KR20160055088A - 발광 소자, 발광 장치, 표시 장치, 전자 기기, 및 조명 장치 - Google Patents

발광 소자, 발광 장치, 표시 장치, 전자 기기, 및 조명 장치 Download PDF

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KR20160055088A
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노부하루 오사와
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

[과제] 반사율이 높은 전극을 갖고, 발광 효율이 높고 구동 전압이 낮은 발광 소자를 제공한다.
[해결수단] 제 1 전극과, 제 2 전극과, 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 제공된 EL층을 갖는 발광 소자로서, 제 1 전극은, 도전층과, 도전층에 접하는 제 1 투명 도전층과, 제 1 투명 도전층에 접하는 제 2 투명 도전층을 갖고, 제 1 투명 도전층은 제 1 산화물을 갖고, 제 2 투명 도전층은 제 2 산화물을 갖고, 도전층은 광을 반사하는 기능을 갖고, 제 1 산화물은 In과 M(M은 Al, Si, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd 또는 Hf를 나타냄)을 갖고, 제 2 산화물은 In을 갖고, 제 2 투명 도전층의 저항율은 제 1 투명 도전층의 저항율보다 낮고, 제 2 투명 도전층의 두께는 제 1 투명 도전층의 두께 이상이다.

Description

발광 소자, 발광 장치, 표시 장치, 전자 기기, 및 조명 장치{LIGHT-EMITTING ELEMENT, LIGHT-EMITTING DEVICE, DISPLAY DEVICE, ELECTRONIC DEVICE, AND LIGHTING DEVICE}
본 발명의 일 형태는, 발광 소자, 또는 상기 발광 소자를 갖는 발광 장치, 표시 장치, 전자 기기, 및 조명 장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 일 형태는, 상술한 기술 분야에 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 명세서 등에서 개시하는 발명의 일 형태의 기술 분야는, 물건, 방법, 또는 제조 방법에 관한 것이다. 또는, 본 발명의 일 형태는, 공정(process), 기계(machine), 제품(manufacture), 또는 조성물(composition of matter)에 관한 것이다. 따라서, 보다 구체적으로 본 명세서에서 개시하는 본 발명의 일 형태의 기술 분야로서는, 반도체 장치, 표시 장치, 액정 표시 장치, 발광 장치, 조명 장치, 축전 장치, 기억 장치, 그것들의 구동 방법, 또는, 그것들의 제조 방법을 일례로서 들 수 있다.
최근, 일렉트로 루미네선스(Electroluminescence: EL)를 이용한 발광 소자의 연구 개발이 활발히 수행되고 있다. 이들 발광 소자의 기본적인 구성은, 한 쌍의 전극 간에 발광성의 물질을 포함하는 층(EL층)을 사이에 끼운 것이다. 이 소자의 전극 간에 전압을 인가함으로써, 발광성의 물질로부터 발광을 얻을 수 있다.
상술한 발광 소자는 자발광형이기 때문에, 이것을 사용한 발광 장치는, 시인성이 우수하고, 백라이트가 필요 없고, 소비 전력이 적은 등의 이점을 갖는다. 또한, 상기 발광 장치는, 박형 및 경량으로 제작할 수 있고, 응답 속도가 높은 등의 이점도 갖는다.
또한, 상술한 발광 소자를 표시 장치에 사용할 경우, 화소 중의 각 부화소에 각각 서로 다른 색을 발광하는 기능을 갖는 EL층을 제공하는 방법(이하, 독립 컬러링 방식(separate coloring method)이라고 함)과, 화소 중의 부화소에 예를 들어 백색을 발광하는 기능을 갖는 공통의 EL층을 제공하고, 각 부화소에 각각 다른 색의 광을 투과하는 기능을 갖는 컬러 필터를 제공하는 방법(이하, 백색 EL＋컬러 필터 방식이라고 부름, 단, 공통의 EL층의 발광색은 백색으로 한정되지 않는다)이 있다.
백색 EL＋컬러 필터 방식의 이점으로서는, 전 부화소에서 EL층을 공통으로 할 수 있으므로, 독립 컬러링 방식과 비교하여, EL층의 재료의 손실이 적고, 또한 EL 형성시의 패턴 형성에 필요한 비용을 적게 할 수 있으므로, 표시 장치를 저비용으로 높은 생산성으로 제조할 수 있는 것을 들 수 있다. 다음에, 독립 컬러링 방식에서는, 각 부화소의 EL층의 재료가 서로 혼입하는 것을 방지하기 위하여, 각 화소간에 여백이 필요해지는데, 백색 EL＋컬러 필터 방식에서는 상기 여백이 불필요하므로, 화소 밀도가 보다 높고 고정밀의 표시 장치를 실현하는 것을 들 수 있다.
상기 발광 소자는, EL층에 포함되는 발광성의 물질의 종류에 따라, 여러 가지 발광색을 제공할 수 있다. 특히 조명이나 백색 EL＋컬러 필터 방식의 표시 장치로의 응용을 생각한 경우, 백색 발광 또는 그에 가까운 색의 발광을 고효율로 얻을 수 있는 발광 소자가 요구되고 있다. 또한, 소비 전력이 적은 발광 소자가 요구되고 있다.
발광 소자로부터의 광의 추출 효율을 개선하기 위하여, 한 쌍의 전극 간에서 광의 공진 효과를 이용한 미소광 공진기(마이크로캐비티) 구조를 채용하고, 특정 파장에서의 광 강도를 증가시키는 방법이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
또한, 발광 소자의 소비 전력을 저감하기 위하여, 한 쌍의 전극 중 광을 추출하지 않는 쪽의 전극에, 일함수가 높은 금속 산화물을 사용함으로써, 상기 전극에 의한 전압 손실을 저감시키고, 발광 소자의 구동 전압을 저감하는 방법이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 2 참조).
일본국 특개2012-182127호 공보 일본국 특개2012-182119호 공보
발광 소자에 있어서 광의 추출 효율을 개선하기 위해서는, 한 쌍의 전극 중 광을 추출하지 않는 쪽의 전극에, 반사율이 높은 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 발광 소자의 구동 전압을 저감하기 위해서는, 양극에 일함수가 높은 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 하지만, 반사율이 높고, 일함수가 높고, 발광 소자의 전극에 적합한 안정한 재료를 선택하는 것은 곤란하다.
따라서, 반사율이 높은 재료와 일함수가 높은 재료를 적층한 전극 구조로 함으로써, 발광 소자의 광의 추출 효율의 향상 및 구동 전압의 저감을 도모하는 시도가 이루어지고 있다. 하지만, 2종류의 다른 재료를 적층했을 때, 이온화 경향의 차에 의해, 2종류의 다른 재료의 계면에서 전자의 수수(授受)가 발생하는 경우가 있다. 또한, 적층하는 재료의 한쪽에 산화물을 사용한 경우, 2종류의 다른 재료의 계면에서 산소의 수수가 발생하는 경우가 있다. 이러한 전자의 수수나 산소의 수수는, 전극 재료가 부식되는 원인이 된다. 전극 재료가 부식되면, 상기 전극 재료에 의해 형성된 전극의 응력에 변화가 생기기 때문에, 막 박리에 의한 불량이 생기는 경우나, 발광 소자의 발광 효율의 저하, 또는 구동 전압의 상승이 생기는 경우가 있다. 또한, 이것들은, 발광 소자의 전기적 단락이나 발광 불량의 원인도 된다.
풀 컬러 표시가 가능한 표시 장치를 제조하는 방법으로서, 독립 컬러링 방식에서는, 미세한 개구를 갖는 섀도 마스크(shadow mask)를 사용하여 필요한 부화소에만 특정의 발광층을 증착하는 공정이 필요하기 때문에, 섀도 마스크의 개구부를 원하는 위치에 배치(얼라인먼트라고도 함)하는 정밀도(얼라인먼트 정밀도(alignment accuracy)라고도 함)가 높게 요구된다. 또한, 고정밀의 표시가 가능한 표시 장치에서는, 더욱 높은 얼라인먼트 정밀도가 요구되므로, 표시 장치의 제조에서의 수율이 저하되고, 제조 비용이 증대한다는 과제가 있다.
이에 대하여, 백색 EL＋컬러 필터 방식에서는, 상기와 같은 미세한 개구를 갖는 섀도 마스크가 필요 없기 때문에, 표시 장치를 높은 생산성으로 제조할 수 있다. 하지만, 백색 EL＋컬러 필터 방식에서는, 백색 발광하는 기능을 갖는 발광층을, 각 부화소에 공통으로 성막하기 때문에, 각 부화소에 필요 없는 색의 발광도 포함해 버린다. 그 때문에, 백색 EL＋컬러 필터 방식은, 독립 컬러링 방식에 비하여 광의 이용 효율이 나쁘다는 과제가 있다. 따라서, 백색을 나타내는 발광 소자의 발광 효율을 높이는 것이 요구되고 있다. 또한, 생산성이 우수한 발광 소자가 요구되고 있다. 또한, 광의 이용 효율이 높은 발광 소자가 요구되고 있다.
상술한 과제를 감안하여, 본 발명의 일 형태에서는, 신규의 발광 소자를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는 발광 효율이 높은 신규의 발광 소자를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는 소비 전력이 저감된 신규의 발광 소자를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는 복수의 발광층을 갖는 EL층을 포함하는 신규의 발광 소자를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는 EL층의 전자 및 정공의 재결합의 영역이 제어된 발광 소자를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는 신규의 발광 소자의 제작 방법을 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는, 신규의 반도체 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다.
또한, 상기의 과제의 기재는, 다른 과제의 존재를 방해하는 것이 아니다. 또한, 본 발명의 일 형태는 반드시 이들 과제의 전부를 해결할 필요는 없다. 상술한 것들 이외의 과제는 명세서 등의 기재로부터 저절로 명백해지는 것이며, 명세서 등의 기재로부터 상술한 것들 이외의 과제를 추출할 수 있다.
본 발명의 일 형태는, 제 1 전극과, 제 2 전극과, 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 제공된 EL층을 갖는 발광 소자로서, 제 1 전극은, 도전층과, 도전층에 접하는 제 1 투명 도전층과, 제 1 투명 도전층에 접하는 제 2 투명 도전층을 갖고, 제 1 투명 도전층은 제 1 산화물을 갖고, 제 2 투명 도전층은 제 2 산화물을 갖고, 도전층은 광을 반사하는 기능을 갖고, 제 1 산화물은 In과 M(M은 Al, Si, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd 또는 Hf를 나타냄)을 갖고, 제 2 산화물은 In을 갖고, 제 2 투명 도전층의 저항율은 제 1 투명 도전층의 저항율보다 낮고, 제 2 투명 도전층의 두께는 제 1 투명 도전층의 두께 이상인 것을 특징으로 하는 발광 소자이다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 제 1 전극과, 제 1 전극 위의 EL층과, EL층 위의 제 2 전극을 갖는 발광 소자로서, 제 1 전극은, 도전층과, 도전층 위에 접하는 제 1 투명 도전층과, 제 1 투명 도전층 위에 접하는 제 2 투명 도전층을 갖고, 제 1 투명 도전층은 제 1 산화물을 갖고, 제 2 투명 도전층은 제 2 산화물을 갖고, 도전층은 광을 반사하는 기능을 갖고, 제 1 산화물은 In과 M(M은 Al, Si, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd 또는 Hf를 나타냄)을 갖고, 제 2 산화물은 In을 갖고, 제 2 투명 도전층의 저항율은 제 1 투명 도전층의 저항율보다 낮고, 제 2 투명 도전층의 두께는 제 1 투명 도전층의 두께 이상인 것을 특징으로 하는 발광 소자이다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 제 1 전극과, 제 1 전극 위에 접하는 EL층과, EL층 위에 접하는 제 2 전극을 갖는 발광 소자로서, 제 1 전극은, 도전층과, 도전층 위에 접하는 제 1 투명 도전층과, 제 1 투명 도전층 위에 접하는 제 2 투명 도전층을 갖고, 제 1 투명 도전층은 제 1 산화물을 갖고, 제 2 투명 도전층은 제 2 산화물을 갖고, 도전층은 광을 반사하는 기능을 갖고, 제 1 산화물은 In과 M(M은 Al, Si, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd 또는 Hf를 나타냄)을 갖고, 제 2 산화물은 In을 갖고, 제 2 투명 도전층의 저항율은 제 1 투명 도전층의 저항율보다 낮고, 제 2 투명 도전층의 두께는 제 1 투명 도전층의 두께 이상인 것을 특징으로 하는 발광 소자이다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 제 1 전극과, 트랜지스터를 갖는 반도체 장치로서, 제 1 전극은, 도전층과, 도전층에 접하는 제 1 투명 도전층과, 제 1 투명 도전층에 접하는 제 2 투명 도전층을 갖고, 제 1 투명 도전층은 제 1 산화물을 갖고, 제 2 투명 도전층은 제 2 산화물을 갖고, 도전층은 광을 반사하는 기능을 갖고, 제 1 산화물은 In과 M(M은 Al, Si, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd 또는 Hf를 나타냄)을 갖고, 제 2 산화물은 In을 갖고, 제 2 투명 도전층의 저항율은 제 1 투명 도전층의 저항율보다 낮고, 제 2 투명 도전층의 두께는 제 1 투명 도전층의 두께 이상인 것을 특징으로 하는 반도체 장치이다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 제 1 전극과, 트랜지스터를 갖는 반도체 장치로서, 제 1 전극은, 도전층과, 도전층 위에 접하는 제 1 투명 도전층과, 제 1 투명 도전층 위에 접하는 제 2 투명 도전층을 갖고, 제 1 투명 도전층은 제 1 산화물을 갖고, 제 2 투명 도전층은 제 2 산화물을 갖고, 도전층은 광을 반사하는 기능을 갖고, 제 1 산화물은 In과 M(M은 Al, Si, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd 또는 Hf를 나타냄)을 갖고, 제 2 산화물은 In을 갖고, 제 2 투명 도전층의 저항율은 제 1 투명 도전층의 저항율보다 낮고, 제 2 투명 도전층의 두께는 제 1 투명 도전층의 두께 이상인 것을 특징으로 하는 반도체 장치이다.
또한, 상기 각 구성에 있어서, 트랜지스터는 채널 영역에 사용하는 산화물 반도체층을 갖고, 산화물 반도체층은 In과 M(M은 Al, Si, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd 또는 Hf를 나타냄)을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치이다.
또한, 상기 각 구성에 있어서, 제 1 투명 도전층의 두께는 5nm 이상 20nm 이하인 것이 바람직하다.
또한, 상기 각 구성에 있어서, 제 1 산화물은 Ga를 가지면 바람직하다.
또한, 상기 각 구성에 있어서, 제 1 산화물은 In과, Ga와, Zn을 가지면 바람직하다.
또한, 상기 각 구성에 있어서, 도전층은 Al을 가지면 바람직하다.
또한, 상기 각 구성에 있어서, 제 2 전극은 In, Ag, Mg 중 적어도 하나를 가지면 바람직하다.
또한, 상기 각 구성에 있어서, EL층은 제 1 발광층 및 제 2 발광층을 갖고, 제 1 발광층은 광을 나타내는 기능을 갖는 제 1 화합물을 갖고, 제 2 발광층은 광을 나타내는 기능을 갖는 제 2 화합물을 가지면 바람직하다.
또한, 상기 각 구성에 있어서, 제 1 화합물은 보라색, 청색, 또는 청록색 중에서 선택되는 어느 하나에 발광 스펙트럼 피크를 나타내는 기능을 갖고, 제 2 화합물은, 녹색, 황녹색, 황색, 오렌지색, 또는 적색 중에서 선택되는 어느 하나에 발광스펙트럼 피크를 나타내는 기능을 가지면 바람직하다.
또한, 상기 각 구성에 있어서, 제 1 화합물은 일중항 여기 에너지를 발광으로 변환할 수 있는 기능을 갖고, 제 2 화합물은 삼중항 여기 에너지를 발광으로 변환할 수 있는 기능을 가지면 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 상기 각 구성의 발광 소자를 갖는 표시 장치로서, 표시 장치는 발광 소자의 스위칭을 수행하는 트랜지스터를 갖고, 트랜지스터는 채널 영역에 사용하는 산화물 반도체층을 갖고, 산화물 반도체층은 In과 M(M은 Al, Si, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd 또는 Hf를 나타냄)을 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치이다.
또한, 상기 구성에 있어서, 제 1 산화물과 산화물 반도체층이 동일한 원소를 가지면 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 형태는, 상기 각 구성의 발광 소자와, 컬러 필터 또는 트랜지스터 중 적어도 하나를 갖는 표시 장치, 또는 상기 각 구성의 표시 장치와 하우징 또는 터치 센서를 갖는 전자 기기, 또는 상기 각 구성의 발광 소자와, 하우징 또는 터치 센서를 갖는 조명 장치도 범주에 포함하는 것이다. 또한, 본 명세서 중에서의 발광 장치란, 화상 표시 디바이스, 또는 광원(조명 장치를 포함함)을 가리킨다. 또한, 발광 장치에 커넥터, 예를 들어 FPC(Flexible Printed Circuit) 또는 TCP(Tape Carrier Package)가 부착된 모듈, TCP의 끝에 프린트 배선판이 제공된 모듈, 또는 발광 장치에 COG(Chip on Glass) 방식에 의해 IC(집적 회로)가 직접 실장된 모듈은 발광 소자를 갖는 경우가 있다.
본 발명의 일 형태에 의해, 신규의 발광 소자를 제공할 수 있다. 또는, 본 발명의 일 형태에 의해, 발광 효율이 높은 신규의 발광 소자를 제공할 수 있다. 또는, 본 발명의 일 형태에 의해, 소비 전력이 저감된 신규의 발광 소자를 제공할 수 있다. 또는, 본 발명의 일 형태에 의해, 복수의 발광층을 갖는 EL층을 포함하는 신규의 발광 소자를 제공할 수 있다. 또는, EL층의 전자 및 정공의 재결합의 영역이 제어된 발광 소자를 제공할 수 있다. 또는, 본 발명의 일 형태에 의해 신규의 발광 소자의 제작 방법을 제공할 수 있다. 또는, 본 발명의 일 형태에 의해 신규의 반도체 장치를 제공할 수 있다.
또한, 이들 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하는 것이 아니다. 또한, 본 발명의 일 형태는 반드시 이들 효과의 전부를 가질 필요는 없다. 또한, 이들 이외의 효과는 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 저절로 명백해지는 것으로, 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 이것들 이외의 효과를 추출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 설명하는 단면 모식도.
도 2는 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 설명하는 단면 모식도.
도 3은 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 설명하는 단면 모식도.
도 4는 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 설명하는 단면 모식도.
도 5는 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 설명하는 단면 모식도.
도 6은 본 발명의 일 형태에 따른, 계산에 사용한 결정 모델을 설명하는 도면.
도 7은 본 발명의 일 형태의 발광 소자의 제작 방법을 설명하는 단면 모식도.
도 8은 본 발명의 일 형태의 발광 소자의 제작 방법을 설명하는 단면 모식도.
도 9는 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 설명하는 단면 모식도.
도 10은 본 발명의 일 형태에 따른, 발광층에서의 에너지 준위의 상관을 설명하는 도면.
도 11은 본 발명의 일 형태에 따른, 발광층에서의 에너지 준위의 상관을 설명하는 도면.
도 12는 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 설명하는 상면도 및 단면 모식도.
도 13은 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 설명하는 단면 모식도.
도 14는 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 설명하는 단면 모식도.
도 15는 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 설명하는 단면 모식도.
도 16은 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 설명하는 단면 모식도.
도 17은 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 설명하는 블록도 및 회로도.
도 18은 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 화소 회로를 설명하는 회로도.
도 19는 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 화소 회로를 설명하는 회로도.
도 20은 본 발명의 일 형태의 터치 패널의 일례를 도시한 사시도.
도 21은 본 발명의 일 형태의 표시 장치, 및 터치 센서의 일례를 도시한 단면도.
도 22는 본 발명의 일 형태의 터치 패널의 일례를 도시한 단면도.
도 23은 본 발명의 일 형태의 터치 센서의 블록도 및 타이밍 차트도.
도 24는 본 발명의 일 형태의 터치 센서의 회로도.
도 25는 본 발명의 일 형태의 표시 모듈을 설명하는 사시도.
도 26은 본 발명의 일 형태의 전자 기기에 대하여 설명하는 도면.
도 27은 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 설명하는 사시도 및 단면 모식도.
도 28은 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 설명하는 단면 모식도.
도 29는 본 발명의 일 형태의 조명 장치 및 전자 기기를 설명하는 도면.
도 30은 본 발명의 일 형태의 조명 장치에 대하여 설명하는 도면.
도 31은 실시예에 따른, 전극의 반사율을 설명하는 도면.
도 32는 실시예에 따른, 발광 소자를 설명하는 단면 모식도.
도 33은 실시예에 따른, 발광 소자의 전류 효율-휘도 특성을 설명하는 도면.
도 34는 실시예에 따른, 발광 소자의 휘도-전압 특성을 설명하는 도면.
도 35는 실시예에 따른, 발광 소자의 전계 발광 스펙트럼을 설명하는 도면.
도 36은 실시예에 따른, 발광 소자의 전류 효율-휘도 특성을 설명하는 도면.
도 37은 실시예에 따른, 발광 소자의 휘도-전압 특성을 설명하는 도면.
도 38은 실시예에 따른, 발광 소자의 전계 발광 스펙트럼을 설명하는 도면.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 사용하여 상세히 설명한다. 다만, 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 그 범위에서 벗어남이 없이 그 형태 및 자세한 사항을 다양하게 변경할 수 있다. 따라서, 본 발명은 이하에 기재하는 실시형태의 기재 내용에 한정되어 해석되는 것은 아니다.
또한, 도면 등에 나타내는 각 구성의 위치, 크기, 범위 등은 간단히 이해할 수 있게 하기 위하여 실제의 위치, 크기, 범위 등을 나타내지 않은 경우가 있다. 그러므로, 개시된 발명은 반드시 도면 등에 개시된 위치, 크기, 범위 등에 한정되지 않는다.
또한, 본 명세서 등에서 제 1, 제 2 등으로서 붙여진 서수사는 편의상 사용하는 것이며, 공정순 또는 적층순을 나타내지 않는 경우가 있다. 따라서, 예를 들어, "제 1"을 "제 2" 또는 "제 3" 등으로 적절히 바꿔서 설명할 수 있다. 또한, 본 명세서 등에 기재되어 있는 서수사와, 본 발명의 일 형태를 특정하기 위해 사용되는 서수사는 일치하지 않는 경우가 있다.
또한, 본 명세서 등에서, 도면을 사용하여 발명의 구성을 설명함에 있어서, 동일한 것을 가리키는 부호는 다른 도면 간에서도 공통적으로 사용한다.
또한, 색이란, 일반적으로 색상(단색광의 파장에 상당), 채도(선명함 즉 흰색을 띄고 있지 않은 정도) 및 명도(밝기 즉 광의 강약)의 3요소에 의해 규정된 것이다. 또한, 본 명세서 등에서 색이란, 상술한 3요소 중 어느 하나의 요소만, 또는 임의로 고른 2개의 요소만을 나타내도 좋다. 또한, 본 명세서에서, 2개의 광의 색이 다르다란, 상술한 3요소 중 적어도 어느 하나가 다른 것을 말하며, 또한, 2개의 광의 스펙트럼의 형상 또는 각 피크의 상대 강도비의 분포가 다른 것을 포함한다.
또한, 본 명세서 등에서, 청색의 발광은, 420nm 이상 490nm 이하의 파장대역
에 적어도 하나의 발광 스펙트럼 피크를 갖고, 녹색의 발광은, 500nm 이상 550nm 미만의 파장대역에 적어도 하나의 발광 스펙트럼 피크를 갖고, 황색의 발광은, 550nm 이상 590nm 미만의 파장대역에 적어도 하나의 발광 스펙트럼 피크를 갖고, 적색의 발광은, 590nm 이상 740nm 이하의 파장대역에 적어도 하나의 발광 스펙트럼 피크를 갖는 발광이다.
또한, 본 명세서 등에서 형광 재료란, 일중항 여기 상태가 가장 낮은 준위(S1 준위)로부터 기저 상태로 완화될 때에 가시광 영역에 발광을 부여하는 재료이다. 인광 재료란, 삼중항 여기 상태가 가장 낮은 준위(T1 준위)로부터 기저 상태로 완화될 때에, 실온에서 가시광 영역에 발광을 부여하는 재료이다. 환언하면 인광 재료란, 삼중항 여기 에너지를 가시광으로 변환 가능한 재료의 하나이다.
또한, 본 명세서 등에서, 실온이란, 0℃ 내지 40℃의 어느 하나의 온도를 말한다.
또한, 본 명세서 등에서, "막"이란 용어와 "층"이란 용어는 서로 바꿀 수 있다. 예를 들어, "도전층"이란 용어를 "도전막"이란 용어로 변경할 수 있는 경우가 있다. 또는, 예를 들어, "절연막"이란 용어를 "절연층"이란 용어로 변경할 수 있는 경우가 있다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 소자에 대하여, 도 1 내지 도 8을 사용하여 이하에 설명한다.
<1. 발광 소자의 구성예 1>
도 1의 (A) 및 (B)는 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 나타내는 단면도이다. 도 1의 (A)에 도시된 발광 소자(150)는 전극(101)과, EL층(100)과, 전극(102)을 갖는다. 또한, 전극(101)은 도전층(101a)과, 도전층(101a) 위에 접하는 도전층(101b)을 갖는다.
또한, 도 1의 (A)에 도시된 EL층(100)은 도 1의 (B)에 도시된 바와 같이, 정공 주입층(111)과, 정공 수송층(112)과, 발광층(120)과, 전자 수송층(118)과, 전자 주입층(119)을 갖는 구성으로 해도 좋다.
또한, 본 실시형태에서의 발광 소자에서는, 전극(101)을 양극, 전극(102)을 음극으로 하여 설명하지만, 발광 소자의 구성으로서는 그에 한정되지 않는다. 즉, 전극(101)을 음극으로 하고, 전극(102)을 양극으로 하고, 상기 전극 간의 각 층의 적층은 순번을 역으로 해도 좋다. 즉, 양극 측부터, 정공 주입층(111), 정공 수송층(112)과, 발광층(120)과, 전자 수송층(118)과, 전자 주입층(119)이 적층하는 순번으로 하면 좋다.
또한, 한 쌍의 전극 간의 EL층에는 그 기능에 따라 각 층이 형성되면 좋고, 이에 한정되지 않는다. 즉, 한 쌍의 전극 간의 EL층은 정공 또는 전자의 주입 장벽을 저감하거나, 정공 또는 전자의 수송성을 향상시키거나, 정공 또는 전자의 수송성을 저해하거나, 또는 전극에 의한 소광 현상을 억제할 수 있는 등의 기능을 갖는 층을 갖는 구성으로 하여도 좋다.
≪전극의 구성예≫
전극(101)을 구성하는 도전층(101a)은 광이 반사하는 기능을 갖는다. 도전층(101a)에, 알루미늄(Al) 또는 은(Ag)을 갖는 재료를 사용함으로써, 도전층(101a)의 반사율을 높이는 것이 가능해지고, 발광 소자(150)의 발광 효율을 높일 수 있다. 또한, Al은 재료 비용이 싸고, 패턴 형성이 용이하므로, 발광 소자의 제조 비용을 저렴하게 할 수 있어 바람직하다. 또한, Ag은 특히 높은 반사율을 갖기 때문에, 발광 소자의 발광 효율을 높일 수 있어 바람직하다.
또한, 전극(101)을 양극으로서 사용할 경우, 전극(101)은 일함수가 높은 것이 바람직하다. 그렇게 함으로써, 전극(101)으로부터 EL층(100)으로의 정공 주입성을 높일 수 있다. 하지만, 반사율이 높고, 일함수가 높고, 발광 소자의 전극에 적합한 안정한 재료를 선택하는 것은 곤란하다. 왜냐하면, 상기의 Al이나 Ag은, 대기 중에서 표면 산화가 쉽게 생겨, 표면에 금속 산화막을 형성해 버린다. 상기 금속 산화막의 저항율이 높은 경우, 전극(101)의 저항율도 높아지기 때문에, 전극(101)으로부터 EL층(100)으로의 정공 주입성이 저하되고, 발광 소자(150)의 구동 전압이 상승하는 원인이 된다. 따라서, 전극(101)으로서는, 도전층(101a) 위에 접하여, 일함수가 높은 도전층(101b)을 갖는 구조가 바람직하다.
도전층(101a) 위에 접하는 도전층(101b)은 가시광을 투과하는 기능을 갖는 것이 바람직하고, 높은 투과율을 갖는 것이 바람직하다. 도전층(101b)이 광을 투과하는 기능을 가짐으로써, 전극(101)의 반사율을 높게 할 수 있으므로, 발광 소자(150)의 발광 효율을 높일 수 있다.
또한, 도전층(101b)은 산화물로 형성되는 것이 바람직하고, 특히 인듐(In)을 갖는 산화물을 갖는 것이 바람직하다. 도전층(101b)이 In을 가짐으로써, 도전층(101b)의 도전성을 높이는 것이 가능해진다. 또한, 도전층(101b)의 광의 투과율을 높이는 것이 가능해진다. 또한, In을 갖는 산화물은 일함수가 높기 때문에, 도전층(101b)으로부터 EL층(100)으로의 정공 주입성을 높일 수 있다. 따라서, 발광 소자(150)의 구동 전압을 저감할 수 있다.
도전층(101b)은 도전성을 갖고 있고, 도전층(101b)의 저항율은 1×105Ω·cm 이하가 바람직하고, 1×104Ω·cm 이하이면 더욱 바람직하다. 도전층(101b)이 도전성을 가짐으로써, 전극(101)으로부터 EL층(100)으로의 전자 또는 정공의 주입성을 높일 수 있고, 발광 소자(150)의 구동 전압을 저감할 수 있다.
한편, 전극(101)을 구성하는 도전층(101a)과, 도전층(101b)이 접하는 구성이 되면, 도전층(101a)에 사용하는 재료와 도전층(101b)에 사용하는 재료(이 경우에는 In) 사이에 이온화 경향에 차가 생기는 경우가 있다.
이온화 경향의 크기는, 표준 전극 전위의 값을 지표로 할 수 있다. 예를 들어, Al의 표준 전극 전위는 -1.68V이고, In의 표준 전극 전위는 -0.34V이므로, Al은 In보다 이온화 경향이 크다. 따라서, 도전층(101a)에 Al을 갖는 재료를 사용하고, 도전층(101b)에 In을 갖는 산화물을 사용한 경우, Al을 갖는 재료와 In을 갖는 산화물 사이의 이온화 경향의 차가 생기기 때문에, 상기 재료 간에서 전자의 수수가 발생하고, 전식이 발생한다. 또한, In과 산소의 결합력보다 Al과 산소의 결합력 쪽이 강하기 때문에, Al을 갖는 재료와 In을 갖는 산화물 사이에서 산소의 수수가 발생하고, 전식이 발생하는 경우나, Al을 갖는 재료와 In을 갖는 산화물의 계면에 Al의 산화물이 형성되는 경우가 있다. Al의 산화물은 도전성이 낮기 때문에, 전극(101)의 도전성이 저하되고, 발광 소자(150)의 구동 전압이 상승하는 하나의 원인이 된다. 또한, 전식이 생기면, 상기 전극의 응력에 변화가 생기므로, 막 박리가 생기는 경우가 있다.
그래서, 본 발명의 일 형태에 있어서, 도전층(101b)은, 도전층(101a) 위에 접하는 투명 도전층(101b_1)과, 투명 도전층(101b_1) 위에 접하는 투명 도전층(101b_2)을 갖는 구성이다. 또한, 투명 도전층(101b_1)은 제 1 산화물을 갖고, 투명 도전층(101b_2)은 제 2 산화물을 갖는 구성이다.
제 1 산화물은 In과, In보다 산소와의 결합 에너지가 큰 원소를 갖는다. 또는, 제 1 산화물은 In과, In보다 이온화 경향이 큰 원소를 갖는다. 또한, 제 1 산화물은 In과, In보다 표준 전극 전위가 작은 원소를 갖는다. 즉, 제 1 산화물은, In과, 스태빌라이저 M(M은, Al, 실리콘(Si), 타이타늄(Ti), 갈륨(Ga), 이트륨(Y), 지르코늄(Zr), 란타넘(La), 세륨(Ce), 네오디뮴(Nd) 또는 하프늄(Hf)을 나타냄)을 갖는다. 또한, 제 1 산화물이 In을 가짐으로써, 투명 도전층(101b_1)의 도전성을 높이는 것이 가능해진다. 또한, 투명 도전층(101b_1)의 광의 투과율을 높이는 것이 가능해진다.
또한, 제 2 산화물은 In을 갖는다. 그렇게 함으로써, 투명 도전층(101b_2)의 도전성을 높이는 것이 가능해진다. 또한, 광의 투과율을 높이는 것이 가능해진다. 또한, 일함수를 높이는 것이 가능해지므로, EL층(100)으로의 정공 주입성을 높이고, 발광 소자(150)의 구동 전압을 저감하는 것이 가능해진다. 따라서, 제 2 산화물은 제 1 산화물보다 투과율이 높으면 바람직하다. 또한, 제 2 산화물은 제 1 산화물보다 저항율이 낮으면 바람직하다. 그러므로, 제 2 산화물은 In과 Sn(주석)을 갖는 것이 특히 바람직하다. 또한, 제 2 산화물은 In보다 산소와의 결합 에너지가 큰 원소를 갖지 않아도 좋고, In보다 이온화 경향이 큰 원소 또는 표준 전극 전위가 작은 원소를 갖지 않아도 좋다.
상기와 같은 구성으로 함으로써, 투명 도전층(101b_1) 중에서의 금속 원소와 산소의 결합력이 보다 강고해지고, 투명 도전층(101b_1)과 도전층(101a) 사이의 산소의 수수를 방지할 수 있다. 따라서, 전극(101)에서의 전식의 발생을 방지할 수 있고, 발광 소자(150)의 구동 전압을 저감할 수 있다.
또한, 도전층(101b)의 도전성을 높이고, 투과율을 향상시키기 위해서는, 투명 도전층(101b_2)의 저항율은 투명 도전층(101b_1)의 저항율보다 낮고, 또한, 투명 도전층(101b_2)의 두께는 투명 도전층(101b_1)의 두께 이상인 것이 바람직하다.
여기에서, In 및 스태빌라이저 M에 사용할 수 있는 원소의 일례의 표준 전극 전위를 표 1에 기재한다. 또한, In과 산소의 결합 에너지, 및 스태빌라이저 M에 사용할 수 있는 원소의 일례인 Ga과 산소의 결합 에너지의 계산값을 표 2에 기재한다.
Figure pat00001
Figure pat00002
표 1에 기재된 표준 전극 전위는, 「화학 편람 기초편 Ⅱ 개정 4판, 마루젠 가부시키가이샤」로부터 인용한 것이다. 표 1에 기재된 바와 같은, In보다 표준 전극 전위가 작은 원소를 스태빌라이저 M으로서 제 1 산화물이 가짐으로써, 투명 도전층(101b_1)과 Al을 갖는 도전층(101a) 사이의 표준 전극 전위의 차가 축소되기 때문에, 투명 도전층(101b_1)과 도전층(101a) 사이에서 산화 환원 반응이 생기기 어려워진다. 즉, Al을 갖는 도전층(101a)과 도전층(101b) 사이의 전자의 수수 또는 산소의 수수를 방지할 수 있다.
표 2에 기재된 금속 원소와 산소의 결합 에너지의 계산에는, 제 1 원리 계산 소프트웨어인 VASP(The Vienna Ab initio simulation package)를 사용하였다. 도 6의 (A) 및 (B)는 계산에 사용한 결정 모델이다. 또한, 내각(內殼) 전자의 효과는 Projector Augmented Wave(PAW)법으로 계산하였다. 범함수에는 GGA/PBE(Generalized-Gradient-Approximation/Perdew-Burke-Ernzerhof)를 사용하였다. 계산 조건을 표 3에 기재한다.
Figure pat00003
또한, 산소와의 결합 에너지(Ebinding(M-O))는 수학식 (1)로부터 산출하였다. 또한, 수학식 (1)의 M은 In 또는 Ga을 나타내고, n은 모델 사이즈에 의존하는 원자수이고, 이번의 계산에서는 n=16으로 하였다. 또한, Eatom(M) 및 Eatom(O)는, 각 원자의 전체 에너지, Etot(M2nO3n)는 M2O3 결정 모델(model)의 전체 에너지이다. 도 6의 (B)와 같이, In2O3 결정에서는, In은 6배위만, O는 4배위만이고, In-O의 결합 강도는 일정하다고 간주할 수 있다. 한편, 도 6의 (A)와 같이, β-Ga2O3 결정에는, 3배위와 4배위의 O, 및 4배위와 6배위의 Ga이 있으므로, 그것들 Ga-O의 결합 에너지는 일률적이지 않지만, 여기에서는 계산을 단순히 하기 위해, Ga-O의 결합 에너지는 그 평균치로서 산출하였다.
Figure pat00004
계산의 결과, 표 2와 같이, Ga-O 결합 에너지 쪽이 In-O 결합 에너지보다도 크다. 따라서, Ga 쪽이 산소와의 결합이 강하다고 할 수 있다.
또한, In-Ga-Zn 산화물과 같은, 복수의 금속 원소를 포함하는 산화물에서는, 산소가 단일의 금속 원소만과 결합하는 경우보다, 산소가 2종류 또는 3종류의 금속 원소와 결합하는 경우가 많다. 그 때문에 다음에, In:Ga:Zn=1:1:1(원자수비) 결정 모델에 대하여, 금속 원소와 산소(M-O) 간의 결합 에너지를 산출하였다. 모델 내의 원자수는 84원자로 하고, 계산은 표 3에 기재된 조건을 사용하였다. 결합 에너지(EB, M-O)는 수학식 (2)로부터 산출하였다. 수학식 (2)에서는, 결합 에너지(EB, M-O)는 M-O 간의 거리(dM -O)에 의존한다. 수학식 (2)의 a0 ,M, a1 ,M, a2 ,M은, 수학식 (3)의 S가 최소가 되도록, 피팅(fitting)을 수행함으로써 산출하였다. 또한, 수학식 (4)의 IGZO:VO는, In-Ga-Zn 산화물 중에 산소 결손(VO)이 존재하는 In-Ga-Zn 산화물 모델을 나타내고, 그 모델에서의 VO 생성 에너지를 E(VO)로 나타내고 있다.
Figure pat00005
Figure pat00006
Figure pat00007
Ga-O 및 In-O의 평균적인 거리인 0.195nm, 0.220nm에서의 결합 에너지는 각각 2.33eV, 1.80eV로 산출되었다. 따라서, In-Ga-Zn 산화물과 같은 복수의 금속 원소를 포함하는 산화물에 있어서도, Ga-O의 결합 에너지 쪽이 In-O의 결합 에너지보다 크고, Ga 쪽이 산소와의 결합이 강하다고 할 수 있다.
