KR20020092973A - 발광소자 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

누설전류가 없는 안정한 발광효율을 유지할 수 있는 상면 발광형의 발광소자의 제조방법 및 발광소자를 제공한다. 기판(1) 상에 설치된 하부전극(4)과, 하부전극(4) 상에 설치된 적어도 발광층(6c)을 가지는 유기층(6)과, 유기층(6) 상에 설치된 광투과성 상부전극(7)으로 이루는 발광소자(10)에 있어서, 하부전극(4)은, 금속재료층(2c)과, 이 금속재료층(2c)의 상부에 설치된 완충박막층(3c)의 2층구조로 이루어진다. 완충박막층(3c)은, 금속재료층(2c)을 구성하는 금속재료의 산화물 중 유기층(6)보다도 도전성이 높은 재료나, 크롬의 산화물로 이루어지는 것으로 한다. 이것에 의해, 금속재료층(2c)의 표면 거치름을 완충박막층(3c)에 의해 완화한 2층구조의 하부전극(4)으로 하고, 하부전극(4)과 광투과성 상부전극(7)과의 간격의 면내 균일성을 확보한다.

Description

발광소자 및 그 제조방법{Luminescence device and its manufacturing method}
자기 발광형의 소자(이하, 발광소자라고 기술한다)인 유기전계발광(electroluminescence: 이하 EL이라고 기술한다)소자는, 양극과 음극과의 사이에, 유기 발광층을 포함하는 유기막을 협지하여 이룬다. 도 4는, 이와 같은 발광소자의 일 예를 나타내는 단면 구성도이다. 이 도면에 나타내는 발광소자는, 기판(101) 상에 금속재료로 이루는 하부전극(102)이 양극으로서 형성되어 있고, 이 하부전극(102) 상에 유기정공 주입층(103), 유기정공 수송층(104) 및 유기발광층(105) 등을 순차 적층하여 이루는 유기층(106)이 설치되어 있다. 그리고, 이 유기층(106)의 상부에 광투과성을 가지는 금속재료 박막으로 이루는 상부전극(107)이 음극으로서 형성되고, 또한, 음극이 되는 상부전극(107)의 저항을 낮추기 위한 투명도전막(108)이 형성되어 있다.
이와 같은 구성의 발광소자는, 유기발광층(105)에서 발생한 발광 빛이, 금속재료로 이루는 하부전극(102)에서 반사하고, 기판(101)과 반대측의 상부전극(107)측에서 추출되는, 소위「상면 발광형」의 표시소자가 된다.
또, 이와 같은 구성의 발광소자를 제조하는데는, 스패터법, 저항가열 증착법, 전자빔 증착법 등의 다양한 방법에서 적의 선택된 방법에 의해, 기판(101) 상에 금속재료층을 형성하고, 이 금속재료층을 패터닝함으로써 하부전극(102)을 형성한다. 그 후, 증착마스크 상에서 각 유기층(103∼105) 재료, 상부전극(107) 재료, 더욱이는 투명도전막(108) 재료를 순차 증착하고, 이것에 의해 유기층(106) 및 상부전극(107), 더욱이는 투명도전층(108)을 패턴 형성한다.
그런데, 상술한 바와 같은 표시소자 및 그 제조방법에는, 다음과 같은 과제가 있었다. 즉, 스패터법, 저항가열 증착법, 전자빔 층작법 등의 어느 성막방법으로 성막된 금속재료층도, 그 결정구조가 다결정구조로 되는 것이 많았다. 이 때문에, 도 5의 확대 단면도에 나타내는 바와 같이, 이 금속재료층을 패터닝하여 형성된 하부전극(102)은, 투명양극 재료로서 형성되는 ITO(Indium Tin Oxide:산화인듐주석)정도는 아니라고 하여도, 그 표면 거칠음이 크고, 표면에 돌기를 가지는 것으로 된다.
이것에 의해, 이 하부전극(102) 상에 설치되는 유기층(106)은, 돌기의 부분만큼 국부적으로 막 두께가 얇게 되기 때문에, 이 유기층(106)을 끼워서 설치되는 하부전극(102)과 상부전극(107)과의 거리(d)가 국소적으로 짧게 되며, 이 부분에 전계가 집중하여 누설전류가 발생한다.
