KR20110048463A - 발광 소자의 제작 방법, 발광 소자, 발광 장치, 조명 장치 및 전자 기기 - Google Patents

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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

본 발명은, 전기 특성 및 광 반사율의 문제를 해소한 구조의 발광 소자를 제공하는 것을 목적의 하나로 한다.
기판 위에, 알루미늄 및 니켈을 함유하는 제 1 전극을 형성하고, 제 1 전극에 대하여 열처리를 행한 후에, 제 1 전극에 접하여, 유기 화합물에 금속 산화물을 함유시킨 복합 재료를 포함하는 층을 형성하고, 복합 재료를 포함하는 층 위에 발광층을 형성하고, 발광층 위에 투광성을 갖는 제 2 전극을 형성하는 발광 소자의 제작 방법이다. 여기서, 제 1 전극에 대하여, 열처리에 더하여 에칭 처리를 행하는 것이 바람직하다. 또한, 제 1 전극에 있어서의 니켈의 함유량이 0.1at.% 이상 4.0at.% 이하가 되도록, 제 1 전극을 형성하는 것이 바람직하다.

Description

발광 소자의 제작 방법, 발광 소자, 발광 장치, 조명 장치 및 전자 기기{METHOD FOR MANUFACTURING LIGHT-EMITTING ELEMENT, LIGHT-EMITTING ELEMENT, LIGHT-EMITTING DEVICE, LIGHTING DEVICE, AND ELECTRONIC APPLIANCE}
발명의 일 형태는, 일렉트로 루미네선스(Electroluminescence)를 이용한 발광 소자 및 그 제작 방법에 관한 것이다. 또는, 발광 소자를 사용한 발광 장치 및 표시 장치에 관한 것이다.
최근, 일렉트로 루미네선스를 이용한 발광 소자의 연구 개발이 활발히 행해지고 있다. 이들 발광 소자의 기본적인 구성은, 한 쌍의 전극간에 발광성의 물질을 포함하는 층을 끼운 것이다. 이 소자에 전압을 인가함으로써, 발광성의 물질로부터의 발광이 얻어진다.
상술한 발광 소자는 자발광형(自發光型)이기 때문에, 이것을 사용한 표시 장치는, 시인성(視認性)이 우수하고, 백 라이트가 불필요한 등의 이점을 갖는다. 또한, 박형 경량으로 제작할 수 있고, 응답 속도가 고속인 등의 이점도 갖는다.
또한, 박막을 적층하여 발광 소자를 형성할 수 있기 때문에, 그 발광 소자를 사용한 표시 장치는, 대면적화가 용이하다. 즉, 면광원(面光源)의 제조도 용이하다. 상술한 대면적이라는 특징은, 백열 전구나 LED로 대표되는 점광원(点光源), 또는 형광등으로 대표되는 선광원(線光源)에서는 얻기 어려운 것이고, 이용 가치도 높다.
일렉트로 루미네선스를 이용한 발광 소자는, 발광성의 물질이 유기 화합물인지, 무기 화합물인지에 따라 크게 나누어진다. 발광성의 물질에 유기 화합물을 사용하는 경우의 발광 메커니즘은 다음과 같다.
우선, 발광 소자에 전압을 인가한다. 이에 따라, 한 쌍의 전극으로부터 전자 및 정공이 각각 발광성의 유기 화합물을 포함하는 층에 주입되어, 발광성의 유기 화합물이 여기 상태를 형성한다. 그리고, 여기 상태가 기저 상태에 돌아올 때에 캐리어(전자 및 정공)의 재결합에 의하여 발광한다.
상술한 메커니즘으로부터, 이와 같은 발광 소자는 전류 여기형의 발광 소자라고 불린다. 또한, 유기 화합물이 형성하는 여기 상태에는, 일중항 여기 상태와 삼중항 여기 상태가 존재하고, 일중항 여기 상태(S*)로부터의 발광은 형광, 삼중항 여기 상태(T*)로부터의 발광은 인광(燐光)이라고 불린다. 또한, 발광 소자에 있어서의 그 통계적인 생성 비율은 S* : T*=1 : 3이라고 말해진다.
발광성의 물질로서 유기 화합물을 사용하는 발광 소자에는, 재료나 소자 구조에 의존하는 문제가 많고, 그 소자 특성을 향상시키기 위하여, 새로운 재료의 개발이 행해지고, 소자 구조의 개량이 검토되어 있다.
예를 들어, 상술한 발광 소자를 액티브 매트릭스 형의 표시 장치에 적용하는 경우, 발광을 제어하는 트랜지스터 등이 형성된 소자 기판 위에 발광 소자를 형성하는 일이 있다. 그러나, 이와 같이 발광 소자로부터의 발광을 트랜지스터 등이 형성된 소자 기판을 통하여 외부에 추출하는 구조(보텀 이미션 구조)에서는, 배선이나 트랜지스터 등에 의하여 개구율이 낮게 된다는 문제가 있다.
이 문제를 해결하기 위하여, 소자 기판과 반대 측으로부터 광을 추출하는 구조(톱 이미션 구조)가 제안되어 있다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조). 톱 이미션 구조를 사용함으로써, 개구율을 향상시킬 수 있고, 추출하는 광량을 증대시킬 수 있다.
특개2001-043980호 공보
톱 이미션 구조를 채용하는 경우, 기판 위에 형성하는 전극은 광을 반사하는 기능을 갖는 것이 필요하게 된다.
또한, 상기 전극을 양극으로서 사용하는 경우에는, 전기 특성의 관점에서 일함수가 큰 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 특허 문헌 1에서는, 양극의, 유기층과 접하는 부분에 크롬, 몰리브덴, 텅스텐, 니오븀으로부터 선택되는 재료를 사용하는 방법을 채용한다. 그러나, 이들의 재료는 비교적 고가이므로, 이들을 사용하여 전극을 형성하는 경우에는 제조 비용의 문제가 생긴다.
또한, 이들의 재료는, 광의 반사율의 점에 있어서, 충분한 특성을 구비한다고는 말하기 어렵다. 이 때문에, 이들의 재료를 사용하여 전극을 형성하는 경우에는, 광의 추출 효율이 저하된다는 문제가 있다.
상기 문제를 감안하고, 본 명세서 등에 있어서 개시하는 발명의 일 형태에서는, 전기 특성 및 광 반사율의 문제를 해소한 구조의 발광 소자를 제공하는 것을 목적의 하나로 한다. 또는, 이들의 발광 소자를 사용한 발광 장치, 조명 장치 등을 제공하는 것을 목적의 하나로 한다.
본 명세서 등에 있어서 개시하는 발명의 일 형태에서는, 알루미늄 및 니켈을 함유하는 전극과, 유기 화합물에 금속 산화물을 함유시킨 복합 재료를 포함하는 층을 접하여 형성함으로써, 정공 주입 및 광 반사율을 높은 수준으로 확보한다. 더 상세하게는 다음과 같다.
개시하는 발명의 일 형태는, 기판 위에, 알루미늄 및 니켈을 함유하는 제 1 전극을 형성하고, 제 1 전극에 대하여 열 처리를 행한 후에, 제 1 전극에 접하여 유기 화합물에 금속 산화물을 함유시킨 복합 재료를 포함하는 층을 형성하고, 복합 재료를 포함하는 층 위에 발광층을 형성하고, 발광층 위에, 투광성을 갖는 제 2 전극을 형성하는 발광 소자의 제작 방법이다.
상기에 있어서, 제 1 전극에 대하여, 열 처리에 더하여 에칭 처리를 행하는 것이 바람직하다. 또한, 제 1 전극에 있어서의 니켈의 함유량이 0.1at.% 이상 4.0at.% 이하가 되도록, 제 1 전극을 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 제 1 전극과 제 2 전극 사이의 광로(光路) 길이를, 발광층이 발하는 광의 파장의 정수배(整數倍)로 함으로써, 광 공진 구조를 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기에 있어서, 복합 재료를 포함하는 층과 발광층 사이에, 정공 주입성이 높은 물질 또는 정공 수송성이 높은 물질을 포함하는 층을 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 발광층과 제 2 전극 사이에 전자 주입성이 높은 물질 또는 전자 수송성이 높은 물질을 포함하는 층을 형성하는 것이 바람직하다.
개시하는 발명의 다른 일 형태는, 기판 위의, 알루미늄 및 니켈을 함유하는 제 1 전극과, 제 1 전극에 접하는, 유기 화합물에 금속 산화물을 함유시킨 복합 재료를 포함하는 층과, 복합 재료를 포함하는 층 위의 발광층과, 발광층 위의 투광성을 갖는 제 2 전극을 구비한 발광 소자이다.
상기에 있어서, 제 1 전극은 그 일부에 니켈이 석출된 구조를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 제 1 전극에 있어서의 니켈의 함유량이 0.1at.% 이상 4.0at.% 이하인 것이 바람직하다. 또한, 제 1 전극의 광의 반사율은 가시광역(400nm 이상 800nm 이하의 파장 범위)에 있어서 80% 이상(다만 100%를 넘지 않음)인 것이 바람직하다. 또한, 제 1 전극과 제 2 전극에 의한 광 공진 구조를 구비하는 것이 바람직하다.
상기에 있어서, 복합 재료를 포함하는 층과 발광층 사이에, 정공 주입성이 높은 물질 또는 정공 수송성이 높은 물질을 포함하는 층을 구비하는 것이 바람직하다. 또한, 발광층과 제 2 전극 사이에 전자 주입성이 높은 물질 또는 전자 수송성이 높은 물질을 포함하는 층을 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 발광 소자를 사용하여 발광 장치(조명 장치)나 각종 전자 기기를 제조하여, 제공할 수 있다.
또한, 본 명세서 등에 있어서, 발광 장치에는 화상 표시 디바이스나 광원 등이 포함된다. 또한, 발광 장치는 발광 소자가 형성된 패널에 커넥터(예를 들어, FPC:Flexible printed circuit) 등을 장착한 모듈도 포함하는 것으로 한다.
개시하는 발명의 일 형태에서는, 저비용 또 반사 특성이 좋은 재료를 사용하여 전극을 형성하고, 상기 전극과 접하는 층으로서, 유기 화합물에 금속 산화물을 함유시킨 복합 재료를 포함하는 층을 채용한다. 이에 따라, 저렴하고 특성이 좋은 발광 소자를 제공할 수 있다.
