KR20230153947A - 유기 el 디바이스의 제작 방법 - Google Patents

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KR20230153947A
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mask layer
organic compound
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KR1020230055605A
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야스히로 니이쿠라
사치코 가와카미
나오아키 하시모토
유이 요시야스
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

본 발명은 유기 화합물층 위에 접하여 산화 알루미늄막을 형성하는 공정을 가지는 발광 디바이스에서의 고전압화를 억제한다.
제 1 전극 위에 유기 화합물막을 형성하고, 유기 화합물막 위에 물 또는 물을 용매로 한 약액에 대한 용해도가 낮은 유기 화합물을 포함한 유기 마스크막을 형성하고, 유기 마스크막 위에 무기 마스크층을 형성하고, 무기 마스크층에 의하여 유기 마스크막 및 유기 화합물막의 형상을 가공함으로써 유기 마스크층 및 유기 화합물층을 형성하고, 물 또는 물을 용매로 한 액체를 사용하여 무기 마스크층 및 유기 마스크층의 적어도 일부를 제거한다.

Description

유기 EL 디바이스의 제작 방법{METHOD FOR MANUFACTURING ORGANIC EL DEVICE}
본 발명의 일 형태는 유기 화합물, 유기 EL 디바이스, 디스플레이 모듈, 조명 모듈, 표시 장치, 발광 장치, 전자 기기, 조명 장치, 및 전자 디바이스에 관한 것이다. 또한 본 발명의 일 형태는 상기 기술분야에 한정되지 않는다. 본 명세서 등에서 개시(開示)하는 발명의 일 형태가 속하는 기술분야는 물건, 방법, 또는 제조 방법에 관한 것이다. 또는 본 발명의 일 형태는 공정(process), 기계(machine), 제품(manufacture), 또는 조성물(composition of matter)에 관한 것이다. 따라서 본 명세서에서 개시하는 본 발명의 일 형태가 속하는 기술분야의 더 구체적인 예로서는 반도체 장치, 표시 장치, 액정 표시 장치, 발광 장치, 조명 장치, 축전 장치, 기억 장치, 촬상 장치, 이들의 구동 방법, 또는 이들의 제조 방법을 들 수 있다.
유기 화합물을 사용한 일렉트로루미네선스(EL: Electroluminescence)를 이용하는 유기 EL 디바이스의 실용화가 진행되고 있다. 이들 유기 EL 디바이스의 기본적인 구성은 발광 재료를 포함한 유기 화합물층(EL층)을 한 쌍의 전극 사이에 끼운 것이다. 이 디바이스에 전압을 인가하여 캐리어를 주입하고, 상기 캐리어의 재결합 에너지를 이용함으로써 발광 재료로부터의 발광을 얻을 수 있다.
이러한 유기 EL 디바이스는 자발광형이기 때문에, 디스플레이의 화소로서 사용하면 액정에 비하여 시인성이 높고, 백라이트가 불필요하다는 등의 장점이 있어, 플랫 패널 디스플레이에는 특히 적합하다. 또한 이러한 유기 EL 디바이스를 사용한 디스플레이는 얇고 가볍게 제작할 수 있다는 것도 큰 장점이다. 또한 응답 속도가 매우 빠르다는 것도 특징 중 하나이다.
또한 이들 유기 EL 디바이스는 발광층을 이차원으로 연속적으로 형성할 수 있기 때문에 면발광을 얻을 수 있다. 이는 백열전구 및 LED로 대표되는 점광원, 또는 형광등으로 대표되는 선광원으로는 얻기 어려운 특색이기 때문에, 조명 등에 응용할 수 있는 면광원으로서의 이용 가치도 높다.
이와 같이 유기 EL 디바이스를 사용한 발광 장치는 다양한 전자 기기에 적합하지만, 특성이 더 양호한 유기 EL 디바이스를 위하여 연구 개발이 진행되고 있다.
유기 EL 디바이스를 사용한 정세도가 더 높은 발광 장치를 얻기 위하여, 메탈 마스크를 사용한 증착법 대신에 포토레지스트 등을 사용한 포토리소그래피법에 의한 유기층의 패터닝이 연구되고 있다. 포토리소그래피법을 사용함으로써 EL층 사이의 간격이 수μm라는 고정세(高精細)의 발광 장치를 얻을 수 있다(예를 들어 특허문헌 1 참조).
일본 공표특허공보 특표2018-521459호
유기 화합물막을 소정의 형상으로 제작하는 방법의 하나로서, 메탈 마스크를 사용한 진공 증착법(마스크 증착)이 널리 사용되고 있다. 그러나 고밀도화 및 고정세화가 진행되는 요즘, 마스크 증착을 사용한 고정세화에는 위치 맞춤 정밀도의 문제, 기판과의 배치 간격의 문제로 대표되는 각종 이유로 한계가 오고 있다. 한편, 포토리소그래피법을 사용하여 유기 화합물막의 형상을 가공함으로써, 더 치밀한 패턴을 형성할 수 있다. 특히, 유기 화합물막의 가공 시에 금속이나 금속 화합물 등의 무기막으로 이루어진 하드 마스크층을 사용함으로써, 더 미세한 가공이 가능해진다. 또한 대면적화도 용이하므로 포토리소그래피법을 사용한 유기 화합물막의 가공에 관한 연구도 진행되고 있다.
그러나 포토리소그래피법을 사용하여 유기 화합물막의 형상을 가공하기 위해서는 많은 과제를 해결할 필요가 있다. 구체적으로는 유기 화합물막의 대기 노출의 영향, 감광성 수지를 노광할 때의 광 조사의 영향, 노광한 감광성 수지를 현상할 때 노출되는 현상액 등 약액의 영향이 있다. 또한 하드 마스크층에 무기막을 사용하는 경우, 무기막 성막 공정에 의한 영향, 또는 무기막을 제거하는 경우에 사용하는 약액 또는 세정액의 영향 등이 있다.
즉 노광 시 또는 하드 마스크가 되는 막의 형성 시의 영향, 혹은 레지스트 마스크나 하드 마스크층의 제거 공정에 사용되는 약액으로 인하여 유기 화합물이 열화되거나, 유기 화합물막 자체가 소실되거나, 유기 화합물막의 표면이 대미지를 받음으로써, 추후에 제작되는 디바이스의 특성이 크게 악화되는 등의 문제가 생기는 경우가 있다. 특히, 하드 마스크가 되는 막을 스퍼터링법에 의하여 성막한 경우, 아래층의 구조에 대미지를 주는 경우가 있다.
따라서 본 발명의 일 형태는 유기 화합물막을 포토리소그래피법으로 가공하는 공정을 가지는 유기 EL 디바이스의 고전압화를 억제하는 것을 목적으로 한다. 또는 본 발명의 일 형태는 하드 마스크층을 사용하여 유기 화합물막을 가공하는 공정을 가지는 유기 EL 디바이스의 특성을 양호하게 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 형태는 편의성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 유기 화합물을 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 설계 자유도가 높은 반도체 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또한 본 발명의 일 형태는 제조 공정에서의 설계 자유도가 높은 유기 EL 디바이스를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는 본 발명의 다른 일 형태는 신뢰성이 높은 유기 EL 디바이스를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다.
또한 이들 과제의 기재는 다른 과제의 존재를 방해하는 것이 아니다. 또한 본 발명의 일 형태는 이들 과제 모두를 해결할 필요는 없는 것으로 한다. 또한 이들 외의 과제는 명세서, 도면, 청구항 등의 기재에서 저절로 명백해지는 것이며, 명세서, 도면, 청구항 등의 기재에서 이들 외의 과제를 추출할 수 있다.
그래서 본 발명의 일 형태에서는, 제 1 전극 위에 유기 화합물막을 형성하고, 유기 화합물막 위에 하기 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물을 포함한 유기 마스크막을 형성하고, 유기 마스크막 위에 무기 마스크층을 형성하고, 무기 마스크층을 사용하여 유기 마스크막 및 유기 화합물막의 형상을 가공함으로써 유기 마스크층 및 유기 화합물층을 형성하고, 물 또는 물을 용매로 한 액체를 사용하여 무기 마스크층 및 유기 마스크층의 적어도 일부를 제거한다.
[화학식 1]
상기 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물에서, X는 하기 일반식(X1-1)으로 나타내어지는 기이고, Y는 하기 일반식(Y1-1)으로 나타내어지는 기이다. 또한 R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소(중수소를 포함함)를 나타내고, h는 1 내지 6의 정수를 나타내고, Ar는 고리를 구성하는 탄소의 수가 6 내지 75인 치환 또는 비치환된 아릴기 혹은 고리를 구성하는 탄소의 수가 1 내지 75인 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기를 나타낸다.
[화학식 2]
상기 일반식(X1-1) 및 일반식(Y1-1)에서, R3 내지 R6은 각각 독립적으로 수소(중수소를 포함함)를 나타내고, m은 0 내지 4의 정수를 나타내고, n은 1 내지 5의 정수를 나타낸다. 또한 m 또는 n이 2 이상인 경우에 복수의 R3 내지 R6은 각각 같아도 좋고 상이하여도 좋다.
본 발명의 일 형태에서는, 제 1 전극 위에 유기 화합물막을 형성하고, 유기 화합물막 위에 하기 일반식(G1-1) 내지 하기 일반식(G1-9) 중 어느 하나로 나타내어지는 유기 화합물을 포함한 유기 마스크막을 형성하고, 유기 마스크막 위에 무기 마스크층을 형성하고, 무기 마스크층을 사용하여 유기 마스크막 및 유기 화합물막의 형상을 가공함으로써 유기 마스크층 및 유기 화합물층을 형성하고, 물 또는 물을 용매로 한 액체를 사용하여 무기 마스크층 및 유기 마스크층의 적어도 일부를 제거한다.
[화학식 3]
상기 일반식(G1-1) 내지 일반식(G1-9)으로 나타내어지는 유기 화합물에서, R11 내지 R120은 각각 독립적으로 수소(중수소를 포함함)를 나타내고, h는 1 내지 6의 정수를 나타내고, Ar는 고리를 구성하는 탄소의 수가 6 내지 75인 치환 또는 비치환된 아릴기 혹은 고리를 구성하는 탄소의 수가 1 내지 75인 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기를 나타낸다.
본 발명의 일 형태에서는, 제 1 전극 위에 유기 화합물막을 형성하고, 유기 화합물막 위에 하기 일반식(G2)으로 나타내어지는 유기 화합물을 포함한 유기 마스크막을 형성하고, 유기 마스크막 위에 무기 마스크층을 형성하고, 무기 마스크층을 사용하여 유기 마스크막 및 유기 화합물막의 형상을 가공함으로써 유기 마스크층 및 유기 화합물층을 형성하고, 물 또는 물을 용매로 한 액체를 사용하여 무기 마스크층 및 유기 마스크층의 적어도 일부를 제거한다.
[화학식 4]
상기 일반식(G2)으로 나타내어지는 유기 화합물에서, Ar는 고리를 구성하는 탄소의 수가 6 내지 30인 치환 또는 비치환된 아릴기 혹은 고리를 구성하는 탄소의 수가 2 내지 30인 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기를 나타내고, R7 및 R8은 각각 독립적으로 수소(중수소를 포함함), 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 13의 아릴기, 혹은 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 13의 헤테로아릴기를 나타내고, n은 1 내지 6의 정수를 나타내고, n이 2 이상인 경우에 복수의 R7 및 R8은 각각 같아도 좋고 상이하여도 좋고, L은 하기 일반식(L1-1)으로 나타내어지는 기이다.
[화학식 5]
상기 일반식(L1-1)에서, R9 및 R10은 각각 독립적으로 수소(중수소를 포함함) 혹은 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬기를 나타내고, k는 1 내지 5의 정수를 나타내고, k가 2 이상인 경우에 복수의 R9 및 R10은 각각 같아도 좋고 상이하여도 좋다.
본 발명의 일 형태에서는, 제 1 전극 위에 유기 화합물막을 형성하고, 유기 화합물막 위에 하기 일반식(G2-1) 내지 하기 일반식(G2-3) 중 어느 하나로 나타내어지는 유기 화합물을 포함한 유기 마스크막을 형성하고, 유기 마스크막 위에 무기 마스크층을 형성하고, 무기 마스크층을 사용하여 유기 마스크막 및 유기 화합물막의 형상을 가공함으로써 유기 마스크층 및 유기 화합물층을 형성하고, 물 또는 물을 용매로 한 액체를 사용하여 무기 마스크층 및 유기 마스크층의 적어도 일부를 제거한다.
[화학식 6]
상기 일반식(G2-1) 내지 일반식(G2-3)으로 나타내어지는 유기 화합물에서, Ar는 고리를 구성하는 탄소의 수가 6 내지 30인 치환 또는 비치환된 아릴기 혹은 고리를 구성하는 탄소의 수가 2 내지 30인 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기를 나타내고, R71 내지 R94는 각각 독립적으로 수소(중수소를 포함함) 혹은 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬기를 나타내고, n은 1 내지 6의 정수를 나타내고, n이 2 이상인 경우에 복수의 R71 내지 R94는 각각 같아도 좋고 상이하여도 좋다.
본 발명의 일 형태에서는, 제 1 전극 위에 유기 화합물막을 형성하고, 유기 화합물막 위에 하기 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물을 포함한 유기 마스크막을 형성하고, 유기 마스크막 위에 무기 마스크막을 형성하고, 무기 마스크막 위에 하드 마스크막을 형성하고, 리소그래피법에 의하여 하드 마스크막의 형상을 가공함으로써 하드 마스크층 및 무기 마스크층을 형성하고, 하드 마스크층 및 무기 마스크층을 사용하여 유기 마스크막 및 유기 화합물막의 형상을 가공함으로써 유기 화합물층을 형성하고, 무기 마스크층의 적어도 일부 및 하드 마스크층을 제거하고, 물 또는 물을 용매로 한 액체를 사용하여 유기 마스크층 및 무기 마스크층의 적어도 일부를 제거함으로써 유기 화합물층을 노출시키고, 유기 화합물층 위에 제 2 전극을 형성한다.
[화학식 7]
상기 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물에서, X는 하기 일반식(X1-1)으로 나타내어지는 기이고, Y는 하기 일반식(Y1-1)으로 나타내어지는 기이다. 또한 R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소(중수소를 포함함)를 나타내고, h는 1 내지 6의 정수를 나타내고, Ar는 고리를 구성하는 탄소의 수가 1 내지 75인 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기 혹은 고리를 구성하는 탄소의 수가 6 내지 75인 치환 또는 비치환된 아릴기를 나타내고, h가 2 이상인 경우에 복수의 R1 및 R2는 각각 같아도 좋고 상이하여도 좋다.
[화학식 8]
상기 일반식(X1-1) 및 일반식(Y1-1)에서, R3 내지 R6은 각각 독립적으로 수소(중수소를 포함함)를 나타내고, m은 0 내지 4의 정수를 나타내고, n은 1 내지 5의 정수를 나타낸다. 또한 m 또는 n이 2 이상인 경우에 복수의 R3 내지 R6은 각각 같아도 좋고 상이하여도 좋다.
본 발명의 일 형태에서는, 제 1 전극 위에 유기 화합물막을 형성하고, 유기 화합물막 위에 하기 일반식(G2)으로 나타내어지는 유기 화합물을 포함한 유기 마스크막을 형성하고, 유기 마스크막 위에 무기 마스크막을 형성하고, 무기 마스크막 위에 하드 마스크막을 형성하고, 리소그래피법에 의하여 하드 마스크막의 형상을 가공함으로써 하드 마스크층 및 무기 마스크층을 형성하고, 하드 마스크층 및 무기 마스크층을 사용하여 유기 마스크막 및 유기 화합물막의 형상을 가공함으로써 유기 화합물층을 형성하고, 무기 마스크층의 적어도 일부 및 하드 마스크층을 제거하고, 물 또는 물을 용매로 한 액체를 사용하여 유기 마스크층 및 무기 마스크층의 적어도 일부를 제거함으로써 유기 화합물층을 노출시키고, 유기 화합물층 위에 제 2 전극을 형성한다.
[화학식 9]
상기 일반식(G2)으로 나타내어지는 유기 화합물에서, Ar는 고리를 구성하는 탄소의 수가 6 내지 30인 치환 또는 비치환된 아릴기 혹은 고리를 구성하는 탄소의 수가 2 내지 30인 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기를 나타내고, R7 및 R8은 각각 독립적으로 수소(중수소를 포함함), 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 13의 아릴기, 혹은 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 13의 헤테로아릴기를 나타내고, n은 1 내지 6의 정수를 나타내고, n이 2 이상인 경우에 복수의 R7 및 R8은 각각 같아도 좋고 상이하여도 좋고, L은 하기 일반식(L1-1)으로 나타내어지는 기이다.
[화학식 10]
상기 일반식(L1-1)에서, R9 및 R10은 각각 독립적으로 수소(중수소를 포함함) 혹은 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬기를 나타내고, k는 1 내지 5의 정수를 나타내고, k가 2 이상인 경우에 복수의 R9 및 R10은 각각 같아도 좋고 상이하여도 좋다.
상기 본 발명에서 하드 마스크층은 스퍼터링법에 의하여 성막된다.
상기 본 발명에서 무기 마스크층은 ALD(Atomic Layer Deposition)법에 의하여 성막된다.
상기 본 발명에서 유기 마스크층은 진공 증착법에 의하여 성막된다.
상기 본 발명에서 유기 화합물층은 적층 구조를 가지고, 유기 화합물층은 제 1 전극 측으로부터 순차적으로 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 및 전자 수송층을 가진다.
본 발명의 일 형태에서는 제 1 전극과, 제 2 전극과, 제 1 유기 화합물층과, 하기 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물을 포함한 유기 마스크층을 가지고, 제 1 유기 화합물층은 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 위치하고, 유기 마스크층은 제 1 유기 화합물층과 제 2 전극 사이에 위치하고, 제 1 유기 화합물층의 측면과 유기 마스크층의 측면이 대략 동일한 표면을 가진다.
[화학식 11]
상기 일반식(G2)으로 나타내어지는 유기 화합물에서, Ar는 고리를 구성하는 탄소의 수가 6 내지 30인 치환 또는 비치환된 아릴기 혹은 고리를 구성하는 탄소의 수가 2 내지 30인 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기를 나타내고, R7 및 R8은 각각 독립적으로 수소(중수소를 포함함), 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 13의 아릴기, 혹은 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 13의 헤테로아릴기를 나타내고, n은 1 내지 6의 정수를 나타내고, n이 2 이상인 경우에 복수의 R7 및 R8은 각각 같아도 좋고 상이하여도 좋고, L은 하기 일반식(L1-1)으로 나타내어지는 기이다.
[화학식 12]
상기 일반식(L1-1)에서, R9 및 R10은 각각 독립적으로 수소(중수소를 포함함) 혹은 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬기를 나타내고, k는 1 내지 5의 정수를 나타내고, k가 2 이상인 경우에 R9 및 R10은 각각 같아도 좋고 상이하여도 좋다.
본 발명의 일 형태에서는, 제 1 전극과, 제 2 전극과, 제 1 유기 화합물층과, 하기 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물을 포함한 유기 마스크층과, 제 2 유기 화합물층을 가지고, 제 1 유기 화합물층은 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 위치하고, 유기 마스크층은 제 1 유기 화합물층과 제 2 전극 사이에 위치하고, 제 2 유기 화합물층은 유기 마스크층과 제 2 전극 사이에 위치하고, 제 1 유기 화합물층의 측면과 유기 마스크층의 측면이 대략 동일한 표면을 가지고, 제 2 유기 화합물층의 측면은 제 1 유기 화합물층의 측면 및 유기 마스크층의 측면과 동일한 표면을 가지지 않는 유기 EL 디바이스이다.
[화학식 13]
상기 일반식(G2)으로 나타내어지는 유기 화합물에서, Ar는 고리를 구성하는 탄소의 수가 6 내지 30인 치환 또는 비치환된 아릴기 혹은 고리를 구성하는 탄소의 수가 2 내지 30인 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기를 나타내고, R7 및 R8은 각각 독립적으로 수소(중수소를 포함함), 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 13의 아릴기, 혹은 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 13의 헤테로아릴기를 나타내고, n은 1 내지 6의 정수를 나타내고, n이 2 이상인 경우에 복수의 R7 및 R8은 각각 같아도 좋고 상이하여도 좋고, L은 하기 일반식(L1-1)으로 나타내어지는 기이다.
[화학식 14]
상기 일반식(L1-1)에서, R9 및 R10은 각각 독립적으로 수소(중수소를 포함함) 혹은 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬기를 나타내고, k는 1 내지 5의 정수를 나타내고, k가 2 이상인 경우에 R9 및 R10은 각각 같아도 좋고 상이하여도 좋다.
상기 본 발명에서 제 1 유기 화합물층은 발광층을 가진다.
또한 본 명세서에서 발광 장치는 유기 EL 디바이스를 사용한 화상 표시 디바이스를 포함한다. 또한 유기 EL 디바이스에 커넥터, 예를 들어 이방 도전성 필름 또는 TCP(Tape Carrier Package)가 장착된 모듈, TCP 끝에 인쇄 배선 기판이 제공된 모듈, 또는 COG(Chip On Glass) 방식에 의하여 유기 EL 디바이스에 IC(집적 회로)가 직접 실장된 모듈도 발광 장치에 포함되는 경우가 있다. 또한 조명 기구 등은 발광 장치를 포함하는 경우가 있다.
본 발명의 일 형태는 유기 화합물막을 노광 공정 및 대기 노출로부터 보호할 수 있다. 또는 본 발명의 일 형태는 유기 화합물막을 포토리소그래피법으로 가공하는 공정을 가지는 유기 EL 디바이스의 고전압화를 억제할 수 있다. 또는 본 발명의 일 형태는 하드 마스크층을 사용하여 유기 화합물막을 가공하는 공정을 가지는 유기 EL 디바이스의 특성을 양호하게 할 수 있다.
본 발명의 일 형태는 편의성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 유기 화합물을 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태는 설계 자유도가 높은 반도체 장치를 제공할 수 있다. 또한 본 발명의 일 형태는 제조 공정에서의 설계 자유도가 높은 유기 EL 디바이스를 제공할 수 있다. 또는 본 발명의 다른 일 형태는 신뢰성이 높은 유기 EL 디바이스를 제공할 수 있다.
또한 이 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하는 것이 아니다. 또한 본 발명의 일 형태는 이들 효과 모두를 반드시 가질 필요는 없다. 또한 이들 이외의 효과는 명세서, 도면, 청구항 등의 기재에서 저절로 명백해지는 것이고, 명세서, 도면, 청구항 등의 기재에서 이들 이외의 효과를 추출할 수 있다.
도 1의 (A) 내지 (C)는 본 발명의 일 형태를 나타낸 도면이다.
도 2의 (A) 내지 (C)는 종래의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3의 (A) 내지 (E)는 막의 가공 방법을 나타낸 도면이다.
도 4의 (A) 내지 (E)는 막의 가공 방법을 나타낸 도면이다.
도 5의 (A) 내지 (C)는 유기 TFT, 유기 EL 디바이스, 또는 광전 변환 디바이스에 대하여 나타낸 도면이다.
도 6의 (A) 내지 (D)는 발광 장치에 대하여 나타낸 도면이다.
도 7은 발광 장치에 대하여 나타낸 도면이다.
도 8의 (A) 내지 (F)는 유기 EL 디바이스 및 발광 장치의 제작 방법에 대하여 나타낸 도면이다.
도 9의 (A) 내지 (F)는 유기 EL 디바이스 및 발광 장치의 제작 방법에 대하여 나타낸 도면이다.
도 10은 유기 EL 디바이스를 나타낸 도면이다.
도 11의 (A) 및 (B)는 액티브 매트릭스형 발광 장치를 나타낸 도면이다.
도 12는 액티브 매트릭스형 발광 장치를 나타낸 도면이다.
도 13의 (A) 및 (B)는 액티브 매트릭스형 발광 장치를 나타낸 도면이다.
도 14의 (A), (B1), (B2), 및 (C)는 전자 기기를 나타낸 도면이다.
도 15의 (A), (B), 및 (C)는 전자 기기를 나타낸 도면이다.
도 16은 차량 탑재 표시 장치 및 조명 장치를 나타낸 도면이다.
도 17의 (A) 및 (B)는 전자 기기를 나타낸 도면이다.
도 18의 (A), (B), 및 (C)는 전자 기기를 나타낸 도면이다.
도 19의 (A), (B), (C), 및 (D)는 실시예에 따른 시료의 광학 현미경 관찰을 설명하는 도면이다.
도 20의 (A), (B), (C), 및 (D)는 실시예에 따른 시료의 단면도를 설명하는 도면이다.
도 21은 실시예에 따른 디바이스의 단면도를 설명하는 도면이다.
도 22는 실시예에 따른 디바이스의 전류 밀도-전압 특성을 설명하는 도면이다.
도 23은 실시예에 따른 디바이스의 휘도-전압 특성을 설명하는 도면이다.
도 24는 실시예에 따른 디바이스의 외부 양자 효율-휘도 특성을 설명하는 도면이다.
도 25는 실시예에 따른 디바이스의 발광 스펙트럼을 설명하는 도면이다.
도 26의 (A), (B), (C), 및 (D)는 실시예에 따른 시료의 광학 현미경 관찰을 설명하는 도면이다.
도 27은 실시예에 따른 디바이스의 휘도의 시간 변화를 설명하는 도면이다.
이하에서, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 사용하여 자세히 설명한다. 다만 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 그 범위에서 벗어남이 없이 그 형태 및 자세한 사항을 다양하게 변경할 수 있다는 것은 통상의 기술자라면 쉽게 이해할 수 있다. 따라서 본 발명은 이하에 나타내는 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다.
또한 본 명세서 등에서, 메탈 마스크 또는 FMM(파인 메탈 마스크, 고정세 메탈 마스크)을 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 마스크리스) 구조의 디바이스라고 부르는 경우가 있다.
또한 본 명세서 등에서, 성막 후에 형상을 가공하지 않는 것을 주로 "막"이라고 하고, 형상을 가공한 것을 주로 "층"이라고 한다. 그러나, 이들은 공정의 진행도를 알기 쉽게 하는 데 주안점을 두어 적절히 사용될 뿐이고, 큰 차이는 없으므로 "막"을 "층"으로, "층"을 "막"으로 바꿔 읽을 수 있다. 특히, 가공 공정에 관한 기재가 없는 경우에는 모두 같은 의미인 것으로 한다.
(실시형태 1)
유기 화합물막을 노광 공정 및 대기 노출로부터 보호하는 하나의 수단으로서, 도 2의 (A)와 같이 무기 마스크막(153)을 보호막으로서 유기 화합물막(151) 위에 접하여 제공하는 것이 좋다. 예를 들어 무기 마스크막은 치밀하게 성막될 수 있고, 액체 및 기체를 차단하는 능력이 높기 때문에, 상술한 공정으로 인한 악영향을 억제할 수 있다.
무기 마스크막(153)으로서 산화 알루미늄막을 사용할 수 있다. 산화 알루미늄막은 ALD(Atomic Layer Deposition)법 등 아래층으로의 대미지가 적은 방법에 의하여 치밀한 막질로 성막될 수 있기 때문에, 유기 화합물막(151)의 보호막으로서 매우 적합하다.
한편, 무기 마스크막은 제거 공정이 필요하다. 유기 화합물막의 표면이 무기 마스크막을 제거하는 공정에 사용되는 약액 또는 세정액 등에 과도하게 노출되면, 도 2의 (B)와 같이 유기 화합물막(151)의 표면(151s)이 대미지를 받아 유기 화합물의 특성 악화를 초래하는 경우가 있다.
또한 도 2의 (C)와 같이, 무기 마스크막이 완전히 제거되지 않고 일부라도 잔존하면, 디바이스로 한 경우에 구동 전압 상승 등의 문제가 생기는 원인이 될 개연성이 높다.
따라서 본 발명의 일 형태에서는 도 1의 (A)와 같이, 유기 화합물막(151)과 무기 마스크막(153) 사이에 특정 구조를 가지는 유기 화합물을 포함한 유기 마스크막(152)을 사용하는 것으로 한다.
또한 유기 마스크막(이하, 마스크막이라고도 함)으로서는, 내열성 또는 안정성을 가지는 재료를 사용할 수 있다. 즉 유기 마스크막(152)을 가짐으로써, 하드 마스크가 되는 막 및 무기 마스크막(153)의 성막 시의 유기 화합물막(151)에 대한 영향을 억제할 수 있다. 따라서 하드 마스크 또는 무기 마스크막(153)의 재료 또는 성막 방법이 한정되지 않고, 유기 EL 디바이스의 설계 자유도를 향상시킬 수 있다.
또한 유기 마스크막(152)은 무기 마스크막(153)보다 제거가 용이하므로, 박리층으로서 기능하는 경우가 있다. 따라서 유기 화합물막(151)에 영향을 미치지 않고 유기 마스크막(152) 및 무기 마스크막(153)을 제거할 수 있다.
또한 유기 마스크막(152)에는 디바이스 특성을 크게 저해(예를 들어 고전압화 등)하지 않는 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 특히 유기 마스크막(152)은 전자 주입층 또는 전자 수송층으로서 기능하는 것을 사용하여도 좋다. 디바이스 특성을 크게 저해하지 않는 재료가 사용되거나, 전자 주입층 또는 전자 수송층으로서 기능하는 경우, 도 1의 (C)에 나타낸 바와 같이 유기 마스크막(152)은 완전히 제거될 필요는 없고, 일부 또는 전체면에 잔존하여도 좋다.
상기 유기 마스크층으로서 하기 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물을 사용할 수 있다.
[화학식 15]
상기 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물에서, X는 하기 일반식(X1-1)으로 나타내어지는 기이고, Y는 하기 일반식(Y1-1)으로 나타내어지는 기이다. 또한 R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소(중수소를 포함함)를 나타내고, h는 1 내지 6의 정수를 나타내고, h가 2 이상인 경우에 복수의 R1 내지 R2는 각각 같아도 좋고 상이하여도 좋고, Ar는 고리를 구성하는 탄소의 수가 6 내지 75인 치환 또는 비치환된 아릴기 혹은 고리를 구성하는 탄소의 수가 1 내지 75인 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기를 나타낸다.
또한 Ar로 나타내어지는 아릴기로서는 페닐기, 바이페닐기, 나프틸기, 플루오렌일기, 페난트렌일기, 또는 안트릴기 등을 사용할 수 있다.
또한 Ar로 나타내어지는 헤테로아릴기로서는 피리딘 고리, 피리미딘 고리, 트라이아진 고리, 페난트롤린 고리, 카바졸 고리, 피롤 고리, 싸이오펜 고리, 퓨란 고리, 이미다졸 고리, 바이피리딘 고리, 바이피리미딘 고리, 피라진 고리, 바이피라진 고리, 퀴놀린 고리, 아이소퀴놀린 고리, 벤조퀴놀린 고리, 퀴녹살린 고리, 벤조퀴녹살린 고리, 다이벤조퀴녹살린 고리, 아조플루오렌 고리, 다이아조플루오렌 고리, 벤조카바졸 고리, 다이벤조카바졸 고리, 다이벤조퓨란 고리, 벤조나프토퓨란 고리, 다이나프토퓨란 고리, 다이벤조싸이오펜 고리, 벤조나프토싸이오펜 고리, 다이나프토싸이오펜 고리, 벤조퓨로피리딘 고리, 벤조퓨로피리미딘 고리, 벤조싸이오피리딘 고리, 벤조싸이오피리미딘 고리, 나프토퓨로피리딘 고리, 나프토퓨로피리미딘 고리, 나프토싸이오피리딘 고리, 나프토싸이오피리미딘 고리, 다이벤조퀴녹살린 고리, 아크리딘 고리, 크산텐 고리, 페노싸이아진 고리, 페녹사진 고리, 페나진 고리, 트라이아졸 고리, 옥사졸 고리, 옥사다이아졸 고리, 싸이아졸 고리, 싸이아다이아졸 고리, 벤즈이미다졸 고리, 또는 피라졸 고리 등을 사용할 수 있다.
[화학식 16]
상기 일반식(X1-1) 및 일반식(Y1-1)에서, R3 내지 R6은 각각 독립적으로 수소(중수소를 포함함)를 나타내고, m은 0 내지 4의 정수를 나타내고, n은 1 내지 5의 정수를 나타낸다. 또한 m 또는 n이 2 이상인 경우에 복수의 R3 내지 R6은 각각 같아도 좋고 상이하여도 좋다.
또한 예를 들어 상기 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물은 하기 일반식(G1-1) 내지 일반식(G1-9)인 것이 바람직하다.
[화학식 17]
상기 일반식(G1-1) 내지 일반식(G1-9)으로 나타내어지는 유기 화합물에서, R11 내지 R120은 각각 독립적으로 수소(중수소를 포함함)를 나타내고, h는 1 내지 6의 정수를 나타내고, h가 2 이상인 경우에 복수의 R11 내지 R120은 각각 같아도 좋고 상이하여도 좋고, Ar는 고리를 구성하는 탄소의 수가 6 내지 75인 치환 또는 비치환된 아릴기 혹은 고리를 구성하는 탄소의 수가 1 내지 75인 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기를 나타낸다.
또한 상기 일반식(G1-1) 내지 일반식(G1-9)에서, Ar에 사용할 수 있는 치환기로서는, 상술한 일반식(G1)의 동일 기호의 치환기에 관한 기재를 참조할 수 있다.
또한 상기 유기 마스크층으로서 하기 일반식(G2)으로 나타내어지는 유기 화합물을 사용할 수 있다.
[화학식 18]
상기 일반식(G2)으로 나타내어지는 유기 화합물에서, Ar는 고리를 구성하는 탄소의 수가 6 내지 30인 치환 또는 비치환된 아릴기 혹은 고리를 구성하는 탄소의 수가 2 내지 30인 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기를 나타내고, R7 및 R8은 각각 독립적으로 수소(중수소를 포함함), 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 13의 아릴기, 혹은 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 13의 헤테로아릴기를 나타내고, n은 1 내지 6의 정수를 나타내고, n이 2 이상인 경우에 복수의 R7 및 R8은 각각 같아도 좋고 상이하여도 좋고, L은 하기 일반식(L1-1)으로 나타내어지는 기이다.
[화학식 19]
상기 일반식(L1-1)에서, R9 및 R10은 각각 독립적으로 수소(중수소를 포함함) 혹은 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬기를 나타내고, k는 1 내지 5의 정수를 나타내고, k가 2 이상인 경우에 R9 및 R10은 각각 같아도 좋고 상이하여도 좋다.
또한 예를 들어 상기 일반식(G2)으로 나타내어지는 유기 화합물은 하기 일반식(G2-1) 내지 일반식(G2-3)인 것이 바람직하다.
[화학식 20]
상기 일반식(G2-1) 내지 일반식(G2-3)으로 나타내어지는 유기 화합물에서, Ar는 고리를 구성하는 탄소의 수가 6 내지 30인 치환 또는 비치환된 아릴기 혹은 고리를 구성하는 탄소의 수가 2 내지 30인 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기를 나타내고, R71 내지 R94는 각각 독립적으로 수소(중수소를 포함함) 혹은 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬기를 나타내고, n은 1 내지 6의 정수를 나타내고, n이 2 이상인 경우에 복수의 R71 내지 R94는 각각 같아도 좋고 상이하여도 좋다.
또한 상기 일반식(G2) 및 일반식(G2-1) 내지 일반식(G2-3)에서, Ar에 사용할 수 있는 치환기로서는, 상술한 일반식(G1)의 동일 기호의 치환기에 관한 기재를 참조할 수 있다.
상기 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물의 예로서, 구체적으로는 하기 구조식(100) 내지 구조식(118)으로 나타내어지는 유기 화합물을 들 수 있다.
[화학식 21]
상술한 본 발명의 일 형태의 유기 화합물을 포함한 유기 마스크막(152)을 유기 화합물막(151)과 무기 마스크막(153) 사이에 형성함으로써, 유기 화합물막(151)에 대한 대미지를 억제하고 고전압화를 방지하면서 무기 마스크막(153)을 용이하게 제거할 수 있게 된다. 또한 그 결과, 포토리소그래피법에 의한 가공을 거친, 초고정세이며 특성이 양호한 디바이스를 실현할 수 있다.
본 실시형태의 구성은 다른 구성과 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 유기 화합물막의 가공 방법에 대하여 도 3 및 도 4를 사용하여 설명한다.
먼저 하지막(150) 위에 유기 화합물막(151)을 형성한다(도 3의 (A) 참조). 하지막은 추후에 제작하는 디바이스에 따라 절연막이어도 도전막이어도 된다. 유기 화합물막(151)은 증착법 등의 건식법으로 형성하여도, 스핀 코팅법 등의 습식법으로 형성하여도 좋다.
다음으로 유기 화합물막(151) 위에, 실시형태 1에서 설명한 상기 일반식(G1) 또는 상기 일반식(G2)으로 나타내어지는 유기 화합물을 포함한 유기 마스크막(152)을 성막한다(도 3의 (A) 참조). 유기 마스크막(152)은 진공 증착법에 의하여 형성되는 것이 바람직하다.
다음으로 유기 마스크막(152) 위에 무기 마스크막(153)을 형성한다(도 3의 (A) 참조). 무기 마스크막(153)은 유기 화합물막(151)과 접하는 막에 대한 대미지가 작은 방법에 의하여 성막하는 것이 바람직하다.
무기 마스크막(153) 위에는, 금속막 또는 금속 화합물막으로 이루어지는 하드 마스크가 되는 막(154)을 형성하는 것이 바람직하다(도 3의 (B) 참조). 하드 마스크가 되는 막(154)의 성막에서는, 무기 마스크막(153)이 존재함으로써 유기 화합물막(151)에 대한 대미지를 억제할 수 있기 때문에, 스퍼터링법 등 성막되는 면에 대한 대미지가 비교적 큰 성막법을 선택할 수 있다.
또한 상기 하드 마스크가 되는 막(154)을 구성하는 재료로서는, 예를 들어 실리콘, 질화 실리콘, 산화 실리콘, 텅스텐, 타이타늄, 몰리브데넘, 탄탈럼, 질화 탄탈럼, 몰리브데넘과 나이오븀을 포함한 합금, 몰리브데넘과 텅스텐을 포함한 합금 금속 산화물, 또는 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 포함한 인듐 주석 산화물 등을 사용할 수도 있다.
그 후, 하드 마스크가 되는 막(154) 위에 감광성 수지를 도포하여 수지막(155)을 성막한다(도 3의 (C) 참조). 상기 감광성 수지는 포지티브형 레지스트이어도 좋고, 네거티브형 레지스트이어도 좋다.
다음으로 수지의 감광성에 맞추어 노광 및 현상을 수행함으로써 포토마스크층(155a)을 형성하고(도 3의 (D) 참조), 상기 포토마스크층(155a)을 사용하여 하드 마스크가 되는 막(154)을 에칭함으로써 하드 마스크층(154a)을 형성한다(도 3의 (E) 참조).
하드 마스크가 되는 막(154)의 에칭은 웨트 에칭으로 수행하여도 좋고, 드라이 에칭으로 수행하여도 좋다. 또한 상기 에칭에서는 하드 마스크가 되는 막(154)의 선택비가 무기 마스크막(153)의 선택비보다 높은 조건을 선택하는 것이 바람직하다.
하드 마스크층(154a)을 형성한 후, 포토마스크층(155a)을 제거한다(도 4의 (A) 참조). 하드 마스크가 되는 막(154) 및 무기 마스크막(153)의 존재에 의하여 포토마스크층(155a)을 형성 및 제거할 때의 처리에 있어서 유기 화합물막(151)이 소실되거나, 대미지를 받는 등의 악영향을 방지할 수 있기 때문에, 특성이 양호한 유기 EL 디바이스를 제작할 수 있다.
이 후, 하드 마스크층(154a)을 마스크로서 사용하여 에칭을 수행함으로써 유기 화합물층(151a), 유기 마스크층(152a), 및 무기 마스크층(153a)을 형성한다(도 4의 (B) 참조). 이들의 에칭은 웨트 에칭 또는 드라이 에칭으로 수행할 수 있지만, 드라이 에칭으로 수행하는 것이 바람직하다.
유기 화합물층(151a)의 가공이 종료하면 하드 마스크층(154a)을 제거한다(도 4의 (C) 참조). 하드 마스크층(154a)의 제거는 웨트 에칭 또는 드라이 에칭으로 수행할 수 있지만, 드라이 에칭으로 수행하는 것이 바람직하다. 또한 상기 에칭에서는 하드 마스크층(154a)의 선택비가 무기 마스크층(153a)의 선택비보다 높은 조건을 선택하는 것이 바람직하다.
마지막으로 무기 마스크층(153a)과 유기 마스크층(152a)을, 물 또는 물을 용매로 한 액체로 처리함으로써 동시에 제거한다(도 4의 (E) 참조).
제거 방법으로서는 물 또는 물을 용매로 한 액체에 일정 시간 침지시킨 후, 순수의 샤워를 써서 씻어내면 좋다. 이 공정만으로 하드 마스크층(154a)과 유기 마스크층(152a)을 제거할 수 있다. 제거에 사용하는 액체는 물인 것이 유기 화합물층(151a)에 대한 대미지가 더 적으므로 바람직하다.
또한 하드 마스크층(154a)을 제거한 후, 유기 마스크층(152a)을 물 또는 물을 용매로 한 액체로 처리하기 전에, 미리 무기 마스크층(153a)을 어느 정도 제거하여도 좋다(도 4의 (D) 참조). 무기 마스크층(153a)의 제거는 웨트 에칭 또는 드라이 에칭으로 수행할 수 있지만, 알칼리 용액 또는 산성 용액을 사용한 웨트 에칭으로 수행하는 것이 바람직하고, 알칼리 용액을 사용한 웨트 에칭으로 수행하는 것이 더 바람직하다. 유기 마스크층(152a)이 존재함으로써, 유기 화합물층(151a)의 표면이 알칼리 용액 또는 산성 용액에 노출되지 않기 때문에 특성 열화를 방지할 수 있다. 또한 이때 무기 마스크 잔사(153r)가 유기 마스크층(152a)에 소량 잔존할 정도로 처리를 수행함으로써, 그 후의 유기 마스크층(152a)을 제거하는 공정을 더 원활하게 수행할 수 있다.
