KR20240081361A - 발광 디바이스, 표시 장치, 표시 모듈, 전자 기기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 편리성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 발광 디바이스를 제공한다.
제 1 전극과, 제 2 전극과, 제 1 유닛과, 제 2 유닛과, 제 1 중간층을 갖는 발광 디바이스이다. 제 1 유닛은 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 끼워지고, 제 1 발광성 재료를 포함하고, 제 2 유닛은 제 1 유닛과 제 2 전극 사이에 끼워지고, 제 2 발광성 재료를 포함한다. 제 1 중간층은 제 1 유닛과 제 2 유닛 사이에 끼워지고, 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물을 포함하고, 제 1 유기 화합물은 8 이상의 산 해리 상수(acid dissociation constant) pKa를 갖고, 제 2 유기 화합물은 4보다 작은 산 해리 상수 pKa를 갖는다.
제 1 전극과, 제 2 전극과, 제 1 유닛과, 제 2 유닛과, 제 1 중간층을 갖는 발광 디바이스이다. 제 1 유닛은 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 끼워지고, 제 1 발광성 재료를 포함하고, 제 2 유닛은 제 1 유닛과 제 2 전극 사이에 끼워지고, 제 2 발광성 재료를 포함한다. 제 1 중간층은 제 1 유닛과 제 2 유닛 사이에 끼워지고, 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물을 포함하고, 제 1 유기 화합물은 8 이상의 산 해리 상수(acid dissociation constant) pKa를 갖고, 제 2 유기 화합물은 4보다 작은 산 해리 상수 pKa를 갖는다.
Description
본 발명의 일 형태는 발광 디바이스, 표시 장치, 표시 모듈, 전자 기기, 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. 따라서 본 명세서에서 개시하는 본 발명의 일 형태가 속하는 기술분야의 더 구체적인 예로서는 반도체 장치, 표시 장치, 발광 장치, 축전 장치, 기억 장치, 이들의 구동 방법, 또는 이들의 제조 방법을 들 수 있다.
근년, 디스플레이 패널의 고정세화(高精細化)가 요구되고 있다. 고정세의 디스플레이 패널이 요구되는 기기로서는, 예를 들어 스마트폰, 태블릿 단말기, 노트북형 컴퓨터 등이 있다. 또한 텔레비전 장치, 모니터 장치 등의 거치형 디스플레이 장치에서도, 고해상도화에 따른 고정세화가 요구되고 있다. 또한 고정세도가 가장 요구되는 기기로서 예를 들어 가상 현실(VR: Virtual Reality) 또는 증강 현실(AR: Augmented Reality)용 기기가 있다.
또한 디스플레이 패널에 적용할 수 있는 표시 장치로서는, 대표적으로는 액정 표시 장치, 유기 EL(Electro Luminescence) 소자, 발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode) 등의 발광 소자를 갖는 발광 장치, 및 전기 영동 방식 등으로 표시를 수행하는 전자 종이 등을 들 수 있다.
예를 들어 유기 EL 소자는 기본적으로 한 쌍의 전극 사이에 발광성 유기 화합물을 포함한 층을 끼운 구성을 갖는다. 이 소자에 전압을 인가함으로써, 발광성 유기 화합물로부터 발광을 얻을 수 있다. 이와 같은 유기 EL 소자가 적용된 표시 장치는 액정 표시 장치 등에서 필요한 백라이트가 불필요하기 때문에, 얇고, 가볍고, 콘트라스트가 높으며, 소비 전력이 낮은 표시 장치를 실현할 수 있다. 예를 들어 특허문헌 1에는 유기 EL 소자를 사용한 표시 장치의 일례에 대하여 기재되어 있다.
특허문헌 2에는 유기 EL 디바이스를 사용한 VR용 표시 장치가 개시되어 있다.
유기 EL 소자의 전자 주입층에 사용한 경우에 우수한 전자 주입성과 전자 수송성이 얻어지는 유기 박막으로서는, 예를 들어 헥사하이드로피리미도피리미딘 화합물과 전자를 수송하는 제 2 재료를 포함한 단일의 막, 또는 헥사하이드로피리미도피리미딘 화합물을 포함한 막과 제 2 재료를 포함한 막의 적층막이 알려져 있다(특허문헌 3 참조).
본 발명의 일 형태는 편리성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 발광 디바이스를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는 편리성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는 편리성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 표시 모듈을 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는 편리성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 전자 기기를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는 신규 발광 디바이스, 신규 표시 장치, 신규 표시 모듈, 신규 전자 기기, 또는 신규 반도체 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다.
또한 이들 과제의 기재는 다른 과제의 존재를 방해하는 것이 아니다. 또한 본 발명의 일 형태는 이들 과제 모두를 해결할 필요는 없는 것으로 한다. 또한 이들 이외의 과제는 명세서, 도면, 청구항 등의 기재에서 저절로 명백해지는 것이며, 명세서, 도면, 청구항 등의 기재에서 이들 이외의 과제를 추출할 수 있다.
(1) 본 발명의 일 형태는 제 1 전극과, 제 2 전극과, 제 1 유닛과, 제 2 유닛과, 제 1 중간층을 갖는 발광 디바이스이다.
제 1 유닛은 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 끼워지고, 제 1 발광성 재료를 포함한다. 제 2 유닛은 제 1 유닛과 제 2 전극 사이에 끼워지고, 제 2 발광성 재료를 포함한다.
제 1 중간층은 제 1 유닛과 제 2 유닛 사이에 끼워지고, 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물을 포함한다. 제 1 유기 화합물은 8 이상의 산 해리 상수(acid dissociation constant) pKa를 갖고, 제 2 유기 화합물은 피리딘 고리를 갖지 않거나, 페난트롤린 고리를 갖지 않거나, 페난트롤린 고리를 하나 갖는다.
(2) 본 발명의 일 형태는 제 1 전극과, 제 2 전극과, 제 1 유닛과, 제 2 유닛과, 제 1 중간층을 갖는 발광 디바이스이다.
제 1 유닛은 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 끼워지고, 제 1 발광성 재료를 포함한다. 제 2 유닛은 제 1 유닛과 제 2 전극 사이에 끼워지고, 제 2 발광성 재료를 포함한다.
제 1 중간층은 제 1 유닛과 제 2 유닛 사이에 끼워지고, 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물을 포함한다. 제 1 유기 화합물은 8 이상의 산 해리 상수 pKa를 갖고, 제 2 유기 화합물은 4보다 작은 산 해리 상수 pKa를 갖는다.
(3) 본 발명의 일 형태는 제 1 전극과, 제 2 전극과, 제 1 유닛과, 제 2 유닛과, 제 1 중간층을 갖는 발광 디바이스이다.
제 1 유닛은 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 끼워지고, 제 1 발광성 재료를 포함한다. 제 2 유닛은 제 1 유닛과 제 2 전극 사이에 끼워지고, 제 2 발광성 재료를 포함한다.
제 1 중간층은 제 1 유닛과 제 2 유닛 사이에 끼워지고, 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물을 포함한다. 제 1 유기 화합물은 8 이상의 산 해리 상수 pKa를 갖고, 제 2 유기 화합물은 용해도 파라미터 δ에서 4.0MPa0.5 이하의 분극항 δp를 갖는다.
(4) 또한 본 발명의 일 형태는 제 1 유기 화합물이 구아니딘 골격을 갖는 상기 발광 디바이스이다.
(5) 또한 본 발명의 일 형태는 제 1 유기 화합물이 1,3,4,6,7,8-헥사하이드로-2H-피리미도[1,2-a]피리미딘기를 갖는 상기 발광 디바이스이다.
(6) 또한 본 발명의 일 형태는 제 1 유기 화합물이 제 2 유기 화합물에 대하여 전자 공여성을 나타내지 않는 상기 발광 디바이스이다.
(7) 또한 본 발명의 일 형태는 제 1 중간층이 제 1 층 및 제 2 층을 포함하는 상기 발광 디바이스이다.
제 1 층은 제 2 유닛과 제 2 층 사이에 끼워지고, 막 상태에서 전자 스핀 공명법에 의하여 1×1018spins/cm3 이상의 스핀 밀도가 관측되는 재료로 구성된다.
제 2 층은 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물을 포함하고, 막 상태에서 전자 스핀 공명법에 의하여 1×1017spins/cm3 이하, 더 바람직하게는 1×1016spins/cm3 미만의 스핀 밀도가 관측되는 재료로 구성된다.
이에 의하여, 제 1 중간층은 제 2 유닛에 정공을 공급하고, 제 1 유닛에 전자를 공급할 수 있다. 또한 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 등 활성이 높은 물질을 사용하지 않고 제 1 중간층을 구성할 수 있다. 또한 대기 또는 물 등의 불순물에 대한 내성을 높게 할 수 있다. 또한 대기 또는 물 등의 불순물로 인한 발광 효율의 저하를 억제할 수 있다. 그 결과, 편리성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 발광 디바이스를 제공할 수 있다.
(8) 본 발명의 일 형태는 제 1 발광 디바이스와 제 2 발광 디바이스를 갖는 표시 장치이다.
제 1 발광 디바이스는 제 1 전극, 제 2 전극, 제 1 유닛, 제 2 유닛, 및 제 1 중간층을 갖는다.
제 1 유닛은 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 끼워지고, 제 1 발광성 재료를 포함한다. 제 2 유닛은 제 1 유닛과 제 2 전극 사이에 끼워지고, 제 2 발광성 재료를 포함한다.
제 1 중간층은 제 1 유닛과 제 2 유닛 사이에 끼워지고, 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물을 포함한다.
제 2 발광 디바이스는 제 3 전극, 제 4 전극, 제 3 유닛, 제 4 유닛, 및 제 2 중간층을 갖는다.
제 3 전극은 제 1 전극과 인접하고, 제 3 전극과 제 1 전극 사이에는 제 1 간극이 있다.
제 3 유닛은 제 3 전극과 제 4 전극 사이에 끼워지고, 제 3 발광성 재료를 포함한다. 제 4 유닛은 제 3 유닛과 제 4 전극 사이에 끼워지고, 제 4 발광성 재료를 포함한다.
제 2 중간층은 제 3 유닛과 제 4 유닛 사이에 끼워지고, 제 2 중간층과 제 1 중간층 사이에는 제 2 간극이 있고, 제 2 간극은 제 1 간극과 중첩되고, 제 2 중간층은 제 3 유기 화합물 및 제 4 유기 화합물을 포함한다.
제 1 유기 화합물은 8 이상의 산 해리 상수 pKa를 갖고, 제 3 유기 화합물은 8 이상의 산 해리 상수 pKa를 갖는다. 제 2 유기 화합물은 피리딘 고리를 갖지 않거나, 페난트롤린 고리를 갖지 않거나, 페난트롤린 고리를 하나 갖고, 제 4 유기 화합물은 피리딘 고리를 갖지 않거나, 페난트롤린 고리를 갖지 않거나, 페난트롤린 고리를 하나 갖는다.
(9) 본 발명의 일 형태는 제 1 발광 디바이스와 제 2 발광 디바이스를 갖는 표시 장치이다.
제 1 발광 디바이스는 제 1 전극, 제 2 전극, 제 1 유닛, 제 2 유닛, 및 제 1 중간층을 갖는다.
제 1 유닛은 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 끼워지고, 제 1 발광성 재료를 포함한다. 제 2 유닛은 제 1 유닛과 제 2 전극 사이에 끼워지고, 제 2 발광성 재료를 포함한다.
제 1 중간층은 제 1 유닛과 제 2 유닛 사이에 끼워지고, 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물을 포함한다.
제 2 발광 디바이스는 제 3 전극, 제 4 전극, 제 3 유닛, 제 4 유닛, 및 제 2 중간층을 갖는다.
제 3 전극은 제 1 전극과 인접하고, 제 3 전극과 제 1 전극 사이에는 제 1 간극이 있다.
제 3 유닛은 제 3 전극과 제 4 전극 사이에 끼워지고, 제 3 발광성 재료를 포함한다. 제 4 유닛은 제 3 유닛과 제 4 전극 사이에 끼워지고, 제 4 발광성 재료를 포함한다.
제 2 중간층은 제 3 유닛과 제 4 유닛 사이에 끼워지고, 제 2 중간층과 제 1 중간층 사이에는 제 2 간극이 있고, 제 2 간극은 제 1 간극과 중첩되고, 제 2 중간층은 제 3 유기 화합물 및 제 4 유기 화합물을 포함한다.
제 1 유기 화합물은 8 이상의 산 해리 상수 pKa를 갖고, 제 3 유기 화합물은 8 이상의 산 해리 상수 pKa를 갖는다. 또한 제 2 유기 화합물은 4보다 작은 산 해리 상수 pKa를 갖고, 제 4 유기 화합물은 4보다 작은 산 해리 상수 pKa를 갖는다.
(10) 본 발명의 일 형태는 제 1 발광 디바이스와 제 2 발광 디바이스를 갖는 표시 장치이다.
제 1 발광 디바이스는 제 1 전극, 제 2 전극, 제 1 유닛, 제 2 유닛, 및 제 1 중간층을 갖는다.
제 1 유닛은 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 끼워지고, 제 1 발광성 재료를 포함한다. 제 2 유닛은 제 1 유닛과 제 2 전극 사이에 끼워지고, 제 2 발광성 재료를 포함한다.
제 1 중간층은 제 1 유닛과 제 2 유닛 사이에 끼워지고, 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물을 포함한다.
제 2 발광 디바이스는 제 3 전극, 제 4 전극, 제 3 유닛, 제 4 유닛, 및 제 2 중간층을 갖는다.
제 3 전극은 제 1 전극과 인접하고, 제 3 전극과 제 1 전극 사이에는 제 1 간극이 있다.
제 3 유닛은 제 3 전극과 제 4 전극 사이에 끼워지고, 제 3 발광성 재료를 포함한다. 제 4 유닛은 제 3 유닛과 제 4 전극 사이에 끼워지고, 제 4 발광성 재료를 포함한다.
제 2 중간층은 제 3 유닛과 제 4 유닛 사이에 끼워지고, 제 2 중간층과 제 1 중간층 사이에는 제 2 간극이 있고, 제 2 간극은 제 1 간극과 중첩되고, 제 2 중간층은 제 3 유기 화합물 및 제 4 유기 화합물을 포함한다.
제 1 유기 화합물은 8 이상의 산 해리 상수 pKa를 갖고, 제 3 유기 화합물은 8 이상의 산 해리 상수 pKa를 갖는다. 또한 제 2 유기 화합물은 용해도 파라미터 δ에서 4.0MPa0.5 이하의 분극항 δp를 갖고, 제 4 유기 화합물은 용해도 파라미터 δ에서 4.0MPa0.5 이하의 분극항 δp를 갖는다.
(11) 또한 본 발명의 일 형태는 제 1 유기 화합물 및 제 3 유기 화합물 중 적어도 하나가 구아니딘 골격을 갖는 상기 표시 장치이다.
(12) 또한 본 발명의 일 형태는 제 1 유기 화합물 및 제 3 유기 화합물 중 적어도 하나가 1,3,4,6,7,8-헥사하이드로-2H-피리미도[1,2-a]피리미딘기를 갖는 상기 표시 장치이다.
(13) 또한 본 발명의 일 형태는 제 1 유기 화합물이 제 2 유기 화합물에 대하여 전자 공여성을 나타내지 않고, 제 3 유기 화합물이 제 4 유기 화합물에 대하여 전자 공여성을 나타내지 않는 상기 표시 장치이다.
(14) 또한 본 발명의 일 형태는 제 1 중간층이 제 1 층 및 제 2 층을 포함하는 상기 표시 장치이다.
제 1 층은 제 2 유닛과 제 2 층 사이에 끼워지고, 막 상태에서 전자 스핀 공명법에 의하여 1×1018spins/cm3 이상의 스핀 밀도가 관측되는 재료로 구성된다.
제 2 층은 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물을 포함하고, 막 상태에서 전자 스핀 공명법에 의하여 1×1017spins/cm3 이하, 더 바람직하게는 1×1016spins/cm3 미만의 스핀 밀도가 관측되는 재료로 구성된다.
제 2 중간층은 제 3 층 및 제 4 층을 포함한다.
제 3 층은 제 4 유닛과 제 4 층 사이에 끼워지고, 막 상태에서 전자 스핀 공명법에 의하여 1×1018spins/cm3 이상의 스핀 밀도가 관측되는 재료로 구성된다.
제 4 층은 제 3 유기 화합물 및 제 4 유기 화합물을 포함하고, 막 상태에서 전자 스핀 공명법에 의하여 1×1017spins/cm3 이하, 더 바람직하게는 1×1016spins/cm3 미만의 스핀 밀도가 관측되는 재료로 구성된다.
이에 의하여, 제 1 중간층과 제 2 중간층 사이를 흐르는 전류를 억제할 수 있다. 또한 제 1 발광 디바이스의 동작에 따라, 인접한 제 2 발광 디바이스로부터 의도하지 않게 광이 방출되는 현상의 발생을 억제할 수 있다. 또한 발광 디바이스 간의 크로스토크 현상의 발생을 억제할 수 있다. 또한 표시 장치가 표시할 수 있는 색역을 넓힐 수 있다. 또한 표시 장치의 정세도를 높일 수 있다. 그 결과 편리성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 표시 장치를 제공할 수 있다.
(15) 또한 본 발명의 일 형태는 제 1 절연층과, 도전막과, 제 2 절연층을 갖는 상기 표시 장치이다.
제 1 절연층은 도전막과 중첩되고, 제 1 절연층과 도전막 사이에 제 1 전극 및 제 3 전극이 끼워진다. 또한 도전막은 제 2 전극 및 제 4 전극을 갖는다.
제 2 절연층은 도전막과 제 1 절연층 사이에 끼워지고, 제 1 간극과 중첩되고, 제 2 간극을 메운다. 또한 제 2 절연층은 제 1 개구부 및 제 2 개구부를 갖고, 제 1 개구부는 제 1 전극과 중첩되고, 제 2 개구부는 제 3 전극과 중첩된다.
이에 의하여, 제 2 절연층을 사용하여 제 2 간극을 충전할 수 있다. 또한 제 1 발광 디바이스와 제 2 발광 디바이스 사이에 생기는 단차를 저감할 수 있다. 또한 도전막에 단차에서 유래하는 금 또는 균열이 생기는 현상을 억제할 수 있다. 그 결과 편리성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 표시 장치를 제공할 수 있다.
(16) 또한 본 발명의 일 형태는 상기 표시 장치와, 커넥터 및 집적 회로 중 적어도 한쪽을 포함하는 표시 모듈이다.
(17) 또한 본 발명의 일 형태는 상기 표시 장치와, 배터리, 카메라, 스피커, 및 마이크로폰 중 적어도 하나를 포함하는 전자 기기이다.
본 명세서에 첨부한 도면에서는, 구성 요소를 기능별로 분류하고, 각각 독립된 블록으로서 블록도를 나타내었지만, 실제의 구성 요소는 기능별로 완전히 분류하기 어렵고, 하나의 구성 요소가 복수의 기능에 관련될 수도 있다.
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 배선 기판이 제공된 모듈, 또는 COG(Chip On Glass) 방식에 의하여 발광 디바이스에 IC(집적 회로)가 직접 실장된 모듈도 발광 장치에 포함되는 경우가 있다. 또한 조명 기구 등은 발광 장치를 갖는 경우가 있다.
본 발명의 일 형태에 따르면, 편리성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 발광 디바이스를 제공할 수 있다. 또한 본 발명의 일 형태에 따르면, 편리성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 표시 장치를 제공할 수 있다. 또한 본 발명의 일 형태는 편리성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 표시 모듈을 제공할 수 있다. 또한 본 발명의 일 형태는 편리성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 전자 기기를 제공할 수 있다. 또한 신규 발광 디바이스를 제공할 수 있다. 또한 신규 표시 장치를 제공할 수 있다. 또한 신규 표시 모듈을 제공할 수 있다. 또한 신규 전자 기기를 제공할 수 있다.
또한 이들 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하는 것은 아니다. 또한 본 발명의 일 형태는 이들 효과 모두를 반드시 가질 필요는 없다. 또한 이들 이외의 효과는 명세서, 도면, 청구항 등의 기재에서 저절로 명백해지는 것이며, 명세서, 도면, 청구항 등의 기재에서 이들 이외의 효과를 추출할 수 있다.
도 1의 (A) 내지 (D)는 실시형태에 따른 표시 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 2의 (A) 및 (B)는 실시형태에 따른 표시 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 3은 실시형태에 따른 표시 장치의 제작 방법을 설명하는 도면이다.
도 4는 실시형태에 따른 표시 장치의 제작 방법을 설명하는 도면이다.
도 5는 실시형태에 따른 표시 장치의 제작 방법을 설명하는 도면이다.
도 6은 실시형태에 따른 표시 장치의 제작 방법을 설명하는 도면이다.
도 7은 실시형태에 따른 표시 장치의 제작 방법을 설명하는 도면이다.
도 8은 실시형태에 따른 표시 장치의 제작 방법을 설명하는 도면이다.
도 9는 실시형태에 따른 표시 장치의 제작 방법을 설명하는 도면이다.
도 10은 실시형태에 따른 표시 장치의 제작 방법을 설명하는 도면이다.
도 11은 실시형태에 따른 표시 장치의 제작 방법을 설명하는 도면이다.
도 12는 실시형태에 따른 표시 장치의 제작 방법을 설명하는 도면이다.
도 13은 실시형태에 따른 발광 디바이스의 구성을 설명하는 도면이다.
도 14의 (A) 내지 (C)는 실시형태에 따른 표시 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 15는 실시형태에 따른 표시 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 16은 실시형태에 따른 표시 모듈의 구성을 설명하는 도면이다.
도 17의 (A) 및 (B)는 실시형태에 따른 표시 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 18은 실시형태에 따른 표시 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 19는 실시형태에 따른 표시 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 20은 실시형태에 따른 표시 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 21은 실시형태에 따른 표시 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 22는 실시형태에 따른 표시 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 23은 실시형태에 따른 표시 모듈의 구성을 설명하는 도면이다.
도 24의 (A) 내지 (C)는 실시형태에 따른 표시 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 25는 실시형태에 따른 표시 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 26은 실시형태에 따른 표시 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 27은 실시형태에 따른 표시 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 28은 실시형태에 따른 표시 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 29는 실시형태에 따른 표시 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 30의 (A) 내지 (D)는 실시형태에 따른 전자 기기의 일례를 설명하는 도면이다.
도 31의 (A) 내지 (F)는 실시형태에 따른 전자 기기의 일례를 설명하는 도면이다.
도 32의 (A) 내지 (G)는 실시형태에 따른 전자 기기의 일례를 설명하는 도면이다.
도 33의 (A) 및 (B)는 실시예에 따른 표시 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 34는 실시예에 따른 발광 디바이스의 전류 밀도-휘도 특성을 설명하는 도면이다.
도 35는 실시예에 따른 발광 디바이스의 휘도-전류 효율 특성을 설명하는 도면이다.
도 36은 실시예에 따른 발광 디바이스의 전압-휘도 특성을 설명하는 도면이다.
도 37은 실시예에 따른 발광 디바이스의 전압-전류 특성을 설명하는 도면이다.
도 38은 실시예에 따른 발광 디바이스의 발광 스펙트럼을 설명하는 도면이다.
도 39는 실시예에 따른 발광 디바이스의 전류 밀도-휘도 특성을 설명하는 도면이다.
도 40은 실시예에 따른 발광 디바이스의 휘도-전류 효율 특성을 설명하는 도면이다.
도 41은 실시예에 따른 발광 디바이스의 전압-휘도 특성을 설명하는 도면이다.
도 42는 실시예에 따른 발광 디바이스의 전압-전류 특성을 설명하는 도면이다.
도 43은 실시예에 따른 발광 디바이스의 발광 스펙트럼을 설명하는 도면이다.
도 44는 실시예에 따른 발광 디바이스의 정규화 휘도의 시간 경과에 따른 변화를 설명하는 도면이다.
도 45는 실시예에 따른 발광 디바이스의 정규화 휘도의 시간 경과에 따른 변화를 설명하는 도면이다.
도 46의 (A) 내지 (H)는 실시예에 따른 발광 디바이스의 발광 상태를 설명하는 도면이다.
도 47은 실시예에 따른 시료의 ESR 측정 결과를 설명하는 도면이다.
도 2의 (A) 및 (B)는 실시형태에 따른 표시 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 3은 실시형태에 따른 표시 장치의 제작 방법을 설명하는 도면이다.
도 4는 실시형태에 따른 표시 장치의 제작 방법을 설명하는 도면이다.
도 5는 실시형태에 따른 표시 장치의 제작 방법을 설명하는 도면이다.
도 6은 실시형태에 따른 표시 장치의 제작 방법을 설명하는 도면이다.
도 7은 실시형태에 따른 표시 장치의 제작 방법을 설명하는 도면이다.
도 8은 실시형태에 따른 표시 장치의 제작 방법을 설명하는 도면이다.
도 9는 실시형태에 따른 표시 장치의 제작 방법을 설명하는 도면이다.
도 10은 실시형태에 따른 표시 장치의 제작 방법을 설명하는 도면이다.
도 11은 실시형태에 따른 표시 장치의 제작 방법을 설명하는 도면이다.
도 12는 실시형태에 따른 표시 장치의 제작 방법을 설명하는 도면이다.
도 13은 실시형태에 따른 발광 디바이스의 구성을 설명하는 도면이다.
도 14의 (A) 내지 (C)는 실시형태에 따른 표시 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 15는 실시형태에 따른 표시 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 16은 실시형태에 따른 표시 모듈의 구성을 설명하는 도면이다.
도 17의 (A) 및 (B)는 실시형태에 따른 표시 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 18은 실시형태에 따른 표시 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 19는 실시형태에 따른 표시 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 20은 실시형태에 따른 표시 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 21은 실시형태에 따른 표시 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 22는 실시형태에 따른 표시 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 23은 실시형태에 따른 표시 모듈의 구성을 설명하는 도면이다.
도 24의 (A) 내지 (C)는 실시형태에 따른 표시 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 25는 실시형태에 따른 표시 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 26은 실시형태에 따른 표시 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 27은 실시형태에 따른 표시 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 28은 실시형태에 따른 표시 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 29는 실시형태에 따른 표시 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 30의 (A) 내지 (D)는 실시형태에 따른 전자 기기의 일례를 설명하는 도면이다.
도 31의 (A) 내지 (F)는 실시형태에 따른 전자 기기의 일례를 설명하는 도면이다.
도 32의 (A) 내지 (G)는 실시형태에 따른 전자 기기의 일례를 설명하는 도면이다.
도 33의 (A) 및 (B)는 실시예에 따른 표시 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 34는 실시예에 따른 발광 디바이스의 전류 밀도-휘도 특성을 설명하는 도면이다.
도 35는 실시예에 따른 발광 디바이스의 휘도-전류 효율 특성을 설명하는 도면이다.
도 36은 실시예에 따른 발광 디바이스의 전압-휘도 특성을 설명하는 도면이다.
도 37은 실시예에 따른 발광 디바이스의 전압-전류 특성을 설명하는 도면이다.
도 38은 실시예에 따른 발광 디바이스의 발광 스펙트럼을 설명하는 도면이다.
도 39는 실시예에 따른 발광 디바이스의 전류 밀도-휘도 특성을 설명하는 도면이다.
도 40은 실시예에 따른 발광 디바이스의 휘도-전류 효율 특성을 설명하는 도면이다.
도 41은 실시예에 따른 발광 디바이스의 전압-휘도 특성을 설명하는 도면이다.
도 42는 실시예에 따른 발광 디바이스의 전압-전류 특성을 설명하는 도면이다.
도 43은 실시예에 따른 발광 디바이스의 발광 스펙트럼을 설명하는 도면이다.
도 44는 실시예에 따른 발광 디바이스의 정규화 휘도의 시간 경과에 따른 변화를 설명하는 도면이다.
도 45는 실시예에 따른 발광 디바이스의 정규화 휘도의 시간 경과에 따른 변화를 설명하는 도면이다.
도 46의 (A) 내지 (H)는 실시예에 따른 발광 디바이스의 발광 상태를 설명하는 도면이다.
도 47은 실시예에 따른 시료의 ESR 측정 결과를 설명하는 도면이다.
본 발명의 일 형태의 발광 디바이스는 제 1 전극과, 제 2 전극과, 제 1 유닛과, 제 2 유닛과, 제 1 중간층을 갖는다. 제 1 유닛은 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 끼워지고, 제 1 발광성 재료를 포함하고, 제 2 유닛은 제 1 유닛과 제 2 전극 사이에 끼워지고, 제 2 발광성 재료를 포함한다. 제 1 중간층은 제 1 유닛과 제 2 유닛 사이에 끼워지고, 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물을 포함하고, 제 1 유기 화합물은 8 이상의 산 해리 상수 pKa를 갖고, 제 2 유기 화합물은 4보다 작은 산 해리 상수 pKa를 갖는다.
이에 의하여, 제 1 중간층은 제 2 유닛에 정공을 공급하고, 제 1 유닛에 전자를 공급할 수 있다. 또한 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 등 활성이 높은 물질을 사용하지 않고 제 1 중간층을 구성할 수 있다. 또한 대기 또는 물 등의 불순물에 대한 내성을 높게 할 수 있다. 또한 대기 또는 물 등의 불순물로 인한 발광 효율의 저하를 억제할 수 있다. 그 결과, 편리성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 발광 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 용이하게 이해할 수 있다. 따라서 본 발명은 이하의 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것이 아니다. 또한 이하에서 설명하는 발명의 구성에서, 동일한 부분 또는 같은 기능을 갖는 부분에는 동일한 부호를 상이한 도면 간에서 공통적으로 사용하고, 그 반복 설명은 생략한다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 구성에 대하여 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.
도 1의 (A)는 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 구성을 설명하는 사시도이고, 도 1의 (B)는 도 1의 (A)의 일부를 설명하는 상면도이다. 또한 도 1의 (C)는 도 1의 (B)에 나타낸 절단선 P-Q에서의 단면도이고, 도 1의 (D)는 도 1의 (C)와는 다른 구성을 설명하는 단면도이다.
도 2의 (A)는 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 구성을 설명하는 단면도이고, 도 2의 (B)는 도 2의 (A)의 일부를 설명하는 단면도이다.
<표시 장치의 구성예 1>
본 실시형태에서 설명하는 표시 장치(700)는 한 조의 화소(703)를 갖는다(도 1의 (A) 참조). 또한 표시 장치(700)는 기판(510) 및 기능층(520)을 갖는다.
한 조의 화소(703)는 화소(702A), 화소(702B), 및 화소(702C)를 갖는다(도 1의 (B) 참조).
화소(702A)는 발광 디바이스(550A) 및 화소 회로(530A)를 갖고, 발광 디바이스(550A)는 화소 회로(530A)와 전기적으로 접속된다(도 1의 (C) 및 (D) 참조).
화소(702B)는 발광 디바이스(550B) 및 화소 회로(530B)를 갖고, 발광 디바이스(550B)는 화소 회로(530B)와 전기적으로 접속된다.
화소(702C)는 발광 디바이스(550C) 및 화소 회로(530C)를 갖고, 발광 디바이스(550C)는 화소 회로(530C)와 전기적으로 접속된다.
또한 기능층(520)은 화소 회로(530A), 화소 회로(530B), 및 화소 회로(530C)를 갖는다. 또한 화소 회로(530A)는 발광 디바이스(550A)와 기판(510) 사이에 끼워지고, 화소 회로(530B)는 발광 디바이스(550B)와 기판(510) 사이에 끼워지고, 화소 회로(530C)는 발광 디바이스(550C)와 기판(510) 사이에 끼워진다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치(700)의 발광 디바이스(550A)는 예를 들어 화소 회로(530A)가 배치되지 않은 방향으로 광(ELA)을 방출하고, 발광 디바이스(550B)는 화소 회로(530B)가 배치되지 않은 방향으로 광(ELB)을 방출하고, 발광 디바이스(550C)는 화소 회로(530C)가 배치되지 않은 방향으로 광(ELC)을 방출한다(도 1의 (C) 참조). 바꿔 말하면, 본 발명의 일 형태의 표시 장치(700)는 톱 이미션형 표시 장치이다.
또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치(700)의 발광 디바이스(550A)는 예를 들어 화소 회로(530A)가 배치된 방향으로 광(ELA)을 방출하고, 발광 디바이스(550B)는 화소 회로(530B)가 배치된 방향으로 광(ELB)을 방출하고, 발광 디바이스(550C)는 화소 회로(530C)가 배치된 방향으로 광(ELC)을 방출한다(도 1의 (D) 참조). 바꿔 말하면, 본 발명의 일 형태의 표시 장치(700)는 보텀 이미션형 표시 장치이다.
<<발광 디바이스(550A)의 구성예>>
발광 디바이스(550A)는 전극(551A), 전극(552A), 유닛(103A), 유닛(103A2), 및 중간층(106A)을 갖는다(도 2의 (A) 및 (B) 참조). 또한 발광 디바이스(550A)는 층(104A)을 갖는다. 층(104A)은 전극(551A)과 유닛(103A) 사이에 끼워진다.
유닛(103A)은 전극(551A)과 전극(552A) 사이에 끼워지고, 발광성 재료(EMA)를 포함한다.
유닛(103A2)은 유닛(103A)과 전극(552A) 사이에 끼워지고, 발광성 재료(EMA2)를 포함한다.
바꿔 말하면, 발광 디바이스(550A)는 적층된 복수의 유닛을 전극(551A)과 전극(552A) 사이에 갖는다. 또한 적층된 복수의 유닛의 개수는 2개에 한정되지 않고, 3개 이상의 유닛을 적층할 수 있다. 또한 전극(551A)과 전극(552A) 사이에 끼워진 적층된 복수의 유닛과, 복수의 유닛 사이에 끼워진 중간층(106A)을 갖는 구성을 적층형 발광 디바이스 또는 탠덤형 발광 디바이스라고 하는 경우가 있다.
이에 의하여, 전류 밀도를 낮게 유지하면서 고휘도 발광을 얻을 수 있다. 또는 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또는 같은 휘도의 발광 디바이스보다 구동 전압을 감소시킬 수 있다. 또는 소비 전력을 억제할 수 있다.
또한 유닛(103A) 및 유닛(103A2)에 사용할 수 있는 구성의 자세한 사항에 대해서는 실시형태 3에서 설명한다.
또한 전극(551A) 및 층(104A)에 사용할 수 있는 구성의 자세한 사항에 대해서는 실시형태 4에서 설명한다.
<<중간층(106A)의 구성예>>
중간층(106A)은 유닛(103A)과 유닛(103A2) 사이에 끼워진다. 중간층(106A)은 유닛(103A) 및 유닛(103A2) 중 한쪽에 전자를 공급하고 다른 쪽에 정공을 공급하는 기능을 갖는다.
중간층(106A)은 전압이 인가되었을 때 양극 측에 전자를 공급하고 음극 측에 정공을 공급하는 기능을 갖는다. 또한 중간층(106A)을 전하 발생층이라고 할 수 있다.
층(106A1)과 층(106A2)을 적층한 적층막을 중간층(106A)으로서 사용할 수 있다. 층(106A1)은 유닛(103A)과 유닛(103A2) 사이에 끼워지는 영역을 갖고, 층(106A2)은 유닛(103A)과 층(106A1) 사이에 끼워지는 영역을 갖는다.
또한 층(106A1), 층(106A2), 및 층(106A3)을 적층한 적층막을 중간층(106A)으로서 사용할 수 있다. 층(106A3)은 층(106A1)과 층(106A2) 사이에 끼워지는 영역을 갖는다.
<<층(106A1)의 구성예>>
예를 들어 실시형태 4에서 설명하는 층(104X)에 사용할 수 있는 정공 주입성을 갖는 재료를 층(106A1)에 사용할 수 있다. 구체적으로는 전자 수용성 재료 또는 복합 재료를 층(106A1)에 사용할 수 있다. 또한 전자 수용성 재료와 정공 수송성을 갖는 재료의 비공유 전자쌍이 상호 작용함으로써 층(106A1)에 사용하는 재료의 막에서 스핀 밀도를 관측할 수 있다. 구체적으로는 1×1017spins/cm3 이상, 바람직하게는 1×1018spins/cm3 이상, 더 바람직하게는 1×1019spins/cm3 이상이며 1×1021spins/cm3 이하의 스핀 밀도를 관측할 수 있다. 예를 들어 층(106A1)에 사용하는 재료의 막을 석영 기판 위에 형성하고, 상기 막에서 전자 스핀 공명(ESR: Electron spin resonance)법에 의하여 g값 2.00 부근에 관측되는 시그널에서 유래하는 스핀 밀도를 관측할 수 있다. 또한 전기 저항률이 1×104Ω·cm 이상 1×107Ω·cm 이하인 막을 층(106A1)으로서 사용할 수 있다. 또한 층(106A1)의 전기 저항률은 바람직하게는 5×104Ω·cm 이상 1×107Ω·cm 이하이고, 더 바람직하게는 1×105Ω·cm 이상 1×107Ω·cm 이하이다.
<<층(106A2)의 구성예>>
층(106A2)은 유기 화합물(OCA) 및 유기 화합물(ETMA)을 포함한다. 또한 전자 수송성이 높은 물질을 유기 화합물(ETMA)에 사용할 수 있다. 전자 수송성이 높은 물질이란, 정공 이동도보다 전자 이동도가 높은 것을 가리킨다. 구체적으로는 전계 강도 V/cm의 제곱근이 600일 때의 전자 이동도가 1×10-7cm2/Vs 이상인 물질이 바람직하고, 1×10-6cm2/Vs 이상인 물질이 더 바람직하다. 또한 전자 수송성이 높은 유기 화합물로서는 예를 들어 헤테로 방향족 화합물을 사용할 수 있다. 또한 헤테로 방향족 화합물이란, 고리 내에 적어도 2종류의 서로 다른 원소를 포함하는 환식 화합물이다. 또한 고리 구조에는 3원 고리, 4원 고리, 5원 고리, 6원 고리 등이 포함되지만, 특히 5원 고리 또는 6원 고리가 바람직하고, 포함되는 원소로서는 탄소 외에 질소, 산소, 및 황 등 중 어느 하나 또는 복수를 포함하는 헤테로 방향족 화합물이 바람직하다. 특히 질소를 함유하는 헤테로 방향족 화합물(질소 함유 헤테로 방향족 화합물)이 바람직하고, 질소 함유 헤테로 방향족 화합물 또는 이를 포함하는 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 갖는 유기 화합물 등의 전자 수송성이 높은 재료(전자 수송성 재료)를 사용하는 것이 바람직하다.