즉, 전기 특성(특히, 정공 주입 특성) 및 반사 특성을 높은 수준으로 유지할 수 있기 때문에, 충분한 광 추출 효율이 실현되고, 또한 소비 전력이 저감된다. 또한, 저렴한 재료를 사용하므로, 발광 소자의 제조 비용을 억제할 수 있다.
또한, 이와 같은 발광 소자를 사용함으로써, 발광 장치(조명 장치)나 각종 전자 기기의 소비 전력을 저감하고, 환경에 대한 부하를 저감시킬 수 있다.
도 1은, 발광 소자의 예를 설명하는 도면.
도 2는, 발광 소자의 예를 설명하는 도면.
도 3a 및 도 3b는, 발광 장치의 예를 설명하는 도면.
도 4a 및 도 4b는, 발광 장치의 예를 설명하는 도면.
도 5a 내지 도 5d는, 전자 기기의 예를 설명하는 도면.
도 6a 내지 도 6c는, 전자 기기의 예를 설명하는 도면.
도 7은, 전자 기기의 예를 설명하는 도면.
도 8은, 조명 장치의 예를 설명하는 도면.
도 9는, 조명 장치의 예를 설명하는 도면.
도 10은, 조명 장치의 예를 설명하는 도면.
도 11은, 발광 소자의 구조를 설명하는 도면.
도 12는, 발광 소자의 발광 스펙트럼을 도시하는 도면.
도 13은, 발광 소자의 전류 밀도-휘도 특성을 도시하는 도면.
도 14는, 발광 소자의 전압-휘도 특성을 도시하는 도면.
도 15는, 발광 소자의 휘도-전류 효율 특성을 도시하는 도면.
도 16은, 발광 소자의 전압-전류 특성을 도시하는 도면.
이하, 실시형태에 대하여, 도면을 사용하여 상세하게 설명한다. 다만, 발명은 이하에 나타내는 실시형태의 기재 내용에 한정되지 않고, 개시하는 발명의 취지에서 벗어남이 없이 형태 및 상세한 내용을 다양하게 변경할 수 있다는 것은 당업자에게 자명하다. 또한, 다른 실시형태에 따른 구성은, 적절히 조합하여 실시할 수 있다. 또한, 이하에 설명하는 발명의 구성에 있어서, 동일 부분 또는 같은 기능을 갖는 부분에는 동일한 부호를 사용하여, 그 반복의 설명은 생략한다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는, 개시하는 발명의 일 형태인 발광 소자에 대하여, 도 1을 사용하여 설명한다.
<발광 소자의 구성>
도 1에 도시하는 발광 소자는, 제 1 전극(102)과, 제 2 전극(104)과, 제 1 전극(102)과 제 2 전극(104) 사이의 일렉트로 루미네선스층(이하 EL층(106))을 갖는다. 여기서, 제 1 전극(102) 및 제 2 전극(104)은, 어느 쪽을 양극으로 하고, 또는 어느 쪽을 음극으로 하여도 좋지만, 본 실시형태에서는 제 1 전극(102)을 양극으로 하고, 제 2 전극(104)을 음극으로 하여 기능시키는 경우를 예로 들어 설명한다.
<기판>
기판(100)은, 발광 소자의 지지체로서 기능한다. 기판(100)으로서는, 예를 들어 유리 기판, 플라스틱 기판, 금속 기판 등을 사용할 수 있다. 또한, 발광 소자의 지지체로서 기능하는 것이라면, 이들 이외를 사용하여도 좋다.
<제 1 전극>
제 1 전극(102)은 양극으로서 기능하여, 또 반사 전극으로서 기능한다. 여기서는, 제 1 전극(102)으로서는, 알루미늄을 포함하는 합금을 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 알루미늄과 니켈의 합금(알루미늄 및 니켈을 함유하는 도전 재료)을 사용하는 것이 바람직하다. 알루미늄 합금은, 광의 반사 특성이 우수하므로, 이것을 발광 소자의 전극으로 사용함으로써, 광 추출 효율을 높은 수준으로 유지할 수 있다. 또한, 전기 특성과 광의 반사 특성을 높은 수준으로 유지하기 위해서는, 제 1 전극(102)에 있어서의 니켈의 함유량은 0.1at.% 이상 4.0at.% 이하로 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 파장 400nm 이상 800nm 이하에 있어서 80% 이상의 반사율이 실현된다.
알루미늄 및 니켈을 함유하는 제 1 전극(102)은, 국소적으로(특히, 제 1 전극(102)의 표면 부근, 제 1 전극(102)과 EL층(106)의 계면 부근에) 니켈이 석출된 것이라면 더 바람직하다. 니켈이 국소적으로 석출된 구성의 전극을 사용함으로써, EL층(106)과의 양호한 전기적 접속을 실현하고, 소자 특성을 향상시키는 것이 가능하게 되기 때문이다.
제 1 전극(102)의 제작 방법으로서는, 스퍼터링법이나 진공 증착법 등이 있지만, 특히 스퍼터링법을 사용하는 것이 바람직하다. 제 1 전극(102)을, 국소적으로 니켈이 석출된 구조로 하기 위해서는, 스퍼터링법 등에 의하여 알루미늄 및 니켈을 함유하는 제 1 전극(102)을 형성한 후에, 열 처리를 행하면 좋다. 알루미늄 중의 니켈은, 열 처리에 의하여 표면 부근에 석출하는 경향이 있기 때문이다. 열 처리의 온도는, 150℃ 이상 350℃ 이하, 대표적으로는 200℃ 이상 300℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 열 처리의 타이밍을 특히 한정할 필요는 없지만, 양호한 소자 특성을 실현하기 위해서는, EL층(106)을 형성하기 전에 행하는 것이 바람직하다.
EL층(106)을 형성하기 전에 상기 열 처리를 행하는 경우에는, EL층(106)의 형성 전에 제 1 전극(102)의 표면에 에칭 처리를 행하는 것이 더 바람직하다. 상기 에칭 처리에 의하여 니켈을 표면에 석출시켜, EL층(106)과의 계면에 있어서의 전기 특성을 더 양호한 것으로 할 수 있기 때문이다. 상기 에칭 처리는, 니켈을 표면에 석출할 수 있는 것이라면 어떠한 것이라도 좋고, 드라이 에칭, 웨트 에칭의 어느 쪽을 사용할 수 있다. 또한, 상기 에칭 처리의 기술적인 의의는 니켈을 표면에 석출시키는 점에 있으므로, 이것을 실현할 수 있는 표면 처리라면 에칭 처리에 한정할 필요는 없다. 구체적으로는, 예를 들어, CMP 등의 연마 처리를 사용하는 것도 가능하다. 또한, 니켈을 양호하게 석출시킨다는 의미에 있어서, 에칭 처리는 열 처리 후에 행하는 것이 바람직하지만, 반드시 이 타이밍에 한정할 필요는 없다.
또한, 제 1 전극(102)의 제작 공정을 진공 분위기에서 행하는 경우 등, 표면에 절연성의 막(예를 들어, 산화막)이 형성되지 않는 경우에는, 상기 에칭 처리는 행하지 않아도 좋다. 이미 니켈은 표면에 석출되어 있기 때문이다.
또한, 전극에 사용할 수 있는 알루미늄 합금의 다른 예로서는, 알루미늄과 티타늄의 합금 등이 있다. 그러나, 알루미늄과 티타늄의 합금을 사용하는 경우에는, 알루미늄의 산화에 의하여 전기 특성(특히 정공 주입성)이 악화된다는 문제가 생긴다. 이 문제를 해소하기 위해서는, 예를 들어 티타늄 또는 산화 티타늄을 알루미늄과 티타늄의 합금의 표면에 적층하여 형성함으로써 알루미늄의 산화를 방지하는 수법을 채용할 수 있다. 그러나, 티타늄이나 산화 티타늄의 반사 특성은 높지 않기 때문에, 이 경우에는 광 추출 효율이 저하된다는 문제가 다시 생긴다. 이와 같이 알루미늄과 티타늄의 합금을 사용하는 경우에는, 전기 특성과 반사 특성을 높은 수준으로 양립시키는 것은 어렵다.
이 점에 있어서, 본 실시형태에 있어서 개시하는 알루미늄과 니켈의 합금을 사용함으로써, 전기 특성과 반사 특성을 높은 수준에 유지할 수 있다. 이로써, 상기 재료 및 구성은 발광 소자의 반사 전극으로서는 극히 바람직한 형태라고 할 수 있다.
<EL층>
본 실시형태에 나타내는 EL층(106)은, 적어도, 제 1 전극(102)과 접하여 형성된 복합 재료를 포함하는 층(110)과, 발광층(114)을 갖는다. 이와 같이, 제 1 전극(102)과 복합 재료를 포함하는 층(110)이 접하도록 EL층(106)을 형성함으로써, EL층으로의 정공 주입성을 향상시켜, 발광 소자의 전기 특성을 크게 향상시킬 수 있다. 여기서, EL층(106; 특히 복합 재료를 포함하는 층(110))의 제작 조건에 따라서는, 제 1 전극(102)의 니켈을 EL층(106; 특히 복합 재료를 포함하는 층(110)) 중에 확산시키는 것이 가능하다. 이와 같이, 제 1 전극(102)의 니켈을 확산시키는 경우에는, 더 바람직한 전기 특성을 실현할 수 있다. 니켈의 확산 처리로서는, 예를 들어, 제 1 전극(102) 및 복합 재료를 포함하는 층(110)의 플라즈마 처리나 열 처리 등을 들 수 있다.
또한, 도 1에 도시하는 구성에서는, EL층(106)은 복합 재료를 포함하는 층(110), 정공 수송층(112), 발광층(114), 전자 수송층(116), 전자 주입층(118)을 갖지만, 복합 재료를 포함하는 층(110)과, 발광층(114) 이외의 구성에 대해서는, 적절히 생략, 변경, 추가 등 하여도 좋다. 즉, EL층(106)에 있어서의 적층 구조는, 전자 수송성이 높은 물질, 정공 수송성이 높은 물질, 전자 주입성이 높은 물질, 정공 주입성이 높은 물질, 바이폴라성(전자 및 정공의 수송성이 높은 성질)의 물질 등으로 이루어지는 층과, 발광층, 복합 재료를 포함하는 층을 적절히 조합하여 구성하면 좋다.
