KR20230018509A - 발광 소자, 발광 장치, 표시 장치, 전자 기기, 및 조명 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 형태는 발광 효율이 양호한 발광 소자를 제공한다.
제 1 전극, 제 2 전극, 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 형성된 유기 화합물을 포함한 층을 가지며, 상기 유기 화합물을 포함한 층은 제 1 유기 화합물, 제 2 유기 화합물, 및 형광 물질을 포함한 발광층을 적어도 구비하며, 제 1 유기 화합물은 전자 수송성을 갖는 물질이고 제 2 유기 화합물은 정공 수송성을 갖는 물질이고, 제 2 유기 화합물은 트라이아릴아민 골격을 가지며, 상기 트라이아릴아민 골격의 3개의 아릴 그룹 중 적어도 하나가 p-바이페닐 골격을 포함하는 그룹인 발광 소자이다.
제 1 전극, 제 2 전극, 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 형성된 유기 화합물을 포함한 층을 가지며, 상기 유기 화합물을 포함한 층은 제 1 유기 화합물, 제 2 유기 화합물, 및 형광 물질을 포함한 발광층을 적어도 구비하며, 제 1 유기 화합물은 전자 수송성을 갖는 물질이고 제 2 유기 화합물은 정공 수송성을 갖는 물질이고, 제 2 유기 화합물은 트라이아릴아민 골격을 가지며, 상기 트라이아릴아민 골격의 3개의 아릴 그룹 중 적어도 하나가 p-바이페닐 골격을 포함하는 그룹인 발광 소자이다.
Description
본 발명은 유기 화합물을 발광 물질로서 사용한 발광 소자, 표시 장치, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치에 관한 것이다.
유기 화합물을 발광 물질로서 사용한 전류 여기 발광 소자, 소위 유기 EL 소자는 광원이나 조명, 디스플레이 등에서의 응용화가 진행되고 있다.
유기 EL 소자의 여기자의 생성 비율은 1중항 여기 상태 1에 대하여 3중항 여기 상태 3인 것이 알려져 있다. 그래서, 1중항 여기 에너지가 형광 발광으로 변환되는 경우에 내부 양자 효율의 한계는 25%이지만, 3중항 여기 에너지가 인광 발광으로 변환되는 경우, 1중항 여기 준위로부터의 항간 교차를 통한 에너지 이동을 고려하면, 내부 양자 효율 100%를 실현할 수 있다. 이러한 이유로, 고효율로 발광을 얻기 위하여, 인광 재료를 발광 물질로서 적용한 유기 EL 소자(인광 발광 소자)가 선택되는 경우가 많다.
그런데, 3중항 여기 에너지를 고효율로 발광으로 변환할 수 있는 물질은 그 대부분이 유기 금속 착체이며, 그 중심 금속은 산출량이 적은 희소 금속인 경우가 많다. 이와 같은 희소 금속은 비싼 데다가 가격 변동이 심하고 또한 세계 정세에 따른 공급 불안정도 문제가 된다. 따라서, 인광 발광 소자는 비용이나 안정 공급에 대한 불안이 있다.
3중항 여기 에너지를 발광으로 변환하기 위한 다른 수단으로서는 지연 형광을 이용하는 방법이 있다. 이것은, 3중항 여기 에너지의 3중항 여기 준위로부터 1중항 여기 준위로의 역(逆) 항간 교차를 이용한 것이며, 이 때 발광은 1중항 여기 준위로부터 일어나기 때문에 인광이 아닌 형광이다. 이 현상은 1중항 여기 준위와 3중항 여기 준위의 에너지 차가 작은 경우에 일어나기 쉽고, 실제로 형광 발광 효율의 이론적 한계를 넘는 발광 효율이 얻어진 것도 보고되어 있다.
또한, 2종류의 물질이, 1중항 여기 준위와 3중항 여기 전위의 에너지 차가 작은 여기 착체(엑사이플렉스(exciplex)라고도 함)를 생성하고, 이 여기 착체로부터의 지연 형광을 이용함으로써 고효율의 발광 소자를 실현한 것도 보고되어 있다.
K. Goushi들, "어플라이드 피직스 레터즈(Applied Physics Letters)", 2012년, 101호, 023306/1-023306/4페이지
하지만, 상기 여기 착체를 사용한 발광 소자의 경우, 고효율의 발광을 얻을 수 없는 경우가 많다. 실제적으로, 유기 EL 소자 개발의 역사에 있어서, 여기 착체는 효율을 떨어뜨리는 것이라고 생각되고, 여기 착체가 형성되지 않도록 설계하는 것이 일반적이었다.
또한, 여기 착체를 발광 중심으로서 사용한 발광 소자는 구동 시간에 따른 휘도 저하가 크고 수명이 짧은 경우가 많다.
그래서, 본 발명의 일 형태에서는 발광 효율이 양호한 발광 소자를 제공하는 것을 과제로 한다. 또한, 본 발명의 일 형태에서는 희소 금속을 발광 재료로서 사용하지 않으면서 발광 효율이 양호한 발광 소자를 제공하는 것을 과제로 한다. 또한, 본 발명의 일 형태에서는 여기 착체를 이용한, 발광 효율이 양호한 발광 소자를 제공하는 것을 과제로 한다. 또한, 본 발명의 일 형태에서는 형광 물질로부터의 발광이 얻어지는, 발광 효율이 양호한 발광 소자를 제공하는 것을 과제로 한다. 또한, 본 발명의 일 형태에서는 여기 착체로부터의 에너지 이동을 거쳐 발광하는, 발광 효율이 양호한 형광 발광 소자를 제공하는 것을 과제로 한다. 또한, 본 발명의 일 형태에서는, 상술한 과제를 실현하면서 수명이 양호한 발광 소자를 제공하는 것을 과제로 한다.
또한, 본 발명의 일 형태에서는 상술한 발광 소자를 사용함으로써, 발광 효율이 높은 발광 장치, 표시 장치, 전자 기기, 및 조명 장치를 제공하는 것을 과제로 한다. 또한, 본 발명의 다른 일 형태에서는 상술한 과제를 실현하면서 수명이 양호한 발광 장치, 표시 장치, 전자 기기, 및 조명 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
또한, 상술한 과제들은 다른 과제의 존재를 방해하는 것은 아니다. 또한, 본 발명은 상술한 과제 모두를 반드시 동시에 해결할 필요는 없다. 또한, 상술한 과제는 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 저절로 명확해지는 경우도 있다.
상술한 과제를 실현하기 위하여, 본 발명의 일 형태는 제 1 전극, 제 2 전극, 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 형성된 유기 화합물을 포함한 층을 가지며, 상기 유기 화합물을 포함한 층은 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물과 형광 물질을 포함한 발광층을 적어도 구비하며, 상기 제 1 유기 화합물은 전자 수송성을 갖는 물질이고 상기 제 2 유기 화합물은 정공 수송성을 갖는 물질이고, 상기 제 2 유기 화합물은 트라이아릴아민 골격을 갖고, 상기 트라이아릴아민 골격의 3개의 아릴 그룹 중 적어도 하나가 p-바이페닐 골격을 포함하는 그룹인 발광 소자이다.
또한, 본 발명의 다른 구성은, 상기 구성을 갖는 발광 소자에 있어서, 상기 트라이아릴아민 골격의 3개의 아릴 그룹 중 적어도 2개가 p-바이페닐 골격을 포함하는 그룹인 발광 소자이다.
또한, 본 발명의 다른 구성은 제 1 전극, 제 2 전극, 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 형성된 유기 화합물을 포함한 층을 가지며, 상기 유기 화합물을 포함한 층은 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물과 형광 물질을 포함한 발광층을 적어도 구비하며, 상기 제 1 유기 화합물은 전자 수송성을 갖는 물질이고 상기 제 2 유기 화합물은 정공 수송성을 갖는 물질이고, 상기 제 2 유기 화합물은 트라이아릴아민 골격을 갖고, 상기 트라이아릴아민 골격의 3개의 아릴 그룹 중 적어도 하나가 플루오렌 골격을 포함하는 그룹인 발광 소자이다.
또한, 본 발명의 다른 구성은 제 1 전극, 제 2 전극, 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 형성된 유기 화합물을 포함한 층을 가지며, 상기 유기 화합물을 포함한 층은 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물과 형광 물질을 포함한 발광층을 적어도 구비하며, 상기 제 1 유기 화합물은 전자 수송성을 갖는 물질이고 상기 제 2 유기 화합물은 정공 수송성을 갖는 물질이고, 상기 제 2 유기 화합물은 트라이아릴아민 골격을 갖고, 상기 트라이아릴아민 골격의 3개의 아릴 그룹 중 적어도 하나가 치환 또는 비치환된 p-바이페닐 그룹인 발광 소자이다.
또한, 본 발명의 다른 구성은, 상기 구성을 갖는 발광 소자에 있어서, 상기 트라이아릴아민 골격의 3개의 아릴 그룹 중 적어도 2개가 치환 또는 비치환된 p-바이페닐 그룹인 발광 소자이다.
또한, 본 발명의 다른 구성은 제 1 전극, 제 2 전극, 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 형성된 유기 화합물을 포함한 층을 가지며, 상기 유기 화합물을 포함한 층은 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물과 형광 물질을 포함한 발광층을 적어도 구비하며, 상기 제 1 유기 화합물은 전자 수송성을 갖는 물질이고 상기 제 2 유기 화합물은 정공 수송성을 갖는 물질이고, 상기 제 2 유기 화합물은 트라이아릴아민 골격을 갖고, 상기 트라이아릴아민 골격의 3개의 아릴 그룹 중 적어도 하나가 치환 또는 비치환된 플루오렌-2-일 그룹인 발광 소자이다.
또한, 본 발명의 다른 구성은, 상기 구성을 갖는 발광 소자에 있어서, 상기 제 2 유기 화합물에 포함되는 상기 트라이아릴아민 골격에서 적어도 하나의 아릴 그룹이 p-바이페닐 골격을 포함하는 그룹인 발광 소자이다.
또한, 본 발명의 다른 구성은, 상기 구성을 갖는 발광 소자에 있어서, 상기 p-바이페닐 골격을 포함하는 그룹은, 치환 또는 비치환된 p-바이페닐 그룹, 치환 또는 비치환된 플루오렌-2-일 그룹, 치환 또는 비치환된 스피로플루오렌일 그룹, 및 치환 또는 비치환된 4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐 그룹 중 어느 하나인 발광 소자이다.
또한, 본 발명의 다른 구성은, 상기 구성을 갖는 발광 소자에 있어서, 상기 제 2 유기 화합물에 포함되는 상기 트라이아릴아민 골격에서 적어도 하나의 아릴 그룹이 치환 또는 비치환된 4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐 그룹인 발광 소자이다.
또한, 본 발명의 다른 구성은, 상기 구성을 갖는 발광 소자에 있어서, 상기 제 2 유기 화합물이 나프탈렌 골격을 포함하지 않는 물질인 발광 소자이다.
또한, 본 발명의 다른 구성은, 상기 구성을 갖는 발광 소자에 있어서, 상기 제 1 유기 화합물과 상기 제 2 유기 화합물이 여기 착체를 형성하는 발광 소자이다.
또한, 본 발명의 다른 구성은, 상기 구성을 갖는 발광 소자에 있어서, 상기 제 1 유기 화합물과 상기 제 2 유기 화합물의 3중항 여기 에너지가, 상기 제 1 유기 화합물과 상기 제 2 유기 화합물이 형성하는 여기 착체의 발광 파장에 상당하는 에너지보다 큰 것을 특징으로 하는 발광 소자이다.
또한, 본 발명의 다른 구성은, 상기 구성을 갖는 발광 소자에 있어서, 상기 형광 물질의 최대 발광 파장이, 상기 제 1 유기 화합물과 상기 제 2 유기 화합물이 형성하는 여기 착체의 최대 발광 파장보다 긴 파장인 것을 특징으로 하는 발광 소자이다.
또한, 본 발명의 다른 구성은, 상기 구성을 갖는 발광 소자의 발광이 지연 형광을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자이다.
또한, 본 발명의 다른 구성은, 상기 구성을 갖는 발광 소자를 구비한 조명 장치이다.
또한, 본 발명의 다른 구성은, 상기 구성을 갖는 발광 소자와, 상기 발광 소자를 제어하는 수단을 구비한 발광 장치이다.
또한, 본 발명의 다른 구성은, 상기 구성을 갖는 발광 소자를 표시부에 가지며 발광 소자를 제어하는 수단을 구비한 표시 장치이다.
또한, 본 발명의 다른 구성은, 상기 구성을 갖는 발광 소자를 구비한 전자 기기이다.
또한, 본 명세서 중에서 발광 장치란, 발광 소자를 사용한 화상 표시 디바이스를 포함한다. 또한, 발광 소자에 커넥터, 예를 들어 이방 도전성 필름 또는 TCP(Tape Carrier Package)가 장착된 모듈, TCP의 끝에 프린트 배선판이 설치된 모듈, 또는 발광 소자에 COG(Chip On Glass) 방식으로 IC(집적 회로)가 직접 실장된 모듈도 모두 발광 장치에 포함되는 것으로 한다.
본 발명의 일 형태에서는 발광 효율이 양호한 발광 소자를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 형태에서는 희소 금속을 발광 재료로서 사용하지 않으면서 발광 효율이 양호한 발광 소자를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 형태에서는 여기 착체를 이용한 고효율의 발광 소자를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 형태에서는 여기 착체로부터의 발광이 얻어지는 고효율의 발광 소자를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 형태에서는 여기 착체로부터의 에너지 이동을 거쳐 발광하는 고효율의 형광 발광 소자를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 형태에서는 상술한 과제를 실현하면서 수명이 양호한 발광 소자를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태에서는 발광 효율이 높은 발광 장치, 표시 장치, 전자 기기, 몇 조명 장치를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 형태에서는 발광 효율이 높고 수명이 양호한 발광 장치, 표시 장치, 전자 기기, 및 조명 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 발광 소자의 개념도.
도 2는 액티브 매트릭스형 발광 장치의 개념도.
도 3은 패시브 매트릭스형 발광 장치의 개념도.
도 4는 액티브 매트릭스형 발광 장치의 개념도.
도 5는 액티브 매트릭스형 발광 장치의 개념도.
도 6은 조명 장치의 개념도.
도 7은 전자 기기를 도시한 도면.
도 8은 전자 기기를 도시한 도면.
도 9는 조명 장치를 도시한 도면.
도 10은 조명 장치를 도시한 도면.
도 11은 차재(車載) 표시 장치 및 조명 장치를 도시한 도면.
도 12는 전자 기기를 도시한 도면.
도 13은 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1의 전류 밀도-휘도 특성을 나타낸 도면.
도 14는 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1의 휘도-전류 효율 특성을 나타낸 도면.
도 15는 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1의 전압-휘도 특성을 나타낸 도면.
도 16은 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1의 휘도-파워 효율 특성을 나타낸 도면.
도 17은 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1의 휘도-외부 양자 효율 특성을 나타낸 도면.
도 18은 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1의 발광 스펙트럼을 나타낸 도면.
도 19는 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1의 시간에 따른 정규화 휘도의 변화 특성을 나타낸 도면.
도 20은 발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2의 전류 밀도-휘도 특성을 나타낸 도면.
도 21은 발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2의 휘도-전류 효율 특성을 나타낸 도면.
도 22는 발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2의 전압-휘도 특성을 나타낸 도면.
도 23은 발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2의 휘도-파워 효율 특성을 나타낸 도면.
도 24는 발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2의 휘도-외부 양자 효율 특성을 나타낸 도면.
도 25는 발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2의 발광 스펙트럼을 나타낸 도면.
도 26은 발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2의 시간에 따른 정규화 휘도의 변화 특성을 나타낸 도면.
도 27은 발광 소자 3 및 비교 발광 소자 3의 전류 밀도-휘도 특성을 나타낸 도면.
도 28은 발광 소자 3 및 비교 발광 소자 3의 휘도-전류 효율 특성을 나타낸 도면.
도 29는 발광 소자 3 및 비교 발광 소자 3의 전압-휘도 특성을 나타낸 도면.
도 30은 발광 소자 3 및 비교 발광 소자 3의 휘도-파워 효율 특성을 나타낸 도면.
도 31은 발광 소자 3 및 비교 발광 소자 3의 휘도-외부 양자 효율 특성을 나타낸 도면.
도 32는 발광 소자 3 및 비교 발광 소자 3의 발광 스펙트럼을 나타낸 도면.
도 33은 발광 소자 3 및 비교 발광 소자 3의 시간에 따른 정규화 휘도의 변화 특성을 나타낸 도면.
도 2는 액티브 매트릭스형 발광 장치의 개념도.
도 3은 패시브 매트릭스형 발광 장치의 개념도.
도 4는 액티브 매트릭스형 발광 장치의 개념도.
도 5는 액티브 매트릭스형 발광 장치의 개념도.
도 6은 조명 장치의 개념도.
도 7은 전자 기기를 도시한 도면.
도 8은 전자 기기를 도시한 도면.
도 9는 조명 장치를 도시한 도면.
도 10은 조명 장치를 도시한 도면.
도 11은 차재(車載) 표시 장치 및 조명 장치를 도시한 도면.
도 12는 전자 기기를 도시한 도면.
