KR20070004974A - 발광소자 및 그 제조방법, 및 상기 발광소자를 사용한발광장치 - Google Patents

발광소자 및 그 제조방법, 및 상기 발광소자를 사용한발광장치 Download PDF

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KR20070004974A
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

본 발명은 대향하는 한 쌍의 전극 사이에 전하발생층을 개재한 복수의 전계발광층이 적층되고, 전계발광층을 손상시키지 않고 스퍼터링에 의해 전계발광층 위에 전하발생층을 형성할 수 있는 발광소자 및 발광장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 전계발광층 중에서, 전계발광층 위에 스퍼터링에 의해 형성되는 전하발생층에 가장 가까운 층에 쉽게 에칭되지 않는 재료를 사용한다. 구체적으로는 벤조옥사졸 유도체나 피리딘 유도체를 사용한다.
전극, 발광, 소자, 유도체, 스퍼터링

Description

발광소자 및 그 제조방법, 및 상기 발광소자를 사용한 발광장치{LIGHT-EMITTING ELEMENT AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME, AND LIGHT-EMITTING DEVICE USING THE LIGHT-EMITTING ELEMENT}
본 발명은 발광소자 및 그 제조방법, 및 상기 발광소자를 사용한 발광장치에 관한 것이다.
발광 재료를 사용한 발광소자에는, 초경량, 고속 응답성, 직류 저전압 구동 등의 특징이 있어, 차세대 플랫 패널 디스플레이에 적용될 것으로 기대되고 있다. 발광 소자를 매트릭스형으로 배치한 발광장치는, 종래의 액정표시장치와 비교하여, 시야각이 넓고 시인성이 높다는 점에서 우수하다.
발광소자의 발광 메커니즘은 다음과 같다. 한 쌍의 전극 사이에 전계발광층을 개재하고 전압을 인가함으로써, 음극으로부터 주입된 전자 및 양극으로부터 주입된 정공이 전계발광층의 발광중심에서 재결합하여 분자 여기자를 형성하고, 그 분자 여기자가 기저 상태로 되돌아 올 때 에너지를 방출하여 발광한다고 알려져 있다. 여기 상태에는 단일항 여기와 삼중항 여기가 있다고 알려져 있는데, 어느 여기 상태를 거쳐도 발광할 수 있다고 여겨지고 있다.
발광소자의 특성을 향상시키는 데에는 재료와 관련하여 많은 문제가 있다. 따라서, 이러한 문제를 극복하기 위해 소자구조의 개량이나 재료개발 등이 진행되고 있다.
소자구조의 일례로서, 고휘도 발광시에 수명을 연장하기 위해, 대향하는 양극전극과 음극전극 사이에 복수의 발광 유닛이 전하발생층에 의해 구분되도록 적층되는 구조를 가지는 발광소자가 보고되었다(특허문헌 1, 비특허문헌 1). 전하발생층은 캐리어를 주입하는 역할을 하고, 투광성이 높은 물질을 함유할 필요가 있다.
[특허문헌 1]
일본 특개 No. 2003-45676호
[비특허문헌 1]
Toshio Matsumoto, Takeshi Nakada, Jun Endo, Koichi Mori, Norihumi Kawamura, Akira Tokoi, Junji Kido, IDW' 03, pp.1285-1288
[발명이 해결하고자 하는 과제]
특허문헌 1 및 비특허문헌 1에서는 전하발생층으로서 투광성이 높은 투명 도전막을 사용한다. 그러나 인듐주석산화물(ITO)로 대표되는 투명도전막을 스퍼터링법으로 전계발광층 위에 형성하면, 전계발광층이 손상(스퍼터 손상)을 받는다는 문제가 있다. 또한 증착법을 이용하여 투명도전막을 형성할 경우, 형성되는 전극의 투과율, 및 저항률이 낮아져, 바람직하지 못하다. 따라서, 전계발광층에 손상을 주지 않고, 스퍼터링법을 이용해서 전계발광층 위에 전극을 형성 할 수 있는 발광소자 및 발광장치의 제안이 요구된다.
본 발명에서는, 상기 문제를 감안하여, 스퍼터링법을 이용한 막 형성에 기인한 전계발광층의 손상을 저감할 수 있는 발광소자의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 스퍼터링법을 이용한 막 형성에 기인한 손상이 저감된 발광소자 및 발광장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
본 발명에 따른 발광소자는 제1 전극과 제2 전극 사이에, 복수(적어도 2개)의 전계발광층과, 1개 또는 복수(적어도 1개)의 전하발생층을 포함한다. 전계발광층과 전하발생층은 교대로 적층되고, 각 전계발광층은 스퍼터링에 의한 증착에서 플라즈마에 의해 쉽게 에칭되지 않는 재료를 함유하는 층을 가진다. 그리고 전계발광층에 있어서 쉽게 에칭되지 않는 재료를 포함하는 층이 전하발생층보다 먼저 형성되도록 전계발광층과 전하발생층이 적층된다.
즉, 전계발광층 중, 전계발광층 위에 스퍼터링법으로 형성되는 전하발생층에 접하는 층에는 스퍼터링에 의한 증착에서 플라즈마에 의해 쉽게 에칭되지 않는 재료를 사용한다. 보다 구체적으로는, 제2 전극보다 제1 전극을 먼저 형성할 경우, 전하발생층의 제1 전극 측에, 전하발생층과 접하도록, 벤조옥사졸 유도체, 또는 피리딘 유도체를 함유하는 층을 형성한다.
이후, 본 명세서에서는 발광소자의 한 쌍의 전극 중, 처음으로 형성된 전극을 제1 전극, 나중에 형성된 전극을 제2 전극이라고 한다.
일반식 (1)은 본 발명에 사용하는 벤조옥사졸 유도체의 구조를 나타낸다.
[화학식 (1)]
Figure 112006083745759-PCT00001
(여기에서, Ar은 아릴기를 나타내고, R1 ~ R4는 각각 독립적으로 1 ~ 10의 탄소수를 가지는 수소, 할로겐, 시아노기, 알킬기, 1 ~ 10의 탄소수를 가지는 할로알킬기, 또는 1 ~ 10의 탄소수를 가지는 알콕실기다. 또는, R1 ~ R4는 치환이나 비치환 아릴기, 또는 치환이나 비치환 복소환기다.)
일반식 (2)는 본 발명에 사용하는 피리딘 유도체의 구조를 나타낸다.
[화학식 (2)]
Figure 112006083745759-PCT00002
(여기에서, 2개의 X는 같은 구조 또는 다른 구조를 가질 수 있다. R1 ~ R8은 독립적으로 1 ~ 10의 탄소수를 가지는 수소, 할로겐, 시아노기, 알킬기, 1 ~ 10의 탄소수를 가지는 할로알킬기, 또는 1 ~ 10의 탄소수를 가지는 알콕실기다. 또는, R1 ~ R8은 치환이나 비치환 아릴기, 또는 치환이나 비치환 복소환기다.)
본 발명에 따른 발광소자는 제1 전극과 제2 전극, 및 제1 전극과 제2 전극 사이에 전하발생층에 의해 구분되도록 적층된 복수의 전계발광층을 포함한다. 실제로 발광이 얻어지는 층(발광층) 이외에도, 캐리어(전자·정공) 수송성이 높은 재료를 포함하는 층이나, 캐리어 주입성이 높은 재료를 포함하는 층 등을 조합해서 각 전계발광층을 형성해도 된다.
예를 들면, 음극을 제1 전극, 양극을 제2 전극으로 하면, 전계발광층 중에서 가장 전하발생층에 가깝고, 정공 주입성 또는 정공수송성을 가지는 층으로서, 상기 쉽게 에칭되지 않는 재료를 사용한다. 구체적으로 벤조옥사졸 유도체를 사용할 경우에는, 예를 들면 벤조옥사졸 유도체 외에도 테트라시아노-퀴노디메탄(이하, TCQn이라고 한다), FeCL3, 풀러렌(이하 C60이라고 한다), 테트라플루오로-테트라시아노-퀴노디메틴(이하, F4TCNQ라고 한다)의 어느 하나 또는 복수의 재료를 포함하는 층을 전하발생층의 제1 전극 측에 전하발생층과 접하도록 형성한다.