이상과 같이, In보다 표준 전극 전위가 작은 원소, 또는 In보다 이온화 경향이 큰 원소를, 스태빌라이저 M으로서 투명 도전층(101b_1)에 사용하거나, 또는 산소와의 결합 에너지가 In보다 강한 원소를 스태빌라이저 M으로서 투명 도전층(101b_1)에 사용함으로써, In을 갖는 도전층(101b)과, Al을 갖는 도전층(101a) 사이의 전자의 수수 또는 산소의 수수를 억제할 수 있다. 즉, 투명 도전층(101b_1)에, In과 스태빌라이저 M(M은, Al, Si, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd 또는 Hf를 나타냄)을 갖는 제 1 산화물을 사용함으로써, 전극(101)에서의 전식의 발생을 방지할 수 있고, 발광 소자(150)의 구동 전압을 저감할 수 있다. 또한, 투명 도전층(101b_2)이 In을 갖는 제 2 산화물을 가짐으로써, 도전층(101b)의 도전성을 높이는 것이 가능해진다. 또한, 도전층(101b)의 광의 투과율을 높이는 것이 가능해진다. 이를 위해서는, 투명 도전층(101b_2)의 저항율은 투명 도전층(101b_1)의 저항율보다 낮고, 또한, 투명 도전층(101b_2)의 두께는 투명 도전층(101b_1)의 두께 이상인 것이 바람직하다. 또한, 투명 도전층(101b_1)의 두께는 5nm 이상 20nm 이하인 것이 보다 바람직하다.
또한, Ag의 표준 전극 전위는 0.80V이므로, Ag는 In보다 이온화 경향이 작다. 따라서, 도전층(101a)에 Ag를 갖는 재료를 사용할 경우, 도전층(101b)으로부터 도전층(101a)으로의 산소의 수수가 발생하기 어려우므로 바람직하다. 하지만, 이 경우에서도, 투명 도전층(101b_1)에, In과 스태빌라이저 M(M은, Al, Si, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd 또는 Hf를 나타냄)을 갖는 제 1 산화물을 사용함으로써, 투명 도전층(101b_1) 내의 산소의 결합력이 보다 강고해지므로, 보다 안정한 전극(101)을 제작할 수 있어 바람직하다.
전극(102)은 광을 투과하는 기능을 갖는다. 전극(102)에 In, Ag, 마그네슘(Mg)을 적어도 하나 갖는 재료를 사용함으로써, 전극(102)의 투과율을 높이는 것이 가능해지고, 발광 소자(150)의 발광 효율을 높일 수 있다.
또한, 전극(102)이 광을 투과하는 기능과, 광이 반사하는 기능을 가질 경우, 마이크로캐비티 효과에 의해 발광 소자(150)의 발광 효율을 높일 수 있다. 이를 위해서도, 전극(102)에 In, Ag, Mg을 적어도 하나 갖는 재료를 사용하는 것은 적합하다.
또한, 전극(101)이 광을 반사하는 기능과, 광을 투과하는 기능을 갖는 구성으로 해도 좋다. 그 경우, 전극(101)이 갖는 도전층(101a)을, 광이 투과할 정도의 막 두께로 하는 것이 바람직하다. 또한, 전극(101)이 광을 반사하는 기능과 광을 투과하는 기능을 가질 때, 전극(102)은 광을 반사하는 기능을 가지면 바람직하고, 반사율이 높은 Ag을 가지면 특히 바람직하다.
또한, 광을 추출하는 전극 위에 컬러 필터를 제공함으로써, 발광 소자(150)의 색 순도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 발광 소자(150)를 갖는 표시 장치의 색 순도를 높일 수 있다.
<2. 발광 소자의 구성예 2>
다음에, 도 1의 (A) 및 (B)에 도시된 발광 소자(150)와 다른 구성예에 대하여, 도 2의 (A)를 사용하여 이하에서 설명한다.
도 2의 (A)는 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 도시한 단면도이다. 또한, 도 2의 (A)에서, 도 1에 도시된 부호와 동일한 기능을 갖는 개소에는, 동일한 해치 패턴으로 하고, 부호를 생략하는 경우가 있다. 또한, 동일한 기능을 갖는 개소에는 동일한 부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략하는 경우가 있다.
도 2의 (A)에서 도시된 발광 소자(152)는, 전극(101)에, 광을 반사하는 기능을 갖는 도전층(101a)과, 도전층(101a) 위에 접하는 도전층(101b)을 갖는 구성이다. 또한, 도전층(101b)은, 도전층(101a) 위에 접하는 투명 도전층(101b_1)과, 투명 도전층(101b_1) 위에 접하는 투명 도전층(101b_2)을 갖는 구성이다.
전극(101)을 양극으로서 사용할 경우, 투명 도전층(101b_2)에는 일함수가 높은 재료를 사용하는 것이 적합하다. 또한, 전극(101)을 음극으로서 사용할 경우, 투명 도전층(101b_2)에는 일함수가 작은 재료를 사용하는 것이 적합하다. 그러한 투명 도전층(101b_2)을 가짐으로써, 전극(101)은 EL층에 대한 캐리어 주입성이 양호한 전극이 된다.
또한, 도 2의 (A)의 발광 소자(152)와 같이, 발광층(120)은 발광층(120a)과 발광층(120b)이 적층된 구성으로 하여도 좋다. 발광층(120a)과 발광층(120b)에 다른 발광색을 나타내는 기능을 갖는 발광 재료를 각각 사용함으로써, 발광 소자(152)로부터 복수의 발광색을 갖는 발광을 동시에 얻을 수 있다. 또한, 발광층(120a)과 발광층(120b)이 각각 나타내는 발광에 의해, 백색이 되도록 발광 재료를 선택하면 좋다.
또한, 발광층(120)은 3층 이상이 적층된 구성으로 해도 좋고, 발광 재료를 갖지 않는 층이 포함되어 있어도 좋다.
<3. 발광 소자의 구성예 3>
다음에, 도 1의 (A) 및 (B)와, 도 2의 (A)에 도시된 발광 소자와 다른 구성 예에 대하여, 도 2의 (B)를 사용하여 이하에서 설명한다.
도 2의 (B)는 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 도시한 단면도이다. 또한, 도 2의 (B)에서, 도 1의 (A) 및 (B)와, 도 2의 (A)에 도시된 부호와 동일한 기능을 갖는 개소에는, 동일한 해치 패턴으로 하고, 부호를 생략하는 경우가 있다. 또한, 동일한 기능을 갖는 개소에는 동일한 부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략하는 경우가 있다.
도 2의 (B)는, 전극(101)의 하부에, 추가로 하부 도전층(101c)을 갖는 발광 소자의 구성예이다. 도 2의 (B)에 도시된 발광 소자(154)는 전극(101)의 구성의 일부로서, 도전층(101a) 위에 접하여 도전층(101b)을 갖고, 도전층(101a) 아래에 접하여 하부 도전층(101c)을 갖는 발광 소자이다. 즉, 도전층(101a)이, 도전층(101b)과 하부 도전층(101c) 사이에 협지된 전극(101)의 구성예이다. 또한, 도전층(101b)은 도전층(101a) 위에 접하여 투명 도전층(101b_1)을 갖고, 투명 도전층(101b_1) 위에 접하여 투명 도전층(101b_2)을 갖는다. 또한, 하부 도전층(101c)은, 도전층(101a) 아래에 접하여 하부 투명 도전층(101c_1)을 갖고, 하부 투명 도전층(101c_1) 아래에 접하여 하부 투명 도전층(101c_2)을 갖는다. 즉, 발광 소자 (154)는, 도전층(101a)이 투명 도전층(101b_1)과 하부 투명 도전층(101c_1) 사이에 협지되고, 추가로 투명 도전층(101b_2)과 하부 투명 도전층(101c_2) 사이에 협지된 전극(101)을 갖는 발광 소자의 구성예이다.
투명 도전층(101b_1)과, 하부 투명 도전층(101c_1)은, 다른 재료를 사용해도 좋고, 같은 재료를 사용해도 좋다. 같은 재료를 사용할 경우, 도전층(101a)은 같은 산화물 재료들 사이에 협지되는 구조가 된다. 투명 도전층(101b_1) 및 하부 투명 도전층(101c_1)에 본 발명의 일 형태의 구성을 사용하면, 도전층(101a)은 안정한 산화물을 갖는 층 사이에 협지되게 된다. 따라서, 안정한 전극(101)을 제조할 수 있다. 또한, 전극(101)이 같은 산화물 재료들 사이에 협지된 구조를 가지면, 에칭 공정에 의한 패턴 형성이 용이해지므로 바람직하다.
투명 도전층(101b_2)과, 하부 투명 도전층(101c_2)은, 다른 재료를 사용해도 좋고, 같은 재료를 사용해도 좋다. 같은 재료를 사용할 경우, 도전층(101a), 투명 도전층(101b_1), 하부 투명 도전층(101c_1)은 같은 투명 도전성 재료 사이에 협지된 구조가 된다. 전극(101)이 같은 투명 도전성 재료 사이에 협지된 구조를 가지면, 에칭 공정에 의한 패턴 형성이 용이해지므로 바람직하다.
또한, 발광 소자(154)에 있어서, 투명 도전층(101b_2) 또는 하부 투명 도전층(101c_2)의 어느 한쪽만을 갖는 구성으로 해도 좋다. 또한, 투명 도전층(101b_1) 또는 하부 투명 도전층(101c_1)의 어느 한쪽만을 갖는 구성으로 해도 좋다.
<4. 발광 소자의 구성예 4>
다음에, 도 1 및 도 2에 도시된 발광 소자와 다른 구성예에 대하여, 도 3의 (A) 및 (B)를 사용하여 이하에서 설명한다.
도 3의 (A) 및 (B)는 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 도시한 단면도이다. 또한, 도 3의 (A) 및 (B)에서, 도 1 및 도 2에 도시된 부호와 동일한 기능을 갖는 개소에는, 동일한 해치 패턴으로 하고, 부호를 생략하는 경우가 있다. 또한, 동일한 기능을 갖는 개소에는, 동일한 부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략하는 경우가 있다.
도 3의 (A) 및 (B)는, 한 쌍의 전극 간에, 복수의 발광층이 전하 발생층을 개재하여 적층되는 탠덤형 발광 소자의 구성예이다. 탠덤형의 발광 소자(156), 발광 소자(158)는, 전극(101)과 전극(102) 사이에, 발광층(121)과, 전하 발생층(115)과, 발광층(122)을 갖는 발광 소자이다. 또한, 정공 주입층(111)과, 정공 수송층(112)과, 전자 수송층(113)과, 전자 주입층(114)과, 정공 주입층(116)과, 정공 수송층(117)과, 전자 수송층(118)과, 전자 주입층(119)을 갖는 구조를 갖고 있다.
발광층(121) 및 발광층(122)은 각각 발광 재료를 갖는다. 또한, 발광층(121) 및 발광층(122)은 예를 들어 도 3의 (A)에 도시된 발광 소자(156)에서의 발광층(122a) 및 발광층(122b)과 같이, 2층이 적층된 구성으로 할 수 있다. 2층의 발광층에 제 1 화합물 및 제 2 화합물이라는, 다른 색을 나타내는 기능을 갖는 2종류의 발광 재료를 각각 사용함으로써, 복수의 발광색을 갖는 발광을 동시에 얻을 수 있다. 특히, 발광층(121)과, 발광층(122)이 나타내는 발광에 의해, 백색이 되도록, 각 발광층에 사용하는 발광 재료를 선택하면 바람직하다.
또한, 발광층(121) 또는 발광층(122)은 각각 3층 이상이 적층된 구성으로 해도 좋고, 발광 재료를 갖지 않는 층이 포함되어 있어도 좋다.
또한, 발광 소자(156) 및 발광 소자(158)는 마이크로캐비티 구조를 갖는 것이 바람직한 구성이다. 마이크로캐비티 구조에 대하여 이하에서 설명한다.
≪마이크로캐비티 구조≫
발광층(121) 및 발광층(122)으로부터 사출되는 광은, 한 쌍의 전극(전극(101)과 전극(102)) 사이에서 공진된다. 또한, 발광층(121)은, 사출되는 광의 파장이 강해지는 위치에 형성된다. 예를 들어, 전극(101)으로부터 발광층(121)까지의 광학 거리와, 전극(102)으로부터 발광층(121)까지의 광학 거리를 조정함으로써, 발광층(121)으로부터 사출되는 광의 파장을 강화할 수 있다. 또한, 발광층(122)은, 사출되는 광의 파장이 강해지는 위치에 형성된다. 예를 들어, 전극(102)으로부터 발광층(122)까지의 광학 거리와, 전극(101)으로부터 발광층(122)까지의 광학 거리를 조정함으로써, 발광층(122)으로부터 사출되는 광의 파장을 강화할 수 있다.
또한, 발광 소자(156) 및 발광 소자(158)는 상기 광학 거리를 충족하고, 또한 전극(101)과 전극(102) 사이의 광학 거리가 mλX/2(m은 자연수를, λX는 원하는 색의 파장을 각각 나타냄)가 되도록 조정된다.
또한, 전하 발생층(115)을 개재하여 복수의 발광층(여기에서는, 발광층(121) 및 발광층(122))을 적층하는 탠덤형의 발광 소자의 경우, 발광층(121) 및 발광층(122)의 각각의 광학 거리를 최적화하면 바람직하다.
따라서, 전극(102)으로부터 떨어진 측의 발광층인 발광층(121)이, 전극(102)으로부터 가까운 측의 발광층인 발광층(122)보다도 장파장 측에 발광 스펙트럼의 피크를 갖는 구성으로 하고, 또한 전극(102)으로부터 각 발광층까지의 광학 거리를, 각 발광층의 파장이 강해지는 광학 거리의 최소값인 λX/4(λX는 원하는 색의 파장을 나타냄) 근방으로 하면, 보다 바람직한 구성이 된다.
즉, 도 3의 (B)에 도시된 발광 소자(158)와 같이, 발광층(121)은 발광층(122)보다도 장파장 측에 발광 스펙트럼 피크를 갖고, 또한 전극(102)으로부터의 거리(막 두께)가 130nm 이하의 위치에 형성되면 바람직하다.
따라서, 발광 소자(158)에 있어서, 발광층(121)으로부터의 발광은 녹색, 황녹색, 황색, 오렌지색, 또는 적색 중에서 선택되는 어느 하나에 발광 스펙트럼 피크를 갖고, 발광층(122)으로부터의 발광은, 보라색, 청색, 또는 청록색 중에서 선택되는 어느 하나에 발광 스펙트럼 피크를 갖는다. 예를 들어, 발광층(121)에는 황색의 광을 나타내는 인광 재료를 발광 재료로서 사용할 수 있다. 또한, 발광층(122)에는 청색의 광을 나타내는 형광 재료를 발광 재료로서 사용할 수 있다.
또한, 예를 들어, 발광층(121)으로부터 사출되는 광의 파장이, 적색인 600nm 이상 780nm 이하의 경우에는, 전극(102)으로부터 발광층(121)까지의 광학 거리 λP/4(λP는 강화하는 광의 파장을 나타냄)은 195nm 이하가 된다. 또한, 발광층(122)으로부터 사출되는 광의 파장이, 청색인 400nm 이상 480nm 미만의 경우에는, 전극(102)으로부터 발광층(122)까지의 광학 거리 λF/4(λF는 강화하는 광의 파장을 나타냄)은 120nm 미만이 된다. 또한, 광학 거리란, "실제의 거리×굴절율"로 표시되므로, 예를 들어, 발광층(121), 전하 발생층(115), 및 발광층(122)을 형성하는 유기 화합물의 굴절율을 1.5 이상 2.0 이하로 한 경우, 전극(102)으로부터 발광층(121)까지의 거리(막 두께)는 130nm 이하가 된다. 즉, 발광층(121)은, 전극(102)으로부터의 거리(막 두께)가 130nm 이하의 위치에 형성된다. 마찬가지로, 전극(102)으로부터 발광층(122)까지의 거리(막 두께)는 80nm 미만이 된다. 즉, 발광층(122)은, 전극(102)으로부터의 거리(막 두께)가 80nm 미만의 위치에 형성된다. 또한, 예를 들어 전극과 발광층의 광학 거리는, 실제로는 전극의 반사 영역과 발광
층의 발광 영역까지의 광학 거리이지만, 전극의 반사 영역을 엄밀하게 결정하는 것은 곤란한 경우가 있어, 전극의 임의의 영역을 반사 영역으로 가정함으로써, 광학 거리를 산출해도 좋다. 또한, 발광층의 발광 영역을 엄밀하게 결정하는 것이 곤란한 경우, 발광층의 임의의 영역을 발광 영역이라고 가정함으로써, 광학 거리를 산출해도 좋다.
또한, 전극(102)으로부터 발광층(121)까지의 거리(막 두께)를 130nm 이하로 하고, 전극(102)으로부터 발광층(122)까지의 거리(막 두께)를 80nm 미만으로 함으로써, 발광층(121)과 발광층(122) 사이의 거리(막 두께)는 130nm 내지 80nm를 나눈 값, 즉 대략 50nm가 된다. 다만, 발광층(121) 및 발광층(122)의 각각의 막 두께가 있으므로, 발광층(121)과 발광층(122) 사이의 거리(막 두께)는 40nm 이하, 더욱 바람직하게는 30nm 이하가 된다. 발광층(121)과 발광층(122) 사이의 거리(막 두께)를 상술한 수치로 함으로써, 각 발광층이 강화되는 파장의 위치에 발광층(121) 및 발광층(122)을 형성할 수 있고, 발광층(121) 및 발광층(122)의 광학 거리를 최적화할 수 있다.
또한, 예를 들어, 발광층(121)으로부터 사출되는 광의 파장이, 황색인 550nm 이상 600nm 미만의 경우에는, 전극(102)으로부터 발광층(121)까지의 광학 거리 λP/4(λP는 강화하는 광의 파장을 나타냄)는 150nm 미만이 된다. 또한, 발광층(122)으로부터 사출되는 광의 파장이, 청색인 400nm 이상 480nm 미만의 경우에는, 전극(102)으로부터 발광층(122)까지의 광학 거리 λF/4(λF는 강화하는 광의 파장을 나타냄)는 120nm 미만이 된다. 앞의 설명과 마찬가지로, 굴절율을 고려하여 광학 거리를 거리(막 두께)로 치환할 경우, 전극(102)으로부터 발광층(121)까지의 거리(막 두께)는 100nm 미만이 된다. 즉, 발광층(121)은, 전극(102)으로부터의 거리(막 두께)가 100nm 미만의 위치에 형성된다. 마찬가지로, 전극(102)으로부터 발광층(122)까지의 거리(막 두께)는 80nm 미만이 된다. 즉, 발광층(122)은, 전극(102)으로부터의 거리(막 두께)가 80nm 미만의 위치에 형성된다.
또한, 발광층(121)이 나타내는 광을 강화할 경우에서는, 발광층(122)이 발하는 광을 강화하는 경우보다도 광학 거리를 크게 할 필요가 있다. 이를 위해서는, 각 발광층(발광층(121) 및 발광층(122))으로부터 전극(102)까지의 광학 거리뿐 아니라, 각 발광층(발광층(121) 및 발광층(122))으로부터 전극(101)까지의 광학 거리에 대해서도, 최적의 광학 거리로 조정할 필요가 있다. 발광 소자(158)의 구동 전압을, 가능한 한 상승시키지 않고, 각 발광층(발광층(121) 및 발광층(122))으로부터 전극(101)까지의 광학 거리를 크게 하기 위해서는, 전극(101)에서의 도전층(101b)의 막 두께를 조정하는 것이 바람직하다. 또한, 도전층(101b)에서의 투명 도전층(101b_2)의 막 두께를 조정하는 것이 바람직하다. 따라서, 투명 도전층(101b_2)의 저항율은 투명 도전층(101b_1)의 저항율보다 낮고, 또한, 투명 도전층(101b_2)의 두께는 투명 도전층(101b_1)의 두께 이상인 것이 바람직하다.
<5. 발광 소자의 구성예 5>
다음에, 도 1 내지 도 3에 도시된 발광 소자와 다른 구성예에 대하여, 도 4를 사용하여 이하에서 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 나타내는 단면도이다. 또한, 도 4에서, 도 1 내지 도 3에 도시된 부호와 동일한 기능을 갖는 개소에는, 동일한 해치 패턴으로 하고, 부호를 생략하는 경우가 있다. 또한, 동일한 기능을 갖는 개소에는 동일한 부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략하는 경우가 있다.
도 4는 도 1 내지 도 3에 도시된 발광 소자와 다른 구성을 갖는 발광 소자(250)의 구성예이다. 도 4에서 도시된 발광 소자(250)는 기판(200) 위에, 전극(101)과, 전극(102)과, 전극(103)과, 전극(104)을 갖는다. 또한, 전극(101)은, 도전층(101a)과, 도전층(101a) 위에 접하는 도전층(101b)을 갖는다. 또한, 전극(103)은, 도전층(103a)과, 도전층(103a) 위에 접하는 도전층(103b)을 갖는다. 또한, 전극(104)은, 도전층(104a)과, 도전층(104a) 위에 접하는 도전층(104b)을 갖는다.
또한, 도전층(101b)은, 도전층(101a) 위에 접하는 투명 도전층(101b_1)과, 투명 도전층(101b_1) 위에 접하는 투명 도전층(101b_2)을 갖는다. 또한, 도전층(103b)은, 도전층(103a) 위에 접하는 투명 도전층(103b_1)과, 투명 도전층(103b_1) 위에 접하는 투명 도전층(103b_2)을 갖는다. 또한, 도전층(104b)은 도전층(104a) 위에 접하는 투명 도전층(104b_1)과, 투명 도전층(104b_1) 위에 접하는 투명 도전층(104b_2)을 갖는다.
또한, 발광 소자(250)는 전극(101)과 전극(102) 사이에, 정공 주입층(111)과, 정공 수송층(112)과, 발광층(123R)과, 전자 수송층(118)과, 전자 주입층(119)을 갖는다. 또한, 발광 소자(250)는, 전극(102)과 전극(103) 사이에, 정공 주입층(111)과, 정공 수송층(112)과, 발광층(123G)과, 전자 수송층(118)과, 전자 주입층(119)을 갖는다. 또한, 발광 소자(250)는, 전극(102)과 전극(104) 사이에, 정공
주입층(111)과, 정공 수송층(112)과, 발광층(123B)과, 전자 수송층(118)과, 전자 주입층(119)을 갖는다.
도 4에서는, 전극(101)과 전극(102) 사이에 협지된 영역(221R), 전극(102)과 전극(103) 사이에 협지된 영역(221G), 및 전극(102)과 전극(104) 사이에 협지된 영역(221B) 사이에 격벽(140)을 갖는다. 격벽(140)은 절연성을 갖는다. 격벽(140)은 전극(101), 전극(103), 및 전극(104)의 단부를 덮고, 상기 전극과 중첩하는 개구부를 갖는다. 격벽(140)을 제공함으로써, 각 영역의 기판(200)이 갖는 전극을, 각각 섬 형상으로 분리하는 것이 가능해진다.
또한, 발광층(123R), 발광층(123G), 발광층(123B)은 각각 다른 색을 나타내는 기능을 갖는 발광 재료를 갖는 것이 바람직하다. 발광층(123R)이 적색을 나타내는 기능을 갖는 발광 재료를 가짐으로써, 영역(221R)은 적색의 발광을 나타내고, 발광층(123G)이 녹색을 나타내는 기능을 갖는 발광 재료를 가짐으로써, 영역(221G)은 녹색의 발광을 나타내고, 발광층(123B)이 청색을 나타내는 기능을 갖는 발광 재료를 가짐으로써, 영역(221B)은 청색의 발광을 나타낸다. 이러한 구성을 갖는 발광 소자(250)를, 표시 장치의 화소에 사용함으로써, 풀 컬러 표시가 가능한 표시 장치를 제작할 수 있다.
또한, 전극(101), 전극(103), 및 전극(104)에 있어서, 투명 도전층(101b_1), 투명 도전층(103b_1), 및 투명 도전층(104b_1)은, In과 스태빌라이저 M(M은, Al, Si, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd 또는 Hf를 나타냄)을 갖는 산화물을 갖고, 투명 도전층(101b_2), 투명 도전층(103b_2), 및 투명 도전층(104b_2)은, In을 갖는 산화물을 갖고, 투명 도전층(101b_2)의 저항율은 투명 도전층(101b_1)의 저항율보다 낮고, 또한, 투명 도전층(101b_2)의 두께는 투명 도전층(101b_1)의 두께 이상이고, 투명 도전층(103b_2)의 저항율은 투명 도전층(103b_1)의 저항율보다 낮고, 또한, 투명 도전층(103b_2)의 두께는 투명 도전층(103b_1)의 두께 이상이고, 투명 도전층(104b_2)의 저항율은 투명 도전층(104b_1)의 저항율보다 낮고, 또한, 투명 도전층(104b_2)의 두께는, 투명 도전층(104b_1)의 두께 이상인 구성으로 함으로써, 도전성이 높은 전극을 제작할 수 있다. 또한, 투과율이 높은 전극을 제작할 수 있다. 또한, 안정적이고 발광 소자에 적합한 전극을 제작할 수 있다.
또한, 도전층(101a), 도전층(103a), 도전층(104a)은 각각 다른 재료를 사용해도 좋고, 같은 재료를 사용해도 좋다. 같은 재료를 사용할 경우, 발광 소자(250)의 제조 비용을 저감할 수 있다.
또한, 투명 도전층(101b_1), 투명 도전층(103b_1), 투명 도전층(104b_1)은 각각 다른 재료를 사용해도 좋고, 같은 재료를 사용해도 좋다. 같은 재료를 사용할 경우, 발광 소자(250)의 제조 비용을 저감할 수 있다.
또한, 투명 도전층(101b_2), 투명 도전층(103b_2), 투명 도전층(104b_2)은
각각 다른 재료를 사용해도 좋고, 같은 재료를 사용해도 좋다. 같은 재료를 사용할 경우, 발광 소자(250)의 제조 비용을 저감할 수 있다.
<6. 발광 소자의 구성예 6>
다음에, 도 1 내지 도 4에 도시된 발광 소자와 다른 구성예에 대하여, 도 5의 (A) 및 (B)를 사용하여 이하에서 설명한다.
도 5의 (A) 및 (B)는 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 도시한 단면도이다. 또한, 도 5의 (A) 및 (B)에서, 도 1 내지 도 4에 도시된 부호와 동일한 기능을 갖는 개소에는, 동일한 해치 패턴으로 하고, 부호를 생략하는 경우가 있다. 또한, 동일한 기능을 갖는 개소에는, 동일한 부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략하는 경우가 있다.
도 5의 (A) 및 (B)는, 한 쌍의 전극 간에, 복수의 발광층이 전하 발생층(115)을 개재하여 적층되는 탠덤형 발광 소자의 구성예이다. 도 5의 (A)에 도시된 발광 소자(252)는, 기판(200)과 반대 방향으로 광을 추출하는 상면 사출(톱 에미션)형의 발광 소자, 도 5의 B에 도시된 발광 소자(254)는, 기판(200)측으로 광을 추출하는 하면 사출(보텀 에미션)형의 발광 소자이다. 다만, 본 발명의 일 형태는 이것에 한정되지 않고, 발광 소자가 나타내는 광을 발광 소자가 형성되는 기판(200)의 위쪽 및 아래쪽의 양쪽으로 추출하는 양면 사출(듀얼 에미션)형이라도 좋다.
발광 소자(252) 및 발광 소자(254)는 기판(200) 위에 전극(101)과, 전극(102)과, 전극(103)과, 전극(104)을 갖는다. 또한, 전극(101)과 전극(102) 사이, 및 전극(102)과 전극(103) 사이, 및 전극(102)과 전극(104) 사이에, 발광층(121)과, 전하 발생층(115)과, 발광층(122)을 갖는다. 또한, 정공 주입층(111)과, 정공 수송층(112)과, 전자 수송층(113)과, 전자 주입층(114)과, 정공 주입층(116)과, 정공 수송층(117)과, 전자 수송층(118)과, 전자 주입층(119)을 갖는다.
또한, 전극(101)은 도전층(101a)과, 도전층(101a) 위에 접하는 도전층(101b)을 갖는다. 또한, 전극(103)은 도전층(103a)과, 도전층(103a) 위에 접하는 도전층(103b)을 갖는다. 또한, 전극(104)은 도전층(104a)과, 도전층(104a) 위에 접하는 도전층(104b)을 갖는다.
또한, 도전층(101b)은, 도전층(101a) 위에 접하는 투명 도전층(101b_1)과, 투명 도전층(101b_1) 위에 접하는 투명 도전층(101b_2)을 갖는다. 또한, 도전층(103b)은, 도전층(103a) 위에 접하는 투명 도전층(103b_1)과, 투명 도전층(103b_1) 위에 접하는 투명 도전층(103b_2)을 갖는다. 또한, 도전층(104b)은, 도전층(104a) 위에 접하는 투명 도전층(104b_1)과, 투명 도전층(104b_1) 위에 접하는 투명 도전층(104b_2)을 갖는다.
도 5의 (A)에 도시된 발광 소자(252), 및 도 5의 (B)에 도시된 발광 소자(254)는, 전극(101)과 전극(102) 사이에 협지된 영역(222R), 전극(102)과 전극(103) 사이에 협지된 영역(222G), 및 전극(102)과 전극(104) 사이에 협지된 영역(222B) 사이에 격벽(140)을 갖는다. 격벽(140)은 절연성을 갖는다. 격벽(140)은, 전극(101), 전극(103), 및 전극(104)의 단부를 덮고, 상기 전극과 중첩하는 개구부를 갖는다. 격벽(140)을 제공함으로써, 각 영역의 기판(200)이 갖는 전극을 전극(101), 전극(103), 및 전극(104)과 같이, 각각 섬 형상으로 분리하는 것이 가능해진다.
또한, 발광 소자(252) 및 발광 소자(254)는, 영역(222R), 영역(222G), 및 영역(222B)으로부터 나타나는 광이 추출되는 방향에, 각각 광학 소자(224R), 광학 소자(224G), 및 광학 소자(224B)를 갖는 기판(220)을 갖는다. 각 영역으로부터 나타나는 광은, 각 광학 소자를 통하여 발광 소자의 외부로 사출된다. 즉, 영역(222R)으로부터 나타나는 광은, 광학 소자(224R)를 통하여 사출되고, 영역(222G)으로부터 나타나는 광은, 광학 소자(224G)를 통하여 사출되고, 영역(222B)으로부터 나타나는 광은, 광학 소자(224B)를 통하여 사출된다.
또한, 광학 소자(224R), 광학 소자(224G), 및 광학 소자(224B)는, 입사되는 광으로부터 특정 색의 광을 선택적으로 투과하는 기능을 갖는다. 예를 들어, 광학 소자(224R)를 통하여 사출되는 영역(222R)으로부터 나타나는 광은, 적색을 나타내는 광이 되고, 광학 소자(224G)를 통하여 사출되는 영역(222G)으로부터 나타나는 광은, 녹색을 나타내는 광이 되고, 광학 소자(224B)를 통하여 사출되는 영역(222B)으로부터 나타나는 광은, 청색을 나타내는 광이 된다.
또한, 도 5의 (A) 및 (B)에서, 각 광학 소자를 통하여 각 영역으로부터 사출되는 광을, 적색(R)을 나타내는 광, 녹색(G)을 나타내는 광, 청색(B)을 나타내는 광으로서, 각각 파선의 화살표로 모식적으로 도시하고 있다. 단, 각 영역으로부터 사출되는 광의 색은 이것들에 한정되지 않는다.
또한, 각 광학 소자의 사이에는 차광층(223)을 갖는다. 차광층(223)은, 인접하는 영역으로부터 발하는 광을 차광하는 기능을 갖는다. 또한, 차광층(223)을 제공하지 않는 구성으로 해도 좋다.
또한, 발광 소자(252) 및 발광 소자(254)는 마이크로캐비티 구조를 갖는다.
≪마이크로캐비티 구조≫
발광층(121), 및 발광층(122)으로부터 나타나는 광은, 한 쌍의 전극(예를 들어, 전극(101)과 전극(102)) 사이에서 공진된다. 발광 소자(252) 및 발광 소자(254)에서는, 각 영역에서 투명 도전층의 두께를 조정함으로써, 발광층(121) 및 발광층(122)으로부터 나타나는 광의 파장을 강화할 수 있다. 또한, 각 영역에서 정공 주입층(111) 및 정공 수송층(112) 중 적어도 하나의 두께를 달리함으로써, 발광층(121) 및 발광층(122)으로부터 나타나는 광의 파장을 강화해도 좋다.
예를 들어, 전극(101), 전극(102), 전극(103), 및 전극(104)에서의 반사하는 기능을 갖는 도전층의 굴절율이, 발광층(121) 또는 발광층(122)의 굴절율보다도 작은 경우에서는, 전극(101)이 갖는 투명 도전층(101b_1) 및 투명 도전층(101b_2)의 막 두께를, 전극(101)과 전극(102) 사이의 광학 거리가 mRλR/2(mR은 자연수, λR은 영역(222R)에서 강화하는 광의 파장을 각각 나타냄)가 되도록 조정한다. 마찬가지로, 전극(103)이 갖는 투명 도전층(103b_1) 및 투명 도전층(103b_2)의 막 두께를, 전극(103)과 전극(102) 사이의 광학 거리가 mGλG/2(mG는 자연수, λG는 영역(222G)에서 강화하는 광의 파장을 각각 나타냄)가 되도록 조정한다. 또한, 전극(104)이 갖는 투명 도전층(104b_1) 및 투명 도전층(104b_2)의 막 두께를, 전극(104)과 전극(102) 사이의 광학 거리가 mBλB/2(mB는 자연수, λB는 영역(222B)에서 강화하는 광의 파장을 각각 나타냄)가 되도록 조정한다.
상술한 바와 같이, 마이크로캐비티 구조를 제공하고, 각 영역의 전극 간의 광학 거리를 조정함으로써, 각 전극 근방에서의 광의 산란 및 광의 흡수를 억제하고, 높은 광 추출 효율을 실현할 수 있다.
또한, 도 5의 (A)에 도시된 발광 소자(252)는, 상면 사출형의 발광 소자이므로, 도전층(101a), 도전층(103a), 및 도전층(104a)은, 광을 반사하는 기능을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 전극(102)은, 광을 투과하는 기능과, 광을 반사하는 기능을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 도 5의 (B)에 도시된 발광 소자(254)는, 하면 사출형의 발광 소자이므로, 도전층(101a), 도전층(103a), 도전층(104a)은, 광을 투과하는 기능과, 광을 반사하는 기능을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 전극(102)은 광을 반사하는 기능을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 발광층(121) 및 발광층(122)은, 예를 들어 발광층(121a) 및 발광층(121b)과 같이, 각각 2층이 적층된 구성으로 할 수 있다. 2층의 발광층에, 제 1 화합물 및 제 2 화합물이란, 다른 색을 나타내는 기능을 갖는 2종류의 발광 재료를 각각 사용함으로써, 복수의 발광색을 갖는 발광을 동시에 얻을 수 있다. 특히 발광층(121)과 발광층(122)이 나타내는 발광에 의해, 백색이 되도록, 각 발광층에 사용하는 발광 재료를 선택하면 바람직하다.
또한, 발광층(121) 또는 발광층(122)은, 각각 3층 이상이 적층된 구성으로 해도 좋고, 발광 재료를 갖지 않는 층이 포함되어 있어도 좋다.
또한, 전극(101), 전극(103), 및 전극(104)에서, 투명 도전층(101b_1), 투명 도전층(103b_1), 및 투명 도전층(104b_1)은, In과 스태빌라이저 M(M은, Al, Si, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd 또는 Hf를 나타냄)을 갖는 산화물을 갖고, 투명 도전층(101b_2), 투명 도전층(103b_2), 및 투명 도전층(104b_2)은, In을 갖는 산화물을 갖고, 투명 도전층(101b_2)의 저항율은 투명 도전층(101b_1)의 저항율보다 낮고, 또한, 투명 도전층(101b_2)의 두께는 투명 도전층(101b_1)의 두께 이상이고, 또는, 투명 도전층(103b_2)의 저항율은 투명 도전층(103b_1)의 저항율보다 낮고, 또한, 투명 도전층(103b_2)의 두께는 투명 도전층(103b_1)의 두께 이상이고, 또는, 투명 도전층(104b_2)의 저항율은 투명 도전층(104b_1)의 저항율보다 낮고, 또한, 투명 도전층(104b_2)의 두께는 투명 도전층(104b_1)의 두께 이상인 구성으로 함으로써, 도전성이 높은 전극을 제작할 수 있다. 또한, 투과율이 높은 전극을 제작할 수 있다. 또한, 안정적이고 발광 소자에 적합한 전극을 제작할 수 있다.
또한, 발광 소자(252) 및 발광 소자(254)에서, 도전층(101a), 도전층(103a),
도전층(104a)은 각각 다른 재료를 사용해도 좋고, 같은 재료를 사용해도 좋다. 같은 재료를 사용할 경우, 발광 소자(250)의 제조 비용을 저감할 수 있다.
또한, 투명 도전층(101b_1), 투명 도전층(103b_1), 투명 도전층(104b_1)은 각각 다른 재료를 사용해도 좋고, 같은 재료를 사용해도 좋다. 같은 재료를 사용할 경우, 발광 소자(250)의 제조 비용을 저감할 수 있다. 또한, 각각 다른 재료를 사용할 경우, 전극(101)과, 전극(103)과, 전극(104)으로, 각각 EL층으로의 전자 또는 정공의 주입성이 다른 전극 구성으로 할 수 있다.
또한, 투명 도전층(101b_2), 투명 도전층(103b_2), 투명 도전층(104b_2)은 각각 다른 재료를 사용해도 좋고, 같은 재료를 사용해도 좋다. 같은 재료를 사용할 경우, 발광 소자(250)의 제조 비용을 저감할 수 있다. 또한, 각각 다른 재료를 사용할 경우, 전극(101)과, 전극(103)과, 전극(104)으로, 각각 EL층으로의 전자 또는 정공의 주입성이 다른 전극 구성으로 할 수 있다. 특히, 일함수가 비교적 낮고 정공 주입성이 낮은 재료를 상기 투명 도전층에 사용한 경우, 양극으로부터 EL층으로 주입되는 정공과, 음극으로부터 EL층으로 주입되는 전자가 재결합하는 영역이, 비교적 양극측에 치밀하게 분포된다. 한편으로, 일함수가 비교적 높고 정공 주입성이 높은 재료를 상기 투명 도전층에 사용한 경우, 정공과 전자가 재결합하는 영역(재결합 영역)은 비교적 음극측에 치밀하게 분포된다. 예를 들어, 도 5의 (A) 및 (B)와 같이, 발광층(121)이 복수의 층(발광층(121a) 및 발광층(121b))으로 구성되는 경우, 정공 또는 전자의 주입성이 바뀌고, 발광층(121) 내에서의 정공과 전자가 재결합하는 영역이 변화되면, 발광층(121a)과 발광층(121b)이 나타내는 광의 강도의 비가 변화된다. 따라서, 발광층(121a)과 발광층(121b)에서 나타내는 광의 색이 다른 경우, 발광 소자 전체로서 추출되는 광의 스펙트럼의 형상(각 파장 성분의 상대 강도비)이 변화되게 되고, 즉, 발광 소자(252) 또는 발광 소자(254)가 나타내는 광의 색을 제어하는 것이 가능해진다. 예를 들어, 영역(222R)과 영역(222G)에서, 전자 또는 정공의 주입성이 다르도록, 투명 도전층(101b_2) 및 투명 도전층(103b_2)의 구성을 서로 다른 구성으로 함으로써, 영역(222R)으로부터 나타나는 발광의 발광색과, 영역(222G)으로부터 나타나는 발광의 발광색을 서로 다른 발광색으로 할 수 있다.
