KR20070092135A - 발광소자, 발광장치 및 전자장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 높은 콘트라스트를 실현하는 발광소자를 제공하는 것을 과제로 한다. 또한, 콘트라스트가 우수한 발광소자를 사용함으로써 높은 콘트라스트를 실현하는 발광장치를 제공하는 것을 과제로 한다. 발광소자는 제1 전극과 제2 전극 사이에 끼어진 발광물질을 함유하는 층을 가지고, 발광물질을 함유하는 층은 발광층과, 제1 유기 화합물을 함유하는 층과, 제2 유기 화합물을 함유하는 층을 포함한다. 제1 전극은 투광성을 가지고, 제1 유기 화합물을 함유하는 층과, 제2 유기 화합물을 함유하는 층이 제2 전극과 발광층 사이에 끼어져 있고, 제1 유기 화합물의 색과 제2 유기 화합물의 색은 보색 관계에 있다.
발광소자, 가시광 흡수, 파장 영역, 흡수 피크, 보색 관계

Description

발광소자, 발광장치 및 전자장치{Light emitting element, light emitting device, and electronic device}
도 1은 본 발명의 발광소자를 설명하는 도면.
도 2는 본 발명의 발광소자를 설명하는 도면.
도 3은 본 발명의 발광소자를 설명하는 도면.
도 4는 본 발명의 발광소자를 설명하는 도면.
도 5(A) 및 도 5(B)는 본 발명의 발광소자를 설명하는 도면.
도 6은 본 발명의 발광소자를 설명하는 도면.
도 7(A)∼도 7(D)는 본 발명의 전자장치를 설명하는 도면.
도 8은 본 발명의 발광소자를 설명하는 도면.
도 9는 본 발명의 발광소자를 설명하는 도면.
도 10은 실시예 1 및 2의 발광소자를 설명하는 도면.
도 11은 실시예 1에서 제조한 소자의 전류 효율-휘도 특성을 나타내는 그래프.
도 12는 실시예 1에서 제조한 소자의 전류-전압 특성을 나타내는 그래프.
도 13은 실시예 1에서 제조한 소자의 발광 스펙트럼을 나타내는 그래프.
도 14는 실시예 1에서 사용한 물질의 흡수 스펙트럼을 나타내는 그래프.
도 15는 실시예 2에서 제조한 소자의 전류 효율-휘도 특성을 나타내는 그래프.
도 16은 실시예 2에서 제조한 소자의 전류-전압 특성을 나타내는 그래프.
도 17은 실시예 2에서 제조한 소자의 발광 스펙트럼을 나타내는 그래프.
도 18은 실시예 2에서 사용한 물질의 흡수 스펙트럼을 나타내는 그래프.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
101 : 기판 102 : 제1 전극
103 : 제1 층 104 : 제2 층
105 : 제3 층 106 : 제2 전극
본 발명은 전류 여기형 발광소자에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 발광소자를 각각 가지는 발광장치 및 전자장치에 관한 것이다.
근년, 발광성 유기 화합물을 사용한 발광소자의 연구 개발이 활발하게 행해지고 있다. 이들 발광소자의 기본적인 구성은 한 쌍의 전극 사이에 발광성 유기 화합물을 함유하는 층을 끼운 것이다. 이 소자에 전압을 인가함으로써, 한 쌍의 전극으로부터 전자 및 정공이 각각 발광성 유기 화합물을 함유하는 층에 주입되고, 전류가 흐른다. 그리고, 이들 캐리어(전자 및 정공)가 재결합함으로써, 발광성 유기 화합물이 여기 상태를 형성하고, 그 여기 상태가 기저 상태로 복귀할 때 발광한 다. 이와 같은 메커니즘으로 인하여, 상기한 발광소자는 전류 여기형 발광소자라고 불린다.
또한, 유기 화합물에 의해 형성된 여기 상태의 종류로서는, 일중항 여기 상태와 삼중항 여기 상태가 가능하고, 일중항 여기 상태로부터의 발광이 형광이라고 불리고, 삼중항 여기 상태로부터의 발광이 인광이라고 불리고 있다.
이와 같은 발광소자는, 예를 들어, 0.1 ㎛ 정도의 두께를 가지는 유기 박막으로 형성되기 때문에, 박형 경량으로 제조될 수 있다는 것이 큰 이점(利點)이다. 또한, 캐리어가 주입되고 나서 발광에 이르기까지의 시간이 1 μsec 정도 또는 그 이하이기 때문에, 응답 속도가 매우 빠르다는 것도 이점 중 하나이다. 이들 특성은 플랫 패널 디스플레이 소자에 적합하다고 생각된다.
또한, 이들 발광소자는 막 형상으로 형성되기 때문에, 대면적의 소자를 형성함으로써, 면 형상의 발광을 용이하게 얻을 수 있다. 이것은 백열 전구나 LED로 대표되는 점 광원, 또는 형광등으로 대표되는 선 광원에서는 얻기 어려운 특색이므로, 상기한 발광소자는 조명 등에 응용할 수 있는 면 광원으로서의 이용 가치도 높다.
이와 같은 발광소자는, 통상, 한 쌍의 전극 중 적어도 한쪽을 광투과성 재료로 형성하고, 다른쪽을 각종 재료로 형성하고 있고, 발광성 물질로부터의 발광은 광투과성 재료로 형성된 전극을 투과하여, 외부로 취출된다.
그러나, 다른쪽 전극(광투과성 재료로 형성되지 않은 전극)에 반사율이 높은 재료를 사용하면, 반사율이 높은 재료로 형성된 전극이 외부로부터의 광도 반사하 기 때문에, 콘트라스트가 저하하는 문제가 있었다.
콘트라스트가 저하하는 문제를 해결하기 위해, 발광소자의 외부에 편광소자나 1/4 파장판 등을 제공하는 구성이 제안되어 있다.
그러나, 편광소자나 파장판을 사용하는 경우, 파장판의 파장 의존성에 따른 색도 특성의 변화, 시야각 의존성 등의 문제가 생기게 된다. 또한, 편광소자나 파장판 등의 부품을 제공함으로써, 비용이 비싸지고, 제조 공정도 복잡하게 된다는 문제도 있었다.
상기 문제를 감안하여, 본 발명은 높은 콘트라스트를 실현하는 발광소자를 제공하는 것을 과제로 한다. 특히, 본 발명은, 콘트라스트가 높고 제조가 용이한 발광소자를 제공하는 것을 과제로 한다. 또한, 본 발명은, 콘트라스트가 우수한 발광소자를 사용함으로써, 높은 콘트라스트를 실현하는 발광장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명자들은, 예의 검토를 거듭한 결과, 투과성을 가지는 제1 전극과 제2 전극 사이에 끼어진 발광층을 가지는 발광소자에서, 발광층과 제2 전극 사이에 가시광을 흡수하는 층을 제공함으로써, 과제를 해결할 수 있다는 것을 알았다. 또한, 본 발명자들은 제2 전극의 반사율이 높은 경우 특히 효과적이라는 것도 알았다.
즉, 본 발명의 발광소자의 한가지 특징은, 제1 전극과 제2 전극 사이에 끼어 진, 발광물질을 함유하는 층을 포함하고, 발광물질을 함유하는 층은 발광층과, 제1 유기 화합물을 함유하는 층과, 제2 유기 화합물을 함유하는 층을 포함하고, 제1 전극은 투광성을 가지고, 제2 전극과 상기 발광층 사이에, 제1 유기 화합물을 함유하는 층과, 제2 유기 화합물을 함유하는 층이 끼어져 있고, 제1 유기 화합물의 색과 제2 유기 화합물의 색은 보색 관계에 있다는 것이다.
또한, 본 발명의 발광소자의 다른 특징은, 제1 전극과 제2 전극 사이에 끼어진, 발광물질을 함유하는 층을 포함하고, 발광물질을 함유하는 층은 발광층과, 제1 유기 화합물을 함유하는 층과, 제2 유기 화합물을 함유하는 층을 포함하고, 제1 전극은 투광성을 가지고, 제2 전극과 상기 발광층 사이에, 제1 유기 화합물을 함유하는 층과 제2 유기 화합물을 함유하는 층이 끼어져 있고, 제1 유기 화합물은 380 nm 이상 540 nm 미만의 파장 영역에 흡수 피크를 가지고, 제2 유기 화합물은 540 nm 이상 760 nm 이하의 파장 영역에 흡수 피크를 가지는 것이다.
또한, 본 발명의 발광소자의 다른 특징은, 제1 전극과 제2 전극 사이에 끼어진, 발광물질을 함유하는 층을 포함하고, 발광물질을 함유하는 층은 발광층과, 제1 유기 화합물을 함유하는 층과, 제2 유기 화합물을 함유하는 층을 포함하고, 제1 전극은 투광성을 가지고, 제2 전극과 상기 발광층 사이에, 제1 유기 화합물을 함유하는 층과 제2 유기 화합물을 함유하는 층이 끼어져 있고, 제1 유기 화합물은 3,4,9,10-페릴렌테트라카르본산 유도체, 1,4,5,8-나프탈렌테트라카르본산 유도체, 나프타센 유도체, 니켈 착체 중 어느 하나이고, 제2 유기 화합물은 프탈로시아닌 유도체, 펜타센 유도체, 3,4,9,10-페릴렌테트라카르복실릭-비스-벤즈이미다졸 유도 체, 비올란트론 유도체 중 어느 하나인 것이다.
상기 구성에서, 제1 유기 화합물을 함유하는 층과, 제2 유기 화합물을 함유하는 층 사이에는 도전성 재료를 함유하는 제3 층이 제공되어 있는 것이 바람직하다. 도전성 재료로서는, 산화인듐주석, 규소 또는 산화규소를 함유한 산화인듐주석, 산화인듐아연, 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐주석 등이 있다.
또한, 상기 구성에서, 제1 유기 화합물을 함유하는 층과, 제2 유기 화합물을 함유하는 층 사이에는 반도체 재료를 함유하는 제3 층이 제공되어 있는 것이 바람직하다. 반도체 재료로서는, 티탄 산화물, 바나듐 산화물, 니오브 산화물, 몰리브덴 산화물, 텅스텐 산화물, 레늄 산화물, 루테늄 산화물, 코발트 산화물, 니켈 산화물, 아연 산화물, 구리 산화물, 주석 산화물, 아연 황화물, 갈륨 질화물, 갈륨 알루미늄 질화물 등이 있다.
또한, 본 발명의 발광소자의 다른 특징은, 제1 전극과 제2 전극 사이에 끼어진, 발광물질을 함유하는 층을 포함하고, 발광물질을 함유하는 층은 발광층과, N형 반도체층과, P형 반도체층을 포함하고, 제1 전극, 발광층, N형 반도체층, P형 반도체층, 제2 전극이 이 순서로 형성되어 있고, 제1 전극은 투광성을 가지고, N형 반도체층의 색과 P형 반도체층의 색은 보색 관계에 있다는 것이다.
또한, 본 발명의 발광소자의 다른 특징은, 제1 전극과 제2 전극 사이에 끼어진, 발광물질을 함유하는 층을 포함하고, 발광물질을 함유하는 층은 발광층, N형 반도체층, P형 반도체층을 포함하고, 제1 전극, 발광층, N형 반도체층, P형 반도체층, 제2 전극이 이 순서로 형성되어 있고, 제1 전극은 투광성을 가지고, N형 반도 체층은 380 nm 이상 540 nm 미만의 파장 영역에 흡수 피크를 가지고, P형 반도체층은 540 nm 이상 760 nm 이하의 파장 영역에 흡수 피크를 가지는 것이다.
또한, 본 발명의 발광소자의 다른 특징은, 제1 전극과 제2 전극 사이에 끼어진, 발광물질을 함유하는 층을 포함하고, 발광물질을 함유하는 층은 발광층, N형의 반도체층, P형 반도체층을 포함하고, 제1 전극, 발광층, N형 반도체층, P형 반도체층, 제2 전극이 이 순서로 형성되어 있고, 제1 전극은 투광성을 가지고, N형 반도체층은 3,4,9,10-페릴렌테트라카르본산이무수물, 3,4,9,10-페릴렌테트라카르본산디이미드, N,N'-디메틸-3,4,9,10-페릴렌테트라카르본산디이미드, 1,4,5,8-나프탈렌테트라카르본산이무수물, 1,4,5,8-나프탈렌테트라카르본산디이미드 중 어느 하나를 함유하고, P형 반도체층은 프탈로시아닌, 구리 프탈로시아닌, 아연 프탈로시아닌, 바나딜 프탈로시아닌, 티타닐 프탈로시아닌, 니켈 프탈로시아닌, 펜타센, 6,13-디페닐펜타센 중 어느 하나를 함유하는 것이다.
또한, 본 발명의 발광소자의 다른 특징은, 제1 전극과 제2 전극 사이에 끼어진, 발광물질을 함유하는 층을 포함하고, 발광물질을 함유하는 층은 발광층, N형 반도체층, P형 반도체층을 포함하고, 제1 전극, 발광층, N형 반도체층, P형 반도체층, 제2 전극이 이 순서로 형성되어 있고, 제1 전극은 투광성을 가지고, N형 반도체층은 540 nm 이상 760 nm 이하의 파장 영역에 흡수 피크를 가지고, P형 반도체층은 380 nm 이상 540 nm 미만의 파장 영역에 흡수 피크를 가지는 것이다.
또한, 본 발명의 발광소자의 다른 특징은, 제1 전극과 제2 전극 사이에 끼어진, 발광물질을 함유하는 층을 포함하고, 발광물질을 함유하는 층은 발광층과, N형 반도체층과, P형 반도체층을 포함하고, 제1 전극, 발광층, N형 반도체층, P형 반도체층, 제2 전극이 이 순서로 형성되어 있고, 제1 전극은 투광성을 가지고, N형 반도체층은 (1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25-헥사데카플루오로프탈로시아니나토)구리, (1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25-헥사데카플루오로프탈로시아니나토)아연, 퍼플루오로펜타센, 3,4,9,10-페릴렌테트라카르복실릭-비스-벤즈이미다졸 중 어느 하나를 함유하고, P형 반도체층은 나프타센, 5,12-디페닐나프타센, 루브렌 중 어느 하나를 함유하는 것이다.
또한, 본 발명의 발광소자의 다른 특징은, 제1 전극과 제2 전극 사이에 끼어진, 발광물질을 함유하는 층을 포함하고, 발광물질을 함유하는 층은 발광층, P형 반도체층, N형 반도체층을 포함하고, 제1 전극, 발광층, P형 반도체층, N형 반도체층, 제2 전극이 이 순서로 형성되어 있고, 제1 전극은 투광성을 가지고, P형 반도체층의 색과 N형 반도체층의 색은 보색 관계에 있는 것이다.
또한, 본 발명의 발광소자의 다른 특징은, 제1 전극과 제2 전극 사이에 끼어진, 발광물질을 함유하는 층을 포함하고, 발광물질을 함유하는 층은 발광층, P형 반도체층, N형 반도체층을 포함하고, 제1 전극, 발광층, P형 반도체층, N형 반도체층, 제2 전극이 이 순서로 형성되어 있고, 제1 전극은 투광성을 가지고, P형 반도체층은 380 nm 이상 540 nm 미만의 파장 영역에 흡수 피크를 가지고, N형 반도체는 540 nm 이상 760 nm 이하의 파장 영역에 흡수 피크를 가지는 것이다.
또한, 본 발명의 발광소자의 다른 특징은, 제1 전극과 제2 전극 사이에 끼어진, 발광물질을 함유하는 층을 포함하고, 발광물질을 함유하는 층은 발광층, P형 반도체층, N형 반도체층을 포함하고, 제1 전극, 발광층, P형 반도체층, N형 반도체층, 제2 전극이 이 순서로 형성되어 있고, 제1 전극은 투광성을 가지고, P형 반도체층은 나프타센, 5,12-디페닐나프타센, 루브렌 중 어느 하나를 함유하고, N형 반도체층은 (1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25-헥사데카플루오로프탈로시아니나토)구리, (1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25)-헥사데카플루오로프탈로시아니나토)아연, 퍼플루오로펜타센, 3,4,9,10-페릴렌테트라카르복실릭-비스-벤즈이미다졸 중 어느 하나를 함유하는 것이다.
또한, 본 발명의 발광소자의 다른 특징은, 제1 전극과 제2 전극 사이에 끼어진, 발광물질을 함유하는 층을 포함하고, 발광물질을 함유하는 층은 발광층, P형 반도체층, N형 반도체층을 포함하고, 제1 전극, 발광층, P형 반도체층, N형 반도체층, 제2 전극이 이 순서로 형성되어 있고, 제1 전극은 투광성을 가지고, P형 반도체층은 540 nm 이상 760 nm 미만의 파장 영역에 흡수 피크를 가지고, N형 반도체층은 380 nm 이상 540 nm 미만의 파장 영역에 흡수 피크를 가지는 것이다.
또한, 본 발명의 발광소자의 다른 특징은, 제1 전극과 제2 전극 사이에 끼어진, 발광물질을 함유하는 층을 포함하고, 발광물질을 함유하는 층은 발광층, P형 반도체층, N형 반도체층을 포함하고, 제1 전극, 발광층, P형 반도체층, N형 반도체층, 제2 전극이 이 순서로 형성되어 있고, 제1 전극은 투광성을 가지고, P형 반도체층은 프탈로시아닌, 구리 프탈로시아닌, 아연 프탈로시아닌, 바나딜 프탈로시아닌, 티타닐 프탈로시아닌, 니켈 프탈로시아닌, 펜타센, 6,13-디페닐펜타센 중 어느 하나를 함유하고, N형 반도체층은 3,4,9,10-페릴렌테트라카르본산이무수물, 3,4,9,10-페릴렌테트라칼본산디이미드, N,N'-디메틸-3,4,9,10-페릴렌테트라카르본산디이미드, 1,4,5,8-나프탈렌테트라카르본산이무수물, 1,4,5,8-나프탈렌테트라카르본산디이미드 중 어느 하나를 함유하는 것이다.
