KR20030017435A - 발광장치 - Google Patents
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Abstract
발광소자에서 음극으로부터의 전자를 주입하는 능력을 향상시키는 것과 함께 제조방법상의 문제들을 해결하기 위한 수단이 제공된다. 본 발명에서, 음극 재료보다 작은 일함수를 가진 재료를 이용하여 음극과 유기 화합물층 사이에 무기 도전층을 형성한다. 이렇게 하여, 음극으로부터 전자를 주입하는 능력이 향상될 수 있다. 또한, 이의 막은 이제까지 절연재를 이용하여 형성된 음극 버퍼층보다 두꺼울 수 있다. 따라서, 막 두께를 쉽게 조절할 수 있고, 제조 비용 감소와 수율 향상을 달성할 수 있다.
Description
본 발명은 한쌍의 전극 사이에 유기 화합물을 함유한 막(이하, "유기 화합물층"이라 칭함)을 가지고 전기장을 받아 형광 또는 인광을 제공할 수 있는 발광소자를 사용한 발광장치에 관한 것이다. 본 명세서에서 언급된 발광장치는 화상 표시장치, 발광 디바이스 또는 광원이다. 또한, 발광장치의 예로서는, 커넥터, 예를들어, 가요성 인쇄회로(FPC), 테이프 자동 결합(TAB) 테이프, 또는 테이프 캐리어 패키지(TCP)가 발광소자상에 설치된 모듈, 인쇄 배선판이 TAB 테이프 또는 TCP의 끝에 설치된 모듈, 및 집적회로(IC)가 칩 온 글라스(COG) 방식으로 발광소자상에 직접 장착된 모듈을 포함한다.
발광소자는 전기장을 수신하여 광을 방출하는 소자이다. 그의 발광 메카니즘은, 전극들 사이에 끼워진 유기 화합물층에 전압을 인가함으로써, 음극으로부터 주입된 전자와 양극으로부터 주입된 정공이 유기 화합물층에서 재결합하여 여기(勵起) 상태의 분자(이하, "분자 여기자(勵起子)"라 칭함)를 형성하고, 그 분자 여기자가 기저 상태로 되돌아갈 때 에너지를 방출하여 발광하는 것을 기초하는 것이라 말하여진다.
유기 화합물로 만들어진 분자 여기자의 종류에는, 일중항 여기 상태 여기자 또는 삼중항 여기 상태 여기자가 있다. 본 명세서에서는, 발광(즉, 광 방출)은 이들 2가지 여기자 중 어느 하나에 기인할 수 있다.
이러한 발광소자에서, 그의 유기 화합물층은 일반적으로 1 ㎛ 이하의 두께를 가진 박막으로 제조된다. 발광소자는 유기 화합물층 자체가 광을 방출하는 자발광(自發光)형 소자이다. 따라서, 종래의 액정 표시장치에서 사용되는 백라이트가 필요없다. 그 결과, 발광소자는 얇고 가벼운 형태로 제조될 수 있다는 점에서 큰 이점을 가진다.
약 100∼200 nm의 두께를 가진 유기 화합물층에서 캐리어 주입으로부터 그의 재결합에 이르는 시간은 유기 화합물층에서의 캐리어 이동도를 고려할 때 대략 수십 나노초(nanosecond)이다. 캐리어의 재결합으로부터 발광에 이르는 과정을 포함한 발광에 이르는 시간은 마이크로초 이하 정도이다. 따라서, 발광소자는 반응이 매우 빠른 이점도 가진다.
발광소자가 캐리어 주입형이기 때문에, 발광소자는 DC 전압에 의해 구동될 수 있고 잡음(노이즈)이 쉽게 발생하지 않는다. 전압 구동과 관련하여, 유기 화합물층을 약 100 nm의 일정한 두께를 가진 초박막화하고, 그 유기 화합물층에 대한 캐리어 주입 장벽을 작게 만들기 위해 전극 재료를 선택한 다음, 헤테로 구조(2층 구조)를 추가로 도입함으로써, 5.5 V에서 100 cd/㎡의 충분한 휘도가 얻어진다(문헌 1: C. W. Tang and S. A. VanSlyke, & quot; Organic electroluminescent diodes & quot; Applied Physics letters, vol. 51, No. 12, 913-915 (1987)).
얇고 가벼움, 고속 반응, 및 낮은 DC 전압 구동 능력과 같은 성질들을 고려할 때, 차세대의 플랫 패널형 표시소자로서 발광소자가 주목을 받는다. 발광소자는 자발광형이고 넓은 시야각을 가지기 때문에, 발광소자는 시인성(視認性)이 비교적 양호하다. 따라서, 발광소자는 휴대형 장치의 표시 화면에 사용되는 소자로서 효과적인 것으로 간주되고 있다.
이러한 발광소자를 매트릭스 형태로 배열하여 형성된 발광장치에서, 패시브 매트릭스 구동(단순 매트릭스형)과 액티브 매트릭스 구동(액티브 매트릭스형)으로 불리는 구동 방법들이 이용될 수 있다. 그러나, 화소 밀도가 증가하는 경우에, 보다 낮은 전압 구동이 얻어질 수 있기 때문에, 각 화소(또는 각 도트)에 스위치가 설치된 액티브 매트릭스형이 좀더 유리하다.
또한, 이러한 발광소자에서는 전자 주입이 용이하기 때문에, 낮은 일함수(work function)를 가진 금속 재료가 음극으로 이용된다. 지금까지, 실용 특성들을 만족시키는 재료들로서는, Mg와 Ag의 합금과 같은 마그네슘 합금, 및 Al과 Li의 합금과 같은 알루미늄 합금과 같은 재료들이 검토되었다. 모든 재료계(系)는 대기중의 수분에 의해 쉽게 산화되기 때문에, 소자의 발광 결함인 다크 스폿(dark spot)이 발생하거나 전압 상승이 일어난다. 따라서, 소자의 최종 형태로서, 약간의 보호막 또는 약간의 밀봉 구조를 이용하는 형태가 필요하다.
상기한 합금 전극의 배경 기술을 고려할 때, 좀더 안정한 음극을 개발하는 것이 요구되었다. 최근에, 초박막의 절연층(0.5 nm)으로서 불화 리튬(LiF) 등으로 된 음극 버퍼층을 개재시킴으로써, 알루미늄 음극이라도 Mg와 Ag의 합금 등의 합금과 대등하거나 이보다 큰 발광성을 제공할 수 있음이 보고되었다(문헌 2: L.S. Hung, C.W. Tang and M.G.Mason: Appl. Phys. Lett., 70(2), 13 January (1997) ).
이러한 음극 버퍼층을 배치함에 의한 특성 향상 메카니즘은 하기와 같다. 즉, 음극 버퍼층을 구성하는 LiF를 형성하여 유기 화합물층의 전자 수송층을 구성하는 Alq3와 접촉시키면, Alq3의 에너지 밴드가 전자 주입 장벽을 낮추도록 구부러진다.
상기한 바와 같이, 양극, 음극 및 유기 화합물층으로 이루어진 발광소자에서, 발광소자의 소자 특성의 향상에 기인하는 전극으로부터의 캐리어 주입성을 향상시키기 위해 본 발명이 안출되었다.
지금까지, 음극과 유기 화합물층 사이에 음극 버퍼층을 형성하기 위해, 작은 일함수를 가진 재료로서, 주기율표의 1족 또는 2족에 속하는 원소들로부터 선택된 단체(單體) 또는 그러한 물질을 함유한 화합물이 사용되어왔다.
그러나, 주기율표의 1족 또는 2족에 속하는 알칼리 금속과 알칼리 토금속으로부터 선택된 어떤 금속이 단독으로 음극 버퍼층에 사용되는 경우, 그 금속이 확산하여 발광소자에 연결되는 TFT의 성질에 악영향을 미치는 문제가 발생한다.
한편, 주기율표의 1족 또는 2족에 속하는 원소들로부터 선택된 어떤 원소를 함유한 화합물이 음극 버퍼층에 사용되는 경우, 일함수를 보다 작게 하기 위해, 큰 전기음성도(electronegativity)를 가진 주기율표의 16 또는 17족에 속하는 산소, 불소 등과 상기 원소의 화합물이 일반적으로 사용된다. 그러나, 이러한 화합물은 절연성이어서 전자 주입성이 향상되지만, 소자 특성이 저하하지 않게 하기 위해, 음극 버퍼층의 막 두께를 1 nm 이하로 매우 얇게 할 필요가 있다. 따라서, 개개의 화소에서 막 두께의 불균일이 쉽게 발생하고, 막 두께를 제어하기가 어렵다.
따라서, 발광소자의 제조시에 음극 버퍼층이 통상적으로 형성되는 경우의 문제들을 해결하기 위해, 그 대신 새로운 층을 형성하여 음극으로부터의 전자의 주입성을 향상시키고 발광소자 제조시의 문제점을 해결하는 수단을 추가로 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.
도 1(A)와 도 1(B)는 본 발명의 발광장치의 소자 구조를 설명하는 도면.
도 2(A)∼도 2(C)는 본 발명의 발광장치의 소자 구조를 설명하는 도면.
도 3(A)와 도 3(B)는 본 발명의 발광장치의 소자 구조를 설명하는 도면.
도 4는 본 발명의 발광장치의 소자 구조를 설명하는 도면.
도 5(A)∼도 5(C)는 본 발명의 발광장치의 제작공정을 나타내는 도면.
도 6(A)∼도 6(C)는 본 발명의 발광장치의 제작공정을 나타내는 도면.
도 7(A)와 도 7(B)는 본 발명의 발광장치의 제작공정을 나타내는 도면.
도 8(A)와 도 8(B)는 본 발명의 발광장치의 제작공정을 나타내는 도면.
도 9(A)∼도 9(D)는 본 발명의 발광장치의 소자 구조를 설명하는 도면.
도 10(A)와 도 10(B)는 발광장치의 화소부의 상면도 및 단면도.
도 11(A)와 도 11(B)는 본 발명의 발광장치의 소자 구조를 설명하는 도면.
도 12(A)와 도 12(B)는 역스태거형 TFT의 구조를 설명하는 도면.
도 13은 패시브 매트릭스형 발광장치를 설명하는 도면.
도 14(A)∼도 14(H)는 전자 장치를 예들을 나타내는 도면.
도 15(A)와 도 15(B)는 종래의 발광소자의 소자 특성을 측정하여 얻어진 결과를 나타내는 그래프.
도 16(A)와 도 16(B)는 종래의 발광소자의 소자 특성을 측정하여 얻어진 결과를 나타내는 그래프.
도 17(A)와 도 17(B)는 본 발명의 발광소자의 소자 특성을 측정하여 얻어진 결과를 나타내는 그래프.
도 18(A)와 도 18(B)는 본 발명의 발광소자의 소자 특성을 측정하여 얻어진 결과를 나타내는 그래프.
도 19(A)와 도 19(B)는 본 발명의 발광소자의 소자 특성을 측정하여 얻어진 결과를 나타내는 그래프다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
101: 기판102: 음극103: 무기 도전층
104: 유기 화합물층105: 양극106: 전자 수송층
107: 발광층108: 정공 수송층109: 정공 주입층
110: 에너지 장벽
본 발명에서는, 통상적인 음극 버퍼층 대신에, 음극과 유기 화합물층 사이에, 음극 재료보다 작은 일함수를 가지고 도전성을 가진 무기 화합물로 된 무기 도전층이 형성된다.
본 발명에서 형성되는 무기 도전층은 주기율표의 2족에 속하는 원소를 포함하고 음극 재료보다 작은 일함수를 가진 도전성 무기 화합물을 사용하여 형성된다. 이렇게 하여, 음극과 유기 화합물층 사이의 에너지 장벽이 완화될 수 있어, 음극으로부터의 전자 주입성이 향상될 수 있다.
도전성을 가진 무기 화합물로 된 무기 도전층을 형성함으로써, 주기율표의 1 또는 2족에 속하는 원소로 이루어진 단체(單體)로 된 음극 버퍼층이 사용되는 경우와 비교하여, 주로 공유결합을 가진 좀더 안정한 화합물이 본 발명에서 사용된다. 따라서, 원소 단체를 이용하는 경우에 발생하는 확산 문제가 방지될 수 있다. 절연성 무기 화합물로 된 음극 버퍼층이 형성되는 경우에서보다 무기 도전층이 본 발명에서 더 두껍게 제조되더라도 좀더 충분한 발광이 얻어질 수 있다. 따라서, 막 두께를 쉽게 제어할 수 있고, 생산비용 감소와 수율 향상이 달성될 수 있다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 양극, 음극 및 유기 화합물층을 포함하는 발광장치로서, 그 장치가 유기 화합물층과 음극 사이에 형성된 무기 화합물로 된 도전막을 추가로 포함하며, 상기 유기 화합물층은 양극과 접촉하도록 형성되고, 상기 도전막은 음극보다 작은 일함수와 1 ×10-10S/m 이상의 도전율을 가진 재료로 만들어지는 것을 특징으로 하는 발광장치가 제공된다.
음극과 유기 화합물층 사이에 형성되는 음극 버퍼층에 사용되는 무기 화합물이 일반적으로 낮은 도전율을 가지기 때문에, 발광소자는 막 두께가 1 nm 이하로 설정되지 않는다면 충분한 발광을 제공할 수 없다. 그러나, 본 발명에서는, 도전막에 1 ×10-10S/m 이상의 도전율을 가진 무기 화합물을 이용함으로써, 그의 막 두께가 제어될 수 있다. 이러한 이유로, 형성된 발광소자는 충분한 발광을 제공할 수 있다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 양극, 음극 및 유기 화합물층을 포함하는 발광장치로서, 이 장치는 유기 화합물층과 음극 사이에 형성된 무기 화합물로 된 도전막을 추가로 포함하며, 상기 유기 화합물층은 양극과 접촉하도록 형성되고, 상기 도전막은 3.5 eV 이하의 일함수와 1 ×10-10S/m 이상의 도전율을 가진 재료로 만들어진 것을 특징으로 하는 발광장치가 제공된다.
상기 유기 화합물층을 만드는 유기 화합물이 금속 등보다 작은 전자 친화성을 가지기 때문에, 전자 주입성을 향상시키기 위한 전극으로서 작은 일함수를 가진 전극을 사용할 필요가 있다. 예를 들어, 지금까지 실용 특성들을 만족하는 음극 재료로서 검토되었던 Mg:Ag 합금은 3.7 eV의 일함수를 가진다(문헌 3: M. A. Baldo, S. Lamansky, P. E. Burrows, M. E. Thompson, S. R. Forrest; Very high-efficiency green organic light-emitting devices based on electrophosphorescence; Applied Physics Letters, vol. 75, No. 1, 4-6 (1999)).
본 발명에서 음극과 유기 화합물층 사이에 3.5 eV 이하의 일함수를 가진 무기 도전막을 형성함으로써, 음극 자체의 일함수가 매우 작지 않더라도 음극과 유기화합물층 사이의 에너지 장벽이 완화될 수 있다. 따라서, 음극으로부터의 전자 주입성이 향상될 수 있다.
본 발명의 제 3 양태에 따르면, 양극, 음극 및 유기 화합물층을 포함하는 발광장치로서, 이 장치는 유기 화합물층과 음극 사이에 형성된 무기 화합물로 된 도전막을 추가로 포함하며, 상기 유기 화합물층은 양극과 접촉하도록 형성되고, 상기 음극과 도전막 모두가 20 nm 이하의 두께를 가지며, 상기 도전막은 음극보다 작은 일함수와 1 ×10-10S/m 이상의 도전율을 가진 재료로 만들어지는 것을 특징으로 하는 발광장치가 제공된다.
본 발명의 제 4 양태에 따르면, 양극, 음극 및 유기 화합물층을 포함하는 발광장치로서, 이 장치는 유기 화합물층과 음극 사이에 형성된 무기 화합물로 된 도전막을 추가로 포함하며, 상기 유기 화합물층은 양극과 접촉하도록 형성되고, 상기 음극과 도전막은 70% 이상의 투과율을 가지며, 상기 도전막은 음극보다 작은 일함수와 1 ×10-10S/m 이상의 도전율을 가진 재료로 만들어져, 1∼20 nm의 두께를 가지게 되는 것을 특징으로 하는 발광장치가 제공된다. 투과율은 가시광 투과율이 70∼100%임을 의미한다.