이 누설전류는, 발광소자의 발광에는 기여하지 않는 전류이며, 누설전류의 발생에 의해 발광소자의 발광효과가 저하한다. 그리고, 다시 누설전류가 극도로집중한 경우에는, 그 부분에서 하부전극(102)과 상부전극(107)이 단락하여 발광소자가 발광하지 않게 되고, 유기EL 디스플레이에 있어서, 소위 다크스폿(dark spot)으로 불리는 비발광점을 발생하는 요인이 된다.
이와 같은 누설전류의 발생을 방지하기 위해, 도 6에 나타내는 바와 같이, 산화크롬과 같은 성막표면이 평탄하게 형성되는 도전성 재료에 의해 하부전극(102')을 구성하는 것도 고려되고 있다. 그러나, 이와 같은 도전성 재료는, 산화물로 이루는 것이기 때문에, 광반사율이 작게 빛을 투과시키기 때문에, 유기층(106)의 발광층(105)에서 발생하여 하부전극(102')에 도달한 빛(h)의 일부가, 이 도전성 재료로 이루는 하부전극(102')에서 기판(101) 측에 흡수된다. 따라서, 상부전극(107) 측에서 추출되는 빛(h)의 양이 감소하고, 발광효율의 저하를 초래하게 된다.
그래서 본 발명은, 누설전류가 없는 안정한 발광효율을 유지할 수 있는 상면 발광형의 발광소자의 제조방법 및 발광소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 발광소자 및 그 제조방법에 관하여, 전극 사이에 발광층을 협지하여 이루어지는 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
도 1a ∼ 도 1d는 본 실시형태의 발광소자 및 그 제조방법을 나타내는 단면 공정도이다.
도 2는 실시형태의 제조방법에 의해 얻어지는 제 1발광소자의 단면도이다.
도 3은 실시형태의 제조방법에 의해 얻어지는 제 2발광소자의 단면도이다.
도 4는 종래의 발광소자의 단면도이다.
도 5는 종래의 발광소자의 과제를 설명하기 위한 확대 단면도이다.
도 6은 종래의 발광소자의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 발광소자는, 기판 상에 설치된 하부전극과, 이 하부전극 상에 설치된 적어도 발광층을 가지는 유기층과, 이 유기층 상에 설치된 광투과성 상부전극으로 이루는 발광소자에 있어서, 하부전극이, 금속재료층과, 이 금속재료층의 상부에 설치된 완충박막층과의 적층구조로 이루는 것을 특징으로 하고 있다. 완충박막층은, 금속재료층을 구성하는 금속재료의 산화물 중 유기층보다도 도전성이 높은 재료이거나, 또는 크롬의 산화물로 이루는 것으로 한다.
또, 본 발명의 발광소자의 제조방법은, 기판 상에 하부전극을 형성하고, 이 하부전극 상에 포개진 상태로 발광층을 갖춘 유기층을 형성하고, 하부전극과의 사이에 발광층을 협지하는 상태로 기판의 상편에 광투과성 상부전극을 형성하는 발광소자의 제조방법에 있어서, 하부전극을 형성하는 공정에서는, 기판 상에 형성한 금속막 상에 완충박막을 형성한 후, 이들의 금속막 및 완충박막을 패터닝하는 것으로, 금속재료층과 완충박막층을 적층시킨 하부전극을 형성한다. 완충박막은, 금속막을 구성하는 금속재료의 산화물 중 유기층보다도 도전성이 높은 재료이거나, 또는 크롬의 산화물로 이루는 것으로 한다.