상기 구성에서, P형 반도체층과 N형 반도체층 사이에는, 도전성 재료를 함유하는 제3 층이 제공되어 있는 것이 바람직하다. 도전성 재료로서는, 산화인듐주석, 규소 또는 산화규소를 함유한 산화인듐주석, 산화인듐아연, 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐주석 등이 있다.
또한, 상기 구성에서, P형 반도체층과 N형 반도체층 사이에는, 반도체 재료를 함유하는 제3 층이 제공되어 있는 것이 바람직하다. 반도체 재료로서는, 티탄 산화물, 바나듐 산화물, 니오브 산화물, 몰리브덴 산화물, 텅스텐 산화물, 레늄 산화물, 루테늄 산화물, 코발트 산화물, 니켈 산화물, 아연 산화물, 구리 산화물, 주석 산화물, 아연 황화물, 갈륨 질화물, 갈륨 알루미늄 질화물 등이 있다.
또한, 상기 구성에서, P형 반도체층은 억셉터성 물질을 더 함유하는 것이 바람직하다. 억셉터성 물질로서는, 7,7,8,8-테트라시아노-2,3,5,6-테트라플로오로퀴노디메탄, 클로라닐 등이 있다. 또한, 천이 금속 산화물이 있다. 예를 들어, 산화바나듐, 산화니오브, 산화탄탈, 산화크롬, 산화몰리브덴, 산화텅스텐, 산화망간, 산화레늄 등이 사용될 수 있다.
또한, 상기 구성에서, N형 반도체층은 도너성 물질을 더 함유하는 것이 바람직하다. 도너성 물질로서는, 알칼리 금속 또는 알칼리토류 금속 또는 희토류 금속 또는 주기율표의 13족에 속하는 금속이 있다. 예를 들어, 리튬(Li), 세슘(Cs), 마 그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 이테르븀(Yb), 또는 인듐(In)이 사용될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기한 발광소자를 가지는 발광장치도 그의 범주에 포함하는 것이다. 본 명세서에서의 발광장치는 화상 표시장치, 발광장치, 또는 광원(조명장치를 포함)을 포함한다. 또한, 본 발명의 발광장치는, 발광소자가 형성된 패널에 커넥터, 예를 들어, FPC(Flexible printed circuit) 또는 TAB(Tape Automated Bonding) 테이프 또는 TCP(Tape Carrier Package)가 부착된 모듈, TAB 테이프나 TCP의 끝에 프린트 배선판이 제공된 모듈, 발광소자에 COG(Chip On Glass) 방식에 의해 IC(집적회로)가 직접 실장된 모듈 모두를 포함하는 것으로 한다.
또한, 본 발명의 발광소자를 표시부에 사용한 전자장치도 본 발명의 범주에 포함하는 것으로 한다. 따라서, 본 발명의 전자장치는 표시부에 상기한 발광소자와 그 발광소자의 발광을 제어하는 콘트롤러를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 발광소자는 발광영역과 전극 사이에 발광을 흡수하는 층을 구비함으로써, 전극에서의 반사광을 저감할 수 있고, 높은 콘트라스트를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 발광장치는 콘트라스트가 우수한 발광소자를 가지고 있기 때문에, 높은 콘트라스트를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 발광소자는 발광소자의 외부에 편광판이나 1/4 파장판 등을 사용하지 않고 콘트라스트를 향상시킬 수 있다. 따라서, 공정의 수를 증가시키지 않고, 콘트라스트를 향상시킬 수 있다. 또한, 편광판이나 1/4 파장판 등을 사용할 필요가 없기 때문에, 저비용으로 높은 콘트라스트의 발광소자를 제조할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 사용하여 상세히 설명한다. 그 러나, 본 발명은 아래의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 그 범위에서 벗어나지 않고 그 형태 및 상세한 사항을 다양하게 변경할 수 있다는 것은 당업자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 아래에 나타내는 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다.
또한, 본 명세서에서, "복합"이란, 2개의 재료를 단순히 혼합하는 것뿐만 아니라, 재료들 사이에서 전하를 주고 받는 상태로 다수의 재료를 혼합하는 것도 말한다.
[실시형태 1]
본 발명의 발광소자는, 제1 전극과 제2 전극 사이에 끼어진, 발광물질을 함유하는 층을 가지고, 발광물질을 함유하는 층은 발광층과 제1 층과 제2 층을 포함한다. 제1 전극은 투광성을 가지고, 제2 전극과 발광층 사이에 제1 층과 제2 층이 끼어져 있다. 본 실시형태에서는, 본 발명의 발광소자에 포함되는 제1 층 및 제2 층에 대하여 설명한다.
제1 층 및 제2 층 각각은 가시광 영역에 흡수 피크를 가지는 유기 화합물을 함유하고, 가시광을 흡수하는 층이다. 제1 층은 제1 유기 화합물을 함유하고, 제2 층은 제2 유기 화합물을 함유한다. 제1 유기 화합물의 색과 제2 유기 화합물의 색은 서로 보색 관계에 있다. 따라서, 제1 층과 제2 층의 적층체는 넓은 파장 영역에 걸쳐 가시광을 흡수할 수 있다. 구체적으로는, 제1 유기 화합물은 380 nm 이상 540 nm 미만의 파장 영역에 흡수 피크를 가지고, 제2 유기 화합물은 540 nm 이상 760 nm 이하의 파장 영역에 흡수 피크를 가진다.
제1 층에 함유되는 제1 유기 화합물로서는, 380 nm 이상 540 nm 미만의 파장 영역에 흡수 피크를 가지는 유기 화합물을 사용하면 좋고, 각종 재료를 사용할 수 있다. 특히, 캐리어 수송성이 우수한 유기 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 3,4,9,10-페릴렌테트라카르본산 유도체, 1,4,5,8-나프탈렌테트라카르본산 유도체, 나프타센 유도체, 니켈 착체 등이 있다. 예를 들어, 3,4,9,10-페릴렌테트라카르본산이무수물(약칭 : PTCDA), 3,4,9,10-페릴렌테트라카르본산디이미드(약칭 : PTCDI), N,N'-디메틸-3,4,9,10-페릴렌테트라카르본산디이미드(약칭 : Me-PTCDI), 1,4,5,8-나프탈렌테트라카르본산이무수물(약칭 : NTCDA), 1,4,5,8-나프탈렌테트라카르본산디이미드(약칭 : NTCDI), 나프타센, 5,12-디페닐나프타센, 루브렌, N,N'-디살리실리덴에틸렌디아미나토니켈(II)(약칭 : [Ni(salen)]), N,N'-디살리실리덴-o-페닐렌디알루미나토니켈(II)(약칭 : [Ni(saloph)]) 등이 있다. 이들 유기 화합물의 구조식을 아래에 나타낸다.
Figure 112007018544058-PAT00001
제2 층에 함유되는 제2 유기 화합물로서는, 540 nm 이상 760 nm 이하의 파장 영역에 흡수 피크를 가지는 유기 화합물을 사용하면 좋고, 다양한 재료를 사용할 수 있다. 특히, 캐리어 수송성이 우수한 유기 화합물을 사용하는 것이 바람직하 다. 구체적으로는, 프탈로시아닌 유도체, 펜타센 유도체, 3,4,9,10-페릴렌테트라카르복실릭-비스-벤즈이미다졸 유도체, 비올란트론 유도체 등이 있다. 예를 들어, 프탈로시아닌(약칭 : H2Pc), 구리 프탈로시아닌(약칭 : CuPc), 아연 프탈로시아닌(약칭 : ZnPc), 바나딜 프탈로시아닌(약칭 : VOPc), 티타닐 프탈로시아닌(약칭 : TiOPc), 니켈 프탈로시아닌(약칭 : NiPc), (1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25-헥사데카플로오로프탈로시아니나토)구리(약칭 : F16-CuPc), (1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25-헥사데카플로오로프탈로시아니나토)아연(약칭 : F16-ZnPc), 펜타센, 6,13-디페닐펜타센, 퍼플로오로펜타센, 3,4,9,10-페릴렌테트라카르복실릭-비스-벤즈이미다졸(약칭 : PTCBI, 비스벤즈이미다졸[2,1-a:2',1'-a]안트라[2,1,9-def:6,5,10-d'e'f']디이소퀴놀린-10,21-디온이라고도 함), 비올란트론, 이소비올란트론 등이 있다. 이들 유기 화합물의 구조식을 아래에 나타낸다.
Figure 112007018544058-PAT00002
Figure 112007018544058-PAT00003
제1 층과 제2 층은, 투광성을 가지는 전극(제1 전극)이 제공된 발광층 측부와 반대쪽의 발광층 측부에 제공되어 있다. 즉, 제1 층과 제2 층은 발광층으로부터의 발광을 외부로 취출하는 전극(제1 전극)과는 반대측에 제공되어 있다. 따라 서, 제2 전극이 반사율이 높은 전극인 경우, 발광층으로부터의 발광 및 외부로부터의 광을 제1 층 및 제2 층이 흡수할 수 있다. 따라서, 제2 전극에서의 반사광을 저감할 수 있고, 발광소자의 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.
제1 층 및/또는 제2 층을 두꺼운 막으로 함으로써, 가시광 영역에서의 흡광도를 크게 할 수 있다. 가시광 영역에서의 흡광도가 커지면, 발광층으로부터의 발광을 보다 잘 흡수할 수 있다. 따라서, 발광소자의 콘트라스트를 보다 더 향상시킬 수 있다.
또한, 제1 층 및/또는 제2 층에 도너성 물질이나 억셉터성 물질을 첨가하여도 좋다. 도너성 물질이나 억셉터성 물질을 첨가함으로써, 도전성을 향상시킬 수 있고, 발광소자의 구동 전압을 저감할 수 있다. 특히, 제1 층 및/또는 제2 층을 두꺼운 막으로 하는 경우, 도너성 물질이나 억셉터성 물질을 첨가함으로써, 구동 전압의 상승을 억제할 수 있다. 따라서, 구동 전압의 상승을 억제하면서 콘트라스트를 더욱 향상시킬 수 있다.
도너성 물질로서는, 알칼리 금속 또는 알칼리토류 금속 또는 희토류 금속 또는 주기율표의 13족에 속하는 금속 및 이들의 산화물 또는 탄산염이 사용될 수 있다. 구체적으로는, 리튬(Li), 세슘(Cs), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 이테르븀(Yb), 인듐(In), 리튬 산화물(LiOx), 탄산세슘(CsCO3) 등이 사용될 수 있다.
또한, 억셉터성 물질로서는, 7,7,8,8-테트라시아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노디메탄(약칭 : F4-TCNQ), 클로라닐 등이 있다.
또한, 억셉터성 물질로서는, 천이금속 산화물이 있다. 또한, 주기율표의 4족 내지 8족에 속하는 금속의 산화물이 있다. 구체적으로는, 산화바나듐, 산화니오브, 산화크롬, 산화몰리브덴, 산화텅스텐, 산화망간, 산화레늄은 전자 수용성이 높기 때문에 바람직하다. 그 중에서도 특히 산화몰리브덴은 대기 중에서도 안정적이고 흡습성이 낮아 취급이 쉬우므로 바람직하다.
또한, 제1 층과 제2 층의 적층 순서는 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 투광성을 가지는 전극(제1 전극), 발광층, 제1 층, 제2 층, 제2 전극이 이 순서로 제공되어도 좋고, 또는, 투광성을 가지는 전극(제1 전극), 발광층, 제2 층, 제1 층, 제2 전극이 이 순서로 제공되어도 좋다.
또한, 제1 층과 제2 층 사이에는 반도체 재료 또는 도전성 재료를 함유하는 층이 제공될 수도 있다. 도전성 재료로서는, 예를 들어, 산화인듐주석(ITO: Indium Tin Oxide), 규소 또는 산화규소를 함유한 산화인듐주석, 산화인듐아연(IZO: Indium Zinc Oxide), 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐(IWZO) 등이 있다. 또한, 예를 들어, 알루미늄(Al), 은(Ag) 등의 금속을 투광성을 가지도록 1 nm∼50 nm, 바람직하게는 5 nm∼20 nm 정도의 두께로 성막한 것을 사용하여도 좋다. 또한, 반도체 재료로서는, 티탄 산화물(TiOx), 바나듐 산화물(VOx), 니오브 산화물(NbOx), 몰리브덴 산화물(MoOx), 텅스텐 산화물(WOx), 레늄 산화물(ReOx), 루테늄 산화물(RuOx), 코발트 산화물(CoOx), 니켈 산화물(NiOx), 아연 산화물(ZnOx), 구리 산화물(CuOx), 주석 산화물(SnOx), 아연 황화물(ZnS), 갈륨 질화물(GaN), 갈륨 알루미늄 질화물(AlGaN) 등이 있다.
또한, 제1 층 및 제2 층을 형성하는 방법으로서는, 습식법, 건식법에 상관없이 어떠한 방법을 사용하여도 좋다. 예를 들어, 진공 증착법, 잉크젯법, 스핀 코팅법 등이 사용될 수 있다.
또한, 본 실시형태는 다른 실시형태들과 적절히 조합될 수 있다.
[실시형태 2]
본 실시형태에서는, 실시형태 1에서 설명한 가시광을 흡수하는 층을 가지는 발광소자의 일 양태에 대하여 도 1을 사용하여 설명한다.
본 발명의 발광소자는 한 쌍의 전극 사이에 다수의 층을 가진다. 이 다수의 층은, 전극으로부터 떨어진 곳에 발광 영역이 형성되도록, 즉, 전극으로부터 떨어진 부위에서 캐리어의 재결합이 행해지도록, 캐리어 주입성이 높은 물질과 캐리어 수송성이 높은 물질로 된 층들을 조합시킨 것이다. 이하, 전극들 사이에 형성된 층들을 발광물질을 함유하는 층이라 한다.
본 실시형태에서, 발광소자는 제1 전극(102)과, 제1 전극(102) 위에 순차적으로 적층한 제1 층(103), 제2 층(104), 및 제3 층(105)과, 그 위에 제공된 제2 전극(106)을 포함한다. 또한, 본 실시형태에서는, 제1 전극(102)은 양극으로서 기능하고, 제2 전극(106)은 음극으로서 기능하는 것으로 하여 아래에 설명한다.
기판(101)은 발광소자의 지지체로서 사용된다. 기판(101)으로서는, 예를 들어, 유리 또는 플라스틱 등을 사용할 수 있다. 또한, 발광소자를 제조 공정에서 지지체로서 기능하는 것이라면, 이들 이외의 재료도 사용될 수 있다.
제1 전극(102)은 투광성이 높은 전극인 것이 바람직하다. 또한, 일 함수가 큰(구체적으로는 4.0 eV 이상) 금속, 합금, 도전성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들어, 산화인듐주석(ITO: Indium Tun Oxide), 규소 또는 산화규소를 함유한 산화인듐주석, 산화인듐아연(IZO: Indium Zinc Oxide), 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐(IWZO) 등이 있다. 이들 도전성 금속 산화물막은 통상 스퍼터링법에 의해 성막되지만, 졸-겔(sol-gel)법 등을 사용하여 제조하여도 상관없다. 예를 들어, 산화인듐아연(IZO)은 산화인듐에 1∼20 wt%의 산화아연을 첨가한 타겟을 사용하여 스퍼터링법에 의해 형성될 수 있다. 또한, 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐(IWZO)은 산화인듐에 대하여 산화텅스텐을 0.5∼5 wt%, 산화아연을 0.1∼1 wt% 함유한 타겟을 사용하여 스퍼터링법에 의해 형성될 수 있다. 이들 외에, 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 철(Fe), 코발트(Co), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 또는 금속 재료의 질화물(예를 들어, 질화티탄: TiN) 등을 1 nm∼50 nm, 바람직하게는 5 nm∼20 nm 정도의 두께로 성막함으로써, 제1 전극(102)으로서 사용할 수도 있다.
제1 층(103)은 발광성 물질을 함유하는 층이다. 제1 층(103)은 단층으로 구성되어도 좋고, 다수의 층이 적층되어 있는 구성이어도 좋다. 층의 적층 구조에 대해서는 특별히 한정되는 것은 아니고, 전자 수송성이 높은 물질, 정공 수송성이 높은 물질, 전자 주입성이 높은 물질, 정공 주입성이 높은 물질, 바이폴러성 물질(전자 및 정공의 수송성이 높은 물질) 등으로 된 층들이 적절히 조합될 수도 있다. 예를 들어, 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 차단층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 등을 적절히 조합시켜 제1 층(103)을 구성할 수 있다. 각 층을 구성하는 재료에 대하여 아래에 구체적으로 설명한다.
정공 주입층은 정공 주입성이 높은 물질을 함유하는 층이다. 정공 주입성이 높은 물질로서는, 몰리브덴 산화물(MoOx), 바나듐 산화물(VOx), 루테늄 산화물(RuOx), 텅스텐 산화물(WOx), 망간 산화물(MnOx) 등이 사용될 수 있다. 이 외에, 프탈로시아닌(약칭 : H2Pc)이나 구리 프탈로시아닌(CuPc) 등의 프탈로시아닌계 화합물, 또는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(스티렌술포네이트)(PEDOT/PSS) 등의 고분자 등에 의해서도 정공 주입층을 형성할 수 있다.
