KR20120106568A - 발광 장치 및 발광 장치의 제작 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 동일 장치 및 동일 조건으로 형성된 EL층을 사용하여 발광색이 다른 발광 장치를 제작하는 방법 및 부가 가치가 높은 발광 장치를 제공한다.
EL층을 형성하는 면에 미리 투명 도전층을 형성한 기판과, 상기 기판과 투명 도전층의 두께가 다른 기판을 별도로 준비하고, 상기 기판들에 동일 장치 및 동일 조건으로 EL층을 형성하였다. 이로써, 동일 장치 및 동일 조건으로 EL층을 형성하더라도 각 기판의 광로 길이를 다르게 할 수 있다.
EL층을 형성하는 면에 미리 투명 도전층을 형성한 기판과, 상기 기판과 투명 도전층의 두께가 다른 기판을 별도로 준비하고, 상기 기판들에 동일 장치 및 동일 조건으로 EL층을 형성하였다. 이로써, 동일 장치 및 동일 조건으로 EL층을 형성하더라도 각 기판의 광로 길이를 다르게 할 수 있다.
Description
본 발명은 발광 장치 및 발광 장치의 제작 방법에 관한 것이다.
여태까지 오랫동안 사용해왔던 백열등이나 형광등 등의 발광 장치 대신에 근년에 들어 전류를 흘림으로써 발광하는 기능성 박막층(이하, EL(Electro Luminescence)층이라고 약기함)을 전극층 사이에 끼운 소자(이하, EL 소자라고 약기함)를 사용한 발광 장치의 연구가 활발히 진행되고 있다. EL 소자를 사용한 발광 장치는 종래의 발광 장치보다 박형화하거나 경량화하기 쉬운 장점이 있다. 또한, 이러한 장점을 살려 만곡된 면에 붙일 수도 있다.
EL 소자를 사용한 발광 장치로서는, 예를 들어, 특허문헌 1에 개시된 바와 같은 조명 기구가 있다.
그 목적에 맞추어 발광색이 다른 조명 기구가 사용되고 있다. 예를 들어, 거실이나 욕실 등 느긋하게 지내는 것을 목적으로 하는 곳에서는 일반적으로 "전구색"이라고 불리는 3000켈빈 전후의 색 온도를 갖는 발광색의 조명 기구가 사용되고 있고, 또한, 식품 전시대 등과 같이 야채나 과일 등의 색깔을 천연색에 가까운 자연스러운 색깔로 전시하는 것을 목적으로 하는 곳에서는 일반적으로 주백색(晝白色)이라고 불리는 5000켈빈 전후의 색 온도를 갖는 발광색의 조명 기구가 사용되고 있다.
EL 소자를 사용하는 발광 장치의 경우에는, 발광색이 다른 발광 장치를 제작하기 위해서는 EL층을 형성하는 재료를 변경하거나 EL층의 막 두께를 변경하는 방법 등에 의하여 대응할 수 있다. 그러나, 발광색이 다른 발광 장치를 제작할 때마다 조건을 변경할 필요가 있어 발광 장치를 제작할 시간이 대폭 증가된다.
또한, 조건을 변경하지 않고 연속적으로 형성하려면, 예를 들어, 사용 재료나 성막 조건이 다른 복수의 장치를 사용하여 작업함으로써 대응할 수 있지만, 복수의 장치를 사용하므로 초기 투자 비용이나 메인터넌스 비용 등이 대폭 증가된다.
본 발명은 이러한 기술적 배경을 바탕으로 하여 이루어진 것이다. 따라서, 본 발명은 동일 장치 및 동일 조건으로 형성된 EL층을 사용하여 발광색이 다른 발광 장치를 제작할 수 있는 방법을 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다.
또한, 부가 가치가 높은 발광 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다.
본 발명에서는 상기 과제 중 적어도 하나를 해결하는 것을 과제로 한다.
상술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 EL층을 형성할 면에 미리 투명 도전층을 형성한 기판과, 상기 기판과 투명 도전층의 두께가 다른 기판을 별도로 준비하고, 동일 장치 및 동일 조건으로 상기 기판들에 EL층을 형성한다. 이로써, 동일 장치 및 동일 조건으로 EL층을 형성한 경우에도 각 기판의 광로 길이(optical path length)를 다르게 할 수 있다.
상술한 방법을 사용하여 제작된 발광 장치는 광로 길이가 다르기 때문에 EL층으로부터 사출되는 빛은 발광 장치 내에서 광 공진되어 광로 길이에 따라 특정 파장의 빛이 서로 강화되거나 약화된다.
따라서, 동일 장치 및 동일 조건으로 형성된 EL층을 사용한 경우에도 발광색이 다른 발광 장치를 제작할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 형태는 절연 표면 위에 제 1 투명 도전층이 형성된 제 1 베이스 기판과, 절연 표면 위에 제 1 투명 도전층과 두께가 다른 제 2 투명 도전층이 형성된 제 2 베이스 기판을 준비하는 공정과, 제 1 투명 도전층 위에 제 1 EL층을 형성하는 공정과, 제 2 투명 도전층 위에 제 1 EL층과 동일 장치 및 동일 조건으로 제 2 EL층을 형성하는 공정과, 제 1 EL층 위에 제 1 도전층을 형성하는 공정과, 제 2 EL층 위에 제 2 도전층을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제작 방법이다.
상기 본 발명의 일 형태에 따르면, 제 1 투명 도전층과 제 2 투명 도전층은 두께가 다르기 때문에 동일 장치 및 동일 조건으로 EL층을 형성하더라도 각 발광 장치의 광로 길이를 다르게 할 수 있으므로 동일 장치 및 동일 조건으로 형성된 EL층을 사용하여 발광색이 다른 발광 장치를 제작할 수 있다.
그리고 어느 발광색의 발광 장치를 제작하는 제조 라인에서 발광색이 다른 발광 장치도 소량만 필요한 경우 등에 함께 제작(소위, 혼류 생산)할 수 있으므로 생산량이 적은 품종이라도 저렴하게 제작할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태는 절연 표면 위에 제 1 반사층 및 제 1 투명 도전층이 순차적으로 형성된 제 1 베이스 기판과, 절연 표면 위에 제 2 반사층 및 제 1 투명 도전층과 두께가 다른 제 2 투명 도전층이 순차적으로 형성된 제 2 베이스 기판을 준비하는 공정과, 제 1 투명 도전층 위에 제 1 EL층을 형성하는 공정과, 제 2 투명 도전층 위에 제 1 EL층과 동일 장치 및 동일 조건으로 제 2 EL층을 형성하는 공정과, 제 1 EL층 위에 투광성을 갖는 제 1 도전층을 형성하는 공정과, 제 2 EL층 위에 투광성을 갖는 제 2 도전층을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제작 방법이다.
상기 본 발명의 일 형태에 따르면, 제 1 투명 도전층과 제 2 투명 도전층의 두께가 다르기 때문에 동일 장치 및 동일 조건으로 EL층을 형성하더라도 각 발광 장치의 광로 길이를 다르게 할 수 있으므로 동일 장치 및 동일 조건으로 형성된 EL층을 사용하여 발광색이 다른 발광 장치를 제작할 수 있다.
그리고 어느 발광색의 발광 장치를 제작하는 제조 라인에서 발광색이 다른 발광 장치도 소량만 필요한 경우 등에 함께 제작(소위, 혼류 생산)할 수 있으므로 생산량이 적은 품종이라도 저렴하게 제작할 수 있다.
본 발명의 일 형태를 사용하여 제작함으로써 EL층을 형성한 기판과 반대 방향으로 빛을 사출하는 소위 톱 이미션형 발광 장치를 제작할 수 있으므로, 금속 기판 등의 열 전도율이 높은 기판 위에 EL층을 형성함으로써 발광 장치 자신의 발열로 인한 EL층의 열화를 억제할 수 있다.
또한, 제 1 도전층 및 제 2 도전층으로서 400nm 이상 700nm 이하의 파장 영역에서 30% 이상의 광 반사율 및 50% 이상의 광 투과율을 갖는 층을 형성함으로써 제 1 EL층으로부터의 발광의 일부는 제 1 반사층과 제 1 도전층 사이에서 다중 반사되고 제 2 EL층으로부터의 발광의 일부는 제 2 반사층과 제 2 도전층 사이에서 다중 반사되기 때문에 광로 길이에 따라 특정 파장의 빛이 서로 강화되거나 또는 약화되기 때문에 발광색을 더 크게 변화시킬 수 있다. 이로써, 동일 장치 및 동일 조건으로 형성된 EL층을 사용하여 발광색이 크게 다른 발광 장치를 간편하게 제작할 수 있다.
또한, 제 2 도전층을 제 1 도전층과 동일 장치 및 동일 조건으로 형성함으로써 제 1 EL층 형성 공정 및 제 1 도전층 형성 공정과, 제 2 EL층 형성 공정 및 제 2 도전층 형성 공정을 동일 장치 및 동일 조건으로 행할 수 있으므로, 동일 장치 및 동일 조건으로 형성된 EL층을 사용하여 발광색이 다른 발광 장치를 더 간편하게 제작할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태는 절연 표면을 갖는 투광성 기판 위에 제 1 투명 도전층이 형성된 제 1 베이스 기판과, 절연 표면을 갖는 투광성 기판 위에 제 1 투명 도전층과 두께가 다른 제 2 투명 도전층이 형성된 제 2 베이스 기판을 준비하는 공정과, 제 1 투명 도전층 위에 제 1 EL층을 형성하는 공정과, 제 2 투명 도전층 위에 제 1 EL층과 동일 장치 및 동일 조건으로 제 2 EL층을 형성하는 공정과, 제 1 EL층 위에 도전성을 갖는 제 1 반사층을 형성하는 공정과, 제 2 EL층 위에 도전성을 갖는 제 2 반사층을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제작 방법이다.
상기 본 발명의 일 형태에 따르면, 제 1 투명 도전층과 제 2 투명 도전층은 두께가 다르기 때문에 동일 장치 및 동일 조건으로 EL층을 형성하더라도 각 발광 장치의 광로 길이를 다르게 할 수 있으므로 동일 장치 및 동일 조건으로 형성된 EL층을 사용하여 발광색이 다른 발광 장치를 제작할 수 있다.
그리고 어느 발광색의 발광 장치를 제작하는 제조 라인에서 발광색이 다른 발광 장치도 소량만 필요한 경우 등에 함께 제작(소위, 혼류 생산)할 수 있으므로 생산량이 적은 품종이라도 저렴하게 제작할 수 있다.
본 발명의 일 형태를 사용하여 제작함으로써 EL층을 형성한 기판 방향으로 빛을 사출하는 소위 보텀 이미션형 발광 장치를 제작할 수 있기 때문에 반사층 위에 흡습제를 형성하는 처리나, 투습성이 낮은 기판(예를 들어, 각종 금속 기판 등)으로 EL층을 밀봉하는 처리 등이 가능하므로 발광 상태의 열화를 억제할 수 있다.
또한, 상기 본 발명의 일 형태를 사용하여 제작된 톱 이미션형 발광 장치에서 제 1 도전층 및 제 2 도전층 중 한쪽의 층 또는 양쪽 모두의 층으로서 400nm 이상 700nm 이하의 파장 영역에서 30% 이상의 광 반사율 및 50% 이상의 광 투과율을 갖는 층을 형성함으로써 제 1 EL층으로부터의 발광의 일부가 제 1 반사층과 제 1 도전층 사이에서 다중 반사되는 현상 및 제 2 EL층으로부터의 발광의 일부가 제 2 반사층과 제 2 도전층 사이에서 다중 반사되는 현상 중 한쪽 또는 양쪽 모두가 발생한다. 이로써, 광로 길이에 따라 특정의 파장의 빛이 서로 강화되거나 또는 약화되기 때문에 발광색을 더 크게 변화시킬 수 있다. 따라서, 동일 장치 및 동일 조건으로 형성된 EL층을 사용하여 발광색이 크게 다른 발광 장치를 간편하게 제작할 수 있다.
또한, 제 2 반사층을 제 1 반사층과 동일 장치 및 동일 조건으로 형성함으로써, 제 1 EL층 형성 공정 및 제 1 반사층 형성 공정과, 제 2 EL층 형성 공정 및 제 2 반사층 형성 공정을 동일 장치 및 동일 조건으로 행할 수 있으므로, 동일 장치 및 동일 조건으로 형성된 EL층을 사용하여 발광색이 다른 발광 장치를 더 간편하게 제작할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태는 절연 표면 위에 제 1 반사층 및 부분적으로 다른 두께로 형성한 제 1 투명 도전층이 순차적으로 형성된 제 1 베이스 기판과, 절연 표면 위에 제 2 반사층 및 부분적으로 다른 두께로 형성한 제 2 투명 도전층이 순차적으로 형성된 제 2 베이스 기판을 준비하는 공정과, 제 1 투명 도전층 위에 제 1 EL층을 형성하는 공정과, 제 2 투명 도전층 위에 제 1 EL층과 동일 장치 및 동일 조건으로 제 2 EL층을 형성하는 공정과, 제 1 EL층 위에 투광성을 갖는 제 1 도전층을 형성하는 공정과, 제 2 EL층 위에 투광성을 갖는 제 2 도전층을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제작 방법이다.
상기 본 발명의 일 형태에 따르면, 부분적으로 다른 두께로 형성한 제 1 투명 도전층 및 제 2 투명 도전층에 의하여 제 1 베이스 기판, 제 1 투명 도전층, 제 1 EL층, 및 제 1 반사층을 갖는 발광 장치와, 제 2 베이스 기판, 제 2 투명 도전층, 제 2 EL층, 및 제 2 반사층을 갖는 발광 장치 각각은 동일 면 내에서 광로 길이가 다른 복수의 영역을 형성할 수 있으므로, 동일 장치 및 동일 조건으로 형성된 EL층을 사용하더라도 발광색이 부분적으로 다르다. 따라서, 동일 장치 및 동일 조건으로 형성된 EL층을 사용하여 발광색이 다른 발광 장치를 간편하게 제작할 수 있다.
또한, 상기 본 발명의 일 형태를 사용하여 제작된 톱 이미션형 발광 장치에서 제 1 도전층 및 제 2 도전층 중 한쪽의 층 또는 양쪽 모두의 층으로서 400nm 이상 700nm 이하의 파장 영역에서 30% 이상의 광 반사율 및 50% 이상의 광 투과율을 갖는 층을 형성함으로써 제 1 EL층으로부터의 발광의 일부가 제 1 반사층과 제 1 도전층 사이에서 다중 반사되는 현상 및 제 2 EL층으로부터의 발광의 일부가 제 2 반사층과 제 2 도전층 사이에서 다중 반사되는 현상 중 한쪽 또는 양쪽 모두가 발생한다. 이로써, 광로 길이에 따라 특정의 파장의 빛이 서로 강화되거나 또는 약화되기 때문에 발광색을 더 크게 변화시킬 수 있다. 이로써, 기판 전체 면에 같은 EL층을 형성하더라도 발광색이 크게 다른 발광 장치를 간편하게 제작할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태는 절연 표면을 갖는 제 1 투광성 기판 위에 부분적으로 다른 두께로 형성한 제 1 투명 도전층이 형성된 제 1 베이스 기판과, 절연 표면을 갖는 제 2 투광성 기판 위에 부분적으로 다른 두께로 형성한 제 2 투명 도전층이 형성된 제 2 베이스 기판을 준비하는 공정과, 제 1 투명 도전층 위에 제 1 EL층을 형성하는 공정과, 제 2 투명 도전층 위에 제 1 EL층과 동일 장치 및 동일 조건으로 제 2 EL층을 형성하는 공정과, 제 1 EL층 위에 도전성을 갖는 제 1 반사층을 형성하는 공정과, 제 2 EL층 위에 도전성을 갖는 제 2 반사층을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제작 방법이다.
상기 본 발명의 일 형태에 따르면, 제 1 투명 도전층 및 제 2 투명 도전층의 두께를 부분적으로 다르게 형성함으로써 제 1 베이스 기판, 제 1 투명 도전층, 제 1 EL층, 및 제 1 반사층을 갖는 발광 장치와, 제 2 베이스 기판, 제 2 투명 도전층, 제 2 EL층, 및 제 2 반사층을 갖는 발광 장치 각각은 동일 면 내에서 광로 길이가 다른 복수의 영역을 형성할 수 있으므로, 동일 장치 및 동일 조건으로 형성된 EL층을 사용하더라도 발광색이 부분적으로 다르다. 따라서, 동일 장치 및 동일 조건으로 형성된 EL층을 사용하여 발광색이 다른 발광 장치를 간편하게 제작할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태를 사용하여 제작함으로써 EL층을 형성한 기판 방향으로 빛을 사출하는 소위 보텀 이미션형 발광 장치를 제작할 수 있기 때문에 반사층 위에 흡습제를 형성하는 처리나, 투습성이 낮은 기판(예를 들어, 각종 금속 기판 등)으로 EL층을 밀봉하는 처리 등이 가능하므로 발광 상태의 열화를 억제할 수 있다.
