KR101356094B1 - 발광장치의 제작방법 - Google Patents

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Abstract

설계 및 제작에 용장성(冗長性)이 있는 발광소자 및 발광장치를 제공하는 것을 과제로 한다. 본 발명의 발광소자는 한 쌍의 전극과, 그 전극들 사이의 발광성 물질을 함유하는 층을 가진다. 발광성 물질을 함유하는 층은 복합 재료를 함유하는 층을 가지고, 복합 재료를 함유하는 층은 유기 화합물과 무기 화합물을 포함한다. 유기 화합물과 무기 화합물과의 농도비가 주기적으로 변화하고 있다. 복합 재료를 함유하는 층은, 그 층 내의 유기 화합물과 무기 화합물의 조성비 및 그 층에 사용되는 화합물들의 종류를 변화시키는 일 없이 전기적 특성이 변경될 수 있다.

Description

발광장치의 제작방법{Method for manufacturing a light-emitting device}
본 발명은 전계 발광(electroluminescence)을 이용하는 발광소자를 가지는 발광장치를 제작하기 위한 방법에 관한 것이다.
근년, 발광성 유기 화합물을 사용한 발광소자의 연구개발이 활발히 행해지고 있다. 그러한 발광소자의 기본적인 구성은, 한 쌍의 전극 사이에 발광성 유기 화합물을 함유하는 층을 끼운 것이다. 이러한 소자에 전압을 인가함으로써, 한 쌍의 전극으로부터 전자 및 정공이 각각 발광성 유기 화합물을 함유하는 층에 주입되어 전류가 흐른다. 그리고, 이들 캐리어(전자 및 정공)가 재결합함으로써, 발광성 유기 화합물이 여기 상태로 되고, 그 여기 상태로부터 기저 상태로 복귀할 때 발광성 유기 화합물이 발광한다. 이러한 메커니즘 때문에, 이들 발광소자는 전류 여기형의 발광소자라고 불린다.
또한, 유기 화합물에 형성되는 여기 상태의 종류로서는, 일중항 여기 상태와 삼중항 여기 상태가 있고, 일중항 여기 상태로부터의 발광이 형광이라 불리고, 삼중항 여기 상태로부터의 발광이 인광이라 불리고 있다.
이러한 발광소자는, 예를 들어, 0.1 ㎛ 정도의 두께를 가지는 유기 박막으로 형성되기 때문에, 박형 경량으로 제작할 수 있다는 것이 큰 이점이다. 또한, 캐리어가 주입되고 나서 발광에 이를 때까지의 시간은 1 μ초 정도 또는 그 이하이기 때문에, 응답 속도가 매우 빠른 것도 이점의 하나이다. 이들 특성은 플랫 패널 디스플레이 소자에 유리한 것으로 고려되고 있다.
또한, 그러한 발광소자는 막 형상으로 형성되기 때문에, 대면적의 발광소자를 형성함으로써, 평면 형상의 발광을 용이하게 얻을 수 있다. 그러한 이점은, 백열 전구나 LED로 대표되는 점 광원, 또는 형광 등으로 대표되는 선 광원에서는 얻기 어려울 수 있기 때문에, 발광소자는 조명 등에 응용될 수 있는 면 광원으로서의 이용 가치도 높다.
이와 같이, 발광성 유기 화합물을 사용한 전류 여기형의 발광소자는 발광장치나 조명 등의 각종 분야에의 응용이 기대되고 있지만, 아직 해결해야 할 과제도 많다. 그 과제의 하나로서, 소비전력의 저감을 들 수 있다. 소비전력을 저감하기 위해서는, 발광소자의 구동 전압을 저감하는 것이 중요하다. 그리고, 전류 여기형의 발광소자는 그 소자에서 흐르는 전류량에 따라 발광 강도가 정해지기 때문에, 발광소자의 구동 전압을 저감하기 위해서는 낮은 전압으로 많은 전류를 흘리는 것이 필요하게 된다.
아래의 특허 문헌 1에 따르면, 양극과 접하는 유기층에, 그 유기층에 함유된 유기 화합물을 산화할 수 있는 성질을 가지는 전자 수용성 화합물을 도핑함으로써, 발광소자의 구동 전압을 저감할 수 있다고 보고되어 있다. 또한, 전자 수용성 도펀트를 도핑한 유기층은 후막(厚膜)으로 하여도 소자의 전압 상승을 불러오는 일이 없기 때문에, 전극들 사이의 거리를 통상보다 길게 설정할 수 있어, 단락(短絡)의 위험성을 대폭으로 경감할 수 있다.
한편, 광학적 거리를 조정함으로써, 발광소자로부터 방사된 광의 외부 취출 효율을 향상시키는 것이 시도되고 있다. 아래의 특허 문헌 2에 따르면, 양극과 발광층 사이의 계면에 제공되는 전자 수용성 화합물을 도핑한 유기 화합물 층의 두께를 변화시킴으로써, 발광 스펙트럼을 제어할 수 있다는 것이 보고되어 있다.
특허 문헌 1 및 특허 문헌 2에 기재되어 있는 전자 수용성 화합물을 도핑한 유기 화합물 층은 공증착법에 의해 전자 수용성 화합물을 첨가하거나 또는 유기 화합물과 전자 수용성 화합물을 반응시켜 조정되는 용액을 도포하여 형성되기 때문에, 유기 화합물과 전자 수용성 화합물이 균일하게 혼합되어, 전자 수용성 화합물을 도핑한 유기 화합물 층은 등방성 도전율을 가진다.
따라서, 도전율 등의 전기적 특성을 제어하기 위해서는, 층에 포함되어 있는 유기 화합물과 전자 수용성 화합물과의 조성비를 변화시키거나, 또는 층에 포함되어 있는 화합물들의 종류를 변화시킬 필요가 있었다.
그러나, 층의 조성비나 층에 포함되어 있는 화합물들의 종류를 변화시키면, 전기적 특성 이외의 특성, 예를 들어, 광학적 특성(굴절률 등)이 변화하게 된다. 광학적 특성이 변화하게 되면, 발광 스펙트럼의 변화에 의한 발광 색의 변화, 발광의 외부 취출 효율의 변화가 생기게 된다. 따라서, 광학적 특성을 유지하면서 전기적 특성을 변화시키는 것은 곤란하였다.
즉, 발광소자는 전기적 특성, 광학적 특성 등의 다양한 특성을 고려하여 엄밀하게 설계되어야 하고, 발광소자의 제작은 그 설계대로 엄밀하게 관리되지 않으면 안 되었다.
[특허 문헌 1] 일본국 공개특허공고 평11-251067호 공보
[특허 문헌 2] 일본국 공개특허공고 2001-244079호 공보
상기의 관점에서, 본 발명은 설계 및 제작에 용장성(冗長性)이 있는 발광소자 및 발광장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명자들은 예의 검토를 거듭한 결과, 복합 재료를 함유하는 층을 가지는 발광소자를 제작함으로써, 상기한 과제를 해결할 수 있다는 것을 도출하였다.
본 발명의 일 양태는, 한 쌍의 전극과, 그 전극들 사이에 끼어진 발광성 물질을 함유하는 층을 포함하고, 발광성 물질을 함유하는 층은 복합 재료를 함유하는 층을 가지고, 복합 재료를 함유하는 층은 유기 화합물과 무기 화합물을 포함하고, 유기 화합물과 무기 화합물과의 농도비가 주기적으로 변화하고 있는 발광소자를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 일 양태는, 한 쌍의 전극과, 그 전극들 사이에 끼어진 발광성 물질을 함유하는 층을 가지고, 발광성 물질을 함유하는 층은 복합 재료를 함유하는 층을 가지고, 복합 재료를 함유하는 층은 유기 화합물과 무기 화합물을 포함하고, 무기 화합물의 농도가 주기적으로 변화하고 있는 발광소자를 제공하는 것이다.
상기 구성에서, 무기 화합물의 농도는 5 wt% 이상 90 wt% 이하인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 무기 화합물의 농도는 10 wt% 이상 80 wt% 이하이다.
또한, 본 발명의 일 양태는, 한 쌍의 전극과, 그 전극들 사이에 끼어진 발광성 물질을 함유하는 층을 가지고, 발광 물질을 함유하는 층은 복합 재료를 함유하는 층을 가지고, 복합 재료를 함유하는 층은 유기 화합물과 무기 화합물을 포함하고, 유기 화합물의 농도가 주기적으로 변화하고 있는 발광소자를 제공하는 것이다.
상기 구성에서, 유기 화합물의 농도는 10 wt% 이상 95 wt%인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 유기 화합물의 농도는 20 wt% 이상 90 wt% 이하이다.
또한, 상기 구성에서, 주기적인 변화의 일 주기는 0.5 nm 이상 30 nm 이하인 것이 바람직하다. 특히, 주기적인 변화의 일 주기는 1 nm 이상 10 nm 이하인 것이 바람직하다.
또한, 상기 구성에서, 복합 재료를 함유하는 층은, 한 쌍의 전극 중 하나와 접하여 제공되어 있는 것이 바람직하다. 또는, 복합 재료를 함유하는 2개 층이 한 쌍의 전극 각각과 접하도록 제공되어 있어도 된다.
또한, 상기 구성에서, 무기 화합물은 천이 금속 산화물이다. 구체적으로는, 천이 금속 산화물은 산화 티탄, 산화 지르코늄, 산화 하프늄, 산화 바나듐, 산화 니오브, 산화 탄탈, 산화 크롬, 산화 몰리브덴, 산화 텅스텐, 산화 망간, 산화 레늄 중 어느 1종 또는 다수 종이다.
또한, 상기 구성에서, 유기 화합물은 정공 수송성을 가지는 것이다. 특히 유기 화합물은 아릴아민 골격이나 또는 카르바졸 골격을 가지는 유기 화합물인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 양태는, 한 쌍의 전극과, 그 전극들 사이에 끼어진 발광성 물질을 함유하는 층을 가지고, 발광성 물질을 함유하는 층은 투과형 전자 현미경으로 관찰한 상(像)에서는, 평균 원자량이 큰 영역과 평균 원자량이 작은 영역이 교대로 적층되어 있는 적층을 가지고, 그 적층의 두께가 0.5 nm 이상 30 nm 이하인 발광소자를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 일 양태는, 한 쌍의 전극과, 그 전극들 사이에 끼어진 발광성 물질을 함유하는 층을 가지고, 발광성 물질을 함유하는 층은 투과형 전자 현미경으로 관찰한 상에서는, 평균 원자량이 큰 영역과 평균 원자량이 작은 영역이 교대로 적층되어 있는 적층을 가지고, 그 적층의 두께가 1 nm 이상 10 nm 이하인 발광소자를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 일 양태는, 한 쌍의 전극과, 그 전극들 사이에 끼어진 발광성 물질을 함유하는 층을 가지고, 발광성 물질을 함유하는 층은 투과형 전자 현미경으로 관찰한 상에서는, 색이 진한 영역과 색이 연한 영역이 교대로 적층되어 있는 적층을 가지고, 그 적층의 두께가 0.5 nm 이상 30 nm 이하인 발광소자를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 일 양태는, 한 쌍의 전극과, 그 전극들 사이에 끼어진 발광성 물질을 함유하는 층을 가지고, 발광성 물질을 함유하는 층은 투과형 전자 현미경으로 관찰한 상에서는, 색이 진한 영역과 색이 연한 영역이 교대로 적층되어 있는 적층을 가지고, 그 적층의 두께가 1 nm 이상 10 nm 이하인 발광소자를 제공하는 것이다.
상기 구성에서, 발광성 물질을 함유하는 층은 유기 화합물과 무기 화합물을 포함한다.
또한, 본 발명은 상기한 발광소자를 가지는 발광장치를 제공한다. 본 명세서에서의 발광장치란, 발광소자와 발광소자의 발광을 제어하는 수단을 가지는 것이다. 구체적으로는, 발광장치는 화상 표시장치와 광원(조명 장치를 포함함)을 포함한다. 또한, 발광장치는, 발광장치가 FPC(Flexible Printed Circuit), TAB(Tape Automated Bonding) 테이프 또는 TCP(Tape Carrier Package)와 같은 커넥터를 구비한 모듈, TAB 테이프나 TCP의 끝에 프린트 배선판이 설치된 모듈, IC(집적회로)가 COG(Chip On Glass) 접합에 의해 발광소자에 직접 실장된 모듈 모두를 포함하는 것으로 한다.
본 발명의 발광소자에서는, 복합 재료를 함유하는 층의 전기적 특성, 특히 도전율을 조성비나 화합물들의 종류를 바꾸지 않고 변경할 수 있다. 이 때문에, 광학 특성 등의 다른 특성은 그다지 변화하지 않는다. 따라서, 발광소자 및 발광장치가 용장성을 가지고 제작될 수 있다.
도 1(A)∼도 1(C)는 본 발명의 발광소자를 설명하는 도면.
도 2는 본 발명의 발광소자를 설명하는 도면.
도 3(A)∼도 3(C)는 본 발명의 발광소자를 설명하는 도면.
도 4(A)∼도 4(C)는 본 발명의 발광소자를 설명하는 도면.