[유기 화합물(OCA)]
예를 들어 8 이상의 산 해리 상수 pKa를 갖는 재료를 유기 화합물(OCA)에 사용할 수 있다. 바람직하게는 12 이상의 산 해리 상수 pKa를 갖는 재료를 유기 화합물(OCA)에 사용할 수 있다.
큰 산 해리 상수 pKa를 갖는 유기 화합물로서는 피롤리딘 골격, 피페리딘 골격, 또는 헥사하이드로피리미도피리미딘 골격을 갖는 유기 화합물이 바람직하다. 또한 구아니딘 골격을 갖는 유기 화합물이 바람직하다. 구체적으로는 하기 구조식(120) 내지 구조식(123)으로 나타내어지는 염기성 골격을 갖는 유기 화합물을 예로 들 수 있다.
[화학식 1]
또한 상기 8 이상의 산 해리 상수 pKa를 갖는 유기 화합물은 구체적으로는 고리를 구성하는 원자에 2개 이상의 질소를 갖는 바이사이클로 고리 구조와, 고리를 구성하는 탄소가 2 내지 30인 헤테로 방향족 탄화수소 고리 또는 고리를 구성하는 탄소가 6 내지 30인 방향족 탄화수소 고리를 갖는 유기 화합물, 더 구체적으로는 1,3,4,6,7,8-헥사하이드로-2H-피리미도[1,2-a]피리미딘기와, 고리를 구성하는 탄소가 2 내지 30인 헤테로 방향족 탄화수소 고리 또는 고리를 구성하는 탄소가 6 내지 30인 방향족 탄화수소 고리를 갖는 유기 화합물인 것이 바람직하다. 또한 고리를 구성하는 원자에 2개 이상의 질소를 갖는 바이사이클로 고리 구조와, 고리를 구성하는 탄소가 2 내지 30인 헤테로 방향족 탄화수소 고리를 갖는 유기 화합물, 더 구체적으로는 1,3,4,6,7,8-헥사하이드로-2H-피리미도[1,2-a]피리미딘기와, 고리를 구성하는 탄소가 2 내지 30인 헤테로 방향족 탄화수소 고리를 갖는 유기 화합물인 것이 더 바람직하다.
또한 더 구체적으로는 하기 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물인 것이 바람직하다.
[화학식 2]
다만 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물에서, X는 하기 일반식(G1-1)으로 나타내어지는 기이고, Y는 하기 일반식(G1-2)으로 나타내어지는 기이다. 또한 R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 또는 중수소를 나타내고, h는 1 내지 6의 정수를 나타내고, Ar는 치환 또는 비치환된 고리를 구성하는 탄소가 2 내지 30인 헤테로 방향족 탄화수소 고리 또는 고리를 구성하는 탄소가 6 내지 30인 방향족 탄화수소 고리를 나타낸다. 또한 Ar는 치환 또는 비치환된 고리를 구성하는 탄소가 2 내지 30인 헤테로 방향족 탄화수소 고리가 바람직하다.
[화학식 3]
다만, 상기 일반식(G1-1) 및 일반식(G1-2)에서, R3 내지 R6은 각각 독립적으로 수소 또는 중수소를 나타내고, m은 0 내지 4의 정수를 나타내고, n은 1 내지 5의 정수를 나타내고, m+1≥n(m+1은 n 이상임)이다. 또한 m 또는 n이 2 이상인 경우, 복수의 R3은 서로 같아도 좋고 달라도 좋고, R4, R5, R6에 대해서도 마찬가지이다.
또한 상기 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물은 하기 일반식(G2-1) 내지 일반식(G2-6) 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
[화학식 4]
다만 R11 및 R26은 각각 독립적으로 수소 또는 중수소를 나타내고, h는 1 내지 6의 정수를 나타내고, Ar는 치환 또는 비치환된 고리를 구성하는 탄소가 2 내지 30인 헤테로 방향족 탄화수소 고리 또는 치환 또는 비치환된 고리를 구성하는 탄소가 6 내지 30인 방향족 탄화수소 고리이다. 또한 Ar는 치환 또는 비치환된 고리를 구성하는 탄소가 2 내지 30인 헤테로 방향족 탄화수소 고리가 바람직하다.
또한 상기 일반식(G1) 및 일반식(G2-1) 내지 일반식(G2-6)에서, Ar로 나타내어지는 치환 또는 비치환된 고리를 구성하는 탄소가 2 내지 30인 헤테로 방향족 탄화수소 고리 또는 고리를 구성하는 탄소가 6 내지 30인 방향족 탄화수소 고리로서는, 구체적으로는 피리딘 고리, 바이피리딘 고리, 피리미딘 고리, 바이피리미딘 고리, 피라진 고리, 바이피라진 고리, 트라이아진 고리, 퀴놀린 고리, 아이소퀴놀린 고리, 벤조퀴놀린 고리, 페난트롤린 고리, 퀴녹살린 고리, 벤조퀴녹살린 고리, 다이벤조퀴녹살린 고리, 아조플루오렌 고리, 다이아조플루오렌 고리, 카바졸 고리, 벤조카바졸 고리, 다이벤조카바졸 고리, 다이벤조퓨란 고리, 벤조나프토퓨란 고리, 다이나프토퓨란 고리, 다이벤조싸이오펜 고리, 벤조나프토싸이오펜 고리, 다이나프토싸이오펜 고리, 벤조퓨로피리딘 고리, 벤조퓨로피리미딘 고리, 벤조싸이오피리딘 고리, 벤조싸이오피리미딘 고리, 나프토퓨로피리딘 고리, 나프토퓨로피리미딘 고리, 나프토싸이오피리딘 고리, 나프토싸이오피리미딘 고리, 아크리딘 고리, 크산텐 고리, 페노싸이아진 고리, 페녹사진 고리, 페나진 고리, 트라이아졸 고리, 옥사졸 고리, 옥사다이아졸 고리, 싸이아졸 고리, 싸이아다이아졸 고리, 이미다졸 고리, 벤즈이미다졸 고리, 피라졸 고리, 피롤 고리 등을 들 수 있다. 또한 상기 일반식(G1) 및 일반식(G2-1) 내지 일반식(G2-6)에서, Ar로 나타내어지는 치환 또는 비치환된 고리를 구성하는 탄소가 6 내지 30인 방향족 탄화수소 고리로서는, 구체적으로는 벤젠 고리, 나프탈렌 고리, 플루오렌 고리, 다이메틸플루오렌 고리, 다이페닐플루오렌 고리, 스파이로플루오렌 고리, 안트라센 고리, 페난트렌 고리, 트라이페닐렌 고리, 피렌 고리, 테트라센 고리, 크리센 고리, 벤조[a]안트라센 고리 등을 들 수 있다. 또한 이들 중에서도 하기 구조식(Ar-1) 내지 구조식(Ar-27) 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
[화학식 5]
또한 상기 Ar가 고리를 구성하는 원자로서 질소를 포함하고, 상기 Ar는 상기 질소 또는 상기 질소와 인접한 탄소의 결합손에 의하여 상기 일반식(G1)에서의 괄호 내의 골격과 결합되는 것이 바람직하다.
상기 일반식(G1) 및 일반식(G2-1) 내지 일반식(G2-6)으로 나타내어지는 유기 화합물로서는, 구체적으로는 1,1'-(9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-2,7-다이일)비스(1,3,4,6,7,8-헥사하이드로-2H-피리미도[1,2-a]피리미딘)(약칭: 2,7hpp2SF)(구조식(108)) 및 1-(9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-2-일)-1,3,4,6,7,8-헥사하이드로-2H-피리미도[1,2-a]피리미딘(약칭: 2hppSF)(구조식(109)) 등, 하기 구조식(101) 내지 구조식(117)으로 나타내어지는 유기 화합물을 예로 들 수 있다.
[화학식 6]
이와 같은 유기 화합물은 안정적일 뿐만 아니라, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 혹은 이들의 화합물과는 달리 제조 라인이 금속 오염될 우려가 적은 점, 증착이 용이한 점 등 때문에, 포토리소그래피 공정을 사용하여 제작되는 발광 디바이스에 더 적합하게 사용할 수 있다. 포토리소그래피를 사용하지 않는 공정으로 제작되는 발광 디바이스에도 적합하다는 것은 말할 나위도 없다.
또한 층(106A3)으로부터 층(106A2)에 주입된 전자와, 유닛(103A)으로부터 주입되고 층(106A2)에서 차단된 정공이 8 이상의 산 해리 상수 pKa를 갖는 강염기성 물질 상에서 재결합하는 것을 억제하는 관점에서, 8 이상의 산 해리 상수 pKa를 갖는 강염기성 물질은 전자 수송성 골격을 갖지 않는 것이 바람직하다. 8 이상의 산 해리 상수 pKa를 갖는 강염기성 물질로서는, 구체적으로는 1-(9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-2-일)-1,3,4,6,7,8-헥사하이드로-2H-피리미도[1,2-a]피리미딘(약칭: 2hppSF), 2,9-비스(1,3,4,6,7,8-헥사하이드로-2H-피리미도[1,2-a]피리미딘-1-일)-1,10-페난트롤린(약칭: 2,9hpp2Phen), 4,7-다이-1-피롤리딘일-1,10-페난트롤린(약칭: Pyrrd-Phen), 또는 8,8'-피리딘-2,6-다이일-비스(5,6,7,8-테트라하이드로이미다조[1,2-a]피리미딘)(약칭: 2,6tip2Py) 등의 유기 화합물 등을 사용할 수 있다.
큰 산 해리 상수 pKa를 갖는 재료는 큰 쌍극자 모멘트를 갖는다. 큰 쌍극자 모멘트를 갖는 재료는 정공과 상호 작용한다. 예를 들어 8 이상의 산 해리 상수 pKa를 갖는 재료를 유기 화합물(OCA)에 사용하면, 유기 화합물(OCA)은 정공과 상호 작용하므로, 층(106A2)의 정공 수송성을 현저히 낮게 할 수 있다.
또한 큰 산 해리 상수 pKa를 갖는 재료는 친핵성도가 크다. 친핵성도가 큰 재료는 정공을 받고 양이온 라디칼이 된 분자와 반응하여 새로운 분자 또는 중간 상태를 생성하는 경우가 있다. 예를 들어 8 이상의 산 해리 상수 pKa를 갖는 재료를 유기 화합물(OCA)에 사용하면, 유기 화합물(OCA)은 새로운 분자 또는 중간 상태를 생성하므로, 층(106A2)의 정공 수송성을 현저히 낮게 할 수 있다.
전극(551A)으로부터 유닛(103A)을 통하여 층(106A2)에 도달되는 일부의 정공은 유닛(103A)과 층(106A2)의 계면 또는 층(106A2)에 체류한다. 이에 의하여, 층(106A1)으로부터 전자가 끌어당겨져 층(106A2)의 층(106A1) 측에 전기 이중층이 형성된다. 또한 유닛(103A)과 층(106A2) 사이, 또는 층(106A2)과 층(106A1) 사이의 진공 준위가 변화하여, 층(106A2)으로부터 유닛(103A)에 전자가 공급된다.
또한 큰 산 해리 상수 pKa를 갖는 재료는 물에 대한 용해성이 높다. 예를 들어 8 이상의 산 해리 상수 pKa를 갖는 재료를 유기 화합물(OCA)에 사용하면, 층(106A2)의 내수성이 저하되어, 제작 공정에서 층(106A2)이 다른 층으로부터 벗겨지는 등의 문제가 발생한다. 이에 의하여, 발광 디바이스에 결함이 생기는 경우가 있다.
예를 들어 구아니딘 골격을 갖는 질소 함유 헤테로 고리 화합물을 유기 화합물(OCA)에 사용할 수 있다. 구체적으로는, 1,3,4,6,7,8-헥사하이드로-2H-피리미도[1,2-a]피리미딘기를 갖는 유기 화합물, 5,6,7,8-테트라하이드로이미다조[1,2-a]피리미딘기를 갖는 유기 화합물, 또는 피롤리딘기를 갖는 질소 함유 헤테로 고리 화합물을 유기 화합물(OCA)에 사용할 수 있다.
유기 화합물(OCA)에는, 예를 들어 1-(9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-2-일-1,3,4,6,7,8-헥사하이드로-2H-피리미도[1,2-a]피리미딘)(약칭: 2hppSF), 2,9-비스(1,3,4,6,7,8-헥사하이드로-2H-피리미도[1,2-a]피리미딘-1-일)-1,10-페난트롤린(약칭: 2,9hpp2Phen), 4,7-다이-1-피롤리딘일-1,10-페난트롤린(약칭: Pyrrd-Phen), 또는 8,8'-피리딘-2,6-다이일-비스(5,6,7,8-테트라하이드로이미다조[1,2-a]피리미딘)(약칭: 2,6tip2Py)을 사용할 수 있다. 2hppSF, 2,9hpp2Phen, Pyrrd-Phen, 및 2,6tip2Py의 구조를 이하에 나타낸다.
또한 2hppSF의 산 해리 상수 pKa는 13.95이고, 2,9hpp2Phen의 산 해리 상수 pKa는 13.35이고, Pyrrd-Phen의 산 해리 상수 pKa는 11.23이고, 2,6tip2Py의 산 해리 상수 pKa는 9.58이다.
[화학식 7]
또한 유기 화합물(OCA)은 전자 공여성을 갖지 않는 것이 바람직하다. 또한 유기 화합물(OCA)은 유기 화합물(ETMA)에 대한 전자 공여성을 갖지 않는 것이 바람직하다. 유기 화합물(OCA)이 전자 공여성을 갖는 경우, 물 또는 산소 등의 대기 성분과 용이하게 반응하기 때문에 안정성이 떨어지게 된다. 유기 화합물(OCA)과 유기 화합물(ETMA)을 갖는 본 발명의 일 형태의 중간층은 층(106A2)의 정공 수송성을 현저히 낮게 할 수 있기 때문에 유기 화합물(OCA)이 전자 공여성을 갖지 않아도 탠덤의 중간층으로서 기능할 수 있다. 그러므로 물 또는 산소 등의 대기 성분에 대하여 안정적인 중간층 및 탠덤형 발광 디바이스를 제작할 수 있다. 또한 유기 화합물(OCA) 및 유기 화합물(ETMA)을 갖는 층(106A2)은 전자 스핀 공명(ESR)법에 의하여 관측되는 시그널이 작거나 시그널이 관측되지 않는 것이 바람직하다. 예를 들어 g값 2.00 부근에 관측되는 시그널에서 유래하는 스핀 밀도가 1×1017spins/cm3 이하인 것이 바람직하고, 1×1016spins/cm3 미만인 것이 더 바람직하다. 또한 층(106A2)에 사용하는 재료의 막을 석영 기판 위에 형성한 것을 시료로 하고, 전자 스핀 공명법을 사용하여 상기 막의 스핀 밀도를 측정할 수 있다. 예를 들어 전자 스핀 공명 측정 장치 E500형(Bruker Corporation 제조)을 사용하여, 공진 주파수 9.56GHz, 출력 1mW, 변조 자기장 50mT, 변조폭 0.5mT, 시상수 0.04sec, 소인 시간 1min의 조건하에서, 실온에서 수행할 수 있다. 이 방법은 전자 스핀 공명법에 의한 층(106A2)의 시그널의 관측에도 적용할 수 있다.
[유기 화합물(ETMA)의 예 1]
예를 들어 피리딘 고리를 갖지 않거나, 페난트롤린 고리를 갖지 않거나, 페난트롤린 고리를 하나 갖는 재료를 유기 화합물(ETMA)에 사용할 수 있다. 피리딘 분자의 산 해리 상수 pKa는 5.25이고, 페난트롤린 분자의 산 해리 상수 pKa는 4.8이다. 유기 화합물이 피리딘 고리 또는 페난트롤린 고리를 가지면 유기 화합물의 물에 대한 용해성이 높아지고, 피리딘 고리 또는 페난트롤린 고리의 개수가 많을수록 유기 화합물의 물에 대한 용해성은 높아진다. 예를 들어 2개 이상의 피리딘 고리 또는 2개 이상의 페난트롤린 고리를 갖는 유기 화합물의 물에 대한 용해성에 비하여, 피리딘 고리를 갖지 않거나, 페난트롤린 고리를 갖지 않거나, 페난트롤린 고리를 하나 갖는 유기 화합물의 물에 대한 용해성은 낮다. 또한 2개 이상의 피리딘 고리 또는 2개 이상의 페난트롤린 고리를 갖는 유기 화합물을 유기 화합물(ETMA)에 사용하는 경우에 비하여, 피리딘 고리를 갖지 않거나, 페난트롤린 고리를 갖지 않거나, 페난트롤린 고리를 하나 갖는 재료를 유기 화합물(ETMA)에 사용하는 경우에는, 층(106A2)의 내수성을 향상시킬 수 있다. 또한 제작 공정에서, 층(106A2)이 다른 층으로부터 벗겨지는 등의 문제의 발생을 억제할 수 있다. 이에 의하여, 발광 디바이스에 결함을 생기게 하는 문제의 발생을 억제할 수 있다.
예를 들어 9-(1-나프틸)-10-[4-(2-나프틸)페닐]안트라센(약칭: αN-βNPAnth), 2,9-다이(나프탈렌-2-일)-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: NBPhen), 9-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]나프토[1',2':4,5]퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 9mDBtBPNfpr), 8-(바이페닐-4-일)-4-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-[1]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 8BP-4mDBtPBfpm), 9-[3-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)페닐]-9'-페닐-2,3'-바이-9H-카바졸(약칭: mPCCzPTzn-02), 4,8-비스[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-[1]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 4,8mDBtP2Bfpm), 4-[3,5-비스(9H-카바졸-9-일)페닐]-2-페닐-6-(바이페닐-4-일)피리미딘(약칭: 6BP-4Cz2PPm), 2-[3-(3'-다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II), 11-[4-(바이페닐-4-일)-6-페닐-1,3,5-트라이아진-2-일]-11,12-다이하이드로-12-(바이페닐-4-일)인돌로[2,3-a]카바졸(약칭: BP-BPIcz(II)Tzn), 또는 11-[(3'-다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]페난트로[9',10':4,5]퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 11mDBtBPPnfpr)을 유기 화합물(ETMA)에 사용할 수 있다. 이들의 구조식을 이하에 나타낸다.
또한 αN-βNPAnth, 9mDBtBPNfpr, 8BP-4mDBtPBfpm, mPCCzPTzn-02, 4,8mDBtP2Bfpm, 6BP-4Cz2PPm, 2mDBTBPDBq-II, BP-BPIcz(II)Tzn, 및 11mDBtBPPnfpr는 모두 피리딘 고리 또는 페난트롤린 고리를 갖지 않는다. 또한 NBPhen은 페난트롤린 고리를 하나 갖는다.
[화학식 8]
[화학식 9]
[유기 화합물(ETMA)의 예 2]
예를 들어 4보다 작은 산 해리 상수 pKa를 갖는 재료를 유기 화합물(ETMA)에 사용할 수 있다. 예를 들어 4 이상의 산 해리 상수 pKa를 갖는 유기 화합물의 물에 대한 용해성에 비하여, 4보다 작은 산 해리 상수 pKa를 갖는 유기 화합물의 물에 대한 용해성은 낮다. 또한 4 이상의 산 해리 상수 pKa를 갖는 유기 화합물을 유기 화합물(ETMA)에 사용하는 경우에 비하여, 4보다 작은 산 해리 상수 pKa를 갖는 재료를 유기 화합물(ETMA)에 사용하는 경우에는, 층(106A2)의 내수성을 향상시킬 수 있다. 또한 제작 공정에서, 층(106A2)이 다른 층으로부터 벗겨지는 등의 문제의 발생을 억제할 수 있다. 이에 의하여, 발광 디바이스에 결함을 생기게 하는 문제의 발생을 억제할 수 있다.
예를 들어 αN-βNPAnth, 9mDBtBPNfpr, 8BP-4mDBtPBfpm, mPCCzPTzn-02, 4,8mDBtP2Bfpm, 6BP-4Cz2PPm, 2mDBTBPDBq-II, BP-BPIcz(II)Tzn, 또는 11mDBtBPPnfpr 등을 유기 화합물(ETMA)에 사용할 수 있다.
또한 4,8mDBtP2Bfpm의 산 해리 상수 pKa는 0.60이다. 또한 11mDBtBPPnfpr의 산 해리 상수 pKa는 -1.85이다. 또한 유기 화합물의 산 해리 상수 pKa를 모르는 경우에는, 그 유기 화합물이 갖는 각 골격의 산 해리 상수 pKa를 알아보고, 그 중에서 가장 큰 산 해리 상수 pKa를 그 유기 화합물의 산 해리 상수 pKa로 간주할 수 있다.
또한 이하의 계산 방법을 사용하여 산 해리 상수 pKa를 산출하였다.
계산 모델이 되는, 각 재료에서의 분자 구조의 초기 구조로서는, 제일 원리 계산에서 얻어진 가장 안정된 구조(단일항 기저 상태)를 사용하였다.
또한 상기 제일 원리 계산에서는, 양자 화학 계산 소프트웨어인, Schrodinger Inc. 제조의 Jaguar를 사용하고, 단일항 기저 상태에서의 가장 안정된 구조를 밀도 범함수법(DFT)으로 계산하였다. 기저 함수로서는 6-31G**를 사용하고, 범함수로서는 B3LYP-D3을 사용하였다. 양자 화학 계산을 수행하는 구조의 샘플링은 Schrodinger Inc. 제조의 Maestro GUI를 사용하여, Mixed torsional/Low-mode sampling에 의하여 입체 배좌를 해석함으로써 수행하였다.
pKa의 계산에서는, 각 분자의 하나 이상의 원자를 염기성 자리로서 지정하고, 양성자화된 분자가 물 중에서 안정되는 구조를 검색하기 위하여 Macro Model을 사용하고, 힘의 장(force field)으로서 OPLS2005를 사용한 배좌 검색을 수행하여 얻은 가장 에너지가 낮은 배좌 이성질체를 사용하였다. 또한 Jaguar의 pKa 계산 모듈을 사용하고, B3LYP/6-31G**를 사용하여 구조 최적화를 수행한 후, cc-pVTZ(+)를 사용하여 단일점 계산을 하고, 관능기에 대한 경험적 보정을 수행함으로써, pKa값을 산출하였다. 하나 이상의 원자를 염기성 자리로서 지정한 분자에서는, 얻어진 결과 중 가장 큰 값을 pKa값으로서 채용하였다. 얻어진 pKa값을 나타낸다.
[표 1]
[유기 화합물(ETMA)의 예 3]
예를 들어 용해도 파라미터 δ에서, 4.0MPa0.5 이하의 분극항 δp를 갖는 재료를 유기 화합물(ETMA)에 사용할 수 있다. 예를 들어 용해도 파라미터 δ에서, 4.0MPa0.5보다 큰 분극항 δp를 갖는 유기 화합물의 물에 대한 용해성에 비하여, 4.0MPa0.5 이하의 분극항 δp를 갖는 유기 화합물의 물에 대한 용해성은 낮다. 또한 4.0MPa0.5보다 큰 분극항 δp를 갖는 유기 화합물을 유기 화합물(ETMA)에 사용하는 경우에 비하여, 4.0MPa0.5 이하의 분극항 δp를 갖는 재료를 유기 화합물(ETMA)에 사용하는 경우에는 층(106A2)의 내수성을 향상할 수 있다. 또한 제작 공정에서, 층(106A2)이 다른 층으로부터 벗겨지는 등의 문제의 발생을 억제할 수 있다. 이에 의하여, 발광 디바이스에 결함을 생기게 하는 문제의 발생을 억제할 수 있다.
예를 들어 αN-βNPAnth, NBPhen, 9mDBtBPNfpr, 8BP-4mDBtPBfpm, mPCCzPTzn-02, 4,8mDBtP2Bfpm, 6BP-4Cz2PPm, 2mDBTBPDBq-II, BP-BPIcz(II)Tzn, 또는 11mDBtBPPnfpr를 유기 화합물(ETMA)에 사용할 수 있다.
또한 αN-βNPAnth의 용해도 파라미터 δ의 분극항 δp는 4.0MPa0.5이고, NBPhen의 용해도 파라미터 δ의 분극항 δp는 4.0MPa0.5이고, 9mDBtBPNfpr의 용해도 파라미터 δ의 분극항 δp는 3.8MPa0.5이고, 8BP-4mDBtPBfpm의 용해도 파라미터 δ의 분극항 δp는 3.5MPa0.5이고, mPCCzPTzn-02의 용해도 파라미터 δ의 분극항 δp는 3.5MPa0.5이고, 6BP-4Cz2PPm의 용해도 파라미터 δ의 분극항 δp는 3.4MPa0.5이고, 4,8mDBtP2Bfpm의 용해도 파라미터 δ의 분극항 δp는 3.4MPa0.5이고, 2mDBTBPDBq-II의 용해도 파라미터 δ의 분극항 δp는 3.2MPa0.5이고, BP-BPIcz(II)Tzn의 용해도 파라미터 δ의 분극항 δp는 3.2MPa0.5이고, 11mDBtBPPnfpr의 용해도 파라미터 δ의 분극항 δp는 3.1MPa0.5이다.
또한 이하의 계산 방법을 사용하여 용해도 파라미터 δ의 분극항 δp를 산출하였다.
고전 분자 동역학 계산 소프트웨어로서 Schrodinger Inc. 제조의 Desmond를 사용하였다. 또한 힘의 장으로서 OPLS2005를 사용하였다. 또한 계산은 HPE사 제조의 Apollo 6500을 사용하여 수행하였다.
계산 모델로서 분자를 32개 정도 갖는 기준 셀을 사용하였다. 각 재료에서의 분자 구조의 초기 구조로서는, 제일 원리 계산에서 얻어진 가장 안정된 구조(단일항 기저 상태) 및 가장 안정된 구조에 가까운 에너지의 구조의 복수 개를 같은 정도의 비율로 혼합하고, 분자들이 충돌하지 않도록 랜덤하게 배치하였다. 그 후, 힘의 장으로서 OPLS2005를 사용한 Monte Carlo simulated annealing에 의하여 구조를 랜덤하게 이동 및 회전시켜 분자를 이동시켰다. 또한 기준 셀의 중심으로 향하여 분자를 이동시켜 밀도가 최대화되도록 한 것을 초기 배치로 하였다.
또한 상기 제일 원리 계산에서는, 양자 화학 계산 소프트웨어인 Jaguar를 사용하고, 단일항 기저 상태에서의 가장 안정된 구조를 밀도 범함수법(DFT)으로 계산하였다. 기저 함수로서는 6-31G**를 사용하고, 범함수로서는 B3LYP-D3을 사용하였다. 양자 화학 계산을 수행하는 구조의 샘플링은 Schrodinger Inc. 제조의 Maestro GUI를 사용하여, Mixed torsional/Low-mode sampling에 의하여 입체 배좌를 해석함으로써 수행하였다. 또한 계산은 HPE사 제조의 Apollo 6500을 사용하여 수행하였다.
상기 초기 배치에 대하여 브라운 운동 시뮬레이션을 수행하고, 이어서 NVT 앙상블을 사용하여 계산한 후, NPT 앙상블을 사용하여 분자 진동을 재현하는 시간 간격(2fs)에 대하여 1atm, 300K의 조건에서 충분한 완화 시간(30ns)으로 계산함으로써, 비정질 고체를 산출하였다. 또한 얻어진 비정질 고체의 용해도 파라미터 δ은 다음의 식으로 정의된다.
[수학식 1]
여기서 ΔHv는 증발열을 나타내고, 이는 기준 셀의 에너지로부터 분자 동역학 계산 전체에서 평균화된 개개의 분자의 합계 에너지를 뺀 것이고, Vm은 몰 체적을 나타내고, R는 기체 상수를 나타내고, T는 온도를 나타낸다. 또한 용해도 파라미터 δ는 용매인 물질과 용질인 물질의 차분이 크게 될수록 용해성이 저하되는 경향을 나타낸다.
또한 용해도 파라미터 δ는 분산항 δd와 분극항 δp로 나눌 수 있다. 분산항 δd는 판데르발스 상호 작용이 기여하는 항이고, 분극항 δp는 정전 상호 작용이 기여하는 항이다. 특히, 용질의 물에 대한 용해성은 용질과 물 분자의 쌍극자 간에 생기는 정전적 상호 작용이 크게 기여한다. 실제로 유기 화합물(ETMA)에 사용할 수 있는 재료의 물에 대한 용해성은 계산에서 얻은 용해도 파라미터 δ의 분극항 δp와 양호한 상관을 보인다.
계산에서 얻은 용해도 파라미터 δ의 분극항 δp의 값을 아래의 표에 나타낸다. 또한 물의 용해도 파라미터 δ의 분극항 δp의 값은 일본 공개특허공보 특개2017-173056호에 기재된 값을 인용하였다.
[표 2]
위의 표에 기재된 용해도 파라미터 δ의 분극항 δp를 비교하면, 유기 화합물은 용매인 물과의 차분이 클수록 물에 대한 용해성이 저하되는 것을 알 수 있다.
이에 의하여, 중간층(106A)은 유닛(103A2)에 정공을 공급하고, 유닛(103A)에 전자를 공급할 수 있다. 또한 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 등 활성이 높은 물질을 사용하지 않고 중간층(106A)을 구성할 수 있다. 또한 대기 또는 물 등의 불순물에 대한 내성을 높게 할 수 있다. 또한 대기 또는 물 등의 불순물로 인한 발광 효율의 저하를 억제할 수 있다. 그 결과, 편리성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 발광 디바이스를 제공할 수 있다.
<<층(106A3)의 구성예>>
예를 들어 전자 수송성을 갖는 재료를 층(106A3)에 사용할 수 있다. 또한 층(106A3)을 전자 릴레이층이라고 할 수 있다. 층(106A3)을 사용하면, 층(106A3)의 양극 측과 접하는 층을 층(106A3)의 음극 측과 접하는 층으로부터 멀어지게 할 수 있다. 층(106A3)의 양극 측과 접하는 층과 층(106A3)의 음극 측과 접하는 층 사이의 상호 작용을 경감할 수 있다. 층(106A3)의 양극 측과 접하는 층에 전자를 원활하게 공급할 수 있다.
<<발광 디바이스(550B)의 구성예>>
발광 디바이스(550B)는 전극(551B), 전극(552B), 유닛(103B), 유닛(103B2), 및 중간층(106B)을 갖는다. 또한 발광 디바이스(550B)는 층(104B)을 갖는다. 층(104B)은 전극(551B)과 유닛(103B) 사이에 끼워진다.
전극(551B)은 전극(551A)과 인접하고, 전극(551B)과 전극(551A) 사이에는 간극(551AB)이 있다.
유닛(103B)은 전극(551B)과 전극(552B) 사이에 끼워지고, 발광성 재료(EMB)를 포함한다.
유닛(103B2)은 유닛(103B)과 전극(552B) 사이에 끼워지고, 발광성 재료(EMB2)를 포함한다.
<<중간층(106B)의 구성예>>
중간층(106B)은 유닛(103B)과 유닛(103B2) 사이에 끼워지고, 유기 화합물(OCB) 및 유기 화합물(ETMB)을 포함한다. 또한 중간층(106B)과 중간층(106A) 사이에는 간극(106AB)이 있다. 또한 중간층(106A)에 사용할 수 있는 구성을 중간층(106B)에 사용할 수 있다.
층(106B1)과 층(106B2)을 적층한 적층막을 중간층(106B)으로서 사용할 수 있다. 층(106B1)은 유닛(103B)과 유닛(103B2) 사이에 끼워지는 영역을 갖고, 층(106B2)은 유닛(103B)과 층(106B1) 사이에 끼워지는 영역을 갖는다. 또한 층(106A1)에 사용할 수 있는 구성을 층(106B1)에 사용할 수 있고, 층(106A2)에 사용할 수 있는 구성을 층(106B2)에 사용할 수 있다.
또한 층(106B1), 층(106B2), 및 층(106B3)을 적층한 적층막을 중간층(106B)으로서 사용할 수 있다. 층(106B3)은 층(106B1)과 층(106B2) 사이에 끼워지는 영역을 갖는다. 또한 중간층(106A3)에 사용할 수 있는 구성을 중간층(106B3)에 사용할 수 있다.
[유기 화합물(OCB)]
예를 들어 8 이상의 산 해리 상수 pKa를 갖는 재료를 유기 화합물(OCB)에 사용할 수 있다.
예를 들어 구아니딘 골격을 갖는 질소 함유 헤테로 고리 화합물을 유기 화합물(OCB)에 사용할 수 있다. 구체적으로는, 1,3,4,6,7,8-헥사하이드로-2H-피리미도[1,2-a]피리미딘기를 갖는 유기 화합물을 유기 화합물(OCB)에 사용할 수 있다. 또한 유기 화합물(OCA)에 사용할 수 있는 재료를 유기 화합물(OCB)에 사용할 수 있다.
또한 유기 화합물(OCB)은 전자 공여성을 갖지 않는 것이 바람직하다. 유기 화합물(OCB)은 유기 화합물(ETMB)에 대한 전자 공여성을 갖지 않는 것이 바람직하다. 또한 유기 화합물(OCB) 및 유기 화합물(ETMB)을 갖는 층(106B2)은 전자 스핀 공명에 의하여 관측되는 시그널이 작거나 시그널이 관측되지 않는 것이 바람직하다. 예를 들어 g값 2.00 부근에 관측되는 시그널에서 유래하는 스핀 밀도가 1×1017spins/cm3 이하인 것이 바람직하고, 1×1016spins/cm3 미만인 것이 더 바람직하다.
[유기 화합물(ETMB)의 예 1]
예를 들어 피리딘 고리를 갖지 않거나, 페난트롤린 고리를 갖지 않거나, 페난트롤린 고리를 하나 갖는 재료를 유기 화합물(ETMB)에 사용할 수 있다. 또한 유기 화합물(ETMA)에 사용할 수 있는 재료를 유기 화합물(ETMB)에 사용할 수 있다.
[유기 화합물(ETMB)의 예 2]
예를 들어 4보다 작은 산 해리 상수 pKa를 갖는 재료를 유기 화합물(ETMB)에 사용할 수 있다. 또한 유기 화합물(ETMA)에 사용할 수 있는 재료를 유기 화합물(ETMB)에 사용할 수 있다.
[유기 화합물(ETMB)의 예 3]
예를 들어 용해도 파라미터 δ에서, 4.0MPa0.5 이하의 분극항 δp를 갖는 재료를 유기 화합물(ETMB)에 사용할 수 있다. 또한 유기 화합물(ETMA)에 사용할 수 있는 재료를 유기 화합물(ETMB)에 사용할 수 있다.
이에 의하여, 중간층(106A)과 중간층(106B) 사이를 흐르는 전류를 억제할 수 있다. 또한 발광 디바이스(550A)의 동작에 따라 인접한 발광 디바이스(550B)로부터 의도하지 않게 광이 방출되는 현상의 발생을 억제할 수 있다. 또한 발광 디바이스 간의 크로스토크 현상의 발생을 억제할 수 있다. 또한 표시 장치가 표시할 수 있는 색역을 넓힐 수 있다. 또한 표시 장치의 정세도를 높일 수 있다. 그 결과 편리성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 표시 장치를 제공할 수 있다.
<<발광 디바이스(550C)의 구성예>>
발광 디바이스(550C)는 전극(551C), 전극(552C), 유닛(103C), 유닛(103C2), 및 중간층(106C)을 갖는다. 또한 발광 디바이스(550C)는 층(104C)을 갖는다. 층(104C)은 전극(551C)과 유닛(103C) 사이에 끼워진다.
전극(551C)은 전극(551B)과 인접하고, 전극(551C)과 전극(551B) 사이에는 간극(551BC)이 있다.
유닛(103C)은 전극(551C)과 전극(552C) 사이에 끼워지고, 발광성 재료(EMC)를 포함한다.
유닛(103C2)은 유닛(103C)과 전극(552C) 사이에 끼워지고, 발광성 재료(EMC2)를 포함한다.
<<중간층(106C)의 구성예>>
중간층(106C)은 유닛(103C)과 유닛(103C2) 사이에 끼워지고, 중간층(106C)은 유기 화합물(OCC) 및 유기 화합물(ETMC)을 포함한다. 또한 중간층(106A)에 사용할 수 있는 구성을 중간층(106C)에 사용할 수 있다.
<표시 장치의 구성예 2>
또한 본 실시형태에서 설명하는 표시 장치(700)는 절연층(521) 및 도전막(552)을 갖는다(도 2의 (A) 참조). 또한 표시 장치(700)는 층(105), 층(SCRA1), 층(SCRB1), 층(SCRC1), 층(SCRA2), 층(SCRB2), 층(SCRC2), 층(529_1), 및 절연층(529_2)을 갖는다.
<<절연층(521)의 구성예>>
절연층(521)은 전극(551A) 및 전극(551B)을 사이에 끼워 도전막(552)과 중첩된다.
<<도전막(552)의 구성예>>
도전막(552)은 전극(552A) 및 전극(552B)을 갖는다.
예를 들어 도전성 재료를 도전막(552)에 사용할 수 있다. 구체적으로는 금속, 합금, 또는 도전성 화합물을 포함한 재료를 단층 또는 적층으로 도전막(552)에 사용할 수 있다. 또한 도전막(552)에 사용할 수 있는 구성예에 대해서는 실시형태 5에서 자세히 설명한다.