도 13은 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1의 전류 밀도-휘도 특성을 나타낸 도면.
도 14는 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1의 휘도-전류 효율 특성을 나타낸 도면.
도 15는 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1의 전압-휘도 특성을 나타낸 도면.
도 16은 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1의 휘도-파워 효율 특성을 나타낸 도면.
도 17은 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1의 휘도-외부 양자 효율 특성을 나타낸 도면.
도 18은 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1의 발광 스펙트럼을 나타낸 도면.
도 19는 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1의 시간에 따른 정규화 휘도의 변화 특성을 나타낸 도면.
도 20은 발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2의 전류 밀도-휘도 특성을 나타낸 도면.
도 21은 발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2의 휘도-전류 효율 특성을 나타낸 도면.
도 22는 발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2의 전압-휘도 특성을 나타낸 도면.
도 23은 발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2의 휘도-파워 효율 특성을 나타낸 도면.
도 24는 발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2의 휘도-외부 양자 효율 특성을 나타낸 도면.
도 25는 발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2의 발광 스펙트럼을 나타낸 도면.
도 26은 발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2의 시간에 따른 정규화 휘도의 변화 특성을 나타낸 도면.
도 27은 발광 소자 3 및 비교 발광 소자 3의 전류 밀도-휘도 특성을 나타낸 도면.
도 28은 발광 소자 3 및 비교 발광 소자 3의 휘도-전류 효율 특성을 나타낸 도면.
도 29는 발광 소자 3 및 비교 발광 소자 3의 전압-휘도 특성을 나타낸 도면.
도 30은 발광 소자 3 및 비교 발광 소자 3의 휘도-파워 효율 특성을 나타낸 도면.
도 31은 발광 소자 3 및 비교 발광 소자 3의 휘도-외부 양자 효율 특성을 나타낸 도면.
도 32는 발광 소자 3 및 비교 발광 소자 3의 발광 스펙트럼을 나타낸 도면.
도 33은 발광 소자 3 및 비교 발광 소자 3의 시간에 따른 정규화 휘도의 변화 특성을 나타낸 도면.
본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 사용하여 이하에서 자세히 설명한다. 다만, 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 형태 및 상세한 사항은 본 발명의 취지 및 범위에서 벗어남이 없이 다양하게 변경될 수 있다는 것은 당업자라면 용이하게 이해할 수 있다. 따라서, 본 발명은 이하에서 기재하는 실시형태의 내용에 한정되어 해석되는 것이 아니다.
(실시형태 1)
3중항 여기 에너지를 발광으로 변환하는 대표적인 방법으로서는, 3중항 여기 준위로부터의 직접 발광인 인광을 이용하는 방법과, 3중항 여기 준위로부터 1중항 여기 준위로의 역 항간 교차를 거쳐 3중항 여기 에너지를 1중항 여기 에너지로 변환하고, 그 1중항 여기 에너지를 1중항 여기 준위로부터 발광하는 지연 형광을 이용하는 방법이 있다.
인광 재료를 사용한 발광 소자에 대해서는, 매우 높은 효율로 발광하는 구성도 실제로 보고되어 있고, 3중항 여기 준위를 발광으로 이용하는 우위성은 실제로 증명되어 있다. 그러나, 인광 재료의 대부분은 중심 금속이 희소 금속이기 때문에, 양산된 경우에 비용이나 안정 공급에 대한 불안이 있다.
한편 근년에 들어, 지연 형광 재료를 사용한 발광 소자에 대해서도 일정한 성과가 보고되고 있다. 그러나, 비교적 높은 효율로 지연 형광을 발하는 물질은 1중항 여기 준위와 3중항 여기 준위가 근접한다는 매우 드문 상태를 갖는, 특수한 분자 구조의 물질일 필요가 있기 때문에 종류에 한정이 있는 것이 현실이다.
여기 착체란, 전하 이동 상호 작용에 의하여 2종류의 분자가 형성하는 여기 상태의 착체를 가리키며, 그 1중항 여기 준위와 3중항 여기 준위는 근접하는 경우가 많다.
그래서, 여기 착체는 실온 환경하에서도 지연 형광을 발현하기 쉽고, 발광 효율이 양호한 형광 발광 소자가 얻어질 가능성이 있다. 또한, 여기 착체의 발광은, 상기 착체를 형성하는 2개의 물질 중, 얕은 쪽의 HOMO 준위와 깊은 쪽의 LUMO 준위의 차에 상당하는 파장을 갖는 빛이다. 그러므로, 여기 착체를 형성하는 물질의 선택에 따라서 원하는 파장을 갖는 빛을 얻는 것이 비교적 용이하다.
하지만, 여기 착체로부터의 발광을 적극적으로 이용하기 위한 연구는 아직 진행 중이고, 어떠한 물질을 사용하면 3중항 여기 준위로부터 1중항 여기 준위로의 역 항간 교차가 양호한 효율로 일어난다는 지침은 적고, 아무 지침도 없이 소자를 제작하더라도 좋은 결과를 얻을 수는 없다.
여기서, 3중항 여기 준위로부터 1중항 여기 준위로의 역 항간 교차를 양호한 효율로 수행함으로써, 3중항 여기 에너지를 1중항 여기 에너지로 변환할 수 있는 여기 착체로부터 형광 물질로 여기 에너지를 효율적으로 이동할 수 있으면, 종래보다 고효율로 형광 물질로부터도 발광을 얻을 수 있게 된다. 그래서, 본 실시형태에서는, 상기 여기 착체를 사용하고, 형광 물질을 발광 중심으로서 사용하며 고효율로 발광하는 발광 소자의 구성에 대하여 설명한다.
본 실시형태에 따른 발광 소자는, 한 쌍의 전극 사이에 유기 화합물을 포함한 층(무기 화합물을 포함하여도 좋음)을 끼운 구성이고, 상기 유기 화합물을 포함한 층은 적어도 발광층을 갖는다. 발광층은, 전자 수송성을 갖는 제 1 유기 화합물과, 정공 수송성을 갖는 제 2 유기 화합물과, 형광 물질을 포함한다.
제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물은 조합하여 여기 착체를 형성한다. 여기 착체를 형성하기 위해서는, 제 1 유기 화합물의 HOMO 준위 및 LUMO 준위 각각이 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위 및 LUMO 준위보다 깊은 것이 바람직하다.
여기 착체의 형성 과정으로서는 이하의 2개의 과정을 생각할 수 있다.
첫 번째 형성 과정은, 전자 수송성을 갖는 제 1 유기 화합물 및 정공 수송성을 갖는 제 2 유기 화합물 각각이 캐리어를 가진 상태(양이온 또는 음이온)로부터 여기 착체를 형성하는 과정이다.
두 번째 형성 과정은, 전자 수송성을 갖는 제 1 유기 화합물 또는 정공 수송성을 갖는 제 2 유기 화합물 중 한쪽이 1중항 여기 상태를 형성한 후, 기저 상태인 다른 쪽과 상호 작용되어 여기 착체를 형성하는 소과정(elementary process)이다.
본 실시형태에 따른 여기 착체는 상술한 과정 중 어느 쪽으로 생성되어도 좋다.
여기서, 정공 수송성을 갖는 제 2 유기 화합물이 트라이아릴아민 골격을 갖고, 상기 트라이아릴아민 골격의 3개의 아릴 그룹 중 적어도 하나가 p-바이페닐 골격을 포함하는 그룹이면, 고효율의 발광을 얻을 수 있다. 또한, 상기 p-바이페닐 골격을 포함하는 그룹은 플루오렌 골격을 포함하는 그룹인 경우에는 더 양호한 특성을 나타내는 발광 소자를 얻을 수 있기 때문에 바람직하다.
p-바이페닐 골격을 포함하는 그룹으로서는, 치환 또는 비치환된 p-바이페닐 그룹, 치환 또는 비치환된 플루오렌일 그룹, 치환 또는 비치환된 스피로플루오렌일 그룹, 및 치환 또는 비치환된 4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐 그룹 등을 들 수 있다.
상술한 구성 중, p-바이페닐 골격을 포함하는 그룹이 치환 또는 비치환된 플루오렌일 그룹(p-바이페닐 골격을 포함하기 때문에 플루오렌-2-일 그룹)인 경우, 더 양호한 발광 특성(전류 효율이나, 외부 양자 효율 등의 발광 효율)을 나타내기 때문에 바람직하다.
또한, 트라이아릴아민 골격에는 3개의 아릴 그룹이 결합되지만, 상기 3개의 아릴 그룹 중 2개 이상이 상술한 그룹으로부터 선택된 그룹이면 더 바람직하다.
또한, 트라이아릴아민 골격의 3개의 아릴 그룹 중 하나가 치환 또는 비치환된 p-바이페닐 그룹인 경우, 다른 아릴 그룹 중 적어도 하나가 치환 또는 비치환된 4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐 그룹 또는 9-페닐-9H-카바졸-3-일 그룹이면, 발광 효율이 양호한 발광 소자를 제공할 수 있어 바람직하다.
또한, 이들 그룹이 치환기를 갖는 경우, 이 치환기로서는 탄소수 1 내지 4의 알킬 그룹, 및 페닐 그룹을 들 수 있다.
본 실시형태에 따른 제 2 유기 화합물의 아릴 그룹으로서는, 상술한 것들 외에, 탄소수 6 내지 50의 아릴 그룹, 탄소수 1 내지 50의 헤테로아릴 그룹 등을 사용할 수 있다. 다만, 나프탈렌 골격을 갖는 그룹은 형성하는 여기 착체의 3중항 여기 준위를 저하시키고, 상기 여기 착체에 따라서는 고효율의 발광을 얻을 수 없기 때문에, 나프탈렌 골격을 포함하는 그룹은 사용하지 않는 것이 바람직하다.
또한, 상술한 바와 같은 트라이아릴아민의 어느 아릴 그룹에 다이아릴아미노 그룹이 더 결합된 물질을 제 2 유기 화합물로서 사용할 수도 있다. 이 때, 상기 다이아릴아미노 그룹에 포함되는 2개의 아릴 그룹은 각각 독립적으로 상술한 p-바이페닐 골격을 포함하는 그룹, 상술한 탄소수 6 내지 50의 아릴 그룹 및 상술한 탄소수 1 내지 50의 헤테로아릴 그룹 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
제 2 유기 화합물은 하기 일반식(G1)으로 나타내어질 수 있다.
[일반식(G1)]
상기 일반식(G1)에서, Ar1은 p-바이페닐 골격을 포함하는 그룹을 나타내고, Ar2 및 Ar3은 각각 독립적으로 탄소수 6 내지 50의 아릴 그룹 또는 탄소수 1 내지 50의 헤테로아릴 그룹을 나타낸다.
또한, 상기 일반식(G1)에서, Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 p-바이페닐 골격을 포함하는 그룹을 나타내고, Ar3은 탄소수 6 내지 50의 아릴 그룹 또는 탄소수 1 내지 50의 헤테로아릴 그룹을 나타내는 구성이 더 바람직하다.
또한, 상기 일반식(G1)에서, Ar1 내지 Ar3은 각각 독립적으로 p-바이페닐 골격을 포함하는 그룹이어도 좋다.
또한, 제 2 유기 화합물은 하기 일반식(G2)으로 나타내어질 수도 있다.
[일반식(G2)]
상기 일반식(G2)에서, Ar1, Ar2, Ar5, 및 Ar6 중 적어도 하나는 p-바이페닐 골격을 포함하는 그룹을 나타내고, 이 외는 각각 독립적으로 탄소수 6 내지 50의 아릴 그룹 또는 탄소수 1 내지 50의 헤테로아릴 그룹을 나타낸다. 또한, Ar4는 치환 또는 비치환된 페닐렌 그룹, 치환 또는 비치환된 바이페닐다이일 그룹, 치환 또는 비치환된 플루오렌다이일 그룹, 및 치환 또는 비치환된 스피로플루오렌다이일 그룹 중 어느 하나를 나타낸다. 또한, 일반식(G2)으로 나타내어지는 제 2 유기 화합물은 나프탈렌 골격을 포함하지 않는 것이 바람직하다.
또한, 상기 일반식(G2)에서, Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 p-바이페닐 골격을 포함하는 그룹을 나타내고, Ar5 및 Ar6은 각각 독립적으로, 탄소수 6 내지 50의 아릴 그룹 또는 탄소수 1 내지 50의 헤테로아릴 그룹을 나타내는 구성이 더 바람직하다. 또한, 이들은 나프탈렌 골격을 포함하지 않는 것이 바람직하다.
또한, 상기 일반식(G2)에서, Ar1, Ar2, Ar5, 및 Ar6은 각각 독립적으로 p-바이페닐 골격을 포함하는 그룹이어도 좋다.
또한, 상술한 제 2 유기 화합물에 대한 설명에서, p-바이페닐 골격을 포함하는 그룹은 대표적으로는 치환 또는 비치환된 p-바이페닐, 치환 또는 비치환된 플루오렌-2-일 그룹, 치환 또는 비치환된 스피로플루오렌일 그룹, 및 치환 또는 비치환된 4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐 그룹 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
또한, 큰 3중항 여기 에너지를 유지하기 위해서는 상술한 탄소수 6 내지 50의 아릴 그룹 및 탄소수 1 내지 50의 헤테로아릴 그룹은 나프탈렌 골격을 갖지 않는 것이 바람직하며, 구체적으로는 치환 또는 비치환된 페닐 그룹, 치환 또는 비치환된 바이페닐 그룹, 치환 또는 비치환된 플루오렌일 그룹, 치환 또는 비치환된 스피로플루오렌일 그룹, 치환 또는 비치환된 다이벤조퓨란일 그룹이 결합된 페닐 그룹, 치환 또는 비치환된 다이벤조티오페닐 그룹이 결합된 페닐 그룹, 치환 또는 비치환된 9-페닐-9H-카바졸-3-일 그룹 등이 바람직하다.
또한, 상기 제 2 유기 화합물의 각 치환기에 대한 설명에서, 상기 치환기가 치환기를 더 갖는 경우, 상기 치환기는 탄소수 1 내지 6의 알킬 그룹, 페닐 그룹, 및 바이페닐 그룹을 적용할 수 있다.
상술한 바와 같은 제 2 유기 화합물로서, 구체적으로는 하기 구조식(100) 내지 구조식(109) 등을 들 수 있다. 다만, 본 실시형태에서 사용할 수 있는 제 2 유기 화합물은 이하에서 예시하는 것에 한정되지 않는다.
[구조식(100) 내지 구조식(104)]
[구조식(105) 내지 구조식(109)]
또한, 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물의 3중항 여기 에너지(3중항 여기 준위와 1중항 기저 준위의 차에 상당하는 에너지)는 여기 착체의 3중항 여기 에너지보다 큰 것이 바람직하다. 이 이유는, 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물의 3중항 여기 에너지가 여기 착체의 3중항 여기 에너지보다 작으면, 여기 착체의 3중항 여기 에너지는 이동되어, 고효율의 발광을 얻기가 어려워지기 때문이다.
이와 같은 문제를 피하기 위해서는, 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물에 나프탈렌 골격이 포함되지 않는 것이 바람직하다.
또한, 1중항 여기 준위와 3중항 여기 준위의 에너지 차가 작은 여기 착체의 3중항 여기 에너지는, 여기 착체의 발광 파장에 상당하는 에너지로서 생각할 수 있다.
전자 수송성을 갖는 제 1 유기 화합물로서는, 주로 10-6cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 갖는 전자 수송성 재료를 사용할 수 있고, 구체적으로는 질소 함유 복소 방향족 화합물과 같은 π전자 부족형 복소 방향족 화합물이 바람직하고, 예를 들어 2-(4-바이페닐일)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸(약칭: PBD), 3-(4-바이페닐일)-4-페닐-5-(4-tert-부틸페닐)-1,2,4-트라이아졸(약칭: TAZ), 1,3-비스[5-(p-tert-부틸페닐)-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-(다이벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤즈이미다졸(약칭: mDBTBIm-II) 등의 폴리아졸 골격을 갖는 복소환 화합물, 2-[3-(다이벤조티오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭： 2mDBTPDBq-II), 7-[3-(다이벤조티오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭： 7mDBTPDBq-II), 6-[3-(다이벤조티오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭:6mDBTPDBq-II), 2-[3'-(다이벤조티오펜-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) 등의 퀴녹살린 골격 또는 다이벤조퀴녹살린 골격을 갖는 복소환 화합물, 4,6-비스[3-(페난트렌-9-일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mPnP2Pm), 4,6-비스[3-(4-다이벤조티에닐)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mDBTP2Pm-II), 4,6-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mCzP2Pm), 4-[3'-(다이벤조티오펜-4-일)바이페닐-3-일]벤조푸로[3,2-d]피리미딘(약칭: 4mDBTBPBfpm-II) 등의 다이아진 골격(피리미딘 골격이나 피라진 골격)을 갖는 복소환 화합물, 3,5-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리딘(약칭: 35DCzPPy), 1,3,5-트라이[3-(3-피리딜)펜일]벤젠(약칭: TmPyPB), 3,3',5,5'-테트라[(m-피리딜)-펜-3-일]바이페닐(약칭: BP4mPy) 등의 피리딘 골격을 갖는 복소환 화합물을 들 수 있다. 상술한 것들 중에서도 퀴녹살린 골격 또는 다이벤조퀴녹살린 골격을 갖는 복소환 화합물, 다이아진 골격을 갖는 복소환 화합물, 피리딘 골격을 갖는 복소환 화합물은, 신뢰성이 양호하여 바람직하다. 그 외에, 제 1 유기 화합물로서는, 페닐-다이(1-피레닐)포스핀옥사이드(약칭: POPy2), 스피로-9,9'-바이플루오렌-2-일-다이페닐포스핀옥사이드(약칭: SPPO1), 2,8-비스(다이페닐포스포릴)다이벤조[b,d]티오펜(약칭: PPT), 3-(다이페닐포스포릴)-9-[4-(다이페닐포스포릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: PPO21)과 같은 트라이아릴포스핀옥사이드나, 트리스[2,4,6-트라이메틸-3-(3-피리딜)페닐]보란(약칭: 3TPYMB)과 같은 트라이아릴보란 등도 들 수 있다. 고효율로 발광하는 여기 착체를 형성하기 위해서는, 상술한 것들 중에서도 다이아진 골격을 갖는 물질이 유효적이고, 그 중에서도 피리미딘 골격을 갖는 물질이 적합하다.
