KR20210149797A - 발광 디바이스, 발광 장치, 발광 모듈, 전자 기기, 및 조명 장치 - Google Patents

Abstract

수명이 긴 발광 디바이스를 제공한다. 신뢰성이 높은 발광 디바이스를 제공한다. 제 1 전극, 제 1 발광층, 제 1 층, 제 2 층, 제 3 층, 제 2 발광층, 및 제 2 전극을 이 순서대로 적층하여 가지는 발광 디바이스이다. 제 1 층은 제 1 유기 화합물과 제 1 물질을 가진다. 제 2 층은 제 2 유기 화합물을 가진다. 제 3 층은 제 2 물질을 가진다. 제 1 유기 화합물은 전자 수송성 재료이다. 제 1 물질은 금속염, 금속 산화물, 또는 유기 금속염이다. 제 2 유기 화합물은 전자 수송성 재료이다. 제 2 물질은 전자 주입성 재료이다. 제 2 층은 제 1 층보다 제 1 물질의 농도가 낮다.

Description

발광 디바이스, 발광 장치, 발광 모듈, 전자 기기, 및 조명 장치

본 발명의 일 형태는 발광 디바이스(발광 소자라고도 함), 발광 장치, 발광 모듈, 전자 기기, 및 조명 장치에 관한 것이다.

또한 본 발명의 일 형태는 상기 기술분야에 한정되지 않는다. 본 발명의 일 형태의 기술분야로서는 반도체 장치, 표시 장치, 발광 장치, 축전 장치, 기억 장치, 전자 기기, 조명 장치, 입력 장치(예를 들어 터치 센서 등), 입출력 장치(예를 들어 터치 패널 등), 이들의 구동 방법, 또는 이들의 제조 방법을 일례로서 들 수 있다.

유기 일렉트로루미네선스(EL: Electro Luminescence) 현상을 이용한 발광 디바이스(유기 EL 디바이스, 유기 EL 소자라고도 함)의 연구 개발이 활발히 이루어지고 있다. 유기 EL 디바이스의 기본적인 구성은 한 쌍의 전극 사이에 발광성 유기 화합물을 포함한 층(이후, 발광층이라고도 기재함)을 끼운 것이다. 이 유기 EL 디바이스에 전압을 인가함으로써, 발광성 유기 화합물로부터의 발광을 얻을 수 있다.

발광성 유기 화합물로서는 예를 들어 단일항 여기 상태를 발광으로 변환하는 화합물(형광성 화합물, 형광 발광 물질이라고도 함)이나 삼중항 여기 상태를 발광으로 변환하는 화합물(인광성 화합물, 인광 발광 물질이라고도 함)이 있다. 특허문헌 1에는, 인광성 화합물로서 이리듐 등을 중심 금속으로서 포함하는 유기 금속 착체가 개시(開示)되어 있다.

유기 EL 디바이스는 박형 경량화가 용이하고, 입력 신호에 대한 고속 응답이 가능하고, 직류 저전압 전원을 사용한 구동이 가능하다는 등의 특징을 가지므로 표시 장치에 적합하다.

또한 유기 EL 디바이스는 막 형상으로 형성할 수 있기 때문에 면발광을 얻을 수 있다. 따라서, 대면적의 발광 디바이스를 용이하게 형성할 수 있다. 이것은, LED(발광 다이오드)로 대표되는 점광원 및 형광등으로 대표되는 선광원으로는 얻기 어려운 특색이기 때문에 유기 EL 디바이스는 조명 장치 등에 응용할 수 있는 면광원으로서의 이용 가치도 높다.

일본 공개특허공보 특개2007-137872호

본 발명의 일 형태는 수명이 긴 발광 디바이스를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는 본 발명의 일 형태는 신뢰성이 높은 발광 디바이스를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는 본 발명의 일 형태는 구동 전압이 낮은 발광 디바이스를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는 본 발명의 일 형태는 발광 효율이 높은 발광 디바이스를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다.

또한 이들 과제의 기재는 다른 과제의 존재를 방해하는 것은 아니다. 본 발명의 일 형태는 이들 과제 모두를 반드시 해결할 필요는 없는 것으로 한다. 명세서, 도면, 청구항의 기재로부터 이들 외의 과제를 추출할 수 있다.

본 발명의 일 형태의 발광 디바이스는 제 1 전극, 제 1 발광층, 제 1 층, 제 2 층, 제 3 층, 제 2 발광층, 및 제 2 전극을 이 순서대로 적층하여 가지는 발광 디바이스이다. 제 1 층은 제 1 유기 화합물과 제 1 물질을 가진다. 제 2 층은 제 2 유기 화합물을 가진다. 제 3 층은 제 2 물질을 가진다. 제 1 유기 화합물은 전자 수송성 재료이다. 제 1 물질은 금속, 금속염, 금속 산화물, 또는 유기 금속염이다. 제 2 유기 화합물은 전자 수송성 재료이다. 제 2 물질은 전자 주입성 재료이다. 제 2 층은 제 1 층에 비하여 제 1 물질의 농도가 낮다. 특히, 제 2 층은 제 1 물질을 포함하지 않는 것이 바람직하다.

제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물은 동일한 유기 화합물인 것이 바람직하다.

제 3 층은 제 3 유기 화합물을 더 가지는 것이 바람직하다. 제 3 유기 화합물은 전자 수송성 재료인 것이 바람직하다. 제 3 유기 화합물은 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물 중 적어도 한쪽과 동일한 유기 화합물인 것이 바람직하다.

제 1 물질은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 가지는 유기 금속 착체인 것이 바람직하다.

제 1 물질은 질소 및 산소를 가지는 배위자와, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 가지는 유기 금속 착체인 것이 바람직하다.

제 1 물질은 퀴놀린올 배위자와, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 가지는 유기 금속 착체인 것이 바람직하다.

제 2 물질은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 희토류 금속을 가지는 것이 바람직하다.

제 1 유기 화합물은 HOMO 준위가 -6.0eV 이상이고, 또한 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때의 전자 이동도가 1×10^-7cm²/Vs 이상 5×10^-5cm²/Vs 이하인 것이 바람직하다.

제 1 층은 제 1 발광층 측의 제 1 영역과, 제 2 발광층 측의 제 2 영역을 가지는 것이 바람직하다. 제 1 영역과 제 2 영역은 제 1 유기 화합물과 제 1 물질의 농도비가 다른 것이 바람직하다. 특히, 제 2 영역은 제 1 영역보다 제 1 물질의 농도가 낮은 것이 바람직하다.

본 발명의 일 형태의 발광 디바이스는 정공 주입층을 더 가지는 것이 바람직하다. 정공 주입층은 제 1 전극과 제 1 발광층 사이에 위치하는 것이 바람직하다. 정공 주입층은 제 1 화합물 및 제 2 화합물을 가지는 것이 바람직하다. 제 1 화합물은 제 2 화합물에 대한 전자 수용성을 가지는 것이 바람직하다. 제 2 화합물의 HOMO 준위는 -5.7eV 이상 -5.4eV 이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 일 형태의 발광 디바이스는 제 1 정공 수송층을 더 가지는 것이 바람직하다. 제 1 정공 수송층은 정공 주입층과 제 1 발광층 사이에 위치하는 것이 바람직하다. 제 1 정공 수송층은 제 3 화합물을 가지는 것이 바람직하다. 제 3 화합물의 HOMO 준위는 제 2 화합물의 HOMO 준위 이하인 것이 바람직하다. 제 3 화합물의 HOMO 준위와 제 2 화합물의 HOMO 준위의 차이는 0.2eV 이내인 것이 바람직하다. 제 2 화합물 및 제 3 화합물은 각각 카바졸 골격, 다이벤조퓨란 골격, 다이벤조싸이오펜 골격, 및 안트라센 골격 중 적어도 하나를 가지는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 형태의 발광 디바이스는 제 2 정공 수송층을 더 가지는 것이 바람직하다. 제 2 정공 수송층은 제 1 정공 수송층과 제 1 발광층 사이에 위치하는 것이 바람직하다. 제 2 정공 수송층은 제 4 화합물을 가지는 것이 바람직하다. 제 4 화합물의 HOMO 준위는 제 3 화합물의 HOMO 준위보다 낮은 것이 바람직하다. 제 2 화합물, 제 3 화합물, 및 제 4 화합물은 각각 카바졸 골격, 다이벤조퓨란 골격, 다이벤조싸이오펜 골격, 및 안트라센 골격 중 적어도 하나를 가지는 것이 바람직하다.

제 1 발광층은 청색광을 발하는 발광 물질을 가지는 것이 바람직하다.

제 1 발광층은 청색광을 발하는 형광 발광 물질을 가지는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 형태는 상술한 어느 구성을 가지는 발광 디바이스와, 트랜지스터 및 기판 중 한쪽 또는 양쪽을 가지는 발광 장치이다.

본 발명의 일 형태는 상기 발광 장치를 가지고, 플렉시블 인쇄 회로 기판(Flexible Printed Circuit, 이하 FPC라고 기재함) 또는 TCP(Tape Carrier Package) 등의 커넥터가 제공된 모듈, 또는 COG(Chip On Glass) 방식 또는 COF(Chip On Film) 방식 등에 의하여 집적 회로(IC)가 실장된 발광 모듈 등의 발광 모듈이다. 또한 본 발명의 일 형태의 발광 모듈은 커넥터 및 IC 중 한쪽만을 가져도 좋고 양쪽을 가져도 좋다.

본 발명의 일 형태는 상기 발광 모듈과, 안테나, 배터리, 하우징, 카메라, 스피커, 마이크로폰, 및 조작 버튼 중 적어도 하나를 가지는 전자 기기이다.

본 발명의 일 형태는 상술한 어느 구성을 가지는 발광 디바이스와, 하우징, 커버, 및 지지대 중 적어도 하나를 가지는 조명 장치이다.

본 발명의 일 형태에 의하여 수명이 긴 발광 디바이스를 제공할 수 있다. 또는 본 발명의 일 형태에 의하여 신뢰성이 높은 발광 디바이스를 제공할 수 있다. 또는 본 발명의 일 형태에 의하여 구동 전압이 낮은 발광 디바이스를 제공할 수 있다. 또는 본 발명의 일 형태에 의하여 발광 효율이 높은 발광 디바이스를 제공할 수 있다.

또한, 이들 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하는 것이 아니다. 본 발명의 일 형태는 반드시 이들 효과 모두를 가질 필요는 없다. 명세서, 도면, 청구항의 기재로부터 이들 외의 효과를 추출할 수 있다.

도 1의 (A) 내지 (D)는 발광 디바이스의 일례를 나타낸 도면이다.
도 2의 (A) 내지 (D)는 제 1 층에서의 제 1 물질의 농도를 설명하는 도면이다. 도 2의 (E), (F)는 제 1 층 및 제 2 층에서의 제 1 물질의 농도를 설명하는 도면이다.
도 3의 (A)는 발광 장치의 일례를 나타낸 상면도이다. 도 3의 (B), (C)는 발광 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 4의 (A) 내지 (D)는 발광 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 5의 (A)는 발광 장치의 일례를 나타낸 상면도이다. 도 5의 (B)는 발광 장치의 일례를 나타낸 단면도이다. 도 5의 (C), (D)는 트랜지스터의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 6의 (A) 내지 (D)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 7의 (A) 내지 (F)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 8의 (A) 내지 (C)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 9의 (A), (B)는 실시예의 발광 디바이스를 나타낸 도면이다.
도 10은 실시예 1의 발광 디바이스의 휘도-전류 효율 특성을 나타낸 도면이다.
도 11은 실시예 1의 발광 디바이스의 전압-전류 특성을 나타낸 도면이다.
도 12는 실시예 1의 발광 디바이스의 발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 13은 실시예 1의 발광 디바이스의 신뢰성 시험의 결과를 나타낸 도면이다.
도 14는 실시예 1의 발광 디바이스의 신뢰성 시험의 결과를 나타낸 도면이다.
도 15는 실시예 2의 발광 디바이스의 휘도-전류 효율 특성을 나타낸 도면이다.
도 16은 실시예 2의 발광 디바이스의 전압-전류 특성을 나타낸 도면이다.
도 17은 실시예 2의 발광 디바이스의 발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 18은 실시예 2의 발광 디바이스의 신뢰성 시험의 결과를 나타낸 도면이다.
도 19는 실시예 2의 발광 디바이스의 신뢰성 시험의 결과를 나타낸 도면이다.

실시형태에 대하여 도면을 참조하여 자세히 설명한다. 다만 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 그 범위에서 벗어남이 없이 그 형태 및 자세한 사항을 다양하게 변경할 수 있다는 것은 통상의 기술자라면 용이하게 이해할 수 있다. 따라서 본 발명은 이하의 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다.

또한 아래에서 설명되는 발명의 구성에서, 동일한 부분 또는 같은 기능을 가지는 부분에는 동일한 부호를 상이한 도면 사이에서 공통적으로 사용하고, 이에 대한 반복적인 설명은 생략한다. 또한 같은 기능을 가지는 부분을 가리키는 경우에는, 같은 해치 패턴으로 하고, 특별히 부호를 붙이지 않는 경우가 있다.

또한 도면에 나타낸 각 구성의 위치, 크기, 범위 등은 이해를 쉽게 하기 위하여 실제의 위치, 크기, 범위 등을 나타내지 않는 경우가 있다. 그러므로 개시된 발명은 반드시 도면에 개시된 위치, 크기, 범위 등에 한정되는 것은 아니다.

또한 '막'이라는 용어와 '층'이라는 용어는 경우에 따라 또는 상황에 따라 서로 바꿀 수 있다. 예를 들어 '도전층'이라는 용어를 '도전막'이라는 용어로 변경할 수 있다. 또는 예를 들어 '절연막'이라는 용어를 '절연층'이라는 용어로 변경할 수 있다.

(실시형태 1)

본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스에 대하여 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.

본 발명의 일 형태의 발광 디바이스는 제 1 전극, 제 1 발광층, 제 1 층, 제 2 층, 제 3 층, 제 2 발광층, 및 제 2 전극을 이 순서대로 적층하여 가진다. 제 1 층은 제 1 유기 화합물과 제 1 물질을 가진다. 제 2 층은 제 2 유기 화합물을 가진다. 제 3 층은 제 2 물질을 가진다. 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물은 각각 전자 수송성이 높은 재료(전자 수송성 재료라고도 함)이다. 제 1 물질은 금속, 금속염, 금속 산화물, 또는 유기 금속염이다. 제 2 물질은 전자 주입성이 높은 재료(전자 주입성 재료라고도 함)이다.

본 발명의 일 형태의 발광 디바이스는 제 1 발광층에 정공이 주입되기 쉽고, 또한 전자가 주입되기 어려운 구성이다. 제 1 전극 측으로부터 정공이 용이하게 주입되고, 또한 제 2 전극 측으로부터 발광층으로의 전자 주입량이 억제됨으로써, 발광층이 전자 과다 상태가 되는 것을 억제할 수 있다. 그리고, 시간 경과에 따라 발광층에 전자가 주입됨으로써 휘도가 상승되고, 상기 휘도 상승에 의하여 초기 열화를 상쇄할 수 있다. 초기 열화가 억제되고 구동 수명이 매우 긴 발광 디바이스를 사용함으로써, 신뢰성을 높일 수 있다.

여기서, 제 1 물질(금속, 금속염, 금속 산화물, 또는 유기 금속염)을 가지는 제 1 층과, 제 2 물질(전자 주입성 재료)을 가지는 제 3 층을 접하여 제공하면, 구동 전압이 상승하는 등, 발광 디바이스의 특성이 낮아질 경우가 있다.

그러므로, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스에서는 제 1 층과 제 3 층 사이에 제 2 층을 제공한다. 제 2 층은 제 2 유기 화합물(전자 수송성 재료)을 가지는 층이다. 제 2 층은 제 1 층보다 제 1 물질의 농도가 낮다는 특징을 가진다. 이와 같은 제 2 층을 사용함으로써, 발광 디바이스의 특성을 높일 수 있다. 구체적으로는, 발광 디바이스에 있어서, 구동 전압의 상승을 억제하고, 구동 수명을 길게 하고, 신뢰성을 높일 수 있다.

특히, 제 2 층은 제 1 물질을 포함하지 않는 것이 바람직하다. 즉, 본 명세서 등에서 "제 2 층은 제 1 층보다 제 1 물질의 농도가 낮다"라고 하는 경우에는 제 2 층이 제 1 물질을 포함하지 않는 구성도 포함된다.

본 발명의 일 형태의 발광 디바이스는 복수의 발광 유닛이 적층된 탠덤 구조이다. 구체적으로는, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스는 적어도 제 1 발광층을 포함하는 발광 유닛과 제 2 발광층을 포함하는 발광 유닛의 2개의 발광 유닛을 가진다. 탠덤 구조의 발광 디바이스는 싱글 구조의 발광 디바이스에 비하여 전류 효율이 높고 동일한 휘도로 발광시킬 때 필요한 전류가 적다. 그러므로 발광 디바이스의 수명이 길고, 신뢰성을 높일 수 있다.

발광 디바이스를 사용하여 표시 장치를 제작하는 경우, 각 색의 부화소에 공통된 발광층을 가지는 탠덤 구조의 발광 디바이스를 제공하고, 컬러 필터, 색 변환층, 및 미소광 공진기(마이크로캐비티) 구조 중 적어도 하나와 조합함으로써, 풀 컬러 표시가 가능한 표시 장치를 제작할 수 있다.

각 색의 부화소에 각각 상이한 발광층을 증착하는 경우, 메탈 마스크의 개구부를 원하는 위치에 배치하는 정밀도(얼라인먼트 정밀도라고도 함)가 높은 것이 요구된다. 특히, 고정세(高精細)의 표시 장치는 화소 밀도가 높아, 매우 높은 얼라인먼트 정밀도가 요구된다. 또한, 메탈 마스크의 변형에 기인하여 막이 원하는 영역보다 넓은 범위에 형성되기 때문에, 대형 기판에서 채용하는 것이 어렵다.

한편, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스를 사용하여, 풀 컬러 표시가 가능한 표시 장치를 제작하는 경우, 각 색의 부화소에 각각 상이한 발광층을 증착하는 공정이 불필요하다. 그러므로, 고정세의 표시 장치나 대형의 표시 장치를 높은 생산성으로 제작할 수 있다.

[발광 디바이스의 구성]

도 1의 (A) 내지 (D)에 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스를 나타내었다.

도 1의 (A)에 나타낸 발광 디바이스는 제 1 전극(1101), 기능층(1105a), 발광층(1113a), 제 1 층(1121), 제 2 층(1122), 제 3 층(1123), 기능층(1105b), 발광층(1113b), 기능층(1105c), 및 제 2 전극(1103)을 가진다.

또한, 본 명세서 등에서는, 한 쌍의 전극(제 1 전극(1101) 및 제 2 전극(1103)) 사이에 제공된 복수의 층(도 1의 (A)에서는 기능층(1105a), 발광층(1113a), 제 1 층(1121), 제 2 층(1122), 제 3 층(1123), 기능층(1105b), 발광층(1113b), 및 기능층(1105c))을 통틀어 EL층이라고 부르는 경우가 있다.

본 실시형태에서는 제 1 전극(1101)이 양극으로서 기능하고, 제 2 전극(1103)이 음극으로서 기능하는 경우를 예로 들어 설명한다. 제 1 전극이 음극으로서 기능하고, 제 2 전극(1103)이 양극으로서 기능하는 경우에는 EL층의 적층 순서가 반대가 된다.

기능층(1105a), 기능층(1105b), 및 기능층(1105c)으로서는 각각 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층, 정공 블록층, 전자 블록층, 및 전하 발생층 등 중 적어도 1층을 사용할 수 있다.

도 1의 (A)에 나타낸 발광 디바이스는 발광층(1113a)을 포함하는 발광 유닛과, 발광층(1113b)을 포함하는 발광 유닛을 가지는 탠덤 구조의 발광 디바이스이다. 2개의 발광 유닛 사이에는 전하 발생 영역이 존재한다. 전하 발생 영역은 제 1 전극(1101)과 제 2 전극(1103)에 전압을 인가하였을 때, 2개의 발광 유닛 중 한쪽에 전자를 주입하고, 다른 쪽에 정공(홀)을 주입하는 기능을 가진다. 따라서, 도 1의 (A)에 있어서, 제 2 전극(1103)보다 전위가 높아지도록 제 1 전극(1101)에 전압을 인가하면, 전하 발생 영역으로부터 발광층(1113a)을 포함하는 발광 유닛에 전자가 주입되고, 발광층(1113b)을 포함하는 발광 유닛에 정공이 주입된다.

발광층(1113a) 및 발광층(1113b)은 각각 발광 물질이나 복수의 유기 화합물을 적절히 조합하여 가지므로, 원하는 파장의 형광 발광이나 인광 발광을 얻을 수 있는 구성으로 할 수 있다. 발광층(1113a) 및 발광층(1113b)은 같은 색의 광을 나타내는 구성이어도 좋고, 서로 다른 색의 광을 나타내는 구성이어도 좋다. 발광층에 사용할 수 있는 재료에 대해서는 후술한다.

<제 1 층>

제 1 층(1121)은 제 1 유기 화합물과 제 1 물질을 가진다.

제 1 유기 화합물은 전자 수송성 재료이다. 전자 수송성 재료는 정공 수송성보다 전자 수송성이 높다.

제 1 유기 화합물은 최고 피점유 궤도 준위(HOMO 준위)가 -6.0eV 이상인 것이 바람직하다.

제 1 유기 화합물은 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때의 전자 이동도가 1×10^-7cm²/Vs 이상 1×10^-5cm²/Vs 이하인 것이 바람직하고, 1×10^-7cm²/Vs 이상 5×10^-5cm²/Vs 이하인 것이 더 바람직하다.

제 1 유기 화합물의 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때의 전자 이동도는, 발광층(1113a)의 호스트 재료의 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때의 전자 이동도보다 낮은 것이 바람직하다. 제 1 층(1121)에서의 전자 수송성을 낮게 함으로써 발광층(1113a)에 대한 전자의 주입량을 제어할 수 있어, 발광층(1113a)이 전자 과다 상태가 되는 것을 방지할 수 있다.

제 1 유기 화합물은 안트라센 골격을 가지는 것이 바람직하고, 안트라센 골격과 헤테로 고리 골격을 가지는 것이 더 바람직하다. 상기 헤테로 고리 골격으로서는 질소 함유 5원 고리 골격이 바람직하다. 상기 질소 함유 5원 고리 골격으로서는, 피라졸 고리, 이미다졸 고리, 옥사졸 고리, 싸이아졸 고리와 같이 2개의 헤테로 원자를 고리에 포함하는 질소 함유 5원 고리 골격을 가지는 것이 특히 바람직하다.