본 발명의 제 5 양태에 따르면, 양극, 음극 및 유기 화합물층을 포함하는 발광장치로서, 이 장치는 유기 화합물층과 음극 사이에 형성된 무기 화합물로 된 도전막을 추가로 포함하며, 상기 유기 화합물층은 양극과 접촉하도록 형성되고, 상기 음극과 도전막 모두가 20 nm 이하의 두께를 가지며, 상기 도전막은 3.5 eV 이하의일함수와 1 ×10-10S/m 이상의 도전율을 가진 재료로 만들어진 것을 특징으로 하는 발광장치가 제공된다.
본 발명의 제 6 양태에 따르면, 양극, 음극 및 유기 화합물층을 포함하는 발광장치로써, 이 장치는 유기 화합물층과 음극 사이에 형성된 무기 화합물로 된 도전막을 추가로 포함하며, 상기 유기 화합물층은 양극과 접촉하도록 형성되고, 상기 음극과 도전막은 70% 이상의 투과율을 가지며, 상기 도전막은 3.5 eV 이하의 일함수와 1 ×10-10S/m 이상의 도전율을 가진 재료로 만들어져, 1∼20 nm의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 발광장치가 제공된다.
상기한 양태들에서, 상기 도전막은 주기율표의 2족에 속하는 하나의 원소 또는 다수의 원소들을 포함한다.
상기한 양태들에서, 상기 도전막은 주기율표의 2족에 속하는 원소를 포함하는 질화물, 황화물, 붕화물 또는 규화물으로부터 선택된 하나 또는 다수의 화합물로 만들어진다.
상기한 양태들에서, 상기 도전막은 질화 칼슘, 질화 마그네슘, 황화 칼슘, 황화 마그네슘, 황화 스트론튬, 황화 바륨, 붕화 마그네슘, 규화 마그네슘, 규화 칼슘, 규화 스트론튬 및 규화 바륨으로부터 선택된 하나 또는 다수의 화합물을 포함한다. 또한, 상기한 양태들에서, 상기 도전막은 희토 원소를 함유한 붕화물로부터 선택된 한가지 또는 다수의 재료들을 함유한다. 또한, 상기한 양태들에서, 상기 도전막은 붕화 란타늄, 붕화 이트륨 및 붕화 세륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 한가지 또는 다수의 재료들을 함유한다.
상기한 양태들에서, 상기 무기 도전층은 주로 증착법에 의해 형성된다. 희토 원소의 붕화물과 같은 고융점 재료의 경우, 스퍼터링법에 의해 형성될 수도 있다. 스퍼터링법을 이용하여 유기 화합물층을 형성한 후에 무기 도전층을 형성하는 경우에는, 스퍼터링 시에 유기 화합물층의 손상을 방지하기 위해 배리어 층을 배치하는 것이 요망된다. 그 배리어 층을 형성하는 재료로서는, 구체적으로는, 프탈로시안화구리(이하, Cu-Pc라 칭함) 등이 사용될 수 있다.
종래, 절연재료로 된 음극 버퍼층가 형성되는 경우에는, 그의 막은 두껍게 만들어질 수 없다. 그러나, 본 발명은 음극 버퍼층보다 두껍게 무기 도전막을 형성할 수 있기 때문에, 개개의 화소의 막 두께가 쉽게 제어될 수 있다. 그 결과, 제조 공정과 관련한 문제점들이 해결될 수 있다.
본 발명의 발광장치는 TFT에 전기적으로 접속된 발광소자를 가진 액티브 매트릭스형 발광장치, 또는 패시브 매트릭스형 발광장치일 수 있다.
본 발명의 발광장치에서 방출된 광은 일중항 여기 상태 또는 삼중항 여기 상태 또는 이들 두 상태 모두에 기초한 발광일 수 있다.
본 발명의 실시형태들을 도 1과 도 2를 참조하여 설명한다. 본 발명의 발광장치는 도 1(A)에 도시된 소자 구조를 가진 발광소자를 포함한다.
도 1(A)에 도시된 바와 같이, 기판(101)상에 음극(102)이 형성되고, 그 음극(102)과 접촉하도록 무기 도전층(103)이 형성된다.
무기 도전층(103)은 음극 재료보다 작은 일함수를 가진 재료로 만들어지고,바람직하게는 3.5 eV 이하의 일함수를 가진 재료로 만들어진다. 무기 도전층(103)은 1 ×10-10S/m 이상의 도전율을 가진 재료로 만들어진다. 본 발명에서의 무기 도전층(103)은 도전성을 가지기 때문에, 그의 막이 보다 두꺼울 수 있다. 그러나, 광 취출 효율의 향상의 관점에서 막 두께를 약 1∼30 nm로 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 무기 도전층(103)과 접촉하도록 유기 화합물층(104)이 형성된다. 이 유기 화합물층(104)은 발광층만의 단일 층 구조를 가지도록 형성되거나, 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 저지층, 전자 수송층 및 전자 주입층과 같은, 캐리어에 대하여 상이한 작용들을 가진 하나 이상의 층과 발광층을 조합시켜 형성될 수 있다.
다음에, 상기 유기 화합물층(104)과 접촉하도록 양극(105)이 형성된다.
도 1(B)는 도 1(A)에 도시된 소자 구조를 가진 발광소자에서의 에너지 밴드를 나타낸다. 음극(102)과 양극(105) 사이에 형성된 유기 화합물층(104)은 전자 수송층(106), 발광층(107), 정공 수송층(108) 및 정공 주입층(109)을 가진다. 이들은 도 1(B)에 도시된 바와 같은 일함수의 크기에 대한 관계를 가진다.
한쌍의 유기 화합물층(104)의 일부를 구성하는 전자 수송층(106)의 에너지 준위와 음극(102)의 에너지 준위 사이의 에너지 준위를 가지는 재료를 사용하여 본 발명의 무기 도전층(103)을 형성함으로써, 음극(102)으로부터 전자가 주입될 때 발생되는 에너지 장벽(110)이 완화될 수 있다. 이렇게 하여, 발광소자의 전자 주입성이 향상될 수 있다.
도 1(A)에는, 음극(102)이 기판(101)과 접촉하도록 형성되는 소자 구조를 나타내고 있으나, 본 발명은 이러한 구조에 한정되지 않고, 양극이 기판(101)과 접촉하도록 형성된 구조가 채택될 수도 있다. 이 경우, 양극이 기판(101)과 접촉하도록 형성되고, 유기 화합물층이 양극과 접촉하도록 형성되며, 무기 도전층이 유기 화합물층과 음극 사이에 형성되는 소자 구조가 채택된다.
이하, 도 2를 참조하여, 상기한 소자 구조를 가진 액티브 매트릭스형 발광장치의 실시형태 1∼3에 대하여 설명한다.
[실시형태 1]
도 2(A)를 참조하여, 본 발명의 실시형태 1로서 발광장치의 화소부의 단면 구조를 설명한다.
도 2(A)에서, 반도체 소자가 기판(201)상에 형성된다. 기판(201)으로서, 투명 유리 기판이 사용된다. 그러나, 석영 기판도 사용될 수 있다. 반도체 소자로서는 TFT가 이용된다. 각 TFT의 활성층은 적어도 채널 형성 영역(202)과, 소스 영역(203) 및 드레인 영역(204)을 가진다.
각 TFT의 활성층은 게이트 절연막(205)으로 덮히고, 그 게이트 절연막(205)을 사이에 두고 채널 형성 영역(202)과 중첩되는 게이트 전극(206)이 형성된다. 게이트 전극(206)을 덮는 층간 절연막(207)이 형성되고, 각 TFT의 소스 영역 또는 드레인 영역에 전기적으로 접속된 전극이 층간 절연막(207)상에 형성된다. n채널형 TFT인 전류제어용 TFT(222)의 드레인 영역(204)에 이르는 전극이 발광소자의 음극(208)이 된다. 음극(208)의 가장자리부를 덮고 테이퍼진 가장자리를 가지도록개구를 가지는 절연층(209)이 형성된다. 무기 도전층(210)이 음극(208)상에 형성되고, 그 위에 유기 화합물층(211)이 형성된다. 양극(212)이 유기 화합물층(211)상에 형성되어 발광소자를 형성한다. 이 발광소자는 공간(213)을 남긴 상태로 밀봉 기판(214)으로 밀봉된다.
본 실시형태에서, 무기 도전층(210)은 TFT와 전기적으로 접속된 음극(208)과 접촉하도록 형성되고, 유기 화합물층(211)은 이러한 무기 도전층(210)과 접촉하도록 형성된다.
또한, 무기 도전층(210)은 그 무기 도전층(210)이 도전성을 가지기 때문에 1∼30 nm의 막 두께를 가지도록 형성될 수 있다. 그래서, 막 두께를 제어하는 것이 용이하게 된다.
본 실시형태 1에서, 양극(212)에 투명 도전막을 이용함으로써, 유기 화합물층(211)에서의 캐리어의 재결합에 의해 발생된 광이 양극(212)측으로부터 방출될 수 있다.
본 실시형태 1에서, 무기 도전층(210)은 주기율표의 2족에 속하는 원소를 함유하거나, 이러한 원소의 질화물, 황화물, 붕화물 또는 규화물을 함유한다. 상기 무기 도전층(210)은 희토 원소의 붕화물을 함유할 수도 있다.
구체적으로는, 무기 도전층(210)은 질화 칼슘, 질화 마그네슘, 황화 칼슘, 황화 마그네슘, 황화 스트론튬, 황화 바륨, 붕화 마그네슘, 규화 마그네슘, 규화 칼슘, 규화 스트론튬, 규화 바륨 등의 재료로 만들어질 수 있다. 이외에, 무기 도전층(210)은 희토 원소(Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er,Tm, Yb, Lu)를 함유한 붕화물, 바람직하게는, 붕화 란타늄, 붕화 이트륨 및 붕화 세륨으로 만들어질 수도 있다. 주로 공유 결합을 가진 안정한 화합물을 이용함으로써, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 원소 단체(單體)가 사용될 때 문제가 되는 불순물 이온(대표적으로는, 알칼리 금속 이온 또는 알칼리 토금속 이온)의 확산을 방지하는 것이 가능하다. 따라서, 음극(208)으로부터의 전자 주입성이 향상될 수 있다.
유기 화합물층(211)을 형성하는 재료는 공지의 고분자 유기 화합물 또는 공지의 저분자 유기 화합물일 수 있다.
본 실시형태 1에서, 유기 화합물층(211)이 형성된 후에, 투명 도전막으로 된 양극(212)이 스퍼터링법에 의해 형성된다. 따라서, 양극(212)이 형성될 때의 유기 화합물층(211)의 손상을 방지하기 위해 배리어 층(도시되지 않음)을 형성하는 것이 바람직하다. 유기 화합물층(211)의 일부를 구성하는 정공 주입층을 형성함으로써, 그 정공 주입층이 배리어 층의 기능을 가질 수 있으므로, 정공 주입층이 형성될 수 있다. 정공 주입층에 대해서는, 프탈로시안화구리(이하, Cu-Pc라 칭함)가 사용될 수 있다.
본 명세서에서는, 탑 게이트형 TFT를 예로서 설명하지만, TFT의 타입에 특별한 제한은 없으며, 본 발명은 보텀 게이트형 TFT, 순(順)스태거형 TFT 및 다른 타입의 TFT에도 적용될 수 있다.
[실시형태 2]
이하, 도 2(B)를 참조하여 본 발명의 실시형태 2로서 발광장치의 화소부의단면 구조에 관해 설명한다. 층간 절연막(207)이 형성될 때까지 형성된 구조는, 전류제어용 TFT가 p채널형으로 형성되는 것을 제외하고는 실시형태 1에서와 동일하다. 따라서, 이에 관한 상세한 설명은 생략한다.
층간 절연막(207)상에, 각 TFT의 소스 영역 또는 드레인 영역에 전기적으로 접속되는 전극이 형성된다. p채널형 TFT인 전류제어용 TFT(222)의 드레인 영역(204)에 이르는 전극이 발광소자의 양극(231)에 전기적으로 접속된다. 양극(231)의 가장자리부를 덮고 테이퍼진 가장자리를 가진 개구를 포함하는 절연층(232)이 형성된다.
양극(231)상에 유기 화합물층(233)이 형성되고, 그 유기 화합물층상에 무기 도전층(234)이 형성된다. 무기 도전층(234)상에 음극(235)이 배치되어 발광소자를 형성한다. 실시형태 1과 동일한 방식으로, 발광소자는 공간(213)을 남긴 상태로 밀봉 기판(214)으로 밀봉된다.
본 실시형태 2에서, 유기 화합물층(233)은 TFT에 전기적으로 접속되는 양극(231)과 접촉하도록 형성되고, 무기 도전층(234)은 유기 화합물층(233)과 음극(235) 사이에 그들 각각과 접촉하도록 형성된다.
본 실시형태 2에서, 양극(231)에 대하여 투명 도전막을 사용함으로써, 유기 화합물층(233)에서의 캐리어의 재결합에 의해 발생되는 광이 양극(231)측으로부터 방출될 수 있다. 본 실시형태 2에서, 양극(231)을 투과하는 광은 기판(201)도 투과하여 외부로 방출된다. 이러한 이유로, 기판(201)에 사용되는 재료로서 투명 재료를 사용하는 것이 필요하다. 구체적으로는, 유리, 석영 또는 플라스틱과 같은재료가 사용된다.
본 실시형태 2에서, 유기 화합물층(233)이 형성된 후에 무기 도전층(234)이 스퍼터링법에 의해 형성되므로, 무기 도전층(234)을 형성할 때의 유기 화합물층(233)의 손상을 방지하기 위한 배리어 층(도시되지 않음)을 형성할 수 있다. 배리어 층에 대해서는, Cu-Pc 등이 사용될 수 있다.
[실시형태 3]
이하, 도 2(C)를 참조하여, 본 발명의 실시형태 3로서 발광소자의 화소부의 단면 구조에 관해 설명한다. 전류제어용 TFT가 p채널형으로 형성되는 것을 제외하고는, 층간 절연막(207)이 형성될 때까지 형성된 구조가 실시형태 1과 동일하다. 따라서, 이에 관한 상세한 설명은 생략한다.
본 실시형태 3에서, 제 1 전극(241)이 각 TFT에 전기적으로 접속되도록 형성된다. 제 1 전극(241)을 형성하는 재료는, 차광성과 높은 반사율을 가진 도전성 재료로부터 선택된 어느 하나, 예를 들어, 알루미늄, 티탄 또는 텅스텐인 것이 바람직하다. 상기한 도전성 재료들으로부터 선택된 어느 한 재료로 된 단층 또는 그 도전성 재료들으로부터 선택된 2 이상의 재료의 적층을 사용하는 것이 바람직하다.
큰 일함수를 가진 재료로 된 제 2 전극(242)이 제 1 전극(241)상에 형성된다. ITO와 같은, 작은 일함수를 가진 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 제 2 전극(242)의 가장자리부를 덮고 테이퍼진 가장자리를 가진 개구를 포함하는 절연층(243)이 형성된다. 본 실시형태 3에서는, 차광성과 반사율을 가진 제 1 전극과 작은 일함수를 가진 제 2 전극으로 이루어진 적층이 단일 발광소자의양극(244)으로서 기능한다.
양극(244)상에 유기 화합물층(245)이 형성되고, 그 유기 화합물층상에 무기 도전층(246)이 형성된다. 음극(247)을 무기 도전층(246)상에 배치하여 발광소자를 형성한다. 실시형태 1 및 2와 동일한 방식으로, 발광소자는 공간(213)을 남긴 상태에서 밀봉 기판(214)으로 밀봉된다.
본 실시형태 3은, TFT에 전기적으로 접속되는 제 1 전극(241)과 제 2 전극(242)을 적층시켜 양극(244)이 형성되고, 그 양극(244)과 접촉하도록 유기 화합물층(245)이 형성되며, 유기 화합물층(245)과 음극(247) 사이에 그들 각각과 접촉하도록 무기 도전층(246)이 형성되는 구조를 가진다.
이러한 구조를 채택함으로써, 유기 화합물층(245)에서의 캐리어의 재결합에 의해 발생하는 발광이 양극(242)측으로부터 발광됨이 없이 음극(247)측으로부터 효과적으로 방출될 수 있다.