도 5(A)∼도 5(C)는 본 발명의 발광소자를 설명하는 도면.
도 6(A)∼도 6(C)는 본 발명의 발광소자를 설명하는 도면.
도 7(A) 및 도 7(B)는 본 발명의 발광장치를 설명하는 도면.
도 8은 본 발명의 발광장치를 설명하는 도면.
도 9(A) 및 도 9(B)는 본 발명의 발광장치를 사용한 전자 기기를 설명하는 도면.
도 10은 본 발명의 발광소자를 설명하는 도면.
도 11은 본 발명의 복합 재료를 함유하는 층의 전류 밀도-전압 특성을 나타내는 도면.
도 12는 복합 재료를 함유하는 층의 투과형 전자 현미경 관찰 결과를 나타내는 도면.
도 13은 복합 재료를 함유하는 층의 투과형 전자 현미경 관찰 결과를 나타내는 도면.
도 14는 복합 재료를 함유하는 층의 투과형 전자 현미경 관찰 결과를 나타내는 도면.
도 15는 복합 재료를 함유하는 층의 투과형 전자 현미경 관찰 결과를 나타내는 도면.
도 16은 복합 재료를 함유하는 층의 투과형 전자 현미경 관찰 결과를 나타내는 도면.
도 17은 복합 재료를 함유하는 층의 투과형 전자 현미경 관찰 결과를 나타내는 도면.
도 18은 복합 재료를 함유하는 층의 농도 분포의 일례를 나타내는 도면.
도 19는 본 발명의 발광소자를 설명하는 도면.
도 20은 본 발명의 발광소자의 제작방법을 설명하는 도면.
도 21은 본 발명의 발광소자의 제작방법을 설명하는 도면.
도 22는 본 발명의 발광소자의 제작방법을 설명하는 도면.
도 23은 본 발명의 발광소자의 제작방법을 설명하는 도면.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 그 범위로부터 벗어남이 없이 그의 형태 및 상세한 것을 다양하게 변경할 수 있다는 것은 당업자라면 용이하게 이해된다. 따라서, 본 발명은 이하에 나타내는 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다.
[실시형태 1]
본 실시형태에서는, 본 발명의 발광소자에 포함되는 복합 재료를 함유하는 층에 대하여 설명한다.
복합 재료를 함유하는 층은 유기 화합물과 무기 화합물을 포함하고, 유기 화합물과 무기 화합물과의 농도비가 주기적으로 변화하고 있다. 유기 화합물과 무기 화합물과의 농도비가 주기적으로 변화하고 있기 때문에, 적층 방향(막 두께 방향이라고도 함)에서의 도전율이 제어될 수 있다. 본 명세서에서, "적층 방향"이란, 복합 재료를 함유하는 층의 양측에 형성된 전극들 중 한쪽 전극으로부터 다른쪽 전극으로의 방향을 말한다.
유기 화합물과 무기 화합물과의 농도비의 주기적 변화의 주기의 길이를 변화시킴으로써, 소망의 도전율을 가지는 층을 얻을 수 있다. 예를 들어, 농도비의 주기적 변화의 일 주기를 짧게 함으로써, 적층 방향(막 두께 방향)에서의 도전율을 높게 할 수 있고, 일 주기를 길게 함으로써, 적층 방향에서의 도전율을 낮게 할 수 있다. 본 명세서에서, "농도비 또는 농도가 주기적으로 변화하고 있다"란, 농도비 또는 농도가 적층 방향에서 농도비 또는 농도의 극대치와 극소치가 교대로 반복되도록 변화하고 있는 것을 말한다. 또한, 그 주기적 변화는 단조로운 증가와 단조로운 감소 모두를 포함한다. 그 주기적 변화의 반복 주기는 완전히 동일할 필요는 없고, 또한, 그 주기적 변화의 반복 진폭은 완전히 동일할 필요는 없다.
또한, 복합 재료를 함유하는 층에 포함되는 유기 화합물 및 무기 화합물은 절연체이므로, 복합 재료를 함유하는 층의 면 방향에서는 대개 절연체로서의 도전율이 얻어질 수 있다. 따라서, 농도비가 주기적으로 변화하고 있는 방향(예를 들어, 적층 방향, 막 두께 방향)에서는 소망의 도전율을 얻을 수 있고, 농도비가 주기적으로 변화하고 있지 않은 방향(예를 들어, 면 방향)에서의 도전율은 어느 일정한 값을 가지므로, 도전율에 이방성이 생긴다.
복합 재료를 함유하는 층에 포함되는 유기 화합물로서는, 정공 수송성이 뛰어난 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 아릴아민 골격을 가지는 유기 재료를 사용하는 것이 바람직하고, 예를 들어, 4,4'-비스(N-(4-N,N-디-m-톨릴아미노)페닐)-N-페닐아미노)비페닐(약칭: DNTPD), 4,4'-비스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: DPAB), N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-1,1'-비페닐-4,4'-디아민(약칭: TPD), 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: α-NPD), 4,4'-비스[N-(9,9-디메틸플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: DFLDPBi), 4,4'-비스[N-(4-비페닐일)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: BBPB), 1,5-비스(디페닐아미노)나프탈렌(약칭: DPAN), 4,4',4''-트리스(N,N-디페닐아미노)트리페닐아민(약칭: TDATA), 4,4',4''-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트리페닐아민(약칭: MTDATA) 등의 방향족 아민계 화합물(즉, 벤젠환-질소의 결합을 가짐)로 형성된 층이 사용될 수 있다. 또는, 카르바졸 골격을 가지는 유기 재료를 사용하는 것이 바람직하고, 예를 들어, N-(2-나프틸)카르바졸일(약칭: NCz), 4,4'-디(N-카르바졸일)비페닐(약칭: CBP), 9,10-비스[4-(N-카르바졸일)페닐]안트라센(약칭: BCPA), 3,5-비스[4-(N-카르바졸일)페닐]비페닐(약칭: BCPBi), 1,3,5-트리스[4-(N-카르바졸일)페닐]벤젠(약칭: TCPB) 등이 사용될 수 있다. 또한, 전자 수송성보다 정공 수송성이 높은 물질이라면, 이것들 이외의 것을 사용하여도 좋다.
또한, 복합 재료를 함유하는 층에 포함되는 무기 화합물로서는, 천이 금속 산화물이 바람직하고, 구체적으로는, 산화 티탄, 산화 지르코늄, 산화 하프늄, 산화 바나듐, 산화 니오브, 산화 탄탈, 산화 크롬, 산화 몰리브덴, 산화 텅스텐, 산화 망간, 산화 레늄 등이 사용될 수 있다. 특히, 산화 바나듐, 산화 몰리브덴, 산화 텅스텐, 산화 레늄은 전자 수용성이 높기 때문에 바람직하다. 그 중에서도 특히, 산화 몰리브덴은 대기 중에서도 안정적이므로, 취급하기 쉽기 때문에 바람직하다.
또한, 본 발명의 발광소자에 포함되는 복합 재료를 함유하는 층은 증착법에 의해 제작될 수 있다. 또한, 산화 몰리브덴은 진공 중에서 증발하기 쉬우므로, 제작 공정의 면에서도 바람직하다.
본 발명의 발광소자에 포함되는 복합 재료를 함유하는 층은 유기 화합물과 무기 화합물의 공증착에 의해 제작될 수 있다. 유기 화합물과 무기 화합물의 농도비를 주기적으로 변화시킴으로써, 적층 방향(막 두께 방향)에서의 도전율을 제어하는 것이 가능하다.
유기 화합물과 무기 화합물의 농도비를 주기적으로 변화시키는 방법으로서는, 기판, 증발원, 및 마스크를 상대적으로 회전시키는 것에 의해 가능하다.
예를 들어, 유기 화합물을 보유하는 증발원과 무기 화합물을 보유하는 증발원을 거리를 두고 고정시키고, 기판을 회전(기판을 자전)시킴으로써, 유기 화합물과 무기 화합물의 농도비를 주기적으로 변화시키는 것이 가능하다. 일 주기의 길이는 증착 속도와 회전 속도를 제어함으로써 변경될 수 있다.
이 경우, 기판의 회전 속도를 늦게 하면, 유기 화합물과 무기 화합물의 농도비의 주기적 변화의 일 주기는 길어져, 적층 방향에서의 도전율이 작아진다.
또한, 기판의 회전 속도를 일정하게 하고, 증발원으로부터의 증착 속도를 크게 함으로써, 유기 화합물과 무기 화합물의 농도비의 주기적 변화의 일 주기를 길게 할 수도 있다.
또한, 유기 화합물을 보유하는 증발원과 무기 화합물을 보유하는 증발원을 거리를 두고 고정시키고, 기판을 증발원들에 대하여 상대적으로 이동시키면서 회전(기판을 공전)시킴으로써, 유기 화합물과 무기 화합물의 농도비를 주기적으로 변화시키는 것이 가능하다. 이 경우, 기판의 공전 속도를 느리게 함으로써, 주기적 변화의 일 주기를 길게 할 수 있다.
또한, 자전과 공전을 조합하여 기판을 회전시켜도 좋다. 이 경우에도, 일 주기의 길이는 증착 속도와 기판의 회전 속도를 제어함으로써 변경될 수 있다.
또는, 증발원과 기판을 고정시키고, 마스크를 이동시킴으로써, 유기 화합물과 무기 화합물의 농도비를 주기적으로 변화시키는 것도 가능하다. 예를 들어, 마스크의 회전을 빠르게 함으로써, 농도비의 주기적 변화의 일 주기를 짧게 할 수 있다. 그것에 의해, 적층 방향에서의 도전율이 높은 층을 얻을 수 있다.
또한, 기판을 고정시키고 증발원을 회전시킴으로써, 유기 화합물과 무기 화합물의 농도비를 주기적으로 변화시키는 것도 가능하다.
또한, 증발원과 기판을 고정한 채로 셔터를 개폐함으로써, 유기 화합물과 무기 화합물의 농도비를 주기적으로 변화시켜도 좋다.
또한, 기판의 온도를 변화시켜 흡착 속도를 변화시킴으로써, 유기 화합물과 무기 화합물의 농도비를 주기적으로 변화시켜도 좋다. 즉, 기판의 온도를 높게 하거나 낮게 하거나 하여 흡착 속도를 변화시킴으로써, 유기 화합물과 무기 화합물과의 농도비를 변화시켜도 좋다.
또한, 농도비의 주기적 변화의 일 주기는 기판의 회전 속도 및 증착 속도 이외에도, 기판과 증발원 사이의 거리, 각 증발원들 사이의 거리 등에 따라 변화하기 때문에, 각각의 장치에 대하여 최적값을 적절히 설계하면 된다.
이상의 방법을 이용함으로써, 유기 화합물과 무기 화합물과의 농도비가 주기적으로 변화한 층, 즉, 본 발명의 복합 재료를 함유하는 층을 형성할 수 있다. 본 발명의 복합 재료를 함유하는 층의 깊이 방향에서의 농도 분포의 일례를 도 18에 나타낸다. 도 18에 나타내는 바와 같이, 유기 화합물의 농도와 무기 화합물의 농도가 깊이 방향(예를 들어, 적층 방향 또는 막 두께 방향)에서 주기적으로 변화하기 때문에, 도전율에 이방성이 생긴다. 무기 화합물의 농도는 5 wt% 이상 90 wt% 이하인 것이 바람직하고, 10 wt% 이상 80 wt% 이하인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 유기 화합물의 농도는 10 wt% 이상 95 wt% 이하인 것이 바람직하고, 20 wt% 이상 90 wt% 이하인 것이 더욱 바람직하다.
*또한, 농도비의 주기적 변화의 일 주기는 0.5 nm 이상 30 nm 이하인 것이 바람직하고, 1 nm 이상 10 nm 이하인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 복합 재료를 함유하는 층의 농도비의 주기적 변화의 일 주기의 길이를 변화시킴으로써, 적층 방향에서 소망의 도전율이 얻어질 수 있다. 또한, 복합 재료를 함유하는 층에 포함되는 유기 화합물 및 무기 화합물은 절연체이기 때문에, 복합 재료를 함유하는 층의 면 방향에서는 대개 절연체로서의 도전율이 얻어질 수 있고, 이것은 도전율이 일정한 값을 가진다는 것을 의미한다. 즉, 농도비가 주기적으로 변화하고 있는 방향(예를 들어, 적층 방향 또는 막 두께 방향)에서는 소망의 도전율을 얻을 수 있고, 농도비가 주기적으로 변화하고 있지 않은 방향(예를 들어, 면 방향)에서의 도전율은 어느 일정한 값을 가지므로, 도전율에 이방성이 생긴다.
따라서, 유기 화합물과 무기 화합물을 단순히 혼합한 층과는 달리, 복합 재료를 함유하는 층의 도전율에 이방성이 제공될 수 있다.
또한, 유기 화합물만을 함유하는 층과 무기 화합물만을 함유하는 층을 적층한 경우와 달리, 유기 화합물과 무기 화합물이 혼합되어 있기 때문에 결정화가 억제될 수 있다.