또는, 정공 주입층으로서, 정공 수송성이 높은 물질에 억셉터성 물질을 함유시킨 복합 재료를 사용할 수도 있다. 또한, 정공 수송성이 높은 물질에 억셉터성 물질을 함유시킨 것을 사용함으로써, 전극의 일 함수에 의존하지 않고 전극을 형성하는 재료를 선택할 수 있다. 즉, 제1 전극(102)으로서 일 함수가 큰 재료뿐만 아니라, 일 함수가 작은 재료를 사용할 수도 있다. 억셉터성 물질로서는, 7,7,8,8-테트라시아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노디메탄(약칭 : F4-TCNQ), 클로라닐 등이 있다. 또한, 천이금속 산화물이 있다. 또한, 주기율표의 4족 내지 8족에 속하는 금속의 산화물이 있다. 구체적으로는, 산화바나듐, 산화니오브, 산화탄탈, 산화크롬, 산화몰리브덴, 산화텅스텐, 산화망간, 산화레늄은 전자 수용성이 높기 때문에 바람직하다. 그 중에서도 특히 산화몰리브덴은 대기 중에서도 안정적이고 흡습성 이 낮아 취급이 쉬우므로 바람직하다.
복합 재료에 사용하는 유기 화합물로서는, 방향족 아민 화합물, 카르바졸 유도체, 방향족 탄화수소, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등) 등, 각종 화합물이 사용될 수 있다. 또한, 복합 재료에 사용하는 유기 화합물로서는, 정공 수송성이 높은 유기 화합물인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 10-6 ㎠/Vs 이상의 정공 이동도를 가지는 물질인 것이 바람직하다. 그러나, 전자 수송성보다 정공 수송성이 높은 물질이라면, 이들 이외의 것을 사용하여도 좋다. 이하에는 복합 재료에 사용할 수 있는 유기 화합물을 구체적으로 나타낸다.
예를 들어, 방향족 아민 화합물로서는, N,N'-비스(4-메틸페닐)(p-톨릴)-N,N'-디페닐-p-페닐렌디아민(약칭 : DTDPPA), 4,4'-비스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]비페닐(약칭 : DPAB), 4,4'-비스(N-{4-[N'-(3-메틸페닐)-N'-페닐아미노]페닐}-N-페닐아미노)비페닐(약칭 : DNTPD), 1,3,5-트리스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]벤젠(약칭 : DPA3B) 등이 있다.
복합 재료에 사용할 수 있는 카르바졸 유도체로서는, 구체적으로는, 3-[N-(9-페닐카르바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카르바졸(약칭 : PCzPCA1), 3,6-비스[N-(9-페닐카르바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카르바졸(약칭 : PCzPCA2), 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카르바졸-3-일)아미노]-9-페닐카르바졸(약칭 : PCzPCN1) 등이 있다.
또한, 4,4'-디(N-카르바졸일)비페닐(약칭 : CBP), 1,3,5-트리스[4-(N-카르바 졸일)페닐]벤젠(약칭 : TCPB), 9-[4-(N-카르바졸일)]페닐-10-페닐안트라센(약칭 : CzPA), 1,4-비스[4-(N-카르바졸일)페닐]-2,3,5,6-테트라페닐벤젠 등을 사용할 수도 있다.
또한, 복합 재료에 사용할 수 있는 방향족 탄화수소로서는, 예를 들어, 2-tert-부틸-9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭 : t-BuDNA), 2-tert-부틸-9,10-디(1-나프틸)안트라센, 9,10-비스(3,5-디페닐페닐)안트라센(약칭 : DPPA), 2-tert-부틸-9,10-비스(4-페닐페닐)안트라센(약칭 : t-BuDBA), 9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭 : DNA), 9,10-디페닐안트라센(약칭 : DPAnth), 2-tert-부틸안트라센(약칭 : t-BuAnth), 9,10-비스(4-메틸-1-나프틸)안트라센(약칭 : DMNA), 9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]-2-tert-부틸-안트라센, 9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]안트라센, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-디(1-나프틸)안트라센, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-디(2-나프틸)안트라센, 9,9'-비안트릴, 10,10'-디페닐-9,9'-비안트릴, 10,10'-비스(2-페닐페닐)-9,9'-비안트릴, 10,10'-비스[(2,3,4,5,6-펜타페닐)페닐]-9,9'-비안트릴, 안트라센, 테트라센, 루브렌, 페릴렌, 2,5,8,11-테트라(tert-부틸)페릴렌 등이 있다. 또한, 이들 외에, 펜타센, 코로넨 등도 사용할 수 있다. 특히, 1×10-6 ㎠/Vs 이상의 정공 이동도를 가지고, 탄소수 14∼42인 방향족 탄화수소를 사용하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 복합 재료에 사용할 수 있는 방향족 탄화수소는 비닐 골격을 가지고 있어도 좋다. 비닐기를 가지고 있는 방향족 탄화수소로서는, 예를 들어, 4,4'-비 스)2,2-디페닐비닐)비페닐(약칭 : DPVBi), 9,10-비스[4-(2.2-디페닐비닐)페닐]안트라센(약칭 : DPVPA) 등이 있다.
또한, 폴리(N-비닐카르바졸)(약칭 : PVK)이나 폴리(4-비닐트리페닐아민)(약칭 : PVTPA) 등의 고분자 화합물을 사용할 수도 있다.
정공 수송층은 정공 수송성이 높은 물질을 함유하는 층이다. 정공 수송성이 높은 물질로서는, 예를 들어, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭 : NPB 또는 α-NPD), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1-비페닐]-4,4'-디아민(약칭 : TPD), 4,4',4''-트리스(N,N-디페닐아미노)트리페닐아민(약칭 : TDATA), 4,4',4''-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트리페닐아민(약칭 : MTDATA), 또는 4,4'-비스[N-(스피로-9,9'-비플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]비페닐(약칭 : BSPB) 등의 방향족 아민 화합물이 사용될 수 있다. 이들 물질은 주로 10-6 ㎠/Vs 이상의 정공 이동도를 가지는 물질이다. 그러나, 전자 수송성보다 정공 수송성이 높은 물질이라면, 이들 이외의 것을 사용하여도 좋다. 또한, 정공 수송성이 높은 물질을 함유하는 층은 단층의 것뿐만 아니라, 상기 물질로 된 층이 2층 이상 적층한 것으로 하여도 좋다.
발광층은 발광성이 높은 물질을 함유하는 층으로서, 다양한 재료를 사용할 수 있다. 예를 들어, 발광성이 높은 물질이, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(약칭 : Alq), 2-tert-부틸-9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭 : t-BuDNA), 또는 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭 : NPB) 등의 캐리어 수송성이 높고 막질이 좋은(즉, 결정화하기 어려운) 물질과 자유롭게 조합된다. 발광성이 높은 물질로서는, 구체적으로는, N,N'-디메틸퀴나크리돈(약칭 : DMQd), N,N'-디페닐퀴나크리돈(약칭 : DPQd), 쿠마린 6, 4-(디시아노메틸렌)-2-메틸-6-(p-디메틸아미노스티릴)-4H-피란(약칭 : DCM1), 4-(디시아노메틸렌)-2-메틸-6-[2-(줄롤리딘-9-일)비닐]-4H-피란(약칭 : DCM2), 9,10-디페닐안트라센, 5,12-디페닐테트라센(약칭 : DPT), 페릴렌, 루브렌 등의 일중항 발광재료(형광재료)나, 비스[2-(2'-벤조[4,5-α]티에닐]피리디나토-N,C3']이리듐(아세틸아세토네이트)(약칭 : Ir(btp)2(acac)) 등의 삼중항 발광재료(인광재료) 등을 사용할 수 있다. 그러나, Alq나 DNA는 발광성도 높은 물질이기 때문에, 이들 물질 중 하나만으로 제3 층(105)을 형성할 수도 있다.
전자 수송층은 전자 수송성이 높은 물질을 함유하는 층이다. 예를 들어, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(약칭 : Alq), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀라토)알루미늄(약칭 : Almq3), 비스(10-하이드록시벤조[h]-퀴놀리나토)베릴륨(약칭 : BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)(4-페닐페놀라토)알루미늄(약칭 : BAlq) 등, 퀴놀린 골격 또는 벤조퀴놀린 골격을 가지는 금속 착체를 함유하는 층이 사용될 수 있다. 또한, 이 외에, 비스[2-(2-하이드록시페닐)벤조옥사졸라토]아연(약칭 : Zn(BOX)2), 또는 비스[2-(2-하이드록시페닐)벤조티아졸라토]아연(약칭 : Zn(BTZ)2) 등의 옥사졸계 또는 티아졸계 배위자를 가지는 금속 착체 등도 사용될 수 있다. 또한, 금속 착체 이외에도, 2-(4-비페닐일)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(약칭 : PBD)이나, 1,3-비스[5-(p-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸-2-일]벤젠(약칭 : OXD-7), 3-(4-비페닐일)-4-페닐-5-(4-tert-부틸페닐)-1,2,4-트리아졸(약칭 : TAZ), 바소페난트롤린(약칭 : BPhen), 바소쿠프로인(약칭 : BCP) 등도 사용할 수 있다. 여기서 언급한 물질은 주로 10-6 ㎠/Vs 이상의 전자 이동도를 가지는 물질이다. 또한, 정공 수송성보다 전자 수송성이 높은 물질이라면, 상기 이외의 물질을 전자 수송층으로서 사용하여도 상관없다. 또한, 전자 수송층은 단층의 것뿐만 아니라, 상기 물질로 된 층을 2층 이상 적층한 것으로 하여도 좋다.
또한, 전자 주입층을 제공하여도 좋다. 전자 주입층으로서는, 불화리튬(LiF), 불화세슘(CsF), 불화칼슘(CaF2) 등과 같은 알칼리 금속 또는 알칼리토류 금속 또는 그들의 화합물을 사용할 수 있다. 예를 들어, 전자 수송성을 가지는 물질로 된 층 중에 알칼리 금속 또는 알칼리토류 금속 또는 그들의 화합물을 함유시킨 것, 예를 들어, Alq 중에 마그네슘(Mg)을 함유시킨 것 등을 사용할 수도 있다. 또한, 전자 주입층으로서, 전자 수송성을 가지는 물질로 된 층 중에 알칼리 금속 또는 알칼리토류 금속을 함유시킨 것을 사용함으로써, 제2 층(104)인 N형 반도체층으로부터의 전자 주입이 효율 좋게 행해지기 때문에 보다 바람직하다.
제2 층(104)은 N형 반도체층이다. 제2 층(104)으로서는, 실시형태 1에서 설명한 가시광 영역에 흡수 피크를 가지는 유기 화합물을 사용하여, N형 반도체로서 기능하는 층을 형성할 수도 있다. 또한, 제2 층(104)은 단층에 한정되지 않고, 다 수의 층을 적층한 구성이어도 좋다.
제3 층(105)은 P형 반도체층이다. 제3 층(105)으로서는, 실시형태 1에서 설명한 가시광 영역에 흡수 피크를 가지는 유기 화합물을 사용하여, P형 반도체로서 기능하는 층을 형성할 수도 있다. 또한, 제3 층(105)은 단층에 한정되지 않고, 다수의 층을 적층한 구성이어도 좋다.
또한, 제2 층(104)의 색과 제3 층(105)의 색은 보색 관계에 있는 것이 바람직하다. 즉, 제2 층(104)을 구성하는 재료와 제3 층(105)을 구성하는 재료 중 어느 하나는 380 nm 이상 540 nm 미만의 파장 영역에 흡수 피크를 가지고, 다른 하나는 540 nm 이상 760 nm 이하의 파장 영역에 흡수 피크를 가지는 것이 바람직하다.
보다 구체적으로는, 제2 층(104)으로서, 380 nm 이상 540 nm 미만의 파장 영역에 흡수 피크를 가지는 물질을 사용하는 경우, 제3 층(105)으로서, 540 nm 이상 760 nm 이하의 파장 영역에 흡수 피크를 가지는 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 조합의 경우, 예를 들어, 제2 층(104)에는, 3,4,9,10-페릴렌테트라카르본산이무수물(약칭 : PTCDA), 3,4,9,10-페릴렌테트라카르본산디이미드(약칭 : PTCDI), N,N'-디메틸-3,4,9,10-페릴렌테트라카르본산디이미드(약칭 : Me-PTCDI), 1,4,5,8-나프탈렌테트라카르본산이무수물(약칭 : NTCDA), 1,4,5,8-나프탈렌테트라카르본산디이미드(약칭 : NTCDI) 등을 사용할 수 있다. 제3 층(105)에는, 프탈로시아닌(약칭 : H2PC), 구리 프탈로시아닌(약칭 : CuPc), 아연 프탈로시아닌(약칭 : ZnPc), 바나딜 프탈로시아닌(약칭 : VOPc), 티타닐 프탈로시아닌(약칭 : TiOPc), 니켈 프탈로시아닌(약칭 : NiPc), 펜타센, 6,13-디페닐펜타센 등을 사용할 수 있다.
또는, 제2 층(104)으로서, 540 nm 이상 760 nm 이하의 파장 영역에 흡수 피크를 가지는 물질을 사용하는 경우, 제3 층(105)으로서, 380 nm 이상 540 nm 미만의 파장 영역에 흡수 피크를 가지는 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 조합의 경우, 예를 들어, 제2 층(104)에는, (1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25-헥사데카플루오로프탈로시아니나토)구리(약칭 : F16-CuPc), (1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25-헥사데카플루오로프탈로시아니나토)아연(약칭 : F16-ZnPc), 퍼플루오로펜타센, 3,4,9,10-페릴렌테트라카르복실릭-비스-벤즈이미다졸(약칭 : PTCBI) 등을 사용할 수 있다. 제3 층(105)에는, 나프타센, 5,12-디페닐나프타센, 루브렌 등을 사용할 수 있다.
이상과 같은 구성으로 함으로써, 제2 층(104)과 제3 층(105)을 적층한 적층체는 넓은 파장 영역에 걸쳐 가시광을 흡수할 수 있다. 따라서, 제2 전극(106)에 의한 반사광을 저감할 수 있기 때문에, 발광소자의 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.
또한, N형 반도체층에는 도너성 물질이 첨가되어 있어도 좋다. 도너성 물질을 첨가함으로써, N형 반도체층의 도전성을 높게 할 수 있기 때문에, 발광소자의 구동 전압을 저감할 수 있다. 도너성 물질로서는, 알칼리 금속 또는 알칼리토류 금속 또는 희토류 금속 또는 주기율표의 13족에 속하는 금속 및 그들의 산화물 또 는 탄산염을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 리튬(Li), 세슘(Cs), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 이테르븀(Yb), 인듐(In), 리튬 산화물(LiOx), 탄산세슘(CsCO3) 등을 사용할 수 있다.
또한, P형 반도체층에는 억셉터성 물질이 첨가되어 있어도 좋다. 억셉터성 물질을 첨가함으로써, P형 반도체층의 도전성을 높게 할 수 있기 때문에, 발광소자의 구동 전압을 저감할 수 있다. 억셉터성 물질로서는, 7,7,8,8-테트라시아노-2,3,5,6-테트라플루오로디메탄(약칭 : F4-TCNQ), 클로라닐 등이 있다. 또한, 천이금속 산화물이 있다. 또한, 주기율표의 4족 내지 8족에 속하는 금속의 산화물이 있다. 구체적으로는, 산화바나듐, 산화니오브, 산화탄탈, 산화크롬, 산화몰리브덴, 산화텅스텐, 산화망간, 산화레늄은 전자 수용성이 높기 때문에 바람직하다. 그 중에서도 특히 산화몰리브덴은 대기 중에서도 안정적이고 흡습성이 낮아 취급이 쉬우므로 바람직하다.
또한, 억셉터성 물질을 첨가한 P형 반도체층 및/또는 도너성 물질을 첨가한 N형 반도체층을 사용함으로써, P형 반도체층 및/또는 N형 반도체층의 막을 두껍게 하더라도, 구동 전압의 상승을 억제할 수 있다. 따라서, P형 반도체층 및/또는 N형 반도체층의 막을 두껍게 함으로써, 미소한 이물이나 충격 등에 의한 단락을 방지할 수 있기 때문에, 신뢰성이 높은 발광소자를 얻을 수 있다. 예를 들어, 통상의 발광소자의 전극들 사이의 막 두께가 100 nm∼150 nm인 것에 대하여, P형 반도체층 및 N형 반도체층을 사용한 발광소자의 경우에는, 예를 들어, 100∼500 nm, 바 람직하게는 200∼500 nm로 할 수 있다.
또한, 억셉터성 물질을 첨가한 P형 반도체층 및 도너성 물질을 첨가한 N형 반도체층은 전극과의 접촉 저항이 작다. 따라서, 일 함수 등을 고려하지 않고 전극 재료를 선택할 수 있으므로 전극 재료의 선택폭이 넓어진다.
제2 전극(106)으로서는, 다양한 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 예를 들어, 산화인듐주석(ITO), 규소 또는 산화규소를 함유한 산화인듐주석, 산화인듐아연(IZO), 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐(IWZO) 등이 있다. 이들 도전성 금속 산화물막은 통상 스퍼터링법에 의해 성막된다. 예를 들어, 산화인듐아연(IZO)은 산화인듐에 1∼20 wt%의 산화아연을 첨가한 타겟을 사용하여 스퍼터링법에 의해 형성될 수 있다. 또한, 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐(IWZO)은 산화인듐에 대하여 산화텅스텐을 0.5∼5 wt%, 산화아연을 0.1∼1 wt% 함유한 타겟을 사용하여 스퍼터링법에 의해 형성될 수 있다. 이들 외에, 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 철(Fe), 코발트(Co), 타탄(Ti), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 알루미늄(Al), 알루미늄-실리콘(Al-Si), 알루미늄-티탄(Al-Ti), 알루미늄-실리콘-구리(Al-Si-Cu), 또는 금속 재료의 질화물(TiN) 등을 사용할 수 있다.
