KR20230153949A - 유기 화합물, 발광 디바이스, 발광 장치, 및 전자 기기 - Google Patents

유기 화합물, 발광 디바이스, 발광 장치, 및 전자 기기 Download PDF

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KR20230153949A
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마사토시 다카바타케
유이 요시야스
사치코 가와카미
다케요시 와타베
노부하루 오사와
유코 구보타
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

본 발명은 전자 주입성을 가지고, 물에 대한 용해도가 낮은 유기 화합물을 제공한다.
아래의 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물을 제공한다. 다만 아래의 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물에서, Ar는 고리를 형성하는 탄소수 6 내지 30의 방향족 탄화수소기, 또는 고리를 형성하는 탄소수 2 내지 30의 헤테로 방향족 탄화수소기를 나타내고, R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소(중수소를 포함함), 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 아미노기, 탄소수 6 내지 13의 아릴기, 또는 탄소수 2 내지 13의 헤테로아릴기를 나타내고, n은 1 내지 6의 정수를 나타내고, L은 상기 일반식(L-1)으로 나타내어지는 기이다. 또한 상기 일반식(L-1)에서 R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소(중수소를 포함함), 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기를 나타내고, k는 1 내지 5의 정수를 나타내고, k가 2 이상인 경우, 각각의 R3 및 R4는 같아도 좋고 달라도 좋다.

Description

유기 화합물, 발광 디바이스, 발광 장치, 및 전자 기기{ORGANIC COMPOUND, LIGHT-EMITTING DEVICE, LIGHT-EMITTING APPARATUS, AND ELECTRONIC DEVICE}
본 발명의 일 형태는 유기 화합물, 발광 디바이스, 발광 장치, 수발광 장치, 표시 장치, 전자 기기, 조명 장치, 및 전자 디바이스에 관한 것이다. 또한 본 발명의 일 형태는 상기 기술분야에 한정되지 않는다. 본 명세서 등에서 개시(開示)하는 발명의 일 형태가 속하는 기술분야는 물건, 방법, 또는 제조 방법에 관한 것이다. 또는 본 발명의 일 형태는 공정(process), 기계(machine), 제품(manufacture), 또는 조성물(composition of matter)에 관한 것이다. 그러므로 더 구체적으로 본 명세서에서 개시하는 본 발명의 일 형태의 기술분야로서는, 반도체 장치, 표시 장치, 액정 표시 장치, 발광 장치, 조명 장치, 축전 장치, 기억 장치, 촬상 장치, 이들의 구동 방법, 또는 이들의 제조 방법을 일례로서 들 수 있다.
근년에 들어, 표시 장치는 다양한 용도로의 응용이 기대되고 있다. 예를 들어 대형의 표시 장치의 용도로서는 가정용 텔레비전 장치(텔레비전 또는 텔레비전 수신기라고도 함), 디지털 사이니지(Digital Signage: 전자 간판), 및 PID(Public Information Display) 등이 있다. 또한 휴대 정보 단말기로서 터치 패널을 가지는 스마트폰 및 태블릿 단말기 등의 개발이 진행되고 있다.
또한 표시 장치의 고정세화(高精細化)가 요구되고 있다. 고정세의 표시 장치가 요구되는 기기로서, 예를 들어 가상 현실(VR: Virtual Reality), 증강 현실(AR: Augmented Reality), 대체 현실(SR: Substitutional Reality), 및 혼합 현실(MR: Mixed Reality)용 기기가 활발히 개발되고 있다.
표시 장치로서는, 예를 들어 발광 디바이스(발광 소자라고도 함)를 가지는 발광 장치가 개발되고 있다. 일렉트로루미네선스(Electroluminescence, 이하 EL이라고 기재함) 현상을 이용한 발광 디바이스(EL 디바이스, EL 소자라고도 함)는 박형 경량화가 용이하고, 입력 신호에 대한 고속 응답이 가능하고, 직류 정전압 전원을 사용한 구동이 가능하다는 등의 특징을 가지고, 표시 장치에 응용되고 있다.
특허문헌 1에는 유기 EL 디바이스(유기 EL 소자라고도 함)를 사용한 VR용 표시 장치가 개시되어 있다. 또한 특허문헌 2에는 전이 금속과 비공유 전자쌍을 가지는 유기 화합물의 혼합막을 전자 주입층에 사용한, 구동 전압이 낮고 신뢰성이 양호한 발광 디바이스가 개시되어 있다.
국제공개공보 WO2018/087625호 일본 공개특허공보 특개2018-201012호
유기 반도체막을 소정의 형상으로 제작하는 방법의 하나로서, 메탈 마스크를 사용한 진공 증착법(마스크 증착)이 널리 사용되고 있다. 그러나 고밀도화, 고정세화가 진행되는 요즘, 마스크 증착은 맞춤 정밀도의 문제, 기판과의 배치 간격의 문제로 대표되는 각종 이유로, 더 이상의 고정세화에는 한계가 있다. 한편 리소그래피법을 사용하여 유기 반도체막의 형상을 가공함으로써, 더 치밀한 패턴을 형성할 수 있다. 또한 이 방법을 사용하면 대면적화도 용이하기 때문에, 리소그래피법을 사용한 유기 반도체막의 가공에 관한 연구도 진행되고 있다.
유기 EL 디바이스는 전극 사이(제 1 전극과 제 2 전극 사이)에 발광 물질을 포함하는 유기 화합물층(상기 유기 반도체막에 상당함)을 가지고, 전극으로부터 상기 유기 화합물층에 주입된 캐리어(정공 및 전자)를 재결합시킴으로써 생긴 에너지에 의하여 발광을 얻는 구성을 가진다.
여기서, 유기 화합물층은 전기가 흐르기 어렵고 에너지 장벽이 크기 때문에, 캐리어의 주입, 특히 전자의 주입에는 기본적으로 높은 전압이 필요하였다. 그러므로 현재 음극에 접하는 전자 주입층에는 예를 들어 일함수가 작은 리튬(Li) 등의 알칼리 금속 또는 상기 알칼리 금속의 화합물이 사용되고, 저전압화가 실현되고 있다.
그러나 상기 알칼리 금속 또는 알칼리 금속 화합물을 포함하는 유기 반도체층을 가지는 발광 디바이스를 상술한 리소그래피법으로 제작하는 경우, 대기 중의 산소 또는 물, 공정 중의 약액 또는 물의 영향에 의하여, 구동 전압이 대폭 상승되거나 전류 효율이 현저히 저하되는 문제가 있었다.
이 문제를 해결하는 수단의 하나로서, 발광 디바이스의 유기 화합물층을 형성하는 도중에(알칼리 금속 또는 알칼리 금속 화합물을 포함하는 층을 형성하기 전에) 리소그래피법을 사용하여 가공하는 방법이 있다. 즉, 전자 주입층을 형성하기 전의 단계에서 리소그래피를 수행하여 유기 화합물층을 가공하고, 그 후에 전자 주입층의 형성 공정 및 그 후의 공정을 수행함으로써 특성의 악화를 회피할 수 있다.
그러나 탠덤형 발광 디바이스에서는 상술한 회피 방법을 적용할 수 없고, 리소그래피법을 사용하여 유기 화합물층을 가공하는 공정을 수행한 것에 기인하여 특성이 대폭 악화되는 것을 피할 수 없었다.
이것은, 탠덤형 발광 디바이스는 중간층을 끼워 복수의 발광층이 직렬로 적층된 구조의 유기 반도체층을 가지고, 상기 중간층에는 양극 측의 발광층에 전자를 주입하기 위하여 알칼리 금속 또는 알칼리 금속 화합물을 포함하는 층이 포함되기 때문이다. 중간층은 2개의 발광층 사이에 존재하기 때문에, 2개의 발광층을 포함하는 유기 화합물층을 리소그래피법에 의하여 가공하려고 하면, 반드시 중간층도 리소그래피법으로 가공되고, 산소, 물 등에 노출된다.
그러므로 중간층에서의 알칼리 금속 또는 알칼리 금속 화합물을 포함하는 층을 리소그래피법에 의하여 가공함으로써, 전자 주입층을 리소그래피법에 의하여 가공한 경우와 마찬가지로, 발광 디바이스의 구동 전압이 대폭 상승되거나 전류 효율이 현저한 저하되어 있었다.
또한 상술한 문제를 해결하는 다른 수단으로서, 알칼리 금속 또는 알칼리 금속 화합물 대신에 전자 주입성을 가지는 유기 화합물을 전자 주입층 또는 중간층에 사용하는 방법이 있다. 즉 이 방법에서는 알칼리 금속 또는 알칼리 금속 화합물을 포함하지 않는 유기 화합물층을 리소그래피법에 의하여 가공하기 때문에, 알칼리 금속 또는 상기 알칼리 금속의 화합물에 기인하는 발광 디바이스의 특성의 악화를 회피할 수 있다.
그러나 상기 유기 화합물의 물에 대한 용해성이 높으면 물, 또는 물을 용매로 하는 약액에 노출되는 공정에서 상기 유기 화합물을 사용한 층이 용해됨으로써, 특성의 저하, 형상 불량 등의 원인이 되는 경우가 있었다.
또한 본 발명의 일 형태는 전자 주입성을 가지는 유기 화합물을 제공하는 것을 과제로 한다. 또한 본 발명의 일 형태는 물에 대한 용해성이 낮은 유기 화합물을 제공하는 것을 과제로 한다. 또한 본 발명의 일 형태는 특성이 양호한 발광 디바이스를 제공하는 것을 과제로 한다. 또한 본 발명의 일 형태는 신규 유기 화합물, 신규 발광 디바이스, 신규 발광 장치, 또는 신규 전자 기기를 제공하는 것을 과제로 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 이외의 과제를 추출할 수 있다.
본 발명의 일 형태에서는 상술한 문제를 해결하기 위하여, 고리상 구아니딘 골격과, 방향족 탄화수소 골격 또는 헤테로 방향족 탄화수소 골격을 가지는 유기 화합물을 제공한다. 이와 같은 유기 화합물은 전자 주입성을 가지고, 전자 주입층 또는 중간층에서, 알칼리 금속 또는 알칼리 금속 화합물 대신에 사용할 수 있다. 또한 고리상 구아니딘 골격은 이미다졸 고리를 포함하는 것이 바람직하다. 이미다졸 고리를 포함하는 고리상 구아니딘 골격으로 함으로써, 물에 대한 용해성이 낮아지고, 리소그래피법에 의한 가공의 공정에서 층이 용해되는 것을 회피할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 형태의 유기 화합물을 전자 주입층 또는 중간층에서 알칼리 금속 또는 알칼리 금속 화합물 대신에 사용함으로써, 알칼리 금속 또는 상기 알칼리 금속의 화합물에 기인하는 특성의 악화를 회피하고, 특성이 양호한 발광 디바이스를 얻을 수 있다.
즉, 본 발명의 일 형태는 아래의 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물이다.
[화학식 1]
다만 상기 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물에서, Ar는 치환 또는 비치환된 고리를 형성하는 탄소수 6 내지 30의 방향족 탄화수소기, 또는 치환 또는 비치환된 고리를 형성하는 탄소수 2 내지 30의 헤테로 방향족 탄화수소기를 나타내고, R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소(중수소를 포함함), 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 고리를 형성하는 탄소수 6 내지 13의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리를 형성하는 탄소수 2 내지 13의 헤테로아릴기를 나타내고, n은 1 내지 6의 정수를 나타내고, L은 상기 일반식(L-1)으로 나타내어지는 기이다. 또한 상기 일반식(L-1)에서 R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소(중수소를 포함함), 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기를 나타내고, k는 1 내지 5의 정수를 나타내고, k가 2 이상인 경우, 각각의 R3 및 R4는 같아도 좋고 달라도 좋다.
또한 본 발명의 일 형태는 아래의 일반식(G2-1) 내지 일반식(G2-3) 중 어느 것으로 나타내어지는 유기 화합물이다.
[화학식 2]
다만 상기 일반식(G2-1) 내지 일반식(G2-3)으로 나타내어지는 유기 화합물에서, Ar는 치환 또는 비치환된 고리를 형성하는 탄소수 6 내지 30의 방향족 탄화수소기, 또는 치환 또는 비치환된 고리를 형성하는 탄소수 2 내지 30의 헤테로 방향족 탄화수소기를 나타내고, R1, R2, 및 R11 내지 R28은 각각 독립적으로 수소(중수소를 포함함), 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기를 나타내고, n은 1 내지 6의 정수를 나타낸다.
또한 본 발명의 일 형태는 상기 각 구성에서 고리를 형성하는 탄소수 6 내지 30의 방향족 탄화수소기 및 고리를 형성하는 탄소수 2 내지 30의 헤테로 방향족 탄화수소기는 아래의 구조식(Ar-1) 내지 구조식(Ar-27) 중 어느 것으로 나타내어지는 방향족 탄화수소 및 헤테로 방향족 탄화수소 중 어느 하나의 고리로부터 n개의 수소 원자를 제외한 구조를 가지는 기인, 유기 화합물이다.
[화학식 3]
또한 본 발명의 일 형태는 아래의 구조식(100), 구조식(101), 또는 구조식(113)으로 나타내어지는 유기 화합물이다.
[화학식 4]
또한 본 발명의 일 형태는 상기 각 구성에 기재된 유기 화합물을 사용한 발광 디바이스이다.
또한 본 발명의 일 형태는 상기 구성의 발광 디바이스와, 트랜지스터 또는 기판을 가지는 발광 장치이다.
또한 본 발명의 일 형태는 상기 구성의 발광 장치와, 검지부, 입력부, 또는 통신부를 가지는 전자 기기이다.
또한 본 명세서에서 발광 장치는, 발광 디바이스를 사용한 화상 표시 디바이스를 포함한다. 또한 기판 위의 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 포함하는 경우가 있다.
본 발명의 일 형태에 의하여, 전자 주입성을 가지는 유기 화합물을 제공할 수 있다. 또한 본 발명의 일 형태에 의하여, 물에 대한 용해성이 낮은 유기 화합물을 제공할 수 있다. 또한 본 발명의 일 형태에 의하여, 특성이 양호한 발광 디바이스를 제공할 수 있다. 또한 본 발명의 일 형태에 의하여, 신규 유기 화합물 또는 신규 발광 디바이스를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 형태에 의하여, 표시 품질이 높은 발광 장치를 제공할 수 있다. 또는 본 발명의 일 형태에 의하여, 고정세의 발광 장치를 제공할 수 있다. 또는 본 발명의 일 형태에 의하여, 고해상도의 발광 장치를 제공할 수 있다. 또는 본 발명의 일 형태에 의하여, 신뢰성이 높은 발광 장치를 제공할 수 있다. 또는 본 발명의 일 형태에 의하여, 편의성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 발광 장치를 제공할 수 있다. 또는 본 발명의 일 형태에 의하여, 편의성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 표시 모듈을 제공할 수 있다. 또는 본 발명의 일 형태에 의하여, 편의성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 전자 기기를 제공할 수 있다. 또는 본 발명의 일 형태에 의하여, 신규 발광 장치, 신규 표시 모듈, 신규 전자 기기, 또는 신규 반도체 장치를 제공할 수 있다.
또한 이들 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하는 것은 아니다. 본 발명의 일 형태는 이들 효과 모두를 반드시 가질 필요는 없다. 명세서, 도면, 청구항의 기재로부터 이들 이외의 효과를 추출할 수 있다.
도 1의 (A) 내지 (C)는 발광 디바이스에 대하여 나타낸 도면이다.
도 2는 발광 디바이스에 대하여 나타낸 도면이다.
도 3의 (A) 및 (B)는 발광 장치의 상면도 및 단면도이다.
도 4의 (A) 내지 (D)는 발광 디바이스에 대하여 나타낸 도면이다.
도 5의 (A) 내지 (E)는 표시 장치의 제작 방법의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 6의 (A) 내지 (D)는 표시 장치의 제작 방법의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 7의 (A) 내지 (D)는 표시 장치의 제작 방법의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 8의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 제작 방법의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 9의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 제작 방법의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 10의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 제작 방법의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 11의 (A) 및 (B)는 표시 모듈의 구성예를 나타낸 사시도이다.
도 12의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 13의 (A) 내지 (D)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 14의 (A) 내지 (F)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 15의 (A) 내지 (C)는 2,6tip2Py의 1H NMR 스펙트럼이다.
도 16은 2,6tip2Py의 톨루엔 용액에서의 흡수 스펙트럼과 발광 스펙트럼이다.
도 17의 (A) 내지 (C)는 2,7tip2SF의 1H NMR 스펙트럼이다.
도 18은 2,7tip2SF의 톨루엔 용액에서의 흡수 스펙트럼과 발광 스펙트럼이다.
도 19는 발광 디바이스 1의 휘도-전류 밀도 특성이다.
도 20은 발광 디바이스 1의 전류 효율-휘도 특성이다.
도 21은 발광 디바이스 1의 휘도-전압 특성이다.
도 22는 발광 디바이스 1의 전류-전압 특성이다.
도 23은 발광 디바이스 1의 전계 발광 스펙트럼이다.
도 24는 발광 디바이스 2의 휘도-전류 밀도 특성이다.
도 25는 발광 디바이스 2의 전류 효율-휘도 특성이다.
도 26은 발광 디바이스 2의 휘도-전압 특성이다.
도 27은 발광 디바이스 2의 전류-전압 특성이다.
도 28은 발광 디바이스 2의 전계 발광 스펙트럼이다.
도 29는 발광 디바이스 2의 구동 시간에 대한 휘도 변화를 나타낸 도면이다.
도 30은 발광 디바이스 3의 휘도-전류 밀도 특성이다.
도 31은 발광 디바이스 3의 전류 효율-휘도 특성이다.
도 32는 발광 디바이스 3의 휘도-전압 특성이다.
도 33은 발광 디바이스 3의 전류-전압 특성이다.
도 34는 발광 디바이스 3의 전계 발광 스펙트럼이다.
도 35는 발광 디바이스 4의 휘도-전류 밀도 특성이다.
도 36은 발광 디바이스 4의 전류 효율-휘도 특성이다.
도 37은 발광 디바이스 4의 휘도-전압 특성이다.
도 38은 발광 디바이스 4의 전류-전압 특성이다.
도 39는 발광 디바이스 4의 전계 발광 스펙트럼이다.
도 40은 발광 디바이스 4의 구동 시간에 대한 휘도 변화를 나타낸 도면이다.
도 41의 (A) 내지 (C)는 tipSF의 1H NMR 스펙트럼이다.
도 42는 X선 결정 구조 해석에 의한 분자 구조도이다.
실시형태에 대하여 도면을 사용하여 자세히 설명한다. 다만 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 그 범위에서 벗어남이 없이 그 형태 및 자세한 사항을 다양하게 변경할 수 있다는 것은 통상의 기술자라면 쉽게 이해할 수 있다. 따라서, 본 발명은 이하에 기재하는 실시형태의 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다.
또한 이하에서 설명하는 발명의 구성에서, 동일한 부분 또는 같은 기능을 가지는 부분에는 동일한 부호를 상이한 도면 사이에서 공통적으로 사용하고, 그 반복적인 설명은 생략한다. 또한 같은 기능을 가지는 부분을 가리키는 경우에는, 해치 패턴을 동일하게 하고, 특별히 부호를 붙이지 않는 경우가 있다.
또한 도면에서 나타내는 각 구성의 위치, 크기, 및 범위 등은 이해를 용이하게 하기 위하여 실제의 위치, 크기, 및 범위 등을 나타내지 않는 경우가 있다. 그러므로 개시하는 발명은 반드시 도면에 개시된 위치, 크기, 및 범위 등에 한정되지 않는다.
또한 "막"이라는 용어와 "층"이라는 용어는 경우 또는 상황에 따라 서로 바꿀 수 있다. 예를 들어 "도전층"이라는 용어를 "도전막"이라는 용어로 바꿀 수 있다. 또는 예를 들어 "절연막"이라는 용어를 "절연층"이라는 용어로 바꿀 수 있다.
또한 본 명세서 등에서 메탈 마스크 또는 FMM(파인 메탈 마스크, 고정세의 메탈 마스크)를 사용하여 제작된 디바이스를 MM(메탈 마스크) 구조의 디바이스라고 부르는 경우가 있다. 또한 본 명세서 등에서 메탈 마스크 또는 FMM을 사용하지 않고 제작된 디바이스를 MML(메탈 마스크리스(metal maskless)) 구조의 디바이스라고 부르는 경우가 있다.
본 명세서 등에서 정공 또는 전자를 "캐리어"라고 하는 경우가 있다. 구체적으로는, 정공 주입층 또는 전자 주입층을 "캐리어 주입층"이라고 하고, 정공 수송층 또는 전자 수송층을 "캐리어 수송층"이라고 하고, 정공 차단층 또는 전자 차단층을 "캐리어 차단층"이라고 하는 경우가 있다. 또한 상술한 캐리어 주입층, 캐리어 수송층, 및 캐리어 차단층은 각각 단면 형상 또는 특성 등에 따라 명확히 구별할 수 없는 경우가 있다. 또한 하나의 층이 캐리어 주입층, 캐리어 수송층, 및 캐리어 차단층 중 2개 또는 3개의 기능을 겸하는 경우가 있다.
본 명세서 등에서 발광 디바이스(발광 소자라고도 함)는 한 쌍의 전극 사이에 EL층을 가진다. EL층은 적어도 발광층을 가진다. 본 명세서 등에서 수광 디바이스(수광 소자라고도 함)는 한 쌍의 전극 사이에 적어도 광전 변환층으로서 기능하는 활성층을 가진다. 본 명세서 등에서는 한 쌍의 전극 중 한쪽을 화소 전극이라고 기재하고, 다른 쪽을 공통 전극이라고 기재하는 경우가 있다.
또한 본 명세서 등에서 테이퍼 형상이란, 구조의 측면의 적어도 일부가 기판 면에 대하여 경사져 제공되어 있는 형상을 가리킨다. 예를 들어 경사진 측면과 기판 면이 이루는 각(테이퍼 각이라고도 함)이 90° 미만인 영역을 가지는 것이 바람직하다. 또한 구조의 측면 및 기판 면은 반드시 완전히 평탄할 필요는 없고, 미세한 곡률을 가지는 실질적인 평면 형상, 또는 미세한 요철을 가지는 실질적인 평면 형상이어도 좋다.
또한 본 명세서에서의 발광 장치는, 유기 EL 디바이스를 사용한 화상 표시 디바이스를 포함한다. 또한 유기 EL 디바이스에 커넥터, 예를 들어 이방 도전성 필름 또는 TCP(Tape Carrier Package)가 장착된 모듈, TCP 끝에 인쇄 배선 기판이 제공된 모듈, 또는 COG(Chip On Glass) 방식에 의하여 유기 EL 디바이스에 IC(집적 회로)가 직접 실장된 모듈도 발광 장치에 포함되는 경우가 있다. 또한 조명 기구 등은 발광 장치를 포함하는 경우가 있다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 유기 화합물에 대하여 설명한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 형태에서는 상술한 문제를 해결하기 위하여, 고리상 구아니딘 골격과, 방향족 탄화수소 골격 또는 헤테로 방향족 탄화수소 골격을 가지는 유기 화합물을 제공한다. 이와 같은 유기 화합물은 전자 주입성을 가지고, 전자 주입층 또는 중간층에서, 알칼리 금속 또는 알칼리 금속 화합물 대신에 사용할 수 있다. 또한 고리상 구아니딘 골격은 이미다졸 고리를 포함하는 것이 바람직하다. 이미다졸 고리를 포함하는 고리상 구아니딘 골격으로 함으로써, 물에 대한 용해성이 낮아지고, 리소그래피법에 의한 가공의 공정에서 층이 용해되는 것을 회피할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 형태의 유기 화합물을 전자 주입층 또는 중간층에서 알칼리 금속 또는 알칼리 금속 화합물 대신에 사용함으로써, 알칼리 금속 또는 상기 알칼리 금속의 화합물에 기인하는 특성의 악화를 회피하고, 특성이 양호한 발광 디바이스를 얻을 수 있다.
즉, 본 발명의 일 형태는 아래의 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물이다.
[화학식 5]
다만 상기 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물에서, Ar는 치환 또는 비치환된 고리를 형성하는 탄소수 6 내지 30의 방향족 탄화수소기, 또는 치환 또는 비치환된 고리를 형성하는 탄소수 2 내지 30의 헤테로 방향족 탄화수소기를 나타내고, R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소(중수소를 포함함), 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 고리를 형성하는 탄소수 6 내지 13의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리를 형성하는 탄소수 2 내지 13의 헤테로아릴기를 나타내고, n은 1 내지 6의 정수를 나타내고, L은 상기 일반식(L-1)으로 나타내어지는 기이다. 또한 상기 일반식(L-1)에서 R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소(중수소를 포함함), 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기를 나타내고, k는 1 내지 5의 정수를 나타내고, k가 2 이상인 경우, 각각의 R3 및 R4는 같아도 좋고 달라도 좋다.
이와 같이 고리상 구아니딘 골격을 가지는 구조로 함으로써 유기 화합물에 전자 주입성을 제공할 수 있다. 또한 고리상 구아니딘 골격이 이미다졸 고리를 포함함으로써 물에 대한 용해성을 낮출 수 있다. 따라서, 이와 같은 구조의 유기 화합물을 전자 주입층 또는 중간층에 사용함으로써, 특성이 양호한 발광 디바이스를 얻을 수 있다.
또한 본 발명의 일 형태는 아래의 일반식(G2-1) 내지 일반식(G2-3) 중 어느 것으로 나타내어지는 유기 화합물이다.
[화학식 6]
다만 상기 일반식(G2-1) 내지 일반식(G2-3)으로 나타내어지는 유기 화합물에서, Ar는 치환 또는 비치환된 고리를 형성하는 탄소수 6 내지 30의 방향족 탄화수소기, 또는 치환 또는 비치환된 고리를 형성하는 탄소수 2 내지 30의 헤테로 방향족 탄화수소기를 나타내고, R1, R2, 및 R11 내지 R28은 각각 독립적으로 수소(중수소를 포함함), 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기를 나타내고, n은 1 내지 6의 정수를 나타낸다.
상기 일반식(G2-1) 내지 일반식(G2-3)으로 나타내어지는 유기 화합물은 상기 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물에서의 k를 2 내지 4의 정수로 한정한 구조를 가진다. 이와 같은 구조로 하면 고리상 구아니딘 골격의 안정성을 높일 수 있기 때문에, 유기 화합물 전체의 안정성을 높일 수 있어 바람직하다.
또한 상기 일반식(G1) 및 일반식(G2-1) 내지 일반식(G2-3)에서, n은 1 내지 4의 정수인 것이 더 바람직하고, 1 또는 2인 것이 더욱 바람직하다. 이에 의하여 상기 유기 화합물의 물, 또는 물을 용매로 하는 약액에 대한 용해성을 저하시킬 수 있다.
<<방향족 탄화수소 및 헤테로 방향족 탄화수소의 구체적인 예>>
또한 상기 일반식(G1) 및 일반식(G2-1) 내지 일반식(G2-3)으로 나타내어지는 유기 화합물에서, 고리를 형성하는 탄소수 6 내지 30의 방향족 탄화수소기란 고리를 형성하는 탄소수 6 내지 30의 방향족 탄화수소로부터 n개의 수소 원자를 제거한 구조를 가지는 기이고, 고리를 형성하는 탄소수 2 내지 30의 헤테로 방향족 탄화수소기란 고리를 형성하는 탄소수 2 내지 30의 헤테로 방향족 탄화수소로부터 n개의 수소 원자를 제거한 구조를 가지는 기이다.
상기 일반식(G1) 및 일반식(G2-1) 내지 일반식(G2-3)으로 나타내어지는 유기 화합물에서, n개의 수소 원자를 제거함으로써, 고리를 형성하는 탄소수 6 내지 30의 방향족 탄화수소기로서 사용할 수 있는 고리를 형성하는 탄소수 6 내지 30의 방향족 탄화수소의 구체적인 예로서는, 벤젠, 나프탈렌, 플루오렌, 스파이로바이 플루오렌, 안트라센, 페난트렌, 트라이페닐렌, 피렌, 테트라센, 크리센, 벤즈(a)안트라센 등을 들 수 있다. 다만 고리를 형성하는 탄소수 6 내지 30인 방향족 탄화수소기의 구체적인 예는 이에 한정되지 않는다.
상기 일반식(G1) 및 일반식(G2-1) 내지 일반식(G2-3)으로 나타내어지는 유기 화합물에서, n개의 수소 원자를 제거함으로써 고리를 형성하는 탄소수 2 내지 30의 헤테로 방향족 탄화수소기로서 사용할 수 있는, 고리를 형성하는 탄소수 2 내지 30의 헤테로 방향족 탄화수소의 구체적인 예로서는, 피리딘, 바이피리딘, 피리미딘, 바이피리미딘, 피라진, 바이피라진, 트라이아진, 퀴놀린, 아이소퀴놀린, 벤조퀴놀린, 페난트롤린, 퀴녹살린, 벤조퀴녹살린, 다이벤조퀴녹살린, 아자플루오렌, 다이아자플루오렌, 카바졸, 벤조카바졸, 다이벤조카바졸, 다이벤조퓨란, 벤조나프토퓨란, 다이나프토퓨란, 다이벤조싸이오펜, 벤조나프토싸이오펜, 다이나프토싸이오펜, 벤조퓨로피리딘, 벤조퓨로피리미딘, 벤조싸이오피리딘, 벤조싸이오피리미딘, 나프토퓨로피리딘, 나프토퓨로피리미딘, 나프토싸이오피리딘, 나프토싸이오피리미딘, 아크리딘, 크산텐, 페노싸이아진, 페녹사진, 페나진, 트라이아졸, 옥사졸, 옥사다이아졸, 싸이아졸, 싸이아다이아졸, 이미다졸, 벤즈이미다졸, 피라졸, 피롤 등을 들 수 있다. 다만 고리를 형성하는 탄소수 2 내지 30의 헤테로 방향족 탄화수소의 구체적인 예는 이에 한정되지 않는다.
상기 일반식(G1) 및 일반식(G2-1) 내지 일반식(G2-3)으로 나타내어지는 유기 화합물에서 n개의 수소 원자를 제거함으로써, 고리를 형성하는 탄소수 6 내지 30의 방향족 탄화수소기 또는 고리를 형성하는 탄소수 2 내지 30의 헤테로 방향족 탄화수소기로서 사용될 수 있는, 고리를 형성하는 탄소수 6 내지 30의 방향족 탄화수소 및 고리를 형성하는 탄소수 2 내지 30의 헤테로 방향족 탄화수소의 구체적인 예로서, 상술한 것 중에서도 아래의 구조식(Ar-1) 내지 구조식(Ar-27) 중 어느 하나가 더 바람직하다.
[화학식 7]
또한 상기 고리를 형성하는 탄소수 6 내지 30의 방향족 탄화수소 및 고리를 형성하는 탄소수 2 내지 30의 헤테로 방향족 탄화수소 중에서 상기 구조식(Ar-5) 또는 구조식(Ar-20)에서 n개의 수소 원자를 제거한 구조를 가지는 기를 Ar로서 사용하는 것이 더 바람직하다. 이들 방향족 탄화수소 또는 헤테로 방향족 탄화수소를 사용함으로써, 물, 또는 물을 용매로 하는 약액에 대한 용해성을 저하시킬 수 있다.
또한 고리를 형성하는 탄소수 2 내지 30의 헤테로 방향족 탄화수소가 고리를 구성하는 원소로서 질소를 포함하는 경우, 상기 질소 또는 상기 질소에 인접한 탄소와, 고리상 구아니딘 골격이 결합되는 것이 더 바람직하다. 이에 의하여, 유기 화합물의 전자 주입성을 높일 수 있다.
또한 고리를 형성하는 탄소수 6 내지 30의 방향족 탄화수소기, 혹은 치환 또는 비치환된 고리를 형성하는 탄소수 2 내지 30의 헤테로 방향족 탄화수소기가 치환기를 가지는 경우, 상기 치환기의 구체적인 예로서는 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 6 내지 13의 아릴기, 탄소수 2 내지 13의 헤테로아릴기 등을 들 수 있다. 또한 고리를 형성하는 탄소수 6 내지 30의 방향족 탄화수소기, 혹은 치환 또는 비치환된 고리를 형성하는 탄소수 2 내지 30의 헤테로 방향족 탄화수소기가 가지는 수소의 일부 또는 무도가 중수소이어도 좋다.
<<탄소수 1 내지 6의 알킬기의 구체적인 예>>
또한 상기 일반식(G1) 및 일반식(G2-1) 내지 일반식(G2-3)으로 나타내어지는 유기 화합물에서, 탄소수 1 내지 6의 알킬기의 구체적인 예로서는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 아이소프로필기, 뷰틸기, sec-뷰틸기, 아이소뷰틸기, tert-뷰틸기, 펜틸기, 아이소펜틸기, sec-펜틸기, tert-펜틸기, 네오펜틸기, 헥실기, 아이소헥실기, sec-헥실기, tert-헥실기, 네오헥실기, 3-메틸펜틸기, 2-메틸펜틸기, 2-에틸뷰틸기, 1,2-다이메틸뷰틸기, 2,3-다이메틸뷰틸기 등을 들 수 있다. 또한 탄소수 1 내지 6의 알킬기가 가지는 수소의 일부 또는 모두가 중수소이어도 좋다.
<<치환 또는 비치환된 아미노기의 구체적인 예>>
또한 상기 일반식(G1) 및 일반식(G2-1) 내지 일반식(G2-3)으로 나타내어지는 유기 화합물에서, 치환 또는 비치환된 아미노기의 구체적인 예로서는 -NH2, 다이알킬아미노기, 다이아릴아미노기 등을 들 수 있다. 또한 다이알킬아미노기에 사용할 수 있는 알킬기의 구체적인 예로서는, 탄소수 1 내지 6의 알킬기를 들 수 있다. 또한 다이아릴아미노기에 사용할 수 있는 아릴기의 구체적인 예로서는, 고리를 형성하는 탄소수 6 내지 13의 아릴기를 들 수 있다. 또한 치환 또는 비치환된 아미노기가 가지는 수소의 일부 또는 모두가 중수소이어도 좋다.
<<고리를 형성하는 탄소수 6 내지 13의 아릴기의 구체적인 예>>
또한 상기 일반식(G1) 및 일반식(G2-1) 내지 일반식(G2-3)으로 나타내어지는 유기 화합물에서, 고리를 형성하는 탄소수 6 내지 13의 아릴기의 구체적인 예로서는, 페닐기, o-톨릴기, m-톨릴기, p-톨릴기, 메시틸기, o-바이페닐기, m-바이페닐기, p-바이페닐기, 1-나프틸기, 2-나프틸기, 플루오렌일기 등을 들 수 있다. 또한 고리를 형성하는 탄소수 6 내지 13의 아릴기가 치환기를 가지는 경우, 상기 치환기의 구체적인 예로서는 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 고리를 형성하는 탄소수 6 내지 13의 아릴기, 고리를 형성하는 탄소수 2 내지 13의 헤테로아릴기 등을 들 수 있다. 또한 탄소수 6 내지 13의 아릴기가 가지는 수소의 일부 또는 모두가 중수소이어도 좋다.
<<고리를 형성하는 탄소수 2 내지 13의 헤테로아릴기의 구체적인 예>>
또한 상기 일반식(G1) 및 일반식(G2-1) 내지 일반식(G2-3)으로 나타내어지는 유기 화합물에서, 고리를 형성하는 탄소수 2 내지 13의 헤테로아릴기의 구체적인 예로서는, 이미다졸릴기, 피라졸릴기, 피리딜기, 피리다질기, 트라이아질기, 벤즈이미다졸릴기, 퀴놀릴기, 카바졸릴기, 다이벤조퓨란일기, 다이벤조싸이오페닐기 등을 들 수 있다. 또한 고리를 형성하는 탄소수 2 내지 13의 헤테로아릴기가 치환기를 가지는 경우, 상기 치환기의 구체적인 예로서는 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 고리를 형성하는 탄소수 6 내지 13의 아릴기, 고리를 형성하는 탄소수 2 내지 13의 헤테로아릴기 등을 들 수 있다. 또한 고리를 형성하는 탄소수 2 내지 13의 헤테로아릴기가 가지는 수소의 일부 또는 모두가 중수소이어도 좋다.