또한, 복합 재료를 함유하는 층은, 그 층 내의 유기 화합물과 무기 화합물의 조성비나 그 층에 사용되는 화합물들의 종류를 변화시키지 않고, 전기적 특성을 변화시킬 수 있다. 그 때문에, 광학적 특성과 같은 다른 특성은 그다지 변화하지 않는다. 따라서, 발광소자의 설계 및 제작에 용장성을 가지게 할 수 있다.
[실시형태 2]
본 발명의 실시에 사용되는 증착 장치, 및 그 증착 장치를 사용하여 복합 재료를 함유하는 층을 형성하는 방법에 대하여 도 20∼도 23을 참조하여 설명한다.
본 발명의 실시에 사용되는 증착 장치는, 피처리물에 대하여 증착하는 처리를 행하는 처리실(1001)과, 반송실(1002)을 구비하고 있다. 피처리물은 반송실(1002)을 거쳐 처리실(1001)로 반송된다. 반송실(1002)은 피처리물을 이송하기 위한 암(arm)(1003)을 구비하고 있다(도 23).
처리실(1001) 내에는, 도 20에 나타내는 바와 같이, 피처리물을 보유하기 위한 보유부와, 제1 재료를 보유하기 위한 증발원(1011a)과, 제2 재료를 보유하기 위한 증발원(1011b)이 제공되어 있다. 도 20에서, 피처리물을 보유하기 위한 보유부는, 축(1013)을 중심으로 하여 회전하는 제1 회전판(1012)과, 제1 회전판(1012) 위에 설치된 복수의 제2 회전판(1014a∼1014d)으로 구성되어 있다. 제2 회전판(1014a∼1014d)은 축(1013)과는 별도로, 제2 회전판(1014a∼1014d) 각각에 설치된 축을 중심으로 하여 각각 독립적으로 회전한다. 피처리물(1015a∼1015d)은 제2 회전판(1014a∼1014d) 각각의 위에 보유된다.
도 20에서, 제2 회전판(1014a)에는 피처리물(1015a)이 보유되고, 제2 회전판(1014b)에는 피처리물(1015b)이 보유되고, 제2 회전판(1014c)에는 피처리물(1015c)이 보유되고, 제2 회전판(1014d)에는 피처리물(1015d)이 보유되어 있다.
복합 재료를 함유하는 층은 다음과 같이 형성된다. 먼저, 증발원(1011a, 1011b)에 보유된 재료를 가열하여 승화시킨다. 한편, 제1 회전판(1012), 및 피처리물이 보유된 제2 회전판(1014a∼1014d)을 회전시킨다. 도 20에 나타내는 바와 같이, 피처리물(1015a)과 증발원(1011a)과의 거리가 피처리물(1015a)과 증발원(1011b)와의 거리보다 가까울 때, 피처리물(1015a) 상에는 제2 재료의 농도보다 제1 재료의 농도가 높아지도록 각각의 재료가 증착된다. 이것에 대하여, 피처리물(1015c)에서 보여지는 바와 같이, 피처리물(1015c)과 증발원(1011b)과의 거리가 피처리물(1015c)과 증발원(1011a)과의 거리보다 가까울 때, 피처리물(1015c) 상에는 제1 재료의 농도보다 제2 재료의 농도가 높아지도록 각각의 재료가 증착된다.
다음에, 제1 회전판(1012)의 회전에 의해 처리실(1001) 내에서의 제2 회전판(1014a)의 위치가 바뀌고, 도 20에 도시된 위치의 제2 회전판(1014c)이 피처리물(1015a)을 보유한다. 피처리물(1015a)과 증발원(1011b)과의 거리가 피처리물(1015a)과 증발원(1011a)과의 거리보다 가까워지면, 피처리물(1015a) 상에는 제1 재료의 농도보다 제2 재료의 농도가 높아지도록 각각의 재료가 증착된다.
이와 같이, 증발원(1011a, 1011b)에 대한 피처리물(1015a∼1015d)의 위치를 바꿈으로써, 피처리물(1015a∼1015d) 상에, 재료의 농도비가 각각 다른 복수의 영역을 가지는 복합 재료를 함유하는 층을 형성할 수 있다. 여기서, 복합 재료를 함유하는 층에 포함되는 각 영역의 적층 방향(예를 들어, 막 두께 방향)의 폭(농도비의 주기적 변화의 일 주기의 길이)은 제1 회전판(1012)의 회전 속도 등을 제어함으로써 적절히 변경될 수도 있다.
예를 들어, 제1 회전판(1012)의 회전을 빠르게 하면, 제1 재료와 제2 재료의 농도비의 주기적 변화의 일 주기는 짧아져, 적층 방향에서의 도전율은 커진다.
또한, 제1 회전판(1012)의 회전 속도를 일정하게 하고, 증발원(1011a) 및 증발원(1011b)으로부터의 증착 속도를 크게 함으로써, 제1 재료와 제2 재료의 농도비의 주기적 변화의 일 주기를 길게 할 수도 있다.
또한, 제1 회전판(1012) 및 제2 회전판(1014a∼1014d)의 형상에 대하여 특별히 한정은 없고, 도 20에 나타내는 바와 같은 원형 외에, 사각형 등의 다각형이어도 좋다. 또한, 제2 회전판(1014a∼1014d)은 반드시 제공하지 않아도 좋지만, 제2 회전판(1014a∼1014d)을 제공함으로써, 피처리물에 형성되는 층의 두께 등의 면내 편차를 저감할 수 있다.
처리실(1001)의 구성은 도 20에 나타내는 것에 한정되지 않고, 예를 들어, 도 21에 나타내는 바와 같은, 증발원의 위치가 변경될 수 있는 것과 같은 구성이어도 좋다.
도 21에서, 증발원(1021a, 1021b)이 고정되고, 축(1027)을 중심으로 회전하는 회전판(1026)과, 피처리물을 보유하기 위한 보유부(1022)가 대향하여 제공되어 있다. 또한, 보유부(1022)에는 피처리물(1025a∼1025d)이 보유되어 있다. 증발원(1021a)에는 제1 재료가 보유되고, 증발원(1021b)에는 제2 재료가 보유되어 있다. 그리고, 증발원(1021b)보다 증발원(1021a)이 피처리물(1025a)에 가까워지도록 각각의 증발원이 위치하고 있을 때, 피처리물(1025a) 상에는 제2 재료의 농도보다 제1 재료의 농도가 높아지도록 각각의 재료가 증착된다. 한편, 회전판(1026)이 회전하여, 증발원(1021a)보다 증발원(1021b)이 피처리물(1025a)에 가까워지도록 위치하게 되면, 피처리물(1025a) 상에는 제1 재료의 농도보다 제2 재료의 농도가 높아지도록 각각의 재료가 증착된다. 이와 같이, 증착 장치는 증발원의 위치를 바꿈으로써, 피처리물에 대한 증발원의 위치가 바뀌는 구성을 가지는 것이어도 좋다. 즉, 증발원과 피처리물은 각각의 위치가 상대적으로 변화하도록 제공되어 있으면 된다.
도 21의 구성의 경우, 증발원(1021a) 및 증발원(1021b)의 회전 속도를 빠르게 하면, 제1 재료와 제2 재료의 농도비의 주기적 변화의 일 주기의 길이는 짧아져, 적층 방향에서의 도전율은 커진다.
또한, 도 20 및 도 21에 나타내는 구성 외에, 도 22에 나타내는 바와 같이, 증발원과 보유부와의 사이에, 마스크로서 기능하고 개구부를 가지는 회전판이 제공되고, 회전판의 개구부의 위치가 바뀌는 구성이어도 좋다.
도 22에서, 제1 재료를 보유하기 위한 증발원(1031a)과 제2 재료를 보유하기 위한 증발원(1031b)은 개구부(1040)가 형성된 회전판(1038)을 사이에 두고 보유부(1032)와 대향하도록 제공되어 있다. 회전판(1038)은 축(1039)을 중심으로 하여 회전함으로써, 회전에 의해 개구부(1040)의 위치가 바뀐다. 개구부(1040)가 증발원(1031b)보다 증발원(1031a)에 가까워지도록 위치하고 있을 때, 기체가 개구부(1040)를 통해 보유부(1032)의 방향으로, 제1 재료의 농도가 제2 재료의 농도보다 높은 상태로 확산하여, 보유부(1032)에 보유된 피처리물(1035)에, 제1 재료의 농도가 제2 재료의 농도보다 높아지도록 각각의 재료가 증착된다. 한편, 회전판(1038)이 회전하여, 개구부(1040)가 증발원(1031a)보다 증발원(1031b)에 가까워지도록 위치하면(예를 들어, 개구부가 점선(1041)으로 나타내는 바와 같이 위치하면), 제2 재료의 농도가 제1 재료의 농도보다 높아지도록, 피처리물(1035) 상에 각각의 재료가 증착된다.
도 22에 구성의 경우, 회전판(1038)의 회전 속도를 빠르게 하면, 제1 재료와 제2 재료의 농도비의 주기적 변화의 일 주기는 짧아져, 적층 방향에서의 도전율은 커진다.
이상과 같이, 증발원과 피처리물의 위치가 상대적으로 바뀌도록 함으로써, 복합 재료를 함유하는 층을 형성할 수 있다. 또한, 증발원 외에, 마스크로서 기능하는 회전판에 형성된 개구부와 피처리물의 상대적 위치를 바뀌도록 함으로써, 복합 재료를 함유하는 층을 형성할 수도 있다.
또한, 증착 장치의 구성은 도 23에 나타낸 것에 한정되지 않고, 예를 들어, 발광소자를 봉지(封止)하기 위한 봉지실이 더 제공된 구성이어도 좋다. 또한, 증착을 행하는 처리실의 수는 하나 뿐만 아니라, 2개 이상 제공되어 있어도 좋다.
[실시형태 3]
본 발명의 발광소자는 한 쌍의 전극 사이에 복수의 층을 가진다. 이 복수의 층은, 전극으로부터 멀어진 곳에 발광 영역이 형성되도록, 즉, 전극으로부터 멀어진 부위에서 캐리어의 재결합이 행해질 수 있도록, 캐리어 주입성이 높은 물질이나 캐리어 수송성이 높은 물질로 각각 형성된 층들을 적층하여 형성된 것이다.
본 발명의 발광소자의 일 양태에 대하여 도 1(A)를 참조하여 이하에 설명한다.
본 실시형태에서, 발광소자는, 제1 전극(102), 제1 층(103), 제2 층(104), 제3 층(105), 제4 층(106), 제2 전극(107)을 이 순서로 적층하여 형성되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 제1 전극(102)이 양극으로서 기능하고, 제2 전극(107)이 음극으로서 기능하는 것으로 하여 이하에 설명한다.
기판(101)은 발광소자의 지지체로서 사용된다. 기판(101)은, 예를 들어, 유리, 플라스틱 등을 사용하여 형성될 수 있다. 또한, 제작공정에서 발광소자의 지지체로서 기능하는 것이라면, 이들 이외의 재료를 사용하여도 좋다.
제1 전극(102)은, 다양한 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물을 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(102)은, 인듐 주석 산화물(ITO), 규소를 함유한 인듐 주석 산화물, 산화 인듐에 2∼20 wt%의 산화 아연(ZnO)을 혼합한 IZO(인듐 아연 산화물), 산화 텅스텐을 0.5∼5 wt%, 산화 아연을 0.1∼1 wt% 함유한 인듐 산화물(IWZO) 외에, 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 철(Fe), 코발트(Co), 티탄(Ti), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 알루미늄(Al), 알루미늄-규소(Al-Si), 알루미늄-티탄(Al-Ti), 알루미늄-규소-구리(Al-Si-Cu), 금속 재료의 질화물(예를 들어, TiN) 등을 사용하여 형성될 수 있다.
제1 층(103)은 실시형태 1에서 나타낸 복합 재료를 함유하는 층이다. 즉, 제1 층(103)은, 유기 화합물과 무기 화합물을 함유하고 유기 화합물과 무기 화합물과의 농도비가 주기적으로 변화하고 있는 층이다.
제2 층(104)은, 정공 수송성이 높은 물질, 예를 들어, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: α-NPD), N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-1,1'-비페닐-4,4'-디아민(약칭: TPD), 4,4',4''-트리스(N,N-디페닐아미노)트리페닐아민(약칭: TDATA), 4,4',4''-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트리페닐아민(약칭: MTDATA) 등의 방향족 아민계 화합물(즉, 벤젠환-질소의 결합을 가진다)로 형성된 층이다. 여기에 설명된 물질은 주로 10-6 cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 가지는 물질이다. 그러나, 전자 수송성보다 정공 수송성이 높은 물질이라면, 이들 이외의 것을 사용하여도 좋다. 또한, 제2 층(104)은 단층에 한정되지 않고, 상기 물질로 형성된 층을 2층 이상 적층한 것이어도 좋다.