본 실시형태 3에서는, 무기 도전층(246)이 유기 화합물층(245)의 형성 후 스퍼터링법에 의해 형성되므로, 무기 도전층(246)을 형성할 때의 유기 화합물층(245)의 손상을 방지하기 위해 배리어 층(도시되지 않음)을 형성할 수 있다. 그 배리어 층에 대해서는 Cu-Pc와 같은 재료가 사용될 수 있다.
본 실시형태 3에서 유기 화합물층(245)에서 발생된 광을 음극(247)측으로부터 방출하기 위해, 무기 도전층(246)의 막 두께는 1∼20 nm로 설정되는 것이 바람직하다. 또한, 음극(247)은 광이 그 음극(247)을 통과하도록 1∼20 nm의 막 두께를 가지도록 형성되는 것이 바람직하다.
이하, 상기한 구조를 가진 본 발명에 관해 실시예로서 더 상세히 설명한다.
[실시예 1]
본 실시예에서는, 실시형태 1, 2 및 3의 소자 구조를 가진 발광장치에 관해 상세히 설명한다.
도 3(A)는 실시형태 1에서 설명된 발광소자의 구조를 나타낸다. 즉, 이 구조는, 음극(301)상에 무기 도전층(302)이 형성되고, 그 무기 도전층(302)상에 유기 화합물층(303)이 형성되고, 그 유기 화합물층(303)상에 양극(307)이 형성되는 구조이고, 유기 화합물층(303)으로부터 발생된 광이 양극(307)을 통해 외부로 투과하는 상향 발광형 소자 구조이다. 이 소자 구조의 경우, 투명 도전막인 ITO막이 스퍼터링법에 의해 유기 화합물층(303)상에 형성된다. 따라서, 스퍼터링 시의 유기 화합물층(303)의 손상을 방지하기 위해, 증착법에 의해 형성되는 배리어 층(306)을 배치하는 것이 바람직하다.
도 2(A)에 도시된 바와 같이, 음극(301)은 전류제어용 TFT(222)에 전기적으로 접속된 전극이고, 본 실시예에서는 120 nm의 두께를 가지도록 Al로 만들어진다.
음극(301)상의 무기 도전층(302)은 30 nm의 두께를 가지도록 CaN을 사용하여 증착법에 의해 형성된다.
본 실시예에서, 무기 도전층(302)상에 형성된 유기 화합물층(303)은 발광층(304)과 정공 수송층(305)의 적층 구조를 가진다. 본 실시예에서, 유기 화합물층(303)은 그 유기 화합물층(303)이 고분자 유기 화합물로 만들어진 경우에 관해서 설명되지만, 단층 또는 다층의 저분자 화합물로 형성될 수도 있다.
발광층(304)은 폴리 p-페닐렌 비닐렌계(系), 폴리 p-페닐렌계, 폴리티오펜계, 또는 폴리플루오렌계의 재료로 만들어질 수 있다.
폴리 p-페닐렌 비닐렌계 재료로서는, 오랜지색을 발광할 수 있는 폴리(p-페닐렌 비닐렌)(이하, PPV라 칭함) 또는 폴리[2-(2'-에틸헥속시)-5-메톡시-1,4-페닐렌 비닐렌](이하, MEH-PPV라 칭함), 녹색을 발광할 수 있는 폴리[2-(디알콕시페닐)-1,4-페닐렌 비닐렌](이하, ROPh-PPV라 칭함) 등이 사용될 수 있다.
폴리파라페닐렌계 재료로서는, 청색을 발광할 수 있는 폴리(2,5-디알콕시-1,4-페닐렌)(이하, RO-PPP라 칭함), 폴리(2,5-디헥속시-1,4-페닐렌) 등이 사용될 수 있다.
폴리티오펜계 재료로서는, 적색을 발광할 수 있는 폴리(3-알킬티오펜)(이하, PAT라 칭함), 폴리(3-헥실티오펜)(이하, PHT라 칭함), 폴리(3-사이클로헥실티오펜) (이하, PCHT라 칭함), 폴리(3-사이클로헥실-4-메틸티오펜)(이하, PCHMT라 칭함), 폴리(3,4-디사이클로헥실티오펜)(이하, PDCHT라 칭함), 폴리[3-(4-옥틸페닐)-티오펜] (이하, POPT라 칭함), 폴리[3-(4-옥틸페닐)-2,2-비티오펜](이하, PTOPT라 칭함) 등이 사용될 수 있다.
폴리플루오렌계 재료로서는, 청색을 발광할 수 있는 폴리(9,9-디알킬플루오렌)(이하, PDAF라 칭함), 폴리(9,9-디옥틸플루오렌)(이하, PDOF라 칭함) 등이 사용될 수 있다.
발광층을 형성할 수 있는 상기한 재료는 유기 용매에 용해된 다음, 그 용액이 코팅법에 의해 도포된다. 여기서 사용되는 유기 용매의 예로서는, 톨루엔, 벤젠, 클로로벤젠, 디클로로벤젠, 클로로포름, 테트랄린, 크실렌, 디클로로메탄, 사이클로헥산, NMP (N-메틸-2-피롤리돈), 디메틸술폭사이드, 사이클로헥사논, 디옥산, 및 THF (테트라히드로퓨란)을 들 수 있다.
정공 수송층(305)은 폴리(3,4-에틸렌 디옥시티오펜)(이하, PEDOT라 칭함)과 어셉터(acceptor) 재료인 폴리스티렌 술폰산(이하, PSS라 칭함)을 사용하여 형성되거나, 폴리아닐린(이하, PANI라 칭함)과 캠퍼 술폰산(이하, CSA라 칭함)을 사용하여 형성될 수 있다. 이들 재료는 수용성이기 때문에 수용액으로 한 다음, 그 수용액을 코팅법에 의해 도포하여 막을 형성한다.
본 실시예에서는, 발광층(304)으로서, PPV로 된 막이 80 nm의 두께로 형성되고, 정공 수송층(305)으로서, PEDOT와 PSS로 이루어진 막이 30 nm의 두께로 형성된다.
유기 화합물층(303)상에 배리어 층(306)이 형성된다. 이 배리어 층(306)을 형성하는 재료로서는, 금 또는 은, Cu-Pc 등과 같은, 큰 일함수를 가진 재료가 사용될 수 있다. 본 실시예에서는, Au을 사용하여 증착법에 의해 20 nm 두께의 배리어 층(303)을 형성하였다.
그 다음, 양극(307)을 형성한다. 양극(307)을 형성하는 재료로서는, ITO(인듐 주석 산화물) 또는 IZO(인듐 아연 산화물)과 같은 투명 재료가 사용된다. 본 실시예에서는, ITO를 사용하여 스퍼터링법에 의해 110 nm 두께의 양극(397)을 형성하였다.
상기한 바와 같이, 실시형태 1에서 설명된 상향 발광형 발광소자가 얻어질 수 있다.
실시형태 2에서 설명된 발광소자의 구조가 도 3(B)에 나타내어져 있다. 즉, 이 구조는, 양극(311)상에 유기 화합물층(312)이 형성되고, 그 유기 화합물층(312)상에 무기 도전층(316)이 형성되고, 그 무기 도전층상에 음극(317)이 형성된 구조이며, 유기 화합물층(312)에서 발생한 광이 양극(311)을 통해 외부로 투과하는 하향 발광형 소자 구조이다.
도 2(B)에 도시된 바와 같이, 양극(311)은 전류제어용 TFT(222)에 전기적으로 접속된 투명 전극이고, 본 실시예에서는 110 nm의 두께를 가지도록 ITO로 형성되었다.
양극(311)상에 형성된 유기 화합물층(312)은 도 3(A)에 도시된 바와 같이 정공 수송층(313)과 발광층(314)의 적층 구조를 가진다. 정공 수송층(313)과 발광층(314)을 형성하는 재료로서는, 앞에서 설명된 것과 동일한 재료가 사용될 수 있다. 도 3(A)에 나타낸 것과 동일한 방식으로, PEDOT와 PSS로 이루어진 정공 수송층(313)이 30 nm의 두께로 형성되고, PPV로 된 발광층(314)이 80 nm의 두께로 형성된다.
유기 화합물층(312)상의 무기 도전층(316)은 도 3(A)에 도시된 것과 동일한 방식으로 CaN을 사용하여 증착법에 의해 30 nm의 두께로 형성된다.
무기 도전층(316)상에 음극(317)이 형성된다. 그 음극(317)은 여기서는 음극 재료로서 Al을 사용하여 120 nm의 두께로 형성된다.
상기한 바와 같이, 실시형태 2에서 설명된 하향 발광형 발광소자가 얻어질 수 있다.
실시형태 3에서 설명된 발광소자의 구조가 도 4에 나타내어져 있다. 즉, 이 구조는, 양극(401)상에 유기 화합물층(402)이 형성되고, 그 유기 화합물층(402)상에 무기 도전층(406)이 형성되고, 그 무기 도전층상에 음극(407)이 형성된 구조이며, 유기 화합물층(402)에서 발생한 광이 무기 도전층(406)과 음극(407)을 통해 외부로 투과하는 상향 발광형 소자 구조이다.
도 2(C)에 도시된 바와 같이, 양극(401)은 전류제어용 TFT(222)에 전기적으로 접속된 제 1 전극(241)과 제 2 전극(242)의 적층으로 형성된다. 본 실시예에서는, 그 양극(401)이, 100 nm의 두께를 가진 제 1 전극(241)을 형성하는 Al과, 50 nm의 두께를 가진 제 2 전극(242)을 형성하는 ITO의 적층으로 형성되었다.
양극(401)상에 형성되는 유기 화합물(402)은 도 3(A)에 도시된 것과 동일한 방식으로 정공 수송층(403)과 발광층(404)의 적층으로 형성된다. 정공 수송층(403)과 발광층(404)을 형성하는 재료는 상기한 재료들로부터 선택되어 사용될 수 있다. 도 3(A)에 도시된 것과 동일한 방식으로, PEDOT와 PSS로 이루어진 정공 수송층(403)이 30 nm의 두께로 형성되고, PPV로 된 발광층(404)이 80 nm의 두께로 형성된다.
도 3(A)에 도시된 것과 동일한 방식으로, 유기 화합물층(402)상에 형성되는 무기 도전층(406)이 CaN을 사용하여 증착법에 의해 형성된다. 그 무기 도전층(406)은 여기서는 유기 화합물층(402)에서 발생한 광이 무기 도전층(406)을투과할 수 있도록 하는 방식으로 10 nm의 두께로 형성되었다.
그 무기 도전층(406)상에 음극(407)이 형성된다. 여기서는 음극 재료로서 Al을 사용하여, 광 투과율을 고려하여 20 nm의 두께로 음극(407)을 형성하였다.
상기한 바와 같이, 실시형태 3에서 설명된 상향 발광형 발광소자가 얻어질 수 있다.
[실시예 2]
본 실시예에서는, 소자 기판을 형성하는데 있어서, 화소부와 그 화소부의 주변에 형성되는 구동회로의 TFT(n채널형 TFT 및 p채널형 TFT)를 동일 기판상에 형성하는 동시에, 화소부에서 TFT에 접속되는 발광소자를 형성하는 방법에 관해 도 5∼도 8을 이용하여 상세히 설명한다. 본 실시예에서는, 실시예 1에서 설명된 구조를 가진 발광소자가 형성된다.
먼저, 본 실시예에서, 코닝사의 #7059 유리 및 #1737 유리 등으로 대표되는 바륨보로실리케이트 유리 또는 알루미늄 보로실리케이트 유리와 같은 유리로 된 기판(600)이 사용된다. 기판(600) 대신에, 절연막이 형성된 석영 기판이 사용될 수도 있다. 본 실시예의 공정 온도에 대해 내열성을 가진 플라스틱 기판도 사용될 수 있다.
그 다음, 산화규소막, 질화규소막, 또는 산화질화규소막과 같은 절연막으로 된 하지막(601)을 형성한다. 본 실시예에서는, 하지막(601)으로서 이층 구조가 사용되었으나, 단층 막 또는 2층 이상의 절연막으로 이루어진 적층 구조가 이용될 수도 있다. 하지막(601)의 제 1 층으로서, 산화질화규소막(601a)이 플라즈마 CVD법에 의해 반응 가스로서 SiH4, HN3, 및 N2O를 이용하여 10∼200 nm(바람직하게는 50∼100 nm)의 두께로 형성된다. 본 실시예에서는, 50 nm의 막 두께를 가진 산화질화규소막(601a)(조성비: Si = 32%, O = 27%, N = 24%, H = 17%)을 형성하였다.
그 다음, 하지막(601)의 제 2 층으로서, 산화질화규소막(601b)을 플라즈마 CVD법에 의해 반응 가스로서 SiH4와 N2O를 이용하여 50∼200 nm(바람직하게는 100∼150 nm)의 두께로 적층하여 형성한다. 본 실시예에서는, 100 nm의 막 두께를 가진 산화질화규소막(601b)(조성비: Si = 32%, O = 59%, N = 7%, H = 2%)을 형성하였다.
이어서, 하지막(601)상에 반도체층(602∼605)들을 형성한다. 이들 반도체층(602∼605)은 공지의 방법(스퍼터링법, LPCVD법, 또는 플라즈마 CVD법)에 의해 비정질 구조를 가진 반도체막으로부터 형성되고, 그 반도체층들에 대하여 공지의 결정화 처리(레이저 결정화 방법, 열 결정화 방법, 또는 니켈과 같은 촉매를 이용한 열 결정화 방법)를 행한다. 이렇게 하여 얻어진 결정성 반도체막을 소망의 형태로 패터닝하여 반도체층들을 얻는다. 반도체층(602∼605)들은 25∼80 nm (바람직하게는 30∼60 nm)의 두께로 형성된다. 결정성 반도체막의 재료에 대해서는 특별한 제한은 없으나, 규소 또는 규소 게르마늄(Si1-xGex(x = 0.01 내지 0.02)) 합금 등을 사용하여 그 반도체막을 형성하는 것이 좋다.
본 실시예에서는, 두께 55 nm의 비정질 규소막을 플라즈마 CVD법에 의해 형성한 다음, 니켈함유 용액을 그 비정질 규소막에 보유시켰다. 비정질 규소막의 탈수소화 처리(500℃에서 1시간)를 행한 후, 열 결정화 처리(550℃에서 4시간)를 행하였다. 또한, 규소막의 결정성을 향상시키기 위해, 레이저 어닐 처리를 행하여 결정성 규소막을 형성한다. 그 다음, 이 결정성 규소막에 대해 포토리소그래피 방법을 사용하여 패터닝 처리를 행하여 반도체층(602∼605)들을 얻는다.
또한, 반도체층(602∼605)들의 형성 전 또는 후에, 미량의 불순물 원소(붕소 또는 인)를 도핑하여 TFT의 스레시홀드 값을 제어할 수도 있다.
또한, 결정성 반도체막을 레이저 결정화 방법에 의해 형성하는 경우에는, 펄스 발진형 또는 연속파형 기체상 레이저 또는 고체상 레이저가 사용될 수 있다. 기체상 레이저로서는, 엑시머 레이저, Ar 레이저, 또는 Kr 레이저가 사용될 수 있다. 고체상 레이저로서는, YAG 레이저, YVO4레이저, YLF 레이저, YalO3레이저, 유리 레이저, 루비 레이저, Ti:사파이어 레이저가 사용될 수 있다.
이들 레이저가 사용되는 경우, 레이저 발진기로부터 방사된 레이저광을 광학계에 의해 선형 비임으로 집광시켜 반도체막에 조사하는 방법을 사용하는 것이 좋다. 결정화 조건은 작업자가 적절히 선택해야 하지만, 엑시머 레이저를 사용하는 경우에는 펄스 발진 주파수를 300 Hz로 설정하고, 레이저 에너지 밀도를 100∼400 mJ/cm2(대표적으로는 200∼300mJ/cm2)로 설정한다. YAG 레이저를 사용하는 경우에는, 30∼300 kHz의 펄스 발진 주파수와 300∼600 mJ/cm2(대표적으로는 350∼500 mJ/cm2)의 레이저 에너지 밀도를 갖는 제2 고조파를 사용하는 것이 적절하다. 그다음, 100∼1,000 ㎛, 예를 들어, 400 ㎛의 폭을 갖는 선형으로 집광된 레이저광을 기판의 전체 표면에 조사하고, 이 때 선형 레이저광의 겹침률(오버랩(overlap)률)은 50∼90%로 설정하는 것이 좋다.
