KR20230135062A - 유기 화합물, 발광 디바이스, 발광 장치, 전자 기기,및 조명 장치 - Google Patents

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KR20230135062A
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히데코 요시즈미
노부하루 오사와
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

신규 유기 화합물을 제공한다. 즉, 소자 특성을 높이는 데 있어 유효한 신규 유기 화합물을 제공한다. 하기 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물이다. 또한 하기 일반식(G1)에서 A1 내지 A4 중 적어도 하나 또는 2개는 질소를 나타내고, 이 이외는 탄소를 나타낸다. 또한 A5 내지 A8 중 적어도 하나 또는 2개는 질소를 나타내고, 이 이외는 탄소를 나타낸다. 또한 B1 및 B2는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 또는 사이아노기를 나타낸다. 또한 Htuni1 및 Htuni2는 각각 독립적으로 정공 수송성을 가지는 골격을 나타낸다.

Description

유기 화합물, 발광 디바이스, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치
본 발명의 일 형태는 유기 화합물, 발광 디바이스, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치에 관한 것이다. 다만 본 발명의 일 형태는 상기 기술분야에 한정되지 않는다. 즉 본 발명의 일 형태는 물건, 제조 방법, 또는 구동 방법에 관한 것이다. 또는 본 발명의 일 형태는 공정(process), 기계(machine), 제품(manufacture), 또는 조성물(composition of matter)에 관한 것이다. 또한 구체적으로는 반도체 장치, 표시 장치, 액정 표시 장치 등을 일례로 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 한 쌍의 전극 사이에 발광 물질을 포함하는 유기 화합물층(EL층)을 끼운 것이며, 이 발광 디바이스에 전압을 인가함으로써 각 전극으로부터 주입된 전자 및 정공이 EL층에 있어서 재결합되어, EL층에 포함되는 발광 물질(유기 화합물)이 들뜬 상태가 되고, 그 들뜬 상태가 바닥 상태로 되돌아갈 때 발광한다.
또한 들뜬 상태의 종류로서는 단일항 들뜬 상태(S*)와 삼중항 들뜬 상태(T*)가 있고, 단일항 들뜬 상태로부터의 발광이 형광, 그리고 삼중항 들뜬 상태로부터의 발광이 인광이라고 불리고 있다. 또한 발광 디바이스에서의 그들의 통계적인 생성 비율은 S*:T*=1:3인 것으로 생각된다. 발광 물질로부터 얻어지는 발광 스펙트럼은 그 발광 물질 특유의 것이고, 상이한 종류의 유기 화합물을 발광 물질로서 사용함으로써, 다양한 발광색의 발광 디바이스를 얻을 수 있다.
이와 같은 발광 디바이스에 관해서는 그 소자 특성을 향상시키기 위하여 소자 구조의 개량이나 재료 개발 등이 활발하게 진행되고 있다(예를 들어 특허문헌 1 참조).
일본 공개특허공보 특개2010-182699호
발광 디바이스의 개발에서 발광 디바이스에 사용하는 유기 화합물은 그 특성을 높이는 데 있어 매우 중요하다. 그러므로 본 발명의 일 형태에서는 신규 유기 화합물을 제공한다. 즉 소자 특성을 높이는 데 있어 유효한 신규 유기 화합물을 제공한다. 또한 본 발명의 일 형태에서는 발광 디바이스에 사용할 수 있는 신규 유기 화합물을 제공한다. 또한 본 발명의 일 형태에서는 발광 디바이스의 EL층에 사용할 수 있는 신규 유기 화합물을 제공한다. 또한 본 발명의 일 형태인 신규 유기 화합물을 사용한 효율이 높은 발광 디바이스를 제공한다. 또한 본 발명의 일 형태인 신규 유기 화합물을 사용한 색 순도가 좋은 청색 발광을 나타내는 발광 디바이스를 제공한다. 또한 신규 발광 장치, 신규 전자 기기, 또는 신규 조명 장치를 제공한다.
또한 이들 과제의 기재는 다른 과제의 존재를 방해하는 것이 아니다. 또한 본 발명의 일 형태는 이들 과제 모두를 반드시 해결할 필요는 없다. 또한 이들 이외의 과제는 명세서, 도면, 청구항 등의 기재에서 저절로 명백해지는 것이며 명세서, 도면, 청구항 등의 기재에서 이들 이외의 과제를 추출할 수 있다.
본 발명의 일 형태는 하기 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물이다.
또한 상기 일반식(G1)에서 A1 내지 A4 중 적어도 하나 또는 2개는 질소를 나타내고, 이 이외는 탄소를 나타낸다. 또한 A5 내지 A8 중 적어도 하나 또는 2개는 질소를 나타내고, 이 이외는 탄소를 나타낸다. 또한 B1 및 B2는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 또는 사이아노기를 나타낸다. 또한 Htuni 1 및 Htuni 2는 각각 독립적으로 정공 수송성을 가지는 골격을 나타낸다. 또한 상기 일반식(G1)에서의 탄소는 수소 또는 치환기와 결합되어도 좋다.
또한 상기 구성에 있어서 Htuni 1 및 Htuni 2는 각각 독립적으로 카바졸릴기 또는 아미노기를 가지는 것이 바람직하다.
또한 상기 구성에 있어서 상기 Htuni 1 및 Htuni 2는 각각 독립적으로 하기 일반식(Ht-1) 및 일반식(Ht-2) 중 어느 하나로 나타내어지는 치환기인 것이 바람직하다.
또한 상기 일반식(Ht-1) 또는 일반식(Ht-2)에서 R50 및 R51은 각각 1 내지 4의 치환기를 나타내며, 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 및 치환 또는 비치환된 페닐기 중 어느 하나를 나타낸다. 또한 Ar1과 Ar2는 치환 또는 비치환된 페닐기, 나프틸기, 카바졸릴기, 플루오렌일기, 다이벤조퓨란일기, 및 다이벤조싸이오페닐기 중 어느 하나를 나타낸다.
또는 본 발명의 다른 일 형태는 하기 일반식(G2)으로 나타내어지는 유기 화합물이다.
또한 상기 일반식(G2)에서 A1 내지 A4 중 적어도 하나 또는 2개는 질소를 나타내고, 이 이외는 탄소를 나타낸다. 또한 A5 내지 A8 중 적어도 하나 또는 2개는 질소를 나타내고, 이 이외는 탄소를 나타낸다. 또한 B1 및 B2는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 또는 사이아노기를 나타낸다. 또한 R1 내지 R8 및 R11 내지 R18은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 7의 단환식 포화 탄화수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 10의 다환식 포화 탄화수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 13의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 12의 헤테로아릴기를 나타낸다.
또는 본 발명의 다른 일 형태는 하기 일반식(G3)으로 나타내어지는 유기 화합물이다.
또한 상기 일반식(G3)에서 A1 내지 A4 중 적어도 하나 또는 2개는 질소를 나타내고, 이 이외는 탄소를 나타낸다. 또한 A5 내지 A8 중 적어도 하나 또는 2개는 질소를 나타내고, 이 이외는 탄소를 나타낸다. 또한 B1 및 B2는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 또는 사이아노기를 나타낸다. 또한 R21 내지 R30 및 R31 내지 R40은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 7의 단환식 포화 탄화수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 10의 다환식 포화 탄화수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 13의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 12의 헤테로아릴기를 나타낸다.
또는 본 발명의 다른 일 형태는 하기 일반식(G4)으로 나타내어지는 유기 화합물이다.
또한 상기 일반식(G4)에서 B1 및 B2는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 또는 사이아노기를 나타낸다. 또한 R1 내지 R8 및 R11 내지 R18은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 7의 단환식 포화 탄화수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 10의 다환식 포화 탄화수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 13의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 12의 헤테로아릴기를 나타낸다.
또는 본 발명의 다른 일 형태는 하기 일반식(G5)으로 나타내어지는 유기 화합물이다.
또한 상기 일반식(G5)에서 B1 및 B2는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 또는 사이아노기를 나타낸다. 또한 R21 내지 R30 및 R31 내지 R40은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 7의 단환식 포화 탄화수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 10의 다환식 포화 탄화수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 13의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 12의 헤테로아릴기를 나타낸다.
또는 본 발명의 다른 일 형태는 하기 구조식(100), 구조식(101), 또는 구조식(102)으로 나타내어지는 유기 화합물이다.
또는 본 발명의 다른 일 형태는 상술한 본 발명의 일 형태인 유기 화합물을 사용한 발광 디바이스이다.
또는 본 발명의 다른 일 형태는 상술한 본 발명의 일 형태인 유기 화합물을 사용한 발광 디바이스이다. 또한 한 쌍의 전극 사이의 EL층이나, EL층에 포함되는 발광층에 본 발명의 일 형태의 유기 화합물을 사용하여 형성된 발광 디바이스도 본 발명에 포함되는 것으로 한다. 또한 발광 디바이스에 더하여, 트랜지스터, 기판 등을 가지는 발광 장치도 발명의 범주에 포함된다. 또한 이들 발광 장치에 더하여, 마이크로폰, 카메라, 조작용 버튼, 외부 접속부, 하우징, 커버, 지지대, 또는 스피커 등을 가지는 전자 기기나 조명 장치도 발명의 범주에 포함된다.
또는 본 발명의 다른 일 형태는 발광 디바이스를 가지는 발광 장치를 포함하며, 발광 장치를 가지는 조명 장치도 이의 범주에 포함한다. 따라서 본 명세서에서 발광 장치란 화상 표시 디바이스 또는 광원(조명 장치를 포함함)을 가리킨다. 또한 발광 장치에 예를 들어 FPC(Flexible Printed Circuit) 또는 TCP(Tape Carrier Package) 등의 커넥터가 장착된 모듈, TCP의 끝에 인쇄 배선판이 제공된 모듈, 또는 발광 디바이스에 COG(Chip On Glass) 방식에 의하여 IC(집적 회로)가 직접 실장된 모듈도 모두 발광 장치에 포함되는 것으로 한다.
본 발명의 일 형태에 의하여 신규 유기 화합물을 제공할 수 있다. 즉 소자 특성을 높이는 데 있어 유효한 신규 유기 화합물을 제공할 수 있다. 또한 본 발명의 일 형태에서는 발광 디바이스에 사용할 수 있는 신규 유기 화합물을 제공할 수 있다. 또한 본 발명의 일 형태에서는 발광 디바이스의 EL층에 사용할 수 있는 신규 유기 화합물을 제공할 수 있다. 또한 본 발명의 일 형태인 신규 유기 화합물을 사용한 효율이 높은 신규 발광 디바이스를 제공할 수 있다. 또한 본 발명의 일 형태인 신규 유기 화합물을 사용한 색 순도가 좋은 청색 발광을 나타내는 신규 발광 디바이스를 제공할 수 있다. 또한 신규 발광 장치, 신규 전자 기기, 또는 신규 조명 장치를 제공할 수 있다.
또한 이들 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하는 것은 아니다. 또한 본 발명의 일 형태는 이들 효과 모두를 반드시 가질 필요는 없다. 또한 이들 이외의 효과는 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 저절로 명백해질 것이고, 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 이들 이외의 효과를 추출할 수 있다.
도 1의 (A) 내지 (E)는 실시형태에 따른 발광 디바이스의 구성을 설명하는 도면이다.
도 2의 (A) 및 (B)는 실시형태에 따른 발광 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 3의 (A) 및 (B)는 실시형태에 따른 발광 장치의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
도 4의 (A) 내지 (C)는 실시형태에 따른 발광 장치의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
도 5의 (A) 내지 (C)는 실시형태에 따른 발광 장치의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
도 6의 (A) 및 (B)는 실시형태에 따른 발광 장치의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
도 7은 실시형태에 따른 발광 장치를 설명하는 도면이다.
도 8의 (A) 및 (B)는 실시형태에 따른 발광 장치를 설명하는 도면이다.
도 9는 실시형태에 따른 발광 장치를 설명하는 도면이다.
도 10의 (A) 내지 (C)는 실시형태에 따른 발광 장치의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
도 11의 (A) 및 (B)는 실시형태에 따른 발광 장치의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
도 12는 실시형태에 따른 발광 장치를 설명하는 도면이다.
도 13의 (A) 및 (B)는 실시형태에 따른 발광 장치를 설명하는 도면이다.
도 14의 (A) 및 (B)는 실시형태에 따른 발광 장치를 설명하는 도면이다.
도 15의 (A) 및 (B)는 실시형태에 따른 발광 장치를 설명하는 도면이다.
도 16의 (A) 및 (B)는 실시형태에 따른 발광 장치를 설명하는 도면이다.
도 17의 (A) 내지 (E)는 실시형태에 따른 전자 기기를 설명하는 도면이다.
도 18의 (A) 내지 (E)는 실시형태에 따른 전자 기기를 설명하는 도면이다.
도 19의 (A) 및 (B)는 실시형태에 따른 전자 기기를 설명하는 도면이다.
도 20의 (A) 및 (B)는 실시형태에 따른 전자 기기를 설명하는 도면이다.
도 21은 실시형태에 따른 전자 기기를 설명하는 도면이다.
도 22는 구조식(100)으로 나타내어지는 유기 화합물의 1H-NMR 차트이다.
도 23은 구조식(100)으로 나타내어지는 유기 화합물의 톨루엔 용액의 자외 가시 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼이다.
도 24는 구조식(100)으로 나타내어지는 유기 화합물의 고체 박막의 자외 가시 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼이다.
도 25는 구조식(101)으로 나타내어지는 유기 화합물의 1H-NMR 차트이다.
도 26은 구조식(101)으로 나타내어지는 유기 화합물의 톨루엔 용액의 자외 가시 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼이다.
도 27은 구조식(101)으로 나타내어지는 유기 화합물의 고체 박막의 자외 가시 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼이다.
도 28은 구조식(102)으로 나타내어지는 유기 화합물의 1H-NMR 차트이다.
도 29는 구조식(102)으로 나타내어지는 유기 화합물의 톨루엔 용액의 자외 가시 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼이다.
도 30은 구조식(102)으로 나타내어지는 유기 화합물의 고체 박막의 자외 가시 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼이다.
도 31은 발광 디바이스의 구조를 나타낸 도면이다.
도 32는 발광 디바이스 1의 전계 발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 33은 발광 디바이스 2의 전계 발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 34는 발광 디바이스 3의 전계 발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
이하에서, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 사용하여 자세히 설명한다. 다만 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 그 범위에서 벗어나지 않고 그 형태 및 자세한 사항을 다양하게 변경할 수 있다. 따라서 본 발명은 이하에 나타내는 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다.
또한 도면 등에 나타낸 각 구성의 위치, 크기, 범위 등은 이해하기 쉽게 하기 위하여 실제의 위치, 크기, 범위 등을 나타내지 않은 경우가 있다. 따라서 개시(開示)하는 발명은 도면 등에 나타낸 위치, 크기, 범위 등에 반드시 한정되는 것은 아니다.
또한 본 명세서 등에서 도면을 사용하여 발명의 구성을 설명하는 데 있어서, 같은 것을 가리키는 부호는 상이한 도면 간에서도 공통적으로 사용한다.
또한 본 명세서 등에서 각 색의 발광 디바이스(여기서는 청색(B), 녹색(G), 및 적색(R))로 발광층을 개별적으로 형성하거나 개별적으로 도포하는 구조를 SBS(Side By Side) 구조라고 부르는 경우가 있다. 또한 본 명세서 등에서 백색광을 발할 수 있는 발광 디바이스를 백색 발광 디바이스라고 부르는 경우가 있다. 또한 백색 발광 디바이스는 착색층(예를 들어 컬러 필터)과 조합함으로써 풀 컬러 표시의 표시 장치로 할 수 있다.
또한 발광 디바이스는 싱글 구조와 탠덤 구조로 크게 나눌 수 있다. 싱글 구조를 가지는 디바이스는 한 쌍의 전극 사이에 하나의 발광 유닛을 포함하고, 상기 발광 유닛은 하나 이상의 발광층을 포함하는 것이 바람직하다. 2개의 발광층을 사용하여 백색 발광을 얻는 경우, 2개의 발광층 각각의 발광색이 보색 관계가 되는 발광층을 선택하면 좋다. 예를 들어 제 1 발광층의 발광색과 제 2 발광층의 발광색을 보색 관계가 되도록 함으로써 발광 디바이스 전체로서 백색을 발광하는 구성을 얻을 수 있다. 또한 3개 이상의 발광층을 사용하여 백색 발광을 얻는 경우, 3개 이상의 발광층 각각의 발광색이 합쳐져 발광 디바이스 전체로서 백색 발광할 수 있는 구성으로 하면 좋다.
탠덤 구조의 디바이스는 한 쌍의 전극 사이에 2개 이상의 복수의 발광 유닛을 가지고, 각 발광 유닛은 하나 이상의 발광층을 포함하는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 백색 발광을 얻기 위해서는, 복수의 발광 유닛의 발광층으로부터의 광을 조합하여 백색 발광이 얻어지는 구성으로 하면 좋다. 또한 백색 발광을 얻을 수 있는 구성에 대해서는 싱글 구조의 구성과 같다. 또한 탠덤 구조를 가지는 디바이스에서, 복수의 발광 유닛들 사이에는 전하 발생층 등의 중간층을 제공하는 것이 바람직하다.
또한 상술한 백색 발광 디바이스(싱글 구조 또는 탠덤 구조)와 SBS 구조의 발광 디바이스를 비교하면, SBS 구조의 발광 디바이스는 백색 발광 디바이스보다 소비 전력을 낮게 할 수 있다. 소비 전력을 낮게 하려고 하는 경우에는 SBS 구조의 발광 디바이스를 사용하는 것이 바람직하다. 한편 백색 발광 디바이스는 제조 프로세스가 SBS 구조의 발광 디바이스보다 간단하기 때문에 제조 비용을 낮게 할 수 있거나, 또는 제조 수율을 높게 할 수 있어 바람직하다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 유기 화합물에 대하여 설명한다.
본 실시형태에서 나타내는 유기 화합물은 하기 일반식(G1)으로 나타내어지는 구조를 가진다.
또한 상기 일반식(G1)에서 A1 내지 A4 중 적어도 하나 또는 2개는 질소를 나타내고, 이 이외는 탄소를 나타낸다. 또한 A5 내지 A8 중 적어도 하나 또는 2개는 질소를 나타내고, 이 이외는 탄소를 나타낸다. 또한 B1 및 B2는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 또는 사이아노기를 나타낸다. 또한 Htuni 1 및 Htuni 2는 각각 독립적으로 정공 수송성을 가지는 골격을 나타낸다. 또한 상기 일반식(G1)에서의 탄소는 수소 또는 치환기와 결합되어도 좋다.
또한 상기 구성에 있어서 Htuni 1 및 Htuni 2는 각각 독립적으로 카바졸릴기 또는 아미노기를 가지는 것이 바람직하다.
또한 상기 구성에 있어서 상기 Htuni 1 및 Htuni 2는 각각 독립적으로 하기 일반식(Ht-1) 및 일반식(Ht-2) 중 어느 하나로 나타내어지는 치환기인 것이 바람직하다.
또한 상기 일반식(Ht-1) 또는 일반식(Ht-2)에서 R50 및 R51은 각각 1 내지 4의 치환기를 나타내며, 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 및 치환 또는 비치환된 페닐기 중 어느 하나를 나타낸다. 또한 Ar1과 Ar2는 치환 또는 비치환된 페닐기, 나프틸기, 카바졸릴기, 플루오렌일기, 다이벤조퓨란일기, 및 다이벤조싸이오페닐기 중 어느 하나를 나타낸다.
또한 본 실시형태에서 나타내는 유기 화합물은 하기 일반식(G2)으로 나타내어진다.
또한 상기 일반식(G2)에서 A1 내지 A4 중 적어도 하나 또는 2개는 질소를 나타내고, 이 이외는 탄소를 나타낸다. 또한 A5 내지 A8 중 적어도 하나 또는 2개는 질소를 나타내고, 이 이외는 탄소를 나타낸다. 또한 B1 및 B2는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 또는 사이아노기를 나타낸다. 또한 R1 내지 R8 및 R11 내지 R18은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 7의 단환식 포화 탄화수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 10의 다환식 포화 탄화수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 13의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 12의 헤테로아릴기를 나타낸다.
또는 본 실시형태에서 나타내는 유기 화합물은 하기 일반식(G3)으로 나타내어진다.
또한 상기 일반식(G3)에서 A1 내지 A4 중 적어도 하나 또는 2개는 질소를 나타내고, 이 이외는 탄소를 나타낸다. 또한 A5 내지 A8 중 적어도 하나 또는 2개는 질소를 나타내고, 이 이외는 탄소를 나타낸다. 또한 B1 및 B2는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 또는 사이아노기를 나타낸다. 또한 R21 내지 R30 및 R31 내지 R40은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 7의 단환식 포화 탄화수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 10의 다환식 포화 탄화수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 13의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 12의 헤테로아릴기를 나타낸다.
또는 본 실시형태에서 나타내는 유기 화합물은 하기 일반식(G4)으로 나타내어진다.
또한 상기 일반식(G4)에서 B1 및 B2는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 또는 사이아노기를 나타낸다. 또한 R1 내지 R8 및 R11 내지 R18은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 7의 단환식 포화 탄화수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 10의 다환식 포화 탄화수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 13의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 12의 헤테로아릴기를 나타낸다.
또한 상기 각 구성에 있어서 R6은 탄소수 3 내지 20의 단환식 포화 탄화수소기인 것이 바람직하다. 또한 탄소수 3 내지 20의 단환식 포화 탄화수소기로서는 특히 사이클로헥실기가 바람직하다.
또는 본 실시형태에서 나타내는 다른 유기 화합물은 하기 일반식(G5)으로 나타내어진다.
또한 상기 일반식(G5)에서 B1 및 B2는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 또는 사이아노기를 나타낸다. 또한 R21 내지 R30 및 R31 내지 R40은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 7의 단환식 포화 탄화수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 10의 다환식 포화 탄화수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 13의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 12의 헤테로아릴기를 나타낸다.
또한 상기 일반식(G2) 내지 상기 일반식(G5)에서 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 13의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 7의 단환식 포화 탄화수소기, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 10의 다환식 포화 탄화수소기 중 어느 것, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 12의 헤테로아릴기, 또는 상기 일반식(Ht-1) 및 (Ht-2)에 있어서, 치환 또는 비치환된 페닐기, 나프틸기, 카바졸릴기, 플루오렌일기, 다이벤조퓨란일기, 또는 다이벤조싸이오페닐기가 치환기를 가지는 경우, 상기 치환기로서는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 아이소프로필기, 뷰틸기, 아이소뷰틸기, sec-뷰틸기, tert-뷰틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기와 같은 탄소수 1 내지 7의 알킬기나, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기, 사이클로헵틸기, 8,9,10-트라이노보난일기와 같은 탄소수 5 내지 7의 사이클로알킬기나, 페닐기, 나프틸기, 바이페닐기와 같은 탄소수 6 내지 12의 아릴기 등을 들 수 있다.
또한 상기 일반식(G2) 내지 상기 일반식(G5)에서의 탄소수 5 내지 7의 단환식 포화 탄화수소기의 구체적인 예로서는 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기, 사이클로헵틸기, 2-메틸사이클로헥실기 등을 들 수 있다.
또한 상기 일반식(G2) 내지 상기 일반식(G5)에서의 탄소수 7 내지 10의 다환식 포화 탄화수소기의 구체적인 예로서는 8,9,10-트라이노보난일기, 데카하이드로나프틸기, 아다만틸기 등을 들 수 있다.
또한 상기 일반식(G2) 내지 상기 일반식(G5)에서의 탄소수 6 내지 13의 아릴기의 구체적인 예로서는 페닐기, o-톨릴기, m-톨릴기, p-톨릴기, 메시틸기, o-바이페닐기, m-바이페닐기, p-바이페닐기, 1-나프틸기, 2-나프틸기, 플루오렌일기, 9,9-다이메틸플루오렌일기 등을 들 수 있다.
또한 상기 일반식(G2) 내지 상기 일반식(G5)에서의 탄소수 1 내지 6의 알킬기의 구체적인 예로서는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 아이소프로필기, 뷰틸기, sec-뷰틸기, 아이소뷰틸기, tert-뷰틸기, 펜틸기, 아이소펜틸기, sec-펜틸기, tert-펜틸기, 네오펜틸기, 헥실기, 아이소헥실기, 3-메틸펜틸기, 2-메틸펜틸기, 2-에틸뷰틸기, 1,2-다이메틸뷰틸기, 2,3-다이메틸뷰틸기 등을 들 수 있다.
다음으로 상술한 본 발명의 일 형태의 유기 화합물의 구체적인 구조식을 아래에 나타낸다. 다만 본 발명은 이들에 한정되지 않는다.
또한 상기 구조식(100) 내지 구조식(167)으로 나타내어지는 유기 화합물은 상기 일반식(G1) 내지 상기 일반식(G5)으로 나타내어지는 유기 화합물에 포함되는 일례이며, 본 발명의 일 형태인 유기 화합물은 이에 한정되지 않는다.
다음으로 본 발명의 일 형태이며, 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물의 합성 방법의 일례에 대하여 설명한다.
<<일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물의 합성 방법>>
하기 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물의 합성 방법의 일례에 대하여 설명한다.
상기 일반식(G1)에서 A1 내지 A4 중 적어도 하나 또는 2개는 질소를 나타내고, 이 이외는 탄소를 나타낸다. 또한 A5 내지 A8 중 적어도 하나 또는 2개는 질소를 나타내고, 이 이외는 탄소를 나타낸다. 또한 B1 및 B2는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 또는 사이아노기를 나타낸다. 또한 Htuni 1 및 Htuni 2는 각각 독립적으로 정공 수송성을 가지는 골격을 나타내고, 카바졸릴기 및 아미노기 중 어느 것을 가진다.
우선 하기 합성 스킴(A-1)에 나타낸 바와 같이, B1, B2, Q1, 및 Q2를 가지는 치환 벤젠(화합물 1)과, Q3 및 X1을 가지는 치환 헤테로 6원자 고리 화합물(화합물 2)과, Q4 및 X1을 가지는 치환 헤테로 6원자 고리 화합물(화합물 3)을 반응시킴으로써, 화합물 4를 얻는다.
또한 상기 합성 스킴(A-1)에서 A1 내지 A4 중 적어도 하나 또는 2개는 질소를 나타내고, 이 이외는 탄소를 나타낸다. 또한 A5 내지 A8 중 적어도 하나 또는 2개는 질소를 나타내고, 이 이외는 탄소를 나타낸다. 또한 B1 및 B2는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 또는 사이아노기를 나타낸다. 또한 Q1 및 Q3 중 어느 한쪽이 할로젠을 나타내고, 다른 쪽이 하이드록시기를 나타낸다. 또한 Q2 및 Q4 중 어느 한쪽이 할로젠을 나타내고, 다른 쪽이 하이드록시기를 나타낸다. 또한 X1 및 X2는 할로젠을 나타낸다.
또한 상기 합성 스킴(A-1)으로 나타낸 반응은 염기 존재하에서 수행하여도 좋다. 염기로서는 탄산 포타슘, 탄산 세슘 등을 사용할 수 있다. 또한 용매로서 N,N-다이메틸폼아마이드(DMF), 톨루엔, 자일렌, 메시틸렌, 벤젠, 테트라하이드로퓨란, 다이옥세인 등을 사용할 수 있다. 또한 상기 반응에서 사용할 수 있는 시약류는 이들 시약류에 한정되는 것이 아니다.
또한 상기 합성 스킴(A-1)에서 화합물 2와 화합물 3이 상이한 구조인 경우, 화합물 1과 화합물 2를 먼저 반응시키고, 상기 반응으로 얻어진 생성물과 화합물 3을 반응시키는 것이 바람직하다. 또한 화합물 1에 대하여 화합물 2 및 화합물 3을 단계적으로 반응시키는 경우에는, Q1 및 Q2에는 상이한 할로젠 또는 하이드록시기를 사용하여 선택적으로 반응시키는 것이 바람직하다.
또한 상기 합성 스킴(A-1)에서 Q1 및 Q3 중 어느 한쪽 그리고 Q2 및 Q4 중 어느 한쪽에는 X1 및 X2보다 반응성이 높은 할로젠을 사용하여 선택적으로 반응시키는 것이 바람직하다. 예를 들어 X1 및 X2가 염소, 브로민, 또는 아이오딘인 경우, Q1 및 Q3 중 어느 한쪽 그리고 Q2 및 Q4 중 어느 한쪽에는 플루오린을 사용하면 선택적으로 반응시킬 수 있다.
상기 합성 스킴(A-1)에서 화합물 4를 합성함으로써, 다음의 합성 스킴(A-2)에서 분자 내 탄소-수소(C-H) 결합 활성화 반응에 의하여 용이하게 화합물 5를 얻을 수 있다. 또한 합성 스킴(A-2)에서 화합물 4가 가지는 X1 및 X2가 염소이면 선택적으로 화합물 5를 합성할 수 있어 더 바람직하다.
상기 합성 스킴(A-1)에서 나타내어진 화합물 4의 구체적인 예로서는, 하기 구조식(200) 내지 구조식(229)으로 나타내어진 어느 것을 들 수 있다.
다음으로 하기 합성 스킴(A-2)에 나타낸 바와 같이 전이 금속 촉매를 사용하는 분자 내 탄소-수소(C-H) 결합 활성화 반응에 의하여 화합물 4로부터 화합물 5를 얻는다.
또한 상기 합성 스킴(A-2)에서 A1 내지 A4 중 적어도 하나 또는 2개는 질소를 나타내고, 이 이외는 탄소를 나타낸다. 또한 A5 내지 A8 중 적어도 하나 또는 2개는 질소를 나타내고, 이 이외는 탄소를 나타낸다. 또한 B1 및 B2는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 또는 사이아노기를 나타낸다. 또한 X1 및 X2는 할로젠을 나타낸다.
상기 합성 스킴(A-2)에서 전이 금속 촉매로서 아세트산 팔라듐, 트라이플루오로 아세트산 팔라듐 등을 사용할 수 있다. 또한 다른 전이 금속 촉매로서는 테트라키스(트라이페닐포스핀)팔라듐, 다이클로로비스(트라이페닐포스핀)팔라듐, 트리스(다이벤질리덴아세톤)다이팔라듐을 사용하여도 좋다. 또한 상기 합성 스킴(A-2)으로 나타낸 반응은 산화제 존재하에서 수행하여도 좋다. 산화제로서는 아세트산 은, 트라이플루오로 아세트산 은, 피발산 은 등을 사용할 수 있다. 또한 용매로서 피발산, N,N-다이메틸폼아마이드(DMF), 톨루엔, 자일렌, 메시틸렌, 벤젠, 테트라하이드로퓨란, 다이옥세인 등을 사용할 수 있다. 또한 상기 반응에서 사용할 수 있는 시약류는 이들 시약류에 한정되는 것이 아니다.