또한, 제1 층(103), 제2 층(104), 제3 층(105)의 형성 방법은 다양한 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 진공 증착법, 잉크젯법 또는 스핀 코팅법 등을 사용할 수도 있다. 또한, 각 전극 또는 각 층마다 다른 성막 방법을 사용하여 형성하여도 상관없다.
이상과 같은 구성을 가지는 본 발명의 발광소자는, 제1 전극(102)과 제2 전극(106)과의 사이에 생긴 전위차에 의해 전류가 흐르고, 발광성이 높은 물질을 함유하는 층인 제1 층(103)에서 정공과 전자가 재결합할 때 발광하는 것이다. 즉, 본 발명의 발광소자는 제1 층(103)에 발광 영역이 형성되는 구성으로 되어 있다.
도 1에 도시된 발광소자에서, 발광은 제1 전극(102)을 통하여 외부로 취출된다. 따라서, 제1 전극(102)은 투광성을 가지는 재료로 이루어진다. 따라서, 발광은 제1 전극(102)을 통하여 기판측으로부터 취출된다.
또한, 제1 전극(102)과 제2 전극(106)과의 사이에 제공되는 층의 구성은 상기의 것에 한정되는 것은 아니다. 발광 영역과 금속이 서로 근접함으로써 생기는 소광을 억제하도록, 제1 전극(102) 및 제2 전극(106)으로부터 떨어진 부위에 정공과 전자가 재결합하는 영역을 제공한 구성이고, 또한 가시광을 흡수하는 제2 층(104) 및 제3 층(105)을 가지는 것이라면, 상기 것 이외의 구성이어도 좋다.
즉, 층의 적층 구조에 대해서는 특별히 한정되는 것은 아니고, 전자 수송성이 높은 물질, 정공 수송성이 높은 물질, 전자 주입성이 높은 물질, 정공 주입성이 높은 물질, 바이폴러성 물질(전자 및 정공의 수송성이 높은 물질) 등으로 된 층이, 가시광을 흡수하는 제2 층(104) 및 제3 층(105)과 자유롭게 조합될 수도 있다. 또는, 제1 전극(102) 위에는 산화규소막 등으로 된 층을 제공함으로써 캐리어의 재결합부를 제어하는 것이어도 좋다.
또는, 도 1에 도시된 구성과는 반대의 순서로 적층하여, 기판과는 반대측으로부터 발광을 취출하는 구성으로 하여도 좋다. 도 2에 도시된 발광소자는, 음극 으로서 기능하는 제2 전극(106) 위에, P형 반도체층인 제3 층(105), N형 반도체층인 제2 층(104), 발광성 물질을 함유하는 층인 제1 층(103), 양극으로서 기능하는 제1 전극(102)이 순차적으로 적층된 구성으로 되어 있다. 도 2에 도시된 구성으로 한 경우에는, 제1 층(103)으로부터의 발광은 기판(101)과는 반대측인 제1 전극측으로부터 외부로 취출된다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 제2 층(104)과 제3 층(105) 사이에 제4 층(107)을 제공하여도 좋다. 제4 층(107)을 제공함으로써, 구동 전압을 저감할 수 있다. 제4 층(107)을 구성하는 재료로서는, 반도체 재료 또는 도전성 재료를 사용할 수 있다. 도전성 재료로서는, 예를 들어, 산화인듐주석(ITO), 규소 또는 산화규소를 함유한 산화인듐주석, 산화인듐연(IZO), 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐(IWZO) 등이 있다. 또한, 예를 들어, 알루미늄(Al) 또는 은(Ag) 등의 금속을 투광성을 가지도록 1 nm∼50 nm, 바람직하게는 5 nm∼20 nm 정도의 두께로 성막한 것을 사용하여도 좋다. 또한, 반도체 재료로서는, 티탄 산화물(TiOx), 바나듐 산화물(VOx), 니오브 산화물(NbOx), 몰리브덴 산화물(MoOx), 텅스텐 산화물(WOx), 레늄 산화물(ReOx), 루테늄 산화물(RuOx), 코발트 산화물(CoOx), 니켈 산화물(NiOx), 아연 산화물(ZnOx), 구리 산화물(CuOx), 주석 산화물(SnOx), 아연 황화물(ZnS), 갈륨 질화물(GaN), 갈륨 알루미늄 질화물(AlGaN) 등이 있다.
본 실시형태에서는, 유리, 플라스틱 등으로 된 기판 위에 발광소자를 제조하고 있다. 하나의 기판 위에 이와 같은 발광소자를 다수 제조함으로써, 패시브형 발광장치를 제조할 수 있다. 또한, 유리, 플라스틱 등으로 된 기판 위에, 예를 들어, 박막트랜지스터(TFT)를 형성하고, TFT에 전기적으로 접속된 전극 위에 발광소자를 제조하여도 좋다. 이것에 의해, TFT에 의해 발광소자의 구동을 제어하는 액티브 매트릭스형 발광장치를 제조할 수 있다. 또한, TFT의 구조는 특별히 한정되는 것은 아니다. 스태거형 TFT이어도 좋고, 역스태거형 TFT이어도 좋다. 또한, TFT 기판에 형성되는 구동회로에 대해서도, N형 및 P형의 TFT로 된 것이어도 좋고, 또는 N형 또는 P형 중 어느 하나만으로 된 것이어도 좋다. 또한, TFT에 사용되는 반도체막의 결정성에 대해서도 특별히 한정되는 것은 아니다. 비정질 반도체막을 사용하여도 좋고, 결정성 반도체막을 사용하여도 좋다.
본 발명의 발광소자는 발광층과 제2 전극과의 사이에, 가시광을 흡수하는 제2 층(104) 및 제3 층(105)을 가지고 있다. 따라서, 제2 전극에 의한 반사광을 저감할 수 있고, 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 발광소자는 제2 전극에 의한 반사광을 고려하지 않고 광학 설계를 할 수 있기 때문에, 보다 용이하게 광학 설계를 할 수 있다.
또한, 본 발명의 발광소자에 사용하는 P형 반도체층 및 N형 반도체층은 진공증착으로 형성될 수 있기 때문에, 발광 물질을 함유하는 층을 진공 증착으로 형성하는 경우에는, 어느 층도 동일한 진공 장치 내에서 성막하는 것이 가능하고, 발광소자를 진공 중에서 형성할 수 있다. 따라서, 제조 공정에서의 미소한 이물의 부착을 방지할 수 있고, 수율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태는 다른 실시형태들과 적절히 조합될 수 있다.
[실시형태 3]
본 실시형태에서는, 실시형태 2에서 설명한 구성과는 다른 구성을 가지는 발광소자에 대하여 도 3을 사용하여 설명한다.
본 실시형태에서, 발광소자는 제1 전극(302)과, 제1 전극(302) 위에 순차적으로 적층된 제1 층(303), 제2 층(304), 및 제3 층(305)과, 그 위에 제공된 제2 전극(306)으로 구성되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 제1 전극(302)은 음극으로서 기능하고, 제2 전극(306)은 양극으로서 기능하는 것으로 하여 이하 설명한다.
기판(301)은 광학 소자의 지지체로서 사용된다. 기판(301)으로서는, 예를 들어, 유리 또는 플라스틱 등을 사용할 수 있다. 또한, 발광소자의 제조 공정에서 지지체로서 기능하는 것이라면, 이들 이외의 것이어도 좋다.
제1 전극(302)은 투광성이 높은 전극인 것이 바람직하다. 또한, 일 함수가 작은(구체적으로는 3.8 eV 이하) 금속, 합금, 도전성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 주기율표의 1족 또는 2족에 속하는 원소, 즉, 리튬(Li)이나 세슘(Cs) 등의 알칼리 금속, 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 등의 알칼리토류 금속, 또는 이들을 함유하는 합금(MgAg 합금 또는 AlLi 합금 등) 등을 광이 투과하도록 박막으로 형성한 것을 제1 전극(302)으로 사용할 수 있다. 또는, 박막을 얇게 한 금속 박막과, 투명 도전막(산화인듐주석(ITO), 규소 또는 산화규소를 함유한 산화인듐주석, 산화인듐아연(IZO), 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐(IWZO) 등)과의 적층을 사용할 수 있다. 예를 들어, AlLi 합금이나 MgAg 합금 등을 1 nm∼50 nm, 바람직하게는 5 nm∼20 nm 정도 의 두께로 성막함으로써, 제1 전극(302)으로서 사용할 수 있다.
제1 층(303)은 발광성의 물질을 함유하는 층이다. 제1 층(303)은 단층으로 구성되어 있어도 좋고, 다수의 층이 적층되어 있는 구성이어도 좋다. 층의 적층 구조에 대해서는 특별히 한정은 없고, 전자 수송성이 높은 물질, 정공 수송성이 높은 물질, 전자 주입성이 높은 물질, 정공 주입성이 높은 물질, 바이폴러성 물질(전자 및 정공의 수송성이 높은 물질) 등으로 된 층들이 적절히 조합될 수도 있다. 예를 들어, 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 차단층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 등을 적절히 조합하여 제1 층(303)을 구성할 수도 있다. 각 층을 구성하는 재료에 대해서 아래에 구체적으로 설명한다.
전자 주입층은 전자 주입성이 높은 물질을 함유하는 층이다. 전자 주입성이 높은 물질로서는, 실시형태 2에서 설명한 재료를 사용할 수 있다. 구체적으로는, 불화리튬(LiF), 불화세슘(CsF), 불화칼슘(CaF2) 등과 같은 알칼리 금속 또는 알칼리토류 금속 또는 그들의 화합물을 사용할 수 있다. 예를 들어, 전자 수송성을 가지는 물질로 된 층 중에 알칼리 금속 또는 알칼리토류 금속 또는 그들의 화합물을 함유시킨 것, 예를 들어, Alq 중에 마그네슘(Mg)을 함유시킨 것 등을 사용할 수도 있다. 또한, 전자 주입층으로서, 전자 수송성을 가지는 물질로 된 층 중에 알칼리 금속 또는 알칼리토류 금속을 함유시킨 것을 사용함으로써, 전극의 일 함수에 상관없이 전극을 형성하는 재료를 선택할 수 있다. 즉, 제1 전극(302)으로서 일 함수가 작은 재료뿐만 아니라, 일 함수가 큰 재료를 사용할 수도 있다.
전자 수송층은 전자 수송성이 높은 물질을 함유하는 층이다. 전자 수송성이 높은 물질로서는, 실시형태 2에서 설명한 재료를 사용할 수도 있다.
발광층은 발광성이 높은 물질을 함유하는 층이고, 다양한 재료를 사용할 수 있다. 구체적으로는, 실시형태 2에서 설명한 재료를 사용할 수도 있다.
정공 수송층은 정공 수송성이 높은 물질을 함유하는 층이다. 정공 수송성이 높은 물질로서는, 실시형태 2에서 설명한 재료를 사용할 수도 있다.
또한, 정공 주입층을 제공하여도 좋다. 정공 주입층을 구성하는 재료로서는, 실시형태 2에서 설명한 재료를 사용할 수 있다.
제2 층(304)은 P형 반도체층이다. 제2 층(304)으로서는, 실시형태 1에서 설명한 가시광 영역에 흡수 피크를 가지는 유기 화합물을 사용하여, P형 반도체로서 기능하는 층을 형성하면 좋다. 또한, 제2 층(304)은 단층에 한정되지 않고, 다수의 층을 적층한 구성이어도 좋다.
제3 층(305)은 N형 반도체층이다. 제3 층(305)으로서는, 실시형태 1에서 설명한 가시광 영역에 흡수 피크를 가지는 유기 화합물을 사용하여, N형 반도체로서 기능하는 층을 형성하면 좋다. 또한, 제3 층(305)은 단층에 한정되지 않고, 다수의 층을 적층한 구성이어도 좋다.
또한, 제2 층(304)의 색과 제3 층(305)의 색은 보색 관계에 있는 것이 바람직하다. 즉, 제2 층(304)을 구성하는 재료와 제3 층(305)을 구성하는 재료 중 어느 하나는 380 nm 이상 540 nm 미만의 파장 영역에 흡수 피크를 가지고, 다른 하나는 540 nm 이상 760 nm 이하의 파장 영역에 흡수 피크를 가지는 것이 바람직하다.
보다 구체적으로는, 제2 층(304)으로서, 380 nm 이상 540 nm 미만의 파장 영역에 흡수 피크를 가지는 물질을 사용하는 경우, 제3 층(305)으로서, 540 nm 이상 760 nm 이하의 파장 영역에 흡수 피크를 가지는 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 조합의 경우, 예를 들어, 제2 층(304)에는, 나프타센, 5,12-디페닐나프타센, 루브렌 등을 사용할 수 있다. 제3 층(305)에는, (1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25-헥사데카플루오로프탈로시아니타토)구리(약칭 : F16-CuPc), (1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25-헥사데카플루오로프탈로시아니나토)아연(약칭 : F16-ZnPc), 3,4,9,10-페릴렌테트라카르복실릭-비스-벤즈이미다졸(약칭 : PTCBI), 퍼플루오로펜타센 등을 사용할 수 있다.
또한, 제2 층(304)으로서, 540 nm 이상 760 nm 이하의 파장 영역에 흡수 피크를 가지는 물질을 사용하는 경우, 제3 층(305)으로서, 380 nm 이상 540 nm 미만의 파장 영역에 흡수 피크를 가지는 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 조합의 경우, 예를 들어, 제2 층(304)에는, 프탈로시아닌(약칭 : H2Pc), 구리 프탈로시아닌(약칭 : CuPc), 아연 프탈로시아닌(약칭 : ZnPc), 바나딜 프탈로시아닌(약칭 : VOPc), 티타닐 프탈로시아닌(약칭 : TiOPc), 니켈 프탈로시아닌(약칭 : NiPc), 펜타센, 6,13-디페닐펜타센 등을 사용할 수 있다. 제3 층(305)에는, 3,4,9,10-페릴렌테트라카르본산이무수물(약칭 : PTCDA), 3,4,9,10-페릴렌테트라카르본산디이미드(약칭 : PTCDI), N,N'-디메틸-3,4,9,10-페릴렌테트라카르본산디이미드(약칭 : Me-PTCDI), 1,4,5,8-나프탈렌테트라카르본산이무수물(약칭 : NTCDA), 1,4,5,8-나프탈렌테트라카르본산디이미드(약칭 : NTCDI) 등을 사용할 수 있다.
이상과 같은 구성으로 함으로써, 제2 층(304)과 제3 층(305)을 적층한 적층체는 제1 층(303)으로부터의 발광을 흡수할 수 있다. 따라서, 제2 전극(306)에 의한 반사광을 저감할 수 있기 때문에, 발광소자의 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.
또한, N형 반도체층에는 도너성 물질이 첨가되어 있어도 좋다. 도너성 물질을 첨가함으로써, N형 반도체층의 도전성을 높게 할 수 있기 때문에, 발광소자의 구동 전압을 저감할 수 있다. 도너성 물질로서는, 알칼리 금속 또는 알칼리토류 금속 또는 희토류 금속 또는 주기율표의 13족에 속하는 금속, 또는 그들의 산화물 또는 탄산염을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 리튬(Li), 세슘(Cs), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 이테르븀(Yb), 인듐(In), 리튬 산화물(LiOx), 탄산세슘(CsCO3) 등을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, P형 반도체층에는 억셉터성 물질이 첨가되어 있어도 좋다. 억셉터성 물질을 첨가함으로써, P형 반도체층의 도전성을 높게 할 수 있기 때문에, 발광소자의 구동 전압을 저감할 수 있다. 또한, 억셉터성 물질을 첨가함으로써, 전극의 접촉 저항을 작게 할 수 있다. 따라서, 일 함수 등을 고려하지 않고 전극 재료를 선택할 수 있어 전극 재료의 선택폭이 넓어진다. 억셉터성 물질로서는, 7,7,8,8-테트라시아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노디메탄(약칭 : F4-TCNQ), 클로라닐 등이 있다. 또한, 천이금속 산화물이 있다. 또한, 주기율표의 4족 내지 8족에 속하는 금속의 산화물이 있다. 구체적으로는, 산화바나듐, 산화니오브, 산화탄탈, 산화크 롬, 산화몰리브덴, 산화텅스텐, 산화망간, 산화레늄은 전자 수용성이 높기 때문에 바람직하다. 그 중에서도 특히 산화몰리브덴은 대기 중에서도 안정적이고 흡습성이 낮아 취급이 쉬우므로 바람직하다.
또한, 억셉터성 물질을 첨가한 P형 반도체층 및/또는 도너성 물질을 첨가한 N형 반도체층을 사용함으로써, P형 반도체층 및/또는 N형 반도체층을 두꺼운 막으로 하여도, 구동 전압의 상승을 억제할 수 있다. 따라서, P형 반도체층 및/또는 N형 반도체층의 막을 두껍게 형성함으로써, 미소한 이물이나 충격 등에 의한 단락을 방지할 수 있기 때문에, 신뢰성이 높은 발광소자를 얻을 수 있다. 예를 들어, 통상의 발광소자의 전극들 사이의 막 두께가 100 nm∼150 nm인 것에 대하여, P형 반도체층 및 N형 반도체층을 사용한 발광소자의 경우는, 예를 들어, 100∼500 nm, 바람직하게는 200∼500 nm으로 할 수 있다.
또한, 억셉터성 물질을 첨가한 P형 반도체층 및 도너성 물질을 첨가한 N형 반도체층은 전극과의 접촉 저항이 작다. 따라서, 일 함수 등을 고려하지 않고 전극 재료를 선택할 수 있어 전극 재료의 선택폭이 넓어진다.