이와 같은 발광소자 및 제조방법에서는, 하부전극의 표면적이, 하지의 금속재료층을 구성하는 금속 산화물 중 유기층보다도 도전성이 높은 재료, 또는 크롬의 산화물로 이루는 완충박막층으로 구성되어 있다. 여기서 통상, 다결정 구조로서 표면 거칠음이 거칠게 성막되는 금속막에 대해서 이 금속막을 구성하는 금속재료의 산화막 쪽이, 그 표면 거칠음이 작게 성막된다. 또, 크롬의 산화물로 이루는 완충박막이면, 하지의 금속막에 의하지 않고, 이 금속막보다도 표면 거칠음이 작게 성막된다. 이상에 더해서, 금속재료층을 구성하는 금속산화물 중 유기층보다도 도전성이 높은 재료나, 산화물 중에서도 도전성이 높은 크롬의 산화물로 완충박막층을 구성하는 것으로, 이 완충박막층이 하부전극으로서 기능하게 된다. 따라서, 표면층을 구성하는 완충박막층에 의해 금속재료층의 표면 거칠음이 완화된 하부전극과, 유기층을 거쳐서 이 하부전극 상에 설치되는 광도전성 상부전극과의간격의 면내 균일성이 확보된다.
이하, 본 발명의 표시장치 및 그 제조방법의 실시형태를 도면에 의거하여 설명한다.
도 1a ∼ 도 1d는, 본 실시형태에 있어서의 상면 발광형의 발광소자의 제조를 설명하기 위한 단면도의 공정도이며, 이 도면을 이용해서 본 실시형태의 발광소자의 구성을 그 제조공정 순으로 설명한다.
우선, 도 1a에 나타내는 바와 같이, 석영유리 등으로 이루는 기판(1)을 세정한 후, 이 기판(1) 상에, 금속막(2)을 형성한다. 여기서는, 예를 들면 크롬(Cr)막 등과 같이 작업함수가 높고, 양극으로서 이용되는 금속막(2)을 스패터링법에 의해 형성한다. 이 때, 예를 들면 스패터링가스에 아르곤(Ar)을 이용하여 성막 분위기 내의 가스압력을 0.2Pa정도로 유지하고, DC출력을 300W로 설정하여 성막을행하고, 200nm정도의 막 두께의 Cr막(금속막)(2)을 형성한다.
또한, 작업함수가 높은 금속막(2)으로서는, Cr 외에, 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 탄탈(Ta), 니오브(Nb), 니켈(Ni), 백금(Pt) 등으로 이루는 것이라도 좋다.
이상과 같이 하여 얻어진 금속막(2)은, 그 재료 및 성막방법에 관계없이 결정구조가 다결정구조가 되고, 그 표면 거칠음이 크게 표면에 돌기를 가지는 것으로 된다.
그리고, 이 금속막(2)의 형성에 계속하여, 본 발명의 특징이 되는 완충박막(3)의 형성을 행한다. 이 완충박막(3)은, 금속막(2)을 구성하는 금속재료의 산화막이거나, 또는 Cr의 산화막인 것으로 한다. 단, 이 완충박막(3)은, 금속막(2)과 함께 하부전극의 일부를 구성하는 것으로 되기 때문에, 이 완충박막(3)이 금속막(2)을 구성하는 금속재료의 산화막인 경우에는, 이후의 공정에서 형성하는 유기층보다도 도전성이 높을 필요가 있고, 그 중에서도 가능한 한 도전이 높은 재료인 것이 바람직하다. 그래서, 여기서는, 금속막(2) 상에, 크롬의 산화물로 이루는 완충박막(3)을 형성하는 것으로 한다. 또 이 때, 기판(1)을 대기에 쬐지 않고, 금속막(2)의 형성을 행하였던 것과 동일한 챔버 내에서 완충박막(3)의 형성을 행하는 것이 바람직하다.
그래서 예를 들면, 스패터링가스로서 아르곤가스(Ar)와 산소가스(O2)를 이용한 스패터링법에 의해 완충박막(3)을 형성하는 것으로 한다. 이 경우, Ar : O2=1 : 1의 분압으로서 스패터링가스로 하고, 성막분위기 내의 가스압력을 0.3Pa정도로 유지하고, DC출력을 300W로 설정한 성막을 행하는 것으로, 산화크롬(CrO2)으로 이루는 완충박막(3)을 소정의 막 두께(여기서는, 예를 들면 10nm)로 형성한다. 막 두께는, 성막시간에 의해 제어된다. 또한, 산화크롬의 조성은, CrO2에 한정되지 않고, 성막조건을 적의 조정하는 것으로 다른 조성의 산화크롬(예를 들면, Cr2O3)으로 하여도 좋다.