그 다음, 반도체층(602∼605)들을 덮도록 게이트 절연막(607)을 형성한다. 이 게이트 절연막(607)은 플라즈마 CVD법 또는 스퍼터링법을 사용하여 규소함유 절연막으로부터 40∼150 nm의 두께로 형성된다. 본 실시예에서는, 게이트 절연막(306)이 플라즈마 CVD법을 이용하여 산화질화규소막(조성비: Si = 32%, O = 59%, N = 7%, H = 2%)으로부터 110 nm의 두께로 형성되었다. 물론, 게이트 절연막(607)은 산화질화규소막에 한정되는 것은 아니고, 다른 규소함유 절연막이 단층 또는 적층 구조로 형성될 수도 있다.
또한, 산화규소막을 사용하는 경우에는, 그 산화규소막은, 플라즈마 CVD법에서 TEOS(테트라에틸 오르토실리케이트)와 O2를 혼합하고 반응 압력을 40 Pa로 하고 기판 온도를 300∼400℃로 하며 0.5∼0.8 W/㎠의 고주파(13.56 MHZ) 전력 밀도에서 방전시켜 형성될 수 있다. 이렇게 하여 형성된 산화규소막은 그 후의 400∼500℃의 열 어닐에 의해 게이트 절연막으로서의 양호한 특성을 얻을 수 있다.
그 다음, 도 5(A)에 도시된 바와 같이, 게이트 절연막(607)상에 20∼100 nm의 두께를 갖는 제 1 도전막(608)과 100∼400 nm의 두께를 갖는 제 2 도전막(609)을 적층한다. 본 실시예에서는, 제 1 도전막(608)으로서 TaN 막을 30 nm의 두께로 형성하고, 제 2 도전막(609)으로서 W 막을 370 nm의 두께로 적층한다. TaN 막은질소함유 분위기에서 Ta 타겟을 사용한 스퍼터링법에 의해 형성된다. 또한, W 막은 W 타겟을 사용한 스퍼터링법에 의해 형성된다. W 막은 텅스텐 헥사플루오라이드(WF6)를 사용하여 열 CVD법에 의해 형성될 수도 있다.
어떤 방법이 사용되든, 게이트 전극으로서 사용하기 위해서는 저(低)저항화하는 것이 필요하고, 따라서 W 막의 저항률을 20 μΩcm 이하로 설정하는 것이 바람직하다. 결정립을 크게 함으로써, W 막의 저항률을 낮게 할 수 있다. 그러나, W 막에 산소와 같은 많은 불순물 원소가 함유되어 있는 경우에는, 결정화가 방해되어, 저항이 높게 된다. 따라서, 본 실시예에서는, 99.9999%의 순도를 갖는 타겟을 사용한 스퍼터링법에 의해 고순도의 W 막을 형성하고, 또한 성막 중에 기체상으로부터의 불순물이 W 막에 혼입되지 않도록 충분한 고려를 함으로써, 9∼20 μΩcm의 저항률을 실현할 수 있다.
본 실시예에서는, 제 1 도전막(608)을 TaN으로 형성하고, 제 2 도전막(609)을 W로 형성하였으나, 이들 막의 재료가 그러한 재료에 한정되는 것은 아니고, 어느 막이나 Ta, W, Ti, Mo, Al, Cu, Cr 및 Nd로부터 선택된 원소 또는 그 원소를 주성분으로 함유하는 합금 재료 또는 화합물 재료로 형성하는 것도 가능하다. 또한, 인과 같은 불순물 원소가 도핑되어 있는 다결정 규소막으로 대표되는 반도체막도 사용될 수 있다. 또한, Ag, Pd, Cu를 함유하는 합금도 사용될 수 있다.
제 1 도전막(608)을 탄탈(Ta)로 형성하고 제 2 도전막(609)을 W으로 형성하는 조합, 제 1 도전막(608)을 질화티탄(TiN)으로 형성하고 제 2 도전막(609)을 W으로 형성하는 조합, 제 1 도전막(608)을 질화탄탈(TaN)로 형성하고 제 2 도전막(609)을 Al으로 형성하는 조합, 제 1 도전막(608)을 질화탄탈(TaN)로 형성하고 제 2 도전막(609)을 Cu로 형성하는 조합, 제 1 도전막(608)을 W, Mo, 또는 W과 Mo의 조합물로 형성하고 제 2 도전막(609)을 Al과 Si 또는 Al과 Ti 또는 Al과 Sc 또는 Al과 Nd로 형성하며 부가적으로 제 3 도전막(도시되지 않음)을 Ti, TiN 또는 Ti와 TiN의 조합물로 형성하는 조합과 같은 어느 조합을 사용하는 것도 가능하다.
그 다음, 레지스트로 이루어진 마스크(610∼613)들을 포토리소그래피 방법을 이용하여 형성하고, 도 5(B)에 도시된 바와 같이 제1 에칭 처리를 행하여 전극과 배선을 형성한다. 제1 에칭 처리는 제1 및 제2 에칭 조건으로 행해진다. 본 실시예에서는, 제1 에칭 조건으로서 ICP(유도 결합 플라즈마) 에칭법을 사용하고, 에칭 가스로서 CF4, Cl2, O2의 가스 혼합물을 사용하며, 가스 유량을 25/25/10 sccm으로 설정하며, 1 Pa 하에서 코일형 전극에 500 W RF(13.56 MHZ) 전력을 인가하여 플라즈마를 발생시킨다. 여기서는, Matsushita Electric Industrial Co. Ltd.의 ICP(모델 E645- ICP)를 구비하는 건식 에칭 장치를 사용하였다. 부(negative)의 셀프-바이어스 전압을 효과적으로 인가하도록 기판측(시료 스테이지)에도 150 W RF(13.56 MHZ) 전력을 인가한다.
W 막은 제1 에칭 조건으로 에칭되고, 제 2 도전층의 단부들이 테이퍼 형태로 형성된다. 제1 에칭 조건에서는, W에 대한 에칭률이 200.39 nm/min, TaN에 대해서는 에칭률이 80.32 nm/min, TaN에 대한 W의 선택비는 약 2.5이다. 또한, 제1 에칭조건에서 W의 테이퍼 각은 약 26°이다.
그 후, 도 5(B)에 도시된 바와 같이, 레지스트로 이루어진 마스크(610∼613)들을 제거하지 않고 제1 에칭 조건을 제2 에칭 조건으로 변화시키고, 에칭 가스로서 CF4와 Cl2의 혼합 가스를 사용하며, 가스 유량을 30/30 sccm으로 설정하고, 1 Pa 하에서 코일형 전극에 500 W RF(13.56 MHZ) 전력을 인가하여 플라즈마를 발생시켜 약 15초간 에칭을 행한다. 부(negative)의 셀프-바이어스전압을 효과적으로 인가하도록 기판측(시료 스테이지)에도 20 W RF(13.56 MHZ) 전력을 인가한다. W 막과 TaN 막은 CF4와 Cl2가 혼합된 제2 에칭 조건에서 동일한 정도로 에칭된다.
제2 에칭 조건에서 W에 대한 에칭률은 58.97 nm/min, TaN에 대한 에칭률은 66.43 nm/min이다. 게이트 절연막상에 잔재 없이 에칭을 행하기 위해 에칭 시간을 대략 10∼20%만큼 연장시킬 수도 있다.
제1 에칭 처리에서는, 적절한 형태의 레지스트 마스크를 채택하는 것에 의해 기판측에 인가한 바이어스 전압의 효과로 인해 제 1 및 제 2 도전층들의 단부들이 테이퍼진 형태를 갖도록 형성된다. 이 테이퍼부들의 각도는 15°∼ 45°로 설정될 수 있다. 그리하여, 제1 에칭 처리에 의해, 제 1 도전층들과 제 2 도전층들로 구성되는 제 1 형태의 도전층(615∼618)(제 1 도전층(615a∼618a) 및 제 2 도전층(615b∼618b))들이 형성된다. 부호 620은 게이트 절연막을 나타내고, 제 1 형태의 도전층(615∼618)으로 덮이지 않은, 게이트 절연막 영역들이 에칭에 의해 대략 20∼50 nm 만큼 두께가 얇게 된다.
그 다음, 레지스트 마스크를 제거하지 않고 제1 도핑 처리를 행하여 반도체층에 n형 도전성을 제공하는 불순물 원소를 첨가한다(도 15(B)). 이 도핑은 이온 도핑 방법 또는 이온 주입 방법에 의해 수행될 수 있다. 이온 도핑 방법의 조건은, 도즈량을 1 ×1013∼5 ×1015원자/cm2으로 하고, 가속 전압을 60∼100 keV로 한다. 본 실시예에서는, 도즈량을 1.5 ×1015원자/cm2으로 하고, 가속전압을 80 keV로 하였다.
n형 도전성을 제공하는 불순물 원소로서는, 주기율표의 15족에 속하는 원소, 대표적으로는, 인(P) 또는 비소(As)를 사용하며, 여기서는 인을 사용하였다. 이 경우, 도전층(615∼618)들은 n형 도전성을 제공하는 불순물 원소에 대한 마스크로서 작용하며, 고농도 불순물 영역(621∼624)들이 자기정합적으로 형성된다. n형 도전성을 제공하는 불순물 원소는 고농도 불순물 영역(621∼624)에 1 ×1020∼1 ×1021원자/cm3으로 첨가된다.
그후, 도 15(C)에 도시된 바와 같이 레지스트 마스크를 제거하지 않고 제2 에칭 처리를 행한다. 이 제2 에칭 처리는 제3 또는 제4 에칭 조건으로 수행된다. 여기서는, 에칭 가스로서 SF6, Cl2, O2의 혼합 가스가 사용되고, 가스 유량을 30/30 sccm으로 하며, 1 Pa 하에 코일형 전극에 500 W RF(13.56 MHZ) 전력을 인가하여 플라즈마를 발생시켜 약 60초간 에칭을 행한다. 부(negative)의 셀프-바이어스 전압을 효과적으로 인가하도록 기판측(시료 스테이지)에도 20 W RF(13.56 MHZ) 전력을인가한다. W 막과 TaN 막은 CF4와 Cl2가 혼합된 제3 에칭 조건으로 동일한 정도로 에칭된다.
제2 에칭 처리에서, W에 대한 에칭률은 58.97 nm/min이고, TaN에 대한 에칭률은 66.43 nm/min이다. 게이트 절연막상에 잔재 없이 에칭을 행하기 위해 에칭 시간을 대략 10∼20%만큼 증가시킬 수도 있다.
그후, 도 5(C)에 도시된 바와 같이, 제3 에칭 조건을 제4 에칭 조건으로 변화시킨다. 레지스트 마스크(610∼613)들을 제거함이 없이, 에칭 가스로서 CF4, Cl2및 O2의 혼합 가스를 사용하고, 가스 유량을 20/20/20 sccm으로 하며, 1 Pa 하에서 코일형 전극에 500 W RF(13.56 MHZ) 전력을 인가하여 플라즈마를 발생시켜 약 20초간 에칭을 실시한다. 부(negative)의 셀프-바이어스 전압을 효과적으로 인가하도록 기판측(시료 스테이지)에도 20 W RF(13.56 MHZ) 전력을 인가한다.
제4 에칭 조건에서, TaN에 대한 에칭률은 14.83 nm/min이다. 따라서, W 막이 선택적으로 에칭된다. 제4 에칭 처리에 따라, 제 2 도전층(626∼629)(제 1 도전층(626a∼629a) 및 제 2 도전층(626b∼629b))이 형성된다.
그 다음, 도 6(A)에 도시된 바와 같이 제2 도핑 처리를 행한다. 제 1 도전층(626a∼629a)들 및 제 2 도전층(626b∼629b)들은 불순물 원소에 대한 마스크로서 사용되고, 불순물 원소가 제 1 도전층의 테이퍼부 아래의 반도체층에 첨가되도록 도핑을 수행한다. 본 실시예에서는, 불순물 원소로서 인(P)을 사용하며, 1.5 ×1014원자/㎠의 도즈량, 0.5 A의 전류 밀도 및 90 keV의 가속 전압으로 플라즈마도핑을 행하였다.
따라서, 제 1 도전층들과 겹치는 저농도 불순물 영역(631a∼634a)들 및 제 1 도전층과 겹치지 않는 저농도 불순물 영역(631b∼634b)들이 자기정합적으로 형성된다. 저농도 불순물 영역(631∼634)들에서의 인(P)의 농도는 1 ×1017∼5 ×1018원자/㎤이다. 또한, 불순물 원소이 고농도 불순물 영역(621∼624)들에 첨가되어 고농도 불순물 영역(635∼638)들이 형성된다.
새로운 마스크(639, 640)를 레지스트로 형성하고, 제3 도핑 처리를 행한다. 단일 도전형(n형)과 반대의 도전형(p형)을 제공하는 불순물 영역이 첨가되는 불순물 영역(641∼642)들이 제3 도핑 처리에 의해 p채널형 TFT의 활성층이 되는 반도체층에 형성된다(도 6(B) 참조). 제 1 도전층(627a)과 제 2 도전층(627b)은 불순물 원소에 대한 마스크로서 사용되고, p형 도전성을 제공하는 불순물 원소가 첨가되며, 불순물 영역이 자기정합적으로 형성된다.
실시예 2에서는, 불순물 영역(641∼642)들이 디보란(B2H6)을 사용한 이온 도핑 방법에 의해 형성된다. 제1 도핑 처리 및 제2 도핑 처리에 의해 상이한 농도로 인이 불순물 영역(641∼642)들에 첨가된다. 그러나, p형 도전성을 각각의 영역에 제공하는 불순물 원소의 농도가 2 ×1020∼2 ×1021원자/cm3으로 되도록 도핑을 행하므로, 상기 영역들이 p채널형 TFT의 소스 영역과 드레인 영역으로서 기능할 때 아무런 문제가 발생하지 않는다.
그 다음, 레지스트 마스크(639, 640)를 제거하고, 제 1 층간 절연막(643)을형성한다. 본 실시예에서는, 제 1 층간 절연막(643)으로서, 규소와 질화물을 함유한 제 1 절연막(643a)과 규소와 산소를 함유한 제 2 절연막(643b)으로 적층막을 형성한다.
제 1 층간 절연막(643a)으로서, 플라즈마 CVD법 또는 스퍼터링법을 이용하여 100∼200 nm의 두께를 가진 규소 함유 절연막이 형성된다. 실시예 2에서는, 플라즈마 CVD법에 의해 100 nm의 막 두께를 가진 산화질화규소막을 형성하였다. 제 1 층간 절연막(643a)이 산화질화규소막에 한정되지 않고, 규소를 함유한 다른 절연막들도 단층 또는 적층 구조로 이용될 수 있음은 물론이다.
그 다음, 각각의 반도체층에 첨가되는 불순물 원소를 활성화시키는 공정을 행한다. 이 활성화 공정을 위해서는 어닐 로를 사용한 열 어닐을 행한다. 열 어닐은 1 ppm 이하, 바람직하게는 0.1 ppm 이하의 산소 농도를 갖는 질소 분위기에서 400∼700℃, 대표적으로는, 500∼550℃의 온도로 행해질 수 있다. 실시예 2에서는, 활성화 공정을 550℃에서 4시간의 열처리에 의해 행해졌다. 열 어닐에 추가하여, 레이저 어닐과 급속 열 어닐(RTA)을 적용될 수 있다.
실시예 2에서는 상기한 활성화 공정이 행해지는 것과 동시에, 결정화중에 촉매로서 사용한 니켈이 인을 고농도로 함유하는 불순물 영역(635∼638)으로 게터링(gettering)된다. 그리하여, 주로 채널 형성 영역이 되는 반도체층의 니켈 농도가 감소된다. 이렇게 하여 형성된 채널 형성 영역을 갖는 TFT에서는 오프 전류값이 감소되고, 양호한 결정성 때문에 높은 전계효과 이동도가 얻어진다. 따라서 양호한 특성이 달성될 수 있다.
