KR20240004556A - 발광 장치 및 전자 기기 - Google Patents

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KR20240004556A
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츠네노리 스즈키
노부하루 오사와
사토시 세오
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

포토리소그래피법으로 제작된 발광 디바이스에 있어서, 고정세이며 특성이 높은 발광 디바이스를 제공한다. 제 1 발광 디바이스와 제 2 발광 디바이스를 가지고, 상기 제 1 발광 디바이스와 상기 제 2 발광 디바이스는 인접하고, 상기 제 1 발광 디바이스는 제 1 EL층 A와 제 2 EL층을 가지고, 상기 제 2 발광 디바이스는 제 1 EL층 B와 상기 제 2 EL층을 가지고, 상기 제 1 EL층 A와 상기 제 1 EL층 B는 서로 독립하고, 상기 제 2 EL층은 상기 제 1 발광 디바이스와 상기 제 2 발광 디바이스에서 공통이고, 상기 제 1 EL층 A의 상기 제 1 EL층 B 측의 단부면과 상기 제 1 EL층 B의 상기 제 1 EL층 A 측의 단부면은 마주 보고, 상기 제 1 EL층 A는 발광층을 가지고, 상기 발광층은 발광 재료와, 제 1 유기 화합물과, 제 2 유기 화합물을 가지고, 상기 제 1 유기 화합물은 전자 수송성을 가지는 유기 화합물이고, 상기 제 2 유기 화합물은 정공 수송성을 가지는 유기 화합물인 발광 장치.

Description

발광 장치 및 전자 기기
본 발명의 일 형태는 유기 화합물, 발광 소자, 발광 디바이스, 디스플레이 모듈, 조명 모듈, 표시 장치, 발광 장치, 전자 기기, 조명 장치, 및 전자 디바이스에 관한 것이다. 또한 본 발명의 일 형태는 상기 기술분야에 한정되지 않는다. 본 명세서 등에서 개시(開示)하는 발명의 일 형태가 속하는 기술분야는 물건, 방법, 또는 제조 방법에 관한 것이다. 또는 본 발명의 일 형태는 공정(process), 기계(machine), 제품(manufacture), 또는 조성물(composition of matter)에 관한 것이다. 따라서 본 명세서에서 개시하는 본 발명의 일 형태가 속하는 기술분야의 더 구체적인 예로서는 반도체 장치, 표시 장치, 액정 표시 장치, 발광 장치, 조명 장치, 축전 장치, 기억 장치, 촬상 장치, 이들의 구동 방법, 또는 이들의 제조 방법을 들 수 있다.
유기 화합물을 사용한 일렉트로루미네선스(EL: Electroluminescence)를 이용하는 발광 디바이스(유기 EL 디바이스)의 실용화가 진행되고 있다. 이들 발광 디바이스의 기본적인 구성은 발광 재료를 포함하는 유기 화합물층(EL층)을 한 쌍의 전극 사이에 끼운 것이다. 이 디바이스에 전압을 인가하여 캐리어를 주입하고, 상기 캐리어의 재결합 에너지를 이용함으로써 발광 재료로부터의 발광을 얻을 수 있다.
이와 같은 발광 디바이스는 자발광형이기 때문에 디스플레이의 화소로서 사용하면 액정에 비하여 시인성이 높고, 백라이트가 불필요하다는 등의 이점이 있어, 플랫 패널 디스플레이에는 특히 적합하다. 또한 이러한 발광 디바이스를 사용한 디스플레이는 얇고 가볍게 제작할 수 있다는 것도 큰 장점이다. 또한 응답 속도가 매우 빠르다는 것도 특징 중 하나이다.
또한 이들 발광 디바이스는 발광층을 2차원으로 연속하여 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 발광 디바이스를 사용한 발광 장치는 다양한 전자 기기에 적합하지만, 더 양호한 특성을 가지는 발광 디바이스를 위하여 연구 개발이 진행되고 있다.
유기 EL 디바이스를 사용한 더 고정세(高精細)의 발광 장치를 얻기 위하여, 메탈 마스크를 사용한 증착법 대신에 포토레지스트 등을 사용한 포토리소그래피법에 의한 유기층의 패터닝이 연구되고 있다. 포토리소그래피법을 사용함으로써 EL층 사이의 간격이 수μm라는 고정세의 발광 장치를 얻을 수 있다(예를 들어 특허문헌 1 참조).
일본 공표특허공보 특표2018-521459호
포토리소그래피법에 의한 패터닝에서는 포토마스크 제작 시의 가열, 마스크 제거 시의 약액 또는 에칭 가스로의 노출 등으로 인하여 EL층에 다양한 스트레스가 가해진다. 특히 발광층의 표면이 이들 스트레스에 노출되면 발광 디바이스의 수명이 크게 줄어드는 경우가 있었다.
그러므로 본 발명의 일 형태에서는 포토리소그래피법으로 제작된 발광 장치에 있어서, 발광 디바이스의 수명의 저하가 억제된 발광 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그래서 본 발명의 일 형태에서는 포토리소그래피법을 사용하여 형성된 발광 장치에 있어서, 발광 디바이스의 발광층에서의 호스트 재료가 적어도 2개의 유기 화합물로 구성되는 발광 장치를 제공한다.
즉 본 발명의 일 형태는 제 1 발광 디바이스와 제 2 발광 디바이스를 가지고, 상기 제 1 발광 디바이스와 상기 제 2 발광 디바이스는 인접하여 위치하고, 상기 제 1 발광 디바이스는 제 1 EL층 A와 제 2 EL층을 가지고, 상기 제 2 발광 디바이스는 제 1 EL층 B와 상기 제 2 EL층을 가지고, 상기 제 1 EL층 A와 상기 제 1 EL층 B는 서로 독립하고, 상기 제 2 EL층은 상기 제 1 발광 디바이스와 상기 제 2 발광 디바이스에서 공통이고, 상기 제 1 EL층 A의 상기 제 1 EL층 B 측의 단부면과 상기 제 1 EL층 B의 상기 제 1 EL층 A 측의 단부면은 마주 보고, 상기 EL층 A는 발광층을 가지고, 상기 발광층은 발광 재료와, 제 1 유기 화합물과, 제 2 유기 화합물을 가지고, 상기 제 1 유기 화합물은 전자 수송성을 가지는 유기 화합물이고, 상기 제 2 유기 화합물은 정공 수송성을 가지는 유기 화합물인 발광 장치이다.
또는 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에 있어서, 상기 발광층에서의 전자 이동도가 정공 이동도보다 높은 발광 장치이다.
또는 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에 있어서, 상기 제 1 유기 화합물은 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 골격을 가지고, 상기 제 2 유기 화합물은 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리 골격을 가지는 발광 장치이다.
또는 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에 있어서, 상기 제 1 유기 화합물이 나프토퓨로피라진 골격을 가지는 발광 장치이다.
또는 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에 있어서, 상기 제 2 유기 화합물이 카바졸 골격을 가지는 발광 장치이다.
또는 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에 있어서, 상기 제 1 EL층 A 및 상기 제 1 EL층 B가 발광층을 포함하는 발광 장치이다.
또는 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에 있어서, 상기 발광층이 상기 제 1 EL층 A 및 상기 제 1 EL층 B에서의 가장 제 2 EL층 측에 위치하는 발광 장치이다.
또는 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에 있어서, 상기 제 2 EL층이 정공 차단층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 어느 것 또는 복수를 가지는 발광 장치이다.
또는 본 발명의 다른 일 형태는 상기 중 어느 것에 기재된 발광 장치와, 센서와, 조작 버튼과, 스피커 또는 마이크로폰을 가지는 전자 기기이다.
또한 본 명세서에서 발광 장치는 발광 디바이스를 사용한 화상 표시 디바이스를 포함한다. 또한 발광 디바이스에 커넥터, 예를 들어 이방 도전성 필름 또는 TCP(Tape Carrier Package)가 장착된 모듈, TCP 끝에 인쇄 배선판이 제공된 모듈, 또는 발광 디바이스에 COG(Chip On Glass) 방식으로 IC(집적 회로)가 직접 실장된 모듈도 발광 장치에 포함되는 경우가 있다. 또한 조명 기구 등은 발광 장치를 가지는 경우가 있다.
따라서 본 발명의 일 형태에서는 포토리소그래피법으로 제작된 발광 디바이스에 있어서, 수명의 저하가 억제된 발광 장치를 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 외의 효과는 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 저절로 명백해지는 것이며 명세서, 도면, 청구항 등의 기재에서 이들 외의 효과를 추출할 수 있다.
도 1의 (A) 내지 (C)는 발광 디바이스를 나타낸 도면이다.
도 2의 (A) 내지 (H)는 발광 디바이스의 제작 방법을 나타낸 도면이다.
도 3의 (A) 내지 (G)는 발광 디바이스의 제작 방법을 나타낸 도면이다.
도 4는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 5의 (A) 내지 (D)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 6의 (A) 내지 (F)는 표시 장치의 제작 방법의 예를 나타낸 도면이다.
도 7의 (A) 내지 (F)는 표시 장치의 제작 방법의 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 표시 장치의 일례를 나타낸 사시도이다.
도 9의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 10의 (A)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다. 도 10의 (B)는 트랜지스터의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 11의 (A) 및 (B)는 표시 모듈의 일례를 나타낸 사시도이다.
도 12는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 13은 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 14는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 15는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 16의 (A) 및 (B)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 17의 (A) 내지 (D)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 18의 (A) 내지 (F)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 19의 (A) 내지 (F)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 20의 (A) 내지 (C)는 발광 디바이스 1-1 내지 발광 디바이스 1-3의 정규화 휘도-시간 변화 특성을 나타낸 도면이다.
도 21은 발광 디바이스 2의 정규화 휘도-시간 변화 특성을 나타낸 도면이다.
이하에서, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 자세히 설명한다. 다만 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 그 범위에서 벗어남이 없이 그 형태 및 자세한 사항을 다양하게 변경할 수 있다는 것은 통상의 기술자라면 쉽게 이해할 수 있다. 따라서 본 발명은 이하에 기재하는 실시형태의 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다.
또한 본 명세서 등에서, 메탈 마스크 또는 FMM(파인 메탈 마스크, 고정세 메탈 마스크)을 사용하여 제작되는 디바이스를 MM(메탈 마스크) 구조의 디바이스라고 부르는 경우가 있다. 또한 본 명세서 등에서, 메탈 마스크 또는 FMM을 사용하지 않고 제작되는 디바이스를 MML(메탈 마스크리스) 구조의 디바이스라고 부르는 경우가 있다.
(실시형태 1)
도 1의 (A) 내지 (C)에 본 발명의 일 형태의 발광 장치에서의 발광 디바이스(110)를 나타내었다. 상기 발광 디바이스(110)는 기판(100) 위에, 절연 표면을 가지는 절연층(120)을 개재(介在)하여 제공되며, 도 1에서는 양극(101), EL층(정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 발광층(113), 전자 수송층(114), 전자 주입층(115)), 및 음극(102)으로 구성되는 예를 나타내었다. 또한 이들은 예시이며, 발광층(113) 이외는 제공되어도 좋고 제공되지 않아도 되고, 대신에 복수의 기능을 겸하는 층을 형성하여도 좋다. 이들 외의 층으로서는 캐리어 차단층, 여기자 차단층 등을 들 수 있다. 또한 절연층(120)과 기판(100) 사이에는 발광 디바이스를 구동하기 위한 트랜지스터, 용량 소자, 및 배선 등이 제공되어도 좋다.
도 1의 (A)에서 양극(101)의 단부는 절연층(121)으로 덮여 있다.
또한 상기 발광 디바이스는 포토리소그래피법에 의한 유기층의 에칭, 패터닝을 거쳐 제작된다. 발광층(113)을 형성한 후, 전자 수송층(114)을 형성하기 전에 패터닝 및 에칭을 수행하므로, 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 및 발광층(113)의 단부는 실질적으로 일치한다. 이는 상기 기판 또는 그 위에 형성된 절연층(120)에 수직인 방향에서 본 경우에도, 이들 단부가 실질적으로 일치하는 것을 의미한다.
또한 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 및 발광층(113)의 에칭, 패터닝 후에 전자 수송층(114), 전자 주입층(115), 및 음극(102)을 형성하므로, 전자 수송층(114), 전자 주입층(115), 및 음극(102)이 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 및 제 1 발광층(113) 단부를 덮는 구성이 된다.
도 1의 (B)는 도 1의 (A)에서는 형성된 절연층(121)이 형성되지 않은 구성을 나타낸 것이다. 절연층(120)이 존재하지 않으므로, 더 고정세이며 개구율이 높은 발광 장치를 제작할 수 있다. 또한 도 1의 (C)는 음극(102)을 제작한 후에도 패터닝 및 에칭을 수행하여, 음극(102), 전자 주입층(115), 및 전자 수송층(114)도 발광 디바이스마다 분리한 구성이다. 본 구성에서는 발광 디바이스들이 분리되기 때문에 단락, 크로스토크 등 문제의 발생을 억제하기 쉽다.
여기서, 본 발명의 일 형태의 발광 장치에서의 발광 디바이스(110)에서는 발광층(113) 형성 후에 패터닝 및 에칭을 수행한다. 포토리소그래피법에 의한 패터닝 및 에칭은 보통 진공하에서는 수행되지 않기 때문에, 발광층(113)의 표면은 상압 분위기에 노출된다. 이에 더하여 포토마스크 제작 시의 가열, 마스크 제거 시의 약액 또는 에칭 가스로의 노출 등으로 인하여 발광층(113)의 음극 측의 표면에는 다양한 스트레스가 가해진다. 발광층의 표면이 이들 스트레스에 노출되면 발광 디바이스의 수명이 크게 줄어드는 경우가 있다. 이는 발광층의 음극 측 표면이 이들 스트레스에 노출됨으로써 어떠한 영향을 받은 것이 원인으로 생각된다.
그래서 본 발명자들은, 발광층(113)에서의 재결합 영역을 상기 발광층의 음극 측 표면으로부터 멀어지게 함으로써 상기 스트레스에 기인하는 신뢰성 저하를 억제할 수 있고, 또한 발광층의 호스트 재료에 정공 수송 재료와 전자 수송 재료의 혼합 재료를 사용한 발광 디바이스에 의하여 이를 실현할 수 있는 것을 발견하였다.
그래서 본 발명의 일 형태는 포토리소그래피법으로 제작된 발광 장치에서의 발광 디바이스의 발광층에 포함되는 호스트 재료가 정공 수송 재료와 전자 수송 재료의 혼합 재료인 발광 디바이스이다. 이와 같은 구성을 가지는 발광 디바이스는 호스트 재료에서의 정공 수송 재료와 전자 수송 재료의 혼합비를 바꿈으로써 재결합 영역을 발광층의 음극 측 표면으로부터 멀어지게 할 수 있다. 그 결과, 상기 발광 디바이스는 양호한 특성을 유지하면서, 고진공 분위기 외에 노출됨으로 인한 신뢰성 저하, 구체적으로는 대기 노출, 질소 분위기 노출, 패터닝, 에칭 등의 영향으로 인한 신뢰성 저하를 억제할 수 있다. 재결합 영역을 발광층의 음극 측 표면으로부터 멀어지게 하기 위해서는 발광층의 전자 수송성이 정공 수송성보다 높아지도록 혼합비를 결정하는 것이 바람직하다.
또한 상술한 정공 수송 재료는 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리 골격을 가지는 유기 화합물, 구체적으로는 카바졸 골격, 다이벤조퓨란 골격, 다이벤조싸이오펜 골격, 및 안트라센 골격을 가지는 유기 화합물인 것이 바람직하고, 카바졸 골격을 가지는 유기 화합물인 것이 특히 바람직하다. 또한 상술한 전자 수송 재료는 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 골격을 가지는 유기 화합물, 구체적으로는 피리딘 골격, 다이아진 골격(피리미딘 골격, 피라진 골격, 피리다진 골격), 및 트라이아진 골격을 가지는 유기 화합물인 것이 바람직하고, 나프토퓨로피라진 골격을 가지는 유기 화합물인 것이 더 바람직하다.
또한 본 발명의 일 형태의 발광 장치는 포토리소그래피법으로 발광 디바이스의 패터닝을 수행하는 것으로 인접한 발광 디바이스들의 간격을 좁힐 수 있다. 메탈 마스크를 사용하여 제작된 발광 장치에서는 인접한 발광 디바이스에 포함되는 EL층들의 간격을 10μm 미만으로 하는 것은 어렵지만, 본 발명의 일 형태의 발광 장치에서는 상기 간격은 5μm 이하, 3μm 이하, 2μm 이하, 또는 1μm 이하까지 좁힐 수 있다. 예를 들어 LSI용 노광 장치를 사용함으로써 500nm 이하, 200nm 이하, 100nm 이하, 나아가서는 50nm 이하까지 간격을 좁힐 수도 있다. 이에 따라 인접한 2개의 발광 디바이스 사이에 존재할 수 있는 비발광 영역의 면적을 크게 축소할 수 있다. 예를 들어 개구율을 50% 이상, 60% 이상, 70% 이상, 80% 이상, 나아가서는 90% 이상으로 하는 것도 가능해진다.
또한 본 발명의 발광 장치에서는 발광 디바이스(110)에 인접한 제 2 디바이스가 제공되고, 상기 제 2 발광 디바이스도 발광 디바이스(110)와 유사하거나 같은 구성을 가진다.
또한 상기 제 2 발광 디바이스도 포토리소그래피법에 의한 유기층의 패터닝 및 에칭을 거쳐 제작되기 때문에 정공 주입층, 정공 수송층, 및 발광층의 단부는 실질적으로 일치한다.
또한 제 2 발광 디바이스에서의 발광층도 그에 포함되는 호스트 재료가 정공 수송 재료와 전자 수송 재료의 혼합 재료인 발광 디바이스이다. 이에 의하여, 포토리소그래피 공정에 의한 발광층 음극 측 표면의 스트레스에 기인하는 신뢰성 저하를 억제할 수 있다.
도 4에, 인접하여 위치하는 2개의 발광 디바이스(제 1 발광 디바이스(110_1), 제 2 발광 디바이스(110_2))를 가지는 발광 장치의 단면도를 나타내었다.
제 1 발광 디바이스(110_1)는 기판(100) 위에 제공된 양극(101_1)과 음극(102) 사이에 제 1 EL층(103A)과 EL층(515)을 가진다. 또한 제 2 발광 디바이스(110_2)는 양극(101_2)과 음극(102) 사이에 제 1 EL층(103B)과 EL층(515)을 가진다. 또한 도 4에 나타낸 제 1 발광 디바이스(110_1)와 제 2 발광 디바이스(110_2)는 서로 다른 발광색을 나타내는 발광 디바이스이다.
제 1 EL층(103A)은 적어도 발광층(113A)을 가지고, 발광층(113A) 형성 후에 포토리소그래피법으로 패터닝 및 에칭을 수행한다. 제 1 EL층(103B)은 적어도 발광층(113B)을 가지고, 발광층(113B) 형성 후에 포토리소그래피법으로 패터닝 및 에칭을 수행한다. 그러므로 제 1 EL층(103A)의 단부면 중 하나와 제 1 EL층(103B)의 단부면 중 하나는 마주 보는 구조이다.
또한 제 1 EL층(103A, 103B)의 적어도 측면의 일부를 덮어 절연층(516a) 및 절연층(516b) 중 한쪽 또는 양쪽이 제공되어도 좋다.
절연층(516a)이 제공됨으로써, 산소, 물, 및 기타 악영향을 미치는 성분이 제 1 EL층(103A, 103B)에 침입하는 것을 억제할 수 있다. 절연층(516a)은 무기 재료를 가지는 절연층으로 할 수 있다. 절연층(516a)으로서는 산화 알루미늄, 산화 마그네슘, 산화 하프늄, 산화 갈륨, 인듐 갈륨 아연 산화물, 산화 실리콘, 산화질화 실리콘, 질화 실리콘, 또는 질화산화 실리콘 등을 단층 또는 적층으로 사용할 수 있다. 특히 산화 알루미늄은 에칭에서 제 1 EL층(103A, 103B)과의 선택비가 높기 때문에 바람직하다.
절연층(516b)은 제 1 EL층(103A)과 제 1 EL층(103B) 사이를 메워 평탄화시킨는 기능을 가진다. 절연층(516b)에 의하여, 추후에 형성되는 EL층(515), 음극(102)의 피복성이 좋아지므로 단절 등의 불량 발생을 억제할 수 있다. 절연층(516b)으로서 유기 절연막을 사용하는 것이 바람직하고, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 에폭시 수지, 폴리아마이드 수지, 폴리이미드아마이드 수지, 실록세인 수지, 벤조사이클로뷰텐계 수지, 페놀 수지, 및 이들 수지의 전구체 등을 적용할 수 있다. 또한 절연층(516b)으로서 감광성 수지를 사용할 수 있다. 감광성 수지로서는 포지티브형 재료 또는 네거티브형 재료를 사용할 수 있다.
도 4에 나타낸 바와 같이 제 1 발광 디바이스(110_1)의 제 1 EL층(103A)과 제 2 발광 디바이스(110_2)의 제 1 EL층(103B)은 서로 독립되어 있다. 이와 같이 인접한 발광 디바이스에서의 EL층들이 서로 독립되어 있으면, 고정세의 발광 장치이어도 누설이 발생하기 어렵기 때문에 고품질의 화상을 제공할 수 있다.
제 1 EL층(103A) 및 제 1 EL층(103B)에서는 발광층과 양극 사이에 정공 주입층, 정공 수송층, 및 전자 차단층 등이 제공되어도 좋다. 도 4에서는 정공 주입층(111A, 111B), 정공 수송층(112A, 112B)이 제공된 구성을 예시하였다.
여기서 발광층(113A)은 상술한 발광 디바이스(110)에서의 발광층(113)과 같이, 호스트 재료로서 정공 수송 재료와 전자 수송 재료의 혼합 재료를 사용한다. 이와 같은 구성을 가짐으로써 제 1 발광 디바이스(110_1)는 호스트 재료에서의 정공 수송 재료와 전자 수송 재료의 혼합비를 바꿈으로써 재결합 영역을 발광층의 음극 측 표면으로부터 멀어지게 할 수 있다. 그 결과, 상기 발광 디바이스는 양호한 특성을 유지하면서, 고진공 분위기 외에 노출됨으로 인한 신뢰성 저하, 구체적으로는 대기 노출, 질소 분위기 노출, 패터닝, 에칭 등의 영향으로 인한 신뢰성 저하를 억제할 수 있다. 재결합 영역을 발광층의 음극 측 표면으로부터 멀어지게 하기 위해서는 발광층의 전자 수송성이 정공 수송성보다 높아지도록 혼합비를 결정하는 것이 바람직하다. 또한 발광층(113B)도 같은 구성을 가지는 것이 바람직하다.
EL층(515) 및 음극(102)은 제 1 발광 디바이스(110_1), 제 2 발광 디바이스(110_2)에 걸쳐 연속하여 제공된다. 발광색마다 다른 구성이 필요한 EL층을 포토리소그래피법으로 형성하고, EL층(515) 및 음극(102)을 공통적으로 제공함으로써, 고정세, 고품질의 화상을 얻으면서, 수율을 향상시키고, 비용을 절감시킨 발광 장치로 할 수 있다.
이어서 이들 발광 디바이스의 제작 방법에 대하여 설명한다. 도 1의 (A)에 나타낸 발광 디바이스는 도 2의 (A) 내지 (H)와 같이 제작할 수 있다.
우선 기판(100) 위에, 절연 평면을 가지는 절연층(120) 및 양극(101)이 되는 도전막(101b)을 제작한다(도 2의 (A), (B)).
다음으로 도전막(101b)을 패터닝 및 에칭하여 양극(101)을 형성한다(도 2의 (C)). 양극(101)을 덮어 절연층(121)이 되는 절연막(121b)을 성막한다(도 2의 (D)). 절연막(121b)을 개구하여 절연층(121)을 형성한다(도 2의 (E)).
그 후, 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 및 발광층(113)이 되는 유기층(111b, 112b, 113b)을 증착법으로 형성한다(도 2의 (F)).
이어서, 유기층(111b, 112b, 113b)에 포토리소그래피법으로 패터닝 및 에칭을 수행함으로써 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 및 발광층(113)을 형성한다(도 2의 (G)).
또한 포토레지스트를 도포하기 전에 용제 등으로 인한 대미지를 경감하기 위한 보호층 또는 희생층을 유기층(113b) 위에 형성하여도 좋다. 이에 의하여 발광층(113)의 대미지가 경감되어, 특성이 더 양호한 발광 장치를 얻는 것이 용이해진다.
마지막으로 전자 수송층(114), 전자 주입층(115), 및 음극(102)을 형성함으로써 도 1의 (A)에 나타낸 발광 디바이스를 제작할 수 있다(도 2의 (H)).
이어서 도 1의 (B)에 나타낸 발광 디바이스의 제작 방법에 대하여 도 3의 (A) 내지 (F)를 사용하여 설명한다. 우선 양극(101)의 형성까지는 도 2의 (A) 내지 (C)와 같은 식으로 형성한다(도 3의 (A) 내지 (C)).
다음으로, 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 및 발광층(113)이 되는 유기층(111b, 112b, 113b)을 증착법으로 형성한다(도 3의 (D)). 발광층(113)은 발광 재료를 포함하고, 호스트 재료로서 정공 수송 재료와 전자 수송 재료의 혼합 재료를 사용한다.
이어서, 유기층(111b, 112b, 113b)에 포토리소그래피법으로 패터닝 및 에칭을 수행함으로써 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 및 발광층(113)을 형성한다(도 3의 (E)). 이때 발광층(113)에서는 호스트 재료로서 정공 수송 재료와 전자 수송 재료의 혼합 재료를 사용하기 때문에, 정공 수송 재료와 전자 수송 재료의 혼합비를 바꿈으로써 전자 수송성을 우세하게 하여, 재결합 영역을 발광층(113)의 표면으로부터 멀어지게 할 수 있으므로, 신뢰성 저하가 억제된 발광 장치를 얻을 수 있다.
또한 포토레지스트를 도포하기 전에 용제 등으로 인한 대미지를 경감하기 위한 보호층 또는 희생층을 유기층(113b) 위에 형성하여도 좋다. 이에 의하여 발광층(113)의 대미지가 경감되어, 특성이 더 양호한 발광 장치를 얻는 것이 용이해진다.
마지막으로 전자 수송층(114), 전자 주입층(115), 및 음극(102)을 형성함으로써 도 1의 (B)에 나타낸 발광 디바이스를 제작할 수 있다(도 3의 (F)). 또한 이 후에 포토리소그래피법에 의한 패터닝 및 에칭을 더 수행함으로써 도 3의 (G)(도 1의 (C))에 나타낸 바와 같은 형상을 가지는 발광 디바이스도 형성할 수 있다.
[발광 장치]
이하에서는 상기 발광 디바이스를 사용한 본 발명의 일 형태의 발광 장치의 일례에 대하여 설명한다.
도 5의 (A)에 본 발명의 일 형태의 발광 장치(400)의 상면 개략도를 나타내었다. 발광 장치(400)는 적색을 나타내는 발광 디바이스(110R), 녹색을 나타내는 발광 디바이스(110G), 및 청색을 나타내는 발광 디바이스(110B)를 각각 복수로 가진다. 도 5의 (A)에서는 각 발광 디바이스를 쉽게 구별하기 위하여, 각 발광 디바이스의 발광 영역 내에 R, G, B의 부호를 붙였다.