또한, 상기의 마이크로캐비티 구조에서의, 영역(222R)의 광학 거리와, 영역(222G)의 광학 거리와, 영역(222B)의 광학 거리가 서로 다르도록 조정함으로써, 영역(222R)으로부터 나타나는 발광의 발광색과, 영역(222G)으로부터 나타나는 발광의 발광색과, 영역(222B)으로부터 나타나는 발광의 발광색이, 각각 다른 발광색이 된다. 즉, 전극(101)의 구성과, 전극(103)의 구성과, 전극(104)의 구성을 각각 다른 구성으로 한 경우, 발광 소자(252) 및 발광 소자(254)에서, 영역(222R), 영역(222G), 및 영역(222B)으로부터의 발광색을 서로 다른 발광색으로 할 수 있다.
또한, 발광 소자(252) 및 발광 소자(254)에서, 투명 도전층(101b_2), 투명 도전층(103b_2), 투명 도전층(104b_2)에 같은 재료를 사용하고, 성막 프로세스를 다른 프로세스로 함으로써, 전극(101), 전극(103) 또는 전극(104)으로부터 EL층으로의 전자 또는 정공의 주입성을 바꾸어도 좋다. 예를 들어, 투명 도전층(101b_2), 투명 도전층(103b_2), 또는 투명 도전층(104b_2)을 성막할 때의 성막실 내의 압력, 성막 가스(예를 들어, 산소, 아르곤, 또는 산소를 포함하는 혼합 가스), 성막 에너지, 성막시의 온도, 타깃과 기판 사이의 거리, 또는 성막 후의 온도나 표면 처리 등을 바꾸어, 투명 도전층의 성질을 다른 성질로 함으로써, 투명 도전층으로부터 EL층으로의 전자 또는 정공의 주입성을 바꾸어도 좋다. 또한, 투명 도전층(101b_2), 투명 도전층(103b_2), 및 투명 도전층(104b_2)이 같은 원소를 갖고, 상기 원소의 함유율을 서로 달리함으로써, 투명 도전층(101b_2), 투명 도전층(103b_2), 및 투명 도전층(104b_2)을 각각 서로 다른 재료로 해도 좋다.
또한, 전극(101), 전극(103), 및 전극(104)에서 다른 구성으로 할 경우에 있어서, 적어도 하나의 전극의 구성이, 다른 전극의 구성과 다르면 좋고, 3개의 전극의 전부가 다른 구성일 필요는 없다. 예를 들어, 전극(103)과 전극(104)이 같은 구성이고, 전극(101)의 구성과 달라도 좋다.
이상과 같이, 서로 다른 발광색을 나타내는 영역(222R), 영역(222G), 및 영역(222B)을 갖는 발광 소자(252) 또는 발광 소자(254)를, 표시 장치의 화소에 사용함으로써, EL층을 구분하여 형성하지 않고, 화소 중의 각 부화소로부터 다른 발광색을 추출할 수 있다. 따라서, 광의 이용 효율이 좋고, 제조하기 쉬운 표시 장치를 제작할 수 있다. 즉, 발광 소자(252) 또는 발광 소자(254)를 갖는 표시 장치는 소비 전력을 저감할 수 있다. 또한, 발광 소자(252) 또는 발광 소자(254)를 갖는 표시 장치는 제조 비용을 저감할 수 있다. 또한, EL층을 구분하여 형성하는 데에 필요한 여백(마진)에 의한 레이아웃의 제약도 생기지 않기 때문에, 레이아웃의 자유도도 높고, 제조하기 쉬운 표시 장치를 제작할 수 있다.
<7. 발광 소자의 구성 요소>
다음에, 도 1 내지 도 5에 도시된 발광 소자의 구성 요소의 상세에 대하여 이하에서 설명한다.
≪기판≫
본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자를 형성할 수 있는 기판으로서는, 예를 들어 유리, 석영, 또는 플라스틱 등을 사용할 수 있다. 또한 가요성 기판을 사용해도 좋다. 가요성 기판이란, 구부릴 수 있는(flexible) 기판을 말하며, 예를 들어, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트로 이루어진 플라스틱 기판 등을 들 수 있다. 또한, 필름, 무기 증착 필름 등을 사용할 수도 있다. 또한, 발광 소자, 및 표시 장치의 제작 공정에 있어서 지지체로서 기능하는 것이면, 이것들 이외의 것이라도 좋다. 또는, 발광 소자, 및 광학 소자를 보호하는 기능을 갖는 것이면 좋다.
예를 들어, 본 명세서 등에서는, 다양한 기판을 사용하여 발광 소자나 트랜지스터를 형성할 수 있다. 기판의 종류는 특정한 것에 한정되지 않는다. 그 기판의 일례로서는, 반도체 기판(예를 들어 단결정 기판 또는 실리콘 기판), SOI 기판, 유리 기판, 석영 기판, 플라스틱 기판, 금속 기판, 스테인리스 스틸 기판, 스테인리스 스틸 호일을 갖는 기판, 텅스텐 기판, 텅스텐 호일을 갖는 기판, 가요성 기판, 접합 필름, 섬유상의 재료를 포함하는 종이, 또는 기재 필름 등이 있다. 유리 기판의 일례로서는, 바륨 보로실리케이트 유리, 알루미노보로실리케이트 유리, 또는 소다라임 유리 등이 있다. 가요성 기판, 접합 필름, 기재 필름 등의 일례로서는 이하의 것을 들 수 있다. 예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리에테르 설폰(PES), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)으로 대표되는 플라스틱이 있다. 또는, 일례로서는 아크릴 등의 수지 등이 있다. 또는, 일례로서는, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리불화비닐, 또는 폴리염화비닐 등이 있다. 또는, 일례로서는, 폴리아마이드, 폴리이미드, 아라미드, 에폭시, 무기 증착 필름, 또는 종이류 등이 있다. 특히, 반도체 기판, 단결정 기판, 또는 SOI 기판 등을 사용하여 트랜지스터를 제조함으로써, 특성, 사이즈, 또는 형상 등의 편차가 적고, 전류 능력이 높고, 사이즈가 작은 트랜지스터를 제조할 수 있다. 이러한 트랜지스터에 의해 회로를 구성하면, 회로의 저소비 전력화, 또는 회로의 고집적화를 도모할 수 있다.
또한, 기판으로서 가요성 기판을 사용하고, 가요성 기판 위에 직접 발광 소자나 트랜지스터를 형성해도 좋다. 또는, 기판과 트랜지스터 사이나, 기판과 발광 소자 사이에 박리층을 형성해도 좋다. 박리층은 그 위에 표시 장치를 일부 또는 전부 완성시킨 후, 기판으로부터 분리하여, 다른 기판에 전재(轉載)하기 위해 사용할 수 있다. 그때, 발광 소자나 트랜지스터는 내열성이 떨어지는 기판이나 가요성의 기판에도 전재할 수 있다. 또한, 상술한 박리층에는, 예를 들어, 텅스텐막과 산화 실리콘막의 무기막의 적층 구조의 구성이나, 기판 위에 폴리이미드 등의 수지막이 형성된 구성 등을 사용할 수 있다.
즉, 어떤 기판을 사용하여 발광 소자나 트랜지스터를 형성하고, 그 후, 다른 기판에 발광 소자나 트랜지스터를 전치(轉置)하고, 다른 기판 위에 발광 소자나 트랜지스터를 배치해도 좋다. 발광 소자나 트랜지스터가 전치되는 기판의 일례로서는, 상술한 발광 소자나 트랜지스터가 형성 가능한 기판에 추가하여, 셀로판 기판, 석재 기판, 목재 기판, 천 기판(천연 섬유(견, 면, 마), 합성 섬유(나일론, 폴리우레탄, 폴리에스테르) 또는 재생 섬유(아세테이트, 큐프라, 레이온, 재생 폴리에스테르) 등을 포함함), 피혁 기판, 또는 고무 기판 등이 있다. 이들 기판을 사용함으로써, 특성이 좋은 트랜지스터의 형성, 소비 전력이 작은 트랜지스터의 형성, 파손되기 어려운 표시 장치의 제조, 내열성의 부여, 경량화, 또는 박형화를 도모할 수 있다.
≪한 쌍의 전극≫
전극(101), 전극(103), 및 전극(104)은, 발광 소자의 양극 또는 음극으로서의 기능을 갖는다. 또한, 이하에서는, 전극(101)이 갖는 도전층(101a), 도전층(101b), 투명 도전층(101b_1), 및 투명 도전층(101b_2)에 대하여 설명하겠지만, 각각, 전극(103)이 갖는 도전층(103a), 도전층(103b), 투명 도전층(103b_1), 투명 도전층(103b_2), 및, 전극(104)이 갖는 도전층(104a), 도전층(104b), 투명 도전층(104b_1), 및 투명 도전층(104b_2)에 대해서도, 각각 동일한 구성 및 재료를 사용할 수 있다.
전극(101)을 구성하는 도전층(101a)은, 광을 반사하는 기능을 갖는 도전성 재료로 형성되면 바람직하다. 상기 도전성 재료로서는, Al 또는 Al을 포함하는 합금 등을 들 수 있다. Al을 포함하는 합금으로서는, Al과 L(L은, Ti, Nd, 니켈(Ni), 및 La 중의 하나 또는 복수를 나타냄)을 포함하는 합금 등을 들 수 있다. 알루미늄은 저항값이 낮고, 광의 반사율이 높다. 또한, 알루미늄은 지각(地殼)에서의 존재량이 많고, 저렴하므로, 알루미늄을 사용하는 것에 의한 발광 소자의 제작 비용을 저감할 수 있다. 또한, Ag 또는 Ag과, N(N은, Y, Nd, Mg, Al, Ti, Ga, Zn, In, 텅스텐(W), 망가니즈(Mn), Sn, 철(Fe), Ni, 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 이리듐(Ir), 또는 금(Au) 중의 하나 또는 복수를 나타냄)을 포함하는 합금 등을 사용해도 좋다. 은을 포함하는 합금으로서는, 예를 들어, 은과 팔라듐과 구리를 포함하는 합금, 은과 구리를 포함하는 합금, 은과 마그네슘을 포함하는 합금, 은과 니켈을 포함하는 합금, 은과 금을 포함하는 합금 등을 들 수 있다. 또한, 전극(101)으로부터 광을 추출하는 경우, 도전층(101a)은, 광을 투과하는 정도(바람직하게는, 5nm 이상 30nm 이하 정도)의 막 두께의 상기 도전성 재료에 예시한 금속 박막으로 형성되는 것이 바람직하고, 광을 반사하는 기능과, 광을 투과하는 기능을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 전극(101)에서, 투명 도전층(101b_1)은, In과 스태빌라이저 M(M은, Al, Si, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd 또는 Hf를 나타냄)을 갖는 산화물로 형성되는 것이 바람직하다. 그렇게 함으로써, 도전층(101b)과 도전층(101a) 사이의 전자의 수수 또는 산소의 수수를 억제할 수 있다. 따라서, 전극(101)에서의 전식의 발생을 방지할 수 있고, 발광 소자의 구동 전압을 저감할 수 있다.
또한, 투명 도전층(101b_2)은 In을 갖는 산화물을 갖고, 투명 도전층(101b_2)의 저항율은 투명 도전층(101b_1)의 저항율보다 낮고, 또한, 투명 도전층(101b_2)의 두께는 투명 도전층(101b_1)의 두께 이상인 구성으로 함으로써, 도전성이 높은 전극을 제작할 수 있다. 또한, 투과율이 높은 전극을 제작할 수 있다. 또한, 안정적이고 발광 소자에 적합한 전극을 제작할 수 있다. 또한, 투명 도전층(101b_1)의 두께는 5nm 이상 20nm 이하인 것이 보다 바람직하다.
또한, 다른 스태빌라이저 M으로서, 란타노이드인, 프라세오디뮴(Pr), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 테르븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 이테르븀(Yb), 루테튬(Lu) 등의 어느 1종 또는 복수종을 갖고 있어도 좋다.
또한, 투명 도전층(101b_1)은, In과 스태빌라이저 M 이외의 금속 원소가 들어가 있어도 좋다. 특히 아연(Zn) 또는 아연 산화물을 갖는 재료는 균일한 막을 형성할 수 있어 바람직하다. 즉, 투명 도전층(101b_1)은, In과, 스태빌라이저 M과, Zn을 갖는 산화물을 사용하는 것이 바람직하다.
투명 도전층(101b_1)을 구성하는 산화물로서, 예를 들어, In-Ga-Zn계 산화물, In-Al-Zn계 산화물, In-Si-Zn계 산화물, In-Ti-Zn계 산화물, In-Ti-Y계 산화물, In-Zr-Zn계 산화물, In-Sn-Zn계 산화물, In-La-Zn계 산화물, In-Ce-Zn계 산화물, In-Nd-Zn계 산화물, In-Hf-Zn계 산화물, In-Pr-Zn계 산화물, In-Sm-Zn계 산화물, In-Eu-Zn계 산화물, In-Gd-Zn계 산화물, In-Tb-Zn계 산화물, In-Dy-Zn계 산화물, In-Ho-Zn계 산화물, In-Er-Zn계 산화물, In-Tm-Zn계 산화물, In-Yb-Zn계 산화물, In-Lu-Zn계 산화물, In-Sn-Ga-Zn계 산화물, In-Hf-Ga-Zn계 산화물, In-Al-Ga-Zn계 산화물, In-Sn-Al-Zn계 산화물, In-Sn-Hf-Zn계 산화물, In-Hf-Al-Zn계 산화물을 사용할 수 있다.
투명 도전층(101b_1)이 In-M-Zn 산화물인 경우, In-M-Zn 산화물을 성막하기 위하여 사용하는 스퍼터링 타깃의 금속 원소의 원자수비로서, In:Ga:Zn=1:1:1, In:Ga:Zn=1:3:2, In:Ga:Zn=1:3:3, In:Ga:Zn=1:3:4, In:Ga:Zn=1:3:5, In:Ga:Zn=1:3:6, In:Ga:Zn=1:3:7, In:Ga:Zn=1:3:8, In:Ga:Zn=1:3:9, In:Ga:Zn=1:3:10, In:Ga:Zn=1:6:4, In:Ga:Zn=1:6:5, In:Ga:Zn=1:6:6, In:Ga:Zn=1:6:7, In:Ga:Zn=1:6:8, In:Ga:Zn=1:6:9, In:Ga:Zn=1:6:10, In:Ga:Zn=1:9:4, In:Ga:Zn=1:1:4, In:Ga:Zn=5:5:6, In:Ga:Zn=3:1:2, In:Ga:Zn=2:1:3, 또는 In:Ga:Zn=4:2:4.1의 원자수비의 In-Ga-Zn계 산화물이나 그 조성의 근방의 산화물을 사용하면 바람직하다. 또한, 상기 스퍼터링 타깃을 사용하여 성막된 투명 도전층(101b_1)에 포함되는 금속 원소의 원자수비는 각각, 오차로서 상기 스퍼터링 타깃에 포함되는 금속 원소의 원자수비의 ±20%의 변동을 포함한다.
투명 도전층(101b_1)의 성막 방법은, 스퍼터링법, MBE(Molecular Beam Epitaxy)법, CVD(Chemical Vapor Deposition)법, 펄스 레이저 퇴적법, ALD(Atomic Layer Deposition)법 등을 적절히 사용할 수 있다.
또한, 전극(101)을 구성하는 투명 도전층(101b_1)과, 전극(103)을 구성하는 투명 도전층(103b_1) 또는 전극(104)을 구성하는 투명 도전층(104b_1)이 다른 재료로 구성될 경우, 전극(101), 전극(103), 또는 전극(104)에서, 각각 EL층으로의 전자 또는 정공의 주입성이 다른 것이 된다.
전극(101)을 구성하는 투명 도전층(101b_2)은, 각 발광층으로부터의 원하는 광을 공진시켜, 그 파장을 강화할 수 있도록, 광학 거리를 조정하는 기능을 가질 수도 있다.
투명 도전층(101b_2)으로서는, 예를 들어, 인듐주석 산화물(Indium Tin Oxide, 이하 ITO), 실리콘 또는 산화 실리콘을 포함하는 인듐주석 산화물(약칭: ITSO), 산화 인듐-산화 아연(Indium Zinc Oxide), 산화 텅스텐(Tungsten) 및 산화 아연을 함유한 산화 인듐 등을 사용할 수 있다. 특히, 전극(101)을 양극으로서 사용할 경우, 투명 도전층(101b_2)으로서는, 일함수가 큰(4.0eV 이상) 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 투명 도전층(101b_2)으로서는, 스퍼터링법, 증착법, 인쇄법 또는 도포법 등을 사용하여 형성할 수 있다.
또한, 본 명세서 등에서, 투명 도전층은 가시광을 투과하는 기능을 갖고, 또한 도전성을 갖는 층이면 좋고, 예를 들어 상기와 같은 ITO로 대표되는 산화물 도전체층에 추가하여, 산화물 반도체층, 또는 유기물을 포함하는 유기 도전체층을 포함한다. 유기물을 포함하는 유기 도전체층으로서는, 예를 들어, 유기 화합물과 전자 공여체(도너)를 혼합하여 이루어진 복합 재료를 포함하는 층, 유기 화합물과 전자 수용체(억셉터)를 혼합하여 이루어진 복합 재료를 포함하는 층 등을 들 수 있다. 또한, 투명 도전층의 저항율로서는, 바람직하게는 1×105Ω·cm 이하, 더욱 바람직하게는 1×104Ω·cm 이하이다.
또한, 발광 소자 외에, 전계 효과 트랜지스터(FET)를 형성할 경우, 상기 트랜지스터의 채널 영역에 사용하는 산화물 반도체층과, 전극(101)을 구성하는 투명 도전층(101b_1)에서, 같은 원소를 갖는 것이 적합하다. 즉, 트랜지스터의 채널 영역에 사용하는 산화물 반도체층에는, In과 스태빌라이저 M(M은, Al, Si, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd 또는 Hf를 나타냄)을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 상기 산화물 반도체층과 투명 도전층(101b_1)에서, 같은 재료를 사용하는 것이 특히 바람직하다. 산화물 반도체층과 투명 도전층(101b_1)에서 공통의 재료를 사용함으로써, 성막하는 재료의 종류를 늘리지 않으므로, 제조 비용을 저감할 수 있다. 그 경우, 산화물 반도체층과 투명 도전층(101b_1)에서, 성막 프로세스를 바꾸면 좋다. 즉, 성막할 때의 성막실 내의 압력, 성막 가스(예를 들어, 산소, 아르곤, 또는 산소를 포함하는 혼합 가스), 성막 에너지, 성막 시의 온도, 타깃과 기판 사이의 거리, 또는 성막 후의 온도나 표면 처리 등을 바꾸어, 산화물 반도체층과 투명 도전층의 성질을 다른 성질로 함으로써, 서로 다른 기능을 갖는 층으로 할 수 있다. 또한, 본 명세서 등에서, 반도체 또는 반도체층이라고 표기한 경우라도, 예를 들어, 도전성이 충분히 높은 경우에는, 도전체 또는 도전층으로서의 특성을 갖는 경우가 있다. 또한, 반도체와 도전체, 또는 반도체층과 도전층은 각각 경계가 애매하여, 엄밀하게 구별할 수 없는 경우가 있다. 따라서, 본 명세서 등에 기재된 반도체는 도전체로, 반도체층은 도전층으로 각각 바꿔 말할 수 있는 경우가 있다.
산화물 반도체는, 막 중의 산소 결손 및/또는 막 중의 수소, 물 등의 불순물 농도에 의해, 저항을 제어할 수 있는 반도체 재료이다. 따라서, 산화물 반도체층 및 투명 도전층(101b_1)에 대해 산소 결손 및/또는 불순물 농도가 증가하는 처리, 또는 산소 결손 및/또는 불순물 농도가 저감하는 처리를 선택함으로써, 같은 재료를 사용하여 형성된 산화물 반도체층 및 투명 도전층(101b_1)이 갖는 저항율을 제어할 수 있다.
구체적으로는, 화소 전극의 일부로서 기능하는 투명 도전층(101b_1)에 플라즈마 처리를 수행하고, 투명 도전층(101b_1)의 막 중의 산소 결손을 증가시키는, 및/또는 투명 도전층(101b_1)의 막 중의 수소, 물 등의 불순물을 증가시킴으로써, 캐리어 밀도가 높고, 저저항의 산화물 반도체층으로 할 수 있다. 또한, 투명 도전층(101b_1)에 수소를 포함하는 절연층을 접하여 형성하고, 상기 수소를 포함하는 절연층으로부터 투명 도전층(101b_1)에 수소를 확산시킴으로써, 캐리어 밀도가 높고, 저저항의 산화물 반도체층으로 할 수 있다.
한편, 트랜지스터의 채널 영역에 사용하는 산화물 반도체층은, 상기 플라즈마 처리에 노출되지 않도록, 절연층을 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 절연층을 제공함으로써, 투명 도전층(101b_1)과 접하여 형성하는 수소를 포함하는 절연층과 접하지 않는 구성으로 한다. 산화물 반도체층에 제공하는 절연층으로서는, 산소를 방출하는 것이 가능한 절연막으로 함으로써, 산화물 반도체층에 산소를 공급할 수 있다. 산소가 공급된 산화물 반도체층은, 막 중 또는 계면의 산소 결손이 보전되어 고저항의 산화물 반도체가 된다. 또한, 산소를 방출할 수 있는 절연층으로서는, 예를 들어, 산화 실리콘막, 또는 산화질화 실리콘막을 사용할 수 있다.
또한, 투명 도전층(101b_1)에 수행하는 플라즈마 처리로서는, 대표적으로는, 희가스(He, Ne, Ar, Kr, Xe), 수소, 및 질소 중에서 선택된 1종을 포함하는 가스를 사용한 플라즈마 처리를 들 수 있다. 보다 구체적으로는, Ar 분위기 하에서의 플라즈마 처리, Ar과 수소의 혼합 가스 분위기 하에서의 플라즈마 처리, 암모니아 분위기 하에서의 플라즈마 처리, Ar과 암모니아의 혼합 가스 분위기 하에서의 플라즈마 처리, 또는 질소 분위기 하에서의 플라즈마 처리 등을 들 수 있다.
상기 플라즈마 처리에 의해, 투명 도전층(101b_1)은, 산소가 탈리한 격자(또는 산소가 탈리한 부분)에 산소 결손을 형성한다. 상기 산소 결손은, 캐리어를 발생하는 요인이 될 수 있는 경우가 있다. 또한, 투명 도전층(101b_1)의 근방, 보다 구체적으로는, 투명 도전층(101b_1)의 하측 또는 상측에 접하는 절연막으로부터, 수소가 공급되면, 상기 산소 결손과 수소가 결합하면, 캐리어인 전자를 생성하는 경우가 있다. 따라서, 플라즈마 처리에 의해 산소 결손이 증가된 투명 도전층(101b_1)은, 산화물 반도체층보다도 캐리어 밀도가 높은 산화물 반도체층이 된다.
또한, 투명 도전층(101b_1)과 접하는 수소를 포함하는 절연층, 바꿔 말하면 수소를 방출할 수 있는 층을 사용함으로써, 투명 도전층(101b_1)에 수소를 공급할 수 있다. 수소를 방출할 수 있는 층으로서는, 막 중의 함유 수소 농도가 1×1022atoms/㎤ 이상이면 바람직하다. 이러한 층을 투명 도전층(101b_1)에 접하여 형성함으로써, 투명 도전층(101b_1)에 효과적으로 수소를 함유시킬 수 있다. 이와 같이, 상술한 플라즈마 처리와 함께, 투명 도전층(101b_1)에 접하는 층의 구성을 바꿈으로써, 투명 도전층(101b_1)의 저항을 임의로 조정할 수 있다.
한편, 산소 결손이 보전되어, 수소 농도가 저감된 산화물 반도체층은, 고순도 진성화, 또는 실질적으로 고순도 진성화된 산화물 반도체층이라고 할 수 있다. 여기에서, 실질적으로 진성이란, 산화물 반도체의 캐리어 밀도가, 8×1011/㎤ 미만인 것, 바람직하게는 1×1011/㎤ 미만인 것, 더욱 바람직하게는 1×1010/㎤ 미만 1×10-9/㎤ 이상인 것을 가리킨다. 고순도 진성 또는 실질적으로 고순도 진성인 산화물 반도체는, 캐리어 발생원이 적기 때문에, 캐리어 밀도를 낮게 할 수 있다. 또한, 고순도 진성 또는 실질적으로 고순도 진성인 산화물 반도체층은, 결함 준위 밀도가 낮기 때문에, 트랩 준위 밀도를 저감할 수 있다.
또한, 고순도 진성 또는 실질적으로 고순도 진성인 산화물 반도체층은, 오프 전류가 현저히 작고, 채널 폭(W)이 1×106㎛이고 채널 길이(L)가 10㎛인 소자라도, 소스 전극과 드레인 전극 간의 전압(드레인 전압)이 1V에서 10V의 범위에서, 오프 전류가, 반도체 파라미터 애널라이저의 측정 한계 이하, 즉 1×10-13A 이하란 특성을 얻을 수 있다. 따라서, 산화물 반도체층에 채널 영역이 형성되는 트랜지스터는, 전기 특성의 변동이 작고, 신뢰성이 높은 트랜지스터가 된다.
투명 도전층(101b_1)에 포함되는 수소는, 금속 원자와 결합하는 산소와 반응하여 물이 되는 동시에, 산소가 탈리한 격자(또는 산소가 탈리한 부분)에 산소 결손을 형성한다. 상기 산소 결손에 수소가 들어감으로써, 캐리어인 전자가 생성되는 경우가 있다. 또한, 수소의 일부가 금속 원자와 결합하는 산소와 결합함으로써, 캐리어인 전자를 생성하는 경우가 있다. 따라서, 수소가 포함되어 있는 투명 도전층(101b_1)은, 산화물 반도체층보다도 캐리어 밀도가 높은 산화물 반도체층이다.
즉, 전극(101)의 일부로서 기능하는 투명 도전층(101b_1)은, 트랜지스터의 채널 영역을 갖는 산화물 반도체층보다도 수소 농도 및/또는 산소 결손량이 많고, 저저항화된 산화물층이다.
트랜지스터의 채널 영역이 형성되는 산화물 반도체층은 수소가 가능한 한 저감되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 산화물 반도체층에 있어서, 2차 이온 질량 분석법(SIMS:Secondary Ion Mass Spectrometry)에 의해 얻어지는 수소 농도를, 2×1020atoms/㎤ 이하, 바람직하게는 5×1019atoms/㎤ 이하, 보다 바람직하게는 1×1019atoms/㎤ 이하, 5×1018atoms/㎤ 미만, 바람직하게는 1×1018atoms/㎤ 이하, 보다 바람직하게는 5×1017atoms/㎤ 이하, 더욱 바람직하게는 1×1016atoms/㎤ 이하로 한다.
또한, 트랜지스터의 채널 영역에 사용하는 산화물 반도체층을 형성 후, 열처리를 수행하는 것이 바람직하다. 열처리는, 250℃ 이상 650℃ 이하, 바람직하게는 300℃ 이상 400℃ 이하, 보다 바람직하게는 320℃ 이상 370℃ 이하의 온도에서, 불활성 가스 분위기, 산화성 가스를 10ppm 이상 포함하는 분위기, 또는 감압 분위기에서 수행하면 좋다. 또한, 열처리의 분위기는, 불활성 가스 분위기에서 열처리를 수행한 후에, 탈리한 산소를 보충하기 위하여 산화성 가스를 10ppm 이상 포함하는 분위기에서 수행하여도 좋다. 여기에서의 가열 처리에 의해, 산화물 반도체층으로부터 수소나 물 등의 불순물을 제거할 수 있다. 또한, 상기 열처리는 산화물 반도체층을 섬 형상으로 가공하기 전에 수행하여도 좋다.
또한, 산화물 반도체를 채널로 하는 트랜지스터에 안정한 전기 특성을 부여하기 위해서는, 산화물 반도체 중의 불순물 농도를 저감하고, 산화물 반도체를 진성 또는 실질적으로 진성으로 하는 것이 유효하다.
산화물 반도체층의 두께는 3nm 이상 200nm 이하, 바람직하게는 3nm 이상 100nm 이하, 더욱 바람직하게는 3nm 이상 50nm 이하로 한다.
또한, 산화물 반도체층의 원소비에 있어서, 스태빌라이저 M이 In 이상의 원자수비인 것으로서 이하의 효과를 가지는 경우가 있다. (1) 산화물 반도체층의 에너지 갭을 크게 한다. (2) 산화물 반도체층의 전자 친화력을 작게 한다. (3) 외부로부터의 불순물을 차폐한다. (4) 절연성이 높아진다. 또한, 스태빌라이저 M은 산소와의 결합력이 강한 금속 원소이기 때문에, 스태빌라이저 M을 In 이상의 원자수비로 가짐으로써, 산소 결손이 생기기 어려워진다.
또한, 산화물 반도체층으로서는 이것들에 한정되지 않고, 필요로 하는 트랜지스터의 반도체 특성 및 전기 특성(전계 효과 이동도, 문턱 전압 등)에 따라 적절한 조성의 것을 사용하면 좋다. 또한, 필요로 하는 트랜지스터의 반도체 특성을 얻기 위하여, 산화물 반도체층의 캐리어 밀도나 불순물 농도, 결함 밀도, 금속 원소와 산소의 원자수비, 원자간 거리, 밀도 등을 적절한 것으로 하는 것이 바람직하다.
전극(102)은, 각 발광 소자의 양극 또는 음극으로서의 기능을 갖는다. 또한, 전극(101)이 광을 반사하는 기능을 가질 경우, 전극(102)은 광을 투과하는 기능을 갖는 도전성 재료로 형성되면 바람직하다. 상기 도전성 재료로서는, 가시광의 투과율이 40% 이상 100% 이하, 바람직하게는 60% 이상 100% 이하이고, 또한 그 저항율이 1×10-2Ω·cm 이하의 도전성 재료를 들 수 있다. 또한, 전극(102)은 광을 투과하는 기능과, 광을 반사하는 기능을 갖는 도전성 재료로 형성되어도 좋다. 상기 도전성 재료로서는, 가시광의 반사율이 20% 이상 80% 이하, 바람직하게는 40% 이상 70% 이하이고, 또한 그 저항율이 1×10-2Ω·cm 이하의 도전성 재료를 들 수 있다. 또한, 전극(101)이 광을 투과하는 기능을 가질 경우, 전극(102)은 광을 반사하는 기능을 갖는 도전성 재료로 형성되는 것이 바람직하다.
전극(102)으로서는, 도전성을 갖는 금속, 합금, 도전성 화합물 등을 1종 또는 복수종 사용하여 형성할 수 있다. 예를 들어, ITO, ITSO, 산화 인듐-산화 아연(Indium Zinc Oxide), 타이타늄을 함유한 산화 인듐-주석 산화물, 인듐-타이타늄 산화물, 산화 텅스텐 및 산화 아연을 함유한 산화 인듐 등을 사용할 수 있다. 또한, 광을 투과하는 정도(바람직하게는, 5nm 이상 30nm 이하 정도)의 금속 박막을 사용할 수 있다. 금속으로서는, 예를 들어, Ag 또는 Ag과 Al, Ag과 Mg, Ag과 Au, Ag과 Yb 등의 합금 등을 사용할 수 있다. 특히, 전극(102)이 음극으로서의 기능을 가질 경우에는, In, Ag, Mg 중에서 선택되는 적어도 하나를 갖는 재료가 바람직하다. 또한, 일함수가 작은(3.8eV 이하) 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 원소 주기표의 제 1 족 또는 제 2 족에 속하는 원소(리튬, 세슘 등의 알칼리 금속, 칼슘, 스트론튬 등의 알칼리 토금속, 마그네슘 등), 이들 원소를 포함하는 합금(예를 들어, Ag-Mg, Al-Li), 유로퓸, 이테르븀 등의 희토류 금속, 이들 희토류 금속을 포함하는 합금, 알루미늄, 은을 포함하는 합금 등을 사용할 수 있다. 또한, 전극(102)으로서는, 스퍼터링법, 증착법, 인쇄법 또는 도포법 등을 사용하여 형성할 수 있다.
≪발광층≫
발광층(120) 또는 발광층(121) 또는 발광층(122)은, 보라색, 청색, 또는 청록색 중에서 선택되는 적어도 어느 하나의 발광을 나타내는 기능을 갖는 제 1 화합물인 발광 재료를 갖는다. 또는, 녹색, 황록색, 황색, 오렌지색, 또는 적색 중에서 선택되는 적어도 어느 하나의 발광을 나타내는 기능을 갖는 제 2 화합물인 발광 재료를 갖는다. 또한, 각 발광층은, 제 1 화합물인 발광 재료에 더하여, 전자 수송성 재료 또는 정공 수송성 재료의 한쪽 또는 양쪽을 포함하여 구성된다. 또한, 각 발광층은, 제 2 화합물인 발광 재료에 더하여, 전자 수송성 재료 또는 정공 수송성 재료의 한쪽 또는 양쪽을 포함하여 구성된다.
또한, 제 1 화합물, 제 2 화합물로서는, 일중항 여기 에너지를 발광으로 바꾸는 발광성 물질이나 삼중항 여기 에너지를 발광으로 바꾸는 발광성 물질을 사용할 수 있다. 또한, 상기 발광성 물질로서는 이하와 같은 것을 들 수 있다.
일중항 여기 에너지를 발광으로 바꾸는 발광성 물질로서는, 형광을 발하는 물질을 들 수 있고, 예를 들어, 5,6-비스[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-2,2'-비피리딘(약칭: PAP2BPy), 5,6-비스[4'-(10-페닐-9-안트릴)비페닐-4-일]-2,2'-비피리딘(약칭: PAPP2BPy), 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-(9H-카르바졸-9-일)-4'-(9,10-디페닐-2-안트릴)트리페닐아민(약칭: 2YGAPPA), N,9-디페닐-N-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸-3-아민(약칭: PCAPA), 4-(10-페닐-9-안트릴)-4'-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)트리페닐아민(약칭: PCBAPA), 4-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-4'-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)트리페닐아민(약칭: PCBAPBA), 페릴렌, 2,5,8,11-테트라(tert-부틸)페릴렌(약칭: TBP), N,N'-디페닐-N,N'-비스[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]피렌-1,6-디아민(약칭: 1,6FLPAPrn), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-피렌-1,6-디아민(약칭: 1,6mMemFLPAPrn), N,N"-(2-tert-부틸안트라센-9,10-디일디-4,1-페닐렌)비스[N,N',N'-트리페닐-1,4-페닐렌디아민](약칭: DPABPA), N,9-디페닐-N-[4-(9,10-디페닐-2-안트릴)페닐]-9H-카르바졸-3-아민(약칭: 2PCAPPA), N-[4-(9,10-디페닐-2-안트릴)페닐]-N,N',N'-트리페닐-1,4-페닐렌디아민(약칭: 2DPAPPA), N,N,N',N',N",N",N''',N'''-옥타페닐디벤조[g,p]크리센-2,7,10,15-테트라아민(약칭: DBC1), 쿠마린 30, N-(9,10-디페닐-2-안트릴)-N,9-디페닐-9H-카르바졸-3-아민(약칭: 2PCAPA), N-(9,10-디페닐-2-안트릴)-N,N',N'-트리페닐-1,4-페닐렌디아민(약칭: 2DPAPA), N,N,9-트리페닐안트라센-9-아민(약칭:DPhAPhA), 쿠마린 6, 쿠마린 545T, N,N'-디페닐퀴나크리돈(약칭: DPQd), 루브렌, 5,12-비스(1,1'-비페닐-4-일)-6,11-디페닐테트라센(약칭: BPT), 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-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에테닐]-4H-피란-4-일리덴}프로판디니트릴(약칭: DCM2), 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-이소프로필-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에테닐]-4H-피란-4-일리덴}프로판디니트릴(약칭: DCJTI), 2-{2-tert-부틸-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에테닐]-4H-피란-4-일리덴}프로판디니트릴(약칭: DCJTB), 2-(2,6-비스{2-[4-(디메틸아미노)페닐]에테닐}-4H-피란-4-일리덴)프로판디니트릴(약칭: BisDCM), 2-{2,6-비스[2-(8-메톡시-1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에테닐]-4H-피란-4-일리덴}프로판디니트릴(약칭: BisDCJTM), 5,10,15,20-테트라페닐비스벤조[5,6]인데노[1,2,3-cd:1',2',3'-lm]페릴렌, 등의 안트라센 골격, 테트라센 골격, 크리센 골격, 페난트렌 골격, 피렌 골격, 페릴렌 골격, 스틸벤 골격, 아크리돈 골격, 쿠마린 골격, 페녹사진 골격, 페노티아진 골격 등을 갖는 물질을 사용할 수 있다.
또한, 삼중항 여기 에너지를 발광으로 바꾸는 발광성 물질로서는, 예를 들어, 인광을 발하는 물질을 들 수 있다.
청색 또는 녹색에 발광 피크를 갖는 물질로서는, 예를 들어, 트리스{2-[5-(2-메틸페닐)-4-(2,6-디메틸페닐)-4H-1,2,4-트리아졸-3-일-κN2]페닐-κC}이리듐(Ⅲ)(약칭: Ir(mpptz-dmp)3), 트리스(5-메틸-3,4-디페닐-4H-1,2,4-트리아졸라토)이리듐(Ⅲ)(약칭: Ir(Mptz)3), 트리스[4-(3-비페닐)-5-이소프로필-3-페닐-4H-1,2,4-트리아졸라토]이리듐(Ⅲ)(약칭: Ir(iPrptz-3b)3), 트리스[3-(5-비페닐)-5-이소프로필-4-페닐-4H-1,2,4-트리아졸라토]이리듐(Ⅲ)(약칭: Ir(iPr5btz)3)과 같은 4H-트리아졸 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체나, 트리스[3-메틸-1-(2-메틸페닐)-5-페닐-1H-1,2,4-트리아졸라토]이리듐(Ⅲ)(약칭: Ir(Mptz1-mp)3), 트리스(1-메틸-5-페닐-3-프로필-1H-1,2,4-트리아졸라토)이리듐(Ⅲ)(약칭: Ir(Prptz1-Me)3)과 같은 1H-트리아졸 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체나, fac-트리스[1-(2,6-디이소프로필페닐)-2-페닐-1H-이미다졸]이리듐(Ⅲ)(약칭: Ir(iPrpmi)3), 트리스[3-(2,6-디메틸페닐)-7-메틸이미다조[1,2-f]페난트리디나토]이리듐(Ⅲ)(약칭: Ir(dmpimpt-Me)3)과 같은 이미다졸 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체나, 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: FIr(acac))와 같은 전자 흡인기를 갖는 페닐피리딘 유도체를 배위자로 하는 유기 금속 이리듐 착체를 들 수 있다. 상술한 것 중에서도, 4H-트리아졸 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체는, 신뢰성이나 발광 효율도 우수하여 특히 바람직하다.
