KR20070061800A - 발광 소자 및 이 발광 소자를 사용하는 발광 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 목적은 발광 시간이 누적될지라도 구동 전압이 미세하게 증가하는 발광 소자를 제공하는데 있다. 본 발명의 다른 목적은 막 두께가 증가할지라도 저항값이 미세하게 증가하는 발광 소자를 제공하는데 있다. 본 발명의 발광 소자는 제 1 및 제 2전극 사이에 정공들이 발생하는 제 1층, 전자들이 발생하는 제 2층, 및 발광물질을 가지는 제 3층을 포함한다. 제 1 및 제 3층은 상기 제 1 및 제 2전극과 각각 접촉한다. 제 2 및 제 3층은 제 2전극의 전위가 제 1전극의 전위보다 높도록 발광 소자에 전압을 인가할때 제 2층에서 생성된 전자들을 제 3 층에 주입하기 위하여 서로 접속된다.
발광소자, 발광 시간, 구동 전압, 막 두께, 저항값
Description
본 발명은 한 쌍의 전극들 사이에 발광 물질을 가진 층을 포함하는 발광 소자, 특히 발광 소자의 구조에 관한 것이다.
최근 몇년동안, 디스플레이 장치 등을 위하여 사용되는 많은 발광 소자들은 발광 물질을 가진 층이 한 쌍의 전극들 사이에 삽입되는 구조를 가진다. 이러한 발광 소자는 한 전극으로부터 주입되는 전자 및 다른 전극으로부터 주입되는 정공의 재결합에 의하여 형성되는 여기 전자(excited electron)가 기저 상태로 리턴할때 발광한다.
이들 많은 발광 소자들은 구동전압이 발광 시간의 누적과 함께 증가되는 문제점을 가진다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 예컨대 특허 문헌 1은 임의의 구조를 가진 화합물을 사용하는 유기 EL 소자를 개시하며, 여기서 구동 전압 등의 상승은 유기 EL 소자를 구동시킬때 억제된다. [특허 문헌 1]: 국제특허공개 WO98/30071
본 발명의 목적은 발광 시간이 누적될지라도 구동전압이 미세하게 증가하는 발광 소자를 제공하는데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 막 두께가 증가할지라도 저항값이 미세하게 증가하는 발광 소자를 제공하는데 있다.
본 발명의 양상에 있어서, 발광 소자는 서로 대향하도록 설치된 제 1 전극 및 제 2전극 사이에 제 1층, 제 2층 및 제 3층을 포함한다. 제 1, 제 2 및 제 3층은 제 1 및 제 3층 사이에 제 2층을 삽입하면서 서로 적층된다. 제 1층은 제 1전극과 접촉되며, 제 3층은 제 2전극과 접촉된다. 제 1층은 정공들을 발생하는 반면에, 제 2층은 전자들을 발생한다. 제 3층은 발광 물질을 포함한다. 제 2층 및 제 3층은 제 2전극의 전위가 제 1전극의 전위보다 높도록 발광 소자에 전압을 인가할때 제 2층에서 생성된 전자들을 제 3층에 주입하기 위하여 서로 접촉된다. 제 3층에 제 2층을 접촉시킴으로서, 발광 소자는 제 2전극의 전위가 제 1전극의 전위보다 높도록 전압이 인가될때 발광한다.
본 발명의 다른 양상에서, 발광 소자는 서로 대면하도록 제공된 제 1 전극 및 제 2전극 사이에 제 1층, 제 2층 및 제 3층을 포함한다. 제 1, 제 2 및 제 3층은 제 1 및 제 3층 사이에 제 2층을 삽입하면서 서로 적층된다. 제 1층은 제 1전극과 접촉되며, 제 3층은 제 2전극과 접촉된다. 제 1층은 정공 이송 특성이 전자 이송 특성보다 강한 물질, 및 정공 이송 특성이 전자 이송 특성보다 강한 물질에 대하여 전자 수용 특성을 가진 물질을 포함한다. 제 2층은 전자 이송 특성이 정공 이송 특성보다 강한 물질, 및 전자 이송 특성이 정공 이송 특성보다 강한 물질에 대하여 전자 공여 특성을 가진 물질을 포함한다. 또한, 제 3층은 발광 물질을 포함한다. 제 2층 및 제 3층은 제 2전극의 전위가 제 1전극의 전위보다 높도록 발광 소자에 전압을 인가할때 제 2층에서 생성된 전자들을 제 3층에 주입하기 위하여 서로 접촉된다. 제 3층에 제 2층을 접촉시킴으로서, 발광 소자는 제 2전극의 전위가 제 1전극의 전위보다 높도록 전압이 인가될때 발광한다.
본 발명의 또 다른 양상에 있어서, 발광 소자는 서로 대향하도록 제공된 제 1 전극 및 제 2전극 사이에 제 1층, 제 2층 및 제 3층을 포함한다. 제 1, 제 2 및 제 3층은 제 1 및 제 3층 사이에 제 2층을 삽입하면서 서로 적층된다. 제 1층은 제 1전극과 접촉되며, 제 3층은 제 2전극과 접촉된다. 제 1층은 p-형 반도체를 포함하며, 제 2층은 n-형 반도체를 포함한다. 제 3층은 발광 물질을 포함한다. 제 2층 및 제 3층은 제 2전극의 전위가 제 1전극의 전위보다 높도록 발광 소자에 전압을 인가할때 제 2층에서 생성된 전자들을 제 3층에 주입하기 위하여 서로 접촉된다. 제 3층에 제 2층을 접촉시킴으로서, 발광 소자는 제 2전극의 전위가 제 1전극의 전위보다 높도록 전압이 인가될때 발광한다.
본 발명의 앞서 기술된 발광 소자에서, 발광 물질을 포함하는 층은 단일 층 또는 다중 층을 가질 수 있다. 발광 물질을 포함하는 층이 다중 층들을 가질때, 발광 물질은 다중 층들중 적어도 한 층에 포함될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에서, 발광 소자는 서로 대향하도록 제공된 제 1 전극 및 제 2전극 사이에 제 1층, 제 2층 및 제 3층을 포함한다. 제 1, 제 2 및 제 3층은 제 1 및 제 3층 사이에 제 2층을 삽입하면서 서로 적층된다. 제 1층은 정공 이송 특성이 전자 이송 특성보다 강한 물질, 및 정공 이송 특성이 전자 이송 특성보다 강한 물질에 대하여 전자 수용 특성을 가진 물질을 포함한다. 제 2층은 전자 이송 특성이 정공 이송 특성보다 강한 물질, 및 전자 이송 특성이 정공 이송 특성보다 강한 물질에 대하여 전자 공여 특성을 가진 물질을 포함한다. 또한, 제 3층은 발광 물질을 포함하는 층들의 x 피스들(여기서, x는 주어진 양의 정수이다)을 가진다. 제 3층에 포함된 한 층은 제 2층과 접촉되며, 이의 x 번째 층은 제 2전극과 접촉된다. 제 1전극은 고반사율을 가진 도전성 재료를 포함한다. 제 3층 및 제 2층의 발광층 사이에 층들의 y 피스들(y<x, 여기서 y는 양의 정수이다)이 존재한다. 제 2층, 및 제 2층과 접촉하는 제 3층의 한 층은 제 2전극의 전위가 제 1전극의 전위보다 높도록 발광 소자에 전압을 인가할때 제 2층에서 생성된 전자들을 제 3층에 주입하기 위하여 서로 접촉된다. 제 3층의 한 층에 제 2층을 접촉시킴으로서, 발광 소자는 제 2전극의 전위가 제 1전극의 전위보다 높도록 전압이 인가될때 발광한다. 또한, 제 1 및 제 2층의 두께는 이하의 표현들 1, 2 및 3을 만족하도록 조절된다.
표현들 1, 2 및 3에서, ni은 제 1층의 굴절율을 나타내며, di는 제 1층의 두께를 나타내며, nii은 제 2층의 굴절율을 나타내며, dii는 제 2층의 두께를 나타내며, nk는 발광층 및 제 2층 사이에 삽입된 층들의 k번째 층의 굴절율을 나타내며, dk는 발광층 및 제 2층 사이에 삽입된 층들의 k번째 층의 두께를 나타내며, nj는 발광층의 굴절율을 나타내며, dj는 발광층의 제 1-전극-측 표면 및 발광 영역사이의 거리를 나타내며, λ는 발광 소자로부터 발광 파장을 나타내며, m은 주어진 양의 정수를 나타내며, demi는 발광층의 두께를 나타낸다.
본 발명에 따르면, 발광 시간이 누적될지라도 구동 전압의 미세하게 증가하는 고신뢰성 발광 소자가 획득될 수 있다.
더욱이, 정공들이 발생하는 층의 두께에 따르는 저항값이 미세하게 증가하는 발광 소자는 본 발명에 따라 획득될 수 있다. 결과로서, 전극들간의 거리가 용이하게 변화될 수 있는 발광 소자가 획득될 수 있다. 또한, 전극들간의 거리를 증가시킴으로서, 전극들간의 단락이 방지될 수 있다. 부가적으로, 전극들간의 거리를 제어함으로서, 광학 거리(optical distance)는 광 추출 효율성이 최대값까지 증가될 수 있도록 용이하게 제어될 수 있다. 더욱이, 전극들간의 거리를 제어함으로서, 광학 거리는 발광 표면을 보는 각도에 의존하는 발광 스펙트럼의 변동이 감소되도록 용이하게 제어될 수 있다.
게다가, 본 발명에 따라 획득된 발광 소자를 발광 장치에 적용함으로서, 장기간 견딜 수 있는 고신뢰성 발광 장치가 획득될 수 있다. 더욱이, 디스플레이 기능을 가진 발광 장치에 본 발명에 따라 획득된 발광 소자를 적용함으로서, 외부로 효율적으로 발광될 수 있는, 채광면을 보는 각도에 따르는 발광 스펙트럼의 미세 변동을 가진 고선명 이미지들을 디스플레이할 수 있는 발광 장치를 획득하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 발광 소자의 적층 구조를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 발광 소자의 적층 구조를 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 발광 장치를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 발광 장치에 포함된 회로를 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 발광 장치에 대한 상면도.
도 6은 본 발명에 따른 발광 장치의 프레임 동작을 도시한 도면.
도 7A 내지 도 7C는 본 발명에 따른 발광 장치에 대한 단면도.
도 8A 내지 도 8C는 본 발명에 따른 전자 장치들을 도시한 도면.
도 9는 본 발명에 따른 발광 소자의 전압-휘도 특성들을 도시한 그래프.
도 10은 본 발명에 따른 발광 소자의 전류 밀도-휘도 특성들을 도시한 그래프.
도 11은 본 발명에 따른 발광 소자의 전압-전류 특성들을 도시한 그래프.
도 12는 본 발명에 따른 발광 소자의 시간에 따른 전압 변화를 측정함으로서 획득된 결과치들을 도시한 그래프.
도 13은 본 발명에 따른 발광 소자의 시간에 따른 휘도의 변화를 측정함으로서 획득된 결과치들을 도시한 그래프.
도 14는 본 발명에 따른 발광 소자의 적층 구조를 도시한 도면.
도 15는 본 발명에 따른 발광 소자의 적층 구조를 도시한 도면.
도 16은 본 발명에 따른 발광 소자 및 비교 예에 따른 발광 소자의 전압-휘도 특성들을 도시한 그래프.
도 17은 본 발명에 따른 발광 소자 및 비교예에 따른 발광 소자의 전압-전류 특성들을 도시한 그래프.
도 18은 본 발명에 따른 발광 소자의 적층 구조를 도시한 도면.
도 19는 본 발명에 따른 발광 소자의 전압-휘도 특성들을 도시한 그래프.
도 20은 본 발명에 따른 발광 소자의 전압-전류 특성들을 도시한 그래프.
도 21은 본 발명에 따른 발광 소자의 휘도-전류 효율 특성들을 도시한 그래프.
도 22는 층(775) 대 제 1전극(778)의 거리(nm)에 대한 전류 효율(cd/A)의 변화를 측정함으로서 획득된 그래프.
도 23A 내지 도 23C는 발광면을 보는 각도에 따른 발광 스펙트럼의 형상의 변화를 측정함으로서 획득된 결과치들을 도시한 그래프.
도 24는 본 발명에 따른 발광 소자의 적층 구조를 도시한 도면.
도 25는 본 발명에 따른 발광 소자의 전압-휘도 특성들을 도시한 그래프.
도 26은 본 발명에 따른 발광 소자의 전압-휘도 특성들을 도시한 그래프.
본 발명에 따른 실시예 모드들은 첨부 도면들을 참조로 하여 이하에 기술될 것이다. 여기에 기술된 실시예 모드들 및 세부사항들이 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 방식으로 수정될 수 있다는 것이 당업자에 의하여 용이하게 이해될 것이다. 본 발명은 이하에 기술될 실시예 모드들의 설명에 제한되는 것으로 해석되지 않아야 한다.
[실시예 모드 1]
본 발명의 일 실시예 모드는 도 1에 도시된 발광 소자의 단면도와 관련하여 기술될 것이다.
발광 소자는 제 1전극(101) 및 제 2전극(102)사이에 제 1층(111), 제 2층(112) 및 제 3층(113)을 포함한다. 제 1, 제 2 및 제 3층은 서로 적층된다. 제 1층(111)은 제 1전극(101)과 접촉되며, 제 3층(113)은 제 2전극(102)와 접촉된다.
본 발명 실시예 모드의 발광 소자는 다음과 같이 동작된다. 제 2전극(102)의 전위가 제 1전극(101)의 전위보다 높도록 발광 소자에 전압이 인가될때, 정공들은 제 1층(111)으로부터 제 1 전극(101)에 주입되는 반면에, 전자들은 제 2층(112)으로부터 제 3층(113)에 주입된다. 또한, 정공들은 제 2전극(102)으로부터 제 3층(113)에 주입된다. 제 2전극(102)으로 주입된 정공들 및 제 2층(112)으로부터 주입된 전자들은 발광 물질이 여기되도록 제 3층(113)에서 재결합된다. 발광 물질은 여기 상태로부터 기저 상태로 리턴할때 발광한다.
이하, 다양한 층들, 전극들 등은 이하에서 더 상세히 기술될 것이다.