제3 층(105)은 발광성이 높은 물질을 함유하는 층이다. 예를 들어, 제3 층(105)은, N,N'-디메틸퀴나크리돈(약칭: DMQd), 3-(2-벤조티아졸일)-7-디에틸아미노쿠마린(약칭: 쿠마린 6) 등의 발광성이 높은 물질과, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(약칭: Alq3)이나 9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭: DNA) 등의 캐리어 수송성이 높고 결정화하기 어려운 물질을 자유롭게 조합하여 형성된다. 그러나, Alq3 및 DNA는 발광성도 높은 물질이기 때문에, 이들 물질을 단독으로 사용한 구성으로 하여 제3 층(105)으로 사용하여도 상관없다.
제4 층(106)은 전자 수송성이 높은 물질, 예를 들어, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(약칭: Alq3), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀라토)알루미늄(약칭: Almq3), 비스(10-하이드록시벤조[h]-퀴놀리나토)베릴륨(약칭: BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)(4-페닐페놀라토)알루미늄(약칭: BAlq) 등, 퀴놀린 골격 또는 벤조퀴놀린 골격을 가지는 금속 착체 등으로 이루어지는 층이다. 또는, 이 외에, 비스[2-(2'-히드록시페닐)벤조옥사졸라토]아연(약칭: Zn(BOX)2), 비스[2-(2'-히드록시페닐)벤조티아졸라토]아연(약칭: Zn(BTZ)2) 등의, 옥사졸계 배위자 또는 티아졸계 배위자를 가지는 금속 착체 등도 사용될 수 있다. 또는, 상기한 금속 착체 이외에도, 2-(4-비페닐일)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(약칭: PBD), 1,3-비스[5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸-2-일]벤젠(약칭: OXD-7), 3-(4-비페닐일)-4-페닐-5-(4-tert-부틸페닐)-1,2,4-트리아졸(약칭: TAZ), 3-(4-비페닐일)-4-(4-에틸페닐)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,2,4-트리아졸(약칭: p-EtTAZ), 바소페난트롤린(약칭: BPhen), 바소큐프로인(약칭: BCP) 등도 사용될 수 있다. 여기에 설명된 물질은 주로 10-6 cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 가지는 물질이다. 또한, 정공 수송성보다 전자 수송성이 높은 물질이라면, 상기 이외의 물질을 사용하여도 좋다. 또한, 제4 층(106)은 단층에 한정되지 않고, 상기 물질로 이루어지는 층을 2층 이상 적층한 것으로 하여도 좋다.
제2 전극(107)은, 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등의 일 함수가 작은(일 함수 3.8 eV 이하) 재료로 형성될 수 있다. 이러한 음극 재료의 구체예로서는, 원소 주기율표의 1족 또는 2족에 속하는 금속, 즉, 리튬(Li)이나 세슘(Cs) 등의 알칼리 금속, 및 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 등의 알칼리토류 금속, 및 그러한 금속을 함유하는 합금(MgAg, AlLi)을 들 수 있다. 그러나, 제2 전극(107)과 발광층과의 사이에서, 전자 주입을 촉진하는 기능을 가지는 층을 제2 전극(107) 상에 제공함으로써, 일 함수의 대소에 상관없이, Al, Ag, ITO, 규소를 함유하는 ITO 등 다양한 도전성 재료를 제2 전극(107)으로서 사용할 수 있다.
또한, 전자 주입을 촉진하는 기능을 가지는 층은, 불화 리튬(LiF), 불화 세슘(CsF) 등과 같은 알칼리 금속의 화합물 또는 불화 칼슘(CaF2) 등과 같은 알칼리토류 금속의 화합물을 포함한다. 또는, 이 외에, 전자 수송성을 가지는 물질로 형성된 층 중에 알칼리 금속 또는 알칼리토류 금속을 혼합한 것, 예를 들어, Alq3 중에 마그네슘(Mg)을 혼합한 것 등으로 제2 전극(107)을 형성할 수도 있다.
또한, 제2 층(104), 제3 층(105), 제4 층(106)의 형성 방법은 증착법, 잉크젯법, 스핀 코팅법 등의 공지의 방법을 이용하여도 좋다. 또한, 각 전극 또는 각층 마다 다른 성막 방법을 이용하여 형성하여도 상관없다.
이상과 같은 구성을 가지는 본 발명의 발광소자에서는, 제1 전극(102)과 제2 전극(107)과의 사이에 생긴 전위차에 의해 전류가 흘러, 발광성이 높은 물질을 함유하는 층인 제3 층(105)에서 정공과 전자가 재결합하여, 발광하는 것이다. 즉, 제3 층(105)에 발광 영역이 형성되는 구성으로 되어 있다. 그러나, 제3 층(105)의 전부가 발광 영역으로서 기능할 필요는 없고, 예를 들어, 제3 층(105) 중, 제2 층(104) 또는 제4 층(106)에 가까운 부분에만 발광 영역이 형성되어도 좋다.
발광은 제1 전극(102)과 제2 전극(107) 중 어느 한쪽 또는 모두를 통하여 외부로 취출된다. 따라서, 제1 전극(102)과 제2 전극(107)의 어느 한쪽 또는 모두가 투광성 물질로 형성된다. 제1 전극(102)만이 투광성 물질로 형성되는 경우, 도 1(A)에 나타내는 바와 같이, 발광은 제1 전극(102)을 통하여 기판측으로부터 취출된다. 또는, 제2 전극(107)만이 투광성 물질로 형성되는 경우, 도 1(B)에 나타내는 바와 같이, 발광은 제2 전극(107)을 통하여 기판과 반대측으로부터 취출된다. 제1 전극(102)과 제2 전극(107) 모두가 투광성 물질로 형성되는 경우, 도 1(C)에 나타내는 바와 같이, 발광은 제1 전극(102) 및 제2 전극(107)을 통하여 기판측 및 기판과 반대측 모두로부터 취출된다.
또한, 제1 전극(102)과 제2 전극(107)과의 사이에 형성되는 층들의 구성은 상기의 것에 한정되지 않는다. 발광 영역이 금속에 근접한 경우에 생기는 소광(消光)을 방지하기 위해, 제1 전극(102) 및 제2 전극(107)으로부터 멀어진 부위에, 정공과 전자가 재결합하는 영역을 형성한 구성이고, 또한, 실시형태 1에서 나타낸 복합 재료를 함유하는 층을 가지는 것이라면, 상기 이외의 구성이어도 좋다.
즉, 층의 적층 구조는 특별히 한정되지 않고, 전자 수송성이 높은 물질 또는 정공 수송성이 높은 물질, 전자 주입성이 높은 물질, 정공 주입성이 높은 물질, 바이폴라성이 높은 물질(전자 수송성 및 정공 수송성 모두가 높은 물질) 등으로 형성된 층을 본 발명의 복합 재료를 함유하는 층과 자유롭게 조합하여 구성할 수도 있다. 또한, 제1 전극(102) 위에 산화규소막 등으로 이루어지는 층을 형성함으로써, 캐리어 재결합 부위를 제어한 것이어도 좋다.
도 2에 나타내는 발광소자는, 음극으로서 기능하는 제1 전극(302), 전자 수송성이 높은 물질로 이루어지는 제1 층(303), 발광성이 높은 물질을 함유하는 제2 층(304), 정공 수송성이 높은 물질로 이루어지는 제3 층(305), 본 발명의 복합 재료를 함유하는 층인 제4 층(306), 양극으로서 기능하는 제2 전극(307)이 이 순서로 적층된 구성으로 되어 있다. 부호 301은 기판을 나타낸다.
이 실시형태에서는, 유리, 플라스틱 등으로 된 기판 위에 발광소자를 형성하고 있다. 하나의 기판 위에 이와 같은 발광소자를 다수 형성함으로써, 패시브 매트릭스형 발광장치를 제작할 수 있다. 또는, 유리, 플라스틱 등으로 된 기판 이외에, 박막트랜지스터(TFT) 어레이를 가지는 기판 위에 발광소자를 형성하여도 좋다. 이것에 의해, TFT에 의해 발광소자의 구동을 제어하는 액티브 매트릭스형 발광장치를 제작할 수 있다. 또한, 각 TFT의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 스태거형 TFT이어도 좋고 역스태거형 TFT이어도 좋다. 또한, TFT 어레이 기판 위에 형성되는 구동용 회로에 대해서도, n채널형 트랜지스터와 p채널형 트랜지스터 중 어느 하나 또는 모두가 사용될 수도 있다.
본 발명의 발광소자는 실시형태 1에서 나타낸 복합 재료를 함유하는 층을 가진다. 그 때문에, 복합 재료를 함유하는 층에 포함되어 있는 유기 화합물과 무기 화합물과의 농도비의 주기적 변화의 일 주기의 길이를 변화시킴으로써, 복합 재료를 함유하는 층의 전기적 특성을 변화시키는 것이 가능하다. 즉, 그 층에 포함되는 유기 화합물과 무기 화합물의 조성비나 그 층에 사용되는 화합물들의 종류를 변화시키지 않고 , 전기적 특성을 변화시킬 수 있다. 그 때문에, 광학적 특성 등의 다른 특성은 그다지 변화하지 않는다. 따라서, 발광소자의 설계 및 제작에 용장성을 가지게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 복합 재료를 함유하는 층은 적층 방향에서의 도전율이 높기 때문에, 발광소자의 구동 전압을 저감할 수 있다. 한편, 면 방향에서의 도전율은 낮기 때문에, 인접하는 발광소자들 사이에 크로스토크(cross talk)가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 복합 재료를 함유하는 층은 적층 방향에서의 도전율이 높기 때문에, 복합 재료를 함유하는 층을 후막화한 경우에도, 발광소자의 구동 전압의 상승을 억제할 수 있다.
또한, 복합 재료를 함유하는 층을 소망의 두께로 형성할 수 있기 때문에, 발광소자의 구동 전압을 상승시키는 일 없이, 광학 설계에 의해 색순도의 향상 및 광 취출 효율의 향상을 실현할 수 있다.
또한, 복합 재료를 함유하는 층을 후막화함으로써, 먼지나 충격 등에 의한 단락을 방지할 수 있기 때문에, 신뢰성이 높은 발광소자를 얻을 수 있다. 예를 들어, 통상의 발광소자의 한 쌍의 전극 사이의 층의 두께가 100 nm∼150 nm인데 대하여, 본 발명의 발광소자의 한 쌍의 전극 사이의 층(복합 재료를 함유하는 층을 포함하는)의 두께는 100∼500 nm, 바람직하게는 200∼500 nm로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 발광소자에 사용되는 복합 재료를 함유하는 층은 전극과 오옴 콘택트(ohmic contact)를 가질 수 있으므로, 전극과의 접촉 저항이 작다. 그 때문에, 일 함수 등을 고려하지 않고 전극 재료를 선택할 수 있다. 즉, 전극 재료의 선택 범위가 넓어질 수 있다.
[실시형태 4]
본 실시형태에서는, 실시형태 3에 나타낸 구성과는 다른 구성을 가지는 발광소자에 대하여 도 5(A)∼도 5(C) 및 도 6(A)∼도 6(C)를 참조하여 설명한다. 본 실시형태에서 나타내는 구성에서는, 본 발명의 복합 재료를 함유하는 층을 음극으로서 기능하는 전극에 접하도록 형성할 수 있다.
도 5(A)는 본 발명의 발광소자의 구조의 일례를 나타낸다. 제1 전극(401)과 제2 전극(402)과의 사이에, 제1 층(411), 제2 층(412), 제3 층(413)이 이 순서로 적층된 구성으로 되어 있다. 본 실시형태에서는, 제1 전극(401)이 양극으로서 기능하고, 제2 전극(402)이 음극으로서 기능하는 경우에 대하여 설명한다.
제1 전극(401)과 제2 전극(402)은 실시형태 3과 같은 구성을 가질 수도 있다. 또한, 제1 층(411)은 발광성이 높은 물질을 함유하는 층이다. 제2 층(412)은 전자 공여성 물질 중에서 선택된 하나의 화합물과 전자 수송성이 높은 화합물을 함유하는 층이고, 제3 층(413)은 실시형태 1에서 나타낸 복합 재료를 함유하는 층이다. 제2 층(412)에 함유되는 전자 공여성 물질은 알칼리 금속, 알칼리토류 금속, 이들의 산화물이나 염인 것이 바람직하다. 구체적으로는 리튬, 세슘, 칼슘, 리튬 산화물, 칼슘 산화물, 바륨 산화물, 탄산 세슘 등을 들 수 있다.
이와 같은 구성으로 함으로써, 도 5(A)에 나타낸 바와 같이, 전압을 인가함으로써 제2 층(412)과 제3 층(413)의 계면 근방에서 전자의 수수(授受)가 행해지고, 전자와 정공이 발생한다. 이때, 제2 층(412)은 전자를 제1 층(411)으로 수송함과 동시에, 제3 층(413)은 정공을 제2 전극(402)으로 수송한다. 즉, 제2 층(412)과 제3 층(413)이 합하여 캐리어 발생층으로서의 역할을 하고 있다. 또한, 제3 층(413)은 정공을 제2 전극(402)으로 수송하는 기능도 담당하고 있다.
또한, 제3 층(413)은 적층 방향에서의 도전율이 높고, 면 방향에서는 도전율이 낮다. 따라서, 발광소자의 구동 전압을 저감하는 것이 가능하다. 또한, 인접하는 발광소자들 사이의 크로스토크의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 제3 층(413)을 후막화한 경우에도, 발광소자의 구동 전압의 상승을 억제할 수 있다.