또한 유기 마스크층(152a)에는 디바이스 특성을 크게 저해(예를 들어 고전압화 등)하지 않는 재료, 또는 전자 주입층으로서 기능하는 것을 사용한 경우, 유기 마스크막(152)은 완전히 제거할 필요는 없고, 일부 또는 전체면에 잔존하여도 좋다.
이러한 공정으로 가공된 유기 화합물층(151a)은 가공으로 인한 대미지가 작기 때문에, 특성이 양호한 유기 EL 디바이스로 할 수 있다. 또한 유기 화합물층(151a)의 표면에 무기 마스크 잔사(153r)가 잔존하는 것을 억제할 수 있기 때문에, 추후에 제작하는 유기 EL 디바이스의 고전압화를 방지할 수 있다.
또한 상기 유기 화합물층(151a)은, 도 5의 (A)와 같이 절연층(160) 위에 제공된 유기 화합물층(151a), 게이트 절연층(161), 게이트 전극(162), 소스 전극(163), 및 드레인 전극(164)을 가지는 유기 TFT, 도 5의 (B)와 같이 절연층(160) 위에 제공된 제 1 전극(165), 제 2 전극(166), 및 광전 변환층(167)을 가지는 태양 전지 또는 포토 센서 등의 광전 변환 디바이스, 도 5의 (C)와 같이 절연층(160) 위에 제공된 제 1 전극(165), 제 2 전극(166), 및 발광층(168)을 가지는 유기 EL 디바이스에 사용할 수 있다.
본 실시형태의 구성은 다른 구성과 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 유기 EL 디바이스의 일례로서, 발광 디바이스의 제작 방법에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 여기서는 도 6에 나타낸 바와 같은 발광 장치(450)를 예로 들어 설명한다. 발광 장치(450)는 실시형태 1 또는 실시형태 2에서의 유기 화합물층이 EL층인 유기 EL 디바이스를 가지는 발광 장치이다. 즉, 이하에서 EL층이라고 표기된 것이 상술한 유기 화합물층에 상당한다. 또한 EL층 대신에 광전 변환층을 포함하는 유기 화합물층을 사용함으로써 포토 센서로서 사용할 수도 있다. 발광 장치 내에 포토 센서와 유기 EL 디바이스를 함께 가져도 좋다.
[발광 장치(450)]
도 6의 (A)는 발광 장치(450)의 상면 개략도이다. 발광 장치(450)는 청색을 나타내는 유기 EL 디바이스(110B), 녹색을 나타내는 유기 EL 디바이스(110G), 및 적색을 나타내는 유기 EL 디바이스(110R)를 각각 복수로 가진다. 도 6의 (A)에서는 각 유기 EL 디바이스의 구별을 쉽게 하기 위하여, 각 유기 EL 디바이스의 발광 영역 내에 R, G, B의 부호를 부기하였다.
유기 EL 디바이스(110B), 유기 EL 디바이스(110G), 및 유기 EL 디바이스(110R)는 각각 매트릭스로 배열되어 있다. 도 6의 (A)는 한방향으로 동일한 색의 유기 EL 디바이스가 배열되는, 소위 스트라이프 배열을 나타낸 것이다. 또한 유기 EL 디바이스의 배열 방법은 이에 한정되지 않고, 델타 배열, 지그재그 배열 등의 배열 방법을 적용하여도 좋고, 펜타일 배열을 사용할 수도 있다.
유기 EL 디바이스(110B), 유기 EL 디바이스(110G), 및 유기 EL 디바이스(110R)는 X 방향으로 배열되어 있다. 또한 X 방향과 교차하는 Y 방향으로는 동일한 색의 유기 EL 디바이스가 배열되어 있다.
유기 EL 디바이스(110B), 유기 EL 디바이스(110G), 및 유기 EL 디바이스(110R)는 상기 구성을 가지는 유기 EL 디바이스이다.
도 6의 (B)는 도 6의 (A)에 나타낸 일점쇄선 A1-A2에 대응하는 단면 개략도이고, 도 6의 (C)는 일점쇄선 B1-B2에 대응하는 단면 개략도이다.
도 6의 (B)는 유기 EL 디바이스(110B), 유기 EL 디바이스(110G), 및 유기 EL 디바이스(110R)의 단면을 나타낸 것이다. 유기 EL 디바이스(110B)는 제 1 전극(화소 전극)(101B), 제 1 EL층(120B), 제 2 EL층(121), 및 제 2 전극(102)을 가진다. 유기 EL 디바이스(110G)는 제 1 전극(화소 전극)(101G), 제 1 EL층(120G), 제 2 EL층(121)(전자 주입층), 및 제 2 전극(102)을 가진다. 유기 EL 디바이스(110R)는 제 1 전극(화소 전극)(101R), 제 1 EL층(120R), 제 2 EL층(121), 및 제 2 전극(102)(공통 전극)을 가진다. 제 2 EL층(121)과 제 2 전극(102)은 유기 EL 디바이스(110B), 유기 EL 디바이스(110G), 및 유기 EL 디바이스(110R)에 공통적으로 제공된다. 제 2 EL층(121)은 공통층이라고도 할 수 있다. 또한 본 실시형태에서는 제 1 전극(101)이 양극이고, 제 2 전극(102)이 음극인 경우를 예로 설명한다.
유기 EL 디바이스(110B)가 가지는 제 1 EL층(120B)은 적어도 청색의 파장 영역에 강도를 가지는 광을 방출하는 발광성 유기 화합물을 포함한다. 유기 EL 디바이스(110G)가 가지는 제 1 EL층(120G)은 적어도 녹색의 파장 영역에 강도를 가지는 광을 방출하는 발광성 유기 화합물을 포함한다. 유기 EL 디바이스(110R)가 가지는 제 1 EL층(120R)은 적어도 적색의 파장 영역에 강도를 가지는 광을 방출하는 발광성 유기 화합물을 포함한다.
제 1 EL층(120B), 제 1 EL층(120G), 및 제 1 EL층(120R)은 각각 적어도 발광층을 가지고, 그 외에 정공 차단층, 전자 주입층, 전자 수송층, 정공 수송층, 정공 주입층, 전자 차단층, 여기자 차단층 등 중 하나 이상을 가져도 좋다. 제 2 EL층(121)은 발광층을 가지지 않는 구성으로 한다. 제 2 EL층(121)은 전자 주입층인 것이 바람직하다. 또한 제 1 EL층(120B), 제 1 EL층(120G), 및 제 1 EL층(120R)의 제 2 전극 측의 표면이 전자 주입층의 역할도 가지는 경우, 제 2 EL층(121)은 제공되지 않아도 된다.
제 1 전극(양극)(101B), 제 1 전극(양극)(101G), 및 제 1 전극(양극)(101R)은 각각 유기 EL 디바이스마다 제공되어 있다. 또한 제 2 전극(102) 및 제 2 EL층(121)은 각 유기 EL 디바이스에서 공통되며 연속된 층으로서 제공되어 있는 것이 바람직하다.
제 1 전극(101) 및 제 2 전극(102) 중 어느 한쪽에 가시광에 대한 투과성을 가지는 도전막을 사용하고, 다른 쪽에 반사성을 가지는 도전막을 사용한다. 제 1 전극(101)을 투광성으로, 제 2 전극(102)을 반사성으로 함으로써, 배면 발광형(보텀 이미션형) 표시 장치로 할 수 있고, 그 반대로 각 제 1 전극을 반사성으로, 제 2 전극(102)을 투광성으로 함으로써 전면 발광형(톱 이미션형) 표시 장치로 할 수 있다. 또한 각 제 1 전극(101)과 제 2 전극(102) 양쪽을 투광성으로 함으로써 양면 발광형(듀얼 이미션형) 표시 장치로 할 수도 있다. 본 실시형태에서의 유기 EL 디바이스는 톱 이미션형 유기 EL 디바이스에 적합하다.
제 1 전극(101B), 제 1 전극(101G), 및 제 1 전극(101R)의 단부를 덮어 제 1 EL층(120B), 제 1 EL층(120G), 및 제 1 EL층(120R)이 각각 제공되어 있다. 또한 제 1 EL층(120B), 제 1 EL층(120G), 및 제 1 EL층(120R)의 단부를 덮어 절연층(125)이 제공되어 있다. 바꿔 말하면, 절연층(125)은 제 1 전극(101B), 제 1 전극(101G), 및 제 1 전극(101R), 제 1 EL층(120B), 제 1 EL층(120G), 및 제 1 EL층(120R)과 중첩되는 개구부를 가진다. 절연층(125)의 개구부에서의 단부는 테이퍼 형상인 것이 바람직하다. 또한 제 1 전극(101B), 제 1 전극(101G), 및 제 1 전극(101R)의 단부는 제 1 EL층(120B), 제 1 EL층(120G), 및 제 1 EL층(120R)으로 각각 덮이지 않아도 된다.
제 1 EL층(120B), 제 1 EL층(120G), 및 제 1 EL층(120R)은 각각 제 1 전극(101B), 제 1 전극(101G), 및 제 1 전극(101R)의 상면에 접하는 영역을 가진다. 또한 제 1 EL층(120B), 제 1 EL층(120G), 및 제 1 EL층(120R)의 단부는 절연층(125) 아래에 위치한다. 제 1 EL층(120B), 제 1 EL층(120G), 및 제 1 EL층(120R)의 상면은 절연층(125)에 접하는 영역과, 제 2 EL층(121)(제 2 EL층을 제공하지 않는 구성의 경우에는 제 2 전극(102))에 접하는 영역을 가진다.
도 7은 도 6의 (B)의 변형예를 나타낸 것이다. 도 7에서 제 1 전극(101B), 제 1 전극(101G), 및 제 1 전극(101R)의 단부는 기판 측을 향하여 넓어지는 테이퍼 형상을 가지고, 상부에 형성되는 막의 피복성이 향상된다. 또한 제 1 전극(101B), 제 1 전극(101G), 및 제 1 전극(101R)의 단부는 제 1 EL층(120B), 제 1 EL층(120G), 및 제 1 EL층(120R)으로 각각 덮여 있다. EL층을 덮어 마스크층(107)이 형성되어 있다. 이는 포토리소그래피법을 사용하여 에칭을 수행할 때에 EL층이 대미지를 받는 것을 억제하는 역할을 가진다. 유기 EL 디바이스(110B), 유기 EL 디바이스(110G), 및 유기 EL 디바이스(110R) 사이에는 절연층(108)이 제공되어 있다. 절연층(108)의 단부는 완만한 테이퍼 형상을 가지고, 추후에 형성되는 제 2 EL층(121) 및 제 2 전극(102)의 단절을 억제할 수 있다.
도 6의 (B), 도 7에 나타낸 바와 같이, 상이한 색의 유기 EL 디바이스 사이에서, 2개의 EL층 사이에 틈이 있다. 이와 같이 제 1 EL층(120B), 제 1 EL층(120G), 및 제 1 EL층(120R)이 서로 접하지 않도록 제공되어 있는 것이 바람직하다. 이로써, 인접한 2개의 EL층을 통하여 전류가 흘러, 의도치 않은 발광이 발생되는 것을 유효하게 방지할 수 있다. 그러므로, 콘트라스트를 높일 수 있고, 표시 품질이 높은 표시 장치를 실현할 수 있다. 또한 인접한 유기 EL 디바이스(예를 들어 유기 EL 디바이스(110B)와 유기 EL 디바이스(110G))에서의 마주 보는 EL층의 단부들의 간격은 포토리소그래피법을 사용하여 제작하면 2μm 이상 5μm 이하로 할 수 있다. 또한 이는 EL층에 포함된 발광층들의 간격이라고 바꿔 말할 수도 있다. 메탈 마스크를 사용하여 형성하는 경우에는 10μm 미만으로 하는 것이 어렵다.
이와 같이 포토리소그래피법을 사용하여 발광 장치를 제작함으로써 2개의 유기 EL 디바이스 사이에 존재될 수 있는 비발광 영역의 면적을 크게 축소할 수 있고, 개구율을 크게 확대시킬 수 있다. 예를 들어 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는 개구율 40% 이상, 50% 이상, 60% 이상, 70% 이상, 80% 이상, 또는 90% 이상이며, 100% 미만을 실현할 수도 있다.
또한 표시 장치의 개구율을 높게 함으로써 표시 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 더 구체적으로는 유기 EL 디바이스를 사용하고, 개구율 10%의 표시 장치의 수명을 기준으로 한 경우, 개구율 20%(즉, 기준에 대하여 개구율이 2배)의 표시 장치의 수명은 약 3.25배이고, 개구율 40%(즉, 기준에 대하여 개구율이 4배)의 표시 장치의 수명은 약 10.6배이다. 이와 같이 개구율의 향상에 따라 유기 EL 디바이스에 흐르는 전류 밀도를 낮게 할 수 있어 표시 장치의 수명을 향상시킬 수 있다. 본 실시형태에서 설명하는 표시 장치에서는 개구율을 높일 수 있기 때문에 표시 장치의 표시 품질을 향상시킬 수 있다. 또한 표시 장치의 개구율의 향상에 따라 표시 장치의 신뢰성(특히 수명)을 현격히 향상시킨다는 우수한 효과를 나타낸다.
도 6의 (C)에서는 Y 방향에서 제 1 EL층(120R)이 유기 EL 디바이스마다 분리되도록 형성되어 있는 예를 나타내었다. 또한 도 6의 (C)에서는 일례로서 유기 EL 디바이스(110R)의 단면을 나타내었지만, 유기 EL 디바이스(110G) 및 유기 EL 디바이스(110B)에 대해서도 같은 형상으로 할 수 있다. 또한 EL층은 Y 방향에서 연속되고, 제 1 EL층(120R)이 띠 형상으로 형성되어 있어도 좋다. 제 1 EL층(120R) 등을 띠 형상으로 형성함으로써, 이들을 분단하기 위한 공간이 불필요하므로 유기 EL 디바이스 사이의 비발광 영역의 면적을 축소할 수 있기 때문에 개구율을 높일 수 있다.
제 2 전극(102) 위에는 유기 EL 디바이스(110B), 유기 EL 디바이스(110G), 및 유기 EL 디바이스(110R)를 덮어 배리어층(131)이 제공되어 있다. 배리어층(131)은 위쪽으로부터 각 유기 EL 디바이스로 악영향을 미치는 불순물이 확산되는 것을 방지하는 기능을 가진다.
배리어층(131)으로서는 예를 들어 적어도 무기 절연막을 포함하는 단층 구조 또는 적층 구조로 할 수 있다. 무기 절연막으로서는 예를 들어 산화 실리콘막, 산화질화 실리콘막, 질화산화 실리콘막, 질화 실리콘막, 산화 알루미늄막, 산화질화 알루미늄막, 산화 하프늄막 등의 산화물막 또는 질화물막을 들 수 있다. 또는 배리어층(131)으로서 인듐 갈륨 산화물, 인듐 갈륨 아연 산화물 등의 반도체 재료를 사용하여도 좋다.
또한 배리어층(131)으로서 무기 절연막과 유기 절연막의 적층막을 사용할 수도 있다. 예를 들어, 한 쌍의 무기 절연막 사이에 유기 절연막을 끼운 구성으로 하는 것이 바람직하다. 또한 유기 절연막이 평탄화막으로서 기능하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 유기 절연막의 상면을 평탄하게 할 수 있기 때문에, 그 위의 무기 절연막의 피복성이 향상되어 배리어성을 높일 수 있다. 또한 배리어층(131)의 상면이 평탄하게 되기 때문에, 배리어층(131)의 위쪽에 구조물(예를 들어 컬러 필터, 터치 센서의 전극, 또는 렌즈 어레이 등)을 제공하는 경우에, 아래쪽 구조에 기인하는 요철 형상의 영향을 경감할 수 있어 바람직하다.
또한 도 6의 (A)에는 제 2 전극(102)과 전기적으로 접속되는 접속 전극(101C)을 나타내었다. 접속 전극(101C)에는 제 2 전극(102)에 공급하기 위한 전위(예를 들어 애노드 전위 또는 캐소드 전위)가 공급된다. 접속 전극(101C)은 유기 EL 디바이스(110B) 등이 배열되는 표시 영역의 외부에 제공된다. 또한 도 6의 (A)에서는 제 2 전극(102)을 파선으로 나타내었다.
접속 전극(101C)은 표시 영역의 외주를 따라 제공할 수 있다. 예를 들어, 표시 영역의 외주의 한 변을 따라 제공되어 있어도 좋고, 표시 영역의 외주의 두 변 이상을 따라 제공되어 있어도 좋다. 즉, 표시 영역의 상면 형상이 직사각형인 경우에는 접속 전극(101C)의 상면 형상은 띠 형상, L자 형상, 디귿자 형상(대괄호 형상), 또는 사각형 등으로 할 수 있다.
도 6의 (D)는 도 6의 (A)에 나타낸 일점쇄선 C1-C2에 대응하는 단면 개략도이다. 도 6의 (D)에는 접속 전극(101C)과 제 2 전극(102)이 전기적으로 접속되는 접속부(130)를 나타내었다. 접속부(130)에서는 접속 전극(101C) 위에 제 2 전극(102)이 접하여 제공되고, 제 2 전극(102)을 덮어 배리어층(131)이 제공되어 있다. 또한 접속 전극(101C)의 단부를 덮어 절연층(125)이 제공되어 있다.
[제작 방법예]
도 8의 (A) 내지 도 9의 (F)는 여기까지 설명한 발광 장치(450)의 제작 방법의 각 공정에서의 단면 개략도이다. 또한 이들에는 오른쪽에 접속부(130) 및 그 근방의 단면 개략도를 함께 나타내었다.
또한 표시 장치를 구성하는 박막(절연막, 반도체막, 도전막 등)은 스퍼터링법, 화학 기상 퇴적(CVD: Chemical Vapor Deposition)법, 진공 증착법, 펄스 레이저 퇴적(PLD: Pulsed Laser Deposition)법, 원자층 퇴적(ALD: Atomic Layer Deposition)법 등을 사용하여 형성할 수 있다. CVD법으로서는 플라스마 화학 기상 퇴적(PECVD: Plasma Enhanced CVD)법 또는 열 CVD법 등이 있다. 또한 열 CVD법 중 하나에 유기 금속 화학 기상 퇴적(MOCVD: Metal Organic CVD)법이 있다.
또한 표시 장치를 구성하는 박막(절연막, 반도체막, 도전막 등)은 스핀 코팅, 딥 코팅, 스프레이 도포, 잉크젯, 디스펜스, 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄, 닥터 나이프법, 슬릿 코팅, 롤 코팅, 커튼 코팅, 나이프 코팅 등의 방법을 사용하여 형성할 수 있다.
또한 표시 장치를 구성하는 박막의 가공에는 포토리소그래피법 등을 사용할 수 있다.
포토리소그래피법으로서 대표적으로는 다음 2가지 방법이 있다. 하나는 가공하고자 하는 박막 위에 레지스트 마스크를 형성하고, 에칭 등에 의하여 상기 박막을 가공하고, 레지스트 마스크를 제거하는 방법이다. 다른 하나는 감광성을 가지는 박막을 형성한 후에, 노광, 현상을 수행하여 상기 박막을 원하는 형상으로 가공하는 방법이다.
포토리소그래피법에서 노광에 사용하는 광으로서는 예를 들어 i선(파장 365nm), g선(파장 436nm), h선(파장 405nm), 또는 이들을 혼합시킨 광을 사용할 수 있다. 그 외에, 자외선, KrF 레이저 광, 또는 ArF 레이저 광 등을 사용할 수도 있다. 또한 액침 노광 기술에 의하여 노광을 수행하여도 좋다. 또한 노광에 극자외선(EUV: Extreme Ultra-violet)광, X선 등의 광을 사용하여도 좋다. 또한 노광에 사용되는 광 대신에 전자 빔을 사용할 수도 있다. 극자외선광, X선, 또는 전자 빔을 사용하면, 매우 미세한 가공을 수행할 수 있어 바람직하다. 또한 전자 빔 등의 빔을 주사하여 노광을 수행하는 경우에는 포토마스크가 필요하지 않다.
박막의 에칭에는 드라이 에칭법, 웨트 에칭법, 샌드 블라스트법 등을 사용할 수 있다.
또한 본 명세서 등에서, 메탈 마스크 또는 FMM(파인 메탈 마스크, 고정세 메탈 마스크)을 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 마스크리스) 구조의 디바이스라고 부르는 경우가 있다.
[기판(100)의 준비]
기판(100)으로서는 적어도 나중의 가열 처리에 견딜 수 있을 정도의 내열성을 가지는 기판을 사용할 수 있다. 기판(100)으로서 절연성 기판을 사용하는 경우에는 유리 기판, 석영 기판, 사파이어 기판, 세라믹 기판, 유기 수지 기판 등을 사용할 수 있다. 또한 실리콘, 탄소화 실리콘 등을 재료로 한 단결정 반도체 기판, 다결정 반도체 기판, 실리콘 저마늄 등으로 이루어지는 화합물 반도체 기판, SOI 기판 등의 반도체 기판을 사용할 수 있다.
특히 기판(100)으로서는 상기 반도체 기판 또는 절연성 기판 위에 트랜지스터 등의 반도체 소자를 포함하는 반도체 회로가 형성된 기판을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 반도체 회로는 예를 들어 화소 회로, 게이트선 구동 회로(게이트 드라이버), 소스선 구동 회로(소스 드라이버) 등을 구성하는 것이 바람직하다. 또한 상기에 더하여 연산 회로, 기억 회로 등이 구성되어 있어도 좋다.
[제 1 전극(101B, 101G, 101R), 접속 전극(101C)의 형성]
이어서, 기판(100) 위에 제 1 전극(101B), 제 1 전극(101G), 제 1 전극(101R), 및 접속 전극(101C)을 형성한다(도 8의 (A) 참조). 우선 화소 전극(제 1 전극)이 되는 도전막을 형성하고, 포토리소그래피법을 사용하여 레지스트 마스크를 형성하고, 도전막의 불필요한 부분을 에칭으로 제거한다. 그 후, 레지스트 마스크를 제거함으로써 제 1 전극(101B), 제 1 전극(101G), 제 1 전극(101R), 및 제 1 전극(101C)을 형성할 수 있다.
각 화소 전극으로서 가시광에 대하여 반사성을 가지는 도전막을 사용하는 경우, 가시광의 파장 영역 전체에서 반사율이 가능한 한 높은 재료(예를 들어 은 또는 알루미늄 등)를 적용하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 유기 EL 디바이스의 광 추출 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 색 재현성을 높일 수 있다. 각 화소 전극으로서 가시광에 대한 반사성을 가지는 도전막을 사용한 경우, 기판의 반대 방향으로 발광을 추출하는 소위 톱 이미션의 발광 장치로 할 수 있다. 각 화소 전극으로서 투광성을 가지는 도전막을 사용한 경우, 기판 방향으로 발광을 추출하는 소위 보텀 이미션의 발광 장치로 할 수 있다.
[EL막(120Bb)의 형성]
이어서 제 1 전극(101B), 제 1 전극(101G), 및 제 1 전극(101R) 위에, 추후에 제 1 EL층(120B)이 되는 EL막(120Bb)을 성막한다(도 8의 (B) 참조).
EL막(120Bb)은 적어도 발광 재료를 포함한 발광층을 가진다. 이 외에 전자 주입층, 전자 수송층, 전하 발생층, 정공 수송층, 또는 정공 주입층으로서 기능하는 막 중 하나 이상이 적층된 구성으로 하여도 좋다. EL막(120Bb)은 예를 들어 증착법, 스퍼터링법, 또는 잉크젯법 등을 사용하여 형성할 수 있다. 또한 이에 한정되지 않고, 공지의 성막 방법을 적절히 사용할 수 있다.
일례로서는 EL막(120Bb)으로서 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 및 전자 수송층이 이 순서대로 적층된 적층막으로 하는 것이 바람직하다. 이때, 추후에 형성되는 제 2 EL층(121)으로서는 전자 주입층을 가지는 막을 사용할 수 있다.
EL막(120Bb)은 접속 전극(101C) 위에 제공되지 않도록 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, EL막(120Bb)을 증착법(또는 스퍼터링법)을 사용하여 형성하는 경우, 접속 전극(101C)에 EL막(120Bb)이 성막되지 않도록 차폐 마스크를 사용하여 형성하거나, 나중의 에칭 공정으로 제거하는 것이 바람직하다.
[유기 마스크막(148a)의 형성]
다음으로 EL막(120Bb)을 덮어 유기 마스크막(148a)을 형성한다(도 8의 (C) 참조). 유기 마스크막(148a)은 접속 전극(101C) 위에 성막되지 않도록 차폐 마스크를 사용하여 형성하거나, 나중의 에칭 공정으로 제거하는 것이 바람직하다.
유기 마스크막(148a)은 실시형태 1에서 설명한 일반식(G1) 또는 일반식(G2)으로 나타내어지는 유기 화합물을 사용하여 형성한다. 본 발명의 일 형태인 유기 화합물을 유기 마스크막(148a)에 사용함으로써, EL막(120Bb)을 보호하고, 추후에 형성하는 무기 마스크층(145)(무기 마스크층(145a), 무기 마스크층(145b), 무기 마스크층(145c))의 제거가 용이해진다. 상기 유기 화합물을 유기 마스크막(148a)의 재료로서 사용함으로써, 추후에 형성되는 무기 마스크층(145) 또는 그 잔사(에칭 잔사)를 물 또는 물을 용매로 한 액체에 의하여 용이하게 제거할 수 있고, 유기 EL 디바이스의 고전압화를 방지할 수 있다. 또한 유기 EL 디바이스의 특성 악화를 억제할 수 있다.
[무기 마스크막(144a)의 형성]
이어서 EL막(120Bb)을 덮어 무기 마스크막(144a)을 형성한다(도 8의 (B) 참조). 무기 마스크막(144a)은 접속 전극(101C) 위에 성막되지 않도록 차폐 마스크를 사용하여 형성하거나, 나중의 에칭 공정으로 제거하는 것이 바람직하다.
무기 마스크막(144a)에는 EL막(120Bb) 등의 각 EL막의 에칭 처리에 대한 내성이 높은 막, 즉 에칭 선택비가 높은 막을 사용할 수 있다. 또한 무기 마스크막(144a)에는 후술하는 하드 마스크가 되는 막(146a) 등의 보호막과의 에칭 선택비가 높은 막을 사용할 수 있다. 또한 무기 마스크막(144a)에는 각 EL막에 대한 대미지가 적은 웨트 에칭법을 사용하여 제거할 수 있는 막을 사용할 수 있다.
무기 마스크막(144a)은 스퍼터링법, 증착법, CVD법, ALD법 등의 각종 성막 방법을 사용하여 형성할 수 있지만, ALD법을 사용하면 치밀하고 산소 또는 물 등의 대기 성분 및 물 등의 액체에 대한 배리어성이 높은 막을 얻을 수 있어 바람직하다.
[하드 마스크가 되는 막(146a)의 형성]
이어서 무기 마스크막(144a) 위에 하드 마스크가 되는 막(146a)을 형성한다(도 8의 (B) 참조).
하드 마스크가 되는 막(146a)은 나중에 무기 마스크막(144a)을 에칭할 때 하드 마스크로서 사용되는 막이다. 또한 나중에 하드 마스크가 되는 막(146a)을 가공할 때에는 무기 마스크막(144a)이 노출된다. 따라서 무기 마스크막(144a)과 하드 마스크가 되는 막(146a)으로서는 서로 에칭 선택비가 높은 막의 조합을 선택한다. 그러므로 무기 마스크막(144a)의 에칭 조건 및 하드 마스크가 되는 막(146a)의 에칭 조건에 따라, 하드 마스크가 되는 막(146a)에 사용할 수 있는 막을 선택할 수 있다.
예를 들어, 하드 마스크가 되는 막(146a)의 에칭에 플루오린을 포함한 가스(플루오린계 가스라고도 함)를 사용한 드라이 에칭을 사용하는 경우에는, 하드 마스크가 되는 막(146a)으로서 실리콘, 질화 실리콘, 산화 실리콘, 텅스텐, 타이타늄, 몰리브데넘, 탄탈럼, 질화 탄탈럼, 몰리브데넘과 나이오븀을 포함한 합금, 또는 몰리브데넘과 텅스텐을 포함한 합금 등을 사용할 수 있다. 여기서 상기 플루오린계 가스를 사용한 드라이 에칭에 있어서 에칭 선택비가 높은(즉, 에칭 속도를 느리게 할 수 있는) 막으로서는 금속 산화물막을 들 수 있다.
금속 산화물로서는 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 포함한 인듐 주석 산화물 등을 사용할 수도 있다.
또한 상기 갈륨 대신에 원소 M(M은 알루미늄, 실리콘, 붕소, 이트륨, 구리, 바나듐, 베릴륨, 타이타늄, 철, 니켈, 저마늄, 지르코늄, 몰리브데넘, 란타넘, 세륨, 네오디뮴, 하프늄, 탄탈럼, 텅스텐, 및 마그네슘 중에서 선택된 1종류 또는 복수 종류)을 사용한 경우에도 적용할 수 있다. 특히 M은 갈륨, 알루미늄, 및 이트륨 중에서 선택된 1종류 또는 복수 종류로 하는 것이 바람직하다.
또한 이에 한정되지 않고, 하드 마스크가 되는 막(146a)은 다양한 재료 중에서 무기 마스크막(144a)의 에칭 조건 및 하드 마스크가 되는 막(146a)의 에칭 조건에 따라 선택할 수 있다. 예를 들어 상기 무기 마스크막(144a)에 사용할 수 있는 막 중에서 선택할 수도 있다.
또한 하드 마스크가 되는 막(146a)으로서는 예를 들어 질화물막을 사용할 수 있다. 구체적으로는 질화 실리콘, 질화 알루미늄, 질화 하프늄, 질화 타이타늄, 질화 탄탈럼, 질화 텅스텐, 질화 갈륨, 질화 저마늄 등의 질화물을 사용할 수도 있다.
또는 하드 마스크가 되는 막(146a)으로서 산화물막을 사용할 수 있다. 대표적으로는 산화 실리콘, 산화질화 실리콘, 산화질화 알루미늄, 산화 하프늄, 산화질화 하프늄 등의 산화물막 또는 산질화물막을 사용할 수도 있다.
또한 하드 마스크가 되는 막(146a)으로서 EL막(120Bb) 등에 사용할 수 있는 유기막을 사용하여도 좋다. 예를 들어 EL막(120Bb), EL막(120Gb), 또는 EL막(120Rb)에 사용하는 유기막과 같은 막을 하드 마스크가 되는 막(146a)에 사용할 수 있다. 이와 같은 유기막을 사용함으로써 EL막(120Bb) 등과 성막 장치를 공통적으로 사용할 수 있어 바람직하다.
[레지스트 마스크(143a)의 형성]
이어서 하드 마스크가 되는 막(146a) 위이며 제 1 전극(101B)과 중첩되는 위치 및 접속 전극(101C)과 중첩되는 위치에 각각 레지스트 마스크(143a)를 형성한다(도 8의 (C) 참조).
레지스트 마스크(143a)에는 포지티브형 레지스트 재료 또는 네거티브형 레지스트 재료 등 감광성 수지를 포함한 레지스트 재료를 사용할 수 있다.
여기서 하드 마스크가 되는 막(146a)을 가지지 않고, 무기 마스크막(144a) 위에 레지스트 마스크(143a)를 형성하는 경우, 무기 마스크막(144a)에 핀홀 등의 결함이 존재하면 레지스트 재료의 용매로 인하여 EL막(120Bb)이 용해될 우려가 있다. 하드 마스크가 되는 막(146a)을 사용함으로써 이와 같은 문제가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
또한 무기 마스크막(144a)에 핀홀 등의 결함이 발생되기 어려운 막을 사용하는 경우에는 하드 마스크가 되는 막(146a)을 사용하지 않고, 무기 마스크막(144a) 위에 직접 레지스트 마스크(143a)를 형성하여도 좋다.
[하드 마스크가 되는 막(146a)의 에칭]
이어서 하드 마스크가 되는 막(146a)에서 레지스트 마스크(143a)로 덮이지 않는 일부를 에칭으로 제거하여 띠 형상 또는 섬 형상의 하드 마스크층(147a)을 형성한다. 이때 동시에 접속 전극(101C) 위에도 하드 마스크층(147a)이 형성된다.
하드 마스크가 되는 막(146a)을 에칭할 때, 무기 마스크막(144a)이 상기 에칭으로 제거되지 않도록, 선택비가 높은 에칭 조건을 적용하는 것이 바람직하다. 하드 마스크가 되는 막(146a)의 에칭은 웨트 에칭 또는 드라이 에칭으로 수행할 수 있지만, 드라이 에칭을 사용하면 하드 마스크가 되는 막(146a)의 패턴이 축소되는 것을 억제할 수 있다.
[레지스트 마스크(143a)의 제거]
이어서 레지스트 마스크(143a)를 제거한다(도 8의 (D) 참조).
레지스트 마스크(143a)의 제거는 웨트 에칭 또는 드라이 에칭으로 수행할 수 있다. 특히 산소 가스를 에칭 가스로서 사용한 드라이 에칭(플라스마 애싱이라고도 함)에 의하여 레지스트 마스크(143a)를 제거하는 것이 바람직하다.
이때 레지스트 마스크(143a)의 제거는 EL막(120Bb)이 무기 마스크막(144a)으로 덮인 상태로 수행되기 때문에 EL막(120Bb)에 대한 영향이 억제되어 있다. 특히, EL막(120Bb)이 산소에 노출되면 전기 특성에 악영향을 미치는 경우가 있기 때문에, 플라스마 애싱 등의 산소 가스를 사용한 에칭을 수행하는 경우에는 적합하다.
[무기 마스크막(144a)의 에칭]
이어서, 하드 마스크층(147a)을 마스크로서 사용하여 무기 마스크막(144a)에서 하드 마스크층(147a)으로 덮이지 않는 일부를 에칭으로 제거하여 띠 형상의 무기 마스크층(145a)을 형성한다(도 8의 (E) 참조). 이때 동시에 접속 전극(101C) 위에도 무기 마스크층(145a)이 형성된다.
무기 마스크막(144a)의 에칭은 웨트 에칭 또는 드라이 에칭으로 수행할 수 있지만, 드라이 에칭법을 사용하면 패턴의 축소를 억제할 수 있어 바람직하다.
[EL막(120Bb), 유기 마스크막(148a), 및 하드 마스크층(147a)의 에칭]
이어서 하드 마스크층(147a)을 에칭하는 것과 동시에, 무기 마스크층(145a)으로 덮이지 않는 유기 마스크막(148a) 및 EL막(120Bb)의 일부를 에칭으로 제거하여 유기 마스크층(149a) 및 띠 형상의 EL층(120B)을 형성한다(도 8의 (F) 참조). 이때 동시에 접속 전극(101C) 위의 하드 마스크층(147a)도 제거된다.
유기 마스크막(148a) 및 EL막(120Bb)과 하드 마스크층(147a)을 동일한 처리를 사용하여 에칭함으로써, 공정을 간략화할 수 있고, 표시 장치의 제작 비용을 삭감할 수 있어 바람직하다.
특히 EL막(120Bb)의 에칭에는 산소를 주성분으로서 포함하지 않는 에칭 가스를 사용한 드라이 에칭을 사용하는 것이 바람직하다. 이에 의하여 EL막(120Bb)이 변질되는 것을 억제하고, 신뢰성이 높은 표시 장치를 실현할 수 있다. 산소를 주성분으로서 포함하지 않는 에칭 가스로서는 예를 들어 CF4, C4F8, SF6, CHF3, Cl2, H2O, BCl3, H2, 또는 He 등의 희가스가 있다. 또한 상기 가스와, 산소를 포함하지 않는 희석 가스의 혼합 가스를 에칭 가스로서 사용할 수 있다.
또한 유기 마스크막(148a) 및 EL막(120Bb)의 에칭과 하드 마스크층(147a)의 에칭을 따로따로 수행하여도 좋다. 이때 유기 마스크막(148a) 및 EL막(120Bb)을 먼저 에칭하여도 좋고, 하드 마스크층(147a)을 먼저 에칭하여도 좋다.
이 시점에, 유기 마스크층(149a) 및 제 1 EL층(120B)과 접속 전극(101C)이 무기 마스크층(145a)으로 덮인 상태가 된다.
[제 1 EL층(120G), 제 1 EL층(120R)의 형성]
상기와 같은 공정을 반복함으로써 섬 형상의 유기 마스크층(149b, 149c), 섬 형상의 제 1 EL층(120G, 120R), 및 섬 형상의 무기 마스크층(145b, 145c)을 형성할 수 있다(도 9의 (A) 참조).
[절연층(126b)의 형성]
무기 마스크층(145a), 무기 마스크층(145b), 및 무기 마스크층(145c) 위에 절연층(126b)을 형성한다(도 9의 (B) 참조). 절연층(126b)은 무기 마스크층(145a), 무기 마스크층(145b), 및 무기 마스크층(145c)과 같은 식으로 제작할 수 있다.
그 후, 절연층(126b)을 덮어 절연층(125b)을 형성한다(도 9의 (C) 참조). 절연층(125b)은 감광성을 가지는 유기 수지를 사용하여 형성하면 좋다. 상기 유기 재료로서는 예를 들어 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 에폭시 수지, 이미드 수지, 폴리아마이드 수지, 폴리이미드아마이드 수지, 실리콘(silicone) 수지, 실록세인 수지, 벤조사이클로뷰텐계 수지, 페놀 수지, 및 이들 수지의 전구체 등을 적용할 수 있다. 또한 절연층(125b)으로서 폴리바이닐알코올(PVA), 폴리바이닐뷰티랄, 폴리바이닐피롤리돈, 폴리에틸렌글라이콜, 폴리글리세린, 풀루란, 수용성 셀룰로스, 또는 알코올 가용성 폴리아마이드 수지 등의 유기 재료를 적용할 수 있는 경우가 있다. 또한 감광성 수지로서는 포토레지스트를 사용할 수 있는 경우가 있다. 감광성 수지에는 포지티브형 재료 또는 네거티브형 재료를 사용할 수 있는 경우가 있다.
절연층(125b)은 도포 후에 가열 처리를 수행하는 것이 바람직하다. 상기 가열 처리는 EL층의 내열 온도보다 낮은 온도에서 수행한다. 가열 처리 시의 기판 온도로서는 50℃ 이상 200℃ 이하, 바람직하게는 60℃ 이상 150℃ 이하, 더 바람직하게는 70℃ 이상 120℃ 이하로 하면 좋다. 이에 의하여 절연층(125b) 내에 포함되는 용매를 제거할 수 있다.
다음으로 노광, 현상을 수행하여, 절연층(125b)에서 제 1 전극 및 제 1 EL층과 중첩되는 영역에 개구부를 형성하고 절연층(125)을 형성한다(도 9의 (D) 참조). 절연층(125b)에 포지티브형 아크릴 수지를 사용하는 경우, 절연층(125b)을 제거하는 영역에, 마스크를 사용하여 가시광선 또는 자외선을 조사하면 좋다.
또한 노광에 가시광선을 사용하는 경우, 이 가시광선은 i선(파장 365nm)을 포함하는 것이 바람직하다. 또한 g선(파장 436nm) 또는 h선(파장 405nm) 등을 포함하는 가시광선을 사용하여도 좋다.
현상에서는 절연층(125b)에 아크릴 수지를 사용하는 경우, 현상액으로서 알칼리성 용액을 사용하는 것이 바람직하고, 예를 들어 수산화 테트라메틸 암모늄 수용액(TMAH)을 사용하면 좋다.
또한 이 후, 기판 전체에 노광을 수행하여 가시광선 또는 자외광선을 절연층(125)에 조사하는 것이 바람직하다. 상기 노광의 에너지 밀도는 0mJ/cm2보다 크고 800mJ/cm2 이하로 하면 좋고, 0mJ/cm2보다 크고 500mJ/cm2 이하로 하는 것이 바람직하다. 현상 후에 이와 같은 노광을 수행함으로써 절연층(125)의 투명도를 향상시킬 수 있는 경우가 있다. 또한 추후에 수행되는 절연층(125)의 단부를 테이퍼 형상으로 변형시키는 가열 처리에 필요한 기판 온도를 저하시킬 수 있는 경우가 있다.
다음으로 가열 처리를 수행함으로써 절연층(125b)을 측면에 테이퍼 형상을 가지는 절연층(125)으로 변형시킬 수 있다. 상기 가열 처리는 EL층의 내열 온도보다 낮은 온도에서 수행한다. 가열 처리 시의 기판 온도로서는 50℃ 이상 200℃ 이하, 바람직하게는 60℃ 이상 150℃ 이하, 더 바람직하게는 70℃ 이상 130℃ 이하로 하면 좋다. 본 공정의 가열 처리에서는 절연층(125) 도포 후의 가열 처리보다 기판 온도를 높게 하는 것이 바람직하다. 이에 의하여 절연층(125)의 내식성도 향상시킬 수 있다.
[마스크층의 제거]
노출된 무기 마스크층(145a), 무기 마스크층(145b), 및 무기 마스크층(145c)을 물 또는 물을 용매로 한 액체에 의하여 유기 마스크층(149a), 유기 마스크층(149b), 및 유기 마스크층(149c)과 함께 제거한다(도 9의 (E) 참조).
물 또는 물을 용매로 한 액체에 의한 제거는 물 또는 물을 용매로 한 액체에 침지시킴으로써 수행한다. 이 후, 순수를 사용한 샤워에 의한 세정을 수행하여도 좋다. 이 처리에 의하여 유기 마스크층과 함께 무기 마스크층을 제거할 수 있다.
또한 유기 마스크층(149a), 유기 마스크층(149b), 및 유기 마스크층(149c)에 디바이스 특성을 크게 저해(예를 들어 고전압화 등)하지 않는 재료, 또는 전자 주입층으로서 기능하는 것을 사용한 경우, 유기 마스크층(149a), 유기 마스크층(149b), 및 유기 마스크층(149c)은 완전히 제거할 필요는 없고, 일부 또는 전체면에 잔존하여도 좋다.
또한 물 또는 물을 용매로 한 액체에 의한 처리 전에, 미리 무기 마스크층(145a), 무기 마스크층(145b), 및 무기 마스크층(145c)은 웨트 에칭 또는 드라이 에칭에 의하여 어느 정도 제거하는 것이 바람직하다. 이때 무기 마스크층(145a), 무기 마스크층(145b), 및 무기 마스크층(145c)은 완전히 제거할 필요가 없고, 또한 EL층 위에는 유기 마스크층이 존재하기 때문에 무기 마스크층(145a), 무기 마스크층(145b), 및 무기 마스크층(145c)의 제거에 의한 대미지를 EL층은 거의 받지 않는다.
또한 이때 웨트 에칭법을 사용하는 것이 특히 바람직하다. 예를 들어 수산화 테트라메틸 암모늄 수용액(TMAH), 희석된 플루오린화 수소산, 옥살산, 인산, 아세트산, 질산, 또는 이들의 혼합 액체를 사용한 웨트 에칭을 사용하는 것이 바람직하다.
또는 무기 마스크층(145a), 무기 마스크층(145b), 및 무기 마스크층(145c)을 물 또는 알코올 등의 용매에 용해시킴으로써 제거하는 것이 바람직하다. 여기서 무기 마스크층(145a), 무기 마스크층(145b), 및 무기 마스크층(145c)을 용해시킬 수 있는 알코올로서는 에틸알코올, 메틸알코올, 아이소프로필알코올(IPA), 또는 글리세린 등 다양한 알코올을 사용할 수 있다.
무기 마스크층(145a), 무기 마스크층(145b), 무기 마스크층(145c), 유기 마스크층(149a), 유기 마스크층(149b), 및 유기 마스크층(149c)을 제거한 후, 제 1 EL층(120B), 제 1 EL층(120G), 및 제 1 EL층(120R)의 내부에 포함되는 물 및 표면에 흡착되는 물을 제거하기 위하여 건조 처리를 수행하는 것이 바람직하다. 예를 들어 불활성 가스 분위기 또는 감압 분위기하에서 가열 처리를 수행하는 것이 바람직하다. 가열 처리는 50℃ 이상 200℃ 이하, 바람직하게는 60℃ 이상 150℃ 이하, 더 바람직하게는 70℃ 이상 120℃ 이하의 기판 온도에서 수행할 수 있다. 감압 분위기로 함으로써, 더 낮은 온도에서 건조시킬 수 있어 바람직하다.
이러한 식으로 제 1 EL층(120B), 제 1 EL층(120G), 및 제 1 EL층(120R)을 따로따로 형성할 수 있다.
[제 2 EL층(121)의 형성]
다음으로 제 1 EL층(120B), 제 1 EL층(120G), 제 1 EL층(120R), 및 절연층(125)을 덮어 제 2 EL층(121)을 성막한다(도 9의 (F) 참조).
제 2 EL층(121)은 EL막(120Bb) 등과 같은 방법으로 성막할 수 있다. 증착법에 의하여 제 2 EL층(121)을 성막하는 경우에는, 제 2 EL층(121)이 접속 전극(101C) 위에 성막되지 않도록 차폐 마스크를 사용하여 성막하는 것이 바람직하다.
[제 2 전극(102)의 형성]
이어서 제 2 EL층(121) 및 접속 전극(101C)을 덮어 제 2 전극(102)을 형성한다(도 9의 (F) 참조).
제 2 전극(102)은 증착법 또는 스퍼터링법 등의 성막 방법으로 형성할 수 있다. 또는 증착법으로 형성한 막과 스퍼터링법으로 형성한 막을 적층시켜도 좋다. 이때, 전자 주입층(115)이 성막되는 영역을 덮도록 제 2 전극(102)을 형성하는 것이 바람직하다. 즉 전자 주입층(115)의 단부가 제 2 전극(102)과 중첩되는 구성으로 할 수 있다. 제 2 전극(102)은 차폐 마스크를 사용하여 형성하는 것이 바람직하다.
제 2 전극(102)은 표시 영역의 외부에 있어서 접속 전극(101C)과 전기적으로 접속된다.
[배리어층 형성]
이어서 제 2 전극(102) 위에 배리어층을 형성한다. 배리어층에 사용하는 무기 절연막의 성막에는 스퍼터링법, PECVD법, 또는 ALD법을 사용하는 것이 바람직하다. 특히 ALD법은 단차 피복성이 우수하고, 핀홀 등의 결함이 발생되기 어렵기 때문에 바람직하다. 또한 유기 절연막의 성막에 잉크젯법을 사용하면 원하는 영역에 균일한 막을 형성할 수 있어 바람직하다.