제 1 층(111)은 정공들을 발생한다. 제 1층(111)으로서, 예컨대 정공 이송 특성을 가진 물질 및 정공 이송 특성을 가진 물질에 대하여 전자 수용 특성을 가진 물질을 포함하는 층이 제공될 수 있다. 정공 이송 특성을 가진 물질은 이송 특성이 전자 이송 특성보다 강한 물질이다. 정공 이송 특성을 가진 물질은 특히 제한 되지 않는다. 예컨대, 4,4'-비스(N-[1-나프틸]-N-페닐아미노)비페닐 (약어: NPB), 4,4'-비스(N-[3-메틸페닐]-N-페닐아미노)비페닐 (약어: TPD), 4,4',4"-트리스(N,N-디페닐아미노)트리페닐아민 (약어: TDATA), 4,4',4"-트리스(N-[3-메틸페닐]-N-페닐아미노)트리페닐아민 (약어: MTDATA), 및 4,4'-비스[N-(4-[N,N-디-m-토릴아미노]페닐)-N-페닐아미노)비페닐 (약어: DNTPD)와 같은 방향족 아민 화합물; 프탈로시아닌 (약어 H2Pc), 구리 프탈로시아닌(약어 CuPc) 및 바나딜 프탈로시아닌(약어 VOPc)와 같은 프탈로시아닌 화합물이 사용될 수 있다. 또한, 정공 이송 특성을 가진 물질에 대하여 전자 수용 특성을 가진 물질은 특별히 제한되지 않는다. 예컨대, 몰리브덴 산화물, 바나듐 산화물, 7,7,8,8-테트라시아노퀴노디메탄 (약어: TCNQ), 2,3,5,6-테트라플루오로-7,7,8,8-테트라시아노퀴노디메탄 (약어: F4-TCNQ) 등이 사용될 수 있다. 제 1층(111)은 바람직하게 0.5 내지 2의 몰 비(즉, 정공 이송 특성을 가진 물질/정공 이송 특성을 가진 물질에 대하여 전자 수용 특성을 가진 물질)를 만족하도록 정공 이송 특성을 가진 물질에 대하여 전자 수용 특성을 가진 물질을 포함한다. 더욱이, 제 1층(111)은 몰리브덴 산화물, 바나듐 산화물, 루데늄 산화물, 코발트 산화물 및 구리 산화물과 같은 p-형 반도체를 포함할 수 있다.
제 2층(112)은 전자들을 발생한다. 제 2층(112)으로서, 예컨대 전자 이송 특성을 가진 물질 및 전자 이송 특성을 가진 물질에 대하여 전자 공여 특성을 가진 물질이 제공될 수 있다. 전자 이송 특성을 가진 물질은 전지 이송 특성이 정공 이송 특성보다 강한 물질이다. 전자 이송 특성을 가진 물질이 특별히 제한되지 않는 다. 예컨대, 트리스(8-퀴놀리노라토)알루미늄 (약어: Alq3), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리노라토)알루미늄 (약어: Almq3), 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리노라토)베릴륨 (약어:BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리노라토)-4-페닐페놀레이트-알루미늄 (약어: BAlq), 비스(2-[2-하이드록시페닐]벤조삭조레이트)아연 (약어: Zn(BOX)2), 비스(2-[2-하이드록시페닐]벤조티아졸레이트)아연 (약어: Zn(BTZ)2)와 같은 금속 복합체가 사용될 수 있다. 더욱이, 이하의 물질들이 전자 이송 특성을 가진 물질로서 사용될 수 있다; 2-(4-비페닐일)-5-(4-터트-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸 (약어: PBD); 1,3-비스(5-[p-터트-부틸페닐]-1,3,4-옥사디아졸-2-일)벤젠 (약어: OXD-7); 3-(4-터트-부틸페닐)-4-페닐-5-(4-비페닐일)-1,2,4-트리아졸 (약어: TAZ); 3-(4-터트-부틸페닐)-4-(4-에틸페닐)-5-(4-비페닐일)-1,2,4-트리아졸 (약어: p-EtTAZ): 바소페난드롤린(약어: BPhen); 바소쿠프로인(약어: BCP) 등. 게다가, 전자 이송 특성을 가진 물질에 대하여 전자 공여 특성을 가진 물질은 특별히 제한되지 않는다. 예컨대, 리튬 및 세슘과 같은 알칼리 금속, 마그네슘 및 칼슘과 같은 알칼리 토금속 에르븀 및 이테르븀과 같은 희토류 금속 등은 전자 이송 특성을 가진 물질에 대하여 전자 공여 특성을 가진 물질로서 사용될 수 있다. 바람직하게, 제 2층(112)은 0.5 내지 2의 몰비(즉, 전자 이송 특성을 가진 물질/전자 이송 특성을 가진 물질에 대하여 전자 공여 특성을 가진 물질)를 만족하기 위하여 전자 이송 특성 및 전자 이송 특성을 가진 물질에 대하여 전자 공여 특성을 가진 물질을 포함한다. 부가적으 로, 제 2층(112)은 아연 산화물, 아연 황화물, 아연 셀레나이드(zinc selenide), 주석 산화물 및 티타늄 산화물과 같은 n-형 반도체를 포함할 수 있다.
제 3층(113)은 발광층을 포함한다. 제 3층(113)의 층 구조는 특별히 제한되지 않는다. 제 3층(113)은 단일 층 또는 다중 층들을 포함할 수 있다. 예컨대, 도 1에 도시된 바와같이, 제 3층(113)은 발광 층(122)과 함께 전자 이송층(121), 정공 이송층(123) 및 정공 주입층(124)을 포함할 수 있다. 선택적으로, 제 3층(113)은 단지 발광층만을 포함할 수 있다.
발광층(122)은 발광 물질을 포함한다. 발광물질은 원하는 파장으로 발광을 얻을 수 있고 또한 양호한 발광 효율성을 가진 물질을 지시한다. 제 3층(113)은 특별히 제한되지 않는다. 제 3층(113)은 바람직하게 발광 물질이 분산되고 발광물질의 에너지 갭보다 높은 에너지 갭을 가진 물질로 형성된 층을 사용하여 형성된다. 따라서, 발광물질로부터 발광된 광이 발광물질의 농도때문에 투광되는 것이 방지될 수 있다. 게다가, 에너지 갭은 LUMO 레벨 및 HOMO 레벨사이의 에너지 갭을 나타낸다.
발광 물질은 특별히 제한되지 않는다. 적정 파장을 가진 발광할 수 있고 우수한 발광 효율성을 가진 물질이 사용될 수 있다. 적색발광을 획득하기 위하여, 예컨대 600 내지 680nm를 가진 발광 스펙트럼을 가진 이하의 물질들이 채용될 수 있으며, 즉 4-디시아노메틸렌-2-이소프로필-6-(2-[1,1,7,7-테트라메틸주로리딘-9-일]에테닐)-4H-피란 (약어: DCJTI); 4-디시아노메틸렌-2-메틸-6-(2-[1,1,7,7-테트라메틸주로리딘-9-일]에테닐)-4H-피란 (약어: DCJT); 4-디시아노메틸렌-2-터트-부 틸-6-(2-[1,1,7,7-테트라메틸주로리딘-9-일]에테닐)-4H-피란 (약어: DCJTB); 페리플란텐; 2,5-디시아노-1,4-비스(2-[10-메톡시-1,1,7,7-테트라메틸주로리딘-9-일]에테닐)벤젠 등이 사용될 수 있다. 녹색 발광을 획득하기 위하여, N,N'-디메틸퀴나크리돈(약어: DMQd), 쿠마린(6), 쿠마린(545T) 및 트리스(8-퀴놀리노레이트)알루미늄(약어: Alq3)와 같은 500 내지 550nm에서 피크들을 가진 발광 스펙트럼을 나타내는 물질들이 사용될 수 있다. 청색 발광을 획득하기 위하여, 420 내지 500nm에서 피크들을 가진 방사를 가진 이하의 물질들이 채용될 수 있으며, 즉 9,10-비스(2-나프틸)-터트-부틸란드라센 (약어; t-BuDNA); 9,9'-비안드릴; 9,10-디페닐안드라센 (약어: DPA); 9,10-비스(2-나프틸)안드라센 (약어 :DNA); 비스(2-메틸-8-퀴놀리오레이트)-4-페닐페놀레이트-갈륨 (약어: BGaq); 비스(2-메틸-8-퀴놀리노레이트)-4-페닐페놀레이트-알루미늄 (약어: BAlq) 등이 사용될 수 있다.
발광 물질을 분산하기 위하여 사용된 물질은 특별히 제한되지 않는다. 예컨대, 9,10-디(2-나프틸)-2-터트-부틸란드라센(약어: t-BuDNA)와 같은 안드라센 유도체, 4,4'-비스(N-카바졸릴)비페닐(약어: CBP)와 같은 카바졸 유도체, 비스(2-[2-하이드록시페닐]피리디나토)아연 (약어: Znpp2) 및 비스(2-[2-하이드록시페닐]벤조옥사조라토)아연 (약어: ZnBOX)와 같은 금속 복합체 등이 사용될 수 있다.
전술한 발광 소자에서, 제 2층(112)에 포함된 전자 이송 특성을 가진 물질 및 제 3층(113)에 포함된 층들중 제 2층(112)과 접촉하는 한 층에 포함된 물질간의 전자 친화력의 차는 바람직하게 2 eV 이하, 더 바람직하게 1.5 eV 이하인 것으로 세팅된다. 제 2층(112)이 n-형 반도체를 사용하여 만들어질때, n-형 반도체의 일 함수 및 제 3층(113)에 포함된 층들중 제 2층(112)과 접촉하는 층에 포함된 물질의 전자 친화력간의 차이는 2eV 이하, 더 바람직하게 1.5eV 이하인 것으로 바람직하게 세팅된다.
게다가, 제 3층(113)에 포함된 층들중에서 제 2층(112)과 접촉하는 층은 전자 이송 층(121)에 대응하며, 이 경우에 제 3층(113)은 본 실시예 모드의 구조를 포함한다. 제 3층(113)이 단지 발광층을 포함하거나 또는 제 3층(113)이 전자 이송층(121) 등을 포함하지 않을때, 발광층은 제 2층(112)과 접촉하는 이 층에 대응한다. 발광층이 제 2층(112)과 접촉하는 경우에, 제 3층(113)에 포함된 층들중에서 제 2층(112)과 접촉하는 층에 포함된 물질은 발광 물질 또는 발광 물질 그자체를 분산시키는 물질에 대응한다. 이는 발광 물질을 분산시키는 물질에서 분산되지 않고 발광할 수 있고 우수한 캐리어 이송 특성을 가진 Alq3와 같은 발광 물질에 대하여 단지 발광 물질로 형성된 층이 발광 물질을 분산시키는 물질에서 발광 물질을 분산시키지 않고 발광 층으로서 기능할 수 있기 때문이다. 따라서, 제 2층(112)에 제 3층(113)을 접촉시킴으로서, 전자들은 제 2 층(112)으로부터 제 3층(113)으로 용이하게 주입될 수 있다.
바람직하게, 제 1전극(101) 및 제 2전극(102)중 하나 또는 둘다는 가시광을 투과할 수 있는 도전 물질을 사용함으로서 형성된다. 따라서, 발광이 제 1전극(101) 및 제 2전극(102)중 적어도 하나를 통해 외부로 발광될 수 있다.
제 1전극(101)은 특별히 제한되지 않는다. 예컨대, 알루미늄, 인듐 주석 산화물(ITO), 실리콘 산화물을 포함하는 인듐 주석 산화물, 2 내지 20% 아연 산화물을 포함하는 인듐 산화물이 제 1전극으로서 사용될 수 있다. 부가적으로, 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 철(Fe), 코발트(Co), 구리(Cu), 팔라듐(Pd) 등이 사용될 수 있다.
또한, 제 2전극(102)은 특별히 제한되지 않는다. 제 2전극(102)이 본 실시예 모드의 발광 소자와 같은 제 3층(113)에 정공들을 주입하는 기능을 가질때, 제 2전극(102)은 바람직하게 큰 일 함수를 가진 물질로 형성된다. 실제적으로, 인듐 주석 산화물(ITO), 실리콘 산화물을 포함하는 인듐 주석 산화물, 2 내지 20% 아연 산화물을 포함하는 인듐 산화물, 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 철(Fe), 코발트(Co), 구리(Cu), 팔라듐(Pd) 등이 사용될 수 있다. 게다가, 예컨대 제 2전극(102)은 스퍼터링, 증착 등에 의하여 형성될 수 있다.
앞서 기술된 바와같이, 전자 이송층(121)은 본 실시예 모드에서 제 2층(112) 및 발광층(122)사이에 삽입된다. 전자 이송층(121)은 발광층(122)에 주입된 전자들을 이송하는 기능을 가진다. 발광층(122)로부터 금속을 포함하는 제 2층(112) 및 제 1전극(101)을 분리하기 위하여, 전자 이송층(121)를 제 1전극(101) 및 제 2층(112)사이에 삽입함으로서, 발광이 금속 때문에 산란되는 것이 방지될 수 있다.
전자 이송층(121)은 특별히 제한되지 않으며, 상기 언급된 Alq3, Almq3, BeBq2, BAlq, Zn(BOX)2, Zn(BTZ)2, PBD, OXD-7, TAZ, p-EtTAZ, BPhen, BCP 등을 사용함으로서 형성될 수 있다. 전자 이송층(121)은 전자 이동도가 정공 이동도보다 높은 전자 이송 특성을 가진 전술한 물질을 사용함으로서 바람직하게 형성된다. 또한, 전자 이송층(121)은 10-6 cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 가진 물질을 사용함으로서 바람직하게 형성된다. 게다가, 전자 이송층(121)은 전술한 물질로부터 형성된 두개 이상의 층들을 적층시킴으로서 형성된 다중층 구조를 가질 수 있다.
이러한 실시예 모드에서, 정공 이송층(123)은 도 1에 도시된 바와같이 제 2전극(102) 및 발광층(122)사이에 제공된다. 정공 이송층(123)은 제 2전극(102)으로부터 발광층(122)으로 주입된 정공들을 이송하는 기능을 가진다. 발광층(122)으로부터 제 2전극(102)을 분리하기 위하여 정공 이송층(123)을 제공함으로서, 발광이 금속 때문에 산란되는 것이 방지될 수 있다.
정공 이송층(123)은 특별히 제한되지 않는다. 앞서 기술된 NPB, TPD, TDATA, MTDATA, DNTPD 등은 정공 이송층으로서 사용될 수 있다. 바람직하게, 정공 이송층(123)은 정공 이동도가 전자 이동도보다 높은 정공 이송특성을 가진 전술한 물질을 사용함으로서 형성된다. 또한, 정공 이송층(123)은 10-6 cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 가진 물질을 사용하여 형성된다. 정공 이송층(123)은 전술한 물질들로 형성된 두개 이상의 층들을 적층함으로서 형성된 다층 구조를 가질 수 있다.
