 곡면을 가지도록 하는 것이 바람직하다. 또한 절연물(614)로서는, 네거티브형 감광성 수지 및 포지티브형 감광성 수지 중 어느 쪽이든 사용할 수 있다.
제 1 전극(613) 위에는 EL층(616) 및 제 2 전극(617)이 각각 형성되어 있다. 여기서, 제 1 전극(613)은 양극으로서 기능한다. 양극에 사용할 수 있는 재료로서는 일함수가 큰 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 ITO막 또는 실리콘을 포함한 인듐 주석 산화물막, 2wt% 내지 20wt%의 산화 아연을 포함한 산화 인듐막, 질화 타이타늄막, 크로뮴막, 텅스텐막, Zn막, Pt막 등의 단층막 외에, 은을 주성분으로 하는 막과의 적층, 질화 타이타늄막과 알루미늄을 주성분으로서 포함하는 막의 적층, 질화 타이타늄막과 알루미늄을 주성분으로서 포함하는 막과 질화 타이타늄막의 3층 구조 등을 사용할 수 있다. 또한 적층 구조로 하면, 배선으로서의 저항도 낮고, 양호한 옴 접촉(ohmic contact)이 얻어지며, 양극으로서 기능시킬 수 있다.
또한 EL층(616)은 증착 마스크를 사용한 증착법, 잉크젯법, 스핀 코팅법 등의 다양한 방법으로 형성된다. EL층(616)은 실시형태 1 내지 실시형태 3에서 설명한 구성을 가진다.
또한 EL층(616) 위에 형성되고 제 2 전극(617)에 사용하는 재료로서는, 일함수가 작은 재료(Al, Mg, Li, Ca, 또는 이들의 합금이나 화합물(MgAg, MgIn, AlLi 등) 등)를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 EL층(616)에서 생긴 광이 제 2 전극(617)을 투과하는 경우에는, 제 2 전극(617)으로서 막 두께가 얇은 금속 또는 합금의 박막과, 투명 도전막(ITO, 2wt% 내지 20wt%의 산화 아연을 포함한 산화 인듐, 실리콘을 포함한 인듐 주석 산화물, 산화 아연(ZnO) 등)의 적층을 사용하는 것이 바람직하다.
또한 제 1 전극(613), EL층(616), 제 2 전극(617)으로 발광 디바이스가 형성되어 있다. 이 발광 디바이스는 실시형태 1 내지 실시형태 3에 기재된 발광 디바이스이다. 또한 화소부에는 복수의 발광 디바이스가 형성되어 있지만, 본 실시형태의 발광 장치에는, 실시형태 1 내지 실시형태 3에 기재된 발광 디바이스와, 이 외의 구성을 가지는 발광 디바이스의 양쪽이 혼재되어 있어도 좋다. 이때, 본 발명의 일 형태의 발광 장치에서는 파장이 상이한 광을 발하는 발광 디바이스 사이에서 공통의 정공 수송층을 사용할 수 있기 때문에, 제조 공정이 간편하고 비용 면에서 유리한 발광 장치로 할 수 있다.
또한 밀봉재(605)로 밀봉 기판(604)과 소자 기판(610)을 접합함으로써, 소자 기판(610), 밀봉 기판(604), 및 밀봉재(605)로 둘러싸인 공간(607)에 발광 디바이스(618)가 제공된 구조가 된다. 또한 공간(607)에는 충전재가 충전되어 있고, 불활성 가스(질소, 아르곤 등)가 충전되는 경우 외에, 밀봉재로 충전되는 경우가 있다. 밀봉 기판에 오목부를 형성하고 거기에 건조제를 제공함으로써, 수분의 영향으로 인한 열화를 억제할 수 있어 바람직하다.
또한 밀봉재(605)에는 에폭시계 수지나 유리 프릿(glass frit)을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 이들 재료는 수분이나 산소를 가능한 한 투과시키지 않는 것이 바람직하다. 또한 밀봉 기판(604)에 사용하는 재료로서는 유리 기판이나 석영 기판 외에, FRP(Fiber Reinforced Plastics), PVF(폴리바이닐플루오라이드), 폴리에스터, 또는 아크릴 수지 등으로 이루어지는 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
도 5의 (A) 및 (B)에는 나타내지 않았지만, 음극 위에 보호막을 제공하여도 좋다. 보호막은 유기 수지막이나 무기 절연막으로 형성하면 좋다. 또한 밀봉재(605)의 노출된 부분을 덮도록 보호막이 형성되어도 좋다. 또한 보호막은 한 쌍의 기판의 표면 및 측면, 밀봉층, 절연층 등의 노출된 측면을 덮어 제공할 수 있다.
보호막에는 물 등의 불순물을 투과시키기 어려운 재료를 사용할 수 있다. 따라서 물 등의 불순물이 외부로부터 내부로 확산되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
보호막을 구성하는 재료로서는 산화물, 질화물, 플루오린화물, 황화물, 삼원 화합물, 금속, 또는 폴리머 등을 사용할 수 있고, 예를 들어 산화 알루미늄, 산화 하프늄, 하프늄 실리케이트, 산화 란타넘, 산화 실리콘, 타이타늄산 스트론튬, 산화 탄탈럼, 산화 타이타늄, 산화 아연, 산화 나이오븀, 산화 지르코늄, 산화 주석, 산화 이트륨, 산화 세륨, 산화 스칸듐, 산화 어븀, 산화 바나듐, 또는 산화 인듐 등을 포함하는 재료나, 질화 알루미늄, 질화 하프늄, 질화 실리콘, 질화 탄탈럼, 질화 타이타늄, 질화 나이오븀, 질화 몰리브데넘, 질화 지르코늄, 또는 질화 갈륨 등을 포함하는 재료, 타이타늄 및 알루미늄을 포함하는 질화물, 타이타늄 및 알루미늄을 포함하는 산화물, 알루미늄 및 아연을 포함하는 산화물, 망가니즈 및 아연을 포함하는 황화물, 세륨 및 스트론튬을 포함하는 황화물, 어븀 및 알루미늄을 포함하는 산화물, 이트륨 및 지르코늄을 포함하는 산화물 등을 포함하는 재료를 사용할 수 있다.
보호막은 단차 피복성(step coverage)이 양호한 성막 방법을 이용하여 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 방법 중 하나에 원자층 퇴적(ALD: Atomic Layer Deposition)법이 있다. ALD법을 사용하여 형성할 수 있는 재료를 보호막에 사용하는 것이 바람직하다. ALD법을 사용함으로써, 크랙이나 핀홀 등의 결함이 저감되거나 두께가 균일한, 치밀한 보호막을 형성할 수 있다. 또한 보호막의 형성 시에 가공 부재에 가해지는 손상을 저감할 수 있다.
예를 들어 ALD법을 사용함으로써, 복잡한 요철 형상을 가지는 표면이나, 터치 패널의 상면, 측면, 및 뒷면에도 균일하고 결함이 적은 보호막을 형성할 수 있다.
상술한 바와 같이 하여, 실시형태 1 내지 실시형태 3에 기재된 발광 디바이스를 사용하여 제작된 발광 장치를 얻을 수 있다.
본 실시형태에서의 발광 장치에는 실시형태 1 내지 실시형태 3에 기재된 발광 디바이스를 사용하기 때문에, 특성이 양호한 발광 장치를 얻을 수 있다. 구체적으로는 실시형태 1 내지 실시형태 3에 기재된 발광 디바이스는 발광 효율이 높기 때문에, 소비 전력이 낮은 발광 장치로 할 수 있다.
도 6의 (A) 및 (B)에는, 착색층(컬러 필터) 등을 제공함으로써 색 순도를 향상시킨 발광 장치의 예를 나타내었다. 도 6의 (A)에는 기판(1001), 하지 절연막(1002), 게이트 절연막(1003), 게이트 전극(1006, 1007, 1008), 제 1 층간 절연막(1020), 제 2 층간 절연막(1021), 주변부(1042), 화소부(1040), 구동 회로부(1041), 발광 디바이스의 제 1 전극(1024W, 1024R, 1024G, 1024B), 격벽(1025), EL층(1028), 발광 디바이스의 제 2 전극(1029), 밀봉 기판(1031), 밀봉재(1032) 등을 도시하였다.
또한 도 6의 (A)에서는 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 청색 착색층(1034B))이 투명한 기재(1033)에 제공되어 있다. 또한 블랙 매트릭스(1035)를 더 제공하여도 좋다. 착색층 및 블랙 매트릭스가 제공된 투명한 기재(1033)는, 위치를 맞추어 기판(1001)에 고정된다. 또한 착색층 및 블랙 매트릭스(1035)는 오버 코트층(1036)으로 덮여 있다.
도 6의 (B)에는 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 청색 착색층(1034B))을 게이트 절연막(1003)과 제 1 층간 절연막(1020) 사이에 형성하는 예를 나타내었다. 이와 같이, 착색층은 기판(1001)과 밀봉 기판(1031) 사이에 제공되어도 좋다.
또한 상술한 발광 장치는, FET가 형성된 기판(1001) 측으로 광이 추출되는 구조(보텀 이미션형)의 발광 장치이지만, 밀봉 기판(1031) 측으로 광이 추출되는 구조(톱 이미션형)의 발광 장치이어도 좋다. 톱 이미션형 발광 장치의 단면도를 도 7에 나타내었다. 이 경우, 기판(1001)으로서는 광을 투과시키지 않는 기판을 사용할 수 있다. FET와 발광 디바이스의 양극을 접속하는 접속 전극을 제작하는 단계까지는 보텀 이미션형 발광 장치와 같은 식으로 형성한다. 그 후, 전극(1022)을 덮어 제 3 층간 절연막(1037)을 형성한다. 이 절연막은 평탄화의 역할을 가져도 좋다. 제 3 층간 절연막(1037)은 제 2 층간 절연막(1021)과 같은 재료를 사용하여 형성할 수 있고, 다른 공지의 재료를 사용하여 형성할 수도 있다.
발광 디바이스의 제 1 전극(1024R, 1024G, 1024B)은 양극으로 하지만, 음극이어도 좋다. 또한 도 7과 같은 톱 이미션형 발광 장치의 경우, 양극을 반사 전극으로 하는 것이 바람직하다. EL층(1028)의 구성은 실시형태 1에서 EL층(103)으로서 설명한 구성으로 한다.
도 7과 같은 톱 이미션 구조의 경우, 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 청색 착색층(1034B))을 제공한 밀봉 기판(1031)으로 밀봉을 할 수 있다. 밀봉 기판(1031)에는 화소들 사이에 위치하도록 블랙 매트릭스(1035)를 제공하여도 좋다. 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 청색 착색층(1034B))이나 블랙 매트릭스(1035)는 오버 코트층(도시하지 않았음)으로 덮여 있어도 좋다. 또한 밀봉 기판(1031)에는 투광성을 가지는 기판을 사용한다.
톱 이미션형 발광 장치에서는 마이크로캐비티 구조를 적합하게 적용할 수 있다. 마이크로캐비티 구조를 가지는 발광 디바이스는, 한쪽 전극을 반사 전극을 포함하는 전극으로 하고, 다른 쪽 전극을 반투과·반반사 전극으로 함으로써 얻을 수 있다. 반사 전극과 반투과·반반사 전극 사이에는 적어도 EL층을 가지고, 적어도 발광 영역이 되는 발광층을 가진다.
또한 반사 전극은 가시광의 반사율이 40% 내지 100%, 바람직하게는 70% 내지 100%이고, 또한 저항률이 1Х10-2Ωcm 이하인 막이다. 또한 반투과·반반사 전극은 가시광의 반사율이 20% 내지 80%, 바람직하게는 40% 내지 70%이고, 또한 저항률이 1Х10-2Ωcm 이하인 막이다.
EL층에 포함되는 발광층으로부터 사출되는 광은 반사 전극과 반투과·반반사 전극에 의하여 반사되어 공진된다.
상기 발광 디바이스에서는, 투명 도전막이나 상술한 복합 재료, 캐리어 수송 재료 등의 두께를 바꿈으로써 반사 전극과 반투과·반반사 전극 사이의 광학 거리를 변경할 수 있다. 이로써, 반사 전극과 반투과·반반사 전극 사이에서, 공진하는 파장의 광을 강하게 하고, 공진하지 않는 파장의 광을 감쇠시킬 수 있다.
또한 반사 전극에 의하여 반사되어 되돌아온 광(제 1 반사광)은 발광층으로부터 반투과·반반사 전극에 직접 입사하는 광(제 1 입사광)과의 큰 간섭을 일으키기 때문에, 반사 전극과 발광층의 광학 거리를 (2n-1)λ/4(다만, n은 1 이상의 자연수이고, λ는 증폭하고자 하는 발광의 파장임)로 조절하는 것이 바람직하다. 상기 광학 거리를 조절함으로써, 제 1 반사광과 제 1 입사광의 위상을 맞추어 발광층으로부터의 발광을 더 증폭할 수 있다.
또한 상기 구성에 있어서, EL층은 복수의 발광층을 가지는 구조이어도 좋고, 하나의 발광층을 가지는 구조이어도 좋고, 예를 들어, 상술한 탠덤형 발광 디바이스의 구성과 조합하여, 하나의 발광 디바이스에 복수의 EL층을 전하 발생층을 끼워 제공하고, 각 EL층에 하나 또는 복수의 발광층을 형성하는 구성으로 하여도 좋다.
마이크로캐비티 구조를 가짐으로써 정면 방향에서의 특정 파장의 광의 발광 강도를 높일 수 있기 때문에, 저소비 전력화할 수 있다. 또한 적색, 황색, 녹색, 청색의 4색의 부화소로 영상을 표시하는 발광 장치의 경우, 황색 발광에 의하여 휘도를 높이고, 모든 부화소에서 각 색의 파장에 맞춘 마이크로캐비티 구조를 적용할 수 있기 때문에, 특성이 양호한 발광 장치로 할 수 있다.
본 실시형태에서의 발광 장치에는 실시형태 1 내지 실시형태 3에 기재된 발광 디바이스를 사용하기 때문에, 특성이 양호한 발광 장치를 얻을 수 있다. 구체적으로는 실시형태 1 내지 실시형태 3에 기재된 발광 디바이스는 발광 효율이 높기 때문에, 소비 전력이 낮은 발광 장치로 할 수 있다.
여기까지는, 액티브 매트릭스형 발광 장치에 대하여 설명하였지만, 이하에서는 패시브 매트릭스형 발광 장치에 대하여 설명한다. 도 8의 (A) 및 (B)에는 본 발명을 적용하여 제작한 패시브 매트릭스형 발광 장치를 나타내었다. 또한 도 8의 (A)는 발광 장치를 나타낸 사시도이고, 도 8의 (B)는 도 8의 (A)를 일점쇄선 X-Y를 따라 자른 단면도이다. 도 8에서, 기판(951) 위에는, 전극(952)과 전극(956) 사이에 EL층(955)이 제공된다. 전극(952)의 단부는 절연층(953)으로 덮여 있다. 그리고 절연층(953) 위에는 격벽층(954)이 제공되어 있다. 격벽층(954)의 측벽은, 기판면에 가까워짐에 따라, 한쪽 측벽과 다른 쪽 측벽 사이의 간격이 좁아지는 경사를 가진다. 즉, 격벽층(954)의 짧은 변 방향의 단면은 사다리꼴 형상이고, 저변(절연층(953)의 면 방향과 같은 방향을 향하고 절연층(953)과 접하는 변)이 상변(절연층(953)의 면 방향과 같은 방향을 향하고 절연층(953)과 접하지 않는 변)보다 짧다. 이와 같이 격벽층(954)을 제공함으로써, 정전기 등에 기인한 발광 디바이스의 불량을 방지할 수 있다. 또한 패시브 매트릭스형 발광 장치에서도 실시형태 1 내지 실시형태 3에 기재된 발광 디바이스를 사용하기 때문에, 신뢰성이 높은 발광 장치 또는 소비 전력이 낮은 발광 장치로 할 수 있다.
상술한 발광 장치에서는 매트릭스로 배치된 다수의 미소한 발광 디바이스를 각각 제어할 수 있기 때문에, 화상을 표현하는 표시 장치로서 적합하게 이용할 수 있다.
또한 본 실시형태는 다른 실시형태와 자유로이 조합될 수 있다.
(실시형태 5)
[발광 장치]
이하에서는 상기 실시형태 1 내지 실시형태 3에 기재된 발광 디바이스를 사용한 본 발명의 일 형태의 발광 장치의 다른 일례 및 제작 방법에 대하여 설명한다.
도 9의 (A)에 본 발명의 일 형태의 발광 장치(450)의 상면 개략도를 나타내었다. 발광 장치(450)는 적색을 나타내는 발광 디바이스(110R), 녹색을 나타내는 발광 디바이스(110G), 및 청색을 나타내는 발광 디바이스(110B)를 각각 복수로 가진다. 도 9의 (A)에서는 각 발광 디바이스의 구별을 간단하게 하기 위하여, 각 발광 디바이스의 발광 영역 내에 R, G, B의 부호를 부기하였다.
발광 디바이스(110R), 발광 디바이스(110G), 및 발광 디바이스(110B)는 각각 매트릭스로 배열된다. 도 9의 (A)에서는 한 방향으로 동일한 색의 발광 디바이스가 배열되는, 소위 스트라이프 배열을 나타내었다. 또한, 발광 디바이스의 배열 방법은 이에 한정되지 않고, 델타 배열, 지그재그 배열 등의 배열 방법을 적용하여도 좋고, 펜타일 배열을 사용할 수도 있다.
발광 디바이스(110R), 발광 디바이스(110G), 및 발광 디바이스(110B)는 X방향으로 배열된다. 또한, X방향과 교차하는 Y방향에는 같은 색의 발광 디바이스가 배열된다.
발광 디바이스(110R), 발광 디바이스(110G), 및 발광 디바이스(110B)는 상기 구성을 가지는 발광 디바이스이다.
도 9의 (B)는 도 9의 (A) 내의 일점쇄선 A1-A2에 대응하는 단면 개략도이고, 도 9의 (C)는 일점쇄선 B1-B2에 대응하는 단면 개략도이다.