또한 예를 들면, 양극을 제1 전극, 음극을 제2 전극으로 할 경우, 전계발광층 중 가장 전하발생층에 가깝고, 전자주입성 또는 전자수송성을 갖는 층으로서, 전술한 쉽게 에칭되지 않는 재료를 사용한다. 구체적으로, 벤조옥사졸 유도체를 사용할 경우에는, 벤조옥사졸 유도체 외에도, 알칼리금속, 알칼리토금속, 또는 전이금속의 어느 하나 또는 복수의 재료를 포함하는 층을 전하발생층의 제1 전극 측에 전하발생층과 접하도록 형성한다.
상기 구성에 의해, 전하발생층으로서, 스퍼터링법으로 형성한 투명도전막, 예를 들면 인듐주석산화물(ITO), 또는 규소를 함유한 인듐주석산화물, 2 ~ 20%의 산화아연(ZnO)을 포함하는 산화인듐 등을 사용한 경우에도, 전계발광층에 대한 스퍼터 데미지를 억제할 수 있다. 따라서 전하발생층을 형성하기 위한 재료의 선택의 폭이 넓어진다.
본 발명에 있어서, 제2 전극에 스퍼터링법으로 형성한 투명도전막을 사용하더라도, 전계발광층 중 제2 전극에 접하는 층에 상기 스퍼터링에 의한 증착에서 플라즈마에 의해 쉽게 에칭되지 않는 재료를 포함하는 층을 형성함으로써 전계발광층에 대한 스퍼터 데미지를 억제할 수 있다.
한편, 본 발명의 발광장치는, 액티브 매트릭스형에 한정되지 않고, 패시브 매트릭스형으로 해도 된다. 또한, 본 발명은 1개의 전계발광층만 포함한 발광소자에 적용할 수 있다.
[발명의 효과]
전술한 바와 같이, 본 발명에서는, 스퍼터링법을 이용해서 전계발광층 위에 전하발생층 또는 제2 전극을 형성할 경우에, 전계발광층이 받는 손상을 저감할 수 있는 발광소자의 제조방법을 얻을 수 있다. 또한 이에 따라 스퍼터링법에 의한 막 형성에 기인한 불량이 억제될 수 있는 발광소자 및 발광장치를 제공할 수 있다. 따라서 전계발광층 위에 형성되는 전하발생층의 재료의 선택의 폭을 넓힐 수 있다.
도 1은 본 발명의 발광소자를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 발광소자를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 발광소자를 나타내는 도면이다.
도 4는 백색발광을 얻기 위한 본 발명의 발광소자를 나타내는 도면이다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 발광소자를 사용한 발광장치의 일례를 나타내는 도 면이다.
도 6은 휘도-전류밀도 특성을 나타내는 도면이다.
도 7은 전류효율-휘도 특성을 나타내는 도면이다.
도 8은 휘도-전압 특성을 나타내는 도면이다.
도 9는 전류-전압 특성을 나타내는 도면이다.
도 10a 내지 10g는 본 발명의 발광장치를 사용한 전자기기의 일례를 나타내는 도면이다.
도 11a 및 11b는 백색발광을 얻기 위한 본 발명의 발광장치를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 발광장치를 나타내는 등가 회로도다.
도 13은 본 발명의 발광장치를 나타내는 등가 회로도다.
도 14는 본 발명의 발광장치를 나타내는 등가 회로도다.
본 발명의 실시예에 관하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 그 범위로부터 일탈하지 않는 한 그 형태 및 상세한 내용을 다양하게 변경할 수 있다는 것은 당업자라면 용이하게 이해된다. 따라서 본 발명은 이하에 나타내는 실시예의 기재 내용에 한정되어 해석되지 않는다.
도 1을 이용하여 본 발명의 발광소자의 구성에 관하여 설명한다. 도 1에 본 발명에 따른 발광소자의 구성을 모식적으로 나타낸다. 본 발명의 발광소자(108)는 기판(100) 위에 형성되고, 제1 전극(101)과 제2 전극(105) 사이에 전하발생층(103)을 개재하고, 전계발광층이 복수 적층된 구성을 가진다. 이때 실제로는 기판(100)과 발광소자(108) 사이에는 각종 층이나 반도체 소자 등이 설치된다.
제1 전극(101)과 제2 전극(105)의 어느 한쪽은 양극, 다른 한쪽은 음극에 해당한다. 본 발명에서는 전계발광층(102) 중에서, 전계발광층(102) 위에 형성되는 전하발생층(103)에 가장 가까운 층(106)에 벤조옥사졸 유도체 또는 피리딘 유도체 등의 스퍼터링에 의한 증착에서 플라즈마에 의해 쉽게 에칭되지 않는 재료를 포함한다. 구체적으로는 제1 전극(102)이 양극, 제2 전극(105)이 음극인 경우, 전하발생층(103)에 가장 가까운 층(106)에 전자주입성을 갖게 하기 위해, 벤조옥사졸 유도체를 사용할 경우에는, 벤조옥사졸 유도체와 함께 알칼리금속, 알칼리토금속, 전이금속의 어느 하나 또는 복수의 재료를 포함한다.
한편, 제1 전극(101)이 음극, 제2 전극(105)이 양극인 경우, 전하발생층(103)에 가장 가까운 층에, 층(106)에 정공 주입성을 갖게 하기 위해, 벤조옥사졸 유도체를 사용할 경우에는, 벤조옥사졸 유도체와 함께 TCQn, FeCl3, C60, F4TCNQ의 어느 하나 또는 복수의 재료를 포함한다.
또한 전하발생층(103)과 동일하게, 제2 전극(105)을 형성할 때에 스퍼터링법을 이용하는 경우에는, 제2 전극(105)에 가장 가까운 층(107)에, 상기 재료를 사용함으로써, 전계발광층에 대한 스퍼터 데미지를 억제하는 효과를 얻을 수 있다. 구 체적으로는, 제2 전극이 투명도전막으로 형성되어 있는 윗면출사형 소자, 제1 전극 및 제2 전극이 투명도전막으로 형성되어 있는 양면출사형 소자에 본 발명을 적용함으로써, 스퍼터 데미지에 기인하는 불량을 억제할 수 있다.
또한 전계발광층(102(104))은 각각 적어도 발광층 및 스퍼터링에 의한 증착으로 플라즈마에 의해 쉽게 에칭되지 않는 재료를 포함하는 층(106(107))을 포함한다. 발광층 및 층(106(107)) 외에도, 정공주입층, 정공수송층, 정공 저지층, 전자수송층, 전자주입층 등을 적절히 조합하여 전계발광층(102(104))을 구성하고, 쉽게 에칭되지 않는 재료를 포함하는 층은 이들 층들의 역할을 겸해도 된다. 전계발광층(102(104))은 단층이어도 되고, 복수의 층을 적층한 구조여도 된다.
본 발명의 첫 번째 구성으로서, 스퍼터링에 의한 증착에서 플라즈마에 의해 쉽게 에칭되지 않는 재료를 포함하는 층은 하기 일반식 (1)에 나타내는 벤조옥사졸 유도체를 함유하고, 전하발생층과 접해서 설치된다.
[화학식 (1)]
Figure 112006083745759-PCT00003
(여기에서, Ar은 아릴기를 나타내고, R1 ~ R4는 각각 독립적으로 1 ~ 10의 탄소수를 가지는 수소, 할로겐, 시아노기, 알킬기, 1 ~ 10의 탄소수를 가지는 할로 알킬기, 또는 1 ~ 10의 탄소수를 가지는 알콕실기다. 또는, R1 ~ R4는 치환이나 비치환 아릴기, 또는 치환이나 비치환 복소환기다.)
일반식 (1)로 나타낸 벤조옥사졸 유도체에 포함되는 구체적인 재료로는 구조식 (3) 내지 (5)로 나타낸 재료를 들 수 있다.
[화학식 (3)]
Figure 112006083745759-PCT00004
[화학식 (4)]
Figure 112006083745759-PCT00005
[화학식 (5)]
Figure 112006083745759-PCT00006
본 발명의 다른 구조로서, 스퍼터링에 의한 증착에서 플라즈마에 의해 쉽게 에칭되지 않는 재료를 포함하는 층은 하기 일반식 (2)로 나타내는 피리딘 유도체를 함유하고, 전하발생층에 접하게 설치된다.
[화학식 (2)]
Figure 112006083745759-PCT00007
(여기에서, 2개의 X는 같은 구조 또는 다른 구조를 가질 수 있다. R1 ~ R8은 독립적으로 1 ~ 10의 탄소수를 가지는 수소, 할로겐, 시아노기, 알킬기, 1 ~ 10의 탄소수를 가지는 할로알킬기, 또는 1 ~ 10의 탄소수를 가지는 알콕실기다. 또는, R1 ~ R8은 치환이나 비치환 아릴기, 또는 치환이나 비치환 복소환기다.)