발광층에 포함되는 형광 물질로서는, 여기 착체보다 긴 파장 측에 극대값을 갖는 발광을 나타내는 물질이면 특별히 한정되지 않고, 다양한 재료를 사용할 수 있다. 구체적으로는, 5,6-비스[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-2,2'-바이피리딘(약칭: PAP2BPy), 5,6-비스[4'-(10-페닐-9-안트릴)바이페닐-4-일]-2,2'-바이피리딘(약칭: PAPP2BPy), N,N'-비스[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-N,N'-다이페닐-피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6FLPAPrn), 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-부틸페릴렌(약칭: TBP), 4-(10-페닐-9-안트릴)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBAPA), N,N"-(2-tert-부틸안트라센-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]에테닐}-6-메틸-4H-피란-4-일리덴)프로판다이나이트릴(약칭: DCM1), 2-{2-메틸-6-[2-(2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에테닐]-4H-피란-4-일리덴}프로판다이나이트릴(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)에테닐]-4H-피란-4-일리덴}프로판다이나이트릴(약칭: DCJTI), {2-tert-부틸-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에테닐]-4H-피란-4-일리덴}프로판다이나이트릴(약칭: DCJTB), 2-(2,6-비스{2-[4-(다이메틸아미노)페닐]에테닐}-4H-피란-4-일리덴)프로판다이나이트릴(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)에테닐]-4H-피란-4-일리덴}프로판다이나이트릴(약칭: BisDCJTM) 등을 들 수 있다.
발광층 중의 상술한 형광을 발하는 재료의 농도는 5wt％ 이하가 바람직하고, 1wt％ 이하가 더 바람직하다.
또한, 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물이 형성하는 여기 착체의 발광 스펙트럼과, 형광 물질의 가장 긴 파장 측의 흡수대가 중첩되는 재료를 선택함으로써, 에너지 이동 효율을 높여, 더 양호한 외부 양자 효율을 나타내는 발광 소자를 얻을 수 있다.
형광 물질에서 가장 긴 파장 측의 흡수대는, 상술한 물질의 1중항 기저 준위로부터 1중항 여기 준위로의 전이(轉移)에 상당하는 흡수이다. 따라서, 여기 착체의 발광 스펙트럼과 상기 흡수대를 중첩시킴으로써 여기 착체로부터 형광 물질로의 효율적인 에너지 이동을 실현할 수 있게 된다. 이 결과, 양호한 외부 양자 효율을 나타내는 발광 소자를 얻을 수 있다.
또한, 여기 착체의 발광 파장에 상당하는 에너지는, 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물 중, 얕은 쪽의 HOMO 준위와 깊은 쪽의 LUMO 준위의 차에 상당하기 때문에, 적당한 준위의 조합을 적당히 선택함으로써, 원하는 형광 물질의 상기 흡수대에 여기 착체의 발광 파장을 크게 중첩시킬 수 있어, 에너지 이동 효율을 간편하게 높일 수 있다.
또한, 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물이 형성하는 여기 착체로부터의 발광은 외부 양자 효율이 매우 높고, 지연 형광도 많이 포함될 가능성이 높다. 따라서, 상기 여기 착체로부터의 에너지 이동을 거침으로써 "여기 상태의 호스트 재료에서 항간 교차가 발생하는 것을 전제로 하지 않은 종래의 이론적 한계"를 넘는 외부 양자 효율을 나타내는 형광 발광 소자를 제공할 수 있게 된다. 추출 효율에 대한 대책을 하지 않은 형광 발광 소자에서의 외부 양자 효율의 이론적인 한계는 일반적으로 5% 내지 7%라고 생각되고 있지만, 본 실시형태에 따른 발광 소자의 구성을 사용함으로써, 이 한계를 넘는 외부 양자 효율을 나타내는 발광 소자를 용이하게 제공할 수 있게 된다.
이와 같이 본 실시형태에 따른 구성을 사용함으로써, 3중항 여기 준위로부터 1중항 여기 준위로의 역 항간 교차를 이용함에 의하여, 3중항 여기 에너지를 형광 발광으로 변환할 수 있으며 고효율로 발광하는 발광 소자를 제공할 수 있다. 이로써, 공급에 대한 불안이 있는 희소 금속을 사용하지 않아도, 고효율의 발광 소자를 간편하게 제공할 수 있게 된다. 또한, 이와 같은 특징을 가지며 수명이 양호한 발광 소자를 제공할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는 실시형태 1에서 설명한 발광 소자의 자세한 구조의 예에 대하여 도 1의 (A) 및 (B)를 사용하여 이하에서 설명한다.
도 1의 (A)에서, 발광 소자는 제 1 전극(101), 제 2 전극(102), 및 제 1 전극(101)과 제 2 전극(102) 사이에 제공된 유기 화합물을 포함한 층(103)으로 구성된다. 또한, 본 실시형태에서 제 1 전극(101)은 양극으로서 기능하고 제 2 전극(102)은 음극으로서 기능하는 것으로 하여 이하에서 설명한다. 즉, 전압이 제 1 전극(101)과 제 2 전극(102) 사이에 인가되었을 때 제 1 전극(101)의 전위가 제 2 전극(102)의 전위보다 높아지면, 발광이 얻어질 수 있는 구성이다. 유기 화합물을 포함한 층(103)은 발광층(113)을 적어도 구비하면 좋다. 도 1의 (A)에 도시된 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 전자 수송층(114), 및 전자 주입층(115)은 예이며, 제공되어도 좋고 제공되지 않아도 좋다. 또한, 이들 이외의 기능을 갖는 다른 층이 제공되어도 좋다.
제 1 전극(101)은 양극으로서 기능하는 전극으로 하고, 일함수가 큰(구체적으로는 4.0eV 이상) 금속, 합금, 도전성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용하여 형성하는 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) 등을 들 수 있다. 이들 도전성 금속 산화물막은, 일반적으로 스퍼터링법에 의하여 형성되지만, 졸-겔법 등을 응용하여 제작되어도 좋다. 제작 방법의 예로서는 산화 인듐-산화 아연은, 산화 인듐에 대하여 1wt% 내지 20wt%의 산화 아연을 첨가한 타깃을 사용하여 스퍼터링법에 의하여 형성하는 방법 등이 있다. 또한, 산화 텅스텐 및 산화 아연을 함유한 산화 인듐(IWZO)은, 산화 인듐에 대하여 산화 텅스텐을 0.5wt% 내지 5wt％, 산화 아연을 0.1wt% 내지 1wt％ 함유한 타깃을 사용하여 스퍼터링법에 의하여 형성할 수도 있다. 이 외에, 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 철(Fe), 코발트(Co), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 또는 금속 재료의 질화물(예를 들어, 질화 티타늄) 등을 들 수 있다. 그래핀을 사용할 수도 있다. 또한 후술하는 복합 재료를 유기 화합물을 포함한 층(103) 중 제 1 전극(101)과 접하는 층에 사용함으로써 일함수와 상관없이 전극 재료를 선택할 수 있게 된다.
유기 화합물을 포함한 층(103)의 적층 구조에 대해서는 실시형태 1에서 기재한 바와 같은 발광층(113)의 구성이면 다른 것은 특별히 한정되지 않는다. 도 1 의(A)에서는 예를 들어 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층, 캐리어 블록층, 전하 발생층 등을 적절히 조합하여 구성할 수 있다. 본 실시형태에서는 유기 화합물을 포함한 층(103)이, 제 1 전극(101) 위에 순차적으로 적층된 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 발광층(113), 전자 수송층(114), 및 전자 주입층(115)을 갖는 구성에 대하여 설명한다. 이하에서, 각 층을 구성하는 재료에 대하여 구체적으로 기재한다.
정공 주입층(111)은 정공 주입성이 높은 물질을 포함한 층이다. 산화 몰리브덴, 산화 바나듐, 산화 루테늄, 산화 텅스텐, 산화 망간 등이 사용될 수 있다. 이들 외에, 프탈로사이아닌(약칭: H2Pc) 또는 구리 프탈로사이아닌(약칭: CuPc) 등의 프탈로사이아닌계 화합물, 4,4'-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: DPAB), N,N'-비스{4-[비스(3-메틸페닐)아미노]페닐}-N,N'-다이페닐-(1,1'-바이페닐)-4,4'-다이아민(약칭: DNTPD) 등의 방향족 아민 화합물, 또는 폴리(3,4-에틸렌다이옥시티오펜)/폴리(스타이렌설폰산)(PEDOT/PSS) 등의 고분자 등을 사용하여도 정공 주입층(111)을 형성할 수 있다.
또한, 정공 주입층(111)으로서, 정공 수송성을 갖는 재료에 억셉터성 물질을 함유시킨 복합 재료를 사용할 수 있다. 또한, 정공 수송성을 갖는 재료에 억셉터성 물질을 함유시킨 것을 사용함으로써, 전극의 일함수와 상관없이 전극을 형성하는 재료를 선택할 수 있다. 즉, 일함수가 큰 재료 외에, 일함수가 작은 재료도 제 1 전극(101)으로서 사용할 수 있다. 억셉터성 물질로서는, 7,7,8,8-테트라시아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노다이메탄(약칭: F4-TCNQ), 클로라닐 등을 들 수 있다. 또한, 전이 금속 산화물을 들 수 있다. 또한, 원소 주기율표에 있어서의 제 4 족 내지 제 8 족에 속하는 금속의 산화물을 들 수 있다. 구체적으로는, 산화 바나듐, 산화 니오븀, 산화 탄탈, 산화 크롬, 산화 몰리브덴, 산화 텅스텐, 산화 망간, 산화 레늄은 전자 수용성이 높기 때문에 바람직하다. 그 중에서도, 산화 몰리브덴은 대기 중에서도 안정적이고 흡습성이 낮으며 취급하기 쉽기 때문에 특히 바람직하다.
복합 재료에 사용하는 정공 수송성을 갖는 재료로서는, 방향족 아민 화합물, 카바졸 유도체, 방향족 탄화수소, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등) 등, 다양한 유기 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 복합 재료에 사용하는 유기 화합물은 정공 수송성이 높은 유기 화합물인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 물질인 것이 바람직하다. 이하에서는, 복합 재료에서의 정공 수송성을 갖는 재료로서 사용할 수 있는 유기 화합물을 구체적으로 열거한다.
방향족 아민 화합물로서는 예를 들어 N,N'-다이(p-톨릴)-N,N'-다이페닐-p-페닐렌다이아민(약칭: DTDPPA), 4,4'-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: DPAB), N,N'-비스{4-[비스(3-메틸페닐)아미노]페닐}-N,N'-다이페닐-(1,1'-바이페닐)-4,4'-다이아민(약칭: DNTPD), 1,3,5-트리스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]벤젠(약칭: DPA3B) 등을 들 수 있다.
복합 재료에 사용할 수 있는 카바졸 유도체로서는, 구체적으로 3-[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCA1), 3,6-비스[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCA2), 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카바졸-3-일)아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCN1) 등을 들 수 있다.
또한, 복합 재료에 사용할 수 있는 카바졸 유도체로서는, 상술한 것들 외에, 4,4'-다이(N-카바졸일)바이페닐(약칭: CBP), 1,3,5-트리스[4-(N-카바졸일)페닐]벤젠(약칭: TCPB), 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA), 1,4-비스[4-(N-카바졸일)페닐]-2,3,5,6-테트라페닐벤젠 등을 들 수 있다.
또한, 복합 재료에 사용할 수 있는 방향족 탄화수소로서는, 예를 들어 2-tert-부틸-9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: t-BuDNA), 2-tert-부틸-9,10-다이(1-나프틸)안트라센, 9,10-비스(3,5-다이페닐페닐)안트라센(약칭: DPPA), 2-tert-부틸-9,10-비스(4-페닐페닐)안트라센(약칭: t-BuDBA), 9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: DNA), 9,10-다이페닐안트라센(약칭: DPAnth), 2-tert-부틸안트라센(약칭: t-BuAnth), 9,10-비스(4-메틸-1-나프틸)안트라센(약칭: DMNA), 2-tert-부틸-9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]안트라센, 9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]안트라센, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-다이(1-나프틸)안트라센, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-다이(2-나프틸)안트라센, 9,9'-바이안트릴, 10,10'-다이페닐-9,9'-바이안트릴, 10,10'-비스(2-페닐페닐)-9,9'-바이안트릴, 10,10'-비스[(2,3,4,5,6-펜타페닐)페닐]-9,9'-바이안트릴, 안트라센, 테트라센, 루브렌, 페릴렌, 2,5,8,11-테트라(tert-부틸)페릴렌 등을 들 수 있다. 또한, 이들 외에 펜타센, 코로넨 등도 사용할 수 있다. 이와 같이, 1×10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 갖고 탄소수 14 내지 42의 방향족 탄화수소를 사용하는 것이 더 바람직하다.
또한, 복합 재료에 사용할 수 있는 방향족 탄화수소가 비닐 골격을 가져도 좋다. 비닐 그룹을 갖는 방향족 탄화수소로서는, 예를 들어 4,4'-비스(2,2-다이페닐비닐)바이페닐(약칭: DPVBi), 9,10-비스[4-(2,2-다이페닐비닐)페닐]안트라센(약칭: DPVPA) 등을 들 수 있다.
또한, 폴리(N-비닐카바졸)(약칭: PVK), 폴리(4-비닐트라이페닐아민)(약칭: PVTPA), 폴리[N-(4-{N'-[4-(4-다이페닐아미노)페닐]페닐-N'-페닐아미노}페닐)메타크릴아마이드](약칭: PTPDMA), 또는 폴리[N,N'-비스(4-부틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘](약칭: Poly-TPD) 등의 고분자 화합물을 사용할 수도 있다.
정공 주입층을 형성함으로써 정공 주입성이 양호하게 되고 구동 전압이 작은 발광 소자를 얻을 수 있다.
정공 수송층은 정공 수송성을 갖는 재료를 포함한 층이다. 정공 수송성을 갖는 재료로서는 예를 들어, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: NPB)이나, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-다이페닐-[1,1'-바이페닐]-4,4'-다이아민(약칭: TPD), 4,4',4''-트리스(N,N-다이페닐아미노)트라이페닐아민(약칭: TDATA), 4,4',4''-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트라이페닐아민(약칭: MTDATA), 4,4'-비스[N-(스피로-9,9'-바이플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: BSPB), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP) 등의 방향족 아민 화합물 등을 사용할 수 있다. 여기에 기재된 물질은, 정공 수송성이 높고 주로 10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 물질이다. 또한, 상술한 복합 재료에서의 정공 수송성을 갖는 재료로서 든 유기 화합물도 정공 수송층에 사용할 수 있다. 또한, 폴리(N-비닐카바졸)(약칭: PVK) 또는 폴리(4-비닐트라이페닐아민)(약칭: PVTPA) 등의 고분자 화합물을 사용할 수도 있다. 또한, 정공 수송성을 갖는 재료를 포함한 층은 단층뿐만 아니라, 상술한 물질로 이루어지는 층이 2층 이상 적층된 것으로 하여도 좋다.
발광층(113)은, 전자 수송성을 갖는 제 1 유기 화합물과, 정공 수송성을 갖는 제 2 유기 화합물과, 형광 물질을 포함한 층이다. 각 물질의 재료, 구성 등에 대해서는 실시형태 1의 기재와 마찬가지이다. 이와 같은 구성을 가짐으로써, 본 실시형태에 따른 발광 소자는 희소 금속을 사용하지 않는 형광 발광 소자이면서 매우 양호한 외부 양자 효율을 나타낸다. 또한, 양호한 수명을 갖는 발광 소자로 할 수도 있다.