발광 디바이스(110R), 발광 디바이스(110G), 및 발광 디바이스(110B)는 각각 매트릭스 형태로 배열되어 있다. 도 5의 (A)에는 한 방향으로 같은 색의 발광 디바이스가 배열된, 소위 스트라이프 배열을 나타내었다. 또한 발광 디바이스의 배열 방법은 이에 한정되지 않고, 델타 배열, 지그재그 배열 등의 배열 방법을 적용하여도 좋고, 펜타일 배열을 사용할 수도 있다.
발광 디바이스(110R), 발광 디바이스(110G), 및 발광 디바이스(110B)는 X방향으로 배열되어 있다. 또한 X방향과 교차하는 Y방향으로는 같은 색의 발광 디바이스가 배열되어 있다.
발광 디바이스(110R), 발광 디바이스(110G), 및 발광 디바이스(110B)는 상기 구성을 가지는 발광 디바이스이다.
도 5의 (B)는 도 5의 (A)에서의 일점쇄선 A1-A2에 대응하는 단면 개략도이고, 도 5의 (C)는 일점쇄선 B1-B2에 대응하는 단면 개략도이다.
도 5의 (B)에는 발광 디바이스(110R), 발광 디바이스(110G), 및 발광 디바이스(110B)의 단면을 나타내었다. 발광 디바이스(110R)는 양극(101R), 제 1 EL층(103R), EL층(515), 및 음극(102)을 가진다. 발광 디바이스(110G)는 양극(101G), 제 1 EL층(103G), EL층(515), 및 음극(102)을 가진다. 발광 디바이스(110B)는 양극(101B), 제 1 EL층(103B), EL층(515), 및 음극(102)을 가진다. EL층(515)과 음극(102)은 발광 디바이스(110R), 발광 디바이스(110G), 및 발광 디바이스(110B)에 공통적으로 제공된다. EL층(515)은 공통층이라고도 할 수 있다.
발광 디바이스(110R)가 가지는 제 1 EL층(103R)은 적어도 적색의 파장 영역에 강도를 가지는 광을 발하는 발광성 유기 화합물을 가진다. 발광 디바이스(110G)가 가지는 제 1 EL층(103G)은 적어도 녹색의 파장 영역에 강도를 가지는 광을 발하는 발광성 유기 화합물을 가진다. 발광 디바이스(110B)가 가지는 제 1 EL층(103B)은 적어도 청색의 파장 영역에 강도를 가지는 광을 발하는 발광성 유기 화합물을 가진다.
또한 인접한 제 1 발광 디바이스 및 제 2 발광 디바이스는 예를 들어 도 5의 (B)에서의 발광 디바이스(110R) 및 발광 디바이스(110G), 발광 디바이스(110G) 및 발광 디바이스(110B) 등에 상당한다. 또한 도 5의 (A)에서의 세로 배열된 같은 색의 발광 디바이스도 인접한 발광 디바이스라고 할 수 있다.
제 1 EL층(103R), 제 1 EL층(103G), 및 제 1 EL층(103B)은 각각 발광성 유기 화합물을 포함하는 층(발광층) 외에 정공 주입층, 정공 수송층, 캐리어 차단층, 여기자 차단층 등 중 하나 또는 2개 이상을 가져도 좋다. EL층(515)은 발광층을 가지지 않는 구성이다. 본 발명의 일 형태의 발광 장치에 있어서, EL층(515)은 전자 수송층 및 전자 주입층인 것이 바람직하다.
양극(101R), 양극(101G), 및 양극(101B)은 각각 상이한 발광 디바이스에 제공된다. 또한 음극(102) 및 EL층(515)은 각 발광 디바이스에서 공통되는 연속적인 층으로서 제공되어 있다. 각 화소 전극과 음극(102) 중 어느 한쪽에 가시광에 대하여 투광성을 가지는 도전막을 사용하고, 다른 쪽에 반사성을 가지는 도전막을 사용한다. 각 화소 전극에 투광성을 부여하고, 음극(102)에 반사성을 부여함으로써 배면 발광 방식(bottom-emission)의 표시 장치로 할 수 있고, 반대로 각 화소 전극에 반사성을 부여하고, 음극(102)에 투광성을 부여함으로써 전면 발광 방식(top-emission)의 표시 장치로 할 수 있다. 또한 각 화소 전극과 음극(102)의 양쪽에 투광성을 부여함으로써 양면 발광 방식(dual-emission)의 표시 장치로 할 수도 있다.
양극(101R), 양극(101G), 및 양극(101B)의 단부를 덮어 절연층(121)이 제공되어 있다. 절연층(121)의 단부는 테이퍼 형상인 것이 바람직하다. 또한 절연층(121)은 불필요하면 제공하지 않아도 된다.
제 1 EL층(103R), 제 1 EL층(103G), 및 제 1 EL층(103B)은 각각 화소 전극의 상면에 접한 영역과 절연층(121)의 표면에 접한 영역을 가진다. 또한 제 1 EL층(103R), 제 1 EL층(103G), 및 제 1 EL층(103B)의 단부는 절연층(121) 위에 위치한다.
도 5의 (B)에 나타낸 바와 같이, 서로 다른 색의 발광 디바이스 간에서 2개의 EL층 사이에 틈이 제공된다. 이와 같이 제 1 EL층(103R), 제 1 EL층(103G), 및 제 1 EL층(103G)이 서로 접하지 않도록 제공되는 것이 바람직하다. 이로써 인접한 2개의 EL층을 통하여 전류가 흘러 의도치 않은 발광이 발생하는 것을 적합하게 방지할 수 있다. 그러므로 콘트라스트를 높일 수 있고 표시 품위가 높은 표시 장치를 실현할 수 있다.
도 5의 (C)에는 제 1 EL층(103R)이 Y방향으로 연속되도록 제 1 EL층(103R)이 띠 형상으로 형성되어 있는 예를 나타내었다. 제 1 EL층(103R) 등을 띠 형상으로 형성함으로써, 이들을 분단하기 위한 공간이 불필요해져 발광 디바이스 사이의 비발광 영역의 면적을 축소할 수 있기 때문에, 개구율을 높일 수 있다. 또한 도 5의 (C)에서는 일례로서 발광 디바이스(110R)의 단면을 나타내었지만, 발광 디바이스(110G) 및 발광 디바이스(110B)에 대해서도 마찬가지의 형상으로 할 수 있다. 또한 EL층은 Y방향에서 발광 디바이스마다 분리하여도 좋다.
음극(102) 위에는 발광 디바이스(110R), 발광 디바이스(110G), 및 발광 디바이스(110B)를 덮어 보호층(131)이 제공된다. 보호층(131)은 물 등의 불순물이 위쪽으로부터 각 발광 디바이스로 확산되는 것을 방지하는 기능을 가진다.
보호층(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 질화물막이 있다. 또는 보호층(131)으로서 인듐 갈륨 산화물, 인듐 갈륨 아연 산화물 등의 반도체 재료를 사용하여도 좋다.
또한 보호층(131)으로서 무기 절연막과 유기 절연막의 적층막을 사용할 수도 있다. 예를 들어 한 쌍의 무기 절연막 사이에 유기 절연막을 끼운 구성으로 하는 것이 바람직하다. 또한 유기 절연막이 평탄화막으로서 기능하는 것이 바람직하다. 이에 의하여 유기 절연막의 상면을 평탄하게 할 수 있기 때문에, 그 위의 무기 절연막의 피복성이 향상되어 배리어성을 높일 수 있다. 또한 보호층(131)의 상면이 평탄하게 되기 때문에 보호층(131)의 위쪽에 구조물(예를 들어 컬러 필터, 터치 센서의 전극, 또는 렌즈 어레이 등)을 제공하는 경우에, 아래쪽의 구조에 기인하는 요철 형상의 영향을 경감할 수 있어 바람직하다.
또한 도 5의 (A)에는 음극(102)과 전기적으로 접속되는 접속 전극(101C)을 나타내었다. 접속 전극(101C)은 음극(102)에 공급하기 위한 전위(예를 들어 애노드 전위 또는 캐소드 전위)가 공급된다. 접속 전극(101C)은 발광 디바이스(110R) 등이 배열되는 표시 영역의 외부에 제공된다. 또한 도 5의 (A)에는 음극(102)을 파선으로 나타내었다.
접속 전극(101C)은 표시 영역의 외주를 따라 제공할 수 있다. 예를 들어 표시 영역의 외주의 1변을 따라 제공되어도 좋고, 표시 영역의 외주의 2변 이상에 걸쳐 제공되어도 좋다. 즉, 표시 영역의 상면 형상이 장방형인 경우에는 접속 전극(101C)의 상면 형상은 띠 형상, L자 형상, 디귿자 형상(대괄호 형상), 또는 사각형 등으로 할 수 있다.
도 5의 (D)는 도 5의 (A)에서의 일점쇄선 C1-C2에 대응하는 단면 개략도이다. 도 5의 (D)에는 접속 전극(101C)과 음극(102)이 전기적으로 접속되는 접속부(130)를 나타내었다. 접속부(130)에서는 접속 전극(101C) 위에 음극(102)이 접하여 제공되고, 음극(102)을 덮어 보호층(131)이 제공된다. 또한 접속 전극(101C)의 단부를 덮어 절연층(121)이 제공되어 있다.
[제작 방법의 예 1]
이하에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 제작 방법의 일례에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 여기서는 상기 구성예에 나타낸 발광 장치(400)를 예로 들어 설명한다. 도 6의 (A) 내지 (F)는 이하에서 예시하는 표시 장치의 제작 방법의 각 공정에서의 단면 개략도이다. 또한 도 6의 (A) 등에서는 오른쪽에 접속부(130) 및 그 근방에서의 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 이용하여 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, 디핑(dipping), 스프레이 도포, 잉크젯, 디스펜싱, 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄, 닥터 나이프법, 슬릿 코팅, 롤 코팅, 커튼 코팅, 나이프 코팅 등의 방법으로 형성할 수 있다.
또한 표시 장치를 구성하는 박막을 가공할 때 포토리소그래피법 등을 사용할 수 있다. 그 외에 나노임프린트법, 샌드 블라스트법, 리프트 오프법 등으로 박막을 가공하여도 좋다. 또한 메탈 마스크 등의 차폐 마스크를 사용한 성막 방법으로 섬 형상의 박막을 직접 형성하여도 좋다.
포토리소그래피법으로서 대표적으로는 다음 2가지 방법이 있다. 하나는 가공하고자 하는 박막 위에 레지스트 마스크를 형성하고, 에칭 등에 의하여 상기 박막을 가공하고, 레지스트 마스크를 제거하는 방법이다. 다른 하나는 감광성을 가지는 박막을 성막한 후에, 노광, 현상을 수행하여 상기 박막을 원하는 형상으로 가공하는 방법이다.
포토리소그래피법에서 노광에 사용하는 광으로서는, 예를 들어 i선(파장 365nm), g선(파장 436nm), h선(파장 405nm), 또는 이들을 혼합시킨 광을 사용할 수 있다. 그 외에, 자외선, KrF 레이저 광, 또는 ArF 레이저 광 등을 사용할 수도 있다. 또한 액침 노광 기술에 의하여 노광을 수행하여도 좋다. 또한 노광에 극자외(EUV: Extreme Ultra-violet)광, X선 등을 사용하여도 좋다. 또한 노광에 사용되는 광 대신에 전자 빔을 사용할 수도 있다. 극자외광, X선, 또는 전자 빔을 사용하면, 매우 미세한 가공을 수행할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한 전자 빔 등의 빔을 주사하여 노광을 수행하는 경우에는 포토마스크가 불필요하다.
박막의 에칭에는 드라이 에칭법, 웨트 에칭법, 샌드 블라스트법 등을 사용할 수 있다.
[기판(100)의 준비]
기판(100)으로서는 적어도 나중의 열처리에 견딜 수 있을 정도의 내열성을 가지는 기판을 사용할 수 있다. 기판(100)으로서 절연성 기판을 사용하는 경우에는 유리 기판, 석영 기판, 사파이어 기판, 세라믹 기판, 유기 수지 기판 등을 사용할 수 있다. 또한 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.
[양극(101R, 101G, 101B), 접속 전극(101C)의 형성]
이어서 기판(100) 위에 양극(101R), 양극(101G), 양극(101B), 및 접속 전극(101C)을 형성한다. 우선 양극(화소 전극)이 되는 도전막을 성막하고, 포토리소그래피법을 사용하여 레지스트 마스크를 형성하고, 도전막의 불필요한 부분을 에칭에 의하여 제거한다. 그 후, 레지스트 마스크를 제거함으로써 양극(101R), 양극(101G), 양극(101B), 및 접속 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, 발광 디바이스의 광 추출 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 색 재현성을 높일 수 있다. 각 화소 전극으로서 가시광에 대한 반사성을 가지는 도전막을 사용한 경우, 기판의 반대 방향으로 발광을 추출하는 소위 전면 발광 방식의 발광 장치로 할 수 있다. 각 화소 전극으로서 투광성을 가지는 도전막을 사용하는 경우, 기판 방향으로 발광을 추출하는 소위 배면 발광 방식의 발광 장치로 할 수 있다.
[절연층(121)의 형성]
이어서 양극(101R), 양극(101G), 양극(101B), 및 접속 전극(101C)의 단부를 덮어 절연층(121)을 형성한다(도 6의 (A)). 절연층(121)으로서는 유기 절연막 또는 무기 절연막을 사용할 수 있다. 절연층(121)은 나중에 형성되는 EL막의 단차 피복성을 향상시키기 위하여, 단부를 테이퍼 형상으로 하는 것이 바람직하다. 특히 유기 절연막을 사용하는 경우에는 감광성 재료를 사용하면 노광 및 현상의 조건에 의하여 단부 형상을 제어하기 쉬워 바람직하다. 또한 절연층(121)을 제공하지 않는 경우에는, 발광 디바이스들의 거리를 더 가까이 할 수 있어, 더 고정세의 발광 장치를 얻을 수 있게 된다.
[EL막(103Rb)의 형성]
이어서 양극(101R), 양극(101G), 양극(101B), 및 절연층(121) 위에 나중에 제 1 EL층(103R)이 되는 EL막(103Rb)을 성막한다.
EL막(103Rb)은 적어도 발광성 화합물을 포함하는 막을 가진다. 이 외에, 정공 수송층, 정공 주입층, 전자 차단층으로서 기능하는 막 중 하나 이상이 적층된 구성으로 하여도 좋다. EL막(103Rb)은 예를 들어 증착법, 스퍼터링법, 또는 잉크젯법 등으로 형성할 수 있다. 또한 이들에 한정되지 않고 상술한 성막 방법을 적절히 사용할 수 있다.
일례로서는, EL막(103Rb)으로서 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층이 이 순서대로 적층된 적층막으로 하는 것이 바람직하다. 이때 추후에 형성하는 EL층으로서는 전자 수송층(114), 전자 주입층(115)을 가지는 막을 사용할 수 있다. 본 발명의 일 형태에서는 발광층에 포함되는 호스트 재료가 정공 수송 재료와 전자 수송 재료의 혼합 재료이기 때문에, 캐리어의 재결합 영역을 발광층의 음극 측 표면으로부터 멀어지게 할 수 있으므로, 포토리소그래피법에 의한 패터닝 및 에칭에 기인하는 신뢰성 저하를 저감할 수 있다.
EL막(103Rb)은 접속 전극(101C) 위에 제공되지 않도록 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어 EL막(103Rb)을 증착법(또는 스퍼터링법)으로 형성하는 경우, 접속 전극(101C)에 EL막(103Rb)이 성막되지 않도록, 차폐 마스크를 사용하여 형성하거나, 나중의 에칭 공정으로 제거하는 것이 바람직하다.
[희생막(144a)의 형성]
이어서 EL막(103Rb)을 덮어 희생막(144a)을 형성한다. 또한 희생막(144a)은 접속 전극(101C)의 상면에 접하여 제공된다.
희생막(144a)으로서는 EL막(103Rb) 등의 각 EL막의 에칭 처리에 대한 내성이 높은 막, 즉 에칭 선택비가 큰 막을 사용할 수 있다. 또한 희생막(144a)으로서는 후술하는 보호막(146a) 등의 보호막과의 에칭 선택비가 큰 막을 사용할 수 있다. 또한 희생막(144a)으로서는 각 EL막에 대한 대미지가 적은 웨트 에칭법을 사용하여 제거할 수 있는 막을 사용할 수 있다.
희생막(144a)으로서는 예를 들어 금속막, 합금막, 금속 산화물막, 반도체막, 무기 절연막 등의 무기막을 사용할 수 있다. 희생막(144a)은 스퍼터링법, 증착법, CVD법, ALD법 등의 각종 성막 방법으로 형성할 수 있다.
희생막(144a)으로서는 예를 들어 금, 은, 백금, 마그네슘, 니켈, 텅스텐, 크로뮴, 몰리브데넘, 철, 코발트, 구리, 팔라듐, 타이타늄, 알루미늄, 이트륨, 지르코늄, 및 탄탈럼 등의 금속 재료, 또는 상기 금속 재료가 포함되는 합금 재료를 사용할 수 있다. 특히 알루미늄 또는 은 등의 저융점 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
또한 희생막(144a)으로서는 인듐 갈륨 아연 산화물(In-Ga-Zn 산화물, IGZO라고도 표기함) 등의 금속 산화물을 사용할 수 있다. 또한 산화 인듐, 인듐 아연 산화물(In-Zn 산화물), 인듐 주석 산화물(In-Sn 산화물), 인듐 타이타늄 산화물(In-Ti 산화물), 인듐 주석 아연 산화물(In-Sn-Zn 산화물), 인듐 타이타늄 아연 산화물(In-Ti-Zn 산화물), 인듐 갈륨 주석 아연 산화물(In-Ga-Sn-Zn 산화물) 등을 사용할 수 있다. 또는 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물 등을 사용할 수도 있다.
또한 상기 갈륨 대신에 원소 M(M은 알루미늄, 실리콘, 붕소, 이트륨, 구리, 바나듐, 베릴륨, 타이타늄, 철, 니켈, 저마늄, 지르코늄, 몰리브데넘, 란타넘, 세륨, 네오디뮴, 하프늄, 탄탈럼, 텅스텐, 및 마그네슘에서 선택된 1종류 또는 복수 종류)을 사용한 경우에도 적용할 수 있다. 특히 M은 갈륨, 알루미늄, 및 이트륨에서 선택된 1종류 또는 복수 종류로 하는 것이 바람직하다.
또한 희생막(144a)으로서는 산화 알루미늄, 산화 하프늄, 산화 실리콘 등의 무기 절연 재료를 사용할 수 있다.
또한 희생막(144a)에는 적어도 EL막(103Rb)의 최상부에 위치하는 막에 대하여 화학적으로 안정된 용매에 용해될 수 있는 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 특히 물 또는 알코올에 용해되는 재료를 희생막(144a)에 적합하게 사용할 수 있다. 희생막(144a)은 물 또는 알코올 등의 용매에 용해시킨 상태에서 습식 성막 방법으로 도포한 후에, 용매를 증발시키기 위한 가열 처리를 수행함으로써 성막하는 것이 바람직하다. 이때 감압 분위기하에서의 가열 처리를 수행함으로써, 저온으로 단시간에 용매를 제거할 수 있기 때문에 EL막(103Rb)에 대한 열적인 대미지를 저감할 수 있어 바람직하다.
희생막(144a)의 형성에 사용할 수 있는 습식 성막 방법으로서는 스핀 코팅, 디핑, 스프레이 도포, 잉크젯, 디스펜싱, 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄, 닥터 나이프법, 슬릿 코팅, 롤 코팅, 커튼 코팅, 나이프 코팅 등을 들 수 있다.
희생막(144a)으로서는 폴리바이닐알코올(PVA), 폴리바이닐뷰티랄, 폴리바이닐피롤리돈, 폴리에틸렌 글라이콜, 폴리글리세린, 풀루란, 수용성 셀룰로스, 또는 알코올 가용성 폴리아마이드 수지 등의 유기 재료를 사용할 수 있다.
[보호막(146a)의 형성]
이어서, 희생막(144a) 위에 보호막(146a)을 형성한다(도 6의 (B)).
보호막(146a)은 추후에 희생막(144a)을 에칭할 때 하드 마스크로서 사용되는 막이다. 또한 추후의 보호막(146a)의 가공 시에는 희생막(144a)이 노출된다. 따라서 희생막(144a)과 보호막(146a)은 서로 에칭 선택비가 큰 막의 조합을 선택한다. 그러므로 희생막(144a)의 에칭 조건 및 보호막(146a)의 에칭 조건에 따라 보호막(146a)에 사용할 수 있는 막을 선택할 수 있다.
예를 들어 보호막(146a)의 에칭에 플루오린을 포함한 가스(플루오린계 가스라고도 함)를 사용한 드라이 에칭을 사용하는 경우에는 실리콘, 질화 실리콘, 산화 실리콘, 텅스텐, 타이타늄, 몰리브데넘, 탄탈럼, 질화 탄탈럼, 몰리브데넘과 나이오븀을 포함한 합금, 또는 몰리브데넘과 텅스텐을 포함한 합금 등을 보호막(146a)에 사용할 수 있다. 여기서 상기 플루오린계 가스를 사용한 드라이 에칭에 있어서 에칭 선택비를 크게 확보할 수 있는(즉 에칭 속도를 느리게 할 수 있는) 막으로서는 IGZO, ITO 등의 금속 산화물막 등이 있고, 이를 희생막(144a)에 사용할 수 있다.
또한 이에 한정되지 않고, 보호막(146a)은 다양한 재료 중에서 희생막(144a)의 에칭 조건 및 보호막(146a)의 에칭 조건에 따라 선택할 수 있다. 예를 들어 상기 희생막(144a)에 사용할 수 있는 막에서 선택할 수도 있다.
또한 보호막(146a)으로서는 예를 들어 질화물막을 사용할 수 있다. 구체적으로는 질화 실리콘, 질화 알루미늄, 질화 하프늄, 질화 타이타늄, 질화 탄탈럼, 질화 텅스텐, 질화 갈륨, 질화 저마늄 등의 질화물을 사용할 수도 있다.
또는 보호막(146a)으로서 산화물막을 사용할 수 있다. 대표적으로는 산화 실리콘, 산화질화 실리콘, 산화 알루미늄, 산화질화 알루미늄, 산화 하프늄, 산화질화 하프늄 등의 산화물막 또는 산질화물막을 사용할 수도 있다.
또한 보호막(146a)으로서 EL막(103Rb) 등에 사용할 수 있는 유기막을 사용하여도 좋다. 예를 들어 EL막(103Rb), EL막(103Gb), 또는 EL막(103Bb)에 사용하는 유기막과 동일한 막을 보호막(146a)에 사용할 수 있다. 이와 같은 유기막을 사용함으로써 EL막(103Rb) 등의 형상에 사용되는 성막 장치를 공통적으로 사용할 수 있기 때문에 바람직하다.
[레지스트 마스크(143a)의 형성]
이어서 보호막(146a) 위에서 양극(101R)과 중첩되는 위치 및 접속 전극(101C)과 중첩되는 위치에 각각 레지스트 마스크(143a)를 형성한다(도 6의 (C)).
레지스트 마스크(143a)에는 포지티브형 레지스트 재료 또는 네거티브형 레지스트 재료 등 감광성 수지를 포함하는 레지스트 재료를 사용할 수 있다.
여기서 보호막(146a)을 가지지 않고, 희생막(144a) 위에 레지스트 마스크(143a)를 형성하는 경우, 희생막(144a)에 핀홀 등의 결함이 존재하면 레지스트 재료의 용매로 인하여 EL막(103Rb)이 용해될 우려가 있다. 보호막(146a)을 사용함으로써 이와 같은 문제의 발생을 방지할 수 있다.
또한 희생막(144a)으로서 핀홀 등의 결함이 발생되기 어려운 막을 사용하는 경우에는, 보호막(146a)을 사용하지 않고, 희생막(144a) 위에 레지스트 마스크(143a)를 직접 형성하여도 좋다.
[보호막(146a)의 에칭]
이어서 레지스트 마스크(143a)로 덮이지 않는 보호막(146a)의 일부를 에칭으로 제거하여 띠 형상의 보호층(147a)을 형성한다. 이와 동시에 보호층(147a)은 접속 전극(101C) 위에도 형성된다.
보호막(146a)을 에칭할 때, 희생막(144a)이 상기 에칭으로 제거되지 않도록 선택비가 높은 에칭 조건을 사용하는 것이 바람직하다. 보호막(146a)의 에칭에는 웨트 에칭 또는 드라이 에칭을 사용할 수 있지만, 드라이 에칭을 사용하면 보호막(146a)의 패턴이 축소되는 것을 억제할 수 있다.
[레지스트 마스크(143a)의 제거]
이어서, 레지스트 마스크(143a)를 제거한다(도 6의 (D)).
레지스트 마스크(143a)는 웨트 에칭 또는 드라이 에칭으로 제거할 수 있다. 특히 산소 가스를 에칭 가스로서 사용한 드라이 에칭(플라스마 애싱이라고도 함)으로 레지스트 마스크(143a)를 제거하는 것이 바람직하다.
이때, 레지스트 마스크(143a)의 제거는 EL막(103Rb)이 희생막(144a)으로 덮인 상태로 수행되기 때문에 EL막(103Rb)에 대한 영향이 억제된다. 특히 EL막(103Rb)이 산소에 노출되면 전기 특성에 악영향을 미치는 경우가 있어, 플라스마 애싱 등 산소 가스를 사용한 에칭을 수행하는 경우에는 적합하다.
[희생막(144a)의 에칭]
이어서, 보호층(147a)을 마스크로서 사용하여 보호층(147a)으로 덮이지 않은 희생막(144a)의 일부를 에칭에 의하여 제거함으로써 띠 형상의 희생층(145a)을 형성한다(도 6의 (E)). 이와 동시에 희생층(145a)은 접속 전극(101C) 위에도 형성된다.
희생막(144a)의 에칭에는 웨트 에칭 또는 드라이 에칭을 사용할 수 있지만, 드라이 에칭법을 사용하면 패턴의 축소를 억제할 수 있어 바람직하다.
[EL막(103Rb), 보호층(147a)의 에칭]
다음으로 보호층(147a)을 에칭함과 동시에 희생층(145a)으로 덮이지 않는 EL막(103Rb)의 일부를 에칭에 의하여 제거하여, 띠 형상의 제 1 EL층(103R)을 형성한다(도 6의 (F)). 이와 동시에 접속 전극(101C) 위의 보호층(147a)도 제거된다.
EL막(103Rb)과 보호층(147a)을 동일 처리로 에칭함으로써 공정을 간략화할 수 있기 때문에, 표시 장치의 제작 비용을 절감할 수 있어 바람직하다.
특히 EL막(103Rb)의 에칭에는 산소를 주성분으로서 포함하지 않는 에칭 가스를 사용한 드라이 에칭을 사용하는 것이 바람직하다. 이로써 EL막(103Rb)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 비활성 기체를 들 수 있다. 또한 상기 가스와, 산소를 포함하지 않는 희석 가스의 혼합 가스를 에칭 가스로서 사용할 수 있다.
또한 EL막(103Rb)의 에칭과 보호층(147a)의 에칭을 따로 수행하여도 좋다. 이때 EL막(103Rb)을 먼저 에칭하여도 좋고, 보호층(147a)을 먼저 에칭하여도 좋다.
이 시점에서는 EL막(103Rb)과 접속 전극(101C)은 희생층(145a)으로 덮인 상태가 된다.
[EL막(103Gb)의 형성]
이어서 희생층(145a), 절연층(121), 양극(101G), 양극(101B) 위에, 나중에 제 1 EL층(103G)이 되는 EL막(103Gb)을 성막한다. 이때 상기 EL막(103Rb)과 마찬가지로 접속 전극(101C) 위에는 EL막(103Gb)을 제공하지 않는 것이 바람직하다.
