KR20240047991A - 광전 변환 디바이스 및 표시 장치 - Google Patents

광전 변환 디바이스 및 표시 장치 Download PDF

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KR20240047991A
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야스히로 니이쿠라
다이스케 쿠보타
타이스케 카마다
사치코 카와카미
안나 타다
사토시 세오
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

편의성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 광전 변환 디바이스를 제공한다. 제 1 전극(551S)과, 제 2 전극(552S)과, 유닛(103S)을 가지는 광전 변환 디바이스(550S)이고, 유닛(103S)은 제 1 전극(551S)과 제 2 전극(552S) 사이에 끼워지고, 유닛(103S)은 제 1 층(113) 및 제 2 층(114S)을 가지고, 제 1 층(113)은 제 2 전극(552S)과 제 2 층(114S) 사이에 끼워진다. 제 1 층(113)은 제 1 유기 화합물(ETM)을 포함하고, 제 1 유기 화합물(ETM)은 전자 수송성을 가지고, 제 1 유기 화합물(ETM)은 제 1 준위(LUMO1)에 LUMO 준위를 가진다. 또한 제 2 층(114S)은 제 2 유기 화합물(CTM)을 포함하고, 제 2 유기 화합물(CTM)은 실온에서 지연 형광을 방출하고, 제 2 유기 화합물(CTM)은 제 2 준위(LUMO2)에 LUMO 준위를 가진다. 제 2 준위(LUMO2)와 제 1 준위(LUMO1)의 차이는 1.0eV 이하이다.

Description

광전 변환 디바이스 및 표시 장치
본 발명의 일 형태는 광전 변환 디바이스, 표시 장치, 또는 반도체 장치에 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. 그러므로 본 명세서에서 개시하는 본 발명의 일 형태가 속하는 기술분야의 더 구체적인 예로서는 광전 변환 디바이스, 표시 장치, 반도체 장치, 이들의 구동 방법, 또는 이들의 제조 방법을 들 수 있다.
표시 영역에 제공된 화소가 발광 소자와 광전 변환 소자를 가지는 기능 패널이 알려져 있다(특허문헌 1). 예를 들어, 제 1 구동 회로와, 제 2 구동 회로와, 영역을 가지는 기능 패널이고, 제 1 구동 회로는 제 1 선택 신호를 공급하고, 제 2 구동 회로는 제 2 선택 신호 및 제 3 선택 신호를 공급하고, 영역은 화소를 가진다. 화소는 제 1 화소 회로, 발광 소자, 제 2 화소 회로, 및 광전 변환 소자를 가진다. 제 1 화소 회로는 제 1 선택 신호를 공급받으며 제 1 선택 신호에 기초하여 화상 신호를 취득하고, 발광 소자는 제 1 화소 회로에 전기적으로 접속되며 화상 신호에 기초하여 발광한다. 또한 제 2 화소 회로는 제 1 선택 신호가 공급되지 않는 기간에 제 2 선택 신호 및 제 3 선택 신호를 공급받으며 제 2 선택 신호에 기초하여 촬상 신호를 취득하고, 제 3 선택 신호에 기초하여 촬상 신호를 공급하고, 광전 변환 소자는 제 2 화소 회로에 전기적으로 접속되며 촬상 신호를 생성한다.
국제공개공보 WO2020/152556호
본 발명의 일 형태는 편의성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 광전 변환 디바이스를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는 편의성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는 편의성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 전자 기기를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는 신규 광전 변환 디바이스, 신규 표시 장치, 신규 전자 기기, 또는 신규 반도체 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다.
또한 이들 과제의 기재는 다른 과제의 존재를 방해하는 것은 아니다. 또한 본 발명의 일 형태는 이들 과제 모두를 해결할 필요는 없는 것으로 한다. 또한 이들 외의 과제는 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 저절로 명백해지는 것이며 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 이들 외의 과제를 추출할 수 있다.
(1) 본 발명의 일 형태는 제 1 전극과, 제 2 전극과, 제 1 유닛을 가지는 광전 변환 디바이스이다.
제 1 유닛은 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 끼워지고, 제 1 유닛은 제 1 층 및 제 2 층을 가지고, 제 1 층은 제 2 전극과 제 2 층 사이에 끼워진다.
제 1 층은 제 1 유기 화합물(ETM)을 포함하고, 제 1 유기 화합물(ETM)은 전자 수송성을 가진다. 제 1 유기 화합물(ETM)은 제 1 준위(LUMO1)에 LUMO 준위를 가진다.
제 2 층은 제 2 유기 화합물(CTM)을 포함하고, 제 2 유기 화합물(CTM)은 실온에서 지연 형광을 방출하고, 제 2 유기 화합물(CTM)은 제 2 준위(LUMO2)에 LUMO 준위를 가진다. 제 2 준위(LUMO2)와 제 1 준위(LUMO1)의 차이는 1.0eV 이하이다.
따라서, 광을 흡수하여 여기 상태가 된 제 2 유기 화합물(CTM)에서 분자 내 전하 이동을 유발시킬 수 있다. 또한 여기 상태의 수명을 길게 할 수 있다. 또한 전하 분리의 효율을 높일 수 있다. 또한 분자 내 전하 이동에서 유래하는 광전류를 얻을 수 있다. 또한 조사된 광을 전류로 변환하는 효율을 높일 수 있다. 또한 유기 화합물(CTM)은 풀러렌 등에 비하여 저온에서 증착할 수 있다. 또한 제 2 층으로부터 제 1 층으로의 전자 이동을 용이하게 할 수 있다. 또한 광전 변환 디바이스의 동작 전압을 저감할 수 있다. 그 결과, 편의성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 광전 변환 디바이스를 제공할 수 있다.
(2) 또한 본 발명의 일 형태는 상기 제 2 층이 제 3 유기 화합물(AM)을 포함하고, 제 3 유기 화합물(AM)이 제 2 유기 화합물에 대하여 전자 수용성을 가지는 상기 광전 변환 디바이스이다.
(3) 또한 본 발명의 일 형태는 상기 제 2 층이 제 3 층 및 제 4 층을 포함하는 광전 변환 디바이스이다.
제 3 층은 제 1 층과 제 4 층 사이에 끼워지고, 제 3 층은 제 4 층과 접하고, 제 3 층은 제 3 유기 화합물(AM)을 포함한다. 또한 제 4 층은 제 2 유기 화합물(CTM)을 포함한다.
따라서, 광을 흡수하여 여기 상태가 된 제 2 유기 화합물(CTM)로부터 제 3 유기 화합물(AM)로의 전하 이동을 촉진할 수 있다. 또한 전하 이동에 따른 여기자의 생성을 촉진할 수 있다. 또한 전하 분리의 효율을 높일 수 있다. 또한 조사된 광을 전류로 변환하는 효율을 높일 수 있다. 또한 제 2 층이 흡수하는 광의 파장대를 넓힐 수 있다. 또한 분광 감도 특성을 조정할 수 있다. 또한 조사된 광을 전류로 변환할 수 있다. 그 결과, 편의성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 광전 변환 디바이스를 제공할 수 있다.
(4) 또한 본 발명의 일 형태는 제 2 유기 화합물(CTM)이 하기 일반식(G0)으로 나타내어지는 구조를 가지는 상기 광전 변환 디바이스이다.
[화학식 1]
다만, 상기 일반식(G0)에서 A1은 아민 골격 또는 카바졸릴기를 나타내고, 아민 골격은 아릴기 또는 헤테로아릴기를 가진다. 상기 아민 골격은 아릴기만을 복수로 가져도 좋고, 헤테로아릴기만을 복수로 가져도 좋고, 또는 아릴기 및 헤테로아릴기의 양쪽을 가져도 좋고, 이 경우, 아릴기들끼리, 헤테로아릴기들끼리, 또는 아릴기 및 헤테로아릴기가 서로 결합하여 축합 고리를 형성하여도 좋다. 또한 상기 아릴기는 치환 또는 비치환되고, 상기 헤테로아릴기는 치환 또는 비치환된다. 또한 카바졸릴기는 치환 또는 비치환된다.
Ar는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 25의 헤테로아릴렌기를 나타낸다. 또한 상기 Ar는 복수의 방향족 고리로 구성되어도 좋고, 이 경우, 복수의 방향족 고리는 서로 결합하여 축합 고리를 형성하여도 좋다.
A2는 탄소수 6 내지 25의 아릴렌기를 나타낸다. 상기 아릴렌기는 적어도 하나 이상의 치환기를 가지고, 상기 치환기는 사이아노기, 치환 또는 비치환된 아실기, 치환 또는 비치환된 알콕시기, 치환 또는 비치환된 할로알킬기, 치환 또는 비치환된 사이클로알콕시기, 또는 치환 또는 비치환된 사이클로알킬기이다. 또한 상기 알콕시기는 탄소수 1 내지 6이고, 상기 할로알킬기는 탄소수 1 내지 6이고, 상기 사이클로알콕시기는 탄소수 3 내지 8이다.
또한 i는 1 이상 5 이하의 정수이고, j는 0 이상 2 이하의 정수이고, k는 1 이상 6 이하의 정수이다.
(5) 또한 본 발명의 일 형태는 제 2 유기 화합물(CTM)이 하기 일반식(G0)으로 나타내어지는 구조를 가지는 상기 광전 변환 디바이스이다.
[화학식 2]
다만, 상기 일반식(G0)에서 A1은 아민 골격 또는 카바졸릴기를 나타내고, 아민 골격은 아릴기 또는 헤테로아릴기를 가진다. 상기 아민 골격은 아릴기만을 복수로 가져도 좋고, 헤테로아릴기만을 복수로 가져도 좋고, 또는 아릴기 및 헤테로아릴기를 가져도 좋고, 이 경우, 아릴기들끼리, 헤테로아릴기들끼리, 또는 아릴기 및 헤테로아릴기가 서로 결합하여 축합 고리를 형성하여도 좋다. 또한 상기 아릴기는 치환 또는 비치환되고, 상기 헤테로아릴기는 치환 또는 비치환된다. 또한 카바졸릴기는 치환 또는 비치환된다.
Ar는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 25의 헤테로아릴렌기를 나타낸다. 또한 상기 Ar는 복수의 방향족 고리로 구성되어도 좋고, 이 경우, 복수의 방향족 고리는 서로 결합하여 축합 고리를 형성하여도 좋다.
A2는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 25의 헤테로아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 25의 헤테로아릴렌기를 나타낸다.
또한 i는 1 이상 5 이하의 정수이고, j는 0 이상 2 이하의 정수이고, k는 1 이상 6 이하의 정수이다.
따라서, 광을 흡수하여 여기 상태가 된 유기 화합물(CTM)에서 분자 내 전하 이동을 유발시킬 수 있다. 또한 전하 분리의 효율을 높일 수 있다. 또한 분자 내 전하 이동에서 유래하는 광전류를 얻을 수 있다. 또한 조사된 광을 전류로 변환하는 효율을 높일 수 있다. 또한 유기 화합물(CTM)은 풀러렌 등에 비하여 저온에서 증착할 수 있다. 또한 조사된 광을 전류로 변환할 수 있다. 그 결과, 편의성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 광전 변환 디바이스를 제공할 수 있다.
(6) 또한 본 발명의 일 형태는 한 쌍의 화소를 가지는 표시 장치이다.
한 쌍의 화소는 제 1 화소 및 제 2 화소를 가지고, 제 1 화소는 발광 디바이스를 가지고, 제 2 화소는 상기 광전 변환 디바이스를 가진다. 또한 발광 디바이스는 광전 변환 디바이스에 인접한다.
(7) 또한 본 발명의 일 형태는 제 1 기능층과 제 2 기능층을 가지는 표시 장치이다. 또한 제 1 기능층은 제 2 기능층과 중첩된다.
제 1 화소는 제 1 화소 회로를 가지고, 제 1 화소 회로는 발광 디바이스에 전기적으로 접속된다. 또한 제 2 화소는 제 2 화소 회로를 가지고, 제 2 화소 회로는 상기 광전 변환 디바이스에 전기적으로 접속된다.
제 1 기능층은 광전 변환 디바이스 및 상기 발광 디바이스를 가지고, 제 2 기능층은 제 1 화소 회로 및 제 2 화소 회로를 가진다.
(8) 또한 본 발명의 일 형태는 발광 디바이스가 제 3 전극, 제 4 전극, 및 제 2 유닛을 가지는 상기 표시 장치이다.
제 2 유닛은 제 3 전극과 제 4 전극 사이에 끼워지고, 제 5 층, 제 6 층, 및 상기 제 1 층을 가진다.
제 5 층은 제 6 층과 제 1 층 사이에 끼워지고, 발광성 재료를 포함한다.
제 6 층은 제 5 층과 제 3 전극 사이에 끼워지고, 정공 수송성 재료를 포함한다.
제 1 층은 제 4 전극과 제 5 층 사이에 끼워진다.
따라서, 광을 사출할 수 있다. 또한 화상을 표시할 수 있다. 또한 조사된 광을 전류로 변환할 수 있다. 또한 촬상할 수 있다. 그 결과, 편의성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 장치를 제공할 수 있다.
본 명세서에 첨부한 도면에서는 구성 요소를 기능별로 분류하고 각각 독립된 블록으로서 블록도를 나타내었지만, 실제의 구성 요소를 기능별로 완전히 나누기는 어렵고, 하나의 구성 요소가 복수의 기능에 관련될 수도 있다.
본 발명의 일 형태에 따르면 편의성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 광전 변환 디바이스를 제공할 수 있다. 또는 편의성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 표시 장치를 제공할 수 있다. 또는 편의성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 전자 기기를 제공할 수 있다. 또는 신규 광전 변환 디바이스, 신규 표시 장치, 신규 전자 기기, 또는 신규 반도체 장치를 제공할 수 있다.
또한 이들 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하는 것은 아니다. 또한 본 발명의 일 형태는 이들 효과 모두를 반드시 가질 필요는 없다. 또한 이들 외의 효과는 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 저절로 명백해지는 것이며 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 이들 외의 효과를 추출할 수 있다.
도 1의 (A) 및 (B)는 본 발명의 일 형태의 광전 변환 디바이스의 구성을 설명하는 도면이고, 도 1의 (C)는 본 발명의 일 형태의 광전 변환 디바이스에 사용하는 재료의 에너지 준위를 설명하는 도면이다.
도 2의 (A) 및 (B)는 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 3의 (A) 내지 (C)는 본 발명의 일 형태의 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 형태의 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 형태의 장치의 구성을 설명하는 회로도이다.
도 6은 본 발명의 일 형태의 장치의 구성을 설명하는 회로도이다.
도 7의 (A) 및 (B)는 본 발명의 일 형태의 장치의 구성을 설명하는 회로도이다.
도 8의 (A) 및 (B)는 촬상 장치를 설명하는 단면 사시도이다.
도 9는 화소를 설명하는 단면도이다.
도 10의 (A) 내지 (F)는 촬상 장치가 제공된 패키지, 모듈의 사시도이다.
도 11의 (A) 내지 (F)는 전자 기기를 설명하는 도면이다.
도 12의 (A) 및 (B)는 실시예에 따른 디바이스의 구성을 설명하는 도면이다.
도 13은 실시예에 따른 디바이스의 분광 감도 특성을 설명하는 도면이다.
도 14는 광을 조사한 상태에서의 실시예에 따른 디바이스의 전압-전류 밀도 특성을 설명하는 도면이다.
도 15는 광을 조사하지 않은 상태에서의 실시예에 따른 디바이스의 전압-전류 밀도 특성을 설명하는 도면이다.
도 16은 실시예에 따른 디바이스의 분광 감도 특성을 설명하는 도면이다.
도 17은 광을 조사한 상태에서의 실시예에 따른 디바이스의 전압-전류 밀도 특성을 설명하는 도면이다.
도 18은 광을 조사하지 않은 상태에서의 실시예에 따른 디바이스의 전압-전류 밀도 특성을 설명하는 도면이다.
본 발명의 일 형태의 광전 변환 디바이스는 제 1 전극과, 제 2 전극과, 유닛을 가진다. 유닛은 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 끼워지고, 유닛은 제 1 층 및 제 2 층을 가지고, 제 1 층은 제 2 전극과 제 2 층 사이에 끼워진다. 제 1 층은 제 1 유기 화합물(ETM)을 포함하고, 제 1 유기 화합물(ETM)은 전자 수송성을 가지고, 제 1 유기 화합물(ETM)은 제 1 준위(LUMO1)에 LUMO 준위를 가진다. 또한 제 2 층은 제 2 유기 화합물(CTM)을 포함하고, 제 2 유기 화합물(CTM)은 실온에서 지연 형광을 방출하고, 제 2 유기 화합물(CTM)은 제 2 준위(LUMO2)에 LUMO 준위를 가진다. 제 2 준위(LUMO2)와 제 1 준위(LUMO1)의 차이는 1.0eV 이하이다.
따라서, 광을 흡수하여 여기 상태가 된 제 2 유기 화합물(CTM)에서 분자 내 전하 이동을 유발시킬 수 있다. 또한 여기 상태의 수명을 길게 할 수 있다. 또한 전하 분리의 효율을 높일 수 있다. 또한 분자 내 전하 이동에서 유래하는 광전류를 얻을 수 있다. 또한 조사된 광을 전류로 변환하는 효율을 높일 수 있다. 또한 제 2 층으로부터 제 1 층으로의 전자 이동을 용이하게 할 수 있다. 또한 광전 변환 디바이스의 동작 전압을 저감할 수 있다. 그 결과, 편의성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 광전 변환 디바이스를 제공할 수 있다.
