KR20240051907A - 발광 장치 - Google Patents

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KR20240051907A
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light
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emitting
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reflective electrode
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사토시 세오
노부하루 오사와
도시키 사사키
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

본 발명은 신규의 발광 장치를 제공하고, 또는 생산성이 높고, 소비 전력이 저감된 신규의 발광 장치를 제공하기 위한 것으로, 청색 광을 발하는 제1 발광 소자와, 녹색 광을 발하는 제2 발광 소자와, 적색 광을 발하는 제3 발광 소자를 갖고, 제1 발광 소자는, 제1 반사 전극, 제1 투명 도전막, 제1 발광층, 전하 발생층, 제2 발광층 및 전극의 순서대로 적층되고, 제2 발광 소자는, 제2 반사 전극, 제2 투명 도전막, 제1 발광층, 전하 발생층, 제2 발광층 및 전극의 순서대로 적층되고, 제3 발광 소자는, 제3 반사 전극, 제3 투명 도전막, 제1 발광층, 전하 발생층, 제2 발광층 및 전극의 순서대로 적층되고, 전극은, 광을 투과시키는 기능과, 광을 반사시키는 기능을 갖고, 제1 내지 제3 반사 전극은, 은을 갖고, 제1 투명 도전막은, 제3 투명 도전막보다도 두껍고, 제3 투명 도전막은, 제2 투명 도전막보다도 두껍다.

Description

발광 장치{LIGHT-EMITTING DEVICE}
본 발명의 일 형태는, 전계를 가함으로써 발광이 얻어지는 발광층을 한 쌍의 전극 사이에 끼워서 이루어지는 발광 소자 또는 이 발광 소자를 갖는 발광 장치, 전자 기기 및 조명 장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 일 형태는, 상기 기술 분야에 한정되지 않는다. 본 명세서 등에서 개시하는 발명의 일 형태의 기술 분야는, 물, 방법 또는 제조 방법에 관한 것이다. 또는, 본 발명의 일 형태는, 프로세스, 머신, 매뉴팩처 또는 조성물(콤퍼지션·오브·매터)에 관한 것이다. 그로 인해, 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, 그들의 구동 방법, 또는 그들의 제조 방법을 일례로서 들 수 있다.
최근 들어, 일렉트로루미네센스(Electroluminescence:EL)를 이용한 발광 소자의 연구 개발이 활발히 행해지고 있다. 이들 발광 소자의 기본적인 구성은, 한 쌍의 전극간에 발광성 물질을 포함하는 층을 사이에 끼운 것이다. 이 소자에 전압을 인가함으로써, 발광성의 물질로부터의 발광이 얻어진다.
상술한 발광 소자는 자발광형이기 때문에, 이것을 사용한 발광 장치는, 시인성이 우수하고, 백라이트가 불필요하며, 소비 전력이 적은 등의 이점을 갖는다. 또한, 박형 경량으로 제작할 수 있고, 응답 속도가 높은 등의 이점도 갖는다.
발광 소자로부터의 광의 취출 효율을 개선하기 위해서, 한 쌍의 전극간에서 광의 공진 효과를 이용한 미소 광 공진기(마이크로 캐비티) 구조를 채용하고, 특정 파장에 있어서의 광 강도를 증가시키는 방법이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
일본 특허 공개 제2012-182127호 공보
한 쌍의 전극간에서 광의 공진 효과를 이용한 미소 광 공진기 구조(이하, 마이크로 캐비티 구조라고 함)를 채용한 경우, 한 쌍의 전극의 한쪽에 반사율이 높은 금속막(예를 들어 은을 포함하는 금속막 등)을 사용하면, 표면 플라즈몬 공명(SPR:Surface Plasmon Resonance)의 영향에 의해, 반사율이 높은 금속막의 표면 근방에서 광의 산란 또는 광의 흡수가 발생하여, 광 취출 효율이 저하하는 경우가 있다.
상술한 과제를 감안하여, 본 발명의 일 형태에서는, 신규의 발광 장치를 제공하는 것을 과제의 하나로 한다. 또는 발광 효율이 높고, 소비 전력이 저감된 신규의 발광 장치를 제공하는 것을 과제의 하나로 한다. 또는 신규의 발광 장치의 제작 방법을 제공하는 것을 과제의 하나로 한다.
또한, 상기 과제의 기재는, 다른 과제의 존재를 방해하는 것이 아니다. 또한, 본 발명의 일 형태는, 반드시 이들 과제의 모두를 해결할 필요는 없다. 상기 이외의 과제는, 명세서 등의 기재로부터 저절로 명확해지는 것이며, 명세서 등의 기재로부터 상기 이외의 과제를 추출하는 것이 가능하다.
본 발명의 일 형태는, 청색 광을 발하는 제1 발광 소자와, 녹색 광을 발하는 제2 발광 소자와, 적색 광을 발하는 제3 발광 소자를 갖고, 제1 발광 소자는, 제1 반사 전극, 제1 투명 도전막, 제1 발광층, 전하 발생층, 제2 발광층 및 전극의 순서대로 적층되고, 제2 발광 소자는, 제2 반사 전극, 제2 투명 도전막, 제1 발광층, 전하 발생층, 제2 발광층 및 전극의 순서대로 적층되고, 제3 발광 소자는, 제3 반사 전극, 제3 투명 도전막, 제1 발광층, 전하 발생층, 제2 발광층 및 전극의 순서대로 적층되고, 전극은, 광을 투과시키는 기능과, 광을 반사시키는 기능을 갖고, 제1 내지 제3 반사 전극은, 은을 갖고, 제1 투명 도전막은, 제3 투명 도전막보다도 두껍고, 제3 투명 도전막은, 제2 투명 도전막보다도 두꺼운 것을 특징으로 하는 발광 장치이다. 보다 상세하게는 이하와 같다.
본 발명의 일 형태는, 복수의 광을 발하는 발광 장치이며, 발광 장치는, 청색을 나타내는 광을 발할 수 있는 기능을 갖는 제1 발광 소자와, 녹색을 나타내는 광을 발할 수 있는 기능을 갖는 제2 발광 소자와, 적색을 나타내는 광을 발할 수 있는 기능을 갖는 제3 발광 소자를 갖고, 제1 발광 소자는, 제1 반사 전극과, 제1 반사 전극 위의 제1 투명 도전막과, 제1 투명 도전막 위의 제1 발광층과, 제1 발광층 위의 전하 발생층과, 전하 발생층 위의 제2 발광층과, 제2 발광층 위의 전극을 갖고, 제2 발광 소자는, 제2 반사 전극과, 제2 반사 전극 위의 제2 투명 도전막과, 제2 투명 도전막 위의 제1 발광층과, 제1 발광층 위의 전하 발생층과, 전하 발생층 위의 제2 발광층과, 제2 발광층 위의 전극을 갖고, 제3 발광 소자는, 제3 반사 전극과, 제3 반사 전극 위의 제3 투명 도전막과, 제3 투명 도전막 위의 제1 발광층과, 제1 발광층 위의 전하 발생층과, 전하 발생층 위의 제2 발광층과, 제2 발광층 위의 전극을 갖고, 전극은, 광을 투과시킬 수 있는 기능과, 광을 반사시킬 수 있는 기능을 갖고, 제1 내지 제3 반사 전극은, 은을 갖고, 제1 투명 도전막은, 제1 영역을 갖고, 제2 투명 도전막은, 제2 영역을 갖고, 제3 투명 도전막은, 제3 영역을 갖고, 제1 영역은, 제3 영역보다도 두껍고, 제3 영역은, 제2 영역보다도 두꺼운 것을 특징으로 하는 발광 장치이다.
또한, 상기 구성에 있어서, 제1 발광층은, 자색, 청색 또는 청녹색 중에서 선택되는 적어도 어느 하나의 발광을 나타내는 제1 발광 물질을 갖고, 제2 발광층은, 녹색, 황녹색, 황색, 주황색 또는 적색 중에서 선택되는 적어도 어느 하나의 발광을 나타내는 제2 발광 물질을 갖는 것이 바람직하다. 이 경우, 제1 반사 전극과 제1 발광층과의 광학 거리가 3/4λB 이상인 것이 바람직하다. 또한, 제2 반사 전극과 제1 발광층과의 광학 거리가 3/4λG 미만이고, 제3 반사 전극과 제1 발광층과의 광학 거리가 3/4λR 미만이면 바람직하다.
또한, 상기 각 구성에 있어서, 제2 반사 전극과 제2 발광층과의 광학 거리가 3/4λG 근방이며, 제3 반사 전극과 제2 발광층과의 광학 거리가 3/4λR 근방이면 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 복수의 광을 발하는 발광 장치이며, 발광 장치는, 청색을 나타내는 광을 발할 수 있는 기능을 갖는 제1 발광 소자와, 녹색을 나타내는 광을 발할 수 있는 기능을 갖는 제2 발광 소자와, 적색을 나타내는 광을 발할 수 있는 기능을 갖는 제3 발광 소자와, 황색을 나타내는 광을 발할 수 있는 기능을 갖는 제4 발광 소자를 갖고, 제1 발광 소자는, 제1 반사 전극과, 제1 반사 전극 위의 제1 투명 도전막과, 제1 투명 도전막 위의 제1 발광층과, 제1 발광층 위의 전하 발생층과, 전하 발생층 위의 제2 발광층과, 제2 발광층 위의 전극을 갖고, 제2 발광 소자는, 제2 반사 전극과, 제2 반사 전극 위의 제2 투명 도전막과, 제2 투명 도전막 위의 제1 발광층과, 제1 발광층 위의 전하 발생층과, 전하 발생층 위의 제2 발광층과, 제2 발광층 위의 전극을 갖고, 제3 발광 소자는, 제3 반사 전극과, 제3 반사 전극 위의 제3 투명 도전막과, 제3 투명 도전막 위의 제1 발광층과, 제1 발광층 위의 전하 발생층과, 전하 발생층 위의 제2 발광층과, 제2 발광층 위의 전극을 갖고, 제4 발광 소자는, 제4 반사 전극과, 제4 반사 전극 위의 제4 투명 도전막과, 제4 투명 도전막 위의 제1 발광층과, 제1 발광층 위의 전하 발생층과, 전하 발생층 위의 제2 발광층과, 제2 발광층 위의 전극을 갖고, 전극은, 광을 투과시킬 수 있는 기능과, 광을 반사시킬 수 있는 기능을 갖고, 제1 내지 제4 반사 전극은, 은을 갖고, 제1 투명 도전막은, 제1 영역을 갖고, 제2 투명 도전막은, 제2 영역을 갖고, 제3 투명 도전막은, 제3 영역을 갖고, 제4 투명 도전막은, 제4 영역을 갖고, 제1 영역은, 제3 영역보다도 두껍고, 제3 영역은, 제4 영역보다도 두껍고, 제4 영역은, 제2 영역보다도 두꺼운 것을 특징으로 하는 발광 장치이다.
또한, 상기 구성에 있어서, 제1 발광층은, 청색 발광을 나타내는 제1 발광 물질을 갖고, 제2 발광층은, 녹색, 황색 또는 적색 중에서 선택되는 적어도 어느 하나의 발광을 나타내는 제2 발광 물질을 갖는 것이 바람직하다. 이 경우, 제1 반사 전극과 제1 발광층과의 광학 거리가 3/4λB 이상인 것이 바람직하다. 또한, 제2 반사 전극과 제1 발광층과의 광학 거리가 3/4λG 미만이고, 제3 반사 전극과 제1 발광층과의 광학 거리가 3/4λR 미만이고, 제4 반사 전극과 제1 발광층과의 광학 거리가 3/4λY 미만이면 바람직하다.
또한, 상기 각 구성에 있어서, 제2 반사 전극과 제2 발광층과의 광학 거리가 3/4λG 근방이며, 제3 반사 전극과 제2 발광층과의 광학 거리가 3/4λR 근방이며, 제4 반사 전극과 제2 발광층과의 광학 거리가 3/4λY 근방이면 바람직하다.
또한, 상기 각 구성에 있어서, 제1 발광 소자에 중첩되는 제1 광학 소자를 갖고, 제2 발광 소자에 중첩되는 제2 광학 소자를 갖고, 제3 발광 소자에 중첩되는 제3 광학 소자를 갖고, 제1 광학 소자는, 청색을 나타내는 광을 투과시키는 기능을 갖고, 제2 광학 소자는, 녹색을 나타내는 광을 투과시키는 기능을 갖고, 제3 광학 소자는, 적색을 나타내는 광을 투과시키는 기능을 가지면 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 형태는, 상기 각 구성의 발광 장치와, 하우징 또는 터치 센서를 갖는 전자 기기, 또는 상기 각 구성의 발광 장치와, 하우징 또는 터치 센서를 갖는 조명 장치도 범주에 포함시키는 것이다. 또한, 본 명세서 중에 있어서의 발광 장치란, 화상 표시 디바이스, 또는 광원(조명 장치 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 설치된 모듈, 또는 발광 소자에 COG(Chip On Glass) 방식에 의해 IC(집적 회로)가 직접 실장된 모듈도 모두 발광 장치에 포함하는 것으로 한다.
본 발명의 일 형태에 의해, 신규의 발광 장치를 제공할 수 있다. 또는, 본 발명의 일 형태에 의해, 발광 효율이 높고, 소비 전력이 저감된 신규의 발광 장치를 제공할 수 있다. 또는, 본 발명의 일 형태에 의해, 신규의 발광 장치의 제작 방법을 제공할 수 있다.
또한, 이들 효과의 기재는, 다른 효과의 존재를 방해하는 것이 아니다. 또한, 본 발명의 일 형태는, 반드시 이들 효과를 모두 가질 필요는 없다. 또한, 이들 이외의 효과는, 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터, 저절로 명확해지는 것이며, 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터, 이들 이외의 효과를 추출하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 설명하는 단면도.
도 2는 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 설명하는 단면도.
도 3은 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 설명하는 단면도.
도 4는 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 설명하는 단면도.
도 5는 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 설명하는 단면도.
도 6은 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 설명하는 단면도.
도 7은 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 설명하는 단면도.
도 8은 본 발명의 일 형태의 발광 장치의 제작 방법을 설명하는 단면도.
도 9는 본 발명의 일 형태의 발광 장치의 제작 방법을 설명하는 단면도.
도 10은 본 발명의 일 형태 표시 장치를 설명하는 상면도 및 단면도.
도 11은 본 발명의 일 형태 표시 장치를 설명하는 블록도 및 회로도.
도 12는 표시 모듈을 설명하는 사시도.
도 13은 전자 기기에 대해서 설명하는 도면.
도 14는 조명 장치에 대해서 설명하는 도면.
도 15는 실시예의 소자 구조를 설명하는 도면.
도 16은 실시예 1에서 제작한 각 발광 소자의 전류 효율-휘도 특성 및 전류-전압 특성을 설명하는 도면.
도 17은 실시예 1에서 제작한 각 발광 소자의 휘도-전압 특성을 설명하는 도면.
도 18은 실시예 1에서 제작한 각 발광 소자의 발광 스펙트럼을 설명하는 도면.
도 19는 실시예 2에서 제작한 각 발광 소자의 전류 효율-휘도 특성 및 전류-전압 특성을 설명하는 도면.
도 20은 실시예 2에서 제작한 각 발광 소자의 휘도-전압 특성을 설명하는 도면.
도 21은 실시예 2에서 제작한 각 발광 소자의 발광 스펙트럼을 설명하는 도면.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 도면을 사용해서 상세하게 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 그 범위로부터 일탈하지 않고 그 형태 및 상세를 다양하게 변경할 수 있는 것이 가능하다. 따라서, 본 발명은 이하에 나타내는 실시 형태의 기재 내용에 한정해서 해석되는 것이 아니다.
또한, 도면 등에 있어서 나타내는 각 구성의, 위치, 크기, 범위 등은, 이해의 간단화를 위하여, 실제의 위치, 크기, 범위 등을 나타내고 있지 않은 경우가 있다. 이로 인해, 개시하는 발명은, 반드시 도면 등에 개시된 위치, 크기, 범위 등에 한정되지는 않는다.
또한, 본 명세서 등에 있어서, 제1, 제2 등으로서 부여되는 서수사는 편의상 사용하는 것이며, 공정순 또는 적층순을 나타내는 것이 아니다. 그 때문에, 예를 들어 「제1」을 「제2」 또는 「제3」 등과 적절히 치환해서 설명할 수 있다. 또한, 본 명세서 등에 기재되어 있는 서수사와, 본 발명의 일 형태를 특정하기 위해서 사용되는 서수사는 일치하지 않는 경우가 있다.
또한, 본 명세서 등에 있어서, 도면을 사용해서 발명의 구성을 설명함에 있어서, 동일한 것을 가리키는 부호는 상이한 도면 사이에서도 공통으로 사용한다.
또한, 본 명세서 등에 있어서, 청색을 나타내는 광이란, 420㎚ 이상 480㎚ 이하의 파장 대역에 적어도 하나의 발광 스펙트럼 피크를 갖고, 녹색을 나타내는 광이란, 500㎚ 이상 550㎚ 미만의 파장 대역에 적어도 하나의 발광 스펙트럼 피크를 갖고, 황색을 나타내는 광이란, 550㎚ 이상 580㎚ 이하의 파장 대역에 적어도 하나의 발광 스펙트럼 피크를 갖고, 적색을 나타내는 광이란, 600㎚ 이상 740㎚ 이하의 파장 대역에 적어도 하나의 발광 스펙트럼 피크를 갖는다.
또한, 본 명세서 등에 있어서, 투명 도전막이란, 가시광에 있어서 투광성을 갖고, 또한 도전성을 갖는 막이다. 예를 들어, 투명 도전막으로서는, ITO(Indium Tin Oxide)로 대표되는 산화물 도전체막, 산화물 반도체막 또는 유기물을 포함하는 유기 도전체막을 포함한다. 유기물을 포함하는 유기 도전체막으로서는, 예를 들어 유기 화합물과 전자 공여체(도너)를 혼합하여 이루어지는 복합 재료를 포함하는 막, 유기 화합물과 전자 수용체(억셉터)를 혼합하여 이루어지는 복합 재료를 포함하는 막 등을 들 수 있다. 또한, 투명 도전막의 저항률로서는, 바람직하게는 1×105Ω·cm 이하, 더욱 바람직하게는 1×104Ω·cm 이하이다.