상기 일반식(G1) 및 일반식(G2-1) 내지 일반식(G2-3)으로 나타내어지는 유기 화합물의 예로서는, 구체적으로는 아래의 구조식(100) 내지 구조식(114)으로 나타내어지는 유기 화합물을 들 수 있다.
[화학식 8]
상기 구조식(100) 내지 구조식(114)으로 나타내어지는 유기 화합물은 상기 일반식(G1) 및 일반식(G2-1) 내지 일반식(G2-3)으로 나타내어지는 유기 화합물의 일례이지만, 본 발명의 일 형태는 이에 한정되지 않는다.
다음으로, 본 발명의 일 형태의 유기 화합물의 일례로서 아래의 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물의 합성 방법에 대하여 설명한다. 또한 일반식(G1)의 합성 방법에는 각종 반응을 적용할 수 있고, 이하의 합성 방법에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 9]
다만 상기 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물에서, Ar는 치환 또는 비치환된 고리를 형성하는 탄소수 6 내지 30의 방향족 탄화수소기, 또는 치환 또는 비치환된 고리를 형성하는 탄소수 2 내지 30의 헤테로 방향족 탄화수소기를 나타내고, R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소(중수소를 포함함), 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 고리를 형성하는 탄소수 6 내지 13의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리를 형성하는 탄소수 2 내지 13의 헤테로아릴기를 나타내고, n은 1 내지 6의 정수를 나타내고, L은 상기 일반식(L-1)으로 나타내어지는 기이다. 또한 상기 일반식(L-1)에서 R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소(중수소를 포함함), 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기를 나타내고, k는 1 내지 5의 정수를 나타내고, k가 2 이상인 경우, 각각의 R3 및 R4는 같아도 좋고 달라도 좋다.
<<일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물의 합성 방법>>
본 발명의 일 형태의 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물은 아래의 합성 스킴(A-1)과 같이 합성할 수 있다. 즉, 방향족 탄화수소 또는 헤테로 방향족 탄화수소의 할로젠 화합물 및 방향족 탄화수소 또는 헤테로 방향족 탄화수소에 트라이플레이트기가 결합된 화합물 중 어느 한쪽인, 일반식(a1)으로 나타내어지는 유기 화합물과, 제 2 급 아미노기를 가지는 화합물인, 일반식(b1)으로 나타내어지는 유기 화합물을, 예를 들어 부흐발트 하트위그 반응에 의하여 커플링함으로써, 본 발명의 일 형태의 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물을 얻을 수 있다.
[화학식 10]
Figure pat00010
다만 상기 합성 스킴(A-1)에서, L은 아래의 일반식(L-1)으로 나타내어지는 기이다.
[화학식 11]
또한 상기 일반식(a1)에서, Ar는 치환 또는 비치환된 고리를 형성하는 탄소수 6 내지 30의 방향족 탄화수소기, 또는 치환 또는 비치환된 고리를 형성하는 탄소수 2 내지 30의 헤테로 방향족 탄화수소기를 나타내고, n은 1 내지 6의 정수를 나타내고, X는 할로젠 또는 트라이플레이트기를 나타내고, X는 특히 염소, 브로민, 아이오딘인 것이 바람직하다.
또한 상기 일반식(b1)에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소(중수소를 포함함), 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 고리를 형성하는 탄소수 6 내지 13의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리를 형성하는 탄소수 2 내지 13의 헤테로아릴기를 나타내고, L은 상기 일반식(L-1)으로 나타내어지는 기이다. 또한 상기 일반식(L-1)에서 R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소(중수소를 포함함), 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기를 나타내고, k는 1 내지 5의 정수를 나타내고, k가 2 이상인 경우, 각각의 R3 및 R4는 같아도 좋고 달라도 좋다. 또한 상기 합성 스킴(A-1) 중에서 m은 양의 수이고, m은 n보다 큰 것이 바람직하다.
상기 합성 스킴(A-1)으로 나타내어지는 커플링 반응에서 사용할 수 있는 팔라듐 촉매의 구체적인 예로서는, 아세트산 팔라듐(II), 테트라키스(트라이페닐포스핀)팔라듐(0), 비스(트라이페닐포스핀)팔라듐(II)다이클로라이드 등을 들 수 있다. 또한 상기 팔라듐 촉매에 사용할 수 있는 배위자의 구체적인 예로서는, (±)-2,2'-비스(다이페닐포스피노)-1,1'-바이나프틸, 트라이(오쏘-톨릴)포스핀, 트라이페닐포스핀, 트라이사이클로헥실포스핀 등을 들 수 있다.
상기 합성 스킴(A-1)으로 나타내어지는 커플링 반응에서 사용할 수 있는 염기의 구체적인 예로서는, 포타슘-tert-뷰톡사이드 등의 유기 염기, 탄산 포타슘, 탄산 소듐 등의 무기 염기 등을 들 수 있다.
상기 합성 스킴(A-1)으로 나타내어지는 커플링 반응에서 사용할 수 있는 용매의 구체적인 예로서는, 톨루엔, 자일렌, 메시틸렌, 벤젠, 테트라하이드로퓨란, 다이옥세인 등을 들 수 있다. 다만 사용할 수 있는 용매는 이들에 한정되는 것은 아니다.
또한 상기 합성 스킴(A-1)에서 수행하는 반응은, 부흐발트 하트위그 반응에 한정되지 않고, 유기 주석 화합물을 사용한 Migita-Kosugi-Stille 커플링 반응, 그리냐르 시약을 사용한 커플링 반응, 구리 또는 구리 화합물을 사용한 울만 반응, 친핵성 치환 반응 등을 사용할 수 있다.
이상에서 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물의 합성 방법에 대하여 설명하였지만, 상기 유기 화합물을 합성하기 위한 방법은 이에 한정되는 것은 아니다.
본 실시형태에 나타낸 구성은 다른 실시형태에 나타내는 구성과 적절히 조합하여 사용할 수 있는 것으로 한다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 유기 화합물을 사용한 발광 디바이스의 구성에 대하여 설명한다.
도 1의 (A)에, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스의 일례인 발광 디바이스(130)를 나타내었다. 발광 디바이스(130)는 양극을 포함하는 제 1 전극(101)과, 음극을 포함하는 제 2 전극(102) 사이에 발광층(113)을 포함하는 유기 화합물층(103)을 가지는 발광 디바이스이다.
도 1의 (B)에, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스의 다른 일례인 발광 디바이스(130)를 나타내었다. 발광 디바이스(130)는 탠덤형 발광 디바이스이다. 발광 디바이스(130)는 유기 화합물층(103)으로서 제 1 발광층(113_1)을 포함하는 제 1 발광 유닛(501)과, 제 2 발광층(113_2)을 포함하는 제 2 발광 유닛(502)과, 중간층(116)을 가진다.
또한 본 실시형태에서는 하나의 중간층(116)과, 2개의 발광 유닛을 가지는 발광 디바이스를 예로 들어 설명하지만, n(n은 1 이상의 정수임)층의 전하 발생층과, n+1층의 발광 유닛을 가지는 발광 디바이스이어도 좋다.
예를 들어, 도 1의 (C)에 나타낸 발광 디바이스(130)는 n가 2이고, 유기 화합물층(103)으로서 제 1 발광 유닛(501), 제 1 중간층(116_1), 제 2 발광 유닛(502), 제 2 중간층(116_2), 및 제 3 발광 유닛(503)을 가지는 탠덤형 발광 디바이스의 예이다. 또한 각 발광 유닛에서의 발광층이 나타내는 광의 색역은 같아도 좋고 달라도 좋다. 또한 상기 발광층은 단층 구조이어도 좋고 적층 구조이어도 좋다. 예를 들어, 제 1 발광 유닛 및 제 3 발광 유닛에서 청색 영역의 발광, 제 2 발광 유닛에서 적층 구조의 발광층으로부터 적색 영역의 발광 및 녹색 영역의 발광을 나타내는 구성으로 함으로써, 백색 발광을 얻을 수 있다.
발광 디바이스(130)는 예를 들어 포토리소그래피법을 사용하여 제작된 발광 디바이스이어도 좋다. 포토리소그래피법을 사용하여 제작된 발광 디바이스인 경우, 적어도 발광층(113) 또는 제 2 발광층(113_2)과, 그보다 제 1 전극(101) 측에 있는 유기 화합물층은 동시에 가공되기 때문에, 그 단부는 수직 방향으로 실질적으로 일치한다.
또한 유기 화합물층(103)에는 발광층 이외에 다른 기능층이 포함되어도 좋다. 도 1의 (A)에서는 유기 화합물층(103)에는 발광층(113) 이외에 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 전자 수송층(114), 및 전자 주입층(115)이 제공된 구성을 도시하였다. 또한 제 1 발광 유닛(501) 및 제 2 발광 유닛(502)에는 발광층 이외에 다른 기능층이 포함되어도 좋다. 도 1의 (B)에서는 제 1 발광 유닛(501)에는 제 1 발광층(113_1) 이외에 정공 주입층(111), 제 1 정공 수송층(112_1), 및 제 1 전자 수송층(114_1)이 제공되고, 제 2 발광 유닛(502)에는 제 2 발광층(113_2) 이외에 제 2 정공 수송층(112_2), 제 2 전자 수송층(114_2), 및 전자 주입층(115)이 제공된 구성을 도시하였다. 다만 본 발명에서의 유기 화합물층(103)의 구성은 이에 한정되지 않고, 어느 층이 제공되지 않아도 되고, 다른 층이 제공되어도 좋다. 또한 다른 층으로서 대표적으로는 캐리어 차단층(정공 차단층, 전자 차단층), 여기자 차단층 등이 있다.
<<중간층의 구성>>
우선 중간층(116)에 사용할 수 있는 재료에 대하여 설명한다. 중간층(116)에 실시형태 1에서 설명한 본 발명의 일 형태의 유기 화합물을 사용할 수 있다. 더 구체적으로는, 중간층(116)은 제 1 층(119)과 제 2 층(117)을 가지는 층이고, 제 1 층(119)에 실시형태 1에서 설명한 본 발명의 일 형태의 유기 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.
또한 제 2 층(117)은 제 1 층(119)보다 제 2 전극(102) 측에 위치한다. 또한 제 1 층(119)과 제 2 층(117) 사이에는 이 2개의 층 사이에서의 전자의 수수를 원활하게 수행하기 위한 제 3 층(118)이 제공되어도 좋다.
또한 중간층(116)이 제 1 층(119)을 가지기 때문에, 상기 제 1 층(119)이 양극 측의 발광 유닛에서의 전자 주입층의 역할을 한다. 따라서, 양극 측의 발광 유닛(도 1의 (B)에서는 제 1 발광 유닛(501))은 전자 주입층을 가져도 좋고, 가지지 않아도 된다. 또한 마찬가지로 중간층(116)이 제 2 층(117)을 가지기 때문에, 상기 제 2 층(117)이 음극 측의 발광 유닛에서의 정공 주입층의 역할을 한다. 따라서, 음극 측의 발광 유닛(도 1의 (B)에서는 제 2 발광 유닛(502))은 정공 주입층을 가져도 좋고, 가지지 않아도 된다.
제 1 층(119)은 본 발명의 일 형태의 유기 화합물에 더하여 전자 수송성을 가지는 유기 화합물을 가져도 좋다.
제 1 층(119)에 사용할 수 있는 전자 수송성을 가지는 유기 화합물로서는, 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때의 전자 이동도가 1×10-7cm2/Vs 이상, 바람직하게는 1×10-6cm2/Vs 이상인 물질이 바람직하다. 또한 정공 수송성보다 전자 수송성이 높은 물질이면, 이들 외의 물질을 사용할 수 있다.
상기 유기 화합물로서는 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 가지는 유기 화합물이 바람직하다. π전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 가지는 유기 화합물로서는, 예를 들어 폴리아졸 골격을 가지는 헤테로 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물, 피리딘 골격을 가지는 헤테로 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물, 다이아진 골격을 가지는 헤테로 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물, 및 트라이아진 골격을 가지는 헤테로 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물 중 어느 하나 또는 복수인 것이 바람직하다.
제 1 층(119)에 사용할 수 있는 전자 수송성을 가지는 유기 화합물로서는, 구체적으로는, 2-(4-바이페닐릴)-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸(약칭: PBD), 3-(4-바이페닐릴)-4-페닐-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,2,4-트라이아졸(약칭: TAZ), 1,3-비스[5-(p-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸-2-일]벤젠(약칭: OXD-7), 9-[4-(5-페닐-1,3,4-옥사다이아졸-2-일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CO11), 2,2',2''-(1,3,5-벤젠트라이일)트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸)(약칭: TPBI), 2-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤즈이미다졸(약칭: mDBTBIm-II), 4,4'-비스(5-메틸벤즈옥사졸-2-일)스틸벤(약칭: BzOs) 등의 아졸 골격을 가지는 유기 화합물, 3,5-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리딘(약칭: 35DCzPPy), 1,3,5-트라이[3-(3-피리딜)페닐]벤젠(약칭: TmPyPB), 바소페난트롤린(약칭: Bphen), 바소큐프로인(약칭: BCP), 2,9-다이(나프탈렌-2-일)-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: NBphen), 2,2'-(1,3-페닐렌)비스(9-페닐-1,10-페난트롤린)(약칭: mPPhen2P) 등의 피리딘 골격을 가지는 헤테로 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물, 2-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTPDBq-II), 2-[3-(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), 2-[4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)-3,1'-바이페닐-1-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mpPCBPDBq), 2-[4-(3,6-다이페닐-9H-카바졸-9-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2CzPDBq-III), 7-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 7mDBTPDBq-II), 및 6-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 6mDBTPDBq-II), 9-[3’-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]나프토[1',2':4,5]퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 9mDBtBPNfpr), 9-[(3’-다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-4-일]나프토[1',2':4,5]퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 9pmDBtBPNfpr), 4,6-비스[3-(페난트렌-9-일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mPnP2Pm), 4,6-비스[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mDBTP2Pm-II), 4,6-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mCzP2Pm), 9,9’-[피리미딘-4,6-다이일비스(바이페닐-3,3'-다이일)]비스(9H-카바졸)(약칭: 4,6mCzBP2Pm), 8-(바이페닐-4-일)-4-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-[1]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 8BP-4mDBtPBfpm), 3,8-비스[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]벤조퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 3,8mDBtP2Bfpr), 4,8-비스[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-[1]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 4,8mDBtP2Bfpm), 8-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]나프토[1',2':4,5]퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 8mDBtBPNfpm), 8-[(2,2'-바이나프탈렌)-6-일]-4-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-[1]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 8(βN2)-4mDBtPBfpm), 2,2'-(피리딘-2,6-다이일)비스(4-페닐벤조[h]퀴나졸린)(약칭: 2,6(P-Bqn)2Py), 2,2'-(피리딘-2,6-다이일)비스{4-[4-(2-나프틸)페닐]-6-페닐피리미딘}(약칭: 2,6(NP-PPm)2Py), 6-(바이페닐-3-일)-4-[3,5-비스(9H-카바졸-9-일)페닐]-2-페닐피리미딘(약칭: 6mBP-4Cz2PPm), 2,6-비스(4-나프탈렌-1-일페닐)-4-[4-(3-피리딜)페닐]피리미딘(약칭: 2,4NP-6PyPPm), 4-[3,5-비스(9H-카바졸-9-일)페닐]-2-페닐-6-(바이페닐-4-일)피리미딘(약칭: 6BP-4Cz2PPm), 7-[4-(9-페닐-9H-카바졸-2-일)퀴나졸린-2-일]-7H-다이벤조[c,g]카바졸(약칭: PC-cgDBCzQz) 등의 다이아진 골격을 가지는 유기 화합물, 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), 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)바이페닐-3-일]-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: mFBPTzn), 5-[3-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)페닐]-7,7-다이메틸-5H,7H-인데노[2,1-b]카바졸(약칭: mINc(II)PTzn), 2-{3-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]페닐}-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: mDBtBPTzn), 2,4,6-트리스[3'-(피리딘-3-일)바이페닐-3-일]-1,3,5-트라이아진(약칭: TmPPPyTz), 2-[3-(2,6-다이메틸-3-피리딘일)-5-(9-페난트렌일)페닐]-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: mPn-mDMePyPTzn), 11-[4-(바이페닐-4-일)-6-페닐-1,3,5-트라이아진-2-일]-11,12-다이하이드로-12-페닐인돌로[2,3-a]카바졸(약칭: BP-Icz(II)Tzn), 2-[3'-(트라이페닐렌-2-일)바이페닐-3-일]-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: mTpBPTzn), 3-[9-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)-2-다이벤조퓨란일]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCDBfTzn), 2-(바이페닐-3-일)-4-페닐-6-{8-[(1,1':4',1''-터페닐)-4-일]-1-다이벤조퓨란일}-1,3,5-트라이아진(약칭: mBP-TPDBfTzn) 등의 트라이아진 골격을 가지는 유기 화합물을 들 수 있다. 특히 Bphen, BCP, NBphen, 및 mPPhen2P 등의 페난트롤린 골격을 가지는 유기 화합물이 바람직하고, mPPhen2P 등의 페난트롤린 이량체 구조를 가지는 유기 화합물이, 안정성이 우수하므로 더 바람직하다.
또한 전하 발생층인 제 2 층(117)은 억셉터성을 가지는 재료와, 정공 수송성을 가지는 유기 화합물을 포함하는 복합 재료로 형성하는 것이 바람직하다. 복합 재료에 사용하는 정공 수송성을 가지는 유기 화합물로서는 방향족 아민 화합물, 헤테로 방향족 화합물, 방향족 탄화수소, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등) 등, 각종 유기 화합물을 사용할 수 있다. 또한 복합 재료에 사용하는 정공 수송성을 가지는 유기 화합물은 1×10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 가지는 유기 화합물인 것이 바람직하다. 복합 재료에 사용되는 정공 수송성을 가지는 유기 화합물은 축합 방향족 탄화수소 고리 또는 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리를 가지는 화합물인 것이 바람직하다. 축합 방향족 탄화수소 고리로서는 아트라센 고리, 나프탈렌 고리 등이 바람직하다. 또한 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리로서는 피롤 골격, 퓨란 골격, 싸이오펜 골격 중 적어도 어느 하나를 고리에 포함하는 축합 방향족 고리가 바람직하고, 구체적으로는 카바졸 고리, 다이벤조싸이오펜 고리, 또는 이들에 방향족 고리 또는 헤테로 방향족 고리가 더 축합된 고리가 바람직하다.
이와 같은 정공 수송성을 가지는 유기 화합물은 카바졸 골격, 다이벤조퓨란 골격, 다이벤조싸이오펜 골격, 및 안트라센 골격 중 어느 것을 가지는 것이 더 바람직하다. 특히, 다이벤조퓨란 고리 또는 다이벤조싸이오펜 고리를 포함하는 치환기를 가지는 방향족 아민, 나프탈렌 고리를 포함하는 방향족 모노아민, 또는 9-플루오렌일기가 아릴렌기를 통하여 아민의 질소와 결합되는 방향족 모노아민이어도 좋다. 또한 이들 정공 수송성을 가지는 유기 화합물이 N,N-비스(4-바이페닐)아미노기를 가지는 물질이면 수명이 양호한 발광 디바이스를 제작할 수 있기 때문에 바람직하다.
이상과 같은 정공 수송성을 가지는 유기 화합물로서 구체적으로는 N-(4-바이페닐)-6,N-다이페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-아민(약칭: BnfABP), N,N-비스(4-바이페닐)-6-페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-아민(약칭: BBABnf), 4,4'-비스(6-페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-일)-4''-페닐트라이페닐아민(약칭: BnfBB1BP), N,N-비스(4-바이페닐)벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-6-아민(약칭: BBABnf(6)), N,N-비스(4-바이페닐)벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-아민(약칭: BBABnf(8)), N,N-비스(4-바이페닐)벤조[b]나프토[2,3-d]퓨란-4-아민(약칭: BBABnf(II)(4)), N,N-비스[4-(다이벤조퓨란-4-일)페닐]-4-아미노-p-터페닐(약칭: DBfBB1TP), N-[4-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-N-페닐-4-바이페닐아민(약칭: ThBA1BP), 4-(2-나프틸)-4',4''-다이페닐트라이페닐아민(약칭: BBAβNB), 4-[4-(2-나프틸)페닐]-4',4''-다이페닐트라이페닐아민(약칭: BBAβNBi), 4,4'-다이페닐-4''-(6;1'-바이나프틸-2-일)트라이페닐아민(약칭: BBAαNβNB), 4,4'-다이페닐-4''-(7;1'-바이나프틸-2-일)트라이페닐아민(약칭: BBAαNβNB-03), 4,4'-다이페닐-4''-(7-페닐)나프틸-2-일트라이페닐아민(약칭: BBAPβNB-03), 4,4'-다이페닐-4''-(6;2'-바이나프틸-2-일)트라이페닐아민(약칭: BBA(βN2)B), 4,4'-다이페닐-4''-(7;2'-바이나프틸-2-일)트라이페닐아민(약칭: BBA(βN2)B-03), 4,4'-다이페닐-4''-(4;2'-바이나프틸-1-일)트라이페닐아민(약칭: BBAβNαNB), 4,4'-다이페닐-4''-(5;2'-바이나프틸-1-일)트라이페닐아민(약칭: BBAβNαNB-02), 4-(4-바이페닐릴)-4'-(2-나프틸)-4''-페닐트라이페닐아민(약칭: TPBiAβNB), 4-(3-바이페닐릴)-4'-[4-(2-나프틸)페닐]-4''-페닐트라이페닐아민(약칭: mTPBiAβNBi), 4-(4-바이페닐릴)-4'-[4-(2-나프틸)페닐]-4''-페닐트라이페닐아민(약칭: TPBiAβNBi), 4-페닐-4'-(1-나프틸)트라이페닐아민(약칭: αNBA1BP), 4,4'-비스(1-나프틸)트라이페닐아민(약칭: αNBB1BP), 4,4'-다이페닐-4''-[4'-(카바졸-9-일)바이페닐-4-일]트라이페닐아민(약칭: YGTBi1BP), 4'-[4-(3-페닐-9H-카바졸-9-일)페닐]트리스(바이페닐-4-일)아민(약칭: YGTBi1BP-02), 4-[4'-(카바졸-9-일)바이페닐-4-일]-4'-(2-나프틸)-4''-페닐트라이페닐아민(약칭: YGTBiβNB), N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-N-[4-(1-나프틸)페닐]-9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-2-아민(약칭: PCBNBSF), N,N-비스(바이페닐-4-일)-9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-2-아민(약칭: BBASF), N,N-비스(바이페닐-4-일)-9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-4-아민(약칭: BBASF(4)), N-(바이페닐-2-일)-N-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-4-아민(약칭: oFBiSF), N-(바이페닐-4-일)-N-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)다이벤조퓨란-4-아민(약칭: FrBiF), N-[4-(1-나프틸)페닐]-N-[3-(6-페닐다이벤조퓨란-4-일)페닐]-1-나프틸아민(약칭: mPDBfBNBN), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP), 4-페닐-3'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: mBPAFLP), 4-페닐-4'-[4-(9-페닐플루오렌-9-일)페닐]트라이페닐아민(약칭: BPAFLBi), 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBA1BP), 4,4'-다이페닐-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBBi1BP), 4-(1-나프틸)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBANB), 4,4'-다이(1-나프틸)-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBNBB), N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-2-아민(약칭: PCBASF), N-(바이페닐-4-일)-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBBiF), N,N-비스(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-9,9'-스파이로바이-9H-플루오렌-4-아민, N,N-비스(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-9,9'-스파이로바이-9H-플루오렌-3-아민, N,N-비스(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-9,9'-스파이로바이-9H-플루오렌-2-아민, N,N-비스(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-9,9'-스파이로바이-9H-플루오렌-1-아민 등을 들 수 있다.
또한 정공 수송성을 가지는 재료로서, 그 외의 방향족 아민 화합물로서 N,N'-다이(p-톨릴)-N,N'-다이페닐-p-페닐렌다이아민(약칭: DTDPPA), 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) 등을 사용할 수도 있다.
또한 제 2 층(117)에 포함되는 억셉터성을 가지는 물질로서는, 전자 흡인기(할로젠기, 사이아노기 등)를 가지는 유기 화합물을 사용할 수 있고, 7,7,8,8-테트라사이아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노다이메테인(약칭: F4-TCNQ), 클로라닐, 2,3,6,7,10,11-헥사사이아노-1,4,5,8,9,12-헥사아자트라이페닐렌(약칭: HAT-CN), 1,3,4,5,7,8-헥사플루오로테트라사이아노-나프토퀴노다이메테인(약칭: F6-TCNNQ), 2-(7-다이사이아노메틸렌-1,3,4,5,6,8,9,10-옥타플루오로-7H-피렌-2-일리덴)말로노나이트릴 등을 들 수 있다. 특히, HAT-CN과 같이 복수의 헤테로 원자를 가지는 축합 방향족 고리에 전자 흡인기가 결합된 화합물은 열적으로 안정적이기 때문에 바람직하다. 또한 전자 흡인기(특히 플루오로기와 같은 할로젠기, 사이아노기 등)를 가지는 [3]라디알렌 유도체는 전자 수용성이 매우 높기 때문에 바람직하고, 구체적으로는 α,α',α''-1,2,3-사이클로프로페인트라이일리덴트리스[4-사이아노-2,3,5,6-테트라플루오로벤젠아세토나이트릴], α,α',α''-1,2,3-사이클로프로페인트라이일리덴트리스[2,6-다이클로로-3,5-다이플루오로-4-(트라이플루오로메틸)벤젠아세토나이트릴], α,α',α''-1,2,3-사이클로프로페인트라이일리덴트리스[2,3,4,5,6-펜타플루오로벤젠아세토나이트릴] 등을 들 수 있다. 억셉터성을 가지는 물질로서는 상술한 유기 화합물 외에도 몰리브데넘 산화물, 바나듐 산화물, 루테늄 산화물, 텅스텐 산화물, 망가니즈 산화물 등을 사용할 수 있다.
제 3 층(118)은 전자 수송성을 가지는 물질을 포함하고, 제 1 층(119)과 제 2 층(117)의 상호 작용을 방지하고 전자를 원활하게 전달하는 기능을 가진다. 제 3 층(118)에 포함되는 전자 수송성을 가지는 물질의 LUMO 준위는 제 2 층(117)에서의 억셉터성 물질의 LUMO 준위와, 제 1 전극(101) 측의 발광 유닛에서의 중간층(116)에 접하는 층(도 1의 (B)에서는 제 1 발광 유닛(501)에서의 제 1 전자 수송층(114_1))에 포함되는 유기 화합물의 LUMO 준위 사이에 있는 것이 바람직하다. 제 3 층(118)에 사용되는 전자 수송성을 가지는 물질에서의 LUMO 준위의 구체적인 에너지 준위는 -5.0eV 이상, 바람직하게는 -5.0eV 이상 -3.0eV 이하인 것이 좋다. 또한 제 3 층(118)에 사용되는 전자 수송성을 가지는 물질로서는 프탈로사이아닌계 재료 또는 금속-산소 결합과 방향족 배위자를 가지는 금속 복합체를 사용하는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 발광 디바이스(130)의 중간층(116) 이외의 구성에 대하여 설명한다.
<<제 1 전극의 구성>>
제 1 전극(101)은 양극을 포함하는 전극이다. 제 1 전극(101)은 적층 구조를 가져도 좋고, 그 경우 유기 화합물층(103)에 접촉되는 층이 양극으로서 기능한다. 양극은 일함수가 큰(구체적으로는 4.0eV 이상) 금속, 합금, 도전성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용하여 형성되는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들어 산화 인듐-산화 주석(ITO: Indium Tin Oxide), 실리콘 또는 산화 실리콘을 포함한 산화 인듐-산화 주석, 산화 인듐-산화 아연, 산화 텅스텐 및 산화 아연을 포함한 산화 인듐(IWZO) 등이 있다. 이들 도전성 금속 산화물막은 일반적으로 스퍼터링법에 의하여 형성되지만, 졸-겔법 등을 응용하여 제작되어도 좋다. 제작 방법의 예로서는, 산화 인듐에 대하여 1wt% 내지 20wt%의 산화 아연이 첨가된 타깃을 사용한 스퍼터링법에 의하여, 산화 인듐-산화 아연을 형성하는 방법 등이 있다. 또한 산화 인듐에 대하여 산화 텅스텐이 0.5wt% 내지 5wt%, 산화 아연이 0.1wt% 내지 1wt% 포함된 타깃을 사용한 스퍼터링법에 의하여, 산화 텅스텐 및 산화 아연이 포함된 산화 인듐(IWZO)을 형성할 수도 있다. 이 외에, 양극에 사용되는 재료로서는, 예를 들어 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 크로뮴(Cr), 몰리브데넘(Mo), 철(Fe), 코발트(Co), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 또는 금속 재료의 질화물(예를 들어, 질화 타이타늄) 등이 있다. 또는 양극에 사용되는 재료로서, 그래핀을 사용할 수도 있다. 또한 상기 중간층(116)에서의 제 2 층(117)을 구성하는 복합 재료를 양극과 접하는 층(대표적으로는 정공 주입층)으로서 사용함으로써, 일함수에 상관없이 전극 재료를 선택할 수 있게 된다.
<<정공 주입층의 구성>>
정공 주입층(111)은 양극에 접하여 제공되고, 정공을 유기 화합물층(103)(제 1 발광 유닛(501))에 주입하기 쉽게 하는 기능을 가진다. 정공 주입층(111)은 프탈로사이아닌(약칭: H2Pc), 구리 프탈로사이아닌(약칭: CuPc) 등의 프탈로사이아닌계의 화합물, 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) 등의 방향족 아민 화합물, 또는 폴리(3,4-에틸렌다이옥시싸이오펜)/(폴리스타이렌설폰산)(약칭: PEDOT/PSS) 등의 고분자 등에 의하여 형성할 수 있다.
또한 정공 주입층(111)은 전자의 억셉터성을 가지는 물질로 형성하여도 좋다. 억셉터성을 가지는 물질로서는, 상기 중간층(116)에서의 제 2 층(117)을 구성하는 복합 재료에 사용되는 억셉터성 물질로서 든 물질을 마찬가지로 사용할 수 있다.
또한 정공 주입층(111)은 상기 중간층(116)에서의 제 2 층(117)을 구성하는 복합 재료를 마찬가지로 사용하여 형성하여도 좋다.
또한 정공 주입층(111)에서는 복합 재료에 사용되는 정공 수송성을 가지는 유기 화합물은 HOMO 준위가 -5.7eV 이상 -5.4eV 이하로 비교적 깊은 것이 더 바람직하다. 복합 재료에 사용되는 정공 수송성을 가지는 유기 화합물의 HOMO 준위가 비교적 깊으면, 정공 수송층으로의 정공의 주입이 용이해지고, 또한 수명이 양호한 발광 디바이스를 얻기 쉬워진다. 또한 복합 재료에 사용되는 정공 수송성을 가지는 유기 화합물이 비교적 깊은 HOMO 준위를 가지는 물질이면, 정공의 유발이 적절히 억제되므로 수명이 더 양호한 발광 디바이스로 할 수 있다.
정공 주입층(111)을 형성함으로써, 정공 주입성이 양호해져 구동 전압이 낮은 발광 디바이스를 얻을 수 있다.
또한 억셉터성을 가지는 물질 중에서도 억셉터성을 가지는 유기 화합물은 증착이 용이하고 성막하기 쉬우므로 사용하기 편한 재료이다.
또한 중간층(116)에서의 제 2 층(117)이 정공 주입층의 기능을 가지기 때문에, 제 2 발광 유닛(502)에는 정공 주입층을 제공하지 않았지만, 제 2 발광 유닛(502)에 정공 주입층을 제공하여도 좋다.
정공 수송층(제 1 정공 수송층(112_1), 제 2 정공 수송층(112_2))은 정공 수송성을 가지는 유기 화합물을 포함하도록 형성된다. 정공 수송성을 가지는 유기 화합물은 정공 이동도가 1×10-6cm2/Vs 이상인 것이 바람직하다.
상기 정공 수송성을 가지는 재료로서는, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: NPB), N,N'-다이페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-4,4'-다이아미노바이페닐(약칭: TPD), N,N'-비스(9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-2-일)-N,N'-다이페닐-4,4'-다이아미노바이페닐(약칭: BSPB), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP), 4-페닐-3'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: mBPAFLP), 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBA1BP), 4,4'-다이페닐-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBBi1BP), 4-(1-나프틸)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBANB), 4,4'-다이(1-나프틸)-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBNBB), 9,9-다이메틸-N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]플루오렌-2-아민(약칭: PCBAF), N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9,9’-스파이로바이[9H-플루오렌]-2-아민(약칭: PCBASF) 등의 방향족아민 골격을 가지는 화합물, 1,3-비스(N-카바졸릴)벤젠(약칭: mCP), 4,4'-다이(N-카바졸릴)바이페닐(약칭: CBP), 3,6-비스(3,5-다이페닐페닐)-9-페닐카바졸(약칭: CzTP), 3,3'-비스(9-페닐-9H-카바졸)(약칭: PCCP), 9,9'-비스(바이페닐-4-일)-3,3'-바이-9H-카바졸(약칭: BisBPCz), 9,9'-비스(1,1'-바이페닐-3-일)-3,3'-바이-9H-카바졸(약칭: BismBPCz), 9-(바이페닐-3-일)-9'-(바이페닐-4-일)-9H,9'H-3,3'-바이카바졸(약칭: mBPCCBP), 9-(2-나프틸)-9'-페닐-9H,9’H-3,3’-바이카바졸(약칭: βNCCP), 9-(3-바이페닐)-9'-(2-나프틸)-3,3'-바이-9H-카바졸(약칭: βNCCmBP), 9-(4-바이페닐)-9'-(2-나프틸)-3,3’-바이-9H-카바졸(약칭: βNCCBP), 9,9'-다이-2-나프틸-3,3'-9H,9'H-바이카바졸(약칭: BisβNCz), 9-(2-나프틸)-9'-[1,1':4',1''-터페닐]-3-일-3,3'-9H,9'H-바이카바졸, 9-(2-나프틸)-9'-[1,1':3',1''-터페닐]-3-일-3,3'-9H,9'H-바이카바졸, 9-(2-나프틸)-9'-[1,1':3',1''-터페닐]-5'-일-3,3'-9H,9'H-바이카바졸, 9-(2-나프틸)-9'-[1,1':4',1''-터페닐]-4-일-3,3'-9H,9'H-바이카바졸, 9-(2-나프틸)-9'-[1,1':3',1''-터페닐]-4-일-3,3'-9H,9'H-바이카바졸, 9-(2-나프틸)-9'-(트라이페닐렌-2-일)-3,3'-9H,9'H-바이카바졸, 9-페닐-9'-(트라이페닐렌-2-일)-3,3'-9H,9'H-바이카바졸(약칭: PCCzTp), 9,9'-비스(트라이페닐렌-2-일)-3,3'-9H,9'H-바이카바졸, 9-(4-바이페닐)-9'-(트라이페닐렌-2-일)-3,3'-9H,9'H-바이카바졸, 9-(트라이페닐렌-2-일)-9'-[1,1':3',1''-터페닐]-4-일-3,3'-9H,9'H-바이카바졸 등의 카바졸 골격을 가지는 화합물, 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조싸이오펜)(약칭: DBT3P-II), 2,8-다이페닐-4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]다이벤조싸이오펜(약칭: DBTFLP-III), 4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-6-페닐다이벤조싸이오펜(약칭: DBTFLP-IV) 등의 싸이오펜 골격을 가지는 화합물, 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조퓨란)(약칭: DBF3P-II), 4-{3-[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]페닐}다이벤조퓨란(약칭: mmDBFFLBi-II) 등의 퓨란 골격을 가지는 화합물을 들 수 있다. 상술한 것 중에서도, 방향족 아민 골격을 가지는 화합물 및 카바졸 골격을 가지는 화합물은 신뢰성이 양호하고 정공 수송성이 높아 구동 전압 저감에도 기여하기 때문에 바람직하다. 또한 정공 주입층(111)의 복합 재료에 사용되는 정공 수송성을 가지는 재료로서 든 물질도 정공 수송층을 구성하는 재료로서 적합하게 사용할 수 있다.