또한, 녹색 또는 황색에 발광 피크를 갖는 물질로서는, 예를 들어, 트리스 (4-메틸-6-페닐피리미디나토)이리듐(Ⅲ)(약칭: Ir(mppm)3), 트리스(4-t-부틸-6-페닐피리미디나토)이리듐(Ⅲ)(약칭: Ir(tBuppm)3), (아세틸아세토나토)비스(6-메틸-4-페닐피리미디나토)이리듐(Ⅲ)(약칭: Ir(mppm)2(acac)), (아세틸아세토나토)비스(6-tert-부틸-4-페닐피리미디나토)이리듐(Ⅲ)(약칭: Ir(tBuppm)2(acac)), (아세틸아세토나토)비스[4-(2-노르보르닐)-6-페닐피리미디나토]이리듐(Ⅲ)(약칭:Ir(nbppm)2(acac)), (아세틸아세토나토)비스[5-메틸-6-(2-메틸페닐)-4-페닐피리미디나토]이리듐(Ⅲ)(약칭: Ir(mpmppm)2(acac)), (아세틸아세토나토)비스{4,6-디메틸-2-[6-(2,6-디메틸페닐)-4-피리미디닐-κN3]페닐-κC}이리듐(Ⅲ)(약칭: Ir(dmppm-dmp)2(acac)), (아세틸아세토나토)비스(4,6-디페닐피리미디나토)이리듐(Ⅲ)(약칭: Ir(dppm) 2(acac))과 같은 피리미딘 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체나, (아세틸아세토나토)비스(3,5-디메틸-2-페닐피라디나토)이리듐(Ⅲ)(약칭: Ir(mppr-Me)2(acac)), (아세틸아세토나토)비스(5-이소프로필-3-메틸-2-페닐피라지나토)이리듐(Ⅲ)(약칭: Ir(mppr-iPr)2(acac))과 같은 피라진 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체나, 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(벤조[h]퀴놀리나토)이리듐(Ⅲ)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(bzq)2(acac)), 트리스(벤조[h]퀴놀리나토)이리듐(Ⅲ)(약칭: Ir(bzq)3), 트리스(2-페닐퀴놀리나토-N,C2')이리듐(Ⅲ)(약칭: Ir(pq)3), 비스(2-페닐퀴놀리나토-N,C2')이리듐(Ⅲ)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(pq)2(acac))와 같은 피리딘 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체나, 비스(2,4-디페닐-1,3-옥사졸라토-N,C2')이리듐(Ⅲ)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(dpo)2(acac)), 비스 {2-[4'-(퍼플루오로페닐)페닐]피리디나토-N,C2'}이리듐(Ⅲ)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(p-PF-ph)2(acac)), 비스(2-페닐벤조티아졸라토-N,C2')이리듐(Ⅲ)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(bt)2(acac)) 등 유기 금속 이리듐 착체 외에, 트리스(아세틸아세토나토)(모노페난트롤린)테르븀(Ⅲ)(약칭: Tb(acac)3(Phen))과 같은 희토류 금속 착체를 들 수 있다. 상술한 것 중에서도, 피리미딘 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체는, 신뢰성이나 발광 효율도 눈에 띄게 우수하여 특히 바람직하다.
또한, 황색 또는 적색에 발광 피크를 갖는 물질로서는, 예를 들어, (디이소부티릴메타나토)비스[4,6-비스(3-메틸페닐)피리미디나토]이리듐(Ⅲ)(약칭: Ir(5mdppm)2(dibm)), 비스[4,6-비스(3-메틸페닐)피리미디나토](디피발로일메타나토)이리듐(Ⅲ)(약칭: Ir(5mdppm)2(dpm)), 비스[4,6-디(나프탈렌-1-일)피리미디나토](디피발로일메타나토)이리듐(Ⅲ)(약칭: Ir(d1npm)2(dpm))과 같은 피리미딘 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체나, (아세틸아세토나토)비스(2,3,5-트리페닐피라지나토)이리듐(Ⅲ)(약칭: Ir(tppr)2(acac)), 비스(2,3,5-트리페닐피라지나토)(디피바로일메타나토)이리듐(Ⅲ)(약칭: Ir(tppr)2(dpm)), (아세틸아세토나토)비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)퀴녹살리나토]이리듐(Ⅲ)(약칭: [Ir(Fdpq)2(acac)])과 같은 피라진 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체나, 트리스(1-페닐이소퀴놀리나토-N,C2')이리듐(Ⅲ)(약칭: Ir(piq)3), 비스(1-페닐이소퀴놀리나토-N,C2')이리듐(Ⅲ)아세틸아세토네이토(약칭: Ir(piq)2(acac))와 같은 피리딘 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체 외에, 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르피린백금(Ⅱ)(약칭: PtOEP)과 같은 백금 착체나, 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))과 같은 희토류 금속 착체를 들 수 있다. 상술한 것 중에서도, 피리미딘 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체는, 신뢰성이나 발광 효율도 눈에 띄게 우수하여 특히 바람직하다. 또한, 피라진 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체는, 색도가 좋은 적색 발광을 얻을 수 있다.
발광층의 호스트 재료로서 사용할 수 있는 재료로서는 특별히 한정은 없지만, 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-벤즈옥사졸릴)페놀라토]아연(Ⅱ)(약칭: ZnPBO), 비스[2-(2-벤조티아졸릴)페놀라토]아연(Ⅱ) (약칭: ZnBTZ) 등의 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), 바토페난트롤린(약칭: Bphen), 바토쿠푸로인(약칭: BCP), 9-[4-(5-페닐-1,3,4-옥사디아졸-2-일)페닐]-9H-카르바졸(약칭: CO11) 등의 복소환 화합물, 4,4'-비스[N- (1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: NPB 또는 α-NPD), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1'-비페닐]-4,4'-디아민(약칭: TPD), 4,4'-비스[N-(스피로-9,9'-비플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: BSPB) 등의 방향족 아민 화합물을 들 수 있다. 또한, 안트라센 유도체, 페난트렌 유도체, 피렌 유도체, 크리센 유도체, 디벤조[g,p]크리센 유도체 등의 축합 다환 방향족 화합물을 들 수 있고, 구체적으로는, 9,10-디페닐안트라센(약칭: DPAnth), N,N-디페닐-9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸-3-아민(약칭: CzA1PA), 4-(10-페닐-9-안트릴)트리페닐아민(약칭: DPhPA), YGAPA, PCAPA, N,9-디페닐-N-{4-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]페닐}-9H-카르바졸-3-아민(약칭: PCAPBA), 2PCAPA, 6,12-디메톡시-5,11-디페닐크리센, DBC1, 9- [4-(10-페닐-9-안트라세닐)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), 1,3,5-트리(1-피레닐)벤젠(약칭: TPB3) 등을 들 수 있다. 이것들 및 여러 가지 물질 중에서, 상기 발광 재료의 에너지 갭보다 큰 에너지 갭을 갖는 물질을, 1종 또는 복수종 선택하여 사용하면 좋다. 또한, 발광 물질이 인광을 발하는 물질인 경우, 호스트 재료로서는, 발광 물질의 삼중항 여기 에너지(기저 상태와 삼중항 여기 상태의 에너지차)보다도 삼중항 여기 에너지가 큰 물질을 선택하면 좋다.
또한, 발광층의 호스트 재료로서, 복수의 재료를 사용할 경우, 여기 착체를 형성하는 2종류의 화합물을 조합하여 사용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 여러 가지 캐리어 수송 재료를 적절히 사용할 수 있지만, 효율적으로 여기 착체를 형성하기 위하여, 전자를 받기 쉬운 화합물(전자 수송성을 갖는 재료)과, 정공을 받기 쉬운 화합물(정공 수송성을 갖는 재료)을 조합하는 것이 특히 바람직하다.
왜냐하면, 전자 수송성을 갖는 재료와, 정공 수송성을 갖는 재료를 조합하여 여기 착체를 형성하는 호스트 재료로 할 경우, 전자 수송성을 갖는 재료 및 정공 수송성을 갖는 재료의 혼합비율을 조절함으로써, 발광층에서의 정공과 전자의 캐리어 밸런스를 최적화하는 것이 용이해진다. 발광층에서의 정공과 전자의 캐리어 밸런스를 최적화함으로써, 발광층 중에서 전자와 정공의 재결합이 일어나는 영역이 치우치는 것을 억제할 수 있다. 재결합이 일어나는 영역의 치우침을 억제함으로써, 발광 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
전자를 받기 쉬운 화합물(전자 수송성을 갖는 재료)로서는, 함질소 복소 방향족 화합물과 같은 π전자 부족형 복소 방향족이나 금속 착체 등을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 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-벤즈옥사졸릴)페놀라토]아연(Ⅱ)(약칭: ZnPBO), 비스[2-(2-벤조티아졸릴)페놀라토]아연(Ⅱ)(약칭: ZnBTZ) 등의 금속 착체나, 2-(4-비페닐릴)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(약칭: PBD), 3-(4-비페닐릴)-4-페닐-5-(4-tert-부틸페닐)-1,2,4-트리아졸(약칭: TAZ), 1,3-비스[5-(p-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸-2-일]벤젠(약칭: OXD-7), 9-[4-(5-페닐-1,3,4-옥사디아졸-2-일)페닐]-9H-카르바졸(약칭: CO11), 2,2',2"-(1,3,5-벤젠트리일)트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸)(약칭: TPBI), 2-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤즈이미다졸(약칭: mDBTBIm-Ⅱ) 등의 아졸 골격을 갖는 복소환 화합물이나, 2-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]디벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTPDBq-Ⅱ), 2-[3'-(디벤조티오펜-4-일)비페닐-3-일]디벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-Ⅱ), 2-[3'-(9H-카르바졸-9-일)비페닐-3-일]디벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mCzBPDBq), 2-[4-(3,6-디페닐-9H-카르바졸-9-일)페닐]디벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2CzPDBq-Ⅲ), 7-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]디벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 7mDBTPDBq-Ⅱ), 및, 6-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]디벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 6mDBTPDBq-Ⅱ), 4,6-비스[3-(페난트렌-9-일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mPnP2Pm), 4,6-비스[3-(4-디벤조티에닐)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mDBTP2Pm-Ⅱ), 4,6-비스[3-(9H-카르바졸-9-일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mCzP2Pm) 등의 디아진 골격을 갖는 복소환 화합물이나, 2-{4-[3-(N-페닐-9H-카르바졸-3-일)-9H-카르바졸-9-일]페닐}-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진(약칭: PCCzPTzn) 등의 트리아진 골격을 갖는 복소환 화합물이나, 3,5-비스[3-(9H-카르바졸-9-일)페닐]피리딘(약칭: 35DCzPPy), 1,3,5-트리[3-(3-피리딜)페닐]벤젠(약칭: TmPyPB) 등의 피리딘 골격을 갖는 복소환 화합물을 들 수 있다. 상술한 것 중에서도, 디아진 골격 및 트리아진 골격을 갖는 복소환 화합물이나 피리딘 골격을 갖는 복소환 화합물은 신뢰성이 양호해서 바람직하다. 특히, 디아진(피리미딘이나 피라진) 골격 및 트리아진 골격을 갖는 복소환 화합물은 전자 수송성이 높고, 구동 전압 저감에도 기여한다.
정공을 받기 쉬운 화합물(정공 수송성을 갖는 재료)로서는, π전자 과잉형 복소 방향족(예를 들어 카르바졸 유도체나 인돌 유도체) 또는 방향족 아민 등을 적합하게 사용할 수 있다. 구체적으로는, 2-[N-(9-페닐카르바졸-3-일)-N-페닐아미노]스피로-9,9'-비플루오렌(약칭:PCASF), 4,4',4"-트리스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]트리페닐아민(약칭: 1'-TNATA), 2,7-비스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]-스피로-9,9'-비플루오렌(약칭: DPA2SF), N,N'-비스(9-페닐카르바졸-3-일)-N,N'-디페닐벤젠-1,3-디아민(약칭: PCA2B), N-(9,9-디메틸-2-디페닐아미노-9H-플루오렌-7-일)디페닐아민(약칭: DPNF), N,N',N"-트리페닐-N,N',N"-트리스(9-페닐카르바졸-3-일)벤젠-1,3,5-트리아민(약칭: PCA3B), 2-[N-(9-페닐카르바졸-3-일)-N-페닐아미노]스피로-9,9'-비플루오렌(약칭: PCASF), 2-[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]스피로-9,9'-비플루오렌(약칭: DPASF), N,N'-비스[4-(카르바졸-9-일)페닐]-N,N'-디페닐-9,9-디메틸플루오렌-2,7-디아민(약칭: YGA2F), 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), 4,4'-비스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: DPAB), 4,4'-비스[N-(스피로-9,9'-비플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: BSPB), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트리페닐아민(약칭: BPAFLP), 4-페닐-3'-(9-페닐플루오렌-9-일)트리페닐아민(약칭: mBPAFLP), N-(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)-N-{9,9-디메틸-2-[N'-페닐-N'-(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)아미노]-9H-플루오렌-7-일}페닐아민(약칭: DFLADFL), 3-[N-(9-페닐카르바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카르바졸(약칭: PCzPCA1), 3-[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]-9-페닐카르바졸(약칭: PCzDPA1), 3,6-비스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]-9-페닐카르바졸(약칭: PCzDPA2), N,N'-비스{4-[비스(3-메틸페닐)아미노]페닐}-N,N'-디페닐-(1,1'-비페닐)-4,4'-디아민(약칭: DNTPD), 3,6-비스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-(1-나프틸)아미노]-9-페닐카르바졸(약칭: PCzTPN2), 3,6-비스[N-(9-페닐카르바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카르바졸(약칭: PCzPCA2), 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)트리페닐아민(약칭: PCBA1BP), 4,4'-디페닐-4"-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)트리페닐아민(약칭: PCBBi1BP), 4-(1-나프틸)-4'-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)트리페닐아민(약칭: PCBANB), 4,4'-디(1-나프틸)-4"-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)트리페닐아민(약칭: PCBNBB), 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카르바졸-3-일)아미노]-9-페닐카르바졸(약칭: PCzPCN1), 9,9-디메틸-N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)페닐]플루오렌-2-아민(약칭: PCBAF), N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)페닐]스피로-9,9'-비플루오렌-2-아민(약칭: PCBASF), N-(4-비페닐)-N-(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)-9-페닐-9H-카르바졸-3-아민(약칭: PCBiF), N-(1,1'-비페닐-4-일)-N-[4-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)페닐]-9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBBiF) 등의 방향족 아민 골격을 갖는 화합물이나, 1,3-비스(N-카르바졸릴)벤젠(약칭: mCP), 4,4'-디(N-카르바졸릴)비페닐(약칭: CBP), 3,6-비스(3,5-디페닐페닐)-9-페닐카르바졸(약칭: CzTP), 9-페닐-9H-3-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)카르바졸(약칭: PCCP) 등의 카르바졸 골격을 갖는 화합물이나, 4,4',4"-(벤젠-1,3,5-트리일)트리(디벤조티오펜)(약칭: DBT3P-Ⅱ), 2,8-디페닐-4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]디벤조티오펜(약칭: DBTFLP-Ⅲ), 4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-6-페닐디벤조티오펜(약칭: DBTFLP-Ⅳ) 등의 티오펜 골격을 갖는 화합물이나, 4,4',4"-(벤젠-1,3,5-트리일)트리(디벤조푸란)(약칭: DBF3P-Ⅱ), 4-{3-[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]페닐}디벤조푸란(약칭: mmDBFFLBi-Ⅱ) 등의 푸란 골격을 갖는 화합물을 들 수 있다. 상술한 것 중에서도, 방향족 아민 골격을 갖는 화합물이나 카르바졸 골격을 갖는 화합물은, 신뢰성이 양호하고, 또한, 정공 수송성이 높고, 구동 전압 저감에도 기여하므로 바람직하다.
또한, 여기 착체를 형성하는 호스트 재료의 조합으로서는, 상술한 화합물에 한정되지 않고, 캐리어를 수송할 수 있고, 또한 여기 착체를 형성할 수 있는 조합이며, 상기 여기 착체의 발광이, 발광 물질의 흡수 스펙트럼에서의 가장 장파장 측의 흡수대(발광 물질의 일중항 기저 상태로부터 일중항 여기 상태로의 전이에 상당하는 흡수)와 겹쳐 있으면 좋고, 다른 재료를 사용해도 좋다.
또한, 발광층의 발광 재료 또는 호스트 재료로서, 열 활성화 지연 형광(Thermally activated delayed fluorescence: TADF)체를 사용해도 좋다. 열 활성화 지연 형광체는, 삼중항 여기 에너지 준위와 일중항 여기 에너지 준위의 차가 작고, 역항간 교차에 의해 삼중항 여기 상태로부터 일중항 여기 상태로 에너지를 변환하는 기능을 갖는 재료이다.
열 활성화 지연 형광체로서는, 1종류의 재료로 구성되어 있어도 좋고, 복수의 재료로 구성되어 있어도 좋다. 예를 들어, 열 활성화 지연 형광체가 1종류의 재료로 구성되는 경우, 이하의 재료를 사용할 수 있다.
우선 풀러렌이나 그 유도체, 프로플라빈 등의 아크리딘 유도체, 에오신 등을 들 수 있다. 또한 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 주석(Sn), 백금(Pt), 인듐(In), 또는 팔라듐(Pd) 등을 포함하는 금속 함유 포르피린을 들 수 있다. 상기 금속 함유 포르피린으로서는, 예를 들어, 이하의 구조식에 나타나는 프로토포르피린-불화 주석 착체(SnF2(Proto IX)), 메소포르피린-불화 주석 착체(SnF2(Meso IX)), 헤마토포르피린-불화 주석 착체(SnF2(Hemato IX)), 코프로포르피린 테트라메틸 에스테르-불화 주석 착체(SnF2(Copro Ⅲ-4Me)), 옥타에틸포르피린-불화 주석 착체(SnF2(OEP)), 에티오포르피린-불화 주석 착체(SnF2(Etio Ⅰ)), 옥타에틸포르피린-염화 백금 착체(PtCl2OEP) 등을 들 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00008
또한, 1종의 재료로 구성되는 열 활성화 지연 형광체로서는, 이하의 구조식에 나타나는 2-(비페닐-4-일)-4,6-비스(12-페닐인돌로[2,3-a]카르바졸-11-일)-1,3,5-트리아진(약칭: PIC-TRZ), 2-{4-[3-(N-페닐-9H-카르바졸-3-일)-9H-카르바졸-9-일]페닐}-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진(약칭: PCCzPTzn), 2-[4-(10H-페녹사진-10-일)페닐]-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진(약칭: PXZ-TRZ), 3-[4-(5-페닐-5,10-디하이드로페나진-10-일)페닐]-4,5-디페닐-1,2,4-트리아졸(약칭: PPZ-3TPT), 3-(9,9-디메틸-9H-아크리딘-10-일)-9H-크산텐-9-원(약칭: ACRXTN), 비스[4-(9,9-디메틸-9,10-디하이드로아크리딘)페닐]설폰(약칭: DMAC-DPS), 10-페닐-10H,10'H-스피로[아크리딘-9,9'-안트라센]-10'-원(약칭: ACRSA), 등의 π전자 과잉형 복소 방향환 및 π전자 부족형 복소 방향환을 갖는 복소환 화합물도 사용할 수 있다. 상기 복소환 화합물은, π전자 과잉형 복소 방향환 및 π전자 부족형 복소 방향환을 갖기 때문에, 전자 수송성 및 정공 수송성이 높아 바람직하다. 또한, π전자 과잉형 복소 방향환과 π전자 부족형 복소 방향환이 직접 결합한 물질은, π전자 과잉형 복소 방향환의 도너성과 π전자 부족형 복소 방향환의 억셉터성이 모두 강하고, 일중항 여기 에너지 준위와 삼중항 여기 에너지 준위의 차가 작아서 특히 바람직하다.
[화학식 2]
Figure pat00009
또한, 열 활성화 지연 형광체를 호스트 재료로서 사용할 경우, 여기 착체를 형성하는 2종류의 화합물을 조합하여 사용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기에 기재한 여기 착체를 형성하는 조합인 전자를 받기 쉬운 화합물과, 정공을 받기 쉬운 화합물을 사용하는 것이 특히 바람직하다.
≪정공 주입층≫
정공 주입층(111), 정공 주입층(116)은, 양극으로부터 EL층으로 정공을 주입하는 층이며, 정공 주입성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 예를 들어, 몰리브데넘 산화물이나 바나듐 산화물, 루테늄 산화물, 텅스텐 산화물, 망가니즈 산화물 등의 전이 금속 산화물을 사용할 수 있다. 이밖에, 프탈로시아닌(약칭: H2Pc)이나 구리 프탈로시아닌(약칭: CuPc) 등의 프탈로시아닌계의 화합물, 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) 등의 방향족 아민 화합물, 또는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(스티렌설폰산)(약칭: PEDOT/PSS) 등의 고분자 등에 의해서도 정공 주입층을 형성할 수 있다.
또한, 정공 주입층으로서, 정공 수송성 재료와 억셉터성 물질을 포함하는 복합 재료를 사용할 수 있다. 정공 수송성 재료와 억셉터성 물질을 포함함으로써, 억셉터성 물질에 의해 정공 수송성 재료로부터 전자가 뽑혀서 정공(홀)이 발생하고, 정공 수송층을 통하여 발광층에 정공이 주입된다.
정공 주입층(111), 정공 주입층(116)에 사용하는 정공 수송성 재료로서는, 예를 들어, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: NPB 또는 α-NPD)이나 N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1'-비페닐]-4,4'-디아민(약칭: TPD), 4,4',4"-트리스(카르바졸-9-일)트리페닐아민(약칭: TCTA), 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-(스피로-9,9'-비플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: BSPB) 등의 방향족 아민 화합물, 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) 등을 들 수 있다. 그 외, 4,4'-디(N-카르바졸릴)비페닐(약칭: CBP), 1,3,5-트리스[4-(N-카르바졸릴)페닐]벤젠(약칭: TCPB), 9-[4-(10-페닐-9-안트라세닐)페닐]-9H-카르바졸(약칭: CzPA) 등의 카르바졸 유도체, 등을 사용할 수 있다. 여기에 기술한 물질은, 주로 1×10-6㎠/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 물질이다. 단, 전자보다도 정공의 수송성이 높은 물질이면, 이것들 이외의 것을 사용해도 좋다.
또한, 폴리(N-비닐카르바졸)(약칭: PVK), 폴리(4-비닐트리페닐아민)(약칭: PVTPA), 폴리[N-(4-{N'-[4-(4-디페닐아미노)페닐]페닐-N'-페닐아미노}페닐)메타크릴 아미드](약칭: PTPDMA), 폴리[N,N'-비스(4-부틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘](약칭: Poly-TPD) 등의 고분자 화합물을 사용할 수 있다.
또한, 정공 주입층(111) 및 정공 주입층(116)에 사용하는 억셉터성 물질로서는, 7,7,8,8-테트라시아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노디메탄(약칭: F4-TCNQ), 클로라닐, 2,3,6,7,10,11-헥사시아노-1,4,5,8,9,12-헥사아자트리페닐렌(약칭: HAT-CN) 등의 전자 흡인기(할로겐기나 시아노기)를 갖는 화합물을 들 수 있다. 또한, 전이 금속 산화물을 들 수 있다. 또한, 원소 주기표에서의 제 4 족 내지 제 8 족에 속하는 금속의 산화물을 들 수 있다. 구체적으로는, 산화 바나듐, 산화 니오븀, 산화 탄탈럼, 산화 크로뮴, 산화 몰리브데넘, 산화 텅스텐, 산화 망가니즈, 산화 레늄은 전자 수용성이 높으므로 바람직하다. 그 중에서도 특히, 산화 몰리브데넘은 대기 중에서도 안정적이며, 흡습성이 낮고, 취급하기 쉬으므로 특히 바람직하다. 또한, 정공 주입층(111) 및 정공 주입층(116)은, 억셉터성 물질을 단독 또는 다른 재료와 혼합하여 형성해도 좋다.
≪정공 수송층≫
정공 수송층(112), 정공 수송층(117)은 정공 수송성 재료를 포함하는 층이며, 정공 주입층(111), 정공 주입층(116)의 재료로서 예시한 재료를 사용할 수 있다. 정공 수송층(112)은 정공 주입층(111)에 주입된 정공을 발광층(121)으로 수송하는 기능을 갖기 때문에, 정공 주입층(111)의 최고준위 점유 분자 오비탈(Highest Occupied Molecular Orbital, HOMO라고도 함) 준위와 같거나, 또는 가까운 HOMO 준위를 갖는 것이 바람직하다.
정공 수송성을 갖는 재료로서는, 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), 4,4'-비스[N-(스피로-9,9'-비플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: BSPB), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트리페닐아민(약칭: BPAFLP), 4-페닐-3'-(9-페닐플루오렌-9-일)트리페닐아민(약칭: mBPAFLP), 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)트리페닐아민(약칭: PCBA1BP), 4,4'-디페닐-4"-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)트리페닐아민(약칭: PCBBi1BP), 4-(1-나프틸)-4'-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)트리페닐아민(약칭: PCBANB), 4,4'-디(1-나프틸)-4"-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)트리페닐아민(약칭: PCBNBB), 9,9-디메틸-N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)페닐]플루오렌-2-아민(약칭: PCBAF), N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)페닐]스피로-9,9'-비플루오렌-2-아민(약칭: PCBASF) 등의 방향족 아민 골격을 갖는 화합물이나, 1,3-비스(N-카르바졸릴)벤젠(약칭: mCP), 4,4'-디(N-카르바졸릴)비페닐(약칭: CBP), 3,6-비스(3,5-디페닐페닐)-9-페닐카르바졸(약칭: CzTP), 3,3'-비스(9-페닐-9H-카르바졸)(약칭: PCCP) 등의 카르바졸 골격을 갖는 화합물이나, 4,4',4"-(벤젠-1,3,5-트리일)트리(디벤조티오펜)(약칭: DBT3P-Ⅱ), 2,8-디페닐-4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]디벤조티오펜(약칭: DBTFLP-Ⅲ), 4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-6-페닐디벤조티오펜(약칭: DBTFLP-IV) 등의 티오펜 골격을 갖는 화합물이나, 4,4',4"-(벤젠-1,3,5-트리일)트리(디벤조푸란)(약칭: DBF3P-Ⅱ), 4-{3-[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]페닐}디벤조푸란(약칭: mmDBFFLBi-Ⅱ) 등의 푸란 골격을 갖는 화합물을 들 수 있다. 상술한 것 중에서도, 방향족 아민 골격을 갖는 화합물이나 카르바졸 골격을 갖는 화합물은, 신뢰성이 양호하고, 또한, 정공 수송성이 높고, 구동 전압 저감에도 기여하므로 바람직하다. 또한, 이상에서 기술한 정공 수송성 재료 외에, 여러 가지 물질 중에서 정공 수송성 재료를 사용해도 좋다.
또한, 정공 수송성이 높은 물질로서, 예를 들어, 3-[4-(1-나프틸)-페닐]-9-페닐-9H-카르바졸(약칭: PCPN), 3-[4-(9-페난트릴)-페닐]-9-페닐-9H-카르바졸(약칭: PCPPn), 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)트리페닐아민(약칭: PCBA1BP), 4,4'-디(1-나프틸)-4"-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)트리페닐아민(약칭: PCBNBB), 4-페닐디페닐-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)아민(약칭: PCA1BP), 3,3'-비스(9-페닐-9H-카르바졸)(약칭: PCCP), N-[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐]-N-(4-페닐)페닐아닐린(약칭: YGA1BP), 1,3,5-트리(디벤조티오펜-4-일)-벤젠(약칭: DBT3P-Ⅱ), 4,4',4"-(벤젠-1,3,5-트리일)트리(디벤조푸란)(약칭: DBF3P-Ⅱ), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트리페닐아민(약칭: BPAFLP), 4-[3-(트리페닐렌-2-일)페닐]디벤조티오펜(약칭: mDBTPTp-Ⅱ), 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: NPB 또는 α-NPD)이나 N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1'-비페닐]-4,4'-디아민(약칭: TPD), 4,4',4"-트리스(카르바졸-9-일)트리페닐아민(약칭: TCTA), 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-(스피로-9,9'-비플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: BSPB) 등의 방향족 아민 골격을 갖는 화합물, 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) 등을 들 수 있다. 그 밖에, 4,4'-디(N-카르바졸릴)비페닐(약칭: CBP), 1,3,5-트리스 [4-(N-카르바졸릴)페닐]벤젠(약칭: TCPB) 등의 카르바졸 화합물이나 아민 화합물, 디벤조티오펜 화합물, 디벤조푸란 화합물, 플루오렌 화합물, 트리페닐렌 화합물, 페난트렌 화합물 등을 사용할 수 있다.
또한, 이들 정공 수송층으로서 사용할 수 있는 화합물을, 정공 주입층으로서 사용해도 좋다.
≪전자 수송층≫
전자 수송층(113), 전자 수송층(118)은, 전자 수송성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 전자 수송층(113) 및 전자 수송층(118)에는, 퀴놀린 배위자, 벤조퀴놀린 배위자, 옥사졸 배위자, 또는 티아졸 배위자를 갖는 금속 착체, 옥사디아졸 유도체, 트리아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, 피리딘 유도체, 비피리딘 유도체 등을 들 수 있다. 구체적으로는, Alq, Almq3, BeBq2, BAlq, ZnPBO, ZnBTZ 등의 금속 착체를 사용할 수 있다. 또한, 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-tert-부틸페닐)-4-페닐-5-(4-비페닐릴)-1,2,4-트리아졸(약칭: TAZ), 3-(4-tert-부틸페닐)-4-(4-에틸페닐)-5-(4-비페닐릴)-1,2,4-트리아졸(약칭: p-EtTAZ), 바토페난트롤린(약칭: Bphen), 바토쿠푸로인(약칭: BCP), 4,4'-비스(5-메틸벤조옥사졸-2-일)스틸벤(약칭: BzOs), 등의 복소 방향족 화합물도 사용할 수 있다. 또한, 폴리(2,5-피리딘디일)(약칭: PPy), 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)과 같은 고분자 화합물을 사용할 수도 있다. 여기에 기술한 물질은, 주로 1×10-6㎠/Vs 이상의 전자 이동도를 갖는 물질이다. 또한, 정공보다도 전자의 수송성이 높은 물질이면, 상기 이외의 물질을 전자 수송층(113) 및 전자 수송층(118)으로서 사용해도 좋다.
또한, 전자 수송층(113) 및 전자 수송층(118)은, 단층의 것뿐 아니라, 상기물질로 이루어진 층이 2층 이상 적층한 것으로 해도 좋다.
≪전자 주입층≫
전자 주입층(114) 및 전자 주입층(119)은, 전자 주입성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 전자 주입층(114)에는, 불화 리튬(LiF), 불화 세슘(CsF), 불화 칼슘(CaF2), 리튬 산화물(LiOX) 등과 같은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 그것들의 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 불화 에르븀(ErF3)과 같은 희토류 금속 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 전자 주입층(114) 및 전자 주입층(119)에 전자화물(electride)을 사용해도 좋다. 상기 전자화물로서는, 예를 들어, 칼슘과 알루미늄의 혼합 산화물에 전자를 고농도 첨가한 물질 등을 들 수 있다. 또한, 전자 주입층(114) 및 전자 주입층(119)에, 전자 수송층(113) 및 전자 수송층(118)으로 사용할 수 있는 물질을 사용해도 좋다.
또한, 전자 주입층(114) 및 전자 주입층(119)에, 유기 화합물과 전자 공여체(도너)를 혼합하여 이루어진 복합 재료를 사용해도 좋다. 이러한 복합 재료는, 전자 공여체에 의해 유기 화합물에 전자가 발생하기 때문에, 전자 주입성 및 전자 수송성이 우수하다. 이 경우, 유기 화합물로서는, 발생한 전자의 수송이 우수한 재료인 것이 바람직하고, 구체적으로는, 예를 들어 상술한 전자 수송층(113) 및 전자 수송층(118)을 구성하는 물질(금속 착체나 복소 방향족 화합물 등)을 사용할 수 있다. 전자 공여체로서는, 유기 화합물에 대하여 전자 공여성을 나타내는 물질이면 좋다. 구체적으로는, 알칼리 금속이나 알칼리 토금속이나 희토류 금속이 바람직하고, 리튬, 세슘, 마그네슘, 칼슘, 에르븀, 이테르븀 등을 들 수 있다. 또한, 알칼리 금속 산화물이나 알칼리 토금속 산화물이 바람직하고, 리튬 산화물, 칼슘 산화물, 바륨 산화물 등을 들 수 있다. 또한, 산화 마그네슘과 같은 루이스 염기를 사용할 수도 있다. 또한, 테트라티아풀발렌(약칭: TTF) 등의 유기 화합물을 사용할 수도 있다.
≪전하 발생층≫
전하 발생층(115)은, 한 쌍의 전극(전극(101) 및 전극(102)) 사이에 전압을 인가했을 때에, 한쪽의 발광층(발광층(121) 또는 발광층(122)) 측에 전자를 주입하고, 다른 한쪽의 발광층(발광층(121) 또는 발광층(122)) 측에 정공을 주입하는 기능을 갖는다.
예를 들어, 도 3의 (A) 및 (B)에 도시된 탠덤형의 발광 소자(156) 및 발광 소자(158)에서는, 전극(101)에 전극(102)보다도 전위가 높아지도록 전압을 인가하면, 전하 발생층(115)으로부터 발광층(121)에 전자가 주입되고, 발광층(122)에 정공이 주입된다.
또한, 전하 발생층(115)은, 광 추출 효율의 점에서, 가시광에 대하여 투광성을 갖는(구체적으로는, 전하 발생층(115)에 대한 가시광의 투과율이 40% 이상) 것이 바람직하다. 또한, 전하 발생층(115)은, 한 쌍의 전극(전극(101) 및 전극(102))보다도 낮은 도전율이라도 기능한다.
또한, 전하 발생층(115)은, 정공 수송성 재료에 전자 수용체(억셉터)가 첨가된 구성이라도, 전자 수송성 재료에 전자 공여체(도너)가 첨가된 구성이라도 좋다. 또한, 이들 양쪽의 구성이 적층되어 있어도 좋다. 또한, 앞서 기재한 정공 주입층(111)에 사용할 수 있는 재료를 갖는 구성이라도 좋다.
또한, 상술한 재료를 사용하여 전하 발생층(115)을 형성함으로써, 발광층이 적층된 경우에서의 구동 전압의 상승을 억제할 수 있다.
또한, 상술한 발광층, 정공 수송층, 정공 주입층, 전자 수송층, 전자 주입층, 및 전하 발생층은 각각, 증착법(진공 증착법을 포함함), 잉크젯법, 도포법, 그라비아 인쇄 등의 방법으로 형성할 수 있다. 또한, 상술한 발광층, 정공 수송층, 정공 주입층, 전자 수송층, 전자 주입층, 및 전하 발생층에는, 상술한 재료 외에, 무기 화합물 또는 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등)을 사용해도 좋다.
≪광학 소자≫
광학 소자(224R), 광학 소자(224G), 및 광학 소자(224B)는, 입사되는 광으로부터 특정의 색을 나타내는 광을 선택적으로 투과하는 것이다. 예를 들어, 착색층 (컬러 필터라고도 함), 밴드패스 필터, 다층막 필터 등을 적용할 수 있다. 또한, 광학 소자에 색 변환 소자를 적용할 수 있다. 색 변환소자는, 입사되는 광을, 상기 광의 파장보다 긴 파장의 광으로 변환하는 광학 소자이다. 색 변환 소자로서, 양자 도트 방식을 사용하는 소자이면 적합하다. 양자 도트 방식을 사용함으로써, 표시 장치의 색 재현성을 높일 수 있다.
또한, 광학 소자(224R), 광학 소자(224G), 및 광학 소자(224B) 위에 복수의 광학 소자를 포개어 제공해도 좋다. 다른 광학 소자로서는, 예를 들어 원편광판이나 반사 방지막 등을 제공할 수 있다. 원편광판을, 표시 장치의 발광 소자가 발하는 광이 추출되는 측에 제공하면, 표시 장치의 외부로부터 입사한 광이, 표시 장치의 내부에서 반사되어, 외부에 사출되는 현상을 방지할 수 있다. 또한, 반사 방지막을 제공하면, 표시 장치의 표면에서 반사되는 외광을 약화시킬 수 있다. 이로써, 표시 장치가 발하는 발광을 선명하게 관찰할 수 있다.
≪차광층≫
차광층(223)으로서는, 외광의 반사를 억제하는 기능을 갖는다. 또는, 차광층(223)으로서는, 인접하는 발광 소자로부터 발하는 광의 혼색을 방지하는 기능을 갖는다. 차광층(223)으로서는, 금속, 흑색 안료를 포함한 수지, 카본블랙, 금속 산화물, 복수의 금속 산화물의 고용체를 포함하는 복합 산화물 등을 사용할 수 있다.
≪격벽≫
격벽(140)으로서는, 절연성이면 좋고, 무기 재료 또는 유기 재료를 사용하여 형성된다. 상기 무기 재료로서는, 산화 실리콘, 산화질화 실리콘, 질화산화 실리콘, 질화 실리콘, 산화 알루미늄, 질화 알루미늄 등을 들 수 있다. 상기 유기 재료로서는, 예를 들어, 아크릴 수지, 또는 폴리이미드 수지 등의 감광성의 수지 재료를 들 수 있다.
<8. 발광 소자의 제작 방법>
다음에, 본 발명의 일 형태의 발광 소자의 제작 방법에 대하여, 도 7 및 도 8을 사용하여 이하에서 설명한다. 또한, 여기에서는, 도 5의 (A)에 도시된 발광 소자(252)의 제작 방법에 대하여 설명한다.
도 7 및 도 8은, 본 발명의 일 형태의 발광 소자의 제작 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
이하에서 설명하는 발광 소자(252)의 제작 방법은, 제 1 내지 제 8의 8개의 스텝을 갖는다.
≪제 1 스텝≫
제 1 스텝은, 발광 소자의 전극(구체적으로는, 전극(101)을 구성하는 도전층(101a), 전극(103)을 구성하는 도전층(103a), 및 전극(104)을 구성하는 도전층(104a))을, 기판(200) 위에 형성하는 공정이다(도 7의 (A) 참조).
본 실시형태에서는, 기판(200) 위에 반사성의 도전층을 형성하고, 상기 도전층을 원하는 형상으로 가공함으로써, 도전층(101a), 도전층(103a), 및 도전층(104a)을 형성한다. 상기 반사성의 도전층으로서는, 알루미늄과 니켈과 란타넘의 합금막(Al-Ni-La막)을 사용한다. 이와 같이, 도전층(101a), 도전층(103a), 및 도전층(104a)을, 동일한 도전층을 가공하는 공정을 거쳐 형성함으로써, 제조 비용을 싸게 할 수 있어 적합하다.
또한, 제 1 스텝 앞에, 기판(200) 위에 복수의 트랜지스터를 형성해도 좋다. 또한, 상기 복수의 트랜지스터와, 도전층(101a), 도전층(103a), 및 도전층(104a)을 각각 전기적으로 접속시켜도 좋다.
≪제 2 스텝≫
제 2 스텝은, 전극(101)을 구성하는 도전층(101a) 위에 투명 도전층(101b_1)을, 전극(103)을 구성하는 도전층(103a) 위에 투명 도전층(103b_1)을, 전극(104)을 구성하는 도전층(104a) 위에 투명 도전층(104b_1)을 형성하는 공정이다(도 7의 (B) 참조).