또한, 상기 본 발명의 일 형태를 사용하여 제작된 보텀 이미션형 발광 장치에서 400nm 이상 700nm 이하의 파장 영역에서 30% 이상의 광 반사율 및 50% 이상의 광 투과율을 갖는 층을 제 1 투광성 기판과 제 1 투명 도전층 사이 또는 제 2 투광성 기판과 제 2 투명 도전층 사이, 또는 제 1 투광성 기판과 제 1 투명 도전층 사이와 제 2 투광성 기판과 제 2 투명 도전층 사이에 공통적으로 형성함으로써 제 1 EL층으로부터의 발광의 일부가 제 1 투명 도전층과 제 1 반사층 사이에서 다중 반사되는 현상 및 제 2 EL층으로부터의 발광의 일부가 제 2 투명 도전층과 제 2 반사층 사이에서 다중 반사되는 현상 중 한쪽 또는 양쪽 모두가 발생한다. 이로써, 광로 길이에 따라 특정의 파장의 빛이 서로 강화되거나 또는 약화되기 때문에 발광색을 더 크게 변화시킬 수 있다. 이로써, 기판 전체 면에 같은 EL층을 형성하더라도 발광색이 크게 다른 발광 장치를 간편하게 제작할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태는 절연 표면을 갖는 기판 위의 반사층, 반사층 위의 투명 도전층, 투명 도전층 위의 EL층, EL층 위의 도전층을 갖는 구조이고, 투명 도전층은 부분적으로 두께가 다른 영역을 갖는다. 바꿔 말하면, 투명 도전층은 표면에 고유의 두께를 갖는 복수의 영역을 갖고, 하나의 영역의 두께는 다른 영역의 두께와 다르다. EL층은 전체 면이 조성이 동일한 것을 특징으로 하는 발광 장치다.
상기 본 발명의 일 형태인 발광 장치는 광로 길이가 다른 영역을 구비하기 때문에 상기 발광 장치로부터 외부로 사출되는 빛은 부분적으로 색깔이 다르다. 이로써, 예를 들어, 외부로 사출되는 빛이 모자이크 형상인 발광 장치, 광로 길이가 다른 영역을 문자 형상으로 하고 문자 부분의 발광색이 다른 발광 장치 등 부가 가치가 높은 발광 장치로 할 수 있다.
또한, 상기 본 발명의 일 형태인 톱 이미션형 발광 장치에서 도전층으로서 400nm 이상 700nm 이하의 파장 영역에서 30% 이상의 광 반사율 및 50% 이상의 광 투과율을 갖는 층을 사용함으로써 EL층으로부터의 발광의 일부는 반사층과 도전층 사이에서 다중 반사되어 광로 길이에 따라 특정 파장의 빛이 서로 강화되거나 또는 약화되기 때문에 발광색의 변화를 더 크게 할 수 있다. 이로써, 부분적으로 발광색이 크게 다른 부가 가치가 높은 발광 장치로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태는 절연 표면을 갖는 투광성 기판 위에 투명 도전층, 투명 도전층 위에 형성된 EL층, EL층 위에 형성된 반사층을 갖는 구조이고, 투명 도전층은 부분적으로 두께가 다른 영역을 갖고, EL층은 전체 면이 조성이 동일한 것을 특징으로 하는 발광 장치다.
상기 본 발명의 일 형태인 발광 장치는 광로 길이가 다른 영역을 구비하기 때문에 상기 발광 장치로부터 외부로 사출되는 빛은 부분적으로 색깔이 다르다. 이로써, 예를 들어, 외부로 사출되는 빛을 모자이크 형상으로 할 수 있는 발광 장치 등 부가 가치가 높은 발광 장치로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태인 발광 장치는 EL층을 형성한 기판 방향으로 빛을 사출하는 소위 보텀 이미션형 발광 장치이기 때문에 반사층 위에 흡습제를 형성하는 처리나, 투습성이 낮은 기판(예를 들어, 각종 금속 기판 등)으로 EL층을 밀봉하는 처리 등이 가능하다. 따라서, EL층의 열화가 억제된 발광 장치로 할 수 있다.
또한, 상기 본 발명의 일 형태의 보텀 이미션형 발광 장치에서 400nm 이상 700nm 이하의 파장 영역에서 30% 이상의 광 반사율 및 50% 이상의 광 투과율을 갖는 층을 투광성 기판과 투명 도전층 사이에 구비함으로써 EL층으로부터의 발광의 일부는 투명 도전층과 반사층 사이에서 다중 반사되어 광로 길이에 따라 특정 파장의 빛이 서로 강화되거나 또는 약화되기 때문에 발광색의 변화를 더 크게 할 수 있다. 이로써, 부분적으로 발광색이 크게 다른 부가 가치가 높은 발광 장치로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태는 투명 도전층이 연속적으로 두께가 변화되는 영역을 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 장치다.
상기 본 발명의 일 형태에 따르면, 발광 장치는 광로 길이가 연속적으로 변화되는 영역을 구비하기 때문에 상기 발광 장치로부터 외부로 사출되는 빛은 색깔이 연속적으로 변화된다. 이로써, 예를 들어, 외부로 사출되는 빛을 그러데이션 형상으로 할 수 있는 발광 장치 등 부가 가치가 높은 발광 장치로 할 수 있다.
또한, 본 명세서 등에 "A 위에 B가 형성되어 있다"고 명시적으로 기재된 경우에는, A 위에 B가 직접 접촉되어 형성되어 있는 것에 한정되지 않는다. 직접 접촉되어 있지 않은 경우 즉 A와 B 사이에 다른 대상물이 개재(介在)하는 경우도 포함하는 것으로 한다.
따라서, 예를 들어, "층 A위에 층 B가 형성되어 있다"고 명시적으로 기재된 경우에는, 층 A 위에 직접 접촉하여 층 B가 형성되어 있는 경우와, 층 A 위에 직접 접촉하여 다른 층(예를 들어, 층 C나 층 D 등)이 형성되어 있고 그 위에 직접 접촉하여 층 B가 형성되어 있는 경우를 포함하는 것으로 한다. 또한, 다른 층(예를 들어, 층 C나 층 D 등)은 단층과 복수 층 중 어느 쪽이라도 좋다.
또한, 본 명세서 등에 "A 및 B를 순차적으로 형성"이라고 명시적으로 기재된 경우에는, A를 형성한 직후에 B를 형성하는 것에 한정되지 않는다. A를 형성한 후부터 B를 형성할 때까지 다른 대상물을 형성하는 경우도 포함하는 것으로 한다.
따라서, 예를 들어, "층 A 및 층 B를 순차적으로 형성"이라고 명시적으로 기재된 경우에는, 층 A를 형성한 후 바로 층 B를 형성하는 경우와, 층 A를 형성한 후 다른 층(예를 들어, 층 C)을 형성하고 나서 층 B를 형성하는 경우의 양쪽 모두를 포함하는 것으로 한다.
또한, 본 명세서 등에서 "제 1" "제 2" "제 3" 등 수사가 붙인 용어는 요소를 구별하기 위하여 편의적으로 사용하는 것이고, 수적으로 한정하거나 배치 및 공정의 순서를 한정하는 것도 아니다. 또한, 본 명세서에서는 2개의 기판에 막, 층, 재료, 및 기판 등을 형성하는 공정을 설명하기 위하여 같은 막, 층, 재료, 및 기판인 경우라도 다른 수사를 사용하는 경우가 있다.
본 발명에 따르면, 동일 장치 및 동일 조건으로 형성된 EL층을 사용하여 발광색이 다른 발광 장치를 제작할 수 있는 방법을 제공할 수 있다.
또한, 부가 가치가 높은 발광 장치를 제공할 수 있다.
도 1(A) 내지 도 1(C)는 실시형태 1에 기재된 발광 장치의 구성을 설명하기 위한 도면.
도 2(A) 내지 도 2(D)는 실시형태 1에 기재된 발광 장치의 제작 방법을 설명하기 위한 도면.
도 2(D) 내지 도 3(C)는 실시형태 1에 기재된 발광 장치의 제작 방법을 설명하기 위한 도면.
도 4(A) 내지 도 4(C)는 실시형태 1에 기재된 발광 장치의 구성을 설명하기 위한 도면.
도 5(A) 및 도 5(B)는 실시형태 2에 기재된 발광 장치의 구성을 설명하기 위한 도면.
도 6(A) 내지 도 6(C)는 실시형태 2에 기재된 발광 장치의 제작 방법을 설명하기 위한 도면.
도 7(A) 내지 도 7(D)는 실시형태 2에 기재된 발광 장치의 제작 방법을 설명하기 위한 도면.
도 8(A) 및 도 8(B)는 실시형태 2에 기재된 발광 장치의 구성을 설명하기 위한 도면.
도 9(A) 내지 도 9(C)는 실시형태 2에 기재된 발광 장치의 제작 방법을 설명하기 위한 도면.
도 10(A) 내지 도 10(C)는 EL층을 설명하기 위한 도면.
도 11은 본 발명에 따른 발광 장치를 사용한 조명 장치 및 전자 기기를 설명하기 위한 도면.
도 2(A) 내지 도 2(D)는 실시형태 1에 기재된 발광 장치의 제작 방법을 설명하기 위한 도면.
도 2(D) 내지 도 3(C)는 실시형태 1에 기재된 발광 장치의 제작 방법을 설명하기 위한 도면.
도 4(A) 내지 도 4(C)는 실시형태 1에 기재된 발광 장치의 구성을 설명하기 위한 도면.
도 5(A) 및 도 5(B)는 실시형태 2에 기재된 발광 장치의 구성을 설명하기 위한 도면.
도 6(A) 내지 도 6(C)는 실시형태 2에 기재된 발광 장치의 제작 방법을 설명하기 위한 도면.
도 7(A) 내지 도 7(D)는 실시형태 2에 기재된 발광 장치의 제작 방법을 설명하기 위한 도면.
도 8(A) 및 도 8(B)는 실시형태 2에 기재된 발광 장치의 구성을 설명하기 위한 도면.
도 9(A) 내지 도 9(C)는 실시형태 2에 기재된 발광 장치의 제작 방법을 설명하기 위한 도면.
도 10(A) 내지 도 10(C)는 EL층을 설명하기 위한 도면.
도 11은 본 발명에 따른 발광 장치를 사용한 조명 장치 및 전자 기기를 설명하기 위한 도면.
실시형태에 대하여 도면을 사용하여 자세히 설명한다. 다만, 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 그 범위에서 벗어남이 없이 그 형태 및 자세한 내용을 다양하게 변경할 수 있다는 것은 당업자라면 용이하게 이해할 수 있다. 따라서, 본 발명은 이하에 기재하는 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다. 또한, 이하에서 설명하는 발명의 구성에서 동일 부분 또는 같은 기능을 갖는 부분에는 동일 부호를 다른 도면 간에서 공통적으로 사용하고, 그 반복 설명은 생략한다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는 개시하는 발명의 일 형태에 따른 발광 장치 및 발광 장치의 제작 방법에 대하여 도 1(A) 내지 도 4(C)를 사용하여 설명한다.
<본 실시형태의 발광 장치의 구성>
도 1(A) 내지 도 1(C)는 본 실시형태의 방법으로 제작된 발광 장치의 구성예이고, 도 1(A)는 제작된 2개의 발광 장치 중 하나인 제 1 발광 장치(140)의 상면도다. 또한, 상면에서만 봤을 때는 제 1 발광 장치(140)과 제 2 발광 장치(150)는 형태가 같기 때문에 제 2 발광 장치(150)의 상면도로서도 도 1(A)를 사용하는 것으로 하고, 괄호 내에 기재된 부호가 제 2 발광 장치(150)에 사용되는 각 구성 요소를 나타낸다. 또한, 도 1(A)에 도시한 상면도는 구조를 알기 쉽게 하기 위하여 패턴 형성된 막 및 층만을 도시하였고 가장 위쪽 면에 형성될 기판은 도시하지 않았다.
도 1(B)는 제 1 발광 장치(140)를 도 1(A)의 1점 쇄선부 A1-A2부 및 B1-B2부에서 절단한 단면 개략도이고, 도 1(C)는 제 2 발광 장치(150)를 도 1(A)의 1점 쇄선부 A1-A2부 및 B1-B2에서 절단한 단면 개략도다.
도 1(B)에 도시한 제 1 발광 장치(140)는 제 1 기판(100)과, 제 1 기판(100) 위에 형성된 제 1 하지층(102)과, 제 1 하지층(102) 위에 형성된 제 1 반사층(104)과, 제 1 반사층(104) 위에 형성된 제 1 투명 도전층(106)과, 제 1 투명 도전층(106) 위에 형성된 제 1 절연층(108)과, 제 1 투명 도전층(106) 위 및 제 1 절연층(108) 위에 형성된 제 1 EL층(110)과, 제 1 EL층(110)을 덮고 일부분이 제 1 밀봉재(114) 외측에 형성된 제 1 도전층(112)과, 제 1 기판(100) 위에 제 1 EL층(110)을 둘러싸도록 형성된 제 1 밀봉재(114)와, 제 1 밀봉재(114)를 사용하여 제 1 기판(100)과 접착된 제 2 기판(116)으로 형성되어 있고, 제 1 EL층(110)으로부터의 발광은 제 2 기판(116) 측(도면의 흰색 화살표 방향)으로 추출된다. 또한, 제 1 투명 도전층(106)의 일부분 및 제 1 도전층(112)의 일부분은 제 1 밀봉재(114)보다 외측으로 리드되고 제 1 투명 도전층(106) 및 제 1 도전층(112)에 외부 전원(도시되지 않았음)을 접속시켜 제 1 EL층(110)에 캐리어를 공급함으로써 제 1 EL층(110)을 발광시킬 수 있다. 또한, 제 1 반사층(104)의 저항값이 제 1 투명 도전층(106)과 동등하거나 또는 그 이하인 경우에는, 제 1 반사층(104)을 제 1 밀봉재(114) 외측으로 리드하여 제 1 반사층(104) 및 제 1 도전층(112)에 외부 전원을 접속시켜도 좋다. 물론, 도 1(B)에 도시한 바와 같이, 제 1 반사층(104) 및 제 1 투명 도전층(106)을 제 1 밀봉재(114) 외측에 리드하여도 좋다.
도 1(C)에 도시한 제 2 발광 장치(150)는 제 3 기판(120)과, 제 3 기판(120) 위에 형성된 제 2 하지층(122)과, 제 2 하지층(122) 위에 형성된 제 2 반사층(124)과, 제 2 반사층(124) 위에 형성된 제 2 투명 도전층(126)과, 제 2 투명 도전층(126) 위에 형성된 제 2 절연층(128)과, 제 2 투명 도전층(126) 위 및 제 2 절연층(128) 위에 형성된 제 2 EL층(130)과, 제 2 EL층(130)을 덮고 일부분이 제 2 밀봉재(134) 외측에 형성된 제 2 도전층(132)과, 제 3 기판(120) 위에 제 2 EL층(130)을 둘러싸도록 형성된 제 2 밀봉재(134)와, 제 2 밀봉재(134)를 사용하여 제 3 기판(120)과 접착된 제 4 기판(136)으로 형성되어 있고, 제 2 EL층(130)으로부터의 발광은 제 4 기판(136) 측(도면의 흰색 화살표 방향)으로 추출된다. 또한, 제 2 투명 도전층(126)의 일부분 및 제 2 도전층(132)의 일부분은 제 2 밀봉재(134)보다 외측으로 리드되고 제 2 투명 도전층(126) 및 제 2 도전층(132)에 외부 전원(도시되지 않았음)을 접속시켜 제 2 EL층(130)에 캐리어를 공급함으로써 제 2 EL층(130)을 발광시킬 수 있다. 또한, 제 2 반사층(124)의 저항값이 제 2 투명 도전층(126)과 동등하거나 또는 그 이하인 경우에는, 제 2 반사층(124)을 제 2 밀봉재(134) 외측으로 리드하여 제 2 반사층(124) 및 제 2 도전층(132)에 외부 전원을 접속시켜도 좋다. 물론, 도 1(C)에 도시한 바와 같이, 제 2 반사층(124) 및 제 2 투명 도전층(126)을 제 2 밀봉재(134) 외측에 리드하여도 좋다.