<<층(105)의 구성예>>
층(105)은 층(105A) 및 층(105B)을 갖는다. 전극(552A) 및 전극(552B)으로부터의 캐리어 주입을 용이하게 하는 재료를 층(105)에 사용할 수 있다. 예를 들어 전자 주입성을 갖는 재료를 층(105)에 사용할 수 있다. 또한 층(105)에 사용할 수 있는 구성예에 대해서는 실시형태 5에서 자세히 설명한다.
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.
<<층(SCRA1), 층(SCRB1), 층(SCRC1)의 구성예>>
층(SCRA1)은 도전막(552)과 유닛(103A) 사이에 끼워진다. 또한 층(SCRA1)은 개구부를 갖고, 상기 개구부는 전극(551A)과 중첩된다.
예를 들어 금속, 금속 산화물, 유기 재료, 또는 무기 절연 재료를 포함한 막을 층(SCRA1)으로서 사용할 수 있다. 구체적으로는 차광성을 갖는 금속막을 사용할 수 있다. 이로써 가공 공정에서 조사되는 광을 차단하여, 이 광에 의하여 발광 디바이스의 특성이 손실되는 현상의 발생을 억제할 수 있다.
층(SCRB1)은 도전막(552)과 유닛(103B) 사이에 끼워진다. 또한 층(SCRB1)은 개구부를 갖고, 상기 개구부는 전극(551B)과 중첩된다. 예를 들어, 층(SCRA1)에 사용할 수 있는 재료를 층(SCRB1)에 사용할 수 있다.
층(SCRC1)은 도전막(552)과 유닛(103C) 사이에 끼워진다. 또한 층(SCRC1)은 개구부를 갖고, 상기 개구부는 전극(551C)과 중첩된다. 예를 들어, 층(SCRA1)에 사용할 수 있는 재료를 층(SCRC1)에 사용할 수 있다.
<<층(SCRA2), 층(SCRB2), 층(SCRC2)의 구성예>>
층(SCRA2)은 층(SCRA1)과 유닛(103A) 사이에 끼워진다. 또한 층(SCRA2)은 개구부를 갖고, 상기 개구부는 전극(551A)과 중첩되고, 또한 층(SCRA1)의 개구부와 중첩된다.
예를 들어, 유기 재료 또는 무기 절연 재료를 포함한 막을 층(SCRA2)으로서 사용할 수 있다. 구체적으로는 수용성 재료를 사용할 수 있다. 이에 의하여, 가공 공정에서 플라스마 등에 노출된 층(SCRA2)을 제거할 수 있다. 또한 층(SCRA2)보다 기판(510) 측에 위치하는 구성에 대하여 가공 공정에서의 플라스마 등이 주는 영향을 층(SCRA2)에 의하여 완화할 수 있다.
층(SCRB2)은 층(SCRB1)과 유닛(103B) 사이에 끼워진다. 또한 층(SCRB2)은 개구부를 갖고, 상기 개구부는 전극(551B)과 중첩되고, 또한 층(SCRB1)의 개구부와 중첩된다. 예를 들어, 층(SCRA2)에 사용할 수 있는 재료를 층(SCRB2)에 사용할 수 있다.
층(SCRC2)은 층(SCRC1)과 유닛(103C) 사이에 끼워진다. 또한 층(SCRC2)은 개구부를 갖고, 상기 개구부는 전극(551C)과 중첩되고, 또한 층(SCRC1)의 개구부와 중첩된다. 예를 들어, 층(SCRA2)에 사용할 수 있는 재료를 층(SCRC2)에 사용할 수 있다.
<<층(529_1)의 구성예>>
층(529_1)은 개구부를 갖고, 하나의 개구부는 전극(551A)과 중첩되고, 다른 하나의 개구부는 전극(551B)과 중첩된다. 또한 층(529_1)은 간극(551AB)과 중첩된다.
층(529_1)은 유닛(103A)과 접하는 영역 및 유닛(103B)과 접하는 영역을 갖는다. 또한 층(529_1)은 절연층(521)과 접하는 영역을 갖는다.
예를 들어 원자층 퇴적(ALD: Atomic Layer Deposition)법 또는 화학 기상 퇴적(CVD: Chemical Vapor Deposition)법을 사용하여 층(529_1)을 형성할 수 있다. 이에 의하여, 피복성이 좋은 막을 형성할 수 있다.
구체적으로는 금속 산화물 또는 금속 질화물 등을 층(529_1)에 사용할 수 있다. 예를 들어 산화 알루미늄 또는 질화 실리콘 등을 사용할 수 있다.
<<절연층(529_2)의 구성예>>
절연층(529_2)은 도전막(552)과 절연층(521) 사이에 끼워지고, 간극(551AB)과 중첩되고, 간극(106AB)을 메운다.
절연층(529_2)은 개구부(529_2A) 및 개구부(529_2B)를 갖고, 개구부(529_2A)는 전극(551A)과 중첩되고, 개구부(529_2B)는 전극(551B)과 중첩된다.
예를 들어 감광성 수지를 사용하여 절연층(529_2)을 형성할 수 있다. 구체적으로는 아크릴 수지 등을 사용할 수 있다.
이에 의하여, 절연층(529_2)을 사용하여 간극(106AB)을 충전할 수 있다. 또한 간극(551AB) 및 간극(106AB)에 따른 단차를 저감할 수 있다. 또한 도전막(552)에 단차에서 유래하는 금 또는 균열이 생기는 현상을 억제할 수 있다. 그 결과 편리성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 표시 장치를 제공할 수 있다.
또한 본 실시형태는 본 명세서의 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 제작 방법에 대하여 도 3 내지 도 12를 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 제작 방법을 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 제작 방법을 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 제작 방법을 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 제작 방법을 설명하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 제작 방법을 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 제작 방법을 설명하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 제작 방법을 설명하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 제작 방법을 설명하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 제작 방법을 설명하는 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 제작 방법을 설명하는 도면이다.
<표시 장치(700)의 제작 방법>
본 실시형태에서 설명하는 표시 장치의 제작 방법은 이하의 단계를 갖는다.
[단계 S1]
단계 S1에서, 전극(551A)과, 전극(551B)과, 전극(551A)과 전극(551B) 사이에 끼워지는 간극(551AB)을 절연층(521) 위에 형성한다(도 3 참조). 또한 전극(551C)과, 전극(551B)과 전극(551C) 사이에 끼워지는 간극(551BC)을 절연층(521) 위에 형성한다.
예를 들어 스퍼터링법에 의하여 도전막을 형성하고, 포토리소그래피법에 의하여 소정의 형상으로 가공할 수 있다.
[단계 S2]
단계 S2에서, 전극(551A), 전극(551B), 및 전극(551C) 위에 막(104a), 막(103a), 막(106a2), 막(106a3), 막(106a1), 막(103a2), 및 막(SCRa2)을 형성한다(도 4 참조).
예를 들어 저항 가열법을 사용하여 소정의 막을 형성할 수 있다. 구체적으로는 유기 화합물을 증착 또는 공증착할 수 있다.
[단계 S3]
단계 S3에서, 전극(551A)과 중첩되는 층(SCRA1)을 형성한다. 예를 들어 ALD법에 의하여 성막한 막과 스퍼터링법에 의하여 성막한 막을 포함하는 적층막인 막(SCRa1)을 가공하여, 층(SCRA1)으로서 사용할 수 있다. 구체적으로는 ALD법에 의하여 성막한 산화 알루미늄을 포함하는 막과 스퍼터링법에 의하여 성막한 몰리브데넘을 포함하는 막을 적층한 적층막을 사용할 수 있다.
예를 들어 감광성 고분자를 사용하여 형성한 레지스트(RES)를 사용하여, 에칭법에 의하여 층(SCRA1)을 소정의 형상으로 가공할 수 있다.
또한 막(SCRa2)을 막(103a)의 표면에 형성하고 나서 막(SCRa1)을 막(SCRa2)의 표면에 형성함으로써, 막(SCRa1)의 형성 공정에서 막(103a)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
예를 들어 막(103a)의 표면에 ALD법에 의하여 막(SCRa1)을 형성하면, 막(103a)에 포함되는 유기 화합물의 분자 구조가 변화될 우려가 있다. ALD법을 사용함으로써, 막(103a)의 표면은 전구체를 포함하는 가스와 산화제를 포함하는 가스에 교대로 노출된다. 예를 들어 트라이메틸알루미늄을 포함하는 가스, 및 산소 또는 물 등을 산화제로서 포함하는 가스를 ALD법에 사용하는 경우, 막(103a)에 포함되는 유기 화합물은 트라이메틸알루미늄과 반응하여, 메틸기가 상기 유기 화합물에 부가되는 경우가 있다. 또한 유기 화합물은 산화제와 반응하여, 상기 유기 화합물의 산소 분자 부가체 또는 산소 부가체 등의 산화물을 생성하는 경우가 있다. 또한 유기 화합물이 갖는 이중 결합 또는 삼중 결합이 수소화되는 경우가 있다. 이들 반응이 일어나면, 막(103a)에 포함되는 유기 화합물은 산소 분자, 산소 원자, 수소 분자, 수소 원자, 메틸기에 상당하는 질량이 증가한 화합물로 변화된다. 그 결과, 막(103a)은 질량이 증가한 유기 화합물을 포함하는 막이 되고, 막의 순도가 저하된다. 막의 순도의 저하는 막의 액체 크로마토그래피 질량 분석(LC-MS: Liquid Chromatography-Mass Spectrometry)에 의하여 평가할 수 있다. 구체적으로는 막(103a)을 LC-MS에 의하여 분석하면, 막의 순도의 저하가 일어나지 않은 경우에는 막(103a)의 제작에 사용한 유기 화합물만 검출된다. 즉 LC-MS에 의하여, 막(103a)의 제작에 사용한 유기 화합물에서 유래하는 이온만 검출된다. 그러나 ALD법으로 막(SCRa1)을 형성하고, 그 영향으로 일부의 유기 화합물이 앞에서 설명한 바와 같은 화합물로 변화되는 경우에는, 막(103a)을 LC-MS에 의하여 분석하면 산소 부가체 등이 검출된다. 예를 들어 막(103a)의 제작에 사용한 유기 화합물의 질량을 M으로 하면, 산소 분자 부가체의 경우에는 [M+32]+ 이온, [M+32]+[H+] 이온, 산소 부가체의 경우에는 [M+16]+ 이온, [M+16]+[H+] 이온, n군데 메틸화되는 경우에는 [M+14n]+ 이온, [M+14n]+[H+] 이온, m군데 수소화되는 경우에는 [M+2m]+ 이온, [M+2m]+[H+] 이온 등이, 막(103a)의 제작에 사용한 유기 화합물의 M+ 이온 또는 M+[H+] 이온 이외에도 검출된다.
막(103a)은 순도가 높은 유기 화합물로 이루어지는 것이, 구동 전압의 저감을 위하여 바람직하다. 또한 막(103a)은 순도가 높은 유기 화합물로 이루어지는 것이, 소비 전력이 낮은 소자를 제공하기 위하여 바람직하다. 막(103a)은 순도가 높은 유기 화합물로 이루어지는 것이, 신뢰성이 높은 소자를 제공하기 위하여 바람직하다. 따라서, 막(103a)을 LC-MS에 의하여 분석하였을 때, 상기 [M+32]+ 이온, [M+32]+[H+] 이온, [M+16]+ 이온, [M+16]+[H+] 이온, [M+14n]+ 이온, [M+14n]+[H+] 이온, [M+2m]+ 이온, [M+2m]+[H+] 이온이 검출되는 경우, 이들 이온이 유기 화합물에 비하여 충분히 적은 것이 바람직하다. 구체적으로는 MS 크로마토그램으로 유기 화합물에 대응하는 피크를 관측할 때, 포토다이오드 어레이(PDA: Photodiode array) 검출기를 사용하여 유기 화합물에서 유래하는 피크의 면적을 산출하고, 상기 각 이온에 대응하는 피크를 관측할 때, 상기 각 이온에서 유래하는 피크의 면적을 산출한다. 그리고 유기 화합물에서 유래하는 피크의 면적에 대하여, 상기 각 이온에서 유래하는 면적의 합계가 5% 미만인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 1% 미만, 더 바람직하게는 0.1% 미만, 더 바람직하게는 검출 하한 이하인 것이 바람직하다. 또한 유기 화합물에서 유래하는 피크의 면적에 대하여, 상기 각 이온에서 유래하는 면적이 각각 독립적으로 5% 미만인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 1% 미만, 더 바람직하게는 0.1% 미만, 더 바람직하게는 검출 하한 이하인 것이 바람직하다. 또한 산소 분자의 부가, 하나 또는 복수의 산소 원자의 부가, 메틸화, 수소화 등은 하나의 유기 화합물에 대하여 각각 동시에 일어나는 경우도 있고, 또한 하나의 유기 화합물에 대하여 복수 군데 반응하는 경우도 있고, 또한 유기 화합물이 한 군데 반응하는 경우에도 다른 위치에서 반응이 일어나는 경우가 있기 때문에, 질량이 같은 화합물이어도 반드시 분자 구조가 같은 화합물이라고 할 수는 없다. 분석에는 Waters Corporation 제조의 Acquity UPLC 및 Waters Corporation 제조의 Xevo G2 Tof MS, 또는 Thermo Fisher Scientific Inc. 제조의 Ultimate3000 및 Thermo Fisher Scientific Inc. 제조의 Q Exactive 등의 초고속 액체 크로마토그래피(UHPLC: Ultra High Performance Liquid Chromatography)와 질량 분석계(MS: mass spectrometer)를 조합한 장치를 사용할 수 있다.
또한 막(103a)의 표면에 ALD법에 의하여 형성한 막에, 스퍼터링법에 의하여 다른 막을 더 적층하면, 산소 분자의 부가, 하나 또는 복수의 산소 원자의 부가, 수소화 등에 의하여 막(103a)에 포함되는 유기 화합물의 분자 구조의 변질이 촉진되는 경우가 있다. 막(103a)은 순도가 높은 유기 화합물로 이루어지는 것이, 구동 전압의 저감을 위하여 바람직하다. 또한 막(103a)은 순도가 높은 유기 화합물로 이루어지는 것이, 소비 전력이 낮은 소자를 제공하기 위하여 바람직하다. 막(103a)은 순도가 높은 유기 화합물로 이루어지는 것이, 신뢰성이 높은 소자를 제공하기 위하여 바람직하다. 막(103a)의 표면에 ALD법에 의하여 막(SCRa1)을 형성한 경우와, 막(SCRa1) 위에 스퍼터링법에 의하여 다른 막을 형성한 경우를 비교하여 막(103a)에 포함되는 유기 화합물의 산소 분자 부가물, 산소 부가물, 수소 부가물이 각각 독립적으로 증가되지 않는 것이 바람직하다. 구체적으로는 막(103a)의 표면에 ALD법에 의하여 막(SCRa1)을 형성한 경우에 관측되는 각 이온에서 유래하는 피크의 면적비(유기 화합물에서 유래하는 피크의 면적에 대한 비)에 대하여, 막(SCRa1) 위에 스퍼터링법에 의하여 다른 막을 더 적층한 경우에 관측되는 각 이온에서 유래하는 피크의 면적비의 증가의 비율이 각각 독립적으로 5% 미만인 것이 바람직하고, 1% 미만인 것이 더 바람직하고, 0.1% 미만인 것이 더 바람직하고, 증가가 확인되지 않는 것이 더 바람직하다.
또한 막(103a)의 표면에 ALD법에 의하여 형성한 막에, 스퍼터링법에 의하여 다른 막을 더 적층하면, 막(103a)에 포함되는 유기 화합물의 양이 감소되는 경우가 있다. 막(103a)은 소자를 구동하는 데에 있어서 최적의 막 두께(양)인 것이, 구동 전압의 저감을 위하여 바람직하다. 또한 막(103a)은 소자를 구동하는 데에 있어서 최적의 막 두께(양)인 것이, 소비 전력이 낮은 소자를 제공하기 위하여 바람직하다. 막(103a)은 소자를 구동하는 데에 있어서 최적의 막 두께(양)인 것이, 신뢰성이 높은 소자를 제공하기 위하여 바람직하다. 막(103a)은 소자를 구동하는 데에 있어서 최적의 막 두께(양)인 것이, 색 순도가 높은 소자를 제공하기 위하여 바람직하다. 따라서, 막(103a)의 표면에 ALD법에 의하여 막(SCRa1)을 형성한 경우와, 막(SCRa1) 위에 스퍼터링법에 의하여 다른 막을 형성한 경우를 비교하여, 막(103a)에 포함되는 유기 화합물의 양이 같은 것이 바람직하다. 구체적으로는 막(103a)의 표면에 ALD법에 의하여 막(SCRa1)을 형성한 경우에 관측되는 각 이온에서 유래하는 피크의 면적비(유기 화합물에서 유래하는 피크의 면적에 대한 비)와, 막(SCRa1) 위에 스퍼터링법에 의하여 다른 막을 더 적층한 경우에 관측되는 각 이온에서 유래하는 피크의 면적비의 차의 절댓값이 5% 미만인 것이 바람직하고, 1% 미만인 것이 더 바람직하고, 0.1% 미만인 것이 더 바람직하고, 면적비의 차가 확인되지 않는 것이 더 바람직하다.
[단계 S4]
단계 S4에서, 층(SCRA1)을 사용하여 에칭법에 의하여 전극(551B) 위에 있는 막(104a), 막(103a), 막(106a2), 막(106a3), 막(106a1), 막(103a2), 및 막(SCRa2)을 제거함으로써, 전극(551A)과 중첩되는 층(104A), 유닛(103A), 층(106A2), 층(106A3), 층(106A1), 유닛(103A2), 및 층(SCRA2)을 형성한다(도 5 참조). 바꿔 말하면, 막(104a)을 층(104A)으로 가공하고, 막(103a)을 유닛(103A)으로 가공하고, 막(106a2)을 층(106A2)으로 가공하고, 막(106a3)을 층(106A3)으로 가공하고, 막(106a1)을 층(106A1)으로 가공하고, 막(103a2)을 유닛(103A2)으로 가공하고, 막(SCRa2)을 층(SCRA2)으로 가공한다.
예를 들어 층(SCRA1)을 사용하여 드라이 에칭법에 의하여 유닛(103A)을 소정의 형상으로 가공할 수 있다. 구체적으로는 산소를 포함하는 가스를 에칭 가스로서 사용할 수 있다. 또한 층(SCRA1)은 하드 마스크로서 기능한다.
단계 S4에서, 전극(551B) 및 전극(551C)은 노출된 상태가 된다.
[단계 S5]
단계 S5에서, 층(SCRA1), 전극(551B), 및 전극(551C) 위에 막(104b), 막(103b), 막(106b2), 막(106b3), 막(106b1), 막(103b2), 및 막(SCRb2)을 형성한다(도 6 참조).
예를 들어 저항 가열법을 사용하여 소정의 막을 형성할 수 있다. 구체적으로는 유기 화합물을 증착 또는 공증착할 수 있다.
[단계 S6]
단계 S6에서, 전극(551B)과 중첩되는 층(SCRB1)을 형성한다. 예를 들어 ALD법에 의하여 성막한 막과 스퍼터링법에 의하여 성막한 막을 포함하는 적층막을 가공하여, 층(SCRB1)으로서 사용할 수 있다. 구체적으로는 ALD법에 의하여 성막한 산화 알루미늄을 포함하는 막과 스퍼터링법에 의하여 성막한 몰리브데넘을 포함하는 막을 적층한 적층막을 사용할 수 있다.
예를 들어 감광성 고분자를 사용하여 형성한 레지스트(RES)를 사용하여 에칭법에 의하여 층(SCRB1)을 소정의 형상으로 가공할 수 있다. 구체적으로는 단계 S3과 같은 처리를 수행하였다. 또한 단계 S3에 관한 설명은 부호의 "a"를 "b"로 바꿔 읽고, 부호의 "A"를 "B"로 바꿔 읽어 단계 S6에 관한 설명에 원용할 수 있다.
[단계 S7]
단계 S7에서, 층(SCRB1)을 사용하여 에칭법에 의하여 층(SCRA1) 위 및 간극(551AB) 위에 있는 막(104b), 막(103b), 막(106b2), 막(106b3), 막(106b1), 막(103b2), 및 막(SCRb2)을 제거함으로써, 전극(551B)과 중첩되는 층(104B), 유닛(103B), 층(106B2), 층(106B3), 층(106B1), 유닛(103B2), 및 층(SCRB2)을 형성한다. 또한 간극(551AB)과 중첩되는 간극(106AB)을 형성한다(도 7 참조).
예를 들어 층(SCRB1)을 사용하여 드라이 에칭법에 의하여 유닛(103B)을 소정의 형상으로 가공할 수 있다. 구체적으로는 산소를 포함하는 가스를 에칭 가스로서 사용할 수 있다. 또한 층(SCRB1)은 하드 마스크로서 기능한다.
단계 S7에서, 전극(551C)은 노출된 상태가 된다.
[단계 S8]
단계 S8에서, 층(SCRA1), 층(SCRB1), 및 전극(551C) 위에 막(104c), 막(103c), 막(106c2), 막(106c3), 막(106c1), 막(103c2), 및 막(SCRc2)을 형성한다(도 8 참조).
예를 들어 저항 가열법을 사용하여 소정의 막을 형성할 수 있다. 구체적으로는 유기 화합물을 증착 또는 공증착할 수 있다.
[단계 S9]
단계 S9에서, 전극(551C)과 중첩되는 층(SCRC1)을 형성한다. 예를 들어 ALD법에 의하여 성막한 막과 스퍼터링법에 의하여 성막한 막을 포함하는 적층막을 가공하여, 층(SCRC1)으로서 사용할 수 있다. 구체적으로는 ALD법에 의하여 성막한 산화 알루미늄을 포함하는 막과 스퍼터링법에 의하여 성막한 몰리브데넘을 포함하는 막을 적층한 적층막을 사용할 수 있다.
예를 들어 감광성 고분자를 사용하여 형성한 레지스트(RES)를 사용하여 에칭법에 의하여 층(SCRC1)을 소정의 형상으로 가공할 수 있다. 구체적으로는 단계 S3과 같은 처리를 수행하였다. 또한 단계 S3에 관한 설명은 부호의 "a"를 "c"로 바꿔 읽고, 부호의 "A"를 "C"로 바꿔 읽어 단계 S9에 관한 설명에 원용할 수 있다.
[단계 S10]
단계 S10에서, 층(SCRC1)을 사용하여 에칭법에 의하여 층(SCRA1) 위, 층(SCRB1) 위, 간극(551AB) 위, 및 간극(551BC) 위에 있는 막(104c), 막(103c), 막(106c2), 막(106c3), 막(106c1), 막(103c2), 및 막(SCRc2)을 제거함으로써, 전극(551C)과 중첩되는 층(104C), 유닛(103C), 층(106C2), 층(106C3), 층(106C1), 유닛(103C2), 및 층(SCRC2)을 형성한다. 또한 간극(551BC)과 중첩되는 간극(106BC)을 형성한다(도 9 참조).
예를 들어 층(SCRC1)을 사용하여 드라이 에칭법에 의하여 유닛(103C)을 소정의 형상으로 가공할 수 있다. 구체적으로는 산소를 포함하는 가스를 에칭 가스로서 사용할 수 있다. 또한 층(SCRC1)은 하드 마스크로서 기능한다.
[단계 S11]
단계 S11에서, 간극(551AB)에서 절연층(521)과 접하고, 유닛(103A) 및 유닛(103B)을 덮는 층(529_1)을 ALD법에 의하여 형성한다(도 10 참조). 또한 층(529_1)은 간극(551BC)에서 절연층(521)과 접하고, 유닛(103B) 및 유닛(103C)을 덮는다.
[단계 S12]
단계 S12에서, 절연층(529_2)을 형성한다. 절연층(529_2)은 전극(551A)과 중첩되는 개구부(529_2A) 및 전극(551B)과 중첩되는 개구부(529_2B)를 갖는다. 또한 절연층(529_2)은 간극(551AB) 및 간극(106AB)을 충전한다.
이에 의하여, 층(529_1) 및 절연층(529_2)을 사용하여 간극(551AB) 및 간극(106AB)을 충전할 수 있다. 또한 간극(551AB) 및 간극(106AB)에 따른 단차를 저감할 수 있다. 또한 도전막(552)에 단차에서 유래하는 금 또는 균열이 생기는 현상을 억제할 수 있다. 또한 층(529_1)에 의하여, 단계 S12에서 절연층(529_2)과 유닛(103A)의 접촉 및 층(529_2)과 유닛(103B)의 접촉을 방지할 수 있다. 또한 발광 디바이스(550A)의 신뢰성을 저하시키는 물질이 절연층(529_2)으로부터 유닛(103A)으로 이동하는 현상을 층(529_1)에 의하여 억제할 수 있다. 또한 발광 디바이스(550B)의 신뢰성을 저하시키는 물질이 절연층(529_2)으로부터 유닛(103B)으로 이동하는 현상을 층(529_1)에 의하여 억제할 수 있다. 그 결과 편리성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 표시 장치의 제작 방법을 제공할 수 있다.
[단계 S13]
단계 S13에서, 절연층(529_2)을 사용하여 에칭법에 의하여, 개구부(529_2A)와 중첩되는 층(529_1), 층(SCRA1), 및 층(SCRA2)을 제거하고, 또한 개구부(529_2B)와 중첩되는 층(529_1), 층(SCRB1), 및 층(SCRB2)을 제거한다(도 11 참조). 또한 개구부(529_2C)와 중첩되는 층(529_1), 층(SCRC1), 및 층(SCRC2)을 제거한다.
예를 들어 절연층(529_2) 및 웨트 에칭법을 사용할 수 있다. 또한 절연층(529_2)은 레지스트로서 기능한다. 또한 플루오린화 수소산(HF)을 포함하는 수용액, 인산을 포함하는 수용액, 질산을 포함하는 수용액, 또는 수산화테트라메틸 암모늄(약칭: TMAH)을 포함하는 수용액을 에칭액으로서 사용할 수 있다.
[단계 S14]
단계 S14에서, 유닛(103A) 위 및 유닛(103B) 위에 층(105)을 형성한다(도 12 참조).
[단계 S15]
단계 S15에서, 층(105) 위에 도전막(552)을 형성한다.
이에 의하여, 발광 디바이스(550A)와, 발광 디바이스(550B)와, 발광 디바이스(550C)를 갖는 표시 장치를 제작할 수 있다. 또한 중간층(106A)과 중간층(106B) 사이에 간극(106AB)을 형성할 수 있다. 또한 발광 디바이스(550A) 및 발광 디바이스(550B) 중 한쪽을 발광시켰을 때, 다른 쪽이 의도치 않는 휘도로 발광하는 현상의 발생을 억제할 수 있다. 또한 발광 디바이스(550A) 및 발광 디바이스(550B)를 각각 독립적으로 발광시킬 수 있다. 또한 발광 디바이스 간의 크로스토크 현상의 발생을 억제할 수 있다. 또한 표시 장치의 정세도를 높일 수 있다. 또한 표시 장치의 화소 개구율을 높일 수 있다. 그 결과 편리성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 표시 장치의 제작 방법을 제공할 수 있다.
또한 본 실시형태는 본 명세서의 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 사용할 수 있는 발광 디바이스의 구성에 대하여 도 13을 참조하여 설명한다.
도 13은 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 사용할 수 있는 발광 디바이스의 구성을 설명하는 도면이다.
본 실시형태에서 설명하는 발광 디바이스(550X)의 구성은 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 사용할 수 있다. 또한 발광 디바이스(550X)의 구성에 따른 설명은 발광 디바이스(550A)에 적용할 수 있다. 구체적으로는, 발광 디바이스(550X)의 구성에 사용되는 부호 "X"를 "A"로 바꾸어 발광 디바이스(550A)의 설명에 적용할 수 있다. 또한 마찬가지로 발광 디바이스(550X)의 구성에 사용되는 부호 "X"를 "B" 또는 "C"로 바꾸어 발광 디바이스(550B) 또는 발광 디바이스(550C)의 설명에 적용할 수 있다.
<발광 디바이스(550X)의 구성예>
본 실시형태에서 설명하는 발광 디바이스(550X)는 전극(551X)과, 전극(552X)과, 유닛(103X)과, 중간층(106X)과, 유닛(103X2)을 갖는다(도 13 참조).
유닛(103X)은 전극(552X)과 전극(551X) 사이에 끼워지고, 중간층(106X)은 전극(552X)과 유닛(103X) 사이에 끼워진다.
유닛(103X2)은 전극(552X)과 중간층(106X) 사이에 끼워진다. 또한 유닛(103X2)은 광(ELX2)을 방출하는 기능을 갖는다.
바꿔 말하면, 발광 디바이스(550X)는 적층된 복수의 유닛을 전극(551X)과 전극(552X) 사이에 갖는다. 또한 적층된 복수의 유닛의 개수는 2개에 한정되지 않고, 3개 이상의 유닛을 적층할 수 있다. 또한 전극(551X)과 전극(552X) 사이에 끼워진 적층된 복수의 유닛과, 복수의 유닛 사이에 끼워진 중간층(106X)을 갖는 구성을 적층형 발광 디바이스 또는 탠덤형 발광 디바이스라고 하는 경우가 있다.
이에 의하여, 전류 밀도를 낮게 유지하면서 고휘도 발광을 얻을 수 있다. 또는 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또는 같은 휘도의 발광 디바이스보다 구동 전압을 감소시킬 수 있다. 또는 소비 전력을 억제할 수 있다.
<유닛(103X)의 구성예>
유닛(103X)은 단층 구조 또는 적층 구조를 갖는다. 예를 들어 유닛(103X)은 층(111X), 층(112X), 및 층(113X)을 갖는다. 유닛(103X)은 광(ELX)을 방출하는 기능을 갖는다.
층(111X)은 층(113X)과 층(112X) 사이에 끼워지고, 층(113X)은 전극(552X)과 층(111X) 사이에 끼워지고, 층(112X)은 층(111X)과 전극(551X) 사이에 끼워진다.
예를 들어 발광층, 정공 수송층, 전자 수송층, 캐리어 차단층 등의 기능층에서 선택된 층을 유닛(103X)에 사용할 수 있다. 또한 정공 주입층, 전자 주입층, 여기자 차단층, 및 전하 발생층 등의 기능층에서 선택된 층을 유닛(103X)에 사용할 수 있다.
<<층(112X)의 구성예>>
예를 들어 정공 수송성을 갖는 재료를 층(112X)에 사용할 수 있다. 또한 층(112X)을 정공 수송층이라고 할 수 있다. 또한 층(111X)에 포함되는 발광성 재료보다 밴드 갭이 넓은 재료를 층(112X)에 사용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 층(111X)에서 생성되는 여기자로부터 층(112X)으로의 에너지 이동을 억제할 수 있다.
[정공 수송성을 갖는 재료]
정공 이동도가 1×10-6cm2/Vs 이상인 재료를 정공 수송성을 갖는 재료로서 적합하게 사용할 수 있다.
예를 들어 아민 화합물 또는 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리 골격을 갖는 유기 화합물을, 정공 수송성을 갖는 재료로서 사용할 수 있다. 구체적으로는 방향족 아민 골격을 갖는 화합물, 카바졸 골격을 갖는 화합물, 싸이오펜 골격을 갖는 화합물, 퓨란 골격을 갖는 화합물 등을 사용할 수 있다. 특히 방향족 아민 골격을 갖는 화합물 또는 카바졸 골격을 갖는 화합물은 신뢰성과 정공 수송성이 높아 구동 전압 감소에도 기여하기 때문에 바람직하다.
방향족 아민 골격을 갖는 화합물로서는 예를 들어 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: NPB), N,N'-다이페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-4,4'-다이아미노바이페닐(약칭: TPD), N,N'-비스(9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-2-일)-N,N'-다이페닐-4,4'-다이아미노바이페닐(약칭: BSPB), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP), 4-페닐-3'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: mBPAFLP), 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBA1BP), 4,4'-다이페닐-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBBi1BP), 4-(1-나프틸)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBANB), 4,4'-다이(1-나프틸)-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBNBB), 9,9-다이메틸-N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]플루오렌-2-아민(약칭: PCBAF), N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-2-아민(약칭: PCBASF) 등을 사용할 수 있다.
카바졸 골격을 갖는 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 갖는 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 갖는 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.
<<층(113X)의 구성예>>
예를 들어 전자 수송성을 갖는 재료, 안트라센 골격을 갖는 재료, 및 혼합 재료 등을 층(113X)에 사용할 수 있다. 또한 층(113X)을 전자 수송층이라고 할 수 있다. 또한 층(111X)에 포함되는 발광성 재료보다 밴드 갭이 넓은 재료를 층(113X)에 사용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 층(111X)에서 생성되는 여기자로부터 층(113X)으로의 에너지 이동을 억제할 수 있다.
[전자 수송성을 갖는 재료]
예를 들어 전계 강도 V/cm의 제곱근이 600인 조건에서, 전자 이동도가 1×10-7cm2/Vs 이상 5×10-5cm2/Vs 이하인 재료를, 전자 수송성을 갖는 재료로서 적합하게 사용할 수 있다. 이에 의하여, 전자 수송층에서의 전자 수송성을 억제할 수 있다. 또는 발광층에 주입되는 전자의 양을 제어할 수 있다. 또는 발광층이 전자를 과다하게 갖는 것을 방지할 수 있다.
예를 들어 금속 착체 또는 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 골격을 갖는 유기 화합물을, 전자 수송성을 갖는 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 갖는 유기 화합물로서는 예를 들어 폴리아졸 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물, 다이아진 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물, 피리딘 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물, 트라이아진 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물 등을 사용할 수 있다. 특히 다이아진 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물 또는 피리딘 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물은 신뢰성이 양호하므로 바람직하다. 또한 다이아진(피리미딘 또는 피라진) 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물은 전자 수송성이 높아 구동 전압을 감소시킬 수 있다.
폴리아졸 골격을 갖는 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 갖는 헤테로 고리 화합물로서는 예를 들어 2-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTPDBq-II), 2-[3-(3'-다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐]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 갖는 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 갖는 헤테로 고리 화합물로서는 예를 들어 2-[3'-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)바이페닐-3-일]-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: mFBPTzn), 2-(바이페닐-4-일)-4-페닐-6-(9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-2-일)-1,3,5-트라이아진(약칭: BP-SFTzn), 2-{3-[3-(벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-일)페닐]페닐}-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: mBnfBPTzn), 2-{3-[3-(벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-6-일)페닐]페닐}-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: mBnfBPTzn-02) 등을 사용할 수 있다.
[안트라센 골격을 갖는 재료]
안트라센 골격을 갖는 유기 화합물을 층(113X)에 사용할 수 있다. 특히 안트라센 골격과 헤테로 고리 골격의 양쪽을 갖는 유기 화합물을 적합하게 사용할 수 있다.
예를 들어 안트라센 골격과 질소 함유 5원 고리 골격의 양쪽을 갖는 유기 화합물을 층(113X)에 사용할 수 있다. 또는 2개의 헤테로 원자가 고리에 포함되는 질소 함유 5원 고리 골격과 안트라센 골격의 양쪽을 갖는 유기 화합물을 층(113X)에 사용할 수 있다. 구체적으로는 피라졸 고리, 이미다졸 고리, 옥사졸 고리, 싸이아졸 고리 등을 상기 헤테로 고리 골격으로서 적합하게 사용할 수 있다.
또한 예를 들어 안트라센 골격과 질소 함유 6원 고리 골격의 양쪽을 갖는 유기 화합물을 층(113X)에 사용할 수 있다. 또는 2개의 헤테로 원자가 고리에 포함되는 질소 함유 6원 고리 골격과 안트라센 골격의 양쪽을 갖는 유기 화합물을 층(113X)에 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(113X)에 사용할 수 있다. 구체적으로는 알칼리 금속, 알칼리 금속 화합물, 또는 알칼리 금속 착체와 전자 수송성을 갖는 물질을 포함한 혼합 재료를 층(113X)에 사용할 수 있다. 또한 전자 수송성을 갖는 재료의 최고 점유 분자 궤도(HOMO: Highest Occupied Molecular Orbital) 준위가 -6.0eV 이상인 것이 더 바람직하다.
또한 별도로 설명하는 복합 재료를 층(104X)에 사용하는 구성과 조합하여, 상기 혼합 재료를 층(113X)에 적합하게 사용할 수 있다. 예를 들어 전자 수용성을 갖는 물질과 정공 수송성을 갖는 재료의 복합 재료를 층(104X)에 사용할 수 있다. 구체적으로는 전자 수용성을 갖는 물질과, -5.7eV 이상 -5.4eV 이하로 비교적 깊은 HOMO 준위(HM1)를 갖는 물질의 복합 재료를 층(104X)에 사용할 수 있다. 이러한 복합 재료를 층(104X)에 사용하는 구성과 조합하여 상기 혼합 재료를 층(113X)에 사용함으로써, 발광 디바이스의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한 상기 혼합 재료를 층(113X)에 사용하고, 상기 복합 재료를 층(104X)에 사용하는 구성에, 정공 수송성을 갖는 재료를 층(112X)에 사용하는 구성을 더 조합하는 것이 바람직하다. 예를 들어 상기 비교적 깊은 HOMO 준위(HM1)에 대하여 -0.2eV 이상 0eV 이하의 범위에 HOMO 준위(HM2)를 갖는 물질을 층(112X)에 사용할 수 있다. 이에 의하여 발광 디바이스의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한 본 명세서 등에서, 상기 발광 디바이스를 ReSTI 구조(Recombination-Site Tailoring Injection 구조)라고 부르는 경우가 있다.
알칼리 금속, 알칼리 금속 화합물, 또는 알칼리 금속 착체가 층(113X)의 두께 방향에서 농도차(0인 경우도 포함함)를 갖고 존재하는 것이 바람직하다.
예를 들어 8-하이드록시퀴놀리네이토 구조를 갖는 금속 착체를 사용할 수 있다. 또한 8-하이드록시퀴놀리네이토 구조를 갖는 금속 착체의 메틸 치환체(예를 들어 2-메틸 치환체 또는 5-메틸 치환체) 등을 사용할 수도 있다.