실시형태에 대하여 도면을 사용하여 자세히 설명한다. 다만, 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 그 범위에서 벗어남이 없이 그 형태 및 자세한 사항을 다양하게 변경할 수 있다는 것은 통상의 기술자라면 쉽게 이해할 수 있다. 따라서 본 발명은 이하에 나타내는 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다. 또한 이하에서 설명하는 발명의 구성에서, 동일한 부분 또는 같은 기능을 가지는 부분에는 동일한 부호를 상이한 도면 사이에서 공통적으로 사용하고, 그 반복적인 설명은 생략한다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 광전 변환 디바이스(550S)의 구성에 대하여 도 1의 (A) 내지 (C)를 참조하여 설명한다.
도 1의 (A)는 본 발명의 일 형태의 광전 변환 디바이스의 구성을 설명하는 단면도이고, 도 1의 (B)는 도 1의 (A)와 다른 구성을 가지는 본 발명의 일 형태의 광전 변환 디바이스의 구성을 설명하는 단면도이다. 또한 도 1의 (C)는 본 발명의 일 형태의 광전 변환 디바이스에 사용하는 재료의 에너지 준위를 설명하는 다이어그램이다.
<광전 변환 디바이스(550S)의 구성예>
본 실시형태에서 설명하는 광전 변환 디바이스(550S)는 전극(551S)과, 전극(552S)과, 유닛(103S)을 가진다(도 1의 (A) 참조). 전극(552S)은 전극(551S)과 중첩되고, 유닛(103S)은 전극(552S)과 전극(551S) 사이에 끼워진다.
<유닛(103S)의 구성예>
유닛(103S)은 광(hv)을 흡수하여 한쪽 전극에 전자를 공급하고, 다른 쪽 전극에 정공을 공급한다. 예를 들어 유닛(103S)은 전극(551S)에 정공을 공급하고, 전극(552S)에 전자를 공급한다.
유닛(103S)은 단층 구조 또는 적층 구조를 가진다. 예를 들어 유닛(103S)은 층(114S), 층(112), 및 층(113)을 가진다. 층(114S)은 층(112)과 층(113) 사이에 끼워진다. 층(113)은 전극(552S)과 층(114S) 사이에 끼워지고, 층(112)은 층(114S)과 전극(551S) 사이에 끼워진다.
예를 들어 광전 변환층, 전자 수송층, 정공 수송층, 캐리어 차단층 등의 기능층에서 선택된 층을 유닛(103S)에 사용할 수 있다.
<<층(113)의 구성예>>
층(113)은 유기 화합물(ETM)을 포함한다. 유기 화합물(ETM)은 전자 수송성을 가지고, 최저 비점유 분자 궤도(LUMO: Lowest Unoccupied Molecular Orbital) 준위를 준위(LUMO1)에 가진다(도 1의 (C) 참조). 또한 유기 화합물(ETM)은 LUMO 준위를 -2eV 이하에 가진다. 따라서, 전자 수송성을 가진다.
유기 화합물의 LUMO 준위 및 HOMO 준위는 전기 화학 특성(환원 전위 및 산화 전위) 또는 광학 특성(이온화 퍼텐셜 및 광학적 밴드 갭)에서 도출할 수 있다. 구체적으로는 사이클릭 볼타메트리(CV) 측정법을 사용하여 환원 전위 및 산화 전위를 측정할 수 있다. 또한 환원 전위가 LUMO 준위에 상당하고, 산화 전위가 HOMO 준위에 상당하는 것이 알려져 있다. 또한 광전자 분광 측정법 및 자외 가시 분광법을 사용하여 이온화 퍼텐셜 및 광학적 밴드 갭을 측정할 수 있다. 이온화 퍼텐셜(양의 값)에 음의 부호를 부여한 것을 HOMO 준위로 간주할 수 있다. 또한 HOMO 준위에 광학적 밴드 갭의 값(eV)을 가함으로써, LUMO 준위를 추산할 수 있다. 또한 기저 상태로부터 삼중항 여기 상태로의 흡수가 관측되는 유기 화합물에 대해서는 사이클릭 볼타메트리(CV) 측정법이 적합하고, 용매에 용해하기 어려운 유기 화합물에 대해서는 광전자 분광 측정법 및 자외 가시 분광법이 적합하다. 또한 복수의 유기 화합물의 LUMO 준위를 비교하는 경우에는 같은 측정 방법을 사용하여 도출한 값을 사용한다.
예를 들어 전자 수송성을 가지는 재료, 안트라센 골격을 가지는 재료, 및 혼합 재료 등을 층(113)에 사용할 수 있다. 또한 층(113)을 전자 수송층이라고 할 수 있다.
[전자 수송성을 가지는 재료]
예를 들어 금속 착체 또는 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 골격을 가지는 유기 화합물을 전자 수송성을 가지는 재료로서 사용할 수 있다.
금속 착체로서는, 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) 등을 사용할 수 있다.
π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 골격을 가지는 유기 화합물로서는, 예를 들어 폴리아졸 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물, 다이아진 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물, 피리딘 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물, 트라이아진 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물 등을 사용할 수 있다. 특히 다이아진 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물 또는 피리딘 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물은 신뢰성이 양호하므로 바람직하다. 또한 다이아진(피리미딘 또는 피라진) 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물은 전자 수송성이 높아 구동 전압을 감소시킬 수 있다.
폴리아졸 골격을 가지는 헤테로 고리 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) 등을 사용할 수 있다.
다이아진 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물로서는, 예를 들어 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), 4,8-비스[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]벤조[h]퀴나졸린(약칭: 4,8mDBtP2Bqn) 등을 사용할 수 있다.
피리딘 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물로서는, 예를 들어 3,5-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리딘(약칭: 35DCzPPy), 1,3,5-트라이[3-(3-피리딜)페닐]벤젠(약칭: TmPyPB) 등을 사용할 수 있다.
트라이아진 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물로서는, 예를 들어 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) 등을 사용할 수 있다.
[안트라센 골격을 가지는 재료]
안트라센 골격을 가지는 유기 화합물을 층(113)에 사용할 수 있다. 특히 안트라센 골격과 헤테로 고리 골격의 양쪽을 가지는 유기 화합물을 적합하게 사용할 수 있다.
예를 들어 안트라센 골격과 질소 함유 5원 고리 골격의 양쪽을 가지는 유기 화합물을 사용할 수 있다. 또는 2개의 헤테로 원자가 고리에 포함되는 질소 함유 5원 고리 골격과 안트라센 골격의 양쪽을 가지는 유기 화합물을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 피라졸 고리, 이미다졸 고리, 옥사졸 고리, 싸이아졸 고리 등을 상기 헤테로 고리 골격으로서 적합하게 사용할 수 있다.
예를 들어 안트라센 골격과 질소 함유 6원 고리 골격의 양쪽을 가지는 유기 화합물을 사용할 수 있다. 또는 2개의 헤테로 원자가 고리에 포함되는 질소 함유 6원 고리 골격과 안트라센 골격의 양쪽을 가지는 유기 화합물을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 피라진 고리, 피리미딘 고리, 피리다진 고리 등을 상기 헤테로 고리 골격으로서 적합하게 사용할 수 있다.
[혼합 재료의 구성예]
또한 복수 종류의 물질을 혼합한 재료를 층(113)에 사용할 수 있다. 구체적으로는, 알칼리 금속, 알칼리 금속 화합물, 또는 알칼리 금속 착체와 전자 수송성을 가지는 물질을 포함한 혼합 재료를 층(113)에 사용할 수 있다.
알칼리 금속, 알칼리 금속 화합물, 또는 알칼리 금속 착체가 층(113)의 두께 방향에서 농도차(0인 경우도 포함함)를 가지고 존재하는 구성이 바람직하다.
예를 들어 8-하이드록시퀴놀리네이토 구조를 가지는 금속 착체를 사용할 수 있다. 또한 8-하이드록시퀴놀리네이토 구조를 가지는 금속 착체의 메틸 치환체(예를 들어 2-메틸 치환체 또는 5-메틸 치환체) 등을 사용할 수도 있다.
8-하이드록시퀴놀리네이토 구조를 가지는 금속 착체로서는, 예를 들어 8-하이드록시퀴놀리네이토-리튬(약칭: Liq), 8-하이드록시퀴놀리네이토-소듐(약칭: Naq) 등을 사용할 수 있다. 특히 1가의 금속 이온의 착체, 그 중에서도 리튬의 착체가 바람직하고, Liq가 더 바람직하다.
<<층(114S)의 구성예 1>>
층(114S)은 유기 화합물(CTM)을 포함한다. 유기 화합물(CTM)은 실온에서 지연 형광을 방출하고, LUMO 준위를 준위(LUMO2)에 가진다(도 1의 (C) 참조). 또한 준위(LUMO2)와 준위(LUMO1)의 차이는 1.0eV 이하이다.
따라서, 광을 흡수하여 여기 상태가 된 유기 화합물(CTM)에서 분자 내 전하 이동을 유발시킬 수 있다. 또한 여기 상태의 수명을 길게 할 수 있다. 또한 전하 분리의 효율을 높일 수 있다. 또한 분자 내 전하 이동에서 유래하는 광전류를 얻을 수 있다. 또한 조사된 광을 전류로 변환하는 효율을 높일 수 있다. 또한 층(114S)으로부터 층(113)으로의 전자 이동을 용이하게 할 수 있다. 또한 광전 변환 디바이스의 동작 전압을 저감할 수 있다. 그 결과, 편의성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 광전 변환 디바이스를 제공할 수 있다.
[유기 화합물(CTM)의 구성예]
유기 화합물(CTM)은 하기 일반식(G0)으로 나타내어지는 구조를 가진다.
[화학식 3]
[A1의 예]
상기 일반식(G0)에서 A1은 아민 골격 또는 카바졸릴기를 나타낸다.
A1이 아민 골격인 경우, 아민 골격은 아릴기 또는 헤테로아릴기를 가진다. 또한 상기 아민 골격은 아릴기만을 복수로 가져도 좋고, 헤테로아릴기만을 복수로 가져도 좋고, 아릴기 및 헤테로아릴기를 가져도 좋다. 또한 이 경우, 아릴기들끼리, 헤테로아릴기들끼리, 또는 아릴기 및 헤테로아릴기가 서로 결합하여 축합 고리를 형성하여도 좋다.
또한 아민 골격에 치환되는 아릴기는 치환 또는 비치환되고, 아민 골격에 치환되는 헤테로아릴기는 치환 또는 비치환된다.
A1이 아민 골격인 경우, 상기 아민 골격에 치환되는 치환기로서, 예를 들어 이하에 구조를 나타내는 아릴기를 사용할 수 있다.
[화학식 4]
A1이 아민 골격인 경우, 상기 아민 골격에 치환되는 치환기로서, 예를 들어 이하에 구조를 나타내는 헤테로아릴기를 사용할 수 있다.
[화학식 5]
예를 들어 이하에 구조를 나타내는 아민 골격을 가지는 치환기를 A1로서 사용할 수 있다.
[화학식 6]
[화학식 7]
A1이 카바졸릴기인 경우, 카바졸릴기는 치환 또는 비치환된다.
예를 들어 이하에 구조를 나타내는 카바졸릴기를 A1로서 사용할 수 있다.
[화학식 8]
[Ar의 예]
또한 상기 일반식(G0)에서, Ar는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 25의 헤테로아릴렌기를 나타낸다. 또한 Ar는 복수의 방향족 고리로 구성되어도 좋고, 이 경우, 복수의 방향족 고리는 서로 결합하여 축합 고리 또는 스파이로 고리를 형성하여도 좋다.
예를 들어 이하에 구조를 나타내는 치환기를 Ar로서 사용할 수 있다.
[화학식 9]
[A2의 예 1]
또한 상기 일반식(G0)에서, A2는 탄소수 6 내지 25의 아릴렌기를 나타낸다. 상기 아릴렌기는 적어도 하나 이상의 치환기를 가진다.
또한 아릴렌기에 치환되는 치환기는 사이아노기, 치환 또는 비치환된 아실기, 치환 또는 비치환된 알콕시기, 치환 또는 비치환된 할로알킬기, 치환 또는 비치환된 사이클로알콕시기, 또는 치환 또는 비치환된 사이클로알킬기이고, 알콕시기는 탄소수 1 내지 6이고, 할로알킬기는 탄소수 1 내지 6이고, 사이클로알콕시기는 탄소수 3 내지 8이다.
예를 들어 이하에 구조를 나타내는 치환기를 A2로서 사용할 수 있다.
[화학식 10]
[A2의 예 2]
또한 상기 일반식(G0)에서, A2는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 25의 헤테로아릴기를 나타내고, 그 가수는 1 내지 6이다.
상기 헤테로아릴기 또는 헤테로아릴렌기는, 예를 들어 트라이아진일기, 2,3-다이사이아노다이벤조[f,h]퀴녹살린-7,10-다이일기, 4-벤조퓨로[3,2-d]피리미딘일기, 5,10-다이하이드로보레인트렌-5,10-다이일기, 비스(3-피리딘일)메탄온-4,4'-다이일기, 9,9-다이메틸-9H-싸이오크산텐-10,10-다이옥사이드-2,7-다이일기, 6,7-다이페닐[1,2,5]싸이아다이아졸로[3,4-g]퀴녹살린-4,9-다이일기 등에서 선택되는 하나이다.
예를 들어 이하에 구조를 나타내는 치환기를 A2로서 사용할 수 있다.
[화학식 11]
[i, j, k의 예]
또한 상기 일반식(G0)에서, i는 1 이상 5 이하의 정수이고, j는 0 이상 2 이하의 정수이고, k는 1 이상 6 이하의 정수이다.
[유기 화합물(CTM)의 구체적인 예]
상기 구성을 가지는 유기 화합물로서, 예를 들어 이하에 나타내는 9,9',9'',9'''-(1,3-다이사이아노벤젠-2,4,5,6-테트라아릴)테트라키스(9H-카바졸)(약칭: 4CzIPN), 8-(다이벤조싸이오펜-4-일)-4-페닐-2-(9'-페닐-3,3'-바이-9H-카바졸-9-일)-[1]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 4Ph-8DBt-2PCCzBfpm), 9,9',9''-(5-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)벤젠-1,2,3-트라이일)트리스(3,6-다이메틸-9H-카바졸)(약칭: TmCzTrz), 3',3''',6',6'''-테트라페닐-9,9',9'',9''',9''''-(사이아노벤젠-2,3,4,5,6-펜타일)펜타키스(9H-카바졸)(약칭: 3Cz2DPhCzBN), 3,6-비스(다이페닐아미노)-9-[4-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)페닐]-9H-카바졸(약칭: DACT-II), 4-[3-(N,N-다이페닐아미노)카바졸-9-일]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 4DPhACzBfpm), 4-[3,6-비스(N,N-다이페닐아미노)카바졸-9-일]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 4DPhA2CzBfpm), 8-페닐-4-[3,6-비스(N,N-다이페닐아미노)카바졸-9-일]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 8Ph-4DPhA2CzBfpm) 등을 사용할 수 있다.
[화학식 12]
[화학식 13]
<<층(114S)의 구성예 2>>
층(114S)은 유기 화합물(CTM) 및 유기 화합물(AM)을 포함하고, 유기 화합물(AM)은 유기 화합물(CTM)에 대하여 전자 수용성을 가진다.
따라서, 전하 이동을 촉진할 수 있다. 또한 전하 이동에 따른 여기자의 생성을 촉진할 수 있다. 또한 전하 분리의 효율을 높일 수 있다. 또한 조사된 광을 전류로 변환하는 효율을 높일 수 있다. 또한 층(114S)이 흡수하는 광의 파장대를 넓힐 수 있다. 또한 분광 감도 특성을 조정할 수 있다. 또한 조사된 광을 전류로 변환할 수 있다. 그 결과, 편의성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 광전 변환 디바이스를 제공할 수 있다.
또한 상기 아릴기, 상기 헤테로아릴기, 상기 카바졸릴기, 상기 아릴렌기, 상기 헤테로아릴렌기, 상기 아실기, 상기 알콕시기, 상기 할로알킬기, 상기 사이클로알콕시기, 상기 사이클로알킬기 등이 가지는 치환기로서는, 예를 들어 알킬기, 치환 또는 비치환된 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소기, 또는 치환 또는 비치환된 헤테로 방향족 탄화수소기 등을 사용할 수 있다.
또한 상기 알킬기로서는, 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 사용할 수 있다. 예를 들어 메틸기, 에틸기, 프로필기, 아이소프로필기, 뷰틸기, 아이소뷰틸기, tert-뷰틸기, n-헥실기 등을 사용할 수 있다.
또한 상기 사이클로알킬기로서는, 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬기를 사용할 수 있다. 예를 들어 사이클로프로필기, 사이클로뷰틸기, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기, 아다만틸기 등을 사용할 수 있다.
또한 상기 방향족 탄화수소기로서는, 탄소수 6 이상 30 이하의 방향족 탄화수소기를 사용할 수 있다. 예를 들어 페닐기, 나프틸기, 바이페닐기, 플루오렌일기, 스파이로플루오렌일기 등을 사용할 수 있다.
또한 상기 헤테로 방향족 탄화수소기로서는, 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로 방향족 탄화수소기를 사용할 수 있다. 예를 들어 피리딘 고리, 피리미딘 고리, 피라진 고리, 피리다진 고리, 트라이아진 고리, 퀴놀린 고리, 퀴녹살린 고리, 퀴나졸린 고리, 벤조퀴나졸린 고리, 페난트롤린 고리, 아자플루오란텐 고리, 이미다졸 고리, 옥사졸 고리, 옥사다이아졸 고리, 트라이아졸 고리 등을 사용할 수 있다.
[전자 수용성 재료의 예]
예를 들어 풀러렌 유도체, 비풀러렌 전자 수용체 등을 전자 수용성 재료로서 사용할 수 있다.
전자 수용성 재료로서는, 예를 들어 C60 풀러렌, C70 풀러렌, [6,6]-페닐-C71-뷰티르산 메틸에스터(약칭: PC71BM), [6,6]-페닐-C61-뷰티르산 메틸에스터(약칭: PC61BM), 1',1'',4',4''-테트라하이드로-다이[1,4]메타노나프탈레노[1,2:2',3',56,60:2'',3''][5,6]풀러렌-C60(약칭: ICBA), 2,8-다이메틸안트라[2,3-b:6,7-b']다이싸이오펜(약칭: anti-DMADT) 등을 사용할 수 있다.