또한, 본 명세서 등에 있어서, 「막」이라는 용어와, 「층」이라는 용어는, 경우에 따라서는, 또는, 상황에 따라, 서로 교체하는 것이 가능하다. 예를 들어, 「도전층」이라는 용어를, 「도전막」이라는 용어로 변경하는 것이 가능한 경우가 있다. 또는, 예를 들어 「절연막」이라는 용어를, 「절연층」이라는 용어로 변경하는 것이 가능한 경우가 있다.
(실시 형태 1)
본 실시 형태에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 장치 및 이 발광 장치의 제작 방법에 대해서, 도 1 내지 도 9를 사용해서 이하 설명한다.
<발광 장치의 구성예 1>
도 1의 (A)는 본 발명의 일 형태의 발광 장치의 일례를 도시하는 단면도이다. 도 1의 (A)에 도시하는 발광 장치(100)는, 청색을 나타내는 광을 발할 수 있는 기능을 갖는 제1 발광 소자(101B)와, 녹색을 나타내는 광을 발할 수 있는 기능을 갖는 제2 발광 소자(101G)와, 적색을 나타내는 광을 발할 수 있는 기능을 갖는 제3 발광 소자(101R)를 갖는다.
또한, 제1 발광 소자(101B)는, 제1 반사 전극(104B)과, 제1 반사 전극(104B) 위의 제1 투명 도전막(106B)과, 제1 투명 도전막(106B) 위의 제1 발광층(108)과, 제1 발광층(108) 위의 전하 발생층(110)과, 전하 발생층(110) 위의 제2 발광층(112)과, 제2 발광층(112) 위의 반투과·반반사 전극(114)을 갖고, 제2 발광 소자(101G)는, 제2 반사 전극(104G)과, 제2 반사 전극(104G) 위의 제2 투명 도전막(106G)과, 제2 투명 도전막(106G) 위의 제1 발광층(108)과, 제1 발광층(108) 위의 전하 발생층(110)과, 전하 발생층(110) 위의 제2 발광층(112)과, 제2 발광층(112) 위의 반투과·반반사 전극(114)을 갖고, 제3 발광 소자(101R)는, 제3 반사 전극(104R)과, 제3 반사 전극(104R) 위의 제3 투명 도전막(106R)과, 제3 투명 도전막(106R) 위의 제1 발광층(108)과, 제1 발광층(108) 위의 전하 발생층(110)과, 전하 발생층(110) 위의 제2 발광층(112)과, 제2 발광층(112) 위의 반투과·반반사 전극(114)을 갖는다. 또한, 반투과·반반사 전극(114)을 간단히 전극이라고 호칭하는 경우가 있다.
또한, 제1 반사 전극(104B), 제2 반사 전극(104G) 및 제3 반사 전극(104R)은, 각각 은을 갖는다. 제1 반사 전극(104B), 제2 반사 전극(104G) 및 제3 반사 전극(104R)에 은을 갖는 재료를 사용함으로써, 반사율을 높이는 것이 가능하게 되기 때문에, 각 발광 소자로부터의 발광 효율을 높게 할 수 있다. 예를 들어, 은을 포함하는 도전막을 형성하고, 이 도전막을 섬 형상으로 분리함으로써, 제1 반사 전극(104B), 제2 반사 전극(104G) 및 제3 반사 전극(104R)을 각각 형성할 수 있다. 이와 같이, 제1 반사 전극(104B), 제2 반사 전극(104G) 및 제3 반사 전극(104R)을, 동일한 도전막을 가공하는 공정을 거쳐서 형성하면, 제조 비용이 싸지기 때문에 적합하다.
또한, 도 1의 (A)에 있어서, 제2 발광층(112)은, 제2 발광층(112a)과, 제2 발광층(112b)을 갖는다. 제2 발광층(112)은, 단층 구조, 도 1의 (A)에 도시하는 바와 같은 2층의 적층 구조 또는 3층 이상의 적층 구조로 할 수 있다.
또한, 제1 발광층(108)은, 자색, 청색 또는 청녹색 중에서 선택되는 적어도 어느 하나의 발광을 나타내는 제1 발광 물질을 갖고, 제2 발광층(112)은, 녹색, 황녹색, 황색, 주황색 또는 적색 중에서 선택되는 적어도 어느 하나의 발광을 나타내는 제2 발광 물질을 갖는다. 또한, 제2 발광층(112)을 적층 구조로 한 경우, 제2 발광층(112)은, 상이한 발광을 나타내는 발광 물질을 갖고 있어도 되고, 동일한 발광을 나타내는 발광 물질을 갖고 있어도 된다. 예를 들어, 제2 발광층(112a)에, 녹색의 발광을 나타내는 발광 물질을 사용하고, 제2 발광층(112b)에, 적색의 발광을 나타내는 발광 물질을 사용할 수 있다. 또는, 제2 발광층(112a, 112b) 모두에, 황색 발광을 나타내는 발광 물질을 사용할 수 있다.
이와 같이, 발광 장치(100)는, 제1 발광층(108)이 갖는 제1 발광 물질 및 제2 발광층(112)이 갖는 제2 발광 물질로부터의 원하는 발광 파장을 강화하도록 조정함으로써 단색광에 가까운 발광을 얻는 것이 가능하다. 또한, 발광 장치(100)는, 제1 발광층(108)이 갖는 제1 발광 물질로부터의 발광과, 제2 발광층(112)이 갖는 제2 발광 물질로부터의 발광을 조합함으로써, 백색 발광을 얻는 것도 가능하다.
또한, 도 1의 (A)에 있어서는, 각 발광 소자로부터 사출되는, 청색(B)를 나타내는 광, 녹색(G)을 나타내는 광 및 적색(R)을 나타내는 광을, 각각 파선의 화살표로 모식적으로 나타내고 있다. 또한, 후술하는 발광 장치에 있어서도 마찬가지이다. 이와 같이, 도 1의 (A)에 도시하는 발광 장치(100)는, 각 발광 소자가 발하는 광을 발광 소자가 형성되는 기판(102)과는 반대측으로 취출하는 상면 사출형(톱 에미션형이라고도 함)의 구조이다. 단, 본 발명의 일 형태는 이것에 한정되지 않고, 도 2의 (A)에 도시하는, 각 발광 소자가 발하는 광을 발광 소자가 형성되는 기판(102) 측으로 취출하는 하면 사출형(보텀 에미션형이라고도 함) 또는 도 2의 (B)에 도시하는, 각 발광 소자가 발하는 광을 발광 소자가 형성되는 기판(102)의 상방 및 하방의 양쪽으로 취출하는 양면 사출형(듀얼 에미션형이라고도 함)이어도 된다.
또한, 도 1의 (A)에 있어서, 제1 발광층(108), 전하 발생층(110), 제2 발광층(112), 반투과·반반사 전극(114)은, 각 발광 소자에서 각각 분리된 상태에서 예시하고 있지만, 각 발광 소자에서 분리하지 않고 공통되어서 사용할 수 있다. 따라서, 제2 발광 소자(101G) 및 제3 발광 소자(101R)에 있어서, 제1 발광층(108), 전하 발생층(110), 제2 발광층(112), 반투과·반반사 전극(114)의 해치 패턴을 제1 발광 소자(101B)와 동일하게 하고, 특별히 부호를 붙이지 않았다.
또한, 제1 발광 소자(101B), 제2 발광 소자(101G) 및 제3 발광 소자(101R)는, 마이크로 캐비티 구조를 갖는다. 각 발광 소자가 갖는 마이크로 캐비티 구조에 대해서, 이하 설명한다.
제1 발광층(108) 및 제2 발광층(112)으로부터 사출되는 광은, 한 쌍의 전극(제1 반사 전극(104B)과 반투과·반반사 전극(114), 제2 반사 전극(104G)과 반투과·반반사 전극(114) 및 제3 반사 전극(104R)과 반투과·반반사 전극 114) 사이에 공진된다. 발광 장치(100)에 있어서는, 각 발광 소자에서 제1 투명 도전막(106B), 제2 투명 도전막(106G) 및 제3 투명 도전막(106R)의 두께를 조정함으로써, 제1 발광층(108) 및 제2 발광층(112)으로부터 사출되는 광의 파장을 강화할 수 있다.
구체적으로는, 제1 투명 도전막(106B)의 막 두께를, 제1 반사 전극(104B)과 반투과·반반사 전극(114) 사이의 광학 거리가 mxλB/2(mx는 자연수를, λB는 청색의 파장(420㎚ 이상 480㎚ 이하)을 각각 나타냄)가 되도록 조정한다. 또한, 제2 투명 도전막(106G)의 막 두께를, 제2 반사 전극(104G)과 반투과·반반사 전극(114) 사이의 광학 거리가 myλG/2(my는 자연수를, λG는 녹색의 파장(500㎚ 이상 550㎚ 미만)을 각각 나타냄)가 되도록 조정한다. 또한, 제3 투명 도전막(106R)의 막 두께를, 제3 반사 전극(104R)과 반투과·반반사 전극(114) 사이의 광학 거리가 mzλR/2(mz는 자연수를, λR은 적색의 파장(600㎚ 이상 740㎚ 이하)을 각각 나타냄)가 되도록 조정한다.
또한, 제1 투명 도전막(106B)의 막 두께를 조정함으로써, 제1 반사 전극(104B)과 제1 발광층(108)의 광학 거리를 3/4λB 이상, 바람직하게는 3/4λB 이상 5/4λB 이하로 한다. 예를 들어, 제1 반사 전극(104B)과 제1 발광층(108)의 광학 거리가 1/4λB 근방인 경우, 제1 반사 전극(104B)의 표면 근방에서의 광의 산란 또는 광의 흡수에 의해, 광 취출 효율이 저하되어 버린다. 그러나, 발광 장치(100)에 있어서는, 제1 반사 전극(104B)과 제1 발광층(108)의 광학 거리를 3/4λB 이상, 바람직하게는 3/4λB 이상 5/4λB 이하로 함으로써, 제1 반사 전극(104B)의 표면 근방에서의 광의 산란 또는 광의 흡수를 억제하여, 높은 광 취출 효율을 실현할 수 있다. 따라서, 제1 발광 소자(101B)로부터는, 제1 발광층(108)이 갖는 제1 발광 물질로부터 청색 광을 효율적으로 취출하는 것이 가능하게 된다.
또한, 제2 투명 도전막(106G)의 막 두께를 조정함으로써, 제2 반사 전극(104G)과 제1 발광층(108)의 광학 거리를 3/4λG 미만, 바람직하게는 1/4λG 이상 3/4λG 미만으로 할 수 있다. 또한, 제2 투명 도전막(106G)의 막 두께를 조정함으로써, 제2 반사 전극(104G)과 제2 발광층(112)의 광학 거리를 3/4λG 근방으로 할 수 있다. 또한, 제3 투명 도전막(106R)의 막 두께를 조정함으로써, 제3 반사 전극(104R)과 제1 발광층(108)의 광학 거리를 3/4λR 미만, 바람직하게는 1/4λR 이상 3/4λR 미만으로 할 수 있다. 또한, 제3 투명 도전막(106R)의 막 두께를 조정함으로써, 제3 반사 전극(104R)과 제2 발광층(112)의 광학 거리를 3/4λR 근방으로 할 수 있다. 상기 광학 거리로 함으로써, 제2 발광 소자(101G)로부터는, 제2 발광층(112)이 갖는 제2 발광 물질로부터 녹색 광을 효율적으로 취출하는 것이 가능하게 된다. 또한, 제3 발광 소자(101R)로부터는, 제2 발광층(112)이 갖는 제2 발광 물질로부터 적색 광을 효율적으로 취출하는 것이 가능하게 된다.
이와 같이, 제1 투명 도전막(106B), 제2 투명 도전막(106G) 및 제3 투명 도전막(106R)은, 각 발광 소자의 광학 거리를 조정하는 기능을 갖는다. 각 발광 소자의 광학 거리를 조정함으로써, 제1 투명 도전막(106B)의 막 두께는, 제3 투명 도전막(106R)의 막 두께보다도 두껍게 형성된다. 또한, 제3 투명 도전막(106R)의 막 두께는, 제2 투명 도전막(106G)보다도 두껍게 형성된다. 바꾸어 말하면, 제1 투명 도전막(106B)은, 제1 영역을 갖고, 제2 투명 도전막(106G)은, 제2 영역을 갖고, 제3 투명 도전막(106R)은, 제3 영역을 갖고, 제1 영역은, 제3 영역보다도 두껍고, 제3 영역은 제2 영역보다도 두껍다.
또한, 제1 반사 전극(104B)과 반투과·반반사 전극(114) 사이의 광학 거리는, 엄밀하게는 제1 반사 전극(104B)에 있어서의 반사 영역으로부터 반투과·반반사 전극(114)에 있어서의 반사 영역까지의 막 두께와 굴절률의 곱으로 표현된다. 그러나, 제1 반사 전극(104B) 및 반투과·반반사 전극(114)에 있어서의 반사 영역을 엄밀하게 결정하는 것은 곤란하기 때문에, 제1 반사 전극(104B)과 반투과·반반사 전극(114)의 임의의 위치를 반사 영역이라고 가정함으로써, 충분히 상술한 효과를 얻을 수 있는 것으로 한다. 제2 반사 전극(104G)과 반투과·반반사 전극(114) 사이의 광학 거리 및 제3 반사 전극(104R)과 반투과·반반사 전극(114) 사이의 광학 거리에 대해서도 마찬가지이다.
또한, 제1 반사 전극(104B)과, 원하는 광을 사출하는 발광층과의 광학 거리는, 엄밀하게는 제1 반사 전극(104B)에 있어서의 반사 영역과, 원하는 광을 사출하는 발광층에 있어서의 발광 영역과의 광학 거리라고 할 수 있다. 그러나, 제1 반사 전극(104B)에 있어서의 반사 영역이나, 원하는 광을 사출하는 발광층에 있어서의 발광 영역을 엄밀하게 결정하는 것은 곤란하기 때문에, 제1 반사 전극(104B)의 임의의 위치를 반사 영역, 원하는 광을 사출하는 발광층의 임의의 위치를 발광 영역이라고 가정함으로써, 충분히 상술한 효과를 얻을 수 있는 것으로 한다. 제2 반사 전극(104G)과 원하는 광을 사출하는 발광층과의 광학 거리 및 제3 반사 전극(104R)과 원하는 광을 사출하는 발광층과의 광학 거리에 대해서도 마찬가지이다.
이상과 같이, 도 1의 (A)에 도시하는 발광 장치(100)에 있어서는, 각 발광 소자의 반사 전극(제1 반사 전극(104B), 제2 반사 전극(104G) 및 제3 반사 전극(104R))과 반투과·반반사 전극(114)과의 광학 거리를 조정함으로써, 반사 전극의 표면 근방에서의 광의 산란 또는 광의 흡수를 억제하여, 높은 광 취출 효율을 실현할 수 있다. 따라서, 발광 효율이 높고, 소비 전력이 저감된 신규의 발광 장치를 제공할 수 있다.
<발광 장치의 구성예 2>
이어서, 도 1의 (A)에 도시하는 발광 장치(100)와 상이한 구성예에 대해서, 도 1의 (B)를 사용하여, 이하 설명을 행한다.
도 1의 (B)는 본 발명의 일 형태의 발광 장치의 일례를 도시하는 단면도이다. 또한, 도 1의 (B)에 있어서, 도 1의 (A)에 도시하는 부호와 마찬가지 기능을 갖는 개소에는, 마찬가지의 해치 패턴으로 하고, 부호를 생략하는 경우가 있다. 또한, 마찬가지의 기능을 갖는 개소에는 마찬가지의 부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략하는 경우가 있다.
도 1의 (B)에 도시하는 발광 장치(100A)는, 청색을 나타내는 광을 발할 수 있는 기능을 갖는 제1 발광 소자(101B)와, 녹색을 나타내는 광을 발할 수 있는 기능을 갖는 제2 발광 소자(101G)와, 적색을 나타내는 광을 발할 수 있는 기능을 갖는 제3 발광 소자(101R)를 갖는다.
또한, 제1 발광 소자(101B)는, 제1 반사 전극(104B)과, 제1 반사 전극(104B) 위의 제1 투명 도전막(106B)과, 제1 투명 도전막(106B) 위의 제1 정공 주입층(131)과, 제1 정공 주입층(131) 위의 제1 정공 수송층(132)과, 제1 정공 수송층(132) 위의 제1 발광층(108)과, 제1 발광층(108) 위의 제1 전자 수송층(133)과, 제1 전자 수송층(133) 위의 제1 전자 주입층(134)과, 제1 전자 주입층(134) 위의 전하 발생층(110)과, 전하 발생층(110) 위의 제2 정공 주입층(135)과, 제2 정공 주입층(135) 위의 제2 정공 수송층(136)과, 제2 정공 수송층(136) 위의 제2 발광층(112)과, 제2 발광층(112) 위의 제2 전자 수송층(137)과, 제2 전자 수송층(137) 위의 제2 전자 주입층(138)과, 제2 전자 주입층(138) 위의 반투과·반반사 전극(114)을 갖는다.
또한, 제2 발광 소자(101G)는, 제2 반사 전극(104G)과, 제2 반사 전극(104G) 위의 제2 투명 도전막(106G)과, 제2 투명 도전막(106G) 위의 제1 정공 주입층(131)과, 제1 정공 주입층(131) 위의 제1 정공 수송층(132)과, 제1 정공 수송층(132) 위의 제1 발광층(108)과, 제1 발광층(108) 위의 제1 전자 수송층(133)과, 제1 전자 수송층(133) 위의 제1 전자 주입층(134)과, 제1 전자 주입층(134) 위의 전하 발생층(110)과, 전하 발생층(110) 위의 제2 정공 주입층(135)과, 제2 정공 주입층(135) 위의 제2 정공 수송층(136)과, 제2 정공 수송층(136) 위의 제2 발광층(112)과, 제2 발광층(112) 위의 제2 전자 수송층(137)과, 제2 전자 수송층(137) 위의 제2 전자 주입층(138)과, 제2 전자 주입층(138) 위의 반투과·반반사 전극(114)을 갖는다.