또한, 제3 층(413)을 후막화하여도, 발광소자의 구동 전압의 상승을 억제할 수 있기 때문에, 제3 층(413)의 막 두께를 자유롭게 설정할 수 있고, 제1 층(411)으로부터의 발광의 취출 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 제1 층(411)으로부터의 발광의 색 순도를 향상시키도록, 제3 층(413)의 막 두께를 설정하는 것도 가능하다.
또한, 제3 층(413)을 후막화함으로써, 먼지나 충격 등에 의한 단락을 방지할 수 있다.
또한, 도 5(A)를 예로 들면, 제2 전극(402)을 스퍼터링에 의해 성막하는 경우, 발광성 물질을 함유하는 제1 층(411)에의 데미지를 저감할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 발광소자도, 제1 전극(401)과 제2 전극(402)의 재료를 바꿈으로써 다양한 구조를 가질 수도 있다. 그의 모식도를 도 5(B), 도 5(C) 및 도 6(A)∼도 6(C)에 나타낸다. 또한, 도 5(B), 도 5(C) 및 도 6(A)∼도 6(C)에서는 도 5(A)의 부호를 인용한다. 또한, 부호 400은 본 발명의 발광소자를 지지하는 기판이다.
도 5(A)∼도 5(C)는 기판(400) 위에 제1 층(411), 제2 층(412), 제3 층(413)이 이 순서로 형성되어 있는 경우의 예를 나타낸다. 이 때, 제1 전극(401)을 투광성으로 하고, 제2 전극(402)을 차광성(특히 반사성)으로 함으로써, 도 5(A)에 나타내는 바와 같이 기판(400)측으로부터 광을 사출하는 구성이 된다. 또한, 제1 전극(401)을 차광성(특히 반사성)으로 하고, 제2 전극(402)을 투광성으로 함으로써, 도 5(B)에 나타내는 바와 같이 기판(400)의 반대측으로부터 광을 사출하는 구성이 된다. 또한, 제1 전극(401)과 제2 전극(402) 모두를 투광성으로 함으로써, 도 5(C)에 나타내는 바와 같이, 기판(400)측과 기판(400)의 반대측 모두로부터 광을 사출하는 구성도 가능하게 된다.
도 6(A)∼도 6(C)는 기판(400) 위에 제3 층(413), 제2 층(412), 제1 층(411)이 이 순서로 형성되어 있는 경우의 예를 나타낸다. 이 때, 제1 전극(401)을 차광성(특히 반사성)으로 하고, 제2 전극(402)을 투광성으로 함으로써, 도 6(A)에 나타내는 바와 같이, 기판(400)측으로부터 광을 취출하는 구성이 된다. 또한, 제1 전극(401)을 투광성으로 하고, 제2 전극(402)을 차광성(특히 반사성)으로 함으로써, 도 6(B)에 나타내는 바와 같이, 기판(400)과 반대측으로부터 광을 취출하는 구성이 된다. 또한, 제1 전극(401)과 제2 전극(402) 모두를 투광성으로 함으로써, 도 6(C)에 나타내는 바와 같이, 기판(400)측과 기판(400)의 반대측 모두로부터 광을 사출하는 구성도 가능하게 된다.
또한, 본 실시형태에서의 발광소자는 습식법, 건식법을 불문하고 공지의 방법에 의해 제작될 수 있다. 그러나, 복합 재료를 함유하는 층은 실시형태 1 또는 실시형태 2에서 나타낸 방법에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 도 5(A)∼도 5(C)에 나타내는 바와 같이, 제1 전극(401), 제1 층(411), 제2 층(412), 제3 층(413), 제2 전극(402)을 이 순서로 적층하거나, 또는 도 6(A)∼도 6(C)에 나타내는 바와 같이, 제2 전극(402), 제3 층(413), 제2 층(412), 제1 층(411), 제1 전극(401)을 이 순서로 적층하여 발광소자를 형성하여도 좋다.
본 발명의 발광소자는 실시형태 1에서 나타낸 복합 재료를 함유하는 층을 가진다. 그 때문에, 복합 재료를 함유하는 층에 포함되어 있는 유기 화합물과 무기 화합물과의 농도비의 주기적 변화의 일 주기의 길이를 변화시킴으로써, 복합 재료를 함유하는 층의 전기적 특성을 변화시키는 것이 가능하다. 즉, 그 층에 포함되는 유기 화합물과 무기 화합물의 조성비나 그 층에 사용되는 화합물들의 종류를 변화시키지 않고 , 전기적 특성을 변화시킬 수 있다. 그 때문에, 광학적 특성 등의 다른 특성은 그다지 변화하지 않는다. 따라서, 발광소자의 설계 및 제작에 용장성을 가지게 할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태들과 적절히 조합하여 실시될 수 있다.
[실시형태 5]
본 실시형태에서는, 실시형태 3 및 실시형태 4에 나타낸 구성과는 다른 구성을 가지는 발광소자에 대하여 도 3(A)∼도 3(C) 및 도 4(A)∼도 4(C)를 참조하여 설명한다. 본 실시형태에서 나타내는 구성에서는, 복합 재료를 함유하는 층을 발광소자의 2개의 전극에 각각 접하도록 형성할 수 있다.
도 3(A)는 본 발명의 발광소자의 구조의 일례를 나타낸다. 제1 전극(201)과 제2 전극(202)과의 사이에, 제1 층(211), 제2 층(212), 제3 층(213), 제4 층(214)이 이 순서로 적층된 구성으로 되어 있다. 본 실시형태에서는, 제1 전극(201)이 양극으로서 기능하고, 제2 전극(202)이 음극으로서 기능하는 경우에 대하여 설명한다.
제1 전극(201)과 제2 전극(202)은 실시형태 3과 같은 구성을 가질 수 있다. 또한, 제1 층(211)은 실시형태 1에서 나타낸 복합 재료를 함유하는 층이고, 제2 층(212)은 발광성이 높은 물질을 함유하는 층이다. 제3 층(213)은 전자 공여성 물질과 전자 수송성이 높은 화합물을 함유하는 층이고, 제4 층(214)은 실시형태 1에서 나타낸 복합 재료를 함유하는 층이다. 제3 층(213)에 포함되는 전자 공여성 물질은 알칼리 금속, 알칼리토류 금속, 이들의 산화물이나 염인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 리튬, 세슘, 칼슘, 리튬 산화물, 칼슘 산화물, 바륨 산화물, 탄산 세슘 등을 들 수 있다.
이와 같은 구성으로 함으로써, 도 3(A)에 나타낸 바와 같이, 전압을 인가함으로써 제3 층(213)과 제4 층(214)과의 계면 근방에서 전자의 수수가 행해지고, 전자와 정공이 발생한다. 이때, 제3 층(213)은 전자를 제2 층(212)으로 수송함과 동시에, 제4 층(214)은 정공을 제2 전극(202)으로 수송한다. 즉, 제3 층(213)과 제4 층(214)이 합하여, 캐리어 발생층으로서의 역할을 하고 있다. 또한, 제4 층(214)은 정공을 제2 전극(202)으로 수송하는 기능도 담당하고 있다. 또한, 제4 층(214)과 제2 전극(202)과의 사이에 제2 층 및 제3 층을 다시 적층함으로써, 탠덤(tandem)형 발광소자가 형성될 수 있다.
또한, 제1 층(211)과 제4 층(214) 각각은 적층 방향에서는 도전율이 높고, 면 방향에서는 도전율이 낮다. 따라서, 발광소자의 구동 전압을 저감하는 것이 가능하다. 또한, 인접하는 발광소자들 사이의 크로스토크의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 제1 층(211)과 제4 층(214)을 후막화한 경우에도, 발광소자의 구동 전압의 상승을 억제할 수 있다.
또한, 제1 층(211)과 제4 층(214)을 후막화하여도, 발광소자의 구동 전압의 상승을 억제할 수 있기 때문에, 제1 층(211)과 제4 층(214)의 막 두께를 자유롭게 설정할 수 있고, 제2 층(212)으로부터의 발광의 취출 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 제2 층(212)으로부터의 발광의 색 순도를 향상시키도록 제1 층(211)과 제4 층(214)의 막 두께를 설정하는 것도 가능하다. 또한, 제1 층(211)과 제4 층(214)은 가시광의 투과율이 높기 때문에, 제1 층(211)과 제4 층(214)의 후막화에 상관없이 발광의 외부 취출 효율의 저감을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 발광소자에서는, 발광 기능을 담당하는 제2 층과 양극 사이의 층 및 제2 층과 음극 사이의 층을 매우 두껍게 형성하는 것이 가능하게 되므로, 발광소자의 단락을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 도 3(A)를 예로 들면, 제2 전극(202)을 스퍼터링에 의해 성막하는 경우, 발광성 물질을 함유하는 제2 층(212)에의 데미지를 저감할 수 있다. 또한, 제1 층(211)과 제4 층(214)을 같은 재료로 형성함으로써, 발광 기능을 담당하는 층의 양측에 같은 재료로 된 층을 형성할 수 있기 때문에, 응력에 의한 변형을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 발광소자도 제1 전극(201)과 제2 전극(202)의 재료를 바꿈으로써 다양한 구성을 가질 수 있다. 그의 모식도를 도 3(B), 도 3(C) 및 도 4(A)∼도 4(C)에 나타낸다. 또한, 도 3(B), 도 3(C) 및 도 4(A)∼도 4(C)에서는 도 3(A)의 부호를 인용한다. 또한, 부호 200은 본 발명의 발광소자를 지지하는 기판이다.
도 3(A)∼도 3(C)는 기판(200) 위에 제1 층(211), 제2 층(212), 제3 층(213), 제4 층(214)이 이 순서로 형성되어 있는 경우의 예를 나타낸다. 이 때, 제1 전극(201)을 투광성으로 하고, 제2 전극(202)을 차광성(특히 반사성)으로 함으로써, 도 3(A)에 나타내는 바와 같이, 기판(200)측으로부터 광을 사출하는 구성이 된다. 또한, 제1 전극(201)을 차광성(특히 반사성)으로 하고, 제2 전극(202)을 투광성으로 함으로써, 도 3(B)에 나타내는 바와 같이, 기판(200)의 반대측으로부터 광을 사출하는 구성이 된다. 또한, 제1 전극(201)과 제2 전극(202) 모두를 투광성으로 함으로써, 도 3(C)에 나타내는 바와 같이, 기판(200)측과 기판(200)의 반대측 모두로부터 광을 사출하는 구성도 가능하게 된다.
*도 4(A)∼도 4(C)는 기판(200) 위에 제4 층(214), 제3 층(213), 제2 층(212), 제1 층(211)이 이 순서로 형성되어 있는 경우의 예를 나타낸다. 이 때, 제1 전극(201)을 차광성(특히 반사성)으로 하고, 제2 전극(202)을 투광성으로 함으로써, 도 4(A)에 나타내는 바와 같이 기판(200)측으로부터 광을 취출하는 구성이 된다. 또한, 제1 전극(201)을 투광성으로 하고, 제2 전극(202)을 차광성(특히 반사성)으로 함으로써, 도 4(B)에 나타내는 바와 같이 기판(200)과 반대측으로부터 광을 취출하는 구성이 된다. 또한, 제1 전극(201)과 제2 전극(202) 모두를 투광성으로 함으로써, 도 4(C)에 나타내는 바와 같이, 기판(200)측과 기판(200)의 반대측 모두로부터 광을 사출하는 구성도 가능하게 된다.
또한, 제1 층(211)이 전자 공여성 물질 중에서 선택된 하나의 화합물과 전자 수송성이 높은 화합물을 함유하는 층이고, 제2 층(212)이 발광성의 물질을 함유하는 층이고, 제3 층(213)이 실시형태 1에서 나타낸 복합 재료를 함유하는 층이고, 제4 층(214)이 전자 공여성 물질 중에서 선택된 하나의 화합물과 전자 수송성이 높은 화합물을 함유하는 충인 구성으로 하는 것도 가능하다.
또한, 본 실시형태의 발광소자는 습식법, 건식법을 불문하고 공지의 방법에 의해 제작될 수 있다. 그러나, 복합 재료를 함유하는 층은 실시형태 1 또는 실시형태 2에서 나타낸 방법에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 도 3(A)∼도 3(C)에 나타내는 바와 같이, 제1 전극(201), 제1 층(211), 제2 층(212), 제3 층(213), 제4 층(214), 제2 전극(202)이 이 순서로 적층되거나, 또는 도 4(A)∼도 4(C)에 나타내는 바와 같이, 제2 전극(202), 제4 층(214), 제3 층(213), 제2 층(212), 제1 층(211), 제1 전극(201)이 이 순서로 적층되도록 하여 발광소자를 형성하여도 좋다.