또한, 제 1 EL층(110)은 적어도 발광성 유기 화합물을 함유한 발광층이 포함되어 있으면 좋다. 그 외 전자 수송성이 높은 물질을 함유한 층, 정공 수송성이 높은 물질을 함유한 층, 전자 주입성이 높은 물질을 함유한 층, 정공 주입성이 높은 물질을 함유한 층, 양극성(bipolar) 물질(전자 수송성 및 정공 수송성이 높은 물질)을 함유한 층 등을 적절히 조합한 적층 구조를 구성할 수 있다. 제 1 EL층(110)의 구성예는 실시형태 3에서 자세히 설명한다. 또한, 제 2 EL층(130)은 제 1 EL층(110)과 동일 장치 및 동일 조건으로 형성된 동일 층이므로 자세한 내용은 실시형태 3을 참조한다.
도 1(B)에 도시된 제 1 발광 장치(140)의 제 1 EL층(110)과, 도 1(C)에 도시된 제 2 발광 장치(150)의 제 2 EL층(130)은 상술한 바와 같이 동일 장치 및 동일 조건으로 형성되기 때문에 제 1 EL층(110)에서 생기는 빛과 제 2 EL층(130)에서 생기는 빛은 색깔이 같다.
그래서, 본 실시형태에서는 제 1 EL층(110) 및 제 2 EL층(130)을 형성하기 전에 미리 제 1 기판(100) 위에 제 1 투명 도전층(106)을 형성하고 또 제 3 기판(120) 위에 제 1 투명 도전층(106)과 두께가 다른 제 2 투명 도전층(126)을 형성한다. 이로써, 제 1 EL층(110)과 제 2 EL층(130)을 동일 장치 및 동일 조건으로 형성하더라도 제 1 반사층(104)과 제 1 도전층(112) 사이의 제 1 광로 길이(142)와, 제 2 반사층(124)과 제 2 도전층(132) 사이의 제 2 광로 길이(152)가 다르게 된다.
제 1 발광 장치(140)에서는 제 1 EL층(110)으로부터의 빛은 모든 방향으로 사출되기 때문에, 예를 들어, 제 1 EL층(110)으로부터 제 1 도전층(112) 측으로 사출되는 빛(144)과, 제 1 EL층(110)으로부터 제 1 반사층(104) 측으로 사출되어 반사된 빛(146)이 간섭하여 제 1 광로 길이(142)에 따라 특정 파장의 빛이 서로 강화되거나 또는 약화되기 때문에 제 1 발광 장치(140)로부터 외부로 추출되는 빛은 제 1 EL층(110)에서의 발광색과 다르게 된다. 또한, 제 1 반사층(104) 측으로 사출되어 반사된 빛(146)은 도 1(B)에서는 U자형으로 도시되고, 제 1 반사층(104)과 제 1 투명 도전층(106) 계면 부근에서 계면 방향을 따라 진행되는 것처럼 보이지만, 이것은 도면을 보기 쉽게 하기 위하여 도시한 것이고 실제로 계면 방향을 따라 진행되는 것은 아니다.
제 2 발광 장치(150)에서도 상기와 마찬가지로 외부로 추출되는 빛은 제 2 EL층(130)에서의 발광색과 다르고, 또한, 제 2 광로 길이(152)와 제 1 광로 길이(142)는 거리가 다르기 때문에 제 2 발광 장치(150)로부터 외부로 추출되는 빛의 색깔은 제 1 발광 장치(140)로부터 외부로 추출되는 빛의 색깔과 다르다.
따라서, 제 1 EL층(110)과 제 2 EL층(130)을 동일 장치 및 동일 조건으로 형성하더라도 발광색이 다른 제 1 발광 장치(140)와 제 2 발광 장치(150)를 제작할 수 있다.
또한, 제 1 도전층(112) 및 제 2 도전층(132)으로서 400nm 이상 700nm 이하의 파장 영역에서 30% 이상의 광 반사율 및 50% 이상의 광 투과율을 갖는 반투과성 층을 형성함으로써 제 1 EL층(110) 및 제 2 EL층(130)으로부터의 발광을 다중 반사시켜 공진시키는 소위 미소광 공진기(마이크로 캐비티)로서의 기능을 갖는다. 이로써, 제 1 발광 장치(140)와 제 2 발광 장치(150)의 발광색의 차이는 더 현저하게 나타난다.
<본 실시형태의 발광 장치의 제작 방법>
본 실시형태의 발광 장치의 제작 방법에 대하여 도 2(A) 내지 도 3(C)를 사용하여 이하에서 설명한다.
또한, 도 2(A) 내지 도 3(C)에서 도면의 2점 쇄선부로 나누어진 왼쪽 부분은 제 1 발광 장치(140)의 형성 방법을 도시한 것이고, 오른쪽 부분은 제 2 발광 장치(150)의 형성 방법을 도시한 것이다.
우선, 제 1 기판(100)과 제 3 기판(120)을 준비하고, 제 1 기판(100) 위에 제 1 하지층(102)을 형성하고 또 제 3 기판(120) 위에 제 2 하지층(122)을 형성한다(도 2(A) 참조).
제 1 기판(100) 및 제 3 기판(120)은 절연 표면을 갖는 기판이라면 좋고, 예를 들어, 알루미노실리케이트 유리, 알루미노보로실리케이트 유리, 바륨보로실리케이트 유리 등 무알칼리 유리 기판을 사용하면 좋다. 이들 유리 기판은 대면적화에 적합하고 G10 크기(2850mm×3050mm)나 G11 크기(3000mm×3320mm) 등도 제작되어 있기 때문에 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치를 저비용으로 대량 생산할 수 있다. 그 외, 석영 기판, 사파이어 기판 등 절연체를 포함한 절연성 기판이나, 실리콘 등 반도체 재료를 포함한 반도체 기판 표면을 절연 재료로 피복한 것을 사용할 수도 있다.
또한, 본 실시형태에서는 제 1 EL층(110) 및 제 2 EL층(130)으로부터의 발광이 제 1 기판(100) 및 제 3 기판(120)과 반대 방향으로 사출되는 경우에는, 제 1 기판(100) 및 제 3 기판(120)으로서 금속이나 스테인리스 등 도전체를 포함한 도전성 기판의 표면을 절연층으로 피복한 것이나 도전성 박막의 표면을 절연 재료로 피복한 것을 사용할 수 있다. 이들 기판은 유리 기판 등보다 열 전도율이 높으므로 제 1 EL층(110) 및 제 2 EL층(130)에서 발생된 열을 외부로 방산하기 쉬운 특징을 갖는다. 따라서, 제 1 EL층(110) 및 제 2 EL층(130)의 열로 인한 열화를 억제할 수 있다.
또한, 제 1 기판(100) 및 제 3 기판(120)으로서 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지(PET), 폴리에테르술폰 수지(PES), 폴리에틸렌나프탈레이트 수지(PEN), 폴리비닐알코올 수지(PVA), 폴리카보네이트 수지(PC), 폴리에틸렌 수지(PE), ABS 수지 등 각종 플라스틱 기판을 사용할 수도 있다. 또한, 각종 플라스틱 기판을 제 1 기판(100) 및 제 3 기판(120)으로서 사용하는 경우에는 표면에 산화실리콘, 질화실리콘, 산화질화실리콘, 질화산화실리콘, 산화알루미늄 등 수증기 투과성이 낮은 막을 단층으로 또는 적층하여 형성하면 좋다. 이로써, 각종 플라스틱 기판에 높은 수증기 배리어성이 부여되기 때문에 제 1 EL층(110) 및 제 2 EL층(130)의 열화를 억제할 수 있다.
상기 플라스틱 기판을 제 1 기판(100) 및 제 3 기판(120)으로서 사용함으로써 제 1 발광 장치(140) 및 제 2 발광 장치(150)를 박형화 및 경량화할 수 있고 또 가요성을 갖게 할 수 있으므로 부가 가치가 높은 발광 장치로 할 수 있다.
또한, 제 1 기판(100)과 제 3 기판(120)의 재질이나 막 두께는 같아도 좋고 달라도 좋다. 막 두께는 특별히 한정되지 않지만, 발광 장치의 박형화 및 경량화의 관점에서 보면, 3mm 이하가 바람직하고, 1mm 이하가 더 바람직하다.
일례로서 막 두께가 0.3mm인 스테인리스 기판을 제 1 기판(100) 및 제 3 기판(120)으로서 사용하면 좋다.
제 1 하지층(102) 및 제 2 하지층(122)은 각각 제 1 기판(100) 및 제 3 기판(120)으로부터 불순물이 확산되는 것을 방지하는 것이고, 플라즈마 CVD법 등 CVD법, PVD법, 및 스퍼터링법 등 공지 방법을 사용하여 산화실리콘(SiO2), 질화실리콘(SiN), 산화질화실리콘(SiON), 질화산화실리콘(SiNO), 산화알루미늄(AlO2), 질화알루미늄(AlN), 산화질화알루미늄(AlON), 질화산화알루미늄(AlNO) 등을 형성하면 좋다. 또한, 제 1 하지층(102) 및 제 2 하지층(122)은 단층 구조 및 적층 구조 중 어느 쪽이라도 좋고, 적층 구조를 채용하는 경우에는 상기 막을 조합하여 형성하면 좋다.
또한, "산화질화" 및 "질화산화"라는 용어를 사용하였지만, 이것은 형성된 층의 산소 함유량 및 질소 함유량 중 어느 쪽이 더 많은지를 나타내는 것이고, "산화질화"는 질소 함유량보다 산소 함유량이 많은 것을 나타낸다.
또한, 제 1 하지층(102)과 제 2 하지층(122)의 재질이나 막 두께는 같아도 좋고 달라도 좋다. 막 두께는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 10nm 이상 500nm 이하로 하는 것이 바람직하다. 막 두께가 10nm보다 얇으면 성막 장치에 기인한 기판 면 내의 막 두께 분포에 따라 제 1 하지층(102)이나 제 2 하지층(122)이 형성되지 않은 영역이 발생할 가능성이 있다. 또한, 막 두께가 500nm보다 두꺼우면 성막 시간이나 생산 비용의 증가를 일으킬 우려가 있다.
또한, 제 1 하지층(102)과 제 2 하지층(122)은 동일 장치를 사용하여 형성하여도 좋고 서로 다른 장치를 사용하여 형성하여도 좋지만, 형성 시간이나 비용을 억제할 수 있는 관점에서 동일 장치 및 동일 조건으로 형성하는 것이 바람직하다. 이 경우에는, 복수의 기판에 하지층을 동시에 형성하는 것이 더 바람직하다.
일례로서, 플라즈마 CVD법을 사용하여 제 1 기판(100) 및 제 3 기판(120) 위에 막 두께가 100nm인 산화실리콘을 동시에 형성함으로써 제 1 하지층(102) 및 제 2 하지층(122)을 형성하면 좋다.
또한, 제 1 기판(100) 표면에 이미 제 1 하지층(102)이 갖는 불순물 확산 방지 효과를 갖는 층이 형성되어 있는 경우에는, 제 1 하지층(102)을 형성하지 않은 구조로 하여도 좋다. 또한, 제 3 기판(120) 표면에 형성된 제 2 하지층(122)도 마찬가지다.
다음에, 제 1 하지층(102) 위에 제 1 반사층(104)을 형성하고 또 제 2 하지층(122) 위에 제 2 반사층(124)을 형성한다(도 2(B) 참조).
제 1 반사층(104) 및 제 2 반사층(124)은 각각 이후의 공정에서 형성할 제 1 EL층(110)으로부터의 발광 및 제 2 EL층(130)으로부터의 발광을 반사하기 위한 층이고, 진공 증착법 등 각종 증착법이나 스퍼터링법 등 공지 방법을 사용하여 반사율이 높은 금속층을 형성한 후 상기 층을 포토레지스트 마스크를 사용한 드라이 에칭법이나 웨트 에칭법 등 공지 방법을 사용하여 선택적으로 제거함으로써 형성할 수 있다. 반사율이 높은 금속막으로서 알루미늄, 은, 또는 이들 금속 재료를 함유한 합금 등을 단층으로 또는 적층하여 형성할 수 있다. 또한, 반사율이 높은 금속막과 다른 얇은 금속막(바람직하게는, 20nm 이하, 더 바람직하게는 10nm 이하)의 적층 구조로 하여도 좋다. 예를 들어, 얇은 티타늄막을 형성함으로써 이후 형성될 제 1 EL층(110)이나 제 2 EL층(130)과 반사율이 높은 금속막(알루미늄, 알루미늄을 함유한 합금, 또는 은 등) 사이에 절연막이 생성되는 것을 억제할 수 있어 바람직하다. 또한, 얇은 금속막은 산화되어 있어도 좋지만, 이 경우에는, 산화되더라도 절연화되기 어려운 재료, 예를 들어, 티타늄이나 몰리브덴을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 제 1 반사층(104)과 제 2 반사층(124)의 재질이나 막 두께는 같아도 좋고 달라도 좋다. 막 두께는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 10nm 이상 300nm 이하로 하는 것이 바람직하다. 막 두께가 10nm보다 얇으면 성막 장치에 기인한 기판 면 내의 막 두께 분포에 따라 제 1 반사층(104)이나 제 2 반사층(124)이 형성되지 않은 영역이 발생할 가능성이 있고 또 원하는 반사 효과를 얻을 수 없을 가능성이 있다. 또한, 막 두께가 300nm보다 두꺼우면, 성막 시간이나 생산 비용의 증가를 일으킬 우려가 있다.
또한, 제 1 반사층(104)과 제 2 반사층(124)은 동일 장치를 사용하여 형성하여도 좋고 서로 다른 장치를 사용하여 형성하여도 좋지만, 형성 시간이나 비용을 억제할 수 있는 관점에서 동일 장치 및 동일 조건으로 형성하는 것이 바람직하다. 이 경우에는, 복수의 기판에 반사층을 동시에 형성하는 것이 더 바람직하다.
일례로서는, 스퍼터링법을 사용하여 제 1 하지층(102) 및 제 2 하지층(122) 위에 알루미늄과 티타늄의 합금 100nm 및 티타늄 10nm를 순차적으로 형성한 후에 적절히 패턴 형상 처리를 행함으로써 제 1 반사층(104) 및 제 2 반사층(124)을 형성하면 좋다.
다음에, 제 1 반사층(104) 위에 제 1 투명 도전층(106)을 형성하고 또 제 2 반사층(124) 위에 제 2 투명 도전층(126)을 형성한다(도 2(C) 참조).
제 1 투명 도전층(106)과 제 2 투명 도전층(126)은 각각 제 1 발광 장치(140)와 제 2 발광 장치(150)의 광로 길이를 조정하기 위한 층이다. 또한, 제 1 투명 도전층(106) 및 상술한 제 1 반사층(104) 중 적어도 하나는 이후의 공정에서 형성할 제 1 EL층(110)을 끼우는 전극 중 하나로서 기능한다. 또한, 제 2 투명 도전층(126) 및 상술한 제 2 반사층(124) 중 적어도 하나는 이후의 공정에서 형성할 제 2 EL층(130)을 끼우는 전극 중 하나로서 기능한다.
제 1 투명 도전층(106)과 제 2 투명 도전층(126)은 플라즈마 CVD법 등 CVD법, PVD법, 및 스퍼터링법 등 공지 방법을 사용하여 도전성 금속 산화물층을 형성한 후에 상기 층을 포토레지스트 마스크를 사용한 드라이 에칭법이나 웨트 에칭법 등 공지 방법을 사용하여 선택적으로 제거함으로써 형성할 수 있다. 도전성 금속 산화물로서, 예를 들어, 산화인듐(In2O3), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO), 산화인듐산화주석(In2O3-SnO2, ITO라고 약기함), 산화인듐산화아연(In2O3-ZnO), 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐(IWZO), 또는 이들 금속 산화물 재료에 실리콘 또는 산화실리콘을 함유시킨 것을 사용할 수 있다. 또한, 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐(IWZO)막은 산화인듐에 산화텅스텐을 0.5wt% 내지 5wt%, 산화아연을 0.1wt% 내지 1wt% 함유한 타깃을 사용하여 스퍼터링법에 의하여 형성할 수 있다. 또한, 제 1 투명 도전층(106) 및 제 2 투명 도전층(126)은 단층 구조 및 적층 구조 중 어느 구조라도 좋고, 적층 구조로 한 경우에는, 상술한 막을 조합하여 형성하면 좋다.
또한, 제 1 투명 도전층(106)과 제 2 투명 도전층(126)의 재질은 같아도 좋고 달라도 좋다. 본 실시형태에서 상술한 바와 같이 제 1 광로 길이(142)와 제 2 광로 길이(152)의 차이를 이용하여 발광색을 다르게 하기 위하여 제 1 투명 도전층(106)과 제 2 투명 도전층(126)의 두께를 다르게 할 필요가 있다. 또한, 각 투명 도전층의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 10nm 이상 300nm 이하로 하는 것이 바람직하다. 막 두께가 10nm보다 얇은 경우에는, 성막 장치에 기인한 기판 면 내의 막 두께 분포에 따라 제 1 투명 도전층(106)이나 제 2 투명 도전층(126)이 형성되지 않은 영역이 발생할 가능성이 있다. 또한, 막 두께가 300nm보다 두꺼운 경우에는, 성막 시간이나 생산 비용의 증가 또 광 흡수가 증가됨으로 인한 소비 전력의 증가 등이 우려된다.
