KR20120027119A - 발광 소자 - Google Patents

발광 소자 Download PDF

Info

Publication number
KR20120027119A
KR20120027119A KR1020117021916A KR20117021916A KR20120027119A KR 20120027119 A KR20120027119 A KR 20120027119A KR 1020117021916 A KR1020117021916 A KR 1020117021916A KR 20117021916 A KR20117021916 A KR 20117021916A KR 20120027119 A KR20120027119 A KR 20120027119A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
thin film
metal thin
layer
light emitting
work function
Prior art date
Application number
KR1020117021916A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101735758B1 (ko
Inventor
마사유키 나야
와타루 소토야마
히데키 야수다
Original Assignee
후지필름 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 후지필름 가부시키가이샤 filed Critical 후지필름 가부시키가이샤
Publication of KR20120027119A publication Critical patent/KR20120027119A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101735758B1 publication Critical patent/KR101735758B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/85—Arrangements for extracting light from the devices
    • H10K50/852—Arrangements for extracting light from the devices comprising a resonant cavity structure, e.g. Bragg reflector pair
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

전계 발광 소자(1)에서는 그것의 내구성의 저하없이 고효율로 발광한다. 상기 전계 발광 소자(1)는 전극(11, 16), 상기 전극(11,16) 사이에 적층된 복수층(12~15), 상기 복수층(12~15) 사이의 발광 영역(14), 상기 전극(11, 16) 사이에 전계 인가에 의해 발광하는 발광 영역(14)을 포함한다. 복수층은 상기 발광 영역(14)의 근방에 금속 박막(20)을 포함한다. 금속 박막(20)은 발광에 의해 그것의 표면 상에 플라즈마 공명을 유도한다. 표면 수식(30)을 상기 금속 박막(20)의 표면 중 어느 한 면에 구비한다. 상기 표면 수식(30)은 금속 박막(20)의 일함수가 금속 박막(20)에 인접한 한 층(15) 이상의 일함수에 가깝게 하는 극성을 갖는 말단기를 포함한다.