8-하이드록시퀴놀리네이토 구조를 갖는 금속 착체로서는 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(111X)의 구성예 1>>
예를 들어 발광성 재료, 또는 발광성 재료 및 호스트 재료를 층(111X)에 사용할 수 있다. 또한 층(111X)을 발광층이라고 할 수 있다. 또한 정공과 전자가 재결합되는 영역에 층(111X)을 배치하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 캐리어의 재결합에 의하여 발생한 에너지를 효율적으로 광으로 변환하여 방출할 수 있다.
또한 층(111X)은 전극 등에 사용하는 금속에서 떨어져 배치되는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 전극 등에 사용하는 금속으로 인한 소광 현상을 억제할 수 있다.
또한 반사성을 갖는 전극 등으로부터 층(111X)까지의 거리를 조절하여, 발광 파장에 따른 적절한 위치에 층(111X)을 배치하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 전극 등이 반사하는 광과 층(111X)으로부터 방출되는 광의 간섭 현상을 이용하여 진폭을 높일 수 있다. 또한 소정의 파장의 광을 강하게 하고 광의 스펙트럼을 좁힐 수 있다. 또한 선명한 발광색을 높은 강도로 얻을 수 있다. 바꿔 말하면, 전극 등의 사이의 적절한 위치에 층(111X)을 배치하여 미소 공진기 구조(마이크로캐비티)를 구성할 수 있다.
예를 들어 형광 발광 물질, 인광 발광 물질, 또는 열 활성화 지연 형광(TADF: Thermally Activated Delayed Fluorescence)을 나타내는 물질(TADF 재료라고도 함)을 발광성 재료로서 사용할 수 있다. 이에 의하여, 캐리어의 재결합에 의하여 발생한 에너지를 발광성 재료로부터 광(ELX)으로서 방출할 수 있다(도 13 참조).
[형광 발광 물질]
형광 발광 물질을 층(111X)에 사용할 수 있다. 예를 들어 이하에서 예시하는 형광 발광 물질을 층(111X)에 사용할 수 있다. 또한 이들에 한정되지 않고, 다양한 공지의 형광 발광 물질을 층(111X)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,N'-(피렌-1,6-다이일)비스[(6,N-다이페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란)-8-아민](약칭: 1,6BnfAPrn-03), N,N'-다이페닐-N,N'-비스(9-페닐-9H-카바졸-2-일)나프토[2,3-b;6,7-b']비스벤조퓨란-3,10-다이아민(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.
또한 N-[4-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPAPPA), N,N,N',N',N'',N'',N''',N'''-옥타페닐다이벤조[g,p]크리센-2,7,10,15-테트라아민(약칭: DBC1), 쿠마린 30, 9,10-다이페닐-2-[N-페닐-N-(9-페닐-카바졸-3-일)-아미노]-안트라센(약칭: 2PCAPA), N-[9,10-비스(바이페닐-2-일)-2-안트릴]-N,9-다이페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCABPhA), N-(9,10-다이페닐-2-안트릴)-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPAPA), N-[9,10-비스(바이페닐-2-일)-2-안트릴]-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPABPhA), 9,10-비스(바이페닐-2-일)-N-[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N-페닐안트라센-2-아민(약칭: 2YGABPhA), N,N,9-트라이페닐안트라센-9-아민(약칭: DPhAPhA), 쿠마린 545T, N,N'-다이페닐퀴나크리돈(약칭: DPQd), 루브렌, 5,12-비스(바이페닐-4-일)-6,11-다이페닐테트라센(약칭: BPT) 등을 사용할 수 있다.
또한 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) 등을 사용할 수 있다.
[인광 발광 물질]
인광 발광 물질을 층(111X)에 사용할 수 있다. 예를 들어 이하에서 예시하는 인광 발광 물질을 층(111X)에 사용할 수 있다. 또한 이들에 한정되지 않고, 다양한 공지의 인광 발광 물질을 층(111X)에 사용할 수 있다.
예를 들어 4H-트라이아졸 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체, 1H-트라이아졸 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체, 이미다졸 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체, 전자 흡인기를 갖는 페닐피리딘 유도체를 리간드로서 갖는 유기 금속 이리듐 착체, 피리미딘 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체, 피라진 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체, 피리딘 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체, 희토류 금속 착체, 백금 착체 등을 층(111X)에 사용할 수 있다.
[인광 발광 물질(청색)]
4H-트라이아졸 골격을 갖는 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 갖는 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 갖는 유기 금속 이리듐 착체 등으로서는, 예를 들어 fac-트리스[1-(2,6-다이아이소프로필페닐)-2-페닐-1H-이미다졸]이리듐(III)(약칭: [Ir(iPrpim)3]), 트리스[3-(2,6-다이메틸페닐)-7-메틸이미다조[1,2-f]페난트리디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(dmpimpt-Me)3]) 등을 사용할 수 있다.
전자 흡인기를 갖는 페닐피리딘 유도체를 리간드로서 갖는 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 갖는 화합물이다.
[인광 발광 물질(녹색)]
피리미딘 골격을 갖는 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 갖는 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 갖는 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 갖는다. 또한 피리미딘 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체는 신뢰성 또는 발광 효율이 매우 우수하다.
[인광 발광 물질(적색)]
피리미딘 골격을 갖는 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 갖는 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 갖는 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 갖는다. 또한 피라진 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체로부터는 표시 장치에 적합하게 사용할 수 있는 색도를 갖는 적색 발광을 얻을 수 있다.
[열 활성화 지연 형광(TADF)을 나타내는 물질]
TADF 재료를 층(111X)에 사용할 수 있다. 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 이하에서 예시하는 TADF 재료를 발광성 재료로서 사용할 수 있다. 또한 이들에 한정되지 않고, 다양한 공지의 TADF 재료를 사용할 수 있다.
또한 TADF 재료에서는 S1 준위와 T1 준위의 차이가 작고, 미소한 열 에너지에 의하여 삼중항 들뜬 상태로부터 단일항 들뜬 상태로의 역항간 교차(업컨버전)가 가능하다. 따라서 삼중항 들뜬 상태로부터 단일항 들뜬 상태를 효율적으로 생성할 수 있다. 또한 삼중항 들뜬 에너지를 발광으로 변환할 수 있다.
또한 2종류의 물질로 들뜬 상태를 형성하는 들뜬 복합체(엑사이플렉스, 엑시플렉스, 또는 Exciplex라고도 함)는, S1 준위와 T1 준위의 차이가 매우 작고, 삼중항 들뜬 에너지를 단일항 들뜬 에너지로 변환할 수 있는 TADF 재료로서의 기능을 갖는다.
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 S1 준위와 T1 준위의 차이가 0.3eV 이하인 것이 바람직하고, 0.2eV 이하인 것이 더 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 10]
또한 예를 들어 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리 및 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 중 한쪽 또는 양쪽을 갖는 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 11]
상기 헤테로 고리 화합물은 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리 및 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 갖기 때문에, 전자 수송성 및 정공 수송성이 모두 높아 바람직하다. 특히 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 갖는 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 전자 수용성이 높고 신뢰성이 양호하므로 바람직하다.
또한 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리를 갖는 골격 중에서도, 아크리딘 골격, 페녹사진 골격, 페노싸이아진 골격, 퓨란 골격, 싸이오펜 골격, 및 피롤 골격은 안정적이고 신뢰성이 양호하므로, 상기 골격 중 적어도 하나를 갖는 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 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 갖는 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)의 구성예 2>>
캐리어 수송성을 갖는 재료를 호스트 재료로서 사용할 수 있다. 예를 들어 정공 수송성을 갖는 재료, 전자 수송성을 갖는 재료, 열 활성화 지연 형광(TADF: Thermally Activated Delayed Fluorescence)을 나타내는 물질, 안트라센 골격을 갖는 재료, 및 혼합 재료 등을 호스트 재료에 사용할 수 있다. 또한 층(111X)에 포함되는 발광성 재료보다 밴드 갭이 넓은 재료를 호스트 재료로서 사용하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 층(111X)에서 생성되는 여기자로부터 호스트 재료로의 에너지 이동을 억제할 수 있다.
[정공 수송성을 갖는 재료]
정공 이동도가 1×10-6cm2/Vs 이상인 재료를 정공 수송성을 갖는 재료로서 적합하게 사용할 수 있다. 예를 들어 층(112X)에 사용할 수 있는 정공 수송성을 갖는 재료를 층(111X)에 사용할 수 있다.
[전자 수송성을 갖는 재료]
금속 착체 또는 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 골격을 갖는 유기 화합물을, 전자 수송성을 갖는 재료로서 사용할 수 있다. 예를 들어 층(113X)에 사용할 수 있는 전자 수송성을 갖는 재료를 층(111X)에 사용할 수 있다.
[안트라센 골격을 갖는 재료]
안트라센 골격을 갖는 유기 화합물을 호스트 재료로서 사용할 수 있다. 안트라센 골격을 갖는 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 갖는 유기 화합물로서는, 다이페닐안트라센 골격, 특히 9,10-다이페닐안트라센 골격을 갖는 유기 화합물이 화학적으로 안정적이므로 바람직하다. 또한 호스트 재료가 카바졸 골격을 갖는 경우, 정공 주입성과 정공 수송성이 높아지기 때문에 바람직하다. 특히, 호스트 재료가 다이벤조카바졸 골격을 갖는 경우, 카바졸 골격을 갖는 호스트 재료보다 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 갖는 물질, 9,10-다이페닐안트라센 골격 및 벤조카바졸 골격을 모두 갖는 물질, 9,10-다이페닐안트라센 골격 및 다이벤조카바졸 골격을 모두 갖는 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-[4-(9-페닐카바졸-3-일)]페닐-10-페닐안트라센(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 호스트 재료로서 사용할 수 있다. TADF 재료를 호스트 재료로서 사용하면, TADF 재료에서 생성된 삼중항 들뜬 에너지를 역항간 교차에 의하여 단일항 들뜬 에너지로 변환할 수 있다. 또한 들뜬 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.
이는 상기 발광 물질이 형광 발광 물질인 경우에 매우 유효하다. 또한 이때 높은 발광 효율을 얻기 위해서는, TADF 재료의 S1 준위가 형광 발광 물질의 S1 준위보다 높은 것이 바람직하다. 또한 TADF 재료의 T1 준위가 형광 발광 물질의 S1 준위보다 높은 것이 바람직하다. 따라서 TADF 재료의 T1 준위는 형광 발광 물질의 T1 준위보다 높은 것이 바람직하다.
또한 형광 발광 물질의 가장 낮은 에너지 측의 흡수대의 파장과 중첩되는 발광을 나타내는 TADF 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이로써, TADF 재료로부터 형광 발광 물질로의 들뜬 에너지의 이동이 원활하게 되어 발광을 효율적으로 얻을 수 있기 때문에 바람직하다.
또한 역항간 교차에 의하여 삼중항 들뜬 에너지로부터 단일항 들뜬 에너지가 효율적으로 생성되기 위해서는, TADF 재료에서 캐리어 재결합이 일어나는 것이 바람직하다. 또한 TADF 재료에서 생성된 삼중항 들뜬 에너지가 형광 발광 물질의 삼중항 들뜬 에너지로 이동하지 않는 것이 바람직하다. 이러한 이유로, 형광 발광 물질은 형광 발광 물질에 포함되는 발광단(발광을 일으키는 골격)의 주위에 보호기를 갖는 것이 바람직하다. 상기 보호기로서는, π결합을 갖지 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 갖는 것이 더 바람직하다. π결합을 갖지 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 갖는 골격인 것이 바람직하고, 방향족 고리를 갖는 것이 더 바람직하고, 축합 방향족 고리 또는 축합 헤테로 방향족 고리를 갖는 것이 바람직하다.
이러한 발광단으로서는 예를 들어 페난트렌 골격, 스틸벤 골격, 아크리돈 골격, 페녹사진 골격, 페노싸이아진 골격, 나프탈렌 골격, 안트라센 골격, 플루오렌 골격, 크리센 골격, 트라이페닐렌 골격, 테트라센 골격, 피렌 골격, 페릴렌 골격, 쿠마린 골격, 퀴나크리돈 골격, 나프토비스벤조퓨란 골격 등이 있다. 특히, 나프탈렌 골격, 안트라센 골격, 플루오렌 골격, 크리센 골격, 트라이페닐렌 골격, 테트라센 골격, 피렌 골격, 페릴렌 골격, 쿠마린 골격, 퀴나크리돈 골격, 나프토비스벤조퓨란 골격을 갖는 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 갖는 재료와 정공 수송성을 갖는 재료를 혼합 재료로서 사용할 수 있다. 혼합 재료에 포함되는 전자 수송성을 갖는 재료에 대한 정공 수송성을 갖는 재료의 중량비를 (정공 수송성을 갖는 재료/전자 수송성을 갖는 재료)=(1/19) 이상 (19/1) 이하로 하면 좋다. 이에 의하여, 층(111X)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 들뜬 에너지를 공여하는 에너지 도너로서 사용할 수 있다.
[혼합 재료의 구성예 3]
들뜬 복합체를 형성하는 재료를 포함한 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. 이러한 구성으로 함으로써, 들뜬 복합체로부터 발광 물질(인광 재료)로의 에너지 이동인 ExTET(Exciplex-Triplet Energy Transfer)를 사용한 발광을 효율적으로 얻을 수 있다.
들뜬 복합체를 형성하는 재료 중 적어도 하나로서는 인광 발광 물질을 사용할 수 있다. 이에 의하여 역항간 교차를 이용할 수 있다. 또는 삼중항 들뜬 에너지를 단일항 들뜬 에너지로 효율적으로 변환할 수 있다.
들뜬 복합체를 형성하는 재료의 조합으로서는, 정공 수송성을 갖는 재료의 HOMO 준위가 전자 수송성을 갖는 재료의 HOMO 준위 이상인 것이 바람직하다. 또는 정공 수송성을 갖는 재료의 최저 비점유 분자 궤도(LUMO: Lowest Unoccupied Molecular Orbital) 준위가 전자 수송성을 갖는 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 갖는 재료의 발광 스펙트럼, 전자 수송성을 갖는 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 갖는) 현상을 관측함으로써 확인할 수 있다. 또는 정공 수송성을 갖는 재료의 과도 포토루미네선스(PL), 전자 수송성을 갖는 재료의 과도 PL, 및 이들 재료를 혼합한 혼합막의 과도 PL을 비교하여, 혼합막의 과도 PL 수명이 각 재료의 과도 PL 수명보다 장수명 성분을 갖거나 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 갖는 재료의 과도 EL, 전자 수송성을 갖는 재료의 과도 EL, 및 이들의 혼합막의 과도 EL을 비교하여 과도 응답의 차이를 관측하는 것에 의해서도 들뜬 복합체의 형성을 확인할 수 있다.
<유닛(103X2)의 구성예 1>
유닛(103X2)은 단층 구조 또는 적층 구조를 갖는다. 예를 들어 유닛(103X2)은 층(111X2), 층(112X2), 및 층(113X2)을 갖는다. 유닛(103X2)은 광(ELX2)을 방출하는 기능을 갖는다.
층(111X2)은 층(112X2)과 층(113X2) 사이에 끼워지고, 층(113X2)은 전극(552X)과 층(111X2) 사이에 끼워지고, 층(112X2)은 층(111X2)과 중간층(106X) 사이에 끼워진다.
유닛(103X)에 사용할 수 있는 구성을 유닛(103X2)에 사용할 수 있다. 예를 들어 유닛(103X)과 동일한 구성을 유닛(103X2)에 사용할 수 있다.
<유닛(103X2)의 구성예 2>
또한 유닛(103X)과는 다른 구성을 유닛(103X2)에 사용할 수 있다. 예를 들어 유닛(103X)으로부터 방출되는 광과는 색상이 다른 광을 방출하는 구성을 유닛(103X2)에 사용할 수 있다.
구체적으로는, 적색의 광 및 녹색의 광을 방출하는 유닛(103X)과, 청색의 광을 방출하는 유닛(103X2)을 적층하여 사용할 수 있다. 이에 의하여, 원하는 색의 광을 방출하는 발광 디바이스를 제공할 수 있다. 예를 들어 백색의 광을 방출하는 발광 디바이스를 제공할 수 있다.
<중간층(106X)의 구성예 1>
중간층(106X)은 전극(552X)과 유닛(103X) 사이에 끼워지는 영역을 갖는다. 중간층(106X)은 유닛(103X) 및 유닛(103X2) 중 한쪽에 전자를 공급하고 다른 쪽에 정공을 공급하는 기능을 갖는다.
중간층(106X)은 전압이 인가되었을 때 양극 측에 전자를 공급하고 음극 측에 정공을 공급하는 기능을 갖는다. 또한 중간층(106X)을 전하 발생층이라고 할 수 있다.
예를 들어 실시형태 4에서 설명한 층(104X)에 사용할 수 있는 정공 주입성을 갖는 재료를 중간층(106X)에 사용할 수 있다. 구체적으로는 복합 재료를 중간층(106X)에 사용할 수 있다.
또한 예를 들어 상기 복합 재료를 포함한 막과, 정공 수송성을 갖는 재료를 포함한 막을 적층한 적층막을 중간층(106X)에 사용할 수 있다. 또한 정공 수송성을 갖는 재료를 포함한 막은 상기 복합 재료를 포함한 막과 음극 사이에 끼워진다.
<중간층(106X)의 구성예 2>
층(106X1)과 층(106X2)을 적층한 적층막을 중간층(106X)으로서 사용할 수 있다. 층(106X1)은 유닛(103X)과 전극(552X) 사이에 끼워지는 영역을 갖고, 층(106X2)은 유닛(103X)과 층(106X1) 사이에 끼워지는 영역을 갖는다.
<<층(106X1)의 구성예>>
예를 들어 실시형태 4에서 설명한 층(104X)에 사용할 수 있는 정공 주입성을 갖는 재료를 층(106X1)에 사용할 수 있다. 구체적으로는, 복합 재료를 층(106X1)에 사용할 수 있다. 또한 전기 저항률이 1×104Ω·cm 이상 1×107Ω·cm 이하인 막을 층(106X1)으로서 사용할 수 있다. 또한 층(106X1)의 전기 저항률은 바람직하게는 5×104Ω·cm 이상 1×107Ω·cm 이하이고, 더 바람직하게는 1×105Ω·cm 이상 1×107Ω·cm 이하이다.
<<층(106X2)의 구성예>>
예를 들어 실시형태 1에서 설명한 층(106A2)에 사용할 수 있는 재료를 층(106X2)에 사용할 수 있다. 또한 실시형태 5에서 설명하는 층(105X)에 사용할 수 있는 재료를 층(106X2)에 사용할 수 있다.
<중간층(106X)의 구성예 3>
층(106X1), 층(106X2), 및 층(106X3)을 적층한 적층막을 중간층(106X)으로서 사용할 수 있다. 층(106X3)은 층(106X1)과 층(106X2) 사이에 끼워지는 영역을 갖는다.
<<층(106X3)의 구성예>>
예를 들어 전자 수송성을 갖는 재료를 층(106X3)에 사용할 수 있다. 또한 층(106X3)을 전자 릴레이층이라고 할 수 있다. 층(106X3)을 사용하면, 층(106X3)에서 양극 측과 접하는 층을, 층(106X3)에서 음극 측과 접하는 층으로부터 멀어지게 할 수 있다. 층(106X3)에서 양극 측과 접하는 층과 층(106X3)에서 음극 측과 접하는 층 사이의 상호 작용을 경감할 수 있다. 층(106X3)에서 양극 측과 접하는 층에 전자를 원활하게 공급할 수 있다.
층(106X3)에는 층(106X1)에 포함되는 전자 수용성을 갖는 물질의 LUMO 준위와 층(106X2)에 포함되는 물질의 LUMO 준위 사이의 LUMO 준위를 갖는 물질을 적합하게 사용할 수 있다.
예를 들어 LUMO 준위가 -5.0eV 이상, 바람직하게는 -5.0eV 이상 -3.0eV 이하의 범위에 있는 재료를 층(106X3)에 사용할 수 있다.
구체적으로는, 프탈로사이아닌계 재료를 층(106X3)에 사용할 수 있다. 예를 들어 구리(II) 프탈로사이아닌(약칭: CuPc) 또는 금속-산소 결합 및 방향족 리간드를 갖는 금속 착체를 층(106X3)에 사용할 수 있다.
<발광 디바이스(550X)의 제작 방법>
예를 들어 건식법, 습식법, 증착법, 액적 토출법, 도포법, 또는 인쇄법 등을 사용하여 전극(551X), 전극(552X), 유닛(103X), 중간층(106X), 및 유닛(103X2)의 각 층을 형성할 수 있다. 또한 서로 다른 방법을 사용하여 각 구성을 형성할 수도 있다.
구체적으로는 진공 증착 장치, 잉크젯 장치, 스핀 코터 등의 코팅 장치, 그라비어 인쇄 장치, 오프셋 인쇄 장치, 스크린 인쇄 장치 등을 사용하여 발광 디바이스(550X)를 제작할 수 있다.
예를 들어 금속 재료의 페이스트를 사용하는 습식법 또는 졸 겔법을 사용하여 전극을 형성할 수 있다. 또한 산화 인듐에 대하여 1wt% 이상 20wt% 이하의 산화 아연을 첨가한 타깃을 사용하여 스퍼터링법으로 산화 인듐-산화 아연막을 형성할 수 있다. 또한 산화 인듐에 대하여 산화 텅스텐을 0.5wt% 이상 5wt% 이하, 산화 아연을 0.1wt% 이상 1wt% 이하 포함한 타깃을 사용하여 스퍼터링법으로 산화 텅스텐 및 산화 아연을 포함한 산화 인듐(IWZO)막을 형성할 수 있다.
또한 본 실시형태는 본 명세서의 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 사용할 수 있는 발광 디바이스의 구성에 대하여 도 13을 참조하여 설명한다.
본 실시형태에서 설명하는 발광 디바이스(550X)의 구성은 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 사용할 수 있다. 또한 발광 디바이스(550X)의 구성에 따른 설명은 발광 디바이스(550A)에 적용할 수 있다. 구체적으로는, 발광 디바이스(550X)의 구성에 사용되는 부호 "X"를 "A"로 바꾸어 발광 디바이스(550A)의 설명에 적용할 수 있다. 또한 마찬가지로 발광 디바이스(550X)의 구성에 사용되는 부호 "X"를 "B" 또는 "C"로 바꾸어 발광 디바이스(550B) 또는 발광 디바이스(550C)의 설명에 적용할 수 있다.
<발광 디바이스(550X)의 구성예>
본 실시형태에서 설명하는 발광 디바이스(550X)는 전극(551X)과, 전극(552X)과, 유닛(103X)과, 중간층(106X)과, 유닛(103X2)과, 층(104X)을 갖는다(도 13 참조).
전극(552X)은 전극(551X)과 중첩되고, 유닛(103X)은 전극(551X)과 전극(552X) 사이에 끼워진다. 또한 층(104X)은 전극(551X)과 유닛(103X) 사이에 끼워진다. 또한 예를 들어 실시형태 3에서 설명한 구성을 유닛(103X)에 사용할 수 있다.
<전극(551X)의 구성예>
예를 들어 도전성 재료를 전극(551X)에 사용할 수 있다. 구체적으로는, 금속, 합금, 또는 도전성 화합물을 포함한 막을 단층 또는 적층으로 전극(551X)에 사용할 수 있다.
예를 들어 광을 효율적으로 반사하는 막을 전극(551X)에 사용할 수 있다. 구체적으로는, 은 및 구리 등을 포함하는 합금, 은 및 팔라듐 등을 포함하는 합금, 또는 알루미늄 등의 금속막을 전극(551X)에 사용할 수 있다.
또한 예를 들어 광의 일부를 투과시키고 광의 다른 일부를 반사하는 금속막을 전극(551X)에 사용할 수 있다. 이에 의하여 미소 공진기 구조(마이크로캐비티)를 발광 디바이스(550X)에 제공할 수 있다. 또는 소정의 파장의 광을 다른 광보다 효율적으로 추출할 수 있다. 또는 스펙트럼의 반치 폭이 좁은 광을 추출할 수 있다. 또는 선명한 색의 광을 추출할 수 있다.
또한 예를 들어 가시광에 대하여 투과성을 갖는 막을 전극(551X)에 사용할 수 있다. 구체적으로는 광이 투과할 정도로 얇은 금속의 막, 합금의 막, 또는 도전성 산화물의 막 등을 단층 또는 적층으로 전극(551X)에 사용할 수 있다.
특히, 일함수가 4.0eV 이상인 재료를 전극(551X)에 적합하게 사용할 수 있다.
예를 들어 인듐을 포함한 도전성 산화물을 사용할 수 있다. 구체적으로는 산화 인듐, 산화 인듐-산화 주석(약칭: ITO), 실리콘 또는 산화 실리콘을 포함한 산화 인듐-산화 주석(약칭: ITSO), 산화 인듐-산화 아연, 산화 텅스텐 및 산화 아연을 포함한 산화 인듐(약칭: IWZO) 등을 사용할 수 있다.
또한 예를 들어 아연을 포함한 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(104X)의 구성예 1>>
예를 들어 정공 주입성을 갖는 재료를 층(104X)에 사용할 수 있다. 또한 층(104X)을 정공 주입층이라고 할 수 있다.
예를 들어 전계 강도 V/cm의 제곱근이 600일 때, 정공 이동도가 1×10-3cm2/Vs 이하인 재료를 층(104X)에 사용할 수 있다. 또한 전기 저항률이 1×104Ω·cm 이상 1×107Ω·cm 이하인 막을 층(104X)으로서 사용할 수 있다. 또한 층(104X)의 전기 저항률은 바람직하게는 5×104Ω·cm 이상 1×107Ω·cm 이하이고, 더 바람직하게는 1×105Ω·cm 이상 1×107Ω·cm 이하이다.
<<층(104X)의 구성예 2>>
구체적으로는, 전자 수용성을 갖는 물질을 층(104X)에 사용할 수 있다. 또는 복수 종류의 물질을 포함한 복합 재료를 층(104X)에 사용할 수 있다. 이에 의하여, 예를 들어 전극(551X)으로부터 정공을 쉽게 주입할 수 있다. 또는 발광 디바이스(550X)의 구동 전압을 감소시킬 수 있다.
[전자 수용성을 갖는 물질]
유기 화합물 및 무기 화합물을, 전자 수용성을 갖는 물질로서 사용할 수 있다. 전계의 인가에 의하여, 전자 수용성을 갖는 물질은 인접한 정공 수송층 또는 정공 수송성을 갖는 재료로부터 전자를 추출할 수 있다.
예를 들어 전자 흡인기(할로젠기 또는 사이아노기)를 갖는 화합물을, 전자 수용성을 갖는 물질로서 사용할 수 있다. 또한 전자 수용성을 갖는 유기 화합물은 증착이 용이하여 성막하기 쉽다. 그러므로 발광 디바이스(550X)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 헤테로 원자를 복수로 포함하는 축합 방향족 고리에 전자 흡인기가 결합된 화합물은 열적으로 안정적이므로 바람직하다.
또한 전자 흡인기(특히 플루오로기와 같은 할로젠기 또는 사이아노기)를 갖는 [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 등의 전이 금속 산화물을, 전자 수용성을 갖는 물질로서 사용할 수 있다.
또한 프탈로사이아닌(약칭: H2Pc), 구리(II) 프탈로사이아닌(약칭: CuPc) 등의 프탈로사이아닌계 화합물 또는 착체 화합물, 4,4'-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: DPAB), N,N'-비스[4-비스(3-메틸페닐)아미노페닐]-N,N'-다이페닐-4,4'-다이아미노바이페닐(약칭: DNTPD) 등의 방향족 아민 골격을 갖는 화합물을 사용할 수 있다.
또한 폴리(3,4-에틸렌다이옥시싸이오펜)/폴리스타이렌설폰산(약칭: PEDOT/PSS) 등의 고분자 화합물 등을 사용할 수 있다.
[복합 재료의 구성예 1]
또한 예를 들어 전자 수용성을 갖는 물질과 정공 수송성을 갖는 재료를 포함한 복합 재료를 층(104X)에 사용할 수 있다. 이에 의하여, 일함수가 큰 재료뿐만 아니라, 일함수가 작은 재료도 전극(551X)에 사용할 수 있다. 또는 일함수에 상관없이, 전극(551X)에 사용하는 재료를 넓은 범위에서 선택할 수 있다.
예를 들어 방향족 아민 골격을 갖는 화합물, 카바졸 유도체, 방향족 탄화수소, 바이닐기를 갖는 방향족 탄화수소, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등) 등을, 복합 재료의 정공 수송성을 갖는 재료로서 사용할 수 있다. 또한 정공 이동도가 1×10-6cm2/Vs 이상인 재료를, 복합 재료의 정공 수송성을 갖는 재료로서 적합하게 사용할 수 있다. 예를 들어 층(112X)에 사용할 수 있는 정공 수송성을 갖는 재료를 복합 재료에 사용할 수 있다.
또한 HOMO 준위가 비교적 깊은 물질을, 복합 재료의 정공 수송성을 갖는 재료로서 적합하게 사용할 수 있다. 구체적으로는, HOMO 준위가 -5.7eV 이상 -5.4eV 이하인 것이 바람직하다. 이에 의하여, 정공을 유닛(103X)에 쉽게 주입할 수 있다. 또한 정공을 층(112X)에 쉽게 주입할 수 있다. 또한 발광 디바이스(550X)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
방향족 아민 골격을 갖는 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)아미노페닐]-N,N'-다이페닐-4,4'-다이아미노바이페닐(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 갖는 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 갖는 물질을, 복합 재료의 정공 수송성을 갖는 재료로서 적합하게 사용할 수 있다. 또한 다이벤조퓨란 고리 또는 다이벤조싸이오펜 고리를 갖는 치환기를 갖는 방향족 아민, 나프탈렌 고리를 갖는 방향족 모노아민, 또는 9-플루오렌일기가 아릴렌기를 통하여 아민의 질소와 결합되는 방향족 모노아민을 포함하는 물질을, 복합 재료의 정공 수송성을 갖는 재료로서 사용할 수 있다. 또한 N,N-비스(4-바이페닐)아미노기를 갖는 물질을 사용하면, 발광 디바이스(550X)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(바이페닐-4-일)아민(약칭: YGTBi1BP-02), 4-[4'-(카바졸-9-일)바이페닐-4-일]-4'-(2-나프틸)-4''-페닐트라이페닐아민(약칭: YGTBiβNB), N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-N-[4-(1-나프틸)페닐]-9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-2-아민(약칭: PCBNBSF), N,N-비스(바이페닐-4-일)-9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-2-아민(약칭: BBASF), N,N-비스(바이페닐-4-일)-9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-4-아민(약칭: BBASF(4)), N-(바이페닐-2-일)-N-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-4-아민(약칭: oFBiSF), N-(바이페닐-4-일)-N-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)다이벤조퓨란-4-아민(약칭: FrBiF), N-[4-(1-나프틸)페닐]-N-[3-(6-페닐다이벤조퓨란-4-일)페닐]-1-나프틸아민(약칭: mPDBfBNBN), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP), 4-페닐-3'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: mBPAFLP), 4-페닐-4'-[4-(9-페닐플루오렌-9-일)페닐]트라이페닐아민(약칭: BPAFLBi), 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBA1BP), 4,4'-다이페닐-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBBi1BP), 4-(1-나프틸)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBANB), 4,4'-다이(1-나프틸)-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBNBB), N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-2-아민(약칭: PCBASF), N-(바이페닐-4-일)-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBBiF), N,N-비스(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-9,9'-스파이로바이-9H-플루오렌-4-아민, N,N-비스(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-9,9'-스파이로바이-9H-플루오렌-3-아민, N,N-비스(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-9,9'-스파이로바이-9H-플루오렌-2-아민, N,N-비스(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-9,9'-스파이로바이-9H-플루오렌-1-아민 등을 사용할 수 있다.
[복합 재료의 구성예 2]
예를 들어 전자 수용성을 갖는 물질과, 정공 수송성을 갖는 재료와, 알칼리 금속의 플루오린화물 또는 알칼리 토금속의 플루오린화물을 포함한 복합 재료를, 정공 주입성을 갖는 재료로서 사용할 수 있다. 특히, 원자 비율에서 플루오린 원자가 20% 이상인 복합 재료를 적합하게 사용할 수 있다. 이에 의하여, 층(104X)의 굴절률을 감소시킬 수 있다. 또는 발광 디바이스(550X) 내부에 굴절률이 낮은 층을 형성할 수 있다. 또는 발광 디바이스(550X)의 외부 양자 효율을 향상시킬 수 있다.
또한 본 실시형태는 본 명세서의 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 5)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 사용할 수 있는 발광 디바이스의 구성에 대하여 도 13을 참조하여 설명한다.
본 실시형태에서 설명하는 발광 디바이스(550X)의 구성은 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 사용할 수 있다. 또한 발광 디바이스(550X)의 구성에 따른 설명은 발광 디바이스(550A)에 적용할 수 있다. 구체적으로는, 발광 디바이스(550X)의 구성에 사용되는 부호 "X"를 "A"로 바꾸어 발광 디바이스(550A)의 설명에 적용할 수 있다. 또한 마찬가지로 발광 디바이스(550X)의 구성에 사용되는 부호 "X"를 "B" 또는 "C"로 바꾸어 발광 디바이스(550B) 또는 발광 디바이스(550C)의 설명에 적용할 수 있다.
<발광 디바이스(550X)의 구성예>
본 실시형태에서 설명하는 발광 디바이스(550X)는 전극(551X)과, 전극(552X)과, 유닛(103X)과, 중간층(106X)과, 유닛(103X2)과, 층(105X)을 갖는다(도 13 참조).
전극(552X)은 전극(551X)과 중첩되고, 유닛(103X2)은 전극(551X)과 전극(552X) 사이에 끼워지는 영역을 갖는다. 또한 층(105X)은 유닛(103X2)과 전극(552X) 사이에 끼워지는 영역을 갖는다. 또한 예를 들어 실시형태 3에서 설명하는 구성을 유닛(103X2)에 사용할 수 있다.
<전극(552X)의 구성예>
예를 들어 도전성 재료를 전극(552X)에 사용할 수 있다. 구체적으로는, 금속, 합금, 또는 도전성 화합물을 포함한 재료를 단층 또는 적층으로 전극(552X)에 사용할 수 있다.
예를 들어 실시형태 4에서 설명한 전극(551X)에 사용할 수 있는 재료를 전극(552X)에 사용할 수 있다. 특히, 전극(551X)보다 일함수가 작은 재료를 전극(552X)에 적합하게 사용할 수 있다. 구체적으로는 일함수가 3.8eV 이하인 재료가 바람직하다.
예를 들어 주기율표의 1족에 속하는 원소, 주기율표의 2족에 속하는 원소, 희토류 금속, 및 이들을 포함한 합금을 전극(552X)에 사용할 수 있다.
구체적으로는 리튬(Li), 세슘(Cs) 등, 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 등, 유로퓸(Eu), 이터븀(Yb) 등, 및 이들을 포함한 합금, 예를 들어 마그네슘과 은의 합금 또는 알루미늄과 리튬의 합금을 전극(552X)에 사용할 수 있다.
<<층(105X)의 구성예>>
예를 들어 전자 주입성을 갖는 재료를 층(105X)에 사용할 수 있다. 또한 층(105X)을 전자 주입층이라고 할 수 있다.
구체적으로는 전자 공여성을 갖는 물질을 층(105X)에 사용할 수 있다. 또는 전자 공여성을 갖는 물질과 전자 수송성을 갖는 재료를 복합한 재료를 층(105X)에 사용할 수 있다. 또는 전자화물(electride)을 층(105X)에 사용할 수 있다. 이에 의하여, 예를 들어 전극(552X)으로부터 전자를 쉽게 주입할 수 있다. 또는 일함수가 작은 재료뿐만 아니라, 일함수가 큰 재료도 전극(552X)에 사용할 수 있다. 또는 일함수에 상관없이, 전극(552X)에 사용하는 재료를 넓은 범위에서 선택할 수 있다. 구체적으로는 알루미늄(Al), 은(Ag), 산화 인듐-산화 주석(약칭: ITO), 실리콘 또는 산화 실리콘을 함유한 산화 인듐-산화 주석 등을 전극(552X)에 사용할 수 있다. 또는 발광 디바이스(550X)의 구동 전압을 감소시킬 수 있다.
[전자 공여성을 갖는 물질]
예를 들어 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 또는 이들의 화합물(산화물, 할로젠화물, 탄산염 등)을 전자 공여성을 갖는 물질로서 사용할 수 있다. 또는 테트라싸이아나프타센(약칭: TTN), 니켈로센, 데카메틸니켈로센 등의 유기 화합물을 전자 공여성을 갖는 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 갖는 재료로서 사용할 수 있다. 예를 들어 전자 공여성을 갖는 물질과 전자 수송성을 갖는 재료를 복합 재료에 사용할 수 있다.
[전자 수송성을 갖는 재료]
예를 들어 전계 강도 V/cm의 제곱근이 600인 조건에서, 전자 이동도가 1×10-7cm2/Vs 이상 5×10-5cm2/Vs 이하인 재료를, 전자 수송성을 갖는 재료로서 적합하게 사용할 수 있다. 이에 의하여, 발광층에 주입되는 전자의 양을 제어할 수 있다. 또는 발광층이 전자를 과다하게 갖는 것을 방지할 수 있다.
금속 착체 또는 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 골격을 갖는 유기 화합물을, 전자 수송성을 갖는 재료로서 사용할 수 있다. 예를 들어 층(113X)에 사용할 수 있는 전자 수송성을 갖는 재료를 층(105X)에 사용할 수 있다.