또한 비풀러렌 전자 수용체로서는, 예를 들어 페릴렌 유도체, 다이사이아노메틸렌인단온기를 가지는 화합물 등을 사용할 수 있다. N,N'-다이메틸-3,4,9,10-페릴렌다이카복시미드(약칭: Me-PTCDI) 등을 사용할 수 있다.
<<층(114S)의 구성예 3>>
예를 들어 적층 구조를 층(114S)에 사용할 수 있다. 구체적으로는 헤테로 접합형 구조를 층(114S)에 사용할 수 있다.
[헤테로 접합형의 예]
층(114N) 및 층(114P)을 층(114S)에 사용할 수 있다. 층(114N)은 한쪽 전극과 층(114P) 사이에 끼워지고, 층(114P)은 층(114N)과 다른 쪽 전극 사이에 끼워진다. 예를 들어 층(114N)은 전극(552S)과 층(114P) 사이에 끼워지고, 층(114P)은 층(114N)과 전극(551S) 사이에 끼워진다(도 1의 (B) 참조).
유기 화합물(AM)을 층(114N)에 사용할 수 있다.
또한 유기 화합물(CTM)을 층(114P)에 사용할 수 있다.
<<층(112)의 구성예>>
예를 들어 정공 수송성을 가지는 재료를 층(112)에 사용할 수 있다. 또한 층(112)을 정공 수송층이라고 할 수 있다.
[정공 수송성을 가지는 재료]
정공 이동도가 1×10-6cm2/Vs 이상인 재료를 정공 수송성을 가지는 재료로서 적합하게 사용할 수 있다.
예를 들어 아민 화합물 또는 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리 골격을 가지는 유기 화합물을, 정공 수송성을 가지는 재료로서 사용할 수 있다. 구체적으로는, 방향족 아민 골격을 가지는 화합물, 카바졸 골격을 가지는 화합물, 싸이오펜 골격을 가지는 화합물, 퓨란 골격을 가지는 화합물 등을 사용할 수 있다. 특히 방향족 아민 골격을 가지는 화합물 또는 카바졸 골격을 가지는 화합물은, 신뢰성이 양호하고 정공 수송성이 높아 구동 전압 저감에도 기여하기 때문에 바람직하다.
방향족 아민 골격을 가지는 화합물로서는, 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) 등을 사용할 수 있다.
카바졸 골격을 가지는 화합물로서는, 예를 들어 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) 등을 사용할 수 있다.
싸이오펜 골격을 가지는 화합물로서는, 예를 들어 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) 등을 사용할 수 있다.
퓨란 골격을 가지는 화합물로서는, 예를 들어 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조퓨란)(약칭: DBF3P-II), 4-{3-[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]페닐}다이벤조퓨란(약칭: mmDBFFLBi-II) 등을 사용할 수 있다.
또한 본 실시형태는 본 명세서에서 설명하는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 광전 변환 디바이스(550S)의 구성에 대하여 도 1의 (A) 및 (B)를 참조하여 설명한다.
<광전 변환 디바이스(550S)의 구성예>
본 실시형태에서 설명하는 광전 변환 디바이스(550S)는 전극(551S)과, 전극(552S)과, 유닛(103S)과, 층(104)을 가진다. 전극(552S)은 전극(551S)과 중첩되는 영역을 가지고, 유닛(103S)은 전극(551S)과 전극(552S) 사이에 끼워지는 영역을 가진다. 또한 층(104)은 전극(551S)과 유닛(103S) 사이에 끼워지는 영역을 가진다. 또한 예를 들어 실시형태 1에서 설명하는 구성을 유닛(103S)에 사용할 수 있다.
<전극(551S)의 구성예>
예를 들어 도전성 재료를 전극(551S)에 사용할 수 있다. 구체적으로는, 금속, 합금, 또는 도전성 화합물을 포함하는 막을 단층으로 또는 적층하여 전극(551S)에 사용할 수 있다.
예를 들어 효율적으로 광을 반사하는 막을 전극(551S)에 사용할 수 있다. 구체적으로는, 은 및 구리 등을 포함하는 합금, 은 및 팔라듐 등을 포함하는 합금, 또는 알루미늄 등의 금속막을 전극(551S)에 사용할 수 있다.
또한 예를 들어 광의 일부를 투과시키고, 광의 다른 일부를 반사하는 금속막을 전극(551S)에 사용할 수 있다.
또한 예를 들어 가시광에 대하여 투광성을 가지는 막을 전극(551S)에 사용할 수 있다. 구체적으로는, 광이 투과할 정도로 얇은 금속의 막, 합금의 막, 또는 도전성 산화물의 막 등을 단층으로 또는 적층하여 전극(551S)에 사용할 수 있다.
예를 들어 인듐을 포함하는 도전성 산화물을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 산화 인듐, 산화 인듐-산화 주석(약칭: ITO), 실리콘 또는 산화 실리콘을 함유한 산화 인듐-산화 주석(약칭: ITSO), 산화 인듐-산화 아연, 산화 텅스텐 및 산화 아연을 함유한 산화 인듐(약칭: IWZO) 등을 사용할 수 있다.
또한 예를 들어 아연을 포함하는 도전성 산화물을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 산화 아연, 갈륨을 첨가한 산화 아연, 알루미늄을 첨가한 산화 아연 등을 사용할 수 있다.
또한 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) 등을 사용할 수 있다. 또는 그래핀을 사용할 수 있다.
<<층(104)의 구성예>>
예를 들어 정공 주입성을 가지는 재료를 층(104)에 사용할 수 있다.
구체적으로는, 억셉터성을 가지는 물질을 층(104)에 사용할 수 있다. 또는 복수 종류의 물질을 포함하는 복합 재료를 층(104)에 사용할 수 있다.
[억셉터성을 가지는 물질]
유기 화합물 및 무기 화합물을 억셉터성을 가지는 물질로서 사용할 수 있다. 억셉터성을 가지는 물질은 전계를 인가함으로써, 인접한 정공 수송층, 또는 정공 수송성을 가지는 재료로부터 전자를 추출할 수 있다.
예를 들어 전자 흡인기(할로젠기 또는 사이아노기)를 가지는 화합물을 억셉터성을 가지는 물질로서 사용할 수 있다. 또한 억셉터성을 가지는 유기 화합물은 증착이 용이하여 성막하기 쉽다. 이에 의하여, 광전 변환 디바이스(550S)의 생산성을 높일 수 있다.
구체적으로는, 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 사용할 수 있다.
특히 HAT-CN과 같이 복수의 헤테로 원자를 가지는 축합 방향족 고리에 전자 흡인기가 결합된 화합물은 열적으로 안정적이므로 바람직하다.
또한 전자 흡인기(특히 플루오로기와 같은 할로젠기 또는 사이아노기)를 가지는 [3]라디알렌 유도체는 전자 수용성이 매우 높기 때문에 바람직하다.
구체적으로는, α,α',α''-1,2,3-사이클로프로페인트라이일리덴트리스[4-사이아노-2,3,5,6-테트라플루오로벤젠아세토나이트릴], α,α',α''-1,2,3-사이클로프로페인트라이일리덴트리스[2,6-다이클로로-3,5-다이플루오로-4-(트라이플루오로메틸)벤젠아세토나이트릴], α,α',α''-1,2,3-사이클로프로페인트라이일리덴트리스[2,3,4,5,6-펜타플루오로벤젠아세토나이트릴] 등을 사용할 수 있다.
또한 몰리브데넘 산화물, 바나듐 산화물, 루테늄 산화물, 텅스텐 산화물, 망가니즈 산화물 등을 억셉터성을 가지는 물질로서 사용할 수 있다.
또한 프탈로사이아닌(약칭: H2Pc), 구리 프탈로사이아닌(CuPc) 등의 프탈로사이아닌계 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 골격을 가지는 화합물을 사용할 수 있다.
또한 폴리(3,4-에틸렌다이옥시싸이오펜)/폴리(스타이렌설폰산)(PEDOT/PSS) 등의 고분자 화합물 등을 사용할 수 있다.
[복합 재료의 구성예 1]
또한 예를 들어 억셉터성을 가지는 물질과 정공 수송성을 가지는 재료를 포함하는 복합 재료를 층(104)에 사용할 수 있다.
예를 들어 방향족 아민 골격을 가지는 화합물, 카바졸 유도체, 방향족 탄화수소, 바이닐기를 가지는 방향족 탄화수소, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등) 등을, 복합 재료에 사용되는 정공 수송성을 가지는 재료로서 사용할 수 있다. 또한 정공 이동도가 1×10-6cm2/Vs 이상인 재료를 복합 재료에 사용되는 정공 수송성을 가지는 재료로서 적합하게 사용할 수 있다.
또한 비교적 깊은 HOMO 준위를 가지는 물질을 복합 재료에 사용되는 정공 수송성을 가지는 재료에 적합하게 사용할 수 있다. 구체적으로는, HOMO 준위가 -5.7eV 이상 -5.4eV 이하인 것이 바람직하다.
방향족 아민 골격을 가지는 화합물로서는, 예를 들어 N,N'-다이(p-톨릴)-N,N'-다이페닐-p-페닐렌다이아민(약칭: DTDPPA), 4,4'-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: DPAB), N,N'-비스{4-[비스(3-메틸페닐)아미노]페닐}-N,N'-다이페닐-(1,1'-바이페닐)-4,4'-다이아민(약칭: DNTPD), 1,3,5-트리스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]벤젠(약칭: DPA3B) 등을 사용할 수 있다.
카바졸 유도체로서는, 예를 들어 3-[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCA1), 3,6-비스[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCA2), 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카바졸-3-일)아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCN1), 4,4'-다이(N-카바졸릴)바이페닐(약칭: CBP), 1,3,5-트리스[4-(N-카바졸릴)페닐]벤젠(약칭: TCPB), 9-[4-(10-페닐-9-안트라센일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA), 1,4-비스[4-(N-카바졸릴)페닐]-2,3,5,6-테트라페닐벤젠 등을 사용할 수 있다.
방향족 탄화수소로서는, 예를 들어 2-tert-뷰틸-9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: t-BuDNA), 2-tert-뷰틸-9,10-다이(1-나프틸)안트라센, 9,10-비스(3,5-다이페닐페닐)안트라센(약칭: DPPA), 2-tert-뷰틸-9,10-비스(4-페닐페닐)안트라센(약칭: t-BuDBA), 9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: DNA), 9,10-다이페닐안트라센(약칭: DPAnth), 2-tert-뷰틸안트라센(약칭: t-BuAnth), 9,10-비스(4-메틸-1-나프틸)안트라센(약칭: DMNA), 2-tert-뷰틸-9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]안트라센, 9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]안트라센, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-다이(1-나프틸)안트라센, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-다이(2-나프틸)안트라센, 9,9'-바이안트릴, 10,10'-다이페닐-9,9'-바이안트릴, 10,10'-비스(2-페닐페닐)-9,9'-바이안트릴, 10,10'-비스[(2,3,4,5,6-펜타페닐)페닐]-9,9'-바이안트릴, 안트라센, 테트라센, 루브렌, 페릴렌, 2,5,8,11-테트라(tert-뷰틸)페릴렌, 펜타센, 코로넨 등을 사용할 수 있다.
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) 등을 사용할 수 있다.
고분자 화합물로서는, 예를 들어 폴리(N-바이닐카바졸)(약칭: PVK), 폴리(4-바이닐트라이페닐아민)(약칭: PVTPA), 폴리[N-(4-{N'-[4-(4-다이페닐아미노)페닐]페닐-N'-페닐아미노}페닐)메타크릴아마이드](약칭: PTPDMA), 폴리[N,N'-비스(4-뷰틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘](약칭: Poly-TPD) 등을 사용할 수 있다.
또한 예를 들어 카바졸 골격, 다이벤조퓨란 골격, 다이벤조싸이오펜 골격, 및 안트라센 골격 중 어느 것을 가지는 물질을, 복합 재료에 사용되는 정공 수송성을 가지는 재료에 적합하게 사용할 수 있다. 또한 다이벤조퓨란 고리 또는 다이벤조싸이오펜 고리를 포함하는 치환기를 가지는 방향족 아민, 나프탈렌 고리를 가지는 방향족 모노아민, 또는 9-플루오렌일기가 아릴렌기를 통하여 아민의 질소에 결합되는 방향족 모노아민을 가지는 물질을, 복합 재료에 사용되는 정공 수송성을 가지는 재료에 사용할 수 있다. 또한 N,N-비스(4-바이페닐)아미노기를 가지는 물질을 사용하면, 광전 변환 디바이스(550S)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이들 재료로서는, 예를 들어 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-9H카바졸-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 사용할 수 있다.
[복합 재료의 구성예 2]
예를 들어 억셉터성을 가지는 물질과, 정공 수송성을 가지는 재료와, 알칼리 금속의 플루오린화물 또는 알칼리 토금속의 플루오린화물을 포함하는 복합 재료를 정공 주입성을 가지는 재료에 사용할 수 있다. 특히 원자 비율에서 플루오린 원자가 20% 이상인 복합 재료를 적합하게 사용할 수 있다. 이에 의하여, 층(104)의 굴절률을 저하시킬 수 있다.
또한 본 실시형태는 본 명세서에서 설명하는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 광전 변환 디바이스(550S)의 구성에 대하여 도 1의 (A) 및 (B)를 참조하여 설명한다.
<광전 변환 디바이스(550S)의 구성예>
본 실시형태에서 설명하는 광전 변환 디바이스(550S)는 전극(551S)과, 전극(552S)과, 유닛(103S)과, 층(105)을 가진다. 전극(552S)은 전극(551S)과 중첩되는 영역을 가지고, 유닛(103S)은 전극(551S)과 전극(552S) 사이에 끼워지는 영역을 가진다. 또한 층(105)은 유닛(103S)과 전극(552S) 사이에 끼워지는 영역을 가진다. 또한 예를 들어 실시형태 1에서 설명하는 구성을 유닛(103S)에 사용할 수 있다.
<전극(552S)의 구성예>
예를 들어 도전성 재료를 전극(552S)에 사용할 수 있다. 구체적으로는, 금속, 합금, 또는 도전성 화합물을 포함하는 재료를 단층으로 또는 적층하여 전극(552S)에 사용할 수 있다.
예를 들어 실시형태 2에서 설명하는 전극(551S)에 사용할 수 있는 재료를 전극(552S)에 사용할 수 있다. 특히 전극(551S)보다 일함수가 작은 재료를 전극(552S)에 적합하게 사용할 수 있다. 구체적으로는 일함수가 3.8eV 이하인 재료가 바람직하다.
예를 들어 원소 주기율표의 1족에 속하는 원소, 원소 주기율표의 2족에 속하는 원소, 희토류 금속, 및 이들을 포함하는 합금을 전극(552S)에 사용할 수 있다.
구체적으로는, 리튬(Li) 및 세슘(Cs) 등, 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 및 스트론튬(Sr) 등, 유로퓸(Eu) 및 이터븀(Yb) 등, 그리고 이들을 포함하는 합금(MgAg, AlLi)을 전극(552S)에 사용할 수 있다.
<<층(105)의 구성예>>
예를 들어 전자 주입성을 가지는 재료를 층(105)에 사용할 수 있다.
구체적으로는, 도너성을 가지는 물질을 층(105)에 사용할 수 있다. 또는 도너성을 가지는 물질과 전자 수송성을 가지는 재료를 복합한 재료를 층(105)에 사용할 수 있다. 또는 전자화물(electride)을 층(105)에 사용할 수 있다. 또는 일함수가 작은 재료뿐만 아니라, 일함수가 큰 재료를 전극(552S)에 사용할 수 있다. 또는 일함수와 상관없이, 넓은 범위에서 전극(552S)에 사용하는 재료를 선택할 수 있다. 구체적으로는, Al, Ag, ITO, 실리콘, 또는 산화 실리콘을 함유한 산화 인듐-산화 주석 등을 전극(552S)에 사용할 수 있다.
[도너성을 가지는 물질]
예를 들어 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 또는 이들의 화합물(산화물, 할로젠화물, 탄산염 등)을 도너성을 가지는 물질로서 사용할 수 있다. 또는 테트라싸이아나프타센(약칭: TTN), 니켈로센, 데카메틸니켈로센 등의 유기 화합물을 도너성을 가지는 물질로서 사용할 수도 있다.
알칼리 금속 화합물(산화물, 할로젠화물, 탄산염을 포함함)로서는 산화 리튬, 플루오린화 리튬(LiF), 플루오린화 세슘(CsF), 탄산 리튬, 탄산 세슘, 8-하이드록시퀴놀리네이토-리튬(약칭: Liq) 등을 사용할 수 있다.
알칼리 토금속 화합물(산화물, 할로젠화물, 탄산염을 포함함)로서는 플루오린화 칼슘(CaF2) 등을 사용할 수 있다.
[복합 재료의 구성예 1]
또한 복수 종류의 물질을 복합한 재료를 전자 주입성을 가지는 재료에 사용할 수 있다. 예를 들어 도너성을 가지는 물질과 전자 수송성을 가지는 재료를 복합 재료로서 사용할 수 있다.
[전자 수송성을 가지는 재료]
예를 들어 금속 착체 또는 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 골격을 가지는 유기 화합물을 전자 수송성을 가지는 재료로서 사용할 수 있다.
예를 들어 실시형태 1에서 설명한 층(112)에 사용할 수 있는 전자 수송성을 가지는 재료를 복합 재료로서 사용할 수 있다.