본 실시형태에서는, 투명 도전층(101b_1), 투명 도전층(103b_1), 및 투명 도전층(104b_1)으로서 In-Ga-Zn 산화물을 사용하고, 그 조성은, In:Ga:Zn에서 1:3:6으로 한다. 이와 같이, Ga의 함유량을 In의 함유량 이상으로 함으로써, 도전층(101a)과 투명 도전층(101b_1)과, 도전층(103a)과 투명 도전층(103b_1)과, 도전층(104a)과 투명 도전층(104b_1)과의 사이의 전자의 수수 및 산소의 수수를 억제할 수 있고, 안정적인 전극(101), 전극(103), 및 전극(104)으로 할 수 있다.
또한, 투명 도전층(101b_1), 투명 도전층(103b_1), 또는 투명 도전층(104b_1)과 먼저 형성하는 트랜지스터의 채널 영역에 사용하는 산화물 반도체층에 같은 재료를 사용해도 좋다. 그렇게 함으로써, 성막하는 재료의 종류를 늘리지 않고, 투명 도전층(101b_1), 투명 도전층(103b_1), 또는 투명 도전층(104b_1)을 형성할 수 있고, 제조 비용을 싸게 할 수 있다. 그 경우, 투명 도전층(101b_1), 투명 도전층(103b_1), 또는 투명 도전층(104b_1)과, 트랜지스터의 채널 영역에 사용하는 산화물 반도체층에서, 성막 프로세스를 다른 프로세스로 하는 것이 적합하다.
≪제 3 스텝≫
제 3 스텝은, 발광 소자의 투명 도전층(구체적으로는, 전극(101)을 구성하는 투명 도전층(101b_2), 전극(103)을 구성하는 투명 도전층(103b_2), 및 전극(104)을 구성하는 투명 도전층(104b_2)을 형성하는 공정이다(도 7의 (C) 참조).
본 실시형태에서는, 투명 도전층(101b_1), 투명 도전층(103b_1), 투명 도전층(104b_1) 위에 각각, 투명 도전층(101b_2), 투명 도전층(103b_2), 및 투명 도전층(104b_2)을 형성하고, 상기 투명 도전층과, 제 2 스텝에서 형성한 투명 도전층을 원하는 형상으로 가공함으로써, 전극(101), 전극(103), 및 전극(104)을 형성한다. 상기의 투명 도전층(101b_2), 투명 도전층(103b_2), 및 투명 도전층(104b_2)으로서는, ITSO막을 사용한다.
또한, 투명 도전층(101b_2), 투명 도전층(103b_2), 및 투명 도전층(104b_2)의 형성 방법으로서는, 복수회에 나누어 형성해도 좋다. 복수회에 나누어 형성함으로써, 각 영역에서 적합한 마이크로캐비티 구조가 되는 막 두께로, 투명 도전층(101b_2), 투명 도전층(103b_2), 및 투명 도전층(104b_2)을 형성할 수 있다.
≪제 4 스텝≫
제 4 스텝은, 발광 소자의 각 전극의 단부를 덮는 격벽(140)을 형성하는 공정이다(도 7의 (D) 참조).
격벽(140)은 전극과 겹치도록 개구부를 갖는다. 상기 개구부에 의해 노출되는 투명 도전막 또는 산화물층이 발광 소자의 양극으로서 기능한다. 본 실시형태에서는, 격벽(140)으로서 폴리이미드 수지를 사용한다.
또한, 제 1 내지 제 4 스텝에서는, EL층(유기 화합물을 포함하는 층)을 손상시킬 우려가 없으므로, 다양한 성막 방법 및 미세 가공 기술을 적용할 수 있다. 본 실시형태에서는, 스퍼터링법을 사용하여 반사성의 도전층을 성막하고, 리소그래피법을 사용하여 상기 도전층을 패턴 형성하고, 그 후 드라이 에칭법 또는 웨트 에칭법을 사용하여 상기 도전층을 섬 형상으로 가공함으로써, 전극(101)을 구성하는 도전층(101a), 전극(103)을 구성하는 도전층(103a), 및 전극(104)을 구성하는 도전층(104a)을 형성한다. 그 후, 스퍼터링법을 사용하여 산화물층 및 투명 도전막을 성막하고, 리소그래피법을 사용하여 상기 산화물층 및 상기 투명 도전막에 패턴을 형성하고, 그 후 웨트 에칭법을 사용하여 상기 산화물층 및 상기 투명 도전막을 섬 형상으로 가공하여, 전극(101), 전극(103), 및 전극(104)을 형성한다.
≪제 5 스텝≫
제 5 스텝은, 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 발광층(121), 전자 수송층(113), 전자 주입층(114), 및 전하 발생층(115)을 형성하는 공정이다(도 8의 (A) 참조).
정공 주입층(111)으로서는, 정공 수송성 재료와 억셉터성 물질을 포함하는 재료를 공증착함으로써 형성할 수 있다. 또한, 공증착이란, 다른 복수의 물질을 각각 다른 증발원으로부터 동시에 증발시키는 증착법이다. 또한, 정공 수송층(112)으로서는, 정공 수송성 재료를 증착함으로써 형성할 수 있다.
발광층(121)으로서는, 녹색, 황록색, 황색, 오렌지색, 또는 적색 중에서 선택되는 적어도 어느 하나의 발광을 나타내는 제 2 화합물(발광 재료)을 증착함으로써 형성할 수 있다. 제 2 화합물로서는, 인광성의 유기 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 상기 인광성의 유기 화합물은, 단독으로 증착해도 좋지만, 다른 재료와 혼합하여 증착해도 좋다. 예를 들어, 인광성의 유기 화합물을 게스트 재료로 하고, 게스트 재료보다 여기 에너지가 큰 호스트 재료에 상기 게스트 재료를 분산하여 증착해도 좋다. 또한, 발광층(121)으로서, 발광층(121a) 및 발광층(121b)의 2층의 구성으로 하는 것이 적합하다. 그 경우, 발광층(121a) 및 발광층(121b)은 각각 서로 다른 발광색을 나타내는 발광 물질을 갖는 것이 바람직하다.
전자 수송층(113)으로서는, 전자 수송성이 높은 물질을 증착함으로써 형성할 수 있다. 또한, 전자 주입층(114)으로서는, 전자 주입성이 높은 물질을 증착함으로써 형성할 수 있다.
전하 발생층(115)으로서는, 정공 수송성 재료에 전자 수용체(억셉터)가 첨가된 재료, 또는 전자 수송성 재료에 전자 공여체(도너)가 첨가된 재료를 증착함으로써 형성할 수 있다.
≪제 6 스텝≫
제 6 스텝은, 정공 주입층(116), 정공 수송층(117), 발광층(122), 전자 수송층(118), 전자 주입층(119), 및 전극(102)을 형성하는 공정이다(도 8의 (B) 참조).
정공 주입층(116)으로서는, 앞서 기재한 정공 주입층(111)과 동일한 재료 및 동일한 방법으로 형성할 수 있다. 또한, 정공 수송층(117)으로서는, 앞서 기재한 정공 수송층(112)과 동일한 재료 및 동일한 방법으로 형성할 수 있다.
발광층(122)으로서는, 보라색, 청색, 또는 청록색 중에서 선택되는 적어도 어느 하나의 발광을 나타내는 제 1 화합물(발광 재료)을 증착함으로써 형성할 수 있다. 제 1 화합물로서는, 형광성의 유기 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 상기 형광성의 유기 화합물은, 단독으로 증착해도 좋지만, 다른 재료와 혼합하여 증착해도 좋다. 예를 들어, 형광성의 유기 화합물을 게스트 재료로 하고, 게스트 재료보다 여기 에너지가 큰 호스트 재료에 상기 게스트 재료를 분산하여 증착해도 좋다.
전자 수송층(118)으로서는, 전자 수송성이 높은 물질을 증착함으로써 형성할 수 있다. 또한, 전자 주입층(119)으로서는, 전자 주입성이 높은 물질을 증착함으로써 형성할 수 있다.
전극(102)으로서는, 반사성을 갖는 도전막과, 투광성을 갖는 도전막을 적층 함으로써 형성할 수 있다. 또한, 전극(102)으로서는, 단층 구조, 또는 적층 구조로 해도 좋다.
상기 공정을 거쳐, 전극(101), 전극(103), 및 전극(104) 위에, 각각 영역(222R), 영역(222G), 및 영역(222B)을 갖는 발광 소자가 기판(200) 위에 형성된다.
≪제 7 스텝≫
제 7 스텝은, 기판(220) 위에 차광층(223), 광학 소자(224R), 광학 소자(224G), 및 광학 소자(224B)를 형성하는 공정이다(도 8의 (C) 참조).
차광층(223)으로서는, 흑색 안료를 포함한 수지막을 원하는 영역에 형성한다. 그 후, 기판(220) 및 차광층(223) 위에, 광학 소자(224R), 광학 소자(224G), 및 광학 소자(224B)를 형성한다. 광학 소자(224R)로서는, 적색 안료를 포함한 수지막을 원하는 영역에 형성한다. 또한, 광학 소자(224G)로서는, 녹색 안료를 포함한 수지막을 원하는 영역에 형성한다. 또한, 광학 소자(224B)로서는, 청색 안료를 포함한 수지막을 원하는 영역에 형성한다.
≪제 8 스텝≫
제 8 스텝은, 기판(200) 위에 형성된 발광 소자와, 기판(220) 위에 형성된 차광층(223), 광학 소자(224R), 광학 소자(224G), 및 광학 소자(224B)를 접합하고, 밀봉재를 사용하여 밀봉하는 공정이다(도시되지 않음).
이상의 공정에 의해, 도 5의 (A)에 도시된 발광 소자(252)를 형성할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서, 본 발명의 일 형태에 대하여 기술하였다. 또는, 다른 실시형태에서, 본 발명의 일 형태에 대하여 기술한다. 다만, 본 발명의 일 형태는 이것들에 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 발명의 일 형태에서는, 전극(101)에서의 도전층(101a) 위에 접하는 투명 도전층(101b_1)에, In과 스태빌라이저 M(M은 Al, Si, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd 또는 Hf를 나타냄)을 갖는 경우의 예를 기재하였지만, 본 발명의 일 형태는 이것에 한정되지 않는다. 경우에 따라서는, 또는, 상황에 따라, 본 발명의 일 형태에서는, 예를 들어, 투명 도전층(101b_1)은, In 또는 M(M은 Al, Si, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd 또는 Hf를 나타냄)을 갖지 않아도 좋다. 또는, 예를 들어, 본 발명의 일 형태에서는, 전극(101)에서의 투명 도전층(101b_2)이 In을 갖는 경우의 예를 기재하였지만, 본 발명의 일 형태는 이것에 한정되지 않는다. 경우에 따라서는, 또는, 상황에 따라, 본 발명의 일 형태에서는, 예를 들어, 투명 도전층(101b_2)이 In을 갖지 않아도 좋다. 또는, 예를 들어, 본 발명의 일 형태에서는, 투명 도전층(101b_2)의 저항율이 투명 도전층(101b_1)의 저항율보다 낮고, 투명 도전층(101b_2)의 두께는 투명 도전층(101b_1)의 두께 이상인 경우의 예를 기재하였지만, 본 발명의 일 형태는 이것에 한정되지 않는다. 경우에 따라서는, 또는, 상황에 따라, 본 발명의 일 형태에서는, 예를 들어, 투명 도전층(101b_2)의 저항율이 투명 도전층(101b_1)의 저항율보다 낮지 않아도 좋다. 또한, 투명 도전층(101b_2)의 두께는 투명 도전층(101b_1)의 두께 이상이 아니라도 좋다. 또는, 예를 들어, 본 발명의 일 형태에서는, 스위칭을 수행하는 트랜지스터의 채널 영역에 사용하는 산화물 반도체층은, In과 M(M은 Al, Si, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd 또는 Hf를 나타냄)을 갖는 예를 기재하였지만, 본 발명의 일 형태는 이것에 한정되지 않는다. 경우에 따라서는, 또는, 상황에 따라, 본 발명의 일 형태에서는, 예를 들어, 산화물 반도체층은 In 또는 스태빌라이저 M(M은 Al, Si, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd 또는 Hf를 나타냄)을 갖지 않아도 좋다. 또는, 예를 들어, 본 발명의 일 형태에서는, 전극(101)에서의 도전층(101a)은 광을 반사하는 기능을 갖는 경우의 예를 기재하였지만, 본 발명의 일 형태에서는, 예를 들어, 도전층(101a)은 광을 반사하는 기능을 갖지 않아도 좋다. 또는, 경우에 따라서는, 또는, 상황에 따라, 본 발명의 일 형태에서는, 예를 들어, 전극(101)은 투명 도전층(101b_1)을 갖지 않아도 좋다.
이상, 본 실시형태는 다른 실시형태 또는 실시예와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 소자, 또는 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 사용할 수 있는 발광 소자의 발광 기구에 대하여, 도 9 내지 도 11을 사용하여 이하에서 설명한다.
도 9는 발광 소자(450)의 단면 모식도이다.
도 9에 도시된 발광 소자(450)는, 한 쌍의 전극(전극(401) 및 전극(402)) 사이에 EL층(400)이 끼인 구조이다. 또한, 발광 소자(450)에 있어서, 전극(401)이 양극으로서 기능하고, 전극(402)이 음극으로서 기능하는 것으로 설명하지만, 본 발명의 일 형태로서는 이것에 한정되는 것은 아니다.
또한, EL층(400)은, 발광층(413)과, 발광층(414)을 갖는다. 또한, 발광 소자(450)에서, EL층(400)으로서, 발광층(413) 및 발광층(414) 외에, 정공 주입층(411), 정공 수송층(412), 전자 수송층(415), 및 전자 주입층(416)이 도시되어 있는데, 이들 적층 구조는 일례이며, 발광 소자(450)에서의 EL층(400)의 구성은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, EL층(400)에서, 상기 각 층의 적층순을 바꾸어도 좋다. 또는, EL층(400)에서, 상기 각 층 이외의 기능층을 제공해도 좋다. 상기 기능층으로서는, 예를 들어, 캐리어(전자 또는 홀)를 주입하는 기능, 캐리어를 수송하는 기능, 캐리어를 억지하는 기능, 캐리어를 발생하는 기능을 갖는 구성으로 하면 좋다.
또한, 발광층(413)은 게스트 재료(421)와, 호스트 재료(422)를 갖는다. 또한, 발광층(414)은 게스트 재료(431)와, 유기 화합물(432)과, 유기 화합물(433)을 갖는다. 또한, 게스트 재료(421)가 형광 재료, 게스트 재료(431)가 인광 재료로 하여 이하에서 설명한다.
<발광층(413)의 발광 기구>
우선, 발광층(413)의 발광 기구에 대하여 이하에서 설명한다.
발광층(413)에서는, 캐리어의 재결합에 의해, 여기 상태가 형성된다. 게스트 재료(421)와 비교하여 호스트 재료(422)는 대량으로 존재하므로, 여기 상태는 거의 호스트 재료(422)의 여기 상태로서 존재한다. 캐리어의 재결합에 의해 생기는 일중항 여기 상태와 삼중항 여기 상태의 비(이하, 여기자 생성 확률)는 약 1:3이 된다.
먼저, 호스트 재료(422)의 T1 준위가 게스트 재료(421)의 T1 준위보다도 높은 경우에 대하여 이하에서 설명한다.
호스트 재료(422)의 삼중항 여기 에너지 준위로부터 게스트 재료(421)의 삼중항 여기 에너지 준위로 에너지 이동(삼중항 에너지 이동)이 생긴다. 하지만, 게스트 재료(421)가 형광 재료이기 때문에, 게스트 재료(421)가 삼중항 여기 상태일 때에는 가시광 영역에 발광을 부여하지 않는다. 따라서, 호스트 재료(422)의 삼중항 여기 상태의 에너지를 발광으로서 사용하는 것이 어렵다. 따라서, 호스트 재료(422)의 T1 준위가 게스트 재료(421)의 T1 준위보다도 높은 경우에서는, 주입한 캐리어 중, 약 25%를 초과한 양의 캐리어를 발광에 이용하는 것이 어렵다.
다음에, 발광층(413)에서의 호스트 재료(422)와, 게스트 재료(421)의 에너지 준위의 상관을 도 10의 (A)에 도시한다. 또한, 도 10의 (A)에서의 표기 및 부호는 이하와 같다.
·Host(422): 호스트 재료(422)
·Guest(421): 게스트 재료(421)(형광 재료)
·SFH: 호스트 재료(422)의 일중항 여기 상태가 가장 낮은 준위
·TFH: 호스트 재료(422)의 삼중항 여기 상태가 가장 낮은 준위
·SFG: 게스트 재료(421)(형광 재료)의 일중항 여기 상태가 가장 낮은 준위
·TFG: 게스트 재료(421)(형광 재료)의 삼중항 여기 상태가 가장 낮은 준위
도 10의 (A)에 도시된 바와 같이, 게스트 재료의 T1 준위(도 10의 (A)에서, TFG)가 호스트 재료의 T1 준위(도 10의 (A)에서, TFH)보다도 높은 구성이다.
또한, 도 10의 (A)에 도시된 바와 같이, 삼중항-삼중항 소멸(TTA: Triplet-Triplet Annihilation)에 의해, 삼중항 여기자끼리가 충돌함으로써, 그것들의 여기 에너지의 일부가 호스트 재료의 일중항 여기 상태가 가장 낮은 준위(SFH)로 변환된다. 호스트 재료의 일중항 여기 상태가 가장 낮은 준위(SFH)로부터는, 그것보다도 준위가 낮은 게스트 재료(형광 재료)의 일중항 여기 상태가 가장 낮은 준위(SFG)로 에너지 이동이 일어나(도 10의 (A) Route A 참조), 게스트 재료(형광 재료)가 발광 한다.
또한, 호스트 재료의 T1 준위가 게스트 재료의 T1 준위보다도 낮기 때문에, TFG는 실활하지 않고 TFH로 에너지 이동(도 10의 (A)에 도시된 Route B 참조)하고, TTA에 이용된다.
발광층(413)을 상술한 구성으로 함으로써, 발광층(413)의 게스트 재료(421)로부터의 발광을 효율적으로 얻는 것이 가능해진다.
<발광층(414)의 발광 기구>
다음에, 발광층(414)의 발광 기구에 대하여 이하에서 설명한다.
발광층(414)이 갖는 유기 화합물(432)과 유기 화합물(433)은 여기 착체(Exciplex라고도 함)를 형성한다. 유기 화합물(432) 또는 유기 화합물(433)의 어느 한쪽은, 발광층(414)의 호스트 재료로서 기능하고, 유기 화합물(432) 또는 유기 화합물(433)의 다른 한쪽은, 발광층(414)의 어시스트 재료로서 기능한다. 또한, 이하의 설명에서는, 유기 화합물(432)을 호스트 재료로서, 유기 화합물(433)을 어시스트 재료로서 설명한다.
유기 화합물(432)과 유기 화합물(433)의 조합은, 발광층(414)에서 여기 착체를 형성할 수 있는 조합이면 좋은데, 한쪽이 정공 수송성을 갖는 재료이고, 다른 한쪽이 전자 수송성을 갖는 재료인 것이 보다 바람직하다. 이 경우, 도너-억셉터형의 여기 상태를 형성하기 쉬워져, 효율적으로 여기 착체를 형성할 수 있게 된다. 또한, 정공 수송성을 갖는 재료와 전자 수송성을 갖는 재료의 조합에 의해, 유기 화합물(432)과 유기 화합물(433)의 조합을 구성할 경우, 그 혼합비에 의해 캐리어 밸런스를 용이하게 제어할 수 있다. 구체적으로는 정공 수송성을 갖는 재료:전자 수송성을 갖는 재료=1:9 내지 9:1(중량비)의 범위가 바람직하다. 또한, 상기 구성을 가짐으로써, 용이하게 캐리어 밸런스를 제어할 수 있으므로, 재결합 영역의 제어도 간편하게 수행할 수 있다.
발광층(414)에서의 유기 화합물(432)과, 유기 화합물(433)과, 게스트 재료(431)의 에너지 준위의 상관을 도 10의 (B)에 도시한다. 또한, 도 10의 (B)에서의 표기 및 부호는 이하와 같다.
·Host(432): 호스트 재료(유기 화합물(432))
·Assist(433): 어시스트 재료(유기 화합물(433))
·Guest(431): 게스트 재료(431)(인광 재료)
·Exciplex: 여기 착체(유기 화합물(432) 및 유기 화합물(433))
·SPH: 호스트 재료(유기 화합물(432))의 일중항 여기 상태가 가장 낮은 준위
·TPH: 호스트 재료(유기 화합물(432))의 삼중항 여기 상태가 가장 낮은 준위
·TPG: 게스트 재료(431)(인광 재료)의 삼중항 여기 상태가 가장 낮은 준위
·SE: 여기 착체의 일중항 여기 상태가 가장 낮은 준위
·TE: 여기 착체의 삼중항 여기 상태가 가장 낮은 준위
본 발명의 일 형태의 발광 소자에서는, 발광층(414)이 갖는 유기 화합물(432)과 유기 화합물(433)이 여기 착체를 형성한다. 여기 착체의 일중항 여기 상태가 가장 낮은 준위(SE)와 여기 착체의 삼중항 여기 상태가 가장 낮은 준위(TE)는 서로 인접하는 게 된다(도 10의 (B) Route C 참조).
여기 착체는 2종류의 물질로 이루어지는 여기 상태이며, 광 여기의 경우, 여기 상태가 된 하나의 물질이 또 한쪽의 기저 상태의 물질과 상호 작용함으로써 형성된다. 그리고, 광을 발함으로써 기저 상태가 되면, 여기 착체를 형성하고 있던 2종류의 물질은 또한 원래의 각각의 물질로서 행동한다. 전기 여기의 경우에는, 한쪽의 양이온 물질과 다른 쪽의 음이온 물질이 근접함으로써 여기 착체를 형성할 수 있다. 즉 전기 여기에 있어서는, 어느 쪽 물질에서도 여기 상태를 형성하지 않고 여기 착체를 형성할 수 있으므로, 구동 전압의 저감으로 이어진다. 그리고, 여기 착체의 (SE)와 (TE)의 양쪽의 에너지를, 게스트 재료(431)(인광 재료)의 삼중항 여기 상태가 가장 낮은 준위로 이동시켜서 발광을 얻을 수 있다(도 10의 (B) Route D 참조).
또한, 상기에 기재한 Route C 및 Route D의 과정을, 본 명세서 등에서 ExTET(Exciplex-Triplet Energy Transfer)라고 호칭하는 경우가 있다. 바꿔 말하면, 발광 소자(450)는 여기 착체로부터 게스트 재료(431)(인광 재료)로의 에너지 공여가 있다.
또한, 유기 화합물(432) 및 유기 화합물(433)은 한쪽이 홀을, 다른 쪽이 전자를 받고, 그것들의 유기 화합물이 근접함으로써 신속히 여기 착체를 형성한다. 또는, 한쪽이 여기 상태가 되면, 신속히 다른 쪽의 물질과 상호 작용함으로써 여기 착체를 형성한다. 따라서, 발광층(414)에서의 여기자의 대부분이 여기 착체로서 존재한다. 여기 착체는, 유기 화합물(432) 및 유기 화합물(433)의 어느 쪽보다도 밴드갭이 작아지기 때문에, 한쪽의 홀과 다른 쪽의 전자의 재결합으로부터 여기 착체가 형성됨으로써, 구동 전압을 내릴 수 있다.
발광층(414)을 상술한 구성으로 함으로써, 발광층(414)의 게스트 재료(431)(인광 재료)로부터의 발광을 효율적으로 얻는 것이 가능해진다.
<발광층(413)과 발광층(414)의 발광 기구>
발광층(413) 및 발광층(414)의 각각의 발광 기구에 대하여 상기 설명했지만, 발광 소자(450)에 나타나 있는 바와 같이, 발광층(413)과 발광층(414)이 서로 접하는 구성을 갖는 경우, 발광층(413)과 발광층(414)의 계면에 있어서, 여기 착체로부터 발광층(413)의 호스트 재료(422)로의 에너지 이동(특히 삼중항 여기 준위의 에너지 이동)이 일어났다고 해도, 발광층(413)에서 상기 삼중항 여기 에너지를 발광으로 변환할 수 있다.
또한, 발광층(413)의 호스트 재료(422)의 T1 준위가, 발광층(414)이 갖는 유기 화합물(432) 및 유기 화합물(433)의 T1 준위보다도 낮으면 바람직하다. 또한, 발광층(413)에 있어서, 호스트 재료(422)의 S1 준위가 게스트 재료(421)(형광 재료)의 S1 준위보다도 높고, 또한, 호스트 재료(422)의 T1 준위가 게스트 재료(421)(형광 재료)의 T1 준위보다도 낮으면 바람직하다.
구체적으로는, 발광층(413)에 TTA를 사용하고, 발광층(414)에 ExTET를 사용하는 경우의 에너지 준위의 상관을 도 11에 도시한다. 또한, 도 11에서의 표기 및 부호는 이하와 같다.
·Fluorescence EML: 형광 발광층(발광층(413))
·Phosphorescence EML: 인광 발광층(발광층(414))
·SFH: 호스트 재료(422)의 일중항 여기 상태가 가장 낮은 준위
·TFH: 호스트 재료(422)의 삼중항 여기 상태가 가장 낮은 준위
·SFG: 게스트 재료(421)(형광 재료)의 일중항 여기 상태가 가장 낮은 준위
·TFG: 게스트 재료(421)(형광 재료)의 삼중항 여기 상태가 가장 낮은 준위
·SPH: 호스트 재료(유기 화합물(432))의 일중항 여기 상태가 가장 낮은 준위
·TPH: 호스트 재료(유기 화합물(432))의 삼중항 여기 상태가 가장 낮은 준위
·TPG: 게스트 재료(431)(인광 재료)의 삼중항 여기 상태가 가장 낮은 준위
·SE: 여기 착체의 일중항 여기 상태가 가장 낮은 준위
·TE: 여기 착체의 삼중항 여기 상태가 가장 낮은 준위
도 11에 도시된 바와 같이, 여기 착체는 여기 상태에서밖에 존재하지 않기 때문에, 여기 착체와 여기 착체 사이의 여기자 확산은 발생하기 어렵다. 또한, 여기 착체의 여기 준위(SE, TE)는, 발광층(414)의 유기 화합물(432)(즉, 인광 재료의 호스트 재료)의 여기 준위(SPH, TPH)보다도 낮으므로, 여기 착체로부터 유기 화합물(432)로의 에너지의 확산도 발생하지 않는다. 즉, 인광 발광층(발광층(414)) 내에서, 여기 착체의 여기자 확산 거리는 짧기 때문에, 인광 발광층(발광층(414))의 효율을 유지하는 것이 가능해진다. 또한, 형광 발광층(발광층(413))과 인광 발광층(발광층(414))의 계면에 있어서, 인광 발광층(발광층(414))의 여기 착체의 삼중항 여기 에너지의 일부가, 형광 발광층(발광층(413))으로 확산하였다고 해도, 그 확산에 의해 생긴 형광 발광층(발광층(413))의 삼중항 여기 에너지는, TTA를 통해서 발광되기 때문에, 에너지 손실을 저감하는 것이 가능해진다.
이상과 같이, 발광 소자(450)는 발광층(414)에 ExTET를 이용하고, 또한 발광층(413)에 TTA를 이용함으로써, 에너지 손실이 저감되므로, 높은 발광 효율의 발광 소자로 할 수 있다. 또한, 발광 소자(450)에 나타나 있는 바와 같이 발광층(413)과 발광층(414)이 서로 접하는 구성으로 할 경우, 상기 에너지 손실이 저감되는 동시에, EL층(400)의 층수를 저감시킬 수 있다. 따라서, 제조 비용이 적은 발광 소자로 할 수 있다.
또한, 발광층(413)과 발광층(414)은 서로 접해 있지 않은 구성이라도 좋다. 이 경우, 발광층(414) 중에서 생성하는, 유기 화합물(432) 또는 게스트 재료(431)(인광 재료)의 여기 상태로부터 발광층(413) 중의 호스트 재료(422), 또는 게스트 재료(421)(형광 재료)로의, 덱스터 기구에 의한 에너지 이동(특히 삼중항 에너지 이동)을 방지할 수 있다. 따라서, 발광층(413)과 발광층(414) 사이에 제공하는 층은 수nm 정도의 두께가 있으면 좋다.
발광층(413)과 발광층(414) 사이에 제공하는 층은 단일의 재료로 구성되어 있어도 좋지만, 정공 수송성 재료와 전자 수송성 재료의 양자가 포함되어 있어도 좋다. 단일의 재료로 구성하는 경우, 바이폴라성 재료를 사용해도 좋다. 여기에서 바이폴라성 재료란, 전자와 정공의 이동도의 비가 100 이하인 재료를 가리킨다. 또한, 정공 수송성 재료 또는 전자 수송성 재료 등을 사용해도 좋다. 또는, 그 중의 적어도 하나는, 발광층(414)의 호스트 재료(유기 화합물(432))와 동일한 재료 에서 형성해도 좋다. 이로써, 발광 소자의 제작이 용이해지고, 또한, 구동 전압이 저감된다. 또한, 정공 수송성 재료와 전자 수송성 재료로 여기 착체를 형성해도 좋고, 이것에 의해 여기자의 확산을 효과적으로 방지할 수 있다. 구체적으로는, 발광층(414)의 호스트 재료(유기 화합물(432)) 또는 게스트 재료(431)(인광 재료)의 여기 상태로부터, 발광층(413)의 호스트 재료(422) 또는 게스트 재료(421)(형광 재료)로의 에너지 이동을 방지할 수 있다.
또한, 발광 소자(450)에서는, 캐리어의 재결합 영역은 어느 정도의 분포를 갖고 형성되는 것이 바람직하다. 따라서, 발광층(413) 또는 발광층(414)에 있어서, 적당한 캐리어 트랩성이 있는 것이 바람직하고, 특히, 발광층(414)이 갖는 게스트 재료(431)(인광 재료)가 전자 트랩성을 갖고 있는 것이 바람직하다. 또는, 발광층(413)이 갖는 게스트 재료(421)(형광 재료)가 정공 트랩성을 갖고 있는 것이 바람직하다.
또한, 발광층(413)으로부터의 발광이, 발광층(414)으로부터의 발광보다도 단파장 측에 발광의 피크를 갖는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 단파장의 발광을 나타내는 인광 재료를 사용한 발광 소자는 휘도 열화가 빠른 경향이 있다. 그래서, 단파장의 발광을 형광 발광으로 함으로써, 휘도 열화가 작은 발광 소자를 제공할 수 있다.
또한, 발광층(413)과 발광층(414)으로 다른 발광 파장의 광을 얻음으로써, 다색 발광의 소자로 할 수 있다. 이 경우, 발광 스펙트럼은 다른 발광 피크를 갖는 발광이 합성된 광이 되기 때문에, 적어도 2개의 극대값을 갖는 발광 스펙트럼이 된다.
또한, 상기의 구성은 백색 발광을 얻기 위해서도 적합하다. 발광층(413)과 발광층(414)의 광을 서로 보색의 관계로 함으로써, 백색 발광을 얻을 수 있다.
또한, 발광층(413)에 발광 파장이 다른 복수의 발광 물질을 사용함으로써, 삼원색이나, 4색 이상의 발광색으로 이루어진 연색성(演色性;color rendering property)이 높은 백색 발광을 얻을 수도 있다. 이 경우, 발광층(413)을 층상으로 더욱 분할하고, 상기 분할한 층마다 다른 발광 재료를 함유시키도록 하여도 좋다.
따라서, 상기의 구성과 실시형태 1에서 기재된 전극 구조를 조합함으로써, 높은 발광 효율을 갖는 발광 소자를 제작할 수 있다. 즉, 전극(401)은, 도전층(401a) 및 도전층(401b)을 갖고, 도전층(401b)은 투명 도전층(401b_1) 및 투명 도전층(401b_2)을 가짐으로써, 반사율이 높고, 도전성이 우수한, 안정한 전극이 된다. 따라서, 높은 발광 효율을 갖는 발광 소자를 제작할 수 있다.
또한, 실시형태 1에서 기재한, 복수의 다른 전극 구조를 부화소에 갖는 발광 소자에, 상기 구성을 사용함으로써, 전극(401)과 전극(402)을 갖는 발광 소자에서는, 발광층(413) 또는 발광층(414)의 한쪽의 발광 강도가 강하고, 전극(401)과는 다른 전극 구조를 갖는 전극과 전극(402)을 갖는 발광 소자에서는, 발광층(413) 또는 발광층(414)의 다른 쪽의 발광 강도가 강해질 수 있다. 즉, 본 발명의 일 형태의 전극을 사용함으로써, EL층을 구분하여 형성하지 않고, 각 부화소로부터 다른 발광색을 추출할 수 있다. 따라서, 광의 이용 효율이 좋은 표시 장치를, 수율을 낮추지 않고 제작할 수 있다. 즉, 소비 전력이 낮은 표시 장치를 제작할 수 있다. 또한, 표시 장치의 제조 비용을 저감할 수 있다.
다음에, 발광층(413) 및 발광층(414)에 사용할 수 있는 재료에 대하여 이하에서 설명한다.
<발광층(413)에 사용할 수 있는 재료>
발광층(413) 중에서는, 호스트 재료(422)가 중량비로 가장 많이 존재하고, 게스트 재료(421)(형광 재료)는, 호스트 재료(422) 중에 분산된다. 호스트 재료(422)의 S1 준위는 게스트 재료(421)(형광 재료)의 S1 준위보다도 높고, 호스트 재료(422)의 T1 준위는 게스트 재료(421)(형광 재료)의 T1 준위보다도 낮은 것이 바람직하다.
호스트 재료(422)로서, 안트라센 유도체, 벤즈안트라센 유도체, 또는 테트라센 유도체가 바람직하다. 이들 유도체는 S1 준위가 높고, T1 준위가 낮기 때문이다. 구체적으로는, 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭: PCzPA), 3-[4-(1-나프틸)-페닐]-9-페닐-9H-카르바졸(약칭: PCPN), 9-[4-(10-페닐-9-안트라세닐)페닐]-9H-카르바졸(약칭: CzPA), 7-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-7H-디벤조[c,g]카르바졸(약칭:cgDBCzPA), 6-[3-(9,10-디페닐-2-안트릴)페닐]-벤조[b]나프토[1,2-d]푸란(약칭: 2mBnfPPA), 9-페닐-10-{4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)비페닐-4'-일}안트라센(약칭: FLPPA), 9-[4-(7-벤조[a]안트라센)페닐]-9H-카르바졸(약칭: 7CzPaBA) 등을 들 수 있다. 또는, 5,12-디페닐테트라센, 5,12-비스(비페닐-2-일)테트라센 등을 들 수 있다.
게스트 재료(421)(형광 재료)로서는, 피렌 유도체, 안트라센 유도체, 트리페닐렌 유도체, 플루오렌 유도체, 카르바졸 유도체, 디벤조티오펜 유도체, 디벤조푸란 유도체, 디벤조퀴녹살린 유도체, 퀴녹살린 유도체, 피리딘 유도체, 피리미딘 유도체, 페난트렌 유도체, 나프탈렌 유도체 등을 들 수 있다. 특히 피렌 유도체는 발광 양자수율이 높으므로 바람직하다. 피렌 유도체의 구체예로서는, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]피렌-1,6-디아민(약칭: 1,6mMemFLPAPrn), N,N'-디페닐-N,N'-비스[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]피렌-1,6-디아민(약칭: 1,6FLPAPrn), N,N'-비스(디벤조푸란-2-일)-N,N'-디페닐피렌-1,6-디아민(약칭: 1,6FrAPrn), N,N'-비스(디벤조티오펜-2-일)-N,N'-디페닐피렌-1,6-디아민(약칭: 1,6ThAPrn) 등을 들 수 있다.
<발광층(414)에 사용할 수 있는 재료>
발광층(414) 중에서는, 호스트 재료(유기 화합물(432))가 중량비로 가장 많이 존재하고, 게스트 재료(431)(인광 재료)는 호스트 재료(유기 화합물(432)) 중에 분산된다. 발광층(414)의 호스트 재료(유기 화합물(432))의 T1 준위는, 발광층(413)의 게스트 재료(421)(형광 재료)의 T1 준위보다도 높은 것이 바람직하고, 발광층(414)의 게스트 재료(431)(인광 재료)의 T1 준위보다도 높은 것이 바람직하다.
호스트 재료(유기 화합물(432))로서는, 아연이나 알루미늄계 금속 착체 외에, 옥사디아졸 유도체, 트리아졸 유도체, 벤조이미다졸 유도체, 퀴녹살린 유도체, 디벤조퀴녹살린 유도체, 디벤조티오펜 유도체, 디벤조푸란 유도체, 피리미딘 유도체, 트리아진 유도체, 피리딘 유도체, 비피리딘 유도체, 페난트롤린 유도체 등을 들 수 있다. 다른 예로서는, 방향족 아민이나 카르바졸 유도체 등을 들 수 있다.
게스트 재료(431)(인광 재료)로서는, 이리듐, 로듐, 또는 백금계의 유기 금속 착체, 또는 금속 착체를 들 수 있고, 그 중에서도 유기 이리듐 착체, 예를 들어 이리듐계 오르토 메탈 착체가 바람직하다. 오르토 메탈화하는 배위자로서는 4H-트리아졸 배위자, 1H-트리아졸 배위자, 이미다졸 배위자, 피리딘 배위자, 피리미딘 배위자, 피라진 배위자, 또는 이소퀴놀린 배위자 등을 들 수 있다. 금속 착체로서는, 포르피린 배위자를 갖는 백금 착체 등을 들 수 있다.
유기 화합물(433)(어시스트 재료)로서는, 유기 화합물(432)과 여기 착체를 형성할 수 있는 조합으로 한다. 이 경우, 여기 착체의 발광 피크가 인광 재료의 삼중항 MLCT(Metal to Ligand Charge Transfer) 전이의 흡수대, 보다 구체적으로는, 가장 장파장 측의 흡수대와 겹치도록 유기 화합물(432), 유기 화합물(433), 및 게스트 재료(431)(인광 재료)를 선택하는 것이 바람직하다. 이로써, 발광 효율이 비약적으로 향상된 발광 소자로 할 수 있다. 단, 인광 재료 대신에 열 활성화 지연 형광(Thermally activated delayed fluorescence: TADF) 재료를 사용할 경우에서는, 가장 장파장 측의 흡수대는 일중항의 흡수대인 것이 바람직하다.
발광층(414)에 포함되는 발광 재료로서는, 삼중항 여기 에너지를 발광으로 변환할 수 있는 재료이면 좋다. 상기 삼중항 여기 에너지를 발광으로 변환할 수 있는 재료로서는, 인광 재료 이외에, TADF 재료를 들 수 있다. 따라서, 인광 재료라고 기재한 부분에 관해서는, TADF 재료라고 바꿔 읽어도 상관없다. 또한, TADF 재료란, 삼중항 여기 상태를 아주 적은 열 에너지에 의해 일중항 여기 상태로 업컨버트(up-convert)(역항간 교차)가 가능하여, 일중항 여기 상태로부터의 발광(형광)을 효율적으로 나타내는 재료이다. 또한, 열 활성화 지연 형광을 효율적으로 얻을 수 있는 조건으로서는, 삼중항 여기 준위와 일중항 여기 준위의 에너지차가 바람직하게는 0eV 이상 0.2eV 이하, 더욱 바람직하게는 0eV 이상 0.1eV 이하인 것을 들 수 있다.
