KR100961626B1 - 발광 장치 - Google Patents

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KR100961626B1
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야마자키순페이
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야마자키히로코
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

액티브 매트릭스형 발광 장치에서, 유기 화합물층의 상부 부분 상에 형성된 양극이 광을 추출하기 위한 전극이 되는, 상면 출사형 발광 장치가 제공된다. 음극, 유기 화합물층 및 양극으로 구성되는 발광 소자에서, 광을 추출하기 위한 전극인 양극과, 유기 화합물층 사이의 경계면 상에 보호체가 형성되는 것을 특징으로 한다. 유기 화합물층 상에 형성된 보호체는 70 내지 100%의 투과율을 가지며, 양극이 스퍼터링법에 의해 형성될 때에 유기 화합물층에 주어지는 손상이 방지된다.
Figure 112002035299037-pat00001
발광 장치, 유기 화합물층, 보호체

Description

발광 장치{Light emitting device}
도 1a 및 1b는 본 발명의 발광 장치의 소자 구조를 설명하기 위한 다이어그램.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 발광 장치의 제조 단계를 설명하기 위한 다이어그램.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 발광 장치의 제조 단계를 설명하기 위한 다이어그램.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 발광 장치의 소자 구조를 설명하기 위한 다이어그램.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 저분자형 발광 장치의 소자 구조를 설명하기 위한 다이어그램.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 고분자형 발광 장치의 소자 구조를 설명하기 위한 다이어그램.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 발광 장치의 제조 단계를 설명하기 위한 다이어그램.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 발광 장치의 제조 단계들을 설명하기 위한 다이어그램.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 발광 장치의 제조 단계를 설명하기 위한 다이어그램.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 발광 장치의 제조 단계를 설명하기 위한 다이어그램.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 발광 장치의 제조 단계를 설명하기 위한 다이어그램.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 발광 장치의 소자 구조를 설명하기 위한 다이어그램.
도 13은 본 발명의 발광 장치에 적용할 수 있는 회로 구조를 설명하기 위한 다이어그램.
도 14a 내지 도 14h는 전자 기기들의 한 예를 설명하기 위한 다이어그램.
도 15a 내지 도 15d는 본 발명의 발광 장치의 소자 구조를 설명하기 위한 다이어그램.
도 16은 본 발명의 발광 장치의 소자 구조를 설명하기 위한 다이어그램.
도 17은 종래의 예를 설명하기 위한 다이어그램.
도 18은 본 발명의 발광 장치의 소자 구조를 설명하기 위한 다이어그램.
본 발명은 한쌍의 전극들 사이에 유기 화합물을 포함하는 막(이하, "유기 화합물층"으로 참조됨)을 가지며, 전기장을 받아서 형광 또는 냉발광(luminescence)을 제공할 수 있는 발광 소자를 사용하는 발광 장치에 관한 것이다. 본 명세서에 언급되는 발광 장치는 화상 표시 장치, 발광 장치 또는 광원이다. 부가적으로, 다음의 것들이 발광 장치의 예들에 포함된다 : 발광 소자에 커넥터, 예를들어 가요성 인쇄 회로(FPC) 또는 테이프 자동화 본딩(TAB), 또는 테이프 캐리어 패키지(TCP)가 설치되어 있는 모듈; 인쇄 배선 보드가 TAB 또는 TCP의 팁에 설치되어 있는 모듈; 및 집적 회로(IC)들이 칩 온 글래스(COG) 방식으로 발광 소자 상에 직접적으로 장착되어 있는 모듈.
발광 소자는 전기장을 받음으로써 광을 방출하는 소자이다. 그 냉발광 메카니즘은 다음에 기초한다 : 전극들 사이에 유기 화합물층을 개재시켜(sandwiched) 전압을 인가함으로써, 음극으로부터 주입된 전자들과, 양극으로부터 주입된 정공들이 유기 화합물층 내에서 재조합되어 여기 상태의 분자들을 형성한다(이하, "분자 여기자"로 참조함); 그리고, 분자 여기자가 그 기저 상태로 복귀될 때, 에너지가 방사된다.
유기 화합물로부터 형성되는 분자 여기자의 종류는 단일항 여기 상태 또는 삼중항 여기 상태일 수 있다. 본 명세서에서, 냉발광(즉, 광 방출)은 이 둘 중 어느 하나의 기여에 기초할 수 있다.
이런 발광 소자에서, 그 유기 화합물층은 일반적으로 1㎛ 미만의 두께를 가지는 박층으로 이루어진다. 발광 소자는 자발성 발광형 소자이며, 유기 화합물층 그 자체가 광을 방출한다. 따라서, 종래의 액정 디스플레이들에서 사용되는 배후광 이 불필요하다. 결과적으로, 발광 소자는 얇고 가벼운 형태로 제조될 수 있다는 큰 장점을 갖는다.
약 100 내지 200nm의 두께를 가지는 유기 화합물층에서, 캐리어들의 주입으로부터 그 재조합까지의 시간은 유기 화합물층의 캐리어 이동도에 관련하여 약 수십 나노초이다. 캐리어의 재조합으로부터 냉발광까지의 단계를 포함하여도 냉발광까지의 시간은 마이크로초 이하의 시간이다. 따라서, 발광 소자는 그 응답이 매우 신속하다는 장점도 갖는다.
그 얇고 가벼운 중량, 높은 응답성 및 직류 저전압 구동의 특성들로 인하여 발광 소자는 차세대 평판 패널 디스플레이 소자로서 주목 받는다. 발광 소자의 가시성은 발광 소자가 자체-방출형이며, 넓은 시계 각도를 가지기 때문에 비교적 양호하다. 따라서, 발광 소자는 휴대용 장치의 표시 화면에 사용되는 소자로서 효과적이라고 생각되고 있다.
이런 발광 소자들을 매트릭스 형태로 배열하여 형성된 발광 장치들에서, 패시브 매트릭스 구동(단순 매트릭스형) 및 액티브 매트릭스 구동(액티브 매트릭스형)이라 불리는 구동 방법들이 사용될 수 있다. 그러나, 화소들의 밀도가 증가하는 경우에, 스위치가 각 화소(또는, 각 도트)에 설치되어 있는 액티브 매트릭스형은 저전압 구동이 얻어질 수 있으므로 보다 양호하다고 생각되고 있다.
또한, 도 17에 도시된 액티브-매트릭스형 발광 장치에서, 이는 발광 소자(1707)를 가지며, 이 발광 소자(1707)는 기판(1701) 위의 TFT(1705)와 양극(1702)이 전기적으로 접속되어 있고, 유기 화합물층(1703)이 양극(1702) 상에 형성되어 있으며, 음극(1704)이 유기 화합물층(1703) 상에 형성되어 있다. 부가적으로, 발광 소자(1707) 내의 양극 재료들로서, 정공 주입을 원활하게 하기 위해서, 큰 일함수의 도전성 재료들이 사용되며, ITO(인듐 주석 산화물) 및 IZO(인듐 아연 산화물) 같은 광에 대해 투명한 도전성 재료들이 실용적 특성을 충족하는 재료로서 사용된다. 발광 소자(1707)의 유기 발광층(1703)에서 생성된 광은 양극(1702)에서 TFT(1705) 방향으로 추출되고 이는 광 방출의 적합한 구조(이하, 하면 출사형이라 참조됨)이다.
그러나, 하면 출사형 구조에서, 해상도를 상승시키려하더라도, 그 배열로 인해 TFT와 배선이 간섭될 수 있다. 따라서, 개구율이 제한되는 문제가 발생된다.
최근, 음극측으로부터 상향으로 광이 방사되는 구조(이하, 상면 출사형으로 참조됨)가 발명되었다. 상면 출사형 발광 장치에 관한 내용은 일본 공개 특허 제 2001-43980호에 설명되어 있다. 상면 출사형의 경우에, 개구율이 하면 출사형의 경우의 것보다 확대될 수 있으며, 그래서, 보다 높은 해상도를 얻을 수 있는 발광 소자가 형성될 수 있다.
그러나, 상술한 발명의 경우에, 투광하는 재료가 없기 때문에, 음극이 형성된 이후에, 투명 도전막(ITO)이 적층되어, 음극측으로부터 광을 방사한다.
상술한 음극측으로부터 광이 추출되는 소자 구조의 경우에, 음극으로서의 기능을 유지하기 위해 충분한 막 형성이 필요하지만, 광을 추출하기 위한 전극으로서의 반투명성을 보증하기 위해서, 극도로 얇은 막을 형성하는 것이 필요하며, 이 조건들 양자 모두를 충족시키기 위해서는 모순이 생긴다.
따라서, 본 발명에서는, 이들 문제점들을 해결하기 위해서, 상면 출사형 발광 장치의 제조시, 광의 추출을 위한 전극에 대하여, ITO(인듐 주석 산화물), IZO(인듐 아연 산화물) 등의 실용적 레벨이 이미 달성된 특성을 가지는 투명한 전기 도전막이 전극 재료로서 사용된다. 본 발명의 목적은 그 소자 구조가 종래의 상면 출사형 발광 장치와는 상이한 발광 소자를 제조하는 것이다.
또한, 광을 추출하기 위한 전극으로서 투명 전극이 형성되는 경우에, 유기 화합물층이 형성된 이후에, 투명한 전기 도전막이 형성된다. 일반적으로, 투명한 전기 도전막의 막 형성은 스퍼터링법에 의해 수행되며, 막 형성 동안 스퍼터링에 의해 유기 화합물의 표면이 손상된다는 사실로 인해 소자 열화가 야기되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명에서, 상면 출사형 발광 소자의 제조시, 본 발명의 목적은 유기 화합물층에 어떠한 손상도 주지 않고, 종전의 것 보다 발광 소자의 발광 효율을 향상시키는 것이다.
본 발명에서는 이 문제점을 해결하기 위해서, 음극, 유기 화합물층 및 양극으로 구성된 발광 소자의 양극과, 유기 화합물층 사이의 경계면 상에 보호체를 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 양극은 반투명성을 가지는 전기 도전막으로 형성되고, 광을 추출하기 위한 전극으로서의 기능을 갖는다. 또한, 음극은 화소 전극 상에 형성되기 때문에, 음극 재료가 방사선 차폐 효과를 항상 가져야만 할 필요성은 없다. 그러나, 화소 전극과 음극 전극이 적층되고 형성될 때, 적층막은 방사선 차폐 효과를 가져야할 필요가 있다. 그 이유는, 유기 화합물층 내에서 발생된 광이 양극측으로부터 효과적으로 추출되기 때문이다. 방사선 차폐 효과는 적층막에 대한 가시광의 투과성이 10% 이하라는 것을 의미한다. 또한, 이는 일함수가 3.8eV 이하인 재료가 음극 재료로서 사용되는 것을 특징으로 한다. 음극과 유기 화합물층 사이의 에너지 배리어가 이런 음극 재료를 사용함으로써 이완될 수 있기 때문에, 음극으로부터의 전자들의 주입 효율이 향상된다.
또한, 유기 화합물층이 음극 상에 형성된 이후에, 보호체가 유기 화합물층 상에 형성된다. 본 명세서에서 언급되는 보호체는 유기 화합물층 형성 이후에, 양극막의 형성 동안, 유기 화합물층이 스퍼터링 손상을 받지 않도록 하는 기능을 가진다. 또한, 보호체 형성용 재료에 대하여, 보호체가 유기 화합물층 및 양극 사이에 형성되기 때문에, 양극으로부터의 정공의 주입 효율을 향상시킬 수 있도록 일함수가 4.5 내지 5.5 eV의 범위에 있는 재료를 특징으로 한다.
또한, 비록, 본 발명에서 발광 소자의 양극이 보호체가 형성된 이후에 형성되었지만, 종래의 양극 재료인 ITO, IZO 등의 전기 도전막이 사용될 수 있기 때문에, 양극은 어떠한 변화도 없이 지금까지 제조된 종래의 양극과 동일한 방식으로 제조될 수 있다.
본 발명에 설명된 발명의 구조는,
절연 표면 상에 제공된 TFT와, 상기 TFT 상에 형성된 층간 절연막과, 상기 층간 절연막 상에 형성된 화소 전극과, 상기 화소 전극의 가장자리부들을 덮는 절연막과, 상기 화소 전극 상에 형성된 음극과, 상기 음극 상에 형성된 유기 화합물층과, 상기 유기 화합물층 상에 형성된 보호체 및 상기 보호체 상에 형성된 양극을 가지는 발광 장치이며, 상기 TFT가 소스 영역 및 드레인 영역을 가지고, 상기 화소 전극은 상기 층간 절연막에 형성된 개구부에서 상기 소스 영역 또는 상기 드레인 영역 중 어느 한 쪽에 전기적으로 접속되며, 상기 보호체는 일함수가 4.5 내지 5.5 eV의 범위에 있는 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 발광 장치이다.
또한, 다른 발명의 구조는 절연 표면 상에 제공된 TFT와, 상기 TFT 상에 형성된 층간 절연막과, 상기 층간 절연막 상에 형성된 화소 전극과, 상기 화소 전극의 가장자리부들을 덮는 절연막과, 상기 화소 전극 상에 형성된 음극과, 상기 음극 상에 형성된 유기 화합물층과, 상기 유기 화합물층 상에 형성된 보호체와, 상기 보호체 상에 형성된 양극을 가지는 발광 장치이며, 상기 TFT가 소스 영역 및 드레인 영역을 가지고, 상기 화소 전극이 상기 층간 절연막에 형성된 개구부에서 상기 소스 영역 또는 상기 드레인 영역 중 어느 한 쪽에 전기적으로 접속되며, 상기 보호체가 0.5 내지 5nm의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 발광 장치이다.
또한, 다른 발명의 구조는 절연 표면 상에 제공된 TFT와, 상기 TFT 상에 형성된 층간 절연막과, 상기 층간 절연막 상에 형성된 배리어막과, 상기 배리어막 상에 형성된 화소 전극과, 상기 화소 전극의 가장자리부들을 덮는 절연막과, 상기 화소 전극 상에 형성된 음극과, 상기 음극 상에 형성된 유기 화합물층과, 상기 유기 화합물층 상에 형성된 보호체 및 상기 보호체 상에 형성된 양극을 가지는 발광 장치이며, 상기 TFT가 소스 영역 및 드레인 영역을 가지고, 상기 화소 전극은 상기 배리어막과 상기 층간 절연막에 형성된 개구부를 통하여 상기 소스 영역이나 상기 드레인 영역 중 어느 하나에 전기적으로 접속되고, 상기 음극은 원소들의 주기율 중 1족 또는 2족에 속하는 금속으로 구성되는 재료로 이루어지며, 상기 보호체는 일함수가 4.5 내지 5.5 eV의 범위에 있는 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 발광 장치이다.
또한, 다른 발명의 구조는 절연 표면 상에 제공된 TFT와, 상기 TFT 상에 형성된 층간 절연막과, 상기 층간 절연막 상에 형성된 배리어막과, 상기 배리어막 상에 형성된 화소 전극과, 상기 화소 전극의 가장자리부들을 덮는 절연막과, 상기 화소 전극상에 형성된 음극과, 상기 음극 상에 형성된 유기 화합물층과, 상기 유기 화합물층 상에 형성된 보호체와, 상기 보호체 상에 형성된 양극을 가지는 발광 장치이며, 상기 TFT는 소스 영역 및 드레인 영역을 가지고, 상기 화소 전극은 상기 배리어막과 상기 층간 절연막에 형성된 개구부를 통하여 상기 소스 영역이나 상기 드레인 영역 중 어느 한 쪽에 전기적으로 접속되며, 상기 음극은 원소들의 주기율 중 1족 또는 2족에 속하는 금속을 포함하는 재료로 구성되며, 상기 보호체는 0.5-5nm의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 발광 장치이다.