[복합 재료의 구성예 2]
또한 미결정 상태의 알칼리 금속의 플루오린화물과 전자 수송성을 갖는 재료를 복합 재료에 사용할 수 있다. 또는 미결정 상태의 알칼리 토금속의 플루오린화물과 전자 수송성을 갖는 재료를 복합 재료에 사용할 수 있다. 특히, 알칼리 금속의 플루오린화물 또는 알칼리 토금속의 플루오린화물을 50wt% 이상 포함한 복합 재료를 적합하게 사용할 수 있다. 또는 바이피리딘 골격을 갖는 유기 화합물을 포함한 복합 재료를 적합하게 사용할 수 있다. 이에 의하여 층(105X)의 굴절률을 감소시킬 수 있다. 또는 발광 디바이스(550X)의 외부 양자 효율을 향상시킬 수 있다.
[복합 재료의 구성예 3]
예를 들어 비공유 전자쌍을 갖는 제 1 유기 화합물 및 제 1 금속을 포함한 복합 재료를 층(105X)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, 더욱 바람직하게는 0.2 이상 0.8 이하이다.
이에 의하여, 비공유 전자쌍을 갖는 제 1 유기 화합물은 제 1 금속과 상호 작용하여 반점유 궤도(SOMO: Singly Occupied Molecular Orbital)를 형성할 수 있다. 또한 전극(552X)으로부터 층(105X)에 전자를 주입하는 경우에, 이들 사이에 있는 장벽을 저감할 수 있다.
또한 전자 스핀 공명(ESR)법을 사용하여 측정한 스핀 밀도가 바람직하게는 1×1016spins/cm3 이상, 더 바람직하게는 5×1016spins/cm3 이상, 더욱 바람직하게는 1×1017spins/cm3 이상인 복합 재료를 층(105X)에 사용할 수 있다.
[비공유 전자쌍을 갖는 유기 화합물]
예를 들어 전자 수송성을 갖는 재료를, 비공유 전자쌍을 갖는 유기 화합물에 사용할 수 있다. 예를 들어 전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 갖는 화합물을 사용할 수 있다. 구체적으로는 피리딘 고리, 다이아진 고리(피리미딘 고리, 피라진 고리, 피리다진 고리), 트라이아진 고리 중 적어도 하나를 갖는 화합물을 사용할 수 있다. 이에 의하여 발광 디바이스(550X)의 구동 전압을 감소시킬 수 있다.
또한 비공유 전자쌍을 갖는 유기 화합물의 LUMO 준위가 -3.6eV 이상 -2.3eV 이하인 것이 바람직하다. 또한 일반적으로 CV(사이클릭 볼타메트리), 광전자 분광법, 광 흡수 분광법, 역광전자 분광법 등으로 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), 2,2'-(1,3-페닐렌)비스(9-페닐-1,10-페난트롤린)(약칭: mPPhen2P) 등을, 비공유 전자쌍을 갖는 유기 화합물에 사용할 수 있다. 또한 NBPhen은 BPhen보다 유리 전이 온도(Tg)가 높아 내열성이 우수하다.
또한 예를 들어 구리 프탈로사이아닌을 비공유 전자쌍을 갖는 유기 화합물에 사용할 수 있다. 또한 구리 프탈로사이아닌의 전자수는 홀수이다.
[제 1 금속]
예를 들어 비공유 전자쌍을 갖는 제 1 유기 화합물의 전자수가 짝수인 경우, 주기율표에서 원자 번호가 홀수인 제 1 금속 및 제 1 유기 화합물의 복합 재료를 층(105X)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 주기율표에서 원자 번호가 홀수이다. 또한 11족 원소는 7족 원소 또는 9족 원소보다 융점이 낮아 진공 증착에 적합하다. 특히, Ag는 융점이 낮기 때문에 바람직하다. 또한 물 또는 산소와의 반응성이 낮은 금속을 제 1 금속으로서 사용함으로써 발광 디바이스(550X)의 내습성을 향상시킬 수 있다.
또한 전극(552X) 및 층(105X)에 Ag를 사용함으로써 층(105X) 및 전극(552X)의 밀착성을 높일 수 있다.
또한 비공유 전자쌍을 갖는 제 1 유기 화합물의 전자수가 홀수인 경우, 주기율표에서 원자 번호가 짝수인 제 1 금속 및 제 1 유기 화합물의 복합 재료를 층(105X)에 사용할 수 있다. 예를 들어 8족 금속인 철(Fe)은 주기율표에서 원자 번호가 짝수이다.
[복합 재료의 구성예 4]
예를 들어 실시형태 1에서 설명한 층(106A2)에 사용할 수 있는 재료를 전자 주입성을 갖는 재료에 사용할 수 있다. 구체적으로는 유기 화합물(OCA) 및 유기 화합물(ETMA)을 층(105X)에 사용할 수 있다. 이에 의하여, 예를 들어 전극(552X)으로부터 전자를 쉽게 주입할 수 있다. 또는 일함수가 작은 재료뿐만 아니라, 일함수가 큰 재료도 전극(552X)에 사용할 수 있다. 또는 일함수에 상관없이, 전극(552X)에 사용하는 재료를 넓은 범위에서 선택할 수 있다. 또는 발광 디바이스(550X)의 구동 전압을 감소시킬 수 있다.
[전자화물]
예를 들어 칼슘과 알루미늄의 혼합 산화물에 전자를 고농도로 첨가한 물질 등을, 전자 주입성을 갖는 재료로서 사용할 수 있다.
또한 본 실시형태는 본 명세서의 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 6)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 구성에 대하여 도 14 및 도 15를 참조하여 설명한다.
도 14는 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 구성을 설명하는 도면이다. 도 14의 (A)는 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 상면도이고, 도 14의 (B)는 도 14의 (A)의 일부를 설명하는 상면도이다. 또한 도 14의 (C)는 도 14의 (A)에 나타낸 절단선 X1-X2, 절단선 X3-X4, 및 한 조의 화소(703(i, j))에서의 단면도이다.
도 15는 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 구성을 설명하는 회로도이다.
또한 본 명세서에서 값이 1 이상의 정수인 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.
<표시 장치(700)의 구성예 1>
본 발명의 일 형태의 표시 장치(700)는 영역(731)을 갖는다(도 14의 (A) 참조). 영역(731)은 한 조의 화소(703(i, j))를 갖는다.
<<한 조의 화소(703(i, j))의 구성예 1>>
한 조의 화소(703(i, j))는 화소(702A(i, j)), 화소(702B(i, j)), 및 화소(702C(i, j))를 갖는다(도 14의 (B) 및 (C) 참조).
화소(702A(i, j))는 화소 회로(530A(i, j)) 및 발광 디바이스(550A)를 갖는다. 발광 디바이스(550A)는 화소 회로(530A(i, j))에 전기적으로 접속된다.
예를 들어 실시형태 3 내지 실시형태 5에서 설명하는 발광 디바이스를 발광 디바이스(550A)에 사용할 수 있다.
또한 화소(702B(i, j))는 화소 회로(530B(i, j)) 및 발광 디바이스(550B)를 갖고, 발광 디바이스(550B)는 화소 회로(530B(i, j))에 전기적으로 접속된다. 마찬가지로 화소(702C(i, j))는 발광 디바이스(550C)를 갖는다.
또한 예를 들어, 실시형태 3 내지 실시형태 5에서 설명하는 구성을 발광 디바이스(550A) 내지 발광 디바이스(550C)에 사용할 수 있다.
<표시 장치(700)의 구성예 2>
또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치(700)는 기능층(540)과 기능층(520)을 갖는다(도 14의 (C) 참조). 기능층(540)은 기능층(520)과 중첩된다.
기능층(540)은 발광 디바이스(550A)를 갖는다.
기능층(520)은 화소 회로(530A(i, j)) 및 배선을 갖는다(도 14의 (C) 참조). 화소 회로(530A(i, j))는 배선에 전기적으로 접속된다. 예를 들어 기능층(520)의 개구부(591A)에 제공된 도전막을 배선에 사용할 수 있고, 상기 배선은 단자(519B)와 화소 회로(530A(i, j))를 전기적으로 접속한다. 또한 도전성 재료(CP)는 단자(519B)와 연성 인쇄 회로(FPC1)를 전기적으로 접속한다. 또한 예를 들어 기능층(520)의 개구부(591B)에 제공된 도전막을 배선에 사용할 수 있다.
<표시 장치(700)의 구성예 3>
또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치(700)는 구동 회로(GD) 및 구동 회로(SD)를 갖는다(도 14의 (A) 참조).
<<구동 회로(GD)의 구성예>>
구동 회로(GD)는 제 1 선택 신호 및 제 2 선택 신호를 공급한다.
<<구동 회로(SD)의 구성예>>
구동 회로(SD)는 제 1 제어 신호 및 제 2 제어 신호를 공급한다.
<<배선의 구성예>>
배선은 도전막(G1(i)), 도전막(G2(i)), 도전막(S1(j)), 도전막(S2(j)), 도전막(ANO), 도전막(VCOM2), 및 도전막(V0)을 포함한다(도 15 참조).
도전막(G1(i))에는 제 1 선택 신호가 공급되고, 도전막(G2(i))에는 제 2 선택 신호가 공급된다.
도전막(S1(j))에는 제 1 제어 신호가 공급되고, 도전막(S2(j))에는 제 2 제어 신호가 공급된다.
<<화소 회로(530A(i, j))의 구성예 1>>
화소 회로(530A(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(530A(i, j))는 제 1 선택 신호 및 제 1 제어 신호에 기초하여 발광 디바이스(550A)를 구동한다. 또한 발광 디바이스(550A)는 광을 방출한다.
발광 디바이스(550A)는 한쪽 전극이 화소 회로(530A(i, j))에 전기적으로 접속되고, 다른 쪽 전극이 도전막(VCOM2)에 전기적으로 접속된다.
<<화소 회로(530A(i, j))의 구성예 2>>
화소 회로(530A(i, j))는 스위치(SW21), 스위치(SW22), 트랜지스터(M21), 용량 소자(C21), 및 노드(N21)를 포함한다.
트랜지스터(M21)는 노드(N21)에 전기적으로 접속되는 게이트 전극과, 발광 디바이스(550A)에 전기적으로 접속되는 제 1 전극과, 도전막(ANO)에 전기적으로 접속되는 제 2 전극을 갖는다.
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 의거하여 도통 상태 또는 비도통 상태를 제어하는 기능을 갖는 게이트 전극을 갖는다.
스위치(SW22)는 도전막(S2(j))에 전기적으로 접속되는 제 1 단자와, 도전막(G2(i))의 전위에 의거하여 도통 상태 또는 비도통 상태를 제어하는 기능을 갖는 게이트 전극을 갖는다.
용량 소자(C21)는 노드(N21)에 전기적으로 접속되는 도전막과, 스위치(SW22)의 제 2 전극에 전기적으로 접속되는 도전막을 포함한다.
이에 의하여 화상 신호를 노드(N21)에 저장할 수 있다. 또는 노드(N21)의 전위를 스위치(SW22)를 사용하여 변경할 수 있다. 또는 발광 디바이스(550A)로부터 방출되는 광의 강도를 노드(N21)의 전위를 사용하여 제어할 수 있다. 그 결과, 편의성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 장치를 제공할 수 있다.
<<화소 회로(530A(i, j))의 구성예 3>>
화소 회로(530A(i, j))는 스위치(SW23), 노드(N22), 및 용량 소자(C22)를 갖는다.
스위치(SW23)는 도전막(V0)에 전기적으로 접속되는 제 1 단자와, 노드(N22)에 전기적으로 접속되는 제 2 단자와, 도전막(G2(i))의 전위에 의거하여 도통 상태 또는 비도통 상태를 제어하는 기능을 갖는 게이트 전극을 갖는다.
용량 소자(C22)는 노드(N21)에 전기적으로 접속되는 도전막과, 노드(N22)에 전기적으로 접속되는 도전막을 포함한다.
또한 트랜지스터(M21)의 제 1 전극은 노드(N22)에 전기적으로 접속된다.
또한 본 실시형태는 본 명세서의 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 7)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 모듈에 대하여 설명한다.
<표시 모듈>
도 16은 표시 모듈(280)의 구성을 설명하는 사시도이다.
표시 모듈(280)은 표시 장치(100)와 FPC(290) 또는 커넥터를 갖는다. 표시 장치(100)는 표시 영역(80)을 갖는다. 예를 들어 실시형태 1에서 설명한 표시 장치를 표시 장치(100)로서 사용할 수 있다.
FPC(290)는 외부로부터 신호 및 전력을 공급받고, 표시 장치(100)에 신호 및 전력을 공급한다. 또한 FPC(290) 위에 IC가 실장되어 있어도 좋다. 또한 커넥터는 도체를 전기적으로 접속하는 기구 부품이고, 상기 도체는 표시 장치(100)를 결합 대상이 되는 부품과 전기적으로 접속할 수 있다. 예를 들어 FPC(290)를 도체에 사용할 수 있다. 또한 커넥터는 표시 장치(100)를 결합 대상에서 분리할 수 있다.
<<표시 장치(100A)>>
도 17의 (A)는 표시 장치(100A)의 구성을 설명하는 단면도이다. 예를 들어 표시 모듈(280)의 표시 장치(100)에 사용할 수 있다. 기판(301)은 도 16에서의 기판(71)에 상당한다.
표시 장치(100A)는 기판(301), 트랜지스터(310), 소자 분리층(315), 절연층(261), 용량 소자(240), 절연층(255)(절연층(255a), 절연층(255b), 절연층(255c)), 발광 디바이스(61R), 발광 디바이스(61G), 및 발광 디바이스(61B)를 갖는다. 절연층(261)은 기판(301) 위에 제공되고, 트랜지스터(310)는 기판(301)과 절연층(261) 사이에 위치한다. 절연층(255a)은 절연층(261) 위에 제공되고, 용량 소자(240)는 절연층(261)과 절연층(255a) 사이에 위치하고, 절연층(255a)은 발광 디바이스(61R)와 용량 소자(240) 사이, 발광 디바이스(61G)와 용량 소자(240) 사이, 그리고 발광 디바이스(61B)와 용량 소자(240) 사이에 위치한다.
[트랜지스터(310)]
트랜지스터(310)는 도전층(311), 한 쌍의 저저항 영역(312), 절연층(313), 및 절연층(314)을 갖고, 기판(301)의 일부에 채널을 형성한다. 도전층(311)은 게이트 전극으로서 기능한다. 절연층(313)은 기판(301)과 도전층(311) 사이에 위치하고, 게이트 절연층으로서 기능한다. 기판(301)은 불순물이 도핑된 한 쌍의 저저항 영역(312)을 갖는다. 또한 상기 영역은 소스 및 드레인으로서 기능한다. 도전층(311)의 측면은 절연층(314)으로 덮여 있다.
소자 분리층(315)은 기판(301)에 매립되고, 인접한 2개의 트랜지스터(310) 사이에 위치한다.
[용량 소자(240)]
용량 소자(240)는 도전층(241), 도전층(245), 및 절연층(243)을 갖고, 절연층(243)은 도전층(241)과 도전층(245) 사이에 위치한다. 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 위치하고, 절연층(254)에 매립되어 있다. 도전층(241)은 절연층(261)에 매립된 플러그(275)에 의하여 트랜지스터(310)의 소스 및 드레인 중 한쪽에 전기적으로 접속된다. 절연층(243)은 도전층(241)을 덮는다. 도전층(245)은 절연층(243)을 개재(介在)하여 도전층(241)과 중첩된다.
[절연층(255a), 절연층(255b), 및 절연층(255c)]
표시 장치(100A)는 절연층(255a), 절연층(255b), 및 절연층(255c)을 갖고, 절연층(255b)은 절연층(255a)과 절연층(255c) 사이에 위치한다.
[발광 디바이스(61R), 발광 디바이스(61G), 발광 디바이스(61B)]
발광 디바이스(61R), 발광 디바이스(61G), 및 발광 디바이스(61B)는 절연층(255c) 위에 제공된다. 예를 들어 실시형태 3 내지 실시형태 5에서 설명하는 발광 디바이스를 발광 디바이스(61R), 발광 디바이스(61G), 및 발광 디바이스(61B)에 적용할 수 있다. 발광 디바이스(61R)는 광(81R)을 방출하고, 발광 디바이스(61G)는 광(81G)을 방출하고, 발광 디바이스(61B)는 광(81B)을 방출한다. 또한 발광 디바이스는 공통층(174)을 갖는다.
발광 디바이스(61R)는 도전층(171) 및 EL층(172R)을 갖고, EL층(172R)은 도전층(171)의 상면 및 측면을 덮는다. 또한 희생층(270)은 희생층(270R), 희생층(270G), 및 희생층(270B)을 포함한다. 희생층(270R)은 EL층(172R) 위에 위치한다. 발광 디바이스(61G)는 도전층(171) 및 EL층(172G)을 갖고, EL층(172G)은 도전층(171)의 상면 및 측면을 덮는다. 또한 희생층(270G)은 EL층(172G) 위에 위치한다. 발광 디바이스(61B)는 도전층(171) 및 EL층(172B)을 갖고, EL층(172B)은 도전층(171)의 상면 및 측면을 덮는다. 또한 희생층(270B)은 EL층(172B) 위에 위치한다.
도전층(171)은 절연층(243), 절연층(255a), 절연층(255b), 및 절연층(255c)에 매립된 플러그(256), 절연층(254)에 매립된 도전층(241), 및 절연층(261)에 매립된 플러그(275)에 의하여 트랜지스터(310)의 소스 및 드레인 중 한쪽에 전기적으로 접속된다. 절연층(255c)의 상면의 높이와 플러그(256)의 상면의 높이는 일치 또는 실질적으로 일치한다. 플러그에는 각종 도전성 재료를 사용할 수 있다.
[보호층(271), 절연층(278), 보호층(273), 접착층(122)]
보호층(271) 및 절연층(278)은 인접한 발광 디바이스, 예를 들어 발광 디바이스(61R)와 발광 디바이스(61G) 사이에 위치하고, 절연층(278)은 보호층(271) 위에 제공된다. 또한 발광 디바이스(61R), 발광 디바이스(61G), 및 발광 디바이스(61B) 위에는 보호층(273)이 제공된다.
접착층(122)은 보호층(273) 및 기판(120)을 접합한다.
[기판(120)]
기판(120)은 도 16에서의 기판(73)에 상당한다. 또한 예를 들어 차광층을 기판(120)의 접착층(122) 측의 면에 제공할 수 있다. 또한 각종 광학 부재를 기판(120)의 외측에 배치할 수 있다.
필름을 기판에 사용할 수 있다. 특히, 물 흡수율이 낮은 필름을 적합하게 사용할 수 있다. 예를 들어 물 흡수율은 1% 이하가 바람직하고, 0.1% 이하가 더 바람직하다. 이로써 필름의 치수 변화를 억제할 수 있다. 또한 주름 등의 발생을 억제할 수 있다. 또한 표시 장치의 형상 변화를 억제할 수 있다.
예를 들어 편광판, 위상차판, 광 확산층(예를 들어 확산 필름), 반사 방지층, 및 집광 필름 등을 광학 부재에 사용할 수 있다.
광학 등방성이 높은 재료, 환언하면 복굴절률이 작은 재료를 기판에 사용하여 상기 표시 장치에 원편광판을 중첩시킬 수 있다. 예를 들어 리타데이션(retardation, 위상차)값의 절댓값이 30nm 이하, 더 바람직하게는 20nm 이하, 더 바람직하게는 10nm 이하인 재료를 기판에 사용할 수 있다. 예를 들어 트라이아세틸셀룰로스(TAC, 셀룰로스트라이아세테이트라고도 함) 필름, 사이클로올레핀 폴리머(COP) 필름, 사이클로올레핀 공중합체(COC) 필름, 및 아크릴 수지 필름 등을 광학 등방성이 높은 필름에 사용할 수 있다.
또한 먼지의 부착을 억제하는 대전 방지막, 오염을 부착되기 어렵게 하는 발수성 막, 사용에 따른 손상의 발생을 억제하는 하드 코트막, 또는 충격 흡수층 등의 표면 보호층을 기판(120)의 외측에 배치하여도 좋다. 예를 들어 유리층 또는 실리카층(SiOx층), DLC(diamond like carbon), 산화 알루미늄(AlOx), 폴리에스터계 재료, 또는 폴리카보네이트계 재료 등을 표면 보호층에 사용할 수 있다. 또한 가시광에 대한 투과율이 높은 재료를 표면 보호층에 적합하게 사용할 수 있다. 또한 경도(硬度)가 높은 재료를 표면 보호층에 적합하게 사용할 수 있다.
<<표시 장치(100B)>>
도 17의 (B)는 표시 장치(100B)의 구성을 설명하는 단면도이다. 표시 장치(100B)는 예를 들어 표시 모듈(280)의 표시 장치(100)에 사용할 수 있다(도 16 참조).
표시 장치(100B)는 기판(301), 발광 디바이스(61W), 용량 소자(240), 및 트랜지스터(310)를 갖는다. 발광 디바이스(61W)는 예를 들어 백색광을 방출할 수 있다.
또한 표시 장치(100B)는 착색층(183R), 착색층(183G), 및 착색층(183B)을 갖는다. 착색층(183R)은 하나의 발광 디바이스(61W)와 중첩되고, 착색층(183G)은 다른 발광 디바이스(61W)와 중첩되고, 착색층(183B)은 또 다른 발광 디바이스(61W)와 중첩된다. 또한 표시 장치(100B)에서는, 발광 디바이스와 착색층 사이에 간극(276)이 있다.
예를 들어 착색층(183R)은 적색의 광을 투과시키고, 착색층(183G)은 녹색의 광을 투과시키고, 착색층(183B)은 청색의 광을 투과시킬 수 있다.
<<표시 장치(100C)>>
도 18은 표시 장치(100C)의 구성을 설명하는 단면도이다. 표시 장치(100C)는 예를 들어 표시 모듈(280)의 표시 장치(100)에 사용할 수 있다(도 16 참조). 또한 이후의 표시 장치에 대한 설명에서는 위에서 설명한 표시 장치와 같은 부분에 대해서는 설명을 생략하는 경우가 있다.
표시 장치(100C)는 기판(301B)과 기판(301A)을 갖는다. 표시 장치(100C)는 트랜지스터(310B), 용량 소자(240), 발광 디바이스(61R), 발광 디바이스(61G), 발광 디바이스(61B), 및 트랜지스터(310A)를 갖는다. 트랜지스터(310A)는 기판(301A)의 일부에 채널을 형성하고, 트랜지스터(310B)는 기판(301B)의 일부에 채널을 형성한다.
[절연층(345), 절연층(346)]
절연층(345)은 기판(301B)의 하면에 접하고, 절연층(346)은 절연층(261) 위에 위치한다. 예를 들어 보호층(273)에 사용할 수 있는 무기 절연막을 절연층(345) 및 절연층(346)에 사용할 수 있다. 절연층(345) 및 절연층(346)은 보호층으로서 기능하고, 불순물이 기판(301B) 및 기판(301A)으로 확산되는 현상을 억제할 수 있다.
[플러그(343)]
플러그(343)는 기판(301B) 및 절연층(345)을 관통한다. 절연층(344)은 플러그(343)의 측면을 덮는다. 예를 들어, 보호층(273)에 사용할 수 있는 무기 절연막을 절연층(344)에 사용할 수 있다. 절연층(344)은 보호층으로서 기능하고, 불순물이 기판(301B)으로 확산되는 현상을 억제할 수 있다.
[도전층(342)]
도전층(342)은 절연층(345)과 절연층(346) 사이에 위치한다. 또한 도전층(342)은 절연층(335)에 매립되고, 도전층(342) 및 절연층(335)으로 구성되는 면이 평탄화되어 있는 것이 바람직하다. 또한 도전층(342)은 플러그(343)에 전기적으로 접속된다.
[도전층(341)]
도전층(341)은 절연층(346)과 절연층(335) 사이에 위치한다. 또한 도전층(341)은 절연층(336)에 매립되고, 도전층(341) 및 절연층(336)으로 구성되는 면이 평탄화되어 있는 것이 바람직하다. 도전층(341)은 도전층(342)과 접합된다. 이로써 기판(301A)은 기판(301B)에 전기적으로 접속된다.
도전층(341)에는 도전층(342)과 같은 도전성 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 Al, Cr, Cu, Ta, Ti, Mo, W에서 선택된 원소를 포함한 금속막 또는 상술한 원소를 성분으로 한 금속 질화물막(예를 들어 질화 타이타늄막, 질화 몰리브데넘막, 또는 질화 텅스텐막) 등을 사용할 수 있다. 특히 도전층(341) 및 도전층(342)에 구리를 사용하는 것이 바람직하다. 이로써 Cu-Cu(Copper-Copper) 직접 접합 기술(Cu(구리)의 패드끼리를 접속함으로써 전기적으로 도통시키는 기술)을 적용할 수 있다.
<<표시 장치(100D)>>
도 19는 표시 장치(100D)의 구성을 설명하는 단면도이다. 표시 장치(100D)는 예를 들어 표시 모듈(280)의 표시 장치(100)에 사용할 수 있다(도 16 참조).
표시 장치(100D)는 범프(347)를 갖고, 범프(347)는 도전층(341)과 도전층(342)을 접합한다. 또한 범프(347)는 도전층(341)과 도전층(342)을 전기적으로 접속한다. 예를 들어 금(Au), 니켈(Ni), 인듐(In), 또는 주석(Sn) 등을 포함하는 도전성 재료를 범프(347)에 사용할 수 있다. 또한 예를 들어 땜납을 범프(347)에 사용할 수 있다.
또한 표시 장치(100D)는 접착층(348)을 갖는다. 접착층(348)은 절연층(345) 및 절연층(346)을 접합한다.
<<표시 장치(100E)>>
도 20은 표시 장치(100E)의 구성을 설명하는 단면도이다. 표시 장치(100E)는 예를 들어 표시 모듈(280)의 표시 장치(100)에 사용할 수 있다(도 16 참조). 기판(331)은 도 16에서의 기판(71)에 상당한다. 절연성 기판 또는 반도체 기판을 기판(331)에 사용할 수 있다. 표시 장치(100E)는 트랜지스터(320)를 갖는다. 또한 트랜지스터의 구성이 OS 트랜지스터인 점에서 표시 장치(100E)는 표시 장치(100A)와 상이하다.
[절연층(332)]
절연층(332)은 기판(331) 위에 제공된다. 예를 들어 산화 실리콘막보다 수소 또는 산소가 확산되기 어려운 막을 절연층(332)에 사용할 수 있다. 구체적으로는 산화 알루미늄막, 산화 하프늄막, 또는 질화 실리콘막 등을 절연층(332)에 사용할 수 있다. 이로써 절연층(332)은 기판(331)으로부터 물 또는 수소 등의 불순물이 트랜지스터(320)로 확산되는 현상을 방지할 수 있다. 또한 반도체층(321)으로부터 절연층(332) 측으로 산소가 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
[트랜지스터(320)]
트랜지스터(320)는 반도체층(321), 절연층(323), 도전층(324), 한 쌍의 도전층(325), 절연층(326), 및 도전층(327)을 갖는다.
도전층(327)은 절연층(332) 위에 제공되고, 도전층(327)은 트랜지스터(320)의 제 1 게이트 전극으로서 기능한다. 절연층(326)은 도전층(327)을 덮는다. 절연층(326)의 일부는 제 1 게이트 절연층으로서 기능한다. 절연층(326)은 적어도 반도체층(321)과 접하는 영역에 산화물 절연막을 갖는다. 구체적으로는 산화 실리콘막 등을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 절연층(326)은 평탄화된 상면을 갖는다. 반도체층(321)은 절연층(326) 위에 제공된다. 반도체 특성을 갖는 금속 산화물막을 반도체층(321)에 사용할 수 있다. 한 쌍의 도전층(325)은 반도체층(321) 위에 접하여 제공되고, 소스 전극 및 드레인 전극으로서 기능한다.
[절연층(328), 절연층(264)]
절연층(328)은 한 쌍의 도전층(325)의 상면 및 측면, 그리고 반도체층(321)의 측면 등을 덮는다. 절연층(264)은 절연층(328) 위에 제공되고, 층간 절연층으로서 기능한다. 또한 절연층(328) 및 절연층(264)은 개구부를 갖고, 상기 개구부는 반도체층(321)에 도달한다. 예를 들어 절연층(332)과 같은 절연막을 절연층(328)에 사용할 수 있다. 이로써 절연층(328)은 예를 들어 절연층(264)으로부터 물 또는 수소 등의 불순물이 반도체층(321)으로 확산되는 현상을 방지할 수 있다. 또한 반도체층(321)으로부터 산소가 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
[절연층(323)]
절연층(323)은 상기 개구부의 내부에서 절연층(264), 절연층(328), 및 도전층(325)의 측면, 그리고 반도체층(321)의 상면에 접한다.
[도전층(324)]
도전층(324)은 상기 개구부의 내부에서 절연층(323)에 접하여 매립되어 있다. 도전층(324)은 평탄화 처리된 상면을 갖고, 높이가 절연층(323)의 상면 및 절연층(264)의 상면과 일치 또는 실질적으로 일치한다. 도전층(324)은 제 2 게이트 전극으로서 기능하고, 절연층(323)은 제 2 게이트 절연층으로서 기능한다.
[절연층(329), 절연층(265)]
절연층(329)은 도전층(324), 절연층(323), 및 절연층(264)을 덮는다. 절연층(265)은 절연층(329) 위에 제공되고, 층간 절연층으로서 기능한다. 예를 들어 절연층(328) 및 절연층(332)과 같은 절연막을 절연층(329)에 사용할 수 있다. 이로써 물 또는 수소 등의 불순물이 예를 들어 절연층(265)으로부터 트랜지스터(320)로 확산되는 현상을 방지할 수 있다.
[플러그(274)]
플러그(274)는 절연층(265), 절연층(329), 절연층(264), 및 절연층(328)에 매립되고, 한 쌍의 도전층(325) 중 한쪽과 전기적으로 접속된다. 플러그(274)는 도전층(274a) 및 도전층(274b)을 갖는다. 도전층(274a)은 절연층(265), 절연층(329), 절연층(264), 및 절연층(328) 각각의 개구부의 측면과 접한다. 또한 도전층(325)의 상면의 일부를 덮는다. 도전층(274b)은 도전층(274a)의 상면에 접한다. 예를 들어 수소 및 산소가 확산되기 어려운 도전성 재료를 도전층(274a)에 적합하게 사용할 수 있다.
<<표시 장치(100F)>>
도 21은 표시 장치(100F)의 구성을 설명하는 단면도이다. 표시 장치(100F)는 트랜지스터(320A)와 트랜지스터(320B)가 적층된 구성을 갖는다. 트랜지스터(320A) 및 트랜지스터(320B)는 모두 산화물 반도체를 갖고, 채널은 상기 산화물 반도체에 형성된다. 또한 2개의 트랜지스터를 적층하는 구성에 한정되지 않고, 예를 들어 3개 이상의 트랜지스터를 적층하는 구성으로 하여도 좋다.
트랜지스터(320A) 및 그 주변의 구성은 상기 표시 장치(100E)의 트랜지스터(320) 및 그 주변의 구성과 같다. 또한 트랜지스터(320B) 및 그 주변의 구성은 상기 표시 장치(100E)의 트랜지스터(320) 및 그 주변의 구성과 같다.
<<표시 장치(100G)>>
도 22는 표시 장치(100G)의 구성을 설명하는 단면도이다. 표시 장치(100G)는 트랜지스터(310)와 트랜지스터(320)가 적층된 구성을 갖는다. 트랜지스터(310)의 채널은 기판(301)에 형성된다. 또한 트랜지스터(320)는 산화물 반도체를 포함하고, 채널은 상기 산화물 반도체에 형성된다.
절연층(261)은 트랜지스터(310)를 덮고, 도전층(251)은 절연층(261) 위에 제공된다. 절연층(262)은 도전층(251)을 덮고, 도전층(252)은 절연층(262) 위에 제공된다. 또한 절연층(263) 및 절연층(332)은 도전층(252)을 덮는다. 또한 도전층(251) 및 도전층(252)은 각각 배선으로서 기능한다.
트랜지스터(320)는 절연층(332) 위에 제공되고, 절연층(265)은 트랜지스터(320)를 덮는다. 또한 용량 소자(240)는 절연층(265) 위에 제공되고, 용량 소자(240)는 플러그(274)에 의하여 트랜지스터(320)에 전기적으로 접속된다.
예를 들어 화소 회로를 구성하는 트랜지스터에 트랜지스터(320)를 사용할 수 있다. 또한 예를 들어 화소 회로를 구성하는 트랜지스터 또는 상기 화소 회로를 구동하기 위한 구동 회로(게이트 드라이버 회로 또는 소스 드라이버 회로 등)에 트랜지스터(310)를 사용할 수 있다. 또한 연산 회로 또는 기억 회로 등의 각종 회로에 트랜지스터(310) 및 트랜지스터(320)를 사용할 수 있다. 이로써 예를 들어 발광 디바이스의 바로 아래쪽에 화소 회로뿐만 아니라 구동 회로를 배치할 수 있다. 또한 구동 회로를 표시 영역의 주변에 제공하는 구성과 비교하여 표시 장치를 소형화할 수 있다.
본 실시형태는 적어도 그 일부를 본 명세서 중에 기재하는 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 8)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 표시 모듈에 대하여 설명한다.
<표시 모듈>
도 23은 표시 모듈의 구성을 설명하는 사시도이다.
표시 모듈은 표시 장치(100)와, IC(집적 회로)(176)와, FPC(177) 또는 커넥터를 갖는다. 예를 들어 실시형태 1에서 설명한 표시 장치를 표시 장치(100)로서 사용할 수 있다.
표시 장치(100)는 IC(176) 및 FPC(177)에 전기적으로 접속된다. FPC(177)는 외부로부터 신호 및 전력을 공급받고, 표시 장치(100)에 신호 및 전력을 공급한다. 또한 커넥터는 도체를 전기적으로 접속하는 기구 부품이고, 상기 도체는 표시 장치(100)와 이와 결합되는 부품을 전기적으로 접속할 수 있다. 예를 들어 FPC(177)를 도체로서 사용할 수 있다. 또한 커넥터는 표시 장치(100)와 이와 결합되는 부품을 분리할 수 있다.
표시 모듈은 IC(176)를 포함한다. 예를 들어 COG(Chip On Glass) 방식 등을 사용하여 IC(176)를 기판(14b)에 제공할 수 있다. 또한 예를 들어 COF(Chip On Film) 방식 등을 사용하여 IC(176)를 FPC에 제공할 수 있다. 또한 예를 들어 게이트 드라이버 회로 또는 소스 드라이버 회로 등을 IC(176)로서 사용할 수 있다.
<<표시 장치(100H)>>
도 24의 (A)는 표시 장치(100H)의 구성을 설명하는 단면도이다.
표시 장치(100H)는 표시부(37b), 접속부(140), 회로(164), 및 배선(165) 등을 갖는다. 표시 장치(100H)는 기판(16b)과 기판(14b)을 갖고, 이들은 서로 접합되어 있다. 표시 장치(100H)는 하나 또는 복수의 접속부(140)를 갖는다. 접속부(140)를 표시부(37b)의 외측에 제공할 수 있다. 예를 들어 표시부(37b)의 하나의 변을 따라 제공할 수 있다. 또는 복수의 변, 예를 들어 4변을 둘러싸도록 제공할 수 있다. 접속부(140)에서는 발광 디바이스의 공통 전극이 도전층에 전기적으로 접속되고, 상기 도전층은 공통 전극에 소정의 전위를 공급한다.
배선(165)은 FPC(177) 또는 IC(176)로부터 신호 및 전력을 공급받는다. 배선(165)은 표시부(37b) 및 회로(164)에 신호 및 전력을 공급한다.
예를 들어 게이트 드라이버 회로를 회로(164)로서 사용할 수 있다.
표시 장치(100H)는 기판(14b), 기판(16b), 트랜지스터(201), 트랜지스터(205), 발광 디바이스(63R), 발광 디바이스(63G), 및 발광 디바이스(63B) 등을 갖는다(도 24의 (A) 참조). 예를 들어 발광 디바이스(63R)는 적색의 광(83R)을 방출하고, 발광 디바이스(63G)는 녹색의 광(83G)을 방출하고, 발광 디바이스(63B)는 청색의 광(83B)을 방출한다. 또한 기판(16b)의 외측에는 각종 광학 부재를 배치할 수 있다. 예를 들어 편광판, 위상차판, 광 확산층(예를 들어 확산 필름), 반사 방지층, 및 집광 필름 등을 배치할 수 있다.
예를 들어 실시형태 3 내지 실시형태 5에서 설명한 발광 디바이스를 발광 디바이스(63R), 발광 디바이스(63G), 및 발광 디바이스(63B)에 사용할 수 있다.
발광 디바이스는 도전층(171)을 갖고, 도전층(171)은 화소 전극으로서 기능한다. 도전층(171)은 오목부를 갖고, 상기 오목부는 절연층(214), 절연층(215), 및 절연층(213)에 제공된 개구부와 중첩된다. 또한 트랜지스터(205)는 도전층(222b)을 갖고, 도전층(222b)은 도전층(171)에 전기적으로 접속된다.
표시 장치(100H)는 절연층(272)을 갖는다. 절연층(272)은 도전층(171)의 단부를 덮고, 도전층(171)의 오목부를 매립한다(도 24의 (A) 참조).
표시 장치(100H)는 보호층(273) 및 접착층(142)을 갖는다. 보호층(273)은 발광 디바이스(63R), 발광 디바이스(63G), 및 발광 디바이스(63B)를 덮는다. 접착층(142)은 보호층(273) 및 기판(16b)을 접착한다. 접착층(142)은 기판(16b)과 보호층(273) 사이를 충전한다. 또한 예를 들어 발광 디바이스와 중첩되지 않도록 접착층(142)을 테두리 형상으로 형성하고, 접착층(142), 기판(16b), 및 보호층(273)으로 둘러싸인 영역에 접착층(142)과 상이한 수지를 충전하여도 좋다. 또는 상기 영역에 불활성 가스(질소 또는 아르곤 등)를 충전하고, 중공 밀봉 구조를 적용하여도 좋다. 예를 들어 접착층(122)에 사용할 수 있는 재료를 접착층(142)에 적용할 수 있다.