전자 수송층(114)은 전자 수송성을 갖는 재료를 포함한 층이다. 예를 들어, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(약칭: Alq), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀라토)알루미늄(약칭: Almq3), 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨(약칭: BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)(4-페닐페놀라토)알루미늄(약칭: BAlq) 등, 퀴놀린 골격 또는 벤조퀴놀린 골격을 갖는 금속 착체 등으로 이루어지는 층이다. 또한, 이들 외에, 비스[2-(2-하이드록시페닐)벤즈옥사졸라토]아연(약칭: Zn(BOX)2), 비스[2-(2-하이드록시페닐)벤조티아졸라토]아연(약칭: Zn(BTZ)2) 등 옥사졸계, 티아졸계 배위자를 갖는 금속 착체 등도 사용할 수 있다. 또한, 금속 착체 외에도, 2-(4-바이페닐일)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸(약칭：PBD)이나, 1,3-비스[5-(p-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸-2-일]벤젠(약칭：OXD-7), 3-(4-바이페닐일)-4-페닐-5-(4-tert-부틸페닐)-1,2,4-트라이아졸(약칭：TAZ), 바소페난트롤린(약칭：BPhen), 바소큐프로인(약칭：BCP) 등도 사용할 수 있다. 여기에 기재된 물질은, 전자 수송성이 높고 주로 10-6cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 갖는 물질이다. 또한, 상술한 전자 수송성을 갖는 제 1 유기 화합물을 전자 수송층(114)에 사용하여도 좋다.
또한, 전자 수송층(114)은 단층뿐만 아니라, 상술한 물질로 이루어지는 층이 2층 이상 적층된 것으로 하여도 좋다. 예를 들어, 도 1의 (A)에는, 제 1 전자 수송층(114m)과 제 2 전자 수송층(114n)이 적층된 구조를 도시하였다.
또한, 전자 수송층과 발광층 사이에, 전자 캐리어의 이동을 제어하는 층을 제공하여도 좋다. 이 층은 상술한 바와 같은 전자 수송성이 높은 재료에, 전자 트랩성이 높은 물질을 소량 첨가한 층이며, 전자 캐리어의 이동이 억제됨으로써 캐리어 밸런스의 조정이 가능하다. 이러한 구성은 발광층을 전자가 통과할 때 발생하는 문제(예를 들어 소자 수명의 저하)를 억제하는 데에 매우 효과적이다.
또한, 전자 수송층(114)과 제 2 전극(102) 사이에, 제 2 전극(102)과 접촉하도록 전자 주입층(115)을 제공하여도 좋다. 전자 주입층(115)으로서는, 불화 리튬(LiF), 불화 세슘(CsF) 또는 불화 칼슘(CaF2) 등의 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속, 또는 이들의 화합물을 사용할 수 있다. 예를 들어, 전자 수송성을 갖는 물질로 이루어지는 층 내에 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 이들의 화합물을 함유시킨 것을 사용할 수 있다. 또한, 전자 수송성을 갖는 물질로 이루어지는 층 내에 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 함유시킨 것을 전자 주입층(115)으로서 사용함으로써, 제 2 전극(102)으로부터 전자가 효율적으로 주입되기 때문에 바람직하다.
제 2 전극(102)을 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) 등 원소 주기율표의 제 1 족 또는 제 2 족에 속하는 원소, 및 이들을 포함한 합금(MgAg, AlLi), 유로퓸(Eu), 이테르븀(Yb) 등의 희토류 금속 및 이들을 포함한 합금 등을 들 수 있다. 그러나, 제 2 전극(102)과 전자 수송층 사이에 전자 주입층을 제공하면, Al, Ag, ITO, 실리콘 또는 산화 실리콘을 함유한 산화 인듐-산화 주석 등 다양한 도전성 재료를 일함수와 상관없이 제 2 전극(102)으로서 사용할 수 있다. 이들 도전성 재료는 스퍼터링법, 잉크젯법, 스핀 코팅법 등에 의하여 성막할 수 있다.
또한, 유기 화합물을 포함한 층(103)의 형성 방법으로서는, 건식법, 습식법을 불문하고, 각종 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 진공 증착법, 잉크젯법, 또는 스핀 코팅법 등을 사용할 수 있다. 또한, 각 전극 또는 각 층마다 다른 성막 방법을 사용하여 형성할 수 있다.
전극에 대해서도 졸-겔 방법을 사용하는 습식법으로 형성하여도 좋고, 금속 재료의 페이스트를 사용하는 습식법으로 형성하여도 좋다. 또한, 스퍼터링법이나 진공 증착법 등의 건식법으로 전극을 형성하여도 좋다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 발광 소자는, 제 1 전극(101)과 제 2 전극(102) 사이의 전위차에 의하여 전류가 흐르고, 발광성이 높은 물질을 포함한 발광층(113)에서 정공과 전자가 재결합하여 발광한다. 즉, 발광층(113)에 발광 영역이 형성되는 구성이 된다.
발광은, 제 1 전극(101) 및 제 2 전극(102) 중 어느 한쪽 또는 양쪽 모두를 통하여 외부로 추출된다. 따라서, 제 1 전극(101) 및 제 2 전극(102) 중 어느 한쪽 또는 양쪽 모두는 투광성을 갖는 전극이다. 제 1 전극(101)만이 투광성을 갖는 전극일 경우에는 제 1 전극(101)을 통하여 발광이 추출된다. 제 2 전극(102)만이 투광성을 갖는 전극일 경우에는 제 2 전극(102)을 통하여 발광이 추출된다. 제 1 전극(101) 및 제 2 전극(102)의 양쪽 모두가 투광성을 갖는 전극일 경우에는 제 1 전극(101) 및 제 2 전극(102)을 통하여 발광이 추출된다.
또한, 제 1 전극(101)과 제 2 전극(102) 사이에 제공되는 층의 구성은 상술한 것에 제한되지 않는다. 그러나, 발광 영역과, 전극이나 캐리어 주입층에 사용되는 금속이 근접함으로 인하여 발생하는 소광(quenching)이 억제되도록, 제 1 전극(101) 및 제 2 전극(102)으로부터 떨어진 위치에 정공과 전자가 재결합하는 발광 영역을 제공한 구성이 바람직하다.
또한, 발광층(113)에 접하는 정공 수송층이나 전자 수송층, 특히 발광층(113)의 발광 영역에 가까운 쪽에 접하는 캐리어 수송층은, 발광층에서 생성된 여기자로부터의 에너지 이동을 억제하기 위하여, 그 밴드 갭이 발광층에 포함되는 여기 착체의 밴드 갭보다 큰 물질로 구성되는 것이 바람직하다.
도 1의 (B)에는 도 1의 (A)와 다른 구성을 갖는 발광 소자를 도시하였다. 복수의 발광 유닛이 적층된 구성을 갖는 발광 소자(이하, 적층형 소자라고도 함)에 대하여 도 1의 (B)를 참조하여 설명한다. 이 발광 소자는 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 복수의 발광 유닛을 포함하는 발광 소자이다. 하나의 발광 유닛은, 도 1의 (A)에 도시된 유기 화합물을 포함한 층(103)과 같은 구성을 갖는다. 즉, 도 1의 (A)에 도시된 발광 소자는 하나의 발광 유닛을 갖는 발광 소자이며, 도 1의 (B)에 도시된 발광 소자는 복수의 발광 유닛을 갖는 발광 소자라고 할 수 있다.
도 1의 (B)에서, 제 1 전극(501)과 제 2 전극(502) 사이에는 제 1 발광 유닛(511) 및 제 2 발광 유닛(512)이 적층되고, 제 1 발광 유닛(511)과 제 2 발광 유닛(512) 사이에는 전하 발생층(513)이 제공된다. 제 1 전극(501)과 제 2 전극(502)은 각각 도 1의 (A)에 도시된 제 1 전극(101)과 제 2 전극(102)에 상당하고, 도 1의 (A)의 설명에서 기재한 것과 동일한 것을 적용할 수 있다. 또한, 제 1 발광 유닛(511) 및 제 2 발광 유닛(512)의 구성은 같아도 좋고, 상이하여도 좋다.
전하 발생층(513)에는 유기 화합물과 금속 산화물의 복합 재료가 포함된다. 이 유기 화합물과 금속 산화물의 복합 재료는, 도 1의 (A)에 도시된 정공 주입층에 사용할 수 있는 복합 재료를 사용할 수 있다. 유기 화합물로서는 방향족 아민 화합물, 카바졸 화합물, 방향족 탄화수소, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등) 등 각종 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 유기 화합물로서는, 정공 이동도가 1×10-6cm2/Vs 이상인 것을 적용하는 것이 바람직하다. 다만, 전자보다 정공의 수송성이 높은 물질이면 상술한 것 외의 물질도 사용 수 있다. 유기 화합물과 금속 산화물의 복합 재료는, 캐리어 주입성, 캐리어 수송성이 뛰어나기 때문에, 저전압 구동, 저전류 구동을 실현할 수 있다. 또한, 양극 측의 계면이 전하 발생층에 접하는 발광 유닛에서는 전하 발생층이 정공 수송층의 역할도 할 수 있기 때문에, 정공 수송층을 형성하지 않아도 좋다.
또한, 전하 발생층(513)은 유기 화합물과 금속 산화물의 복합 재료를 포함한 층과, 다른 재료에 의하여 구성되는 층을 적층시켜 형성하여도 좋다. 예를 들어, 유기 화합물과 금속 산화물의 복합 재료를 포함한 층과, 전자 공여성 물질 중에서 선택된 하나의 화합물과 전자 수송성이 높은 화합물을 포함한 층을 적층하여 형성하여도 좋다. 또한, 유기 화합물과 금속 산화물의 복합 재료를 포함한 층과 투명 도전막을 적층하여 형성하여도 좋다.
제 1 발광 유닛(511)과 제 2 발광 유닛(512) 사이에 제공된 전하 발생층(513)은, 전압이 제 1 전극(501)과 제 2 전극(502) 사이에 인가될 때, 어느 한 쪽의 발광 유닛으로 전자를 주입하고, 다른 쪽의 발광 유닛으로 정공을 주입하는 것이면 좋다. 예를 들어, 도 1의 (B)에서, 제 1 전극의 전압이 제 2 전극의 전압보다 높게 되도록 전압이 인가될 때, 전하 발생층(513)은 전자를 제 1 발광 유닛(511)으로 주입하고 정공을 제 2 발광 유닛(512)으로 주입하는 것이면 좋다.
도 1의 (B)에서는, 2개의 발광 유닛을 갖는 발광 소자에 대하여 설명하였지만, 3개 이상의 발광 유닛을 적층한 발광 소자도 마찬가지로 적용할 수 있다. 도 1의 (B)에 도시된 발광 소자와 마찬가지로, 한 쌍의 전극 사이에 복수의 발광 유닛을 전하 발생층에 의하여 구획하여 배치함으로써, 전류 밀도를 낮게 유지한 채 휘도가 높은 발광을 가능하게 하고, 또한 긴 수명의 소자를 실현할 수 있다. 또한, 저전압 구동이 가능하여 소비 전력이 낮은 발광 장치를 실현할 수 있다.
또한, 각 발광 유닛이 서로 상이한 색의 빛을 사출하도록 함으로써, 발광 소자 전체로서 원하는 색의 발광을 제공할 수 있다. 예를 들어, 2개의 발광 유닛을 갖는 발광 소자에 있어서, 제 1 발광 유닛에서 적색과 녹색의 발광색, 제 2 발광 유닛에서 청색의 발광색을 얻음으로써, 발광 소자 전체로서 백색 발광하는 발광 소자를 얻을 수도 있다.
또한, 상기 구성은 다른 실시형태나 본 실시형태의 다른 구성과 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 사용한 발광 장치에 대하여 설명한다.
본 실시형태에서는 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 사용하여 제작된 발광 장치에 대하여 도 2를 사용하여 설명한다. 또한, 도 2의 (A)는 발광 장치를 도시한 상면도, 도 2의 (B)는 도 2의 (A)를 A-B 및 C-D에서 절단한 단면도이다. 이 발광 장치는 구동 회로부(소스선 구동 회로)(601), 화소부(602), 및 구동 회로부(게이트선 구동 회로)(603)를 포함하고, 이들은 발광 소자의 발광을 제어하기 위한 것이고 점선으로 도시되어 있다. 또한, 604는 밀봉 기판, 605는 실재를 나타내며, 실재(605)로 둘러싸인 내측은 공간(607)이다.
리드 배선(608)은 소스선 구동 회로(601) 및 게이트선 구동 회로(603)에 입력되는 신호를 전달하기 위한 것이고, 외부 입력 단자로서 기능하는 FPC(연성 인쇄 회로)(609)로부터 비디오 신호, 클럭 신호, 스타트 신호, 및 리셋 신호 등을 수신한다. 또한, 여기서는 FPC만이 도시되어 있지만, 이 FPC에는 프린트 배선 기판(PWB)이 장착되어 있어도 좋다. 본 명세서에서의 발광 장치에는, 발광 장치 본체뿐만 아니라, 거기에 FPC 또는 PWB가 장착된 상태도 포함되는 것으로 한다.
다음에, 단면 구조에 대하여 도 2의 (B)를 사용하여 설명한다. 소자 기판(610) 위에는 구동 회로부 및 화소부가 형성되어 있지만, 여기서는 구동 회로부인 소스선 구동 회로(601), 및 화소부(602)의 화소 중 하나가 도시되어 있다.
또한, 소스선 구동 회로(601)로서, n채널 TFT(623) 및 p채널 TFT(624)가 조합된 CMOS 회로가 형성된다. 또한, 구동 회로는 CMOS 회로, PMOS 회로, 또는 NMOS 회로 등 각종 회로로 형성되어도 좋다. 또한, 본 실시형태에서는 기판 위에 구동 회로가 형성된 드라이버 일체형을 예시하지만, 이 경우에 한정되지 않고, 기판 위가 아닌 외부에 구동 회로를 형성하여도 좋다.
또한, 화소부(602)는 스위칭용 TFT(611), 전류 제어 TFT(612), 및 전류 제어 TFT(612)의 드레인에 전기적으로 접속된 제 1 전극(613)을 포함하는 복수의 화소로 형성된다. 또한, 제 1 전극(613)의 단부를 덮도록 절연물(614)이 형성된다. 여기서는, 포지티브형 감광성 아크릴 수지막을 사용하여 형성한다.
피복성을 양호한 것으로 하기 위하여, 절연물(614)의 상단부 또는 하단부에 곡률을 갖는 곡면이 형성되도록 한다. 예를 들어, 절연물(614)의 재료로서 포지티브형 감광성 아크릴을 사용한 경우에는, 절연물(614)의 상단부에만 곡률 반경(0.2μm 내지 3μm)을 갖는 곡면을 가지게 하는 것이 바람직하다. 또한, 절연물(614)로서, 네거티브형 감광성 수지 및 포지티브형 감광성 수지 중 어느 쪽이든 사용할 수 있다.
제 1 전극(613) 위에는 유기 화합물을 포함한 층(616) 및 제 2 전극(617)이 형성된다. 여기서, 양극으로서 기능하는 제 1 전극(613)에 사용하는 재료로서, 일함수가 큰 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, ITO막, 실리콘을 함유한 인듐 주석 산화물막, 2wt% 내지 20wt%의 산화 아연을 함유한 산화 인듐막, 질화 티타늄막, 크롬막, 텅스텐막, Zn막, Pt막 등의 단층막 외에, 질화 티타늄막과 알루미늄을 주성분으로 하는 막의 적층 구조, 질화 티타늄막과 알루미늄을 주성분으로 하는 막과 질화 티타늄막의 3층 구조 등을 사용할 수 있다. 적층 구조를 사용하면, 배선으로서의 저항이 낮고, 양호한 오믹 접촉(ohmic contact)을 형성하며, 양극으로서 기능시킬 수 있다.
또한, 유기 화합물을 포함한 층(616)은 증착 마스크를 사용한 증착법, 잉크젯법, 스핀 코팅법 등 각종 방법에 의하여 형성된다. 유기 화합물을 포함한 층(616)은 실시형태 1에서 설명한 바와 같은 구성을 포함한다. 또한, 유기 화합물을 포함한 층(616)을 구성하는 다른 재료로서는 저분자 화합물 또는 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머를 포함함)이어도 좋다.
또한, 유기 화합물을 포함한 층(616) 위에 형성되고 음극으로서 기능하는 제 2 전극(617)에 사용하는 재료로서는 일함수가 작은 재료(Al, Mg, Li, Ca, 또는 이들의 합금이나 화합물, MgAg, MgIn, AlLi 등)를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 유기 화합물을 포함한 층(616)에서 생긴 빛이 제 2 전극(617)을 투과하도록 하는 경우에는, 제 2 전극(617)으로서 막 두께를 얇게 한 금속 박막과 투명 도전막(ITO, 2wt% 내지 20wt%의 산화 아연을 함유한 산화 인듐, 실리콘을 함유한 인듐 주석 산화물, 산화 아연(ZnO) 등)의 적층을 사용하는 것이 좋다.
또한, 제 1 전극(613), 유기 화합물을 포함한 층(616), 및 제 2 전극(617)으로 발광 소자가 형성된다. 이 발광 소자는 실시형태 1에 기재된 구성을 갖는다. 또한, 화소부는 복수의 발광 소자가 형성되어 이루어지지만, 본 실시형태에 따른 발광 장치에서는, 실시형태 1에 기재된 발광 소자, 및 그 외의 구성을 갖는 발광 소자의 양쪽이 포함되어도 좋다.