상술한 구조에서, 배리어막은 알루미늄 질화물(AlN), 알루미늄 질화 산화물(AlNO), 실리콘 질화물(SiN), 실리콘 산화 질화물(SiNO) 등 같은 알루미늄 또는 실리콘 함유 절연막으로 구성되며, 음극용 재료로서 포함된 알칼리 금속이 층간 절연막측내로 침입하는 것을 방지할 수 있으며, 층간 절연막으로부터 산소 등의 디가스(degas), 물 등이 발광 소자내로 침입하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 다른 발명의 구조는 절연 표면 상에 제공된 TFT와, 상기 TFT 상에 형성된 층간 절연막과, 상기 층간 절연막 상에 형성된 화소 전극과, 상기 화소 전극의 가장자리부들을 덮는 절연막과, 상기 화소 전극 상에 형성된 음극과, 상기 음극 상에 형성된 유기 화합물층과, 상기 유기 화합물층 상에 형성된 보호체와, 상기 보호체 상에 형성된 양극을 구비하는 발광 장치이다. 발광 장치는 상기 TFT가 소스 영역 및 드레인 영역을 가지고, 상기 화소 전극은 상기 층간 절연막내에 형성된 개구부에서 상기 소스 영역 또는 상기 드레인 영역 중 어느 한 쪽에 전기적으로 접속되며, 상기 유기 화합물층은 유기 화합물로 구성되는 제 1 층과, 상기 제 1 층을 구성하는 물질과는 상이한 유기 화합물로 구성되는 제 2 층을 가지며, 상기 제 1 층과 상기 제 2 층 사이에 상기 제 1 층을 구성하는 유기 화합물과 상기 제 2 층을 구성하는 유기 화합물 양자 모두를 함유하는 혼합층을 가지는 것을 특징으로 한다.
상술한 각 구성에서, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산화 질화물 등 같은 실리콘을 함유하는 절연막 이외에, 상기 층간 절연막 및 절연막으로서, 폴리 이미드, 폴리 아미드, 아크릴(감광 아크릴 포함), BCB(벤조사이클로부텐) 같은 유기 수지막 등이 사용될 수 있다. 또한, 코팅법에 의해 형성된 코팅된 실리콘 산화물막(SOG; Spin On Glass)이 사용될 수 있다.
또한, 상술한 각 구조들에서, 화소 전극은 기판 상에 형성된 TFT에 전기적으로 접속된 배선으로서의 기능을 가지며, 알루미늄, 티타늄, 텅스텐 등 같은 낮은 저항을 가지는 단일 또는 적층된 금속 재료를 사용하여 형성된다.
상술한 각 구조들에서, 음극은 일함수가 작은 재료로 구성되며, 화소 전극상에 형성된다. 즉, 원소들을 위한 주기율의 1족 또는 2족에 속하는 원소, 특히, 알칼리 금속 및 알칼리 토류 금속 이외에, 희토류 금속 등을 포함하는 전이 금속이 적용되었지만, 본 발명에는, 특히 이들을 포함하는 합금 및 화합물이 적합하다. 그 이유는 일함수가 작은 금속은 공기중에서 불안정하고, 산화 및 박피가 문제점들이 되기 때문이다.
구체적으로, 상술한 금속을 포함하는 불화물로서, 세슘 불화물(CsF), 칼슘 불화물(CaF), 바륨 불화물(BaF), 리튬 불화물(LiF) 등이 사용될 수 있다. 이들 이외에, 은이 마그네슘에 추가된 합금(Mg:Ag), 리튬이 알루미늄에 추가된 합금(Al:Li), 알루미늄이 리튬, 칼슘, 마스네슘 등을 포함하는 합금 등이 사용될 수 있다. 리튬이 추가된 알루미늄 합금의 경우에, 알루미늄의 일함수가 최소화될 수 있다.
비록 음극이 상술한 재료들을 사용하여 1 내지 50nm의 두께로 형성되어도, 상술한 불화물들의 경우에, 음극은 5nm 이하의 두께를 가지는 극도로 얇은 막으로서 사용되는 것이 적합하다. 또한, 이들 이외에도, 리튬 아세틸아세토네이트(Liacac) 등 같은 재료가 사용될 수 있다.
또한, 상술한 각 구조들에서, 유기 화합물층은 음극 및 양극으로부터 주입된 캐리어들이 재조합되는 영역이다. 비록, 유기 화합물층이 발광층만의 단층으로 형성되는 경우도 있지만, 정공 주입층, 정공 운반층, 발광층, 차단층, 전자 운반층, 전자 주입층 등의 다수의 층으로 유기 화합물 층이 형성되는 경우도 본 발명에 포 함된다. 또한, 이 다수의 층들은, 각 적층된 경계면들에서, 인접 층들을 형성하는 재료들의 혼합에 의해 형성된 층(본 명세서에서는, 혼합층으로 참조된다)도 형성될 수 있다. 적층된 경계면상에서 발생하는 에너지 갭이 이완될 수 있기 때문에, 유기 화합물층내의 캐리어들의 이동도가 향상될 수 있고, 구동 전압이 낮아질 수 있다.
또한, 본 발명의 유기 화합물층은 유기 화합물계 저분자 화합물 또는 유기 화합물계 고분자 화합물에 의해 형성되며, 무기 재료(구체적으로는, Si 및 Ge의 산화물들 이외에, 탄소 질화물(CxNy), 알칼리 금속 원소, 알칼리 토류 금속 원소 및 란타노이드계 원소의 산화물과, Zn, Sn, V, Ru, Sm 및 Ir이 조합된 재료 등)가 유기 화합물층의 일부를 위해 사용될 수 있다.
또한, 상술한 각 구조들에서, 보호체는 유기 화합물층상에 형성되며, 양극 형성시 스퍼터링 손상을 방지하는 기능을 가진다. 보호체가 양극과 접촉하여 형성되기 때문에, 그 재료로서 양극 재료가 되는 ITO 등의 일함수 이상의 일함수(4.5-5.5eV)를 가지는 금속 재료를 사용하여 형성된다. 구체적으로, 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt) 등 같은 원소들의 주기율 중 9족, 10족 또는 11족에 속하는 금속 재료를 사용하여 형성된다.
본 발명의 소자 구조의 경우에, 유기 화합물층내에 생성된 광은, 보호층을 통해 투과하여, 양극으로부터 외부로 주입되기 때문에, 가시광의 투과율은 70 내지 100%의 범위가 될 필요가 있다. 따라서, 양극과 보호체 중 어느 한 쪽의 투과성들은 70 내지 100%의 범위가 될 필요가 있다. 또한, 본 발명의 보호체에 관하여, 목적은 양극 막 형성 동안 스퍼터링 손상을 방지하는 것이며, 그래서, 막이 균일할 필요는 없다. 투과성을 보증하기 위해서, 이는 5 내지 50nm의 두께로 형성될 수 있다.
본 발명의 발광 장치로부터 얻어진 광의 방출은 단일항 여기 상태 또는 삼중항 여기 상태나 이들 양자 모두로 인한 광의 방출 중 어느 하나를 포함한다.
본 발명 및 그 장점들에 대한 보다 완전한 이해를 위해, 첨부 도면들을 참조로하는 하기의 상세한 설명을 참조한다.
본 발명의 양호한 실시예들이 도 1a 및 도 1b를 참조로 이하에 설명된다. 도 1a에는 화소 전극(101)상에 형성된 발광 소자(102)의 소자 구조가 도시되어 있다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 음극(103)은 화소 전극(101)상에 형성되고, 보호체(105)는 유기 화합물층(104)과 접촉하여 형성되며, 보호체상에는 양극(106)이 형성된다. 전자들은 음극(103)으로부터 유기 화합물층(104)내로 주입되며, 정공은 양극(106)으로부터 유기 화합물층(104)내로 주입된다. 이때, 유기 화합물층(104)에서, 광의 방출은 정공 및 전자의 재조합에 의해 얻어진다.
또한, 화소 전극(101)은 발광 소자를 구동하기 위한 얇은 트랜지스터(이하, TFT로 참조됨)의 소스 영역 또는 드레인 영역 중 어느 한 쪽에 양극을 전기적으로 접속하는 기능을 가진다. 도 1에 도시된 바와 같이, 화소 전극이 양극과 별개로 제공되는 경우에, 유기 화합물층과 직접 접촉하지 않고, 발광 소자의 전극(음극)으로서 기능하지도 않기 때문에, 이는 배선 재료를 위해 필요한 높은 전기 도전성을 가지는 재료로 형성될 수 있다. 그러나, 화소 전극 자체가 발광 소자의 음극으로서 사용되는 경우에, 음극으로서의 그 기능하는 정도로 일함수가 작은(구체적으로, 일함수는 3.8eV 이하) 금속 재료를 사용할 필요가 있다.
다음에, 음극(103)이 화소 전극(101)상에 형성된다. 음극(103)을 위해 사용되는 일함수가 작은(구체적으로, 일함수는 3.8eV 이하) 재료로서, 원소들의 주기율의 1족 또는 2족에 속하는 원소, 특히, 알칼리 금속 및 알칼리 토류 금속 이외에, 희토류 금속을 포함하는 전이 금속이 적용될 수 있다. 그러나, 본 발명에서, 특히, 이들을 포함하는 합금 또는 화합물이 적용될 수 있다. 이는 일함수가 작은 금속이 공기중에서 불안정하고, 산화 및 박피가 문제점들이 되기 때문이다.
또한, 유기 화합물층(104)은 발광층을 포함하고, 정공 주입층, 전자 운반층, 차단층, 전자 운반층 및 전자 주입층 등 중 소정의 하나 또는 복수개를 사용 또는 조합 및 적층함으로써 형성되며, 이들은 캐리어에 관해 상이한 기능들을 가진다. 유기 화합물층을 형성하기 위한 재료로서, 공지된 재료가 사용될 수 있다. 본 발명에서, 유기 화합물층이 두종류 이상의 층들로 구성된 적층 구조를 가지는 경우에, 그 적층된 경계면상에 인접층들을 형성하는 재료들로 구성된 층(이하, 혼합층으로 참조됨)이 형성될 수 있다. 에너지 갭이 경계면의 일함수에 의해 이완될 수 있기 때문에, 유기 화합물층의 내부의 캐리어들(정공 및 전자)의 운반 능력이 향상될 수 있다.
또한, 유기 화합물층(104)상에 형성된 보호체(106)는 양극(107)의 형성 동안 스퍼터링 손상을 방지하는 기능을 가진다. 본 실시예에 도시된 보호체(106)는 클러스터 형상을 가진다. 또한, 보호체(106)가 양극(107)과 접촉하여 형성되기 때문에, 양극으로부터의 주입 능력으로부터 정공을 방지하기 위해서, 양극(106)을 위한 재 료가 되는 ITO 등과 같거나 그 이상의 일함수(4.5eV - 5.5eV)를 가지는 금속 재료가 사용될 수 있다.
또한, 도 1b에서, 기판(110)상에 형성된 TFT(111)(전류 제어용 TFT라고도 참조됨)와 도 1a에 도시된 발광 소자(102)가 전기적으로 서로 접속되어 있는 액티브 매트릭스형 발광 장치가 도시되어 있다.
도 1b에서, 전류 제어용 TFT(111)는 소스 영역, 드레인 영역, 채널 영역, 게이트 절연막 및 게이트 전극을 가지고, 층간 절연막(112)이 이들을 덮어 형성되어 있다. 또한, 층간 절연막(112)으로부터의 디가스와 물이 방출되는 것을 방지하기 위해서, 배리어막(101)이 형성되고, 화소 전극(101)은 층간 절연막(112)상에 배선이 형성되는 시기에 배리어막(101)상에 형성된다.
본 실시예에서, 배선(113)은 TFT(111)의 드레인 영역 또는 소스 영역 중 어느 한 쪽으로 전기 신호를 입력하는 설비의 단편이며, 화소 전극(101)은 다른 측면으로부터 전기 신호를 출력하는 설비의 일부이다.
화소 전극(101)의 가장자리부들은 절연층(114)으로 덮여져 있으며, 음극(103)은 표면상에 노출된 화소 전극(101)상에 형성된다. 또한, 음극(103)상에서, 유기 화합물층(104), 보호체(106) 및 양극(107)이 도 1a에 도시된 것들과 유사하게 적층되어, 발광 소자(102)가 완성된다.
여기서, 액티브 매트릭스형 발광 장치를 제조하는 방법이 도 2 및 도 3을 참조로 이하에 설명된다.
도 2a에서, TFT(202)는 기판(201)상에 형성된다. 본 실시예에서, 유리 기판 이 기판(201)으로서 사용되지만, 석영 기판도 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에서, 광이 발광 소자로부터 기판으로, 즉, 반대 측면으로 출사되기 때문에, 기판은 특히 반투명할 필요는 없으며, 방사선 차폐 효과를 가지는 공지된 재료도 사용될 수 있다. TFT(202)는 적어도 게이트 전극(203), 게이트 절연막(204)을 샌드위치식으로 감싸는 게이트 전극(203)의 반대측면에 형성된 소스 영역(205), 드레인 영역(206) 및 채널 형성 영역(207)을 구비한다. 채널 영역(207)은 소스 영역(205)과 드레인 영역(206) 사이에 형성된다.
또한, 도 2b에 도시된 바와 같이, TFT(202)를 덮는 층간 절연막(208)이 1 내지 2㎛의 막 두께로 제공되며, 배리어막(209)이 층간 절연막(208)상에 형성된다.
층간 절연막(208)을 형성하기 위한 재료로서, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 및 실리콘 산화 질화물 등 이외에, 폴리이미드, 폴리아미드, 아크릴(감광 또는 비감광 아크릴 포함), BCB(벤조사이클로부텐)이 사용될 수 있다. 또한, 예로서, 상술한 재료들이 적층막으로서 적층되어 있는 아크릴과 실리콘 산화물로 이루어진 막도 사용될 수 있다. 층간 절연막은 스퍼터링법 또는 기상 증착법에 의해 형성된다. 또한, 코팅법에 의해 형성된 실리콘 산화물막으로서, 코팅된 실리콘 산화물막(SOG; Spin On Glass)도 사용될 수 있다.
배리어막(209)을 형성하기 위한 재료로서, 구체적으로, 알루미늄 질화물(AlN), 알루미늄 산화 질화물(AlNO), 알루미늄 질화 산화물(AlNO), 실리콘 질화물(SiN), 실리콘 산화 질화물(SiNO) 등 같은 알루미늄 또는 실리콘을 함유하는 절연막이 사용될 수 있다. 또한, 이는 0.2 내지 1.0㎛의 막 두께로 형성되는 것이 적합하다. 배리어막(209)을 제공함으로써, 알칼리 금속, 물, 유기 가스 등의 확산이 방지될 수 있다.
그후, 층간 절연막(208)과 배리어막(209)에 개구부들이 형성된 이후에, 스퍼터링법에 의해 배리어막(209)상에 전기 도전막(210)이 형성된다(도 2c).
전기 도전막(210)을 형성하기 위한 전기 도전성 재료로서, 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 몰리브데늄(Mo), 알루미늄(Al), 구리(Cu) 또는 상기 원소들을 위주로 구성된 합금 재료 또는 화합물 재료가 사용될 수 있다. 또한, 이는 이들 중 복수를 조합함으로써, 적층 구조로 형성될 수 있다. 여기서, 50nm의 막 두께의 텅스텐막, 500nm의 막 두께의 알루미늄과 실리콘의 합금(Al-Si) 및 30nm의 막 두께의 티타늄 질화물이 순차 적층되어 있는 3-층 구조가 사용된다.