표시 장치(100H)는 접속부(140)를 갖고 접속부(140)는 도전층(168)을 갖는다. 또한 도전층(168)에는 전원 전위가 공급된다. 또한 발광 디바이스는 도전층(173)을 갖고, 도전층(168)은 도전층(173)에 전기적으로 접속되고, 도전층(173)에는 전원 전위가 공급된다. 또한 도전층(173)은 공통 전극으로서 기능한다. 또한 예를 들어 하나의 도전막을 가공하여 도전층(171) 및 도전층(168)을 형성할 수 있다.
표시 장치(100H)는 톱 이미션형이다. 발광 디바이스는 기판(16b) 측으로 광을 방출한다. 도전층(171)은 가시광을 반사하는 재료를 포함하고, 도전층(173)은 가시광을 투과시킨다.
[절연층(211), 절연층(213), 절연층(215), 절연층(214)]
절연층(211), 절연층(213), 절연층(215), 및 절연층(214)이 이 순서대로 기판(14b) 위에 제공된다. 또한 절연층의 개수는 한정되지 않고, 각각 단층이어도 좋고 2층 이상이어도 좋다.
예를 들어 무기 절연막을 절연층(211), 절연층(213), 및 절연층(215)에 사용할 수 있다. 예를 들어 질화 실리콘막, 산화질화 실리콘막, 산화 실리콘막, 질화산화 실리콘막, 산화 알루미늄막, 또는 질화 알루미늄막 등을 사용할 수 있다. 또한 산화 하프늄막, 산화 이트륨막, 산화 지르코늄막, 산화 갈륨막, 산화 탄탈럼막, 산화 마그네슘막, 산화 란타넘막, 산화 세륨막, 또는 산화 네오디뮴막 등을 사용하여도 좋다. 또한 상술한 절연막을 2개 이상 적층하여 사용하여도 좋다.
절연층(215) 및 절연층(214)은 트랜지스터를 덮는다. 절연층(214)은 평탄화층으로서의 기능을 갖는다. 예를 들어 물 및 수소 등의 불순물이 확산되기 어려운 재료를 절연층(215) 또는 절연층(214)에 사용하는 것이 바람직하다. 이로써 외부로부터 트랜지스터로 불순물이 확산되는 현상을 효과적으로 억제할 수 있다. 또한 표시 장치의 신뢰성을 높일 수 있다.
예를 들어 유기 절연층을 절연층(214)에 적합하게 사용할 수 있다. 구체적으로는 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 에폭시 수지, 폴리아마이드 수지, 폴리이미드아마이드 수지, 실록산 수지, 벤조사이클로뷰텐계 수지, 페놀 수지, 및 이들 수지의 전구체 등을 유기 절연층에 사용할 수 있다. 또한 유기 절연층 및 무기 절연층의 적층 구조를 절연층(214)에 사용할 수 있다. 이로써 절연층(214)의 최표층을 식각 보호층에 사용할 수 있다. 예를 들어 도전층(171)을 소정의 형상으로 가공할 때, 절연층(214)에 오목부가 형성되는 현상을 피하려고 하는 경우, 이 현상을 억제할 수 있다.
[트랜지스터(201), 트랜지스터(205)]
트랜지스터(201) 및 트랜지스터(205)는 모두 기판(14b) 위에 형성되어 있다. 이들 트랜지스터는 동일 재료 및 동일 공정으로 제작할 수 있다.
트랜지스터(201) 및 트랜지스터(205)는 도전층(221), 절연층(211), 도전층(222a) 및 도전층(222b), 반도체층(231), 절연층(213), 그리고 도전층(223)을 갖는다. 절연층(211)은 도전층(221)과 반도체층(231) 사이에 위치한다. 도전층(221)은 게이트로서 기능하고, 절연층(211)은 제 1 게이트 절연층으로서 기능한다. 도전층(222a) 및 도전층(222b)은 소스 및 드레인으로서 기능한다. 절연층(213)은 도전층(223)과 반도체층(231) 사이에 위치한다. 도전층(223)은 게이트로서 기능하고, 절연층(213)은 제 2 게이트 절연층으로서 기능한다. 여기서는 동일한 도전막을 가공하여 얻어지는 복수의 층에 같은 해칭 패턴을 부여하였다.
본 실시형태의 표시 장치에 포함되는 트랜지스터의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 플레이너(planar)형 트랜지스터, 스태거형 트랜지스터, 또는 역스태거형 트랜지스터 등을 사용할 수 있다. 또한 톱 게이트형 및 보텀 게이트형 중 어느 트랜지스터 구조로 하여도 좋다. 또는 채널이 형성되는 반도체층 상하에 게이트가 제공되어도 좋다.
트랜지스터(201) 및 트랜지스터(205)에는 채널이 형성되는 반도체층을 2개의 게이트로 끼우는 구성이 적용되어 있다. 2개의 게이트를 접속하고, 이들에 동일한 신호를 공급함으로써 트랜지스터를 구동하여도 좋다. 또는 2개의 게이트 중 한쪽에 문턱 전압을 제어하기 위한 전위를 인가하고, 다른 쪽에 구동시키기 위한 전위를 인가함으로써, 트랜지스터의 문턱 전압을 제어하여도 좋다.
트랜지스터의 반도체층의 결정성에 대해서도 특별히 한정되지 않고, 비정질 반도체, 결정성을 갖는 반도체(미결정 반도체, 다결정 반도체, 단결정 반도체, 또는 일부에 결정 영역을 갖는 반도체) 중 어느 것을 사용하여도 좋다. 결정성을 갖는 반도체를 사용하면 트랜지스터 특성의 열화를 억제할 수 있기 때문에 바람직하다.
트랜지스터의 반도체층은 금속 산화물을 포함하는 것이 바람직하다. 즉 본 실시형태의 표시 장치에 포함되는 트랜지스터로서 OS 트랜지스터를 적용하는 것이 바람직하다.
[반도체층]
예를 들어 인듐 산화물, 갈륨 산화물, 및 아연 산화물을 반도체층에 사용할 수 있다. 또한 금속 산화물은 인듐, 원소 M, 및 아연 중에서 선택되는 2종류 또는 3종류를 포함하는 것이 바람직하다. 또한 원소 M은 갈륨, 알루미늄, 실리콘, 붕소, 이트륨, 주석, 구리, 바나듐, 베릴륨, 타이타늄, 철, 니켈, 저마늄, 지르코늄, 몰리브데넘, 란타넘, 세륨, 네오디뮴, 하프늄, 탄탈럼, 텅스텐, 코발트, 및 마그네슘 중에서 선택된 1종류 또는 복수 종류이다. 특히 원소 M은 알루미늄, 갈륨, 이트륨, 및 주석 중에서 선택된 1종류 또는 복수 종류인 것이 바람직하다.
특히 반도체층에 사용하는 금속 산화물로서 인듐(In), 갈륨(Ga), 및 아연(Zn)을 포함한 산화물(IGZO라고도 기재함)을 사용하는 것이 바람직하다. 또는 인듐, 주석, 및 아연을 포함한 산화물(ITZO(등록 상표)라고도 기재함)을 사용하는 것이 바람직하다. 또는 인듐, 갈륨, 주석, 및 아연을 포함한 산화물을 사용하는 것이 바람직하다. 또는 인듐(In), 알루미늄(Al), 및 아연(Zn)을 포함한 산화물(IAZO라고도 기재함)을 사용하는 것이 바람직하다. 또는 인듐(In), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 및 아연(Zn)을 포함한 산화물(IAGZO라고도 기재함)을 사용하는 것이 바람직하다.
반도체층에 사용하는 금속 산화물이 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 예를 들어 In:M:Zn=1:1:1 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=1:1:1.2 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=1:3:2 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=1:3:4 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, 및 In:M:Zn=5:2:5 또는 그 근방의 조성이 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, In을 4로 하였을 때 Ga가 1 이상 3 이하이고 Zn이 2 이상 4 이하인 경우를 포함한다. 또한 원자수비가 In:Ga:Zn=5:1:6 또는 그 근방의 조성이라고 기재된 경우, In을 5로 하였을 때 Ga가 0.1보다 크고 2 이하이고 Zn이 5 이상 7 이하인 경우를 포함한다. 또한 원자수비가 In:Ga:Zn=1:1:1 또는 그 근방의 조성이라고 기재된 경우, In을 1로 하였을 때 Ga가 0.1보다 크고 2 이하이고 Zn이 0.1보다 크고 2 이하인 경우를 포함한다.
또한 반도체층은 조성이 다른 2층 이상의 금속 산화물층을 가져도 좋다. 예를 들어 In:M:Zn=1:3:4[원자수비] 또는 그 근방의 조성의 제 1 금속 산화물층과, 상기 제 1 금속 산화물층 위에 제공되는 In:M:Zn=1:1:1[원자수비] 또는 그 근방의 조성의 제 2 금속 산화물층의 적층 구조를 적합하게 사용할 수 있다. 또한 원소 M으로서 갈륨 또는 알루미늄을 사용하는 것이 특히 바람직하다.
또한 예를 들어 인듐 산화물, 인듐 갈륨 산화물, 및 IGZO 중에서 선택되는 어느 하나와, IAZO, IAGZO, 및 ITZO(등록 상표) 중에서 선택되는 어느 하나의 적층 구조 등을 사용하여도 좋다.
결정성을 갖는 산화물 반도체로서는 CAAC(c-axis-aligned crystalline)-OS 및 nc(nanocrystalline)-OS 등을 들 수 있다.
또는 실리콘을 채널 형성 영역에 사용한 트랜지스터(Si 트랜지스터)를 사용하여도 좋다. 실리콘으로서는 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 및 비정질 실리콘 등을 들 수 있다. 특히 반도체층에 저온 폴리실리콘(LTPS: Low Temperature Poly Silicon)을 포함한 트랜지스터(LTPS 트랜지스터라고도 함)를 사용할 수 있다. LTPS 트랜지스터는 전계 효과 이동도가 높고 주파수 특성이 양호하다.
LTPS 트랜지스터 등의 Si 트랜지스터를 적용함으로써, 고주파수로 구동할 필요가 있는 회로(예를 들어 데이터 드라이버 회로)를 표시부와 동일한 기판 위에 제공할 수 있다. 이로써 표시 장치에 실장되는 외부 회로를 간략화할 수 있고, 부품 비용 및 실장 비용을 절감할 수 있다.
OS 트랜지스터는 비정질 실리콘을 사용한 트랜지스터에 비하여 전계 효과 이동도가 매우 높다. 또한 OS 트랜지스터는 오프 상태에서의 소스-드레인 간의 누설 전류(오프 전류라고도 함)가 현저히 작고, 상기 트랜지스터와 직렬로 접속된 용량 소자에 축적된 전하가 장기간에 걸쳐 유지될 수 있다. 또한 OS 트랜지스터를 적용함으로써 표시 장치의 소비 전력을 저감할 수 있다.
또한 화소 회로에 포함되는 발광 디바이스의 발광 휘도를 높게 하는 경우, 발광 디바이스에 흘리는 전류의 양을 크게 할 필요가 있다. 이를 위해서는 화소 회로에 포함된 구동 트랜지스터의 소스-드레인 간 전압을 높일 필요가 있다. OS 트랜지스터는 Si 트랜지스터에 비하여 소스-드레인 간에서 내압이 높기 때문에, OS 트랜지스터의 소스-드레인 간에는 높은 전압을 인가할 수 있다. 따라서 화소 회로에 포함되는 구동 트랜지스터를 OS 트랜지스터로 함으로써, 발광 디바이스에 흐르는 전류의 양을 크게 하여 발광 디바이스의 발광 휘도를 높일 수 있다.
또한 트랜지스터가 포화 영역에서 구동하는 경우, OS 트랜지스터는 Si 트랜지스터보다 게이트-소스 간 전압의 변화에 대하여 소스-드레인 간 전류의 변화를 작게 할 수 있다. 그러므로 화소 회로에 포함되는 구동 트랜지스터로서 OS 트랜지스터를 적용하면, 소스-드레인 간을 흐르는 전류를 게이트-소스 간 전압을 제어함으로써 자세히 결정할 수 있다. 따라서 발광 디바이스를 흐르는 전류의 양을 제어할 수 있다. 그러므로 화소 회로에서의 계조를 크게 할 수 있다.
또한 트랜지스터가 포화 영역에서 구동할 때 흐르는 전류의 포화 특성에 관하여, OS 트랜지스터는 소스-드레인 간 전압이 서서히 높아진 경우에도 Si 트랜지스터보다 안정적인 전류(포화 전류)를 흘릴 수 있다. 그러므로 OS 트랜지스터를 구동 트랜지스터로서 사용함으로써, 예를 들어 발광 디바이스의 전류-전압 특성에 편차가 발생한 경우에도 발광 디바이스에 안정적인 전류를 흘릴 수 있다. 즉 OS 트랜지스터는 포화 영역에서 구동하는 경우, 소스-드레인 간 전압을 높여도 소스-드레인 간 전류가 거의 변화되지 않는다. 따라서 발광 디바이스의 발광 휘도를 안정시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 화소 회로에 포함되는 구동 트랜지스터에 OS 트랜지스터를 사용함으로써, 흑색 표시 부분이 밝게 표시되는 현상(블랙 플로팅(black floating))의 억제, 발광 휘도의 상승, 다계조화, 및 발광 디바이스의 편차의 억제 등을 할 수 있다.
회로(164)에 포함되는 트랜지스터와 표시부(107)에 포함되는 트랜지스터는 같은 구조이어도 좋고, 상이한 구조이어도 좋다. 회로(164)가 갖는 복수의 트랜지스터의 구조는 모두 같아도 좋고, 2종류 이상 있어도 좋다. 마찬가지로 표시부(107)가 갖는 복수의 트랜지스터의 구조는 모두 같아도 좋고, 2종류 이상 있어도 좋다.
표시부(107)에 포함되는 트랜지스터 모두를 OS 트랜지스터로 하여도 좋고, 표시부(107)에 포함되는 트랜지스터 모두를 Si 트랜지스터로 하여도 좋다. 또한 표시부(107)에 포함되는 트랜지스터의 일부를 OS 트랜지스터로 하고, 나머지를 Si 트랜지스터로 하여도 좋다.
예를 들어 표시부(107)에 LTPS 트랜지스터와 OS 트랜지스터의 양쪽을 사용함으로써, 소비 전력이 낮고, 구동 능력이 높은 표시 장치를 실현할 수 있다. 또한 LTPS 트랜지스터와 OS 트랜지스터를 조합하는 구성을 LTPO라고 하는 경우가 있다. 또한 예를 들어 배선 간의 도통, 비도통을 제어하기 위한 스위치로서 기능하는 트랜지스터에 OS 트랜지스터를 적용하고, 전류를 제어하는 트랜지스터에 LTPS 트랜지스터를 적용하는 것이 바람직하다.
예를 들어 표시부(107)에 포함되는 트랜지스터 중 하나는 발광 디바이스를 흐르는 전류를 제어하기 위한 트랜지스터로서 기능하고, 구동 트랜지스터라고 할 수 있다. 구동 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽은 발광 디바이스의 화소 전극에 전기적으로 접속된다. 상기 구동 트랜지스터에는 LTPS 트랜지스터를 사용하는 것이 바람직하다. 이로써 발광 디바이스를 흐르는 전류를 크게 할 수 있다.
한편 표시부(107)에 포함되는 트랜지스터 중 다른 하나는 화소의 선택, 비선택을 제어하기 위한 스위치로서 기능하고, 선택 트랜지스터라고도 할 수 있다. 선택 트랜지스터의 게이트는 게이트선에 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 한쪽은 신호선에 전기적으로 접속된다. 선택 트랜지스터에는 OS 트랜지스터를 적용하는 것이 바람직하다. 이에 의하여 프레임 주파수를 현저히 작게(예를 들어 1fps 이하) 하여도 화소의 계조를 유지할 수 있기 때문에, 정지 화상을 표시할 때에 드라이버를 정지시킴으로써 소비 전력을 저감할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 높은 개구율과, 높은 정세도와, 높은 표시 품질과, 낮은 소비 전력을 모두 가질 수 있다.
또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 OS 트랜지스터를 갖고, 또한 MML 구조의 발광 디바이스를 갖는다. 이 구성으로 함으로써, 트랜지스터를 흐를 수 있는 누설 전류 및 인접한 발광 디바이스 사이를 흐를 수 있는 누설 전류를 매우 낮게 할 수 있다. 또한 상기 구성으로 함으로써, 표시 장치에 화상을 표시한 경우, 관찰자가 화상의 선명함, 화상의 날카로움, 높은 채도, 및 높은 명암비 중 어느 하나 또는 복수를 느낄 수 있다. 또한 트랜지스터를 흐를 수 있는 누설 전류 및 발광 디바이스 간 사이드 누설 전류가 매우 낮은 구성으로 함으로써, 예를 들어 흑색 표시 시에 발생할 수 있는 광 누설(소위 블랙 플로팅)이 최대한 적은 표시로 할 수 있다.
특히 MML 구조의 발광 디바이스는 인접한 발광 디바이스 사이를 흐르는 전류를 매우 적게 할 수 있다.
[트랜지스터(209), 트랜지스터(210)]
도 24의 (B) 및 (C)는 표시 장치(100H)에 사용할 수 있는 트랜지스터의 단면 구조의 다른 일례를 설명하는 단면도이다.
트랜지스터(209) 및 트랜지스터(210)는 도전층(221), 절연층(211), 반도체층(231), 도전층(222a), 도전층(222b), 절연층(225), 도전층(223), 및 절연층(215)을 갖는다. 반도체층(231)은 채널 형성 영역(231i) 및 한 쌍의 저저항 영역(231n)을 갖는다. 절연층(211)은 도전층(221)과 채널 형성 영역(231i) 사이에 위치한다. 도전층(221)은 게이트로서 기능하고, 절연층(211)은 제 1 게이트 절연층으로서 기능한다. 절연층(225)은 적어도 도전층(223)과 채널 형성 영역(231i) 사이에 위치한다. 도전층(223)은 게이트로서 기능하고, 절연층(225)은 제 2 게이트 절연층으로서 기능한다. 도전층(222a)은 한 쌍의 저저항 영역(231n) 중 한쪽에 전기적으로 접속되고, 도전층(222b)은 한 쌍의 저저항 영역(231n) 중 다른 쪽에 전기적으로 접속된다. 절연층(215)은 도전층(223)을 덮는다. 또한 절연층(218)은 트랜지스터를 덮는다.
[절연층(225)의 구성예 1]
트랜지스터(209)에서 절연층(225)은 반도체층(231)의 상면 및 측면을 덮는다(도 24의 (B) 참조). 절연층(225) 및 절연층(215)은 개구부를 갖고, 상기 개구부에서 도전층(222a) 및 도전층(222b)은 각각 저저항 영역(231n)에 전기적으로 접속된다. 또한 도전층(222a) 및 도전층(222b) 중 한쪽은 소스로서 기능하고, 다른 쪽은 드레인으로서 기능한다.
[절연층(225)의 구성예 2]
트랜지스터(210)에서 절연층(225)은 반도체층(231)의 채널 형성 영역(231i)과 중첩되고, 저저항 영역(231n)과 중첩되지 않는다(도 24의 (C) 참조). 예를 들어 도전층(223)을 마스크로서 사용하여 절연층(225)을 소정의 형상으로 가공할 수 있다. 절연층(215)은 절연층(225) 및 도전층(223)을 덮는다. 또한 절연층(215)은 개구부를 갖고, 도전층(222a) 및 도전층(222b)은 각각 저저항 영역(231n)에 전기적으로 접속된다.
[접속부(204)]
접속부(204)는 기판(14b)에 제공된다. 접속부(204)는 도전층(166)을 갖고, 도전층(166)은 배선(165)에 전기적으로 접속된다. 또한 접속부(204)는 기판(16b)과 중첩되지 않고, 도전층(166)이 노출되어 있다. 또한 하나의 도전막을 가공하여 도전층(166) 및 도전층(171)을 형성할 수 있다. 또한 도전층(166)은 접속층(242)을 통하여 FPC(177)에 전기적으로 접속된다. 예를 들어 이방성 도전 필름(ACF: Anisotropic Conductive Film) 또는 이방성 도전 페이스트(ACP: Anisotropic Conductive Paste) 등을 접속층(242)에 사용할 수 있다.
<<표시 장치(100I)>>
도 25는 표시 장치(100I)의 구성을 설명하는 단면도이다. 표시 장치(100I)는 가요성을 갖는 점이 표시 장치(100H)와 상이하다. 환언하면 표시 장치(100I)는 플렉시블 디스플레이이다. 표시 장치(100I)는 기판(14b) 대신에 기판(17)을 갖고, 기판(16b) 대신에 기판(18)을 갖는다. 기판(17) 및 기판(18)은 모두 가요성을 갖는다.
표시 장치(100I)는 접착층(156) 및 절연층(162)을 갖는다. 접착층(156)은 절연층(162)과 기판(17)을 접합한다. 예를 들어 접착층(122)에 사용할 수 있는 재료를 접착층(156)에 사용할 수 있다. 또한 예를 들어 절연층(211), 절연층(213), 또는 절연층(215)에 사용할 수 있는 재료를 절연층(162)에 사용할 수 있다. 또한 트랜지스터(201) 및 트랜지스터(205)는 절연층(162) 위에 제공된다.
예를 들어 제작 기판 위에 절연층(162)을 형성하고, 절연층(162) 위에 각 트랜지스터 및 발광 디바이스 등을 형성한다. 이어서 예를 들어 발광 디바이스 위에 접착층(142)을 형성하고, 접착층(142)을 사용하여 제작 기판과 기판(18)을 접합한다. 이어서 제작 기판을 절연층(162)으로부터 분리하여 절연층(162)의 표면을 노출시킨다. 그 후 노출된 절연층(162)의 표면에 접착층(156)을 형성하고, 접착층(156)을 사용하여 절연층(162)과 기판(17)을 접합한다. 이로써 제작 기판 위에 형성한 각 구성 요소를 기판(17) 위로 전치(轉置)하여 표시 장치(100I)를 제작할 수 있다.
<<표시 장치(100J)>>
도 26은 표시 장치(100J)의 구성을 설명하는 단면도이다. 표시 장치(100J)는 발광 디바이스(63R), 발광 디바이스(63G), 및 발광 디바이스(63B) 대신, 발광 디바이스(63W)를 갖는 점과 착색층(183R), 착색층(183G), 및 착색층(183B)을 갖는 점이 표시 장치(100H)와 상이하다.
표시 장치(100J)는 착색층(183R), 착색층(183G), 및 착색층(183B)을 기판(16b)과 기판(14b) 사이에 갖는다. 착색층(183R)은 하나의 발광 디바이스(63W)와 중첩되고, 착색층(183G)은 다른 발광 디바이스(63W)와 중첩되고, 착색층(183B)은 또 다른 발광 디바이스(63W)와 중첩된다.
표시 장치(100J)는 차광층(117)을 갖는다. 예를 들어 착색층(183R)과 착색층(183G) 사이, 착색층(183G)과 착색층(183B) 사이, 및 착색층(183B)과 착색층(183R) 사이에 차광층(117)을 갖는다. 또한 차광층(117)은 접속부(140)와 중첩되는 영역 및 회로(164)와 중첩되는 영역을 갖는다.
발광 디바이스(63W)는 예를 들어 백색광을 방출할 수 있다. 또한 예를 들어 착색층(183R)은 적색의 광을 투과시키고, 착색층(183G)은 녹색의 광을 투과시키고, 착색층(183B)은 청색의 광을 투과시킬 수 있다. 이상에 의하여 표시 장치(100J)는 예를 들어 적색의 광(83R), 녹색의 광(83G), 및 청색의 광(83B)을 방출하여 풀 컬러 표시를 수행할 수 있다.
<<표시 장치(100K)>>
도 27은 표시 장치(100K)의 구성을 설명하는 단면도이다. 표시 장치(100K)는 보텀 이미션형 구조를 갖는 점이 표시 장치(100H)와 다르다. 발광 디바이스는 광(83R), 광(83G), 및 광(83B)을 기판(14b) 측에 방출한다. 가시광을 투과시키는 재료를 도전층(171)에 사용한다. 또한 가시광을 반사하는 재료를 도전층(173)에 사용한다.
<<표시 장치(100L)>>
도 28은 표시 장치(100L)의 구성을 설명하는 단면도이다. 표시 장치(100L)는 가요성을 갖는 점 및 보텀 이미션형 구조를 갖는 점이 표시 장치(100H)와 다르다. 표시 장치(100L)는 기판(14b) 대신에 기판(17)을 갖고, 기판(16b) 대신에 기판(18)을 갖는다. 기판(17) 및 기판(18)은 모두 가요성을 갖는다. 발광 디바이스는 광(83R), 광(83G), 및 광(83B)을 기판(17) 측에 방출한다.
또한 도전층(221) 및 도전층(223)은 가시광에 대하여 투과성을 가져도 좋고, 가시광에 대하여 반사성을 가져도 좋다. 도전층(221) 및 도전층(223)이 가시광에 대하여 투과성을 갖는 경우, 표시부(107)에서의 가시광 투과율을 높일 수 있다. 한편, 도전층(221) 및 도전층(223)이 가시광에 대하여 반사성을 갖는 경우, 반도체층(231)에 입사하는 가시광을 저감할 수 있다. 또한 반도체층(231)에 대한 대미지를 경감할 수 있다. 따라서 표시 장치(100K) 또는 표시 장치(100L)의 신뢰성을 높일 수 있다.
또한 표시 장치(100H) 또는 표시 장치(100I) 등의 톱 이미션형 표시 장치의 경우에도, 트랜지스터(205)를 구성하는 층의 적어도 일부를 가시광에 대하여 투과성을 갖는 구성으로 하여도 좋다. 이 경우, 도전층(171)도 가시광에 대하여 투과성을 갖는 구성으로 한다. 이로써, 표시부(107)에서의 가시광 투과율을 높일 수 있다.
<<표시 장치(100M)>>
도 29는 표시 장치(100M)의 구성을 설명하는 단면도이다. 표시 장치(100M)는 발광 디바이스(63R), 발광 디바이스(63G), 및 발광 디바이스(63B) 대신에 발광 디바이스(63W)를 갖는 점, 착색층(183R), 착색층(183G), 및 착색층(183B)을 갖는 점, 및 보텀 이미션형인 점이 표시 장치(100H)와 상이하다.
표시 장치(100M)는 착색층(183R), 착색층(183G), 및 착색층(183B)을 갖는다. 또한 표시 장치(100M)는 차광층(117)을 갖는다.
[착색층(183R), 착색층(183G), 및 착색층(183B)]
착색층(183R)은 하나의 발광 디바이스(63W)와 기판(14b) 사이에 위치하고, 착색층(183G)은 다른 발광 디바이스(63W)와 기판(14b) 사이에 위치하고, 착색층(183B)은 또 다른 발광 디바이스(63W)와 기판(14b) 사이에 위치한다. 예를 들어 절연층(215)과 절연층(214) 사이에 착색층(183R), 착색층(183G), 및 착색층(183B)을 제공할 수 있다.
[차광층(117)]
차광층(117)은 기판(14b) 위에 제공되고, 기판(14b)과 트랜지스터(205) 사이에 위치한다. 또한 절연층(153)은 차광층(117)과 트랜지스터(205) 사이에 위치한다. 예를 들어 차광층(117)은 발광 디바이스(63W)의 발광 영역과 중첩되지 않는다. 또한 예를 들어 차광층(117)은 접속부(140) 및 회로(164)와 중첩된다.
차광층(117)은 표시 장치(100K) 또는 표시 장치(100L)에 제공할 수도 있다. 이 경우, 발광 디바이스(63R), 발광 디바이스(63G), 및 발광 디바이스(63B)로부터 방출되는 광이 예를 들어 기판(14b)에서 반사되어 표시 장치(100K) 또는 표시 장치(100L)의 내부로 확산되는 것을 억제할 수 있다. 따라서 표시 장치(100K) 및 표시 장치(100L)를 표시 품질이 높은 표시 장치로 할 수 있다. 한편, 차광층(117)을 제공하지 않는 경우, 발광 디바이스(63R), 발광 디바이스(63G), 및 발광 디바이스(63B)가 방출하는 광의 추출 효율을 높일 수 있다.
본 실시형태는 적어도 그 일부를 본 명세서 중에 기재하는 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 9)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 전자 기기에 대하여 설명한다.
본 실시형태의 전자 기기는 표시부에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 갖는다. 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 신뢰성이 높고, 또한 정세도 및 해상도를 쉽게 높일 수 있다. 따라서 다양한 전자 기기의 표시부에 사용할 수 있다.
전자 기기로서는 예를 들어 텔레비전 장치, 데스크톱형 또는 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 컴퓨터용 모니터, 디지털 사이니지, 및 파친코기 등의 대형 게임기 등 비교적 큰 화면을 갖는 전자 기기 외에, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라, 디지털 액자, 휴대 전화기, 휴대용 게임기, 휴대 정보 단말기, 및 음향 재생 장치 등이 있다.
특히 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 정세도를 높일 수 있기 때문에, 비교적 작은 표시부를 갖는 전자 기기에 적합하게 사용할 수 있다. 이러한 전자 기기로서는 예를 들어 손목시계형 및 팔찌형 정보 단말기(웨어러블 기기), 그리고 헤드 마운트 디스플레이 등의 VR용 기기, 안경형 AR용 기기, 및 MR용 기기 등 머리에 장착할 수 있는 웨어러블 기기가 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 HD(화소수 1280×720), FHD(화소수 1920×1080), WQHD(화소수 2560×1440), WQXGA(화소수 2560×1600), 4K(화소수 3840×2160), 8K(화소수 7680×4320) 등으로 해상도가 매우 높은 것이 바람직하다. 특히 4K, 8K, 또는 이들 이상의 해상도로 하는 것이 바람직하다. 또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서의 화소 밀도(정세도)는 100ppi 이상이 바람직하고, 300ppi 이상이 더 바람직하고, 500ppi 이상이 더 바람직하고, 1000ppi 이상이 더 바람직하고, 2000ppi 이상이 더 바람직하고, 3000ppi 이상이 더 바람직하고, 5000ppi 이상이 더 바람직하고, 7000ppi 이상이 더 바람직하다. 이와 같이 높은 해상도 및 높은 정세도 중 한쪽 또는 양쪽을 갖는 표시 장치를 사용함으로써, 휴대용 또는 가정용 등의 개인적 사용을 위한 전자 기기에서 임장감 및 깊이감 등을 더 높일 수 있다. 또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 화면 비율(종횡비)은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 표시 장치는 1:1(정사각형), 4:3, 16:9, 및 16:10 등 다양한 화면 비율에 대응할 수 있다.
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 측정하는 기능을 갖는 것)를 가져도 좋다.
본 실시형태의 전자 기기는 다양한 기능을 가질 수 있다. 예를 들어 다양한 정보(정지 화상, 동영상, 또는 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, 혹은 기록 매체에 저장된 프로그램 또는 데이터를 판독하는 기능 등을 가질 수 있다.
도 30의 (A) 내지 (D)를 사용하여, 머리에 장착할 수 있는 웨어러블 기기의 일례에 대하여 설명한다. 이들 웨어러블 기기는 AR의 콘텐츠를 표시하는 기능, VR의 콘텐츠를 표시하는 기능, SR의 콘텐츠를 표시하는 기능, 및 MR의 콘텐츠를 표시하는 기능 중 적어도 하나를 갖는다. 전자 기기가 AR, VR, SR, 및 MR 등 중 적어도 하나의 콘텐츠를 표시하는 기능을 가짐으로써, 사용자의 몰입감을 높일 수 있다.
도 30의 (A)에 나타낸 전자 기기(6700A) 및 도 30의 (B)에 나타낸 전자 기기(6700B)는 각각 한 쌍의 표시 패널(6751)과, 한 쌍의 하우징(6721)과, 통신부(도시하지 않았음)와, 한 쌍의 장착부(6723)와, 제어부(도시하지 않았음)와, 촬상부(도시하지 않았음)와, 한 쌍의 광학 부재(6753)와, 프레임(6757)과, 한 쌍의 코 받침(6758)을 포함한다.
표시 패널(6751)에는 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다. 따라서 신뢰성이 높은 전자 기기로 할 수 있다.
전자 기기(6700A) 및 전자 기기(6700B)는 각각 광학 부재(6753)의 표시 영역(6756)에, 표시 패널(6751)에 표시한 화상을 투영할 수 있다. 광학 부재(6753)는 광 투과성을 갖기 때문에, 사용자는 광학 부재(6753)를 통하여 시인되는 투과 이미지에 겹쳐, 표시 영역에 표시된 화상을 볼 수 있다. 따라서 전자 기기(6700A) 및 전자 기기(6700B)는 각각 AR 표시가 가능한 전자 기기이다.
전자 기기(6700A) 및 전자 기기(6700B)에는 촬상부로서 앞쪽 방향을 촬상할 수 있는 카메라가 제공되어도 좋다. 또한 전자 기기(6700A) 및 전자 기기(6700B)는 각각 자이로 센서 등의 가속도 센서를 가짐으로써, 사용자의 머리의 방향을 검지하고, 그 방향에 따른 화상을 표시 영역(6756)에 표시할 수도 있다.
통신부는 무선 통신기를 갖고, 상기 무선 통신기에 의하여 예를 들어 영상 신호를 공급할 수 있다. 또한 무선 통신기 대신 또는 무선 통신기에 더하여 영상 신호 및 전원 전위가 공급되는 케이블을 접속 가능한 커넥터를 가져도 좋다.
또한 전자 기기(6700A) 및 전자 기기(6700B)에는 배터리가 제공되어 있기 때문에 무선 및 유선 중 한쪽 또는 양쪽으로 충전할 수 있다.
하우징(6721)에는 터치 센서 모듈이 제공되어도 좋다. 터치 센서 모듈은 하우징(6721)의 외측 면이 터치되는 것을 검출하는 기능을 갖는다. 터치 센서 모듈에 의하여 사용자의 탭 조작 또는 슬라이드 조작 등을 검출하여 다양한 처리를 실행할 수 있다. 예를 들어 탭 조작에 의하여 동영상의 일시 정지 또는 재개 등의 처리를 실행할 수 있고, 슬라이드 조작에 의하여 빨리 감기 또는 빨리 되감기의 처리를 실행할 수 있다. 또한 2개의 하우징(6721) 각각에 터치 센서 모듈을 제공함으로써 조작의 폭을 넓힐 수 있다.
터치 센서 모듈에는 다양한 터치 센서를 적용할 수 있다. 예를 들어 정전 용량 방식, 저항막 방식, 적외선 방식, 전자기 유도 방식, 표면 탄성파 방식, 또는 광학 방식 등 다양한 방식을 채용할 수 있다. 특히 정전 용량 방식 또는 광학 방식의 센서를 터치 센서 모듈에 적용하는 것이 바람직하다.
광학 방식의 터치 센서를 사용하는 경우에는, 수광 소자로서 광전 변환 소자(광전 변환 디바이스라고도 함)를 사용할 수 있다. 광전 변환 소자의 활성층에는 무기 반도체 및 유기 반도체 중 한쪽 또는 양쪽을 사용할 수 있다.
도 30의 (C)에 나타낸 전자 기기(6800A) 및 도 30의 (D)에 나타낸 전자 기기(6800B)는 각각 한 쌍의 표시부(6820)와, 하우징(6821)과, 통신부(6822)와, 한 쌍의 장착부(6823)와, 제어부(6824)와, 한 쌍의 촬상부(6825)와, 한 쌍의 렌즈(6832)를 갖는다.
표시부(6820)에는 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다. 따라서 신뢰성이 높은 전자 기기로 할 수 있다.
표시부(6820)는 하우징(6821)의 내부의 렌즈(6832)를 통하여 시인할 수 있는 위치에 제공된다. 또한 한 쌍의 표시부(6820)에 서로 다른 화상을 표시함으로써, 시차를 사용한 3차원 표시를 할 수도 있다.
전자 기기(6800A) 및 전자 기기(6800B)는 각각 VR용 전자 기기라고 할 수 있다. 전자 기기(6800A) 또는 전자 기기(6800B)를 장착한 사용자는 렌즈(6832)를 통하여 표시부(6820)에 표시되는 화상을 시인할 수 있다.
전자 기기(6800A) 및 전자 기기(6800B)는 각각 렌즈(6832) 및 표시부(6820)가 사용자의 눈의 위치에 따라 최적으로 배치되도록 이들의 좌우의 위치를 조정 가능한 기구를 갖는 것이 바람직하다. 또한 렌즈(6832)와 표시부(6820) 사이의 거리를 변경함으로써, 초점을 조정하는 기구를 갖는 것이 바람직하다.
장착부(6823)에 의하여 사용자는 전자 기기(6800A) 또는 전자 기기(6800B)를 머리에 장착할 수 있다. 또한 예를 들어 도 30의 (C)에서는 장착부(6823)가 안경다리(조인트 또는 템플 등이라고도 함)와 같은 형상을 갖는 예를 나타내었지만 이에 한정되지 않는다. 장착부(6823)는 사용자가 장착할 수 있으면 좋고, 예를 들어 헬멧형 또는 밴드형이어도 좋다.
촬상부(6825)는 외부의 정보를 취득하는 기능을 갖는다. 촬상부(6825)가 취득한 데이터는 표시부(6820)에 출력될 수 있다. 촬상부(6825)에는 이미지 센서를 사용할 수 있다. 또한 망원 및 광각 등 복수의 화각에 대응할 수 있도록 복수의 카메라를 제공하여도 좋다.
또한 여기서는 촬상부(6825)가 제공되는 예를 나타내었지만, 사용자와 대상물 사이의 거리를 측정할 수 있는 거리 측정 센서(검지부라고도 함)가 제공되는 것이 좋다. 즉 촬상부(6825)는 검지부의 일 형태이다. 검지부로서는 예를 들어 이미지 센서 또는 LIDAR(Light Detection and Ranging) 등의 거리 화상 센서를 사용할 수 있다. 카메라에 의하여 얻어진 화상과 거리 화상 센서에 의하여 얻어진 화상을 사용함으로써 더 많은 정보를 취득할 수 있어 더 정밀도가 높은 제스처 조작이 가능해진다.