도 1에 도시된 바와같이, 정공 주입층(124)은 제 2전극(102) 및 정공 이송층(123)사이에 제공될 수 있다. 정공 주입층(124)은 제 2전극(102)으로부터 정공 이송층(123)으로 정공들을 주입하는데 도움이 되는 기능을 가진다.
정공 주입층(124)은 특별히 제한되지 않는다. 정공 주입층은 몰리브덴 산화물, 바나듐 산화물, 루테늄 산화물, 텅스텐 산화물 및 망간 산화물과 같은 금속 산화물들을 사용함으로서 형성될 수 있다. 더욱이, 정공 주입층(124)은 H2Pc, CuPC 및 VOPc와 같은 전술한 프탈로시아닌 화합물, DNTPD와 같은 방향족 아민 화합물 또는 폴리(에틸렌디옥시티오펜)/폴리(스티렌술포네이트) 혼합물(PEDOT/PSS)과 같은 고분자 중량 재료를 사용함으로서 형성될 수 있다. 게다가, 정공 주입층(124)은 정공 이송특성을 가진 물질, 및 정공 이송특성을 가진 물질에 대하여 전자 수용특성을 가진 물질을 포함하는 전술한 층을 사용하여 형성될 수 있다.
본 발명의 전술한 발광 소자는 발광시간이 누적될지라도 구동전압이 약간 증가되는 고신뢰성 발광 소자이다. 게다가, 미리 결정된 휘도를 획득하기 위하여 인가된 전압은 여기에서 구동전압으로서 언급된다.
본 발명의 발광 소자는 정공을 생성하는 층(즉, 제 1층(111))의 두께에 따라 발광 소자를 통해 미리 결정된 전류를 흐르도록 하기 위하여 발광 소자에 인가되는 전압의 미세 변화를 가진다. 따라서, 예컨대, 제 1 및 제 2 전극들사이의 거리를 증가시키기 위하여 제 1층(111)의 두께를 증가시킴으로서, 제 1전극(101)은 제 2전극(102)과의 단락이 용이하게 방지될 수 있다.
[실시예 모드 2]
본 실시예 모드는, 도 24를 참조로하여, 광 추출 효율성이 정공들이 발생하 는 층의 두께를 제어함으로서 증가되고 반사면 및 발광 영역사이의 광학 거리가 발광면을 보는 각도에 따라 발광 스펙트럼의 변화를 감소시키도록 제어되는 발광 소자를 기술할 것이다.
도 24의 발광 소자는 제 1 전극(201) 및 제 2 전극(202)사이에 정공들이 발생하는 제 1층(211), 전자들이 발생하는 제 2층(212), 및 발광 물질을 포함하는 제 3층(213)을 포함한다. 제 1층(211), 제 2층(212) 및 제 3층(213)은 제 1 및 제 3 층들사이에 제 2층(212)을 삽입하면서 서로 적층된다. 제 1층(211)은 제 1전극(201)과 접촉하는 반면에, 제 3층(213)은 제 2전극(202)과 접촉한다.
제 1전극(201)은 고반사율을 가진 도전성 재료로 형성된 전극 또는 반사 전극이다. 고반사율을 가진 도전성 재료로서, 알루미늄, 은, 이들 금속들의 합금(예컨대, Al:Li 합금, Mg:Ag 합금 등) 등이 사용될 수 있다. 도전성 재료는 바람직하게 50 내지 100%의 반사율을 가진다. 제 2전극(202)은 가시광을 투과할 수 있는 도전성 재료로 형성된다. 가시광을 투과할 수 있는 도전성 재료는 특별하게 제한되지 않으며, 인듐 주석 산화물, 실리콘 산화물을 포함하는 인듐 주석 산화물, 2 내지 20 아연 산화물을 포함하는 인듐 산화물 등이 사용될 수 있다.
제 2전극(202)의 전위가 제 1전극(201)의 전위보다 높도록 발광 소자에 전압을 인가할때, 정공들은 제 1층(211)으로부터 제 1전극(201)에 주입되는 반면에 전자들은 제 2층(212)으로부터 제 3층(213)으로 주입된다. 또한, 정공들은 제 2전극(202)으로부터 제 3층(213)으로 주입된다.
전자들 및 정공들은 발광 물질이 여기되도록 제 3층(213)에서 재결합된다. 발광 물질은 여기 상태로부터 기저 상태로 리턴할때 발광한다. 광이 이러한 방식으로 생성되는 영역은 특히 발광 영역으로서 언급된다. 발광 영역을 형성하기 위하여 발광 물질을 포함하는 층은 발광층으로서 언급된다. 게다가, 발광 영역은 적어도 발광층의 부분에서 형성된다.
본 실시예 모드에 따른 발광 소자에서, 제 3층(213)은 발광층(222)과 함께 전자 이송층(221), 정공 이송층(223) 및 정공 주입층(224)을 포함한다. 게다가, 제 3층(213)의 구조는 도 24에 도시된 것에 제한되지 않는다. 예컨대, 제 3층(213)은 발광층만을 포함하는 단일층 구조를 가질 수 있다.
제 1층(211), 제 2층(212) 및 제 3층(213)은 각각 실시예 모드 1에 기술된 바와같이 제 1층(111), 제 2층(112) 및 제 3층(113)과 동일한 재료를 사용함으로서 형성될 수 있다. 유사하게, 전자 이송층(221), 발광층(222), 정공 이송층(223) 및 정공 주입층(224)은 각각 실시예 모드 1에 기술된 바와같이 전자 이송층(121), 발광층(122), 정공 이송층(123) 및 정공 주입층(124)와 동일한 물질들을 사용함으로서 형성될 수 있다.
광이 반사 전극으로 입력될때, 위상 반전은 반사광에서 야기된다. 위상 반전으로 인한 광의 간섭현상에 의하여, 발광 영역 및 반사 전극 사이의 광학 거리(즉, 반사율 x 거리)가 발광 파장의 (2m-1)/4 배(m는 주어진 양의 정수)일때, 또는 광학 거리가 발광 파장의 1/4, 3/4, 5/4 ... 배일때, 광 추출 효율성이 증가된다. 반면에, 광학 거리 m/2 배(m은 주어진 양의 정수)이거나 또는 발광 파장의 1/2, 1, 3/2 ... 배일때, 광 추출 효율성이 감소된다.
따라서, 발광영역이 본 실시예 모드에 따른 발광 소자에서 발광층(222) 및 정공 이송층(223)사이의 계면에 근접하여 배치되는 경우에, 제 1층(211), 제 2층(212), 전자 이송층(221) 및 발광층(222) 각각의 두께는 이하의 표현 4를 만족하기 위하여 바람직하게 조절된다. 따라서, 외부로 효율적으로 발광될 수 있다. 또한, di 및 dii의 막 두께의 증가에 따른 저항값의 증가가 억제될 수 있다. 여기서, 저항값은 인가된 전압에 따른 발광 소자를 통해 흐르는 전류(mA)에 의하여 인가전압(V)을 분할함으로서 생성된 값을 지시한다.
표현 4에서, ni은 제 1층(211)의 굴절율을 나타내며, di는 제 1층(211)의 두께를 나타내며, nii은 제 2층(212)의 굴절율을 나타내며, dii는 제 2층(212)의 두께를 나타내며, nl는 전자 이송층(221)의 굴절율을 나타내며, dl은 전자 이송층(221)의 두께를 나타내며, np는 발광층(222)의 굴절율을 나타내며, dp는 발광층(222)의 두께를 나타내며, λ는 발광 파장을 나타내며, m은 주어진 양의 정수를 나타낸다.
반면에, 발광 영역이 본 실시예 모드의 발광 소자에서 발광층(222) 및 전자 이송층(221)사이의 계면 근처에 배치된 경우에, 제 1층(211), 제 2층(212) 및 전자 이송층(221)의 각각의 두께는 표현 5를 만족하기 위하여 바람직하게 조절된다. 따라서, 외부 부분으로 효율적으로 발광될 수 있다. 더욱이, di 및 dii의 막 두께의 증가에 따른 저항값의 증가는 억제될 수 있다.
표현 5에서, ni은 제 1층(211)의 굴절율을 나타내며, di는 제 1층(211)의 두께를 나타내며, nii은 제 2층(212)의 굴절율을 나타내며, dii는 제 2층(212)의 두께를 나타내며, nl는 전자 이송층(221)의 굴절율을 나타내며, dl은 전자 이송층(221)의 두께를 나타내며, λ는 발광 소자로부터의 발광 파장을 나타내며, m은 주어진 양의 정수를 나타낸다.
게다가, 발광 영역이 본 실시예 모드의 발광 소자에서 발광층(222)의 전체 영역에 형성될때, 제 1층(211), 제 2층(212) 및 전자 이송층(221)의 각각의 두께는 이하의 표현 6을 만족시키기 위하여 바람직하게 조절된다. 따라서, 외부에 효율적으로 발광될 수 있다.
표현 6에서, ni은 제 1층(211)의 굴절율을 나타내며, di는 제 1층(211)의 두께를 나타내며, nii은 제 2층(212)의 굴절율을 나타내며, dii는 제 2층(212)의 두께를 나타내며, nl는 전자 이송층(221)의 굴절율을 나타내며, dl은 전자 이송층(221)의 두께를 나타내며, np는 발광층(222)의 굴절율을 나타내며, dp는 발광층(222)의 두께를 나타내며, λ는 발광 소자로부터의 발광 파장을 나타내며, m은 주어진 양의 정수를 나타낸다.
표현 4, 5 및 6에서, m은 바람직하게 1≤m≤10을 만족한다. 구체적으로, 발광 소자로부터의 발광은 발광 물질로부터 발광 소자의 외부로 발광되는 광을 지시한다. 또한, 발광의 파장은 발광 스펙트럼의 최대값을 보여주는 파장에 대한 이론적 값이다.
제 1층(211)이 정공 이송특성을 가진 물질을 사용하여 형성되고 제 2층(212)이 전자 이송특성을 가진 물질을 사용하여 형성될때, 특히 dii은 앞서 언급된 표현들 4, 5, 및 6에서 di과 동일하거나 또는 크다. 따라서, 막 두께의 증가에 다른 저항값의 증가는 추가로 억제될 수 있다. 이는 특히 정공 이송특성을 가진 물질량이 유기 재료들의 전자 이송특성을 가진 물질에 비례하여 존재하기 때문이며, 높은 정공 이동도를 가진 정공 이송 특성을 가진 물질은 높은 전자 이동도를 가진 전자 이송 특성을 가진 물질에 비해 용이하게 획득된다. 따라서, 본 발명의 발광 소자는 정공 이송 특성을 가진 물질을 효율적으로 이용할 수 있다. 정공 이송특성을 가진 물질을 효율적으로 이용함으로서, 발광 소자를 형성하기 위하여 사용되는 재료들에 대한 선택 범위는 넓게 되며 이로 인하여 발광 소자는 용이하게 형성될 수 있다.
전자 이송층(221)이 제 2층(212) 및 발광층(222)사이에 삽입되는 구조를 가진 발광 소자는 이러한 실시예 모드에서 설명된다. 선택적으로, 발광 소자는 전자 이송층(221)보다 오히려 제 2층(212) 및 발광층(222)사이에 다른 층을 포함할 수 있다. 이러한 경우에, 표현 6에서, n1d1은 다음과 같은 수식, 즉 n1d1 + n2d2 ... + mkdk +.. 와 같이 표현될 수 있다.
[실시예 모드 3]
본 발명에 따른 발광 소자는 발광 시간이 누적될지라도 구동 전압이 미세하게 증가하는 고신뢰성 소자이다. 본 발명에 따른 발광 소자를 예컨대 화소 부분에 적용함으로서, 저전력 소비를 가진 발광장치가 획득될 수 있다. 또한, 본 발명의 발광 소자는 전극들사이의 단락을 방지할 수 있다. 따라서, 화소 부분에 본 발명의 발광 소자를 적용함으로서, 단락으로 인한 결함들이 적은 양호한 이미지들을 디스플레이할 수 있는 발광장치가 획득될 수 있다. 게다가, 본 발명에 따른 발광 소자는 외부로 용이하게 발광할 수 있다. 본 발명의 발광 소자를 화소 부분을 적용함으로서, 저전력 소비로 디스플레이 동작을 수행할 수 있는 발광장치가 획득될 수 있다.
이러한 실시예 모드에서, 디스플레이 기능을 가진 발광장치의 회로 구조들 및 구동 방법들이 도 3, 도 4, 도 5 및 도 6을 참조로하여 기술될 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 발광 장치의 개략적 상면도이다. 도 3에서, 화소 부분(6511), 소스 신호라인 구동기 회로(6512), 기록 게이트 신호라인 구동기 회로(6513) 및 소거 게이트 신호라인 구동기 회로(6514)가 기판(6500)상에 제공된다. 소스 신호라인 구동기 회로(6512), 기록 게이트 신호라인 구동기 회로(6513) 및 소거 게이트 신호라인 구동기 회로(6514)는 배선군들을 통해 외부 입력 단자들인 FPC 들(flexible printed circuits; 가요성 인쇄회로들)에 각각 접속된다. 소스 신호라인 구동기 회로(6512), 기록 게이트 신호라인 구동기 회로(6513) 및 소거 게이트 신호라인 구동기 회로(6514)는 FPC들(6503)로부터 비디오 신호들, 클록 신호들, 시작 신호들, 리셋 신호들 등을 각각 수신한다. FPC들(6503)은 인쇄 배선 기판들(PWB; printed wiring board)(6504)이 부착된다. 게다가, 구동기 회로들은 화소 부분(6511)과 동일한 기판위에 형성될 필요가 없다. 예컨대, 구동기 회로들은 IC 칩이 배선 패턴 등을 가진 FPC위에 장착되는 TCP를 이용함으로서 기판의 외부에 제공될 수 있다.
열들에서 연장하는 다수의 소스 신호라인들은 화소 부분(6511)에서 행들로 정렬된다. 또한, 전력 인가라인들은 행들로 정렬된다. 행들로 연장하는 다수의 게이트 신호 라인들은 화소 부분(6511)에서 열들로 정렬된다. 더욱이, 발광 소자를 각각 포함하는 다수의 회로들은 화소 부분(6511)에 정렬된다.