또한, 제3 발광 소자(101R)는, 제3 반사 전극(104R)과, 제3 반사 전극(104R) 위의 제3 투명 도전막(106R)과, 제3 투명 도전막(106R) 위의 제1 정공 주입층(131)과, 제1 정공 주입층(131) 위의 제1 정공 수송층(132)과, 제1 정공 수송층(132) 위의 제1 발광층(108)과, 제1 발광층(108) 위의 제1 전자 수송층(133)과, 제1 전자 수송층(133) 위의 제1 전자 주입층(134)과, 제1 전자 주입층(134) 위의 전하 발생층(110)과, 전하 발생층(110) 위의 제2 정공 주입층(135)과, 제2 정공 주입층(135) 위의 제2 정공 수송층(136)과, 제2 정공 수송층(136) 위의 제2 발광층(112)과, 제2 발광층(112) 위의 제2 전자 수송층(137)과, 제2 전자 수송층(137) 위의 제2 전자 주입층(138)과, 제2 전자 주입층(138) 위의 반투과·반반사 전극(114)을 갖는다.
이와 같이, 발광 장치(100A)에 있어서는, 발광 장치(100)의 구성 외에, 투명 도전막(제1 투명 도전막(106B), 제2 투명 도전막(106G) 및 제3 투명 도전막(106R))과 제1 발광층(108) 사이에, 제1 정공 주입층(131) 및 제1 정공 수송층(132)을, 제1 발광층(108)과 전하 발생층(110) 사이에, 제1 전자 수송층(133) 및 제1 전자 주입층(134)을, 전하 발생층(110)과 제2 발광층(112) 사이에, 제2 정공 주입층(135) 및 제2 정공 수송층(136)을, 제2 발광층(112)과 반투과·반반사 전극(114) 사이에, 제2 전자 수송층(137) 및 제2 전자 주입층(138)을, 각각 추가한 구성이다.
또한, 발광 장치(100A)에 있어서는, 제1 투명 도전막(106B), 제1 정공 주입층(131) 및 제1 정공 수송층(132) 중 적어도 어느 하나의 막 두께에 의해, 제1 반사 전극(104B)과 제1 발광층(108)의 광학 거리를 조정한다. 또한, 발광 장치(100A)에 있어서는, 제2 투명 도전막(106G), 제1 정공 주입층(131) 및 제1 정공 수송층(132) 중 적어도 어느 하나의 막 두께에 의해, 제2 반사 전극(104G)과 제1 발광층(108)과의 광학 거리를 조정한다. 또한, 발광 장치(100A)에 있어서는, 제3 투명 도전막(106R), 제1 정공 주입층(131) 및 제1 정공 수송층(132) 중 적어도 어느 하나의 막 두께에 의해, 제3 반사 전극(104R)과 제1 발광층(108)과의 광학 거리를 조정한다.
이와 같이, 제1 반사 전극(104B)과 제1 발광층(108)과의 광학 거리에 대해서는, 그 사이의 복수 층의 막 두께를 변경함으로써 조정해도 된다. 제2 반사 전극(104G)과 제1 발광층(108)과의 광학 거리 및 제3 반사 전극(104R)과 제1 발광층(108)과의 광학 거리에 대해서도 마찬가지이다.
이상과 같이, 발광 장치(100A)에 있어서는, 발광 장치(100)의 구성 외에, 각 발광 소자에 제1 정공 주입층(131), 제1 정공 수송층(132), 제1 전자 수송층(133), 제1 전자 주입층(134), 제2 정공 주입층(135), 제2 정공 수송층(136), 제2 전자 수송층(137) 및 제2 전자 주입층(138)이 각각 형성된 구조이다. 그 밖의 구성에 대해서는, 도 1의 (A)에 도시하는 발광 장치(100)와 마찬가지이며, 마찬가지 효과를 발휘한다.
<발광 장치의 구성예 3>
이어서, 도 1의 (B)에 도시하는 발광 장치(100A)와 상이한 구성예에 대해서, 도 3을 사용하여, 이하 설명을 행한다.
도 3에 도시하는 발광 장치(100B)는, 도 1의 (B)에 도시하는 발광 장치(100A)가 갖는, 제1 발광 소자(101B), 제2 발광 소자(101G) 및 제3 발광 소자(101R) 외에, 격벽(120)을 갖는다. 또한, 발광 장치(100B)는, 기판(102)에 대향하는 기판(152)을 갖는다. 또한, 기판(152)에는, 차광층(154)과, 제1 광학 소자(156B)와, 제2 광학 소자(156G)와, 제3 광학 소자(156R)가 설치된다.
격벽(120)은, 절연성을 갖는다. 또한, 격벽(120)은, 각 발광 소자의 하부 전극(제1 반사 전극(104B), 제2 반사 전극(104G), 제3 반사 전극(104R), 제1 투명 도전막(106B), 제2 투명 도전막(106G) 및 제3 투명 도전막(106R))의 단부를 덮고, 상기 하부 전극과 중첩되는 개구부를 갖는다.
격벽(120)을 설치함으로써, 각 발광 소자의 하부 전극을, 각각 섬 형상으로 분리할 수 있다.
또한, 차광층(154)은, 인접하는 발광 소자로부터의 광을 차광하는 기능을 갖는다. 또한, 차광층(154)을 형성하지 않는 구성으로 해도 된다.
제1 광학 소자(156B), 제2 광학 소자(156G) 및 제3 광학 소자(156R)는, 입사되는 광으로부터 특정한 색을 나타내는 광을 선택적으로 투과시키는 기능을 갖는다. 제1 광학 소자(156B), 제2 광학 소자(156G) 및 제3 광학 소자(156R)를 설치하는 구성으로 함으로써, 각 발광 소자의 색순도를 높이는 것이 가능하게 된다.
이상과 같이, 발광 장치(100B)에 있어서는, 발광 장치(100A)의 구성 외에, 각 발광 소자의 하부 전극의 단부를 덮는 격벽(120)과, 각 발광 소자에 대향하는 제1 광학 소자(156B), 제2 광학 소자(156G) 및 제3 광학 소자(156R)가 설치된 구조이다. 제1 광학 소자(156B), 제2 광학 소자(156G) 및 제3 광학 소자(156R)를 설치하는 구성으로 함으로써, 발광 장치(100B)의 색순도를 높이는 것이 가능하게 된다. 그 밖의 구성에 대해서는, 도 1의 (B)에 도시하는 발광 장치(100A)와 마찬가지이며, 마찬가지 효과를 발휘한다.
여기서, 도 1의 (A)에 도시하는 발광 장치(100), 도 1의 (B)에 도시하는 발광 장치(100A) 및 도 3에 도시하는 발광 장치(100B)의 기타의 구성 요소에 대해서, 이하 상세하게 설명을 행한다.
<기판>
기판(102)은, 발광 소자의 지지체로서 사용된다. 또한, 기판(152)은, 광학 소자의 지지체로서 사용된다. 기판(102, 152)으로서는, 예를 들어 유리, 석영, 또는 플라스틱 등을 사용할 수 있다. 또한 가요성 기판을 사용해도 된다. 가요성 기판이란, 구부릴 수 있는(플렉시블) 기판을 말하며, 예를 들어 폴리카르보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리에테르술폰으로 이루어지는 플라스틱 기판 등을 들 수 있다. 또한, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리불화비닐, 폴리염화비닐 등으로 이루어지는 필름, 또는 무기 증착 필름 등을 사용할 수도 있다. 또한, 발광 소자 및 광학 소자의 제작 공정에 있어서 지지체로서 기능하는 것이라면, 이들 이외의 것이어도 된다.
<반사 전극>
제1 반사 전극(104B), 제2 반사 전극(104G), 제3 반사 전극(104R)은, 각 발광 소자의 하부 전극 또는 양극으로서의 기능을 갖는다. 또한, 제1 반사 전극(104B), 제2 반사 전극(104G), 제3 반사 전극(104R)은, 은을 포함하는 반사성을 갖는 도전성 재료에 의해 형성된다. 상기 도전성 재료로서는, 은(Ag) 또는 은(Ag)과, M(M은, Y, Nd, Mg, Al, Ti, Ga, Zn, In, Mn, W, Sn, Fe, Ni, Cu, Pd, Ir 또는 Au를 나타냄)을 포함하는 합금 등을 들 수 있다. 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, 제1 반사 전극(104B), 제2 반사 전극(104G), 제3 반사 전극(104R)에 사용할 수 있는 도전성 재료로서는, 가시광의 반사율이 40% 이상 100% 이하, 바람직하게는 70% 이상 100% 이하이며, 또한 그 저항률이 1×10-2Ω·cm 이하인 재료를 들 수 있다. 또한, 제1 반사 전극(104B), 제2 반사 전극(104G), 제3 반사 전극(104R)으로서는, 스퍼터링법, 증착법, 인쇄법 또는 도포법 등을 사용해서 형성할 수 있다.
<투명 도전막>
제1 투명 도전막(106B), 제2 투명 도전막(106G) 및 제3 투명 도전막(106R)은, 각 발광 소자의 하부 전극 또는 양극으로서의 기능을 갖는다. 또는, 제1 투명 도전막(106B), 제2 투명 도전막(106G) 및 제3 투명 도전막(106R)은, 각 발광층으로부터의 원하는 광을 공진시키고, 그 파장을 강화시킬 수 있도록, 광학 거리를 조정하는 기능을 갖는다.
제1 투명 도전막(106B), 제2 투명 도전막(106G) 및 제3 투명 도전막(106R)으로서는, 예를 들어 ITO, 실리콘 또는 산화 실리콘을 함유한 산화인듐-산화주석(Indium Tin Oxide Doped SiO2, 이하 ITSO라고 함), 산화인듐-산화아연(Indium Zinc Oxide), 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐 등을 사용할 수 있다. 특히, 제1 투명 도전막(106B), 제2 투명 도전막(106G) 및 제3 투명 도전막(106R)으로서는, 일함수가 큰(4.0eV 이상) 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 제1 투명 도전막(106B), 제2 투명 도전막(106G) 및 제3 투명 도전막(106R)으로서는, 스퍼터링법, 증착법, 인쇄법 또는 도포법 등을 사용해서 형성할 수 있다.
<반투과·반반사 전극>
반투과·반반사 전극(114)은, 각 발광 소자의 상부 전극 또는 음극으로서의 기능을 갖는다. 또한, 반투과·반반사 전극(114)은, 반사성 및 투광성을 갖는 1종류의 도전성 재료에 의해 형성된다. 또는, 반투과·반반사 전극(114)은, 반사성을 갖는 도전성 재료와 투광성을 갖는 도전성 재료의 복수의 도전성 재료에 의해 형성된다. 상기 도전성 재료로서는, 가시광의 반사율이 20% 이상 80% 이하, 바람직하게는 40% 이상 70% 이하이며, 또한 그 저항률이 1×10-2Ω·cm 이하인 도전성 재료를 들 수 있다. 반투과·반반사 전극(114)으로서는, 도전성을 갖는 금속, 합금, 도전성 화합물 등을 1종 또는 복수종 사용해서 형성할 수 있다. 특히, 일함수가 작은(3.8eV 이하) 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 원소 주기율표의 제1족 또는 제2족에 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, 은 등을 사용할 수 있다. 또한, 반투과·반반사 전극(114)으로서는, 스퍼터링법, 증착법, 인쇄법 또는 도포법 등을 사용해서 형성할 수 있다.
<발광층>
제1 발광층(108)은, 자색, 청색 또는 청녹색 중에서 선택되는 적어도 어느 하나의 발광을 나타내는 제1 발광 물질을 갖고, 제2 발광층(112)은, 녹색, 황녹색, 황색, 주황색 또는 적색 중에서 선택되는 적어도 어느 하나의 발광을 나타내는 제2 발광 물질을 갖는다. 또한, 제1 발광층(108)은, 제1 발광 물질 외에, 전자 수송성 재료 또는 정공 수송성 재료의 한쪽 또는 양쪽을 포함하여 구성된다. 또한, 제2 발광층(112)은, 제2 발광 물질 외에, 전자 수송성 재료 또는 정공 수송성 재료의 한쪽 또는 양쪽을 포함하여 구성된다.
또한, 제1 발광 물질 및 제2 발광 물질로서는, 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 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'-비스〔4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐〕-N,N'-디페닐피렌-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) 등의 청색의 발광(발광 파장 420㎚ 이상 480㎚ 이하)을 나타내는 물질이나, 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-테트라히드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에테닐]-4H-피란-4-일리덴}프로판디니트릴(약칭:DCM2) 등의 황색의 발광(발광 파장 550㎚ 이상 580㎚ 이하)을 나타내는 물질을 사용할 수 있다.
또한, 삼중항 여기 에너지를 발광으로 바꾸는 발광성 물질로서는, 예를 들어 인광을 발하는 물질을 들 수 있고, 예를 들어 440㎚ 이상 520㎚ 이하에 발광의 피크를 갖는 물질, 520㎚ 이상 600㎚ 이하에 발광의 피크를 갖는 물질, 600㎚ 이상 700㎚ 이하에 발광의 피크를 갖는 물질을 사용할 수 있다.
440㎚ 이상 520㎚ 이하에 발광의 피크를 갖는 물질로서는, 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)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 우수하기 때문에, 특히 바람직하다.
520㎚ 이상 600㎚ 이하에 발광의 피크를 갖는 물질로서는, 트리스(4-메틸-6-페닐피리미디나토)이리듐(III)(약칭:Ir(mppm)3), 트리스(4-t-부틸-6-페닐피리미디나토)이리듐(III)(약칭:Ir(tBuppm)3), (아세틸아세토네이트)비스(6-메틸-4-페닐피리미디나토)이리듐(III)(약칭:Ir(mppm)2(acac)), (아세틸아세토네이트)비스(6-tert-부틸-4-페닐피리미디나토)이리듐(III)(약칭:Ir(tBuppm)2(acac)), (아세틸아세토네이트)비스[4-(2-노르보르닐)-6-페닐피리미디나토]이리듐(III)(약칭:Ir(nbppm)2(acac)), (아세틸아세토네이트)비스[5-메틸-6-(2-메틸페닐)-4-페닐피리미디나토]이리듐(III)(약칭:Ir(mpmppm)2(acac)), (아세틸아세토네이트)비스(4,6-디페닐피리미디나토)이리듐(III)(약칭:Ir(dppm)2(acac))과 같은 피리미딘 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체나, (아세틸아세토네이트)비스(3,5-디메틸-2-페닐피라디나토)이리듐(III)(약칭:Ir(mppr-Me)2(acac)), (아세틸아세토네이트)비스(5-이소프로필-3-메틸-2-페닐피라디나토)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 착체 외에, 트리스(아세틸아세토네이트)(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 우수하기 때문에, 특히 바람직하다.
또한, 520㎚ 이상 600㎚ 이하에 발광의 피크를 갖는 물질 중에서도, 특히 550㎚ 이상 580㎚ 이하에 발광의 피크를 갖는 물질을 사용하면 바람직하다. 550㎚ 이상 580㎚ 이하에 발광의 피크를 갖는 물질을 사용함으로써, 발광 소자의 전류 효율을 높일 수 있다.
550㎚ 이상 580㎚ 이하에 발광의 피크를 갖는 물질로서는, 비스{4,6-디메틸-2-[6-(2,6-디메틸페닐)-4-피리미디닐-κN3]페닐-κC}(2,4-펜탄디오나토-κ2Ｏ,Ｏ')이리듐(III)(약칭:Ir(dmppm-dmp)2(acac)) 등을 들 수 있다.
또한, 600㎚ 이상 700㎚ 이하에 발광의 피크를 갖는 물질로서는, (디이소부틸메타나토)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, (아세틸아세토네이트)비스(2,3,5-트리페닐피라디나토)이리듐(III)(약칭:Ir(tppr)2(acac)), 비스(2,3,5-트리페닐피라디나토)(디피발로일메타나토)이리듐(III)(약칭:Ir(tppr)2(dpm)), (아세틸아세토네이트)비스[2,3-비스(4-플루오로 페닐)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)아세틸아세토네이트(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-포르피린 백금(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-데노일)-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 우수하기 때문에, 특히 바람직하다. 또한, 피라진 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체는, 색도가 좋은 적색 발광이 얻어진다.
또한, 제1 발광층(108) 및 제2 발광층(112)에 사용하는 전자 수송성 재료로서는, 질소 함유 복소 방향족 화합물과 같은 π 전자 부족형 복소 방향족 화합물이 바람직하고, 예를 들어 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-[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) 등의 퀴녹살린 내지는 디벤조퀴녹살린 유도체를 들 수 있다.
또한, 제1 발광층(108) 및 제2 발광층(112)에 사용하는 정공 수송성 재료로서는, π 전자 과잉형 복소 방향족 화합물(예를 들어 카르바졸 유도체나 인돌 유도체)이나 방향족 아민 화합물이 바람직하고, 예를 들어 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), 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카르바졸-3-일)아미노]-9-페닐카르바졸(약칭:PCzPCN1), 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-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]비페닐(약칭:TPD), 4,4'-비스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]비페닐(약칭:DPAB), 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), 4,4'-비스(N-{4-[N'-(3-메틸페닐)-N'-페닐아미노]페닐}-N-페닐아미노)비페닐(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)을 들 수 있다.