제2 전극(306)으로서는, 다양한 금속, 전기 도전성 화합물, 및 이들의 혼합물 또는 합금 등을 사용할 수 있다. 예를 들어, 산화인듐주석(ITO), 규소 또는 산화규소를 함유한 산화인듐주석, 산화인듐아연(IZO), 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐(IWZO) 등이 있다. 이들 도전성 금속 산화물막은 통상 스퍼터링법에 의해 성막된다. 예를 들어, 산화인듐아연(IZO)은 산화인듐에 대하여 1∼20 wt%의 산화아연을 첨가한 타겟을 사용하여 스퍼터링법에 의해 형성할 수 있다. 또한, 산 화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐(IWZO)은 산화인듐에 대하여 산화텅스텐을 0.5∼5 wt%, 산화아연을 0.1∼1 wt% 함유한 타겟을 사용하여 스퍼터링법에 의해 형성할 수 있다. 이들 외에, 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 철(Fe), 코발트(Co), 티탄(Ti), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 알루미늄(Al), 알루미늄-실리콘(Al-Si), 알루미늄-티탄(Al-Ti), 알루미늄-실리콘-구리(Al-Si-Cu) 또는 금속 재료의 질화물(TiN) 등을 사용할 수 있다.
또한, 제1 층(303), 제2 층(304), 제3 층(305)의 형성 방법은 상기와 같은 증착법 이외의 방법이어도 좋다. 예를 들어 잉크젯법 또는 스핀 코팅법 등을 사용하여도 상관없다. 또한, 각 전극 또는 각 층마다 다른 성막 방법을 사용하여도 상관없다.
이상과 같은 구성을 가지는 본 발명의 발광소자는, 제1 전극(302)과 제2 전극(306) 사이에 생긴 전위차에 의해 전류가 흐르고, 발광성이 높은 물질을 함유하는 층인 제1 층(303)에서 정공과 전자가 재결합하여 발광하는 것이다. 즉, 본 발명의 발광소자는 제1 층(303)에 발광 영역이 형성되는 구성으로 되어 있다.
도 3에 도시된 발광소자에서, 발광은 제1 전극(302)을 통하여 외부로 취출된다. 따라서, 제1 전극(302)은 투광성을 가지는 재료로 이루어진다. 따라서, 발광은 제1 전극(302)을 통하여 기판측으로부터 취출된다.
또한, 제1 전극(302)과 제2 전극(306) 사이에 제공되는 층의 구성은 상기와 같은 구성에 한정되지 않는다. 발광영역과 금속이 서로 근접함으로써 생기는 소광을 억제하도록 제1 전극(302) 및 제2 전극(306)으로부터 떨어진 부위에 정공과 전 자가 재결합하는 영역을 제공하고, 또한 가시광을 흡수하는 제2 층(304)과 제3 층(305)을 가지는 것이라면, 상기 이외의 것이어도 좋다.
즉, 층의 적층 구조에 대해서는 특별히 한정은 없고, 전자 수송성이 높은 물질, 정공 수송성이 높은 물질, 전자 주입성이 높은 물질, 정공 주입성이 높은 물질, 바이폴러성 물질(전자 및 정공의 수송성이 높은 물질) 등으로 된 층들이 가시광을 흡수하는 제2 층(304) 및 제3 층(305)과 자유롭게 조합될 수도 있다. 또는, 제1 전극(302) 위에는 산화규소막 등으로 된 층을 제공함으로써 캐리어의 재결합 부위를 제어하는 구성이어도 좋다.
또는, 도 3에 도시한 구성과는 반대의 순서로 적층하고, 기판과는 반대측으로부터 발광을 취출하는 구성으로 하여도 좋다. 도 4에 도시된 발광소자는, 양극으로서 기능하는 제2 전극(306) 위에 N형 반도체층인 제3 층(305), P형 반도체층인 제2 층(304), 발광성 물질을 함유하는 층인 제1 층(303), 음극으로서 기능하는 제1 전극(302)이 순차적으로 적층된 구성으로 되어 있다. 도 4에 도시된 구성으로 한 경우에는, 제1 층(303)으로부터의 발광은 기판(301)과는 반대측인 제1 전극측으로부터 외부로 취출된다.
또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 제2 층(304)과 제3 층(305) 사이에 제4 층(307)을 제공하여도 좋다. 제4 층(307)을 제공함으로써, 구동 전압을 저감할 수 있다. 제4 층(307)을 구성하는 재료로서는, 반도체 재료 또는 도전성 재료를 사용할 수 있다. 도전성 재료로서는, 예를 들어, 산화인듐주석(ITO), 규소 또는 산화규소를 함유한 산화인듐주석, 산화인듐아연(IZO), 산화텅스텐 및 산화아연을 함유 한 산화인듐(IWZO) 등이 있다. 또한, 예를 들어, 알루미늄(Al) 또는 은(Ag) 등의 금속을 투광성을 가지도록 1 nm∼50 nm, 바람직하게는 5 nm∼20 nm 정도의 두께로 성막한 것을 사용하여도 좋다. 또한, 반도체 재료로서는, 티탄 산화물(TiOx), 바나듐 산화물(VOx), 니오브 산화물(NbOx), 몰리브덴 산화물(MoOx), 텅스텐 산화물(WOx), 레늄 산화물(ReOx), 루테늄 산화물(RuOx), 코발트 산화물(CoOx), 니켈 산화물(NiOx), 아연 산화물(ZnOx), 구리 산화물(CuOx), 주석 산화물(SnOx), 아연 산화물(ZnOx), 아연 황화물(ZnS), 갈륨 질화물(GaN), 갈륨 알루미늄 질화물(AlGaN) 등이 있다.
본 발명의 발광소자는, 발광층과 제2 전극 사이에, 가시광을 흡수하는 제2 층(304)과 제3 층(305)을 가지고 있다. 따라서, 제2 전극에 의한 반사광을 저감할 수 있고, 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 발광소자는, 제2 전극에 의한 반사광을 고려하지 않고 광학 설계를 할 수 있기 때문에, 보다 용이하게 광학 설계를 할 수 있다.
또한, 본 발명의 발광소자에 사용하는 P형 반도체층 및 N형 반도체층은 진공 증착으로 형성할 수 있기 때문에, 발광물질을 함유하는 층을 진공 증착으로 형성하는 경우에는 어느 층도 동일한 진공 장치 내에서 성막할 수 있고, 발광소자를 진공 중에서 형성할 수 있다. 따라서, 제조 공정에서의 미소한 이물의 부착을 방지할 수 있고, 수율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태는 다른 실시형태들과 적절히 조합될 수 있다.
[실시형태 4]
본 실시형태에서는, 본 발명의 발광소자를 가지는 발광장치에 대하여 설명한다.
본 실시형태에서는, 화소부에 본 발명의 발광소자를 가지는 발광장치에 대하여 도 5(A) 및 도 5(B)를 사용하여 설명한다. 도 5(A)는 발광장치를 나타내는 상면도이고, 도 5(B)는 도 5(A)의 A-A'선 및 B-B'선을 따라 절단한 단면도이다. 부호 601은 구동회로부(소스 구동회로), 부호 602는 화소부, 부호 603은 구동회로부(게이트 구동회로)이고, 이들이 점선으로 나타내어져 있다. 또한, 부호 604는 봉지(封止) 기판, 부호 605는 시일(seal)재이고, 시일재(605)로 둘러싸인 내측은 공간(607)으로 되어 있다.
또한, 인출 배선(608)은 소스 구동회로(601) 및 게이트 구동회로(603)에 입력되는 신호를 전송하기 위한 배선이고, 외부 입력 단자인 FPC(Flexible Printed Circuit)(609)로부터 비디오 신호, 클록 신호, 스타트 신호, 리셋 신호 등을 받는다. 또한, 여기서는 FPC만이 도시되어 있지만, 이 FPC에는 프린트 배선판(PWB)이 부착되어 있어도 좋다. 본 명세서의 발광장치는 발광장치 본체뿐만 아니라, 그것에 FPC 또는 PWB가 부착된 상태도 포함하는 것으로 한다.
다음에, 단면 구조에 대하여 도 5(B)를 사용하여 설명한다. 소자 기판(610) 위에는 구동회로부 및 화소부가 형성되어 있지만, 도 5(B)에는 구동회로부인 소스 구동회로(601)와, 화소부(602) 중의 하나의 화소가 도시되어 있다.
또한, 소스 구동회로(601)는 n채널형 TFT(623)와 p채널형 TFT(624)를 조합시킨 CMOS 회로를 포함한다. 또는, 구동회로는 다양한 CMOS 회로, PMOS 회로 또는 NMOS 회로로 형성될 수도 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 기판 위에 구동회로를 형성한 드라이버 일체형을 나타내지만, 반드시 그럴 필요는 없고, 구동회로를 기판 위가 아니라, 외부에 형성하는 것도 가능하다.
또한, 화소부(602)는, 스위칭용 TFT(611)와, 전류 제어용 TFT(612)와, 그 전류 제어용 TFT(612)의 드레인에 전기적으로 접속된 제1 전극(613)을 각각 가지는 다수의 화소를 포함한다. 또한, 제1 전극(613)의 엣지부를 덮도록 절연물(614)이 형성되어 있다. 여기서는, 절연물(614)이 포지티브형의 감광성 아크릴 수지막로 형성된다.
또한, 피복성을 양호한 것으로 하기 위해, 절연물(614)의 상부 엣지부 또는 하부 엣지부에 곡률을 가지는 곡면이 형성되도록 한다. 예를 들어, 절연물(614)의 재료로서 포지티브형의 감광성 아크릴을 사용한 경우, 절연물(614)의 상부 엣지부에만 0.2 ㎛∼3 ㎛의 곡률반경을 가지는 곡면을 가지도록 하는 것이 바람직하다. 또한 절연물(614)로서, 광의 조사에 의해 에천트에 불용해성이 되는 네거티브형, 또는 광의 조사에 의해 에천트에 용해성이 되는 포지티브형 중의 어느 것이라도 사용할 수 있다.
제1 전극(613) 위에는, 발광물질을 함유하는 층(616), 및 제2 전극(617)이 형성되어 있다. 여기서, 제1 전극(613)에 사용하는 재료로서는, 다양한 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 또는 합금을 사용할 수 있다. 제1 전극을 양극으로서 사용하는 경우에는, 그 중에서도 일 함수가 큰(일 함수 4.0 eV 이상) 금속, 합금, 도전성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용하는 것이 바람직하 다. 예를 들어, 규소를 함유한 산화인듐주석, 산화인듐아연, 질화티탄막, 크롬막, 텅스텐막, Zn막, Pt막 등의 단층막을 사용하는 것이 바람직하고, 질화티탄과 알루미늄을 주성분으로 하는 막의 적층, 질화티탄막과 알루미늄을 주성분으로 하는 막과 질화티탄막과의 3층 구조 등을 사용할 수도 있다. 또한, 적층 구조로 하면 배선으로서의 저항도 낮고, 양호한 오믹 콘택트(ohmic contact)가 취해져, 양극으로서 기능시킬 수 있다.
또한, 발광물질을 함유하는 층(616)은 증착 마스크를 사용한 증착법, 잉크젯법, 스핀 코팅법 등의 다양한 방법에 의해 형성된다. 발광물질을 함유하는 층(616)은 실시형태 1에서 설명한 가시광을 흡수하는 층 및 발광층을 포함한다. 또한, 발광물질을 함유하는 층(616)을 구성하는 다른 재료로서는, 저분자 화합물 또는 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등)이 사용될 수도 있다. 또한, 발광물질을 함유하는 층에 사용하는 재료로서는, 유기 화합물뿐만 아니라, 무기 화합물을 사용하여도 좋다.
또한, 제2 전극(617)에 사용하는 재료로서는, 다양한 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 또는 합금을 사용할 수 있다. 제2 전극을 음극으로서 사용하는 경우에는, 그 중에도 일 함수가 작은(일 함수 3.8 eV 이하) 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 주기율표의 1족 또는 2족에 속하는 원소, 즉, 리튬(Li)이나 세슘(Cs) 등의 알칼리 금속, 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 등의 알칼리토류 금속, 또는 이들을 함유하는 합금(Mg:Ag, Al:Li) 등이 있다. 또한, 발광물질을 함유하는 층(616)에서 생긴 광이 제2 전극(617)을 투과하는 경우에는, 제2 전극(617)으로서, 막 두께를 얇게 한 금속 박막과, 투명 도전막(산화인듐주석(ITO), 규소 또는 산화규소를 함유한 산화인듐주석, 산화인듐아연(IZO), 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐(IWZO) 등)과의 적층을 사용하는 것도 가능하다.
또한, 시일재(605)로 봉지 기판(604)을 소자 기판(610)에 부착시킴으로써, 소자 기판(610), 봉지 기판(604), 및 시일재(605)로 둘러싸인 공간(607)에 발광소자(618)가 구비된 구조로 된다. 또한, 공간(607)에는 충전재가 충전될 수도 있고, 불활성 기체(질소나 아르곤 등), 시일재(605) 등으로 충전될 수도 있다.
또한, 시일재(605)에는 에폭시계 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 이들 재료는 가능한 한 수분이나 산소가 투과하지 않는 재료인 것이 바람직하다. 또한, 봉지 기판(604)에 사용하는 재료로서는, 유리 기판이나 석영 기판 외에, FRP(Fiberglass-Reinforced Plastics), PVF(폴리비닐 플로라이드), 마일러, 폴리에스터 또는 아크릴 등으로 된 플라스틱 기판을 사용할 수도 있다.
이상과 같이 하여, 본 발명의 발광소자를 가지는 발광장치가 얻어질 수 있다.
본 발명의 발광장치는 실시형태 1에서 설명한 가시광을 흡수하는 층을 가진다. 따라서, 전극에 의한 반사광을 저감할 수 있고, 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 발광장치는 제2 전극에 의한 반사광을 고려하지 않고 광학 설계를 할 수 있기 때문에, 보다 용이하게 광학 설계를 할 수 있다.
또한, 억셉터성 물질을 첨가한 P형 반도체층 및/또는 도너성 물질을 첨가한 N형 반도체층을 사용함으로써, P형 반도체층 및/또는 N형 반도체층을 두꺼운 막으로 하여도, 구동 전압의 상승을 억제할 수 있다. 따라서, P형 반도체층 및/또는 N형 반도체층의 막을 두껍게 형성함으로써, 미소한 이물이나 충격 등에 의한 단락을 방지할 수 있기 때문에, 신뢰성이 높은 발광소자를 얻을 수 있다. 예를 들어, 통상의 발광소자의 전극들 사이의 막 두께가 100 nm∼150 nm인 것에 대하여, P형 반도체층 및 N형 반도체층을 사용한 발광소자의 경우는, 예를 들어, 100∼150 nm, 바람직하게는 200∼500 nm로 할 수 있다.
또한, 억셉터성 물질을 첨가한 P형 반도체층 및 도너성 물질을 첨가한 N형 반도체층은 전극과의 접촉 저항이 작다. 따라서, 일 함수 등을 고려하지 않고 전극 재료를 선택할 수 있어 전극 재료의 선택폭이 넓다.
또한, 본 발명의 발광장치는 외부에 편광판이나 1/4 파장판 등을 사용하지 않고 콘트라스트를 향상시킬 수 있다. 따라서, 공정 수를 증가시키지 않고 콘트라스트를 향상시킬 수 있다. 또한, 편광판이나 1/4 파장판 등을 사용할 필요가 없기 때문에, 저비용으로 높은 콘트라스트의 발광장치를 제조할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시형태에서는, 트랜지스터에 의해 발광소자의 구동을 제어하는 액티브형 발광장치에 대하여 설명하였지만, 이 외에, 트랜지스터 등의 구동용 소자를 특별히 제공하지 않고 발광소자를 구동시키는 패시브형 발광장치일 수도 있다. 도 6은 본 발명을 적용하여 제조한 패시브형 발광장치의 사시도를 나타낸다. 도 6에서, 기판(951) 위에는, 전극(952)과 전극(956) 사이에, 발광물질을 함 유하는 층(955)이 제공되어 있다. 전극(952)의 엣지부는 절연층(953)으로 덮여 있다. 그리고, 절연층(953) 위에는 격벽층(954)이 제공되어 있다. 격벽층(954)의 측벽은 기판 표면에 가까워질 수록 한쪽 측벽과 다른 쪽 측벽과의 간격이 좁아지는 경사를 가진다. 즉, 격벽층(954)의 짧은 변 방향의 단면은 사다리꼴 형상이고, 그의 저변(절연층(953)의 면 방향과 같은 방향으로 향하고, 절연층(953)과 접하는 변)이 상변(절연층(953)의 면 방향과 같은 방향으로 향하고, 절연층(953)과 접하지 않는 변)보다 짧다. 이와 같이, 격벽층(954)을 제공함으로써, 정전기 등에 기인한 발광소자의 불량을 방지할 수 있다. 또한, 패시브형 발광장치에서도 높은 콘트라스트를 가지는 본 발명의 발광소자를 포함함으로써, 높은 콘트라스트의 발광장치를 얻을 수 있다.
[실시형태 5]
본 실시형태에서는, 실시형태 4에 설명한 발광장치를 일부에 포함하는 본 발명의 전자장치에 대하여 설명한다. 본 발명의 전자장치는 실시형태 1에서 설명한 가시광을 흡수하는 층을 포함하고, 콘트라스트가 우수한 표시부를 가진다. 또한, 실시형태 1에서 설명한 가시광을 흡수하는 층을 두꺼운 막으로 함으로써, 미소한 이물이나 외부로부터의 충격 등에 의한 단락이 억제된 신뢰성이 높은 표시부를 가지는 전자장치를 제공하는 것도 가능하다.