또한, 마이크로 캐비티(micro cavity; 미소 공진기) 구조를 적용하는 경우에는, 색 순도를 높일 수 있다. 이 경우, 제 1 전극(102)과 제 2 전극(104) 사이의 광로 길이를 발광층이 발하는 광의 파장(또는, 추출하고 싶은 광의 파장)의 정수배 정도로 할 필요가 있다. 구체적으로는, EL층의 두께를 광로 길이에 맞추어 설정하게 된다. 또한, 상기 “정수배”의 기재는, 엄밀한 정수배에 한정되는 것이 아니다. 예를 들어, 10% 정도의 상이는, 오차로서 허용된다. 또한, 상기 “발광층이 발하는 광의 파장”은, 발광 스펙트럼에 포함되는 범위의 파장의 어느 것이라면 좋다. 즉, “발광층이 발하는 광의 파장의 정수배”란, 발광 스펙트럼에 포함되는 범위의 파장의 대략 정수배인 것을 의미한다.
EL층(106)의 형성 방법으로서는, 건식법, 습식법을 불문하고, 다양한 것을 사용할 수 있다. 예를 들어, 진공 증착법, 잉크젯법, 스핀코팅법 등을 사용할 수 있다. EL층(106)은, 상술한 바와 같이, 복합 재료를 포함하는 층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층(버퍼층) 등의 적층 구조로 형성되어 있고, 이들의 층의 형성에 있어서는, 공통된 성막 방법을 사용함으로써, 공정의 간략화 등이 가능하다.
상기 각층을 구성하는 재료에 대하여, 이하에 구체적인 예를 나타낸다.
<EL층-복합 재료를 포함하는 층>
복합 재료를 포함하는 층(110)은, 정공 수송성이 높은 유기 화합물에 억셉터성 물질을 함유시킨 복합 재료를 포함하는 층이다. 이와 같은 복합 재료를 사용함으로써, 제 1 전극(102)으로부터의 정공 주입성을 양호하게 할 수 있다. 복합 재료를 포함하는 층(110)은, 예를 들어 정공 수송성이 높은 물질과 억셉터성 물질을 공증착(共蒸着)함으로써 형성할 수 있다.
또한, 본 명세서 등에 있어서, 복합이란, 복수의 재료를 혼합함으로써 재료간에서 전하의 수수(授受)가 행해질 수 있는 상태가 되는 것을 가리킨다.
복합 재료에 사용되는 유기 화합물은, 전자보다 정공의 수송성이 높은 물질이라면 특히 한정되지 않는다. 예를 들어, 방향족 아민 화합물, 카르바졸 유도체, 방향족 탄화 수소, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머) 등을 사용할 수 있다. 복합 재료에 사용하는 유기 화합물은, 정공 수송성이 높은 유기 화합물이라면 더 바람직하다. 구체적으로는, 10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 물질인 것이 바람직하다. 이하에서는, 복합 재료에 사용할 수 있는 유기 화합물을 구체적으로 열거한다.
상기 복합 재료에 사용할 수 있는 유기 화합물으로서는, 예를 들어, 4,4',4"-트리스(N, N-디페닐아미노)트리페닐아민(약칭 : TDATA), 4,4',4"-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트리페닐아민(약칭 : MTDATA), 4,4'-비스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]비페닐(약칭 : DPAB), N, N'-비스[4-[비스(3-메틸페닐)아미노]페닐]-N, N'-디페닐-[1,1'-비페닐]-4,4'-디아민(약칭 : DNTPD), 1,3,5-트리스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]벤젠(약칭 : DPA3B), 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭 : PCzPA), 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), 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭 : NPB), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1'-비페닐]-4,4'-디아민(약칭 : TPD) 등의 방향족 아민 화합물이나, 4,4'-디(N-카르바졸릴)비페닐(약칭 : CBP), 1,3,5-트리스[4-(N-카르바졸릴)페닐]벤젠(약칭 : TCPB), 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭 : CzPA), 1,4-비스[4-(N-카르바졸릴)페닐]-2,3,5,6-테트라페닐벤젠 등의 카르바졸 유도체나, 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, 펜타센, 코로넨, 4,4'-비스(2,2-디페닐비닐)비페닐(약칭 : DPVBi), 9,10-비스[4-(2,2-디페닐비닐)페닐]안트라센(약칭 : DPVPA) 등의 방향족 탄화 수소 화합물이 있다. 또한, 폴리(N-비닐카르바졸)(약칭 : PVK), 폴리(4-비닐트리페닐아민)(약칭 : PVTPA), 폴리[N-(4-{N'-[4-(4-디페닐아미노)페닐]페닐-N'-페닐아미노}페닐)메타크릴아미드](약칭 : PTPDMA), 폴리[N,N'-비스(4-부틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘](약칭 : Poly-TPD) 등의 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등)을 사용할 수도 있다.
또한, 복합 재료에 사용하는 억셉터성 물질로서는, 7, 7, 8, 8-테트라시아노-2, 3, 5, 6-테트라플루오로퀴노디메탄(약칭 : F4-TCNQ), 클로라닐 등의 유기 화합물이나, 천이 금속 산화물을 들 수 있다. 그 중에서도, 원소 주기율표에 있어서의 제 4 족 내지 제 8 족에 속하는 금속의 산화물을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 전자 수용성이 높은, 산화 바나듐, 산화 니오븀, 산화 탄탈, 산화 크롬, 산화 몰리브덴, 산화 텅스텐, 산화 망간, 산화 레늄 등을 사용하면 좋다. 특히, 산화 몰리브덴은 대기 중에서 안정적이고, 흡습성이 낮고, 취급하기 쉽기 때문에 바람직하다.
<EL층-정공 수송층>
정공 수송층(112)은, 정공 수송성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 정공 수송성이 높은 물질로서, 예를 들어, NPB, TPD, 4,4'-비스[N-(9,9-디메틸플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]비페닐(약칭 : DFLDPBi), 4,4'-비스[N-(스피로-9,9'-비플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]비페닐(약칭 : BSPB) 등의 방향족 아민 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 여기서 기술한 물질은, 주로 10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 갖지만, 전자보다 정공의 수송성이 높은 물질이라면 특히 한정할 필요는 없다. 또한, 정공 수송층(112)은, 단층으로 하는 경우에 한정되지 않고, 2 층 이상의 적층 구조로 하여도 좋다.
또한, 정공 수송층(112)으로서, PVK, PVTPA, PTPDMA, Poly-TPD 등의 고분자 화합물을 사용할 수도 있다.
또한, 상술한 정공 수송성이 높은 물질에 억셉터성 물질을 함유시킨 복합 재료를 정공 수송층(112)으로서 사용하여도 좋다.
또한, 정공 수송층(112)에, 정공 트랩성의 유기 화합물, 전자 수송성이 높은 물질, 또는 정공 블로킹 재료를 가함으로써, 정공 수송성을 조정하여도 좋다. 정공 트랩성의 유기 화합물로서는, 정공 수송층(112)에 포함되는 정공 수송성이 높은 물질의 이온화 포텐셜보다 0.3eV 이상 작은 이온화 포텐셜을 갖는 유기 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 전자 수송성이 높은 물질로서는, 후술하는 전자 수송층(116)에 사용할 수 있는 물질 등을 사용할 수 있다. 또한, 정공 블로킹 재료로서는, 이온화 포텐셜이 5.8eV 이상의 재료, 또는 정공 수송층에 포함되는 정공 수송성이 높은 물질의 이온화 포텐셜보다 0.5eV 이상 큰 이온화 포텐셜을 갖는 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 첨가하는 정공 트랩성의 유기 화합물, 전자 수송성이 높은 물질은 발광하는 것이어도 좋지만, 색 순도를 양호하게 유지한다는 점에서는, 발광층(114)의 발광색과 같은 계열색의 발광인 것이 바람직하다.
<EL층-발광층>
발광층(114)은, 발광성이 높은 물질을 포함하는 층이고, 다양한 종류의 재료를 사용하여 구성할 수 있다. 예를 들어, 발광성이 높은 물질로서, 형광을 발하는 형광성 화합물이나, 인광을 발하는 인광성 화합물을 사용할 수 있다. 인광성 화합물은 발광 효율이 높기 때문에, 이것을 발광층(114)에 사용하는 경우에는, 저소비 전력화 등의 이점을 누릴 수 있다.
발광층(114)에 사용할 수 있는 인광성 화합물로서는, 예를 들어, 청색계의 발광 재료로서, 비스[2-(4',6'-디플루오로페닐)피리디나토-N, C2']이리듐(III)테트라키스(1-피라졸릴)보레이트(약칭 : FIr6), 비스[2-(4',6'-디플루오로페닐)피리디나토-N, C2']이리듐(III)피콜리네이트(약칭 : FIrpic), 비스[2-(3',5'-비스(트리플루오로메틸)페닐]피리디나토-N,C2']이리듐(III)피콜리네이트(약칭:Ir(CF3ppy)2(pic)), 비스[2-(4',6'-디플루오로페닐)피리디나토-N, C2']이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭 : FIracac) 등을 들 수 있다. 또한, 녹색계의 발광 재료로서, 트리스(2-페닐피리디나토-N,C2')이리듐(III)(약칭 : Ir(ppy)3), 비스(2-페닐피리디나토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭 : Ir(ppy)2(acac)), 비스(1,2-디페닐-1H-벤조이미다졸라토)이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭 : Ir(pbi)2(acac)), 비스(벤조[h]퀴놀리나토)이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭 : Ir(bzq)2(acac)) 등을 들 수 있다. 또한, 황색계의 발광 재료로서, 비스(2,4-디페닐-1,3-옥사졸라토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭 : Ir(dpo)2(acac)), 비스[2-(4'-퍼플루오로페닐페닐)피리디나토]이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭 : Ir(p-PF-ph)2(acac)), 비스(2-페닐벤조티아졸라토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭 : Ir(bt)2(acac)) 등을 들 수 있다. 또한, 주황색계의 발광 재료로서, 트리스(2-페닐퀴놀리나토-N,C2')이리듐(III)(약칭 : Ir(pq)3), 비스(2-페닐퀴놀리나토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭 : Ir(pq)2(acac)) 등을 들 수 있다. 또한, 적색계의 발광 재료로서, 비스[2-(2'-벤조[4,5-α]티에닐)피리디나토-N,C3 ']이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭 : Ir(btp)2(acac)), 비스(1-페닐이소퀴놀리나토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭 : Ir(piq)2(acac)), (아세틸아세토나토)비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)퀴녹살리나토]이리듐(III)(약칭 : Ir(Fdpq)2(acac)), 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르피린 백금(II)(약칭 : PtOEP) 등의 유기 금속 착체를 들 수 있다. 또한, 트리스(아세틸아세토나토)(모노페난트롤린)테르븀(III)(약칭 : Tb(acac)3(Phen)), 트리스(1,3-디페닐-1,3-프로판디오나토)(모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭 : Eu(DBM)3(Phen)), 트리스[1-(2-테노일)-3,3,3-트리플루오로아세토나토](모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭 : Eu(TTA)3(Phen)) 등의 희토류 금속 착체는, 희토류 금속 이온으로부터의 발광(다른 다중도간의 전자 천이)을 얻을 수 있기 때문에, 인광성 화합물로서 사용할 수 있다.