본 발명의 발광소자는 실시형태 1에서 나타낸 복합 재료를 함유하는 층을 가진다. 그 때문에, 복합 재료를 함유하는 층에 포함되어 있는 유기 화합물과 무기 화합물과의 농도비의 주기적 변화의 일 주기의 길이를 변화시킴으로써, 복합 재료를 함유하는 층의 전기적 특성을 변화시키는 것이 가능하다. 즉, 그 층에 포함되는 유기 화합물과 무기 화합물의 조성비나 그 층에 사용되는 화합물들의 종류를 변화시키지 않고 , 전기적 특성을 변화시킬 수 있다. 그 때문에, 광학적 특성 등의 다른 특성은 그다지 변화하지 않는다. 따라서, 발광소자의 설계 및 제작에 용장성을 가지게 할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태들과 적절히 조합하는 실시될 수 있다.
[실시형태 6]
본 실시형태에서는, 실시형태 3∼실시형태 5에 나타낸 구성과는 다른 구성을 가지는 발광소자에 대하여 설명한다. 본 실시형태에서 나타내는 구성에서는, 복수의 발광 유닛이 적층되고, 본 발명의 복합 재료를 함유하는 층이 발광소자의 전하 발생층으로서 사용된다.
본 실시형태에서는, 복수의 발광 유닛을 적층한 구성을 가지는 발광소자(이하, 탠덤형 소자라고 한다)에 대하여 설명한다. 즉, 제1 전극과 제2 전극과의 사이에 복수의 발광 유닛을 가지는 발광소자에 대하여 설명한다. 도 19는 2개의 발광 유닛을 적층한 탠덤형 소자를 나타낸다.
도 19에서, 제1 전극(501)과 제2 전극(502)과의 사이에 제1 발광 유닛(511)과 제2 발광 유닛(512)이 적층되어 있다. 제1 발광 유닛(511)과 제2 발광 유닛(512)과의 사이에는 전하 발생층(513)이 형성되어 있다.
제1 전극(501)과 제2 전극(502)은 공지의 재료를 사용하여 형성될 수 있다.
제1 발광 유닛(511)과 제2 발광 유닛(512) 각각은 공지의 구성을 가질 수 있다.
전하 발생층(513)에는, 실시형태 1에서 나타낸 복합 재료를 함유하는 층이 포함되어 있다. 복합 재료를 함유하는 층은 적층 방향에서 도전율이 높다. 따라서, 발광소자의 구동 전압을 저감하는 것이 가능하다. 또한, 복합 재료를 함유하는 층은 면 방향에서는 도전율이 낮다. 따라서, 인접하는 발광소자들 사이의 크로스토크의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 전하 발생층(513)은 복합 재료를 함유하는 층과 공지의 재료를 조합하여 형성될 수도 있다. 예를 들어, 전하 발생층(513)은, 실시형태 4에서 나타낸 바와 같이, 복합 재료를 함유하는 층을, 전자 공여성 물질 중에서 선택된 하나의 화합물과 전자 수송성이 높은 화합물을 함유하는 층과 조합하여 형성하여도 좋다. 또는, 복합 재료를 함유하는 층을 투광성 도전막과 조합하여 형성하여도 좋다.
본 실시형태에서는 2개의 발광 유닛을 가지는 발광소자에 대하여 설명하였지만, 마찬가지로 3개 이상의 발광 유닛을 적층한 발광소자에 대해서도, 실시형태 1에 나타낸 복합 재료를 함유하는 층을 적용하는 것이 가능하다. 예를 들어, 3개의 발광 유닛을 적층한 발광소자는, 제1 발광 유닛, 제1 전하 발생층, 제2 발광 유닛, 제2 전하 발생층, 제3 발광 유닛이 이 순서로 적층된 구성을 가지지만, 실시형태 1에 나타낸 복합 재료를 함유하는 층은 전하 발생층들 중 어느 하나 또는 모두에 포함되어 있어도 좋다.
본 발명의 발광소자는 실시형태 1에서 나타낸 복합 재료를 함유하는 층을 가진다. 그 때문에, 복합 재료를 함유하는 층에 포함되어 있는 유기 화합물과 무기 화합물과의 농도비의 주기적 변화의 일 주기의 길이를 변화시킴으로써, 복합 재료를 함유하는 층의 전기적 특성을 변화시키는 것이 가능하다. 즉, 그 층에 포함되는 유기 화합물과 무기 화합물의 조성비나 그 층에 사용되는 화합물들의 종류를 변화시키지 않고 , 전기적 특성을 변화시킬 수 있다. 그 때문에, 광학적 특성 등의 다른 특성은 그다지 변화하지 않는다. 따라서, 발광소자의 설계 및 제작에 용장성을 가지게 할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태들과 적절히 조합하는 실시될 수 있다.
[실시형태 7]
본 실시형태에서는 발광소자의 광학 설계에 대하여 설명한다.
실시형태 3∼실시형태 6에 나타낸 발광소자를 사용하는데 있어서, 각 발광색을 발하는 발광소자마다, 제1 전극 및 제2 전극을 제외한 층들 중 적어도 하나의 막 두께를 다르게 함으로써, 발광색마다의 광의 취출 효율을 높일 수 있다.
예를 들어, 도 10에 나타내는 바와 같이, 적색(R), 녹색(G), 청색(B)을 각각 발광하는 발광소자들은 반사 전극인 제1 전극(1101)과, 투광성을 가지는 제2 전극(1102)을 공유한다. 적색을 발광하는 발광소자는 제1 층(1111R), 제2 층(1112R), 제3 층(1113R), 제4 층(1114R)을 가지고, 녹색을 발광하는 발광소자는 제1 층(1111G), 제2 층(1112G), 제3 층(1113G), 제4 층(1114G)을 가지고, 청색을 발광하는 발광소자는 제1 층(1111B), 제2 층(1112B), 제3 층(1113B), 제4 층(1114B)을 가진다. 그리고, 제1 층(1111R, 1111G, 1111B)의 두께는 발광색마다 다르게 한다.
또한, 도 10에 나타내는 발광소자에, 제2 전극(1102)의 전위보다 제1 전극(1101)의 전위가 높아지도록 전압을 인가하면, 제1 층(1111)으로부터 제2 층(1112)에 정공이 주입된다. 제3 층(1113)과 제4 층(1114)과의 계면 근방에서 전자의 수수가 행해지고, 전자와 정공이 발생한다. 이때, 제3 층(1113)은 전자를 제2 층(1112)으로 수송함과 동시에, 제4 층(1114)은 정공을 제2 전극(1102)으로 수송한다. 정공과 전자가 제2 층(1112)에서 재결합하여, 발광성 물질을 여기 상태로 한다. 그리고, 여기 상태의 발광성 물질은 기저 상태로 복귀할 때 발광한다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 제1 층(1111R, 1111G, 1111B)의 두께를 발광색마다 다르게 함으로써, 발광이 직접 제2 전극을 통하여 인식되는 경우와, 발광이 제1 전극에서 반사하여 제2 전극을 통하여 인식되는 경우 사이에서 광로(光路)가 다른 것에 의한 광 취출 효율의 저하를 방지할 수 있다.
구체적으로는, 제1 전극에 광이 입사한 경우, 반사광에는 위상의 반전이 생기고, 이것에 의해 광의 간섭 효과가 생긴다. 그 결과, 발광 영역과 반사 전극과의 광학 거리, 즉, 굴절률×거리가 발광 파장의 (2m-1)/4배(m은 임의의 정(正)의 정수(整數))일 때, 구체적으로는, 굴절률×거리가 1/4, 3/4, 5/4 ‥‥일 때에는, 발광의 외부 취출 효율이 높아질 수 있다. 다른 한편, 굴절률×거리가 발광 파장의 m/2배(m은 임의의 정의 정수)일 때, 구체적으로는, 굴절률×거리가 1/2, 1, 3/2 ‥‥일 때에는, 발광의 외부 취출 효율이 낮아지게 된다.
따라서, 본 발명의 발광소자에서, 발광 영역과 반사 전극과의 광학 거리, 즉, 굴절률×거리가 발광 파장의 (2m-1)/4배(m은 임의의 정의 정수)가 되도록, 제1 층 내지 제4 층 중의 어느 하나의 막 두께를 각 발광소자에서 다르게 한다.
특히, 제1 층 내지 제4 층 중에서, 전자와 정공이 재결합하는 층과 반사 전극과의 사이에 제공되는 층의 막 두께를 다르게 하면 좋다. 또는, 전자와 정공이 재결합하는 층과 투광성 전극과의 사이에 제공되는 층의 막 두께를 다르게 하여도 좋다. 또한, 그러한 층들 모두의 막 두께를 다르게 하여도 상관없다. 그 결과, 발광을 효율적으로 외부로 취출할 수 있다.
제1 층 내지 제4 층 중의 어느 하나의 막 두께를 다르게 하기 위해서는, 층을 후막화할 필요가 있다. 본 발명의 발광소자는, 후막화하는 층으로서, 실시형태 1에서 나타낸 복합 재료를 함유하는 층을 사용하는 것을 특징으로 한다.
일반적으로, 발광소자의 층을 후막화하면, 발광소자의 구동 전압이 증가하게 되기 때문에 바람직하지 않았다. 그러나, 후막화하는 층으로서, 실시형태 1에서 나타낸 복합 재료를 함유하는 층을 사용하면, 구동 전압 자체를 낮게 할 수 있어, 후막화하는 것에 의한 구동 전압의 상승을 억제할 수 있다.
또한, 도 10에서는, 적색(R)의 발광소자의 발광 영역과 반사 전극과의 광학 거리가 발광 파장의 1/4배, 녹색(G)의 발광소자의 발광 영역과 반사 전극과의 광학 거리가 발광 파장의 3/4배, 청색(B)의 발광소자의 발광 영역과 반사 전극과의 광학 거리가 발광 파장의 5/4배인 경우의 예를 나타냈으나, 본 발명은 이들 값에 한정되지 않고, m의 값을 적절히 설정하는 것이 가능하다. 또한, 도 10에 나타내는 바와 같이, (2m-1)/4에서의 m의 값은 각 발광소자에서 달라도 좋다.
또한, 제1 층 내지 제4 층 중의 어느 하나를 후막화함으로써, 제1 전극과 제2 전극이 단락하는 것을 방지할 수 있고, 양산성을 높일 수도 있어 매우 바람직하다.
이와 같이, 본 발명의 발광소자를 사용함으로써, 제1 층 내지 제4 층 중의 적어도 하나의 막 두께를 각 발광색의 발광소자에서 다르게 할 수 있다. 이 때, 전자와 정공이 재결합하는 층과 반사 전극과의 사이에 제공되는 층의 막 두께를 각 발광색의 발광소자에서 다르게 하는 것이 바람직하다. 또한, 후막화할 필요가 있는 층에는 실시형태 1에서 나타낸 복합 재료를 함유하는 층을 사용하는 것이 바람직한데, 이는 그에 따른 발광소자의 구동 전압의 상승이 방지될 수 있기 때문이다.
또한, 본 실시형태에서는 실시형태 5에 나타낸 구성의 발광소자를 이용하여 설명하였지만, 다른 실시형태들과 적절히 조합하는 것도 가능하다.
[실시형태 8]
본 실시형태에서는, 본 발명의 발광소자를 가지는 발광장치에 대하여 설명한다.
본 실시형태에서는, 화소부에 본 발명의 발광소자를 가지는 발광장치에 대하여 도 7(A) 및 도 7(C)를 참조하여 설명한다. 또한, 도 7(A)는 발광장치를 나타내는 상면도이고, 도 7(B)는 도 7(A)의 A-A'선 및 B-B'선을 따라 절단한 단면도이다. 점선으로 나타낸 부호 601은 구동회로부(소스측 구동회로), 부호 602는 화소부, 부호 603은 구동회로부(게이트측 구동회로)이다. 또한, 부호 604는 봉지(封止) 기판, 부호 605는 시일(seal)재이며, 시일재(605)로 둘러싸인 내측이 공간(607)으로 되어 있다.
또한, 인출 배선(608)은 소스측 구동회로(601) 및 게이트측 구동회로(603)에 입력되는 신호를 전송하기 위한 배선이고, 외부 입력 단자가 되는 FPC(Flexible Print Circuit)(609)로부터 비디오 신호, 클록 신호, 스타트 신호, 리셋 신호 등을 받는다. 또한, 여기서는 FPC만이 도시되었지만, 이 FPC에는 프린트 배선 기반(PWB)이 접속되어 있어도 좋다. 본 명세서에서의 발광장치에는, 발광장치 본체뿐만 아니라, 그것에 FPC 또는 PWB가 접속된 상태의 발광장치도 포함하는 것으로 한다.
다음에, 단면 구조에 대하여 도 7(B)를 참조하여 설명한다. 소자 기판(610) 위에는 구동회로부와 화소부가 형성되어 있지만, 여기서는 구동회로부인 소스측 구동회로(601)와 화소부(602)의 하나의 화소가 나타나 있다.
또한, 소스측 구동회로(601)에는 n채널형 TFT(623)와 p채널형 TFT(624)를 조합한 CMOS 회로가 형성되어 있다. 또한, 구동회로는 공지의 CMOS 회로, PMOS 회로 또는 NMOS 회로로 구성되어도 좋다. 또한, 본 실시형태에서는 공통 기판 위에 구동회로와 화소부를 형성한 예를 나타내지만, 본 발명이 그러한 구성에 한정되지 않고, 예를 들어, 구동회로가 기판 외부에 형성될 수도 있다.