본 발명의 발광장치를 사용하여 제조된 전자장치의 예로서, 비디오 카메라, 디지털 카메라, 고글형 디스플레이, 내비게이션 시스템, 음향 재생 장치(카 오디오, 오디오 콤포넌트 등), 컴퓨터, 게임기기, 휴대형 정보 단말기(모바일 컴퓨터, 휴대 전화기, 휴대형 게임기 또는 전자 책 등), 기록 매체를 구비한 화상 재생 장치(구체적으로는, DVD(Digital Versatile Disc) 등의 기록 매체를 재생하고, 그 화상을 표시할 수 있는 표시장치를 구비한 장치) 등이 있다. 이들 전자장치의 구체예를 도 7(A)∼도 7(D)에 나타낸다.
도 7(A)는 케이스(9101), 지지대(9102), 표시부(9103), 스피커부(9104), 비디오 입력 단자(9105) 등을 포함하는 본 발명에 따른 텔레비전 장치를 나타낸다. 이 텔레비전 장치에서, 표시부(9103)는 실시형태 2 및 실시형태 3에서 설명한 것과 마찬가지의 발광소자를 매트릭스 형상으로 배열하여 구성되어 있다. 이 발광소자는 콘트라스트가 우수하다. 또한, 미소한 이물이나 외부로부터의 충격 등에 의한 단락을 방지하는 것도 가능하다. 그 발광소자로 구성되는 표시부(9103)도 마찬가지의 특징을 가지기 때문에, 이 텔레비전 장치는 높은 콘트라스트를 실현하고, 고품질의 화상을 표시할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 텔레비전 장치는 종래보다 부품 수를 적게 하더라도, 높은 콘트라스트를 실현할 수 있기 때문에, 저비용으로 제조될 수 있다. 또한, 부품 수가 적어짐에 따라, 케이스(9101)의 소형화 및 경량화를 도모할 수 있다. 본 발명에 따른 텔레비전 장치는 고화질 및 소형 경량화를 도모할 수 있으므로, 그것에 의해 생활 환경에 적합한 제품을 제공할 수 있다.
도 7(B)는 본체(9201), 케이스(9202), 표시부(9203), 키보드(9204), 외부 접속 포트(9205), 포인팅 마우스(9206) 등을 포함하는 본 발명에 따른 컴퓨터를 나타낸다. 이 컴퓨터에서, 표시부(9203)는 실시형태 2 및 실시형태 3에서 설명한 것과 같은 발광소자를 매트릭스 형상으로 배열하여 구성되어 있다. 이 발광소자는 콘트 라스트가 우수하다. 또한, 미소한 이물이나 외부로부터의 충격 등에 의한 단락을 방지하는 것도 가능하다. 그 발광소자로 구성되는 표시부(9203)도 마찬가지의 특징을 가지고 있기 때문에, 이 컴퓨터는 높은 콘트라스트를 실현하고, 고품질의 화상을 표시할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 컴퓨터는 종래보다 부품수를 적게 하여도 높은 콘트라스트를 실현할 수 있기 때문에, 저비용으로 제조될 수 있다. 또한, 부품수가 적어짐으로써, 케이스(9202)의 소형화 및 경량화를 도모할 수 있다. 본 발명에 따른 컴퓨터는 고화질 및 소형 경량화를 도모할 수 있으므로, 생활 환경에 적합한 제품을 제공할 수 있다. 또한, 휴대형 컴퓨터가 제공될 수 있다.
도 7(C)는 본체(9401), 케이스(9402), 표시부(9403), 음성 입력부(9404), 음성 출력부(9405), 조작 키(9406), 외부 접속 포트(9407), 안테나(9408) 등을 포함하는 본 발명에 따른 휴대 전화기를 나타낸다. 이 휴대 전화기에서, 표시부(9403)는 실시형태 2 및 실시형태 3에서 설명한 것과 마찬가지의 발광소자를 매트릭스 형상으로 배열하여 구성되어 있다. 이 발광소자는 콘트라스트가 우수하다. 또한, 미소한 이물이나 외부로부터의 충격 등에 의한 단락을 방지하는 것도 가능하다. 그 발광소자로 구성되는 표시부(9403)도 마찬가지의 특징을 가지기 때문에, 이 휴대 전화기는 높은 콘트라스트를 실현하여, 고품질의 화상을 표시할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 휴대 전화기는 종래보다 부품수를 적게 하더라도, 높은 콘트라스트를 실현하기 때문에, 저비용으로 제조될 수 있다. 또한, 부품수가 적어짐에 따라, 케이스(9402)의 소형화 및 경량화를 도모하는 것이 가능하다. 본 발명에 따른 휴대 전화기는 고화질 및 소형 경향화를 도모할 수 있으므로, 휴대에 적합한 제 품을 제공할 수 있다. 또한, 휴대했을 때의 충격에도 강한 표시부를 가지고 있는 제품을 제공할 수 있다.
도 7(D)는 본체(9501), 표시부(9502), 케이스(9503), 외부 입력 포트(9504), 리모콘 수신부(9505), 수상부(9506), 배터리(9507), 음성 입력부(9508), 조작 키(9509), 접안부(9510) 등을 포함하는 본 발명에 따른 카메라를 나타낸다. 이 카메라에서, 표시부(9502)는 실시형태 2 및 실시형태 3에서 설명한 것과 마찬가지의 발광소자를 매트릭스 형상으로 배열하여 구성되어 있다. 이 발광소자는 콘트라스트가 우수하다. 또한, 미소한 이물이나 외부로부터의 충격 등에 의한 단락을 방지하는 것도 가능하다. 그 발광소자로 구성되는 표시부(9502)도 마찬가지의 특성을 가지고 있기 때문에, 이 카메라는 높은 콘트라스트를 실현하고, 고품질의 화상을 표시할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 카메라는 종래보다 부품수를 적게 하여도 높은 콘트라스트를 실현할 수 있기 때문에, 저비용으로 제조될 수 있다. 또한, 부품수가 적어짐으로써, 케이스(9503)의 소형화 및 경량화를 도모할 수 있다. 본 발명에 따른 카메라는 고화질 및 소형 경량화를 도모할 수 있기 때문에, 휴대에 적합한 제품을 제공할 수 있다. 또한, 휴대했을 때의 충격에도 강한 표시부를 가지고 있는 부품을 제공할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 발광장치의 적용 범위는 극히 넓고, 이 발광장치를 모든 분야의 전자장치에 적용할 수 있다. 본 발명의 발광장치를 사용함으로써, 콘트라스트가 높은 표시부를 가지는 전자장치가 제공될 수 있다.
[실시예 1]
본 실시예에서는, 본 발명의 발광소자에 대하여 도 10을 사용하여 구체적으로 설명한다. 본 실시예에서 사용하는 유기 화합물의 구조식을 아래에 나타낸다. 본 실시예에서 제조되는 모든 발광소자는 동일 기판 위에 제조되어 있다.
Figure 112007018544058-PAT00004
(발광소자 1)
먼저, 유리 기판(510) 위에, 산화규소를 함유하는 산화인듐주석으로 된 막을 스퍼터링법으로 성막하여, 제1 전극(511)을 형성하였다. 그의 막 두께는 110 nm로 하고, 전극 면적은 2 mm×2 mm로 하였다.
그 다음, 제1 전극(511)이 형성된 면이 하방이 되도록, 제1 전극(511)이 형성된 기판을 진공 증착 장치 내에 제공된 기판 홀더에 고정하고, 10-4 Pa 정도까지 감압한 후, 제1 전극(511) 위에, 4,4'-비스(N-{4-[N'-(3-메틸페닐)-N'-페닐아미노]페닐}-N-페닐아미노)비페닐(약칭 : DNTPD)과 산화몰리브덴(VI)을 공증착함으로써, 복합 재료를 함유하는 층(512)을 형성하였다. 그의 막 두께는 50 nm로 하고, DNTPD와 산화몰리브덴(VI)의 비율은 중량비로 1 : 0.5 (= DNTPD : 산화몰리브덴)이 되도록 조절하였다. 공증착법이란, 하나의 처리실 내에서 다수의 증발원으로부터 동시에 증착을 행하는 증착법이다.
그 다음, 저항 가열을 사용한 증착법에 의해, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭 : NPB)을 10 nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 정공 수송층(513)을 형성하였다.
또한, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(약칭 : Alq)과 쿠마린 6을 공증착함으로써, 정공 수송층(513) 위에 막 두께 40 nm의 발광층(514)을 형성하였다. 여기서, Alq와 쿠마린 6과의 중량비는 1 : 0.01 (= Alq : 쿠마린 6)이 되도록 조절하였다.
그 후, 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여, 발광층(514) 위에 Alq로 된 막을 10 nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자 수송층(515)을 형성하였다.
전자 수송층(515) 위에, Alq와 리튬(Li)을 공증착함으로써, 막 두께 10 nm의 전자 주입층(516)을 형성하였다. 여기서, Alq와 리튬과의 중량비는 1 : 0.01 (= Alq : 리튬)이 되도록 조절하였다.
전자 주입층(516) 위에 3,4,9,10-페릴렌테트라카르본산이무수물(약칭 : PTCDA)과 리튬을 공증착함으로써, 막 두께 70 nm의 N형 반도체층(517)을 형성하였다. 여기서, PTCDA와 리튬과의 비율은 중량비로 1 : 0.01 (= PTCDA : 리튬)이 되도록 조절하였다.
또한, 구리 프탈로시아닌(약칭 : CuPc)과 산화몰리브덴(VI)을 공증착함으로써, 막 두께 80 nm의 P형 반도체층(518)을 형성하였다. 여기서, CuPc와 산화몰리브덴과의 비율은 중량비로 1 : 0.5 (= CuPc : 산화몰리브덴)가 되도록 조절하였다.
마지막으로, 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여, 알루미늄으로 된 막을 200 nm의 막 두께가 되도록 성막함으로써, 제2 전극(519)을 형성하였다. 이렇게 하여, 발광소자 1이 제조되었다.
(비교 발광소자 2)
먼저, 유리 기판 위에, 산화규소를 함유하는 산화인듐주석으로 된 막을 스퍼터링법으로 성막하여, 제1 전극을 형성하였다. 그의 막 두께는 110 nm로 하고, 전극 면적은 2 mm×2 mm로 하였다.
그 다음, 제1 전극이 형성된 면이 하방이 되도록, 제1 전극이 형성된 기판을 진공 증착 장치 내에 제공된 기판 홀더에 고정하고, 10-4 Pa 정도까지 감압한 후, 제1 전극 위에, 4,4'-비스(N-{4-[N'-(3-메틸페닐)-N'-페닐아미노]페닐}-N-페닐아미노)비페닐(약칭 : DNTPD)과 산화몰리브덴(VI)을 공증착함으로써, 복합 재료를 함유하는 층을 형성하였다. 그의 막 두께는 50 nm로 하고, DNTPD와 산화몰리브덴(VI)의 비율은 중량비로 1 : 0.5 (= DNTPD : 산화몰리브덴)이 되도록 조절하였다. 공증착법이란, 하나의 처리실 내에서 다수의 증착원으로부터 동시에 증착을 행하는 증착법이다.
그 다음, 저항 가열을 사용한 증착법에 의해, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭 : NPB)을 10 nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 정공 수송층을 형성하였다.
또한, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(약칭 : Alq)과 쿠마린 6을 공증착함으로써, 정공 수송층 위에 막 두께 40 nm의 발광층을 형성하였다. 여기서, Alq와 쿠마린 6과의 중량비는 1 : 0.01 (= Alq : 쿠마린 6)이 되도록 조절하였다.
그 후, 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여, 발광층 위에 Alq로 된 막을 10 nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자 수송층을 형성하였다.
전자 수송층 위에 Alq와 리튬(Li)을 공증착함으로써, 막 두께 20 nm의 전자 주입층을 형성하였다. 여기서, Alq와 리튬과의 중량비는 1 : 0.01 (= Alq : 리튬)이 되도록 조절하였다.
마지막으로, 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여, 알루미늄으로 된 막을 200 nm의 막 두께가 되도록 성막함으로써, 제2 전극을 형성하였다. 이랗게 하여, 비교 발광소자 2가 제조되었다.
(비교 발광소자 3)
먼저, 유리 기판 위에, 산화규소를 함유하는 산화인듐주석으로 된 막을 스퍼터링법으로 성막하여, 제1 전극을 형성하였다. 그의 막 두께는 110 nm로 하고, 전극 면적은 2 mm×2 mm로 하였다.
그 다음, 제1 전극이 형성된 면이 하방이 되도록, 제1 전극이 형성된 기판을 진공 증착 장치 내에 제공된 기판 홀더에 고정하고, 10-4 Pa 정도까지 감압한 후, 제1 전극 위에, 4,4'-비스(N-{4-[N'-(3-메틸페닐)-N'-페닐아미노]페닐}-N-페닐아미노)비페닐(약칭 : DNTPD)과 산화몰리브덴(VI)을 공증착함으로써, 복합 재료를 함유하는 층을 형성하였다. 그의 막 두께는 50 nm로 하고, DNTPD와 산화몰리브덴(VI)의 비율은 중량비로 1 : 0.5 (= DNTPD : 산화몰리브덴)이 되도록 조절하였다. 공증착법이란, 하나의 처리실 내에서 다수의 증착원으로부터 동시에 증착을 행하는 증착법이다.
그 다음, 저항 가열을 사용한 증착법에 의해, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭 : NPB)을 10 nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 정공 수송층을 형성하였다.
또한, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(약칭 : Alq)과 쿠마린 6을 공증착함으로써, 정공 수송층 위에 막 두께 40 nm의 발광층을 형성하였다. 여기서, Alq와 쿠마린 6의 중량비는 1 : 0.01 (= Alq : 쿠마린 6)이 되도록 조절하였다.
그 후, 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여 발광층 위에 Alq로 된 막을 10 nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자 수송층을 형성하였다.
전자 수송층 위에 Alq와 리튬(Li)을 공증착함으로써, 막 두께 10 nm의 전자 주입층을 형성하였다. 여기서, Alq와 리튬의 중량비는 1 : 0.01 (= Alq : 리튬)이 되도록 조절하였다.
전자 주입층 위에, 3,4,9,10-페릴렌테트라카르본산이무수물(약칭 : PTCDA)과 리튬을 공증착함으로써, 막 두께 150 nm의 층을 형성하였다. 여기서, PTCDA와 리튬과의 비율은 중량비로 1 : 0.01 (= PTCDA : 리튬)이 되도록 조절하였다.
마지막으로, 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여, 알루미늄으로 된 막을 200 nm의 막 두께가 되도록 성막함으로써, 제2 전극을 형성하였디. 이렇게 하여, 비교 발광소자 3이 제조되었다.
(비교 발광소자 4)
먼저, 유리 기판 위에, 산화규소를 함유하는 산화인듐주석으로 된 막을 스퍼터링법으로 성막하여, 제1 전극을 형성하였다. 그의 박막은 110 nm로 하고, 전극 면적은 2 mm×2 mm로 하였다.
그 다음, 제1 전극이 형성된 면이 하방이 되도록, 제1 전극이 형성된 기판을 진공 증착 장치 내에 제공된 기판 홀더에 고정하고, 10-4 Pa 정도까지 감압한 후, 제1 전극 위에, 4,4'-비스(N-{4-[N'-(3-메틸페닐)-N'-페닐아미노]페닐}-N-페닐아미 노)비페닐(약칭 : DNTPD)과 산화몰리브덴(VI)을 공증착함으로써, 복합 재료를 함유하는 층을 형성하였다. 그의 막 두께는 50 nm로 하고, DNTPD와 산화몰리브덴(VI)의 비율은 중량비로 1 : 0.5 (= DNTPD : 산화몰리브덴)이 되도록 조절하였다. 공증착법이란, 하나의 처리실 내에서 다수의 증착원으로부터 동시에 증착을 행하는 증착법이다.
그 다음, 저항 가열을 사용한 증착법에 의해, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭 : NPB)을 10 nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 정공 수송층을 형성하였다.
또한, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(약칭 : Alq)과 쿠마린 6을 공증착함으로써, 정공 수송층 위에 막 두께 40 nm의 발광층을 형성하였다. 여기서, Alq와 쿠마린 6과의 중량비는 1 : 0.01 (= Alq : 쿠마린 6)이 되도록 조절하였다.
그 후, 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여, 발광층 위에 Alq로 된 막을 10 nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자 수송층을 형성하였다.
전자 수송층 위에 Alq와 리튬(Li)을 공증착함으로써, 막 두께 20 nm의 전자 주입층을 형성하였다. 여기서, Alq와 리튬과의 중량비는 1 : 0.01 (= Alq : 리튬)이 되도록 조절하였다.
또한, DNTPD와 산화몰리브덴(VI)을 공증착함으로써, 막 두께 140 nm의 층을 형성하였다. 여기서, DNTPD와 산화몰리브덴의 비율은 중량비로 1 : 0.5 (= DNTPD : 산화몰리브덴)가 되도록 조절하였다.
마지막으로, 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여, 알루미늄으로 된 막을 200 nm의 막 두께가 되도록 성막함으로써, 제2 전극을 형성하였다. 이렇게 하여, 비교 발광소자 4가 제조되었다.
발광소자 1, 비교 발광소자 2, 비교 발광소자 3, 비교 발광소자 4의 전류 효율-휘도 특성을 도 11에 나타낸다. 또한, 그들의 전류-전압 특성을 도 12에 나타낸다. 또한, 그들의 발광 스펙트럼을 도 13에 나타낸다. 도 11에서, 발광소자 1 및 비교 발광소자 3의 전류 효율이 비교 발광소자 2 및 비교 발광소자 4에 비하여 거의 절반인 것을 알 수 있다. 이것은, 발광소자 1 및 비교 발광소자 3에서 발광층의 제2 전극측에 형성된 층이 발광층으로부터의 발광을 흡수하고 있다는 것을 의미한다.