<<발광층의 구성>>
발광층(발광층(113), 제 1 발광층(113_1), 제 2 발광층(113_2))은 발광 물질과 호스트 재료를 가지는 것이 바람직하다. 또한 발광층은 그 외의 재료를 동시에 포함하여도 좋다. 또한 조성이 상이한 2층의 적층이어도 좋다.
발광 물질은 형광 발광 물질이어도 좋고, 인광 발광 물질이어도 좋고, 열 활성화 지연 형광(TADF)을 나타내는 물질이어도 좋고, 그 외의 발광 물질이어도 좋다.
발광층에서 형광 발광 물질로서 사용할 수 있는 재료의 예로서는, 다음과 같은 것을 들 수 있다. 또한 이들 외의 형광 발광 물질을 사용할 수도 있다.
5,6-비스[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-2,2'-바이피리딘(약칭: PAP2BPy), 5,6-비스[4'-(10-페닐-9-안트릴)바이페닐-4-일]-2,2'-바이피리딘(약칭: PAPP2BPy), N,N'-다이페닐-N,N'-비스[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6FLPAPrn), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6mMemFLPAPrn), N,N'-비스[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N,N'-다이페닐스틸벤-4,4'-다이아민(약칭: YGA2S), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(10-페닐-9-안트릴)트라이페닐아민(약칭: YGAPA), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(9,10-다이페닐-2-안트릴)트라이페닐아민(약칭: 2YGAPPA), N,9-다이페닐-N-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCAPA), 페릴렌, 2,5,8,11-테트라-tert-뷰틸페릴렌(약칭: TBP), 4-(10-페닐-9-안트릴)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBAPA), N,N''-(2-tert-뷰틸안트라센-9,10-다이일다이-4,1-페닐렌)비스[N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민](약칭: DPABPA), N,9-다이페닐-N-[4-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCAPPA), N-[4-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPAPPA), N,N,N',N',N'',N'',N''',N'''-옥타페닐다이벤조[g,p]크리센-2,7,10,15-테트라아민(약칭: DBC1), 쿠마린 30, N-(9,10-다이페닐-2-안트릴)-N,9-다이페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCAPA), N-[9,10-비스(바이페닐-2-일)-2-안트릴]-N,9-다이페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCABPhA), N-(9,10-다이페닐-2-안트릴)-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPAPA), 9,10-비스(2-바이페닐)-2-(N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민-N-일)안트라센(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(1,1'-바이페닐-4-일)-6,11-다이페닐테트라센(약칭: BPT), 2-(2-{2-[4-(다이메틸아미노)페닐]에텐일}-6-메틸-4H-피란-4-일리덴)프로페인다이나이트릴(약칭: DCM1), 2-{2-메틸-6-[2-(2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCM2), N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)테트라센-5,11-다이아민(약칭: p-mPhTD), 7,14-다이페닐-N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)아세나프토[1,2-a]플루오란텐-3,10-다이아민(약칭: p-mPhAFD), 2-{2-아이소프로필-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCJTI), 2-{2-tert-뷰틸-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCJTB), 2-(2,6-비스{2-[4-(다이메틸아미노)페닐]에텐일}-4H-피란-4-일리덴)프로페인다이나이트릴(약칭: BisDCM), 2-{2,6-비스[2-(8-메톡시-1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: BisDCJTM), N,N'-다이페닐-N,N'-(1,6-피렌-다이일)비스[(6-페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란)-8-아민](약칭: 1,6BnfAPrn-03), 3,10-비스[N-(9-페닐-9H-카바졸-2-일)-N-페닐아미노]나프토[2,3-b;6,7-b']비스벤조퓨란(약칭: 3,10PCA2Nbf(IV)-02), 3,10-비스[N-(다이벤조퓨란-3-일)-N-페닐아미노]나프토[2,3-b;6,7-b']비스벤조퓨란(약칭: 3,10FrA2Nbf(IV)-02) 등을 들 수 있다. 특히, 1,6FLPAPrn, 1,6mMemFLPAPrn, 및 1,6BnfAPrn-03과 같은 피렌다이아민 화합물로 대표되는 축합 방향족 다이아민 화합물은 정공 트랩성이 높고, 발광 효율 또는 신뢰성이 우수하기 때문에 바람직하다.
발광층에서 발광 물질로서 인광 발광 물질을 사용하는 경우, 사용할 수 있는 재료의 예로서는, 다음과 같은 것을 들 수 있다.
트리스{2-[5-(2-메틸페닐)-4-(2,6-다이메틸페닐)-4H-1,2,4-트라이아졸-3-일-κN2]페닐-κC}이리듐(III)(약칭: [Ir(mpptz-dmp)3]), 트리스(5-메틸-3,4-다이페닐-4H-1,2,4-트라이아졸레이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(Mptz)3]), 트리스[4-(3-바이페닐)-5-아이소프로필-3-페닐-4H-1,2,4-트라이아졸레이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(iPrptz-3b)3])과 같은 4H-트라이아졸 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 복합체, 트리스[3-메틸-1-(2-메틸페닐)-5-페닐-1H-1,2,4-트라이아졸레이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(Mptz1-mp)3]), 트리스(1-메틸-5-페닐-3-프로필-1H-1,2,4-트라이아졸레이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(Prptz1-Me)3])과 같은 1H-트라이아졸 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 복합체, 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])과 같은 이미다졸 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 복합체, 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C2']이리듐(III)테트라키스(1-피라졸릴)보레이트(약칭: FIr6), 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C2']이리듐(III)피콜리네이트(약칭: FIrpic), 비스{2-[3',5'-비스(트라이플루오로메틸)페닐]피리디네이토-N,C2'}이리듐(III)피콜리네이트(약칭: [Ir(CF3ppy)2(pic)]), 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C2']이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: FIracac)와 같은 전자 흡인기를 가지는 페닐피리딘 유도체를 배위자로 하는 유기 금속 이리듐 복합체를 들 수 있다. 이들은 청색의 인광 발광을 나타내는 화합물이고, 450nm 내지 520nm의 파장 영역에서 발광의 피크를 가지는 화합물이다.
또한 트리스(4-메틸-6-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppm)3]), 트리스(4-t-뷰틸-6-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tBuppm)3]), (아세틸아세토네이토)비스(6-메틸-4-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppm)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스(6-tert-뷰틸-4-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tBuppm)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스[6-(2-노보닐)-4-페닐피리미디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(nbppm)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스[5-메틸-6-(2-메틸페닐)-4-페닐피리미디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(mpmppm)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스(4,6-다이페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(dppm)2(acac)])과 같은 피리미딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 복합체, (아세틸아세토네이토)비스(3,5-다이메틸-2-페닐피라지네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppr-Me)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스(5-아이소프로필-3-메틸-2-페닐피라지네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppr-iPr)2(acac)])과 같은 피라진 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 복합체, 트리스(2-페닐피리디네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: [Ir(ppy)3]), 비스(2-페닐피리디네이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(ppy)2(acac)]), 비스(벤조[h]퀴놀리네이토)이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(bzq)2(acac)]), 트리스(벤조[h]퀴놀리네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(bzq)3]), 트리스(2-페닐퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: [Ir(pq)3]), 비스(2-페닐퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(pq)2(acac)]), [2-d3-메틸-8-(2-피리딘일-κN)벤조퓨로[2,3-b]피리딘-κC]비스[2-(5-d3-메틸-2-피리딘일-κN2)페닐-κC]이리듐(III)(약칭: [Ir(5mppy-d3)2(mbfpypy-d3)]), {2-(메틸-d3)-8-[4-(1-메틸에틸-1-d)-2-피리딘일-κN]벤조퓨로[2,3-b]피리딘-7-일-κC}비스{5-(메틸-d3)-2-[5-(메틸-d3)-2-피리딘일-κN]페닐-κC}이리듐(III)(약칭: Ir(5mtpy-d6)2(mbfpypy-iPr-d4)), [2-d3-메틸-(2-피리딘일-κN)벤조퓨로[2,3-b]피리딘-κC]비스[2-(2-피리딘일-κN)페닐-κC]이리듐(III)(약칭: Ir(ppy)2(mbfpypy-d3)), [2-(4-메틸-5-페닐-2-피리딘일-κN)페닐-κC]비스[2-(2-피리딘일-κN)페닐-κC]이리듐(III)(약칭: Ir(ppy)2(mdppy))과 같은 피리딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 복합체 외에, 트리스(아세틸아세토네이토)(모노페난트롤린)터븀(III)(약칭: [Tb(acac)3(Phen)])과 같은 희토류 금속 복합체를 들 수 있다. 이들은 주로 녹색의 인광 발광을 나타내는 화합물이고, 500nm 내지 600nm의 파장 영역에서 발광의 피크를 가진다. 또한 피리미딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 복합체는 신뢰성 또는 발광 효율도 매우 우수하기 때문에 특히 바람직하다.
또한 (다이아이소뷰티릴메타네이토)비스[4,6-비스(3-메틸페닐)피리미디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(5mdppm)2(dibm)]), 비스[4,6-비스(3-메틸페닐)피리미디네이토](다이피발로일메타네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(5mdppm)2(dpm)]), 비스[4,6-다이(나프탈렌-1-일)피리미디네이토](다이피발로일메타네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(d1npm)2(dpm)])과 같은 피리미딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 복합체, (아세틸아세토네이토)비스(2,3,5-트라이페닐피라지네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tppr)2(acac)]), 비스(2,3,5-트라이페닐피라지네이토)(다이피발로일메타네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tppr)2(dpm)]), (아세틸아세토네이토)비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)퀴녹살리네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(Fdpq)2(acac)])과 같은 피라진 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 복합체, 트리스(1-페닐아이소퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: [Ir(piq)3]), 비스(1-페닐아이소퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(piq)2(acac)])와 같은 피리딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 복합체 외에, 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르피린 백금(II)(약칭: PtOEP)과 같은 백금 복합체, 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 복합체를 들 수 있다. 이들은 적색의 인광 발광을 나타내는 화합물이고, 600nm 내지 700nm의 파장 영역에서 발광의 피크를 가진다. 또한 피라진 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 복합체로부터는 색도가 좋은 적색 발광을 얻을 수 있다.
또한 상술한 인광성 화합물 외에, 공지의 인광성 화합물을 선택하여 사용하여도 좋다.
TADF 재료로서는 풀러렌 및 그 유도체, 아크리딘 및 그 유도체, 에오신 유도체 등을 사용할 수 있다. 또한 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 주석(Sn), 백금(Pt), 인듐(In), 또는 팔라듐(Pd) 등을 포함한 금속 함유 포르피린을 들 수 있다. 상기 금속 함유 포르피린으로서는, 예를 들어 이하의 구조식으로 나타내어지는 프로토포르피린-플루오린화 주석 복합체(SnF2(Proto IX)), 메소포르피린-플루오린화 주석 복합체(SnF2(Meso IX)), 헤마토포르피린-플루오린화 주석 복합체(SnF2(Hemato IX)), 코프로포르피린테트라메틸에스터-플루오린화 주석 복합체(SnF2(Copro III-4Me)), 옥타에틸포르피린-플루오린화 주석 복합체(SnF2(OEP)), 에티오포르피린-플루오린화 주석 복합체(SnF2(Etio I)), 옥타에틸포르피린-염화 백금 복합체(PtCl2OEP) 등도 있다.
[화학식 12]
또한 이하의 구조식으로 나타내어지는 2-(바이페닐-4-일)-4,6-비스(12-페닐인돌로[2,3-a]카바졸-11-일)-1,3,5-트라이아진(약칭: PIC-TRZ), 9-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)-9'-페닐-9H,9'H-3,3'-바이카바졸(약칭: PCCzTzn), 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) 등의 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리와 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리의 한쪽 또는 양쪽을 가지는 헤테로 고리 화합물도 사용할 수 있다. 상기 헤테로 고리 화합물은 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리 및 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 가지기 때문에, 전자 수송성 및 정공 수송성이 모두 높아 바람직하다. 이들 중에서도, π전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 가지는 골격 중, 피리딘 골격, 다이아진 골격(피리미딘 골격, 피라진 골격, 피리다진 골격), 및 트라이아진 골격은 안정적이고 신뢰성이 높으므로 바람직하다. 특히, 벤조퓨로피리미딘 골격, 벤조티에노피리미딘 골격, 벤조퓨로피라진 골격, 벤조티에노피라진 골격은 억셉터성이 높고 신뢰성이 높으므로 바람직하다. 또한 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리를 가지는 골격 중에서도, 아크리딘 골격, 페녹사진 골격, 페노싸이아진 골격, 퓨란 골격, 싸이오펜 골격, 및 피롤 골격은 안정적이고 신뢰성이 양호하기 때문에, 상기 골격 중 적어도 하나를 가지는 것이 바람직하다. 또한 퓨란 골격으로서는 다이벤조퓨란 골격이 바람직하고, 싸이오펜 골격으로서는 다이벤조싸이오펜 골격이 바람직하다. 또한 피롤 골격으로서는 인돌 골격, 카바졸 골격, 인돌로카바졸 골격, 바이카바졸 골격, 3-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸 골격이 특히 바람직하다. 또한 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리와 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리가 직접 결합된 물질은, π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리의 전자 공여성과 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리의 전자 수용성이 모두 강해지고, S1 준위와 T1 준위의 에너지 차이가 작아지기 때문에, 열 활성화 지연 형광을 효율적으로 얻을 수 있어 특히 바람직하다. 또한 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 대신에, 사이아노기와 같은 전자 흡인기가 결합된 방향족 고리를 사용하여도 좋다. 또한 π전자 과잉형 골격으로서 방향족 아민 골격, 페나진 골격 등을 사용할 수 있다. 또한 π전자 부족형 골격으로서 크산텐 골격, 싸이오크산텐다이옥사이드 골격, 옥사다이아졸 골격, 트라이아졸 골격, 이미다졸 골격, 안트라퀴논 골격, 페닐보레인, 보레인트렌 등의 붕소 함유 골격, 벤조나이트릴 또는 사이아노벤젠 등의 나이트릴기 또는 사이아노기를 가지는 방향족 고리, 헤테로 방향족 고리, 벤조페논 등의 카보닐 골격, 포스핀옥사이드 골격, 설폰 골격 등을 사용할 수 있다. 이와 같이, π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 및 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리 중 적어도 한쪽 대신에 π전자 부족형 골격 및 π전자 과잉형 골격을 사용할 수 있다.
[화학식 13]
또한 TADF 재료로서 단일항 들뜬 상태와 삼중항 들뜬 상태 사이가 열 평형 상태에 있는 TADF 재료를 사용하여도 좋다. 이와 같은 TADF 재료는 발광 수명(들뜬 수명)이 짧기 때문에, 발광 디바이스의 고휘도 영역에서의 효율 저하를 억제할 수 있다. 구체적으로는, 아래에 나타내는 바와 같은 분자 구조를 가지는 재료를 들 수 있다.
[화학식 14]
또한 TADF 재료는, S1 준위와 T1 준위의 차이가 작고, 역 항간 교차에 의하여 에너지를 삼중항 들뜬 에너지로부터 단일항 들뜬 에너지로 변환하는 기능을 가지는 재료이다. 그러므로 삼중항 들뜬 에너지를 미량의 열 에너지에 의하여 단일항 들뜬 에너지로 업컨버트(역 항간 교차)시킬 수 있고, 단일항 들뜬 상태를 효율적으로 생성할 수 있다. 또한 삼중항 들뜬 에너지를 발광으로 변환할 수 있다.
또한 2종류의 물질로 들뜬 상태를 형성하는 들뜬 복합체(엑사이플렉스, 엑시플렉스, 또는 Exciplex라고도 함)는, S1 준위와 T1 준위의 차이가 매우 작고, 삼중항 들뜬 에너지를 단일항 들뜬 에너지로 변환할 수 있는 TADF 재료로서의 기능을 가진다.
또한 T1 준위의 지표로서는 저온(예를 들어 77K 내지 10K)에서 관측되는 인광 스펙트럼을 사용하면 좋다. TADF 재료는, 그 형광 스펙트럼의 단파장 측의 꼬리(tail)에서 접선을 긋고, 그 외삽선의 파장의 에너지를 S1 준위로 하고, 인광 스펙트럼의 단파장 측의 꼬리에서 접선을 긋고, 그 외삽선의 파장의 에너지를 T1 준위로 한 경우에 그 S1과 T1의 차이가 0.3eV 이하인 것이 바람직하고, 0.2eV 이하인 것이 더 바람직하다.
또한 TADF 재료를 발광 물질로서 사용하는 경우, 호스트 재료의 S1 준위는 TADF 재료의 S1 준위보다 높은 것이 바람직하다. 또한 호스트 재료의 T1 준위는 TADF 재료의 T1 준위보다 높은 것이 바람직하다.
발광층의 호스트 재료로서는 전자 수송성을 가지는 재료 및/또는 정공 수송성을 가지는 재료, 상기 TADF 재료 등 다양한 캐리어 수송 재료를 사용할 수 있다.
정공 수송성을 가지는 재료로서는, 상기 정공 수송성을 가지는 재료로서 제시한 것을 마찬가지로 사용할 수 있다.
전자 수송성을 가지는 재료로서는, 상기 전자 수송성을 가지는 재료로서 제시한 것을 마찬가지로 사용할 수 있다.
호스트 재료로서 사용할 수 있는 TADF 재료로서는, 앞에서 TADF 재료로서 제시한 것을 마찬가지로 사용할 수 있다. TADF 재료를 호스트 재료로서 사용하면, TADF 재료에서 생성된 삼중항 들뜬 에너지가 역 항간 교차에 의하여 단일항 들뜬 에너지로 변환되고, 발광 물질로 에너지 이동함으로써, 발광 디바이스의 발광 효율을 높일 수 있다. 이때 TADF 재료가 에너지 도너로서 기능하고, 발광 물질이 에너지 억셉터로서 기능한다.
이는 상기 발광 물질이 형광 발광 물질인 경우에 매우 유효하다. 또한 이때 높은 발광 효율을 얻기 위해서는 TADF 재료의 S1 준위가 형광 발광 물질의 S1 준위보다 높은 것이 바람직하다. 또한 TADF 재료의 T1 준위가 형광 발광 물질의 S1 준위보다 높은 것이 바람직하다. 따라서, TADF 재료의 T1 준위는 형광 발광 물질의 T1 준위보다 높은 것이 바람직하다.
또한 형광 발광 물질의 가장 낮은 에너지 측의 흡수대의 파장과 중첩되는 발광을 나타내는 TADF 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이로써, TADF 재료로부터 형광 발광 물질로의 들뜬 에너지의 이동이 원활하게 되어, 발광을 효율적으로 얻을 수 있기 때문에 바람직하다.
또한 역항간 교차에 의하여 삼중항 들뜬 에너지로부터 단일항 들뜬 에너지가 효율적으로 생성되기 위해서는, TADF 재료에서 캐리어 재결합이 발생하는 것이 바람직하다. 또한 TADF 재료에서 생성된 삼중항 들뜬 에너지가 형광 발광 물질의 삼중항 들뜬 에너지로 이동하지 않는 것이 바람직하다. 이러한 이유로, 형광 발광 물질은 형광 발광 물질에 포함되는 발광단(발광의 원인이 되는 골격)의 주위에 보호기를 가지는 것이 바람직하다. 상기 보호기로서는, π결합을 가지지 않는 치환기 및 포화 탄화수소가 바람직하고, 구체적으로는 탄소수 3 이상 10 이하의 알킬기, 탄소수 3 이상 10 이하의 치환 또는 비치환된 사이클로알킬기, 탄소수 3 이상 10 이하의 트라이알킬실릴기를 들 수 있고, 복수의 보호기를 가지는 것이 더 바람직하다. π결합을 가지지 않는 치환기는 캐리어를 수송하는 기능이 부족하기 때문에, 캐리어 수송 또는 캐리어 재결합에 영향을 거의 미치지 않고 TADF 재료와 형광 발광 물질의 발광단의 거리를 멀어지게 할 수 있다. 여기서 발광단이란 형광 발광 물질에서 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.
형광 발광 물질을 발광 물질로서 사용하는 경우, 호스트 재료로서는 안트라센 골격을 가지는 재료가 적합하다. 안트라센 골격을 가지는 물질을 형광 발광 물질의 호스트 재료로서 사용하면, 발광 효율 및 내구성 모두가 양호한 발광층을 실현할 수 있다. 호스트 재료로서 사용하는 안트라센 골격을 가지는 물질로서는 다이페닐안트라센 골격, 특히 9,10-다이페닐안트라센 골격을 가지는 물질이 화학적으로 안정적이기 때문에 바람직하다. 또한 호스트 재료가 카바졸 골격을 가지는 경우, 정공의 주입성·수송성이 높아지기 때문에 바람직하지만, 카바졸에 벤젠 고리가 더 축합된 벤조카바졸 골격을 가지는 경우에는, 카바졸보다 HOMO가 0.1eV 정도 얕아져 정공이 들어가기 쉬워지기 때문에 더 바람직하다. 특히, 호스트 재료가 다이벤조카바졸 골격을 가지는 경우, 카바졸보다 HOMO가 0.1eV 정도 얕아져 정공이 들어가기 쉬워질 뿐만 아니라, 정공 수송성도 우수하고 내열성도 높아지므로 바람직하다. 따라서 호스트 재료로서 더 바람직한 것은, 9,10-다이페닐안트라센 골격 및 카바졸 골격(또는 벤조카바졸 골격 또는 다이벤조카바졸 골격)을 동시에 가지는 물질이다. 또한 상술한 정공 주입성·정공 수송성의 관점에서, 카바졸 골격 대신에 벤조플루오렌 골격 또는 다이벤조플루오렌 골격을 사용하여도 좋다. 이와 같은 물질의 예로서는, 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: PCzPA), 3-[4-(1-나프틸)페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPN), 9-[4-(10-페닐-9-안트라센일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA), 7-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-7H-다이벤조[c,g]카바졸(약칭: cgDBCzPA), 6-[3-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란(약칭: 2mBnfPPA), 9-페닐-10-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)바이페닐-4'-일]안트라센(약칭: FLPPA), 9-(1-나프틸)-10-[4-(2-나프틸)페닐]안트라센(약칭: αN-βNPAnth), 9-(1-나프틸)-10-(2-나프틸)안트라센(약칭: α,βADN), 2-(10-페닐안트라센-9-일)다이벤조퓨란, 2-(10-페닐-9-안트라센일)벤조[b]나프토[2,3-d]퓨란(약칭: Bnf(II)PhA), 9-(2-나프틸)-10-[3-(2-나프틸)페닐]안트라센(약칭: βN-mβNPAnth), 1-{4-[10-(바이페닐-4-일)-9-안트라센일]페닐}-2-에틸-1H-벤즈이미다졸(약칭: EtBImPBPhA) 등을 들 수 있다. 특히 CzPA, cgDBCzPA, 2mBnfPPA, PCzPA는 특성이 매우 양호하기 때문에 바람직하다.
또한 호스트 재료는 복수 종류의 물질이 혼합된 재료이어도 좋고, 혼합된 호스트 재료를 사용하는 경우에는 전자 수송성을 가지는 재료와 정공 수송성을 가지는 재료를 혼합하는 것이 바람직하다. 전자 수송성을 가지는 재료와 정공 수송성을 가지는 재료를 혼합함으로써, 발광층(113)의 수송성을 쉽게 조정할 수 있어 재결합 영역을 쉽게 제어할 수도 있다. 정공 수송성을 가지는 재료와 전자 수송성을 가지는 재료의 함유량의 중량비는 정공 수송성을 가지는 재료:전자 수송성을 가지는 재료=1:19 내지 19:1로 하면 좋다.
또한 상기 혼합된 재료의 일부로서는, 인광 발광 물질을 사용할 수 있다. 인광 발광 물질은 발광 물질로서 형광 발광 물질을 사용하는 경우에 형광 발광 물질에 들뜬 에너지를 공여하는 에너지 도너로서 사용할 수 있다.
또한 이들 혼합된 재료들로 들뜬 복합체를 형성하여도 좋다. 상기 들뜬 복합체로서 발광 물질의 가장 낮은 에너지 측의 흡수대의 파장과 겹치는 발광을 나타내는 들뜬 복합체를 형성하는 조합을 선택함으로써, 에너지 이동이 더 원활하게 수행되어 발광을 효율적으로 얻을 수 있기 때문에 바람직하다. 또한 상기 구성을 사용함으로써, 구동 전압도 저하되기 때문에 바람직하다.
또한 들뜬 복합체를 형성하는 재료의 적어도 하나는 인광 발광 물질이어도 좋다. 이 경우, 역 항간 교차에 의하여 삼중항 들뜬 에너지를 단일항 들뜬 에너지로 효율적으로 변환할 수 있다.
들뜬 복합체를 효율적으로 형성하는 재료의 조합으로서는, 정공 수송성을 가지는 재료의 HOMO 준위가 전자 수송성을 가지는 재료의 HOMO 준위 이상인 것이 바람직하다. 또한 정공 수송성을 가지는 재료의 LUMO 준위가 전자 수송성을 가지는 재료의 LUMO 준위 이상인 것이 바람직하다. 또한 재료의 LUMO 준위 및 HOMO 준위는 사이클릭 볼타메트리(CV) 측정에 의하여 측정되는 재료의 전기 화학 특성(환원 전위 및 산화 전위)에서 도출할 수 있다.
또한 들뜬 복합체의 형성은 예를 들어 정공 수송성을 가지는 재료의 발광 스펙트럼, 전자 수송성을 가지는 재료의 발광 스펙트럼, 및 이들 재료를 혼합한 혼합막의 발광 스펙트럼을 비교하여, 혼합막의 발광 스펙트럼이 각 재료의 발광 스펙트럼보다 장파장 측으로 시프트하는(또는 장파장 측에 새로운 피크를 가지는) 현상을 관측함으로써 확인할 수 있다. 또는 정공 수송성을 가지는 재료의 과도 포토루미네선스(PL), 전자 수송성을 가지는 재료의 과도 PL, 및 이들 재료를 혼합한 혼합막의 과도 PL을 비교하여, 혼합막의 과도 PL 수명이 각 재료의 과도 PL 수명보다 장수명 성분을 가지거나 지연 성분의 비율이 커지는 등의 과도 응답의 차이를 관측함으로써 확인할 수 있다. 또한 상술한 과도 PL을 과도 일렉트로루미네선스(EL)로 바꿔 읽어도 좋다. 즉, 정공 수송성을 가지는 재료의 과도 EL, 전자 수송성을 가지는 재료의 과도 EL, 및 이들의 혼합막의 과도 EL을 비교하여 과도 응답의 차이를 관측하는 것에 의해서도 들뜬 복합체의 형성을 확인할 수 있다.
<<전자 수송층의 구성>>
전자 수송층(전자 수송층(114), 제 1 전자 수송층(114_1), 제 2 전자 수송층(114_2))은 전자 수송성을 가지는 물질을 포함하는 층이다. 전자 수송성을 가지는 재료는 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때의 전자 이동도가 1×10-7cm2/Vs 이상, 바람직하게는 1×10-6cm2/Vs 이상인 것이 바람직하다. 또한 정공 수송성보다 전자 수송성이 높은 물질이면, 이들 외의 물질을 사용할 수 있다. 또한 상기 유기 화합물로서는 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 가지는 유기 화합물이 바람직하다. π전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 가지는 유기 화합물로서는, 예를 들어 폴리아졸 골격을 가지는 헤테로 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물, 피리딘 골격을 가지는 헤테로 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물, 다이아진 골격을 가지는 헤테로 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물, 및 트라이아진 골격을 가지는 헤테로 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물 중 어느 하나 또는 복수인 것이 바람직하다.
상기 전자 수송층에 사용할 수 있는 전자 수송성을 가지는 유기 화합물로서는, 상기 중간층(116)에서의 제 1 층의 전자 수송성을 가지는 유기 화합물로서 사용할 수 있는 유기 화합물을 마찬가지로 사용할 수 있다. 상술한 것 중에서도, 다이아진 골격을 가지는 헤테로 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물 또는 피리딘 골격을 가지는 헤테로 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물, 트라이아진 골격을 가지는 헤테로 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물은 신뢰성이 양호하므로 바람직하다. 특히, 다이아진(피리미딘 또는 피라진) 골격을 가지는 헤테로 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물, 트라이아진 골격을 가지는 헤테로 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물은 전자 수송성이 높고, 구동 전압 저감에도 기여한다.
또한 전자 수송층은 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때의 전자 이동도가 1×10-7cm2/Vs 이상 5×10-5cm2/Vs 이하인 것이 바람직하다. 전자 수송층에서의 전자 수송성을 저하시킴으로써 발광층에 대한 전자의 주입량을 제어할 수 있어, 발광층이 전자 과다 상태가 되는 것을 방지할 수 있다. 이 구성은, 정공 주입층을 복합 재료로 형성하고, 상기 복합 재료에 사용되는 정공 수송성을 가지는 재료의 HOMO 준위가 -5.7eV 이상 -5.4eV 이하로 비교적 깊은 경우에, 수명이 양호해지기 때문에 특히 바람직하다. 또한 이 경우, 전자 수송성을 가지는 재료는 HOMO 준위가 -6.0eV 이상인 것이 바람직하다.
<<전자 주입층의 구성>>
전자 주입층(115)으로서, 플루오린화 리튬(LiF), 플루오린화 세슘(CsF), 플루오린화 칼슘(CaF2), 8-퀴놀리놀레이토-리튬(약칭: Liq), 이터븀(Yb)과 같은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 또는 이들의 화합물 또는 복합체를 사용할 수 있다. 전자 주입층(115)으로서는, 전자 수송성을 가지는 물질로 이루어지는 층 내에 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 이들의 화합물을 포함시킨 것, 혹은 전자화물(electride)을 사용하여도 좋다. 전자화물로서는, 예를 들어 칼슘과 알루미늄의 혼합 산화물에 전자를 고농도로 첨가한 물질 등이 있다
또한 전자 주입층(115)으로서, 전자 수송성을 가지는 물질(바람직하게는 바이피리딘 골격을 가지는 유기 화합물)에 상기 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 플루오린화물을 미결정 상태가 되는 농도 이상(50wt% 이상) 포함시킨 층을 사용할 수도 있다. 상기 층은 굴절률이 낮은 층이기 때문에, 외부 양자 효율이 더 양호한 발광 디바이스를 제공할 수 있다.
또한 전자 주입층(115)으로서 실시형태 1에서 설명한 본 발명의 일 형태의 유기 화합물을 사용할 수 있다. 또한 전자 주입층(115)은 실시형태 1에서 설명한 본 발명의 일 형태의 유기 화합물에 더하여 전자 수송성을 가지는 물질을 가져도 좋다.
<<제 2 전극의 구성>>
제 2 전극(102)은 음극을 포함하는 전극이다. 제 2 전극(102)은 적층 구조를 가져도 좋고, 그 경우 유기 화합물층(103)과 접하는 층이 음극으로서 기능한다. 음극을 형성하는 물질로서는, 일함수가 작은(구체적으로는 3.8eV 이하) 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 이와 같은 음극 재료의 구체적인 예로서는, 리튬(Li) 또는 세슘(Cs) 등의 알칼리 금속, 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 및 스트론튬(Sr) 등의 원소 주기율표의 1족 또는 2족에 속하는 원소, 이들을 포함한 합금(MgAg, AlLi), 유로퓸(Eu), 이터븀(Yb) 등의 희토류 금속, 및 이들을 포함한 합금 등을 들 수 있다. 다만 제 2 전극(102)과 전자 수송층 사이에 전자 주입층을 제공함으로써, 일함수의 크기에 상관없이 Al, Ag, ITO, 실리콘 또는 산화 실리콘을 포함한 산화 인듐-산화 주석 등 다양한 도전성 재료를 음극에 사용할 수 있다.
또한 제 2 전극(102)을 가시광에 대하여 투과성을 가지는 재료로 형성한 경우, 제 2 전극(102) 측으로부터 광을 발하는 발광 디바이스로 할 수 있다.
이들 도전성 재료는 진공 증착법 또는 스퍼터링법 등의 건식법, 잉크젯법, 스핀 코팅법 등을 사용하여 성막할 수 있다. 또한 졸-겔법을 사용하여 습식법으로 형성하여도 좋고, 금속 재료의 페이스트를 사용하여 습식법으로 형성하여도 좋다.
또한 유기 화합물층(103)의 형성 방법으로서는 건식법, 습식법을 불문하고 다양한 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어 진공 증착법, 그라비어 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 스크린 인쇄법, 잉크젯법, 또는 스핀 코팅법 등을 사용하여도 좋다.
또한 상술한 각 전극 또는 각 층을 상이한 성막 방법에 의하여 형성하여도 좋다.
도 2에는 본 발명의 일 형태의 발광 장치에 포함되는, 인접된 2개의 발광 디바이스(발광 디바이스(130a), 발광 디바이스(130b))를 나타내었다.
발광 디바이스(130a)는 절연층(175) 위의 제 1 전극(101a)과 제 2 전극(102) 사이에 유기 화합물층(103a)을 가진다. 유기 화합물층(103a)은 제 1 발광 유닛(501a)과 제 2 발광 유닛(502a)이 중간층(116a)을 사이에 두고 적층한 구성을 가진다. 또한 도 2에서는 2개의 발광 유닛이 적층하는 예를 나타내었지만, 3개 이상의 발광 유닛이 적층하는 구성이어도 좋다. 제 1 발광 유닛(501a)은 정공 주입층(111a), 제 1 정공 수송층(112a_1), 제 1 발광층(113a_1), 제 1 전자 수송층(114a_1)을 가진다. 중간층(116a)은 제 2 층(117a), 제 3 층(118a), 제 1 층(119a)을 가진다. 제 3 층(118a)은 있어도 좋고 없어도 된다. 제 2 발광 유닛(502a)은 제 2 정공 수송층(112a_2), 제 2 발광층(113a_2), 제 2 전자 수송층(114a_2), 전자 주입층(115)을 가진다.
발광 디바이스(130b)는 절연층(175) 위의 제 1 전극(101b)과 제 2 전극(102) 사이에 유기 화합물층(103b)을 가진다. 유기 화합물층(103b)은 제 1 발광 유닛(501b)과 제 2 발광 유닛(502b)이 중간층(116b)을 사이에 두고 적층한 구성을 가진다. 또한 도 2에서는 2개의 발광 유닛이 적층하는 예를 나타내었지만, 3개 이상의 발광 유닛이 적층하는 구성이어도 좋다. 제 1 발광 유닛(501b)은 정공 주입층(111b), 제 1 정공 수송층(112b_1), 제 1 발광층(113b_1), 제 1 전자 수송층(114b_1)을 가진다. 중간층(116b)은 제 2 층(117b), 제 3 층(118b), 제 1 층(119b)을 가진다. 제 3 층(118b)은 있어도 좋고 없어도 된다. 제 2 발광 유닛(502b)은 제 2 정공 수송층(112b_2), 제 2 발광층(113b_2), 제 2 전자 수송층(114b_2), 전자 주입층(115)을 가진다.