또한, 제 1 투명 도전층(106)과 제 2 투명 도전층(126)은 동일 장치를 사용하여 형성하여도 좋고 서로 다른 장치를 사용하여 형성하여도 좋지만, 형성 시간이나 비용을 억제할 수 있는 관점에서 동일 장치 및 동일 조건을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 이 경우에는, 막 두께가 같은 투명 도전층을 형성하는 복수의 기판을 동시에 형성하여도 좋고, 막 두께가 다른 투명 도전층을 형성하는 복수의 기판을 동시에 장치에 투입하고 성막 중에 복수의 기판 중 일부의 기판을 꺼내는 방법 등에 의하여 막 두께를 다르게 형성하여도 좋다.
일례로서는, 스퍼터링법을 사용하여 제 1 반사층(104) 위에 산화실리콘이 첨가된 산화인듐-산화주석을 막 두께 50nm로 형성하고 적절히 패턴 형성 처리한 후에, 동일 장치를 사용하여 제 2 반사층(124) 위에 산화실리콘이 첨가된 산화인듐-산화주석을 막 두께 150nm로 형성하고 적절히 패턴 형상 처리를 행함으로써 제 1 투명 도전층(106) 및 제 2 투명 도전층(126)을 형성하면 좋다.
상술한 공정을 거쳐 제 1 기판(100) 위에 제 1 하지층(102), 제 1 반사층(104), 및 제 1 투명 도전층(106)이 순차적으로 형성된 제 1 베이스 기판(148)과, 제 3 기판(120) 위에 제 2 하지층(122), 제 2 반사층(124), 및 제 2 투명 도전층(126)이 순차적으로 형성된 제 2 베이스 기판(149)이 준비된다(도 2(C) 참조).
또한, 본 실시형태에서는 제 1 반사층(104)과 제 1 투명 도전층(106)을 따로 형성한 예를 기재하였지만, 제 1 반사층(104)으로서 기능하는 층과 제 1 투명 도전층(106)으로서 기능하는 층을 한꺼번에 형성한 후에 상기 층을 포토레지스트 마스크를 사용한 드라이 에칭법이나 웨트 에칭법 등 공지 방법을 사용하여 선택적으로 제거함으로써 제 1 반사층(104)과 제 1 투명 도전층(106)을 형성하여도 좋다. 이로써, 마스크 형성 공정이나 에칭 공정을 줄일 수 있으므로 제작 시간이나 비용을 억제할 수 있다. 또한, 제 1 반사층(104)과 제 1 투명 도전층(106)의 패턴이 어긋나 형성되는 것을 없앨 수 있다. 또한, 제 2 반사층(124)과 제 2 투명 도전층(126)을 마찬가지로 처리하여도 좋다.
다음에, 제 1 하지층(102) 및 제 1 투명 도전층(106) 위에 제 1 절연층(108)을 형성하고 또 제 2 하지층(122) 및 제 2 투명 도전층(126) 위에 제 2 절연층(128)을 형성한다(도 2(D) 참조).
제 1 절연층(108)은 이후의 공정에서 형성할 제 1 도전층(112)이 제 1 반사층(104)이나 제 1 투명 도전층(106)과 접촉되는 것을 방지하기 위한 층이고, 제 2 절연층(128)은 이후의 공정에서 형성할 제 2 도전층(132)이 제 2 반사층(124)이나 제 2 투명 도전층(126)과 접촉되는 것을 방지하기 위한 층이다. 제 1 절연층(108) 및 제 2 절연층(128)은 스핀 코팅법, 인쇄법, 디스펜서법, 또는 잉크젯법 등 공지 방법에 의하여 재료를 도포한 후, 경화 처리(예를 들어, 가열 처리나 광 조사 처리 등)를 적절히 행하여 형성할 수 있다. 또한, 스핀 코팅법을 사용하여 형성하는 경우에는, 패턴 형성 처리(예를 들어, 광 경화형 수지를 전체 면에 도포하여 필요한 부분에 광 조사한 후 불필요한 부분의 수지를 제거하는 등)를 적절히 행하는 것이 바람직하다. 제 1 절연층(108) 및 제 2 절연층(128)으로서, 예를 들어, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 에폭시 수지 등 유기 수지를 사용할 수 있다.
또한, 제 1 절연층(108)과 제 2 절연층(128)의 재질이나 막 두께는 같아도 좋고 달라도 좋다. 막 두께는 특별히 한정되지 않지만, 제 1 절연층(108) 및 제 2 절연층(128)의 단부 각도를 60° 이하, 더 바람직하게는 40° 이하로 하는 것이 바람직하다. 이후의 공정에서 제 1 절연층(108) 위에는 제 1 EL층(110)을 형성하고, 제 2 절연층(128) 위에는 제 2 EL층(130)을 형성하기 때문에, 제 1 절연층(108)과 제 2 절연층(128)의 각도를 낮게 함으로써 제 1 EL층(110) 및 제 2 EL층(130)이 단절되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 제 1 절연층(108)과 제 2 절연층(128)은 동일 장치를 사용하여 형성하여도 좋고 서로 다른 장치를 사용하여 형성하여도 좋지만, 형성 시간이나 비용을 억제할 수 있는 관점에서 동일 장치 및 동일 조건으로 형성하는 것이 바람직하다.
일례로서, 스핀 코팅법을 사용하여 제 1 기판(100) 및 제 3 기판(120) 위에 폴리이미드 수지를 도포한 후에 폴리이미드 수지의 특성에 맞추어 적절히 패턴을 형성하고 경화시킴으로써 제 1 절연층(108)과 제 2 절연층(128)을 형성하면 좋다.
또한, 본 실시형태에서는 제 1 절연층(108) 및 제 2 절연층(128)이 형성되어 있지만, 반드시 필요한 것은 아니다. 예를 들어, 이후의 공정에서 형성할 제 1 EL층(110)에 의하여 제 1 반사층(104)이나 제 1 투명 도전층(106)과 이후의 공정에서 형성할 제 1 도전층(112)의 절연 상태가 유지된다면 제 1 절연층(108)을 형성하지 않아도 좋다. 마찬가지로, 제 2 EL층(130)에 의하여 제 2 반사층(124)이나 제 2 투명 도전층(126)과 제 2 도전층(132)의 절연 상태가 유지된다면, 제 2 절연층(128)을 형성하지 않아도 좋다.
다음에, 제 1 투명 도전층(106) 및 제 1 절연층(108) 위에 제 1 EL층(110)을 형성하고 또 제 2 투명 도전층(126) 및 제 2 절연층(128) 위에 제 2 EL층(130)을 형성한다(도 2(D) 참조).
제 1 EL층(110) 및 제 2 EL층(130)은 전류를 인가함으로써 발광하는 층이고, 증착법 등 공지 방법에 의하여 형성할 수 있다. 또한, 제 1 EL층(110) 및 제 2 EL층(130)은 실시형태 3에 기재된 재료 및 구성으로 형성하면 좋다. 또한, 실시형태 3에 기재된 재료 외의 공지 재료를 사용하여 형성하여도 좋다. 또한, 사용 재료는 발광 장치의 사용 목적에 따라 적절히 사용하면 좋다. 예를 들어, 발광 장치를 백열등이나 형광등 등 실내 조명 용도로서 사용하는 경우에는, 주광색, 주백색 등 백색계 발광을 하도록 제 1 EL층(110) 및 제 2 EL층(130)을 적색(R), 녹색(G), 청색(B)을 발광하는 3층 구조로 하면 좋다. 또한, 보색 관계인 2색(예를 들어, 시안(C: 밝은 청색)과 황색(Y)의 조합 등)을 발광하는 층을 적층하여도 좋다. EL층의 적층 방법에 대해서는 실시형태 3에서 자세히 설명한다.
제 1 EL층(110) 및 제 2 EL층(130)의 형성 방법으로서는, 예를 들어, 저항 가열 증착법, 전자 빔 증착법 등 진공 증착법을 사용하면 좋다. 또한, 대기 중의 물이나 산소 등으로 인하여 제 1 EL층(110) 및 제 2 EL층(130)은 현저히 열화되기 때문에 이후의 공정에서 형성할 제 1 밀봉재(114) 및 제 2 밀봉재(134)보다 내측(기판 중앙 측)에 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같이 소정의 위치에 EL층을 형성하는 방법으로서, 예를 들어, 메탈 마스크 등을 사용하면 좋다.
본 실시형태에서는 제 1 EL층(110) 및 제 2 EL층(130)을 동일 장치 및 동일 조건으로 형성한다. 여기서 말하는 "동일 장치에서 형성"이란 단순히 같은 장치를 사용하여 형성할 뿐만 아니라, 예를 들어, 장치 X의 내부에 M1, M2, M3, M4, M5, 및 M6의 6개의 증착실(성막실이라고도 함)이 있고, 제 1 EL층(110)을 장치 X의 M1, M2, M3, M5, 및 M6의 증착실을 사용하여 형성한 경우에 제 2 EL층(130)도 장치 X의 M1, M2, M3, M5, 및 M6의 증착실을 사용하여 형성하는 것처럼 동일 장치 및 동일 처리실을 사용하여 형성하는 것을 가리킨다. 또한, 여기서 말하는 "동일 조건으로 형성"이란, 예를 들어, 제 1 EL층(110)이 N1층, N2층, N3층, N4층, 및 N5층의 5층 구조를 갖는 경우에 제 2 EL층(130)도 N1층, N2층, N3층, N4층, 및 N5층의 5층 구조를 갖고 또 각 처리실의 형성 조건을 동일한 설정 값으로 하는 것을 가리킨다. 또한, 제 1 EL층(110)이나 제 2 EL층(130)을 형성하는 도중에 장치 상태의 변동(예를 들어, 유기 재료의 증착에 사용하는 도가니에서 의도적이지 않게 온도가 변화되거나 유기 재료의 잔량에 기인하여 의도적이지 않게 성막 레이트가 변동되는 것 등)이 일어나더라도 "동일 조건"으로 간주한다.
발광색이 다른 발광 장치를 제작할 때 보통 EL층을 형성하는 재료를 변경하거나 EL층의 막 두께를 변경하는 방법 등이 사용되지만, 상술한 바와 같이 제 1 EL층(110) 및 제 2 EL층(130)을 동일 장치 및 동일 조건으로 형성함으로써 복수의 장치를 사용하거나 장치 내의 처리실의 개수를 늘리거나 설정 조건을 적절히 변경하는 등의 대응이 불필요하므로, 발광 장치의 제조 시간이나 제조 비용을 대폭으로 저감할 수 있을 뿐만 아니라 장치 정비에 걸리는 시간이나 비용도 대폭으로 삭감할 수 있어 저렴한 발광 장치를 제작할 수 있다.
다음에, 제 1 하지층(102), 제 1 절연층(108), 및 제 1 EL층(110) 위에 제 1 도전층(112)을 형성하고 또 제 2 하지층(122), 제 2 절연층(128), 및 제 2 EL층(130) 위에 제 2 도전층(132)을 형성한다(도 3(B) 참조).
제 1 도전층(112)은 제 1 EL층(110)을 끼우는 전극 중 다른 하나로서 기능하고, 제 2 도전층(132)은 제 2 EL층(130)을 끼우는 전극 중 다른 하나로서 기능한다.
본 실시형태는 EL층을 형성한 기판과 반대 기판 측에서 빛이 사출되는 톱 이미션형 발광 장치이므로, 제 1 도전층(112) 및 제 2 도전층(132)으로서 투광성을 갖는 층을 형성할 필요가 있다. 구체적으로는, 400nm 이상 700nm 이하의 파장 영역에서 60% 이상, 더 바람직하게는 80% 이상의 광 투과율을 나타내는 층을 형성하는 것이 바람직하다. 이러한 층으로서는, 제 1 투명 도전층(106)이나 제 2 투명 도전층(126)과 같은 층을 사용할 수 있다. 또한, 제 1 도전층(112) 및 제 2 도전층(132)을 스퍼터링법에 의하여 형성하는 경우에는, 대향 타깃 스퍼터링법(미러트론(mirrortron) 스퍼터링법이라고도 불림) 등 제 1 EL층(110)이나 제 2 EL층(130)에 가해지는 대미지가 적은 방법을 사용하는 것이 바람직하다.
제 1 투명 도전층(106)이나 제 2 투명 도전층(126)과 같은 층을 제 1 도전층(112) 및 제 2 도전층(132)으로서 사용하는 경우에는, 일반적으로 투명 도전층은 금속층보다 저항값이 높기 때문에, 본 실시형태의 도면에는 도시하지 않았지만, 제 1 도전층(112)이나 제 2 도전층(132)과 접촉되어 저항값이 낮은 층이나 재료를 형성하여도 좋다. 이 경우에는, 상술한 광 투과율의 범위를 밑돌지 않도록 유의하여 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 제 1 도전층(112)이나 제 2 도전층(132) 위에 메탈 마스크를 사용하여 선폭 1mm 이하인 알루미늄 배선을 격자 형상으로 증착하여 사용하면 좋다. 물론, 저항값이 낮은 층이나 재료를 사용하는 방법은 이것에 한정되지 않고, 다양한 공지 방법을 사용할 수 있다.
또한, 제 1 도전층(112) 및 제 2 도전층(132) 중 하나의 층 또는 양쪽 모두의 층으로서 반투과성 도전층을 형성하여도 좋다. 구체적으로는, 400nm 이상 700nm 이하의 파장 영역에서 30% 이상의 광 반사율 및 50% 이상의 광 투과율을 갖는 층을 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 스퍼터링법이나 증착법 등 공지 방법을 사용하여, 예를 들어, 원소 주기율표 제 1 족 또는 제 2 족에 속하는 원소 즉 리튬이나 세슘 등 알칼리 금속, 칼슘, 스트론튬 등 알칼리 토금속, 마그네슘, 및 이들을 함유한 합금(예를 들어, Mg-Ag, Al-Li), 유로퓸, 이테르븀 등 희토류 금속, 및 이들을 함유한 합금을 형성하여 사용하면 좋다. 또한, 은, 알루미늄, 및 이들을 함유한 합금을 400nm 이상 700nm 이하의 파장 영역에서 30% 이상의 광 반사율 및 50% 이상의 광 투과율을 갖는 상태로 얇게 형성하여 사용하여도 좋다.
또한, 제 1 도전층(112)으로서 투광성을 갖는 층과 반투과성을 갖는 층을 적층하여도 좋다. 예를 들어, 제 1 발광 장치(140)에서 제 1 EL층(110) 위에 우선 상술한 반투과성을 갖는 층을 형성한 후 제 1 투명 도전층(106)과 같은 층을 형성하고 이것을 제 1 도전층(112)으로서 사용할 수도 있다. 물론, 제 2 발광 장치(150)도 마찬가지다.
또한, 투광성을 갖는 층과 반투과성을 갖는 층을 적층할 때 투광성을 갖는 층이 저항이 충분히 낮은 층인 경우에는, 적층되는 반투과성을 갖는 층은 반드시 도전성을 가질 필요는 없다.
상술한 바와 같이, 제 1 도전층(112) 및 제 2 도전층(132)을 반투과성을 갖는 층, 또는 투광성을 갖는 층과 반투과성을 갖는 층의 적층 구조로 형성함으로써, 예를 들어, 제 1 발광 장치(140)에서는 제 1 EL층(110)으로부터의 발광의 일부는 제 1 반사층(104)과 제 1 도전층(112) 사이에서 다중 반사되고, 광로 길이에 따라 특정 파장의 빛이 서로 강화되거나 또는 약화되기 때문에 소위 미소 광 공진기(마이크로 캐비티)로서의 기능을 갖는다.
이로써, 빛의 간섭은 더 커지고, 제 1 발광 장치(140)의 발광색을 제 1 광로 길이(142)의 거리에 따라 더 크게 변화시킬 수 있다. 또한, 제 2 발광 장치(150)도 마찬가지다.
일례로서, 제 1 EL층(110) 및 제 2 EL층(130) 위에 저항 가열 증착법을 사용하여 마그네슘과 음의 합금(Mg-Ag)을 막 두께 10nm로 형성한 후 미러트론 스퍼터링법에 의하여 ITO를 막 두께 50nm로 형성하고 적절히 패턴 형성 처리를 행함으로써 제 1 도전층(112) 및 제 2 도전층(132)을 형성하면 좋다.