도 9의 (B)에는 발광 디바이스(110R), 발광 디바이스(110G), 및 발광 디바이스(110B)의 단면을 나타내었다. 발광 디바이스(110R)는 제 1 전극(101R), EL층(120R), EL층(121), 및 제 2 전극(102)을 가진다. 발광 디바이스(110G)는 제 1 전극(101G), EL층(120G), EL층(전자 주입층)(115), 및 제 2 전극(102)을 가진다. 발광 디바이스(110B)는 제 1 전극(101B), EL층(120B), EL층(121), 및 제 2 전극(102)을 가진다. EL층(121)과 제 2 전극(102)은 발광 디바이스(110R), 발광 디바이스(110G), 및 발광 디바이스(110B)에 공통으로 제공된다. EL층(121)은 공통층이라고 할 수도 있다.
발광 디바이스(110R)가 가지는 EL층(120R)은 적어도 적색의 파장 대역에 강도를 가지는 광을 발하는 발광성 유기 화합물을 가진다. 발광 디바이스(110G)가 가지는 EL층(120G)은 적어도 녹색의 파장 대역에 강도를 가지는 광을 발하는 발광성 유기 화합물을 가진다. 발광 디바이스(110B)가 가지는 EL층(120B)은 적어도 청색의 파장 대역에 강도를 가지는 광을 발하는 발광성 유기 화합물을 가진다. 발광 디바이스(110R), 발광 디바이스(110G), 및 발광 디바이스(110B)는 이들 중 적어도 하나가 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스이고, 상기 발광 디바이스는 발광 디바이스(110B)인 것이 바람직하다.
EL층(120R), EL층(120G), 및 EL층(120B)은 각각 발광층, 정공 수송층을 적어도 가지고, 이 외에 전자 주입층, 전자 수송층, 정공 주입층, 캐리어 블록층, 여기자 블록층 등 중 하나 이상을 가져도 좋다. EL층(121)은 발광층을 가지지 않는 구성으로 할 수 있다. EL층(121)은 전자 주입층인 것이 바람직하다. 또한, EL층(120R), EL층(120G), 및 EL층(120B)의 제 2 전극(102) 측의 표면이 전자 주입층의 역할도 가지는 경우, EL층(121)은 제공되지 않아도 된다.
제 1 전극(101R), 제 1 전극(101G), 및 제 1 전극(101B)은 각각 발광 디바이스마다 제공되어 있다. 또한, 제 2 전극(102) 및 EL층(121)은 각 발광 디바이스에서 공통된 하나의 층으로서 제공되어 있다. 또한, EL층(120R), EL층(120G), 및 EL층(120B)에 있어서의 정공 수송층은 발광색이 상이한 발광 디바이스 사이에서 끓기지만, 같은 구성을 가지는 것이 바람직하다.
제 1 전극(101)과 제 2 전극(102) 중 어느 한쪽에 가시광에 대한 투광성을 가지는 도전막을 사용하고, 다른 쪽에 반사성을 가지는 도전막을 사용한다. 제 1 전극(101)을 투광성으로 하고, 제 2 전극(102)을 반사성으로 함으로써, 하면 사출형(보텀 이미션형)의 표시 장치로 할 수 있고, 반대로 제 1 전극(101)을 반사성으로 하고, 제 2 전극(102)을 투광성으로 함으로써, 상면 사출형(톱 이미션형) 표시 장치로 할 수 있다. 또한, 제 1 전극(101)과 제 2 전극(102)의 양쪽을 투광성으로 함으로써, 양면 사출형(듀얼 이미션형) 표시 장치로 할 수도 있다. 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스는 톱 이미션형 발광 디바이스에 적합하다.
제 1 전극(101R), 제 1 전극(101G), 및 제 1 전극(101B)의 단부를 덮어 절연층(124)이 제공되어 있다. 절연층(124)의 단부는 테이퍼 형상인 것이 바람직하다. 또한, 절연층(124)은 불필요하면 제공하지 않아도 된다.
EL층(120R), EL층(120G), 및 EL층(120B)은 각각 화소 전극(제 1 전극(101R), 제 1 전극(101G), 및 제 1 전극(101B))의 상면에 접하는 영역과 절연층(124)의 표면에 접하는 영역을 가진다. 또한 EL층(120R), EL층(120G), 및 EL층(120B)의 단부는 절연층(124) 위에 위치한다.
도 40은 도 9의 (B)의 변형예이다. 도 40에 있어서, 제 1 전극(101R), 제 1 전극(101G), 및 제 1 전극(101B)의 단부는 기판 측을 향하여 넓어지는 테이퍼 형상을 가지고, 상부에 형성되는 막의 피복성이 향상되어 있다. 또한, 제 1 전극(101R), 제 1 전극(101G), 및 제 1 전극(101B)의 단부는 EL층(120R), EL층(120G), 및 EL층(120B)에 각각 덮여 있다. EL층을 덮어 희생층(107)이 형성되어 있다. 이것은 포토리소그래피법에 의하여 에칭을 수행할 때에 EL층이 손상을 받는 것을 억제하는 역할을 가진다. 발광 디바이스(110R), 발광 디바이스(110G), 발광 디바이스(110B) 사이에는 절연층(108)이 제공되어 있다. 절연층(108)의 단부는 완만한 테이퍼 형상을 가지고, 그 후에 형성되는 EL층(121) 및 제 2 전극(102)의 단절을 억제할 수 있다.
도 9의 (B), 도 40에 나타낸 바와 같이 상이한 색의 발광 디바이스 사이에서 2개의 EL층 사이에 틈이 있다. 이와 같이 EL층(120R), EL층(120G), 및 EL층(120B)은 서로 접하지 않도록 제공되는 것이 바람직하다. 이로써, 인접한 2개의 EL층을 통하여 전류가 흘러, 의도치 않은 발광이 발생되는 것을 유효하게 방지할 수 있다. 그러므로, 콘트라스트를 높일 수 있고, 표시 품질이 높은 표시 장치를 실현할 수 있다.
도 9의 (C)에서는 Y방향에서 EL층(120R)이 연속되도록 EL층(120R)이 띠 형상으로 형성되어 있는 예를 나타내었다. EL층(120R) 등을 띠 형상으로 형성함으로써, 이들을 분단하기 위한 공간이 불필요해져 발광 디바이스 사이의 비발광 영역의 면적을 축소할 수 있기 때문에, 개구율을 높일 수 있다. 또한, 도 9의 (C)에서는 일례로서 발광 디바이스(110R)의 단면을 나타내었지만, 발광 디바이스(110G) 및 발광 디바이스(110B)도 같은 형상으로 할 수 있다. 또한, EL층은 Y방향에서 발광 디바이스마다 분리되어 있어도 좋다.
제 2 전극(102) 위에는 발광 디바이스(110R), 발광 디바이스(110G), 및 발광 디바이스(110B)를 덮어 보호층(131)이 제공되어 있다. 보호층(131)은 위쪽으로부터 각 발광 디바이스로 물 등의 불순물이 확산되는 것을 방지하는 기능을 가진다.
보호층(131)은 예를 들어 적어도 무기 절연막을 포함하는 단층 구조 또는 적층 구조를 가질 수 있다. 무기 절연막으로서는, 예를 들어 산화 실리콘막, 산화질화 실리콘막, 질화산화 실리콘막, 질화 실리콘막, 산화 알루미늄막, 산화질화 알루미늄막, 산화 하프늄막 등의 산화물막 또는 질화물막을 들 수 있다. 또는 보호층(131)에 인듐 갈륨 산화물, 인듐 갈륨 아연 산화물 등의 반도체 재료를 사용하여도 좋다.
또한, 보호층(131)으로서 무기 절연막과 유기 절연막의 적층막을 사용할 수도 있다. 예를 들어, 한 쌍의 무기 절연막 사이에 유기 절연막을 끼운 구성으로 하는 것이 바람직하다. 또한 유기 절연막이 평탄화막으로서 기능하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 유기 절연막의 상면을 평탄하게 할 수 있기 때문에, 그 위의 무기 절연막의 피복성이 향상되어, 배리어성을 높일 수 있다. 또한, 보호층(131)의 상면이 평탄히게 되기 때문에, 보호층(131)의 위쪽에 구조물(예를 들어 컬러 필터, 터치 센서의 전극, 또는 렌즈 어레이 등)을 제공하는 경우에 아래쪽의 구조에 기인하는 요철 형상의 영향을 경감할 수 있어 바람직하다.
또한, 도 9의 (A)에는 제 2 전극(102)과 전기적으로 접속되는 접속 전극(101C)을 나타내었다. 접속 전극(101C)에는 제 2 전극(102)에 공급하기 위한 전위(예를 들어 애노드 전위 또는 캐소드 전위)가 인가된다. 접속 전극(101C)은 발광 디바이스(110R) 등이 배열되는 표시 영역의 외측에 제공된다. 또한, 도 9의 (A)에서는 제 2 전극(102)을 파선으로 나타내었다.
접속 전극(101C)은 표시 영역의 외주를 따라 제공할 수 있다. 예를 들어, 표시 영역의 외주의 한 변을 따라 제공되어 있어도 좋고, 표시 영역의 외주의 두 변 이상을 따라 제공되어 있어도 좋다. 즉, 표시 영역의 상면 형상이 직사각형인 경우에는 접속 전극(101C)의 상면 형상은 띠 형상, L자 형상, 디귿자 형상(대괄호 형상), 또는 사각형 등으로 할 수 있다.
도 9의 (D)는 도 9의 (A) 내의 일점쇄선 C1-C2에 대응하는 단면 개략도이다. 도 9의 (D)에는 접속 전극(101C)과 제 2 전극(102)이 전기적으로 접속되는 접속부(130)를 나타내었다. 접속부(130)에서는 접속 전극(101C) 위에 제 2 전극(102)이 접하여 제공되고, 제 2 전극(102)을 덮어 보호층(131)이 제공되어 있다. 또한, 접속 전극(101C)의 단부를 덮어 절연층(124)이 제공되어 있다.
[제작 방법의 예]
이하에서는, 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 제작 방법의 일례에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 여기서는 상기 구성예에서 나타낸 발광 장치(450)를 예로 들어 설명한다. 도 10의 (A) 내지 도 11의 (F)는 이하에서 예시하는 표시 장치의 제작 방법의 각 공정에서의 단면 개략도이다. 또한, 도 10의 (A) 등에서는 오른쪽에 접속부(130) 및 그 근방에서의 단면 개략도를 합쳐서 나타내었다.
또한, 표시 장치를 구성하는 박막(절연막, 반도체막, 도전막 등)은 스퍼터링법, 화학 기상 퇴적(CVD: Chemical Vapor Deposition)법, 진공 증착법, 펄스 레이저 퇴적(PLD: Pulsed Laser Deposition)법, 원자층 퇴적(ALD: Atomic Layer Deposition)법 등을 사용하여 형성할 수 있다. CVD법으로서는 플라스마 화학 기상 퇴적(PECVD: Plasma Enhanced CVD)법 또는 열 CVD법 등이 있다. 또한 열 CVD법 중 하나에 유기 금속 화학 기상 퇴적(MOCVD: Metal Organic CVD)법이 있다.
또한, 표시 장치를 구성하는 박막(절연막, 반도체막, 도전막 등)은, 스핀 코팅, 딥, 스프레이 도포, 잉크젯, 디스펜스, 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄, 닥터 나이프법, 슬릿 코팅, 롤 코팅, 커튼 코팅, 나이프 코팅 등의 방법에 의하여 형성할 수 있다.
또한, 표시 장치를 구성하는 박막을 가공할 때에는, 포토리소그래피법 등을 사용할 수 있다. 그 외에 나노임프린트법, 샌드 블라스트법, 리프트 오프법 등에 의하여 박막을 가공하여도 좋다. 또한 메탈 마스크 등의 차폐 마스크를 사용한 성막 방법에 의하여 섬 형상의 박막을 직접 형성하여도 좋다.
포토리소그래피법으로서 대표적으로는 다음 2가지 방법이 있다. 하나는 가공하고자 하는 박막 위에 레지스트 마스크를 형성하고, 에칭 등에 의하여 상기 박막을 가공하고, 레지스트 마스크를 제거하는 방법이다. 다른 하나는 감광성을 가지는 박막을 형성한 후에, 노광, 현상을 수행하여 상기 박막을 원하는 형상으로 가공하는 방법이다.
포토리소그래피법에서 노광에 사용하는 광으로서는 예를 들어 i선(파장 365nm), g선(파장 436nm), h선(파장 405nm), 또는 이들을 혼합시킨 광을 사용할 수 있다. 그 외에, 자외선, KrF 레이저 광, 또는 ArF 레이저 광 등을 사용할 수도 있다. 또한 액침 노광 기술에 의하여 노광을 수행하여도 좋다. 또한 노광에 극단 자외(EUV: Extreme Ultra-violet)광, X선 등의 광을 사용하여도 좋다. 또한 노광에 사용되는 광 대신에 전자 빔을 사용할 수도 있다. 극단 자외광, X선, 또는 전자 빔을 사용하면, 매우 미세한 가공을 수행할 수 있어 바람직하다. 또한 전자 빔 등의 빔을 주사하여 노광을 수행하는 경우에는 포토마스크가 필요하지 않다.
박막의 에칭에는 드라이 에칭법, 웨트 에칭법, 샌드 블라스트법 등을 사용할 수 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 제작된 디바이스를 MML(메탈 마스크리스) 구조의 디바이스라고 부르는 경우가 있다.
[기판(100)의 준비]
기판(100)으로서는 적어도 추후의 열처리에 견딜 수 있을 정도의 내열성을 가지는 기판을 사용할 수 있다. 기판(100)으로서 절연성 기판을 사용하는 경우에는, 유리 기판, 석영 기판, 사파이어 기판, 세라믹 기판, 유기 수지 기판 등을 사용할 수 있다. 또한, 실리콘이나, 탄소화 실리콘 등을 재료로 한 단결정 반도체 기판, 다결정 반도체 기판, 실리콘 저마늄 등으로 이루어지는 화합물 반도체 기판, SOI 기판 등의 반도체 기판을 사용할 수 있다.
특히 기판(100)으로서 상기 반도체 기판 또는 절연성 기판 위에 트랜지스터 등의 반도체 소자를 포함하는 반도체 회로가 형성된 기판을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 반도체 회로는, 예를 들어 화소 회로, 게이트선 구동 회로(게이트 드라이버), 소스선 구동 회로(소스 드라이버) 등을 구성하는 것이 바람직하다. 또한, 상기에 더하여 연산 회로, 기억 회로 등이 구성되어 있어도 좋다.
[제 1 전극(101R, 101G, 101B), 접속 전극(101C)의 형성]
다음으로, 기판(100) 위에 제 1 전극(101R), 제 1 전극(101G), 제 1 전극(101B), 및 접속 전극(101C)을 형성한다. 우선 양극(화소 전극)이 되는 도전막을 형성하고 포토리소그래피법에 의하여 레지스트 마스크를 형성하고, 도전막의 불필요한 부분을 에칭에 의하여 제거한다. 그 후 레지스트 마스크를 제거함으로써, 제 1 전극(101R), 제 1 전극(101G), 및 제 1 전극(101B)을 형성할 수 있다.
각 화소 전극으로서 가시광에 대한 반사성을 가지는 도전막을 사용하는 경우, 가시광의 파장 영역 전체에서 가능한 한 반사율이 높은 재료(예를 들어 은 또는 알루미늄 등)를 적용하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 발광 디바이스의 광 추출 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 색 재현성을 높일 수 있다. 각 화소 전극으로서 가시광에 대한 반사성을 가지는 도전막을 사용한 경우, 기판의 반대 방향으로 발광을 추출하는 소위 톱 이미션의 발광 장치로 할 수 있다. 각 화소 전극으로서 투광성을 가지는 도전막을 사용하는 경우, 기판 방향으로 발광을 추출하는 소위 보텀 이미션의 발광 장치로 할 수 있다.
[절연층(124)의 형성]
다음으로, 제 1 전극(101R), 제 1 전극(101G), 및 제 1 전극(101B)의 단부를 덮어 절연층(124)을 형성한다(도 10의 (A) 참조). 절연층(124)으로서는, 유기 절연막 또는 무기 절연막을 사용할 수 있다. 절연층(124)은 추후의 EL막의 단차 피복성을 향상시키기 위하여 단부를 테이퍼 형상으로 하는 것이 바람직하다. 특히 유기 절연막을 사용하는 경우에는 감광성의 재료를 사용하면 노광 및 현상의 조건에 따라 단부의 형상을 제어하기 쉽기 때문에 바람직하다. 또한, 절연층(124)을 제공하지 않는 경우에는 발광 디바이스끼리의 거리를 더 가깝게 할 수 있게 되어, 더 고정세한 발광 장치를 얻을 수 있게 된다.
[EL막(120Rb)의 형성]
다음으로, 제 1 전극(101R), 제 1 전극(101G), 제 1 전극(101B), 및 절연층(124) 위에, 추후에 EL층(120R)이 되는 EL막(120Rb)을 성막한다.
EL막(120Rb)은 적어도 발광 재료를 포함하는 발광층과, 정공 수송층을 가진다. 이 외에 전자 주입층, 전자 수송층, 전하 발생층, 또는 정공 주입층으로서 기능하는 막 중 하나 이상이 적층된 구성으로 하여도 좋다. EL막(120Rb)은 예를 들어 증착법, 스퍼터링법, 또는 잉크젯법 등에 의하여 형성할 수 있다. 또한, 이에 한정되지 않고 상술한 성막 방법을 적절히 사용할 수 있다.
일례로서는, EL막(120Rb)은 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층이 이 순서대로 적층된 적층막으로 하는 것이 바람직하다. 이때, 추후에 형성하는 EL층(121)으로서는, 전자 주입층을 가지는 막을 사용할 수 있다. 본 발명의 일 형태의 발광 장치에서는, 발광층을 덮어 전자 수송층을 제공함으로써 추후의 포토리소그래피 공정 등에 의하여 발광층이 손상을 받는 것을 억제할 수 있어, 신뢰성이 높은 발광 디바이스를 제작할 수 있다.