전자 기기(6800A)는 골전도 이어폰으로서 기능하는 진동 기구를 가져도 좋다. 예를 들어 표시부(6820), 하우징(6821), 및 장착부(6823) 중 어느 하나 또는 복수에 상기 진동 기구를 갖는 구성을 적용할 수 있다. 이에 의하여, 헤드폰, 이어폰, 또는 스피커 등의 음향 기기가 별도로 필요하지 않아, 전자 기기(6800A)를 장착하기만 하면 영상과 음성을 즐길 수 있다.
전자 기기(6800A) 및 전자 기기(6800B)는 각각 입력 단자를 가져도 좋다. 입력 단자에는 영상 출력 기기 등으로부터의 영상 신호 및 전자 기기 내에 제공되는 배터리를 충전하기 위한 전력 등을 공급하는 케이블을 접속할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 전자 기기는 이어폰(6750)과 무선 통신을 하는 기능을 가져도 좋다. 이어폰(6750)은 통신부(도시하지 않았음)를 갖고, 무선 통신 기능을 갖는다. 이어폰(6750)은 무선 통신 기능에 의하여 전자 기기로부터 정보(예를 들어 음성 데이터)를 수신할 수 있다. 예를 들어 도 30의 (A)에 나타낸 전자 기기(6700A)는 무선 통신 기능에 의하여 이어폰(6750)에 정보를 송신하는 기능을 갖는다. 또한 예를 들어 도 30의 (C)에 나타낸 전자 기기(6800A)는 무선 통신 기능에 의하여 이어폰(6750)에 정보를 송신하는 기능을 갖는다.
또한 전자 기기가 이어폰부를 가져도 좋다. 도 30의 (B)에 나타낸 전자 기기(6700B)는 이어폰부(6727)를 갖는다. 예를 들어 이어폰부(6727)는 제어부에 유선으로 접속될 수 있다. 이어폰부(6727)와 제어부를 접속하는 배선의 일부는 하우징(6721) 또는 장착부(6723)의 내부에 배치되어도 좋다.
마찬가지로 도 30의 (D)에 나타낸 전자 기기(6800B)는 이어폰부(6827)를 갖는다. 예를 들어 이어폰부(6827)는 제어부(6824)에 유선으로 접속될 수 있다. 이어폰부(6827)와 제어부(6824)를 접속하는 배선의 일부는 하우징(6821) 또는 장착부(6823)의 내부에 배치되어도 좋다. 또한 이어폰부(6827)와 장착부(6823)가 자석을 가져도 좋다. 이에 의하여, 이어폰부(6827)를 장착부(6823)에 자기력으로 고정할 수 있어 수납이 용이해지기 때문에 바람직하다.
또한 전자 기기는 이어폰 또는 헤드폰 등을 접속할 수 있는 음성 출력 단자를 가져도 좋다. 또한 전자 기기는 음성 입력 단자 및 음성 입력 기구 중 한쪽 또는 양쪽을 가져도 좋다. 음성 입력 기구로서는 예를 들어 마이크로폰 등의 집음 장치를 사용할 수 있다. 전자 기기가 음성 입력 기구를 가짐으로써, 전자 기기에 소위 헤드셋으로서의 기능을 부여하여도 좋다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 형태의 전자 기기로서는, 안경형(전자 기기(6700A) 및 전자 기기(6700B) 등) 및 고글형(전자 기기(6800A) 및 전자 기기(6800B) 등) 모두 적합하다.
또한 본 발명의 일 형태의 전자 기기는 유선 또는 무선으로 이어폰에 정보를 송신할 수 있다.
도 31의 (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 갖는다. 표시부(6502)는 터치 패널 기능을 갖는다.
표시부(6502)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다. 따라서 신뢰성이 높은 전자 기기로 할 수 있다.
도 31의 (B)는 하우징(6501)의 마이크로폰(6506) 측의 단부를 포함한 단면 개략도이다.
하우징(6501)의 표시면 측에는 광 투과성을 갖는 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), 및 배터리(6518) 등이 배치되어 있다.
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 접혀 있고, 이 접힌 영역에 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 디스플레이를 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 31의 (C)에 텔레비전 장치의 일례를 나타내었다. 텔레비전 장치(7100)에서는 하우징(7101)에 표시부(7000)가 포함되어 있다. 여기서는 스탠드(7103)에 의하여 하우징(7101)을 지지한 구성을 나타내었다.
표시부(7000)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다. 따라서 신뢰성이 높은 전자 기기로 할 수 있다.
도 31의 (C)에 나타낸 텔레비전 장치(7100)의 조작은 하우징(7101)이 갖는 조작 스위치 및 별체의 리모트 컨트롤러(7111)에 의하여 수행할 수 있다. 또는 표시부(7000)에 터치 센서를 포함하여도 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)가 갖는 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 갖는다. 수신기에 의하여 일반적인 텔레비전 방송을 수신할 수 있다. 또한 모뎀을 통하여 유선 또는 무선으로 통신 네트워크에 접속함으로써, 한 방향(송신자로부터 수신자) 또는 쌍방향(송신자와 수신자 사이, 또는 수신자끼리 등)의 정보 통신을 수행할 수도 있다.
도 31의 (D)에 노트북형 퍼스널 컴퓨터의 일례를 나타내었다. 노트북형 퍼스널 컴퓨터(7200)는 하우징(7211), 키보드(7212), 포인팅 디바이스(7213), 및 외부 접속 포트(7214) 등을 갖는다. 하우징(7211)에 표시부(7000)가 포함되어 있다.
표시부(7000)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다. 따라서 신뢰성이 높은 전자 기기로 할 수 있다.
도 31의 (E) 및 (F)에 디지털 사이니지의 일례를 나타내었다.
도 31의 (E)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, 및 마이크로폰 등을 포함할 수 있다.
도 31의 (F)는 원기둥 모양의 기둥(7401)에 장착된 디지털 사이니지(7400)를 나타낸 것이다. 디지털 사이니지(7400)는 기둥(7401)의 곡면을 따라 제공된 표시부(7000)를 갖는다.
도 31의 (E) 및 (F)에서는, 표시부(7000)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다. 따라서 신뢰성이 높은 전자 기기로 할 수 있다.
표시부(7000)가 넓을수록 한번에 제공할 수 있는 정보량을 늘릴 수 있다. 또한 표시부(7000)가 넓을수록 사람의 눈에 띄기 쉽기 때문에, 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 수도 있어 바람직하다. 또한 노선 정보 또는 교통 정보 등의 정보를 제공하기 위한 용도로 사용하는 경우에는, 직관적인 조작에 의하여 사용성을 높일 수 있다.
또한 도 31의 (E) 및 (F)에 나타낸 바와 같이, 디지털 사이니지(7300) 또는 디지털 사이니지(7400)는 사용자가 소유하는 스마트폰 등의 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)와 무선 통신에 의하여 연계 가능한 것이 바람직하다. 예를 들어 표시부(7000)에 표시되는 광고의 정보를 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)의 화면에 표시할 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)으로서 사용한 게임을 실행시킬 수도 있다. 이에 의하여, 불특정 다수의 사용자가 동시에 게임에 참가하여 즐길 수 있다.
도 32의 (A) 내지 (G)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 측정하는 기능을 갖는 것), 및 마이크로폰(9008) 등을 갖는다.
도 32의 (A) 내지 (G)에 나타낸 전자 기기는 다양한 기능을 갖는다. 예를 들어 다양한 정보(정지 화상, 동영상, 또는 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, 혹은 기록 매체에 저장된 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, 및 촬영한 화상을 표시부에 표시하는 기능 등을 가져도 좋다.
도 32의 (A) 내지 (G)에 나타낸 전자 기기의 자세한 사항에 대하여 이하에서 설명한다.
도 32의 (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), 또는 센서(9007) 등을 제공하여도 좋다. 또한 휴대 정보 단말기(9101)는 문자 및 화상 정보를 그 복수의 면에 표시할 수 있다. 도 32의 (A)에는 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 예로서는 전자 메일, SNS, 전화 등의 착신의 알림, 전자 메일 또는 SNS 등의 제목, 송신자명, 일시, 시각, 배터리의 잔량, 및 전파 강도 등이 있다. 또는 정보(9051)가 표시되는 위치에는 예를 들어 아이콘(9050)을 표시하여도 좋다.
도 32의 (B)는 휴대 정보 단말기(9102)를 나타낸 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9102)는 표시부(9001)의 3면 이상에 정보를 표시하는 기능을 갖는다. 여기서는 정보(9052), 정보(9053), 및 정보(9054)가 각각 다른 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 포켓에서 꺼내지 않고 표시를 확인하고, 예를 들어 전화를 받을지 여부를 판단할 수 있다.
도 32의 (C)는 태블릿 단말기(9103)를 나타낸 사시도이다. 태블릿 단말기(9103)는 일례로서 이동 전화, 전자 메일, 문장 열람 및 작성, 음악 재생, 인터넷 통신, 및 컴퓨터 게임 등의 각종 애플리케이션을 실행할 수 있다. 태블릿 단말기(9103)는 하우징(9000)의 정면에 표시부(9001), 카메라(9002), 마이크로폰(9008), 및 스피커(9003)를 포함하고, 하우징(9000)의 왼쪽 측면에는 조작용 버튼으로서 조작 키(9005)를 포함하고, 바닥면에는 접속 단자(9006)를 포함한다.
도 32의 (D)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, 만곡된 표시면을 따라 표시를 할 수 있다. 또한 휴대 정보 단말기(9200)가, 예를 들어 무선 통신이 가능한 헤드셋과 상호 통신함으로써, 핸즈프리로 통화를 할 수도 있다. 또한 휴대 정보 단말기(9200)는 접속 단자(9006)에 의하여 다른 정보 단말기와 상호로 데이터를 주고받거나 충전을 할 수도 있다. 또한 충전 동작은 무선 급전에 의하여 수행하여도 좋다.
도 32의 (E) 내지 (G)는 접을 수 있는 휴대 정보 단말기(9201)를 나타낸 사시도이다. 또한 도 32의 (E)는 펼친 상태의 휴대 정보 단말기(9201)를 나타낸 사시도이고, 도 32의 (G)는 접은 상태의 휴대 정보 단말기(9201)를 나타낸 사시도이고, 도 32의 (F)는 도 32의 (E) 및 (G)에 나타낸 상태 중 한쪽으로부터 다른 쪽으로 변화되는 도중의 상태의 휴대 정보 단말기(9201)를 나타낸 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9201)는 접은 상태에서는 휴대성이 뛰어나고, 펼친 상태에서는 이음매가 없고 넓은 표시 영역을 가지므로 표시의 일람성(一覽性)이 뛰어나다. 휴대 정보 단말기(9201)의 표시부(9001)는 힌지(9055)에 의하여 연결된 3개의 하우징(9000)으로 지지되어 있다. 예를 들어 표시부(9001)는 곡률 반경 0.1mm 이상 150mm 이하로 구부릴 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다. 또한 본 명세서에서 하나의 실시형태에 복수의 구성예가 제시되는 경우에는, 구성예를 적절히 조합할 수 있다.
(실시예 1)
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 사용할 수 있는 발광 디바이스에 대하여 도 33 내지 도 46을 참조하여 설명한다.
도 33의 (A)는 발광 디바이스(550X)의 구성을 설명하는 사시도이고, 도 33의 (B)는 도 33의 (A)에 나타낸 절단선 X1-X2를 따라 자른 단면도이다.
도 34는 제작한 발광 디바이스의 전류 밀도-휘도 특성을 설명하는 도면이다.
도 35는 제작한 발광 디바이스의 휘도-전류 효율 특성을 설명하는 도면이다.
도 36은 제작한 발광 디바이스의 전압-휘도 특성을 설명하는 도면이다.
도 37은 제작한 발광 디바이스의 전압-전류 특성을 설명하는 도면이다.
도 38은 제작한 발광 디바이스를 1000cd/m2의 휘도로 발광시킨 경우의 발광 스펙트럼을 설명하는 도면이다.
도 39는 제작한 비교 디바이스의 전류 밀도-휘도 특성을 설명하는 도면이다.
도 40은 제작한 비교 디바이스의 휘도-전류 효율 특성을 설명하는 도면이다.
도 41은 제작한 비교 디바이스의 전압-휘도 특성을 설명하는 도면이다.
도 42는 제작한 비교 디바이스의 전압-전류 특성을 설명하는 도면이다.
도 43은 제작한 비교 디바이스를 1000cd/m2의 휘도로 발광시킨 경우의 발광 스펙트럼을 설명하는 도면이다.
도 44는 일정 전류 밀도(50mA/cm2)로 발광시켰을 때의 제작한 발광 디바이스의 정규화 휘도의 시간 경과에 따른 변화를 설명하는 도면이다.
도 45는 일정 전류 밀도(50mA/cm2)로 발광시켰을 때의 제작한 비교 디바이스의 정규화 휘도의 시간 경과에 따른 변화를 설명하는 도면이다.
도 46의 (A) 내지 (H)는 제작한 발광 디바이스의 발광 상태를 설명하는 광학 현미경 사진이다.
<발광 디바이스 1>
본 실시예에서 설명하는 제작한 발광 디바이스 1은 발광 디바이스(550X)와 같은 구성을 갖는다(도 33의 (A) 및 (B) 참조).
<<발광 디바이스 1의 구성>>
발광 디바이스 1의 구성을 표 3에 나타내고, 본 실시예에서 설명하는 발광 디바이스에 사용한 재료의 구조식을 이하에 나타낸다. 또한 발광 디바이스에 사용한 재료의 특성을 표 4에 나타낸다. 또한 본 실시예의 표에서는, 편의상 아래 첨자 및 위 첨자를 사용하지 않고 기재하는 경우가 있다. 예를 들어 표에서는, 약칭이나 단위를 아래 첨자 및 위 첨자를 사용하지 않고 기재하는 경우가 있다. 표에서의 이들의 기재는 명세서의 기재를 참조하여 바꿔 읽을 수 있다.
[표 3]
[화학식 12]
[화학식 13]
[표 4]
<<발광 디바이스 1의 제작 방법>>
다음의 단계를 갖는 방법을 사용하여, 본 실시예에서 설명하는 발광 디바이스 1을 제작하였다.
[제 1 단계]
제 1 단계에서 반사막(REFX)을 형성하였다. 구체적으로는 타깃에 은(Ag), 팔라듐(Pd), 및 구리(Cu)를 포함한 합금(약칭: APC)을 사용하여 스퍼터링법에 의하여 형성하였다. 또한 반사막(REFX)은 APC를 포함하고 두께가 100nm이다.
[제 2 단계]
제 2 단계에서 반사막(REFX) 위에 전극(551X)을 형성하였다. 구체적으로는 타깃에 실리콘 또는 산화 실리콘을 함유한 산화 인듐-산화 주석(약칭: ITSO)을 사용하여 스퍼터링법에 의하여 형성하였다. 또한 전극(551X)은 ITSO를 포함하고, 두께가 100nm이고, 면적이 4mm2(2mm×2mm)이다.
[제 3 단계]
제 3 단계에서 전극(551X) 위에 층(104X)을 형성하였다. 구체적으로는 저항 가열법을 사용하여 재료를 공증착하였다. 또한 층(104X)은 N-(바이페닐-4-일)-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBBiF) 및 전자 수용성 재료(OCHD-003)를 PCBBiF:OCHD-003=1:0.03(중량비)으로 포함하고 두께가 10nm이다. 또한 OCHD-003은 플루오린을 포함하고, 그 분자량은 672이다.
[제 4 단계]
제 4 단계에서 층(104X) 위에 층(112X)을 형성하였다. 구체적으로는 저항 가열법을 사용하여 재료를 증착하였다. 또한 층(112X)은 PCBBiF를 포함하고 두께가 60nm이다.
[제 5 단계]
제 5 단계에서 층(112X) 위에 층(111X)을 형성하였다. 구체적으로는 저항 가열법을 사용하여 재료를 공증착하였다. 또한 층(111X)은 4,8-비스[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-[1]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 4,8mDBtP2Bfpm), 9-(2-나프틸)-9'-페닐-9H,9'H-3,3'-바이카바졸(약칭: βNCCP), 및 [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))을 4,8mDBtP2Bfpm:βNCCP:Ir(ppy)2(mbfpypy-d3)=0.5:0.5:0.1(중량비)로 포함하고 두께가 40nm이다.
[제 6 단계]
제 6 단계에서 층(111X) 위에 층(113X11)을 형성하였다. 구체적으로는 저항 가열법을 사용하여 재료를 증착하였다. 또한 층(113X11)은 2-{3-[3-(N-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸-9-일]페닐}다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mPCCzPDBq)을 포함하고 두께가 10nm이다.
[제 7 단계]
제 7 단계에서 층(113X11) 위에 층(113X12)을 형성하였다. 구체적으로는 저항 가열법을 사용하여 재료를 증착하였다. 또한 층(113X12)은 2,2'-(1,3-페닐렌)비스(9-페닐-1,10-페난트롤린)(약칭: mPPhen2P)을 포함하고 두께가 15nm이다.
[제 8 단계]
제 8 단계에서 층(113X12) 위에 층(106X2)을 형성하였다. 구체적으로는 저항 가열법을 사용하여 재료를 공증착하였다. 또한 층(106X2)은 4,8mDBtP2Bfpm 및 1-(9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-2-일)-1,3,4,6,7,8-헥사하이드로-2H-피리미도[1,2-a]피리미딘(약칭: 2hppSF)을 4,8mDBtP2Bfpm:2hppSF=1:1(중량비)로 포함하고 두께가 5nm이다. 또한 2hppSF의 산 해리 상수 pKa는 13.95이다. 또한 4,8mDBtP2Bfpm는 피리딘 고리 또는 페난트롤린 고리를 갖지 않고, 또한 4,8mDBtP2Bfpm의 산 해리 상수 pKa는 0.60이다. 또한 4,8mDBtP2Bfpm의 용해도 파라미터 δ의 분극항 δp는 3.4MPa0.5이다.
[제 9 단계]
제 9 단계에서 층(106X2) 위에 층(106X3)을 형성하였다. 구체적으로는 저항 가열법을 사용하여 재료를 증착하였다. 또한 층(106X3)은 구리(II) 프탈로사이아닌(약칭: CuPc)을 포함하고 두께가 2nm이다.
[제 10 단계]
제 10 단계에서 층(106X3) 위에 층(106X1)을 형성하였다. 구체적으로는 저항 가열법을 사용하여 재료를 공증착하였다. 또한 층(106X1)은 PCBBiF 및 OCHD-003을 PCBBiF:OCHD-003=1:0.15(중량비)로 포함하고 두께가 10nm이다.
[제 11 단계]
제 11 단계에서 층(106X1) 위에 층(112X2)을 형성하였다. 구체적으로는 저항 가열법을 사용하여 재료를 증착하였다. 또한 층(112X2)은 PCBBiF를 포함하고 두께가 40nm이다.
[제 12 단계]
제 12 단계에서 층(112X2) 위에 층(111X2)을 형성하였다. 구체적으로는 저항 가열법을 사용하여 재료를 공증착하였다. 또한 층(111X2)은 4,8mDBtP2Bfpm, βNCCP, 및 Ir(ppy)2(mbfpypy-d3)을 4,8mDBtP2Bfpm:βNCCP:Ir(ppy)2(mbfpypy-d3)=0.5:0.5:0.1(중량비)로 포함하고 두께가 40nm이다.
[제 13 단계]
제 13 단계에서 층(111X2) 위에 층(113X21)을 형성하였다. 구체적으로는 저항 가열법을 사용하여 재료를 증착하였다. 또한 층(113X21)은 2mPCCzPDBq를 포함하고 두께가 20nm이다.
[제 14 단계]
제 14 단계에서 층(113X21) 위에 층(113X22)을 형성하였다. 구체적으로는 저항 가열법을 사용하여 재료를 증착하였다. 또한 층(113X22)은 mPPhen2P를 포함하고 두께가 20nm이다.
[제 15-1 단계]
제 15-1 단계에서 층(113X22) 위에 적층막을 형성하였다. 구체적으로는, 층(113X22) 위에 ALD법에 의하여 산화 알루미늄(약칭: AlOx)을 포함한 막을 형성하고, 이 막 위에, 타깃에 산화 인듐-산화 갈륨-산화 아연(약칭: IGZO)을 사용하여 스퍼터링법에 의하여 IGZO를 포함한 막을 형성하였다. 또한 AlOx를 포함한 막은 두께가 30nm이고, IGZO를 포함한 막은 두께가 50nm이다.
[제 15-2 단계]
제 15-2 단계에서 적층막을 소정의 형상으로 가공하여 희생층을 형성하였다. 구체적으로는, 레지스트를 사용하여 포토리소그래피법에 의하여 형성하였다. 또한 희생층은 전극(551X)과 중첩되는 형상을 갖는다.
먼저, 감광성 고분자를 사용하여 레지스트를 형성하였다. 레지스트는 전극(551X)과 중첩되는 형상을 갖는다. 다음으로, 레지스트를 사용하여 웨트 에칭법에 의하여 IGZO를 포함한 막의 불필요한 부분을 제거하였다.
다음으로, 수산화테트라메틸 암모늄(약칭: TMAH)을 포함한 용액을 사용하여 레지스트를 제거하고, IGZO를 포함한 막을 하드 마스크로서 사용하여 AlOx를 포함한 막의 불필요한 부분을 제거하였다.
[제 15-3 단계]
제 15-3 단계에서 슬릿을 형성하였다. 구체적으로는 희생층을 사용하여 드라이 에칭법에 의하여 층(113X22), 층(113X21), 층(111X2), 층(112X2), 층(106X1), 층(106X3), 층(106X2), 층(113X12), 층(113X11), 층(111X), 층(112X), 및 층(104X)을 소정의 형상으로 가공하였다. 또한 희생층은 하드 마스크로서 기능한다.
슬릿은 3μm의 폭을 갖는다(도 33의 (B) 참조). 또한 슬릿은 전극(551X)과 전극(551Y) 사이에 있는 간극(551XY)과 중첩되는 영역에서, 전극(551X)의 단부에서 3.5μm 떨어진 위치에 있다. 이에 의하여, 영역(106XY)에 간극이 형성된다.
다음으로, 약 10-4Pa까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 워크 피스를 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에서 110℃에서 1시간 동안 진공 소성을 수행하였다. 그 후 워크 피스를 30분 정도 방랭하였다.
[제 16 단계]
제 16 단계에서 층(113X22) 위에 층(105X)을 형성하였다. 구체적으로는 저항 가열법을 사용하여 재료를 공증착하였다. 또한 층(105X)은 플루오린화 리튬(LiF) 및 이터븀(Yb)을 LiF:Yb=2:1(체적비)로 포함하고 두께가 1.5nm이다.
[제 17 단계]
제 17 단계에서 층(105X) 위에 전극(552X)을 형성하였다. 구체적으로는 저항 가열법을 사용하여 재료를 공증착하였다. 또한 전극(552X)은 은(Ag) 및 마그네슘(Mg)을 Ag:Mg=1:0.1(체적비)로 포함하고 두께가 15nm이다.
[제 18 단계]
제 18 단계에서 전극(552X) 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 70nm이다.
<<발광 디바이스 1의 동작 특성>>
전력이 공급되었을 때, 발광 디바이스 1은 광을 방출하였다(도 33의 (B) 참조). 발광 디바이스 1의 동작 특성을 실온에서 측정하였다(도 34 내지 도 38 및 도 44 참조). 또한 발광 디바이스 1의 발광 상태를 광학 현미경을 사용하여 촬영한 사진을 도 46의 (A)에 나타내었다. 또한 휘도, CIE 색도, 및 발광 스펙트럼의 측정에는 분광 방사계(Topcon Technohouse Corporation 제조, SR-UL1R)를 사용하였다.
제작한 발광 디바이스를 1000cd/m2 정도의 휘도로 발광시킨 경우의 주된 초기 특성을 표 5에 나타낸다. 또한 발광 디바이스를 일정 전류 밀도(50mA/cm2)로 발광시키고, 휘도가 초기 휘도의 90%로 저하될 때까지의 경과 시간인 LT90과, 발광 디바이스의 발광 상태를 평가한 결과를 표 6에 나타낸다. 또한 표에서, "○"는 양호한 경우를 나타내고, "×"는 결함이 있는 경우를 나타낸다. 또한 표 5 및 표 6에는 나중에 설명하는 구성을 갖는 다른 발광 디바이스의 특성에 대해서도 기재한다.
[표 5]
[표 6]
발광 디바이스 1은 특성이 양호하다는 것을 알 수 있었다. 예를 들어 발광 디바이스 1은 양호한 전류 효율을 나타내었다. 또한 우수한 신뢰성을 나타내었다. 또한 2hppSF의 산 해리 상수 pKa는 13.95이다. 또한 4,8mDBtP2Bfpm는 피리딘 고리 또는 페난트롤린 고리를 갖지 않고, 또한 4,8mDBtP2Bfpm의 산 해리 상수 pKa는 0.60이다. 또한 4,8mDBtP2Bfpm의 용해도 파라미터 δ의 분극항 δp는 3.4MPa0.5이다. 이에 의하여, 층(106X2)의 내수성을 향상시킬 수 있었다. 또한 제작 공정에서, 층(106X2)이 다른 층으로부터 벗겨지는 등의 문제의 발생을 억제할 수 있었다. 또한 발광 디바이스에 결함을 생기게 하는 문제의 발생을 억제할 수 있었다.
<발광 디바이스 2>
본 실시예에서 설명하는 제작한 발광 디바이스 2는 발광 디바이스(550X)와 같은 구성을 갖는다(도 33의 (A) 및 (B) 참조). 발광 디바이스 2는 층(106X2)의 구성이 발광 디바이스 1과 다르다. 구체적으로는 층(106X2)이 4,8mDBtP2Bfpm 대신 11-[(3'-다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]페난트로[9',10':4,5]퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 11mDBtBPPnfpr)을 포함하는 점이 발광 디바이스 1과 다르다. 여기서는 다른 부분에 대하여 자세히 설명하고, 같은 구성 및 방법을 사용한 부분에 대해서는 앞의 설명을 원용한다.
<<발광 디바이스 2의 제작 방법>>
다음의 단계를 갖는 방법을 사용하여, 본 실시예에서 설명하는 발광 디바이스 2를 제작하였다. 또한 발광 디바이스 2의 제작 방법은 제 8 단계에서 4,8mDBtP2Bfpm 대신 11mDBtBPPnfpr를 공증착한 점이 발광 디바이스 1의 제작 방법과 다르다. 여기서는 다른 부분에 대하여 자세히 설명하고, 같은 방법을 사용한 부분에 대해서는 앞의 설명을 원용한다.
[제 8 단계]
제 8 단계에서 층(113X12) 위에 층(106X2)을 형성하였다. 구체적으로는 저항 가열법을 사용하여 재료를 공증착하였다. 또한 층(106X2)은 11mDBtBPPnfpr 및 2hppSF를 11mDBtBPPnfpr:2hppSF=1:1(중량비)로 포함하고 두께가 5nm이다. 또한 2hppSF의 산 해리 상수 pKa는 13.95이다. 또한 11mDBtBPPnfpr는 피리딘 고리 또는 페난트롤린 고리를 갖지 않고, 또한 11mDBtBPPnfpr의 용해도 파라미터 δ의 분극항 δp는 3.1MPa0.5이다.
<<발광 디바이스 2의 동작 특성>>
전력이 공급되었을 때, 발광 디바이스 2는 광을 방출하였다(도 33의 (B) 참조). 발광 디바이스 2의 동작 특성을 실온에서 측정하였다(도 34 내지 도 38 및 도 44 참조). 또한 발광 디바이스 2의 발광 상태를 광학 현미경을 사용하여 촬영한 사진을 도 46의 (B)에 나타내었다.
제작한 발광 디바이스를 1000cd/m2 정도의 휘도로 발광시킨 경우의 주된 초기 특성을 표 5에 나타낸다. 또한 발광 디바이스를 일정 전류 밀도(50mA/cm2)로 발광시키고, 휘도가 초기 휘도의 90%로 저하될 때까지의 경과 시간인 LT90을 표 6에 나타낸다.
발광 디바이스 2는 특성이 양호하다는 것을 알 수 있었다. 예를 들어 발광 디바이스 2는 양호한 전류 효율을 나타내었다. 또한 우수한 신뢰성을 나타내었다. 또한 2hppSF의 산 해리 상수 pKa는 13.95이다. 또한 11mDBtBPPnfpr는 피리딘 고리 또는 페난트롤린 고리를 갖지 않고, 또한 11mDBtBPPnfpr의 용해도 파라미터 δ의 분극항 δp는 3.1MPa0.5이다. 이에 의하여, 층(106X2)의 내수성을 향상시킬 수 있었다. 또한 제작 공정에서, 층(106X2)이 다른 층으로부터 벗겨지는 등의 문제의 발생을 억제할 수 있었다. 또한 발광 디바이스에 결함을 생기게 하는 문제의 발생을 억제할 수 있었다.
<발광 디바이스 3>
본 실시예에서 설명하는 제작한 발광 디바이스 3은 발광 디바이스(550X)와 같은 구성을 갖는다(도 33의 (A) 및 (B) 참조). 발광 디바이스 3은 층(106X2)의 구성이 발광 디바이스 1과 다르다. 구체적으로는 층(106X2)이 4,8mDBtP2Bfpm 대신 9-(1-나프틸)-10-[4-(2-나프틸)페닐]안트라센(약칭: αN-βNPAnth)을 포함하는 점이 발광 디바이스 1과 다르다. 여기서는 다른 부분에 대하여 자세히 설명하고, 같은 구성 및 방법을 사용한 부분에 대해서는 앞의 설명을 원용한다.
<<발광 디바이스 3의 제작 방법>>
다음의 단계를 갖는 방법을 사용하여, 본 실시예에서 설명하는 발광 디바이스 3을 제작하였다. 또한 발광 디바이스 3의 제작 방법은 제 8 단계에서 4,8mDBtP2Bfpm 대신 αN-βNPAnth를 공증착한 점이 발광 디바이스 1의 제작 방법과 다르다. 여기서는 다른 부분에 대하여 자세히 설명하고, 같은 방법을 사용한 부분에 대해서는 앞의 설명을 원용한다.
[제 8 단계]
제 8 단계에서 층(113X12) 위에 층(106X2)을 형성하였다. 구체적으로는 저항 가열법을 사용하여 재료를 공증착하였다. 또한 층(106X2)은 αN-βNPAnth 및 2hppSF를 αN-βNPAnth:2hppSF=1:1(중량비)로 포함하고 두께가 5nm이다. 또한 2hppSF의 산 해리 상수 pKa는 13.95이다. 또한 αN-βNPAnth는 피리딘 고리 또는 페난트롤린 고리를 갖지 않고, 또한 αN-βNPAnth의 용해도 파라미터 δ의 분극항 δp는 4.0MPa0.5이다.
<<발광 디바이스 3의 동작 특성>>
전력이 공급되었을 때, 발광 디바이스 3은 광을 방출하였다(도 33의 (B) 참조). 발광 디바이스 3의 동작 특성을 실온에서 측정하였다(도 34 내지 도 38 및 도 44를 참조). 또한 발광 디바이스 3의 발광 상태를 광학 현미경을 사용하여 촬영한 사진을 도 46의 (C)에 나타내었다.
제작한 발광 디바이스를 1000cd/m2 정도의 휘도로 발광시킨 경우의 주된 초기 특성을 표 5에 나타낸다. 또한 발광 디바이스를 일정 전류 밀도(50mA/cm2)로 발광시키고, 휘도가 초기 휘도의 90%로 저하될 때까지의 경과 시간인 LT90을 표 6에 나타낸다.
발광 디바이스 3은 특성이 양호하다는 것을 알 수 있었다. 예를 들어 발광 디바이스 3은 양호한 전류 효율을 나타내었다. 또한 우수한 신뢰성을 나타내었다. 또한 2hppSF의 산 해리 상수 pKa는 13.95이다. 또한 αN-βNPAnth는 피리딘 고리 또는 페난트롤린 고리를 갖지 않고, 또한 αN-βNPAnth의 용해도 파라미터 δ의 분극항 δp는 4.0MPa0.5이다. 이에 의하여, 층(106X2)의 내수성을 향상시킬 수 있었다. 또한 제작 공정에서, 층(106X2)이 다른 층으로부터 벗겨지는 등의 문제의 발생을 억제할 수 있었다. 또한 발광 디바이스에 결함을 생기게 하는 문제의 발생을 억제할 수 있었다.
<발광 디바이스 4>
본 실시예에서 설명하는 제작한 발광 디바이스 4는 발광 디바이스(550X)와 같은 구성을 갖는다(도 33의 (A) 및 (B) 참조). 발광 디바이스 4는 층(106X2)의 구성이 발광 디바이스 1과 다르다. 구체적으로는 층(106X2)이 4,8mDBtP2Bfpm 대신 2,9-다이(나프탈렌-2-일)-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: NBPhen)을 포함하는 점이 발광 디바이스 1과 다르다. 여기서는 다른 부분에 대하여 자세히 설명하고, 같은 구성 및 방법을 사용한 부분에 대해서는 앞의 설명을 원용한다.
<<발광 디바이스 4의 제작 방법>>
다음의 단계를 갖는 방법을 사용하여, 본 실시예에서 설명하는 발광 디바이스 4를 제작하였다. 또한 발광 디바이스 4의 제작 방법은 제 8 단계에서 4,8mDBtP2Bfpm 대신 NBPhen을 공증착한 점이 발광 디바이스 1의 제작 방법과 다르다. 여기서는 다른 부분에 대하여 자세히 설명하고, 같은 방법을 사용한 부분에 대해서는 앞의 설명을 원용한다.
[제 8 단계]
제 8 단계에서 층(113X12) 위에 층(106X2)을 형성하였다. 구체적으로는 저항 가열법을 사용하여 재료를 공증착하였다. 또한 층(106X2)은 NBPhen 및 2hppSF를 NBPhen:2hppSF=1:1(중량비)로 포함하고 두께가 5nm이다. 또한 2hppSF의 산 해리 상수 pKa는 13.95이다. 또한 NBPhen은 페난트롤린 고리를 하나 갖고, 또한 NBPhen의 용해도 파라미터 δ의 분극항 δp는 4.0MPa0.5이다.
<<발광 디바이스 4의 동작 특성>>
전력이 공급되었을 때, 발광 디바이스 4는 광을 방출하였다(도 33의 (B) 참조). 발광 디바이스 4의 동작 특성을 실온에서 측정하였다(도 34 내지 도 38 및 도 44 참조). 또한 발광 디바이스 4의 발광 상태를 광학 현미경을 사용하여 촬영한 사진을 도 46의 (D)에 나타내었다.
제작한 발광 디바이스를 1000cd/m2 정도의 휘도로 발광시킨 경우의 주된 초기 특성을 표 5에 나타낸다. 또한 발광 디바이스를 일정 전류 밀도(50mA/cm2)로 발광시키고, 휘도가 초기 휘도의 90%로 저하될 때까지의 경과 시간인 LT90을 표 6에 나타낸다.
발광 디바이스 4는 특성이 양호하다는 것을 알 수 있었다. 예를 들어 발광 디바이스 4는 양호한 전류 효율을 나타내었다. 또한 우수한 신뢰성을 나타내었다. 또한 2hppSF의 산 해리 상수 pKa는 13.95이다. 또한 NBPhen은 페난트롤린 고리를 하나 갖고, 또한 NBPhen의 용해도 파라미터 δ의 분극항 δp는 4.0MPa0.5이다. 이에 의하여, 층(106X2)의 내수성을 향상시킬 수 있었다. 또한 제작 공정에서, 층(106X2)이 다른 층으로부터 벗겨지는 등의 문제의 발생을 억제할 수 있었다. 또한 발광 디바이스에 결함을 생기게 하는 문제의 발생을 억제할 수 있었다.
<비교 디바이스 1>
본 실시예에서 설명하는 제작한 비교 디바이스 1은 발광 디바이스(550X)와 같은 구성을 갖는다(도 33의 (A) 및 (B) 참조). 비교 디바이스 1은 층(106X2)의 구성이 발광 디바이스 1과 다르다. 구체적으로는, 층(106X2)이 4,8mDBtP2Bfpm 대신 mPPhen2P를 포함하는 점이 발광 디바이스 1과 다르다. 여기서는 다른 부분에 대하여 자세히 설명하고, 같은 구성 및 방법을 사용한 부분에 대해서는 앞의 설명을 원용한다.
<<비교 디바이스 1의 제작 방법>>
다음의 단계를 갖는 방법을 사용하여, 본 실시예에서 설명하는 비교 디바이스 1을 제작하였다. 또한 비교 디바이스 1의 제작 방법은 제 8 단계에서 4,8mDBtP2Bfpm 대신 mPPhen2P를 공증착한 점이 발광 디바이스 1의 제작 방법과 다르다. 여기서는 다른 부분에 대하여 자세히 설명하고, 같은 방법을 사용한 부분에 대해서는 앞의 설명을 원용한다.
[제 8 단계]
제 8 단계에서 층(113X12) 위에 층(106X2)을 형성하였다. 구체적으로는 저항 가열법을 사용하여 재료를 공증착하였다. 또한 층(106X2)은 mPPhen2P 및 2hppSF를 mPPhen2P:2hppSF=1:1(중량비)로 포함하고 두께가 5nm이다. 또한 2hppSF의 산 해리 상수 pKa는 13.95이다. 또한 mPPhen2P는 페난트롤린 고리를 2개 갖고, 또한 mPPhen2P의 산 해리 상수 pKa는 5.16이다. 또한 mPPhen2P의 용해도 파라미터 δ의 분극항 δp는 7.0MPa0.5이다.