또한, 발광층(413)에 포함되는 발광 재료와 발광층(414)에 포함되는 발광 재료의 발광색에 한정은 없고, 같아도 달라도 좋다. 각각으로부터 얻어지는 발광이 혼합되어 소자 밖으로 추출되므로, 예를 들어 양자의 발광색이 서로 보색 관계에 있는 경우, 발광 소자는 백색의 광을 부여할 수 있다. 발광 소자의 신뢰성을 고려하면, 발광층(413)에 포함되는 발광 재료의 발광 피크 파장은 발광층(414)에 포함되는 발광 재료의 그것보다도 짧은 것이 바람직하다.
또한, 발광층(413) 및 발광층(414)은 증착법(진공 증착법을 포함한다), 잉크젯법, 도포법, 그라비아 인쇄 등의 방법으로 형성할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 기재된 구성은, 다른 실시형태 또는 실시예에 기재된 구성과 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 대하여, 도 12 내지 도 16을 사용하여 설명한다.
<표시 장치의 구성예 1>
도 12의 (A)는 표시 장치(600)를 도시한 상면도, 도 12의 (B)는 도 12의 (A)의 일점 쇄선 A-B, 및 일점 쇄선 C-D로 절단한 단면도이다. 표시 장치(600)는 구동 회로부(신호선 구동 회로부(601), 및 주사선 구동 회로부(603)), 및 화소부(602)를 갖는다. 또한, 신호선 구동 회로부(601), 주사선 구동 회로부(603), 및 화소부(602)는 발광 소자의 발광을 제어하는 기능을 갖는다.
또한, 표시 장치(600)는, 소자 기판(610)과, 밀봉 기판(604)과, 씰재(605)와, 씰재(605)로 둘러싸인 영역(607)과, 리드 배선(608)과, FPC(609)를 갖는다.
또한, 리드 배선(608)은, 신호선 구동 회로부(601) 및 주사선 구동 회로부(603)에 입력되는 신호를 전송하기 위한 배선이고, 외부 입력 단자가 되는 FPC(609)로부터 비디오 신호, 클록 신호, 스타트 신호, 리셋 신호 등을 받는다. 또한, 여기에서는 FPC(609)밖에 도시되어 있지 않지만, FPC(609)에는 프린트 배선 기판(PＷB: Printed Wirinｇ Board)이 장착되어 있어도 좋다.
또한, 신호선 구동 회로부(601)는, N채널형의 트랜지스터(623)와 P채널형의 트랜지스터(624)를 조합한 CMOS 회로가 형성된다. 또한, 신호선 구동 회로부(601) 또는 주사선 구동 회로부(603)는, 다양한 CMOS 회로, PMOS 회로, 또는 NMOS 회로를 사용할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는 구동 회로부를 형성한 드라이버와 화소를 기판의 동일한 표면 위에 제공한 표시 장치를 기재하지만, 반드시 그럴 필요는 없고, 구동 회로부를 기판 위가 아니라 외부에 형성할 수도 있다.
또한, 화소부(602)는 스위칭용의 트랜지스터(611)와, 전류 제어용의 트랜지스터(612)와, 전류 제어용의 트랜지스터(612)의 드레인에 전기적으로 접속된 하부 전극(613)을 갖는다. 또한, 하부 전극(613)의 단부를 덮어 격벽(614)이 형성되어 있다. 격벽(614)으로서는 포지티브형의 감광성 아크릴 수지막을 사용할 수 있다.
또한, 피복성을 양호한 것이라고 하기 위해서, 격벽(614)의 상단부 또는 하단부에 곡률을 갖는 곡면이 형성되도록 한다. 예를 들어, 격벽(614)의 재료로서 포지티브형의 감광성 아크릴을 사용한 경우, 격벽(614)의 상단부에만 곡률 반경(0.2㎛ 이상 3㎛ 이하)을 갖는 곡면을 갖게 하는 것이 바람직하다. 또한, 격벽(614)으로서, 네거티브형의 감광성 수지, 또는 포지티브형의 감광성 수지 중 어느 것도 사용할 수 있다.
또한, 트랜지스터(트랜지스터(611, 612, 623, 624))의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 스태거형의 트랜지스터를 사용해도 좋다. 또한, 트랜지스터의 극성에 대해서도 특별히 한정은 없고, N채널형 및 P채널형의 트랜지스터를 갖는 구조, 및 N채널형의 트랜지스터 또는 P채널형의 트랜지스터 중 어느 한쪽만으로 이루어진 구조를 사용해도 좋다. 또한, 트랜지스터에 사용되는 반도체막의 결정성에 대해서도 특별히 한정은 없다. 예를 들어, 비정질 반도체막, 결정성 반도체막을 사용할 수 있다. 또한, 반도체 재료로서는, 14족의 반도체(예를 들어, 실리콘을 갖는 반도체 등), 화합물 반도체(산화물 반도체를 포함함), 유기 반도체 등을 사용할 수 있다. 트랜지스터로서는, 예를 들어, 에너지 갭이 2eV 이상, 바람직하게는 2.5eV 이상, 더욱 바람직하게는 3eV 이상의 산화물 반도체를 사용함으로써 트랜지스터의 오프 전류를 저감할 수 있어서 바람직하다. 상기 산화물 반도체로서는, In-Ga 산화물, In-M-Zn 산화물(M은, Al, Ga, Y, Zr, La, Ce, Sn, Hf, 또는 Nd를 나타냄) 등을 들 수 있다.
또한, 상기 트랜지스터에 있어서, 트랜지스터의 채널 영역을 갖는 산화물 반도체층과, 하부 전극(613)을 구성하는 투명 도전층에 같은 원소를 갖는 산화물을 사용하는 것이 적합하다. 즉, 트랜지스터의 채널 영역에 사용하는 산화물 반도체층에는, In과, 스태빌라이저 M(M은 Al, Si, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd 또는 Hf를 나타냄)을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 상기 산화물 반도체층과 상기 투명 도전층에서 같은 재료를 사용하는 것이 특히 바람직하다.
하부 전극(613) 위에는 EL층(616) 및 상부 전극(617)이 각각 형성되어 있다. 또한, 하부 전극(613)은 양극으로서 기능하고, 상부 전극(617)은 음극으로서 기능한다.
또한, EL층(616)은, 증착 마스크를 사용한 증착법, 잉크젯법, 스핀 코트법 등의 다양한 방법으로 형성된다. 또한, EL층(616)을 구성하는 기타 재료로서는, 저분자 화합물, 또는 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머를 포함함)이라도 좋다.
또한, 하부 전극(613), EL층(616), 및 상부 전극(617)에 의해 발광 소자(618)가 형성된다. 발광 소자(618)는 실시형태 1의 구성을 갖는 발광 소자이다. 또한, 화소부는 복수의 발광 소자가 형성되는 경우, 실시형태 1에 기재된 발광 소자와, 그 이외의 구성을 갖는 발광 소자의 양쪽이 포함되어 있어도 좋다.
또한, 씰재(605)로 밀봉 기판(604)을 소자 기판(610)과 접합함으로써, 소자 기판(610), 밀봉 기판(604), 및 씰재(605)로 둘러싸인 영역(607)에 발광 소자(618)가 구비된 구조가 되어 있다. 또한, 영역(607)에는 충전재가 충전되어 있고, 불활성 기체(질소나 아르곤 등)가 충전되는 경우 외에, 씰재(605)에 사용할 수 있는 자외선 경화 수지 또는 열 경화 수지로 충전되는 경우도 있고, 예를 들어, PVC(폴리비닐 클로라이드)계 수지, 아크릴계 수지, 폴리이미드계 수지, 에폭시계 수지, 실리콘계 수지, PVB(폴리비닐 부티랄)계 수지, 또는 EVA(에틸렌 비닐 아세테이트)계 수지를 사용할 수 있다. 밀봉 기판에는 오목부를 형성하고, 거기에 건조재를 제공하면 수분의 영향에 의한 열화를 억제할 수 있어, 바람직한 구성이다.
또한, 발광 소자(618)와 서로 겹치도록, 광학 소자(621)가 밀봉 기판(604)의 아래쪽에 제공된다. 또한, 밀봉 기판(604)의 아래쪽에는 차광층(622)이 제공된다. 광학 소자(621) 및 차광층(622)으로서는 각각, 실시형태 1에 기재된 광학 소자 및 차광층과 동일한 구성으로 하면 좋다.
또한, 씰재(605)에는 에폭시계 수지나 유리 프릿(glass frit)을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 이들 재료는 가능한 한 수분이나 산소를 투과하기 어려운 재료인 것이 바람직하다. 또한, 밀봉 기판(604)에 사용하는 재료로서 유리 기판이나 석영 기판 외에, FRP(Fiber Reinforced Plastics), PVF(폴리비닐 플로라이드), 폴리에스테르 또는 아크릴 등으로 이루어진 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
이상과 같이 하여, 실시형태 1에 기재된 발광 소자 및 광학 소자를 갖는 표시 장치를 얻을 수 있다.
<표시 장치의 구성예 2>
다음에, 표시 장치의 다른 일례에 대하여, 도 13의 (A) 및 (B)와 도 14를 사용하여 설명한다. 또한, 도 13의 (A) 및 (B)와 도 14는 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 단면도이다.
도 13의 (A)에는 기판(1001), 하지(下地) 절연막(1002), 게이트 절연막(1003), 게이트 전극(1006, 1007, 1008), 제 1 층간 절연막(1020), 제 2 층간 절연막(1021), 주변부(1042), 화소부(1040), 구동 회로부(1041), 발광 소자의 하부 전극(1024R, 1024G, 1024B), 격벽(1025), EL층(1028), 발광 소자의 상부 전극(1026), 밀봉층(1029), 밀봉 기판(1031), 씰재(1032) 등이 도시되어 있다.
또한, 도 13의 (A)에서는, 광학 소자의 일례로서, 착색층(적색의 착색층(1034R), 녹색의 착색층(1034G), 및 청색의 착색층(1034B))을 투명한 기재(1033)에 제공하고 있다. 또한, 차광층(1035)을 추가로 제공해도 좋다. 착색층 및 차광층이 제공된 투명한 기재(1033)는 위치 맞춤하여 기판(1001)에 고정한다. 또한, 착색층 및 차광층은 오버코트층(1036)으로 덮여 있다. 또한, 도 13의 (A)에서는, 착색층을 투과하는 광은 적, 녹, 청이 되므로, 3색의 화소로 영상을 표현할 수 있다.
도 13의 (B)에서는, 광학 소자의 일례로서, 착색층(적색의 착색층(1034R), 녹색의 착색층(1034G), 청색의 착색층(1034B))을 게이트 절연막(1003)과 제 1 층간 절연막(1020) 사이에 형성하는 예를 도시하고 있다. 이와 같이, 착색층은 기판(1001)과 밀봉 기판(1031) 사이에 제공되어 있어도 좋다.
도 14에서는, 광학 소자의 일례로서, 착색층(적색의 착색층(1034R), 녹색의 착색층(1034G), 청색의 착색층(1034B))을 제 1 층간 절연막(1020)과 제 2 층간 절연막(1021) 사이에 형성하는 예를 도시하고 있다. 이와 같이, 착색층은 기판(1001)과 밀봉 기판(1031) 사이에 제공되어 있어도 좋다.
또한, 이상에 설명한 표시 장치에서는, 트랜지스터가 형성되어 있는 기판(1001) 측에 광을 추출하는 구조(보텀 에미션형)의 표시 장치로 하였지만, 밀봉 기판(1031) 측에 발광을 추출하는 구조(탑 에미션형)의 표시 장치로 해도 좋다.
<표시 장치의 구성예 3>
탑 에미션형의 표시 장치의 단면도의 일례를 도 15 및 도 16에 도시한다. 도 15 및 도 16은 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 설명하는 단면도이고, 도 13의 (A) 및 (B)와 도 14에 도시된 구동 회로부(1041), 주변부(1042) 등을 생략하여 예시하고 있다.
이 경우, 기판(1001)은 광을 통과시키지 않는 기판을 사용할 수 있다. 트랜지스터와 발광 소자의 양극을 접속하는 접속 전극을 제작할 때까지는, 보텀 에미션형의 표시 장치와 동일하게 형성한다. 그 후, 전극(1022)을 덮도록, 제 3 층간 절연막(1037)을 형성한다. 이 절연막은 평탄화의 역할을 담당하고 있어도 좋다. 제 3 층간 절연막(1037)은 제 2 층간 절연막과 동일한 재료 이외에, 다른 여러 가지 재료를 사용하여 형성할 수 있다.
발광 소자의 하부 전극(1024R, 1024G, 1024B)은 여기에서는 양극으로 하지만, 음극이라도 상관없다. 또한, 도 15와 같은 탑 에미션형의 표시 장치인 경우, 하부 전극(1024R, 1024G, 1024B)을 반사 전극으로 하는 것이 바람직하다. 하부 전극(1024R, 1024G, 1024B), 및 EL층(1028)의 구성은, 각각 실시형태 1의 전극(101), 전극(103), 전극(104), 및 EL층(100)의 구성과 동일하게 할 수 있다. 즉, 하부 전극(1024R, 1024G, 1024B)은, 광을 반사하는 기능을 갖는 제 1 도전층과, 제 1 도전층 위의 제 2 도전층을 갖고, 제 2 도전층은, 제 1 도전층 위의 제 1 투명 도전층과, 제 1 투명 도전층 위의 제 2 투명 도전층을 갖는 구성으로 하는 것이 적합하다. 또한, EL층(1028) 위에 상부 전극(1026)이 제공된다. 상부 전극(1026)을 반투과·반반사 전극으로 함으로써, 하부 전극(1024R, 1024G, 1024B)과 상부 전극(1026) 사이에서 마이크로캐비티 구조를 형성하고, 특정 파장에서의 광 강도를 증가시키면 바람직하다.
도 15와 같은 탑 에미션의 구조에서는, 착색층(적색의 착색층(1034R), 녹색의 착색층(1034G), 및 청색의 착색층(1034B))을 제공한 밀봉 기판(1031)으로 밀봉할 수 있다. 밀봉 기판(1031)에는 화소와 화소 사이에 위치하도록 차광층(1035)을 제공해도 좋다. 또한, 밀봉 기판(1031)은 투광성을 갖는 기판을 사용하면 적합하다.
또한, 도 15에서는, 복수의 발광 소자와, 상기 복수의 발광 소자에 각각 착색층을 제공하는 구성을 예시했지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 16에 도시된 바와 같이, 녹색의 착색층을 제공하지 않고, 적색의 착색층(1034R) 및 청색의 착색층(1034B)을 제공하여, 적, 녹, 청의 3색으로 풀 컬러 표시를 수행하는 구성으로 해도 좋다. 도 15에 도시된 바와 같이, 발광 소자와, 상기 발광 소자에 각각 착색층을 제공하는 구성으로 한 경우, 외광 반사를 억제할 수 있다는 효과를 나타낸다. 한편으로, 도 16에 도시된 바와 같이, 발광 소자와, 녹색의 착색층을 제공하지 않고, 적색의 착색층, 및 청색의 착색층을 제공하는 구성으로 한 경우, 녹색의 발광 소자로부터 사출된 광의 에너지 손실이 적기 때문에, 소비 전력을 낮게 할 수 있다는 효과를 나타낸다.
또한, 본 실시형태에 기재된 구성은 다른 실시형태나 본 실시형태 중의 다른 구성, 또는 실시예에 기재된 구성과 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 갖는 표시 장치에 대하여, 도 17 내지 도 19를 사용하여 설명한다.
또한, 도 17의 (A)는 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 설명하는 블록도이고, 도 17의 (B)는 본 발명의 일 형태의 표시 장치가 갖는 화소 회로를 설명하는 회로도이다.
<표시 장치에 관한 설명>
도 17의 (A)에 도시된 표시 장치는, 표시 소자의 화소를 갖는 영역(이하, 화소부(802)라고 함)과, 화소부(802)의 바깥 측에 배치되고, 화소를 구동하기 위한 회로를 갖는 회로부(이하, 구동 회로부(804)라고 함)와, 소자의 보호 기능을 갖는 회로(이하, 보호 회로(806)라고 함)와, 단자부(807)를 갖는다. 또한, 보호 회로(806)는 제공하지 않는 구성으로 해도 좋다.
구동 회로부(804)의 일부 또는 전부는 화소부(802)와 동일 기판 위에 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이로써, 부품수나 단자수를 감소시킬 수 있다. 구동 회로부(804)의 일부 또는 전부가, 화소부(802)와 동일 기판 위에 형성되어 있지 않은 경우에는, 구동 회로부(804)의 일부 또는 전부는, COG나 TAB(Tape Automated Bonding)에 의해 실장할 수 있다.
화소부(802)는 X행(X는 2 이상의 자연수) Y열(Y는 2 이상의 자연수)에 배치된 복수의 표시 소자를 구동하기 위한 회로(이하, 화소 회로(801)라고 함)를 갖고, 구동 회로부(804)는, 화소를 선택하는 신호(주사 신호)를 출력하는 회로(이하, 주사선 구동 회로(804a)라고 함), 화소의 표시 소자를 구동하기 위한 신호(데이터 신호)를 공급하기 위한 회로(이하, 신호선 구동 회로(804b)) 등의 구동 회로를 갖는다.
주사선 구동 회로(804a)는 시프트 레지스터 등을 갖는다. 주사선 구동 회로(804a)는, 단자부(807)를 통하여 시프트 레지스터를 구동하기 위한 신호가 입력되고, 신호를 출력한다. 예를 들어, 주사선 구동 회로(804a)는, 스타트 펄스 신호, 클록 신호 등이 입력되고, 펄스 신호를 출력한다. 주사선 구동 회로(804a)는, 주사 신호가 공급되는 배선(이하, 주사선(GL_1) 내지 주사선(GL_X)이라고 함)의 전위를 제어하는 기능을 갖는다. 또한, 주사선 구동 회로(804a)를 복수 제공하고, 복수의 주사선 구동 회로(804a)에 의해, 주사선(GL_1) 내지 주사선(GL_X)을 분할하여 제어해도 좋다. 또는, 주사선 구동 회로(804a)는, 초기화 신호를 공급할 수 있는 기능을 갖는다. 단, 이것에 한정되지 않고, 주사선 구동 회로(804a)는 별도의 신호를 공급하는 것도 가능하다.
신호선 구동 회로(804b)는 시프트 레지스터 등을 갖는다. 신호선 구동 회로(804b)는 단자부(807)를 통하여, 시프트 레지스터를 구동하기 위한 신호 외에, 데이터 신호의 바탕이 되는 신호(화상 신호)가 입력된다. 신호선 구동 회로(804b)는, 화상 신호를 바탕으로 화소 회로(801)에 기록하는 데이터 신호를 생성하는 기능을 갖는다. 또한, 신호선 구동 회로(804b)는, 스타트 펄스, 클록 신호 등이 입력되어 얻어지는 펄스 신호에 따라, 데이터 신호의 출력을 제어하는 기능을 갖는다. 또한, 신호선 구동 회로(804b)는, 데이터 신호가 공급되는 배선(이하, 데이터선(DL_1) 내지 데이터선(DL_Y)이라고 함)의 전위를 제어하는 기능을 갖는다. 또는, 신호선 구동 회로(804b)는 초기화 신호를 공급할 수 있는 기능을 갖는다. 단, 이것에 한정되지 않고, 신호선 구동 회로(804b)는 별도의 신호를 공급하는 것도 가능하다.
신호선 구동 회로(804b)는 예를 들어 복수의 아날로그 스위치 등을 사용하여 구성된다. 신호선 구동 회로(804b)는, 복수의 아날로그 스위치를 순차 온 상태로 함으로써, 화상 신호를 시분할한 신호를 데이터 신호로서 출력할 수 있다. 또한, 시프트 레지스터 등을 사용하여 신호선 구동 회로(804b)를 구성해도 좋다.
복수의 화소 회로(801)의 각각은, 주사 신호가 공급되는 복수의 주사선(GL) 중 하나를 통하여 펄스 신호가 입력되고, 데이터 신호가 공급되는 복수의 데이터선(DL) 중 하나를 통하여 데이터 신호가 입력된다. 또한, 복수의 화소 회로(801)의 각각은, 주사선 구동 회로(804a)에 의해 데이터 신호의 데이터의 기록 및 유지가 제어된다. 예를 들어, m행 n열째의 화소 회로(801)는 주사선(GL_m)(m은 X 이하의 자연수)을 통하여 주사선 구동 회로(804a)로부터 펄스 신호가 입력되고, 주사선(GL_m)의 전위에 따라 데이터선(DL_n)(n은 Y 이하의 자연수)을 통하여 신호선 구동 회로(804b)로부터 데이터 신호가 입력된다.
도 17의 (A)에 도시된 보호 회로(806)는 예를 들어, 주사선 구동 회로(804a)와 화소 회로(801) 사이의 배선인 주사선(GL)에 접속된다. 또는, 보호 회로(806)는 신호선 구동 회로(804b)와 화소 회로(801) 사이의 배선인 데이터선(DL)에 접속된다. 또는, 보호 회로(806)는 주사선 구동 회로(804a)와 단자부(807) 사이의 배선에 접속할 수 있다. 또는, 보호 회로(806)는 신호선 구동 회로(804b)와 단자부(807) 사이의 배선에 접속할 수 있다. 또한, 단자부(807)는, 외부의 회로로부터 표시 장치에 전원 및 제어 신호, 및 화상 신호를 입력하기 위한 단자가 제공된 부분을 말한다.
보호 회로(806)는, 자신이 접속하는 배선에 일정한 범위 외의 전위가 공급되었을 때에, 상기 배선과 다른 배선을 도통 상태로 하는 회로이다.
도 17의 (A)에 도시된 바와 같이, 화소부(802)와 구동 회로부(804)에 각각 보호 회로(806)를 제공함으로써, ESD(Electro Static Discharge: 정전기 방전) 등에 의해 발생하는 과전류에 대한 표시 장치의 내성을 높일 수 있다. 단, 보호 회로(806)의 구성은 이것에 한정되지 않고, 예를 들어, 주사선 구동 회로(804a)에 보호 회로(806)를 접속한 구성, 또는 신호선 구동 회로(804b)에 보호 회로(806)를 접속한 구성으로 할 수도 있다. 또는, 단자부(807)에 보호 회로(806)를 접속한 구성으로 할 수도 있다.
또한, 도 17의 (A)에서는, 주사선 구동 회로(804a)와 신호선 구동 회로(804b)에 의해 구동 회로부(804)를 형성하고 있는 예를 도시하고 있지만, 이 구성에 한정되지 않는다. 예를 들어, 주사선 구동 회로(804a)만을 형성하고, 별도 준비된 신호선 구동 회로가 형성된 기판(예를 들어, 단결정 반도체막, 다결정 반도체막으로 형성된 구동 회로 기판)을 실장하는 구성으로 하여도 좋다.
<화소 회로의 구성예>
도 17의 (A)에 도시된 복수의 화소 회로(801)는, 예를 들어, 도 17의 (B)에 도시된 구성으로 할 수 있다.
도 17의 (B)에 도시된 화소 회로(801)는, 트랜지스터(852), 트랜지스터(854)와, 용량 소자(862)와, 발광 소자(872)를 갖는다.
트랜지스터(852)의 소스 전극 및 드레인 전극의 한쪽은 데이터 신호가 공급되는 배선(이하, 데이터선(DL_n))에 전기적으로 접속된다. 또한, 트랜지스터(852)의 게이트 전극은 게이트 신호가 공급되는 배선(주사선(GL_m))에 전기적으로 접속된다.
트랜지스터(852)는 데이터 신호의 데이터의 기록을 제어하는 기능을 갖는다.
용량 소자(862)의 한 쌍의 전극의 한쪽은, 전위가 공급되는 배선(이하, 전위공급선(VL_a)이라고 함)에 전기적으로 접속되고, 다른 쪽은, 트랜지스터(852)의 소스 전극 및 드레인 전극의 다른 쪽에 전기적으로 접속된다.
용량 소자(862)는, 기록된 데이터를 유지하는 유지 용량으로서의 기능을 갖는다.
트랜지스터(854)의 소스 전극 및 드레인 전극의 한쪽은, 전위 공급선(VL_a)에 전기적으로 접속된다. 또한, 트랜지스터(854)의 게이트 전극은 트랜지스터(852)의 소스 전극 및 드레인 전극의 다른 쪽에 전기적으로 접속된다.
발광 소자(872)의 애노드 및 캐소드의 한쪽은 전위 공급선(VL_b)에 전기적으로 접속되고, 다른 쪽은 트랜지스터(854)의 소스 전극 및 드레인 전극의 다른 쪽에 전기적으로 접속된다.
발광 소자(872)로서는, 실시형태 1 및 실시형태 2에서 기재된 발광 소자를 사용할 수 있다.
또한, 전위 공급선(VL_a) 및 전위 공급선(VL_b)의 한쪽에는 고전원 전위(VDD)가 공급되고, 다른 쪽에는 저전원 전위(VSS)가 공급된다.
도 17의 (B)의 화소 회로(801)를 갖는 표시 장치에서는, 예를 들어, 도 17의 (A)에 도시된 주사선 구동 회로(804a)에 의해 각 행의 화소 회로(801)를 순차 선택하고, 트랜지스터(852)를 온 상태로 하여 데이터 신호의 데이터를 기록한다.
데이터가 기록된 화소 회로(801)는 트랜지스터(852)가 오프 상태가 됨으로써 유지 상태가 된다. 또한, 기록된 데이터 신호의 전위에 따라 트랜지스터(854)의 소스 전극과 드레인 전극 사이에 흐르는 전류량이 제어되고, 발광 소자(872)는 흐르는 전류량에 따른 휘도로 발광한다. 이것을 행마다 순차 수행함으로써 화상을 표시할 수 있다.
또한, 화소 회로에, 트랜지스터의 임계값 전압 등의 변동의 영향을 보정하는 기능을 갖게 해도 좋다. 도 18의 (A) 및 (B)와 도 19의 (A) 및 (B)에 화소 회로의 일례를 도시한다.
도 18의 (A)에 도시된 화소 회로는, 6개의 트랜지스터(트랜지스터(303_1) 내지 트랜지스터(303_6))와, 용량 소자(304)와, 발광 소자(305)를 갖는다. 또한, 도 18의 (A)에 도시된 화소 회로에는, 배선(301_1) 내지 배선(301_5), 및 배선(302_1) 및 배선(302_2)이 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 트랜지스터(303_1) 내지 트랜지스터(303_6)에 대해서는, 예를 들어 P채널형의 트랜지스터를 사용할 수 있다.
도 18의 (B)에 도시된 화소 회로는, 도 18의 (A)에 도시된 화소 회로에, 트랜지스터(303_7)를 추가한 구성이다. 또한, 도 18의 (B)에 도시된 화소 회로에는, 배선(301_6) 및 배선(301_7)이 전기적으로 접속되어 있다. 여기에서, 배선(301_5)과 배선(301_6)은 각각 전기적으로 접속되어 있어도 좋다. 또한, 트랜지스터(303_7)에 대해서는, 예를 들어 P채널형의 트랜지스터를 사용할 수 있다.
도 19의 (A)에 도시된 화소 회로는, 6개의 트랜지스터(트랜지스터(308_1) 내지 트랜지스터(308_6))와, 용량 소자(304)와, 발광 소자(305)를 갖는다. 또한, 도 19의 (A)에 도시된 화소 회로에는, 배선(306_1) 내지 배선(306_3), 및 배선(307_1) 내지 배선(307_3)이 전기적으로 접속되어 있다. 여기에서 배선(306_1)과 배선(306_3)은 각각 전기적으로 접속되어 있어도 좋다. 또한, 트랜지스터(308_1) 내지 트랜지스터(308_6)에 대해서는, 예를 들어 P채널형의 트랜지스터를 사용할 수 있다.
도 19의 (B)에 도시된 화소 회로는, 2개의 트랜지스터(트랜지스터(309_1) 및 트랜지스터(309_2))와, 2개의 용량 소자(용량 소자(304_1) 및 용량 소자(304_2))와, 발광 소자(305)를 갖는다. 또한, 도 19의 (B)에 도시된 화소 회로에는, 배선(311_1) 내지 배선(311_3), 배선(312_1), 및 배선(312_2)이 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 도 19의 (B)에 도시된 화소 회로의 구성으로 함으로써, 예를 들어, 전압 입력-전류 구동 방식(CVCC 방식이라고도 함)으로 할 수 있다. 또한, 트랜지스터(309_1) 및 트랜지스터(309_2)에 대해서는, 예를 들어 P채널형의 트랜지스터를 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태의 발광 소자는, 표시 장치의 화소에 능동 소자를 갖는 액티브 매트릭스 방식, 또는, 표시 장치의 화소에 능동 소자를 갖지 않는 패시브 매트릭스 방식의 각각의 방식에 적용할 수 있다.
액티브 매트릭스 방식에서는, 능동 소자(액티브 소자, 비선형 소자)로서, 트랜지스터뿐만 아니라, 여러 가지 능동 소자(액티브 소자, 비선형 소자)를 사용할 수 있다. 예를 들어, MIM(Metal Insulator Metal), 또는 TFD(Thin Film Diode) 등을 사용하는 것도 가능하다. 이들 소자는 제조 공정이 적기 때문에, 제조 비용의 저감, 또는 제조 수율의 향상을 도모할 수 있다. 또는, 이들 소자는 소자의 사이즈가 작기 때문에, 개구율을 향상시킬 수 있고, 저소비 전력화나 고휘도화를 도모할 수 있다.
액티브 매트릭스 방식 이외의 것으로서, 능동 소자(액티브 소자, 비선형 소자)를 사용하지 않는 패시브 매트릭스형을 사용하는 것도 가능하다. 능동 소자(액티브 소자, 비선형 소자)를 사용하지 않아서, 제조 공정이 적기 때문에, 제조 비용의 저감, 또는 수율의 향상을 도모할 수 있다. 또는, 능동 소자(액티브 소자, 비선형 소자)를 사용하지 않기 때문에, 개구율을 향상시킬 수 있고, 저소비 전력화, 또는 고휘도화 등을 도모할 수 있다.
본 실시형태에 기재된 구성은, 다른 실시형태 또는 실시예에 기재된 구성과 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
(실시형태 5)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 갖는 표시 장치, 및 상기 표시 장치에 입력 장치를 부착한 전자 기기에 대하여, 도 20 내지 도 24를 사용하여 설명한다.
<터치 패널에 관한 설명 1>
또한, 본 실시형태에서, 전자 기기의 일례로서, 표시 장치와 입력 장치를 합친 터치 패널(2000)에 대하여 설명한다. 또한, 입력 장치의 일례로서, 터치 센서를 사용하는 경우에 대하여 설명한다.
도 20의 (A) 및 (B)는 터치 패널(2000)의 사시도이다. 또한, 도 20의 (A) 및 (B)에서, 명료화를 위해, 터치 패널(2000)의 대표적인 구성 요소를 도시하였다.
터치 패널(2000)은 표시 장치(2501)와 터치 센서(2595)를 갖는다(도 20의 (B) 참조). 또한, 터치 패널(2000)은 기판(2510), 기판(2570), 및 기판(2590)을 갖는다. 또한, 기판(2510), 기판(2570), 및 기판(2590)은 전부 가요성을 갖는다. 단, 기판(2510), 기판(2570), 및 기판(2590)의 어느 하나 또는 전부가 가요성을 갖지 않는 구성으로 해도 좋다.
표시 장치(2501)는, 기판(2510) 위에 복수의 화소 및 상기 화소에 신호를 공급할 수 있는 복수의 배선(2511)을 갖는다. 복수의 배선(2511)은, 기판(2510)의 외주부에까지 리드(lead)되어, 그 일부가 단자(2519)를 구성하고 있다. 단자(2519)는 FPC(2509(1))와 전기적으로 접속한다. 또한, 복수의 배선(2511)은 신호선 구동 회로(2503s(1))로부터의 신호를 복수의 화소에 공급할 수 있다.
기판(2590)은, 터치 센서(2595)와, 터치 센서(2595)와 전기적으로 접속하는 복수의 배선(2598)을 갖는다. 복수의 배선(2598)은, 기판(2590)의 외주부에 리드되어, 그 일부는 단자를 구성한다. 그리고, 상기 단자는 FPC(2509(2))와 전기적으로 접속된다. 또한, 도 20의 (B)에서는 명료화를 위해, 기판(2590)의 이면 측(기판(2510)과 대향하는 면 측)에 제공되는 터치 센서(2595)의 전극이나 배선 등을 실선으로 도시하고 있다.
터치 센서(2595)로서, 예를 들어 정전 용량 방식의 터치 센서를 적용할 수 있다. 정전 용량 방식으로서는, 표면형 정전 용량 방식, 투영형 정전 용량 방식 등이 있다.
투영형 정전 용량 방식으로서는, 주로 구동 방식의 차이로부터 자기 용량 방식, 상호 용량 방식 등이 있다. 상호 용량 방식을 사용하면 동시 다점 검출이 가능해지므로 바람직하다.
또한, 도 20의 (B)에 도시된 터치 센서(2595)는 투영형 정전 용량 방식의 터치 센서를 적용한 구성이다.
또한, 터치 센서(2595)에는, 손가락 등의 검지 대상의 근접 또는 접촉을 검지할 수 있는, 다양한 센서를 적용할 수 있다.
투영형 정전 용량 방식의 터치 센서(2595)는 전극(2591)과 전극(2592)을 갖는다. 전극(2591)은, 복수의 배선(2598) 중 어느 하나와 전기적으로 접속하고, 전극(2592)은 복수의 배선(2598) 중 다른 하나와 전기적으로 접속한다.
전극(2592)은, 도 20의 (A) 및 (B)에 도시된 바와 같이, 한 방향에 반복 배치된 복수의 사변형이 각부(角部)에서 접속되는 형상을 갖는다.
전극(2591)은 사변형이고, 전극(2592)이 연장되는 방향과 교차하는 방향에 반복 배치되어 있다.
배선(2594)은, 전극(2592)을 사이에 끼운 2개의 전극(2591)과 전기적으로 접속한다. 이때, 전극(2592)과 배선(2594)의 교차부의 면적이 가능한 한 작아지는 형상이 바람직하다. 이로써, 전극이 제공되어 있지 않은 영역의 면적을 저감할 수 있고, 투과율의 편차를 저감할 수 있다. 그 결과, 터치 센서(2595)를 투과하는 광의 휘도의 편차를 저감할 수 있다.
또한, 전극(2591) 및 전극(2592)의 형상은 이것에 한정되지 않고, 여러 가지 형상을 취할 수 있다. 예를 들어, 복수의 전극(2591)을 가능한 한 틈이 생기지 않도록 배치하고, 절연층을 개재하여 전극(2592)을, 전극(2591)과 겹치지 않는 영역이 생기도록 이간하여 복수 제공하는 구성으로 해도 좋다. 이때, 인접하는 2개의 전극(2592) 사이에, 이것들과는 전기적으로 절연된 더미 전극을 제공하면, 투과율이 다른 영역의 면적을 저감할 수 있어서 바람직하다.
<표시 장치에 관한 설명>
다음에, 도 21의 (A)를 사용하여 표시 장치(2501)의 상세에 대하여 설명한다. 도 21의 (A)는 도 20의 (B)에 도시된 일점 쇄선 X1-X2 간의 단면도에 상당한다.
표시 장치(2501)는 매트릭스상으로 배치된 복수의 화소를 갖는다. 상기 화소는 표시 소자와, 상기 표시 소자를 구동하는 화소 회로를 갖는다.
이하의 설명에서는, 백색의 광을 사출하는 발광 소자를 표시 소자에 적용하는 경우에 대하여 설명하지만, 표시 소자는 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 인접하는 화소마다 사출하는 광의 색이 다르도록, 발광색이 다른 발광 소자를 적용해도 좋다.
기판(2510) 및 기판(2570)으로서는, 예를 들어, 수증기의 투과율이 1×10-5g·m-2·day-1 이하, 바람직하게는 1×10-6g·m-2·day-1 이하인 가요성을 갖는 재료를 적합하게 사용할 수 있다. 또는, 기판(2510)의 열 팽창율과 기판(2570)의 열 팽창율이 대략 같은 재료를 사용하면 적합하다. 예를 들어, 선 팽창률이 1×10-3/K 이하, 바람직하게는 5×10-5/K 이하, 보다 바람직하게는 1×10-5/K 이하인 재료를 적합하게 사용할 수 있다.
또한, 기판(2510)은, 발광 소자로의 불순물의 확산을 방지하는 절연층(2510a)과, 가요성 기판(2510b)과, 절연층(2510a) 및 가요성 기판(2510b)을 접합하는 접착층(2510c)을 갖는 적층체이다. 또한, 기판(2570)은, 발광 소자로의 불순물의 확산을 방지하는 절연층(2570a)과, 가요성 기판(2570b)과, 절연층(2570a) 및 가요성 기판(2570b)을 접합하는 접착층(2570c)을 갖는 적층체이다.
접착층(2510c) 및 접착층(2570c)으로서는 예를 들어, 폴리에스테르, 폴리올레핀, 폴리아마이드(나일론, 아라미드 등), 폴리이미드, 폴리카보네이트, 아크릴 수지, 폴리우레탄, 또는 에폭시 수지를 사용할 수 있다. 또는, 실리콘 등의 실록산 결합을 갖는 수지를 포함하는 재료를 사용할 수 있다.
또한, 기판(2510)과 기판(2570) 사이에 밀봉층(2560)을 갖는다. 밀봉층(2560)은 공기보다 큰 굴절율을 가지면 바람직하다. 또한, 도 21의 (A)에 도시된 바와 같이, 밀봉층(2560) 측에 광을 추출하는 경우에는, 밀봉층(2560)은 광학적인 접합층을 겸할 수 있다.
또한, 밀봉층(2560)의 외주부에 씰재를 형성해도 좋다. 상기 씰재를 사용함으로써, 기판(2510), 기판(2570), 밀봉층(2560), 및 씰재로 둘러싸인 영역에 발광 소자(2550R)를 갖는 구성으로 할 수 있다. 또한, 밀봉층(2560)으로서, 불활성 기체(질소나 아르곤 등)를 충전해도 좋다. 또한, 상기 불활성 기체 내에 건조재를 제공하여, 수분 등을 흡착시키는 구성으로 해도 좋다. 또한, 자외선 경화 수지 또는 열 경화 수지를 충전해도 좋다. 또한, 상술한 씰재로서는 예를 들어, 에폭시계 수지나 유리 프릿을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 씰재에 사용하는 재료로서는, 수분이나 산소를 투과하지 않는 재료를 사용하면 적합하다.
또한, 표시 장치(2501)는 화소(2502R)를 갖는다. 또한, 화소(2502R)는 발광 모듈(2580R)을 갖는다.
화소(2502R)는 발광 소자(2550R)와, 발광 소자(2550R)에 전력을 공급할 수 있는 트랜지스터(2502t)를 갖는다. 또한, 트랜지스터(2502t)는 화소 회로의 일부로서 기능한다. 또한, 발광 모듈(2580R)은 발광 소자(2550R)와 착색층(2567R)을 갖는다.
발광 소자(2550R)는, 하부 전극과, 상부 전극과, 하부 전극과 상부 전극 사이에 EL층을 갖는다. 발광 소자(2550R)로서, 예를 들어, 실시형태 1 및 실시형태 2에 기재된 발광 소자를 적용할 수 있다.