상술한 바와 같이, 상기 합성 스킴(A-2)에서 X1 및 X2가 염소이면 선택적으로 화합물 5를 합성할 수 있어 더 바람직하다.
다음으로 하기 스킴(A-3)에 나타낸 바와 같이 화합물 5와 카바졸 화합물 또는 아민 화합물(Y1-Htuni 1 및 Y2-Htuni 2)을 커플링 반응시킴으로써 상기 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물을 얻을 수 있다.
또한 상기 합성 스킴(A-3)에서 A1 내지 A4 중 적어도 하나 또는 2개는 질소를 나타내고, 이 이외는 탄소를 나타낸다. 또한 A5 내지 A8 중 적어도 하나 또는 2개는 질소를 나타내고, 이 이외는 탄소를 나타낸다. 또한 B1 및 B2는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 또는 사이아노기를 나타낸다. 또한 Htuni 1 및 Htuni 2는 각각 독립적으로 정공 수송성을 가지는 골격을 나타내고, 카바졸릴기 및 아미노기 중 어느 것을 가진다. 또한 Y1 및 Y2는 수소 또는 유기 주석기 등을 나타낸다.
상기 합성 스킴(A-3)에 나타낸 반응은 다양한 조건에 의하여 진행시킬 수 있어 그 일례로서 염기 존재하에서 금속 촉매를 사용한 합성 방법을 적용할 수 있다. 예를 들어 울만 커플링이나 하트위그 부흐발트 반응을 사용할 수 있다. 예를 들어 하트위그 부흐발트 반응을 사용하는 경우, 금속 촉매로서 비스(다이벤질리덴아세톤)팔라듐(0), 아세트산 팔라듐(II) 등의 팔라듐 화합물과, 트라이(tert-뷰틸)포스핀, 트라이(n-헥실)포스핀, 트라이사이클로헥실포스핀, 다이(1-아다만틸)-n-뷰틸포스핀, 2-다이사이클로헥실포스피노-2',6'-다이메톡시-1,1'-바이페닐 등의 리간드를 사용할 수 있다. 또한 염기로서 소듐 tert-뷰톡사이드 등의 유기 염기나 탄산 포타슘, 탄산 세슘, 탄산 소듐 등의 무기 염기 등을 사용할 수 있다. 또한 용매로서 톨루엔, 자일렌, 메시틸렌, 벤젠, 테트라하이드로퓨란, 다이옥세인 등을 사용할 수 있다. 또한 상기 반응에서 사용할 수 있는 시약류는 이들 시약류에 한정되는 것이 아니다.
또한 상기 합성 스킴(A-3)에서 Y1-Htuni 1과 Y2-Htuni 2가 상이한 구조인 경우, 화합물 5와 Y1-Htuni 1을 먼저 반응시키고, 상기 반응으로 얻어진 생성물과 Y2-Htuni 2를 반응시키는 것이 바람직하다. 또한 화합물 5에 대하여 Y1-Htuni 1 및 Y2-Htuni 2를 단계적으로 반응시키는 경우에는, X1 및 X2에는 상이한 할로젠을 사용하여 선택적으로 반응시키는 것이 바람직하다.
상술한 화합물 1, 화합물 2, 화합물 3, 및 화합물 4는 다양한 종류가 시판되어 있거나 합성이 가능하기 때문에, 일반식(G1)으로 나타내어지는 수많은 종류의 유기 화합물을 합성할 수 있다. 따라서 본 발명의 일 형태인 유기 화합물은 종류가 풍부하다는 특징이 있다.
이상이 본 발명의 일 형태이고, 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물의 합성 방법에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 다른 합성 방법으로 합성하여도 좋다.
또한 본 발명의 일 형태인 유기 화합물을 사용함으로써, 발광 효율이 높은 발광 디바이스, 발광 장치, 전자 기기, 또는 조명 장치를 실현할 수 있다. 또한, 소비 전력이 낮은 발광 디바이스, 발광 장치, 전자 기기, 또는 조명 장치를 실현할 수 있다.
또한 본 실시형태에서 본 발명의 일 형태에 대하여 설명하였다. 또한 다른 실시형태에서 본 발명의 일 형태에 대하여 설명한다. 다만, 본 발명의 일 형태는 이들에 한정되지 않는다. 즉 본 실시형태 및 다른 실시형태에는 다양한 발명의 형태가 기재되어 있기 때문에, 본 발명의 일 형태는 특정한 형태에 한정되지 않는다.
본 실시형태에 기재된 구성은 다른 실시형태에 기재된 구성과 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는 실시형태 1에 나타낸 유기 화합물을 사용한 발광 디바이스에 대하여 도 1의 (A) 내지 (E)를 사용하여 설명한다.
<<발광 디바이스의 구체적인 구조>>
도 1의 (A) 내지 (E)에 나타낸 발광 디바이스에 있어서 도 1의 (A) 및 (C)에 나타낸 발광 디바이스는 한 쌍의 전극 사이에 EL층을 끼우는 구조이며, 도 1의 (B), (D) 및 (E)는 한 쌍의 전극 사이에 끼워지는 EL층이 전하 발생층을 끼워 2층 이상 적층된 구조(탠덤 구조)를 가진다. 또한 어느 구조의 경우에도 EL층의 구성에 대해서는 마찬가지로 한다. 또한 도 1의 (D)에 나타낸 발광 디바이스가 마이크로캐비티 구조를 가지는 경우에는, 제 1 전극(101)을 반사 전극으로서 형성하고, 제 2 전극(102)을 반투과 반반사 전극으로서 형성한다. 따라서, 원하는 전극 재료를 하나 또는 복수 사용하여 단층으로 또는 적층으로 형성할 수 있다. 또한 제 2 전극(102)은 EL층(103b)을 형성한 후에 상술한 바와 같이 재료를 선택하여 형성한다.
<제 1 전극 및 제 2 전극>
제 1 전극(101) 및 제 2 전극(102)을 형성하는 재료로서는 상술한 양쪽 전극의 기능을 만족시킬 수 있다면 아래에 나타내는 재료를 적절히 조합하여 사용할 수 있다. 예를 들어 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 적절히 사용할 수 있다. 구체적으로는 In-Sn 산화물(ITO라고도 함), In-Si-Sn 산화물(ITSO라고도 함), In-Zn 산화물, In-W-Zn 산화물을 들 수 있다. 이 외에, 알루미늄(Al), 타이타늄(Ti), 크로뮴(Cr), 망가니즈(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 갈륨(Ga), 아연(Zn), 인듐(In), 주석(Sn), 몰리브데넘(Mo), 탄탈럼(Ta), 텅스텐(W), 팔라듐(Pd), 금(Au), 백금(Pt), 은(Ag), 이트륨(Y), 네오디뮴(Nd) 등의 금속, 및 이들을 적절히 조합하여 포함하는 합금을 사용할 수도 있다. 이 외에, 위에서 예시하지 않은 원소 주기율표의 1족 또는 2족에 속하는 원소(예를 들어 리튬(Li), 세슘(Cs), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr)), 유로퓸(Eu), 이터븀(Yb) 등의 희토류 금속 및 이들을 적절히 조합하여 포함한 합금, 그리고 그래핀 등을 사용할 수 있다.
도 1의 (A) 및 (C)에 나타낸 발광 디바이스에 있어서, 제 1 전극(101)이 양극인 경우, 제 1 전극(101) 위에 EL층(103)이 진공 증착법으로 형성된다. 또한 구체적으로는 도 1의 (C)에 나타낸 바와 같이 제 1 전극(101)과 제 2 전극(102) 사이에는 EL층(103)으로서 정공 주입층(111)과, 정공 수송층(112)과, 발광층(113)과, 전자 수송층(114)과, 전자 주입층(115)이 진공 증착법으로 이 순서대로 적층 형성된다. 도 1의 (B), (D), 및 (E)에 나타낸 발광 디바이스에 있어서, 제 1 전극(101)이 양극인 경우, 제 1 전극(101) 위에 EL층(103a)의 정공 주입층(111a) 및 정공 수송층(112a)이 진공 증착법으로 이 순서대로 적층 형성된다. EL층(103a) 및 전하 발생층(106)이 형성된 후, 전하 발생층(106) 위에 EL층(103b)의 정공 주입층(111b) 및 정공 수송층(112b)이 마찬가지로 이 순서대로 적층 형성된다.
<정공 주입층>
정공 주입층(111, 111a, 111b)은 양극인 제 1 전극(101)이나 전하 발생층(106, 106a, 106b)으로부터 EL층(103, 103a, 103b)에 정공(홀)을 주입하는 층이며, 유기 억셉터 재료나 정공 주입성이 높은 재료를 포함하는 층이다.
유기 억셉터 재료는 이의 LUMO(최저 비점유 분자 궤도: Lowest Unoccupied Molecular Orbital) 준위의 값과 HOMO(최고 점유 분자 궤도: Highest Occupied Molecular Orbital) 준위의 값이 가까운 다른 유기 화합물과의 사이에서 전하 분리시킴으로써, 상기 유기 화합물에 정공(홀)을 발생시킬 수 있는 재료이다. 따라서 유기 억셉터 재료로서는 퀴노다이메테인 유도체나 클로라닐 유도체, 헥사아자트라이페닐렌 유도체 등 전자 흡인기(할로젠기나 사이아노기)를 가지는 화합물을 사용할 수 있다. 예를 들어 7,7,8,8-테트라사이아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노다이메테인(약칭: F4-TCNQ), 3,6-다이플루오로-2,5,7,7,8,8-헥사사이아노퀴노다이메테인, 클로라닐, 2,3,6,7,10,11-헥사사이아노-1,4,5,8,9,12-헥사아자트라이페닐렌(약칭: HAT-CN), 1,3,4,5,7,8-헥사플루오로테트라사이아노-나프토퀴노다이메테인(약칭: F6-TCNNQ), 2-(7-다이사이아노메틸렌-1,3,4,5,6,8,9,10-옥타플루오로-7H-피렌-2-일리덴)말로노나이트릴 등을 사용할 수 있다. 또한 유기 억셉터 재료 중에서도 특히 HAT-CN과 같이, 복수의 헤테로 원자를 가지는 축합 방향족 고리에 전자 흡인기가 결합된 화합물은 억셉터성이 높고 열에 대하여 막질이 안정적이기 때문에 바람직하다. 이 외에도, 전자 흡인기(특히 플루오로기와 같은 할로젠기나 사이아노기)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 사용할 수 있다.
또한 정공 주입성이 높은 재료로서는 원소 주기율표의 4족 내지 8족에 속하는 금속의 산화물(몰리브데넘 산화물, 바나듐 산화물, 루테늄 산화물, 텅스텐 산화물, 망가니즈 산화물 등의 전이 금속 산화물 등)을 사용할 수 있다. 구체적으로는 산화 몰리브데넘, 산화 바나듐, 산화 나이오븀, 산화 탄탈럼, 산화 크로뮴, 산화 텅스텐, 산화 망가니즈, 산화 레늄을 들 수 있다. 상술한 것 중에서도 산화 몰리브데넘은 대기 중에서도 안정적이고, 흡습성이 낮고, 취급하기 쉽기 때문에 바람직하다. 이 외에, 프탈로사이아닌(약칭: H2Pc) 또는 구리 프탈로사이아닌(약칭: CuPc) 등의 프탈로사이아닌계 화합물 등을 사용할 수 있다.
또한 상기 재료 외에 저분자 화합물인 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-(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), 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) 등의 방향족 아민 화합물 등을 사용할 수 있다.
또한 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등)인 폴리(N-바이닐카바졸)(약칭: PVK), 폴리(4-바이닐트라이페닐아민)(약칭: PVTPA), 폴리[N-(4-{N'-[4-(4-다이페닐아미노)페닐]페닐-N'-페닐아미노}페닐)메타크릴아마이드](약칭: PTPDMA), 폴리[N,N'-비스(4-뷰틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘](약칭: Poly-TPD) 등을 사용할 수 있다. 또는 폴리(3,4-에틸렌다이옥시싸이오펜)/폴리(스타이렌설폰산)(약칭: PEDOT/PSS), 폴리아닐린/폴리(스타이렌설폰산)(PAni/PSS) 등의 산을 첨가한 고분자계 화합물 등을 사용할 수도 있다.
또한 정공 주입성이 높은 재료로서는 정공 수송성 재료와 상술한 유기 억셉터 재료(전자 수용성 재료)를 포함한 복합 재료를 사용할 수도 있다. 이 경우 유기 억셉터 재료에 의하여 정공 수송성 재료로부터 전자가 추출되어 정공 주입층(111)에서 정공이 발생하고, 정공 수송층(112)을 통하여 발광층(113)에 정공이 주입된다. 또한 정공 주입층(111)은 정공 수송성 재료와 유기 억셉터 재료(전자 수용성 재료)를 포함한 복합 재료로 이루어지는 단층으로 형성하여도 좋고, 정공 수송성 재료를 포함한 층과 유기 억셉터 재료(전자 수용성 재료)를 포함한 층을 적층하여 형성하여도 좋다.
또한 정공 수송성 재료로서는 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때의 정공 이동도가 1×10-6cm2/Vs 이상인 물질인 것이 바람직하다. 또한 전자 수송성보다 정공 수송성이 높은 물질이면 이들 외의 물질을 사용할 수 있다.
정공 수송성 재료로서는 π전자 과잉형 헤테로 방향족 화합물(예를 들어 카바졸 유도체나 퓨란 유도체, 싸이오펜 유도체)이나 방향족 아민(방향족 아민 골격을 가지는 화합물) 등 정공 수송성이 높은 재료가 바람직하다.
또한 상기 카바졸 유도체(카바졸 골격을 가지는 화합물)로서는, 바이카바졸 유도체(예를 들어 3,3'-바이카바졸 유도체), 카바졸릴기를 가지는 방향족 아민 등을 들 수 있다.
또한 상기 바이카바졸 유도체(예를 들어 3,3'-바이카바졸 유도체)로서 구체적으로는 3,3'-비스(9-페닐-9H-카바졸)(약칭: PCCP), 9,9'-비스(바이페닐-4-일)-3,3'-바이-9H-카바졸(약칭: BisBPCz), 9,9'-비스(1,1'-바이페닐-3-일)-3,3'-바이-9H-카바졸, 9-(1,1'-바이페닐-3-일)-9'-(1,1'-바이페닐-4-일)-9H,9'H-3,3'-바이카바졸(약칭: mBPCCBP), 9-(2-나프틸)-9'-페닐-9H,9'H-3,3'-바이카바졸(약칭: βNCCP) 등을 들 수 있다.
또한 상기 카바졸릴기를 가지는 방향족 아민으로서 구체적으로는 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBA1BP), N-(4-바이페닐)-N-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-9-페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCBiF), N-(1,1'-바이페닐-4-일)-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBBiF), 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), 4-페닐다이페닐-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)아민(약칭: PCA1BP), N,N'-비스(9-페닐카바졸-3-일)-N,N'-다이페닐벤젠-1,3-다이아민(약칭: PCA2B), N,N',N''-트라이페닐-N,N',N''-트리스(9-페닐카바졸-3-일)벤젠-1,3,5-트라이아민(약칭: PCA3B), 9,9-다이메틸-N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]플루오렌-2-아민(약칭: PCBAF), N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-아민(약칭: PCBASF), 3-[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCA1), 3,6-비스[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCA2), 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카바졸-3-일)아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCN1), 3-[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzDPA1), 3,6-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzDPA2), 3,6-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-(1-나프틸)아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzTPN2), 2-[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]스파이로-9,9'-바이플루오렌(약칭: PCASF), N-[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N-(4-페닐)페닐아닐린(약칭: YGA1BP), N,N'-비스[4-(카바졸-9-일)페닐]-N,N'-다이페닐-9,9-다이메틸플루오렌-2,7-다이아민(약칭: YGA2F), 4,4',4''-트리스(카바졸-9-일)트라이페닐아민(약칭: TCTA) 등을 들 수 있다.
또한 카바졸 유도체로서는 상술한 것 외에 3-[4-(9-페난트릴)-페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPPn), 3-[4-(1-나프틸)-페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPN), 1,3-비스(N-카바졸릴)벤젠(약칭: mCP), 4,4'-다이(N-카바졸릴)바이페닐(약칭: CBP), 3,6-비스(3,5-다이페닐페닐)-9-페닐카바졸(약칭: CzTP), 1,3,5-트리스[4-(N-카바졸릴)페닐]벤젠(약칭: TCPB), 9-[4-(10-페닐-9-안트라센일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA) 등을 들 수 있다.
또한 상기 퓨란 유도체(퓨란 골격을 가지는 화합물)로서 구체적으로는 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조퓨란)(약칭: DBF3P-II), 4-{3-[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]페닐}다이벤조퓨란(약칭: mmDBFFLBi-II) 등을 들 수 있다.
또한 상기 싸이오펜 유도체(싸이오펜 골격을 가지는 화합물)로서 구체적으로는 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조싸이오펜)(약칭: DBT3P-II), 2,8-다이페닐-4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]다이벤조싸이오펜(약칭: DBTFLP-III), 4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-6-페닐다이벤조싸이오펜(약칭: DBTFLP-IV) 등의 싸이오펜 골격을 가지는 화합물 등을 들 수 있다.
또한 상기 방향족 아민으로서 구체적으로는 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: NPB 또는 α-NPD), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-다이페닐-[1,1'-바이페닐]-4,4'-다이아민(약칭: TPD), 4,4'-비스[N-(스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: BSPB), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP), 4-페닐-3'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: mBPAFLP), N-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-N-{9,9-다이메틸-2-[N'-페닐-N'-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)아미노]-9H-플루오렌-7-일}페닐아민(약칭: DFLADFL), N-(9,9-다이메틸-2-다이페닐아미노-9H-플루오렌-7-일)다이페닐아민(약칭: DPNF), 2-[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]스파이로-9,9'-바이플루오렌(약칭: DPASF), 2,7-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]-스파이로-9,9'-바이플루오렌(약칭: DPA2SF), 4,4',4''-트리스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]트라이페닐아민(약칭: 1'-TNATA), 4,4',4''-트리스(N,N-다이페닐아미노)트라이페닐아민(약칭: TDATA), 4,4',4''-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트라이페닐아민(약칭: m-MTDATA), N,N'-다이(p-톨릴)-N,N'-다이페닐-p-페닐렌다이아민(약칭: DTDPPA), 4,4'-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: DPAB), DNTPD, 1,3,5-트리스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]벤젠(약칭: DPA3B), 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'-[4-(9-페닐플루오렌-9-일)페닐]트라이페닐아민(약칭: BPAFLBi), 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.
이 외에도, 정공 수송성 재료로서, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등)인 폴리(N-바이닐카바졸)(약칭: PVK), 폴리(4-바이닐트라이페닐아민)(약칭: PVTPA), 폴리[N-(4-{N'-[4-(4-다이페닐아미노)페닐]페닐-N'-페닐아미노}페닐)메타크릴아마이드](약칭: PTPDMA), 폴리[N,N'-비스(4-뷰틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘](약칭: Poly-TPD) 등을 사용할 수 있다. 또는 폴리(3,4-에틸렌다이옥시싸이오펜)/폴리(스타이렌설폰산)(약칭: PEDOT/PSS), 폴리아닐린/폴리(스타이렌설폰산)(PAni/PSS) 등의 산을 첨가한 고분자계 화합물 등을 사용할 수도 있다.
다만 정공 수송성 재료는 상술한 것에 한정되지 않고, 공지의 다양한 재료 중 한 종류 또는 복수 종류의 조합을 정공 수송성 재료로서 사용하여도 좋다.
또한 정공 주입층(111, 111a, 111b)은 공지의 다양한 성막 방법을 사용하여 형성할 수 있고, 예를 들어 진공 증착법을 사용하여 형성할 수 있다.
<정공 수송층>
정공 수송층(112, 112a, 112b)은 정공 주입층(111, 111a, 111b)에 의하여 제 1 전극(101)으로부터 주입된 정공을 발광층(113, 113a, 113b)으로 수송하는 층이다. 또한 정공 수송층(112, 112a, 112b)은 정공 수송성 재료를 포함한 층이다. 따라서 정공 수송층(112, 112a, 112b)에는 정공 주입층(111, 111a, 111b)에 사용할 수 있는 정공 수송성 재료를 사용할 수 있다.
또한 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스에서, 정공 수송층(112, 112a, 112b)과 같은 유기 화합물을 발광층(113, 113a, 113b)에 사용할 수 있다. 정공 수송층(112, 112a, 112b)과 발광층(113, 113a, 113b)에 같은 유기 화합물을 사용하면, 정공 수송층(112, 112a, 112b)으로부터 발광층(113, 113a, 113b)으로 정공을 효율적으로 수송할 수 있으므로 더 바람직하다.
<발광층>
발광층(113, 113a, 113b)은 발광 물질을 포함한 층이다. 본 발명의 일 형태인 유기 화합물은 발광층(113, 113a, 113b)에 사용하는 것이 바람직하다. 또한 발광층(113, 113a, 113b)에 사용할 수 있는 발광 물질로서는 청색, 자색, 청자색, 녹색, 황록색, 황색, 주황색, 적색 등의 발광색을 나타내는 물질을 적절히 사용할 수 있다. 또한 복수의 발광층을 가지는 경우에는, 각 발광층에 상이한 발광 물질을 사용함으로써 상이한 발광색을 나타내는 구성(예를 들어, 보색 관계에 있는 발광색을 조합하여 얻어지는 백색 발광)으로 할 수 있다. 또한 하나의 발광층이 상이한 발광 물질을 포함하는 적층 구조로 하여도 좋다.
또한 발광층(113, 113a, 113b)는 발광 물질(게스트 재료)에 더하여 한 종류 또는 복수 종류의 유기 화합물(호스트 재료 등)을 가져도 좋다.
또한 발광층(113, 113a, 113b)에 복수의 호스트 재료를 사용하는 경우, 새로 추가하는 제 2 호스트 재료로서 기존의 게스트 재료 및 제 1 호스트 재료의 에너지 갭보다 큰 에너지 갭을 가지는 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 제 2 호스트 재료의 최저 단일항 들뜬 에너지 준위(S1 준위)는 제 1 호스트 재료의 S1 준위보다 높고, 제 2 호스트 재료의 최저 삼중항 들뜬 에너지 준위(T1 준위)는 게스트 재료의 T1 준위보다 높은 것이 바람직하다. 또한 제 2 호스트 재료의 최저 삼중항 들뜬 에너지 준위(T1 준위)는 제 1 호스트 재료의 T1 준위보다 높은 것이 바람직하다. 이러한 구성으로 함으로써 2종류의 호스트 재료로 들뜬 복합체를 형성할 수 있다. 또한 들뜬 복합체를 효율적으로 형성하기 위해서는 정공을 받기 쉬운 화합물(정공 수송성 재료)과 전자를 받기 쉬운 화합물(전자 수송성 재료)을 조합하는 것이 특히 바람직하다. 또한 이 구성에 의하여 고효율, 저전압, 장수명을 동시에 실현할 수 있다.
또한 상기 호스트 재료(제 1 호스트 재료 및 제 2 호스트 재료를 포함함)로서 사용하는 유기 화합물로서는, 발광층에 사용하는 호스트 재료로서의 조건을 만족시키면, 상술한 정공 수송층(112, 112a, 112b)에 사용할 수 있는 정공 수송성 재료나 후술하는 전자 수송층(114, 114a, 114b)에 사용할 수 있는 전자 수송성 재료 등의 유기 화합물을 들 수 있고, 복수 종류의 유기 화합물(상술한 제 1 호스트 재료 및 제 2 호스트 재료)로 이루어지는 들뜬 복합체이어도 좋다. 또한, 복수 종류의 유기 화합물로 들뜬 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, 들뜬 복합체를 형성하는 복수 종류의 유기 화합물의 조합으로서는, 예를 들어 한쪽이 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 가지고, 다른 쪽이 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리를 가지는 것이 바람직하다. 또한, 들뜬 복합체를 형성하는 조합으로서, 한쪽에 이리듐, 로듐, 또는 백금계의 유기 금속 착체, 혹은 금속 착체 등의 인광 발광 물질을 사용하여도 좋다.
발광층(113, 113a, 113b)에 사용할 수 있는 발광 물질로서는, 특별한 한정은 없고, 단일항 들뜬 에너지를 가시광 영역의 발광으로 변환하는 발광 물질, 또는 삼중항 들뜬 에너지를 가시광 영역의 발광으로 변환하는 발광 물질을 사용할 수 있다.
<<단일항 들뜬 에너지를 발광으로 변환하는 발광 물질>>
발광층(113)에 사용할 수 있는 단일항 들뜬 에너지를 발광으로 변환하는 발광 물질로서는 본 발명의 일 형태인 유기 화합물뿐만 아니라, 이하에 나타내는 형광을 발하는 물질(형광 발광 물질)을 들 수 있다. 예를 들어 피렌 유도체, 안트라센 유도체, 트라이페닐렌 유도체, 플루오렌 유도체, 카바졸 유도체, 다이벤조싸이오펜 유도체, 다이벤조퓨란 유도체, 다이벤조퀴녹살린 유도체, 퀴녹살린 유도체, 피리딘 유도체, 피리미딘 유도체, 페난트렌 유도체, 나프탈렌 유도체 등을 들 수 있다. 특히 피렌 유도체는 발광 양자 수율이 높아 바람직하다. 피렌 유도체의 구체적인 예로서는 N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6mMemFLPAPrn), (N,N'-다이페닐-N,N'-비스[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]피렌-1,6-다이아민)(약칭: 1,6FLPAPrn), N,N'-비스(다이벤조퓨란-2-일)-N,N'-다이페닐피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6FrAPrn), N,N'-비스(다이벤조싸이오펜-2-일)-N,N'-다이페닐피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6ThAPrn), N,N'-(피렌-1,6-다이일)비스[(N-페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란)-6-아민](약칭: 1,6BnfAPrn), N,N'-(피렌-1,6-다이일)비스[(N-페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란)-8-아민](약칭: 1,6BnfAPrn-02), N,N'-(피렌-1,6-다이일)비스[(6,N-다이페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란)-8-아민](약칭: 1,6BnfAPrn-03) 등을 들 수 있다.
또한 5,6-비스[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-2,2'-바이피리딘(약칭: PAP2BPy), 5,6-비스[4'-(10-페닐-9-안트릴)바이페닐-4-일]-2,2'-바이피리딘(약칭: PAPP2BPy), N,N'-비스[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N,N'-다이페닐스틸벤-4,4'-다이아민(약칭: YGA2S), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(10-페닐-9-안트릴)트라이페닐아민(약칭: YGAPA), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(9,10-다이페닐-2-안트릴)트라이페닐아민(약칭: 2YGAPPA), N,9-다이페닐-N-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCAPA), 4-(10-페닐-9-안트릴)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBAPA), 4-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBAPBA), 페릴렌, 2,5,8,11-테트라-tert-뷰틸페릴렌(약칭: TBP), N,N''-(2-tert-뷰틸안트라센-9,10-다이일다이-4,1-페닐렌)비스[N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민](약칭: DPABPA), N,9-다이페닐-N-[4-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCAPPA), N-[4-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPAPPA) 등을 사용할 수 있다.
또한 N-[9,10-비스(1,1'-바이페닐-2-일)-2-안트릴]-N,9-다이페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCABPhA), N-(9,10-다이페닐-2-안트릴)-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPAPA), N-[9,10-비스(1,1'-바이페닐-2-일)-2-안트릴]-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPABPhA), 9,10-비스(1,1'-바이페닐-2-일)-N-[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N-페닐안트라센-2-아민(약칭: 2YGABPhA), N,N,9-트라이페닐안트라센-9-아민(약칭: DPhAPhA), 쿠마린545T, N,N'-다이페닐퀴나크리돈(약칭: DPQd), 루브렌, 5,12-비스(1,1'-바이페닐-4-일)-6,11-다이페닐테트라센(약칭: BPT), 2-(2-{2-[4-(다이메틸아미노)페닐]에텐일}-6-메틸-4H-피란-4-일리덴)프로페인다이나이트릴(약칭: DCM1), 2-{2-메틸-6-[2-(2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCM2), N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)테트라센-5,11-다이아민(약칭: p-mPhTD), 7,14-다이페닐-N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)아세나프토[1,2-a]플루오란텐-3,10-다이아민(약칭: p-mPhAFD), 2-{2-아이소프로필-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCJTI), 2-{2-tert-뷰틸-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCJTB), 2-(2,6-비스{2-[4-(다이메틸아미노)페닐]에텐일}-4H-피란-4-일리덴)프로페인다이나이트릴(약칭: BisDCM), 2-{2,6-비스[2-(8-메톡시-1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: BisDCJTM), 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 화합물 등을 사용할 수 있다.
<<삼중항 들뜬 에너지를 발광으로 변환하는 발광 물질>>
다음으로, 발광층(113)에 사용할 수 있는, 삼중항 들뜬 에너지를 발광으로 변환하는 발광 물질로서는, 예를 들어 인광을 발하는 물질(인광 발광 물질)이나 열 활성화 지연 형광을 나타내는 열 활성화 지연 형광(Thermally activated delayed fluorescence: TADF) 재료가 있다.
인광 발광 물질이란, 저온(예를 들어 77K) 이상 실온 이하의 온도 범위(즉 77K 이상 313K 이하)의 어느 온도에서 인광을 나타내고, 형광을 나타내지 않는 화합물을 가리킨다. 상기 인광 발광 물질로서는 스핀 궤도 상호 작용이 큰 금속 원소를 가지는 것이 바람직하고, 유기 금속 착체, 금속 착체(백금 착체), 희토류 금속 착체 등을 들 수 있다. 구체적으로는 전이 금속 원소가 바람직하고, 특히 백금족 원소(루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 또는 백금(Pt))를 가지는 것이 바람직하고, 이 중에서도 이리듐을 가짐으로써 단일항 바닥 상태와 삼중항 들뜬 상태 사이의 직접 전이에 관련되는 전이 확률을 높일 수 있어 바람직하다.