[복합 재료의 구성예 2]
예를 들어 비공유 전자쌍을 가지는 제 1 유기 화합물 및 제 1 금속을 포함하는 복합 재료를 층(105)에 사용할 수 있다. 또한 제 1 유기 화합물의 전자수와 제 1 금속의 전자수의 합계가 홀수인 것이 바람직하다. 또한 제 1 유기 화합물 1mol에 대한 제 1 금속의 몰비는 바람직하게는 0.1 이상 10 이하, 더 바람직하게는 0.2 이상 2 이하, 더 바람직하게는 0.2 이상 0.8 이하이다.
이에 의하여, 비공유 전자쌍을 가지는 제 1 유기 화합물은 제 1 금속과 상호 작용하여, 반점유 궤도(SOMO: Singly Occupied Molecular Orbital)를 형성할 수 있다. 또한 제 1 금속은 물 또는 산소와의 반응성이 낮기 때문에, 광전 변환 디바이스(550S)의 내습성을 향상시킬 수 있다.
또한 전자 스핀 공명법(ESR: Electron spin resonance)을 사용하여 측정한 스핀 밀도가 바람직하게는 1×1016spins/cm3 이상, 더 바람직하게는 5×1016spins/cm3 이상, 더 바람직하게는 1×1017spins/cm3 이상인 복합 재료를 층(105)에 사용할 수 있다.
[비공유 전자쌍을 가지는 유기 화합물]
예를 들어 전자 수송성을 가지는 재료를 비공유 전자쌍을 가지는 유기 화합물에 사용할 수 있다. 예를 들어 전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 가지는 화합물을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 피리딘 고리, 다이아진 고리(피리미딘 고리, 피라진 고리, 피리다진 고리), 트라이아진 고리 중 적어도 하나를 가지는 화합물을 사용할 수 있다. 이로써, 광전 변환 디바이스(550S)의 구동 전압을 저감할 수 있다.
또한 비공유 전자쌍을 가지는 유기 화합물의 최저 비점유 분자 궤도(LUMO: Lowest Unoccupied Molecular Orbital) 준위가 -3.6eV 이상 -2.3eV 이하인 것이 바람직하다. 또한 일반적으로 CV(사이클릭 볼타메트리), 광전자 분광법, 광 흡수 분광법, 역광전자 분광법 등에 의하여 유기 화합물의 HOMO 준위 및 LUMO 준위를 추정할 수 있다.
예를 들어 4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: BPhen), 2,9-다이(나프탈렌-2-일)-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: NBPhen), 다이퀴녹살리노[2,3-a:2',3'-c]페나진(약칭: HATNA), 2,4,6-트리스[3'-(피리딘-3-일)바이페닐-3-일]-1,3,5-트라이아진(약칭: TmPPPyTz) 등을, 비공유 전자쌍을 가지는 유기 화합물에 사용할 수 있다. 또한 NBPhen은 BPhen에 비하여 유리 전이 온도(Tg)가 높기 때문에 내열성이 우수하다.
또한 예를 들어 구리 프탈로사이아닌을 비공유 전자쌍을 가지는 유기 화합물에 사용할 수 있다. 또한 구리 프탈로사이아닌의 전자수는 홀수이다.
[제 1 금속]
예를 들어 비공유 전자쌍을 가지는 제 1 유기 화합물의 전자수가 짝수인 경우, 주기율표에 있어서 홀수 족인 금속과 제 1 유기 화합물의 복합 재료를 층(105)에 사용할 수 있다.
예를 들어 7족 금속인 망가니즈(Mn), 9족 금속인 코발트(Co), 11족 금속인 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 13족 금속인 알루미늄(Al), 인듐(In)은 주기율표에 있어서 홀수 족이다. 또한 11족 원소는 7족 또는 9족 원소보다 융점이 낮아 진공 증착에 적합하다. 특히 Ag는 융점이 낮아 바람직하다.
또한 전극(552S) 및 층(105)에 Ag를 사용함으로써, 층(105)과 전극(552S)의 밀착성을 높일 수 있다.
또한 비공유 전자쌍을 가지는 제 1 유기 화합물의 전자수가 홀수인 경우, 주기율표에 있어서 짝수 족인 제 1 금속과 제 1 유기 화합물의 복합 재료를 층(105)에 사용할 수 있다. 예를 들어 8족 금속인 철(Fe)은 주기율표에 있어서 짝수 족이다.
[전자화물]
예를 들어 칼슘과 알루미늄의 혼합 산화물에 전자를 고농도로 첨가한 물질 등을 전자 주입성을 가지는 재료에 사용할 수 있다.
또한 본 실시형태는 본 명세서에서 설명하는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 장치(700)의 구성에 대하여 도 2의 (A) 및 (B)를 참조하여 설명한다.
도 2의 (A)는 본 발명의 일 형태의 장치(700)의 구성을 설명하는 단면도이고, 도 2의 (B)는 도 2의 (A)와 다른 본 발명의 일 형태의 장치(700)의 구성을 설명하는 단면도이다.
<장치(700)의 구성예 1>
본 실시형태에서 설명하는 장치(700)는 발광 디바이스(550X(i, j))와 광전 변환 디바이스(550S(i, j))를 가진다(도 2의 (A) 참조). 광전 변환 디바이스(550S(i, j))는 발광 디바이스(550X(i, j))와 인접된다.
또한 장치(700)는 절연막(521)을 가지고, 광전 변환 디바이스(550S(i, j)) 및 발광 디바이스(550X(i, j))는 절연막(521) 위에 형성된다.
<<광전 변환 디바이스(550S(i, j))의 구성예 1>>
광전 변환 디바이스(550S(i, j))는 전극(551S(i, j))과, 전극(552S(i, j))과, 유닛(103S(i, j))을 가진다. 또한 층(104) 및 층(105)을 가진다.
예를 들어 실시형태 1 내지 실시형태 3에서 설명한 광전 변환 디바이스를 광전 변환 디바이스(550S(i, j))로서 사용할 수 있다. 구체적으로는, 전극(551S)에 사용할 수 있는 구성을 전극(551S(i, j))에 사용할 수 있다. 특히 4.0eV 이상의 일함수를 가지는 재료를 전극(551S(i, j))에 적합하게 사용할 수 있다.
또한 유닛(103S)에 사용할 수 있는 구성을 유닛(103S(i, j))에 사용할 수 있다.
예를 들어 실시형태 2에서 설명한 층(104)에 사용할 수 있는 구성을 본 실시형태에서 설명하는 발광 디바이스의 층(104)에 사용할 수 있다.
예를 들어 실시형태 3에서 설명한 층(105)에 사용할 수 있는 구성을 본 실시형태에서 설명하는 발광 디바이스의 층(105)에 사용할 수 있다. 또한 층(105)을 전자 주입층이라고 할 수 있다.
<<발광 디바이스(550X(i, j))의 구성예 1>>
발광 디바이스(550X(i, j))는 전극(551X(i, j))과, 전극(552X(i, j))과, 유닛(103X(i, j))을 가진다(도 2의 (A) 참조). 전극(552X(i, j))은 전극(551X(i, j))과 중첩되고, 유닛(103X(i, j))은 전극(551X(i, j))과 전극(552X(i, j)) 사이에 끼워진다.
전극(551X(i, j))은 전극(551S(i, j))에 인접하고, 전극(551X(i, j))은 전극(551S(i, j))과의 사이에 간격(551XS(i, j))을 가진다.
또한 예를 들어 전극(551S(i, j))에 사용할 수 있는 재료를 전극(551X(i, j))에 사용할 수 있다.
<<유닛(103X(i, j))의 구성예 1>>
유닛(103X(i, j))은 단층 구조 또는 적층 구조를 가진다. 예를 들어 유닛(103X(i, j))은 층(111X(i, j)), 층(112), 및 층(113)을 가진다(도 2의 (A) 참조). 층(111X(i, j))은 층(112)과 층(113) 사이에 끼워지고, 층(112)은 전극(551X(i, j))과 층(111X(i, j)) 사이에 끼워지고, 층(113)은 전극(552X(i, j))과 층(111X(i, j)) 사이에 끼워진다.
예를 들어 발광층, 정공 수송층, 전자 수송층, 캐리어 차단층 등의 기능층에서 선택한 층을 유닛(103X(i, j))에 사용할 수 있다. 또한 정공 주입층, 전자 주입층, 여기자 차단층, 및 전하 발생층 등의 기능층에서 선택한 층을 유닛(103X(i, j))에 사용할 수 있다.
<<발광 디바이스(550X(i, j))의 구성예 2>>
또한 발광 디바이스(550X(i, j))는 층(104)과 층(105)을 가진다. 층(104)은 전극(551X(i, j))과 유닛(103X(i, j)) 사이에 끼워지고, 층(105)은 유닛(103X(i, j))과 전극(552X(i, j)) 사이에 끼워진다. 또한 도전막(552)은 전극(552X(i, j)) 및 전극(552S(i, j))을 포함한다.
또한 광전 변환 디바이스(550S(i, j))의 구성의 일부를 발광 디바이스(550X(i, j))의 구성의 일부에 사용할 수 있다. 이에 의하여 구성의 일부를 공통의 구성으로 할 수 있다. 또한 제작 공정을 간략화할 수 있다.
<장치(700)의 구성예 2>
또한 본 실시형태에서 설명하는 장치(700)는 절연막(528)을 가진다(도 2의 (A) 참조).
<<절연막(528)의 구성예>>
절연막(528)은 개구부를 가지고, 하나의 개구부는 전극(551S(i, j))과 중첩되고, 다른 개구부는 전극(551X(i, j))과 중첩된다.
<장치(700)의 구성예 3>
또한 본 실시형태에서 설명하는 장치(700)는 층(111X(i, j))을 가진다(도 2의 (A) 또는 (B) 참조).
<<층(111X(i, j))의 구성예 1>>
예를 들어 발광성 재료, 또는 발광성 재료 및 호스트 재료를 층(111X(i, j))에 사용할 수 있다. 또한 층(111X(i, j))을 발광층이라고 할 수 있다. 또한 정공과 전자가 재결합되는 영역에 층(111X(i, j))을 배치하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 캐리어의 재결합에 의하여 발생한 에너지를 효율적으로 광으로 변환하여 방출할 수 있다. 또한 층(111X(i, j))은 전극 등에 사용하는 금속에서 떨어져 배치되는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 전극 등에 사용하는 금속으로 인한 소광 현상을 억제할 수 있다.
예를 들어 청색광을 사출하는 발광 디바이스, 녹색광을 사출하는 발광 디바이스, 및 적색광을 사출하는 발광 디바이스를 장치(700)에 배치할 수 있다. 또한 백색광을 사출하는 발광 디바이스, 황색광을 사출하는 발광 디바이스, 또는 적외선을 사출하는 발광 디바이스를 장치(700)에 배치할 수 있다.
<<층(111X(i, j))의 구성예 2>>
예를 들어 형광 발광 물질, 인광 발광 물질, 또는 열 활성화 지연 형광(TADF: Thermally Activated Delayed Fluorescence)를 나타내는 물질(TADF 재료라고도 함)을, 발광성 재료에 사용할 수 있다. 이로써 캐리어의 재결합에 의하여 발생한 에너지를 발광성 재료로부터 광(ELX)으로서 방출할 수 있다(도 2의 (A) 또는 (B) 참조).
[형광 발광 물질]
형광 발광 물질을 층(111X(i, j))에 사용할 수 있다. 예를 들어 이하에서 예시하는 형광 발광 물질을 층(111X(i, j))에 사용할 수 있다. 또한 이들에 한정되지 않고, 다양한 공지의 형광 발광 물질을 층(111X(i, j))에 사용할 수 있다.
구체적으로는, 5,6-비스[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-2,2'-바이피리딘(약칭: PAP2BPy), 5,6-비스[4'-(10-페닐-9-안트릴)바이페닐-4-일]-2,2'-바이피리딘(약칭: PAPP2BPy), N,N'-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-뷰틸)페릴렌(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), 쿠마린 545T, N,N'-다이페닐퀴나크리돈(약칭: DPQd), 루브렌, 5,12-비스(1,1'-바이페닐-4-일)-6,11-다이페닐테트라센(약칭: BPT), 2-(2-{2-[4-(다이메틸아미노)페닐]에텐일}-6-메틸-4H-피란-4-일리덴)프로페인다이나이트릴(약칭: DCM1), 2-{2-메틸-6-[2-(2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCM2), N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)테트라센-5,11-다이아민(약칭: p-mPhTD), 7,14-다이페닐-N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)아세나프토[1,2-a]플루오란텐-3,10-다이아민(약칭: p-mPhAFD), 2-{2-아이소프로필-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCJTI), 2-{2-tert-뷰틸-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCJTB), 2-(2,6-비스{2-[4-(다이메틸아미노)페닐]에텐일}-4H-피란-4-일리덴)프로페인다이나이트릴(약칭: BisDCM), 2-{2,6-비스[2-(8-메톡시-1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: BisDCJTM), N,N'-(피렌-1,6-다이일)비스[(6,N-다이페닐벤조[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 사용할 수 있다.
특히, 1,6FLPAPrn, 1,6mMemFLPAPrn, 또는 1,6BnfAPrn-03과 같은 피렌다이아민 화합물로 대표되는 축합 방향족 다이아민 화합물은 정공 트랩성이 높고, 발광 효율 또는 신뢰성이 우수하기 때문에 바람직하다.
[인광 발광 물질]
인광 발광 물질을 층(111X(i, j))에 사용할 수 있다. 예를 들어 이하에서 예시하는 인광 발광 물질을 층(111X(i, j))에 사용할 수 있다. 또한 이들에 한정되지 않고, 다양한 공지의 인광 발광 물질을 층(111X(i, j))에 사용할 수 있다.
예를 들어 4H-트라이아졸 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체, 1H-트라이아졸 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체, 이미다졸 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체, 전자 흡인기를 가지는 페닐피리딘 유도체를 배위자로 하는 유기 금속 이리듐 착체, 피리미딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체, 피라진 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체, 피리딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체, 희토류 금속 착체, 백금 착체 등을 층(111X(i, j))에 사용할 수 있다.
[인광 발광 물질(청색)]
4H-트라이아졸 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체 등으로서는, 예를 들어 트리스{2-[5-(2-메틸페닐)-4-(2,6-다이메틸페닐)-4H-1,2,4-트라이아졸-3-일-κN2]페닐-κC}이리듐(III)(약칭: [Ir(mpptz-dmp)3]), 트리스(5-메틸-3,4-다이페닐-4H-1,2,4-트라이아졸레이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(Mptz)3]), 트리스[4-(3-바이페닐)-5-아이소프로필-3-페닐-4H-1,2,4-트라이아졸레이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(iPrptz-3b)3]) 등을 사용할 수 있다.
1H-트라이아졸 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체 등으로서는, 예를 들어 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]) 등을 사용할 수 있다.
이미다졸 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체 등으로서는, 예를 들어 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]) 등을 사용할 수 있다.
전자 흡인기를 가지는 페닐피리딘 유도체를 배위자로 하는 유기 금속 이리듐 착체 등으로서는, 예를 들어 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) 등을 사용할 수 있다.
또한 이들은 청색 인광 발광을 나타내는 화합물이고, 440nm 내지 520nm에 발광 파장의 피크를 가지는 화합물이다.
[인광 발광 물질(녹색)]
피리미딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체 등으로서는, 예를 들어 트리스(4-메틸-6-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppm)3]), 트리스(4-t-뷰틸-6-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tBuppm)3]), (아세틸아세토네이토)비스(6-메틸-4-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppm)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스(6-tert-뷰틸-4-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tBuppm)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스[6-(2-노보닐)-4-페닐피리미디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(nbppm)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스[5-메틸-6-(2-메틸페닐)-4-페닐피리미디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(mpmppm)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스(4,6-다이페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(dppm)2(acac)]) 등을 사용할 수 있다.
피라진 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체 등으로서는, 예를 들어 (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)]) 등을 사용할 수 있다.
피리딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체 등으로서는, 예를 들어 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-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)]) 등을 사용할 수 있다.
희토류 금속 착체로서는, 예를 들어 트리스(아세틸아세토네이토)(모노페난트롤린)터븀(III)(약칭: [Tb(acac)3(Phen)]) 등이 있다.
또한 이들은 주로 녹색 인광 발광을 나타내는 화합물이고, 500nm 내지 600nm에 발광 파장의 피크를 가진다. 또한 피리미딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체는 신뢰성 또는 발광 효율이 매우 우수하다.
[인광 발광 물질(적색)]
피리미딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체 등으로서는, 예를 들어 (다이아이소뷰티릴메타네이토)비스[4,6-비스(3-메틸페닐)피리미디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(5mdppm)2(dibm)]), 비스[4,6-비스(3-메틸페닐)피리미디네이토](다이피발로일메타네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(5mdppm)2(dpm)]), 비스[4,6-다이(나프탈렌-1-일)피리미디네이토](다이피발로일메타네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(d1npm)2(dpm)]) 등을 사용할 수 있다.
피라진 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체 등으로서는, 예를 들어 (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)]) 등을 사용할 수 있다.
피리딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체 등으로서는, 예를 들어 트리스(1-페닐아이소퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: [Ir(piq)3]), 비스(1-페닐아이소퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(piq)2(acac)]) 등을 사용할 수 있다.
희토류 금속 착체 등으로서는, 예를 들어 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)]) 등을 사용할 수 있다.
백금 착체 등으로서는, 예를 들어 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르피린 백금(II)(약칭: PtOEP) 등을 사용할 수 있다.
또한 이들은 적색 인광 발광을 나타내는 화합물이고, 600nm 내지 700nm에 발광 피크를 가진다. 또한 피라진 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체로부터는 표시 장치에 적합하게 사용할 수 있는 색도를 가지는 적색 발광을 얻을 수 있다.
[열 활성화 지연 형광(TADF)을 나타내는 물질]
TADF 재료를 층(111X(i, j))에 사용할 수 있다. 예를 들어 이하에서 예시하는 TADF 재료를 발광성 재료로서 사용할 수 있다. 또한 이에 한정되지 않고, 다양한 공지의 TADF 재료를 발광성 재료로서 사용할 수 있다.