EL막(120Rb)은 접속 전극(101C) 위에 제공하지 않도록 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, EL막(120Rb)을 증착법(또는 스퍼터링법)에 의하여 형성하는 경우, 접속 전극(101C)에 EL막(120Rb)이 성막되지 않도록 차폐 마스크를 사용하여 형성하거나, 또는 추후의 에칭 공정에서 제거하는 것이 바람직하다.
[희생막(144a)의 형성]
다음으로, EL막(120Rb)을 덮어 희생막(144a)을 형성한다. 또한, 희생막(144a)은 접속 전극(101C)의 상면에 접하여 제공된다.
희생막(144a)으로서는 EL막(120Rb) 등의 각 EL막의 에칭 처리에 대한 내성이 높은 막, 즉 에칭 선택비가 큰 막을 사용할 수 있다. 또한, 희생막(144a)으로서는 후술하는 보호막(146a) 등의 보호막과의 에칭 선택비가 큰 막을 사용할 수 있다. 또한 희생막(144a)으로서는, 각 EL막에 주어지는 손상이 적은 웨트 에칭법에 의하여 제거할 수 있는 막을 사용할 수 있다.
희생막(144a)으로서는, 예를 들어 금속막, 합금막, 금속 산화물막, 반도체막, 무기 절연막 등의 무기막을 사용할 수 있다. 희생막(144a)은 스퍼터링법, 증착법, CVD법, ALD법 등의 각종 성막 방법에 의하여 형성할 수 있다.
희생막(144a)에는, 예를 들어 금, 은, 백금, 마그네슘, 니켈, 텅스텐, 크로뮴, 몰리브데넘, 철, 코발트, 구리, 팔라듐, 타이타늄, 알루미늄, 이트륨, 지르코늄, 및 탄탈럼 등의 금속 재료, 또는 상기 금속 재료를 포함하는 합금 재료를 사용할 수 있다. 특히 알루미늄 또는 은 등의 저융점 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
또한 희생막(144a)에는 인듐 갈륨 아연 산화물(In-Ga-Zn 산화물, IGZO라고도 표기함) 등의 금속 산화물을 사용할 수 있다. 또한 산화 인듐, 인듐 아연 산화물(In-Zn 산화물), 인듐 주석 산화물(In-Sn 산화물), 인듐 타이타늄 산화물(In-Ti 산화물), 인듐 주석 아연 산화물(In-Sn-Zn 산화물), 인듐 타이타늄 아연 산화물(In-Ti-Zn 산화물), 인듐 갈륨 주석 아연 산화물(In-Ga-Sn-Zn 산화물) 등을 사용할 수 있다. 또는 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물 등을 사용할 수도 있다.
또한 상기 갈륨 대신에 원소 M(M은 알루미늄, 실리콘, 붕소, 이트륨, 구리, 바나듐, 베릴륨, 타이타늄, 철, 니켈, 저마늄, 지르코늄, 몰리브데넘, 란타넘, 세륨, 네오디뮴, 하프늄, 탄탈럼, 텅스텐, 및 마그네슘에서 선택된 1종류 또는 복수 종류)을 사용한 경우에도 적용할 수 있다. 특히 M은 갈륨, 알루미늄, 또는 이트륨에서 선택된 1종류 또는 복수 종류로 하는 것이 바람직하다.
또한 희생막(144a)에는 산화 알루미늄, 산화 하프늄, 산화 실리콘 등의 무기 절연 재료를 사용할 수 있다.
또한 희생막(144a)에는, 적어도 EL막(120Rb)의 최상부에 위치하는 막에 대하여 화학적으로 안정적인 용매에 용해될 수 있는 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 특히 물 또는 알코올에 용해되는 재료를 희생막(144a)에 적합하게 사용할 수 있다. 희생막(144a)은, 재료를 물 또는 알코올 등의 용매에 용해시킨 상태에서 습식의 성막 방법으로 도포한 후에, 용매를 증발시키기 위한 가열 처리를 함으로써 성막하는 것이 바람직하다. 이때 감압 분위기에서 가열 처리를 하면, 저온 및 단시간으로 용매를 제거할 수 있기 때문에, EL막(120Rb)에 대한 열적인 손상을 저감할 수 있어 바람직하다.
희생막(144a)의 형성에 사용할 수 있는 습식의 성막 방법으로서는 스핀 코팅, 디핑, 스프레이 도포, 잉크젯, 디스펜스, 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄, 닥터 나이프법, 슬릿 코팅, 롤 코팅, 커튼 코팅, 나이프 코팅 등을 들 수 있다.
희생막(144a)으로서는, 폴리바이닐알코올(PVA), 폴리바이닐뷰티랄, 폴리바이닐피롤리돈, 폴리에틸렌글라이콜, 폴리글리세린, 풀루란, 수용성 셀룰로스, 또는 알코올 가용성 폴리아마이드 수지 등의 유기 재료를 사용할 수 있다.
[보호막(146a)의 형성]
다음으로, 희생막(144a) 위에 보호막(146a)을 형성한다(도 10의 (B) 참조).
보호막(146a)은 추후에 희생막(144a)을 에칭할 때의 하드 마스크로서 사용하는 막이다. 또한, 추후에 보호막(146a)을 가공할 때에는 희생막(144a)이 노출된다. 따라서, 희생막(144a)과 보호막(146a)으로서는 서로 에칭 선택비가 큰 막의 조합을 선택한다. 그러므로, 희생막(144a)의 에칭 조건 및 보호막(146a)의 에칭 조건에 따라 보호막(146a)에 사용할 수 있는 막을 선택할 수 있다.
예를 들어 보호막(146a)의 에칭에 플루오린을 포함하는 가스(플루오린계 가스라고도 함)를 사용한 드라이 에칭을 사용하는 경우에는, 실리콘, 질화 실리콘, 산화 실리콘, 텅스텐, 타이타늄, 몰리브데넘, 탄탈럼, 질화 탄탈럼, 몰리브데넘과 나이오븀을 포함하는 합금, 또는 몰리브데넘과 텅스텐을 포함하는 합금 등을 보호막(146a)에 사용할 수 있다. 여기서 상기 플루오린계 가스를 사용한 드라이 에칭에 있어서 에칭 선택비를 크게 할 수 있는(즉 에칭 속도를 느리게 할 수 있는) 막으로서는, IGZO, ITO 등의 금속 산화물막 등이 있으며 이를 희생막(144a)에 사용할 수 있다.
또한, 이에 한정되지 않고, 보호막(146a)은 다양한 재료 중에서 희생막(144a)의 에칭 조건 및 보호막(146a)의 에칭 조건에 따라 선택할 수 있다. 예를 들어 상기 희생막(144a)에 사용할 수 있는 막 중에서 선택할 수도 있다.
또한 보호막(146a)으로서는 예를 들어 질화물막을 사용할 수 있다. 구체적으로는 질화 실리콘, 질화 알루미늄, 질화 하프늄, 질화 타이타늄, 질화 탄탈럼, 질화 텅스텐, 질화 갈륨, 질화 저마늄 등의 질화물을 사용할 수도 있다.
또는, 보호막(146a)으로서 산화물막을 사용할 수 있다. 대표적으로는 산화 실리콘, 산화질화 실리콘, 산화 알루미늄, 산화질화 알루미늄, 산화 하프늄, 산화질화 하프늄 등의 산화물막 또는 산화질화물막을 사용할 수 있다.
또한, 보호막(146a)으로서 EL막(120Rb) 등에 사용할 수 있는 유기막을 사용하여도 좋다. 예를 들어, EL막(120Rb), EL막(120Gb) 또는 EL막(120Bb)에 사용하는 유기막과 같은 막을 보호막(146a)에 사용할 수 있다. 이와 같은 유기막을 사용함으로써, EL막(120Rb) 등과 성막 장치를 공통으로 사용할 수 있어 바람직하다.
[레지스트 마스크(143a)의 형성]
다음으로, 보호막(146a) 위이며 제 1 전극(101R)과 중첩되는 위치, 및 접속 전극(101C)과 중첩되는 위치에, 각각 레지스트 마스크(143a)를 형성한다(도 10의 (C) 참조).
레지스트 마스크(143a)에는 포지티브형 레지스트 재료 또는 네거티브형 레지스트 재료 등, 감광성의 수지를 포함하는 레지스트 재료를 사용할 수 있다.
여기서, 보호막(146a)을 제공하지 않고 희생막(144a) 위에 레지스트 마스크(143a)를 형성하는 경우, 희생막(144a)에 핀홀 등의 결함이 존재하면 레지스트 재료의 용매에 의하여 EL막(120Rb)이 용해될 우려가 있다. 보호막(146a)을 사용함으로써, 이와 같은 문제가 생기는 것을 방지할 수 있다.
또한, 희생막(144a)에 핀홀 등의 결함이 생기기 어려운 막을 사용하는 경우에는 보호막(146a)을 사용하지 않고 희생막(144a) 위에 직접 레지스트 마스크(143a)를 형성하여도 좋다.
[보호막(146a)의 에칭]
다음으로, 보호막(146a)에서 레지스트 마스크(143a)로 덮이지 않는 일부분을 에칭에 의하여 제거하고, 띠 형상의 보호층(147a)을 형성한다. 이때 동시에 접속 전극(101C) 위에도 보호층(147a)이 형성된다.
보호막(146a)의 에칭을 할 때, 희생막(144a)이 상기 에칭에 의하여 제거되지 않도록 선택비가 높은 에칭 조건을 사용하는 것이 바람직하다. 보호막(146a)의 에칭은 웨트 에칭 또는 드라이 에칭에 의하여 수행할 수 있지만, 드라이 에칭을 사용함으로써, 보호막(146a)의 패턴이 축소되는 것을 억제할 수 있다.
[레지스트 마스크(143a)의 제거]
다음으로, 레지스트 마스크(143a)를 제거한다(도 10의 (D) 참조).
레지스트 마스크(143a)는 웨트 에칭 또는 드라이 에칭에 의하여 제거할 수 있다. 특히 산소 가스를 에칭 가스로서 사용한 드라이 에칭(플라스마 애싱이라고도 함)에 의하여, 레지스트 마스크(143a)를 제거하는 것이 바람직하다.
이때, 레지스트 마스크(143a)의 제거는 EL막(120Rb)이 희생막(144a)으로 덮인 상태에서 수행되기 때문에, EL막(120Rb)에 대한 영향이 억제되어 있다. 특히 EL막(120Rb)이 산소에 노출되면 전기 특성에 악영향을 미칠 경우가 있기 때문에, 플라스마 애싱 등 산소 가스를 사용한 에칭을 수행하는 경우에는 접합하다.
[희생막(144a)의 에칭]
다음으로, 보호층(147a)을 마스크로서 사용하여 희생막(144a)에서 보호층(147a)으로 덮이지 않는 일부분을 에칭에 의하여 제거하여, 띠 형상의 희생층(145a)을 형성한다(도 10의 (E) 참조). 이때 동시에 접속 전극(101C) 위에도 희생층(145a)이 형성된다.
희생막(144a)의 에칭은 웨트 에칭 또는 드라이 에칭에 의하여 수행할 수 있지만, 드라이 에칭법을 사용하면 패턴이 축소되는 것을 억제할 수 있어 바람직하다.
[EL막(120Rb), 보호층(147a)의 에칭]
다음으로, 보호층(147a)을 에칭함과 동시에 희생층(145a)으로 덮이지 않는 EL막(120Rb)의 일부분을 에칭에 의하여 제거하여, 띠 형상의 EL층(120R)을 형성한다(도 10의 (F) 참조). 이때 동시에 접속 전극(101C) 위의 보호층(147a)도 제거된다.
EL막(120Rb)과 보호층(147a)을 동일 처리에 의하여 에칭함으로써 공정을 간략화할 수 있어, 표시 장치의 제작 비용을 삭감할 수 있어 바람직하다.
특히 EL막(120Rb)의 에칭에는 산소를 주성분으로서 포함하지 않는 에칭 가스를 사용한 드라이 에칭을 사용하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, EL막(120Rb)의 변질을 억제하고, 신뢰성이 높은 표시 장치를 실현할 수 있다. 산소를 주성분으로서 포함하지 않는 에칭 가스로서는, 예를 들어 CF4, C4F8, SF6, CHF3, Cl2, H2O, BCl3, H2, 또는 He 등의 희가스를 들 수 있다. 또한, 상기 가스와, 산소를 포함하지 않는 희석 가스의 혼합 가스를 에칭 가스로서 사용할 수 있다.
또한, EL막(120Rb)의 에칭과 보호층(147a)의 에칭을 따로따로 수행하여도 좋다. 이때, EL막(120Rb)을 우선 에칭하여도 좋고, 보호층(147a)을 우선 에칭하여도 좋다.
이 시점에서, EL층(120R)과 접속 전극(101C)이 희생층(145a)으로 덮인 상태가 된다.
[EL막(120Gb)의 형성]
다음으로, 희생층(145a), 절연층(124), 제 1 전극(101G), 제 1 전극(101B) 위에, 추후에 EL층(120G)이 되는 EL막(120Gb)을 성막한다. 이때, 상기 EL막(120Rb)과 마찬가지로, 접속 전극(101C) 위에는 EL막(120Gb)을 제공하지 않는 것이 바람직하다.
EL막(120Gb)의 형성 방법에 대해서는, 상기 EL막(120Rb)에 대한 기재를 원용할 수 있다.
[희생막(144b)의 형성]
다음으로, EL막(120Gb) 위에 희생막(144b)을 형성한다. 희생막(144b)은 상기 희생막(144a)과 같은 방법으로 형성할 수 있다. 특히 희생막(144b)에는 희생막(144a)의 재료와 동일한 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
이때 동시에, 접속 전극(101C) 위에서, 희생층(145a)을 덮어 희생막(144a)이 형성된다.
[보호막(146b)의 형성]
다음으로, 희생막(144b) 위에 보호막(146b)을 형성한다. 보호막(146b)은 상기 보호막(146a)과 같은 방법으로 형성할 수 있다. 특히 보호막(146b)에는 상기 보호막(146a)의 재료와 동일한 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
[레지스트 마스크(143b)의 형성]
다음으로, 보호막(146b) 위이며, 제 1 전극(101G)과 중첩되는 영역 및 접속 전극(101C)과 중첩되는 영역에 레지스트 마스크(143b)를 형성한다(도 11의 (A) 참조).
레지스트 마스크(143b)는 상기 레지스트 마스크(143a)와 같은 방법으로 형성할 수 있다.
[보호막(146b)의 에칭]
다음으로, 보호막(146b)에서 레지스트 마스크(143b)로 덮이지 않는 일부분을 에칭에 의하여 제거하고, 띠 형상의 보호층(147b)을 형성한다 (도 11의 (B) 참조). 이때 동시에 접속 전극(101C) 위에도 보호층(147b)이 형성된다.
보호막(146b)의 에칭에 대해서는, 상기 보호막(146a)에 대한 기재를 원용할 수 있다.
[레지스트 마스크(143b)의 제거]
다음으로, 레지스트 마스크(143b)를 제거한다. 레지스트 마스크(143b)의 제거에 대해서는 상기 레지스트 마스크(143a)에 대한 기재를 원용할 수 있다.
[희생막(144b)의 에칭]
다음으로, 보호층(147b)을 마스크로서 사용하고, 희생막(144b)에서 보호층(147b)으로 덮이지 않는 일부분을 에칭에 의하여 제거하고, 띠 형상의 희생층(145b)을 형성한다. 이때 동시에 접속 전극(101C) 위에도 희생층(145b)이 형성된다. 접속 전극(101C) 위에는 희생층(145a)과 희생층(145b)이 적층된다.
희생막(144b)의 에칭에 대해서는 상기 희생막(144a)에 대한 기재를 원용할 수 있다.
[EL막(120Gb), 보호층(147b)의 에칭]
다음으로, 보호층(147b)을 에칭함과 동시에 희생층(145b)으로 덮이지 않는 EL막(120Gb)의 일부분을 에칭에 의하여 제거하고, 띠 형상의 EL층(120G)을 형성한다(도 11의 (C) 참조). 이때 동시에 접속 전극(101C) 위의 보호층(147b)도 제거된다.
EL막(120Gb) 및 보호층(147b)의 에칭에 대해서는 상기 EL막(120Rb) 및 보호층(147a)에 대한 기재를 원용할 수 있다.
이때, EL층(120R)은 희생층(145a)에 보호되기 때문에, EL막(120Gb)의 에칭 공정에서 손상을 받는 것을 방지할 수 있다.
이와 같이 하여, 띠 형상의 EL층(120R)과 띠 형상의 EL층(120G)을 높은 위치 정밀도로 따로따로 형성할 수 있다.
[EL층(120B)의 형성]
이상의 공정을 EL막(120Bb)(도시하지 않았음)에 대하여 수행함으로써, 섬 형상의 EL층(120B)과 섬 형상의 희생층(145c)을 형성할 수 있다(도 11의 (D) 참조).
즉, EL층(120G)의 형성 후, EL막(120Bb), 희생막(144c), 보호막(146c), 및 레지스트 마스크(143c)(모두 도시하지 않았음)를 순차적으로 형성한다. 이어서, 보호막(146c)을 에칭하여 보호층(147c)(도시하지 않았음)을 형성한 후에 레지스트 마스크(143c)를 제거한다. 이어서, 희생막(144c)을 에칭하여 희생층(145c)을 형성한다. 그 후, 보호층(147c)과 EL막(120Bb)을 에칭하여 띠 형상의 EL층(120B)을 형성한다.
또한, EL층(120B)의 형성 후, 동시에 접속 전극(101C) 위에도 희생층(145c)이 형성된다. 접속 전극(101C) 위에는 희생층(145a), 희생층(145b), 및 희생층(145c)이 적층된다.