<<인광 발광 물질(450nm 이상 570nm 이하: 청색 또는 녹색)>>
청색 또는 녹색을 나타내고 발광 스펙트럼의 피크 파장이 450nm 이상 570nm 이하인 인광 발광 물질로서는 다음과 같은 물질을 들 수 있다.
예를 들어 트리스{2-[5-(2-메틸페닐)-4-(2,6-다이메틸페닐)-4H-1,2,4-트라이아졸-3-일-κN2]페닐-κC}이리듐(III)(약칭: [Ir(mpptz-dmp)3]), 트리스(5-메틸-3,4-다이페닐-4H-1,2,4-트라이아졸레이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(Mptz)3]), 트리스[4-(3-바이페닐)-5-아이소프로필-3-페닐-4H-1,2,4-트라이아졸레이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(iPrptz-3b)3]), 트리스[3-(5-바이페닐)-5-아이소프로필-4-페닐-4H-1,2,4-트라이아졸레이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(iPr5btz)3])과 같은 4H-트라이아졸 골격을 가지는 유기 금속 착체, 트리스[3-메틸-1-(2-메틸페닐)-5-페닐-1H-1,2,4-트라이아졸레이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(Mptz1-mp)3]), 트리스(1-메틸-5-페닐-3-프로필-1H-1,2,4-트라이아졸레이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(Prptz1-Me)3])과 같은 1H-트라이아졸 골격을 가지는 유기 금속 착체, fac-트리스[1-(2,6-다이아이소프로필페닐)-2-페닐-1H-이미다졸]이리듐(III)(약칭: [Ir(iPrpmi)3]), 트리스[3-(2,6-다이메틸페닐)-7-메틸이미다조[1,2-f]페난트리디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(dmpimpt-Me)3])과 같은 이미다졸 골격을 가지는 유기 금속 착체, 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,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: FIr(acac))와 같이 전자 흡인기를 가지는 페닐피리딘 유도체를 리간드로 하는 유기 금속 착체 등이 있다.
<<인광 발광 물질(495nm 이상 590nm 이하: 녹색 또는 황색)>>
녹색 또는 황색을 나타내고 발광 스펙트럼의 피크 파장이 495nm 이상 590nm 이하인 인광 발광 물질로서는 다음과 같은 물질을 들 수 있다.
예를 들어 트리스(4-메틸-6-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppm)3]), 트리스(4-t-뷰틸-6-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tBuppm)3]), (아세틸아세토네이토)비스(6-메틸-4-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppm)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스(6-tert-뷰틸-4-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tBuppm)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스[6-(2-노보닐)-4-페닐피리미디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(nbppm)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스[5-메틸-6-(2-메틸페닐)-4-페닐피리미디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(mpmppm)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스{4,6-다이메틸-2-[6-(2,6-다이메틸페닐)-4-피리미딘일-κN3]페닐-κC}이리듐(III)(약칭: [Ir(dmppm-dmp)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스(4,6-다이페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(dppm)2(acac)])과 같은 피리미딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체, (아세틸아세토네이토)비스(3,5-다이메틸-2-페닐피라지네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppr-Me)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스(5-아이소프로필-3-메틸-2-페닐피라지네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppr-iPr)2(acac)])과 같은 피라진 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체, 트리스(2-페닐피리디네이토-N,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)]), 비스[2-(2-피리딘일-κN)페닐-κC][2-(4-페닐-2-피리딘일-κN)페닐-κC]이리듐(III)(약칭: [Ir(ppy)2(4dppy)]), 비스[2-(2-피리딘일-κN)페닐-κC][2-(4-메틸-5-페닐-2-피리딘일-κN)페닐-κC]와 같은 피리딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체, 비스(2,4-다이페닐-1,3-옥사졸레이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(dpo)2(acac)]), 비스{2-[4'-(퍼플루오로페닐)페닐]피리디네이토-N,C2'}이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(p-PF-ph)2(acac)]), 비스(2-페닐벤조싸이아졸레이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(bt)2(acac)]) 등의 유기 금속 착체 외에, 트리스(아세틸아세토네이토)(모노페난트롤린)터븀(III)(약칭: [Tb(acac)3(Phen)])과 같은 희토류 금속 착체가 있다.
<<인광 발광 물질(570nm 이상 750nm 이하: 황색 또는 적색)>>
황색 또는 적색을 나타내고 발광 스펙트럼의 피크 파장이 570nm 이상 750nm 이하인 인광 발광 물질로서는 다음과 같은 물질을 들 수 있다.
예를 들어 (다이아이소뷰티릴메타네이토)비스[4,6-비스(3-메틸페닐)피리미디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(5mdppm)2(dibm)]), 비스[4,6-비스(3-메틸페닐)피리미디네이토](다이피발로일메타네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(5mdppm)2(dpm)]), (다이피발로일메타네이토)비스[4,6-다이(나프탈렌-1-일)피리미디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(d1npm)2(dpm)])과 같은 피리미딘 골격을 가지는 유기 금속 착체, (아세틸아세토네이토)비스(2,3,5-트라이페닐피라지네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tppr)2(acac)]), 비스(2,3,5-트라이페닐피라지네이토)(다이피발로일메타네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tppr)2(dpm)]), 비스{4,6-다이메틸-2-[3-(3,5-다이메틸페닐)-5-페닐-2-피라진일-κN]페닐-κC}(2,6-다이메틸-3,5-헵테인다이오네이토-κ2O,O')이리듐(III)(약칭: [Ir(dmdppr-P)2(dibm)]), 비스{4,6-다이메틸-2-[5-(4-사이아노-2,6-다이메틸페닐)-3-(3,5-다이메틸페닐)-2-피라진일-κN]페닐-κC}(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵테인다이오네이토-κ2O,O')이리듐(III)(약칭: [Ir(dmdppr-dmCP)2(dpm)]), 비스[2-(5-(2,6-다이메틸페닐)-3-(3,5-다이메틸페닐)-2-피라진일-κN)-4,6-다이메틸페닐-κC](2,2',6,6'-테트라메틸-3,5-헵테인다이오네이토-κ2O,O')이리듐(III)(약칭: [Ir(dmdppr-dmp)2(dpm)]), (아세틸아세토네이토)비스[2-메틸-3-페닐퀴녹살리네이토-N,C2']이리듐(III)(약칭: [Ir(mpq)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스(2,3-다이페닐퀴녹살리네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: [Ir(dpq)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)퀴녹살리네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(Fdpq)2(acac)])과 같은 피라진 골격을 가지는 유기 금속 착체나, 트리스(1-페닐아이소퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: [Ir(piq)3]), 비스(1-페닐아이소퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(piq)2(acac)]), 비스[4,6-다이메틸-2-(2-퀴놀린일-κN)페닐-κC](2,4-펜테인다이오네이토-κ2O,O')이리듐(III)(약칭: [Ir(dmpqn)2(acac)])과 같은 피리딘 골격을 가지는 유기 금속 착체, 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르피린 백금(II)(약칭: [PtOEP])과 같은 백금 착체, 트리스(1,3-다이페닐-1,3-프로페인다이오네이토)(모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: [Eu(DBM)3(Phen)]), 트리스[1-(2-테노일)-3,3,3-트라이플루오로아세토네이토](모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: [Eu(TTA)3(Phen)])과 같은 희토류 금속 착체가 있다.
<<TADF 재료>>
또한 TADF 재료로서는 아래에 나타내는 재료를 사용할 수 있다. TADF 재료란, S1 준위와 T1 준위의 차이가 작고(바람직하게는 0.2eV 이하), 삼중항 들뜬 상태를 매우 작은 열 에너지에 의하여 단일항 들뜬 상태로 업컨버트(역항간 교차)할 수 있고, 단일항 들뜬 상태로부터의 발광(형광)을 효율적으로 나타내는 재료를 가리킨다. 또한 열 활성화 지연 형광이 효율적으로 얻어지는 조건으로서는 삼중항 들뜬 에너지 준위와 단일항 들뜬 에너지 준위의 에너지 차이가 0eV 이상 0.2eV 이하, 바람직하게는 0eV 이상 0.1eV 이하인 것을 들 수 있다. 또한 TADF 재료에서의 지연 형광이란, 일반적인 형광과 같은 스펙트럼을 가지면서도 수명이 현저히 긴 발광을 말한다. 그 수명은 1×10-6초 이상, 바람직하게는 1×10-3초 이상이다.
TADF 재료로서는 예를 들어 풀러렌이나 그 유도체, 프로플라빈 등의 아크리딘 유도체, 에오신 등이 있다. 또한 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 주석(Sn), 백금(Pt), 인듐(In), 또는 팔라듐(Pd) 등을 포함하는 금속 함유 포르피린을 들 수 있다. 금속 함유 포르피린으로서는 예를 들어 프로토포르피린-플루오린화 주석 착체(약칭: SnF2(Proto IX)), 메소포르피린-플루오린화 주석 착체(약칭: SnF2(Meso IX)), 헤마토포르피린-플루오린화 주석 착체(약칭: SnF2(Hemato IX)), 코프로포르피린테트라메틸에스터-플루오린화 주석 착체(약칭: SnF2(Copro III-4Me)), 옥타에틸포르피린-플루오린화 주석 착체(약칭: SnF2(OEP)), 에티오포르피린-플루오린화 주석 착체(약칭: SnF2(Etio I)), 옥타에틸포르피린-염화 백금 착체(약칭: PtCl2OEP) 등이 있다.
이 외에도 2-(바이페닐-4-일)-4,6-비스(12-페닐인돌로[2,3-a]카바졸-11-일)-1,3,5-트라이아진(약칭: PIC-TRZ), 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), 4-(9'-페닐-3,3'-바이-9H-카바졸-9-일)벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 4PCCzBfpm), 4-[4-(9'-페닐-3,3'-바이-9H-카바졸-9-일)페닐]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 4PCCzPBfpm), 9-[3-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)페닐]-9'-페닐-2,3'-바이-9H-카바졸(약칭: mPCCzPTzn-02) 등의 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리 및 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 가지는 헤테로 고리 화합물을 사용하여도 좋다.
또한 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리와 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리가 직접 결합된 물질은 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리의 도너성과 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리의 억셉터성이 모두 강해져, 단일항 들뜬 상태와 삼중항 들뜬 상태의 에너지 차이가 작아지기 때문에 특히 바람직하다.
또한 상술한 것 외에 삼중항 들뜬 에너지를 발광으로 변환하는 기능을 가지는 재료로서는 페로브스카이트 구조를 가지는 전이 금속 화합물의 나노 구조체를 들 수 있다. 특히 금속 할로젠 페로브스카이트류의 나노 구조체가 바람직하다. 상기 나노 구조체로서는, 나노 입자, 나노 막대가 바람직하다.
발광층(113, 113a, 113b, 113c)에서 상술한 발광 물질(게스트 재료)과 조합하여 사용하는 유기 화합물(호스트 재료 등)로서는 발광 물질(게스트 재료)의 에너지 갭보다 큰 에너지 갭을 가지는 물질을 한 종류 또는 복수 종류 선택하여 사용하면 좋다.
<<형광 발광용 호스트 재료>>
발광층(113, 113a, 113b, 113c)에 사용하는 발광 물질이 형광 발광 물질인 경우, 조합하는 유기 화합물(호스트 재료)로서, 단일항 들뜬 상태의 에너지 준위가 크고 삼중항 들뜬 상태의 에너지 준위가 작은 유기 화합물, 또는 형광 양자 수율이 높은 유기 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 따라서 이러한 조건을 만족시키는 유기 화합물이면 본 실시형태에서 설명하는 정공 수송성 재료(상술하였음)나 전자 수송성 재료(후술함) 등을 사용할 수 있다.
상술한 구체적인 예와 일부 중복되지만, 발광 물질(형광 발광 물질)과의 조합이 바람직하다는 관점에서, 유기 화합물(호스트 재료)로서는 안트라센 유도체, 테트라센 유도체, 페난트렌 유도체, 피렌 유도체, 크리센 유도체, 다이벤조[g,p]크리센 유도체 등의 축합 다환 방향족 화합물을 들 수 있다.
또한 형광 발광 물질과 조합하여 사용하는 것이 바람직한 유기 화합물(호스트 재료)의 구체적인 예로서는 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: PCzPA), 3,6-다이페닐-9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: DPCzPA), 3-[4-(1-나프틸)-페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPN), 9,10-다이페닐안트라센(약칭: DPAnth), N,N-다이페닐-9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: CzA1PA), 4-(10-페닐-9-안트릴)트라이페닐아민(약칭: DPhPA), YGAPA, PCAPA, N,9-다이페닐-N-{4-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]페닐}-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCAPBA), N-(9,10-다이페닐-2-안트릴)-N,9-다이페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCAPA), 6,12-다이메톡시-5,11-다이페닐크리센, N,N,N',N',N'',N'',N''',N'''-옥타페닐다이벤조[g,p]크리센-2,7,10,15-테트라아민(약칭: DBC1), 9-[4-(10-페닐-9-안트라센일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA), 7-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-7H-다이벤조[c,g]카바졸(약칭: cgDBCzPA), 6-[3-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란(약칭: 2mBnfPPA), 9-페닐-10-{4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)-바이페닐-4'-일}-안트라센(약칭: FLPPA), 9,10-비스(3,5-다이페닐페닐)안트라센(약칭: DPPA), 9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: DNA), 2-tert-뷰틸-9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: t-BuDNA), 9,9'-바이안트릴(약칭: BANT), 9,9'-(스틸벤-3,3'-다이일)다이페난트렌(약칭: DPNS), 9,9'-(스틸벤-4,4'-다이일)다이페난트렌(약칭: DPNS2), 1,3,5-트라이(1-피렌일)벤젠(약칭: TPB3), 5,12-다이페닐테트라센, 5,12-비스(바이페닐-2-일)테트라센 등을 들 수 있다.
<<인광 발광용 호스트 재료>>
또한 발광층(113, 113a, 113b, 113c)에 사용하는 발광 물질이 인광 발광 물질인 경우, 조합하는 유기 화합물(호스트 재료)로서, 발광 물질의 삼중항 들뜬 에너지(바닥 상태와 삼중항 들뜬 상태의 에너지 차이)보다 삼중항 들뜬 에너지가 큰 유기 화합물을 선택하면 좋다. 또한 들뜬 복합체를 형성하기 위하여 복수의 유기 화합물(예를 들어 제 1 호스트 재료 및 제 2 호스트 재료(또는 어시스트 재료) 등)을 발광 물질과 조합하여 사용하는 경우에는 이들 복수의 유기 화합물을 인광 발광 물질과 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
이러한 구성으로 함으로써, 들뜬 복합체로부터 발광 물질로의 에너지 이동인 ExTET(Exciplex-Triplet Energy Transfer)를 사용한 발광을 효율적으로 얻을 수 있다. 또한 복수의 유기 화합물의 조합으로서는 들뜬 복합체가 형성되기 쉬운 것이 좋고, 정공을 받기 쉬운 화합물(정공 수송성 재료)과 전자를 받기 쉬운 화합물(전자 수송성 재료)을 조합하는 것이 특히 바람직하다.
상술한 구체적인 예와 일부 중복되지만, 발광 물질(인광 발광 물질)과의 조합이 바람직하다는 관점에서, 유기 화합물(호스트 재료, 어시스트 재료)로서는 방향족 아민, 카바졸 유도체, 다이벤조싸이오펜 유도체, 다이벤조퓨란 유도체, 아연이나 알루미늄계 금속 착체, 옥사다이아졸 유도체, 트라이아졸 유도체, 벤즈이미다졸 유도체, 퀴녹살린 유도체, 다이벤조퀴녹살린 유도체, 피리미딘 유도체, 트라이아진 유도체, 피리딘 유도체, 바이피리딘 유도체, 페난트롤린 유도체 등을 들 수 있다.
또한 상술한 것 중에서 정공 수송성이 높은 유기 화합물인 방향족 아민(방향족 아민 골격을 가지는 화합물) 및 카바졸 유도체의 구체적인 예로서는, 상술한 정공 수송성 재료의 구체적인 예와 같은 것을 들 수 있고, 이들은 모두 호스트 재료로서 바람직하다.
또한 상술한 것 중에서, 정공 수송성이 높은 유기 화합물인 다이벤조싸이오펜 유도체 및 다이벤조퓨란 유도체의 구체적인 예로서는, 4-{3-[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]페닐}다이벤조퓨란(약칭: mmDBFFLBi-II), 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조퓨란)(약칭: DBF3P-II), 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), 4-[3-(트라이페닐렌-2-일)페닐]다이벤조싸이오펜(약칭: mDBTPTp-II) 등을 들 수 있고, 이들은 모두 호스트 재료로서 바람직하다.
또한 상술한 것 중에서 전자 수송성이 높은 유기 화합물(전자 수송성 재료)인 금속 착체의 구체적인 예로서는 아연이나 알루미늄계 금속 착체인 트리스(8-퀴놀리놀레이토)알루미늄(III)(약칭: Alq), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀레이토)알루미늄(III)(약칭: Almq3), 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리네이토)베릴륨(II)(약칭: BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀레이토)(4-페닐페놀레이토)알루미늄(III)(약칭: BAlq), 비스(8-퀴놀리놀레이토)아연(II)(약칭: Znq) 외에, 퀴놀린 골격 또는 벤조퀴놀린 골격을 가지는 금속 착체 등을 들 수 있고, 이들은 모두 호스트 재료로서 바람직하다.
이 외에, 비스[2-(2-벤즈옥사졸릴)페놀레이토]아연(II)(약칭: ZnPBO), 비스[2-(2-벤조싸이아졸릴)페놀레이토]아연(II)(약칭: ZnBTZ) 등의 옥사졸계, 싸이아졸계 리간드를 가지는 금속 착체 등도 바람직한 호스트 재료로서 들 수 있다.
또한 상술한 것 중에서 전자 수송성이 높은 유기 화합물(전자 수송성 재료)인 옥사다이아졸 유도체, 트라이아졸 유도체, 벤즈이미다졸 유도체, 퀴녹살린 유도체, 다이벤조퀴녹살린 유도체, 페난트롤린 유도체 등의 구체적인 예로서는, 2-(4-바이페닐릴)-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸(약칭: PBD), 1,3-비스[5-(p-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸-2-일]벤젠(약칭: OXD-7), 9-[4-(5-페닐-1,3,4-옥사다이아졸-2-일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CO11), 3-(4-바이페닐릴)-4-페닐-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,2,4-트라이아졸(약칭: TAZ), 2,2',2''-(1,3,5-벤젠트라이일)트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸)(약칭: TPBI), 2-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤즈이미다졸(약칭: mDBTBIm-II), 4,4'-비스(5-메틸벤즈옥사졸-2-일)스틸벤(약칭: BzOs), 바소페난트롤린(약칭: Bphen), 바소큐프로인(약칭: BCP), 2,9-비스(나프탈렌-2-일)-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: NBphen), 2-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTPDBq-II), 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II), 2-[3'-(9H-카바졸-9-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mCzBPDBq), 2-[4-(3,6-다이페닐-9H-카바졸-9-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2CzPDBq-III), 7-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 7mDBTPDBq-II), 및 6-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 6mDBTPDBq-II) 등을 들 수 있으며, 이들은 모두 호스트 재료로서 바람직하다.
또한 상술한 것 중에서 전자 수송성이 높은 유기 화합물(전자 수송성 재료)인 다이아진 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물, 트라이아진 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물, 피리딘 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물의 구체적인 예로서 4,6-비스[3-(페난트렌-9-일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mPnP2Pm), 4,6-비스[3-(4-다이벤조싸이엔일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mDBTP2Pm-II), 4,6-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mCzP2Pm), 2-{4-[3-(N-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸-9-일]페닐}-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: PCCzPTzn), 9-[3-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)페닐]-9'-페닐-2,3'-바이-9H-카바졸(약칭: mPCCzPTzn-02), 3,5-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리딘(약칭: 35DCzPPy), 1,3,5-트라이[3-(3-피리딜)페닐]벤젠(약칭: TmPyPB) 등을 들 수 있으며, 이들은 모두 호스트 재료로서 바람직하다.
이 외에, 폴리(2,5-피리딘다이일)(약칭: PPy), 폴리[(9,9-다이헥실플루오렌-2,7-다이일)-co-(피리딘-3,5-다이일)](약칭: PF-Py), 폴리[(9,9-다이옥틸플루오렌-2,7-다이일)-co-(2,2'-바이피리딘-6,6'-다이일)](약칭: PF-BPy) 등의 고분자 화합물 등도 호스트 재료로서 바람직하다.
또한 정공 수송성이 높은 유기 화합물이고 또한 전자 수송성이 높은 유기 화합물인 바이폴러성의 9-페닐-9'-(4-페닐-2-퀴나졸린일)-3,3'-바이-9H-카바졸(약칭: PCCzQz) 등을 호스트 재료로서 사용할 수도 있다.
<전자 수송층>
전자 수송층(114, 114a, 114b)은 후술하는 전자 주입층(115, 115a, 115b)에 의하여 제 2 전극(102)이나 전하 발생층(106, 106a, 106b)으로부터 주입된 전자를 발광층(113, 113a, 113b)으로 수송하는 층이다. 또한 전자 수송층(114, 114a, 114b)은 전자 수송성 재료를 포함한 층이다. 전자 수송층(114, 114a, 114b)에 사용하는 전자 수송성 재료는 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때의 전자 이동도가 1×10-6cm2/Vs 이상인 물질이 바람직하다. 또한 정공 수송성보다 전자 수송성이 높은 물질이면 이들 외의 물질을 사용할 수 있다. 또한 전자 수송층(114, 114a, 114b)은 단층으로도 기능하지만, 필요에 따라 2층 이상의 적층 구조로 함으로써 디바이스 특성을 향상시킬 수도 있다.
<<전자 수송성 재료>>
전자 수송층(114, 114a, 114b)에 사용할 수 있는 전자 수송성 재료로서는 퓨로다이아진 골격의 퓨란 고리에 방향족 고리가 축합된 구조를 가지는 유기 화합물, 퀴놀린 골격을 가지는 금속 착체, 벤조퀴놀린 골격을 가지는 금속 착체, 옥사졸 골격을 가지는 금속 착체, 싸이아졸 골격을 가지는 금속 착체 등 외에, 옥사다이아졸 유도체, 트라이아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 옥사졸 유도체, 싸이아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, 퀴놀린 리간드를 가지는 퀴놀린 유도체, 벤조퀴놀린 유도체, 퀴녹살린 유도체, 다이벤조퀴녹살린 유도체, 피리딘 유도체, 바이피리딘 유도체, 피리미딘 유도체, 그 외의 질소 함유 헤테로 방향족 화합물을 포함하는 π전자 부족형 헤테로 방향족 화합물 등 전자 수송성이 높은 재료(전자 수송성 재료)를 사용할 수 있다.
또한 전자 수송성 재료의 구체적인 예로서는 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II), 5-[3-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2일)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), 4-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-8-(나프탈렌-2-일)-[1]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 8βN-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), 9-[(3'-다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]나프토[1',2':4,5]퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 9mDBtBPNfpr), 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), 8-(1,1'-바이페닐-4-일)-4-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-[1]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 8BP-4mDBtPBfpm), 트리스(8-퀴놀리놀레이토)알루미늄(III)(약칭: Alq3), Almq3, BeBq2, 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀레이토)(4-페닐페놀레이토)알루미늄(III)(약칭: BAlq), 비스(8-퀴놀리놀레이토)아연(II)(약칭: Znq) 등의 퀴놀린 골격 또는 벤조퀴놀린 골격을 가지는 금속 착체, 비스[2-(2-벤즈옥사졸릴)페놀레이토]아연(II)(약칭: ZnPBO), 비스[2-(2-벤조싸이아졸릴)페놀레이토]아연(II)(약칭: ZnBTZ) 등의 옥사졸 골격 또는 싸이아졸 골격을 가지는 금속 착체 등을 들 수 있다.
또한 금속 착체 이외에도 PBD, OXD-7, CO11 등의 옥사다이아졸 유도체, TAZ, p-EtTAZ 등의 트라이아졸 유도체, TPBI, mDBTBIm-II 등의 이미다졸 유도체(벤즈이미다졸 유도체를 포함함)이나, BzOs 등의 옥사졸 유도체, Bphen, BCP, NBphen 등의 페난트롤린 유도체, 2mDBTPDBq-II, 2mDBTBPDBq-II, 2mCzBPDBq, 2CzPDBq-III, 7mDBTPDBq-II, 및 6mDBTPDBq-II 등의 퀴녹살린 유도체 또는 다이벤조퀴녹살린 유도체, 35DCzPPy, TmPyPB 등의 피리딘 유도체, 4,6mPnP2Pm, 4,6mDBTP2Pm-II, 4,6mCzP2Pm 등의 피리미딘 유도체, PCCzPTzn, mPCCzPTzn-02 등의 트라이아진 유도체를 전자 수송성 재료로서 사용할 수 있다.
또한 폴리(2,5-피리딘다이일)(약칭: PPy), 폴리[(9,9-다이헥실플루오렌-2,7-다이일)-co-(피리딘-3,5-다이일)](약칭: PF-Py), 폴리[(9,9-다이옥틸플루오렌-2,7-다이일)-co-(2,2'-바이피리딘-6,6'-다이일)](약칭: PF-BPy) 등의 고분자 화합물을 전자 수송성 재료로서 사용할 수도 있다.
또한 전자 수송층(114, 114a, 114b)은 단층뿐만 아니라, 상기 물질로 이루어지는 층이 2층 이상 적층된 구조를 가져도 좋다.
<전자 주입층>
전자 주입층(115, 115a, 115b)은 전자 주입성이 높은 물질을 포함한 층이다. 또한 전자 주입층(115, 115a, 115b)은 제 2 전극(102)으로부터의 전자의 주입 효율을 높이기 위한 층이고, 제 2 전극(102)에 사용하는 재료의 일함수의 값과, 전자 주입층(115, 115a, 115b)에 사용하는 재료의 LUMO 준위의 값을 비교하였을 때, 그 차이가 작은(0.5eV 이하) 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 따라서 전자 주입층(115, 115a, 115b)에는 리튬, 세슘, 플루오린화 리튬(LiF), 플루오린화 세슘(CsF), 플루오린화 칼슘(CaF2), 8-(퀴놀리놀레이토)리튬(약칭: Liq), 2-(2-피리딜)페놀레이토리튬(약칭: LiPP), 2-(2-피리딜)-3-피리디놀레이토리튬(약칭: LiPPy), 4-페닐-2-(2-피리딜)페놀레이토리튬(약칭: LiPPP), 리튬 산화물(LiOx), 탄산 세슘 등과 같은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 이들의 화합물을 사용할 수 있다. 또한 플루오린화 어븀(ErF3) 등의 희토류 금속 화합물을 사용할 수 있다. 또한 전자 주입층(115, 115a, 115b)에 전자화물을 사용하여도 좋다. 전자화물로서는, 예를 들어 칼슘과 알루미늄의 혼합 산화물에 전자를 고농도로 첨가한 물질 등이 있다. 또한 상술한 전자 수송층(114, 114a, 114b)을 구성하는 물질을 사용할 수도 있다.
또한 전자 주입층(115, 115a, 115b)에 유기 화합물과 전자 공여체(도너)를 혼합한 복합 재료를 사용하여도 좋다. 이러한 복합 재료는, 전자 공여체에 의하여 유기 화합물에 전자가 발생하기 때문에, 전자 주입성 및 전자 수송성이 우수하다. 이 경우 유기 화합물은 발생한 전자의 수송에 우수한 재료인 것이 바람직하고, 구체적으로는 예를 들어 상술한 전자 수송층(114, 114a, 114b)에 사용하는 전자 수송성 재료(금속 착체나 헤테로 방향족 화합물 등)를 사용할 수 있다. 전자 공여체로서는 유기 화합물에 대하여 전자 공여성을 나타내는 물질이면 좋다. 구체적으로는 알칼리 금속이나 알칼리 토금속이나 희토류 금속이 바람직하고, 리튬, 세슘, 마그네슘, 칼슘, 어븀, 이터븀 등을 들 수 있다. 또한 알칼리 금속 산화물이나 알칼리 토금속 산화물이 바람직하고, 리튬 산화물, 칼슘 산화물, 바륨 산화물 등을 들 수 있다. 또한 산화 마그네슘 등의 루이스 염기를 사용할 수도 있다. 또한 테트라싸이아풀발렌(약칭: TTF) 등의 유기 화합물을 사용할 수도 있다.
이 외에도, 유기 화합물과 금속을 혼합한 복합 재료를 전자 주입층(115, 115a, 115b)에 사용하여도 좋다. 또한 여기서 사용하는 유기 화합물로서는, LUMO 준위가 -3.6eV 이상 -2.3eV 이하인 것이 바람직하다. 또한 비공유 전자쌍을 가지는 재료가 바람직하다.
따라서 상기 유기 화합물로서는, 피리딘 골격, 다이아진 골격(피리미딘이나 피라진), 또는 트라이아진 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물 등 비공유 전자쌍을 가지는 재료가 바람직하다.
또한 피리딘 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물로서는, 3,5-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리딘(약칭: 35DCzPPy), 1,3,5-트라이[3-(3-피리딜)페닐]벤젠(약칭: TmPyPB), 바소큐프로인(약칭: BCP), 2,9-비스(나프탈렌-2-일)-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: NBPhen), 바소페난트롤린(약칭: Bphen) 등을 들 수 있다.
또한 다이아진 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물로서는 2-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTPDBq-II), 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II), 2-[3'-(9H-카바졸-9-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mCzBPDBq), 2-[4-(3,6-다이페닐-9H-카바졸-9-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2CzPDBq-III), 7-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 7mDBTPDBq-II), 6-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 6mDBTPDBq-II), 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), 4-{3-[3'-(9H-카바졸-9-일)]바이페닐-3-일}벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 4mCzBPBfpm) 등을 들 수 있다.
또한 트라이아진 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물로서는 2-{4-[3-(N-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸-9-일]페닐}-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: PCCzPTzn), 2,4,6-트리스[3'-(피리딘-3-일)바이페닐-3-일]-1,3,5-트라이아진(약칭: TmPPPyTz), 2,4,6-트리스(2-피리딜)-1,3,5-트라이아진(약칭: 2Py3Tz) 등을 들 수 있다.