도 4는 하나의 화소를 동작시키는 회로를 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 회로는 제 1트랜지스터(901), 제 2트랜지스터(902) 및 발광 소자(903)를 포함한다.
제 1 및 제 2 트랜지스터들(901, 902)의 각각은 게이트 전극, 드레인 영역 및 소스 영역을 포함하는 3개의 단자 소자이다. 채널 영역은 드레인 영역 및 소스 영역사이에 삽입된다. 소스 영역으로서 사용되는 영역 및 드레인 영역으로서 사용되는 영역은 트랜지스터의 구조, 동작 조건 등에 따라 변화되며, 따라서 소스 영역 및 드레인 영역으로서 어느 영역들이 사용되는지를 결정하는 것이 곤란하다. 따라서, 소스 및 드레인으로서 사용되는 영역들은 본 실시예 모드에서 각각의 트랜지스 터의 제 1전극 및 제 2전극으로서 각각 표시된다.
게이트 신호라인(911) 및 기록 게이트 신호라인 구동기 회로(913)는 스위치(918)에 의하여 전기적으로 서로 접속되거나 또는 분리되도록 제공된다. 게이트 신호라인(911) 및 소거 게이트 신호라인 구동기 회로(914)는 스위치(919)에 의하여 전기적으로 서로 접속되거나 또는 분리되도록 제거된다. 소스 신호라인(912)은 스위치(920)에 의하여 소스 신호라인 구동기 회로(915) 또는 전력 소스(916)에 전기적으로 접속되도록 제공된다. 제 1 트랜지스터(901)의 게이트는 게이트 신호라인(911)에 전기적으로 접속된다. 제 1트랜지스터(901)의 제 1전극은 소스 신호라인(912)에 전기적으로 접속되는 반면에, 제 2전극은 제 2트랜지스터(902)의 게이트 전극에 전기적으로 접속된다. 제 2 트랜지스터(902)의 제 1전극은 전류 인가라인(917)에 전기적으로 접속되는 반면에, 제 2전극은 발광 소자(903)에 포함된 하나의 전극에 전기적으로 접속된다. 게다가, 스위치(918)는 기록 게이트 신호라인 구동기 회로(913)에 포함될 수 있다. 스위치(919)는 소거 게이트 신호라인 구동기 회로(914)에 포함될 수 있다. 더욱이, 스위치(920)는 소스 신호라인 구동기 회로(915)에 포함될 수 있다.
화소 부분에서 트랜지스터들, 발광 소자들 등의 배치는 특별하게 제한되지 않는다. 예컨대, 도 5의 상면도에 도시된 배치가 사용될 수 있다. 도5에서, 제 1트랜지스터(1001)의 제 1전극은 소스 신호라인(1004)에 접속되는 반면에, 제 1트랜지스터의 제 2전극은 제 2 트랜지스터(1002)의 게이트 전극에 접속된다. 제 2트랜지스터(1002)의 제 1전극은 전류 인가라인(1005)에 접속되며, 제 2 트랜지스터의 제 2전극은 발광 소자의 전극(1006)에 접속된다. 게이트 신호라인(1003)의 부분은 제 1 트랜지스터(1001)의 게이트 전극으로서 기능을 한다.
다음에, 발광 장치를 구동시키는 방법이 이하에 기술될 것이다. 도 6은 시간에 따른 프레임의 동작을 기술한 도면이다. 도 6에서, 수평 방향은 시간경과를 지시하는 반면에, 수직방향은 게이트 신호라인의 스캐닝 스테이지들의 수를 지시한다.
이미지가 본 발명에 따른 발광 장치상에 디스플레이될때, 재기록 동작 및 디스플레이 동작은 디스플레이 기간동안 반복적으로 수행된다. 재기록 동작들의 수는 특별히 제한되지 않는다. 그러나, 재기록 동작은 디스플레이 이미지를 지켜보는 사람이 이미지에서 깜박임을 검출하지 못하도록 초(second)의 약 60배로 바람직하게 수행된다. 재기록 동작을 동작시키는 기간 및 하나의 이미지(하나의 프레임)의 디스플레이 동작은 하나의 프레임 기간으로서 언급된다.
도 6에 도시된 바와같이, 하나의 프레임은 기록 기간들(501a, 502a, 503a, 504a) 및 보유 기간들(501b, 502b, 503b, 504b)을 포함하는 4개의 서브-프레임들(501, 502, 503, 504)로 분할된다. 발광하기 위한 신호가 공급되는 발광 소자는 보유 기간들 동안 발광한다. 제 1 서브-프레임(501), 제 2 서브-프레임(502), 제 3 서브-프레임(503) 및 제 4 서브-프레임(504)의 각 서브-프레임에서 보유 기간들의 길이 비는 23:22:21:20 = 8: 4: 2: 1를 만족한다. 이는 발광 장치가 4-비트 그레이 스케일을 표현한다. 게다가, 비트들의 수 및 그레이 스케일들의 수는 이 실시 예 모드에서 기술된 것에 제한되지 않는다. 예컨대, 하나의 프레임은 8-비트 그레이 스케일을 달성하도록 8개의 서브-프레임들로 분할될 수 있다.
하나의 프레임에서의 동작이 기술될 것이다. 서브-프레임(501)에서, 기록동작은 우선 첫번째 행에서 마지막 행으로 순차적으로 수행된다. 따라서, 기록 기간들의 시작 시간은 각각의 행에 대하여 변화된다. 보유 기간(501b)는 기록 기간(501a)가 종료되는 행들에서 순차적으로 시작한다. 보유 기간(501b)에서, 발광하기 위한 신호가 공급되는 발광 소자는 발광 상태로 유지된다. 보유 기간(501b)를 종료할때, 서브-프레임(501)은 행들에서 순차적으로 다음 서브-프레임(502)으로 변화된다. 서브-프레임(502)에서, 기록 동작은 서브-프레임(501)과 동일한 방식으로 첫번째 행에서 마지막 행까지 순차적으로 수행된다. 앞서 언급된 동작들은 서브-프레임(504)의 보유 기간(504b)까지 반복적으로 수행된후 종료된다. 서브-프레임(504)에서 동작을 종료한후에, 다음 프레임의 동작이 시작된다. 따라서, 각각의 서브-프레임들에서 발광 시간의 합은 한 프레임에서 각각의 발광 소자의 발광 시간에 대응한다. 각각의 발광 소자에 대한 발광 시간을 변화시키고 하나의 화소에서 발광 소자들을 여러가지로 결합함으로서, 다른 밝기 및 다른 색도를 가진 다양한 디스플레이 색들이 형성될 수 있다.
기록 기간이 이미 종료되고 서브-프레임(504)에서 도시된 마지막 행까지 기록 동작을 종료하기전에 보유 기간이 시작되는 행에서 보유 기간이 강제로 종료될때, 소거 기간(504c)는 발광을 강제로 중지시키기 위하여 보유 기간(504b)이후에 바람직하게 제공된다. 발광이 강제로 중지되는 행은 임의의 기간(이 기간은 비발 광 기간(504d)으로서 언급됨)동안 발광하지 않는다. 마지막 행에서 기록 기간을 종료할때, 다음 서브-프레임(또는 다음 프레임)의 기록 기간은 제 1행으로부터 순차적으로 시작된다. 이는 서브-프레임(504)의 기록 기간이 다음 서브-프레임의 기록 기간과 중첩되는 것을 방지할 수 있다.
비록 서브-프레임들(501 내지 504)이 본 실시예 모드에서 보유 기간의 길이를 증가시키는 순서로 배열될지라도, 서브-프레임들(501 내지 504)은 반드시 이 순서로 배열될 필요가 없다. 예컨대, 서브-프레임들은 보유 기간의 길이의 상승 순서로 배열될 수 있다. 선택적으로, 서브-프레임들은 랜덤 순서로 배열될 수 있다. 더욱이, 이들 서브-프레임들은 다수의 프레임들로 더 분할될 수 있다. 즉, 게이트 신호 라인들의 스캐닝은 동일한 비디오 신호들을 공급하는 기간동안 여러번 수행될 수 있다.
도 4에 도시된 기록 기간 및 소거 기간에서 회로들의 동작들은 이하에서 기술될 것이다.
기록 기간에서의 동작이 우선 기술될 것이다. 기록 기간에서, n번째 행(n은 자연수)에서 게이트 신호라인(911)은 스위치(918)를 통해 기록 게이트 신호라인 구동기 회로(913)에 전기적으로 접속된다. n번째 행에서 게이트 신호 라인(911)은 소거 게이트 신호라인 구동기 회로(914)에 접속되지 않는다. 소스 신호라인(912)은 스위치(920)를 통해 소스 신호라인 구동기 회로(915)에 전기적으로 접속된다. 이러한 경우에, 신호는 n번째 행(n은 자연수)에서 게이트 신호라인(911)에 접속된 제 1트랜지스터(901)의 게이트에 입력되어 제 1 트랜지스터(901)를 턴온시킨다. 이 때, 비디오 신호들은 제 1열에서 마지막 열까지 소스 신호라인(912)에 동시에 입력된다. 또한, 각 열의 소스 신호라인(912)으로부터 입력된 비디오 신호들은 서로 독립적이다. 소스 신호 라인(912)로부터 입력된 비디오 신호들은 각각의 소스 신호라인들에 접속된 제 1트랜지스터(901)를 통해 제 2트랜지스터(902)의 게이트 전극에 입력된다. 이 때, 발광 소자(903)가 제 2 트랜지스터(902)에 입력된 신호들에 따라 발광하는지의 여부가 결정된다. 예컨대, 제 2트랜지스터(902)가 P-채널형일때, 발광 소자(903)는 제 2 트랜지스터(902)의 게이트 전극에 저레벨 신호를 입력함으로서 발광한다. 다른 한편으로, 제 2 트랜지스터(902)가 N-채널형일때, 발광 소자(903)는 제 2 트랜지스터(902)의 게이트 전극에 고레벨 신호를 입력함으로서 발광한다.
다음에, 소거 기간에서의 동작이 기술될 것이다. 소거 기간에서, n번째 행(n은 자연수)에서 게이트 신호 라인(911)은 스위치(919)를 통해 소거 게이트 신호라인 구동기 회로(914)에 전기적으로 접속된다. n행에서 게이트 신호라인(911)은 기록 게이트 신호라인 구동기 회로(913)에 접속되지 않는다. 소스 신호라인(912)은 스위치(920)를 통해 전력 소스(916)에 전기적으로 접속된다. 이러한 경우에, n번째 행에서 게이트 신호라인(911)에 접속된 제 1 트랜지스터(901)의 게이트에 신호를 입력할때, 제 1 트랜지스터(901)가 턴온된다. 이 때, 소거 신호들은 제 1열에서 마지막 열들까지 소스 신호 라인들에 동시에 입력된다. 소스 신호라인(912)으로부터 입력된 소거 신호들은 각각의 소스 신호라인들에 접속된 제 1트랜지스터(901)를 통해 제 2트랜지스터(902)의 게이트 전극에 입력된다. 전류 공급라 인(917)으로부터 발광 소자(903)를 통해 흐르는 전류의 공급은 제 2트랜지스터(902)에 입력된 신호들에 의하여 강제로 중지된다. 이는 강제로 발광 소자(903)가 발광하지 않도록 한다. 예컨대, 제 2 트랜지스터(902)가 P-채널형일 때, 발광 소자(903)는 제 2 트랜지스터(902)의 게이트 전극에 고레벨 신호를 입력함으로서 발광하지 않는다. 다른 한편으로, 제 2트랜지스터(902)가 N-채널형일때, 발광 소자(903)는 제 2트랜지스터(902)의 게이트 전극에 저레벨 신호를 입력함으로서 발광하지 않는다.
게다가, 소거 기간에서, 소거 신호는 전술한 동작에 의하여 n 번째 행(n은 자연수)에 입력된다. 그러나, 전술한 바와같이, n번째 행은 때때로 소거 기간으로 유지되는 반면에, 다른 행(예컨대, m번째 행(m은 자연수))은 기록 기간으로 유지된다. 이러한 경우에, 소거 신호는 n번째 행에 입력될 필요가 있고 기록 신호가 동일한 열들의 소스 신호 라인들을 이용함으로서 m번째 행에 입력될 필요가 있기 때문에, 전술한 동작은 바람직하게 수행된다.
n 행에서 발광 소자(903)가 소거 기간에서 전술한 동작에 의하여 비발광 상태가 된후에, 게이트 신호라인(911) 및 소거 게이트 신호라인 구동기 회로(914)는 즉시 서로 분리되며, 소스 신호라인(912)은 스위치(920)를 턴온/턴오프함으로서 소스 신호라인 구동기 회로(915)에 접속된다. 게이트 신호라인(911) 및 기록 게이트 신호라인 구동기 회로(913)는 서로 접속되는 반면에, 소스 신호라인 및 소스 신호라인 구동기 회로(915)가 서로 접속된다. 신호는 기록 게이트 신호라인 구동기 회로(913)로부터 m 번째 행의 신호 라인에 선택적으로 입력되며, 제 1트랜지스터는 기록 신호들이 소스 신호라인 구동기 회로(915)로부터 제 1열에서 마지막 열들까지 소스 신호라인들에 입력되는 동안 턴온된다. 이들 신호들을 입력함으로서, m번째 행의 발광 소자는 발광하거나 또는 발광하지 않는다.
앞서 언급된 m번째 행의 기록 기간을 종료한후에, 소거 기간은 즉시 n+1 번째 행에서 시작된다. 따라서, 게이트 신호 라인(911) 및 기록 게이트 신호라인 구동기 회로(913)는 서로 분리되며, 소스 신호라인은 스위치(920)를 턴온 및 턴오프함으로서 전력 소스(916)에 접속된다. 또한, 게이트 신호라인(911) 및 기록 게이트 신호라인 구동기 회로(913)는 서로 분리되며, 게이트 신호라인(911)은 소거 게이트 신호라인 구동기 회로(914)에 접속된다. 신호는 소거 게이트 신호라인 구동기 회로(914)로부터 n+1 번째 행의 게이트 신호라인에 선택적으로 입력되며, 제 1트랜지스터는 소거 신호가 전력 소스(916)로부터 입력되는 동안 턴온된다. 이러한 방식에서 n+1 번째 행의 소거 기간을 종료할때, 기록 기간은 m+1번째 행에서 즉시 시작된다. 소거 기간 및 기록 기간은 마지막 행의 소거 기간까지 선택적으로 반복될 수 있다.