또한, 밀봉 기판(604)을 실재(605)에 의하여 소자 기판(610)에 접합함으로써, 소자 기판(610), 밀봉 기판(604), 및 실재(605)에 의하여 둘러싸인 공간(607)에 발광 소자(618)가 제공된다. 또한, 공간(607)에는 불활성 기체(질소나 아르곤 등) 또는 실재(605) 등의 충전재가 충전된다. 밀봉 기판에는 오목부를 형성하고 거기에 건조재를 제공하는 구성이면 수분의 영향으로 인한 열화를 억제할 수 있어 바람직하다.
또한, 실재(605)에는 에폭시계 수지나 저융점 유리를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 이들 재료는 가능한 한 수분이나 산소를 투과시키지 않는 재료인 것이 바람직하다. 또한, 밀봉 기판(604)에 사용하는 재료로서 유리 기판이나 석영 기판 외에, FRP(Fiber Reinforced Plastics), PVF(폴리비닐 플루오라이드), 폴리에스테르 또는 아크릴 등으로 이루어지는 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
상술한 바와 같이 하여, 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 사용하여 제작된 발광 장치를 얻을 수 있다.
본 실시형태에 따른 발광 장치는, 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 사용하기 때문에, 양호한 특성을 구비한 발광 장치를 얻을 수 있다. 구체적으로는, 실시형태 1에 기재된 발광 소자는 발광 효율이 양호한 발광 소자이기 때문에 소비 전력이 저감된 발광 장치로 할 수 있다.
도 3에는 백색 발광을 나타내는 발광 소자를 형성하고 착색층(컬러 필터) 등을 제공함으로써 풀 컬러 표시가 가능한 발광 장치의 예를 도시하였다. 도 3의 (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 소자의 제 1 전극(1024W, 1024R, 1024G, 1024B), 격벽(1025), 유기 화합물을 포함한 층(1028), 상기 발광 소자의 제 2 전극(1029), 밀봉 기판(1031), 실재(1032) 등이 도시되어 있다.
또한, 도 3의 (A)에서는 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 및 청색 착색층(1034B))은 투명 기재(基材)(1033)에 제공된다. 또한, 흑색층(블랙 매트릭스)(1035)을 더 제공하여도 좋다. 착색층 및 흑색층이 제공된 투명 기재(1033)는 위치 정렬하고 기판(1001)에 고정한다. 또한, 착색층 및 흑색층은 오버코트층(1036)으로 덮인다. 또한, 도 3의 (A)에서는 빛이 착색층을 투과하지 않고 외부로 추출되는 발광층과, 빛이 각 색의 착색층을 투과하여 외부로 추출되는 발광층이 있고, 착색층을 투과하지 않는 빛은 백색, 착색층을 투과하는 빛은 적색, 청색, 녹색이 되므로, 4색의 화소를 사용하여 영상을 표현할 수 있다.
도 3의 (B)에서는 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 및 청색 착색층(1034B))을 게이트 절연막(1003)과 제 1 층간 절연막(1020) 사이에 형성하는 예를 도시하였다. 이와 같이, 착색층은 기판(1001)과 밀봉 기판(1031) 사이에 제공되어도 좋다.
또한, 상술한 발광 장치는 TFT가 형성되는 기판(1001) 측으로 빛을 추출하는 구조(보텀 이미션형)의 발광 장치로 하였지만, 밀봉 기판(1031) 측으로 빛을 추출하는 구조(톱 이미션형)의 발광 장치로 하여도 좋다. 톱 이미션형 발광 장치의 단면도를 도 4에 도시하였다. 이 경우, 기판(1001)은 빛을 투과시키지 않는 기판을 사용할 수 있다. TFT와 발광 소자의 양극을 접속하는 접속 전극의 제작까지는 보텀 이미션형 발광 장치와 마찬가지로 형성한다. 그 후, 제 3 층간 절연막(1037)을 전극(1022)을 덮도록 형성한다. 이 절연막은 평탄화의 역할을 하여도 좋다. 제 3 층간 절연막(1037)은 제 2 층간 절연막과 같은 재료 외에, 다른 공지의 재료를 사용하여 형성할 수 있다.
발광 소자의 제 1 전극(1024W, 1024R, 1024G, 1024B)은 여기서는 양극으로 하지만, 음극으로 하여도 좋다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같은 톱 이미션형 발광 장치의 경우, 제 1 전극은 반사 전극으로 하는 것이 바람직하다. 유기 화합물을 포함한 층(1028)은, 실시형태 1에서 유기 화합물을 포함한 층(103)으로서 설명한 바와 같은 구성으로 하고, 또한 백색 발광을 얻을 수 있는 소자 구조로 한다.
도 4에 도시된 바와 같은 톱 이미션 구조의 경우에는, 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 및 청색 착색층(1034B))이 제공된 밀봉 기판(1031)에 의하여 밀봉할 수 있다. 밀봉 기판(1031)에는 화소와 화소 사이에 위치하도록 흑색층(블랙 매트릭스)(1035)을 제공하여도 좋다. 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 청색 착색층(1034B))이나 흑색층(블랙 매트릭스)(1035)은 도 3의 (A)에 도시된 바와 같이 오버코트층에 의하여 덮여도 좋다. 또한, 밀봉 기판(1031)은 투광성을 갖는 기판을 사용하는 것으로 한다.
또한, 여기서는 적색, 녹색, 청색, 및 백색의 4색을 사용하여 풀 컬러 표시를 수행하는 예를 기재하였지만, 특별히 한정되지 않고, 적색, 녹색, 및 청색의 3색을 사용하여 풀 컬러 표시를 수행하여도 좋다.
본 실시형태에 따른 발광 장치는, 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 사용하기 때문에, 양호한 특성을 구비한 발광 장치를 얻을 수 있다. 구체적으로는, 실시형태 1에 기재된 발광 소자는 발광 효율이 양호하기 때문에 소비 전력이 저감된 발광 장치로 할 수 있다. 또한, 실시형태 1에 기재된 발광 소자는 원하는 파장대의 발광을 얻기 쉽기 때문에 범용성이 높은 발광 장치를 제공할 수 있다.
여기까지는 액티브 매트릭스형 발광 장치에 대하여 설명하였지만, 이하에서는 패시브 매트릭스형 발광 장치에 대하여 설명한다. 도 5에는 본 발명을 적용하여 제작한 패시브 매트릭스형 발광 장치를 도시하였다. 또한, 도 5의 (A)는 발광 장치를 도시한 사시도이고, 도 5의 (B)는 도 5의 (A)를 X-Y에서 절단한 단면도이다. 도 5에 있어서 기판(951) 위에서 전극(952)과 전극(956) 사이에 유기 화합물을 포함한 층(955)이 제공된다. 전극(952)의 단부는 절연층(953)으로 덮인다. 또한, 절연층(953) 위에는 격벽층(954)이 제공된다. 격벽층(954)의 측벽은, 기판 면에 가까워질수록 한쪽 측벽과 다른 쪽 측벽의 간격이 좁아지는 경사를 갖는다. 즉, 격벽층(954)의 짧은 변 방향을 따른 단면은 사다리꼴이고, 밑변(절연층(953)의 면 방향과 같은 방향을 향하며 절연층(953)에 접하는 변)은 윗변(절연층(953)의 면 방향과 같은 방향을 향하며 절연층(953)에 접하지 않는 변)보다 짧다. 이와 같이, 격벽층(954)을 제공함으로써, 정전기 등으로 인한 발광 소자의 불량을 방지할 수 있다. 또한, 패시브 매트릭스형 발광 장치에서도 실시형태 1에 기재된 발광 효율이 양호한 발광 소자가 사용되어 소비 전력이 저감된 발광 장치로 할 수 있다. 또한, 실시형태 1에 기재된 발광 소자는 원하는 파장대의 발광을 얻기 쉽기 때문에 범용성이 높은 발광 장치를 제공할 수 있다.
상술한 발광 장치는, 매트릭스상으로 배치된 다수의 미소한 발광 소자를 각각 제어할 수 있기 때문에, 화상을 표현하는 표시 장치로서 적합하게 이용할 수 있는 발광 장치이다.
또한, 본 실시형태는 다른 실시형태와 자유롭게 조합할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는, 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 조명 장치로서 사용하는 예를 도 6을 참조하면서 설명한다. 도 6의 (B)는 조명 장치의 상면도이고, 도 6의 (A)는 도 6의 (B)를 e-f에서 절단한 단면도이다.
본 실시형태에 따른 조명 장치에서는, 지지체이며 투광성을 갖는 기판(400) 위에 제 1 전극(401)이 형성된다. 제 1 전극(401)은 실시형태 2에 기재된 제 1 전극(101)에 상당한다. 제 1 전극(401) 측으로부터 발광을 추출하는 경우, 제 1 전극(401)은 투광성을 갖는 재료에 의하여 형성한다.
제 2 전극(404)에 전압을 공급하기 위한 패드(412)가 기판(400) 위에 형성된다.
제 1 전극(401) 위에는 유기 화합물을 포함한 층(403)이 형성된다. 유기 화합물을 포함한 층(403)은 실시형태 2에 기재된 유기 화합물을 포함한 층(103)의 구성, 또는 발광 유닛(511), 발광 유닛(512) 및 전하 발생층(513)을 조합한 구성 등에 상당한다. 또한, 이들 구성에 대해서는 상술한 기재를 참조할 수 있다.
유기 화합물을 포함한 층(403)을 덮도록 제 2 전극(404)을 형성한다. 제 2 전극(404)은 실시형태 2에 기재된 제 2 전극(102)에 상당한다. 발광을 제 1 전극(401) 측으로부터 추출하는 경우, 제 2 전극(404)은 반사율이 높은 재료로 형성된다. 제 2 전극(404)은 패드(412)와 접속됨으로써 전압이 공급된다.
본 실시형태에 기재된 조명 장치는 제 1 전극(401), 유기 화합물을 포함한 층(403), 및 제 2 전극(404)을 갖는 발광 소자를 구비한다. 상기 발광 소자는 발광 효율이 높은 소자이기 때문에, 본 실시형태에 따른 조명 장치는 발광 효율이 높은 조명 장치로 할 수 있다.
기판(400)과 밀봉 기판(407)을 실재(405), 실재(406)에 의하여 고정되고, 상술한 구조를 갖는 발광 소자를 밀봉함으로써, 조명 장치가 완성된다. 실재(405) 및 실재(406) 중 어느 하나만을 사용하여도 좋다. 또한, 내측의 실재(406)(도 6의 (B)에는 도시되지 않았음)에는 건조제를 혼합시킬 수도 있고, 이에 의하여 수분을 흡착시킬 수 있어 신뢰성의 향상으로 이어진다. 또한, 실재와 기판 사이의 공간(408)에는, 수지나 액정 재료 등 굴절률이 높은 재료를 봉입함으로써, 발광 추출 효율을 개선시킬 수도 있다.
또한, 패드(412)와 제 1 전극(401)의 일부를 실재(405) 및 실재(406) 밖으로 연장시켜 제공함으로써 외부 입력 단자로 할 수 있다. 또한, 컨버터 등이 탑재된 IC 칩(420) 등을 외부 입력 단자 위에 제공하여도 좋다.
본 실시형태에 기재된 조명 장치는 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 EL 소자로서 구비함으로써, 발광 효율이 높은 조명 장치로 할 수 있다.
(실시형태 5)
본 실시형태에서는 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 일부에 포함한 전자 기기의 예에 대하여 설명한다. 실시형태 1에 기재된 발광 소자는 발광 효율이 양호하기 때문에, 상기 발광 소자를 포함하는 본 실시형태에 따른 전자 기기는 소비 전력이 작은 전자 기기로 할 수 있다.
상기 발광 소자를 적용한 전자 기기로서, 예를 들어, 텔레비전 장치(텔레비전 또는 텔레비전 수신기라고도 함), 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라, 디지털 포토 프레임, 휴대 전화기(휴대 전화, 휴대 전화 장치라고도 함), 휴대형 게임기, 휴대 정보 단말, 음향 재생 장치, 파칭코기 등의 대형 게임기 등을 들 수 있다. 이들 전자 기기의 구체적인 예가 이하에서 기재한다.
도 7의 (A)는, 텔레비전 장치의 일례를 도시한 것이다. 텔레비전 장치는 하우징(7101)에 표시부(7103)가 제공된다. 또한, 여기서는 스탠드(7105)에 의하여 하우징(7101)이 지지된 구성을 도시하였다. 표시부(7103)에 의하여 영상을 표시할 수 있고, 표시부(7103)는 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 매트릭스상으로 배열하여 구성된다. 상기 발광 소자는 발광 효율이 높은 발광 소자로 할 수 있다. 따라서, 상기 발광 소자로 구성되는 표시부(7103)를 갖는 텔레비전 장치는 소비 전력이 작은 텔레비전 장치로 할 수 있다.
텔레비전 장치는 하우징(7101)이 구비하는 조작 스위치나, 별도의 리모트 컨트롤러(7110)에 의하여 조작할 수 있다. 리모트 컨트롤러(7110)가 구비하는 조작 키(7109)에 의하여 채널이나 음량을 조작할 수 있고, 표시부(7103)에 표시되는 영상을 조작할 수 있다. 또한, 리모트 컨트롤러(7110)로부터 출력하는 정보를 표시하는 표시부(7107)를 상기 리모트 컨트롤러(7110)에 제공하는 구성으로 하여도 좋다.
또한, 텔레비전 장치는 수신기나 모뎀 등을 구비한 구성으로 한다. 수신기에 의하여 일반 텔레비전 방송이 수신될 수 있고, 모뎀을 통하여 유선 또는 무선으로 통신 네트워크에 접속됨으로써, 일 방향(송신자로부터 수신자로) 또는 쌍 방향(송신자와 수신자 사이 또는 수신자들 사이)의 정보 통신을 수행할 수도 있다.
도 7의 (B1)은 컴퓨터를 도시한 것이며, 이 컴퓨터는 본체(7201), 하우징(7202), 표시부(7203), 키보드(7204), 외부 접속 포트(7205), 포인팅 디바이스(7206) 등을 포함한다. 또한, 이 컴퓨터는, 실시형태 1에서 설명한 것과 마찬가지의 발광 소자를 매트릭스상으로 배열하여 표시부(7203)에 사용함으로써 제작된다. 도 7의 (B1)에 도시된 컴퓨터는, 도 7의 (B2)에 도시된 바와 같은 형태이어도 좋다. 도 7의 (B2)에 도시된 컴퓨터는 키보드(7204), 포인팅 디바이스(7206) 대신에 제 2 표시부(7210)가 제공된다. 제 2 표시부(7210)는 터치 패널이고, 제 2 표시부(7210)에 표시된 입력용 표시를 손가락이나 전용 펜으로 조작함으로써 입력할 수 있다. 또한, 제 2 표시부(7210)는 입력용 표시뿐만 아니라 다른 화상을 표시할 수도 있다. 또한, 표시부(7203)도 터치 패널이어도 좋다. 2개의 화면이 힌지로 연결되기 때문에, 수납 또는 운반할 때 화면이 손상되거나 파손되는 등의 사고가 발생하는 것도 방지할 수 있다. 또한, 이 컴퓨터는, 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 매트릭스상으로 배열하여 표시부(7203)에 사용함으로써 제작된다. 따라서, 상기 발광 소자로 구성되는 표시부(7203)를 갖는 컴퓨터는 소비 전력이 작은 컴퓨터로 할 수 있다.
도 7의 (C)는 휴대형 게임기이며, 이 게임기는 하우징(7301)과 하우징(7302)의 2개의 하우징으로 구성되고, 연결부(7303)에 의하여 개폐 가능하게 연결된다. 하우징(7301)에는 실시형태 1에서 설명한 발광 소자를 매트릭스상으로 배열하여 제작된 표시부(7304)가 제공되고, 하우징(7302)에는 표시부(7305)가 제공된다. 또한, 도 7의 (C)에 도시된 휴대형 게임기는, 그 외에 스피커부(7306), 기록 매체 삽입부(7307), LED 램프(7308), 입력 수단(조작 키(7309), 접속 단자(7310), 센서(7311)(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 빛, 액체, 자기(磁氣), 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도, 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새 또는 적외선을 측정하는 기능을 포함하는 것), 마이크로 폰(7312)) 등을 구비한다. 물론, 휴대형 게임기의 구성은 상술한 구성에 한정되지 않고, 적어도 표시부(7304) 및 표시부(7305) 중 양쪽 또는 한쪽에 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 매트릭스상으로 배열하여 제작된 표시부를 사용하면 좋고, 기타 부속 설비가 적절히 제공된 구성으로 할 수 있다. 도 7의 (C)에 도시된 휴대형 게임기는, 기록 매체에 기록되어 있는 프로그램 또는 데이터를 판독하여 표시부에 표시하는 기능이나, 다른 휴대형 게임기와의 무선 통신에 의하여 정보를 공유하는 기능을 갖는다. 또한, 도 7의 (C)에 도시된 휴대형 게임기가 갖는 기능은 이에 한정되지 않고, 다양한 기능을 가질 수 있다. 상술한 바와 같은 표시부(7304)를 갖는 휴대형 게임기는 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 표시부(7304)에 사용함으로써, 소비 전력이 작은 휴대형 게임기를 제공할 수 있다.
도 7의 (D)는 휴대 전화기의 일례를 도시한 것이다. 이 휴대 전화기는 하우징(7401)에 제공된 표시부(7402) 외에 조작 버튼(7403), 외부 접속 포트(7404), 스피커(7405), 마이크(7406) 등을 구비한다. 또한, 휴대 전화기는 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 매트릭스상으로 배열하여 제작된 표시부(7402)를 갖는다. 따라서, 소비 전력이 작은 휴대 전화기를 제공할 수 있다.