[희생층의 제거]
다음으로, 희생층(145a), 희생층(145b), 및 희생층(145c)을 제거하고, EL층(120R), EL층(120G), 및 EL층(120B)의 상면을 노출시킨다(도 11의 (E) 참조). 이때 동시에 접속 전극(101C)의 상면도 노출된다.
희생층(145a), 희생층(145b), 및 희생층(145c)은 웨트 에칭 또는 드라이 에칭에 의하여 제거할 수 있다. 이때, EL층(120R), EL층(120G), 및 EL층(120B)에 가능한 한 손상을 주지 않는 방법을 사용하는 것이 바람직하다. 특히 웨트 에칭법을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 수산화 테트라메틸 암모늄 수용액(TMAH), 희플루오린화 수소산, 옥살산, 인산, 아세트산, 질산, 또는 이들의 혼합 액체를 사용한 웨트 에칭을 사용하는 것이 바람직하다.
또는, 희생층(145a), 희생층(145b), 및 희생층(145c)을 물 또는 알코올 등의 용매에 용해시킴으로써 제거하는 것이 바람직하다. 여기서, 희생층(145a), 희생층(145b), 및 희생층(145c)을 용해시킬 수 있는 알코올로서는, 에틸알코올, 메틸알코올, 아이소프로필알코올(IPA), 또는 글리세린 등 다양한 알코올을 사용할 수 있다.
희생층(145a), 희생층(145b), 및 희생층(145c)을 제거한 후에 EL층(120R), EL층(120G), 및 EL층(120B)의 내부에 포함되는 물 및 EL층(120R), EL층(120G), 및 EL층(120B)의 표면에 흡착된 물을 제거하기 위하여 건조 처리를 수행하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 불활성 가스 분위기 또는 감압 분위기하에서 가열 처리를 수행하는 것이 바람직하다. 가열 처리는 기판 온도로서 50℃ 이상 200℃ 이하, 바람직하게는 60℃ 이상 150℃ 이하, 더 바람직하게는 70℃ 이상 120℃ 이하의 온도에서 수행할 수 있다. 감압 분위기로 함으로써, 더 낮은 온도에서 건조할 수 있어 바람직하다.
이와 같이 하여, EL층(120R), EL층(120G), 및 EL층(120B)을 따로따로 형성할 수 있다.
[EL층(121)의 형성]
다음으로, EL층(120R), EL층(120G), 및 EL층(120B)을 덮어 EL층(121)을 성막한다.
EL층(121)은 EL막(120Rb) 등과 같은 방법으로 성막할 수 있다. 증착법에 의하여 EL층(121)을 성막하는 경우에는, EL층(121)이 접속 전극(101C) 위에 성막되지 않도록 차폐 마스크를 사용하여 성막하는 것이 바람직하다.
[제 2 전극(102)의 형성]
다음으로, EL층(121) 및 접속 전극(101C)을 덮어 제 2 전극(102)을 형성한다(도 11의 (F) 참조).
제 2 전극(102)은 증착법 또는 스퍼터링법 등의 성막 방법에 의하여 형성할 수 있다. 또는, 증착법으로 형성한 막과 스퍼터링법으로 형성한 막을 적층시켜도 좋다. 이때, 전자 주입층(115)이 성막되는 영역을 덮도록 제 2 전극(102)을 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 전자 주입층(115)의 단부가 제 2 전극(102)과 중첩되는 구성으로 할 수 있다. 제 2 전극(102)은 차폐 마스크를 사용하여 형성하는 것이 바람직하다.
제 2 전극(102)은 표시 영역의 외부에 있어서 접속 전극(101C)과 전기적으로 접속된다.
[보호층의 형성]
다음으로, 제 2 전극(102) 위에 보호층을 형성한다. 보호층에 사용하는 무기 절연막의 성막에는 스퍼터링법, PECVD법, 또는 ALD법을 사용하는 것이 바람직하다. 특히 ALD법은 단차 피복성이 우수하고, 핀홀 등의 결함이 생기기 어렵기 때문에 바람직하다. 또한, 유기 절연막의 성막에 잉크젯법을 사용하면 원하는 영역에 균일한 막을 형성할 수 있어 바람직하다.
상술한 공정을 거쳐, 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 제작할 수 있다.
또한, 상기에서는 제 2 전극(102)과 전자 주입층(115)을 상면 형상이 상이하게 되도록 형성한 경우에 대하여 나타내었지만, 이들을 같은 영역에 형성하여도 좋다.
(실시형태 6)
본 실시형태에서는, 실시형태 1 내지 실시형태 3에 기재된 발광 디바이스를 조명 장치로서 사용하는 예를 도 12를 참조하여 설명한다. 도 12의 (B)는 조명 장치의 상면도이고, 도 12의 (A)는 도 12의 (B)에 나타낸 선분 e-f를 따라 자른 단면도이다.
본 실시형태의 조명 장치는, 지지체인 투광성을 가지는 기판(400) 위에 양극(401)이 형성되어 있다. 양극(401)은 실시형태 1의 제 1 전극(101)에 상당한다. 양극(401) 측으로부터 발광을 추출하는 경우, 양극(401)을 투광성을 가지는 재료로 형성한다.
음극(404)에 전압을 공급하기 위한 패드(412)가 기판(400) 위에 형성된다.
양극(401) 위에는 EL층(403)이 형성되어 있다. EL층(403)의 구성은 실시형태 1에서의 EL층(103)의 구성 등에 상당한다. 또한 이들 구성에 대해서는 앞의 기재를 참조하기 바란다.
EL층(403)을 덮어 음극(404)을 형성한다. 음극(404)은 실시형태 1에서의 제 2 전극(102)에 상당한다. 발광을 양극(401) 측으로부터 추출하는 경우, 음극(404)은 반사율이 높은 재료로 형성된다. 음극(404)은 패드(412)와 접속됨으로써 전압이 공급된다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태에 기재된 조명 장치는 양극(401), EL층(403), 및 음극(404)을 가지는 발광 디바이스를 가진다. 이 발광 디바이스는 발광 효율이 높기 때문에, 본 실시형태의 조명 장치를 소비 전력이 낮은 조명 장치로 할 수 있다.
상기 구성을 가지는 발광 디바이스가 형성된 기판(400)을 밀봉재(405) 및 밀봉재(406)를 사용하여 밀봉 기판(407)에 고착하고 밀봉함으로써, 조명 장치가 완성된다. 밀봉재(405) 및 밀봉재(406) 중 어느 쪽만을 사용하여도 좋다. 또한 내측의 밀봉재(406)(도 12의 (B)에는 도시하지 않았음)에는 건조제를 섞을 수도 있고, 이로써 수분을 흡착시킬 수 있기 때문에 신뢰성이 향상된다.
또한 패드(412)와 양극(401)의 일부를 밀봉재(405), 밀봉재(406)의 밖으로 연장시켜 제공함으로써 외부 입력 단자로 할 수 있다. 또한 그 위에 컨버터 등을 탑재한 IC칩(420) 등을 제공하여도 좋다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태에 기재된 조명 장치에서는 EL 소자에 실시형태 1 내지 실시형태 3에 기재된 발광 디바이스가 사용되기 때문에, 소비 전력이 낮은 조명 장치로 할 수 있다.
또한 본 실시형태는 다른 실시형태와 자유로이 조합될 수 있다.
(실시형태 7)
본 실시형태에서는, 실시형태 1 내지 실시형태 3에 기재된 발광 디바이스를 그 일부에 포함하는 전자 기기의 예에 대하여 설명한다. 실시형태 1 내지 실시형태 3에 기재된 발광 디바이스는 발광 효율이 높고 소비 전력이 낮은 발광 디바이스이다. 따라서 본 실시형태에 기재되는 전자 기기를 소비 전력이 낮은 발광부를 가지는 전자 기기로 할 수 있다.
상기 발광 디바이스를 적용한 전자 기기로서는, 예를 들어 텔레비전 장치(텔레비전 또는 텔레비전 수신기라고도 함), 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라, 디지털 액자, 휴대 전화기(휴대 전화, 휴대 전화 장치라고도 함), 휴대용 게임기, 휴대 정보 단말기, 음향 재생 장치, 파친코기 등의 대형 게임기 등이 있다. 이들 전자 기기의 구체적인 예를 이하에서 기재한다.
도 13의 (A)는 텔레비전 장치의 일례를 나타낸 것이다. 텔레비전 장치는 하우징(7101)에 표시부(7103)가 제공되어 있다. 또한 여기서는 스탠드(7105)에 의하여 하우징(7101)을 지지한 구성을 나타내었다. 표시부(7103)에 영상을 표시할 수 있고, 표시부(7103)는 실시형태 1 내지 실시형태 3에 기재된 발광 디바이스를 매트릭스로 배열하여 구성되어 있다.
텔레비전 장치는 하우징(7101)이 가지는 조작 스위치 또는 별체의 리모트 컨트롤러(7110)로 조작할 수 있다. 리모트 컨트롤러(7110)의 조작 키(7109)에 의하여, 채널 및 음량을 조작할 수 있고, 표시부(7103)에 표시되는 영상을 조작할 수 있다. 또한 리모트 컨트롤러(7110)로부터 출력되는 정보를 표시하는 표시부(7107)를 상기 리모트 컨트롤러(7110)에 제공하는 구성으로 하여도 좋다. 또한 표시부(7107)에도 매트릭스로 배열된 실시형태 1 내지 실시형태 3의 발광 디바이스를 적용할 수 있다.
또한 텔레비전 장치는 수신기나 모뎀 등을 가지는 구성으로 한다. 수신기에 의하여 일반 텔레비전 방송을 수신할 수 있고, 모뎀을 통하여 유선 또는 무선 통신 네트워크에 접속함으로써, 단방향(송신자로부터 수신자로) 또는 쌍방향(송신자와 수신자 간, 또는 수신자들끼리 등)의 정보 통신을 할 수도 있다.
도 13의 (B1)에 나타낸 컴퓨터는 본체(7201), 하우징(7202), 표시부(7203), 키보드(7204), 외부 접속 포트(7205), 포인팅 디바이스(7206) 등을 포함한다. 또한 이 컴퓨터는 실시형태 1 내지 실시형태 3에 기재된 발광 디바이스를 매트릭스로 배열하여 표시부(7203)에 사용함으로써 제작된다. 도 13의 (B1)의 컴퓨터는 도 13의 (B2)에 나타낸 형태를 가져도 좋다. 도 13의 (B2)의 컴퓨터에는 키보드(7204), 포인팅 디바이스(7206) 대신에 표시부(7210)가 제공되어 있다. 표시부(7210)는 터치 패널식이므로, 표시부(7210)에 표시된 입력용 표시를 손가락 또는 전용 펜으로 조작함으로써 입력 할 수 있다. 또한 표시부(7210)는 입력용 표시뿐만 아니라 기타 화상을 표시할 수도 있다. 또한 표시부(7203)도 터치 패널이어도 좋다. 2개의 화면이 힌지로 연결되어 있으면, 수납하거나 운반할 때에 화면을 손상시키거나 파손시키는 등의 문제 발생도 방지할 수 있다.
도 13의 (C)는 휴대 단말기의 일례를 나타낸 것이다. 휴대 전화기는 하우징(7401)에 제공된 표시부(7402) 외에 조작 버튼(7403), 외부 접속 포트(7404), 스피커(7405), 마이크로폰(7406) 등을 가진다. 또한 휴대 전화기는 실시형태 1 내지 실시형태 3에 기재된 발광 디바이스를 매트릭스로 배열하여 제작된 표시부(7402)를 가진다.
도 13의 (C)에 나타낸 휴대 단말기는, 표시부(7402)를 손가락 등으로 터치함으로써 정보를 입력할 수 있는 구성으로 할 수도 있다. 이 경우, 표시부(7402)를 손가락 등으로 터치함으로써, 전화를 걸거나 메일을 작성하는 등의 조작을 할 수 있다.
표시부(7402)의 화면에는 주로 3가지 모드가 있다. 첫 번째 모드는 화상의 표시를 주로 하는 표시 모드이고, 두 번째 모드는 문자 등의 정보의 입력을 주로 하는 입력 모드이다. 세 번째 모드는 표시 모드와 입력 모드의 2가지 모드가 혼합된 표시+입력 모드이다.
예를 들어, 전화를 걸거나 메일을 작성하는 경우에는, 표시부(7402)의 모드를 문자의 입력을 주로 하는 문자 입력 모드로 하여, 화면에 표시된 문자를 입력하면 좋다. 이 경우, 표시부(7402)의 화면의 대부분에 키보드 또는 번호 버튼이 표시되는 것이 바람직하다.
또한 자이로스코프, 가속도 센서 등 기울기를 검출하는 센서를 가지는 검출 장치를 휴대 단말기 내부에 제공함으로써, 휴대 단말기의 방향(세로인지 가로인지)을 판단하여, 표시부(7402)의 화면 표시가 자동적으로 전환되도록 할 수 있다.
또한 화면 모드는 표시부(7402)를 터치하거나 하우징(7401)의 조작 버튼(7403)을 조작함으로써 전환된다. 또한 표시부(7402)에 표시되는 화상의 종류에 따라 전환되도록 할 수도 있다. 예를 들어, 표시부에 표시되는 화상 신호가 동영상의 데이터이면 표시 모드로, 텍스트 데이터이면 입력 모드로 전환된다.
또한 입력 모드에서 표시부(7402)의 광 센서로 검출되는 신호를 검지하고, 표시부(7402)의 터치 조작에 의한 입력이 일정 기간 없는 경우에는, 화면의 모드를 입력 모드로부터 표시 모드로 전환하도록 제어하여도 좋다.
표시부(7402)는 이미지 센서로서 기능할 수도 있다. 예를 들어, 표시부(7402)를 손바닥 또는 손가락으로 터치하여 장문, 지문 등을 촬상함으로써, 본인 인증을 할 수 있다. 또한 표시부에 근적외광을 발하는 백라이트 또는 근적외광을 발하는 센싱용 광원을 사용하면, 손가락 정맥, 손바닥 정맥 등을 촬상할 수도 있다.
또한 본 실시형태에 기재되는 구성은, 실시형태 1 내지 실시형태 6에 기재된 구성을 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
상술한 바와 같이 실시형태 1 내지 실시형태 3에 기재된 발광 디바이스를 가지는 발광 장치의 적용 범위는 매우 넓고, 이 발광 장치는 다양한 분야의 전자 기기에 적용될 수 있다. 실시형태 1 내지 실시형태 3에 기재된 발광 디바이스를 사용함으로써, 소비 전력이 낮은 전자 기기를 얻을 수 있다.
도 14의 (A)는 로봇 청소기의 일례를 나타낸 모식도이다.
로봇 청소기(5100)는 상면에 배치된 디스플레이(5101), 측면에 배치된 복수의 카메라(5102), 브러시(5103), 조작 버튼(5104)을 가진다. 또한 도시되지 않았지만, 로봇 청소기(5100)의 하면에는 바퀴, 흡입구 등이 제공되어 있다. 로봇 청소기(5100)는 그 외에 적외선 센서, 초음파 센서, 가속도 센서, 피에조 센서, 광 센서, 자이로 센서 등의 각종 센서를 가진다. 또한 로봇 청소기(5100)는 무선 통신 수단을 가진다.
로봇 청소기(5100)는 자력으로 움직이고, 먼지(5120)를 검지하고, 하면에 제공된 흡입구로부터 먼지를 흡인할 수 있다.
또한 로봇 청소기(5100)는 카메라(5102)가 촬영한 화상을 해석하여 벽, 가구, 또는 단차 등의 장애물의 유무를 판단할 수 있다. 또한 화상을 해석함으로써 배선 등 브러시(5103)에 얽히기 쉬운 물체를 검지한 경우에는, 브러시(5103)의 회전을 멈출 수 있다.
디스플레이(5101)에는 배터리 잔량이나 흡인한 먼지의 양 등을 표시할 수 있다. 로봇 청소기(5100)가 주행한 경로를 디스플레이(5101)에 표시하여도 좋다. 또한 디스플레이(5101)를 터치 패널로 하고, 조작 버튼(5104)을 디스플레이(5101)에 제공하여도 좋다.
로봇 청소기(5100)는 스마트폰 등의 휴대 전자 기기(5140)와 통신할 수 있다. 카메라(5102)가 촬영한 화상을 휴대 전자 기기(5140)에 표시할 수 있다. 그러므로 로봇 청소기(5100)의 소유자는 밖에 있어도 방의 상황을 알 수 있다. 또한 디스플레이(5101)의 표시를 스마트폰 등의 휴대 전자 기기(5140)로 확인할 수도 있다.
본 발명의 일 형태의 발광 장치는 디스플레이(5101)에 사용할 수 있다.
도 14의 (B)에 나타낸 로봇(2100)은 연산 장치(2110), 조도 센서(2101), 마이크로폰(2102), 상부 카메라(2103), 스피커(2104), 디스플레이(2105), 하부 카메라(2106), 장애물 센서(2107), 및 이동 기구(2108)를 가진다.
마이크로폰(2102)은 사용자의 목소리 및 환경음 등을 검지하는 기능을 가진다. 또한 스피커(2104)는 음성을 출력하는 기능을 가진다. 로봇(2100)은 마이크로폰(2102) 및 스피커(2104)를 사용하여 사용자와 의사소통을 할 수 있다.
디스플레이(2105)는 각종 정보를 표시하는 기능을 가진다. 로봇(2100)은 사용자가 원하는 정보를 디스플레이(2105)에 표시할 수 있다. 디스플레이(2105)에는 터치 패널을 탑재하여도 좋다. 또한 디스플레이(2105)는 탈착 가능한 정보 단말기이어도 좋고, 로봇(2100)의 정위치에 설치되면 충전 및 데이터의 수수를 할 수 있다.
상부 카메라(2103) 및 하부 카메라(2106)는 로봇(2100)의 주위를 촬상하는 기능을 가진다. 또한 장애물 센서(2107)는, 이동 기구(2108)를 사용하여 로봇(2100)이 앞으로 가는 진행 방향에서의 장애물의 유무를 감지할 수 있다. 로봇(2100)은 상부 카메라(2103), 하부 카메라(2106), 및 장애물 센서(2107)를 사용하여 주위의 환경을 인식함으로써 안전하게 이동할 수 있다. 본 발명의 일 형태의 발광 장치는 디스플레이(2105)에 사용할 수 있다.