또, 완충박막(3)의 형성은, 열산화법에 의해 행하여도 좋다. 이 경우, 예를 들면 산소분위기 중에서 350℃의 열처리를 행하고, 산화크롬(Cr2O2)으로 이루는 완충박막(3)을 소정의 막 두께(여기서는, 예를 들면 8nm)로 형성한다. 막 두께는 열처리시간에 의해 제어된다. 이 경우도, 스패터링법과 동일하게, 열처리 조건을 적의 조정하는 것으로 다른 조성의 산화크롬(예를 들면 CrO2)으로 하여도 좋다.
이상, 산화크롬으로 이루는 완충박막(3)을 형성하는 경우를 예시하였으나, 기타의 완충박막(3)으로서 적합한 재료, 즉 양호한 도전성을 나타내는 금속산화물로서는, 산화몰리브덴(MoO2,Mo2O5), 산화니켈(NiO) 등을 예로 들 수 있다. 이들의 재료로 이루는 완충박막(3)은, 산화크롬을 이용한 경우와 동일하게, 소정의 조건으로 스패터가스에 산소를 추가한 스패터링법에 의해 형성하는 것이 가능하다.
여기서, 완충박막(3)의 막 두께는, 완충박막(3)의 굴절율과 완충박막(3)의도전성, 더욱이는 이 발광소자가 설치되는 표시장치의 표시특성에 대한 요구에 의거해서 설치되는 것으로 한다.
즉, 표시장치의 표시특성으로서 휘도의 확보를 우선하고자 하는 경우에는, 완충박막(3)의 막 두께는, 금속막(2)의 표면 거칠음을 흡수할 수 있는 범위로 가능한 한 얇은 막 두께(예를 들면 10nm전후)로 설정된다. 한편, 표시장치의 표시특성으로서 콘트라스트의 확보를 우선하고자 하는 경우에는, 완충박막(3)의 막 두께는, 이후의 공정에 있어서 금속막(2)을 패터닝하여 형성되는 금속 하부전극으로부터의 정공주입 효율에 영향이 없는 범위에서 두꺼운 막 두께(예를 들면 100nm 또는 1000nm 이상)로 설정된다.
다음에, 이상과 같이 설정된 막 두께를 가지는 완충박막(3) 상에, 리소그래피(lithography)기술에 의해, 여기서의 도시를 생략한 레지스트 패턴을 형성한다. 그리고, 이 레지스트 패턴을 마스크에 이용하여 완충박막(3)과 금속막(2)을 에칭한다. 이 때, 예를 들면, 에칭액으로서 ETCH-1(산요가세이 공업사제, 상품명)을 이용한 웨트에칭을 행하고, 이것에 의해 고정밀도이고 또한 재현성이 좋은 완충박막(3)과 금속막(2)을 패터닝한다. 그리고, 금속막(2)을 패터닝하여 이루는 금속재료층(2a)과, 완충박막(3)을 패터닝하여 이루는 완충박막층(3a)과의 적층구조로 이루는 하부전극(4)을 형성한다. 이 하부전극(4)은 양극이 된다.
여기서는, 이 발광소자를 이용하여 구성되는 표시장치가 단순 매트릭스방식의 표시장치인 경우에는, 하부전극(4)은, 예를 들면, 도면 중 안쪽방향으로 배열된 스트라이프형태로 형성되는 것으로 한다. 한편, 이 표시장치가 액티브 매트릭스방식의 표시장치인 경우에는, 하부전극(4)은 여기서의 도시를 생략한 박막 트랜지스터에 접속된 상태에서 각 화소형태로 형성되는 것으로 한다.