또한 금속으로서는 주기율표에서의 5족, 7족, 9족 또는 11족에 속하는 전이 금속이나 13족에 속하는 재료를 사용하는 것이 바람직하고, 예를 들어 Ag, Cu, Al, 또는 In 등이 있다. 또한 이때 유기 화합물은 전이 금속 사이에서 반점유 궤도(SOMO)를 형성한다.
또한 예를 들어 발광층(113b)으로부터 얻어지는 광을 증폭시키는 경우에는 제 2 전극(102)과 발광층(113b) 사이의 광학 거리가, 발광층(113b)이 나타내는 광의 파장 λ의 1/4 미만이 되도록 형성하는 것이 바람직하다. 이 경우 전자 수송층(114b) 또는 전자 주입층(115b)의 막 두께를 바꿈으로써 조정할 수 있다.
또한 도 1의 (D)에 나타낸 발광 디바이스와 같이 2개의 EL층(103a, 103b) 사이에 전하 발생층(106)을 제공함으로써, 복수의 EL층이 한 쌍의 전극 사이에 적층된 구조(탠덤 구조라고도 함)로 할 수도 있다.
<전하 발생층>
전하 발생층(106)은 제 1 전극(양극(101))과 제 2 전극(음극(102)) 사이에 전압을 인가하였을 때, EL층(103a)에 전자를 주입하고, EL층(103b)에 정공을 주입하는 기능을 가진다. 또한 전하 발생층(106)은 정공 수송성 재료에 전자 수용체(억셉터)가 첨가된 구성이어도 전자 수송성 재료에 전자 공여체(도너)가 첨가된 구성이어도 좋다. 또한 이들 양쪽 구성이 적층되어도 좋다. 또한 상술한 재료를 사용하여 전하 발생층(106)을 형성함으로써, EL층이 적층된 경우의 구동 전압 상승을 억제할 수 있다.
전하 발생층(106)에서 유기 화합물인 정공 수송성 재료에 전자 수용체가 첨가된 구성으로 하는 경우, 정공 수송성 재료로서는 본 실시형태에 나타낸 재료를 사용할 수 있다. 또한 전자 수용체로서는 7,7,8,8-테트라사이아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노다이메테인(약칭: F4-TCNQ), 클로라닐 등을 들 수 있다. 또한 원소 주기율표의 4족 내지 8족에 속하는 금속의 산화물을 들 수 있다. 구체적으로는 산화 바나듐, 산화 나이오븀, 산화 탄탈럼, 산화 크로뮴, 산화 몰리브데넘, 산화 텅스텐, 산화 망가니즈, 산화 레늄 등을 들 수 있다.
또한 전하 발생층(106)에서 전자 수송성 재료에 전자 공여체가 첨가된 구성으로 하는 경우, 전자 수송성 재료로서는 본 실시형태에 나타낸 재료를 사용할 수 있다. 또한 전자 공여체로서는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 원소 주기율표의 2족, 13족에 속하는 금속, 또는 이들의 산화물, 탄산염을 사용할 수 있다. 구체적으로는 리튬(Li), 세슘(Cs), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 이터븀(Yb), 인듐(In), 산화 리튬, 탄산 세슘 등을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 테트라싸이아나프타센 등의 유기 화합물을 전자 공여체로서 사용하여도 좋다.
또한 도 1의 (D)에는 2개의 EL층(103)이 적층된 구성을 나타내었지만, 상이한 EL층 사이에 전하 발생층을 제공하여 3개 이상의 EL층이 적층된 구조로 하여도 좋다.
<기판>
본 실시형태에서 설명하는 발광 디바이스는 다양한 기판 위에 형성할 수 있다. 또한 기판의 종류는 특정한 것에 한정되지 않는다. 기판의 일례로서는 반도체 기판(예를 들어 단결정 기판 또는 실리콘 기판), SOI 기판, 유리 기판, 석영 기판, 플라스틱 기판, 금속 기판, 스테인리스강 기판, 스테인리스강 포일을 가지는 기판, 텅스텐 기판, 텅스텐 포일을 가지는 기판, 가요성 기판, 접합 필름, 섬유상의 재료를 포함하는 종이, 또는 기재 필름 등을 들 수 있다.
또한 유리 기판의 일례로서는 바륨보로실리케이트 유리, 알루미노보로실리케이트 유리, 또는 소다석회 유리 등을 들 수 있다. 또한 가요성 기판, 접합 필름, 기재 필름 등의 일례로서는, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에터설폰(PES)으로 대표되는 플라스틱, 아크릴 등의 합성 수지, 폴리프로필렌, 폴리에스터, 폴리플루오린화 바이닐, 또는 폴리염화 바이닐, 폴리아마이드, 폴리이미드, 아라미드, 에폭시, 무기 증착 필름, 또는 종이류 등을 들 수 있다.
또한 본 실시형태에 나타내는 발광 디바이스의 제작에는, 증착법 등의 진공 프로세스나, 스핀 코팅법이나 잉크젯법 등의 용액 프로세스를 사용할 수 있다. 증착법을 사용하는 경우에는 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 이온 빔 증착법, 분자선 증착법, 진공 증착법 등의 물리 증착법(PVD법)이나, 화학 증착법(CVD법) 등을 사용할 수 있다. 특히 발광 디바이스의 EL층에 포함되는 다양한 기능을 가지는 층(정공 주입층(111, 111a, 111b), 정공 수송층(112, 112a, 112b), 발광층(113, 113a, 113b, 113c), 전자 수송층(114, 114a, 114b), 전자 주입층(115, 115a, 115b)), 및 전하 발생층(106, 106a, 106b)에 대해서는 증착법(진공 증착법 등), 도포법(딥 코팅법, 다이 코팅법, 바 코팅법, 스핀 코팅법, 스프레이 코팅법 등), 인쇄법(잉크젯법, 스크린(공판 인쇄)법, 오프셋(평판 인쇄)법, 플렉소(철판 인쇄)법, 그라비어법, 마이크로 콘택트법 등) 등의 방법으로 형성할 수 있다.
또한 상기 도포법, 인쇄법 등의 성막 방법을 적용하는 경우, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등), 중분자 화합물(저분자와 고분자의 중간 영역의 화합물: 분자량 400 내지 4000), 무기 화합물(퀀텀닷(quantum dot) 재료 등) 등을 사용할 수 있다. 또한 퀀텀닷 재료로서는 콜로이드상 퀀텀닷 재료, 합금형 퀀텀닷 재료, 코어·셸형 퀀텀닷 재료, 코어형 퀀텀닷 재료 등을 사용할 수 있다.
본 실시형태에서 설명하는 발광 디바이스의 EL층(103, 103a, 103b)을 구성하는 각 층(정공 주입층(111, 111a, 111b), 정공 수송층(112, 112a, 112b), 발광층(113, 113a, 113b, 113c), 전자 수송층(114, 114a, 114b), 전자 주입층(115, 115a, 115b))이나, 전하 발생층(106, 106a, 106b)은 본 실시형태에서 설명한 재료에 한정되지 않고, 각 층의 기능을 만족시킬 수 있는 것이면, 그 외의 재료를 조합하여 사용할 수 있다.
본 실시형태에 기재된 구성은 다른 실시형태에 기재되는 구성과 적절히 조합하여 사용할 수 있는 것으로 한다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 발광 장치(표시 패널이라고도 함)의 구체적인 구성예 및 제조 방법에 대하여 설명한다.
<발광 장치(700)의 구성예 1>
도 2의 (A)에 나타낸 발광 장치(700)는 발광 디바이스(550B), 발광 디바이스(550G), 발광 디바이스(550R), 및 격벽(528)을 가진다. 또한 발광 디바이스(550B), 발광 디바이스(550G), 발광 디바이스(550R), 및 격벽(528)은 제 1 기판(510) 위에 제공된 기능층(520) 위에 형성된다. 기능층(520)에는 복수의 트랜지스터로 구성된 구동 회로(GD), 구동 회로(SD) 등 외에, 이들을 전기적으로 접속하는 배선 등이 포함된다. 또한 구동 회로(GD), 구동 회로(SD)에 대해서는 실시형태 4에서 후술한다. 또한 이들 구동 회로는 일례로서 발광 디바이스(550B), 발광 디바이스(550G), 및 발광 디바이스(550R)에 각각 전기적으로 접속되고, 이들을 구동할 수 있다. 또한 발광 장치(700)는 기능층(520) 및 각 발광 디바이스 위에 절연층(705)을 가지고, 절연층(705)은 제 2 기판(770)과 기능층(520)을 접합하는 기능을 가진다.
또한 발광 디바이스(550B), 발광 디바이스(550G), 및 발광 디바이스(550R)는 실시형태 2에서 설명한 디바이스 구조를 가진다. 특히 도 1의 (A)에 나타낸 구조에서의 EL층(103)이 각 발광 디바이스에서 상이한 경우를 나타낸다.
발광 디바이스(550B)는 전극(551B), 전극(552), EL층(103B), 및 절연층(107B)을 가진다. 또한 각 층의 구체적인 구성은 실시형태 2에서 설명한 바와 같다. 또한 EL층(103B)은 발광층을 포함한, 기능이 상이한 복수의 층으로 이루어지는 적층 구조를 가진다. 도 2의 (A)에서는 발광층을 포함하는 EL층(103B)에 포함되는 층 중, 정공 주입 수송층(104B), 전자 수송층(108B), 전자 주입층(109)만을 나타내었지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 또한 정공 주입 수송층(104B)은 실시형태 1에 나타낸 정공 주입층 및 정공 수송층의 기능을 가지는 층을 나타내고, 적층 구조를 가져도 좋다. 또한 본 명세서 중에서는 어느 발광 디바이스에서도 정공 주입 수송층을 이와 같이 바꿔 읽을 수 있는 것으로 한다. 또한 전자 수송층은 적층 구조를 가져도 좋고, 양극 측으로부터 발광층을 통과하여 음극 측으로 이동하는 정공을 차단하기 위한 정공 차단층을 발광층에 접하여 가져도 좋다. 또한 전자 주입층(109)에 대해서도 일부 또는 전부가 상이한 재료를 사용하여 형성되는 적층 구조를 가져도 좋은 것으로 한다.
또한 절연층(107B)은 도 2의 (A)에 나타낸 바와 같이 전극(551B) 위에 EL층(103B)의 일부(본 실시형태에서는 발광층 위의 전자 수송층(108B)까지 형성) 위에 형성된 레지스트를 남긴 채 형성된다. 따라서 절연층(107B)은 EL층(103B)의 일부(상기)의 측면(또는 단부)에 접하여 형성된다. 이로써 EL층(103B)의 측면으로부터 내부로의 산소나 수분, 또는 이들의 구성 원소의 침입을 억제할 수 있다. 또한 절연층(107B)에는 예를 들어 산화 알루미늄, 산화 마그네슘, 산화 하프늄, 산화 갈륨, 인듐 갈륨 아연 산화물, 질화 실리콘, 또는 질화산화 실리콘 등을 사용할 수 있다. 절연층(107B)의 형성에는 스퍼터링법, CVD법, MBE법, PLD법, ALD법 등을 사용할 수 있지만, 피복성이 양호한 ALD법이 더 바람직하다.
또한 EL층(103B)의 일부(전자 수송층(108B)) 및 절연층(107B)을 덮어 전자 주입층(109)이 형성된다. 또한 전자 주입층(109)은 층 내의 전기 저항이 상이한 2층 이상의 적층 구조를 가지는 것이 바람직하다. 예를 들어 전자 수송층(108B)과 접하는 제 1 층이 전자 수송성 재료만으로 형성되고, 그 위에 금속 재료를 포함하는 전자 수송성 재료로 형성되는 제 2 층과의 적층이나, 제 1 층과 전자 수송층(108B) 사이에 금속 재료를 포함하는 전자 수송성 재료로 형성되는 제 3 층을 더 가져도 좋다.
전극(552)은 전자 주입층(109) 위에 형성된다. 또한 전극(551B)과 전극(552)은 서로 중첩되는 영역을 가진다. 또한 전극(551B)과 전극(552) 사이에 EL층(103B)을 가진다. 따라서 전자 주입층(109)이 절연층(107)을 개재(介在)하여 EL층(103B)의 측면(또는 단부)과 접하는 구조 또는 전극(552)이 전자 주입층(109) 및 절연층(107B)을 개재하여 EL층(103B)의 측면(또는 단부)과 접하는 구조를 가진다. 이로써 EL층(103B)과 전극(552)이, 더 구체적으로는 EL층(103B)이 가지는 정공 주입 수송층(104B)과 전극(552)이 전기적으로 단락되는 것을 방지할 수 있다.
도 2의 (A)에 나타낸 EL층(103B)은 실시형태 1에서 설명한 EL층(103, 103a, 103b, 103c)과 같은 구성을 가진다. 또한 EL층(103B)은 예를 들어 청색광을 사출할 수 있다.
발광 디바이스(550G)는 전극(551G), 전극(552), EL층(103G), 및 절연층(107)을 가진다. 또한 각 층의 구체적인 구성은 실시형태 2에서 설명한 바와 같다. 또한 EL층(103G)은 발광층을 포함한, 기능이 상이한 복수의 층으로 이루어지는 적층 구조를 가진다. 도 2의 (A)에서는 발광층을 포함하는 EL층(103G)에 포함되는 층 중, 정공 주입 수송층(104G), 전자 수송층(108G), 전자 주입층(109)만을 나타내었지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 또한 정공 주입 수송층(104G)은 실시형태 2에 나타낸 정공 주입층 및 정공 수송층의 기능을 가지는 층을 나타내고, 적층 구조를 가져도 좋다.
또한 전자 수송층은 적층 구조를 가져도 좋고, 양극 측으로부터 발광층을 통과하여 음극 측으로 이동하는 정공을 차단하기 위한 정공 차단층을 발광층에 접하여 가져도 좋다. 또한 전자 주입층(109)에 대해서도 일부 또는 전부가 상이한 재료를 사용하여 형성되는 적층 구조를 가져도 좋은 것으로 한다.
또한 절연층(107G)은 도 2의 (A)에 나타낸 바와 같이 전극(551G) 위에 EL층(103G)의 일부(본 실시형태에서는 발광층 위의 전자 수송층(108G)까지 형성) 위에 형성된 레지스트를 남긴 채 형성된다. 따라서 절연층(107G)은 EL층(103G)의 일부(상기)의 측면(또는 단부)에 접하여 형성된다. 이로써 EL층(103G)의 측면으로부터 내부로의 산소나 수분, 또는 이들의 구성 원소의 침입을 억제할 수 있다. 또한 절연층(107G)에는 예를 들어 산화 알루미늄, 산화 마그네슘, 산화 하프늄, 산화 갈륨, 인듐 갈륨 아연 산화물, 질화 실리콘, 또는 질화산화 실리콘 등을 사용할 수 있다. 절연층(107)의 형성에는 스퍼터링법, CVD법, MBE법, PLD법, ALD법 등을 사용할 수 있지만, 피복성이 양호한 ALD법이 더 바람직하다.
또한 EL층(103G)의 일부(전자 수송층(108G)) 및 절연층(107G)을 덮어 전자 주입층(109)이 형성된다. 또한 전자 주입층(109)은 층 내의 전기 저항이 상이한 2층 이상의 적층 구조를 가지는 것이 바람직하다. 예를 들어 전자 수송층(108G)과 접하는 제 1 층이 전자 수송성 재료만으로 형성되고, 그 위에 금속 재료를 포함하는 전자 수송성 재료로 형성되는 제 2 층과의 적층이나, 제 1 층과 전자 수송층(108G) 사이에 금속 재료를 포함하는 전자 수송성 재료로 형성되는 제 3 층을 더 가져도 좋다.
또한 전극(552)은 전자 주입층(109) 위에 형성된다. 또한 전극(551G)과 전극(552)은 서로 중첩되는 영역을 가진다. 또한 전극(551G)과 전극(552) 사이에 EL층(103G)을 가진다. 따라서 전자 주입층(109)이 절연층(107)을 개재하여 EL층(103G)의 측면(또는 단부)과 접하는 구조 또는 전극(552)이 전자 주입층(109) 및 절연층(107G)을 개재하여 EL층(103G)의 측면(또는 단부)과 접하는 구조를 가진다. 이로써 EL층(103G)과 전극(552)이, 더 구체적으로는 EL층(103G)이 가지는 정공 주입 수송층(104G)과 전극(552)이 전기적으로 단락되는 것을 방지할 수 있다.
도 2의 (A)에 나타낸 EL층(103G)은 실시형태 1에서 설명한 EL층(103, 103a, 103b, 103c)과 같은 구성을 가진다. 또한 EL층(103G)은 예를 들어 녹색광을 사출할 수 있다.
발광 디바이스(550R)는 전극(551R), 전극(552), EL층(103R), 및 절연층(107R)을 가진다. 또한 각 층의 구체적인 구성은 실시형태 2에서 설명한 바와 같다. 또한 EL층(103R)은 발광층을 포함한, 기능이 상이한 복수의 층으로 이루어지는 적층 구조를 가진다. 도 2의 (A)에서는 발광층을 포함하는 EL층(103R)에 포함되는 층 중, 정공 주입 수송층(104R), 전자 수송층(108R), 전자 주입층(109)만을 나타내었지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 또한 정공 주입 수송층(104R)은 실시형태 2에 나타낸 정공 주입층 및 정공 수송층의 기능을 가지는 층을 나타내고, 적층 구조를 가져도 좋다. 또한 본 명세서 중에서는 어느 발광 디바이스에서도 정공 주입 수송층을 이와 같이 바꿔 읽을 수 있는 것으로 한다. 또한 전자 수송층은 적층 구조를 가져도 좋고, 양극 측으로부터 발광층을 통과하여 음극 측으로 이동하는 정공을 차단하기 위한 정공 차단층을 발광층에 접하여 가져도 좋다. 또한 전자 주입층(109)에 대해서도 일부 또는 전부가 상이한 재료를 사용하여 형성되는 적층 구조를 가져도 좋은 것으로 한다.
또한 절연층(107R)은 도 2의 (A)에 나타낸 바와 같이 전극(551R) 위에 EL층(103R)의 일부(본 실시형태에서는 발광층 위의 전자 수송층(108R)까지 형성) 위에 형성된 레지스트를 남긴 채 형성된다. 따라서 절연층(107R)은 EL층(103R)의 일부(상기)의 측면(또는 단부)에 접하여 형성된다. 이로써 EL층(103R)의 측면으로부터 내부로의 산소나 수분, 또는 이들의 구성 원소의 침입을 억제할 수 있다. 또한 절연층(107R)에는 예를 들어 산화 알루미늄, 산화 마그네슘, 산화 하프늄, 산화 갈륨, 인듐 갈륨 아연 산화물, 질화 실리콘, 또는 질화산화 실리콘 등을 사용할 수 있다. 절연층(107R)의 형성에는 스퍼터링법, CVD법, MBE법, PLD법, ALD법 등을 사용할 수 있지만, 피복성이 양호한 ALD법이 더 바람직하다.
또한 EL층(103R)의 일부(전자 수송층(108R)) 및 절연층(107R)을 덮어 전자 주입층(109)이 형성된다. 또한 전자 주입층(109)은 층 내의 전기 저항이 상이한 2층 이상의 적층 구조를 가지는 것이 바람직하다. 예를 들어 전자 수송층(108R)과 접하는 제 1 층이 전자 수송성 재료만으로 형성되고, 그 위에 금속 재료를 포함하는 전자 수송성 재료로 형성되는 제 2 층과의 적층이나, 제 1 층과 전자 수송층(108R) 사이에 금속 재료를 포함하는 전자 수송성 재료로 형성되는 제 3 층을 더 가져도 좋다.
전극(552)은 전자 주입층(109) 위에 형성된다. 또한 전극(551R)과 전극(552)은 서로 중첩되는 영역을 가진다. 또한 전극(551R)과 전극(552) 사이에 EL층(103R)을 가진다. 따라서 전자 주입층(109)이 절연층(107)을 개재하여 EL층(103B)의 측면(또는 단부)과 접하는 구조 또는 전극(552)이 전자 주입층(109) 및 절연층(107B)을 개재하여 EL층(103B)의 측면(또는 단부)과 접하는 구조를 가진다. 이로써 EL층(103R)과 전극(552)이, 더 구체적으로는 EL층(103R)이 가지는 정공 주입 수송층(104R)과 전극(552)이 전기적으로 단락되는 것을 방지할 수 있다.
도 2의 (A)에 나타낸 EL층(103R)은 실시형태 1에서 설명한 EL층(103, 103a, 103b, 103c)과 같은 구성을 가진다. 또한 EL층(103R)은 예를 들어 적색광을 사출할 수 있다.
EL층(103B), EL층(103G), 및 EL층(103R) 사이에는 각각 틈(580)을 가진다. 각 EL층에서 특히 양극과 발광층 사이에 위치하는 정공 수송 영역에 포함되는 정공 주입층은 도전율이 높은 경우가 많으므로, 서로 인접된 발광 디바이스에서 공통되는 층으로서 형성되면 크로스토크의 원인이 될 수 있다. 따라서 본 구성예에 나타낸 바와 같이 각 EL층 사이에 틈(580)을 제공함으로써, 서로 인접된 발광 디바이스 사이에서 크로스토크가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
1000ppi를 넘는 고정세(高精細)의 발광 장치(표시 패널)에서 EL층(103B), EL층(103G), 및 EL층(103R) 사이가 전기적으로 도통되면, 크로스토크 현상이 발생하여 발광 장치의 표시 가능한 색역이 좁아진다. 1000ppi를 넘는 고정세의 표시 패널, 바람직하게는 2000ppi를 넘는 고정세의 표시 패널, 더 바람직하게는 5000ppi를 넘는 초고정세의 표시 패널에 틈(580)을 제공함으로써 선명한 색채의 표시가 가능한 표시 패널을 제공할 수 있다.
도 2의 (B)에 나타낸 바와 같이 격벽(528)은 개구부(528B), 개구부(528G), 개구부(528R)를 가진다. 또한 도 2의 (A)에 나타낸 바와 같이 개구부(528B)는 전극(551B)과 중첩되고, 개구부(528G)는 전극(551G)과 중첩되고, 개구부(528R)는 전극(551R)과 중첩된다. 또한 도 2의 (B)에 나타낸 일점쇄선 Y1-Y2에서의 단면도는 도 2의 (A)에 나타낸 발광 장치의 단면 모식도에 상당한다.
또한 이들 EL층(EL층(103B), EL층(103G), 및 EL층(103R))의 분리 가공에서 포토리소그래피법을 사용한 패턴 형성을 수행하기 때문에 고정세의 발광 장치(표시 패널)를 제작할 수 있다. 또한 포토리소그래피법을 사용한 패턴 형성에 의하여 가공된 EL층의 단부(측면)는 실질적으로 동일한 표면을 가지는(또는 실질적으로 동일한 평면 위에 위치하는) 형상이 된다. 또한 이때 각 EL층 사이에 제공되는 틈(580)은 5μm 이하가 바람직하고, 1μm 이하가 더 바람직하다.
EL층에서 특히 양극과 발광층 사이에 위치하는 정공 수송 영역에 포함되는 정공 주입층은 도전율이 높은 경우가 많으므로, 서로 인접된 발광 디바이스에서 공통되는 층으로서 형성되면 크로스토크의 원인이 될 수 있다. 따라서 본 구성예에 나타낸 바와 같이 포토리소그래피법을 사용한 패턴 형성에 의하여 EL층을 분리 가공함으로써, 서로 인접된 발광 디바이스 사이에서 크로스토크가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
<발광 장치의 제조 방법의 예 1>
도 3의 (A)에 나타낸 바와 같이 전극(551B), 전극(551G), 및 전극(551R)을 형성한다. 예를 들어 제 1 기판(510) 위에 형성된 기능층(520) 위에 도전막을 형성하고, 포토리소그래피법을 사용하여 소정의 형상으로 가공한다.
또한 도전막 형성에는 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 도전막 가공에는 상술한 포토리소그래피법 이외에, 나노 임프린트법, 샌드블라스트법(sandblasting method), 리프트 오프법 등으로 박막을 가공하여도 좋다. 또한 메탈 마스크 등의 차폐 마스크를 사용한 성막 방법에 의하여 섬 형상의 박막을 직접 형성하여도 좋다.
또한 본 명세서 등에서, 메탈 마스크 또는 FMM(파인 메탈 마스크, 고정세의 메탈 마스크)를 사용하여 제작된 디바이스를 MM(메탈 마스크) 구조의 디바이스라고 부르는 경우가 있다. 또한 본 명세서 등에서, 메탈 마스크 또는 FMM을 사용하지 않고 제작된 디바이스를 MML(메탈 마스크 리스) 구조의 디바이스라고 부르는 경우가 있다.
포토리소그래피법으로서 대표적으로는 다음 2개의 방법이 있다. 하나는 가공하려고 하는 박막 위에 레지스트 마스크를 형성하고, 식각 등에 의하여 상기 박막을 가공하고, 레지스트 마스크를 제거하는 방법이다. 다른 하나는 감광성을 가지는 박막을 성막한 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. 이 외에, 자외선, KrF 레이저 광, 또는 ArF 레이저 광 등을 사용할 수도 있다. 또한 액침 노광 기술에 의하여 노광을 수행하여도 좋다. 또한 노광에 사용하는 광으로서는 극자외(EUV: Extreme Ultra-violet)광 또는 X선을 사용하여도 좋다. 또한 노광에 사용하는 광 대신에 전자 빔을 사용할 수도 있다. 극자외광, X선, 또는 전자 빔을 사용하면, 매우 미세한 가공을 수행할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한 전자 빔 등의 빔을 주사하여 노광을 수행하는 경우에는 포토마스크는 불필요하다.
레지스트 마스크를 사용한 박막의 식각에는 건식 식각법, 습식 식각법, 샌드블라스트법 등을 사용할 수 있다.
다음으로, 도 3의 (B)에 나타낸 바와 같이 전극(551B)과 전극(551G) 사이에 격벽(528)을 형성한다. 예를 들어 전극(551B), 전극(551G), 및 전극(551R)을 덮는 절연막을 형성하고, 포토리소그래피법을 사용하여 개구부를 형성하고, 전극(551B), 전극(551G), 및 전극(551R)의 일부를 노출시킴으로써 형성할 수 있다. 또한 격벽(528)에 사용할 수 있는 재료로서는 무기 재료, 유기 재료, 또는 무기 재료와 유기 재료의 복합 재료 등을 들 수 있다. 구체적으로는 무기 산화물막, 무기 질화물막, 또는 무기 산화질화물막 등, 혹은 이들 중에서 선택된 복수를 적층한 적층 재료, 더 구체적으로는 산화 실리콘막, 아크릴을 포함한 막, 또는 폴리이미드를 포함한 막 등, 혹은 이들 중에서 선택된 복수를 적층한 적층 재료를 사용할 수 있다.
다음으로 도 4의 (A)에 나타낸 바와 같이 전극(551B), 전극(551G), 전극(551R), 및 격벽(528) 위에 EL층(103B)을 형성한다. 또한 도 4의 (A)에서 EL층(103B)에는 정공 주입 수송층(104B), 발광층, 및 전자 수송층(108B)까지 형성되어 있다. 예를 들어 진공 증착법을 사용하여 전극(551B), 전극(551G), 전극(551R), 및 격벽(528) 위에 이들을 덮도록 EL층(103B)을 형성한다. 또한 EL층(103B) 위에 희생층(110)을 형성한다.
희생층(110)은 EL층(103B)의 식각 처리에 대한 내성이 높은 막, 즉 식각의 선택비가 큰 막을 사용할 수 있다. 또한 희생층(110)은 식각의 선택비가 상이한 제 1 희생층과 제 2 희생층의 적층 구조인 것이 바람직하다. 또한 희생층(110)은 EL층(103B)에 대한 대미지가 적은 습식 식각법으로 제거할 수 있는 막을 사용할 수 있다.
희생층(110)으로서는 예를 들어 금속막, 합금막, 금속 산화물막, 반도체막, 무기 절연막 등의 무기막을 사용할 수 있다. 또한 희생층(110)은 스퍼터링법, 증착법, CVD법, ALD법 등의 각종 성막 방법으로 형성할 수 있다.
희생층(110)으로서는 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 희생층(110)으로서는 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, 또는 마그네슘에서 선택된 한 종류 또는 복수 종류)을 사용한 경우에도 적용할 수 있다. 특히 M은 갈륨, 알루미늄, 또는 이트륨에서 선택된 한 종류 또는 복수 종류로 하는 것이 바람직하다.
또한 희생층(110)으로서는 산화 알루미늄, 산화 하프늄, 산화 실리콘 등의 무기 절연 재료를 사용할 수 있다.
또한 희생층(110)으로서는 적어도 EL층(103B)의 최상부에 위치하는 막(전자 수송층(108B))에 대하여 화학적으로 안정적인 용매에 용해될 수 있는 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 특히 물 또는 알코올에 용해되는 재료를 희생층(110)에 적합하게 사용할 수 있다. 희생층(110)을 성막할 때는 물 또는 알코올 등의 용매에 용해시킨 상태로 습식의 성막 방법으로 도포한 후에, 용매를 증발시키기 위한 가열 처리를 수행하는 것이 바람직하다. 이때 감압 분위기하에서의 가열 처리를 수행함으로써, 저온으로 단시간에 용매를 제거할 수 있기 때문에 EL층(103B)에 대한 열적인 대미지를 저감할 수 있어 바람직하다.
또한 희생층(110)을 적층 구조로 하는 경우에는, 상술한 재료로 형성되는 층을 제 1 희생층으로 하고, 그 위에 제 2 희생층을 적층하여 형성할 수 있다.
이 경우의 제 2 희생층은 제 1 희생층 식각할 때의 하드 마스크로서 사용하는 막이다. 또한 제 2 희생층의 가공 시에는 제 1 희생층이 노출된다. 따라서 제 1 희생층과 제 2 희생층은 서로 식각의 선택비가 큰 막의 조합을 선택한다. 그러므로 제 1 희생층의 식각 조건 및 제 2 희생층의 식각 조건에 따라 제 2 희생층에 사용할 수 있는 막을 선택할 수 있다.