또한 전자 주입층(115) 및 제 2 전극(102)은 발광 디바이스(130a) 및 발광 디바이스(130b) 사이에서 공유된 하나의 층인 것이 바람직하다. 또한 전자 주입층(115) 이외의 유기 화합물층(103a)과 유기 화합물층(103b)은 제 2 전자 수송층(114a_2)이 되는 층이 형성된 후와, 제 2 전자 수송층(114b_2)이 되는 층이 형성된 후에 각각 포토리소그래피법에 의하여 가공되어 있기 때문에 서로 독립되어 있다. 또한 전자 주입층(115) 이외의 유기 화합물층(103a)의 단부(윤곽)는 포토리소그래피법에 의하여 가공되어 있기 때문에 기판에 대하여 수직 방향으로 실질적으로 일치한다. 또한 전자 주입층(115) 이외의 유기 화합물층(103b)의 단부(윤곽)는 포토리소그래피법에 의하여 가공되어 있기 때문에 기판에 대하여 수직 방향으로 실질적으로 일치한다.
또한 제 1 전극(101a)과 제 1 전극(101b) 사이의 거리 d는 유기 화합물층을 포토리소그래피법에 의하여 가공하기 때문에, 마스크 증착에 의하여 가공하는 경우보다 작게 할 수 있고, 2μm 이상 5μm 이하로 할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태 또는 실시예와 적절히 조합할 수 있다. 또한 본 명세서에서 하나의 실시형태에 복수의 구성예가 제시되는 경우에는 구성예를 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 3)
발광 디바이스(130)는 도 3의 (A) 및 (B)에 예시한 바와 같이 절연층(175) 위에 복수로 형성되고 표시 장치를 구성한다. 본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 대하여 자세히 설명한다.
표시 장치(100)는 복수의 화소(178)가 매트릭스상으로 배열된 화소부(177)를 가진다. 화소(178)는 부화소(110R), 부화소(110G), 및 부화소(110B)를 가진다.
본 명세서 등에서, 예를 들어 부화소(110R), 부화소(110G), 및 부화소(110B)에 공통되는 사항을 설명하는 경우에는, 부화소(110)라고 불러 설명하는 경우가 있다. 알파벳으로 구별하는 다른 구성 요소에 대해서도, 이들에 공통되는 사항을 설명하는 경우에는 알파벳을 생략한 부호를 사용하여 설명하는 경우가 있다.
부화소(110R)는 적색의 광을 발하고, 부화소(110G)는 녹색의 광을 발하고, 부화소(110B)는 청색의 광을 발한다. 이에 의하여, 화소부(177)에 화상을 표시할 수 있다. 또한 본 실시형태에서는 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 3색의 부화소를 예로 들어 설명하지만, 그 외의 색의 부화소의 조합을 사용하여도 좋다. 또한 부화소는 3개에 한정되지 않고, 4개 이상으로 하여도 좋다. 4개의 부화소로서는 예를 들어 R, G, B, 백색(W)의 4색의 부화소, R, G, B, Y의 4색의 부화소, 및 R, G, B, 적외광(IR)의 4개의 부화소 등이 있다.
본 명세서 등에서, 행 방향을 X 방향이라고 하고, 열 방향을 Y 방향이라고 하는 경우가 있다. X 방향과 Y 방향은 교차되고, 예를 들어 수직으로 교차된다.
도 3의 (A)에서는 다른 색의 부화소가 X 방향으로 나란히 배치되어 있고, 같은 색의 부화소가 Y 방향으로 나란히 배치되어 있는 예를 나타내었다. 또한 다른 색의 부화소가 Y 방향으로 나란히 배치되고, 같은 색의 부화소가 X 방향으로 나란히 배치되어 있어도 좋다.
화소부(177)의 외측에는 접속부(140)가 제공되고, 영역(141)이 제공되어 있어도 좋다. 영역(141)은 화소부(177)와 접속부(140) 사이에 제공된다. 영역(141)에는 유기 화합물층(103)이 제공된다. 또한 접속부(140)에는 도전층(151C)이 제공된다.
도 3에서는 영역(141) 및 접속부(140)가 화소부(177)의 오른쪽에 위치하는 예를 나타내었지만, 영역(141) 및 접속부(140)의 위치는 특별히 한정되지 않는다. 또한 영역(141) 및 접속부(140)는 단수이어도 좋고 복수이어도 좋다.
도 3의 (B)는 도 3의 (A)에서의 일점쇄선 A1-A2를 따라 자른 단면도의 예이다. 도 3의 (B)에 나타낸 바와 같이, 표시 장치(100)는 절연층(171)과, 절연층(171) 위의 도전층(172)과, 절연층(171) 위 및 도전층(172) 위의 절연층(173)과, 절연층(173) 위의 절연층(174)과, 절연층(174) 위의 절연층(175)을 가진다. 절연층(171)은 기판(도시하지 않았음) 위에 제공된다. 절연층(175), 절연층(174), 및 절연층(173)에는 도전층(172)에 도달하는 개구가 제공되고, 상기 개구를 매립하도록 플러그(176)가 제공되어 있다.
화소부(177)에서, 절연층(175) 및 플러그(176) 위에 발광 디바이스(130)가 제공된다. 또한 발광 디바이스(130)를 덮도록 보호층(131)이 제공되어 있다. 보호층(131) 위에는 수지층(122)에 의하여 기판(120)이 접합되어 있다. 또한 인접된 발광 디바이스(130) 사이에는 무기 절연층(125)과, 무기 절연층(125) 위의 절연층(127)이 제공되어 있는 것이 바람직하다.
도 3의 (B)에서는 무기 절연층(125) 및 절연층(127)의 단면을 복수로 나타내었지만, 표시 장치(100)를 상면에서 보았을 때, 무기 절연층(125) 및 절연층(127)은 각각 하나가 되어 있는 것이 바람직하다. 즉 절연층(127)은 제 1 전극 위에 개구부를 가지는 절연층인 것이 바람직하다.
도 3의 (B)에서는 발광 디바이스(130)로서 발광 디바이스(130R), 발광 디바이스(130G), 및 발광 디바이스(130B)를 나타내었다. 발광 디바이스(130R), 발광 디바이스(130G), 및 발광 디바이스(130B)는 서로 다른 색의 광을 발하는 것으로 한다. 예를 들어, 발광 디바이스(130R)는 적색의 광을 발할 수 있고, 발광 디바이스(130G)는 녹색의 광을 발할 수 있고, 발광 디바이스(130B)는 청색의 광을 발할 수 있다. 또한 발광 디바이스(130R), 발광 디바이스(130G), 또는 발광 디바이스(130B)는 다른 가시광 또는 적외광을 발하여도 좋다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 예를 들어 발광 디바이스가 형성된 기판과 반대 방향으로 광을 사출하는 상면 사출형(톱 이미션형)으로 할 수 있다. 또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 하면 사출형(보텀 이미션형)이어도 좋다.
발광 디바이스(130)가 가지는 발광 물질로서는, 예를 들어 형광을 발하는 물질(형광 재료), 인광을 발하는 물질(인광 재료), 및 열 활성화 지연 형광을 나타내는 물질(열 활성화 지연 형광(Thermally activated delayed fluorescence: TADF) 재료) 등의 유기 화합물 또는 유기 금속 복합체가 있다. 또한 퀀텀닷(quantum dot) 등의 무기 화합물이어도 좋다.
발광 디바이스(130R)는 실시형태 2에 나타낸 바와 같은 구성을 가진다. 도전층(151R)과 도전층(152R)으로 이루어지는 제 1 전극(화소 전극)과, 제 1 전극 위의 유기 화합물층(103R)과, 유기 화합물층(103R) 위의 공통층(104)과, 공통층(104) 위의 제 2 전극(공통 전극)(102)을 가진다. 또한 공통층(104)은 제공되어 있어도 좋고 제공되어 있지 않아도 되지만, 제공되어 있으면 가공 시의 유기 화합물층(103R)에 대한 대미지를 저감할 수 있기 때문에 바람직하다. 공통층(104)이 제공되어 있는 경우, 공통층(104)은 전자 주입층인 것이 바람직하다. 또한 공통층(104)이 제공되어 있는 경우, 유기 화합물층(103R)과 공통층(104)의 적층 구조가 실시형태 2에서의 유기 화합물층(103)에 상당한다.
발광 디바이스(130G)는 실시형태 2에 나타낸 바와 같은 구성을 가진다. 도전층(151G)과 도전층(152G)으로 이루어지는 제 1 전극(화소 전극)과, 제 1 전극 위의 유기 화합물층(103G)과, 유기 화합물층(103G) 위의 공통층(104)과, 공통층 위의 제 2 전극(공통 전극)(102)을 가진다. 또한 공통층(104)은 제공되어 있어도 좋고 제공되어 있지 않아도 되지만, 제공되어 있으면 가공 시의 유기 화합물층(103G)에 대한 대미지를 저감할 수 있기 때문에 바람직하다. 공통층(104)이 제공되어 있는 경우, 공통층(104)은 전자 주입층인 것이 바람직하다. 또한 공통층(104)이 제공되어 있는 경우, 유기 화합물층(103G)과 공통층(104)의 적층 구조가 실시형태 2에서의 유기 화합물층(103)에 상당한다.
발광 디바이스(130B)는 실시형태 2에 나타낸 바와 같은 구성을 가진다. 도전층(151B)과 도전층(152B)으로 이루어지는 제 1 전극(화소 전극)과, 제 1 전극 위의 유기 화합물층(103B)과, 유기 화합물층(103B) 위의 공통층(104)과, 공통층 위의 제 2 전극(공통 전극)(102)을 가진다. 또한 공통층(104)은 제공되어 있어도 좋고 제공되어 있지 않아도 되지만, 제공되어 있으면 가공 시의 유기 화합물층(103B)에 대한 대미지를 저감할 수 있기 때문에 바람직하다. 공통층(104)이 제공되어 있는 경우, 공통층(104)은 전자 주입층인 것이 바람직하다. 또한 공통층(104)이 제공되어 있는 경우, 유기 화합물층(103B)과 공통층(104)의 적층 구조가 실시형태 2에서의 유기 화합물층(103)에 상당한다.
발광 디바이스가 가지는 화소 전극 및 공통 전극 중 한쪽은 양극으로서 기능하고, 다른 쪽은 음극으로서 기능한다. 이하에서는 특별히 언급이 없는 경우에는 화소 전극이 양극으로서 기능하고, 공통 전극이 음극으로서 기능하는 것으로 하여 설명한다.
유기 화합물층(103R), 유기 화합물층(103G), 및 유기 화합물층(103B)은 각각 또는 발광색마다 섬 형상으로 독립되어 있다. 발광 디바이스(130)마다 유기 화합물층(103)을 섬 형상으로 제공함으로써, 고정세의 표시 장치에서도 인접된 발광 디바이스(130) 사이의 누설 전류를 억제할 수 있다. 이에 의하여, 크로스토크를 방지할 수 있고, 명암비가 매우 높은 표시 장치를 실현할 수 있다. 특히 저휘도에서의 전류 효율이 높은 표시 장치를 실현할 수 있다.
섬 형상의 유기 화합물층(103)은 EL막을 형성하고, 상기 EL막을 포토리소그래피법을 사용하여 가공함으로써 형성한다.
유기 화합물층(103)은 발광 디바이스(130)의 제 1 전극(화소 전극)의 상면 및 측면을 덮도록 제공되는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 유기 화합물층(103)의 단부가 화소 전극의 단부보다 내측에 위치하는 구성에 비하여, 표시 장치(100)의 개구율을 높이기 쉬워진다. 또한 발광 디바이스(130)의 화소 전극의 측면을 유기 화합물층(103)으로 덮음으로써, 화소 전극과 제 2 전극(102)이 접하는 것을 억제할 수 있기 때문에, 발광 디바이스(130)의 단락을 억제할 수 있다. 또한 유기 화합물층(103)의 발광 영역(즉 화소 전극과 중첩되는 영역)과, 유기 화합물층(103)의 단부의 거리를 크게 할 수 있다. 유기 화합물층(103)의 단부는 가공에 의하여 대미지를 받고 있을 가능성이 있기 때문에, 유기 화합물층(103)의 단부로부터 떨어진 영역을 발광 영역으로서 사용함으로써, 발광 디바이스(130)의 신뢰성을 높일 수 있다.
또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는 발광 디바이스의 제 1 전극(화소 전극)을 적층 구성으로 하는 것이 바람직하다. 예를 들어 도 3의 (B)에 나타낸 예에서는 발광 디바이스(130)의 제 1 전극을 도전층(151)과 도전층(152)의 적층 구성으로 하였다. 예를 들어 표시 장치(100)를 톱 이미션형으로 하고, 발광 디바이스(130)의 화소 전극이 양극으로서 기능하는 경우, 도전층(151)은 가시광에 대한 반사율이 높은 층으로 하고, 도전층(152)은 예를 들어 가시광의 투과성을 가지고, 또한 일함수가 큰 층으로 하는 것이 바람직하다. 표시 장치(100)가 톱 이미션형인 경우, 화소 전극의 가시광에 대한 반사율이 높을수록 유기 화합물층(103)이 발하는 광의 추출 효율을 높일 수 있다. 또한 화소 전극이 양극으로서 기능하는 경우, 화소 전극의 일함수가 클수록 유기 화합물층(103)에 대한 정공의 주입이 용이해진다. 이상에 의하여, 발광 디바이스(130)의 화소 전극을 가시광에 대한 반사율이 높은 도전층(151)과, 일함수가 큰 도전층(152)의 적층 구성으로 함으로써, 발광 디바이스(130)를 광 추출 효율이 높고 구동 전압이 낮은 발광 디바이스로 할 수 있다.
도전층(151)을 가시광에 대한 반사율이 높은 층으로 하는 경우, 도전층(151)의 가시광에 대한 반사율은 예를 들어 40% 이상 100% 이하, 70% 이상 100% 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한 도전층(152)을 가시광의 투과성을 가지는 전극으로 하는 경우, 가시광에 대한 투과율을 예를 들어 40% 이상으로 하는 것이 바람직하다.
여기서 화소 전극을 복수 층으로 이루어지는 적층 구성으로 하는 경우, 예를 들어 상기 복수의 층간의 반응에 의하여 화소 전극이 변질되는 경우가 있다. 예를 들어, 화소 전극의 형성 후에 형성한 막을 웨트 에칭법에 의하여 제거하는 경우, 약액이 화소 전극과 접촉됨으로써 갈바닉 부식(galvanic corrosion)이 발생하는 경우가 있다.
그래서 본 실시형태의 표시 장치(100)에서는 도전층(151)의 상면 및 측면을 덮도록 도전층(152)을 형성한다. 이에 의하여, 예를 들어 도전층(151)과 도전층(152)을 가지는 화소 전극의 형성 후에 형성한 막을 웨트 에칭법에 의하여 제거하는 경우에도, 약액이 도전층(151)에 접촉되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 예를 들어 화소 전극에서의 갈바닉 부식의 발생을 억제할 수 있다. 따라서, 표시 장치(100)는 수율이 높은 방법으로 제작할 수 있기 때문에, 저렴한 표시 장치로 할 수 있다. 또한 표시 장치(100)에 불량이 발생하는 것을 억제할 수 있기 때문에, 표시 장치(100)는 신뢰성이 높은 표시 장치로 할 수 있다.
도전층(151)으로서 예를 들어 금속 재료를 사용할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어 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.
도전층(152)으로서 인듐, 주석, 아연, 갈륨, 타이타늄, 알루미늄, 및 실리콘 중에서 선택되는 어느 하나 또는 복수를 가지는 산화물을 사용할 수 있다. 예를 들어 산화 인듐, 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 산화 아연, 갈륨을 포함하는 산화 아연, 산화 타이타늄, 갈륨을 포함하는 인듐 아연 산화물, 알루미늄을 포함하는 인듐 아연 산화물, 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물, 및 실리콘을 포함하는 인듐 아연 산화물 등 중 어느 하나 또는 복수를 포함하는 도전성 산화물을 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물은 일함수가 크고, 예를 들어 일함수가 4.0eV 이상이기 때문에, 도전층(152)으로서 적합하게 사용할 수 있다.
도전층(151)은 다른 재료를 가지는 복수의 층의 적층 구성이어도 좋고, 도전층(152)은 다른 재료를 가지는 복수의 층의 적층 구성이어도 좋다. 이 경우, 도전층(151)이 도전성 산화물 등의 도전층(152)에 사용할 수 있는 재료를 사용한 층을 가져도 좋고, 또한 도전층(152)이 금속 재료 등의 도전층(151)에 사용할 수 있는 재료를 사용한 층을 가져도 좋다. 예를 들어, 도전층(151)이 2층 이상의 적층 구성인 경우에는 도전층(152)과 접하는 층은 도전층(152)에 사용할 수 있는 재료를 사용한 층으로 할 수 있다.
또한 도전층(151)의 단부는 테이퍼 형상을 가지는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 도전층(151)의 단부는 테이퍼 각 90° 미만의 테이퍼 형상을 가지는 것이 바람직하다. 이 경우, 도전층(151)의 측면을 따라 제공되는 도전층(152)도 테이퍼 형상을 가진다. 도전층(152)의 측면을 테이퍼 형상으로 함으로써, 도전층(152)의 측면을 따라 제공되는 유기 화합물층(103)의 피복성을 높일 수 있다.
도 4의 (A)에서는, 도전층(151)이 다른 재료를 포함하는 복수의 층의 적층 구조인 경우의 도면을 나타내었다. 도 4의 (A)에 나타낸 바와 같이, 도전층(151)은 도전층(151a)과, 도전층(151a) 위의 도전층(151b)과, 도전층(151b) 위의 도전층(151c)을 가지는 구성이다. 즉, 도 4의 (A)에 나타낸 도전층(151)은 3층 적층 구성이다. 이와 같이, 도전층(151)이 복수의 층의 적층 구성인 경우에는, 도전층(151)을 구성하는 층 중 적어도 하나의 층의 가시광에 대한 반사율을, 도전층(152)의 가시광에 대한 반사율보다 높게 하면 좋다.
도 4의 (A)에 나타낸 예는 도전층(151b)이 도전층(151a)과 도전층(151c) 사이에 끼워지는 구성이다. 도전층(151a) 및 도전층(151c)에는 도전층(151b)보다 변질되기 어려운 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도전층(151a)에는 절연층(175)과 접하는 것으로 인한 마이그레이션이, 도전층(151b)보다 발생하기 어려운 재료를 사용할 수 있다. 또한 도전층(151c)에는 도전층(151b)보다 산화되기 어렵고, 또한 산화물의 전기 저항률이 도전층(151b)에 사용하는 재료의 산화물보다 낮은 재료를 사용할 수 있다.
이상에 의하여, 도전층(151b)을 도전층(151a)과 도전층(151c)으로 끼우는 구성으로 함으로써, 도전층(151b)의 재료 선택의 폭을 넓힐 수 있다. 이에 의하여, 예를 들어 도전층(151b)을 도전층(151a) 및 도전층(151c) 중 적어도 한쪽보다 가시광에 대한 반사율이 높은 층으로 할 수 있다. 예를 들어, 도전층(151b)으로서 알루미늄을 사용할 수 있다. 또한 도전층(151b)에는 알루미늄을 포함하는 합금을 사용하여도 좋다. 또한 도전층(151a)으로서 가시광에 대한 반사율이 알루미늄과 비교하면 낮지만, 절연층(175)과 접하여도 알루미늄보다 마이그레이션이 발생하기 어려운 재료인 타이타늄을 사용할 수 있다. 또한 도전층(151c)으로서 가시광에 대한 반사율이 알루미늄과 비교하면 낮지만, 알루미늄보다 산화되기 어렵고, 또한 산화물의 전기 저항률이 산화 알루미늄의 전기 저항률보다 낮은 재료인 타이타늄을 사용할 수 있다.
또한 도전층(151c)으로서 은, 또는 은을 포함하는 합금을 사용하여도 좋다. 은은 가시광에 대한 반사율이 타이타늄보다 높은 특성을 가진다. 또한 은은 알루미늄보다 산화되기 어렵고, 또한 산화 은의 전기 저항률은 산화 알루미늄의 전기 저항률보다 낮은 특성을 가진다. 이상에 의하여, 도전층(151c)으로서 은, 또는 은을 포함하는 합금을 사용하면, 도전층(151)의 가시광에 대한 반사율을 적합하게 높게 하면서, 도전층(151b)의 산화로 인한 화소 전극의 전기 저항의 상승을 억제할 수 있다. 여기서, 은을 포함하는 합금으로서 예를 들어 은과 팔라듐과 구리의 합금(Ag-Pd-Cu, APC라고도 기재함)을 적용할 수 있다. 또한 도전층(151c)으로서 은, 또는 은을 포함하는 합금을 사용하고, 도전층(151b)으로서 알루미늄을 사용하면, 도전층(151c)의 가시광에 대한 반사율을, 도전층(151b)의 가시광에 대한 반사율보다 높게 할 수 있다. 여기서, 도전층(151b)으로서 은, 또는 은을 포함하는 합금을 사용하여도 좋다. 또한 도전층(151a)에 은, 또는 은을 포함하는 합금을 사용하여도 좋다.
한편, 타이타늄을 사용한 막은 은을 사용한 막보다 에칭에 의한 가공성이 우수하다. 따라서, 도전층(151c)으로서 타이타늄을 사용함으로써, 도전층(151c)을 용이하게 형성할 수 있다. 또한 알루미늄을 사용한 막도, 은을 사용한 막보다 에칭에 의한 가공성이 우수하다.
이상과 같이, 도전층(151)을 복수의 층의 적층 구조로 함으로써, 표시 장치의 특성을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 표시 장치(100)를 광 추출 효율이 높으며 신뢰성이 높은 표시 장치로 할 수 있다.
여기서, 발광 디바이스(130)에 마이크로캐비티 구조가 적용되어 있는 경우에는, 도전층(151c)으로서 가시광에 대한 반사율이 높은 재료인 은, 또는 은을 포함하는 합금을 사용하면, 표시 장치(100)의 광 추출 효율을 적합하게 높일 수 있다.
상술한 바와 같이, 도전층(151)의 측면은 테이퍼 형상을 가지는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 도전층(151)의 측면은 테이퍼 각 90° 미만의 테이퍼 형상을 가지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 4의 (A)에 나타낸 구성의 도전층(151)에서는 도전층(151a), 도전층(151b), 및 도전층(151c) 중 적어도 하나의 측면이 테이퍼 형상을 가지는 것이 바람직하다.
도 4의 (A)에 나타낸 도전층(151)은 포토리소그래피법을 사용하여 형성할 수 있다. 구체적으로는, 우선 도전층(151a)이 되는 도전막과, 도전층(151b)이 되는 도전막과, 도전층(151c)이 되는 도전막을 순차적으로 성막한다. 다음으로, 도전층(151c)이 되는 도전막 위에 레지스트 마스크를 형성한다. 그 후, 레지스트 마스크와 중첩되지 않는 영역의 도전막을, 예를 들어 에칭법을 사용하여 제거한다. 여기서, 측면이 테이퍼 형상을 가지지 않도록, 즉 측면이 수직이 되도록, 도전층(151)을 형성하는 경우와 비교하여 레지스트 마스크가 후퇴(축소)되기 쉬운 조건으로 도전막을 가공함으로써, 도전층(151)의 측면을 테이퍼 형상으로 할 수 있다.
여기서, 레지스트 마스크가 후퇴(축소)되기 어려운 조건으로 도전막을 가공하면, 도전막이 수평 방향으로 가공되기 쉬워지는 경우가 있다. 즉, 측면이 수직이 되도록 도전층(151)을 형성하는 경우보다, 에칭의 등방성이 높아지는 경우가 있다.
또한 도전층(151)을 상이한 재료로 이루어지는 복수의 층의 적층 구성으로 한 경우, 상기 복수의 층 사이에서 수평 방향의 가공 용이성이 달라질 수 있다. 예를 들어, 도전층(151a)과, 도전층(151b)과, 도전층(151c) 사이에서 수평 방향의 가공 용이성이 다른 경우가 있다.
이 경우, 도전막을 가공한 후, 도 4의 (A)에 나타낸 바와 같이 도전층(151b)의 측면이 도전층(151a) 및 도전층(151c)의 측면보다 내측에 위치하고, 돌출부를 형성하는 경우가 있다. 이에 의하여, 도전층(152)의 도전층(151)에 대한 피복성이 저하되고, 도전층(152)의 단절이 발생할 우려가 있다.
그래서, 도 4의 (A)와 같이 절연층(156)을 제공하는 것이 바람직하다. 도 4의 (A)에서는 도전층(151b)의 측면과 중첩되는 영역을 가지도록 도전층(151a) 위에 절연층(156)이 제공되는 예를 나타내었다. 이에 의하여, 돌출부에 기인한 도전층(152)의 단절 또는 박막화를 억제할 수 있기 때문에, 접속 불량 또는 구동 전압의 상승을 억제할 수 있다.
또한 도 4의 (A)에서는 도전층(151b)의 측면 전체가 절연층(156)으로 덮이는 구조를 나타내었지만, 도전층(151b)의 측면의 일부가 절연층(156)으로 덮이지 않아도 된다. 이후에 나타내는 구성의 화소 전극에서도, 마찬가지로 도전층(151b)의 측면의 일부가 절연층(156)으로 덮이지 않아도 된다.
도전층(151)이 도 4의 (A)에 나타낸 구성인 경우, 도전층(152)은 도전층(151a), 도전층(151b), 도전층(151c), 및 절연층(156)을 덮고, 또한 도전층(151a), 도전층(151b), 및 도전층(151c)과 전기적으로 접속되도록 제공된다. 이에 의하여, 예를 들어 도전층(152)의 형성 후에 형성한 막을 웨트 에칭법에 의하여 제거하는 경우에도, 약액이 도전층(151a), 도전층(151b), 및 도전층(151c) 중 어느 것에도 접촉되지 않도록 할 수 있다. 따라서, 도전층(151a), 도전층(151b), 및 도전층(151c)의 어느 것에서도, 부식의 발생을 억제할 수 있다. 따라서, 표시 장치(100)는 수율이 높은 방법으로 제작할 수 있다. 또한 불량의 발생을 억제하고, 표시 장치(100)를 신뢰성이 높은 표시 장치로 할 수 있다.
여기서, 도 4의 (A)에 나타낸 바와 같이 절연층(156)은 만곡면을 가지는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 예를 들어 절연층(156)의 측면이 수직(Z 방향으로 평행)인 경우보다, 절연층(156)을 덮는 도전층(152)에서의 단절의 발생을 억제할 수 있다. 또한 절연층(156)이 측면에 테이퍼 형상, 구체적으로는 테이퍼 각 90° 미만의 테이퍼 형상을 가지는 경우에도, 예를 들어 절연층(156)의 측면이 수직인 경우보다 절연층(156)을 덮는 도전층(152)에서의 단절의 발생을 억제할 수 있다. 이상에 의하여 표시 장치(100)를 수율이 높은 방법으로 제작할 수 있다. 또한 불량의 발생을 억제하고, 표시 장치(100)를 신뢰성이 높은 표시 장치로 할 수 있다.
또한 도 4의 (A)에서는 도전층(151b)의 측면이 도전층(151a)의 측면 및 도전층(151c)의 측면보다 내측에 위치하는 구성을 나타내었지만, 본 발명의 일 형태는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도전층(151b)의 측면이 도전층(151a)의 측면보다 외측에 위치하여도 좋다. 또한 도전층(151b)의 측면이 도전층(151c)의 측면보다 외측에 위치하여도 좋다.
도 4의 (B) 내지 (D)는 제 1 전극(101)의 다른 구성을 나타낸 것이다. 도 4의 (B)는 도 4의 (A)의 제 1 전극(101)에서, 절연층(156)이 도전층(151b)의 측면뿐만 아니라 도전층(151a), 도전층(151b), 및 도전층(151c)의 측면을 덮는 구성이다.
도 4의 (C)는 도 4의 (A)의 제 1 전극(101)에서, 절연층(156)이 제공되어 있지 않은 구성을 나타낸 것이다.
도 4의 (D)는 도 4의 (A)의 제 1 전극(101)에서 도전층(151)이 적층 구조를 가지지 않고, 도전층(152)이 적층 구조를 가지는 구성을 나타낸 것이다.
도전층(152a)은 도전층(152b)에 대한 밀착성이, 예를 들어 절연층(175)보다 높은 층으로 한다. 도전층(152a)으로서 예를 들어 인듐, 주석, 아연, 갈륨, 타이타늄, 알루미늄, 및 실리콘 중에서 선택되는 어느 하나 또는 복수를 가지는 산화물을 사용할 수 있다. 예를 들어, 산화 인듐, 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 산화 아연, 갈륨을 포함하는 산화 아연, 산화 타이타늄, 인듐 타이타늄 산화물, 타이타늄산 아연, 알루미늄 아연 산화물, 갈륨을 포함하는 인듐 아연 산화물, 알루미늄을 포함하는 인듐 아연 산화물, 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물, 및 실리콘을 포함하는 인듐 아연 산화물 등 중 어느 하나 또는 복수를 포함하는 도전성 산화물을 사용하는 것이 바람직하다. 이상에 의하여, 도전층(152b)의 막 박리를 억제할 수 있다. 또한 도전층(152b)을 절연층(175)과 접하지 않는 구성으로 할 수 있다.
도전층(152b)은 가시광에 대한 반사율(예를 들어 400nm 이상 750nm 미만의 범위 내의 소정의 파장의 광에 대한 반사율)이 도전층(151), 도전층(152a), 및 도전층(152c)보다 높은 층으로 한다. 도전층(152b)의 가시광에 대한 반사율은 예를 들어 70% 이상 100% 이하로 할 수 있고, 바람직하게는 80% 이상 100% 이하이고, 더 바람직하게는 90% 이상 100% 이하이다. 또한 도전층(152b)으로서 예를 들어 알루미늄보다 가시광에 대한 반사율이 높은 재료를 사용할 수 있다. 구체적으로는, 도전층(152b)으로서 예를 들어 은, 또는 은을 포함하는 합금을 사용할 수 있다. 은을 포함하는 합금으로서, 예를 들어 은, 팔라듐, 및 구리의 합금(APC)이 있다. 이상에 의하여, 표시 장치(100)를 광 추출 효율이 높은 표시 장치로 할 수 있다. 또한 도전층(152b)으로서 은 이외의 금속을 사용하여도 좋다.
도전층(152c)은 도전층(151) 및 도전층(152)을 양극으로서 기능시키는 경우, 일함수가 큰 층으로 하는 것이 바람직하다. 도전층(152c)은 예를 들어 도전층(152b)보다 일함수가 큰 층으로 한다. 도전층(152c)으로서 예를 들어 도전층(152a)에 사용할 수 있는 재료와 같은 재료를 사용할 수 있다. 예를 들어, 도전층(152a)과 도전층(152c)에 동일 종류의 재료를 사용하는 구성으로 할 수 있다. 예를 들어, 도전층(152a)에 인듐 주석 산화물을 사용하는 경우에는 도전층(152c)에도 인듐 주석 산화물을 사용할 수 있다.
또한 도전층(151) 및 도전층(152)을 음극으로서 기능시키는 경우, 일함수가 작은 층으로 하는 것이 바람직하다. 도전층(152c)은 예를 들어 도전층(152b)보다 일함수가 작은 층으로 한다.
또한 도전층(152c)은 가시광에 대한 투과율(예를 들어 400nm 이상 750nm 미만의 범위 내의 소정의 파장의 광에 대한 투과율)이 높은 층으로 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도전층(152c)의 가시광에 대한 투과율은 도전층(151) 및 도전층(152b)의 가시광에 대한 투과율보다 높은 것이 바람직하다. 예를 들어, 도전층(152c)의 가시광에 대한 투과율은 60% 이상 100% 이하로 할 수 있고, 바람직하게는 70% 이상 100% 이하이고, 더 바람직하게는 80% 이상 100% 이하이다. 이상에 의하여, 유기 화합물층(103)이 발하는 광 중 도전층(152c)에 흡수되는 광을 적게 할 수 있다. 또한 상술한 바와 같이, 도전층(152c) 아래의 도전층(152b)은 가시광에 대한 반사율이 높은 층으로 할 수 있다. 따라서 표시 장치(100)를 광 추출 효율이 높은 표시 장치로 할 수 있다.
이어서 도 3의 (A)에 나타낸 구성을 가지는 표시 장치(100)의 제작 방법예에 대하여 도 8 내지 도 13을 사용하여 설명한다.
[제작 방법예]
표시 장치를 구성하는 박막(절연막, 반도체막, 및 도전막 등)은 스퍼터링법, 화학 기상 퇴적(CVD: Chemical Vapor Deposition)법, 진공 증착법, 펄스 레이저 퇴적(PLD: Pulsed Laser Deposition)법, 또는 ALD법 등을 사용하여 형성할 수 있다. CVD법으로서는, 플라스마 화학 기상 퇴적(PECVD: Plasma Enhanced CVD)법 및 열 CVD법 등이 있다. 또한 열 CVD법의 하나에 유기 금속 화학 기상 퇴적(MOCVD: Metal Organic CVD)법이 있다.
또한 표시 장치를 구성하는 박막(절연막, 반도체막, 및 도전막 등)은, 스핀 코팅, 딥, 스프레이 도포, 잉크젯, 디스펜스, 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄, 닥터 나이프, 슬릿 코팅, 롤 코팅, 커튼 코팅, 또는 나이프 코팅 등의 습식의 성막 방법에 의하여 형성할 수 있다.
특히, 발광 디바이스의 제작에는 증착법 등의 진공 프로세스 및 스핀 코팅법, 잉크젯법 등의 용액 프로세스를 사용할 수 있다. 증착법으로서는 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 이온 빔 증착법, 분자선 증착법, 진공 증착법 등의 물리 증착법(PVD법), 및 화학 증착법(CVD법) 등을 들 수 있다. 특히 유기 화합물층에 포함되는 기능층(정공 주입층, 정공 수송층, 정공 차단층, 발광층, 전자 차단층, 전자 수송층, 및 전자 주입층)에 대해서는 증착법(진공 증착법 등), 도포법(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, 또는 마이크로 콘택트법 등) 등의 방법으로 형성할 수 있다.
또한 표시 장치를 구성하는 박막을 가공하는 경우에는 예를 들어 포토리소그래피법을 사용하여 가공할 수 있다. 또는 나노 임프린트법, 샌드블라스트법, 리프트 오프법 등에 의하여 박막을 가공하여도 좋다. 또한 메탈 마스크 등 차폐 마스크를 사용하는 성막 방법에 의하여 섬 형상의 박막을 직접 형성하여도 좋다.
포토리소그래피법으로서 대표적으로는 다음의 2가지 방법이 있다. 하나는 가공하고자 하는 박막 위에 레지스트 마스크를 형성하고, 예를 들어 에칭에 의하여 상기 박막을 가공하고, 레지스트 마스크를 제거하는 방법이다. 다른 하나는 감광성을 가지는 박막을 형성한 후, 노광, 현상을 수행하여 상기 박막을 원하는 형상으로 가공하는 방법이다.
포토리소그래피법에서는 노광에 사용하는 광으로서, 예를 들어 i선(파장 365nm), g선(파장 436nm), h선(파장 405nm), 또는 이들을 혼합시킨 광을 사용할 수 있다. 그 외에, 자외선, KrF 레이저 광, 또는 ArF 레이저 광 등을 사용할 수도 있다. 또한 액침 노광 기술에 의하여 노광을 수행하여도 좋다. 또한 노광에 사용하는 광으로서는 극단 자외(EUV: Extreme Ultra-violet)광 또는 X선을 사용하여도 좋다. 또한 노광에 사용하는 광 대신에, 전자 빔을 사용할 수도 있다. 극단 자외광, X선, 또는 전자 빔을 사용하면, 매우 미세한 가공을 수행할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한 전자 빔 등의 빔을 주사함으로써 노광을 수행하는 경우에는 포토 마스크는 불필요하다.
박막의 에칭에는 드라이 에칭법, 웨트 에칭법, 샌드 블라스트법 등을 사용할 수 있다.
우선 도 5의 (A)에 나타낸 바와 같이 기판(도시하지 않았음) 위에 절연층(171)을 형성한다. 다음으로, 절연층(171) 위에 도전층(172) 및 도전층(179)을 형성하고, 도전층(172) 및 도전층(179)을 덮도록 절연층(171) 위에 절연층(173)을 형성한다. 다음으로, 절연층(173) 위에 절연층(174)을 형성하고, 절연층(174) 위에 절연층(175)을 형성한다.