다음에, 도 1b에 나타내는 바와 같이, 기판(1) 상에, 하부전극(4)에 도달하는 개구부(5a)를 갖춘 절연층(5)을 형성한다. 여기서는, 예를 들면 스패터링법에 의해 산화실리콘(SiO2)막을 600nm의 두께로 성막한 후, 리소그래피법에 의해 형성한 레지스트 패턴을 마스크에 이용하여 산화실리콘막을 웨트에칭하고, 이것에 의해 산화실리콘막에 개구부(5a)를 설치하여 이루는 절연막(5)을 형성한다. 산화실리콘막의 웨트에칭에 이용하는 에칭액은, HF(불산)과 NH4F(불화 암모늄)와의 혼합 수용액을 이용하는 것으로 한다.
이 절연층(5)은, 하부전극(4)의 주위 가장자리를 덮는 상태로 형성되는 것으로 한다. 또, 이 절연층(5)은, 산화실리콘으로 이루는 것에 한정되는 것은 아니고, 또 성막방법 및 개구부를 형성하기 위한 에칭방법도, 상술한 스패터링법이나 웨트에칭에 한정되는 것은 아니다.
또한, 이 절연층(5)은 하부전극(4)과, 후에 형성되는 광투과성 상부전극을 확실히 절연하기 위한 것이기 때문에, 이 발광소자를 이용하여 구성되는 표시장치의 구성에 의해, 하부전극(4)과 광투과성 상부전극과의 절연성이 도모되는 경우에는 필요 불가결한 것은 아니다.
이어서, 도 1c에 나타내는 바와 같이, 하부전극(4) 상에 유기층(6) 및 광투광성 상부전극(7)을 형성한다. 여기서는, 진공증착장치를 이용한 증착성막에 의해 유기층(6) 및 광투광성 상부전극(7)을 형성하는 것으로 한다. 그래서 기판(1) 상에 여기서의 도시를 생략한 증착마스크를 재치하고, 이 증착마스크 위로부터의 유기층 재료 및 상부전극 재료를 순차 증착 성막한다. 그리고, 절연층(5)의 개구부(5a) 저부를 확실히 덮도록, 이를 위해 절연층(5)의 개구 가장자리 부분에 주연부가 겹쳐지도록, 유기층(6) 및 광투과성 상부전극(7)을 형성한다.
우선, 유기층(6)으로서, 정공주입층(6a)이 되는 4,4,4-트리스(3-메틸페닐아미노)트리페닐아민(MTDATA)을 30nm 층착하고, 정공수송층(6b)이 되는 비스(N-나프틸)-N-페닐벤젠(α- NPD)을 20nm증착하고, 발광층(6c)이 되는 8퀴노리놀 알루미늄착체(Alq3) 50nm증착한다. 그 후, 광투과성 상부전극(7)으로서, 작업함수가 낮고, 음극으로서 이용되는 광투과성 재료를 증착한다. 여기서는, 예를 들면, 마그네슘(Mg)과 은(Ag)과의 합금층을, Mg와 Ag와의 성막속도의 비를 Mg : Ag = 9 : 1로 하여 10nm의 막두께로 증착한다.
이 때, 유기층(6)을 구성하는 각 재료를 0,2g씩, Mg를 0.1g, Ag를 0.4g, 각각 저항가열용의 보트에 충진하고, 각 보트를 진공증착장치의 소정의 전극에 부착한다. 그리고, 증착마스크가 재치된 기판(1)을 진공증착장치의 챔버 내에 수납하고, 이 챔버 내의 압력을 1.0 × 10-4Pa로 까지 감압한 후, 각 보트에 전압을 인가한 상태로 순차 가열하여 증착시킨다.
여기서, 증착마스크는, 예를 들면 스트라이프형의 개구부를 가지며, 이 개구부가 절연층(5)의 개구부(5a) 상에 중합되고, 또한 개구부 내에 절연층(5)의 개구부(5a)가 확실히 수용되도록, 기판(1)의 상편에 설치된다. 여기서는, 증착마스크의 개구부가 금속 하부전극(2)과 직행하도록, 이 증착마스크가 이용되는 것으로 한다.