예를 들어 제 2 희생층의 식각에 플루오린을 포함하는 가스(플루오린계 가스라고도 함)를 사용한 건식 식각을 사용하는 경우에는 실리콘, 질화 실리콘, 산화 실리콘, 텅스텐, 타이타늄, 몰리브데넘, 탄탈럼, 질화 탄탈럼, 몰리브데넘과 나이오븀을 포함하는 합금, 또는 몰리브데넘과 텅스텐을 포함하는 합금 등을 제 2 희생층에 사용할 수 있다. 여기서 상기 플루오린계 가스를 사용한 건식 식각에 대하여 식각의 선택비를 크게 할 수 있는(즉, 식각 속도를 느리게 할 수 있는) 막으로서는 IGZO, ITO 등의 금속 산화물막 등이 있으며, 이를 제 1 희생층에 사용할 수 있다.
또한 이에 한정되지 않고 제 2 희생층은 다양한 재료 중에서 제 1 희생층의 식각 조건 및 제 2 희생층의 식각 조건에 따라 선택할 수 있다. 예를 들어 상기 제 1 희생층에 사용할 수 있는 막 중에서 선택할 수도 있다.
또한 제 2 희생층으로서는 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 제 2 희생층으로서 산화물막을 사용할 수 있다. 대표적으로는 산화 실리콘, 산화질화 실리콘, 산화 알루미늄, 산화질화 알루미늄, 산화 하프늄, 산화질화 하프늄 등의 산화물막 또는 산화질화물막을 사용할 수도 있다.
다음으로 도 4의 (B)에 나타낸 바와 같이 전극(551B) 위의 EL층(103B)을 소정의 형상으로 가공한다. 예를 들어 EL층(103B) 위에 희생층(110B)을 형성하고, 그 위에 포토리소그래피법을 사용하여 레지스트를 원하는 형상으로 형성하고(도 4의 (A) 참조), 얻어진 레지스트 마스크(REG)로 덮이지 않는 희생층(110B)의 일부를 식각으로 제거하고, 레지스트 마스크(REG)를 제거한 후, 희생층으로 덮이지 않는 EL층(103B)의 일부를 식각으로 제거하고, 전극(551G) 위의 EL층(103B) 및 전극(551R) 위의 EL층(103B)을 식각으로 제거하여 측면을 가지는(또는 측면이 노출되는) 형상 또는 지면과 교차하는 방향으로 연장되는 띠 형상으로 가공한다. 구체적으로는 전극(551B)과 중첩되는 EL층(103B) 위에 패턴 형성한 희생층(110B)을 사용하여 건식 식각을 수행한다(도 4의 (B) 참조). 또한 희생층(110B)이 상기 제 1 희생층 및 제 2 희생층의 적층 구조를 가지는 경우에는, 레지스트 마스크(REG)를 사용하여 제 2 희생층의 일부를 식각한 후, 레지스트 마스크(REG)를 제거하고, 제 2 희생층을 마스크로서 사용하여 제 1 희생층의 일부를 식각하여 EL층(103B)을 소정의 형상으로 가공하여도 좋다. 또한 격벽(528)을 식각 스토퍼로서 사용할 수 있다.
다음으로 도 4의 (C)에 나타낸 바와 같이 희생층(110B)이 형성된 상태로 희생층(110B), 전극(551G), 전극(551R), 및 격벽(528) 위에 EL층(103G)(정공 주입 수송층(104G), 발광층, 및 전자 수송층(108G)을 포함함)을 형성한다. 예를 들어 진공 증착법을 사용하여 전극(551G), 전극(551R), 및 격벽(528) 위에 이들을 덮도록 EL층(103G)을 형성한다. 또한 도 4의 (C)에서 EL층(103G)은 정공 주입 수송층(104G), 발광층, 및 전자 수송층(108G)을 포함한다.
다음으로 도 5의 (A)에 나타낸 바와 같이 전극(551G) 위의 EL층(103G)을 소정의 형상으로 가공한다. 예를 들어 EL층(103G) 위에 희생층(110G)을 형성하고, 그 위에 포토리소그래피법을 사용하여 레지스트를 원하는 형상으로 형성하고, 얻어진 레지스트 마스크로 덮이지 않는 희생층(110G)의 일부를 식각으로 제거하고, 레지스트 마스크를 제거한 후, 희생층으로 덮이지 않는 EL층(103G)의 일부를 식각으로 제거하고, 전극(551B) 위의 EL층(103G) 및 전극(551R) 위의 EL층(103G)을 식각으로 제거하여 측면을 가지는(또는 측면이 노출되는) 형상 또는 지면과 교차하는 방향으로 연장되는 띠 형상으로 가공한다. 구체적으로는 전극(551G)과 중첩되는 EL층(103G) 위에 패턴 형성한 희생층(110G)을 사용하여 건식 식각을 수행한다. 또한 희생층(110G)이 상기 제 1 희생층 및 제 2 희생층의 적층 구조를 가지는 경우에는, 레지스트 마스크를 사용하여 제 2 희생층의 일부를 식각한 후, 레지스트 마스크를 제거하고, 제 2 희생층을 마스크로서 사용하여 제 1 희생층의 일부를 식각하여 EL층(103G)을 소정의 형상으로 가공하여도 좋다. 또한 격벽(528)을 식각 스토퍼로서 사용할 수 있다.
다음으로 도 5의 (B)에 나타낸 바와 같이 전자 수송층(108B) 위에 희생층(110B)이 형성되며, 전자 수송층(108G) 위에 희생층(110G)이 형성된 상태로 희생층(110B), 희생층(110G), 전극(551R), 및 격벽(528) 위에 EL층(103R)(정공 주입 수송층(104R), 발광층, 및 전자 수송층(108R)을 포함함)을 형성한다. 예를 들어 진공 증착법을 사용하여 희생층(110B), 희생층(110G), 전극(551R), 및 격벽(528) 위에 이들을 덮도록 EL층(103R)을 형성한다. 또한 도 5의 (B)에서 EL층(103R)에는 정공 주입 수송층(104R), 발광층, 및 전자 수송층(108R)까지 형성되어 있다.
다음으로 도 5의 (C)에 나타낸 바와 같이 전극(551R) 위의 EL층(103R)을 소정의 형상으로 가공한다. 예를 들어 EL층(103R) 위에 희생층(110R)을 형성하고, 그 위에 포토리소그래피법을 사용하여 레지스트를 원하는 형상으로 형성하고, 얻어진 레지스트 마스크로 덮이지 않는 희생층(110)의 일부를 식각으로 제거하고, 레지스트 마스크를 제거한 후, 희생층으로 덮이지 않는 EL층(103R)의 일부를 식각으로 제거하고, 전극(551B) 위의 EL층(103R) 및 전극(551G) 위의 EL층(103R)을 식각으로 제거하여 측면을 가지는(또는 측면이 노출되는) 형상 또는 지면과 교차하는 방향으로 연장되는 띠 형상으로 가공한다. 구체적으로는 전극(551R)과 중첩되는 EL층(103R) 위에 패턴 형성한 희생층(110R)을 사용하여 건식 식각을 수행한다. 또한 희생층(110R)이 상기 제 1 희생층 및 제 2 희생층의 적층 구조를 가지는 경우에는, 레지스트 마스크를 사용하여 제 2 희생층의 일부를 식각한 후, 레지스트 마스크를 제거하고, 제 2 희생층을 마스크로서 사용하여 제 1 희생층의 일부를 식각하여 EL층(103R)을 소정의 형상으로 가공하여도 좋다. 또한 격벽(528)을 식각 스토퍼로서 사용할 수 있다.
다음으로 희생층(110B, 110G, 110R), EL층(103B, 103G, 103R), 및 격벽(528) 위에 절연층(107)을 형성한다. 예를 들어 ALD법을 사용하여 희생층(110B, 110G, 110R), EL층(103B, 103G, 103R), 및 격벽(528) 위에 이들을 덮도록 절연층(107)을 형성한다. 이 경우 절연층(107)은 도 5의 (C)에 나타낸 바와 같이 각 EL층(103B, 103G, 103R)의 측면에 접하여 형성된다. 이로써 각 EL층(103B, 103G, 103R)의 측면으로부터 내부로의 산소나 수분, 또는 이들의 구성 원소의 침입을 억제할 수 있다. 또한 절연층(107)에 사용되는 재료로서는 예를 들어 산화 알루미늄, 산화 마그네슘, 산화 하프늄, 산화 갈륨, 인듐 갈륨 아연 산화물, 질화 실리콘, 또는 질화산화 실리콘 등이 있다.
다음으로 도 6의 (A)에 나타낸 바와 같이 희생층(110B, 110G, 110R)을 제거함으로써, 절연층(107B, 107G, 107R)을 형성한다. 또한 그 후에 절연층(107B, 107G, 107R) 및 전자 수송층(108B, 108G, 108R) 위에 전자 주입층(109)을 형성한다. 전자 주입층(109)은 예를 들어 진공 증착법을 사용하여 형성한다. 또한 전자 주입층(109)은 절연층(107B, 107G, 107R) 및 전자 수송층(108B, 108G, 108R) 위에 형성된다. 또한 전자 주입층(109)이 절연층(107B, 107G, 107R)을 개재하여 각 EL층(103B, 103G, 103R)(다만 도 6의 (A)에 나타낸 EL층(103B, 103G, 103R)은 정공 주입 수송층(104R, 104G, 104B), 발광층, 및 전자 수송층(108B, 108G, 108R)을 포함함)과 접하는 구조를 가진다.
다음으로 도 6의 (B)에 나타낸 바와 같이 전극(552)을 형성한다. 전극(552)은 예를 들어 진공 증착법을 사용하여 형성한다. 또한 전극(552)은 전자 주입층(109) 위에 형성된다. 또한 전극(552)은 전자 주입층(109) 및 절연층(107B, 107G, 107R)을 개재하여 각 EL층(103B, 103G, 103R)(다만 도 6의 (B)에 나타낸 EL층(103B, 103G, 103R)은 정공 주입 수송층(104R, 104G, 104B), 발광층, 및 전자 수송층(108B, 108G, 108R)을 포함함)의 측면(또는 단부)과 접하는 구조를 가진다. 이로써 각 EL층(103B, 103G, 103R)과 전극(552), 더 구체적으로는 각 EL층(103B, 103G, 103R)이 각각 가지는 정공 주입 수송층(104B, 104G, 104R)과 전극(552)이 전기적으로 단락되는 것을 방지할 수 있다.
상술한 공정에 의하여 발광 디바이스(550B), 발광 디바이스(550G), 및 발광 디바이스(550R)에서의 EL층(103B), EL층(103G), 및 EL층(103R)을 각각 분리 가공할 수 있다.
또한 이들 EL층(EL층(103B), EL층(103G), 및 EL층(103R))의 분리 가공에서 포토리소그래피법을 사용한 패턴 형성을 수행하기 때문에 고정세의 발광 장치(표시 패널)를 제작할 수 있다. 또한 포토리소그래피법을 사용한 패턴 형성에 의하여 가공된 EL층의 단부(측면)는 실질적으로 동일한 표면을 가지는(또는 실질적으로 동일한 평면 위에 위치하는) 형상이 된다.
EL층에서 특히 양극과 발광층 사이에 위치하는 정공 수송 영역에 포함되는 정공 주입층은 도전율이 높은 경우가 많으므로, 서로 인접된 발광 디바이스에서 공통되는 층으로서 형성되면 크로스토크의 원인이 될 수 있다. 따라서 본 구성예에 나타낸 바와 같이 포토리소그래피법을 사용한 패턴 형성에 의하여 EL층을 분리 가공함으로써, 서로 인접된 발광 디바이스 사이에서 크로스토크가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
<발광 장치(700)의 구성예 2>
도 7에 나타낸 발광 장치(700)는 발광 디바이스(550B), 발광 디바이스(550G), 발광 디바이스(550R), 및 격벽(528)을 가진다. 또한 발광 디바이스(550B), 발광 디바이스(550G), 발광 디바이스(550R), 및 격벽(528)은 제 1 기판(510) 위에 제공된 기능층(520) 위에 형성된다. 기능층(520)에는 복수의 트랜지스터로 구성된 구동 회로(GD), 구동 회로(SD) 등 외에, 이들을 전기적으로 접속하는 배선 등이 포함된다. 또한 구동 회로(GD) 및 구동 회로(SD)에 대해서는 실시형태 4에서 후술한다. 또한 이들 구동 회로는 일례로서 발광 디바이스(550B), 발광 디바이스(550G), 및 발광 디바이스(550R)에 각각 전기적으로 접속되고, 이들을 구동할 수 있다.
또한 발광 디바이스(550B), 발광 디바이스(550G), 및 발광 디바이스(550R)는 실시형태 2에서 설명한 디바이스 구조를 가진다. 특히, 도 1의 (A)에 나타낸 구조에서의 EL층(103)이 각 발광 디바이스에서 상이한 경우를 나타낸다.
또한 도 7에 나타낸 각 발광 디바이스의 구체적인 구성은 도 2에서 설명한 발광 디바이스(550B), 발광 디바이스(550G), 및 발광 디바이스(550R)와 같다.
도 7에 나타낸 바와 같이 각 발광 디바이스(550B, 550G, 550R)의 EL층(103B, 103G, 103R)이 각각 가지는 정공 주입 수송층(104B, 104G, 104R)이 EL층을 구성하는 다른 기능층보다 작고, 적층되는 기능층으로 덮인 구조를 가진다.
또한 본 구성의 경우에는 각 EL층에서의 정공 주입 수송층(104B, 104G, 104R)이 다른 기능층으로 덮임으로써 완전히 분리되기 때문에, 전극(552)과의 단락 방지를 위하여 구성예 1에 나타낸 절연층(도 2의 107)은 불필요하다.
또한 본 구성의 각 EL층(EL층(103B), EL층(103G), 및 EL층(103R))은 분리 가공에 있어서, 포토리소그래피법을 사용한 패턴 형성을 수행하기 때문에, 가공된 EL층의 단부(측면)가 실질적으로 동일 표면을 가지는(또는 실질적으로 동일 평면 위에 위치하는) 형상이 된다.
EL층에서 특히 양극과 발광층 사이에 위치하는 정공 수송 영역에 포함되는 정공 주입층은 도전율이 높은 경우가 많으므로, 서로 인접된 발광 디바이스에서 공통되는 층으로서 형성되면 크로스토크의 원인이 될 수 있다. 따라서 본 구성예에 나타낸 바와 같이 포토리소그래피법을 사용한 패턴 형성에 의하여 EL층을 분리 가공함으로써, 서로 인접된 발광 디바이스 사이에서 크로스토크가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
<발광 장치(700)의 구성예 3>
도 8의 (A)에 나타낸 발광 장치(700)는 발광 디바이스(550B), 발광 디바이스(550G), 발광 디바이스(550R), 및 격벽(528)을 가진다. 또한 발광 디바이스(550B), 발광 디바이스(550G), 발광 디바이스(550R), 및 격벽(528)은 제 1 기판(510) 위에 제공된 기능층(520) 위에 형성된다. 기능층(520)에는 복수의 트랜지스터로 구성된 구동 회로(GD), 구동 회로(SD) 등 외에, 이들을 전기적으로 접속하는 배선 등이 포함된다. 또한 구동 회로(GD), 구동 회로(SD)에 대해서는 실시형태 4에서 후술한다. 또한 이들 구동 회로는 일례로서 발광 디바이스(550B), 발광 디바이스(550G), 발광 디바이스(550R)에 각각 전기적으로 접속되고, 이들을 구동할 수 있다.
또한 발광 디바이스(550B), 발광 디바이스(550G), 및 발광 디바이스(550R)는 실시형태 2에서 설명한 디바이스 구조를 가진다. 특히 각 발광 디바이스가 도 1의 (B)에 나타낸 구조, 소위 탠덤 구조를 가지는 EL층(103)을 공통적으로 가지는 경우를 나타낸다.
발광 디바이스(550B)는 전극(551B), 전극(552), EL층(103P, 103Q), 전하 발생층(106B), 전자 수송층(108B), 및 절연층(107)을 가지고, 도 8의 (A)에 나타낸 적층 구조를 가진다. 또한 각 층의 구체적인 구성은 실시형태 2에서 설명한 바와 같다. 또한 전극(551B)과 전극(552)은 중첩된다. 또한 EL층(103P)과 EL층(103Q)은 전하 발생층(106B)을 개재하여 적층되고, 또한 전극(551B)과 전극(552) 사이에 EL층(103P), EL층(103Q), 및 전하 발생층(106B)을 가진다. 또한 EL층(103P, 103Q)은 실시형태 2에서 설명한 EL층(103, 103a, 103b, 103c)과 마찬가지로, 발광층을 포함하는 복수의 기능이 상이한 층으로 이루어지는 적층 구조를 가진다. 또한 EL층(103P)은 예를 들어 청색광을 사출할 수 있고, EL층(103Q)은 예를 들어 황색광을 사출할 수 있다.
도 8의 (A)에서는 EL층(103P)에 포함되는 층 중 정공 주입 수송층(104P)만을 나타내고, EL층(103Q)에 포함되는 층 중 정공 주입 수송층(104Q), 전자 수송층(108Q), 및 전자 주입층(109)만을 나타내었다. 따라서 아래에서 각 EL층에 포함되는 층도 포함하여 설명할 수 있는 경우에는 편의상 EL층(EL층(103P), EL층(103Q))을 사용하여 설명한다. 또한 전자 수송층은 적층 구조를 가져도 좋고, 양극 측으로부터 발광층을 통과하여 음극 측으로 이동하는 정공을 차단하기 위한 정공 차단층을 가져도 좋다. 또한 전자 주입층(109)에 대해서도 일부 또는 전부가 상이한 재료를 사용하여 형성되는 적층 구조를 가져도 좋은 것으로 한다.
또한 절연층(107)은 도 8의 (A)에 나타낸 바와 같이 전극(551B) 위에 EL층(103Q)의 일부(본 실시형태에서는 발광층 위의 전자 수송층(108Q)까지 형성) 위에 형성된 희생층을 남긴 채 형성된다. 따라서 절연층(107)은 EL층(103Q)의 일부(상기), EL층(103P), 및 전하 발생층(106B)의 측면(또는 단부)에 접하여 형성된다. 이로써 EL층(103P), EL층(103Q), 및 전하 발생층(106B) 각각의 측면으로부터 내부로의 산소나 수분, 또는 이들의 구성 원소의 침입을 억제할 수 있다. 또한 절연층(107)에는 예를 들어 산화 알루미늄, 산화 마그네슘, 산화 하프늄, 산화 갈륨, 인듐 갈륨 아연 산화물, 질화 실리콘, 또는 질화산화 실리콘 등을 사용할 수 있다. 절연층(107)의 형성에는 스퍼터링법, CVD법, MBE법, PLD법, ALD법 등을 사용할 수 있지만, 피복성이 양호한 ALD법이 더 바람직하다.
또한 EL층(103Q)의 일부(전자 수송층(108Q)) 및 절연층(107)을 덮어 전자 주입층(109)이 형성된다. 또한 전자 주입층(109)은 층 내의 전기 저항이 상이한 2층 이상의 적층 구조를 가지는 것이 바람직하다. 예를 들어 전자 수송층(108Q)과 접하는 제 1 층이 전자 수송성 재료만으로 형성되고, 그 위에 금속 재료를 포함하는 전자 수송성 재료로 형성되는 제 2 층과의 적층이나, 제 1 층과 전자 수송층(108Q) 사이에 금속 재료를 포함하는 전자 수송성 재료로 형성되는 제 3 층을 더 가져도 좋다.
또한 전극(552)은 전자 주입층(109) 위에 형성된다. 또한 전극(551B)과 전극(552)은 서로 중첩되는 영역을 가진다. 또한 전극(551B)과 전극(552) 사이에 EL층(103P), EL층(103Q), 및 전하 발생층(106B)을 가진다. 따라서 전자 주입층(109)이 절연층(107)을 개재하여 EL층(103Q), EL층(103P), 및 전하 발생층(106B)의 측면(또는 단부)과 접하는 구조 또는 전극(552)이 전자 주입층(109) 및 절연층(107)을 개재하여 EL층(103Q), EL층(103P), 및 전하 발생층(106B)의 측면(또는 단부)과 접하는 구조를 가진다. 이로써 EL층(103P)과 전극(552)이, 더 구체적으로는 EL층(103P)이 가지는 정공 주입 수송층(104P)과 전극(552)이 전기적으로 단락되는 것을 방지할 수 있고, EL층(103Q)과 전극(552)이, 더 구체적으로는 EL층(103Q)이 가지는 정공 주입 수송층(104Q)과 전극(552) 또는 전하 발생층(106B)과 전극(552)이 전기적으로 단락되는 것을 방지할 수 있다.
발광 디바이스(550G)는 전극(551G), 전극(552), EL층(103P, 103Q), 전하 발생층(106G), 전자 수송층(108G), 및 절연층(107)을 가지고, 도 8의 (A)에 나타낸 적층 구조를 가진다. 또한 각 층의 구체적인 구성은 실시형태 1에서 설명한 바와 같다. 또한 전극(551G)과 전극(552)은 중첩된다. 또한 EL층(103P)과 EL층(103Q)은 전하 발생층(106G)을 개재하여 적층되고, 또한 전극(551G)과 전극(552) 사이에 EL층(103P), EL층(103Q), 및 전하 발생층(106G)을 가진다.
또한 절연층(107)은 도 8의 (A)에 나타낸 바와 같이 전극(551G) 위에 EL층(103Q)의 일부(본 실시형태에서는 발광층 위의 전자 수송층(108Q)까지 형성) 위에 형성된 희생층을 남긴 채 형성된다. 따라서 절연층(107)은 EL층(103Q)의 일부(상기), EL층(103P), 및 전하 발생층(106B)의 측면(또는 단부)에 접하여 형성된다. 이로써 EL층(103P), EL층(103Q), 및 전하 발생층(106G) 각각의 측면으로부터 내부로의 산소나 수분, 또는 이들의 구성 원소의 침입을 억제할 수 있다. 또한 절연층(107)에는 예를 들어 산화 알루미늄, 산화 마그네슘, 산화 하프늄, 산화 갈륨, 인듐 갈륨 아연 산화물, 질화 실리콘, 또는 질화산화 실리콘 등을 사용할 수 있다. 절연층(107)의 형성에는 스퍼터링법, CVD법, MBE법, PLD법, ALD법 등을 사용할 수 있지만, 피복성이 양호한 ALD법이 더 바람직하다.
또한 EL층(103Q)의 일부(전자 수송층(108Q)) 및 절연층(107)을 덮어 전자 주입층(109)이 형성된다. 또한 전자 주입층(109)은 층 내의 전기 저항이 상이한 2층 이상의 적층 구조를 가지는 것이 바람직하다. 예를 들어 전자 수송층(108Q)과 접하는 제 1 층이 전자 수송성 재료만으로 형성되고, 그 위에 금속 재료를 포함하는 전자 수송성 재료로 형성되는 제 2 층과의 적층이나, 제 1 층과 전자 수송층(108Q) 사이에 금속 재료를 포함하는 전자 수송성 재료로 형성되는 제 3 층을 더 가져도 좋다.
또한 전극(552)은 전자 주입층(109) 위에 형성된다. 또한 전극(551G)과 전극(552)은 서로 중첩되는 영역을 가진다. 또한 전극(551G)과 전극(552) 사이에 EL층(103P), EL층(103Q), 및 전하 발생층(106G)을 가진다. 따라서 전자 주입층(109)이 절연층(107)을 개재하여 EL층(103Q), EL층(103P), 및 전하 발생층(106G)의 측면(또는 단부)과 접하는 구조 또는 전극(552)이 전자 주입층(109) 및 절연층(107)을 개재하여 EL층(103Q), EL층(103P), 및 전하 발생층(106G)의 측면(또는 단부)과 접하는 구조를 가진다. 이로써 EL층(103P)과 전극(552)이, 더 구체적으로는 EL층(103P)이 가지는 정공 주입 수송층(104P)과 전극(552)이 전기적으로 단락되는 것을 방지할 수 있고, EL층(103Q)과 전극(552)이, 더 구체적으로는 EL층(103Q)이 가지는 정공 주입 수송층(104Q)과 전극(552) 또는 전하 발생층(106G)과 전극(552)이 전기적으로 단락되는 것을 방지할 수 있다.
발광 디바이스(550R)는 전극(551R), 전극(552), EL층(103P, 103Q), 전하 발생층(106R), 전자 수송층(108R), 및 절연층(107)을 가지고, 도 8의 (A)에 나타낸 적층 구조를 가진다. 또한 각 층의 구체적인 구성은 실시형태 1에서 설명한 바와 같다. 또한 전극(551R)과 전극(552)은 중첩된다. 또한 EL층(103P)과 EL층(103Q)은 전하 발생층(106R)을 개재하여 적층되고, 또한 전극(551R)과 전극(552) 사이에 EL층(103P), EL층(103Q), 및 전하 발생층(106R)을 가진다.
또한 절연층(107)은 도 8의 (A)에 나타낸 바와 같이 전극(551R) 위에 EL층(103Q)의 일부(본 실시형태에서는 발광층 위의 전자 수송층(108Q)까지 형성) 위에 형성된 희생층을 남긴 채 형성된다. 따라서 절연층(107)은 EL층(103Q)의 일부(상기), EL층(103P), 및 전하 발생층(106R)의 측면(또는 단부)에 접하여 형성된다. 이로써 EL층(103P), EL층(103Q), 및 전하 발생층(106R) 각각의 측면으로부터 내부로의 산소나 수분, 또는 이들의 구성 원소의 침입을 억제할 수 있다. 또한 절연층(107)에는 예를 들어 산화 알루미늄, 산화 마그네슘, 산화 하프늄, 산화 갈륨, 인듐 갈륨 아연 산화물, 질화 실리콘, 또는 질화산화 실리콘 등을 사용할 수 있다. 절연층(107)의 형성에는 스퍼터링법, CVD법, MBE법, PLD법, ALD법 등을 사용할 수 있지만, 피복성이 양호한 ALD법이 더 바람직하다.
또한 EL층(103Q)의 일부(전자 수송층(108Q)) 및 절연층(107)을 덮어 전자 주입층(109)이 형성된다. 또한 전자 주입층(109)은 층 내의 전기 저항이 상이한 2층 이상의 적층 구조를 가지는 것이 바람직하다. 예를 들어 전자 수송층(108Q)과 접하는 제 1 층이 전자 수송성 재료만으로 형성되고, 그 위에 금속 재료를 포함하는 전자 수송성 재료로 형성되는 제 2 층과의 적층이나, 제 1 층과 전자 수송층(108Q) 사이에 금속 재료를 포함하는 전자 수송성 재료로 형성되는 제 3 층을 더 가져도 좋다.
또한 전극(552)은 전자 주입층(109) 위에 형성된다. 또한 전극(551R)과 전극(552)은 서로 중첩되는 영역을 가진다. 또한 전극(551R)과 전극(552) 사이에 EL층(103P), EL층(103Q), 및 전하 발생층(106R)을 가진다. 따라서 전자 주입층(109)이 절연층(107)을 개재하여 EL층(103Q), EL층(103P), 및 전하 발생층(106R)의 측면(또는 단부)과 접하는 구조 또는 전극(552)이 전자 주입층(109) 및 절연층(107)을 개재하여 EL층(103Q), EL층(103P), 및 전하 발생층(106R)의 측면(또는 단부)과 접하는 구조를 가진다. 이로써 EL층(103P)과 전극(552)이, 더 구체적으로는 EL층(103P)이 가지는 정공 주입 수송층(104P)과 전극(552)이 전기적으로 단락되는 것을 방지할 수 있고, EL층(103Q)과 전극(552)이, 더 구체적으로는 EL층(103Q)이 가지는 정공 주입 수송층(104Q)과 전극(552) 또는 전하 발생층(106R)과 전극(552)이 전기적으로 단락되는 것을 방지할 수 있다.
또한 각 발광 디바이스가 가지는 EL층(103P, 103Q) 및 전하 발생층(106R)을 발광 디바이스마다 분리 가공할 때, 포토리소그래피법을 사용한 패턴 형성을 수행하기 때문에, 가공된 EL층의 단부(측면)가 실질적으로 동일한 표면을 가지는(또는 실질적으로 동일한 평면 위에 위치하는) 형상이 된다.
각 발광 디바이스가 가지는 EL층(103P, 103Q) 및 전하 발생층(106R)은 서로 인접된 발광 디바이스와의 사이에 각각 틈(580)을 가진다. EL층(103P, 103Q)에서의 정공 수송 영역에 포함되는 정공 주입층이나 전하 발생층(106R)은 도전율이 높은 경우가 많으므로, 서로 인접된 발광 디바이스에서 공통되는 층으로서 형성되면 크로스토크의 원인이 될 수 있다. 따라서 본 구성예에 나타낸 바와 같이 틈(580)을 제공함으로써, 서로 인접된 발광 디바이스 사이에서 크로스토크가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
1000ppi를 넘는 고정세의 발광 장치(표시 패널)에서 발광 디바이스(550R), 발광 디바이스(550G), 및 발광 디바이스(550R) 각각의 EL층 사이가 전기적으로 도통되는 경우, 크로스토크 현상이 발생하여 발광 장치가 표시할 수 있는 색역이 좁아진다. 1000ppi를 넘는 고정세의 표시 패널, 바람직하게는 2000ppi를 넘는 고정세의 표시 패널, 더 바람직하게는 5000ppi를 넘는 초고정세의 표시 패널에 틈(580)을 제공함으로써 선명한 색채의 표시가 가능한 표시 패널을 제공할 수 있다.
본 구성예에서, 발광 디바이스(550B), 발광 디바이스(550G), 및 발광 디바이스(550R)는 모두 백색광을 사출한다. 그러므로 제 2 기판(770)은 착색층(CFB), 착색층(CFG), 및 착색층(CFR)을 가진다. 또한 이들 착색층은 도 8의 (A)에 나타낸 바와 같이 부분적으로 중첩하여 제공되어도 좋다. 부분적으로 중첩하여 제공되면, 중첩된 부분이 차광막으로서 기능할 수도 있다. 본 구성예에서는, 예를 들어 착색층(CFB)에는 청색광(B)을 우선적으로 투과시키는 재료를 사용하고, 착색층(CFG)에는 녹색광(G)을 우선적으로 투과시키는 재료를 사용하고, 착색층(CFR)에는 적색광(R)을 우선적으로 투과시키는 재료를 사용한다.