이어서, 도 2d에 도시된 바와 같이, TFT(202)에 전기적으로 접속된 배선(211)이 상술한 전기 도전막(210)을 패터닝함으로써 형성된다. 본 발명에서, 배선으로서의 기능도 가지는 화소 전극(212)이 동시에 형성된다. 또한, 패터닝 방법으로서, 건식 에칭법 또는 습식 에칭법 중 어느 하나가 사용될 수 있다.
또한, 도 3a에 도시된 바와 같이, 가장자리부와 양극 사이의 간격을 덮도록 절연층(213)이 형성된다. 절연막이 형성된 이후에, 화소 전극에 개구부를 형성함으로써, 절연층(213)이 얻어질 수 있다. 절연층(213)을 형성하기 위한 재료로서, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산화 질화물 등 같은 실리콘을 함유하는 재료 이외에, 폴리이미드, 폴리아미드, 아크릴(감광 아크릴 포함), BCB(벤조사이클로부텐) 등 같은 유기 수지가 사용된다. 또한, 실리콘 산화물막으로서, 피복된 실리콘 산화물막(SOG; Spin On Glass)도 사용될 수 있다. 이는 0.1 내지 2㎛의 막 두께로 형성될 수 있지만, 특히, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 및 실리콘 산화 질화물 등이 사용되는 경우에, 0.1 내지 0.3㎛의 막 두께로 형성되는 것이 적합하다.
다음에, 음극(214)이 형성된다. 음극(214)은 스퍼터링법 또는 기상 증착법에 의한 패터닝을 통해 금속 마스크를 사용하여 제조된다. 음극(214)을 형성하기 위한 재료로서, 음극(214)으로부터의 전자의 주입 능력을 향상시키기 위해, 일함수가 작은 재료가 적합하며, 원소들을 위한 주기율의 1족 또는 2족에 속하는 원소, 즉, 알칼리 금속 및 알칼리 토류 금속 이외에, 희토류 금속을 포함하는 전이 금속 등이 사용된다.
구체적으로, 상술한 금속을 포함하는 불화물로서, 세슘 불화물(CsF), 칼슘 불화물(CaF), 바륨 불화물(BaF), 리튬 불화물(LiF) 등이 사용될 수 있다. 이들 이외에, 은이 마그네슘에 추가된 합금(Mg:Ag), 리튬이 알루미늄에 추가된 합금(Al:Li), 알루미늄, 리튬, 칼슘 및 마그네슘을 포함하는 합금 등이 사용될 수 있다. 리튬이 추가된 알루미늄 합금의 경우에, 알루미늄의 일함수가 최소화될 수 있다.
비록 음극(214)이 상술한 재료를 사용하여 1 내지 50nm의 막 두께로 형성되지만, 상술한 불화물이 사용되는 경우에, 5nm 이하의 막 두께의 극도로 얇은 막으로서 사용되는 것이 적합하다. 또한, 그 이외에, 리튬 아세틸아세토네이트(Liacac) 등 같은 재료가 사용될 수 있다.
다음에, 유기 화합물층이 음극(214)상에 형성된다(도 3b). 유기 화합물층(215)을 형성하기 위한 재료로서는, 널리 공지되어 있는, 저분자 화합물계, 고분자 화합물계 또는 중 분자 화합물계 유기 화합물이 사용될 수 있다. 중 분자 화합물계 유기 화합물은 본 명세서에서, 승화 및 가용성을 가지지 않는 유기 화합물(바람직하게는 분자들의 수가 10 이하), 체인화된 분자들의 길이가 5㎛ 이하(바람직하게는 50nm 이하)인 유기 화합물의 집합을 의미한다. 또한, 막 형성 방법으로서, 기상 증착법(저항 가열법), 스핀 코팅법, 잉크 제트법, 인쇄법 등이 사용될 수 있다. 유기 화합물층에 대하여, 패터닝은 막을 형성함으로써 금속 마스크를 사용하여 형성될 수 있다.
유기 화합물층(215)이 단층 구조 또는 적층 구조 중 어느 하나인 경우에도, 그 막 두께는 10 내지 300nm의 범위인 것이 적합하다.
또한, 보호체(216)는 유기 화합물층(215)상에 형성된다. 보호체(216)를 형성하기 위한 재료에 대하여, 이는 양극(106)을 위한 재료가 되는 ITO 등의 일함수 이상의 일함수(구체적으로, 4.5 내지 5.5eV의 범위)를 가지는 금속 재료를 사용하여 형성된다. 예로서, 금(Au), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 니켈(Ni) 등 같은, 원소들을 위한 주기율의 9족, 10족 또는 11족에 속하는 금속 재료를 사용하여 형성될 수 있다. 또한, 본 발명의 보호체의 목적이 양극 막 형성 동안 스퍼터링 손상을 방지하는 것이기 때문에, 막은 반드시 균일할 필요는 없으며, 투과성이 보증될 수 있다. 따라서, 그 가시 투과성이 70 내지 100%의 범위인 전기 도전막을 사용하여 0.5 내지 5nm의 막 두께로 형성될 수 있다. 또한, 형상은 보호체가 도 1a에 도시된 바와 별개로 형성되어 있는 클러스터 형상일 수 있거나, 막이 일렬로 하나의 시트로 형성 되면서, 그 표면상에 볼록부들 및 오목부들을 가지는 볼록 및 오목 형상부가 될 수 있다.
또한, 발광 소자(218)는 보호체(216)상에 양극(217)을 형성함으로써 완성된다. 양극(217)을 형성하기 위한 재료로서, ITO, IZO 등의 투명 전기 도전막이 사용되고, 양극(217)은 스퍼터링법에 의해 형성된다.
여기서, 상면 게이트형 TFT가 예시 및 설명되었지만, 이에 특별히 제한되는 것은 아니며, 상면 게이트형 TFT에 적용하는 대신, 하면 게이트형 TFT, 순차 스태거 TFT(sequential stagger TFT) 및 다른 TFT 구조들에 적용될 수 있다.
캐리어들의 재조합에 의해 생성된 방출 광은 이런 구조를 형성함으로써, 유기 화합물층(215)의 양극(217) 측면으로부터 효과적으로 출사될 수 있다.
또한, 본 발명이 발광 장치에서, 도 4에 도시된 구조를 형성하는 것이 가능하다. 도 4a에 도시된 구조는 도 1a의 것에 비해 보호체 형상이 상이하지만, 상술된 볼록 및 오목 형상부를 가진다. 또한, 비록, 화소 전극(401)을 형성하기 위한 재료로서 ITO를 사용하여 형성되는 점들이 상이하고, 또한, 음극 재료에 관하여 상이하지만, 이들을 제외하면 도 1의 설명을 참조할 수 있다.
또한, 도 4b에서, 기판(410)상에 형성된 TFT(411)(전류 제어용 TFT로도 참조됨)와 도 4a에 도시된 발광 소자(402)가 전기적으로 접속되어 있는 액티브 매트릭스형 발광 장치가 도시되어 있지만, 배선(413)과 화소 전극(401)은 별개로 형성되어 있으며, 이때, 이는 화소 전극이 ITO에 의해 형성되는 점이 도 1b에 도시된 것과 상이한 구조를 가진다. 이 구조가 형성되는 경우에, 음극(403)은 화소 전극측으로부터 무효광이 방출되는 것을 방지하기 위해 방사선 차폐 효과를 가지도록 형성되는 것이 적합하다. 음극 재료로서, 일함수가 작은 재료(구체적으로, 일함수는 3.8eV 이하이다), 그리고, 추가로, 막 두께를 두껍게 형성함으로써 방사선 차폐 효과를 가질 수 있는 재료를 사용하는 것이 적합하다.
이하에 도시되어 있는 실시예들을 참조로, 상술한 구조들을 가지는 본 발명의 발광 장치를 추가로 상세히 설명한다.
[실시예]
이하, 본 발명의 실시예들이 설명된다.
제 1 실시예
본 실시예에서는 본 발명의 발광 장치인 발광 소자의 소자 구조를 도 5를 참조로 이하에 상세히 설명한다. 특히, 저분자계 화합물을 사용하여 유기 화합물층으로 형성되는 경우가 이하에 설명된다.
실시예들에서 설명된 바와 같이, 음극(501)은 화소 전극상에 형성된다. 본 실시예에서, 음극(501)은 기상 증착법에 의해 CsF를 사용하여 5nm의 막 두께로 형성된다.
그리고, 유기 화합물층(503)이 음극(501)상에 형성되지만, 처음에, 전자 운반층(504)이 형성된다. 전자 운반층(504)은 전자 수용성을 가지는, 전자 운반을 허용할 수 있는 재료를 사용하여 형성된다. 본 실시예에서, 전자 운반층(504)으로서, 기상 증착법에 의해 40nm의 막 두께로 트리(8-퀴놀리놀라토) 알루미늄(이하, Alq3로 약기함)을 사용하여 형성된다.
또한, 차단층(505)이 형성된다. 차단층(505)은 정공 억제층이라고도 지칭되며, 이는 발광층(506)내로 주입된 정공이 전자 운반층(504)을 통과하여 음극(501)에 도달하는 경우에, 재조합시 수반되는 무효 전류가 흐르는 것을 방지하기 위한 층이다. 본 실시예에서, 차단층(505)으로서, 기상 증착법에 의해 바소쿠프로린(이하, BCP로 약기함)을 사용하여 10nm의 막 두께로 형성된다.
다음에, 발광층(506)이 형성된다. 본 실시예에서, 발광층(506)에서, 정공 및 전자가 재조합되고, 방출광이 생성된다. 발광층(506)은 정공 운반 능력을 가지는 호스트 재료로서 4,4'-디카르바졸-바이페닐(이하, CBP로 약기함)을 사용하여 형성되고, 동시 기상 증착을 수행함으로써 발광 유기 화합물인 트리(2-페닐피리딘)이리듐(Ir(ppy)3)과 함께 30nm의 막 두께로 형성된다.
다음에, 정공 운반층(507)이 정공 운반 능력이 양호한 재료로 형성된다. 여기서, 이는 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐-아미노]-바이페닐(이하, α-NPD로 약기함)을 사용하여 40nm의 막 두께로 형성된다.
마지막으로, 적층 구조를 가지는 유기 화합물층(503)이 정공 주입층(508)을 형성함으로써 완성된다. 정공 주입층(508)은 양극으로부터 정공의 주입 능력을 향상시키기 위한 기능을 가진다. 본 실시예에서, 정공 주입층(508)에 대하여, 이는 구리 프탈로시아닌(Cu-Pc)을 사용하여 30nm의 막 두께로 형성된다. 여기서, 이는 기장 증착법에 의해 형성된다.
다음에, 보호체(509)가 형성된다. 보호층(509)을 형성하기 위한 금속 재료로서, 구체적으로, 70 내지 100%의 범위의 가시광 투과성을 가지며, 일함수가 4.5 내지 5.5eV 범위 이내인 전기 도전막이 사용된다. 또한, 금속막은 종종 가시광에 대하여 불투명하며, 이는 0.5 내지 5nm의 범위 이내의 막 두께로 형성된다. 본 실시예에서, 이는 금을 사용하여 4nm의 막 두께의 클러스터 형상으로 형성된다.
다음에, 양극(510)이 형성된다. 본 발명에서, 양극(510)이 유기 화합물층(503)에서 생성된 광이 통과하도록 하기 위한 전극이기 때문에, 이는 반투명성을 가지는 재료로 형성된다. 또한, 양극(510)은 정공을 유기 화합물층(503)내로 주입하기 위한 전극이기 때문에, 일함수가 큰 재료로 형성될 필요가 있다. 본 실시예에서, 이는 ITO를 사용하여 100nm의 막 두께로 형성된다.
본 실시예에서, 도 5b에 도시된 바와 같이, 전자 운반층(504), 차단층(505), 발광층(506), 정공 운반층(507) 및 정공 주입층(508)의 적층된 경계면들에 인접층을 형성하기 위한 재료들로 구성되는 혼합층이 또한 형성될 수 있다.
구체적으로, 혼합층 Ⅰ(531)은 전자 운반층(504)과 차단층(505) 사이의 적층 경계면상에 형성되고, 혼합층 Ⅱ(532)는 차단층(505)과 발광층(506) 사이의 적층 경계면상에 형성되고, 혼합층 Ⅲ(533)은 발광층(506)과 정공 운반층(507) 사이의 적층 경계면상에 형성되고, 혼합층 Ⅳ(534)는 정공 운반층(507)과 정공 주입층(508) 사이의 적층 경계면상에 형성된다. 본 실시예의 경우에, 혼합층 Ⅰ(531)은 Alq3와 BCP의 동시 기상 증착을 수행함으로써 형성되고, 혼합층 Ⅱ(532) 는 BCP, CBP 및 (Ir(ppy)3)의 동시 기상 증착을 수행함으로써 형성되고, 혼합층 Ⅲ(533)은 CBP, (Ir(ppy)3) 및 α-NPD의 동시 기장 증착을 수행함으로써 형성되며, 혼합층 Ⅳ(534)는 α-NPD와 Cu-Pc의 동시 기장 증착을 수행함으로써 형성된다.
도 5b에 도시된 실시예가 양호한 예이기 때문에, 유기 혼합물층들의 적층 경계면들 모두상에 혼합층들을 형성할 필요는 없으며, 예로서, 발광층과 접촉하는 차단층(505)과 정공 운반층(507) 사이의 경계면상에만 혼합층이 형성될 수 있다.
상술한 설명으로부터, 유기 화합물층을 위해 사용되는 저분자 화합물계 재료를 사용하여 형성된 발광 소자를 형성할 수 있다.
제 2 실시예
본 실시예는 도 4를 참조로 본 발명의 발광 장치의 발광 소자의 소자 구조에 대한 상세한 설명을 제공한다. 특히, 고분자계 화합물이 유기 화합물층을 위해 사용되는 소자 구조가 설명된다.
실시예에서 설명한 바와 같이, 음극(701)이 형성된다. 본 실시예의 음극(701)은 증발법에 의해 5nm의 두께의 CaF로 형성된다.
또한, 유기 화합물층(702)은 본 실시예에서 발광층(703)과 정공 운반층(702)의 적층체 구조이다. 유기 화합물층(702)은 고분자계 유기 화합물을 사용함으로써 형성된다.
유기 발광층(703)은 폴리 p-페닐렌 비닐렌, 폴리 p-페닐렌, 폴리티오펜, 또는, 폴리플루오렌 형의 재료로 이루어질 수 있다.
폴리 p-페닐렌 비닐렌형 재료로서, 하기의 것이 사용될 수 있다 : 각각 오렌지색 냉발광을 제공할 수 있는, 이하, PPV로 참조되는 폴리(p-페닐렌 비닐렌) 또는 이하, MEH-PPV로 참조되는 폴리[2-(2'-에틸헥스옥시)-5-메톡시-1,4-페닐렌 비닐렌]; 녹색 냉발광을 제공할 수 있는 이하, ROPh-PPV로 참조되는 폴리[2-(디알콕시페닐)-1,4-페닐렌 비닐렌] 등.
폴리파라페닐렌형 재료로서, 하기의 것이 사용될 수 있다 : 각각 청색 냉발광을 제공할 수 있는, 이하, RO-PPP로 참조되는 폴리(2,5-디알콕시-1,4-페닐렌). 폴리(2,5-디헥스옥시-1,4-페닐렌) 등.
폴리티오펜형 재료로서, 하기의 것이 사용될 수 있다 : 각각 적색 냉발광을 제공할 수 있는, 이하, PAT로 참조되는 폴리(3-알킬티오펜), 이하, PHT로 참조되는 폴리(3-헥실티오펜), 이하, PCHT로 참조되는 폴리(3-사이클로헥실티오펜), 이하 PCHMT로 참조되는 폴리(3-사이클로헥실-4-메틸티오펜), 이하, PDCHT로 참조되는 폴리(3,4-디사이클로헥실티오펜), 이하, POPT로 참조되는 폴리[3-(4-옥틸페닐)-티오펜] 또는, 이하 PTOPT로 참조되는 폴리[3-(4-옥틸페닐)-2,2-바이티오펜] 등.