또한, 제 1 도전층(112) 및 제 2 도전층(132)은 동일 장치 및 동일 조건으로 형성하는 것이 바람직하다. 이로써, 제 1 베이스 기판(148) 위에 제 1 EL층(110) 및 제 1 도전층(112)을 순차적으로 형성하는 공정과, 제 2 베이스 기판(149) 위에 제 2 EL층(130) 및 제 2 도전층(132)을 순차적으로 형성하는 공정을 동일 장치 및 동일 조건으로 한꺼번에 행할 수 있다. 따라서, 발광색이 다른 발광 장치를 더 간편하게 제작할 수 있다.
다음에, 제 1 기판(100) 위에 제 1 EL층(110)을 둘러싸도록 제 1 밀봉재(114)를 형성하고 또 제 3 기판(120) 위에 제 2 EL층(130)을 둘러싸도록 제 2 밀봉재(134)를 형성한 후, 제 1 기판(100) 위에 제 2 기판(116)을 접착하고 또 제 3 기판(120) 위에 제 4 기판(136)을 접착한다(도 3(C) 참조).
제 1 밀봉재(114) 및 제 2 밀봉재(134)는 제 1 EL층(110) 및 제 2 EL층(130)에 외부로부터 수분이나 산소가 침입되는 것으로 인하여 열화하는 것을 억제하는 기능을 갖고, 플렉소그래픽 인쇄 장치, 오프셋 인쇄 장치, 그라비아 인쇄 장치, 스크린 인쇄 장치, 잉크젯 장치, 디스펜서 장치 등 각종 인쇄 장치를 사용한 인쇄법에 의하여 형성하면 좋다.
제 1 밀봉재(114) 및 제 2 밀봉재(134)로서는, 예를 들어, 자외선 경화형 접착제 등 광 경화형 접착제, 반응 경화형 접착제, 열 경화형 잡착제, 또는 혐기형 접착제 등 각종 경화형 접착제를 사용하면 좋다. 또한, 제 1 밀봉재(114) 및 제 2 밀봉재(134)는 스페이서 재료를 포함하여도 좋다.
또한, 본 실시형태에서는 제 1 밀봉재(114) 및 제 2 밀봉재(134)는 각각 하나의 라인으로 형성되어 있지만, 2개나 3개의 복수 라인으로 형성되어 있어도 좋다. 복수 라인으로 형성함으로써 외부로부터의 수분이나 산소의 침입을 효과적으로 억제할 수 있어 수명이 긴 발광 장치를 제작할 수 있다.
본 실시형태의 발광 장치는 톱 이미션형이기 때문에, 제 2 기판(116) 및 제 4 기판(136)으로서 투광성을 갖는 기판, 예를 들어, 알루미노실리케이트 유리, 알루미노보로실리케이트 유리, 바륨보로실리케이트 유리 등 무알칼리 유리 기판을 사용하면 좋다. 이들 유리 기판은 대면적화에 적합하고 G10 크기(2850mm×3050mm)나 G11 크기(3000mm×3320mm) 등도 제작되어 있기 때문에 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치를 저비용으로 대량 생산할 수 있다. 또한, 이들 기판은 높은 수증기 배리어성을 갖는 특징도 있다. 그 외, 석영 기판 등을 사용할 수도 있다.
또한, 제 2 기판(116) 및 제 4 기판(136)으로서 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지(PET), 폴리에테르술폰 수지(PES), 폴리에틸렌나프탈레이트 수지(PEN), 폴리비닐알코올 수지(PVA), 폴리카보네이트 수지(PC), 폴리에틸렌 수지(PE), ABS 수지 등 각종 플라스틱 기판을 사용할 수도 있다. 또한, 각종 플라스틱 기판을 제 2 기판(116) 및 제 4 기판(136)으로서 사용하는 경우에는 표면에 산화실리콘, 질화실리콘, 산화질화실리콘, 질화산화실리콘, 산화알루미늄 등 수증기 투과성이 낮은 막을 단층으로 또는 적층하여 형성하면 좋다. 이로써, 각종 플라스틱 기판에 높은 수증기 배리어성이 부여되기 때문에 제 1 EL층(110) 및 제 2 EL층(130)의 열화를 억제할 수 있다.
상술한 플라스틱 기판을 제 2 기판(116) 및 제 4 기판(136)으로서 사용함으로써 제 1 발광 장치(140) 및 제 2 발광 장치(150)를 박형화 및 경량화할 수 있고 또 가요성을 갖게 할 수 있으므로 부가 가치가 높은 발광 장치로 할 수 있다.
또한, 제 2 기판(116)과 제 4 기판(136)의 재질이나 두께는 같아도 좋고 달라도 좋다. 막 두께는 특별히 한정되지 않지만, 발광 장치의 박형화 및 경량화의 관점에서 보면, 3mm 이하가 바람직하고, 1mm 이하가 더 바람직하다.
또한, 제 1 기판(100) 위에 제 2 기판(116)을 접착하고 또 제 3 기판(120) 위에 제 4 기판(136)을 접착할 때 감압 상태 또는 질소 등 불활성 가스 분위기하에서 행하는 것이 바람직하다. 이로써, 기판과 밀봉재로 둘러싸인 공간은 감압 상태 또는 불활성 가스로 충전된 상태가 되기 때문에 수분이나 산소 등으로 인하여 제 1 EL층(110) 및 제 2 EL층(130)이 열화되는 것을 억제할 수 있다.
일례로서, 제 1 기판(100) 위의 제 1 EL층(110)보다 외측 및 제 3 기판(120) 위의 제 2 EL층(130)보다 외측에 각각 제 1 밀봉재(114) 및 제 2 밀봉재(134)로서 디스펜서 장치를 사용하여 자외선 경화형 접착제를 형성한 후, 감압 분위기하에서 제 1 기판(100) 위 및 제 3 기판(120) 위에 각각 막 두께가 0.3mm인 무알칼리 유리를 포함한 제 2 기판(116) 및 제 4 기판(136)을 접착하면 좋다.
<본 실시형태에 의하여 제작된 발광 장치의 효과>
상술한 공정을 거쳐 제작된 도 1(B)에 도시한 제 1 발광 장치(140) 및 도 1(C)에 도시한 제 2 발광 장치(150)는 제 1 반사층(104) 및 제 2 반사층(124) 위에 각각 막 두께가 다른 제 1 투명 도전층(106) 및 제 2 투명 도전층(126)이 형성되어 있으므로 제 1 EL층(110) 및 제 2 EL층(130)을 동일 장치 및 동일 조건으로 형성(즉, 각각의 EL층의 재료나 막 두께가 동일)하더라도 제 1 발광 장치(140)와 제 2 발광 장치(150)의 광로 길이를 다르게 할 수 있다.
따라서, 제 1 EL층(110)으로부터의 발광과 제 2 EL층(130)으로부터의 발광은 각 발광 장치의 광로 길이에 따라 특정 파장이 서로 강화되거나 또는 약화되고 각 발광 장치로부터 추출되기 때문에 제 1 발광 장치(140)로부터 추출되는 빛과 제 2 발광 장치(150)로부터 추출되는 빛은 색깔이 다르다.
따라서, 동일 장치 및 동일 조건으로 형성된 EL층을 사용하여 발광색이 다른 발광 장치를 제작할 수 있다.
그리고, 어느 발광색의 발광 장치를 제작하는 제조 라인에서 발광색이 다른 발광 장치가 소량만 필요한 경우 등에 함께 제작(소위, 혼류 생산)할 수 있으므로 생산량이 적은 품종이라도 저렴하게 제작할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는 도 1(A) 내지 도 1(C)에 도시한 바와 같이, 제 1 EL층(110) 및 제 2 EL층(130)의 발광은 상기 EL층이 형성된 기판과 반대 기판 측에서 빛이 사출되는 톱 이미션형 구조에 대하여 설명하였지만, 상기 EL층이 형성된 기판 측에서 빛이 사출되는 도 4(A) 내지 도 4(C)에 도시한 바와 같은 보텀 이미션형 발광 장치로 하여도 좋다.
도 4(A) 내지 도 4(C)는 보텀 이미션형 발광 장치의 일례인 제 3 발광 장치(440) 및 제 4 발광 장치(450)의 구성이고, 도 4(A)는 본 실시형태의 발광 장치의 제작 방법으로 제작된 2개의 발광 장치 중 하나인 제 3 발광 장치(440)의 상면도다. 또한, 상면에서만 봤을 때는 제 3 발광 장치(440)과 제 4 발광 장치(450)는 같은 형태이기 때문에 제 4 발광 장치(450)의 상면도에 대해서도 도 4(A)를 사용하는 것으로 하고, 괄호 내에 기재된 부호가 제 4 발광 장치(450)에 사용되는 각 구성 요소를 나타낸다. 또한, 도 4(A)에 도시한 상면도는 구조를 알기 쉽게 하기 위하여 패턴 형성된 막 및 층만을 도시하였고 가장 위쪽 면에 형성될 기판은 도시하지 않았다. 도 4(B)는 제 3 발광 장치(440)를 도 4(A)의 1점 쇄선 C1-C2부 및 D1-D2부에서 절단한 단면 개략도이고, 도 4(C)는 제 4 발광 장치(450)를 도 4(A)의 1점 쇄선부 C1-C2부 및 D1-D2부에서 절단한 단면 개략도다.
도 4(B) 및 도 4(C)를 사용하여 제 3 발광 장치(440) 및 제 4 발광 장치(450)에 대하여 이하에 설명한다. 또한, 도 4(A) 내지 도 4(C) 및 이하의 문장에서 상술한 본 실시형태의 설명과 동일 부분 또는 같은 기능을 갖는 구성 요소(예를 들어, 제 1 기판(100)이나 제 1 하지층(102) 등)에는 동일 부호를 사용하고, 그 반복 설명은 생략한다.
도 4(B)에 도시한 제 3 발광 장치(440)는 제 2 기판(116) 위에 형성된 제 1 하지층(102)과, 제 1 하지층(102) 위에 형성된 제 1 투명 도전층(106)과, 제 1 투명 도전층(106) 위에 형성된 제 1 절연층(108)과, 제 1 투명 도전층(106) 위 및 제 1 절연층(108) 위에 형성된 제 1 EL층(110)과, 제 1 EL층(110)을 덮고 일부분이 제 1 밀봉재(114) 외측에 형성된 도전성을 갖는 제 1 반사층(412)과, 제 2 기판(116) 위에 제 1 EL층(110)을 둘러싸도록 형성된 제 1 밀봉재(114)와, 제 1 밀봉재(114)를 사용하여 제 2 기판(116)과 접착된 제 1 기판(100)으로 형성되어 있고, 제 1 EL층(110)으로부터의 발광은 제 2 기판(116) 측(도면의 흰색 화살표 방향)으로 추출된다.
도 4(C)에 도시한 제 4 발광 장치(450)는 제 4 기판(136) 위에 형성된 제 2 하지층(122)과, 제 2 하지층(122) 위에 형성된 제 2 투명 도전층(126)과, 제 2 투명 도전층(126) 위에 형성된 제 2 절연층(128)과, 제 2 투명 도전층(126) 위 및 제 2 절연층(128) 위에 형성된 제 2 EL층(130)과, 제 2 EL층(130)을 덮고 일부분이 제 2 밀봉재(134) 외측에 형성된 도전성을 갖는 제 2 반사층(432)과, 제 4 기판(136) 위에 제 2 EL층(130)을 둘러싸도록 형성된 제 2 밀봉재(134)와, 제 2 밀봉재(134)를 사용하여 제 4 기판(136)과 접착된 제 3 기판(120)으로 형성되어 있고, 제 2 EL층(130)으로부터의 발광은 제 4 기판(136) 측(도면의 흰색 화살표 방향)으로 추출된다.
도전성을 갖는 제 1 반사층(412) 및 도전성을 갖는 제 2 반사층(432)은 제 1 반사층(104) 및 제 2 반사층(124)과 마찬가지로 EL층으로부터의 발광을 반사하기 위한 층이다. 따라서, 기본적으로는, 제 1 반사층(104) 및 제 2 반사층(124)과 같은 형성 방법 및 재료를 사용하여 형성하면 좋지만, EL층을 끼우는 전극 중 하나로서 기능하기 때문에 저항값이 낮은 것이 바람직하고, 구체적으로는, 저항률이 1.0×10-3[Ω?cm] 이하인 재료를 사용하는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는, 2.0×10-4[Ω?cm] 이하인 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
제 3 발광 장치(440)에서는 제 1 EL층(110)으로부터 사출된 빛은 아래 쪽으로 사출되기 때문에 제 1 기판(100)과 제 2 기판(116)의 위치가 제 1 발광 장치(140)와 반대가 된다. 또한, 제 4 발광 장치(450)에서는 제 2 EL층(130)으로부터 사출된 빛은 아래 쪽으로 사출되기 때문에 제 3 기판(120)과 제 4 기판(136)의 위치가 제 2 발광 장치(150)와 반대가 된다. 또한, 제 1 EL층(110) 및 제 2 EL층(130)의 구조로서 역적층 구조(inversely staggered structure)가 채용되어도 좋다.
발광 장치의 구조를 이러한 보텀 이미션형으로 함으로써 제 3 발광 장치(440)의 공간 부분(418)이나 제 4 발광 장치(450)의 공간 부분(438)에 흡습제 등의 차광성 물질을 제공하여도 발광 상태에 악영향을 주지 않는다. 또한, 제 1 기판(100) 및 제 2 기판(120)은 투광성을 가질 필요가 없으므로, 투습성이 낮은 다양한 종류의 기판(예를 들어, 각종 금속 기판 등 차광성을 갖는 기판 등)을 사용할 수 있다. 이로써, 장치 외부로부터 침입되는 수분이나 산소 등으로 인한 제 1 EL층(110) 및 제 2 EL층(130)의 열화가 억제된 발광 장치를 제작할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는 실시형태 1과 다른 베이스 기판을 사용하여 제작되는 발광 장치 및 발광 장치의 제작 방법에 대하여 도 5(A) 내지 도 8(B)를 사용하여 설명한다. 또한, 이하에서 설명하는 발명의 구성에서 실시형태 1과 동일 부분 또는 같은 기능을 갖는 부분에는 동일 부호를 다른 도면간에서 공통적으로 사용하고, 그 반복 설명은 생략한다.
<본 실시형태에서의 발광 장치의 구성>
도 5(A) 및 도 5(B)는 본 실시형태의 방법으로 제작된 발광 장치의 구성예이고, 도 5(A)는 제작된 발광 장치의 일 형태인 제 5 발광 장치(540)의 상면도다. 또한, 도 5(A)의 상면도는 구조를 알기 쉽게 하기 위하여 패턴이 형성된 막 및 층만을 기재함과 함께 가장 위쪽 면에 형성될 기판은 기재하지 않았다.
도 5(B)는 제 5 발광 장치(540)를 도 5(A)의 1점 쇄선부 E1-E2부에서 절단한 단면 개략도다. 도 5(B)에 도시한 제 5 발광 장치(540)는 실시형태 1에서 기재한 제 1 발광 장치(140)의 제 1 투명 도전층(106) 대신에 부분적으로 두께가 다른 투명 도전층(이하, 제 3 투명 도전층(606)이라고 약기함)을 사용한 구조다. 본 실시형태에서는 부분적으로 두께가 다른 투명 도전층으로서 4개의 영역(두께가 a1인 영역(606a), 두께가 b1인 영역(606b), 두께가 c1인 영역(606c), 및 두께가 d1인 영역(606d))을 갖는 제 3 투명 도전층(606)을 사용하는 것으로 한다. 물론, 투명 도전층은 상기 구조에 한정되지 않는다. 또한, 제 1 EL층(110)은 실시형태 1과 마찬가지로 동일 장치 및 동일 조건으로 형성되므로 전체 면이 같은 층이다(조성이 같다고 할 수도 있음).
<본 실시형태에서의 발광 장치의 제작 방법>
우선, 실시형태 1과 마찬가지로 제 1 기판(100) 위에 제 1 하지층(102) 및 제 1 반사층(104)을 순차적으로 형성한다(도 6(A) 참조).
다음에, 제 1 반사층(104) 위에 제 3 투명 도전층(606)을 형성한다(도 6(B) 참조).
제 3 투명 도전층(606)은 제 1 투명 도전층(106)이나 제 2 투명 도전층(126)과 같은 재료를 사용하여 플라즈마 CVD법 등 CVD법, PVD법, 및 스퍼터링법 등 공지 방법으로 형성한다. 또한, 본 실시형태에서는 두께가 다른 4개의 영역(영역(606a), 영역(606b), 영역(606c), 및 영역(606d))을 갖는 제 3 투명 도전층(606)을 사용하는 경우에 대하여 설명한다.