기판으로서는 적어도 추후의 열처리에 견딜 수 있을 정도의 내열성을 가지는 기판을 사용할 수 있다. 기판으로서 절연성 기판을 사용하는 경우에는, 유리 기판, 석영 기판, 사파이어 기판, 세라믹 기판, 또는 유기 수지 기판 등을 사용할 수 있다. 또한 실리콘 또는 탄소화 실리콘 등을 재료로 한 단결정 반도체 기판, 다결정 반도체 기판, 실리콘 저마늄 등으로 이루어지는 화합물 반도체 기판, SOI 기판 등의 반도체 기판을 사용할 수 있다.
다음으로, 도 5의 (A)에 나타낸 바와 같이 절연층(175), 절연층(174), 및 절연층(173)에 도전층(172)에 도달하는 개구를 형성한다. 이어서 상기 개구를 매립하도록 플러그(176)를 형성한다.
다음으로, 도 5의 (A)에 나타낸 바와 같이 플러그(176) 위 및 절연층(175) 위에, 추후에 도전층(151R), 도전층(151G), 도전층(151B), 및 도전층(151C)이 되는 도전막(151f)을 형성한다. 도전막(151f)의 형성에는 예를 들어 스퍼터링법 또는 진공 증착법을 사용할 수 있다. 또한 도전막(151f)으로서 예를 들어 금속 재료를 사용할 수 있다.
다음으로, 도 5의 (A)에 나타낸 바와 같이 도전막(151f) 위에 레지스트 마스크(191)를 형성한다. 레지스트 마스크(191)는 감광성 재료(포토레지스트)를 도포하고, 노광 및 현상을 수행함으로써 형성할 수 있다.
다음으로, 도 5의 (B)에 나타낸 바와 같이, 예를 들어 레지스트 마스크(191)와 중첩되지 않는 영역의 도전막(151f)을, 예를 들어 에칭법, 구체적으로는 예를 들어 드라이 에칭법을 사용하여 제거한다. 또한 도전막(151f)이, 예를 들어 인듐 주석 산화물 등의 도전성 산화물을 사용한 층을 포함하는 경우에는, 상기 층은 웨트 에칭법을 사용하여 제거하여도 좋다. 이에 의하여, 도전층(151)이 형성된다. 또한 예를 들어 도전막(151f)의 일부를 드라이 에칭법에 의하여 제거하는 경우, 절연층(175)의 도전층(151)과 중첩되지 않는 영역에 오목부가 형성되는 경우가 있다.
다음으로, 도 5의 (C)에 나타낸 바와 같이, 레지스트 마스크(191)를 제거한다. 레지스트 마스크(191)는 예를 들어 산소 플라스마를 사용한 애싱에 의하여 제거할 수 있다. 또는 산소 가스와, CF4, C4F8, SF6, CHF3, Cl2, H2O, BCl3, 또는 He 등의 18족 원소를 사용하여도 좋다. 또는 웨트 에칭에 의하여 레지스트 마스크(191)를 제거하여도 좋다.
다음으로, 도 5의 (D)에 나타낸 바와 같이 도전층(151R) 위, 도전층(151G) 위, 도전층(151B) 위, 도전층(151C) 위, 및 절연층(175) 위에, 추후에 절연층(156R), 절연층(156G), 절연층(156B), 및 절연층(156C)이 되는 절연막(156f)을 형성한다. 절연막(156f)의 형성에는, 예를 들어 CVD법, ALD법, 스퍼터링법, 또는 진공 증착법을 사용할 수 있다.
절연막(156f)에는 무기 재료를 사용할 수 있다. 절연막(156f)에는 예를 들어 산화 절연막, 질화 절연막, 산화질화 절연막, 또는 질화산화 절연막 등의 무기 절연막을 사용할 수 있다. 예를 들어, 절연막(156f)으로서 실리콘을 포함하는 산화 절연막, 질화 절연막, 산화질화 절연막, 또는 질화산화 절연막 등을 사용할 수 있다. 예를 들어, 절연막(156f)으로서 산화질화 실리콘을 사용할 수 있다.
다음으로, 도 5의 (E)에 나타낸 바와 같이 절연막(156f)을 가공함으로써 절연층(156R), 절연층(156G), 절연층(156B), 및 절연층(156C)을 형성한다. 예를 들어, 절연막(156f)의 상면에 대하여 실질적으로 균일하게 에칭을 실시함으로써, 절연층(156)을 형성할 수 있다. 이와 같이 균일하게 에칭하여 평탄화하는 것을 에치 백 처리라고도 한다. 또한 절연층(156)을 포토리소그래피법을 사용하여 형성하여도 좋다.
다음으로, 도 6의 (A)에 나타낸 바와 같이 도전층(151R) 위, 도전층(151G) 위, 도전층(151B) 위, 도전층(151C) 위, 절연층(156R) 위, 절연층(156G) 위, 절연층(156B) 위, 절연층(156C) 위, 및 절연층(175) 위에, 추후에 도전층(152R), 도전층(152G), 도전층(152B), 및 도전층(152C)이 되는 도전막(152f)을 형성한다. 구체적으로는, 예를 들어 도전층(151R), 도전층(151G), 도전층(151B), 도전층(151C), 절연층(156R), 절연층(156G), 절연층(156B), 및 절연층(156C)을 덮도록 도전막(152f)을 형성한다.
도전막(152f)의 형성에는 예를 들어, 스퍼터링법 또는 진공 증착법을 사용할 수 있다. 또한 도전막(152f)으로서 예를 들어 도전성 산화물을 사용할 수 있다. 또는 도전막(152f)으로서 금속 재료를 사용하는 막과, 상기 막 위의 도전성 산화물을 사용하는 막의 적층 구성을 적용할 수 있다. 예를 들어, 도전막(152f)으로서 타이타늄, 은, 또는 은을 포함하는 합금을 사용하는 막과, 상기 막 위의 도전성 산화물을 사용하는 막의 적층 구성을 적용할 수 있다.
또한 도전막(152f)의 형성에는 ALD법을 사용할 수 있다. 이 경우, 도전막(152f)으로서 인듐, 주석, 아연, 갈륨, 타이타늄, 알루미늄, 및 실리콘 중에서 선택되는 어느 하나 또는 복수를 가지는 산화물을 사용할 수 있다. 이 경우, 전구체(일반적으로는, 전구체 또는 금속 전구체 등이라고 불리는 경우가 있음)의 도입, 상기 전구체의 퍼지, 산화제(일반적으로는, 반응제 또는 비금속 전구체 등이라고 불리는 경우가 있음)의 도입, 및 상기 산화제의 퍼지를 1 사이클로 하여 상기 사이클을 반복적으로 수행함으로써 도전막(152f)을 형성할 수 있다. 여기서, 인듐 주석 산화물 등 복수 종류의 금속이 포함되는 산화물막을 도전막(152f)으로서 형성하는 경우, 전구체의 종류마다 사이클 수를 다르게 함으로써, 금속의 조성을 제어할 수 있다.
예를 들어, 도전막(152f)으로서 인듐 주석 산화물막을 형성하는 경우, 인듐을 포함하는 전구체의 도입 후, 상기 전구체를 퍼지하고 산화제를 도입하여 In-O막을 형성하고, 다음으로 주석을 포함하는 전구체를 도입한 후, 상기 전구체를 퍼지하고 산화제를 도입하여 Sn-O막을 형성한다. 여기서, In-O막 형성 시의 사이클 수를 Sn-O막 형성 시의 사이클 수보다 많게 함으로써, 도전막(152f)에 포함되는 In의 원자수를 Sn의 원자수보다 많게 할 수 있다.
또한 예를 들어 도전막(152f)으로서 산화 아연막을 형성하는 경우, Zn-O막을 상기 순서로 형성한다. 또한 예를 들어 도전막(152f)으로서 알루미늄 아연 산화물막을 형성하는 경우, Zn-O막 및 Al-O막을 각각 상기 순서로 형성한다. 또한 예를 들어 도전막(152f)으로서 산화 타이타늄막을 형성하는 경우, Ti-O막을 상기 순서로 형성한다. 또한 예를 들어 도전막(152f)으로서 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물막을 형성하는 경우, In-O막, Sn-O막, 및 Si-O막을 상기 순서로 형성한다. 또한 예를 들어 갈륨을 포함하는 산화 아연막을 형성하는 경우, Ga-O막 및 Zn-O막을 상기 순서로 형성한다.
인듐을 포함하는 전구체로서, 예를 들어 트라이에틸 인듐, 트라이메틸 인듐, 또는 [1,1,1-트라이메틸-N-(트라이메틸실릴)아마이드]-인듐을 사용할 수 있다. 주석을 포함하는 전구체로서 예를 들어 염화 주석, 또는 테트라키스(다이메틸아마이드) 주석을 사용할 수 있다. 아연을 포함하는 전구체로서 예를 들어 다이에틸 아연 또는 다이메틸 아연을 사용할 수 있다. 갈륨을 포함하는 전구체로서 예를 들어 트라이에틸 갈륨을 사용할 수 있다. 타이타늄을 포함하는 전구체로서 예를 들어 염화 타이타늄, 테트라키스(다이메틸아마이드)타이타늄, 또는 타이타늄산 테트라아이소프로필을 사용할 수 있다. 알루미늄을 포함하는 전구체로서 예를 들어 염화 알루미늄 또는 트라이메틸 알루미늄을 사용할 수 있다. 실리콘을 포함하는 전구체로서 트라이실릴아민, 비스(다이에틸아미노)실레인, 트리스(다이메틸아미노)실레인, 비스(tert-뷰틸아미노)실레인, 또는 비스(에틸메틸아미노)실레인을 사용할 수 있다. 또한 산화제로서 수증기, 산소 플라스마, 또는 오존 가스를 사용할 수 있다.
다음으로, 도 6의 (B)에 나타낸 바와 같이 예를 들어 포토리소그래피법을 사용하여 도전막(152f)을 가공하고, 도전층(152R), 도전층(152G), 도전층(152B), 및 도전층(152C)을 형성한다. 구체적으로는, 예를 들어 레지스트 마스크의 형성 후, 에칭법에 의하여 도전막(152f)의 일부를 제거한다. 도전막(152f)은 예를 들어 웨트 에칭법에 의하여 제거할 수 있다. 또한 도전막(152f)을 드라이 에칭법에 의하여 제거하여도 좋다. 이상에 의하여, 도전층(151)과, 도전층(152)을 가지는 화소 전극이 형성된다.
다음으로, 도전층(152)의 소수화(疏水化) 처리를 수행하는 것이 바람직하다. 소수화 처리에서는 처리 대상이 되는 표면을 친수성으로부터 소수성으로 변경하는 것, 또는 처리 대상이 되는 표면의 소수성을 높이는 것이 가능하다. 도전층(152)의 소수화 처리를 수행함으로써, 도전층(152)과, 추후의 공정에서 형성되는 유기 화합물층(103)의 밀착성을 높이고, 막 박리를 억제할 수 있다. 또한 소수화 처리는 수행하지 않아도 된다.
다음으로, 도 6의 (C)에 나타낸 바와 같이, 도전층(152R) 위, 도전층(152G) 위, 도전층(152B) 위, 및 절연층(175) 위에, 추후에 유기 화합물층(103R)이 되는 유기 화합물막(103Rf)을 형성한다.
도 6의 (C)에 나타낸 바와 같이, 도전층(152C) 위에는 유기 화합물막(103Rf)을 형성하지 않았다. 예를 들어 성막 영역을 규정하기 위한 마스크(파인 메탈 마스크와 구별하여 에어리어 마스크 또는 러프 메탈 마스크 등이라고도 함)를 사용함으로써, 유기 화합물막(103Rf)을 원하는 영역에만 성막할 수 있다. 에어리어 마스크를 사용한 성막 공정과, 레지스트 마스크를 사용한 가공 공정을 채용함으로써, 비교적 간단한 공정에서 발광 디바이스를 제작할 수 있다.
유기 화합물막(103Rf)은 예를 들어 증착법, 구체적으로는 진공 증착법에 의하여 형성할 수 있다. 또한 유기 화합물막(103Rf)은 전사법, 인쇄법, 잉크젯법, 또는 도포법 등의 방법으로 형성하여도 좋다.
다음으로, 도 6의 (C)에 나타낸 바와 같이 유기 화합물막(103Rf) 위, 도전층(152C) 위, 및 절연층(175) 위에, 추후에 희생층(158R)이 되는 희생막(158Rf)과, 추후에 마스크층(159R)이 되는 마스크막(159Rf)을 순차적으로 형성한다.
또한 본 실시형태에서는 희생막(158Rf)과 마스크막(159Rf)의 2층 구조로 마스크막을 형성하는 예를 나타내었지만, 마스크막은 단층 구조이어도 좋고, 3층 이상의 적층 구조이어도 좋다.
유기 화합물막(103Rf) 위에 희생층을 제공함으로써, 표시 장치의 제작 공정 중에 유기 화합물막(103Rf)이 받는 대미지를 저감하고, 발광 디바이스의 신뢰성을 높일 수 있다.
희생막(158Rf)에는 유기 화합물막(103Rf)의 가공 조건에 대한 내성이 높은막, 구체적으로는 유기 화합물막(103Rf)과의 에칭 선택비가 큰 막을 사용한다. 마스크막(159Rf)에는 희생막(158Rf)과의 에칭 선택비가 큰 막을 사용한다.
또한 희생막(158Rf) 및 마스크막(159Rf)은 유기 화합물막(103Rf)의 내열 온도보다 낮은 온도에서 형성한다. 희생막(158Rf) 및 마스크막(159Rf)을 형성할 때의 기판 온도는 각각 대표적으로는 200℃ 이하, 바람직하게는 150℃ 이하, 더 바람직하게는 120℃ 이하, 더욱 바람직하게는 100℃ 이하, 더욱더 바람직하게는 80℃ 이하이다.
희생막(158Rf) 및 마스크막(159Rf)에는 웨트 에칭법에 의하여 제거할 수 이는 막을 사용하는 것이 바람직하다. 웨트 에칭법을 사용함으로써, 드라이 에칭법을 사용하는 경우보다 희생막(158Rf) 및 마스크막(159Rf)의 가공 시에 유기 화합물막(103Rf)에 미치는 대미지를 저감할 수 있다.
희생막(158Rf) 및 마스크막(159Rf)의 형성에는 예를 들어 스퍼터링법, ALD법(열 ALD법, PEALD법), CVD법, 진공 증착법을 사용할 수 있다. 또한 상술한 습식의 성막 방법을 사용하여 형성하여도 좋다.
또한 유기 화합물막(103Rf) 위에 접하여 형성되는 희생막(158Rf)은 마스크막(159Rf)보다 유기 화합물막(103Rf)에 미치는 대미지가 적은 형성 방법을 사용하여 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 스퍼터링법보다 ALD법 또는 진공 증착법을 사용하여 희생막(158Rf)을 형성하는 것이 바람직하다.
희생막(158Rf) 및 마스크막(159Rf)으로서는, 각각 예를 들어 금속막, 합금막, 금속 산화물막, 반도체막, 유기 절연막, 및 무기 절연막 등 중 한 종류 또는 복수 종류를 사용할 수 있다.
희생막(158Rf) 및 마스크막(159Rf)에는 각각 예를 들어 금, 은, 백금, 마그네슘, 니켈, 텅스텐, 크로뮴, 몰리브데넘, 철, 코발트, 구리, 팔라듐, 타이타늄, 알루미늄, 이트륨, 지르코늄, 및 탄탈럼 등의 금속 재료, 또는 상기 금속 재료를 포함하는 합금 재료를 사용할 수 있다. 특히 알루미늄 또는 은 등의 저융점 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 희생막(158Rf) 및 마스크막(159Rf) 중 한쪽 또는 양쪽에 자외선을 차폐할 수 있는 금속 재료를 사용함으로써, 유기 화합물막(103Rf)에 자외선이 조사되는 것을 억제할 수 있고, 유기 화합물막(103Rf)의 열화를 억제할 수 있어 바람직하다.
또한 희생막(158Rf) 및 마스크막(159Rf)에는 각각 In-Ga-Zn 산화물, 산화 인듐, In-Zn 산화물, In-Sn 산화물, 인듐 타이타늄 산화물(In-Ti 산화물), 인듐 주석 아연 산화물(In-Sn-Zn 산화물), 인듐 타이타늄 아연 산화물(In-Ti-Zn 산화물), 인듐 갈륨 주석 아연 산화물(In-Ga-Sn-Zn 산화물), 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물 등의 금속 산화물을 사용할 수 있다.
또한 상기 갈륨 대신에 원소 M(M은 알루미늄, 실리콘, 붕소, 이트륨, 구리, 바나듐, 베릴륨, 타이타늄, 철, 니켈, 저마늄, 지르코늄, 몰리브데넘, 란타넘, 세륨, 네오디뮴, 하프늄, 탄탈럼, 텅스텐, 또는 마그네슘 중에서 선택된 한 종류 또는 복수 종류)를 사용하여도 좋다.
또한 희생막 및 마스크막으로서, 광, 특히 자외선에 대하여 차광성을 가지는 재료를 포함하는 막을 사용하는 것이 바람직하다. 차광성을 가지는 재료로서는, 자외선에 대하여 차광성을 가지는 금속, 절연체, 반도체, 및 반금속 등, 다양한 재료를 사용할 수 있지만, 상기 희생막 및 마스크막의 일부 또는 전부는 추후의 공정에서 제거하기 때문에, 에칭에 의한 가공이 가능한 막인 것이 바람직하고, 특히 가공성이 양호한 것이 바람직하다.
희생막 및 마스크막으로서는, 예를 들어 실리콘 또는 저마늄 등의 반도체 재료는 반도체의 제조 공정과 친화성이 높기 때문에 바람직하다. 또는 상기 반도체 재료의 산화물 또는 질화물을 사용할 수 있다. 또는 탄소 등의 비금속 재료, 또는 그 화합물을 사용할 수 있다. 또는 타이타늄, 탄탈럼, 텅스텐, 크로뮴, 알루미늄 등의 금속, 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 합금을 들 수 있다. 또는 산화 타이타늄 또는 산화 크로뮴 등의 상기 금속을 포함하는 산화물, 또는 질화 타이타늄, 질화 크로뮴, 또는 질화 탄탈럼 등의 질화물을 사용할 수 있다.
희생막 및 마스크막에, 자외선에 대하여 차광성을 가지는 재료를 포함하는 막을 사용함으로써, 예를 들어 노광 공정에서 유기 화합물층에 자외선이 조사되는 것을 억제할 수 있다. 유기 화합물층이 자외선에 의하여 대미지를 받는 것을 억제함으로써, 발광 디바이스의 신뢰성을 높일 수 있다.
또한 자외선에 대하여 차광성을 가지는 재료를 포함하는 막은 후술하는 무기 절연막(125f)의 재료로서 사용하여도 같은 효과를 이룬다.
또한 희생막(158Rf) 및 마스크막(159Rf)으로서는, 각각 각종 무기 절연막을 사용할 수 있다. 특히 산화 절연막은 질화 절연막에 비하여 유기 화합물막(103Rf)과의 밀착성이 높아 바람직하다. 예를 들어, 희생막(158Rf) 및 마스크막(159Rf)에는 각각 산화 알루미늄, 산화 하프늄, 산화 실리콘 등의 무기 절연 재료를 사용할 수 있다. 희생막(158Rf) 및 마스크막(159Rf)으로서 예를 들어 ALD법을 사용하여 산화 알루미늄막을 형성할 수 있다. ALD법을 사용함으로써, 하지(특히 유기 화합물층)에 대한 대미지를 저감할 수 있기 때문에 바람직하다.
예를 들어, 희생막(158Rf)으로서 ALD법을 사용하여 형성한 무기 절연막(예를 들어 산화 알루미늄막)을 사용하고, 마스크막(159Rf)으로서 스퍼터링법을 사용하여 형성한 무기막(예를 들어 In-Ga-Zn 산화물막, 알루미늄막, 또는 텅스텐막)을 사용할 수 있다.
또한 희생막(158Rf)과, 추후에 형성하는 무기 절연층(125) 양쪽에 같은 무기 절연막을 사용할 수 있다. 예를 들어, 희생막(158Rf)과 무기 절연층(125) 양쪽에 ALD법을 사용하여 형성한 산화 알루미늄막을 사용할 수 있다. 여기서, 희생막(158Rf)과 무기 절연층(125)에 같은 성막 조건을 적용하여도 좋고, 서로 다른 성막 조건을 적용하여도 좋다. 예를 들어 희생막(158Rf)을 무기 절연층(125)과 같은 조건으로 성막함으로써, 희생막(158Rf)을 물 및 산소 중 적어도 한쪽에 대한 배리어성이 높은 절연층으로 할 수 있다. 한편, 희생막(158Rf)은 추후의 공정에서 대부분 또는 전체가 제거되는 층이기 때문에, 가공이 용이한 것이 바람직하다. 그러므로 희생막(158Rf)은 무기 절연층(125)에 비하여 성막 시의 기판 온도가 낮은 조건으로 성막하는 것이 바람직하다.
희생막(158Rf) 및 마스크막(159Rf) 중 한쪽 또는 양쪽에 유기 재료를 사용하여도 좋다. 예를 들어 유기 재료로서 적어도 유기 화합물막(103Rf)의 최상부에 위치하는 막에 대하여 화학적으로 안정된 용매에 용해할 수 있는 재료를 사용하여도 좋다. 특히 물 또는 알코올에 용해하는 재료를 적합하게 사용할 수 있다. 이와 같은 재료의 성막 시에는 물 또는 알코올 등의 용매에 용해시킨 상태에서 습식의 성막 방법으로 도포한 후에 용매를 증발시키기 위한 가열 처리를 수행하는 것이 바람직하다. 이때, 감압 분위기하에서 가열 처리를 수행함으로써, 저온에서 그리고 단시간에 용매를 제거할 수 있기 때문에, 유기 화합물막(103Rf)에 대한 열적 대미지를 저감할 수 있어 바람직하다.
희생막(158Rf) 및 마스크막(159Rf)에는 각각 폴리바이닐 알코올(PVA), 폴리바이닐 뷰티랄, 폴리바이닐 피롤리돈, 폴리에틸렌 글라이콜, 폴리글리세린, 풀루란, 수용성 셀룰로스, 알코올 가용성 폴리아마이드 수지, 또는 퍼플루오로 폴리머 등의 플루오린 수지 등의 유기 수지를 사용하여도 좋다.
예를 들어, 희생막(158Rf)으로서 증착법 또는 상기 습식의 성막 방법 중 어느 것을 사용하여 형성한 유기막(예를 들어 PVA막)을 사용하고, 마스크막(159Rf)으로서 스퍼터링법을 사용하여 형성한 무기막(예를 들어 질화 실리콘막)을 사용할 수 있다.
다음으로, 도 6의 (C)에 나타낸 바와 같이 마스크막(159Rf) 위에 레지스트 마스크(190R)를 형성한다. 레지스트 마스크(190R)는 감광성 재료(포토레지스트)를 도포하고, 노광 및 현상을 수행함으로써 형성할 수 있다.
레지스트 마스크(190R)는 포지티브형 레지스트 재료 및 네거티브형 레지스트 재료 중 어느 것을 사용하여 제작하여도 좋다.
레지스트 마스크(190R)는 도전층(152R)과 중첩되는 위치에 제공한다. 레지스트 마스크(190R)는 도전층(152C)과 중첩되는 위치에도 제공하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 도전층(152C)이 표시 장치의 제작 공정 중에 대미지를 받는 것을 억제할 수 있다. 또한 도전층(152C) 위에 레지스트 마스크(190R)를 제공하지 않아도 된다. 또한 레지스트 마스크(190R)는 도 6의 (C)의 B1-B2를 따라 자른 단면도에 나타낸 바와 같이 유기 화합물막(103Rf)의 단부에서 도전층(152C)의 단부(유기 화합물막(103Rf) 측의 단부)까지를 덮도록 제공하는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 6의 (D)에 나타낸 바와 같이 레지스트 마스크(190R)를 사용하여 마스크막(159Rf)의 일부를 제거하고, 마스크층(159R)을 형성한다. 마스크층(159R)은 도전층(152R) 위와, 도전층(152C) 위에 잔존한다. 그 후, 레지스트 마스크(190R)를 제거한다. 다음으로, 마스크층(159R)을 마스크(하드 마스크라고도 함)에 사용하여, 희생막(158Rf)의 일부를 제거하고, 희생층(158R)을 형성한다.
희생막(158Rf) 및 마스크막(159Rf)은 각각 웨트 에칭법 또는 드라이 에칭법에 의하여 가공할 수 있다. 희생막(158Rf) 및 마스크막(159Rf)의 가공은 등방성 에칭에 의하여 수행하는 것이 바람직하다.
웨트 에칭법을 사용함으로써, 드라이 에칭법을 사용하는 경우보다 희생막(158Rf) 및 마스크막(159Rf)의 가공 시에 유기 화합물막(103Rf)에 미치는 대미지를 저감할 수 있다. 웨트 에칭법을 사용하는 경우, 예를 들어 현상액, 수산화 테트라메틸 암모늄 수용액(TMAH), 희석된 플루오린화 수소산, 옥살산, 인산, 아세트산, 질산, 또는 이들의 혼합 액체를 사용한 약액 등을 사용하는 것이 바람직하다.
마스크막(159Rf)의 가공에서는 유기 화합물막(103Rf)이 노출되지 않기 때문에, 희생막(158Rf)의 가공보다 가공 방법의 선택의 폭은 넓다. 구체적으로는, 마스크막(159Rf)의 가공 시에 에칭 가스에 산소를 포함하는 가스를 사용한 경우에도, 유기 화합물막(103Rf)의 열화를 더 억제할 수 있다.
또한 희생막(158Rf)의 가공에서 드라이 에칭법을 사용하는 경우에는, 에칭 가스에 산소를 포함하는 가스를 사용하지 않으면 유기 화합물막(103Rf)의 열화를 억제할 수 있다. 드라이 에칭법을 사용하는 경우, 예를 들어 CF4, C4F8, SF6, CHF3, Cl2, H2O, BCl3, 또는 He 등의 18족 원소를 포함하는 가스를 에칭 가스에 사용하는 것이 바람직하다.
예를 들어, 희생막(158Rf)으로서 ALD법을 사용하여 형성한 산화 알루미늄막을 사용하는 경우, CHF3과 He, 또는 CHF3과 He와 CH4를 사용하여, 드라이 에칭법에 의하여 희생막(158Rf)의 일부를 제거할 수 있다. 또한 마스크막(159Rf)으로서 스퍼터링법을 사용하여 형성한 In-Ga-Zn 산화물막을 사용하는 경우, 희석된 인산을 사용하여, 웨트 에칭법에 의하여 마스크막(159Rf)의 일부를 제거할 수 있다. 또는 CH4와 Ar를 사용하여 드라이 에칭법에 의하여 마스크막(159Rf)의 일부를 제거하여도 좋다. 또는 희석된 인산을 사용하여, 웨트 에칭법에 의하여 마스크막(159Rf)의 일부를 제거할 수 있다. 또한 마스크막(159Rf)으로서 스퍼터링법을 사용하여 형성한 텅스텐막을 사용하는 경우, SF6, CF4와 O2, 또는 CF4와 Cl2와 O2를 사용하여, 드라이 에칭법에 의하여 마스크막(159Rf)의 일부를 제거할 수 있다.
레지스트 마스크(190R)는 레지스트 마스크(191)와 같은 방법으로 제거할 수 있다. 예를 들어 산소 플라스마를 사용한 애싱에 의하여 제거할 수 있다. 또는 산소 가스와, CF4, C4F8, SF6, CHF3, Cl2, H2O, BCl3, 또는 He 등의 18족 원소를 사용하여도 좋다. 또는 웨트 에칭에 의하여, 레지스트 마스크(190R)를 제거하여도 좋다. 이때 희생막(158Rf)이 최표면에 위치하고, 유기 화합물막(103Rf)은 노출되어 있지 않기 때문에, 레지스트 마스크(190R)의 제거 공정에서, 유기 화합물막(103Rf)이 대미지를 받는 것을 억제할 수 있다. 또한 레지스트 마스크(190R)의 제거 방법의 선택의 폭을 넓힐 수 있다.
다음으로, 도 6의 (D)에 나타낸 바와 같이 유기 화합물막(103Rf)을 가공하여 유기 화합물층(103R)을 형성한다. 예를 들어 마스크층(159R) 및 희생층(158R)을 하드 마스크로서 사용하여 유기 화합물막(103Rf)의 일부를 제거하여 유기 화합물층(103R)을 형성한다.
이에 의하여, 도 6의 (D)에 나타낸 바와 같이 도전층(152R) 위에 유기 화합물층(103R), 희생층(158R), 및 마스크층(159R)의 적층 구조가 잔존한다. 또한 도전층(152G) 및 도전층(152B)은 노출된다.
도 6의 (D)에서는 유기 화합물층(103R)의 단부가 도전층(152R)의 단부보다 외측에 위치하는 예를 나타내었다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 화소의 개구율을 높일 수 있다. 또한 도 6의 (D)에서는 도시하지 않았지만, 상기 에칭 처리에 의하여 절연층(175)의 유기 화합물층(103R)과 중첩되지 않는 영역에 오목부가 형성되는 경우가 있다.
또한 유기 화합물층(103R)이 도전층(152R)의 상면 및 측면을 덮음으로써, 도전층(152R)을 노출시키지 않고 이후의 공정을 수행할 수 있다. 도전층(152R)의 단부가 노출되어 있으면, 예를 들어 에칭 공정에서 부식이 생기는 경우가 있다. 도전층(152R)의 부식에 의하여 생긴 생성물은 불안정한 경우가 있고, 예를 들어 웨트 에칭의 경우에는 용액 중에 용해되고, 드라이 에칭의 경우에는 분위기 중에 비산될 우려가 있다. 생성물이 용액 중에 용해되거나 분위기 중에서 비산됨으로써, 예를 들어 피처리면 및 유기 화합물층(103R)의 측면 등에 생성물이 부착되고, 발광 디바이스의 특성에 악영향을 미치거나, 복수의 발광 디바이스 사이에 누설 경로를 형성할 가능성이 있다. 또한 도전층(152R)의 단부가 노출되어 있는 영역에서는 서로 접하는 층끼리의 밀착성이 저하되고, 유기 화합물층(103R) 또는 도전층(152R)의 막 박리가 생기기 쉬워질 우려가 있다.
따라서, 유기 화합물층(103R)이 도전층(152R)의 상면 및 측면을 덮는 구성으로 함으로써, 예를 들어 발광 디바이스의 수율 및 특성을 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 레지스트 마스크(190R)는 일점쇄선 B1-B2 사이에서 유기 화합물층(103R)의 단부에서 도전층(152C)의 단부(유기 화합물층(103R) 측의 단부)까지를 덮도록 제공하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 도 6의 (D)에 나타낸 바와 같이 희생층(158R) 및 마스크층(159R)이 일점쇄선 B1-B2 사이에서 유기 화합물층(103R)의 단부에서 도전층(152C)의 단부(유기 화합물층(103R) 측의 단부)까지를 덮도록 제공된다. 따라서, 예를 들어 일점쇄선 B1-B2 사이에서, 절연층(175)이 노출되는 것을 억제할 수 있다. 이에 의하여, 절연층(175), 절연층(174), 및 절연층(173)의 일부가 에칭 등에 의하여 제거되고, 도전층(179)이 노출되는 것을 방지할 수 있다. 그러므로 도전층(179)이 의도치 않게 다른 도전층과 전기적으로 접속되는 것을 억제할 수 있다. 예를 들어 도전층(179)과, 추후의 공정에서 형성하는 공통 전극(155) 사이가 단락되는 것을 억제할 수 있다.
유기 화합물막(103Rf)의 가공은 이방성 에칭에 의하여 수행하는 것이 바람직하다. 특히 이방성의 드라이 에칭이 바람직하다. 또는 웨트 에칭을 사용하여도 좋다.
드라이 에칭법을 사용하는 경우에는, 에칭 가스에 산소를 포함하는 가스를 사용하지 않으면 유기 화합물막(103Rf)의 열화를 억제할 수 있다.
또한 에칭 가스에 산소를 포함하는 가스를 사용하여도 좋다. 에칭 가스가 산소를 포함하면 에칭의 속도를 빠르게 할 수 있다. 따라서, 충분한 에칭 속도를 유지하면서 낮은 파워 조건으로 에칭을 할 수 있다. 그러므로 유기 화합물막(103Rf)에 미치는 대미지를 억제할 수 있다. 또한 에칭 시에 생기는 반응 생성물의 부착 등의 문제를 억제할 수 있다.
드라이 에칭법을 사용하는 경우, 예를 들어 H2, CF4, C4F8, SF6, CHF3, Cl2, H2O, BCl3, 또는 He, Ar 등의 18족 원소 중 한 종류 이상을 포함하는 가스를 에칭 가스에 사용하는 것이 바람직하다. 또는 이들 중 한 종류 이상과 산소를 포함하는 가스를 에칭 가스에 사용하는 것이 바람직하다. 또는 산소 가스를 에칭 가스에 사용하여도 좋다. 구체적으로는, 예를 들어 H2와 Ar를 포함하는 가스, 또는 CF4와 He를 포함하는 가스를 에칭 가스에 사용할 수 있다. 또한 예를 들어 CF4, He, 및 산소를 포함하는 가스를 에칭 가스에 사용할 수 있다. 또한 예를 들어 H2와 Ar를 포함하는 가스, 및 산소를 포함하는 가스를 에칭 가스에 사용할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 일 형태에서는 마스크막(159Rf) 위에 레지스트 마스크(190R)를 형성하고, 레지스트 마스크(190R)를 사용하여 마스크막(159Rf)의 일부를 제거함으로써, 마스크층(159R)을 형성한다. 그 후, 마스크층(159R)을 하드 마스크로서 사용하여 유기 화합물막(103Rf)의 일부를 제거하여 유기 화합물층(103R)을 형성한다. 따라서, 포토리소그래피법을 사용하여 유기 화합물막(103Rf)을 가공함으로써, 유기 화합물층(103R)이 형성된다고 할 수 있다. 또한 레지스트 마스크(190R)를 사용하여 유기 화합물막(103Rf)의 일부를 제거하여도 좋다. 그 후, 레지스트 마스크(190R)를 제거하여도 좋다.
다음으로, 예를 들어 도전층(152G)의 소수화 처리를 수행하는 것이 바람직하다. 유기 화합물막(103Rf)의 가공 시에 예를 들어 도전층(152G)의 표면 상태가 친수성으로 변화되는 경우가 있다. 예를 들어 도전층(152G)의 소수화 처리를 수행함으로써, 예를 들어 도전층(152G)과 추후의 공정에서 형성되는 층(여기서는 유기 화합물층(103G))과의 밀착성을 높이고, 막 박리를 억제할 수 있다. 또한 소수화 처리는 수행하지 않아도 된다.
다음으로, 도 7의 (A)에 나타낸 바와 같이, 추후에 유기 화합물층(103G)이 되는 유기 화합물막(103Gf)을 도전층(152G) 위, 도전층(152B) 위, 마스크층(159R) 위, 및 절연층(175) 위에 형성한다.
유기 화합물막(103Gf)은 유기 화합물막(103Rf)의 형성에 사용할 수 있는 방법과 같은 방법으로 형성할 수 있다. 또한 유기 화합물막(103Gf)은 유기 화합물막(103Rf)과 같은 구성으로 할 수 있다.
다음으로, 도 7의 (A)에 나타낸 바와 같이 유기 화합물막(103Gf) 위 및 마스크층(159R) 위에, 추후에 희생층(158G)이 되는 희생막(158Gf)과, 추후에 마스크층(159G)이 되는 마스크막(159Gf)을 순차적으로 형성한다. 그 후, 레지스트 마스크(190G)를 형성한다. 희생막(158Gf) 및 마스크막(159Gf)의 재료 및 형성 방법은 희생막(158Rf) 및 마스크막(159Rf)에 적용할 수 있는 조건과 같다. 레지스트 마스크(190G)의 재료 및 형성 방법은 레지스트 마스크(190R)에 적용할 수 있는 조건과 같다.