EL막(103Gb)의 형성 방법에 대해서는 상기 EL막(103Rb)의 기재를 적용할 수 있다.
[희생막(144b)의 형성]
이어서 EL막(103Gb) 위에 희생막(144b)을 형성한다. 희생막(144b)은 상기 희생막(144a)과 같은 방법으로 형성할 수 있다. 특히 희생막(144b)에는 희생막(144a)과 동일한 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
이와 동시에 희생막(144a)은 접속 전극(101C) 위에서 희생층(145a)을 덮어 형성된다.
[보호막(146b)의 형성]
이어서 희생막(144b) 위에 보호막(146b)을 형성한다. 보호막(146b)은 상기 보호막(146a)과 같은 방법으로 형성할 수 있다. 특히 보호막(146b)에는 상기 보호막(146a)과 동일한 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
[레지스트 마스크(143b)의 형성]
이어서 보호막(146b) 위에서 양극(101G)과 중첩된 영역 및 접속 전극(101C)과 중첩된 영역에 레지스트 마스크(143b)를 형성한다(도 7의 (A)).
레지스트 마스크(143b)는 상기 레지스트 마스크(143a)와 같은 방법으로 형성할 수 있다.
[보호막(146b)의 에칭]
이어서, 레지스트 마스크(143b)로 덮이지 않은 보호막(146b)의 일부를 에칭으로 제거하여 띠 형상의 보호층(147b)을 형성한다(도 7의 (B)). 이와 동시에 보호층(147b)은 접속 전극(101C) 위에도 형성된다.
보호막(146b)의 에칭에 대해서는 상기 보호막(146a)의 기재를 적용할 수 있다.
[레지스트 마스크(143b)의 제거]
이어서, 레지스트 마스크(143a)를 제거한다. 레지스트 마스크(143b)의 제거에 대해서는 상기 레지스트 마스크(143a)의 기재를 적용할 수 있다.
[희생막(144b)의 에칭]
이어서 보호층(147b)을 마스크로서 사용하여, 보호층(147b)으로 덮이지 않은 희생막(144b)의 일부를 에칭으로 제거하여 띠 형상의 희생층(145b)을 형성한다. 이와 동시에 희생층(145b)은 접속 전극(101C) 위에도 형성된다. 접속 전극(101C) 위에는 희생층(145a)과 희생층(145b)이 적층된다.
희생막(144b)의 에칭에 대해서는 상기 희생막(144a)의 기재를 적용할 수 있다.
[EL막(103Gb), 보호층(147b)의 에칭]
다음으로 보호층(147b)을 에칭함과 동시에 희생층(145b)으로 덮이지 않는 EL막(103Gb)의 일부를 에칭에 의하여 제거하여, 띠 형상의 제 1 EL층(103G)을 형성한다(도 7의 (C)). 이와 동시에 접속 전극(101C) 위의 보호층(147b)도 제거된다.
EL막(103Gb) 및 보호층(147b)의 에칭에 대해서는 상기 EL막(103Rb) 및 보호층(147a)의 기재를 적용할 수 있다.
이때 제 1 EL층(103R)은 희생층(145a)에 의하여 보호되기 때문에, EL막(103Gb)의 에칭 공정에서 대미지를 받는 것을 방지할 수 있다.
이와 같이 띠 형상의 제 1 EL층(103R)과, 띠 형상의 제 1 EL층(103G)을 높은 위치 정밀도로 구분 형성할 수 있다.
[제 1 EL층(103B)의 형성]
EL막(103Bb)(도시하지 않았음)에 대하여 상술한 공정을 수행함으로써 섬 형상의 제 1 EL층(103B)과, 섬 형상의 희생층(145c)을 형성할 수 있다(도 7의 (D)).
즉, 제 1 EL층(103G)을 형성한 후, EL막(103Bb), 희생막(144c), 보호막(146c), 및 레지스트 마스크(143c)(모두 도시하지 않았음)를 순차적으로 형성한다. 다음으로 보호막(146c)을 에칭하여 보호층(147c)(도시하지 않았음)을 형성한 후에 레지스트 마스크(143c)를 제거한다. 이어서 희생막(144c)을 에칭하여 희생층(145c)을 형성한다. 그 후, 보호층(147c)과 EL막(103Bb)을 에칭하여 띠 형상의 제 1 EL층(103B)을 형성한다.
또한 제 1 EL층(103B) 형성 시, 동시에 접속 전극(101C) 위에도 희생층(145c)이 형성된다. 접속 전극(101C) 위에는 희생층(145a), 희생층(145b), 및 희생층(145c)이 적층된다.
[희생층의 제거]
다음으로 희생층(145a), 희생층(145b), 및 희생층(145c)을 제거하여 제 1 EL층(103R), 제 1 EL층(103G), 및 제 1 EL층(103B)의 상면을 노출시킨다(도 7의 (E)). 이와 동시에 접속 전극(101C)의 상면도 노출된다.
희생층(145a), 희생층(145b), 및 희생층(145c)은 웨트 에칭 또는 드라이 에칭으로 제거할 수 있다. 이때 제 1 EL층(103R), 제 1 EL층(103G), 및 제 1 EL층(103B)에 대하여 대미지를 가능한 한 주지 않는 방법을 사용하는 것이 바람직하다. 특히 웨트 에칭법을 사용하는 것이 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 희생층(145a), 희생층(145b), 및 희생층(145c)을 물 또는 알코올 등의 용매에 용해시킴으로써 제거하는 것이 바람직하다. 여기서 희생층(145a), 희생층(145b), 및 희생층(145c)을 용해시킬 수 있는 알코올로서는 에틸알코올, 메틸알코올, 아이소프로필알코올(IPA), 또는 글리세린 등 다양한 알코올을 사용할 수 있다.
희생층(145a), 희생층(145b), 및 희생층(145c)을 제거한 후에 제 1 EL층(103R), 제 1 EL층(103G), 및 제 1 EL층(103B)의 내부에 포함되는 물 및 표면에 흡착되는 물을 제거하기 위하여 건조 처리를 수행하는 것이 바람직하다. 예를 들어 불활성 가스 분위기하 또는 감압 분위기하에서의 가열 처리를 수행하는 것이 바람직하다. 가열 처리는 기판 온도를 50℃ 이상 200℃ 이하, 바람직하게는 60℃ 이상 150℃ 이하, 더 바람직하게는 70℃ 이상 120℃ 이하로 하여 수행할 수 있다. 감압 분위기로 함으로써 더 낮은 온도로 건조시킬 수 있어 바람직하다.
이와 같이 하여 제 1 EL층(103R), 제 1 EL층(103G), 및 제 1 EL층(103B)을 구분 형성할 수 있다.
또한 제 1 EL층(103R), 제 1 EL층(103G), 및 제 1 EL층(103B)에 각각 포함되는 전자 수송층의 구성은 서로 같아도 좋고 달라도 좋다. 또한 각 전자 수송층에 포함되는 헤테로 방향족 화합물에 포함되는 헤테로 방향족 고리가 동일한 것이 바람직하고, 각 전자 수송층에 포함되는 헤테로 방향족 화합물이 동일한 것이 바람직하다. 또한 각 전자 수송층에 포함되는 유기 화합물이 동일한 것이 바람직하다.
[EL층(515)의 형성]
이어서, 제 1 EL층(103R), 제 1 EL층(103G), 및 제 1 EL층(103B)을 덮어 EL층(515)을 성막한다. EL층(515)에는 전자 수송층, 전자 주입층 등, 전자를 주입 및 수송하는 기능을 가지는 층이 포함된다.
EL층(515)은 EL막(103Rb) 등과 같은 방법으로 성막할 수 있다. 증착법으로 EL층(515)을 성막하는 경우에는 EL층(515)이 접속 전극(101C) 위에 성막되지 않도록, 차폐 마스크를 사용하여 성막하는 것이 바람직하다.
[음극(102)의 형성]
이어서 EL층(515) 및 접속 전극(101C)을 덮어 음극(102)을 형성한다(도 7의 (F)).
음극(102)은 증착법 또는 스퍼터링법 등의 성막 방법으로 형성할 수 있다. 또는 증착법으로 형성한 막과 스퍼터링법으로 형성한 막을 적층시켜도 좋다. 이때 EL층(515)이 성막되는 영역을 포함하도록 음극(102)을 형성하는 것이 바람직하다. 즉, EL층(515)의 단부가 음극(102)과 중첩되는 구성으로 할 수 있다. 음극(102)은 차폐 마스크를 사용하여 형성하는 것이 바람직하다.
음극(102)은 표시 영역의 외부에서 접속 전극(101C)과 전기적으로 접속된다.
[보호층의 형성]
이어서 음극(102) 위에 보호층을 형성한다. 보호층에 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 성막에는 잉크젯법을 사용하면 원하는 영역에 균일한 막을 형성할 수 있어 바람직하다.
이로써 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 제작할 수 있다.
또한 상기에서는 음극(102)과 전자 주입층(115)을 상면 형상이 다르게 되도록 형성한 경우에 대하여 나타내었지만, 이들을 같은 영역에 형성하여도 좋다.
[발광 디바이스의 구성예]
이어서 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스의 다른 구조나 재료의 예에 대하여 설명한다. 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스는 상술한 바와 같이 양극(101)과 음극(102)의 한 쌍의 전극 사이에 복수의 층으로 이루어지는 제 1 EL층(103)을 가지고, 상기 제 1 EL층(103)은 발광 재료를 가지는 발광층(113)과 상술한 바와 같은 구성을 가지는 전자 수송층(114)을 가진다.
양극(101)은 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, 양극(101)에 사용되는 재료로서는, 예를 들어 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 크로뮴(Cr), 몰리브데넘(Mo), 철(Fe), 코발트(Co), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 또는 금속 재료의 질화물(예를 들어 질화 타이타늄) 등이 있다. 또는 양극(101)에 사용되는 재료로서, 그래핀을 사용할 수도 있다. 또한 후술하는 복합 재료를 제 1 EL층(103)에서 양극(101)과 접하는 층에 사용함으로써, 일함수에 상관없이 전극 재료를 선택할 수 있다.
제 1 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 1의 (A) 내지 (D)에 나타낸 바와 같이 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 발광층(113), 전자 수송층(114), 및 전자 주입층(115)을 가지는 구성에 대하여 이하에 구체적으로 나타낸다.
정공 주입층(111)은 억셉터성을 가지는 물질을 포함하는 층이다. 억셉터성을 가지는 물질로서는 유기 화합물과 무기 화합물 중 어느 쪽이든 사용할 수 있다.
억셉터성을 가지는 물질로서는 전자 흡인기(할로젠기나 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 복수의 헤테로 원자를 복수로 가지는 축합 방향족 고리에 전자 흡인기가 결합된 화합물은 열적으로 안정적이므로 바람직하다. 또한 전자 흡인기(특히 플루오로기와 같은 할로젠기나 사이아노기)를 가지는 [3]라디알렌 유도체는 전자 수용성이 매우 높기 때문에 바람직하고, 구체적으로는 α,α',α''-1,2,3-사이클로프로페인트라이일리덴트리스[4-사이아노-2,3,5,6-테트라플루오로벤젠아세토나이트릴], α,α',α''-1,2,3-사이클로프로페인트라이일리덴트리스[2,6-다이클로로-3,5-다이플루오로-4-(트라이플루오로메틸)벤젠아세토나이트릴], α,α',α''-1,2,3-사이클로프로페인트라이일리덴트리스[2,3,4,5,6-펜타플루오로벤젠아세토나이트릴] 등을 들 수 있다. 억셉터성을 가지는 물질로서는 상술한 유기 화합물 이외에도 몰리브데넘 산화물이나 바나듐 산화물, 루테늄 산화물, 텅스텐 산화물, 망가니즈 산화물 등을 사용할 수 있다. 이 외에, 프탈로사이아닌(약칭: H2Pc)이나, 구리 프탈로사이아닌(CuPc) 등의 프탈로사이아닌계의 착체 화합물, 4,4'-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: DPAB), N,N'-비스{4-[비스(3-메틸페닐)아미노]페닐}-N,N'-다이페닐-(1,1'-바이페닐)-4,4'-다이아민(약칭: DNTPD) 등의 방향족 아민 화합물, 또는 폴리(3,4-에틸렌다이옥시싸이오펜)/폴리(스타이렌설폰산)(PEDOT/PSS) 등의 고분자 등을 사용하여 정공 주입층(111)을 형성할 수도 있다. 억셉터성을 가지는 물질은 전계를 인가함으로써, 인접한 정공 수송층(또는 정공 수송 재료)으로부터 전자를 추출할 수 있다.
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 양극(101)에 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 재료에서 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)아미노]페닐}-N,N'-다이페닐-(1,1'-바이페닐)-4,4'-다이아민(약칭: DNTPD), 1,3,5-트리스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]벤젠(약칭: DPA3B) 등을 들 수 있다. 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-페닐안트라센-9-일)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)이나 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 가지는 방향족 모노아민, 또는 9-플루오렌일기가 아릴렌기를 통하여 아민의 질소와 결합되는 방향족 모노아민이어도 좋다. 또한 이들 제 2 유기 화합물이 N,N-비스(4-바이페닐)아미노기를 가지는 물질이면, 수명이 긴 발광 디바이스를 제작할 수 있기 때문에 바람직하다. 상술한 바와 같은 제 2 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(1,1'-바이페닐-4-일)아민(약칭: YGTBi1BP-02), 4-다이페닐-4'-(2-나프틸)-4''-{9-(4-바이페닐릴)카바졸)}트라이페닐아민(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(4-바이페닐릴)-9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-2-아민(약칭: BBASF), N,N-비스(1,1'-바이페닐-4-일)-9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-4-아민(약칭: BBASF(4)), N-(1,1'-바이페닐-2-일)-N-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-4-아민(약칭: oFBiSF), N-(4-바이페닐)-N-(다이벤조퓨란-4-일)-9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-아민(약칭: FrBiF), N-[4-(1-나프틸)페닐]-N-[3-(6-페닐다이벤조퓨란-4-일)페닐]-1-나프틸아민(약칭: mPDBfBNBN), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP), 4-페닐-3'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: mBPAFLP), 4-페닐-4'-[4-(9-페닐플루오렌-9-일)페닐]트라이페닐아민(약칭: BPAFLBi), 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBA1BP), 4,4'-다이페닐-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBBi1BP), 4-(1-나프틸)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBANB), 4,4'-다이(1-나프틸)-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBNBB), N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-아민(약칭: PCBASF), N-(1,1'-바이페닐-4-일)-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBBiF), N,N-비스(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-9,9'-스파이로바이-9H-플루오렌-4-아민, N,N-비스(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-9,9'-스파이로바이-9H-플루오렌-3-아민, N,N-비스(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-9,9'-스파이로바이-9H-플루오렌-2-아민, N,N-비스(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-9,9'-스파이로바이-9H-플루오렌-1-아민 등을 들 수 있다.
또한 복합 재료에 사용되는 정공 수송성을 가지는 재료는, -5.7eV 이상 -5.4eV 이하의 비교적 깊은 HOMO 준위를 가지는 물질인 것이 더 바람직하다. 복합 재료에 사용되는 정공 수송성을 가지는 재료의 HOMO 준위가 비교적 깊으면, 정공 수송층(112)으로의 정공의 주입이 용이해지고, 또한 수명이 긴 발광 디바이스를 얻기 용이해진다. 또한 복합 재료에 사용되는 정공 수송성을 가지는 재료가 비교적 깊은 HOMO 준위를 가지는 물질이면, 정공의 유발이 적절히 억제되므로 수명이 더 양호한 발광 디바이스로 할 수 있다.
또한 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 플루오린화물을 상기 복합 재료에 더 혼합(상기 층 내의 플루오린 원자의 원자 비율은 20% 이상인 것이 바람직함)시킴으로써, 상기 층의 굴절률을 저하시킬 수 있다. 이에 의해서도, 굴절률이 낮은 층을 제 1 EL층(103) 내부에 형성할 수 있어, 발광 디바이스의 외부 양자 효율을 향상시킬 수 있다.
정공 주입층(111)을 형성함으로써, 정공 주입성이 양호해져 구동 전압이 낮은 발광 디바이스를 얻을 수 있다.
또한 억셉터성을 가지는 물질 중에서도, 억셉터성을 가지는 유기 화합물은 증착이 용이하여 성막하기 쉬우므로 사용하기 쉬운 재료이다.
정공 수송층(112)은 정공 수송성을 가지는 재료를 포함하여 형성된다. 정공 수송성을 가지는 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'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-다이페닐-[1,1'-바이페닐]-4,4'-다이아민(약칭: TPD), 4,4'-비스[N-(스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: BSPB), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP), 4-페닐-3'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: mBPAFLP), 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBA1BP), 4,4'-다이페닐-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBBi1BP), 4-(1-나프틸)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBANB), 4,4'-다이(1-나프틸)-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBNBB), 9,9-다이메틸-N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]플루오렌-2-아민(약칭: PCBAF), N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-아민(약칭: PCBASF) 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-(1,1'-바이페닐-3-일)-9'-(1,1'-바이페닐-4-일)-9H,9'H-3,3'-바이카바졸(약칭: mBPCCBP), 9-(2-나프틸)-9'-페닐-9H,9'H-3,3'-바이카바졸(약칭: βNCCP) 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 화합물이나 카바졸 골격을 가지는 화합물은 신뢰성과 정공 수송성이 높아 구동 전압 감소에도 기여하기 때문에 바람직하다. 또한 정공 주입층(111)의 복합 재료에 사용할 수 있는 정공 수송성을 가지는 재료의 예로서 든 물질도 정공 수송층(112)을 구성하는 재료로서 적합하게 사용할 수 있다.
발광층(113)은 발광 물질과 호스트 재료를 포함한다. 또한 발광층(113)은 기타 재료를 동시에 포함하여도 좋다. 또한 조성이 다른 2층의 적층이어도 좋다. 또한 본 발명의 일 형태에서 호스트 재료는 정공 수송 재료와 전자 수송 재료의 혼합 재료이다.
발광 물질은 형광 발광 물질이어도 좋고, 인광 발광 물질이어도 좋고, 열 활성화 지연 형광(TADF)을 나타내는 물질이어도 좋고, 그 외의 발광 물질이어도 좋다. 또한 본 발명의 일 형태는 발광층(113)이 형광 발광을 나타내는 층, 특히 청색 형광 발광을 나타내는 층인 경우에 더 적합하게 적용할 수 있다.
발광층(113)에서 형광 발광 물질로서 사용할 수 있는 재료의 예로서는, 아래와 같은 것을 들 수 있다. 또한 이들 외의 형광 발광 물질을 사용할 수도 있다.
5,6-비스[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-2,2'-바이피리딘(약칭: PAP2BPy), 5,6-비스[4'-(10-페닐-9-안트릴)바이페닐-4-일]-2,2'-바이피리딘(약칭: PAPP2BPy), N,N'-다이페닐-N,N'-비스[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6FLPAPrn), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6mMemFLPAPrn), N,N'-비스[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N,N'-다이페닐스틸벤-4,4'-다이아민(약칭: YGA2S), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(10-페닐-9-안트릴)트라이페닐아민(약칭: YGAPA), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(9,10-다이페닐-2-안트릴)트라이페닐아민(약칭: 2YGAPPA), N,9-다이페닐-N-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCAPA), 페릴렌, 2,5,8,11-테트라-tert-뷰틸페릴렌(약칭: TBP), 4-(10-페닐-9-안트릴)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBAPA), N,N''-(2-tert-뷰틸안트라센-9,10-다이일다이-4,1-페닐렌)비스[N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민](약칭: DPABPA), N,9-다이페닐-N-[4-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCAPPA), N-[4-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPAPPA), N,N,N',N',N'',N'',N''',N'''-옥타페닐다이벤조[g,p]크리센-2,7,10,15-테트라아민(약칭: DBC1), 쿠마린30, N-(9,10-다이페닐-2-안트릴)-N,9-다이페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCAPA), N-[9,10-비스(1,1'-바이페닐-2-일)-2-안트릴]-N,9-다이페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCABPhA), N-(9,10-다이페닐-2-안트릴)-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPAPA), N-[9,10-비스(1,1'-바이페닐-2-일)-2-안트릴]-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPABPhA), 9,10-비스(1,1'-바이페닐-2-일)-N-[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N-페닐안트라센-2-아민(약칭: 2YGABPhA), N,N,9-트라이페닐안트라센-9-아민(약칭: DPhAPhA), 쿠마린545T, N,N'-다이페닐퀴나크리돈(약칭: DPQd), 루브렌, 5,12-비스(1,1'-바이페닐-4-일)-6,11-다이페닐테트라센(약칭: BPT), 2-(2-{2-[4-(다이메틸아미노)페닐]에텐일}-6-메틸-4H-피란-4-일리덴)프로페인다이나이트릴(약칭: DCM1), 2-{2-메틸-6-[2-(2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCM2), N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)테트라센-5,11-다이아민(약칭: p-mPhTD), 7,14-다이페닐-N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)아세나프토[1,2-a]플루오란텐-3,10-다이아민(약칭: p-mPhAFD), 2-{2-아이소프로필-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCJTI), 2-{2-tert-뷰틸-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCJTB), 2-(2,6-비스{2-[4-(다이메틸아미노)페닐]에텐일}-4H-피란-4-일리덴)프로페인다이나이트릴(약칭: BisDCM), 2-{2,6-비스[2-(8-메톡시-1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: BisDCJTM), 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 1,6FLPAPrn이나, 1,6mMemFLPAPrn, 1,6BnfAPrn-03과 같은 피렌다이아민 화합물로 대표되는 축합 방향족 다이아민 화합물은 정공 트랩성이 높고, 발광 효율이나 신뢰성이 우수하기 때문에 바람직하다.
발광층(113)에서 발광 물질로서 인광 발광 물질을 사용하는 경우, 사용할 수 있는 재료의 예로서는 아래와 같은 것을 들 수 있다.
트리스{2-[5-(2-메틸페닐)-4-(2,6-다이메틸페닐)-4H-1,2,4-트라이아졸-3-일-κN2]페닐-κC}이리듐(III)(약칭: [Ir(mpptz-dmp)3]), 트리스(5-메틸-3,4-다이페닐-4H-1,2,4-트라이아졸레이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(Mptz)3]), 트리스[4-(3-바이페닐)-5-아이소프로필-3-페닐-4H-1,2,4-트라이아졸레이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(iPrptz-3b)3])과 같은 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])과 같은 1H-트라이아졸 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체, fac-트리스[(1-2,6-다이아이소프로필페닐)-2-페닐-1H-이미다졸]이리듐(III)(약칭: [Ir(iPrpmi)3]), 트리스[3-(2,6-다이메틸페닐)-7-메틸이미다조[1,2-f]페난트리디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(dmpimpt-Me)3])과 같은 이미다졸 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체, 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C2 ']이리듐(III)테트라키스(1-피라졸릴)보레이트(약칭: FIr6), 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C2']이리듐(III)피콜리네이트(약칭: FIrpic), 비스{2-[3',5'-비스(트라이플루오로메틸)페닐]피리디네이토-N,C2'}이리듐(III)피콜리네이트(약칭: [Ir(CF3ppy)2(pic)]), 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C2 ']이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: FIracac)와 같은 전자 흡인기를 가지는 페닐피리딘 유도체를 리간드로 하는 유기 금속 이리듐 착체를 들 수 있다. 이들은 청색 인광 발광을 나타내는 화합물이고, 440nm 내지 520nm의 파장 영역에서 발광의 피크를 가지는 화합물이다.
또한 트리스(4-메틸-6-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppm)3]), 트리스(4-t-뷰틸-6-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tBuppm)3]), (아세틸아세토네이토)비스(6-메틸-4-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppm)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스(6-tert-뷰틸-4-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tBuppm)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스[6-(2-노보닐)-4-페닐피리미디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(nbppm)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스[5-메틸-6-(2-메틸페닐)-4-페닐피리미디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(mpmppm)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스(4,6-다이페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(dppm)2(acac)])과 같은 피리미딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체, (아세틸아세토네이토)비스(3,5-다이메틸-2-페닐피라지네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppr-Me)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스(5-아이소프로필-3-메틸-2-페닐피라지네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppr-iPr)2(acac)])과 같은 피라진 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체, 트리스(2-페닐피리디네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: [Ir(ppy)3]), 비스(2-페닐피리디네이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(ppy)2(acac)]), 비스(벤조[h]퀴놀리네이토)이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(bzq)2(acac)]), 트리스(벤조[h]퀴놀리네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(bzq)3]), 트리스(2-페닐퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: [Ir(pq)3]), 비스(2-페닐퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(pq)2(acac)]), [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]벤조퓨로2,[3-b]피리딘-7-일-κC]비스[5-(메틸-d3)-2-[5-(메틸-d3)-2-피리딘일-κN]페닐-κC]이리듐(III)(약칭: Ir(5mtpy-d6)2(mbfpypy-iPr-d4)), [2-d3-메틸-(2-피리딘일-κN)벤조퓨로[2,3-b]피리딘-κC]비스[2-(2-피리딘일-κN)페닐-κC]이리듐(III)(약칭: Ir(ppy)2(mbfpypy-d3)), [2-(4-메틸-5-페닐-2-피리딘일-κN)페닐-κC]비스[2-(2-피리딘일-κN)페닐-κC]이리듐(III)(약칭: Ir(ppy)2(mdppy))과 같은 피리딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체 외에, 트리스(아세틸아세토네이토)(모노페난트롤린)터븀(III)(약칭: [Tb(acac)3(Phen)])과 같은 희토류 금속 착체를 들 수 있다. 이들은 주로 녹색 인광 발광을 나타내는 화합물이고, 500nm 내지 600nm의 파장 영역에서 발광 피크를 가진다. 또한 피리미딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체는 신뢰성이나 발광 효율도 매우 우수하기 때문에 특히 바람직하다.
또한 (다이아이소뷰티릴메타네이토)비스[4,6-비스(3-메틸페닐)피리미디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(5mdppm)2(dibm)]), 비스[4,6-비스(3-메틸페닐)피리미디네이토](다이피발로일메타네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(5mdppm)2(dpm)]), 비스[4,6-다이(나프탈렌-1-일)피리미디네이토](다이피발로일메타네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(d1npm)2(dpm)])과 같은 피리미딘 골격을 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)])과 같은 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)])와 같은 피리딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체 외에, 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르피린 백금(II)(약칭: PtOEP)과 같은 백금 착체, 트리스(1,3-다이페닐-1,3-프로페인다이오네이토)(모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: [Eu(DBM)3(Phen)]), 트리스[1-(2-테노일)-3,3,3-트라이플루오로아세토네이토](모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: [Eu(TTA)3(Phen)])과 같은 희토류 금속 착체를 들 수 있다. 이들은 적색의 인광 발광을 나타내는 화합물이고, 600nm 내지 700nm의 파장 영역에 있어서 발광의 피크를 가진다. 또한 피라진 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체는 색도가 좋은 적색 발광을 얻을 수 있다.
또한 상술한 인광성 화합물 외에, 공지의 인광성 화합물을 선택하여 사용하여도 좋다.
TADF 재료로서는 풀러렌 및 그 유도체, 아크리딘 및 그 유도체, 에오신 유도체 등을 사용할 수 있다. 또한 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 주석(Sn), 백금(Pt), 인듐(In), 또는 팔라듐(Pd) 등을 포함하는 금속 함유 포르피린을 들 수 있다. 상기 금속 함유 포르피린으로서는, 예를 들어 이하의 구조식으로 나타내어지는 프로토포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(Proto IX)), 메소포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(Meso IX)), 헤마토포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(Hemato IX)), 코프로포르피린테트라메틸에스터-플루오린화 주석 착체(SnF2(Copro III-4Me)), 옥타에틸포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(OEP)), 에티오포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(Etio I)), 옥타에틸포르피린-염화 백금 착체(PtCl2OEP) 등도 있다.