TADF 재료에서는 S1 준위와 T1 준위의 차이가 작고, 미소한 열 에너지에 의하여 삼중항 여기 상태로부터 단일항 여기 상태로의 역항간 교차(업컨버전)가 가능하다. 따라서 삼중항 여기 상태로부터 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, 예를 들어 저온(예를 들어 77K 내지 10K)에서 관측되는 인광 스펙트럼을 사용하면 좋다. TADF 재료는, 예를 들어 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.
예를 들어 풀러렌 및 그 유도체, 아크리딘 및 그 유도체, 에오신 유도체 등을 TADF 재료로서 사용할 수 있다. 또한 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 주석(Sn), 백금(Pt), 인듐(In), 또는 팔라듐(Pd) 등을 포함하는 금속 함유 포르피린을 TADF 재료로서 사용할 수 있다.
구체적으로는, 구조식을 이하에 나타내는 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) 등을 사용할 수 있다.
[화학식 14]
또한 예를 들어 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리 및 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 중 한쪽 또는 양쪽을 가지는 헤테로 고리 화합물을 TADF 재료로서 사용할 수 있다.
구체적으로는, 구조식을 이하에 나타내는 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), 2-{4-[3-(N-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸-9-일]페닐}-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: PCCzPTzn), 2-[4-(10H-페녹사진-10-일)페닐]-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: PXZ-TRZ), 3-[4-(5-페닐-5,10-다이하이드로페나진-10-일)페닐]-4,5-다이페닐-1,2,4-트라이아졸(약칭: PPZ-3TPT), 3-(9,9-다이메틸-9H-아크리딘-10-일)-9H-크산텐-9-온(약칭: ACRXTN), 비스[4-(9,9-다이메틸-9,10-다이하이드로아크리딘)페닐]설폰(약칭: DMAC-DPS), 10-페닐-10H,10'H-스파이로[아크리딘-9,9'-안트라센]-10'-온(약칭: ACRSA) 등을 사용할 수 있다.
[화학식 15]
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. 특히 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 가지는 골격 중, 피리딘 골격, 다이아진 골격(피리미딘 골격, 피라진 골격, 피리다진 골격), 및 트라이아진 골격은 안정적이고 신뢰성이 양호하므로 바람직하다. 특히 벤조퓨로피리미딘 골격, 벤조티에노피리미딘 골격, 벤조퓨로피라진 골격, 벤조티에노피라진 골격은 억셉터성이 높고 신뢰성이 양호하므로 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 양호하므로, 상기 골격 중 적어도 하나를 가지는 것이 바람직하다. 또한 퓨란 골격으로서는, 예를 들어 다이벤조퓨란 골격이 바람직하고, 싸이오펜 골격으로서는, 예를 들어 다이벤조싸이오펜 골격이 바람직하다. 또한 피롤 골격으로서는, 예를 들어 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 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리의 전자 수용성이 모두 강해지고, S1 준위와 T1 준위의 에너지 차이가 작아지기 때문에, 열 활성화 지연 형광을 효율적으로 얻을 수 있어 특히 바람직하다. 또한 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 대신에, 사이아노기와 같은 전자 흡인기가 결합된 방향족 고리를 사용하여도 좋다. 또한 π전자 과잉형 골격으로서 방향족 아민 골격, 페나진 골격 등을 사용할 수 있다.
또한 π전자 부족형 골격으로서 크산텐 골격, 싸이오크산텐다이옥사이드 골격, 옥사다이아졸 골격, 트라이아졸 골격, 이미다졸 골격, 안트라퀴논 골격, 페닐보레인 또는 보레인트렌 등의 붕소 함유 골격, 벤조나이트릴 또는 사이아노벤젠 등의 나이트릴기 또는 사이아노기를 가지는 방향족 고리 또는 헤테로 방향족 고리, 벤조페논 등의 카보닐 골격, 포스핀옥사이드 골격, 설폰 골격 등을 사용할 수 있다.
이와 같이, π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 및 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리 중 적어도 한쪽 대신에 π전자 부족형 골격 및 π전자 과잉형 골격을 사용할 수 있다.
<<층(111X(i, j))의 구성예 3>>
캐리어 수송성을 가지는 재료를 호스트 재료로서 사용할 수 있다. 예를 들어, 정공 수송성을 가지는 재료, 전자 수송성을 가지는 재료, 열 활성화 지연 형광(TADF)을 나타내는 물질, 안트라센 골격을 가지는 재료, 및 혼합 재료 등을 호스트 재료로서 사용할 수 있다. 또한 층(111X(i, j))에 포함되는 발광성 재료보다 밴드 갭이 넓은 재료를 호스트 재료로서 사용하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 층(111X(i, j))에서 생성되는 여기자로부터 호스트 재료로의 에너지 이동을 억제할 수 있다.
[정공 수송성을 가지는 재료]
정공 이동도가 1×10-6cm2/Vs 이상인 재료를 정공 수송성을 가지는 재료로서 적합하게 사용할 수 있다.
예를 들어 실시형태 1에서 설명한 층(112)에 사용할 수 있는 정공 수송성을 가지는 재료를 층(111X(i, j))에 사용할 수 있다.
[전자 수송성을 가지는 재료]
금속 착체 또는 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 골격을 가지는 유기 화합물을, 전자 수송성을 가지는 재료로서 사용할 수 있다.
예를 들어 실시형태 1에서 설명한 층(113)에 사용할 수 있는 전자 수송성을 가지는 재료를 층(111X(i, j))에 사용할 수 있다. 구체적으로는 전자 수송층에 사용할 수 있는 정공 수송성을 가지는 재료를 층(111X(i, j))에 사용할 수 있다.
[안트라센 골격을 가지는 재료]
안트라센 골격을 가지는 유기 화합물을 호스트 재료로서 사용할 수 있다. 안트라센 골격을 가지는 유기 화합물은 발광 물질로서 형광 발광 물질을 사용하는 경우에 특히 적합하다. 이에 의하여, 발광 효율 및 내구성이 양호한 발광 디바이스를 실현할 수 있다.
안트라센 골격을 가지는 유기 화합물로서는, 예를 들어 다이페닐안트라센 골격, 특히 9,10-다이페닐안트라센 골격을 가지는 유기 화합물이 화학적으로 안정적이므로 바람직하다. 또한 호스트 재료가 카바졸 골격을 가지는 경우, 정공 주입성과 정공 수송성이 높아지기 때문에 바람직하다. 특히 호스트 재료가 다이벤조카바졸 골격을 가지는 경우, 카바졸보다 HOMO 준위가 0.1eV 정도 얕아져 정공이 들어가기 쉬워질 뿐만 아니라, 정공 수송성도 우수하고 내열성도 높아지기 때문에 바람직하다. 또한 정공 주입성과 정공 수송성의 관점에서, 카바졸 골격 대신에 벤조플루오렌 골격 또는 다이벤조플루오렌 골격을 사용하여도 좋다.
따라서 9,10-다이페닐안트라센 골격 및 카바졸 골격을 모두 가지는 물질, 9,10-다이페닐안트라센 골격 및 벤조카바졸 골격을 모두 가지는 물질, 9,10-다이페닐안트라센 골격 및 다이벤조카바졸 골격을 모두 가지는 물질은 호스트 재료로서 바람직하다.
예를 들어 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-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: PCzPA), 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), 3-[4-(1-나프틸)-페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPN) 등을 사용할 수 있다.
특히 CzPA, cgDBCzPA, 2mBnfPPA, PCzPA는 특성이 매우 양호하다.
[열 활성화 지연 형광(TADF)을 나타내는 물질]
TADF 재료를 층(111X(i, j))에 사용할 수 있다. 예를 들어 이하에서 예시하는 TADF 재료를 호스트 재료로서 사용할 수 있다. 또한 이에 한정되지 않고, 다양한 공지의 TADF 재료를 호스트 재료로서 사용할 수 있다. TADF 재료를 호스트 재료로서 사용하면, TADF 재료에서 생성된 삼중항 여기 에너지를 역항간 교차에 의하여 단일항 여기 에너지로 변환할 수 있다. 또한 여기 에너지를 발광 물질로 이동시킬 수 있다. 바꿔 말하면, TADF 재료는 에너지 도너로서 기능하고, 발광 물질은 에너지 억셉터로서 기능한다. 따라서 발광 디바이스의 발광 효율을 높일 수 있다.
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 있기 때문에 바람직하다.
또한 역항간 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(발광을 일으키는 골격)의 주위에 보호기를 가지는 것이 바람직하다. 상기 보호기로서는, 예를 들어 π결합을 가지지 않는 치환기 및 포화 탄화수소가 바람직하고, 구체적으로는 탄소수 3 이상 10 이하의 알킬기, 탄소수 3 이상 10 이하의 치환 또는 비치환된 사이클로알킬기, 탄소수 3 이상 10 이하의 트라이알킬실릴기를 들 수 있고, 복수의 보호기를 가지는 것이 더 바람직하다. π결합을 가지지 않는 치환기는 캐리어를 수송하는 기능이 부족하기 때문에, 캐리어 수송 또는 캐리어 재결합에 영향을 거의 미치지 않고 TADF 재료와 형광 발광 물질의 발광단의 거리를 멀어지게 할 수 있다.
여기서, 발광단이란 형광 발광 물질에서 발광을 일으키는 원자단(골격)을 말한다. 발광단은 π결합을 가지는 골격인 것이 바람직하고, 방향족 고리를 가지는 것이 바람직하고, 축합 방향족 고리 또는 축합 헤테로 방향족 고리를 가지는 것이 바람직하다.
축합 방향족 고리 또는 축합 헤테로 방향족 고리로서는, 예를 들어 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.
예를 들어 발광성 재료로서 사용할 수 있는 TADF 재료를 호스트 재료로서 사용할 수 있다.
[혼합 재료의 구성예 1]
또한 복수 종류의 물질을 혼합한 재료를 호스트 재료로서 사용할 수 있다. 예를 들어 전자 수송성을 가지는 재료와 정공 수송성을 가지는 재료를 혼합 재료로서 사용할 수 있다. 혼합 재료에 포함되는 정공 수송성을 가지는 재료와 전자 수송성을 가지는 재료의 중량비는, 혼합 재료에 포함되는 전자 수송성을 가지는 재료에 대한 정공 수송성을 가지는 재료의 중량비의 값이 1/19 이상 19 이하이면 좋다. 이에 의하여, 층(111X(i, j))의 캐리어 수송성을 용이하게 조정할 수 있다. 또한 재결합 영역의 제어도 간편하게 수행할 수 있다.
[혼합 재료의 구성예 2]
인광 발광 물질을 혼합한 재료를 호스트 재료로서 사용할 수 있다. 인광 발광 물질은 발광 물질로서 형광 발광 물질을 사용하는 경우에 형광 발광 물질에 여기 에너지를 공여하는 에너지 도너로서 사용할 수 있다.
들뜬 복합체를 형성하는 재료를 포함하는 혼합 재료를 호스트 재료로서 사용할 수 있다. 예를 들어 형성되는 들뜬 복합체의 발광 스펙트럼이 발광 물질의 가장 낮은 에너지 측의 흡수대의 파장과 중첩되는 재료를 호스트 재료로서 사용할 수 있다. 이에 의하여, 에너지가 원활하게 이동되어, 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 또는 구동 전압을 억제할 수 있다.
들뜬 복합체를 형성하는 재료 중 적어도 하나로서는 인광 발광 물질을 사용할 수 있다. 이에 의하여, 역항간 교차를 이용할 수 있다. 또는 삼중항 여기 에너지를 단일항 여기 에너지로 효율적으로 변환할 수 있다.
들뜬 복합체를 형성하는 재료의 조합으로서는, 예를 들어 정공 수송성을 가지는 재료의 HOMO 준위가 전자 수송성을 가지는 재료의 HOMO 준위 이상인 것이 바람직하다. 또는 정공 수송성을 가지는 재료의 LUMO 준위가 전자 수송성을 가지는 재료의 LUMO 준위 이상인 것이 바람직하다. 이에 의하여, 들뜬 복합체를 효율적으로 형성할 수 있다. 또한 재료의 LUMO 준위 및 HOMO 준위는 전기 화학 특성(환원 전위 및 산화 전위)에서 도출할 수 있다. 구체적으로는 사이클릭 볼타메트리(CV) 측정법을 사용하여 환원 전위 및 산화 전위를 측정할 수 있다.
또한 들뜬 복합체의 형성은, 예를 들어 정공 수송성을 가지는 재료의 발광 스펙트럼, 전자 수송성을 가지는 재료의 발광 스펙트럼, 및 이들 재료를 혼합한 혼합막의 발광 스펙트럼을 비교하여, 혼합막의 발광 스펙트럼이 각 재료의 발광 스펙트럼보다 장파장 측으로 시프트하는(또는 장파장 측에 새로운 피크를 가지는) 현상을 관측함으로써 확인할 수 있다. 또는 정공 수송성을 가지는 재료의 과도 포토루미네선스(PL), 전자 수송성을 가지는 재료의 과도 PL, 및 이들 재료를 혼합한 혼합막의 과도 PL을 비교하여, 혼합막의 과도 PL 수명이 각 재료의 과도 PL 수명보다 장수명 성분을 가지거나 지연 성분의 비율이 커지는 등의 과도 응답의 차이를 관측함으로써 확인할 수 있다. 또한 상술한 과도 PL을 과도 일렉트로루미네선스(EL)로 바꿔 읽어도 된다. 즉 정공 수송성을 가지는 재료의 과도 EL, 전자 수송성을 가지는 재료의 과도 EL, 및 이들의 혼합막의 과도 EL을 비교하여, 과도 응답의 차이를 관측하는 것에 의해서도 들뜬 복합체의 형성을 확인할 수 있다.
<<층(112)의 구성예>>
예를 들어 정공 수송성을 가지는 재료를 층(112)에 사용할 수 있다. 또한 층(112)을 정공 수송층이라고 할 수 있다. 또한 층(111X(i, j))에 포함되는 발광성 재료보다 밴드 갭이 넓은 재료를 층(112)에 사용하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 층(111X(i, j))에서 생성되는 여기자로부터 층(112)으로의 에너지 이동을 억제할 수 있다. 또한 실시형태 1에서 설명한 층(112)에 사용할 수 있는 구성을 층(112)에 사용할 수 있다.
<<층(113)의 구성예>>
예를 들어 전자 수송성을 가지는 재료, 안트라센 골격을 가지는 재료, 및 혼합 재료 등을 층(113)에 사용할 수 있다. 또한 층(113)을 전자 수송층이라고 할 수 있다. 또한 층(111X(i, j))에 포함되는 발광성 재료보다 밴드 갭이 넓은 재료를 층(113)에 사용하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 층(111X(i, j))에서 생성되는 여기자로부터 층(113)으로의 에너지 이동을 억제할 수 있다. 또한 실시형태 1에서 설명한 층(113)에 사용할 수 있는 구성을 층(113)에 사용할 수 있다.
또한 본 실시형태는 본 명세서에서 설명하는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 5)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 장치의 구성에 대하여 도 3 내지 도 7을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 형태의 장치의 구성을 설명하는 도면이다. 도 3의 (A)는 본 발명의 일 형태의 장치의 상면도이고, 도 3의 (B)는 도 3의 (A)의 일부를 설명하는 상면도이다. 또한 도 3의 (C)는 도 3의 (A)에 나타낸 절단선 X1-X2, 절단선 X3-X4, 절단선 X9-X10, 절단선 X11-X12, 및 한 쌍의 화소(703(i, j))에서의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 형태의 장치의 구성을 설명하는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 형태의 장치의 구성을 설명하는 회로도이다.
도 6은 본 발명의 일 형태의 장치의 구성을 설명하는 회로도이다.
도 7은 본 발명의 일 형태의 장치의 구성을 설명하는 회로도이다. 도 7의 (A)는 본 발명의 일 형태의 장치에 사용할 수 있는 증폭 회로(AMP1(j))를 설명하는 회로도이고, 도 7의 (B)는 본 발명의 일 형태의 기능 패널에 사용할 수 있는 샘플링 회로(SC(j))의 회로도이다.
또한 본 명세서에서 값이 1 이상의 정수(整數)인 변수를 부호에 사용하는 경우가 있다. 예를 들어 값이 1 이상의 정수인 변수 p를 포함하는 (p)를 최대 p개의 구성 요소 중 어느 것을 특정하는 부호의 일부에 사용하는 경우가 있다. 또한 예를 들어 값이 1 이상의 정수인 변수 m 및 변수 n을 포함하는 (m, n)을 최대 m×n개의 구성 요소 중 어느 것을 특정하는 부호의 일부에 사용하는 경우가 있다.
<장치(700)의 구성예 1>
본 발명의 일 형태의 장치(700)는 영역(231)과, 도전막(ANO)과, 도전막(VCOM2)을 가진다(도 3의 (A) 참조). 영역(231)은 한 쌍의 화소(703(i, j))를 가진다.
<<한 쌍의 화소(703(i, j))의 구성예 1>>
한 쌍의 화소(703(i, j))는 화소(702X(i, j))를 가진다(도 3의 (B) 및 (C) 참조).
화소(702X(i, j))는 발광 디바이스(550X(i, j)) 및 화소 회로(530X(i, j))를 가진다. 발광 디바이스(550X(i, j))는 한쪽 전극이 화소 회로(530X(i, j))에 전기적으로 접속되고, 다른 쪽 전극이 도전막(VCOM2)에 전기적으로 접속된다.
예를 들어 실시형태 4에서 설명한 발광 디바이스를 발광 디바이스(550X(i, j))로서 사용할 수 있다.
화소 회로(530X(i, j))는 도전막(ANO)에 전기적으로 접속된다(도 5 참조). 장치(700)는 화상을 표시하는 기능을 가진다. 장치(700)는 표시 장치이다.