도 7의 (D)에 도시된 휴대 전화기는 표시부(7402)를 손가락 등으로 터치함으로써, 정보를 입력할 수 있는 구성으로 할 수도 있다. 이 경우, 전화를 걸거나, 또는 메일을 작성하는 등의 조작은 표시부(7402)를 손가락 등으로 터치함으로써 수행할 수 있다.
표시부(7402)의 화면은 주로 3가지 모드가 있다. 제 1 모드는, 화상의 표시를 주로 하는 표시 모드이며, 제 2 모드는, 문자 등의 정보의 입력을 주로 하는 입력 모드이다. 제 3 모드는 표시 모드와 입력 모드의 2개의 모드가 혼합된 표시+입력 모드이다.
예를 들어, 전화를 걸거나 메일을 작성하는 경우에는 표시부(7402)를 문자 입력을 주로 하는 문자 입력 모드로 하고, 화면에 표시시킨 문자의 입력 조작을 수행하면 좋다. 이 경우에는, 표시부(7402)의 화면에 키보드 또는 번호 버튼을 표시시키는 것이 바람직하다.
또한 자이로, 가속도 센서 등 기울기를 검출하는 센서를 포함하는 검출 장치를 휴대 전화 내부에 제공하면, 휴대 전화의 방향(세로인지 가로인지)을 판단하여, 표시부(7402)의 화면 표시를 자동 전환시킬 수 있다.
또한, 화면 모드는, 표시부(7402)를 터치하는 것, 또는 하우징(7401)의 조작 버튼(7403)의 조작에 의하여 전환할 수 있다. 또한, 표시부(7402)에 표시되는 화상의 종류에 따라 전환하도록 할 수도 있다. 예를 들어, 표시부에 표시하는 화상 신호가 동영상의 데이터의 신호이면 표시 모드, 텍스트 데이터의 신호이면 입력 모드로 전환한다.
또한, 입력 모드에 있어서, 표시부(7402)의 광 센서에서 검출되는 신호를 검지하여, 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 기능시킬 수도 있다. 예를 들어, 표시부(7402)를 손바닥이나 손가락으로 터치함으로써, 장문, 지문 등을 촬상(撮像)하여, 본인 인증을 수행할 수 있다. 또한, 표시부에 근적외광을 발광하는 백 라이트 또는 근적외광을 발광하는 센싱용 광원을 사용하면, 손가락 정맥, 손바닥 정맥 등을 촬상할 수도 있다.
또한, 본 실시형태에 기재된 구성은, 실시형태 1 내지 실시형태 4에 기재된 구성을 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 구비한 발광 장치의 적용 범위는 매우 넓으며, 이 발광 장치를 다양한 분야의 전자 기기에 적용할 수 있다. 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 사용함으로써, 소비 전력이 작은 전자 기기를 얻을 수 있다.
도 8은 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 백 라이트에 적용한 액정 표시 장치의 일례를 도시한 것이다. 도 8에 도시된 액정 표시 장치는 하우징(901), 액정층(902), 백 라이트 유닛(903), 하우징(904)을 구비하며, 액정층(902)은 드라이버 IC(905)와 접속된다. 또한, 백 라이트 유닛(903)에는 실시형태 1에 기재된 발광 소자가 사용되고 단자(906)에 의하여 전류가 공급된다.
실시형태 1에 기재된 발광 소자를 액정 표시 장치의 백 라이트에 적용함으로써, 소비 전력이 저감된 백 라이트를 얻을 수 있다. 또한, 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 사용함으로써, 면발광의 조명 장치를 제작할 수 있고, 또한 대면적화도 가능하다. 이로써, 백 라이트의 대면적화가 가능하여, 액정 표시 장치의 대면적화도 가능하게 된다. 또한, 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 적용한 발광 장치는 종래와 비교하여 두께를 얇게 할 수 있기 때문에, 표시 장치의 박형화도 가능하게 된다.
도 9는 실시형태 1에 기재된 발광 소자를, 조명 장치인 전기 스탠드에 사용한 예를 도시한 것이다. 도 9에 도시된 전기 스탠드는 하우징(2001) 및 광원(2002)을 구비하며, 광원(2002)으로서 실시형태 4에 기재된 조명 장치가 사용된다.
도 10은 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 실내의 조명 장치(3001)에 사용한 예를 도시한 것이다. 실시형태 1에 기재된 발광 소자는 소비 전력이 작은 발광 소자이기 때문에, 소비 전력이 작은 조명 장치로 할 수 있다. 또한, 실시형태 1에 기재된 발광 소자는 대면적화가 가능하므로, 대면적의 조명 장치로서 사용할 수 있다. 또한, 실시형태 1에 기재된 발광 소자는 얇으므로, 박형화된 조명 장치로서 사용할 수 있다.
실시형태 1에 기재된 발광 소자는, 자동차의 앞창이나 대시보드(dashboard)에도 탑재할 수 있다. 도 11에 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 자동차의 앞창이나 대시보드에 사용하는 일 형태를 도시하였다. 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 사용하여 표시 영역(5000) 내지 표시 영역(5005)에서 표시가 수행된다.
표시 영역(5000)과 표시 영역(5001)은 자동차의 앞창에 제공된, 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 탑재한 표시 장치이다. 실시형태 1에 기재된 발광 소자는 제 1 전극과 제 2 전극을 투광성을 갖는 전극으로 제작함으로써 반대 측이 들여다 보이는 소위 시스루 상태의 표시 장치로 할 수 있다. 시스루 상태의 표시 장치이면, 시야를 방해하지 않고 자동차의 앞창에 제공할 수 있다. 또한, 구동용 트랜지스터 등을 제공하는 경우에는, 유기 반도체 재료를 사용하는 유기 트랜지스터 또는 산화물 반도체를 사용하는 트랜지스터 등, 투광성을 갖는 트랜지스터를 사용하는 것이 바람직하다.
표시 영역(5002)은 필러(pillar) 부분에 제공된, 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 탑재한 표시 장치이다. 표시 영역(5002)에는, 차체에 제공된 촬상 수단으로부터의 영상을 표시시킴으로써, 필러로 가로막힌 시야를 보완할 수 있다. 또한, 마찬가지로, 대시보드 부분에 제공된 표시 영역(5003)은, 자동차의 외측에 설치된 촬상 수단으로부터의 영상을 표시시킴으로써, 차체에 의하여 가로막힌 시계의 사각을 보완하여, 안전성을 높일 수 있다. 운전자가 볼 수 없는 구역을 보완하도록 영상을 표시시킴으로써, 더 자연스럽게 안전 확인할 수 있다.
표시 영역(5004) 및 표시 영역(5005)은 내비게이션 정보, 속도계, 회전속도계, 주행 거리, 연료계, 기어 상태, 및 에어컨 설정 등 다양한 종류의 정보를 제공할 수 있다. 표시 항목 또는 레이아웃은 사용자가 자유롭게 변경할 수 있다. 또한, 이러한 정보는 표시 영역(5000) 내지 표시 영역(5003)에도 표시시킬 수 있다. 또한, 표시 영역(5000) 내지 표시 영역(5005)은 조명 장치로서도 사용할 수 있다.
실시형태 1에 기재된 발광 소자는 소비 전력이 작은 발광 소자로 할 수 있다.
그러므로, 표시 영역(5000) 내지 표시 영역(5005) 등의 큰 화면을 많이 제공하여도 배터리에 부하를 가하는 일이 적어, 쾌적하게 사용할 수 있기 때문에 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 사용한 발광 장치 또는 조명 장치는, 차재용의 발광 장치 또는 조명 장치로서 적합하게 사용할 수 있다.
도 12의 (A) 및 (B)는 폴더형 태블릿 단말의 일례를 도시한 것이다. 도 12의 (A)는 펼친 상태이며, 태블릿 단말은 하우징(9630), 표시부(9631a), 표시부(9631b), 표시 모드 전환 스위치(9034), 전원 스위치(9035), 전력 절약 모드 전환 스위치(9036), 후크(9033)를 구비한다. 또한, 상기 태블릿 단말은, 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 구비한 발광 장치를 표시부(9631a), 표시부(9631b) 중 한쪽 또는 양쪽에 사용함으로써 제작된다.
표시부(9631a)는, 일부를 터치 패널 영역(9632a)으로 할 수 있고, 표시된 조작 키(9637)를 터치함으로써 데이터 입력할 수 있다. 또한, 표시부(9631a)에서는 일례로서 절반의 영역을 표시 기능만을 갖는 구성으로 하고, 나머지 절반의 영역을 터치 패널의 기능을 갖는 구성으로 하였지만, 이 구성에 한정되지 않는다. 표시부(9631a)의 모든 영역을 터치 패널의 기능을 갖는 구성으로 하여도 좋다. 예를 들어 표시부(9631a)의 전체 면에 키보드 버튼을 표시시켜 터치 패널로 하고, 표시부(9631b)를 표시 화면으로서 사용할 수 있다.
또한, 표시부(9631b)에서도 표시부(9631a)와 마찬가지로, 표시부(9631b)의 일부를 터치 패널 영역(9632b)으로 할 수 있다. 또한 터치 패널의 키보드 표시 전환 버튼(9639)이 표시되어 있는 위치를 손가락이나 스타일러스 등으로 터치함으로써 표시부(9631b)에 키보드 버튼을 표시시킬 수 있다.
또한, 터치 패널 영역(9632a)과 터치 패널 영역(9632b)에 대하여 동시에 터치 입력할 수도 있다.
또한, 표시 모드 전환 스위치(9034)는 세로 표시 또는 가로 표시 등의 표시 방향의 전환, 흑백 표시나 컬러 표시의 전환 등을 선택할 수 있다. 전력 절약 모드 전환 스위치(9036)는 태블릿 단말에 제공된 광 센서로 검출되는 사용시의 외광의 광량에 따라 최적의 표시 휘도로 할 수 있다. 태블릿 단말에는 광 센서뿐만 아니라 자이로, 가속도 센서 등 기울기를 검출하는 센서 등 다른 검출 장치를 제공하여도 좋다.
또한, 도 12의 (A)에는 표시부(9631a)와 표시부(9631b)의 표시 면적이 같은 예를 도시하였지만 특별히 한정되지 않고, 한쪽 표시부의 크기와 다른 쪽 표시부의 크기가 달라도 좋다. 또한, 표시의 품질이 달라도 좋다. 예를 들어 한쪽 표시부를 다른 쪽 표시부보다 고정세(高精細)한 표시를 할 수 있는 표시 패널로 하여도 좋다.
도 12의 (B)는 닫은 상태이며, 본 실시형태에 따른 태블릿 단말은, 하우징(9630), 태양 전지(9633), 충방전 제어 회로(9634), 배터리(9635), DCDC 컨버터(9636)를 구비한다. 또한, 도 12의 (B)에는 충방전 제어 회로(9634)의 일례로서 배터리(9635), DCDC 컨버터(9636)를 갖는 구성을 도시하였다.
또한, 태블릿 단말은 폴더형이기 때문에 사용하지 않을 때는 하우징(9630)을 닫은 상태로 할 수 있다. 따라서, 표시부(9631a) 및 표시부(9631b)를 보호할 수 있기 때문에 내구성이 뛰어나며 장기 사용의 관점에서 봐도 신뢰성이 뛰어난 태블릿 단말을 제공할 수 있다.
또한, 도 12의 (A) 및 (B)에 도시된 태블릿 단말은, 상술한 것 외에도 다양한 정보(정지 화상, 동영상, 텍스트 화상 등)를 표시하는 기능, 달력, 날짜 또는 시각 등을 표시부에 표시하는 기능, 표시부에 표시시킨 정보를 터치 입력 조작 또는 편집하는 터치 입력 기능, 다양한 소프트웨어(프로그램)에 의하여 처리를 제어하는 기능 등을 가질 수 있다.
태블릿 단말의 표면에 장착된 태양 전지(9633)에 의하여, 전력을 터치 패널, 표시부, 또는 영상 신호 처리부 등에 공급할 수 있다. 또한, 태양 전지(9633)는 하우징(9630)의 한쪽 면 또는 양쪽 면에 제공되면 배터리(9635)를 효율적으로 충전할 수 있는 구성으로 할 수 있기 때문에 바람직하다.
또한, 도 12의 (B)에 도시된 충방전 제어 회로(9634)의 구성 및 동작에 대하여 도 12의 (C)에 블록도를 도시하여 설명한다. 도 12의 (C)에는 태양 전지(9633), 배터리(9635), DCDC 컨버터(9636), 컨버터(9638), 스위치(SW1) 내지 스위치(SW3), 표시부(9631)가 도시되어 있지만, 배터리(9635), DCDC 컨버터(9636), 컨버터(9638), 스위치(SW1) 내지 스위치(SW3)가 도 12의 (B)에 도시된 충방전 제어 회로(9634)에 대응하는 개소에 상당한다.
우선, 외광을 이용하여 태양 전지(9633)로 발전되는 경우의 동작 예에 대하여 설명한다. 태양 전지로 발전된 전력은 배터리(9635)를 충전하기 위한 전압이 되도록 DCDC 컨버터(9636)에 의하여 승압 또는 강압된다. 그리고, 표시부(9631)의 동작에 태양 전지(9633)에 의하여 충전된 전력이 사용될 때에는 스위치(SW1)를 온으로 하고, 컨버터(9638)로 표시부(9631)에 필요한 전압으로 승압 또는 강압된다. 또한, 표시부(9631)에 표시하지 않을 때는 스위치(SW1)를 오프 상태로 하고 스위치(SW2)를 온 상태로 함으로써 배터리(9635)를 충전하는 구성으로 하면 좋다.
또한, 태양 전지(9633)에 대해서는, 발전 수단의 일례로서 제시하였지만, 발전 수단은 특별히 한정되지 않으며, 압전 소자(피에조 소자(piezoelectric element))나 열전 변환 소자(펠티어 소자(Peltier element)) 등의 다른 발전 수단에 의하여 배터리(9635)를 충전하는 구성이어도 좋다. 무선(비접촉)으로 전력을 송수신하여 충전하는 무접점 전력 전송 모듈이나, 또한 다른 충전 수단을 조합하여 충전하는 구성으로 하여도 좋고, 발전 수단을 갖지 않아도 좋다.
또한, 상술한 표시부(9631)를 구비하면 도 12에 도시된 형상의 태블릿 단말에 한정되지 않는다.
(실시예 1)
본 실시예에서는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자(발광 소자 1) 및 비교 발광 소자 1에 대하여 설명한다. 발광 소자 1은, p-바이페닐 골격을 포함하는 그룹 및 플루오렌-2-일 골격을 포함하는 그룹의 양쪽을 갖는 아릴아민인 N-(1,1'-바이페닐-4-일)-9,9-다이메틸-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBBiF)을 발광층(113)의 제 2 유기 화합물로서 사용하고, 5,6,11,12-테트라페닐나프타센(관용명: 루브렌)을 발광 물질로서 사용한 구성을 갖는다. 또한, 비교 발광 소자 1은 제 2 유기 화합물을 사용하지 않고, 제 1 유기 화합물과 발광 물질로서의 루브렌만을 발광층(113)에 포함하는 구성을 갖는다. 또한, 제 1 유기 화합물로서는 양쪽 모두 4,6mCzP2Pm을 사용한다. 본 실시예에서 사용하는 재료의 화학식을 이하에 나타내었다.
발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1의 제작 방법을 이하에 기재한다.
(발광 소자 1의 제작 방법)
우선, 산화 실리콘을 포함한 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법으로 유리 기판 위에 성막하여 제 1 전극(101)을 형성하였다. 또한, 그 막 두께는 110nm로 하고, 전극 면적은 2mm×2mm로 하였다. 여기서 제 1 전극(101)은 발광 소자의 양극으로서 기능하는 전극이다.
다음에, 기판 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전(前)처리로서 기판 표면을 물로 세정하고 200℃로 1시간 동안 소성한 후 UV 오존 처리를 370초 수행하였다.
그 후, 10-4Pa 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에 있어서 170℃에서 30분 동안의 진공 소성을 수행하고 나서, 기판을 30분 정도 방랭하였다.
다음에, 제 1 전극(101)이 형성된 면이 하방이 되도록, 제 1 전극(101)이 형성된 기판을 진공 증착 장치 내에 설치된 기판 홀더에 고정하고, 10-4Pa 정도까지 감압한 후, 상기 구조식(i)으로 나타내어지는 4,4',4"-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조티오펜)(약칭: DBT3P-II)과 산화 몰리브덴(VI)을 제 1 전극(101) 위에 저항 가열을 사용한 증착법에 의하여 공증착함으로써 정공 주입층(111)을 형성하였다. 그 막 두께는 20nm로 하고, DBT3P-II와 산화 몰리브덴의 비율은 4:2(=DBT3P-II:산화 몰리브덴)의 중량비가 되도록 조절하였다. 또한, 공증착법이란 하나의 처리실 내에서 복수의 증발원으로부터 동시에 증착하는 증착법이다.