비록 m번째 행의 기록 기간이 본 실시예 모드에서 n번째 행의 소거 기간 및 n+1 번째 행의 소거 기간사이에 제공될지라도, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. m번째 행의 기록 기간은 n-1번째 행의 소거 기간 및 n번째 행의 소거 기간사이에 제공될 수 있다.
게다가, 이러한 실시예 모드에서, 비발광 기간(504d)이 서브-프레임(504)과 같이 제공될때, 다른 게이트 신호라인에 기록 게이트 신호라인 구동기 회로(913)를 접속하면서 한 게이트 신호라인으로부터 소거 게이트 신호라인 구동기 회로(914)를 분리하는 동작은 반복적으로 수행된다. 이러한 동작은 비발광 기간이 특별하게 제공되지 않는 프레임에서 수행될 수 있다.
[실시예 모드 4]
본 발명에 따른 발광소자를 포함하는 발광 장치의 단면도를 도시한 예는 도 7A 내지 도 7C를 참조로하여 기술될 것이다.
도 7A 내지 도 7C의 각각에서, 점선에 의하여 둘러싸인 영역은 본 발명의 발광 소자(12)를 구동시키기 위하여 제공된 트랜지스터(11)를 나타낸다. 본 발명의 발광 소자(12)는 정공들이 발생하는 층, 전자들이 발생하는 층 및 발광 물질을 포함하는 층의 적층이 제 1 전극(13) 및 제 2전극(14)사이에 제공되는 층(15)을 포함한다. 트랜지스터(11)의 드레인 및 제 1전극(13)은 막(16)(16a, 16b 및 16c)을 절연하는 제 1내부층을 통과하는 배선(17)에 의하여 서로 전기적으로 접속된다. 발광 소자(12)는 분할 벽층(18)에 의하여 발광 소자(12)에 인접하게 제공된 다른 발광 소자들로부터 분리된다. 이러한 구조를 가진 본 발명의 발광장치는 본 실시예 모드에서 기판(10)위에 제공된다.
도 7A 내지 도 7C의 각각에 도시된 트랜지스터(11)는 게이트 전극이 기판에 대향하는 반도체 층의 한 측면상에 제공되는 상부-게이트형 트랜지스터이다. 또한, 트랜지스터(11)의 구조가 특별히 제한되지 않는다. 예컨대, 하부-게이트형 트랜지스터가 채용될 수 있다. 하부 게이트형 트랜지스터를 사용하는 경우에 보호 막이 채널의 반도체층상에 형성되는 트랜지스터(채널 보호형 트랜지스터) 또는 채널 의 반도체층의 부분이 에칭되는 트랜지스터(채널 에칭형 트랜지스터)가 사용될 수 있다.
트랜지스터(11)에 포함되는 반도체층은 결정형 반도체, 비결정형 반도체, 반결정형 반도체 등중 임의의 것일 수 있다.
구체적으로, 반결정형 반도체는 비결정형 구조 및 결정형 구조사이의 중간 구조(단결정 구조 및 다결정 구조를 포함함), 및 자유 에너지와 관련하여 안정한 제 3 조건을 가진다. 반결정형 반도체는 격자 왜곡과 함께 짧은 범위 순서를 가진 결정형 영역을 더 포함한다. 0.5 내지 20nm 크기를 가진 결정형 그레인은 반결정형 반도체 막의 적어도 일부분에 포함된다. 라만 스펙트럼(Raman Spectrum)은 520 cm-1 보다 낮은 파수값(wave number)로 시프트된다. Si 결정 격자로부터 유도되는 것으로 믿어지는 (111) 및 (220)의 회절 피크들은 X-선 회절에 의하여 반결정형 반도체에서 관찰된다. 반결정형 반도체는 댕글링 결합(dangling bond)을 종료하기 위하여 적어도 1 원자 % 이상의 수소 또는 할로겐을 포함한다. 반결정형 반도체는 마이크로결정형 반도체로서 언급된다. 반결정형 반도체는 실리사이드 가스(플라즈마 CVD)를 사용하여 글로 방전 분해(glow discharge decomposition)를 수행함으로서 형성된다. 실리사이드 가스와 관련하여, SiH4, Si2H6, SiH2Cl2, SiHCl3, SiCl4, SiF4 등이 사용될 수 있다. 실리사이드 가스는 H2, 또는 He, Ar, Kr, 및 Ne로부터 선택된 희귀가스 성분들중 하나 이상과 상기 H2의 혼합물로 희석될 수 있다. 희석 비는 1: 2 내지 1:1,000의 범위내에 있도록 세팅된다. 압력은 대략 0.1 내지 133 Pa의 범위내에 있도록 세팅된다. 전력 주파수는 1 내지 120MHz, 바람직하게 13 내지 60MHz 내에 있도록 세팅된다. 기판 가열 온도는 300℃ 이하, 더 바람직하게 100 내지 250℃에 있도록 세팅될 수 있다. 막 내에 포함된 불순물 성분들에 대하여, 산소, 질소 및 탄소와 같은 대기 성분들에 대한 불순물의 각각의 농도는 바람직하게 1x1020/cm3 이하로 세팅된다. 특히, 산소 농도는 5x1019/cm19 이하, 바람직하게 1x1019/cm3 이하에 있도록 세팅된다.
결정형 반도체층의 특정 예로서, 단결정형 실리콘, 다결정형 실리콘, 실리콘 게르마늄 등으로 형성된 반도체 층이 인용될 수 있다. 이들 재료들은 레이저 결정화에 의하여 형성될 수 있다. 예컨대, 이들 재료들은 니켈 등을 사용하여 고체상태 성장방법을 사용하여 결정화함으로서 형성될 수 있다.
반도체층이 비결정형 물질, 예컨대 비결정형 실리콘으로 생성될때, 트랜지스터(11)로서 단지 N-채널 트랜지스터들 및 다른 트랜지스터(발광 소자를 구동하는 회로에 포함된 트랜지스터)를 포함하는 회로들을 가진 발광 장치를 사용하는 것이 바람직하다. 선택적으로, N-채널 트랜지스터들 및 P-채널 트랜지스터들을 포함하는 회로들을 가진 발광장치가 채용될 수 있다. 또한, N-채널 트랜지스터 및 P-채널 트랜지스터를 모두 포함하는 회로들을 가진 발광 장치가 사용될 수 있다.
제 1 내부층 절연막(16)은 도 7A 내지 도 7C에 도시된 복수 층들(예컨대, 내부층 절연막들(16a, 16b, 16c)) 또는 단일층을 포함할 수 있다. 내부층 절연막(16a)은 실리콘 산화물 및 실리콘 질화물과 같은 무기 재료로 형성된다. 내부층 절연막(16b)은 아크릴, 실록산(실리콘(Si)-산소(O) 결합에 의하여 형성된 스켈톤 구조를 가지며 알킬 그룹과 같은 유기 그룹을 치환기로서 포함하는 화합물) 또는 실리콘 산화물과 같은 액체를 적용함으로서 형성될 수 있는 자기-평탄화 특성을 가진 물질로 형성된다. 내부층 절연막(16c)은 아르곤(Ar)을 포함하는 실리콘 질화물막으로 형성된다. 각각의 층들을 구성하는 물질들은 특별히 제한되지 않는다. 따라서, 앞서 언급된 물질들과 다른 물질들이 채용될 수 있다. 선택적으로, 앞서 언급된 물질들은 앞서 언급된 물질들과 다른 물질과 조합하여 사용될 수 있다. 따라서, 제 1 내부층 절연막(16)은 무기 재료 및 유기 재료 둘다를 사용하거나 또는 무기 재료 또는 유기 재료중 하나를 사용함으로서 형성될 수 있다.
분할 벽 층(18)의 에지 부분은 바람직하게 곡률의 반경이 연속적으로 변화되는 형상을 가진다. 이러한 분할 벽 층(18)은 아크릴, 실록산, 레지스트, 실리콘 산화물 등을 사용함으로서 형성된다. 게다가, 분할 벽 층(18)은 무기 막 및 유기 막중 어느 하나 또는 둘다로 형성될 수 있다.
도 7A 및 도 7C는 단지 제 1내부층 절연막들(16)이 트랜지스터들(11) 및 발광 소자들(12)사이에 삽입되는 구조들을 도시한다. 선택적으로, 도 7B에 도시된 바와같이, 제 1 내부층 절연막(16)(16a, 16b) 및 제 2 내부층 절연막(19)(19a, 19b)은 트랜지스터(11) 및 발광 소자(12)사이에 제공될 수 있다. 도 7B에 도시된 발광 장치에서, 제 1전극(13)은 배선(17)에 접속될 제 2내부층 절연막(19)을 통과한다.
제 2내부층 절연막(19)은 복수층들 또는 단일층 뿐만아니라 제 1내부층 절연 막(16)을 포함할 수 있다. 내부층 절연막(19a)은 아크릴, 실록산, 또는 실리콘 산화물과 같은 액체를 적용함으로서 형성될 수 있는 자체-평탄화 특성을 가진 물질로 형성된다. 내부층 절연막(19b)은 아르곤(Ar)을 포함하는 실리콘 질화물 막으로 형성된다. 각각의 내부층 절연층들을 구성하는 물질들은 특별히 제한되지 않는다. 따라서, 앞서 언급된 물질들과 다른 물질들이 채용될 수 있다. 선택적으로, 앞서 언급된 물질들은 앞서 언급된 물질들과 다른 물질들과 관련하여 사용될 수 있다. 따라서, 제 2 내부층 절연막(19)은 무기 재료 및 유기 재료 둘다를 사용하거나 또는 무기 재료 또는 유기 재료중 하나를 사용함으로서 형성될 수 있다.
제 1전극 및 제 2전극이 발광 소자(12)에 광 투과 특성을 가진 물질을 사용함으로서 형성될때, 발광 소자(12)에서 생성된 광은 도 7A에서 화살표들로 도시된 바와같이 제 1전극(13) 및 제 2전극(14)을 통해 발광될 수 있다. 단지 제 2전극(14)만이 광 투과 특성을 가진 물질로 형성될때, 발광 소자(12)에서 생성된 광은 도 7B의 화살표로 도시된 바와같이 제 2전극(14)을 통해서만 발광될 수 있다. 이러한 경우에, 제 1전극(13)은 바람직하게 고반사율을 가진 재료로 형성되며, 고반사율을 가진 재료로 형성된 막(반사막)은 바람직하게 제 1전극(13) 아래에 제공된다. 단지 제 1전극(13)만이 광 투과 특성을 가진 물질로 형성될때, 발광 소자(12)에서 생성된 광은 도 7C의 화살표로 도시된 바와같이 제 1전극(13)만을 통해 발광될 수 있다. 이러한 경우에, 제 2전극(14)은 바람직하게 고반사율을 가진 재료로 형성되거나, 또는 반사막은 바람직하게 제 2전극(14)위에 제공된다.
더욱이, 발광 소자(12)는 제 2전극(14)의 전위가 제 1전극(13)의 전위보다 높도록 발광 소자에 전압을 인가할때 동작되는 층(15)을 적층함으로서 형성될 수 있다. 선택적으로, 발광 소자(12)는 제 2전극(14)의 전위가 제 1전극(13)의 전위보다 낮도록 발광 소자에 전압을 인가할때 동작되는 층(15)을 적층함으로서 형성될 수 있다. 전자의 경우에, 트랜지스터(11)는 N-채널 트랜지스터이다. 후자의 경우에, 트랜지스터(11)는 P-채널 트랜지스터이다.
앞서 언급된 바와같이, 트랜지스터를 사용하여 발광 소자의 구동을 제어하는 활성 발광장치는 본 실시예 모드에 기술된다. 더욱이, 트랜지스터와 같은 구동 소자를 제공하지 않고 발광 소자를 구동하는 수동 발광장치가 채용될 수 있다. 이러한 수동 발광 장치에 있어서, 발광장치는 저구동 전압에서 동작되는 본 발명의 발광 소자를 사용함으로서 저전력 소비로 구동될 수 있다.
[실시예 모드 5]
본 발명에 따른 발광장치를 장착함으로서, 디스플레이 부분 등에서 전력을 거의 소비하지 않는 전자장치가 획득될 수 있다. 또한, 본 발명의 발광 장치를 장착함으로서, 화소들 등에서 결함이 거의 없는 양호한 이미지들을 디스플레이할 수 있는 디스플레이 장치와 같은 전자 기기가 획득될 수 있다. 게다가, 본 발명의 발광장치를 장착함으로서, 저전력 소비를 가진 전자 장치가 획득될 수 있다.
본 발명에 따른 발광 장치들이 장착된 전자 장치들의 예들이 도 8A 내지 도 8C에 기술된다.
도 8A는 본체(5521), 하우징(5522), 디스플레이 부분(5523), 키보드(5524) 등을 포함하는, 본 발명에 따라 제조된 랩탑 퍼스널 컴퓨터이다. 랩탑 퍼스널 컴 퓨터는 디스플레이 부분(5523)으로서 본 발명의 발광 소자를 포함하는 발광 장치를 통합함으로서 달성될 수 있다.
도 8B는 본체(5552), 디스플레이 부분(5551), 오디오 출력 부분(5554), 오디오 입력 부분(5555), 동작 스위치들(5556, 5557), 안테나(5553) 등을 포함하는, 본 발명에 따라 제조된 셀룰라 폰이다. 셀룰라 폰은 디스플레이 부분(5551)으로서 본 발명의 발광 소자를 포함하는 발광 장치를 통합함으로서 달성될 수 있다.
도 8C는 디스플레이 부분(5531), 하우징(5532), 스피커들(5533) 등을 포함하는, 본 발명에 따라 제조된 텔레비전 세트이다. 텔레비전 세트는 디스플레이 부분(5531)으로서 본 발명의 발광 소자를 포함하는 발광 장치를 통합함으로서 달성될 수 있다.
앞서 기술된 바와같이, 본 발명의 발광 장치들은 다양한 종류의 전자 장치들의 디스플레이 부분들로서 사용되기에 적합하다.
게다가, 본 발명의 발광 소자들을 가진 발광장치들은 랩탑 퍼스널 컴퓨터, 셀룰라 폰 및 텔레비전 세트상에 장착된다. 그러나, 본 발명의 발광 소자들을 가진 발광 장치들은 네비게이션 시스템, 조명장치 등에 장착될 수 있다.