이상의 후, 도 1d에 나타내는 바와 같이, 광투과성 상부전극(7)의 상부에, 이 광투과성 상부전극(7)의 저항은 낮추기 위한 투명도전막(8)을 형성한다. 이 때, 증착마스크를 설치한 형태의 기판(1)을, 다른 챔버 내로 이동시키고, 스패터링법에 의해 투명도전막(8)의 형성을 행한다. 이 투명도전막으로서는, 예를 들면 실온성막에서 양호한 도전성을 나타내는 인듐과 아연과의 산화물(In-Zn-O)계의 투명도전막을, 200nm의 막 두께로 형성하는 것으로 한다. 성막조건의 일 예로서는, 스패터링가스로서 아르곤(Ar)과 산소(O2)와의 혼합가스(체적비 Ar : O2= 1000 : 5)를 이용하고, 챔버내 압력 0.3Pa, DC전력 40W로 설정한다.
또한, 이 투명도전막(8)은, 광투광성 상부전극(7)의 저항을 낮추기 위해 설치되는 것이며, 광투광성 상부전극(7)이 광투광성을 유지하고 있는 범위에서 저저항치를 확보할 수 있는 한에 있어서는 설치할 필요는 없다.
또, 이 발광소자를 이용하여 구성되는 표시장치가 액티브 매트릭스방식의 표시장치인 경우에는, 광투과성 상부전극(7) 및 투명도전막(8)은, 패터닝되어 있을 필요는 없고 베타막으로서 형성된 것이라도 좋다. 이 경우, 유기층(6)을 형성한 후, 기판(1) 상에서 증착마스크를 떼어낸 상태에서 광투과성 상부전극(7) 및 투명도전막(8)의 증착을 행하는 것으로 한다.
이상과 같이 하여, 금속재료층(2a) 상에 크롬의 산화물로 이루는 완충박막층(3a)을 적층하여 이루는 하부전극(4) 상에, 유기층(6) 및 광투과성 상부전극(7), 또는 투명도전막(8)을 설치하여 이루는 발광소자(10)가 얻어진다.
이와 같이 하여 형성된 발광소자(10)는, 음극으로서 설치된 광투과성 상부전극(7)에서 주입된 전자와, 양극으로서 설치된 하부전극에서 주입된 정공이 유기층(6)에 있어서의 발광층(6c)에서 재결합함으로써 발광이 발생하고, 이 발광 빛이 광투과성 상부전극(7) 측에서 추출되는, 소위 상면 발광형이 된다.
이 발광소자(10)에 있어서는, 하부전극(4)의 구성을 크롬으로 이루는 금속재료층(2a) 상에 크롬의 산화물로 이루는 완충박막층(3a)을 적층한 2층구조로 하고 있다. 여기서 통상은, 다결정구조로서 성막되는 금속막(2)보다도, 이 금속막(2)을 구성하는 금속재료의 산화막 쪽이, 그 표면상태가 보다 매끄럽게 성막된다. 특히, 크롬의 산화물은, 전극으로서 이용되는 어느 금속재료막보다도 그 표면 거치름을 작게 유지하여 성막된다.
더구나, 금속재료층(2a)을 구성하는 금속의 산화물 중 유기층보다도 도전성이 높은 재료나, 특히 산화물 중에서도 도전성이 높은 크롬의 산화물에 의해 완충 도전막(3a)을 구성하는 것으로, 이 완충도전막(3a)이 하부전극으로서 기능하게 된다.
이 때문에, 표면층을 구성하는 완충박막층(3a)에 의해, 금속재료층(2a)의 표면의 면 거치름이 완화된 하부전극(4)이 구성되게 된다. 따라서, 이 하부전극(4)과, 유기층(6)을 거쳐서 이 하부전극(4) 상에 설치된 광투광성 상부전극(7)과의 간격의 면내 균일성이 확보된다.
이 결과, 하부전극(4)과 광투광성 상부전극(7)과의 사이에 전계집중 개소가발생하기 어렵게 되고, 누설전류의 발생을 방지하는 것이 가능하게 되는 동시에, 극도의 전계집중에 의한 다크스폿의 발생을 방지하는 것이 가능하게 되고, 안정한 발광효율을 유지할 수 있는 상면발광형의 발광소자를 얻는 것이 가능하게 된다.