이로써 발광 장치를 제작할 수 있다.
또한 앞에서는 제 2 전극(102)과 제 2 EL층(121)을 같은 상면 형상이 되도록 형성한 경우에 대하여 설명하였지만, 상이한 상면 형상이 되도록 이들을 형성하여도 좋다.
본 실시형태의 구성은 다른 구성과 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는 유기 화합물층으로서 EL층을 가지는 발광 디바이스인 유기 EL 디바이스의 구성에 대하여 도 10을 참조하여 설명한다. 유기 EL 디바이스는 발광층을 가지는 EL층을 제 1 전극(101)과 제 2 전극(102) 사이에 가지는 구성을 포함하는 발광 디바이스이다.
제 1 전극(101) 및 제 2 전극(102)은 한쪽이 양극으로서 기능하고, 다른 쪽이 음극으로서 기능한다. 도 10에서는 제 1 전극(101)이 양극인 경우를 예로 들어 설명한다.
양극은 일함수가 큰(구체적으로는 4.0eV 이상) 금속, 합금, 도전성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용하여 형성되는 것이 바람직하다. 구체적으로는 예를 들어 산화 인듐-산화 주석(ITO: Indium Tin Oxide), 실리콘 또는 산화 실리콘을 함유한 산화 인듐-산화 주석, 산화 인듐-산화 아연, 산화 텅스텐 및 산화 아연을 함유한 산화 인듐(IWZO) 등이 있다. 이들 도전성 금속 산화물막은 일반적으로 스퍼터링법을 사용하여 성막되지만, 졸-겔법 등을 응용하여 제작되어도 좋다. 제작 방법의 예로서는 산화 인듐에 대하여 1wt% 내지 20wt%의 산화 아연이 첨가된 타깃을 사용한 스퍼터링법을 사용하여 산화 인듐-산화 아연을 형성하는 방법 등이 있다. 또한 산화 인듐에 대하여 산화 텅스텐이 0.5wt% 내지 5wt%, 산화 아연이 0.1wt% 내지 1wt% 함유된 타깃을 사용한 스퍼터링법을 사용하여 산화 텅스텐 및 산화 아연이 함유된 산화 인듐(IWZO)을 형성할 수도 있다. 이 외에, 양극에 사용할 수 있는 재료로서는 예를 들어 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 크로뮴(Cr), 몰리브데넘(Mo), 철(Fe), 코발트(Co), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 또는 금속 재료의 질화물(예를 들어 질화 타이타늄) 등이 있다. 또는 양극에 사용할 수 있는 재료로서 그래핀을 사용할 수도 있다. 또한 후술하는 복합 재료를 EL층(103)에서의 양극과 접하는 층에 사용함으로써, 일함수에 상관없이 전극 재료를 선택할 수 있다.
EL층(103)은 적층 구조를 가지는 것이 바람직하지만, 상기 적층 구조는 특별히 한정되지 않고 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층, 캐리어 차단층(정공 차단층, 전자 차단층), 여기자 차단층, 전하 발생층 등 다양한 층 구조를 적용할 수 있다. 또한 이들 층 중 어느 것이 제공되지 않아도 된다. 본 실시형태에서는 도 10에 나타낸 바와 같이 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 발광층(113), 전자 수송층(114), 및 전자 주입층(115)을 가지는 구성에 대하여 이하에서 구체적으로 설명한다.
정공 주입층(111)은 억셉터성을 가지는 물질을 포함한 층이다. 억셉터성을 가지는 물질로서는 유기 화합물과 무기 화합물의 어느 쪽이든 사용할 수 있다.
억셉터성을 가지는 물질로서는 전자 흡인기(할로젠기 또는 사이아노기)를 가지는 화합물을 사용할 수 있고, 7,7,8,8-테트라사이아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노다이메테인(약칭: F4-TCNQ), 클로라닐, 2,3,6,7,10,11-헥사사이아노-1,4,5,8,9,12-헥사아자트라이페닐렌(약칭: HAT-CN), 1,3,4,5,7,8-헥사플루오로테트라사이아노-나프토퀴노다이메테인(약칭: F6-TCNNQ), 2-(7-다이사이아노메틸렌-1,3,4,5,6,8,9,10-옥타플루오로-7H-피렌-2-일리덴)말로노나이트릴 등을 들 수 있다. 특히 HAT-CN과 같이 헤테로 원자를 복수로 가지는 축합 방향족 고리에 전자 흡인기가 결합된 화합물은 열적으로 안정적이므로 바람직하다. 또한 전자 흡인기(특히 플루오로기와 같은 할로젠기 또는 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 들 수 있다. 억셉터성을 가지는 물질로서는 상술한 유기 화합물 외에도 몰리브데넘 산화물, 바나듐 산화물, 루테늄 산화물, 텅스텐 산화물, 망가니즈 산화물 등을 사용할 수 있다. 이 외에 프탈로사이아닌(약칭: H2Pc) 등의 프탈로사이아닌계 화합물, 구리프탈로사이아닌(약칭: CuPc) 등의 프탈로사이아닌계 착체 화합물, 4,4'-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: DPAB), N,N'-비스[4-비스(3-메틸페닐)아미노페닐]-N,N'-다이페닐-4,4'-다이아미노바이페닐(약칭: DNTPD) 등의 방향족 아민 화합물, 또는 폴리(3,4-에틸렌다이옥시싸이오펜)/폴리(스타이렌설폰산)(약칭: PEDOT/PSS) 등의 고분자 등을 사용하여도 정공 주입층(111)을 형성할 수 있다. 억셉터성을 가지는 물질은 전계를 인가함으로써, 인접한 정공 수송층(또는 정공 수송 재료)으로부터 전자를 추출할 수 있다.
또한 억셉터성을 가지는 물질 중에서도, 억셉터성을 가지는 유기 화합물은 증착이 용이하여 성막하기 쉬우므로 사용하기 쉬운 재료이다.
또한 정공 주입층(111)으로서 정공 수송성을 가지는 재료에 상기 억셉터성 물질을 함유시킨 복합 재료를 사용할 수도 있다. 또한 정공 수송성을 가지는 재료에 억셉터성 물질을 함유시킨 복합 재료를 사용함으로써 일함수에 상관없이 전극을 형성하는 재료를 선택할 수 있다. 즉 일함수가 큰 재료뿐만 아니라, 일함수가 작은 재료도 양극에 사용할 수 있다.
복합 재료에 사용하는 정공 수송성을 가지는 재료로서는 방향족 아민 화합물, 카바졸 유도체, 방향족 탄화수소, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등) 등 각종 유기 화합물을 사용할 수 있다. 또한 복합 재료에 사용하는 정공 수송성을 가지는 재료로서는 1×10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 가지는 물질인 것이 바람직하다. 이하에서는 복합 재료의 정공 수송성을 가지는 재료로서 사용할 수 있는 유기 화합물을 구체적으로 열거한다.
복합 재료에 사용할 수 있는 방향족 아민 화합물로서는 N,N'-다이(p-톨릴)-N,N'-다이페닐-p-페닐렌다이아민(약칭: DTDPPA), 4,4'-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: DPAB), N,N'-비스[4-비스(3-메틸페닐)아미노페닐]-N,N'-다이페닐-4,4'-다이아미노바이페닐(약칭: DNTPD), 1,3,5-트리스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]벤젠(약칭: DPA3B) 등을 들 수 있다. 카바졸 유도체로서는, 구체적으로 3-[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCA1), 3,6-비스[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCA2), 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카바졸-3-일)아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCN1), 4,4'-다이(N-카바졸릴)바이페닐(약칭: CBP), 1,3,5-트리스[4-(N-카바졸릴)페닐]벤젠(약칭: TCPB), 9-[4-(10-페닐-9-안트라센일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA), 1,4-비스[4-(N-카바졸릴)페닐]-2,3,5,6-테트라페닐벤젠 등을 사용할 수 있다. 방향족 탄화수소로서는, 예를 들어 2-tert-뷰틸-9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: t-BuDNA), 2-tert-뷰틸-9,10-다이(1-나프틸)안트라센, 9,10-비스(3,5-다이페닐페닐)안트라센(약칭: DPPA), 2-tert-뷰틸-9,10-비스(4-페닐페닐)안트라센(약칭: t-BuDBA), 9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: DNA), 9,10-다이페닐안트라센(약칭: DPAnth), 2-tert-뷰틸안트라센(약칭: t-BuAnth), 9,10-비스(4-메틸-1-나프틸)안트라센(약칭: DMNA), 2-tert-뷰틸-9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]안트라센, 9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]안트라센, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-다이(1-나프틸)안트라센, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-다이(2-나프틸)안트라센, 9,9'-바이안트릴, 10,10'-다이페닐-9,9'-바이안트릴, 10,10'-비스(2-페닐페닐)-9,9'-바이안트릴, 10,10'-비스[(2,3,4,5,6-펜타페닐)페닐]-9,9'-바이안트릴, 안트라센, 테트라센, 루브렌, 페릴렌, 2,5,8,11-테트라(tert-뷰틸)페릴렌 등이 있다. 또한 이 외에 펜타센, 코로넨 등을 사용할 수도 있다. 또한 바이닐 골격을 가져도 좋다. 바이닐기를 가지는 방향족 탄화수소로서는 예를 들어 4,4'-비스(2,2-다이페닐바이닐)바이페닐(약칭: DPVBi), 9,10-비스[4-(2,2-다이페닐바이닐)페닐]안트라센(약칭: DPVPA) 등이 있다. 또한 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 사용할 수도 있다.
또한 폴리(N-바이닐카바졸)(약칭: PVK), 폴리(4-바이닐트라이페닐아민)(약칭: PVTPA), 폴리[N-(4-{N'-[4-(4-다이페닐아미노)페닐]페닐-N'-페닐아미노}페닐)메타크릴아마이드](약칭: PTPDMA), 폴리[N,N'-비스(4-뷰틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘](약칭: Poly-TPD) 등의 고분자 화합물을 사용할 수도 있다.
복합 재료에 사용할 수 있는 정공 수송성을 가지는 재료로서는 카바졸 골격, 다이벤조퓨란 골격, 다이벤조싸이오펜 골격, 및 안트라센 골격 중 어느 것을 가지는 것이 더 바람직하다. 특히 다이벤조퓨란 고리 또는 다이벤조싸이오펜 고리를 포함하는 치환기를 가지는 방향족 아민, 나프탈렌 고리를 포함하는 방향족 모노아민, 또는 9-플루오렌일기가 아릴렌기를 통하여 아민의 질소와 결합되는 방향족 모노아민이어도 좋다. 또한 이들 유기 화합물이 N,N-비스(4-바이페닐)아미노기를 가지는 물질이면, 수명이 긴 유기 EL 디바이스를 제작할 수 있기 때문에 바람직하다. 상술한 유기 화합물로서는 구체적으로 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(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(바이페닐-4-일)-9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-2-아민(약칭: BBASF), N,N-비스(바이페닐-4-일)-9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-4-아민(약칭: BBASF(4)), N-(바이페닐-2-일)-N-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-4-아민(약칭: oFBiSF), N-(바이페닐-4-일)-N-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)다이벤조퓨란-4-아민(약칭: FrBiF), N-[4-(1-나프틸)페닐]-N-[3-(6-페닐다이벤조퓨란-4-일)페닐]-1-나프틸아민(약칭: mPDBfBNBN), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP), 4-페닐-3'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: mBPAFLP), 4-페닐-4'-[4-(9-페닐플루오렌-9-일)페닐]트라이페닐아민(약칭: BPAFLBi), 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBA1BP), 4,4'-다이페닐-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBBi1BP), 4-(1-나프틸)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBANB), 4,4'-다이(1-나프틸)-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBNBB), N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-2-아민(약칭: PCBASF), N-(바이페닐-4-일)-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBBiF), N,N-비스(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-9,9'-스파이로바이-9H-플루오렌-4-아민, N,N-비스(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-9,9'-스파이로바이-9H-플루오렌-3-아민, N,N-비스(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-9,9'-스파이로바이-9H-플루오렌-2-아민, N,N-비스(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-9,9'-스파이로바이-9H-플루오렌-1-아민 등을 들 수 있다.
또한 복합 재료에 사용할 수 있는 정공 수송성을 가지는 재료는 -5.7eV 이상 -5.4eV 이하의 비교적 깊은 HOMO(최고 피점유 분자 궤도: Highest Occupied Molecular Orbital) 준위를 가지는 물질인 것이 더 바람직하다. 복합 재료에 사용되는 정공 수송성을 가지는 재료가 비교적 깊은 HOMO 준위를 가짐으로써 정공 수송층(112)에 정공을 주입하기 쉬워지고, 수명이 긴 유기 EL 디바이스를 얻기 쉬워진다. 또한 복합 재료에 사용되는 정공 수송성을 가지는 재료가 비교적 깊은 HOMO 준위를 가지는 물질이면, 정공의 유발이 적절히 억제되어 수명이 더 긴 유기 EL 디바이스로 할 수 있다.
또한 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 플루오린화물을 상기 복합 재료에 더 혼합(상기 층 내의 플루오린 원자의 원자 비율은 20% 이상인 것이 바람직함)시킴으로써, 상기 층의 굴절률을 저하시킬 수 있다. 이에 의해서도 EL층(103) 내부에 굴절률이 낮은 층을 형성할 수 있어 유기 EL 디바이스의 외부 양자 효율을 향상시킬 수 있다.
정공 주입층(111)을 형성함으로써 정공 주입성이 양호해져 구동 전압이 낮은 유기 EL 디바이스를 얻을 수 있다.
정공 수송층(112)은 정공 수송성을 가지는 재료를 포함하여 형성된다. 정공 수송성을 가지는 재료로서는 1×10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 가지는 것이 바람직하다.
상기 정공 수송성을 가지는 재료로서는 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: NPB), N,N'-다이페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-4,4'-다이아미노바이페닐(약칭: TPD), N,N'-비스(9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-2-일)-N,N'-다이페닐-4,4'-다이아미노바이페닐(약칭: BSPB), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP), 4-페닐-3'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: mBPAFLP), 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBA1BP), 4,4'-다이페닐-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBBi1BP), 4-(1-나프틸)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBANB), 4,4'-다이(1-나프틸)-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBNBB), 9,9-다이메틸-N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]플루오렌-2-아민(약칭: PCBAF), N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-2-아민(약칭: PCBASF) 등의 방향족 아민 골격을 가지는 화합물, 1,3-비스(N-카바졸릴)벤젠(약칭: mCP), 4,4'-다이(N-카바졸릴)바이페닐(약칭: CBP), 3,6-비스(3,5-다이페닐페닐)-9-페닐카바졸(약칭: CzTP), 3,3'-비스(9-페닐-9H-카바졸)(약칭: PCCP), 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(약칭: BismBPCz), 9-(바이페닐-3-일)-9'-(바이페닐-4-일)-9H,9'H-3,3'-바이카바졸(약칭: mBPCCBP), 9-(2-나프틸)-9'-페닐-9H,9'H-3,3'-바이카바졸(약칭: βNCCP), 9-(3-바이페닐)-9'-(2-나프틸)-3,3'-바이-9H-카바졸(약칭: βNCCmBP), 9-(4-바이페닐)-9'-(2-나프틸)-3,3'-바이-9H-카바졸(약칭: βNCCBP), 9,9'-다이-2-나프틸-3,3'-9H,9'H-바이카바졸(약칭: BisβNCz), 9-(2-나프틸)-9'-[1,1':4',1''-터페닐]-3-일-3,3'-9H,9'H-바이카바졸, 9-(2-나프틸)-9'-[1,1':3',1''-터페닐]-3-일-3,3'-9H,9'H-바이카바졸, 9-(2-나프틸)-9'-[1,1':3',1''-터페닐]-5'-일-3,3'-9H,9'H-바이카바졸, 9-(2-나프틸)-9'-[1,1':4',1''-터페닐]-4-일-3,3'-9H,9'H-바이카바졸, 9-(2-나프틸)-9'-[1,1':3',1''-터페닐]-4-일-3,3'-9H,9'H-바이카바졸, 9-(2-나프틸)-9'-(트라이페닐렌-2-일)-3,3'-9H,9'H-바이카바졸, 9-페닐-9'-(트라이페닐렌-2-일)-3,3'-9H,9'H-바이카바졸(약칭: PCCzTp), 9,9'-비스(트라이페닐렌-2-일)-3,3'-9H,9'H-바이카바졸, 9-(4-바이페닐)-9'-(트라이페닐렌-2-일)-3,3'-9H,9'H-바이카바졸, 9-(트라이페닐렌-2-일)-9'-[1,1':3',1''-터페닐]-4-일-3,3'-9H,9'H-바이카바졸 등의 카바졸 골격을 가지는 화합물, 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조싸이오펜)(약칭: DBT3P-II), 2,8-다이페닐-4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]다이벤조싸이오펜(약칭: DBTFLP-III), 4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-6-페닐다이벤조싸이오펜(약칭: DBTFLP-IV) 등의 싸이오펜 골격을 가지는 화합물, 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조퓨란)(약칭: DBF3P-II), 4-{3-[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]페닐}다이벤조퓨란(약칭: mmDBFFLBi-II) 등의 퓨란 골격을 가지는 화합물을 들 수 있다. 상술한 것 중에서도, 방향족 아민 골격을 가지는 화합물, 카바졸 골격을 가지는 화합물은 신뢰성과 정공 수송성이 높아 구동 전압 저감에도 기여하기 때문에 바람직하다. 또한 정공 주입층(111)의 복합 재료에 사용되는 정공 수송성을 가지는 재료의 예로서 든 물질도 정공 수송층(112)을 구성하는 재료로서 적합하게 사용할 수 있다.
발광층(113)은 발광 물질과 제 1 유기 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 또한 제 2 유기 화합물을 더 포함하여도 좋다. 또한 발광층(113)은 기타 재료를 동시에 포함하여도 좋다. 또한 조성이 다른 2층의 적층이어도 좋다. 제 1 유기 화합물은 전자 수송성을 가지는 유기 화합물이고, 제 2 유기 화합물은 정공 수송성을 가지는 유기 화합물인 것이 바람직하다.
또한 발광 물질은 형광 물질이어도 좋고, 인광 물질이어도 좋고, 열 활성화 지연 형광(TADF)을 나타내는 물질이어도 좋다.
발광층(113)에서 형광 발광 물질로서 사용할 수 있는 재료의 예로서는, 아래와 같은 것을 들 수 있다. 또한 이들 외의 형광 발광 물질을 사용할 수도 있다.
5,6-비스[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-2,2'-바이피리딘(약칭: PAP2BPy), 5,6-비스[4'-(10-페닐-9-안트릴)바이페닐-4-일]-2,2'-바이피리딘(약칭: PAPP2BPy), N,N'-다이페닐-N,N'-비스[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6FLPAPrn), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6mMemFLPAPrn), N,N'-비스[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N,N'-다이페닐스틸벤-4,4'-다이아민(약칭: YGA2S), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(10-페닐-9-안트릴)트라이페닐아민(약칭: YGAPA), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(9,10-다이페닐-2-안트릴)트라이페닐아민(약칭: 2YGAPPA), N,9-다이페닐-N-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCAPA), 페릴렌, 2,5,8,11-테트라-tert-뷰틸페릴렌(약칭: TBP), 4-(10-페닐-9-안트릴)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBAPA), N,N''-(2-tert-뷰틸안트라센-9,10-다이일다이-4,1-페닐렌)비스(N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민)(약칭: DPABPA), N,9-다이페닐-N-[4-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCAPPA), N-[4-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPAPPA), N,N,N',N',N'',N'',N''',N'''-옥타페닐다이벤조[g,p]크리센-2,7,10,15-테트라아민(약칭: DBC1), 쿠마린 30, N-(9,10-다이페닐-2-안트릴)-N,9-다이페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCAPA), N-[9,10-비스(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(바이페닐-2-일)-2-안트릴]-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPABPhA), 9,10-비스(바이페닐-2-일)-N-[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N-페닐안트라센-2-아민(약칭: 2YGABPhA), N,N,9-트라이페닐안트라센-9-아민(약칭: DPhAPhA), 쿠마린 545T, N,N'-다이페닐퀴나크리돈(약칭: DPQd), 루브렌, 5,12-비스(바이페닐-4-일)-6,11-다이페닐테트라센(약칭: BPT), 2-(2-{2-[4-(다이메틸아미노)페닐]에텐일}-6-메틸-4H-피란-4-일리덴)프로페인다이나이트릴(약칭: DCM1), 2-{2-메틸-6-[2-(2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCM2), N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)테트라센-5,11-다이아민(약칭: p-mPhTD), 7,14-다이페닐-N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)아세나프토[1,2-a]플루오란텐-3,10-다이아민(약칭: p-mPhAFD), 2-{2-아이소프로필-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCJTI), 2-{2-tert-뷰틸-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCJTB), 2-(2,6-비스{2-[4-(다이메틸아미노)페닐]에텐일}-4H-피란-4-일리덴)프로페인다이나이트릴(약칭: BisDCM), 2-{2,6-비스[2-(8-메톡시-1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: BisDCJTM), N,N'-다이페닐-N,N'-(1,6-피렌-다이일)비스[(6-페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란)-8-아민](약칭: 1,6BnfAPrn-03), 3,10-비스[N-(9-페닐-9H-카바졸-2-일)-N-페닐아미노]나프토[2,3-b;6,7-b']비스벤조퓨란(약칭: 3,10PCA2Nbf(IV)-02), 3,10-비스[N-(다이벤조퓨란-3-일)-N-페닐아미노]나프토[2,3-b;6,7-b']비스벤조퓨란(약칭: 3,10FrA2Nbf(IV)-02) 등을 들 수 있다. 특히, 1,6FLPAPrn, 1,6mMemFLPAPrn, 1,6BnfAPrn-03과 같은 피렌다이아민 화합물로 대표되는 축합 방향족 다이아민 화합물은 정공 트랩성이 높고, 발광 효율 및 신뢰성이 우수하므로 바람직하다.
발광층(113)에서 발광 물질로서 인광 발광 물질을 사용하는 경우, 사용할 수 있는 재료의 예로서는 아래와 같은 것을 들 수 있다.
(다이아이소뷰티릴메타네이토)비스[4,6-비스(3-메틸페닐)피리미디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(5mdppm)2(dibm)]), 비스[4,6-비스(3-메틸페닐)피리미디네이토](다이피발로일메타네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(5mdppm)2(dpm)]), 비스[4,6-다이(나프탈렌-1-일)피리미디네이토](다이피발로일메타네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(d1npm)2(dpm)]) 등의 피리미딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체, (아세틸아세토네이토)비스(2,3,5-트라이페닐피라지네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tppr)2(acac)]), 비스(2,3,5-트라이페닐피라지네이토)(다이피발로일메타네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tppr)2(dpm)]), (아세틸아세토네이토)비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)퀴녹살리네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(Fdpq)2(acac)]) 등의 피라진 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체, 트리스(1-페닐아이소퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: [Ir(piq)3]), 비스(1-페닐아이소퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(piq)2(acac)]), (3,7-다이에틸-4,6-노네인다이오네이토-κO4,κO6)비스[2,4-다이메틸-6-[7-(1-메틸에틸)-1-아이소퀴놀린일-κN]페닐-κC]이리듐(III), (3,7-다이에틸-4,6-노네인다이오네이토-κO4,κO6)비스[2,4-다이메틸-6-[5-(1-메틸에틸)-2-퀴놀린일-κN]페닐-κC]이리듐(III) 등의 피리딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체 외에, 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르피린 백금(II)(약칭: PtOEP) 등의 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)]) 등의 희토류 금속 착체를 들 수 있다. 이들은 600nm 내지 700nm의 파장 영역에서 발광 피크를 가진다. 또한 피라진 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체는 색도가 좋은 적색 발광을 얻을 수 있다. 또한 기타 공지의 적색 인광 발광을 나타내는 물질을 사용할 수도 있다.
트리스{2-[5-(2-메틸페닐)-4-(2,6-다이메틸페닐)-4H-1,2,4-트라이아졸-3-일-κN2]페닐-κC}이리듐(III)(약칭: [Ir(mpptz-dmp)3]), 트리스(5-메틸-3,4-다이페닐-4H-1,2,4-트라이아졸레이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(Mptz)3]) 등의 4H-트라이아졸 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 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]) 등의 1H-트라이아졸 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체, fac-트리스[1-(2,6-다이아이소프로필페닐)-2-페닐-1H-이미다졸]이리듐(III)(약칭: [Ir(iPrpim)3]), 트리스[3-(2,6-다이메틸페닐)-7-메틸이미다조[1,2-f]페난트리디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(dmpimpt-Me)3]), 트리스(2-[1-{2,6-비스(1-메틸에틸)페닐}-1H-이미다졸-2-일-κN3]-4-사이아노페닐-κC)이리듐(III)(약칭: CNImIr) 등의 이미다졸 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체, 트리스[(6-tert-뷰틸-3-페닐-2H-이미다조[4,5-b]피라진-1-일-κC2)페닐-κC]이리듐(III)(약칭: [Ir(cb)3]) 등의 벤즈이미다졸리덴 골격을 가지는 유기 금속 착체, 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C2']이리듐(III)테트라키스(1-피라졸릴)보레이트(약칭: FIr6), 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C2']이리듐(III)피콜리네이트(약칭: FIrpic), 비스{2-[3',5'-비스(트라이플루오로메틸)페닐]피리디네이토-N,C2'}이리듐(III)피콜리네이트(약칭: [Ir(CF3ppy)2(pic)], 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C2']이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: FIracac) 등의 전자 흡인기를 가지는 페닐피리딘 유도체를 배위자로 하는 유기 금속 이리듐 착체를 들 수 있다. 이들은 청색 인광 발광을 나타내는 화합물이고, 440nm 내지 520nm의 파장 영역에서 발광 피크를 가지는 화합물이다.
또한 트리스(4-메틸-6-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: Ir(mppm)3), 트리스(4-t-뷰틸-6-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: Ir(tBuppm)3), (아세틸아세토네이토)비스(6-메틸-4-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: Ir(mppm)2(acac)), (아세틸아세토네이토)비스(6-tert-뷰틸-4-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: Ir(tBuppm)2(acac)), (아세틸아세토네이토)비스[6-(2-노보닐)-4-페닐피리미디네이토]이리듐(III)(약칭: Ir(nbppm)2(acac)), (아세틸아세토네이토)비스[5-메틸-6-(2-메틸페닐)-4-페닐피리미디네이토]이리듐(III)(약칭: Ir(mpmppm)2(acac)), (아세틸아세토네이토)비스(4,6-다이페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: Ir(dppm)2(acac)) 등의 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)]) 등의 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)]), [2-d3-메틸-8-(2-피리딘일-κN)벤조퓨로[2,3-b]피리딘-κC]비스[2-(5-d3-메틸-2-피리딘일-κN2)페닐-κC]이리듐(III)(약칭: [Ir(5mppy-d3)2(mbfpypy-d3)]), [2-(메틸-d3)-8-[4-(1-메틸에틸-1-d)-2-피리딘일-κN]벤조퓨로[2,3-b]피리딘-7-일-κC]비스[5-(메틸-d3)-2-[5-(메틸-d3)-2-피리딘일-κN]페닐-κC]이리듐(III)(약칭: Ir(5mtpy-d6)2(mbfpypy-iPr-d4)), [2-d3-메틸-(2-피리딘일-κN)벤조퓨로[2,3-b]피리딘-κC]비스[2-(2-피리딘일-κN)페닐-κC]이리듐(III)(약칭: Ir(ppy)2(mbfpypy-d3)), [2-(4-d3-메틸-5-페닐-2-피리딘일-κN2)페닐-κC]비스[2-(5-d3-메틸-2-피리딘일-κN2)페닐-κC]이리듐(III)(약칭: [Ir(5mppy-d3)2(mdppy-d3)]), [2-메틸-(2-피리딘일-κN)벤조퓨로[2,3-b]피리딘-κC]비스[2-(2-피리딘일-κN)페닐-κC]이리듐(III)(약칭: [Ir(ppy)2(mbfpypy)]), [2-(4-메틸-5-페닐-2-피리딘일-κN)페닐-κC]비스[2-(2-피리딘일-κN)페닐-κC]이리듐(III)(약칭: Ir(ppy)2(mdppy)) 등의 피리딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체 외에, 트리스(아세틸아세토네이토)(모노페난트롤린)터븀(III)(약칭: [Tb(acac)3(Phen)]) 등의 희토류 금속 착체를 들 수 있다. 이들은 주로 녹색 인광 발광을 나타내는 화합물이고, 500nm 내지 600nm의 파장 영역에서 발광 피크를 가진다. 또한 피리미딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체는 신뢰성 및 발광 효율도 매우 높기 때문에 특히 바람직하다.
TADF 재료로서는 풀러렌 및 그 유도체, 아크리딘 및 그 유도체, 에오신 유도체 등을 사용할 수 있다. 또한 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 주석(Sn), 백금(Pt), 인듐(In), 또는 팔라듐(Pd) 등을 포함한 금속 함유 포르피린을 들 수 있다. 상기 금속 함유 포르피린으로서는, 예를 들어 이하의 구조식으로 나타내어지는 프로토포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(Proto IX)), 메소포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(Meso IX)), 헤마토포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(Hemato IX)), 코프로포르피린테트라메틸에스터-플루오린화 주석 착체(SnF2(Copro III-4Me)), 옥타에틸포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(OEP)), 에티오포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(Etio I)), 옥타에틸포르피린-염화 백금 착체(PtCl2OEP) 등도 있다.
[화학식 22]
또한 이하의 구조식으로 나타내어지는 2-(바이페닐-4-일)-4,6-비스(12-페닐인돌로[2,3-a]카바졸-11-일)-1,3,5-트라이아진(약칭: PIC-TRZ), 9-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)-9'-페닐-9H,9'H-3,3'-바이카바졸(약칭: PCCzTzn), 9-[4-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)페닐]-9'-페닐-3,3'-바이-9H-카바졸(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) 등 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리 및 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 중 한쪽 또는 양쪽을 가지는 헤테로 고리 화합물도 사용할 수 있다. 상기 헤테로 고리 화합물은 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리 및 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 가지기 때문에 전자 수송성 및 정공 수송성이 모두 높아 바람직하다. 이들 중에서도, π전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 가지는 골격 중 피리딘 골격, 다이아진 골격(피리미딘 골격, 피라진 골격, 피리다진 골격), 및 트라이아진 골격은 안정적이고 신뢰성이 높으므로 바람직하다. 특히 벤조퓨로피리미딘 골격, 벤조티에노피리미딘 골격, 벤조퓨로피라진 골격, 벤조티에노피라진 골격은 억셉터성이 높고 신뢰성이 높으므로 바람직하다. 또한 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리를 가지는 골격 중에서도, 아크리딘 골격, 페녹사진 골격, 페노싸이아진 골격, 퓨란 골격, 싸이오펜 골격, 및 피롤 골격은 안정적이고 신뢰성이 높으므로, 상기 골격 중 적어도 하나를 가지는 것이 바람직하다. 또한 퓨란 골격으로서는 다이벤조퓨란 골격이 바람직하고, 싸이오펜 골격으로서는 다이벤조싸이오펜 골격이 바람직하다. 또한 피롤 골격으로서는 인돌 골격, 카바졸 골격, 인돌로 카바졸 골격, 바이카바졸 골격, 3-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸 골격이 특히 바람직하다. 또한 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리와 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리가 직접 결합된 물질은, π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리의 전자 공여성과 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리의 전자 수용성이 모두 강해지고, S1 준위와 T1 준위의 에너지 차이가 작아지기 때문에 열 활성화 지연 형광을 효율적으로 얻을 수 있어 특히 바람직하다. 또한 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 대신에, 사이아노기와 같은 전자 흡인기가 결합된 방향족 고리를 사용하여도 좋다. 또한 π전자 과잉형 골격으로서 방향족 아민 골격, 페나진 골격 등을 사용할 수 있다. 또한 π전자 부족형 골격으로서 크산텐 골격, 싸이오크산텐다이옥사이드 골격, 옥사다이아졸 골격, 트라이아졸 골격, 이미다졸 골격, 안트라퀴논 골격, 페닐보레인, 보레인트렌 등의 붕소 함유 골격, 벤조나이트릴 또는 사이아노벤젠 등의 나이트릴기 또는 사이아노기를 가지는 방향족 고리, 헤테로 방향족 고리, 벤조페논 등의 카보닐 골격, 포스핀옥사이드 골격, 설폰 골격 등을 사용할 수 있다. 이와 같이, π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 및 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리 중 적어도 한쪽 대신에 π전자 부족형 골격 및 π전자 과잉형 골격을 사용할 수 있다.
[화학식 23]
또한 매우 고속이면서, 가역적인 항간 교차가 가능하고, 단일항 들뜬 상태와 삼중항 들뜬 상태 사이의 열 평형 모델에 따라 발광하는 TADF 재료를 사용하여도 좋다. 이와 같은 TADF 재료는 극히 짧은 발광 수명(여기 수명)을 가지고, 발광 디바이스에서의 고휘도 영역의 효율 저하를 억제할 수 있다. 구체적으로는 아래에 나타내는 분자 구조를 가지는 재료를 들 수 있다.