일반식 (2)로 나타낸 피리딘 유도체에 포함되는 구체적인 재료로는 구조식 (6) 내지 (9)로 나타낸 재료를 들 수 있다.
[화학식 (6)]
Figure 112006083745759-PCT00008
[화학식 (7)]
Figure 112006083745759-PCT00009
[화학식 (8)]
Figure 112006083745759-PCT00010
[화학식 (9)]
Figure 112006083745759-PCT00011
본 발명에 따른 발광소자에 있어서, 전계발광층(102, 104)에서 캐리어의 재결합으로 발생한 빛은 제1 전극층(101), 및 제2 전극층(105) 모두로부터 외부로 방출된다. 즉, 두 전극은 투명도전막을 사용하여 형성한다.
전계발광층(102, 104)에는 공지의 재료를 사용할 수 있는데, 저분자계 재료를 사용할 수도 있고, 고분자계 재료를 사용할 수도 있다. 전계발광층(102, 104)을 형성하는 재료에는, 유기화합물 재료만 포함하거나, 유기화합물과 함께 무기화합물을 일부 포함한다.
본 발명에 있어서, 한 쌍의 전극 사이에 형성되는 전계발광층(102, 104)을 구성하는 전공 주입층, 정공수송층, 발광층, 또는 전자수송층에 사용하는 구체적인 재료를 이하에 나타낸다.
전공 주입층을 형성하는 정공주입 재료로는, 유기화합물 중에서는, 포르피린계 화합물이 효과적이고, 프탈로시아닌(이하, H2-Pc라고 한다), 구리 프탈로시아닌(이하, Cu-Pc라고 한다) 등을 사용할 수 있다. 또한, 도전성 고분자화합물에 화학 도핑을 실시한 재료, 예를 들면 폴리스티렌 술폰산(이하, PSS라고 한다)을 도프한 폴리에틸렌 디옥시티오펜(이하, PEDOT라고 한다) 등을 사용할 수도 있다. 벤조옥사졸 유도체와, TCQn, FeCl3, C60, 및 F4TCNQ의 어느 하나 또는 복수의 재료를 포함하는 재료를 사용할 수도 있다.
정공수송층을 형성하는 정공수송성 재료로는, 방향족 아민계 화합물(즉, 벤젠고리-질소의 결합을 가지는 것)이 바람직하다. 광범위하게 이용되는 재료로는 예를 들면, N, N'-비스(3-메틸페닐)-N, N'-디페닐-[1, 1'-비페닐]-4, 4'-디아민(이하, TPD라고 한다), 그 유도체인 4, 4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐-아미노]-비페닐(이하, α-NPD라고 한다)이나, 4, 4', 4"-트리스(N-카르바졸일)-트리페닐아민(이하, TCTA라고 한다), 4, 4', 4"-트리스(N, N-디페닐-아미노)-트리페닐아민(이하, TDATA라고 한다), 4, 4', 4"-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐-아미노]-트리페닐아민 (이하, MTDATA라고 한다) 등의 스타버스트형 방향족 아민계 화합물을 들 수 있다.
발광층을 형성하는 발광성 재료로는, 구체적으로는, 트리스(8-퀴놀리노라토)알루미늄(이하, Almq3라고 한다), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리노라토)알루미늄(이하, Almq3라고 한다), 비스(10-히드록시벤조[h]-퀴놀리노라토)베릴륨(이하, BeBq2라고 한다), 비스(2-메틸-8-퀴놀리노라토)-(4-히드록시-비페닐)-알루미늄(이하, BAlq라고 한다), 비스[2-(2-히드록시페닐)-벤조옥사졸라토]아연(이하, Zn(BOX)2라고 한다), 비스[2-(2-히드록시페닐)-벤조티아졸라토]아연(이하, Zn(BTZ)2라고 한다) 등의 금속착체, 및 각종 형광색소가 효과적이다.
게스트 재료와 조합해서 발광층을 형성할 경우에는, 퀴나크리돈, 디에틸 퀴나크리돈(이하, DEQD라고 한다), 디메틸 퀴나크리돈(이하, DMQD라고 한다), 루브렌, 페릴렌, 쿠마린, 쿠마린 545T(이하, C545T라고 한다), DPT, Co-6, PMDFB, BTX, ABTX, DCM, DCJT, 및 트리스(2-페닐피리딘)인듐(이하, Ir(ppy)3이라고 한다), 2, 3, 7, 8, 12, 13, 17, 18-옥타에틸-21H, 23H-포르피린-백금(이하, PtOEP라고 한다) 등의 삼중항 발광재료(인광재료)를 게이트 재료로 사용할 수 있다.
전자수송층을 형성하는 전자 수송성 재료로는, 전술한 Alq3, Almq3, BeBq2 등의 퀴놀린 골격 또는 벤조퀴놀린 골격을 가지는 금속착체나, 혼합배위자 착체인 BAlq 등이 바람직하다. Zn(BOX)2, Zn(BTZ)2 등의 옥사졸계, 티아졸계 배위자를 가지는 금속착체도 있다. 또한, 금속착체 이외에도, 2-(4-비페닐)-5-(4-tert-부틸페 닐)-1, 3, 4-옥사디아졸(이하, PBD라고 한다), 1, 3-비스[5-(p-tert-부틸페닐)-1, 3, 4-옥사디아졸-2-일]벤젠(이하, OXD-7이라고 한다) 등의 옥사디아졸 유도체, 또는 3-(4-tert-부틸페닐)-4-페닐-5-(4-비페닐일)-1, 2, 4-트리아졸(이하, TAZ라고 한다), 3-(4-tert-부틸페닐)-4-(4-에틸페닐)-5-(4-비페닐일)-1, 2, 4-트리아졸(이하, p-EtTAZ라고 한다) 등의 트리아졸 유도체를 사용할 수도 있다.
전자주입층을 형성하는 전자주입성 재료로는 구체적으로는, LiF, CsF 등의 알칼리금속 할로겐 화합물이나, CaF2 등의 알칼리토류 할로겐 화합물, 또는 Li2O 등의 알칼리 금속산화물 등의 절연체의 초박막이 주로 사용된다. 또한, 리튬 아세틸 아세토네이트(약칭: Li(acac))나 8-퀴놀리노라토-리튬(약칭: Liq) 등의 알칼리금속 착체도 효과적이다.
또한, 벤조옥사졸 유도체와, 알칼리금속, 알칼리토금속, 전이금속의 어느 하나 또는 복수의 재료를 포함하도록 해도 된다.
도 1은 2개의 전계발광층을 포함하는 구성을 나타낸다. 그러나, 구성이 여기에 한정되는 것은 아니고, 3개 이상의 층을 포함하는 구성을 적용해도 된다. 적층된 전계발광층은 같은 구성을 가질 필요는 없고, 다른 재료로 구성된 전계발광층을 적층해도 된다.
[실시예 1]
본 실시예에서는 제1 전극을 양극, 제2 전극을 음극으로 한 예를 도 2를 참 조하여 설명한다.
우선, 기판(200) 위에 발광소자로서 제1 전극(201)을 형성한다. 이때 본 실시예에서 제1 전극(201)은 양극의 역할을 한다. 재료로 투명도전막인 ITO를 사용하여 스퍼터링에 의해 막 두께 110nm로 제1 전극(201)을 형성한다.
다음으로, 양극의 역할을 하는 제1 전극(201) 위에 전계발광층(202)을 형성한다. 본 실시예의 전계발광층(202)은 정공주입층(211), 정공수송층(212), 발광층(213), 전자수송층(214), 전자주입층(215)의 적층 구조를 가진다.
상부에 제1 전극(201)이 형성된 기판을 시중의 진공증착장치의 기판 홀더에 제1 전극(201)이 형성된 면을 아래쪽으로 해서 고정한다. 그리고, 진공증착장치의 내부에 구비된 증발원에 구리 프탈로시아닌(이하, Cu-Pc라고 한다)을 삽입하여, 저항가열법을 이용한 증착법에 의해 20nm의 막 두께로 정공주입층(211)을 형성한다. 정공주입층(211)을 형성하는 재료로는, 공지의 정공주입성 재료를 사용할 수 있다.
정공수송성이 뛰어난 재료로 정공수송층(212)을 형성한다. 정공수송층(212)을 형성하는 재료로는, 공지의 정공수송성 재료를 사용할 수 있는데, 본 실시예에서는 4, 4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐-아미노]-비페닐(이하, α-NPD라고 한다)을 사용하여 동일한 방법에 의해, 40nm의 막 두께로 정공수송층(212)을 형성한다.