<<한 쌍의 화소(703(i, j))의 구성예 2>>
한 쌍의 화소(703(i, j))는 화소(702S(i, j))를 가진다(도 3의 (B) 및 (C) 참조).
화소(702S(i, j))는 광전 변환 디바이스(550S(i, j)) 및 화소 회로(530S(i, j))를 가진다. 광전 변환 디바이스(550S(i, j))는 한쪽 전극이 화소 회로(530S(i, j))에 전기적으로 접속되고, 다른 쪽 전극이 도전막(VPD)에 전기적으로 접속된다.
예를 들어 실시형태 1 내지 실시형태 3에서 설명한 광전 변환 디바이스를 광전 변환 디바이스(550S(i, j))로서 사용할 수 있다.
화소 회로(530S(i, j))는 도전막(WX(j))에 전기적으로 접속되며 촬상 신호를 공급하는 기능을 가진다(도 6 참조). 장치(700)는 촬상 신호를 공급하는 기능을 가진다. 장치(700)는 촬상 장치이기도 하다.
<장치(700)의 구성예 2>
본 발명의 일 형태의 장치(700)는 기능층(540)과 기능층(520)을 가진다(도 3의 (C) 참조). 기능층(540)은 기능층(520)과 중첩된다.
기능층(540)은 발광 디바이스(550X(i, j)) 및 광전 변환 디바이스(550S(i, j))를 가진다.
기능층(520)은 화소 회로(530X(i, j)), 도전막(ANO), 및 도전막(VCOM2)을 가진다.
기능층(520)은 화소 회로(530S(i, j)), 도전막(WX(i)), 및 도전막(VPD)을 가진다.
<장치(700)의 구성예 3>
또한 본 발명의 일 형태의 장치(700)는 구동 회로(GD)와, 도전막(G1(i))과, 도전막(G2(i))을 가진다(도 4 및 도 5 참조).
<<구동 회로(GD)의 구성예>>
구동 회로(GD)는 제 1 선택 신호 및 제 2 선택 신호를 공급한다.
도전막(G1(i))은 제 1 선택 신호를 공급받고, 도전막(G2(i))은 제 2 선택 신호를 공급받는다.
<장치(700)의 구성예 4>
또한 본 발명의 일 형태의 장치(700)는 구동 회로(SD)와, 도전막(S1(j))과, 도전막(S2(j))을 가진다(도 4 및 도 5 참조). 또한 장치(700)는 도전막(V0)을 가진다.
<<구동 회로(SD)의 구성예>>
구동 회로(SD)는 제 1 제어 신호 및 제 2 제어 신호를 공급한다.
도전막(S1(j))은 제 1 제어 신호를 공급받고, 도전막(S2(j))은 제 2 제어 신호를 공급받는다.
<<화소 회로(530X(i, j))의 구성예 1>>
화소 회로(530X(i, j))는 도전막(G1(i)) 및 도전막(S1(j))에 전기적으로 접속된다. 도전막(G1(i))은 제 1 선택 신호를 공급하고, 도전막(S1(j))은 제 1 제어 신호를 공급한다.
화소 회로(530X(i, j))는 제 1 선택 신호 및 제 1 제어 신호에 기초하여 발광 디바이스(550X(i, j))를 구동한다. 또한 발광 디바이스(550X(i, j))는 광을 사출한다.
<<화소 회로(530X(i, j))의 구성예 2>>
화소 회로(530X(i, j))는 스위치(SW21), 스위치(SW22), 트랜지스터(M21), 용량 소자(C21), 및 노드(N21)를 가진다.
트랜지스터(M21)는 노드(N21)에 전기적으로 접속되는 게이트 전극과, 발광 디바이스(550X(i, j))에 전기적으로 접속되는 제 1 전극과, 도전막(ANO)에 전기적으로 접속되는 제 2 전극을 가진다.
스위치(SW21)는 노드(N21)에 전기적으로 접속되는 제 1 단자와, 도전막(S1(j))에 전기적으로 접속되는 제 2 단자와, 도전막(G1(i))의 전위에 기초하여 도통 상태 또는 비도통 상태를 제어하는 기능을 가지는 게이트 전극을 가진다.
스위치(SW22)는 도전막(S2(j))에 전기적으로 접속되는 제 1 단자와, 도전막(G2(i))의 전위에 기초하여 도통 상태 또는 비도통 상태를 제어하는 기능을 가지는 게이트 전극을 가진다.
용량 소자(C21)는 노드(N21)에 전기적으로 접속되는 도전막과, 스위치(SW22)의 제 2 전극에 전기적으로 접속되는 도전막을 가진다.
이로써, 화상 신호를 노드(N21)에 저장할 수 있다. 또는 노드(N21)의 전위를 스위치(SW22)를 사용하여 변경할 수 있다. 또는 발광 디바이스(550X(i, j))가 사출하는 광의 강도를 노드(N21)의 전위를 사용하여 제어할 수 있다. 그 결과, 편의성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 장치를 제공할 수 있다.
<<화소 회로(530X(i, j))의 구성예 3>>
화소 회로(530X(i, j))는 스위치(SW23), 노드(N22), 및 용량 소자(C22)를 가진다.
스위치(SW23)는 도전막(V0)에 전기적으로 접속되는 제 1 단자와, 노드(N22)에 전기적으로 접속되는 제 2 단자와, 도전막(G2(i))의 전위에 기초하여 도통 상태 또는 비도통 상태를 제어하는 기능을 가지는 게이트 전극을 가진다.
용량 소자(C22)는 노드(N21)에 전기적으로 접속되는 도전막과, 노드(N22)에 전기적으로 접속되는 도전막을 가진다.
또한 트랜지스터(M21)의 제 1 전극은 노드(N22)에 전기적으로 접속된다.
<장치(700)의 구성예 5>
또한 본 발명의 일 형태의 장치(700)는 구동 회로(RD)와, 도전막(RS(i))과, 도전막(TX(i))과, 도전막(SE(i))을 가진다(도 4 및 도 6 참조).
<<구동 회로(RD)의 구성예>>
구동 회로(RD)는 제 3 선택 신호, 제 4 선택 신호, 및 제 5 선택 신호를 공급한다.
도전막(RS(i))은 제 3 선택 신호를 공급받고, 도전막(TX(i))은 제 4 선택 신호를 공급받고, 도전막(SE(i))은 제 5 선택 신호를 공급받는다.
<<화소 회로(530S(i, j))의 구성예 1>>
화소 회로(530S(i, j))는 도전막(RS(i)), 도전막(TX(i)), 및 도전막(SE(i))에 전기적으로 접속된다. 도전막(RS(i))은 제 3 선택 신호를 공급하고, 도전막(TX(i))은 제 4 선택 신호를 공급하고, 도전막(SE(i))은 제 5 선택 신호를 공급한다.
화소 회로(530S(i, j))는 제 3 선택 신호에 기초하여 초기화되고, 제 4 선택 신호에 기초하여 촬상하고, 제 5 선택 신호에 기초하여 촬상 신호를 공급한다. 또한 발광 디바이스(550X(i, j))가 광을 사출하는 기간에 촬상할 수 있다.
<<화소 회로(530S(i, j))의 구성예 2>>
화소 회로(530S(i, j))는 스위치(SW31), 스위치(SW32), 스위치(SW33), 트랜지스터(M31), 용량 소자(C31), 및 노드(FD)를 가진다.
스위치(SW31)는 광전 변환 디바이스(550S(i, j))에 전기적으로 접속되는 제 1 단자와, 노드(FD)에 전기적으로 접속되는 제 2 단자와, 도전막(TX(i))의 전위에 기초하여 도통 상태 또는 비도통 상태를 제어하는 기능을 가지는 게이트 전극을 가진다.
스위치(SW32)는 노드(FD)에 전기적으로 접속되는 제 1 단자와, 도전막(VR)에 전기적으로 접속되는 제 2 단자와, 도전막(RS(i))의 전위에 기초하여 도통 상태 또는 비도통 상태를 제어하는 기능을 가지는 게이트 전극을 가진다.
용량 소자(C31)는 노드(FD)에 전기적으로 접속되는 도전막과, 도전막(VCP)에 전기적으로 접속되는 도전막을 가진다.
트랜지스터(M31)는 노드(FD)에 전기적으로 접속되는 게이트 전극과, 도전막(VPI)에 전기적으로 접속되는 제 1 전극을 가진다.
스위치(SW33)는 트랜지스터(M31)의 제 2 전극에 전기적으로 접속되는 제 1 단자와, 도전막(WX(j))에 전기적으로 접속되는 제 2 단자와, 도전막(SE(i))의 전위에 기초하여 도통 상태 또는 비도통 상태를 제어하는 기능을 가지는 게이트 전극을 가진다.
이로써, 광전 변환 디바이스(550S(i, j))가 생성한 촬상 신호를 스위치(SW31)를 사용하여 노드(FD)로 전송(轉送)할 수 있다. 또는 광전 변환 디바이스(550S(i, j))가 생성한 촬상 신호를 스위치(SW31)를 사용하여 노드(FD)에 저장할 수 있다. 또는 화소 회로(530S(i, j))와 광전 변환 디바이스(550S(i, j)) 사이를 스위치(SW31)를 사용하여 비도통 상태로 할 수 있다. 또는 상관 이중 샘플링법을 적용할 수 있다. 또는 촬상 신호에 포함되는 노이즈를 저감할 수 있다. 그 결과, 편의성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 장치를 제공할 수 있다.
<장치(700)의 구성예 6>
또한 본 발명의 일 형태의 장치(700)는 판독 회로(RC)와, 도전막(CL)과, 도전막(CAPSEL)을 가진다(도 4, 도 7의 (A) 및 (B) 참조).
또한 장치(700)는 도전막(VLEN)과 도전막(VIV)을 가진다.
또한 장치(700)는 도전막(VCL)과, 도전막(CDSVDD)과, 도전막(CDSVSS)과, 도전막(CDSBIAS)을 가진다.
<<판독 회로(RC)의 구성예>>
판독 회로(RC)는 판독 회로(RC(j))를 포함한다(도 4 참조).
판독 회로(RC(j))는 증폭 회로(AMP1(j)) 및 샘플링 회로(SC(j))를 가진다.
[증폭 회로(AMP1(j))의 구성예 1]
증폭 회로(AMP1(j))는 도전막(WX(j))에 전기적으로 접속되며 촬상 신호를 증폭하는 기능을 가진다.
[증폭 회로(AMP1(j))의 구성예 2]
증폭 회로(AMP1(j))는 트랜지스터(M32(j))를 가지고, 트랜지스터(M32(j))는 도전막(VLEN)에 전기적으로 접속되는 게이트 전극과, 도전막(WX(j))에 전기적으로 접속되는 제 1 전극과, 도전막(VIV)에 전기적으로 접속되는 제 2 전극을 가진다.
또한 스위치(SW33)가 도통 상태일 때, 도전막(WX(j))은 트랜지스터(M31)와 트랜지스터(M32(j))를 접속시킨다(도 6 및 도 7의 (A) 참조). 이로써, 트랜지스터(M31) 및 트랜지스터(M32(j))를 사용하여 소스 폴로어 회로를 구성할 수 있다. 또는 노드(FD)의 전위에 기초하여 도전막(WX(j))의 전위를 변화시킬 수 있다.
[샘플링 회로(SC(j))의 구성예]
샘플링 회로(SC(j))는 단자(IN1(j)), 단자(IN2), 단자(IN3), 및 단자(OUT(j))를 가진다(도 7의 (B) 참조).
단자(IN1(j))는 도전막(WX(j))에 전기적으로 접속되고, 단자(IN2)는 도전막(CL)에 전기적으로 접속되고, 단자(IN3)는 도전막(CAPSEL)에 전기적으로 접속된다.
샘플링 회로(SC(j))는 도전막(CL) 및 도전막(CAPSEL)의 전위에 기초하여 촬상 신호를 취득하는 기능을 가진다. 또한 단자(OUT(j))는 단자(IN1(j))의 전위에 기초하여 변화되는 신호를 공급하는 기능을 가진다.
이로써, 화소 회로(530S(i, j))로부터 촬상 신호를 취득할 수 있다. 또는 예를 들어 상관 이중 샘플링법을 적용할 수 있다. 또는 샘플링 회로(SC(j))를 도전막(WX(j))마다 제공할 수 있다. 화소 회로(530S(i, j))의 차분 신호를 도전막(WX(j))마다 취득할 수 있다. 또는 샘플링 회로(SC(j))의 동작 주파수를 억제할 수 있다. 또는 노이즈를 저감할 수 있다. 그 결과, 편의성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 장치를 제공할 수 있다.
<장치(700)의 구성예 7>
또한 본 발명의 일 형태의 장치(700)는 영역(231)을 가진다(도 4 참조). 영역(231)은 화상을 표시하는 기능을 가진다.
영역(231)은 일군의 화소(703(i, 1)) 내지 화소(703(i, n)) 및 다른 일군의 화소(703(1, j)) 내지 화소(703(m, j))를 가진다.
일군의 화소(703(i, 1)) 내지 화소(703(i, n))는 행 방향(도면 중에서 화살표 R1로 나타낸 방향)으로 배치되고, 일군의 화소(703(i, 1)) 내지 화소(703(i, n))는 화소(703(i, j))를 포함한다.
또한 도전막(G1(i))은 상기 일군의 화소(703(i, 1)) 내지 화소(703(i, n))에 전기적으로 접속된다.
다른 일군의 화소(703(1, j)) 내지 화소(703(m, j))는 행 방향과 교차하는 열 방향(도면 중에서 화살표 C1로 나타낸 방향)으로 배치되고, 다른 일군의 화소(703(1, j)) 내지 화소(703(m, j))는 화소(703(i, j))를 포함한다.
또한 다른 일군의 화소(703(1, j)) 내지 화소(703(m, j))는 도전막(S1g(j))에 전기적으로 접속된다.
<장치(700)의 구성예 8>
또한 본 발명의 일 형태의 장치(700)는 멀티플렉서(MUX)와, 증폭 회로(AMP2)와, 아날로그 디지털 변환 회로(ADC)를 가진다(도 4 참조).
멀티플렉서(MUX)는 복수의 샘플링 회로(SC(j)) 중에서 하나를 선택하여 촬상 신호를 취득하고, 예를 들어 증폭 회로(AMP2)에 공급하는 기능을 가진다.
이로써, 행 방향으로 배치되는 복수의 화소로부터 소정의 화소를 선택하여 촬상 정보를 취득할 수 있다. 또는 동시에 취득되는 촬상 신호의 수를 소정의 수로 억제할 수 있다. 또는 입력 채널의 수가 행 방향으로 배치되는 화소의 수보다 적은 아날로그 디지털 변환 회로(ADC)를 사용할 수 있다. 그 결과, 편의성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 장치를 제공할 수 있다.
증폭 회로(AMP2)는 촬상 신호를 증폭하고, 아날로그 디지털 변환 회로(ADC)에 공급할 수 있다.
또한 본 실시형태는 본 명세서에서 설명하는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 6)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 장치의 구성에 대하여 도 8 내지 도 10을 참조하여 설명한다.
도 8의 (A)는 촬상 장치를 설명하는 단면 사시도이고, 도 8의 (B)는 화소 회로를 설명하는 회로도이다.
도 9는 본 발명의 일 형태의 장치의 구성을 설명하는 단면도이다. 구체적으로는 화소의 단면도이다.
도 10의 (A) 내지 (F)는 촬상 장치가 제공된 패키지, 모듈의 사시도이다.
<촬상 장치의 구성예 1>
본 발명의 일 형태의 장치는 기능층(520), 기능층(540), 및 기능층(770)을 가진다(도 8 참조). 기능층(540)은 기능층(520)과 기능층(770) 사이에 끼워진다(도 8 및 도 9 참조).
기능층(540)은 광전 변환 디바이스(550S(i, j))를 포함한다(도 9 참조).
또한 기능층(520)은 화소 회로(530S(i, j))를 포함한다. 본 발명의 일 형태의 장치는 촬상 기능을 가진다. 본 발명의 일 형태의 장치는 촬상 장치라고 할 수 있다.
또한 기능층(770)은 예를 들어 마이크로렌즈 어레이(MLA) 및 착색층(CF)을 가진다.
또한 본 발명의 일 형태의 촬상 장치는 화소 및 도전막(VPD)을 가진다(도 9 참조). 화소는 광전 변환 디바이스(550S(i, j)) 및 화소 회로(530S(i, j))를 가진다. 광전 변환 디바이스(550S(i, j))는 전극(551S(i, j)) 및 전극(552S(i, j))을 가진다. 전극(551S(i, j))은 화소 회로(530S(i, j))에 전기적으로 접속되고, 전극(552S(i, j))은 도전막(VPD)에 전기적으로 접속된다(도 8의 (B) 및 도 9 참조).
<<광전 변환 디바이스(550S(i, j))>>
광전 변환 디바이스(550S(i, j))는 유닛(103S(i, j))을 가진다(도 9 참조). 유닛(103S(i, j))은 전극(552S(i, j))과 전극(551S(i, j)) 사이에 끼워진다.
유닛(103S(i, j))은 층(114S(i, j)), 층(112), 및 층(113)을 가진다. 층(114S(i, j))은 층(113)과 층(112) 사이에 끼워지고, 층(113)은 전극(552S(i, j))과 층(114S(i, j)) 사이에 끼워지고, 층(112)은 층(114S(i, j))과 전극(551S(i, j)) 사이에 끼워진다.
예를 들어 실시형태 1 내지 실시형태 3 중 어느 하나에서 설명한 광전 변환 디바이스를 광전 변환 디바이스(550S(i, j))로서 사용할 수 있다.
<<화소 회로(530S(i, j))>>
또한 화소 회로(530S(i, j))는 스위치(SW31), 스위치(SW32), 스위치(SW33), 및 트랜지스터(M31)를 가진다(도 8의 (B) 및 도 9 참조). 예를 들어 실리콘 기판에 형성한 트랜지스터를 트랜지스터(M31)로서 사용할 수 있다.