또한, 하부 전극과 상부 전극 사이에서 마이크로캐비티 구조를 형성하고, 특정 파장에서의 광 강도를 증가시켜도 좋다.
또한, 밀봉층(2560)이 광을 추출하는 측에 제공되어 있는 경우, 밀봉층(2560)은 발광 소자(2550R)와 착색층(2567R)에 접한다.
착색층(2567R)은 발광 소자(2550R)와 겹치는 위치에 있다. 이로써, 발광 소자(2550R)가 발하는 광의 일부는 착색층(2567R)을 투과하여, 도면 중에 도시된 화살표 방향의 발광 모듈(2580R)의 외부로 사출된다.
또한, 표시 장치(2501)에는, 광을 사출하는 방향에 차광층(2567BM)이 제공된다. 차광층(2567BM)은 착색층(2567R)을 둘러싸도록 제공되어 있다.
착색층(2567R)으로서는, 특정한 파장대역의 광을 투과하는 기능을 갖고 있으면 좋고, 예를 들어, 적색의 파장대역의 광을 투과하는 컬러 필터, 녹색의 파장대역의 광을 투과하는 컬러 필터, 청색의 파장대역의 광을 투과하는 컬러 필터, 황색의 파장대역의 광을 투과하는 컬러 필터 등을 사용할 수 있다. 각 컬러 필터는, 다양한 재료를 사용하여, 인쇄법, 잉크젯법, 포토리소그래피 기술을 이용한 에칭 방법 등으로 형성할 수 있다.
또한, 표시 장치(2501)에는 절연층(2521)이 제공된다. 절연층(2521)은 트랜지스터(2502t)를 덮는다. 또한, 절연층(2521)은 화소 회로에 기인하는 요철을 평탄화하기 위한 기능을 갖는다. 또한, 절연층(2521)에 불순물의 확산을 억제할 수 있는 기능을 부여해도 좋다. 이로써, 불순물의 확산에 의한 트랜지스터(2502t) 등의 신뢰성의 저하를 억제할 수 있다.
또한, 발광 소자(2550R)는 절연층(2521)의 위쪽에 형성된다. 또한, 발광 소자(2550R)가 갖는 하부 전극에는, 상기 하부 전극의 단부에 겹치는 격벽(2528)이 제공된다. 또한, 기판(2510)과 기판(2570)의 간격을 제어하는 스페이서를 격벽(2528) 위에 형성해도 좋다.
주사선 구동 회로(2503g(1))는 트랜지스터(2503t)와 용량 소자(2503c)를 갖는다. 또한, 구동 회로를 화소 회로와 동일한 공정으로 동일 기판 위에 형성할 수 있다.
또한, 기판(2510) 위에는 신호를 공급할 수 있는 배선(2511)이 제공된다. 또한, 배선(2511) 위에는 단자(2519)가 제공된다. 또한, 단자(2519)에는 FPC(2509(1))가 전기적으로 접속된다. 또한, FPC(2509(1))는 비디오 신호, 클록 신호, 스타트 신호, 리셋 신호 등을 공급하는 기능을 갖는다. 또한, FPC(2509(1))에는 프린트 배선 기판(PＷB)이 장착되어 있어도 좋다.
또한, 표시 장치(2501)에는, 여러 가지 구조의 트랜지스터를 적용할 수 있다. 도 21의 (A)에서는, 보텀 게이트형의 트랜지스터를 적용할 경우에 대하여 예시하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어, 도 21의 (B)에 도시된, 탑 게이트형의 트랜지스터를 표시 장치(2501)에 적용하는 구성으로 해도 좋다.
또한, 트랜지스터(2502t) 및 트랜지스터(2503t)의 극성에 대해서는, 특별히 한정은 없고, N채널형 및 P채널형의 트랜지스터를 갖는 구조, N채널형의 트랜지스터 또는 P채널형의 트랜지스터 중 어느 한쪽만으로 이루어진 구조를 사용하여도 좋다. 또한, 트랜지스터(2502t) 및 트랜지스터(2503t)에 사용되는 반도체막의 결정성에 대해서도 특별히 한정은 없다. 예를 들어, 비정질 반도체막, 결정성 반도체막을 사용할 수 있다. 또한, 반도체 재료로서는, 13족의 반도체(예를 들어, 갈륨을 갖는 반도체), 14족의 반도체(예를 들어, 실리콘을 갖는 반도체), 화합물 반도체(산화물 반도체를 포함함), 유기 반도체 등을 사용할 수 있다. 트랜지스터(2502t) 및 트랜지스터(2503t) 중 어느 한쪽 또는 양쪽에, 에너지 갭이 2eV 이상, 바람직하게는 2.5eV 이상, 더욱 바람직하게는 3eV 이상의 산화물 반도체를 사용함으로써 트랜지스터의 오프 전류를 저감할 수 있어 바람직하다. 상기 산화물 반도체로서는, In-Ga 산화물, In-M-Zn 산화물(M은, Al, Ga, Y, Zr, La, Ce, Sn, Hf, 또는 Nd를 나타냄) 등을 들 수 있다.
<터치 센서에 관한 설명>
다음에, 도 21의 (C)를 사용하여, 터치 센서(2595)의 상세에 대하여 설명한다. 도 21의 (C)는, 도 20의 (B)에 도시된 일점 쇄선 X3-X4 간의 단면도에 상당한다.
터치 센서(2595)는, 기판(2590) 위에 엇갈려서 배치된 전극(2591) 및 전극(2592)과, 전극(2591) 및 전극(2592)을 덮는 절연층(2593)과, 서로 이웃하는 전극(2591)을 전기적으로 접속하는 배선(2594)을 갖는다.
전극(2591) 및 전극(2592)은 투광성을 갖는 도전 재료를 사용하여 형성한다. 투광성을 갖는 도전성 재료로서는, 산화 인듐, 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 산화 아연, 갈륨을 첨가한 산화 아연 등의 도전성 산화물을 사용할 수 있다. 또한, 그래핀을 포함하는 막을 사용할 수도 있다. 그래핀을 포함하는 막은, 예를 들어 막 형상으로 형성된 산화 그래핀을 포함하는 막을 환원하여 형성할 수 있다. 환원하는 방법으로서는, 열을 가하는 방법 등을 들 수 있다.
예를 들어, 투광성을 갖는 도전성 재료를 기판(2590) 위에 스퍼터링법에 의해 성막한 후, 포토리소그래피법 등의 여러 가지 패턴 형성 기술에 의해 불필요한 부분을 제거하여, 전극(2591) 및 전극(2592)을 형성할 수 있다.
또한, 절연층(2593)에 사용하는 재료로서는, 예를 들어, 아크릴, 에폭시 등의 수지, 실록산 결합을 갖는 수지 외에, 산화 실리콘, 산화질화 실리콘, 산화 알루미늄 등의 무기 절연 재료를 사용할 수도 있다.
또한, 전극(2591)에 달하는 개구가 절연층(2593)에 제공되고, 배선(2594)이 인접하는 전극(2591)과 전기적으로 접속한다. 투광성의 도전성 재료는, 터치 패널의 개구율을 높일 수 있으므로, 배선(2594)에 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 전극(2591) 및 전극(2592)보다 도전성이 높은 재료는, 전기 저항을 저감할 수 있으므로 배선(2594)에 적합하게 사용할 수 있다.
전극(2592)은 한 방향으로 연장되고, 복수의 전극(2592)이 스트라이프 형상으로 제공되어 있다. 또한, 배선(2594)은 전극(2592)과 교차하여 제공되어 있다.
한 쌍의 전극(2591)이 1개의 전극(2592)을 사이에 끼워 제공된다. 또한, 배선(2594)은 한 쌍의 전극(2591)을 전기적으로 접속하고 있다.
또한, 복수의 전극(2591)은, 1개의 전극(2592)과 반드시 직교하는 방향에 배치될 필요는 없고, 0도보다 크고 90도 미만의 각도를 이루도록 배치되어도 좋다.
또한, 배선(2598)은, 전극(2591) 또는 전극(2592)과 전기적으로 접속된다. 또한, 배선(2598)의 일부는 단자로서 기능한다. 배선(2598)으로서는, 예를 들어, 알루미늄, 금, 백금, 은, 니켈, 타이타늄, 텅스텐, 크로뮴, 몰리브데넘, 철, 코발트, 구리, 또는 팔라듐 등의 금속 재료나, 상기 금속 재료를 포함하는 합금 재료를 사용할 수 있다.
또한, 절연층(2593) 및 배선(2594)을 덮는 절연층을 제공하여, 터치 센서(2595)를 보호해도 좋다.
또한, 접속층(2599)은 배선(2598)과 FPC(2509(2))를 전기적으로 접속시킨다.
접속층(2599)으로서는, 이방성 도전 필름(ACF: Anisotropic Conductive Film)이나, 이방성 도전 페이스트(ACP: Anisotropic Conductive Paste) 등을 사용할 수 있다.
<터치 패널에 관한 설명 2>
다음에, 도 22의 (A)를 사용하여 터치 패널(2000)의 상세에 대하여 설명한다. 도 22의 (A)는, 도 20의 (A)에 도시된 일점 쇄선 X5-X6 간의 단면도에 상당한다.
도 22의 (A)에 도시된 터치 패널(2000)은, 도 21의 (A)에서 설명한 표시 장치(2501)와, 도 21의 (C)에서 설명한 터치 센서(2595)를 접합한 구성이다.
또한, 도 22의 (A)에 도시된 터치 패널(2000)은, 도 21의 (A) 및 도 21의 (C)에서 설명한 구성 외에, 접착층(2597)과 반사 방지층(2567p)을 갖는다.
접착층(2597)은 배선(2594)과 접하여 제공된다. 또한, 접착층(2597)은, 터치 센서(2595)가 표시 장치(2501)에 겹치도록, 기판(2590)을 기판(2570)에 접합하고 있다. 또한, 접착층(2597)은 투광성을 가지면 바람직하다. 또한, 접착층(2597)으로서는, 열 경화성 수지, 또는 자외선 경화 수지를 사용할 수 있다. 예를 들어, 아크릴계 수지, 우레탄계 수지, 에폭시계 수지, 또는 실록산계 수지를 사용할 수 있다.
반사 방지층(2567p)은 화소에 겹치는 위치에 제공된다. 반사 방지층(2567p)으로서, 예를 들어 원편광판을 사용할 수 있다.
다음에, 도 22의 (A)에 도시된 구성과 다른 구성의 터치 패널에 대하여, 도 22의 (B)를 사용하여 설명한다.
도 22의 (B)는 터치 패널(2001)의 단면도이다. 도 22의 (B)에 도시된 터치 패널(2001)은, 도 22의 (A)에 도시된 터치 패널(2000)과, 표시 장치(2501)에 대한 터치 센서(2595)의 위치가 다르다. 여기에서는 다른 구성에 대하여 상세하게 설명하고, 동일한 구성을 사용할 수 있는 부분은 터치 패널(2000)의 설명을 원용한다.
착색층(2567R)은 발광 소자(2550R)와 겹치는 위치에 있다. 또한, 도 22의 (B)에 도시된 발광 소자(2550R)는, 트랜지스터(2502t)가 제공되어 있는 측에 광을 사출한다. 이로써, 발광 소자(2550R)가 발하는 광의 일부는 착색층(2567R)을 투과하고, 도면 중에 도시된 화살표 방향의 발광 모듈(2580R)의 외부로 사출된다.
또한, 터치 센서(2595)는, 표시 장치(2501)의 기판(2510) 측에 제공되어 있다.
접착층(2597)은 기판(2510)과 기판(2590) 사이에 있고, 표시 장치(2501)와 터치 센서(2595)를 접합한다.
도 22의 (A) 및 (B)에 도시된 바와 같이, 발광 소자로부터 사출되는 광은, 기판의 상면 및 하면 중 어느 한쪽 또는 양쪽에 사출되면 좋다.
<터치 패널의 구동 방법에 관한 설명>
다음에, 터치 패널의 구동 방법의 일례에 대하여, 도 23의 (A) 및 (B)를 사용하여 설명한다.
도 23의 (A)는, 상호 용량 방식의 터치 센서의 구성을 도시한 블록도이다. 도 23의 (A)에서는, 펄스 전압 출력 회로(2601), 전류 검출 회로(2602)를 도시하고 있다. 또한, 도 23의 (A)에서는, 펄스 전압이 공급되는 전극(2621)을 X1-X6으로 하고, 전류의 변화를 검지하는 전극(2622)을 Y1-Y6으로 하여, 각각 6개의 배선으로 예시하고 있다. 또한, 도 23의 (A)는, 전극(2621)과 전극(2622)이 중첩함으로써 형성되는 용량(2603)을 도시하고 있다. 또한, 전극(2621)과 전극(2622)은 그 기능을 서로 치환하여도 좋다.
펄스 전압 출력 회로(2601)는, X1-X6의 배선에 차례로 펄스를 인가하기 위한 회로이다. X1-X6의 배선에 펄스 전압이 인가됨으로써, 용량(2603)을 형성하는 전극(2621)과 전극(2622)의 사이에 전계가 생긴다. 이 전극 간에 생기는 전계가 차폐 등에 의해 용량(2603)의 상호 용량에 변화를 생기게 하는 것을 이용하여, 피검지체의 근접, 또는 접촉을 검출할 수 있다.
전류 검출 회로(2602)는, 용량(2603)에서의 상호 용량의 변화에 의한, Y1-Y6의 배선에서의 전류의 변화를 검출하기 위한 회로이다. Y1-Y6의 배선에서는, 피검지체의 근접 또는 접촉이 없으면 검출되는 전류값에 변화는 없지만, 검출하는 피검지체의 근접 또는 접촉에 의해 상호 용량이 감소하는 경우에는 전류값이 감소하는 변화를 검출한다. 또한 전류의 검출은 적분 회로 등을 사용하여 수행하면 좋다.
다음에, 도 23의 (B)에는 도 23의 (A)에서 도시된 상호 용량 방식의 터치 센서에서의 입출력 파형의 타이밍 차트를 도시한다. 도 23의 (B)에서는, 1프레임 기간에서 각 행렬에서의 피검지체의 검출을 수행하는 것으로 한다. 또한 도 23의 (B)에서는, 피검지체를 검출하지 않은 경우(비터치)와 피검지체를 검출하는 경우(터치)의 2가지 경우에 대하여 도시하고 있다. 또한 Y1-Y6의 배선에 대해서는, 검출되는 전류값에 대응하는 전압값으로 한 파형을 도시하고 있다.
X1-X6의 배선에는 차례로 펄스 전압이 공급되고, 상기 펄스 전압에 따라서 Y1-Y6의 배선에서의 파형이 변화된다. 피검지체의 근접 또는 접촉이 없는 경우에는, X1-X6의 배선의 전압의 변화에 따라 Y1-Y6의 파형이 일정하게 변화된다. 한편, 피검지체가 근접 또는 접촉하는 장소에서는, 전류값이 감소하기 때문에, 이것에 대응하는 전압값의 파형도 변화된다.
이와 같이, 상호 용량의 변화를 검출함으로써, 피검지체의 근접 또는 접촉을 검지할 수 있다.
<센서 회로에 관한 설명>
또한, 도 23의 (A)에서는 터치 센서로서 배선의 교차부에 용량(2603)만을 제공하는 패시브 매트릭스형의 터치 센서의 구성을 도시하였지만, 트랜지스터와 용량을 갖는 액티브 매트릭스형의 터치 센서로 해도 좋다. 액티브 매트릭스형의 터치 센서에 포함되는 센서 회로의 일례를 도 24에 도시한다.
도 24에 도시된 센서 회로는, 용량(2603)과, 트랜지스터(2611)와, 트랜지스터(2612)와, 트랜지스터(2613)를 갖는다.
트랜지스터(2613)는 게이트에 신호(G2)가 공급되고, 소스 또는 드레인 중 한쪽에 전압(VRES)이 공급되고, 다른 쪽이 용량(2603)의 한쪽의 전극 및 트랜지스터(2611)의 게이트와 전기적으로 접속한다. 트랜지스터(2611)는, 소스 또는 드레인 중 한쪽이 트랜지스터(2612)의 소스 또는 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속하고, 다른 쪽에 전압(VSS)이 공급된다. 트랜지스터(2612)는, 게이트에 신호(G1)가 공급되고, 소스 또는 드레인 중 다른 쪽이 배선(ML)과 전기적으로 접속한다. 용량(2603)의 다른 쪽의 전극에는 전압(VSS)이 공급된다.
다음에, 도 24에 도시된 센서 회로의 동작에 대하여 설명한다. 우선, 신호(G2)로서 트랜지스터(2613)를 온 상태로 하는 전위가 공급됨으로써, 트랜지스터(2611)의 게이트가 접속되는 노드(n)에 전압(VRES)에 대응한 전위가 공급된다. 다음에, 신호(G2)로서 트랜지스터(2613)를 오프 상태로 하는 전위가 공급됨으로써, 노드(n)의 전위가 유지된다.
이어서, 손가락 등의 피검지체의 근접 또는 접촉에 의해, 용량(2603)의 상호 용량이 변화되는 것에 따라, 노드(n)의 전위가 VRES로부터 변화된다.
판독 동작은, 신호(G1)에 트랜지스터(2612)를 온 상태로 하는 전위를 공급한다. 노드(n)의 전위에 따라 트랜지스터(2611)에 흐르는 전류, 즉 배선(ML)에 흐르는 전류가 변화된다. 이 전류를 검출함으로써, 피검지체의 근접 또는 접촉을 검출할 수 있다.
트랜지스터(2611), 트랜지스터(2612), 및 트랜지스터(2613)로서는, 산화물 반도체층을 채널 영역이 형성되는 반도체층에 사용하는 것이 바람직하다. 특히 트랜지스터(2613)에 이러한 트랜지스터를 적용함으로써, 노드(n)의 전위를 장기간에 걸쳐 유지하는 것이 가능해지고, 노드(n)에 VRES를 다시 공급하는 동작(리프레시 동작)의 빈도를 감소시킬 수 있다.
본 실시형태에 기재된 구성은, 다른 실시형태 또는 실시예에 기재된 구성과 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
(실시형태 6)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 갖는 표시 모듈 및 전자 기기에 대하여, 도 25 및 도 26을 사용하여 설명한다.
<표시 모듈에 관한 설명>
도 25에 기재된 표시 모듈(8000)은, 상부 커버(8001)와 하부 커버(8002) 사이에, FPC(8003)에 접속된 터치 센서(8004), FPC(8005)에 접속된 표시 장치(8006), 프레임(8009), 프린트 기판(8010), 배터리(8011)를 갖는다.
본 발명의 일 형태의 발광 소자는 예를 들어, 표시 장치(8006)에 사용할 수 있다.
상부 커버(8001) 및 하부 커버(8002)는, 터치 센서(8004) 및 표시 장치(8006)의 사이즈에 맞추어 형상이나 치수를 적절히 변경할 수 있다.
터치 센서(8004)는 저항막 방식 또는 정전 용량 방식의 터치 센서를 표시 장치(8006)에 중첩하여 사용할 수 있다. 또한, 표시 장치(8006)의 대향 기판(밀봉 기판)에 터치 센서 기능을 갖게 하도록 하는 것도 가능하다. 또한, 표시 장치(8006)의 각 화소 내에 광센서를 제공하여, 광학식의 터치 센서로 하는 것도 가능하다.
프레임(8009)은, 표시 장치(8006)의 보호 기능 외에, 프린트 기판(8010)의 동작에 의해 발생하는 전자파를 차단하기 위한 전자 실드로서의 기능을 갖는다. 또한 프레임(8009)은 방열판으로서의 기능을 갖고 있어도 좋다.
프린트 기판(8010)은, 전원 회로, 비디오 신호 및 클록 신호를 출력하기 위한 신호 처리 회로를 갖는다. 전원 회로에 전력을 공급하는 전원으로서는, 외부의 상용 전원이라도 좋고, 별도로 제공한 배터리(8011)에 의한 전원이라도 좋다. 배터리(8011)는 상용 전원을 사용하는 경우에는 생략 가능하다.
또한, 표시 모듈(8000)은, 편광판, 위상차판, 프리즘 시트 등의 부재를 추가하여 제공해도 좋다.
<전자 기기에 관한 설명>
도 26의 (A) 내지 도 26의 (G)는 전자 기기를 도시한 도면이다. 이들 전자 기기는, 하우징(9000), 표시부(9001), 스피커(9003), 조작 키(9005)(전원 스위치, 또는 조작 스위치를 포함함), 접속 단자(9006), 센서(9007)(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액, 자기, 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도, 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새 또는 적외선을 측정하는 기능을 포함하는 것), 마이크로폰(9008) 등을 가질 수 있다.
도 26의 (A) 내지 도 26의 (G)에 도시된 전자 기기는 여러 가지 기능을 가질 수 있다. 예를 들어, 여러 가지 정보(정지 화상, 동영상, 텍스트 화상 등)를 표시부에 표시하는 기능, 터치 센서 기능, 캘린더, 날짜 또는 시각 등을 표시하는 기능, 여러 가지 소프트웨어(프로그램)에 의해 처리를 제어하는 기능, 무선 통신 기능, 무선 통신 기능을 사용하여 여러 가지 컴퓨터 네트워크에 접속하는 기능, 무선 통신 기능을 사용하여 다양한 데이터의 송신 또는 수신을 수행하는 기능, 기록 매체에 기록되어 있는 프로그램 또는 데이터를 판독하여 표시부에 표시하는 기능 등을 가질 수 있다. 또한, 도 26의 (A) 내지 도 26의 (G)에 도시된 전자 기기가 가질 수 있는 기능은 이것들에 한정되지 않고, 여러 가지 기능을 가질 수 있다. 또한, 도 26의 (A) 내지 도 26의 (G)에는 도시되어 있지 않지만, 전자 기기에는 복수의 표시부를 갖는 구성으로 해도 좋다. 또한, 상기 전자 기기에 카메라 등을 제공하여, 정지 화상을 촬영하는 기능, 동영상을 촬영하는 기능, 촬영한 화상을 기록 매체(외부 또는 카메라에 내장)에 보존하는 기능, 촬영한 화상을 표시부에 표시하는 기능 등을 갖고 있어도 좋다.
도 26의 (A) 내지 도 26의 (G)에 도시된 전자 기기의 상세에 대하여 이하에서 설명한다.
도 26의 (A)는 휴대 정보 단말(9100)을 도시한 사시도이다. 휴대 정보 단말(9100)이 갖는 표시부(9001)는 가요성을 갖는다. 따라서, 만곡한 하우징(9000)의 만곡면을 따라 표시부(9001)를 삽입하는 것이 가능하다. 또한, 표시부(9001)는 터치 센서를 구비하여, 손가락이나 스타일러스 등으로 화면에 터치함으로써 조작할 수 있다. 예를 들어, 표시부(9001)에 표시된 아이콘에 터치함으로써 애플리케이션을 기동할 수 있다.
도 26의 (B)는 휴대 정보 단말(9101)을 도시한 사시도이다. 휴대 정보 단말(9101)은 예를 들어 전화기, 수첩 또는 정보 열람 장치 등으로부터 선택된 하나 또는 복수의 기능을 갖는다. 구체적으로는, 스마트폰으로서 사용할 수 있다. 또한, 휴대 정보 단말(9101)은, 스피커(9003), 접속 단자(9006), 센서(9007) 등을 생략하여 도시하고 있지만, 도 26의 (A)에 도시된 휴대 정보 단말(9100)과 동일한 위치에 제공할 수 있다. 또한, 휴대 정보 단말(9101)은, 문자나 화상 정보를 그 복수의 면에 표시할 수 있다. 예를 들어, 3개의 조작 버튼(9050)(조작 아이콘 또는 단순히 아이콘이라고도 함)을 표시부(9001)의 일면에 표시할 수 있다. 또한, 파선의 직사각형으로 나타내는 정보(9051)를 표시부(9001)의 다른 면에 표시할 수 있다. 또한, 정보(9051)의 일례로서는, 전자 메일이나 SNS(소셜 네트워킹 서비스)나 전화 등의 착신을 알리는 표시, 전자 메일이나 SNS 등의 제목, 전자 메일이나 SNS 등의 송신자명, 일시, 시각, 배터리의 잔량, 안테나 수신의 강도 등이 있다. 또는, 정보(9051)가 표시되어 있는 위치에, 정보(9051) 대신에 조작 버튼(9050) 등을 표시해도 좋다.
도 26의 (C)는 휴대 정보 단말(9102)을 도시한 사시도이다. 휴대 정보 단말(9102)은 표시부(9001)의 3면 이상에 정보를 표시하는 기능을 갖는다. 여기에서는, 정보(9052), 정보(9053), 정보(9054)가 각각 다른 면에 표시되어 있는 예를 기재한다. 예를 들어, 휴대 정보 단말(9102)의 사용자는, 양복의 가슴 포켓에 휴대 정보 단말(9102)을 수납한 상태에서, 그 표시(여기에서는 정보(9053))를 확인할 수 있다. 구체적으로는, 착신한 전화의 발신자의 전화번호 또는 성명 등을, 휴대 정보 단말(9102)의 위쪽에서 관찰할 수 있는 위치에 표시한다. 사용자는, 휴대 정보 단말(9102)을 포켓으로부터 꺼내지 않고 표시를 확인하여, 전화를 받을지 여부를 판단할 수 있다.
도 26의 (D)는 손목 시계형의 휴대 정보 단말(9200)을 도시한 사시도이다. 휴대 정보 단말(9200)은, 이동 전화, 전자 메일, 문장 열람 및 작성, 음악 재생, 인터넷 통신, 컴퓨터 게임 등의 다양한 애플리케이션을 실행할 수 있다. 또한, 표시부(9001)는 그 표시면이 만곡하게 제공되며, 만곡한 표시면을 따라 표시를 수행할 수 있다. 또한, 휴대 정보 단말(9200)은, 통신 규격된 근거리 무선 통신을 실행하는 것이 가능하다. 예를 들어 무선 통신 가능한 헤드셋과 상호 통신함으로써, 핸즈프리로 통화할 수도 있다. 또한, 휴대 정보 단말(9200)은 접속 단자(9006)를 갖고, 다른 정보 단말과 커넥터를 통하여 직접 데이터를 주고받을 수 있다. 또한 접속 단자(9006)를 통하여 충전할 수도 있다. 또한, 충전 동작은 접속 단자(9006)를 통하지 않고 무선 급전에 의해 수행해도 좋다.
도 26의 (E), (F), (G)는 폴더형 휴대 정보 단말(9201)을 도시한 사시도이다. 또한, 도 26의 (E)가 휴대 정보 단말(9201)을 전개한 상태의 사시도이고, 도 26의 (F)가 휴대 정보 단말(9201)을 전개한 상태 또는 접은 상태의 한쪽으로부터 다른 쪽으로 변화되는 도중의 상태의 사시도이고, 도 26의 (G)가 휴대 정보 단말(9201)을 접은 상태의 사시도이다. 휴대 정보 단말(9201)은, 접은 상태에서는 가요성이 우수하고, 전개한 상태에서는, 이음매가 없는 넓은 표시 영역에 의해 표시의 일람성이 우수하다. 휴대 정보 단말(9201)이 갖는 표시부(9001)는 힌지(9055)에 의해 연결된 3개의 하우징(9000)에 지지되어 있다. 힌지(9055)를 개재하여 2개의 하우징(9000) 간을 굴곡시킴으로써, 휴대 정보 단말(9201)을 전개한 상태에서 접은 상태로 가역적으로 변형시킬 수 있다. 예를 들어, 휴대 정보 단말(9201)은 곡률 반경 1mm 이상 150mm 이하로 구부릴 수 있다.
본 실시형태에서 기술한 전자 기기는, 어떠한 정보를 표시하기 위한 표시부를 갖는 것을 특징으로 한다. 단, 본 발명의 일 형태의 발광 소자는, 표시부를 갖지 않는 전자 기기에도 적용할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서 기술한 전자 기기의 표시부에서는, 가요성을 갖고, 만곡한 표시면을 따라 표시를 수행할 수 있는 구성, 또는 접을 수 있는 표시부의 구성에 대하여 예시했지만, 이것에 한정되지 않고, 가요성을 갖지 않고, 평면부에 표시를 수행하는 구성으로 해도 좋다.
본 실시형태에 기재된 구성은, 다른 실시형태 또는 실시예에 기재된 구성과 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
(실시형태 7)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 장치에 대하여 도 27을 사용하여 설명한다.
본 실시형태에서 기재된, 발광 장치(3000)의 사시도를 도 27의 (A)에, 도 27의 (A)에 도시된 일점 쇄선 E-F간에 상당하는 단면도를 도 27의 (B)에 각각 도시한다. 또한, 도 27의 (A)에서, 도면의 번잡함을 피하기 위하여 구성 요소의 일부를 파선으로 표시하고 있다.
도 27의 (A) 및 (B)에 도시된 발광 장치(3000)는, 기판(3001)과, 기판(3001) 위의 발광 소자(3005)와, 발광 소자(3005)의 외주에 제공된 제 1 밀봉 영역(3007)과, 제 1 밀봉 영역(3007)의 외주에 제공된 제 2 밀봉 영역(3009)을 갖는다.
또한, 발광 소자(3005)로부터의 발광은, 기판(3001) 및 기판(3003) 중 어느 한쪽 또는 양쪽으로부터 사출된다. 도 27의 (A) 및 (B)에서는, 발광 소자(3005)로부터의 발광이 아래쪽 측(기판(3001) 측)에 사출되는 구성에 대하여 설명한다.
또한, 도 27의 (A) 및 (B)에 도시된 바와 같이, 발광 장치(3000)는 발광 소자(3005)가 제 1 밀봉 영역(3007)과 제 2 밀봉 영역(3009)에 둘러싸여 배치되는 2중 밀봉 구조이다. 2중 밀봉 구조로 함으로써, 발광 소자(3005) 측에 들어가는 외부의 불순물(예를 들어, 물, 산소 등)을 적합하게 억제할 수 있다. 단, 제 1 밀봉 영역(3007) 및 제 2 밀봉 영역(3009)을 반드시 제공할 필요는 없다. 예를 들어, 제 1 밀봉 영역(3007)만의 구성으로 해도 좋다.
또한, 도 27의 (B)에서, 제 1 밀봉 영역(3007) 및 제 2 밀봉 영역(3009)은 기판(3001) 및 기판(3003)과 접하여 제공된다. 다만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어, 제 1 밀봉 영역(3007) 및 제 2 밀봉 영역(3009) 중 한쪽 또는 양쪽은, 기판(3001)의 위쪽에 형성되는 절연막, 또는 도전막과 접하여 제공되는 구성으로 해도 좋다. 또는, 제 1 밀봉 영역(3007) 및 제 2 밀봉 영역(3009) 중 한쪽 또는 양쪽은, 기판(3003)의 아래쪽에 형성되는 절연막, 또는 도전막과 접하여 제공되는 구성으로 해도 좋다.
기판(3001) 및 기판(3003)으로서는, 각각 앞의 실시형태 1에 기재된 기판(200)과, 기판(220)과 동일한 구성으로 하면 좋다. 발광 소자(3005)로서는, 앞의 실시형태에 기재된 전극 구조를 갖는 발광 소자와 동일한 구성으로 하면 좋다.
제 1 밀봉 영역(3007)으로서는, 유리를 포함하는 재료(예를 들어, 유리 프릿, 유리 리본 등)를 사용하면 좋다. 또한, 제 2 밀봉 영역(3009)으로서는, 수지를 포함하는 재료를 사용하면 좋다. 제 1 밀봉 영역(3007)으로서, 유리를 포함하는 재료를 사용함으로써 생산성이나 밀봉성을 높일 수 있다. 또한, 제 2 밀봉 영역(3009)으로서 수지를 포함하는 재료를 사용함으로써, 내충격성이나 내열성을 높일 수 있다. 단, 제 1 밀봉 영역(3007)과 제 2 밀봉 영역(3009)은 이것에 한정되지 않고, 제 1 밀봉 영역(3007)이 수지를 포함하는 재료로 형성되고, 제 2 밀봉 영역(3009)이 유리를 포함하는 재료로 형성되어도 좋다.
또한, 상술한 유리 프릿으로서는, 예를 들어, 산화 마그네슘, 산화 칼슘, 산화 스트론튬, 산화 바륨, 산화 세슘, 산화 나트륨, 산화 칼륨, 산화 붕소, 산화 바나듐, 산화 아연, 산화 텔루륨, 산화 알루미늄, 이산화 실리콘, 산화 납, 산화 주석, 산화 인, 산화 루테늄, 산화 로듐, 산화 철, 산화 구리, 이산화 망가니즈, 산화 몰리브데넘, 산화 니오븀, 산화 타이타늄, 산화 텅스텐, 산화 비스무스, 산화 지르코늄, 산화 리튬, 산화 안티몬, 붕산 납 유리, 인산 주석 유리, 바나듐산염 유리 또는 보로실리케이트 유리 등을 포함한다. 적외광을 흡수시키기 위하여, 적어도 1종류 이상의 전이 금속을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상술한 유리 프릿으로서는, 예를 들어, 기판 위에 프릿 페이스트를 도포하고, 이것에 가열 처리, 또는 레이저 조사 등을 수행한다. 프릿 페이스트에는, 상기 유리 프릿과, 유기 용매로 희석한 수지(바인더라고도 부름)가 포함된다. 또한, 유리 프릿에 레이저광의 파장의 광을 흡수하는 흡수제를 첨가한 것을 사용해도 좋다. 또한, 레이저로서, 예를 들어, Nd:YAG 레이저나 반도체 레이저 등을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 레이저 조사시의 레이저의 조사 형상은 원형이라도 사각형이라도 좋다.
또한, 상술한 수지를 포함하는 재료로서는, 예를 들어, 폴리에스테르, 폴리올레핀, 폴리아마이드(나일론, 아라미드 등), 폴리이미드, 폴리카보네이트, 아크릴수지, 폴리우레탄, 또는 에폭시 수지를 사용할 수 있다. 또는, 실리콘 등의 실록산 결합을 갖는 수지를 포함하는 재료를 사용할 수 있다.
또한, 제 1 밀봉 영역(3007) 및 제 2 밀봉 영역(3009) 중 어느 한쪽 또는 양쪽에 유리를 포함하는 재료를 사용하는 경우, 상기 유리를 포함하는 재료와 기판(3001)의 열팽창율이 가까운 것이 바람직하다. 상기 구성으로 함으로써, 열 응력에 의해 유리를 포함하는 재료 또는 기판(3001)에 크랙이 들어가는 것을 억제할 수 있다.
예를 들어, 제 1 밀봉 영역(3007)에 유리를 포함하는 재료를 사용하고, 제 2 밀봉 영역(3009)에 수지를 포함하는 재료를 사용하는 경우, 이하의 우수한 효과를 갖는다.
제 2 밀봉 영역(3009)은 제 1 밀봉 영역(3007)보다도, 발광 장치(3000)의 외주부에 가까운 측에 제공된다. 발광 장치(3000)는 외주부를 향할수록 외력 등에 의한 변형이 커진다. 따라서, 변형이 커지는 발광 장치(3000)의 외주부 측, 즉 제 2 밀봉 영역(3009)에, 수지를 포함하는 재료로 밀봉하고, 제 2 밀봉 영역(3009)보다도 내측에 제공되는 제 1 밀봉 영역(3007)에 유리를 포함하는 재료를 사용하여 밀봉함으로써, 외력 등의 변형이 생겨도 발광 장치(3000)가 파손되기 어려워진다.
또한, 도 27의 (B)에 도시된 바와 같이, 기판(3001), 기판(3003), 제 1 밀봉 영역(3007), 및 제 2 밀봉 영역(3009)에 둘러싸인 영역은 제 1 영역(3011)이 된다. 또한, 기판(3001), 기판(3003), 발광 소자(3005), 및 제 1 밀봉 영역(3007)에 둘러싸인 영역은 제 2 영역(3013)이 된다.
제 1 영역(3011) 및 제 2 영역(3013)으로서는, 예를 들어, 희가스 또는 질소 가스 등의 불활성 가스가 충전되어 있으면 바람직하다. 또한, 제 1 영역(3011) 및 제 2 영역(3013)으로서는 대기압 상태보다도 감압 상태이면 바람직하다.
또한, 도 27의 (B)에 도시된 구성의 변형 예를 도 27의 (C)에 도시한다. 도 27의 (C)는 발광 장치(3000)의 변형예를 도시한 단면도이다.
도 27의 (C)는 기판(3003)의 일부에 오목부를 제공하고, 상기 오목부에 건조제(3018)를 제공하는 구성이다. 그 이외의 구성에 대해서는, 도 27의 (B)에 도시된 구성과 동일하다.
건조제(3018)로서는, 화학 흡착에 의해 수분 등을 흡착하는 물질, 또는 물리흡착에 의해 수분 등을 흡착하는 물질을 사용할 수 있다. 예를 들어, 건조제(3018)로서 사용할 수 있는 물질로서는, 알칼리 금속의 산화물, 알칼리 토금속의 산화물(산화 칼슘이나 산화 바륨 등), 황산염, 금속 할로겐화물, 과염소산염, 제올라이트, 실리카겔 등을 들 수 있다.
다음에, 도 27의 (B)에 도시된 발광 장치(3000)의 변형 예에 대하여, 도 28의 (A), (B), (C), (D)를 사용하여 설명한다. 또한, 도 28의 (A), (B), (C), (D)는 도 27의 (B)에 도시된 발광 장치(3000)의 변형예를 설명하는 단면도이다.
도 28의 (A), (B), (C), (D)에 도시된 발광 장치는, 제 2 밀봉 영역(3009)을 제공하지 않고, 제 1 밀봉 영역(3007)으로 한 구성이다. 또한, 도 28의 (A), (B), (C), (D)에 도시된 발광 장치는, 도 27의 (B)에 도시된 제 2 영역(3013) 대신에 영역(3014)을 갖는다.
영역(3014)으로서는, 예를 들어, 폴리에스테르, 폴리올레핀, 폴리아마이드(나일론, 아라미드 등), 폴리이미드, 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 아크릴 수지, 또는 에폭시 수지를 사용할 수 있다. 또한, 실록산 결합을 갖는 수지를 포함하는 재료를 사용할 수 있다.
영역(3014)으로서, 상술한 재료를 사용함으로써, 소위 고체 밀봉의 발광 장치로 할 수 있다.
또한, 도 28의 (B)에 도시된 발광 장치는, 도 28의 (A)에 도시된 발광 장치의 기판(3001) 측에 기판(3015)을 제공하는 구성이다.
기판(3015)은 도 28의 (B)에 도시된 바와 같이 요철을 갖는다. 요철을 갖는 기판(3015)을, 발광 소자(3005)의 광을 추출하는 측에 제공하는 구성으로 함으로써, 발광 소자(3005)로부터의 광의 추출 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 도 28의 (B)에 도시된 바와 같은 요철을 갖는 구조 대신에, 확산판으로서 기능하는 기판을 형성해도 좋다.
또한, 도 28의 (C)에 도시된 발광 장치는, 도 28의 (A)에 도시된 발광 장치가 기판(3001) 측으로부터 광을 추출하는 구조였던 것에 대하여, 기판(3003) 측으로부터 광을 추출하는 구조이다.
도 28의 (C)에 도시된 발광 장치는 기판(3003) 측에 기판(3015)을 갖는다. 그 이외의 구성은 도 28의 (B)에 도시된 발광 장치와 동일하다.