도 14에, 발광소자 1, 비교 발광소자 3, 비교 발광소자 4에서 사용된 PTCDA, CuPc, DNTPD의 흡수 스펙트럼을 나타낸다. 도 14에 도시된 흡수 스펙트럼은, 석영 기판 위에 증착법에 의해 PTCDA, CuPc, DNTPD를 각각 50 nm의 막 두께로 형성한 샘플을 측정하여 얻어졌다. 도 14에 도시된 바와 같이, 발광소자 1에서 사용된 PTCDA와 CuPc는 가시광 영역에서 서로 다른 영역에 흡수 피크를 가진다. 구체적으로는, PTCDA는 485 nm 및 559 nm에 흡수 피크를 가지고, CuPc는 624 nm 및 695 nm에 흡수 피크를 가진다. 또한, 도 14에서, DNTPD는 가시광 영역에 피크를 가지지 않는다는 것을 알 수 있다.
또한, 발광소자 1, 비교 발광소자 2, 비교 발광소자 3의 콘트라스트비를 100 (lx)의 조명 하에서 측정하였다. 그 결과, 비교 발광소자 2의 콘트라스트를 1로 했을 때, 비교 발광소자 3의 콘트라스트비는 26이고, 발광소자 1의 콘트라스트비는 78이었다. 본 발명을 적용한 발광소자는 비교 발광소자 2 및 비교 발광소자 3에 비하여 높은 콘트라스트비를 가지는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명을 적용함으로써, 콘트라스트비가 높은 발광소자를 얻을 수 있다.
비교 발광소자 2는 일반적으로 제조되고 있는 구성의 발광소자이다. 그의 전류 효율은 높지만, 콘트라스트는 낮다. 또한, 비교 발광소자 4는 발광층과 제2 전극과의 사이에 DNTPD를 함유하는 층을 제공한 구성이다. DNTPD를 함유하는 층이 가시광의 대부분을 투과하기 때문에, 비교 발광소자 2와 마찬가지로, 전류 효율이 높고, 콘트라스트는 낮다고 생각된다.
한편, 비교 발광소자 3은 PTCDA를 함유하는 층을 사용하고 있기 때문에, 가시광을 일부 흡수할 수 있다. 특히, 본 실시예의 발광소자의 발광층에 사용된 쿠마린 6의 발광은 도 13에 도시된 바와 같은 스펙트럼을 가지고 있기 때문에, 발광층으로부터의 발광(녹색광)이 PTCDA를 함유하는 층에서 흡수될 수 있다. 따라서, 도 11에 도시된 바와 같이, 전류 효율은 낮게 되어 있다. 그러나, 가시광을 넓은 파장 범위에 걸쳐 흡수할 수 없기 때문에, 외부로부터의 광의 일부를 제2 전극에서 반사하게 되어, 비교 발광소자 3의 콘트라스트는 발광소자 1에 비하여 낮아지게 된다.
한편, 발광소자 1은 발광층으로부터의 발광 및 외부로부터의 입사광을, PTCDA를 함유하는 N형 반도체층과 CuPc를 함유하는 P형 반도체층에 의해 가시광 영역 전체에 걸쳐 흡수할 수 있다. 따라서, 높은 콘트라스트가 실현될 수 있다.
또한, 도 13에서, 비교 발광소자의 발광층으로부터의 발광은 제2 전극에 의 한 반사광과 간섭하고, 발광 스펙트럼이 변화하고 있다는 것을 알 수 있다. 구체적으로는, 비교 발광소자 2, 비교 발광소자 3, 비교 발광소자 4의 발광 스펙트럼의 피크가 발광소자 1에 비하여 넓게 되어 있다. 즉, 제2 전극에 의한 간섭 효과에 의해, 발광 스펙트럼의 형상이 변화하고 있다. 한편, 발광소자 1은 제2 전극에 의한 반사광을 억제할 수 있기 때문에, 간섭 효과를 고려하지 않고 광학 설계를 행할 수 있다. 또한, 반사광에 의한 간섭이 억제되기 때문에, 발광 스펙트럼의 형상이 변화하지 않고, 색 순도가 높은 발광이 얻어질 수 있다.
또한, 도 12에서, 발광소자 1, 비교 발광소자 2, 비교 발광소자 3, 비교 발광소자 4의 전류-전압 특성은 거의 변하지 않는다는 것을 알 수 있다. 발광소자 1에서는 전극들 사이의 발광물질을 함유하는 층의 두께가 비교 발광소자 2에 비하여 전체로서 140 nm 더 두껍게 되어 있다. 그럼에도 불구하고, 발광소자 1은 비교 발광소자 2에 비하여 전류-전압 특성이 거의 변하지 않는다. 따라서, P형 반도체층 및 N형 반도체층을 두껍게 하더라도 구동 전압의 상승을 억제할 수 있다.
[실시예 2]
본 실시예에서는, 본 발명의 발광소자에 대하여 도 10을 사용하여 설명한다. 본 실시예에서 사용하는 유기 화합물의 구조식을 아래에 나타낸다. 본 실시예에서 제조되는 발광소자 5 및 비교 발광소자 6은 동일 기판 위에 제조되어 있다.
Figure 112007018544058-PAT00005
(발광소자 5)
먼저, 유리 기판(510) 위에, 산화규소를 함유하는 산화인듐주석으로 된 막을 스퍼터링법으로 성막하여, 제1 전극(511)을 형성하였다. 그의 막 두께는 110 nm로 하고, 전극 면적은 2 mm×2 mm로 하였다.
그 다음, 제1 전극(511)이 형성된 면이 하방이 되도록, 제1 전극(511)이 형성된 기판을 진공 증착 장치 내에 제공된 기판 홀더에 고정하고, 10-4 Pa 정도까지 감압한 후, 제1 전극(511) 위에, 4,4'-비스(N-{4-[N'-(3-메틸페닐)-N'-페닐아미노]페닐}-N-페닐아미노)비페닐(약칭 : DNTPD)과 산화몰리브덴(VI)을 공증착함으로써, 복합 재료를 함유하는 층(512)을 형성하였다. 그의 막 두께는 50 nm로 하고, DNTPD와 산화몰리브덴(VI)의 비율은 중량비로 1 : 0.5 (= DNTPD : 산화몰리브덴)이 되도록 조절하였다. 공증착법이란, 하나의 처리실 내에서 다수의 증발원으로부터 동시에 증착을 행하는 증착법이다.
그 다음, 저항 가열을 사용한 증착법에 의해, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페 닐아미노]비페닐(약칭 : NPB)을 10 nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 정공 수송층(513)을 형성하였다.
또한, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(약칭 : Alq)과 쿠마린 6을 공증착함으로써, 정공 수송층(513) 위에 막 두께 40 nm의 발광층(514)을 형성하였다. 여기서, Alq와 쿠마린 6과의 중량비는 1 : 0.01 (= Alq : 쿠마린 6)이 되도록 조절하였다.
그 후, 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여, 발광층(514) 위에 Alq로 된 막을 10 nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자 수송층(515)을 형성하였다.
전자 수송층(515) 위에, Alq와 리튬(Li)을 공증착함으로써, 막 두께 10 nm의 전자 주입층(516)을 형성하였다. 여기서, Alq와 리튬과의 중량비는 1 : 0.01 (= Alq : 리튬)이 되도록 조절하였다.
전자 주입층(516) 위에 3,4,9,10-페릴렌테트라카르복실릭-비스-벤즈이미다졸(약칭 : PTCBI)과 리튬을 공증착함으로써, 막 두께 60 nm의 N형 반도체층(517)을 형성하였다. 여기서, PTCBI와 리튬과의 비율은 중량비로 1 : 0.01 (= PTCBI : 리튬)이 되도록 조절하였다.
또한, 루브렌과 산화몰리브덴(VI)을 공증착함으로써, 막 두께 90 nm의 P형 반도체층(518)을 형성하였다. 여기서, 루브렌과 산화몰리브덴과의 비율은 중량비로 1 : 0.5 (= 루브렌 : 산화몰리브덴)가 되도록 조절하였다.
마지막으로, 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여, 알루미늄으로 된 막을 200 nm의 막 두께가 되도록 성막함으로써, 제2 전극(519)을 형성하였다. 이렇게 하여, 발광소자 5가 제조되었다.
(비교 발광소자 6)
먼저, 유리 기판 위에, 산화규소를 함유하는 산화인듐주석으로 된 막을 스퍼터링법으로 성막하여, 제1 전극을 형성하였다. 그의 막 두께는 110 nm로 하고, 전극 면적은 2 mm×2 mm로 하였다.
그 다음, 제1 전극이 형성된 면이 하방이 되도록, 제1 전극이 형성된 기판을 진공 증착 장치 내에 제공된 기판 홀더에 고정하고, 10-4 Pa 정도까지 감압한 후, 제1 전극 위에, 4,4'-비스(N-{4-[N'-(3-메틸페닐)-N'-페닐아미노]페닐}-N-페닐아미노)비페닐(약칭 : DNTPD)과 산화몰리브덴(VI)을 공증착함으로써, 복합 재료를 함유하는 층을 형성하였다. 그의 막 두께는 50 nm로 하고, DNTPD와 산화몰리브덴(VI)의 비율은 중량비로 1 : 0.5 (= DNTPD : 산화몰리브덴)이 되도록 조절하였다. 공증착법이란, 하나의 처리실 내에서 다수의 증착원으로부터 동시에 증착을 행하는 증착법이다.
그 다음, 저항 가열을 사용한 증착법에 의해, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭 : NPB)을 10 nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 정공 수송층을 형성하였다.
또한, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(약칭 : Alq)과 쿠마린 6을 공증착함으로써, 정공 수송층 위에 막 두께 40 nm의 발광층을 형성하였다. 여기서, Alq와 쿠마린 6과의 중량비는 1 : 0.01 (= Alq : 쿠마린 6)이 되도록 조절하였다.
그 후, 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여, 발광층 위에 Alq로 된 막을 10 nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자 수송층을 형성하였다.
전자 수송층 위에 Alq와 리튬(Li)을 공증착함으로써, 막 두께 20 nm의 전자 주입층을 형성하였다. 여기서, Alq와 리튬과의 중량비는 1 : 0.01 (= Alq : 리튬)이 되도록 조절하였다.
마지막으로, 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여, 알루미늄으로 된 막을 200 nm의 막 두께가 되도록 성막함으로써, 제2 전극을 형성하였다. 이랗게 하여, 비교 발광소자 6이 제조되었다.
발광소자 5 및 비교 발광소자 6의 전류 효율-휘도 특성을 도 15에 나타낸다. 또한, 그들의 전류-전압 특성을 도 16에 나타낸다. 또한, 그들의 발광 스펙트럼을 도 17에 나타낸다. 도 15에서, 발광소자 5의 전류 효율이 비교 발광소자 6에 비하여 거의 절반인 것을 알 수 있다. 이것은, 발광소자 5에서 발광층의 제2 전극측에 형성된 층이 발광층으로부터의 발광을 흡수하고 있다는 것을 의미한다.
도 18에, 발광소자 5에서 사용된 PTCBI 및 루브렌의 흡수 스펙트럼을 나타낸다. 도 18에 도시된 흡수 스펙트럼은, 석영 기판 위에 증착법에 의해 PTCBI 및 루브렌을 형성한 샘플을 측정하여 얻어졌다. 도 18에 도시된 바와 같이, 발광소자 5에서 사용된 PTCBI 및 루브렌은 가시광 영역에서 서로 다른 영역에 흡수 피크를 가진다. 구체적으로는, PTCBI는 548 nm에 흡수 피크를 가지고, 루브렌은 496 nm 및 531 nm에 흡수 피크를 가진다.
또한, 발광소자 5 및 비교 발광소자 6의 콘트라스트비를 100 (lx)의 조명 하 에서 측정하였다. 그 결과, 비교 발광소자 6의 콘트라스트를 1로 했을 때, 발광소자 5의 콘트라스트비는 17이었다. 본 발명을 적용한 발광소자는 비교 발광소자 6에 비하여 높은 콘트라스트비를 가지는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명을 적용함으로써, 콘트라스트비가 높은 발광소자를 얻을 수 있다.
비교 발광소자 6은 일반적으로 제조되고 있는 구성의 발광소자이다. 그의 전류 효율은 높지만, 콘트라스트는 낮다.
한편, 발광소자 5는 발광층으로부터의 발광 및 외부로부터의 입사광을, PTCBI를 함유하는 N형 반도체층과 루브렌을 함유하는 P형 반도체층에 의해 가시광 영역 전체에 걸쳐 흡수할 수 있다. 따라서, 높은 콘트라스트가 실현될 수 있다.
또한, 도 17에서, 비교 발광소자의 발광층으로부터의 발광은 제2 전극에 의한 반사광과 간섭하고, 발광 스펙트럼이 변화하고 있다는 것을 알 수 있다. 구체적으로는, 비교 발광소자 6의 발광 스펙트럼의 피크가 발광소자 5에 비하여 넓게 되어 있다. 즉, 제2 전극에 의한 간섭 효과에 의해, 발광 스펙트럼의 형상이 변화하고 있다. 한편, 발광소자 5는 제2 전극에 의한 반사광을 억제할 수 있기 때문에, 간섭 효과를 고려하지 않고 광학 설계를 행할 수 있다. 또한, 반사광에 의한 간섭이 억제되기 때문에, 발광 스펙트럼의 형상이 변화하지 않고, 색 순도가 높은 발광이 얻어질 수 있다.
또한, 도 16에서, 발광소자 5와 비교 발광소자 6의 전류-전압 특성은 거의 변하지 않는다는 것을 알 수 있다. 발광소자 5에서는 전극들 사이의 발광물질을 함유하는 층의 두께가 비교 발광소자 6에 비하여 전체로서 140 nm 더 두껍게 되어 있다. 그럼에도 불구하고, 발광소자 5는 비교 발광소자 6에 비하여 전류-전압 특성이 거의 변하지 않는다. 따라서, P형 반도체층 및 N형 반도체층을 두껍게 하더라도 구동 전압의 상승을 억제할 수 있다.
본 발명의 발광소자는 발광영역과 전극 사이에 발광을 흡수하는 층을 구비함으로써, 전극에서의 반사광을 저감할 수 있고, 높은 콘트라스트를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 발광장치는 콘트라스트가 우수한 발광소자를 가지고 있기 때문에, 높은 콘트라스트를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 발광소자는 발광소자의 외부에 편광판이나 1/4 파장판 등을 사용하지 않고 콘트라스트를 향상시킬 수 있다. 따라서, 공정의 수를 증가시키지 않고, 콘트라스트를 향상시킬 수 있다. 또한, 편광판이나 1/4 파장판 등을 사용할 필요가 없기 때문에, 저비용으로 높은 콘트라스트의 발광소자를 제조할 수 있다.

Claims (91)

  1. 제1 전극;
    제2 전극; 및
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 끼어진, 발광물질을 함유하는 제1 층을 포함하고;
    상기 제1 층은 발광층, 제1 유기 화합물을 함유하는 제2 층, 및 제2 유기 화합물을 함유하는 제3 층을 포함하고,
    상기 제1 전극은 투광성을 가지고,
    상기 제2 전극과 상기 발광층 사이에 상기 제2 층 및 상기 제3 층이 끼어져 있고,
    상기 제1 유기 화합물의 색과 상기 제2 유기 화합물의 색이 보색 관계에 있는 발광소자.
  2. 제1 전극;
    제2 전극; 및
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 끼어진, 발광물질을 함유하는 제1 층을 포함하고;
    상기 제1 층은 발광층, 제1 유기 화합물을 함유하는 제2 층, 및 제2 유기 화합물을 함유하는 제3 층을 포함하고,
    상기 제1 전극은 투광성을 가지고,
    상기 제2 전극과 상기 발광층 사이에 상기 제2 층 및 상기 제3 층이 끼어져 있고,
    상기 제1 유기 화합물은 380 nm 이상 540 nm 미만의 파장 영역에 흡수 피크를 가지고, 상기 제2 유기 화합물은 540 nm 이상 760 nm 이하의 파장 영역에 흡수 피크를 가지는 발광소자.