발광층(114)에 사용할 수 있는 형광성 화합물로서는, 예를 들어, 청색계의 발광 재료로서, 4-(10-페닐-9-안트릴)-4'-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)트리페닐아민(약칭 : PCBAPA), N,N'-비스[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐]-N,N'-디페닐스틸벤-4,4'-디아민(약칭 : YGA2S), 4-(9H-카르바졸-9-일)-4'-(10-페닐-9-안트릴)트리페닐아민(약칭 : YGAPA) 등을 들 수 있다. 또한, 녹색계의 발광 재료로서, N-(9,10-디페닐-2-안트릴)-N,9-디페닐-9H-카르바졸-3-아민(약칭 : 2PCAPA), N-[9,10-비스(1,1'-비페닐-2-일)-2-안트릴]-N,9-디페닐-9H-카르바졸-3-아민(약칭 : 2PCABPhA), N-(9,10-디페닐-2-안트릴)-N,N',N'-트리페닐-1,4-페닐렌디아민(약칭 : 2DPAPA), N-[9,10-비스(1,1'-비페닐-2-일)-2-안트릴]-N,N',N'-트리페닐-1,4-페닐렌디아민(약칭 : 2DPABPhA), N-[9,10-비스(1,1'-비페닐-2-일)]-N-[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐]-N-페닐안트라센-2-아민(약칭 : 2YGABPhA), N,N,9-트리페닐안트라센-9-아민(약칭 : DPhAPhA) 등을 들 수 있다. 또한, 황색계의 발광 재료로서, 루브렌, 5,12-비스(1,1'-비페닐-4-일)-6,11-디페닐테트라센(약칭 : BPT) 등을 들 수 있다. 또한, 적색계의 발광 재료로서, N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)테트라센-5,11-디아민(약칭 : p-mPhTD), 7,14-디페닐-N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)아세나프토[1,2-a]플루오란텐-3,10-디아민(약칭 : p-mPhAFD), 2-(2-{2-[4-(디메틸아미노)페닐]에테닐}-6-메틸-4H-피란-4-일리덴)프로판디니트릴(약칭 : DCM1), 2-{2-메틸-6-[2-(2,3,6,7-테트라히드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에테닐]-4H-피란-4-일리덴}프로판디니트릴(약칭 : DCM2) 등을 들 수 있다.
또한, 발광층(114)으로서는, 상술한 발광성이 높은 물질(게스트 재료)을 다른 물질(호스트 재료)에 분산시킨 구성으로 하여도 좋다. 발광성의 물질을 분산시키기 위한 물질(호스트 재료)로서는, 각종의 것을 사용할 수 있지만, 발광성의 물질보다 최저 공궤도 준위(LUMO 준위)가 높고, 최고 피점유 궤도 준위(HOMO 준위)가 낮은 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
발광성의 물질을 분산시키기 위한 물질로서는, 예를 들어, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(III)(약칭 : Alq), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀라토)알루미늄(III)(약칭 : Almq3), 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨(II)(약칭 : BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)(4-페닐페놀라토)알루미늄(III)(약칭 : BAlq), 비스(8-퀴놀리놀라토)아연(II)(약칭 : Znq), 비스[2-(2-벤조옥사졸릴)페놀라토]아연(II)(약칭 : ZnPBO), 비스[2-(2-벤조티아졸릴)페놀라토]아연(II)(약칭 : ZnBTZ) 등의 금속 착체, 2-(4-비페닐일)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(약칭 : PBD), 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), 2,2',2''-(1,3,5-벤젠트리일)트리스(1-페닐-1H-벤조이미다졸)(약칭 : TPBI), 바소페난트롤린(약칭 : BPhen), 바소큐프로인(약칭 : BCP) 등의 복소 고리 화합물이나, 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭 : CzPA), 3,6-디페닐-9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭 : DPCzPA), 9,10-비스(3,5-디페닐페닐)안트라센(약칭 : DPPA), 9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭 : DNA), 2-tert-부틸-9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭 : t-BuDNA), 9,9'-비안트릴(약칭 : BANT), 9,9'-(스틸벤-3,3'-디일)디페난트렌(약칭 : DPNS), 9,9'-(스틸벤-4,4'-디일)디페난트렌(약칭 : DPNS2), 3,3',3''-(벤젠-1,3,5-트리일)트리피렌(약칭 : TPB3), 9,10-디페닐안트라센(약칭 : DPAnth), 6,12-디메톡시-5,11-디페닐크리센 등의 축합 방향족 화합물, N,N-디페닐-9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸-3-아민(약칭 : CzA1PA), 4-(10-페닐-9-안트릴)트리페닐아민(약칭 : DPhPA), N,9-디페닐-N-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸-3-아민(약칭 : PCAPA), N,9-디페닐-N-{4-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]페닐}-9H-카르바졸-3-아민(약칭 : PCAPBA), N-(9,10-디페닐-2-안트릴)-N,9-디페닐-9H-카르바졸-3-아민(약칭 : 2PCAPA), NPB, TPD, DFLDPBi, BSPB 등의 방향족 아민 화합물 등을 사용할 수 있다.
또한, 발광성의 물질을 분산시키기 위한 물질은 복수 사용하여도 좋다. 예를 들어, 발광성의 물질을 분산시키기 위한 물질에, 루브렌 등의 결정화를 억제하는 물질을 첨가할 수 있다. 또한, 발광성의 물질로의 에너지 이동을 더 효율 좋게 행하기 위하여, NPB나 Alq 등을 첨가할 수 있다.
이와 같이, 발광성이 높은 물질을 다른 물질에 분산시킨 구성으로 함으로써, 발광층(114)의 결정화를 억제할 수 있다. 또한, 발광성이 높은 물질의 농도가 높은 것에 기인하는 농도 소광(濃度消光)을 억제할 수 있다.
또한, 발광층(114)으로서 고분자 화합물을 사용할 수도 있다. 예를 들어, 청색계의 발광 재료로서, 폴리(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)(약칭 : POF), 폴리[(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)-co-(2,5-디메톡시벤젠-1,4-디일)](약칭 : PF-DMOP), 폴리{(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)-co-[N,N'-디-(p-부틸페닐)-1,4-디아미노벤젠]}(약칭 : TAB-PFH) 등을 들 수 있다. 또한, 녹색계의 발광 재료로서, 폴리(p-페닐렌비닐렌)(약칭 : PPV), 폴리[(9,9-디헥실플루오렌-2,7-디일)-alt-co-(벤조[2,1,3]티아디아졸-4,7-디일)](약칭 : PFBT), 폴리[(9,9-디옥틸-2,7-디비닐렌플루오레닐렌)-alt-co-(2-메톡시-5-(2-에틸헥실록시)-1,4-페닐렌)] 등을 들 수 있다. 또한 주황색 내지 적색계의 발광 재료로서, 폴리[2-메톡시-5-(2'-에틸헥속시)-1,4-페닐렌비닐렌](약칭 : MEH-PPV), 폴리(3-부틸티오펜-2,5-디일)(약칭 : R4-PAT), 폴리{[9,9-디헥실-2,7-비스(1-시아노비닐렌)플루오레닐렌]-alt-co-[2,5-비스(N,N'-디페닐아미노)-1,4-페닐렌]}, 폴리{[2-메톡시-5-(2-에틸헥실록시)-1,4-비스(1-시아노비닐렌페닐렌)]-alt-co-[2,5-비스(N,N'-디페닐아미노)-1,4-페닐렌]}(약칭 : CN-PPV-DPD) 등을 들 수 있다.
또한, 발광층(114)은 단층인 것에 한정되지 않고, 상기 물질을 포함하는 층이 2 층 이상 적층된 것으로 하여도 좋다.
<EL층-전자 수송층>
전자 수송층(116)은, 전자 수송성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 전자 수송성이 높은 물질로서는, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(III)(약칭 : Alq), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀라토)알루미늄(III)(약칭 : Almq3), 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨(II)(약칭 : BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)(4-페닐페놀라토)알루미늄(III)(약칭 : BAlq), 비스(8-퀴놀리놀라토)아연(II)(약칭 : Znq), 비스[2-(2-벤조옥사졸릴)페놀라토]아연(II)(약칭 : ZnPBO), 비스[2-(2-벤조티아졸릴)페놀라토]아연(II)(약칭 : ZnBTZ) 등의 금속 착체를 들 수 있다. 또한, 상기 금속 착체 이외에도, 2-(4-비페닐일)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(약칭 : PBD), 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 : TAZ01), 바소페난트롤린(약칭 : BPhen), 바소큐프로인(약칭 : BCP) 등의 복소 고리 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 여기서 기술한 물질은, 주로 10-6cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 갖지만, 정공보다 전자의 수송성이 높은 물질이라면 특히 한정할 필요는 없다. 또한, 전자 수송층(116)은 단층으로 하는 것에 한정되지 않고, 2 층 이상의 적층 구조로 하여도 좋다.
또한, 전자 수송층(116)으로서, 고분자 화합물을 사용할 수도 있다. 예를 들어, 폴리[(9,9-디헥실플루오렌-2,7-디일)-co-(피리딘-3,5-디일)](약칭: PF-Py), 폴리[(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)-co-(2,2'-비피리딘-6,6'-디일)](약칭: PF-BPy) 등을 사용할 수 있다.