도 14의 (C)는 고글형 디스플레이의 일례를 나타낸 도면이다. 고글형 디스플레이는 예를 들어 하우징(5000), 표시부(5001), 스피커(5003), LED 램프(5004), 조작 키(전원 스위치 또는 조작 스위치를 포함함), 접속 단자(5006), 센서(5007)(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액체, 자기, 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도, 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새, 또는 적외선을 측정하는 기능을 포함하는 것), 마이크로폰(5008), 제 2 표시부(5002), 지지부(5012), 이어폰(5013) 등을 가진다.
본 발명의 일 형태의 발광 장치는 표시부(5001) 및 제 2 표시부(5002)에 사용할 수 있다.
도 15는 실시형태 1 내지 실시형태 3에 기재된 발광 디바이스를 조명 장치인 전기 스탠드에 사용한 예를 나타낸 것이다. 도 15에 나타낸 전기 스탠드는 하우징(2001)과 광원(2002)을 가지고, 광원(2002)으로서는 실시형태 6에 기재된 조명 장치를 사용하여도 좋다.
도 16은 실시형태 1 내지 실시형태 3에 기재된 발광 디바이스를 실내의 조명 장치(3001)로서 사용한 예를 나타낸 것이다. 실시형태 1 내지 실시형태 3에 기재된 발광 디바이스는 발광 효율이 높은 발광 디바이스이기 때문에, 소비 전력이 낮은 조명 장치로 할 수 있다. 또한 실시형태 1 내지 실시형태 3에 기재된 발광 디바이스는 대면적화가 가능하므로, 대면적의 조명 장치로서 사용할 수 있다. 또한 실시형태 1 내지 실시형태 3에 기재된 발광 디바이스는 얇기 때문에, 박형화된 조명 장치로서 사용할 수 있다.
실시형태 1 내지 실시형태 3에 기재된 발광 디바이스는 자동차의 앞유리 또는 대시 보드(dashboard)에도 탑재될 수 있다. 실시형태 1 내지 실시형태 3에 기재된 발광 디바이스를 자동차의 앞유리 및 대시 보드에 사용하는 일 형태를 도 17에 나타내었다. 표시 영역(5200) 내지 표시 영역(5203)은 실시형태 1 내지 실시형태 3에 기재된 발광 디바이스를 사용하여 제공된 표시 영역이다.
표시 영역(5200)과 표시 영역(5201)은 자동차의 앞유리에 제공되고, 실시형태 1 내지 실시형태 3 기재된 발광 디바이스가 탑재된 표시 장치이다. 실시형태 1 내지 실시형태 3에 기재된 발광 디바이스는 양극과 음극 모두를 투광성을 가지는 전극으로 제작함으로써, 반대편이 비쳐 보이는 소위 시스루 상태의 표시 장치로 할 수 있다. 시스루 상태의 표시 장치이면, 자동차의 앞유리에 설치하여도 시야를 가리지 않고 설치할 수 있다. 또한 구동을 위한 트랜지스터 등을 제공하는 경우에는, 유기 반도체 재료를 사용한 유기 트랜지스터, 산화물 반도체를 사용한 트랜지스터 등 투광성을 가지는 트랜지스터를 사용하면 좋다.
표시 영역(5202)은 필러 부분에 제공되고, 실시형태 1 내지 실시형태 3에 기재된 발광 디바이스가 탑재된 표시 장치이다. 표시 영역(5202)은, 차체에 제공된 촬상 수단으로 촬영된 영상을 표시함으로써, 필러로 가려진 시야를 보완할 수 있다. 또한 마찬가지로, 대시 보드 부분에 제공된 표시 영역(5203)은 차체로 가려진 시야를, 자동차의 외측에 제공된 촬상 수단으로 촬영된 영상을 표시함으로써, 사각을 보완하여 안전성을 높일 수 있다. 보이지 않는 부분을 보완하도록 영상을 표시함으로써, 더 자연스럽고 위화감 없이 안전 확인할 수 있다.
표시 영역(5203)은 내비게이션 정보, 속도, 회전수, 에어컨디셔너의 설정 등 다양한 정보를 제공할 수 있다. 표시 항목이나 레이아웃은 사용자의 취향에 맞추어 적절히 변경할 수 있다. 또한 이들 정보는 표시 영역(5200) 내지 표시 영역(5202)에도 표시할 수 있다. 또한 표시 영역(5200) 내지 표시 영역(5203)을 조명 장치로서 사용할 수도 있다.
또한 도 18의 (A) 및 (B)에 접을 수 있는 휴대 정보 단말기(5150)를 나타내었다. 접을 수 있는 휴대 정보 단말기(5150)는 하우징(5151), 표시 영역(5152), 및 굴곡부(5153)를 가진다. 도 18의 (A)는 펼친 상태의 휴대 정보 단말기(5150)를 나타낸 것이다. 도 18의 (B)는 접은 상태의 휴대 정보 단말기를 나타낸 것이다. 휴대 정보 단말기(5150)는 큰 표시 영역(5152)을 가짐에도 불구하고, 접으면 작고 가반성(可搬性)이 우수하다.
표시 영역(5152)은 굴곡부(5153)로 반으로 접을 수 있다. 굴곡부(5153)는 신축 가능한 부재와 복수의 지지 부재로 구성되어 있고, 접을 때는 신축 가능한 부재가 신장된다. 굴곡부(5153)는 2mm 이상, 바람직하게는 3mm 이상의 곡률 반경을 가지도록 접힌다.
또한 표시 영역(5152)은 터치 센서(입력 장치)가 탑재된 터치 패널(입출력 장치)이어도 좋다. 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 표시 영역(5152)에 사용할 수 있다.
또한 도 19의 (A) 내지 (C)에 접을 수 있는 휴대 정보 단말기(9310)를 나타내었다. 도 19의 (A)는 펼친 상태의 휴대 정보 단말기(9310)를 나타낸 것이다. 도 19의 (B)는 펼친 상태에서 접은 상태로, 또는 접은 상태에서 펼친 상태로 변화하는 도중의 휴대 정보 단말기(9310)를 나타낸 것이다. 도 19의 (C)는 접은 상태의 휴대 정보 단말기(9310)를 나타낸 것이다. 접은 상태의 휴대 정보 단말기(9310)는 가반성이 우수하고, 펼친 상태의 휴대 정보 단말기(9310)는 이음매가 없는 넓은 표시 영역을 가지므로 표시의 일람성(一覽性)이 높다.
표시 패널(9311)은 힌지(9313)로 연결된 3개의 하우징(9315)에 의하여 지지되어 있다. 또한 표시 패널(9311)은 터치 센서(입력 장치)가 탑재된 터치 패널(입출력 장치)이어도 좋다. 또한 표시 패널(9311)은, 힌지(9313)를 이용하여 2개의 하우징(9315) 사이를 굴곡시킴으로써, 휴대 정보 단말기(9310)를 펼친 상태로부터 접은 상태로 가역적으로 변형시킬 수 있다. 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 표시 패널(9311)에 사용할 수 있다.
(실시예 1)
본 실시예에서는 본 발명의 일 형태인 발광 디바이스 1, 비교용 발광 디바이스인 비교 발광 디바이스 1-1 내지 비교 발광 디바이스 1-3에 대하여 설명한다. 본 실시예에서 사용한 유기 화합물의 구조식을 이하에 나타낸다.
[화학식 4]
Figure pat00005
(발광 디바이스 1의 제작 방법)
우선, 유리 기판 위에 반사 전극으로서 은(Ag)을 스퍼터링법에 의하여 막 두께 100nm가 되도록 성막한 후, 투명 전극으로서 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법에 의하여 막 두께가 5nm가 되도록 성막하여 제 1 전극(101)을 형성하였다. 또한 그 전극 면적은 4mm2(2mmХ2mm)로 하였다. 또한, 투명 전극은 양극으로서 기능하고, 상기 반사 전극과 합쳐서 제 1 전극(101)으로 간주할 수 있다.
다음으로, 기판 위에 발광 디바이스를 형성하기 위한 전처리로서 기판 표면을 물로 세정하고 200℃에서 1시간 동안 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 동안 수행하였다.
그 후, 약 10-4Pa까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에서 170℃에서 30분 동안 진공 소성한 후, 기판을 약 30분 동안 방랭하였다.
다음으로, 제 1 전극(101)이 형성된 면이 아래쪽이 되도록 기판을 진공 증착 장치 내에 제공된 기판 홀더에 고정하고, 제 1 전극(101) 위에 증착법에 의하여 상기 구조식(i)으로 나타내어지는 N-3',5'-다이삼차뷰틸-1,1'-바이페닐-4-일-N-1,1'-바이페닐-2-일-9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-아민(약칭: mmtBuBioFBi)과 분자량이 672이고 플루오린을 포함하는 전자 억셉터 재료(OCHD-003)를 중량비 1:0.05(=mmtBuBioFBi:OCHD-003)가 되도록 10nm의 막 두께로 공증착하여 정공 주입층(111)을 형성하였다.
정공 주입층(111) 위에 mmtBuBioFBi를 막 두께가 120nm가 되도록 증착하여 정공 수송층(112)을 형성하였다.
이어서, 정공 수송층(112) 위에 상기 구조식(ii)으로 나타내어지는 N,N-비스[4-(다이벤조퓨란-4-일)페닐]-4-아미노-p-터페닐(약칭: DBfBB1TP)을 막 두께가 10nm가 되도록 증착하여 전자 블록층을 형성하였다.
그 후, 상기 구조식(iii)으로 나타내어지는 9-(1-나프틸)-10-[4-(2-나프틸)페닐]안트라센(약칭: αN-βNPAnth)과, 상기 구조식(iv)으로 나타내어지는 2,12-다이(tert-뷰틸)-5,9-다이(4-tert-뷰틸페닐)-N,N-다이페닐-5H,9H-[1,4]벤즈아자보리노[2,3,4-kl]페나자보린-7-아민(약칭: DPhA-tBu4DABNA)을, 중량비 1:0.015(=αN-βNPAnth:DPhA-tBu4DABNA)가 되도록 20nm의 막 두께로 공증착하여 발광층(113)을 형성하였다.
그 후, 상기 구조식(v)으로 나타내어지는 6-(1,1'-바이페닐-3-일)-4-[3,5-비스(9H-카바졸-9-일)페닐]-2-페닐피리미딘(약칭: 6mBP-4Cz2PPm)을 막 두께가 10nm가 되도록 증착하여 정공 블록층을 형성한 후, 상기 구조식(vi)으로 나타내어지는 2-{(3',5'-다이-tert-뷰틸)-1,1'-바이페닐-3-일}-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: mmtBumBPTzn)과 상기 구조식(vii)으로 나타내어지는 6-메틸-8-퀴놀리놀레이토-리튬(약칭: Li-6mq)을 중량비 1:1(=mmtBumBPTzn:Li-6mq)이 되도록 20nm의 막 두께로 공증착하여 전자 수송층(114)을 형성하였다.
전자 수송층(114)을 형성한 후, 플루오린화 리튬(LiF)을 막 두께가 1nm가 되도록 증착하여 전자 주입층(115)을 형성하고, 마지막으로 은(Ag)과 마그네슘(Mg)의 체적비가 1:0.1, 막 두께가 15nm가 되도록 공증착함으로써 제 2 전극(102)을 형성하여 발광 디바이스 1을 제작하였다. 또한 제 2 전극(102)은 광을 반사하는 기능과 광을 투과시키는 기능을 가지는 반투과·반반사 전극이고, 발광 디바이스 1은 제 2 전극(102)으로부터 광을 추출하는 톱 이미션형 소자이다. 또한, 제 2 전극(102) 위에는 캡층으로서 상기 구조식(viii)으로 나타내어지는 5,5'-다이페닐-2,2'-다이-5H-[1]벤조티에노[3,2-c]카바졸(약칭: BisBTc)을 65nm의 막 두께로 증착하여 광 추출 효율을 향상시켰다.
(비교 발광 디바이스 1-1의 제작 방법)
비교 발광 디바이스1-1은 발광 디바이스 1에 있어서의 정공 수송층(112)의 막 두께가 145nm가 되도록 증착하고, 발광층(113)에 있어서의 DPhA-tBu4DABNA를 상기 구조식(ix)으로 나타내어지는 3,10-비스[N-(9-페닐-9H-카바졸-2-일)-N-페닐아미노]나프토[2,3-b;6,7-b']비스벤조퓨란(약칭: 3,10PCA2Nbf(IV)-02)으로 바꾼 것 외에는 발광 디바이스 1과 마찬가지로 제작하였다.
(비교 발광 디바이스 1-2의 제작 방법)
비교 발광 디바이스 1-2는 비교 발광 디바이스 1-1의 정공 주입층(111) 및 정공 수송층(112)에 있어서의 mmtBuBioFBi를 상기 구조식(x)으로 나타내어지는 N-(1,1'-바이페닐-4-일)-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBBiF)에, 전자 수송층(114)에 있어서의 mmtBumBPTzn을 상기 구조식(xi)으로 나타내어지는 2-[3-(2,6-다이메틸-3-피리딘일)-5-(9-페난트렌일)페닐]-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: mPn-mDMePyPTzn)으로, Li-6mq를 상기 구조식(xii)으로 나타내어지는 8-퀴놀리놀레이토-리튬(약칭: Liq)으로, 캡층에 있어서의 BisBTc를 상기 구조식(xiii)으로 나타내어지는 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조싸이오펜)(약칭: DBT3P-II)으로 각각 변경하고, 투명 전극의 막 두께가 10nm, 정공 수송층(112)의 막 두께가 105nm, 캡층의 막 두께가 70nm가 되도록 증착한 것 외에는 비교 발광 디바이스 1-1과 마찬가지로 제작하였다.
(비교 발광 디바이스 1-3의 제작 방법)
비교 발광 디바이스 1-3은 비교 발광 디바이스 1-2의 발광층(113)에 있어서의 3,10PCA2Nbf(IV)-02를 DPhA-tBu4DABNA로 바꾼 것 외에는 비교 발광 디바이스 1-2와 마찬가지로 제작하였다.
각 발광 디바이스에서 막 두께가 상이한 층이 있는 것은, 증착기의 성막 시의 오차를 고려하여 막 두께만 상이한 발광 디바이스를 수종류 제작한 것들 중에서 가장 높은 블루 인덱스(BI(cd/A/y))를 나타내는 발광 디바이스를 발광 디바이스 1 및 비교 발광 디바이스 1-1 내지 비교 발광 디바이스 1-3으로서 각각 선택하였기 때문이다. 또한, 사용한 재료의 굴절률이 상이한 것도 이유 중 하나이다. 즉, 본 실시예에서는 굴절률의 차이, 증착기에서 유래하는 광로 길이의 차이의 영향을 배제하고, 그 소자 구조에서 상기 발광 물질이 나타낼 수 있는 가장 양호한 BI를 나타내는 발광 디바이스 사이에서 비교하였다.
또한, 발광 디바이스 1은 저굴절률층과 발광 스펙트럼의 폭이 좁은 발광 물질을 가지는 발광 디바이스이고, 비교 발광 디바이스 1-1은 저굴절률층과 통상의 발광 물질을 가지는 발광 디바이스이고, 비교 발광 디바이스 1-2는 통상의 EL층과 통상의 발광 물질을 가지는 발광 디바이스이고, 비교 발광 디바이스 1-3은 통상의 EL층과 발광 스펙트럼의 폭이 좁은 발광 물질을 가지는 발광 디바이스이다.
발광 디바이스 1 및 비교 발광 디바이스 1-1 내지 비교 발광 디바이스 1-3의 소자 구조에 대하여 아래의 표에 정리하였다.
[표 1]
Figure pat00006
[표 2]
Figure pat00007
mmtBuBioFBi, mmtBumBPTzn, Li-6mq, 및 BisBTc의 굴절률을 측정한 결과를 도 20에 나타내었다. 또한, PCBBiF, mPn-mDMePyPTzn, Liq, 및 DBT3P-II의 굴절률을 측정한 결과를 도 21에 나타내었다. 측정은 분광 엘립소미터(J.A. Woollam Japan Corp. 제조, M-2000U)를 사용하여 수행하였다. 측정용 시료로서는 석영 기판 위에 각 층의 재료를 진공 증착법에 의하여 약 50nm 성막한 막을 사용하였다.
도 20으로부터, mmtBuBioFBi 및 mmtBumBPTzn은 455nm 이상 465nm 이하의 파장 범위 전체에서의 정상광 굴절률이 1.50 이상 1.75 이하의 저굴절률 재료이고, BisBTc는 455nm 이상 465nm 이하의 파장 범위 전체의 광에 대한 정상광 굴절률이 1.90 이상 2.40 이하인 고굴절률 재료인 것을 알 수 있다. 즉, 발광 디바이스 1 및 비교 발광 디바이스 1-1은 EL층에 저굴절률층을 가지고, 캡층에 고굴절률 재료를 사용한 발광 디바이스이다.
또한, 도 21로부터, mPn-mDMePyPTzn 및 DBT3P-II는 저굴절률 재료도 고굴절률 재료도 아닌 일반적인 굴절률을 가지는 재료인 것을 알 수 있고, 또한 PCBBiF는 고굴절률 재료인 것을 알 수 있다. 즉, 비교 발광 디바이스 1-2 및 비교 발광 디바이스 1-3은 EL층에 저굴절률층을 가지지 않고, 캡층이 고굴절률층이 아닌 발광 디바이스이다. 또한, Li-6mq 및 Liq는 금속 착체이고, 유기 화합물보다 약간 낮은 굴절률을 나타내었다. 또한, Li-6mq의 굴절률은 Liq의 굴절률보다 0.04 내지 0.05 정도 낮은 경향이 있다.