  3. 제1 전극;
    제2 전극; 및
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 끼어진, 발광물질을 함유하는 제1 층을 포함하고;
    상기 제1 층은 발광층, 제1 유기 화합물을 함유하는 제2 층, 및 제2 유기 화합물을 함유하는 제3 층을 포함하고,
    상기 제1 전극은 투광성을 가지고,
    상기 제2 전극과 상기 발광층 사이에 상기 제2 층 및 상기 제3 층이 끼어져 있고,
    상기 제1 유기 화합물은 3,4,9,10-페릴렌테트라카르본산 유도체, 1,4,5,8-나프탈렌테트라카르본산 유도체, 나프타센 유도체, 니켈 착체 중 어느 하나이고,
    상기 제2 유기 화합물은 프탈로시아닌 유도체, 펜타센 유도체, 3,4,9,10-페릴렌테트라카르복실릭-비스-벤즈이미다졸 유도체, 비올란트론 유도체 중 어느 하나 인 발광소자.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제2 층과 상기 제3 층 사이에 제4 층을 더 포함하고,
    상기 제4 층이 도전성 재료를 함유하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 도전성 재료가, 산화인듐주석, 규소 또는 산화규소를 함유한 산화인듐주석, 산화인듐아연, 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐주석으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제2 층과 상기 제3 층 사이에 제4 층을 더 포함하고,
    상기 제4 층이 반도체 재료를 함유하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 반도체 재료가, 티탄 산화물, 바나듐 산화물, 니오브 산화물, 몰리브덴 산화물, 텅스텐 산화물, 레늄 산화물, 루테늄 산화물, 코발트 산화물, 니켈 산화물, 아연 산화물, 구리 산화물, 주석 산화물, 아연 황화물, 갈륨 질화물, 및 갈륨 알루미늄 질화물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  8. 제 2 항에 있어서, 상기 제2 층과 상기 제3 층 사이에 제4 층을 더 포함하고,
    상기 제4 층이 도전성 재료를 함유하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 도전성 재료가, 산화인듐주석, 규소 또는 산화규소를 함유한 산화인듐주석, 산화인듐아연, 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐주석으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  10. 제 2 항에 있어서, 상기 제2 층과 상기 제3 층 사이에 제4 층을 더 포함하고,
    상기 제4 층이 반도체 재료를 함유하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 반도체 재료가, 티탄 산화물, 바나듐 산화물, 니오브 산화물, 몰리브덴 산화물, 텅스텐 산화물, 레늄 산화물, 루테늄 산화물, 코발트 산화물, 니켈 산화물, 아연 산화물, 구리 산화물, 주석 산화물, 아연 황화물, 갈륨 질화물, 및 갈륨 알루미늄 질화물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  12. 제 3 항에 있어서, 상기 제2 층과 상기 제3 층 사이에 제4 층을 더 포함하고,
    상기 제4 층이 도전성 재료를 함유하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 도전성 재료가, 산화인듐주석, 규소 또는 산화규소를 함유한 산화인듐주석, 산화인듐아연, 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐주석으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  14. 제 3 항에 있어서, 상기 제2 층과 상기 제3 층 사이에 제4 층을 더 포함하고,
    상기 제4 층이 반도체 재료를 함유하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 반도체 재료가, 티탄 산화물, 바나듐 산화물, 니오브 산화물, 몰리브덴 산화물, 텅스텐 산화물, 레늄 산화물, 루테늄 산화물, 코발트 산화물, 니켈 산화물, 아연 산화물, 구리 산화물, 주석 산화물, 아연 황화물, 갈륨 질화물, 및 갈륨 알루미늄 질화물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  16. 제1 전극;
    제2 전극; 및
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 끼어진, 발광물질을 함유하는 제1 층을 포함하고;
    상기 제1 층은 발광층, 제1 반도체층, 및 제2 반도체층을 포함하고,
    상기 제1 전극, 상기 발광층, 상기 제1 반도체층, 상기 제2 반도체층, 상기 제2 전극이 이 순서로 형성되어 있고,
    상기 제1 전극은 투광성을 가지고,
    상기 제1 반도체층의 색과 상기 제2 반도체층의 색이 보색 관계에 있고,
    상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층 중 하나가 N형 반도체층이고, 상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층 중 다른 하나가 P형 반도체층인 발광소자.
  17. 제1 전극;
    제2 전극; 및
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 끼어진, 발광물질을 함유하는 제1 층을 포함하고;
    상기 제1 층은 발광층, 제1 반도체층, 및 제2 반도체층을 포함하고,
    상기 제1 전극, 상기 발광층, 상기 제1 반도체층, 상기 제2 반도체층, 상기 제2 전극이 이 순서로 형성되어 있고,
    상기 제1 전극은 투광성을 가지고,
    상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층 중 하나가 N형 반도체층이고, 상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층 중 다른 하나가 P형 반도체층이고,
    상기 N형 반도체층은 380 nm 이상 540 nm 미만의 파장 영역에 흡수 피크를 가지고, 상기 P형 반도체층은 540 nm 이상 760 nm 이하의 파장 영역에 흡수 피크를 가지는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  18. 제1 전극;
    제2 전극; 및
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 끼어진, 발광물질을 함유하는 제1 층을 포함하고;
    상기 제1 층은 발광층, 제1 반도체층, 및 제2 반도체층을 포함하고,
    상기 제1 전극, 상기 발광층, 상기 제1 반도체층, 상기 제2 반도체층, 상기 제2 전극이 이 순서로 형성되어 있고,
    상기 제1 전극은 투광성을 가지고,
    상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층 중 하나가 N형 반도체층이고, 상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층 중 다른 하나가 P형 반도체층이고,
    상기 N형 반도체층이 3,4,9,10-페릴렌테트라카르본산이무수물, 3,4,9,10-페릴렌테트라카르본산디이미드, N,N'-디메틸-3,4,9,10-페릴렌테트라카르본산디이미드, 1,4,5,8-나프탈렌테트라카르본산이무수물, 1,4,5,8-나프탈렌테트라카르본산디이미드 중 어느 하나를 함유하고,
    상기 P형 반도체층이 프탈로시아닌, 구리 프탈로시아닌, 아연 프탈로시아닌, 바나딜 프탈로시아닌, 티타닐 프탈로시아닌, 니켈 프탈로시아닌, 펜타센, 6,13-디페닐펜타센 중 어느 하나를 함유하는 발광소자.
  19. 제1 전극;
    제2 전극; 및
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 끼어진, 발광물질을 함유하는 제1 층을 포함하고;
    상기 제1 층은 발광층, 제1 반도체층, 및 제2 반도체층을 포함하고,
    상기 제1 전극, 상기 발광층, 상기 제1 반도체층, 상기 제2 반도체층, 상기 제2 전극이 이 순서로 형성되어 있고,
    상기 제1 전극은 투광성을 가지고,
    상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층 중 하나가 N형 반도체층이고, 상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층 중 다른 하나가 P형 반도체층이고,
    상기 N형 반도체층은 540 nm 이상 760 nm 이하의 파장 영역에 흡수 피크를 가지고, 상기 P형 반도체층은 380 nm 이상 540 nm 미만의 파장 영역에 흡수 피크를 가지는 발광소자.
  20. 제1 전극;
    제2 전극; 및
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 끼어진, 발광물질을 함유하는 제1 층을 포함하고;
    상기 제1 층은 발광층, 제1 반도체층, 및 제2 반도체층을 포함하고,
    상기 제1 전극, 상기 발광층, 상기 제1 반도체층, 상기 제2 반도체층, 상기 제2 전극이 이 순서로 형성되어 있고,
    상기 제1 전극은 투광성을 가지고,
    상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층 중 하나가 N형 반도체층이고, 상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층 중 다른 하나가 P형 반도체층이고,
    상기 N형 반도체층이 (1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25-헥사테카플루오로프탈로시아니나토)구리, (1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25-헥사데카플루오로프탈로시아니나토)아연, 퍼플루오로펜타센, 3,4,9,10-페릴렌테트라카르복실릭-비스-벤즈이미다졸 중 어느 하나를 함유하고,
    상기 P형 반도체층이 나프타센, 5,12-디페닐나프타센, 루브렌 중 어느 하나를 함유하는 발광소자.
  21. 제 16 항에 있어서, 상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층 사이에 제2 층을 더 포함하고,
    상기 제2 층이 도전성 재료를 함유하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 도전성 재료가, 산화인듐주석, 규소 또는 산화규소를 함유한 산화인듐주석, 산화인듐아연, 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐주석으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  23. 제 16 항에 있어서, 상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층 사이에 제4 층 을 더 포함하고,
    상기 제4 층이 반도체 재료를 함유하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 반도체 재료가, 티탄 산화물, 바나듐 산화물, 니오브 산화물, 몰리브덴 산화물, 텅스텐 산화물, 레늄 산화물, 루테늄 산화물, 코발트 산화물, 니켈 산화물, 아연 산화물, 구리 산화물, 주석 산화물, 아연 황화물, 갈륨 질화물, 및 갈륨 알루미늄 질화물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  25. 제 16 항에 있어서, 상기 P형 반도체층이 억셉터성 물질을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 억셉터성 물질이 7,7,8,8-테트라시아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노디메탄 또는 클로라닐인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  27. 제 25 항에 있어서, 상기 억셉터성 물질이 천이금속 산화물인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  28. 제 25 항에 있어서, 상기 억셉터성 물질이, 산화바나듐, 산화니오브, 산화탄탈, 산화크롬, 산화몰리브덴, 산화텅스텐, 산화망간, 산화레늄으로 이루어진 군에 서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  29. 제 16 항에 있어서, 상기 N형 반도체층이 도너성 물질을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 도너성 물질이, 알칼리 금속, 알칼리토류 금속, 희토류 금속, 주기율표의 13족에 속하는 금속으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  31. 제 29 항에 있어서, 상기 도너성 물질이, 리튬, 세슘, 마그네슘, 칼슘, 이테르븀, 인듐으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  32. 제 17 항에 있어서, 상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층 사이에 제2 층을 더 포함하고,
    상기 제2 층이 도전성 재료를 함유하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  33. 제 32 항에 있어서, 상기 도전성 재료가, 산화인듐주석, 규소 또는 산화규소를 함유한 산화인듐주석, 산화인듐아연, 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐주석으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  34. 제 17 항에 있어서, 상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층 사이에 제2 층을 더 포함하고,
    상기 제2 층이 반도체 재료를 함유하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  35. 제 34 항에 있어서, 상기 반도체 재료가, 티탄 산화물, 바나듐 산화물, 니오브 산화물, 몰리브덴 산화물, 텅스텐 산화물, 레늄 산화물, 루테늄 산화물, 코발트 산화물, 니켈 산화물, 아연 산화물, 구리 산화물, 주석 산화물, 아연 황화물, 갈륨 질화물, 및 갈륨 알루미늄 질화물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  36. 제 17 항에 있어서, 상기 P형 반도체층이 억셉터성 물질을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  37. 제 36 항에 있어서, 상기 억셉터성 물질이 7,7,8,8-테트라시아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노디메탄 또는 클로라닐인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  38. 제 36 항에 있어서, 상기 억셉터성 물질이 천이금속 산화물인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  39. 제 36 항에 있어서, 상기 억셉터성 물질이, 산화바나듐, 산화니오브, 산화탄탈, 산화크롬, 산화몰리브덴, 산화텅스텐, 산화망간, 산화레늄으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  40. 제 17 항에 있어서, 상기 N형 반도체층이 도너성 물질을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  41. 제 40 항에 있어서, 상기 도너성 물질이, 알칼리 금속, 알칼리토류 금속, 희토류 금속, 주기율표의 13족에 속하는 금속으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  42. 제 40 항에 있어서, 상기 도너성 물질이, 리튬, 세슘, 마그네슘, 칼슘, 이테르븀, 인듐으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  43. 제 18 항에 있어서, 상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층 사이에 제2 층을 더 포함하고,
    상기 제2 층이 도전성 재료를 함유하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  44. 제 43 항에 있어서, 상기 도전성 재료가, 산화인듐주석, 규소 또는 산화규소 를 함유한 산화인듐주석, 산화인듐아연, 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐주석으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  45. 제 18 항에 있어서, 상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층 사이에 제2 층을 더 포함하고,
    상기 제2 층이 반도체 재료를 함유하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  46. 제 45 항에 있어서, 상기 반도체 재료가, 티탄 산화물, 바나듐 산화물, 니오브 산화물, 몰리브덴 산화물, 텅스텐 산화물, 레늄 산화물, 루테늄 산화물, 코발트 산화물, 니켈 산화물, 아연 산화물, 구리 산화물, 주석 산화물, 아연 황화물, 갈륨 질화물, 및 갈륨 알루미늄 질화물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  47. 제 18 항에 있어서, 상기 P형 반도체층이 억셉터성 물질을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  48. 제 47 항에 있어서, 상기 억셉터성 물질이 7,7,8,8-테트라시아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노디메탄 또는 클로라닐인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  49. 제 47 항에 있어서, 상기 억셉터성 물질이 천이금속 산화물인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  50. 제 47 항에 있어서, 상기 억셉터성 물질이, 산화바나듐, 산화니오브, 산화탄탈, 산화크롬, 산화몰리브덴, 산화텅스텐, 산화망간, 산화레늄으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  51. 제 18 항에 있어서, 상기 N형 반도체층이 도너성 물질을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  52. 제 51 항에 있어서, 상기 도너성 물질이, 알칼리 금속, 알칼리토류 금속, 희토류 금속, 주기율표의 13족에 속하는 금속으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  53. 제 51 항에 있어서, 상기 도너성 물질이, 리튬, 세슘, 마그네슘, 칼슘, 이테르븀, 인듐으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  54. 제 19 항에 있어서, 상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층 사이에 제2 층을 더 포함하고,
    상기 제2 층이 도전성 재료를 함유하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  55. 제 54 항에 있어서, 상기 도전성 재료가, 산화인듐주석, 규소 또는 산화규소를 함유한 산화인듐주석, 산화인듐아연, 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐주석으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  56. 제 19 항에 있어서, 상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층 사이에 제2 층을 더 포함하고,
    상기 제2 층이 반도체 재료를 함유하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  57. 제 56 항에 있어서, 상기 반도체 재료가, 티탄 산화물, 바나듐 산화물, 니오브 산화물, 몰리브덴 산화물, 텅스텐 산화물, 레늄 산화물, 루테늄 산화물, 코발트 산화물, 니켈 산화물, 아연 산화물, 구리 산화물, 주석 산화물, 아연 황화물, 갈륨 질화물, 및 갈륨 알루미늄 질화물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  58. 제 19 항에 있어서, 상기 P형 반도체층이 억셉터성 물질을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  59. 제 58 항에 있어서, 상기 억셉터성 물질이 7,7,8,8-테트라시아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노디메탄 또는 클로라닐인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  60. 제 58 항에 있어서, 상기 억셉터성 물질이 천이금속 산화물인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  61. 제 58 항에 있어서, 상기 억셉터성 물질이, 산화바나듐, 산화니오브, 산화탄탈, 산화크롬, 산화몰리브덴, 산화텅스텐, 산화망간, 산화레늄으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  62. 제 19 항에 있어서, 상기 N형 반도체층이 도너성 물질을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  63. 제 62 항에 있어서, 상기 도너성 물질이, 알칼리 금속, 알칼리토류 금속, 희토류 금속, 주기율표의 13족에 속하는 금속으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  64. 제 62 항에 있어서, 상기 도너성 물질이, 리튬, 세슘, 마그네슘, 칼슘, 이테르븀, 인듐으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  65. 제 20 항에 있어서, 상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층 사이에 제2 층 을 더 포함하고,
    상기 제2 층이 도전성 재료를 함유하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  66. 제 65 항에 있어서, 상기 도전성 재료가, 산화인듐주석, 규소 또는 산화규소를 함유한 산화인듐주석, 산화인듐아연, 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐주석으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  67. 제 20 항에 있어서, 상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층 사이에 제2 층을 더 포함하고,
    상기 제2 층이 반도체 재료를 함유하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  68. 제 67 항에 있어서, 상기 반도체 재료가, 티탄 산화물, 바나듐 산화물, 니오브 산화물, 몰리브덴 산화물, 텅스텐 산화물, 레늄 산화물, 루테늄 산화물, 코발트 산화물, 니켈 산화물, 아연 산화물, 구리 산화물, 주석 산화물, 아연 황화물, 갈륨 질화물, 및 갈륨 알루미늄 질화물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  69. 제 20 항에 있어서, 상기 P형 반도체층이 억셉터성 물질을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  70. 제 69 항에 있어서, 상기 억셉터성 물질이 7,7,8,8-테트라시아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노디메탄 또는 클로라닐인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  71. 제 69 항에 있어서, 상기 억셉터성 물질이 천이금속 산화물인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  72. 제 69 항에 있어서, 상기 억셉터성 물질이, 산화바나듐, 산화니오브, 산화탄탈, 산화크롬, 산화몰리브덴, 산화텅스텐, 산화망간, 산화레늄으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  73. 제 20 항에 있어서, 상기 N형 반도체층이 도너성 물질을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  74. 제 73 항에 있어서, 상기 도너성 물질이, 알칼리 금속, 알칼리토류 금속, 희토류 금속, 주기율표의 13족에 속하는 금속으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  75. 제 73 항에 있어서, 상기 도너성 물질이, 리튬, 세슘, 마그네슘, 칼슘, 이테르븀, 인듐으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  76. 제 1 항에 따른 발광소자와, 그 발광소자의 발광을 제어하는 콘트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  77. 표시부를 가지는 전자장치로서,
    상기 표시부가 제 1 항에 따른 발광소자와, 그 발광소자의 발광을 제어하는 콘트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  78. 제 2 항에 따른 발광소자와, 그 발광소자의 발광을 제어하는 콘트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  79. 표시부를 가지는 전자장치로서,
    상기 표시부가 제 2 항에 따른 발광소자와, 그 발광소자의 발광을 제어하는 콘트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  80. 제 3 항에 따른 발광소자와, 그 발광소자의 발광을 제어하는 콘트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  81. 표시부를 가지는 전자장치로서,
    상기 표시부가 제 3 항에 따른 발광소자와, 그 발광소자의 발광을 제어하는 콘트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  82. 제 16 항에 따른 발광소자와, 그 발광소자의 발광을 제어하는 콘트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  83. 표시부를 가지는 전자장치로서,
    상기 표시부가 제 16 항에 따른 발광소자와, 그 발광소자의 발광을 제어하는 콘트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  84. 제 17 항에 따른 발광소자와, 그 발광소자의 발광을 제어하는 콘트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  85. 표시부를 가지는 전자장치로서,
    상기 표시부가 제 17 항에 따른 발광소자와, 그 발광소자의 발광을 제어하는 콘트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  86. 제 18 항에 따른 발광소자와, 그 발광소자의 발광을 제어하는 콘트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  87. 표시부를 가지는 전자장치로서,
    상기 표시부가 제 18 항에 따른 발광소자와, 그 발광소자의 발광을 제어하는 콘트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  88. 제 19 항에 따른 발광소자와, 그 발광소자의 발광을 제어하는 콘트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  89. 표시부를 가지는 전자장치로서,
    상기 표시부가 제 19 항에 따른 발광소자와, 그 발광소자의 발광을 제어하는 콘트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  90. 제 20 항에 따른 발광소자와, 그 발광소자의 발광을 제어하는 콘트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  91. 표시부를 가지는 전자장치로서,
    상기 표시부가 제 20 항에 따른 발광소자와, 그 발광소자의 발광을 제어하는 콘트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자장치.
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