또한, 활성화 공정은 제 1 층간 절연막을 형성하기 전에 행해질 수도 있다. 그러나, 열에 약한 배선 재료를 사용할 때는, 실시예 2에서와 같이, 배선 등을 보호하기 위해 층간 절연막(주성분으로서 규소를 함유하는 절연막, 예를 들어, 질화규소막)을 형성한 후에 활성화 공정을 행하는 것이 바람직하다.
활성화 공정을 행한 후에 도핑 공정이 행해지고 제 1 층간 절연막이 형성될 수 있다.
또한, 3∼100%의 수소를 함유하는 분위기에서 300∼550℃에서 1∼12시간 열처리를 행하여 반도체층을 수소화한다. 실시예 2에서는, 대략 3% 수소를 함유한 분위기에서 410℃에서 1시간 열처리를 행하였다. 이 공정은 층간 절연막에 함유된 수소에 의해 반도체층의 댕글링 본드를 종단시키기 위한 것이다. 또 다른 수소화 수단으로서 플라즈마 수소화(플라즈마에 의해 여기된 수소를 이용)가 행해질 수도 있다.
또한, 활성화 공정으로서 레이저 어닐 방법을 이용할 경우에는, 상기 수소화 공정을 행한 후 엑시머 레이저 또는 YAG 레이저에서 나오는 레이저 광을 조사하는 것이 바람직하다.
그 다음, 플라즈마 CVD법 또는 스퍼터링법에 의해 1∼2 ㎛의 두께를 가진 규소 함유 절연막으로 제 2 층간 절연막(643b)을 제 1 층간 절연막(643a)상에 형성한다. 실시예 2에서는, 1.2 ㎛의 막 두께를 가진 산화규소막이 형성되었다. 물론, 제 2 절연막(643b)이 상기한 막에 한정되지는 않고, 다른 규소 함유 절연막이 단층 또는 적층 구조로 형성될 수도 있다.
그 다음, 제 1 절연막(643a)과 제 2 절연막(643b)으로 된 제 1 층간 절연막(643)이 형성될 수 있다.
그 다음, 패터닝을 행하여 불순물 영역(635∼638)들에 이르는 콘택트 홀을 형성한다.
또한, 제 1 절연막(643a)과 제 2 절연막(643b)은 플라즈마 CVD법에 의해 형성되는 규소 함유 절연막이므로, 콘택트 홀을 형성하기 위해 건식 에칭법 또는 습식 에칭법이 이용될 수 있다. 그러나, 본 실시예에서는, 제 1 절연막을 에칭하기 위해 습식 에칭법이 이용되고, 제 2 절연막을 에칭하기 위해 건식 에칭법이 이용되었다.
먼저, 제 2 절연막(643b)을 에칭한다. 여기서는, 20℃에서 습식 에칭을 행하도록 에칭제로서 7.14%의 불화수소암모늄(NH4HF2)과 15.4%의 불화암모늄(NH4F)을 함유한 혼합 용액(Stella chemifa Inc., 상표명 LAL 500)을 사용하였다.
그 다음, 제 1 절연막(643a)을 에칭한다. 에칭 가스로서 CHF4를 사용하고 가스 유량을 35 sccm으로 설정한다. 1 Pa의 압력에서 800 W RF 전력을 인가하고, 건식 에칭을 행한다.
고농도 불순물 영역(635∼638) 각각에 전기적으로 접속되는 배선(645∼651)들과 음극(652)을 형성한다. 본 실시예에서는, 500 nm 두께의 Al 막을 패터닝하여 상기 배선들을 형성하였다. 또한, Ti, TiN, Al:Si 등으로 이루어진 단층, 또는 Ti, TiN, Al:Si, 및 Ti가 차례로 적층된 적층이 사용될 수도 있다.
본 실시예에서는, 배선 형성과 동시에 음극(652)을 형성하여, 고농도 불순물 영역(638)의 배선으로서 기능하도록 하였다.
상기 절연막은 1 ㎛의 두께로 형성된다. 절연막을 형성하는 재료로서, 본 실시예에서는 산화규소를 함유한 막이 사용되었다. 질화규소 또는 산화질화규소를 함유한 절연막, 유기 수지막, 폴리이미드, 폴리아미드, 아크릴(감광성 아크릴 포함), BCB(벤조사이클로부텐) 등과 같은 다른 막도 사용될 수 있다.
이 절연막의 음극(652)에 대웅하도록 개구부가 형성되고, 절연막(653)이 형성된다(도 7(B)).
구체적으로는, 감광성 아크릴을 이용하여 1 ㎛ 두께의 절연막을 형성하고 이를 포토리소그래피 방법으로 패터닝한 후, 에칭 처리를 행함으로써 절연막(653)이 형성된다.
절연막(653)의 개구부에서 노출된 음극(652)상에, 증착법에 의해 무기 도전층(654)을 형성한다. 본 실시예에서는, 무기 도전층(654)을 형성하는 재료로서, 주기율표의 2족의 원소로 이루어진 도전성 질화물, 탄화물, 산화물, 붕화물 및 규화물이 사용될 수 있다. 그러나, 무기 도전층(654)은 질화칼슘(CaN)에 의해 형성된다.
본 실시예에서는, 1∼50 nm(바람직하게는 10∼20 nm)의 두께를 유지하도록 진공 증착법을 이용하여 무기 도전층(654)을 형성하였다. 본 실시예에서는, 무기 도전층(654)이 30 nm의 두께를 유지하도록 형성되었다.
도 8에 도시된 바와 같이, 무기 도전층(654)상에 증착법에 의해 유기 화합물층(655)을 형성한다. 본 실시예에서는, 3종류의 발광, 즉, 적색광, 녹색광 및 청색광을 방출하는 유기 화합물로 이루어진 유기 화합물층으로부터 한 종류의 유기 화합물층을 형성하는 상태가 설명되었다. 3종류의 유기 화합물층을 형성하는 유기 화합물들의 조합에 관해 도 9를 참조하여 설명한다.
도 9(A)에 도시된 발광소자는 음극(901), 무기 도전층(902), 유기 화합물층(903), 배리어 층(908) 및 양극(909)으로 이루어진다. 유기 화합물층(903)은 전자 수송층(904), 블로킹 층(905), 발광층(906), 및 정공 수송층(907)으로 구성된 적층 구조를 가진다. 적색 발광소자를 구성하는 재료와 두께에 대해서는 도 9(B)에 도시되어 있고, 녹색 발광소자를 구성하는 재료와 두께에 대해서는 도 9(C)에 도시되어 있으며, 청색 발광소자를 구성하는 재료와 두께에 대해서는 도 9(D)에 도시되어 있다.
먼저, 적색을 발광하는 유기 화합물층을 형성한다. 구체적으로는, 전자 수송성 유기 화합물인 트리스(8-퀴놀리놀라토) 알루미늄(이하, Alq3라 칭함)을 사용하여 40 nm 막 두께의 전자 수송층(904)을 형성한다. 블로킹성 유기 화합물인 바소큐프로인(이하, BCP라 칭함)을 사용하여 10 nm 막 두께의 블로킹 층(905)을 형성한다. 발광성 유기 화합물인 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르피린-백금(이하, PtOEP라 칭함)을 호스트로서 기능하는 유기 화합물(이하, 호스트 재료라 칭함)인 4,4'-디카르바졸-비페닐(이하, CBP라 칭함)과 함께 공(共)증착시켜 30 nm 막 두께의 발광층(906)을 형성한다. 정공 수송성 유기 화합물인 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐-아미노]-비페닐(이하, α-NPD라 칭함)을 사용하여 40 nm 막 두께의 정공 수송층(907)을 형성한다. 이렇게 함으로써, 적색 발광 유기 화합물층이 형성될 수 있다.
여기서는 상이한 기능을 가진 5 종류의 유기 화합물을 이용하여 적색 발광 유기 화합물층을 형성하는 경우를 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 적색광을 나타내는 유기 화합물로서 공지의 재료들이 사용될 수 있다.
녹색 발광 유기 화합물층을 형성한다. 구체적으로는, 전자 수송성 유기 화합물인 Alq3를 사용하여 40 nm 두께의 전자 수송층(904)을 형성한다. 블로킹성 유기 화합물인 BCP를 사용하여 10 nm 막 두께의 블로킹 층(905)을 형성한다. 발광층(906)은 정공 수송 호스트 재료로서 사용되는 CBP를 트리스(2-페닐 피리딘) 이리듐(Ir(ppy)3)과 함께 30 nm 두께로 공증착하여 형성된다. 정공 수송성 유기 화합물인 α-NPD를 사용하여 40 nm 막 두께의 정공 수송층(907)을 형성한다. 이렇게 함으로써, 녹색 발광 유기 화합물층이 형성될 수 있다.
여기서는 상이한 기능을 가진 4 종류의 유기 화합물을 이용하여 녹색 발광 유기 화합물층을 형성하는 경우에 관해 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 녹색광을 나타내는 유기 화합물로서 공지의 재료들이 사용될 수 있다.
청색 발광 유기 화합물층을 형성한다. 구체적으로는, 전자 수송성 유기 화합물인 Alq3를 사용하여 40 nm 막 두께의 전자 수송층(904)을 형성한다. 블로킹성 유기 화합물인 BCP를 사용하여 10 nm 막 두께의 블로킹 층(905)을 형성한다. 발광성 유기 화합물과 정공 수송성 유기 화합물인 α-NPD를 사용하여 40 nm 막 두께의 발광층(906)을 형성한다. 이렇게 함으로써, 청색 발광 유기 화합물층이 형성될 수 있다.
여기서는 상이한 기능을 가진 3 종류의 유기 화합물을 이용하여 청색 발광 유기 화합물층을 형성하는 경우에 관해 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 청색광을 방출하는 유기 화합물로서 공지의 재료들이 사용될 수도 있다.
음극상에 상기한 유기 화합물들을 형성함으로써, 적색광, 녹색광 및 청색광을 방출하는 유기 화합물층이 화소부에 형성될 수 있다.
본 실시예의 발광 구조에서는, 유기 화합물층(903)을 형성한 후 스퍼터링법에 의해 투명 도전막으로 된 양극(909)을 형성한다. 이에 따라, 양극(909)을 형성할 때 유기 화합물층(903)의 표면이 손상된다. 본 실시예에서는, 유기 화합물층(903)이 손상되는 것을 방지하기 위해 유기 화합물층(903)상에 배리어 층(903)이 제공된다.
배리어 층(908)을 형성하는 재료로서는, 금과 은과 같은 큰 일함수를 가진 재료, 및 정공 주입성을 가진 Cu-Pu가 사용될 수 있다. 본 실시예에서는, 10 nm 두께를 유지하도록 금을 형성함으로써 배리어 층(908)을 형성하였다(도 9(A)).
그 다음, 도 8(B)에 도시된 바와 같이, 유기 화합물층(655)과 절연층(653)을 덮도록 투명 도전막으로 된 양극(656)을 형성한다. 본 실시예에서는, 양극(656)을 형성하는 재료로서, 인듐 주석 산화물(ITO)막, 또는 산화 인듐에 2∼20[%]의 산화 아연(ZnO)을 첨가한 투명 도전막을 80∼120 nm의 두께로 성막하여 사용되었다. 투명 도전막이 큰 일함수를 가지는 경우에는, 양극(656)을 형성하기 위해 다른 공지의 재료가 사용될 수 있다.
도 8(B)에 도시된 바와 같이, 전류제어용 TFT(704)에 전기적으로 접속된 음극(652), 그 음극(652)과 다음 화소에 포함되는 제 1 전극(도시되지 않음) 사이에 형성된 절연층(653), 음극(652)상에 형성된 무기 도전층(654), 그 무기 도전층(654)상에 형성된 유기 화합물층(655), 및 그 유기 화합물층(655)과 절연층(653)상에 형성된 양극(656)으로 구성된 발광소자(657)를 가진 소자 기판이 형성될 수 있다.
본 실시예의 발광장치의 제작공정에서는, 소스 신호선이 게이트 전극을 형성하는 재료로 형성되고 게이트 신호선이 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 배선 재료로 형성되지만, 회로 구조와 공정의 관계상, 다른 재료들도 사용될 수 있다.
또한, n채널형 TFT(701)와 p채널형 TFT(702)를 가진 구동회로(705) 및 스위칭용 TFT(703)와 전류제어용 TFT(704)를 가진 화소부(706)가 동일 기판상에 형성될 수 있다.
구동회로(705)의 n채널형 TFT(701)는 채널 형성 영역(501), 게이트 전극의 일부를 형성하는 제 1 도전층(626a)과 겹치는 저농도 불순물 영역(631)(GOLD 영역), 및 소스 영역 또는 드레인 영역으로서 기능하는 고농도 불순물 영역(635)을 가진다. p채널형 TFT(702)는 채널 형성 영역(502)과, 소스 영역 또는 드레인 영역으로서 기능하는 불순물 영역(641, 642)들을 가진다.
화소부(706)의 스위칭용 TFT(703)는 채널 형성 영역(503), 제 1도전층(628a)과 겹치는 저농도 불순물 영역(633a)(LDD 영역), 제 1 도전층(628a)과 겹치지 않는 저농도 불순물 영역(633b)(LDD 영역), 및 소스 영역 또는 드레인 영역으로서 기능하는 고농도 불순물 영역(637)을 가진다.
화소부(706)의 전류제어용 TFT(704)는 채널 형성 영역(504), 제 1 도전층(629a)과 겹치는 저농도 불순물 영역(634a)(LDD 영역), 제 1 도전층(628a)과 겹치지 않는 저농도 불순물 영역(634b)(LDD 영역), 및 소스 영역 또는 드레인 영역으로서 기능하는 고농도 불순물 영역(638)을 가진다.
본 실시예에서는, TFT의 구동 전압이 1.2∼10 V, 바람직하게는, 2.5∼5.5 V이다.
화소부의 표시가 활성(동화상 표시의 경우)인 때는, 발광소자가 광을 방출하는 화소에 의해 배경이 표시되고, 발광소자가 광을 방출하지 않는 화소에 의해 문자가 표시된다. 그러나, 화소부의 동화상 표시가 어느 일정 시간 이상 정지하여 있는 경우(이하, 본 명세서에서는 스탠바이 시간이라 칭함)에는, 전력 절약을 위해 표시 방법이 변경(반전)되는 것이 적절하다. 구체적으로는, 문자는 EL 소자가 광을 방출하는 화소에 의해 표시되고(문자 표시로도 불림), 배경은 발광소자가 광을 방출하지 않는 화소에 의해 표시된다(배경 표시로도 불림).
화소부의 상세한 상부 표면 구조가 도 10(A)에 도시되어 있고, 그의 회로도가 도 10(B)에 도시되어 있다. 도 10(A)와 도 10(B)는 동일한 부호로 나타내어져 있다.
도 10(A)와 도 10(B)에서, 기판상에 제공된 스위칭용 TFT(100)는 도 8의 스위칭용 TFT(n채널형)(703)를 이용하여 형성된다. 따라서, 스위칭용 TFT(n채널형)(703)에 관한 설명은 구조의 설명에 참조될 수 있다. 또한, 부호 1002로 표시된 배선은 스위칭용 TFT(1000)의 게이트 전극(1001)(1001a, 1001b)과 전기적 접속을 위한 게이트 배선이다.
본 실시예에서는, 2개의 채널 형성 영역이 형성된 이중 게이트 구조가 채택되었지만, 1개의 채널 형성 영역이 형성된 단일 게이트 구조, 또는 3개의 채널 형성 영역이 형성된 삼중 게이트 구조도 채택될 수 있다.
또한, 스위칭용 TFT(1000)의 소스는 소스 배선(1003)에 접속되고, 그의 드레인은 드레인 배선(1004)에 접속된다. 드레인 배선(1004)은 전류제어용 TFT(1005)의 게이트 전극(1006)과 전기적으로 접속된다. 전류제어용 TFT(1005)는 도 8의 전류제어용 TFT(n채널형)(704)를 이용하여 형성된다. 따라서, 전류제어용 TFT(n채널형)(704)에 관한 설명이 구조의 설명에 참조될 수 있다. 본 실시예에서는, 단일 게이트 구조가 채택되었지만, 이중 게이트 구조 또는 삼중 게이트 구조도 채택될 수 있다.