<<비교 디바이스 1의 동작 특성>>
전력이 공급되었을 때, 비교 디바이스 1은 광을 방출하였다(도 33의 (B) 참조). 비교 디바이스 1의 동작 특성을 실온에서 측정하였다(도 39 내지 도 43 및 도 45 참조). 또한 비교 디바이스 1의 발광 상태를 광학 현미경을 사용하여 촬영한 사진을 도 46의 (E)에 나타내었다.
제작한 발광 디바이스를 1000cd/m2 정도의 휘도로 발광시킨 경우의 주된 초기 특성을 표 5에 나타낸다. 또한 발광 디바이스를 일정 전류 밀도(50mA/cm2)로 발광시키고, 휘도가 초기 휘도의 90%로 저하될 때까지의 경과 시간인 LT90을 표 6에 나타낸다.
비교 디바이스 1은 발광 디바이스 1 내지 발광 디바이스 4보다 신뢰성이 낮았다. 또한 발광 상태에 결함이 관찰되었다. 또한 2hppSF의 산 해리 상수 pKa는 13.95이다. 또한 mPPhen2P는 페난트롤린 고리를 2개 갖고, 또한 mPPhen2P의 산 해리 상수 pKa는 5.16이다. 또한 mPPhen2P의 용해도 파라미터 δ의 분극항 δp는 7.0MPa0.5이다. 산 해리 상수 pKa 및 용해도 파라미터 δ의 분극항 δp는 모두 크다. 따라서, 2hppSF와 공증착함으로써 층(106X2)의 내수성이 손실된 것으로 생각된다.
<비교 디바이스 2>
본 실시예에서 설명하는 제작한 비교 디바이스 2는 발광 디바이스(550X)와 같은 구성을 갖는다(도 33의 (A) 및 도 33의 (B) 참조). 비교 디바이스 2는 층(106X2)의 구성이 발광 디바이스 1과 다르다. 구체적으로는 층(106X2)이 4,8mDBtP2Bfpm 대신 2-[3-(2,6-다이메틸-3-피리딘일)-5-(9-페난트렌일)페닐]-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: mPn-mDMePyPTzn)을 포함하는 점이 발광 디바이스 1과 다르다. 여기서는 다른 부분에 대하여 자세히 설명하고, 같은 구성 및 방법을 사용한 부분에 대해서는 앞의 설명을 원용한다.
<<비교 디바이스 2의 제작 방법>>
다음의 단계를 갖는 방법을 사용하여, 본 실시예에서 설명하는 비교 디바이스 2를 제작하였다. 또한 비교 디바이스 2의 제작 방법은 제 8 단계에서 4,8mDBtP2Bfpm 대신 mPn-mDMePyPTzn을 공증착한 점이 발광 디바이스 1의 제작 방법과 다르다. 여기서는 다른 부분에 대하여 자세히 설명하고, 같은 방법을 사용한 부분에 대해서는 앞의 설명을 원용한다.
[제 8 단계]
제 8 단계에서 층(113X12) 위에 층(106X2)을 형성하였다. 구체적으로는 저항 가열법을 사용하여 재료를 공증착하였다. 또한 층(106X2)은 mPn-mDMePyPTzn 및 2hppSF를 mPn-mDMePyPTzn:2hppSF=1:1(중량비)로 포함하고 두께가 5nm이다. 또한 2hppSF의 산 해리 상수 pKa는 13.95이다. 또한 mPn-mDMePyPTzn의 산 해리 상수 pKa는 5.42이고, mPn-mDMePyPTzn의 용해도 파라미터 δ의 분극항 δp는 4.3MPa0.5이다. 또한 mPn-mDMePyPTzn은 피리딘 고리를 하나 갖는다.
<<비교 디바이스 2의 동작 특성>>
전력이 공급되었을 때, 비교 디바이스 2는 광을 방출하였다(도 33의 (B) 참조). 비교 디바이스 2의 동작 특성을 실온에서 측정하였다(도 39 내지 도 43 및 도 45 참조). 또한 비교 디바이스 2의 발광 상태를 광학 현미경을 사용하여 촬영한 사진을 도 46의 (F)에 나타내었다.
제작한 발광 디바이스를 1000cd/m2 정도의 휘도로 발광시킨 경우의 주된 초기 특성을 표 5에 나타낸다. 또한 발광 디바이스를 일정 전류 밀도(50mA/cm2)로 발광시키고, 휘도가 초기 휘도의 90%로 저하될 때까지의 경과 시간인 LT90을 표 6에 나타낸다.
비교 디바이스 2는 발광 상태에 결함이 관찰되었다. 또한 2hppSF의 산 해리 상수 pKa는 13.95이다. 또한 mPn-mDMePyPTzn의 산 해리 상수 pKa는 5.42이고, mPn-mDMePyPTzn의 용해도 파라미터 δ의 분극항 δp는 4.3MPa0.5이다. 또한 mPn-mDMePyPTzn은 피리딘 고리를 하나 갖는다. 따라서, 층(106X2)의 내수성이 손실된 것으로 생각된다.
<비교 디바이스 3>
본 실시예에서 설명하는 제작한 비교 디바이스 3은 발광 디바이스(550X)와 같은 구성을 갖는다(도 33의 (A) 및 (B) 참조). 비교 디바이스 3은 층(106X2)의 구성이 발광 디바이스 1과 다르다. 구체적으로는, 층(106X2)이 4,8mDBtP2Bfpm 대신 2,4,6-트리스(3'-(피리딘-3-일)바이페닐-3-일)-1,3,5-트라이아진(약칭: TmPPPytz)을 포함하는 점이 발광 디바이스 1과 다르다. 여기서는 다른 부분에 대하여 자세히 설명하고, 같은 구성 및 방법을 사용한 부분에 대해서는 앞의 설명을 원용한다.
<<비교 디바이스 3의 제작 방법>>
다음의 단계를 갖는 방법을 사용하여, 본 실시예에서 설명하는 비교 디바이스 3을 제작하였다. 또한 비교 디바이스 3의 제작 방법은 제 8 단계에서 4,8mDBtP2Bfpm 대신 TmPPPytz를 공증착한 점이 발광 디바이스 1의 제작 방법과 다르다. 여기서는 다른 부분에 대하여 자세히 설명하고, 같은 방법을 사용한 부분에 대해서는 앞의 설명을 원용한다.
[제 8 단계]
제 8 단계에서 층(113X12) 위에 층(106X2)을 형성하였다. 구체적으로는 저항 가열법을 사용하여 재료를 공증착하였다. 또한 층(106X2)은 TmPPPytz 및 2hppSF를 TmPPPytz:2hppSF=1:1(중량비)로 포함하고 두께가 5nm이다. 또한 2hppSF의 산 해리 상수 pKa는 13.95이다. 또한 TmPPPytz의 용해도 파라미터 δ의 분극항 δp는 4.8MPa0.5이다. 또한 TmPPPytz는 피리딘 고리를 3개 갖는다.
<<비교 디바이스 3의 동작 특성>>
전력이 공급되었을 때, 비교 디바이스 3은 광을 방출하였다(도 33의 (B) 참조). 비교 디바이스 3의 동작 특성을 실온에서 측정하였다(도 39 내지 도 43 및 도 45 참조). 또한 비교 디바이스 3의 발광 상태를 광학 현미경을 사용하여 촬영한 사진을 도 46의 (G)에 나타내었다.
제작한 발광 디바이스를 1000cd/m2 정도의 휘도로 발광시킨 경우의 주된 초기 특성을 표 5에 나타낸다. 또한 발광 디바이스를 일정 전류 밀도(50mA/cm2)로 발광시키고, 휘도가 초기 휘도의 90%로 저하될 때까지의 경과 시간인 LT90을 표 6에 나타낸다.
비교 디바이스 3은 양호한 전류 효율을 나타내었다. 또한 발광 디바이스 1 내지 발광 디바이스 4보다 신뢰성이 낮았다. 또한 발광 상태에 결함이 관찰되었다. 또한 2hppSF의 산 해리 상수 pKa는 13.95이다. 또한 TmPPPytz의 용해도 파라미터 δ의 분극항 δp는 4.8MPa0.5이다. 또한 TmPPPytz는 피리딘 고리를 3개 갖는다. 따라서, 층(106X2)의 내수성이 손실된 것으로 생각된다. 또한 내수성이 손실됨으로써, 비교 디바이스 3의 구조가 제작 공정 중에 불균일하게 되고, 전력의 공급에 의하여 비교 디바이스 3에 불균일한 전계가 가해진 결과, 외관상 양호한 전류 특성을 나타낸 것으로 생각된다.
<비교 디바이스 4>
본 실시예에서 설명하는 제작한 비교 디바이스 4는 발광 디바이스(550X)와 같은 구성을 갖는다(도 33의 (A) 및 (B) 참조). 비교 디바이스 4는 층(106X2)의 구성이 발광 디바이스 1과 다르다. 구체적으로는, 층(106X2)이 4,8mDBtP2Bfpm 대신 4,6-비스(3,5-다이(피리딘-3-일)페닐)-2-메틸피리미딘(약칭: B3PYMPM)을 포함하는 점이 발광 디바이스 1과 다르다. 여기서는 다른 부분에 대하여 자세히 설명하고, 같은 구성 및 방법을 사용한 부분에 대해서는 앞의 설명을 원용한다.
<<비교 디바이스 4의 제작 방법>>
다음의 단계를 갖는 방법을 사용하여, 본 실시예에서 설명하는 비교 디바이스 4를 제작하였다. 또한 비교 디바이스 4의 제작 방법은 제 8 단계에서 4,8mDBtP2Bfpm 대신 B3PYMPM을 공증착한 점이 발광 디바이스 1의 제작 방법과 다르다. 여기서는 다른 부분에 대하여 자세히 설명하고, 같은 방법을 사용한 부분에 대해서는 앞의 설명을 원용한다.
[제 8 단계]
제 8 단계에서 층(113X12) 위에 층(106X2)을 형성하였다. 구체적으로는 저항 가열법을 사용하여 재료를 공증착하였다. 또한 층(106X2)은 B3PYMPM 및 2hppSF를 B3PYMPM:2hppSF=1:1(중량비)로 포함하고 두께가 5nm이다. 또한 2hppSF의 산 해리 상수 pKa는 13.95이다. 또한 B3PYMPM의 산 해리 상수 pKa는 4.07이고, B3PYMPM의 용해도 파라미터 δ의 분극항 δp는 6.8MPa0.5이다. 또한 B3PYMPM은 피리딘 고리를 4개 갖는다.
<<비교 디바이스 4의 동작 특성>>
전력이 공급되었을 때, 비교 디바이스 4는 광을 방출하였다(도 33의 (B) 참조). 비교 디바이스 4의 동작 특성을 실온에서 측정하였다(도 39 내지 도 43 및 도 45 참조). 또한 비교 디바이스 4의 발광 상태를 광학 현미경을 사용하여 촬영한 사진을 도 46의 (H)에 나타내었다.
제작한 발광 디바이스를 1000cd/m2 정도의 휘도로 발광시킨 경우의 주된 초기 특성을 표 5에 나타낸다. 또한 발광 디바이스를 일정 전류 밀도(50mA/cm2)로 발광시키고, 휘도가 초기 휘도의 90%로 저하될 때까지의 경과 시간인 LT90을 표 6에 나타낸다.
비교 디바이스 4는 현저히 낮은 전류 효율을 나타내었다. 또한 발광 디바이스 1 내지 발광 디바이스 4보다 신뢰성이 낮았다. 또한 발광 상태에 결함이 관찰되었다. 또한 2hppSF의 산 해리 상수 pKa는 13.95이다. 또한 B3PYMPM의 산 해리 상수 pKa는 4.07이고, B3PYMPM의 용해도 파라미터 δ의 분극항 δp는 6.8MPa0.5이다. 또한 B3PYMPM는 피리딘 고리를 4개 갖는다. 따라서, 층(106X2)의 내수성이 손실된 것으로 생각된다.
(실시예 2)
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 중간층에 사용할 수 있는 재료의 스핀 밀도를 막 상태에서 측정한 결과에 대하여 설명한다.
또한 석영 기판 위에 형성한 중간층에 사용할 수 있는 재료의 막을 시료로서 사용하였다. 또한 전자 스핀 공명법을 측정에 사용하였다.
<측정 시료의 구성>
측정 시료의 구성을 표 7에 나타낸다.
시료 1은 정공 수송성을 갖는 재료와 전자 수용성 재료를 포함한다. PCBBiF는 정공 수송성 재료이고, OCHD-003은 전자 수용성 재료이다. 또한 시료 1은 실시형태 1에서 설명한 중간층(106A)의 층(106A1)에 사용할 수 있는 복합 재료의 막이다.
또한 시료 2 내지 시료 5는 유기 화합물(OCA) 및 유기 화합물(ETMA)을 포함한다. 2hppSF는 8 이상의 산 해리 상수 pKa를 갖는 재료이고, 4,8mDBtP2Bfpm, 11mDBtBPPnfpr, αN-βNPAnth, 및 NBPhen은 모두 피리딘 고리를 갖지 않거나, 페난트롤린 고리를 갖지 않거나, 페난트롤린 고리를 하나 갖는 재료이다. 또한 시료 2 내지 시료 5는 실시형태 1에서 설명한 중간층(106A)의 층(106A2)에 사용할 수 있는 재료의 막이다.
[표 7]
<<시료 1의 제작 방법>>
다음의 단계를 갖는 방법에 의하여, 본 실시예에서 설명하는 시료 1을 제작하였다.
[제 1 단계]
제 1 단계에서 석영 기판 위에 재료의 막을 형성하였다. 구체적으로는 저항 가열법을 사용하여 재료를 공증착하였다. 또한 막은 PCBBiF 및 OCHD-003을 PCBBiF:OCHD-003=1:0.1(중량비)로 포함하고 두께가 100nm이다. 또한 OCHD-003은 플루오린을 포함하고, 그 분자량은 672이다.
[제 2 단계]
제 2 단계에서 재료의 막이 형성된 석영 기판을 시료관에 봉입하여, 측정용 시료를 제작하였다.
<<시료 1의 물성>>
제작한 시료 1을 전자 스핀 공명(ESR)법을 사용하여 평가하였다. 또한 ESR법에 의한 전자 스핀 공명 스펙트럼의 측정은 전자 스핀 공명 측정 장치 JES FA300형(JEOL Ltd. 제조)을 사용하여 수행하였다. 상기 측정은 공진 주파수 9.18GHz, 출력 1mW, 변조 자기장 50mT, 변조폭 0.5mT, 시상수 0.03sec, 소인 시간 1min의 조건하에서, 실온에서 수행하였다.
시료 1의 ESR 측정을 수행한 결과를 도 47에 나타내었다. 또한 g값 2.00 부근의 시그널에서 유래하는 스핀 밀도를 표 7에 나타낸다.
시료 1은 g값 2.00 부근에 시그널이 관측되고, 스핀 밀도가 5.2×1019spins/cm3이었다.
<<시료 2의 제작 방법>>
다음의 단계를 갖는 방법에 의하여, 본 실시예에서 설명하는 시료 2를 제작하였다.
[제 1 단계]
제 1 단계에서 석영 기판 위에 재료의 막을 형성하였다. 구체적으로는 저항 가열법을 사용하여 재료를 공증착하였다. 또한 막은 4,8mDBtP2Bfpm 및 2hppSF를 4,8mDBtP2Bfpm:2hppSF=1:1(중량비)로 포함하고 두께가 50nm이다.
[제 2 단계]
제 2 단계에서 재료의 막이 형성된 석영 기판을 시료관에 봉입하였다. 구체적으로는 내부를 질소로 치환한 글로브 박스 내에서 석영 기판을 시료관에 봉입하여, 측정용 시료를 제작하였다.
<<시료 3의 제작 방법>>
시료 2의 제작 방법과 같은 방법을 사용하여 본 실시예에서 설명하는 시료 3을 제작하였다. 또한 시료 3의 제작 방법은 4,8mDBtP2Bfpm 대신 11mDBtBPPnfpr를 공증착한 점이 시료 2의 제작 방법과 다르다.
<<시료 4의 제작 방법>>
시료 2의 제작 방법과 같은 방법을 사용하여 본 실시예에서 설명하는 시료 4를 제작하였다. 또한 시료 4의 제작 방법은 4,8mDBtP2Bfpm 대신 αN-βNPAnth를 공증착한 점이 시료 2의 제작 방법과 다르다.
<<시료 5의 제작 방법>>
시료 2의 제작 방법과 같은 방법을 사용하여 본 실시예에서 설명하는 시료 5를 제작하였다. 또한 시료 5의 제작 방법은 4,8mDBtP2Bfpm 대신 NBPhen을 공증착한 점이 시료 2의 제작 방법과 다르다.
<<시료 2 내지 시료 5의 물성>>
제작한 시료 2 내지 시료 5를 전자 스핀 공명(ESR)법을 사용하여 평가하였다. 또한 ESR법에 의한 전자 스핀 공명 스펙트럼의 측정은 전자 스핀 공명 측정 장치 E500형(Bruker Corporation 제조)을 사용하여 수행하였다. 상기 측정은 공진 주파수 9.56GHz, 출력 1mW, 변조 자기장 50mT, 변조폭 0.5mT, 시상수 0.04sec, 소인 시간 1min의 조건하에서, 실온에서 수행하였다.
시료 2 내지 시료 5에서는 스핀 밀도에 따른 시그널이 관측되지 않았다. 스핀 밀도는 장치의 검출 하한인 1.4×1016spins/cm3 이하이었다. 따라서 시료 2 내지 시료 5에 사용한 유기 화합물(OCA)은 모든 유기 화합물(ETMA)에 대하여 전자 공여성을 나타내지 않는다고 할 수 있다.
ANO: 도전막
C21: 용량 소자
C22: 용량 소자 CAP: 층
CP: 도전성 재료 ELA: 광
ELB: 광 ELC: 광
ELX: 광 GD: 구동 회로
M21: 트랜지스터 N21: 노드
N22: 노드 REFX: 반사막
RES: 레지스트 SD: 구동 회로
SW21: 스위치 SW22: 스위치
SW23: 스위치 14b: 기판
16b: 기판 17: 기판
18: 기판 37b: 표시부
61B: 발광 디바이스 61G: 발광 디바이스
61R: 발광 디바이스 61W: 발광 디바이스
63B: 발광 디바이스 63G: 발광 디바이스
63R: 발광 디바이스 63W: 발광 디바이스
71: 기판 73: 기판
80: 표시 영역 81B: 광
81G: 광 81R: 광
83B: 광 83G: 광
83R: 광 100A: 표시 장치
100B: 표시 장치 100C: 표시 장치
100D: 표시 장치 100E: 표시 장치
100F: 표시 장치 100G: 표시 장치
100H: 표시 장치 100I: 표시 장치
100J: 표시 장치 100K: 표시 장치
100L: 표시 장치 100M: 표시 장치
100: 표시 장치 103A: 유닛
103a: 막 103B: 유닛
103b: 막 103C: 유닛
103c: 막 103X: 유닛
104A: 층 104a: 막
104B: 층 104b: 막
104C: 층 104c: 막
104X: 층 105A: 층
105B: 층 105X: 층
105: 층 106A: 중간층
106AB: 간극 106B: 중간층
106BC: 간극 106C: 중간층
106X: 중간층 106XY: 영역
107: 표시부 111X: 층
112X: 층 113X: 층
113X11: 층 113X12: 층
113X21: 층 113X22: 층
117: 차광층 120: 기판
122: 접착층 140: 접속부
142: 접착층 153: 절연층
156: 접착층 162: 절연층
164: 회로 165: 배선
166: 도전층 168: 도전층
171: 도전층 172B: EL층
172G: EL층 172R: EL층
173: 도전층 174: 공통층
176: IC 177: FPC
183B: 착색층 183G: 착색층
183R: 착색층 201: 트랜지스터
204: 접속부 205: 트랜지스터
209: 트랜지스터 210: 트랜지스터
211: 절연층 213: 절연층
214: 절연층 215: 절연층
218: 절연층 221: 도전층
222a: 도전층 222b: 도전층
223: 도전층 225: 절연층
231i: 채널 형성 영역 231n: 저저항 영역
231: 반도체층 240: 용량 소자
241: 도전층 242: 접속층
243: 절연층 245: 도전층
251: 도전층 252: 도전층
254: 절연층 255a: 절연층
255b: 절연층 255c: 절연층
256: 플러그 261: 절연층
262: 절연층 263: 절연층
264: 절연층 265: 절연층
270: 희생층 270B: 희생층
270G: 희생층 270R: 희생층
271: 보호층 272: 절연층
273: 보호층 274a: 도전층
274b: 도전층 274: 플러그
275: 플러그 276: 간극
278: 절연층 280: 표시 모듈
290: FPC 301A: 기판
301B: 기판 301: 기판
310A: 트랜지스터 310B: 트랜지스터
310: 트랜지스터 311: 도전층
312: 저저항 영역 313: 절연층
314: 절연층 315: 소자 분리층
320A: 트랜지스터 320B: 트랜지스터
320: 트랜지스터 321: 반도체층
323: 절연층 324: 도전층
325: 도전층 326: 절연층
327: 도전층 328: 절연층
329: 절연층 331: 기판
332: 절연층 335: 절연층
336: 절연층 341: 도전층
342: 도전층 343: 플러그
344: 절연층 345: 절연층
346: 절연층 347: 범프
348: 접착층 510: 기판
519B: 단자 520: 기능층
521: 절연층 529_1: 층
529_2: 절연층 529_2A: 개구부
529_2B: 개구부 529_2C: 개구부
530A: 화소 회로 530B: 화소 회로
530C: 화소 회로 540: 기능층
550A: 발광 디바이스 550B: 발광 디바이스
550C: 발광 디바이스 550X: 발광 디바이스
551A: 전극 551AB: 간극
551B: 전극 551BC: 간극
551C: 전극 551X: 전극
551XY: 간극 551Y: 전극
552A: 전극 552B: 전극
552C: 전극 552X: 전극
552: 도전막 591A: 개구부
591B: 개구부 700: 표시 장치
702A: 화소 702B: 화소
702C: 화소 703: 화소
731: 영역 6500: 전자 기기
6501: 하우징 6502: 표시부
6503: 전원 버튼 6504: 버튼
6505: 스피커 6506: 마이크로폰
6507: 카메라 6508: 광원
6510: 보호부재 6511: 표시 패널
6512: 광학 부재 6513: 터치 센서 패널
6515: FPC 6516: IC
6517: 인쇄 기판 6518: 배터리
6700A: 전자 기기 6700B: 전자 기기
6721: 하우징 6723: 장착부
6727: 이어폰부 6750: 이어폰
6751: 표시 패널 6753: 광학 부재
6756: 표시 영역 6757: 프레임
6758: 코 받침 6800A: 전자 기기
6800B: 전자 기기 6820: 표시부
6821: 하우징 6822: 통신부
6823: 장착부 6824: 제어부
6825: 촬상부 6827: 이어폰부
6832: 렌즈 7000: 표시부
7100: 텔레비전 장치 7101: 하우징
7103: 스탠드 7111: 리모트 컨트롤러
7200: 노트북형 퍼스널 컴퓨 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
9000: 하우징 9001: 표시부
9002: 카메라 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
9103: 태블릿 단말기 9200: 휴대 정보 단말기
9201: 휴대 정보 단말기
C22: 용량 소자 CAP: 층
CP: 도전성 재료 ELA: 광
ELB: 광 ELC: 광
ELX: 광 GD: 구동 회로
M21: 트랜지스터 N21: 노드
N22: 노드 REFX: 반사막
RES: 레지스트 SD: 구동 회로
SW21: 스위치 SW22: 스위치
SW23: 스위치 14b: 기판
16b: 기판 17: 기판
18: 기판 37b: 표시부
61B: 발광 디바이스 61G: 발광 디바이스
61R: 발광 디바이스 61W: 발광 디바이스
63B: 발광 디바이스 63G: 발광 디바이스
63R: 발광 디바이스 63W: 발광 디바이스
71: 기판 73: 기판
80: 표시 영역 81B: 광
81G: 광 81R: 광
83B: 광 83G: 광
83R: 광 100A: 표시 장치
100B: 표시 장치 100C: 표시 장치
100D: 표시 장치 100E: 표시 장치
100F: 표시 장치 100G: 표시 장치
100H: 표시 장치 100I: 표시 장치
100J: 표시 장치 100K: 표시 장치
100L: 표시 장치 100M: 표시 장치
100: 표시 장치 103A: 유닛
103a: 막 103B: 유닛
103b: 막 103C: 유닛
103c: 막 103X: 유닛
104A: 층 104a: 막
104B: 층 104b: 막
104C: 층 104c: 막
104X: 층 105A: 층
105B: 층 105X: 층
105: 층 106A: 중간층
106AB: 간극 106B: 중간층
106BC: 간극 106C: 중간층
106X: 중간층 106XY: 영역
107: 표시부 111X: 층
112X: 층 113X: 층
113X11: 층 113X12: 층
113X21: 층 113X22: 층
117: 차광층 120: 기판
122: 접착층 140: 접속부
142: 접착층 153: 절연층
156: 접착층 162: 절연층
164: 회로 165: 배선
166: 도전층 168: 도전층
171: 도전층 172B: EL층
172G: EL층 172R: EL층
173: 도전층 174: 공통층
176: IC 177: FPC
183B: 착색층 183G: 착색층
183R: 착색층 201: 트랜지스터
204: 접속부 205: 트랜지스터
209: 트랜지스터 210: 트랜지스터
211: 절연층 213: 절연층
214: 절연층 215: 절연층
218: 절연층 221: 도전층
222a: 도전층 222b: 도전층
223: 도전층 225: 절연층
231i: 채널 형성 영역 231n: 저저항 영역
231: 반도체층 240: 용량 소자
241: 도전층 242: 접속층
243: 절연층 245: 도전층
251: 도전층 252: 도전층
254: 절연층 255a: 절연층
255b: 절연층 255c: 절연층
256: 플러그 261: 절연층
262: 절연층 263: 절연층
264: 절연층 265: 절연층
270: 희생층 270B: 희생층
270G: 희생층 270R: 희생층
271: 보호층 272: 절연층
273: 보호층 274a: 도전층
274b: 도전층 274: 플러그
275: 플러그 276: 간극
278: 절연층 280: 표시 모듈
290: FPC 301A: 기판
301B: 기판 301: 기판
310A: 트랜지스터 310B: 트랜지스터
310: 트랜지스터 311: 도전층
312: 저저항 영역 313: 절연층
314: 절연층 315: 소자 분리층
320A: 트랜지스터 320B: 트랜지스터
320: 트랜지스터 321: 반도체층
323: 절연층 324: 도전층
325: 도전층 326: 절연층
327: 도전층 328: 절연층
329: 절연층 331: 기판
332: 절연층 335: 절연층
336: 절연층 341: 도전층
342: 도전층 343: 플러그
344: 절연층 345: 절연층
346: 절연층 347: 범프
348: 접착층 510: 기판
519B: 단자 520: 기능층
521: 절연층 529_1: 층
529_2: 절연층 529_2A: 개구부
529_2B: 개구부 529_2C: 개구부
530A: 화소 회로 530B: 화소 회로
530C: 화소 회로 540: 기능층
550A: 발광 디바이스 550B: 발광 디바이스
550C: 발광 디바이스 550X: 발광 디바이스
551A: 전극 551AB: 간극
551B: 전극 551BC: 간극
551C: 전극 551X: 전극
551XY: 간극 551Y: 전극
552A: 전극 552B: 전극
552C: 전극 552X: 전극
552: 도전막 591A: 개구부
591B: 개구부 700: 표시 장치
702A: 화소 702B: 화소
702C: 화소 703: 화소
731: 영역 6500: 전자 기기
6501: 하우징 6502: 표시부
6503: 전원 버튼 6504: 버튼
6505: 스피커 6506: 마이크로폰
6507: 카메라 6508: 광원
6510: 보호부재 6511: 표시 패널
6512: 광학 부재 6513: 터치 센서 패널
6515: FPC 6516: IC
6517: 인쇄 기판 6518: 배터리
6700A: 전자 기기 6700B: 전자 기기
6721: 하우징 6723: 장착부
6727: 이어폰부 6750: 이어폰
6751: 표시 패널 6753: 광학 부재
6756: 표시 영역 6757: 프레임
6758: 코 받침 6800A: 전자 기기
6800B: 전자 기기 6820: 표시부
6821: 하우징 6822: 통신부
6823: 장착부 6824: 제어부
6825: 촬상부 6827: 이어폰부
6832: 렌즈 7000: 표시부
7100: 텔레비전 장치 7101: 하우징
7103: 스탠드 7111: 리모트 컨트롤러
7200: 노트북형 퍼스널 컴퓨 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
9000: 하우징 9001: 표시부
9002: 카메라 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
9103: 태블릿 단말기 9200: 휴대 정보 단말기
9201: 휴대 정보 단말기
Claims (20)
- 발광 디바이스로서,
제 1 전극;
제 2 전극;
제 1 유닛;
제 2 유닛; 및
제 1 중간층을 포함하고,
상기 제 1 유닛은 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 있고,
상기 제 1 유닛은 제 1 발광성 재료를 포함하고,
상기 제 2 유닛은 상기 제 1 유닛과 상기 제 2 전극 사이에 있고,
상기 제 2 유닛은 제 2 발광성 재료를 포함하고,
상기 제 1 중간층은 상기 제 1 유닛과 상기 제 2 유닛 사이에 있고,
상기 제 1 중간층은 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 1 유기 화합물은 8 이상의 산 해리 상수(acid dissociation constant) pKa를 갖고,
상기 제 2 유기 화합물은 피리딘 고리를 갖지 않거나, 페난트롤린 고리를 갖지 않거나, 페난트롤린 고리를 하나 갖는, 발광 디바이스. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 유기 화합물은 4보다 작은 산 해리 상수 pKa를 갖는, 발광 디바이스. - 발광 디바이스로서,
제 1 전극;
제 2 전극;
제 1 유닛;
제 2 유닛; 및
제 1 중간층을 포함하고,
상기 제 1 유닛은 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 있고,
상기 제 1 유닛은 제 1 발광성 재료를 포함하고,
상기 제 2 유닛은 상기 제 1 유닛과 상기 제 2 전극 사이에 있고,
상기 제 2 유닛은 제 2 발광성 재료를 포함하고,
상기 제 1 중간층은 상기 제 1 유닛과 상기 제 2 유닛 사이에 있고,
상기 제 1 중간층은 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 1 유기 화합물은 8 이상의 산 해리 상수 pKa를 갖고,
상기 제 2 유기 화합물은 용해도 파라미터 δ에서 4.0MPa0.5 이하의 분극항 δp를 갖는, 발광 디바이스. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 유기 화합물은 구아니딘 골격을 갖는, 발광 디바이스. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 유기 화합물은 1,3,4,6,7,8-헥사하이드로-2H-피리미도[1,2-a]피리미딘기를 갖는, 발광 디바이스. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 유기 화합물은 상기 제 2 유기 화합물에 대하여 전자 공여성을 나타내지 않는, 발광 디바이스. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 중간층은 제 1 층 및 제 2 층을 포함하고,
상기 제 1 층은 상기 제 2 유닛과 상기 제 2 층 사이에 있고,
상기 제 1 층은 막 상태에서 전자 스핀 공명법에 의하여 1×1018spins/cm3 이상의 스핀 밀도가 관측되는 재료를 포함하고,
상기 제 2 층은 상기 제 1 유기 화합물 및 상기 제 2 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 2 층은 막 상태에서 전자 스핀 공명법에 의하여 1×1017spins/cm3 이하의 스핀 밀도가 관측되는 재료를 포함하는, 발광 디바이스. - 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 유기 화합물은 구아니딘 골격을 갖는, 발광 디바이스. - 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 유기 화합물은 1,3,4,6,7,8-헥사하이드로-2H-피리미도[1,2-a]피리미딘기를 갖는, 발광 디바이스. - 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 중간층은 제 1 층 및 제 2 층을 포함하고,
상기 제 1 층은 상기 제 2 유닛과 상기 제 2 층 사이에 있고,
상기 제 1 층은 막 상태에서 전자 스핀 공명법에 의하여 1×1018spins/cm3 이상의 스핀 밀도가 관측되는 재료를 포함하고,
상기 제 2 층은 상기 제 1 유기 화합물 및 상기 제 2 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 2 층은 막 상태에서 전자 스핀 공명법에 의하여 1×1017spins/cm3 이하의 스핀 밀도가 관측되는 재료를 포함하는, 발광 디바이스. - 표시 장치로서,
제 1 발광 디바이스 및 제 2 발광 디바이스를 포함하고,
상기 제 1 발광 디바이스는
제 1 전극;
제 2 전극;
상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 제 1 유닛;
상기 제 1 유닛과 상기 제 2 전극 사이의 제 2 유닛; 및
상기 제 1 유닛과 상기 제 2 유닛 사이의 제 1 중간층을 포함하고,
상기 제 2 발광 디바이스는
제 3 전극;
제 4 전극;
상기 제 3 전극과 상기 제 4 전극 사이의 제 3 유닛;
상기 제 3 유닛과 상기 제 4 전극 사이의 제 4 유닛; 및
상기 제 3 유닛과 상기 제 4 유닛 사이의 제 2 중간층을 포함하고,
상기 제 1 유닛은 제 1 발광성 재료를 포함하고,
상기 제 2 유닛은 제 2 발광성 재료를 포함하고,
상기 제 1 중간층은 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 3 전극은 상기 제 1 전극과 인접하고,
상기 제 3 전극과 상기 제 1 전극 사이에 제 1 간극이 있고,
상기 제 3 유닛은 제 3 발광성 재료를 포함하고,
상기 제 4 유닛은 제 4 발광성 재료를 포함하고,
상기 제 2 중간층과 상기 제 1 중간층 사이에 제 2 간극이 있고,
상기 제 2 간극은 상기 제 1 간극과 중첩되고,
상기 제 2 중간층은 제 3 유기 화합물 및 제 4 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 1 유기 화합물은 8 이상의 산 해리 상수 pKa를 갖고,
상기 제 3 유기 화합물은 8 이상의 산 해리 상수 pKa를 갖고,
상기 제 2 유기 화합물은 피리딘 고리를 갖지 않거나, 페난트롤린 고리를 갖지 않거나, 페난트롤린 고리를 하나 갖고,
상기 제 4 유기 화합물은 피리딘 고리를 갖지 않거나, 페난트롤린 고리를 갖지 않거나, 페난트롤린 고리를 하나 갖는, 표시 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 제 2 유기 화합물은 4보다 작은 산 해리 상수 pKa를 갖고,
상기 제 4 유기 화합물은 4보다 작은 산 해리 상수 pKa를 갖는, 표시 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 제 2 유기 화합물은 용해도 파라미터 δ에서 4.0MPa0.5 이하의 분극항 δp를 갖고,
상기 제 4 유기 화합물은 용해도 파라미터 δ에서 4.0MPa0.5 이하의 분극항 δp를 갖는, 표시 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 제 1 유기 화합물 및 상기 제 3 유기 화합물 중 적어도 하나는 구아니딘 골격을 갖는, 표시 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 제 1 유기 화합물 및 상기 제 3 유기 화합물 중 적어도 하나는 1,3,4,6,7,8-헥사하이드로-2H-피리미도[1,2-a]피리미딘기를 갖는, 표시 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 제 1 유기 화합물은 상기 제 2 유기 화합물에 대하여 전자 공여성을 나타내지 않고,
상기 제 3 유기 화합물은 상기 제 4 유기 화합물에 대하여 전자 공여성을 나타내지 않는, 표시 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 제 1 중간층은 제 1 층 및 제 2 층을 포함하고,
상기 제 1 층은 상기 제 2 유닛과 상기 제 2 층 사이에 있고,
상기 제 1 층은 막 상태에서 전자 스핀 공명법에 의하여 1×1018spins/cm3 이상의 스핀 밀도가 관측되는 재료를 포함하고,
상기 제 2 층은 상기 제 1 유기 화합물 및 상기 제 2 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 2 층은 막 상태에서 전자 스핀 공명법에 의하여 1×1017spins/cm3 이하의 스핀 밀도가 관측되는 재료를 포함하고,
상기 제 2 중간층은 제 3 층 및 제 4 층을 포함하고,
상기 제 3 층은 상기 제 4 유닛과 상기 제 4 층 사이에 있고,
상기 제 3 층은 막 상태에서 전자 스핀 공명법에 의하여 1×1018spins/cm3 이상의 스핀 밀도가 관측되는 재료를 포함하고,
상기 제 4 층은 상기 제 3 유기 화합물 및 상기 제 4 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 4 층은 막 상태에서 전자 스핀 공명법에 의하여 1×1017spins/cm3 이하의 스핀 밀도가 관측되는 재료를 포함하는, 표시 장치. - 제 11 항에 있어서,
제 1 절연층;
도전막; 및
제 2 절연층을 더 포함하고,
상기 제 1 절연층은 상기 도전막과 중첩되고,
상기 제 1 전극 및 상기 제 3 전극은 상기 제 1 절연층과 상기 도전막 사이에 있고,
상기 도전막은 상기 제 2 전극 및 상기 제 4 전극을 포함하고,
상기 제 2 절연층은 상기 도전막과 상기 제 1 절연층 사이에 있고,
상기 제 2 절연층은 상기 제 1 간극과 중첩되고,
상기 제 2 절연층은 상기 제 2 간극을 메우고,
상기 제 2 절연층은 제 1 개구부 및 제 2 개구부를 포함하고,
상기 제 1 개구부는 상기 제 1 전극과 중첩되고,
상기 제 2 개구부는 상기 제 3 전극과 중첩되는, 표시 장치. - 표시 모듈로서,
제 11 항에 따른 표시 장치; 및
커넥터 및 집적 회로 중 적어도 한쪽을 포함하는, 표시 모듈. - 전자 기기로서,
제 11 항에 따른 표시 장치; 및
배터리, 카메라, 스피커, 및 마이크로폰 중 적어도 하나를 포함하는, 전자 기기.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JPJP-P-2022-191699 | 2022-11-30 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240081361A true KR20240081361A (ko) | 2024-06-07 |
Family
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