또한, 전자 수송층(116)에, 전자 트랩성의 유기 화합물, 또는 정공 수송성이 높은 물질을 가함으로써, 전자 수송성을 조정하여도 좋다. 전자 트랩성의 유기 화합물로서는, 전자 수송층(116)에 포함되는 전자 수송성이 높은 물질의 전자 친화력보다 0.3eV 이상 큰 전자 친화력을 갖는 유기 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 정공 수송성이 높은 물질로서는, 정공 수송층(112)에 사용할 수 있는 물질 등을 사용할 수 있다. 또한, 첨가하는 전자 트랩성의 유기 화합물, 정공 수송성이 높은 물질은 발광하는 것이어도 좋지만, 색 순도를 양호하게 유지한다는 점에 있어서는, 발광층(114)의 발광색과 같은 계열색의 발광인 것이 바람직하다.
<EL층-전자 주입층>
전자 주입층(118; 버퍼층이라고도 부름)은, 전자 주입성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 전자 주입성이 높은 물질로서는, 리튬(Li), 세슘(Cs), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 이테르븀(Yb), 불화리튬(LiF), 불화칼슘(CaF2), 불화세슘(CsF), 불화마그네슘(MgF2), 탄산리튬(Li2CO3), 탄산세슘(Cs2CO3), 산화리튬(Li2O), 불화에르븀(ErF3), 리튬아세틸아세토네이트(약칭 : Li(acac))나 8-퀴놀리놀라토-리튬(약칭 : Liq) 등과 같은 알칼리 금속, 알칼리 토류 금속, 희토류 금속, 또한 이들의 화합물을 사용할 수 있다. 특히, 불화리튬(LiF), 산화리튬(Li2O), 탄산리튬(Li2CO3), 리튬아세틸아세토네이트(약칭 : Li(acac))나 8-퀴놀리놀라토-리튬(약칭 : Liq) 등의 리튬 화합물은 전자 주입성이 우수하고 바람직하다.
또한, 전자 주입층(118)은, 전자 수송성을 갖는 물질로 이루어지는 층 중에 도너성 물질을 첨가한 구성이어도 좋다. 도너성 물질로서는, 알칼리 금속, 알칼리 토류 금속, 희토류 금속, 또한 이들의 화합물을 들 수 있다. 예를 들어 Alq 중에 마그네슘(Mg)을 함유시킨 것, Alq 중에 리튬(Li)을 함유시킨 것 등을 사용할 수 있다.
또한, 전자 주입층(118)은 단층인 것에 한정되지 않고, 상기 물질을 포함하는 층이 2층 이상 적층된 것으로 하여도 좋다.
<제 2 전극>
제 2 전극(104)은, 음극으로서 기능하고, 또 투광성의 전극으로서 기능한다. 예를 들어, 발광층에서 생긴 광을 외부로 유효하게 추출하기 위하여, 가시광역(400nm 이상 800nm 이하의 파장 범위)에 있어서의 투과율은 30% 이상인 것이 바람직하다. 또한, 마이크로 캐비티(미소 공진기) 구조를 적용하는 경우에는, 제 2 전극(104)은 투과율 30% 내지 80%, 반사율 30% 내지 60%인 것이 바람직하다(다만, 투과율과 반사율의 합계는 100%를 넘지 않는다).
제 2 전극(104)으로서는, 다양한 재료(예를 들어, 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 이들의 혼합물 등)를 사용할 수 있다. 예를 들어, 산화인듐-산화주석(ITO : Indium Tin Oxide), 실리콘 또는 산화실리콘을 함유하는 산화인듐-산화주석, 산화인듐-산화아연(IZO : Indium Zinc Oxide), 산화텅스텐 및 산화아연을 함유하는 산화인듐 등의 투광성을 갖는 도전성 산화물 재료를 사용할 수 있다. 이들의 도전성 산화물 재료를 사용하는 경우에는, 가시광 영역의 투과율, 및 도전율을 고려하여, 70nm 내지 100nm 정도의 막 두께가 되도록 제 2 전극(104)을 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 이들의 도전성 산화물은, 통상 스퍼터링법에 의하여 형성되지만, 졸겔(sol-gel)법 등을 응용하여, 잉크젯법, 스핀코팅법 등에 의하여 제작하여도 좋다. 스퍼터링법을 사용하는 경우에는, 예를 들어, 산화인듐에 대하여 1wt% 내지 20wt%의 산화아연을 가한 타깃을 사용하여 산화인듐-산화아연(IZO)을 형성할 수 있다. 또한, 산화텅스텐 및 산화아연을 함유하는 산화인듐은, 산화인듐에 대하여 산화텅스텐을 0.5wt% 내지 5wt%, 산화아연을 0.1wt% 내지 1wt% 함유하는 타깃을 사용한 스퍼터링법에 의하여 형성할 수 있다. 또한 그 이외에도 금(Au), 백금(Pt), 니켈 (Ni), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 철(Fe), 코발트(Co), 구리(Cu), 팔라듐 (Pd), 티타늄(Ti), 또는 이들 금속 재료의 질화물(예를 들어, 질화티타늄) 등을 사용하여도 좋다. 또한, 일함수가 작은 금속, 합금 등(3.8eV 이하인 것)을 사용하여도 좋다. 예를 들어, 알루미늄(Al), 은(Ag), 알루미늄을 함유하는 합금(AlSi) 등을 사용할 수 있다. 또한, 원소 주기율표의 제 1 족 또는 제 2 족에 속하는 원소, 즉 리튬(Li)이나 세슘(Cs) 등의 알칼리 금속, 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 등의 알칼리 토류 금속, 및 이들을 함유하는 합금(예를 들어, 마그네슘-은 합금(Mg-Ag), 알루미늄-리튬 합금(Al-Li) 등), 유로퓸(Eu), 이테르븀(Yb) 등의 희토류 금속 및 이들을 포함하는 합금 등을 사용할 수 있다. 제작 방법으로서는, 진공증착법이나 스퍼터링법, 잉크젯법 등을 사용하면 좋다. 또한, 이와 같은 금속 재료를 사용하는 경우, 그 막 두께는 투과율 및 반사율의 밸런스를 고려하여, 5nm 내지 20nm 정도로 하는 것이 바람직하다.
상술한 중에서도, 은(Ag)을 사용하는 경우에는, 발광의 추출 효율을 높일 수 있다. 여기서, 은은 EL층으로의 전자 주입성이 낮기 때문에, 이것을 사용하는 경우에는, 버퍼층으로서 전자 수송성을 갖는 물질로 이루어지는 층 중에 도너성 물질을 첨가한 구성을 적용하는 것이 바람직하다. 한편, 양산성을 고려하면, 도너성 물질을 첨가한 구성이 아니고, 도너성 물질을 첨가하지 않는 구성의 버퍼층을 사용하는 것이 바람직하다. 은을 포함하는 합금인 마그네슘-은 합금(Mg-Ag)은, 버퍼층으로서 도너성 물질을 첨가하지 않는 구성(예를 들어, 불화리튬 등의 리튬 화합물)을 사용하는 경우이어도, EL층으로의 전자 주입성을 확보할 수 있고, 또 양호한 도전성을 갖기 때문에, 마그네슘-은 합금은 제 2 전극(104)으로서 적합하다. 또한, 마그네슘-은 합금은, 마그네슘의 함유량이 많아지면, Mg에 의한 광 흡수가 크게 되고, 발광의 추출 효율이 저하되기 때문에, 마그네슘-은 합금에 있어서의 은의 비율은, 체적비로 2:8(= Mg : Ag) 또는 그것보다도 많은 것이 바람직하다.
또한, 제 2 전극(104)은 단층인 것에 한정되지 않고, 상기 재료를 포함하는 층이 2층 이상 적층된 것으로 하여도 좋다. 예를 들어, 상술한 알칼리 금속, 알칼리 토류 금속 또는 이들을 포함하는 합금의 박막 위에, 투광성을 갖는 산화인듐-산화주석(ITO), 실리콘 또는 산화실리콘을 함유하는 산화인듐-산화주석, 산화인듐-산화아연(IZO), 산화텅스텐 및 산화아연을 함유하는 산화인듐 등의 도전성 산화물을 적층한 구조로 하여도 좋다.
이상, 본 실시형태에 나타내는 발광 소자에 있어서는, 알루미늄 및 니켈을 함유하는 제 1 전극을 채용함으로써, 제 1 전극의 반사 특성을 높이고 광의 추출 효율을 향상시키면서, 제 1 전극과 EL층의 계면에 있어서의 전기 특성을 향상시켜, 구동 전압을 저감시킨다. 즉, 개시하는 발명의 일 형태에 의하여, 전기 특성(소비 전력)과 반사 특성(발광 효율)을 높은 수준으로 유지한 발광 소자를 실현할 수 있다. 또한, 알루미늄이나 니켈은 비교적 저렴하므로, 제조 비용을 억제한다는 점에서도 바람직하다.
또한, 본 실시형태에서 나타내는 발광 소자에 있어서는, 소위 톱 이미션 구조를 채용함으로써, 발광 효율이 높아진다. 이로써, 톱 이미션 구조와 상기 제 1 전극의 구성에 의하여, 발광 효율이 충분히 높아진 발광 소자를 제공할 수 있다.
또한, 상기 발광 소자를 사용함으로써, 각종 발광 장치, 조명 장치 등을 제작할 수 있다. 즉, 제조 비용을 억제하면서, 성능을 확보한 발광 소자, 조명 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서 나타낸 제 1 전극은, 트랜지스터 등을 갖는 소자 기판의 제작에 사용될 수 있는 재료로 구성되어 있기 때문에, 소자 기판의 제작 공정과의 적합성에도 우수하다. 이로써, 개시하는 발명의 일 형태를, 액티브 매트릭스 형의 발광 장치에 적용하는 경우에는 매우 효과적이다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는, 복수의 발광 유닛을 적층한 구성의 발광 소자(이하, 적층형 발광 소자라고 부름)의 예에 대하여, 도 2를 사용하여 설명한다.
<발광 소자의 구성>
도 2에 도시하는 발광 소자는, 제 1 전극(202)과, 제 2 전극(204)과, 제 1 전극(202)과 제 2 전극(204) 사이의 제 1 EL층(206a)과, 제 2 EL층(206b)과, 제 1 EL층(206a)과 제 2 EL층(206b) 사이의 전하 발생층(208)을 갖는다. 여기서, 제 1 전극(202)과 제 2 전극(204)의 구성은, 실시형태 1에 있어서의 제 1 전극(102) 및 제 2 전극(104)의 구성과 마찬가지다. 또한, 제 1 EL층(206a) 및 제 2 EL층(206b)의 구성은, 상술한 실시형태에서 나타낸 EL층(106)의 구성과 마찬가지다. 또한, 제 1 EL층(206a) 및 제 2 EL층(206b)은 같은 구성으로 하여도 좋고, 다른 구성으로 하여도 좋다.