또한, 전류제어용 TFT(1005)의 소스는 전류 공급선(1007)과 전기적으로 접속되고, 그의 드레인은 드레인 배선(1008)과 전기적으로 접속된다. 또한, 드레인 배선(1008)은 점선으로 표시된 음극(1009)과 전기적으로 접속된다.
부호 1010으로 나타낸 배선은 소거용 TFT(1011)의 게이트 전극(1012)과 접속되는 게이트 배선이다. 또한, 소거용 TFT(1011)의 소스는 전류 공급선(1007)에 전기적으로 접속되고, 드레인은 드레인 배선(1004)에 전기적으로 접속된다.
소거용 TFT(1011)는 도 8의 전류제어용 TFT(n채널형)(704)와 유사하게 형성된다. 따라서, 그의 구조에 관한 설명은 전류제어용 TFT(n채널형)(704)의 설명에 참조될 수 있다. 본 실시예에서는 단일 게이트 구조에 대하여 설명하고 있지만, 이중 게이트 구조 또는 삼중 게이트 구조도 이용될 수 있다.
이 시점에, 보유 커패시터(콘덴서)가 부호 1013으로 나타낸 영역에 형성된다. 그 커패시터(1013)는 전류 공급선(1007)과 전기적으로 접속된 반도체막(1014), 게이트 절연막과 동일 층의 절연막(도시되지 않음)의 절연막, 및 게이트 전극(1006)에 의해 형성된다. 또한, 게이트 전극(1006), 제 1 층간 절연막과 동일한 층(도시되지 않음), 및 전류 공급선(1007)에 의해 형성되는 커패시터가 보유 커패시터로서 사용될 수 있다.
도 10(B)의 회로도에 도시된 발광소자(1015)는 음극(1009), 그 음극(1009)상에 형성된 유기 화합물층(도시되지 않음), 및 그 유기 화합물층상에 형성된 양극(도시되지 않음)으로 구성된다. 본 발명에서, 음극(1009)은 전류제어용 TFT(1005)의 소스 영역과 드레인 영역에 접속된다.
대향 전위가 발광소자(1005)의 양극에 인가된다. 또한, 전원 전위가 전력 공급선(1007)에 인가된다. 대향 전위와 전원 전위 사이의 전위차는 전원 전위가 화소 전극에 인가될 때 발광소자가 광을 방출하게 하는 수준으로 항상 유지된다. 전원 전위와 대향 전위는 외부 부착 IC칩 등에 의해 제공되는 전원에 의해 본 발명의 발광장치에 공급된다. 본 명세서에서는 대향 전위를 공급하는 전원을 대향 전원(1016)이라 칭한다.
[실시예 3]
본 실시예에서는, 도 11을 참조하여 본 발명의 액티브 매트릭스형 발광장치의 외관에 관해 설명한다.
도 11(A)는 발광장치의 상면도이고, 도 11(B)는 도 11(A)의 A-A'선을 따라 취한 단면도이다. 부호 1101은 점선으로 도시된 소스측 구동회로를 나타내고, 1102는 화소부를 나타내며, 1103은 게이트측 구동회로를 나타내며, 1104는 커버재(材)를 나타내며, 1105는 시일제(劑)(sealant)를 나타낸다. 시일제(1105)에 의해 둘러싸여 있는 내측은 공간으로 되어 있다.
부호 1108은 소스 신호선 구동회로(1101)와 게이트 신호선 구동회로(1103)에 입력되는 신호를 전송하기 위한 배선을 나타낸다. 이 배선(1108)은 외부 입력 단자인 가요성 인쇄회로(FPC)(1109)로부터 비디오 신호 또는 클럭 신호를 수신한다. FPC만이 도시되어 있지만, 인쇄 배선판(PWB)도 이 FPC에 부착될 수 있다. 본 명세서에서 언급된 발광장치는 발광장치 본체만이 아니라, 그 본체에 FPC 또는 PWB가 부착된 제품일 수도 있다.
이하, 도 11(B)를 참조하여 단면 구조를 설명한다. 구동회로와 화소부는 기판(1110)상에 형성되지만, 구동회로들 중 하나인 소스측 구동회로(1101)와 화소부(1102)는 도 11(B)에 도시되어 있다.
소스측 구동회로(1101)에서는, n채널형 TFT(1113)와 p채널형 TFT(1114)를 조합한 CMOS 회로가 형성된다. 구동회로를 구성하는 TFT는 공지의 CMOS 회로, PMOS 회로 또는 NMOS 회로로 구성될 수 있다. 본 실시예에서는, 기판상에 구동회로가형성되는 드라이버 일체형이 나타내어져 있지만, 반드시 드라이버 일체형이 채택될 필요는 없다. 그 드라이버는 기판이 아니라 외측에 설치될 수 있다.
화소부(1102)는 전류제어용 TFT(111)과 그 TFT(111)의 드레인에 전기적으로 접속된 양극(1112)을 포함한 복수 개의 화소로 이루어진다.
양극(1112)의 양측부에는 절연층(113)이 형성되고, 양극(1112)상에 유기 화합물층(1114)이 형성된다. 또한, 그 유기 화합물층(1114)상에 무기 도전층(1116)이 형성되고, 그 무기 도전층(1116)상에 음극(1117)이 형성된다. 이렇게 하여, 양극(1112), 유기 화합물층(1114) 및 음극(1117)으로 이루어진 발광소자(1118)가 형성된다.
음극(1117)은 모든 화소에 공통의 배선로도 기능하고, 배선(1108)을 통해 FPC(1109)에 전기적으로 접속되어 있다.
기판(1110)상에 형성된 발광소자(1118)를 기밀(氣密)로 하기 위해, 커버재(1104)가 시일제(1105)로 부착되어 있다. 수지막으로 된 스페이서가 커버재(1104)와 발광소자(1018) 사이에 일정한 간격을 유지하도록 설치될 수 있다. 질소와 같은 불활성 가스가 시일제(1105) 내측의 공간(1107)에 채워진다. 시일제(1105)로서는, 에폭시 수지가 사용되는 것이 바람직하다. 시일제(1105)는 수분 또는 산소가 가능한 한 투과하지 않는 재료로 만들어지는 것이 바람직하다. 또한, 공간(1107) 안에 흡습 효과를 가진 재료 또는 산화방지 효과를 가진 재료를 도입할 수 있다.
본 실시예에서는, 커버재(1104)를 만드는 재료로서, 유리 기판, 석영 기판,또는 섬유 유리 보강 플라스틱(FRP), 폴리비닐 불화물(PVF), 마일라, 폴리에스터 또는 폴리아크릴 수지로 된 플라스틱 기판이 이용될 수 있다.
시일제(1105)로 기판(1110)에 커버재(1104)를 부착한 후, 측면(노출면)을 덮도록 시일제를 적용한다.
상기한 바와 같이, 발광소자를 공간(1107) 안으로 기밀적으로 배치하여, 발광소자가 외부로부터 완전히 차단될 수 있고, 수분 및 산소와 같은 유기 화합물층의 열화(劣化)를 촉진하는 물질들이 외부로부터 이 층에 침입하는 것이 방지될 수 있다. 따라서, 발광장치를 매우 신뢰성 있게 될 수 있다.
본 실시예의 구조는 실시예 1 또는 2의 구조와 자유롭게 조합될 수 있다.
[실시예 4]
실시예 1∼3은 탑 게이트형 트랜지스터를 가진 액티브 매트릭스형 발광장치에 관해 설명하고 있으나, 본 발명의 트랜지스터 구조는 이것에 한정되지 않고, 보텀 게이트형 트랜지스터(대표적으로는, 역스태거형 트랜지스터)도 도 12에 도시된 바와 같이 본 발명을 수행하는데 이용될 수 있다. 역스태거형 트랜지스터는 어떠한 방법으로도 형성될 수 있다.
도 12(A)는 보텀 게이트형 트랜지스터를 이용하는 발광장치의 상면도이다. 밀봉 기판에 의해 밀봉이 아직 수행되지 않았다. 여기에, 소스측 구동회로(1201), 게이트측 구동회로(1202) 및 화소부(1203)가 형성되어 있다. 도 12(B)는 화소부(1203)의 영역(1204)을 단면으로 나타낸다. 이 단면도는 도 12(A)의 x-x'선을 따라 발광장치를 절단하여 얻어진 것이다.
도 12(B)는 화소부(1203)에 배치된 트랜지스터들 중에서 전류제어용 트랜지스터만을 나타내고 있다. 부호 1211은 기판을 나타내고, 1212는 하지(下地)(이하, 하지막이라 칭함)로서 기능하는 절연막을 나타낸다. 기판(1211)에 대해서는 투명 기판, 대표적으로는, 유리 기판, 석영 기판, 유리 세라믹 기판, 또는 결정화된 유리 기판이 이용되지만, 제작공정 중의 최고 공정 온도에 견딜 수 있는 것이 선택되어야 한다.
특히 가동 이온을 함유한 기판 또는 도전성 기판이 사용될 때 하지막(1212)이 효과적이다. 석영 기판이 사용되는 경우에는, 하지막이 생략될 수 있다. 하지막(1212)으로서는, 규소를 함유하는 절연막이 이용된다. 여기에서 말하는 용어 "규소를 함유하는 절연막"은 규소의 함량에 대하여 주어진 비율로 산소 또는 질소를 함유하는 절연막, 구체적으로는, 산화규소막, 질화규소막, 또는 산화질화규소막 (SiOxNy: x와 y는 임의의 정수임)을 말한다.
부호 1213은 p채널형 트랜지스터인 전류제어용 트랜지스터를 나타낸다. 본 실시예에서는 발광소자(1229)의 음극(1223)이 전류제어용 트랜지스터(1213)에 접속되어 있다. 따라서, 음극(1223)은 p채널형 TFT로 만들어지는 것이 바람직하지만, n채널형 TFT로도 만들어질 수 있다.
전류제어용 트랜지스터(1213)는 소스 영역(1214), 드레인 영역(1215) 및 채널 형성 영역(1216)을 포함하는 활성층, 게이트 절연막(1217), 게이트 전극(1218), 층간 절연막(1219), 소스 배선(1220), 및 드레인 배선(1221)으로 구성된다. 본 실시예의 전류제어용 트랜지스터(1213)는 p채널형 트랜지스터이다.
스위칭용 트랜지스터는 전류제어용 트랜지스터(1213)의 게이트 전극(1218)에 접속된 드레인 영역을 가진다. 전류제어용 트랜지스터(1213)의 게이트 전극(1218)은 드레인 배선(도시되지 않음)을 통해 스위칭용 트랜지스터의 드레인 영역(도시되지 않음)에 정확하게 전기적으로 접속된다. 게이트 전극(1218)은 단일 게이트 구조를 가지지만, 다중 게이트 구조를 취할 수도 있다. 전류제어용 트랜지스터(1213)의 소스 배선(1220)은 전류 공급선(도시되지 않음)에 접속된다.
전류제어용 트랜지스터(1213)는 EL 소자에 인가되는 전류의 양을 제어하는 소자이며, 비교적 다량의 전류가 이 트랜지스터를 통해 흐른다. 따라서, 스위칭용 트랜지스터의 채널 폭보다 넓은 채널 폭(W)을 가지도록 전류제어용 트랜지스터를 설계하는 것이 바람직하다. 전류제어용 트랜지스터(1213)에서 과도한 전류가 흐르지 못하도록 하기 위해 다소 긴 채널 길이(L)를 가지도록 전류제어용 트랜지스터를 설계하는 것도 바람직하다. 화소당 전류가 0.5∼2 μA(바람직하게는 1∼1.5 μA)가 되도록 상기 길이를 설정하는 것이 바람직하한다.
전류제어용 트랜지스터(1213)의 활성층(특히, 채널 형성 영역)이 두껍게(바람직하게는 50∼100 nm, 더 바람직하게는 60∼80 nm) 형성되면, 그 트랜지스터의 ㅇ열화가 느려질 수 있다.
전류제어용 트랜지스터(1213)를 형성한 후, 층간 절연막(1219)이 형성되고, 전류제어용 트랜지스터(1213)에 전기적으로 접속된 음극(1223)이 형성된다. 본 실시예에서는, 전류제어용 트랜지스터(1213), 음극(1223)을 전기적으로 접속하는 배선 및 음극(1223)이 동시에 동일 재료로 형성된다. 음극(1223)의 재료로서는, 작은 일함수를 가진 도전막이 사용되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는, A1으로 음극(1223)이 형성되었다.
음극(1223)을 형성한 후, 절연막(1224)을 형성한다. 그 절연막(1224)은 소위 뱅크(bank)로서 기능한다.
그 다음, 무기 도전층(1225)을 형성한다. 본 실시예에서는 발광소자가 실시예 1에서 설명된 것과 동일한 구조를 가진다. 유기 화합물층(1226)상에 배리어 층(1227)이 형성되고, 무기 도전층(1225)상에 유기 화합물층(1226)이 형성된다. 무기 도전층(1225), 유기 화합물층(1226) 및 배리어 층(1227)의 재료로서는, 실시예 1에서 설명된 재료들이 사용될 수 있다.
그 다음, 배리어 층(1227)상에 양극(1228)을 형성한다. 그 양극(1228)의 재료로서는 투명 도전막이 사용된다. 본 실시예에서는 양극(1228)을 ITO로 110 nm의 두께로 형성하였다.
그 다음, 역스태거형 트랜지스터 구조를 가진 발광장치를 완성한다. 본 실시예에 따라 제조된 발광장치는 도 12(B)에서 화살표로 나타내는 방향으로(상면을 향해) 광을 방출한다.
역스태거형 트랜지스터는 탑 게이트형 트랜지스터를 제조하는 데 필요한 것보다 적은 수의 제작 단계로 제작될 수 있다. 따라서, 본 발명의 목적들 중 하나인 비용절감의 면에서 매우 유리하다.
본 실시예는 역스태거형 TFT를 가진 소자 구조를 가진 발광장치에 관해 설명하고 있으며, 광은 발광소자의 음극측으로부터 방출된다. 그러나, 본 실시예의 역스태거형 TFT는 실시예 1에 도시된 각종 발광소자들과 조합될 수도 있다. 또한, 본 실시예는 실시예 2의 제조방법 또는 재료들과 실시예 3의 밀봉 구조와 자유롭게 조합될 수 있다.
[실시예 5]
본 실시예에서는 도 13을 참조하여 본 발명의 소자 구조를 가진 패시브형(단순 매트릭스형) 발광장치를 제조하는 경우에 관해 설명한다. 도 13에서, 부호 1301과 1302는 유리 기판과, 투명 도전막으로 된 양극을 나타낸다. 본 실시예에서, 산화 인듐과 산화 아연의 화합물이 증착법에 의해 투명 도전막으로 형성된다. 도 13에 도시되지 않은 복수 개의 양극(1302)은 지면(紙面)에 평행한 스트라이프 형태로 배열된다.
절연재로 된 뱅크(1303)는 스트라이프 형태로 배열된 양극(1302)과 교차하도록 형성된다. 그 뱅크(1303)는 양극(1302)과 접촉하도록 지면에 수직으로 형성된다.
그 다음, 유기 화합물층(1304)을 형성한다. 그 유기 화합물층(1304)을 형성하는 재료로서는, 발광을 제공할 수 있는 공지의 재료와 실시예 1과 2에서 설명된 재료들이 사용될 수 있다.
예를 들어, 적색광을 방출하는 유기 화합물층, 녹색광을 방출하는 유기 화합물층, 및 청색광을 방출하는 유기 화합물층을 형성함으로써, 3 종류의 발광을 제공하는 발광장치가 형성될 수 있다. 이들 층으로 구성된 유기 화합물층(1304)이 뱅크(1303)에 형성된 홈들을 따라 형성되기 때문에, 그 유기 화합물층(1304)은 지면에 수직인 스트라이프 형태로 배열된다.
본 실시예의 발광소자의 구조에서는, 유기 화합물층(1304)을 형성한 후, 진공 증착법에 의해 무기 도전층(1306)이 형성된다.
그 다음, 음극(1307)을 형성한다. 그 음극(1307)은 금속 마스크를 이용한 증착법에 의해 무기 도전층(1306)상에 형성된다.
본 실시예에서 하부 전극(양극(1302))이 투명 양극이기 때문에, 유기 화합물층에서 발생한 광이 하방으로(기판(1301)으로부터) 방사된다.