Description

발광 소자{LIGHT EMITTING DEVICE}
본 발명은 전계 인가에 의해 발광하는 전계 발광 소자(electroluminescence device), 특히 고효율로 발광할 수 있는 전계 발광 소자에 관한 것이다.
유기 EL 소자, LED(발광 다이오드) 및 반도체 레이저 등의 전계 발광 소자(EL 소자)는 기판 상에 전극층이나 발광층 등이 적층된 구성을 하고 있다. 일반적으로 발광층에서 발광된 광은 투명전극을 통해 인출된다. 그러나, 광이 각 층의 굴절율의 영향에 의해 광인출측의 층계면에 있어서 경계각 이상으로 입사되는 경우, 전반사한다. 따라서, 광은 전계 발광 소자 내에 갇히고 외부로 인출할 수 없다. 그러므로, 발광된 광을 고효율로 인출하는 것은 어렵다. 예를 들면, 상기 투명 전극의 굴절률이 투명 전극의 재료로서 자주 사용되고 있는 ITO 등의 굴절률일 경우, 그 인출 효율은 대략 20% 정도라고 한다.
예를 들면, 유기 EL 소자에 있어서 유기재료가 여기상태에서 장시간 존재하는 경우, 유기물의 화학결합이 본질적으로 깨지고 유기 EL 소자의 발광 성능이 경시적으로 저하된다. 이 문제는 유기물을 전계 발광 소자(발광 소자)의 물질로서 사용하는 경우에 필수적으로 해결해야하는 과제이다. 또한, 형광을 이용하는 한 상 준위에 있는 발광 효율이 이론적으로 25%로 제한되고, 이 준위 이상으로 발광 효율을 증가시키는 것은 불가능하다. 이론에서, 인광을 사용하고 항간 교차를 촉진하는 경우 3중항만 포함하는 상준위를 유도할 수 있다. 따라서, 이론한계는 75%~100%의 범위로 상승할 수 있다. 그러나, 상준위에서의 3중항의 수명은 허용 전위에서 발광하는 형광에 비해서 길고 여기자끼리의 충돌할 가능성이 높다. 따라서, 발광 효율이 저하한다. 또한, 소자가 더 빨리 열화되고 소자의 내구성이 낮아진다.
상기와 같이, EL 소자의 인출 효율 및 발광 효율이 낮다. 따라서, 방출된 광의 이용 효율이 매우 낮다. 그러므로, 이용 효율을 향상시킬 필요가 있다.
발광 효율(또는 발광 증강)을 향상시키기 위한 어프로치로서, W. Li et al., "Alq3의 방출 효율 향상 및 플라즈몬 증강된 유기 일렉트로루미네슨스의 전망", SPIE의 Proc., Vol. 7032, pp. 703224-1-703224-7, 2008(비특허문헌 1)에 플라즈몬 증강 효과를 이용하는 방법이 제안되어 있다. 플라즈몬 증강 효과를 이용하는 방법으로는 상기 발광층의 근방(예를 들면, 수십㎚)에 금속(바람직하게는 섬상구조)을 배치함으로써 발광의 증강을 도모한다. 쌍극자 방사에 의해 발광층으로부터 금속 표면에 플라즈몬(또는 국재 플라즈몬)을 유도한다. 에너지를 흡수한 후에 광을 재방사하고, 새롭게 발광된 광은 발광을 증강한다. 따라서, 발광 소자의 발광 과정에 플라즈몬에 의해 새로운 발광 변이가 추가된다. 그러므로, 상준위의 수명(여기수명)을 단축할 수 있다. 플라즈몬 증강을 이용하는 경우, 여기수명의 단축화에 의한 발광 효율의 향상 및 내구성의 향상도 기대할 수 있다.
그러나, 비특허문헌 1에 있어서 플라즈몬 증강 효과에 의한 발광의 증강은 광여기형의 발광 소자(포토 루미네센스 소자: PL 소자)에서만 확인되고, 성공예는 보고되어 있지 않다. 비특허문헌 1에는 EL 소자에 금속층을 삽입하여 차지 트랩을 야기하고, 상기 전극으로부터 발광층까지의 전자 및 정공의 흐름을 저하하는 것이 기재되어 있다. 또한, 비특허문헌 1은 캐리어 밸런스가 무너지고, 발광이 증강하지 않고 오히려 억제되는 것이 기재되어 있다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이고, 상기 소자의 내구성을 저하시키지 않고 고발광 효율을 달성할 수 있는 EL 소자를 제공하는 것이 목적이다.
본 발명의 전계 발광 소자는
전극;
상기 전극 사이에서 하나가 다른 하나에 적층된 복수층; 및
상기 전극 사이에 전계를 인가함으로써 발광하는 상기 복수층의 사이의 발광 영역을 포함하는 전계 발광 소자로서:
상기 복수층은 상기 발광 영역의 근방에 배치되고 상기 발광 영역으로부터 발광된 광에 의해 표면에 플라즈몬 공명을 유발하는 금속 박막을 포함하고, 상기 금속 박막의 적어도 한 면에는 상기 금속 박막의 일함수를 상기 금속 박막에 인접한 한 층 이상의 층의 일함수에 가까워지게 하는 극성을 갖는 말단기를 포함한 표면 수식이 실시된 전계 발광 소자이다.
여기서, "전계 발광 소자"는 전계 인가에 의해 발광하는 소자의 총칭이다. 상기 전계 발광 소자는 유기 EL 소자, 무기 EL 소자, 발광 다이오드(LED) 및 반도체 레이저(LD: 레이저 다이오드)를 포함한다.
상기 금속 박막의 주성분으로서는 Au 또는 Ag이 바람직하다. 여기서, "주성분"이란 함량 80질량% 이상의 성분으로 정의한다.
금속 박막으로서는 중단 또는 틈이 없는 금속 박막이어도 좋다(이하, 고체 금속 박막이라고 함). 그 대신에, 상기 금속 박막은 상기 발광 영역에서 발광하는 광의 파장보다 작은 프로젝션의 요철 패턴 및 디프레션을 가져도 좋다. 발광 광의 파장보다도 작은 요철 패턴를 갖는 금속 박막은 복수의 금속 미립자가 막상으로 스프레딩되어 있는 섬 패턴 박막이어도 좋다. 그 대신에, 상기 금속 박막으로는 금속을 사용하여 패턴 형성된 금속층을 들 수 있다. 상기 금속 박막은 입경 5㎚ 이상인 금속 미립자가 랜덤으로 또는 주기 배열 패턴으로 막상에 스프레딩되는 섬 패턴을 갖는 박막인 것이 바람직하다. 미립자의 입경은 미립자의 가장 긴 길이이다. 특히, 미립자가 구형일 경우, 구형의 입경은 미립자의 입경이다. 미립자가 로드상일 경우, 상기 로드의 주축은 미립자의 입경이다.
상기 금속 박막 및 상기 발광 영역의 거리는 30㎚ 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 전계 발광 소자에 있어서, 상기 금속 박막의 일함수가 상기 금속 박막에 인접한 층의 일함수에 가깝게 하는 극성을 갖는 말단기를 포함하는 표면 수식이 구비된다. 그러므로, 금속 박막의 일함수가 상기 금속 박막의 어느 한측에 금속 박막에 인접한 층의 일함수보다 작은 경우(캐소드측), 상기 말단기는 전자 공여성기이다. 금속 박막의 일함수가 상기 금속 박막의 어느 한측에 금속 박막에 인접한 층의 일함수보다 큰 경우(애노드측), 상기 말단기는 전자 흡인성기가 된다.
상기 전계 발광 소자가 유기 EL 소자일 경우, 상기 복수층은 각각 유기층으로 형성된 전자 수송층, 발광층 및 정공 수송층을 적어도 포함하는 것이 바람직하다. 상기 전계 발광 소자가 이러한 방식으로 구성되는 경우, 상기 금속 박막은 정공 수송층 또는 전자 수송층의 표면, 또는 상기 전공 수송층 또는 상기 전자 수송층 내부에 형성되는 것이 바람직하다.
상기 전계 발광 소자가 LED 또는 LD일 경우, 상기 복수층은 각각 반도체층으로 형성되는 적어도 p형 clad층, 활성층 및 n형 clad층을 포함하는 것이 바람직하다.
유기 LED에 있어서, 금속 전극과 쇼트키(schottky) 배리어를 형성하는 유기 폴리머와 금속 전극의 일함수를 조정하기 위한 전자 공여성기를 포함하는 SAM을 사용한 금속 상에 표면 수식의 형성은 "Tuning the Work Function of Gold with Self-Assembled Monolayers Derived from X-[C6H4-C≡C-]nC6H4-SH(n=0,1,2; X=H,F,CH3, CF3, 및 OCH3)", Langmuir, 1999, Vol. 15, pp. 1121-1127에 기재되어 있다. 또한, Toru Toda, et al., Thiols 저 Au Electrode Surface-Modified의 "Enhancement of Positive Hole Injection to Liquid-Crystalline Semiconductor", Journal of the Society of Photographic Science and Technology of Japan, 70, No.1, pp.38-43, 2007에는 전자 공여성기 또는 전자 흡인성기를 사용하여 금속 상에 표면 수식하여 전자의 흐름을 제어함으로써 금 또는 은의 에너지 레벨을 조정하는 것이 기재되어 있다.