그리고 발광층(213)을 형성한다. 발광층(213)에서 정공과 전자가 재결합하여 발광이 일어난다. 본 실시예에서는, 발광층(213)을 형성하는 재료로는, 호스트 재료가 되는 트리스(8-퀴놀리노라토)알루미늄(이하, Alq3이라고 한다)과, 게스트 재료 가 되는 디메틸퀴나크리돈(이하, DMQD라고 한다)을 사용하고, DMQD가 1질량%로 포함되도록 공증착법에 의해 40nm의 막 두께로 형성한다.
계속해서, 전자수송층(214)을 형성한다. 공지의 전자 수송 재료를 사용하여 전자수송층(214)을 형성할 수 있다. 본 실시예에서는, AlQ3을 사용하여 증착법에 의해 20nm의 막 두께로 전자수송층(214)을 형성한다.
다음으로, 전자주입층(215)을 형성한다. 전자주입층(215)은, 일반식 (1)로 나타내는 벤조옥사졸 유도체를 사용해서 형성한다. 이에 따라, 전하발생층 또는 전극으로부터 전계발광층에 대한 전자의 주입을 촉진시키는 것과 함께, 전하발생층 또는 전극의 형성에 의해 전계발광층이 손상되는 것을 억제할 수 있다. 구체적으로는, 전자주입성을 높이기 위해서, 일반식 (1)로 나타내는 벤조옥사졸 유도체를 사용하여, 알칼리금속, 알칼리토금속, 전이금속 중 어느 하나를 함유하는 층을 형성한다. 본 실시예에서는, 하기 구조식 (3)으로 나타낸 4, 4'-비스(5-메틸 벤조옥사졸-2-일) 스틸벤과 알칼리금속인 Li를 사용하여, Li이 1질량% 포함되도록 20nm의 막 두께로 공증착법에 의해 형성한다.
[화학식 (3)]
Figure 112006083745759-PCT00012
이렇게 하여, 정공주입층(211), 정공수송층(212), 발광층(213), 전자수송 층(214), 및 전자주입층(215)(쉽게 에칭되지 않는 재료를 포함하는 층)을 적층해서 형성되는 전계발광층(202)을 형성한 후, 전하발생층(203)을 스퍼터링법에 의해 형성한다. 또한, 전하발생층(203)은 투광성 재료를 포함하는 것이 바람직하고, 본 실시예에서는 전계발광층(202) 위에 ITO(10nm)를 스퍼터링법에 의해 형성하여, 전하발생층(203)을 얻는다.
전하발생층(203) 위에 전계발광층(204)을 형성한다. 전계발광층(204)은, 상기 전계발광층(202)과 동일한 방식으로 형성하면 된다. 본 실시예에서는, 정공주입층(216)으로서 Cu-Pc(20nm), 정공수송층(217)으로서 α-NPD(40nm), 발광층(218)으로서 DMQD를 1질량％ 포함하는 Alq3(40nm), 전자수송층(219)으로서 Alq3(20nm), 전자주입층(스퍼터링에 의한 증착에서 플라즈마에 의해 쉽게 에칭되지 않는 재료를 포함하는 층)(220)으로서 Li을 1질량％ 포함하는 벤조옥사졸 유도체(20nm)를 형성한다.
그리고 나서, 전계발광층(204)을 형성한 후, 음극으로서 기능하는 제2 전극(205)으로서 ITO를 스퍼터링법에 의해 110nm의 두께로 형성한다.
본 실시예에서 제조한 발광소자는, 전계발광층 중에서 전하발생층에 가장 가까운 층에 스퍼터링에 의한 증착에서 플라즈마에 의해 쉽게 에칭되지 않는 재료를 포함하는 층을 형성한다. 이로써, 스퍼터링법으로 막을 형성할 때 전계발광층이 받는 손상을 저감할 수 있다. 이때, 벤조옥사졸 유도체 외에, 비리딘 유도체를 사용한 경우에도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
전계발광층 중에서 스퍼터링법에 의해 형성되는 투명도전막에 가장 가까운 층에 쉽게 에칭되지 않는 재료를 포함하여 형성함으로써, 전계발광층에 주는 손상을 저감할 수 있는지 확인하기 위해, 실험을 했다.
제1 전극인 ITO 위에, 정공주입층으로서 Cu-Pc(20nm), 정공수송층으로서 α-NPD(40nm), 발광층(218)으로서 DMQD를 1질량％ 포함하는 Alq3(40nm), 전자수송층으로서 Alq3(20nm)을 형성한다. 그리고, 전자주입층으로서 Li을 1질량％ 포함하도록 알칼리금속인 Li과 상기 구조식 (3)으로 나타내는 4, 4'-Bis(5-메틸 벤조옥사졸-2-일)스틸벤(20nm)을 사용하여 형성한다. 그 후 스퍼터링법에 의해 ITO(110nm)를 형성했다. 본 실험에서 제작한 소자를 소자 1이라고 한다.
[비교예 1]
비교예 1로서, 전계발광층 중에서 스퍼터링법에 의해 형성된 투명도전막에 가장 가까운 층에 스퍼터링에 의한 증착에서 플라즈마에 의해 에칭되기 어려운 재료를 사용하지 않은 소자를 제조했다.
제1 전극인 ITO 위에, 전자주입층으로서 Li을 1질량％ 포함하는 상기 구조식 (3)으로 나타내는 4, 4'-Bis(5-메틸 벤조옥사졸-2-일)스틸벤(20nm), 전자수송층으로서 Alq3(20nm), 발광층으로서 DMQD를 1질량％ 포함하는 Alq3(40nm), 정공수송층으로서 α-NPD(40nm), 정공주입층으로서 Cu-Pc(20nm)를 형성했다. 그 후, 스퍼터링법에 의해 ITO(110nm)를 형성했다. 본 비교예에서 형성된 소자를 소자 2라고 한다.
[비교예 2]
비교예 2로서, 전계발광층 중, 스퍼터링법에 의해 형성된 투명도전막에 가장 가까운 층에, 스퍼터링에 의한 증착에서 플라즈마에 의해 쉽게 에칭되지 않는 재료를 사용하지 않는 소자를 제조했다. 본 비교예에서 제조한 소자는, 비교예 1에서 제조한 소자와 동일하게 α-NPD까지 형성한 후, 정공주입층으로서 형성한 Cu-Pc를 막 두께를 40nm로 형성했다. 그 후에, 스퍼터링법에 의해 1TO(110nm)를 형성했다. 본 비교예에서 형성한 소자를 소자 3이라고 한다.
소자 1, 소자 2, 소자 3의 휘도-전류밀도 특성을 도 6에, 전류효율-휘도 특성을 도 7에, 휘도-전압 특성을 도 8에, 전류-전압 특성을 도 9에 나타낸다. 도 6 내지 도 9를 통해 알 수 있듯이, 소자 1은 소자 2 및 소자 3과 비교하여, 소자 특성이 양호하다.
소자 1의 구성은 실시예 1에서 제조한 발광소자의 구성에 포함된다. 실시예 1에서 제조한 발광소자에서도 스퍼터링에 의한 증착에서 플라즈마에 의해 쉽게 에칭되지 않는 재료를 사용함으로써 전계발광층에 대한 스퍼터 데미지를 방지하는 효과가 있다는 것이 확인되었다.
[실시예 2]
본 실시예에서는, 도 3을 참조하여 제1 전극을 음극, 제2 전극을 양극으로 한 예에 관하여 설명한다.
우선, 기판(300) 위에 발광소자의 제1 전극(301)을 형성한다. 이때 본 실시 예에서 제1 전극(301)은 음극의 역할을 한다. 재료로서 투명도전막인 ITO를 사용하여, 스퍼터링법에 의해 110nm의 막 두께로 제1 전극(301)을 형성한다.
다음으로, 음극의 역할을 하기 위해 제1 전극(301) 위에 전계발광층(302)을 형성한다. 이때 본 실시예에 있어서 전계발광층(302)은 전자주입층(311), 전자수송층(312), 발광층(313), 정공수송층(314), 정공주입층(315)으로 이루어진 적층 구조를 가진다.
제1 전극(301) 위에 전자주입성이 우수한 재료로 전자주입층(311)을 형성한다. 전자주입층(311)을 형성하는 재료로는, 공지의 전자주입성 재료를 사용할 수 있다. 본 실시예에서는 벤조옥사졸 유도체와 알칼리금속인 Li를 사용하고, Li이 1질량%로 포함되도록, 20nm의 막 두께로 공증착법에 의해 전자주입층(311)을 형성한다.