<정공 주입층, 정공 수송층>
제1 정공 주입층(131)은, 정공 수송성이 높은 제1 정공 수송층(132)을 개재해서 제1 발광층(108)에 정공을 주입하는 층이며, 정공 수송성 재료와 억셉터성 재료를 포함하는 층이다. 정공 수송성 재료와 억셉터성 재료를 포함함으로써, 억셉터성 재료에 의해 정공 수송성 재료로부터 전자가 인발되어 정공(홀)이 발생하고, 제1 정공 수송층(132)을 개재해서 제1 발광층(108)에 정공이 주입된다. 또는, 제1 정공 주입층(131)은, 정공 수송성 재료와, 억셉터성 재료를, 적층한 구성으로 해도 된다. 또한, 제1 정공 수송층(132)은, 정공 수송성 재료를 사용해서 형성된다. 또한, 제2 정공 주입층(135)은, 정공 수송성이 높은 제2 정공 수송층(136)을 개재해서 제2 발광층(112)에 정공을 주입하는 층이며, 정공 수송성 재료와 억셉터성 재료를 포함하는 층이다. 정공 수송성 재료와 억셉터성 재료를 포함함으로써, 억셉터성 재료에 의해 정공 수송성 재료로부터 전자가 인발되어 정공(홀)이 발생하고, 제2 정공 수송층(136)을 개재해서 제2 발광층(112)에 정공이 주입된다. 또는, 제2 정공 주입층(135)은, 정공 수송성 재료와, 억셉터성 재료를, 적층한 구성으로 해도 된다. 또한, 제2 정공 수송층(136)은, 정공 수송성 재료를 사용해서 형성된다.
제1 정공 주입층(131), 제1 정공 수송층(132), 제2 정공 주입층(135) 및 제2 정공 수송층(136)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. 기타, 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 설명한 물질은, 주로 1×10-6㎠/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 물질이다. 단, 전자보다도 정공의 수송성이 높은 물질이라면, 이들 이외의 것을 사용해도 된다.
또한, 폴리(N-비닐카르바졸)(약칭:PVK), 폴리(4-비닐트리페닐아민)(약칭:PVTPA), 폴리[N-(4-{N'-[4-(4-디페닐아미노)페닐]페닐-N'-페닐아미노}페닐)메타크릴아미드](약칭:PTPDMA), 폴리[N,N'-비스(4-부틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘](약칭:Poly-TPD) 등의 고분자 화합물을 사용할 수도 있다.
또한, 제1 정공 주입층(131) 및 제2 정공 주입층(135)에 사용하는 억셉터성 재료로서는, 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(HAT-CN) 등의 전자 흡인기(할로겐기나 시아노기)를 갖는 화합물을 들 수 있다. 특히, HAT-CN과 같이 복소 원자를 복수 갖는 축합 방향환에 전자 흡인기가 결합되어 있는 화합물이, 열적으로 안정되어 바람직하다. 또한, 전이 금속 산화물을 들 수 있다. 또한 원소 주기율표에 있어서의 제4족 내지 제8족에 속하는 금속의 산화물을 들 수 있다. 구체적으로는, 산화바나듐, 산화 니오븀, 산화탄탈, 산화크롬, 산화몰리브덴, 산화텅스텐, 산화망간, 산화레늄은 전자 수용성이 높기 때문에 바람직하다. 그 중에서도 특히, 산화몰리브덴은 대기 중에서도 안정되고, 흡습성이 낮고, 취급하기 쉽기 때문에 바람직하다.
또한, 제1 정공 주입층(131) 및 제2 정공 주입층(135)은, 상술한 억셉터성 재료를 단독 또는 다른 재료와 혼합해서 형성해도 된다. 이 경우, 억셉터성 재료가 정공 수송층으로부터 전자를 인발하고, 정공 수송층에 정공 주입할 수 있다. 억셉터성 재료는 인발한 전자를 양극으로 수송한다.
<전자 수송층>
제1 전자 수송층(133) 및 제2 전자 수송층(137)은, 전자 수송성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 제1 전자 수송층(133) 및 제2 전자 수송층(137)에는, Alq3, 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀라토)알루미늄(약칭:Almq3), 비스(10-히드록시 벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨(약칭:BeBq2), BAlq, 비스[2-(2-벤조옥사졸릴)페놀라토] 아연(II)(약칭:Zn(BOX)2), 비스[2-(2-히드록시페닐)벤조티아졸라토] 아연(약칭:Zn(BTZ)2) 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), 바소페난트롤린(약칭:BPhen), 바소큐프로인(약칭:BCP), 4,4'-비스(5-메틸 벤조옥사졸-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 설명한 물질은, 주로 1×10-6㎠/Vs 이상의 전자 이동도를 갖는 물질이다. 또한, 정공보다도 전자의 수송성이 높은 물질이라면, 상기 이외의 물질을 제1 전자 수송층(133) 및 제2 전자 수송층(137)으로서 사용해도 된다.
또한, 제1 전자 수송층(133) 및 제2 전자 수송층(137)은, 단층의 것뿐만 아니라, 상기 물질을 포함하는 층이 2층 이상 적층한 것으로 해도 된다.
<전자 주입층>
제1 전자 주입층(134) 및 제2 전자 주입층(138)은, 전자 주입성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 제1 전자 주입층(134) 및 제2 전자 주입층(138)에는, 불화 리튬(LiF), 불화 세슘(CsF), 불화칼슘(CaF2), 리튬 산화물(LiOx) 등과 같은 알칼리 금속, 알칼리 토금속 또는 그러한 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 불화에르븀(ErF3)과 같은 희토류 금속 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 제1 전자 주입층(134) 및 제2 전자 주입층(138)에 일렉트라이드를 사용해도 된다. 상기 일렉트라이드로서는, 예를 들어 칼슘과 알루미늄의 혼합 산화물에 전자를 고농도 첨가한 물질 등을 들 수 있다.
또한, 제1 전자 주입층(134) 및 제2 전자 주입층(138)에, 유기 화합물과 전자 공여체(도너)를 혼합하여 이루어지는 복합 재료를 사용해도 된다. 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 제1 전자 수송층(133) 및 제2 전자 수송층(137)을 구성하는 물질(금속 착체나 복소 방향족 화합물 등)을 사용할 수 있다. 전자 공여체로서는, 유기 화합물에 대하여 전자 공여성을 나타내는 물질이면 된다. 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, 산화마그네슘과 같은 루이스 염기를 사용할 수도 있다. 또한, 테트라티아풀발렌(약칭:TTF) 등의 유기 화합물을 사용할 수도 있다.
<전하 발생층>
전하 발생층(110)은, 한 쌍의 전극(하부 전극 및 상부 전극)간에 전압을 인가했을 때, 한쪽 발광층(제1 발광층(108) 또는 제2 발광층 112) 측에 전자를 주입하고, 다른 쪽 발광층(제1 발광층(108) 또는 제2 발광층 112) 측에 정공을 주입하는 기능을 갖는다.
예를 들어, 도 1의 (A)에 도시하는 제1 발광 소자(101B)에 있어서는, 하부 전극(제1 반사 전극(104B) 및 제1 투명 도전막(106B))에 반투과·반반사 전극(114)보다도 전위가 높아지도록 전압을 인가하면, 전하 발생층(110)으로부터 제1 발광층(108)에 전자가 주입되고, 제2 발광층(112)에 정공이 주입된다. 또한, 도 1의 (B)에 도시하는 제1 발광 소자(101B)에 있어서는, 하부 전극(제1 반사 전극(104B) 및 제1 투명 도전막(106B))에 반투과·반반사 전극(114)보다도 전위가 높아지도록 전압을 인가하면, 전하 발생층(110)으로부터 제1 전자 주입층(134)에 전자가 주입되고, 제2 정공 주입층(135)에 정공이 주입된다.
또한, 전하 발생층(110)은, 광 취출 효율의 관점에서, 가시광에 대하여 투광성을 갖는(구체적으로는, 전하 발생층(110)에 대한 가시광의 투과율이 40% 이상) 것이 바람직하다. 또한, 전하 발생층(110)은, 한 쌍의 전극(하부 전극 및 상부 전극)보다도 낮은 도전율이어도 기능한다.
또한, 전하 발생층(110)은, 정공 수송성 재료에 전자 수용체(억셉터)가 첨가된 구성이어도, 전자 수송성 재료에 전자 공여체(도너)가 첨가된 구성이어도 된다. 또는,이 양쪽의 구성이 적층되어 있어도 된다.
또한, 상술한 재료를 사용해서 전하 발생층(110)을 형성함으로써, 발광층이 적층된 경우에 있어서의 구동 전압의 상승을 억제할 수 있다.
또한, 상술한, 발광층, 정공 수송층, 정공 주입층, 전자 수송층, 전자 주입층 및 전하 발생층은, 각각 스퍼터링법, 증착법(진공 증착법을 포함함), 인쇄법(예를 들어, 철판 인쇄법, 요판 인쇄법, 그라비아 인쇄법, 평판인쇄법, 공판인쇄법 등), 잉크젯법, 도포법 등의 방법으로 형성할 수 있다.
<차광층>
차광층(154)은, 인접하는 발광 소자로부터 발해지는 광을 차광하고, 혼색을 방지하는 기능을 갖는다. 또는, 차광층(154)은, 외광의 반사를 억제하는 기능을 갖는다. 차광층(154)으로서는, 금속, 흑색 안료를 포함한 수지, 카본 블랙, 금속 산화물, 복수의 금속 산화물의 고용체를 포함하는 복합 산화물 등을 사용할 수 있다.
<광학 소자>
제1 광학 소자(156B), 제2 광학 소자(156G) 및 제3 광학 소자(156R)는, 입사되는 광으로부터 특정한 색을 나타내는 광을 선택적으로 투과하는 것이다. 예를 들어, 컬러 필터, 대역 통과 필터, 다층막 필터 등을 적용할 수 있다. 또한, 광학 소자에 색변환 소자를 적용할 수 있다. 색변환 소자는, 입사되는 광을, 이 광의 파장보다 긴 파장의 광으로 변환하는 광학 소자이다. 색변환 소자로서, 양자 도트 방식을 사용하는 소자이면 적합하다. 양자 도트 방식을 사용함으로써, 발광 장치의 색 재현성을 높일 수 있다.
제1 광학 소자(156B)는, 제1 발광 소자(101B)가 발하는 광으로부터 청색을 나타내는 광을 투과한다. 또한, 제2 광학 소자(156G)는, 제2 발광 소자(101G)가 발하는 광으로부터 녹색을 나타내는 광을 투과한다. 또한, 제3 광학 소자(156R)는, 제3 발광 소자(101R)가 발하는 광으로부터 적색을 나타내는 광을 투과한다.
또한, 제1 발광 소자(101B), 제2 발광 소자(101G) 및 제3 발광 소자(101R) 위에 복수의 광학 소자를 중첩해서 설치해도 된다. 다른 광학 소자로서는, 예를 들어 원 편향판이나 반사 방지막 등을 형성할 수 있다. 원편광판을, 발광 장치의 발광 소자가 발하는 광이 취출되는 측에 설치하면, 발광 장치의 외부로부터 입사된 광이, 발광 장치의 내부에서 반사되어, 외부로 사출되는 현상을 방지할 수 있다. 또한, 반사 방지막을 형성하면, 발광 장치의 표면에서 반사되는 외광을 약화시킬 수 있다. 이에 의해, 발광 장치가 발하는 발광을, 선명하게 관찰할 수 있다.
<발광 장치의 구성예 4>
이어서, 도 1의 (A)에 도시하는 발광 장치(100)와 상이한 구성예에 대해서, 도 4의 (A)를 사용하여, 이하 설명을 행한다.
도 4의 (A)는 본 발명의 일 형태의 발광 장치의 일례를 도시하는 단면도이다. 도 4의 (A)에 도시하는 발광 장치(160)는, 청색을 나타내는 광을 발할 수 있는 기능을 갖는 제1 발광 소자(101B)와, 녹색을 나타내는 광을 발할 수 있는 기능을 갖는 제2 발광 소자(101G)와, 적색을 나타내는 광을 발할 수 있는 기능을 갖는 제3 발광 소자(101R)와, 황색을 나타내는 광을 발할 수 있는 기능을 갖는 제4 발광 소자(101Y)를 갖는다.
제1 발광 소자(101B), 제2 발광 소자(101G) 및 제3 발광 소자(101R)는, 도 1의 (A)에 도시하는 제1 발광 소자(101B), 제2 발광 소자(101G) 및 제3 발광 소자(101R)의 구성과 마찬가지이다. 제4 발광 소자(101Y)는, 제4 반사 전극(104Y)과, 제4 반사 전극(104Y) 위의 제4 투명 도전막(106Y)과, 제4 투명 도전막(106Y) 위의 제1 발광층(108)과, 제1 발광층(108) 위의 전하 발생층(110)과, 전하 발생층(110) 위의 제2 발광층(112)과, 제2 발광층(112) 위의 반투과·반반사 전극(114)을 갖는다.
또한, 제1 반사 전극(104B), 제2 반사 전극(104G), 제3 반사 전극(104R) 및 제4 반사 전극(104Y)은, 각각 은을 갖는다. 제1 반사 전극(104B), 제2 반사 전극(104G), 제3 반사 전극(104R) 및 제4 반사 전극(104Y)에 은을 갖는 재료를 사용함으로써, 반사율을 높이는 것이 가능하게 되기 때문에, 각 발광 소자로부터의 발광 효율을 높일 수 있다. 예를 들어, 은을 포함하는 도전막을 형성하고, 이 도전막을 섬 형상으로 분리함으로써, 제1 반사 전극(104B), 제2 반사 전극(104G), 제3 반사 전극(104R) 및 제4 반사 전극(104Y)을 각각 형성할 수 있다. 이와 같이, 제1 반사 전극(104B), 제2 반사 전극(104G), 제3 반사 전극(104R) 및 제4 반사 전극(104Y)을, 동일한 도전막을 가공하는 공정을 거쳐서 형성하면, 제조 비용이 저렴해지기 때문에 적합하다.
또한, 도 4의 (A)에 있어서, 제2 발광층(112)은, 제2 발광층(112a)과, 제2 발광층(112b)을 갖는다. 제2 발광층(112)은, 단층 구조, 도 4의 (A)에 도시하는 바와 같은 2층의 적층 구조 또는 3층 이상의 적층 구조로 할 수 있다.
또한, 도 4의 (A)에 있어서, 제1 발광층(108), 전하 발생층(110), 제2 발광층(112), 반투과·반반사 전극(114)은, 각 발광 소자에서 각각 분리되어 있는 상태로 예시하고 있지만, 각 발광 소자에서 분리되지 않고 공통으로 사용할 수 있다. 따라서, 제2 발광 소자(101G), 제3 발광 소자(101R) 및 제4 발광 소자(101Y)에 있어서, 제1 발광층(108), 전하 발생층(110), 제2 발광층(112), 반투과·반반사 전극(114)의 해치 패턴을 제1 발광 소자(101B)와 동일하게 하고, 특별히 부호를 붙이지 않았다.
이와 같이, 도 4의 (A)에 도시하는 발광 장치(160)는, 도 1의 (A)에 도시하는 발광 장치(100)의 구성 외에, 제4 발광 소자(101Y)를 갖는 구성이다.
이하에 발광 장치(160)가 갖는 제4 발광 소자(101Y)의 상세에 대해서, 설명한다.
제4 발광 소자(101Y)는, 마이크로 캐비티 구조를 갖는다. 제1 발광층(108) 및 제2 발광층(112)으로부터 사출되는 광은, 한 쌍의 전극(제4 반사 전극(104Y)과 반투과·반반사 전극 114) 사이에 공진된다. 발광 장치(160)에 있어서는, 제4 발광 소자(101Y)에서 제4 투명 도전막(106Y)의 두께를 조정함으로써, 제1 발광층(108) 및 제2 발광층(112)으로부터 사출되는 광의 파장을 강화할 수 있다.
구체적으로는, 제4 반사 전극(104Y)과 반투과·반반사 전극(114) 사이의 광학 거리가 mwλY/2(mw는 자연수를, λY는 황색의 파장(550㎚ 이상 580㎚ 이하)을 각각 나타냄)가 되도록 조정한다.
또한, 제4 투명 도전막(106Y)의 막 두께를 조정함으로써, 제4 반사 전극(104Y)과 제1 발광층(108)과의 광학 거리를 3/4λY 미만, 바람직하게는 1/4λY 이상 3/4λY 미만으로 할 수 있다. 또한, 제4 투명 도전막(106Y)의 막 두께를 조정함으로써, 제4 반사 전극(104Y)과 제2 발광층(112)과의 광학 거리를 3/4λY 근방으로 할 수 있다. 상기 광학 거리로 함으로써, 제4 발광 소자(101Y)로부터는, 제2 발광층(112)이 갖는 제2 발광 물질로부터 황색 광을 효율적으로 취출하는 것이 가능하게 된다.
이와 같이, 제4 투명 도전막(106Y)은, 제4 발광 소자(101Y)의 광학 거리를 조정하는 기능을 갖는다. 또한, 각 발광 소자의 광학 거리를 조정함으로써, 제1 투명 도전막(106B)의 막 두께는, 제3 투명 도전막(106R)의 막 두께보다도 두껍게 형성된다. 또한, 제3 투명 도전막(106R)의 막 두께는, 제4 투명 도전막(106Y)보다도 두껍게 형성된다. 또한, 제4 투명 도전막(106Y)의 막 두께는, 제2 투명 도전막(106G)보다도 두껍게 형성된다. 바꾸어 말하면, 제1 투명 도전막(106B)은, 제1 영역을 갖고, 제2 투명 도전막(106G)은, 제2 영역을 갖고, 제3 투명 도전막(106R)은, 제3 영역을 갖고, 제4 투명 도전막(106Y)은, 제4 영역을 갖고, 제1 영역은, 제3 영역보다도 두껍고, 제3 영역은 제4 영역보다도 두껍고, 제4 영역은 제2 영역보다도 두껍다.
이상과 같이, 발광 장치(160)에 있어서는, 발광 장치(100)의 구성 외에, 제4 발광 소자(101Y)가 설치된 구조이다. 그 밖의 구성에 대해서는, 도 1의 (A)에 도시하는 발광 장치(100)와 마찬가지이며, 마찬가지 효과를 발휘한다.
<발광 장치의 구성예 5>
이어서, 도 4의 (A)에 도시하는 발광 장치(160)와 상이한 구성예에 대해서, 도 4의 (B)를 사용하여, 이하 설명을 행한다.