제 3 투명 도전층(606)을 형성하는 방법으로서는, 예를 들어, 도 7(A) 내지 도 7(D)에 도시한 바와 같이, 우선 영역(606a)을 형성하는 영역에 개구부를 갖는 마스크로 제 1 기판(100)을 덮은 상태에서 투명 도전층을 두께 a1로 형성하여 영역(606a)을 형성한다(도 7(A) 참조). 그 후, 영역(606b), 영역(606c), 및 영역(606d)도 마찬가지로 형성하고자 하는 영역에 개구부를 갖는 마스크를 사용하여 필요한 두께(영역(606b), 영역(606c), 및 영역(606d)의 두께는 각각 b1, c1, d1로 함)를 갖는 투명 도전층을 형성함으로써 영역(606b), 영역(606c), 및 영역(606d)을 형성한다(도 7(B) 내지 도 7(D) 참조). 이로써, 도 6(B)에 도시한 바와 같이, 두께가 다른 4개의 영역(영역(606a), 영역(606b), 영역(606c), 및 영역(606d))을 갖는 제 3 투명 도전층(606)을 형성할 수 있다. 물론, 상술한 방법에 한정되지 않고, 두께가 다른 영역을 형성할 수 있는 방법이라면 어떤 방법이든 좋다.
또한, 본 실시형태에서는 두께가 다른 4개의 영역을 갖는 구조를 채용하였지만, 두께가 다른 영역을 2개 이상 가지면 좋고, 영역의 개수는 특별히 한정되지 않는다.
상술한 공정을 거쳐 제 1 기판(100) 위에 제 1 하지층(102), 제 1 반사층(104), 및 부분적으로 다른 두께로 형성한 제 3 투명 도전층(606)이 순차적으로 형성된 제 3 베이스 기판(610)이 준비된다.
이후의 공정은 실시형태 1과 마찬가지로 제 3 베이스 기판(610) 위에 제 1 절연층(108), 제 1 EL층(110), 및 제 1 도전층(112)을 형성하고, 제 1 밀봉재(114)를 사용하여 제 1 기판(100)과 제 2 기판(116)을 접착함으로써 제 5 발광 장치(540)를 제작하면 좋다(도 6(C) 참조).
<본 실시형태에 의하여 제작된 발광 장치의 효과>
본 실시형태의 제 5 발광 장치(540)는 상술한 제 3 베이스 기판(610)을 준비하는 공정 후의 공정은 실시형태 1의 제 1 발광 장치(140)나 제 2 발광 장치(150)의 제작 공정과 마찬가지므로, 예를 들어, 실시형태 1에서 기재한 제 1 베이스 기판(148)과 본 실시형태에서 기재한 제 3 베이스 기판(610)을 준비하고, 각각에 제 1 절연층(108), 제 1 EL층(110), 및 제 1 도전층(112)을 형성하고, 제 1 밀봉재(114)를 사용하여 제 1 기판(100)과 제 2 기판(116)을 접착함으로써 발광색이 단색인 제 1 발광 장치(140)와 발광색이 4색인 제 5 발광 장치(540)를 동일 장치 및 동일 조건으로 형성된 EL층을 사용하여 제작할 수 있다.
또한, 제 3 베이스 기판(610)에서는 제 3 투명 도전층(606)의 두께가 왼쪽 위(두께 a1), 오른쪽 위(두께 b1), 오른쪽 아래(두께 c1), 왼쪽 아래(두께 d1)의 순서로 얇아지지만, 이것과 다른 베이스 기판(예를 들어, 오른쪽 위(두께 a1), 왼쪽 위(두께 b1), 왼쪽 아래(두께 c1), 오른쪽 아래(두께 d1)의 순서로 투명 도전층이 얇아지는 베이스 기판)을 준비하고, 각각에 제 1 절연층(108), 제 1 EL층(110), 및 제 1 도전층(112)을 형성하고, 제 1 밀봉재(114)를 사용하여 제 1 기판(100)과 제 2 기판(116)을 접착함으로써 발광 패턴이 다른 발광색이 4색인 발광 장치를 동일 장치 및 동일 조건으로 형성된 EL층을 사용하여 제작할 수 있다.
또한, 제 5 발광 장치(540)는 복수의 다른 발광색(예를 들어, 본 실시형태에 기재된 방법에서는 서로 다른 4색의 발광색)을 사출할 수 있으므로, 예를 들어, 외부로 사출되는 빛을 모자이크 형상으로 할 수 있는 등 부가 가치가 높은 발광 장치로 할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는 도 5(A) 및 도 5(B)에 도시한 바와 같이, 제 1 EL층(110)으로부터의 발광이 제 1 EL층(110)이 형성된 기판과 반대 기판 측에서 사출되는 톱 이미션형 구조에 대하여 설명하였지만, 제 6 발광 장치(840)(도 8(A) 및 도 8(B) 참조; 도 8(A)는 도 8(A)의 발광 장치(840)의 상면도이고, 도 8(B)는 도 8(A)의 발광 장치(840)를 1점 쇄선 F1-F2부에서 절단한 단면도임)처럼 보텀 이미션형 구조로 하여도 좋다. 또한, 도 8(A) 및 도 8(B)에 도시한 제 6 발광 장치(840)는 실시형태 1에서 기재한 도 4(A) 및 도 4(B)의 제 3 발광 장치(440)의 제 1 투명 도전층(106) 대신에 본 실시형태의 제 3 투명 도전층(606)을 사용한 구조이기 때문에, 각 구성 요소의 재료나 형성 방법은 실시형태 1 및 본 실시형태의 재료 및 제작 방법을 참조하여 제작하면 좋다.
발광 장치의 구조를 이러한 보텀 이미션형으로 함으로써 제 6 발광 장치(840)의 공간 부분(818)에 흡습제 등의 차광성 물질을 제공하여도 발광 상태에 악영향을 주지 않는다. 또한, 제 1 기판(100)은 투광성을 가질 필요가 없으므로, 투습성이 낮은 다양한 종류의 기판(예를 들어, 각종 금속 기판 등 차광성을 갖는 기판 등)을 사용할 수 있다. 이로써, 장치 외부로부터 침입되는 수분이나 산소 등으로 인한 EL층의 열화가 억제된 발광 장치를 제작할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는 "부분적으로 두께가 다른 투명 도전층"으로서 도 5(A) 및 도 5(B)에 도시한 바와 같이 복수의 두께가 다른 영역을 갖는 투명 도전층을 사용하였지만, 연속적으로 두께가 변화되는 영역을 구비한 투명 도전층을 사용하여도 좋다.
이러한 층을 형성하는 방법으로서는, 예를 들어, 도 9(A) 내지 도 9(C)에 도시한 바와 같이, 우선, 도 6(A)와 마찬가지로, 제 1 하지층(102) 및 제 1 반사층(104)이 순차적으로 형성된 제 1 기판(100)을 준비하고, 제 1 기판(100)의 전체 면을 마스크로 덮은 상태에서 투명 도전층을 형성하기 시작한다(도 9(A) 참조). 그 후, 마스크를 조금씩 이동시켜 기판의 단부에서 조금씩 투명 도전층을 형성한다(도 9(B) 참조). 이러한 방법으로 형성함으로써 도 9(C)에 도시한 바와 같이, 연속적으로 두께가 변화되는 영역을 구비한 투명 도전층(900)을 형성할 수 있다.
상술한 바와 같이, 연속적으로 두께가 변화되는 영역을 구비한 투명 도전층을 사용함으로써, 예를 들어, 외부로 사출되는 빛을 그러데이션 형상으로 할 수 있는 등 부가 가치가 높은 발광 장치로 할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태에 적용할 수 있는 제 1 EL층(110) 및 제 2 EL층(130)의 일례에 대하여 도 10(A) 내지 도 10(C)를 사용하여 설명한다. 또한, 제 1 EL층(110)과 제 2 EL층(130)은 동일 장치 및 동일 조건으로 형성된 같은 층이기 때문에 본 실시형태에서는 제 1 EL층(110)에 대해서만 설명한다.
제 1 EL층(110)에는 발광성 유기 화합물을 함유한 발광층이 적어도 포함되어 있으면 좋다. 그 외 전자 수송성이 높은 물질을 함유한 층, 정공 수송성이 높은 물질을 함유한 층, 전자 주입성이 높은 물질을 함유한 층, 정공 주입성이 높은 물질을 함유한 층, 양극성 물질(전자 수송성 및 정공 수송성이 높은 물질)을 함유한 층 등을 적절히 조합한 적층 구조를 구성할 수 있다. 도 10(A)에 도시한 제 1 EL층(110)은 정공 주입층(701), 정공 수송층(702), 발광층(703), 전자 수송층(704), 전자 주입층(705)을 갖고, 전극으로서 기능하는 층에 끼워져 있다. 또한, 이들을 반전시킨 적층 구조로 하여도 좋다. 본 실시형태에서는 실시형태 1에서 기재한 제 1 투명 도전층(106) 및 제 1 도전층(112)을 전극으로서 기능하는 층으로서 도시하였지만, 물론 이것에 한정되지 않고, 발광 장치의 구조에 따라 달라진다. 예를 들어, 도 4(A) 및 도 4(B)에 도시한 보텀 이미션형 제 3 발광 장치(440)에서는 제 1 투명 도전층(106) 및 도전성을 갖는 제 1 반사층(412)이 전극으로서 기능하는 층이 된다.
도 10(A)에 도시한 발광 소자의 제작 방법에 대하여 설명한다.
우선, 정공 주입층(701)을 형성한다. 정공 주입층(701)은 정공 주입성이 높은 물질을 함유한 층이다. 정공 주입성이 높은 물질로서는, 예를 들어, 몰리브덴 산화물, 티타늄 산화물, 바나듐 산화물, 레늄 산화물, 루테늄 산화물, 크롬 산화물, 지르코늄 산화물, 하프늄 산화물, 탄탈 산화물, 은 산화물, 텅스텐 산화물, 망간 산화물 등 금속 산화물을 사용할 수 있다. 또한, 프탈로시아닌(약칭: H2Pc), 구리(II)프탈로시아닌(약칭: CuPc) 등의 프탈로시아닌계 화합물을 사용할 수 있다.
또한, 저분자 유기 화합물인 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), 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), 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) 등 방향족 아민 화합물 등을 사용할 수 있다.
또한, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등)을 사용할 수도 있다. 예를 들어, 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) 등 고분자 화합물을 들 수 있다. 또한, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(스티렌술폰산)(PEDOT/PSS), 폴리아닐린/폴리(스티렌술폰산)(PAni/PSS) 등 산을 첨가한 고분자 화합물을 사용할 수 있다.
정공 주입층(701)으로서, 정공 수송성이 높은 유기 화합물에 억셉터성 물질을 함유시킨 복합 재료를 사용하는 것이 특히 바람직하다. 정공 수송성이 높은 물질에 억셉터성 물질을 함유시킨 복합 재료를 사용함으로써, 제 1 투명 도전층(106)으부터의 정공 주입성을 양호하게 하고, 발광 소자의 구동 전압을 저감할 수 있다. 이들 복합 재료는 정공 수송성이 높은 물질과 억셉터 물질을 동시 증착함으로써 형성할 수 있다. 상기 복합 재료를 사용하여 정공 주입층(701)을 형성함으로써, 제 1 투명 도전층(106)으로부터 제 1 EL층(110)에 정공을 용이하게 주입할 수 있다.
복합 재료에 사용되는 유기 화합물로서는, 방향족 아민 화합물, 카르바졸 유도체, 방향족 탄화수소, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등) 등 다양한 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 복합 재료에 사용하는 유기 화합물로서는 정공 수송성이 높은 유기 화합물인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 물질인 것이 바람직하다. 다만, 전자 수송성보다 정공 수송성이 높은 물질이면 이들 외의 물질을 사용하여도 좋다. 복합 재료에 사용할 수 있는 유기 화합물을 이하에 구체적으로 열거한다.
복합 재료에 사용할 수 있는 유기 화합물로서는, 예를 들어, TDATA, MTDATA, DPAB, DNTPD, DPA3B, PCzPCA1, PCzPCA2, PCzPCN1, 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-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트리페닐아민(약칭: BPAFLP) 등 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), 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭: PCzPA), 1,4-비스[4-(N-카르바졸릴)페닐]-2,3,5,6-테트라페닐벤젠 등 카르바졸 유도체를 사용할 수 있다.
또한, 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-부틸안트라센, 9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]안트라센, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-디(1-나프틸)안트라센 등 방향족 탄화수소 화합물을 사용할 수 있다.
또한, 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) 등 방향족 탄화수소 화합물을 사용할 수 있다.
또한, 억셉터성 물질로서는 7,7,8,8-테트라시아노-2,3,5,6-테트라플루오르퀴노디메탄(약칭: F4-TCNQ), 클로라닐 등 유기 화합물이나, 전이 금속 산화물을 들 수 있다. 또한, 원소 주기율표의 제 4 족 내지 제 8 족에 속하는 금속의 산화물을 들 수 있다. 구체적으로는, 산화바나듐, 산화니오븀, 산화탄탈, 산화크롬, 산화몰리브덴, 산화텅스텐, 산화망간, 산화레늄은 전자 수용성이 높기 때문에 바람직하다. 이 중에서 산화몰리브덴은 대기 중에서도 안정적이고 흡습성이 낮고 취급하기 쉽기 때문에 특히 바람직하다.
또한, 상술한 PVK, PVTPA, PTPDMA, Poly-TPD 등 고분자 화합물과, 상술한 억셉터성 물질을 사용하여 복합 재료를 형성하여 정공 주입층(701)에 사용하여도 좋다.
다음에, 정공 주입층(701) 위에 정공 수송층(702)을 형성한다. 정공 수송층(702)은 정공 수송성이 높은 물질을 함유한 층이다. 정공 수송성이 높은 물질로서는, 예를 들어, NPB, TPD, BPAFLP, 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. 여기서 기술한 물질은 주로 10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 물질이다. 다만, 전자 수송성보다 정공의 수송성이 높은 물질이면 이들 외의 물질을 사용하여도 좋다. 또한, 정공 수송성이 높은 물질을 함유한 층은 단층 구조에 한정되지 않고 상기 물질을 함유한 층이 2층 이상 적층된 구조를 가져도 좋다.
또한, 정공 수송층(702)에는 CBP, CzPA, PCzPA 등 카르바졸 유도체나 t-BuDNA, DNA, DPAnth 등 안트라센 유도체를 사용하여도 좋다.
또한, 정공 수송층(702)에는 PVK, PVTPA, PTPDMA, Poly-TPD 등 고분자 화합물을 사용할 수도 있다.
다음에, 정공 수송층(702) 위에 발광층(703)을 형성한다. 발광층(703)은 발광성 유기 화합물을 함유한 층이다. 발광성 유기 화합물로서는, 예를 들어, 형광을 발광하는 형광성 화합물이나 인광을 발광하는 인광성 화합물을 사용할 수 있다.
발광층(703)에 사용할 수 있는 형광성 화합물로서는, 예를 들어, 청색계 발광 재료로서, 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), 4-(10-페닐-9-안트릴)-4'-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)트리페닐아민(약칭: PCBAPA) 등을 들 수 있다. 또한, 녹색계 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, 황색계 발광 재료로서, 루브렌, 5,12-비스(1,1'-비페닐-4-일)-6,11-디페닐테트라센(약칭: BPT) 등을 들 수 있다. 또한, 적색계 발광 재료로서는, 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) 등을 들 수 있다.
또한, 발광층(703)에 사용할 수 있는 인광성 화합물로서는, 예를 들어, 청색계 발광 재료로서, 비스[2-(4',6'-디플루오로페닐)피리디나토-N,C 2' ]이리듐(III)테트라키스(1-피라졸릴)보레이트(약칭: FIr6), 비스[2-(4',6'-디플루오로페닐)피리디나토-N,C 2' ]이리듐(III)피콜리네이트(약칭: FIrpic), 비스{2-[3',5'-비스(트리플루오로메틸)페닐]피리디나토-N,C 2' }이리듐(III)피콜리네이토(약칭: Ir(CF3ppy)2(pic)), 비스[2-(4',6'-디플루오로페닐)피리디나토-N,C 2' ]이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: FIr(acac)) 등을 들 수 있다. 또한, 녹색계 발광 재료로서, 트리스(2-페닐피리디나토-N,C 2' )이리듐(III)(약칭: Ir(ppy)3), 비스(2-페닐피리디나토-N,C 2' )이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(ppy)2(acac)), 비스(1,2-디페닐-1H-벤즈이미다졸라토)이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(pbi)2(acac)), 비스(벤조[h]퀴놀리나토)이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(bzq)2(acac)), 트리스(벤조[h]퀴놀리나토)이리듐(III)(약칭: Ir(bzq)3) 등을 들 수 있다. 또한, 황색계 발광 재료로서, 비스(2,4-디페닐-1,3-옥사졸라토-N,C 2' )이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(dpo)2(acac)), 비스[2-(4'-퍼플루오르페닐페닐)피리디나토]이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(p-PF-ph)2(acac)), 비스(2-페닐벤조티아졸라토-N,C 2' )이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(bt)2(acac)), (아세틸아세토나토)비스[2,3-비스(4-플루오르페닐)-5-메틸피라지나토]이리듐(III)(약칭: Ir(Fdppr-Me)2(acac)), (아세틸아세토나토)비스{2-(4-메톡시페닐)-3,5-디메틸피라지나토}이리듐(III)(약칭: Ir(dmmoppr)2(acac)) 등을 들 수 있다. 또한, 주황색계 발광 재료로서, 트리스(2-페닐퀴놀리나토-N,C 2' )이리듐(III)(약칭: Ir(pq)3), 비스(2-페닐퀴놀리나토-N,C 2' )이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(pq)2(acac)), (아세틸아세토나토)비스(3,5-디메틸-2-페닐피라지나토)이리듐(III)(약칭: Ir(mppr-Me)2(acac)), (아세틸아세토나토)비스(5-이소프로필-3-메틸-2-페닐피라지나토)이리듐(III)(약칭: Ir(mppr-iPr)2(acac)) 등을 들 수 있다. 또한, 적색계 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,C 2' )이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(piq)2(acac)), (아세틸아세토나토)비스[2,3-비스(4-플루오르페닐)퀴녹살리나토]이리듐(III)(약칭: Ir(Fdpq)2(acac)), (아세틸아세토나토)비스(2,3,5-트리페닐피라지나토)이리듐(III)(약칭: Ir(tppr)2(acac)), (디피바로일메타나토)비스(2,3,5-트리페닐피라지나토)이리듐(III)(약칭: Ir(tppr)2(dpm)), 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르피린 백금(II)(약칭: PtOEP) 등 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)) 등 희토류 금속 착체는 희토류 금속 이온으로부터의 발광(다른 다중도(多重度)간의 전자 전이(electron transition))을 나타내기 때문에 인광성 화합물로서 사용할 수 있다.