제 1 유기 화합물로서는, 예를 들어 2-{4-[9,10-다이(나프탈렌-2-일)-2-안트릴]페닐}-1-페닐-1H-벤즈이미다졸(약칭: ZADN), 9-(1-나프틸)-10-[4-(2-나프틸)페닐]안트라센(약칭: αN-βNPAnth), 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) 등이 있다.

그 외에, 제 1 유기 화합물로서는, 후술하는 발광층에 사용할 수 있는 전자 수송성 재료, 및 형광 발광 물질과 조합하여 사용할 수 있는 유기 화합물(호스트 재료) 등을 사용할 수 있다.

제 1 물질은 금속, 금속염, 금속 산화물, 또는 유기 금속염이다.

금속으로서는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 및 희토류 금속을 들 수 있다. 구체적으로는 Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba 등을 들 수 있다.

금속염으로서는, 예를 들어 상기 금속의 할로젠화물 및 상기 금속의 탄산염을 들 수 있다. 구체적으로는, LiF, NaF, KF, RbF, CsF, MgF₂, CaF₂, SrF₂, BaF₂, LiCl, NaCl, KCl, RbCl, CsCl, MgCl₂, CaCl₂, SrCl₂, BaCl₂, Li₂CO₃, Cs₂CO₃ 등이 있다.

금속 산화물로서는, 예를 들어 상기 금속의 산화물을 들 수 있다. 구체적으로는 Li₂O, Na₂O, Cs₂O, MgO, CaO 등이 있다.

유기 금속염으로서는, 예를 들어 유기 금속 착체가 있다.

제 1 물질은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 가지는 유기 금속 착체인 것이 바람직하다.

제 1 물질은 질소 및 산소를 가지는 배위자와, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 가지는 유기 금속 착체인 것이 바람직하다.

제 1 물질은 퀴놀린올 배위자와, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 가지는 유기 금속 착체인 것이 바람직하다.

상기 유기 금속 착체로서는, 8-(퀴놀리놀레이토)리튬(약칭: Liq), 8-(퀴놀리놀레이토)소듐(약칭: Naq), 8-(퀴놀리놀레이토)포타슘(약칭: Kq), 비스(8-퀴놀리놀레이토)마그네슘(약칭: Mgq₂), 비스(8-퀴놀리놀레이토)아연(약칭: Znq₂) 등을 들 수 있다.

제 1 물질로서는 특히 Liq가 바람직하다.

제 1 층(1121)은 발광층(1113a) 측의 제 1 영역과, 발광층(1113b) 측의 제 2 영역을 가져도 좋다. 제 1 영역과 제 2 영역은 제 1 유기 화합물과 제 1 물질의 농도비가 다른 것이 바람직하다. 예를 들어, 제 2 영역은 제 1 영역보다 제 1 물질의 농도가 낮은 것이 바람직하다.

<제 2 층>

제 2 층(1122)은 제 2 유기 화합물을 가진다.

제 2 유기 화합물은 전자 수송성 재료이다. 제 2 유기 화합물로서 사용할 수 있는 재료는 제 1 유기 화합물로서 사용할 수 있는 재료와 같다.

제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물은 동일한 유기 화합물이어도 좋고, 서로 다른 유기 화합물이어도 좋다.

제 2 층은 제 1 층에 비하여 제 1 물질의 농도가 낮은 것이 바람직하다. 특히, 제 2 층은 제 1 물질을 포함하지 않는 것이 바람직하다.

제 1 층(1121)과 제 3 층(1123) 사이에 제 2 층(1122)을 제공함으로써, 제 3 층(1123)으로부터 제 2 층(1122)으로, 또한 제 1 층(1121)으로의 전자 주입성이 높아지므로 발광 디바이스의 구동 전압을 저하시킬 수 있다.

제 1 층(1121)과 제 3 층(1123)이 접하는 구성에서는, 제 2 물질(또는 제 2 물질이 가지는 금속)이 제 1 층(1121)으로 확산되기 어려운 경우가 있다. 제 1 층(1121)과 제 3 층(1123) 사이에 제 2 층(1122)을 제공함으로써, 제 3 층(1123)에 포함되는 제 2 물질(또는 제 2 물질이 가지는 금속)이 제 2 층(1122)으로 확산되기 쉬워지므로 발광 디바이스의 구동 전압을 저하시킬 수 있다. 이에 의하여, 발광 디바이스의 신뢰성을 높일 수 있다.

<제 3 층>

제 3 층(1123)은 제 2 물질을 가진다.

제 2 물질은 전자 주입성 재료이다.

전자 주입성 재료로서는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 및 이들의 화합물을 사용할 수 있다. 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속으로서는 예를 들어 리튬, 세슘, 마그네슘, 칼슘, 어븀, 이터븀 등을 들 수 있다. 상기 화합물로서는, 예를 들어 알칼리 금속 화합물, 알칼리 토금속 화합물, 희토류 금속 화합물을 들 수 있다. 상기 화합물로서는, 금속 산화물 및 금속염을 들 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어 산화 리튬(Li₂O) 등의 금속 산화물, 탄산 리튬(Li₂CO₃), 탄산 세슘(Cs₂CO₃) 등의 탄산염을 들 수 있다. 전자 주입성 재료로서, 전자화물(electride)을 사용하여도 좋다. 전자화물로서는, 예를 들어 칼슘과 알루미늄의 혼합 산화물에 전자를 고농도로 첨가한 물질이 있다.

제 3 층(1123)은 제 3 유기 화합물을 더 가져도 좋다. 이때, 제 2 물질은 제 3 유기 화합물에 대하여 전자 공여성(도너성)을 나타내는 것이 바람직하다.

제 3 유기 화합물은 전자 수송성 재료이다. 제 3 유기 화합물로서 사용할 수 있는 재료는 제 1 유기 화합물로서 사용할 수 있는 재료와 같다.

제 3 유기 화합물과 제 1 유기 화합물은 동일한 유기 화합물이어도 좋고, 서로 다른 유기 화합물이어도 좋다. 마찬가지로, 제 3 유기 화합물과 제 2 유기 화합물은 동일한 유기 화합물이어도 좋고, 서로 다른 유기 화합물이어도 좋다.

도 1의 (B) 및 (C)는 각각 도 1의 (A)에서의 기능층(1105a), 기능층(1105b), 및 기능층(1105c)을 구체적으로 나타낸 예이다.

도 1의 (B)에 나타낸 발광 디바이스는 제 1 전극(1101), 정공 주입층(1111a), 정공 수송층(1112a), 발광층(1113a), 제 1 층(1121), 제 2 층(1122), 제 3 층(1123), 정공 주입층(1111b), 정공 수송층(1112b), 발광층(1113b), 전자 수송층(1114b), 전자 주입층(1115b), 및 제 2 전극(1103)을 가진다.

정공 주입층(1111a)은 제 1 화합물 및 제 2 화합물을 가지는 것이 바람직하다.

제 1 화합물은 전자 수용성 재료(억셉터성 재료)이고, 제 2 화합물에 대한 전자 수용성을 가진다.

제 2 화합물은 정공 수송성 재료이다. 정공 수송성 재료는 전자 수송성보다 정공 수송성이 높다.

제 2 화합물의 최고 피점유 궤도 준위(HOMO 준위)는 비교적 낮은(깊은) 것이 바람직하다. 구체적으로는, 제 2 화합물의 HOMO 준위는 -5.7eV 이상 -5.4eV 이하인 것이 바람직하다. 제 2 화합물의 HOMO 준위가 비교적 낮으면, 정공 수송층(1112a)으로의 정공 주입이 용이해지므로 바람직하다.

제 1 화합물로서는, 전자 흡인기(특히 플루오로기와 같은 할로젠기나 사이아노기)를 가지는 유기 화합물을 사용할 수 있다.

제 1 화합물로서는 예를 들어 퀴노다이메테인 유도체, 클로라닐 유도체, 헥사아자트라이페닐렌 유도체 등의 유기 억셉터를 사용할 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 들 수 있다. 특히 HAT-CN과 같이 복수의 헤테로 원자를 가지는 축합 방향족 고리에 전자 흡인기가 결합된 화합물은 열적으로 안정적이므로 바람직하다. 또한, 전자 흡인기(특히 플루오로기와 같은 할로젠기나 사이아노기)를 가지는 [3]라디알렌 유도체는 전자 수용성이 매우 높기 때문에 바람직하다. 전자 흡인기를 가지는 [3]라디알렌 유도체로서는 예를 들어 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] 등이 있다.

제 2 화합물은 정공 수송성 골격을 가지는 것이 바람직하다. 상기 정공 수송성 골격으로서는, 정공 수송성 재료의 HOMO 준위가 지나치게 높아지지(얕아지지) 않는 카바졸 골격, 다이벤조퓨란 골격, 다이벤조싸이오펜 골격, 및 안트라센 골격이 바람직하다.

제 2 화합물은 카바졸 골격, 다이벤조퓨란 골격, 다이벤조싸이오펜 골격, 및 안트라센 골격 중 적어도 하나를 가지는 것이 바람직하다. 정공 수송성 재료는 다이벤조퓨란 고리 또는 다이벤조싸이오펜 고리를 포함하는 치환기를 가지는 방향족 아민, 나프탈렌 고리를 가지는 방향족 모노아민, 또는 9-플루오렌일기가 아릴렌기를 통하여 아민의 질소와 결합되는 방향족 모노아민이어도 좋다.

제 2 화합물이 N,N-비스(4-바이페닐)아미노기를 가지면 수명이 긴 발광 디바이스를 제작할 수 있어 바람직하다.

제 2 화합물로서는, 예를 들어, N-(4-바이페닐)-6,N-다이페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-아민(약칭: BnfABP), N,N-비스(4-바이페닐)-6-페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-아민(약칭: BBABnf), 4,4'-비스(6-페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-일-4''-페닐트라이페닐아민(약칭: BnfBB1BP), N,N-비스(4-바이페닐)벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-6-아민(약칭: BBABnf(6)), N,N-비스(4-바이페닐)벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-아민(약칭: BBABnf(8)), N,N-비스(4-바이페닐)벤조[b]나프토[2,3-d]퓨란-4-아민(약칭: BBABnf(II)(4))), N,N-비스[4-(다이벤조퓨란-4-일)페닐]-4-아미노-p-터페닐(약칭: DBfBB1TP), N-[4-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-N-페닐-4-바이페닐아민(약칭: ThBA1BP), 4-(2-나프틸)-4',4''-다이페닐트라이페닐아민(약칭: BBAβNB), 4-[4-(2-나프틸)페닐]-4',4''-다이페닐트라이페닐아민(약칭: BBAβNBi), 4,4'-다이페닐-4''-(6;1'-바이나프틸-2-일)트라이페닐아민(약칭: BBAαNβNB), 4,4'-다이페닐-4''-(7;1'-바이나프틸-2-일)트라이페닐아민(약칭: BBAαNβNB-03), 4,4'-다이페닐-4''-(7-페닐)나프틸-2-일트라이페닐아민(약칭: BBAPβNB-03), 4,4'-다이페닐-4''-(6;2'-바이나프틸-2-일)트라이페닐아민(약칭: BBA(βN2)B), 4,4'-다이페닐-4''-(7;2'-바이나프틸-2-일)트라이페닐아민(약칭: BBA(βN2)B-03), 4,4'-다이페닐-4''-(4;2'-바이나프틸-1-일)트라이페닐아민(약칭: BBAβNαNB), 4,4'-다이페닐-4''-(5;2'-바이나프틸-1-일)트라이페닐아민(약칭: BBAβNαNB-02), 4-(4-바이페닐릴)-4'-(2-나프틸)-4''-페닐트라이페닐아민(약칭: TPBiAβNB), 4-(3-바이페닐릴)-4'-[4-(2-나프틸)페닐]-4''-페닐트라이페닐아민(약칭: mTPBiAβNBi), 4-(4-바이페닐릴)-4'-[4-(2-나프틸)페닐]-4''-페닐트라이페닐아민(약칭: TPBiAβNBi), 4-페닐-4'-(1-나프틸)트라이페닐아민(약칭: αNBA1BP), 4,4'-비스(1-나프틸)트라이페닐아민(약칭: αNBB1BP), 4,4'-다이페닐-4''-[4'-(카바졸-9-일)바이페닐-4-일]트라이페닐아민(약칭: YGTBi1BP), 4'-[4-(3-페닐-9H-카바졸-9-일)페닐]트리스(1,1'-바이페닐-4-일)아민(약칭: YGTBi1BP-02), 4-[4'-(카바졸-9-일)바이페닐-4-일]-4'-(2-나프틸)-4''-페닐트라이페닐아민(약칭: YGTBiβNB), N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-N-[4-(1-나프틸)페닐]-9,9'-스파이로바이(9H-플루오렌)-2-아민(약칭: PCBNBSF), N,N-비스([1,1'-바이페닐]-4-일)-9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-2-아민(약칭: BBASF), N,N-비스([1,1'-바이페닐]-4-일)-9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-4-아민(약칭: BBASF(4)), N-(1,1'-바이페닐-2-일)-N-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-9,9'-스파이로바이(9H-플루오렌)-4-아민(약칭: oFBiSF), N-(4-바이페닐)-N-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)다이벤조퓨란-4-아민(약칭: FrBiF), N-[4-(1-나프틸)페닐]-N-[3-(6-페닐다이벤조퓨란-4-일)페닐]-1-나프틸아민(약칭: mPDBfBNBN), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP), 4-페닐-3'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: mBPAFLP), 4-페닐-4'-[4-(9-페닐플루오렌-9-일)페닐]트라이페닐아민(약칭: BPAFLBi), 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBA1BP), 4,4'-다이페닐-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBBi1BP), 4-(1-나프틸)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBANB), 4,4'-다이(1-나프틸)-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBNBB), N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-아민(약칭: PCBASF), N-(1,1'-바이페닐-4-일)-9,9-다이메틸-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBBiF), 3,3'-(나프탈렌-1,4-다이일)비스(9-페닐-9H-카바졸)(약칭: PCzN2), 4-(10-페닐-9-안트릴)-4'-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: FLPAPA) 등이 있다.

도 1의 (B)에 나타낸 정공 수송층(1112a)은 정공 주입층(1111a)에 의하여 주입된 정공을 발광층(1113a)으로 수송하는 층이다.

정공 수송층(1112a)은 제 3 화합물을 가지는 것이 바람직하다.

제 3 화합물은 정공 수송성 재료이다. 정공 수송성 재료로서는 제 2 화합물에 사용할 수 있는 정공 수송성 재료를 사용할 수 있다.

제 3 화합물의 HOMO 준위는 제 2 화합물의 HOMO 준위 이하인 것이 바람직하다. 제 3 화합물의 HOMO 준위와 제 2 화합물의 HOMO 준위의 차이는 0.2eV 이내인 것이 바람직하다.

제 2 화합물 및 제 3 화합물은 각각 카바졸 골격, 다이벤조퓨란 골격, 다이벤조싸이오펜 골격, 및 안트라센 골격 중 적어도 하나를 가지는 것이 바람직하다.

제 2 화합물과 제 3 화합물이 동일한 정공 수송성 골격(특히 다이벤조퓨란 골격)을 가지면, 정공의 주입이 원활하게 되므로 바람직하다.

제 2 화합물과 제 3 화합물이 같으면, 정공의 주입이 원활하게 되므로 더 바람직하다.

정공 주입층(1111b)은 정공 수송층(1112b)에 정공을 주입하기 쉽게 하는 기능을 가진다.

정공 주입층(1111b)은 상술한 제 1 화합물 및 제 2 화합물을 가져도 좋다. 또한, 후술하는 정공 주입성이 높은 재료(정공 주입성 재료)를 가져도 좋다.

정공 수송층(1112b)은 정공 주입층(1111b)에 의하여 주입된 정공을 발광층(1113b)으로 수송하는 층이다.

정공 수송층(1112b)은 정공 수송성 재료를 가지는 것이 바람직하다. 정공 수송성 재료로서는 제 2 화합물에 사용할 수 있는 정공 수송성 재료를 사용할 수 있다. 또한, 후술하는 기타 정공 수송성 재료를 가져도 좋다.

전자 수송층(1114b)은 전자 주입층(1115b)에 의하여 주입된 전자를 발광층(1113b)으로 수송하는 층이다.

전자 수송층(1114b)은 전자 수송성 재료를 가지는 것이 바람직하다. 전자 수송성 재료로서는, 제 1 유기 화합물에 사용할 수 있는 전자 수송성 재료를 사용할 수 있다.

전자 주입층(1115b)은 EL층에 전자를 주입하기 쉽게 하는 기능을 가진다. 제 2 전극(1103)에 사용하는 재료의 일함수의 값과, 전자 주입층(1115b)에 사용하는 재료의 최저 공궤도 준위(LUMO 준위)의 차이는 작은(0.5eV 이내인) 것이 바람직하다.

전자 주입층(1115b)은 전자 주입성 재료를 가지는 것이 바람직하다. 전자 주입성 재료로서는, 제 2 물질에 사용할 수 있는 전자 주입성 재료를 사용할 수 있다. 전자 주입층(1115b)에는, 후술하는 전자 수송성 재료와 전자 공여성 재료(도너성 재료)를 포함하는 복합 재료를 사용할 수도 있다.

도 1의 (C)에 나타낸 발광 디바이스는 정공 수송층(1112a)이 정공 수송층(1112a1)과 정공 수송층(1112a2)의 적층 구조인 점, 제 3 층(1123)과 정공 주입층(1111b) 사이에 제 4 층(1124)을 가지는 점, 및 발광층(1113b)과 전자 수송층(1114b) 사이에 발광층(1113c)을 가지는 점에서 도 1의 (B)에 나타낸 발광 디바이스와 다르다.

정공 수송층(1112a1) 및 정공 수송층(1112a2)은 정공을 발광층(1113a) 측으로 수송하는 층이다.

정공 수송층(1112a1)은 제 3 화합물을 가지는 것이 바람직하다.

제 3 화합물은 정공 수송성 재료이다. 정공 수송성 재료로서는 제 2 화합물에 사용할 수 있는 정공 수송성 재료를 사용할 수 있다.

제 3 화합물의 HOMO 준위는 제 2 화합물의 HOMO 준위 이하인 것이 바람직하다. 제 3 화합물의 HOMO 준위와 제 2 화합물의 HOMO 준위의 차이는 0.2eV 이내인 것이 바람직하다.

제 2 화합물과 제 3 화합물이 같으면, 정공의 주입이 원활하게 되므로 더 바람직하다.

정공 수송층(1112a1)은 도 1의 (B)에서의 정공 수송층(1112a)과 같은 구성으로 할 수 있다.

정공 수송층(1112a2)은 제 4 화합물을 가지는 것이 바람직하다. 정공 수송층(1112a2)은 전자 블록층으로서의 기능을 가지는 것이 바람직하다.

제 4 화합물은 정공 수송성 재료이다. 정공 수송성 재료로서는 제 2 화합물에 사용할 수 있는 정공 수송성 재료를 사용할 수 있다.

제 4 화합물의 HOMO 준위는 제 3 화합물의 HOMO 준위보다 낮은 것이 바람직하다. 제 4 화합물의 HOMO 준위와 제 3 화합물의 HOMO 준위의 차이는 0.2eV 이내인 것이 바람직하다.

제 2 화합물, 제 3 화합물, 및 제 4 화합물은 각각 카바졸 골격, 다이벤조퓨란 골격, 다이벤조싸이오펜 골격, 및 안트라센 골격 중 적어도 하나를 가지는 것이 바람직하다.

제 2 화합물, 제 3 화합물, 및 제 4 화합물이 동일한 정공 수송성 골격(특히 다이벤조퓨란 골격)을 가지면, 정공의 주입이 원활하게 되므로 바람직하다.

정공 주입층(1111a), 정공 수송층(1112a1), 정공 수송층(1112a2)에 사용하는 정공 수송성 재료가 상술한 관계를 가짐으로써, 각 층으로의 정공 주입이 원활하게 수행되므로, 구동 전압의 상승이나 발광층(1113a)에서의 정공 과소 상태를 방지할 수 있다.

제 4 층(1124)은 전자 수송성 재료를 가지는 것이 바람직하다. 제 4 층(1124)을 제공함으로써, 제 3 층(1123)과 정공 주입층(1111b)의 상호 작용이 억제되므로, 전자를 원활하게 주고받을 수 있다.

제 4 층(1124)이 가지는 전자 수송성 재료의 LUMO 준위는 정공 주입층(1111b)이 가지는 전자 수용성 재료의 LUMO 준위와 제 3 층(1123)에 포함되는 제 2 물질의 LUMO 준위 사이인 것이 바람직하다. 제 4 층(1124)에 사용되는 전자 수송성 재료의 LUMO 준위의 구체적인 에너지 준위는 -5.0eV 이상이 바람직하고, -5.0eV 이상 -3.0eV 이하가 더 바람직하다. 제 4 층(1124)에 사용되는 전자 수송성 재료로서는 프탈로사이아닌(약칭: H₂Pc)이나 구리 프탈로사이아닌(약칭: CuPc) 등의 프탈로사이아닌계 재료 또는 금속-산소 결합과 방향족 배위자를 가지는 금속 착체를 들 수 있다.

도 1의 (C)에 나타낸 발광 디바이스는 발광층(1113a)을 가지는 발광 유닛과, 발광층(1113b) 및 발광층(1113c)을 가지는 발광 유닛의 2개의 발광 유닛을 가진다. 예를 들어, 발광층(1113a)이 청색의 형광을 발하고, 발광층(1113b)이 녹색의 인광을 발하고, 발광층(1113c)이 적색의 인광을 발하는 구성으로 함으로써, 발광 디바이스 전체로서 백색을 발광하는 발광 디바이스를 얻을 수 있다.

도 1의 (D)에 나타낸 발광 디바이스는 도 1의 (A)에 나타낸 발광 디바이스의 구성에 더하여, 기능층(1105c)과 제 2 전극(1103) 사이에 발광층(1113c) 및 기능층(1105d)을 가진다.