또한, 발광 물질인 DPhA-tBu4DABNA 및 3,10PCA2Nbf(IV)-02의 톨루엔 용액에서의 발광 스펙트럼을 도 22에 나타내었다. 도 22로부터, DPhA-tBu4DABNA는 발광 스펙트럼의 반치 폭이 22nm, 최대 피크 강도의 1/e의 강도에서의 스펙트럼의 폭이 29nm, 이들을 에너지로 환산한 값이 각각 0.13eV, 0.17eV이고, 스펙트럼의 폭이 좁은 발광을 나타내는 발광 물질인 것을 알았다. 또한, 3,10PCA2Nbf(IV)-02는 발광 스펙트럼의 반치 폭이 26nm, 최대 피크 강도의 1/e의 강도에서의 스펙트럼의 폭이 49nm이고, 이들을 에너지로 환산한 값은 각각 0.16eV, 0.29eV이었다. 또한, 발광 디바이스 1, 및 비교 발광 디바이스 1-1 내지 비교 발광 디바이스 1-3은 청색 발광을 나타내는 발광 디바이스이다.
상기 발광 디바이스 1 및 비교 발광 디바이스 1-1 내지 비교 발광 디바이스 1-3을 질소 분위기의 글로브 박스 내에서, 대기에 노출되지 않도록 유리 기판에 의하여 밀봉하는 작업(UV 경화성 밀봉재를 소자의 주위에 도포하고, 밀봉재에 대하여 UV 조사를 하고, 대기압하에서 80℃에서 1시간 열처리를 하였음)을 수행한 후, 이들 발광 디바이스의 초기 특성을 측정하였다.
발광 디바이스 1 및 비교 발광 디바이스 1-1 내지 비교 발광 디바이스 1-3의 휘도-전류 밀도 특성을 도 23에, 전류 효율-휘도 특성을 도 24에, 휘도-전압 특성을 도 25에, 전류 밀도-전압 특성을 도 26에, 외부 양자 효율-휘도 특성을 도 27에, 블루 인덱스-휘도 특성을 도 28에, 발광 스펙트럼을 도 29에 나타내었다. 또한, 전류 밀도 10mA/cm2 부근에서의 주된 특성을 표 3에 나타낸다. 또한, 휘도, CIE 색도, 및 발광 스펙트럼의 측정에는 분광 방사계(Topcon Technohouse Corporation 제조, SR-UL1R)를 사용하고, 상온에서 측정하였다.
[표 3]
Figure pat00008
도 23 내지 도 29 및 표 3으로부터, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스 1은 200(cd/A/y) 이상, 최댓값이 219(cd/A/y)라는 매우 양호한 블루 인덱스(BI)를 나타내는 발광 디바이스인 것을 알았다. 그러므로, 본 발명의 일 형태는 디스플레이에 사용하는 발광 디바이스에 특히 적합하다.
여기서, 상술한 바와 같이, 발광 디바이스 1은 저굴절률층과 발광 스펙트럼의 폭이 좁은 발광 물질을 가지는 발광 디바이스이고, 비교 발광 디바이스 1-1은 저굴절률층과 통상의 발광 물질을 가지는 발광 디바이스이고, 비교 발광 디바이스 1-2는 통상의 EL층과 통상의 발광 물질을 가지는 발광 디바이스이고, 비교 발광 디바이스 1-3은 통상의 EL층과 발광 스펙트럼의 폭이 좁은 발광 물질을 가지는 발광 디바이스이다.
도 27, 도 28, 및 표 3으로부터 상기 4개의 발광 디바이스 중 발광 스펙트럼의 폭이 좁은 발광 물질 및 저굴절률층 중 어느 한쪽을 가지는 발광 디바이스는, 모두 가지지 않는 비교 발광 디바이스 1-2보다 높은 외부 양자 효율과 BI를 나타내고, 발광 스펙트럼의 폭이 좁은 발광 물질과 저굴절률층의 양쪽 구성을 가지는 발광 디바이스 1이 가장 높은 외부 양자 효율과 BI를 나타내는 것을 알 수 있다.
저굴절률층과 통상의 발광 물질을 가지는 비교 발광 디바이스 1-1 및 통상의 EL층과 발광 스펙트럼의 폭이 좁은 발광 물질을 가지는 비교 발광 디바이스 1-3의, 통상의 EL층과 통상의 발광 물질을 가지는 비교 발광 디바이스 1-2에 대한 외부 양자 효율의 향상률(10(mA/cm2) 부근)은 각각 11% 및 4%이었다. 또한, 마찬가지로 저굴절률층과 발광 스펙트럼의 폭이 좁은 발광 물질을 가지는 발광 디바이스 1의, 비교 발광 디바이스 1-2에 대한 외부 양자 효율의 향상률은 19%이었다.
여기서, 저굴절률층을 사용한 것에 의한 외부 양자 효율의 향상률이 11%, 발광 스펙트럼의 폭이 좁은 발광 물질을 사용한 것에 의한 외부 양자 효율의 향상률이 4%인 것으로 하면, 그 양쪽의 구성을 가지는 발광 디바이스의 외부 양자 효율의 향상률은 15% 정도로 산출할 수 있다. 그러나, 실제로는 발광 디바이스 1의 외부 양자 효율의 향상률은 19%이고, 큰 상승효과가 확인되었다.
이것은, 통상의 발광 물질을 사용한 경우에는, 저굴절률층에 의하여 마이크로캐비티 효과가 증강되기 때문에 목적의 파장의 광의 증폭 효과과 증대되는 한편 감쇠되는 파장의 광도 많았지만, 발광 스펙트럼의 폭이 좁은 발광 물질을 사용한 경우에는 그 손실을 대폭 저감시킬 수 있게 된 것이 한 원인이 되어 있다.
또한, 마찬가지로 저굴절률층과 통상의 발광 물질을 가지는 비교 발광 디바이스 1-1과, 통상의 EL층과 발광 스펙트럼의 폭이 좁은 발광 물질을 가지는 비교 발광 디바이스 1-3의, 통상의 EL층과 통상의 발광 물질을 가지는 비교 발광 디바이스 1-2에 대한 BI의 향상률(10(mA/cm2) 부근)은 각각 16% 및 9%이고, 저굴절률층과 발광 스펙트럼의 폭이 좁은 발광 물질을 가지는 발광 디바이스 1의, 비교 발광 디바이스 1-2에 대한 BI의 향상률은 29%이었다.
여기서, 저굴절률층을 사용한 것에 의한 BI의 향상률이 16%, 발광 스펙트럼의 폭이 좁은 발광 물질을 사용한 것에 의한 BI의 향상률이 9%인 것으로 하면, 그 양쪽의 구성을 가지는 발광 디바이스의 BI의 향상률은 25% 정도로 산출할 수 있다. 그러나, 실제로는 발광 디바이스 1의 향상률은 29%이고, 본 발명의 구성은 BI에 있어서도 큰 상승효과를 가지는 것이 확인되었다.
이와 같이, BI의 향상률은 외부 양자 효율의 향상률보다 크고, 더 현저히 효과가 나타나는 것을 알 수 있다.
발광 디바이스 1에서는 발광 스펙트럼의 폭이 좁은 발광 물질에서 유래하는 날카로운 스펙트럼이, 저굴절률층을 이용한 마이크로캐비티 구조에 의하여 더 협선화(狹線化)되어 있기 때문에, 색 순도가 더 양호한 발광을 얻을 수 있다. 그 결과, 발광 디바이스 1의 CIE 색도 좌표에 있어서의 y 색도는 비교 발광 디바이스의 y 색도보다 0.004 내지 0.012 정도 작은 값을 나타내고 있고, 이로부터 발광 디바이스 1은 BI가 더 양호한 발광 디바이스가 된 것으로 생각된다.
이상과 같이, 발광 디바이스 내부에 저굴절률층을 가지는 발광 디바이스에 있어서, 발광 스펙트럼의 폭(특히 최대 피크 강도의 1/e의 강도에서의 스펙트럼의 폭)이 좁은 발광 물질을 사용함으로써, 큰 상승효과를 얻을 수 있다.
(실시예 2)
본 실시예에서는 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스인 발광 디바이스 2 및 비교용 발광 디바이스인 비교 발광 디바이스 2에 대하여 설명한다. 본 실시예에서 사용한 유기 화합물의 구조식을 이하에 나타낸다.
[화학식 5]
Figure pat00009
(발광 디바이스 2의 제작 방법)
우선, 유리 기판 위에 반사 전극으로서 은(Ag)을 스퍼터링법에 의하여 막 두께가 100nm가 되도록 성막한 후, 투명 전극으로서 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법에 의하여 막 두께가 5nm가 되도록 성막하여 제 1 전극(101)을 형성하였다. 또한 그 전극 면적은 4mm2(2mmХ2mm)로 하였다. 또한, 투명 전극은 양극으로서 기능하고, 상기 반사 전극과 합쳐서 제 1 전극(101)으로 간주할 수 있다.
다음으로, 기판 위에 발광 디바이스를 형성하기 위한 전처리로서 기판 표면을 물로 세정하고 200℃에서 1시간 동안 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 동안 수행하였다.
그 후, 약 10-4Pa까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에서 170℃에서 30분 동안 진공 소성한 후, 기판을 약 30분 동안 방랭하였다.
다음으로, 제 1 전극(101)이 형성된 면이 아래쪽이 되도록 기판을 진공 증착 장치 내에 제공된 홀더에 고정하고, 제 1 전극(101) 위에 증착법에 의하여 상기 구조식(xiv)으로 나타내어지는 N-(3'',5',5''-트라이-tert-뷰틸-1,1':3',1''-터페닐-4-일)-N-(1,1'-바이페닐-2-일)-9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-아민(약칭: mmtBumTPoFBi-04)과 분자량이 672이고 플루오린을 포함하는 전자 억셉터 재료(OCHD-003)를 중량비 1:0.1(=mmtBumTPoFBi-04:OCHD-003)이 되도록 10nm의 막 두께로 공증착하여 정공 주입층(111)을 형성하였다.
정공 주입층(111) 위에 제 1 층으로서 mmtBumTPoFBi-04를 55nm, 제 2 층으로서 상기 구조식(x)으로 나타내어지는 4,4'-다이페닐-4''-(7;2'-바이나프틸-2-일)트라이페닐아민(약칭: BBA(βN2)B-03)을 50nm 증착하고, 제 3 층으로서 상기 구조식(i)으로 나타내어지는 N-3',5'-다이삼차뷰틸-1,1'-바이페닐-4-일-N-1,1'-바이페닐-2-일-9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-아민(약칭: mmtBuBioFBi)을 40nm 증착하고, 정공 수송층(112)을 형성하였다.
이어서, 정공 수송층(112) 위에 상기 구조식(ii)으로 나타내어지는 N,N-비스[4-(다이벤조퓨란-4-일)페닐]-4-아미노-p-터페닐(약칭: DBfBB1TP)을 막 두께가 10nm가 되도록 증착하여 전자 블록층을 형성하였다.
그 후, 상기 구조식(iii)으로 나타내어지는 9-(1-나프틸)-10-[4-(2-나프틸)페닐]안트라센(약칭: αN-βNPAnth)과, 상기 구조식(iv)으로 나타내어지는 2,12-다이(tert-뷰틸)-5,9-다이(4-tert-뷰틸페닐)-N,N-다이페닐-5H,9H-[1,4]벤즈아자보리노[2,3,4-kl]페나자보린-7-아민(약칭: DPhA-tBu4DABNA)을, 중량비 1:0.015(=αN-βNPAnth:DPhA-tBu4DABNA)가 되도록 20nm의 막 두께로 공증착하여 발광층(113)을 형성하였다.
그 후, 상기 구조식(v)으로 나타내어지는 6-(1,1'-바이페닐-3-일)-4-[3,5-비스(9H-카바졸-9-일)페닐]-2-페닐피리미딘(약칭: 6mBP-4Cz2PPm)을 막 두께가 10nm가 되도록 증착하여 정공 블록층을 형성한 후, 상기 구조식(vi)으로 나타내어지는 2-{(3',5'-다이-tert-뷰틸)-1,1'-바이페닐-3-일}-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: mmtBumBPTzn)과 상기 구조식(vii)으로 나타내어지는 6-메틸-8-퀴놀리놀레이토-리튬(약칭: Li-6mq)을 중량비 4:6(=mmtBumBPTzn:Li-6mq)이 되도록 20nm의 막 두께로 공증착하여 전자 수송층(114)을 형성하였다.
전자 수송층(114)을 형성한 후, 플루오린화 리튬(LiF)을 막 두께가 1nm가 되도록 증착하여 전자 주입층(115)을 형성하고, 마지막으로 은(Ag)과 마그네슘(Mg)의 체적비가 1:0.1, 막 두께가 15nm가 되도록 공증착함으로써 제 2 전극(102)을 형성하여 발광 디바이스 2를 제작하였다. 또한 제 2 전극(102)은 광을 반사하는 기능과 광을 투과시키는 기능을 가지는 반투과·반반사 전극이고, 발광 디바이스 2는 제 2 전극(102)으로부터 광을 추출하는 톱 이미션형 소자이다. 또한, 제 2 전극(102) 위에는 캡층으로서 상기 구조식(viii)으로 나타내어지는 5,5'-다이페닐-2,2'-다이-5H-[1]벤조티에노[3,2-c]카바졸(약칭: BisBTc)을 65nm의 막 두께로 증착하여 광 추출 효율을 향상시켰다.
(비교 발광 디바이스 2의 제작 방법)
비교 발광 디바이스 2는 발광 디바이스 2의 정공 수송층(112)에 있어서의 제 1 층의 막 두께가 47.5nm가 되도록 증착하고, 발광층(113)에 있어서의 발광 물질인 DPhA-tBu4DABNA를 상기 구조식(ix)으로 나타내어지는 3,10-비스[N-(9-페닐-9H-카바졸-2-일)-N-페닐아미노]나프토[2,3-b;6,7-b']비스벤조퓨란(약칭: 3,10PCA2Nbf(IV)-02)으로 바꾼 것 외에는 발광 디바이스 2와 마찬가지로 제작하였다. 또한, 제 1 층의 막 두께가 발광 디바이스 2와 상이한 것은, 증착기의 성막 시의 오차를 고려하여 막 두께가 상이한 발광 디바이스를 수종류 제작한 것들 중에서 가장 높은 블루 인덱스(BI(cd/A/y))를 나타내는 발광 디바이스를 비교 발광 디바이스 2로 하였기 때문이다. 즉, 본 실시예에서는 증착기에서 유래하는 광로 길이의 차이의 영향을 배제하고, 그 소자 구조에서 상기 발광 물질이 나타낼 수 있는 가장 양호한 BI를 나타내는 발광 디바이스 사이에서 비교하였다.
발광 디바이스 2 및 비교 발광 디바이스 2의 소자 구조에 대하여 아래의 표에 정리하였다.
[표 4]
Figure pat00010
mmtBumTPoFBi-04, BBA(βN2)B-03, mmtBuBioFBi, mmtBumBPTzn, Li-6mq, 및 BisBTc의 굴절률을 측정한 결과를 도 30, 도 31에 나타내었다. 측정은 분광 엘립소미터(J.A. Woollam Japan Corp. 제조, M-2000U)를 사용하여 수행하였다. 측정용 시료로서는 석영 기판 위에 각 층의 재료를 진공 증착법에 의하여 약 50nm 성막한 막을 사용하였다.
도 30, 도 31로부터, mmtBumTPoFBi-04, mmtBuBioFBi, mmtBumBPTzn, 및 Li-6mq는 455nm 이상 465nm 이하의 파장 범위 전체에서의 정상광 굴절률이 1.50 이상 1.75 이하의 저굴절률 재료이고, BBA(βN2)B-03, BisBTc는 455nm 이상 465nm 이하의 파장 범위 전체에서의 정상광 굴절률이 1.90 이상 2.40 이하인 고굴절률 재료인 것을 알 수 있다. 또한, 발광 디바이스 2 및 비교 발광 디바이스 2는 청색 발광을 나타내는 발광 디바이스이다.
또한, 발광 물질인 DPhA-tBu4DABNA 및 3,10PCA2Nbf(IV)-02의 톨루엔 용액에서의 발광 스펙트럼을 도 22에 나타내었다. 도 22로부터, DPhA-tBu4DABNA는 발광 스펙트럼의 반치 폭이 22nm, 최대 피크 강도의 1/e의 강도에서의 스펙트럼의 폭이 29nm, 이들을 에너지로 환산한 값이 각각 0.13eV, 0.17eV이고, 스펙트럼의 폭이 좁은 발광을 나타내는 발광 물질인 것을 알았다. 또한, 3,10PCA2Nbf(IV)-02는 발광 스펙트럼의 반치 폭이 26nm, 최대 피크 강도의 1/e의 강도에서의 스펙트럼의 폭이 49nm이고, 이들을 에너지로 환산한 값은 각각 0.16eV, 0.29eV이었다.
상기 발광 디바이스 2 및 비교 발광 디바이스 2를 질소 분위기의 글로브 박스 내에서 발광 디바이스가 대기에 노출되지 않도록 유리 기판에 의하여 밀봉하는 작업(UV 경화성 밀봉재를 소자의 주위에 도포하고, 발광 디바이스에는 조사하지 않도록 밀봉재에만 UV를 조사하는 처리를 하고, 대기압하에서 80℃에서 1시간 열처리를 함)을 수행한 후, 이들 발광 디바이스의 초기 특성을 측정하였다.
발광 디바이스 2 및 비교 발광 디바이스 2의 휘도-전류 밀도 특성을 도 32에, 전류 효율-휘도 특성을 도 33에, 휘도-전압 특성을 도 34에, 전류 밀도-전압 특성을 도 35에, 파워 효율-휘도 특성을 도 36에, 외부 양자 효율-휘도 특성을 도 37에, 블루 인덱스-휘도 특성을 도 38에, 발광 스펙트럼을 도 39에 나타내었다. 또한, 전류 밀도 10mA/cm2 부근에서의 주된 특성을 표 5에 나타낸다. 또한, 휘도, CIE 색도, 및 발광 스펙트럼의 측정에는 분광 방사계(Topcon Technohouse Corporation 제조, SR-UL1R)를 사용하고, 상온에서 측정하였다.