[화학식 1]
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-9H,9'H-3,3'-바이카바졸(약칭: PCCzPTzn), 2-[4-(10H-페녹사진-10-일)페닐]-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: PXZ-TRZ), 3-[4-(5-페닐-5,10-다이하이드로페나진-10-일)페닐]-4,5-다이페닐-1,2,4-트라이아졸(약칭: PPZ-3TPT), 3-(9,9-다이메틸-9H-아크리딘-10-일)-9H-크산텐-9-온(약칭: ACRXTN), 비스[4-(9,9-다이메틸-9,10-다이하이드로아크리딘)페닐]설폰(약칭: DMAC-DPS), 10-페닐-10H,10'H-스파이로[아크리딘-9,9'-안트라센]-10'-온(약칭: ACRSA) 등의 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리와 π전자 부족형 헤테로 방향족 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, 인돌로카바졸 골격, 바이카바졸 골격, 3-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸 골격이 특히 바람직하다. 또한 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리와 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리가 직접 결합된 물질은, π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리의 전자 공여성과 전자 부족형 헤테로 방향족 고리의 전자 수용성이 모두 강해지고, S1 준위와 T1 준위의 에너지 차이가 작아지기 때문에, 열 활성화 지연 형광을 효율적으로 얻을 수 있어 특히 바람직하다. 또한 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 대신에, 사이아노기와 같은 전자 흡인기가 결합된 방향족 고리를 사용하여도 좋다. 또한 π전자 과잉형 골격으로서 방향족 아민 골격, 페나진 골격 등을 사용할 수 있다. 또한 π전자 부족형 골격으로서 크산텐 골격, 싸이오크산텐다이옥사이드 골격, 옥사다이아졸 골격, 트라이아졸 골격, 이미다졸 골격, 안트라퀴논 골격, 페닐보레인이나 보레인트렌 등의 붕소를 포함하는 골격, 벤조나이트릴 또는 사이아노벤젠 등의 나이트릴기 또는 사이아노기를 가지는 방향족 고리나 헤테로 방향족 고리, 벤조페논 등의 카보닐 골격, 포스핀옥사이드 골격, 설폰 골격 등을 사용할 수 있다. 이와 같이, π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 및 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리의 적어도 한쪽 대신에 π전자 부족형 골격 및 π전자 과잉형 골격을 사용할 수 있다.
[화학식 2]
또한 TADF 재료란, S1 준위와 T1 준위의 차이가 작고, 역 항간 교차에 의하여 에너지를 삼중항 여기 에너지로부터 단일항 여기 에너지로 변환하는 기능을 가지는 재료이다. 그러므로 삼중항 여기 에너지를 미량의 열 에너지에 의하여 단일항 여기 에너지로 업컨버트(역 항간 교차)할 수 있고, 단일항 여기 상태를 효율적으로 생성할 수 있다. 또한 삼중항 여기 에너지를 발광으로 변환할 수 있다.
또한 2종류의 물질로 여기 상태를 형성하는 들뜬 복합체(엑사이플렉스, 엑시플렉스, 또는 Exciplex라고도 함)는 S1 준위와 T1 준위의 차이가 매우 작고, 삼중항 여기 에너지를 단일항 여기 에너지로 변환할 수 있는 TADF 재료로서의 기능을 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 사용되는 정공 수송 재료로서는 아민 골격이나 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리를 가지는 유기 화합물이 바람직하다. 예를 들어 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: NPB), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-다이페닐-[1,1'-바이페닐]-4,4'-다이아민(약칭: TPD), 4,4'-비스[N-(스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: BSPB), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP), 4-페닐-3'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: mBPAFLP), 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBA1BP), 4,4'-다이페닐-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBBi1BP), 4-(1-나프틸)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBANB), 4,4'-다이(1-나프틸)-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBNBB), 9,9-다이메틸-N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]플루오렌-2-아민(약칭: PCBAF), N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]스파이로-9,9'-바이플루오렌-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) 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 화합물이나 카바졸 골격을 가지는 화합물은 신뢰성과 정공 수송성이 높아 구동 전압 감소에도 기여하기 때문에 바람직하다. 또한 정공 수송층(112)에서의 정공 수송성을 가지는 재료의 예로 든 유기 화합물도 호스트의 정공 수송 재료로서 사용할 수 있다.
호스트 재료에 사용되는 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 화합물이 바람직하다. π전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 가지는 유기 화합물로서는 예를 들어 2-(4-바이페닐릴)-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸(약칭: PBD), 3-(4-바이페닐릴)-4-페닐-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,2,4-트라이아졸(약칭: TAZ), 1,3-비스[5-(p-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸-2-일]벤젠(약칭: OXD-7), 9-[4-(5-페닐-1,3,4-옥사다이아졸-2-일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CO11), 2,2',2''-(1,3,5-벤젠트라이일)트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸)(약칭: TPBI), 2-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤즈이미다졸(약칭: mDBTBIm-II) 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), 2,6-비스(4-나프탈렌-1-일페닐)-4-[4-(3-피리딜)페닐]피리미딘(약칭: 2,4NP-6PyPPm), 6-(1,1'-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-(1,1'-바이페닐-4-일)피리미딘(약칭: 6BP-4Cz2PPm), 7-[4-(9-페닐-9H-카바졸-2-일)퀴나졸린-2-일]-7H-다이벤조[c,g]카바졸(약칭: PC-cgDBCzQz) 등의 다이아진 골격을 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)-1,1'-바이페닐-3-일]-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: mFBPTzn), 2-[(1,1'-바이페닐)-4-일]-4-페닐-6-[9,9'-스파이로바이(9H-플루오렌)-2-일]-1,3,5-트라이아진(약칭: BP-SFTzn), 2-{3-[3-(벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-일)페닐]페닐}-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: mBnfBPTzn), 2-{3-[3-(벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-6-일)페닐]페닐}-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: mBnfBPTzn-02), 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)-1,1'-바이페닐-3-일]-4,6-다이페닐'1,3,5-트라이아진(약칭: mTpBPTzn), 2-[(1,1'-바이페닐)-4-일]-4-페닐-6-[9,9'-스파이로바이(9H-플루오렌)-2-일]-1,3,5-트라이아진(약칭: BP-SFTzn), 9-[4-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)-2-다이벤조싸이오페닐]-2-페닐-9H-카바졸(약칭: PCDBfTzn), 2-[1,1'-바이페닐]-3-일-4-페닐-6-(8-[1,1':4',1''-터페닐]-4-일-1-다이벤조퓨란일)-1,3,5-트라이아진(약칭: mBP-TPDBfTzn) 등의 트라이아진 골격을 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(피리미딘이나 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.
전자 수송 재료와 정공 수송 재료를 혼합함으로써, 발광층(113)의 수송성을 용이하게 조정할 수 있어 재결합 영역의 제어를 간편하게 수행할 수 있다. 또한 TADF 재료도 전자 수송 재료, 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 여기 에너지가 역 항간 교차에 의하여 단일항 여기 에너지로 변환되고, 발광 물질로 에너지 이동함으로써, 발광 디바이스의 발광 효율을 높일 수도 있다. 이때 TADF 재료가 에너지 도너로서 기능하고, 발광 물질이 에너지 억셉터로서 기능한다.
이것은 상기 발광 물질이 형광 발광 물질인 경우에 매우 유효하다. 또한 이때 높은 발광 효율을 얻기 위해서는, TADF 재료의 S1 준위가 형광 발광 물질의 S1 준위보다 높은 것이 바람직하다. 또한 TADF 재료의 T1 준위가 형광 발광 물질의 S1 준위보다 높은 것이 바람직하다. 따라서 TADF 재료의 T1 준위는 형광 발광 물질의 T1 준위보다 높은 것이 바람직하다.
또한 형광 발광 물질의 가장 낮은 에너지 측의 흡수대의 파장과 중첩되는 발광을 나타내는 TADF 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이로써, TADF 재료로부터 형광 발광 물질로의 여기 에너지의 이동이 원활하게 되어, 발광을 효율적으로 얻을 수 있어 바람직하다.
또한 역 항간 교차에 의하여 삼중항 여기 에너지로부터 단일항 여기 에너지가 효율적으로 생성되기 위해서는, TADF 재료에서 캐리어 재결합이 일어나는 것이 바람직하다. 또한 TADF 재료에서 생성된 삼중항 여기 에너지가 형광 발광 물질의 삼중항 여기 에너지로 이동하지 않는 것이 바람직하다. 이러한 이유로, 형광 발광 물질은 형광 발광 물질에 포함되는 발광단(발광의 원인이 되는 골격)의 주위에 보호기를 가지는 것이 바람직하다. 상기 보호기로서는, π결합을 가지지 않는 치환기 및 포화 탄화수소가 바람직하고, 구체적으로는 탄소수 3 이상 10 이하의 알킬기, 탄소수 3 이상 10 이하의 치환 또는 비치환된 사이클로알킬기, 탄소수 3 이상 10 이하의 트라이알킬실릴기를 들 수 있고, 복수의 보호기를 가지는 것이 더 바람직하다. π결합을 가지지 않는 치환기는 캐리어를 수송하는 기능이 부족하기 때문에, 캐리어 수송이나 캐리어 재결합에 영향을 거의 미치지 않고 TADF 재료와 형광 발광 물질의 발광단의 거리를 멀어지게 할 수 있다. 여기서 발광단이란 형광 발광 물질에서 발광을 일으키는 원자단(골격)을 말한다. 발광단은 π결합을 가지는 골격인 것이 바람직하고, 방향족 고리를 포함하는 것이 바람직하고, 축합 방향족 고리 또는 축합 헤테로 방향족 고리를 가지는 것이 바람직하다. 축합 방향족 고리 또는 축합 헤테로 방향족 고리로서는 페난트렌 골격, 스틸벤 골격, 아크리돈 골격, 페녹사진 골격, 페노싸이아진 골격 등을 들 수 있다. 특히 나프탈렌 골격, 안트라센 골격, 플루오렌 골격, 크리센 골격, 트라이페닐렌 골격, 테트라센 골격, 피렌 골격, 페릴렌 골격, 쿠마린 골격, 퀴나크리돈 골격, 나프토비스벤조퓨란 골격을 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, 정공 주입·수송성이 높아지기 때문에 바람직하지만, 카바졸에 벤젠 고리가 더 축합된 벤조카바졸 골격을 포함하는 경우에는, 카바졸보다 HOMO가 0.1eV 정도 얕아져 정공이 들어가기 쉬워지기 때문에 더 바람직하다. 특히 호스트 재료가 다이벤조카바졸 골격을 포함하는 경우, 카바졸보다 HOMO가 0.1eV 정도 얕아져 정공이 들어가기 쉬워질 뿐만 아니라, 정공 수송성도 우수하고 내열성도 높아지므로 바람직하다. 따라서 호스트 재료로서 더 바람직한 것은, 9,10-다이페닐안트라센 골격 및 카바졸 골격(또는 벤조카바졸 골격이나 다이벤조카바졸 골격)을 동시에 가지는 물질이다. 또한 상기 정공 주입·수송성의 관점에서, 카바졸 골격 대신에 벤조플루오렌 골격이나 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-[,1,1'-바이페닐]-4-일-9-안트라센일)페닐]-2-에틸-1H-벤즈이미다졸(약칭: EtBImPBPhA) 등을 들 수 있다. 특히 CzPA, cgDBCzPA, 2mBnfPPA, PCzPA는 특성이 매우 양호하기 때문에 바람직하다.
또한 상기 혼합된 재료의 일부로서는, 인광 발광 물질을 사용할 수 있다. 인광 발광 물질은 발광 물질로서 형광 발광 물질을 사용하는 경우에 형광 발광 물질에 여기 에너지를 공여하는 에너지 도너로서 사용할 수 있다.
또한 이들 혼합된 재료들로 들뜬 복합체를 형성하여도 좋다. 상기 들뜬 복합체는 발광 물질의 가장 낮은 에너지 측의 흡수대의 파장과 중첩되는 발광을 나타내는 들뜬 복합체를 형성하는 조합을 선택함으로써, 에너지 이동이 원활하게 수행되어 발광을 효율적으로 얻을 수 있어 바람직하다. 또한 상기 구성을 사용함으로써, 구동 전압도 저하되기 때문에 바람직하다.
또한 들뜬 복합체를 형성하는 재료 중 적어도 한쪽은 인광 발광 물질이어도 좋다. 이 경우, 역 항간 교차에 의하여 삼중항 여기 에너지를 단일항 여기 에너지로 효율적으로 변환할 수 있다.
들뜬 복합체를 효율적으로 형성하는 재료의 조합으로서는, 정공 수송성을 가지는 재료의 HOMO 준위가 전자 수송성을 가지는 재료의 HOMO 준위 이상인 것이 바람직하다. 또한 정공 수송성을 가지는 재료의 LUMO 준위가 전자 수송성을 가지는 재료의 LUMO 준위 이상인 것이 바람직하다. 또한 재료의 LUMO 준위 및 HOMO 준위는 사이클릭 볼타메트리(CV) 측정에 의하여 측정되는 재료의 전기 화학 특성(환원 전위 및 산화 전위)에서 도출할 수 있다.
또한 들뜬 복합체의 형성은, 예를 들어 정공 수송성을 가지는 재료의 발광 스펙트럼, 전자 수송성을 가지는 재료의 발광 스펙트럼, 및 이들 재료를 혼합한 혼합막의 발광 스펙트럼을 비교하여, 혼합막의 발광 스펙트럼이 각 재료의 발광 스펙트럼보다 장파장 측으로 시프트하는(또는 장파장 측에 새로운 피크를 가지는) 현상을 관측함으로써 확인할 수 있다. 또는 정공 수송성을 가지는 재료의 과도 포토루미네선스(PL), 전자 수송성을 가지는 재료의 과도 PL, 및 이들 재료를 혼합한 혼합막의 과도 PL을 비교하여, 혼합막의 과도 PL 수명이 각 재료의 과도 PL 수명보다 장수명 성분을 가지거나 지연 성분의 비율이 높아지는 등의 과도 응답의 차이를 관측함으로써 확인할 수 있다. 또한 상술한 과도 PL을 과도 일렉트로루미네선스(EL)로 바꿔 읽어도 좋다. 즉, 정공 수송성을 가지는 재료의 과도 EL, 전자 수송성을 가지는 재료의 과도 EL, 및 이들 혼합막의 과도 EL을 비교하여 과도 응답의 차이를 관측하는 것에 의해서도 들뜬 복합체의 형성을 확인할 수 있다.
전자 수송층은 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 정공보다 전자의 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 화합물로서 구체적으로는 2-(4-바이페닐릴)-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸(약칭: PBD), 3-(4-바이페닐릴)-4-페닐-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,2,4-트라이아졸(약칭: TAZ), 1,3-비스[5-(p-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸-2-일]벤젠(약칭: OXD-7), 9-[4-(5-페닐-1,3,4-옥사다이아졸-2-일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CO11), 2,2',2''-(1,3,5-벤젠트라이일)트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸)(약칭: TPBI), 2-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤즈이미다졸(약칭: mDBTBIm-II), 4,4'-비스(5-메틸벤즈옥사졸-2-일)스틸벤(약칭: BzOs) 등의 아졸 골격을 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-비스(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-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTPDBq-II), 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II), 2-[3'-(9H-카바졸-9-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mCzBPDBq), 2-[4-(3,6-다이페닐-9H-카바졸-9-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2CzPDBq-III), 7-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 7mDBTPDBq-II), 및 6-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 6mDBTPDBq-II), 9-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]나프토[1',2':4,5]퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 9mDBtBPNfpr), 9-[(3'-다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-4-일]나프토[1',2':4,5]퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 9pmDBtBPNfpr), 4,6-비스[3-(페난트렌-9-일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mPnP2Pm), 4,6-비스[3-(4-다이벤조싸이엔일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mDBTP2Pm-II), 4,6-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mCzP2Pm), 9,9'-[피리미딘-4,6-다이일비스(바이페닐-3,3'-다이일)]비스(9H-카바졸)(약칭: 4,6mCzBP2Pm), 8-(1,1'-바이페닐-4-일)-4-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-[1]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 8BP-4mDBtPBfpm), 3,8-비스[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]벤조퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 3,8mDBtP2Bfpr), 4,8-비스[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-[1]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 4,8mDBtP2Bfpm), 8-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)(1,1'-바이페닐-3-일)]나프토[1',2':4,5]퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 8mDBtBPNfpm), 8-[(2,2'-바이나프탈렌)-6-일]-4-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-[1]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 8(βN2)-4mDBtPBfpm), 2,2'-(피리딘-2,6-다이일)비스(4-페닐벤조[h]퀴나졸린)(약칭: 2,6(P-Bqn)2Py), 2,2'-(피리딘-2,6-다이일)비스{4-[4-(2-나프틸)페닐]-6-페닐피리미딘}(약칭: 2,6(NP-PPm)2Py), 6-(1,1'-바이페닐-3-일)-4-[3,5-비스(9H-카바졸-9-일)페닐]-2-페닐피리미딘(약칭: 6mBP-4Cz2PPm), 2,6-비스(4-나프탈렌-1-일페닐)-4-[4-(3-피리딜)페닐]피리미딘(약칭: 2,4NP-6PyPPm), 6-(1,1'-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-(1,1'-바이페닐-4-일)피리미딘(약칭: 6BP-4Cz2PPm), 7-[4-(9-페닐-9H-카바졸-2-일)퀴나졸린-2-일]-7H-다이벤조[c,g]카바졸(약칭: PC-cgDBCzQz) 등의 다이아진 골격을 가지는 유기 화합물, 2-[3'-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-1,1'-바이페닐-3-일]-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: mFBPTzn), 2-[(1,1'-바이페닐)-4-일]-4-페닐-6-[9,9'-스파이로바이(9H-플루오렌)-2-일]-1,3,5-트라이아진(약칭: BP-SFTzn), 2-{3-[3-(벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-일)페닐]페닐}-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: mBnfBPTzn), 2-{3-[3-(벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-6-일)페닐]페닐}-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: mBnfBPTzn-02), 2-{4-[3-(N-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸-9-일]페닐}-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: PCCzPTzn), 9-[3-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)페닐]-9'-페닐-2,3'-바이-9H-카바졸(약칭: mPCCzPTzn-02), 2-[3'-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-1,1'-바이페닐-3-일]-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: mFBPTzn), 5-[3-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2일)페닐]-7,7-다이메틸-5H,7H-인데노[2,1-b]카바졸(약칭: mINc(II)PTzn), 2-{3-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]페닐}-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: mDBtBPTzn), 2,4,6-트리스(3'-(피리딘-3-일)바이페닐-3-일)-1,3,5-트라이아진(약칭: TmPPPyTz), 2-[3-(2,6-다이메틸-3-피리딜)-5-(9-페난트릴)페닐)-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: mPn-mDMePyPTzn), 5-[3-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2일)페닐]-7,7-다이메틸-5H,7H-인데노[2,1-b]카바졸(약칭: mINc(II)PTzn), 11-(4-[1,1'-바이페닐]-4-일-6-페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)-11,12-다이하이드로-12-페닐-인돌로[2,3-a]카바졸(약칭: BP-Icz(II)Tzn), 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)-1,1'-바이페닐-3-일]-4,6-다이페닐'1,3,5-트라이아진(약칭: mTpBPTzn), 2-[(1,1'-바이페닐)-4-일]-4-페닐-6-[9,9'-스파이로바이(9H-플루오렌)-2-일]-1,3,5-트라이아진(약칭: BP-SFTzn), 9-[4-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)-2-다이벤조싸이오페닐]-2-페닐-9H-카바졸(약칭: PCDBfTzn), 2-[1,1'-바이페닐]-3-일-4-페닐-6-(8-[1,1':4',1''-터페닐]-4-일-1-다이벤조퓨란일)-1,3,5-트라이아진(약칭: mBP-TPDBfTzn) 등의 트라이아진 골격을 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(피리미딘이나 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 음극(102) 사이에는 전자 주입층(115)으로서 플루오린화 리튬(LiF), 플루오린화 세슘(CsF), 플루오린화 칼슘(CaF2), 8-하이드록시퀴놀리네이토-리튬(약칭: Liq) 등과 같은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 또는 이들의 화합물 또는 착체를 포함하는 층을 제공하는 것이 바람직하다. 전자 주입층(115)으로서는 전자 수송성을 가지는 물질로 이루어지는 층 중에 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 이들의 화합물을 포함시킨 것, 또는 전자화물을 사용하여도 좋다. 전자화물로서는, 예를 들어 칼슘과 알루미늄의 혼합 산화물에 전자를 고농도로 첨가한 물질 등이 있다.
또한 전자 주입층(115)으로서, 전자 수송성을 가지는 물질(바람직하게는 바이피리딘 골격을 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 낮은 층이기 때문에, 외부 양자 효율이 더 양호한 발광 디바이스를 제공할 수 있다.
음극(102)을 형성하는 물질로서는, 일함수가 작은(구체적으로는 3.8eV 이하) 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 이와 같은 음극 재료의 구체적인 예로서는, 리튬(Li)이나 세슘(Cs) 등의 알칼리 금속, 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 및 스트론튬(Sr) 등의 원소 주기율표의 1족 또는 2족에 속하는 원소, 이들을 포함한 합금(MgAg, AlLi), 유로퓸(Eu), 이터븀(Yb) 등의 희토류 금속, 및 이들을 포함한 합금 등을 들 수 있다. 다만 음극(102)과 전자 수송층 사이에 전자 주입층을 제공함으로써, 일함수의 크기에 상관없이 Al, Ag, ITO, 실리콘 또는 산화 실리콘을 포함한 산화 인듐-산화 주석 등 다양한 도전성 재료를 음극(102)에 사용할 수 있다.
이들 도전성 재료는 진공 증착법이나 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 제 1 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 양극(101)과 음극(102) 사이에 제공되는 층의 구성은 상술한 것에 한정되지 않는다. 다만 발광 영역과 전극이나 캐리어 주입층에 사용되는 금속이 근접하여 일어나는 소광이 억제되도록, 양극(101) 및 음극(102)에서 떨어진 곳에 정공과 전자가 재결합되는 발광 영역을 제공하는 구성이 바람직하다.
또한 발광층(113)과 접하는 정공 수송층이나 전자 수송층, 특히 발광층(113)에서의 재결합 영역에 가까운 캐리어 수송층은, 발광층에서 생성된 여기자로부터의 에너지 이동을 억제하기 위하여, 발광층을 구성하는 발광 재료 또는 발광층에 포함되는 발광 재료가 가지는 밴드 갭보다 넓은 밴드 갭을 가지는 물질로 구성되는 것이 바람직하다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 자유로이 조합할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 구성예에 대하여 설명한다.
본 실시형태의 표시 장치는 고해상도의 표시 장치 또는 대형 표시 장치로 할 수 있다. 따라서 본 실시형태의 표시 장치는 예를 들어 텔레비전 장치, 데스크톱형 또는 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 사이니지, 파친코기 등의 대형 게임기 등 비교적 큰 화면을 가지는 전자 기기 외에, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라, 디지털 액자, 휴대 전화기, 휴대용 게임기, 스마트폰, 손목시계형 단말기, 태블릿 단말기, 휴대 정보 단말기, 음향 재생 장치의 표시부에 사용할 수 있다.
[발광 장치(400A)]
도 8은 발광 장치(400A)의 사시도를 나타낸 것이고, 도 9의 (A)는 발광 장치(400A)의 단면도를 나타낸 것이다.
발광 장치(400A)는 기판(452)과 기판(451)이 접합된 구성을 가진다. 도 9에서는 기판(452)을 파선으로 나타내었다.
발광 장치(400A)는 표시부(462), 회로(464), 배선(465) 등을 가진다. 도 9에는 발광 장치(400A)에 IC 및 FPC(472)가 실장되어 있는 예를 나타내었다. 그러므로 도 9에 나타낸 구성은 발광 장치(400A), IC(집적 회로), 및 FPC를 가지는 표시 모듈이라고도 할 수 있다.
회로(464)로서는 예를 들어 주사선 구동 회로를 사용할 수 있다.
배선(465)은 표시부(462) 및 회로(464)에 신호 및 전력을 공급하는 기능을 가진다. 상기 신호 및 전력은 FPC(472)를 통하여 외부로부터 배선(465)에 입력되거나, IC로부터 배선(465)에 입력된다.
도 9에는 COG(Chip On Glass) 방식 또는 COF(Chip on Film) 방식 등에 의하여 기판(451)에 IC가 제공되어 있는 예를 나타내었다. IC로서는 예를 들어 주사선 구동 회로 또는 신호선 구동 회로 등을 가지는 IC를 적용할 수 있다. 또한 발광 장치(400A) 및 표시 모듈은 IC를 제공하지 않는 구성으로 하여도 좋다. 또한 IC를 COF 방식 등에 의하여 FPC에 실장하여도 좋다.
도 9의 (A)에 발광 장치(400A)에서 FPC(472)를 포함하는 영역의 일부, 회로(464)의 일부, 표시부(462)의 일부, 및 단부를 포함하는 영역의 일부를 각각 절단한 경우의 단면의 일례를 나타내었다.
도 9의 (A)에 나타낸 발광 장치(400A)는 기판(451)과 기판(452) 사이에 트랜지스터(201), 트랜지스터(205), 적색의 광을 발하는 발광 디바이스(430a), 녹색의 광을 발하는 발광 디바이스(430b), 및 청색의 광을 발하는 발광 디바이스(430c) 등을 가진다.
발광 디바이스(430a), 발광 디바이스(430b), 및 발광 디바이스(430c)에는 실시형태 1에서 예시한 발광 디바이스를 적용할 수 있다.
여기서 표시 장치의 화소가 서로 다른 색을 발하는 발광 디바이스를 포함하는 부화소를 3종류 가지는 경우, 상기 3개의 부화소로서는 R, G, B의 3색의 부화소, 황색(Y), 시안(C), 및 마젠타(M)의 3색의 부화소 등을 들 수 있다. 상기 부화소를 4개 가지는 경우, 상기 4개의 부화소로서는 R, G, B, 백색(W)의 4색의 부화소, R, G, B, Y의 4색의 부화소 등을 들 수 있다.
보호층(416)과 기판(452)은 접착층(442)을 개재하여 접착되어 있다. 발광 디바이스의 밀봉에는 고체 밀봉 구조 또는 중공 밀봉 구조 등을 적용할 수 있다. 도 9의 (A)에서는 기판(452), 접착층(442), 및 기판(451)으로 둘러싸인 공간(443)이 불활성 가스(질소 또는 아르곤 등)로 충전되어 있고, 중공 밀봉 구조가 적용되어 있다. 접착층(442)은 발광 디바이스와 중첩되어 제공되어 있어도 좋다. 또한 기판(452), 접착층(442), 및 기판(451)으로 둘러싸인 공간(443)을 접착층(442)과 상이한 수지로 충전하여도 좋다.
발광 디바이스(430a, 430b, 430c)는 화소 전극과 EL층 사이에 광학 조정층을 포함한다. 발광 디바이스(430a)는 광학 조정층(426a)을 포함하고, 발광 디바이스(430b)는 광학 조정층(426b)을 포함하고, 발광 디바이스(430c)는 광학 조정층(426c)을 포함한다. 발광 디바이스의 자세한 내용에 대해서는 실시형태 1을 참조할 수 있다.