또한, 발광층(703)으로서는, 상술한 발광성 유기 화합물(게스트 재료)을 다른 물질(호스트 재료)에 분산시킨 구성으로 하여도 좋다. 호스트 재료로서는 각종 물질을 사용할 수 있고, 발광성 물질보다 최저 비점유 분자궤도 준위(LUMO 준위)가 높고 최고 점유 분자궤도 준위(HOMO 준위)가 낮은 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
호스트 재료로서는 구체적으로 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) 등 금속 착체, 2-(4-비페닐릴)-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-비페닐릴)-4-페닐-5-(4-tert-부틸페닐)-1,2,4-트리아졸(약칭: TAZ), 2,2',2''-(1,3,5-벤젠트리일)트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸)(약칭: TPBI), 바소페난트롤린(약칭: BPhen), 바소큐프로인(약칭: BCP) 등 복소환 화합물, 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 등 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(또는 α-NPD), TPD, DFLDPBi, BSPB 등 방향족 아민 화합물 등을 사용할 수 있다.
또한, 복수 종류의 호스트 재료를 사용할 수 있다. 예를 들어, 결정화를 억제하기 위하여 루브렌 등의 결정화를 억제하는 물질을 더 첨가하여도 좋다. 또한, 게스트 재료에 에너지를 더 효율적으로 이동시키기 위하여 NPB 또는 Alq 등을 더 첨가하여도 좋다.
게스트 재료를 호스트 재료에 분산시킨 구성으로 함으로써 발광층(703)의 결정화를 억제할 수 있다. 또한, 게스트 재료의 농도가 높은 것으로 인한 농도 소광(消光)을 억제할 수 있다.
또한, 발광층(703)으로서 고분자 화합물을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 청색계 발광 재료로서 폴리(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)(약칭: PFO), 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, 녹색계 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-디비닐렌플루오렌)-alt-co-(2-메톡시-5-(2-에틸헥실옥시)-1,4-페닐렌)] 등을 들 수 있다. 또한, 주황색 내지 적색계 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-에틸헥실옥시)-1,4-비스(1-시아노비닐렌페닐렌)]-alt-co-[2,5-비스(N,N'-디페닐아미노)-1,4-페닐렌]}(약칭: CN-PPV-DPD) 등을 들 수 있다.
다음에, 발광층(703) 위에 전자 수송층(704)을 형성한다. 전자 수송층(704)은 전자 수송성이 높은 물질을 함유한 층이다. 전자 수송성이 높은 물질로서, 예를 들어, Alq, Almq3, BeBq2, BAlq 등 퀴놀린 골격 또는 벤조퀴놀린 골격을 갖는 금속 착체 등을 들 수 있다. 또한, 그 외 비스[2-(2-하이드록시페닐)벤조옥사졸라토]아연(약칭: Zn(BOX)2), 비스[2-(2-하이드록시페닐)벤조티아졸라토]아연(약칭: Zn(BTZ)2) 등 옥사졸계 또는 티아졸계 배위자를 갖는 금속 착체 등도 사용할 수 있다. 또한, 금속 착체 외에도 2-(4-비페닐릴)-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-비페닐릴)-4-페닐-5-(4-tert-부틸페닐)-1,2,4-트리아졸(약칭: TAZ), 바소페난트롤린(약칭: BPhen), 바소큐프로인(약칭: BCP) 등도 사용할 수 있다. 여기에 기술한 물질은 주로 10-6cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 갖는 물질이다. 또한, 전자 수송층은 단층 구조에 한정되지 않고 상기 물질을 함유한 층이 2층 이상 적층된 구조를 가져도 좋다.
다음에, 전자 수송층(704) 위에 전자 주입층(705)을 형성한다. 전자 주입층(705)은 전자 주입성이 높은 물질을 함유한 층이다. 전자 주입층(705)에는 리튬, 세슘, 칼슘, 불화리튬, 불화세슘, 불화칼슘, 리튬 산화물 등 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 이들의 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 불화에르븀 등 희토류 금속 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 상술한 전자 수송층(704)을 구성하는 물질을 사용할 수도 있다.
또한, 상술한 정공 주입층(701), 정공 수송층(702), 발광층(703), 전자 수송층(704), 전자 주입층(705)은 각각 증착법(진공 증착법을 포함함), 잉크젯법, 도포법 등의 방법으로 형성할 수 있다.
상술한 공정을 거쳐 도 10(A)에 도시한 제 1 EL층(110)을 형성할 수 있다.
또한, 도 10(B)에 도시한 바와 같이, 제 1 투명 도전층(106)과 제 1 도전층(112) 사이에 복수의 EL층(110)이 적층되어도 좋다. 이 경우에는, 적층된 첫번째 층인 EL층(800)과 두번째 층인 EL층(801) 사이에는 전하 발생층(803)을 형성하는 것이 바람직하다. 전하 발생층(803)은 상술한 복합 재료로 형성할 수 있다. 또한, 전하 발생층(803)은 복합 재료를 함유한 층과 다른 재료를 함유한 층의 적층 구조를 가져도 좋다. 이 경우에는, 다른 재료를 함유한 층으로서는 전자 공여성 물질과 전자 수송성이 높은 물질을 함유한 층이나 투명 도전막을 사용하여 형성된 층 등을 사용할 수 있다. 상술한 바와 같은 구성을 갖는 발광 소자는 에너지 이동이나 소광 등의 문제가 일어나기 어렵고, 재료 선택의 여지가 넓어짐으로써 높은 발광 효율과 긴 수명의 양쪽 모두를 갖는 발광 소자로 하는 것이 용이하다. 또한, EL층 중 하나에서 인광 발광을 얻고, EL층 중 다른 하나에서 형광 발광을 얻는 것도 용이하다. 이 구조는 상술한 EL층의 구조와 조합하여 사용할 수 있다.
또한, 도 10(C)에 도시한 바와 같이, 제 1 EL층(110)은 제 1 투명 도전층(106)과 제 1 도전층(112) 사이에 정공 주입층(701), 정공 수송층(702), 발광층(703), 전자 수송층(704), 전자 주입 버퍼층(706), 전자 릴레이층(707), 및 복합 재료층(708)을 갖는 구조라도 좋다.
복합 재료층(708)을 형성함으로써, 특히 스퍼터링법을 사용하여 제 1 도전층(112)을 형성할 때 제 1 EL층(110)이 받는 대미지를 저감할 수 있기 때문에 바람직하다. 복합 재료층(708)은 상술한 정공 수송성이 높은 유기 화합물에 억셉터성 물질을 함유시킨 복합 재료를 사용할 수 있다.
또한, 전자 주입 버퍼층(706)을 형성함으로써, 복합 재료층(708)과 전자 수송층(704) 사이의 주입 장벽을 완화할 수 있기 때문에 복합 재료층(708)에서 발생한 전자를 전자 수송층(704)에 용이하게 주입할 수 있다.
전자 주입 버퍼층(706)에는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 및 이들의 화합물(알칼리 금속 화합물(산화리튬 등의 산화물, 할로겐화물, 탄산리튬이나 탄산세슘 등의 탄산염을 포함함), 알칼리 토금속 화합물(산화물, 할로겐화물, 탄산염을 포함함), 또는 희토류 금속의 화합물(산화물, 할로겐화물, 탄산염을 포함함) 등 전자 주입성이 높은 물질을 사용할 수 있다.
또한, 전자 주입 버퍼층(706)이 전자 수송성이 높은 물질과 도너성 물질을 포함하여 형성되는 경우에는, 전자 수송성이 높은 물질에 대하여 질량 비율로 0.001 이상 0.1 이하의 비율로 도너성 물질을 첨가하는 것이 바람직하다. 또한, 도너성 물질로서는, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 및 이들의 화합물(알칼리 금속 화합물(산화리튬 등의 산화물, 할로겐화물, 탄산리튬이나 탄산세슘 등의 탄산염을 포함함), 알칼리 토금속 화합물(산화물, 할로겐화물, 탄산염을 포함함), 또는 희토류 금속의 화합물(산화물, 할로겐화물, 탄산염을 포함함)) 외 테트라티아나프타센(약칭: TTN), 니켈로센, 데카메틸니켈로센 등 유기 화합물을 사용할 수도 있다. 또한, 전자 수송성이 높은 물질로서는 상술한 전자 수송층(704)의 재료와 같은 재료를 사용하여 형성할 수 있다.
또한, 전자 주입 버퍼층(706)과 복합 재료층(708) 사이에 전자 릴레이층(707)을 형성하는 것이 바람직하다. 전자 릴레이층(707)은 반드시 형성할 필요는 없지만, 전자 수송성이 높은 전자 릴레이층(707)을 형성함으로써 전자 주입 버퍼층(706)에 전자를 신속하게 수송할 수 있다.
복합 재료층(708)과 전자 주입 버퍼층(706) 사이에 전자 릴레이층(707)이 끼워진 구조는 복합 재료층(708)에 함유된 억셉터성 물질과, 전자 주입 버퍼층(706)에 함유된 도너성 물질이 상호 작용하기 어렵고 서로 기능을 저해하기 어려운 구조다. 따라서, 구동 전압의 상승을 방지할 수 있다.
전자 릴레이층(707)은 전자 수송성이 높은 물질을 함유하고, 상기 전자 수송성이 높은 물질의 LUMO 준위가 복합 재료층(708)에 함유된 억셉터성 물질의 LUMO 준위와 전자 수송층(704)에 함유된 전자 수송성이 높은 물질의 LUMO 준위 사이에 위치하도록 형성한다. 또한, 전자 릴레이층(707)이 도너성 물질을 함유한 경우에는 상기 도너성 물질의 도너 준위도 복합 재료층(708)에 함유된 억셉터성 물질의 LUMO 준위와 전자 수송층(704)에 함유된 전자 수송성이 높은 물질의 LUMO 준위 사이에 위치하도록 한다. 구체적인 에너지 준위의 값으로서는 전자 릴레이층(707)에 함유된 전자 수송성이 높은 물질의 LUMO 준위는 -5.0eV 이상, 바람직하게는 -5.0eV 이상 -3.0eV 이하로 하면 좋다.
전자 릴레이층(707)에 함유된 전자 수송성이 높은 물질로서는 프탈로시아닌계 재료 또는 금속-산소 결합과 방향족 배위자를 갖는 금속 착체를 사용하는 것이 바람직하다.
전자 릴레이층(707)에 함유된 프탈로시아닌계 재료로서는, 구체적으로는, CuPc, SnPc(Phthalocyanine tin(II) complex), ZnPc(Phthalocyanine zinc complex), CoPc(Cobalt(II)phthalocyanine, β-form), FePc(Phthalocyanine Iron), 및 PhO-VOPc(Vanadyl 2,9,16,23-tetraphenoxy-29H,31H-phthalocyanine) 중 어느 것을 사용하는 것이 바람직하다.
전자 릴레이층(707)에 포함되는 금속-산소 결합과 방향족 배위자를 갖는 금속 착체로서는 금속-산소의 이중 결합을 갖는 금속 착체를 사용하는 것이 바람직하다. 금속-산소의 2중 결합은 억셉터성(전자를 수용하기 쉬운 성질)을 갖기 때문에 전자의 이동(주고 받음)이 더 용이해진다. 또한, 금속-산소의 2중 결합을 갖는 금속 착체는 안정적이라고 생각된다. 따라서, 금속-산소의 2중 결합을 갖는 금속 착체를 사용함으로써 발광 소자를 낮은 전압으로 더 안정적으로 구동할 수 있다.
금속-산소 결합과 방향족 배위자를 갖는 금속 착체로서는 프탈로시아닌계 재료가 바람직하다. 구체적으로는, VOPc(Vanadyl phthalocyanine), SnOPc(Phthalocyanine tin(Ⅳ) oxide complex), 및 TiOPc(Phthalocyanine titanium oxide complex) 중 어느 것은 분자 구조적으로 금속-산소의 2중 결합이 다른 분자에 작용하기 쉽고 억셉터성이 높기 때문에 바람직하다.
또한, 상술한 프탈로시아닌계 재료로서는 페녹시기를 갖는 것이 바람직하다. 구체적으로는 PhO-VOPc 등 페녹시기를 갖는 프탈로시아닌 유도체가 바람직하다. 페녹시기를 갖는 프탈로시아닌 유도체는 용매에 용해할 수 있다. 그래서, 발광 소자를 형성하는 데 취급하기 쉬운 이점을 갖는다. 또한, 용매에 용해할 수 있기 때문에 성막에 사용하는 장치의 메인터넌스(maintenance)가 용이한 이점을 갖는다.
전자 릴레이층(707)은 도너성 물질을 더 포함하여도 좋다. 도너성 물질로서는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 및 이들의 화합물(알칼리 금속 화합물(산화리튬 등 산화물, 할로겐화물, 탄산리튬이나 탄산세슘 등 탄산염을 포함함), 알칼리 토금속 화합물(산화물, 할로겐화물, 탄산염을 포함함), 또는 희토류 금속 화합물(산화물, 할로겐화물, 탄산염을 포함함)) 외 테트라티아나프타센(약칭: TTN), 니켈로센, 데카메틸니켈로센 등 유기 화합물을 사용할 수 있다. 전자 릴레이층(707)에 상기 도너성 물질을 함유시킴으로써 전자의 이동이 용이해지고 발광 소자를 더 낮은 전압으로 구동할 수 있다.
전자 릴레이층(707)에 도너성 물질을 함유시키는 경우에는, 전자 수송성이 높은 물질로서 상술한 재료 외 복합 재료층(708)에 함유된 억셉터성 물질의 억셉터 준위보다 높은 LUMO 준위를 갖는 물질을 사용할 수 있다. 구체적인 에너지 준위로서는 -5.0eV 이상, 바람직하게는 -5.0eV 이상 -3.0eV 이하의 범위에서 LUMO 준위를 갖는 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 물질로서는, 예를 들어, 페릴렌 유도체나 함질소 축합 방향족 화합물 등을 들 수 있다. 또한, 함질소 축합 방향족 화합물은 안정적이기 때문에 전자 릴레이층(707)을 형성하기 위하여 사용되는 재료로서 바람직한 재료다. 또한, 상기 함질소 축합 방향족 화합물 중 시아노기나 플루오로기 등 전자 흡인기(吸引基)를 갖는 화합물을 사용하는 구성은 전자를 더 용이하게 받을 수 있어 더 바람직한 구성이다.
페릴렌 유도체의 구체적인 예로서는, 3,4,9,10-페릴렌테트라카르복실릭디안하이드라이드(약칭: PTCDA), 3,4,9,10-페릴렌테트라카르복실릭비스벤즈이미다졸(약칭: PTCBI), N,N'-디옥틸-3,4,9,10-페릴렌테트라카르복실산디이미드(약칭: PTCDI-C8H), N,N'-디헥실-3,4,9,10-페릴렌테트라카르복실산디이미드(약칭: Hex PTC) 등을 들 수 있다.