<촬상 장치의 구성예 2>
이미지 센서 칩이 제공된 패키지 및 카메라 모듈의 일례에 대하여 설명한다.
도 10의 (A)는 이미지 센서 칩이 제공된 패키지의 상면 측의 외관 사시도이다. 상기 패키지는 이미지 센서 칩(650)을 고정하는 패키지 기판(610), 커버 유리(620), 및 이들을 접착시키는 접착제(630) 등을 포함한다.
도 10의 (B)는 상기 패키지의 하면 측의 외관 사시도이다. 패키지의 하면에는 땜납 볼을 범프(640)로 한 BGA(Ball grid array)를 가진다. 또한 BGA에 한정되지 않고, LGA(Land grid array), PGA(Pin Grid Array) 등을 가져도 좋다.
도 10의 (C)는 커버 유리(620) 및 접착제(630)의 일부를 생략하여 도시한 패키지의 사시도이다. 패키지 기판(610) 위에는 전극 패드(660)가 형성되고, 전극 패드(660)와 범프(640)는 스루 홀(through hole)을 통하여 전기적으로 접속되어 있다. 전극 패드(660)는 와이어(670)에 의하여 이미지 센서 칩(650)에 전기적으로 접속되어 있다.
또한 도 10의 (D)는 이미지 센서 칩이 렌즈 일체형 패키지에 제공된 카메라 모듈의 상면 측의 외관 사시도이다. 상기 카메라 모듈은 이미지 센서 칩(651)을 고정하는 패키지 기판(611), 렌즈 커버(621), 및 렌즈(635) 등을 가진다. 또한 패키지 기판(611)과 이미지 센서 칩(651) 사이에는 촬상 장치의 구동 회로 및 신호 변환 회로 등의 기능을 가지는 IC칩(690)도 제공되어 있고, SiP(System in package)로서의 구성을 가진다.
도 10의 (E)는 상기 카메라 모듈의 하면 측의 외관 사시도이다. 패키지 기판(611)의 하면 및 측면에는 실장용 랜드(641)가 제공된 QFN(Quad flat no-lead package)의 구성을 가진다. 또한 상기 구성은 일례이고, QFP(Quad flat package) 또는 상술한 BGA가 제공되어도 좋다.
도 10의 (F)는 렌즈 커버(621) 및 렌즈(635)의 일부를 생략하여 도시한 모듈의 사시도이다. 랜드(641)는 전극 패드(661)에 전기적으로 접속되고, 전극 패드(661)는 와이어(671)에 의하여 이미지 센서 칩(651) 또는 IC칩(690)에 전기적으로 접속되어 있다.
상술한 바와 같은 형태의 패키지에 이미지 센서 칩을 제공함으로써 인쇄 기판 등에 실장하기 쉬워져, 이미지 센서 칩을 다양한 반도체 장치, 전자 기기에 제공할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태 또는 실시예의 기재와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 7)
본 발명의 일 형태에 따른 촬상 장치를 사용할 수 있는 전자 기기로서, 표시 기기, 퍼스널 컴퓨터, 기록 매체를 가지는 화상 기억 장치 또는 화상 재생 장치, 휴대 전화기, 휴대용을 포함한 게임기, 휴대용 정보 단말기, 전자책 단말기, 비디오 카메라, 디지털 스틸 카메라 등의 카메라, 고글형 디스플레이(헤드 마운트 디스플레이), 내비게이션 시스템, 음향 재생 장치(카 오디오, 디지털 오디오 플레이어 등), 복사기, 팩시밀리, 프린터, 프린터 복합기, 현금 자동 입출금기(ATM), 자동 판매기 등을 들 수 있다. 이들 전자 기기의 구체적인 예를 도 11의 (A) 내지 (F)에 나타내었다.
도 11의 (A)는 휴대 전화기의 일례를 나타낸 것이고, 하우징(981), 표시부(982), 조작 버튼(983), 외부 접속 포트(984), 스피커(985), 마이크로폰(986), 카메라(987) 등을 가진다. 상기 휴대 전화기는 표시부(982)에 터치 센서를 가진다. 전화를 걸거나 문자를 입력하는 등의 다양한 조작은 손가락 또는 스타일러스 등으로 표시부(982)를 터치함으로써 수행할 수 있다. 상기 휴대 전화기에서 화상을 취득하기 위하여 본 발명의 일 형태의 촬상 장치 및 그 동작 방법을 적용할 수 있다.
도 11의 (B)는 휴대용 정보 단말기를 나타낸 것이고, 하우징(911), 표시부(912), 스피커(913), 카메라(919) 등을 가진다. 표시부(912)가 가지는 터치 패널 기능에 의하여 정보를 입출력할 수 있다. 또한 카메라(919)로 취득한 화상의 문자 등을 인식하고, 스피커(913)로부터 이 문자를 음성으로 출력할 수 있다. 상기 휴대용 정보 단말기에서 화상을 취득하기 위하여 본 발명의 일 형태의 촬상 장치 및 그 동작 방법을 적용할 수 있다.
도 11의 (C)는 감시 카메라를 나타낸 것이고, 지지대(951), 카메라 유닛(952), 보호 커버(953) 등을 가진다. 카메라 유닛(952)에는 회전 기구 등이 제공되고, 천장에 설치함으로써 모든 방향을 촬상할 수 있다. 상기 카메라 유닛에서 화상을 취득하기 위하여 본 발명의 일 형태의 촬상 장치 및 그 동작 방법을 적용할 수 있다. 또한 감시 카메라란 관용적인 명칭이고, 용도를 한정하는 것이 아니다. 예를 들어 감시 카메라로서의 기능을 가지는 기기는 카메라 또는 비디오 카메라라고도 불린다.
도 11의 (D)는 비디오 카메라를 나타낸 것이고, 제 1 하우징(971), 제 2 하우징(972), 표시부(973), 조작 키(974), 렌즈(975), 접속부(976), 스피커(977), 마이크로폰(978) 등을 가진다. 조작 키(974) 및 렌즈(975)는 제 1 하우징(971)에 제공되고, 표시부(973)는 제 2 하우징(972)에 제공되어 있다. 상기 비디오 카메라에서 화상을 취득하기 위하여 본 발명의 일 형태의 촬상 장치 및 그 동작 방법을 적용할 수 있다.
도 11의 (E)는 디지털 카메라를 나타낸 것이고, 하우징(961), 셔터 버튼(962), 마이크로폰(963), 발광부(967), 렌즈(965) 등을 가진다. 상기 디지털 카메라에서 화상을 취득하기 위하여 본 발명의 일 형태의 촬상 장치 및 그 동작 방법을 적용할 수 있다.
도 11의 (F)는 손목시계형 정보 단말기를 나타낸 것이고, 표시부(932), 하우징 겸 리스트 밴드(933), 카메라(939) 등을 가진다. 표시부(932)는 정보 단말기를 조작하기 위한 터치 패널을 가진다. 표시부(932) 및 하우징 겸 리스트 밴드(933)는 가요성을 가지고 신체에 대한 장착성이 우수하다. 상기 정보 단말기에서 화상을 취득하기 위하여 본 발명의 일 형태의 촬상 장치 및 그 동작 방법을 적용할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태 또는 실시예의 기재와 적절히 조합할 수 있다.
(실시예 1)
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태의 광전 변환 디바이스 1에 대하여 도 12 내지 도 18을 참조하여 설명한다.
도 12의 (A)는 광전 변환 디바이스(550S)의 구성을 설명하는 도면이고, 도 12의 (B)는 도 12의 (A)와는 다른 광전 변환 디바이스(550S)의 구성을 설명하는 도면이다.
도 13은 광전 변환 디바이스 1 내지 광전 변환 디바이스 3의 분광 감도 특성을 설명하는 도면이다.
도 14는 광을 조사한 상태에서의 광전 변환 디바이스 1 내지 광전 변환 디바이스 3의 전압-전류 밀도 특성을 설명하는 도면이다.
도 15는 광을 조사하지 않은 상태에서의 광전 변환 디바이스 1 내지 광전 변환 디바이스 3의 전압-전류 밀도 특성을 설명하는 도면이다.
도 16은 광전 변환 디바이스 4 및 광전 변환 디바이스 5의 분광 감도 특성을 설명하는 도면이다.
도 17은 광을 조사한 상태에서의 광전 변환 디바이스 4 및 광전 변환 디바이스 5의 전압-전류 밀도 특성을 설명하는 도면이다.
도 18은 광을 조사하지 않은 상태에서의 광전 변환 디바이스 4 및 광전 변환 디바이스 5의 전압-전류 밀도 특성을 설명하는 도면이다.
<광전 변환 디바이스 1>
본 실시예에서 설명하는, 제작된 광전 변환 디바이스 1은 광전 변환 디바이스(550S)와 같은 구성을 가진다(도 12의 (A) 참조).
광전 변환 디바이스 1은 전극(551S)과, 전극(552S)과, 유닛(103S)을 가진다. 유닛(103S)은 전극(551S)과 전극(552S) 사이에 끼워진다.
유닛(103S)은 층(113) 및 층(114S)을 가진다. 층(113)은 전극(552S)과 층(114S) 사이에 끼워지고, 층(113)은 유기 화합물(ETM)을 포함한다. 또한 층(113)은 층(113(1)) 및 층(113(2))을 가진다. 층(113(1))은 층(113(2))과 층(114S) 사이에 끼워진다.
유기 화합물(ETM)은 전자 수송성을 가지고, 유기 화합물(ETM)은 제 1 준위(LUMO1)에 LUMO 준위를 가진다.
층(114S)은 제 2 유기 화합물(CTM)을 포함하고, 유기 화합물(CTM)은 실온에서 지연 형광을 방출한다.
유기 화합물(CTM)은 제 2 준위(LUMO2)에 LUMO 준위를 가진다. 제 2 준위(LUMO2)와 제 1 준위(LUMO1)의 차이는 1.0eV 이하이다. 또한 층(113)이 적층 구조를 가지는 경우, 층(114S)에 접하는 층에 포함되는 유기 화합물(ETM)을 LUMO 준위의 비교에 사용한다. 구체적으로는, 층(113(1))에 포함되는 유기 화합물(ETM)을 유기 화합물(CTM)과의 LUMO 준위의 비교에 사용한다.
구체적으로, 층(113(1))은 2-[3-(3'-다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II)을 포함하고, 2mDBTBPDBq-II는 LUMO 준위를 -2.94eV에 가진다. 또한 층(114S)은 7,10-비스(4-(다이페닐아미노)페닐)-2,3-다이사이아노피라지노-페난트렌(약칭: TPA-DCPP)을 포함하고, TPA-DCPP는 LUMO 준위를 -3.70eV에 가진다. TPA-DCPP의 LUMO 준위와 2mDBTBPDBq-II의 LUMO 준위의 차이는 0.76eV이다. 또한 상기 LUMO 준위의 값은 모두 사이클릭 볼타메트리(CV) 측정에서 도출하였다.
<<광전 변환 디바이스 1의 구성>>
광전 변환 디바이스 1의 구성을 표 1에 나타낸다. 또한 본 실시예에서 설명하는 광전 변환 디바이스에 사용된 재료의 구조식을 이하에 나타낸다.
[표 1]
[화학식 16]
<<광전 변환 디바이스 1의 제작 방법>>
하기 단계를 가지는 방법을 사용하여, 본 실시예에서 설명하는 광전 변환 디바이스 1을 제작하였다.
[제 1 단계]
제 1 단계에서, 반사막(REF)을 형성하였다. 구체적으로는, 은(Ag), 팔라듐(Pd), 및 구리(Cu)를 포함하는 합금(약칭: APC)을 타깃으로서 사용하여, 스퍼터링법에 의하여 형성하였다.
또한 반사막(REF)은 APC를 포함하고, 두께가 100nm이다.
[제 2 단계]
제 2 단계에서, 반사막(REF) 위에 전극(551S)을 형성하였다. 구체적으로는, 실리콘 또는 산화 실리콘을 함유한 산화 인듐-산화 주석(약칭: ITSO)을 타깃으로서 사용하여, 스퍼터링법에 의하여 형성하였다.
또한 전극(551S)은 ITSO를 포함하고, 두께가 100nm이고, 면적이 4mm2(2mm×2mm)이다.
다음으로, 전극(551S)이 형성된 기재를 물로 세정하고, 200℃에서 1시간 동안 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 동안 수행하였다. 그 후, 약 10-4Pa까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기재를 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에서 170℃에서 30분 동안 진공 소성을 수행하였다. 그 후, 기재를 약 30분 동안 방랭하였다.
[제 3 단계]
제 3 단계에서, 전극(551S) 위에 층(104)을 형성하였다. 구체적으로는, 저항 가열법을 사용하여 재료를 공증착하였다.
또한 층(104)은 N,N-비스(4-바이페닐)-6-페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-아민(약칭: BBABnf) 및 전자 억셉터 재료(약칭: OCHD-003)를 BBABnf:OCHD-003=1:0.1(중량비)로 포함하고, 두께가 11nm이다. 또한 전자 억셉터 재료 OCHD-003은 플루오린을 포함하고, 그 분자량은 672이다.
[제 4 단계]
제 4 단계에서, 층(104) 위에 층(112)을 형성하였다. 구체적으로는, 저항 가열법을 사용하여 재료를 증착하였다.
또한 층(112)은 BBABnf를 포함하고, 두께가 40nm이다.
[제 5 단계]
제 5 단계에서, 층(112) 위에 층(114S)을 형성하였다. 구체적으로는, 저항 가열법을 사용하여 재료를 공증착하였다.
또한 층(114S)은 7,10-비스(4-(다이페닐아미노)페닐)-2,3-다이사이아노피라지노-페난트렌(약칭: TPA-DCPP)을 포함하고, 두께가 30nm이다.
[제 6 단계]
제 6 단계에서, 층(114S) 위에 층(113(1))을 형성하였다. 구체적으로는, 저항 가열법을 사용하여 재료를 증착하였다.
또한 층(113(1))은 2-[3-(3'-다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II)을 포함하고, 두께가 10nm이다.
[제 7 단계]
제 7 단계에서, 층(113(1)) 위에 층(113(2))을 형성하였다. 구체적으로는, 저항 가열법을 사용하여 재료를 증착하였다.
또한 층(113(2))은 2,9-다이(2-나프틸)-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: NBPhen)을 포함하고, 두께가 10nm이다.
[제 8 단계]
제 8 단계에서, 층(113(2)) 위에 층(105)을 형성하였다. 구체적으로는, 저항 가열법을 사용하여 재료를 증착하였다.
또한 층(105)은 LiF를 포함하고, 두께가 1nm이다.
[제 9 단계]
제 9 단계에서, 층(105) 위에 전극(552S)을 형성하였다. 구체적으로는, 저항 가열법을 사용하여 재료를 공증착하였다.
또한 전극(552S)은 Ag 및 Mg를 Ag:Mg=1:01(중량비)로 포함하고, 두께가 10nm이다.
[제 10 단계]
제 10 단계에서, 전극(552S) 위에 층(CAP)을 형성하였다. 구체적으로는, 저항 가열법을 사용하여 재료를 증착하였다.
또한 층(CAP)은 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조싸이오펜)(약칭: DBT3P-II)을 포함하고, 두께가 80nm이다.
<<광전 변환 디바이스 1의 동작 특성>>
광전 변환 디바이스 1의 동작 특성을 실온에서 측정하였다.
전극(552S)의 전위를 기준으로 하여 -6V의 전위를 전극(551S)에 공급한 상태에서 단색광을 조사하였다. 조사 광량에 대한 전류를 측정하고, 그 변환 효율로부터 외부 양자 효율(EQE: External Quantum Efficiency)을 산출하였다(도 13 참조). 또한 375nm 이상 750nm 이하의 범위에서 25nm마다 단색광의 파장을 선택하였다.
12.5μW/cm2의 강도로 파장 500nm의 단색광을 조사한 상태에서 전극(552S)의 전위를 기준으로 하여 -6V에서 +4V까지 전극(551S)의 전위를 소인하면서, 디바이스를 흐르는 전류 밀도를 측정하였다(도 14 참조).
또한 광을 조사하지 않은 상태에서 전극(552S)의 전위를 기준으로 하여 -6V에서 +4V까지 전극(551S)의 전위를 소인하면서, 디바이스를 흐르는 암전류의 전류 밀도를 측정하였다(도 15 참조).
광전 변환 디바이스 1 및 후술하는 다른 디바이스의 특성을 표 2에 나타낸다. 구체적으로는, 12.5μW/cm2의 강도로 파장 500nm의 단색광을 조사한 상태에서의 전류 밀도 및 EQE를 나타낸다.
[표 2]
광전 변환 디바이스 1은 양호한 특성을 나타내는 것을 알 수 있었다. 예를 들어 TPA-DCPP만을 포함하는 층(114S)을 사용하여 광전 변환할 수 있었다. 또한 녹색광에 대하여 양호한 EQE를 가진다. 따라서, 바이오센싱 분야 등 폭넓은 용도로 이용할 수 있다. 또한 광전 변환 디바이스 2는 광전 변환 디바이스 1과 같은 양호한 특성을 나타내는 것을 알 수 있었다. 또한 암전류를 더 작게 억제할 수 있었다. 따라서, 광 센싱 용도에 적합하게 이용할 수 있다. 또한 광전 변환 디바이스 3은 디스플레이에 사용되는 녹색의 표시광에 대하여 더 큰 EQE를 가진다. 또한 낮은 구동 전압으로 전류가 증가되기 때문에, 소비 전력을 저감할 수 있다. 또한 광전 변환 디바이스 4는 양호한 특성을 나타내었다. anti-DMADT를 사용하면, C60보다 낮은 온도에서 증착할 수 있었다. 또한 낮은 구동 전압으로 전류가 증가되기 때문에, 소비 전력을 저감할 수 있다. 또한 광전 변환 디바이스 5는 양호한 특성을 나타내는 것을 알 수 있었다. anti-DMADT를 적층 구조에 사용함으로써, 혼합 구조로 한 디바이스 4보다 녹색광에 대한 감도를 높일 수 있었다. 이로써 녹색광에 대하여 양호한 EQE를 가진다. 따라서, 바이오센싱 분야 등 폭넓은 용도로 이용할 수 있다.