그 다음, 밀봉 기판(1309)으로서 세라믹 기판을 준비한다. 밀봉 기판(1309)이 본 실시예의 구조에서 차광성을 가질 수 있기 때문에, 세라믹 기판이 사용된다. 그러나, 플라스틱 또는 유리로 된 기판이 이용될 수도 있다.
이렇게 하여 제조된 밀봉 기판(1309)이 자외선 경화 수지로 된 시일제(1310)로 기판(1301)에 부착된다. 그 시일제(1310)의 내부(1308)는 기밀(氣密) 공간이고, 그 내부는 질소 또는 아르곤과 같은 불활성 가스로 채워진다. 상기 기밀 공간(1308)내에, 산화바륨으로 대표되는 흡습제를 도입하는 것이 효과적이다. 마지막으로, 가요성 인쇄회로(FPC)(1311)를 양극에 설치하여 패시브형 발광장치를 완성한다. 본 실시예는, 실시예 1과 2에서 설명된 재료들이 본 실시예에서 자유롭게 조합되어 유기 화합물층을 형성하거나, 실시예 3에서 설명된 밀봉 구조가 본 실시예에 적용되는 상태로 수행될 수 있다.
[실시예 6]
자기 발광하는 발광소자를 이용하는 발광장치는 밝은 장소에서 보다 우수한 가시성을 가지고 액정 표시장치보다 넓은 시야각을 가진다. 따라서, 본 발명의 발광장치를 이용하여 다양한 전자 장치들을 완성할 수 있다.
본 발명에 따라 제조된 발광장치를 이용하는 전자 장치의 예로서는, 비디오 카메라, 디지털 카메라, 고글형 표시장치(헤드 장착형 표시장치), 네비게이션 시스템, 음향 재생 장치(카 오디오 및 오디오 컴포넌트와 같은), 노트북 컴퓨터, 게임기, 휴대형 정보 단말기(모바일 컴퓨터, 휴대 전화, 휴대형 게임기, 전자책과 같은), 및 기록 매체가 구비된 화상 재생 장치(구체적으로, 데이터의 화상를 표시하기 위해 디지털 비디오 디스크(DVD)와 같은 기록 매체에서 데이터를 재생할 수 있는 표시장치를 가진 장치)가 있다. 특히 휴대형 정보 단말기의 경우 넓은 시야각이 중요한데, 그 이유는 시청시에 이들의 화면이 종종 기울어지기 때문이다. 따라서, 휴대형 정보 단말기는 발광소자를 이용하는 발광장치를 이용하는 것이 바람직하다. 이러한 전자 장치의 구체적인 예가 도 14(A) 내지 도 14(H)에 도시되어 있다.
도 14(A)는 케이스(2001), 지지대(2002), 표시부(2003), 스피커부(2004), 비디오 입력 단자(2005) 등으로 구성된 표시장치를 나타낸다. 본 발명에 따라 제조된 발광장치는 표시부(2003)에 적용될 수 있다. 발광소자를 가진 발광장치는 자기 발광형이기 때문에, 이 발광장치는 백라이트를 필요로 하지 않아사 액정 표시장치보다 얇은 표시부를 만들 수 있다. 표시장치는 퍼스널 컴퓨터용, TV 방송 수신용, 및 광고 표시용을 포함한 정보 표시용의 모든 표시장치를 말한다.
도 14(B)는 본체(2101), 표시부(2102), 화상 수신부(2103), 조작 키(2104), 외부 연결 포트(2105), 셔터(2106) 등으로 이루어진 디지털 스틸 카메라를 나타낸다. 본 발명에 따라 제조된 발광장치는 표시부(2102)에 적용될 수 있다.
도 14(C)는 본체(2201), 케이스(2202), 표시부(2203), 키보드(2204), 외부 연결 포트(2205), 포인팅 마우스(2206) 등으로 구성된 노트북형 퍼스널 컴퓨터를 나타낸다. 본 발명에 따라 제조된 발광장치는 표시부(2203)에 적용될 수 있다.
도 14(D)는 본체(2301), 표시부(2302), 스위치(2303), 조작 키(2304), 적외선 포트(2305) 등으로 구성된 모바일 컴퓨터를 나타낸다. 본 발명에 따라 제조된 발광장치는 표시부(2302)에 적용될 수 있다.
도 14(E)는 기록 매체가 구비된 휴대형 화상 재생 장치(특히, DVD 플레이어)를 나타낸다. 이 장치는 본체(2401), 케이스(2402), 표시부 A(2403), 표시부 B(2404), 기록 매체(DVD 등) 판독부(2405), 조작 키(2406), 스피커부(2407) 등으로 구성된다. 표시부 A(2403)는 주로 화상 정보를 표시하지만, 표시부 B(2404)는 주로 문자 정보를 표시한다. 본 발명에 따라 제조된 발광장치는 표시부 A(2403)와 표시부 B(2404)에 적용될 수 있다. 기록 매체가 구비된 화상 재생 장치는 또한 가정용 비디오 게임기를 포함한다.
도 14(F)는 본체(2501), 표시부(2502) 및 아암(arm)부(2503)로 구성된 고글형 표시장치(헤드 장착형 표시장치)를 나타낸다. 본 발명에 따라 제조된 발광장치는 표시부(2502)에 적용될 수 있다.
도 14(G)는 본체(2601), 표시부(2602), 케이스(2603), 외부 연결포트(2604), 리모트 콘트롤 수신부(2605), 화상 수신부(2606), 배터리(2607), 음향 입력부(2608), 조작 키(2609), 접안렌즈부(2610) 등으로 구성된 비디오 카메라를 나타낸다. 본 발명에 따라 제조된 발광장치는 표시부(2602)에 적용될 수 있다.
도 14(H)는 본체(2701), 케이스(2702), 표시부(2703), 음향 입력부(2704), 음향 출력부(2705), 조작 키(2706), 외부 연결 포트(2707), 안테나(2708) 등으로 구성된 휴대전화를 나타낸다. 본 발명에 따라 제조된 발광장치는 표시부(2703)에 적용될 수 있다. 표시부(2703)가 검정색 배경상에 흰색 문자를 표시한다면, 휴대 전화는 적은 전력을 소비한다.
장래에, 유기 재료로부터 방출된 광의 휘도를 높이면, 발광장치는 렌즈 등을 통해 화상 정보를 함유하는 출력광을 확대하여 투영함으로써 프런트형 또는 리어형 프로젝터에 이용될 수 있다.
이들 전자 장치는 인터넷과 CATV(케이블 텔레비젼)과 같은 전자 통신선을 통해 보내진 정보, 특히 동영상 정보를 표시하는 일이 많게 된다. 유기 물질은 매우 빠른 응답 속도를 가지기 때문에, 발광장치는 동영상 표시에 적합하다.
발광장치에서, 발광부가 전력을 소비하므로, 보다 적은 발광부를 요하는 방식으로 정보를 표시하는 것이 바람직하다. 휴대형 정보 단말기, 특히 휴대 전화나 음향 재생 장치와 같은 문자 정보를 주로 표시하는 표시부에 발광장치를 이용할 경우에는, 비(非)발광부가 배경을 형성하고 발광부가 문자 정보를 형성하도록 장치를 구동시키는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 제작방법을 이용하여 제조된 발광장치의 적용범위는 넓어서, 각종 분야의 전자 장치에 적용될 수 있다. 본 실시예의 전자 장치들은 그들의 표시부로서, 실시예 1∼3에 나타낸 제작방법에 의해 제작되는 실시예 1∼5에 나타낸 발광장치를 이용할 수 있다.
[실시예 7]
본 실시예에서는, (1) 작은 일함수를 가진 알칼리 금속 함유 합금을 음극에 사용하는 종래의 발광소자 구조; (2) 종래의 음극 버퍼층(절연재)을 음극과 유기 화합물층 사이에 위치시킨 종래의 발광 구조; 및 (3) 발광소자를 형성하기 위해 무기 도전층을 발광소자의 일부로서 이용하는 본 발명의 구조의 소자 특성을 측정하여 얻어진 결과에 대하여 설명한다.
작은 일함수를 가진 알칼리 금속 함유 합금을 음극에 이용하는 발광소자 구조(1)의 소자 특성에 대해서는, 알루미늄과 리튬의 합금(Al:Li 합금)이 발광소자의 음극으로 사용되어 발광소자를 제조하였다. 이 경우의 전류 특성과 전압 특성이 도 15(A)와 도 15(B)에 각각 도시되어 있다. 제조된 소자의 구조는 Al:Li(100 nm)(음극)/Alq3(50 nm)/α-NPD(30 nm)/Cu-Pc(20 nm)/ITO(양극)이었다.
전류 특성으로서, 20 mA/㎠에서 1000 cd/㎡의 휘도가 얻어졌다. 전압 특성으로서, 7 V에서 1000 cd/㎡의 휘도가 얻어졌다.
종래의 음극 버퍼층(절연재)을 음극과 유기 화합물층 사이에 배치한 발광소자 구조(2)의 전기적 특성에 대해서는, 음극 버퍼층(LiF)이 발광소자의 음극과 유기 화합물층 사이에 배치되어 발광소자를 제조하였다. 이 경우의 전류 특성과 전압 특성이 도 16(A)와 도 16(B)에 각각 도시되어 있다. 제조된 소자의 구조는 Al(100 nm)(음극)/LiF(1nm)(음극 버퍼층)/Alq3(50 nm)/α-NPD(30 nm)/Cu-Pc(20 nm)/ITO(양극)이었다.
전류 특성은 음극으로서 Al:Li 합금을 이용하는 경우와 실질적으로 동일하고, 25 mA/㎠에서 1000 cd/㎡의 휘도가 얻어졌다. 전압 특성으로서는, 마찬가지로 7 V에서 1000 cd/㎡의 휘도가 얻어졌다.
발광소자의 일부로서 무기 도전층을 사용하여 발광소자를 형성하는 구조(3)의 소자 특성에 대해서는, 무기 화합물(Ca3N2, Mg2N3및 MgB2) 각각으로 된 도전막이 발광소자의 음극과 유기 화합물층 사이에 형성되었다. 본 발명의 구조를 가진 발광소자들의 전류 특성과 전압 특성이 도 17 내지 도 19에 도시되어 있다. 제작된 발광소자의 구조는 Al(100 nm)(음극)/도전막(Ca3N2, Mg2N3또는 MgB2)(100 nm)/Alq3(50 nm)/α-NPD(30 nm)/Cu-Pc(20 nm)/ITO(양극)이었다.
상기한 구조를 일부분으로 가진 무기 도전막을 이용한 발광소자에서는, 상기 무기 재료들 중 어느 것이 이용하더라도 25 mA/㎠에서 1000 cd/㎡의 휘도가 얻어질 수 있다. 그의 전압 특성으로서, 6.5 V에서 1000 cd/㎡의 휘도가 얻어졌다. 이것은 종래의 발광소자들((1) 작은 일함수를 가진 알칼리 금속 함유 합금을 음극에 이용한 종래의 발광소자 구조; 및 (2) 종래의 음극 버퍼층(절연재)을 음극과 유기 화합물층 사이에 배치시킨 종래의 발광 구조)에서와 동일하고, 종래의 소자 구조와 비교하여 본 발명의 무기 도전층이 소자 특성에 악영향을 미치지 않는 것을 나타낸다.
질화 칼슘, 질화 마그네슘 및 붕화 마그네슘의 3가지 재료에 대해서, 그들의 저항률과 일함수를 측정했다. 저항률은, 1.9 cm 간격으로 알루미늄 전극들을 형성하고, 그 전극들 사이에 상기한 3가지 재료(Ca3N2, Mg3N2및 MgB2각각의 경우 막 두께: 70 nm, 30 nm 및 40 nm) 각각으로 된 막을 3 cm의 두께로 형성한 다음, 시험기로 그의 저항값을 측정함으로써 얻어졌다.
일함수는 접촉 전압 측정법을 이용하여 측정했다(측정 장치: 페르미 준위 측정 장치 FAC-1 (Riken Keiki Co., Ltd.에서 제조)). 그 결과를 표 1에 나타낸다.
[표 1]
| ρ[10-6Ωcm] | Φ[eV] | |
| Ca3N2 | 7.7 | 3.1 이하 |
| Mg3N2 | 230 | 3.7 |
| MgB2 | 150 | 3.8 |
본 발명에서의 무기 도전막은 주기율표의 2족에 속하는 원소를 함유한 무기 화합물, 예를 들어, 질화물, 황화물 또는 붕화물로 된 도전막이다. 따라서, 본 발명에서는 TFT의 성질에 악영향을 미치는 것으로 여겨지는 알칼리 금속의 확산이 작은 일함수를 가진 알칼리 금속 함유 합금을 음극 재료로 이용하는 경우보다 더욱 잘 방지될 수 있다. 또한, 본 발명에서는, 도전층이 도전성을 가진 재료로 만들어지므로, 본 발명은 소자 특성에 어떠한 영향도 미치지 않으면서, 종래의 절연재로 된 음극 버퍼층을 사용할 때보다 도전층이 더 얇아지는 문제를 극복할 수 있다.즉, 본 발명의 발광소자에 무기 도전층을 이용함으로써, 종래의 음극 재료와 종래의 음극 버퍼층을 이용하는 경우와 동일한 성질을 유지하면서, 상기한 유리한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에서는, 작은 일함수와 도전성을 가진 무기 화합물로 된 무기 도전층이 음극과 유기 화합물층 사이에 형성되어, 막을 극도로 얇게 할 필요가 없게 된다. 따라서, 막 두께가 쉽게 제어될 수 있고, 소자들 사이의 불균일 문제가 해결될 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 주기율표의 2족에 속하는 원소를 함유한 도전성 무기 화합물을 이용하여 무기 도전층을 형성하므로, 본 발명을 주기율표의 2족에 속하는 원소를 단체(單體)로 이용하는 경우와 비교할 때, 발광소자내로의 그의 확산을 추가로 감소시킬 수 있다. 또한, 무기 화합물이 단체보다 산소에 대해 낮은 반응성을 가지기 때문에, 산소로 인한 열화에 대해 강한 저항을 가지는 발광소자가 형성될 수 있다.