또한, 화소부(602)는 스위칭용 TFT(611)와 전류 제어용 TFT(612)와 그 전류 제어용 TFT의 드레인에 전기적으로 접속된 제1 전극(613)을 각각 가지는 복수의 화소로 구성된다. 또한, 제1 전극(613)의 단부를 덮도록 절연물(614)이 형성되어 있다. 여기서는, 절연물(614)이 포지티브형의 감광성 아크릴 수지막을 사용하여 형성되었다.
또한, 절연물(614)의 상단부 또는 하단부에 곡률을 가지는 곡면이 형성되도록 한다. 예를 들어, 절연물(614)의 재료로서 포지티브형의 감광성 아크릴을 사용한 경우, 절연물(614)의 상단부에만 곡률반경(0.2∼0.3 ㎛)을 가지는 곡면을 가지게 하는 것이 바람직하다. 또한, 절연물(614)로서, 광 조사에 의해 에천트에 불용해성이 되는 네거티브형 레지스트와, 광 조사에 의해 에천트에 용해성이 되는 포지티브형 레지스트 중의 어느 것도 사용할 수 있다.
제1 전극(613) 위에, 발광성 물질을 함유하는 층(616)과 제2 전극(617)이 이 순서로 형성되어 있다. 여기서, 양극으로서 기능하는 제1 전극(613)은 일 함수가 큰 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, ITO막, 또는 규소를 함유한 인듐 주석 산화물막, 2∼20 wt%의 산화 아연을 함유하는 산화 인듐막, 질화티탄막, 크롬막, 텅스텐막, Zn막, Pt막 등의 단층막 뿐만 아니라, 질화티탄막과 알루미늄을 주성분으로 하는 막과의 적층, 질화티탄막과 알루미늄을 주성분으로 하는 막과 질화티탄막과의 3층 구조 등을 사용할 수 있다. 또한, 제1 전극(613)을 적층 구조로 하면, 배선으로서의 저항도 낮고, 양호한 오믹 콘택트를 취할 수 있어, 더욱 양극으로서 기능시킬 수 있다.
발광성 물질을 함유하는 층(616)은 실시형태 1에서 나타낸 복합 재료를 함유하는 층을 가지고 있다. 또한, 발광성 물질을 함유하는 층(616)을 구성하는 다른 재료로서는, 저분자계 재료, 중분자계 재료(올리고머, 덴드리머를 포함한다), 또는 고분자계 재료가 사용될 수도 있다. 또한, 발광성 물질을 함유하는 층에 사용되는 재료는 통상 유기 화합물의 단층 또는 적층에 사용되는 경우가 많지만, 본 발명에서는 유기 화합물로 형성된 막의 일부에 무기 화합물을 포함하는 구성도 이용할 수 있다. 또한, 발광성 물질을 함유하는 층(616)은 증착 마스크를 사용한 증착법, 잉크젯법, 스핀 코팅법 등의 공지의 방법에 의해 형성될 수 있다. 그러나, 복합 재료를 함유하는 층은 실시형태 1 또는 실시형태 2에서 나타낸 방법에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 발광성 물질을 함유하는 층(616) 위에 형성되고 음극으로서 기능하는 제2 전극(617)에 사용하는 재료로서는, Al, Ag, Li, Ca, 또는 이들의 합금이나 화합물, MgAg, MgIn, AlLi, CaF2, LiF, 또는 질화칼슘 등의, 일 함수가 작은 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 발광성 물질을 함유하는 층(616)에서 생긴 광이 제2 전극(617)을 투과하는 경우에는, 제2 전극(617)은 막 두께를 얇게 한 금속 박막과 투명 도전막(ITO, 2∼20 wt%의 산화 아연을 함유하는 산화 인듐, 규소를 함유 한 인듐 주석 산화물, 산화 아연(ZnO) 등)과의 적층을 사용하여 형성되는 것이 좋다.
또한, 시일재(605)로 봉지 기판(604)을 소자 기판(610)에 부착시킴으로써, 소자 기판(610), 봉지 기판(604), 및 시일재(605)로 둘러싸인 공간(607)에 발광소자(618)가 구비된 구조가 얻어진다. 또한, 공간(607)에는 불활성 기체(예를 들어, 질소나 아르곤 등)와 같은 충전재가 충전되거나, 또는 시일재(605)가 충전된다.
또한, 시일재(605)는 에폭시계 수지로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 그러한 재료는 가능한 한 수분이나 산소를 투과하지 않는 재료인 것이 바람직하다. 또한, 봉지 기판(604)에 사용하는 재료로서, 유리 기판이나 석영 기판 외에, FRP(Fiberglass-Reinforced Plastics), PVF(폴리비닐플로라이드), 마일러, 폴리에스터, 아크릴 등으로 형성된 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
이상과 같이 하여, 본 발명의 발광소자를 가지는 발광장치를 얻을 수 있다.
본 발명의 발광장치는 실시형태 1에서 나타낸 복합 재료를 함유하는 층을 가지고 있다. 그 때문에, 복합 재료를 함유하는 층에 포함되어 있는 유기 화합물과 무기 화합물과의 농도비의 주기적 변화의 일 주기의 길이를 변화시킴으로써, 복합 재료를 함유하는 층의 전기적 특성을 변화시키는 것이 가능하다. 즉, 그 층에 포함되어 있는 화합물의 조성비나 그 층에 사용되는 화합물들의 종류를 바꾸지 않고 전기적 특성을 변화시킬 수 있다. 그 때문에, 광학적 특성 등의 다른 특성은 그다지 변화하지 않는다. 따라서, 발광장치의 설계 및 제작에 용장성을 가지게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 발광장치는 실시형태 1에서 나타낸 복합 재료를 함유하는 층을 가지고 있기 때문에, 적층 방향에서의 도전율을 높게 할 수 있다. 그 때문에, 발광소자의 구동 전압을 저감할 수 있다. 한편, 면 방향에서의 도전율이 낮기 때문에, 인접하는 발광소자들 사이에 크로스토크가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 실시형태 1에서 나타낸 복합 재료를 함유하는 층은 적층 방향에서는 도전율이 높기 때문에, 복합 재료를 함유하는 층을 후막화한 경우에도, 발광소자의 구동 전압의 상승을 억제할 수 있다. 따라서, 복합 재료를 함유하는 층을 두껍게 하여, 발광소자의 단락을 방지할 수 있다. 또한, 소비전력이 저감된 발광장치를 얻을 수 있다.
또한, 복합 재료를 함유하는 층을 소망의 두께로 형성할 수 있기 때문에, 발광소자의 구동 전압을 상승시키는 일 없이, 광학 설계에 의해 색순도의 향상 및 광 취출 효율의 향상을 실현할 수 있다. 따라서, 소비전력이 적고 신뢰성이 높은 발광장치를 얻을 수 있다.
이상과 같이, 본 실시형태에서는 TFT에 의해 발광소자의 구동을 제어하는 액티브 매트릭스형 발광장치에 대하여 설명하였지만, 트랜지스터 등의 구동용 소자를 특별히 마련하지 않고 발광소자를 구동시키는 패시브 매트릭스형 발광장치도 형성할 수 있다. 도 8은 본 발명에 따라 제작된 패시브 매트릭스형 발광장치의 사시도를 나타낸다. 도 8에서, 기판(951) 위에는 전극(952)과 전극(956)과의 사이에 발광성 물질을 함유하는 층(955)이 형성되어 있다. 전극(952)의 단부는 절연층(953)으로 덮여 있다. 그리고, 절연층(953) 위에는 격벽층(954)이 형성되어 있다. 격벽층(954)은, 양 측벽들 사이의 거리가 기판 표면에 가까울 수록 좁아지는 경사를 가지는 테이퍼진 측벽을 가진다. 즉, 격벽층(954)의 짧은 변 방향에서의 단면은, 저변(底邊)(절연층(953)의 면 방향과 같은 방향을 향하고 절연층(953)과 접하는 변)이 상변(절연층(953)의 면 방향과 같은 방향을 향하고 절연층(953)과 접하지 않는 변)보다 짧은 사다리꼴 형상을 가진다. 이와 같이 격벽층(954)을 형성함으로써, 정전기 등에 기인한 발광소자의 불량을 방지할 수 있다. 또한, 패시브 매트릭스형 발광장치에서도, 낮은 구동 전압으로 동작할 수 있는 본 발명의 발광소자를 제공함으로써, 저소비전력을 실현할 수 있다.
[실시형태 9]
*본 실시형태에서는, 실시형태 8에 나타내는 발광장치를 그 일부에 포함하는 본 발명의 전자 기기에 대하여 설명한다. 본 발명의 전자 기기는 실시형태 1에 나타낸 복합 재료를 함유하는 층을 포함하고, 저소비전력의 표시부를 가진다. 또한, 본 발명의 전자 기기는 먼지나 충격 등에 의한 단락이 억제된 신뢰성이 높은 표시부를 가진다.
본 발명의 발광장치로 제작되는 전자 기기로서, 카메라(예를 들어, 비디오 카메라, 디지털 카메라 등), 고글형 디스플레이, 내비게이션 시스템, 음향 재생장치(예를 들어, 카 오디오, 오디오 콤포넌트 등), 컴퓨터, 게임 기기, 휴대형 정보 단말기(예를 들어, 모바일 컴퓨터, 휴대 전화기, 휴대형 게임기, 전자 책 등), 기록 매체를 구비한 화상 재생장치(구체적으로는, DVD(Digital Versatile Disc) 등의 기록 매체를 재생하고, 그의 화상을 표시할 수 있는 표시장치를 구비한 장치) 등을 들 수 있다. 이러한 전자 기기의 구체예를 도 9(A)∼도 9(E)에 나타낸다.
도 9(A)는, 케이스(9101), 지지대(9102), 표시부(9103), 스피커부(9104), 비디오 입력 단자(9105) 등을 포함하는 본 발명에 따른 텔레비전 장치를 나타낸다. 이 텔레비전 장치에서, 표시부(9103)는 실시형태 3∼7에서 설명한 바와 같은 발광소자를 매트릭스 형상으로 배열하여 구성되어 있다. 이 발광소자는, 외부에의 광 취출 효율이 높고, 구동 전압이 낮고, 먼지나 충격 등에 의한 단락이 방지될 수 있다는 이점을 가지고 있다. 또한, 인접하는 발광소자들 사이의 크로스토크의 발생이 억제될 수 있다. 그러한 발광소자로 구성되는 표시부(9103)도 같은 특징을 가지기 때문에, 이 텔레비전 장치는 화질의 열화(劣化)가 없고, 저소비전력화를 도모할 수 있다. 이와 같은 특징에 의해, 텔레비전 장치는, 열화 보상 기능이나 전원 회로를 대폭으로 삭감 또는 축소할 수 있으므로, 케이스(9101)나 지지대(9102)의 소형 경량화를 도모할 수 있다. 본 발명에 따른 텔레비전 장치는 저소비전력, 고화질 및 소형 경량화를 도모할 수 있으므로, 거주 환경에 적합한 제품이 제공될 수 있다.
도 9(B)는, 본체(9201), 케이스(9202), 표시부(9203), 키보드(9204), 외부 접속 포트(9205), 포인팅 마우스(9206) 등을 포함하는 본 발명에 따른 컴퓨터를 나타낸다. 이 컴퓨터에서, 표시부(9203)는 실시형태 3∼7에서 설명한 것과 같은 발광소자를 매트릭스 형상으로 배열하여 구성되어 있다. 이 발광소자는, 외부에의 광 취출 효율이 높고, 구동 전압이 낮고, 먼지나 충격 등에 의한 단락이 방지될 수 있다는 이점을 가지고 있다. 또한, 인접하는 발광소자들 사이의 크로스토크의 발생이 억제될 수 있다. 그러한 발광소자로 구성되는 표시부(9203)도 같은 특징을 가지기 때문에, 이 컴퓨터는 화질의 열화가 없고, 저소비전력화를 도모할 수 있다. 이러한 특징에 의해, 이 컴퓨터는 열화 보상 기능이나 전원 회로를 대폭으로 삭감 또는 축소할 수 있으므로, 본체(9201)나 케이스(9202)의 소형 경량화를 도모할 수 있다. 본 발명에 따른 컴퓨터는 저소비전력, 고화질 및 소형 경량화를 도모할 수 있으므로, 주거 환경에 적합한 제품이 제공될 수 있다. 또한, 휴대할 수 있게 되어, 휴대할 때의 충격에도 강한 표시부를 가지고 있는 컴퓨터가 제공될 수 있다.