화소 전극(411a, (411b), 411c)은 각각 절연층(214)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(205)가 가지는 도전층(222b)과 접속되어 있다.
화소 전극 및 광학 조정층의 단부는 절연층(421)으로 덮여 있다. 화소 전극은 가시광을 반사하는 재료를 포함하고, 대향 전극은 가시광을 투과시키는 재료를 포함한다.
발광 디바이스가 발하는 광은 기판(452) 측으로 사출된다. 기판(452)에는 가시광에 대한 투과성이 높은 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
트랜지스터(201) 및 트랜지스터(205)는 모두 기판(451) 위에 형성되어 있다. 이들 트랜지스터는 동일한 재료 및 동일한 공정으로 제작할 수 있다.
기판(451) 위에는 절연층(211), 절연층(213), 절연층(215), 및 절연층(214)이 이 순서대로 제공되어 있다. 절연층(211)은 그 일부가 각 트랜지스터의 게이트 절연층으로서 기능한다. 절연층(213)은 그 일부가 각 트랜지스터의 게이트 절연층으로서 기능한다. 절연층(215)은 트랜지스터를 덮어 제공된다. 절연층(214)은 트랜지스터를 덮어 제공되고, 평탄화층으로서의 기능을 가진다. 또한 게이트 절연층의 개수 및 트랜지스터를 덮는 절연층의 개수는 한정되지 않고, 각각 단층이어도 좋고 2층 이상이어도 좋다.
트랜지스터를 덮는 절연층 중 적어도 하나의 층에 물 및 수소 등의 불순물이 확산되기 어려운 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이에 의하여 절연층은 배리어층으로서 기능할 수 있다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 트랜지스터로 외부로부터 불순물이 확산되는 것을 효과적으로 억제할 수 있어 표시 장치의 신뢰성을 높일 수 있다.
절연층(211), 절연층(213), 및 절연층(215)으로서는 각각 무기 절연막을 사용하는 것이 바람직하다. 무기 절연막으로서는 예를 들어 질화 실리콘막, 산화질화 실리콘막, 산화 실리콘막, 질화산화 실리콘막, 산화 알루미늄막, 질화 알루미늄막 등을 사용할 수 있다. 또한 산화 하프늄막, 산화 이트륨막, 산화 지르코늄막, 산화 갈륨막, 산화 탄탈럼막, 산화 마그네슘막, 산화 란타넘막, 산화 세륨막, 및 산화 네오디뮴막 등을 사용하여도 좋다. 또한 상술한 절연막을 2개 이상 적층하여 사용하여도 좋다.
여기서, 유기 절연막은 무기 절연막에 비하여 배리어성이 낮은 경우가 많다. 그러므로 유기 절연막은 발광 장치(400A)의 단부 근방에 개구를 가지는 것이 바람직하다. 이로써 발광 장치(400A)의 단부로부터 유기 절연막을 통하여 불순물이 들어오는 것을 억제할 수 있다. 또는 유기 절연막의 단부가 발광 장치(400A)의 단부보다 내측에 위치하도록 유기 절연막을 형성하여, 발광 장치(400A)의 단부에서 유기 절연막이 노출되지 않도록 하여도 좋다.
평탄화층으로서 기능하는 절연층(214)에는 유기 절연막이 적합하다. 유기 절연막에 사용할 수 있는 재료로서는 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 에폭시 수지, 폴리아마이드 수지, 폴리이미드아마이드 수지, 실록세인 수지, 벤조사이클로뷰텐계 수지, 페놀 수지, 및 이들 수지의 전구체 등을 들 수 있다.
도 9의 (A)에 나타낸 영역(228)에서는 절연층(214)에 개구가 형성되어 있다. 이로써 절연층(214)에 유기 절연막을 사용하는 경우에도, 절연층(214)을 통하여 외부로부터 표시부(462)에 불순물이 들어가는 것을 억제할 수 있다. 따라서 발광 장치(400A)의 신뢰성을 높일 수 있다.
트랜지스터(201) 및 트랜지스터(205)는 게이트로서 기능하는 도전층(221), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(211), 소스 및 드레인으로서 기능하는 도전층(222a) 및 도전층(222b), 반도체층(231), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(213), 그리고 게이트로서 기능하는 도전층(223)을 포함한다. 여기서는, 동일한 도전막을 가공하여 얻어지는 복수의 층에 같은 해치 패턴을 부여하였다. 절연층(211)은 도전층(221)과 반도체층(231) 사이에 위치한다. 절연층(213)은 도전층(223)과 반도체층(231) 사이에 위치한다.
본 실시형태의 표시 장치가 가지는 트랜지스터의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 플레이너형 트랜지스터, 스태거형 트랜지스터, 역스태거형 트랜지스터 등을 사용할 수 있다. 또한 톱 게이트형 및 보텀 게이트형 중 어느 구조를 가지는 트랜지스터로 하여도 좋다. 또는 채널이 형성되는 반도체층 위아래에 게이트가 제공되어도 좋다.
트랜지스터(201) 및 트랜지스터(205)에는 채널이 형성되는 반도체층을 2개의 게이트로 끼우는 구성이 적용되어 있다. 2개의 게이트를 접속시키고 이들에 동일한 신호를 공급함으로써 트랜지스터를 구동시켜도 좋다. 또는 2개의 게이트 중 한쪽에 문턱 전압을 제어하기 위한 전위를 인가하고, 다른 쪽에 구동시키기 위한 전위를 인가함으로써, 트랜지스터의 문턱 전압을 제어하여도 좋다.
트랜지스터에 사용하는 반도체 재료의 결정성에 대해서도 특별히 한정되지 않고, 비정질 반도체, 단결정 반도체, 및 단결정 이외의 결정성을 가지는 반도체(미결정 반도체, 다결정 반도체, 또는 일부에 결정 영역을 가지는 반도체) 중 어느 것을 사용하여도 좋다. 단결정 반도체 또는 결정성을 가지는 반도체를 사용하면 트랜지스터 특성의 열화를 억제할 수 있으므로 바람직하다.
트랜지스터의 반도체층은 금속 산화물(산화물 반도체라고도 함)을 포함하는 것이 바람직하다. 즉 본 실시형태의 표시 장치에는 금속 산화물을 채널 형성 영역에 사용한 트랜지스터(이하 OS 트랜지스터)를 사용하는 것이 바람직하다. 또는 트랜지스터의 반도체층은 실리콘을 포함하여도 좋다. 실리콘으로서는 비정질 실리콘, 결정성 실리콘(저온 폴리실리콘, 단결정 실리콘 등) 등을 들 수 있다.
반도체층은 예를 들어 인듐과, M(M은 갈륨, 알루미늄, 실리콘, 붕소, 이트륨, 주석, 구리, 바나듐, 베릴륨, 타이타늄, 철, 니켈, 저마늄, 지르코늄, 몰리브데넘, 란타넘, 세륨, 네오디뮴, 하프늄, 탄탈럼, 텅스텐, 및 마그네슘에서 선택된 1종류 또는 복수 종류)과, 아연을 가지는 것이 바람직하다. 특히 M은 알루미늄, 갈륨, 이트륨, 및 주석에서 선택된 1종류 또는 복수 종류인 것이 바람직하다.
특히 반도체층으로서 인듐(In), 갈륨(Ga), 및 아연(Zn)을 포함한 산화물(IGZO라고도 표기함)을 사용하는 것이 바람직하다.
반도체층이 In-M-Zn 산화물인 경우, 상기 In-M-Zn 산화물에서의 In의 원자수비는 M의 원자수비 이상인 것이 바람직하다. 이와 같은 In-M-Zn 산화물의 금속 원소의 원자수비로서 In:M:Zn=1:1:1 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=1:1:1.2 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=2:1:3 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=3:1:2 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=4:2:3 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=4:2:4.1 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=5:1:3 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=5:1:6 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=5:1:7 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=5:1:8 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=6:1:6 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=5:2:5 또는 그 근방의 조성 등을 들 수 있다. 또한 근방의 조성이란, 원하는 원자수비의 ±30%의 범위를 포함한 것이다.
예를 들어 원자수비가 In:Ga:Zn=4:2:3 또는 그 근방의 조성이라고 기재된 경우, In의 원자수비를 4로 하였을 때, Ga의 원자수비가 1 이상 3 이하이고, Zn의 원자수비가 2 이상 4 이하인 경우를 포함한다. 또한 원자수비가 In:Ga:Zn=5:1:6 또는 그 근방의 조성이라고 기재된 경우, In의 원자수비를 5로 하였을 때, Ga의 원자수비가 0.1보다 크고 2 이하이고, Zn의 원자수비가 5 이상 7 이하인 경우를 포함한다. 또한 원자수비가 In:Ga:Zn=1:1:1 또는 그 근방의 조성이라고 기재된 경우, In의 원자수비를 1로 하였을 때, Ga의 원자수비가 0.1보다 크고 2 이하이고, Zn의 원자수비가 0.1보다 크고 2 이하인 경우를 포함한다.
회로(464)가 가지는 트랜지스터와 표시부(462)가 가지는 트랜지스터는 같은 구조이어도 좋고, 상이한 구조이어도 좋다. 회로(464)가 가지는 복수의 트랜지스터의 구조는 모두 같아도 좋고, 2종류 이상이어도 좋다. 마찬가지로, 표시부(462)가 가지는 복수의 트랜지스터의 구조는 모두 같아도 좋고, 2종류 이상이어도 좋다.
기판(451)에서 기판(452)이 중첩되지 않은 영역에는 접속부(204)가 제공되어 있다. 접속부(204)에서는 배선(465)이 도전층(466) 및 접속층(242)을 통하여 FPC(472)와 전기적으로 접속되어 있다. 도전층(466)은 화소 전극과 동일한 도전막을 가공하여 얻어진 도전막과, 광학 조정층과 동일한 도전막을 가공하여 얻어진 도전막의 적층 구조인 예를 나타낸 것이다. 접속부(204)의 상면에서는 도전층(466)이 노출되어 있다. 이로써 접속부(204)와 FPC(472)를 접속층(242)을 통하여 전기적으로 접속시킬 수 있다.
기판(452)의 기판(451) 측의 면에는 차광층(417)을 제공하는 것이 바람직하다. 또한 기판(452)의 외측에는 각종 광학 부재를 배치할 수 있다. 광학 부재로서는 편광판, 위상차판, 광 확산층(확산 필름 등), 반사 방지층, 및 집광 필름 등을 들 수 있다. 또한 기판(452)의 외측에는 먼지의 부착을 억제하는 대전 방지막, 오염이 부착되기 어렵게 하는 발수성을 가지는 막, 사용에 따른 손상의 발생을 억제하는 하드코트막, 충격 흡수층 등을 배치하여도 좋다.
발광 디바이스를 덮는 보호층(416)을 제공함으로써, 발광 디바이스에 물 등의 불순물이 들어가는 것을 억제하고, 발광 디바이스의 신뢰성을 높일 수 있다.
발광 장치(400A)의 단부 근방의 영역(228)에서, 절연층(214)의 개구를 통하여 절연층(215)과 보호층(416)이 서로 접하는 것이 바람직하다. 특히 절연층(215)에 포함되는 무기 절연막과 보호층(416)에 포함되는 무기 절연막이 서로 접하는 것이 바람직하다. 이로써 유기 절연막을 통하여 외부로부터 표시부(462)에 불순물이 들어가는 것을 억제할 수 있다. 따라서 발광 장치(400A)의 신뢰성을 높일 수 있다.
도 9의 (B)에 보호층(416)이 3층 구조인 예를 나타내었다. 도 9의 (B)에서 보호층(416)은 발광 디바이스(430c) 위의 무기 절연층(416a)과, 무기 절연층(416a) 위의 유기 절연층(416b)과, 유기 절연층(416b) 위의 무기 절연층(416c)을 포함한다.
무기 절연층(416a)의 단부와 무기 절연층(416c)의 단부는 유기 절연층(416b)의 단부보다 외측으로 연장되고, 이들은 서로 접한다. 그리고 무기 절연층(416a)은 절연층(214)(유기 절연층)의 개구를 통하여 절연층(215)(무기 절연층)과 접한다. 이로써, 절연층(215)과 보호층(416)으로 발광 디바이스를 둘러쌀 수 있기 때문에, 발광 디바이스의 신뢰성을 높일 수 있다.
이와 같이, 보호층(416)은 유기 절연막과 무기 절연막의 적층 구조이어도 좋다. 이때 무기 절연막의 단부를 유기 절연막의 단부보다 외측으로 연장시키는 것이 바람직하다.
기판(451) 및 기판(452)에는 각각 유리, 석영, 세라믹, 사파이어, 수지, 금속, 합금, 반도체 등을 사용할 수 있다. 발광 디바이스로부터의 광을 추출하는 측의 기판에는 상기 광을 투과시키는 재료를 사용한다. 기판(451) 및 기판(452)에 가요성을 가지는 재료를 사용하면 표시 장치의 가요성을 높일 수 있다. 또한 기판(451) 또는 기판(452)으로서 편광판을 사용하여도 좋다.
기판(451) 및 기판(452)으로서는 각각 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 등의 폴리에스터 수지, 폴리아크릴로나이트릴 수지, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 폴리메틸메타크릴레이트 수지, 폴리카보네이트(PC) 수지, 폴리에터설폰(PES) 수지, 폴리아마이드 수지(나일론, 아라미드 등), 폴리실록세인 수지, 사이클로올레핀 수지, 폴리스타이렌 수지, 폴리아마이드이미드 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리염화 바이닐 수지, 폴리염화 바이닐리덴 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 수지, ABS 수지, 셀룰로스 나노 섬유 등을 사용할 수 있다. 기판(451) 및 기판(452) 중 한쪽 또는 양쪽에 가요성을 가질 정도의 두께를 가지는 유리를 사용하여도 좋다.
또한 표시 장치에 원편광판을 중첩시키는 경우, 표시 장치가 가지는 기판에는 광학적 등방성이 높은 기판을 사용하는 것이 바람직하다. 광학적 등방성이 높은 기판은 복굴절이 작다(복굴절량이 작다고도 할 수 있음).
광학적 등방성이 높은 기판의 위상차(retardation)값의 절댓값은 30nm 이하가 바람직하고, 20nm 이하가 더 바람직하고, 10nm 이하가 더욱 바람직하다.
광학적 등방성이 높은 필름으로서는 트라이아세틸셀룰로스(TAC, 셀룰로스트라이아세테이트라고도 함) 필름, 사이클로올레핀 폴리머(COP) 필름, 사이클로올레핀 공중합체(COC) 필름, 및 아크릴 필름 등을 들 수 있다.
또한 기판으로서 필름을 사용하는 경우, 필름이 흡수(吸水)함으로써, 표시 패널에 주름이 생기는 등 형상 변화가 일어날 우려가 있다. 그러므로 기판에는 흡수율이 낮은 필름을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 흡수율이 1% 이하의 필름을 사용하는 것이 바람직하고, 0.1% 이하의 필름을 사용하는 것이 더 바람직하고, 0.01% 이하의 필름을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
접착층으로서는 자외선 경화형 등의 광 경화형 접착제, 반응 경화형 접착제, 열 경화형 접착제, 혐기형 접착제 등 각종 경화형 접착제를 사용할 수 있다. 이들 접착제로서는 에폭시 수지, 아크릴 수지, 실리콘(silicone) 수지, 페놀 수지, 폴리이미드 수지, 이미드 수지, PVC(폴리바이닐클로라이드) 수지, PVB(폴리바이닐뷰티랄) 수지, EVA(에틸렌바이닐아세테이트) 수지 등을 들 수 있다. 특히 에폭시 수지 등 투습성이 낮은 재료가 바람직하다. 또한 2액 혼합형 수지를 사용하여도 좋다. 또한 접착 시트 등을 사용하여도 좋다.
접속층(242)으로서는 이방성 도전 필름(ACF: Anisotropic Conductive Film), 이방성 도전 페이스트(ACP: Anisotropic Conductive Paste) 등을 사용할 수 있다.
트랜지스터의 게이트, 소스, 및 드레인 외에, 표시 장치를 구성하는 각종 배선 및 전극 등의 도전층에 사용할 수 있는 재료로서는 알루미늄, 타이타늄, 크로뮴, 니켈, 구리, 이트륨, 지르코늄, 몰리브데넘, 은, 탄탈럼, 및 텅스텐 등의 금속, 그리고 상기 금속을 주성분으로 하는 합금 등을 들 수 있다. 이들 재료를 포함한 막을 단층으로 또는 적층 구조로 사용할 수 있다.
또한 투광성을 가지는 도전 재료로서는 산화 인듐, 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 산화 아연, 갈륨을 포함한 산화 아연 등의 도전성 산화물, 또는 그래핀을 사용할 수 있다. 또는 금, 은, 백금, 마그네슘, 니켈, 텅스텐, 크로뮴, 몰리브데넘, 철, 코발트, 구리, 팔라듐, 및 타이타늄 등의 금속 재료, 혹은 상기 금속 재료가 포함되는 합금 재료를 사용할 수 있다. 또는 상기 금속 재료의 질화물(예를 들어 질화 타이타늄) 등을 사용하여도 좋다. 또한 금속 재료 또는 합금 재료(또는 이들의 질화물)를 사용하는 경우에는, 투광성을 가질 정도로 얇게 하는 것이 바람직하다. 또한 상기 재료의 적층막을 도전층으로서 사용할 수 있다. 예를 들어, 은과 마그네슘의 합금과 인듐 주석 산화물의 적층막 등을 사용하면, 도전성을 높일 수 있기 때문에 바람직하다. 이들은 표시 장치를 구성하는 각종 배선 및 전극 등의 도전층, 및 발광 디바이스가 가지는 도전층(화소 전극 또는 공통 전극으로서 기능하는 도전층)에도 사용할 수 있다.
각 절연층에 사용할 수 있는 절연 재료로서는 예를 들어 아크릴 수지, 에폭시 수지 등의 수지, 산화 실리콘, 산화질화 실리콘, 질화산화 실리콘, 질화 실리콘, 산화 알루미늄 등의 무기 절연 재료가 있다.
[발광 장치(400B)]
도 10의 (A)에 발광 장치(400B)의 단면도를 나타내었다. 발광 장치(400B)의 사시도는 발광 장치(400A)(도 8)와 같다. 도 10의 (A)에는 발광 장치(400B)에서 FPC(472)를 포함하는 영역의 일부, 회로(464)의 일부, 및 표시부(462)의 일부를 각각 절단한 경우의 단면의 일례를 나타내었다. 도 10의 (A)에는 표시부(462)에서 특히 녹색의 광을 발하는 발광 디바이스(430b)와 청색의 광을 발하는 발광 디바이스(430c)를 포함하는 영역을 절단한 경우의 단면의 일례를 나타내었다. 또한 발광 장치(400A)와 같은 부분에 대해서는 설명을 생략하는 경우가 있다.
도 10의 (A)에 나타낸 발광 장치(400B)는 기판(453)과 기판(454) 사이에 트랜지스터(202), 트랜지스터(210), 발광 디바이스(430b), 및 발광 디바이스(430c) 등을 가진다.
기판(454)과 보호층(416)은 접착층(442)을 개재하여 접착되어 있다. 접착층(442)은 발광 디바이스(430b) 및 발광 디바이스(430c)와 각각 중첩되어 제공되어 있고, 발광 장치(400B)에는 고체 밀봉 구조가 적용되어 있다.
기판(453)과 절연층(212)은 접착층(455)에 의하여 접합되어 있다.
발광 장치(400B)의 제작 방법으로서는, 우선 절연층(212), 각 트랜지스터, 각 발광 디바이스 등이 제공된 제작 기판과, 차광층(417)이 제공된 기판(454)을 접착층(442)에 의하여 접합한다. 그리고 제작 기판을 박리하여 노출된 면에 기판(453)을 접합함으로써, 제작 기판 위에 형성된 각 구성 요소를 기판(453)으로 전치한다. 기판(453) 및 기판(454)은 각각 가요성을 가지는 것이 바람직하다. 이로써 발광 장치(400B)의 가요성을 높일 수 있다.
절연층(212)에는 각각 절연층(211), 절연층(213), 및 절연층(215)에 사용할 수 있는 무기 절연막을 사용할 수 있다.
화소 전극은 절연층(214)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(210)가 가지는 도전층(222b)과 접속되어 있다. 도전층(222b)은 절연층(215) 및 절연층(225)에 제공된 개구를 통하여 저저항 영역(231n)과 접속된다. 트랜지스터(210)는 발광 디바이스의 구동을 제어하는 기능을 가진다.
화소 전극의 단부는 절연층(421)으로 덮여 있다.
발광 디바이스(430b, 430c)가 발하는 광은 기판(454) 측으로 사출된다. 기판(454)에는 가시광에 대한 투과성이 높은 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
기판(453)에서 기판(454)이 중첩되지 않은 영역에는 접속부(204)가 제공되어 있다. 접속부(204)에서는 배선(465)이 도전층(466) 및 접속층(242)을 통하여 FPC(472)와 전기적으로 접속되어 있다. 도전층(466)은 화소 전극과 동일한 도전막을 가공하여 얻을 수 있다. 이로써 접속부(204)와 FPC(472)를 접속층(242)을 통하여 전기적으로 접속시킬 수 있다.
트랜지스터(202) 및 트랜지스터(210)는 게이트로서 기능하는 도전층(221), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(211), 채널 형성 영역(231i) 및 한 쌍의 저저항 영역(231n)을 가지는 반도체층, 한 쌍의 저저항 영역(231n) 중 한쪽과 접속되는 도전층(222a), 한 쌍의 저저항 영역(231n) 중 다른 쪽과 접속되는 도전층(222b), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(225), 게이트로서 기능하는 도전층(223), 그리고 도전층(223)을 덮는 절연층(215)을 가진다. 절연층(211)은 도전층(221)과 채널 형성 영역(231i) 사이에 위치한다. 절연층(225)은 도전층(223)과 채널 형성 영역(231i) 사이에 위치한다.
도전층(222a) 및 도전층(222b)의 각각은 절연층(215)에 제공된 개구를 통하여 저저항 영역(231n)에 접속된다. 도전층(222a) 및 도전층(222b) 중 한쪽은 소스로서 기능하고, 다른 쪽은 드레인으로서 기능한다.
도 10의 (A)에서는 절연층(225)이 반도체층의 상면 및 측면을 덮는 예를 나타내었다. 도전층(222a) 및 도전층(222b)은 각각 절연층(225) 및 절연층(215)에 제공된 개구를 통하여 저저항 영역(231n)에 접속된다.
한편, 도 10의 (B)에 나타낸 트랜지스터(209)에서는, 절연층(225)은 반도체층(231)의 채널 형성 영역(231i)과 중첩되고, 저저항 영역(231n)과는 중첩되지 않는다. 예를 들어, 도전층(223)을 마스크로서 사용하여 절연층(225)을 가공함으로써, 도 10의 (B)에 나타낸 구조를 제작할 수 있다. 도 10의 (B)에서는 절연층(225) 및 도전층(223)을 덮어 절연층(215)이 제공되고, 절연층(215)의 개구를 통하여 도전층(222a) 및 도전층(222b)이 각각 저저항 영역(231n)과 접속되어 있다. 또한 트랜지스터를 덮는 절연층(218)을 제공하여도 좋다.
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 명세서에 기재되는 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는 상기와 상이한 표시 장치의 구성예에 대하여 설명한다.
본 실시형태의 표시 장치는 고정세 표시 장치로 할 수 있다. 따라서 본 실시형태의 표시 장치는 예를 들어 손목시계형, 팔찌형 등의 정보 단말기(웨어러블 기기), 그리고 헤드 마운트 디스플레이 등의 VR용 기기, 안경형 AR용 기기 등 머리에 장착할 수 있는 웨어러블 기기의 표시부에 사용할 수 있다.
[표시 모듈]
도 11의 (A)에 표시 모듈(280)의 사시도를 나타내었다. 표시 모듈(280)은 발광 장치(400C)와 FPC(290)를 가진다. 또한 표시 모듈(280)이 가지는 표시 장치는 발광 장치(400C)에 한정되지 않고, 후술하는 발광 장치(400D) 또는 발광 장치(400E)이어도 좋다.
표시 모듈(280)은 기판(291) 및 기판(292)을 포함한다. 표시 모듈(280)은 표시부(281)를 포함한다. 표시부(281)는 표시 모듈(280)에서의 화상을 표시하는 영역이고, 후술하는 화소부(284)에 제공되는 각 화소로부터의 광을 시인할 수 있는 영역이다.
도 11의 (B)에, 기판(291) 측의 구성의 모식적인 사시도를 나타내었다. 기판(291) 위에는 회로부(282)와, 회로부(282) 위의 화소 회로부(283)와, 화소 회로부(283) 위의 화소부(284)가 적층되어 있다. 또한 기판(291) 위에서 화소부(284)와 중첩되지 않은 부분에 FPC(290)와 접속하기 위한 단자부(285)가 제공되어 있다. 단자부(285)와 회로부(282)는 복수의 배선으로 구성되는 배선부(286)에 의하여 전기적으로 접속되어 있다.
화소부(284)는 주기적으로 배열된 복수의 화소(284a)를 포함한다. 도 11의 (B)의 오른쪽에 하나의 화소(284a)의 확대도를 나타내었다. 화소(284a)는 발광색이 서로 다른 발광 디바이스(430a, 430b, 430c)를 포함한다. 복수의 발광 디바이스는 도 11의 (B)에 나타낸 바와 같이 스트라이프 배열로 배치하여도 좋다. 스트라이프 배열은 고밀도로 화소 회로를 배열할 수 있기 때문에 고정세 표시 장치를 제공할 수 있다. 또한 델타 배열, 펜타일 배열 등 다양한 배열 방법을 적용할 수 있다.
화소 회로부(283)는 주기적으로 배열된 복수의 화소 회로(283a)를 포함한다.
하나의 화소 회로(283a)는 하나의 화소(284a)가 가지는 3개의 발광 디바이스의 발광을 제어하는 회로이다. 하나의 화소 회로(283a)는 하나의 발광 디바이스의 발광을 제어하는 회로가 3개 제공되는 구성으로 하여도 좋다. 예를 들어, 화소 회로(283a)는 하나의 발광 디바이스마다 하나의 선택 트랜지스터와, 하나의 전류 제어용 트랜지스터(구동 트랜지스터)와, 적어도 용량 소자를 가지는 구성으로 할 수 있다. 이때 선택 트랜지스터의 게이트에는 게이트 신호가 입력되고, 소스 및 드레인 중 한쪽에는 소스 신호가 입력된다. 이로써 액티브 매트릭스형 표시 장치가 실현되어 있다.
회로부(282)는 화소 회로부(283)의 각 화소 회로(283a)를 구동하는 회로를 포함한다. 예를 들어 게이트선 구동 회로 및 소스선 구동 회로 중 한쪽 또는 양쪽을 가지는 것이 바람직하다. 이 이외에, 연산 회로, 메모리 회로, 및 전원 회로 등 중 적어도 하나를 가져도 좋다.
FPC(290)는 외부로부터 회로부(282)에 비디오 신호 또는 전원 전위 등을 공급하기 위한 배선으로서 기능한다. 또한 FPC(290) 위에 IC가 실장되어 있어도 좋다.