따라서, 금속 박막의 에너지 레벨을 조정하는 것뿐이면 상기 문헌에 기재된 기술을 금속 박막에 적용해도 좋다. 그러나, 상기 기술을 그대로 적용하는 것만으로는 플라즈몬 공명에 의한 발광 효율의 개선이 저해될 가능성이 있다. 이러한 상황에서 본 발명의 발명자들은 플라즈몬 공명에 의한 발광 효율의 개선을 충분히 이용하면서 금속 박막의 에너지 레벨을 조정하는 구성을 생각하고 있다. 또한, 소자의 내구성을 저하시키지 않고 고발광 효율을 달성하는 전계 발광 소자를 얻었다.
본 발명의 전계 발광 소자는 발광 영역의 근방에 금속 박막을 포함하고, 상기 금속 박막은 발광 영역으로부터 발광에 의해 그것의 표면에 플라즈마 공명을 유도한다. 또한, 상기 금속 박막의 일함수가 금속 박막에 인접한 한 층 이상의 일함수에 가깝게 하는 극성을 갖는 말단기를 포함하는 표면 수식은 금속 박막의 한 표면 이상에 구비된다. 이러한 구성에 있어서, 금속 박막의 일함수가 금속 박막에 인접한 층의 일함수에 가깝기 때문에, 챠지 트랩에 의한 전자 및 정공의 흐름이 저해되지 않는다. 또한, 플라즈몬에 의한 발광 변이는 발광을 증강하고 상준위 수명(여기수명)을 단축할 수 있다. 결과적으로 여기수명의 단축화에 의한 발광 효율 및 내구성을 비약적으로 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따라 EL 소자의 층구성 및 각 층의 포텐셜 에너지를 나타내는 모식도이다.
도 2a는 일반적인 EL 소자의 층구성 및 각 층의 포텐셜 에너지를 나타내는 모식도이다.
도 2b는 층 내에 금속 박막을 포함하는 EL 소자의 층구성 및 각 층의 포텐셜 에너지를 나타내는 모식도이다.
도 3은 도 1에 나타낸 EL 소자의 일함수 조정막을 설명하기 위한 도면이다.
<전계 발광(EL) 소자>
도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 따라 전계 발광 소자(EL 소자)에 대해서 설명한다. 도 1은 본 실시형태에 따라 EL 소자의 구성을 모식적으로 나타낸 단면도이다. 도 1에서, 요소를 실제 크기와 다른 축적으로 적절하게 도시하여 상기 요소를 쉽게 인지하도록 하였다. 도 1에서, 각 층의 포텐셜 에너지도 도시하였다.
도 1에 도시한 바와 같이, 전계 발광 소자(EL 소자)(1)는 도 1의 좌측부터 순서대로 애노드(11), 정공 주입층(12), 정공 수송층(13), 발광층(발광 영역)(14), 전자 수송층(15) 및 캐소드(16)를 포함한다. 또한, 금속 박막(20)은 전자 수송층(15) 내에 마련되어져 있다. 또한, 일함수 조정층(표면 수식)(30)은 금속 박막(20)의 한 면에 마련되어져 있다.
발광층(14)은 유기 EL 소자의 발광층으로서 적용 가능한 것이면 특별히 제한이 없다. 예를 들면, Alq3(트리스(8-퀴놀리놀래토)-알루미늄) 등을 사용할 수 있다. 유기 EL 소자 1은 각각의 애노드(11) 및 캐소드(17)로부터 주입된 전자 및 정공이 이 영역에서 서로 재결합하는 경우, 발광한다.
금속 박막(20)은 발광 광에 의해 플라즈몬 공명을 유도할 수 있는 발광 영역(발광층14)의 근방에 배치되어 있다. 금속 박막(20)의 두께는 플라즈몬 공명이 유도될 수 있는 한 특별히 제한되지 않는다. 그러나, 금속 박막은 완전 반사성이 안되는 것이 바람직하기 때문에 금속 박막의 두께는 얇은 것이 바람직하다.
금속 박막(20)이 발광층(14)과 접촉하거나 발광층(14)로부터 5㎚ 미만 근방에 위치하는 경우, 발광층(14)으로부터 직접 전하가 이동하고 발광이 쇠퇴할 가능성이 높다. 따라서, 발광층(14) 및 금속 박막(20)은 각각 5㎚ 이상 떨어져 있는 것이 바람직하다. 그러나, 금속 박막(20)과 발광층(14)의 거리가 너무 멀면 발광 광에 의한 플라즈몬 공명을 유도하기 어려워진다. 따라서, 발광을 증강하는 것을 불가능하다. 그러므로, 금속 박막(20)과 발광층(14)의 거리d는 30㎚ 이하인 것이 바람직하다.