발광 디바이스가 가지는 발광 유닛은 2개에 한정되지 않는다. 도 1의 (D)에 나타낸 발광 디바이스는 발광층(1113a)을 포함하는 발광 유닛과, 발광층(1113b)을 포함하는 발광 유닛과, 발광층(1113c)을 포함하는 발광 유닛의 3개의 발광 유닛을 가지는 예이다. 예를 들어 도 1의 (D)에서, 발광층(1113a)이 제 1 청색광을 발하는 구성으로 하고, 발광층(1113b)이 녹색광, 황색광, 또는 황록색광과, 적색광을 발하는 구성으로 하고, 발광층(1113c)이 제 2 청색광을 발하는 구성으로 함으로써, 발광 디바이스 전체로서 백색 발광하는 발광 디바이스를 얻을 수 있다.

기능층(1105c)은 전자 수송층, 전자 주입층, 전하 발생층, 정공 주입층, 및 정공 수송층 중 적어도 1층을 가진다. 기능층(1105c)은 전하 발생 영역을 가진다.

기능층(1105d)은 예를 들어 전자 수송층 및 전자 주입층을 가져도 좋다.

[발광 디바이스에서의 발광 모델]

본 발명의 일 형태의 발광 디바이스에서의 발광 모델에 대하여 설명한다.

여기서는, 도 1의 (B)에 나타낸 정공 수송층(1112a), 발광층(1113a), 및 제 1 층(1121)을 사용하여 발광 디바이스의 발광 모델에 대하여 설명한다. 발광 디바이스는 도 1의 (B)의 구성에 한정되지 않고, 다른 구성에도 상기 발광 모델을 적용할 수 있다.

발광층(1113a)이 전자 과다 상태가 되면, 발광층(1113a) 내의 국소적인 영역에 발광 영역이 형성된다. 바꿔 말하면, 발광층(1113a) 내의 발광 영역의 폭이 좁다. 그러므로, 발광층(1113a)의 국소적인 영역에서 전자와 홀이 집중적으로 재결합되어 열화가 촉진된다. 또한 발광층(1113a)에서 재결합되지 않은 전자가 발광층(1113a)을 통과함으로써, 수명 또는 발광 효율이 저하되는 경우가 있다.

한편, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스에서는, 제 1 층(1121)의 전자 수송성을 낮게 함으로써, 발광층(1113a)에서의 발광 영역의 폭을 넓힐 수 있다. 발광 영역의 폭을 넓힘으로써, 발광층(1113a)에서의 전자와 홀의 재결합 영역을 분산시킬 수 있다. 따라서, 수명이 길고 발광 효율이 양호한 발광 디바이스를 제공할 수 있다.

본 발명의 일 형태의 발광 디바이스는 전류 밀도가 일정한 조건에서의 구동 시험에 의하여 얻어지는 휘도의 열화 곡선에서 극댓값을 가지는 경우가 있다. 즉, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스는 시간 경과에 따라 휘도가 상승되는 거동을 나타내는 경우가 있다. 상기 거동은 구동 초기의 급격한 열화(소위 초기 열화)를 상쇄할 수 있다. 따라서, 발광 디바이스를 상기 거동을 나타내는 구성으로 함으로써, 발광 디바이스의 초기 열화를 작게 하고, 구동 수명을 매우 길게 할 수 있다.

또한 극댓값을 가지는 열화 곡선의 미분을 취하면, 그 값이 0인 부분이 존재한다. 따라서, 열화 곡선의 미분에 0인 부분이 존재하는 발광 디바이스를 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스로 환언할 수 있다.

본 발명의 일 형태의 발광 디바이스는, 구동 초기에 발광 영역이 제 1 층(1121) 측까지 확대되는 경우가 있다. 즉, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스에서는, 구동 초기에 정공의 주입 장벽이 작고, 제 1 층(1121)의 전자 수송성이 비교적 낮기 때문에 발광 영역(즉 재결합 영역)이 발광층(1113a) 전체에 형성되는 되는 경우가 있다.

또한, 제 1 층(1121)에 포함되는 제 1 유기 화합물의 HOMO 준위가 -6.0eV 이상으로 비교적 높기 때문에, 정공의 일부가 제 1 층(1121)까지 도달하고, 제 1 층(1121)에서도 재결합이 일어나는 경우가 있다. 또한 이 현상은 발광층(1113a)에 포함되는 호스트 재료(또는 어시스트 재료)와 제 1 유기 화합물의 HOMO 준위의 차이가 0.2eV 이내인 경우에도 일어날 수 있다.

본 발명의 일 형태의 발광 디바이스에서는, 구동 시간이 경과함으로써 캐리어 밸런스가 변화되고, 제 1 층(1121)에서 재결합이 일어나기 어려워지므로, 재결합된 캐리어의 에너지를 효율적으로 발광에 기여시킬 수 있다. 그러므로, 구동 초기와 비교하여 휘도가 상승될 수 있다. 이 휘도 상승이, 발광 디바이스의 구동 초기에 나타나는 급격한 휘도 저하, 소위 초기 열화를 상쇄함으로써, 초기 열화가 작고 구동 수명이 긴 발광 디바이스를 제공할 수 있다. 또한 본 명세서 등에서, 상기 발광 디바이스를 ReSTI 구조(Recombination-Site Tailoring Injection 구조)라고 부르는 경우가 있다.

본 발명의 일 형태의 발광 디바이스에서, 제 1 층(1121)은 두께 방향에서 제 1 유기 화합물과 제 1 물질의 혼합비(농도)가 상이한 부분을 가지는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 전자 수송성 재료와, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 유기 금속 착체의 혼합비(농도)가 상이한 부분을 가지는 것이 바람직하다.

제 1 층(1121)에서의 제 1 물질의 농도는 비행 시간형 이차 이온 질량 분석(ToF-SIMS: Time-of-flight secondary ion mass spectrometry)에 의하여 얻어지는 원자나 분자의 검출량에서 추찰할 수 있다. 같은 2종류의 재료로 구성되고 혼합비가 서로 다른 부분에서, ToF-SIMS 분석에 의하여 각각 검출된 값의 대소는, 주목하는 원자나 분자의 존재량의 대소에 상당한다. 그러므로, 전자 수송성 재료 및 유기 금속 착체의 검출량을 비교함으로써, 혼합비의 대소를 추찰할 수 있다.

제 1 층(1121)에서의 제 1 물질의 함유량은 제 1 전극(1101) 측에 비하여 제 2 전극(1103) 측에서 더 적은 것이 바람직하다. 즉, 제 1 물질의 농도가 제 2 전극(1103) 측으로부터 제 1 전극(1101) 측을 향하여 상승되도록 제 1 층(1121)이 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 제 1 층(1121)은 제 1 유기 화합물의 농도가 높은 부분보다 발광층(1113a) 측에 제 1 유기 화합물의 농도가 낮은 부분을 가진다. 바꿔 말하면, 제 1 층(1121)은 제 1 물질의 농도가 낮은 부분보다 발광층(1113a) 측에 제 1 물질의 농도가 높은 부분을 가진다.

제 1 층(1121)에서, 제 1 유기 화합물의 농도가 높은 부분(제 1 물질의 농도가 낮은 부분)에서의 전자 이동도는 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때 1×10^-7cm²/Vs 이상 5×10^-5cm²/Vs 이하인 것이 바람직하다.

예를 들어, 제 1 층(1121)에서의 제 1 물질의 함유량(농도)은 도 2의 (A) 내지 (D)에 도시된 구성으로 할 수 있다. 또한, 도 2의 (A), (B)는 제 1 층(1121) 내에 명확한 경계가 없는 경우를 나타내고, 도 2의 (C), (D)는 제 1 층(1121) 내에 명확한 경계가 있는 경우를 나타낸 것이다.

제 1 층(1121) 내에 명확한 경계가 없는 경우, 제 1 유기 화합물과 제 1 물질의 농도는 각각 연속적으로 변화된다. 도 2의 (A), (B)에 제 1 물질의 농도가 연속적으로 변화되는 예를 나타내었다. 또한, 제 1 층(1121) 내에 명확한 경계가 있는 경우, 제 1 유기 화합물과 제 1 물질의 농도는 각각 계단상으로 변화한다. 도 2의 (C), (D)에 제 1 물질의 농도가 계단상으로 변화되는 예를 나타내었다. 또한, 제 1 유기 화합물과 제 1 물질의 농도가 계단상으로 변화되는 경우, 제 1 층(1121)은 복수의 층으로 구성되어 있다고 시사된다. 예를 들어, 도 2의 (C)는 제 1 층(1121)이 2층의 적층 구조인 경우를 나타낸 것이고, 도 2의 (D)는 제 1 층(1121)이 3층의 적층 구조인 경우를 나타낸 것이다. 또한, 도 2의 (C), (D)에 있어서, 파선은 복수의 층의 경계의 영역을 나타낸다.

제 2 층(1122)이 제 1 물질을 포함하는 경우, 상술한 바와 같이, 제 1 물질의 농도는 제 1 층에 비하여 제 2 층에서 더 낮은 것이 바람직하다.

예를 들어, 제 1 층(1121) 및 제 2 층(1122)에서의 제 1 물질의 함유량(농도)은 도 2의 (E), (F)에 나타낸 구성으로 할 수 있다.

예를 들어, 제 1 물질의 농도는 도 2의 (E), (F)에 나타낸 바와 같이 계단상으로 변화된다. 도 2의 (E)는 제 1 층(1121)이 단층 구조인 경우를 나타낸 것이고, 도 2의 (F)는 제 1 층(1121)이 2층의 적층 구조인 경우를 나타낸 것이다.

본 발명의 일 형태의 발광 디바이스에서의 캐리어 밸런스의 변화는 제 1 층(1121)(및 제 2 층(1122))의 전자 이동도의 변화에 기인하는 것으로 생각된다.

본 발명의 일 형태의 발광 디바이스는 제 1 층(1121) 내부에 제 1 물질의 농도차가 존재한다. 제 1 층(1121)은 상기 제 1 물질의 농도가 낮은 영역과 발광층(1113a) 사이에, 상기 제 1 물질의 농도가 높은 영역을 가진다. 즉, 제 1 물질의 농도가 낮은 영역이, 제 1 물질의 농도가 높은 영역보다 제 2 전극(1103) 측에 위치하는 구성을 가진다.

또는, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스는 제 1 층(1121)과 제 2 층(1122)에서 제 1 물질의 농도차가 존재한다. 상기 발광 디바이스는 제 2 층(1122)과 발광층(1113a) 사이에 제 2 층(1122)보다 제 1 물질의 농도가 높은 제 1 층(1121)을 가진다. 즉, 제 1 물질의 농도가 낮은 영역이, 제 1 물질의 농도가 높은 영역보다 제 2 전극(1103) 측에 위치하는 구성을 가진다.

이상과 같은 구성을 가지는 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스는 수명이 매우 길다. 특히, 초기 휘도를 100%로 한 경우, 휘도가 95%가 될 때까지의 시간(LT95라고도 함)을 매우 길게 할 수 있다.

[발광 디바이스의 재료]

이하에서는 발광 디바이스에 사용할 수 있는 재료에 대하여 자세히 설명한다. 또한, 기능층(1105a)(정공 주입층(1111a), 정공 수송층(1112a)), 제 1 층(1121), 제 2 층(1122), 제 3 층(1123), 및 제 4 층(1124)에 사용하는 것이 바람직한 재료는 각각 상술한 바와 같지만, 이하에 나타내는 재료를 사용하여도 좋다.

<전극>

발광 디바이스의 한 쌍의 전극을 형성하는 재료로서는 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 적절히 사용할 수 있다. 구체적으로는, In-Sn 산화물(ITO라고도 함), In-Si-Sn 산화물(ITSO라고도 함), In-Zn 산화물, In-W-Zn 산화물을 들 수 있다. 그 외에 알루미늄(Al), 타이타늄(Ti), 크로뮴(Cr), 망가니즈(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 갈륨(Ga), 아연(Zn), 인듐(In), 주석(Sn), 몰리브데넘(Mo), 탄탈럼(Ta), 텅스텐(W), 팔라듐(Pd), 금(Au), 백금(Pt), 은(Ag), 이트륨(Y), 네오디뮴(Nd) 등의 금속, 및 이들을 적절히 조합하여 포함하는 합금을 사용할 수도 있다. 그 외에, 위에서 예시하지 않은 원소 주기율표의 1족 또는 2족에 속하는 원소(예를 들어, 리튬(Li), 세슘(Cs), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr)), 유로퓸(Eu), 이터븀(Yb) 등의 희토류 금속 및 이들을 적절히 조합하여 포함하는 합금, 그래핀 등을 사용할 수 있다.

본 발명의 일 형태의 발광 디바이스에는, 마이크로캐비티 구조가 적용되어 있는 것이 바람직하다. 따라서, 발광 디바이스가 가지는 한 쌍의 전극 중 한쪽은 가시광에 대한 투과성 및 반사성을 가지는 전극(반투과·반반사 전극)인 것이 바람직하고, 다른 쪽은 가시광에 대한 반사성을 가지는 전극(반사 전극)인 것이 바람직하다. 발광 디바이스가 마이크로캐비티 구조를 가짐으로써, 발광층으로부터 얻어지는 발광을 양쪽 전극 사이에서 공진시켜, 발광 디바이스로부터 사출되는 광을 강하게 할 수 있다.

또한 반투과·반반사 전극은 가시광에 대한 투과성을 가지는 전극(투명 전극이라고도 함)과 반사 전극의 적층 구조로 할 수 있다.

투명 전극의 가시광의 투과율은 40% 이상으로 한다. 반투과·반반사 전극의 가시광의 반사율은 10% 이상 95% 이하, 바람직하게는 30% 이상 80% 이하로 한다. 반사 전극의 가시광의 반사율은 40% 이상 100% 이하, 바람직하게는 70% 이상 100% 이하로 한다.

제 1 전극(1101)과 제 2 전극(1103)의 저항률은 각각 1×10^-2Ωcm 이하가 바람직하다.

제 1 전극(1101)과 제 2 전극(1103)의 제작에는 스퍼터링법이나 진공 증착법을 사용할 수 있다.

<정공 주입층 및 정공 수송층>

정공 주입층은 EL층에 정공을 주입하기 쉽게 하는 기능을 가진다. 예를 들어, 정공 주입층은 양극으로부터 주입된 정공을 정공 수송층(또는 발광층 등)에 주입하는 기능을 가질 수 있다. 예를 들어, 정공 주입층은 정공을 발생시켜 상기 정공을 정공 수송층(또는 발광층 등)에 주입하는 기능을 가질 수 있다.

정공 주입층에는 정공 주입성이 높은 재료(정공 주입성 재료)를 사용할 수 있다.

정공 주입층에는 정공 수송성이 높은 재료(정공 수송성 재료)와 전자 수용성 재료를 포함하는 복합 재료를 사용할 수도 있다. 이 경우, 전자 수용성 재료에 의하여 정공 수송성 재료로부터 전자가 추출되어 정공 주입층에서 정공이 발생되고, 정공 수송층을 통하여 발광층에 정공이 주입된다. 또한 정공 주입층은 정공 수송성 재료와 전자 수용성 재료를 포함한 복합 재료로 이루어진 단층으로 형성하여도 좋고, 정공 수송성 재료와 전자 수용성 재료를 각각 다른 층으로 적층하여 형성하여도 좋다.

정공 수송층은 정공을 발광층으로 수송하는 층이다.

정공 수송층에는 정공 수송성 재료를 사용할 수 있다. 정공 수송층에 사용되는 정공 수송성 재료는, 정공 주입층의 HOMO 준위와 같거나 또는 가까운 HOMO 준위를 가지는 것이 바람직하다.

정공 주입성 재료로서는, 몰리브데넘 산화물, 바나듐 산화물, 루테늄 산화물, 텅스텐 산화물, 망가니즈 산화물 등의 전이 금속 산화물, H₂Pc, CuPC 등의 프탈로사이아닌계 화합물 등을 사용할 수 있다.

정공 주입성 재료로서는 4,4',4''-트리스(N,N-다이페닐아미노)트라이페닐아민(약칭: TDATA), 4,4',4''-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트라이페닐아민(약칭: MTDATA), 4,4'-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: DPAB), 4,4'-비스(N-{4-[N'-(3-메틸페닐)-N'-페닐아미노]페닐}-N-페닐아미노)바이페닐(약칭: DNTPD), 1,3,5-트리스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]벤젠(약칭: DPA3B), 3-[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCA1), 3,6-비스[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCA2), 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카바졸-3-일)아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCN1) 등의 방향족 아민 화합물 등을 사용할 수 있다.

정공 주입성 재료로서는 폴리(N-바이닐카바졸)(약칭: PVK), 폴리(4-바이닐트라이페닐아민)(약칭: PVTPA), 폴리[N-(4-{N'-[4-(4-다이페닐아미노)페닐]페닐-N'-페닐아미노}페닐)메타크릴아마이드](약칭: PTPDMA), 폴리[N,N'-비스(4-뷰틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘](약칭: Poly-TPD) 등을 사용할 수 있다. 또는 폴리(3,4-에틸렌다이옥시싸이오펜)/폴리(스타이렌설폰산)(약칭: PEDOT/PSS), 폴리아닐린/폴리(스타이렌설폰산)(PAni/PSS) 등의 산을 첨가한 고분자 화합물 등을 사용할 수도 있다.

정공 주입층에 사용하는 전자 수용성 재료로서는, 제 1 화합물에 사용할 수 있는 재료와 같은 재료를 사용할 수 있다.

정공 주입층에 사용되는 전자 수용성 재료로서는, 원소 주기율표의 4족 내지 8족에 속하는 금속의 산화물을 사용할 수도 있다. 구체적으로는 산화 몰리브데넘, 산화 바나듐, 산화 나이오븀, 산화 탄탈럼, 산화 크로뮴, 산화 텅스텐, 산화 망가니즈, 산화 레늄을 들 수 있다. 이 중에서도 특히, 산화 몰리브데넘은 대기 중에서도 안정적이고, 흡습성이 낮아 취급하기 쉽기 때문에 바람직하다.

정공 주입층 및 정공 수송층에 사용되는 정공 수송성 재료로서는 정공 이동도가 1×10^-6cm²/Vs 이상인 물질이 바람직하다. 또한 전자 수송성보다 정공 수송성이 높은 물질이면, 이들 외의 물질도 사용할 수 있다.

정공 주입층 및 정공 수송층에 사용할 수 있는 정공 수송성 재료로서는, 제 2 화합물에 사용할 수 있는 정공 수송성 재료를 들 수 있다. 이하에 정공 주입층 및 정공 수송층에 사용할 수 있는 기타 정공 수송성 재료를 열거한다(일부, 상기와 중첩되는 것도 포함함).

정공 수송성 재료로서는, π전자 과잉형 헤테로 방향족 화합물(예를 들어 카바졸 유도체, 싸이오펜 유도체, 퓨란 유도체 등)이나 방향족 아민(방향족 아민 골격을 가지는 화합물) 등이 바람직하다.

카바졸 유도체(카바졸 골격을 가지는 화합물)로서는 바이카바졸 유도체(예를 들어 3,3'-바이카바졸 유도체), 카바졸릴기를 가지는 방향족 아민 등을 들 수 있다.

바이카바졸 유도체(예를 들어 3,3'-바이카바졸 유도체)로서 구체적으로는 3,3'-비스(9-페닐-9H-카바졸)(약칭: PCCP), 9,9'-비스(1,1'-바이페닐-4-일)-3,3'-바이-9H-카바졸, 9,9'-비스(1,1'-바이페닐-3-일)-3,3'-바이-9H-카바졸, 9-(1,1'-바이페닐-3-일)-9'-(1,1'-바이페닐-4-일)-9H,9'H-3,3'-바이카바졸(약칭: mBPCCBP), 9-(2-나프틸)-9'-페닐-9H,9'H-3,3'-바이카바졸(약칭: βNCCP) 등을 들 수 있다.

카바졸릴기를 가지는 방향족 아민으로서는 구체적으로 PCBA1BP, N-(4-바이페닐)-N-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-9-페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCBiF), PCBBiF, PCBBi1BP, PCBANB, PCBNBB, 4-페닐다이페닐-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)아민(약칭: PCA1BP), N,N'-비스(9-페닐카바졸-3-일)-N,N'-다이페닐벤젠-1,3-다이아민(약칭: PCA2B), N,N',N''-트라이페닐-N,N',N''-트리스(9-페닐카바졸-3-일)벤젠-1,3,5-트라이아민(약칭: PCA3B), 9,9-다이메틸-N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]플루오렌-2-아민(약칭: PCBAF), PCBASF, PCzPCA1, PCzPCA2, PCzPCN1, 3-[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzDPA1), 3,6-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzDPA2), 3,6-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-(1-나프틸)아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzTPN2), 2-[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]스파이로-9,9'-바이플루오렌(약칭: PCASF), N-[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N-(4-페닐)페닐아닐린(약칭: YGA1BP), N,N'-비스[4-(카바졸-9-일)페닐]-N,N'-다이페닐-9,9-다이메틸플루오렌-2,7-다이아민(약칭: YGA2F), 4,4',4''-트리스(카바졸-9-일)트라이페닐아민(약칭: TCTA) 등을 들 수 있다.

카바졸 유도체로서는 상기에 더하여 PCzN2, 3-[4-(9-페난트릴)-페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPPn), 3-[4-(1-나프틸)-페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPN), 1,3-비스(N-카바졸릴)벤젠(약칭: mCP), 4,4'-다이(N-카바졸릴)바이페닐(약칭: CBP), 3,6-비스(3,5-다이페닐페닐)-9-페닐카바졸(약칭: CzTP), 1,3,5-트리스[4-(N-카바졸릴)페닐]벤젠(약칭: TCPB), 9-[4-(10-페닐-9-안트라센일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA) 등을 들 수 있다.

싸이오펜 유도체(싸이오펜 골격을 가지는 화합물) 및 퓨란 유도체(퓨란 골격을 가지는 화합물)로서는, 구체적으로는 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조싸이오펜)(약칭: DBT3P-II), 2,8-다이페닐-4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]다이벤조싸이오펜(약칭: DBTFLP-III), 4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-6-페닐다이벤조싸이오펜(약칭: DBTFLP-IV) 등의 싸이오펜 골격을 가지는 화합물, 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조퓨란)(약칭: DBF3P-II), 4-{3-[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]페닐}다이벤조퓨란(약칭: mmDBFFLBi-II) 등을 들 수 있다.