도 4의 (B)는 본 발명의 일 형태의 발광 장치의 일례를 도시하는 단면도이다. 또한, 도 4의 (B)에 있어서, 도 4의 (A)에 도시하는 부호와 마찬가지의 기능을 갖는 개소에는, 동일한 해치 패턴으로 하고, 부호를 생략하는 경우가 있다. 또한, 마찬가지의 기능을 갖는 개소에는 마찬가지의 부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략하는 경우가 있다.
도 4의 (B)에 도시하는 발광 장치(160A)는, 청색을 나타내는 광을 발할 수 있는 기능을 갖는 제1 발광 소자(101B)와, 녹색을 나타내는 광을 발할 수 있는 기능을 갖는 제2 발광 소자(101G)와, 적색을 나타내는 광을 발할 수 있는 기능을 갖는 제3 발광 소자(101R)와, 황색을 나타내는 광을 발할 수 있는 기능을 갖는 제4 발광 소자(101Y)를 갖는다.
제1 발광 소자(101B), 제2 발광 소자(101G) 및 제3 발광 소자(101R)는, 도 1의 (B)에 도시하는 제1 발광 소자(101B), 제2 발광 소자(101G) 및 제3 발광 소자(101R)의 구성과 마찬가지이다. 제4 발광 소자(101Y)는, 제4 반사 전극(104Y)과, 제4 반사 전극(104Y) 위의 제4 투명 도전막(106Y)과, 제4 투명 도전막(106Y) 위의 제1 정공 주입층(131)과, 제1 정공 주입층(131) 위의 제1 정공 수송층(132)과, 제1 정공 수송층(132) 위의 제1 발광층(108)과, 제1 발광층(108) 위의 제1 전자 수송층(133)과, 제1 전자 수송층(133) 위의 제1 전자 주입층(134)과, 제1 전자 주입층(134) 위의 전하 발생층(110)과, 전하 발생층(110) 위의 제2 정공 주입층(135)과, 제2 정공 주입층(135) 위의 제2 정공 수송층(136)과, 제2 정공 수송층(136) 위의 제2 발광층(112)과, 제2 발광층(112) 위의 제2 전자 수송층(137)과, 제2 전자 수송층(137) 위의 제2 전자 주입층(138)과, 제2 전자 주입층(138) 위의 반투과·반반사 전극(114)을 갖는다.
또한, 발광 장치(160A)에 있어서는, 제4 투명 도전막(106Y), 제1 정공 주입층(131) 및 제1 정공 수송층(132) 중 어느 하나의 막 두께에 따라, 제4 반사 전극(104Y)과 제1 발광층(108)과의 광학 거리를 조정한다.
이와 같이, 제4 반사 전극(104Y)과 제1 발광층(108)과의 광학 거리에 대해서는, 그 사이의 복수의 층의 막 두께를 변경함으로써 조정해도 된다.
이상과 같이, 발광 장치(160A)에 있어서는, 발광 장치(160)의 구성 외에, 각 발광 소자에 제1 정공 주입층(131), 제1 정공 수송층(132), 제1 전자 수송층(133), 제1 전자 주입층(134), 제2 정공 주입층(135), 제2 정공 수송층(136), 제2 전자 수송층(137) 및 제2 전자 주입층(138)이 각각 형성된 구조이다. 그 밖의 구성에 대해서는, 도 4의 (A)에 도시하는 발광 장치(160)와 마찬가지이며, 마찬가지 효과를 발휘한다.
<발광 장치의 구성예 6>
이어서, 도 4의 (B)에 도시하는 발광 장치(160A)와 상이한 구성예에 대해서, 도 5를 사용하여, 이하 설명을 행한다.
도 5에 도시하는 발광 장치(160B)는, 도 4의 (B)에 도시하는 발광 장치(160A)가 갖는 제1 발광 소자(101B), 제2 발광 소자(101G), 제3 발광 소자(101R) 및 제4 발광 소자(101Y) 외에, 격벽(120)을 갖는다. 또한, 발광 장치(160B)는, 기판(102)에 대향하는 기판(152)을 갖고, 기판(152)에는, 차광층(154)과, 제1 광학 소자(156B)와, 제2 광학 소자(156G)와, 제3 광학 소자(156R)와, 제4 광학 소자(156Y)가 설치된다.
격벽(120), 차광층(154), 제1 광학 소자(156B), 제2 광학 소자(156G) 및 제3 광학 소자(156R)로서는, 도 3에 도시하는 발광 장치(100B)와 마찬가지의 구성으로 할 수 있다. 또한, 제4 광학 소자(156Y)는, 입사되는 광으로부터 특정한 색을 나타내는 광을 선택적으로 투과시키는 기능을 갖는다. 제4 광학 소자(156Y)를 설치하는 구성으로 함으로써, 제4 발광 소자(101Y)의 색순도를 높이는 것이 가능하게 된다.
이상과 같이, 발광 장치(160B)에 있어서는, 발광 장치(160)의 구성 외에, 각 발광 소자의 하부 전극의 단부를 덮는 격벽(120)과, 각 발광 소자에 대향하는 제1 광학 소자(156B), 제2 광학 소자(156G), 제3 광학 소자(156R) 및 제4 광학 소자(156Y)가 설치된 구조이다. 그 밖의 구성에 대해서는, 도 4의 (A)에 도시하는 발광 장치(160)와 마찬가지이며, 마찬가지 효과를 발휘한다.
<발광 장치의 구성예 7>
이어서, 도 5에 도시하는 발광 장치(160B)와 상이한 구성예에 대해서, 도 6을 사용해서 이하 설명을 행한다.
도 6에 도시하는 발광 장치(160C)는, 도 5에 도시하는 발광 장치(160B)가 갖는 제4 광학 소자(156Y)가 설치되어 있지 않은 구성이다. 그 밖의 구성에 대해서는, 도 5에 도시하는 발광 장치(160B)와 마찬가지이며, 마찬가지의 효과를 발휘한다.
제4 발광 소자(101Y)에 중첩되는 제4 광학 소자(156Y)를 설치하지 않는 구성으로 함으로써, 제4 광학 소자(156Y)를 설치한 구성보다도, 제4 발광 소자(101Y)로부터 사출된 광의 에너지 손실이 적기 때문에, 소비 전력을 낮추는 것이 가능하게 된다.
<발광 장치의 구성예 8>
이어서, 도 6에 도시하는 발광 장치(160C)와 상이한 구성예에 대해서, 도 7을 사용해서 이하 설명을 행한다.
도 7에 도시하는 발광 장치(160D)는, 도 6에 도시하는 발광 장치(160C)가 갖는 제4 발광 소자(101Y) 대신 제5 발광 소자(101W)를 갖는다.
제5 발광 소자(101W)는, 제5 반사 전극(104W)과, 제5 반사 전극(104W) 위의 제5 투명 도전막(106W)과, 제5 투명 도전막(106W) 위의 제1 정공 주입층(131)과, 제1 정공 주입층(131) 위의 제1 정공 수송층(132)과, 제1 정공 수송층(132) 위의 제1 발광층(108)과, 제1 발광층(108) 위의 제1 전자 수송층(133)과, 제1 전자 수송층(133) 위의 제1 전자 주입층(134)과, 제1 전자 주입층(134) 위의 전하 발생층(110)과, 전하 발생층(110) 위의 제2 정공 주입층(135)과, 제2 정공 주입층(135) 위의 제2 정공 수송층(136)과, 제2 정공 수송층(136) 위의 제2 발광층(112)과, 제2 발광층(112) 위의 제2 전자 수송층(137)과, 제2 전자 수송층(137) 위의 제2 전자 주입층(138)과, 제2 전자 주입층(138) 위의 반투과·반반사 전극(114)을 갖는다.
또한, 제5 발광 소자(101W)에 있어서는, 제5 투명 도전막(106W), 제1 정공 주입층(131) 및 제1 정공 수송층(132) 중 어느 하나의 막 두께에 따라, 제5 반사 전극(104W)과 제1 발광층(108)과의 광학 거리를 조정한다.
예를 들어, 제5 투명 도전막(106W)의 막 두께와, 제3 투명 도전막(106R)을 대략 동일한 막 두께로 한다. 제5 발광 소자(101W)로부터는, 제1 발광층(108)이 갖는 제1 발광 물질로부터의 발광과, 제2 발광층(112)이 갖는 제2 발광 물질로부터의 발광이 조합됨으로써, 백색 발광을 얻을 수 있다.
또한, 제5 발광 소자(101W)는, 제5 발광 소자(101W)에 중첩되는 광학 소자가 설치되지 않는 구성이다. 따라서, 제1 발광 소자(101B), 제2 발광 소자(101G), 제3 발광 소자(101R)보다도, 제5 발광 소자(101W)로부터 사출된 광의 에너지 손실이 적기 때문에, 소비 전력을 낮게 하는 것이 가능하게 된다.
또한, 상기 예시한 발광 장치의 각 구성에 대해서는, 적절히 조합해서 사용할 수 있다.
<발광 장치의 제작 방법 1>
이어서, 본 발명의 일 형태의 발광 장치의 제작 방법에 대해서, 도 8 및 도 9를 사용해서 이하 설명을 행한다. 또한, 여기서는, 도 5에 도시하는 발광 장치(160B)의 제작 방법에 대해서 설명한다.
도 8의 (A), (B), (C), (D) 및 도 9의 (A), (B)는 본 발명의 일 형태의 발광 장치의 제작 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
이하에서 설명하는 발광 장치(160B)의 제작 방법은, 제1 내지 제7의 7개의 스텝을 갖는다.
<제1 스텝>
제1 스텝은, 각 발광 소자의 반사 전극(구체적으로는, 제1 반사 전극(104B), 제2 반사 전극(104G), 제3 반사 전극(104R) 및 제4 반사 전극(104Y))을 기판(102) 위에 형성하는 공정이다(도 8의 (A) 참조).
본 실시 형태에 있어서는, 기판(102) 위에 반사성 도전막을 형성하고, 이 도전막을 원하는 형상으로 가공함으로써, 제1 반사 전극(104B), 제2 반사 전극(104G), 제3 반사 전극(104R) 및 제4 반사 전극(104Y)을 형성한다. 상기 반사성 도전막으로서는, 은과 팔라듐과 구리의 합금막을 사용한다.
또한, 제1 스텝 이전에, 기판(102) 위에 복수의 트랜지스터를 형성해도 된다.
또한, 상기 복수의 트랜지스터와, 제1 반사 전극(104B), 제2 반사 전극(104G), 제3 반사 전극(104R) 및 제4 반사 전극(104Y)을 전기적으로 접속시켜도 된다.
<제2 스텝>
제2 스텝은, 각 발광 소자의 투명 도전막(제1 투명 도전막(106B), 제2 투명 도전막(106G), 제3 투명 도전막(106R) 및 제4 투명 도전막(106Y))을 반사 전극 위에 형성하는 공정이다(도 8의 (B) 참조).
본 실시 형태에 있어서는, 기판(102), 제1 반사 전극(104B), 제2 반사 전극(104G), 제3 반사 전극(104R) 및 제4 반사 전극(104Y) 위에 투명 도전막을 형성하고, 이 투명 도전막을 원하는 형상으로 가공함으로써, 제1 투명 도전막(106B), 제2 투명 도전막(106G), 제3 투명 도전막(106R) 및 제4 투명 도전막(106Y)을 형성한다. 본 실시 형태에 있어서는, 상기 투명 도전막으로서, ITSO막을 사용한다.
또한, 제1 투명 도전막(106B), 제2 투명 도전막(106G), 제3 투명 도전막(106R) 및 제4 투명 도전막(106Y)의 형성 방법으로서는, 복수회로 나누어서 형성해도 된다. 복수회로 나누어서 형성함으로써, 각 발광 소자 내에서 마이크로 캐비티 구조를 가질 수 있는 막 두께로 제1 투명 도전막(106B), 제2 투명 도전막(106G), 제3 투명 도전막(106R) 및 제4 투명 도전막(106Y)을 형성할 수 있다.
<제3 스텝>
제3 스텝은, 각 발광 소자의 하부 전극(구체적으로는, 제1 반사 전극(104B), 제2 반사 전극(104G), 제3 반사 전극(104R), 제4 반사 전극(104Y), 제1 투명 도전막(106B), 제2 투명 도전막(106G), 제3 투명 도전막(106R) 및 제4 투명 도전막(106Y))의 단부를 덮는 격벽(120)을 형성하는 공정이다(도 8의 (C) 참조).
격벽(120)은, 하부 전극과 겹치도록 개구부를 갖는다. 이 개구부와 중첩된 투명 도전막이 발광 소자의 하부 전극으로서 기능한다. 본 실시 형태에서는, 격벽(120)으로서, 아크릴 수지를 사용한다.
또한, 제1 내지 제3 스텝에 있어서는, 유기 화합물을 포함하는 발광층을 손상시킬 우려가 없기 때문에, 다양한 성막 방법 및 미세 가공 기술을 적용할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 스퍼터링법을 사용해서 반사성 도전막을 성막하고, 리소그래피법을 사용하여, 상기 도전막 위에 패턴을 형성하고, 그 후 드라이 에칭법 또는 웨트 에칭법을 사용하여, 상기 도전막을 섬 형상으로 가공해서 제1 반사 전극(104B), 제2 반사 전극(104G), 제3 반사 전극(104R) 및 제4 반사 전극(104Y)을 형성한다. 그 후, 스퍼터링법을 사용해서 투명 도전막을 성막하고, 리소그래피법을 사용하여, 상기 투명 도전막 위에 패턴을 형성하고, 그 후 웨트 에칭법을 사용하여, 상기 투명 도전막을 섬 형상으로 가공해서 제1 투명 도전막(106B), 제2 투명 도전막(106G), 제3 투명 도전막(106R) 및 제4 투명 도전막(106Y)을 형성한다.
<제4 스텝>
제4 스텝은, 제1 정공 주입층(131), 제1 정공 수송층(132), 제1 발광층(108), 제1 전자 수송층(133), 제1 전자 주입층(134) 및 전하 발생층(110)을 형성하는 공정이다(도 8의 (D) 참조).
제1 정공 주입층(131)으로서는, 정공 수송성 재료와 억셉터성 물질을 포함하는 재료를 공증착함으로써 형성할 수 있다. 또한, 공증착이란, 상이한 복수의 물질을 각각 상이한 증발원으로부터 동시에 증발시키는 증착법이다. 또한, 제1 정공 수송층(132)으로서는, 정공 수송성 재료를 증착함으로써 형성할 수 있다.
제1 발광층(108)으로서는, 자색, 청색 또는 청녹색 중에서 선택되는 적어도 어느 하나의 발광을 나타내는 제1 발광 물질을 증착함으로써 형성할 수 있다. 제1 발광 물질로서는, 형광성의 유기 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 상기 형광성의 유기 화합물은, 단독으로 증착해도 되지만, 다른 재료와 혼합해서 증착해도 된다. 예를 들어, 형광성의 유기 화합물을 게스트 재료로 하고, 게스트 재료보다 여기 에너지가 큰 호스트 재료에 상기 게스트 재료를 분산해서 증착해도 된다.
제1 전자 수송층(133)으로서는, 전자 수송성이 높은 물질을 증착함으로써 형성할 수 있다. 또한, 제1 전자 주입층(134)으로서는, 전자 주입성이 높은 물질을 증착함으로써 형성할 수 있다.
전하 발생층(110)으로서는, 정공 수송성 재료에 전자 수용체(억셉터)가 첨가된 재료 또는 전자 수송성 재료에 전자 공여체(도너)가 첨가된 재료를 증착함으로써 형성할 수 있다.
<제5 스텝>
제5 스텝은, 제2 정공 주입층(135), 제2 정공 수송층(136), 제2 발광층(112), 제2 전자 수송층(137), 제2 전자 주입층(138) 및 반투과·반반사 전극(114)을 형성하는 공정이다(도 9(A) 참조).
제2 정공 주입층(135)으로서는, 앞서 설명한 제1 정공 주입층(131)과 마찬가지의 재료 및 마찬가지의 방법에 의해 형성할 수 있다. 또한, 제2 정공 수송층(136)으로서는, 앞서 설명한 제1 정공 수송층(132)과 마찬가지의 재료 및 마찬가지의 방법에 의해 형성할 수 있다.
제2 발광층(112)으로서는, 녹색, 황녹색, 황색, 주황색 또는 적색 중에서 선택되는 적어도 어느 하나의 발광을 나타내는 제2 발광 물질을 증착함으로써 형성할 수 있다. 제2 발광 물질로서는, 인광성의 유기 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 상기 인광성의 유기 화합물은, 단독으로 증착해도 되지만, 다른 재료와 혼합해서 증착해도 된다. 예를 들어, 인광성의 유기 화합물을 게스트 재료로 하고, 게스트 재료보다 여기 에너지가 큰 호스트 재료에 상기 게스트 재료를 분산해서 증착해도 된다.
제2 전자 수송층(137)으로서는, 전자 수송성이 높은 물질을 증착함으로써 형성할 수 있다. 또한, 제2 전자 주입층(138)으로서는, 전자 주입성이 높은 물질을 증착함으로써 형성할 수 있다.
반투과·반반사 전극(114)으로서는, 반사성을 갖는 도전막과, 투광성을 갖는 도전막을 적층함으로써 형성할 수 있다. 또한, 반투과·반반사 전극(114)으로서는, 단층 구조 또는 적층 구조로 해도 된다. 상기 공정을 거쳐, 제1 발광 소자(101B), 제2 발광 소자(101G), 제3 발광 소자(101R) 및 제4 발광 소자(101Y)가 기판(102) 위에 형성된다.
<제6 스텝>
제6 스텝은, 기판(152) 위에 차광층(154), 제1 광학 소자(156B), 제2 광학 소자(156G), 제3 광학 소자(156R) 및 제4 광학 소자(156Y)를 형성하는 공정이다(도 9(B) 참조).