금속 박막(20)은 평탄한 박막 또는 중단이 없는 층(중단이 없는 고체 박막)이어도 좋다. 그러나, 금속 박막(20) 발광 광의 파장보다 작은 요철 패턴을 갖는 것이 바람직하다. 발광 파장보다 작은 요철 패턴을 갖는 박막의 예로는 섬 패턴 박막이나 금속 등을 사용하여 패턴 형성된 금속 층을 포함하고 중단, 틈, 구멍을 가진 금속 박막을 들 수 있다. 입경 5㎚ 이상의 금속 미립자를 랜덤으로 또는 주기적으로 막상에 스프레딩되어 있는 섬 패턴이 바람직하다.
금속 박막이 평탄한 박막일 경우, 발광 광에 의해 금속 박막 표면에 표면 플라즈몬이 유도된다. 그러나, 방사 모드에의 재결합이 생기기 어렵고 비방사 과정으로서 최종적으로는 열로서 소실되는 비율이 크다. 반대로, 금속 박막이 섬 패턴 박막일 경우, 발광 광에 의해 금속 박막 표면에 유도된 표면 플라즈몬이 방사 모드에 재결합하고 방사 광의 인출 효율이 높다.
금속 박막(20)의 재료로서는 발광 광에 의해 플라즈몬 공명을 유도하는 재료가 좋다. Ag(은), Au(금）, Cu(구리), Al(알루미늄), 또는 이것들의 금속 중 어느 하나를 주성분(80% 이상)으로 하는 합금이 적용가능하다. 발광 광이 가시 영역 파장이면, 은이 플라즈마 주파수로 인해 가시광 영역 내에 표면 플라즈몬 공명을 유도할 수 있으므로 은이 바람직하다. 발광 광의 파장이 가시광 영역에 있지 않을 경우, 예를 들면 상기 발광 광의 파장이 적외선 영역이면 상기 재료는 금이 바람직하다.
일함수 조정층(30)은 상기 금속 박막(20)을 금속 박막(20)에 인접하는 층(여기서는 전자 수송층(15))의 일함수에 가깝게 하는 말단기를 포함하는 표면 수식이다. 금속 박막(20)은 발광층(14)로부터 발광된 광에 의해 플라즈몬 공명이 유도될 수 있는 영역에 배치된다.
도 2a는 일반적인 유기 EL 소자의 구성을 모식적으로 나타낸 단면도이다. 도 1과 같이, 각 층의 포텐셜 에너지도 나타낸다. 도 2a에 있어서, 흑원은 전자e를 나타내고, 백원은 (정공)h를 나타낸다.
도 2a에 나타낸 바와 같이, 일반적으로 EL 소자의 각 층은 일함수가 애노드(11)측 및 캐소드(16)측으로부터 발광층(14)을 향해서 계속적으로 변화하고 서서히 감소 또는 증가하는 방식으로 배치된다.
본 명세서의 "배경기술"의 항에 있어서, 유기발광 소자의 발광층의 근방(예를 들면, 수십㎚)에 금속(바람직하게는 섬상구조)을 배치하는 것으로, 발광층으로부터의 쌍극자 방사가 금속 표면 상에 플라즈몬(또는 국재플라즈몬)을 유도한다. 에너지를 흡수한 후에, 재방사하는 새로운 발광이 추가되어 발광 효율의 향상된다. 또한, 여기수명의 단축화에 의한 내구성의 향상이 확인되어 있다. 그러나, 유기 EL 소자가 유사한 방식으로 구성된 경우(도 2b), 도 2b에 기재한 바와 같이 전자 수송층(15)에 삽입되어 있는 금속 박막(20)의 일함수는 전자 수송층(15)의 일함수 보다 크고, 전계 인가 시에 전자가 금속 박막(20)으로 트랩된다. 따라서, 전자의 흐름이 저해되고 캐리어 밸런스가 무너진다. 따라서, 발광층(14)에 있어서의 재결합 효율이 저하하고 발광은 증강하기보다 억제된다.
본 실시형태의 유기 EL 소자(1)는 금속 박막(20)의 표면에 일함수 조정층(표면 수식)(30)을 포함한다. 일함수 조정층(30)은 금속 박막(20)의 일함수를 조정함으로써 금속 박막(20)의 일함수가 전자 수송층(15)의 일함수에 인접하도록 한다.
일함수 조정층(30)은 금속 박막(20)에 의해 전자 트랩되는 것을 억제하는 기능을 갖는다. 일함수 조정층(30)은 금속 박막(20)의 효율 일함수를 낮춘다. 즉, 일함수 조정층(30)은 금속 박막(20)의 본래의 에너지 레벨 E0를 효율 에너지 레벨 E1으로 변화시킴으로써 금속 박막(20)이 전자e를 트래핑하지 않게 방지한다. 결과적으로, 전자e는 발광층측으로 이동한다(도 1 참조).
도 3은 일함수 조정층(30)의 예를 설명하는 도면이다. 이 예에서, 금속 박막(20)은 Au로 이루어진다. 도 3에 설명한 바와 같이, 일함수 조정층(30)은 Au 막 표면에 결합해서 형성된 SAM막(자기조직화 단막)이다. SAM은 극성을 갖는 말단기를 구비한 티올 또는 디술피드가 Au와 반응해서 Au 막표면에 결합한다. 도 3에 설명된 예에서 SAM막은 티올기의 파라 위치에 메틸기를 갖는 벤젠티올(티오페놀)로 이루어진다.