특히, 크롬의 산화물로 이루는 완충박막층(3a)과 같이, 도전성이 높은 산화물로 완충박막층(3a)을 구성하는 것으로, 금속재료층(2a) 표면의 돌기부에의 전계 완화를 도모하는 효과가 크게 된다. 더구나, 어느 정도의 두께로 형성한 경우라도, 금속재료층(2a)에서 유기층(6)에의 정공의 주입량을 유지할 수 있기 때문에, 발광효율을 확보할 수 있다. 또, 금속재료층(2a)을 구성하는 금속재료의 산화물로 이루는 완충박막층(3a)이면, 그 제조공정에 있어서 금속막(2)의 성막가스(스패터링가스)에 산소를 첨가하는 것이라고 하는, 공정의 추가만으로 완충박막(3)을 형성할 수 있다. 따라서, 공정수의 증가를 최소한으로 억제할 수 있다.
또 여기서, 도 2에 나타내는 바와 같이, 하부전극(4)을 구성하는 완충박막층(3a)을 가능한 한 얇게 형성한 경우에는, 발광층(6c)에 있어서 발생한 빛(h)이, 산화물로 이루는 완충박막층(3a)에서 흡수되는 양을 낮게 억제할 수 있다. 이 때문에, 광투과성 상부전극(7) 측으로부터의 발광효율을 확보할 수 있고, 휘도가 높은 발광소자를 얻을 수 있다.
한편, 도 3에 나타내는 바와 같이, 하부전극(4)을 구성하는 완충박막층(3a)을 두껍게 형성한 경우에는, 발광층(6c)에 있어서 발생한 빛(h)이, 산화물로 이루는 완충박막층(3a)에 있어서 어느 정도 흡수되기 때문에, 광투과성 상부전극(7) 측으로부터의 발광효율이 약간 저하하였으나, 이 완충박막층(3a)에 의해 광투과성 상부전극(7)측에서 입사되는 바깥 빛(h1)의 반사를 방지할 수 있다. 따라서, 콘트라스트가 양호한 발광소자를 얻을 수 있다.
다음에, 상기 실시형태와 같이 하여 얻어진 발광소자 ①, 발광소자 ② 및 종래의 구성의 발광소자 ③, 발광소자 ④에 관한 평가결과를 나타낸다. 각 발광소자 ① ∼ ④에 관한 평가 결과를 나타낸다. 각 발광소자 ① ∼ ④의 구성은 다음에 나타내는 바와 같이, 하부전극의 구성만이 다르며, 다른 구성은 실시형태에 의해 예시한 것과 동일한 것으로 한다.
발광소자 ① ...크롬층 상에 스패터링법에 의해 성막한 산화크롬(CrO2)으로 이루는 완충박막층(10nm)을 적층한 하부전극.
발광소자 ② ... 크롬층 상에 열산화법에 의해 성막한 산화크롬(Cr2O3)으로 이루는 완충박막층(8nm)을 적층한 하부전극.
발광소자 ③ .... ITO단층 하부전극
발광소자 ④ .... 크롬단층 하부전극
이상의 구성의 발광소자 ① ∼ ④를, 발광영역 4mm2으로서 각 40개 제작하고, 상부전극과 하부전극과의 사이의 단락발생수 및 전압 80V 인가시의 전류 및 휘도를 측정하였다. 휘도의 측정은, 상부전극 측에서 행하였다. 측정결과는 하기 표 1에 나타내는 바와 같다.
단락발생수(개) 전류(mA/㎠) 휘도(cd/㎡)
발광소자 ① 0/40 20 870
발광소자 ② 2/40 16 710
발광소자 ③ 16/40 23 250
발광소자 ④ 8/40 20 900
표 1에 나타내는 바와 같이, 실시형태의 발광소자 ①, ②는, 종래의 발광소자 ③, ④와 비교하여, 어느 것도 단락의 발생수가 적은 완충박막층을 설치함으로써 금속재료층의 표면 거치름이 완화되고, 전계의 집중이 방지되어 있는 것이 확인되었다. 또, 실시형태의 발광소자 ①, ②는, 금속재료층 상에 완충박막층을 설치하고 있으나, 종래의 발광소자 ③, ④와 같은 정도의 전류량을 유지할 수 있고, 더구나, 광투과성 상부전극 측으로부터의 발광효율이 양호한 종래의 발광소자 ④와 같은 정도의 휘도를 확보할 수 있는 것이 확인되었다.