폴리플루오렌형 재료로서, 하기의 것이 사용될 수 있다 : 각각 청색 냉발광을 제공할 수 있는, 이하, PDAF로 참조되는 폴리(9,9-디알킬플루오렌), 또는, 이하 PDOF로 참조되는 폴리(9,9-디옥틸플루오렌) 등.
발광층을 형성할 수 있는 상술한 재료는 유기 용매에 용해되고, 그후, 소정의 코팅법에 의해 그 용액이 적용된다. 여기에 사용되는 유기 용매의 예는 톨루엔, 벤젠, 클로로벤젠, 디클로로벤젠, 클로로프포름, 테트랄린, 자일렌, 디클로로메탄, 사이클로헥산, NMP(N-메틸-2-피롤리돈), 디메틸설폭사이드, 사이클로헥사논, 디옥산 및 THF(테트라하이드로퓨란)을 포함한다.
본 실시예에서, 발광층(703)으로서, PPV로 이루어진 막이 80nm의 두께를 갖도록 형성된다.
정공 운반층(305)은 이하, PEDOT로 참조되는 폴리(3,4-에틸렌 디옥시티오펜)과, 억셉터 재료인 이하, PSS로 참조되는 폴리스티렌 설포닉산 양자 모두를 사용하여 형성될 수 있거나, 또는, 이하 PANI로 참조되는 폴리아닐린과 이하 CSA로 참조되는 캠퍼 설포닉산 양자 모두를 사용하여 형성될 수 있다. 이 재료는 이 재료가 수용성이기 때문에 수성 용액으로 제조되며, 그후, 이 수성 용액이 막을 형성하도록 소정의 코팅법에 의해 적용된다. 본 실시예에서, PPV로 제조된 막이 80nm의 두께를 갖도록 냉발광층(304)으로서 형성되고, PEDOT 및 PSS로 구성된 막이 30nm의 두께를 갖도록 정공 운반층(305)으로서 형성된다. 따라서, 유기 화합물층(702)이 얻어질 수 있으며, 이는 발광층(703)과 정공 운반층(704)의 적층체이다.
다음에, 보호체(705)가 형성된다. 보호체(509)를 형성하기 위한 재료로서, 구체적으로, 70 내지 100%의 범위의 가시광 투과성을 가지며, 일함수가 4.5 내지 5.5의 범위에 있는 전기 도전막이 사용된다. 또한, 금속막은 종종 가시광에 대해 불투명하며, 이는 0.5 내지 5nm 범위의 막 두께로 형성된다. 본 실시예에서, 이는 금을 사용하여 4nm의 막 두께의 클러스터 형상으로 형성된다.
다음에, 양극(706)이 형성된다. 본 발명에서, 양극(706)이 유기 화합물층(703)에서 생성된 광을 통과시키는 전극이기 때문에, 이는 반투명성을 갖는 재료로 형성된다. 또한, 양극(706)은 유기 화합물층(702)내로 정공을 주입하기 위한 전극이기 때문에, 일함수가 큰 재료로 형성될 필요가 있다. 본 실시예에서, 이는 ITO를 사용하여 100nm의 막 두께로 형성된다.
본 실시예에서, 혼합층(731)이 형성될 수 있으며, 이는 정공 운반층(704)과 유기 화합물층(702)을 형성하는 발광층(703) 사이의 경계면에 인접층을 형성하는 재료들로 형성된다.
따라서, 유기 화합물층을 위해 고분자계 재료들을 사용하여 형성된 발광 소자가 형성될 수 있다.
제 3 실시예
본 발명의 실시예들이 도 7 내지 도 10을 참조로 설명된다. 여기서, 화소부의 주변에 제공된 구동 회로의 TFT들(n-채널 TFT들 및 p-채널 TFT들)과 화소부를 동일 기판상에 동시에 제조하는 방법에 대하여 상세히 설명한다.
결정 구조를 가지는 제 1 반도체막을 획득하기 위해 기저 절연막(601)이 기판(600)상에 형성된다. 이어서, 아일랜드형으로 격리된 반도체층(602 내지 605)이 원하는 형상으로 에칭 처리를 수행함으로써 형성된다.
기판(600)으로서, 유리 기판(#1737)이 사용된다. 기저 절연막(601)으로서, 실리콘 산화 질화물막(601a)이 400℃의 온도에서, SiH4, NH3, 및 N2O를 재료 가스(실리콘 산화 질화물막의 조성비 : Si=32%, O=27%, N=24%, H=17%)로 사용하여 플라즈마 CVD에 의해 실리콘 산화물막상에 기저 절연막의 하부층으로서 형성된다. 실리콘 산화 질화물막은 50nm(바람직하게는 10 내지 200nm)의 두께를 가진다. 막의 표면은 오존수로 세척되고, 그후, 표면상의 산화물막이 희석 불산(1/100으로 희석)에 의해 제거된다. 다음에, 실리콘 산화 질화물막(601b)이 400℃의 온도에서, SiH4와 N2O를 원료 가스(실리콘 산화 질화물막의 조성비 : Si=32%, O=59%, N=7%, H=2%)로서 사용하여 플라즈마 CVD에 의해 기저 절연막의 상부층으로서 형성된다. 실리콘 산화 질화물막(601b)은 100nm(바람직하게는 50 내지 200nm)의 두께를 가지며, 적층체를 형성하도록 하부층상에 성층된다. 이 적층체를 공기에 노출시키지 않고, 비정질 구조를 가지는 반도체막(여기서는 비정질 실리콘막)이 300℃의 온도에서, SiH4를 재료 가스로서 사용하여 플라즈마 CVD에 의해 이 적층체상에 형성된다. 반도체막은 두께가 54nm(바람직하게는 25 내지 80nm)이다.
본 실시예의 기저막(601)은 2-층 구조를 가진다. 그러나, 기저 절연막은 단층이나 또는 주로 실리콘을 함유하는 둘 이상의 절연막들의 층들일 수 있다. 반도체막의 재료는 이에 한정되지 않지만, 공지된 방법(스퍼터링, LPCVD, 플라즈마 CVD 등)에 의해 실리콘 또는 실리콘 게르마늄 합금(SixGe1-x(x=0.0001 내지 0.2))으로 반도체막을 형성하는 것이 적합하다. 사용되는 플라즈마 CVD 장치는 웨이퍼 단위로 가공하는 것이나, 일괄처리(batch)로 가공하는 것일 수 있다. 기저 절연막 및 반도체막은 공기와의 접촉을 회피하기 위해 동일 챔버내에서 연속적으로 형성될 수 있다.
비정질 구조를 가지는 반도체막의 표면이 세척되고, 그후, 약 2nm 두께의 매 우 얇은 산화물막이 오존수를 사용하여 표면상에 형성된다. 다음에, TFT들의 임계치를 제어하기 위해, 반도체막이 미량의 불순물 원소(붕소 또는 인)로 도핑된다. 여기서, 비정질 실리콘막은 디보란(B2H6)이 질량 분리(mass separation) 없이 플라즈마에 의해 여기되는 이온 도핑에 의해 붕소로 도핑된다. 도핑 조건들은 가속 전압을 15kV로, 디보란을 수소와 1%로 희석함으로써 얻어지는 가스의 유량을 30sccm으로, 그리고, 투입량을 2x1012/cm2로 설정하는 것을 포함한다.
다음에, 10ppm의 니켈 중량부를 포함하는 니켈 아세테이트 용액이 스피너에 의해 적용된다. 적용 대신, 니켈은 스퍼터링에 의해 전체면상으로 분무될 수 있다.
반도체막은 그를 결정화하고, 결정 구조를 가지는 반도체막을 얻기 위해 열처리를 받는다. 이 열처리는 전기로에서 달성되거나, 강한 광의 조사에 의해 달성된다. 전기로에서의 열처리가 사용될 때, 온도는 500 내지 650℃로 설정되고, 처리는 4 내지 24 시간 동안 지속된다. 여기서는 탈수(dehydrogenation)를 위한 열처리(500℃에서 1시간 동안) 이후, 결정화를 위한 열처리(550℃에서 4시간 동안)에 의해 결정 구조를 가지는 반도체막이 얻어진다. 비록, 여기서 전기로를 사용하는 열처리에 의해 반도체막이 결정화되었지만, 이는 단시간에 결정화를 달성할 수 있는 램프 어닐링 장치에 의해 결정화될 수 있다. 본 실시예는 니켈이 실리콘의 결정화를 가속시키기 위한 금속 원소로서 사용되는 결정화 기술을 사용한다. 그러나, 예로서, 고상 성장 및 레이저 결정화 같은 다른 공지된 결정화 기술들도 사용될 수 있다.
결정 구조를 가지는 실리콘막의 표면상의 산화물막은 희석 불산 등에 의해 제거된다. 그후, 결정화율을 향상시키고, 결정 입자들에 잔류하는 결함들을 고치기 위해, 실리콘막이 산소 분위기나 공기 중에서 레이저광(Xecl, 파장 : 308nm)으로 조사된다. 레이저광은 400nm 이하의 파장을 가지는 엑시머 레이저광이나, YAG 레이저의 제 2 조화파 또는 제 3 조화파일 수 있다. 10 내지 1000Hz의 반복 주파수를 가지는 펄스 레이저광이 사용된다. 레이저광은 광학 시스템에 의해 100 내지 500mJ/cm2의 에너지 밀도를 갖도록 집광되고, 90 내지 95%의 중첩비로 실리콘막 표면을 주사한다. 여기서는, 이 막은 공지중에서, 393mJ/cm2의 에너지 밀도와 30Hz의 반복 주파수로 레이저광으로 조사된다.
불화수소산을 사용하여 레이저광을 조사하는 동안 형성된 산화물막을 제거한 이후에, 제 2 레이저광이 질소 분위기 또는 진공 분위기에서 조사되어 반도체막의 표면을 매끄럽게 한다. 400nm 이하의 파장을 가지는 엑시머 레이저광이나, YAG 레이저의 제 2 또는 제 3 조화파가 레이저광(제 2 레이저광)으로 사용된다. 부가적으로, 자외선 광 램프로부터 방출된 광이 엑시머 레이저광 대신 사용될 수도 있다. 제 2 레이저광의 에너지 밀도는 제 1 레이저광의 에너지 밀도 보다 크며, 30 내지 60mJ/cm2만큼 큰 것이 적합하다.
이 지점에서 레이저광 조사는 매우 중요하며, 그 이유는 이것이 스퍼터링에 의한 추후 막 형성시 희유 가스 원소로 결정 구조를 가지는 실리콘막이 도핑되는 것을 방지하기 위한 산화물막을 형성하기 위해 사용되는 것이기 때문이며, 또한, 이것이 게터링 효과를 향상시키기 때문이다. 이 레이저광 조사에 의해 형성된 산화물막과, 120초 동안 오존수로 상기 표면을 처리함으로써 형성된 산화물막은 함께 총 1 내지 5nm의 두께를 가지는 배리어층을 형성한다.
다음에, 아르곤을 함유하는 비정질 실리콘막이 게터링 위치로 기능하도록 스퍼터링에 의해 배리어층상에 형성된다. 비정질 실리콘막의 두께는 50 내지 400nm이며, 여기서는 150nm이다. 여기서 비정질 실리콘막을 형성하기 위한 조건들은 막 형성 압력을 0.3Pa로, 가스(Ar) 유량을 50sccm으로, 막 형성 전력을 3kW로, 그리고, 기판 온도를 150℃로 설정하는 것을 포함한다. 상기 조건들하에서 형성된 비정질 실리콘막내에 포함된 아르곤의 원자 농도는 3x1020 내지 6x1020/cm3이며, 그 산소의 원자 농도는 1x1019 내지 3x1019/cm3이다. 그후, 게터링을 위해 650℃에서 3분 동안 램프 어닐링 장치내에서 열처리가 수행된다.
배리어층을 에칭 스토퍼로서 사용하여, 게터링 위치, 즉, 아르곤 함유 비정질 실리콘막이 선택적으로 제거된다. 그후, 배리어층이 희석 불산에 의해 선택적으로 제거된다. 니켈은 게터링 동안 높은 산소 농도를 가지는 영역을 향해 이동하는 경향을 가지며, 따라서, 게터링 이후 산화물막인 배리어층을 제거하는 것이 적합하다.
다음에, 얇은 산화물막이 오존수를 사용하여 결정 구조를 포함하는, 획득된 실리콘막(폴리실리콘막이라고도 지칭함)의 표면상에 형성된다. 그후, 레지스트 마스크가 형성되고, 실리콘막이 에칭되어 서로 분리된, 소정 형상의 아일랜드형 반도체층들을 형성한다. 반도체층들이 형성된 이후에, 레지스트 마스크가 제거된다.
또한, 반도체층을 형성한 이후에, TFT들의 임계치(Vth)를 제어하기 위해서, 반도체층들은 p-형 또는 n-형 도전성을 제공하는 불순물 원소로 도핑된다. 반도체에 p-형 도전성을 제공하는 것으로 공지된 불순물 원소들은 붕소(B), 알루미늄(Al) 및 갈륨(Ga) 같은 주기율표의 13족 원소들이다. 반도체에 n-형 도전성을 제공하는 것으로 공지된 불순물 원소들은 인(P) 및 비소(As) 같은 주기율표의 15족 원소들이다.
다음에, 결정 구조를 가지는 획득된 실리콘막(폴리실리콘막이라고도 지칭됨)의 표면상에 오존수로부터 얇은 산화물막이 형성된다. 아일랜드들처럼 서로 분리된, 소정 형상들을 가지는 반도체층들(602 내지 605)을 획득하기 위한 에칭을 위해 레지스트 마스크가 형성된다. 반도체층들이 얻어진 이후에, 레지스트 마스크가 제거된다.
산화물막은 불산을 함유하는 에칭제에 의해 제거되고, 동시에, 실리콘막의 표면이 세척된다. 그후, 게이트 절연막(607)으로서 기능하도록 주로 실리콘을 포함하는 절연막이 형성된다. 게이트 절연막(607)을 형성하기 위해서, 타겟으로서 Si를 사용하여 스퍼터링법에 의해 형성된 실리콘 산화물막과 실리콘 질화물막에 의해 형성된 적층체막과, 플라즈마 CVD법에 의해 형성된 실리콘 산화 질화물막 및 실리콘 산화물막이 사용될 수 있다. 여기서는 게이트 절연막은 115nm의 두께를 갖도록 플라즈마 CVD에 의해 형성된 실리콘 산화 질화물막(조성비 : Si=32%, O=59%, N=7%, H=2%)이다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 20 내지 100nm의 두께를 가지는 제 1 도전막(608)과, 100 내지 400nm의 두께를 가지는 제 2 도전막(609)이 게이트 절연막(607)상에 성층된다. 본 실시예에서, 30nm 두께의 탄탈륨 질화물막과, 370nm 두께의 텅스텐막이 상술한 순서로 게이트 절연막(607)상에 성층된다.