전하 발생층(208)은, 제 1 전극(202)과 제 2 전극(204) 사이에 전압을 인가한 경우에 한쪽의 EL층에 전자를 주입하고, 다른 한쪽의 EL층에 정공을 주입하는 기능을 갖는다. 전하 발생층(208)은 단층 구조로 하여도 좋고, 적층 구조로 하여도 좋다. 적층 구조로 하는 경우에는, 예를 들어, 전자를 주입하는 기능을 갖는 층과, 정공을 주입하는 기능을 갖는 층을 적층한 구성을 채용할 수 있다. 또한, EL층 중의 층을 전하 발생층(208)과 겸하도록 하여도 좋다.
정공을 주입하는 층으로서는, 산화몰리브덴, 산화바나듐, 산화레늄, 산화루테늄 등의, 반도체나 절연체로 이루어지는 층을 사용할 수 있다. 또한, 정공 수송성이 높은 물질에, 억셉터성 물질이 첨가된 재료로 이루어지는 층을 사용하여도 좋다. 정공 수송성이 높은 물질과 억셉터성 물질을 포함하는 층은, 상술한 실시형태에서 나타낸 복합 재료이고, 억셉터성 물질로서, 7, 7, 8, 8-테트라시아노-2, 3, 5, 6-테트라플루오로퀴노디메탄(약칭 : F4-TCNQ)이나, 산화바나듐, 산화몰리브덴, 산화텅스텐 등의 금속 산화물을 포함한다. 정공 수송성이 높은 물질로서는, 방향족 아민 화합물, 카르바졸 유도체, 방향족 탄화수소, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머) 등, 다양한 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 정공 수송성이 높은 물질로서는, 정공 이동도가 10-6cm2/Vs 이상인 것을 적용하는 것이 바람직하지만, 전자보다 정공의 수송성이 높은 물질이라면, 그 이외의 것을 사용할 수도 있다. 정공 수송성이 높은 물질과 억셉터성 물질을 포함하는 복합 재료는, 캐리어 주입성, 캐리어 수송성이 우수하므로, 이것을 사용함으로써, 저전압 구동, 저전류 구동을 실현할 수 있다.
전자를 주입하는 층으로서는, 산화리튬, 불화리튬, 탄산세슘 등의, 반도체나 절연체로 이루어지는 층을 사용할 수 있다. 또한, 전자 수송성이 높은 물질에 도너성 물질이 첨가된 재료로 이루어지는 층을 사용하여도 좋다. 도너성 물질로서는, 알칼리 금속, 알칼리 토류 금속, 희토류 금속, 원소 주기율표에 있어서의 제 13 족에 속하는 금속, 또는 이들의 산화물, 탄산염 등을 사용할 수 있다. 예를 들어, 리튬(Li), 세슘(Cs), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 이테르븀(Yb), 인듐(In), 산화리튬, 탄산세슘 등을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 테트라티아나프타센과 같은 유기 화합물을 도너성 물질로서 사용하여도 좋다. 전자 수송성이 높은 물질로서는, 상술한 실시형태에서 나타낸 재료를 사용할 수 있다. 또한, 전자 수송성이 높은 물질로서는, 전자 이동도가 10-6cm2/Vs 이상인 것을 적용하는 것이 바람직하지만, 정공보다 전자의 수송성이 높은 물질이라면, 그 이외의 것을 사용할 수도 있다. 전자 수송성이 높은 물질과 도너성 물질을 갖는 복합 재료는, 캐리어 주입성, 캐리어 수송성이 우수하므로, 이것을 사용함으로써, 저전압 구동, 저전류 구동을 실현할 수 있다.
또한, 전하 발생층(208)으로서, 상술한 실시형태에서 나타낸 전극 재료를 사용할 수도 있다. 예를 들어, 정공 수송성이 높은 물질과 금속 산화물을 포함하는 층과 투명 도전막을 조합하여 형성하여도 좋다. 또한, 광 추출 효율의 점에 있어서, 전하 발생층(208)은 투광성이 높은 층인 것이 바람직하다.
본 실시형태에서는, 2개의 EL층을 갖는 발광 소자에 대하여 설명하였지만, 3개 이상의 EL층이 적층된 발광 소자로 할 수도 있다. 이 경우, 복수의 EL층이 전하 발생층을 통하여 접속된 구성으로 하는 것이 바람직하다. EL층 사이에 전하 발생층을 가짐으로써, 전류 밀도를 낮게 유지하면서 발광 휘도를 높일 수 있고, 소자의 수명을 길게 하는 것이 실현된다.
또한, 각각의 EL층의 발광색을 다르게 함으로써, 발광 소자 전체로서의 발광색을 조절할 수 있다. 예를 들어, 2개의 EL층을 갖는 발광 소자에 있어서, 제 1 EL층의 발광색과 제 2 EL층의 발광색을 보색(補色)의 관계로 함으로써, 발광 소자 전체로서의 발광색을 백색으로 할 수도 있다. 여기서, 보색이란, 혼색(混色)하면 무채색이 되는 색끼리의 관계를 말한다. 3개의 EL층을 갖는 발광 소자의 경우에서도 마찬가지로, 예를 들어 제 1 EL층의 발광색이 적색이고, 제 2 EL층의 발광색이 녹색이고, 제 3 EL층의 발광색이 청색인 경우, 발광 소자 전체로서의 발광색은 백색이 된다.
본 실시형태는, 다른 실시형태와 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는, 발광 소자를 갖는 발광 장치의 예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
우선, 액티브 매트릭스 형의 발광 장치의 예에 대하여, 도 3a 및 도 3b를 사용하여 설명한다. 도 3a는 발광 장치의 평면도이고, 도 3b는 도 3a를 A-A’및 B-B’로 절단한 단면도이다. 발광 장치는, 소자 기판(310), 및 소자 기판(310) 위의 구동 회로부(301; 소스측 구동 회로), 화소부(302), 구동 회로부(303; 게이트측 구동 회로) 등을 포함한다. 소자 기판(310), 밀봉 기판(304), 씰재(305)로 둘러싸인 영역(307)에는, 충전재가 밀봉되어 있다. 충전제로서는, 불활성 기체(질소나 아르곤 등) 이외에는, 씰재 등이 사용된다.
구동 회로부(301) 및 구동 회로부(303)에는, 리드(lead) 배선(308)이 접속된다. 리드 배선(308)은, 구동 회로부에 입력되는 신호를 전송(傳送)하기 위한 배선이고, FPC(309; 플렉시블 프린트 서킷)로부터의 비디오 신호, 클록 신호, 스타트 신호, 리셋 신호 등을 받는다. 또한, 여기서는 FPC(309)만을 도시하지만, FPC에는 프린트 배선 기판(PWB)이 설치되어도 좋다. 본 명세서 등에 있어서의 발광 장치에는, FPC나 PWB가 설치된 상태인 것도 포함한다.
소스측 구동 회로인 구동 회로부(301)에는, N채널형 TFT(323)와 P채널형 TFT(324)를 조합한 CMOS 회로가 형성된다. 여기서는, 대표적으로 구동 회로부(301) 및 CMOS 회로를 나타내지만, PMOS 회로, NMOS 회로, 그 이외에 필요한 회로를 형성할 수 있다는 것은 자명하다.
또한, 화소부(302)는, 스위칭용 TFT(311)와, 전류 제어용 TFT(312)와, 그 드레인에 전기적으로 접속된 제 1 전극(313)을 포함한다. 여기서는, 대표적으로 하나의 화소에 대해서만 나타내지만, 화소부(302)에는 복수의 화소가 포함된다. 또한, 제 1 전극(313)의 단부에는, 이것을 덮도록 절연물(214)이 형성되어 있다. 절연물(314)은, 광의 조사에 의하여 에천트에 불용해성(不容解性)이 되는 네거티브형, 또는 광의 조사에 의하여 에천트에 용해성이 되는 포지티브형의 어느 재료를 사용하여 형성할 수도 있다. 예를 들어, 포지티브형의 감광성 아크릴 수지를 사용하여 절연물(314)을 형성할 수 있다.
절연물(314)의 상단부 또는 하단부는, 곡면 형상으로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 단차피복성(段差被覆性)을 향상시킬 수 있기 때문이다. 예를 들어, 절연물(314)을 포지티브형의 감광성 아크릴을 사용하여 형성하는 경우, 절연물(314)의 상단부를 곡률 반경이 0.2μm 내지 3μm 정도의 곡면으로 하는 것이 바람직하다.
제 1 전극(313) 위에는, EL층(316), 및 제 2 전극(317)이 각각 형성되어 있다. 발광 소자(318)는, 제 1 전극(313), EL층(316), 및 제 2 전극(317)을 갖는다. 제 1 전극(313), EL층(316), 및 제 2 전극(317)에는, 상술한 실시형태에서 나타낸 구성을 적용할 수 있다.
EL층(316)은, 증착법, 잉크젯법, 스핀코팅법 등의 다양한 방법에 의하여 형성할 수 있다. 또한, EL층(316)에는, 상술한 실시형태에서 나타낸 구성을 적용할 수 있다. EL층(316)에는, 유기 재료에 한정하지 않고, 무기 재료를 사용하여도 좋다.
씰재(305)에는 에폭시계 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 가능한 한 수분이나 산소를 투과하지 않는 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 밀봉 기판(304)으로서는, 유리 기판이나 석영 기판 이외에, FRP(Fiberglass-Reinforced Plastics), PVF(폴리비닐 플로라이드), 폴리에스테르, 아크릴 등으로 이루어지는 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는 구동 회로 일체형의 구성에 대하여 나타내지만, 구동 회로를 별도 형성하여 전기적으로 접속시키는 구성으로 하여도 좋다.
도 3a 및 도 3b에서는 액티브 매트릭스 형의 발광 장치를 나타내지만, 패시브 매트릭스 형의 발광 장치를 제작할 수도 있다. 도 4a 및 도 4b에는, 패시브 매트릭스 형의 발광 장치의 예를 도시한다. 도 4a는 발광 장치의 사시도이고, 도 4b는 도 4a를 X-Y로 절단한 단면도이다.