레지스트 마스크(190G)는 도전층(152G)과 중첩되는 위치에 제공한다.
다음으로, 도 7의 (B)에 나타낸 바와 같이 레지스트 마스크(190G)를 사용하여 마스크막(159Gf)의 일부를 제거하여 마스크층(159G)을 형성한다. 마스크층(159G)은 도전층(152G) 위에 잔존한다. 그 후, 레지스트 마스크(190G)를 제거한다. 다음으로, 마스크층(159G)을 마스크로서 사용하여 희생막(158Gf)의 일부를 제거하여 희생층(158G)을 형성한다. 다음으로, 유기 화합물막(103Gf)을 가공하여 유기 화합물층(103G)을 형성한다. 예를 들어, 마스크층(159G) 및 희생층(158G)을 하드 마스크로서 사용하여, 유기 화합물막(103Gf)의 일부를 제거하여 유기 화합물층(103G)을 형성한다.
이에 의하여, 도 7의 (B)에 나타낸 바와 같이 도전층(152G) 위에 유기 화합물층(103G), 희생층(158G), 및 마스크층(159G)의 적층 구조가 잔존한다. 또한 마스크층(159R) 및 도전층(152B)은 노출된다.
다음으로, 예를 들어 도전층(152B)의 소수화 처리를 수행하는 것이 바람직하다. 유기 화합물막(103Gf)의 가공 시에 예를 들어 도전층(152B)의 표면 상태가 친수성으로 변화되는 경우가 있다. 예를 들어 도전층(152B)의 소수화 처리를 수행함으로써, 예를 들어 도전층(152B)과 추후의 공정에서 형성되는 층(여기서는 유기 화합물층(103B))과의 밀착성을 높이고, 막 박리를 억제할 수 있다. 또한 소수화 처리는 수행하지 않아도 된다.
다음으로, 도 7의 (C)에 나타낸 바와 같이, 추후에 유기 화합물층(103B)이 되는 유기 화합물막(103Bf)을, 도전층(152B) 위, 마스크층(159R) 위, 마스크층(159G) 위, 및 절연층(175) 위에 형성한다.
유기 화합물막(103Bf)은 유기 화합물막(103Rf)의 형성에 사용할 수 있는 방법과 같은 방법으로 형성할 수 있다. 또한 유기 화합물막(103Bf)은 유기 화합물막(103Rf)과 같은 구성으로 할 수 있다.
다음으로, 도 7의 (C)에 나타낸 바와 같이 유기 화합물막(103Bf) 위 및 마스크층(159R) 위에, 추후에 희생층(158B)이 되는 희생막(158Bf)과, 추후에 마스크층(159B)이 되는 마스크막(159Bf)을 순차적으로 형성한다. 그 후, 레지스트 마스크(190B)를 형성한다. 희생막(158Bf) 및 마스크막(159Bf)의 재료 및 형성 방법은 희생막(158Rf) 및 마스크막(159Rf)에 적용할 수 있는 조건과 같다. 레지스트 마스크(190B)의 재료 및 형성 방법은 레지스트 마스크(190R)에 적용할 수 있는 조건과 같다.
레지스트 마스크(190B)는 도전층(152B)과 중첩되는 위치에 제공한다.
다음으로, 도 7의 (D)에 나타낸 바와 같이 레지스트 마스크(190B)를 사용하여 마스크막(159Bf)의 일부를 제거하여 마스크층(159B)을 형성한다. 마스크층(159B)은 도전층(152B) 위에 잔존한다. 그 후, 레지스트 마스크(190B)를 제거한다. 다음으로, 마스크층(159B)을 마스크로서 사용하여 희생막(158Bf)의 일부를 제거하여 희생층(158B)을 형성한다. 다음으로, 유기 화합물막(103Bf)을 가공하여 유기 화합물층(103B)을 형성한다. 예를 들어, 마스크층(159B) 및 희생층(158B)을 하드 마스크로서 사용하여 유기 화합물막(103Bf)의 일부를 제거하여 유기 화합물층(103B)을 형성한다.
이에 의하여, 도 7의 (D)에 나타낸 바와 같이 도전층(152B) 위에 유기 화합물층(103B), 희생층(158B), 및 마스크층(159B)의 적층 구조가 잔존한다. 또한 마스크층(159R) 및 마스크층(159G)은 노출된다.
또한 유기 화합물층(103R), 유기 화합물층(103G), 유기 화합물층(103B)의 측면은 각각 피형성면에 대하여 수직 또는 실질적으로 수직인 것이 바람직하다. 예를 들어, 피형성면과 이들의 측면이 이루는 각도를 60° 이상 90° 이하로 하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 포토리소그래피법을 사용하여 형성한 유기 화합물층(103R), 유기 화합물층(103G), 및 유기 화합물층(103B) 중 인접된 2개 간의 거리는 8μm 이하, 5μm 이하, 3μm 이하, 2μm 이하, 또는 1μm 이하까지 좁게 할 수 있다. 여기서, 상기 거리란 예를 들어 유기 화합물층(103R), 유기 화합물층(103G), 및 유기 화합물층(103B) 중 인접된 2개의 대향하는 단부 사이의 거리로 규정할 수 있다. 이와 같이, 섬 형상의 유기 화합물층 사이의 거리를 좁게 함으로써, 정세도가 높고 개구율이 높은 표시 장치를 제공할 수 있다. 또한 인접된 발광 디바이스 사이에서의 제 1 전극끼리의 거리도 좁게 할 수 있고, 예를 들어 10μm 이하, 8μm 이하, 5μm 이하, 3μm 이하, 2μm 이하로 할 수 있다. 또한 인접된 발광 디바이스 사이에서의 제 1 전극 사이의 거리는 2μm 이상 5μm 이하인 것이 바람직하다.
다음으로, 도 8의 (A)에 나타낸 바와 같이 마스크층(159R), 마스크층(159G), 및 마스크층(159B)을 제거하는 것이 바람직하다. 추후의 공정에 따라서는 희생층(158R), 희생층(158G), 희생층(158B), 마스크층(159R), 마스크층(159G), 및 마스크층(159B)이 표시 장치에 잔존하는 경우가 있다. 이 단계에서 마스크층(159R), 마스크층(159G), 및 마스크층(159B)을 제거함으로써, 마스크층(159R), 마스크층(159G), 및 마스크층(159B)이 표시 장치에 잔존하는 것을 억제할 수 있다. 예를 들어 마스크층(159R), 마스크층(159G), 및 마스크층(159B)에 도전 재료를 사용하는 경우, 마스크층(159R), 마스크층(159G), 및 마스크층(159B)을 미리 제거해 둠으로써 잔존한 마스크층(159R), 마스크층(159G), 및 마스크층(159B)에 의한 누설 전류의 발생 및 용량의 형성 등을 억제할 수 있다.
또한 본 실시형태에서는 마스크층(159R), 마스크층(159G), 및 마스크층(159B)을 제거하는 경우를 예로 들어 설명하지만, 마스크층(159R), 마스크층(159G), 및 마스크층(159B)은 제거하지 않아도 된다. 예를 들어 마스크층(159R), 마스크층(159G), 및 마스크층(159B)이 상술한 자외선에 대하여 차광성을 가지는 재료를 포함하는 경우에는, 제거하지 않고 다음 공정으로 나아감으로써 자외선에서 유기 화합물층을 보호할 수 있어 바람직하다.
마스크층의 제거 공정에는 마스크층의 가공 공정과 같은 방법을 사용할 수 있다. 특히 웨트 에칭법을 사용함으로써, 드라이 에칭법을 사용하는 경우보다 마스크층을 제거할 때에 유기 화합물층(103R), 유기 화합물층(103G), 및 유기 화합물층(103B)에 미치는 대미지를 저감할 수 있다.
또한 마스크층을 물 또는 알코올 등의 용매에 용해시킴으로써 제거하여도 좋다. 알코올로서는 에틸 알코올, 메틸 알코올, 아이소프로필 알코올(IPA), 또는 글리세린 등을 들 수 있다.
마스크층을 제거한 후에 유기 화합물층(103R), 유기 화합물층(103G), 및 유기 화합물층(103B)에 포함되는 물, 그리고 유기 화합물층(103R), 유기 화합물층(103G), 및 유기 화합물층(103B) 표면에 흡착된 물을 제거하기 위하여, 건조 처리를 수행하여도 좋다. 예를 들어 불활성 가스 분위기 또는 감압 분위기하에서의 가열 처리를 수행할 수 있다. 가열 처리는 기판 온도를 50℃ 이상 200℃ 이하, 바람직하게는 60℃ 이상 150℃ 이하, 더 바람직하게는 70℃ 이상 120℃ 이하로 하여 수행할 수 있다. 감압 분위기로 함으로써, 더 낮은 온도에서 건조할 수 있어 바람직하다.
다음으로, 도 8의 (B)에 나타낸 바와 같이 유기 화합물층(103R), 유기 화합물층(103G), 유기 화합물층(103B), 희생층(158R), 희생층(158G), 및 희생층(158B)을 덮도록, 추후에 무기 절연층(125)이 되는 무기 절연막(125f)을 형성한다.
후술하는 바와 같이, 무기 절연막(125f)의 상면에 접하여, 추후에 절연층(127)이 되는 절연막이 형성된다. 그러므로 무기 절연막(125f)의 상면은 상기 절연막에 사용하는 재료(예를 들어 아크릴 수지를 포함하는 감광성의 수지 조성물)에 대하여 친화성이 높은 것이 바람직하다. 상기 친화성을 향상시키기 위하여, 표면 처리를 수행하여 무기 절연막(125f)의 상면을 소수화하는 것(또는 소수성을 높이는 것)이 바람직하다. 예를 들어, 헥사메틸다이실라잔(HMDS) 등의 실릴화제를 사용하여 처리를 수행하는 것이 바람직하다. 이와 같이 무기 절연막(125f)의 상면을 소수화함으로써, 절연막(127f)을 높은 밀착성으로 형성할 수 있다. 또한 표면 처리로서는 상술한 소수화 처리를 수행하여도 좋다.
다음으로, 도 8의 (C)에 나타낸 바와 같이 무기 절연막(125f) 위에, 추후에 절연층(127)이 되는 절연막(127f)을 형성한다.
무기 절연막(125f) 및 절연막(127f)은 유기 화합물층(103R), 유기 화합물층(103G), 및 유기 화합물층(103B)에 미치는 대미지가 적은 형성 방법으로 성막되는 것이 바람직하다. 특히 무기 절연막(125f)은 유기 화합물층(103R), 유기 화합물층(103G), 및 유기 화합물층(103B)의 측면에 접하여 형성되기 때문에, 절연막(127f)보다 유기 화합물층(103R), 유기 화합물층(103G), 및 유기 화합물층(103B)에 미치는 대미지가 적은 형성 방법으로 성막되는 것이 바람직하다.
또한 무기 절연막(125f) 및 절연막(127f)은 각각 유기 화합물층(103R), 유기 화합물층(103G), 및 유기 화합물층(103B)의 내열 온도보다 낮은 온도에서 형성한다. 또한 무기 절연막(125f)은 성막할 때의 기판 온도를 높게 함으로써, 막 두께가 얇아도 불순물 농도가 낮고 물 및 산소 중 적어도 한쪽에 대한 배리어성이 높은 막으로 할 수 있다.
무기 절연막(125f) 및 절연막(127f)을 형성할 때의 기판 온도는 각각 60℃ 이상, 80℃ 이상, 100℃ 이상, 또는 120℃ 이상이며, 200℃ 이하, 180℃ 이하, 160℃ 이하, 150℃ 이하, 또는 140℃ 이하인 것이 바람직하다.
무기 절연막(125f)으로서는, 상기 기판 온도의 범위에서 3nm 이상, 5nm 이상, 또는 10nm 이상이며, 200nm 이하, 150nm 이하, 100nm 이하, 또는 50nm 이하의 두께의 절연막을 형성하는 것이 바람직하다.
무기 절연막(125f)은 예를 들어 ALD법을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. ALD법을 사용함으로써 성막 대미지를 작게 할 수 있고, 또한 피복성이 높은 막을 성막할 수 있어 바람직하다. 무기 절연막(125f)으로서는 예를 들어 ALD법을 사용하여 산화 알루미늄막을 형성하는 것이 바람직하다.
그 외에, 무기 절연막(125f)은 ALD법보다 성막 속도가 빠른 스퍼터링법, CVD법, 또는 PECVD법을 사용하여 형성하여도 좋다. 이에 의하여, 신뢰성이 높은 표시 장치를 높은 생산성으로 제작할 수 있다.
절연막(127f)은 상술한 습식의 성막 방법을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 절연막(127f)은 예를 들어 스핀 코팅에 의하여 감광성 재료를 사용하여 형성하는 것이 바람직하고, 더 구체적으로는 아크릴 수지를 포함하는 감광성의 수지 조성물을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다.
절연막(127f)은 예를 들어 중합체, 산 발생제, 및 용매를 가지는 수지 조성물을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 중합체는 한 종류 또는 복수 종류의 단량체를 사용하여 형성되고, 한 종류 또는 복수 종류의 구조 단위(구성 단위라고도 함)가 규칙적 또는 불규칙적으로 반복된 구조를 가진다. 산 발생제로서는, 광이 조사되면 산을 발생시키는 화합물 및 가열되면 산을 발생시키는 화합물 중 한쪽 또는 양쪽을 사용할 수 있다. 수지 조성물은 감광제, 증감제, 촉매, 접착 조제, 계면 활성제, 산화 방지제 중 하나 또는 복수를 더 가져도 좋다.
또한 절연막(127f)의 형성 후에 가열 처리(프리베이킹이라고도 함)를 수행하는 것이 바람직하다. 상기 가열 처리는 유기 화합물층(103R), 유기 화합물층(103G), 및 유기 화합물층(103B)의 내열 온도보다 낮은 온도에서 수행한다. 가열 처리 시의 기판 온도는 50℃ 이상 200℃ 이하가 바람직하고, 60℃ 이상 150℃ 이하가 더 바람직하고, 70℃ 이상 120℃ 이하가 더욱 바람직하다. 이에 의하여, 절연막(127f) 중에 포함되는 용매를 제거할 수 있다.
다음으로, 노광을 수행하여 절연막(127f)의 일부에 가시광선 또는 자외선을 감광시킨다. 여기서, 절연막(127f)에 아크릴 수지를 포함하는 포지티브형 감광성 수지 조성물을 사용하는 경우, 추후의 공정에서 절연층(127)을 형성하지 않는 영역에 가시광선 또는 자외선을 조사한다. 절연층(127)은 도전층(152R), 도전층(152G), 및 도전층(152B) 중 어느 2개에 끼워지는 영역, 및 도전층(152C)의 주위에 형성된다. 그러므로 도전층(152R) 위, 도전층(152G) 위, 도전층(152B) 위, 및 도전층(152C) 위에 가시광선 또는 자외선을 조사한다. 또한 절연막(127f)에 네거티브형 감광성 재료를 사용하는 경우, 절연층(127)이 형성되는 영역에 가시광선 또는 자외선을 조사한다.
절연막(127f)에 대한 노광 영역을 바꿈으로써, 추후에 형성하는 절연층(127)의 폭을 제어할 수 있다. 본 실시형태에서는 절연층(127)이 도전층(151)의 상면과 중첩되는 부분을 가지도록 가공한다.
노광에 사용하는 광은 i선(파장 365nm)을 포함하는 것이 바람직하다. 또한 노광에 사용하는 광은 g선(파장 436nm) 및 h선(파장 405nm) 중 적어도 한쪽을 포함하여도 좋다.
여기서, 희생층(158)(희생층(158R), 희생층(158G), 및 희생층(158B)) 및 무기 절연막(125f) 중 한쪽 또는 양쪽으로서, 산소에 대한 배리어 절연층(예를 들어 산화 알루미늄막 등)을 제공함으로써, 유기 화합물층(103R), 유기 화합물층(103G), 및 유기 화합물층(103B)에 대한 산소의 확산을 저감할 수 있다. 유기 화합물층은 광(가시광선 또는 자외선)이 조사되면, 상기 유기 화합물층에 포함되는 유기 화합물이 들뜬 상태가 되고, 분위기 중에 포함되는 산소와의 반응이 촉진되는 경우가 있다. 더 구체적으로는 산소를 포함하는 분위기하에서, 광(가시광선 또는 자외선)이 유기 화합물층에 조사되면 상기 유기 화합물층이 가지는 유기 화합물에 산소가 결합될 가능성이 있다. 희생층(158) 및 무기 절연막(125f)을 섬 형상의 유기 화합물층 위에 제공함으로써, 상기 유기 화합물층에 포함되는 유기 화합물에 분위기 중의 산소가 결합되는 것을 저감할 수 있다.
다음으로, 도 9의 (A)에 나타낸 바와 같이 현상을 수행하여 절연막(127f) 중 노광된 영역을 제거하여, 절연층(127a)을 형성한다. 절연층(127a)은 도전층(152R), 도전층(152G), 및 도전층(152B) 중 어느 2개에 끼워지는 영역과, 도전층(152C)을 둘러싸는 영역에 형성된다. 여기서, 절연막(127f)에 아크릴 수지를 사용하는 경우, 현상액으로서 알칼리성의 용액을 사용할 수 있고, 예를 들어 TMAH를 사용할 수 있다.
다음으로, 현상 시의 잔류물(소위 스컴)을 제거하여도 좋다. 예를 들어 산소 플라스마를 사용한 애싱을 수행함으로써 잔류물을 제거할 수 있다.
또한 절연층(127a)의 표면의 높이를 조정하기 위하여 에칭을 수행하여도 좋다. 절연층(127a)은 예를 들어 산소 플라스마를 사용한 애싱에 의하여 가공하여도 좋다. 또한 절연막(127f)으로서 비감광성의 재료를 사용하는 경우에도, 예를 들어 상기 애싱에 의하여 절연막(127f)의 표면의 높이를 조정할 수 있다.
다음으로, 도 9의 (B)에 나타낸 바와 같이 절연층(127a)을 마스크로 하여 에칭 처리를 수행하여 무기 절연막(125f)의 일부를 제거하여, 희생층(158R), 희생층(158G), 및 희생층(158B)의 일부의 막 두께를 얇게 한다. 이에 의하여, 절연층(127a) 아래에 무기 절연층(125)이 형성된다. 또한 희생층(158R), 희생층(158G), 및 희생층(158B)의 막 두께가 얇은 부분의 표면이 노출된다. 또한 이하에서는 절연층(127a)을 마스크로서 사용한 에칭 처리를 제 1 에칭 처리라고 하는 경우가 있다.
제 1 에칭 처리는 드라이 에칭 또는 웨트 에칭에 의하여 수행할 수 있다. 또한 무기 절연막(125f)을 희생층(158R), 희생층(158G), 및 희생층(158B)과 같은 재료를 사용하여 성막한 경우, 제 1 에칭 처리를 일괄적으로 수행할 수 있어 바람직하다.
측면이 테이퍼 형상인 절연층(127a)을 마스크로 하여 에칭을 수행함으로써, 무기 절연층(125)의 측면, 그리고 희생층(158R), 희생층(158G), 및 희생층(158B)의 측면의 상단부를 비교적 용이하게 테이퍼 형상으로 할 수 있다.
드라이 에칭을 수행하는 경우, 염소계의 가스를 사용하는 것이 바람직하다. 염소계 가스로서는 Cl2, BCl3, SiCl4, 및 CCl4 등을, 단독으로 사용하거나 이들 중 2종류 이상의 가스를 혼합하여 사용할 수 있다. 또한 상기 염소계 가스에 산소 가스, 수소 가스, 헬륨 가스, 및 아르곤 가스 등을, 단독으로 사용하거나 이들 중 2종류 이상의 가스를 혼합하여 적절히 첨가할 수 있다. 드라이 에칭을 사용함으로써, 희생층(158R), 희생층(158G), 및 희생층(158B)의 막 두께가 얇은 영역을, 양호한 면내 균일성으로 형성할 수 있다.
드라이 에칭 장치로서는, 고밀도 플라스마원을 가지는 드라이 에칭 장치를 사용할 수 있다. 고밀도 플라스마원을 가지는 드라이 에칭 장치로서는, 예를 들어 유도 결합형 플라스마(ICP: Inductively Coupled Plasma) 에칭 장치를 사용할 수 있다. 또는 평행 평판형 전극을 가지는 용량 결합형 플라스마(CCP: Capacitively Coupled Plasma) 에칭 장치를 사용할 수 있다. 평행 평판형 전극을 가지는 용량 결합형 플라스마 에칭 장치는 평행 평판형 전극 중 한쪽에 고주파 전압을 인가하는 구성을 가져도 좋다. 또는 평행 평판형 전극 중 한쪽에 복수의 상이한 고주파 전압을 인가하는 구성이어도 좋다. 또는 평행 평판형 전극 각각에 주파수가 같은 고주파 전압을 인가하는 구성이어도 좋다. 또는 평행 평판형 전극 각각에 주파수가 상이한 고주파 전압을 인가하는 구성이어도 좋다.
또한 드라이 에칭을 수행하는 경우, 드라이 에칭으로 생긴 부생성물 등이 절연층(127a)의 상면 및 측면 등에 퇴적되는 경우가 있다. 그러므로 에칭 가스에 포함되는 성분, 무기 절연막(125f)에 포함되는 성분, 희생층(158R), 희생층(158G), 및 희생층(158B)에 포함되는 성분 등이 표시 장치가 완성된 후의 절연층(127)에 포함되는 경우가 있다.
또한 제 1 에칭 처리를 웨트 에칭으로 수행하는 것이 바람직하다. 웨트 에칭법을 사용함으로써, 드라이 에칭법을 사용하는 경우보다 유기 화합물층(103R), 유기 화합물층(103G), 및 유기 화합물층(103B)에 미치는 대미지를 저감할 수 있다. 예를 들어 웨트 에칭은 알칼리 용액을 사용하여 수행할 수 있다. 예를 들어 산화 알루미늄막의 웨트 에칭에는 알칼리 용액인 TMAH를 사용할 수 있다. 이 경우, 파들 방식으로 웨트 에칭을 수행할 수 있다. 또한 무기 절연막(125f)을 희생층(158R), 희생층(158G), 및 희생층(158B)과 같은 재료를 사용하여 성막하는 경우, 상기 에칭 처리를 일괄적으로 수행할 수 있어 바람직하다.
제 1 에칭 처리에서는 희생층(158R), 희생층(158G), 및 희생층(158B)을 완전히 제거하지 않고, 막 두께가 얇아진 상태에서 에칭 처리를 정지한다. 이와 같이 유기 화합물층(103R), 유기 화합물층(103G), 및 유기 화합물층(103B) 위에, 대응하는 희생층(158R), 희생층(158G), 및 희생층(158B)을 잔존시켜 둠으로써, 추후의 공정의 처리에서 유기 화합물층(103R), 유기 화합물층(103G), 및 유기 화합물층(103B)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
다음으로, 기판 전체에 노광을 수행하고, 가시광선 또는 자외선을 절연층(127a)에 조사하는 것이 바람직하다. 상기 노광의 에너지 밀도는 0mJ/cm2보다 크게 하고, 800mJ/cm2 이하로 하는 것이 바람직하고, 0mJ/cm2보다 크게 하고 500mJ/cm2 이하로 하는 것이 더 바람직하다. 현상 후에 이와 같은 노광을 수행함으로써, 절연층(127a)의 투명도를 향상시킬 수 있는 경우가 있다. 또한 추후의 공정에서의, 절연층(127a)을 테이퍼 형상으로 변형시키는 가열 처리에 필요한 기판 온도를 저하시킬 수 있는 경우가 있다.
여기서, 희생층(158R), 희생층(158G), 및 희생층(158B)으로서 산소에 대한 배리어 절연층(예를 들어 산화 알루미늄막 등)이 존재함으로써, 유기 화합물층(103R), 유기 화합물층(103G), 및 유기 화합물층(103B)으로 산소가 확산되는 것을 저감할 수 있다. 유기 화합물층은 광(가시광선 또는 자외선)이 조사되면, 상기 유기 화합물층에 포함되는 유기 화합물이 들뜬 상태가 되고, 분위기 중에 포함되는 산소와의 반응이 촉진되는 경우가 있다. 더 구체적으로는 산소를 포함하는 분위기하에서, 광(가시광선 또는 자외선)이 유기 화합물층에 조사되면 상기 유기 화합물층이 가지는 유기 화합물에 산소가 결합될 가능성이 있다. 희생층(158R), 희생층(158G), 및 희생층(158B)을 섬 형상의 유기 화합물층 위에 제공함으로써, 상기 유기 화합물층에 포함되는 유기 화합물에 분위기 중의 산소가 결합되는 것을 억제할 수 있다.
다음으로, 가열 처리(포스트 베이킹(post-baking)이라고도 함)를 수행한다. 가열 처리를 수행함으로써, 절연층(127a)을, 측면에 테이퍼 형상을 가지는 절연층(127)으로 변형시킬 수 있다(도 9의 (C) 참조). 상기 가열 처리는 유기 화합물층의 내열 온도보다 낮은 온도에서 수행한다. 가열 처리는 기판 온도로서 50℃ 이상 200℃ 이하, 바람직하게는 60℃ 이상 150℃ 이하, 더 바람직하게는 70℃ 이상 130℃ 이하의 온도에서 수행할 수 있다. 가열 분위기는 대기 분위기이어도 좋고, 불활성 가스 분위기이어도 좋다. 또한 가열 분위기는 대기압 분위기이어도 좋고, 감압 분위기이어도 좋다. 본 공정의 가열 처리는 절연막(127f)의 형성 후의 가열 처리(프리 베이킹)보다 기판 온도를 높게 하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 절연층(127)과 무기 절연층(125)의 밀착성을 향상시키고, 절연층(127)의 내식성도 향상시킬 수 있다.
제 1 에칭 처리에서 희생층(158R), 희생층(158G), 및 희생층(158B)을 완전히 제거하지 않고, 막 두께가 얇아진 상태의 희생층(158R), 희생층(158G), 및 희생층(158B)을 잔존시켜 둠으로써, 상기 가열 처리에서 유기 화합물층(103R), 유기 화합물층(103G), 및 유기 화합물층(103B)이 대미지를 받아 열화되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 발광 디바이스의 신뢰성을 높일 수 있다.
또한 절연층(127)의 재료, 그리고 포스트 베이킹의 온도, 시간, 및 분위기에 따라서는 절연층(127)의 측면에 오목 곡면 형상이 형성되는 경우가 있다. 예를 들어, 포스트 베이킹의 조건에서 온도가 높을수록 또는 시간이 길수록 절연층(127)의 형상이 변화되기 쉽고, 오목 곡면 형상이 형성되는 경우가 있다.
다음으로, 도 10의 (A)에 나타낸 바와 같이, 절연층(127)을 마스크로 하여 에칭 처리를 수행하여, 희생층(158R), 희생층(158G), 및 희생층(158B)의 일부를 제거한다. 또한 무기 절연층(125)의 일부도 제거되는 경우가 있다. 이에 의하여, 희생층(158R), 희생층(158G), 및 희생층(158B) 각각에 개구가 형성되고, 유기 화합물층(103R), 유기 화합물층(103G), 유기 화합물층(103B), 및 도전층(152C)의 상면이 노출된다. 또한 이하에서는 절연층(127)을 마스크로서 사용한 에칭 처리를 제 2 에칭 처리라고 하는 경우가 있다.
무기 절연층(125)의 단부는 절연층(127)으로 덮여 있다. 또한 도 10의 (A)에서는 희생층(158G)의 단부의 일부(구체적으로는 제 1 에칭 처리에 의하여 형성된 테이퍼 형상의 부분)가 절연층(127)으로 덮이고, 제 2 에칭 처리에 의하여 형성된 테이퍼 형상의 부분이 노출되어 있는 예를 나타내었다.
제 1 에칭 처리를 수행하지 않고 포스트 베이킹 후에 일괄적으로 무기 절연층(125)과 마스크층의 에칭 처리를 수행하면, 사이드 에칭에 의하여 절연층(127)의 단부의 아래의 무기 절연층(125) 및 마스크층이 소실되고, 공동이 형성되는 경우가 있다. 상기 공동에 의하여 공통 전극(155)을 형성하는 면에 요철이 생기고, 공통 전극(155)에 단절이 생기기 쉬워진다. 제 1 에칭 처리에서 무기 절연층(125) 및 마스크층이 사이드 에칭되어 공동이 생겨도, 그 후에 포스트 베이킹을 수행함으로써 절연층(127)이 상기 공동을 메울 수 있다. 그 후, 제 2 에칭 처리에서는 두께가 더 얇아진 마스크층을 에칭하기 때문에, 사이드 에칭되는 양이 적고 공동이 형성되기 어려워지고, 공동이 형성된다고 하여도 매우 작게 할 수 있다. 그러므로 공통 전극(155)을 형성하는 면을 더 평탄하게 할 수 있다.
또한 절연층(127)은 희생층(158G)의 단부 전체를 덮여도 좋다. 예를 들어, 절연층(127)의 단부가 처져 희생층(158G)의 단부를 덮는 경우가 있다. 또한 예를 들어, 절연층(127)의 단부가 유기 화합물층(103R), 유기 화합물층(103G), 및 유기 화합물층(103B) 중 적어도 하나의 상면에 접하는 경우가 있다. 상술한 바와 같이, 현상 후의 절연층(127a)에 노광을 수행하지 않는 경우에는 절연층(127)의 형상이 변화되기 쉬운 경우가 있다.
제 2 에칭 처리는 웨트 에칭으로 수행한다. 웨트 에칭법을 사용함으로써, 드라이 에칭법을 사용하는 경우보다 유기 화합물층(103R), 유기 화합물층(103G), 및 유기 화합물층(103B)에 미치는 대미지를 저감할 수 있다. 웨트 에칭은 예를 들어 TMAH 등의 알칼리 용액을 사용하여 수행할 수 있다.
한편, 웨트 에칭법을 사용하여 제 2 에칭 처리를 수행하는 경우, 예를 들어 유기 화합물층(103)과 다른 층의 밀착성의 문제에 의하여, 유기 화합물층(103)과 희생층(158) 사이, 유기 화합물층(103)과 무기 절연층(125) 사이, 및 유기 화합물층(103)과 절연층(175)의 계면에 틈이 있으면 제 2 에칭 처리에서 사용하는 약액이 상기 틈에 침입하고, 약액이 화소 전극과 접촉되는 경우가 있다. 여기서, 도전층(151)과 도전층(152) 양쪽에 약액이 접촉되면 도전층(151) 및 도전층(152) 중 자연 전위가 낮은 도전층이 갈바닉 부식에 의하여 부식되는 경우가 있다. 예를 들어, 도전층(151)으로서 알루미늄을 사용하고, 도전층(152)으로서 인듐 주석 산화물을 사용하면, 도전층(152)이 부식되는 경우가 있다. 이상에 의하여 표시 장치의 수율이 저하되는 경우가 있다. 또한 표시 장치의 신뢰성이 저하되는 경우가 있다.
상술한 바와 같이, 도전층(152)을 도전층(151)의 상면 및 측면을 덮도록 형성하면 유기 화합물층(103)과 희생층(158) 사이, 유기 화합물층(103)과 무기 절연층(125) 사이, 및 유기 화합물층(103)과 절연층(175)의 계면에 틈이 있는 경우에도, 제 2 에칭 처리에서 약액이 도전층(151)에 접촉되는 것을 방지할 수 있다. 이에 의하여, 화소 전극의 부식을 방지할 수 있고, 예를 들어 도전층(152)의 부식을 방지할 수 있다.
또한 도전층(151)의 측면과 중첩되는 영역을 가지도록 절연층(156)을 더 형성하고, 도전층(151) 및 절연층(156)을 덮도록 도전층(152)을 형성함으로써, 도전층(152)의 단절을 방지할 수 있기 때문에, 예를 들어 제 2 에칭 처리에서 약액이 도전층(151)에 접촉되는 것을 방지할 수 있다. 이에 의하여, 화소 전극의 부식을 방지할 수 있고, 예를 들어 도전층(152)의 부식을 방지할 수 있다.
상기와 같이 절연층(127), 무기 절연층(125), 희생층(158R), 희생층(158G), 및 희생층(158B)을 제공함으로써, 각 발광 디바이스 사이에서 공통 전극(155)에, 분단된 부분에 기인하는 접속 불량, 및 국소적으로 막 두께가 얇은 부분에 기인하는 전기 저항의 상승이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 이에 의하여, 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
또한 유기 화합물층(103R), 유기 화합물층(103G), 및 유기 화합물층(103B)의 일부를 노출시킨 후, 가열 처리를 더 수행한다. 상기 가열 처리에 의하여, 각 유기 화합물층에 포함되는 물, 각 유기 화합물층 표면에 흡착되는 물 등을 제거할 수 있다. 또한 상기 가열 처리에 의하여 절연층(127)의 형상이 변화되는 경우가 있다. 구체적으로는, 절연층(127)이 무기 절연층(125)의 단부, 희생층(158R), 희생층(158G), 및 희생층(158B)의 단부, 및, 유기 화합물층(103R), 유기 화합물층(103G), 및 유기 화합물층(103B)의 상면 중 적어도 하나를 덮도록 퍼지는 경우가 있다.
상기 가열 처리의 온도가 지나치게 낮으면 각 유기 화합물층에 포함되는 물, 각 유기 화합물층 표면에 흡착되는 물 등을 충분히 제거할 수 없다. 또한 상기 가열 처리의 온도가 지나치게 높으면 유기 화합물층(103)의 열화 및 절연층(127)의 형상의 과도한 변화가 일어날 가능성이 있다. 따라서 가열 처리는 유기 화합물층(103)으로부터 물이 탈리되는 온도보다 높고, 유기 화합물층(103)에 포함되는 유기 화합물의 유리 전이 온도보다 낮은 온도가 바람직하고, 유기 화합물층(103)의 상면에 포함되는 유기 화합물의 유리 전이 온도보다 낮은 온도가 더 바람직하다. 구체적으로는, 기판 온도로서 80℃ 이상 130℃ 이하, 바람직하게는 90℃ 이상 120℃ 이하, 더 바람직하게는 100℃ 이상 120℃ 이하, 더욱 바람직하게는 100℃ 이상 110℃ 이하의 온도에서 수행하는 것이 바람직하다. 가열 분위기는 대기 분위기이어도 좋고, 불활성 가스 분위기이어도 좋다. 또한 가열 분위기는 대기압 분위기이어도 좋고, 감압 분위기이어도 좋지만, 유기 화합물층(103)으로부터 탈리된 물이 재흡착되지 않기 위해서는 감압 분위기인 것이 바람직하다.
상기 가열 처리에 의하여, 유기 화합물층(103R), 유기 화합물층(103G), 및 유기 화합물층(103B)의 열화, 및 절연층(127)의 형상의 과도한 변화를 일으키지 않고 각 유기 화합물층에 포함되는 물, 각 유기 화합물층 표면에 흡착되는 물 등을 충분히 제거할 수 있다. 이에 의하여, 발광 디바이스의 특성의 저하를 방지할 수 있다.
다음으로, 도 10의 (B)에 나타낸 바와 같이 유기 화합물층(103R) 위, 유기 화합물층(103G) 위, 유기 화합물층(103B) 위, 도전층(152C) 위, 및 절연층(127) 위에 공통층(104) 및 공통 전극(155)을 형성한다. 공통층(104) 및 공통 전극(155)은 스퍼터링법 또는 진공 증착법 등의 방법으로 형성할 수 있다. 증착법에 의하여 공통층(104)을 형성하고, 스퍼터링법에 의하여 공통 전극(155)을 형성하여도 좋다.