메틸기와 같은 알킬기는 전자 공여성기이다. 이러한 말단기를 포함하는 경우, 상기 전자 공여성기의 전자 공여 특성은 Au의 포텐셜 에너지를 증가시키고 Au의 일함수를 낮춘다. 전자 공여성기의 예로는 메틸기 등의 알킬기, 아미노기, 히드록실기 등을 들 수 있다.
Au 박막을 형성한 후, 일함수 조정층(30)은 일반적인 SAM제작법을 사용하여 Au 박막 상에 형성되어도 좋다. 도포(코팅)법 등의 액체 상태법, 증착법 또는 스퍼터링법을 사용하는 것이 바람직하다. 일함수 조정층(30)은 금속 박막(20)의 한 면에 또는 금속 박막(20)의 양면에 구비되어도 좋다.
여기서는 전자 수송층(15)에 금속 박막(20)을 삽입한 예를 들었다. 그 대신에, 금속 박막(20)은 애노드측의 정공 수송층(13)에 삽입되어도 좋다. 그 경우, 금속 박막(20)의 일함수는 정공 수송층(13)의 일함수보다도 낮다(포텐셜 에너지가 높다). 따라서, 일함수 조정층(30)이 금속 박막(20)의 표면에만 구비되면 금속 박막(20)의 포텐셜 에너지가 낮아지고, 금속 박막(20)의 일함수가 정공 수송층(13)의 일함수에 가까워지는 것이 충분해진다. 이 경우, 일함수 조정층(30)은 도 3에 설명한 전자 공여성기 대신에 전자 흡인성기를 포함해도 좋다. 전자 흡인성기가 일함수 조정층(30)에 포함되는 경우, 일함수 조정층(30)은 금속 박막(20)의 효율 포텐셜 에너지를 낮춤으로써 금속 박막(20)의 일함수를 정공 수송층(13)의 일함수에 가깝게 할 수 있다. 전자 흡인성기의 예로는 니트로기, 카르복실기, 술포기 등을 들 수 있다.
본 발명의 발명자들은 상술한 구성이 플라즈몬 공명에 의한 발광 효율의 향상을 충분히 이용한 금속 박막의 에너지 레벨을 조정할 수 있다는 것을 알아냈다.
유기 EL 소자 1은 발광층(발광 영역)(14)의 근방에 금속 박막(20)을 포함한다. 금속 박막(20)은 발광 영역(14)로부터 발광된 광에 의해 금속 박막(20)의 표면상에 플라즈몬 공명을 유도한다. 또한, 표면 수식은 금속 박막(20)의 한 면 이상에 구비된다. 상기 표면 수식은 금속 박막(20)의 일함수가 금속 박막(20) 근처의 한 층 이상의 일함수에 가깝게 하는 극성을 갖는 말단기를 포함한다.
이러한 방식으로 유기 EL 소자 1가 구성되면, 금속 박막(20)의 일함수는 금속 박막(20)에 인접하는 층의 일함수에 가깝게 된다. 따라서, 챠지 트랩에 의한 전자 및 정공의 흐름을 저해하지 않고 플라즈몬에 의한 발광 변이에 의해 발광이 증강하고 상준위 수명(여기수명)을 단축할 수 있다. 따라서, 여기수명의 단축화에 의해 발광 효율 및 내구성을 비약적으로 개선할 수 있다.
상술한 바와 같은 EL 소자에서 예를 들면, 애노트측으로부터 기판 상에 층을 순차 적층하고 애노드측으로부터 광을 인출할 수 있다. 금속 박막 이외의 층을 종래의 유기 EL 소자에 사용된 재료 및 적층방법에 의해 형성할 수 있다. 또한, 금속 박막(아일랜드 박막)은 예를 들면, 스퍼터링법에 의한 상막 후 어니일링하는 방법 또는 경사 증착법 등을 사용해서 형성할 수 있다.
상기 실시형태에 있어서, 캐소드, 전자 주입층, 전자 수송층, 발광층, 정공 수송층, 정공 주입층, 애노드 등의 각각은 적절한 기능을 갖는 공지의 여러 가지 재료 중에서 선택하여 이루어진다. 또한, 정공 블록층, 전자 블록층, 보호층 등의 층을 구비하고 있어도 좋다.
또한, 상기 각 실시형태에서는 본 발명은 발광층을 포함하는 복수층이 유기 화합물층인 유기 EL 소자에 대해서 설명했다. 대체적으로, 본 발명의 EL 소자는 발광층을 포함하는 복수층이 무기 화합물층인 무기 EL 소자로 적층되어도 좋다. 또한, 본 발명의 EL 소자는 복수의 반도체층 및 반도체 레이저를 포함하는 발광 다이오드에 적용할 수 있다.
또한, 본 발명의 EL 소자는 진열 소자 또는 재료, 진열, 백라이트, 전자 사진, 라이팅용 광원, 레코딩용 광원, 노출용 광원, 출력용 광원, 사인 또는 마크, 사인보드, 내부 장식 또는 물품, 광학 커뮤니케이션 등에 적절하게 적용할 수 있다.