제 1 도전막과 제 2 도전막의 도전성 재료들은 Ta, W, Ti, Mo, Al 및 Cu나 상기 원소들을 주로 포함하는 합금들 또는 화합물들로부터 선택된 원소들이다. 제 1 도전막과 제 2 도전막은 반도체막들, 통상적으로 인 또는 다른 불순물 원소들로 도핑된 다결정 실리콘막들이거나, Ag-Pd-Cu 합금막들일 수 있다. 본 발명은 2-층 구조의 도전막에 한정되지 않는다. 예로서, 50nm 두께의 텅스텐막과, 500nm 두께의 알루미늄-실리콘(Al-Si)막과, 30nm 두께의 티타늄 질화물막이 이 순서로 성층되어 있는 3-층 구조가 사용될 수 있다. 3-층 구조가 사용될 때, 제 1 도전막의 텅스텐은 텅스텐 질화물로 대체될 수 있고, 제 2 도전막의 알루미늄-실리콘 합금(Al-Si)막은 알루미뉴-티타늄 합금(Al-Ti)막으로 대체될 수 있으며, 제 3 도전막의 티타늄 질화물막은 티타늄막으로 대체될 수 있다. 대안적으로, 단층 도전막이 사용될 수 있다.
도 6b에 도시된 바와 같이, 레지스트 마스크들(610 내지 613)은 게이트 전극들과 배선 라인들을 형성하기 위해 제 1 에칭 처리를 수행하기 위한 노광에 의해 형성된다. 제 1 에칭 처리는 제 1 및 제 2 에칭 조건들하에서 수행된다. ICP(유도 결합 플라즈마) 에칭이 사용된다. ICP 에칭을 사용하고, 에칭 조건들(코일형 전극에 인가된 전력의 양, 기판측 전극에 인가된 전력의 양, 기판측 전극의 온도 등)을 적절히 조절함으로써, 막들은 양호한 테이퍼 형상들로 에칭될 수 있다. 사용된 에칭 가스의 예들은 통상적으로, Cl2, BCl3, SiCl4 또는 CCl4 같은 클로린계 가스, 통상적으로 CF4, SF6 또는 NF3 같은 플루오린계 가스 및 O2를 포함한다.
또한, 기판측(샘플 스테이지)에도 실질적인 음의 자기-바이어스 전압을 인가하기 위해 150W(13.56MHz)의 RF 전력을 받는다. 기판측 전극의 면적(크기)은 12.5cm x 12.5cm이며, 코일형 전극은 직경이 25cm인 디스크(여기서는, 그 상에 코일이 제공되어 있는 석영 디스크)이다. W막은 가장자리들 둘레로 테이퍼형성되도록 이들 제 1 에칭 조건들하에서 에칭된다. 제 1 에칭 조건들하에서, W막의 에칭율은 200.39nm/min이고, TaN막의 에칭율은 80.32nm/min이다. 따라서, TaN에 대한 W의 선택비는 약 2.5이다. W막은 제 1 에칭 조건들하에서 약 26°의 각도로 테이퍼 형성된다. 그후, 레지스트 마스크들(610 내지 613)을 제거하지 않고, 제 1 에칭 조건들이 제 2 에칭 조건들로 전환된다. 제 2 에칭 조건들은 에칭 가스로서 CF4와 Cl2를 사용하고, 그 가스 유량을 30:30(sccm)으로 설정하며, 약 30초 동안 에칭을 위해 플라즈마를 생성하도록 1Pa의 압력에서 코일형 전극에 500W의 RF(13.56MHz) 전력을 제공하는 것을 포함한다. 기판측(샘플 스테이지)도 실질적인 음의 자기-바이어스 전압을 인가하기 위해 20W의 RF 전력(13.56MHz)을 받는다. CF4와 Cl2의 혼합물을 사용하는 것을 포함하는 제 2 에칭 조건들하에서, TaN막과 W막은 거의 동일한 수준으로 에칭된다. 제 2 에칭 조건들하에서 W막의 에칭율은 58.97nm/min이며, TaN막의 에칭율은 66.43nm/min이다. 게이트 절연막상에 어떠한 잔류물도 남기지 않고 막들을 에칭하기 위해서, 에칭 시간은 약 10 내지 20%만큼 연장된다.
제 1 에칭 처리에서, 제 1 도전층들과 제 2 도전층들은 레지스트 마스크를 적절한 형상들로 성형함으로써, 또한, 기판측에 인가된 바이어스 전압의 효과에 의해 가장자리들 둘레로 테이퍼 형성된다. 이 테이퍼부들의 각도는 15°내지 45°일 수 있다.
제 1 형상의 도전층들(615 내지 618)(제 1 도전층들(615a 내지 618a)과 제 2 도전층들(615b 내지 618b))이 형성되며, 이는 제 1 에칭 처리에 의한 제 1 도전층과 제 2 도전층으로 구성되어 있다. 게이트 절연막이 되는 절연막(607)은 10 내지 20nm 에칭되어 제 1 형상의 도전층들(615 내지 618)과 중첩하지 않는 위치의 얇아진 영역을 가지는 게이트 절연막(620)을 형성한다.
다음에, 제 2 에칭 처리가 레지스트로 이루어진 마스크들을 제거하지 않고 수행된다. 여기에서, SF6, Cl2 및 O2가 에칭 가스들로서 사용되고, 이 가스들의 유량은 24/12/24sccm으로 설정되며, 700W의 RF(13.56MHz) 전력이 플라즈마를 생성하기 위해 1.3Pa의 압력으로 코일형 전극에 인가되며, 그에 의해, 25초 동안 에칭을 수행한다. 또한, 10W의 RF(13.56MHz) 전력이 실질적으로 음의 자기-바이어스 전압을 인가하기 위해 기판측(샘플 스테이지)에 인가된다. 제 2 에칭 처리에서, W에 대한 에칭율은 227.3nm/min이고, TaN에 대한 에칭율은 32.1nm/min이며, TaN에 대한 W의 선택비는 7.1이고, 절연막(620)인 SiON에 대한 에칭율은 33.7nm/min이며, SiON에 대한 W의 선택비는 6.83이다. SF6가 에칭 가스로서 사용되는 경우에, 절연막(620)에 대한 선택비는 상술한 바와 같이 높다. 따라서, 막 두께의 감소가 억제될 수 있다. 본 실시예에서, 절연막(620)의 막 두께는 단지 약 8nm만큼만 감소된다.
제 2 에칭 처리에 의해, W의 테이퍼각은 70°가 된다. 제 2 에칭 처리에 의해, 제 2 도전층들(621b 내지 624b)이 형성된다. 한편, 제 1 도전층들은 거의 에칭되지 않으며, 제 1 도전층들(621a 내지 624a)이 된다. 제 1 도전층들(621a 내지 624a)은 제 1 도전층들(615a 내지 615a)과 실질적으로 동일한 크기를 갖는다. 실제로, 제 1 도전층의 폭은 제 2 에칭 처리 이전에 비해 약 0.3㎛만큼, 즉, 총 라인 폭으로 0.6㎛만큼 감소될 수 있다. 그러나, 제 1 도전층의 크기에는 거의 어떠한 변화도 없다.
또한, 2-층 구조 대신, 50nm 두께의 텅스텐막과, 500nm 두께의 알루미늄과 실리콘(Al-Si)의 합금막과, 30nm 두께의 티타늄 질화물막이 순차 적층되어 있는 3-층 구조가 적용되는 경우에, 제 1 에칭 처리의 제 1 에칭 조건들하에서, 117초 동안 에칭이 수행되며, 이 제 1 에칭 조건들은 BCl3, Cl2 및 O2가 재료 가스들로서 사용되고, 가스들의 유량은 65/10/5(sccm)로 설정되며, 300W의 RF(13.56MHz)전력이 기판측(샘플 스테이지)에 인가되며, 450W의 RF(13.56MHz) 전력이 플라즈마를 생성하기 위해 1.2Pa의 압력으로 코일형 전극에 인가되는 것이다. 제 1 에칭 처리의 제 2 에칭 조건들로서, CF4, Cl2와 O2가 사용되고, 가스들의 유량은 25/25/10sccm으로 설정되고, 20W의 RF(13.56MHz) 전력이 또한 기판측(샘플 스테이지)에 인가되며, 플 라즈마를 생성하기 위해 1Pa의 압력으로 코일형 전극에 500W의 RF(13.56MHz) 전력이 인가된다. 상기 조건들로, 에칭은 약 30초간 수행되는 것으로 충분하다. 제 2 에칭 처리에서, BCl3 및 Cl2가 사용되며, 가스들의 유량은 20/60(sccm)으로 설정되고, 100W의 RF(13.56MHz) 전력이 기판측(샘플 스테이지)에 인가되고, 플라즈마를 생성하기 위해 1.2Pa의 압력으로 600W의 RF(13.56MHz) 전력이 코일형 전극에 인가되며, 그에 의해 에칭이 수행된다.
다음에, 레지스트로 이루어진 마스크들이 제거되고, 그후, 제 1 도핑 처리가 도 8a에 도시된 상태를 얻기 위해 수행된다. 도핑 처리는 이동 도핑 또는 이온 주입에 의해 수행될 수 있다. 이온 도핑은 60 내지 100keV의 가속 전압과 1.5 x1014 atoms/cm2의 투입량의 조건들로 수행된다. n-형 도전성을 부여하는 불순물 원소로서, 인(P) 또는 비소(As)가 통상적으로 사용된다. 이 경우에, 제 1 도전층들과 제 2 도전층들(621 내지 624)은 n-형 도전성을 부여하는 불순물 원소에 대한 마스크들이 되며, 제 1 불순물 영역들(626 내지 629)은 자기-정렬 방식으로 형성된다. n-형 도전성을 부여하는 불순물 원소는 제 1 불순물 영역들(626 내지 629)에 1x1016 내지 1x1017/cm3의 농도 범위로 추가된다. 여기서, 제 1 불순물 영역과 동일 농도 범위를 가지는 영역은 또한 n-- 영역이라고도 불린다.
비록, 제 1 도핑 처리가 본 실시예에서, 레지스트로 이루어진 마스크들을 제거한 이후에 수행되었지만, 제 1 도핑 처리는 레지스트로 이루어진 마스크들을 제 거하지 않고 수행될 수 있다.
이어서, 도 8b에 도시된 바와 같이, 레지스트로 이루어진 마스크들(613 및 632)이 형성되고, 제 2 도핑 처리가 수행된다. 마스크(631)는 구동 회로의 p-채널 TFT를 형성하는 반도체층의 채널 형성 영역과, 그 주변부를 보호하기 위한 마스크이며, 마스크(632)는 화소부의 TFT(스위칭 TFT)를 형성하는 반도체 영역의 채널 형성 영역 및 그 주변부를 보호하기 위한 마스크이다.
투입량이 1.5x1015atoms/cm2이고, 가속 전압이 60 내지 100keV인 제 2 도핑 처리의 이온 도핑 조건들로, 인(P)이 도핑된다. 여기에서, 제 2 도전층들(621b 내지 624b)을 마스크들로 하여 자기 정렬 방식으로 각 반도체층들내에 불순물 영역들이 형성된다. 물론, 인은 마스크들(631 및 632)에 의해 덮여진 영역들에는 추가되지 않는다. 따라서, 제 2 불순물 영역들(634 내지 636)과, 제 3 불순물 영역들(637 내지 639)이 형성된다. n-형 도전성을 부여하는 불순물 원소는 1x1020 내지 1x1021/cm3의 농도 범위로 제 2 불순물 영역들(634 내지 636)에 추가된다. 여기서, 제 2 불순물 영역과 동일한 농도 범위를 가지는 영역은 또한 n+ 영역으로도 불린다.
또한, 제 1 도전층에 의해 제 2 불순물 영역내의 것 보다 낮은 농도로 제 3 불순물 영역이 형성되고, n-형 도전성을 부여하는 불순물 원소가 1x1018 내지 1x1019/cm3의 농도 범위로 추가된다. 테이퍼 형상을 가지는 제 1 도전층의 부분을 통과하여 도핑이 수행되기 때문에, 제 3 불순물 영역은 테이퍼부의 단부 부분을 향해 불순물 농도가 증가하는 농도 구배를 갖는다. 여기서, 제 3 불순물 영역과 동일한 농도 범위를 갖는 영역은 n- 영역이라 불린다. 또한, 마스크(632)로 덮여진 영역들은 제 2 도핑 처리에서 불순물 원소가 추가되지 않으며, 제 1 불순물 영역(638)이 된다.
다음에, 레지스트로 이루어진 마스크들(631 및 632)이 제거된 이후에, 레지스트로 이루어진 마스크들(639, 640 및 633)이 새로 형성되고, 제 3 도핑 처리가 도 8c에 도시된 바와 같이 수행된다.
구동 회로에서, 상술한 바와 같은 제 3 도핑 처리에 의해, 제 4 불순물 영역(641)과 제 5 불순물 영역(643)이 형성되고, 여기에는 p-형 도전성을 부여하는 불순물 원소가 p-채널 TFT를 형성하는 반도체층과 저장 커패시터를 형성하는 반도체층에 추가되어 있다.
또한, p-형 도전성을 부여하는 불순물 원소는 1x1020 내지 1x1021/cm3의 농도 범위로 제 4 불순물 영역(641)에 추가된다. 제 4 불순물 영역(641)에서, 인(P)이 이전 단계에서 추가되어 있지만(n-- 영역), p-형 도전성을 부여하는 불순물 원소가 인의 농도 보다 1.5 내지 3배 높은 농도로 추가된다. 따라서, 제 4 불순물 영역(641)은 p-형 도전성을 가진다. 여기에서, 제 4 불순물 영역과 동일한 농도 범위를 가지는 영역은 또한 p+ 영역으로 불린다.
또한, 제 5 불순물 영역(643)이 반도체층(122a)의 테이퍼부와 중첩하는 영역들에 형성되고, p-형 도전성을 부여하는 불순물 원소가 1x1018 내지 1x1020/cm3의 농도 범위로 추가된다. 여기서, 제 5 불순물 영역과 동일한 농도 범위를 가지는 영역은 또한 p- 영역으로 불린다.
상술한 단계들을 통해, n-형 또는 p-형 도전성을 가지는 불순물 영역들이 각 반도체층들내에 형성된다. 도전층들(621 내지 624)은 TFT의 게이트 전극들이 된다.
다음에, 실질적으로 전체 표면을 덮는 절연막(도시하지 않음)이 형성된다. 본 실시예에서, 50nm 두께의 실리콘 산화물막이 플라즈마 CVD에 의해 형성되며, 물론, 절연막은 실리콘 산화물막에 한정되지 않고, 실리콘을 함유하는 다른 절연막들이 단층 또는 적층체 구조로 사용될 수 있다.
그 후, 각 반도체층들에 추가된 불순물 원소를 활성화하는 단계가 수행된다. 본 활성화 단계에서, 램프 광원을 사용하는 급속 열간 어닐링(RTA)법, YAG 레이저 또는 엑시머 레이저로부터 방출된 광을 후면으로부터 조사하는 방법, 노를 사용하는 열처리 또는 그 조합이 사용된다.
또한, 활성화 이전에 절연막이 형성되는 예가 본 실시예에 예시되어 있지만, 절연막을 형성하는 단계는 활성화 단계가 수행된 이후에 수행될 수 있다.
다음에, 제 1 층간 절연막(153)이 실리콘 질화물막으로 형성되고, 열처리(300 내지 550℃에서 1시간 내지 12시간 동안)가 수행되며, 그에 의해, 반도체층들의 수소화 단계가 수행된다(도 9a). 제 1 층간 절연막(645)은 실리콘 질화물막과 실리콘 질화물 산화물막으로 구성되는 적층체 구조일 수 있다. 이 단계는 제 1 층간 절연막(645)내에 포함된 수소에 의해 반도체층들의 미결합 화학손들(dangling bonds)을 종결시키는 단계이다. 반도체층들은 실리콘 산화물막으로 이루어진 절연막(도시하지 않음)의 존재에 무관하게 수소화될 수 있다. 부수적으로, 본 실시예에서, 그 주 성분으로서 알루미늄을 함유하는 재료가 제 2 도전층을 위해 사용되며, 따라서, 제 2 반도체층이 수소화 단계를 견딜 수 있는 열처리 조건을 적용하는 것이 중요하다. 수소화를 위한 다른 수단으로서, 플라즈마 수소화(플라즈마에 의해 여기된 수소를 사용)가 수행될 수 있다.