차광층(154)으로서는, 흑색 안료를 포함한 유기 수지막을 원하는 영역에 형성한다. 그 후, 기판(152) 및 차광층(154) 위에 제1 광학 소자(156B), 제2 광학 소자(156G), 제3 광학 소자(156R) 및 제4 광학 소자(156Y)를 형성한다. 제1 광학 소자(156B)로서는, 청색 안료를 포함한 유기 수지막을 원하는 영역에 형성한다. 또한, 제2 광학 소자(156G)로서는, 녹색 안료를 포함한 유기 수지막을 원하는 영역에 형성한다. 또한, 제3 광학 소자(156R)로서는, 적색 안료를 포함한 유기 수지막을 원하는 영역에 형성한다. 또한, 제4 광학 소자(156Y)로서는, 황색 안료를 포함한 유기 수지막을 원하는 영역에 형성한다.
<제7 스텝>
제7 스텝은, 기판(102) 위에 형성된 제1 발광 소자(101B), 제2 발광 소자(101G), 제3 발광 소자(101R) 및 제4 발광 소자(101Y)와, 기판(152) 위에 형성된 차광층(154), 제1 광학 소자(156B), 제2 광학 소자(156G), 제3 광학 소자(156R) 및 제4 광학 소자(156Y)를 접합하고, 밀봉재를 사용해서 밀봉하는 공정이다(도시 생략).
이상의 공정에 의해, 도 5에 도시하는 발광 장치(160B)를 형성할 수 있다.
이상, 본 실시 형태는, 다른 실시 형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시 형태 2)
본 실시 형태에서는, 발광 장치의 일 형태인 표시 장치(표시 패널 또는 발광 패널이라고도 함)의 상면 및 단면에 대해서, 도 10의 (A), (B)를 사용해서 설명한다.
도 10의 (A)는 제1 기판(501)이 갖는 발광 소자와, 제2 기판(506)이 갖는 광학 소자를 시일재에 의해 밀봉한 발광 패널의 상면도이며, 도 10의 (B)는 도 10의 (A)에 도시하는 일점쇄선 A1-A2 사이의 절단면의 단면도에 상당한다.
제1 기판(501)은, 화소부(502)와, 신호선 구동 회로부(503)와, 주사선 구동 회로부(504a, 504b)를 갖는다. 또한, 제2 기판(506)은, 차광층(521)과, 청색을 나타내는 광을 투과시키는 기능을 갖는 제1 광학 소자(522B)와, 녹색을 나타내는 광을 투과시키는 기능을 갖는 제2 광학 소자(522G)와, 적색을 나타내는 광을 투과시키는 기능을 갖는 제3 광학 소자(522R)를 갖는다. 또한, 제1 기판(501)과 제2 기판(506)은, 시일재(505)에 의해 밀봉되어 있다.
또한, 화소부 (502), 신호선 구동 회로부(503) 및 주사선 구동 회로부(504a, 504b)는, 제1 기판 (501), 제2 기판 (506), 시일재(505) 및 충전재(507)에 의해, 밀봉되어 있다.
시일재(505)로서는, 에폭시계 수지나 유리 프릿을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 이들 재료는 가능한 한 수분이나 산소를 투과시키지 않는 재료가 바람직하다.
충전재(507)로서는, 질소나 아르곤 등의 불활성의 기체, 또는 자외선 경화 수지 또는 열경화 수지를 사용할 수 있고, PVC(폴리비닐클로라이드)계 수지, 아크릴계 수지, 폴리이미드계 수지, 에폭시계 수지, 실리콘계 수지, PVB(폴리비닐부티랄)계 수지 또는 EVA(에틸렌비닐아세테이트)계 수지를 사용할 수 있다.
또한, 신호선 구동 회로부(503) 및 주사선 구동 회로부(504a, 504b)는, 별도 준비된 기판 위에 단결정 반도체막 또는 다결정 반도체막에 의해 형성된 구동 회로로 실장되어 있어도 된다.
또한, 화소부(502), 신호선 구동 회로부(503) 및 주사선 구동 회로부(504a, 504b)는, 복수의 트랜지스터를 갖고 있으며, 도 10의 (B)에 있어서는, 화소부(502)에 포함되는 트랜지스터(510, 511, 512)와, 신호선 구동 회로부(503)에 포함되는 트랜지스터(509)를 예시하고 있다.
또한, 도 10의 (B)에 있어서, 트랜지스터의 일례로서 역 스태거형 트랜지스터 구조를 예시했지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 스태거형 트랜지스터를 사용해도 된다. 또한, 트랜지스터의 극성에 대해서도 특별히 한정은 없고, N형 및 P형 트랜지스터를 갖는 구조 및 N형 트랜지스터 또는 P형 트랜지스터 중 어느 한쪽만으로 이루어지는 구조를 사용해도 된다. 또한, 트랜지스터에 사용되는 반도체막의 결정성에 대해서도 특별히 한정은 없다. 예를 들어, 비정질 반도체막, 결정성 반도체막을 사용할 수 있다. 또한, 반도체 재료로서는, 제13족(갈륨 등) 반도체, 제14족(실리콘 등) 반도체, 화합물 반도체(산화물 반도체를 포함함), 유기 반도체 등을 사용할 수 있다. 트랜지스터(509, 510, 511, 512)로서는, 예를 들어 에너지 갭이 2eV 이상, 바람직하게는 2.5eV 이상, 더욱 바람직하게는 3eV 이상의 산화물 반도체를 사용함으로써, 트랜지스터의 오프 전류를 저감할 수 있기 때문에 바람직하다. 상기 산화물 반도체로서는, In-Ga 산화물, In-M-Zn 산화물(M은, Al, Ga, Y, Zr, La, Ce, 또는 Nd) 등을 들 수 있다.
또한, 신호선 구동 회로부(503), 주사선 구동 회로부(504a, 504b) 및 화소부(502)에 부여되는 각종 신호 및 전위는, FPC(518)로부터 공급된다.
FPC(518)는, 이방성 도전막(519) 및 접속 단자 전극(517)을 개재하여, 단자 전극(525)과 전기적으로 접속된다. 또한, 접속 단자 전극(517)은, 트랜지스터(510, 511, 512)가 갖는 소스 전극 및 드레인 전극과 동일한 도전막을 가공하는 공정을 거쳐서 형성된다. 또한, 단자 전극(525)은, 트랜지스터(510, 511, 512)가 갖는 게이트 전극과 동일한 도전막을 가공하는 공정을 거쳐서 형성된다.
또한, 제1 기판(501) 및 제2 기판(506)에 사용할 수 있는 재료로서는, 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, 섬유형상의 재료를 포함하는 종이, 또는 기재 필름 등이 있다. 유리 기판의 일례로서는, 바륨 붕규산 유리, 알루미노 붕규산 유리, 또는 소다석회 유리 등이 있다. 가요성 기판, 접합 필름, 기재 필름 등의 일례로서는, 이하의 것을 들 수 있다. 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에테르술폰(PES)로 대표되는 플라스틱이 있다. 또는, 일례로서는, 아크릴 등의 합성 수지 등이 있다. 또는, 일례로서는, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리불화비닐, 또는 폴리염화비닐 등이 있다. 또는, 일례로서는, 폴리아미드, 폴리이미드, 아라미드, 에폭시, 무기 증착 필름, 또는 종이류 등이 있다.
또한, 발광 소자나 트랜지스터를 형성하는 기판으로서, 상술한 가요성 기판을 사용하는 경우에는, 가요성 기판 위에 발광 소자나 트랜지스터를 직접 형성해도 되고, 베이스 기판 위에 박리층을 개재하여 발광 소자나 트랜지스터를 일부 또는 전부 형성한 후, 베이스 기판으로부터 분리하고, 다른 기판에 옮겨 적재해도 된다. 이러한 박리층을 사용해서 별도의 기판에 옮겨 적재해서 제작하는 경우에는, 내열성이 떨어지는 기판이나 직접 형성이 어려운 가요성의 기판 위에 발광 소자나 트랜지스터를 형성할 수 있다. 또한, 상술한 박리층에는, 예를 들어 텅스텐막과 산화 실리콘막과의 무기막의 적층 구조의 구성이나, 기판 위에 폴리이미드 등의 유기 수지막이 형성된 구성 등을 사용할 수 있다. 또한, 옮겨 적재하는 기판으로서는, 상술한 발광 소자나 트랜지스터를 형성하는 것이 가능한 기판 외에, 종이 기판, 셀로판 기판, 아라미드 필름 기판, 폴리이미드 필름 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, 내구성이나 내열 성이 우수하고, 경량화 및 박형화를 도모할 수 있다.
또한, 트랜지스터(510)의 소스 전극 또는 드레인 전극에 제1 반사 전극(513B)이 전기적으로 접속되고, 트랜지스터(511)의 소스 전극 또는 드레인 전극에 제2 반사 전극(513G)이 전기적으로 접속되고, 트랜지스터(512)의 소스 전극 또는 드레인 전극에 제3 반사 전극(513R)이 전기적으로 접속되어 있다.
또한, 제1 반사 전극(513B), 제2 반사 전극(513G) 및 제3 반사 전극(513R)의 단부를 덮도록, 격벽(520)이 형성된다. 또한, 격벽(520)의 상단부 또는 하단부에 곡률을 갖는 곡면이 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 격벽(520)의 형상을 상기와 같이 형성함으로써, 격벽(520)의 상층에 형성되는 막의 피복성을 양호한 것으로 할 수 있다.
또한, 제1 반사 전극(513B)은, 제1 발광 소자(524B)의 하부 전극의 일부로서 기능한다. 또한, 제2 반사 전극(513G)은, 제2 발광 소자(524G)의 하부 전극의 일부로서 기능한다. 또한, 제3 반사 전극(513R)은, 제3 발광 소자(524R)의 하부 전극의 일부로서 기능한다.
제1 발광 소자(524B), 제2 발광 소자(524G) 및 제3 발광 소자(524R)는, 각각 상술한 실시 형태 1에 나타내는 소자 구성을 적용할 수 있다. 실시 형태 1에 나타내는 소자 구성을 사용함으로써, 발광 효율이 높고, 소비 전력이 저감된 발광 장치로 할 수 있다.
또한, 제1 발광 소자(524B), 제2 발광 소자(524G) 및 제3 발광 소자(524R)로부터 사출되는 광은, 제2 기판(506) 측으로부터 사출된다. 그로 인해, 제2 기판(506)은, 투광성을 갖게 할 필요가 있고, 예를 들어 유리판, 플라스틱판, 폴리에스테르 필름 또는 아크릴 필름과 같은 재료를 사용하면 된다.
또한, 제2 기판(506) 위에 편광판, 또는 원편광판(타원 편광판을 포함함), 위상차판(λ/4판, λ/2판) 등의 광학 필름을 적절히 형성해도 된다. 또한, 편광판 또는 원편광판에 반사 방지막을 형성해도 된다. 예를 들어, 표면의 요철에 의해 반사광을 확산시키고, 투영을 저감할 수 있는 안티글래어 처리를 실시할 수 있다.
또한, 제1 발광 소자(524B), 제2 발광 소자(524G) 및 제3 발광 소자(524R) 위에 보호막을 형성해도 된다. 이 보호막으로서는, 산소, 수소, 수분, 이산화탄소 등이 각 발광 소자 내에 인입되지 않는 기능을 갖고 있으면 된다. 예를 들어, 보호막으로서는, 질화 실리콘막, 질화산화 실리콘막, 산화 알루미늄막 등을 사용하면 된다.
본 실시 형태는, 다른 실시 형태에 기재한 구성과 적절히 조합해서 실시하는 것이 가능하다.
(실시 형태 3)
본 실시 형태에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 갖는 표시 장치에 대해서, 도 11을 사용해서 설명을 행한다.
도 11의 (A)에 도시하는 표시 장치는, 표시 소자의 화소를 갖는 영역(이하, 화소부(602)라고 함)과, 화소부(602)의 외측에 배치되고, 화소를 구동하기 위한 회로를 갖는 회로부(이하, 구동 회로부(604)라고 함)와, 소자의 보호 기능을 갖는 회로(이하, 보호 회로(606)라고 함)와, 단자부(607)를 갖는다. 또한, 보호 회로(606)는, 설치하지 않는 구성으로 해도 된다.
구동 회로부(604)의 일부 또는 전부는, 화소부(602)와 동일 기판 위에 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 부품수나 단자수를 저감시킬 수 있다. 구동 회로부(604)의 일부 또는 전부가, 화소부(602)와 동일 기판 위에 형성되어 있지 않은 경우에는, 구동 회로부(604)의 일부 또는 전부는, COG나 TAB(Tape Automated Bonding)에 의해 실장할 수 있다.
화소부(602)는, X행(X는 2 이상의 자연수) Y열(Y는 2 이상의 자연수)에 배치된 복수의 표시 소자를 구동하기 위한 회로(이하, 화소 회로(601)라고 함)를 갖고, 구동 회로부(604)는, 화소를 선택하는 신호(주사 신호)를 공급하는 회로(이하, 주사선 구동 회로부(604a)라고 함), 화소의 표시 소자를 구동하기 위한 신호(데이터 신호)를 공급하기 위한 회로(이하, 신호선 구동 회로부(604b)) 등의 구동 회로를 갖는다.
주사선 구동 회로부(604a)는, 시프트 레지스터 등을 갖는다. 주사선 구동 회로부(604a)는, 단자부(607)를 통하여, 시프트 레지스터를 구동하기 위한 신호가 입력되고, 신호를 출력한다. 예를 들어, 주사선 구동 회로부(604a)는, 스타트 펄스 신호, 클럭 신호 등이 입력되고, 펄스 신호를 출력한다. 주사선 구동 회로부(604a)는, 주사 신호가 부여되는 배선(이하, 주사선 GL_1 내지 GL_X라고 함)의 전위를 제어하는 기능을 갖는다. 또한, 주사선 구동 회로부(604a)를 복수 설치하고, 복수의 주사선 구동 회로부(604a)에 의해, 주사선 GL_1 내지 GL_X를 분할해서 제어해도 된다. 또는, 주사선 구동 회로부(604a)는, 초기화 신호를 공급할 수 있는 기능을 갖는다. 단, 이것에 한정되지 않고, 주사선 구동 회로부(604a)는, 별도의 신호를 공급하는 것도 가능하다.
신호선 구동 회로부(604b)는, 시프트 레지스터 등을 갖는다. 신호선 구동 회로부(604b)는, 단자부(607)를 통하여, 시프트 레지스터를 구동하기 위한 신호 외에, 데이터 신호의 바탕이 되는 신호(화상 신호)가 입력된다. 신호선 구동 회로부(604b)는, 화상 신호를 바탕으로 화소 회로(601)에 기입하는 데이터 신호를 생성하는 기능을 갖는다. 또한, 신호선 구동 회로부(604b)는, 스타트 펄스, 클럭 신호 등이 입력되어 얻어지는 펄스 신호에 따라, 데이터 신호의 출력을 제어하는 기능을 갖는다. 또한, 신호선 구동 회로부(604b)는, 데이터 신호가 부여되는 배선(이하, 데이터선 DL_1 내지 DL_Y라고 함)의 전위를 제어하는 기능을 갖는다. 또는, 신호선 구동 회로부(604b)는, 초기화 신호를 공급할 수 있는 기능을 갖는다. 단, 이것에 한정되지 않고, 신호선 구동 회로부(604b)는, 별도의 신호를 공급하는 것도 가능하다.
신호선 구동 회로부(604b)는, 예를 들어 복수의 아날로그 스위치 등을 사용해서 구성된다. 신호선 구동 회로부(604b)는, 복수의 아날로그 스위치를 순차 온 상태로 함으로써, 화상 신호를 시분할한 신호를 데이터 신호로서 출력할 수 있다.
복수의 화소 회로(601) 각각은, 주사 신호가 부여되는 복수의 주사선 GL 중 하나를 통하여 펄스 신호가 입력되고, 데이터 신호가 부여되는 복수의 데이터선 DL 중 하나를 통하여 데이터 신호가 입력된다. 또한, 복수의 화소 회로(601) 각각은, 주사선 구동 회로부(604a)에 의해 데이터 신호의 데이터 기입 및 보유 지지가 제어된다. 예를 들어, m행 n열째의 화소 회로(601)는, 주사선 GL_m(m은 X 이하의 자연수)을 통하여 주사선 구동 회로부(604a)로부터 펄스 신호가 입력되고, 주사선 GL_m의 전위에 따라서 데이터선 DL_n(n은 Y 이하의 자연수)을 통하여 신호선 구동 회로부(604b)로부터 데이터 신호가 입력된다.
도 11의 (A)에 도시하는 보호 회로(606)는, 예를 들어 주사선 구동 회로부(604a)와 화소부(602) 사이의 배선인 주사선 GL에 접속된다. 또는, 보호 회로(606)는, 신호선 구동 회로부(604b)와 화소부(602) 사이의 배선인 데이터선 DL에 접속된다. 또는, 보호 회로(606)는, 주사선 구동 회로부(604a)와 단자부(607) 사이의 배선에 접속할 수 있다. 또는, 보호 회로(606)는, 신호선 구동 회로부(604b)와 단자부(607) 사이의 배선에 접속할 수 있다. 또한, 단자부(607)는, 외부 회로부터 표시 장치에 전원 및 제어 신호 및 화상 신호를 입력하기 위한 단자가 설치된 부분을 말한다.
보호 회로(606)는, 자신이 접속하는 배선에 일정한 범위 외의 전위가 부여되었을 때, 그 배선과 다른 배선을 도통 상태로 하는 회로이다.
도 11의 (A)에 도시하는 바와 같이, 화소부(602)와 구동 회로부(604)에 각각 보호 회로(606)를 설치함으로써, ESD(Electro Static Discharge:정전기 방전) 등에 의해 발생하는 과전류에 대한 표시 장치의 내성을 높일 수 있다. 단, 보호 회로(606)의 구성은 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 주사선 구동 회로부(604a)에 보호 회로(606)를 접속한 구성 또는 신호선 구동 회로부(604b)에 보호 회로(606)를 접속한 구성으로 할 수도 있다. 또는, 단자부(607)에 보호 회로(606)를 접속한 구성으로 할 수도 있다.