방향족 아민으로서는 구체적으로 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: NPB 또는 α-NPD), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-다이페닐-[1,1'-바이페닐]-4,4'-다이아민(약칭: TPD), 4,4'-비스[N-(스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: BSPB), BPAFLP, mBPAFLP, N-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-N-{9,9-다이메틸-2-[N'-페닐-N'-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)아미노]-9H-플루오렌-7-일}페닐아민(약칭: DFLADFL), N-(9,9-다이메틸-2-다이페닐아미노-9H-플루오렌-7-일)다이페닐아민(약칭: DPNF), 2-[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]스파이로-9,9'-바이플루오렌(약칭: DPASF), 2,7-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]스파이로-9,9'-바이플루오렌(약칭: DPA2SF), 4,4',4''-트리스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]트라이페닐아민(약칭: 1'-TNATA), TDATA, m-MTDATA, N,N'-다이(p-톨릴)-N,N'-다이페닐-p-페닐렌다이아민(약칭: DTDPPA), DPAB, DNTPD, DPA3B 등을 들 수 있다.

정공 수송성 재료로서는, PVK, PVTPA, PTPDMA, Poly-TPD 등의 고분자 화합물을 사용할 수도 있다.

정공 수송성 재료는 상기에 한정되지 않고, 공지의 다양한 재료를 1종류 또는 복수 종류 조합하여 정공 주입층 및 정공 수송층에 사용할 수 있다.

<발광층>

발광층은 발광 물질을 포함한 층이다. 발광층은 1종류 또는 복수 종류의 발광 물질을 가질 수 있다. 발광 물질로서는 청색, 자색, 청자색, 녹색, 황록색, 황색, 주황색, 적색 등의 발광색을 나타내는 물질을 적절히 사용한다. 또한 발광 물질로서, 근적외광을 발하는 물질을 사용할 수도 있다.

발광층은 발광 물질(게스트 재료)에 더하여 1종류 또는 복수 종류의 유기 화합물(호스트 재료, 어시스트 재료 등)을 가져도 좋다. 1종류 또는 복수 종류의 유기 화합물로서 본 실시형태에서 설명하는 정공 수송성 재료 및 전자 수송성 재료 중 한쪽 또는 양쪽을 사용할 수 있다. 또한 1종류 또는 복수 종류의 유기 화합물로서 양극성 재료를 사용하여도 좋다.

발광층에 사용할 수 있는 발광 물질로서는 특별한 한정은 없고, 단일항 여기 에너지를 가시광 영역 또는 근적외광 영역의 발광으로 변환하는 발광 물질, 또는 삼중항 여기 에너지를 가시광 영역 또는 근적외광 영역의 발광으로 변환하는 발광 물질을 사용할 수 있다.

단일항 여기 에너지를 발광으로 변환하는 발광 물질로서는 형광을 발하는 물질(형광 발광 물질)을 들 수 있고, 예를 들어 피렌 유도체, 안트라센 유도체, 트라이페닐렌 유도체, 플루오렌 유도체, 카바졸 유도체, 다이벤조싸이오펜 유도체, 다이벤조퓨란 유도체, 다이벤조퀴녹살린 유도체, 퀴녹살린 유도체, 피리딘 유도체, 피리미딘 유도체, 페난트렌 유도체, 나프탈렌 유도체 등이 있다. 특히 피렌 유도체는 발광 양자 수율이 높아 바람직하다. 피렌 유도체의 구체적인 예로서는, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6mMemFLPAPrn), N,N'-다이페닐-N,N'-비스[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6FLPAPrn), N,N'-비스(다이벤조퓨란-2-일)-N,N'-다이페닐피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6FrAPrn), N,N'-비스(다이벤조싸이오펜-2-일)-N,N'-다이페닐피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6ThAPrn), N,N'-(피렌-1,6-다이일)비스[(N-페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란)-6-아민](약칭: 1,6BnfAPrn), N,N'-(피렌-1,6-다이일)비스[(N-페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란)-8-아민](약칭: 1,6BnfAPrn-02), N,N'-(피렌-1,6-다이일)비스[(6,N-다이페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란)-8-아민](약칭: 1,6BnfAPrn-03) 등을 들 수 있다. 특히, 이들 1,6FLPAPrn, 1,6mMemFLPAPrn, 1,6BnfAPrn-03과 같은 피렌다이아민 화합물로 대표되는 축합 방향족 다이아민 화합물은 홀 트랩성이 높고, 발광 효율이나 신뢰성이 우수하기 때문에 바람직하다.

그 외에도, 5,6-비스[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-2,2'-바이피리딘(약칭: PAP2BPy), 5,6-비스[4'-(10-페닐-9-안트릴)바이페닐-4-일]-2,2'-바이피리딘(약칭: PAPP2BPy), N,N'-비스[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N,N'-다이페닐스틸벤-4,4'-다이아민(약칭: YGA2S), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(10-페닐-9-안트릴)트라이페닐아민(약칭: YGAPA), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(9,10-다이페닐-2-안트릴)트라이페닐아민(약칭: 2YGAPPA), N,9-다이페닐-N-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCAPA), 4-(10-페닐-9-안트릴)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBAPA), 4-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBAPBA), 페릴렌, 2,5,8,11-테트라(tert-뷰틸)페릴렌(약칭: TBP), N,N''-(2-tert-뷰틸안트라센-9,10-다이일다이-4,1-페닐렌)비스[N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민](약칭: DPABPA), N,9-다이페닐-N-[4-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCAPPA), N-[4-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPAPPA), 3,10-비스[N-(9-페닐-9H-카바졸-2-일)-N-페닐아미노]나프토[2,3-b;6,7-b']비스벤조퓨란(약칭: 3,10PCA2Nbf(IV)-02), 3,10-비스[N-(다이벤조퓨란-3-일)-N-페닐아미노]나프토[2,3-b;6,7-b']비스벤조퓨란(약칭: 3,10FrA2Nbf(IV)-02) 등을 사용할 수 있다.

삼중항 여기 에너지를 발광으로 변환하는 발광 물질로서는, 예를 들어 인광을 발하는 물질(인광 발광 물질)이나 열 활성화 지연 형광을 나타내는 물질(열 활성화 지연 형광(Thermally Activated Delayed Fluorescence: TADF) 재료)이 있다.

인광 발광 물질로서는, 예를 들어 4H-트라이아졸 골격, 1H-트라이아졸 골격, 이미다졸 골격, 피리미딘 골격, 피라진 골격, 또는 피리딘 골격을 가지는 유기 금속 착체(특히 이리듐 착체), 전자 흡인기를 가지는 페닐피리딘 유도체를 배위자로 하는 유기 금속 착체(특히 이리듐 착체), 백금 착체, 희토류 금속 착체 등이 있다.

청색 또는 녹색을 나타내고 발광 스펙트럼의 피크 파장이 450nm 이상 570nm 이하인 인광 발광 물질로서는 다음과 같은 물질을 들 수 있다.

예를 들어, 트리스{2-[5-(2-메틸페닐)-4-(2,6-다이메틸페닐)-4H-1,2,4-트라이아졸-3-일-κN2]페닐-κC}이리듐(III)(약칭: [Ir(mpptz-dmp)₃]), 트리스(5-메틸-3,4-다이페닐-4H-1,2,4-트라이아졸레이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(Mptz)₃]), 트리스[4-(3-바이페닐)-5-아이소프로필-3-페닐-4H-1,2,4-트라이아졸레이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(iPrptz-3b)₃]), 트리스[3-(5-바이페닐)-5-아이소프로필-4-페닐-4H-1,2,4-트라이아졸레이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(iPr5btz)₃]) 등의 4H-트라이아졸 골격을 가지는 유기 금속 착체, 트리스[3-메틸-1-(2-메틸페닐)-5-페닐-1H-1,2,4-트라이아졸레이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(Mptz1-mp)₃]), 트리스(1-메틸-5-페닐-3-프로필-1H-1,2,4-트라이아졸레이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(Prptz1-Me)₃]) 등의 1H-트라이아졸 골격을 가지는 유기 금속 착체, fac-트리스[1-(2,6-다이아이소프로필페닐)-2-페닐-1H-이미다졸]이리듐(III)(약칭: [Ir(iPrpmi)₃]), 트리스[3-(2,6-다이메틸페닐)-7-메틸이미다조[1,2-f]페난트리디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(dmpimpt-Me)₃]) 등의 이미다졸 골격을 가지는 유기 금속 착체, 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C^2']이리듐(III)테트라키스(1-피라졸릴)보레이트(약칭: FIr6), 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C^2']이리듐(III)피콜리네이트(약칭: FIrpic), 비스{2-[3',5'-비스(트라이플루오로메틸)페닐]피리디네이토-N,C^2'}이리듐(III)피콜리네이트(약칭: [Ir(CF₃ppy)₂(pic)]), 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C^2']이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: FIr(acac)) 등의 전자 흡인기를 가지는 페닐피리딘 유도체를 배위자로 하는 유기 금속 착체 등이 있다.

녹색 또는 황색을 나타내고 발광 스펙트럼의 피크 파장이 495nm 이상 590nm 이하인 인광 발광 물질로서는 다음과 같은 물질을 들 수 있다.

예를 들어, 트리스(4-메틸-6-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppm)₃]), 트리스(4-t-뷰틸-6-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tBuppm)₃]), (아세틸아세토네이토)비스(6-메틸-4-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppm)₂(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스(6-tert-뷰틸-4-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tBuppm)₂(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스[6-(2-노보닐)-4-페닐피리미디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(nbppm)₂(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스[5-메틸-6-(2-메틸페닐)-4-페닐피리미디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(mpmppm)₂(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스{4,6-다이메틸-2-[6-(2,6-다이메틸페닐)-4-피리미딘일-κN3]페닐-κC}이리듐(III)(약칭: [Ir(dmppm-dmp)₂(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스(4,6-다이페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(dppm)₂(acac)])과 같은 피리미딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체, (아세틸아세토네이토)비스(3,5-다이메틸-2-페닐피라지네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppr-Me)₂(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스(5-아이소프로필-3-메틸-2-페닐피라지네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppr-iPr)₂(acac)]) 등의 피라진 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체, 트리스(2-페닐피리디네이토-N,C^2')이리듐(III)(약칭: [Ir(ppy)₃]), 비스(2-페닐피리디네이토-N,C^2')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,C^2')이리듐(III)(약칭: [Ir(pq)₃]), 비스(2-페닐퀴놀리네이토-N,C^2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(pq)₂(acac)]), [2-(4-페닐-2-피리딘일-κN)페닐-κC]비스[2-(2-피리딘일-κN)페닐-κC]이리듐(III)(약칭: [Ir(ppy)₂(4dppy)]), 비스[2-(2-피리딘일-κN)페닐-κC][2-(4-메틸-5-페닐-2-피리딘일-κN)페닐-κC] 등의 피리딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체, 비스(2,4-다이페닐-1,3-옥사졸레이토-N,C^2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(dpo)₂(acac)]), 비스{2-[4'-(퍼플루오로페닐)페닐]피리디네이토-N,C^2'}이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(p-PF-ph)₂(acac)]), 비스(2-페닐벤조싸이아졸레이토-N,C^2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(bt)₂(acac)]) 등의 유기 금속 착체 외에 트리스(아세틸아세토네이토)(모노페난트롤린)터븀(III)(약칭: [Tb(acac)₃(Phen)]) 등의 희토류 금속 착체가 있다.

황색 또는 적색을 나타내고 발광 스펙트럼의 피크 파장이 570nm 이상 750nm 이하인 인광 발광 물질로서는 다음과 같은 물질을 들 수 있다.

예를 들어, (다이아이소뷰티릴메타네이토)비스[4,6-비스(3-메틸페닐)피리미디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(5mdppm)₂(dibm)]), 비스[4,6-비스(3-메틸페닐)피리미디네이토](다이피발로일메타네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(5mdppm)₂(dpm)]), 비스[4,6-다이(나프탈렌-1-일)피리미디네이토](다이피발로일메타네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(d1npm)₂(dpm)]), 트리스(4-t-뷰틸-6-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tBuppm)₃])과 같은 피리미딘 골격을 가지는 유기 금속 착체, (아세틸아세토네이토)비스(2,3,5-트라이페닐피라지네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tppr)₂(acac)]), 비스(2,3,5-트라이페닐피라지네이토)(다이피발로일메타네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tppr)₂(dpm)]), 비스{4,6-다이메틸-2-[3-(3,5-다이메틸페닐)-5-페닐-2-피라진일-κN]페닐-κC}(2,6-다이메틸-3,5-헵테인다이오네이토-κ²O,O')이리듐(III)(약칭: [Ir(dmdppr-P)₂(dibm)]), 비스{4,6-다이메틸-2-[5-(4-사이아노-2,6-다이메틸페닐)-3-(3,5-다이메틸페닐)-2-피라진일-κN]페닐-κC}(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵테인다이오네이토-κ²O,O')이리듐(III)(약칭: [Ir(dmdppr-dmCP)₂(dpm)]), (아세틸아세토네이토)비스[2-메틸-3-페닐퀴녹살리네이토-N,C^2']이리듐(III)(약칭: [Ir(mpq)₂(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스(2,3-다이페닐퀴녹살리네이토-N,C^2')이리듐(III)(약칭: [Ir(dpq)₂(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)퀴녹살리네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(Fdpq)₂(acac)]), 비스{4,6-다이메틸-2-[5-(5-사이아노-2-메틸페닐)-3-(3,5-다이메틸페닐)-2-피라진일-κN]페닐-κC}(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵테인다이오네이토-κ²O,O')이리듐(III)(약칭: [Ir(dmdppr-m5CP)₂(dpm)])과 같은 피라진 골격을 가지는 유기 금속 착체, 트리스(1-페닐아이소퀴놀리네이토-N,C^2')이리듐(III)(약칭: [Ir(piq)₃]), 비스(1-페닐아이소퀴놀리네이토-N,C^2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(piq)₂(acac)]), 비스[4,6-다이메틸-2-(2-퀴놀린일-κN)페닐-κC](2,4-펜테인다이오네이토-κ²O,O')이리듐(III)과 같은 피리딘 골격을 가지는 유기 금속 착체, 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르피린 백금(II)(약칭: [PtOEP])과 같은 백금 착체, 트리스(1,3-다이페닐-1,3-프로페인다이오네이토)(모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: [Eu(DBM)₃(Phen)]), 트리스[1-(2-테노일)-3,3,3-트라이플루오로아세토네이토](모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: [Eu(TTA)₃(Phen)])과 같은 희토류 금속 착체가 있다.

발광층에 사용되는 유기 화합물(호스트 재료, 어시스트 재료 등)로서는 발광 물질의 에너지 갭보다 큰 에너지 갭을 가지는 물질을 1종류 또는 복수 종류 선택하여 사용할 수 있다.

형광 발광 물질과 조합하여 사용되는 유기 화합물로서는 단일항 여기 상태의 에너지 준위가 크고, 삼중항 여기 상태의 에너지 준위가 작은 유기 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.

위에 나타낸 구체적인 예와 부분적으로 중복되지만, 발광 물질(형광 발광 물질, 인광 발광 물질)과의 바람직한 조합이라는 관점에서 유기 화합물의 구체적인 예를 이하에 나타낸다.

형광 발광 물질과 조합하여 사용될 수 있는 유기 화합물로서는 안트라센 유도체, 테트라센 유도체, 페난트렌 유도체, 피렌 유도체, 크리센 유도체, 다이벤조[g,p]크리센 유도체 등의 축합 다환 방향족 화합물을 들 수 있다.

형광 발광 물질과 조합하여 사용하는 유기 화합물의 구체적인 예로서는, 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: PCzPA), 3,6-다이페닐-9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: DPCzPA), PCPN, 9,10-다이페닐안트라센(약칭: DPAnth), N,N-다이페닐-9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: CzA1PA), 4-(10-페닐-9-안트릴)트라이페닐아민(약칭: DPhPA), YGAPA, PCAPA, N,9-다이페닐-N-{4-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]페닐}-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCAPBA), N-(9,10-다이페닐-2-안트릴)-N,9-다이페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCAPA), 6,12-다이메톡시-5,11-다이페닐크리센, N,N,N',N',N'',N'',N''',N'''-옥타페닐다이벤조[g,p]크리센-2,7,10,15-테트라아민(약칭: DBC1), CzPA, 7-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-7H-다이벤조[c,g]카바졸(약칭: cgDBCzPA), 6-[3-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란(약칭: 2mBnfPPA), 9-페닐-10-{4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)바이페닐-4'-일}안트라센(약칭: FLPPA), 9,10-비스(3,5-다이페닐페닐)안트라센(약칭: DPPA), 9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: DNA), 2-tert-뷰틸-9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: t-BuDNA), 9,9'-바이안트릴(약칭: BANT), 9,9'-(스틸벤-3,3'-다이일)다이페난트렌(약칭: DPNS), 9,9'-(스틸벤-4,4'-다이일)다이페난트렌(약칭: DPNS2), 1,3,5-트라이(1-피렌일)벤젠(약칭: TPB3), 5,12-다이페닐테트라센, 5,12-비스(바이페닐-2-일)테트라센, 9-(1-나프틸)-10-[4-(2-나프틸)페닐]안트라센(약칭: αN-βNPAnth) 등을 들 수 있다.

인광 발광 물질과 조합하여 사용되는 유기 화합물로서는, 발광 물질의 삼중항 여기 에너지(기저 상태와 삼중항 여기 상태의 에너지 차이)보다 삼중항 여기 에너지가 큰 유기 화합물을 선택하면 좋다.

들뜬 복합체를 형성하기 위하여 복수의 유기 화합물(예를 들어 제 1 호스트 재료 및 제 2 호스트 재료(또는 어시스트 재료) 등)을 발광 물질과 조합하여 사용하는 경우에는, 이들 복수의 유기 화합물을 인광 발광 물질(특히 유기 금속 착체)와 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 들뜬 복합체로부터 발광 물질로의 에너지 이동인 ExTET(Exciplex-Triplet Energy Transfer)를 사용한 발광을 효율적으로 얻을 수 있다. 또한 복수의 유기 화합물의 조합으로서는, 들뜬 복합체가 형성되기 쉬운 조합이 좋고, 정공을 받기 쉬운 화합물(정공 수송성 재료)과, 전자를 받기 쉬운 화합물(전자 수송성 재료)를 조합하는 것이 특히 바람직하다. 발광 물질의 가장 낮은 에너지 측의 흡수대의 파장과 중첩되는 발광을 나타내는 들뜬 복합체를 형성하는 조합을 선택함으로써, 에너지 이동이 원활해져 발광을 효율적으로 얻을 수 있다. 또한 정공 수송성 재료 및 전자 수송성 재료로서는, 구체적으로 본 실시형태에 나타낸 재료를 사용할 수 있다. 이 구성에 의하여, 발광 디바이스의 고효율, 저전압 구동, 장수명을 동시에 실현할 수 있다.

들뜬 복합체를 형성하는 재료의 조합으로서는, 정공 수송성 재료의 HOMO 준위가 전자 수송성 재료의 HOMO 준위 이상인 것이 바람직하다. 정공 수송성 재료의 LUMO 준위(최저 공궤도 준위)가 전자 수송성 재료의 LUMO 준위 이상인 것이 바람직하다. 또한 재료의 LUMO 준위 및 HOMO 준위는 사이클릭 볼타메트리(CV) 측정에 의하여 측정되는 재료의 전기 화학 특성(환원 전위 및 산화 전위)으로부터 도출할 수 있다.

들뜬 복합체의 형성은 예를 들어 정공 수송성 재료의 발광 스펙트럼, 전자 수송성 재료의 발광 스펙트럼, 및 이들 재료를 혼합한 혼합막의 발광 스펙트럼을 비교하여, 혼합막의 발광 스펙트럼이 각 재료의 발광 스펙트럼보다 장파장으로 시프트하는(또는 장파장 측에 새로운 피크를 가지는) 현상을 관측함으로써 확인할 수 있다. 또는 정공 수송성 재료의 과도(過渡) 포토루미네선스(PL), 전자 수송성 재료의 과도 PL, 및 이들 재료를 혼합한 혼합막의 과도 PL을 비교하여, 혼합막의 과도 PL 수명이, 각 재료의 과도 PL 수명보다 장수명 성분을 가지거나, 또는 지연 성분의 비율이 커지는 등의 과도 응답의 차이를 관측함으로써 확인할 수 있다. 또한 상술한 과도 PL은 과도 일렉트로루미네선스(EL)라고 바꿔 읽어도 좋다. 즉, 정공 수송성 재료의 과도 EL, 전자 수송성 재료의 과도 EL, 및 이들의 혼합막의 과도 EL을 비교하여, 과도 응답의 차이를 관측함으로써 들뜬 복합체의 형성을 확인할 수도 있다.

인광 발광 물질과 조합하여 사용될 수 있는 유기 화합물로서는 방향족 아민(방향족 아민 골격을 가지는 화합물), 카바졸 유도체, 다이벤조싸이오펜 유도체(싸이오펜 유도체), 다이벤조퓨란 유도체(퓨란 유도체), 아연이나 알루미늄계 금속 착체, 옥사다이아졸 유도체, 트라이아졸 유도체, 벤즈이미다졸 유도체, 퀴녹살린 유도체, 다이벤조퀴녹살린 유도체, 피리미딘 유도체, 트라이아진 유도체, 피리딘 유도체, 바이피리딘 유도체, 페난트롤린 유도체 등을 들 수 있다.

정공 수송성이 높은 유기 화합물인 방향족 아민, 카바졸 유도체, 다이벤조싸이오펜 유도체, 다이벤조퓨란 유도체의 구체적인 예로서는, 상술한 정공 수송성 재료의 구체적인 예와 같은 것을 들 수 있다.

전자 수송성이 높은 유기 화합물인, 아연이나 알루미늄계 금속 착체의 구체적인 예로서는, 트리스(8-퀴놀리놀레이토)알루미늄(III)(약칭: Alq), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀레이토)알루미늄(III)(약칭: Almq₃), 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리네이토)베릴륨(II)(약칭: BeBq₂), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀레이토)(4-페닐페놀레이토)알루미늄(III)(약칭: BAlq), 비스(8-퀴놀리놀레이토)아연(II)(약칭: Znq) 등 퀴놀린 골격 또는 벤조퀴놀린 골격을 가지는 금속 착체 등을 들 수 있다.

이 외에 비스[2-(2-벤즈옥사졸릴)페놀레이토]아연(II)(약칭: ZnPBO), 비스[2-(2-벤조싸이아졸릴)페놀레이토]아연(II)(약칭: ZnBTZ) 등의 옥사졸 골격을 가지는 금속 착체, 싸이아졸 골격을 가지는 금속 착체 등을 사용할 수도 있다.