[실시예 1]
정공 이송 특성을 가진 물질과 정공들이 발생하는 기능을 가진 층에서 정공 이송 특성을 가진 물질에 대하여 전자 수용 특성을 가진 물질의 다른 혼합비를 각각 가진 4개의 발광 소자들(즉, 발광 소자(1), 발광 소자(2), 발광 소자(3) 및 발광 소자(4))를 제조하기 위한 방법들과 이들 소자의 특징들이 도 2를 참조로한 본 실시예에 기술될 것이다.
실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물은 제 2전극(702)을 형성하기 위하여 스퍼터링에 의하여 기판(701)위에 형성된다. 제 2전극(702)은 110nm의 두께를 가지도록 형성된다. 게다가, 유리로 형성된 기판은 기판(701)으로서 사용된다.
다음에, 몰리브덴 산화물을 포함하는 층(703)이 몰리브덴 산화물의 진공 증착에 의하여 제 2전극(702)상에 형성된다. 층(703)은 5nm의 두께를 가지도록 형성된다.
다음에, 4,4'-비스(N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐 (약어: NPB)를 포함하는 층(704)은 NPB의 진공 증착에 의하여 층(703)상에 형성된다. 층(704)은 55nm의 두께를 가지도록 형성된다.
트리스(8-퀴놀리노라토)알루미늄 (약어: Alq3) 및 쿠마린(6)을 포함하는 층(705)은 Alq3 및 쿠마린(6)의 공-증착에 의하여 층(704)상에 형성된다. Alq3-쿠마린(6)의 중량비는 1:0.005을 만족하도록 조절된다. 따라서, 쿠마린(6)은 Alq3에 분산된다. 층(705)의 두께는 35nm인 것으로 세팅된다. 게다가, 공-증착은 복수 증착 소스들로부터 동시에 수행되는 증착 방법이다.
Alq3를 포함하는 층(706)은 Alq3의 진공 증착에 의하여 층(705)상에 형성된다. 층(706)의 두께는 10nm이도록 세팅된다.
다음에, Alq3 및 리튬(Li)을 포함하는 제 2층(707)은 Alq3 및 리튬의 공-증 착에 의하여 층(706)상에 형성된다. Alq3-리튬 중량 비는 1:0.01을 만족하도록 조절된다. 따라서, 리튬은 Alq3에 분산된다. 제 2층(707)의 두께는 10nm이도록 세팅된다.
순차적으로, NPB 및 몰리브덴 산화물을 포함하는 제 1층(708)은 NPB 및 몰리브덴 산화물의 공-증착에 의하여 제 2층(707)상에 형성된다. 이 때에, 발광 소자(1)에 대하여, NPB 및 몰리브덴 산화물간의 몰비(=몰리브덴 산화물/NPB)는 0.5를 만족하도록 조절된다. 발광 소자(2)에 대하여, NPB 및 몰리브덴 산화물간의 몰비(=몰리브덴 산화물/NPB)는 1.0를 만족하도록 조절된다. 발광 소자(3)에 대하여, NPB 및 몰리브덴 산화물간의 몰비(=몰리브덴 산화물/NPB)는 1.5를 만족하도록 조절된다. 발광 소자(4)에 대하여, NPB 및 몰리브덴 산화물간의 몰비(=몰리브덴 산화물/NPB)는 2.0를 만족하도록 조절된다. 각각의 발광 소자들에 대한 제 2층들의 두께는 20nm이도록 세팅된다.
다음에, 제 1전극(709)은 알루미늄의 진공 증착에 의하여 제 1층(708)상에 형성된다. 제 1전극의 두께는 100nm이도록 세팅된다.
제 2전극(702)의 전위가 제 1전극(709)의 전위보다 높도록 앞서 제조된 발광 소자에 전압을 인가함으로서 각각의 발광 소자를 통해 전류가 흐를때, 제 1층(708)을 통해 생성된 정공들은 제 1전극(709)에 주입되는 반면에 제 2층(707)에서 생성된 전자들은 층(706)에 주입된다. 정공들은 제 2전극(702)으로부터 층(703)에 주입된다. 제 2전극(702)로부터 주입된 정공들 및 제 2층(707)으로부터 주입된 전자 들은 쿠마린(6)이 발광하도록 층(705)에서 재결합된다. 따라서, 층(705)은 발광층으로서 사용된다. 또한, 층(703)은 정공 주입 층으로서 사용된다. 층(704)은 정공 이송층으로서 사용된다. 층(706)은 전자 이송층으로서 사용된다. 본 실시예의 각각의 발광 소자에서, 층(706)에 포함된 물질들 및 제 2층(707)에 포함된 전자 이송 특성을 가진 물질은 둘다 Alq3이며 동등 전자 친화력을 가진다.
도 9는 본 실시예에 따른 발광 소자들의 전압-휘도 특성들을 도시하며, 도 10은 발광 소자들의 전류 밀도-휘도 특성들을 도시하며, 도 11은 발광 소자들의 전압-전류 특성들을 도시한다. 도 9에서, 수평축은 전압(V)을 나타내는 반면에, 수직축은 휘도(cd/m2)를 나타낸다. 도 10에서, 수평축은 전류 밀도(mA/cm2)를 나타내는 반면에, 수직축은 휘도(cd/m2)를 나타낸다. 도 11에서, 수평축은 전압(V)을 나타내는 반면에, 수직축은 전류(mA)를 나타낸다. 도 9, 도 10 및 도 11에서, ▲에 의하여 표시된 곡선은 발광 소자(1)의 특성들이며, ●에 의하여 표시된 곡선은 발광 소자(2)의 특성들이며, ○에 의하여 표시된 곡선은 발광 소자(3)의 특성들이며, ■에 의하여 표시된 곡선은 발광 소자(4)의 특성들이다.
도 9, 도 10 및 도 11에 따르면, 각각의 발광 소자들이 양호하게 동작된다는 것을 알 수 있다. 특히, 발광 소자들(2, 3, 4)는 발광 소자들에 미리 결정된 전압을 인가함으로서 획득되는 높은 휘도 및 대량의 전류를 가지며, 각각의 제 1층들(708)의 NPB 및 몰리브덴 산화물간의 몰비들(즉, 몰리브덴 산화물/NPB)은 1 내지 2를 만족한다. 따라서, 1 내지 2를 만족하도록 NPB 및 몰리브덴 산화물간의 몰비 (즉, 몰리브덴 산화물/NPB)를 조절함으로서, 낮은 구동전압으로 동작시킬 수 있는 발광 소자가 획득될 수 있다.
다음에, 본 실시예의 발광 소자들을 사용하여 연속 발광 테스트를 수행하는 결과치들이 기술될 것이다. 연속 발광 테스트는 질소 분위기하에서 앞서 제조된 발광 소자들을 밀봉한후에 상온에서 이하에 도시된 바와같이 수행된다.
도 10에 도시된 바와같이, 초기 조건하에서 본 발명의 발광 소자는 3,000 cd/m2의 휘도에서 발광하도록 26.75 mA/cm2의 전류 밀도를 필요로한다. 이러한 실시예에서, 26.75 mA/cm2의 전류를 흐르게 하는데 필요한 시간에 따른 휘도의 변화 및 시간에 따른 전압의 변화는 임의의 주기동안 26.75 mA/cm2의 전류를 흐르게 하면서 검사된다. 측정 결과치들이 도 12 및 도 13에 도시된다. 도 12에서, 수평축은 시간축(시간)을 나타내는 반면에, 수직축은 26.75 mA/cm2의 전류를 흐르도록 하는데 필요한 전압(V)을 나타낸다. 또한, 도 13에서, 수평축은 시간축(시간)을 나타내는 반면에, 수직축은 휘도(주어진 단위로)를 나타낸다. 게다가, 휘도(주어진 단위로)는 초기 휘도에 대한 상대 값이며(즉, 주어진 시간에서 휘도는 초기 휘도에 의하여 분할된후 100이 곱해진다), 초기 조건의 휘도는 100으로 표현된다.
도 12에 따르면, 26.75mA/cm2의 전류 밀도를 가진 전류를 흐르도록 하는데 필요한 전압이 100시간의 경과후에 초기 조건으로부터 단지 약 1V 증가된다는 것을 알 수 있다. 결과적으로, 발광 소자들이 시간에 따라 전압이 미세하게 증가하는 양호한 소자들임을 알 수 있다.
[실시예 2]
본 발명의 발광 소자를 제조하기 위한 방법이 도 14를 참조로하여 이하에 기술될 것이다.
실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물은 제 2전극(732)를 형성하기 위하여 스퍼터링에 의하여 기판(731)위에 형성된다. 제 2전극(732)의 두께는 110nm이도록 세팅된다. 게다가, 유리로 형성된 기판은 기판(731)으로서 사용된다.
다음에, 몰리브덴 산화물 및 NPB를 포함하는 층(733)은 몰리브덴 산화물 및 NPB의 공-증착에 의하여 제 2전극(732)상에 형성된다. 층(733)의 두께는 50nm이도록 세팅된다.
다음으로, NPB를 포함하는 층(734)은 NPB의 진공 증착에 의하여 층(733)상에 형성된다. 층(734)의 두께는 10nm이도록 세팅된다.
트리스(8-퀴놀리노라토)알루미늄 (약어: Alq3) 및 쿠마린(6)을 포함하는 층(735)은 Alq3 및 쿠마린(6)의 공-증착에 의하여 층(734)상에 형성된다. Alq3-쿠마린(6)의 중량비는 쿠마린(6)이 Alq3에 분산되도록 1:0.005를 만족하도록 조절된다. 층(735)의 두께는 35nm이도록 세팅된다. 게다가, 공-증착은 복수 증착 소스들로부터 동시에 수행되는 증착 방법이다.
Alq3을 포함하는 층(736)은 Alq3의 진공 증착에 의하여 층(735)상에 형성된다. 층(736)의 두께는 10nm이도록 세팅된다.
Alq3 및 리튬(Li)을 포함하는 제 2층(737)은 Alq3 및 리튬의 공-증착에 의하여 층(736)상에 형성된다. Alq3-리튬 중량비는 리튬이 Alq3에 분산되도록 1:0.01을 만족하도록 조절된다. 제 2층(737)의 두께는 10nm이도록 세팅된다.
다음에, NPB 및 몰리브덴 산화물을 포함하는 제 1층(738)은 NPB 및 몰리브덴 산화물의 공-증착에 의하여 제 2층(737)상에 형성된다. NPB 및 몰리브덴 산화물간의 몰비(즉, 몰리브덴 산화물/NPB)는 1.0이도록 세팅된다. 제 1층(738)의 두께는 20nm 이도록 세팅된다.
제 1전극(739)은 알루미늄의 진공 증착에 의하여 제 1층(738)상에 형성된다. 제 1전극(739)의 두께는 100nm이도록 세팅된다.
제 2전극(732)의 전위가 제 1전극(739)의 전위보다 높도록 앞서 제조된 발광 소자에 전압을 인가함으로서 발광 소자를 통해 전류가 흐를때, 제 1층(738)을 통해 생성된 정공들은 제 1전극(739)에 주입되는 반면에 제 2층(737)에서 생성된 전자들은 층(736)에 주입된다. 정공들은 제 2전극(732)으로부터 층(733)에 주입된다. 제 2전극(732)로부터 주입된 정공들 및 제 2층(737)으로부터 주입된 전자들은 쿠마린(6)이 발광하도록 하는 층(735)에서 재결합된다. 따라서, 층(735)은 발광층으로서 사용된다. 게다가, 층(733)은 정공 주입 층으로서 사용된다. 층(734)은 정공 이송층으로서 사용된다. 층(736)은 전자 이송층으로서 사용된다. 본 실시예의 각각의 발광 소자에서, 층(736)에 포함된 물질들 및 제 2층(737)에 포함된 전자 이송 특성을 가진 물질은 둘다 Alq3이며 동등 전자 친화력을 가진다.
(비교 예)
다음에, 비교 예의 발광 소자를 제조하기 위한 방법이 도 15를 참조로하여 기술될 것이다.
실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물은 제 2전극(752)를 형성하기 위하여 스퍼터링에 의하여 기판(751)위에 형성된다. 제 2전극(752)의 두께는 110nm이도록 세팅된다. 유리로 형성된 기판은 기판(751)으로서 사용된다.
다음에, 몰리브덴 산화물 및 NPB를 포함하는 층(753)은 몰리브덴 산화물 및 NPB의 공-증착에 의하여 제 2전극(752)상에 형성된다. 층(753)의 두께는 50nm이도록 세팅된다.
NPB를 포함하는 층(754)은 NPB의 진공 증착에 의하여 층(753)상에 형성된다. 층(754)의 두께는 10nm이도록 세팅된다.
Alq3 및 쿠마린(6)을 포함하는 층(755)은 Alq3 및 쿠마린(6)의 공-증착에 의하여 층(754)상에 형성된다. Alq3-쿠마린(6) 중량비는 쿠마린(6)이 Alq3에 분산되도록 1:0.005를 만족하도록 조절된다. 층(755)의 두께는 35nm이도록 세팅된다.
Alq3를 포함하는 층(756)은 Alq3의 진공 증착에 의하여 층(755)상에 형성된다. 층(756)의 두께는 10nm이도록 세팅된다.
다음에, Alq3 및 리튬(Li)을 포함하는 제 2층(757)은 Alq3 및 리튬의 공-증착에 의하여 층(756)상에 형성된다. Alq3-리튬 중량비는 리튬이 Alq3에 분산되도록 1:0.01을 만족하도록 조절된다. 제 2층(757)의 두께는 10nm이도록 세팅된다.
다음에, 제 1전극(758)은 알루미늄의 진공 증착에 의하여 제 2층(757)상에 형성된다. 제 1전극(758)의 두께는 100 nm이도록 세팅된다.
비교 예의 발광 소자는 본 발명에 따른 실시예 2의 발광 소자와 비교되도록 전술한 방식으로 제조된다. 앞에서 알 수 있는 바와같이, 비교 예의 발광 소자는 실시예 2의 제 1층(738)에 대응하는 층을 포함하지 않는다.
실시예 2의 발광 소자의 전압-휘도 특성들 및 비교 예의 발광 소자는 도 16에 도시되는 반면에 발광소자의 전압-전류 특성들은 도 17에 도시된다. 도 16에서, 수평축은 전압(V)을 나타내며, 수직축은 휘도(cd/m2)를 나타낸다. 도 17에서, 수평축은 전압(V)을 나타내며, 수직축은 전류(mA)를 나타낸다. 도 16 및 도 17에서, ●에 의하여 표시된 곡선은 실시예 2(본 발명)의 발광 소자의 특성들을 표시하는 반면에, ▲에 의하여 표시된 곡선은 비교 예의 발광 소자의 특성들을 표시한다.