Claims (84)
- 양극,음극,상기 양극과 상기 음극 사이에 제공된 유기 화합물층, 및상기 유기 화합물층과 상기 음극 사이에 제공되는 무기 화합물로 된 도전막을 포함하고,상기 도전막이 상기 음극보다 작은 일함수와 1 ×10-10S/m 이상의 도전율을 가진 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 도전막이 주기율표의 2족으로부터 선택된 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 도전막이 주기율표의 2족으로부터 선택된 원소를 포함하는 질화물, 황화물, 붕화물 또는 규화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 도전막이 질화 칼슘, 질화 마그네슘, 황화 칼슘, 황화 마그네슘, 황화 스트론튬, 황화 바륨, 붕화 마그네슘, 규화 마그네슘, 규화 칼슘, 규화 스트론튬 및 규화 바륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 발광장치가, 표시장치, 디지털 스틸 카메라, 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 모바일 컴퓨터, 기록 매체를 가진 휴대형 화상 재생 장치, 고글형 표시장치, 비디오 카메라, 및 휴대 전화로 이루어진 군으로부터 선택된 장치에 설치되는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 양극,음극,상기 양극과 상기 음극 사이에 제공된 유기 화합물층, 및상기 유기 화합물층과 상기 음극 사이에 제공되는 무기 화합물로 된 도전막을 포함하고,상기 도전막이 3.5 eV 이하의 일함수와 1 ×10-10S/m 이상의 도전율을 가진 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 6 항에 있어서, 상기 도전막이 주기율표의 2족으로부터 선택된 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 6 항에 있어서, 상기 도전막이 주기율표의 2족으로부터 선택된 원소를 포함하는 질화물, 황화물, 붕화물 또는 규화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 6 항에 있어서, 상기 도전막이 질화 칼슘, 질화 마그네슘, 황화 칼슘, 황화 마그네슘, 황화 스트론튬, 황화 바륨, 붕화 마그네슘, 규화 마그네슘, 규화 칼슘, 규화 스트론튬 및 규화 바륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 6 항에 있어서, 상기 발광장치가, 표시장치, 디지털 스틸 카메라, 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 모바일 컴퓨터, 기록 매체를 가진 휴대형 화상 재생 장치, 고글형 표시장치, 비디오 카메라, 및 휴대 전화로 이루어진 군으로부터 선택된 장치에 설치되는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 양극,음극,상기 양극과 상기 음극 사이에 제공된 유기 화합물층, 및상기 유기 화합물층과 상기 음극 사이에 제공되는 무기 화합물로 된 도전막을 포함하고,상기 도전막이 상기 음극보다 작은 일함수와 1 ×10-10S/m 이상의 도전율을 가진 재료로 이루어지고,상기 음극이 1∼20 nm의 두께를 가지며,상기 도전막이 1∼20 nm의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 11 항에 있어서, 상기 도전막이 주기율표의 2족으로부터 선택된 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 11 항에 있어서, 상기 도전막이 주기율표의 2족으로부터 선택된 원소를 포함하는 질화물, 황화물, 붕화물 또는 규화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 11 항에 있어서, 상기 도전막이 질화 칼슘, 질화 마그네슘, 황화 칼슘, 황화 마그네슘, 황화 스트론튬, 황화 바륨, 붕화 마그네슘, 규화 마그네슘, 규화 칼슘, 규화 스트론튬 및 규화 바륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 11 항에 있어서, 상기 발광장치가, 표시장치, 디지털 스틸 카메라, 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 모바일 컴퓨터, 기록 매체를 가진 휴대형 화상 재생 장치, 고글형 표시장치, 비디오 카메라, 및 휴대 전화로 이루어진 군으로부터 선택된 장치에 설치되는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 양극,음극,상기 양극과 상기 음극 사이에 제공된 유기 화합물층, 및상기 유기 화합물층과 상기 음극 사이에 제공되는 무기 화합물로 된 도전막을 포함하고,상기 도전막이 상기 음극보다 작은 일함수와 1 ×10-10S/m 이상의 도전율을 가진 재료로 이루어지고,상기 도전막이 1∼20 nm의 두께를 가지며,상기 음극과 상기 도전막이 70% 이상의 투과율을 가지는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 16 항에 있어서, 상기 도전막이 주기율표의 2족으로부터 선택된 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 16 항에 있어서, 상기 도전막이 주기율표의 2족으로부터 선택된 원소를 포함하는 질화물, 황화물, 붕화물 또는 규화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 16 항에 있어서, 상기 도전막이 질화 칼슘, 질화 마그네슘, 황화 칼슘, 황화 마그네슘, 황화 스트론튬, 황화 바륨, 붕화 마그네슘, 규화 마그네슘, 규화 칼슘, 규화 스트론튬 및 규화 바륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 16 항에 있어서, 상기 발광장치가, 표시장치, 디지털 스틸 카메라, 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 모바일 컴퓨터, 기록 매체를 가진 휴대형 화상 재생 장치, 고글형 표시장치, 비디오 카메라, 및 휴대 전화로 이루어진 군으로부터 선택된 장치에 설치되는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 양극,음극,상기 양극과 상기 음극 사이에 제공된 유기 화합물층, 및상기 유기 화합물층과 상기 음극 사이에 제공되는 무기 화합물로 된 도전막을 포함하고,상기 도전막이 3.5 eV 이하의 일함수와 1 ×10-10S/m 이상의 도전율을 가진 재료로 이루어지고,상기 음극이 1∼20 nm의 두께를 가지며,상기 도전막이 1∼20 nm의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 21 항에 있어서, 상기 도전막이 주기율표의 2족으로부터 선택된 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 21 항에 있어서, 상기 도전막이 주기율표의 2족으로부터 선택된 원소를 포함하는 질화물, 황화물, 붕화물 또는 규화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 21 항에 있어서, 상기 도전막이 질화 칼슘, 질화 마그네슘, 황화 칼슘, 황화 마그네슘, 황화 스트론튬, 황화 바륨, 붕화 마그네슘, 규화 마그네슘, 규화 칼슘, 규화 스트론튬 및 규화 바륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 21 항에 있어서, 상기 발광장치가, 표시장치, 디지털 스틸 카메라, 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 모바일 컴퓨터, 기록 매체를 가진 휴대형 화상 재생 장치, 고글형 표시장치, 비디오 카메라, 및 휴대 전화로 이루어진 군으로부터 선택된 장치에 설치되는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 양극,음극,상기 양극과 상기 음극 사이에 제공된 유기 화합물층, 및상기 유기 화합물층과 상기 음극 사이에 제공되는 무기 화합물로 된 도전막을 포함하고,상기 도전막이 3.5 eV 이하의 일함수와 1 ×10-10S/m 이상의 도전율을 가진 재료로 이루어지고,상기 음극과 상기 도전막이 70% 이상의 투과율을 가지며,상기 도전막이 1∼20 nm의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 26 항에 있어서, 상기 도전막이 주기율표의 2족으로부터 선택된 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 26 항에 있어서, 상기 도전막이 주기율표의 2족으로부터 선택된 원소를 포함하는 질화물, 황화물, 붕화물 또는 규화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 26 항에 있어서, 상기 도전막이 질화 칼슘, 질화 마그네슘, 황화 칼슘, 황화 마그네슘, 황화 스트론튬, 황화 바륨, 붕화 마그네슘, 규화 마그네슘, 규화칼슘, 규화 스트론튬 및 규화 바륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 26 항에 있어서, 상기 발광장치가, 표시장치, 디지털 스틸 카메라, 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 모바일 컴퓨터, 기록 매체를 가진 휴대형 화상 재생 장치, 고글형 표시장치, 비디오 카메라, 및 휴대 전화로 이루어진 군으로부터 선택된 장치에 설치되는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 기판의 절연 표면 위에 제공된 TFT와;상기 TFT에 전기적으로 접속되고, 양극, 음극, 그 양극과 음극 사이에 제공된 유기 화합물층, 및 그 유기 화합물층과 상기 음극 사이에 제공된 무기 화합물로 된 도전막을 포함하는 발광소자를 포함하고;상기 도전막이 상기 음극보다 작은 일함수와 1 ×10-10S/m 이상의 도전율을 가진 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 31 항에 있어서, 상기 도전막이 주기율표의 2족으로부터 선택된 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 31 항에 있어서, 상기 도전막이 주기율표의 2족으로부터 선택된 원소를포함하는 질화물, 황화물, 붕화물 또는 규화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 31 항에 있어서, 상기 도전막이 질화 칼슘, 질화 마그네슘, 황화 칼슘, 황화 마그네슘, 황화 스트론튬, 황화 바륨, 붕화 마그네슘, 규화 마그네슘, 규화 칼슘, 규화 스트론튬 및 규화 바륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 31 항에 있어서, 상기 발광장치가, 표시장치, 디지털 스틸 카메라, 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 모바일 컴퓨터, 기록 매체를 가진 휴대형 화상 재생 장치, 고글형 표시장치, 비디오 카메라, 및 휴대 전화로 이루어진 군으로부터 선택된 장치에 설치되는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 기판의 절연 표면 위에 제공된 TFT와;상기 TFT에 전기적으로 접속되고, 양극, 음극, 그 양극과 음극 사이에 제공된 유기 화합물층, 및 그 유기 화합물층과 상기 음극 사이에 제공된 무기 화합물로 된 도전막을 포함하는 발광소자를 포함하고;상기 도전막이 3.5 eV 이하의 일함수와 1 ×10-10S/m 이상의 도전율을 가진 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 36 항에 있어서, 상기 도전막이 주기율표의 2족으로부터 선택된 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 36 항에 있어서, 상기 도전막이 주기율표의 2족으로부터 선택된 원소를 포함하는 질화물, 황화물, 붕화물 또는 규화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 36 항에 있어서, 상기 도전막이 질화 칼슘, 질화 마그네슘, 황화 칼슘, 황화 마그네슘, 황화 스트론튬, 황화 바륨, 붕화 마그네슘, 규화 마그네슘, 규화 칼슘, 규화 스트론튬 및 규화 바륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 36 항에 있어서, 상기 발광장치가, 표시장치, 디지털 스틸 카메라, 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 모바일 컴퓨터, 기록 매체를 가진 휴대형 화상 재생 장치, 고글형 표시장치, 비디오 카메라, 및 휴대 전화로 이루어진 군으로부터 선택된 장치에 설치되는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 기판의 절연 표면 위에 제공된 TFT와;상기 TFT에 전기적으로 접속되고, 양극, 음극, 그 양극과 음극 사이에 제공된 유기 화합물층, 및 그 유기 화합물층과 상기 음극 사이에 제공된 무기 화합물로 된 도전막을 포함하는 발광소자를 포함하고;상기 도전막이 상기 음극보다 작은 일함수와 1 ×10-10S/m 이상의 도전율을 가진 재료로 이루어지고,상기 음극이 1∼20 nm의 두께를 가지며,상기 도전막이 1∼20 nm의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 41 항에 있어서, 상기 도전막이 주기율표의 2족으로부터 선택된 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 41 항에 있어서, 상기 도전막이 주기율표의 2족으로부터 선택된 원소를 포함하는 질화물, 황화물, 붕화물 또는 규화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 41 항에 있어서, 상기 도전막이 질화 칼슘, 질화 마그네슘, 황화 칼슘, 황화 마그네슘, 황화 스트론튬, 황화 바륨, 붕화 마그네슘, 규화 마그네슘, 규화 칼슘, 규화 스트론튬 및 규화 바륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 41 항에 있어서, 상기 발광장치가, 표시장치, 디지털 스틸 카메라, 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 모바일 컴퓨터, 기록 매체를 가진 휴대형 화상 재생 장치, 고글형 표시장치, 비디오 카메라, 및 휴대 전화로 이루어진 군으로부터 선택된 장치에 설치되는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 기판의 절연 표면 위에 제공된 TFT와;상기 TFT에 전기적으로 접속되고, 양극, 음극, 그 양극과 음극 사이에 제공된 유기 화합물층, 및 그 유기 화합물층과 상기 음극 사이에 제공된 무기 화합물로 된 도전막을 포함하는 발광소자를 포함하고;상기 도전막이 상기 음극보다 작은 일함수와 1 ×10-10S/m 이상의 도전율을 가진 재료로 이루어지고,상기 도전막이 1∼20 nm의 두께를 가지며,상기 음극과 상기 도전막이 70% 이상의 투과율을 가지는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 46 항에 있어서, 상기 도전막이 주기율표의 2족으로부터 선택된 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 46 항에 있어서, 상기 도전막이 주기율표의 2족으로부터 선택된 원소를포함하는 질화물, 황화물, 붕화물 또는 규화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 46 항에 있어서, 상기 도전막이 질화 칼슘, 질화 마그네슘, 황화 칼슘, 황화 마그네슘, 황화 스트론튬, 황화 바륨, 붕화 마그네슘, 규화 마그네슘, 규화 칼슘, 규화 스트론튬 및 규화 바륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 46 항에 있어서, 상기 발광장치가, 표시장치, 디지털 스틸 카메라, 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 모바일 컴퓨터, 기록 매체를 가진 휴대형 화상 재생 장치, 고글형 표시장치, 비디오 카메라, 및 휴대 전화로 이루어진 군으로부터 선택된 장치에 설치되는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 기판의 절연 표면 위에 제공된 TFT와;상기 TFT에 전기적으로 접속되고, 양극, 음극, 그 양극과 음극 사이에 제공된 유기 화합물층, 및 그 유기 화합물층과 상기 음극 사이에 제공된 무기 화합물로 된 도전막을 포함하는 발광소자를 포함하고;상기 도전막이 3.5 eV 이하의 일함수와 1 ×10-10S/m 이상의 도전율을 가진 재료로 이루어지고,상기 음극이 1∼20 nm의 두께를 가지며,상기 도전막이 1∼20 nm의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 51 항에 있어서, 상기 도전막이 주기율표의 2족으로부터 선택된 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 51 항에 있어서, 상기 도전막이 주기율표의 2족으로부터 선택된 원소를 포함하는 질화물, 황화물, 붕화물 또는 규화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 51 항에 있어서, 상기 도전막이 질화 칼슘, 질화 마그네슘, 황화 칼슘, 황화 마그네슘, 황화 스트론튬, 황화 바륨, 붕화 마그네슘, 규화 마그네슘, 규화 칼슘, 규화 스트론튬 및 규화 바륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 51 항에 있어서, 상기 발광장치가, 표시장치, 디지털 스틸 카메라, 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 모바일 컴퓨터, 기록 매체를 가진 휴대형 화상 재생 장치, 고글형 표시장치, 비디오 카메라, 및 휴대 전화로 이루어진 군으로부터 선택된 장치에 설치되는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 기판의 절연 표면 위에 제공된 TFT와;상기 TFT에 전기적으로 접속되고, 양극, 음극, 그 양극과 음극 사이에 제공된 유기 화합물층, 및 그 유기 화합물층과 상기 음극 사이에 제공된 무기 화합물로 된 도전막을 포함하는 발광소자를 포함하고;상기 도전막이 3.5 eV 이하의 일함수와 1 ×10-10S/m 이상의 도전율을 가진 재료로 이루어지고,상기 도전막이 1∼20 nm의 두께를 가지며,상기 음극과 상기 도전막이 70% 이상의 투과율을 가지는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 56 항에 있어서, 상기 도전막이 주기율표의 2족으로부터 선택된 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 56 항에 있어서, 상기 도전막이 주기율표의 2족으로부터 선택된 원소를 포함하는 질화물, 황화물, 붕화물 또는 규화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 56 항에 있어서, 상기 도전막이 질화 칼슘, 질화 마그네슘, 황화 칼슘, 황화 마그네슘, 황화 스트론튬, 황화 바륨, 붕화 마그네슘, 규화 마그네슘, 규화칼슘, 규화 스트론튬 및 규화 바륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 56 항에 있어서, 상기 발광장치가, 표시장치, 디지털 스틸 카메라, 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 모바일 컴퓨터, 기록 매체를 가진 휴대형 화상 재생 장치, 고글형 표시장치, 비디오 카메라, 및 휴대 전화로 이루어진 군으로부터 선택된 장치에 설치되는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 도전막이 희토 원소를 함유한 붕화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 도전막이 붕화 란타늄, 붕화 이트륨 및 붕화 세륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 6 항에 있어서, 상기 도전막이 희토 원소를 함유한 붕화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 6 항에 있어서, 상기 도전막이 붕화 란타늄, 붕화 이트륨 및 붕화 세륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 11 항에 있어서, 상기 도전막이 희토 원소를 함유한 붕화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 11 항에 있어서, 상기 도전막이 붕화 란타늄, 붕화 이트륨 및 붕화 세륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 16 항에 있어서, 상기 도전막이 희토 원소를 함유한 붕화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 16 항에 있어서, 상기 도전막이 붕화 란타늄, 붕화 이트륨 및 붕화 세륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 21 항에 있어서, 상기 도전막이 희토 원소를 함유한 붕화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 21 항에 있어서, 상기 도전막이 붕화 란타늄, 붕화 이트륨 및 붕화 세륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 26 항에 있어서, 상기 도전막이 희토 원소를 함유한 붕화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 26 항에 있어서, 상기 도전막이 붕화 란타늄, 붕화 이트륨 및 붕화 세륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 31 항에 있어서, 상기 도전막이 희토 원소를 함유한 붕화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 31 항에 있어서, 상기 도전막이 붕화 란타늄, 붕화 이트륨 및 붕화 세륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 36 항에 있어서, 상기 도전막이 희토 원소를 함유한 붕화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 36 항에 있어서, 상기 도전막이 붕화 란타늄, 붕화 이트륨 및 붕화 세륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 41 항에 있어서, 상기 도전막이 희토 원소를 함유한 붕화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 41 항에 있어서, 상기 도전막이 붕화 란타늄, 붕화 이트륨 및 붕화 세륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 46 항에 있어서, 상기 도전막이 희토 원소를 함유한 붕화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 46 항에 있어서, 상기 도전막이 붕화 란타늄, 붕화 이트륨 및 붕화 세륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 51 항에 있어서, 상기 도전막이 희토 원소를 함유한 붕화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 51 항에 있어서, 상기 도전막이 붕화 란타늄, 붕화 이트륨 및 붕화 세륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
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- 제 56 항에 있어서, 상기 도전막이 붕화 란타늄, 붕화 이트륨 및 붕화 세륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
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