또한, 도 28의 (D)에 도시된 발광 장치는, 도 28의 (C)에 도시된 발광 장치의 기판(3003), 기판(3015)을 제공하지 않고, 기판(3016)을 제공하는 구성이다.
기판(3016)은, 발광 소자(3005)의 가까운 측에 위치하는 제 1 요철과, 발광 소자(3005)의 먼 측에 위치하는 제 2 요철을 갖는다. 도 28의 (D)에 도시된 구성으로 함으로써, 발광 소자(3005)로부터의 광의 추출 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
따라서, 본 실시형태에 기재된 구성을 실시함으로써, 수분이나 산소 등의 불순물에 의한 발광 소자의 열화가 억제된 발광 장치를 실현할 수 있다. 또는, 본 실시형태에 기재된 구성을 실시함으로써, 광 추출 효율이 높은 발광 장치를 실현할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 기재된 구성은, 다른 실시형태, 또는 실시예에 기재된 구성과 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 8)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 다양한 조명 장치 및 전자 기기에 적용하는 일례에 대하여, 도 29 및 도 30을 사용하여 설명한다.
본 발명의 일 형태의 발광 장치를, 가요성을 갖는 기판 위에 제작함으로써, 곡면을 갖는 발광 영역을 갖는 전자 기기, 조명 장치를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태를 적용한 발광 장치는 자동차의 조명에도 적용할 수 있고, 예를 들어, 계기판(dashboard)이나, 프론트 글래스, 천정 등에 조명을 설치할 수도 있다.
도 29의 (A)는 다기능 단말(3500)의 한쪽 면의 사시도를 도시한 것이고, 도 29의 (B)는 다기능 단말(3500)의 다른 쪽 면의 사시도를 도시한 것이다. 다기능 단말(3500)은, 하우징(3502)에 표시부(3504), 카메라(3506), 조명(3508) 등이 삽입되어 있다. 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 조명(3508)에 사용할 수 있다.
조명(3508)은, 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 사용함으로써, 면광원으로서 기능한다. 따라서, LED로 대표되는 점광원과 달리, 지향성이 적은 발광을 얻을 수 있다. 예를 들어, 조명(3508)과 카메라(3506)를 조합하여 사용하는 경우, 조명(3508)을 점등 또는 점멸시켜서, 카메라(3506)에 의해 촬상할 수 있다. 조명(3508)으로서는 면광원으로서의 기능을 갖기 때문에, 자연광 아래에서 촬영한 것 같은 사진을 촬영할 수 있다.
또한, 도 29의 (A) 및 (B)에 도시된 다기능 단말(3500)은 도 26의 (A) 내지 도 26의 (G)에 도시된 전자 기기와 마찬가지로 다양한 기능을 가질 수 있다.
또한, 하우징(3502)의 내부에, 스피커, 센서(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액체, 자기, 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도, 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새 또는 적외선을 측정하는 기능을 포함하는 것), 마이크로폰 등을 가질 수 있다. 또한, 다기능 단말(3500)의 내부에, 자이로스코프, 가속도 센서 등의 경사를 검출하는 센서를 갖는 검출 장치를 제공함으로써, 다기능 단말(3500)의 방향(세로인지 가로인지)을 판단하여, 표시부(3504)의 화면 표시를 자동적으로 전환하도록 할 수 있다.
표시부(3504)는 이미지 센서로서 기능시킬 수도 있다. 예를 들어, 표시부(3504)에 손바닥이나 손가락으로 터치하여, 손바닥 무늬(장문(掌紋)), 지문 등을 촬영함으로써 본인 인증을 수행할 수 있다. 또한, 표시부(3504)에 근적외광을 발광하는 백라이트 또는 근적외광을 발광하는 센싱용 광원을 사용하면, 손가락 정맥, 손바닥 정맥 등을 촬상할 수도 있다. 또한, 표시부(3504)에 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 적용해도 좋다.
도 29의 (C)는 방범용 라이트(3600)의 사시도를 도시한 것이다. 라이트(3600)는 하우징(3602)의 외측에 조명(3608)을 갖고, 하우징(3602)에는 스피커(3610) 등이 삽입되어 있다. 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 조명(3608)에 사용할 수 있다.
라이트(3600)로서는, 예를 들어, 조명(3608)을 쥐거나, 잡거나, 또는 유지함으로써 발광할 수 있다. 또한, 하우징(3602)의 내부에는, 라이트(3600)로부터의 발광 방법을 제어할 수 있는 전자 회로를 구비하고 있어도 좋다. 상기 전자 회로로서는, 예를 들어, 1회 또는 간헐적으로 복수회 발광이 가능한 회로로 해도 좋고, 발광의 전류값을 제어함으로써 발광의 광량이 조정가능한 회로로 해도 좋다. 또한, 조명(3608)의 발광과 동시에, 스피커(3610)로부터 큰 음량의 경보음이 출력되는 회로를 삽입하여도 좋다.
라이트(3600)로서는, 모든 방향으로 발광하는 것이 가능하므로, 예를 들어, 폭한(暴漢) 등을 향해 빛, 또는 빛과 소리로 위협할 수 있다. 또한, 라이트(3600)에 디지털 스틸 카메라 등의 카메라, 촬영 기능을 갖는 기능을 구비하여도 좋다.
도 30은 발광 소자를 실내의 조명 장치(8501)로서 사용한 예이다. 또한, 발광 소자는 대면적화도 가능하므로, 대면적의 조명 장치를 형성할 수도 있다. 그 밖에, 곡면을 갖는 하우징을 사용함으로써 발광 영역이 곡면을 갖는 조명 장치(8502)를 형성할 수도 있다. 본 실시형태에서 기재된 발광 소자는 박막형상이며, 하우징의 디자인의 자유도가 높다. 따라서, 다양하게 디자인된 조명 장치를 형성할 수 있다. 또한, 실내의 벽면에 대형 조명 장치(8503)를 구비하여도 좋다. 또한, 조명 장치(8501, 8502, 8503)에 터치 센서를 제공하여, 전원의 온 또는 오프를 수행해도 좋다.
또한, 발광 소자를 테이블의 표면 측에 사용함으로써 테이블로서의 기능을 구비한 조명 장치(8504)로 할 수 있다. 또한, 그 밖의 가구의 일부에 발광 소자를 사용함으로써, 가구로서의 기능을 갖춘 조명 장치로 할 수 있다.
이상과 같이 하여, 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 적용하여 조명 장치 및 전자 기기를 얻을 수 있다. 또한, 적용할 수 있는 조명 장치 및 전자 기기는 본 실시형태에 기재된 것에 한정하지 않고, 모든 분야의 전자 기기에 적용하는 것이 가능하다.
또한, 본 실시형태에 기재된 구성은, 다른 실시형태 또는 실시예에 기재된 구성과 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
[실시예 1]
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태인 전극(전극 1 내지 전극 3), 및 비교 전극 1의 제작예를 기재한다. 또한, 본 실시예에서 사용하는 부호 등은, 실시형태 1의 도 1의 (A) 및 (B)에서 도시된 발광 소자(150)를 예로 한다.
<1-1. 전극 1의 제작>
기판(200) 위에 전극(101)을 구성하는 도전층(101a)으로서, Al-Ni-La막을 두께 200nm가 되도록 형성하였다. 다음에, 도전층(101a) 위에 접하는 도전층(101b)을 형성하기 위하여, 투명 도전층(101b_1)으로서, In-Ga-Zn 산화물을 두께 10nm가 되도록 형성하고, 투명 도전층(101b_2)으로서, ITSO막을 두께 10nm가 되도록 형성하였다. 이때, In-Ga-Zn 산화물의 스퍼터링 타깃의 금속 원소의 원자수비는, In:Ga:Zn=1:1:1을 사용하고, 성막 조건은, 아르곤(Ar) 유량을 45sccm, 압력을 0.4Pa, 전원 전력을 0.5kW를 인가하고, 기판 온도는 300℃에서 성막하였다. 또한, ITSO막의 성막 후, 250℃ 및 300℃에서 1시간의 베이크(bake)를 수행하였다. 이상의 공정으로 전극 1을 제작하였다.
<1-2. 전극 2의 제작>
전극 2는, 앞에 기재된 전극 1의 투명 도전층(101b_1)을 형성하는 공정이 다르고, 그 이외의 공정은 전극 1과 동일한 제작 방법으로 하였다. 즉, 투명 도전층(101b_1)으로서 In-Ga-Zn 산화물을 성막할 때에, 스퍼터링 타깃의 금속 원소의 원자수비가, In:Ga:Zn=1:3:6을 사용하고, 성막 조건은, Ar 유량을 45sccm, 압력을 0.4Pa, 전원 전력을 0.5kW를 인가하고, 기판 온도는 300℃에서 성막하였다.
<1-3. 전극 3의 제작>
전극 3은, 앞에 기재된 전극 1의 투명 도전층(101b_1)을 형성하는 공정이 다르고, 그 이외의 공정은 전극 1과 동일한 제작 방법으로 하였다. 즉, 투명 도전층(101b_1)으로서 In-Ga-Zn 산화물을 성막할 때에, 스퍼터링 타깃의 금속 원소의 원자수비가, In:Ga:Zn=3:1:2를 사용하고, 성막 조건은, 산소 유량을 45sccm, 압력을 0.4Pa, 전원 전력을 0.5kW를 인가하고, 기판 온도는 300℃에서 성막하였다.
<1-4. 비교 전극 1의 제작>
비교 전극 1은, 앞에 기재된 전극 1의 투명 도전층(101b_1)을 형성하는 공정 이외의 공정은 전극 1과 동일한 제작 방법으로 하였다. 즉, 투명 도전층(101b_1) 대신으로, Ti막을 두께 6nm가 되도록 형성 후, 300℃에서 1시간의 베이크 처리를 수행함으로써, Ti막을 산화하고, 타이타늄 산화막을 형성하였다.
<1-5. 전극의 특성>
전극 1 내지 전극 3, 및 비교 전극 1의 반사율을 도 31에 도시한다.
전극 1 내지 전극 3의 반사율은 비교 전극 1의 반사율보다 높고, 우수한 반사율을 나타내고 있다. 이것으로부터, 본 발명의 일 형태를 전극(101)에 사용함으로써, 반사율이 우수한 전극을 형성할 수 있다.
또한, 전극 1 내지 전극 3은 전식이 발생하지 않고, 막 박리도 발생하지 않았다. 따라서, 발광 소자의 전극으로서 사용하는데 적합한 안정한 전극인 것을 알 수 있었다.
또한, 투명 도전층(101b_1)으로서 성막한 In-Ga-Zn 산화물의 저항율을 측정한 바, 전극 1로 성막한 In-Ga-Zn 산화물(1:1:1)의 저항율은 5.5×10-3Ωm이었다. 한편, 전극 3으로 성막한 In-Ga-Zn 산화물(3:1:2)의 저항은 매우 높아, 저항율의 측정이 곤란하였다. 한편, 투명 도전층(101b_2)으로서 성막한 ITSO의 저항율은 2.6×10-3Ωm이었다.
따라서, 전극 1 내지 전극 3과 같이, 투명 도전층(101b_1)으로서 In-Ga-Zn 산화물을 갖고, 투명 도전층(101b_2)으로서 ITSO를 갖는 구성으로 함으로써, 투명 도전층(101b_2)의 저항율은 투명 도전층(101b_1)보다 낮은 저항율로 할 수 있다. 또한, 전극(101)의 도전성을 양호한 것으로 하기 위해서는, 투명 도전층(101b_2)의 두께가 투명 도전층(101b_1)의 두께 이상인 것이 바람직한 것을 알 수 있었다. 또한, 전극 1 내지 전극 3의 구성으로부터, 투명 도전층(101b_1)의 두께는 5nm 이상 20nm 이하인 것이 바람직한 구성이라고 할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 일 형태의 2층의 투명 도전층을 갖는 전극은, 높은 반사율과 높은 도전성을 갖는 구성으로 할 수 있으므로, 발광 소자의 전극으로서 적합하다.
이상, 본 실시예에 기재된 구성은, 다른 실시예 및 실시형태와 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
[실시예 2]
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태인 발광 소자(발광 소자 1 및 발광 소자 2)의 제작예를 기재한다. 본 실시예에서 제작하는 발광 소자의 단면 모식도를 도 32의 (A)에, 소자 구조의 상세를 표 4에 각각 나타낸다. 또한, 사용한 화합물의 구조와 약칭을 이하에 기재한다.
[화학식 3]
Figure pat00010
[화학식 4]
Figure pat00011
Figure pat00012
<2-1. 발광 소자 1의 제작>
기판(510) 위에 전극(501)을 구성하는 도전층(501a)으로서, Al-Ni-La막을 두께 200nm가 되도록 형성하였다.
다음에, 도전층(501a) 위에 접하는 도전층(501b)을 형성하기 위하여, 투명 도전층(501b_1)으로서 In-Ga-Zn 산화물막을 두께 10nm가 되도록 형성하였다. 이때, 스퍼터링 타깃의 금속 원소의 원자수비는 In:Ga:Zn=1:3:6을 사용하였다. 성막 조건은, Ar 유량을 45sccm, 압력을 0.4Pa, 전원 전력을 0.5kW를 인가하고, 기판 온도는 300℃에서 성막하였다.
다음에, 투명 도전층(501b_1) 위에 투명 도전층(501b_2)으로서, ITSO막을 두께 40nm가 되도록 형성하였다. 이상의 공정에 의해 전극(501)을 형성하였다. 또한, 전극(501)의 전극 면적으로서는 4㎟(2mm×2mm)로 하였다.
다음에, 전극(501) 위에 정공 주입층(531)으로서, 3-[4-(9-페난트릴)-페닐]-9-페닐-9H-카르바졸(약칭: PCPPn)과, 산화 몰리브데넘(MoO3)을 중량비(PCPPn:MoO3)가 1:0.5, 두께가 20nm가 되도록 공증착하였다.
다음에, 정공 주입층(531) 위에 정공 수송층(532)으로서, PCPPn이 두께 10nm가 되도록 증착하였다.
다음에, 정공 수송층(532) 위에 발광층(521)으로서, 9-[4-(10-페닐-9-안트라세닐)페닐]-9H-카르바졸(약칭: CzPA)과, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]피렌-1,6-디아민(약칭: 1,6mMemFLPAPrn)을 중량비 (CzPA:1,6mMemFLPAPrn)가 1:0.05, 두께가 25nm가 되도록 공증착하였다. 또한, 발광층(521)에 있어서, CzPA가 호스트 재료이고, 1,6mMemFLPAPrn이 게스트 재료(형광 재료)이다.
다음에, 발광층(521) 위에 전자 수송층(533)으로서, CzPA와, 바토페난트롤린(약칭: Bphen)을, 각각 두께가 5nm, 15nm가 되도록 순차 증착하였다.
다음에, 전자 주입층(534)으로서, Li2O 및, 구리 프탈로시아닌(약칭: CuPc)을 각각 두께가 0.1nm, 2nm가 되도록 증착하였다.
다음에, 정공 주입층을 겸하는 전하발생층(535)으로서, 4,4',4"-(벤젠-1,3,5-트리일)트리(디벤조티오펜)(약칭: DBT3P-Ⅱ)와, MoO3를 중량비(DBT3P-Ⅱ: MoO3)가 1:0.5, 두께가 12.5nm가 되도록 공증착하였다.
다음에, 전하 발생층(535) 위에 정공 수송층(537)으로서, 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트리페닐아민(약칭: BPAFLP)을, 두께가 20nm가 되도록 증착하였다.
다음에, 정공 수송층(537) 위에 발광층(522)으로서, 2-[3'-(디벤조티오펜-4-일)비페닐-3-일]디벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-Ⅱ)과, 4,4'-디(1-나프틸)-4"-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)트리페닐아민(약칭: PCBNBB)과, (아세틸아세토나토)비스(6-tert-부틸-4-페닐피리미디나토)이리듐(Ⅲ)(약칭: Ir(tBuppm)2(acac))을, 중량비(2mDBTBPDBq-Ⅱ:PCBNBB:Ir(tBuppm)2(acac))가 0.7:0.3:0.06, 두께가 20nm가 되도록 공증착하였다. 또한, 2mDBTBPDBq-Ⅱ와, 비스{4,6-디메틸-2-[3-(3,5-디메틸 페닐)-5-페닐-2-피라지닐-κN]페닐-κC}(2,6-디메틸-3,5-헵탄디오나토-κ2O,O')이리듐(Ⅲ)(약칭: Ir(dmdppr-P)2(dibm))을, 중량비(2mDBTBPDBq-Ⅱ:Ir(dmdppr-P) 2(dibm))가 1:0.04, 두께가 20nm가 되도록 공증착하였다. 또한, 발광층(522)에 있어서, 2mDBTBPDBq-Ⅱ가 호스트 재료, PCBNBB가 어시스트 재료, Ir(tBuppm)2(acac) 및 Ir(dmdppr-P)2(dibm)이 게스트 재료(인광 재료)이다.
다음에, 발광층(522) 위에 전자 수송층(538)으로서, 2mDBTBPDBq-Ⅱ와, Bphen을 각각 두께가 30nm, 15nm가 되도록 순차 증착하여, 전자 수송층(538) 위에 전자 주입층(539)으로서, 불화 리튬(LiF)을 두께가 1nm가 되도록 증착하였다.
다음에 전자 주입층(539) 위에 전극(502)으로서, 은(Ag) 및 마그네슘(Mg)의 합금막과 ITO막을 각각 두께가 15nm, 70nm가 되도록 형성하였다. 또한, Ag 및 Mg의 합금막으로서는, 체적비(Ag:Mg)가 1:0.1이 되도록 증착하였다.
이상의 공정에 의해, 기판(510) 위에 형성되는 구조를 제작하였다. 또한, 상술한 성막 과정에서, 증착은 전부 저항 가열법을 사용하였다. 또한, 전극(502)의 ITO막은 스퍼터링법으로 형성하였다.
또한, 발광 소자 1의 밀봉 기판(512)에는 광학 소자(514)로서, 녹색(Green)의 컬러 필터를 형성하였다.
다음에, 질소 분위기의 글러브 박스 내에서, 유기 EL용 밀봉재를 사용하여 밀봉 기판(512)을 기판(510) 위에 고정함으로써, 발광 소자 1을 밀봉하였다. 구체적으로는, 밀봉재를 발광 소자의 주위에 도포하고, 기판(510)과 밀봉 기판(512)을 접합하고, 파장이 365nm의 자외광을 6J/㎠ 조사하고, 80℃에서 1시간 열처리하였다. 이상의 공정에 의해 발광 소자 1을 얻었다.
<2-2. 발광 소자 2의 제작>
발광 소자 2는, 앞에 기재된 발광 소자 1의 제작과, 이하의 공정만 다르고, 그 이외의 공정은 발광 소자 1과 동일한 제작 방법으로 하였다.
전극(503)을 구성하는 도전층(503a) 위에 접하는 도전층(503b)으로서, In-Ga-Zn 산화물막을 두께 40nm가 되도록 형성하였다. 이때, 스퍼터링 타깃의 금속 원소의 원자수비는, In:Ga:Zn=1:3:4를 사용하였다. 성막 조건은, Ar 유량을 45sccm, 압력을 0.4Pa, 전원 전력을 0.5kW를 인가하고, 기판 온도는 300℃에서 성막하였다.
또한, 전극(503) 위의 정공 주입층(531)으로서, PCPPn과, MoO3를 중량비(PCPPn:MoO3)가 1:0.5, 두께가 37.5nm가 되도록 공증착하였다.
<2-3. 발광 소자의 특성>
다음에, 상기 제작한 발광 소자 1 및 발광 소자 2의 전류 효율-휘도 특성을 도 33에 도시한다. 또한, 휘도-전압 특성을 도 34에 도시한다. 또한, 각 발광 소자의 측정은 실온(23℃로 유지된 분위기)에서 수행하였다.
또한, 1000cd/m2 부근에서의, 발광 소자 1 및 발광 소자 2의 소자 특성을 표 5에 기재한다.
Figure pat00013
또한, 발광 소자 1 및 발광 소자 2에 2.5mA/㎠의 전류 밀도로 전류를 흘려보냈을 때의 전계 발광 스펙트럼을 도 35에 도시한다.
도 33 내지 도 35, 및 표 5에서 나타난 바와 같이, 발광 소자 1 및 발광 소자 2로부터는 높은 전류 효율이고, 또한 색 순도가 높은 녹색 발광이 얻어졌다. 따라서, In과 스태빌라이저인 Ga을 포함하는 투명 도전층을 사용하여 전극(501) 및 전극(503)을 구성함으로써, 높은 전류 효율로 발광하는 발광 소자를 얻을 수 있었다.
또한, 발광 소자 1은 발광 소자 2보다 전류 효율이 높고, 보다 낮은 구동 전압으로 구동하고 있는 것으로부터, 전극(501)은, 도전층(501a) 위에 접하여, In과 스태빌라이저인 Ga을 포함하는 투명 도전층(501b_1)을 갖고, 투명 도전층(501b_1) 위에 In을 포함하는 투명 도전층(501b_2)을 갖고, 투명 도전층(501b_2)의 두께가 투명 도전층(501b_1)의 두께 이상인 구성으로 하는 것이 보다 적합한 것을 알 수 있었다. 또한, 투명 도전층(501b_1)의 두께는 5nm 이상 20nm 이하인 것이 바람직한 구성인 것을 알 수 있었다.
이상과 같이, 본 발명의 일 형태의 구성을 사용함으로써, 높은 전류 효율을 나타내고, 낮은 구동 전압으로 구동하는 발광 소자를 제작할 수 있었다.
이상, 본 실시예에 기재된 구성은, 다른 실시예 및 실시형태와 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
[실시예 3]
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태인 발광 소자(발광 소자 3 내지 발광 소자 5)의 제작예를 기재한다. 본 실시예에서 제작하는 발광 소자의 단면 모식도를 도 32의 (B)에, 소자 구조의 상세를 표 6 및 표 7에 각각 도시한다. 또한, 사용한 화합물은 실시예 2와 동일하다.
Figure pat00014
Figure pat00015
<3-1. 발광 소자 3의 제작>
발광 소자 3은, 실시예 2에서 기재된 발광 소자 1의 제작과, 이하의 공정만 다르고, 그 이외의 공정은 발광 소자 1과 동일한 제작 방법으로 하였다.
전극(501)을 구성하는 도전층(501a) 위에 접하는 도전층(501b)을 형성하기 위하여, 투명 도전층(501b_1)으로서, In-Ga-Zn 산화물막을 두께 10nm가 되도록 형성하였다. 이때, 스퍼터링 타깃의 금속 원소의 원자수비는, In:Ga:Zn=1:3:6을 사용하였다. 성막 조건은, Ar 유량을 45sccm, 압력을 0.4Pa, 전원 전력을 0.5kW를 인가하고, 기판 온도는 300℃에서 성막하였다.
다음에, 투명 도전층(501b_1) 위에 투명 도전층(501b_2)으로서, ITSO막을 두께 10nm가 되도록 형성하였다.
또한, 전극(501) 위의 정공 주입층(531)으로서, PCPPn과, MoO3를 중량비(PCPPn:MoO3)가 1:0.5, 두께가 9nm가 되도록 공증착하였다.
<3-2. 발광 소자 4의 제작>
발광 소자 4는, 발광 소자 3의 제작과, 이하의 공정만 다르고, 그 이외의 공정은 발광 소자 3과 동일한 제작 방법으로 하였다.
전극(503)을 구성하는 도전층(503a) 위에 접하는 도전층(503b)으로서, In-Ga-Zn 산화물막을 두께 10nm가 되도록 형성하였다. 이때, 스퍼터링 타깃의 금속 원소의 원자수비는 In:Ga:Zn=1:3:4를 사용하였다. 성막 조건은, Ar 유량을 45sccm, 압력을 0.4Pa, 전원 전력을 0.5kW를 인가하고, 기판 온도는 300℃에서 성막하였다.
또한, 발광 소자 4에서는, 2층째의 투명 도전층은 형성하지 않고, 1층의 투명 도전층만으로 도전층(503b)을 형성하고, 전극(503)을 구성하였다.
이어서, 전극(503) 위의 정공 주입층(531)으로서, PCPPn과, MoO3를 중량비 (PCPPn:MoO3)가 1:0.5, 두께가 22.5nm가 되도록 공증착하였다.
<3-3. 발광 소자 5의 제작>
발광 소자 5는, 발광 소자 3의 제작과, 이하의 공정만 다르고, 그 이외의 공정은 발광 소자 3과 동일한 제작 방법으로 하였다.
기판(510) 위에 전극(504)을 구성하는 도전층(504a)으로서, Al-Ni-La막을 두께 200nm가 되도록 형성하였다.
도전층(504a) 위에 접하는 도전층(504b)을 형성하기 위하여, 투명 도전층(504b_1)으로서 Ti를 두께 6nm가 되도록 형성하였다. Ti막의 형성 후, 300℃에서 1시간의 베이크 처리를 수행함으로써, Ti막을 산화하고, 산화 타이타늄막을 형성하였다.
다음에, 투명 도전층(504b_1) 위에 투명 도전층(504b_2)으로서, ITSO막을 두께 10nm가 되도록 형성하였다. 이상의 공정에 의해 전극(504)을 형성하였다.
또한, 전극(504) 위의 정공 주입층(531)으로서, PCPPn과, MoO3를 중량비(PCPPn:MoO3)가 1:0.5, 두께가 5nm가 되도록 공증착하였다.
또한, 발광 소자 3 내지 발광 소자 5의 밀봉 기판(512)에는, 광학 소자(514)로서, 청색(Blue)의 컬러 필터를 형성하였다.
<3-4. 발광 소자의 특성>
다음에, 상기 제작한 발광 소자 3 내지 발광 소자 5의 전류 효율-휘도 특성을 도 36에 도시한다. 또한, 휘도-전압 특성을 도 37에 도시한다. 또한, 각 발광 소자의 측정은 실온(23℃로 유지된 분위기)에서 수행하였다.
또한, 1000cd/m2 부근에서의, 발광 소자 3 내지 발광 소자 5의 소자 특성을 표 8에 기재한다.
Figure pat00016
또한, 발광 소자 3 내지 발광 소자 5에 2.5mA/㎠의 전류 밀도로 전류를 흘려보냈을 때의 전계 발광 스펙트럼을 도 38에 도시한다.
도 36 내지 도 38 및 표 8에서 나타난 바와 같이, 발광 소자 3 및 발광 소자 4는, 높은 색 순도의 청색 발광이면서, 발광 소자 5보다 높은 전류 효율이 되었다. 이것은, 실시예 1에서 기재된 바와 같이, 본 발명의 일 형태의 투명 도전층으로서 In-Ga-Zn 산화물을 갖는 전극 구조는 반사율이 높고, 특히 청색의 파장대역에서 우수한 반사율을 갖고 있다. 따라서, 발광 소자 3 및 발광 소자 4에 사용한 전극 구조는, 특히 청색의 광을 나타내는 발광 소자에 적합한 것을 알 수 있었다.
이상과 같이, 본 발명의 일 형태의 구성을 사용함으로써, 높은 전류 효율을 갖는 발광 소자를 제작할 수 있었다.
이상, 본 실시예에 기재된 구성은, 다른 실시예 및 실시형태와 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
100: EL층
101: 전극
101a: 도전층
101b: 도전층
101b_1: 투명 도전층
101b_2: 투명 도전층
101c: 하부 도전층
101c_1: 하부 투명 도전층
101c_2: 하부 투명 도전층
102: 전극
103: 전극
103a: 도전층
103b: 도전층
103b_1: 투명 도전층
103b_2: 투명 도전층
104: 전극
104a: 도전층
104b: 도전층
104b_1: 투명 도전층
104b_2: 투명 도전층
111: 정공 주입층
112: 정공 수송층
113: 전자 수송층
114: 전자 주입층
115: 전하 발생층
116: 정공 주입층
117: 정공 수송층
118: 전자 수송층
119: 전자 주입층
120: 발광층
120a: 발광층
120b: 발광층
121: 발광층
121a: 발광층
121b: 발광층
122: 발광층
122a: 발광층
122b: 발광층
123B: 발광층
123G: 발광층
123R: 발광층
140: 격벽
150: 발광 소자
152: 발광 소자
154: 발광 소자
156: 발광 소자
158: 발광 소자
200: 기판
220: 기판
221B: 영역
221G: 영역
221R: 영역
222B: 영역
222G: 영역
222R: 영역
223: 차광층
224B: 광학 소자
224G: 광학 소자
224R: 광학 소자
250: 발광 소자
252: 발광 소자
254: 발광 소자
301_1: 배선
301_5: 배선
301_6: 배선
301_7: 배선
302_1: 배선
302_2: 배선
303_1: 트랜지스터
303_6: 트랜지스터
303_7: 트랜지스터
304: 용량 소자
304_1: 용량 소자
304_2: 용량 소자
305: 발광 소자
306_1: 배선
306_3: 배선
307_1: 배선
307_3: 배선
308_1: 트랜지스터
308_6: 트랜지스터
309_1: 트랜지스터
309_2: 트랜지스터
311_1: 배선
311_3: 배선
312_1: 배선
312_2: 배선
400: EL층
401: 전극
401a: 도전층
401b: 도전층
401b_1: 투명 도전층
401b_2: 투명 도전층
402: 전극
411: 정공 주입층
412: 정공 수송층
413: 발광층
414: 발광층
415: 전자 수송층
416: 전자 주입층
421: 게스트 재료
422: 호스트 재료
431: 게스트 재료
432: 유기 화합물
433: 유기 화합물
450: 발광 소자
501: 전극
501a: 도전층
501b: 도전층
501b_1: 투명 도전층
501b_2: 투명 도전층
502: 전극
503: 전극
503a: 도전층
503b: 도전층
504: 전극
504a: 도전층
504b: 도전층
504b_1: 투명 도전층
504b_2: 투명 도전층
510: 기판
512: 밀봉 기판
514: 광학 소자
521: 발광층
522: 발광층
531: 정공 주입층
532: 정공 수송층
533: 전자 수송층
534: 전자 주입층
535: 전하 발생층
537: 정공 수송층
538: 전자 수송층
539: 전자 주입층
600: 표시 장치
601: 신호선 구동 회로부
602: 화소부
603: 주사선 구동 회로부
604: 밀봉 기판
605: 씰재
607: 영역
608: 배선
609: FPC
610: 소자 기판
611: 트랜지스터
612: 트랜지스터
613: 하부 전극
614: 격벽
616: EL층
617: 상부 전극
618: 발광 소자
621: 광학 소자
622: 차광층
623: 트랜지스터
624: 트랜지스터
801: 화소 회로
802: 화소부
804: 구동 회로부
804a: 주사선 구동 회로
804b: 신호선 구동 회로
806: 보호 회로
807: 단자부
852: 트랜지스터
854: 트랜지스터
862: 용량 소자
872: 발광 소자
1001: 기판
1002: 하지 절연막
1003: 게이트 절연막
1006: 게이트 전극
1007: 게이트 전극
1008: 게이트 전극
1020: 층간 절연막
1021: 층간 절연막
1022: 전극
1024B: 하부 전극
1024G: 하부 전극
1024R: 하부 전극
1025: 격벽
1026: 상부 전극
1028: EL층
1029: 밀봉층
1031: 밀봉 기판
1032: 씰재
1033: 기재
1034B: 착색층
1034G: 착색층
1034R: 착색층
1035: 차광층
1036: 오버코트층
1037: 층간 절연막
1040: 화소부
1041: 구동 회로부
1042: 주변부
2000: 터치 패널
2001: 터치 패널
2501: 표시 장치
2502R: 화소
2502t: 트랜지스터
2503c: 용량 소자
2503g: 주사선 구동 회로
2503s: 신호선 구동 회로
2503t: 트랜지스터
2509: FPC
2510: 기판
2510a: 절연층
2510b: 가요성 기판
2510c: 접착층
2511: 배선
2519: 단자
2521: 절연층
2528: 격벽
2550R: 발광 소자
2560: 밀봉층
2567BM: 차광층
2567p: 반사 방지층
2567R: 착색층
2570: 기판
2570a: 절연층
2570b: 가요성 기판
2570c: 접착층
2580R: 발광 모듈
2590: 기판
2591: 전극
2592: 전극
2593: 절연층
2594: 배선
2595: 터치 센서
2597: 접착층
2598: 배선
2599: 접속층
2601: 펄스 전압 출력 회로
2602: 전류 검출 회로
2603: 용량
2611: 트랜지스터
2612: 트랜지스터
2613: 트랜지스터
2621: 전극
2622: 전극
3000: 발광 장치
3001: 기판
3003: 기판
3005: 발광 소자
3007: 밀봉 영역
3009: 밀봉 영역
3011: 영역
3013: 영역
3014: 영역
3015: 기판
3016: 기판
3018: 건조제
3054: 표시부
3500: 다기능 단말
3502: 하우징
3504: 표시부
3506: 카메라
3508: 조명
3600: 라이트
3602: 하우징
3608: 조명
3610: 스피커
8000: 표시 모듈
8001: 상부 커버
8002: 하부 커버
8003: FPC
8004: 터치 센서
8005: FPC
8006: 표시 장치
8009: 프레임
8010: 프린트 기판
8011: 배터리
8501: 조명 장치
8502: 조명 장치
8503: 조명 장치
8504: 조명 장치
9000: 하우징
9001: 표시부
9003: 스피커
9005: 조작 키
9006: 접속 단자
9007: 센서
9008: 마이크로폰
9050: 조작 버튼
9051: 정보
9052: 정보
9053: 정보
9054: 정보
9055: 힌지
9100: 휴대 정보 단말
9101: 휴대 정보 단말
9102: 휴대 정보 단말
9200: 휴대 정보 단말
9201: 휴대 정보 단말

Claims (22)

  1. 발광 소자로서,
    제 1 전극과 제 2 전극; 및
    상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 EL층을 포함하고,
    상기 제 1 전극은
    광을 반사하도록 구성된 도전층;
    상기 도전층에 접하는 제 1 투명 도전층으로서, 제 1 산화물을 포함하는 제 1 투명 도전층; 및
    상기 제 1 투명 도전층에 접하는 제 2 투명 도전층으로서, 제 2 산화물을 포함하는 제 2 투명 도전층을 포함하고,
    상기 제 1 산화물은 In과 M을 포함하고,
    상기 제 2 산화물은 In을 포함하고,
    상기 M은 Al, Si, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd 또는 Hf를 나타내고,
    상기 제 2 투명 도전층의 저항율은 상기 제 1 투명 도전층의 저항율보다 낮고,
    상기 제 2 투명 도전층의 두께는 상기 제 1 투명 도전층의 두께 이상인, 발광 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전층은 Al을 포함하는, 발광 소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 투명 도전층의 두께는 5nm 이상 20nm 이하인, 발광 소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 산화물은 실리콘 또는 산화 실리콘을 추가로 포함하는, 발광 소자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 전극은 In, Ag 및 Mg 중 적어도 하나를 포함하는, 발광 소자.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 EL층은 제 1 발광층과 제 2 발광층을 포함하는, 발광 소자.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 EL층은 제 1 발광층과 제 2 발광층을 포함하고,
    상기 제 1 발광층은 제 1 화합물을 포함하고, 상기 제 1 화합물은 보라색, 청색, 및 청록색으로부터 선택되는 어느 한 색에 발광 스펙트럼 피크를 가지며,
    상기 제 2 발광층은 제 2 화합물을 포함하고, 상기 제 2 화합물은 녹색, 황녹색, 황색, 오렌지색, 및 적색으로부터 선택되는 어느 한 색에 발광 스펙트럼 피크를 갖는, 발광 소자.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 EL층은 제 1 발광층과 제 2 발광층을 포함하고,
    상기 제 1 발광층은 제 1 화합물을 포함하고, 상기 제 1 화합물은 일중항 여기 에너지를 발광으로 변환하도록 구성되고,
    상기 제 2 발광층은 제 2 화합물을 포함하고, 상기 제 2 화합물은 삼중항 여기 에너지를 발광으로 변환하도록 구성되는, 발광 소자.
  9. 표시 장치로서,
    제 1 항에 기재된 발광 소자; 및
    상기 발광 소자에 전기적으로 접속된 트랜지스터를 포함하고,
    상기 트랜지스터의 채널 영역은 산화물 반도체를 포함하는, 표시 장치.
  10. 발광 소자로서,
    제 1 전극과 제 2 전극; 및
    상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 EL층을 포함하고,
    상기 제 1 전극은
    광을 반사하도록 구성된 도전층;
    상기 도전층에 접하는 제 1 투명 도전층으로서, 제 1 산화물을 포함하는 제 1 투명 도전층; 및
    상기 제 1 투명 도전층에 접하는 제 2 투명 도전층으로서, 제 2 산화물을 포함하는 제 2 투명 도전층을 포함하고,
    상기 제 1 산화물은 In과 Ga를 포함하고,
    상기 제 2 산화물은 In을 포함하고,
    상기 제 2 투명 도전층의 저항율은 상기 제 1 투명 도전층의 저항율보다 낮고,
    상기 제 2 투명 도전층의 두께는 상기 제 1 투명 도전층의 두께 이상인, 발광 소자.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 도전층은 Al을 포함하는, 발광 소자.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 투명 도전층의 두께는 5nm 이상 20nm 이하인, 발광 소자.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 산화물은 실리콘 또는 산화 실리콘을 추가로 포함하는, 발광 소자.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 전극은 In, Ag 및 Mg 중 적어도 하나를 포함하는, 발광 소자.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 EL층은 제 1 발광층과 제 2 발광층을 포함하는, 발광 소자.
  16. 표시 장치로서,
    제 10 항에 기재된 발광 소자; 및
    상기 발광 소자에 전기적으로 접속된 트랜지스터를 포함하고,
    상기 트랜지스터의 채널 영역은 산화물 반도체를 포함하는, 표시 장치.
  17. 발광 소자로서,
    제 1 전극과 제 2 전극; 및
    상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 EL층을 포함하고,
    상기 제 1 전극은
    광을 반사하도록 구성된 도전층;
    상기 도전층에 접하는 제 1 투명 도전층으로서, 제 1 산화물을 포함하는 제 1 투명 도전층; 및
    상기 제 1 투명 도전층에 접하는 제 2 투명 도전층으로서, 제 2 산화물을 포함하는 제 2 투명 도전층을 포함하고,
    상기 도전층은 Al을 포함하고,
    상기 제 1 산화물은 In, Ga 및 Zn을 포함하고,
    상기 제 2 산화물은 In과 Sn을 포함하고,
    상기 제 2 투명 도전층의 저항율은 상기 제 1 투명 도전층의 저항율보다 낮고,
    상기 제 2 투명 도전층의 두께는 상기 제 1 투명 도전층의 두께 이상인, 발광 소자.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 투명 도전층의 두께는 5nm 이상 20nm 이하인, 발광 소자.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 2 산화물은 실리콘 또는 산화 실리콘을 추가로 포함하는, 발광 소자.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 2 전극은 In, Ag 및 Mg 중 적어도 하나를 포함하는, 발광 소자.
  21. 제 17 항에 있어서,
    상기 EL층은 제 1 발광층과 제 2 발광층을 포함하는, 발광 소자.
  22. 표시 장치로서,
    제 17 항에 기재된 발광 소자; 및
    상기 발광 소자에 전기적으로 접속된 트랜지스터를 포함하고,
    상기 트랜지스터의 채널 영역은 산화물 반도체를 포함하는, 표시 장치.


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