표시 모듈(280)은 화소부(284)의 아래쪽에 화소 회로부(283) 및 회로부(282) 중 한쪽 또는 양쪽이 적층된 구성으로 할 수 있기 때문에, 표시부(281)의 개구율(유효 표시 면적비)을 매우 높게 할 수 있다. 예를 들어 표시부(281)의 개구율은 40% 이상 100% 미만, 바람직하게는 50% 이상 95% 이하, 더 바람직하게는 60% 이상 95% 이하로 할 수 있다. 또한 화소(284a)를 매우 높은 밀도로 배치할 수 있고, 표시부(281)의 정세도를 매우 높게 할 수 있다. 예를 들어 표시부(281)에는 2000ppi 이상, 바람직하게는 3000ppi 이상, 더 바람직하게는 5000ppi 이상, 더욱 바람직하게는 6000ppi 이상이고, 20000ppi 이하 또는 30000ppi 이하의 정세도로 화소(284a)가 배치되는 것이 바람직하다.
이와 같은 표시 모듈(280)은 매우 정세도가 높기 때문에, 헤드 마운트 디스플레이 등의 VR용 기기, 또는 안경형 AR용 기기에 적합하게 사용할 수 있다. 예를 들어, 렌즈를 통하여 표시 모듈(280)의 표시부를 시인하는 구성이어도, 표시 모듈(280)은 매우 정세도가 높은 표시부(281)를 가지기 때문에, 렌즈로 표시부가 확대되어도 화소가 시인되지 않고, 몰입감이 높은 표시를 수행할 수 있다. 또한 표시 모듈(280)은 이에 한정되지 않고, 비교적 소형의 표시부를 가지는 전자 기기에 적합하게 사용할 수 있다. 예를 들어, 손목시계 등 장착형 전자 기기의 표시부에 적합하게 사용할 수 있다.
[발광 장치(400C)]
도 12에 나타낸 발광 장치(400C)는 기판(301), 발광 디바이스(430a, 430b, 430c), 용량 소자(240), 및 트랜지스터(310)를 가진다.
기판(301)은 도 11의 (A) 및 (B)에서의 기판(291)에 상당한다. 기판(301)으로부터 절연층(255)까지의 적층 구조가 실시형태 1에서의 기판(100)과 절연층(120)에 상당한다.
트랜지스터(310)는 기판(301)에 채널 형성 영역을 가지는 트랜지스터이다. 기판(301)으로서는 예를 들어 단결정 실리콘 기판 등의 반도체 기판을 사용할 수 있다. 트랜지스터(310)는 기판(301)의 일부, 도전층(311), 저저항 영역(312), 절연층(313), 및 절연층(314)을 포함한다. 도전층(311)은 게이트 전극으로서 기능한다. 절연층(313)은 기판(301)과 도전층(311) 사이에 위치하고, 게이트 절연층으로서 기능한다. 저저항 영역(312)은 기판(301)에 불순물이 도핑된 영역이고, 소스 및 드레인 중 한쪽으로서 기능한다. 절연층(314)은 도전층(311)의 측면을 덮어 제공되고, 절연층으로서 기능한다.
또한 인접한 2개의 트랜지스터(310) 사이에, 기판(301)에 매립되도록 소자 분리층(315)이 제공되어 있다.
또한 트랜지스터(310)를 덮어 절연층(261)이 제공되고, 절연층(261) 위에 용량 소자(240)가 제공되어 있다.
용량 소자(240)는 도전층(241)과, 도전층(245)과, 이들 사이에 위치하는 절연층(243)을 포함한다. 도전층(241)은 용량 소자(240)의 한쪽 전극으로서 기능하고, 도전층(245)은 용량 소자(240)의 다른 쪽 전극으로서 기능하고, 절연층(243)은 용량 소자(240)의 유전체로서 기능한다.
도전층(241)은 절연층(261) 위에 제공되고, 절연층(254)에 매립되어 있다. 도전층(241)은 절연층(261)에 매립된 플러그(271)에 의하여 트랜지스터(310)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속되어 있다. 절연층(243)은 도전층(241)을 덮어 제공된다. 도전층(245)은 절연층(243)을 개재하여 도전층(241)과 중첩된 영역에 제공되어 있다.
용량 소자(240)를 덮어 절연층(255)이 제공되고, 절연층(255) 위에 발광 디바이스(430a, 430b, 430c) 등이 제공되어 있다. 발광 디바이스(430a, 430b, 430c) 위에는 보호층(416)이 제공되어 있고, 보호층(416)의 상면에는 수지층(419)에 의하여 기판(420)이 접합되어 있다.
발광 디바이스의 화소 전극은 절연층(255)에 매립된 플러그(256), 절연층(254)에 매립된 도전층(241), 및 절연층(261)에 매립된 플러그(271)에 의하여 트랜지스터(310)의 소스 및 드레인 중 한쪽에 전기적으로 접속되어 있다.
[발광 장치(400D)]
도 13에 나타낸 발광 장치(400D)는 주로 트랜지스터의 구성이 상이하다는 점에서 발광 장치(400C)와 다르다. 또한 발광 장치(400C)와 같은 부분에 대해서는 설명을 생략하는 경우가 있다.
트랜지스터(320)는 채널이 형성되는 반도체층에 금속 산화물(산화물 반도체라고도 함)이 적용된 트랜지스터이다.
트랜지스터(320)는 반도체층(321), 절연층(323), 도전층(324), 한 쌍의 도전층(325), 절연층(326), 및 도전층(327)을 포함한다.
기판(331)은 도 11의 (A) 및 (B)에서의 기판(291)에 상당한다. 기판(331)으로부터 절연층(255)까지의 적층 구조가 실시형태 1에서의 트랜지스터를 포함하는 층(401)에 상당한다. 기판(331)으로서는 절연성 기판 또는 반도체 기판을 사용할 수 있다.
기판(331) 위에 절연층(332)이 제공되어 있다. 절연층(332)은 기판(331)으로부터 트랜지스터(320)로 물 또는 수소 등의 불순물이 확산되는 것, 및 반도체층(321)으로부터 절연층(332) 측으로 산소가 이탈되는 것을 방지하는 배리어층으로서 기능한다. 절연층(332)으로서는 예를 들어 산화 알루미늄막, 산화 하프늄막, 질화 실리콘막 등, 산화 실리콘막보다 수소 또는 산소가 확산되기 어려운 막을 사용할 수 있다.
절연층(332) 위에 도전층(327)이 제공되고, 도전층(327)을 덮어 절연층(326)이 제공되어 있다. 도전층(327)은 트랜지스터(320)의 제 1 게이트 전극으로서 기능하고, 절연층(326)의 일부는 제 1 게이트 절연층으로서 기능한다. 절연층(326)의 적어도 반도체층(321)과 접하는 부분에는 산화 실리콘막 등의 산화물 절연막을 사용하는 것이 바람직하다. 절연층(326)의 상면은 평탄화되어 있는 것이 바람직하다.
반도체층(321)은 절연층(326) 위에 제공된다. 반도체층(321)은 반도체 특성을 가지는 금속 산화물(산화물 반도체라고도 함)막을 가지는 것이 바람직하다. 반도체층(321)에 적합하게 사용할 수 있는 재료의 자세한 사항에 대해서는 후술한다.
한 쌍의 도전층(325)은 반도체층(321) 위에 접하여 제공되고, 소스 전극 및 드레인 전극으로서 기능한다.
또한 한 쌍의 도전층(325)의 상면 및 측면, 그리고 반도체층(321)의 측면 등을 덮어 절연층(328)이 제공되고, 절연층(328) 위에 절연층(264)이 제공되어 있다. 절연층(328)은 절연층(264) 등으로부터 반도체층(321)으로 물 또는 수소 등의 불순물이 확산되는 것, 및 반도체층(321)으로부터 산소가 이탈되는 것을 방지하는 배리어층으로서 기능한다. 절연층(328)으로서는 상기 절연층(332)과 같은 절연막을 사용할 수 있다.
절연층(328) 및 절연층(264)에는 반도체층(321)에 도달하는 개구가 제공되어 있다. 상기 개구의 내부에 있어서, 절연층(264), 절연층(328), 및 도전층(325)의 측면, 그리고 반도체층(321)의 상면에 접하는 절연층(323)과, 도전층(324)이 매립되어 있다. 도전층(324)은 제 2 게이트 전극으로서 기능하고, 절연층(323)은 제 2 게이트 절연층으로서 기능한다.
도전층(324)의 상면, 절연층(323)의 상면, 및 절연층(264)의 상면은 각각 높이가 실질적으로 일치하도록 평탄화 처리가 실시되고, 이들을 덮어 절연층(329) 및 절연층(265)이 제공되어 있다.
절연층(264) 및 절연층(265)은 층간 절연층으로서 기능한다. 절연층(329)은 절연층(265) 등으로부터 트랜지스터(320)로 물 또는 수소 등의 불순물이 확산되는 것을 방지하는 배리어층으로서 기능한다. 절연층(329)으로서는 상기 절연층(328) 및 절연층(332)과 같은 절연막을 사용할 수 있다.
한 쌍의 도전층(325) 중 한쪽과 전기적으로 접속되는 플러그(274)는 절연층(265), 절연층(329), 및 절연층(264)에 매립되도록 제공되어 있다. 여기서 플러그(274)는 절연층(265), 절연층(329), 절연층(264), 및 절연층(328) 각각의 개구의 측면 및 도전층(325)의 상면의 일부를 덮는 도전층(274a)과, 도전층(274a)의 상면에 접하는 도전층(274b)을 가지는 것이 바람직하다. 이때, 도전층(274a)에는 수소 및 산소가 확산되기 어려운 도전 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
발광 장치(400D)에서의 절연층(254)으로부터 기판(420)까지의 구성은 발광 장치(400C)와 같다.
[발광 장치(400E)]
도 14에 나타낸 발광 장치(400E)는 기판(301)에 채널이 형성되는 트랜지스터(310)와, 채널이 형성되는 반도체층에 금속 산화물을 포함하는 트랜지스터(320)가 적층된 구성을 가진다. 또한 발광 장치(400C, 400D)와 같은 부분에 대해서는 설명을 생략하는 경우가 있다.
트랜지스터(310)를 덮어 절연층(261)이 제공되고, 절연층(261) 위에 도전층(251)이 제공되어 있다. 또한 도전층(251)을 덮어 절연층(262)이 제공되고, 절연층(262) 위에 도전층(252)이 제공되어 있다. 도전층(251) 및 도전층(252)은 각각 배선으로서 기능한다. 또한 도전층(252)을 덮어 절연층(263) 및 절연층(332)이 제공되고, 절연층(332) 위에 트랜지스터(320)가 제공되어 있다. 또한 트랜지스터(320)를 덮어 절연층(265)이 제공되고, 절연층(265) 위에 용량 소자(240)가 제공되어 있다. 용량 소자(240)와 트랜지스터(320)는 플러그(274)에 의하여 전기적으로 접속되어 있다.
트랜지스터(320)는 화소 회로를 구성하는 트랜지스터로서 사용될 수 있다. 또한 트랜지스터(310)는 화소 회로를 구성하는 트랜지스터 또는 상기 화소 회로를 구동하기 위한 구동 회로(게이트선 구동 회로, 소스선 구동 회로)를 구성하는 트랜지스터로서 사용될 수 있다. 또한 트랜지스터(310) 및 트랜지스터(320)는 연산 회로 또는 기억 회로 등의 각종 회로를 구성하는 트랜지스터로서 사용될 수 있다.
이와 같은 구성으로 함으로써, 발광 디바이스의 직하에 화소 회로뿐만 아니라 구동 회로 등을 형성할 수 있기 때문에, 표시 영역의 주변에 구동 회로를 제공하는 경우에 비하여, 표시 장치를 소형화할 수 있게 된다.
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 명세서에 기재되는 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는 고정세 표시 장치에 대하여 설명한다.
[화소 회로의 구성예]
이하에서는 고정세 표시 장치에 적합한 화소 및 이의 배열 방법의 예에 대하여 설명한다.
도 15에, 화소 유닛(70)의 회로도의 예를 나타내었다. 화소 유닛(70)은 2개의 화소(화소(70a) 및 화소(70b))로 구성된다. 또한 화소 유닛(70)에는 배선(51a), 배선(51b), 배선(52a), 배선(52b), 배선(52c), 배선(52d), 배선(53a), 배선(53b), 배선(53c) 등이 접속되어 있다.
화소(70a)는 부화소(71a), 부화소(72a), 및 부화소(73a)를 포함한다. 화소(70b)는 부화소(71b), 부화소(72b), 및 부화소(73b)를 포함한다. 부화소(71a), 부화소(72a), 및 부화소(73a)는 각각 화소 회로(41a), 화소 회로(42a), 및 화소 회로(43a)를 포함한다. 또한 부화소(71b), 부화소(72b), 및 부화소(73b)는 각각 화소 회로(41b), 화소 회로(42b), 및 화소 회로(43b)를 포함한다.
각 부화소는 화소 회로와 표시 소자(60)를 포함한다. 예를 들어 부화소(71a)는 화소 회로(41a)와 표시 소자(60)를 포함한다. 여기서는 표시 소자(60)로서 유기 EL 소자 등의 발광 디바이스를 사용한 경우에 대하여 설명한다.
배선(51a) 및 배선(51b)은 각각 게이트선으로서의 기능을 가진다. 배선(52a), 배선(52b), 배선(52c), 및 배선(52d)은 각각 신호선(데이터선이라고도 함)으로서의 기능을 가진다. 또한 배선(53a), 배선(53b), 및 배선(53c)은 표시 소자(60)에 전위를 공급하는 기능을 가진다.
화소 회로(41a)는 배선(51a), 배선(52a), 및 배선(53a)과 전기적으로 접속되어 있다. 화소 회로(42a)는 배선(51b), 배선(52d), 및 배선(53a)과 전기적으로 접속되어 있다. 화소 회로(43a)는 배선(51a), 배선(52b), 및 배선(53b)과 전기적으로 접속되어 있다. 화소 회로(41b)는 배선(51b), 배선(52a), 및 배선(53b)과 전기적으로 접속되어 있다. 화소 회로(42b)는 배선(51a), 배선(52c), 및 배선(53c)과 전기적으로 접속되어 있다. 화소 회로(43b)는 배선(51b), 배선(52b), 및 배선(53c)과 전기적으로 접속되어 있다.
도 15에 나타낸 바와 같이 하나의 화소에 2개의 게이트선이 접속되는 구성으로 함으로써, 반대로 소스선의 개수를 스트라이프 배치와 비교하여 절반으로 할 수 있다. 이로써 소스 구동 회로로서 사용하는 IC의 단자 개수를 절반으로 줄일 수 있기 때문에 부품 점수를 삭감할 수 있다.
또한 신호선으로서 기능하는 하나의 배선에는 같은 색에 대응한 화소 회로를 접속하는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 화소 간의 휘도의 편차를 보정하기 위하여 전위가 조정된 신호를 상기 배선에 공급하는 경우, 보정값은 색마다 크게 달라지는 경우가 있다. 그러므로 하나의 신호선에 접속되는 화소 회로를, 모두 같은 색에 대응한 화소 회로로 함으로써 용이하게 보정할 수 있다.
또한 각 화소 회로는 트랜지스터(61)와, 트랜지스터(62)와, 용량 소자(63)를 포함한다. 예를 들어 화소 회로(41a)에서 트랜지스터(61)는 게이트가 배선(51a)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 한쪽이 배선(52a)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 트랜지스터(62)의 게이트 및 용량 소자(63)의 한쪽 전극과 전기적으로 접속되어 있다. 트랜지스터(62)는 소스 및 드레인 중 한쪽이 표시 소자(60)의 한쪽 전극과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 용량 소자(63)의 다른 쪽 전극 및 배선(53a)과 전기적으로 접속되어 있다. 표시 소자(60)의 다른 쪽 전극은 전위(V1)가 인가되는 배선과 전기적으로 접속되어 있다.
또한 다른 화소 회로에 대해서는, 도 15에 나타낸 바와 같이 트랜지스터(61)의 게이트가 접속되는 배선, 트랜지스터(61)의 소스 및 드레인 중 한쪽이 접속되는 배선, 및 용량 소자(63)의 다른 쪽 전극이 접속되는 배선이 상이하다는 점 외에는 화소 회로(41a)와 같은 구성을 가진다.
도 15에서 트랜지스터(61)는 선택 트랜지스터로서의 기능을 가진다. 또한 트랜지스터(62)는 표시 소자(60)와 직렬 접속되고, 표시 소자(60)에 흐르는 전류를 제어하는 기능을 가진다. 용량 소자(63)는 트랜지스터(62)의 게이트가 접속되는 노드의 전위를 유지하는 기능을 가진다. 또한 트랜지스터(61)의 오프 상태에서의 누설 전류 및 트랜지스터(62)의 게이트를 통한 누설 전류 등이 매우 작은 경우에는 용량 소자(63)를 의도적으로 제공하지 않아도 된다.
여기서, 도 15에 나타낸 바와 같이 트랜지스터(62)는 각각 전기적으로 접속된 제 1 게이트와 제 2 게이트를 가지는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 2개의 게이트를 가지는 구성으로 함으로써, 트랜지스터(62)가 흐르게 할 수 있는 전류를 증대시킬 수 있다. 특히 고정세 표시 장치에서는 트랜지스터(62)의 크기, 특히 채널 폭을 크게 하지 않아도 상기 전류를 증대시킬 수 있어 바람직하다.
또한 트랜지스터(62)가 하나의 게이트를 가지는 구성으로 하여도 좋다. 이와 같은 구성으로 함으로써 제 2 게이트를 형성하는 공정이 불필요하게 되므로 상기에 비하여 공정을 간략화할 수 있다. 또한 트랜지스터(61)가 2개의 게이트를 가지는 구성으로 하여도 좋다. 이와 같은 구성으로 함으로써 어느 트랜지스터도 크기를 작게 할 수 있다. 또한 각 트랜지스터의 제 1 게이트와 제 2 게이트가 각각 전기적으로 접속되는 구성으로 할 수 있다. 또는 한쪽의 게이트가 다른 배선과 전기적으로 접속되는 구성으로 하여도 좋다. 그 경우, 상기 배선에 공급하는 전위를 다르게 함으로써 트랜지스터의 문턱 전압을 제어할 수 있다.
또한 표시 소자(60)의 한 쌍의 전극 중 트랜지스터(62)와 전기적으로 접속되는 전극이 화소 전극에 상당한다. 여기서 도 5에서는 표시 소자(60)의 트랜지스터(62)와 전기적으로 접속되는 전극을 음극, 반대 측의 전극을 양극으로 한 구성을 나타내었다. 이와 같은 구성은 트랜지스터(62)가 n채널형 트랜지스터인 경우에 특히 효과적이다. 즉 트랜지스터(62)가 온 상태일 때, 배선(53a)에 의하여 인가되는 전위가 소스 전위가 되기 때문에, 표시 소자(60)의 저항의 편차나 변동과 상관없이 트랜지스터(62)에 흐르는 전류를 일정하게 할 수 있다. 또한 화소 회로가 가지는 트랜지스터로서 p채널형 트랜지스터를 사용하여도 좋다.
(실시형태 5)
본 실시형태에서는 앞의 실시형태에서 설명한 OS 트랜지스터에 사용할 수 있는 금속 산화물(산화물 반도체라고도 함)에 대하여 설명한다.
금속 산화물은 적어도 인듐 또는 아연을 포함하는 것이 바람직하다. 특히 인듐 및 아연을 포함하는 것이 바람직하다. 또한 이들에 더하여 알루미늄, 갈륨, 이트륨, 주석 등이 포함되는 것이 바람직하다. 또한 붕소, 실리콘, 타이타늄, 철, 니켈, 저마늄, 지르코늄, 몰리브데넘, 란타넘, 세륨, 네오디뮴, 하프늄, 탄탈럼, 텅스텐, 마그네슘, 및 코발트 등에서 선택된 1종류 또는 복수 종류가 포함되어도 좋다.
또한 금속 산화물은 스퍼터링법, 유기 금속 화학 기상 성장(MOCVD: Metal Organic Chemical Vapor Deposition)법 등의 화학 기상 성장(CVD: Chemical Vapor Deposition)법, 또는 원자층 퇴적(ALD: Atomic Layer Deposition)법 등에 의하여 형성할 수 있다.
<결정 구조의 분류>
산화물 반도체의 결정 구조로서는 비정질(completely amorphous를 포함함), CAAC(c-axis-aligned crystalline), nc(nanocrystalline), CAC(cloud-aligned composite), 단결정(single crystal), 및 다결정(poly crystal) 등을 들 수 있다.
또한 막 또는 기판의 결정 구조는 X선 회절(XRD: X-Ray Diffraction) 스펙트럼을 사용하여 평가할 수 있다. 예를 들어 GIXD(Grazing-Incidence XRD) 측정에 의하여 얻어지는 XRD 스펙트럼을 사용하여 평가할 수 있다. 또한 GIXD법은 박막법 또는 Seemann-Bohlin법이라고도 한다.
예를 들어 석영 유리 기판에서는 XRD 스펙트럼의 피크의 형상이 거의 좌우 대칭이다. 한편, 결정 구조를 가지는 IGZO막에서는 XRD 스펙트럼의 피크의 형상이 좌우 비대칭이다. XRD 스펙트럼의 피크의 형상이 좌우 비대칭이라는 것은, 막 내 또는 기판 내의 결정의 존재를 명시한다. 바꿔 말하면, XRD 스펙트럼의 피크의 형상이 좌우 대칭이 아니면, 막 또는 기판은 비정질 상태라고 할 수 없다.
또한 막 또는 기판의 결정 구조는 나노빔 전자선 회절법(NBED: Nano Beam Electron Diffraction)에 의하여 관찰되는 회절 패턴(나노빔 전자선 회절 패턴이라고도 함)으로 평가할 수 있다. 예를 들어, 석영 유리 기판의 회절 패턴에서는 헤일로가 관찰되어, 석영 유리는 비정질 상태인 것을 확인할 수 있다. 또한 실온에서 성막한 IGZO막의 회절 패턴에서는 헤일로가 아니라 스폿상 패턴이 관찰된다. 그러므로 실온에서 성막한 IGZO막은 결정 상태도 비정질 상태도 아닌 중간 상태이고, 비정질 상태라고 결론을 내릴 수 없는 것으로 추정된다.
<<산화물 반도체의 구조>>
또한 산화물 반도체는 구조에 주목한 경우, 상기와는 다른 식으로 분류되는 경우가 있다. 예를 들어 산화물 반도체는 단결정 산화물 반도체와, 그 외의 비단결정 산화물 반도체로 분류된다. 비단결정 산화물 반도체로서는, 예를 들어 상술한 CAAC-OS 및 nc-OS가 있다. 또한 비단결정 산화물 반도체에는 다결정 산화물 반도체, a-like OS(amorphous-like oxide semiconductor), 비정질 산화물 반도체 등이 포함된다.
여기서, 상술한 CAAC-OS, nc-OS, 및 a-like OS에 대하여 자세히 설명한다.
[CAAC-OS]
CAAC-OS는 복수의 결정 영역을 포함하고, 상기 복수의 결정 영역은 c축이 특정 방향으로 배향되는 산화물 반도체이다. 또한 특정 방향이란, CAAC-OS막의 두께 방향, CAAC-OS막의 피형성면의 법선 방향, 또는 CAAC-OS막의 표면의 법선 방향을 말한다. 또한 결정 영역이란, 원자 배열에 주기성을 가지는 영역을 말한다. 또한 원자 배열을 격자 배열로 간주하면, 결정 영역은 격자 배열이 정렬된 영역이기도 하다. 또한 CAAC-OS는 a-b면 방향에서 복수의 결정 영역이 연결되는 영역을 포함하고, 상기 영역은 변형을 가지는 경우가 있다. 또한 변형이란, 복수의 결정 영역이 연결되는 영역에서, 격자 배열이 정렬된 영역과, 격자 배열이 정렬된 다른 영역 사이에서 격자 배열의 방향이 변화되는 부분을 가리킨다. 즉 CAAC-OS는 c축 배향을 가지고, a-b면 방향으로는 명확한 배향을 가지지 않는 산화물 반도체이다.
또한 상기 복수의 결정 영역의 각각은, 하나 또는 복수의 미소한 결정(최대 직경이 10nm 미만인 결정)으로 구성된다. 결정 영역이 하나의 미소한 결정으로 구성되는 경우, 상기 결정 영역의 최대 직경은 10nm 미만이 된다. 또한 결정 영역이 다수의 미소한 결정으로 구성되는 경우, 상기 결정 영역의 크기는 수십nm 정도가 되는 경우가 있다.
또한 In-M-Zn 산화물(원소 M은 알루미늄, 갈륨, 이트륨, 주석, 및 타이타늄 등에서 선택된 1종류 또는 복수 종류)에서, CAAC-OS는 인듐(In) 및 산소를 포함하는 층(이하 In층)과, 원소 M, 아연(Zn), 및 산소를 포함하는 층(이하 (M,Zn)층)이 적층된 층상의 결정 구조(층상 구조라고도 함)를 가지는 경향이 있다. 또한 인듐과 원소 M은 서로 치환될 수 있다. 따라서 (M,Zn)층에는 인듐이 포함되는 경우가 있다. 또한 In층에는 원소 M이 포함되는 경우가 있다. 또한 In층에는 Zn이 포함되는 경우도 있다. 상기 층상 구조는 예를 들어 고분해능 TEM(Transmission Electron Microscope)상에 있어서 격자상으로 관찰된다.
예를 들어 XRD 장치를 사용하여 CAAC-OS막의 구조 해석을 수행할 때, θ/2θ 스캔을 사용한 Out-of-plane XRD 측정에서는 c축 배향을 나타내는 피크가 2θ=31° 또는 그 근방에서 검출된다. 또한 c축 배향을 나타내는 피크의 위치(2θ의 값)는 CAAC-OS를 구성하는 금속 원소의 종류, 조성 등에 따라 변동되는 경우가 있다.
또한 예를 들어 CAAC-OS막의 전자선 회절 패턴에서 복수의 휘점(스폿)이 관측된다. 또한 어떤 스폿과 다른 스폿은 시료를 투과한 입사 전자선의 스폿(다이렉트 스폿이라고도 함)을 대칭 중심으로 점대칭의 위치에서 관측된다.
상기 특정 방향에서 결정 영역을 관찰한 경우, 상기 결정 영역 내의 격자 배열은 기본적으로 육방 격자이지만, 단위 격자는 정육각형에 한정되지 않고, 비정육각형인 경우가 있다. 또한 상기 변형에서 오각형, 칠각형 등의 격자 배열이 포함되는 경우가 있다. 또한 CAAC-OS에서 변형 근방에서도 명확한 결정립계(그레인 바운더리)를 확인할 수는 없다. 즉 격자 배열의 변형에 의하여 결정립계의 형성이 억제되는 것을 알 수 있다. 이는, CAAC-OS가 a-b면 방향에서 산소 원자의 배열이 조밀하지 않거나, 금속 원자가 치환됨으로써 원자 사이의 결합 거리가 변화되는 것 등에 의하여 변형을 허용할 수 있기 때문이라고 생각된다.
또한 명확한 결정립계가 확인되는 결정 구조는 소위 다결정(polycrystal)이다. 결정립계는 재결합 중심이 되고, 캐리어가 포획되어 트랜지스터의 온 전류의 저하, 전계 효과 이동도의 저하 등을 일으킬 가능성이 높다. 따라서 명확한 결정립계가 확인되지 않는 CAAC-OS는 트랜지스터의 반도체층에 적합한 결정 구조를 가지는 결정성 산화물의 하나이다. 또한 CAAC-OS를 구성하기 위해서는, Zn을 포함하는 구성이 바람직하다. 예를 들어 In-Zn 산화물 및 In-Ga-Zn 산화물은 In 산화물보다 결정립계의 발생을 억제할 수 있기 때문에 적합하다.