전자 수송성이 높은 유기 화합물인 옥사다이아졸 유도체, 트라이아졸 유도체, 벤즈이미다졸 유도체, 퀴녹살린 유도체, 다이벤조퀴녹살린 유도체, 페난트롤린 유도체의 구체적인 예로서는 2-(4-바이페닐릴)-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸(약칭: PBD), 1,3-비스[5-(p-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸-2-일]벤젠(약칭: OXD-7), 9-[4-(5-페닐-1,3,4-옥사다이아졸-2-일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CO11), 3-(4-바이페닐릴)-4-페닐-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,2,4-트라이아졸(약칭: TAZ), 3-(4-tert-뷰틸페닐)-4-(4-에틸페닐)-5-(4-바이페닐릴)-1,2,4-트라이아졸(약칭: p-EtTAZ), 2-{4-[9,10-다이(나프탈렌-2-일)-2-안트릴]페닐}-1-페닐-1H-벤즈이미다졸(약칭: ZADN), 2,2',2''-(1,3,5-벤젠트라이일)트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸)(약칭: TPBI), 2-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤즈이미다졸(약칭: mDBTBIm-II), 4,4'-비스(5-메틸벤즈옥사졸-2-일)스틸벤(약칭: BzOs), 바소페난트롤린(약칭: Bphen), 바소큐프로인(약칭: BCP), 2,9-비스(나프탈렌-2-일)-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: NBphen), 2-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTPDBq-II), 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II), 2-[3'-(9H-카바졸-9-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mCzBPDBq), 2-[4-(3,6-다이페닐-9H-카바졸-9-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2CzPDBq-III), 7-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 7mDBTPDBq-II), 및 6-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 6mDBTPDBq-II) 등을 들 수 있다.

전자 수송성이 높은 유기 화합물인, 다이아진 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물, 트라이아진 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물, 피리딘 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물의 구체적인 예로서는, 4,6-비스[3-(페난트렌-9-일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mPnP2Pm), 4,6-비스[3-(4-다이벤조싸이엔일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mDBTP2Pm-II), 4,6-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mCzP2Pm), 2-{4-[3-(N-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸-9-일]페닐}-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: PCCzPTzn), 9-[3-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)페닐]-9'-페닐-2,3'-바이-9H-카바졸(약칭: mPCCzPTzn-02), 2-[3'-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-1,1'-바이페닐-3-일]-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: mFBPTzn), 2-[(1,1'-바이페닐)-4-일]-4-페닐-6-[9,9'-스파이로바이(9H-플루오렌)-2-일]-1,3,5-트라이아진(약칭: BP-SFTzn), 2-{3-[3-(벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-일)페닐]페닐}-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: mBnfBPTzn), 2-{3-[3-(벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-6-일)페닐]페닐}-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: mBnfBPTzn-02), 3,5-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리딘(약칭: 35DCzPPy), 1,3,5-트라이[3-(3-피리딜)페닐]벤젠(약칭: TmPyPB) 등을 들 수 있다.

전자 수송성이 높은 유기 화합물로서는, 폴리(2,5-피리딘다이일)(약칭: PPy), 폴리[(9,9-다이헥실플루오렌-2,7-다이일)-co-(피리딘-3,5-다이일)](약칭: PF-Py), 폴리[(9,9-다이옥틸플루오렌-2,7-다이일)-co-(2,2'-바이피리딘-6,6'-다이일)](약칭: PF-BPy)과 같은 고분자 화합물을 사용할 수도 있다.

TADF 재료란, S₁ 준위(단일항 여기 상태의 에너지 준위)와 T₁ 준위(삼중항 여기 상태의 에너지 준위)의 차이가 작고, 역 항간 교차에 의하여 에너지를 삼중항 여기 에너지로부터 단일항 여기 에너지로 변환하는 기능을 가지는 재료이다. 그러므로 삼중항 여기 에너지를 미량의 열 에너지에 의하여 단일항 여기 에너지로 업 컨버트(역 항간 교차)할 수 있고, 단일항 여기 상태를 효율적으로 생성할 수 있다. 또한 삼중항 여기 에너지를 발광으로 변환할 수 있다. 열 활성화 지연 형광이 효율적으로 얻어지는 조건으로서는 S₁ 준위와 T₁ 준위의 에너지 차이가 0eV 이상 0.2eV 이하, 바람직하게는 0eV 이상 0.1eV 이하인 것을 들 수 있다. 또한 TADF 재료에서의 지연 형광이란, 통상의 형광과 같은 스펙트럼을 가지면서도 수명이 현저히 긴 발광을 말한다. 그 수명은 10^-6초 이상, 바람직하게는 10^-3초 이상이다.

2종류의 물질로 여기 상태를 형성하는 들뜬 복합체는, S₁ 준위와 T₁ 준위의 차이가 매우 작고, 삼중항 여기 에너지를 단일항 여기 에너지로 변환할 수 있는 TADF 재료로서의 기능을 가진다.

T₁ 준위의 지표로서는, 저온(예를 들어 77K 내지 10K)에서 관측되는 인광 스펙트럼을 사용하면 좋다. TADF 재료는, 그 형광 스펙트럼의 단파장 측의 테일(tail)에서 접선을 긋고, 그 외삽선의 파장의 에너지를 S₁ 준위로 하고, 인광 스펙트럼의 단파장 측의 테일에서 접선을 긋고, 그 외삽선의 파장의 에너지를 T₁ 준위로 한 경우에 그 S₁과 T₁의 차이가 0.3eV 이하인 것이 바람직하고, 0.2eV 이하인 것이 더 바람직하다.

TADF 재료는 게스트 재료로서 사용하여도 좋고, 호스트 재료로서 사용하여도 좋다.

TADF 재료로서는, 예를 들어 풀러렌이나 그 유도체, 프로플라빈 등의 아크리딘 유도체, 에오신 등이 있다. 또한 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 주석(Sn), 백금(Pt), 인듐(In), 또는 팔라듐(Pd) 등을 포함하는 금속 함유 포르피린을 들 수 있다. 금속 함유 포르피린으로서는, 예를 들어 프로토포르피린-플루오린화 주석 착체(약칭: SnF₂(Proto IX)), 메소포르피린-플루오린화 주석 착체(약칭: SnF₂(Meso IX)), 헤마토포르피린-플루오린화 주석 착체(약칭: SnF₂(Hemato IX)), 코프로포르피린테트라메틸에스터-플루오린화 주석 착체(약칭: SnF₂(Copro III-4Me)), 옥타에틸포르피린-플루오린화 주석 착체(약칭: SnF₂(OEP)), 에티오포르피린-플루오린화 주석 착체(약칭: SnF₂(Etio I)), 옥타에틸포르피린-염화 백금 착체(약칭: PtCl₂OEP) 등이 있다.

그 외에도, 2-(바이페닐-4-일)-4,6-비스(12-페닐인돌로[2,3-a]카바졸-11-일)-1,3,5-트라이아진(약칭: PIC-TRZ), PCCzPTzn, 2-[4-(10H-페녹사진-10-일)페닐]-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: PXZ-TRZ), 3-[4-(5-페닐-5,10-다이하이드로페나진-10-일)페닐]-4,5-다이페닐-1,2,4-트라이아졸(약칭: PPZ-3TPT), 3-(9,9-다이메틸-9H-아크리딘-10-일)-9H-크산텐-9-온(약칭: ACRXTN), 비스[4-(9,9-다이메틸-9,10-다이하이드로아크리딘)페닐]설폰(약칭: DMAC-DPS), 10-페닐-10H,10'H-스파이로[아크리딘-9,9'-안트라센]-10'-온(약칭: ACRSA) 등의 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리 및 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 가지는 헤테로 고리 화합물을 사용할 수 있다. 상기 헤테로 고리 화합물은 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리 및 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 가지기 때문에, 전자 수송성 및 정공 수송성이 모두 높아 바람직하다. 또한 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 대신에 사이아노기와 같은 전자 흡인기가 결합된 방향족 고리를 사용하여도 좋다. 또한 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 대신에, π전자 부족형 골격을 사용할 수 있다. 마찬가지로, π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리 대신에, π전자 과잉형 골격을 사용할 수 있다.

π전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 가지는 골격 중, 피리딘 골격, 다이아진 골격(피리미딘 골격, 피라진 골격, 피리다진 골격), 및 트라이아진 골격은 안정적이고 신뢰성이 양호하기 때문에 바람직하다. 특히, 벤조퓨로피리미딘 골격, 벤조티에노피리미딘 골격, 벤조퓨로피라진 골격, 벤조티에노피라진 골격은 전자 수용성이 높고 신뢰성이 양호하기 때문에 바람직하다.

π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리를 가지는 골격 중, 아크리딘 골격, 페녹사진 골격, 페노싸이아진 골격, 퓨란 골격, 싸이오펜 골격, 및 피롤 골격은 안정적이고 신뢰성이 양호하기 때문에, 상기 골격 중 적어도 하나를 가지는 것이 바람직하다. 특히, 다이벤조퓨란 골격, 다이벤조싸이오펜 골격, 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 도너성과 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리의 억셉터성이 모두 강해져, 단일항 여기 상태와 삼중항 여기 상태의 에너지 차이가 작아지기 때문에 특히 바람직하다.

π전자 과잉형 골격으로서 방향족 아민 골격, 페나진 골격 등을 사용할 수 있다. π전자 부족형 골격으로서 크산텐 골격, 싸이오크산텐다이옥사이드 골격, 옥사다이아졸 골격, 트라이아졸 골격, 이미다졸 골격, 안트라퀴논 골격, 페닐보레인이나 보레인트렌 등의 붕소를 포함하는 골격, 벤조나이트릴 또는 사이아노벤젠 등의 나이트릴기 또는 사이아노기를 가지는 방향족 고리나 헤테로 방향족 고리, 벤조페논 등의 카보닐 골격, 포스핀옥사이드 골격, 설폰 골격 등을 사용할 수 있다.

또한 발광 물질로서 TADF 재료를 사용하는 경우, 다른 유기 화합물과 조합하여 사용할 수도 있다. 특히 상술한 호스트 재료(정공 수송성 재료, 전자 수송성 재료)와 조합할 수 있다. TADF 재료를 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.

또한 TADF 재료를 호스트 재료로서 사용하고, 형광 발광 물질을 게스트 재료로서 사용하여도 좋다. TADF 재료를 호스트 재료로서 사용하면 TADF 재료로 생성된 삼중항 여기 에너지가 역 항간 교차에 의하여 단일항 여기 에너지로 변환되고, 그리고 발광 물질로 에너지 이동됨으로써 발광 디바이스의 발광 효율을 높일 수 있다. 이때, TADF 재료가 에너지 도너로서 기능하고, 발광 물질이 에너지 억셉터로서 기능한다. 따라서 호스트 재료로서 TADF 재료를 사용하는 것은 게스트 재료로서 형광 발광 물질을 사용하는 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 준위는 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 물질로 여기 에너지 이동이 원활해져 발광을 효율적으로 얻을 수 있기 때문에 바람직하다.

또한 역 항간 교차에 의하여 삼중항 여기 에너지로부터 단일항 여기 에너지가 효율적으로 생성되기 위해서는, TADF 재료에서 캐리어의 재결합이 발생하는 것이 바람직하다. 또한 TADF 재료에서 생성된 삼중항 여기 에너지가 형광 발광 물질의 삼중항 여기 에너지로 이동하지 않는 것이 바람직하다. 그러므로 형광 발광 물질은, 형광 발광 물질이 가지는 발광단(발광의 원인이 되는 골격)의 주위에 보호기를 가지는 것이 바람직하다. 상기 보호기로서는, π결합을 가지지 않는 치환기가 바람직하고, 포화 탄화수소가 바람직하고, 구체적으로는 탄소수 3 내지 10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬기, 탄소수 3 내지 10의 트라이알킬실릴기를 들 수 있고, 복수의 보호기를 가지는 것이 더 바람직하다. π결합을 가지지 않는 치환기는 캐리어를 수송하는 기능이 불충분하기 때문에, 캐리어 수송이나 캐리어의 재결합에 영향을 거의 미치지 않고, TADF 재료와 형광 발광 물질의 발광단의 거리를 멀어지게 할 수 있다. 여기서, 발광단이란 형광 발광 물질에서 발광의 원인이 되는 원자단(골격)을 가리킨다. 발광단은 π결합을 가지는 골격인 것이 바람직하고, 방향족 고리를 포함하는 것이 바람직하고, 축합 방향족 고리 또는 축합 헤테로 방향족 고리를 가지는 것이 바람직하다. 축합 방향족 고리 또는 축합 헤테로 방향족 고리로서는, 페난트렌 골격, 스틸벤 골격, 아크리돈 골격, 페녹사진 골격, 페노싸이아진 골격 등을 들 수 있다. 특히, 나프탈렌 골격, 안트라센 골격, 플루오렌 골격, 크리센 골격, 트라이페닐렌 골격, 테트라센 골격, 피렌 골격, 페릴렌 골격, 쿠마린 골격, 퀴나크리돈 골격, 나프토비스벤조퓨란 골격을 가지는 형광 발광 물질은 형광 양자 수율이 높기 때문에 바람직하다.

<전자 주입층 및 전자 수송층>

전자 주입층은 EL층에 전자를 주입하기 쉽게 하는 기능을 가진다. 예를 들어, 전자 주입층은 음극으로부터 주입된 전자를 전자 수송층(또는 발광층 등)에 주입하는 기능을 가질 수 있다. 예를 들어, 전자 주입층은 전자를 발생시켜 상기 전자를 전자 수송층(또는 발광층 등)에 주입하는 기능을 가질 수 있다.

전자 주입층에는, 전자 주입성이 높은 재료(전자 주입성 재료)를 사용할 수 있다.

전자 주입층에는 전자 수송성이 높은 재료(전자 수송성 재료)와 전자 공여성 재료(도너성 재료)를 포함하는 복합 재료를 사용할 수도 있다. 이 경우, 전자 공여성 재료에 의하여 전자 수송성 재료로부터 정공이 추출되어 전자 주입층에서 전자가 발생되고, 전자 수송층을 통하여 발광층에 전자가 주입된다. 또한 전자 주입층은 전자 수송성 재료와 전자 공여성 재료를 포함한 복합 재료로 이루어진 단층으로 형성하여도 좋고, 전자 수송성 재료와 전자 공여성 재료를 각각 다른 층으로 적층하여 형성하여도 좋다.

전자 수송층은 전자를 발광층으로 수송하는 층이다.

전자 수송층에는 전자 수송성 재료를 사용할 수 있다.

전자 주입성 재료로서는, 제 2 물질에 사용할 수 있는 재료와 같은 재료를 들 수 있다.

전자 주입층에 사용하는 전자 공여성 재료로서는, 전자 수송성 재료에 대하여 전자 공여성을 나타내는 물질을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 제 2 물질에 사용할 수 있는 재료와 같은 재료를 들 수 있다.

전자 주입층 및 전자 수송층에 사용되는 전자 수송성 재료로서는 전자 이동도가 1×10^-6cm²/Vs 이상인 물질이 바람직하다. 또한 정공 수송성보다 전자 수송성이 높은 물질이면, 이들 외의 물질도 사용할 수 있다.

전자 수송성 재료로서는, 제 1 유기 화합물에 사용할 수 있는 전자 수송성 재료를 사용할 수 있다.

본 발명의 일 형태의 발광 디바이스의 제작에는 증착법 등의 진공 프로세스나, 스핀 코팅법이나 잉크젯법 등의 용액 프로세스를 사용할 수 있다. 증착법을 사용하는 경우에는, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 이온 빔 증착법, 분자선 증착법, 진공 증착법 등의 물리 증착법(PVD법)이나, 화학 증착법(CVD법) 등을 사용할 수 있다. 특히, EL층에 포함되는 기능층(정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 등)에 대해서는 증착법(진공 증착법 등), 코팅법(딥 코팅법, 다이 코팅법, 바 코팅법, 스핀 코팅법, 스프레이 코팅법 등), 인쇄법(잉크젯법, 스크린(공판 인쇄)법, 오프셋(평판 인쇄)법, 플렉소 인쇄(철판 인쇄)법, 그라비어법, 마이크로 콘택트법 등) 등의 방법으로 형성할 수 있다.

발광 디바이스를 구성하는 기능층의 재료는 각각 상술한 재료에 한정되지 않는다. 예를 들어, 기능층의 재료로서는 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등), 중분자 화합물(저분자와 고분자의 중간 영역의 화합물: 분자량 400 이상 4000 이하), 무기 화합물(퀀텀닷(quantum dot) 재료 등) 등을 사용하여도 좋다. 또한 퀀텀닷 재료로서는, 콜로이드상 퀀텀닷 재료, 합금형 퀀텀닷 재료, 코어·셸형 퀀텀닷 재료, 코어형 퀀텀닷 재료 등을 사용할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 실시형태의 발광 디바이스는 제 1 물질(금속, 금속염, 금속 산화물, 또는 유기 금속염)을 가지는 제 1 층과, 제 2 물질(전자 주입성 재료)을 가지는 제 3 층 사이에 제 1 층보다 제 1 물질의 농도가 낮은 제 2 층을 가진다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 제 3 층으로부터 제 2 층으로, 또한 제 1 층으로의 전자 주입성이 높아지므로 발광 디바이스의 구동 전압을 저하시킬 수 있다. 이에 의하여, 발광 디바이스의 신뢰성을 높일 수 있다.

본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다. 또한 본 명세서에서 하나의 실시형태에 복수의 구성예가 기재된 경우에는 구성예를 적절히 조합할 수 있다.

(실시형태 2)

본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 발광 장치에 대하여 도 3 내지 도 5를 사용하여 설명한다.

[발광 장치의 구성예 1]

도 3의 (A)에 발광 장치의 상면도를 나타내고, 도 3의 (B), (C)에 도 3의 (A)의 일점쇄선 X1-Y1 간 및 X2-Y2 간의 단면도를 나타내었다. 도 3의 (A) 내지 (C)에 나타낸 발광 장치는 예를 들어 조명 장치에 사용할 수 있다. 발광 장치는 보텀 이미션형, 톱 이미션형, 듀얼 이미션형 중 어느 것이어도 좋다.

도 3의 (B)에 나타낸 발광 장치는 기판(490a), 기판(490b), 도전층(406), 도전층(416), 절연층(405), 유기 EL 디바이스(450)(제 1 전극(401), EL층(402), 및 제 2 전극(403)), 및 접착층(407)을 가진다. 유기 EL 디바이스(450)에는 실시형태 1에 나타낸, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스의 구성을 적용하는 것이 바람직하다.

유기 EL 디바이스(450)는 기판(490a) 위의 제 1 전극(401)과, 제 1 전극(401) 위의 EL층(402)과, EL층(402) 위의 제 2 전극(403)을 가진다. 기판(490a), 접착층(407), 및 기판(490b)에 의하여 유기 EL 디바이스(450)는 밀봉되어 있다.

제 1 전극(401), 도전층(406), 도전층(416)의 단부는 절연층(405)으로 덮여 있다. 도전층(406)은 제 1 전극(401)과 전기적으로 접속되고, 도전층(416)은 제 2 전극(403)과 전기적으로 접속된다. 제 1 전극(401)을 개재(介在)하여 절연층(405)으로 덮인 도전층(406)은 보조 배선으로서 기능하고, 제 1 전극(401)과 전기적으로 접속된다. 유기 EL 디바이스(450)의 전극과 전기적으로 접속되는 보조 배선을 가지면, 전극의 저항에 기인하는 전압 강하를 억제할 수 있어 바람직하다. 도전층(406)은 제 1 전극(401) 위에 제공되어도 좋다. 또한 절연층(405) 위 등에 제 2 전극(403)과 전기적으로 접속되는 보조 배선을 가져도 좋다.

기판(490a) 및 기판(490b)에는 각각 유리, 석영, 세라믹, 사파이어, 유기 수지 등을 사용할 수 있다. 기판(490a) 및 기판(490b)에 가요성을 가지는 재료를 사용하면, 표시 장치의 가요성을 높일 수 있다.

발광 장치의 발광면에는 광 추출 효율을 높이기 위한 광 추출 구조, 먼지의 부착을 억제하는 대전 방지막, 오염의 부착되기 어렵게 하는 발수성 막, 사용에 따른 손상의 발생을 억제하는 하드 코트막, 충격 흡수층 등을 배치하여도 좋다.

절연층(405)에 사용할 수 있는 절연 재료로서는, 예를 들어 아크릴 수지, 에폭시 수지 등의 수지, 산화 실리콘, 산화질화 실리콘, 질화산화 실리콘, 질화 실리콘, 산화 알루미늄 등의 무기 절연 재료가 있다.

접착층(407)으로서는, 자외선 경화형 등의 광 경화형 접착제, 반응 경화형 접착제, 열 경화형 접착제, 혐기형 접착제 등 각종 경화형 접착제를 사용할 수 있다. 이들 접착제로서는, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 실리콘(silicone) 수지, 페놀 수지, 폴리이미드 수지, 이미드 수지, PVC(폴리바이닐클로라이드) 수지, PVB(폴리바이닐뷰티랄) 수지, EVA(에틸렌바이닐아세테이트) 수지 등을 들 수 있다. 특히, 에폭시 수지 등의 투습성(透濕性)이 낮은 재료가 바람직하다. 또한 2액 혼합형 수지를 사용하여도 좋다. 또한 접착 시트 등을 사용하여도 좋다.

도 3의 (C)에 나타낸 발광 장치는 배리어층(490c), 도전층(406), 도전층(416), 절연층(405), 유기 EL 디바이스(450), 접착층(407), 배리어층(423), 및 기판(490b)을 가진다.

도 3의 (C)에 나타낸 배리어층(490c)은 기판(420), 접착층(422), 및 배리어성이 높은 절연층(424)을 가진다.

도 3의 (C)에 나타낸 발광 장치에서는 배리어성이 높은 절연층(424)과 배리어층(423) 사이에 유기 EL 디바이스(450)가 배치된다. 따라서 기판(420) 및 기판(490b)에 방수성이 비교적 낮은 수지 필름 등을 사용한 경우에도, 유기 EL 디바이스에 물 등의 불순물이 들어가 수명이 짧아지는 것을 억제할 수 있다.