이어서, 정공 주입층(111) 위에, 상기 구조식(ii)으로 나타내어지는 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP)을 20nm의 막 두께가 되도록 성막하여 정공 수송층(112)을 형성하였다.
또한, 정공 수송층(112) 위에, 상기 구조식(iii)으로 나타내어지는 4,6mCzP2Pm, 상기 구조식(iv)으로 나타내어지는 PCBBiF, 및 상기 구조식(v)으로 나타내어지는 루브렌을, 0.8:0.2:0.0075(=4,6mCzP2Pm:PCBBiF:루브렌)의 중량비가 되도록 40nm 공증착하여 발광층(113)을 형성하였다.
그 후, 4,6mCzP2Pm을 10nm의 막 두께가 되도록 발광층(113) 위에 성막하고, 그 위에 상기 구조식(vi)으로 나타내어지는 바소페난트롤린(약칭：BPhen)을 15nm의 막 두께가 되도록 성막하여 전자 수송층(114)을 형성하였다.
전자 수송층(114)을 형성한 후에, 불화 리튬(LiF)을 1nm의 막 두께가 되도록 증착하여 전자 주입층(115)을 형성하고, 마지막에, 음극으로서 기능하는 제 2 전극(102)으로서 알루미늄을 200nm의 막 두께가 되도록 증착함으로써, 본 실시예의 발광 소자 1을 제작하였다.
또한, 상술한 증착 과정에 있어서 모든 증착을 저항 가열법으로 수행하였다.
(비교 발광 소자 1의 제작 방법)
비교 발광 소자 1은, 4,6mCzP2Pm과 루브렌을 1:0.005(=4,6mCzP2Pm:루브렌)의 중량비가 되도록 40nm 공증착하여 발광층(113)을 제작하였다. 그 외의 재료, 구성은 모두 발광 소자 1과 동일하다. 즉, 비교 발광 소자 1은 제 2 유기 화합물을 사용하지 않은 발광 소자 1이라고 할 수 있다.
질소 분위기의 글로브 박스 내에서 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1을 대기에 노출시키지 않도록 유리 기판에 의하여 밀봉하는 작업(실재를 소자의 주위에 도포하고, 밀봉 시에 UV 처리 및 80℃에서의 1시간 동안의 가열 처리)을 수행한 후, 이들 발광 소자의 초기 특성을 측정하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 수행하였다.
발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1의 전류 밀도-휘도 특성을 도 13에, 휘도-전류 효율 특성을 도 14에, 전압-휘도 특성을 도 15에, 휘도-파워 효율 특성을 도 16에, 휘도-외부 양자 효율 특성을 도 17에, 발광 스펙트럼을 도 18에 나타내었다.
발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1의 1000cd/m2 부근에 있어서의 주요한 특성 값을 표 1에 나타내었다.
| 전압 (V) | 전류 (mA) | 전류 밀도 (mA/cm2) | 색도x | 색도y | 전류 효율 (cd/A) | 파워 효율 (lm/W) | 외부 양자 효율 (%) | ||||||
| 발광 소자 1 | 3.5 | 0.18 | 4.4 | 0.47 | 0.52 | 22.1 | 19.8 | 6.5 | |||||
| 비교 발광 소자 1 | 4.2 | 0.36 | 9.1 | 0.47 | 0.50 | 11.9 | 8.9 | 3.6 | |||||
상기 결과로부터, p-바이페닐 골격을 포함하는 그룹 및 플루오렌-2-일 골격을 포함하는 그룹의 양쪽을 갖는 아릴아민인 PCBBiF를 제 2 유기 화합물로서 사용한 발광 소자 1이, 제 2 유기 화합물을 포함하지 않은 비교 발광 소자 1보다 양호한 특성을 가진 것을 알 수 있다. 구체적으로는, 전류 효율이 향상되고, 구동 전압이 저하되고, 파워 효율이나 외부 양자 효율이 향상되었다.
도 17에서 발광 소자 1의 외부 양자 효율을 참조하면, 7%를 넘는 매우 양호한 특성을 나타내는 것을 알 수 있다. 이것은 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물이 엑사이플렉스를 형성하고, 그 에너지가 루브렌으로 효율적으로 이동하는 것을 시사한다. 또한, 7% 이상의 양호한 발광 효율을 나타낸 것을 보면, 엑사이플렉스에 있어서 3중항 여기 에너지의 3중항 여기 준위로부터 1중항 여기 준위로의 역 항간 교차에 의하여 생성된 1중항 여기 에너지가 루브렌의 발광에 기여하는 것이 시사된다.
또한, 초기 휘도를 1000cd/m2로 하고, 전류 밀도가 일정한 조건으로 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1을 구동하여 신뢰성 시험을 수행한 결과를 도 19에 도시하였다. 도 19에는, 초기 휘도를 1로 한 정규화 휘도의 변화를 나타내었다. 이 결과를 보면, 발광 소자 1은 비교 발광 소자 1에 비하여 구동 시간에 따른 휘도 저하가 작으며 양호한 신뢰성을 갖는 발광 소자인 것을 알 수 있다.
(실시예 2)
본 실시예에서는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자(발광 소자 2) 및 비교 발광 소자 2에 대하여 설명한다. 발광 소자 2는, p-바이페닐 골격을 포함하는 그룹 및 플루오렌-2-일 골격을 포함하는 그룹의 양쪽을 갖는 아릴아민인 N-(1,1'-바이페닐-4-일)-9,9-다이메틸-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBBiF)을 발광층(113)의 제 2 유기 화합물로서 사용하고, 3-(벤조티아졸-2-일)-7-(다이에틸아미노)쿠마린(관용명: 쿠마린 6)을 발광 물질로서 사용한 구성을 갖는다. 또한, 비교 발광 소자 2는 제 2 유기 화합물을 사용하지 않고, 제 1 유기 화합물과 발광 물질로서의 쿠마린 6만을 발광층(113)에 포함하는 구성을 갖는다. 또한, 제 1 유기 화합물로서는 양쪽 모두 4,6mCzP2Pm을 사용한다. 본 실시예에서 사용하는 재료의 화학식을 이하에 나타내었다.
발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2의 제작 방법을 이하에 기재한다.
(발광 소자 2의 제작 방법)
우선, 산화 실리콘을 포함한 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법으로 유리 기판 위에 성막하여 제 1 전극(101)을 형성하였다. 또한, 그 막 두께는 110nm로 하고, 전극 면적은 2mm×2mm로 하였다. 여기서 제 1 전극(101)은 발광 소자의 양극으로서 기능하는 전극이다.
다음에, 기판 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전처리로서 기판 표면을 물로 세정하고 200℃로 1시간 동안 소성한 후 UV 오존 처리를 370초 수행하였다.
그 후, 10-4Pa 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에 있어서 170℃에서 30분 동안의 진공 소성을 수행하고 나서, 기판을 30분 정도 방랭하였다.
이어서, 제 1 전극(101)이 형성된 면이 하방이 되도록, 제 1 전극(101)이 형성된 기판을 진공 증착 장치 내에 설치된 기판 홀더에 고정하고, 10-4Pa 정도까지 감압한 후, 상기 구조식(i)으로 나타내어지는 4,4',4"-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조티오펜)(약칭: DBT3P-II)과 산화 몰리브덴(VI)을 제 1 전극(101) 위에 저항 가열을 사용한 증착법에 의하여 공증착함으로써 정공 주입층(111)을 형성하였다. 그 막 두께는 20nm로 하고, DBT3P-II와 산화 몰리브덴의 비율은 4:2(=DBT3P-II:산화 몰리브덴)의 중량비가 되도록 조절하였다. 또한, 공증착법이란 하나의 처리실 내에서 복수의 증발원으로부터 동시에 증착하는 증착법이다.
이어서, 정공 주입층(111) 위에, 상기 구조식(ii)으로 나타내어지는 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP)을 20nm의 막 두께가 되도록 성막하여 정공 수송층(112)을 형성하였다.
또한, 정공 수송층(112) 위에, 상기 구조식(iii)으로 나타내어지는 4,6mCzP2Pm, 상기 구조식(iv)으로 나타내어지는 PCBBiF, 및 상기 구조식(vii)으로 나타내어지는 3-(벤조티아졸-2-일)-7-(다이에틸아미노)쿠마린(관용명: 쿠마린 6)을 0.8:0.2:0.005(=4,6mCzP2Pm:PCBBiF:쿠마린 6)의 중량비가 되도록 40nm 공증착하여 발광층(113)을 형성하였다.
그 후, 4,6mCzP2Pm을 10nm의 막 두께가 되도록 발광층(113) 위에 성막하고, 그 위에 상기 구조식(vi)으로 나타내어지는 바소페난트롤린(약칭：BPhen)을 15nm의 막 두께가 되도록 성막하여 전자 수송층(114)을 형성하였다.
전자 수송층(114)을 형성한 후에, 불화 리튬(LiF)을 1nm의 막 두께가 되도록 증착하여 전자 주입층(115)을 형성하고, 마지막에, 음극으로서 기능하는 제 2 전극(102)으로서 알루미늄을 200nm의 막 두께가 되도록 증착함으로써, 본 실시예의 발광 소자 2를 제작하였다.
또한, 상술한 증착 과정에 있어서 모든 증착을 저항 가열법으로 수행하였다.
(비교 발광 소자 2의 제작 방법)
비교 발광 소자 2는, 4,6mCzP2Pm과 쿠마린 6을 1:0.005(=4,6mCzP2Pm:쿠마린 6)의 중량비가 되도록 40nm 공증착하여 발광층(113)을 제작하였다. 그 외의 재료, 구성은 모두 발광 소자 2와 동일하다. 즉, 비교 발광 소자 2는 제 2 유기 화합물을 사용하지 않은 발광 소자 2라고 할 수 있다.
질소 분위기의 글로브 박스 내에서 발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2를 대기에 노출시키지 않도록 유리 기판에 의하여 밀봉하는 작업(실재를 소자의 주위에 도포하고, 밀봉 시에 UV 처리 및 80℃에서의 1시간 동안의 가열 처리)을 수행한 후, 이들 발광 소자의 초기 특성을 측정하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 수행하였다.
발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2의 전류 밀도-휘도 특성을 도 20에, 휘도-전류 효율 특성을 도 21에, 전압-휘도 특성을 도 22에, 휘도-파워 효율 특성을 도 23에, 휘도-외부 양자 효율 특성을 도 24에, 발광 스펙트럼을 도 25에 나타내었다.
발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2의 1000cd/m2 부근에 있어서의 주요한 특성 값을 표 2에 나타내었다.
| 전압 (V) | 전류 (mA) | 전류 밀도 (mA/cm2) | 색도x | 색도y | 전류 효율 (cd/A) | 파워 효율 (lm/W) | 외부 양자 효율 (%) | ||||||
| 발광 소자 2 | 3.5 | 0.30 | 7.6 | 0.28 | 0.60 | 14.3 | 12.9 | 4.5 | |||||
| 비교 발광 소자 2 | 3.9 | 0.43 | 10.8 | 0.26 | 0.58 | 8.0 | 6.4 | 2.6 | |||||
상기 결과로부터, p-바이페닐 골격을 포함하는 그룹 및 플루오렌-2-일 골격을 포함하는 그룹의 양쪽을 갖는 아릴아민인 PCBBiF를 제 2 유기 화합물로서 사용한 발광 소자 2가, 제 2 유기 화합물을 포함하지 않은 비교 발광 소자 2보다 양호한 특성을 가진 것을 알 수 있다. 구체적으로는, 전류 효율이 향상되고, 구동 전압이 저하되고, 파워 효율이나 외부 양자 효율이 향상되었다.
도 24에서 발광 소자 2의 외부 양자 효율을 참조하면, 6%를 넘는 매우 양호한 특성을 나타내는 것을 알 수 있다. 이것은 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물이 엑사이플렉스를 형성하고, 그 에너지가 쿠마린 6으로 효율적으로 이동하는 것을 시사한다. 또한, 6% 이상의 양호한 발광 효율을 나타낸 것을 보면, 엑사이플렉스에 있어서 3중항 여기 에너지의 3중항 여기 준위로부터 1중항 여기 준위로의 역 항간 교차에 의하여 생성된 1중항 여기 에너지가 쿠마린 6의 발광에 기여하는 것이 시사된다.
또한, 초기 휘도를 1000cd/m2로 하고, 전류 밀도가 일정한 조건으로 발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2를 구동하여 신뢰성 시험을 수행한 결과를 도 26에 도시하였다. 도 26에는, 초기 휘도를 1로 한 정규화 휘도의 변화를 나타내었다. 이 결과를 보면, 발광 소자 2는 비교 발광 소자 2에 비하여 구동 시간에 따른 휘도 저하가 작으며 양호한 신뢰성을 갖는 발광 소자인 것을 알 수 있다.
(실시예 3)
본 실시예에서는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자(발광 소자 3) 및 비교 발광 소자 3에 대하여 설명한다. 발광 소자 3은, p-바이페닐 골격을 포함하는 그룹 및 플루오렌-2-일 골격을 포함하는 그룹의 양쪽을 갖는 아릴아민인 N-(1,1'-바이페닐-4-일)-9,9-다이메틸-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBBiF)을 발광층(113)의 제 2 유기 화합물로서 사용하고, {2-tert-부틸-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에테닐]-4H-피란-4-일리덴}프로판다이나이트릴(관용명: DCJTB)을 발광 물질로서 사용한 구성을 갖는다. 또한, 비교 발광 소자 3은 제 2 유기 화합물을 사용하지 않고, 제 1 유기 화합물과 발광 물질로서의 DCJTB만을 발광층(113)에 포함하는 구성을 갖는다. 또한, 제 1 유기 화합물로서는 양쪽 모두 4,6mCzP2Pm을 사용한다. 본 실시예에서 사용하는 재료의 화학식을 이하에 나타내었다.
발광 소자 3 및 비교 발광 소자 3의 제작 방법을 이하에 기재한다.
(발광 소자 3의 제작 방법)
우선, 산화 실리콘을 포함한 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법으로 유리 기판 위에 성막하여 제 1 전극(101)을 형성하였다. 또한, 그 막 두께는 110nm로 하고, 전극 면적은 2mm×2mm로 하였다. 여기서 제 1 전극(101)은 발광 소자의 양극으로서 기능하는 전극이다.
다음에, 기판 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전처리로서 기판 표면을 물로 세정하고 200℃로 1시간 동안 소성한 후 UV 오존 처리를 370초 수행하였다.
그 후, 10-4Pa 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에 있어서 170℃에서 30분 동안의 진공 소성을 수행하고 나서, 기판을 30분 정도 방랭하였다.
이어서, 제 1 전극(101)이 형성된 면이 하방이 되도록, 제 1 전극(101)이 형성된 기판을 진공 증착 장치 내에 설치된 기판 홀더에 고정하고, 10-4Pa 정도까지 감압한 후, 상기 구조식(i)으로 나타내어지는 4,4',4"-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조티오펜)(약칭: DBT3P-II)과 산화 몰리브덴(VI)을 제 1 전극(101) 위에 저항 가열을 사용한 증착법에 의하여 공증착함으로써 정공 주입층(111)을 형성하였다. 그 막 두께는 20nm로 하고, DBT3P-II와 산화 몰리브덴의 비율은 4:2(=DBT3P-II:산화 몰리브덴)의 중량비가 되도록 조절하였다. 또한, 공증착법이란 하나의 처리실 내에서 복수의 증발원으로부터 동시에 증착하는 증착법이다.
이어서, 정공 주입층(111) 위에, 상기 구조식(ii)으로 나타내어지는 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP)을 20nm의 막 두께가 되도록 성막하여 정공 수송층(112)을 형성하였다.
또한, 정공 수송층(112) 위에, 상기 구조식(iii)으로 나타내어지는 4,6mCzP2Pm, 상기 구조식(iv)으로 나타내어지는 PCBBiF, 및 상기 구조식(viii)으로 나타내어지는 {2-tert-부틸-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에테닐]-4H-피란-4-일리덴}프로판다이나이트릴(관용명: DCJTB)을 0.8:0.2:0.005(=4,6mCzP2Pm:PCBBiF:DCJTB)의 중량비가 되도록 40nm 공증착하여 발광층(113)을 형성하였다.
그 후, 4,6mCzP2Pm을 10nm의 막 두께가 되도록 발광층(113) 위에 성막하고, 그 위에 상기 구조식(vi)으로 나타내어지는 바소페난트롤린(약칭：BPhen)을 15nm의 막 두께가 되도록 성막하여 전자 수송층(114)을 형성하였다.
전자 수송층(114)을 형성한 후에, 불화 리튬(LiF)을 1nm의 막 두께가 되도록 증착하여 전자 주입층(115)을 형성하고, 마지막에, 음극으로서 기능하는 제 2 전극(102)으로서 알루미늄을 200nm의 막 두께가 되도록 증착함으로써, 본 실시예의 발광 소자 3을 제작하였다.
또한, 상술한 증착 과정에 있어서 모든 증착을 저항 가열법으로 수행하였다.
(비교 발광 소자 3의 제작 방법)
비교 발광 소자 3은, 4,6mCzP2Pm과 DCJTB를 1:0.005(=4,6mCzP2Pm:DCJTB)의 중량비가 되도록 40nm 공증착하여 발광층(113)을 제작하였다. 그 외의 재료, 구성은 모두 발광 소자 3과 동일하다. 즉, 비교 발광 소자 3은 제 2 유기 화합물을 사용하지 않은 발광 소자 3이라고 할 수 있다.