다음에, 제 2 층간 절연막(646)이 제 1 층간 절연막(645)상에 유기 절연재료로 형성된다. 본 실시예에서, 1.6㎛ 두께의 아크릴 수지막이 형성된다. 그후, 각 불순물 영역에 도달하는 접촉 구멍이 형성된다. 본 실시예에서, 복수의 에칭 처리들이 순차적으로 수행된다. 본 실시예에서, 제 2 층간 절연막은 제 1 층간 절연막을 에칭 스토퍼로 하여 에칭되고, 제 1 층간 절연막은 절연막(도시하지 않음)을 에칭 스토퍼로 하여 에칭되며, 그후, 절연막(도시하지 않음)이 에칭된다.
또한, 제 2 층간 절연막(646)상의 층 절연막의 내측으로부터 생성된 산소, 습기의 방출 등 같은 디가스를 방지하기 위해서, 배리어막(647)이 형성된다. 특히, 질화 알루미늄(AlN), 질화 알루미늄 산화물(AlNO), 산질화 알루미늄(AlNO), 질화 실리콘(SiN) 및 산질화 실리콘(SiNO) 같은 알루미늄이나 실리콘을 함유하는 절연막이 0.2 내지 1㎛의 두께를 갖도록 배리어막을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 본 실시예에서, 질화 실리콘으로 구성된 배리어막이 스퍼터링법에 의해 0.3㎛의 두께를 갖도록 형성된다. 부가적으로, 여기에 사용된 스퍼터링법으로서, 2극 스퍼터링법, 이온빔 스퍼터링법 또는 대향 타겟 스퍼터링법이 있다.
그후, 배선들이 Al, Ti, Mo, W 등을 사용하여 형성된다. 전극들 및 화소 전극의 재료로서, Al 또는 Ag를 그 주 성분으로 함유하는 막이나, 상기 막의 적층막 같은 반사 특성이 양호한 재료를 사용하는 것이 적합하다. 따라서, 배선들(650 내지 657)이 형성된다.
상술한 바와 같이, n-채널 TFT(701)와 p-채널 TFT(702)를 구비하는 구동 회로(705)와, n-채널 TFT로 이루어진 스위칭 TFT(703)와 n-채널 TFT로 이루어진 전류 제어 TFT(704)를 가지는 화소부(706)가 동일 기판상에 형성될 수 있다(도 9c). 본 명세서에서, 상기 기판은 편의상 액티브 매트릭스 기판이라 불린다.
화소부(706)에서, 스위칭 TFT(703)(n-채널 TFT)는 채널 형성 영역(503)과, 게이트 전극을 형성하는 도전층(623) 외측에 형성된 제 1 불순물 영역(n-- 영역)(638)과, 소스 또는 드레인 영역으로서 기능하는 제 2 불순물 영역(n+ 영역)을 가진다.
화소부(706)에서, 전류 제어용 TFT(704)(n-채널 TFT)는 채널 형성 영역(504)과, 절연막을 통해 게이트 전극을 형성하는 도전층(624)의 일부와 중첩하는 제 3 불순물 영역(n- 영역)(639)과, 소스 또는 드레인 영역으로서 기능하는 제 2 불순물 영역(n+ 영역)(636)을 가진다.
또한, 구동 회로(705)에서, n-채널 TFT(701)는 채널 형성 영역(501)과, 절연막을 통해 게이트 전극을 형성하는 도전층(621)의 일부와 중첩하는 제 1 불순물 영역(n- 영역)(637)과, 소스 영역 또는 드레인 영역으로서 기능하는 제 2 불순물 영역(n+ 영역)(634)을 가진다.
또한, 구동 회로(705)에서, p-채널 TFT(702)는 채널 형성 영역(502)과, 절연막을 통해 게이트 전극을 형성하는 도전층(622)의 일부와 중첩하는 제 5 불순물 영역(p- 영역)(643)과, 소스 영역 또는 드레인 영역으로서 기능하는 제 4 불순물 영역(p+ 영역)(641)을 가진다.
상기 TFT들(701 및 702)은 시프트 레지스터 회로, 버퍼 회로, 레벨 시프터 회로, 래치 회로 등을 형성하도록 적절히 조합되며, 그에 의해, 구동 회로(705)를 형성한다. 예로서, CMOS 회로가 형성되는 경우에, n-채널 TFT(701)와 p-채널 TFT(702)는 서로 상보적으로 접속될 수 있다.
또한, 게이트 전극과 LDD(가볍게 도핑된 드레인) 영역을 중첩시킴으로써 형성된 GOLD(게이트-드레인 중첩 LDD) 구조인 n-채널 TFT(701)의 구조가 신뢰성을 최우선으로 하는 회로에 적합하다.
특히, n-채널 TFT의 구조가 핫 캐리어 효과로 인한 열화를 방지하기 위한 목적으로 높은 구동 전압을 가지는 버퍼 회로에 적합하다.
구동 회로(705)내의 TFT(n-채널 TFT 및 p-채널 TFT)는 높은 구동 용량(온 전류 : Ion)을 가질 필요가 있으며, 핫 캐리어 효과로 인한 열화를 방지하여 신뢰성을 향상시킬 필요가 있다. 게이트 전극이 게이트 절연막을 통해 저농도 불순물 영역과 중첩하는 영역(GOLD 영역)을 가지는 TFT는 핫 캐리어들로 인한 온 전류값의 열화를 방지하는 데 효과적인 구조로서 사용된다.
화소부(706)의 전환 TFT(703)는 낮은 오프 전류(Ioff)를 필요로 한다. 게이트 전극이 게이트 절연막을 통해 저 농도 불순물 영역과 중첩하지 않는 영역(LDD 영역)을 가지는 구조는 오프 전류를 감소시키기 위한 TFT 구조로서 사용된다.
다음에, 절연막이 형성된다. 실리콘을 포함하는 절연 재료로서, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화 질화물이 사용될 수 있다. 유기 수지로서, 폴리이미드(감광 폴리이미드 포함), 폴리아미드, 아크릴(감광 아크릴 포함), BCB(벤조사이클로부텐) 등이 사용될 수 있다.
개구부는 절연막(658)을 형성하기 위해 절연막의 화소 전극(657)에 대응하는 부분에 형성된다(도 10a). 부가적으로, 절연막은 1㎛의 두께를 갖도록 감광 폴리이미드를 사용하여 형성되고, 포토리소그래피법에 의한 패터닝을 수행한 이후에, 절연막(658)이 에칭 처리를 수행함으로써 형성된다.
절연층(658)의 개구부의 노출된 화소 전극(657)상에서, 금속 마스크들을 사용하여 증발법에 의해 음극(659)이 패터닝되어 형성된다. 특정 음극 재료로서, 전자의 주입을 향상시키기 위해, 알칼리 금속, 알칼리 토류 금속들에 속하는 재료들, 희토류 금속들을 포함하는 전이 금속들의 기초 물질들 같은 일함수가 작은 재료들 을 사용하여 형성 또는 다른 재료들과 적층되어 형성되고, 다른 재료들로 구성된 화합물(예로서, CsF, BaF, CaF 등)에 의해 형성되며, 그리고, 다른 재료들로 구성된 합금들(예로서, Al : Mg 합금, Mg : In 합금 등)에 의해 형성되는 것이 적합하다. 본 실시예에서, 음극은 CsF를 사용하여 5nm의 두께를 갖도록 형성될 수 있다. 유기 화합물층(660)은 음극(659)상에 금속 마스크들을 사용하여 증발법을 수행함으로써 형성된다(도 10a). 여기서, 한종류의 유기 화합물층의 형성이 설명되었지만, 이는 세종류의 광, 적색, 녹색 및 청색을 방출하는 유기 화합물들에 의해 형성된다. 세 종류의 유기 화합물층을 형성하는 유기 화합물들에 대한 설명이 이어진다.
가장 먼저, 적색광을 방출하는 유기 화합물층이 형성된다. 특히, 전자 운반 유기 화합물로서 트리(8-퀴놀리놀라토A) 알루미늄(이하, Alq3로 참조함)이 40nm 막 두께로 전자 운반층으로 형성된다. 차단 유기 화합물로서 바소쿠프로인(이하, BCP로 참조함)이 10nm의 막 두께로 차단층으로 형성된다. 냉발광 유기 화합물로서, 2,3,7,8,12,13,17,18,-옥타에틸-21H-포르피린-백금(이하, PtOEP로 참조함)이 호스트로서 기능하기 위한 유기 화합물들(이하, 호스트 재료들로 참조함)인 4,4'-디카르바졸-바이페닐(이하, CBP로 참조함)과 함께 30nm의 막 두께로 동시 증착되어 발광층을 형성한다. 정공 운반 유기 화합물로서 4,4'비스[N-(1-나프틸)-N-페닐-아미노]-바이페닐(이하, α-NPD로 참조함)이 40nm 막 두께로 정공 운반층으로 형성된다. 그에 의해, 적색 냉발광 유기 화합물층이 형성될 수 있다.
비록, 서로 다른 기능들을 가지는 5종의 유기 화합물들을 사용하여 적색 냉 발광 유기 화합물층을 형성하는 경우가 여기에 설명되었지만, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 적색 냉발광을 나타내는 유기 화합물로서 공지된 재료들이 사용될 수 있다.
녹색 냉발광 유기 화합물층이 형성된다. 특히, 전자 운반 유기 화합물로서 Alq3가 40nm 막 두께로 전자 운반층으로 형성된다. 차단 유기 화합물로서 BCP가 10nm 막 두께로 차단층으로 형성된다. 발광층은 정공 전달 호스트 재료로서 사용되는 CBP가 트리(2-페닐 피리딘)이리듐(Ir(ppy)3)과 함께 30nm 막 두께로 동시 증착됨으로써 형성된다. 정공 운반 유기 화합물로서 α-NPD가 40nm 막 두께로 정공 운반층으로 형성된다. 그에 의해, 녹색 냉발광 유기 화합물층이 형성될 수 있다.
비록, 서로 다른 기능들을 가지는 4종류의 유기 화합물들을 사용하여 녹색 냉발광 유기 화합물층을 형성하는 경우가 여기에 설명되었지만, 녹색 냉발광을 나타내는 유기 화합물로서 공지된 재료들이 사용될 수 있다.
청색 냉발광 유기 화합물층이 형성된다. 특히, 전자 운반 유기 화합물로서 Alq3가 40nm 막 두께로 전자 운반층(1007)으로 형성된다. 차단 유기 화합물로서 BCP가 10nm 막 두께로 차단층(1006)으로 형성된다. 냉발광 유기 화합물 및 정공 운반 유기 화합물로서 α-NPD가 40nm 막 두께로 발광층(1005)으로 형성된다. 그에 의해, 청색 냉발광 유기 화합물층이 형성될 수 있다.
비록, 서로 다른 기능들을 가지는 3종류의 유기 화합물들을 사용하여 청색 냉발광 유기 화합물층을 형성하는 경우가 여기에 설명되었지만, 본 발명은 이에 제 한되지 않으며, 청색광 방출을 나타내는 유기 화합물로서 공지된 재료들이 사용될 수 있다.
상술한 유기 화합물들을 양극상에 형성함으로써, 적색 냉발광, 녹색 냉발광 및 청색 냉발광을 방출하는 유기 화합물층이 화소부에 형성될 수 있다.
다음에, 도 10b에 도시된 바와 같이, 유기 화합물층(660)과 절연층(658)을 중첩시킴으로써, 보호체(661)가 형성된다. 부가적으로, 보호체(661)를 형성하는 금속 재료로서, 70 내지 100%의 가시광 투과성과, 4.5 내지 5.5의 일함수를 가지는 도전막이 사용될 수 있다. 가시광에 대해 투명하지 않은 다수의 금속막들이 존재하며, 그래서, 보호체의 두께는 0.5 내지 5nm의 두께를 갖도록 형성된다. 본 실시예에서, 보호체는 4nm의 두께를 갖는 클러스터 형상으로 형성된다.
다음에, 양극(662)이 형성된다. 본 실시예에서, 유기 화합물층(660)에서 생성된 광이 양극(602)을 통해 방사하기 때문에, 광에 대해 투명한 재료들이 양극(662)을 형성하도록 사용된다. 또한, 양극(662)이 유기 화합물층(660)으로 전자를 주입하기 때문에, 작은 일함수의 재료가 양극(660)을 형성하는데 필요하다. 이때, 본 실시예에서, 양극은 100nm의 두께를 가지는 ITO를 사용하여 형성된다.
도 10b에 도시된 바와 같이, 전류 제어용 TFT(704)에 전기적으로 접속된 화소 전극(657), 화소 전극(657)과 인접 화소 전극(도시하지 않음) 사이에 형성된 절연층(658), 화소 전극(657)상에 형성된 음극(659), 음극(659)상에 형성된 유기 화합물층(660), 유기 화합물층(660)과 절연층(658)상에 형성된 보호체(661) 및 보호체(661)상에 형성된 양극(662)으로 이루어진 발광 소자(663)를 가지는 소자 기판이 형성될 수 있다.
본 실시예의 발광 장치 제조 단계에서, 회로 구조와 단계들 때문에, 소스 배선은 게이트 전극을 형성하는 재료들을 사용하여 형성되고, 수자 배선은 소스 영역 및 드레인 영역과 접속된 배선들을 형성하는 재료들을 사용하여 형성된다. 그러나, 각각 다른 재료들이 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 발광 장치는 소스 배선으로부터 입력된 비디오 신호에 기초한 소정 전압이 전류 제어용 TFT의 게이트로 입력되는 시스템의 경우(이하, 이 시스템은 상전압 구동 시스템으로 참조됨), 또는, 소스 신호선으로부터 입력된 비디오 신호에 기초한 소정 전류가 전류 제어용 TFT(704)에 입력되는 시스템의 경우(이하, 이 시스템은 상전류 구동 시스템으로 참조됨) 양자 모두로 구현될 수 있다. 부가적으로, 본 실시예에서, TFT의 구동 전압은 1.2 내지 10V이고, 2.5 내지 5.5V인 것이 적합하다.
또한, 본 실시예에서, 도 10b에 설명된 발광 구조의 일부가 상이한 경우가 도 15에 예시되어 있다.
도 15에서, 화소 전극(1501)은 도 10e와 동일하게 형성된다. 절연막(1502)은 화소 전극(1501)의 가장자리부와 중첩하도록 형성된다. 여기서, 절연막(1502)은 실리콘 질화물, 실리콘 산화물 및 실리콘 산화 질화물 같은 실리콘을 함유하는 무기 절연 재료들을 사용함으로써 0.1 내지 0.3㎛의 두께를 갖도록 형성된다.
특히, 실리콘 질화물막이 스퍼터링에 의해 0.2㎛의 두께를 갖도록 형성된다.
상술한 바와 같이, 무기 절연 재료들을 사용함으로써 절연층(1502)을 형성하 는 것은 유기 수지막을 사용하는 것에 비해 재료들로부터 방출되는 물 또는 유기 가스들을 감소시키는데 효과적이다.
도 15b는 도 15a의 구조를 가지는 경우의 화소부(1511)의 상면도의 일부를 도시한다. 화소부(1511)에서, 복수의 화소들(1512)이 형성된다. 여기에 도시된 상면도는 도 15a의 절연층(1502)을 통해 제조된 상태가 예시되어 있다. 따라서, 절연막(1502)은 소스 배선(1513), 주사선(1514) 및 전류 공급선(1515)과 중첩하도록 형성되어 있다. 또한, 절연층(1502)은 화소 전극의 접속부와 TFT가 하면에 형성되어 있는 영역(1503)과 중첩한다.