[화학식 24]
또한 TADF 재료란, S1 준위와 T1 준위의 차이가 작고, 역항간 교차에 의하여 에너지를 삼중항 들뜬 에너지로부터 단일항 들뜬 에너지로 변환할 수 있는 기능을 가지는 재료이다. 그러므로 삼중항 들뜬 에너지를 소량의 열 에너지에 의하여 단일항 들뜬 에너지로 업컨버트(역항간 교차)할 수 있어 단일항 들뜬 상태를 효율적으로 생성할 수 있다. 또한 삼중항 들뜬 에너지를 발광으로 변환할 수 있다.
또한 2종류의 물질로 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 T1 준위의 지표로서는, 저온(예를 들어 77K 내지 10K)에서 관측되는 인광 스펙트럼을 사용하면 좋다. TADF 재료는, 그 형광 스펙트럼의 단파장 측의 꼬리(tail)에서 접선을 긋고, 그 외삽선의 파장의 에너지를 S1 준위로 하고, 인광 스펙트럼의 단파장 측의 꼬리에서 접선을 긋고, 그 외삽선의 파장의 에너지를 T1 준위로 한 경우에 그 S1과 T1의 차이가 0.3eV 이하인 것이 바람직하고, 0.2eV 이하인 것이 더 바람직하다.
또한 TADF 재료를 발광 물질로서 사용하는 경우, 호스트 재료의 S1 준위는 TADF 재료의 S1 준위보다 높은 것이 바람직하다. 또한 호스트 재료의 T1 준위는 TADF 재료의 T1 준위보다 높은 것이 바람직하다.
호스트 재료에 사용할 수 있는 전자 수송 재료로서는 예를 들어 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리네이토)베릴륨(II)(약칭: BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀레이토)(4-페닐페놀레이토)알루미늄(III)(약칭: BAlq), 비스(8-퀴놀리놀레이토)아연(II)(약칭: Znq), 비스[2-(2-벤즈옥사졸릴)페놀레이토]아연(II)(약칭: ZnPBO), 비스[2-(2-벤조싸이아졸릴)페놀레이토]아연(II)(약칭: ZnBTZ) 등의 금속 착체, π전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 가지는 유기 화합물을 사용할 수 있다. π전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 가지는 유기 화합물로서는 예를 들어 2-(4-바이페닐릴)-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸(약칭: PBD), 3-(4-바이페닐릴)-4-페닐-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,2,4-트라이아졸(약칭: TAZ), 1,3-비스[5-(p-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸-2-일]벤젠(약칭: OXD-7), 9-[4-(5-페닐-1,3,4-옥사다이아졸-2-일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CO11), 2,2',2''-(1,3,5-벤젠트라이일)트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸)(약칭: TPBI), 2-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤즈이미다졸(약칭: mDBTBIm-II) 등의 폴리아졸 골격을 가지는 헤테로 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물, 2-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTPDBq-II), 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II), 2-[3'-(9H-카바졸-9-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mCzBPDBq), 4,6-비스[3-(페난트렌-9-일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mPnP2Pm), 4,6-비스[3-(4-다이벤조싸이엔일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mDBTP2Pm-II), 2,4-비스[4-(1-나프틸)페닐]-6-[4-(3-피리딜)페닐]피리미딘(약칭: 2,4NP-6PyPPm), 6-(바이페닐-3-일)-4-[3,5-비스(9H-카바졸-9-일)페닐]-2-페닐피리미딘(약칭: 6mBP-4Cz2PPm), 4-[3,5-비스(9H-카바졸-9-일)페닐]-2-페닐-6-(바이페닐-4-일)피리미딘(약칭: 6BP-4Cz2PPm), 7-[4-(9-페닐-9H-카바졸-2-일)퀴나졸린-2-일]-7H-다이벤조[c,g]카바졸(약칭: PC-cgDBCzQz), 11-[(3'-다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]페난트로[9',10':4,5]퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 11mDBtBPPnfpr), 11-[(3'-다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-4-일]페난트로[9',10':4,5]퓨로[2,3-b]피라진, 11-[3'-(9H-카바졸-9-일)바이페닐-3-일]페난트로[9',10':4,5]퓨로[2,3-b]피라진, 12-(9'-페닐-3,3'-바이-9H-카바졸-9-일)페난트로[9',10':4,5]퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 12PCCzPnfpr), 9-[(3'-9-페닐-9H-카바졸-3-일)바이페닐-4-일]나프토[1',2':4,5]퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 9pmPCBPNfpr), 9-(9'-페닐-3,3'-바이-9H-카바졸-9-일)나프토[1',2':4,5]퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 9PCCzNfpr), 10-(9'-페닐-3,3'-바이-9H-카바졸-9-일)나프토[1',2':4,5]퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 10PCCzNfpr), 9-[3'-(6-페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-일)바이페닐-3-일]나프토[1',2':4,5]퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 9mBnfBPNfpr), 9-{3-[6-(9,9-다이메틸플루오렌-2-일)다이벤조싸이오펜-4-일]페닐}나프토[1',2':4,5]퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 9mFDBtPNfpr), 9-[3'-(6-페닐다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]나프토[1',2':4,5]퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 9mDBtBPNfpr-02), 9-[3-(9'-페닐-3,3'-바이-9H-카바졸-9-일)페닐]나프토[1',2':4,5]퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 9mPCCzPNfpr), 9-[3'-(2,8-다이페닐다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]나프토[1',2':4,5]퓨로[2,3-b]피라진, 11-[3'-(2,8-다이페닐다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]페난트로[9',10':4,5]퓨로[2,3-b]피라진 등의 다이아진 골격을 가지는 헤테로 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물, 3,5-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리딘(약칭: 35DCzPPy), 1,3,5-트라이[3-(3-피리딜)페닐]벤젠(약칭: TmPyPB) 등의 피리딘 골격을 가지는 헤테로 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물, 2-[3'-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)바이페닐-3-일]-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: mFBPTzn), 2-(바이페닐-4-일)-4-페닐-6-(9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-2-일)-1,3,5-트라이아진(약칭: BP-SFTzn), 2-{3-[3-(벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-일)페닐]페닐}-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: mBnfBPTzn), 2-{3-[3-(벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-6-일)페닐]페닐}-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: mBnfBPTzn-02), 5-[3-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)페닐]-7,7-다이메틸-5H,7H-인데노[2,1-b]카바졸(약칭: mINc(II)PTzn), 2-[3'-(트라이페닐렌-2-일)바이페닐-3-일]-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: mTpBPTzn), 3-[9-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)-2-다이벤조퓨란일]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCDBfTzn), 2-(바이페닐-3-일)-4-페닐-6-{8-[(1,1':4',1''-터페닐)-4-일]-1-다이벤조퓨란일}-1,3,5-트라이아진(약칭: mBP-TPDBfTzn) 등의 트라이아진 골격을 가지는 헤테로 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물이 있다. 상술한 것 중에서도, 다이아진 골격을 가지는 헤테로 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물, 피리딘 골격을 가지는 헤테로 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물, 트라이아진 골격을 가지는 헤테로 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물은 신뢰성이 높아 바람직하다. 특히 다이아진(피리미딘, 피라진) 골격을 가지는 헤테로 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물, 트라이아진 골격을 가지는 헤테로 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물은 전자 수송성이 높고 구동 전압 저감에도 기여한다.
호스트 재료에 사용할 수 있는 정공 수송 재료로서는 아민 골격, π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리를 가지는 유기 화합물이 있다. 상기 아민 골격, π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리를 가지는 유기 화합물로서는 예를 들어 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: NPB), N,N'-다이페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-4,4'-다이아미노바이페닐(약칭: TPD), N,N'-비스(9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-2-일)-N,N'-다이페닐-4,4'-다이아미노바이페닐(약칭: BSPB), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP), 4-페닐-3'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: mBPAFLP), 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBA1BP), 4,4'-다이페닐-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBBi1BP), 4-(1-나프틸)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBANB), 4,4'-다이(1-나프틸)-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBNBB), 9,9-다이메틸-N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]플루오렌-2-아민(약칭: PCBAF), N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-2-아민(약칭: PCBASF) 등의 방향족 아민 골격을 가지는 화합물, 1,3-비스(N-카바졸릴)벤젠(약칭: mCP), 4,4'-다이(N-카바졸릴)바이페닐(약칭: CBP), 3,6-비스(3,5-다이페닐페닐)-9-페닐카바졸(약칭: CzTP), 3,3'-비스(9-페닐-9H-카바졸)(약칭: PCCP), N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]비스(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)아민(약칭: PCBFF), N-(1,1'-바이페닐-4-일)-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9,9-다이메틸-9H-플루오렌-4-아민, N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-9,9-다이메틸-9H-플루오렌-4-아민, N-(1,1'-바이페닐-4-일)-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9,9-다이페닐-9H-플루오렌-2-아민, N-(1,1'-바이페닐-4-일)-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9,9-다이페닐-9H-플루오렌-4-아민, N-(바이페닐-4-일)-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-4-아민(약칭: PCBBiSF), N-(1,1'-바이페닐-4-일)-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐] -9,9'-스파이로바이(9H-플루오렌)-4-아민, N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-N-(1,1':3',1''-터페닐-4-일)-9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-아민, N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-N-(1,1':4',1''-터페닐-4-일)-9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-아민, N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-N-(1,1':3',1''-터페닐-4-일)-9,9-다이메틸-9H-플루오렌-4-아민, N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-N-(1,1':4',1''-터페닐-4-일)-9,9-다이메틸-9H-플루오렌-4-아민 등의 카바졸 골격을 가지는 화합물, 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조싸이오펜)(약칭: DBT3P-II), 2,8-다이페닐-4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]다이벤조싸이오펜(약칭: DBTFLP-III), 4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-6-페닐다이벤조싸이오펜(약칭: DBTFLP-IV) 등의 싸이오펜 골격을 가지는 화합물, 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조퓨란)(약칭: DBF3P-II), 4-{3-[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]페닐}다이벤조퓨란(약칭: mmDBFFLBi-II) 등의 퓨란 골격을 가지는 화합물이 있다. 상술한 것 중에서도, 방향족 아민 골격을 가지는 화합물, 카바졸 골격을 가지는 화합물은 신뢰성과 정공 수송성이 높아 구동 전압 저감에도 기여하기 때문에 바람직하다. 또한 정공 수송층(112)에서의 정공 수송성을 가지는 재료의 예로서 든 유기 화합물도 호스트의 정공 수송 재료로서 사용할 수 있다.
또한 전자 수송성 재료와 정공 수송성 재료를 혼합함으로써, 발광층(113)의 수송성을 용이하게 조정할 수 있어 재결합 영역의 제어를 간편하게 수행할 수 있다. 또한 TADF 재료에 대해서도 전자 수송 재료 또는 정공 수송 재료로서 사용할 수 있다.
호스트 재료로서 사용할 수 있는 TADF 재료로서는, 상술한 TADF 재료를 마찬가지로 사용할 수 있다. TADF 재료를 호스트 재료로서 사용하면, TADF 재료에서 생성된 삼중항 들뜬 에너지가 역항간 교차에 의하여 단일항 들뜬 에너지로 변환되고, 발광 물질로 에너지 이동함으로써, 유기 EL 디바이스의 발광 효율을 높일 수 있다. 이때 TADF 재료가 에너지 도너로서 기능하고, 발광 물질이 에너지 억셉터로서 기능한다.
이는 상기 발광 물질이 형광 발광 물질인 경우에 매우 유효하다. 또한 이때 높은 발광 효율을 얻기 위해서는, TADF 재료의 S1 준위가 형광 발광 물질의 S1 준위보다 높은 것이 바람직하다. 또한 TADF 재료의 T1 준위가 형광 발광 물질의 S1 준위보다 높은 것이 바람직하다. 따라서 TADF 재료의 T1 준위는 형광 발광 물질의 T1 준위보다 높은 것이 바람직하다.
또한 형광 발광 물질의 가장 낮은 에너지 측의 흡수대의 파장과 중첩되는 발광을 나타내는 TADF 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이로써, TADF 재료로부터 형광 발광 물질로의 들뜬 에너지의 이동이 원활하게 되어, 발광을 효율적으로 얻을 수 있어 바람직하다.
또한 역항간 교차에 의하여 삼중항 들뜬 에너지로부터 단일항 들뜬 에너지가 효율적으로 생성되기 위해서는, TADF 재료에서 캐리어 재결합이 일어나는 것이 바람직하다. 또한 TADF 재료에서 생성된 삼중항 들뜬 에너지가 형광 발광 물질의 삼중항 들뜬 에너지로 이동하지 않는 것이 바람직하다. 이러한 이유로, 형광 발광 물질은 형광 발광 물질에 포함되는 발광단(발광의 원인이 되는 골격)의 주위에 보호기를 가지는 것이 바람직하다. 상기 보호기로서는, π결합을 가지지 않는 치환기 및 포화 탄화수소가 바람직하고, 구체적으로는 탄소수 3 이상 10 이하의 알킬기, 탄소수 3 이상 10 이하의 치환 또는 비치환된 사이클로알킬기, 탄소수 3 이상 10 이하의 트라이알킬실릴기를 들 수 있고, 복수의 보호기를 가지는 것이 더 바람직하다. π결합을 가지지 않는 치환기는 캐리어를 수송하는 기능이 부족하기 때문에, 캐리어 수송 또는 캐리어 재결합에 영향을 거의 미치지 않고 TADF 재료와 형광 발광 물질의 발광단의 거리를 멀어지게 할 수 있다. 여기서, 발광단이란 형광 발광 물질에서 발광을 일으키는 원자단(골격)을 말한다. 발광단은 π결합을 가지는 골격인 것이 바람직하고, 방향족 고리를 포함하는 것이 바람직하고, 축합 방향족 고리 또는 축합 헤테로 방향족 고리를 가지는 것이 바람직하다. 축합 방향족 고리 또는 축합 헤테로 방향족 고리로서는 페난트렌 골격, 스틸벤 골격, 아크리돈 골격, 페녹사진 골격, 페노싸이아진 골격 등을 들 수 있다. 특히 나프탈렌 골격, 안트라센 골격, 플루오렌 골격, 크리센 골격, 트라이페닐렌 골격, 테트라센 골격, 피렌 골격, 페릴렌 골격, 쿠마린 골격, 퀴나크리돈 골격, 나프토비스벤조퓨란 골격을 가지는 형광 발광 물질은 형광 양자 수율이 높기 때문에 바람직하다.
형광 발광 물질을 발광 물질로서 사용하는 경우, 호스트 재료로서는 안트라센 골격을 가지는 재료가 적합하다. 안트라센 골격을 가지는 물질을 형광 발광 물질의 호스트 재료로서 사용하면, 발광 효율 및 내구성 모두가 양호한 발광층을 실현할 수 있다. 호스트 재료로서 사용하는 안트라센 골격을 가지는 물질로서는 다이페닐안트라센 골격, 특히 9,10-다이페닐안트라센 골격을 가지는 물질이 화학적으로 안정적이므로 바람직하다. 또한 호스트 재료가 카바졸 골격을 가지는 경우, 정공의 주입성·수송성이 높아지기 때문에 바람직하지만, 카바졸에 벤젠 고리가 더 축합된 벤조카바졸 골격을 가지는 경우에는, 카바졸보다 HOMO가 0.1eV 정도 얕아져 정공이 들어가기 쉬워지기 때문에 더 바람직하다. 특히 호스트 재료가 다이벤조카바졸 골격을 가지는 경우, 카바졸보다 HOMO가 0.1eV 정도 얕아져 정공이 들어가기 쉬워질 뿐만 아니라, 정공 수송성도 우수하고 내열성도 높아지므로 바람직하다. 따라서 호스트 재료로서 더 바람직한 것은, 9,10-다이페닐안트라센 골격 및 카바졸 골격(또는 벤조카바졸 골격, 다이벤조카바졸 골격)을 동시에 가지는 물질이다. 또한 상기 정공 주입성·수송성의 관점에서, 카바졸 골격 대신에 벤조플루오렌 골격, 다이벤조플루오렌 골격을 사용하여도 좋다. 이와 같은 물질의 예로서는 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: PCzPA), 3-[4-(1-나프틸)페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPN), 9-[4-(10-페닐-9-안트라센일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA), 7-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-7H-다이벤조[c,g]카바졸(약칭: cgDBCzPA), 6-[3-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란(약칭: 2mBnfPPA), 9-페닐-10-[4'-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)바이페닐-4-일]안트라센(약칭: FLPPA), 9-(1-나프틸)-10-[4-(2-나프틸)페닐]안트라센(약칭: αN-βNPAnth), 9-(1-나프틸)-10-(2-나프틸)안트라센(약칭: α,βADN), 2-(10-페닐안트라센-9-일)다이벤조퓨란, 2-(10-페닐-9-안트라센일)벤조[b]나프토[2,3-d]퓨란(약칭: Bnf(II)PhA), 9-(2-나프틸)-10-[3-(2-나프틸)페닐]안트라센(약칭: βN-mβNPAnth), 1-[4-(10-(바이페닐-4-일)-9-안트라센일)페닐]-2-에틸-1H-벤즈이미다졸(약칭: EtBImPBPhA), 2,9-다이(1-나프틸)-10-페닐안트라센(약칭: 2αN-αNPhA), 9-(1-나프틸)-10-[3-(1-나프틸)페닐]안트라센(약칭: αN-mαNPAnth), 9-(2-나프틸)-10-[3-(1-나프틸)페닐]안트라센(약칭: βN-mαNPAnth), 9-(1-나프틸)-10-[4-(1-나프틸)페닐]안트라센(약칭: αN-αNPAnth), 9-(2-나프틸)-10-[4-(2-나프틸)페닐]안트라센(약칭: βN-βNPAnth), 2-(1-나프틸)-9-(2-나프틸)-10-페닐안트라센(약칭: 2αN-βNPh) 등을 들 수 있다. 특히 CzPA, cgDBCzPA, 2mBnfPPA, PCzPA는 매우 양호한 특성을 나타내기 때문에 바람직한 선택이다.
또한 상기 혼합된 재료의 일부로서는, 인광 발광 물질을 사용할 수 있다. 인광 발광 물질은 발광 물질로서 형광 발광 물질을 사용하는 경우에 형광 발광 물질에 들뜬 에너지를 공여하는 에너지 도너로서 사용할 수 있다.
또한 상기 혼합된 재료들로 들뜬 복합체를 형성하여도 좋다. 상기 들뜬 복합체는 발광 물질의 가장 낮은 에너지 측의 흡수대의 파장과 중첩되는 발광을 나타내는 들뜬 복합체를 형성하는 조합을 선택함으로써, 에너지 이동이 원활하게 수행되어 발광을 효율적으로 얻을 수 있어 바람직하다. 또한 상기 구성을 사용함으로써 구동 전압도 저하되기 때문에 바람직하다.
또한 들뜬 복합체를 형성하는 재료 중 적어도 한쪽은 인광 발광 물질이어도 좋다. 이 경우, 역항간 교차에 의하여 삼중항 들뜬 에너지를 단일항 들뜬 에너지로 효율적으로 변환할 수 있다.
들뜬 복합체를 효율적으로 형성하는 재료의 조합으로서는, 정공 수송성을 가지는 재료의 HOMO 준위가 전자 수송성을 가지는 재료의 HOMO 준위 이상인 것이 바람직하다. 또한 정공 수송성을 가지는 재료의 LUMO(최저 비점유 분자 궤도: Lowest Unoccupied Molecular Orbital) 준위가 전자 수송성을 가지는 재료의 LUMO 준위 이상인 것이 바람직하다. 또한 재료의 LUMO 준위 및 HOMO 준위는 사이클릭 볼타메트리(CV) 측정에 의하여 측정되는 재료의 전기 화학 특성(환원 전위 및 산화 전위)에서 도출할 수 있다.
또한 들뜬 복합체의 형성은, 예를 들어 정공 수송성을 가지는 재료의 발광 스펙트럼, 전자 수송성을 가지는 재료의 발광 스펙트럼, 및 이들 재료를 혼합한 혼합막의 발광 스펙트럼을 비교하여, 혼합막의 발광 스펙트럼이 각 재료의 발광 스펙트럼보다 장파장 측으로 시프트하는(또는 장파장 측에 새로운 피크를 가지는) 현상을 관측함으로써 확인할 수 있다. 또는 정공 수송성을 가지는 재료의 과도 포토루미네선스(PL), 전자 수송성을 가지는 재료의 과도 PL, 및 이들 재료를 혼합한 혼합막의 과도 PL을 비교하여, 혼합막의 과도 PL 수명이 각 재료의 과도 PL 수명보다 장수명 성분을 가지거나 지연 성분의 비율이 커지는 등의 과도 응답의 차이를 관측함으로써 확인할 수 있다. 또한 상술한 과도 PL을 과도 일렉트로루미네선스(EL)로 바꿔 읽어도 좋다. 즉, 정공 수송성을 가지는 재료의 과도 EL, 전자 수송성을 가지는 재료의 과도 EL, 및 이들 혼합막의 과도 EL을 비교하여 과도 응답의 차이를 관측하는 것에 의해서도 들뜬 복합체의 형성을 확인할 수 있다.
정공 차단층을 제공하는 경우, 정공 차단층은 발광층(113)에 접하고, 전자 수송성을 가지며, 정공을 차단할 수 있는 유기 화합물을 포함하여 형성된다. 정공 차단층을 구성하는 유기 화합물로서는 전자 수송성이 우수하고, 정공 수송성이 낮으며, HOMO 준위가 깊은 재료를 사용하는 것이 적합하다. 구체적으로는 발광층(113)에 포함되는 재료의 HOMO 준위보다 0.5eV 이상 깊은 HOMO 준위를 가지고, 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때 1×10-6cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 가지는 물질인 것이 바람직하다.
특히 2-{3-[3-(N-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸-9-일]페닐}다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mPCCzPDBq), 2-{3-[2-(N-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸-9-일]페닐}다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mPCCzPDBq-02), 2-{3-[3-(N-페닐-9H-카바졸-2-일)-9H-카바졸-9-일]페닐}다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mPCCzPDBq-03), 2-{3-[3-(N-(3,5-다이-tert-뷰틸페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸-9-일]페닐}다이벤조[f,h]퀴녹살린, 9-[3-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)페닐]-9'-페닐-3,3'-바이-9H-카바졸(약칭: mPCCzPTzn), 9-[3-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)페닐]-9'-페닐-2,3'-바이-9H-카바졸(약칭: mPCCzPTzn-02), 9-[4-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)페닐]-9'-페닐-3,3'-바이-9H-카바졸(약칭: PCCzPTzn), 9-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)-9'-페닐-3,3'-바이-9H-카바졸(약칭: PCCzTzn(CzT)), 9-[3-(4,6-다이페닐-피리미딘-2-일)페닐]-9'-페닐-3,3'-바이-9H-카바졸(약칭: 2PCCzPPm), 9-(4,6-다이페닐-피리미딘-2-일)-9'-페닐-3,3'-바이-9H-카바졸(약칭: 2PCCzPm), 4-[2-(N-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸-9-일]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 4PCCzBfpm-02), 4-{3-[3-(N-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸-9-일]페닐}벤조[h]퀴나졸린, 9-[3-(2,6-다이페닐-피리딘-4-일)페닐]-9'-페닐-3,3'-바이-9H-카바졸이 내열성이 양호하기 때문에 바람직하다.
정공 차단층으로서 기타 재료를 사용하는 경우에는, 후술하는 정공 수송층에 사용할 수 있는 재료 중에서, 발광층(113)에 포함된 재료의 HOMO 준위보다 깊은 HOMO 준위를 가지는 유기 화합물을 사용하면 좋다.
전자 수송층(114)은 전자 수송성을 가지는 유기 화합물이고, 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때 1×10-6cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 가지는 물질인 것이 바람직하다. 또한 정공 수송성보다 전자 수송성이 높은 물질이면 이들 외의 물질을 사용할 수 있다. 또한 상기 유기 화합물로서는 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 가지는 유기 화합물이 바람직하다. π전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 가지는 유기 화합물로서는, 예를 들어 폴리아졸 골격을 가지는 헤테로 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물, 피리딘 골격을 가지는 헤테로 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물, 다이아진 골격을 가지는 헤테로 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물 및 트라이아진 골격을 가지는 헤테로 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물 중 어느 것 또는 이들 중 복수인 것이 바람직하다.
상기 전자 수송층에 사용할 수 있는 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 가지는 유기 화합물로서는 구체적으로 2-(4-바이페닐릴)-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸(약칭: PBD), 3-(4-바이페닐릴)-4-페닐-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,2,4-트라이아졸(약칭: TAZ), 1,3-비스[5-(p-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸-2-일]벤젠(약칭: OXD-7), 9-[4-(5-페닐-1,3,4-옥사다이아졸-2-일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CO11), 2,2',2''-(1,3,5-벤젠트라이일)트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸)(약칭: TPBI), 2-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤즈이미다졸(약칭: mDBTBIm-II), 4,4'-비스(5-메틸벤즈옥사졸-2-일)스틸벤(약칭: BzOs) 등의 아졸 골격을 가지는 유기 화합물, 3,5-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리딘(약칭: 35DCzPPy), 1,3,5-트라이[3-(3-피리딜)페닐]벤젠(약칭: TmPyPB), 3,5-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리딘(약칭: 35DCzPPy), 바소페난트롤린(약칭: Bphen), 바소큐프로인(약칭: BCP), 2,9-다이(나프탈렌-2-일)-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: NBphen) 등의 피리딘 골격을 가지는 헤테로 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물, 2-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTPDBq-II), 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II), 2-[3'-(9H-카바졸-9-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mCzBPDBq), 2-[4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)-3,1'-바이페닐-1-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mpPCBPDBq), 2-[4-(3,6-다이페닐-9H-카바졸-9-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2CzPDBq-III), 7-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 7mDBTPDBq-II), 6-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 6mDBTPDBq-II), 9-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]나프토[1',2':4,5]퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 9mDBtBPNfpr), 9-[(3'-다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-4-일]나프토[1',2':4,5]퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 9pmDBtBPNfpr), 4,6-비스[3-(페난트렌-9-일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mPnP2Pm), 4,6-비스[3-(4-다이벤조싸이엔일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mDBTP2Pm-II), 4,6-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mCzP2Pm), 9,9'-[피리미딘-4,6-다이일비스(바이페닐-3,3'-다이일)]비스(9H-카바졸)(약칭: 4,6mCzBP2Pm), 8-(바이페닐-4-일)-4-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-[1]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 8BP-4mDBtPBfpm), 3,8-비스[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]벤조퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 3,8mDBtP2Bfpr), 4,8-비스[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-[1]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 4,8mDBtP2Bfpm), 8-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)(바이페닐-3-일)]나프토[1',2':4,5]퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 8mDBtBPNfpm), 8-[(2,2'-바이나프탈렌)-6-일]-4-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-[1]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 8(βN2)-4mDBtPBfpm), 2,2'-(피리딘-2,6-다이일)비스(4-페닐벤조[h]퀴나졸린)(약칭: 2,6(P-Bqn)2Py), 2,2'-(피리딘-2,6-다이일)비스{4-[4-(2-나프틸)페닐]-6-페닐피리미딘}(약칭: 2,6(NP-PPm)2Py), 6-(바이페닐-3-일)-4-[3,5-비스(9H-카바졸-9-일)페닐]-2-페닐피리미딘(약칭: 6mBP-4Cz2PPm), 2,4-비스[4-(1-나프틸)페닐]-6-[4-(3-피리딜)페닐]피리미딘(약칭: 2,4NP-6PyPPm), 4-[3,5-비스(9H-카바졸-9-일)페닐]-2-페닐-6-(바이페닐-4-일)피리미딘(약칭: 6BP-4Cz2PPm), 7-[4-(9-페닐-9H-카바졸-2-일)퀴나졸린-2-일]-7H-다이벤조[c,g]카바졸(약칭: PC-cgDBCzQz), 8-(1,1':4',1''-터페닐-3-일)-4-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-[1]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 8mpTP-4mDBtPBfpm), 4,8-비스[3-(다이벤조퓨란-4-일)페닐]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘, 8-(1,1':4',1"-터페닐-3-일)-4-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-4-일]-벤조퓨로[3,2-d]피리미딘, 4,8-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 4,8mCzP2Bfpm), 8-(1,1':4',1"-터페닐-3-일)-4-[3-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-벤조퓨로[3,2-d]피리미딘, 8-(1,1'-바이페닐-4-일)-4-[3-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)바이페닐-3-일]-벤조퓨로[3,2-d]피리미딘, 8-(1,1'-바이페닐-4-일)-4-{3-[2-(N-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸-9-일]페닐}벤조퓨로[3,2-d]피리미딘, 8-페닐-4-{3-[2-(N-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸-9-일]페닐}벤조퓨로[3,2-d]피리미딘, 8-(1,1'-바이페닐-4-일)-4-(3,5-다이-9H-카바졸-9-일-페닐)벤조퓨로[3,2-d]피리미딘 등의 다이아진 골격을 가지는 유기 화합물, 2-[3'-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)바이페닐-3-일]-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: mFBPTzn), 2-(바이페닐-4-일)-4-페닐-6-(9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-2-일)-1,3,5-트라이아진(약칭: BP-SFTzn), 2-{3-[3-(벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-일)페닐]페닐}-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: mBnfBPTzn), 2-{3-[3-(벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-6-일)페닐]페닐}-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: mBnfBPTzn-02), 9-[4-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)페닐]-9'-페닐-3,3'-바이-9H-카바졸(약칭: PCCzPTzn), 9-[3-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)페닐]-9'-페닐-2,3'-바이-9H-카바졸(약칭: mPCCzPTzn-02), 2-[3'-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)바이페닐-3-일]-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: mFBPTzn), 5-[3-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)페닐]-7,7-다이메틸-5H,7H-인데노[2,1-b]카바졸(약칭: mINc(II)PTzn), 2-{3-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]페닐}-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: mDBtBPTzn), 2,4,6-트리스[3'-(피리딘-3-일)바이페닐-3-일]-1,3,5-트라이아진(약칭: TmPPPyTz), 2-[3-(2,6-다이메틸-3-피리딘일)-5-(9-페난트릴)페닐]-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: mPn-mDMePyPTzn), 11-[4-(바이페닐-4-일)-6-페닐-1,3,5-트라이아진-2-일]-11,12-다이하이드로-12-페닐인돌로[2,3-a]카바졸(약칭: BP-Icz(II)Tzn), 2-[3'-(트라이페닐렌-2-일)바이페닐-3-일]-4,6-다이페닐'1,3,5-트라이아진(약칭: mTpBPTzn), 3-[9-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)-2-다이벤조퓨란일]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCDBfTzn), 2-(바이페닐-3-일)-4-페닐-6-{8-[(1,1':4',1''-터페닐)-4-일]-1-다이벤조퓨란일}-1,3,5-트라이아진(약칭: mBP-TPDBfTzn) 등의 트라이아진 골격을 가지는 유기 화합물을 들 수 있다. 상술한 것 중에서도, 다이아진 골격을 가지는 헤테로 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물, 피리딘 골격을 가지는 헤테로 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물, 트라이아진 골격을 가지는 헤테로 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물은 신뢰성이 높아 바람직하다. 특히 다이아진(피리미딘, 피라진) 골격을 가지는 헤테로 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물, 트라이아진 골격을 가지는 헤테로 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물은 전자 수송성이 높고 구동 전압 저감에도 기여한다.