도 16에 따르면, 발광 소자에 미리 결정된 전압을 인가할때 획득되는 본 발명의 발광 소자의 휘도가 비교 예의 발광 소자의 휘도보다 높다는 것을 알 수 있다. 더욱이, 발광 소자에 미리 결정된 전압을 인가할때 본 발명의 발광 소자를 통해 흐르는 전류가 비교 예의 발광 소자의 전류보다 높다는 것을 알 수 있다. 결과적으로, 본 발명의 발광 소자는 낮은 구동전압으로 동작할 수 있는 양호한 소자이다.
실시예 1 및 실시예 2에 도시된 발광 소자들의 각각은 발광층으로서 기능을 하는 층과 함께 정공 주입층, 정공 이송층 및 전자 이송층 등으로서 기능을 하는 층들을 포함한다. 그러나, 이들 층들은 반드시 형성될 필요가 없다. 게다가, 발광층으로서 기능을 하는 층을 형성한후에, 실시예 1 및 실시예 2에서처럼 전자들이 발생하는 층이 생성되고 이후에 정공들이 발생하는 층이 생성된다. 그러나, 본 발명에 따른 발광 소자를 제조하기 위한 방법은 이에 제한되지 않는다. 예컨대, 정공들이 발생하는 층을 형성한후에, 전자들이 발생하는 층이 생성될 수 있으며 이 이후에 발광층으로서 기능을 하는 층을 포함하는 층이 형성된다.
[실시예 3]
정공을 생성하는 다른 두께의 층들을 가진 6개의 발광 소자들(즉, 발광 소자(5), 발광 소자(6), 발광 소자(7), 발광 소자(8), 발광 소자(9), 발광 소자(10) 및 발광 소자(11))을 제조하기 위한 방법들이 도 18을 참조로한 본 실시예에 기술될 것이다.
인듐 주석 산화물은 110nm의 두께를 가진 제 2전극(772)을 형성하기 위하여 스퍼터링에 의하여 기판(771)위에 형성된다. 유리로 형성된 기판은 기판(771)으로서 사용된다.
CuPC를 포함하는 층(773)은 CuPC의 진공 증착에 의하여 제 2전극(772)상에 형성된다. 층(773)의 두께는 20nm이도록 세팅된다.
NPB를 포함하는 층(774)은 NPB의 진공 증착에 의하여 층(773)상에 다음에 형성된다. 층(774)의 두께는 40nm이도록 세팅된다.
다음에, Alq3 및 쿠마린(6)을 포함하는 층(775)은 Alq3 및 쿠마린(6)의 공-증착에 의하여 층(774)상에 형성된다. Alq3-쿠마린(6) 중량비는 쿠마린(6)이 Alq3에서 분산되도록 1:0.003을 만족하도록 조절된다. 층(775)의 두께는 40nm이도록 세팅된다.
Alq3 및 리튬(Li)을 포함하는 제 2층(776)은 Alq3 및 리튬의 공-증착에 의하여 층(775)상에 형성된다. Alq3-리튬 중량비는 리튬이 Alq3에서 분산되도록 1:0.01을 만족하도록 조절된다. 제 2층(776)의 두께는 30nm이도록 세팅된다.
다음으로, NPB 및 몰리브덴 산화물을 포함하는 제 1층(777)은 NPB 및 몰리브덴 산화물의 공-증착에 의하여 제 2층(776)상에 형성된다. NPB 및 몰리브덴 산화물간의 몰비(즉, 몰리브덴 산화물/NPB)는 1.25이도록 세팅된다. 이 때에, 발광 소자(5)에 대하여, 제 1층(777)의 두께는 0nm이도록 세팅된다. 즉, 제 1층(777)은 발광 소자(5)내에 형성되지 않는다. 발광 소자(6)에 대하여, 제 1층(777)의 두께는 100nm이도록 세팅된다. 발광 소자(7)에 대하여, 제 1층(777)의 두께는 120nm이도록 세팅된다. 발광 소자(8)에 대하여, 제 1층(777)의 두께는 140nm이도록 세팅된다. 발광 소자(9)에 대하여, 제 1층(777)의 두께는 160nm이도록 세팅된다. 발광 소자(10)에 대하여, 제 1층(777)의 두께는 180nm이도록 세팅된다. 발광 소자(11)에 대하여, 제 1층(777)의 두께는 200nm이도록 세팅된다.
다음으로, 제 1전극(778)은 알루미늄의 진공 증착에 의하여 제 1층(777)상에 형성된다. 제 1전극(778)의 두께는 100nm이도록 세팅된다.
제 2전극(772)의 전위가 제 1전극(778)의 전위보다 높도록 앞서 제조된 발광 소자에 전압을 인가함으로서 발광 소자의 각각을 통해 전류가 흐를때, 제 1층(777)에서 생성된 정공들은 제 1전극(778)에 주입되는 반면에 제 2층(776)에서 생성된 전자들은 층(775)에 주입된다. 정공들은 제 2전극(772)으로부터 층(773)에 주입된다. 제 2전극(772)로부터 주입된 정공들 및 제 2층(776)으로부터 주입된 전자들은 쿠마린(6)이 발광하도록 하는 층(775)에서 재결합된다. 따라서, 층(775)은 발광층으로서 사용된다. 게다가, 층(773)은 정공 주입 층으로서 사용된다. 층(774)은 정공 이송층으로서 사용된다. 본 실시예의 각각의 발광 소자에서, 층(775)에 포함된 물질들 및 제 2층(776)에 포함된 전자 이송 특성을 가진 물질은 둘다 Alq3이며 동등 전자 친화력을 가진다.
도 19는 본 실시예에 따른 발광 소자들의 전압-휘도 특성들을 도시하며, 도 20은 발광 소자의 전압-전류 특성들을 도시하며, 도 21은 발광 소자의 휘도-전류 효율성 특성들을 도시한다. 도 19에서, 수평축은 전압(V)을 나타내는 반면에, 수직축은 휘도(cd/m2)를 나타낸다. 도 20에서, 수평축은 전압(V)을 나타내는 반면에 수직축은 전류(mA)를 나타낸다. 도 21에서, 수평축은 휘도(cd/m2)를 나타내는 반면에, 수직축은 전류 효율성(cd/A)을 나타낸다. 도 19, 도 20, 및 도 21에서, ●에 의하여 표시된 곡선들은 발광 소자(5)의 특성들을 지시하며, ▲에 의하여 표시된 곡선들은 발광 소자(6)의 특성들을 표시하며, △에 의하여 표시된 곡선들은 발광 소자(7)의 특성들을 표시하며, ■에 의하여 표시된 곡선들은 발광 소자(8)의 특성 들을 표시하며, □에 의하여 표시된 곡선들은 발광 소자(9)의 특성들을 표시하며, ◇에 의하여 표시된 곡선들은 발광 소자(10)의 특성들을 표시하며, ○에 의하여 표시된 곡선들은 발광 소자(11)의 특성들을 각각 표시한다.
도 20에 따르면, 정공들이 발생하는 기능을 가진 제 1층들(777)의 두께들이 변화될때조차 발광 소자들에 주어진 전압의 인가시에 각각의 발광 소자들을 통해 흐르는 전류량의 차이가 거의 존재하지 않는다는 것을 알 수 있다. 반면에, 각각의 발광 소자들에 주어진 전압을 인가할때 휘도량이 도 19에 따라 제 1층들(777)의 두께들에 의존하여 크게 변화된다는 것을 알 수 있다.
도 22는 층(775) 및 제 1전극(778)간의 거리(nm)에 대한 전류 효율성(cd/A)이 작도되는 그래프이다(●에 의하여 표시됨). 도 2의 곡선은 전류 효율성의 변화를 도시하는 근사 곡선이다. 게다가, 전류 효율성은 발광 소자가 1,000 cd/m2의 휘도에서 발광할때 획득된다. 도 22에서, 수평축은 거리(nm)를 나타내는 반면에, 수직축은 전류 효율성(cd/A)을 나타낸다. 도 22에 따르면, 전류 효율성이 층(775) 및 제 1전극(778)간의 거리(즉, 층(775), 제 2층(776) 및 제 1층(777)의 각각의 막 두께의 합)에 따라 변화되고 전류 효율성이 층(775) 및 제 1전극(778)간의 거리가 200nm 이상일때 점진적으로 증가된다는 것을 알 수 있다. 이러한 현상은 광의 간섭 현상으로 인하여 유발되며, 여기서 발광 영역 및 제 1전극 간의 광학 거리(즉, 반사율 x 거리)가 발광 파장의 (2m-1)/4 배(즉, 1/4, 3/4, 5/4...배)일때 광 추출 효율성이 증가되며, 발광 영역 및 제 1전극 간의 광학 거리(즉, 반사율 x 거리)가 발광 파장의 m/2 배(즉, 1/2, 1, 3/2...배)일때 광 추출 효율성이 감소된다. 결과적으로, 본 실시예에 있어서, 160nm 이상이도록 제 1층(777)의 두께를 세팅함으로서, 발광은 전극들간의 단락을 방지하면서 외부로 효율적으로 발광될 수 있다. 더욱이, 두께의 증가에도 불구하고 저항값이 미세하게 증가하는 발광 소자가 획득될 수 있다.
발광 소자들(5,7,11)에 대하여 발광면을 보는 각도에 따라 발광 스펙트럼의 변화를 측정하는 결과들은 도 23A, 도 23B, 및 도 23C에 각각 도시된다. 도 23A, 도 23B 및 도 23C에서, 수평축은 파장(nm)을 나타내는 반면에, 수직축은 발광 강도(주어진 단위로)를 나타낸다.
발광 스펙트럼은 발광면을 보는 각도, 즉 발광면의 법선 및 측정면의 법선간의 각도를 변화시킴으로서, 즉 0 내지 70도 범위내에 10℃씩 변화시킴으로서 측정된다.
도 23A는 발광 소자(5)의 발광 스펙트럼의 변화를 측정한 결과들을 도시한다. 도 23B는 발광 소자(7)의 발광 스펙트럼의 변화를 측정한 결과들을 도시한다. 도 23C는 발광 소자(11)의 발광 스펙트럼의 변화를 측정한 결과들을 도시한다.
도 23B에서, 발광 스펙트럼은 발광면을 보는 각도에 따라 변화되며, 각도가 30도 이하일때 약 507nm을 가진 발광 스펙트럼은 발광 강도의 최대 값을 나타내며, 각도가 40도 이상일때 약 555nm을 가진 발광 스펙트럼은 발광 강도의 최대 값을 나타낸다. 따라서, 발광 소자(7)의 발광 스펙트럼의 형상이 각도의 변화에 따라 주로 변화하며 이에 따라 발광면을 보는 각도에 따라 발광 스펙트럼이 주로 변화한다 는 것을 알 수 있다. 다른 한편으로, 도 23A 및 도 23C에서, 비록 발광 강도가 발광면을 보는 각도의 증가와 함께 감소될지라도, 발광 강도의 최대값을 나타내는 파장은 변화되지 않는다. 따라서, 발광 소자(5, 11)에 대하여 각도의 변화에 따라 발광 스펙트럼의 형상이 거의 변화하지 않으며 이에 따라 발광면을 보는 각도에 따라 발광 스펙트럼이 미세하게 변화한다는 것을 알 수 있다.
[실시예 4]
본 발명에 따른 발광 소자의 일 실시예가 기술될 것이다. 게다가, 본 실시예의 발광 소자는 제 2층에 포함된 몰리브덴 산화물 및 NPB간의 몰비가 실시예 2의 발광 소자의 몰비와 다르다는 것을 제외하고 실시예 2의 발광 소자와 유사하다. 따라서, 본 실시예의 발광 소자는 도 14를 참조로하여 기술될 것이다.
실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물은 110nm의 두께를 가진 제 2전극(732)를 형성하기 위하여 스퍼터링에 의하여 기판(731)위에 형성된다. 유리로 형성된 기판은 기판(731)으로서 사용된다.
다음에, 몰리브덴 산화물 및 NPB을 포함하는 층(733)은 몰리브덴 산화물 및 NPB의 공-증착에 의하여 제 2전극(732)상에 형성된다. 층(733)이 두께는 50nm이도록 세팅된다. 몰리브덴 산화물 및 NPB간의 몰비(즉, 몰리브덴 산화물/NPB)는 1.0인 것으로 조절된다.
NPB를 포함하는 층(734)은 NPB의 진공 증착에 의하여 층(733)상에 다음에 형성된다. 층(734)의 두께는 10nm이도록 세팅된다.
트리스(8-퀴놀리노라토)알루미늄 (약어: Alq3) 및 쿠마린(6)을 포함하는 층(735)은 Alq3 및 쿠마린(6)의 공-증착에 의하여 층(734)상에 형성된다. Alq3-쿠마린(6) 중량비(즉, Alq3 : 쿠마린(6))는 쿠마린(6)이 Alq3에서 분산되도록 1:0.01이도록 조절된다. 층(735)의 두께는 40nm이도록 세팅된다. 게다가, 공-증착은 복수 증착 소스들로부터 동시에 수행되는 증착 방법이다.
다음에, Alq3는 10nm의 두께를 가진 Alq3를 포함하는 층(736)을 형성하기 위하여 진공 증착에 의하여 층(735)상에 형성된다.
Alq3 및 리튬(Li)을 포함하는 제 2층(737)은 Alq3 및 리튬의 공-증착에 의하여 층(736)상에 형성된다. Alq3-리튬 중량비(즉, Alq3 : 리튬)는 리튬이 Alq3에 분산되도록 1:0.01이도록 조절된다. 제 2층(737)의 두께는 10nm이도록 세팅된다.
NPB 및 몰리브덴 산화물을 포함하는 제 1층(738)은 NPB 및 몰리브덴 산화물의 공-증착에 의하여 제 2층(737)상에 형성된다. NPB 및 몰리브덴 산화물간의 몰비(즉, 몰리브덴 산화물/NPB)는 2.0이도록 조절된다. 제 1층(738)의 두께는 20nm이도록 세팅된다.
제 1전극(739)은 알루미늄의 진공 증착에 의하여 제 1층(738)상에 형성된다. 제 1전극(739)의 두께는 100nm이도록 세팅된다.