도 15c는 화소부(1511)의 A-A'선을 따라 취한 단면도이다. 그리고, 음극(1504)과 유기 화합물층(1505)이 화소 전극(1501)상에 형성될 때까지 제조된 상태가 도 15c에 예시되어 있다. 유기 화합물층은 표면에 길이방향으로 동일 재료로 구성되어 형성되고, 유기 화합물층은 표면에 대해 측방향으로 다른 재료로 구성되어 형성된다.
예로서, 도 15b에서, 적색 냉발광 유기 화합물층(R)(1505a)이 화소(R)(1512a)내에 형성되고, 녹색 냉발광 유기 화합물층(G)(1505b)이 화소(R)(1512b)내에 형성되며, 청색 냉발광 유기 화합물층(B)(1505c)이 화소(R)(1512c)내에 형성된다. 절연층(1502)은 유기 화합물층의 여백이다. 유기체의 증착 영역이 다소 이격되어, 상이한 재료들로 형성된 유기 화합물층이 절연층(1502)상에 중첩되는 경우, 어떠한 문제점도 존재하지 않는다.
도 15d는 도 15b에 도시된 바와 같은 화소부(1511)의 B-B'선을 따라 취한 단 면도이다. 그리고, 도 15c와 동일하게 화소 전극(1501)상의 음극(1504)과 유기 화합물층(1505) 까지 제조된 상태가 도 15d에 도시되어 있다.
적색 냉발광 유기 화합물층(R)(1505a)이 화소(R)(1512a)과 동일하게 형성되어 있기 때문에, B-B'선을 따라 취한 화소는 도 15d에 도시된 구조를 가진다.
화소부의 표시가 액티브 상태일 때(동작 화상 표시의 경우), 배경은 발광 소자들이 광을 방출하는 화소들에 의해 표시되며, 문자는 발광 소자들이 광을 방출하지 않는 화소들에 의해 표시된다. 그러나, 화소부의 동작 화상 표시가 특정 기간 이상 정지되는 경우에(본 명세서에서는 정지 시간으로 참조함), 전력을 절감하기 위해서, 표시 방법이 변경(반전)되는 것이 적합하다. 특히, 문자가 발광 소자들이 광을 방출하는 화소들에 의해 표시되고(문자 표시라고도 참조됨), 배경이 발광 소자들이 광을 방출하지 않는 화소들에 의해 표시된다(배경 표시라고도 참조됨).
제 4 실시예
본 실시예에서, 제 2 실시예에 도시된 것과 일부 구조가 상이한 발광 장치가 도 1을 참조로 이하에 설명된다.
도 11a에서, 배선(670)이 도 9c에 형성된 화소 전극 대신 형성된다. 이어서, 배선(670)을 덮는 제 3 층간 절연막(671)이 형성된다. 여기에 형성된 제 3 층간 절연막(671)을 위한 재료로서, 제 1 및 제 2 층간 절연막이 형성될 시기에 사용된 재료를 사용하여 형성될 수 있다.
다음에, 개구부가 제 3 층간 절연막(671)의 배선(670)상에 겹치는 위치에 형성된 이후에, 화소 전극(672)이 형성된다. 화소 전극(672)을 형성하기 위한 재료로 서, 이는 배선(670)의 형성을 위해 사용된 재료를 사용하여 형성될 수 있다.
또한, 절연층(673)이 화소 전극(672)의 가장자리 부분들을 덮도록 형성되고, 음극(674)과 유기 화합물층(675)이 화소 전극(672)상에 형성된다. 절연층(673)을 형성하기 위한 재료에 대하여, 절연층은 제 3 실시예의 것과 유사한 감광 폴리이미드를 사용하여 1㎛의 막 두께로 형성된다.
상술한 설명으로부터, 보호체(676)와, 양극(677)이 유기 화합물층(675)상에 형성되고, 발광 소자(678)가 도 11b에 도시된 바와 같이 완성된다. 화소 전극(672)이 형성된 이후에, 제조 단계에 대하여, 제 3 실시예와 동일한 방법으로 형성될 수 있기 때문에, 이는 생략한다.
본 실시예에 도시된 것과 유사한 구조를 형성함으로써, 화소 전극의 면적이 증가될 수 있기 때문에, 본 발명 같은 상면 출사형 발광 장치에서, 개구율이 보다 향상될 수 있다.
또한, 본 실시예의 도 11b에 설명된 발광 장치의 구조 중 일부가 상이한 경우가 도 16에 도시되어 있다.
도 16에서, 화소 전극(1601)은 도 11b의 것과 유사하게 형성된다. 그후, 무기 절연막(1602)이 가장자리부들을 덮도록 형성되지만, 여기서, 이는 실리콘 질화물, 실리콘 산화물 또는 실리콘 산화 질화물 등 같은 실리콘을 함유하는 절연 재료를 사용하여 0.1 내지 0.3㎛의 막 두께로 형성된다.
구체적으로, 실리콘 질화물막이 스퍼터링법에 의해 0.2㎛의 막 두께로 형성된다.
상술한 바와 같이, 재료로부터 방출되는 물 또는 유기 가스등을 감소시키기 위해서, 유기 수지막을 사용하여 이를 형성하는 경우에 비해 무기 절연 재료를 사용하여 무기 절연막(1602)을 형성하는 것이 보다 효과적이다.
제 5 실시예
본 실시예에서, 상전류 구동 방법(constant current drive method)에 의해 구동되는 발광 장치의 화소부의 화소 구조를 이하에 설명한다. 도 13에 도시된 화소(1310)는 신호선(Si)(S1 내지 Sx 중 하나)과, 제 1 주사선(Gj)(C1 내지 Gy 중 하나)과, 제 2 주사선(Pj)(P1 내지 Py 중 하나) 및 전기 소스(Vi)(V1 내지 Vx 중 하나)를 가진다. 또한, 화소(1310)는 Tr1, Tr2, Tr3, Tr4, 발광 소자(1311) 및 홀딩 커패시티(1312)를 가진다.
Tr3와 Tr4의 게이트들 양자 모두는 제 1 주사선(Gj)에 접속된다. Tr3의 소스 및 드레인에 대하여, 그들 중 하나는 소스 신호선(Si)에 접속되고, 나머지는 Tr2의 소스에 접속된다. 또한, Tr4의 소스 및 드레인에 대하여, 그들 중 하나는 Tr2의 소스에 접속되고, 나머지는 Tr1의 게이트에 접속된다. 특히, Tr3의 소스 또는 드레인 중 어느 하나와, Tr4의 소스 또는 드레인 중 어느 하나가 접속된다.
Tr1의 소스는 전원선(Vi)에 접속되고, 드레인은 Tr2의 소스에 접속된다. Tr2의 게이트는 제 2 주사선(Pj)에 접속된다. 그후, Tr2의 드레인은 화소 전극을 경유하여 화소 전극상에 형성된 발광 소자(1311)에 접속된다. 발광 소자(1311)는 음극과, 양극과, 음극 및 양극 사이에 제공된 유기 화합물층을 가진다. 발광 소자(1311)의 양극은 외부에 제공된 전기 소스에 의해 특정 전압을 제공받는다.
Tr3와 Tr4는 n-채널형 TFT 또는 p-채널형 TFT 중 어느 한 쪽일 수 있다. 그러나, Tr3와 Tr4의 극성은 서로 동일한 극성이다. 또한, Tr1은 n-채널형 TFT 또는 p-채널형 TFT 중 어느 한 쪽일 수 있다. Tr2는 n-채널형 TFT 또는 p-채널형 TFT일 수 있지만, 본 발명에서, Tr2에 접속된 전극이 음극이기 때문에, n-채널형 TFT로 Tr2를 형성하는 것이 적합하다.
홀딩 커패시티(1312)는 Tr1의 게이트와 소스 사이에 형성된다. 홀딩 커패시티(1312)는 Tr1의 소스와 게이트 사이의 전압(VGS)을 보다 안정하게 유지하기 위해 제공되지만, 필수적으로 제공되어야 하는 것은 아니다.
도 13에 도시된 화소에서, 소스 신호선에 공급된 전류는 신호선 구동 회로가 가지는 전류 소스에 의해 제어된다.
본 발명의 구성은 제 1 실시예 내지 제 4 실시예 중 소정의 구성과 자유롭게 조합하여 실시될 수 있다.
제 6 실시예
도 12를 참조하면, 본 발명의 발광 장치의 외관이 실시예 4에 설명된다. 도 12A는 발광 장치의 상면도이고, 도 12b는 도 12a의 A-A' 선을 따라 취한 단면도이다. 참조 번호 1201은 점선으로 도시된 소스측 구동 회로를 나타내고, 1202는 화소부, 1203은 게이트측 구동 회로, 1204는 밀봉 기판, 1205는 밀봉재를 나타낸다. 밀봉재(1205)에 의해 둘러싸여진 내측은 공간이다.
참조 번호 1208은 소스측 구동 회로(1201)와 게이트측 구동 회로(1203)에 입 력되는 신호들을 전송하기 위한 접속 배선을 나타낸다. 접속 배선(1208)은 비디오 신호들 또는 클록 신호들을 외부 입력 단자인 가요성 인쇄 회로(FPC)(1209)로부터 수신한다. 단지 FPC만이 예시되어 있지만, 인쇄 회로 보드(PWB)가 이 FPC에 부착될 수 있다. 본 발명에서 발광 장치는 발광 장치의 본체 또는 FPC나 PWB가 이 본체에 부착되어 있는 제품일 수 있다.
이하, 도 12b를 참조로 단면 구조를 설명한다. 구동 회로들과 화소부는 기판(1210)상에 형성되어 있지만, 구동 회로들 중 하나로서의 소스 신호선 구동 회로(1201)와 화소부(1202)가 도 12b에 도시되어 있다.
소스측 구동 회로(701)에서, n-채널형 TFT(1213)와 p-채널형 TFT(1214)가 조합되어 있는 CMOS 회로가 형성된다. 구동 회로를 구성하는 TFT들은 공지된 CMOS 회로들, PMOS 회로들 또는 NOMS 회로들을 포함할 수 있다. 본 제 4 실시예에서, 구동 회로가 기판상에 형성되어 있는 드라이버-통합형이 예시되어 있지만, 드라이버 통합형이 필수적으로 적용되는 것은 아니다. 드라이버는 기판에 설치되지 않고 외부에 설치될 수 있다.
화소부(1202)는 전류 제어용 TFT(1211)와 이 TFT(1211)의 드레인에 전기적으로 접속된 화소 전극(1212)을 포함하는 복수의 화소들을 포함한다.
화소 전극(1212)의 양 측면들상에는, 절연층(1213)이 형성되고, 음극(1214)이 화소 전극(1212)상에 형성되며, 유기 화합물층(1215)이 음극(1214)상에 형성된다. 또한, 보호체(1216)가 유기 화합물층(1215)상에 형성되고, 양극(1217)이 보호체(1216)상에 형성된다. 따라서, 음극(1214)과, 유기 화합물층(1215)과, 보호체(1216) 및 양극(1217)을 포함하는 발광 소자(1218)가 형성된다.
또한, 양극(1217)은 화소들 모두에 공통적인 배선으로서 기능한다. 그리고, 양극(1217)은 상호접속 라인(1208)을 통해 FPC(1209)에 전기적으로 접속된다.
기판(1210)상에 형성된 발광 소자(1218)를 기밀식으로 봉입하기 위해서, 밀봉 기판(1204)은 밀봉재(1205)로 기판(1210)에 부착된다. 수지막으로 이루어진 스페이서는 발광 소자(1219)와 덮개 재료(1204) 사이에 주어진 간격을 유지하도록 설정될 수 있다. 질소 같은 불활성 가스는 밀봉재(1205) 내측 공간(1207)내로 충전된다. 밀봉재(1205)로서, 에폭시 수지가 사용되는 것이 적합하다. 밀봉재(1205)는 그를 통해 수분 또는 산소가 가능한 작게 전달되도록 제조되는 것이 적합하다. 또한, 습기 흡수 효과를 가지는 재료 또는 항산화 효과를 가지는 재료를 공간(1207)내에 통합시킬 수 있다.
제 4 실시예에서, 밀봉 기판(1204)을 제조하는 재료로서, 유리 기판, 석영 기판 또는 화이버 글래스-보강 플라스틱(FRP), 폴리비닐 플루오라이드(PVF), 마일러, 폴리에스터 또는 폴리아크릴 수지로 제조된 플라스틱 기판이 사용될 수 있다. 밀봉재(1205)로 기판(1210)에 밀봉 기판(1204)을 접합한 이후에, 측면들(노출면들)을 덮도록 밀봉재가 적용된다.
상술한 바와 같이, 발광 소자는 기밀식으로 공간(1207)내로 집어넣어지고, 그래서, 발광 소자가 완전히 외부로부터 차단될 수 있으며, 수분 및 산소 같은 유기 화합물층의 열화를 촉진하는 재료들이 외부로부터 이 층으로 침입하는 것이 방지될 수 있다. 구체적으로, 발광 장치는 매우 신뢰성있게 제조될 수 있다.
제 1 내지 제 5 실시예의 구조들 중 소정의 하나에 의해 형성된 발광 소자가 발광 장치를 제조하기 위해 공간내측에 기밀식으로 봉입될 때, 제 4 실시예의 구조가 이 구조와 자유롭게 조합될 수 있다.
제 7 실시예
자기-발광성이기 때문에, 발광 소자를 사용하는 발광 장치는 밝은 장소들에서 보다 양호한 가시성과 액정 표시 장치들 보다 넓은 시계 각도를 가진다. 따라서, 다양한 전자 기기들이 본 발명의 발광 장치를 사용하여 완성될 수 있다.
본 발명에 따라 제조된 발광 장치를 채용하는 전자 기기의 예들은 비디오 카메라들, 디지털 카메라들, 고글형 디스플레이들(헤드 장착 디스플레이들), 항법 시스템들, 오디오 재생 장치들(카 오디오 및 오디오 콤포넌트들 같은), 노트북 컴퓨터들, 게임기들, 휴대용 정보 단말기들(모바일 컴퓨터들, 셀룰러 전화들, 휴대용 게임기들, 및 전자 서적들) 및 기록 매체들을 장비한 화상 재생 장치들(특히, 데이터의 화상을 표시하기 위해 디지털 비디오 디스크(DVD) 같은 기록 매체내의 데이터를 재생할 수 있는 표시 장치를 구비한 장치들)을 포함한다. 넓은 시계 각도는 휴대용 정보 단말기들에 특히 중요하며, 그 이유는 그 스크린들을 볼 때, 스크린들이 빈번히 경사진 상태가 되게 되기 때문이다. 따라서, 휴대용 정보 단말기들에 이 발광 소자를 사용하는 발광 장치를 채용하는 것이 적합하다. 이들 전자 기기의 특정 예들이 도 14a 내지 14h에 도시되어 있다.
도 14a는 표시 장치이며, 이는 케이스(2001)와, 지지 베이스(2002)와, 표시 유니트(2003)와, 스피커 유니트들(2004)과, 비디오 입력 단자(2005) 등으로 구성되어 있다. 본 발명에 따라 제조된 발광 장치는 표시 유니트(2003)에 적용될 수 있다. 발광 소자를 가지는 발광 장치가 자기 발광성이기 때문에, 이 장치는 배후광을 필요로 하지 않으며, 액정 표시 장치들 보다 얇은 표시 유니트를 제조할 수 있다. 표시 장치는 퍼스널 컴퓨터들, TV 방송 수상기 및 광고 등을 위한 것들을 포함하는 정보를 표시하기 위한 모든 표시 장치들을 의미한다.