질소 분위기의 글로브 박스 내에서 발광 소자 3 및 비교 발광 소자 3을 대기에 노출시키지 않도록 유리 기판에 의하여 밀봉하는 작업(실재를 소자의 주위에 도포하고, 밀봉 시에 UV 처리 및 80℃에서의 1시간 동안의 가열 처리)을 수행한 후, 이들 발광 소자의 초기 특성을 측정하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 수행하였다.
발광 소자 3 및 비교 발광 소자 3의 전류 밀도-휘도 특성을 도 27에, 휘도-전류 효율 특성을 도 28에, 전압-휘도 특성을 도 29에, 휘도-파워 효율 특성을 도 30에, 휘도-외부 양자 효율 특성을 도 31에, 발광 스펙트럼을 도 32에 나타내었다.
발광 소자 3 및 비교 발광 소자 3의 1000cd/m2 부근에 있어서의 주요한 특성 값을 표 3에 나타내었다.
| 전압 (V) | 전류 (mA) | 전류 밀도 (mA/cm2) | 색도x | 색도y | 전류 효율 (cd/A) | 파워 효율 (lm/W) | 외부 양자 효율 (%) | ||||||
| 발광 소자 3 | 4.4 | 0.33 | 8.2 | 0.57 | 0.43 | 13.1 | 9.3 | 5.4 | |||||
| 비교 발광 소자 3 | 6.2 | 0.67 | 16.8 | 0.56 | 0.41 | 5.8 | 2.9 | 2.5 | |||||
상기 결과로부터, p-바이페닐 골격을 포함하는 그룹 및 플루오렌-2-일 골격을 포함하는 그룹의 양쪽을 갖는 아릴아민인 PCBBiF를 제 2 유기 화합물로서 사용한 발광 소자 3이, 제 2 유기 화합물을 포함하지 않은 비교 발광 소자 3보다 양호한 특성을 가진 것을 알 수 있다. 구체적으로는, 전류 효율이 향상되고, 구동 전압이 저하되고, 파워 효율이나 외부 양자 효율이 향상되었다.
도 31에서 발광 소자 3의 외부 양자 효율을 참조하면, 8%에 가까운 매우 양호한 특성을 나타내는 것을 알 수 있다. 이것은 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물이 엑사이플렉스를 형성하고, 그 에너지가 DCJTB로 효율적으로 이동하는 것을 나타낸다. 또한, 8%에 가까운 양호한 발광 효율을 나타낸 것을 보면, 엑사이플렉스에 있어서 3중항 여기 에너지의 3중항 여기 준위로부터 1중항 여기 준위로의 역 항간 교차에 의하여 생성된 1중항 여기 에너지도 DCJTB의 발광에 기여하는 것이 시사된다.
또한, 초기 휘도를 1000cd/m2로 하고, 전류 밀도가 일정한 조건으로 발광 소자 3 및 비교 발광 소자 3을 구동하여 신뢰성 시험을 수행한 결과를 도 33에 도시하였다. 도 33에는 초기 휘도를 1로 한 정규화 휘도의 변화를 나타내었다. 이 결과를 보면, 발광 소자 3은 비교 발광 소자 3에 비하여 구동 시간에 따른 휘도 저하가 작으며 양호한 신뢰성을 갖는 발광 소자인 것을 알 수 있다.
(참고예 1)
본 실시예에서는, 실시예에서 사용한 N-(1,1'-바이페닐-4-일)-9,9-다이메틸-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBBiF)의 합성 방법에 대하여 설명한다.
<스텝 1: N-(1,1'-바이페닐-4-일)-9,9-다이메틸-N-페닐-9H-플루오렌-2-아민의 합성>
1L의 3구 플라스크에, N-(1,1'-바이페닐-4-일)-9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-아민 45g(0.13mol)와, 나트륨tert-부톡시드 36g(0.38mol)와, 브로모벤젠 21g(0.13mol)와, 톨루엔 500mL을 넣었다. 이 혼합물을 감압하면서 교반함으로써 탈기하고, 그 후 플라스크 내를 질소 치환하였다. 그 후, 비스(다이벤질리덴아세톤)팔라듐(0) 0.8g(1.4mmol)와 트라이(tert-부틸)포스핀(10wt%의 헥산 용액) 12mL(5.9mmol)을 첨가하였다. 스텝 1의 합성 스킴을 이하에 나타내었다.
이 혼합물을 질소 기류하에서 90℃에서 2시간 동안 교반하였다. 이 후에 혼합물을 실온이 될 때까지 냉각하고 흡인 여과에 의하여 고체를 분별하였다. 얻어진 여과액을 농축하여 갈색 용액 약 200mL을 얻었다. 이 갈색 용액을 톨루엔과 혼합시켜 얻어진 용액을 셀라이트(Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 카탈로그 번호: 531-16855, 이하에서 기재하는 셀라이트에 대해서도 마찬가지이므로 반복되는 기재는 생략함), 알루미나, 플로리실(Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 카탈로그 번호: 540-00135, 이하에서 기재하는 플로리실에 대해서도 마찬가지이므로 반복되는 기재는 생략함)을 사용하여 정제하였다. 얻어진 여과액을 농축하여 담황색 용액을 얻었다. 이 담황색 용액을 헥산을 사용하여 재결정시킴으로써, 목적물인 담황색 분말을 수량 52g, 수율 95%로 얻었다.
<스텝 2: N-(1,1'-바이페닐-4-일)-N-(4-브로모페닐)-9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-아민의 합성>
1L의 마이어 플라스크에, N-(1,1'-바이페닐-4-일)-9,9-다이메틸-N-페닐-9H-플루오렌-2-아민 45g(0.10mol)를 넣고, 톨루엔 225mL을 첨가하고 가열하면서 교반하여 용해시켰다. 이 용액을 실온이 될 때까지 방랭한 후, 아세트산 에틸 225mL을 첨가하고, N-브로모숙신산이미드(약칭: NBS) 18g(0.10mol)를 첨가하고 나서, 2.5시간 동안 실온에서 교반하였다. 교반 후, 이 혼합물을 포화 탄산 수소 나트륨 수용액으로 3번, 포화 식염수로 1번 세정하였다. 얻어진 유기층에 황산 마그네슘을 첨가하고 2시간 동안 방치하여 건조시켰다. 이 혼합물을 자연 여과하여 황산 마그네슘을 제거하고, 얻어진 여과액을 농축함으로써 황색 용액을 얻었다. 이 황색 용액을 톨루엔과 혼합시키고 이 용액을 셀라이트, 알루미나, 플로리실을 사용하여 정제하였다. 얻어진 용액을 농축하여 담황색 고체를 얻었다. 이 담황색 고체를 톨루엔/에탄올을 사용하여 재결정시킴으로써, 목적물인 백색 분말을 수량 47g, 수율 89%로 얻었다. 스텝 2의 합성 스킴을 이하에 나타내었다.
<스텝 3: PCBBiF의 합성>
1L의 3구 플라스크에 N-(1,1'-바이페닐-4-일)-N-(4-브로모페닐)-9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-아민 41g(80mmol), 9-페닐-9H-카바졸-3-일보론산 25g(88mmol)를 넣고, 톨루엔 240mL과 에탄올 80mL과 탄산 칼륨 수용액(2.0mol/L) 120mL을 첨가하고, 이 혼합물을 감압하면서 교반함으로써 탈기하고 나서, 플라스크 내를 질소 치환하였다. 또한, 아세트산 팔라듐(II) 27mg(0.12mmol), 트라이(오르토-톨릴)포스핀 154mg(0.5mmol)를 첨가하고, 다시 감압하면서 교반함으로써 탈기하고 나서, 플라스크 내를 질소 치환하였다. 이 혼합물을 질소 기류하에서 110℃에서 1.5시간 동안 교반하였다. 스텝 3의 합성 스킴을 이하에 나타내었다.
그 후, 교반하면서 실온이 될 때까지 방랭하고, 이 혼합물의 수성층을 톨루엔을 사용하여 2번 추출하였다. 얻어진 추출액과 유기층을 혼합시키고 물로 2번, 포화 식염수로 2번 세정하였다. 이 용액에 황산 마그네슘을 첨가하고 방치하여 건조시켰다. 이 혼합물을 자연 여과하여 황산 마그네슘을 제거하고, 얻어진 여과액을 농축하여 갈색 용액을 얻었다. 이 갈색 용액을 톨루엔과 혼합시키고, 얻어진 용액을 셀라이트, 알루미나, 플로리실을 사용하여 정제하였다. 얻어진 여과액을 농축하여 담황색 고체를 얻었다. 이 담황색 고체를 아세트산 에틸/에탄올을 사용하여 재결정시킴으로써, 목적물인 담황색 분말을 수량 46g, 수율 88%로 얻었다.
얻어진 담황색 분말 38g를 트레인 서블리메이션(train sublimation)법에 의하여 승화 정제하였다. 승화 정제는 압력 3.7Pa, 아르곤 유량 15mL/min의 조건으로 담황색 분말을 345℃로 가열하여 수행하였다. 승화 정제 후, 목적물인 담황색 고체를 수량 31g, 회수율 83%로 얻었다.
핵자기 공명법(NMR)에 의하여, 이 화합물이 목적물인 N-(1,1'-바이페닐-4-일)-9,9-다이메틸-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBBiF)인 것을 확인하였다.
얻어진 담황색 교체의 1H NMR 데이터를 이하에 기재한다.
1H NMR(CDCl3, 500MHz):δ=1.45(s, 6H), 7.18(d, J=8.0Hz, 1H), 7.27-7.32(m, 8H), 7.40-7.50(m, 7H), 7.52-7.53(m, 2H), 7.59-7.68(m, 12H), 8.19(d, J=8.0Hz, 1H), 8.36(d, J=1.1Hz, 1H).
101: 제 1 전극
102: 제 2 전극
103: 유기 화합물을 포함한 층 111: 정공 주입층
112: 정공 수송층 113: 발광층
114: 전자 수송층 115: 전자 주입층
400: 기판 401: 제 1 전극
403: 유기 화합물을 포함한 층 404: 제 2 전극
405: 실재 406: 실재
407: 밀봉 기판 408: 공간
412: 패드 420: IC 칩
501: 제 1 전극 502: 제 2 전극
511: 제 1 발광 유닛 512: 제 2 발광 유닛
513: 전하 발생층 601: 구동 회로부(소스선 구동 회로)
602: 화소부 603: 구동 회로부(게이트선 구동 회로)
604: 밀봉 기판 605: 실재
607: 공간 608: 배선
609: FPC(연성 인쇄 회로) 610: 소자 기판
611: 스위칭용 TFT 612: 전류 제어용 TFT
613: 제 1 전극 614: 절연물
616: 유기 화합물을 포함한 층 617: 제 2 전극
618: 발광 소자 623: n채널형 TFT
624: p채널형 TFT 901: 하우징
902: 액정층 903: 백 라이트 유닛
904: 하우징 905: 드라이버 IC
906: 단자 951: 기판
952: 전극 953: 절연층
954: 격벽층 955: 유기 화합물을 포함한 층
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: 발광 소자의 제 1 전극 1024R: 발광 소자의 제 1 전극
1024G: 발광 소자의 제 1 전극 1024B: 발광 소자의 제 1 전극
1025: 격벽 1028: 유기 화합물을 포함한 층
1029: 발광 소자의 제 2 전극 1031: 밀봉 기판
1032: 실재 1033: 투명 기재
1034R: 적색 착색층 1034G: 녹색 착색층
1034B: 청색 착색층 1035: 흑색층(블랙 매트릭스)
1036: 오버코트층 1037: 제 3 층간 절연막
1040: 화소부 1041: 구동 회로부
1042: 주변부 2001: 하우징
2002: 광원 3001: 조명 장치
5000: 표시 영역 5001: 표시 영역
5002: 표시 영역 5003: 표시 영역
5004: 표시 영역 5005: 표시 영역
7101: 하우징 7103: 표시부
7105: 스탠드 7107: 표시부
7109: 조작 키 7110: 리모트 컨트롤러
7201: 본체 7202: 하우징
7203: 표시부 7204: 키보드
7205: 외부 접속 포트 7206: 포인팅 디바이스
7210: 제 2 표시부 7301: 하우징
7302: 하우징 7303: 연결부
7304: 표시부 7305: 표시부
7306: 스피커부 7307: 기록 매체 삽입부
7308: LED 램프 7309: 조작 키
7310: 접속 단자 7311: 센서
7401: 하우징 7402: 표시부
7403: 조작 버튼 7404: 외부 접속 포트
7405: 스피커 7406: 마이크
9033: 후크 9034: 스위치
9035: 전원 스위치 9036: 스위치
9038: 조작 스위치 9630: 하우징
9631: 표시부 9631a: 표시부
9631b: 표시부 9632a: 터치 패널 영역
9632b: 터치 패널 영역 9633: 태양 전지
9634: 충방전 제어 회로 9635: 배터리
9636: DCDC 컨버터 9637: 조작 키
9638: 컨버터 9639: 버튼
103: 유기 화합물을 포함한 층 111: 정공 주입층
112: 정공 수송층 113: 발광층
114: 전자 수송층 115: 전자 주입층
400: 기판 401: 제 1 전극
403: 유기 화합물을 포함한 층 404: 제 2 전극
405: 실재 406: 실재
407: 밀봉 기판 408: 공간
412: 패드 420: IC 칩
501: 제 1 전극 502: 제 2 전극
511: 제 1 발광 유닛 512: 제 2 발광 유닛
513: 전하 발생층 601: 구동 회로부(소스선 구동 회로)
602: 화소부 603: 구동 회로부(게이트선 구동 회로)
604: 밀봉 기판 605: 실재
607: 공간 608: 배선
609: FPC(연성 인쇄 회로) 610: 소자 기판
611: 스위칭용 TFT 612: 전류 제어용 TFT
613: 제 1 전극 614: 절연물
616: 유기 화합물을 포함한 층 617: 제 2 전극
618: 발광 소자 623: n채널형 TFT
624: p채널형 TFT 901: 하우징
902: 액정층 903: 백 라이트 유닛
904: 하우징 905: 드라이버 IC
906: 단자 951: 기판
952: 전극 953: 절연층
954: 격벽층 955: 유기 화합물을 포함한 층
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: 발광 소자의 제 1 전극 1024R: 발광 소자의 제 1 전극
1024G: 발광 소자의 제 1 전극 1024B: 발광 소자의 제 1 전극
1025: 격벽 1028: 유기 화합물을 포함한 층
1029: 발광 소자의 제 2 전극 1031: 밀봉 기판
1032: 실재 1033: 투명 기재
1034R: 적색 착색층 1034G: 녹색 착색층
1034B: 청색 착색층 1035: 흑색층(블랙 매트릭스)
1036: 오버코트층 1037: 제 3 층간 절연막
1040: 화소부 1041: 구동 회로부
1042: 주변부 2001: 하우징
2002: 광원 3001: 조명 장치
5000: 표시 영역 5001: 표시 영역
5002: 표시 영역 5003: 표시 영역
5004: 표시 영역 5005: 표시 영역
7101: 하우징 7103: 표시부
7105: 스탠드 7107: 표시부
7109: 조작 키 7110: 리모트 컨트롤러
7201: 본체 7202: 하우징
7203: 표시부 7204: 키보드
7205: 외부 접속 포트 7206: 포인팅 디바이스
7210: 제 2 표시부 7301: 하우징
7302: 하우징 7303: 연결부
7304: 표시부 7305: 표시부
7306: 스피커부 7307: 기록 매체 삽입부
7308: LED 램프 7309: 조작 키
7310: 접속 단자 7311: 센서
7401: 하우징 7402: 표시부
7403: 조작 버튼 7404: 외부 접속 포트
7405: 스피커 7406: 마이크
9033: 후크 9034: 스위치
9035: 전원 스위치 9036: 스위치
9038: 조작 스위치 9630: 하우징
9631: 표시부 9631a: 표시부
9631b: 표시부 9632a: 터치 패널 영역
9632b: 터치 패널 영역 9633: 태양 전지
9634: 충방전 제어 회로 9635: 배터리
9636: DCDC 컨버터 9637: 조작 키
9638: 컨버터 9639: 버튼
Claims (1)
- 발광 장치에 있어서,
한 쌍의 전극 사이에 있고, 형광 물질, 제 1 유기 화합물, 및 제 2 유기 화합물을 포함하는 발광층을 포함하고,
상기 제 1 유기 화합물의 HOMO 준위 및 LUMO 준위는 상기 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위 및 LUMO 준위보다 깊고,
상기 제 2 유기 화합물은 일반식(G1)으로 나타내어지고,
상기 발광 장치로부터의 발광은 지연 형광을 포함하는, 발광 장치.
상기 일반식(G1)에 있어서,
Ar1은 치환 또는 비치환된 p-바이페닐 그룹, 치환 또는 비치환된 플루오렌일 그룹, 및 치환 또는 비치환된 4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐 그룹 중 어느 하나를 나타내고,
Ar2 및 Ar3은 각각 독립적으로 탄소수 6 내지 50의 아릴 그룹 또는 탄소수 1 내지 50의 헤테로아릴 그룹을 나타낸다.
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