다음으로, 도 10의 (C)에 나타낸 바와 같이 공통 전극(155) 위에 보호층(131)을 형성한다. 보호층(131)은 진공 증착법, 스퍼터링법, CVD법, 또는 ALD법 등의 방법으로 형성할 수 있다.
다음으로, 수지층(122)을 사용하여 보호층(131) 위에 기판(120)을 접합함으로써 표시 장치를 제작할 수 있다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 제작 방법에서는 도전층(151)의 측면과 중첩되는 영역을 가지도록 절연층(156)을 제공하고, 또한 도전층(151) 및 절연층(156)을 덮도록 도전층(152)을 형성한다. 이에 의하여, 표시 장치의 수율을 높이고, 또한 불량의 발생을 억제할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 제작 방법에서는 섬 형상의 유기 화합물층(103R), 섬 형상의 유기 화합물층(103G), 및 유기 화합물층(103B)은 파인 메탈 마스크를 사용하여 형성되는 것이 아니라, 막을 전체에 성막한 후에 가공함으로써 형성되기 때문에, 섬 형상의 층을 균일한 두께로 형성할 수 있다. 그리고, 고정세의 표시 장치 또는 개구율이 높은 표시 장치를 실현할 수 있다. 또한 정세도 또는 개구율이 높고, 부화소 사이의 거리가 매우 짧아도, 인접된 부화소 사이에서 유기 화합물층(103R), 유기 화합물층(103G), 및, 유기 화합물층(103B)이 서로 접하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 부화소 사이에 누설 전류가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 이에 의하여, 크로스토크를 방지할 수 있고, 명암비가 매우 높은 표시 장치를 실현할 수 있다. 또한 포토리소그래피법을 사용하여 제작된 탠덤형 발광 디바이스를 가지는 표시 장치이어도, 특성이 양호한 표시 장치를 제공할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 대하여 설명한다.
본 실시형태의 표시 장치는 고정세의 표시 장치로 할 수 있다. 따라서, 본 실시형태의 표시 장치는 예를 들어 손목시계형 및 팔찌형 등의 정보 단말기(웨어러블 기기)의 표시부, 그리고 헤드 마운트 디스플레이(HMD) 등의 VR용 기기, 및 안경형 AR용 기기 등 머리에 장착할 수 있는 웨어러블 기기의 표시부에 사용할 수 있다.
또한 본 실시형태의 표시 장치는 해상도가 높은 표시 장치 또는 대형 표시 장치로 할 수 있다. 따라서, 본 실시형태의 표시 장치는 예를 들어 텔레비전 장치, 데스크톱형 또는 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 사이니지, 및 파칭코기 등의 대형 게임기 등 비교적 큰 화면을 가지는 전자 기기 이외에, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라, 디지털 액자, 휴대 전화기, 휴대용 게임기, 휴대 정보 단말기, 및 음향 재생 장치의 표시부에 사용할 수 있다.
[표시 모듈]
도 11의 (A)에 표시 모듈(280)의 사시도를 나타내었다. 표시 모듈(280)은 표시 장치(100A)와 FPC(290)를 가진다.
표시 모듈(280)은 기판(291) 및 기판(292)을 가진다. 표시 모듈(280)은 표시부(281)를 가진다. 표시부(281)는 표시 모듈(280)에서의 화상을 표시하는 영역이고, 후술하는 화소부(284)에 제공되는 각 화소로부터의 광을 시인할 수 있는 영역이다.
도 11의 (B)에 기판(291) 측의 구성을 모식적으로 나타낸 사시도를 나타내었다. 기판(291) 위에는 회로부(282)와, 회로부(282) 위에 화소 회로부(283)와, 화소 회로부(283) 위에 화소부(284)가 적층되어 있다. 또한 기판(291) 위에서 화소부(284)와 중첩되지 않는 부분에 FPC(290)와 접속하기 위한 단자부(285)가 제공되어 있다. 단자부(285)와 회로부(282)는 복수의 배선으로 구성되는 배선부(286)에 의하여 전기적으로 접속된다.
화소부(284)는 주기적으로 배열된 복수의 화소(284a)를 가진다. 도 11의 (B)의 오른쪽에 하나의 화소(284a)의 확대도를 나타내었다. 화소(284a)에는 앞의 실시형태에서 설명한 각종 구성을 적용할 수 있다. 도 11의 (B)에서는 화소(284a)가 도 3에 나타낸 화소(178)와 같은 구성을 가지는 경우를 예로 들었다.
화소 회로부(283)는 주기적으로 배열된 복수의 화소 회로(283a)를 가진다.
하나의 화소 회로(283a)는 하나의 화소(284a)가 가지는 복수의 소자의 구동을 제어하는 회로이다. 하나의 화소 회로(283a)는 하나의 발광 디바이스의 발광을 제어하는 회로가 3개 제공되는 구성으로 할 수 있다. 예를 들어, 화소 회로(283a)는 하나의 발광 디바이스마다 하나의 선택 트랜지스터와, 하나의 전류 제어용 트랜지스터(구동 트랜지스터)와, 용량 소자를 적어도 가지는 구성으로 할 수 있다. 이때, 선택 트랜지스터의 게이트에는 게이트 신호가 입력되고, 소스 및 드레인 중 한쪽에는 비디오 신호가 입력된다. 이에 의하여, 액티브 매트릭스형 표시 장치가 실현되어 있다.
회로부(282)는 화소 회로부(283)의 각 화소 회로(283a)를 구동하는 회로를 가진다. 예를 들어 게이트선 구동 회로 및 소스선 구동 회로 중 한쪽 또는 양쪽을 가지는 것이 바람직하다. 이 외에, 연산 회로, 메모리 회로, 및 전원 회로 등 중 적어도 하나를 가져도 좋다.
FPC(290)는 외부로부터 회로부(282)에 비디오 신호 및 전원 전위 등을 공급하기 위한 배선으로서 기능한다. 또한 FPC(290) 위에 IC가 실장되어 있어도 좋다.
표시 모듈(280)은 화소부(284)의 아래쪽에 화소 회로부(283) 및 회로부(282) 중 한쪽 또는 양쪽이 적층된 구성으로 할 수 있기 때문에, 표시부(281)의 개구율(유효 표시 면적비)을 매우 높게 할 수 있다. 예를 들어 표시부(281)의 개구율은 40% 이상 100% 미만, 바람직하게는 50% 이상 95% 이하, 더 바람직하게는 60% 이상 95% 이하로 할 수 있다. 또한 화소(284a)를 매우 높은 밀도로 배치할 수 있고, 표시부(281)의 정세도를 매우 높게 할 수 있다. 예를 들어 표시부(281)에는 2000ppi 이상, 바람직하게는 3000ppi 이상, 더 바람직하게는 5000ppi 이상, 더욱 바람직하게는 6000ppi 이상이고, 20000ppi 이하 또는 30000ppi 이하의 정세도로 화소(284a)가 배치되는 것이 바람직하다.
이와 같은 표시 모듈(280)은 매우 고정세하기 때문에, HMD 등의 VR용 기기, 또는 안경형 AR용 기기에 적합하게 사용할 수 있다. 예를 들어 렌즈를 통하여 표시 모듈(280)의 표시부를 시인하는 구성이어도, 표시 모듈(280)은 정세도가 매우 높은 표시부(281)를 가지기 때문에 렌즈로 표시부가 확대되어도 화소가 시인되지 않아, 몰입감이 높은 표시를 수행할 수 있다. 또한 표시 모듈(280)은 이에 한정되지 않고, 비교적 소형의 표시부를 가지는 전자 기기에 적합하게 사용할 수 있다. 예를 들어 손목시계 등 장착형 전자 기기의 표시부에 적합하게 사용할 수 있다.
[표시 장치(100A)]
도 12의 (A)에 나타낸 표시 장치(100A)는 기판(301), 발광 디바이스(130R), 발광 디바이스(130G), 발광 디바이스(130B), 용량 소자(240), 및 트랜지스터(310)를 가진다.
기판(301)은 도 11의 (A) 및 (B)에서의 기판(291)에 상당한다. 트랜지스터(310)는 기판(301)에 채널 형성 영역을 가지는 트랜지스터이다. 기판(301)으로서는, 예를 들어 단결정 실리콘 기판 등의 반도체 기판을 사용할 수 있다. 트랜지스터(310)는 기판(301)의 일부, 도전층(311), 저저항 영역(312), 절연층(313), 및 절연층(314)을 가진다. 도전층(311)은 게이트 전극으로서 기능한다. 절연층(313)은 기판(301)과 도전층(311) 사이에 위치하고, 게이트 절연층으로서 기능한다. 저저항 영역(312)은 기판(301)에 불순물이 도핑된 영역이고, 소스 또는 드레인으로서 기능한다. 절연층(314)은 도전층(311)의 측면을 덮어 제공된다.
또한 기판(301)에 매립되도록, 인접한 2개의 트랜지스터(310) 사이에 소자 분리층(315)이 제공되어 있다.
또한 트랜지스터(310)를 덮어 절연층(261)이 제공되고, 절연층(261) 위에 용량 소자(240)가 제공되어 있다.
용량 소자(240)는, 도전층(241)과, 도전층(245)과, 이들 사이에 위치하는 절연층(243)을 가진다. 도전층(241)은 용량 소자(240)의 한쪽 전극으로서 기능하고, 도전층(245)은 용량 소자(240)의 다른 쪽 전극으로서 기능하고, 절연층(243)은 용량 소자(240)의 유전체로서 기능한다.
도전층(241)은 절연층(261) 위에 제공되고, 절연층(254)에 매립되어 있다. 도전층(241)은 절연층(261)에 매립된 플러그(271)에 의하여 트랜지스터(310)의 소스 및 드레인 중 한쪽에 전기적으로 접속되어 있다. 절연층(243)은 도전층(241)을 덮어 제공된다. 도전층(245)은 절연층(243)을 개재(介在)하여 도전층(241)과 중첩되는 영역에 제공되어 있다.
용량 소자(240)를 덮어 절연층(255)이 제공되고, 절연층(255) 위에 절연층(174)이 제공되고, 절연층(174) 위에 절연층(175)이 제공되어 있다. 절연층(175) 위에 발광 디바이스(130R), 발광 디바이스(130G), 및 발광 디바이스(130B)가 제공되어 있다. 도 12의 (A)에서는 발광 디바이스(130R), 발광 디바이스(130G), 및 발광 디바이스(130B)가 도 6의 (A)에 나타낸 적층 구조를 가지는 예를 나타내었다. 인접된 발광 디바이스 사이의 영역에는 절연물이 제공된다. 예를 들어 도 12의 (A)에서는 상기 영역에 무기 절연층(125)과, 무기 절연층(125) 위의 절연층(127)이 제공되어 있다.
발광 디바이스(130R)가 가지는 도전층(151R)의 측면과 중첩되는 영역을 가지도록 절연층(156R)이 제공되고, 발광 디바이스(130G)가 가지는 도전층(151G)의 측면과 중첩되는 영역을 가지도록 절연층(156G)이 제공되고, 발광 디바이스(130B)가 가지는 도전층(151B)의 측면과 중첩되는 영역을 가지도록 절연층(156B)이 제공된다. 또한 도전층(151R) 및 절연층(156R)을 덮도록 도전층(152R)이 제공되고, 도전층(151G) 및 절연층(156G)을 덮도록 도전층(152G)이 제공되고, 도전층(151B) 및 절연층(156B)을 덮도록 도전층(152B)이 제공된다. 또한 발광 디바이스(130R)가 가지는 유기 화합물층(103R) 위에는 희생층(158R)이 위치하고, 발광 디바이스(130G)가 가지는 유기 화합물층(103G) 위에는 희생층(158G)이 위치하고, 발광 디바이스(130B)가 가지는 유기 화합물층(103B) 위에는 희생층(158B)이 위치한다.
도전층(151R), 도전층(151G), 및 도전층(151B)은 절연층(243), 절연층(255), 절연층(174), 및 절연층(175)에 매립된 플러그(256), 절연층(254)에 매립된 도전층(241), 및 절연층(261)에 매립된 플러그(271)에 의하여 트랜지스터(310)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속되어 있다. 절연층(175)의 상면의 높이와 플러그(256)의 상면의 높이는 일치 또는 실질적으로 일치한다. 플러그에는 각종 도전 재료를 사용할 수 있다.
또한 발광 디바이스(130R), 발광 디바이스(130G), 및 발광 디바이스(130B) 위에는 보호층(131)이 제공되어 있다. 보호층(131) 위에는 수지층(122)에 의하여 기판(120)이 접합되어 있다. 발광 디바이스(130)에서 기판(120)까지의 구성 요소에 대한 자세한 사항에 대해서는 실시형태 3을 참조할 수 있다. 기판(120)은 도 11의 (A)에서의 기판(292)에 상당한다.
도 12의 (B)는 도 12의 (A)에 나타낸 표시 장치(100A)의 변형예이다. 도 12의 (B)에 나타낸 표시 장치는 착색층(132R), 착색층(132G), 및 착색층(132B)을 가지고, 발광 디바이스(130)가 착색층(132R), 착색층(132G), 및 착색층(132B) 중 하나와 중첩되는 영역을 가진다. 도 12의 (B)에 나타낸 표시 장치에서, 발광 디바이스(130)는 예를 들어 백색광을 발할 수 있다. 또한 예를 들어 착색층(132R)은 적색의 광을 투과시키고, 착색층(132G)은 녹색의 광을 투과시키고, 착색층(132B)은 청색의 광을 투과시킬 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태 또는 실시예와 적절히 조합할 수 있다. 또한 본 명세서에서 하나의 실시형태에 복수의 구성예가 제시되는 경우에는 구성예를 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 5)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 전자 기기에 대하여 설명한다.
본 실시형태의 전자 기기는 표시부에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 포함한다. 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 신뢰성이 높고, 또한 고정세화 및 고해상도화가 용이하다. 따라서 다양한 전자 기기의 표시부에 사용할 수 있다.
전자 기기로서는 예를 들어 텔레비전 장치, 데스크톱형 또는 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 사이니지, 파칭코기 등의 대형 게임기 등 비교적 큰 화면을 가지는 전자 기기 이외에, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라, 디지털 액자, 휴대 전화기, 휴대용 게임기, 휴대 정보 단말기, 음향 재생 장치 등이 있다.
특히, 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 정세도를 높일 수 있기 때문에, 비교적 작은 표시부를 가지는 전자 기기에 적합하게 사용할 수 있다. 이와 같은 전자 기기로서는, 예를 들어 손목시계형 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 기기 등이 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) 등 매우 높은 해상도를 가지는 것이 바람직하다. 특히 4K, 8K, 또는 그 이상의 해상도로 하는 것이 바람직하다. 또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서의 화소 밀도(정세도)는 100ppi 이상이 바람직하고, 300ppi 이상이 바람직하고, 500ppi 이상이 더 바람직하고, 1000ppi 이상이 더 바람직하고, 2000ppi 이상이 더 바람직하고, 3000ppi 이상이 더 바람직하고, 5000ppi 이상이 더 바람직하고, 7000ppi 이상이 더욱 바람직하다. 이와 같이 높은 해상도 및 높은 정세도 중 한쪽 또는 양쪽을 가진 표시 장치를 사용함으로써, 휴대용 또는 가정용 등 개인 용도를 위한 전자 기기의 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(정방형), 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 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 기록된 프로그램 또는 데이터를 판독하는 기능 등을 가질 수 있다.
도 13의 (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, MR의 콘텐츠를 표시하는 기능 중 적어도 하나를 가진다. 전자 기기가 AR, VR, SR, 및 MR 등 중 적어도 하나의 콘텐츠를 표시하는 기능을 가짐으로써, 사용자의 몰입감을 높일 수 있다.
도 13의 (A)에 나타낸 전자 기기(700A) 및 도 13의 (B)에 나타낸 전자 기기(700B)는 각각 한 쌍의 표시 패널(751)과, 한 쌍의 하우징(721)과, 통신부(도시하지 않았음)와, 한 쌍의 장착부(723)와, 제어부(도시하지 않았음)와, 촬상부(도시하지 않았음)와, 한 쌍의 광학 부재(753)와, 프레임(757)과, 한 쌍의 코 받침(758)을 가진다.
표시 패널(751)에는 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다. 따라서 신뢰성이 높은 전자 기기로 할 수 있다.
전자 기기(700A) 및 전자 기기(700B)는 각각 광학 부재(753)의 표시 영역(756)에, 표시 패널(751)에 표시한 화상을 투영할 수 있다. 광학 부재(753)는 투광성을 가지기 때문에, 사용자는 광학 부재(753)를 통하여 시인되는 투과 이미지에 겹쳐, 표시 영역에 표시된 화상을 볼 수 있다. 따라서 전자 기기(700A) 및 전자 기기(700B)는 각각 AR 표시가 가능한 전자 기기이다.
전자 기기(700A) 및 전자 기기(700B)에는 촬상부로서, 앞쪽 방향을 촬상할 수 있는 카메라가 제공되어 있어도 좋다. 또한 전자 기기(700A) 및 전자 기기(700B)는 각각 자이로 센서 등의 가속도 센서를 가짐으로써, 사용자의 머리의 방향을 검지하여 그 방향에 대응한 화상을 표시 영역(756)에 표시할 수도 있다.
통신부는 무선 통신기를 가지고, 상기 무선 통신기에 의하여 예를 들어 영상 신호를 공급할 수 있다. 또한 무선 통신기 대신에, 또는 무선 통신기에 더하여 영상 신호 및 전원 전위가 공급되는 케이블을 접속할 수 있는 커넥터를 가져도 좋다.
또한 전자 기기(700A) 및 전자 기기(700B)에는 배터리가 제공되고, 무선 및 유선 중 한쪽 또는 양쪽으로 충전할 수 있다.
하우징(721)에는 터치 센서 모듈이 제공되어도 좋다. 터치 센서 모듈은 하우징(721)의 외측 면이 터치되는 것을 검출하는 기능을 가진다. 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 처리의 실행이 가능하고, 슬라이드 조작에 의하여 빨리 감기 또는 빨리 되감기의 처리의 실행 등이 가능하다. 또한 2개의 하우징(721) 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 디바이스(광전 변환 소자라고도 함)를 사용할 수 있다. 광전 변환 디바이스의 활성층에는 무기 반도체 및 유기 반도체 중 한쪽 또는 양쪽을 사용할 수 있다.
도 13의 (C)에 나타낸 전자 기기(800A) 및 도 13의 (D)에 나타낸 전자 기기(800B)는 각각 한 쌍의 표시부(820)와, 하우징(821)과, 통신부(822)와, 한 쌍의 장착부(823)와, 제어부(824)와, 한 쌍의 촬상부(825)와, 한 쌍의 렌즈(832)를 가진다.
표시부(820)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다. 따라서 신뢰성이 높은 전자 기기로 할 수 있다.
표시부(820)는 하우징(821)의 내부의 렌즈(832)를 통하여 시인할 수 있는 위치에 제공된다. 또한 한 쌍의 표시부(820)에 상이한 화상을 표시시킴으로써, 시차를 이용한 3차원 표시도 가능하다.
전자 기기(800A) 및 전자 기기(800B)는 각각 VR용 전자 기기라고 할 수 있다. 전자 기기(800A) 또는 전자 기기(800B)를 장착한 사용자는 렌즈(832)를 통하여 표시부(820)에 표시되는 화상을 시인할 수 있다.
전자 기기(800A) 및 전자 기기(800B)는 각각 렌즈(832) 및 표시부(820)가 사용자의 눈의 위치에 따라 최적의 위치가 되도록, 이들의 좌우의 위치를 조정할 수 있는 기구를 가지는 것이 바람직하다. 또한 렌즈(832)와 표시부(820)의 거리를 바꿈으로써 초점을 조정하는 기구를 가지는 것이 바람직하다.
장착부(823)에 의하여, 사용자는 전자 기기(800A) 또는 전자 기기(800B)를 머리에 장착할 수 있다. 또한 예를 들어 도 13의 (C) 등에서는 안경다리(조인트 또는 템플 등이라고도 함)와 같은 형상으로서 예시하였지만 이에 한정되지 않는다. 장착부(823)는 사용자가 장착할 수 있으면 좋고, 예를 들어 헬멧형 또는 밴드형이어도 좋다.
촬상부(825)는 외부의 정보를 취득하는 기능을 가진다. 촬상부(825)가 취득한 데이터는 표시부(820)에 출력할 수 있다. 촬상부(825)에는 이미지 센서를 사용할 수 있다. 또한 망원 및 광각 등 복수의 화각에 대응할 수 있도록 복수의 카메라를 제공하여도 좋다.
또한 여기서는 촬상부(825)를 가지는 예를 나타내었지만 대상물의 거리를 측정할 수 있는 측거 센서(이하, 검지부라고도 함)를 제공하면 좋다. 즉 촬상부(825)는 검지부의 일 형태이다. 검지부로서는, 예를 들어 이미지 센서 또는 라이다(LIDAR: Light Detection and Ranging) 등의 거리 화상 센서를 사용할 수 있다. 카메라로 얻은 화상과, 거리 화상 센서로 얻은 화상을 사용함으로써 더 많은 정보를 취득하고, 정밀도가 더 높은 제스처 조작이 가능해진다.
전자 기기(800A)는 골전도 이어폰으로서 기능하는 진동 기구를 가져도 좋다. 예를 들어 표시부(820), 하우징(821), 및 장착부(823) 중 어느 하나 또는 복수에 상기 진동 기구를 가지는 구성을 적용할 수 있다. 이에 의하여 헤드폰, 이어폰, 또는 스피커 등의 음향 기기가 별도로 필요하지 않아, 전자 기기(800A)를 장착만 하면 영상과 음성을 즐길 수 있다.
전자 기기(800A) 및 전자 기기(800B)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(750)과 무선 통신을 하는 기능을 가져도 좋다. 이어폰(750)은 통신부(도시하지 않았음)를 가지고, 무선 통신 기능을 가진다. 이어폰(750)은 무선 통신 기능에 의하여 전자 기기로부터 정보(예를 들어 음성 데이터)를 수신할 수 있다. 예를 들어 도 13의 (A)에 나타낸 전자 기기(700A)는 무선 통신 기능에 의하여 이어폰(750)에 정보를 송신하는 기능을 가진다. 또한 예를 들어 도 13의 (C)에 나타낸 전자 기기(800A)는 무선 통신 기능에 의하여 이어폰(750)에 정보를 송신하는 기능을 가진다.
또한 전자 기기가 이어폰부를 가져도 좋다. 도 13의 (B)에 나타낸 전자 기기(700B)는 이어폰부(727)를 가진다. 예를 들어 이어폰부(727)와 제어부는 서로 유선으로 접속되는 구성으로 할 수 있다. 이어폰부(727)와 제어부를 연결하는 배선의 일부는 하우징(721) 또는 장착부(723)의 내부에 배치되어도 좋다.
마찬가지로, 도 13의 (D)에 나타낸 전자 기기(800B)는 이어폰부(827)를 가진다. 예를 들어 이어폰부(827)와 제어부(824)는 서로 유선으로 접속되는 구성으로 할 수 있다. 이어폰부(827)와 제어부(824)를 연결하는 배선의 일부는 하우징(821) 또는 장착부(823)의 내부에 배치되어도 좋다. 또한 이어폰부(827)와 장착부(823)가 자석을 가져도 좋다. 이에 의하여, 이어폰부(827)를 장착부(823)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.
이와 같이 본 발명의 일 형태의 전자 기기로서는, 안경형(전자 기기(700A) 및 전자 기기(700B) 등) 및 고글형(전자 기기(800A) 및 전자 기기(800B) 등) 모두 적합하다.
또한 본 발명의 일 형태의 전자 기기는 유선 또는 무선으로 이어폰에 정보를 송신할 수 있다.
도 14의 (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 가진다. 표시부(6502)는 터치 패널 기능을 가진다.
표시부(6502)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다. 따라서 신뢰성이 높은 전자 기기로 할 수 있다.
도 14의 (B)는 하우징(6501)의 마이크로폰(6506) 측의 단부를 포함한 단면 개략도이다.
하우징(6501)의 표시면 측에는 투광성을 가지는 보호 부재(6510)가 제공되고, 하우징(6501)과 보호 부재(6510)로 둘러싸인 공간 내에 표시 패널(6511), 광학 부재(6512), 터치 센서 패널(6513), 인쇄 기판(6517), 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 부분에 FPC(6515)가 접속되어 있다. FPC(6515)에는 IC(6516)가 실장되어 있다. FPC(6515)는 인쇄 기판(6517)에 제공된 단자에 접속되어 있다.
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 늘리지 않고 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 14의 (C)에 텔레비전 장치의 일례를 나타내었다. 텔레비전 장치(7100)에서는, 하우징(7171)에 표시부(7000)가 포함되어 있다. 여기서는, 스탠드(7173)에 의하여 하우징(7171)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 14의 (C)에 나타낸 텔레비전 장치(7100)의 조작은 하우징(7171)이 가지는 조작 스위치 및 별체의 리모트 컨트롤러(7151)에 의하여 수행할 수 있다. 또는 표시부(7000)에 터치 센서를 가져도 좋고, 손가락 등으로 표시부(7000)를 터치함으로써 텔레비전 장치(7100)를 조작하여도 좋다. 리모트 컨트롤러(7151)는 상기 리모트 컨트롤러(7151)로부터 출력되는 정보를 표시하는 표시부를 가져도 좋다. 리모트 컨트롤러(7151)가 가지는 조작 키 또는 터치 패널에 의하여 채널 및 음량을 조작할 수 있고, 표시부(7000)에 표시되는 영상을 조작할 수 있다.
또한 텔레비전 장치(7100)는 수신기 및 모뎀 등을 가지는 구성으로 한다. 수신기에 의하여 일반적인 텔레비전 방송을 수신할 수 있다. 또한 모뎀을 통하여 유선 또는 무선으로 통신 네트워크에 접속함으로써, 단방향(송신자로부터 수신자) 또는 쌍방향(송신자와 수신자 사이, 또는 수신자끼리 등)의 정보 통신을 수행할 수도 있다.
도 14의 (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 가진다. 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 14의 (E) 및 (F)에 디지털 사이니지의 일례를 나타내었다.
도 14의 (E)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 14의 (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 가진다.
도 14의 (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 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 14의 (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 연계할 수 있는 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)으로 한 게임을 실행시킬 수도 있다. 이에 의하여, 불특정 다수의 사용자가 동시에 게임에 참가하여 즐길 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태 또는 실시예와 적절히 조합할 수 있다. 또한 본 명세서에서 하나의 실시형태에 복수의 구성예가 제시되는 경우에는 구성예를 적절히 조합할 수 있다.
(실시예 1)
(합성예 1)
본 실시예에서는 본 발명의 일 형태의 유기 화합물 물성 또는 합성 방법에 대하여 설명한다. 구체적으로는, 실시형태 1에서 구조식(100)으로 나타낸 8,8'-피리딘-2,6-다이일-비스(5,6,7,8-테트라하이드로이미다조[1,2-a]피리미딘)(약칭: 2,6tip2Py)의 합성 방법에 대하여 설명한다. 2,6tip2Py의 구조를 이하에 나타낸다.
[화학식 15]
<2,6tip2Py의 합성>
2,6-다이브로모피리딘 1.3g(5.5mmol), 포타슘-tert-뷰턱사이드(약칭: KOtBu) 1.7g(16mmol), (±)-2,2'-비스(다이페닐포스피노)-1,1'-바이나프틸(약칭: rac-BINAP) 0.21g(0.33mmol), 아세트산 팔라듐(약칭: Pd(OAc)2) 50mg(0.22mol)을 첨가한 200mL 삼구 플라스크에 5,6,7,8-테트라하이드로이미다조[1,2-a]피리미딘 1.5g(12mmol)을 첨가하고, 플라스크 내를 질소 치환하였다. 이 혼합물에 탈수 톨루엔 19mL를 첨가하고, 플라스크 내를 감압 탈기하고, 그 후 질소 치환하였다. 이 혼합물을 90℃의 가열 조건에서 8시간 교반한 후, 실온까지 방랭(放冷)하였다. 반응 종료 후, 이 반응 혼합물을 흡인 여과하여 여과물을 얻었다. 얻어진 고체에 아세트산 에틸을 첨가하고 70℃에서 2시간 가열 교반하였다. 그 후, 흡인 여과를 수행하고, 불용물을 제거하고, 여과액을 감압 농축하였다. 얻어진 고체를 아세트산에틸 및 헥세인의 혼합 용매를 사용하여 재결정하고, 회색 고체(1.1g, 수율 64%)를 얻었다. 2,6tip2Py의 합성 스킴을 아래의 식(a-1)으로 나타낸다.
[화학식 16]
Figure pat00016
얻어진 회색 고체 1.1g을 트레인 서블리메이션법에 의하여, 아르곤 유량 5mL/min, 압력 2.9Pa, 가열 온도 190℃의 조건에서 24시간 가열하고, 승화 정제를 수행하였다. 그 결과, 목적물의 백색 고체(0.64g, 회수율 56%)를 얻었다.
승화 정제 후의 2,6tip2Py의 핵자기 공명 분광법(1H NMR) 스펙트럼을 도 15에 나타내었다. 또한 1H NMR에 의한 측정 결과를 이하에 나타낸다. 이 결과로부터 2,6tip2Py가 얻어진 것을 확인하였다.
1H NMR(CDCl3, 300MHz):δ=8.02(d, J=8.1Hz, 2H), 7.61(t, J=8.1Hz, 1H), 6.84(d, J=1.5Hz, 2H), 6.65(d, J=1.5Hz, 2H), 4.22-4.18(m, 4H), 4.01(t, J=6.0Hz, 4H), 2.26-2.16(m, 4H).
<발광 스펙트럼 및 흡수 스펙트럼 측정>
다음으로, 2,6tip2Py의 톨루엔 용액의 자외 가시 흡수 스펙트럼(이하, 단순히 "흡수 스펙트럼"이라고 함) 및 발광 스펙트럼을 측정하였다. 흡수 스펙트럼의 측정에는 자외 가시 분광 광도계(JASCO Corporation 제조, V770형)를 사용하였다. 또한 발광 스펙트럼의 측정에는 분광 형광 광도계(JASCO Corporation 제조, FP8600)를 사용하였다. 얻어진 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼의 측정 결과를 도 16에 나타내었다. 가로축은 파장을 나타내고, 세로축은 흡수 강도 및 발광 강도를 나타낸다.
도 16의 결과로부터 2,6tip2Py의 톨루엔 용액에서는 324nm 부근에 흡수 피크가 확인되고, 361nm 부근에 발광 파장의 피크가 확인되었다.
(실시예 2)
(합성예 2)
본 실시예에서는 실시형태 1에서 구조식(101)으로 나타낸 8,8'-(9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-2,7-다이일)비스(5,6,7,8-테트라하이드로이미다조[1,2-a]피리미딘)(약칭: 2,7tip2SF)의 합성 방법에 대하여 설명한다. 2,7tip2SF의 구조를 이하에 나타낸다.
[화학식 17]
<2,7tip2SF의 합성>
2,7-다이브로모-9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌] 2.6g(5.5mmol), 포타슘-tert-뷰톡사이드(약칭: KOtBu) 1.7g(16mmol), (±)-2,2'-비스(다이페닐포스피노)-1,1'-바이나프틸(약칭: rac-BINAP) 0.20g(0.33mmol), 아세트산 팔라듐(약칭: Pd(OAc)2) 52mg(0.22mol)을 첨가한 200mL 삼구 플라스크에 5,6,7,8-테트라하이드로이미다조[1,2-a]피리미딘 1.5g(12mmol)을 첨가하고, 플라스크 내를 질소 치환하였다. 이 혼합물에 탈수 톨루엔을 19mL 첨가하고, 플라스크 내를 감압 탈기하고, 그 후 질소 치환하였다. 이 혼합물을 90℃의 가열 조건에서 8시간 교반한 후, 실온까지 방랭하였다. 반응 종료 후, 이 반응 혼합물을 흡인 여과하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 메탄올 및 클로로폼으로 세정하고, 불용물을 제거하였다. 얻어진 여과액을 감압 농축하였다. 얻어진 고체를 아세트산에틸 및 메탄올을 사용하여 재결정하고, 회색 고체(1.2g, 수율 39%)를 얻었다. 2,7tip2SF의 합성 스킴을 아래의 식(b-1)으로 나타낸다.
[화학식 18]
Figure pat00018
얻어진 회색 고체 1.2g을 트레인 서블리메이션법에 의하여 아르곤 유량 5mL/min, 압력 3.1Pa, 가열 온도 285℃의 조건에서 17시간 가열하고, 승화 정제를 수행하였다. 그 결과, 목적물의 담황색 고체(0.33g, 회수율 28%)를 얻었다.
승화 정제 후의 2,7tip2SF의 1H NMR 스펙트럼을 도 17에 나타내었다. 또한 1H NMR에 의한 측정 결과를 이하에 나타낸다. 이 결과로부터 2,7tip2SF가 얻어진 것이 확인되었다.
1H NMR(CDCl3, 300MHz):δ=7.84-7.81(m, 4H), 7.73(d, J=7.9Hz, 2H), 7.34(td, J=7.5Hz, 1.1Hz, 2H), 7.10(td, J=7.5Hz, 1.1Hz, 2H), 6.79(d, J=7.9Hz, 2H), 6.66(d, J=2.0Hz, 2H), 6.50(d, J=1.5Hz, 2H), 6.39(d, J=2.0Hz, 2H), 3.87(t, J=6.0Hz, 4H), 3.48(t, J=5.7Hz, 4H), 2.13-2.05(m, 4H).
<발광 스펙트럼 및 흡수 스펙트럼 측정>
다음으로, 2,7tip2SF의 톨루엔 용액의 자외 가시 흡수 스펙트럼(이하, 단순히 "흡수 스펙트럼"이라고 함) 및 발광 스펙트럼을 측정하였다. 흡수 스펙트럼의 측정에는 자외 가시 분광 광도계(JASCO Corporation 제조, V770형)를 사용하였다. 또한 발광 스펙트럼의 측정에는 분광 형광 광도계(JASCO Corporation 제조, FP8600)를 사용하였다. 얻어진 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼의 측정 결과를 도 18에 나타내었다. 가로축은 파장을 나타내고, 세로축은 흡수 강도 및 발광 강도를 나타낸다.
도 18의 결과로부터 2,7tip2SF의 톨루엔 용액에서는 359nm 부근에 흡수 피크가 확인되고, 376nm 부근에 발광 파장의 피크가 확인되었다.
(실시예 3)
본 실시예에서는 실시예 1 및 실시예 2에서 합성한 유기 화합물을 사용하여 본 발명의 일 형태의 유기 화합물의 용해도에 대하여 설명한다. 또한 본 실시예의 용해도 시험은 1기압, 실온(RT)에서 수행하였다.
<2,6tip2Py의, 육안에 의한 용해도 시험>
1.21mg의 2,6tip2Py를 샘플병(용량 110mL)에 놓고, 물 10mL를 첨가하였다. 이 혼합물에 초음파를 1분간 조사하였다. 녹이지 않은 것이 있는지를 육안에 의하여 확인한 결과, 백색 분말의 침전이 확인되었다. 또한 10mL의 물을 첨가하고, 1분간의 초음파 조사를 수행하여 육안에 의하여 확인한 결과, 백색 분말의 침전이 확인되었다. 이를 육안에 의하여 용해가 확인될 때까지 반복적으로 계속하였다.
물의 양이 총 100mL가 될 때까지 백색 분말의 침전이 확인되었다. 이 결과로부터, 육안에 의한 용해도 시험에서는 측정이 불가능하다고 판단하였다.
<2,7tip2SF의, 육안에 의한 용해도 시험>
1.23mg의 2,7tip2SF를 샘플병(용량 110mL)에 놓고, 물 10mL를 첨가하였다. 이 혼합물에 초음파를 1분간 조사하였다. 녹이지 않은 것이 있는지를 육안에 의하여 확인한 결과, 백색 분말의 침전이 확인되었다. 또한 10mL의 물을 첨가하고, 1분간의 초음파 조사를 수행하여 육안에 의하여 확인한 결과, 담황색 분말의 침전이 확인되었다. 이를 육안에 의하여 용해가 확인될 때까지 반복적으로 계속하였다.