또한 본 구성을 가지는 전자 수송층(114)은 전자 주입층(115)을 겸하는 경우가 있다.
전자 수송층(114)과 공통 전극(음극)인 제 2 전극(102) 사이에, 전자 주입층(115)으로서 플루오린화 리튬(LiF), 플루오린화 세슘(CsF), 플루오린화 칼슘(CaF2), 8-퀴놀리놀레이토-리튬(약칭: Liq) 등의 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 또는 이들의 화합물 또는 착체를 포함하는 층을 제공하는 것이 바람직하다. 또한 이터븀(Yb)과 리튬의 공증착막도 바람직하다. 전자 주입층(115)으로서는 전자 수송성을 가지는 물질로 이루어지는 층 내에 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 또는 이들의 화합물을 함유시킨 것, 전자화물(electride)을 사용하여도 좋다. 전자화물로서는 예를 들어 칼슘과 알루미늄의 혼합 산화물에 전자를 고농도로 첨가한 물질 등이 있다.
또한 전자 주입층(115)으로서, 전자 수송성을 가지는 물질(바람직하게는 바이피리딘 골격을 가지는 유기 화합물)에, 상기 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 플루오린화물을 미결정 상태가 되는 농도 이상(50wt% 이상) 포함시킨 층을 사용할 수도 있다. 상기 층은 굴절률이 낮기 때문에, 외부 양자 효율이 더 양호한 유기 EL 디바이스를 제공할 수 있다.
음극을 형성하는 물질로서는, 일함수가 작은(구체적으로는 3.8eV 이하인) 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 이와 같은 음극 재료의 구체적인 예로서는 리튬(Li), 세슘(Cs) 등의 알칼리 금속, 및 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 등의 주기율표의 1족 또는 2족에 속하는 원소, 및 이들을 포함하는 합금(MgAg, AlLi), 유로퓸(Eu), 이터븀(Yb) 등의 희토류 금속, 및 이들을 포함하는 합금 등을 들 수 있다. 다만 음극과 전자 수송층 사이에 전자 주입층을 제공함으로써, 일함수의 크기에 상관없이 Al, Ag, ITO, 실리콘 또는 산화 실리콘을 함유한 산화 인듐-산화 주석 등 다양한 도전성 재료를 음극에 사용할 수 있다.
이들 도전성 재료는 진공 증착법, 스퍼터링법 등의 건식법, 잉크젯법, 스핀 코팅법 등을 사용하여 성막할 수 있다. 또한 졸-겔법을 사용하여 습식법으로 형성하여도 좋고, 금속 재료의 페이스트를 사용하여 습식법으로 형성하여도 좋다.
또한 EL층(103)의 형성 방법으로서는 건식법, 습식법을 불문하고 다양한 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어 진공 증착법, 그라비어 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 스크린 인쇄법, 잉크젯법, 또는 스핀 코팅법 등을 사용하여도 좋다.
또한 상술한 각 전극 또는 각 층을 상이한 성막 방법을 사용하여 형성하여도 좋다.
또한 양극과 음극 사이에 제공되는 층의 구성은 상술한 것에 한정되지 않는다. 다만 발광 영역과 전극, 캐리어 주입층에 사용되는 금속이 근접하여 일어나는 소광이 억제되도록, 양극 및 음극에서 떨어진 곳에 정공과 전자가 재결합되는 발광 영역을 제공한 구성이 바람직하다.
또한 발광층(113)과 접하는 정공 수송층, 전자 수송층, 특히 발광층(113)에서의 재결합 영역에 가까운 캐리어 수송층은 발광층에서 생성된 여기자로부터의 에너지 이동을 억제하기 위하여, 발광층을 구성하는 발광 재료 또는 발광층에 포함되는 발광 재료가 가지는 밴드 갭보다 큰 밴드 갭을 가지는 물질로 구성되는 것이 바람직하다.
또한 본 실시형태의 구성은 다른 실시형태의 구성과 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
(실시형태 5)
본 실시형태에서는 실시형태 2 및 실시형태 3에 기재된 유기 EL 디바이스의 제작 방법을 사용하여 제작한 유기 EL 디바이스를 사용한 발광 장치에 대하여 도 11의 (A) 및 (B)를 사용하여 설명한다. 또한 도 11의 (A)는 발광 장치의 상면도이고, 도 11의 (B)는 도 11의 (A)에 나타낸 일점쇄선 A-B 및 일점쇄선 C-D에 대응하는 단면도이다. 이 발광 장치는 유기 EL 디바이스의 발광을 제어하는 것으로서, 점선으로 나타낸 구동 회로부(소스선 구동 회로부)(601), 화소부(602), 구동 회로부(게이트선 구동 회로)(603)를 포함한다. 또한 604는 밀봉 기판을, 605는 밀봉재를 나타내고, 밀봉재(605)로 둘러싸인 내측은 공간(607)이다.
또한 리드 배선(608)은 소스선 구동 회로부(601) 및 게이트선 구동 회로(603)에 입력되는 신호를 전송(傳送)하기 위한 배선이고, 외부 입력 단자가 되는 FPC(Flexible Printed Circuit)(609)로부터 비디오 신호, 클럭 신호, 스타트 신호, 리셋 신호 등을 받는다. 또한 여기서는 FPC만을 도시하였지만, 이 FPC에 인쇄 배선 기판(PWB)이 장착되어도 좋다. 본 명세서에서는, 발광 장치 본체뿐만 아니라, 이에 FPC 또는 PWB가 장착된 것도 발광 장치의 범주에 포함하는 것으로 한다.
다음으로 단면 구조에 대하여 도 11의 (B)를 사용하여 설명한다. 소자 기판(610) 위에는 구동 회로부 및 화소부가 형성되어 있지만, 여기서는 구동 회로부인 소스선 구동 회로부(601)와, 화소부(602) 내의 하나의 화소를 나타내었다.
소자 기판(610)은 유리, 석영, 유기 수지, 금속, 합금, 반도체 등으로 이루어지는 기판 외에, FRP(Fiber Reinforced Plastics), PVF(폴리바이닐플루오라이드), 폴리에스터, 또는 아크릴 수지 등으로 이루어지는 플라스틱 기판을 사용하여 제작하면 좋다.
화소, 구동 회로에 사용되는 트랜지스터의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 역 스태거형 트랜지스터로 하여도 좋고, 스태거형 트랜지스터로 하여도 좋다. 또한 톱 게이트형 트랜지스터로 하여도 좋고, 보텀 게이트형 트랜지스터로 하여도 좋다. 트랜지스터에 사용되는 반도체 재료는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 실리콘, 저마늄, 탄소화 실리콘, 질화 갈륨 등을 사용할 수 있다. 또는 In-Ga-Zn계 금속 산화물 등 인듐, 갈륨, 및 아연 중 적어도 하나를 포함한 산화물 반도체를 사용하여도 좋다.
트랜지스터에 사용되는 반도체 재료의 결정성에 대해서도 특별히 한정되지 않고, 비정질 반도체, 결정성을 가지는 반도체(미결정 반도체, 다결정 반도체, 단결정 반도체, 또는 일부에 결정 영역을 가지는 반도체) 중 어느 것을 사용하여도 좋다. 결정성을 가지는 반도체를 사용하면, 트랜지스터 특성의 열화를 억제할 수 있으므로 바람직하다.
여기서, 상기 화소, 구동 회로에 제공되는 트랜지스터 외에, 후술하는 터치 센서 등에 사용되는 트랜지스터 등의 반도체 장치에는 산화물 반도체를 적용하는 것이 바람직하다. 특히 실리콘보다 밴드 갭이 넓은 산화물 반도체를 적용하는 것이 바람직하다. 실리콘보다 밴드 갭이 넓은 산화물 반도체를 사용함으로써, 트랜지스터의 오프 상태에서의 전류를 저감할 수 있다.
상기 산화물 반도체는 적어도 인듐(In) 또는 아연(Zn)을 포함하는 것이 바람직하다. 또한 In-M-Zn계 산화물(M은 Al, Ti, Ga, Ge, Y, Zr, Sn, La, Ce, 또는 Hf 등의 금속)로 표기되는 산화물을 포함한 산화물 반도체인 것이 더 바람직하다.
특히 반도체층으로서는, 복수의 결정부를 가지고, 상기 결정부는 c축이 반도체층의 피형성면 또는 반도체층의 상면에 대하여 수직으로 배향되고, 인접한 결정부들 사이에 입계를 가지지 않는 산화물 반도체막을 사용하는 것이 바람직하다.
반도체층으로서 이와 같은 재료를 사용함으로써, 전기 특성의 변동이 억제되어 신뢰성이 높은 트랜지스터를 실현할 수 있다.
또한 상술한 반도체층을 가지는 트랜지스터는 오프 전류가 낮기 때문에, 트랜지스터를 통하여 용량 소자에 축적된 전하가 장기간에 걸쳐 유지될 수 있다. 이와 같은 트랜지스터를 화소에 적용함으로써, 각 표시 영역에 표시된 화상의 계조를 유지하면서 구동 회로를 정지할 수도 있다. 이 결과, 소비 전력이 매우 저감된 전자 기기를 실현할 수 있다.
트랜지스터의 특성 안정화 등을 위하여 하지막을 제공하는 것이 바람직하다. 하지막으로서는 산화 실리콘막, 질화 실리콘막, 산화질화 실리콘막, 질화산화 실리콘막 등의 무기 절연막을 사용하고, 단층으로 또는 적층하여 제작할 수 있다. 하지막은 스퍼터링법, CVD(Chemical Vapor Deposition)법(플라스마 CVD법, 열 CVD법, MOCVD(Metal Organic CVD)법 등), ALD(Atomic Layer Deposition)법, 도포법, 인쇄법 등을 사용하여 형성할 수 있다. 또한 하지막은 필요에 따라 제공하면 된다.
또한 FET(623)는 소스선 구동 회로부(601)에 형성되는 트랜지스터 중 하나를 나타낸 것이다. 또한 구동 회로는 다양한 CMOS 회로, PMOS 회로, 또는 NMOS 회로로 형성되면 좋다. 또한 본 실시형태에서는, 기판 위에 구동 회로를 형성한 드라이버 일체형에 대하여 설명하지만, 반드시 그럴 필요는 없고 구동 회로를 기판 위가 아니라 외부에 형성할 수도 있다.
또한 화소부(602)는 스위칭용 FET(611), 전류 제어용 FET(612), 및 전류 제어용 FET(612)의 드레인에 전기적으로 접속된 제 1 전극(613)을 포함하는 복수의 화소로 형성되어 있지만, 이에 한정되지 않고 3개 이상의 FET와, 용량 소자를 조합한 화소부로 하여도 좋다.
또한 제 1 전극(613)의 단부를 덮어 절연물(614)이 형성되어 있다. 여기서는 포지티브형 감광성 아크릴 수지막을 사용함으로써 절연물(614)을 형성할 수 있다.
또한 나중에 형성하는 EL층 등의 피복성을 양호하게 하기 위하여, 절연물(614)의 상단부 또는 하단부에 곡률을 가지는 곡면이 형성되도록 한다. 예를 들어, 절연물(614)의 재료로서 포지티브형 감광성 아크릴 수지를 사용한 경우에는, 절연물(614)의 상단부에만 곡률 반경(0.2μm 내지 3μm)을 가지는 곡면을 가지도록 하는 것이 바람직하다. 또한 절연물(614)로서는, 네거티브형 감광성 수지 및 포지티브형 감광성 수지 중 어느 쪽이든 사용할 수 있다.
제 1 전극(613) 위에는 EL층(616) 및 제 2 전극(617)이 각각 형성되어 있다. 여기서 제 1 전극(613)은 양극으로서 기능한다. 양극에 사용할 수 있는 재료로서는 일함수가 큰 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 ITO막 또는 실리콘을 포함한 인듐 주석 산화물막, 2wt% 내지 20wt%의 산화 아연을 포함한 산화 인듐막, 질화 타이타늄막, 크로뮴막, 텅스텐막, Zn막, Pt막 등의 단층막 외에, 은을 주성분으로 하는 막과의 적층, 질화 타이타늄막과 알루미늄을 주성분으로서 하는 막의 적층, 질화 타이타늄막과 알루미늄을 주성분으로서 하는 막과 질화 타이타늄막의 3층 구조 등을 사용할 수 있다. 또한 적층 구조로 하면, 배선으로서의 저항도 낮고, 양호한 옴 접촉(ohmic contact)이 얻어지며, 양극으로서 기능시킬 수 있다.
또한 EL층(616)은 증착 마스크를 사용한 증착법, 잉크젯법, 스핀 코팅법 등의 다양한 방법을 사용하여 형성된다. EL층(616)에는 실시형태 1 및 실시형태 3에서 설명한 바와 같은 구성이 포함된다.
또한 EL층(616) 위에 형성되고 제 2 전극(617)에 사용되는 재료로서는, 일함수가 작은 재료(Al, Mg, Li, Ca, 또는 이들의 합금, 화합물(MgAg, MgIn, AlLi 등) 등)를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 EL층(616)에서 발생된 광이 제 2 전극(617)을 투과하는 경우에는, 제 2 전극(617)으로서 막 두께가 얇은 금속 또는 합금의 박막과, 투명 도전막(ITO, 2wt% 내지 20wt%의 산화 아연을 포함한 산화 인듐, 실리콘을 포함한 인듐 주석 산화물, 산화 아연(ZnO) 등)의 적층을 사용하는 것이 바람직하다.
또한 제 1 전극(613), EL층(616), 제 2 전극(617)으로 유기 EL 디바이스가 형성되어 있다. 이 유기 EL 디바이스는 실시형태 2 및 실시형태 3에 기재된 유기 EL 디바이스의 제작 방법을 사용하여 제작된 유기 EL 디바이스이다. 또한 화소부에는 복수의 유기 EL 디바이스가 형성되어 있지만, 본 실시형태의 발광 장치에는 실시형태 2 및 실시형태 3에 기재된 유기 EL 디바이스의 제작 방법을 사용하여 제작된 유기 EL 디바이스와, 이 외의 구성을 가지는 유기 EL 디바이스의 양쪽이 혼재되어 있어도 좋다. 이때, 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치에는 상이한 파장의 광을 방출하는 유기 EL 디바이스 간에서 정공 수송층을 공통적으로 사용할 수 있기 때문에 제조 공정이 간편하고, 비용적으로 유리한 발광 장치로 할 수 있다.
또한 밀봉재(605)로 밀봉 기판(604)과 소자 기판(610)을 접합함으로써, 소자 기판(610), 밀봉 기판(604), 및 밀봉재(605)로 둘러싸인 공간(607)에 유기 EL 디바이스(618)가 제공된 구조가 된다. 또한 공간(607)에는 충전재가 충전되어 있고, 불활성 가스(질소, 아르곤 등)가 충전되는 경우 외에, 밀봉재로 충전되는 경우도 있다. 밀봉 기판에 오목부를 형성하고 거기에 건조제를 제공함으로써, 수분의 영향으로 인한 열화를 억제할 수 있어 바람직하다.
또한 밀봉재(605)에는 에폭시 수지, 유리 프릿(glass frit)을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 이들 재료는 수분, 산소를 가능한 한 투과시키지 않는 것이 바람직하다. 또한 밀봉 기판(604)에 사용하는 재료로서는 유리 기판, 석영 기판 외에, FRP(Fiber Reinforced Plastics), PVF(폴리바이닐플루오라이드), 폴리에스터, 또는 아크릴 수지 등으로 이루어지는 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
도 11의 (A) 및 (B)에는 나타내지 않았지만, 음극 위에 보호막을 제공하여도 좋다. 보호막은 유기 수지막, 무기 절연막으로 형성하면 좋다. 또한 밀봉재(605)의 노출된 부분을 덮도록 보호막이 형성되어도 좋다. 또한 보호막은 한 쌍의 기판의 표면 및 측면, 밀봉층, 절연층 등의 노출된 측면을 덮어 제공할 수 있다.
보호막에는 물 등의 불순물을 투과시키기 어려운 재료를 사용할 수 있다. 따라서 물 등의 불순물이 외부로부터 내부로 확산되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
보호막을 구성하는 재료로서는 산화물, 질화물, 플루오린화물, 황화물, 삼원 화합물, 금속, 또는 폴리머 등을 사용할 수 있고, 예를 들어 산화 알루미늄, 산화 하프늄, 하프늄실리케이트, 산화 란타넘, 산화 실리콘, 타이타늄산 스트론튬, 산화 탄탈럼, 산화 타이타늄, 산화 아연, 산화 나이오븀, 산화 지르코늄, 산화 주석, 산화 이트륨, 산화 세륨, 산화 스칸듐, 산화 어븀, 산화 바나듐, 또는 산화 인듐 등을 포함한 재료, 질화 알루미늄, 질화 하프늄, 질화 실리콘, 질화 탄탈럼, 질화 타이타늄, 질화 나이오븀, 질화 몰리브데넘, 질화 지르코늄, 또는 질화 갈륨 등을 포함한 재료, 타이타늄 및 알루미늄을 포함한 질화물, 타이타늄 및 알루미늄을 포함한 산화물, 알루미늄 및 아연을 포함한 산화물, 망가니즈 및 아연을 포함한 황화물, 세륨 및 스트론튬을 포함한 황화물, 어븀 및 알루미늄을 포함한 산화물, 이트륨 및 지르코늄을 포함한 산화물 등을 포함하는 재료를 사용할 수 있다.
보호막은 단차 피복성(step coverage)이 양호한 성막 방법을 사용하여 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 방법 중 하나에 원자층 퇴적(ALD: Atomic Layer Deposition)법이 있다. ALD법을 사용하여 형성할 수 있는 재료를 보호막에 사용하는 것이 바람직하다. ALD법을 사용함으로써, 크랙, 핀홀 등의 결함이 저감되거나 두께가 균일한, 치밀한 보호막을 형성할 수 있다. 또한 보호막의 형성 시에 가공 부재에 가해지는 손상을 저감할 수 있다.
예를 들어 ALD법을 사용함으로써, 복잡한 요철 형상을 가지는 표면, 터치 패널의 상면, 측면, 및 뒷면에도 균일하고 결함이 적은 보호막을 형성할 수 있다.
이로써 실시형태 2 및 실시형태 3에 기재된 유기 EL 디바이스의 제작 방법을 사용하여 제작한 유기 EL 디바이스를 사용하여 제작된 발광 장치를 얻을 수 있다.
본 실시형태에서의 발광 장치에는 실시형태 2 및 실시형태 3에 기재된 유기 EL 디바이스의 제작 방법을 사용하여 제작한 유기 EL 디바이스를 사용하기 때문에, 양호한 특성을 가지는 발광 장치를 얻을 수 있다.
도 13의 (A) 및 (B)에는 착색층(컬러 필터) 등을 제공함으로써 색 순도를 향상시킨 발광 장치의 예를 나타내었다. 도 13의 (A)에는 기판(1001), 하지 절연막(1002), 게이트 절연막(1003), 게이트 전극(1006), 게이트 전극(1007), 게이트 전극(1008), 제 1 층간 절연막(1020), 제 2 층간 절연막(1021), 주변부(1042), 화소부(1040), 구동 회로부(1041), 유기 EL 디바이스의 제 1 전극(1024R), 제 1 전극(1024G), 제 1 전극(1024B), 격벽(1025), EL층(1028), 유기 EL 디바이스의 공통 전극(음극)(1029), 밀봉 기판(1031), 밀봉재(1032) 등을 나타내었다.
또한 도 13의 (A)에서는 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 청색 착색층(1034B))을 투명한 기재(1033)에 제공하는 예를 나타내었다. 또한 블랙 매트릭스(1035)를 더 제공하여도 좋다. 착색층 및 블랙 매트릭스가 제공된 투명한 기재(1033)는 위치를 맞추어 기판(1001)에 고정된다. 또한 착색층 및 블랙 매트릭스(1035)는 오버코트층(1036)으로 덮여 있다.
도 13의 (B)에는 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 청색 착색층(1034B))을 게이트 절연막(1003)과 제 1 층간 절연막(1020) 사이에 형성하는 예를 나타내었다. 이와 같이, 착색층은 기판(1001)과 밀봉 기판(1031) 사이에 제공되어도 좋다.
또한 상술한 발광 장치는, FET가 형성된 기판(1001) 측으로 광이 추출되는 구조(보텀 이미션형)의 발광 장치이지만, 밀봉 기판(1031) 측으로 광이 추출되는 구조(톱 이미션형)의 발광 장치이어도 좋다. 톱 이미션형 발광 장치의 단면도를 도 12에 나타내었다. 이 경우, 기판(1001)으로서는 광을 투과시키지 않는 기판을 사용할 수 있다. FET와 유기 EL 디바이스의 양극을 접속하는 접속 전극을 제작하는 단계까지는 보텀 이미션형 발광 장치와 같은 식으로 형성한다. 그 후, 전극(1022)을 덮어 제 3 층간 절연막(1037)을 형성한다. 이 절연막은 평탄화의 역할을 가져도 좋다. 제 3 층간 절연막(1037)은 제 2 층간 절연막과 같은 재료를 사용하여 형성할 수 있고, 다른 공지의 재료를 사용하여 형성할 수도 있다.
유기 EL 디바이스의 제 1 전극(1024R, 1024G, 1024B)은 여기서는 양극이지만, 음극이어도 좋다. 또한 도 12에 나타낸 바와 같은 톱 이미션형 발광 장치의 경우, 양극을 반사 전극으로 하는 것이 바람직하다. EL층(1028)의 구성은 실시형태 4에서 EL층(103)으로서 설명한 구성으로 한다.
도 12에 나타낸 바와 같은 톱 이미션 구조의 경우, 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 청색 착색층(1034B))을 제공한 밀봉 기판(1031)으로 밀봉을 할 수 있다. 밀봉 기판(1031)에는 화소들 사이에 위치하도록 블랙 매트릭스(1035)를 제공하여도 좋다. 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 청색 착색층(1034B)), 블랙 매트릭스(1035)는 오버코트층(도시 생략)으로 덮여 있어도 좋다. 또한 밀봉 기판(1031)에는 투광성을 가지는 기판을 사용한다.
톱 이미션형 발광 장치에서는 마이크로캐비티 구조를 적합하게 적용할 수 있다. 마이크로캐비티 구조를 가지는 유기 EL 디바이스는 한쪽 전극을 반사 전극을 포함하는 전극으로 하고, 다른 쪽 전극을 반투과·반반사 전극으로 함으로써 얻을 수 있다. 반사 전극과 반투과·반반사 전극 사이에는 적어도 EL층을 가지고, 적어도 발광 영역이 되는 발광층을 가진다.
또한 반사 전극은 가시광의 반사율이 40% 내지 100%, 바람직하게는 70% 내지 100%이고, 또한 저항률이 1×10-2Ωcm 이하인 막이다. 또한 반투과·반반사 전극은 가시광의 반사율이 20% 내지 80%, 바람직하게는 40% 내지 70%이고, 또한 저항률이 1×10-2Ωcm 이하인 막이다.
EL층에 포함되는 발광층으로부터 사출되는 광은 반사 전극과 반투과·반반사 전극에 의하여 반사되어 공진된다.
상기 유기 EL 디바이스에서는 투명 도전막, 상술한 복합 재료, 캐리어 수송 재료 등의 두께를 바꿈으로써 반사 전극과 반투과·반반사 전극 사이의 광학적 거리를 변경할 수 있다. 이로써, 반사 전극과 반투과·반반사 전극 사이에서, 공진하는 파장의 광을 강하게 하고, 공진하지 않는 파장의 광을 감쇠시킬 수 있다.
또한 반사 전극에 의하여 반사되어 되돌아온 광(제 1 반사광)은 발광층으로부터 반투과·반반사 전극에 직접 입사하는 광(제 1 입사광)과의 큰 간섭을 일으키기 때문에, 반사 전극과 발광층 사이의 광학 거리를 (2n-1)λ/4(다만, n은 1 이상의 자연수이고, λ는 증폭하고자 하는 발광의 파장임)로 조절하는 것이 바람직하다. 상기 광학 거리를 조절함으로써, 제 1 반사광과 제 1 입사광의 위상을 맞추어 발광층으로부터의 발광을 더 증폭할 수 있다.
또한 상기 구성에서 EL층은 복수의 발광층을 가지는 구조이어도 좋고, 하나의 발광층을 가지는 구조이어도 좋고, 예를 들어 상술한 탠덤형 유기 EL 디바이스의 구성과 조합하여 하나의 유기 EL 디바이스에 전하 발생층을 끼우는 복수의 EL층을 제공하고, 각 EL층에 하나 또는 복수의 발광층을 형성하는 구성으로 하여도 좋다.
마이크로캐비티 구조를 가짐으로써 정면 방향에서의 특정 파장의 광의 발광 강도를 높일 수 있기 때문에 저소비 전력화를 도모할 수 있다. 또한 적색, 황색, 녹색, 청색의 4색의 부화소로 영상을 표시하는 발광 장치의 경우, 황색 발광에 의하여 휘도를 높이고, 모든 부화소에서 각 색의 파장에 맞춘 마이크로캐비티 구조를 적용할 수 있기 때문에, 특성이 양호한 발광 장치로 할 수 있다.
본 실시형태에서의 발광 장치는, 실시형태 2 및 실시형태 3에 기재된 유기 EL 디바이스의 제작 방법을 사용하여 제작한 유기 EL 디바이스를 사용하기 때문에, 양호한 특성을 가지는 발광 장치를 얻을 수 있다. 상술한 발광 장치는 매트릭스로 배치된 다수의 미소한 유기 EL 디바이스를 각각 제어할 수 있기 때문에, 화상을 표현하는 표시 장치로서 적합하게 이용할 수 있다.
또한 본 실시형태는 다른 실시형태와 자유로이 조합될 수 있다.
(실시형태 6)
본 실시형태에서는 실시형태 2 및 실시형태 3에 기재된 유기 EL 디바이스의 제작 방법을 사용하여 제작한 유기 EL 디바이스를 그 일부에 포함하는 전자 기기의 예에 대하여 설명한다.
상기 유기 EL 디바이스를 적용한 전자 기기로서는 예를 들어 텔레비전 장치(텔레비전 또는 텔레비전 수신기라고도 함), 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라, 디지털 액자, 휴대 전화기(휴대 전화, 휴대 전화 장치라고도 함), 휴대용 게임기, 휴대 정보 단말기, 음향 재생 장치, 파친코기 등의 대형 게임기 등이 있다. 이들 전자 기기의 구체적인 예를 이하에 기재한다.
도 14의 (A)는 텔레비전 장치의 일례를 나타낸 것이다. 텔레비전 장치는 하우징(7101)에 표시부(7103)가 제공되어 있다. 또한 여기서는 스탠드(7105)에 의하여 하우징(7101)을 지지한 구성을 나타내었다. 표시부(7103)에 영상을 표시할 수 있고, 표시부(7103)는 실시형태 2 및 실시형태 3에 기재된 유기 EL 디바이스의 제작 방법을 사용하여 제작한 유기 EL 디바이스를 매트릭스로 배열하여 구성되어 있다.
텔레비전 장치는 하우징(7101)이 가지는 조작 스위치 또는 별체의 리모트 컨트롤러(7110)로 조작할 수 있다. 리모트 컨트롤러(7110)의 조작 키(7109)에 의하여 채널 및 음량을 조작할 수 있고, 표시부(7103)에 표시되는 영상을 조작할 수 있다. 또한 리모트 컨트롤러(7110)로부터 출력되는 정보를 표시하는 표시부(7107)를 상기 리모트 컨트롤러(7110)에 제공하는 구성으로 하여도 좋다. 또한 표시부(7107)에도, 실시형태 2 및 실시형태 3에 기재된 유기 EL 디바이스의 제작 방법을 사용하여 제작한 유기 EL 디바이스를 매트릭스 배열로 적용할 수 있다.
또한 텔레비전 장치는 수신기, 모뎀 등을 가지는 구성으로 한다. 수신기에 의하여 일반 텔레비전 방송을 수신할 수 있고, 모뎀을 통하여 유선 또는 무선 통신 네트워크에 접속함으로써, 단방향(송신자로부터 수신자로) 또는 쌍방향(송신자와 수신자 간, 또는 수신자들 간 등)의 정보 통신을 할 수도 있다.
도 14의 (B1)는 컴퓨터를 나타낸 것이고, 이 컴퓨터는 본체(7201), 하우징(7202), 표시부(7203), 키보드(7204), 외부 접속 포트(7205), 포인팅 디바이스(7206) 등을 포함한다. 또한 이 컴퓨터는, 실시형태 2 및 실시형태 3에 기재된 유기 EL 디바이스의 제작 방법을 사용하여 제작한 유기 EL 디바이스를 매트릭스로 배열하여 표시부(7203)에 사용함으로써 제작된다. 도 14의 (B1)의 컴퓨터는 도 14의 (B2)에 나타낸 바와 같은 형태이어도 좋다. 도 14의 (B2)의 컴퓨터에는 키보드(7204), 포인팅 디바이스(7206) 대신에 표시부(7210)가 제공되어 있다. 표시부(7210)는 터치 패널식이므로, 표시부(7210)에 표시된 입력용 표시를 손가락 또는 전용 펜으로 조작함으로써 입력을 할 수 있다. 또한 표시부(7210)는 입력용 표시뿐만 아니라 기타 화상을 표시할 수도 있다. 또한 표시부(7203)도 터치 패널이어도 좋다. 2개의 화면이 힌지로 연결되어 있으면, 수납하거나 운반할 때에 화면이 손상되거나 파손되는 등의 문제 발생도 방지할 수 있다.
도 14의 (C)는 휴대 단말기의 일례를 나타낸 것이다. 휴대 전화기는 하우징(7401)에 제공된 표시부(7402) 외에 조작 버튼(7403), 외부 접속 포트(7404), 스피커(7405), 마이크로폰(7406) 등을 가진다. 또한 휴대 전화기는 실시형태 2 및 실시형태 3에 기재된 유기 EL 디바이스의 제작 방법을 사용하여 제작한 유기 EL 디바이스를 매트릭스로 배열하여 제작된 표시부(7402)를 가진다.
도 14의 (C)에 나타낸 휴대 단말기는 표시부(7402)를 손가락 등으로 터치함으로써 정보를 입력할 수 있는 구성으로 할 수도 있다. 이 경우, 표시부(7402)를 손가락 등으로 터치함으로써, 전화를 걸거나 메일을 작성하는 등의 조작을 할 수 있다.
표시부(7402)의 화면에는 주로 3가지 모드가 있다. 첫 번째 모드는 화상의 표시를 주로 하는 표시 모드이고, 두 번째 모드는 문자 등의 정보의 입력을 주로 하는 입력 모드이다. 세 번째 모드는 표시 모드와 입력 모드의 2가지 모드가 혼합된 표시+입력 모드이다.
예를 들어, 전화를 걸거나 메일을 작성하는 경우에는, 표시부(7402)의 모드를 문자의 입력을 주로 하는 문자 입력 모드로 하여, 화면에 표시된 문자를 입력하면 좋다. 이 경우, 표시부(7402)의 화면의 대부분에 키보드 또는 번호 버튼이 표시되는 것이 바람직하다.
또한 자이로스코프, 가속도 센서 등 기울기를 검출하는 센서를 가지는 검출 장치를 휴대 단말기 내부에 제공함으로써, 휴대 단말기의 방향(세로인지 가로인지)을 판단하여, 표시부(7402)의 화면 표시가 자동적으로 전환되도록 할 수 있다.
또한 화면 모드는 표시부(7402)를 터치하거나 하우징(7401)의 조작 버튼(7403)을 조작함으로써 전환된다. 또한 표시부(7402)에 표시되는 화상의 종류에 따라 전환되도록 할 수도 있다. 예를 들어, 표시부에 표시되는 화상 신호가 동영상의 데이터이면 표시 모드로, 텍스트 데이터이면 입력 모드로 전환된다.
또한 입력 모드에서 표시부(7402)의 광 센서로 검출되는 신호를 검지하고, 표시부(7402)의 터치 조작에 의한 입력이 일정 기간 없는 경우에는, 화면의 모드를 입력 모드로부터 표시 모드로 전환하도록 제어하여도 좋다.
표시부(7402)는 이미지 센서로서 기능할 수도 있다. 예를 들어, 표시부(7402)를 손바닥 또는 손가락으로 터치하여 장문, 지문 등을 촬상함으로써, 본인 인증을 할 수 있다. 또한 표시부에 근적외광을 방출하는 백라이트 또는 근적외광을 방출하는 센싱용 광원을 사용하면 손가락 정맥, 손바닥 정맥 등을 촬상할 수도 있다.
이와 같이 실시형태 2 및 실시형태 3에 기재된 유기 EL 디바이스의 제작 방법을 사용하여 제작한 유기 EL 디바이스를 가지는 발광 장치의 적용 범위는 매우 넓고, 이 발광 장치는 다양한 분야의 전자 기기에 적용될 수 있다.
도 15의 (A)는 로봇 청소기의 일례를 나타낸 모식도이다.
로봇 청소기(5100)는 상면에 배치된 디스플레이(5101), 측면에 배치된 복수의 카메라(5102), 브러시(5103), 조작 버튼(5104)을 가진다. 또한 도시되지 않았지만, 로봇 청소기(5100)의 하면에는 바퀴, 흡입구 등이 제공되어 있다. 로봇 청소기(5100)는 그 외에 적외선 센서, 초음파 센서, 가속도 센서, 피에조 센서, 광 센서, 자이로 센서 등의 각종 센서를 가진다. 또한 로봇 청소기(5100)는 무선 통신 수단을 가진다.
로봇 청소기(5100)는 자력으로 움직이고, 먼지(5120)를 검지하고, 하면에 제공된 흡입구로부터 먼지를 흡입할 수 있다.
또한 로봇 청소기(5100)는 카메라(5102)가 촬영한 화상을 해석하여 벽, 가구, 또는 단차 등의 장애물의 유무를 판단할 수 있다. 또한 화상을 해석함으로써 배선 등 브러시(5103)에 얽히기 쉬운 물체를 검지한 경우에는, 브러시(5103)의 회전을 멈출 수 있다.
디스플레이(5101)에는 배터리 잔량, 흡입한 먼지의 양 등을 표시할 수 있다. 로봇 청소기(5100)가 주행한 경로를 디스플레이(5101)에 표시하여도 좋다. 또한 디스플레이(5101)를 터치 패널로 하고, 조작 버튼(5104)을 디스플레이(5101)에 제공하여도 좋다.
로봇 청소기(5100)는 스마트폰 등의 휴대 전자 기기(5140)와 통신할 수 있다. 카메라(5102)가 촬영한 화상을 휴대 전자 기기(5140)에 표시할 수 있다. 그러므로 로봇 청소기(5100)의 소유자는 밖에 있어도 방의 상황을 알 수 있다. 또한 디스플레이(5101)의 표시를 스마트폰 등의 휴대 전자 기기로 확인할 수도 있다.
본 발명의 일 형태의 발광 장치는 디스플레이(5101)에 사용할 수 있다.
도 15의 (B)에 나타낸 로봇(2100)은 연산 장치(2110), 조도 센서(2101), 마이크로폰(2102), 상부 카메라(2103), 스피커(2104), 디스플레이(2105), 하부 카메라(2106), 장애물 센서(2107), 및 이동 기구(2108)를 가진다.
마이크로폰(2102)은 사용자의 목소리 및 환경음 등을 검지하는 기능을 가진다. 또한 스피커(2104)는 음성을 출력하는 기능을 가진다. 로봇(2100)은 마이크로폰(2102) 및 스피커(2104)를 사용하여 사용자와 의사소통을 할 수 있다.
디스플레이(2105)는 각종 정보를 표시하는 기능을 가진다. 로봇(2100)은 사용자가 원하는 정보를 디스플레이(2105)에 표시할 수 있다. 디스플레이(2105)에는 터치 패널을 탑재하여도 좋다. 또한 디스플레이(2105)는 탈착 가능한 정보 단말기이어도 좋고, 로봇(2100)의 정위치에 설치되면 충전 및 데이터의 수수를 할 수 있다.
상부 카메라(2103) 및 하부 카메라(2106)는 로봇(2100)의 주위를 촬상하는 기능을 가진다. 또한 장애물 센서(2107)는 이동 기구(2108)를 사용하여 로봇(2100)이 앞으로 가는 진행 방향에서의 장애물의 유무를 감지할 수 있다. 로봇(2100)은 상부 카메라(2103), 하부 카메라(2106), 및 장애물 센서(2107)를 사용하여 주위의 환경을 인식함으로써 안전하게 이동할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치는 디스플레이(2105)에 사용할 수 있다.
도 15의 (C)는 고글형 디스플레이의 일례를 나타낸 것이다. 고글형 디스플레이는 예를 들어 하우징(5000), 표시부(5001), 스피커(5003), LED 램프(5004), 조작 키(전원 스위치 또는 조작 스위치를 포함함), 접속 단자(5006), 센서(5007)(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액체, 자기, 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도, 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새, 또는 적외선을 측정하는 기능을 포함하는 것), 마이크로폰(5008), 제 2 표시부(5002), 지지부(5012), 이어폰(5013) 등을 가진다.
본 발명의 일 형태의 발광 장치는 표시부(5001) 및 제 2 표시부(5002)에 사용할 수 있다.
실시형태 2 및 실시형태 3에 기재된 유기 EL 디바이스의 제작 방법을 사용하여 제작한 유기 EL 디바이스는 자동차의 앞유리, 대시 보드(dashboard)에도 탑재할 수 있다. 실시형태 2 및 실시형태 3에 기재된 유기 EL 디바이스의 제작 방법을 사용하여 제작한 유기 EL 디바이스를 자동차의 앞유리, 대시 보드에 사용하는 일 형태를 도 16에 나타내었다. 표시 영역(5200) 내지 표시 영역(5203)은 실시형태 2 및 실시형태 3에 기재된 유기 EL 디바이스의 제작 방법을 사용하여 제작한 유기 EL 디바이스를 사용하여 제공된 표시 영역이다.
표시 영역(5200)과 표시 영역(5201)은 자동차의 앞유리에 제공되고, 실시형태 2 및 실시형태 3에 기재된 유기 EL 디바이스의 제작 방법을 사용하여 제작한 유기 EL 디바이스를 탑재한 표시 장치이다. 실시형태 2 및 실시형태 3에 기재된 유기 EL 디바이스의 제작 방법을 사용하여 제작한 유기 EL 디바이스는, 양극과 음극의 양쪽을 투광성을 가지는 전극으로 제작함으로써, 반대편이 비쳐 보이는, 소위 시스루 상태의 표시 장치로 할 수 있다. 시스루 상태의 표시 장치이면, 자동차의 앞유리에 설치하여도 시야를 가리지 않고 설치할 수 있다. 또한 구동을 위한 트랜지스터 등을 제공하는 경우에는, 유기 화합물 재료를 사용한 유기 트랜지스터, 산화물 반도체를 사용한 트랜지스터 등 투광성을 가지는 트랜지스터를 사용하면 좋다.
표시 영역(5202)은 필러 부분에 제공되고, 실시형태 2 및 실시형태 3에 기재된 유기 EL 디바이스의 제작 방법을 사용하여 제작한 유기 EL 디바이스를 탑재한 표시 장치이다. 표시 영역(5202)은, 차체에 제공된 촬상 수단으로 촬영된 영상을 표시함으로써, 필러로 가려진 시야를 보완할 수 있다. 또한 마찬가지로, 대시 보드 부분에 제공된 표시 영역(5203)은 차체로 가려진 시야를 자동차의 외측에 제공된 촬상 수단으로 촬영된 영상을 표시함으로써 보완하여 안전성을 높일 수 있다. 보이지 않는 부분을 보완하도록 영상을 표시함으로써, 더 자연스럽고 위화감 없이 안전 확인을 할 수 있다.
표시 영역(5203)은 내비게이션 정보, 속도, 회전수, 에어컨디셔너의 설정 등, 그리고 이 외에도 다양한 정보를 제공할 수 있다. 표시 항목, 레이아웃은 사용자의 취향에 맞추어 적절히 변경할 수 있다. 또한 이들 정보는 표시 영역(5200) 내지 표시 영역(5202)에도 표시할 수 있다. 또한 표시 영역(5200) 내지 표시 영역(5203)을 조명 장치로서 사용할 수도 있다.
또한 도 17의 (A) 및 (B)는 접을 수 있는 휴대 정보 단말기(5150)를 나타낸 것이다. 접을 수 있는 휴대 정보 단말기(5150)는 하우징(5151), 표시 영역(5152), 및 굴곡부(5153)를 가진다. 도 17의 (A)에 펼친 상태의 휴대 정보 단말기(5150)를 나타내었다. 도 17의 (B)에 접은 상태의 휴대 정보 단말기를 나타내었다. 휴대 정보 단말기(5150)는 큰 표시 영역(5152)을 가짐에도 불구하고, 접으면 작고 가반성(可搬性)이 우수하다.
표시 영역(5152)은 굴곡부(5153)로 반으로 접을 수 있다. 굴곡부(5153)는 신축 가능한 부재와 복수의 지지 부재로 구성되어 있고, 접을 때는 신축 가능한 부재가 신장되고, 굴곡부(5153)는 2mm 이상, 바람직하게는 3mm 이상의 곡률 반경을 가지도록 접힌다.
또한 표시 영역(5152)은 터치 센서(입력 장치)가 탑재된 터치 패널(입출력 장치)이어도 좋다. 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치를 표시 영역(5152)에 사용할 수 있다.
또한 도 18의 (A) 내지 (C)는 접을 수 있는 휴대 정보 단말기(9310)를 나타낸 것이다. 도 18의 (A)에 펼친 상태의 휴대 정보 단말기(9310)를 나타내었다. 도 18의 (B)에 펼친 상태 또는 접은 상태의 한쪽으로부터 다른쪽으로 변화하는 도중의 상태의 휴대 정보 단말기(9310)를 나타내었다. 도 18의 (C)에 접은 상태의 휴대 정보 단말기(9310)를 나타내었다. 접은 상태의 휴대 정보 단말기(9310)는 가반성이 우수하고, 펼친 상태의 휴대 정보 단말기(9310)는 이음매가 없는 넓은 표시 영역을 가지므로 표시의 일람성(一覽性)이 높다.
표시 패널(9311)은 힌지(9313)로 연결된 3개의 하우징(9315)에 의하여 지지되어 있다. 또한 표시 패널(9311)은 터치 센서(입력 장치)가 탑재된 터치 패널(입출력 장치)이어도 좋다. 또한 표시 패널(9311)은, 힌지(9313)를 이용하여 2개의 하우징(9315) 사이를 굴곡시킴으로써, 휴대 정보 단말기(9310)를 펼친 상태로부터 접은 상태로 가역적으로 변형시킬 수 있다. 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 표시 패널(9311)에 사용할 수 있다.
본 실시형태에서 예시한 구성예 및 이들에 대응하는 도면 등은, 적어도 그 일부를 다른 구성예 또는 도면 등과 적절히 조합할 수 있다.
본 실시형태는 적어도 그 일부를 본 명세서 중에 기재하는 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시예 1)
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스에 사용할 수 있는 유기 화합물을 포함한 적층 구조를 형성하고, 그 적층 구조를 관찰하였다. 또한 상기 유기 화합물을 포함한 적층 구조의 시료로서 시료 1A 내지 시료 1D를 제작하였다.
시료 1A 내지 시료 1D에 사용한 유기 화합물의 구조식을 이하에 나타낸다.