또한, 함질소 축합 방향족 화합물의 구체적인 예로서는, 피라지노[2,3-f][1,10]페난트롤린-2,3-디카르보니트릴(약칭: PPDN), 2,3,6,7,10,11-헥사시아노-1,4,5,8,9,12-헥사아자트리페닐렌(약칭: HAT(CN)6), 2,3-디페닐피리도[2,3-b]피라진(약칭: 2PYPR), 2,3-비스(4-플루오로페닐)피리도[2,3-b]피라진(약칭: F2PYPR) 등을 들 수 있다.
그 외, 7,7,8,8-테트라시아노퀴노디메탄(약칭: TCNQ), 1,4,5,8-나프탈렌테트라카르복실릭디안하이드라이드(약칭: NTCDA), 퍼플루오로펜타센, 구리헥사데카플루오로프탈로시아닌(약칭: F16CuPc), N,N'-비스(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-펜타데카플루오로옥틸)-1,4,5,8-나프탈렌테트라카르복실산디이미드(약칭: NTCDI-C8F), 3',4'-디부틸-5,5''-비스(디시아노메틸렌)-5,5''-디하이드로-2,2':5',2''-테르티오펜(약칭: DCMT), 메타노풀러린(예를 들어, [6,6]-페닐C61부티르산메틸에스테르) 등을 사용할 수 있다.
또한, 전자 릴레이층(707)에 도너성 물질을 함유시키는 경우에는, 전자 수송성이 높은 물질과 도너성 물질을 동시 증착하는 등의 방법으로 전자 릴레이층(707)을 형성하면 좋다.
정공 주입층(701), 정공 수송층(702), 발광층(703), 및 전자 수송층(704)은 상술한 재료를 사용하여 각각 형성하면 좋다.
또한, 본 실시형태는 본 명세서에 기재된 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 4)
본 명세서에 개시된 발광 장치는 조명 기기나 전자 기기에 적용할 수 있다. 일례로서, 본 명세서에 개시된 발광 장치를 천장이나 벽에 붙여 사용함으로써 도 11에 도시한 바와 같이 조명 기기(1100) 및 조명 기기(1102)로서 사용할 수 있다. 또한, 조명 기기(1100)는 방 전체를 환하고 자연스럽게 비추는 주백색이고, 조명 기기(1102)는 조명 기기(1100)를 소등했을 때 느긋하게 차분한 분위기로 실내를 비추는 전구색이다. 본 명세서에 개시된 방법을 사용함으로써 간편하고 또 저렴하게 발광색이 다른 발광 장치를 제작할 수 있다.
또한, 본 명세서에 개시된 발광 장치를 감는 등 변형시켜 부착함으로써 다양한 형상의 발광 장치를 제작할 수 있으므로, 예를 들어, 탁상형 조명 기기(1104) 등 다양한 용도에 사용할 수 있다.
또한, 본 명세서에 개시된 발광 장치를 벽 등에 부착함으로써 전자 포스터(1106)로서 사용할 수 있다. 이 경우에는, 예를 들어, 본 명세서에 개시된 "발광이 모자이크 형상인 발광 장치" "문자 부분만 발광색이 다른 발광 장치", "발광이 그러데이션 형상인 발광 장치"를 단독으로 또는 조합하여 사용함으로써 눈에 매우 띄고 시각 효과를 높일 수 있다.
100: 제 1 기판 102: 제 1 하지층
104: 제 1 반사층 106: 제 1 투명 도전층
108: 제 1 절연층 110: 제 1 EL층
112: 제 1 도전층 114: 제 1 밀봉재
116: 제 2 기판 120: 제 3 기판
122: 제 2 하지층 124: 제 2 반사층
126: 제 2 투명 도전층 128: 제 2 절연층
130: 제 2 EL층 132: 제 2 도전층
134: 제 2 밀봉재 136: 제 4 기판
140: 제 1 발광 장치 142: 광로 길이
144: 빛 146: 빛
148: 제 1 베이스 기판 149: 제 2 베이스 기판
150: 제 2 발광 장치 152: 광로 길이
412: 도전성을 갖는 제 1 반사층
416: 제 5 기판 418: 공간 부분
432: 도전성을 갖는 제 2 반사층
436: 제 6 기판 438: 공간 부분
440: 제 3 발광 장치 450: 제 4 발광 장치
540: 제 5 발광 장치 606: 제 3 투명 도전층
606a: 영역 606b: 영역
606c: 영역 606d: 영역
610: 제 3 베이스 기판 701: 정공 주입층
702: 정공 수송층 703: 발광층
704: 전자 수송층 705: 전자 주입층
706: 전자 주입 버퍼층 707: 전자 릴레이층
708: 복합 재료층 800: 첫 번째 층인 EL층
801: 두 번째 층인 EL층 803: 전하 발생층
818: 공간 부분 840: 제 6 발광 장치
900: 투명 도전층 1100: 조명 기기
1102: 조명 기기 1104: 탁상형 조명 기기
1106: 전자 포스터
104: 제 1 반사층 106: 제 1 투명 도전층
108: 제 1 절연층 110: 제 1 EL층
112: 제 1 도전층 114: 제 1 밀봉재
116: 제 2 기판 120: 제 3 기판
122: 제 2 하지층 124: 제 2 반사층
126: 제 2 투명 도전층 128: 제 2 절연층
130: 제 2 EL층 132: 제 2 도전층
134: 제 2 밀봉재 136: 제 4 기판
140: 제 1 발광 장치 142: 광로 길이
144: 빛 146: 빛
148: 제 1 베이스 기판 149: 제 2 베이스 기판
150: 제 2 발광 장치 152: 광로 길이
412: 도전성을 갖는 제 1 반사층
416: 제 5 기판 418: 공간 부분
432: 도전성을 갖는 제 2 반사층
436: 제 6 기판 438: 공간 부분
440: 제 3 발광 장치 450: 제 4 발광 장치
540: 제 5 발광 장치 606: 제 3 투명 도전층
606a: 영역 606b: 영역
606c: 영역 606d: 영역
610: 제 3 베이스 기판 701: 정공 주입층
702: 정공 수송층 703: 발광층
704: 전자 수송층 705: 전자 주입층
706: 전자 주입 버퍼층 707: 전자 릴레이층
708: 복합 재료층 800: 첫 번째 층인 EL층
801: 두 번째 층인 EL층 803: 전하 발생층
818: 공간 부분 840: 제 6 발광 장치
900: 투명 도전층 1100: 조명 기기
1102: 조명 기기 1104: 탁상형 조명 기기
1106: 전자 포스터
Claims (18)
- 제 1 기판을 준비하는 단계와;
상기 제 1 기판 위에 제 1 절연층을 형성하는 단계와;
상기 제 1 절연층 위에 빛이 투과할 수 있는 제 1 도전층을 형성하는 단계와;
상기 빛이 투과할 수 있는 제 1 도전층 위에 제 1 EL층을 형성하는 단계와;
제 2 기판을 준비하는 단계와;
상기 제 2 기판 위에 제 2 절연층을 형성하는 단계와;
상기 제 2 절연층 위에 빛이 투과할 수 있는 제 2 도전층을 형성하는 단계와;
상기 빛이 투과할 수 있는 제 2 도전층 위에 제 2 EL층을 형성하는 단계와;
상기 제 1 EL층 위에 제 1 도전층을 형성하는 단계와;
상기 제 2 EL층 위에 제 2 도전층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 제 2 EL층은 상기 제 1 EL층과 같은 성막실 및 대략 같은 조건으로 형성되고,
상기 빛이 투과할 수 있는 제 1 도전층의 막 두께는 상기 빛이 투과할 수 있는 제 2 도전층의 막 두께와 다른, 발광 장치의 제작 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 빛이 투과할 수 있는 제 2 도전층은 상기 빛이 투과할 수 있는 제 1 도전층과 같은 성막실 및 대략 같은 조건으로 형성되는, 발광 장치의 제작 방법.
- 제 1 기판을 준비하는 단계와;
상기 제 1 기판 위에 제 1 절연층을 형성하는 단계와;
상기 제 1 절연층 위에 제 1 반사층을 형성하는 단계와;
상기 제 1 반사층 위에 빛이 투과할 수 있는 제 1 도전층을 형성하는 단계와;
상기 빛이 투과할 수 있는 제 1 도전층 위에 제 1 EL층을 형성하는 단계와;
제 2 기판을 준비하는 단계와;
상기 제 2 기판 위에 제 2 절연층을 형성하는 단계와;
상기 제 2 절연층 위에 제 2 반사층을 형성하는 단계와;
상기 제 2 반사층 위에 빛이 투과할 수 있는 제 2 도전층을 형성하는 단계와;
상기 빛이 투과할 수 있는 제 2 도전층 위에 제 2 EL층을 형성하는 단계와;
상기 제 1 EL층 위에 빛이 투과할 수 있는 제 3 도전층을 형성하는 단계와;
상기 제 2 EL층 위에 빛이 투과할 수 있는 제 4 도전층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 제 2 EL층은 상기 제 1 EL층과 같은 성막실 및 대략 같은 조건으로 형성되고,
상기 빛이 투과할 수 있는 제 1 도전층의 막 두께는 상기 빛이 투과할 수 있는 제 2 도전층의 막 두께와 다른, 발광 장치의 제작 방법.
- 제 3 항에 있어서,
상기 빛이 투과할 수 있는 제 1 도전층 및 상기 빛이 투과할 수 있는 제 2 도전층 중 한쪽 또는 양쪽 모두는 400nm 이상 700nm 이하의 파장 영역에서 30% 이상의 광 반사율 및 50% 이상의 광 투과율을 갖도록 형성되는, 발광 장치의 제작 방법.
- 제 3 항에 있어서,
상기 빛이 투과할 수 있는 제 2 도전층은 상기 빛이 투과할 수 있는 제 1 도전층과 같은 성막실 및 대략 같은 조건으로 형성되는, 발광 장치의 제작 방법.
- 제 1 기판을 준비하는 단계와;
상기 제 1 기판 위에 제 1 절연층을 형성하는 단계와;
상기 제 1 절연층 위에 빛이 투과할 수 있는 제 1 도전층을 형성하는 단계와;
상기 빛이 투과할 수 있는 제 1 도전층 위에 제 1 EL층을 형성하는 단계와;
제 2 기판을 준비하는 단계와;
상기 제 2 기판 위에 제 2 절연층을 형성하는 단계와;
상기 제 2 절연층 위에 빛이 투과할 수 있는 제 2 도전층을 형성하는 단계와;
상기 빛이 투과할 수 있는 제 2 도전층 위에 제 2 EL층을 형성하는 단계와;
상기 제 1 EL층 위에 도전성을 갖는 제 1 반사층을 형성하는 단계와;
상기 제 2 EL층 위에 도전성을 갖는 제 2 반사층을 형성하는 단계와;
상기 제 2 EL층은 상기 제 1 EL층과 같은 성막실 및 대략 같은 조건으로 형성되고,
상기 빛이 투과할 수 있는 제 1 도전층의 막 두께는 상기 빛이 투과할 수 있는 제 2 도전층의 막 두께와 다르고,
상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판은 빛이 투과할 수 있는, 발광 장치의 제작 방법.
- 제 6 항에 있어서,
상기 빛이 투과할 수 있는 제 1 도전층 및 상기 빛이 투과할 수 있는 제 2 도전층 중 한쪽 또는 양쪽 모두는 400nm 이상 700nm 이하의 파장 영역에서 30% 이상의 광 반사율 및 50% 이상의 광 투과율을 갖도록 형성되는, 발광 장치의 제작 방법.
- 제 6 항에 있어서,
상기 제 2 반사층은 상기 제 1 반사층과 같은 성막실 및 대략 같은 조건으로 형성되는, 발광 장치의 제작 방법.
- 제 1 기판을 준비하는 단계와;
상기 제 1 기판 위에 제 1 절연층을 형성하는 단계와;
상기 제 1 절연층 위에 반사층을 형성하는 단계와;
상기 반사층 위에 두께가 부분적으로 다르게 되도록 빛이 투과할 수 있는 제 1 도전층을 형성하는 단계와;
상기 빛이 투과할 수 있는 제 1 도전층 위에 제 1 EL층을 형성하는 단계와;
제 2 기판을 준비하는 단계와;
상기 제 2 기판 위에 제 2 절연층을 형성하는 단계와;
상기 제 2 절연층 위에 두께가 부분적으로 다르게 되도록 빛이 투과할 수 있는 제 2 도전층을 형성하는 단계와;
상기 빛이 투과할 수 있는 제 2 도전층 위에 제 2 EL층을 형성하는 단계와;
상기 제 1 EL층 위에 빛이 투과할 수 있는 제 3 도전층을 형성하는 단계와;
상기 제 2 EL층 위에 빛이 투과할 수 있는 제 4 도전층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 제 2 EL층은 상기 제 1 EL층과 같은 성막실 및 대략 같은 조건으로 형성되고,
상기 빛이 투과할 수 있는 제 1 도전층의 막 두께는 상기 빛이 투과할 수 있는 제 2 도전층의 막 두께와 부분적으로 다른, 발광 장치의 제작 방법.
- 제 9 항에 있어서,
상기 빛이 투과할 수 있는 제 1 도전층 및 상기 빛이 투과할 수 있는 제 2 도전층 중 한쪽 또는 양쪽 모두는 400nm 이상 700nm 이하의 파장 영역에서 30% 이상의 광 반사율 및 50% 이상의 광 투과율을 갖도록 형성되는, 발광 장치의 제작 방법.
- 제 1 기판을 준비하는 단계와;
상기 제 1 기판 위에 제 1 절연층을 형성하는 단계와;
상기 제 1 절연층 위에 빛이 투과할 수 있는 제 1 도전층을 형성하는 단계와;
상기 빛이 투과할 수 있는 제 1 도전층 위에 제 1 EL층을 형성하는 단계와;
제 2 기판을 준비하는 단계와;
상기 제 2 기판 위에 제 2 절연층을 형성하는 단계와;
상기 제 2 절연층 위에 빛이 투과할 수 있는 제 2 도전층을 형성하는 단계와;
상기 빛이 투과할 수 있는 제 2 도전층 위에 제 2 EL층을 형성하는 단계와;
상기 제 1 EL층 위에 도전성을 갖는 제 1 반사층을 형성하는 단계와;
상기 제 2 EL층 위에 도전성을 갖는 제 2 반사층을 형성하는 단계와;
상기 제 2 EL층은 상기 제 1 EL층과 같은 성막실 및 대략 같은 조건으로 형성되고,
상기 빛이 투과할 수 있는 제 1 도전층의 막 두께는 상기 빛이 투과할 수 있는 제 2 도전층의 막 두께와 부분적으로 다르고,
상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판은 투광성을 갖는, 발광 장치의 제작 방법.
- 제 11 항에 있어서,
상기 빛이 투과할 수 있는 제 1 도전층 및 상기 빛이 투과할 수 있는 제 2 도전층 중 한쪽 또는 양쪽 모두는 400nm 이상 700nm 이하의 파장 영역에서 30% 이상의 광 반사율 및 50% 이상의 광 투과율을 갖도록 형성되는, 발광 장치의 제작 방법.
- 기판과;
상기 기판 위의 절연 표면과;
상기 절연 표면 위의 반사층과;
상기 반사층 위의 빛이 투과할 수 있는 제 1 도전층과;
상기 빛이 투과할 수 있는 제 1 도전층 위의 EL층과;
상기 EL층 위의 빛이 투과할 수 있는 제 2 도전층을 포함하고,
상기 빛이 투과할 수 있는 제 1 도전층은 두께가 부분적으로 다른 영역을 포함하고,
상기 EL층은 전체 면이 대략 같은 조성을 갖는, 발광 장치.
- 제 13 항에 있어서,
상기 빛이 투과할 수 있는 제 2 도전층은 400nm 이상 700nm 이하의 파장 영역에서 30% 이상의 광 반사율 및 50% 이상의 광 투과율을 갖는, 발광 장치.
- 제 13 항에 있어서,
상기 빛이 투과할 수 있는 제 1 도전층은 연속적으로 두께가 변화되는 영역을 포함하는, 발광 장치.
- 투광성 기판과;
상기 투광성 기판 위의 절연 표면과;
상기 절연 표면 위의 빛이 투과할 수 있는 도전층과;
상기 빛이 투과할 수 있는 도전층 위의 EL층과;
상기 EL층 위의 도전성을 갖는 반사층을 포함하고,
상기 빛이 투과할 수 있는 도전층은 두께가 부분적으로 다른 영역을 포함하고,
상기 EL층은 전체 면이 대략 같은 조성을 갖는, 발광 장치.
- 제 16 항에 있어서,
상기 빛이 투과할 수 있는 도전층은 400nm 이상 700nm 이하의 파장 영역에서 30% 이상의 광 반사율 및 50% 이상의 광 투과율을 갖는 층을 포함하는, 발광 장치.
- 제 16 항에 있어서,
상기 빛이 투과할 수 있는 도전층은 연속적으로 두께가 변화되는 영역을 포함하는, 발광 장치.
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