도 8의 (B)에는 발광 디바이스(550B), 발광 디바이스(550G), 및 발광 디바이스(550R)(통틀어 발광 디바이스(550)라고 나타냄)가 백색광을 사출하는 발광 디바이스인 경우에서의 발광 디바이스(550B)의 구성을 나타내었다. 전극(551B) 위에 EL층(103P) 및 EL층(103Q)이 전하 발생층(106B)을 개재하여 적층된다. 또한 EL층(103P)은 청색광(EL(1))을 방출하는 발광층(113B)을 가지고, EL층(103Q)은 녹색광(EL(2))을 방출하는 발광층(113G) 및 적색광(EL(3))을 방출하는 발광층(113R)을 가진다.
또한 상기 착색층 대신에 색 변환층을 사용할 수 있다. 예를 들어 나노 입자, 퀀텀닷 등을 색 변환층에 사용할 수 있다.
예를 들어 착색층(CFG) 대신에 청색광을 녹색광으로 변환하는 색 변환층을 사용할 수 있다. 이에 의하여, 발광 디바이스(550G)가 사출하는 청색광을 녹색광으로 변환할 수 있다. 또한 착색층(CFR) 대신에 청색광을 적색광으로 변환하는 색 변환층을 사용할 수 있다. 이에 의하여, 발광 디바이스(550R)가 사출하는 청색광을 적색광으로 변환할 수 있다.
<발광 장치(700)의 구성예 4>
도 9에 나타낸 발광 장치(표시 패널)(700)는 발광 디바이스(550B), 발광 디바이스(550G), 발광 디바이스(550R), 및 격벽(528)을 가진다. 또한 발광 디바이스(550B), 발광 디바이스(550G), 발광 디바이스(550R), 및 격벽(528)은 제 1 기판(510) 위에 제공된 기능층(520) 위에 형성된다. 기능층(520)에는 복수의 트랜지스터로 구성된 구동 회로(GD), 구동 회로(SD) 등 외에, 이들을 전기적으로 접속하는 배선 등이 포함된다. 또한 구동 회로(GD), 구동 회로(SD)에 대해서는 실시형태 4에서 후술한다. 또한 이들 구동 회로는 일례로서 발광 디바이스(550B), 발광 디바이스(550G), 발광 디바이스(550R)에 전기적으로 접속되고, 이들을 구동할 수 있다.
또한 발광 디바이스(550B), 발광 디바이스(550G), 발광 디바이스(550R)는 실시형태 1에서 설명한 디바이스 구조를 가진다. 특히 각 발광 디바이스가 도 1의 (B)에 나타낸 구조, 소위 탠덤 구조를 가지는 EL층(103)을 공통적으로 가지는 경우에 적합하다.
또한 도 9에 나타낸 각 발광 디바이스의 구체적인 구성은 도 8의 (B)에서 설명한 발광 디바이스(550B), 발광 디바이스(550G), 및 발광 디바이스(550R)와 같고, 모두 백색광을 사출한다.
또한 본 구성예에서 나타내는 발광 장치는 제 1 기판(510) 위에 형성되는 각 발광 디바이스 위에 형성되는 착색층(CFB), 착색층(CFG), 및 착색층(CFR)을 가지는 점에서 도 8의 (A)에 나타낸 발광 장치의 구성과 상이하다.
즉 제 1 기판(510) 위에 형성된 각 발광 디바이스의 전극(552) 위에 제 1 절연층(573)을 가지고, 제 1 절연층(573) 위에 착색층(CFB), 착색층(CFG), 및 착색층(CFR)을 가진다.
또한 착색층(CFB), 착색층(CFG), 및 착색층(CFR) 위에 제 2 절연층(705)을 가진다. 제 2 절연층(705)은 기능층(520), 각 발광 디바이스(550B, 550G, 550R), 및 착색층(CFB), 착색층(CFG), 및 착색층(CFR)을 가지는 제 1 기판(510)의 착색층(CFB, CFG, CFR) 측에서 제 2 기판(770)과의 사이에 끼워진 영역을 가지고, 제 1 기판(510)과 제 2 기판(770)을 접합하는 기능을 가진다.
또한 상기 제 1 절연층(573) 및 제 2 절연층(705)에는 무기 재료, 유기 재료, 또는 무기 재료와 유기 재료의 복합 재료 등을 사용할 수 있다.
또한 무기 재료로서는 무기 산화물막, 무기 질화물막, 또는 무기 산화질화물막 등 또는 이들에서 선택된 복수를 적층한 적층 재료를 사용할 수 있다. 예를 들어 산화 실리콘막, 질화 실리콘막, 산화질화 실리콘막, 산화 알루미늄막 등 또는 이들에서 선택된 복수를 적층한 적층 재료를 포함하는 막을 사용할 수 있다. 또한 질화 실리콘막은 치밀한 막이고, 불순물의 확산을 억제하는 기능이 우수하다. 또는 산화물 반도체(예를 들어 IGZO막 등)로서, 산화 알루미늄막과 상기 산화 알루미늄막 위의 IGZO막의 적층 구조 등을 사용할 수 있다.
또한 유기 재료로서는, 폴리에스터, 폴리올레핀, 폴리아마이드, 폴리이미드, 폴리카보네이트, 폴리실록산, 또는 아크릴 등, 혹은 이들 중에서 선택된 복수의 수지의 적층 재료 또는 복합 재료 등을 사용할 수 있다. 또는 반응 경화형 접착제, 광 경화형 접착제, 열 경화형 접착제, 또는/및 혐기형 접착제 등의 유기 재료를 사용할 수 있다.
<발광 장치의 제조 방법의 예 2>
다음으로 도 9에 나타낸 발광 장치의 제작 방법을 도 10의 (A) 내지 도 11의 (B)를 사용하여 설명한다.
도 10의 (A)에 나타낸 바와 같이 제 1 기판(510) 위에 형성된 전극(551B, 551G, 551R) 및 격벽(528)(도 3의 (B) 참조) 위에 이들을 덮도록 EL층(103a)(정공 주입 수송층(104a)을 포함함), 전하 발생층(106B, 106G, 106R), 및 EL층(103b)(정공 주입 수송층(104b), 전자 수송층(108)을 포함함)을 형성한다. 또한 EL층(103b) 위에 희생층(110)을 형성한다. 또한 희생층(110)의 구성에 대해서는 도 4의 (A)에서의 설명과 같기 때문에 생략한다.
다음으로 도 10의 (B)에 나타낸 바와 같이 희생층(110) 위에 레지스트를 도포하고, 그 후 전극(551B), 전극(551G), 및 전극(551R)과 중첩되지 않는 희생층(110)의 영역의 레지스트를 제거하고, 전극(551B), 전극(551G), 및 전극(551R)과 중첩되는 희생층(110)의 영역에 레지스트가 남도록 레지스트 마스크(REG)를 형성한다. 예를 들어 포토리소그래피법을 사용하여 희생층(110) 위에 도포된 레지스트를 원하는 형상으로 형성한다. 그리고, 얻어진 레지스트 마스크(REG)로 덮이지 않는 희생층(110)의 일부를 식각으로 제거한다. 그 후 레지스트 마스크(REG)를 제거하고, 희생층으로 덮이지 않는 EL층(103b)(정공 주입 수송층(104b), 전자 수송층(108)을 포함함), 전하 발생층(106), 및 EL층(103b)(정공 주입 수송층(104b), 전자 수송층(108)을 포함함)의 일부를 식각으로 제거하여 측면을 가지는(또는 측면이 노출되는) 형상 또는 지면과 교차하는 방향으로 연장되는 띠 형상으로 가공한다. 구체적으로는 EL층(103b)(정공 주입 수송층(104b), 전자 수송층(108)을 포함함) 위에 패턴 형성한 희생층(110)을 사용하여 건식 식각을 수행한다(도 10의 (C) 참조). 또한 도 10의 (C)에는 나타내지 않았지만 도 4의 (A)에서 설명한 경우와 마찬가지로 희생층(110)이 제 1 희생층 및 제 2 희생층의 적층 구조를 가지는 경우에는, 레지스트 마스크를 사용하여 제 2 희생층의 일부를 식각한 후, 레지스트 마스크를 제거하고, 제 2 희생층을 마스크로서 사용하여 제 1 희생층의 일부를 식각하여 EL층(103Q)(정공 주입 수송층(104Q), 전자 수송층(108)을 포함함), 전하 발생층(106), 및 EL층(103P)(정공 주입 수송층(104P)을 포함함)을 소정의 형상으로 가공하여도 좋다. 또한 격벽(528)을 식각 스토퍼로서 사용할 수 있다.
다음으로 희생층(110), EL층(103P, 103Q), 및 격벽(528) 위에 절연층(107)을 형성한다. 예를 들어 ALD법을 사용하여 희생층(110), EL층(103P, 103Q), 및 격벽(528) 위에 이들을 덮도록 절연층(107)을 형성한다. 이 경우 절연층(107)은 도 10의 (C)에 나타낸 바와 같이 각 EL층(103P, 103Q)의 측면에 접하여 형성된다. 구체적으로 절연층(107)은 EL층(103P)(정공 주입 수송층(104P)을 포함함), 전하 발생층(106B, 106G, 106R), 및 EL층(103Q)(정공 주입 수송층(104Q), 전자 수송층(108Q)을 포함함)을 식각 가공하였을 때 노출된 측면에도 형성된다. 이로써 각 EL층(103P, 103Q)의 측면으로부터 내부로의 산소나 수분, 또는 이들의 구성 원소의 침입을 억제할 수 있다. 또한 절연층(107)에 사용되는 재료로서는 예를 들어 산화 알루미늄, 산화 마그네슘, 산화 하프늄, 산화 갈륨, 인듐 갈륨 아연 산화물, 질화 실리콘, 또는 질화산화 실리콘 등이 있다. 또한 절연층(107)에 사용되는 재료로서는 실시형태 1에서 설명한 정공 수송성 재료가 있다.
다음으로 도 11의 (A)에 나타낸 바와 같이 희생층(110)을 제거하여 절연층(107) 및 전자 수송층(108Q) 위에 전자 주입층(109)을 형성한다. 전자 주입층(109)은 예를 들어 진공 증착법을 사용하여 형성한다. 또한 전자 주입층(109)은 절연층(107) 및 전자 수송층(108Q) 위에 형성된다. 또한 전자 주입층(109)은 절연층(107)을 개재하여 각 EL층(103P, 103Q)(다만 도 11의 (A)에 나타낸 EL층(103P, 103Q)은 정공 주입 수송층(104P, 104Q), 발광층, 및 전자 수송층(108Q)을 포함함) 및 전하 발생층(106B, 106G, 106R)과 접하는 구조를 가진다.
다음으로 전자 주입층(109) 위에 전극(552)을 형성한다. 전극(552)은 예를 들어 진공 증착법을 사용하여 형성한다. 또한 전극(552)은 전자 주입층(109) 및 절연층(107)을 개재하여 각 EL층(103P, 103Q)(다만 도 11의 (A)에 나타낸 EL층(103P, 103Q)은 정공 주입 수송층(104P, 104Q), 발광층, 및 전자 수송층(108Q)을 포함함) 및 전하 발생층(106B, 106G, 106R)의 측면(또는 단부)과 접하는 구조를 가진다. 이로써 각 EL층(103P, 103Q)과 전극(552)이, 더 구체적으로는 각 EL층(103P, 103Q)이 각각 가지는 정공 주입 수송층(104P, 104Q)과 전극(552)이 전기적으로 단락되는 것을 방지할 수 있다.
이상에 의하여 발광 디바이스(550B), 발광 디바이스(550G), 및 발광 디바이스(550R)의 EL층(103P)(정공 주입 수송층(104P)을 포함함), 전하 발생층(106B, 106G, 106R), 및 EL층(103Q)(정공 주입 수송층(104Q), 전자 수송층(108Q)을 포함함)을, 포토리소그래피법을 사용한 패턴 형성을 한 번 수행함으로써 각각 분리시켜 형성할 수 있다.
다음으로 절연층(573), 착색층(CFB), 착색층(CFG), 착색층(CFR), 및 절연층(705)을 형성한다(도 11의 (B) 참조).
예를 들어 평탄한 막과 치밀한 막을 적층하여 절연층(573)을 형성한다. 구체적으로는 도포법을 사용하여 평탄한 막을 형성하고, 화학 기상 퇴적법 또는 원자층 퇴적(ALD: Atomic Layer Deposition)법 등을 사용하여 평탄한 막 위에 치밀한 막을 적층한다. 이로써 결함이 적고 품질이 좋은 절연층(573)을 형성할 수 있다.
예를 들어 컬러 레지스트를 사용하여 착색층(CFB), 착색층(CFG), 및 착색층(CFR)을 소정의 형상으로 형성한다. 또한 격벽(528) 위에서 착색층(CFR)과 착색층(CFB)이 중첩되도록 가공한다. 이에 의하여, 서로 인접된 발광 디바이스가 사출하는 광이 들어가는 현상을 억제할 수 있다.
절연층(705)에는 무기 재료, 유기 재료, 또는 무기 재료와 유기 재료의 복합 재료 등을 사용할 수 있다.
또한 각 발광 디바이스가 가지는 EL층(103P, 103Q) 및 전하 발생층(106R)을 발광 디바이스마다 분리 가공할 때, 포토리소그래피법을 사용한 패턴 형성을 수행하기 때문에 고정세의 발광 장치(표시 패널)를 제작할 수 있다. 또한 포토리소그래피법을 사용한 패턴 형성을 수행함으로써 가공된 EL층의 단부(측면)는 실질적으로 동일 표면을 가지는(또는 실질적으로 동일 평면 위에 위치하는) 형상이 된다.
또한 EL층(103P, 103Q)에서의 정공 수송 영역에 포함되는 정공 주입층이나 전하 발생층(106B, 106G, 106R)은 도전율이 높은 경우가 많으므로, 서로 인접된 발광 디바이스에서 공통되는 층으로서 형성되면 크로스토크의 원인이 될 수 있다. 따라서 본 구성예에 나타낸 바와 같이 포토리소그래피법을 사용한 패턴 형성에 의하여 EL층을 분리 가공함으로써, 서로 인접된 발광 디바이스 사이에서 크로스토크가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
<발광 장치(700)의 구성예 5>
도 12에 나타낸 발광 장치(표시 패널)(700)는 발광 디바이스(550B), 발광 디바이스(550G), 발광 디바이스(550R), 및 격벽(528)을 가진다. 또한 발광 디바이스(550B), 발광 디바이스(550G), 발광 디바이스(550R), 및 격벽(528)은 제 1 기판(510) 위에 제공된 기능층(520) 위에 형성된다. 기능층(520)에는 복수의 트랜지스터로 구성된 구동 회로(GD), 구동 회로(SD) 등 외에, 이들을 전기적으로 접속하는 배선 등이 포함된다. 또한 구동 회로(GD), 구동 회로(SD)에 대해서는 실시형태 4에서 후술한다. 또한 이들 구동 회로는 일례로서 발광 디바이스(550B), 발광 디바이스(550G), 발광 디바이스(550R)에 전기적으로 접속되고, 이들을 구동할 수 있다.
또한 발광 디바이스(550B), 발광 디바이스(550G), 발광 디바이스(550R)는 실시형태 2에 나타낸 디바이스 구조를 가진다. 특히 각 발광 디바이스가 도 1의 (B)에 나타낸 구조, 소위 탠덤 구조를 가지는 EL층(103)을 공통적으로 가지는 경우에 적합하다.
도 12에 나타낸 바와 같이 각 발광 디바이스 사이, 예를 들어 발광 디바이스(550B)와 발광 디바이스(550G) 사이에는 틈(580)을 가진다. 따라서 이 틈(580)에 절연층(540)을 형성하는 구성을 가진다.
예를 들어 포토리소그래피법으로 패턴 형성을 수행함으로써 EL층(103P)(정공 주입 수송층(104P)을 포함함), 전하 발생층(106B, 106G, 106R), 및 EL층(103Q)(정공 주입 수송층(104Q)을 포함함)을 각각 분리 형성한 후, 포토리소그래피법을 사용하여 격벽(528) 위의 틈(580)에 절연층(540)을 형성할 수 있다. 또한 EL층(103Q)(정공 주입 수송층(104Q)을 포함함) 및 절연층(540) 위에 전극(552)을 형성할 수 있다.
또한 본 구성의 경우에는 각 EL층이 절연층(540)에 의하여 분리되기 때문에, 구성예 3에 나타낸 절연층(도 8의 (A) 및 (B)의 절연층(107))은 불필요하다.
또한 각 발광 디바이스가 가지는 EL층(103P, 103Q) 및 전하 발생층(106R)을 발광 디바이스마다 분리 가공할 때, 포토리소그래피법을 사용한 패턴 형성을 수행하기 때문에 고정세의 발광 장치(표시 패널)를 제작할 수 있다. 또한 포토리소그래피법을 사용한 패턴 형성을 수행함으로써 가공된 EL층의 단부(측면)는 실질적으로 동일 표면을 가지는(또는 실질적으로 동일 평면 위에 위치하는) 형상이 된다.
또한 EL층(103P, 103Q)에서의 정공 수송 영역에 포함되는 정공 주입층이나 전하 발생층(106B, 106G, 106R)은 도전율이 높은 경우가 많으므로, 서로 인접된 발광 디바이스에서 공통되는 층으로서 형성되면 크로스토크의 원인이 될 수 있다. 따라서 본 구성예에 나타낸 바와 같이 포토리소그래피법을 사용한 패턴 형성에 의하여 EL층을 분리 가공함으로써, 서로 인접된 발광 디바이스 사이에서 크로스토크가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
본 실시형태에 기재된 구성은 다른 실시형태에 기재되는 구성과 적절히 조합하여 사용할 수 있는 것으로 한다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 발광 장치에 대하여 도 13의 (A) 내지 도 15의 (B)를 사용하여 설명한다. 또한 도 13의 (A) 내지 도 15의 (B)에 나타낸 발광 장치(700)는 실시형태 2에서 설명한 발광 디바이스를 가진다. 또한 본 실시형태에서 설명하는 발광 장치(700)는 전자 기기 등의 표시부에 적용할 수 있으므로 표시 패널이라고 부를 수도 있다.
본 실시형태에서 설명하는 발광 장치(700)는 도 13의 (A)에 나타낸 바와 같이 표시 영역(231)을 가지고, 표시 영역(231)은 한 세트의 화소(703(i, j))(i는 1 이상의 정수이고, j는 1 이상의 정수임)를 가진다. 또한 도 13의 (B)에 나타낸 바와 같이, 한 세트의 화소(703(i, j))와 인접한 한 세트의 화소(703(i+1, j))를 가진다.
또한 화소(703(i, j))에는 복수의 화소를 사용할 수 있다. 예를 들어 색상이 서로 다른 색을 표시하는 복수의 화소를 사용할 수 있다. 또한 복수의 화소 각각을 부화소라고 환언할 수 있다. 또는 복수의 부화소를 한 세트로 하여, 화소라고 환언할 수 있다.
이 경우, 상기 복수의 화소가 표시하는 색을 가산 혼색 또는 감법 혼색할 수 있다. 또는 개별의 화소로는 표시할 수 없는 색상의 색을 표시할 수 있다.
구체적으로는, 청색을 표시하는 화소(702B(i, j)), 녹색을 표시하는 화소(702G(i, j)), 및 적색을 표시하는 화소(702R(i, j))를 화소(703(i, j))에 사용할 수 있다. 또한 화소(702B(i, j)), 화소(702G(i, j)), 및 화소(702R(i, j)) 각각을 부화소라고 환언할 수 있다.
또한 상기 한 세트에 더하여 백색 등을 표시하는 화소를 화소(703(i, j))에 사용하여도 좋다. 또한 시안을 표시하는 화소, 마젠타를 표시하는 화소 및 황색을 표시하는 화소 각각을 부화소로서 화소(703(i, j))에 사용하여도 좋다.
또한 상기 한 세트에 더하여 적외선을 사출하는 화소를 화소(703(i, j))에 사용하여도 좋다. 구체적으로는 650nm 이상 1000nm 이하의 파장을 가지는 광을 포함한 광을 사출하는 화소를 화소(703(i, j))에 사용할 수 있다.
도 13의 (A)에 나타낸 표시 영역(231)의 주변에는, 구동 회로(GD) 및 구동 회로(SD)를 가진다. 또한 구동 회로(GD), 구동 회로(SD) 등과 전기적으로 접속된 단자(519)를 가진다. 단자(519)는 예를 들어 플렉시블 프린트 회로 기판(FPC1)과 전기적으로 접속될 수 있다.
또한 구동 회로(GD)는 제 1 선택 신호 및 제 2 선택 신호를 공급하는 기능을 가진다. 예를 들어 구동 회로(GD)는 후술하는 도전막(G1(i))과 전기적으로 접속되고 제 1 선택 신호를 공급하고, 후술하는 도전막(G2(i))과 전기적으로 접속되고 제 2 선택 신호를 공급한다. 또한 구동 회로(SD)는 화상 신호 및 제어 신호를 공급하는 기능을 가지고, 제어 신호는 제 1 레벨 및 제 2 레벨을 포함한다. 예를 들어 구동 회로(SD)는 후술하는 도전막(S1g(j))과 전기적으로 접속되고 화상 신호를 공급하고, 후술하는 도전막(S2g(j))과 전기적으로 접속되고 제어 신호를 공급한다.
도 15의 (A)에는 도 13의 (A)에 나타낸 일점쇄선 X1-X2와 일점쇄선 X3-X4 각각에서의 발광 장치의 단면도를 나타내었다. 도 15의 (A)에 나타낸 바와 같이, 발광 장치(700)는 제 1 기판(510)과 제 2 기판(770) 사이에 기능층(520)을 가진다. 기능층(520)에는 상술한 구동 회로(GD), 구동 회로(SD) 등 외에, 이들을 전기적으로 접속하는 배선 등이 포함된다. 도 15의 (A)에는 기능층(520)이 화소 회로(530B(i, j)), 화소 회로(530G(i, j)), 및 구동 회로(GD)를 포함한 구성을 나타내었지만, 이에 한정되지 않는다.
또한 기능층(520)이 가지는 각 화소 회로(예를 들어 도 15의 (A)에 나타낸 화소 회로(530B(i, j)), 화소 회로(530G(i, j))는 기능층(520) 위에 형성되는 각 발광 디바이스(예를 들어 도 15의 (A)에 나타낸 발광 디바이스(550B(i, j)), 발광 디바이스(550G(i, j)))와 전기적으로 접속된다. 구체적으로 발광 디바이스(550B(i, j))는 개구부(591B)를 개재하여 화소 회로(530B(i, j))에 전기적으로 접속되고, 발광 디바이스(550G(i, j))는 개구부(591G)를 개재하여 화소 회로(530G(i, j))에 전기적으로 접속되어 있다. 또한 기능층(520) 및 각 발광 디바이스 위에 절연층(705)이 제공되어 있고, 절연층(705)은 제 2 기판(770)과 기능층(520)을 접합하는 기능을 가진다.
또한 제 2 기판(770)으로서 매트릭스로 배치된 터치 센서를 가지는 기판을 사용할 수 있다. 예를 들어 정전 용량 방식의 터치 센서 또는 광학식 터치 센서를 가지는 기판을 제 2 기판(770)에 사용할 수 있다. 이에 의하여, 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 터치 패널로서 사용할 수 있다.
또한 화소 회로(530G(i, j))의 구체적인 구성을 도 14의 (A)에 나타내었다.
도 14의 (A)에 나타낸 바와 같이, 화소 회로(530G(i, j))는 스위치(SW21), 스위치(SW22), 트랜지스터(M21), 커패시터(C21), 및 노드(N21)를 가진다. 또한 화소 회로(530G(i, j))는 노드(N22), 커패시터(C22), 및 스위치(SW23)를 가진다.
트랜지스터(M21)는 노드(N21)와 전기적으로 접속되는 게이트 전극과, 발광 디바이스(550G(i, j))와 전기적으로 접속되는 제 1 전극과, 도전막(ANO)과 전기적으로 접속되는 제 2 전극을 가진다.
스위치(SW21)는 노드(N21)에 전기적으로 접속되는 제 1 단자와, 도전막(S1g(j))에 전기적으로 접속되는 제 2 단자를 가진다. 또한 스위치(SW21)는 도전막(G1(i))의 전위에 의거하여 도통 상태 또는 비도통 상태를 제어하는 기능을 가진다.
스위치(SW22)는 도전막(S2g(j))에 전기적으로 접속되는 제 1 단자와, 도전막(G2(i))의 전위에 의거하여 도통 상태 또는 비도통 상태를 제어하는 기능을 가진다.
커패시터(C21)는 노드(N21)와 전기적으로 접속되는 도전막과, 스위치(SW22)의 제 2 전극과 전기적으로 접속되는 도전막을 가진다.
이에 의하여, 화상 신호를 노드(N21)에 저장할 수 있다. 또는 스위치(SW22)를 사용하여 노드(N21)의 전위를 변경할 수 있다. 또는 발광 디바이스(550G(i j))가 사출하는 광의 강도를 노드(N21)의 전위를 사용하여 제어할 수 있다.
다음으로 도 14의 (A)에서 설명한 트랜지스터(M21)의 구체적인 구조의 일례를 도 14의 (B)에 나타내었다. 또한 트랜지스터(M21)로서는 보텀 게이트형 트랜지스터 또는 톱 게이트형 트랜지스터 등을 적절히 사용할 수 있다.
도 14의 (B)에 나타낸 트랜지스터는 반도체막(508), 도전막(504), 절연막(506), 도전막(512A), 및 도전막(512B)을 가진다. 트랜지스터는 예를 들어 절연막(501C) 위에 형성된다. 또한 상기 트랜지스터는 절연막(516)(절연막(516A) 및 절연막(516B)) 및 절연막(518)을 가진다.
반도체막(508)은 도전막(512A)에 전기적으로 접속되는 영역(508A), 도전막(512B)에 전기적으로 접속되는 영역(508B)을 가진다. 반도체막(508)은 영역(508A)과 영역(508B) 사이에 영역(508C)을 가진다.
도전막(504)은 영역(508C)과 중첩된 영역을 가지고, 도전막(504)은 게이트 전극의 기능을 가진다.
절연막(506)은 반도체막(508)과 도전막(504) 사이에 끼워진 영역을 가진다. 절연막(506)은 제 1 게이트 절연막의 기능을 가진다.
도전막(512A)은 소스 전극의 기능 및 드레인 전극의 기능 중 한쪽을 가지고, 도전막(512B)은 소스 전극의 기능 및 드레인 전극의 기능 중 다른 쪽을 가진다.
또한 도전막(524)을 트랜지스터에 사용할 수 있다. 도전막(524)은 도전막(504)과의 사이에 반도체막(508)을 끼우는 영역을 가진다. 도전막(524)은 제 2 게이트 전극의 기능을 가진다. 절연막(501D)은 반도체막(508)과 도전막(524) 사이에 끼워지고, 제 2 게이트 절연막의 기능을 가진다.
절연막(516)은 예를 들어 반도체막(508)을 덮는 보호막으로서 기능한다. 절연막(516)으로서는 예를 들어 구체적으로 산화 실리콘막, 산화질화 실리콘막, 질화산화 실리콘막, 질화 실리콘막, 산화 알루미늄막, 산화 하프늄막, 산화 이트륨막, 산화 지르코늄막, 산화 갈륨막, 산화 탄탈럼막, 산화 마그네슘막, 산화 란타넘막, 산화 세륨막, 또는 산화 네오디뮴막을 포함하는 막을 사용할 수 있다.
절연막(518)에는 예를 들어 산소, 수소, 물, 알칼리 금속, 알칼리 토금속 등의 확산을 억제하는 기능을 가지는 재료를 적용하는 것이 바람직하다. 구체적으로 절연막(518)으로서는 예를 들어 질화 실리콘, 산화질화 실리콘, 질화 알루미늄, 산화질화 알루미늄 등을 사용할 수 있다. 또한 산화질화 실리콘 및 산화질화 알루미늄 각각에 포함되는 산소의 원자수와 질소의 원자수는 질소의 원자수가 더 많은 것이 바람직하다.
또한 화소 회로의 트랜지스터에 사용하는 반도체막을 형성하는 공정에서, 구동 회로의 트랜지스터에 사용하는 반도체막을 형성할 수 있다. 예를 들어 화소 회로의 트랜지스터에 사용하는 반도체막과 조성이 같은 반도체막을 구동 회로에 사용할 수 있다.
또한 반도체막(508)에는 14족 원소를 포함한 반도체를 사용할 수 있다. 구체적으로는 실리콘을 포함한 반도체를 반도체막(508)에 사용할 수 있다.
또한 반도체막(508)에는 수소화 비정질 실리콘을 사용할 수 있다. 또는 미결정 실리콘 등을 반도체막(508)에 사용할 수 있다. 이에 의하여 예를 들어 폴리실리콘을 반도체막(508)에 사용하는 발광 장치(또는 표시 패널)보다 표시 불균일이 적은 발광 장치를 제공할 수 있다. 또는 발광 장치의 대형화가 용이하다.
또한 반도체막(508)에는 폴리실리콘을 사용할 수 있다. 이에 의하여 예를 들어 수소화 비정질 실리콘을 반도체막(508)에 사용하는 트랜지스터보다 트랜지스터의 전계 효과 이동도를 높일 수 있다. 또한 예를 들어 수소화 비정질 실리콘을 반도체막(508)에 사용하는 트랜지스터보다 구동 능력을 높일 수 있다. 또는 예를 들어 수소화 비정질 실리콘을 반도체막(508)에 사용하는 트랜지스터보다 화소의 개구율을 향상시킬 수 있다.
또는 예를 들어 수소화 비정질 실리콘을 반도체막(508)에 사용하는 트랜지스터보다 트랜지스터의 신뢰성을 높일 수 있다.
또는 트랜지스터의 제작에 요구되는 온도를, 예를 들어 단결정 실리콘을 사용하는 트랜지스터의 제작에 요구되는 온도보다 낮게 할 수 있다.
또는 구동 회로의 트랜지스터에 사용하는 반도체막을, 화소 회로의 트랜지스터에 사용하는 반도체막과 동일한 공정으로 형성할 수 있다. 또는 화소 회로를 형성하는 기판과 동일한 기판 위에 구동 회로를 형성할 수 있다. 또는 전자 기기를 구성하는 부품 수를 저감할 수 있다.
또한 반도체막(508)에는 단결정 실리콘을 사용할 수 있다. 이에 의하여 예를 들어 수소화 비정질 실리콘을 반도체막(508)에 사용하는 발광 장치(또는 표시 패널)보다 정세도를 높일 수 있다. 또는 예를 들어 폴리실리콘을 반도체막(508)에 사용하는 발광 장치보다 표시 불균일이 적은 발광 장치를 제공할 수 있다. 또는 예를 들어 스마트 글라스 또는 헤드 마운트 디스플레이를 제공할 수 있다.