Claims (12)

  1. 전극;
    상기 전극 사이에서 하나가 다른 하나에 적층된 복수층; 및
    상기 전극 사이에 전계를 인가함으로써 발광하는 상기 복수층의 사이의 발광 영역을 포함하는 전계 발광 소자로서:
    상기 복수층은 상기 발광 영역의 근방에 배치되고 상기 발광 영역으로부터 발광된 광에 의해 표면에 플라즈몬 공명을 유발하는 금속 박막을 포함하고, 상기 금속 박막의 적어도 한 면에는 상기 금속 박막의 일함수를 상기 금속 박막에 인접한 한 층 이상의 층의 일함수에 가까워지게 하는 극성을 갖는 말단기를 포함한 표면 수식이 실시된 것을 특징으로 하는 전계 발광 소자.
  2. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 금속 박막의 주성분은 Au 또는 Ag인 것을 특징으로 하는 전계 발광 소자.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 금속 박막은 중단없이 스프레딩되는 고체 금속 박막인 것을 특징으로 하는 전계 발광 소자.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 금속 박막은 상기 발광 영역으로부터 발광된 광의 파장보다 작은 요철패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 전계 발광 소자.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 금속 박막은 입경 5㎚ 이상의 복수의 금속 미립자가 막상으로 스프레딩된 섬 패턴 박막인 것을 특징으로 하는 전계 발광 소자.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 금속 박막은 금속을 사용하여 패턴 형성된 금속층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 발광 소자.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 박막과 상기 발광 영역 사이의 거리는 30㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 전계 발광 소자.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 박막의 일함수는 상기 금속 박막의 양측의 금속 박막에 인접한 층의 일함수보다 작고, 상기 말단기는 전자 공여성기인 것을 특징으로 하는 전계 발광 소자.
  9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 박막의 일함수는 상기 금속 박막의 양측의 금속 박막에 인접한 층의 일함수보다 크고, 상기 말단기는 전자 흡인성기인 것을 특징으로 하는 전계 발광 소자.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수층은 각각 유기층으로 형성된 전자 수송층, 발광층 및 정공 수송층을 적어도 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 발광 소자.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 금속 박막은 상기 전자 수송층의 표면 또는 전자 수송층의 내부에 형성된 것을 특징으로 하는 전계 발광 소자.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 금속 박막은 상기 정공 수송층의 표면 또는 정공 수송층의 내부에 형성된 것을 특징으로 하는 전계 발광 소자.
KR1020117021916A 2009-03-30 2010-03-29 발광 소자 KR101735758B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2009-082789 2009-03-30
JP2009082789A JP5324287B2 (ja) 2009-03-30 2009-03-30 発光素子
PCT/JP2010/002284 WO2010113467A1 (en) 2009-03-30 2010-03-29 Light emitting device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120027119A true KR20120027119A (ko) 2012-03-21
KR101735758B1 KR101735758B1 (ko) 2017-05-15