기판(420) 및 기판(490b)에는 각각 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN) 등의 폴리에스터 수지, 폴리아크릴로나이트릴 수지, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 폴리메틸메타크릴레이트 수지, 폴리카보네이트(PC) 수지, 폴리에터설폰(PES) 수지, 폴리아마이드 수지(나일론, 아라미드 등), 폴리실록산 수지, 사이클로올레핀 수지, 폴리스타이렌 수지, 폴리아마이드이미드 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리염화바이닐 수지, 폴리염화바이닐리덴 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 수지, ABS 수지, 셀룰로스 나노 섬유 등을 사용할 수 있다. 기판(420) 및 기판(490b)에는 가요성을 가질 정도의 두께의 유리를 사용하여도 좋다.

배리어성이 높은 절연층(424)으로서는, 무기 절연막을 사용하는 것이 바람직하다. 무기 절연막으로서는 예를 들어 질화 실리콘막, 산화질화 실리콘막, 산화 실리콘막, 질화산화 실리콘막, 산화 알루미늄막, 질화 알루미늄막 등을 사용할 수 있다. 또한 산화 하프늄막, 산화 이트륨막, 산화 지르코늄막, 산화 갈륨막, 산화 탄탈럼막, 산화 마그네슘막, 산화 란타넘막, 산화 세륨막, 및 산화 네오디뮴막 등을 사용하여도 좋다. 또한 상술한 절연막을 2개 이상 적층하여 사용하여도 좋다.

배리어층(423)에는 적어도 1층의 무기막을 가지는 것이 바람직하다. 예를 들어 배리어층(423)에는 무기막의 단층 구조나 무기막과 유기막의 적층 구조를 적용할 수 있다. 무기막으로서는 상기 무기 절연막이 적합하다. 상기 적층 구조로서는 예를 들어 산화질화 실리콘막과, 산화 실리콘막과, 유기막과, 산화 실리콘막과, 질화 실리콘막을 순차적으로 형성하는 구성 등이 있다. 보호층을 무기막과 유기막의 적층 구조로 함으로써, 유기 EL 디바이스(450)에 들어갈 수 있는 불순물(대표적으로는 수소, 물 등)을 적합하게 억제할 수 있다.

배리어성이 높은 절연층(424) 및 유기 EL 디바이스(450)는 가요성을 가지는 기판(420) 위에 직접 형성할 수 있다. 이 경우, 접착층(422)은 불필요하다. 또한 절연층(424) 및 유기 EL 디바이스(450)는 경질(硬質) 기판 위에 박리층을 개재하여 형성된 후, 기판(420)으로 전치(轉置)될 수 있다. 예를 들어 박리층에 열이나 힘을 가하거나 레이저 광을 조사함으로써, 경질 기판으로부터 절연층(424) 및 유기 EL 디바이스(450)를 박리한 후, 접착층(422)을 사용하여 기판(420)을 접합함으로써 기판(420)으로 전치하여도 좋다. 박리층으로서는 예를 들어 텅스텐막과 산화 실리콘막을 포함한 무기막의 적층 구조나, 폴리이미드 등의 유기 수지막 등을 사용할 수 있다. 경질 기판을 사용하는 경우, 수지 기판 등과 비교하여 고온에서 절연층(424)을 형성할 수 있기 때문에 절연층(424)을 치밀하고 배리어성이 매우 높은 절연막으로 할 수 있다.

[발광 장치의 구성예 2]

도 4의 (A)에 발광 장치의 단면도를 나타내었다. 도 4의 (A)에 나타낸 발광 장치는 트랜지스터와 발광 디바이스가 전기적으로 접속되는 액티브 매트릭스형 발광 장치이다.

도 4의 (A)에 나타낸 발광 장치는 기판(201), 트랜지스터(210), 발광 디바이스(203R), 발광 디바이스(203G), 발광 디바이스(203B), 컬러 필터(206R), 컬러 필터(206G), 컬러 필터(206B), 기판(205) 등을 가진다.

도 4의 (A)에서는 기판(201) 위에 트랜지스터(210)가 제공되고, 트랜지스터(210) 위에 절연층(202)이 제공되고, 절연층(202) 위에 발광 디바이스(203R, 203G, 203B)가 제공된다.

트랜지스터(210) 및 발광 디바이스(203R, 203G, 203B)는 기판(201), 기판(205), 및 접착층(208)으로 둘러싸인 공간(207)에 밀봉되어 있다. 공간(207)에는, 예를 들어 감압 분위기, 불활성 분위기, 또는 수지로 충전된 구성을 적용할 수 있다.

도 4의 (A)에 나타낸 발광 장치는 하나의 화소가 적색의 부화소(R), 녹색의 부화소(G), 및 청색의 부화소(B)를 가지는 구성이다.

본 발명의 일 형태의 발광 장치는 매트릭스로 배치된 복수의 화소를 가진다. 하나의 화소는 하나 이상의 부화소를 가진다. 하나의 부화소는 하나의 발광 디바이스를 가진다. 예를 들어, 화소에는 부화소를 3개 가지는 구성(R, G, B의 3색, 또는 황색(Y), 시안(C), 및 마젠타(M)의 3색 등), 또는 부화소를 4개 가지는 구성(R, G, B, 백색(W)의 4색, 또는 R, G, B, Y의 4색 등)을 적용할 수 있다.

도 4의 (B)에 발광 디바이스(203R), 발광 디바이스(203G), 및 발광 디바이스(203B)의 상세한 구성을 나타내었다. 발광 디바이스(203R, 203G, 203B)는 공통의 EL층(213)을 가지고, 또한 각 발광 디바이스의 발광색에 따라 각 발광 디바이스의 전극 사이의 광학 거리가 조정된 마이크로캐비티 구조를 가진다. 각 발광 디바이스에는 실시형태 1에 나타낸 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스의 구성을 적용하는 것이 바람직하다.

제 1 전극(211)은 반사 전극으로서 기능하고, 제 2 전극(215)은 반투과·반반사 전극으로서 기능한다.

발광 디바이스(203R)는 적색광의 강도가 높아지도록 제 1 전극(211)과 제 2 전극(215) 사이가 광학 거리(220R)가 되도록 조정된다. 마찬가지로 발광 디바이스(203G)는 녹색광의 강도가 높아지도록 제 1 전극(211)과 제 2 전극(215) 사이가 광학 거리(220G)가 되도록 조정되고, 발광 디바이스(203B)는 청색광의 강도가 높아지도록 제 1 전극(211)과 제 2 전극(215) 사이가 광학 거리(220B)가 되도록 조정된다.

도 4의 (B)에 나타낸 바와 같이, 발광 디바이스(203R)에서 도전층(212R)을 제 1 전극(211) 위에 형성하고, 발광 디바이스(203G)에서 도전층(212G)을 제 1 전극(211) 위에 형성함으로써 광학 조정을 수행할 수 있다. 또한 발광 디바이스(203B)에서 도전층(212R) 및 도전층(212G)과는 두께가 다른 도전층을 제 1 전극(211) 위에 형성하고, 광학 거리(220B)를 조정하여도 좋다. 또한 도 4의 (A)에 나타낸 바와 같이, 제 1 전극(211), 도전층(212R), 및 도전층(212G)의 단부는 절연층(204)으로 덮인다.

도 4의 (A)에 나타낸 발광 장치는 발광 디바이스로부터 얻어진 발광이 기판(205)에 형성된 각 색의 컬러 필터를 통하여 사출되는 톱 이미션형 발광 장치이다. 컬러 필터는 특정의 파장 대역의 가시광을 투과시키고, 특정의 파장 대역의 가시광을 차단할 수 있다.

적색의 부화소(R)에서는, 발광 디바이스(203R)로부터의 발광이 적색의 컬러 필터(206R)를 통하여 사출된다. 도 4의 (A)에 나타낸 바와 같이, 발광 디바이스(203R)와 중첩되는 위치에 적색 파장 대역의 광만을 통과시키는 컬러 필터(206R)를 제공함으로써, 발광 디바이스(203R)로부터 적색 발광을 얻을 수 있다.

마찬가지로 녹색의 부화소(G)에서는 발광 디바이스(203G)로부터의 발광이 녹색의 컬러 필터(206G)를 통하여 사출되고, 청색의 부화소(B)에서는 발광 디바이스(203B)로부터의 발광이 청색의 컬러 필터(206B)를 통하여 사출된다.

또한 1종류의 컬러 필터의 단부에는 블랙 매트릭스(209)(흑색층이라고도 할 수 있음)가 제공되어도 좋다. 또한 각 색의 컬러 필터 및 블랙 매트릭스(209)는 가시광을 투과시키는 오버코트층으로 덮여도 좋다.

도 4의 (C)에 나타낸 발광 장치는 하나의 화소가 적색의 부화소(R), 녹색의 부화소(G), 청색의 부화소(B), 및 백색의 부화소(W)를 가지는 구성이다. 도 4의 (C)에서 백색의 부화소(W)가 가지는 발광 디바이스(203W)로부터의 광은 컬러 필터를 통하지 않고 발광 장치 외부로 사출된다.

또한 발광 디바이스(203W)에서의 제 1 전극(211)과 제 2 전극(215) 사이의 광학 거리는 발광 디바이스(203R, 203G, 203B) 중 어느 것과 같아도 좋고, 어느 것과도 상이하여도 좋다.

예를 들어 발광 디바이스(203W)로부터 발해지는 광이 색온도가 낮은 백색광일 때 등 청색 파장의 광의 강도를 높이고자 하는 경우에는, 도 4의 (C)에 나타낸 바와 같이, 발광 디바이스(203W)에서의 광학 거리를 발광 디바이스(203B)에서의 광학 거리(220B)와 같게 하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 발광 디바이스(203W)로부터 얻어지는 광을 원하는 색온도의 백색광과 가깝게 할 수 있다.

도 4의 (A)에는 톱 이미션형 발광 장치를 나타내었지만, 도 4의 (D)에 나타낸 바와 같이, 트랜지스터(210)가 형성된 기판(201) 측으로 광을 추출하는 구조(보텀 이미션형)의 발광 장치도 본 발명의 일 형태이다.

보텀 이미션형 발광 장치에서는 각 색의 컬러 필터를 기판(201)과 발광 디바이스 사이에 제공하는 것이 바람직하다. 도 4의 (D)에는, 기판(201) 위에 트랜지스터(210)를 형성하고, 트랜지스터(210) 위에 절연층(202a)을 형성하고, 절연층(202a) 위에 컬러 필터(206R, 206G, 206B)를 형성하고, 컬러 필터(206R, 206G, 206B) 위에 절연층(202b)을 형성하고, 절연층(202b) 위에 발광 디바이스(203R, 203G, 203B)를 형성하는 예를 나타내었다.

톱 이미션형 발광 장치의 경우에는 기판(201)으로서 차광성의 기판 및 투광성의 기판을 사용할 수 있고, 기판(205)으로서 투광성의 기판을 사용할 수 있다.

보텀 이미션형 발광 장치의 경우에는 기판(205)으로서 차광성의 기판 및 투광성의 기판을 사용할 수 있고, 기판(201)으로서 투광성의 기판을 사용할 수 있다.

[발광 장치의 구성예 3]

본 발명의 일 형태의 발광 장치는 패시브 매트릭스형 또는 액티브 매트릭스형으로 할 수 있다. 액티브 매트릭스형 발광 장치에 대하여 도 5를 사용하여 설명한다.

도 5의 (A)에 발광 장치의 상면도를 나타내었다. 도 5의 (B)에 도 5의 (A)에 나타낸 일점쇄선 A-A' 간의 단면도를 나타내었다.

도 5의 (A), (B)에 나타낸 액티브 매트릭스형 발광 장치는 화소부(302), 회로부(303), 회로부(304a), 및 회로부(304b)를 가진다.

회로부(303), 회로부(304a), 및 회로부(304b)는 각각 주사선 구동 회로(게이트 드라이버) 또는 신호선 구동 회로(소스 드라이버)로서 기능할 수 있다. 또는 외장형 게이트 드라이버 또는 소스 드라이버와, 화소부(302)를 전기적으로 접속시키는 회로이어도 좋다.

제 1 기판(301) 위에는 리드 배선(307)이 제공된다. 리드 배선(307)은 외부 입력 단자인 FPC(308)에 전기적으로 접속된다. FPC(308)는 회로부(303), 회로부(304a), 및 회로부(304b)에 외부로부터의 신호(예를 들어, 비디오 신호, 클록 신호, 스타트 신호, 리셋 신호 등)나 전위를 전달한다. 또한 FPC(308)에는 인쇄 배선 기판(PWB)이 제공되어도 좋다. 도 5의 (A), (B)에 나타낸 구성은 발광 디바이스(또는 발광 장치) 및 FPC를 가지는 발광 모듈이라고 할 수도 있다.

화소부(302)는 유기 EL 디바이스(317), 트랜지스터(311), 및 트랜지스터(312)를 가지는 화소를 복수로 가진다. 유기 EL 디바이스(317)에는 실시형태 1에 나타낸, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스의 구성을 적용하는 것이 바람직하다. 트랜지스터(312)는 유기 EL 디바이스(317)가 가지는 제 1 전극(313)과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(311)는 스위칭 트랜지스터로서 기능한다. 트랜지스터(312)는 전류 제어용 트랜지스터로서 기능한다. 또한 각 화소가 가지는 트랜지스터의 개수는 특별히 한정되지 않고, 필요에 따라 적절히 제공할 수 있다.

회로부(303)는 트랜지스터(309), 트랜지스터(310) 등을 포함하는 복수의 트랜지스터를 가진다. 회로부(303)는 단극성(N형 및 P형 중 어느 한쪽만) 트랜지스터를 포함하는 회로로 형성되어도 좋고, N형 트랜지스터와 P형 트랜지스터를 포함하는 CMOS 회로로 형성되어도 좋다. 또한 외부에 구동 회로를 가지는 구성으로 하여도 좋다.

본 실시형태의 발광 장치가 가지는 트랜지스터의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 플레이너(planar)형 트랜지스터, 스태거형 트랜지스터, 역스태거형 트랜지스터 등을 사용할 수 있다. 또한 톱 게이트형 및 보텀 게이트형 중 어느 트랜지스터 구조로 하여도 좋다. 또는 채널이 형성되는 반도체층의 상하에 게이트가 제공되어도 좋다.

트랜지스터에 사용되는 반도체 재료의 결정성에 대해서도 특별히 한정되지 않고, 비정질 반도체 및 결정성을 가지는 반도체(미결정 반도체, 다결정 반도체, 단결정 반도체, 또는 일부에 결정 영역을 가지는 반도체) 중 어느 것을 사용하여도 좋다. 결정성을 가지는 반도체를 사용하면 트랜지스터 특성의 열화를 억제할 수 있어 바람직하다.

트랜지스터의 반도체층은 금속 산화물(산화물 반도체라고도 함)을 가지는 것이 바람직하다. 또는 트랜지스터의 반도체층은 실리콘을 가져도 좋다. 실리콘으로서는 비정질 실리콘, 결정성 실리콘(저온 폴리실리콘, 단결정 실리콘 등) 등을 들 수 있다.

반도체층은 예를 들어 인듐과, M(M은 갈륨, 알루미늄, 실리콘, 붕소, 이트륨, 주석, 구리, 바나듐, 베릴륨, 타이타늄, 철, 니켈, 저마늄, 지르코늄, 몰리브데넘, 란타넘, 세륨, 네오디뮴, 하프늄, 탄탈럼, 텅스텐, 및 마그네슘 중에서 선택된 1종류 또는 복수 종류)과, 아연을 가지는 것이 바람직하다. 특히 M은 알루미늄, 갈륨, 이트륨, 및 주석 중에서 선택된 1종류 또는 복수 종류인 것이 바람직하다.

특히 반도체층으로서 인듐(In), 갈륨(Ga), 및 아연(Zn)을 포함한 산화물(IGZO라고도 표기함)을 사용하는 것이 바람직하다.

반도체층이 In-M-Zn 산화물인 경우, In-M-Zn 산화물을 성막하기 위하여 사용하는 스퍼터링 타깃은 In의 원자수비가 M의 원자수비 이상인 것이 바람직하다. 이러한 스퍼터링 타깃의 금속 원소의 원자수비로서 In:M:Zn=1:1:1, In:M:Zn=1:1:1.2, In:M:Zn=2:1:3, In:M:Zn=3:1:2, In:M:Zn=4:2:3, In:M:Zn=4:2:4.1, In:M:Zn=5:1:6, In:M:Zn=5:1:7, In:M:Zn=5:1:8, In:M:Zn=6:1:6, In:M:Zn=5:2:5 등을 들 수 있다.

회로부(303), 회로부(304a), 회로부(304b)가 가지는 트랜지스터와, 화소부(302)가 가지는 트랜지스터는 같은 구조이어도 좋고, 상이한 구조이어도 좋다. 회로부(303), 회로부(304a), 회로부(304b)가 가지는 복수의 트랜지스터의 구조는 모두 같아도 좋고, 2종류 이상 있어도 좋다. 마찬가지로, 화소부(302)가 가지는 복수의 트랜지스터의 구조는 모두 같아도 좋고, 2종류 이상 있어도 좋다.

제 1 전극(313)의 단부는 절연층(314)으로 덮여 있다. 또한 절연층(314)에는 네거티브형 감광성 수지, 포지티브형 감광성 수지(아크릴 수지) 등의 유기 화합물이나, 산화 실리콘, 산화질화 실리콘, 질화 실리콘 등의 무기 화합물을 사용할 수 있다. 절연층(314)의 상단부 또는 하단부에는, 곡률을 가지는 곡면이 형성되는 것이 바람직하다. 이 경우, 절연층(314) 위에 형성되는 막의 피복성을 양호한 것으로 할 수 있다.

제 1 전극(313) 위에는 EL층(315)이 제공되고, EL층(315) 위에는 제 2 전극(316)이 제공된다. EL층(315)은 발광층, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층, 전하 발생층 등을 가진다.

복수의 트랜지스터 및 복수의 유기 EL 디바이스(317)는 제 1 기판(301), 제 2 기판(306), 및 실재(305)에 의하여 밀봉되어 있다. 제 1 기판(301), 제 2 기판(306), 및 실재(305)로 둘러싸인 공간(318)에는 불활성 기체(질소나 아르곤 등)나 유기물(실재(305)를 포함함)이 충전되어 있어도 좋다.

실재(305)에는 에폭시 수지나 유리 프릿(glass frit)을 사용할 수 있다. 또한 실재(305)에는 수분이나 산소를 가능한 한 투과시키지 않는 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 실재로서 유리 프릿을 사용하는 경우에는, 접착성의 관점에서 제 1 기판(301) 및 제 2 기판(306)은 유리 기판인 것이 바람직하다.

도 5의 (C), (D)에 발광 장치에 사용할 수 있는 트랜지스터의 예를 나타내었다.

도 5의 (C)에 나타낸 트랜지스터(320)는 게이트로서 기능하는 도전층(321), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(328), 채널 형성 영역(327i) 및 한 쌍의 저저항 영역(327n)을 가지는 반도체층(327), 한 쌍의 저저항 영역(327n) 중 한쪽과 접속되는 도전층(322a), 한 쌍의 저저항 영역(327n) 중 다른 쪽과 접속되는 도전층(322b), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(325), 게이트로서 기능하는 도전층(323), 및 도전층(323)을 덮는 절연층(324)을 가진다. 절연층(328)은 도전층(321)과 채널 형성 영역(327i) 사이에 위치한다. 절연층(325)은 도전층(323)과 채널 형성 영역(327i) 사이에 위치한다. 트랜지스터(320)는 절연층(326)으로 덮이는 것이 바람직하다. 절연층(326)은 트랜지스터(320)의 구성요소에 포함되어도 좋다.

도전층(322a) 및 도전층(322b)은 각각 절연층(324)에 제공된 개구를 통하여 저저항 영역(327n)과 접속된다. 도전층(322a) 및 도전층(322b) 중 한쪽은 소스로서 기능하고, 다른 쪽은 드레인으로서 기능한다.

절연층(325)은 적어도 반도체층(327)의 채널 형성 영역(327i)과 중첩하여 제공된다. 절연층(325)은 한 쌍의 저저항 영역(327n)의 상면 및 측면을 덮어도 좋다.

도 5의 (D)에 나타낸 트랜지스터(330)는 게이트로서 기능하는 도전층(331), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(338), 소스 및 드레인으로서 기능하는 도전층(332a) 및 도전층(332b), 반도체층(337), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(335), 및 게이트로서 기능하는 도전층(333)을 가진다. 절연층(338)은 도전층(331)과 반도체층(337) 사이에 위치한다. 절연층(335)은 도전층(333)과 반도체층(337) 사이에 위치한다. 트랜지스터(330)는 절연층(334)으로 덮이는 것이 바람직하다. 절연층(334)은 트랜지스터(330)의 구성요소에 포함되어도 좋다.

트랜지스터(320) 및 트랜지스터(330)에는 채널이 형성되는 반도체층이 2개의 게이트 사이에 끼워진 구성이 적용되어 있다. 2개의 게이트를 접속시키고 이들에 동일한 신호를 공급함으로써 트랜지스터를 구동시켜도 좋다. 또는 2개의 게이트 중 한쪽에 문턱 전압을 제어하기 위한 전위를 공급하고, 다른 쪽에 구동시키기 위한 전위를 공급함으로써, 트랜지스터의 문턱 전압을 제어하여도 좋다.

트랜지스터를 덮는 절연층 중 적어도 하나에 물이나 수소 등의 불순물이 확산되기 어려운 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이에 의하여 절연층을 배리어층으로서 기능시킬 수 있다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 트랜지스터로 외부로부터 불순물이 확산되는 것을 효과적으로 억제할 수 있고, 발광 장치의 신뢰성을 높일 수 있다.

절연층(325), 절연층(326), 절연층(328), 절연층(334), 절연층(335), 및 절연층(338)으로서는 각각 무기 절연막을 사용하는 것이 바람직하다. 무기 절연막으로서는 예를 들어 질화 실리콘막, 산화질화 실리콘막, 산화 실리콘막, 질화산화 실리콘막, 산화 알루미늄막, 질화 알루미늄막 등을 사용할 수 있다. 또한 산화 하프늄막, 산화 이트륨막, 산화 지르코늄막, 산화 갈륨막, 산화 탄탈럼막, 산화 마그네슘막, 산화 란타넘막, 산화 세륨막, 및 산화 네오디뮴막 등을 사용하여도 좋다. 또한 상술한 절연막을 2개 이상 적층하여 사용하여도 좋다.