CAAC-OS는 결정성이 높고, 명확한 결정립계가 확인되지 않는 산화물 반도체이다. 따라서 CAAC-OS는 결정립계에 기인하는 전자 이동도의 저하가 일어나기 어렵다고 할 수 있다. 또한 산화물 반도체의 결정성은 불순물의 혼입, 결함의 생성 등으로 인하여 저하하는 경우가 있기 때문에, CAAC-OS는 불순물 및 결함(산소 결손 등)이 적은 산화물 반도체라고도 할 수 있다. 따라서 CAAC-OS를 가지는 산화물 반도체는 물리적 성질이 안정된다. 그러므로 CAAC-OS를 가지는 산화물 반도체는 열에 강하고 신뢰성이 높다. 또한 CAAC-OS는 제조 공정에서의 높은 온도(소위 thermal budget)에 대해서도 안정적이다. 따라서 OS 트랜지스터에 CAAC-OS를 사용하면 제조 공정의 자유도를 높일 수 있게 된다.
[nc-OS]
nc-OS는 미소한 영역(예를 들어 1nm 이상 10nm 이하의 영역, 특히 1nm 이상 3nm 이하의 영역)에서 원자 배열에 주기성을 가진다. 바꿔 말하면, nc-OS는 미소한 결정을 포함한다. 또한 상기 미소한 결정은 크기가 예를 들어 1nm 이상 10nm 이하, 특히 1nm 이상 3nm 이하이기 때문에 나노 결정이라고도 한다. 또한 nc-OS에서는 상이한 나노 결정 간에서 결정 방위에 규칙성이 보이지 않는다. 그러므로 막 전체에서 배향성이 보이지 않는다. 따라서, nc-OS는 분석 방법에 따라서는 a-like OS 또는 비정질 산화물 반도체와 구별이 되지 않는 경우가 있다. 예를 들어 XRD 장치를 사용하여 nc-OS막의 구조 해석을 수행할 때, θ/2θ 스캔을 사용한 Out-of-plane XRD 측정에서는 결정성을 나타내는 피크가 검출되지 않는다. 또한 nc-OS막에 대하여 나노 결정보다 큰 프로브 직경(예를 들어 50nm 이상)의 전자선을 사용하는 전자선 회절(제한 시야 전자선 회절이라고도 함)을 수행하면, 헤일로 패턴과 같은 회절 패턴이 관측된다. 한편, nc-OS막에 대하여 나노 결정의 크기와 가깝거나 나노 결정보다 작은 프로브 직경(예를 들어 1nm 이상 30nm 이하)의 전자선을 사용하는 전자선 회절(나노빔 전자선 회절이라고도 함)을 수행하면, 다이렉트 스폿을 중심으로 하는 링 형상의 영역 내에 복수의 스폿이 관측되는 전자선 회절 패턴이 취득되는 경우가 있다.
[a-like OS]
a-like OS는 nc-OS와 비정질 산화물 반도체의 중간의 구조를 가지는 산화물 반도체이다. a-like OS는 공동(void) 또는 저밀도 영역을 포함한다. 즉 a-like OS는 nc-OS 및 CAAC-OS에 비하여 결정성이 낮다. 또한 a-like OS는 nc-OS 및 CAAC-OS에 비하여 막 중의 수소 농도가 높다.
<<산화물 반도체의 구성>>
다음으로, 상술한 CAC-OS에 대하여 자세히 설명한다. 또한 CAC-OS는 재료 구성에 관한 것이다.
[CAC-OS]
CAC-OS란, 예를 들어 금속 산화물을 구성하는 원소가 0.5nm 이상 10nm 이하, 바람직하게는 1nm 이상 3nm 이하, 또는 그 근방의 크기로 편재된 재료의 한 구성이다. 또한 이하에서는 금속 산화물에서 하나 또는 복수의 금속 원소가 편재되고, 상기 금속 원소를 포함하는 영역이 0.5nm 이상 10nm 이하, 바람직하게는 1nm 이상 3nm 이하, 또는 그 근방의 크기로 혼합된 상태를 모자이크 패턴 또는 패치 패턴이라고도 한다.
또한 CAC-OS란, 재료가 제 1 영역과 제 2 영역으로 분리하여 모자이크 패턴을 형성하고, 상기 제 1 영역이 막 내에 분포된 구성(이하 클라우드상이라고도 함)이다. 즉 CAC-OS는 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역이 혼합된 구성을 가지는 복합 금속 산화물이다.
여기서 In-Ga-Zn 산화물에서의 CAC-OS를 구성하는 금속 원소에 대한 In, Ga, 및 Zn의 원자수비의 각각을 [In], [Ga], 및 [Zn]이라고 표기한다. 예를 들어, In-Ga-Zn 산화물에서의 CAC-OS에서, 제 1 영역은 [In]이 CAC-OS막의 조성에서의 [In]보다 큰 영역이다. 또한 제 2 영역은 [Ga]가 CAC-OS막의 조성에서의 [Ga]보다 큰 영역이다. 또는 예를 들어 제 1 영역은 [In]이 제 2 영역에서의 [In]보다 크며, [Ga]가 제 2 영역에서의 [Ga]보다 작은 영역이다. 또한 제 2 영역은 [Ga]가 제 1 영역에서의 [Ga]보다 크며, [In]이 제 1 영역에서의 [In]보다 작은 영역이다.
구체적으로는 상기 제 1 영역은 인듐 산화물, 인듐 아연 산화물 등이 주성분인 영역이다. 또한 상기 제 2 영역은 갈륨 산화물, 갈륨 아연 산화물 등이 주성분인 영역이다. 즉 상기 제 1 영역을 In을 주성분으로 하는 영역이라고 바꿔 말할 수 있다. 또한 상기 제 2 영역을 Ga를 주성분으로 하는 영역이라고 바꿔 말할 수 있다.
또한 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역 사이에서 명확한 경계를 관찰할 수 없는 경우가 있다.
또한 In-Ga-Zn 산화물에서의 CAC-OS란, In, Ga, Zn, 및 O를 포함하는 재료 구성에 있어서, 일부에 Ga를 주성분으로 하는 영역을 포함하고, 일부에 In을 주성분으로 하는 영역을 포함하고, 이들 영역이 각각 모자이크 패턴이며 랜덤으로 존재하는 구성을 말한다. 따라서 CAC-OS는 금속 원소가 불균일하게 분포된 구조를 가지는 것으로 추측된다.
CAC-OS는 예를 들어 기판을 가열하지 않는 조건에서 스퍼터링법으로 형성할 수 있다. 또한 CAC-OS를 스퍼터링법으로 형성하는 경우, 성막 가스로서 불활성 가스(대표적으로는 아르곤), 산소 가스, 및 질소 가스에서 선택된 어느 하나 또는 복수를 사용하면 좋다. 또한 성막 시의 성막 가스의 총유량에 대한 산소 가스의 유량비는 낮을수록 바람직하고, 예를 들어 성막 시의 성막 가스의 총유량에 대한 산소 가스의 유량비를 0% 이상 30% 미만, 바람직하게는 0% 이상 10% 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한 예를 들어 In-Ga-Zn 산화물에서의 CAC-OS에서는 에너지 분산형 X선 분광법(EDX: Energy Dispersive X-ray spectroscopy)을 사용하여 취득한 EDX 매핑에 의하여, In을 주성분으로 하는 영역(제 1 영역)과, Ga를 주성분으로 하는 영역(제 2 영역)이 편재되고 혼합되는 구조를 가지는 것을 확인할 수 있다.
여기서, 제 1 영역은 제 2 영역에 비하여 도전성이 높은 영역이다. 즉 제 1 영역을 캐리어가 흐름으로써 금속 산화물의 도전성이 발현된다. 따라서 제 1 영역이 금속 산화물 내에서 클라우드상으로 분포됨으로써 높은 전계 효과 이동도(μ)를 실현할 수 있다.
한편, 제 2 영역은 제 1 영역에 비하여 절연성이 높은 영역이다. 즉 제 2 영역이 금속 산화물 내에 분포됨으로써 누설 전류를 억제할 수 있다.
따라서 CAC-OS를 트랜지스터에 사용하는 경우에는, 제 1 영역에 기인하는 도전성과 제 2 영역에 기인하는 절연성이 상보적으로 작용함으로써, 스위칭 기능(On/Off 기능)을 CAC-OS에 부여할 수 있다. 즉 CAC-OS는 재료의 일부에서는 도전성의 기능을 가지고, 재료의 일부에서는 절연성의 기능을 가지고, 재료의 전체에서는 반도체로서의 기능을 가진다. 도전성의 기능과 절연성의 기능을 분리함으로써 양쪽의 기능을 최대한 높일 수 있다. 따라서, CAC-OS를 트랜지스터에 사용함으로써, 높은 온 전류(Ion), 높은 전계 효과 이동도(μ), 및 양호한 스위칭 동작을 실현할 수 있다.
또한 CAC-OS를 사용한 트랜지스터는 신뢰성이 높다. 따라서 CAC-OS는 표시 장치를 비롯한 다양한 반도체 장치에 최적이다.
산화물 반도체는 다양한 구조를 취하고, 서로 다른 특성을 가진다. 본 발명의 일 형태의 산화물 반도체는 비정질 산화물 반도체, 다결정 산화물 반도체, a-like OS, CAC-OS, nc-OS, CAAC-OS 중 2종류 이상을 가져도 좋다.
<산화물 반도체를 가지는 트랜지스터>
이어서, 상기 산화물 반도체를 트랜지스터에 사용하는 경우에 대하여 설명한다.
상기 산화물 반도체를 트랜지스터에 사용함으로써 전계 효과 이동도가 높은 트랜지스터를 실현할 수 있다. 또한 신뢰성이 높은 트랜지스터를 실현할 수 있다.
트랜지스터에는 캐리어 농도가 낮은 산화물 반도체를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 산화물 반도체의 캐리어 농도는 1×1017cm-3 이하, 바람직하게는 1×1015cm-3 이하, 더 바람직하게는 1×1013cm-3 이하, 더욱 바람직하게는 1×1011cm-3 이하, 더욱더 바람직하게는 1×1010cm-3 미만이고, 1×10-9cm-3 이상이다. 또한 산화물 반도체막의 캐리어 농도를 낮추는 경우에는, 산화물 반도체막 내의 불순물 농도를 낮추고, 결함 준위 밀도를 낮추면 좋다. 본 명세서 등에서 불순물 농도가 낮고 결함 준위 밀도가 낮은 것을 고순도 진성 또는 실질적으로 고순도 진성이라고 한다. 또한 캐리어 농도가 낮은 산화물 반도체를 고순도 진성 또는 실질적으로 고순도 진성인 산화물 반도체라고 부르는 경우가 있다.
또한 고순도 진성 또는 실질적으로 고순도 진성인 산화물 반도체막은 결함 준위 밀도가 낮기 때문에 트랩 준위 밀도도 낮아지는 경우가 있다.
또한 산화물 반도체의 트랩 준위에 포획된 전하는, 소실되는 데 걸리는 시간이 길고, 마치 고정 전하처럼 작용하는 경우가 있다. 그러므로 트랩 준위 밀도가 높은 산화물 반도체에 채널 형성 영역이 형성되는 트랜지스터는 전기 특성이 불안정해지는 경우가 있다.
따라서 트랜지스터의 전기 특성을 안정적으로 하기 위해서는, 산화물 반도체 내의 불순물 농도를 저감하는 것이 유효하다. 또한 산화물 반도체 내의 불순물 농도를 저감하기 위해서는, 근접한 막 내의 불순물 농도도 저감하는 것이 바람직하다. 불순물로서는 수소, 질소, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 철, 니켈, 실리콘 등이 있다.
<불순물>
여기서, 산화물 반도체 내에서의 각 불순물의 영향에 대하여 설명한다.
산화물 반도체에 14족 원소의 하나인 실리콘 또는 탄소가 포함되면 산화물 반도체에서 결함 준위가 형성된다. 그러므로 산화물 반도체에서의 실리콘 또는 탄소의 농도와, 산화물 반도체의 계면 근방의 실리콘 또는 탄소의 농도(이차 이온 질량 분석법(SIMS: Secondary Ion Mass Spectrometry)에 의하여 얻어지는 농도)를 2×1018atoms/cm3 이하, 바람직하게는 2×1017atoms/cm3 이하로 한다.
또한 산화물 반도체에 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속이 포함되면, 결함 준위를 형성하여 캐리어를 생성하는 경우가 있다. 따라서 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속이 포함되는 산화물 반도체를 사용한 트랜지스터는 노멀리 온 특성을 가지기 쉽다. 그러므로 SIMS에 의하여 얻어지는 산화물 반도체 내의 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 농도를 1×1018atoms/cm3 이하, 바람직하게는 2×1016atoms/cm3 이하로 한다.
또한 산화물 반도체에 질소가 포함되면, 캐리어인 전자가 발생하고 캐리어 농도가 증가되어 n형화되기 쉽다. 그러므로 질소가 포함되는 산화물 반도체를 반도체에 사용한 트랜지스터는 노멀리 온 특성을 가지기 쉽다. 또는 산화물 반도체에 질소가 포함되면, 트랩 준위가 형성되는 경우가 있다. 이 결과, 트랜지스터의 전기 특성이 불안정해지는 경우가 있다. 그러므로 SIMS에 의하여 얻어지는 산화물 반도체 내의 질소 농도를 5×1019atoms/cm3 미만, 바람직하게는 5×1018atoms/cm3 이하, 더 바람직하게는 1×1018atoms/cm3 이하, 더욱 바람직하게는 5×1017atoms/cm3 이하로 한다.
또한 산화물 반도체에 포함되는 수소는 금속 원자와 결합하는 산소와 반응하여 물이 되기 때문에 산소 결손을 형성하는 경우가 있다. 상기 산소 결손에 수소가 들어감으로써, 캐리어인 전자가 생성되는 경우가 있다. 또한 수소의 일부가 금속 원자와 결합하는 산소와 결합하여, 캐리어인 전자를 생성하는 경우가 있다. 따라서 수소가 포함되는 산화물 반도체를 사용한 트랜지스터는 노멀리 온 특성을 가지기 쉽다. 그러므로 산화물 반도체 내의 수소는 가능한 한 저감되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 산화물 반도체에서 SIMS에 의하여 얻어지는 수소 농도를 1×1020atoms/cm3 미만, 바람직하게는 1×1019atoms/cm3 미만, 더 바람직하게는 5×1018atoms/cm3 미만, 더욱 바람직하게는 1×1018atoms/cm3 미만으로 한다.
불순물이 충분히 저감된 산화물 반도체를 트랜지스터의 채널 형성 영역에 사용함으로써, 안정된 전기 특성을 부여할 수 있다.
본 실시형태는 적어도 그 일부를 본 명세서에 기재되는 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 6)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 전자 기기에 대하여 도 16 내지 도 19를 사용하여 설명한다.
본 실시형태의 전자 기기는 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 포함한다. 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 고정세화, 고해상도화, 대형화의 각각이 용이하다. 따라서, 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 다양한 전자 기기의 표시부에 사용할 수 있다.
또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 낮은 비용으로 제작할 수 있기 때문에 전자 기기의 제조 비용을 절감할 수 있다.
전자 기기로서는 예를 들어 텔레비전 장치, 데스크톱형 또는 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 사이니지, 파칭코기 등의 대형 게임기 등 비교적 큰 화면을 가지는 전자 기기 외에, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라, 디지털 액자, 휴대 전화기, 휴대용 게임기, 휴대 정보 단말기, 음향 재생 장치 등이 있다.
특히 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 정세도를 높일 수 있기 때문에, 비교적 작은 표시부를 가지는 전자 기기에 적합하게 사용할 수 있다. 이와 같은 전자 기기로서는 예를 들어 손목시계형, 팔찌형 등의 정보 단말기(웨어러블 기기), 그리고 헤드 마운트 디스플레이 등의 VR용 기기, 안경형 AR용 기기 등 머리에 장착할 수 있는 웨어러블 기기 등이 있다. 또한 웨어러블 기기로서는 SR용 기기 및 MR용 기기도 들 수 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 HD(화소수 1280×720), FHD(화소수 1920×1080), WQHD(화소수 2560×1440), WQXGA(화소수 2560×1600), 4K2K(화소수 3840×2160), 8K4K(화소수 7680×4320) 등 매우 높은 해상도를 가지는 것이 바람직하다. 특히 4K2K, 8K4K, 또는 이 이상의 해상도로 하는 것이 바람직하다. 또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서의 화소 밀도(정세도)는 300ppi 이상이 바람직하고, 500ppi 이상이 더 바람직하고, 1000ppi 이상이 더 바람직하고, 2000ppi 이상이 더 바람직하고, 3000ppi 이상이 더 바람직하고, 5000ppi 이상이 더 바람직하고, 7000ppi 이상이 더욱 바람직하다. 이와 같이 높은 해상도 또는 높은 정세도를 가지는 표시 장치를 사용함으로써, 휴대형 또는 가정 용도 등 개인적으로 사용하는 전자 기기에 있어서 현장감 및 깊이감 등을 더 높일 수 있다.
본 실시형태의 전자 기기는 가옥 또는 빌딩의 내벽 또는 외벽, 또는 자동차의 내장 또는 외장의 곡면을 따라 제공할 수 있다.
본 실시형태의 전자 기기는 안테나를 가져도 좋다. 안테나로 신호를 수신함으로써 표시부에 영상 및 정보 등을 표시할 수 있다. 또한 전자 기기가 안테나 및 이차 전지를 가지는 경우, 안테나를 비접촉 전력 전송(傳送)에 사용하여도 좋다.
본 실시형태의 전자 기기는 센서(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 검지, 검출, 또는 측정하는 기능을 포함하는 것)를 가져도 좋다.
본 실시형태의 전자 기기는 다양한 기능을 가질 수 있다. 예를 들어, 다양한 정보(정지 화상, 동영상, 텍스트 화상 등)를 표시부에 표시하는 기능, 터치 패널 기능, 달력, 날짜, 또는 시각 등을 표시하는 기능, 다양한 소프트웨어(프로그램)를 실행하는 기능, 무선 통신 기능, 기록 매체에 기록되는 프로그램 또는 데이터를 판독하는 기능 등을 가질 수 있다.
도 16의 (A)에 나타낸 전자 기기(6500)는 스마트폰으로서 사용할 수 있는 휴대 정보 단말기이다.
전자 기기(6500)는 하우징(6501), 표시부(6502), 전원 버튼(6503), 버튼(6504), 스피커(6505), 마이크로폰(6506), 카메라(6507), 및 광원(6508) 등을 포함한다. 표시부(6502)는 터치 패널 기능을 가진다.
표시부(6502)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 16의 (B)는 하우징(6501)의 마이크로폰(6506) 측의 단부를 포함하는 단면 개략도이다.
하우징(6501)의 표시면 측에는 투광성을 가지는 보호 부재(6510)가 제공되고, 하우징(6501)과 보호 부재(6510)로 둘러싸인 공간 내에 표시 패널(6511), 광학 부재(6512), 터치 센서 패널(6513), 인쇄 기판(6517), 배터리(6518) 등이 배치된다.
보호 부재(6510)에는 표시 패널(6511), 광학 부재(6512), 및 터치 센서 패널(6513)이 접착층(도시하지 않았음)에 의하여 고정되어 있다.
표시부(6502)보다 외측의 영역에서 표시 패널(6511)의 일부가 접히고, 이 접힌 부분에 FPC(6515)가 접속된다. FPC(6515)에는 IC(6516)가 실장되어 있다. FPC(6515)는 인쇄 기판(6517)에 제공된 단자에 접속된다.
표시 패널(6511)에는 본 발명의 일 형태의 플렉시블 디스플레이(가요성을 가지는 표시 장치)를 적용할 수 있다. 그러므로 매우 가벼운 전자 기기를 실현할 수 있다. 또한 표시 패널(6511)이 매우 얇기 때문에 전자 기기의 두께를 억제하면서 대용량 배터리(6518)를 탑재할 수도 있다. 또한 표시 패널(6511)의 일부를 접어 화소부의 이면 측에 FPC(6515)와의 접속부를 배치함으로써 슬림 베젤의 전자 기기를 실현할 수 있다.
도 17의 (A)에 텔레비전 장치의 일례를 나타내었다. 텔레비전 장치(7100)는 하우징(7101)에 표시부(7000)가 제공되어 있다. 여기서는 스탠드(7103)에 의하여 하우징(7101)을 지지한 구성을 나타내었다.
표시부(7000)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 17의 (A)에 나타낸 텔레비전 장치(7100)는 하우징(7101)에 포함되는 조작 스위치 및 별체의 리모트 컨트롤러(7111)에 의하여 조작할 수 있다. 또는 표시부(7000)에 터치 센서를 가져도 좋고, 손가락 등으로 표시부(7000)를 터치함으로써 텔레비전 장치(7100)를 조작하여도 좋다. 리모트 컨트롤러(7111)는 상기 리모트 컨트롤러(7111)로부터 출력되는 정보를 표시하는 표시부를 가져도 좋다. 리모트 컨트롤러(7111)의 조작 키 또는 터치 패널에 의하여 채널 및 음량을 조작할 수 있고, 표시부(7000)에 표시되는 영상을 조작할 수 있다.
또한 텔레비전 장치(7100)는 수신기 및 모뎀 등을 가지는 구성으로 한다. 수신기에 의하여 일반적인 텔레비전 방송을 수신할 수 있다. 또한 모뎀을 통하여 유선 또는 무선에 의하여 통신 네트워크에 접속함으로써 한 방향(송신자로부터 수신자) 또는 쌍방향(송신자와 수신자 사이, 또는 수신자들 사이 등)의 정보 통신을 수행할 수도 있다.
도 17의 (B)에 노트북형 퍼스널 컴퓨터의 일례를 나타내었다. 노트북형 퍼스널 컴퓨터(7200)는 하우징(7211), 키보드(7212), 포인팅 디바이스(7213), 외부 접속 포트(7214) 등을 포함한다. 하우징(7211)에 표시부(7000)가 제공된다.
표시부(7000)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 17의 (C) 및 (D)에 디지털 사이니지의 일례를 나타내었다.
도 17의 (C)에 나타낸 디지털 사이니지(7300)는 하우징(7301), 표시부(7000), 및 스피커(7303) 등을 포함한다. 또한 LED 램프, 조작 키(전원 스위치 또는 조작 스위치를 포함함), 접속 단자, 각종 센서, 마이크로폰 등을 가질 수 있다.
도 17의 (D)는 원기둥 형상의 기둥(7401)에 제공된 디지털 사이니지(7400)를 나타낸 것이다. 디지털 사이니지(7400)는 기둥(7401)의 곡면을 따라 제공된 표시부(7000)를 포함한다.
도 17의 (C) 및 (D)에서 표시부(7000)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
표시부(7000)가 넓을수록 한번에 제공할 수 있는 정보량을 늘릴 수 있다. 또한 표시부(7000)가 넓을수록 사람의 눈에 띄기 쉽고, 예를 들어 광고의 홍보 효과를 높일 수 있다.
표시부(7000)에 터치 패널을 적용함으로써, 표시부(7000)에 화상 또는 동영상을 표시할 뿐만 아니라, 사용자가 직관적으로 조작할 수 있어 바람직하다. 또한 노선 정보 또는 교통 정보 등의 정보를 제공하기 위한 용도로 사용하는 경우에는, 직관적인 조작에 의하여 사용성을 높일 수 있다.
또한 도 17의 (C) 및 (D)에 나타낸 바와 같이, 디지털 사이니지(7300) 또는 디지털 사이니지(7400)는 사용자가 가지는 스마트폰 등의 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)와 무선 통신에 의하여 연계할 수 있는 것이 바람직하다. 예를 들어, 표시부(7000)에 표시되는 광고의 정보를 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)의 화면에 표시시킬 수 있다. 또한 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)를 조작함으로써 표시부(7000)의 표시를 전환할 수 있다.
또한 디지털 사이니지(7300) 또는 디지털 사이니지(7400)에 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)의 화면을 조작 수단(컨트롤러)으로 한 게임을 실행시킬 수도 있다. 이로써 불특정 다수의 사용자가 동시에 게임에 참가하여 즐길 수 있다.
도 18의 (A)는 파인더(8100)가 장착된 상태의 카메라(8000)의 외관을 나타낸 도면이다.
카메라(8000)는 하우징(8001), 표시부(8002), 조작 버튼(8003), 셔터 버튼(8004) 등을 포함한다. 또한 카메라(8000)에는 탈착 가능한 렌즈(8006)가 장착된다. 또한 카메라(8000)는 렌즈(8006)와 하우징이 일체화되어 있어도 좋다.
카메라(8000)는 셔터 버튼(8004)을 누르거나 터치 패널로서 기능하는 표시부(8002)를 터치함으로써 촬상할 수 있다.
하우징(8001)은 전극을 가지는 마운트를 가지고, 파인더(8100) 외에 스트로보 장치 등을 접속할 수 있다.
파인더(8100)는 하우징(8101), 표시부(8102), 버튼(8103) 등을 포함한다.
하우징(8101)은 카메라(8000)의 마운트와 연결되는 마운트에 의하여 카메라(8000)에 장착되어 있다. 파인더(8100)는 카메라(8000)로부터 수신한 영상 등을 표시부(8102)에 표시시킬 수 있다.
버튼(8103)은 전원 버튼 등으로서의 기능을 가진다.
카메라(8000)의 표시부(8002) 및 파인더(8100)의 표시부(8102)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다. 또한 파인더가 내장된 카메라(8000)이어도 좋다.
도 18의 (B)는 헤드 마운트 디스플레이(8200)의 외관을 나타낸 도면이다.
헤드 마운트 디스플레이(8200)는 장착부(8201), 렌즈(8202), 본체(8203), 표시부(8204), 케이블(8205) 등을 포함한다. 또한 장착부(8201)에는 배터리(8206)가 내장된다.
케이블(8205)은 배터리(8206)로부터 본체(8203)에 전력을 공급한다. 본체(8203)는 무선 수신기 등을 포함하고, 수신한 영상 정보를 표시부(8204)에 표시시킬 수 있다. 또한 본체(8203)는 카메라를 포함하고, 사용자의 안구 또는 눈꺼풀의 움직임의 정보를 입력 수단으로서 사용할 수 있다.
또한 장착부(8201)는 사용자와 접하는 위치에 사용자의 안구의 움직임에 따라 흐르는 전류를 검지할 수 있는 복수의 전극이 제공되고 시선을 인식하는 기능을 가져도 좋다. 또한 상기 전극을 흐르는 전류에 의하여 사용자의 맥박을 모니터링하는 기능을 가져도 좋다. 또한 장착부(8201)는 온도 센서, 압력 센서, 가속도 센서 등의 각종 센서를 가져도 좋고, 사용자의 생체 정보를 표시부(8204)에 표시하는 기능, 사용자의 머리 움직임에 맞추어 표시부(8204)에 표시되는 영상을 변화시키는 기능 등을 가져도 좋다.
표시부(8204)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 18의 (C) 내지 (E)는 헤드 마운트 디스플레이(8300)의 외관을 나타낸 도면이다. 헤드 마운트 디스플레이(8300)는 하우징(8301)과, 표시부(8302)와, 밴드상의 고정구(8304)와, 한 쌍의 렌즈(8305)를 포함한다.
사용자는 렌즈(8305)를 통하여 표시부(8302)의 표시를 시인할 수 있다. 또한 표시부(8302)를 만곡시켜 배치하면, 사용자는 높은 현장감을 느낄 수 있어 바람직하다. 또한 표시부(8302)의 상이한 영역에 표시된 다른 화상을 렌즈(8305)를 통하여 시인함으로써 시차를 사용한 3차원 표시 등을 할 수도 있다. 또한 하나의 표시부(8302)를 제공하는 구성에 한정되지 않고, 2개의 표시부(8302)를 제공하여 사용자의 한쪽 눈마다 하나의 표시부를 배치하여도 좋다.