Family

ID=42827778

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020117021916A KR101735758B1 (ko) 2009-03-30 2010-03-29 발광 소자

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9257661B2 (ko)
EP (2) EP3122155B1 (ko)
JP (1) JP5324287B2 (ko)
KR (1) KR101735758B1 (ko)
CN (1) CN102365902B (ko)
WO (1) WO2010113467A1 (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2458483B (en) * 2008-03-19 2012-06-20 Cambridge Display Tech Ltd Organic thin film transistor
CN104518835B (zh) * 2013-10-08 2019-07-23 中兴通讯股份有限公司 一种可见光通信mimo系统的接收装置
KR102113257B1 (ko) 2013-10-31 2020-05-20 삼성전자주식회사 지향성 광 추출 장치 및 이를 포함한 광 인터커넥션 시스템
CN108511555A (zh) * 2018-03-07 2018-09-07 东南大学 表面等离激元-半导体异质结谐振光电器件及其制备方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4885211A (en) 1987-02-11 1989-12-05 Eastman Kodak Company Electroluminescent device with improved cathode
US5343050A (en) 1992-01-07 1994-08-30 Kabushiki Kaisha Toshiba Organic electroluminescent device with low barrier height
JP3237905B2 (ja) * 1992-07-17 2001-12-10 株式会社東芝 有機ｅｌ素子
US6730929B2 (en) 1999-12-24 2004-05-04 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Organic electroluminescent device
JP3651347B2 (ja) * 2000-03-16 2005-05-25 松下電器産業株式会社 有機電界発光素子
JP2003217863A (ja) * 2002-01-22 2003-07-31 Honda Motor Co Ltd 有機エレクトロルミネッセンス素子の作成方法
EP1388903B1 (en) * 2002-08-09 2016-03-16 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Organic electroluminescent device
US6999222B2 (en) * 2003-08-13 2006-02-14 The Regents Of The University Of California Plasmon assisted enhancement of organic optoelectronic devices
JP5005164B2 (ja) * 2004-03-03 2012-08-22 株式会社ジャパンディスプレイイースト 発光素子，発光型表示装置及び照明装置
JP2007529906A (ja) * 2004-03-15 2007-10-25 富士電機ホールディングス株式会社 有機双安定電気デバイス及び有機ｌｅｄディスプレーのための駆動器並びにそれらのための駆動方法
JP2006313667A (ja) * 2005-05-06 2006-11-16 Institute Of Physical & Chemical Research 有機ｅｌ素子
US7548021B2 (en) * 2005-09-22 2009-06-16 Eastman Kodak Company OLED device having improved light output
US8101941B2 (en) * 2005-09-26 2012-01-24 Osram Opto Semiconductors Gmbh Interface conditioning to improve efficiency and lifetime of organic electroluminescence devices
JP2007103174A (ja) 2005-10-04 2007-04-19 Kuraray Co Ltd エレクトロルミネセンス素子およびその製造方法
JP2007165284A (ja) * 2005-11-18 2007-06-28 Seiko Instruments Inc エレクトロルミネッセンス素子及びこれを用いた表示装置
US7911133B2 (en) * 2007-05-10 2011-03-22 Global Oled Technology Llc Electroluminescent device having improved light output
JP5013418B2 (ja) 2007-08-31 2012-08-29 国立大学法人九州大学 有機ｅｌ素子

Also Published As

Publication number Publication date
KR101735758B1 (ko) 2017-05-15
CN102365902A (zh) 2012-02-29
US9257661B2 (en) 2016-02-09
WO2010113467A1 (en) 2010-10-07
EP2415326B1 (en) 2016-08-10
EP3122155B1 (en) 2020-05-13
EP2415326A1 (en) 2012-02-08
JP5324287B2 (ja) 2013-10-23
EP2415326A4 (en) 2013-07-31
CN102365902B (zh) 2015-09-30
US20120025184A1 (en) 2012-02-02
EP3122155A1 (en) 2017-01-25
JP2010238774A (ja) 2010-10-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102402985B1 (ko) 일렉트로루미네센스 소자
KR102341222B1 (ko) 발광 소자
US11569481B2 (en) OLED device having enhancement layer(s)
KR101907255B1 (ko) 유기 일렉트로루미네선스 소자
JP6293987B2 (ja) 有機エレクトロルミネッセンス素子
JP7165431B2 (ja) 量子ドット及び熱活性化遅延蛍光分子を有するトップエミッション型印刷ディスプレイ
US8638031B2 (en) Organic electroluminescence device
KR101735758B1 (ko) 발광 소자
KR20230121576A (ko) 유기 전계발광 디바이스

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
GRNT Written decision to grant