다음으로, 전자수송층(312)을 형성한다. 전자수송층(312)을 형성하는 재료로는 공지의 전자수송 재료를 사용할 수 있다. 본 실시예에서는, Alq3을 사용하여, 증착에 의해 막 두께 20nm인 전자수송층(312)을 형성한다.
그리고 발광층(313)을 형성한다. 발광층(313)에서 정공과 전자가 재결합하여 발광이 발생한다. 본 실시예에서는, 발광층(313)을 형성하는 재료 중, 호스트 재료로 Alq3, 게스트 재료로 DMQD를 사용하고, DMQD가 10질량% 포함되도록, 발광층(313)을 막 두께 40nm로 공증착법에 의해 형성한다.
다음으로 정공수송성이 우수한 재료를 사용하여 정공수송층(314)을 형성한 다. 정공수송층(314)을 형성하는 재료로는, 공지의 정공수송성 재료를 사용할 수 있다. 본 실시예에서는 α-NPD를 증착법에 의해 40nm의 막 두께로 형성한다.
다음으로 정공주입층(315)을 형성한다. 정공주입층(315)은 일반식 (1)로 나타내는 벤조옥사졸 유도체를 사용하여 형성한다. 이에 따라, 전하발생층 또는 전극으로부터 전계발광층으로의 정공의 주입을 촉진할 뿐만 아니라, 전하발생층 또는 전극의 형성에 수반되는 전계발광층의 손상을 방지할 수 있다. 구체적으로는, 정공주입성을 높이기 위해, 일반식 (1)로 나타내는 벤조옥사졸 유도체를 사용하고, 벤조옥사졸 유도체와 TCQn, FeCl3, C60, F4TCNQ의 어느 하나 또는 복수의 재료를 함유하는 층을 형성한다. 이때 본 실시예에서는 하기 구조식 (3)으로 나타내는 4, 4'-Bis(5-메틸 벤조옥사졸-2-일)스틸벤과 TCQn을 포함하는 층을 20nm의 막 두께로 공증착법에 의해 형성한다.
[화학식 (3)]
Figure 112006083745759-PCT00013
이렇게 하여, 전자주입층(311), 전자수송층(312), 발광층(313), 정공수송층(314), 및 정공주입층(315)을 적층해서 형성되는 전계발광층(302)을 형성한 후, 전하발생층(303)을 스퍼터링법에 의해 형성한다. 전하발생층(303)은 투광성 재료를 포함하는 것이 바람직하고, 본 실시예에서는 전계발광층(302) 위에 ITO(10nm)를 스 퍼터링법에 의해 형성하여, 전하발생층(303)을 얻는다.
전하발생층(303) 위에 전계발광층(304)을 형성한다. 전계발광층(304)은 상기 전계발광층(302)과 동일하게 형성하면 된다. 본 실시예에서는 전자주입층(316)으로 Li을 1질량% 포함하는 벤조옥사졸 유도체(20nm), 전자수송층(317)으로 Alq3(20nm), 발광층(318)으로 DMQD를 1질량% 포함하는 Alq3(40nm), 정공수송층(319)으로 α-NPD(40nm), 정공주입층(320)으로 벤조옥사졸 유도체와 TCQn(20nm)을 포함하는 층을 형성한다.
그리고, 전계발광층(304)을 형성한 후, 양극의 역할을 하는 제2 전극(305)으로 ITO를 스퍼터링법에 의해 110nm의 막 두께로 형성한다.
본 실시예에서 제조한 발광소자에 있어서, 전계발광층 중에서 전하발생층에 가장 가까운 층이 스퍼터링에 의한 증착에서 플라즈마에 의해 쉽게 에칭되지 않는 재료를 포함하도록 형성한다. 이로써, 스퍼터링법으로 막을 형성할 때 전계발광층이 받는 손상을 저감할 수 있다. 이때 벤조옥사졸 유도체뿐만 아니라, 비리딘 유도체를 사용한 경우에도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
[실시예 3]
본 실시예에서는 실시예 1 및 2에서 제조한 발광소자를 사용한 발광장치의 구조를 도 4, 및 도 11a 내지 14를 참조하여 설명한다.
복수의 전계발광층을 적층한 발광소자를 사용한 발광장치에 있어서, 예를 들 면 백색발광을 얻고자 할 경우, 종래에는, 각 발광소자에 있어서 제1 색의 전계발광층(예를 들면 적색을 발광하는 전계발광층), 제2 색의 전계발광층(예를 들면 녹색을 발광하는 전계발광층), 제3 색의 전계발광층(예를 들면 청색을 발광하는 전계발광층)을 동일한 순서로 적층했다. 그러나, 모든 발광소자가 동일한 적층구조를 가지면, 모든 발광원소로부터 백색발광을 얻을 필요가 있는데, 빛의 간섭효과나 각 층의 저항치의 차이 등으로 인해, 착색하지 않은 백색발광을 얻기 곤란했다. 즉, 원하는 발광색을 얻기 위해 각 층의 두께 등을 엄격히 조정할 필요가 있었다. 또한, 각 발광 재료에 따라 시간에 따른 특성의 변화가 다르므로, 특정 시간 후에 발광은 더 이상 백색이 아니고, 특정 색의 발광이 두드러지는 경우도 있었다. 모든 원소들이 동일한 적층 구조를 가지면, 시간에 따른 특성의 변화로 인해 발광색의 변화에 대처할 수 없었다.
결과적으로, 본 실시예에서는 각 발광소자의 적층구조를 도 4, 및 도 11a와 같이 구성함으로써, 백색발광을 얻는다. 도 4, 및 도 11a에 있어서, 하나의 기판 위에 3개의 발광소자(501, 502, 503)가 형성되어 있고, 이들 3개의 발광소자는 하나의 발광소자를 형성한다. 각 발광소자에 있어서, 발광층은 전하발생층(552)을 개재하고 제1 전극(551) 위에 적층하고, 제2 전극(553)은 최상층에 형성한다.
발광소자(501)에서는 제1 색의 전계발광층(511), 제2 색의 전계발광층(512), 제3 색의 전계발광층(513)의 순으로 적층하고, 발광소자(502)에서는, 제2 색의 전계발광층(521), 제3 색의 전계발광층(522), 제1 색의 전계발광층(523)의 순으로 적층하고, 발광소자(503)에서는, 제3 색의 전계발광층(531), 제1 색의 전계발광 층(532), 제2 색의 전계발광층(533)의 순으로 적층한다. 이렇게 각 발광소자의 전계발광층의 적층 순서를 다르게 함으로써, 각 발광소자로는 백색발광을 얻을 수 없지만, 전체 발광소자로는 백색발광을 얻을 수 있다. 발광소자(501)에서는 제1 색이 강하게 발광하고, 발광소자(502)에서는 제2 색이 강하게 발광하며, 발광소자(503)에서는 제3 색이 강하게 발광한다.
액티브 매트릭스의 경우, 각 발광소자를 독립적으로 구동할 수 있으므로, 시간에 따른 각 발광 재료의 특성의 변화에 대처할 수 있게 되어, 더 오랜 시간 백색을 발광할 수 있다.
예를 들면, 도 11b에 나타낸 바와 같이, 시간의 변화에 따라 제1 발광색이 두드러지면, 제1 색이 강하게 발광하는 제1 발광소자에 흐르는 전류를 제1 컨트롤러(561)에 의해 감소시키고, 제2 색이 강하게 발광하는 제2 발광소자에 흐르는 전류를 제2 컨트롤러(562)에 의해 증가시키고, 제3 색이 강하게 발광하는 제3 발광소자에 흐르는 전류를 제3 컨트롤러(563)에 의해 증가시켜, 전체적으로 백색발광을 유지한다. 전술한 바와 같이, 컨트롤러를 사용하여 각 발광소자에 흐르는 전류의 양을 변화시켜, 전체적인 화소로서 발광색을 조정한다.
도 4는 제2 전극이 양극인 경우를 나타낸다. 그러나, 제2 전극이 음극인 구조를 이용할 수도 있다. 또한, 본 실시예에서는 백색발광인 경우를 나타냈지만, 본 발명은 원하는 색을 발광하고자 할 때 적용할 수도 있다. 본 실시예에서는 3개의 전계발광층을 적층하는 예를 나타냈지만, 이 구조에 한정되지 않고, 2개 이상의 층을 적층해도 동일한 효과를 얻을 수 있다. 구체적으로, 본 실시예와 같이 3개의 발 광소자에 3개의 전계발광층이 각각 적층되어 하나의 화소를 이루거나, 2개의 발광소자에 2개의 전계발광층이 각각 적층되어 하나의 화소를 이루거나, 1개의 발광소자에 3개 이상의 전계발광층이 적층되어 하나의 화소를 이룰 수 있다. 또는, 2개의 발광소자에 3개의 전계발광층이 각각 적층되어 하나의 화소를 이루거나, 4개의 발광소자에 3개의 전계발광층이 각각 적층되어 하나의 화소를 이룰 수 있다.