표시부(8302)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다. 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 매우 높은 정세도를 실현할 수도 있다. 예를 들어 도 18의 (E)와 같이 렌즈(8305)를 사용하여 표시가 확대되어 시인되는 경우에도 사용자에게 화소가 시인되기 어렵다. 즉 표시부(8302)를 사용하여 사용자에게 현실감이 높은 영상을 시인시킬 수 있다.
도 18의 (F)는 고글형 헤드 마운트 디스플레이(8400)의 외관을 나타낸 도면이다. 헤드 마운트 디스플레이(8400)는 한 쌍의 하우징(8401)과, 장착부(8402)와, 완충 부재(8403)를 포함한다. 한 쌍의 하우징(8401) 내에는 각각 표시부(8404) 및 렌즈(8405)가 제공된다. 한 쌍의 표시부(8404)에 서로 다른 화상을 표시함으로써, 시차를 사용한 3차원 표시를 수행할 수 있다.
사용자는 렌즈(8405)를 통하여 표시부(8404)를 시인할 수 있다. 렌즈(8405)는 초점 조정 기구를 포함하고, 사용자의 시력에 따라 위치를 조정할 수 있다. 표시부(8404)는 정방형 또는 가로로 긴 장방형인 것이 바람직하다. 이로써 현장감을 높일 수 있다.
장착부(8402)는 사용자의 얼굴 크기에 따라 조정할 수 있고 또한 흘러내리지 않도록 가소성 및 탄성을 가지는 것이 바람직하다. 또한 장착부(8402)의 일부는 골전도 이어폰으로서 기능하는 진동 기구를 가지는 것이 바람직하다. 이로써 별도로 이어폰, 스피커 등의 음향 기기가 불필요하고, 장착하기만 하면 영상과 음성을 즐길 수 있다. 또한 하우징(8401) 내에 무선 통신에 의하여 음성 데이터를 출력하는 기능을 가져도 좋다.
장착부(8402)와 완충 부재(8403)는 사용자의 얼굴(이마, 뺨 등)에 접촉하는 부분이다. 완충 부재(8403)가 사용자의 얼굴과 밀착되면, 광 누설을 방지할 수 있기 때문에 몰입감을 더 높일 수 있다. 완충 부재(8403)는 사용자가 헤드 마운트 디스플레이(8400)를 장착하였을 때 사용자의 얼굴에 밀착되도록 부드러운 소재를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 고무, 실리콘(silicone) 고무, 우레탄, 스펀지 등의 소재를 사용할 수 있다. 또한 스펀지 등의 표면을 천, 피혁(천연 피혁 또는 합성 피혁) 등으로 덮은 것을 사용하면, 사용자의 얼굴과 완충 부재(8403) 사이에 틈이 생기기 어렵기 때문에 광 누설을 적합하게 방지할 수 있다. 또한 이와 같은 소재를 사용하면 촉감이 좋고, 추운 계절 등에 장착한 경우에 사용자가 차갑다고 느끼지 않기 때문에 바람직하다. 완충 부재(8403) 또는 장착부(8402) 등 사용자의 피부에 접촉되는 부재를 탈착 가능한 구성으로 하면, 클리닝 또는 교환이 용이하기 때문에 바람직하다.
도 19의 (A) 내지 (F)에 나타낸 전자 기기는 하우징(9000), 표시부(9001), 스피커(9003), 조작 키(9005)(전원 스위치 또는 조작 스위치를 포함함), 접속 단자(9006), 센서(9007)(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 검지, 검출, 또는 측정하는 기능을 포함하는 것), 마이크로폰(9008) 등을 가진다.
도 19의 (A) 내지 (F)에 나타낸 전자 기기는 다양한 기능을 가진다. 예를 들어 다양한 정보(정지 화상, 동영상, 텍스트 화상 등)를 표시부에 표시하는 기능, 터치 패널 기능, 달력, 날짜, 또는 시각 등을 표시하는 기능, 다양한 소프트웨어(프로그램)에 의하여 처리를 제어하는 기능, 무선 통신 기능, 기록 매체에 기록되는 프로그램 또는 데이터를 판독하여 처리하는 기능 등을 가질 수 있다. 또한 전자 기기의 기능은 이들에 한정되지 않고 다양한 기능을 가질 수 있다. 전자 기기는 복수의 표시부를 가져도 좋다. 또한 전자 기기는 카메라 등이 제공되고, 정지 화상 또는 동영상을 촬영하고 기록 매체(외부 기록 매체 또는 카메라에 내장된 기록 매체)에 저장하는 기능, 촬영한 화상을 표시부에 표시하는 기능 등을 가져도 좋다.
표시부(9001)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 19의 (A) 내지 (F)에 나타낸 전자 기기의 자세한 내용에 대하여 이하에서 설명한다.
도 19의 (A)는 휴대 정보 단말기(9101)를 나타낸 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9101)는 예를 들어 스마트폰으로서 사용할 수 있다. 또한 휴대 정보 단말기(9101)에는 스피커(9003), 접속 단자(9006), 센서(9007) 등을 제공하여도 좋다. 또한 휴대 정보 단말기(9101)는 복수의 면에 문자 및 화상 정보를 표시할 수 있다. 도 19의 (A)에서는 3개의 아이콘(9050)을 표시한 예를 나타내었다. 또한 파선의 직사각형으로 나타낸 정보(9051)를 표시부(9001)의 다른 면에 표시할 수도 있다. 정보(9051)의 일례로서는 전자 메일, SNS, 전화 등의 착신의 알림, 전자 메일, SNS 등의 제목, 송신자명, 일시, 시각, 배터리의 잔량, 안테나 수신의 강도 등이 있다. 또는 정보(9051)가 표시되는 위치에는 아이콘(9050) 등을 표시하여도 좋다.
도 19의 (B)는 휴대 정보 단말기(9102)를 나타낸 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9102)는 표시부(9001)의 3면 이상에 정보를 표시하는 기능을 가진다. 여기서는 정보(9052), 정보(9053), 정보(9054)가 상이한 면에 표시되어 있는 예를 나타내었다. 예를 들어, 사용자는 옷의 가슴 포켓에 휴대 정보 단말기(9102)를 수납한 상태에서, 휴대 정보 단말기(9102) 위쪽에서 볼 수 있는 위치에 표시된 정보(9053)를 확인할 수도 있다. 사용자는 휴대 정보 단말기(9102)를 주머니로부터 꺼내지 않고 표시를 확인하고, 예를 들어 전화를 받을지 여부를 판단할 수 있다.
도 19의 (C)는 손목시계형 휴대 정보 단말기(9200)를 나타낸 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9200)는 예를 들어 스마트워치(등록 상표)로서 사용할 수 있다. 또한 표시부(9001)는 그 표시면이 만곡되어 제공되고, 만곡한 표시면을 따라 표시를 수행할 수 있다. 또한 휴대 정보 단말기(9200)를 예를 들어 무선 통신이 가능한 헤드셋과 상호 통신시킴으로써 핸즈프리로 통화를 할 수도 있다. 또한 휴대 정보 단말기(9200)는 접속 단자(9006)에 의하여 다른 정보 단말기와 상호적으로 데이터를 전송하거나, 충전할 수 있다. 또한 충전 동작은 무선 급전에 의하여 수행하여도 좋다.
도 19의 (D) 내지 (F)는 접을 수 있는 휴대 정보 단말기(9201)를 나타낸 사시도이다. 또한 도 19의 (D)는 휴대 정보 단말기(9201)를 펼친 상태, 도 19의 (F)는 접은 상태, 도 19의 (E)는 도 19의 (D) 및 (F) 중 한쪽으로부터 다른 쪽으로 변화되는 중간 상태의 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9201)는 접은 상태에서는 가반성이 우수하고, 펼친 상태에서는 이음매가 없고 넓은 표시 영역에 의하여 표시의 일람성이 우수하다. 휴대 정보 단말기(9201)가 가지는 표시부(9001)는 힌지(9055)에 의하여 연결된 3개의 하우징(9000)으로 지지된다. 예를 들어 표시부(9001)는 곡률 반경 0.1mm 이상 150mm 이하로 구부릴 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 명세서에 기재되는 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시예 1)
본 실시예에서는 발광층을 형성한 후에 그 표면을 질소 분위기에 노출시킨 발광 디바이스와, 노출시키지 않고 진공 일관 공정으로 상부 전극까지 제작한 발광 디바이스의 특성에 대하여, 호스트 재료의 차이에 착안하여 설명한다.
각 발광 디바이스의 제작에 사용한 유기 화합물을 이하에 나타낸다.
[화학식 3]
<<발광 디바이스 1-1a, 발광 디바이스 1-1b의 제작>>
우선, 기판 위에 제 1 전극을 형성하였다. 기판에는 유리 기판을 사용하였다. 또한 제 1 전극은 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법으로 막 두께 10nm로 성막한 후, 은을 막 두께 100nm가 되도록 성막하고, 또한 ITSO를 막 두께 10nm로 성막함으로써 형성하였다.
여기서, 전(前) 처리로서 기판 표면을 물로 세정하고 200℃에서 1시간 동안 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 동안 수행하였다. 그 후, 내부가 약 10-4Pa까지 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에서 170℃에서 60분 동안 진공 소성한 후, 기판을 약 30분 동안 방랭하였다.
다음으로 제 1 전극 위에 정공 주입층을 형성하였다. 정공 주입층은 진공 증착 장치 내를 10-4Pa까지 감압한 후, 상기 구조식(i)으로 나타내어지는 N-(1,1'-바이페닐-4-일)-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBBiF)과 분자량이 672이며 플루오린을 포함하는 전자 억셉터 재료(OCHD-003)를 중량비 1:0.03(=PCBBiF:OCHD-003)이 되도록 10nm 공증착함으로써 형성하였다.
다음으로 정공 주입층 위에 정공 수송층을 형성하였다. 정공 수송층은 PCBBiF를 190nm 증착함으로써 형성하였다.
다음으로 정공 수송층 위에 발광층을 형성하였다. 발광층은 상기 구조식(ii)으로 나타내어지는 9-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]나프토[1',2':4,5]퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 9mDBtBPNfpr)과, PCBBiF와, 인광 도펀트 OCPG-006을 중량비 0.6:0.4:0.05(=9mDBtBPNfpr:PCBBiF:OCPG-006)가 되도록 40nm 공증착함으로써 형성하였다.
또한 이 후 계속해서 다음 성막 공정을 수행한 디바이스를 발광 디바이스 1-1a로 하고, 발광층을 형성한 후 대기압하로 기판을 반송하고, 노점 -78℃ 산소 농도 3ppm의 질소 분위기하에 1시간 방치하고, 다시 10-4Pa 정도의 압력하에서 다음 성막 공정을 수행한 디바이스를 발광 디바이스 1-1b로 하였다. 또한 발광 디바이스 1-1a와 발광 디바이스 1-1b를 합하여 발광 디바이스 1-1이라고 기재하는 경우가 있다.
다음으로, 발광층 위에 정공 차단층을 형성하였다. 정공 차단층은 상기 구조식(iii)으로 나타내어지는 2-[3'-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-1,1'-바이페닐-3-일]-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: mFBPTzn)을 25nm 증착함으로써 형성하였다.
다음으로 정공 차단층 위에 전자 수송층을 형성하였다. 전자 수송층은 상기 구조식(iv)으로 나타내어지는 2-{4-[9,10-다이(나프탈렌-2-일)-2-안트릴]페닐}-1-페닐-1H-벤즈이미다졸(약칭: ZADN)과 상기 구조식(v)으로 나타내어지는 8-퀴놀리놀레이토-리튬(약칭: Liq)을 중량비 1:1(=ZADN:Liq)이 되도록 15nm 공증착함으로써 형성하였다.
다음으로, 전자 수송층 위에 전자 주입층을 형성하였다. 전자 주입층은 플루오린화 리튬(LiF)을 막 두께 1nm가 되도록 증착함으로써 형성하였다.
다음으로, 전자 주입층 위에 제 2 전극을 형성하였다. 제 2 전극은 은과 마그네슘을 체적비 1:0.1(=Ag:Mg)이 되도록 공증착법으로 15nm 성막함으로써 형성하였다. 또한 본 실시예에서 제 2 전극은 음극으로서 기능한다. 또한 제 2 전극 위에 광 추출 효율을 향상시키는 목적으로 캡층을 형성하였다. 캡층은 상기 구조식(vi)으로 나타내어지는 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조싸이오펜)(약칭: DBT3P-II)을 막 두께 80nm가 되도록 증착함으로써 형성하였다.
제작한 발광 디바이스 1-1은 대기에 노출되지 않도록 질소 분위기의 글로브 박스 내에서 밀봉(밀봉재를 소자의 주위에 도포하고, 밀봉 시에 UV 처리 및 80℃에서 1시간의 열처리를 실시)하였다.
<<발광 디바이스 1-2a, 발광 디바이스 1-2b의 제작>>
발광 디바이스 1-2a, 발광 디바이스 1-2b는 발광 디바이스 1-1에서의 발광층의 9mDBtBPNfpr:PCBBiF:OCPG-006의 중량비를 0.7:0.3:0.05(=9mDBtBPNfpr:PCBBiF:OCPG-006)로 한 것 외에는 발광 디바이스 1-1과 같은 식으로 제작하였다. 또한 발광 디바이스 1-2a와 발광 디바이스 1-2b의 차이는 발광 디바이스 1-1a, 발광 디바이스 1-1b와 마찬가지로 발광층 형성 후의 질소 분위기로의 노출 유무이다. 또한 발광 디바이스 1-2a와 발광 디바이스 1-2b를 합하여 발광 디바이스 1-2라고 기재하는 경우가 있다.
<<발광 디바이스 1-3a, 발광 디바이스 1-3b의 제작>>
발광 디바이스 1-3a, 발광 디바이스 1-3b는 발광 디바이스 1-1에서의 발광층의 9mDBtBPNfpr:PCBBiF:OCPG-006의 중량비를 0.8:0.2:0.05(=9mDBtBPNfpr:PCBBiF:OCPG-006)로 한 것 외에는 발광 디바이스 1-1과 같은 식으로 제작하였다. 또한 발광 디바이스 1-3a와 발광 디바이스 1-3b의 차이는 발광 디바이스 1-1a, 발광 디바이스 1-1b와 마찬가지로 발광층 형성 후의 질소 분위기로의 노출 유무이다. 또한 발광 디바이스 1-3a와 발광 디바이스 1-3b를 합하여 발광 디바이스 1-3이라고 기재하는 경우가 있다.
<<발광 디바이스 2a 및 발광 디바이스 2b의 제작>>
발광 디바이스 2는 발광 디바이스 1-1에서의 정공 수송층을 막 두께 195nm로 하고, 발광층을 상기 구조식(vii)으로 나타내어지는 10-(9'-페닐-3,3'-바이-9H-카바졸-9-일)나프토[1',2':4,5]퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 10PCCzNfpr)과, 인광 도펀트 OCPG-006을 중량비 1:0.05(=10PCCzNfpr:OCPG-006)가 되도록 공증착한 것 외에는 발광 디바이스 1-1과 같은 식으로 제작하였다. 또한 발광 디바이스 2a와 발광 디바이스 2b의 차이는 발광 디바이스 1-1a, 발광 디바이스 1-1b와 마찬가지로 발광층 형성 후의 질소 분위기로의 노출 유무이다. 또한 발광 디바이스 2a와 발광 디바이스 2b를 합하여 발광 디바이스 2라고 기재하는 경우가 있다.
상기 각 발광 디바이스의 신뢰성 시험으로서 50mA/cm2의 정전류 밀도에서의 구동 시험을 수행하였다. 발광 디바이스 1-1 내지 발광 디바이스 1-3의 결과를 도 20에 나타내고, 발광 디바이스 2의 결과를 도 21에 나타내었다. 도 20 및 도 21에서, 세로축은 초기 휘도를 100%로 하였을 때의 정규화 휘도(%)를 나타내고, 가로축은 디바이스의 구동 시간(h)을 나타낸다.
발광 디바이스 1-1 내지 발광 디바이스 1-3은 발광층에서의 호스트 재료가 정공 수송성을 가지는 재료와 전자 수송성을 가지는 재료의 두 가지 재료로 구성된 발광 디바이스이고, 발광 디바이스 2는 호스트 재료가 단 하나의 재료로 구성된 발광 디바이스이다.
도 21로부터, 발광 디바이스 2에서는 질소 분위기에 노출된 발광 디바이스인 발광 디바이스 2b의 신뢰성이 노출되지 않은 발광 디바이스인 발광 디바이스 2a보다 저하된 것을 알 수 있다.
또한 도 20으로부터, 발광 디바이스 1-1 및 발광 디바이스 1-2에서도 마찬가지로, 질소 분위기에 노출된 발광 디바이스의 신뢰성이 노출되지 않은 발광 디바이스의 신뢰성보다 저하되었다. 한편 발광 디바이스 1-3에서는 질소 분위기에 노출된 발광 디바이스도 노출되지 않은 발광 디바이스도 같은 신뢰성을 나타내었다.
여기서 도 20을 자세히 조사하면, 발광 디바이스 1-1에서의 신뢰성의 차이보다 발광 디바이스 1-2에서의 차이가 더 작다. 발광 디바이스 1-3에서의 결과는 이 차이가 거의 없는 결과라고도 할 수 있다.
상술한 바와 같이 발광 디바이스 1-1 내지 발광 디바이스 1-3의 차이는 발광층에서의 전자 수송 재료와 정공 수송 재료의 혼합비에 있고, 발광 디바이스 1-1, 발광 디바이스 1-2, 발광 디바이스 1-3의 순으로 전자 수송 재료의 비율이 높다.
전자 수송 재료의 비율이 높을수록 발광층의 전자 수송성이 향상되고 재결합 영역의 중심이 발광층의 양극 방향으로 이동된다. 그러므로 발광층 형성 직후의 질소 분위기의 영향을 받기 어려워지므로 신뢰성 저하가 억제된 것으로 생각된다. 이와 같이, 발광층의 호스트 재료를 전자 수송 재료와 정공 수송 재료의 혼합 재료로 함으로써 EL층 내부에서의 재결합 영역의 조정이 가능하게 되어, 질소 분위기 노출의 악영향을 저감시킬 수 있다.
한편 발광 디바이스 2는 호스트 재료가 단 하나의 재료로 구성되기 때문에 발광 영역이 고정되므로, 발광 디바이스 1-1 내지 발광 디바이스 1-3과는 달리, 디바이스의 조정을 수행할 수 없다.
이와 같이, 본 발명의 일 형태에서는 발광층의 호스트 재료를 정공 수송 재료와 전자 수송 재료의 혼합 재료로 함으로써, 질소 분위기 노출의 영향이 없는 발광 디바이스를 제작할 수 있다.
41a: 화소 회로, 41b: 화소 회로, 42a: 화소 회로, 42b: 화소 회로, 43a: 화소 회로, 43b: 화소 회로, 51a: 배선, 51b: 배선, 52a: 배선, 52b: 배선, 52c: 배선, 52d: 배선, 53a: 배선, 53b: 배선, 53c: 배선, 60: 표시 소자, 61: 트랜지스터, 62: 트랜지스터, 63: 용량 소자, 70: 화소 유닛, 70a: 화소, 70b: 화소, 71a: 부화소, 71b: 부화소, 72a: 부화소, 72b: 부화소, 73a: 부화소, 73b: 부화소, 100: 기판, 101: 양극, 101_1: 양극, 101_2: 양극, 101b: 도전막, 101C: 접속 전극, 101R: 양극, 101G: 양극, 101B: 양극, 102: 음극, 103: EL층, 103A: 제 1 EL층, 103B: 제 1 EL층, 103R: 제 1 EL층, 103Rb: EL막, 103G: 제 1 EL층, 103Gb: EL막, 103B: 제 1 EL층, 103Bb: EL막, 110: 발광 디바이스, 110_1: 발광 디바이스, 110_2: 발광 디바이스, 110R: 발광 디바이스, 110G: 발광 디바이스, 110B: 발광 디바이스, 111: 정공 주입층, 111A: 정공 주입층, 111B: 정공 주입층, 111b: 유기층, 112: 정공 수송층, 112A: 정공 수송층, 112B: 정공 수송층, 112b: 유기층, 113: 발광층, 113A: 발광층, 113B: 발광층, 113b: 유기층, 114: 전자 수송층, 114b: 유기층, 115: 전자 주입층, 120: 절연층, 121: 절연층, 121b: 절연막, 125: 절연층, 125b: 절연막, 126: 절연층, 126b: 절연막, 127: 희생층, 130: 접속부, 131: 보호층, 143a: 레지스트 마스크, 143b: 레지스트 마스크, 143c: 레지스트 마스크, 144a: 희생막, 144b: 희생막, 144c: 희생막, 145a: 희생층, 145b: 희생층, 145c: 희생층, 146a: 보호막, 146b: 보호막, 146c: 보호막, 147a: 보호층, 147b: 보호층, 147c: 보호층, 201: 트랜지스터, 202: 트랜지스터, 204: 접속부, 205: 트랜지스터, 209: 트랜지스터, 210: 트랜지스터, 211: 절연층, 212: 절연층, 213: 절연층, 214: 절연층, 215: 절연층, 218: 절연층, 221: 도전층, 222a: 도전층, 222b: 도전층, 223: 도전층, 225: 절연층, 228: 영역, 231: 반도체층, 231i: 채널 형성 영역, 231n: 저저항 영역, 240: 용량 소자, 241: 도전층, 242: 접속층, 243: 절연층, 245: 도전층, 251: 도전층, 252: 도전층, 254: 절연층, 255: 절연층, 256: 플러그, 261: 절연층, 262: 절연층, 263: 절연층, 264: 절연층, 265: 절연층, 271: 플러그, 274: 플러그, 274a: 도전층, 274b: 도전층, 280: 표시 모듈, 281: 표시부, 282: 회로부, 283: 화소 회로부, 283a: 화소 회로, 284: 화소부, 284a: 화소, 285: 단자부, 286: 배선부, 290: FPC, 291: 기판, 292: 기판, 301: 기판, 310: 트랜지스터, 311: 도전층, 312: 저저항 영역, 313: 절연층, 314: 절연층, 315: 소자 분리층, 320: 트랜지스터, 321: 반도체층, 323: 절연층, 324: 도전층, 325: 도전층, 326: 절연층, 327: 도전층, 328: 절연층, 329: 절연층, 331: 기판, 332: 절연층, 400: 발광 장치, 400A: 발광 장치, 400B: 발광 장치, 400C: 발광 장치, 400D: 발광 장치, 400E: 발광 장치, 401: 층, 411a: 화소 전극, 411b: 화소 전극, 411c: 화소 전극, 416: 보호층, 416a: 무기 절연층, 416b: 유기 절연층, 416c: 무기 절연층, 417: 차광층, 419: 수지층, 420: 기판, 421: 절연층, 426a: 광학 조정층, 426b: 광학 조정층, 426c: 광학 조정층, 430a: 발광 디바이스, 430b: 발광 디바이스, 430c: 발광 디바이스, 442: 접착층, 443: 공간, 451: 기판, 452: 기판, 453: 기판, 454: 기판, 455: 접착층, 462: 표시부, 464: 회로, 465: 배선, 466: 도전층, 472: FPC, 515: EL층, 516a: 절연층, 516b: 절연층, 900: 기판, 901: 양극, 903: 음극, 911: 정공 주입층, 912: 정공 수송층, 913: 발광층, 914: 전자 수송층, 915: 전자 주입층, 6500: 전자 기기, 6501: 하우징, 6502: 표시부, 6503: 전원 버튼, 6504: 버튼, 6505: 스피커, 6506: 마이크로폰, 6507: 카메라, 6508: 광원, 6510: 보호 부재, 6511: 표시 패널, 6512: 광학 부재, 6513: 터치 센서 패널, 6515: FPC, 6516: IC, 6517: 인쇄 기판, 6518: 배터리, 7000: 표시부, 7100: 텔레비전 장치, 7101: 하우징, 7103: 스탠드, 7111: 리모트 컨트롤러, 7200: 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 7211: 하우징, 7212: 키보드, 7213: 포인팅 디바이스, 7214: 외부 접속 포트, 7300: 디지털 사이니지, 7301: 하우징, 7303: 스피커, 7311: 정보 단말기, 7400: 디지털 사이니지, 7401: 기둥, 7411: 정보 단말기, 8000: 카메라, 8001: 하우징, 8002: 표시부, 8003: 조작 버튼, 8004: 셔터 버튼, 8006: 렌즈, 8100: 파인더, 8101: 하우징, 8102: 표시부, 8103: 버튼, 8200: 헤드 마운트 디스플레이, 8201: 장착부, 8202: 렌즈, 8203: 본체, 8204: 표시부, 8205: 케이블, 8206: 배터리, 8300: 헤드 마운트 디스플레이, 8301: 하우징, 8302: 표시부, 8304: 고정구, 8305: 렌즈, 8400: 헤드 마운트 디스플레이, 8401: 하우징, 8402: 장착부, 8403: 완충 부재, 8404: 표시부, 8405: 렌즈, 9000: 하우징, 9001: 표시부, 9003: 스피커, 9005: 조작 키, 9006: 접속 단자, 9007: 센서, 9008: 마이크로폰, 9050: 아이콘, 9051: 정보, 9052: 정보, 9053: 정보, 9054: 정보, 9055: 힌지, 9101: 휴대 정보 단말기, 9102: 휴대 정보 단말기, 9200: 휴대 정보 단말기, 9201: 휴대 정보 단말기

Claims (9)

  1. 발광 장치로서,
    제 1 발광 디바이스와,
    제 2 발광 디바이스를 가지고,
    상기 제 1 발광 디바이스와 상기 제 2 발광 디바이스는 인접하여 위치하고,
    상기 제 1 발광 디바이스는 제 1 EL층 A와 제 2 EL층을 가지고,
    상기 제 2 발광 디바이스는 제 1 EL층 B와 상기 제 2 EL층을 가지고,
    상기 제 1 EL층 A와 상기 제 1 EL층 B는 서로 독립하고,
    상기 제 2 EL층은 상기 제 1 발광 디바이스와 상기 제 2 발광 디바이스에서 공통이고,
    상기 제 1 EL층 A의 상기 제 1 EL층 B 측의 단부면과 상기 제 1 EL층 B의 상기 제 1 EL층 A 측의 단부면은 마주 보고,
    상기 제 1 EL층 A는 발광층을 가지고,
    상기 발광층은 발광 재료와, 제 1 유기 화합물과, 제 2 유기 화합물을 가지고,
    상기 제 1 유기 화합물은 전자 수송성을 가지는 유기 화합물이고,
    상기 제 2 유기 화합물은 정공 수송성을 가지는 유기 화합물인, 발광 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광층에서의 전자 이동도가 정공 이동도보다 높은, 발광 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 유기 화합물은 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 골격을 가지고,
    상기 제 2 유기 화합물은 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리 골격을 가지는, 발광 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 유기 화합물이 나프토퓨로피라진 골격을 가지는, 발광 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 유기 화합물이 카바졸 골격을 가지는, 발광 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 EL층 A 및 상기 제 1 EL층 B가 발광층을 포함하는, 발광 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 발광층이 상기 제 1 EL층 A 및 상기 제 1 EL층 B에서의 가장 제 2 EL층 측에 위치하는, 발광 장치.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 EL층이 정공 차단층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 어느 것 또는 복수를 가지는, 발광 장치.
  9. 전자 기기로서,
    제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 발광 장치와, 센서와, 조작 버튼과, 스피커 또는 마이크로폰을 가지는, 전자 기기.
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