[화학식 25]
<각 시료의 제작 방법>
시료 1A 및 시료 1C는 실리콘 기판 위에 산화 실리콘을 포함한 막 형상의 인듐 주석 산화물(ITSO), 제 1 유기 화합물층을 순차적으로 형성한 면적 9cm2(3cm×3cm)의 적층 구조를 가진다. 또한 시료 1B 및 시료 1D는 시료 1A 또는 시료 1C의 제 1 유기 화합물층 위에 제 2 유기 화합물층이 제공된 적층 구조를 가진다.
<시료 1A>
먼저 실리콘 기판 위에 산화 실리콘을 포함한 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법에 의하여 막 두께 10nm가 되도록 성막하였다. 다음으로 제 1 유기 화합물층으로서 2,9-다이(나프탈렌-2-일)-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: NBPhen)을 막 두께 20nm가 되도록 증착한 후, 질소 분위기로 치환한 다음, 진공하, 기판 온도 80℃에서 1시간의 가열 처리를 수행하였다.
<시료 1B>
먼저 실리콘 기판 위에 산화 실리콘을 포함한 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법에 의하여 막 두께 10nm가 되도록 성막하였다. 다음으로 제 1 유기 화합물층으로서 2,9-다이(나프탈렌-2-일)-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: NBPhen)을 막 두께 20nm가 되도록 증착하였다.
다음으로 제 2 유기 화합물층으로서 1,1'-(9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-2,7-다이일)비스(1,3,4,6,7,8-헥사하이드로-2H-피리미도[1,2-a]피리미딘)(약칭: 2,7hpp2SF)을 막 두께 20nm가 되도록 증착한 후, 질소 분위기로 치환한 다음, 진공하, 기판 온도 80℃에서 1시간의 가열 처리를 수행하였다.
<시료 1C>
먼저 실리콘 기판 위에 산화 실리콘을 포함한 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법에 의하여 막 두께 10nm가 되도록 성막하였다. 다음으로 제 1 유기 화합물층으로서 2,2'-(1,3-페닐렌)비스(9-페닐-1,10-페난트롤린)(약칭: mPPhen2P)을 막 두께 20nm가 되도록 증착한 후, 기판 온도 80℃로 설정하고 ALD법에 의하여 산화 알루미늄(AlOx)을 막 두께 30nm가 되도록 성막하였다.
<시료 1D>
먼저 실리콘 기판 위에 산화 실리콘을 포함한 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법에 의하여 막 두께 10nm가 되도록 성막하였다. 다음으로 제 1 유기 화합물층으로서 2,2'-(1,3-페닐렌)비스(9-페닐-1,10-페난트롤린)(약칭: mPPhen2P)을 막 두께 20nm가 되도록 증착하였다.
다음으로 제 2 유기 화합물층으로서 1,1'-(9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-2,7-다이일)비스(1,3,4,6,7,8-헥사하이드로-2H-피리미도[1,2-a]피리미딘)(약칭: 2,7hpp2SF)을 막 두께 20nm가 되도록 증착한 후, 기판 온도 80℃로 설정하고 ALD법에 의하여 산화 알루미늄(AlOx)을 막 두께 30nm가 되도록 성막하였다.
아래 표에 각 시료에서의 유기 화합물층의 적층 구조에 사용한 재료를 나타내었다.
[표 1]
이러한 식으로 시료 1A 내지 시료 1D를 제작하였다.
<시료의 광학 현미경 관찰>
상기 시료 1A 내지 시료 1D에 대하여 광학 현미경 관찰을 수행하였다. 각 결과를 도 19에 나타내었다.
도 19의 (A)에 나타낸 바와 같이 시료 1A에서는 2,9-다이(나프탈렌-2-일)-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: NBPhen)에서 유래한 끈 형상의 불량이 발생하였다. 한편, 도 19의 (B)에 나타낸 바와 같이 시료 1B에서는 불량이 관찰되지 않았다.
이는 NBPhen의 내열성이 낮으므로, 가열 처리로 인하여 시료 1A에 불량이 발생하였기 때문으로 생각된다. 한편, 시료 1B에서는 NBPhen 위에 형성한 2,7hpp2SF가 보호막으로서 기능하기 때문에, 가열로 인한 불량이 발생하지 않은 것으로 생각된다.
또한 도 19의 (C) 및 (D)에 나타낸 바와 같이 시료 1C 및 시료 1D에서도 불량은 관찰되지 않았다. 이는 mPPhen2P가 내열성을 가지므로, 가열 처리 및 ALD법에 의한 산화 알루미늄의 성막으로 인한 불량이 발생하지 않았기 때문이다. 또한 시료 1D의 결과로부터, 2,7hpp2SF를 위층에 형성한 경우에도, ALD법을 사용한 산화 알루미늄의 성막은 아래 구조체에 영향을 미치지 않는 것을 알 수 있었다.
이상의 결과로부터, 본 발명의 일 형태를 사용하면 아래층 구조의 내열성이 향상되는 것을 알 수 있었다. 또한 종래와 같은 공정을 사용할 수 있는 것을 알 수 있었다.
(실시예 2)
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스에 사용할 수 있는 유기 화합물을 포함한 적층 구조를 형성하고, 그 적층 구조를 관찰하였다. 또한 상기 유기 화합물을 포함한 적층 구조의 시료로서 시료 2A 및 시료 2B를 제작하였다.
시료 2A 및 시료 2B에 사용한 유기 화합물의 구조식을 이하에 나타낸다.
[화학식 26]
<각 시료의 제작 방법>
시료 2A 및 시료 2B는 유리 기판 위에 증착법에 의하여 성막을 수행함으로써 제작하였다. 각 시료는 2,2'-(1,3-페닐렌)비스(9-페닐-1,10-페난트롤린)(약칭: mPPhen2P) 및 유기 화합물층이 순차적으로 형성된 적층 구조를 가진다. 또한 각 시료에서 형성된 적층 구조의 면적은 9cm2(3cm×3cm)로 하였다.
먼저 시료 2A 및 시료 2B로서 유리 기판 위에 mPPhen2P를 막 두께 20nm가 되도록 증착하였다.
<시료 2A>
시료 2A는 mPPhen2P 위에 1,1'-(9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-2,7-다이일)비스(1,3,4,6,7,8-헥사하이드로-2H-피리미도[1,2-a]피리미딘)(약칭: 2,7hpp2SF)을 막 두께 50nm가 되도록 증착하였다.
<시료 2B>
시료 2B는 mPPhen2P 위에 1,1'-피리딘-2,6-다이일-비스(1,3,4,6,7,8-헥사하이드로-2H-피리미도[1,2-a]피리미딘)(약칭: hpp2Py)을 막 두께 50nm가 되도록 증착하였다.
아래 표에 각 시료에서의 유기 화합물층으로서 사용한 재료를 나타내었다.
[표 2]
다음으로 제작한 시료 2A 내지 시료 2B를 5분 동안 물에 침지시켰다.
이러한 식으로 시료 2A 내지 시료 2B를 제작하였다.
<시료의 단면 관찰>
상기 시료 2A 및 시료 2B에서 주사 투과 전자 현미경(STEM: Scanning Transmission Electron Microscopy)에 의하여, 물에 대한 침지 전후의 상태의 단면 관찰을 수행하였다. 또한 주사 투과 전자 현미경은 Hitachi High-Technologies Corporation 제조의 'HD-2700'을 사용하고 가속 전압을 200kV로 하였다. 각 시료의 결과를 도 20에 나타내었다.
도 20의 (A) 내지 (D)에 나타낸 바와 같이, 모든 시료에서 mPPhen2P 위의 유기 화합물층은 물에 침지시킴으로써 완전히 제거할 수 있었다.
따라서 본 발명의 일 형태를 사용하면 아래층 구조에 대한 영향이 없는 것을 알 수 있었다.
이와 같이 본 발명의 유기 화합물은 물 또는 물을 용매로 한 액체에 의하여 용이하게 제거할 수 있다. 따라서 본 발명의 일 형태를 사용하면, 가열 공정에 의한 아래층 구조에 대한 대미지를 억제할 수 있고, 가열 공정 종료 후에 신속하게 제거할 수 있다. 또한 제거 시의 아래층에 대한 대미지를 적게 할 수 있다. 이에 의하여, 제작하는 디바이스의 구성을 변경하지 않고, 공정에서의 내열 온도를 상승시킬 수 있기 때문에, 본 발명의 일 형태는 응용 범위가 넓으며 유용한 발명인 것을 알 수 있었다.
(실시예 3)
본 실시예에서는, 실시형태에서 설명한 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스(디바이스 3A 내지 디바이스 3D)를 제작하고, 그 특성을 평가한 결과에 대하여 설명한다.
디바이스 3A 내지 디바이스 3D에 사용한 유기 화합물의 구조식을 이하에 나타낸다.
[화학식 27]
또한 각 디바이스는 도 21에 나타낸 바와 같이, 유리 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 순차적으로 적층되고, 전자 주입층(915) 위에 제 2 전극(902)이 적층된 구조를 가진다.
<디바이스 3A 내지 디바이스 3D의 제작 방법>
먼저 유리 기판(900) 위에 제 1 전극으로서 타이타늄(Ti), 알루미늄(Al), 및 타이타늄(Ti)을 스퍼터링법에 의하여 순차적으로 연속 성막하여 반사 전극층을 형성하였다. 막 두께로서는 타이타늄이 50nm, 알루미늄이 70nm, 및 타이타늄이 6nm가 되도록 성막을 수행하였다. 타이타늄 성막 후에 300℃에서 1시간 동안 가열하여 산화 타이타늄을 포함한 층을 형성하였다. 다음으로 산화 실리콘을 포함한 인듐 주석 산화물(ITSO)을 막 두께 10nm가 되도록 성막하여 막 두께 조절층을 형성하였다. 또한 전극 면적은 6.42μm×1.14μm이고, 30.41mm×22.81mm의 표시 영역에 3840개×2880개의 화소가 제공된 화소 밀도 3207ppi의 발광 장치이다.
다음으로, 기판 위에 발광 디바이스를 형성하기 위한 전처리로서, 기판 표면을 물로 세정하고, 200℃에서 1시간 소성하였다. 그 후, 약 10-4Pa까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에서 180℃에서 60분 동안 진공 소성을 수행하였다. 그 후, 30℃ 이하가 될 때까지 자연 냉각시켰다.
다음으로, 제 1 전극(901)이 형성된 면이 아래쪽이 되도록, 제 1 전극(901)이 형성된 기판을 진공 증착 장치 내에 제공된 기판 홀더에 고정하고, 제 1 전극(901) 위에 저항 가열을 사용한 증착법에 의하여 N-(바이페닐-4-일)-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBBiF)과, 분자량이 672이며 플루오린을 포함한 전자 억셉터 재료(OCHD-003)를 PCBBiF:OCHD-003=1:0.03(중량비)으로 막 두께 10nm가 되도록 공증착함으로써 정공 주입층(911)을 형성하였다.
다음으로 정공 주입층(911) 위에 정공 수송층으로서 PCBBiF를 막 두께 10nm가 되도록 증착하여 정공 수송층(912)을 형성하였다.
다음으로, 정공 수송층(912) 위에 저항 가열을 사용한 증착법에 의하여 8-(1,1':4',1''-터페닐-3-일)-4-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-[1]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 8mpTP-4mDBtPBfpm)과, 9-(2-나프틸)-9'-페닐-9H,9'H-3,3'-바이카바졸(약칭: βNCCP)과, [2-d3-메틸-8-(2-피리딘일-κN)벤조퓨로[2,3-b]피리딘-κC]비스[2-(5-d3-메틸-2-피리딘일-κN2)페닐-κC]이리듐(III)(약칭: Ir(5mppy-d3)2(mbfpypy-d3))을 8mpTP-4mDBtPBfpm:βNCCP:Ir(5mppy-d3)2(mbfpypy-d3)=0.5:0.5:0.1(중량비)로 막 두께 40nm가 되도록 공증착함으로써 발광층(913)을 형성하였다.
다음으로 발광층(913) 위에 2-{3-[3-(N-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸-9-일]페닐}다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mPCCzPDBq)을 막 두께 10nm가 되도록 증착한 후, 2,2'-(1,3-페닐렌)비스(9-페닐-1,10-페난트롤린)(약칭: mPPhen2P)을 증착함으로써 전자 수송층(914)을 형성하였다.
다음으로 디바이스 3A 내지 디바이스 3C에서, 전자 수송층(914) 위에 유기 화합물로 이루어지는 유기 마스크층을 작성하였다. 상기 유기 마스크층으로서 1,1'-(9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-2,7-다이일)비스(1,3,4,6,7,8-헥사하이드로-2H-피리미도[1,2-a]피리미딘)(약칭: 2,7hpp2SF)을 증착하였다. 또한 막 두께는 디바이스 3A가 10nm, 디바이스 3B가 20nm, 디바이스 3C가 50nm로 하였다. 또한 디바이스 3D에는 유기 마스크층을 제공하지 않았다.
다음으로 디바이스 3A 내지 디바이스 3D를, 산소를 포함한 분위기하에 꺼내고 대기 노출시켰다. 그 후, 디바이스 3A 내지 디바이스 3C에서 유기 마스크층 위에 무기 마스크층으로서 막 두께 30nm의 산화 알루미늄(약칭: AlOx)막을 ALD법에 의하여 성막하였다.
한편, 디바이스 3D에서는 전자 수송층(914) 위에 무기층으로서 막 두께 30nm의 산화 알루미늄(약칭: AlOx)막을 ALD법에 의하여 성막하였다.
다음으로 산화 알루미늄막을 제거하였다. 또한 상기 산화 알루미늄막의 제거는 산성 약액을 사용한 웨트 에칭에 의하여 수행하였다. 상기 제거 공정에서 유기 마스크층의 일부 또는 전체가 제거된다.
다음으로 디바이스 3A 내지 디바이스 3D를, 산소를 포함한 분위기하에 꺼내고 대기 노출시켰다. 다음으로 10-4Pa 정도까지 감압한 환경하에서 70℃에서 90분간의 진공 소성을 수행하였다.
다음으로 전자 수송층(914) 위에 플루오린화 리튬(약칭: LiF)을 막 두께 1nm가 되도록 증착하여 전자 주입층(915)을 형성하였다.
다음으로 전자 주입층(915) 위에 Ag와 Mg를 Ag:Mg=1:0.1(체적비)로 막 두께 25nm가 되도록 공증착하여 제 2 전극(902)을 형성하였다. 또한 제 2 전극(902)은 광을 반사하는 기능과 광을 투과시키는 기능을 가지는 반투과·반반사 전극이다.
이러한 식으로 디바이스 3A 내지 디바이스 3D를 제작하였다. 상기 디바이스 3A 내지 디바이스 3D의 소자 구조를 아래 표에 정리하였다.
[표 3]
<비교 디바이스 3의 제작 방법>
또한 참고로서 비교 디바이스 3을 진공 일관 공정으로 제작하였다. 또한 비교 디바이스 3은 디바이스 3A 내지 디바이스 3D와 같은 재료를 사용하고, 유기 마스크층 및 무기 마스크층을 제공하지 않고 제작하였다. 따라서 이 공정은 대기 노출, 그리고 마스크층의 성막 공정, 에칭 공정, 및 제거 공정을 거치지 않는다.
구체적으로, 비교 디바이스 3은 전자 수송층(914)까지 디바이스 3A 내지 디바이스 3D와 같은 식으로 제작하였다.
여기서, 대기 개방하지 않고 진공 상태를 유지한 채 전자 수송층(914) 위에 플루오린화 리튬(약칭: LiF)을 막 두께 1nm가 되도록 증착하여 전자 주입층(915)을 형성하였다.
다음으로 대기 개방하지 않고 전자 주입층(915) 위에 Ag와 Mg를 Ag:Mg=1:0.1(체적비)로 막 두께 25nm가 되도록 공증착하여 제 2 전극(902)을 형성하였다. 또한 제 2 전극(902)은 광을 반사하는 기능과 광을 투과시키는 기능을 가지는 반투과·반반사 전극이다.
그 후, 캡층으로서 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조싸이오펜)(약칭: DBT3P-II)을 두께 80nm가 되도록 증착하였다.
이상의 공정을 거쳐 비교 디바이스 3을 제작하였다.
<디바이스 특성>
상기 디바이스 3A 내지 디바이스 3D 및 비교 디바이스 3을, 질소 분위기의 글로브 박스 내에서 대기에 노출되지 않도록 유리 기판으로 밀봉하는 작업(밀봉재를 소자의 주위에 도포하고, 밀봉 시에 UV 처리, 80℃에서 1시간의 열처리)을 수행한 후, 이들 발광 디바이스의 초기 특성을 측정하였다.
디바이스 3A 내지 디바이스 3D 및 비교 디바이스 3의 전류 밀도-전압 특성을 도 22에, 휘도-전압 특성을 도 23에, 외부 양자 효율-휘도 특성을 도 24에, 발광 스펙트럼을 도 25에 각각 나타내었다. 또한 각 발광 디바이스의 1000cd/m2 부근에서의 주요한 특성을 아래 표에 나타내었다. 또한 휘도, CIE 색도, 발광 스펙트럼의 측정에는 분광 방사계(Topcon Technohouse Corporation 제조, SR-UL1R)를 사용하였다. 또한 외부 양자 효율은 분광 방사계를 사용하여 측정한 휘도와 발광 스펙트럼을 사용하고, 배광 특성이 램버시안(Lambertian)형인 것으로 가정하여 산출하였다.
[표 4]
도 22 내지 도 24로부터, 디바이스 3A 내지 디바이스 3C는 진공 일관 공정으로 제작된 비교 디바이스 3과 같은 발광 효율 특성을 가지는 것을 알 수 있었다. 한편, 유기 마스크층을 제공하지 않은 디바이스 3D에서는 특성 열화가 확인되었다. 또한 도 25에서, 디바이스 3A 내지 디바이스 3D는 진공 일관 공정으로 제작된 비교 디바이스 3과 같은 발광 스펙트럼을 나타내었다.
이상으로부터, MML 공정을 수행할 때 유기 마스크층을 형성함으로써, 대기 노출로 인한 오염, 에칭 용액 등에 의한 가공의 영향이 저감되어, 진공 일관 공정으로 제작된 디바이스와 같은 특성을 얻을 수 있는 것을 알 수 있었다.
<각 디바이스의 광학 현미경 관찰>
상기 디바이스 3A 내지 디바이스 3D를 광학 현미경에 의하여 관찰하였다. 디바이스 3A의 관찰 결과를 도 26의 (A)에, 디바이스 3B의 관찰 결과를 도 26의 (B)에, 디바이스 3C의 결과를 도 26의 (C)에, 디바이스 3D의 결과를 도 26의 (D)에 각각 나타내었다.
도 26의 (A) 내지 (D)로부터, 디바이스 3A 내지 디바이스 3C에서 불량은 관찰되지 않았다. 한편, 유기 마스크층을 제공하지 않은 디바이스 3D에서는 시험편에 발광 불량이 발생하였다.
<신뢰성 시험 결과>
또한 디바이스 3A 내지 디바이스 3D에 대하여 상술한 공정을 거쳐 제작한 신뢰성 시험용 시료(전극 면적은 4mm2(2mm×2mm))를 사용하여 신뢰성 시험을 수행하였다. 정전류 밀도 구동 시(50[mA/cm2])의 정규화된 휘도 시간 변화를 도 27에 나타내었다. 도 27에서는 세로축이 정규화 휘도(%)를, 가로축이 시간(h)을 각각 나타낸다. 측정 휘도가 초기 휘도의 95%로 저하될 때까지의 경과 시간인 LT95(h)의 값은 디바이스 3A는 78시간, 디바이스 3B는 101시간, 디바이스 3C는 100시간, 디바이스 3D는 67시간이었다.
따라서 유기 마스크층을 제공한 디바이스 3A 내지 디바이스 3C는 유기 마스크층을 제공하지 않은 디바이스 3D보다 신뢰성이 향상되는 것을 알 수 있었다. 또한 본 실시예에서 사용한 유기 마스크층은 막 두께에 상관없이 특성을 가지는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 두꺼운 막 두께로 제공한 경우에도 쉽게 제거할 수 있는 것을 알 수 있었다. 한편, 얇게 제공한 경우에도 충분한 열화 억제 효과를 가지는 것을 알 수 있었다.
(참고 합성예)
본 명세서의 실시형태 및 실시예에서 사용한 유기 화합물의 합성 방법을 아래에 나타낸다.
<<참고 합성예 1>>
본 참고 합성예에서는 하기 구조식(114)으로 나타내어진 2,9-비스(1,3,4,6,7,8-헥사하이드로-2H-피리미도[1,2-a]피리미딘-1-일)-1,10-페난트롤린(약칭: 2,9hpp2Phen)의 합성 방법에 대하여 구체적으로 설명한다. 2,9hpp2Phen의 구조를 이하에 나타낸다.
[화학식 28]
<2,9hpp2Phen의 합성>
2,9-다이브로모-1,10-페난트롤린 6.3g(19mmol), 1,3,4,6,7,8-헥사하이드로-2H-피리미도[1,2-a]피리미딘 5.7g(41mmol), 포타슘 tert-뷰톡사이드 12.6g(112mmol), 톨루엔 93mL를 200mL의 3구 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 감압하에서 교반함으로써 탈기하였다. 이 혼합물을 60℃에서 교반한 후, 아세트산 팔라듐(II)(약칭: Pd(OAc)2) 0.43g(1.9mmol)과 (±)-2,2'-비스(다이페닐포스피노)-1,1'-바이나프틸(약칭: rac-BINAP) 2.3g(3.7mmol)을 첨가하고, 90℃에서 4시간 동안 교반하였다.
소정 시간 경과 후, 얻어진 혼합물에 테트라하이드로퓨란을 50mL 첨가하고, 흡인 여과하였다. 얻어진 여과액을 농축하여 갈색 유상 물질을 얻었다. 얻어진 유상 물질에 메탄올을 첨가하고, 흡인 여과하여 불용물을 제거하였다. 얻어진 여과액을 농축한 후, 아세트산 에틸을 첨가하고 흡인 여과하여 갈색 고체를 3.8g 얻었다. 얻어진 고체 2.1g에 톨루엔 400mL를 첨가하고 가열하였다. 가열한 용액을 열 여과하여 불용물을 제거하였다. 얻어진 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체에 아세트산 에틸을 첨가하고 흡인 여과하여 황색 고체를 0.75g, 수율 9%로 얻었다.
얻어진 고체 0.73g를 트레인 서블리메이션법에 의하여 승화 정제하였다. 승화 정제는 압력 4.6Pa, 아르곤 유량 10mL/min의 조건으로 235℃에서 15.5시간 동안 가열하여 수행하였다. 승화 정제 후, 황색 고체를 0.16g, 회수율 27%로 얻었다. 합성 스킴(s1-1)을 이하에 나타낸다.
[화학식 29]
또한 상기 합성 스킴(s1-1)에서 얻어진 2,9hpp2Phen의 황색 고체의 프로톤(1H)을 핵자기 공명법(NMR)에 의하여 측정하였다. 얻어진 값을 이하에 나타낸다.
1H NMR.δ(CDCl3, 500MHz): 1.90-1.95(m, 4H), 2.10-2.15(m, 4H), 3.24-3.30(m, 8H), 3.46(t, J=5.73Hz, 4H), 4.34(t, J=5.73Hz, 4H), 7.49(s, 2H), 7.91(d, J=9.16Hz, 2H), 8.02(d, J=8.59Hz, 2H).
<<참고 합성예 2>>
본 참고 합성예에서는 하기 구조식(115)으로 나타내어진 4,7-비스(1,3,4,6,7,8-헥사하이드로-2H-피리미도[1,2-a]피리미딘-1-일)-1,10-페난트롤린(약칭: 4,7hpp2Phen)의 합성 방법에 대하여 구체적으로 설명한다. 4,7hpp2Phen의 구조를 이하에 나타낸다.
[화학식 30]
<4,7hpp2Phen의 합성>
4,7-다이브로모-1,10-페난트롤린 5.5g(16mmol), 1,3,4,6,7,8-헥사하이드로-2H-피리미도[1,2-a]피리미딘 5.0g(36mmol), 포타슘 tert-뷰톡사이드 11g(98mmol), 톨루엔 81mL를 200mL의 3구 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 감압하에서 교반함으로써 탈기하였다. 이 혼합물을 60℃에서 교반한 후, 아세트산 팔라듐(II)(약칭: Pd(OAc)2) 0.37g(1.7mmol)과 (±)-2,2'-비스(다이페닐포스피노)-1,1'-바이나프틸(약칭: rac-BINAP) 2.0g(3.2mmol)을 첨가하고, 90℃에서 5시간 동안 교반하였다.
소정 시간 경과 후, 얻어진 혼합물에 테트라하이드로퓨란을 50mL 첨가하고, 흡인 여과하였다. 얻어진 여과액을 농축하여 갈색 유상 물질을 얻었다. 얻어진 유상 물질에 아세트산 에틸을 첨가하고 흡인 여과하여 고체를 얻었다. 고체에 메탄올을 첨가하고 흡인 여과하여 불용물을 제거하였다. 얻어진 여과액을 농축한 후, 아세트산 에틸을 첨가하고 흡인 여과하여 갈색 고체를 얻었다. 얻어진 고체 1.5g에 톨루엔 600mL를 첨가하고 가열하였다. 가열한 용액을 열 여과하여 불용물을 제거하였다. 얻어진 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체에 아세트산 에틸을 첨가하고 흡인 여과하여 황색 고체를 0.92g, 수율 12%로 얻었다.
얻어진 고체 0.88g를 트레인 서블리메이션법에 의하여 승화 정제하였다. 승화 정제는 압력 1.9×10-3Pa의 조건으로 황색 고체를 260℃에서 23시간 동안 가열하여 수행하였다. 승화 정제 후, 황색 고체를 39mg, 회수율 5%로 얻었다. 합성 스킴(s2-1)을 아래에 나타낸다.
[화학식 31]
또한 상기 합성 스킴(s2-1)에서 얻어진 4,7hpp2Phen의 황색 고체의 프로톤(1H)을 핵자기 공명법(NMR)에 의하여 측정하였다. 얻어진 값을 이하에 나타낸다.
1H NMR.δ(CDCl3, 500MHz): 1.86-1.91(m, 4H), 2.21(s, 4H), 3.21(t, J=5.73Hz, 4H), 3.28(t, J=5.73Hz, 4H), 3.36(t, J=6.30Hz, 4H), 3.66(s, 4H), 7.37(d, J=5.15Hz, 2H), 7.81(s, 2H), 9.06(d, J=5.15, 2H).
<<참고 합성예 3>>
본 참고 합성예에서는 하기 구조식(116)으로 나타내어진 2-(1,3,4,6,7,8-헥사하이드로-2H-피리미도[1,2-a]피리미딘-1-일)-9-페닐-1,10-페난트롤린(약칭: 9Ph-2hppPhen)의 합성 방법에 대하여 구체적으로 설명한다. 9Ph-2hppPhen의 구조를 이하에 나타낸다.
[화학식 32]
<9Ph-2hppPhen의 합성>
2-클로로-9-페닐-1,10-페난트롤린 6.1g(21mmol), 1,3,4,6,7,8-헥사하이드로-2H-피리미도[1,2-a]피리미딘 6.7g(48mmol), 톨루엔 100mL를 200mL의 3구 플라스크에 넣고, 질소 분위기하, 100℃에서 11시간 동안 교반하였다. 소정 시간 경과 후, 반응 용액을 농축하고, 고체에 메탄올을 첨가하고, 흡인 여과하여 불용물을 제거하였다. 얻어진 여과액을 농축한 후, 톨루엔을 첨가하고 가열하였다. 가열한 용액을 열 여과하여 불용물을 제거하였다. 얻어진 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체에 아세트산 에틸을 첨가하고 흡인 여과하여 황백색 고체를 5.3g, 수율 64%로 얻었다. 얻어진 고체 5.0g을 트레인 서블리메이션법에 의하여 승화 정제하였다. 승화 정제는 압력 3.0Pa, 아르곤 유량 12mL/min의 조건으로 220℃에서 18시간 동안 가열하여 수행하였다. 승화 정제 후, 황백색 고체를 2.54g, 회수율 51%로 얻었다. 합성 스킴(s3-1)을 이하에 나타낸다.
[화학식 33]
또한 상기 합성 스킴(s3-1)에서 얻어진 9Ph-2hppPhen의 황백색 고체의 프로톤(1H)을 핵자기 공명법(NMR)에 의하여 측정하였다. 얻어진 값을 이하에 나타낸다.
1H NMR.δ(CDCl3, 500MHz): 1.92-1.96(m, 2H), 2.16-2.21(m, 2H), 3.28-3.32(m, 4H), 3.49(t, J=5.73Hz, 2H), 4.34(t, J=5.73Hz, 2H), 7.46(t, J=7.45Hz, 1H), 7.55(d, J=7.45Hz, 2H), 7.61(d, J=8.59Hz, 1H), 7.68(d, J=8.59Hz, 1H), 7.97(d, J=9.16Hz, 1H), 8.06(d, J=8.02Hz, 1H), 8.17(d, J=9.16Hz, 1H), 8.25(d, J=8.02Hz, 1H), 8.39(d, J=6.87Hz, 2H).
<<참고 합성예 4>>
본 참고 합성예에서는 하기 구조식(112)으로 나타내어지는 8,8'-피리딘-2,6-다이일-비스(5,6,7,8-테트라하이드로이미다조[1,2-a]피리미딘)(약칭: 2,6tip2Py)의 합성 방법에 대하여 설명한다. 2,6tip2Py의 구조를 이하에 나타낸다.
[화학식 34]
<2,6tip2Py의 합성>
2,6-다이브로모피리딘 1.3g(5.5mmol), 포타슘-tert-뷰톡사이드(약칭: KOtBu) 1.7g(16mmol), (±)-2,2'-비스(다이페닐포스피노)-1,1'-바이나프틸(약칭: rac-BINAP) 0.21g(0.33mmol), 아세트산 팔라듐(II)(약칭: Pd(OAc)2) 50mg(0.22mol)을 넣은 200mL의 3구 플라스크에 5,6,7,8-테트라하이드로이미다조[1,2-a]피리미딘 1.5g(12mmol)을 넣고, 플라스크 내를 질소 치환하였다. 이 혼합물에 탈수 톨루엔 19mL를 첨가하고, 플라스크 내를 감압 탈기한 후에 질소 치환하였다. 이 혼합물을 90℃의 가열 조건에서 8시간 동안 교반한 후, 실온까지 방랭하였다. 반응 종료 후, 이 반응 혼합물을 흡인 여과하여 여과물을 얻었다. 얻어진 고체에 아세트산 에틸을 첨가하고 70℃에서 2시간 동안 가열 교반하였다. 그 후, 흡인 여과를 수행하여 불용물을 제거하고, 여과액을 감압 농축하였다. 얻어진 고체를 아세트산 에틸 및 헥세인의 혼합 용매를 사용하여 재결정시켜 회색 고체(1.1g, 수율 64%)를 얻었다. 2,6tip2Py의 합성 스킴을 아래 식(s4-1)에 나타낸다.
[화학식 35]
얻어진 회색 고체 1.1g을 트레인 서블리메이션법에 의하여 아르곤 유량 5mL/min, 압력 2.9Pa, 가열 온도 190℃의 조건에서 24시간 동안 가열하여 승화 정제를 수행하였다. 그 결과, 목적물인 백색 고체(0.64g, 회수율 56%)를 얻었다.
얻어진 2,6tip2Py의 백색 고체의 프로톤(1H)을 핵자기 공명법(NMR)에 의하여 측정하였다. 얻어진 값을 이하에 나타낸다.
1H NMR(CDCl3, 300MHz):δ=8.02(d, J=8.1Hz, 2H), 7.61(t, J=8.1Hz, 1H), 6.84(d, J=1.5Hz, 2H), 6.65(d, J=1.5Hz, 2H), 4.22-4.18(m, 4H), 4.01(t, J=6.0Hz, 4H), 2.26-2.16(m, 4H).
<<참고 합성예 5>>
본 참고 합성예에서는 하기 구조식(113)으로 나타내어지는 8,8'-(9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-2,7-다이일)비스(5,6,7,8-테트라하이드로이미다조[1,2-a]피리미딘)(약칭: 2,7tip2SF)의 합성 방법에 대하여 설명한다. 2,7tip2SF의 구조를 이하에 나타낸다.
[화학식 36]
<2,7tip2SF의 합성>
2,7-다이브로모-9,9'-스파이로바이-9H-플루오렌 2.6g(5.5mmol), 포타슘-tert-뷰톡사이드(약칭: KOtBu) 1.7g(16mmol), (±)-2,2'-비스(다이페닐포스피노)-1,1'-바이나프틸(약칭: rac-BINAP) 0.20g(0.33mmol), 아세트산 팔라듐(II)(약칭: Pd(OAc)2) 52mg(0.22mol)을 넣은 200mL의 3구 플라스크에 5,6,7,8-테트라하이드로이미다조[1,2-a]피리미딘 1.5g(12mmol)을 넣고, 플라스크 내를 질소 치환하였다. 이 혼합물에 탈수 톨루엔 19mL를 첨가하고, 플라스크 내를 감압 탈기한 후에 질소 치환하였다. 이 혼합물을 90℃의 가열 조건에서 8시간 동안 교반한 후, 실온까지 방랭하였다. 반응 종료 후, 이 반응 혼합물을 흡인 여과하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 메탄올 및 클로로폼으로 세정하여 불용물을 제거하였다. 얻어진 여과액을 감압 농축하였다. 얻어진 고체를 아세트산 에틸 및 메탄올을 사용하여 재결정시켜 회색 고체(1.2g, 수율 39%)를 얻었다. 2,7tip2SF의 합성 스킴을 아래 식(s5-1)에 나타낸다.
[화학식 37]
얻어진 회색 고체 1.2g을 트레인 서블리메이션법에 의하여 아르곤 유량 5mL/min, 압력 3.1Pa, 가열 온도 285℃의 조건에서 17시간 동안 가열하여 승화 정제를 수행하였다. 그 결과, 목적물인 담황색 고체(0.33g, 회수율 28%)를 얻었다.
얻어진 담황색 고체의 프로톤(1H)을 핵자기 공명법(NMR)에 의하여 측정하였다. 얻어진 값을 이하에 나타낸다.
1H NMR(CDCl3, 300MHz):δ=7.84-7.81(m, 4H), 7.73(d, J=7.9Hz, 2H), 7.34(td, J=7.5, 1.1Hz, 2H), 7.10(td, J=7.5, 1.1Hz, 2H), 6.79(d, J=7.9Hz, 2H), 6.66(d, J=2.0Hz, 2H), 6.50(d, J=1.5Hz, 2H), 6.39(d, J=2.0Hz, 2H), 3.87(t, J=6.0Hz, 4H), 3.48(t, J=5.7Hz, 4H), 2.13-2.05(m, 4H).
<<참고 합성예 6>>
본 참고 합성예에서는 본 발명의 일 형태에 사용할 수 있는 유기 화합물의 합성 방법에 대하여 설명한다. 구체적으로는 하기 구조식(110)으로 나타내어지는 1,1'-(2',7'-다이-tert-뷰틸-9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-2,7-다이일)비스(1,3,4,6,7,8-헥사하이드로-2H-피리미도[1,2-a]피리미딘)(약칭: 2',7'tBu-2,7hpp2SF)의 합성 방법에 대하여 설명한다. 또한 2',7'tBu-2,7hpp2SF의 구조를 이하에 나타낸다.
[화학식 38]
<단계 1: 2',7'tBu-2,7hpp2SF의 합성>
5.0g(8.5mmol)의 2,7-다이브로모-2',7'-다이-tert-뷰틸-9,9'-스파이로바이-9H-플루오렌과, 2.8g(20mmol)의 1,3,4,6,7,8-헥사하이드로-2H-피리미도[1,2-a]피리미딘과, 2.5g(22mmol)의 포타슘-tert-뷰톡사이드를 500mL의 3구 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 질소 치환하였다. 이 혼합물에 200mL의 톨루엔을 첨가하고, 이 혼합물을 감압 탈기한 후, 혼합물에 0.50g(0.80mmol)의 (±)-2,2'-비스(다이페닐포스피노)-1,1'-바이나프틸(약칭: rac-BINAP)과 50mg(0.22mmol)의 아세트산 팔라듐(II)을 첨가하고, 이 혼합물을 질소 기류하, 110℃에서 7시간 동안 교반하였다.
교반 후, 얻어진 혼합물에 500mL의 톨루엔을 첨가하고 가열하고 흡인 여과하여 여과액을 얻었다. 얻어진 여과액을 농축하여 황백색 고체를 얻었다. 이 고체에 아세트산 에틸을 첨가하고 초음파를 조사하고 흡인 여과하여 목적물인 백색 고체를 여과물로서 4.0g, 수율 66%로 얻었다. 단계 1의 합성 스킴(s6-1)을 이하에 나타낸다.
[화학식 39]
얻어진 백색 고체 3.8g를 트레인 서블리메이션법에 의하여 승화 정제하였다. 승화 정제는 압력 3.9Pa의 조건에서 백색 고체를 285℃에서 15시간 동안 가열하여 수행하였다. 승화 정제 후, 목적물인 백색 고체를 수량 2.8g, 회수율 74%로 얻었다.
얻어진 2',7'tBu-2,7hpp2SF의 백색 고체의 프로톤(1H)을 핵자기 공명법(NMR)에 의하여 측정하였다. 얻어진 값을 이하에 나타낸다.
1H NMR(CD2Cl2, 300MHz):σ=7.74(s, 2H), 7.72(s, 2H), 7.43(dd, J=1.8Hz, 7.8Hz, 2H), 7.34(m, 2H), 6.75(d, J=1.5Hz, 2H), 6.40(d, J=1.5Hz, 2H), 3.31(m, 4H), 3.14(m, 12H), 1.96(m, 4H), 1.79(m, 4H), 1.17(s, 18H).
<<참고 합성예 7>>
참고 합성예에서는 실시형태 1에서 구조식(118)으로 나타내어진 8-(9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-2-일)-5,6,7,8-테트라하이드로이미다조[1,2-a]피리미딘(약칭: tipSF)의 합성 방법에 대하여 설명한다. tipSF의 구조를 이하에 나타낸다.
[화학식 40]
<tipSF의 합성>
2-브로모-9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌] 18g(46mmol), 포타슘-tert-뷰톡사이드(약칭: KOtBu) 13g(0.12mol), (±)-2,2'-비스(다이페닐포스피노)-1,1'-바이나프틸(약칭: rac-BINAP) 1.7g(2.7mmol), 5,6,7,8-테트라하이드로이미다조[1,2-a]피리미딘 7.0g(57mmol)을 300mL의 3구 플라스크에 첨가하고, 플라스크 내를 질소 치환하였다. 이 혼합물에 탈수 톨루엔 150mL를 첨가하고, 감압하에서 교반함으로써 탈기하였다. 이 혼합물에 아세트산 팔라듐(II)(약칭: Pd(OAc)2) 0.41g(1.8mmol)을 첨가하고, 질소 기류하, 90℃에서 8시간 동안 교반하였다. 교반 후, 실온까지 방랭하였다. 이 혼합물의 불용물을 흡인 여과에 의하여 제거하고, 얻어진 여과액에 대하여 톨루엔을 사용하여 추출을 수행하였다. 그 후, 추출한 용액을 농축하여 잔사를 얻었다. 얻어진 잔사에 소량의 톨루엔을 첨가하고 초음파를 조사하고, 고체를 흡인 여과에 의하여 얻은 결과, 목적물인 담황색 고체(11g, 수율 55%)를 얻었다. tipSF의 합성 스킴을 아래 식(s7-1)에 나타낸다.
[화학식 41]
얻어진 담황색 고체 11g를 트레인 서블리메이션법에 의하여 승화 정제하였다. 승화 정제는 아르곤 유량 10mL/min, 압력 6.0Pa, 가열 온도 225℃의 조건하에서 48시간 동안 가열하여 수행하였다. 그 결과, 목적물인 백색 고체(6.7g, 회수율 61%)를 얻었다.
승화 정제 후의 tipSF의 1H NMR에 의한 측정 결과를 이하에 나타낸다. 이 결과로부터 tipSF가 얻어진 것을 확인하였다.
1H NMR(CDCl3, 300MHz):δ=7.92(dd, J=8.4, J=2.4Hz, 1H), 7.84-7.76(m, 4H), 7.38-7.29(m, 3H), 7.10(td, J=7.5, J=0.9Hz, 2H), 7.02(td, J=7.5, J=0.6Hz, 1H), 6.76(d, J=7.2Hz, 2H), 6.67-6.64(m, 2H), 6.51(sd, J=1.5Hz, 1H), 6.45(sd, J=1.8Hz, 1H), 3.87(t, J=6.15Hz, 2H), 3.50(t, J=5.7Hz, 2H), 2.14-2.06(m, 2H).
100 기판, 101B: 제 1 전극, 101C: 접속 전극, 101G: 제 1 전극, 101R: 제 1 전극, 101: 제 1 전극, 102: 제 2 전극, 103: EL층, 107: 마스크층, 108: 절연층, 111: 정공 주입층, 112: 정공 수송층, 113: 발광층, 114: 전자 수송층, 115: 전자 주입층, 120B: 제 1 EL층, 120Bb: EL막, 120G: 제 1 EL층, 120Gb: EL막, 120R: 제 1 EL층, 120Rb: EL막, 121: 제 2 EL층, 125b: 절연층, 125: 절연층, 126b: 절연층, 130: 접속부, 131: 배리어층, 143a: 레지스트 마스크, 144a: 무기 마스크막, 145a: 무기 마스크층, 145b: 무기 마스크층, 145c: 무기 마스크층, 145: 무기 마스크층, 146a: 막, 147a: 하드 마스크층, 148a: 유기 마스크막, 149a: 유기 마스크층, 149b: 유기 마스크층, 149c: 유기 마스크층, 150: 하지막, 151a: 유기 화합물층, 151s: 표면, 151: 유기 화합물막, 152a: 유기 마스크층, 152: 유기 마스크막, 153a: 무기 마스크층, 153r: 무기 마스크 잔사, 153: 무기 마스크막, 154a: 하드 마스크층, 154: 막, 155a: 포토마스크층, 155: 수지막, 160: 절연층, 161: 게이트 절연층, 162: 게이트 전극, 163: 드레인 전극, 164: 드레인 전극, 165: 제 1 전극, 166: 제 2 전극, 167: 광전 변환층, 168: 발광층, 450: 발광 장치, 601: 소스선 구동 회로부, 602: 화소부, 603: 게이트선 구동 회로, 604: 밀봉 기판, 605: 밀봉재, 607: 공간, 608: 리드 배선, 610: 소자 기판, 611: 스위칭용 FET, 612: 전류 제어용 FET, 613: 제 1 전극, 614: 절연물, 616: EL층, 617: 제 2 전극, 623: FET, 1001: 기판, 1002: 하지 절연막, 1003: 게이트 절연막, 1006: 게이트 전극, 1007: 게이트 전극, 1008: 게이트 전극, 1020: 제 1 층간 절연막, 1021: 제 2 층간 절연막, 1022: 전극, 1024B: 제 1 전극, 1024G: 제 1 전극, 1024R: 제 1 전극, 1025: 격벽, 1028: EL층, 1031: 밀봉 기판, 1032: 밀봉재, 1033: 기재, 1034B: 착색층, 1034G: 착색층, 1034R: 착색층, 1035: 블랙 매트릭스, 1036: 오버코트층, 1037: 제 3 층간 절연막, 1040: 화소부, 1041: 구동 회로부, 1042: 주변부, 2100: 로봇, 2101: 조도 센서, 2102: 마이크로폰, 2103: 상부 카메라, 2104: 스피커, 2105: 디스플레이, 2106: 하부 카메라, 2107: 장애물 센서, 2108: 이동 기구, 2110: 연산 장치, 5000: 하우징, 5001: 표시부, 5002: 제 2 표시부, 5003: 스피커, 5004: LED 램프, 5006: 접속 단자, 5007: 센서, 5008: 마이크로폰, 5012: 지지부, 5013: 이어폰, 5100: 로봇 청소기, 5101: 디스플레이, 5102: 카메라, 5103: 브러시, 5104: 조작 버튼, 5120: 먼지, 5140: 휴대 전자 기기, 5150: 휴대 정보 단말기, 5151: 하우징, 5152: 표시 영역, 5153: 굴곡부, 5200: 표시 영역, 5201: 표시 영역, 5202: 표시 영역, 5203: 표시 영역, 7101: 하우징, 7103: 표시부, 7105: 스탠드, 7107: 표시부, 7109: 조작 키, 7110: 리모트 컨트롤러, 7201: 본체, 7202: 하우징, 7203: 표시부, 7204: 키보드, 7205: 외부 접속 포트, 7206: 포인팅 디바이스, 7210: 표시부, 7401: 하우징, 7402: 표시부, 7403: 조작 버튼, 7404: 외부 접속 포트, 7405: 스피커, 7406: 마이크로폰, 9310: 휴대 정보 단말기, 9311: 표시 패널, 9313: 힌지, 9315: 하우징