또한 반도체막(508)에는 금속 산화물을 사용할 수 있다. 이에 의하여 비정질 실리콘을 반도체막에 사용한 트랜지스터를 이용하는 화소 회로와 비교하여, 화소 회로가 화상 신호를 유지할 수 있는 시간을 길게 할 수 있다. 구체적으로는 플리커의 발생을 억제하면서, 선택 신호를 30Hz 미만, 바람직하게는 1Hz 미만, 더 바람직하게는 1분에 한 번 미만의 빈도로 공급할 수 있다. 그 결과 전자 기기의 사용자에게 축적되는 피로를 저감할 수 있다. 또한 구동에 따른 소비 전력을 저감할 수 있다.
또한 반도체막(508)에는 산화물 반도체를 사용할 수 있다. 구체적으로는 인듐을 포함한 산화물 반도체, 인듐과 갈륨과 아연을 포함한 산화물 반도체, 또는 인듐과 갈륨과 아연과 주석을 포함한 산화물 반도체를 반도체막(508)에 사용할 수 있다.
또한 산화물 반도체를 반도체막에 사용함으로써 반도체막에 비정질 실리콘을 사용한 트랜지스터보다 오프 상태에서의 누설 전류가 작은 트랜지스터를 얻을 수 있다. 따라서 산화물 반도체를 반도체막에 사용한 트랜지스터를 스위치 등에 이용하는 것이 바람직하다. 또한 산화물 반도체를 반도체막에 사용한 트랜지스터를 스위치에 이용하는 회로는 비정질 실리콘을 반도체막에 사용한 트랜지스터를 스위치에 이용하는 회로보다 플로팅 노드의 전위를 오랫동안 유지할 수 있다.
도 15의 (A)에서는 제 2 기판(770) 측으로 광을 추출하는 구조(톱 이미션형)의 발광 장치를 나타내었지만, 도 15의 (B)에 나타낸 바와 같이 제 1 기판(510) 측으로 광을 추출하는 구조(보텀 이미션형)의 발광 장치로 하여도 좋다. 또한 보텀 이미션형 발광 장치의 경우에는, 한 쌍의 전극 중 아래쪽을 반투과 반반사 전극으로서 기능하도록 형성하고, 한 쌍의 전극 중 위쪽을 반사 전극으로서 기능하도록 형성한다.
또한 도 15의 (A) 및 (B)에서는 액티브 매트릭스형 발광 장치에 대하여 설명하였지만, 실시형태 1에서 설명한 발광 디바이스의 구성은 도 16의 (A) 및 (B)에 나타낸 패시브 매트릭스형 발광 장치에 적용하여도 좋다.
또한 도 16의 (A)는 패시브 매트릭스형 발광 장치를 나타낸 사시도, 도 16의 (B)는 도 16의 (A)를 X-Y에서 절단한 단면도이다. 도 16의 (A) 및 (B)에서 기판(951) 위에는 전극(952) 및 전극(956)이 제공되고, 전극(952)과 전극(956) 사이에는 EL층(955)이 제공되어 있다. 전극(952)의 단부는 절연층(953)으로 덮여 있다. 그리고 절연층(953) 위에는 격벽층(954)이 제공되어 있다. 격벽층(954)의 측벽은, 기판 면에 가까워짐에 따라 한쪽 측벽과 다른 쪽의 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 본 실시형태에 기재된 구성은 다른 실시형태에 기재되는 구성과 적절히 조합하여 사용할 수 있는 것으로 한다.
(실시형태 5)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 전자 기기의 구성에 대하여 도 17의 (A) 내지 도 19의 (B)를 사용하여 설명한다.
도 17의 (A) 내지 도 19의 (B)는 본 발명의 일 형태의 전자 기기의 구성을 설명하는 도면이다. 도 17의 (A)는 전자 기기의 블록도이고, 도 17의 (B) 내지 (E)는 전자 기기의 구성을 설명하는 사시도이다. 또한 도 18의 (A) 내지 (E)는 전자 기기의 구성을 설명하는 사시도이다. 또한 도 19의 (A) 및 (B)는 전자 기기의 구성을 설명하는 사시도이다.
본 실시형태에서 설명하는 전자 기기(5200B)는 연산 장치(5210)와 입출력 장치(5220)를 가진다(도 17의 (A) 참조).
연산 장치(5210)는 조작 정보를 공급받는 기능을 가지고, 조작 정보에 기초하여 화상 정보를 공급하는 기능을 가진다.
입출력 장치(5220)는 표시부(5230), 입력부(5240), 검지부(5250), 통신부(5290)를 가지고, 조작 정보를 공급하는 기능 및 화상 정보를 공급받는 기능을 가진다. 또한 입출력 장치(5220)는 검지 정보를 공급하는 기능, 통신 정보를 공급하는 기능, 및 통신 정보를 공급받는 기능을 가진다.
입력부(5240)는 조작 정보를 공급하는 기능을 가진다. 예를 들어 입력부(5240)는 전자 기기(5200B)의 사용자의 조작에 기초하여 조작 정보를 공급한다.
구체적으로는 키보드, 하드웨어 버튼, 포인팅 디바이스, 터치 센서, 조도 센서, 촬상 장치, 음성 입력 장치, 시선 입력 장치, 자세 검출 장치 등을 입력부(5240)로서 사용할 수 있다.
표시부(5230)는 표시 패널을 가지고, 화상 정보를 표시하는 기능을 가진다. 예를 들어 실시형태 2에서 설명한 표시 패널을 표시부(5230)에 사용할 수 있다.
검지부(5250)는 검지 정보를 공급하는 기능을 가진다. 예를 들어 전자 기기가 사용되는 주변의 환경을 검지하고, 검지 정보로서 공급하는 기능을 가진다.
구체적으로는 조도 센서, 촬상 장치, 자세 검출 장치, 압력 센서, 인체 감지 센서 등을 검지부(5250)로서 사용할 수 있다.
통신부(5290)는 통신 정보를 공급받는 기능 및 공급하는 기능을 가진다. 예를 들어 무선 통신 또는 유선 통신에 의하여 다른 전자 기기 또는 통신망에 접속되는 기능을 가진다. 구체적으로는 무선 구내 통신, 전화 통신, 근거리 무선 통신 등의 기능을 가진다.
도 17의 (B)는 원통 형상의 기둥 등을 따른 외형을 가지는 전자 기기를 나타낸 것이다. 일례로서 디지털 사이니지 등을 들 수 있다. 본 발명의 일 형태의 표시 패널은 표시부(5230)에 적용할 수 있다. 또한 사용 환경의 조도에 따라 표시 방법을 변경하는 기능을 가져도 좋다. 또한 사람의 존재를 검지하여 표시 내용을 변경하는 기능을 가진다. 이로써 예를 들어 건물의 기둥에 설치할 수 있다. 또는 광고 또는 안내 등을 표시할 수 있다. 또는 디지털 사이니지 등에 사용할 수 있다.
도 17의 (C)는 사용자가 사용하는 포인터의 궤적에 의거하여 화상 정보를 생성하는 기능을 가지는 전자 기기를 나타낸 것이다. 일례로서 전자 칠판, 전자 게시판, 전자 간판 등을 들 수 있다. 구체적으로는 대각선의 길이가 20인치 이상, 바람직하게는 40인치 이상, 더 바람직하게는 55인치 이상인 표시 패널을 사용할 수 있다. 또는 복수의 표시 패널을 배열하여 하나의 표시 영역으로서 사용할 수 있다. 또는 복수의 표시 패널을 배열하여 멀티스크린으로서 사용할 수 있다.
도 17의 (D)는 다른 장치로부터 정보를 수신하여 표시부(5230)에 표시할 수 있는 전자 기기를 나타낸 것이다. 일례로서 웨어러블형 전자 기기 등을 들 수 있다. 구체적으로는 몇 가지 선택지를 표시할 수 있거나, 사용자가 선택지 중에서 몇 가지를 선택하고 이 정보의 송신자에게 답장을 보낼 수 있다. 또는 예를 들어 사용 환경의 조도에 따라 표시 방법을 변경하는 기능을 가진다. 이로써 예를 들어 웨어러블형 전자 기기의 소비 전력을 저감할 수 있다. 또는 예를 들어 맑은 날씨의 옥외 등의 외광이 강한 환경에서도 적합하게 사용할 수 있도록 화상을 웨어러블형 전자 기기에 표시할 수 있다.
도 17의 (E)는 하우징의 측면을 따라 완만하게 구부러진 곡면을 가지는 표시부(5230)를 가지는 전자 기기를 나타낸 것이다. 일례로서 휴대 전화기 등을 들 수 있다. 또한 표시부(5230)는 표시 패널을 가지고, 표시 패널은 예를 들어 앞면, 측면, 상면, 및 뒷면에 표시를 하는 기능을 가진다. 이에 의하여, 예를 들어 휴대 전화기의 앞면뿐만 아니라 측면, 상면, 및 뒷면에도 정보를 표시할 수 있다.
도 18의 (A)는 인터넷으로부터 정보를 수신하여 표시부(5230)에 표시할 수 있는 전자 기기를 나타낸 것이다. 일례로서 스마트폰 등을 들 수 있다. 예를 들어 작성한 메시지를 표시부(5230)에서 확인할 수 있다. 또는 작성한 메시지를 다른 장치에 송신할 수 있다. 또는 예를 들어 사용 환경의 조도에 따라 표시 방법을 변경하는 기능을 가진다. 이에 의하여 스마트폰의 소비 전력을 저감할 수 있다. 또는 예를 들어 맑은 날씨의 옥외 등 외광이 강한 환경에서도 적합하게 사용할 수 있도록 스마트폰에 화상을 표시할 수 있다.
도 18의 (B)는 리모트 컨트롤러를 입력부(5240)로 할 수 있는 전자 기기를 나타낸 것이다. 일례로서 텔레비전 시스템 등을 들 수 있다. 또는 예를 들어 방송국 또는 인터넷으로부터 정보를 수신하여 표시부(5230)에 표시할 수 있다. 또는 검지부(5250)를 사용하여 사용자를 촬영할 수 있다. 또는 사용자의 영상을 송신할 수 있다. 또는 사용자의 시청 이력을 취득하여 클라우드 서비스에 제공할 수 있다. 또는 클라우드 서비스로부터 추천 정보를 취득하여 표시부(5230)에 표시할 수 있다. 또는 추천 정보에 기초하여 프로그램 또는 동영상을 표시할 수 있다. 또는 예를 들어 사용 환경의 조도에 따라 표시 방법을 변경하는 기능을 가진다. 이에 의하여 날씨가 맑은 날에 옥내에 들어오는 강한 외광이 닿아도 적합하게 사용할 수 있도록 텔레비전 시스템에 영상을 표시할 수 있다.
도 18의 (C)는 인터넷으로부터 교재를 수신하여 표시부(5230)에 표시할 수 있는 전자 기기를 나타낸 것이다. 일례로서 태블릿 컴퓨터 등을 들 수 있다. 또는 입력부(5240)를 사용하여 리포트를 입력하여 인터넷에 송신할 수 있다. 또는 클라우드 서비스로부터 리포트의 첨삭 결과 또는 평가를 취득하여 표시부(5230)에 표시할 수 있다. 또는 평가에 기초하여 적합한 교재를 선택하여 표시할 수 있다.
예를 들어 다른 전자 기기로부터 화상 신호를 수신하여 표시부(5230)에 표시할 수 있다. 또는 스탠드 등에 기대어 세우고 표시부(5230)를 서브 디스플레이로서 사용할 수 있다. 이에 의하여 예를 들어 맑은 날씨의 실외 등 외광이 강한 환경에서도 적합하게 사용할 수 있도록 태블릿 컴퓨터에 화상을 표시할 수 있다.
도 18의 (D)는 복수의 표시부(5230)를 가지는 전자 기기를 나타낸 것이다. 일례로서 디지털 카메라 등을 들 수 있다. 예를 들어 검지부(5250)로 촬영하면서 표시부(5230)에 표시할 수 있다. 또는 촬영한 영상을 검지부에 표시할 수 있다. 또는 입력부(5240)를 사용하여 촬영한 영상을 장식할 수 있다. 또는 촬영한 영상에 메시지를 첨부할 수 있다. 또는 인터넷에 송신할 수 있다. 또는 사용 환경의 조도에 따라 촬영 조건을 변경하는 기능을 가진다. 이에 의하여 예를 들어 맑은 날씨의 옥외 등 외광이 강한 환경에서도 적합하게 열람할 수 있도록 디지털 카메라에 피사체를 표시할 수 있다.
도 18의 (E)는 다른 전자 기기를 슬레이브로서 사용하고, 본 실시형태의 전자 기기를 마스터로서 사용하여, 다른 전자 기기를 제어할 수 있는 전자 기기를 나타낸 것이다. 일례로서 휴대 가능한 퍼스널 컴퓨터 등을 들 수 있다. 예를 들어 화상 정보의 일부를 표시부(5230)에 표시하고, 화상 정보의 다른 일부를 다른 전자 기기의 표시부에 표시할 수 있다. 또는 화상 신호를 공급할 수 있다. 또는 통신부(5290)를 사용하여, 다른 전자 기기의 입력부로부터 기록되는 정보를 취득할 수 있다. 이에 의하여, 예를 들어 휴대 가능한 퍼스널 컴퓨터를 사용하여 넓은 표시 영역을 이용할 수 있다.
도 19의 (A)는 가속도 또는 방위를 검지하는 검지부(5250)를 가지는 전자 기기를 나타낸 것이다. 일례로서 고글형 전자 기기 등을 들 수 있다. 또는, 검지부(5250)는 사용자의 위치 또는 사용자가 향하는 방향에 따른 정보를 공급할 수 있다. 또는 전자 기기는 사용자의 위치 또는 사용자가 향하는 방향에 기초하여 오른쪽 눈용 화상 정보 및 왼쪽 눈용 화상 정보를 생성할 수 있다. 또는 표시부(5230)는 오른쪽 눈용 표시 영역 및 왼쪽 눈용 표시 영역을 가진다. 이로써 예를 들어 몰입감을 얻을 수 있는 가상 현실 공간의 영상을 고글형 전자 기기에 표시할 수 있다.
도 19의 (B)는 촬상 장치, 가속도, 또는 방위를 검지하는 검지부(5250)를 가지는 전자 기기를 나타낸 것이다. 일례로서 안경형 전자 기기 등을 들 수 있다. 또는, 검지부(5250)는 사용자의 위치 또는 사용자가 향하는 방향에 따른 정보를 공급할 수 있다. 또는 전자 기기는 사용자의 위치 또는 사용자가 향하는 방향에 기초하여 화상 정보를 생성할 수 있다. 이에 의하여, 예를 들어 현실의 풍경에 정보를 첨부하여 표시할 수 있다. 또는 증강 현실 공간의 영상을 안경형 전자 기기에 표시할 수 있다.
또한 본 실시형태는 본 명세서에서 설명하는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 6)
본 실시형태에서는, 실시형태 2에 기재된 발광 디바이스를 조명 장치로서 사용하는 구성에 대하여 도 20의 (A) 및 (B)를 사용하여 설명한다. 또한 도 20의 (A)는 도 20의 (B)에 나타낸 조명 장치의 상면도에서의 선분 e-f를 따라 절단한 단면도이다.
본 실시형태의 조명 장치에서는 지지체인 투광성을 가지는 기판(400) 위에 제 1 전극(401)이 형성되어 있다. 제 1 전극(401)은 실시형태 2에서의 제 1 전극(101)에 상당한다. 제 1 전극(401) 측으로부터 발광을 추출하는 경우, 제 1 전극(401)을 투광성을 가지는 재료로 형성한다.
제 2 전극(404)에 전압을 공급하기 위한 패드(412)가 기판(400) 위에 형성된다.
제 1 전극(401) 위에는 EL층(403)이 형성되어 있다. EL층(403)의 구성은, 실시형태 2에서의 EL층(103)의 구성, 또는 EL층(103a, 103b, 103c)과 전하 발생층(106)(106a, 106b)을 조합한 구성 등에 상당한다. 또한 이들 구성에 대해서는 위의 기재를 참조하기 바란다.
EL층(403)을 덮도록 제 2 전극(404)을 형성한다. 제 2 전극(404)은 실시형태 2에서의 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.
상술한 바와 같이, 제 1 전극(401), EL층(403), 및 제 2 전극(404)을 가지는 발광 디바이스를 본 실시형태에 기재된 조명 장치는 가진다. 상기 발광 디바이스는 발광 효율이 높은 발광 디바이스이므로, 본 실시형태의 조명 장치를 소비 전력이 작은 조명 장치로 할 수 있다.
상기 구성을 가지는 발광 디바이스가 형성된 기판(400)과, 밀봉 기판(407)을, 실재(405, 406)를 사용하여 고착하여 밀봉함으로써 조명 장치가 완성된다. 실재(405, 406)는 어느 한쪽이라도 된다. 또한 안쪽의 실재(406)(도 20의 (B)에는 도시되지 않았음)에는 건조제를 혼합할 수도 있고, 이로써 수분을 흡착할 수 있어 신뢰성 향상으로 이어진다.
또한 패드(412)와 제 1 전극(401)의 일부를 실재(405, 406) 밖으로 연장시켜 제공함으로써 외부 입력 단자로 할 수 있다. 또한 그 위에 컨버터 등을 탑재한 IC칩(420) 등을 제공하여도 좋다.
(실시형태 7)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 발광 장치 또는 그 일부인 발광 디바이스를 적용하여 제작되는 조명 장치의 응용예에 대하여 도 21을 사용하여 설명한다.
실내의 조명 장치로서는, 천장등(8001)으로서 응용할 수 있다. 천장등(8001)에는 천장 직부형이나 천장 매립형이 있다. 또한 이러한 조명 장치는 발광 장치를 하우징이나 커버와 조합함으로써 구성된다. 이 외에도, 코드 펜던트형(천장에서 코드로 매다는 방식)으로도 응용할 수 있다.
또한 풋라이트(8002)는 바닥에 빛을 조사하여 발밑을 비추어 안전성을 높일 수 있다. 예를 들어 침실이나 계단이나 통로 등에서 사용하는 것이 효과적이다. 그 경우, 방의 크기나 구조에 따라 크기나 형상을 적절히 변경할 수 있다. 또한 발광 장치와 지지대를 조합하여 구성되는 거치형 조명 장치로 할 수도 있다.
또한 시트형 조명(8003)은 얇은 시트형 조명 장치이다. 벽면에 붙여서 사용하기 때문에, 장소를 차지하지 않고 폭넓은 용도로 사용할 수 있다. 또한 대면적화도 용이하다. 또한 곡면을 가지는 벽면이나 하우징에 사용할 수도 있다.
또한 광원으로부터의 광의 방향이 원하는 방향만이 되도록 제어된 조명 장치(8004)를 사용할 수도 있다.
또한 전기 스탠드(8005)는 광원(8006)을 가지고, 광원(8006)에는 본 발명의 일 형태의 발광 장치 또는 그 일부인 발광 디바이스를 적용할 수 있다.
또한 상기 외에도 실내에 설치된 가구의 일부에 본 발명의 일 형태의 발광 장치 또는 그 일부인 발광 디바이스를 적용함으로써, 가구로서의 기능을 가지는 조명 장치로 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 발광 장치를 적용한 다양한 조명 장치를 얻을 수 있다. 또한 이들 조명 장치는 본 발명의 일 형태에 포함되는 것으로 한다.
또한 본 실시형태에서 설명한 구성은 다른 실시형태에서 설명한 구성과 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
(실시예 1)
<<합성예 1>>
본 실시예에서는 실시형태 1의 구조식(100)으로 나타내어지는 본 발명의 일 형태의 유기 화합물인 2,8-비스(3,6-다이-tert-뷰틸-9H-카바졸-9-일)-11-메틸-벤조[1'',2'':4,5;5'',4'':4',5']다이퓨로[2,3-b:2',3'-b']다이피리딘(약칭: 2,8tBuCz2Bdfpy)의 합성 방법에 대하여 설명한다. 또한 2,8tBuCz2Bdfpy의 구조를 이하에 나타낸다.
<단계 1: 2,2'-[(2-메틸-1,3-페닐렌)비스(옥시)]비스(6-다이클로로피리딘)의 합성>
2-메틸레조르시놀 2.4g(19mmol), 2-클로로-6-플루오로피리딘 5.0g(38mmol), 탄산 세슘 12g(38mmol), N,N-다이메틸폼아마이드(DMF) 120mL를 200mL 가지형 플라스크에 넣었다. 질소 기류하 90℃에서 4시간 교반하였다. 소정 시간 경과 후, 물 200mL에 얻어진 반응 혼합물을 부은 결과, 고체가 석출되었다. 석출된 고체를 흡인 여과함으로써 백색 고체를 3.5g, 수율 52%로 얻었다. 핵자기 공명법(NMR)에 의하여 얻어진 백색 고체가 2,2'-[(2-메틸-1,3-페닐렌)비스(옥시)]비스(6-다이클로로피리딘)인 것이 확인되었다. 단계 1의 합성 스킴은 아래의 식(a-1)과 같다.
<단계 2: 2,8-다이클로로-11-메틸-벤조[1'',2'':4,5;5'',4'':4',5']다이퓨로[2,3-b:2',3'-b']다이피리딘의 합성>
단계 1에서 합성한 2,2'-[(2-메틸-1,3-페닐렌)비스(옥시)]비스(6-다이클로로피리딘) 3.5g(10mmol), 피발산 50g, 트라이플루오로 아세트산 팔라듐(Pd(TFA)2) 1.0g(3.0mmol), 아세트산 은 6.6g(40mmol)을 200mL 3구 플라스크에 넣고, 공기 중, 150℃에서 33시간 교반하였다. 소정 시간 경과 후, 반응 혼합물에 아세트산에틸을 첨가하고 흡인 여과하여 고체를 얻었다.
얻어진 고체에 톨루엔을 첨가하고 가열하여 용해시키고, 셀라이트를 통하여 여과하였다. 얻어진 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체에 아세트산에틸/헥세인의 혼합 용매를 첨가하고, 흡인 여과하여 황색 고체를 0.26g, 수율 8%로 얻었다. 핵자기 공명법(NMR)에 의하여 얻어진 황색 고체가 2,8-다이클로로-11-메틸-벤조[1'',2'':4,5;5'',4'':4',5']다이퓨로[2,3-b:2',3'-b']다이피리딘인 것이 확인되었다. 단계 2의 합성 스킴은 아래의 식(a-2)과 같다.
<단계 3: 2,8tBuCz2Bdfpy의 합성>
단계 2에서 합성한 2,8-다이클로로-11-메틸-벤조[1'',2'':4,5;5'',4'':4',5']다이퓨로[2,3-b:2',3'-b']다이피리딘 0.26g(0.76mmol)), 3,6-다이-tert-뷰틸카바졸 0.47g(1.7mmol), 소듐 tert-뷰톡사이드 0.32g(3.3mmol), 자일렌 30mL를 200mL 3구 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 질소 치환한 후, 플라스크 내를 감압하면서 교반하여 탈기하였다. 탈기 후, 알릴 팔라듐(II)클로라이드 이합체([Pd(allyl)Cl]2) 34mg, 다이-tert-뷰틸(1-메틸-2,2-다이페닐사이클로프로필)포스핀(cBRIDP) 10mg을 첨가하고, 질소 기류하 130℃에서 7시간 가열 교반하였다.
소정 시간 경과 후, 반응 혼합물을 셀라이트를 통하여 여과하였다. 얻어진 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체에 에탄올을 첨가하고, 흡인 여과하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체에 톨루엔을 첨가하고 가열함으로써 용해시킨 후, 셀라이트/알루미나/셀라이트의 순서대로 적층한 여과 보조제를 통하여 여과하였다. 얻어진 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 톨루엔/에탄올의 혼합 용매를 사용하여 재결정하여 백색 고체를 0.33g, 수율 52%로 얻었다. 얻어진 고체 0.32g을 트레인 서블리메이션법으로 승화 정제하였다. 압력 2.4Pa, 아르곤 유량 10.5mL/min의 조건으로, 365℃에서 19시간 가열함으로써 수행하였다. 승화 정제 후, 백색 고체를 0.17g, 회수율 52%로 얻었다. 단계 3의 합성 스킴은 아래의 식(a-3)과 같다.
위에서 얻어진 백색 고체의 프로톤(1H)을 핵자기 공명법(NMR)에 의하여 측정하였다. 얻어진 값을 이하에 나타낸다. 또한 1H-NMR 차트를 도 22에 나타내었다. 이들로부터 본 실시예에서 상술한 구조식(100)으로 나타내어지는 2,8tBuCz2Bdfpy가 얻어진 것을 알 수 있었다.
1H-NMR.δ(CDCl3): 1.49(s, 36H), 2.94(s, 3H), 7.55(d, 4H), 7.76(d, 2H), 8.00(d, 4H), 8.14(s, 4H), 8.36(s, 1H), 8.52(d, 2H).
다음으로 2,8tBuCz2Bdfpy의 톨루엔 용액 및 고체 박막의 자외 가시 흡수 스펙트럼(이하 단순히 '흡수 스펙트럼'이라고 함) 및 발광 스펙트럼을 측정하였다.
2,8tBuCz2Bdfpy의 톨루엔 용액 중의 흡수 스펙트럼의 측정에는 자외 가시 분광 광도계(JASCO Corporation 제조, V550형)를 사용하였다. 또한 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼은 2,8tBuCz2Bdfpy의 톨루엔 용액을 석영 셀에 넣고 측정한 흡수 스펙트럼으로부터, 톨루엔만을 석영 셀에 넣고 측정한 흡수 스펙트럼을 뺌으로써 나타내었다. 또한 톨루엔 용액 중의 발광 스펙트럼의 측정에는 형광 광도계(JASCO Corporation 제조, FP-8600)를 사용하였다.
얻어진 2,8tBuCz2Bdfpy의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼의 측정 결과를 도 23에 나타내었다. 또한 가로축에는 파장을 나타내고, 세로축에는 흡수 강도 및 발광 강도를 나타내었다. 도 23의 결과에서 2,8tBuCz2Bdfpy의 톨루엔 용액은 383nm, 365nm, 336nm, 및 295nm 부근에 흡수 피크가 보이고, 400nm 부근(여기 파장 350nm)에는 발광 피크가 보였다.
또한 2,8tBuCz2Bdfpy의 고체 박막의 흡수 스펙트럼의 측정에는 분광 광도계(Hitachi High-Technologies Corporation 제조, 분광 광도계 U4100)를 사용하였다. 또한 고체 박막은 석영 기판 위에 진공 증착법으로 제작한 것을 사용하였다. 또한 고체 박막의 발광 스펙트럼의 측정에는 형광 광도계(JASCO Corporation 제조, FP-8600)를 사용하였다.
얻어진 2,8tBuCz2Bdfpy의 고체 박막의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도 24에 나타내었다. 또한 가로축에는 파장을 나타내고, 세로축에는 흡수 강도 및 발광 강도를 나타내었다. 도 24의 결과에서 2,8tBuCz2Bdfpy의 고체 박막은 381nm, 370nm, 340nm, 275nm, 및 242nm에 흡수 피크가 보이고, 431nm 부근(여기 파장 360nm)에는 발광 피크가 보였다.
이 결과에서 2,8tBuCz2Bdfpy가 청색으로 발광하는 것이 확인되고, 발광 물질이나 가시 영역의 형광 발광 물질의 호스트로서 이용 가능하다는 것을 알 수 있었다.
또한 2,8tBuCz2Bdfpy의 톨루엔 용액의 양자 수율에 대해서도 측정하였다. 또한 양자 수율의 측정에는 절대 PL 양자 수율 측정 장치(Hamamatsu Photonics K.K. 제조, Quantaurus-QY)를 사용하였다.
또한 2,8tBuCz2Bdfpy의 톨루엔 용액에서의 양자 수율을 측정한 결과, 92%로 매우 높고, 발광 재료로서 적합하다는 것을 알 수 있었다.
(실시예 2)
<<합성예 2>>
본 실시예에서는 실시형태 1의 구조식(101)으로 나타내어지는 본 발명의 일 형태의 유기 화합물인 비스{[N-9-(3,5-다이-tert-뷰틸페닐)-9H-카바졸-2-일]-N-페닐}-11-메틸-벤조[1'',2'':4,5;5'',4'':4',5']다이퓨로[2,3-b:2',3'-b']다이피리딘-2,8-다이아민(약칭: 2,8mmtBuPCA2Bdfpy)의 합성 방법에 대하여 설명한다. 또한 2,8mmtBuPCA2Bdfpy의 구조를 이하에 나타낸다.
<단계 1: 2,8mmtBuPCA2Bdfpy의 합성>
실시예 1에 나타낸 합성예 1의 단계 2에서 합성한 2,8-다이클로로-11-메틸-벤조[1'',2'':4,5;5'',4'':4',5']다이퓨로[2,3-b:2',3'-b']다이피리딘 0.5g(1.5mmol)), N-[9-(3,5-다이-tert-뷰틸페닐)-9H-카바졸-2-일]-N-페닐아민 1.6g(3.5mmol), 소듐 tert-뷰톡사이드 0.84g(8.8mmol), 다이(1-아다만틸)-n-뷰틸포스핀(cataCXium A) 52mg(0.15mmol), 자일렌 100mL를 200mL 3구 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 질소 치환한 후, 플라스크 내를 감압하면서 교반하여 탈기하였다. 탈기 후, 트리스(다이벤질리덴아세톤)다이팔라듐(0)(Pd2(dba)3) 26mg(0.030mmol)을 첨가하고, 질소 기류하 140℃에서 15시간 가열 교반하였다.
소정 시간 경과 후, 반응 혼합물을 셀라이트/알루미나/셀라이트의 순서대로 적층한 여과 보조제로 통하여 여과하였다. 얻어진 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 실리카 칼럼 크로마토그래피에 의하여 정제하였다. 전개 용매에는 톨루엔을 사용하였다. 얻어진 프랙션을 농축하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 톨루엔/에탄올의 혼합 용매를 사용하여 재결정하여 황색 고체를 0.92g, 수율 54%로 얻었다. 얻어진 고체 0.90g을 트레인 서블리메이션법으로 승화 정제하였다. 압력 1.1×10-3Pa, 380℃에서 17시간 가열함으로써 수행하였다. 승화 정제 후, 황색 고체를 0.62g, 회수율 69%로 얻었다. 단계 1의 합성 스킴은 아래의 식(b-1)과 같다.