도 14b는 디지털 스틸 카메라를 도시하며, 이는 주 본체(2101)와, 표시 유니트(2102)와, 화상 수신 유니트(2103)와, 조작 키들(2104)과, 외부 접속 포트(2105)와, 셔터(2106) 등으로 구성되어 있다. 본 발명에 따라 제조된 발광 장치는 표시 유니트(2102)에 적용될 수 있다.
도 14c는 노트북 퍼스널 컴퓨터를 도시하며, 이는 주 본체(2201)와, 케이스(2202)와, 표시 유니트(2203)와, 키보드(2204)와, 외부 접속 포트(2205)와, 포인팅 마우스(2206) 등으로 구성된다. 본 발명에 따라 제조된 발광 장치는 표시 유니트(2203)에 적용될 수 있다.
도 14d는 모바일 컴퓨터를 도시하며, 이는 주 본체(2301)와, 표시 유니트(2302)와, 스위치(2303)와, 조작 키들(2304)과, 적외선 포트(2305) 등으로 구성되어 있다. 본 발명에 따라 제조된 발광 장치는 표시 유니트(2302)에 적용될 수 있다.
도 14e는 기록 매체를 장비한 휴대용 화상 재생 장치(특히, DVD 플레이어)를 도시한다. 이 장치는 주 본체(2401)와, 케이스(2402)와, 표시 유니트 A(2403)와, 표시 유니트 B(2404)와, 기록 매체(DVD 등) 판독 유니트(2405)와, 조작 키들(2406) 과, 스피커 유니트들(2407) 등으로 구성된다. 표시 유니트 A(2403)는 주로 화상 정보를 표시하는 반면에, 표시 유니트 B(2404)는 주로 텍스트 정보를 표시 한다. 본 발명에 따라 제조된 발광 장치는 표시 유니트들 A(2403) 및 B(2404)에 적용될 수 있다. 또한, 기록 매체를 장비한 화상 재생 장치는 홈 비디오 게임기들을 포함한다.
도 14f는 고글형 디스플레이(헤드 장착 디스플레이)를 도시하며, 이는 주 본체(2501)와, 표시 유니트들(2502)과, 아암 유니트들(2503)로 구성되어 있다. 본 발명에 따라 제조된 발광 장치는 표시 유니트들(2502)에 적용될 수 있다.
도 14g는 비디오 카메라를 도시하며, 이는 주 본체(2601)와, 표시 유니트(2602)와, 케이스(2603)와, 외부 접속 포트(2604)와, 원격 제어 수신 유니트(2605)와, 화상 수신 유니트(2606)와, 접안부(2610) 등으로 구성되어 있다. 본 발명에 따라 제조된 발광 장치는 표시 유니트(2602)에 적용될 수 있다.
도 14h는 셀룰러 전화를 도시하며, 이는 주 본체(2701)와, 케이스(2702)와, 표시 유니트(2703)와, 오디오 입력 유니트(2704)와, 오디오 출력 유니트(2705)와, 조작 키들(2706)과, 외부 접속 포트(2707)와, 안테나(2708) 등으로 구성되어 있다. 본 발명에 따라 제조된 발광 장치는 표시 유니트(2703)에 적용될 수 있다. 표시 유니트(2703)가 하얀 문자들을 검은 배경상에 표시 하는 경우에, 셀룰러 전화는 보다 적은 전력을 소모한다.
미래에, 유기 재료들로부터 방출되는 광의 휘도가 증가하게 되면, 발광 장치는 렌즈 등을 통해 화상 정보를 포함하는 출력광을 확대하고, 이 광을 투사함으로써, 프론트 또는 리어 투사기들에 사용될 수 있다.
이들 전자 기기들은 이제 인터넷 및 CATV(케이블 텔레비젼) 같은 전자 통신 라인들을 통해 전송되는 증가하는 주파수 정보들, 특히, 애니메이션 정보를 표시한다. 유기 재료들이 매우 신속한 응답 속도를 가지기 때문에, 발광 장치는 애니메이션 표시에 적합하다.
발광 장치에서, 발광부들은 전력을 소모하며, 따라서, 보다 적은 발광부들을 필요로 하게 되는 방식으로 정보를 표시하는 것이 적합하다. 휴대용 정보 단말기들, 특히, 주로 텍스트 정보를 표시하는 셀룰러 전화들 및 오디오 재생 장치들의 표시 유니트들에서 발광 장치를 사용할 때, 비발광부들이 배경을 형성하고, 발광부들이 텍스트 정보를 형성하도록 장치를 구동하는 것이 적합하다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 증착 장치를 사용하여 제조된 발광 장치의 응용 범위는 매우 넓으며, 어떠한 분야의 전기 기기들에도 적용될 수 있다. 본 실시예의 전기 기기들은 제 1 내지 제 6 실시예들을 구현함으로써 형성된 발광 장치를 사용하여 완성될 수 있다.
제 8 실시예
또한, 본 발명의 발광 장치는 도 18에 도시된 구조가 될 수 있다.
음극(1803)(및 배선(1813))의 가장자리부들을 덮는 절연층(1814)(뱅크, 격벽, 배리어, 둑 등으로 참조됨), 비록, 무기 재료(실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산화 질화물 등), 감광 또는 비감광 유기 재료(폴리이미드, 아크릴, 폴리아미드, 폴리이미드 아미드, 레지스트 또는 벤조사이클로부텐), 이들의 적층된 층 등 이 사용될 수 있지만, 예로서, 도 18에 도시된 바와 같이, 포지티브형 감광 아크릴이 유기 수지 재료로서 사용되는 경우에, 절연 물질의 가장자리부들에서의 곡률 반경이 0.2 내지 2㎛의 범위 이내이고, 접촉면상에서 그 각도가 35°이하인 굴곡면이 유지되도록 구성되는 것이 적합하다.
또한, 발광 소자(1802)의 유기 화합물층(1804)을 위해 사용되는 재료로서, 백색 발광을 나타내는 재료가 사용될 수 있다. 이 경우에, 이는 기상 증착법에 의해 형성되고, 예로서, TPD(방향족 디아민), p-EtTAZ, Alq3, 특히 적색 발광 염료가 도핑되어 있는 나일 적색(Nile red)의 Alq3, 및 Alq3가 순차 적층되어 음극(1803)의 측면으로부터 형성될 수 있다.
또한, 패시베이션막(1815)이 발광 소자(1802)의 양극(1807)상에 절연 재료를 사용하여 형성될 수 있다. 이때, 패시베이션막(1815)을 위해 사용되는 재료로서, 타겟이 되는 Si로 형성된 실리콘 질화물막 이외에, 습기 흡수를 위한 재료를 샌드위치식으로 감싸는 실리콘 질화물막에 의해 형성된 적층된 층의 막이 사용될 수 있다. 또한, DLC막(다이아몬드형 탄소막), 탄소 질화물(CxNy) 등도 사용될 수 있다.
본 발명에서, 하면 출사형 발광 장치에 비해 보다 높은 개구율을 가지는 소자가 상면 출사형 발광 장치를 제조함으로써 형성될 수 있다. 또한, 상면 출사형 발광 장치의 제조시, TFT에 접속된 전극(하부 전극)이 음극으로 이루어지며, 광을 추출하기 위한 전극이 되는 양극(상부 전극)이 음극상에 형성된 유기 화합물층상에 형성되며, 양극을 위한 재료로서 실용적 수준의 특성을 이미 가지는 ITO, IZO 등의 투명 전기 도전막을 사용함으로써, 종래의 상면 출사형 발광 장치와는 상이한 소자 구조를 가지는 발광 소자가 제조될 수 있다.
이로 인해, 본 발명은 광이 상부 전극인 음극측으로부터 추출되는 소자 구조의 경우에, 광의 추출을 위한 전극으로서의 반투명성을 보증하기 위해 극도로 얇은 막으로 형성되어야할 필요가 있으면서, 음극으로서의 기능을 유지하기 위해 충분한 막 형성이 필요하다는 것을 충족시키기 위해 발생되는 제약을 해결할 수 있다.
또한, 양극 형성 동안 문제점이 되는 유기 화합물층에 대한 손상이 양극과 유기 화합물층 사이의 경계면상에 보호체를 제공함으로써 방지될 수 있다.

Claims (27)

  1. 발광 장치에 있어서:
    절연 표면 위에 제공된 TFT와,
    상기 TFT 위에 형성된 층간 절연막과,
    상기 층간 절연막 위에 형성된 화소 전극과,
    상기 화소 전극의 가장자리부들을 덮는 절연막과,
    상기 화소 전극 위에 형성된 음극과,
    상기 음극 위에 형성된 유기 화합물과 정공 주입층을 포함하는 층과,
    상기 유기 화합물과 상기 정공 주입층을 포함하는 상기 층 위에 형성된 보호체와,
    상기 보호체 위에 형성된 양극을 포함하고,
    상기 TFT는 소스 영역 및 드레인 영역을 포함하고, 상기 화소 전극은 상기 층간 절연막내에 형성된 개구부에서 상기 소스 영역 또는 상기 드레인 영역 중 어느 한 쪽에 전기적으로 접속되고,
    상기 보호체는 일함수가 4.5 내지 5.5eV의 범위에 있는 재료로 구성되고, 상기 정공 주입층은 상기 보호체에 접촉하는, 발광 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 발광 장치에 있어서:
    절연 표면 위에 제공된 TFT와,
    상기 TFT 위에 형성된 층간 절연막과,
    상기 층간 절연막 위에 형성된 화소 전극과,
    상기 화소 전극의 가장자리부들을 덮는 절연막과,
    상기 화소 전극 위에 형성된 음극과,
    상기 음극 위에 형성된 유기 화합물과 정공 주입층을 포함하는 층과,
    상기 유기 화합물과 상기 정공 주입층을 포함하는 상기 층 위에 형성된 보호체와,
    상기 보호체 위에 형성된 양극을 포함하고,
    상기 TFT는 소스 영역 및 드레인 영역을 포함하고,
    상기 화소 전극은 상기 층간 절연막내에 형성된 개구부에서 상기 소스 영역 또는 상기 드레인 영역 중 어느 한 쪽에 전기적으로 접속되고,
    상기 보호체는 0.5 내지 5nm의 평균 막 두께를 가지고, 상기 정공 주입층은 상기 보호체에 접촉하는, 발광 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 발광 장치에 있어서:
    절연 표면 위에 제공된 TFT와,
    상기 TFT 위에 형성된 층간 절연막과,
    상기 층간 절연막 위에 형성된 배리어막과,
    상기 배리어막 위에 형성된 화소 전극과,
    상기 화소 전극의 가장자리부들을 덮는 절연막과,
    상기 화소 전극 위에 형성된 음극과,
    상기 음극 위에 형성된 유기 화합물과 정공 주입층을 포함하는 층과,
    상기 유기 화합물과 상기 정공 주입층을 포함하는 상기 층 위에 형성된 보호체와,
    상기 보호체 위에 형성된 양극을 포함하고,
    상기 TFT는 소스 영역 및 드레인 영역을 포함하고,
    상기 화소 전극은 상기 층간 절연막 및 상기 배리어막내에 형성된 개구부를 통하여 상기 소스 영역 또는 상기 드레인 영역 중 어느 한 쪽에 전기적으로 접속되고,
    상기 음극은 주기율표의 1족 또는 2족에 속하는 금속을 함유하는 재료를 포함하고,
    상기 보호체는 일함수가 4.5 내지 5.5eV의 범위에 있는 재료를 포함하고, 상기 정공 주입층은 상기 보호체에 접촉하는, 발광 장치.
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  16. 발광 장치에 있어서:
    절연 표면 위에 제공된 TFT와,
    상기 TFT 위에 형성된 층간 절연막과,
    상기 층간 절연막 위에 형성된 배리어막과,
    상기 배리어막 위에 형성된 화소 전극과,
    상기 화소 전극의 가장자리부들을 덮는 절연막과,
    상기 화소 전극 위에 형성된 음극과,
    상기 음극 위에 형성된 유기 화합물과 정공 주입층을 포함하는 층과,
    상기 유기 화합물과 상기 정공 주입층을 포함하는 상기 층 위에 형성된 보호체와,
    상기 보호체 위에 형성된 양극을 포함하고,
    상기 TFT는 소스 영역 및 드레인 영역을 포함하고,
    상기 화소 전극은 상기 층간 절연막과 상기 배리어막내에 형성된 개구부를 통하여 상기 소스 영역 또는 상기 드레인 영역 중 어느 한 쪽에 전기적으로 접속되고,
    상기 음극은 주기율표의 1족 또는 2족에 속하는 금속을 함유하는 재료를 포함하고,
    상기 보호체는 0.5 내지 5nm의 평균 막 두께를 가지고, 상기 정공 주입층은 상기 보호체에 접촉하는, 발광 장치.
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  21. 발광 장치에 있어서:
    절연 표면 위에 제공된 TFT와,
    상기 TFT 위에 형성된 층간 절연막과,
    상기 층간 절연막 위에 형성된 화소 전극과,
    상기 화소 전극의 가장자리부들을 덮는 절연막과,
    상기 화소 전극 위에 형성된 음극과,
    상기 음극 위에 형성된 유기 화합물과 정공 주입층을 포함하는 층과,
    상기 유기 화합물과 상기 정공 주입층을 포함하는 상기 층 위에 형성된 보호체와,
    상기 보호체 위에 형성된 양극을 포함하고,
    상기 TFT는 소스 영역 및 드레인 영역을 포함하고,
    상기 화소 전극은 상기 층간 절연막내에 형성된 개구부에서 상기 소스 영역 또는 상기 드레인 영역 중 어느 한 쪽에 전기적으로 접속되고,
    상기 유기 화합물과 상기 정공 주입층을 포함하는 층은, 유기 화합물을 포함하는 제 1 층과, 상기 제 1 층을 구성하는 물질과는 상이한 유기 화합물을 포함하는 제 2 층을 포함하고,
    상기 발광 장치는 상기 제 1 층과 상기 제 2 층의 사이에, 상기 제 1 층을 구성하는 유기 화합물과 상기 제 2 층을 구성하는 유기 화합물 둘 다를 함유하는 혼합층을 더 포함하고, 상기 정공 주입층은 상기 보호체에 접촉하는, 발광 장치.
  22. 제 1 항, 제 6 항, 제 11 항, 제 16 항 또는 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보호체와 상기 양극은 70 내지 100%의 투과율을 가지는, 발광 장치.
  23. 제 1 항, 제 6 항, 제 11 항, 제 16 항 또는 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보호체는 주기율표의 9족, 10족 또는 11족에 속하는 금속 재료를 포함하는, 발광 장치.
  24. 제 1 항, 제 6 항, 제 11 항, 제 16 항 또는 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보호체는 금, 은 및 백금으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 재료를 포함하는, 발광 장치.
  25. 제 1 항, 제 6 항, 제 11 항, 제 16 항 또는 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광 장치는 표시 장치, 디지털 스틸 카메라, 노트형 퍼스널 컴퓨터, 모바일 컴퓨터, 기록 매체를 구비한 화상 재생 장치, 고글형 디스플레이, 비디오 카메라 및 휴대 전화의 그룹으로부터 선택된 하나에 내장되는, 발광 장치.
  26. 제 11 항 또는 제 16 항에 있어서, 상기 배리어막은 알루미늄 질화물(aluminum nitride), 알루미늄 산화 질화물(aluminum oxynitride), 알루미늄 질화 산화물(aluminum nitrided oxide), 실리콘 질화물(silicon nitride) 및 실리콘 산화 질화물(silicon oxynitride)로 구성되는 그룹으로부터 선택된 재료를 포함하는, 발광 장치.
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