도 4a 및 도 4b에 있어서, 기판(451) 위에는, 전극(452), EL층(455), 전극(456)을 갖는다. EL층(455)은, 전극(452) 및 전극(456) 사이에 형성되어 있다. 전극(452)의 단부는 절연층(453)으로 덮인다. 그리고, 절연층(453) 위에는 격벽층(454)이 형성되어 있다.
격벽층(454)의 측벽은, 기판면에 가까워질수록, 한쪽의 측벽과 다른 쪽의 측벽의 간격이 좁아지는 경사를 갖는다. 격벽층(454)의 X-Y 단면은 사다리꼴 형상이고, 하저(下底; 절연층(453)과 접하는 변)가 상저(上底; 하저에 대향하고, 절연층(453)과 접하지 않는 변)보다 짧다. 이와 같은 격벽층(454)을 형성함으로써, EL층(455) 및 전극(456)의 패턴을 형성할 수 있다.
상기 액티브 매트릭스 형, 또는 패시브 매트릭스 형의 발광 장치는, 상술한 실시형태에서 나타낸 발광 소자를 갖는다. 이로써, 소비 전력이 작고, 특성이 양호한 발광 장치를 저렴하게 실현할 수 있다.
본 실시형태는, 다른 실시형태와 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는, 상술한 실시형태에서 나타낸 발광 소자나 발광 장치를 일부에 포함하는 전자 기기의 예를 도시한다.
개시하는 발명의 일 형태에 따른 발광 소자나 발광 장치를 사용한 전자 기기로서는, 카메라, 고글형 디스플레이, 내비게이션 시스템, 음향 재생 장치, 컴퓨터, 게임 기기, 휴대 정보 단말, 화상 재생 장치 등을 들 수 있다. 이들 전자 기기의 구체적인 예를 도 5a 내지 도 5d에 도시한다.
도 5a는 텔레비전 장치이고, 케이스(501), 지지대(502), 표시부(503), 스피커(504), 비디오 입력 단자(505) 등을 포함한다. 상기 텔레비전 장치에 있어서, 표시부(503)에는, 상술한 실시형태에서 나타낸 발광 소자를 매트릭스 형상으로 배열한 발광 장치가 사용된다. 개시하는 발명의 일 형태에 따라, 발광 효율이 높고, 소비 전력이 낮은 발광 장치를 구비한 텔레비전 장치가 제공된다.
도 5b는 컴퓨터이고, 본체(511), 케이스(512), 표시부(513), 키보드(514), 외부 접속 포트(515), 포인팅 디바이스(516) 등을 포함한다. 상기 컴퓨터에 있어서, 표시부(513)에는, 상술한 실시형태에서 나타낸 발광 소자를 매트릭스 형상으로 배열한 발광 장치가 사용된다. 개시하는 발명의 일 형태에 따라, 발광 효율이 높고, 소비 전력이 낮은 발광 장치를 구비한 컴퓨터가 제공된다.
도 5c는 카메라이고, 본체(521), 케이스(522), 표시부(523), 외부 접속 포트(524), 리모트 컨트롤 수신부(525), 수상부(526), 배터리(527), 음성 입력부(528), 조작키(529) 등을 포함한다. 상기 카메라에 있어서, 표시부(523)에는 상술한 실시형태에서 나타낸 발광 소자를 매트릭스 형상으로 배열한 발광 장치가 사용된다. 개시하는 발명의 일 형태에 따라, 발광 효율이 높고, 소비 전력이 낮은 발광 장치를 구비한 카메라가 제공된다.
도 5d는 휴대 전화기이고, 본체(531), 케이스(532), 표시부(533), 음성 입력부(534), 음성 출력부(535), 조작키(536), 외부 접속 포트(537), 안테나(538) 등을 포함한다. 상기 휴대 전화기에 있어서, 표시부(533)에는, 상술한 실시형태에서 나타낸 발광 소자를 매트릭스 형상으로 배열한 발광 장치가 사용된다. 개시하는 발명의 일 형태에 따라, 발광 효율이 높고, 소비 전력이 낮은 발광 장치를 구비한 휴대 전화기가 제공된다.
도 6a 내지 도 6c에는, 도 5d와 다른 구성의 휴대 전화의 일례를 도시한다. 도 6a가 정면도, 도 6b가 배면도, 도 6c가 2개의 케이스를 슬라이드시켰을 때의 정면도이다. 휴대 전화(600)는 케이스(601)와 케이스(602)의 2개의 케이스로 구성된다. 휴대 전화(600)는, 휴대 전화와 휴대 정보 단말의 양쪽의 기능을 구비하고, 컴퓨터를 내장하고, 음성 통화 이외에도 다양한 데이터 처리가 가능한 소위 스마트 폰이다.
케이스(601)에 있어서는, 표시부(603), 스피커(604), 마이크로폰(605), 조작키(606), 포인팅 디바이스(607), 표면 카메라용 렌즈(608), 외부 접속 단자 잭(609) 및 이어폰 단자(610) 등을 구비하고, 케이스(602)에 있어서는 키보드(611), 외부 메모리 슬롯(612), 이면 카메라(613), 라이트(614) 등으로 구성된다. 또한, 안테나는 케이스(601)에 내장되어 있다.
또한, 휴대 전화(600)에는, 상기의 구성에 더하여, 비접속형 IC칩, 소형 기록 장치 등을 내장하여도 좋다.
겹친 케이스(601)와 케이스(602)(도 6a에 도시함)는, 슬라이드시킬 수 있고, 슬라이드시킴으로써 도 6c와 같이 전개한다. 표시부(603)에는 상술한 실시형태에서 나타낸 발광 소자를 매트릭스 형상으로 배열한 발광 장치가 사용된다. 표시부(603)와 표면 카메라용 렌즈(608)를 동일면에 구비하므로, 영상 통화로서 사용할 수 있다. 또한, 표시부(603)를 파인더로서 사용함으로써, 이면 카메라(613) 및 라이트(614)로 정지 화면 및 동영상을 촬영할 수 있다.
스피커(604) 및 마이크로폰(605)을 사용함으로써, 휴대 전화(600)는 음성 기록 장치(녹음 장치) 또는 음성 재생 장치로서 시용할 수 있다. 또한, 조작키(606)에 의하여, 전화의 발착신 조작, 전자 메일 등의 간단한 정보 입력 조작, 표시부에 표시하는 화면의 스크롤 조작, 표시부에 표시하는 정보의 선택 등을 행하는 커서의 이동 조작 등이 가능하다.
또한, 서류의 작성, 휴대 정보 단말로서의 사용 등, 취급하는 정보가 많은 경우에는, 키보드(611)를 사용하면 편리하다. 또한, 겹친 케이스(601)와 케이스(602; 도 6a 참조)를 슬라이드시킴으로써, 도 6c와 같이 전개시킬 수 있다. 휴대 정보 단말로서 사용하는 경우에는, 키보드(611) 및 포인팅 디바이스(607)를 사용하여, 원활한 조작으로 포인팅 디바이스를 조작할 수 있다. 외부 접속 단자 잭(609)은, AC 어댑터 및 USB 케이블 등의 각종 케이블과 접속할 수 있고, 충전 및 퍼스널 컴퓨터 등과 데이터 통신을 행할 수 있다. 또한, 외부 메모리 슬롯(612)에 기록 매체를 삽입함으로써 더 대량의 데이터를 보존 및 이동할 수 있다.
케이스(602)의 이면(도 6b 참조)에는, 이면 카메라(613) 및 라이트(614)를 구비하고, 표시부(603)를 파인더로서 정지 화상 및 동영상을 촬영할 수 있다.
또한, 상기의 기능 구성에 더하여, 적외선 통신 기능, USB 포트, 텔레비전 원세그먼트 수신 기능, 비접촉 IC칩, 또는 이어폰 잭 등을 구비한 것이어도 좋다.
도 7은, 음성 재생 장치의 일례인 디지털 오디오 플레이어를 도시한다. 도 7에 도시하는 디지털 오디오 플레이어는, 본체(710), 표시부(711), 메모리부(712), 조작부(713), 이어폰(714) 등을 포함한다. 또한, 이어폰(714) 대신에 헤드폰이나 무선식 이어폰 등을 사용할 수도 있다. 표시부(711)에는, 상술한 실시형태에서 나타낸 발광 소자를 매트릭스 형상으로 배열한 발광 장치가 사용된다. 개시하는 발명의 일 형태에 따라, 발광 효율이 높고, 소비 전력이 낮은 발광 장치를 구비한 디지털 오디오 플레이어가 제공된다.
상술한 바와 같이, 개시하는 발명의 일 형태인 발광 소자나 발광 장치의 적용 범위는 매우 넓고, 다양한 분야의 전자 기기에 사용할 수 있다.
본 실시형태는, 다른 실시형태와 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
(실시형태 5)
본 실시형태에서는, 상술한 실시형태에서 나타낸 발광 소자나 발광 장치를 사용한 조명 장치의 예를 나타낸다.
도 8은, 조명 장치의 일례인 전기 스탠드이다. 도 8에 도시하는 전기 스탠드는, 케이스(801)와, 광원(802)을 갖는다. 상기 전기 스탠드에 있어서, 상술한 실시형태에서 나타낸 발광 소자 및 발광 장치가 사용된다. 개시하는 발명의 일 형태에 따라, 발광 효율이 높고, 소비 전력이 낮은 발광 장치를 갖는 전기 스탠드가 제공된다.
도 9에는, 조명 장치의 일례로서, 실내용의 조명 장치(901)를 도시한다. 개시하는 발명의 일 형태에 따른 발광 소자나 발광 장치는 대면적화가 용이하기 때문에, 조명 장치로서 바람직하다. 또한, 발광 효율이 높고, 소비 전력이 낮기 때문에, 환경으로의 부하를 저감할 수 있다는 점에 있어서도 바람직하다.
도 10에는, 조명 장치를 액정 표시 장치의 백 라이트로서 사용하는 예를 도시한다. 상기 액정 표시 장치는, 케이스(1001), 액정 패널(1002), 백 라이트(1003), 케이스(1004)를 갖고, 액정 패널(1002)은 드라이버 IC(1005)와 접속된다. 백 라이트(1003)에는, 상술한 실시형태에서 나타낸 발광 소자 또는 발광 장치가 사용되고, 단자(1006)로부터 전력이 공급된다. 개시하는 발명의 일 형태에 따른 발광 소자나 발광 장치는 대면적화가 용이하기 때문에, 액정 표시 장치의 백 라이트로서 바람직하다. 또한, 발광 효율이 높고, 소비 전력이 낮기 때문에, 환경으로의 부하를 저감할 수 있다는 점에 있어서도 바람직하다.