Claims (16)

  1. 유기 EL 디바이스의 제작 방법으로서,
    제 1 전극 위에 유기 화합물막을 형성하는 단계;
    상기 유기 화합물막 위에 유기 화합물을 포함한 유기 마스크막을 형성하는 단계;
    상기 유기 마스크막 위에 무기 마스크층을 형성하는 단계;
    상기 무기 마스크층을 사용하여 상기 유기 마스크막 및 상기 유기 화합물막의 형상을 가공함으로써 유기 마스크층 및 유기 화합물층을 형성하는 단계; 및
    물 또는 물을 용매로 한 액체를 사용하여 상기 무기 마스크층 및 상기 유기 마스크층의 적어도 일부를 제거하는 단계를 포함하고,
    상기 유기 화합물은 일반식(G1)으로 나타내어지는, 유기 EL 디바이스의 제작 방법:

    상기 일반식(G1)에서,
    X는 일반식(X1-1)으로 나타내어지는 기이고,
    Y는 일반식(Y1-1)으로 나타내어지는 기이고,
    R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소를 나타내고,
    h는 1 내지 6의 정수를 나타내고,
    Ar는 고리를 구성하는 탄소의 수가 6 내지 75인 치환 또는 비치환된 아릴기 혹은 고리를 구성하는 탄소의 수가 1 내지 75인 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기를 나타내고,