[표 5]
Figure pat00011
도 32 내지 도 39 및 표 5로부터, 발광 디바이스 2 및 비교 발광 디바이스 2는 모두 매우 양호한 블루 인덱스(BI)를 나타내는 발광 디바이스인 것을 알았다. 특히 발광 디바이스 2는 BI가 250(cd/A/y) 이상, 최댓값이 265(cd/A/y)로 매우 높고, 특히 BI가 양호한 발광 디바이스라고 할 수 있다. 그러므로, 본 발명의 일 형태는 디스플레이에 사용하는 발광 디바이스에 특히 적합하다.
또한, 도 37 및 표 5로부터, 발광 디바이스 2와 비교 발광 디바이스 2의 전류 밀도 10mA/cm2 부근에서의 외부 양자 효율은 발광 디바이스 2가 10% 이상 더 양호한 결과를 나타내었다. 이 이유 중 하나로서는 DPhA-tBu4DABNA의 발광 스펙트럼의 폭, 특히 최대 피크 강도의 1/e의 강도에서의 스펙트럼의 폭이 29nm이고, 3,10PCA2Nbf(IV)-02의 스펙트럼의 폭 49nm보다 유의하게 좁은 것을 들 수 있다. 즉, 마이크로캐비티 구조는 어떤 파장의 광을 강하게 하고, 그 이외의 파장의 광은 감쇠시키지만, DPhA-tBu4DABNA는 스펙트럼이 날카롭기 때문에 감쇠되는 광이 적고, 또한 더 효과적으로 증폭 효과를 얻을 수 있다.
또한, 그 결과, 발광 디바이스 2의 발광 스펙트럼은 비교 발광 디바이스 2의 발광 스펙트럼보다 날카로운 형상이고, 청색 발광의 평가 기준으로서 자주 사용되는 CIE 색도의 y 좌표도, 발광 디바이스 2가 0.01 정도 더 낮은 값을 나타내었다. 그 결과, 전류 효율을 CIE 색도의 y 좌표로 나눈 청색 발광의 효율의 지표로서 사용되는 블루 인덱스(cd/A/y)에 있어서, 발광 디바이스 2는 비교 발광 디바이스 2와 비교하여 외부 양자 효율의 차이 이상으로 양호한 결과를 나타내었다.
이와 같이, 발광 디바이스 내부에 굴절률의 단차를 가지는 발광 디바이스에 있어서, 발광 스펙트럼의 폭(특히 최대 피크 강도의 1/e의 강도에서의 스펙트럼의 폭)이 좁은 발광 물질을 사용함으로써, 큰 상승효과를 얻을 수 있다.
(실시예 3)
본 실시예에서는 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스인 발광 디바이스 3에 대하여 설명한다. 또한, 발광 디바이스 3은 전하 발생층을 개재(介在)하여 발광층을 복수로 가지는 턴댐형 발광 디바이스이다. 본 실시예에서 사용한 유기 화합물의 구조식을 이하에 나타낸다.
[화학식 6]
Figure pat00012
(발광 디바이스 3의 제작 방법)
우선, 유리 기판 위에 반사 전극으로서 은(Ag)을 스퍼터링법에 의하여 막 두께가 100nm가 되도록 성막한 후, 투명 전극으로서 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법에 의하여 막 두께가 5nm가 되도록 성막하여 제 1 전극(101)을 형성하였다. 또한 그 전극 면적은 4mm2(2mmХ2mm)로 하였다. 또한, 투명 전극은 양극으로서 기능하고, 상기 반사 전극과 합쳐서 제 1 전극(101)으로 간주할 수 있다.
다음으로, 기판 위에 발광 디바이스를 형성하기 위한 전처리로서 기판 표면을 물로 세정하고 200℃에서 1시간 동안 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 동안 수행하였다.
그 후, 약 10-4Pa까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에서 170℃에서 30분 동안 진공 소성한 후, 기판을 약 30분 동안 방랭하였다.
다음으로, 제 1 전극(101)이 형성된 면이 아래쪽이 되도록 기판을 진공 증착 장치 내에 제공된 홀더에 고정하고, 제 1 전극(101) 위에 증착법에 의하여 상기 구조식(xiv)으로 나타내어지는 N-(3'',5',5''-트라이-tert-뷰틸-1,1':3',1''-터페닐-4-일)-N-(1,1'-바이페닐-2-일)-9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-아민(약칭: mmtBumTPoFBi-04)과 분자량이 672이고 플루오린을 포함하는 전자 억셉터 재료(OCHD-003)를 중량비 1:0.1(=mmtBumTPoFBi-04:OCHD-003)이 되도록 10nm의 막 두께로 공증착하여 정공 주입층(111)을 형성하였다.
정공 주입층(111) 위에 제 1 층으로서 mmtBumTPoFBi-04를 35nm, 제 2 층으로서 상기 구조식(ii)으로 나타내어지는 N,N-비스[4-(다이벤조퓨란-4-일)페닐]-4-아미노-p-터페닐(약칭: DBfBB1TP)을 50nm, 제 3 층으로서 상기 구조식(i)으로 나타내어지는 N-3',5'-다이삼차뷰틸-1,1'-바이페닐-4-일-N-1,1'-바이페닐-2-일-9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-아민(약칭: mmtBuBioFBi)을 40nm 증착하고, 정공 수송층 A를 형성하였다.
이어서, 정공 수송층 A 위에 DBfBB1TP를 막 두께가 10nm가 되도록 증착하여 전자 블록층 A를 형성하였다.
그 후, 상기 구조식(iii)으로 나타내어지는 9-(1-나프틸)-10-[4-(2-나프틸)페닐]안트라센(약칭: αN-βNPAnth)과, 상기 구조식(iv)으로 나타내어지는 2,12-다이(tert-뷰틸)-5,9-다이(4-tert-뷰틸페닐)-N,N-다이페닐-5H,9H-[1,4]벤즈아자보리노[2,3,4-kl]페나자보린-7-아민(약칭: DPhA-tBu4DABNA)을, 중량비가 1:0.015(=αN-βNPAnth:DPhA-tBu4DABNA)가 되도록 20nm의 막 두께로 공증착하여 발광층 A를 형성하였다.
그 후, 상기 구조식(v)으로 나타내어지는 6-(1,1'-바이페닐-3-일)-4-[3,5-비스(9H-카바졸-9-일)페닐]-2-페닐피리미딘(약칭: 6mBP-4Cz2PPm)을 막 두께가 10nm가 되도록 증착하여 정공 블록층 A를 형성한 후, 상기 구조식(xvi)으로 나타내어지는 2,9-다이(나프탈렌-2-일)-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: NBPhen)을 막 두께가 20nm가 되도록 증착하여 전자 수송층 A를 형성하였다.
전자 수송층 A를 형성한 후, 산화 리튬(Li2O)을 0.1nm 증착하고, 상기 구조식(x)으로 나타내어지는 N-(1,1'-바이페닐-4-일)-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBBiF)과 OCHD-003을 중량비가 1:0.1(=PCBBiF:OCHD-003)이 되도록 10nm의 막 두께로 공증착하여 전하 발생층을 형성하였다.
전하 발생층 위에 PCBBiF를 40nm의 막 두께로 증착하고, 정공 수송층 B를 형성하였다.
이어서, 정공 수송층 B 위에 DBfBB1TP를 막 두께가 10nm가 되도록 증착하여 전자 블록층 B를 형성하였다.
그 후, αN-βNPAnth와 DPhA-tBu4DABNA를 중량비가 1:0.015(=αN-βNPAnth:DPhA-tBu4DABNA)가 되도록 20nm의 막 두께로 공증착하여 발광층 B를 형성하였다.
그 후, 6mBP-4Cz2PPm을 막 두께가 10nm가 되도록 증착하여 정공 블록층 B를 형성하고, 상기 구조식(vi)으로 나타내어지는 2-{(3',5'-다이-tert-뷰틸)-1,1'-바이페닐-3-일}-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: mmtBumBPTzn)과 상기 구조식(vii)으로 나타내어지는 6-메틸-8-퀴놀리놀레이토-리튬(약칭: Li-6mq)을 중량비가 1:1(=mmtBumBPTzn:Li-6mq)이 되도록 20nm의 막 두께로 공증착하여 전자 수송층 B를 형성하였다.
전자 수송층 B를 형성한 후, 플루오린화 리튬(LiF)을 막 두께가 2nm가 되도록 증착하여 전자 주입층(115)을 형성하고, 마지막에 은(Ag)과 마그네슘(Mg)을 체적비가 1:0.1, 막 두께가 15nm가 되도록 공증착함으로써 제 2 전극(102)을 형성하고 발광 디바이스 3을 제작하였다.
제 2 전극(102)은 광을 반사하는 기능과 광을 투과시키는 기능을 가지는 반투과·반반사 전극이고, 본 실시예의 발광 디바이스는 제 2 전극(102)으로부터 광을 추출하는 톱 이미션형 턴댐 소자이다. 또한, 제 2 전극(102) 위에는 캡층으로서 상기 구조식(viii)으로 나타내어지는 5,5'-다이페닐-2,2'-다이-5H-[1]벤조티에노[3,2-c]카바졸(약칭: BisBTc)을 65nm의 막 두께로 증착하여 광 추출 효율을 향상시켰다.
발광 디바이스 3의 소자 구조에 대하여 아래의 표에 정리하였다.
[표 6]
Figure pat00013
mmtBumTPoFBi-04, DBfBB1TP, mmtBuBioFBi, mmtBumBPTzn, Li-6mq, 및 BisBTc의 굴절률을 측정한 결과를 도 47, 도 31에 나타내었다. 측정은 분광 엘립소미터(J.A. Woollam Japan Corp. 제조, M-2000U)를 사용하여 수행하였다. 측정용 시료로서는 석영 기판 위에 각 층의 재료를 진공 증착법에 의하여 약 50nm 성막한 막을 사용하였다.
도 47, 도 31로부터, mmtBumTPoFBi-04, mmtBuBioFBi, mmtBumBPTzn, 및 Li-6mq는 455nm 이상 465nm 이하의 파장 범위 전체에서의 정상광 굴절률이 1.50 이상 1.75 이하의 저굴절률 재료이고, DBfBB1TP, BisBTc는 파장 455nm 이상 465nm 이하에서의 정상광 굴절률이 1.90 이상 2.40 이하인 고굴절률 재료인 것을 알 수 있다. 또한, 발광 디바이스 3은 청색 발광을 나타내는 발광 디바이스이다.
또한, 발광 물질인 DPhA-tBu4DABNA의 톨루엔 용액에서의 발광 스펙트럼을 도 48에 나타내었다. 도 48로부터, DPhA-tBu4DABNA는 발광 스펙트럼의 반치 폭이 22nm, 최대 피크 강도의 1/e의 강도에서의 스펙트럼의 폭이 29nm, 이들을 에너지로 환산한 값이 각각 0.13eV, 0.17eV이고, 스펙트럼의 폭이 좁은 발광을 나타내는 발광 물질인 것을 알았다.
상기 발광 디바이스 3을 질소 분위기의 글로브 박스 내에서 발광 디바이스가 대기에 노출되지 않도록 유리 기판에 의하여 밀봉하는 작업(UV 경화성 밀봉재를 소자의 주위에 도포하고, 발광 디바이스에는 조사하지 않도록 밀봉재에만 UV를 조사하는 처리를 하고, 대기압하에서 80℃에서 1시간 열처리를 함)을 수행한 후, 발광 디바이스의 초기 특성을 측정하였다.
발광 디바이스 3의 휘도-전류 밀도 특성을 도 41에, 전류 효율-휘도 특성을 도 42에, 휘도-전압 특성을 도 43에, 전류 밀도-전압 특성을 도 44에, 블루 인덱스-휘도 특성을 도 45에, 발광 스펙트럼을 도 46에 나타내었다. 또한, 전류 밀도 10mA/cm2 부근에서의 주된 특성을 표 7에 나타낸다. 또한, 휘도, CIE 색도, 및 발광 스펙트럼의 측정에는 분광 방사계(Topcon Technohouse Corporation 제조, SR-UL1R)를 사용하고, 상온에서 측정하였다.
[표 7]
Figure pat00014
도 41 내지 도 46 및 표 7로부터, 발광 디바이스 3은 BI가 458(cd/A/y) 이상, 최댓값이 460(cd/A/y)으로 매우 높고, 매우 양호한 블루 인덱스(BI)를 나타내는 발광 디바이스인 것을 알았다. 그러므로, 본 발명의 일 형태는 디스플레이에 사용하는 발광 디바이스에 특히 적합하다.
마이크로캐비티 구조는, 어떤 파장의 광을 강하게 하고, 그 이외의 파장의 광을 감쇠시키지만, 발광 디바이스 3에서는 발광 스펙트럼의 폭, 특히 최대 피크 강도의 1/e의 강도에서의 스펙트럼의 폭이 29nm로 좁은 도펀트인 DPhA-tBu4DABNA를 사용함으로써, 감쇠되는 광을 적게 할 수 있고, 또한 더 효과적으로 증폭 효과를 얻을 수 있다.
또한, 마이크로캐비티 구조를 가짐으로써 발광 디바이스 3의 발광 스펙트럼은 DPhA-tBu4DABNA의 원래의 발광 스펙트럼보다 날카로운 형상이고, 청색 발광의 평가 기준으로서 자주 사용되는 CIE 색도의 y 좌표가 0.03으로 낮은 값을 나타낸다. 그 결과, 발광 디바이스 3은 매우 양호한 블루 인덱스(cd/A/y)를 나타내는 발광 디바이스가 되었다.
이와 같이, 발광 디바이스 내부에 굴절률의 단차를 가지는 발광 디바이스에 있어서, 발광 스펙트럼의 폭(특히 최대 피크 강도의 1/e의 강도에서의 스펙트럼의 폭)이 좁은 발광 물질을 사용함으로써, 큰 상승효과를 얻을 수 있다.
<<참고 합성예 1>>
본 합성예에서는 실시예 1에서 사용한 2-{(3',5'-다이-tert-뷰틸)-1,1'-바이페닐-3-일}-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: mmtBumBPTzn)의 합성 방법에 대하여 설명한다. mmtBumBPTzn의 구조를 이하에 나타낸다.
[화학식 7]
Figure pat00015
<단계 1: 3-브로모-3',5'-다이-tert-뷰틸바이페닐의 합성>
3구 플라스크에 3,5-다이-t-뷰틸페닐 보론산 1.0g(4.3mmol), 1-브로모-3-아이오도벤젠 1.5g(5.2mmol), 2mol/L 탄산 포타슘 수용액 4.5mL, 톨루엔 20mL, 에탄올 3mL를 첨가하고, 감압하에서 교반함으로써 탈기하였다. 여기에 트리스(2-메틸페닐)포스핀 52mg(0.17mmol), 아세트산 팔라듐(II) 10mg(0.043mmol)을 더 첨가하고, 질소 분위기하, 80℃에서 14시간 반응시켰다. 반응 종료 후, 톨루엔에 의한 추출을 수행하고, 얻어진 유기층을 황산 마그네슘을 사용하여 건조시켰다. 이 혼합물을 자연 여과하고, 얻어진 여과액을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(전개 용매: 헥세인)로 정제함으로써 목적의 백색 고체 1.0g을 얻었다(수율: 68%). 단계 1의 합성 스킴을 이하에 나타낸다.
[화학식 8]
Figure pat00016
<단계 2: 2-(3',5'-다이-tert-뷰틸바이페닐-3-일)-4,4,5,5,-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보롤레인의 합성>
3구 플라스크에 3-브로모-3',5'-다이-tert-뷰틸바이페닐 1.0g(2.9 mmol), 비스(피나콜레이토)다이보론 0.96g(3.8mmol), 아세트산 포타슘 0.94g(9.6mmol), 1,4-다이옥산 30mL를 첨가하고, 감압하에서 교반함으로써 탈기하였다. 여기에 2-다이사이클로헥실포스피노-2',6'-다이메톡시바이페닐 0.12g(0.30mmol), [1,1'-비스(다이페닐포스피노)페로센]팔라듐(II)다이클로라이드 다이클로로메테인 부가물 0.12g(0.15mmol)을 더 첨가하고, 질소 분위기하, 110℃에서 24시간 반응시켰다. 반응 종료 후, 톨루엔에 의한 추출을 수행하고, 얻어진 유기층을 황산 마그네슘을 사용하여 건조시켰다. 이 혼합물을 자연 여과하였다. 얻어진 여과액을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(전개 용매: 톨루엔)로 정제함으로써, 목적의 황색 오일 0.89g을 얻었다(수율: 78%). 단계 2의 합성 스킴을 이하에 나타낸다.
[화학식 9]
Figure pat00017
<단계 3: mmtBumBPTzn의 합성>
3구 플라스크에 4,6-다이페닐-2-클로로-1,3,5-트라이아진 1.5g(5.6mmol), 2-(3',5'-다이-tert-뷰틸바이페닐-3-일)-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보롤레인 2.4g(6.2mmol), 인산 삼 포타슘 2.4g(11mmol), 물 10mL, 톨루엔 28mL, 1,4-다이옥산 10mL를 첨가하고, 감압하에서 교반함으로써 탈기하였다. 여기에 아세트산 팔라듐(II) 13mg(0.056mmol), 트리스(2-메틸페닐)포스핀 34mg(0.11mmol)을 더 첨가하고, 질소 분위기하에서 14시간 가열 환류하여 반응시켰다. 반응 종료 후, 아세트산 에틸에 의한 추출을 수행하고, 얻어진 유기층의 물을 황산 마그네슘에 의하여 제거하였다. 이 혼합물을 자연 여과하여 얻어진 여과액을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(전개 용매: 클로로폼:헥세인=1:5로부터 1:3으로 변화시켰음)로 정제한 후, 헥세인을 사용하여 재결정화함으로써 목적의 백색 고체를 2.0g 얻었다(수율: 51%). 단계 3의 합성 스킴을 아래의 식으로 나타낸다.