또한 발광 장치를 구성하는 각종 도전층에 사용할 수 있는 재료로서는, 알루미늄, 타이타늄, 크로뮴, 니켈, 구리, 이트륨, 지르코늄, 몰리브데넘, 은, 탄탈럼, 또는 텅스텐 등의 금속, 혹은 이를 주성분으로 하는 합금 등을 들 수 있다. 또한 이들 재료를 포함한 막을 단층으로 또는 적층 구조로 사용할 수 있다. 예를 들어, 실리콘을 포함한 알루미늄막의 단층 구조, 타이타늄막 위에 알루미늄막을 적층하는 2층 구조, 텅스텐막 위에 알루미늄막을 적층하는 2층 구조, 구리-마그네슘-알루미늄 합금막 위에 구리막을 적층하는 2층 구조, 타이타늄막 위에 구리막을 적층하는 2층 구조, 텅스텐막 위에 구리막을 적층하는 2층 구조, 타이타늄막 또는 질화 타이타늄막 위에 중첩시켜 알루미늄막 또는 구리막을 적층하고, 그 위에 타이타늄막 또는 질화 타이타늄막을 형성하는 3층 구조, 몰리브데넘막 또는 질화 몰리브데넘막 위에 중첩시켜 알루미늄막 또는 구리막을 적층하고, 그 위에 몰리브데넘막 또는 질화 몰리브데넘막을 형성하는 3층 구조 등이 있다. 또한 산화 인듐, 산화 주석, 또는 산화 아연 등의 산화물을 사용하여도 좋다. 또한 망가니즈를 포함하는 구리를 사용하면, 에칭에 의한 형상 제어성이 높아지므로 바람직하다.

본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.

(실시형태 3)

본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 전자 기기에 대하여 도면을 사용하여 설명한다.

전자 기기로서는, 예를 들어, 텔레비전 장치, 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라, 디지털 액자, 휴대 전화기(휴대 전화, 휴대 전화 장치라고도 함), 휴대용 게임기, 휴대 정보 단말기, 음향 재생 장치, 파칭코기 등의 대형 게임기, 생체 인증 기기, 검사 기기 등이 있다.

본 발명의 일 형태의 전자 기기는 표시부에 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 가지기 때문에 신뢰성이 높다.

본 실시형태의 전자 기기의 표시부에는 예를 들어 풀 하이비전, 4K2K, 8K4K, 16K8K, 또는 그 이상의 해상도를 가지는 영상을 표시할 수 있다. 또한 표시부의 화면 크기로서는 대각선 20인치 이상, 대각선 30인치 이상, 대각선 50인치 이상, 대각선 60인치 이상, 또는 대각선 70인치 이상으로 할 수 있다.

본 발명의 일 형태의 전자 기기는 가요성을 가지기 때문에, 가옥 또는 빌딩의 내벽 또는 외벽, 혹은 자동차의 내장 또는 외장의 곡면을 따라 제공할 수도 있다.

또한 본 발명의 일 형태의 전자 기기는 이차 전지를 가져도 좋고, 비접촉 전력 전송(傳送)을 사용하여 이차 전지를 충전할 수 있는 것이 바람직하다.

이차 전지로서는, 예를 들어, 겔상 전해질을 사용하는 리튬 폴리머 전지(리튬 이온 폴리머 전지) 등의 리튬 이온 이차 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 카드뮴 전지, 유기 라디칼 전지, 납 축전지, 공기 이차 전지, 니켈 아연 전지, 은 아연 전지 등이 있다.

본 발명의 일 형태의 전자 기기는 안테나를 가져도 좋다. 안테나로 신호를 수신함으로써, 표시부에 영상 또는 정보 등을 표시할 수 있다. 또한 전자 기기가 안테나 및 이차 전지를 가지는 경우, 안테나를 비접촉 전력 전송에 사용하여도 좋다.

본 실시형태의 전자 기기는 센서(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액체, 자기, 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도, 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새, 또는 적외선을 측정하는 기능을 포함하는 것)를 가져도 좋다.

본 실시형태의 전자 기기는 다양한 기능을 가질 수 있다. 예를 들어, 다양한 정보(정지 화상, 동영상, 텍스트 화상 등)를 표시부에 표시하는 기능, 터치 패널 기능, 달력, 날짜, 또는 시각 등을 표시하는 기능, 다양한 소프트웨어(프로그램)를 실행하는 기능, 무선 통신 기능, 기록 매체에 기록되는 프로그램 또는 데이터를 판독하는 기능 등을 가질 수 있다.

도 6의 (A)에 텔레비전 장치의 일례를 나타내었다. 텔레비전 장치(7100)는 하우징(7101)에 표시부(7000)가 포함되어 있다. 여기서는 스탠드(7103)에 의하여 하우징(7101)을 지지한 구성을 도시하였다.

표시부(7000)에 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 적용할 수 있다. 표시부(7000)에 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 사용함으로써 텔레비전 장치(7100)의 신뢰성을 높일 수 있다.

도 6의 (A)에 나타낸 텔레비전 장치(7100)는 하우징(7101)이 가지는 조작 스위치나, 별체의 리모트 컨트롤러(7111)에 의하여 조작할 수 있다. 또는 표시부(7000)에 터치 센서를 가져도 좋고, 손가락 등으로 표시부(7000)를 터치함으로써 조작하여도 좋다. 리모트 컨트롤러(7111)는 상기 리모트 컨트롤러(7111)로부터 출력되는 정보를 표시하는 표시부를 가져도 좋다. 리모트 컨트롤러(7111)의 조작 키 또는 터치 패널에 의하여 채널 및 음량을 조작할 수 있기 때문에, 표시부(7000)에 표시되는 영상을 조작할 수 있다.

또한 텔레비전 장치(7100)는 수신기 및 모뎀 등을 가지는 구성으로 한다. 수신기에 의하여 일반적인 텔레비전 방송을 수신할 수 있다. 또한 모뎀을 통하여 유선 또는 무선에 의하여 통신 네트워크에 접속함으로써, 한 방향(송신자로부터 수신자) 또는 쌍방향(송신자와 수신자 사이, 또는 수신자끼리 등)의 정보 통신을 수행할 수도 있다.

도 6의 (B)에 노트북형 퍼스널 컴퓨터의 일례를 나타내었다. 노트북형 퍼스널 컴퓨터(7200)는 하우징(7211), 키보드(7212), 포인팅 디바이스(7213), 외부 접속 포트(7214) 등을 가진다. 하우징(7211)에 표시부(7000)가 포함되어 있다.

표시부(7000)에 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 적용할 수 있다. 표시부(7000)에 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 사용함으로써 노트북형 퍼스널 컴퓨터(7200)의 신뢰성을 높일 수 있다.

도 6의 (C), (D)에 디지털 사이니지(Digital Signage)의 일례를 나타내었다.

도 6의 (C)에 나타낸 디지털 사이니지(7300)는 하우징(7301), 표시부(7000), 및 스피커(7303) 등을 가진다. 또한 LED 램프, 조작 키(전원 스위치 또는 조작 스위치를 포함함), 접속 단자, 각종 센서, 마이크로폰 등을 가질 수 있다.

도 6의 (D)는 원기둥 형상의 기둥(7401)에 제공된 디지털 사이니지(7400)이다. 디지털 사이니지(7400)는 기둥(7401)의 곡면을 따라 제공된 표시부(7000)를 가진다.

도 6의 (C), (D)에서, 표시부(7000)에 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 적용할 수 있다. 표시부(7000)에 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 사용함으로써 디지털 사이니지(7300, 7400)의 신뢰성을 높일 수 있다.

표시부(7000)가 넓을수록 한번에 제공할 수 있는 정보량을 늘릴 수 있다. 또한 표시부(7000)가 넓을수록 사람의 눈에 띄기 쉽고, 예를 들어, 광고의 선전(宣傳) 효과를 높일 수 있다.

표시부(7000)에 터치 패널을 적용함으로써, 표시부(7000)에 화상 또는 동영상을 표시할 뿐만 아니라, 사용자가 직관적으로 조작할 수 있어 바람직하다. 또한 노선 정보 또는 교통 정보 등의 정보를 제공하기 위한 용도로 사용하는 경우에는, 직관적인 조작에 의하여 사용성을 높일 수 있다.

또한 도 6의 (C), (D)에 나타낸 바와 같이, 디지털 사이니지(7300) 또는 디지털 사이니지(7400)는 사용자가 가지는 스마트폰 등의 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)와 무선 통신에 의하여 연결 가능한 것이 바람직하다. 예를 들어, 표시부(7000)에 표시되는 광고의 정보를 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)의 화면에 표시시킬 수 있다. 또한 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)를 조작함으로써, 표시부(7000)의 표시를 전환할 수 있다.

또한 디지털 사이니지(7300) 또는 디지털 사이니지(7400)에 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)의 화면을 조작 수단(컨트롤러)으로 한 게임을 실행시킬 수도 있다. 이에 의하여, 불특정 다수의 사용자가 동시에 게임에 참가하여 즐길 수 있다.

도 7의 (A) 내지 (F)에 가요성을 가지는 표시부(7001)를 가지는 휴대 정보 단말기의 일례를 나타내었다. 표시부(7001)에 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 사용함으로써 휴대 정보 단말기의 신뢰성을 높일 수 있다.

표시부(7001)는 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 사용하여 제작된다. 예를 들어, 곡률 반경 0.01mm 이상 150mm 이하로 구부릴 수 있는 발광 장치를 적용할 수 있다. 또한 표시부(7001)는 터치 센서를 가져도 좋고, 손가락 등으로 표시부(7001)를 터치함으로써 휴대 정보 단말기를 조작할 수 있다.

도 7의 (A) 내지 (C)에 접을 수 있는 휴대 정보 단말기의 일례를 나타내었다. 도 7의 (A)에는 펼쳐진 상태, 도 7의 (B)에는 펼쳐진 상태 및 접은 상태 중 한쪽으로부터 다른 쪽으로 변화하는 도중의 상태, 도 7의 (C)에는 접은 상태의 휴대 정보 단말기(7600)를 나타내었다. 휴대 정보 단말기(7600)는 접은 상태에서는 가반성이 우수하고, 펼쳐진 상태에서는 이음매가 없고 넓은 표시 영역에 의하여 일람성이 우수하다.

표시부(7001)는 힌지(7602)에 의하여 연결된 3개의 하우징(7601)으로 지지된다. 힌지(7602)를 사용하여 2개의 하우징(7601) 사이를 굴곡시킴으로써, 휴대 정보 단말기(7600)를 펼친 상태로부터 접은 상태로 가역적으로 변형시킬 수 있다.

도 7의 (D), (E)에 접을 수 있는 휴대 정보 단말기의 일례를 나타내었다. 도 7의 (D)에는 표시부(7001)가 내측이 되도록 접은 상태, 도 7의 (E)에는 표시부(7001)가 외측이 되도록 접은 상태의 휴대 정보 단말기(7650)를 나타내었다. 휴대 정보 단말기(7650)는 표시부(7001) 및 비표시부(7651)를 가진다. 휴대 정보 단말기(7650)를 사용하지 않을 때 표시부(7001)가 내측이 되도록 접음으로써 표시부(7001)가 더러워지거나 손상되는 것을 억제할 수 있다.

도 7의 (F)에 손목시계형 휴대 정보 단말기의 일례를 나타내었다. 휴대 정보 단말기(7800)는 밴드(7801), 표시부(7001), 입출력 단자(7802), 조작 버튼(7803) 등을 가진다. 밴드(7801)는 하우징으로서의 기능을 가진다. 또한 휴대 정보 단말기(7800)는 가요성을 가지는 배터리(7805)를 탑재할 수 있다. 배터리(7805)는 예를 들어 표시부(7001) 또는 밴드(7801)와 중첩시켜 배치되어도 좋다.

밴드(7801), 표시부(7001), 및 배터리(7805)는 가요성을 가진다. 그러므로, 휴대 정보 단말기(7800)를 원하는 형상으로 용이하게 만곡시킬 수 있다.

조작 버튼(7803)은 시각 설정 이외에, 전원의 ON/OFF 동작, 무선 통신의 ON/OFF 동작, 매너 모드의 실행 및 해제, 전력 절약 모드의 실행 및 해제 등 다양한 기능을 가질 수 있다. 예를 들어, 휴대 정보 단말기(7800)에 제공된 운영 쳬계에 의하여, 조작 버튼(7803)의 기능을 자유로이 설정할 수도 있다.

또한 표시부(7001)에 표시된 아이콘(7804)을 손가락 등으로 터치함으로써 애플리케이션을 기동할 수 있다.

또한 휴대 정보 단말기(7800)는 통신 규격에 따른 근거리 무선 통신을 실행할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신이 가능한 헤드셋과 상호 통신함으로써 핸즈프리로 통화할 수도 있다.

또한 휴대 정보 단말기(7800)는 입출력 단자(7802)를 가져도 좋다. 입출력 단자(7802)를 가지는 경우, 다른 정보 단말기와 커넥터를 통하여 직접 데이터를 주고받을 수 있다. 또한 입출력 단자(7802)를 통하여 충전을 수행할 수도 있다. 또한 본 실시형태에서 예시되는 휴대 정보 단말기의 충전 동작은 입출력 단자를 통하지 않고 비접촉 전력 전송에 의하여 수행하여도 좋다.

도 8의 (A)에 자동차(9700)의 외관을 나타내었다. 도 8의 (B)는 자동차(9700)의 운전석을 나타낸 것이다. 자동차(9700)는 차체(9701), 차륜(9702), 앞유리(9703), 라이트(9704), 안개등(9705) 등을 가진다. 본 발명의 일 형태의 발광 장치는 자동차(9700)의 표시부 등에 사용할 수 있다. 예를 들어, 도 8의 (B)에 나타낸 표시부(9710) 내지 표시부(9715)에 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 제공할 수 있다. 또는 라이트(9704) 또는 안개등(9705)에 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 사용하여도 좋다.

표시부(9710)와 표시부(9711)는 자동차의 앞유리에 제공된 표시 장치이다. 본 발명의 일 형태의 발광 장치는 전극 및 배선을 투광성을 가지는 도전성 재료로 제작함으로써, 반대 측이 비쳐 보이는, 소위 시스루 상태로 할 수 있다. 표시부(9710) 또는 표시부(9711)가 시스루 상태이면, 자동차(9700)를 운전할 때에도 시야를 가리지 않는다. 따라서, 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 자동차(9700)의 앞유리에 설치할 수 있다. 또한 발광 장치를 구동하기 위한 트랜지스터 등을 설치하는 경우에는, 유기 반도체 재료를 사용한 유기 트랜지스터 또는 산화물 반도체를 사용한 트랜지스터 등 투광성을 가지는 트랜지스터를 사용하는 것이 좋다.

표시부(9712)는 필러 부분에 제공된 표시 장치이다. 예를 들어, 차체에 제공된 촬상 수단으로부터의 영상을 표시부(9712)에 표시함으로써, 필러에 가려진 시야를 보완할 수 있다. 표시부(9713)는 대시 보드 부분에 제공된 표시 장치이다. 예를 들어, 차체에 제공된 촬상 수단으로부터의 영상을 표시부(9713)에 표시함으로써, 대시 보드에 가려진 시야를 보완할 수 있다. 즉, 자동차의 외측에 제공된 촬상 수단으로부터의 영상을 표시함으로써, 사각을 보완하여, 안전성을 높일 수 있다. 또한 보이지 않는 부분을 보완하는 영상을 표시함으로써, 더 자연스럽고 위화감 없이 안전을 확인할 수 있다.

또한 도 8의 (C)는 운전석과 조수석에 벤치 시트를 채용한 자동차 내를 나타낸 것이다. 표시부(9721)는 도어부에 제공된 표시 장치이다. 예를 들어, 차체에 제공된 촬상 수단으로부터의 영상을 표시부(9721)에 표시함으로써, 도어에 가려진 시야를 보완할 수 있다. 또한 표시부(9722)는 핸들에 제공된 표시 장치이다. 표시부(9723)는 벤치 시트의 시트면의 중앙부에 제공된 표시 장치이다. 또한 표시 장치를 시트면 또는 등받이 부분 등에 제공하고, 상기 표시 장치를, 상기 표시 장치의 발열을 열원으로 한 시트 히터로서 이용할 수도 있다.

표시부(9714), 표시부(9715), 또는 표시부(9722)는 내비게이션 정보, 속도계, 태코미터(tachometer), 주행 거리, 연료계, 기어 상태, 에어컨디셔너의 설정 등을 표시함으로써 다양한 정보를 제공할 수 있다. 또한 표시부에 표시되는 표시 항목 및 레이아웃 등은 사용자의 취향에 따라 적절히 변경할 수 있다. 또한 상기 정보는 표시부(9710) 내지 표시부(9713), 표시부(9721), 표시부(9723)에도 표시될 수 있다. 또한 표시부(9710) 내지 표시부(9715), 표시부(9721) 내지 표시부(9723)는 조명 장치로서 사용될 수도 있다. 또한 표시부(9710) 내지 표시부(9715), 표시부(9721) 내지 표시부(9723)는 가열 장치로서 사용될 수도 있다.

본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.

(실시예 1)

본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스를 제작하고 평가한 결과에 대하여 설명한다.

본 실시예에서는, 발광 디바이스로서 본 발명의 일 형태가 적용된 디바이스 1 및 디바이스 2와, 비교를 위한 비교 디바이스 3을 제작하고 평가한 결과에 대하여 설명한다. 본 실시예에서 사용하는 디바이스 1, 디바이스 2, 및 비교 디바이스 3의 구조를 도 9의 (A)에 나타내었고, 구체적인 구성에 대하여 표 1에 나타낸다. 또한 본 실시예에서 사용하는 재료의 화학식을 아래에 나타낸다.

[표 1]

[화학식 1]

[화학식 2]

<<발광 디바이스의 제작>>

본 실시예에서 제시하는 디바이스 1, 디바이스 2, 및 비교 디바이스 3은 도 9의 (A)에 나타낸 바와 같이, 기판(800) 위에 제 1 전극(801)이 형성되고, 제 1 전극(801) 위에 정공 주입층(811a), 정공 수송층(812a1), 정공 수송층(812a2), 발광층(813a), 제 1 층(821), 제 2 층(822), 제 3 층(823), 제 4 층(824), 정공 주입층(811b), 정공 수송층(812b), 발광층(813b1), 발광층(813b2), 발광층(813b3), 전자 수송층(814b1), 전자 수송층(814b2), 및 전자 주입층(815b)이 순차적으로 적층되고, 전자 주입층(815b) 위에 제 2 전극(803)이 형성된 구조를 가진다.

본 실시예에서 제작한 발광 디바이스에는 모두 청색광을 강하게 하는 구성의 마이크로캐비티 구조를 적용하였다.

먼저, 기판(800) 위에 제 1 전극(801)을 형성하였다. 전극 면적은 4mm²(2mm×2mm)로 하였다. 기판(800)에는 유리 기판을 사용하였다. 제 1 전극(801)은 은(Ag)과 팔라듐(Pd)과 구리(Cu)의 합금(Ag-Pd-Cu(APC))을 스퍼터링법에 의하여 막 두께 100nm가 되도록 성막하고, 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법에 의하여 막 두께 10nm가 되도록 성막함으로써 형성하였다. 또한 본 실시예에서 제 1 전극(801)은 양극으로서 기능한다.

여기서 전처리로서 기판의 표면을 물로 세정하고, 200℃에서 1시간 동안 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 동안 수행하였다. 그 후, 10^-4Pa 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에서, 170℃에서 30분간의 진공 소성을 수행한 후, 기판을 30분 정도 방랭하였다.

다음으로, 제 1 전극(801) 위에 정공 주입층(811a)을 형성하였다. 정공 주입층(811a)은 진공 증착 장치 내를 10^-4Pa로 감압한 후, N,N-비스(4-바이페닐)-6-페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-아민(약칭: BBABnf)과 ALD-MP001Q(Analysis Atelier Corporation 제조, 재료 일련번호: 1S20180314)를 중량비가 1:0.1(=BBABnf:ALD-MP001Q), 막 두께가 10nm가 되도록 공증착하여 형성하였다. ALD-MP001Q는 BBABnf에 대하여 전자 수용성을 가진다.

다음으로, 정공 주입층(811a) 위에 정공 수송층(812a1)을 형성하였다. 정공 수송층(812a1)은 BBABnf를 사용하고, 막 두께가 10nm가 되도록 증착하여 형성하였다.

다음으로, 정공 수송층(812a1) 위에 정공 수송층(812a2)을 형성하였다. 정공 수송층(812a2)은 3,3'-(나프탈렌-1,4-다이일)비스(9-페닐-9H-카바졸)(약칭: PCzN2)을 사용하고, 막 두께가 10nm가 되도록 증착하여 형성하였다.

다음으로, 정공 수송층(812a2) 위에 발광층(813a)을 형성하였다. 발광층(813a)은 호스트 재료로서 9-(1-나프틸)-10-[4-(2-나프틸)페닐]안트라센(약칭: αN-βNPAnth)을 사용하고, 게스트 재료(형광 발광 물질)로서, 3,10-비스[N-(다이벤조퓨란-3-일)-N-페닐아미노]나프토[2,3-b;6,7-b']비스벤조퓨란(약칭: 3,10FrA2Nbf(IV)-02)을 사용하고, 중량비가 1:0.015(=αN-βNPAnth:3,10FrA2Nbf(IV)-02], 막 두께가 25nm가 되도록 공증착하여 형성하였다.

다음으로, 발광층(813a) 위에 제 1 층(821)을 형성하였다. 디바이스 1 및 디바이스 2에서의 제 1 층(821)은 2-{4-[9,10-다이(나프탈렌-2-일)-2-안트릴]페닐}-1-페닐-1H-벤즈이미다졸(약칭: ZADN)과, 8-(퀴놀리놀레이토)리튬(약칭: Liq)(Chemipro Kasei Kaisha, Ltd., 제조, 일련번호: 181201)을 중량비가 1:1(=ZADN:Liq), 막 두께가 20nm가 되도록 증착하여 형성하였다. 비교 디바이스 3에서의 제 1 층(821)은 ZADN과 Liq를 중량비가 1:1(=ZADN:Liq), 막 두께가 25nm가 되도록 증착하여 형성하였다.

다음으로, 제 1 층(821) 위에 제 2 층(822)을 형성하였다. 디바이스 1에서의 제 2 층(822)에는 ZADN을 사용하고, 디바이스 2에서의 제 2 층(822)에는 2,9-비스(나프탈렌-2-일)-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: NBphen)을 사용하고, 각각 막 두께가 5nm가 되도록 증착하여 형성하였다. 비교 디바이스 3에서는 제 2 층(822)을 제공하지 않았다.