    상기 일반식(X1-1) 및 일반식(Y1-1)에서,
    R3 내지 R6은 각각 독립적으로 수소를 나타내고,
    m은 0 내지 4의 정수를 나타내고,
    n은 1 내지 5의 정수를 나타내고,
    m 또는 n이 2 이상인 경우에 R3들 내지 R6들은 각각 같아도 좋고 상이하여도 좋다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기 화합물은 일반식(G1-1) 내지 일반식(G1-9) 중 어느 하나로 나타내어지는, 유기 EL 디바이스의 제작 방법:

    상기 일반식(G1-1) 내지 일반식(G1-9)에 있어서,
    R11 내지 R120은 각각 독립적으로 수소를 나타내고,
    h는 1 내지 6의 정수를 나타내고,
    Ar는 고리를 구성하는 탄소의 수가 6 내지 75인 치환 또는 비치환된 아릴기 혹은 고리를 구성하는 탄소의 수가 1 내지 75인 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기를 나타낸다.
  3. 제 1 항에 있어서
    상기 무기 마스크층은 ALD법으로 형성되는, 유기 EL 디바이스의 제작 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기 마스크층은 진공 증착법으로 형성되는, 유기 EL 디바이스의 제작 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기 화합물층은 적층 구조를 가지고,
    상기 유기 화합물층은 상기 제 1 전극 측으로부터 순차적으로 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층을 포함하는, 유기 EL 디바이스의 제작 방법.
  6. 유기 EL 디바이스의 제작 방법으로서,
    제 1 전극 위에 유기 화합물막을 형성하는 단계;
    상기 유기 화합물막 위에 유기 화합물을 포함한 유기 마스크막을 형성하는 단계;
    상기 유기 마스크막 위에 무기 마스크층을 형성하는 단계;
    상기 무기 마스크층을 사용하여 상기 유기 마스크막 및 상기 유기 화합물막의 형상을 가공함으로써 유기 마스크층 및 유기 화합물층을 형성하는 단계; 및
    물 또는 물을 용매로 한 액체를 사용하여 상기 무기 마스크층 및 상기 유기 마스크층의 적어도 일부를 제거하는 단계를 포함하고,
    상기 유기 화합물은 일반식(G2)으로 나타내어지는, 유기 EL 디바이스의 제작 방법:

    상기 일반식(G2)에서,
    Ar는 고리를 구성하는 탄소의 수가 6 내지 30인 치환 또는 비치환된 아릴기 혹은 고리를 구성하는 탄소의 수가 2 내지 30인 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기를 나타내고,
    R7 및 R8은 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 13의 아릴기, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 13의 헤테로아릴기 중 어느 것을 나타내고,
    n은 1 내지 6의 정수를 나타내고,
    L은 일반식(L1-1)으로 나타내어지는 기이고,

    상기 일반식(L1-1)에서,
    R9 및 R10은 각각 독립적으로 수소 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬기를 나타내고,
    k는 1 내지 5의 정수를 나타내고,
    k가 2 이상인 경우에 R9들 및 R10들은 각각 같아도 좋고 상이하여도 좋다.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 유기 화합물은 일반식(G2-1) 내지 일반식(G2-3) 중 어느 하나로 나타내어지는, 유기 EL 디바이스의 제작 방법:

    상기 일반식(G2-1) 내지 일반식(G2-3)에서,
    Ar는 고리를 구성하는 탄소의 수가 6 내지 30인 치환 또는 비치환된 아릴기 혹은 고리를 구성하는 탄소의 수가 2 내지 30인 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기를 나타내고,
    R71 내지 R94는 각각 독립적으로 수소 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬기를 나타내고,
    n은 1 내지 6의 정수를 나타낸다.
  8. 제 6 항에 있어서
    상기 무기 마스크층은 ALD법으로 형성되는, 유기 EL 디바이스의 제작 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 유기 마스크층은 진공 증착법으로 형성되는, 유기 EL 디바이스의 제작 방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 유기 화합물층은 적층 구조를 가지고,
    상기 유기 화합물층은 상기 제 1 전극 측으로부터 순차적으로 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층을 포함하는, 유기 EL 디바이스의 제작 방법.
  11. 유기 EL 디바이스의 제작 방법으로서,
    제 1 전극 위에 유기 화합물막을 형성하는 단계;
    상기 유기 화합물막 위에 유기 화합물을 포함한 유기 마스크막을 형성하는 단계;
    상기 유기 마스크막 위에 무기 마스크막을 형성하는 단계;
    상기 무기 마스크막 위에 하드 마스크막을 형성하는 단계;
    리소그래피법으로 상기 하드 마스크막의 형상을 가공함으로써 하드 마스크층 및 무기 마스크층을 형성하는 단계;
    상기 하드 마스크층 및 상기 무기 마스크층을 사용하여 상기 유기 마스크막 및 상기 유기 화합물막의 형상을 가공함으로써 유기 화합물층을 형성하는 단계;
    상기 무기 마스크층의 적어도 일부 및 상기 하드 마스크층을 제거하는 단계;
    물 또는 물을 용매로 한 액체를 사용하여 상기 유기 마스크층 및 상기 무기 마스크층의 적어도 일부를 제거함으로써 상기 유기 화합물층을 노출시키는 단계; 및
    상기 유기 화합물층 위에 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 유기 화합물은 일반식(G1)으로 나타내어지는, 유기 EL 디바이스의 제작 방법:

    상기 일반식(G1)에서,
    X는 일반식(X1-1)으로 나타내어지는 기이고,
    Y는 일반식(Y1-1)으로 나타내어지는 기이고,
    R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소를 나타내고,
    h는 1 내지 6의 정수를 나타내고,
    Ar는 고리를 구성하는 탄소의 수가 1 내지 75인 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기 혹은 고리를 구성하는 탄소의 수가 6 내지 75인 치환 또는 비치환된 아릴기를 나타내고,

    상기 일반식(X1-1) 및 일반식(Y1-1)에서,
    R3 내지 R6은 각각 독립적으로 수소를 나타내고,
    m은 0 내지 4의 정수를 나타내고,
    n은 1 내지 5의 정수를 나타내고,
    m 또는 n이 2 이상인 경우에 R3들 내지 R6들은 각각 같아도 좋고 상이하여도 좋다.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 유기 화합물은 일반식(G2)으로 나타내어지는, 유기 EL 디바이스의 제작 방법:

    상기 일반식(G2)에서,
    Ar는 고리를 구성하는 탄소의 수가 6 내지 30인 치환 또는 비치환된 아릴기 혹은 고리를 구성하는 탄소의 수가 2 내지 30인 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기를 나타내고,
    R7 및 R8은 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 13의 아릴기, 혹은 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 13의 헤테로아릴기를 나타내고,
    n은 1 내지 6의 정수를 나타내고,
    L은 일반식(L1-1)으로 나타내어지는 기이고,

    상기 일반식(L1-1)에서,
    R9 및 R10은 각각 독립적으로 수소 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬기를 나타내고,
    k는 1 내지 5의 정수를 나타내고,
    k가 2 이상인 경우에 R9들 및 R10들은 각각 같아도 좋고 상이하여도 좋다.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 하드 마스크층은 스퍼터링법으로 형성되는, 유기 EL 디바이스의 제작 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 무기 마스크층은 ALD법으로 형성되는, 유기 EL 디바이스의 제작 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 유기 마스크층은 진공 증착법에 의하여 형성되는, 유기 EL 디바이스의 제작 방법.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 유기 화합물층은 적층 구조를 가지고,
    상기 유기 화합물층은 상기 제 1 전극 측으로부터 순차적으로 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층을 포함하는, 유기 EL 디바이스의 제작 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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