<광전 변환 디바이스 2>
본 실시예에서 설명하는, 제작된 광전 변환 디바이스 2는 광전 변환 디바이스(550S)와 같은 구성을 가진다(도 12의 (A) 참조). 광전 변환 디바이스 2의 구성은 층(114S)이 광전 변환 디바이스 1과 다르다. 구체적으로는, 층(114S)이 TPA-DCPP 및 (C60-Ih)[5,6]풀러렌(약칭: C60)을 포함하는 점이 광전 변환 디바이스 1과 다르다.
<<디바이스 2의 제작 방법>>
하기 단계를 가지는 방법을 사용하여, 본 실시예에서 설명하는 디바이스 2를 제작하였다.
또한 광전 변환 디바이스 2의 제작 방법은 제 5 단계에서 TPA-DCPP 대신에 TPA-DCPP 및 C60을 공증착한 점이 광전 변환 디바이스 1의 제작 방법과 다르다. 여기서는 상이한 부분에 대하여 자세히 설명하고, 같은 방법을 사용한 부분에 대해서는 앞의 설명을 원용한다.
[제 5 단계]
제 5 단계에서, 층(112) 위에 층(114S)을 형성하였다. 구체적으로는, 저항 가열법을 사용하여 재료를 공증착하였다.
또한 층(114S)은 TPA-DCPP 및 C60을 TPA-DCPP:C60=0.7:0.3(중량비)으로 포함하고, 두께가 30nm이다.
<<광전 변환 디바이스 2의 동작 특성>>
광전 변환 디바이스 2의 동작 특성을 실온에서 측정하였다. 광전 변환 디바이스 2의 특성을 표 2에 나타낸다.
<광전 변환 디바이스 3>
본 실시예에서 설명하는, 제작된 광전 변환 디바이스 3은 광전 변환 디바이스(550S)와 같은 구성을 가진다(도 12의 (A) 참조). 광전 변환 디바이스 3의 구성은 층(114S)이 광전 변환 디바이스 1과 다르다. 구체적으로는, 층(114S)이 TPA-DCPP 및 2,8-다이메틸안트라[2,3-b:6,7-b']다이싸이오펜(약칭: anti-DMADT)을 포함하는 점이 광전 변환 디바이스 1과 다르다.
<<디바이스 3의 제작 방법>>
하기 단계를 가지는 방법을 사용하여, 본 실시예에서 설명하는 디바이스 3을 제작하였다.
또한 광전 변환 디바이스 3의 제작 방법은 제 5 단계에서 TPA-DCPP 대신에 TPA-DCPP 및 anti-DMADT를 공증착한 점이 광전 변환 디바이스 1의 제작 방법과 다르다. 여기서는 상이한 부분에 대하여 자세히 설명하고, 같은 방법을 사용한 부분에 대해서는 앞의 설명을 원용한다.
[제 5 단계]
제 5 단계에서, 층(112) 위에 층(114S)을 형성하였다. 구체적으로는, 저항 가열법을 사용하여 재료를 공증착하였다.
또한 층(114S)은 TPA-DCPP 및 anti-DMADT를 TPA-DCPP:anti-DMADT=0.7:0.3(중량비)으로 포함하고, 두께가 30nm이다.
<<광전 변환 디바이스 3의 동작 특성>>
광전 변환 디바이스 3의 동작 특성을 실온에서 측정하였다. 광전 변환 디바이스 3의 특성을 표 2에 나타낸다.
<광전 변환 디바이스 4>
본 실시예에서 설명하는, 제작된 광전 변환 디바이스 4는 광전 변환 디바이스(550S)와 같은 구성을 가진다(도 12의 (B) 참조). 광전 변환 디바이스 4의 구성은 층(114S)이 광전 변환 디바이스 1과 다르다. 구체적으로는, 단층 구조 대신에 층(114P) 및 층(114N)을 적층한 적층 구조를 가지는 점이 광전 변환 디바이스 1과 다르다.
<<광전 변환 디바이스 4의 구성>>
광전 변환 디바이스 4의 구성을 표 3에 나타낸다.
[표 3]
<<디바이스 4의 제작 방법>>
하기 단계를 가지는 방법을 사용하여, 본 실시예에서 설명하는 디바이스 4를 제작하였다.
또한 광전 변환 디바이스 4의 제작 방법은 제 5 단계에서 층(114P)을 형성하는 점, 제 5 단계와 제 6 단계 사이에 제 5-2 단계를 가지고 상기 제 5-2 단계에서 층(114N)을 형성하는 점이 광전 변환 디바이스 1의 제작 방법과 다르다. 여기서는 상이한 부분에 대하여 자세히 설명하고, 같은 방법을 사용한 부분에 대해서는 앞의 설명을 원용한다.
[제 5 단계]
제 5 단계에서, 층(112) 위에 층(114P)을 형성하였다. 구체적으로는, 저항 가열법을 사용하여 재료를 증착하였다.
또한 층(114P)은 TPA-DCPP를 포함하고, 두께가 30nm이다.
[제 5-2 단계]
제 5-2 단계에서, 층(114P) 위에 층(114N)을 형성하였다. 구체적으로는, 저항 가열법을 사용하여 재료를 증착하였다.
또한 층(114N)은 C60을 포함하고, 두께가 20nm이다.
[제 6 단계]
제 6 단계에서, 층(114N) 위에 층(113(1))을 형성하였다. 구체적으로는, 저항 가열법을 사용하여 재료를 증착하였다.
또한 층(113(1))은 2mDBTBPDBq-II를 포함하고, 두께가 10nm이다.
<<광전 변환 디바이스 4의 동작 특성>>
광전 변환 디바이스 4의 동작 특성을 실온에서 측정하였다. 광전 변환 디바이스 4의 특성을 표 2에 나타낸다.
<광전 변환 디바이스 5>
본 실시예에서 설명하는, 제작된 광전 변환 디바이스 5는 광전 변환 디바이스(550S)와 같은 구성을 가진다(도 12의 (B) 참조). 광전 변환 디바이스 5의 구성은 층(114N)이 광전 변환 디바이스 4와 다르다. 구체적으로는, 층(114N)이 C60 대신에 anti-DMADT를 포함하는 점이 광전 변환 디바이스 4와 다르다.
<<디바이스 5의 제작 방법>>
하기 단계를 가지는 방법을 사용하여, 본 실시예에서 설명하는 디바이스 5를 제작하였다.
또한 광전 변환 디바이스 5의 제작 방법은 제 5-2 단계에서 C60 대신에 anti-DMADT를 사용한 점이 광전 변환 디바이스 4의 제작 방법과 다르다. 여기서는 상이한 부분에 대하여 자세히 설명하고, 같은 방법을 사용한 부분에 대해서는 앞의 설명을 원용한다.
[제 5-2 단계]
제 5-2 단계에서, 층(114P) 위에 층(114N)을 형성하였다. 구체적으로는, 저항 가열법을 사용하여 재료를 공증착하였다.
또한 층(114N)은 anti-DMADT를 포함하고, 두께가 3nm이다.
<<광전 변환 디바이스 5의 동작 특성>>
광전 변환 디바이스 5의 동작 특성을 실온에서 측정하였다. 광전 변환 디바이스 5의 특성을 표 2에 나타낸다.
ANO: 도전막, AMP1: 증폭 회로, AMP2: 증폭 회로, CF: 착색층, C21: 용량 소자, C22: 용량 소자, C31: 용량 소자, CAPSEL: 도전막, CDSVDD: 도전막, CDSVSS: 도전막, CDSBIAS: 도전막, CL: 도전막, FD: 노드, G1: 도전막, G2: 도전막, IN1: 단자, IN2: 단자, IN3: 단자, M21: 트랜지스터, M31: 트랜지스터, M32: 트랜지스터, N21: 노드, N22: 노드, OUT: 단자, RS: 도전막, S1: 도전막, S1g: 도전막, S2: 도전막, SE: 도전막, SW21: 스위치, SW22: 스위치, SW23: 스위치, SW31: 스위치, SW32: 스위치, SW33: 스위치, TX: 도전막, V0: 도전막, VCOM2: 도전막, VCL: 도전막, VCP: 도전막, VIV: 도전막, VLEN: 도전막, VPD: 도전막, VPI: 도전막, VR: 도전막, WX: 도전막, 103S: 유닛, 103X: 유닛, 104: 층, 105: 층, 111X: 층, 112: 층, 113: 층, 114N: 층, 114P: 층, 114S: 층, 231: 영역, 520: 기능층, 521: 절연막, 528: 절연막, 530S: 화소 회로, 530X: 화소 회로, 540: 기능층, 550S: 광전 변환 디바이스, 550X: 발광 디바이스, 551S: 전극, 551X: 전극, 551XS: 간격, 552S: 전극, 552X: 전극, 610: 패키지 기판, 611: 패키지 기판, 620: 커버 유리, 621: 렌즈 커버, 630: 접착제, 635: 렌즈, 640: 범프, 641: 랜드, 650: 이미지 센서 칩, 651: 이미지 센서 칩, 660: 전극 패드, 661: 전극 패드, 670: 와이어, 671: 와이어, 690: IC칩, 700: 장치, 702S: 화소, 702X: 화소, 703: 화소, 770: 기능층, 911: 하우징, 912: 표시부, 913: 스피커, 919: 카메라, 932: 표시부, 933: 하우징 겸 리스트 밴드, 939: 카메라, 951: 지지대, 952: 카메라 유닛, 953: 보호 커버, 961: 하우징, 962: 셔터 버튼, 963: 마이크로폰, 965: 렌즈, 967: 발광부, 971: 하우징, 972: 하우징, 973: 표시부, 974: 조작 키, 975: 렌즈, 976: 접속부, 977: 스피커, 978: 마이크로폰, 981: 하우징, 982: 표시부, 983: 조작 버튼, 984: 외부 접속 포트, 985: 스피커, 986: 마이크로폰, 987: 카메라

Claims (8)

  1. 광전 변환 디바이스로서,
    제 1 전극과,
    제 2 전극과,
    제 1 유닛을 가지고,
    상기 제 1 유닛은 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 끼워지고,
    상기 제 1 유닛은 제 1 층 및 제 2 층을 가지고,
    상기 제 1 층은 상기 제 2 전극과 상기 제 2 층 사이에 끼워지고,
    상기 제 1 층은 제 1 유기 화합물을 포함하고,
    상기 제 1 유기 화합물은 전자 수송성을 가지고,
    상기 제 1 유기 화합물은 제 1 준위(LUMO1)에 LUMO 준위를 가지고,
    상기 제 2 층은 제 2 유기 화합물을 포함하고,
    상기 제 2 유기 화합물은 실온에서 지연 형광을 방출하고,
    상기 제 2 유기 화합물은 제 2 준위(LUMO2)에 LUMO 준위를 가지고,
    상기 제 2 준위(LUMO2)와 상기 제 1 준위(LUMO1)의 차이는 1.0eV 이하인, 광전 변환 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 층은 제 3 유기 화합물을 포함하고,
    상기 제 3 유기 화합물은 상기 제 2 유기 화합물에 대하여 전자 수용성을 가지는, 광전 변환 디바이스.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 층은 제 3 층 및 제 4 층을 포함하고,
    상기 제 3 층은 상기 제 1 층과 상기 제 4 층 사이에 끼워지고,
    상기 제 3 층은 상기 제 4 층과 접하고,
    상기 제 3 층은 상기 제 3 유기 화합물을 포함하고,
    상기 제 4 층은 상기 제 2 유기 화합물을 포함하는, 광전 변환 디바이스.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 유기 화합물은 하기 일반식(G0)으로 나타내어지는 구조를 가지는, 광전 변환 디바이스.
    [화학식 1]

    다만, 상기 일반식(D0)에 있어서,
    A1은 아민 골격 또는 카바졸릴기를 나타내고,
    상기 아민 골격은 아릴기 또는 헤테로아릴기를 가지고,
    상기 아민 골격은 아릴기만을 복수로 가져도 좋고, 헤테로아릴기만을 복수로 가져도 좋고, 아릴기 및 헤테로아릴기를 가져도 좋고, 이 경우, 아릴기들끼리, 헤테로아릴기들끼리, 또는 아릴기 및 헤테로아릴기가 서로 결합하여 축합 고리를 형성하여도 좋고,
    상기 아릴기는 치환 또는 비치환되고,
    상기 헤테로아릴기는 치환 또는 비치환되고,
    상기 카바졸릴기는 치환 또는 비치환되고,
    Ar는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 25의 헤테로아릴렌기를 나타내고,
    상기 Ar는 복수의 방향족 고리로 구성되어도 좋고, 이 경우, 상기 복수의 방향족 고리는 서로 결합하여 축합 고리를 형성하여도 좋고,
    A2는 탄소수 6 내지 25의 아릴렌기를 나타내고,
    상기 아릴렌기는 적어도 하나 이상의 치환기를 가지고,
    상기 치환기는 사이아노기, 치환 또는 비치환된 아실기, 치환 또는 비치환된 알콕시기, 치환 또는 비치환된 할로알킬기, 치환 또는 비치환된 사이클로알콕시기, 또는 치환 또는 비치환된 사이클로알킬기이고,
    상기 알콕시기는 탄소수 1 내지 6이고,
    상기 할로알킬기는 탄소수 1 내지 6이고,
    상기 사이클로알콕시기는 탄소수 3 내지 8이고,
    i는 1 이상 5 이하의 정수이고,
    j는 0 이상 2 이하의 정수이고,
    k는 1 이상 6 이하의 정수이다.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 유기 화합물은 하기 일반식(G0)으로 나타내어지는 구조를 가지는, 광전 변환 디바이스.
    [화학식 2]

    다만, 상기 일반식(G0)에 있어서,
    A1은 아민 골격 또는 카바졸릴기를 나타내고,
    상기 아민 골격은 아릴기 또는 헤테로아릴기를 가지고,
    상기 아민 골격은 아릴기만을 복수로 가져도 좋고, 헤테로아릴기만을 복수로 가져도 좋고, 아릴기 및 헤테로아릴기를 가져도 좋고, 이 경우, 아릴기들끼리, 헤테로아릴기들끼리, 또는 아릴기 및 헤테로아릴기가 서로 결합하여 축합 고리를 형성하여도 좋고,
    상기 아릴기는 치환 또는 비치환되고,
    상기 헤테로아릴기는 치환 또는 비치환되고,
    상기 카바졸릴기는 치환 또는 비치환되고,
    Ar는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 25의 헤테로아릴렌기를 나타내고,
    상기 Ar는 복수의 방향족 고리로 구성되어도 좋고, 이 경우, 상기 복수의 방향족 고리는 서로 결합하여 축합 고리를 형성하여도 좋고,
    A2는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 25의 헤테로아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 25의 헤테로아릴렌기를 나타내고,
    i는 1 이상 5 이하의 정수이고,
    j는 0 이상 2 이하의 정수이고,
    k는 1 이상 6 이하의 정수이다.
  6. 표시 장치로서,
    한 쌍의 화소를 가지고,
    상기 한 쌍의 화소는 제 1 화소 및 제 2 화소를 가지고,
    상기 제 1 화소는 발광 디바이스를 가지고,
    상기 제 2 화소는 제 1 항에 기재된 광전 변환 디바이스를 가지고,
    상기 발광 디바이스는 상기 광전 변환 디바이스에 인접한, 표시 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    제 1 기능층과 제 2 기능층을 가지고,
    상기 제 1 기능층은 상기 제 2 기능층과 중첩되고,
    상기 제 1 화소는 제 1 화소 회로를 가지고,
    상기 제 1 화소 회로는 상기 발광 디바이스에 전기적으로 접속되고,
    상기 제 2 화소는 제 2 화소 회로를 가지고,
    상기 제 2 화소 회로는 상기 광전 변환 디바이스에 전기적으로 접속되고,
    상기 제 1 기능층은 상기 광전 변환 디바이스 및 상기 발광 디바이스를 가지고,
    상기 제 2 기능층은 상기 제 1 화소 회로 및 상기 제 2 화소 회로를 가지는, 표시 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 발광 디바이스는 제 3 전극, 제 4 전극, 및 제 2 유닛을 가지고,
    상기 제 2 유닛은 상기 제 3 전극과 상기 제 4 전극 사이에 끼워지고,
    상기 제 2 유닛은 제 5 층, 제 6 층, 및 상기 제 1 층을 가지고,
    상기 제 5 층은 상기 제 6 층과 상기 제 1 층 사이에 끼워지고,
    상기 제 5 층은 발광성 재료를 포함하고,
    상기 제 6 층은 상기 제 5 층과 상기 제 3 전극 사이에 끼워지고,
    상기 제 6 층은 정공 수송성 재료를 포함하고,
    상기 제 1 층은 상기 제 4 전극과 상기 제 5 층 사이에 끼워지는, 표시 장치.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012037703A (ja) * 2010-08-06 2012-02-23 Idemitsu Kosan Co Ltd ディスプレイ装置
JPWO2014156771A1 (ja) * 2013-03-28 2017-02-16 新日鉄住金化学株式会社 有機薄膜太陽電池
CN113793905A (zh) * 2014-09-26 2021-12-14 Udc 爱尔兰有限责任公司 具有高效率的荧光有机发光元件

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020152556A1 (ja) 2019-01-25 2020-07-30 株式会社半導体エネルギー研究所 機能パネル、表示装置、入出力装置、情報処理装置、情報処理装置の駆動方法

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