상기에서 얻어진 황색 고체의 프로톤(1H)을 핵자기 공명법(NMR)에 의하여 측정하였다. 얻어진 값을 이하에 나타낸다. 또한, 1H-NMR 차트를 도 25에 나타내었다. 이들로부터 본 실시예에서 상술한 구조식(101)으로 나타내어지는 2,8mmtBuPCA2Bdfpy가 얻어지는 것을 알 수 있었다.
1H-NMR.δ(CD2Cl2): 1.24(s, 36H), 2.66(s, 3H), 6.84(d, 2H), 7.16-7.21(m, 4H), 7.28-7.46(m, 22H), 7.98(s, 1H), 8.03(d, 2H), 8.13(d, 4H).
다음으로 2,8mmtBuPCA2Bdfpy의 톨루엔 용액 및 고체 박막의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 측정하였다.
2,8mmtBuPCA2Bdfpy의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼의 측정에는 자외 가시 분광 광도계(JASCO Corporation 제조, V550형)를 사용하였다. 또한 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼은 2,8mmtBuPCA2Bdfpy의 톨루엔 용액을 석영 셀에 넣고 측정한 흡수 스펙트럼으로부터, 톨루엔만을 석영 셀에 넣고 측정한 스펙트럼을 뺌으로써 나타내었다. 또한 톨루엔 용액 중의 발광 스펙트럼의 측정에는 형광 광도계(JASCO Corporation 제조, FP-8600)를 사용하였다.
얻어진 2,8mmtBuPCA2Bdfpy의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼의 측정 결과를 도 26에 나타내었다. 또한 가로축에는 파장을 나타내고, 세로축에는 흡수 강도 및 발광 강도를 나타내었다. 도 26의 결과에서 2,8mmtBuPCA2Bdfpy의 톨루엔 용액은 383nm, 336nm, 284nm 부근에 흡수 피크가 보이고, 429nm 부근(여기 파장 380nm)에는 발광 피크가 보였다.
또한 2,8mmtBuPCA2Bdfpy의 고체 박막의 흡수 스펙트럼의 측정에는 분광 광도계(Hitachi High-Technologies Corporation 제조, 분광 광도계 U4100)를 사용하였다. 또한 고체 박막은 석영 기판 위에 진공 증착법으로 제작한 것을 사용하였다. 또한 고체 박막의 발광 스펙트럼의 측정에는 형광 광도계(JASCO Corporation 제조, FP-8600)를 사용하였다.
얻어진 2,8mmtBuPCA2Bdfpy의 고체 박막의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도 27에 나타내었다. 또한 가로축에는 파장을 나타내고, 세로축에는 흡수 강도 및 발광 강도를 나타내었다. 도 27의 결과에서 2,8tBuCz2Bdfpy의 고체 박막은 395nm, 341nm, 265nm, 및 244nm에 흡수 피크가 보이고, 459nm 부근(여기 파장 390nm)에는 발광 피크가 보였다.
이 결과에서 2,8mmtBuPCA2Bdfpy가 청색으로 발광하는 것이 확인되고, 발광 물질이나 가시 영역의 형광 발광 물질의 호스트로서 이용 가능하다는 것을 알 수 있었다.
또한 2,8mmtBuPCA2Bdfpy의 톨루엔 용액의 양자 수율에 대해서도 측정하였다. 또한 양자 수율의 측정에는 절대 PL 양자 수율 측정 장치(Hamamatsu Photonics K.K. 제조, Quantaurus-QY)를 사용하였다.
2,8mmtBuPCA2Bdfpy의 톨루엔 용액에서의 양자 수율을 측정한 결과, 66%로 높고, 발광 재료로서 적합하다는 것을 알 수 있었다.
(실시예 3)
<<합성예 3>>
본 합성예에서는 실시형태 1의 구조식(102)으로 나타내어지는 본 발명의 일 형태의 유기 화합물인 2,8-비스(3,6-다이-tert-뷰틸-9H-카바졸-9-일)-벤조[1'',2'':4,5;5'',4'':4',5']다이퓨로[2,3-b:2',3'-b']다이피리딘-11-카보나이트릴(약칭: 11CN-2,8tBuCz2Bdfpy)의 합성 방법에 대하여 설명한다. 11CN-2,8tBuCz2Bdfpy의 구조를 이하에 나타낸다.
<단계 1: 2,6-비스(6-클로로-피리딘-2-일옥시)벤조나이트릴의 합성>
2,6-다이플루오로벤조나이트릴 13g(96mmol), 6-클로로-2-하이드록시피리딘 25g(193mmol), 탄산 포타슘 53g(384mmol), N,N-다이메틸폼아마이드(DMF) 500mL를 1000mL 3구 플라스크에 넣었다. 질소 기류하 90℃에서 7시간 교반하였다. 소정 시간 경과 후, 물 200mL에 얻어진 반응 혼합물을 부은 결과, 고체가 석출되었다. 석출된 고체를 흡인 여과함으로써, 백색 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 고속 액체 크로마토그래피(이동상: 클로로폼)에 의하여 정제하였다. 목적물인 백색 고체를 8.3g, 수율 24%로 얻었다. 핵자기 공명법(NMR)에 의하여 얻어진 백색 고체가 2,6-비스(6-클로로-피리딘-2-일옥시)벤조나이트릴인 것이 확인되었다. 단계 1의 합성 스킴을 아래의 식(c-1)에 나타낸다.
<단계 2: 2,8-다이클로로-벤조[1'',2'':4,5;5'',4'':4',5']다이퓨로[2,3-b:2',3'-b']다이피리딘-11-카보나이트릴의 합성>
단계 1에서 합성한 2,6-비스(6-클로로-피리딘-2-일옥시)벤조나이트릴 8.3g(23mmol), 피발산 50g, 트라이플루오로 아세트산 팔라듐 1.7g(4.6mmol), 아세트산 은 19g(115mmol)을 300mL 3구 플라스크에 넣었다. 공기 중, 150℃에서 23시간 교반하였다. 소정 시간 경과 후, 반응 혼합물에 아세트산에틸을 첨가하고 흡인 여과함으로써 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 가열 톨루엔 2000mL로 세정하여, 조생성물(crude product)을 18g 얻었다. 핵자기 공명법(NMR)에 의하여 얻어진 조생성물이 2,8-다이클로로-벤조[1'',2'':4,5;5'',4'':4',5']다이퓨로[2,3-b:2',3'-b']다이피리딘-11-카보나이트릴인 것이 확인되었다. 단계 2의 합성 스킴을 아래의 식(c-2)에 나타낸다.
<단계 3: 11CN-2,8tBuCz2Bdfpy의 합성>
단계 2에서 합성한 2,8-다이클로로-벤조[1'',2'':4,5;5'',4'':4',5']다이퓨로[2,3-b:2',3'-b']다이피리딘-11-카보나이트릴(조생성물) 18g, 3,6-다이-tert-뷰틸카바졸 3.5g(12mmol), 소듐tert-뷰톡사이드 2.4g(25mmol), 메시틸렌 90mL를 500mL 3구 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 질소 치환한 후, 플라스크 내를 감압하면서 교반하여 탈기하였다. 탈기 후, 플라스크 내를 질소 치환하고, 알릴 팔라듐(II)클로라이드 이합체 41mg, 다이-tert-뷰틸(1-메틸-2,2-다이페닐사이클로프로필)포스핀(cBRIDP) 80mg을 첨가하고, 140℃에서 7시간 가열 교반하였다. 소정 시간 경과 후, 반응 혼합물을 여과하였다. 얻어진 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 실리카 칼럼 크로마토그래피에 의하여 정제하였다. 전개 용매에는 헥세인:톨루엔=1:2를 사용하였다. 얻어진 프랙션을 농축하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 톨루엔/에탄올의 혼합 용매를 사용하여 재결정하여 황색 고체를 0.27g 얻었다. 얻어진 고체 0.27g을 트레인 서블리메이션법으로 승화 정제하였다. 압력 1.2×10-3Pa의 조건으로, 395℃에서 20시간 가열함으로써 수행하였다. 승화 정제 후, 황색 고체를 0.18g, 회수율 68%로 얻었다. 단계 3의 합성 스킴을 아래의 식(c-3)에 나타낸다.
상기에서 얻어진 황색 고체의 프로톤(1H)을 핵자기 공명법(NMR)에 의하여 측정하였다. 얻어진 값을 이하에 나타낸다. 또한 1H-NMR 차트를 도 28에 나타내었다. 이들로부터 본 합성예 3에서 상술한 구조식으로 나타내어지는 11CN-2,8tBuCz2Bdfpy가 얻어진 것을 알 수 있었다.
1H-NMR.δ(CDCl3): 1.49(s, 36H), 7.57(d, 4H), 7.87(d, 2H), 8.06(d, 4H), 8.14(s, 4H), 8.56(d, 2H), 8.69(s, 1H).
다음으로 11CN-2,8tBuCz2Bdfpy의 톨루엔 용액 및 고체 박막의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 측정하였다.
11CN-2,8tBuCz2Bdfpy의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼에는 자외 가시 분광 광도계(JASCO Corporation 제조, V550형)를 사용하였다. 또한 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼은 11CN-2,8tBuCz2Bdfpy의 톨루엔 용액을 석영 셀에 넣고 측정한 흡수 스펙트럼으로부터, 톨루엔만을 석영 셀에 넣고 측정한 스펙트럼을 뺌으로써 나타내었다. 또한 톨루엔 용액의 발광 스펙트럼의 측정에는 형광 광도계(JASCO Corporation 제조, FP-8600)를 사용하였다.
얻어진 11CN-2,8tBuCz2Bdfpy의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼의 측정 결과를 도 29에 나타내었다. 또한 가로축에는 파장을 나타내고, 세로축에는 흡수 강도 및 발광 강도를 나타내었다. 도 29의 결과에서 11CN-2,8tBuCz2Bdfpy의 톨루엔 용액은 407nm, 347nm, 295nm에 흡수 피크가 보이고, 428nm(여기 파장 370nm)에는 발광 피크가 보였다.
또한 11CN-2,8tBuCz2Bdfpy의 고체 박막의 흡수 스펙트럼의 측정에는 분광 광도계(Hitachi High-Technologies Corporation 제조, 분광 광도계 U4100)를 사용하였다. 또한 고체 박막은 석영 기판 위에 진공 증착법으로 제작한 것을 사용하였다. 또한 고체 박막의 발광 스펙트럼의 측정에는 형광 광도계(JASCO Corporation 제조, FP-8600)를 사용하였다.
얻어진 11CN-2,8tBuCz2Bdfpy의 고체 박막의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도 30에 나타내었다. 또한 가로축에는 파장을 나타내고, 세로축에는 흡수 강도 및 발광 강도를 나타내었다. 도 30의 결과에서 11CN-2,8tBuCz2Bdfpy의 고체 박막은 404nm, 350nm, 290nm, 240nm, 및 213nm에 흡수 피크가 보이고, 495nm(여기 파장 400nm)에는 발광 피크가 보였다.
이 결과에서 11CN-2,8tBuCz2Bdfpy가 청색으로 발광하는 것이 확인되고, 발광 물질이나 가시 영역의 형광 발광 물질의 호스트로서 이용 가능하다는 것을 알 수 있었다.
또한 11CN-2,8tBuCz2Bdfpy의 톨루엔 용액에서의 양자 수율을 측정한 결과, 87%로 매우 높고, 발광 재료로서 적합하다는 것을 알 수 있었다. 또한 양자 수율의 측정에는 절대 PL 양자 수율 측정 장치(Hamamatsu Photonics K.K. 제조, Quantaurus-QY)를 사용하였다.
(실시예 4)
본 실시예에서는 본 발명의 일 형태인 발광 디바이스로서 실시예 1에서 설명한 2,8tBuCz2Bdfpy(구조식(100))를 발광층에 사용한 발광 디바이스 1에 대하여 이들의 소자 구조, 제작 방법, 및 이의 특성에 대하여 설명한다. 또한 본 실시예에서 사용하는 발광 디바이스의 소자 구조를 도 31에 나타내고, 구체적인 구성에 대하여 표 1에 나타내었다. 또한 본 실시예에서 사용하는 재료의 화학식을 이하에 나타낸다.
[표 1]
<<발광 디바이스 1의 제작>>
본 실시예에서 나타내는 발광 디바이스 1은 도 31에 나타낸 바와 같이 기판(900) 위에 형성된 제 1 전극(901) 위에 정공 주입층(911), 정공 수송층(912), 발광층(913), 전자 수송층(914), 및 전자 주입층(915)이 이 순서대로 적층되고, 전자 주입층(915) 위에 제 2 전극(903)이 적층된 구조를 가진다.
우선 기판(900) 위에 제 1 전극(901)을 형성하였다. 전극 면적은 4mm2(2mm×2mm)로 하였다. 또한 기판(900)으로서는 유리 기판을 사용하였다. 또한 제 1 전극(901)은 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법으로 70nm의 막 두께로 성막하여 형성하였다.
여기서 전처리로서 기판의 표면을 물로 세정하고, 200℃에서 1시간 동안 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 동안 수행하였다. 그 후, 10-4Pa 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에서, 170℃에서 60분 동안의 진공 소성을 한 후, 기판을 30분 정도 냉각하였다.
다음으로 제 1 전극(901) 위에 정공 주입층(911)을 형성하였다. 정공 주입층(911)은 진공 증착 장치 내를 10-4Pa까지 감압한 후, 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조싸이오펜)(약칭: DBT3P-II)과 산화 몰리브데넘을 DBT3P-II:산화 몰리브데넘=1:0.5(질량비)가 되도록 30nm 공증착하여 형성하였다.
다음으로 정공 주입층(911) 위에 정공 수송층(912)을 형성하였다. 정공 수송층(912)은 9-[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-9H-카바졸(약칭: mCzFLP)을 사용하고, 20nm 증착하여 형성하였다.
다음으로 정공 수송층(912) 위에 발광층(913)을 형성하였다.
발광층(913)은 2,8-비스(다이페닐포스포릴)다이벤조[b,d]싸이오펜(약칭: PPT)과 2,8tBuCz2Bdfpy를 PPT:2,8tBuCz2Bdfpy=1:0.5가 되도록 30nm 공증착하였다.
다음으로 발광층(913) 위에 전자 수송층(914)을 형성하였다. 전자 수송층(914)은 PET를 5nm 증착하여 형성한 후, 1,3,5-트라이[3-(3-피리딜)페닐]벤젠(약칭: TmPyPB)을 20nm 증착하여 형성하였다.
다음으로 전자 수송층(914) 위에 전자 주입층(915)을 형성하였다. 전자 주입층(915)은 플루오린화 리튬(LiF)을 사용하고, 막 두께가 1nm가 되도록 증착하여 형성하였다.
다음으로 전자 주입층(915) 위에 제 2 전극(903)을 형성하였다. 제 2 전극(903)은, 알루미늄을 사용하여 증착법으로 막 두께가 200nm가 되도록 형성하였다. 또한 본 실시예에서 제 2 전극(903)은 음극으로서 기능한다.
이상의 공정에 의하여 한 쌍의 전극 사이에 EL층을 끼운 발광 디바이스를 기판(900) 위에 형성하였다. 또한 상기 공정에서 설명한 정공 주입층(911), 정공 수송층(912), 발광층(913), 전자 수송층(914), 전자 주입층(915)은 본 발명의 일 형태의 EL층을 구성하는 기능층이다. 또한 상술한 제작 방법에서의 증착 공정에서는 모두 저항 가열법에 의한 증착법을 사용하였다.
또한 상술한 바와 같이 제작한 발광 디바이스는 다른 기판(도시하지 않았음)으로 밀봉된다. 또한 다른 기판(도시하지 않았음)을 사용한 밀봉 시에는 질소 분위기의 글로브 박스 내에서, 기판(900) 위에 형성된 발광 디바이스의 주위에 실재를 도포한 후, 건조제를 가진 다른 기판(도시하지 않았음)을 기판(900) 위의 원하는 위치에 중첩시켜 365nm의 자외광을 6J/cm2 조사하였다.
<<발광 디바이스 1의 동작 특성>>
제작한 발광 디바이스 1의 동작 특성에 대하여 측정하였다. 또한 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 수행하였다. 또한 100cd/m2 부근에서의 발광 디바이스 1의 주된 초기 특성값을 이하의 표 2에 나타내었다.
[표 2]
표 2에 나타낸 결과에서 본 발명의 일 형태인 발광 디바이스 1은 전류-전압 특성, 파워 효율, 및 발광 효율 등의 동작 특성이 양호한 발광 디바이스인 것을 알 수 있었다.
또한 발광 디바이스 1에 2.5mA/cm2의 전류 밀도로 전류를 흘렸을 때의 전계 발광 스펙트럼을 도 32에 나타내었다. 도 32에 나타낸 바와 같이 발광 디바이스 1의 전계 발광 스펙트럼은 427nm 부근에 피크를 가지고, 발광층(913)에 포함되는 2,8tBuCz2Bdfpy의 발광에서 유래되는 것이 시사된다.
(실시예 5)
본 실시예에서는 본 발명의 일 형태인 발광 디바이스로서 실시예 2에서 설명한 비스{[N-9-(3,5-다이-tert-뷰틸페닐)-9H-카바졸-2-일]-N-페닐}-11-메틸-벤조[1'',2'':4,5;5'',4'':4',5']다이퓨로[2,3-b:2',3'-b']다이피리딘-2,8-다이아민(약칭: 2,8mmtBuPCA2Bdfpy)과 호스트 재료인 3,5-비스(3-(9H-카바졸-9-일)페닐)피리딘(약칭: 35DCzPPy)을 발광층에 사용한 발광 디바이스 2의 소자 구조 및 이의 특성에 대하여 설명한다. 또한 본 실시예에서 사용하는 발광 디바이스의 구체적인 구성에 대하여 표 3에 나타내었다. 또한 본 실시예에서 사용하는 재료의 화학식을 이하에 나타낸다.
[표 3]
<<발광 디바이스 2의 제작>>
본 실시예에서 나타내는 발광 디바이스 2는 실시예 4에서 도 31을 사용하여 설명한 발광 디바이스와 마찬가지로 기판(900) 위에 형성된 제 1 전극(901) 위에 정공 주입층(911), 정공 수송층(912), 발광층(913), 전자 수송층(914), 및 전자 주입층(915)이 이 순서대로 적층되고, 전자 주입층(915) 위에 제 2 전극(903)이 적층된 구조를 가진다.
또한 정공 주입층(911)은 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조싸이오펜)(약칭: DBT3P-II) 및 산화 몰리브데넘(약칭: MoOx)을 중량비로 1:0.5(=DBT3P-II:MoOx)가 되도록 30nm 공증착하여 형성하였다. 또한 정공 수송층(912)은 9-[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-9H-카바졸(약칭: mCzFLP)을 20nm 증착하여 형성하였다.
또한 발광층(913)은 35DCzPPy와 2,8mmtBuPCA2Bdfpy를 중량비 0.97:0.03(=35DCzPPy:2,8mmtBuPCA2Bdfpy)이 되도록 30nm 공증착하여 형성하였다.
또한 전자 수송층(914)은 3,5-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리딘(약칭: 35DCzPPy)을 10nm 증착한 후, 1,3,5-트라이[3-(3-피리딜)페닐]벤젠(약칭: TmPyPB)을 15nm 증착하여 형성하였다.
<<발광 디바이스 2의 동작 특성>>
제작한 발광 디바이스 2의 동작 특성에 대하여 측정하였다. 또한 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 수행하였다. 또한 발광 디바이스 2의 100cd/m2 부근에서의 주된 초기 특성값을 이하의 표 4에 나타내었다.
[표 4]
표 4에 나타낸 결과에서 본 발명의 일 형태인 발광 디바이스 2는 전류-전압 특성, 파워 효율, 및 발광 효율 등의 동작 특성이 양호한 발광 디바이스인 것을 알 수 있었다.
또한 발광 디바이스 2에 2.5mA/cm2의 전류 밀도로 전류를 흘렸을 때의 전계 발광 스펙트럼을 도 33에 나타내었다. 도 33에 나타낸 바와 같이 발광 디바이스 2의 전계 발광 스펙트럼은 430nm 부근에 피크를 가지고, 발광층(913)에 포함되는 2,8mmtBuPCA2Bdfpy의 발광에서 유래되는 것이 시사된다.
(실시예 6)
본 실시예에서는 본 발명의 일 형태인 발광 디바이스로서 실시예 3에서 설명한 11CN-2,8tBuCz2Bdfpy와 호스트 재료인 9,9'-(피리미딘-4,6-다이일다이-3,1-페닐렌)비스(9H-카바졸)(약칭: 4,6mCzP2Pm)을 발광층에 사용한 발광 디바이스 3에 대하여 소자 구조 및 이의 특성에 대하여 설명한다. 또한 본 실시예에서 사용하는 발광 디바이스의 구체적인 구성에 대하여 표 5에 나타내었다. 또한 본 실시예에서 사용하는 재료의 화학식을 이하에 나타낸다.
[표 5]
<<발광 디바이스 3의 제작>>
본 실시예에서 나타내는 발광 디바이스 3은 실시예 4에서 도 31을 사용하여 설명한 발광 디바이스와 마찬가지로 기판(900) 위에 형성된 제 1 전극(901) 위에 정공 주입층(911), 정공 수송층(912), 발광층(913), 전자 수송층(914), 및 전자 주입층(915)이 이 순서대로 적층되고, 전자 주입층(915) 위에 제 2 전극(903)이 적층된 구조를 가진다.
또한 정공 주입층(911)은 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조싸이오펜)(약칭: DBT3P-II) 및 산화 몰리브데넘(약칭: MoOx)을 중량비로 1:0.5(=DBT3P-II:MoOx)가 되도록 30nm 공증착하여 형성하였다. 또한 정공 수송층(912)은 9-[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-9H-카바졸(약칭: mCzFLP)을 20nm 증착하여 형성하였다.
또한 발광층(913)은 4,6mCzP2Pm과 11CN-2,8tBuCz2Bdfpy를 중량비 0.9:0.1(=4,6mCzP2Pm:11CN-2,8tBuCz2Bdfpy)이 되도록 30nm 공증착하여 형성하였다.
또한 전자 수송층(914)은 3,5-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리딘(약칭: 35DCzPPy)을 10nm 증착한 후, 1,3,5-트라이[3-(3-피리딜)페닐]벤젠(약칭: TmPyPB)을 15nm 증착하여 형성하였다.
<<발광 디바이스 3의 동작 특성>>
제작한 발광 디바이스 3의 동작 특성에 대하여 측정하였다. 또한 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 수행하였다. 또한 발광 디바이스 3의 100cd/m2 부근에서의 주된 초기 특성값을 이하의 표 5에 나타내었다.
[표 6]
표 5에 나타낸 결과에서 본 발명의 일 형태인 발광 디바이스 3은 전류-전압 특성, 파워 효율, 및 발광 효율 등의 동작 특성이 양호한 발광 디바이스인 것을 알 수 있었다.
또한 발광 디바이스 3에 2.5mA/cm2의 전류 밀도로 전류를 흘렸을 때의 전계 발광 스펙트럼을 도 34에 나타내었다. 도 34에 나타낸 바와 같이 발광 디바이스 3의 전계 발광 스펙트럼은 465nm 부근에 피크를 가지고, 발광층(913)에 포함되는 11CN-2,8tBuCz2Bdfpy의 발광에서 유래되는 것이 시사된다.
101: 제 1 전극, 102: 제 2 전극, 103, 103a, 103b, 103c: EL층, 103B, 103G, 103R: EL층, 103P, 103Q: EL층, 104, 104a, 104b: 정공 주입 수송층, 104B, 104G, 104R: 정공 주입 수송층, 104P, 104Q: 정공 주입 수송층, 106, 106B, 106G, 106R: 전하 발생층, 107, 107B, 107G, 107R: 절연층, 108, 108B, 108G, 108R, 108Q: 전자 수송층, 109: 전자 주입층, 111, 111a, 111b: 정공 주입층, 112, 112a, 112b: 정공 수송층, 113, 113a, 113b, 113c: 발광층, 114, 114b: 전자 수송층, 115, 115b: 전자 주입층, 231: 표시 영역, 400: 기판, 401: 제 1 전극, 403: EL층, 404: 제 2 전극, 405, 406: 실재, 407: 밀봉 기판, 412: 패드, 420: IC칩, 501C: 절연막, 501D: 절연막, 504: 도전막, 506: 절연막, 508: 반도체막, 508A: 영역, 508B: 영역, 508C: 영역, 510: 제 1 기판, 512A: 도전막, 512B: 도전막, 519: 단자, 520: 기능층, 524: 도전막, 528: 격벽, 528B: 개구부, 528G: 개구부, 528R: 개구부, 530B: 화소 회로, 530G: 화소 회로, 540: 절연층, 550B: 발광 디바이스, 550G: 발광 디바이스, 550R: 발광 디바이스, 551B: 전극, 551G: 전극, 551R: 전극, 552: 전극, 573: 절연층, 580: 틈, 700: 발광 장치, 702B: 화소, 702G: 화소, 702R: 화소, 703: 화소, 705: 절연층, 770: 기판, 951: 기판, 952: 전극, 953: 절연층, 954: 격벽층, 955: EL층, 956: 전극, 5200B: 전자 기기, 5210: 연산 장치, 5220: 입출력 장치, 5230: 표시부, 5240: 입력부, 5250: 검지부, 5290: 통신부, 8001: 천장등, 8002: 풋라이트, 8003: 시트형 조명, 8004: 조명 장치, 8005: 전기 스탠드, 8006: 광원

Claims (14)

  1. 유기 화합물로서,
    일반식(G1)으로 나타내어지는, 유기 화합물.

    (식 중에서 A1 내지 A4 중 적어도 하나 또는 2개는 질소를 나타내고, 이 이외는 탄소를 나타낸다. 또한 A5 내지 A8 중 적어도 하나 또는 2개는 질소를 나타내고, 이 이외는 탄소를 나타낸다. 또한 B1 및 B2는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 또는 사이아노기를 나타낸다. 또한 Htuni 1 및 Htuni 2는 각각 독립적으로 정공 수송성을 가지는 골격을 나타낸다)
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 Htuni 1 및 상기 Htuni 2는 각각 독립적으로 카바졸릴기 또는 아미노기를 가지는, 유기 화합물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 Htuni 1 및 상기 Htuni 2는 각각 독립적으로 하기 일반식(Ht-1) 및 일반식(Ht-2) 중 어느 하나로 나타내어지는, 유기 화합물.

    (식 중에서 R50 및 R51은 각각 1 내지 4의 치환기를 나타내며, 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 및 치환 또는 비치환된 페닐기 중 어느 하나를 나타낸다. 또한 Ar1과 Ar2는 치환 또는 비치환된 페닐기, 나프틸기, 카바졸릴기, 플루오렌일기, 다이벤조퓨란일기, 및 다이벤조싸이오페닐기 중 어느 하나를 나타낸다)
  4. 유기 화합물로서,
    일반식(G2)으로 나타내어지는, 유기 화합물.

    (식 중에서 A1 내지 A4 중 적어도 하나 또는 2개는 질소를 나타내고, 이 이외는 탄소를 나타낸다. 또한 A5 내지 A8 중 적어도 하나 또는 2개는 질소를 나타내고, 이 이외는 탄소를 나타낸다. 또한 B1 및 B2는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 또는 사이아노기를 나타낸다. 또한 R1 내지 R8 및 R11 내지 R18은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 7의 단환식 포화 탄화수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 10의 다환식 포화 탄화수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 13의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 12의 헤테로아릴기를 나타낸다)
  5. 유기 화합물로서,
    일반식(G3)으로 나타내어지는, 유기 화합물.

    (식 중에서 A1 내지 A4 중 적어도 하나 또는 2개는 질소를 나타내고, 이 이외는 탄소를 나타낸다. 또한 A5 내지 A8 중 적어도 하나 또는 2개는 질소를 나타내고, 이 이외는 탄소를 나타낸다. 또한 B1 및 B2는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 또는 사이아노기를 나타낸다. 또한 R21 내지 R30 및 R31 내지 R40은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 7의 단환식 포화 탄화수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 10의 다환식 포화 탄화수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 13의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 12의 헤테로아릴기를 나타낸다)
  6. 유기 화합물로서,
    일반식(G4)으로 나타내어지는, 유기 화합물.

    (식 중에서 B1 및 B2는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 또는 사이아노기를 나타낸다. 또한 R1 내지 R8 및 R11 내지 R18은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 7의 단환식 포화 탄화수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 10의 다환식 포화 탄화수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 13의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 12의 헤테로아릴기를 나타낸다)
  7. 유기 화합물로서,
    일반식(G5)으로 나타내어지는, 유기 화합물.

    (식 중에서 B1 및 B2는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 또는 사이아노기를 나타낸다. 또한 R21 내지 R30 및 R31 내지 R40은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 7의 단환식 포화 탄화수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 10의 다환식 포화 탄화수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 13의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 12의 헤테로아릴기를 나타낸다)
  8. 유기 화합물로서,
    구조식(100), 구조식(101), 및 구조식(102) 중 어느 하나로 나타내어지는, 유기 화합물.
  9. 발광 디바이스로서,
    제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 유기 화합물을 사용한, 발광 디바이스.
  10. 발광 디바이스로서,
    한 쌍의 전극 사이에 EL층을 가지고,
    상기 EL층은 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 유기 화합물을 가지는, 발광 디바이스.
  11. 발광 디바이스로서,
    한 쌍의 전극 사이에 EL층을 가지고,
    상기 EL층은 발광층을 가지고,
    상기 발광층은 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 유기 화합물을 가지는, 발광 디바이스.
  12. 발광 장치로서,
    제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 기재된 발광 디바이스와,
    트랜지스터 및 기판 중 적어도 하나를 가지는, 발광 장치.
  13. 전자 기기로서,
    제 12 항에 기재된 발광 장치와,
    마이크로폰, 카메라, 조작용 버튼, 외부 접속부, 및 스피커 중 적어도 하나를 가지는, 전자 기기.
  14. 조명 장치로서,
    제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 기재된 발광 디바이스와,
    하우징, 커버, 및 지지대 중 적어도 하나를 가지는, 조명 장치.
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