도 9(C)는, 본체(9301), 표시부(9302), 암(arm)부(9303)를 포함하는 본 발명에 따른 고글형 디스플레이를 나타낸다. 이 고글형 디스플레이에서, 표시부(9302)는 실시형태 3∼7에서 설명한 것과 같은 발광소자를 매트릭스 형상으로 배열하여 구성되어 있다. 이 발광소자는, 외부에의 광 취출 효율이 높고, 구동 전압이 낮고 먼지나 충격 등에 의한 단락이 방지될 수 있다는 이점을 가지고 있다. 또한, 인접하는 발광소자들 사이의 크로스토크의 발생이 억제될 수 있다. 그러한 발광소자로 구성되는 표시부(9302)도 같은 특징을 가지기 때문에, 이 고글형 디스플레이는 화질의 열화가 없고, 저소비전력화를 도모할 수 있다. 이와 같은 특징에 의해, 고글형 디스플레이는 열화 보상 기능이나 전원 회로를 대폭으로 삭감 또는 축소할 수 있으므로, 본체(9301)의 소형 경량화를 도모할 수 있다. 본 발명에 따른 고글형 디스플레이는 저소비전력, 고화질 및 소형 경량화를 도모할 수 있으므로, 장착했을 때의 부담이 적고, 위화감 없게 사용할 수 있는 제품이 제공될 수 있다. 또한, 착용하고 움직였을 때의 충격에도 강한 표시부를 가지는 고글형 디스플레이가 제공될 수 있다.
도 9(D)는, 본체(9401), 케이스(9402), 표시부(9403), 음성 입력부(9404), 음성 출력부(9405), 조작 키(9406), 외부 접속 포트(9407), 안테나(9408) 등을 포함하는 본 발명에 따른 휴대 전화기를 나타낸다. 이 휴대 전화기에서, 표시부(9403)는 실시형태 3∼7에서 설명한 바와 같은 발광소자를 매트릭스 형상으로 배열하여 구성되어 있다. 이 발광소자는, 외부에의 광 취출 효율이 높고, 구동 전압이 낮고, 먼지나 충격 등에 의한 단락이 방지될 수 있다는 이점을 가지고 있다. 또한, 인접하는 발광소자들 사이의 크로스토크의 발생이 억제될 수 있다. 그러한 발광소자로 구성되는 표시부(9403)도 같은 특징을 가지기 때문에, 이 휴대 전화기는 화질의 열화가 없고, 저소비전력화를 도모할 수 있다. 이와 같은 특징에 의해, 휴대 전화기는, 열화 보상 기능이나 전원 회로를 대폭으로 삭감 또는 축소할 수 있으므로, 본체(9401)나 케이스(9402)의 소형 경량화를 도모하는 것이 가능하다. 본 발명에 따른 휴대 전화기는 저소비전력, 고화질 및 소형 경량화를 도모할 수 있으므로, 휴대하기에 적절한 제품이 제공될 수 있다. 또한, 휴대했을 때의 충격에도 강한 표시부를 가지는 제품이 제공될 수 있다.
도 9(E)는, 본체(9501), 표시부(9502), 케이스(9503), 외부 접속 포트(9504), 리모콘 수신부(9505), 수상부(9506), 배터리(9507), 음성 입력부(9508), 조작 키(9509), 접안부(9510) 등을 포함하는 본 발명에 따른 카메라를 나타낸다. 이 카메라에서, 표시부(9502)는 실시형태 3∼7에서 설명한 것과 같은 발광소자를 매트릭스 형상으로 배열하여 구성되어 있다. 이 발광소자는, 외부에의 광 취출 효율이 높고, 구동 전압이 낮고, 먼지나 충격 등에 의한 단락이 방지될 수 있다는 이점을 가지고 있다. 또한, 인접하는 발광소자들 사이의 크로스토크의 발생이 억제될 수 있다. 그러한 발광소자로 구성되는 표시부(9502)도 같은 특징을 가지기 때문에, 이 카메라는 화질의 열화가 없고, 저소비전력화를 도모할 수 있다. 이러한 특징에 의해, 이 카메라는 열화 보상 기능이나 전원 회로를 대폭으로 삭감, 또는 축소할 수 있으므로, 본체(9501)의 소형 경량화를 도모할 수 있다. 본 발명에 따른 카메라는 저소비전력, 고화질 및 소형 경량화를 도모할 수 있으므로, 휴대에 적절한 제품이 제공될 수 있다. 또한, 휴대했을 때의 충격에도 강한 표시부를 가지는 제품이 제공될 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 발광장치의 적용 범위는 매우 넓어, 이 발광장치를 모든 분야의 전자 기기에 적용하는 것이 가능하다. 본 발명의 발광장치를 사용함으로써, 저소비전력으로 신뢰성이 높은 표시부를 가지는 전자 기기를 제공하는 것이 가능하게 된다.
[실시예 1]
본 실시예에서는, 복합 재료를 함유하는 층에 대하여 구체적으로 설명한다.
기판 위에, 규소를 함유한 인듐 주석 산화물을 형성하였다. 그 위에, DNTPD와 산화 몰리브덴을 공증착한 층을, 전체 층에서의 DNTPD와 산화 몰리브덴과의 중량비가 1 : 0.67이 되도록 120 nm의 두께로 형성하였다.
그 다음, DNTPD와 산화 몰리브덴을 공증착한 층 위에, 알루미늄을 200 nm의 두께로 형성하고, 그 소자 특성을 조사하였다.
유기 화합물의 증착 레이트를 0.4 nm/s로 하고 기판의 회전(공전)수를 8 rpm으로 하는 조건 하에 DNTPD와 산화 몰리브덴을 공증착하여 소자 1을 형성하였다. 유기 화합물의 증착 레이트를 0.4 nm/s로 하고 기판의 회전(공전)수를 2 rpm으로 하는 조건 하에 DNTPD와 산화 몰리브덴을 공증착하여 소자 2를 형성하였다. 유기 화합물의 증착 레이트를 1.6 nm/s로 하고 기판의 회전(공전)수를 8 rpm으로 하는 조건 하에 DNTPD와 산화 몰리브덴을 공증착하여 소자 3을 형성하였다. 소자 1∼소자 3의 전류 밀도-전압 특성을 도 11에 나타낸다.
도 11로부터 보여지는 바와 같이, 소자 1에서는 소자 2나 소자 3보다 전극들 사이의 방향(적층 방향)으로 전류가 흐르기 쉽다는 것을 알 수 있다.
또한, 소자 1∼소자 3의 단면을 투과형 전자 현미경으로 관찰하였다. 그 관찰 결과(TEM 사진)를 도 12∼도 17에 나타낸다. 도 12는 소자 1을 관찰하여 얻어진 상(像)(배율: 15만배)이고, 도 13은 소자 1을 관찰하여 얻어진 상(배율: 100만배)이고, 도 14는 소자 2를 관찰하여 얻어진 상(배율: 15만배)이고, 도 15는 소자 2를 관찰하여 얻어진 상(배율: 100만배)이고, 도 16은 소자 3을 관찰하여 얻어진 상(배율: 15만배)이고, 도 17은 소자 3을 관찰하여 얻어진 상(배율: 100만배)이다.
도 12∼도 17로부터, 색이 진한 제1 영역과 색이 연한 제2 영역이 교대로 존재하는 것을 볼 수 있다. 색이 진한 제1 영역은 평균 원자량이 많은 영역이고, 색이 연한 제2 영역은 평균 원자량이 작은 영역이다. 본 발명의 복합 재료를 함유하는 층에 포함되는 무기 화합물은 유기 화합물보다 원자량이 크기 때문에, TEM 사진에서의 색이 진한 제1 영역은 무기 화합물이 많이 함유되는 영역에 해당하고, 색이 연한 제2 영역은 유기 화합물이 많이 함유되는 영역에 해당한다.
본 실시예에서, 색이 진한 제1 영역은 산화 몰리브덴의 농도가 높은 영역이고, 색이 연한 제2 영역은 DNTPD의 농도가 높은 영역이다. 따라서, 본 실시예에서 제작된 소자에서는, 산화 몰리브덴의 농도가 높은 영역과 산화 몰리브덴의 농도가 낮은 영역이 교대로 존재하는 것을 알 수 있다.
또한, 도 13, 도 15, 도 17에 나타내는 화살표는 DNTPD와 산화 몰리브덴의 농도비의 주기적 변화의 일 주기를 나타낸다. 소자 1에서, 농도비의 주기적 변화의 일 주기는 약 3 nm이었다. 또한, 소자 2 및 소자 3에서, 농도비의 주기적 변화의 일 주기는 약 12 nm이었다.
따라서, 소자 1에서는 산화 몰리브덴의 농도가 높은 영역과 산화 몰리브덴의 농도가 낮은 영역이 소자 2나 소자 3에 비해 매우 짧은 주기로 반복되고 있는 것을 볼 수 있다. 이것은, 증착 레이트를 크게 하는 것 또는 기판 회전수를 늦게 하는 것에 의해, DNTPD와 산화 몰리브덴의 농도비의 주기적 변화의 일 주기가 길어지는 것을 나타낸다.
또한, 도 12∼도 17의 투과형 전자 현미경에 의한 관찰 결과와 도 11의 전류 밀도-전압 특성으로부터, DNTPD와 산화 몰리브덴의 농도비의 주기적 변화의 주기를 짧게 함으로써, 적층 방향에서 전류가 흐르기 쉬워지게 되어, 도전율이 향상된다는 것을 알 수 있다. 따라서, 유기 화합물과 무기 화합물과의 농도비의 주기적 변화를 제어함으로써, 소망의 도전율을 가지는 층을 형성할 수 있다.
본 실시예에서는 투과형 전자 현미경으로 소자의 단면을 관찰하였지만, 전자 밀도나 평균 원자량의 차이를 검지하는 수단이라면, 소자의 관찰은 가능하다.

Claims (19)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 발광장치를 제작하는 방법에 있어서,
    제1 화합물과 제2 화합물의 증발에 의해 기판 위에 제1 층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 층에서의 상기 제1 화합물과 상기 제2 화합물의 농도비는 상기 기판에 수직인 방향으로 주기적으로 변화하는, 발광장치를 제작하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 층에서의 상기 제1 화합물과 상기 제2 화합물의 상기 농도비의 최대값과 최소값이 교대로 반복되는, 발광장치를 제작하는 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 층에서의 상기 제1 화합물의 농도는 10 wt% 이상 95 wt% 이하인, 발광장치를 제작하는 방법.
  6. 삭제
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 화합물은 무기 화합물이고,
    상기 제 2 화합물은 유기 화합물인, 발광장치를 제작하는 방법.
  8. 삭제
  9. 발광장치를 제작하는 방법에 있어서,
    적어도 하나의 화합물의 증발에 의해 기판 위에 제1 층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 층은 제1 영역과 제2 영역을 포함하고,
    상기 제1 영역에서의 상기 화합물의 평균 원자량과 상기 제2 영역에서의 상기 화합물의 평균 원자량은 상기 기판에 수직인 방향으로 교대로 반복되는, 발광장치를 제작하는 방법.
  10. 삭제
  11. 발광장치를 제작하는 방법에 있어서,
    적어도 하나의 화합물의 증발에 의해 기판 위에 제1 층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 층은 제1 영역, 제2 영역, 제3 영역, 및 제4 영역을 이 순서대로 상기 기판에 수직인 방향으로 포함하며,
    상기 제2 영역에서의 상기 화합물의 농도는 상기 제1 영역에서의 상기 화합물의 농도보다 높고,
    상기 제3 영역에서의 상기 화합물의 농도는 상기 제 2 영역에서의 상기 화합물의 농도보다 낮으며,
    상기 제4 영역에서의 상기 화합물의 농도는 상기 제3 영역에서의 상기 화합물의 농도보다 높은, 발광장치를 제작하는 방법.
  12. 삭제
  13. 제 9 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 제1 층에서의 상기 화합물의 농도의 최대값과 최소값은 주기적으로 변화하는, 발광장치를 제작하는 방법.
  14. 제 9 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 제1 층에서의 상기 화합물의 농도는 10 wt% 이상 95 wt% 이하인, 발광장치를 제작하는 방법.
  15. 제 3 항, 제 9 항, 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판은 원형 패턴으로 움직이고,
    상기 기판은 상기 기판의 중심축 상에서 회전하는, 발광장치를 제작하는 방법.
  16. 제 9 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 화합물은 유기 화합물인, 발광장치를 제작하는 방법.
  17. 제 3 항, 제 9 항, 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 층과 접촉하는 제2 층을 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제2 층은 정공 수송성을 가지는 유기 화합물을 포함하는, 발광장치를 제작하는 방법.
  18. 제 3 항, 제 9 항, 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광장치는 전원 회로, 케이스, 조작 키, FPC(Flexible Printed Circuit), 및 프린트 배선판(printed wiring board) 중 적어도 하나를 포함하는, 발광장치를 제작하는 방법.
  19. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1 층은 제5 영역과, 제6 영역을 더 포함하고,
    상기 제4 영역, 상기 제5 영역, 및 상기 제6 영역은 이 순서대로 상기 기판에 수직인 방향으로 배치되며,
    상기 제5 영역에서의 상기 화합물의 농도는 상기 제4 영역에서의 상기 화합물의 농도보다 낮고,
    상기 제6 영역에서의 상기 화합물의 농도는 상기 제5 영역에서의 상기 화합물의 농도보다 높은, 발광장치를 제작하는 방법.
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