다음으로, 제 2 층(822) 위(또는 제 1 층(821) 위)에 제 3 층(823)을 형성하였다. 제 3 층(823)은 산화 리튬(Li₂O)을 사용하고, 막 두께가 0.1nm가 되도록 증착하여 형성하였다.

다음으로, 제 3 층(823) 위에 제 4 층(824)을 형성하였다. 제 4 층(824)은 구리 프탈로사이아닌(CuPc)을 사용하고, 막 두께가 2nm가 되도록 증착하여 형성하였다.

다음으로, 제 4 층(824) 위에 정공 주입층(811b)을 형성하였다. 정공 주입층(811b)은 1,3,5-트라이(다이벤조싸이오펜-4-일)벤젠(약칭: DBT3P-II)과 산화 몰리브데넘을 중량비가 1:0.5(=DBT3P-II:산화 몰리브데넘), 막 두께가 10nm가 되도록 공증착하여 형성하였다.

다음으로, 정공 주입층(811b) 위에 정공 수송층(812b)을 형성하였다. 정공 수송층(812b)은 N-(1,1'-바이페닐-4-일)-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBBiF)을 사용하고, 막 두께가 15nm가 되도록 증착하여 형성하였다.

다음으로, 정공 수송층(812b) 위에 발광층(813b1)을 형성하였다. 발광층(813b1)은 호스트 재료로서 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II)을 사용하고, 어시스트 재료로서 PCBBiF를 사용하고, 게스트 재료(인광 발광 물질)로서 비스{4,6-다이메틸-2-[3-(3,5-다이메틸페닐)-5-페닐-2-피라진일-κN]페닐-κC}(2,6-다이메틸-3,5-헵테인다이오네이토-κ²O,O')이리듐(III)(약칭: [Ir(dmdppr-P)₂(dibm)])을 사용하고, 증량비가 0.6:0.4:0.06(=2mDBTBPDBq-II:PCBBiF:[Ir(dmdppr-P)₂(dibm)]), 막 두께가 10nm가 되도록 공증착하여 형성하였다.

다음으로, 발광층(813b1) 위에 발광층(813b2)을 형성하였다. 발광층(813b2)은 호스트 재료로서 2mDBTBPDBq-II를 사용하고, 어시스트 재료로서 PCBBiF를 사용하고, 게스트 재료(인광 발광 물질)로서 트리스(4-t-뷰틸-6-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tBuppm)₃])을 사용하고, 중량비가 0.8:0.2:0.06(=2mDBTBPDBq-II:PCBBiF:[Ir(tBuppm)₃]), 막 두께가 30nm가 되도록 공증착하여 형성하였다.

다음으로, 발광층(813b2) 위에 발광층(813b3)을 형성하였다. 발광층(813b3)은 발광층(813b1)과 같은 재료, 중량비를 사용하고, 막 두께가 5nm가 되도록 형성하였다.

다음으로, 발광층(813b3) 위에 전자 수송층(814b1)을 형성하였다. 전자 수송층(814b1)은 2mDBTBPDBq-II를 사용하고, 막 두께가 10nm가 되도록 증착하여 형성하였다.

다음으로, 전자 수송층(814b1) 위에 전자 수송층(814b2)을 형성하였다. 전자 수송층(814b2)은 NBphen을 사용하고, 막 두께가 15nm가 되도록 증착하여 형성하였다.

다음으로, 전자 수송층(814b2) 위에 전자 주입층(815b)을 형성하였다. 전자 주입층(815b)은 플루오린화 리튬(LiF)을 사용하고, 막 두께가 1nm가 되도록 증착하여 형성하였다.

다음으로, 전자 주입층(815b) 위에 제 2 전극(803)을 형성하였다. 제 2 전극(803)은 은(Ag)과 마그네슘(Mg)을 체적비가 1:0.1(=Ag:Mg), 막 두께가 25nm가 되도록 공증착한 후, 인듐 주석 산화물(ITO)을 스퍼터링법에 의하여 막 두께가 70nm가 되도록 성막함으로써 형성하였다. 또한 본 실시예에서 제 2 전극(803)은 음극으로서 기능한다.

상술한 공정을 거쳐, 한 쌍의 전극 사이에 EL층을 끼운 발광 디바이스를 기판(800) 위에 형성하였다. 또한 상기 공정에서 설명한 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층, 제 1 층 내지 제 4 층은 본 발명의 일 형태의 EL층을 구성하는 기능층이다. 또한 상술한 제작 방법에서의 증착 공정에서는 모두 저항 가열법에 의한 증착법을 사용하였다.

또한 상술한 바와 같이 제작한 발광 디바이스는 다른 기판(도시하지 않았음)으로 밀봉된다. 또한 다른 기판(도시하지 않았음)을 사용하여 밀봉할 때는, 질소 분위기의 글러브 박스 내에서 자외광에 의하여 고체화되는 접착제가 도포된 다른 기판(도시하지 않았음)을 기판(800) 위에 고정하고, 기판(800) 위에 형성된 발광 디바이스의 주위에 접착제가 부착되도록 기판들을 접착시켰다. 밀봉 시에는 365nm의 자외광을 6J/cm² 조사하여 접착제를 고체화시키고, 80℃에서 1시간 동안 열처리함으로써 접착제를 안정화시켰다.

<<발광 디바이스의 동작 특성>>

디바이스 1, 디바이스 2, 및 비교 디바이스 3의 동작 특성에 대하여 측정하였다. 또한 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 수행하였다.

도 10에 각 발광 디바이스의 휘도-전류 효율 특성을 나타내었다. 도 11에 각 발광 디바이스의 전압-전류 특성을 나타내었다.

표 2에 1000cd/m² 부근에서의 각 발광 디바이스의 주된 초기 특성값을 나타낸다.

[표 2]

도 10, 도 11, 및 표 2에 나타낸 바와 같이, 각 발광 디바이스는 발광 효율이 높은 것을 알 수 있었다. 도 11에 나타낸 바와 같이, 비교 디바이스 3에 비하여 디바이스 및 디바이스 2는 전압-전류 특성이 양호한 것을 알 수 있었다.

또한 각 발광 디바이스에 2.5mA/cm²의 전류 밀도로 전류를 흘렸을 때의 발광 스펙트럼을 도 12에 나타내었다. 상술한 바와 같이, 각 발광 디바이스에는 청색광을 강하게 하는 구성의 마이크로캐비티 구조가 적용되어 있다. 도 12에 나타낸 바와 같이, 각 발광 디바이스는 451nm 부근에 최대 피크를 가지는 발광 스펙트럼을 나타내었다.

<<발광 디바이스의 신뢰성 특성>>

다음으로, 각 발광 디바이스에 대하여 신뢰성 시험을 수행하였다. 신뢰성 시험의 결과를 도 13 및 도 14에 나타내었다. 도 13에서, 세로축은 초기 휘도를 100%로 하였을 때의 정규화 휘도(%)를 나타내고, 가로축은 구동 시간(h)을 나타낸다. 도 14에서, 세로축은 초기 전압을 0으로 하였을 때의 전압 변화(ΔV)를 나타내고, 가로축은 구동 시간(h)을 나타낸다. 또한, 신뢰성 시험에서는 전류 밀도를 50mA/cm²로 설정하고 각 발광 디바이스를 구동시켰다.

도 13에 나타낸 바와 같이, 비교 디바이스 3은 구동 초기에 휘도가 상승하지만, 그 후, 휘도가 급속하게 강하하는 등, 휘도 변화가 크고 불안정한 것을 알 수 있었다. 한편, 디바이스 1 및 디바이스 2는 비교 디바이스 3에 비하여 휘도의 장기적인 변화가 작고, 높은 신뢰성을 나타내는 것을 알 수 있었다. 구체적으로는, 디바이스 1의 LT90(휘도가 초기 휘도의 90%까지 저하하는 데 걸리는 시간)은 95시간이고, 디바이스 2의 LT90은 112시간이었다. 한편, 비교 디바이스 3의 LT90은 64시간이었다.

도 14에 나타낸 바와 같이, 디바이스 1 및 디바이스 2는 비교 디바이스 3에 비하여 전압의 장기적인 변화가 작고 전압이 상승하기 어려운 것을 알 수 있었다.

디바이스 1 및 디바이스 2는 Liq를 포함하는 제 1 층(821)과, Li₂O막인 제 3 층(823) 사이에 Liq를 포함하지 않는 제 2 층(822)을 가지는 점에서 비교 디바이스 3과 상이하다. 제 1 층(821)과 제 3 층(823)을 접하여 제공하는 구성과 비교하여, 제 1 층(821)과 제 3 층(823) 사이에 제 2 층(822)을 제공하는 구성은 발광 디바이스의 신뢰성을 더 높일 수 있다는 것을 알 수 있었다. 또한, 디바이스 1과 디바이스 2의 비교로부터 제 2 층(822)에는 제 1 층(821)과 같은 유기 화합물(본 실시예에서는 ZADN)을 사용하여도 좋고, 상이한 유기 화합물(본 실시예에서는 NBphen)을 사용하여도 좋다는 것을 알 수 있었다.

(실시예 2)

본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스를 제작하고 평가한 결과에 대하여 설명한다.

본 실시예에서는, 발광 디바이스로서 본 발명의 일 형태가 적용된 디바이스 4와, 비교를 위한 비교 디바이스 5를 제작하고 평가한 결과에 대하여 설명한다. 본 실시예에서 사용하는 디바이스 4 및 비교 디바이스 5의 구조를 도 9의 (B)에 나타내고, 구체적인 구성에 대하여 표 3에 나타낸다. 또한, 디바이스 4 및 비교 디바이스 5의 제작 방법에 대해서는 실시예 1을 참조할 수 있다. 또한 본 실시예에서 사용하는 재료의 화학식을 아래에 나타낸다.

[표 3]

[화학식 3]

<<발광 디바이스의 동작 특성>>

디바이스 4 및 비교 디바이스 5의 동작 특성에 대하여 측정하였다. 또한 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 수행하였다.

도 15에 각 발광 디바이스의 휘도-전류 효율 특성을 나타내었다. 도 16에 각 발광 디바이스의 전압-전류 특성을 나타내었다.

표 4에 1000cd/m² 부근에서의 각 발광 디바이스의 주된 초기 특성값을 나타낸다.

[표 4]

도 15, 도 16, 및 표 4에 나타낸 바와 같이, 디바이스 4는 비교 디바이스 5에 비하여 휘도-전류 효율 특성 및 전압-전류 특성이 양호한 것을 알 수 있었다.

또한 각 발광 디바이스에 12.5mA/cm²의 전류 밀도로 전류를 흘렸을 때의 발광 스펙트럼을 도 17에 나타내었다. 본 실시예의 각 발광 디바이스는 청색광을 발하는 발광 유닛이 2개 적층된 탠덤 구조이다. 각 발광 디바이스는 발광층(813a, 813b)에 포함되는 3,10-비스[N-(9-페닐-9H-카바졸-2-일)-N-페닐아미노]나프토[2,3-b;6,7-b']비스벤조퓨란(약칭: 3,10PCA2Nbf(IV)-02)의 발광에서 유래하며, 457nm 부근에 최대 피크를 가지는 발광 스펙트럼을 나타내었다.

<<발광 디바이스의 신뢰성 특성>>

다음으로, 각 발광 디바이스에 대하여 신뢰성 시험을 수행하였다. 신뢰성 시험의 결과를 도 18 및 도 19에 나타내었다. 도 18에서, 세로축은 초기 휘도를 100%로 하였을 때의 정규화 휘도(%)를 나타내고, 가로축은 소자의 구동 시간(h)을 나타낸다. 도 19에서, 세로축은 초기 전압을 0으로 하였을 때의 전압 변화(ΔV)를 나타내고, 가로축은 구동 시간(h)을 나타낸다. 또한, 신뢰성 시험에서는 초기 휘도를 5000cd/m²로 설정하고 각 발광 디바이스를 구동시켰다.

신뢰성 시험의 결과로부터, 디바이스 4는 비교 디바이스 5에 비하여 높은 신뢰성을 나타내는 것을 알 수 있었다. 구체적으로는, 디바이스 4의 LT95는 446시간이었다. 한편, 비교 디바이스 5의 LT95는 1시간 미만이었다.

도 19에 나타낸 바와 같이, 디바이스 4는 비교 디바이스 5에 비하여 전압의 장기적인 변화가 작고 전압이 상승하기 어려운 것을 알 수 있었다.

디바이스 4는 Liq를 포함하는 제 1 층(821)과, Li₂O막인 제 3 층(823) 사이에 Liq를 포함하지 않는 제 2 층(822)을 가지는 점에서 비교 디바이스 5와 상이하다. 제 1 층(821)과 제 3 층(823)을 접하여 제공하는 구성과 비교하여, 제 1 층(821)과 제 3 층(823) 사이에 제 2 층(822)을 제공하는 구성은 발광 디바이스의 신뢰성을 더 높일 수 있다는 것을 알 수 있었다.

201: 기판, 202: 절연층, 202a: 절연층, 202b: 절연층, 203B: 발광 디바이스, 203G: 발광 디바이스, 203R: 발광 디바이스, 203W: 발광 디바이스, 204: 절연층, 205: 기판, 206B: 컬러 필터, 206G: 컬러 필터, 206R: 컬러 필터, 207: 공간, 208: 접착층, 209: 블랙 매트릭스, 210: 트랜지스터, 211: 제 1 전극, 212G: 도전층, 212R: 도전층, 213: EL층, 215: 제 2 전극, 220B: 광학 거리, 220G: 광학 거리, 220R: 광학 거리, 301: 기판, 302: 화소부, 303: 회로부, 304a: 회로부, 304b: 회로부, 305: 실재, 306: 기판, 307: 배선, 308: FPC, 309: 트랜지스터, 310: 트랜지스터, 311: 트랜지스터, 312: 트랜지스터, 313: 제 1 전극, 314: 절연층, 315: EL층, 316: 제 2 전극, 317: 유기 EL 디바이스, 318: 공간, 320: 트랜지스터, 321: 도전층, 322a: 도전층, 322b: 도전층, 323: 도전층, 324: 절연층, 325: 절연층, 326: 절연층, 327: 반도체층, 327i: 채널 형성 영역, 327n: 저저항 영역, 328: 절연층, 330: 트랜지스터, 331: 도전층, 332a: 도전층, 332b: 도전층, 333: 도전층, 334: 절연층, 335: 절연층, 337: 반도체층, 338: 절연층, 401: 제 1 전극, 402: EL층, 403: 제 2 전극, 405: 절연층, 406: 도전층, 407: 접착층, 416: 도전층, 420: 기판, 422: 접착층, 423: 배리어층, 424: 절연층, 450: 유기 EL 디바이스, 490a: 기판, 490b: 기판, 490c: 배리어층, 800: 기판, 801: 제 1 전극, 803: 제 2 전극, 811a: 정공 주입층, 811b: 정공 주입층, 812a1: 정공 수송층, 812a2: 정공 수송층, 812b: 정공 수송층, 813a: 발광층, 813b: 발광층, 813b1: 발광층, 813b2: 발광층, 813b3: 발광층, 814b1: 전자 수송층, 814b2: 전자 수송층, 815b: 전자 주입층, 821: 제 1 층, 822: 제 2 층, 823: 제 3 층, 824: 제 4 층, 1101: 제 1 전극, 1103: 제 2 전극, 1105a: 기능층, 1105b: 기능층, 1105c: 기능층, 1105d: 기능층, 1111a: 정공 주입층, 1111b: 정공 주입층, 1112a: 정공 수송층, 1112a1: 정공 수송층, 1112a2: 정공 수송층, 1112b: 정공 수송층, 1113a: 발광층, 1113b: 발광층, 1113c: 발광층, 1114b: 전자 수송층, 1115b: 전자 주입층, 1121: 제 1 층, 1122: 제 2 층, 1123: 제 3 층, 1124: 제 4 층, 7000: 표시부, 7001: 표시부, 7100: 텔레비전 장치, 7101: 하우징, 7103: 스탠드, 7111: 리모트 컨트롤러, 7200: 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 7211: 하우징, 7212: 키보드, 7213: 포인팅 디바이스, 7214: 외부 접속 포트, 7300: 디지털 사이니지, 7301: 하우징, 7303: 스피커, 7311: 정보 단말기, 7400: 디지털 사이니지, 7401: 기둥, 7411: 정보 단말기, 7600: 휴대 정보 단말기, 7601: 하우징, 7602: 힌지, 7650: 휴대 정보 단말기, 7651: 비표시부, 7800: 휴대 정보 단말기, 7801: 밴드, 7802: 입출력 단자, 7803: 조작 버튼, 7804: 아이콘, 7805: 배터리, 9700: 자동차, 9701: 차체, 9702: 차륜, 9703: 앞유리, 9704: 라이트, 9705: 안개등, 9710: 표시부, 9711: 표시부, 9712: 표시부, 9713: 표시부, 9714: 표시부, 9715: 표시부, 9721: 표시부, 9722: 표시부, 9723: 표시부

Claims (23)

1. 발광 디바이스로서,
   제 1 전극, 제 1 발광층, 제 1 층, 제 2 층, 제 3 층, 제 2 발광층, 및 제 2 전극을 이 순서대로 적층하여 가지고,
   상기 제 1 층은 제 1 유기 화합물과 제 1 물질을 가지고,
   상기 제 2 층은 제 2 유기 화합물을 가지고,
   상기 제 3 층은 제 2 물질을 가지고,
   상기 제 1 유기 화합물은 전자 수송성 재료이고,
   상기 제 1 물질은 금속, 금속염, 금속 산화물, 또는 유기 금속염이고,
   상기 제 2 유기 화합물은 전자 수송성 재료이고,
   상기 제 2 물질은 전자 주입성 재료이고,
   상기 제 2 층은 상기 제 1 층에 비하여 상기 제 1 물질의 농도가 낮은, 발광 디바이스.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 2 층은 상기 제 1 물질을 포함하지 않는, 발광 디바이스.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 제 1 유기 화합물과 상기 제 2 유기 화합물은 동일한 유기 화합물인, 발광 디바이스.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제 3 층은 제 3 유기 화합물을 더 가지고,
   상기 제 3 유기 화합물은 전자 수송성 재료인, 발광 디바이스.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제 3 유기 화합물은 상기 제 1 유기 화합물 및 상기 제 2 유기 화합물 중 적어도 한쪽과 동일한 유기 화합물인, 발광 디바이스.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제 1 물질은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 가지는 유기 금속 착체인, 발광 디바이스.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제 1 물질은 질소 및 산소를 가지는 배위자와, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 가지는 유기 금속 착체인, 발광 디바이스.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제 1 물질은 퀴놀린올 배위자와, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 가지는 유기 금속 착체인, 발광 디바이스.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제 2 물질은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 희토류 금속을 가지는, 발광 디바이스.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 유기 화합물은 HOMO 준위가 -6.0eV 이상이고, 또한 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때의 전자 이동도가 1×10^-7cm²/Vs 이상 5×10^-5cm²/Vs 이하인, 발광 디바이스.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 층은 상기 제 1 발광층 측의 제 1 영역과, 상기 제 2 발광층 측의 제 2 영역을 가지고,
    상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역은 상기 제 1 유기 화합물과 상기 제 1 물질의 농도비가 다른, 발광 디바이스.
12. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 층은 상기 제 1 발광층 측의 제 1 영역과, 상기 제 2 발광층 측의 제 2 영역을 가지고,
    상기 제 2 영역은 상기 제 1 영역보다 상기 제 1 물질의 농도가 낮은, 발광 디바이스.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    정공 주입층을 더 가지고,
    상기 정공 주입층은 상기 제 1 전극과 상기 제 1 발광층 사이에 위치하고,
    상기 정공 주입층은 제 1 화합물 및 제 2 화합물을 가지고,
    상기 제 1 화합물은 상기 제 2 화합물에 대한 전자 수용성을 가지고,
    상기 제 2 화합물의 HOMO 준위는 -5.7eV 이상 -5.4eV 이하인, 발광 디바이스.
14. 제 13 항에 있어서,
    제 1 정공 수송층을 더 가지고,
    상기 제 1 정공 수송층은 상기 정공 주입층과 상기 제 1 발광층 사이에 위치하고,
    상기 제 1 정공 수송층은 제 3 화합물을 가지고,
    상기 제 3 화합물의 HOMO 준위는 상기 제 2 화합물의 HOMO 준위 이하이고,
    상기 제 3 화합물의 HOMO 준위와 상기 제 2 화합물의 HOMO 준위의 차이는 0.2eV 이내인, 발광 디바이스.
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 2 화합물 및 상기 제 3 화합물은 각각 카바졸 골격, 다이벤조퓨란 골격, 다이벤조싸이오펜 골격, 및 안트라센 골격 중 적어도 하나를 가지는, 발광 디바이스.
16. 제 14 항에 있어서,
    제 2 정공 수송층을 더 가지고,
    상기 제 2 정공 수송층은 상기 제 1 정공 수송층과 상기 제 1 발광층 사이에 위치하고,
    상기 제 2 정공 수송층은 제 4 화합물을 가지고,
    상기 제 4 화합물의 HOMO 준위는 상기 제 3 화합물의 HOMO 준위보다 낮은, 발광 디바이스.
17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 2 화합물, 상기 제 3 화합물, 및 상기 제 4 화합물은 각각 카바졸 골격, 다이벤조퓨란 골격, 다이벤조싸이오펜 골격, 및 안트라센 골격 중 적어도 하나를 가지는, 발광 디바이스.
18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 발광층은 청색광을 발하는 발광 물질을 가지는, 발광 디바이스.
19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 발광층은 청색광을 발하는 형광 발광 물질을 가지는, 발광 디바이스.
20. 발광 장치로서,
    제 1 항 내지 제 19 중 어느 한 항에 기재된 발광 디바이스와,
    트랜지스터 및 기판 중 적어도 하나를 가지는, 발광 장치.
21. 발광 모듈로서,
    제 20 항에 기재된 발광 장치와,
    커넥터 및 집적 회로 중 적어도 하나를 가지는, 발광 모듈.
22. 전자 기기로서,
    제 21 항에 기재된 발광 모듈과,
    안테나, 배터리, 하우징, 카메라, 스피커, 마이크로폰, 및 조작 버튼 중 적어도 하나를 가지는, 전자 기기.
23. 조명 장치로서,
    제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 항에 기재된 발광 디바이스와,
    하우징, 커버, 및 지지대 중 적어도 하나를 가지는, 조명 장치.

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