또한, 도 11의 (A)에 있어서는, 주사선 구동 회로부(604a)와 신호선 구동 회로부(604b)에 의해 구동 회로부(604)를 형성하고 있는 예를 나타내고 있지만, 이 구성에 한정되지 않는다. 예를 들어, 주사선 구동 회로부(604a)만을 형성하고, 별도 준비된 소스 드라이버 회로가 형성된 기판(예를 들어, 단결정 반도체막, 다결정 반도체막으로 형성된 구동 회로 기판)을 실장하는 구성으로 해도 된다.
또한, 도 11의 (A)에 도시하는 복수의 화소 회로(601)는, 예를 들어 도 11의 (B)에 도시하는 구성으로 할 수 있다.
도 11의 (B)에 도시하는 화소 회로(601)는, 트랜지스터(652, 654)와, 용량 소자(662)와, 발광 소자(672)를 갖는다.
트랜지스터(652)의 소스 전극 및 드레인 전극의 한쪽은, 데이터 신호가 부여되는 배선(이하, 데이터선 DL_n이라고 함)에 전기적으로 접속된다. 또한, 트랜지스터(652)의 게이트 전극은, 게이트 신호가 부여되는 배선(이하, 주사선 GL_m이라고 함)에 전기적으로 접속된다.
트랜지스터(652)는, 온 상태 또는 오프 상태로 됨으로써, 데이터 신호의 데이터 기입을 제어하는 기능을 갖는다.
용량 소자(662)의 한 쌍의 전극 중 한쪽은, 전위가 부여되는 배선(이하, 전위 공급선 VL_a라고 함)에 전기적으로 접속되고, 다른 쪽은, 트랜지스터(652)의 소스 전극 및 드레인 전극의 다른 쪽에 전기적으로 접속된다.
용량 소자(662)는, 기입된 데이터를 보유 지지하는 보유 용량으로서의 기능을 갖는다.
트랜지스터(654)의 소스 전극 및 드레인 전극의 한쪽은, 전위 공급선 VL_a에 전기적으로 접속된다. 또한, 트랜지스터(654)의 게이트 전극은, 트랜지스터(652)의 소스 전극 및 드레인 전극의 다른 쪽에 전기적으로 접속된다.
발광 소자(672)의 애노드 및 캐소드의 한쪽은, 전위 공급선 VL_b에 전기적으로 접속되고, 다른 쪽은, 트랜지스터(654)의 소스 전극 및 드레인 전극의 다른 쪽에 전기적으로 접속된다.
발광 소자(672)로서는, 실시 형태 1에 도시하는 발광 소자 중 어느 하나를 사용할 수 있다.
또한, 전위 공급선 VL_a 및 전위 공급선 VL_b의 한쪽에는, 고전원 전위 VDD가 부여되고, 다른 쪽에는, 저전원 전위 VSS가 부여된다.
도 11의 (B)의 화소 회로(601)를 갖는 표시 장치에서는, 예를 들어 도 11의 (A)에 도시하는 주사선 구동 회로부(604a)에 의해 각 행의 화소 회로(601)를 순차 선택하고, 트랜지스터(652)를 온 상태로 해서 데이터 신호의 데이터를 기입한다.
데이터 신호가 기입된 화소 회로(601)는, 트랜지스터(652)가 오프 상태가 됨으로써 보유 지지 상태가 된다. 또한, 기입된 데이터 신호의 전위에 따라서 트랜지스터(654)의 소스 전극과 드레인 전극 사이에 흐르는 전류량이 제어되고, 발광 소자(672)는, 흐르는 전류량에 따른 휘도로 발광한다. 이것을 행마다 순차 행함으로써, 화상을 표시할 수 있다.
본 실시 형태에 나타내는 구성은, 다른 실시 형태에 나타내는 구성과 적절히 조합해서 사용할 수 있다.
(실시 형태 4)
본 실시 형태에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 갖는 표시 모듈 및 전자 기기에 대해서, 도 12 및 도 13을 사용해서 설명을 행한다.
도 12에 도시하는 표시 모듈(8000)은, 상부 커버(8001)와 하부 커버(8002) 사이에, FPC(8003)에 접속된 터치 패널(8004), FPC(8005)에 접속된 표시 패널(8006), 프레임(8009), 프린트 기판(8010), 배터리(8011)를 갖는다.
본 발명의 일 형태의 발광 장치는, 예를 들어 표시 패널(8006)에 사용할 수 있다.
상부 커버(8001) 및 하부 커버(8002)는, 터치 패널(8004) 및 표시 패널(8006)의 사이즈에 맞춰서, 형상이나 치수를 적절히 변경할 수 있다.
터치 패널(8004)은, 저항막 방식 또는 정전 용량 방식의 터치 패널을 표시 패널(8006)에 중첩해서 사용할 수 있다. 또한, 표시 패널(8006)의 대향 기판(밀봉 기판)에, 터치 패널 기능을 갖게 하도록 하는 것도 가능하다. 또한, 표시 패널(8006)의 각 화소 내에 광 센서를 설치하고, 광학식의 터치 패널로 하는 것도 가능하다.
프레임(8009)은, 표시 패널(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 된다.
프린트 기판(8010)은, 전원 회로, 비디오 신호 및 클럭 신호를 출력하기 위한 신호 처리 회로를 갖는다. 전원 회로에 전력을 공급하는 전원으로서는, 외부의 상용 전원이어도 되고, 별도 설치한 배터리(8011)에 의한 전원이어도 된다. 배터리(8011)는, 상용 전원을 사용하는 경우에는, 생략 가능하다.
또한, 표시 모듈(8000)은, 편광판, 위상차판, 프리즘 시트 등의 부재를 추가로 설치해도 된다.
도 13의 (A) 내지 도 13의 (G)는 전자 기기를 도시하는 도면이다. 이 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, 회전 수, 거리, 광, 액, 자기, 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도, 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경도, 진동, 냄새 또는 적외선을 측정하는 기능을 포함하는 것), 마이크로폰(9008) 등을 가질 수 있다.
도 13의 (A) 내지 도 13의 (G)에 도시하는 전자 기기는, 여러 가지 기능을 가질 수 있다. 예를 들어, 여러 가지 정보(정지 화상, 동화상, 텍스트 화상 등)를 표시부에 표시하는 기능, 터치 센서 기능, 캘린더, 일자 또는 시각 등을 표시하는 기능, 여러 가지 소프트웨어(프로그램)에 의해 처리를 제어하는 기능, 무선 통신 기능, 무선 통신 기능을 사용해서 여러 가지 컴퓨터 네트워크에 접속하는 기능, 무선 통신 기능을 사용해서 여러 가지 데이터의 송신 또는 수신을 행하는 기능, 기록 매체에 기록되어 있는 프로그램 또는 데이터를 읽어내어 표시부에 표시하는 기능 등을 가질 수 있다. 또한, 도 13의 (A) 내지 도 13의 (G)에 도시하는 전자 기기가 가질 수 있는 기능은 이들에 한정되지 않고, 여러 가지 기능을 가질 수 있다. 또한, 도 13의 (A) 내지 도 13의 (G)에는 도시하고 있지 않지만, 전자 기기는, 복수의 표시부를 갖는 구성으로 해도 된다. 또한, 해당 전자 기기에 카메라 등을 설치하고, 정지 화상을 촬영하는 기능, 동화상을 촬영하는 기능, 촬영한 화상을 기록 매체(외부 또는 카메라에 내장)에 보존하는 기능, 촬영한 화상을 표시부에 표시하는 기능 등을 갖고 있어도 된다.
도 13의 (A) 내지 도 13의 (G)에 도시하는 전자 기기의 상세에 대해서, 이하 설명을 행한다.
도 13의 (A)는 휴대 정보 단말기(9100)를 도시하는 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9100)가 갖는 표시부(9001)는, 가요성을 갖는다. 그로 인해, 만곡된 하우징(9000)의 만곡면을 따라 표시부(9001)를 설치하는 것이 가능하다. 또한, 표시부(9001)는 터치 센서를 구비하고, 손가락이나 스타일러스 등으로 화면에 접촉함으로써 조작할 수 있다. 예를 들어, 표시부(9001)에 표시된 아이콘에 접촉함으로써, 애플리케이션을 기동할 수 있다.
도 13의 (B)는 휴대 정보 단말기(9101)를 도시하는 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9101)는, 예를 들어 전화기, 수첩 또는 정보 열람 장치 등으로부터 선택된 하나 또는 복수의 기능을 갖는다. 구체적으로는, 스마트폰으로서 사용할 수 있다. 또한, 휴대 정보 단말기(9101)는, 스피커(9003), 접속 단자(9006), 센서(9007) 등을 생략해서 도시하고 있지만, 도 13의 (A)에 도시하는 휴대 정보 단말기(9100)와 마찬가지의 위치에 설치할 수 있다. 또한, 휴대 정보 단말기(9101)는, 문자나 화상 정보를 그 복수의면에 표시할 수 있다. 예를 들어, 3개의 조작 버튼(9050)(조작 아이콘 또는 간단히 아이콘이라고도 함)을 표시부(9001)의 한 면에 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(쏘셜 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 표시되고 있는 위치에, 정보(9051) 대신에 조작 버튼(9050) 등을 표시해도 된다.
도 13의 (C)는 휴대 정보 단말기(9102)를 도시하는 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9102)는, 표시부(9001)의 3면 이상에 정보를 표시하는 기능을 갖는다. 여기서는, 정보(9052), 정보(9053), 정보(9054)가 각각 상이한 면에 표시되어 있는 예를 나타낸다. 예를 들어, 휴대 정보 단말기(9102)의 사용자는, 양복의 가슴 포켓에 휴대 정보 단말기(9102)를 수납한 상태에서, 그 표시(여기서는 정보(9053))를 확인할 수 있다. 구체적으로는, 착신한 전화의 발신자의 전화번호 또는 성명 등을, 휴대 정보 단말기(9102)의 위쪽에서 관찰할 수 있는 위치에 표시한다. 사용자는, 휴대 정보 단말기(9102)를 포켓으로부터 꺼내지 않고, 표시를 확인하고, 전화를 받을지 여부를 판단할 수 있다.
도 13의 (D)는 손목 시계형의 휴대 정보 단말기(9200)를 도시하는 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9200)는, 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 만곡되어 설치되고, 만곡된 표시면을 따라 표시를 행할 수 있다. 또한, 휴대 정보 단말기(9200)는, 통신 규격된 근거리 무선 통신을 실행하는 것이 가능하다. 예를 들어 무선 통신 가능한 헤드셋과 상호 통신함으로써, 핸즈프리로 통화할 수도 있다. 또한, 휴대 정보 단말기(9200)는, 접속 단자(9006)를 갖고, 다른 정보 단말기와 커넥터를 통하여 직접 데이터의 주고받기를 행할 수 있다. 또한 접속 단자(9006)를 통하여 충전을 행할 수도 있다. 또한, 충전 동작은 접속 단자(9006)를 통하지 않고 무선 급전에 의해 행해도 된다.
도 13의 (E), (F), (G)는, 접첩 가능한 휴대 정보 단말기(9201)를 도시하는 사시도이다. 또한, 도 13의 (E)가 휴대 정보 단말기(9201)를 전개한 상태의 사시도이며, 도 13의 (F)가 휴대 정보 단말기(9201)를 전개한 상태 또는 절첩한 상태의 한쪽에서 다른 쪽으로 변화되는 도중의 상태의 사시도이며, 도 13의 (G)가 휴대 정보 단말기(9201)를 접첩한 상태의 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9201)는, 절첩한 상태에서는 가반성이 우수하고, 전개한 상태에서는, 이음매가 없는 넓은 표시 영역에 의해 표시의 일람성이 우수하다. 휴대 정보 단말기(9201)가 갖는 표시부(9001)는, 힌지(9055)에 의해 연결된 3개의 하우징(9000)에 지지되어 있다. 힌지(9055)를 개재해서 2개의 하우징(9000) 사이를 굴곡시킴으로써, 휴대 정보 단말기(9201)를 전개한 상태에서 절첩한 상태로 가역적으로 변형시킬 수 있다. 예를 들어, 휴대 정보 단말기(9201)는, 곡률 반경 1㎜ 이상 150㎜ 이하로 구부릴 수 있다.
본 실시 형태에 있어서 설명한 전자 기기는, 어떠한 정보를 표시하기 위한 표시부를 갖는 것을 특징으로 한다. 단, 본 발명의 일 형태의 발광 장치는, 표시부를 갖지 않는 전자 기기에도 적용할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서 설명한 전자 기기의 표시부에 있어서는, 가요성을 갖고, 만곡된 표시면을 따라 표시를 행할 수 있는 구성, 또는 절첩 가능한 표시부의 구성에 대해서 예시했지만, 이것에 한정되지 않고, 가요성을 갖지 않고, 평면부에 표시를 행하는 구성으로 해도 된다.
본 실시 형태에 나타내는 구성은, 다른 실시 형태에 나타내는 구성과 적절히 조합해서 사용할 수 있다.
(실시 형태 5)
본 실시 형태에서는, 본 발명의 일 형태인 발광 장치를 적용한 조명 장치의 일례에 대해서, 도 14를 사용해서 설명한다.
도 14는, 발광 장치를 실내의 조명 장치(8501)로서 사용한 예이다. 또한, 발광 장치는 대면적화도 가능하기 때문에, 대면적의 조명 장치를 형성할 수도 있다. 그 밖에, 곡면을 갖는 하우징을 사용함으로써, 발광 영역이 곡면을 갖는 조명 장치(8502)를 형성할 수도 있다. 본 실시 형태에서 나타내는 발광 장치에 포함되는 발광 소자는 박막 형상이며, 하우징의 디자인 자유도가 높다. 따라서, 여러 가지 의장을 집중시킨 조명 장치를 형성할 수 있다. 또한, 실내의 벽면에 대형 조명 장치(8503)를 구비해도 된다. 또한, 조명 장치(8501, 8502, 8503)에, 터치 센서를 설치하여, 조명 장치의 전원 온 또는 오프를 행해도 된다.
또한, 발광 장치를 테이블의 표면에 사용함으로써 테이블로서의 기능을 구비한 조명 장치(8504)로 할 수 있다. 또한, 그 밖의 가구의 일부에 발광 장치를 사용함으로써, 가구로서의 기능을 구비한 조명 장치로 할 수 있다.
이상과 같이, 발광 장치를 적용한 여러 가지 조명 장치가 얻어진다. 또한, 이 조명 장치는 본 발명의 일 형태에 포함되는 것으로 한다.
또한, 본 실시 형태에 나타내는 구성은, 다른 실시 형태에 나타낸 구성과 적절히 조합해서 사용할 수 있다.
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태인 발광 소자(1) 및 발광 소자(2)와, 비교 발광 소자(3)를 제작하고, 각각 평가를 행하였다. 또한, 발광 소자(1), 발광 소자(2) 및 비교 발광 소자(3)의 소자 구조의 상세에 대해서는, 도 15를 사용해서 설명한다. 먼저, 본 실시예에서 사용한 발광 소자의 재료의 화학식을 이하에 나타낸다.
Figure pat00001
Figure pat00002
이하에 본 실시예의 발광 소자(1), 발광 소자(2) 및 비교 발광 소자(3)의 제작 방법을 나타낸다.
≪발광 소자(1), 발광 소자(2) 및 비교 발광 소자(3)의 제작 방법≫
먼저, 기판(4002) 위에 반사 전극(4004)으로서, 은(Ag)과 팔라듐(Pd)과 구리(Cu)의 합금막(약칭:APC)을 스퍼터링법에 의해 성막하였다. 또한, 반사 전극(4004)의 막 두께를 100㎚로 하고, 면적을 4㎟(2㎜×2㎜)로 하였다.
이어서, 반사 전극(4004) 위에 투명 도전막(4006)으로서, 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(약칭:ITSO)을 스퍼터링법에 의해 성막하였다. 또한, 발광 소자(1)의 투명 도전막(4006)의 막 두께를 60㎚로 하고, 발광 소자(2)의 투명 도전막(4006)의 막 두께를 30㎚로 하고, 비교 발광 소자(3)의 투명 도전막(4006)의 막 두께를 10㎚로 하였다.
이어서, 유기 화합물층의 증착전의 전처리로서, 반사 전극(4004) 및 투명 도전막(4006)이 형성된 기판(4002)의 투명 도전막(4006) 측을 물로 세정하고, 200℃에서 1시간 소성한 후, 투명 도전막(4006)의 표면에 대하여 UV 오존 처리를 370초 행하였다.
그 후, 10-4㎩ 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판(4002)을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에 있어서, 170℃에서 60분간의 진공 소성을 행한 후, 기판(4002)를 30분 정도 방냉하였다.
이어서, 투명 도전막(4006)이 형성된 면이 아래쪽이 되도록, 기판(4002)을 진공 증착 장치 내에 설치된 홀더에 고정하였다. 본 실시예에서는, 진공 증착법에 의해, 제1 정공 주입층(4131), 제1 정공 수송층(4132), 제1 발광층(4008), 제1 전자 수송층(4133a, 4133b), 제1 전자 주입층(4134)을 순차 형성한 후, 전하 발생층(4010)을 형성하고, 다음으로 제2 정공 주입층(4135), 제2 정공 수송층(4136), 제2 발광층(4012a, 4012b), 제2 전자 수송층(4137a, 4137b), 제2 전자 주입층(4138)을 순차 형성하였다. 상세한 제작 방법을 이하에 기재한다.
먼저, 진공 증착 장치 내를 10-4㎩로 감압한 후, 투명 도전막(4006) 위에 제1 정공 주입층(4131)으로서, 3-[4-(9-페난 톨릴)-페닐]-9-페닐-9H-카르바졸(약칭:PcPPn)과 산화몰리브덴을, PcPPn:산화몰리브덴=1:0.5(질량비)가 되도록 공증착하였다. 또한, 발광 소자(1) 및 발광 소자(2)의 제1 정공 주입층(4131)의 막 두께를 35㎚로 하고, 비교 발광 소자(3)의 제1 정공 주입층(4131)의 막 두께를 15㎚로 하였다.