또한, 각 발광소자에 있어서 전계발광층의 막 두께는 달라도 된다. 예를 들면, 본 실시예에서, 제1 색의 각 발광층(511, 523, 532)의 막 두께는 달라도 된다. 결과적으로, 색을 원하는 발광색으로 할 수 있도록 각 발광소자에 있어서 발광색의 특성이 다르다.
이때, 동일 화소에서 각 발광소자에 인가하는 전류의 양을 변화시키기 위해, 전원선의 전위를 변화시키는 방법이나, 전원선의 동일 전위를 인가하고 소스선 구동회로로부터의 신호를 변환하는 방법을 이용할 수 있다.
도 12는 발광장치의 등가 회로를 나타내는데, 동일 화소 내에서 각 발광소자에 전기적으로 연결된 전원선은 독립적이고 각 발광소자에 인가되는 전위는 변화할 수 있다.
도 12에서, 각 화소(1101R, 1101G, 1101B)에 3개의 발광소자를 개별적으로 설치하고, 발광소자에 인가된 전위를 보내는 전원선은 3개의 발광소자에 독립적으로 설치한다. 따라서 전원선(1106)은 개별적으로 각 발광소자에 독립적인 전위를 인가할 수 있으므로, 3개의 발광소자의 휘도는 독립적으로 조정할 수 있다.
또한, 각 화소는 소스선 구동회로(1104)와 게이트선 구동회로(1105)에 접속 되고, 소스선 구동회로(1104)와 게이트선 구동회로(1105)로부터의 신호에 의해 조정된다.
시간에 따른 각 발광소자의 변화에 의한 휘도색의 변화는 모니터용 발광소자, 또는 발광소자의 점등시간과 사전에 측정한 발광소자의 열화 특성의 결과를 이용하여 계산한다. 모니터회로(1108)에 의해 측정되는 시간에 따른 변화의 정도는 전원선(1106)에 입력되어 각 발광소자에 인가되는 전위가 결정된다.
컨트롤러(1107)는 소스선 구동회로(1104), 게이트선 구동회로(1105), 전원선(1106)을 조정하는 데에 사용된다. 이때 전원선(1106)만이 복수의 전위를 인가하는 데에 사용되어도 되고, 컨트롤러(1107)는 소스선 구동회로(1104)와 게이트선 구동회로(1105)를 조정하는 데에 사용될 수 있다.
전술한 바와 같이, 1개의 화소에 있어서 3개의 발광소자의 휘도는 독립적으로 조정될 수 있다. 또한, 도 12에서, 개별적으로 화소(1101R)에 적색필터를 설치하고, 화소(1101G)에 녹색필터를 설치하고, 화소(1101B)에 청색필터를 설치할 수 있어, 발광장치를 표시하는 데에 사용할 수 있다. 본 발명에 따른 발광장치를 사용함으로써, 시간의 변화에 따른 색의 변화를 억제할 수 있고, 높은 휘도로 더욱 긴 수명을 실현할 수 있다. 따라서 발광장치를 표시하는 데에 사용하더라도, 시간의 변화에 따른 색의 변화를 억제할 수 있고, 높은 휘도로 더욱 긴 수명을 실현할 수 있는 표시를 얻을 수 있다.
도 13은 발광장치의 등가 회로를 나타내는데, 전원선의 동일 전위가 인가되고, 소스선 구동회로(1204)로부터 화소에 인가되는 영상신호가 변화한다.
도 13에서, 각 화소(1201R, 1201G, 1201B)에 3개의 발광소자를 설치하고, 발광소자에 인가된 전위를 보내는 전원선을 3개의 발광소자에 공통으로 설치한다. 따라서 전원선(1206)으로부터 각 발광소자에 인가된 전위는 동일한 전위다.
도 13에서, 각 화소는 소스선 구동회로(1204)와 게이트선 구동회로(1205)에 접속되고, 소스선 구동회로(1204)와 게이트선 구동회로(1205)로부터의 신호에 의해 조정된다.
또한, 각 발광소자의 휘도는 소스선 구동회로(1204)로부터 인가된 영상신호에 의해 조정된다. 영상신호를 변화시킴으로써, 게이트선 구동회로(1205)로부터의 신호에 의해 제1 TFT(1211)가 온 상태가 되면 제2 TFT(1212)의 게이트에 인가되는 전압이 변화되어, 전원선으로부터 발광소자에 인가되는 전류의 양이 변화된다.
시간에 따른 각 발광소자의 변화에 의한 휘도색의 변화는 모니터용 발광소자, 또는 발광소자의 점등시간과 사전에 측정한 발광소자의 열화 특성의 결과를 이용하여 계산한다. 모니터회로(1208)에 의해 측정되는 시간에 따른 변화의 정도는 전원선(1206)에 입력되어 각 발광소자에 인가되는 전위가 결정된다.
컨트롤러(1207)는 소스선 구동회로(1204), 게이트선 구동회로(1205), 전원선(1206)을 조정하는 데에 사용된다. 이때 전원선(1206)만이 복수의 전위를 인가하는 데에 사용되어도 되고, 컨트롤러(1207)는 소스선 구동회로(1204)와 게이트선 구동회로(1205)를 조정하는 데에 사용될 수 있다.
전술한 바와 같이, 1개의 화소에 있어서 3개의 발광소자의 휘도는 독립적으로 조정될 수 있다. 또한, 도 13에서, 개별적으로 화소(1201R)에 적색필터를 설치 하고, 화소(1201G)에 녹색필터를 설치하고, 화소(1201B)에 청색필터를 설치할 수 있어, 발광장치를 표시하는 데에 사용할 수 있다. 본 발명에 따른 발광장치를 사용함으로써, 시간의 변화에 따른 색의 변화를 억제할 수 있고, 높은 휘도로 더욱 긴 수명을 실현할 수 있다. 따라서 발광장치를 표시하는 데에 사용하더라도, 시간의 변화에 따른 색의 변화를 억제할 수 있고, 높은 휘도로 더욱 긴 수명을 실현할 수 있는 표시를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 액티브 매트릭스형 발광장치뿐만 아니라 패시브 매트릭스형 발광장치에 적용할 수도 있다. 도 14는 본 발명이 패시브 매트릭스형 발광장치에 적용된 등가 회로를 나타낸다.
도 14에서, 각 화소(1301R, 1301G, 1301B)는 3개의 발광소자를 포함한다. 각 발광소자는 소스선 구동회로(1304)와 게이트선 구동회로(1305)로부터 입력된 신호에 근거하여 조정된다. 또한, 각 발광소자의 휘도는 소스선 구동회로(1304)로부터 인가되는 전류치에 의해 결정된다. 소스선 구동회로(1304)로부터 인가되는 전류치는 전원회로(1306)와 컨트롤러(1307)에 의해 조정된다. 전원회로(1306)는 시간에 따른 발광소자의 변화 정도에 의존하는 발광소자에 적용되는 전류의 양을 결정하는 데에 사용되는데, 이는 모니터회로(1308)에 의해 계산된다.
전술한 바와 같이, 1개의 화소에 있어서 3개의 발광소자의 휘도는 독립적으로 조정될 수 있다. 또한, 도 14에서, 개별적으로 화소(1301R)에 적색필터를 설치하고, 화소(1301G)에 녹색필터를 설치하고, 화소(1301B)에 청색필터를 설치할 수 있어, 발광장치를 표시하는 데에 사용할 수 있다. 본 발명에 따른 발광장치를 사용 함으로써, 시간의 변화에 따른 색의 변화를 억제할 수 있고, 높은 휘도로 더욱 긴 수명을 실현할 수 있다. 따라서 발광장치를 표시하는 데에 사용하더라도, 시간의 변화에 따른 색의 변화를 억제할 수 있고, 높은 휘도로 더욱 긴 수명을 실현할 수 있는 표시를 얻을 수 있다.