또한, 상술한 실시형태에 있어서는, 하부전극(4)을 양극으로 하고, 광투과성 상부전극(7)을 음극으로 한 경우를 설명하였다. 그러나, 본 발명은 하부전극(4)을 양극으로 하고, 광투과성 상부전극(7)을 양극으로 한 구성이라도 동일하게 적용가능하며, 동일한 효과를 얻을 수 있다. 단, 하부전극(4) 및 광투광성 상부전극(7)의 재료, 더욱이는 유기층(6)의 구성 및 그 적층순은, 적의 선택되는 것으로 한다. 또, 이 경우라도, 하부전극(4)의 표면층을 구성하는 완충박막층은, 가능한 한 도전성이 높은 재료를 이용하는 것이 바람직하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 발광소자 및 그 제조방법에 의하면, 금속 재료층의 표면의 면 거치름을 완충박막층에 의해 완화한 하부전극을 설치하는 것에서, 유기층을 거쳐서 설치된 하부전극과 광투과성 상부전극과의 간격의 면내 균일성을 확보하는 것이 가능하게 되며, 국부적인 전계집중을 방지하고, 누설전류의 발생 및 다크스폿의 발생을 억제하고, 안정한 발광효율을 유지할 수 있는 상면발광형의 발광소자를 얻는 것이 가능하게 된다.

Claims (5)

  1. 기판 상에 설치된 하부전극과, 당해 하부전극 상에 설치된 적어도 발광층을 가지는 유기층과, 당해 유기층 상에 설치된 광투과성 상부전극으로 이루는 발광소자에 있어서, 상기 하부전극은, 금속재료층과, 당해 금속재료층을 구성하는 금속재료의 산화물 중 상기 유기층보다도 도전성이 높은 재료로 이루며 당해 금속재료층 상에 설치된 완충박막층과의 적층구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  2. 기판 상에 설치된 하부전극과, 당해 하부전극 상에 설치된 적어도 발광층을 가지는 유기층과, 당해 유기층 상에 설치된 광투과성 상부전극으로 이루는 발광소자에 있어서, 상기 하부전극은, 금속재료층과, 당해 금속재료층 상에 설치된 크롬의 산화물로 이루는 완충박막층과의 적층구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  3. 기판 상에 하부전극을 형성하고, 상기 하부전극 상에 포개는 상태로 발광층을 갖춘 유기층을 형성하고, 상기 하부전극과의 사이에 상기 발광층을 협지하는 상태로 상기 기판의 상편에 광투과성 상부전극을 형성하는 발광소자의 제조방법에 있어서, 상기 하부전극을 형성하는 공정에서는, 상기 기판 상에 형성한 금속막 상에 당해 금속 박막을 구성하는 금속재료의 산화물 중 상기 유기층보다도 도전성이 높은 재료로 이루는 완충박막을 형성한 후, 이들의 금속막 및 완충박막을 패터닝하는것으로, 금속재료층과 완충박막층과의 적층구조로 이루는 하부전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 발광소자의 제조방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 완충박막을 형성하는 공정은, 소정의 가스공급에 의한 상기 금속막의 형성에 연속시켜서, 당해 소정의 가스에 산소가스를 첨가하여 행해지는 것을 특징으로 하는 발광소자의 제조방법.
  5. 기판 상에 하부전극을 형성하고, 상기 하부전극 상에 포개는 상태로 발광층을 갖춘 유기층을 형성하고, 상기 하부전극과의 사이에 상기 발광층을 협지하는 상태에서 상기 기판의 상편에 광투광성 상부전극을 형성하는 발광소자의 제조방법에 있어서, 상기 하부전극을 형성하는 공정에서는, 상기 기판 상에 형성한 금속막 상에 크롬의 산화물로 이루는 완충박막을 형성한 후, 이들의 금속박막 및 완충박막을 패터닝하는 것으로, 금속재료층과 완충박막층과의 적층구조로 이루는 하부전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 발광소자의 제조방법.
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