본 실시형태는, 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시예 1)
본 실시예에서는, 알루미늄 및 니켈을 함유하는 전극을 사용한 발광 소자의 제작 방법, 및 소자 특성의 측정 결과를 나타낸다.
또한, 본 실시예에 있어서의 발광 소자의 구조는 도 11에 도시하는 것이고, 제 1 전극(1101)에 상술한 알루미늄 및 니켈을 함유하는 전극을 적용한다.
우선, 유리 기판인 기판(1100) 위에, 미량의 란탄을 포함하는 알루미늄-니켈층을 스퍼터링법으로 형성하였다. 또한, 그 두께는 300nm로 하였다. 그 후, 상기 알루미늄-니켈층에 대하여, 온도 250℃, 1시간의 조건으로 열처리를 행함으로써, 니켈이 석출된 제 1 전극(1101)을 형성하였다.
본 실시예에서는, 더 양호한 전기 특성을 확보하기 위하여, 상술한 제 1 전극(1101)의 표면에 대하여 에칭 처리를 행하였다. 에칭 처리로서는, 조건이 다른 2회의 드라이 에칭 처리를 적용하였다. 제 1 드라이 에칭 처리 및 제 2 드라이 에칭 처리는, 모두 ICP(Inductively Coupled Plasma : 유도 결합형 플라즈마) 에칭법을 사용한 것이다. 여기서, 제 1 드라이 에칭 처리의 조건은, 처리 분위기의 압력이 1.9Pa, 코일형 전극으로의 투입 전력이 450W인 RF전력(13.56MHz), 기판측 전극으로의 투입 전력이 100W인 RF전력(13.56MHz), 에칭용 가스가 BCl3와 Cl2(가스 유량은, 각각 70sccm 및 10sccm), 처리 시간이 3초이었다. 또한, 제 2 드라이 에칭 처리의 조건은, 처리 분위기의 압력이 2.0Pa, 코일형의 전극으로의 투입 전력이 500W인 RF전력(13.56MHz), 기판측 전극으로의 투입 전력이 50W인 RF전력(13.56MHz), 에칭용 가스가 CF4(가스 유량은 80sccm), 처리 시간이 15초이었다.
다음에, 제 1 전극(1101) 위에 복수의 층이 적층된 EL층(1102)을 형성하였다. 본 실시예에 있어서, EL층(1102)은, 복합 재료를 포함하는 층인 제 1 층(1111), 정공 수송층인 제 2 층(1112), 발광층인 제 3 층(1113), 전자 수송층인 제 4 층(1114), 전자 주입층인 제 5 층(1115)이 순차적으로 적층된 구조를 갖는다.
제 1 전극(1101)이 형성된 면이 하방으로 되도록 제 1 전극(1101)이 형성된 기판(1100)을 진공증착 장치내에 설치된 기판 홀더에 고정하여, 10-4Pa 정도까지 감압한 후, 제 1 전극(1101) 위에, 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭 : PCzPA)과 산화몰리브덴(VI)을 공증착함으로써, 복합 재료를 포함하는 층인 제 1 층(1111)을 형성하였다. 본 실시예에서는, PCzPA와 산화몰리브덴(VI)의 비율이 중량비로 1 : 1=(PCzPA : 산화몰리브덴)이 되도록 증착 레이트를 조절하여 5nm의 두께의 층을 형성하고, 그 후, PCzPA와 산화몰리브덴(VI)의 비율이 중량비로 2 : 0.222=(PCzPA : 산화몰리브덴)가 되도록 증착 레이트를 조절하여 120nm의 두께의 막을 형성하였다. 여기서 공증착법이란, 하나의 처리실내에서 복수의 증발원으로부터 동시에 증착을 행하는 증착법을 말한다.
다음에, 저항 가열을 사용한 증착법으로, 제 1 층(1111) 위에 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭 : NPB)을 10nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 정공 수송층인 제 2 층을 형성하였다.
다음에, 제 2 층(1112) 위에, 발광층인 제 3 층(1113)을 형성하였다. 여기서는, 4-(10-페닐-9-안트릴)-4'-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)트리페닐아민(약칭 : PCBAPA)을 증착하여 30nm의 두께의 층을 형성한 후, 9-[4-(N-카르바졸릴)]페닐-10-페닐안트라센(약칭 : CzPA)과 4-(10-페닐-9-안트릴)-4'-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)트리페닐아민(약칭 : PCBAPA)을 공증착하여, 30nm의 층을 형성하였다. 공증착은, CzPA와 PCBAPA의 비율이 중량비로 1 : 0.1=(CzPA : PCBAPA)이 되도록 증착 레이트를 조절하여 행하였다.
또한, 제 3 층(1113) 위에 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(III)(약칭 : Alq)을 10nm, 그 위에 바소페난트롤린(약칭 : BPhen)을 15nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자 수송층인 제 4 층(1114)을 형성하였다.
그리고, 제 4 층(1114) 위에, 불화리튬(LiF)을 1nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자 주입층인 제 5 층(1115)을 형성하였다.
마지막으로, 마그네슘-은 합금(Mg-Ag; Mg와 Ag를, Mg : Ag=1 : 10으로 혼합한 재료)을 10nm, ITO를 50nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 제 2 전극(1103)을 형성하였다.
이상의 공정으로 얻어진 발광 소자에 대하여, 질소 분위기의 글로브박스 내에 있어서, 발광 소자가 대기에 노출되지 않도록 밀봉하는 작업을 행한 후, 발광 소자의 동작 특성을 측정하였다. 또한, 측정은 실온(25℃)으로 유지된 분위기에서 행하였다.
전류를 1(mA)로 하였을 때의 발광 소자의 발광 스펙트럼을 도 12에 도시한다. 도 12에 있어서, 세로축은 강도(임의 단위), 가로축은 파장(nm)을 나타낸다. 도 12에 도시하는 바와 같이, 제작한 발광 소자로부터는, 발광층에 있어서의 PCBAPA에 유래하는 청색의 발광이 관측되었다. 또한, 발광 소자에 있어서, 전압6.6(V)에서의 발광색의 CIE 좌표는 (x=0.1330, y=0.1432)이었다.
발광 소자의 전류 밀도-휘도 특성을 도 13에, 전압-휘도 특성을 도 14에, 휘도-전류 효율 특성을 도 15에, 전압-전류 특성을 도 16에 도시한다. 도 13에서는 세로축이 휘도(cd/m2), 가로축이 전류 밀도(mA/cm2)를 나타내고, 도 14에서는 세로축이 휘도(cd/m2), 가로축이 전압(V)을 나타내고, 도 15에서는 세로축이 전류 효율(cd/A), 가로축이 휘도(cd/m2)를 나타내고, 도 16에서는 세로축이 전류(mA), 가로축이 전압(V)을 나타낸다. 또한, 발광 소자의 전류 효율은 6.6(cd/A)이고, 파워 효율은 3.1(lm/W)이었다.
상술한 바와 같이, 개시하는 발명의 일 형태에 의하여, 우수한 특성의 발광 소자를 제조할 수 있다는 것이 확인되었다.
100:기판 102:전극
104:전극 106:EL층
110:복합 재료를 포함하는 층 112:정공 수송층
114:발광층 116:전자 수송층
118:전자 주입층

Claims (16)

  1. 기판 위에 알루미늄과 니켈을 포함하는 제 1 전극을 형성하는 단계와;
    상기 제 1 전극에 대하여 가열 처리를 행한 후, 상기 제 1 전극에 접하도록 유기 화합물에 금속 산화물이 함유되는 복합 재료를 포함하는 층을 형성하는 단계와;
    상기 복합 재료를 포함하는 층 위에 발광층을 형성하는 단계와;
    상기 발광층 위에 투광성을 갖는 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하는, 발광 소자의 제작 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열 처리에 더하여, 상기 제 1 전극에 대하여 에칭 처리를 행하는, 발광 소자의 제작 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 0.1at% 이상 4.0at% 이하의 니켈을 포함하도록 형성되는, 발광 소자의 제작 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    광 공진 구조가 형성되도록, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 광로(光路) 길이는 상기 발광층으로부터 발생되는 광의 파장의 정수배인, 발광 소자의 제작 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복합 재료를 포함하는 층과 상기 발광층 사이에 높은 정공 주입성을 갖는 물질 또는 높은 정공 수송성을 갖는 물질을 포함하는 층이 형성되는, 발광 소자의 제작 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광층과 상기 제 2 전극 사이에 높은 전자 주입성을 갖는 물질 또는 높은 전자 수송성을 갖는 물질을 포함하는 층이 형성되는, 발광 소자의 제작 방법.
  7. 기판 위의 알루미늄과 니켈을 포함하는 제 1 전극과;
    상기 제 1 전극에 접하고 유기 화합물에 금속 산화물이 함유되는 복합 재료를 포함하는 층과;
    상기 복합 재료를 포함하는 층 위의 발광층과;
    상기 발광층 위의 투광성을 갖는 제 2 전극을 포함하는, 발광 소자.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 상기 니켈이 국소적으로 석출된 구조를 갖는, 발광 소자.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 0.1at% 이상 4.0at% 이하의 니켈을 포함하도록 형성되는, 발광 소자.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 400nm 이상 800nm 이하의 파장으로 80% 이상의 반사율을 갖는, 발광 소자.
  11. 제 7 항에 있어서,
    광 공진 구조는 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극으로 형성되는, 발광 소자.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 복합 재료를 포함하는 층과 상기 발광층 사이에 높은 정공 주입성을 갖는 물질 또는 높은 정공 수송성을 갖는 물질을 포함하는 층이 형성되는, 발광 소자.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 발광층과 상기 제 2 전극 사이에 높은 전자 주입성을 갖는 물질 또는 높은 전자 수송성을 갖는 물질을 포함하는 층이 형성되는, 발광 소자.
  14. 제 7 항에 따른 상기 발광 소자를 갖는 발광 장치.
  15. 제 7 항에 따른 상지 발광 소자를 갖는 조명 장치.
  16. 제 7 항에 따른 상기 발광 소자를 갖는 전자 기기.
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