[실시예 4]
본 실시예에서는, 화소부에 본 발명에 따른 발광소자를 가지는 발광장치에 대해서 도 5a 및 5b를 이용하여 설명한다. 도 5a는 발광장치를 나타내는 평면도, 도 5b는 도 5a를 A-A'로 절단한 단면도다. 점선으로 표시된 부호 801은 구동회로부(소스측 구동회로), 802는 화소부, 803은 구동회로부(게이트측 구동회로)다. 또한, 804는 밀봉기판, 805는 밀봉재이며, 밀봉재(805)로 둘러싸인 내측은 공간(807)으로 되어 있다.
부호 808은 소스측 구동회로(801)와 게이트측 구동회로(803)에 입력되는 신호를 전송하는 배선을 나타내고, 배선(808)은 외부입력단자의 역할을 하는 FPC(flexible print circuit)(809)로부터 영상신호, 클록신호, 스타트신호, 리셋신호 등을 수신한다. 여기에 FPC만을 나타낸다. 그러나 PWB(printed wiring borad)를 FPC에 접속해도 된다. 본 명세서의 발광장치에는 발광장치 본체 자체뿐만 아니라 FPC나 PWB가 부착된 발광장치도 포함하는 것으로 한다.
다음으로, 단면구조에 관하여 도 5b를 이용하여 설명한다. 기판(810) 위에는 구동회로부 및 화소부가 형성되어 있는데, 여기에는 구동회로부인 소스측 구동회 로(801)와 화소부(802)가 표시되어 있다.
소스측 구동회로(801)는 n채널형 TFT(823)와 p채널형 TFT(824)를 조합한 CMOS회로로 형성된다. 구동회로를 형성하는 TFT는 공지의 CMOS회로, PMOS회로 또는 NMOS회로로 형성해도 된다. 본 실시예에서는 기판 위에 구동회로를 형성한 드라이버 일체형을 나타내지만, 반드시 일체형일 필요는 없고, 구동회로를 기판 위가 아닌 외부에 형성할 수도 있다.
화소부(802)는 스위칭용 TFT(811)와, 전류제어용 TFT(812)와 그 전류제어용 TFT(812)의 드레인에 전기적으로 접속된 제 1 전극(813)을 포함하는 복수의 화소로 형성된다. 이때, 제1 전극(813)의 단부를 덮도록 절연층(814)이 형성되어 있다. 여기에서는 포지티브형 감광성 아크릴 수지막을 사용하여 절연층(814)을 형성한다.
커버리지를 향상시키기 위해, 절연층(814)의 상단부 또는 하단부에 곡률이 있는 곡면을 형성하도록 한다. 예를 들면, 절연층(814)의 재료로 포지티브형 감광성 아크릴을 사용하는 경우, 절연층(814)의 상단부에만 곡률반경(0.2μm ~ 3μm)을 가지는 곡면을 가지게 하는 것이 바람직하다. 절연층(814)으로는 빛 조사에 의해 에칭제에 불용해성이 되는 네거티브형, 및 빛 조사에 의해 에칭제에 용해성이 되는 포지티브형 중 어느 것을 사용해도 된다.
제1 전극(813) 위에는, 제1 전계발광층(815), 전하발생층(816), 제2 전계발광층(817) 및 제2 전극(818)이 형성된다. 제1 전계발광층(815) 및 제2 전계발광층(817)은 증착 마스크를 사용한 증착법, 또는 잉크젯법으로 형성된다. 전하발생층(816)은 스퍼터링법으로 형성되고, 제2 전극(818)은 투명도전막으로 형성된다. 발광소자(819)의 구성은, 예를 들면 실시예 1이나 실시예 2에 나타낸 전계발광층의 구성으로 하면 된다.
또한, 밀봉재(805)로 밀봉기판(804)을 소자기판(810)에 점착함으로써, 소자기판(810), 밀봉기판(804), 및 밀봉재(805)로 둘러싸인 공간에 발광소자(819)가 구비된 구조로 한다. 공간(807)에는 충전제를 충전하는데, 불활성 기체(질소나 아르곤 등)를 충전하거나, 밀봉재를 충전한다.
밀봉재(805)에는 에폭시계 수지를 사용하는 것이 바람직하고, 이들 재료는 될 수 있는 한 수분이나 산소를 투과하지 않는 재료인 것이 바람직하다. 또한, 밀봉기판(804)에 사용하는 재료로 유리기판이나 석영기판 외에도, FRP(Fiberglass-Reinforced Plastics), PVF(polyvinyl fluoride), 마일라, 폴리에스테르 또는 아크릴 등으로 된 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
이상과 같이 하여, 본 발명에 따른 발광소자를 가지는 발광장치를 얻을 수 있다. 본 발명에서는 2개의 전계발광층을 적층했지만, 3개 이상의 층을 적층할 수도 있다.
[실시예 5]
본 실시예에서는 본 발명의 발광소자를 사용하여 제조된 발광장치를 그 일부에 포함하는 여러 가지 전기기기에 관하여 설명한다.
본 발명을 이용하여 형성되는 발광장치를 사용하여 제조된 전기기기로서, 비디오카메라, 디지털카메라, 고글형 디스플레이, 네비게이션 시스템, 음향재생장치 (카 오디오, 오디오 컴포넌트 등), 노트형 PC, 게임기기, 휴대정보단말(모바일 컴퓨터, 휴대전화, 휴대형 게임기 또는 전자서적 등), 기록매체를 구비한 화상재생장치(구체적으로는 디지털 비디오 디스크(DVD) 등의 기록매체를 재생하고, 그 화상을 표시할 수 있는 표시장치를 구비한 장치) 등을 들 수 있다. 이들 전기기기의 구체적인 예를 도 10a 내지 10g에 나타낸다.
도 10a는 표시장치로서, 케이싱(2001), 지지대(2002), 표시부(2003), 스피커부(2004), 비디오 입력단자(2005) 등을 포함한다. 표시장치는 본 발명을 이용하여 형성되는 발광장치를 그 표시부(2003)에 사용함으로써 제조된다. 표시장치에는 PC용, TV 방송 수신용, 광고표시용 등의 모든 정보표시용 장치가 포함된다.
도 10b는 노트형 PC로서, 본체(2201), 케이싱(2202), 표시부(2203), 키보드(2204), 외부접속포트(2205), 포인팅 마우스(2206) 등을 포함한다. PC는 본 발명을 이용하여 형성되는 발광장치를 그 표시부(2203)에 사용함으로써 제조된다.
도 10c는 모바일 컴퓨터로, 본체(2301), 표시부(2302), 스위치(2303), 조작키(2304), 적외선 포트(2305) 등을 포함한다. 모바일 컴퓨터는 본 발명을 이용하여 형성되는 발광장치를 그 표시부(2302)에 사용함으로써 제조된다.
도 10d는 기록매체를 구비한 휴대형 화상재생장치(구체적으로는 DVD 재생장치)로서, 본체(2401), 케이싱(2402), 표시부A(2403), 표시부B(2404), 기록매체(DVD 등) 판독부(2405), 조작키(2406), 스피커부(2407) 등을 포함한다. 표시부A(2403)는 주로 화상정보를 표시하고, 표시부B(2404)는 주로 문자정보를 표시하지만, 본 발명을 이용하여 형성되는 발광장치를 이들 표시부A(2403), 표시부B(2404)에 사용함으 로써 제조된다. 기록매체를 구비한 화상재생장치에는 가정용 게임기기 등도 포함된다.
도 10e는 고글형 디스플레이로서, 본체(2501), 표시부(2502), 암부(2503)를 포함한다. 고글형 디스플레이는 본 발명을 이용해서 형성되는 발광장치를 그 표시부(2502)에 사용함으로써 제조된다.
도 10f는 비디오 카메라로, 본체(2601), 표시부(2602), 케이싱(2603), 외부접속포트(2604), 리모콘 수신부(2605), 수상부(2606), 배터리(2607), 음성입력부(2608), 조작키(2609), 접안부(2610) 등을 포함한다. 비디오 카메라는 본 발명을 이용해서 형성되는 발광장치를 그 표시부(2602)에 사용함으로써 제조된다.
도 10g는 휴대전화로, 본체(2701), 케이싱(2702), 표시부(2703), 음성입력부(2704), 음성출력부(2705), 조작키(2706), 외부접속포트(2707), 안테나(2708) 등을 포함한다. 휴대전화는 본 발명에 따라 형성되는 발광장치를 그 표시부(2703)에 사용함으로써 제조된다.
본 발명에 따른 발광소자를 사용함으로써, 고휘도 발광시에 긴 수명이 실현되는 발광소자 및 발광장치를 제조할 수 있고, 스퍼터 데미지로 인한 결함이 적어진다.