[화학식 10]
Figure pat00018
얻어진 백색 고체 2.0g을 트레인 서블리메이션법에 의하여 아르곤 가스 기류하, 압력 3.4Pa, 220℃의 조건으로 승화 정제하였다. 고체를 가열하였다. 승화 정제 후에 목적물인 백색 고체를 1.8g, 회수율 80%로 얻었다.
또한 상기 단계 3에서 얻은 백색 고체의 핵자기 공명 분광법(1H-NMR)에 의한 분석 결과를 이하에 나타낸다. 이 결과로부터 본 합성예에서 mmtBumBPTzn이 얻어진 것을 알았다.
1H NMR(CDCl3, 300MHz):δ=1.44(s, 18H), 7.51-7.68(m, 10H), 7.83(d, 1H), 8.73-8.81(m, 5H), 9.01(s, 1H).
<<참고 합성예 2>>
본 실시예에서는, 실시예 1에서 사용한 6-메틸-8-퀴놀리놀레이토-리튬(약칭: Li-6mq)의 합성 방법에 대하여 설명한다. Li-6mq의 구조식을 아래에 나타낸다.
[화학식 11]
Figure pat00019
8-하이드록시-6-메틸퀴놀린 2.0g(12.6mmol), 탈수 테트라하이드로퓨란(약칭: THF) 130mL를 3구 플라스크에 넣고 교반하였다. 이 용액에 리튬 tert-뷰톡사이드(약칭: tBuOLi)의 1M THF 용액 10.1mL(10.1mmol)를 첨가하고 실온에서 47시간 동안 교반하였다. 반응 용액을 농축하여 황색 고체를 얻었다. 이 고체에 아세토나이트릴을 첨가하고 초음파를 조사한 후에 여과함으로써 담황색 고체를 얻었다. 이 세정 조작을 두 번 수행하였다. 여과물로서 Li-6mq의 담황색 고체 1.6g(수율: 95%)을 얻었다. 본 합성 스킴을 이하에 나타낸다.
[화학식 12]
Figure pat00020
다음으로, Li-6mq의 탈수 아세톤 용액에서의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 측정하였다. 흡수 스펙트럼은 자외 가시 분광 광도계(JASCO Corporation 제조, V550형)를 사용하여 측정하고, 탈수 아세톤만을 석영 셀에 넣고 측정한 스펙트럼을 뺀 것이다. 또한 발광 스펙트럼의 측정에는 형광 광도계(JASCO Corporation 제조, FP-8600)를 사용하였다.
이 결과, Li-6mq의 탈수 아세톤 용액은 390nm에 흡수 피크가 확인되고, 발광 파장의 피크는 540nm(여기 파장 385nm)이었다.
<<참고 합성예 3>>
본 실시예에서는 N-(3'',5',5''-트라이-tert-뷰틸-1,1':3',1''-터페닐-4-일)-N-(1,1'-바이페닐-2-일)-9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-아민(약칭: mmtBumTPoFBi-04)의 합성 방법에 대하여 설명한다. 또한, mmtBumTPoFBi-04의 구조를 이하에 나타낸다.
[화학식 13]
Figure pat00021
<단계 1: 4-브로모-3'',5',5''-트라이-tert-뷰틸-1,1':3',1''-터페닐의 합성>
3구 플라스크에 2-(3',5,5'-트라이-tert-뷰틸[1,1'-바이페닐]-3-일)-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보롤레인 9.0g(20.1mmol), 1-브로모-4-아이오도벤젠 6.8g(24.1mmol), 탄산 포타슘 8.3g(60.3mmol), 톨루엔 100mL, 에탄올 40mL, 수돗물 30mL를 넣고, 감압하에서 탈기 처리를 수행한 후, 플라스크 내를 질소 치환하고 아세트산 팔라듐 91mg(0.40mmol), 트라이페닐포스핀 211mg(0.80mmol)을 첨가하고, 이 혼합물을 약 4시간 동안 80℃에서 가열하였다. 그 후, 다시 실온으로 하고 유기층과 물층을 분액하였다. 이 용액에 황산 마그네슘을 첨가하여 수분을 건조시켜 농축하였다. 얻어진 용액의 헥세인 용액을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피로 정제하고, 목적물인 백색 고체를 6.0g, 수율 62.5%로 얻었다. 단계 1의 합성 스킴을 아래의 식으로 나타낸다.
[화학식 14]
Figure pat00022
<단계 2: mmtBumTPoFBi-04의 합성>
3구 플라스크에 3.0g(6.3mmol)의 4-브로모-3'',5',5''-트라이-tert-뷰틸-1,1':3',1''-터페닐, 2.3g(6.3mmol)의 N-(1,1'-바이페닐-4-일)-N-페닐-9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-아민, 1.8g(18.9mmol)의 소듐-tert-뷰톡사이드, 32mL의 톨루엔을 넣고, 감압하에서 탈기 처리를 수행한 후, 플라스크 내를 질소 치환하고, 72mg(0.13mmol)의 비스(다이벤질리덴아세톤)팔라듐(0), 76mg(0.38mmol)의 트라이-tert-뷰틸포스핀을 첨가하고, 이 혼합물을 약 8시간 동안 120℃에서 가열하였다. 그 후, 상기 혼합물의 온도를 약 60℃까지 낮추고, 물 약 1mL를 첨가하고, 석출한 고체를 여과하여 분리하고, 톨루엔으로 세정하였다. 여과액을 농축하고, 얻어진 톨루엔 용액을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피로 정제하였다. 얻어진 용액을 농축하여 짙은 톨루엔 용액을 얻었다. 이 톨루엔 용액에 에탄올을 첨가하고, 감압 농축하여 에탄올 현탁액을 얻었다. 약 20℃에서 석출물을 여과하고, 얻어진 고체를 약 80℃에서 감압 건조시킴으로써, 목적물인 백색 고체를 3.6g, 수율 75%로 얻었다. 또한 단계 2의 합성 스킴을 아래의 식으로 나타낸다.
[화학식 15]
Figure pat00023
또한 상기 단계 2에서 얻은 백색 고체의 핵자기 공명 분광법(1H-NMR)에 의한 분석 결과를 아래에 나타낸다. 이에 의하여, 본 합성예에 있어서, mmtBumTPoFBi-04가 합성된 것을 알았다.
1H-NMR.δ(CDCl3):7.54-7.56(m, 1H), 7.53(dd, 1H, J=1.7Hz), 7.50(dd, 1H, J=1.7Hz), 7.27-7.47(m, 13H), 7.23(dd, 1H, J=6.3Hz, 1.2Hz), 7.18-7.19(m, 2H), 7.08-7.00(m, 5H), 6.88(d, 1H, J=1.7Hz), 6.77(dd, 1H, J=8.0Hz, 2.3Hz), 1.42(s, 9H), 1.39(s, 18H),(1.29(s, 6H).
100: 기판
101: 제 1 전극
101C: 접속 전극
101B: 제 1 전극
101G: 제 1 전극
101R: 제 1 전극
102: 제 2 전극
103: EL층
107: 희생층
108: 절연층
110R: 발광 디바이스
110G: 발광 디바이스
110B: 발광 디바이스
111: 정공 주입층
112: 정공 수송층
112-1: 제 1 정공 수송층
112-2: 제 2 정공 수송층
112-3: 제 3 정공 수송층
113: 발광층
114: 전자 수송층
115: 전자 주입층
116: 전하 발생층
117: P형층
118: 전자 릴레이층
119: 전자 주입 버퍼층
120R: EL층
120Rb: EL막
120G: EL층
120Gb: EL막
120B: EL층
120Bb: EL막
121: EL층
124: 절연층
130: 접속부
131: 보호층
143a: 레지스트 마스크
143b: 레지스트 마스크
143c: 레지스트 마스크
144a: 희생막
144b: 희생막
144c: 희생막
145a: 희생층
145b: 희생층
145c: 희생층
146a: 보호막
146b: 보호막
146c: 보호막
147a: 보호층
147b: 보호층
147c: 보호층
155: 캡층
400: 기판
401: 양극
403: EL층
404: 음극
405: 밀봉재
406: 밀봉재
407: 밀봉 기판
412: 패드
420: IC칩
450: 발광 장치
600: 발광 디바이스
601: 구동 회로부(소스선 구동 회로)
602: 화소부
603: 구동 회로부(게이트선 구동 회로)
604: 밀봉 기판
605: 밀봉재
607: 공간
608: 배선
609: FPC(플렉시블 프린트 서킷)
610: 소자 기판
611: 스위칭용 FET
612: 전류 제어용 FET
613: 제 1 전극
614: 절연물
616: EL층
617: 제 2 전극
618: 발광 디바이스
620: 발광 디바이스
951: 기판
952: 전극
953: 절연층
954: 격벽층
955: EL층
956: 전극
1001: 기판
1002: 하지 절연막
1003: 게이트 절연막
1006: 게이트 전극
1007: 게이트 전극
1008: 게이트 전극
1020: 제 1 층간 절연막
1021: 제 2 층간 절연막
1022: 전극
1024W: 제 1 전극
1024R: 제 1 전극
1024G: 제 1 전극
1024B: 제 1 전극
1025: 격벽
1028: EL층
1029: 제 2 전극
1031: 밀봉 기판
1032: 밀봉재
1033: 투명한 기재
1034R: 적색 착색층
1034G: 녹색 착색층
1034B: 청색 착색층
1035: 블랙 매트릭스
1036: 오버 코트층
1037: 제 3 층간 절연막
1040: 화소부
1041: 구동 회로부
1042: 주변부
2001: 하우징
2002: 광원
2100: 로봇
2110: 연산 장치
2101: 조도 센서
2102: 마이크로폰
2103: 상부 카메라
2104: 스피커
2105: 디스플레이
2106: 하부 카메라
2107: 장애물 센서
2108: 이동 기구
3001: 조명 장치
5000: 하우징
5001: 표시부
5002: 제 2 표시부
5003: 스피커
5004: LED 램프
5006: 접속 단자
5007: 센서
5008: 마이크로폰
5012: 지지부
5013: 이어폰
5100: 로봇 청소기
5101: 디스플레이
5102: 카메라
5103: 브러시
5104: 조작 버튼
5150: 휴대 정보 단말기
5151: 하우징
5152: 표시 영역
5153: 굴곡부
5120: 먼지
5200: 표시 영역
5201: 표시 영역
5202: 표시 영역
5203: 표시 영역
7101: 하우징
7103: 표시부
7105: 스탠드
7107: 표시부
7109: 조작 키
7110: 리모트 컨트롤러
7201: 본체
7202: 하우징
7203: 표시부
7204: 키보드
7205: 외부 접속 포트
7206: 포인팅 디바이스
7210: 표시부
7401: 하우징
7402: 표시부
7403: 조작 버튼
7404: 외부 접속 포트
7405: 스피커
7406: 마이크로폰
9310: 휴대 정보 단말기
9311: 표시 패널
9313: 힌지
9315: 하우징

Claims (20)

  1. 발광 디바이스로서,
    제 1 전극;
    제 2 전극; 및
    상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 위치하는 EL층을 포함하고, 상기 EL층은 저굴절률층과 발광층을 포함하고,
    상기 저굴절률층은 제 1 유기 화합물을 포함하고,
    상기 제 1 유기 화합물의, 파장 455nm 내지 465nm의 광에 대한 정상광 굴절률이 1.50 이상 1.75 이하, 또는 파장 633nm의 광에 대한 정상광 굴절률이 1.45 이상 1.70 이하이고,
    상기 발광층은 발광 물질을 포함하고,
    상기 발광 물질의 최대 피크 파장을 λmax, 상기 발광 물질의 발광 스펙트럼에 있어서의 최대 피크 강도의 1/e의 강도에 대응하는 파장을 λn, λmax보다 파장이 간 범위에서의 가장 짧은 λn을 λ1, 상기 λmax보다 파장이 짧은 범위에서의 가장 긴 λn을 λ2로 한 경우, λ1과 λ2의 차이가 5nm 이상 45nm 이하인, 발광 디바이스.
  2. 발광 디바이스로서,
    제 1 전극;
    제 2 전극; 및
    상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 위치하는 EL층을 포함하고, 상기 EL층은 저굴절률층과 발광층을 포함하고,
    상기 저굴절률층은 제 1 유기 화합물을 포함하고,
    상기 제 1 유기 화합물의, 파장 455nm 내지 465nm의 광에 대한 정상광 굴절률이 1.50 이상 1.75 이하, 또는 파장 633nm의 광에 대한 정상광 굴절률이 1.45 이상 1.70 이하이고,
    상기 발광층은 발광 물질을 포함하고,
    상기 발광 물질의 발광 스펙트럼에 있어서의 최대 피크 강도의 1/e의 강도에 대응하는 파장을 λn로 하고, 상기 발광 물질의 최대 피크 파장 λmax보다 파장이 긴 범위에서의 가장 짧은 λn을 λ1, λmax보다 파장이 짧은 범위에서의 가장 긴 λn을 λ2로 한 경우, λ1과 λ2의 차이에 상당하는 파장의 에너지가 0.03eV 이상 0.27eV 이하인, 발광 디바이스.
  3. 발광 디바이스로서,
    제 1 전극;
    제 2 전극; 및
    상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 위치하는 EL층을 포함하고, 상기 EL층은 저굴절률층과 발광층을 포함하고,
    상기 저굴절률층은 제 1 유기 화합물을 포함하고,
    상기 제 1 유기 화합물의, 파장 455nm 내지 465nm의 광에 대한 정상광 굴절률이 1.50 이상 1.75 이하이고, 파장 633nm의 광에 대한 정상광 굴절률이 1.45 이상 1.70 이하이고,
    상기 발광층은 발광 물질을 포함하고,
    상기 발광 물질이 분자 구조 내에 질소를 포함하는 축합 헤테로 방향족 고리를 포함하는, 발광 디바이스.
  4. 발광 디바이스로서,
    제 1 전극;
    제 2 전극; 및
    상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 위치하는 EL층을 포함하고, 상기 EL층은 저굴절률층과 발광층을 포함하고,
    상기 저굴절률층은 제 1 유기 화합물을 포함하고,
    상기 제 1 유기 화합물의, 파장 455nm 내지 465nm의 광에 대한 정상광 굴절률이 1.50 이상 1.75 이하이고, 파장 633nm의 광에 대한 정상광 굴절률이 1.45 이상 1.70 이하이고,
    상기 발광층은 발광 물질을 포함하고,
    상기 발광 물질이 그 분자 구조 내에 질소를 포함하는 축합 헤테로 방향족 고리를 포함하고,
    상기 질소를 포함하는 축합 헤테로 방향족 고리는 4고리 이상의 축합 고리인, 발광 디바이스.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 질소를 포함하는 축합 헤테로 방향족 고리가 질소와 붕소를 포함하는 축합 헤테로 방향족 고리인, 발광 디바이스.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 질소를 포함하는 축합 헤테로 방향족 고리가 다이아자-보라나프토-안트라센 골격을 포함하는, 발광 디바이스.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 질소를 포함하는 축합 헤테로 방향족 고리가 일돌로-카바졸 골격을 포함하는, 발광 디바이스.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 저굴절률층이 상기 제 1 전극과 상기 발광층 사이에 위치하는, 발광 디바이스.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 EL층이 고굴절률층을 더 포함하고,
    상기 고굴절률층이 제 2 유기 화합물을 포함하고,
    상기 제 2 유기 화합물의 어떤 파장의 광에 대한 정상광 굴절률은 상기 제 1 유기 화합물의 상기 파장의 광에 대한 정상광 굴절률보다 높은, 발광 디바이스.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 유기 화합물의 어떤 파장의 광에 대한 정상광 굴절률이 상기 제 1 유기 화합물의 상기 파장의 광에 대한 정상광 굴절률보다 0.20 이상 높은, 발광 디바이스.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 유기 화합물의, 파장 455nm 내지 465nm의 광에 대한 정상광 굴절률이 2.00 이상 2.50 이하, 또는 파장 633nm의 광에 대한 정상광 굴절률이 1.95 이상 2.45 이하인, 발광 디바이스.
  12. 표시 장치로서,
    제 1 항에 따른 발광 디바이스를 포함하는, 표시 장치.
  13. 전자 기기로서,
    제 1 항에 따른 발광 디바이스;
    센서;
    조작 버튼; 및
    스피커 및 마이크로폰 중 적어도 하나를 포함하는, 전자 기기.
  14. 전자 기기로서,
    제 12 항에 따른 표시 장치;
    센서;
    조작 버튼; 및
    스피커 및 마이크로폰 중 적어도 하나를 포함하는, 전자 기기.
  15. 발광 장치로서
    제 1 항에 따른 발광 디바이스; 및
    트랜지스터 및 기판 중 적어도 하나를 포함하는, 발광 장치.
  16. 조명 장치로서,
    제 1 항에 따른 발광 디바이스; 및
    하우징을 포함하는, 조명 장치.
  17. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 전극과 상기 발광층 사이에 상기 저굴절률층이 제공되는, 발광 디바이스.
  18. 제 2 항에 따른 발광 디바이스로서,
    상기 EL층은 고굴절률층을 더 포함하고,
    상기 고굴절률층은 제 2 유기 화합물을 포함하고,
    상기 제 2 유기 화합물의 어떤 파장의 광에 대한 정상광 굴절률이 상기 제 1 유기 화합물의 상기 파장의 광에 대한 정상광 굴절률보다 높은, 발광 디바이스.
  19. 제 3 항에 따른 발광 디바이스로서,
    상기 제 1 전극과 상기 발광층 사이에 상기 저굴절률층이 위치하는, 발광 디바이스.
  20. 제 3 항에 따른 발광 디바이스로서,
    상기 EL층은 고굴절률층을 더 포함하고,
    상기 고굴절률층은 제 2 유기 화합물을 포함하고,
    상기 제 2 유기 화합물의 어떤 파장의 광에 대한 정상광 굴절률이 상기 제 1 유기 화합물의 상기 파장의 광에 대한 정상광 굴절률보다 높은, 발광 디바이스.
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