물의 양이 총 100mL가 될 때까지 담황색 분말의 침전이 확인되었다. 이 결과로부터, 육안에 의한 용해도 시험에서는 측정이 불가능하다고 판단하였다.
(참고예 1)
<hpp2Py의, 육안에 의한 용해도 시험>
본 발명의 일 형태의 유기 화합물인 2,6tip2Py의 구아니딘 골격 중 이미다졸 고리를 하이드로피리미딘 고리로 치환한 구조를 가지는, 1,1'-피리딘-2,6-다이일-비스(1,3,4,6,7,8-헥사하이드로-2H-피리미도[1,2-a]피리미딘)(약칭: hpp2Py) 50.2mg을 샘플병(용량 5mL)에 놓고, 물 1.0mL를 첨가하였다. 녹이지 않은 것이 있는지를 육안에 의하여 확인한 결과, 용해되어 있었다.
이상의 결과로부터, 1.0mL의 물에 용해되는 hpp2Py의 중량은 50.2mg 이상인 것을 알 수 있었다. 또한 물에 대한 hpp2Py의 용해도는 중량분율로 4.8×10-2 이상이라고 환산할 수 있다.
(참고예 2)
<2,7hpp2SF의, 육안에 의한 용해도 시험>
본 발명의 일 형태의 유기 화합물인 2,7tip2SF의 구아니딘 골격 중, 이미다졸 고리를 하이드로피리미딘 고리로 치환한 구조를 가지는, 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) 1.16mg을 샘플병(용량 20mL)에 놓고, 물 0.5mL를 첨가하였다. 이 혼합물에 초음파를 1분간 조사하였다. 녹이지 않은 것이 있는지를 육안에 의하여 확인한 결과, 백색 분말의 침전이 확인되었다. 또한 0.5mL의 물을 첨가하고, 1분간의 초음파 조사를 수행하여 육안에 의하여 확인한 결과, 백색 분말의 침전이 확인되었다. 이를 육안에 의하여 용해가 확인될 때까지 반복적으로 계속하였다.
물의 양이 총 3.0mL가 될 때까지는 백색 분말의 침전이 확인되었다. 또한 0.5mL의 물을 더하여 초음파를 조사한 결과, 백색 분말의 침전은 확인되지 않았다.
이상의 결과로부터, 1.0mL의 물에 용해하는 2,7hpp2SF의 중량은 0.33mg 이상 0.39mg 미만인 것을 알 수 있었다. 또한 물에 대한 2,7hpp2SF의 용해도는 중량분율로 3.3×10-4 이상 3.9×10-4 미만으로 환산할 수 있다.
상기 실험 방법에서는 2,6tip2Py, 2,7tip2SF의 물에 대한 용해도를 산출할 수 없었기 때문에, 다른 방법으로서 액체 크로마토그래프 질량 분석(LC/MS 분석)에 의하여 용해도를 산출하였다.
<2,6tip2Py의 LC/MS 분석에 의한 용해도 시험>
LC/MS 분석에서는 LC(액체 크로마토그래피) 분리를 Waters Corporation 제조, Acquity UPLC에 의하여 수행하고, MS 분석(질량 분석)을 Waters Corporation 제조, Xevo G2 Tof MS에 의하여 수행하였다. LC 분리에서 칼럼으로서는 Acquity UPLC BEH C8(2.1×100mm, 1.7μm)를 사용하였다. 이동상은 이동상 A를 아세토나이트릴로 하고 이동상 B를 0.1% 폼산 수용액으로 하였다. 또한 샘플의 주입량은 5.0μL로 하였다. 또한 포토다이오드 어레이 검출기의 파장을 270nm로 설정하여 분석을 수행하였다.
2,6tip2Py 1mg을 5mL 샘플병에 넣고, 클로로폼 1mL를 첨가하고, 5분 동안 초음파 조사를 수행하였다. 고체가 완전히 용해된 것을 확인한 후, 이 용액을 아세토나이트릴로 5배 희석하고, 200mg/L의 농도의 용액을 조정하였다. 이 용액을 아세토나이트릴로 희석하고, 40mg/L, 20mg/L, 10mg/L의 농도의 용액을 조정하였다. 조정한 용액을 사용하여 LC/MS 분석을 수행하고, 각 농도의 용액에서 얻어진 2,6tip2Py 유래의 피크 면적값을 사용하여 검량선을 작성하였다.
다음으로 2,6tip2Py의 물에 대한 용해도를 측정하였다.
2,6tip2Py 1mg을 5mL 샘플병에 넣고, 물 1mL를 첨가하고, 5분간의 초음파 조사를 수행하였다. 이 혼합물을 멤브레인 필터를 사용하여 여과하여 고체를 제거하고, 얻어진 여과액을 아세토나이트릴로 5배 희석하였다. 얻어진 용액에 대하여 LC/MS 분석을 수행하였다.
검량선과, LC/MS 분석에 의하여 얻어진 신호 강도로부터, 물 1mL에 대하여 용해하는 2,6tip2Py는 0.018mg인 것을 알 수 있었다. 또한 물에 대한 2,6tip2Py의 용해도는 중량불율로 1.8×10-5로 환산할 수 있다.
<2,7tip2SF의 LC/MS 분석에 의한 용해도 시험>
2,7tip2SF 1mg을 5mL 샘플병에 넣고, 물 1mL를 첨가하고, 5분간의 초음파 조사를 수행하였다. 이 혼합물을 멤브레인 필터를 사용하여 여과하여 고체를 제거하고, 얻어진 여과액을 아세토나이트릴로 5배 희석하였다. 얻어진 용액에 대하여 LC/MS 분석을 수행하였다.
그러나 LC/MS 분석에 의하여 2,7tip2SF에서 유래하는 피크 면적값을 얻을 수 없었다. 그러므로 2,7tip2SF는 물에 녹지 않는 유기 화합물인 것을 알 수 있었다.
이상의 결과로부터, 2,6tip2Py 및 2,7tip2SF는 물에 대한 용해성이 매우 낮은 유기 화합물이라고 할 수 있다. 한편, 참고예로서 나타낸 바와 같이 이들 유기 화합물의 구아니딘 골격 중 이미다졸 고리를 하이드로피리미딘 고리로 치환한 구조를 가지는 hpp2Py 및 2,7hpp2SF에서는 물에 대한 용해도가 높았기 때문에, 이미다졸 고리를 포함하는 구아니딘 골격으로 하는 것이, 물에 대한 용해성을 낮추는 데 유효한 것을 알 수 있었다.
따라서 일반식(G1)으로 나타내어지는 본 발명의 일 형태의 유기 화합물은, 제작 공정에 물, 또는 물을 용매로 하는 약액을 사용한 처리를 포함하는 발광 디바이스(즉 리소그래피법에 의한 가공을 수행하는 발광 디바이스)에 적합하게 사용할 수 있는 것을 알 수 있었다.
(실시예 4)
본 실시예에서는 실시예 1 및 실시예 2에서 합성한 유기 화합물을 사용한 발광 디바이스인 발광 디바이스 1 및 발광 디바이스 2에 대하여 설명한다. 발광 디바이스 1 및 발광 디바이스 2에 사용한 유기 화합물의 구조식을 이하에 나타낸다.
[화학식 19]
(발광 디바이스 1의 제작 방법)
우선 유리 기판 위에 반사 전극으로서 은(Ag), 팔라듐(Pd), 구리(Cu)를 포함하는 합금(약칭: APC)을 스퍼터링법에 의하여 100nm의 막 두께로 성막한 후, 투명 전극으로서 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법에 의하여 100nm의 막 두께로 성막하여, 제 1 전극(101)을 형성하였다. 또한 그 전극 면적은 4mm2(2mm×2mm)로 하였다. 또한 투명 전극은 양극으로서 기능하고, 상기 반사 전극과 합쳐서 제 1 전극으로 간주할 수 있다.
다음으로, 기판 위에 발광 디바이스를 형성하기 위한 전처리로서 기판의 표면을 물로 세정하고, 200℃에서 1시간 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 수행하였다.
그 후, 내부 압력이 약 10-4Pa까지 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에서 170℃에서 30분 가열 처리를 수행한 후, 기판을 약 30분 방랭하였다.
다음으로, 제 1 전극이 형성된 면이 아래쪽이 되도록 기판을 진공 증착 장치 내에 제공된 홀더에 고정하고, 제 1 전극 위에 증착법에 의하여 N-(바이페닐-4-일)-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBBiF)(구조식(i)) 및 분자량이 672이고 플루오린을 포함하는 전자 억셉터 재료(OCHD-003)를 중량비가 1:0.03(=PCBBiF:OCHD-003)이 되도록 10nm 공증착하여 정공 주입층을 형성하였다.
정공 주입층 위에 PCBBiF를 60nm 증착하고, 제 1 정공 수송층을 형성하였다.
다음으로, 제 1 정공 수송층 위에 4,8-비스[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-[1]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 4,8mDBtP2Bfpm)(구조식(ii)), 9-(2-나프틸)-9'-페닐-9H,9'H-3,3'-바이카바졸(약칭: βNCCP)(구조식(iii)), 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))(구조식(iv))을 중량비가 0.5:0.5:0.1(=4,8mDBtP2Bfpm:βNCCP:Ir(ppy)2(mbfpypy-d3))이 되도록 40nm 공증착하여 제 1 발광층을 형성하였다.
다음으로, 2-{3-[3-(N-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸-9-일]페닐}다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mPCCzPDBq)(구조식(v))을 10nm가 되도록 증착한 후, 2,2'-(1,3-페닐렌)비스(9-페닐-1,10-페난트롤린)(약칭: mPPhen2P)(구조식(vi))을 막 두께가 15nm가 되도록 증착하여 제 1 전자 수송층을 형성하였다.
제 1 전자 수송층의 형성 후, mPPhen2P와, 상기 구조식(100)으로 나타내어지는 본 발명의 일 형태의 유기 화합물인 2,6tip2Py를 중량비가 1:1(=mPPhen2P:2,6tip2Py)이 되도록 5nm 공증착하여 제 1 층을 형성하였다. 다음으로, 구리프탈로사이아닌(약칭: CuPc)(구조식(vii))을 2nm가 되도록 성막함으로써, 제 1 층과 제 2 층 사이에 전자의 수수를 원활하게 하기 위한 제 3 층을 형성하였다. 또한 PCBBiF와 OCHD-003을 중량비가 1:0.15(=PCBBiF:OCHD-003)가 되도록 10nm 공증착하여 제 2 층을 형성함으로써, 제 1 층, 제 3 층, 및 제 2 층을 가지는 중간층을 형성하였다.
다음으로, 중간층 위에 PCBBiF를 40nm 증착하고, 제 2 정공 수송층을 형성하였다.
제 2 정공 수송층 위에 4,8mDBtP2Bfpm과, βNCCP와, Ir(ppy)2(mbfpypy-d3)을 중량비가 0.5:0.5:0.1(=4,8mDBtP2Bfpm:βNCCP:Ir(ppy)2(mbfpypy-d3))이 되도록 40nm 공증착하여 제 2 발광층을 형성하였다.
그 후, 2mPCCzPDBq를 막 두께가 20nm가 되도록 증착하고, 또한 mPPhen2P를 막 두께가 20nm가 되도록 증착하여 제 2 전자 수송층을 형성하였다.
제 2 전자 수송층 위에 플루오린화 리튬(LiF)과 이터븀(Yb)을 체적비가 2:1(=LiF:Yb)이 되도록 1.5nm 공증착하여 전자 주입층을 형성하고, 마지막에 은(Ag)과 마그네슘(Mg)을 체적비가 1:0.1, 막 두께가 15nm가 되도록 공증착함으로써 제 2 전극을 형성하여 발광 디바이스 1을 제작하였다.
제 2 전극은 광을 반사하는 기능과 광을 투과시키는 기능을 가지는 반투과·반반사 전극이고, 본 실시예의 발광 디바이스는 제 2 전극으로부터 광을 추출하는 톱 이미션형이고, 탠덤형의 발광 디바이스이다. 또한 제 2 전극 위에는 캡층으로서 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조싸이오펜)(약칭: DBT3P-II)(구조식(viii))을 70nm 증착하여 추출 효율을 향상시켰다.
(발광 디바이스 2의 제작 방법)
발광 디바이스 2는 발광 디바이스 1에서 중간층의 제 1 층에 사용한 2,6tip2Py를 상기 구조식(101)으로 나타내어지는 본 발명의 일 형태의 유기 화합물인 2,7tip2SF로 치환한 점에서 발광 디바이스 1과 다르다. 즉 발광 디바이스 2는 제 1 층을 mPPhen2P와, 2,7tip2SF를 중량비가 1:1(=mPPhen2P:2,7tip2SF)이 되도록 5nm 공증착함으로써 형성한 점 이외는 발광 디바이스 1과 마찬가지로 제작하였다.
발광 디바이스 1 및 발광 디바이스 2의 소자 구조를 아래의 표에 정리하였다.
[표 1]
Figure pat00020
상기 발광 디바이스 1 및 발광 디바이스 2를 질소 분위기의 글로브 박스 내에서, 발광 디바이스가 대기에 노출되지 않도록 유리 기판으로 밀봉하는 작업(UV경화성의 실재를 소자의 주위에 도포하고, 발광 디바이스에는 조사하지 않도록 실재에만 UV를 조사하고, 대기압하에서 80℃에서 1시간의 열처리를 수행함)을 수행한 후, 각 발광 디바이스의 초기 특성을 측정하였다.
발광 디바이스 1의 휘도-전류 밀도 특성을 도 19에, 전류 효율-휘도 특성을 도 20에, 휘도-전압 특성을 도 21에, 전류-전압 특성을 도 22에, 전계 발광 스펙트럼을 도 23에 나타내었다. 또한 발광 디바이스 2의 휘도-전류 밀도 특성을 도 24에, 전류 효율-휘도 특성을 도 25에, 휘도-전압 특성을 도 26에, 전류-전압 특성을 도 27에, 전계 발광 스펙트럼을 도 28에 나타내었다. 또한 발광 디바이스 2에 2mA(50mA/cm2)의 전류를 흘리고, 정전류 구동을 수행하였을 때의 구동 시간에 대한 휘도 변화를 도 29에 나타내었다. 또한 휘도 1000cd/m2 부근에서의 주요 특성을 아래의 표에 나타낸다. 또한 휘도, CIE 색도, 및 전계 발광 스펙트럼의 측정에는 분광 방사계(Topcon Technohouse Corporation 제조, SR-UL1R)를 사용하여, 상온에서 측정하였다.
[표 2]
Figure pat00021
도 19 내지 도 29 및 상기 표로부터, 발광 디바이스 1 및 발광 디바이스 2는 양호한 발광 특성을 가지는 발광 디바이스인 것을 알 수 있었다.
(실시예 5)
본 실시예에서는 실시예 1 및 실시예 2에서 합성한 유기 화합물을 사용한 발광 디바이스인 발광 디바이스 3 및 발광 디바이스 4에 대하여 설명한다. 또한 발광 디바이스 3 및 발광 디바이스 4에 사용한 유기 화합물은 발광 디바이스 1 및 발광 디바이스 2에 사용한 유기 화합물과 같이 때문에, 구조식을 생략한다.
(발광 디바이스 3의 제작 방법)
발광 디바이스 3은 발광 디바이스 1에서 중간층의 제 1 층에 사용한 mPPhen2P 및 2,6tip2Py의 중량비를 1:0.5(=mPPhen2P:2,6tip2Py)로 하고, 또한 제 2 전자 수송층의 형성 후에 포토리소그래피법에 의한 가공 및 가열 처리를 수행한 점에서 발광 디바이스 1과 다르다. 그 외는 발광 디바이스 1과 마찬가지로 제작하였다.
포토리소그래피법에 의한 가공 및 가열 처리에 대하여 설명한다. 기판을 진공 증착 장치에서 꺼내고, 대기에 노출시킨 후에 트라이메틸알루미늄(약칭: TMA)을 전구체로서 사용하고 스증기를 산화제로서 사용하여 ALD법에 의하여 산화 알루미늄을 30nm가 되도록 성막하여, 제 1 희생층을 형성하였다.
제 1 희생층 위에 인듐, 갈륨, 아연, 및 산소를 포함하는 복합 산화물(약칭: IGZO)을 스퍼터링법에 의하여 50nm가 되도록 성막하고, 제 2 희생층을 형성하였다.
포토레지스트를 사용하여 제 2 희생층 위에 레지스트를 형성하고, 리소그래피법을 사용하여 제 1 전극의 단부에서 3.5μm 떨어진 위치에 3μm의 폭의 슬릿이 형성되도록 가공하였다.
구체적으로는, 레지스트를 마스크로 하여 인산 수용액을 포함하는 약액을 사용하여 제 2 희생층을 가공하고, 그 후 플루오로폼(CHF3)과 헬륨(He)을 CHF3:He=1:9(유량비)로 포함하는 에칭 가스를 사용하여 제 1 희생층을 가공하였다. 그 후, 산소(O2)를 포함하는 에칭 가스를 사용하여 제 2 전자 수송층, 제 2 발광층, 제 2 정공 수송층, 중간층, 제 1 전자 수송층, 제 1 발광층, 제 1 정공 수송층, 정공 주입층을 가공하였다.
포토리소그래피법에 의한 가공 후, 물을 용매로 하는 염기성 약액을 사용하여 제 2 희생층 및 제 1 희생층을 제거하고, 제 2 전자 수송층을 노출시켰다. 그 후, 약 10-4Pa까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에서 110℃에서 1시간의 가열 처리를 수행하였다.
이상과 같이 포토리소그래피법에 의한 가공 및 가열 처리에서는 물, 또는 물을 용매로 하는 약액을 사용한 처리를 수행한다.
(발광 디바이스 4의 제작 방법)
발광 디바이스 4는 발광 디바이스 2에서 중간층의 제 1 층에 사용한 mPPhen2P 및 2,7tip2SF의 중량비를 1:0.5(=mPPhen2P:2,7tip2SF)로 하고, 또한 제 2 전자 수송층의 형성 후에 포토리소그래피법에 의한 가공 및 가열 처리를 수행한 점에서, 발광 디바이스 2와 다르다. 그 외는 발광 디바이스 2와 마찬가지로 제작하였다. 또한 포토리소그래피법에 의한 가공 및 가열 처리는 발광 디바이스 3과 마찬가지로 수행하였다.
발광 디바이스 3 및 발광 디바이스 4의 소자 구조를 아래의 표에 정리하였다.
[표 3]
Figure pat00022
상기 발광 디바이스 3 및 비교 발광 디바이스 4를 질소 분위기의 글로브 박스 내에서, 발광 디바이스가 대기에 노출되지 않도록 유리 기판으로 밀봉하는 작업(UV경화성의 실재를 소자의 주위에 도포하고, 발광 디바이스에는 조사하지 않도록 실재에만 UV를 조사하고, 대기압하에서 80℃에서 1시간의 열처리를 수행함)을 수행한 후, 각 발광 디바이스의 초기 특성을 측정하였다.
발광 디바이스 3의 휘도-전류 밀도 특성을 도 30에, 전류 효율-휘도 특성을 도 31에, 휘도-전압 특성을 도 32에, 전류-전압 특성을 도 33에, 전계 발광 스펙트럼을 도 34에 나타내었다. 또한 발광 디바이스 4의 휘도-전류 밀도 특성을 도 35에, 전류 효율-휘도 특성을 도 36에, 휘도-전압 특성을 도 37에, 전류-전압 특성을 도 38에, 전계 발광 스펙트럼을 도 39에 나타내었다. 또한 발광 디바이스 4에 2mA(50mA/cm2)의 전류를 흘리고, 정전류 구동을 수행하였을 때의 구동 시간에 대한 휘도 변화를 도 40에 나타내었다. 또한 휘도 1000cd/m2 부근에서의 주요 특성을 아래의 표에 나타낸다. 또한 휘도, CIE 색도, 및 전계 발광 스펙트럼의 측정에는 분광 방사계(Topcon Technohouse Corporation 제조, SR-UL1R)를 사용하여, 상온에서 측정하였다.
[표 4]
Figure pat00023
도 30 내지 도 40 및 상기 표로부터 발광 디바이스 3 및 발광 디바이스 4는 양호한 발광 특성을 가지는 발광 디바이스인 것을 알 수 있었다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 일 형태의 유기 화합물은 물에 대한 용해성이 낮은 유기 화합물이기 때문에, 제작 공정에 물, 또는 물을 용매로 하는 약액을 사용한 처리를 포함하는 경우(즉 리소그래피법에 의한 가공을 수행하는 경우)이어도, 적합하게 사용되는 것을 알 수 있었다.
(실시예 6)
본 실시예에서는 실시형태 1에서 구조식(113)으로 나타낸 8-(9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-2-일)-5,6,7,8-테트라하이드로이미다조[1,2-a]피리미딘(약칭: tipSF)의 합성 방법에 대하여 설명한다. tipSF의 구조를 이하에 나타낸다.
[화학식 20]
<tipSF의 합성>
2-브로모-9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌] 18g(46mmol), 포타슘-tert-뷰톡사이드(약칭: KOtBu) 13g(0.12mol), (±)-2,2'-비스(다이페닐포스피노)-1,1'-바이나프틸(약칭: rac-BINAP) 1.7g(2.7mmol), 5,6,7,8-테트라하이드로이미다조[1,2-a]피리미딘 7.0g(57mmol)을 300mL 삼구 플라스크에 첨가하고, 플라스크 내를 질소 치환하였다. 이 혼합물에 탈수 톨루엔을 150mL 첨가하고, 감압하에서 교반함으로써 탈기하였다. 이 혼합물에 아세트산 팔라듐(약칭: Pd(OAc)2) 0.41g(1.8mmol)을 첨가하고, 질소 기류하, 90℃에서 8시간 교반하였다. 교반 후, 실온까지 방랭하였다. 이 혼합물의 불용물을 흡인 여과에 의하여 제거하고, 얻어진 여과액을 톨루엔에 의하여 추출하였다. 그 후, 추출한 용액을 농축하고 잔류물을 얻었다. 얻어진 잔류물에 소량의 톨루엔을 첨가하여 초음파를 조사하고, 고체를 흡인 여과에 의하여 여과한 결과, 목적물의 담황색 고체(11g, 수율 55%)를 얻었다. tipSF의 합성 스킴을 아래의 식(c-1)으로 나타내었다.
[화학식 21]
Figure pat00025
얻어진 담황색 고체 11g을 트레인 서블리메이션법에 의하여 승화 정제하였다. 승화 정제는 아르곤 유량 10mL/min, 압력 6.0Pa, 가열 온도 225℃의 조건에서 48시간 가열하여 수행하였다. 그 결과, 목적물의 백색 고체(6.7g, 회수율 61%)를 얻었다.
승화 정제 후의 tipSF의 1H NMR 스펙트럼을 도 41에 나타내었다. 또한 1H NMR에 의한 측정 결과를 이하에 나타낸다. 이 결과로부터, tipSF가 얻어진 것을 확인하였다.
1H NMR(CDCl3, 300MHz):δ=7.92(dd, J=8.4, J=2.4Hz, 1H), 7.84-7.76(m, 4H), 7.38-7.29(m, 3H), 7.10(td, J=7.5, J=0.9Hz, 2H), 7.02(td, J=7.5, J=0.6Hz, 1H), 6.76(d, J=7.2Hz, 2H), 6.67-6.64(m, 2H), 6.51(sd, J=1.5Hz, 1H), 6.45(sd, J=1.8Hz, 1H), 3.87(t, J=6.15Hz, 2H), 3.50(t, J=5.7Hz, 2H), 2.14-2.06(m, 2H).
(실시예 7)
본 실시예에서는 아릴 할라이드와의 커플링 반응의 생성물에서 5,6,7,8-테트라하이드로이미다조[1,2-a]피리미딘에서 유래하는 부분 구조의 어느 질소가 피리딘에 결합되어 있는지를 특정하기 위하여, 본 발명의 일 형태의 유기 화합물의 X선 결정 구조 해석을 수행한 결과를 나타내었다. 구체적으로는, 실시예 1에서 합성 방법을 나타낸 2,6tip2Py에 대하여, 단결정 X선 구조 해석 장치(Rigaku Corporation 제조, XtaLAB Synergy-Custom)를 사용하여 X선 결정 구조 해석을 수행하였다.
우선 백색 고체인 2,6tip2Py를 헥세인과 아세트산에틸을 사용하여 재결정함으로써, 백색 각기둥상 결정을 얻었다. 얻어진 백색 각기둥상 결정을 X선 결정 구조 해석한 결과를 도 42의 분자 구조도에 나타내었다. 도 42로부터, 2,6tip2Py에서는 5,6,7,8-테트라하이드로이미다조[1,2-a]피리미딘의 5위치의 질소 원자가 피리딘과 결합되어 있는 것을 확인하였다.
이상의 X선 결정 구조 해석 결과로부터, 2,6tip2Py의 1H NMR 스펙트럼(도 15의 (A) 내지 (C))에서 확인된 6.84ppm, 6.65ppm의 피크는 5,6,7,8-테트라하이드로이미다조[1,2-a]피리미딘의 2위치 및 3위치의 탄소에 결합한 수소 원자의 피크인 것을 확인하였다.
실시예 2에서 합성 방법을 나타낸 2,7tip2SF의 1H NMR 스펙트럼(도 17의 (A) 내지 (C))에서도, 6.5ppm 부근에 피크가 확인되고, 이들도 5,6,7,8-테트라하이드로이미다조[1,2-a]피리미딘의 2위치 및 3위치의 탄소에 결합한 수소 원자의 피크인 것으로 추측된다. 따라서, 2,7tip2SF도 5,6,7,8-테트라하이드로이미다조[1,2-a]피리미딘의 5위치의 질소 원자가 9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]과 결합되어 있다고 할 수 있다.
100A: 표시 장치
100: 표시 장치
101: 제 1 전극
101a: 제 1 전극
101b: 제 1 전극
102: 제 2 전극
103: 유기 화합물층
103a: 유기 화합물층
103b: 유기 화합물층
103B: 유기 화합물층
103Bf: 유기 화합물막
103G: 유기 화합물층
103Gf: 유기 화합물막
103R: 유기 화합물층
103Rf: 유기 화합물막
104: 공통층
110B: 부화소
110G: 부화소
110R: 부화소
110: 부화소
111: 정공 주입층
111a: 정공 주입층
111b: 정공 주입층
112: 정공 수송층
112_1: 제 1 정공 수송층
112a_1: 제 1 정공 수송층
112b_1: 제 1 정공 수송층
112_2: 제 2 정공 수송층
112a_2: 제 2 정공 수송층
112b_2: 제 2 정공 수송층
113_1: 제 1 발광층
113a_1: 제 1 발광층
113b_1: 제 1 발광층
113_2: 제 2 발광층
113a_2: 제 2 발광층
113b_2: 제 2 발광층
113: 발광층
114: 전자 수송층
114_1: 제 1 전자 수송층
114a_1: 제 1 전자 수송층
114b_1: 제 1 전자 수송층
114_2: 제 2 전자 수송층
114a_2: 제 2 전자 수송층
114b_2: 제 2 전자 수송층
115: 전자 주입층
116_1: 제 1 중간층
116_2: 제 2 중간층
116: 중간층
116a: 중간층
116b: 중간층
117: 제 2 층
117a: 제 2 층
117b: 제 2 층
118: 제 3 층
118a: 제 3 층
118b: 제 3 층
119: 제 1 층
119a: 제 1 층
119b: 제 1 층
120: 기판
122: 수지층
125f: 무기 절연막
125: 무기 절연층
127a: 절연층
127f: 절연막
127: 절연층
130B: 발광 디바이스
130G: 발광 디바이스
130R: 발광 디바이스
130: 발광 디바이스
130a: 발광 디바이스
130b: 발광 디바이스
131: 보호층
132B: 착색층
132G: 착색층
132R: 착색층
140: 접속부
141: 영역
151a: 도전층
151B: 도전층
151b: 도전층
151C: 도전층
151c: 도전층
151f: 도전막
151G: 도전층
151R: 도전층
151: 도전층
152a: 도전층
152B: 도전층
152b: 도전층
152C: 도전층
152c: 도전층
152f: 도전막
152G: 도전층
152R: 도전층
152: 도전층
155: 공통 전극
156B: 절연층
156C: 절연층
156f: 절연막
156G: 절연층
156R: 절연층
156: 절연층
158: 희생층
158B: 희생층
158Bf: 희생막
158G: 희생층
158Gf: 희생막
158R: 희생층
158Rf: 희생막
159B: 마스크층
159Bf: 마스크막
159G: 마스크층
159Gf: 마스크막
159R: 마스크층
159Rf: 마스크막
171: 절연층
172: 도전층
173: 절연층
174: 절연층
175: 절연층
176: 플러그
177: 화소부
178: 화소
179: 도전층
190B: 레지스트 마스크
190G: 레지스트 마스크
190R: 레지스트 마스크
191: 레지스트 마스크
240: 용량
241: 도전층
243: 절연층
245: 도전층
254: 절연층
255: 절연층
256: 플러그
261: 절연층
271: 플러그
280: 표시 모듈
281: 표시부
282: 회로부
283a: 화소 회로
283: 화소 회로부
284a: 화소
284: 화소부
285: 단자부
286: 배선부
290: FPC
291: 기판
292: 기판
301: 기판
310: 트랜지스터
311: 도전층
312: 저저항 영역
313: 절연층
314: 절연층
315: 소자 분리층
501: 제 1 발광 유닛
501a: 제 1 발광 유닛
501b: 제 1 발광 유닛
502: 제 2 발광 유닛
502a: 제 2 발광 유닛
502b: 제 2 발광 유닛
503: 제 3 발광 유닛
700A: 전자 기기
700B: 전자 기기
721: 하우징
723: 장착부
727: 이어폰부
750: 이어폰
751: 표시 패널
753: 광학 부재
756: 표시 영역
757: 프레임
758: 코 받침
800A: 전자 기기
800B: 전자 기기
820: 표시부
821: 하우징
822: 통신부
823: 장착부
824: 제어부
825: 촬상부
827: 이어폰부
832: 렌즈
6500: 전자 기기
6501: 하우징
6502: 표시부
6503: 전원 버튼
6504: 버튼
6505: 스피커
6506: 마이크로폰
6507: 카메라
6508: 광원
6510: 보호 부재
6511: 표시 패널
6512: 광학 부재
6513: 터치 센서 패널
6515: FPC
6516: IC
6517: 인쇄 기판
6518: 배터리
7000: 표시부
7100: 텔레비전 장치
7151: 리모트 컨트롤러
7171: 하우징
7173: 스탠드
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

Claims (15)

  1. 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물:

    일반식(G1)에 있어서,
    Ar는 치환 또는 비치환된 고리를 형성하는 탄소수 6 내지 30의 방향족 탄화수소기, 또는 치환 또는 비치환된 고리를 형성하는 탄소수 2 내지 30의 헤테로 방향족 탄화수소기를 나타내고,
    R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 고리를 형성하는 탄소수 6 내지 13의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리를 형성하는 탄소수 2 내지 13의 헤테로아릴기를 나타내고,
    n은 1 내지 6의 정수를 나타내고,
    L은 일반식(L-1)으로 나타내어지는 기이고,
    일반식(L-1)에 있어서,
    R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기를 나타내고,
    k는 1 내지 5의 정수를 나타낸다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    k가 2 이상인 경우, R3들은 서로 같거나 다르고, R4들은 서로 같거나 다른, 유기 화합물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 고리를 형성하는 탄소수 6 내지 30의 방향족 탄화수소기 및 상기 고리를 형성하는 탄소수 2 내지 30의 헤테로 방향족 탄화수소기는 각각 구조식(Ar-1), 구조식(Ar-2), 구조식(Ar-3), 구조식(Ar-4), 구조식(Ar-5), 구조식(Ar-6), 구조식(Ar-7), 구조식(Ar-8), 구조식(Ar-9), 구조식(Ar-10), 구조식(Ar-11), 구조식(Ar-12), 구조식(Ar-13), 구조식(Ar-14), 구조식(Ar-15), 구조식(Ar-16), 구조식(Ar-17), 구조식(Ar-18), 구조식(Ar-19), 구조식(Ar-20), 구조식(Ar-21), 구조식(Ar-22), 구조식(Ar-23), 구조식(Ar-24), 구조식(Ar-25), 구조식(Ar-26), 구조식(Ar-27)으로 나타내어지는 방향족 탄화수소 및 헤테로 방향족 탄화수소 중 어느 하나의 고리로부터 n개의 수소 원자가 제외된 구조를 가지는 기인, 유기 화합물.

  4. 발광 디바이스로서,
    제 1 항에 따른 유기 화합물을 포함하는, 발광 디바이스.
  5. 발광 장치로서,
    제 4 항에 따른 발광 디바이스; 및
    트랜지스터 및 기판 중 적어도 하나를 포함하는, 발광 장치.
  6. 발광 디바이스로서,
    제 5 항에 따른 발광 장치; 및
    센서부, 입력부, 및 통신부 중 적어도 하나를 포함하는, 발광 디바이스.
  7. 일반식(G2-1), 일반식(G2-2), 및 일반식(G2-3) 중 어느 하나로 나타내어지는 유기 화합물:

    일반식(G2-1) 내지 일반식(G2-3)에 있어서,
    Ar는 치환 또는 비치환된 고리를 형성하는 탄소수 6 내지 30의 방향족 탄화수소기 또는 치환 또는 비치환된 고리를 형성하는 탄소수 2 내지 30의 헤테로 방향족 탄화수소기를 나타내고,
    R1, R2, 및 R11 내지 R28은 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기를 나타내고,
    n은 1 내지 6의 정수를 나타낸다.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 고리를 형성하는 탄소수 6 내지 30의 방향족 탄화수소기 및 상기 고리를 형성하는 탄소수 2 내지 30의 헤테로 방향족 탄화수소기는 각각 구조식(Ar-1), 구조식(Ar-2), 구조식(Ar-3), 구조식(Ar-4), 구조식(Ar-5), 구조식(Ar-6), 구조식(Ar-7), 구조식(Ar-8), 구조식(Ar-9), 구조식(Ar-10), 구조식(Ar-11), 구조식(Ar-12), 구조식(Ar-13), 구조식(Ar-14), 구조식(Ar-15), 구조식(Ar-16), 구조식(Ar-17), 구조식(Ar-18), 구조식(Ar-19), 구조식(Ar-20), 구조식(Ar-21), 구조식(Ar-22), 구조식(Ar-23), 구조식(Ar-24), 구조식(Ar-25), 구조식(Ar-26), 구조식(Ar-27)으로 나타내어지는 방향족 탄화수소 및 헤테로 방향족 탄화수소 중 어느 하나의 고리로부터 n개의 수소 원자가 제외된 구조를 가지는 기인, 유기 화합물.


  9. 발광 디바이스로서,
    제 7 항에 따른 유기 화합물을 포함하는, 발광 디바이스.
  10. 발광 장치로서,
    제 9 항에 따른 발광 디바이스; 및
    트랜지스터 및 기판 중 적어도 하나를 포함하는, 발광 장치.
  11. 전자 기기로서,
    제 10 항에 따른 발광 장치; 및
    센서부, 입력부, 및 통신부 중 적어도 하나를 포함하는, 전자 기기.
  12. 구조식(100), 구조식(101), 또는 구조식(113)으로 나타내어지는, 유기 화합물.
  13. 발광 디바이스로서,
    제 12 항에 따른 유기 화합물을 포함하는, 발광 디바이스.
  14. 발광 장치로서,
    제 13 항에 따른 발광 디바이스; 및
    트랜지스터 및 기판 중 적어도 하나를 포함하는, 발광 장치.
  15. 전자 기기로서,
    제 14 항에 따른 발광 장치; 및
    센서부, 입력부, 및 통신부 중 적어도 하나를 포함하는, 전자 기기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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