[부호의 설명]
100: 기판 101: 제1 전극
102: 전계발광층 103: 전하발생층
105: 제2 전극 106: 전하발생층에 가장 가까운 층
107: 제2 전극에 가장 가까운 층 108: 발광소자
200: 기판 201: 제1 전극
202: 전계발광층 203: 전하발생층
204: 전계발광층 205: 제2 전극
211: 정공주입층 212: 정공수송층
213: 발광층 214: 전자수송층
215: 전자주입층 216: 정공주입층
217: 정공수송층 218: 발광층
219: 전자수송층 221: 전자주입층
300: 기판 301: 제1 전극
302: 전계발광층 303: 전하발생층
304: 전계발광층 305: 제2 전극
311: 전자주입층 312: 전자수송층
313: 발광층 314: 정공수송층
315: 정공주입층 316: 전자주입층
317: 전자수송층 318: 발광층
319: 정공수송층 320: 정공주입층
501: 발광층 502: 발광층
503: 발광층 511: 제1 색의 전계발광층
512: 제2 색의 전계발광층 513: 제3 색의 전계발광층
521: 제2 색의 전계발광층 522: 제3 색의 전계발광층
523: 제1 색의 전계발광층 531: 제3 색의 전계발광층
532: 제1 색의 전계발광층 533: 제2 색의 전계발광층
551: 제1 전극 552: 전하발생층
553: 제2 전극 561: 제1 컨트롤러
562: 제2 컨트롤러 563: 제3 컨트롤러
801: 소스측 구동회로 802: 화소부
803: 게이트측 구동회로 804: 밀봉기판
805: 밀봉재 807: 공간
809: FPC(flexible print circuit) 810: 소자기판
811: 스위칭용 TFT 812: 전류제어용 TFT
813: 제1 전극 814: 절연층
815: 전계발광층 816: 전하발생층
817: 전계발광층 818: 제2 전극
819: 발광소자 823: n채널형 TFT
824: p채널형 TFT 2001: 케이싱
2002: 지지대 2003: 표시부
2004: 스피커부 2005: 비디오 입력단자
2201: 본체 2202: 케이싱
2203: 표시부 2204: 키보드
2205: 외부접속포트 2206: 포인팅 마우스
2301: 본체 2302: 표시부
2303: 스위치 2304: 조작키
2305: 적외선 포트 2401: 본체
2402: 케이싱 2403: 표시부A
2404: 표시부B 2405: 기록매체 판독부
2406: 조작키 2407: 스피커부
2501: 본체 2502: 표시부
2503: 암부 2601: 본체
2602: 표시부 2603: 케이싱
2604: 외부접속포트 2605: 리모콘 수신부
2606: 수상부 2607: 배터리
2608: 음성입력부 2609: 조작키
2610: 접안부 2701: 본체
2702: 케이싱 2703: 표시부
2704: 음성입력부 2705: 음성출력부
2706: 조작키 2707: 외부접속포트
2708: 안테나

Claims (22)

  1. 발광층과,
    상기 발광층 위에 전하발생층과,
    상기 발광층과 상기 전하발생층 사이에 벤조옥사졸 유도체를 함유하는 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  2. 발광층과,
    상기 발광층 위에 전하발생층과,
    상기 발광층과 상기 전하발생층 사이에 피리딘 유도체를 함유하는 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  3. 제1 발광층과,
    상기 제1 발광층 위에 벤조옥사졸 유도체를 함유하는 제1 층과,
    상기 벤조옥사졸 유도체를 함유하는 제1 층 위에 전하발생층과,
    상기 전하발생층 위에 제2 발광층과,
    상기 제2 발광층 위에 벤조옥사졸 유도체를 함유하는 제2 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  4. 제1 발광층과,
    상기 제1 발광층 위에 피리딘 유도체를 함유하는 제1 층과,
    상기 피리딘 유도체를 함유하는 제1 층 위에 전하발생층과,
    상기 전하발생층 위에 제2 발광층과,
    상기 제2 발광층 위에 피리딘 유도체를 함유하는 제2 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 벤조옥사졸 유도체를 함유하는 제2 층 위에 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 피리딘 유도체를 함유하는 제2 층 위에 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  7. 적어도 2개의 발광층과,
    적어도 1개의 전하발생층과,
    적어도 1개의 벤조옥사졸 유도체를 함유하는 층을 포함하는 발광소자로서,
    상기 전하발생층은 상기 각각의 발광층 사이에 형성하고,
    상기 벤조옥사졸 유도체를 함유하는 층은 상기 전하발생층에 접하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  8. 적어도 2개의 발광층과,
    적어도 1개의 전하발생층과,
    적어도 1개의 피리딘 유도체를 함유하는 층을 포함하는 발광소자로서,
    상기 전하발생층은 상기 각각의 발광층 사이에 형성하고,
    상기 피리딘 유도체를 함유하는 층은 상기 전하발생층에 접하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  9. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,
    상기 전하발생층은 스퍼터링에 의해 형성하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  10. 제 1항 내지 제 4항 및 제 7항 및 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전하발생층은 투명도전막인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  11. 제 1항 내지 제 4항 및 제 7항 및 제 8항 중 어느 한 항에 따른 발광소자를 사용한 발광장치.
  12. 적어도 2개의 발광층을 형성하는 단계와,
    적어도 1개의 전하발생층을 형성하는 단계를 포함하는 발광소자의 제조방법으로서,
    상기 각각의 발광층 위에 벤조옥사졸 유도체를 함유하는 층을 형성하고,
    상기 전하발생층을 상기 벤조옥사졸 유도체를 함유하는 층에 접하도록 형성하는 것을 특징으로 하는 발광소자의 제조방법.
  13. 적어도 2개의 발광층을 형성하는 단계와,
    적어도 1개의 전하발생층을 형성하는 단계를 포함하는 발광소자의 제조방법으로서,
    상기 각각의 발광층 위에 피리딘 유도체를 함유하는 층을 형성하고,
    상기 전하발생층을 상기 피리딘 유도체를 함유하는 층에 접하도록 형성하는 것을 특징으로 하는 발광소자의 제조방법.
  14. 제 12항 또는 제 13항에 있어서,
    상기 전하발생층은 스퍼터링에 의해 형성하는 것을 특징으로 하는 발광소자의 제조방법.
  15. 제 12항에 있어서,
    스퍼터링에 의해 상기 벤조옥사졸 유도체를 함유하는 층 위에 전극을 형성하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자의 제조방법.
  16. 제 13항에 있어서,
    스퍼터링에 의해 상기 피리딘 유도체를 함유하는 층 위에 전극을 형성하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자의 제조방법.
  17. 제 12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 전하발생층은 투명도전막인 것을 특징으로 하는 발광소자의 제조방법.
  18. 1개의 화소 내에 제1 발광소자와 제2 발광소자를 포함하는 발광장치로서,
    상기 각각의 제1 및 제2 발광소자는,
    다른 형태의 제1 발광층 및 제2 발광층과,
    상기 제1 발광층과 상기 제2 발광층 사이에 벤조옥사졸 유도체를 함유하는 층과,
    상기 벤조옥사졸 유도체를 함유하는 층과 상기 제2 발광층 사이에 형성된 전하발생층을 포함하고,
    상기 각각의 제1 및 제2 발광소자에 있어서 상기 제1 및 제2 발광층의 적층 순서가 다른 것을 특징으로 하는 발광장치.
  19. 1개의 화소 내에 제1 발광소자와 제2 발광소자를 포함하는 발광장치로서,
    상기 각각의 제1 및 제2 발광소자는,
    다른 형태의 제1 발광층 및 제2 발광층과,
    상기 제1 발광층과 상기 제2 발광층 사이에 피리딘 유도체를 함유하는 층과,
    상기 피리딘 유도체를 함유하는 층과 상기 제2 발광층 사이에 형성된 전하발생층을 포함하고,
    상기 각각의 제1 및 제2 발광소자에 있어서 상기 제1 및 제2 발광층의 적층 순서가 다른 것을 특징으로 하는 발광장치.
  20. 제 18항 또는 제 19항에 있어서,
    상기 각각의 제1 및 제2 발광소자는 제3 발광층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  21. 제 18항 또는 제 19항에 있어서,
    상기 발광장치는 상기 제1 및 제2 발광소자로 흐르는 전류의 양을 독립적으로 조정하기 위한 조정수단을 가지는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  22. 제 18항 또는 제 19항에 있어서,
    상기 전하발생층은 투명도전막인 것을 특징으로 하는 발광장치.
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