제 2전극(732)의 전위가 제 1전극(739)의 전위보다 높도록 앞서 제조된 발광 소자에 전압을 인가함으로서 발광 소자를 통해 전류가 흐를때, 제 1층(738)에서 생 성된 정공들은 제 1전극(739)에 주입되는 반면에 제 2층(737)에 생성된 전자들은 층(736)에 주입된다. 정공들은 제 2전극(732)으로부터 제 1층(733)에 주입된다. 제 2전극(732)으로부터 주입된 정공들 및 제 2층(737)으로부터 주입된 전자들은 쿠마린(6)이 발광하도록 하는 층(735)에서 재결합된다. 따라서, 층(735)은 발광층으로서 사용된다. 게다가, 층(733)은 정공 주입층으로서 사용된다. 층(734)은 정공 이송층으로서 사용된다. 층(736)은 전자 이송층으로서 사용된다.
본 실시예에 따라 제조된 발광 소자의 전압-휘도 특성들은 도 25에 도시된다. 도 25에서, 수평축은 전압(V)을 나타내며, 수직축은 휘도(cd/m2)를 나타낸다. 도 25에 따르면, 본 실시예의 발광 소자가 용이하게 동작된다는 것을 알 수 있다.
[실시예 5]
본 발명에 따른 발광 소자의 다른 실시예가 기술될 것이다. 본 실시예의 발광 소자는 제 2층에 포함된 물질들의 몰비 및 제 2층이 NPB 대신 DNTPD를 포함한다는 것을 제외하고 실시예 2의 것과 유사하다. 따라서, 본 실시예의 발광 소자는 도 14를 참조로하여 기술될 것이다.
실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물은 110nm의 두께를 가진 제 2전극(732)을 형성하기 위하여 스퍼터링에 의하여 기판(731)상에 형성된다. 게다가, 유리로 형성된 기판은 기판(731)으로서 사용된다.
다음에, 몰리브덴 산화물 및 NPB를 포함하는 층(733)은 몰리브덴 산화물 및 NPB의 공-증착에 의하여 제 2전극(732)상에 형성된다. 층(733)의 두께는 50nm이도 록 세팅된다. NPB 및 몰리브덴 산화물간의 몰비(몰리브덴 산화물/NPB)는 1.0이도록 조절된다.
NPB를 포함하는 층(734)은 NPB의 진공 증착에 의하여 층(733)상에 형성된다. 층(734)의 두께는 10nm이도록 세팅된다.
트리스(8-퀴놀리노라토)알루미늄 (약어: Alq3) 및 쿠마린(6)을 포함하는 층(735)은 Alq3 및 쿠마린(6)의 공-증착에 의하여 층(734)상에 형성된다. Alq3-쿠마린(6) 중량비(즉, Alq3 : 쿠마린(6))는 쿠마린(6)이 Alq3에서 분산되도록 1:0.01이도록 조절된다. 층(735)의 두께는 40nm이도록 세팅된다. 게다가, 공-증착은 복수 증착 소스들로부터 동시에 수행되는 증착 방법이다.
다음에, Alq3을 포함하는 층(736)은 Alq3의 진공 증착에 의하여 층(735)상에 형성된다. 층(736)의 두께는 10nm이도록 세팅된다.
Alq3 및 리튬(Li)을 포함하는 제 2층(737)은 Alq3 및 리튬의 공-증착에 의하여 층(736)상에 형성된다. Alq3-리튬 중량비(즉, Alq3 :리튬)는 리튬이 Alq3에서 분산되도록 1:0.01이도록 조절된다. 제 2층(737)의 두께는 10nm이도록 세팅된다.
다음에, DNTPD 및 몰리브덴 산화물을 포함하는 제 1층(738)은 DNTPD 및 몰리브덴 산화물의 공-증착에 의하여 제 2층(737)상에 형성된다. DNTPD 및 몰리브덴 산화물간의 몰비(몰리브덴 산화물/DNTPD)는 3.1이도록 조절된다. 제 1층(738)의 두께는 20nm이도록 세팅된다.
100nm의 두께를 가진 제 1전극(739)은 알루미늄의 진공 증착에 의하여 제 1층(738)상에 형성된다.
제 2전극(732)의 전위가 제 1전극(739)의 전위보다 높도록 앞서 제조된 발광 소자에 전압을 인가함으로서 발광 소자를 통해 전류가 흐를때, 제 1층(738)에서 생성된 정공들은 제 1전극(739)에 주입되는 반면에 제 2층(737)에서 생성된 전자들은 층(736)에 주입된다. 정공들은 제 2전극(732)로부터 층(733)에 주입된다. 제 2전극(732)로부터 주입된 정공들 및 제 2층(737)로부터 주입된 전자들은 쿠마린(6)이 발광하도록 하는 층(735)에서 재결합된다. 따라서, 층(735)은 발광층으로서 사용된다. 게다가, 층(733)은 정공 주입층으로서 사용된다. 층(734)은 정공 이송층으로서 사용된다. 층(736)은 전자 이송층으로서 사용된다.
본 실시예에 따라 제조된 발광 소자의 전압-휘도 특성들은 도 26에 도시된다. 도 26에서, 수평축은 전압(V)을 나타내는 반면에, 수직축은 휘도(cd/m2)를 나타낸다. 도 26에 따르면, 본 실시예의 구조를 가진 발광 소자는 양호하게 동작된다.
Claims (38)
- 정공을 생성하는 제 1층;전자를 생성하는 제 2층; 및발광 물질을 포함하는 제 3층을 포함하는 발광소자로서,상기 제 1층, 상기 제 2층 및 상기 제 3층은 제 1전극 및 제 2전극 사이에 삽입되며;상기 제 2층은 상기 제 1층 및 상기 제 3층 사이에 삽입되며;상기 제 1층은 상기 제 1전극과 접촉하며;상기 발광 소자는 상기 제 1전극의 전위가 상기 제 2전극의 전위보다 높도록 전압이 상기 제 1전극 및 상기 제 2전극 사이에 인가될때 발광하는, 발광 소자.
- 제 1물질 및 제 2물질을 포함하는 제 1층;제 3물질 및 제 4물질을 포함하는 제 2층; 및발광 물질을 포함하는 제 3층을 포함하는 발광소자로서,상기 제 1물질의 정공 이송 특성은 상기 제 1물질의 전자 이송 특성보다 강하며;상기 제 2물질은 상기 제 1물질에 대하여 전자 수용 특성을 가지며;상기 제 3물질의 전자 이송 특성은 상기 제 3물질의 정공 이송 특성보다 강하며;상기 제 4물질은 상기 제 3물질에 대하여 전자 공여 특성을 가지며;상기 제 1층, 상기 제 2층 및 상기 제 3층은 제 1전극 및 제 2전극 사이에 삽입되며;상기 제 2층은 상기 제 1층 및 상기 제 3층 사이에 삽입되며;상기 제 1층은 상기 제 1전극과 접촉하며;상기 발광 소자는 상기 제 2전극의 전위가 상기 제 1전극의 전위보다 높도록 전압이 상기 제 1전극 및 상기 제 2전극 사이에 인가될때 발광하는, 발광 소자.
- 제 2항에 있어서, 상기 제 2 물질 대 상기 제 1 물질의 몰비는 0.5 내지 2인, 발광 소자.
- p-형 반도체를 포함하는 제 1층;n-형 반도체를 포함하는 제 2층; 및발광 물질을 포함하는 제 3층을 포함하는 발광소자로서,상기 제 1층, 상기 제 2층 및 상기 제 3층은 제 1전극 및 제 2전극 사이에 삽입되며;상기 제 2층은 상기 제 1층 및 상기 제 3층 사이에 삽입되며;상기 제 1층 상기 제 1전극과 접촉하며;상기 발광 소자는 상기 제 2전극의 전위가 상기 제 1전극의 전위보다 높도록 전압이 상기 제 1전극 및 상기 제 2전극 사이에 인가될때 발광하는, 발광 소자.
- 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐 및 몰리브덴 산화물을 포함하는 제 1층;트리스(8-퀴놀리노라토)알루미늄 및 리튬을 포함하는 제 2층; 및발광 물질을 포함하는 제 3층을 포함하는 발광소자로서,상기 제 1층, 상기 제 2층 및 상기 제 3층은 제 1전극 및 제 2전극 사이에 삽입되며;상기 제 2층은 상기 제 1층 및 상기 제 3층 사이에 삽입되며;상기 제 1층 상기 제 1전극과 접촉하며;상기 발광 소자는 상기 제 2전극의 전위가 상기 제 1전극의 전위보다 높도록 전압이 상기 제 1전극 및 상기 제 2전극 사이에 인가될때 발광하는, 발광 소자.
- 제 5항에 있어서, 몰리브덴 산화물 대 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐의 몰비는 0.5 내지 2인, 발광 소자.
- 제 1물질 및 제 2물질을 포함하는 제 1층;제 3물질 및 제 4물질을 포함하는 제 2층; 및x 피스들(pieces)(x는 주어진 양의 정수)의 층들을 포함하는 제 3층을 포함하는 발광소자로서,상기 제 1전극은 반사율을 가진 도전성 재료를 포함하며;상기 제 2전극은 가시광을 투과할 수 있는 도전성 재료를 포함하며;상기 층들의 n 피스들은 발광층을 포함하며;상기 제 1층, 상기 제 2층 및 상기 제 3층은 제 1전극 및 제 2전극 사이에 삽입되며;상기 제 2층은 상기 제 1층 및 상기 제 3층 사이에 삽입되며;상기 제 1물질의 정공 이송 특성은 상기 제 1물질의 전자 이송 특성보다 강하며;상기 제 2물질은 상기 제 1물질에 대하여 전자 수용 특성을 가지며;상기 제 3물질의 전자 이송 특성은 상기 제 3물질의 정공 이송 특성보다 강하며;상기 제 4물질은 상기 제 3물질에 대하여 전자 공여 특성을 가지며;상기 제 1층은 상기 제 1전극과 접촉하며;상기 층들의 n 피스들의 한 층은 상기 제 2층과 접촉하며;층들의 y 피스들(y < x이고 상기 y는 양의 정수)은 상기 발광층 및 상기 제 2층 사이에 제공되며;상기 발광 소자는 상기 제 2전극의 전위가 상기 제 1전극의 전위보다 높도록 전압이 상기 제 1전극 및 상기 제 2전극 사이에 인가될때 발광하며;상기 제 1층의 두께 및 상기 제 2층의 두께는 이하의 표현들 1, 2 및 3을 만족하며
상기 표현들 1, 2 및 3에서, 상기 ni은 제 1층의 굴절율을 나타내며, 상기 di는 제 1층의 두께를 나타내며, 상기 nii은 제 2층의 굴절율을 나타내며, 상기 dii는 제 2층의 두께를 나타내며, 상기 nk는 발광층 및 제 2층 사이에 삽입된 층들의 k번째 층의 굴절율을 나타내며, 상기 dk는 발광층 및 제 2층 사이에 삽입된 층들의 k번째 층의 두께를 나타내며, 상기 nj는 발광층의 굴절율을 나타내며, 상기 dj는 상기 제 1전극측의 발광층의 표면 및 발광 영역사이의 거리를 나타내며, 상기 λ는 발광 소자로부터 발광 파장을 나타내며, 상기 m은 주어진 양의 정수를 나타내며, 상기 demi는 발광층의 두께를 나타내는, 발광 소자. - 제 1항에 따른 발광 소자를 포함하는, 발광 장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 발광 소자는 전자 장치의 디스플레이 부분에 통합되는, 발광 소자.
- 제 2항에 따른 발광 소자를 포함하는, 발광장치.
- 제 2항에 있어서, 상기 발광 소자는 전자장치의 디스플레이 부분에 통합되는, 발광 소자.
- 제 4항에 따른 발광 소자를 포함하는, 발광 장치.
- 제 4항에 있어서, 상기 발광 소자는 전자 장치의 디스플레이 부분에 통합되는, 발광 소자.
- 제 5항에 따른 발광 소자를 포함하는, 발광 장치.
- 제 5항에 있어서, 상기 발광 소자는 전자장치의 디스플레이 부분에 통합되는, 발광 소자.
- 제 7항에 따른 발광 소자를 포함하는, 발광 장치.
- 제 7항에 있어서, 상기 발광 소자는 전자장치의 디스플레이 부분에 통합되는, 발광 소자.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 3층은 상기 제 2전극과 접촉하는, 발광 소자.
- 제 2항에 있어서, 상기 제 3층은 상기 제 2전극과 접촉하는, 발광 소자.
- 제 4항에 있어서, 상기 제 3층은 상기 제 2전극과 접촉하는, 발광 소자.
- 제 5항에 있어서, 상기 제 3층은 상기 제 2전극과 접촉하는, 발광 소자.
- 제 7항에 있어서, 도전성 재료는 50 내지 100%의 반사율을 가지는, 발광 소자.
- 제 7항에 있어서, 상기 제 3층내에 포함된 x번째 층은 상기 제 2전극과 접촉하는, 발광 소자.
- 제 7항에 있어서, 상기 제 2물질 대 상기 제 1물질의 몰비는 0.5 내지 2인, 발광 소자.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1층은 정공 이송 특성을 가진 제 1물질 및 상기 제 1물질에 대하여 전자 수용 특성을 가진 제 2물질을 포함하며;상기 제 2물질 대 상기 제 1물질의 몰비는 0.5 내지 2인, 발광 소자.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 2층은 DNTPD을 포함하는, 발광 소자.
- 제 2항에 있어서, 상기 제 1물질은 DNTPD인, 발광 소자.
- 제 7항에 있어서, 상기 제 1물질은 DNTPD인, 발광 소자.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1층은 상기 제 2층과 접촉하는, 발광 소자.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 2층은 상기 제 3층과 접촉하는, 발광 소자.
- 제 2항에 있어서, 상기 제 1층은 상기 제 2층과 접촉하는, 발광 소자.
- 제 2항에 있어서, 상기 제 2층은 상기 제 3층과 접촉하는, 발광 소자.
- 제 4항에 있어서, 상기 제 1층은 상기 제 2층과 접촉하는, 발광 소자.
- 제 4항에 있어서, 상기 제 2층은 상기 제 3층과 접촉하는, 발광 소자.
- 제 5항에 있어서, 상기 제 1층은 상기 제 2층과 접촉하는, 발광 소자.
- 제 5항에 있어서, 상기 제 2층은 상기 제 3층과 접촉하는, 발광 소자.
- 제 7항에 있어서, 상기 제 1층은 상기 제 2층과 접촉하는, 발광 소자.
- 제 7항에 있어서, 상기 제 2층은 상기 제 3층과 접촉하는, 발광 소자.
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