이어서, 제1 정공 주입층(4131) 위에 제1 정공 수송층(4132)을 형성하였다. 제1 정공 수송층(4132)으로서는, PCPPn을 증착하였다. 또한, 발광 소자(1) 및 발광 소자(2)의 제1 정공 수송층(4132)의 막 두께를 15㎚로 하고, 비교 발광 소자(3)의 제1 정공 수송층(4132)의 막 두께를 10㎚로 하였다.
이어서, 제1 정공 수송층(4132) 위에 제1 발광층(4008)을 형성하였다. 제1 발광층(4008)으로서는, 9-[4-(10-페닐-9-안트라세닐)페닐]-9H-카르바졸(약칭:CzPA)과, N,N'-비스(디벤조푸란-4-일)-N,N'-디페닐피렌-1,6-디아민(약칭:1,6FrAPrn-II)을, CzPA:1,6FrAPrn=1:0.05(질량비)가 되도록 공증착하였다. 또한, 제1 발광층(4008)의 막 두께를 25㎚로 하였다.
이어서, 제1 발광층(4008) 위에 제1 전자 수송층(4133a)으로서, 막 두께 5㎚의 CzPA를 증착하였다. 이어서, 제1 전자 수송층(4133a) 위에 제1 전자 수송층(4133b)으로서, 막 두께 15㎚의 바소페난트롤린(약칭:BPhen)을 증착하였다. 이어서, 제1 전자 수송층(4133b) 위에 제1 전자 주입층(4134)으로서, 막 두께 0.1㎚의 산화리튬(Li2O)을 증착하였다.
이어서, 제1 전자 주입층(4134) 위에 전하 발생층(4010)으로서, 막 두께 2㎚의 구리 프탈로시아닌(약칭:CuPc)을 증착하였다.
이어서, 전하 발생층(4010) 위에 제2 정공 주입층(4135)으로서, 1,3,5-트리(디벤조티오펜-4-일)-벤젠(약칭:DBT3P-II)과, 산화몰리브덴을, DBT3P-II:산화몰리브덴=1:0.5(질량비)가 되도록 공증착하였다. 또한, 제2 정공 주입층(4135)의 막 두께를 12.5㎚로 하였다.
이어서, 제2 정공 주입층(4135) 위에 제2 정공 수송층(4136)으로서, 막 두께 20㎚의 BPAFLP를 증착하였다.
이어서, 제2 정공 수송층(4136) 위에 제2 발광층(4012a)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, (아세틸아세토네이트)비스(6-tert-부틸-4-페닐피리미디나토)이리듐(III)(약칭:Ir(tBuppm)2(acac))을, 2mDBTBPDBq-II:PCBNBB:Ir(tBuppm)2(acac)=0.7:0.3:0.06(질량비)이 되도록 공증착하였다. 또한, 제2 발광층(4012a)의 막 두께를 20㎚로 하였다.
이어서, 제2 발광층(4012a) 위에 제2 발광층(4012b)으로서, 2mDBTBPDBq-II, 비스{4,6-디메틸-2-[5-(2,6-디메틸페닐)-3-(3,5-디메틸페닐)-2-피라지닐-κN]페닐-κC}(2,4-펜탄디오나토-κ2Ｏ,Ｏ')이리듐(III)(약칭:Ir(dmdppr-dmp)2(acac))을, 2mDBTBPDBq-II:Ir(dmdppr-dmp)2(acac)=1:0.06(질량비)이 되도록 공증착하였다. 또한, 제2 발광층(4012b)의 막 두께를 20㎚로 하였다.
이어서, 제2 발광층(4012b) 위에 제2 전자 수송층(4137a)으로서, 막 두께 30㎚의 2-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]디벤조[f,h]퀴녹살린(약칭:2mDBTPDBq-II)을 증착하였다. 이어서, 제2 전자 수송층(4137a) 위에 제2 전자 수송층(4137b)으로서, 막 두께 15㎚의 Bphen을 증착하였다.
이어서, 제2 전자 수송층(4137b) 위에 제2 전자 주입층(4138)로서, 막 두께 1㎚의 불화 리튬(LiF)을 증착하였다.
이어서, 제2 전자 주입층(4138) 위에 반투과·반반사 전극(4014a)으로서, 은(Ag)과 마그네슘(Mg)을 1:0.1(체적비)로 공증착하였다. 또한, 반투과·반반사 전극(4014a)의 막 두께는, 15㎚로 하였다. 이어서, 반투과·반반사 전극(4014a) 위에 반투과·반반사 전극(4014b)으로서, 막 두께 70㎚의 인듐 주석 산화물(ITO)을 스퍼터링법에 의해 형성하였다.
또한, 상술한 증착 과정에 있어서, 증착은 모두 저항 가열법을 사용하였다.
이상에 의해 얻어진 발광 소자(1), 발광 소자(2) 및 비교 발광 소자(3)의 소자 구조를 표 1에 나타낸다.
또한, 표 1에 나타내는 바와 같이, 발광 소자(1)의 대향 기판(4152)에는, 착색층(4156)으로서, 막 두께 2.4㎛의 적색(R)의 컬러 필터를, 발광 소자(2)의 대향 기판(4152)에는, 착색층(4156)으로서, 막 두께 1.3㎛의 녹색(G)의 컬러 필터를, 비교 발광 소자(3)의 대향 기판(4152)에는, 착색층(4156)으로서, 막 두께 0.6㎛의 청색(B)의 컬러 필터를, 각각 형성하였다.
상기에 의해 제작한 발광 소자(1), 발광 소자(2) 및 비교 발광 소자(3)와, 상기에 의해 제작한 대향 기판(4152)을 대기에 노출되지 않도록 질소 분위기의 글로브 박스 내에 있어서 접합함으로써 밀봉하였다(시일재를 소자의 주위에 도포하고, 밀봉시에 365㎚의 자외광을 6J/㎠ 조사하고, 80℃에서 1시간 열처리하였다).
≪발광 소자(1), 발광 소자(2) 및 비교 발광 소자(3)의 동작 특성≫
이어서, 상기 제작한 각 발광 소자의 동작 특성에 대해서 측정하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 행하였다.
발광 소자(1), 발광 소자(2) 및 비교 발광 소자(3)의 전류 효율-휘도 특성을 도 16의 (A)에 도시한다. 또한, 도 16의 (A)에 있어서, 종축은 전류 효율(cd/A)을, 횡축은 휘도(cd/㎡)를 각각 나타낸다. 또한, 발광 소자(1), 발광 소자(2) 및 비교 발광 소자(3)의 전류-전압 특성을 도 16의 (B)에 도시한다. 또한, 도 16(B)에 있어서, 종축은 전류(㎃)를, 횡축은 전압(V)을 각각 나타낸다. 또한, 발광 소자(1), 발광 소자(2) 및 비교 발광 소자(3)의 휘도-전압 특성을 도 17에 도시한다. 또한, 도 17에 있어서, 종축은 휘도(cd/㎡), 횡축은 전압(V)을 각각 나타낸다.
또한, 1000cd/㎡ 부근에 있어서의 발광 소자(1), 발광 소자(2) 및 비교 발광 소자(3)의 주된 초기 특성값을 표 2에 나타낸다.
또한, 발광 소자(1), 발광 소자(2) 및 비교 발광 소자(3)에 2.5㎃/㎠의 전류 밀도로 전류를 흘렸을 때의 발광 스펙트럼을 도 18에 도시한다. 도 18에 도시하는 바와 같이, 발광 소자(1)의 발광 스펙트럼은 611㎚ 부근, 발광 소자(2)의 발광 스펙트럼은 539㎚ 부근, 비교 발광 소자(3)의 발광 스펙트럼은 460㎚ 부근에 각각 피크를 갖고 있다.
상기 결과로부터, 발광 소자(1)는, 적색(R)의 발광을 나타내는 것을 알 수 있다. 또한, 발광 소자(2)는, 녹색(G)의 발광을 나타내는 것을 알 수 있다. 또한, 비교 발광 소자(3)는, 청색(B)의 발광을 나타내는 것을 알 수 있다. 발광 소자(1), 발광 소자(2) 및 비교 발광 소자(3)를 조합시켜서 사용함으로써, 풀컬러화를 실현할 수 있는 것을 알 수 있다. 그러나, 소자 구성 및 발광 파장이 상이하기 때문에 단순한 비교는 할 수 없지만, 비교 발광 소자(3)와, 발광 소자(1) 및 발광 소자(2)를 비교한 경우, 비교 발광 소자(3)의 전류 효율이 낮은 결과이었다.
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태인 발광 소자(4) 및 발광 소자(5)를 제작하고, 평가를 행하였다. 또한, 발광 소자(4) 및 발광 소자(5)의 소자 구조의 상세에 대해서는, 도 15를 사용해서 설명한다. 또한, 본 실시예에서 제작한 발광 소자(4) 및 발광 소자(5)에 사용한 재료는, 실시예 1과 동일하다. 따라서, 본 실시예에서 사용한 재료의 화학식에 대해서는, 기재를 생략한다.
<<발광 소자(4) 및 발광 소자(5)의 제작 방법>>
먼저, 기판(4002) 위에 반사 전극(4004)으로서, APC를 스퍼터링법에 의해 성막하였다. 또한, 반사 전극(4004)의 막 두께를 100㎚로 하고, 면적을 4㎟(2㎜×2㎜)로 하였다.
이어서, 반사 전극(4004) 위에 투명 도전막(4006)으로서, ITSO를 스퍼터링법에 의해 성막하였다. 또한, 발광 소자(4) 및 발광 소자(5)의 투명 도전막(4006)의 막 두께를 60㎚로 하였다.
이어서, 유기 화합물층의 증착전의 전처리로서, 반사 전극(4004) 및 투명 도전막(4006)이 형성된 기판(4002)의 투명 도전막(4006) 측을 물로 세정하고, 200℃에서 1시간 소성한 후, 투명 도전막(4006)의 표면에 대하여 UV 오존 처리를 370초 행하였다.
그 후, 10-4㎩ 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판(4002)을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에 있어서, 170℃에서 60분간의 진공 소성을 행한 후, 기판(4002)을 30분 정도 방냉하였다.
이어서, 투명 도전막(4006)이 형성된 면이 아래쪽이 되도록, 기판(4002)을 진공 증착 장치 내에 설치된 홀더에 고정하였다. 본 실시예에서는, 진공 증착법에 의해, 제1 정공 주입층(4131), 제1 정공 수송층(4132), 제1 발광층(4008), 제1 전자 수송층(4133a, 4133b), 제1 전자 주입층(4134)을 순차 형성한 후, 전하 발생층(4010)을 형성하고, 다음으로 제2 정공 주입층(4135), 제2 정공 수송층(4136), 제2 발광층(4012a, 4012b), 제2 전자 수송층(4137a, 4137b), 제2 전자 주입층(4138)을 순차 형성하였다. 상세한 제작 방법을 이하에 기재한다.
먼저, 진공 증착 장치 내를 10-4㎩로 감압한 후, 투명 도전막(4006) 위에 제1 정공 주입층(4131)으로서, PcPPn과 산화몰리브덴을, PcPPn:산화몰리브덴=1:0.5(질량비)가 되도록 공증착하였다. 또한, 발광 소자(4)의 제1 정공 주입층(4131)의 막 두께를 65㎚로 하고, 발광 소자(5)의 제1 정공 주입층(4131)의 막 두께를 70㎚로 하였다.
이어서, 제1 정공 주입층(4131) 위에 제1 정공 수송층(4132)을 형성하였다. 제1 정공 수송층(4132)으로서는, PCPPn을 증착하였다. 또한, 발광 소자(4) 및 발광 소자(5)의 제1 정공 수송층(4132)의 막 두께를 15㎚로 하였다.
이어서, 제1 정공 수송층(4132) 위에 제1 발광층(4008)을 형성하였다. 제1 발광층(4008)으로서는, CzPA와, 1,6FrAPrn-II를, CzPA:1,6FrAPrn=1:0.05(질량비)가 되도록 공증착하였다. 또한, 제1 발광층(4008)의 막 두께를 25㎚로 하였다.
이어서, 제1 발광층(4008) 위에 제1 전자 수송층(4133a)으로서, 막 두께 5㎚의 CzPA를 증착하였다. 이어서, 제1 전자 수송층(4133a) 위에 제1 전자 수송층(4133b)으로서, 막 두께 15㎚의 BPhen을 증착하였다. 이어서, 제1 전자 수송층(4133b) 위에 제1 전자 주입층(4134)으로서, 막 두께 0.1㎚의 Li2O를 증착하였다.
이어서, 제1 전자 주입층(4134) 위에 전하 발생층(4010)으로서, 막 두께 2㎚의 CuPc를 증착하였다.
이어서, 전하 발생층(4010) 위에 제2 정공 주입층(4135)으로서, DBT3P-II와 산화몰리브덴을, DBT3P-II:산화몰리브덴=1:0.5(질량비)가 되도록 공증착하였다. 또한, 제2 정공 주입층(4135)의 막 두께를 12.5㎚로 하였다.
이어서, 제2 정공 주입층(4135) 위에 제2 정공 수송층(4136)으로서, 막 두께 20㎚의 BPAFLP를 증착하였다.
이어서, 제2 정공 수송층(4136) 위에 제2 발광층(4012a)으로서, 2mDBTBPDBq-II, PCBNBB와, Ir(tBuppm)2(acac)를, 2mDBTBPDBq-II:PCBNBB:Ir(tBuppm)2(acac)=0.7:0.3:0.06(질량비)이 되도록 공증착하였다. 또한, 제2 발광층(4012a)의 막 두께를 20㎚로 하였다.
이어서, 제2 발광층(4012a) 위에 제2 발광층(4012b)으로서, 2mDBTBPDBq-II와, Ir(dmdppr-dmp)2(acac)를, 2mDBTBPDBq-II:Ir(dmdppr-dmp)2(acac)=1:0.06(질량비)이 되도록 공증착하였다. 또한, 제2 발광층(4012b)의 막 두께를 20㎚로 하였다.
이어서, 제2 발광층(4012b) 위에 제2 전자 수송층(4137a)으로서, 막 두께 30㎚의 2mDBTPDBq-II를 증착하였다. 이어서, 제2 전자 수송층(4137a) 위에 제2 전자 수송층(4137b)으로서, 막 두께 15㎚의 Bphen을 증착하였다.
이어서, 제2 전자 수송층(4137b) 위에 제2 전자 주입층(4138)으로서, 막 두께 1㎚의 LiF를 증착하였다.
이어서, 제2 전자 주입층(4138) 위에 반투과·반반사 전극(4014a)으로서, 은(Ag)과 마그네슘(Mg)을 1:0.1(체적비)로 공증착하였다. 또한, 반투과·반반사 전극(4014a)의 막 두께는, 15㎚로 하였다. 이어서, 반투과·반반사 전극(4014a) 위에 반투과·반반사 전극(4014b)으로서, 막 두께 70㎚의 ITO를 스퍼터링법에 의해 형성하였다.
또한, 상술한 증착 과정에 있어서, 증착은 모두 저항 가열법을 사용하였다.
이상에 의해 얻어진 발광 소자(4) 및 발광 소자(5)의 소자 구조를 표 3에 나타낸다.
또한, 표 3에 나타내는 바와 같이, 발광 소자(4)의 대향 기판(4152)에는, 착색층(4156)으로서, 막 두께 0.6㎛의 청색(B)의 컬러 필터를, 발광 소자(5)의 대향 기판(4152)에는, 착색층(4156)으로서, 막 두께 1.0㎛의 청색(B)의 컬러 필터를, 각각 형성하였다.
상기에 의해 제작한 발광 소자(4) 및 발광 소자(5)와, 상기에 의해 제작한 대향 기판(4152)을 대기에 노출되지 않도록 질소 분위기의 글로브 박스 내에 있어서 접합함으로써 밀봉하였다(시일재를 소자의 주위에 도포하고, 밀봉시에 365㎚의 자외광을 6J/㎠ 조사하고, 80℃에서 1시간 열처리하였다).
≪발광 소자(4) 및 발광 소자(5)의 동작 특성≫
이어서, 상기 제작한 각 발광 소자의 동작 특성에 대해서 측정하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 행하였다.
발광 소자(4) 및 발광 소자(5)의 전류 효율-휘도 특성을 도 19의 (A)에 도시한다. 또한, 도 19의 (A)에 있어서, 종축은 전류 효율(cd/A)을, 횡축은 휘도(cd/㎡)를 각각 나타낸다. 또한, 발광 소자(4) 및 발광 소자(5)의 전류-전압 특성을 도 19의 (B)에 도시한다. 또한, 도 19의 (B)에 있어서, 종축은 전류(㎃)를, 횡축은 전압(V)을 각각 나타낸다. 또한, 발광 소자(4) 및 발광 소자(5)의 휘도-전압 특성을 도 20에 도시한다. 또한, 도 20에 있어서, 종축은 휘도(cd/㎡)를, 횡축은 전압(V)을 각각 나타낸다. 또한, 도 19의 (A), (B), 및 도 20에 있어서, 발광 소자(4)와 발광 소자(5)의 그래프가 대략 중첩해서 도시되어 있다.
또한, 1000cd/㎡ 부근에 있어서의 발광 소자(4) 및 발광 소자(5)의 주된 초기 특성값을 표 4에 나타낸다.
또한, 발광 소자(4) 및 발광 소자(5)에 2.5㎃/㎠의 전류 밀도로 전류를 흘렸을 때의 발광 스펙트럼을 도 21에 도시한다. 도 21에 도시하는 바와 같이, 발광 소자(4)의 발광 스펙트럼은 462㎚ 부근, 발광 소자(5)의 발광 스펙트럼은 466㎚ 부근에 각각 피크를 갖고 있다.
상기 결과로부터, 발광 소자(4) 및 발광 소자(5)는, 청색(B)의 발광을 나타내는 것을 알 수 있다.
또한, 실시예 1에서 제작한 비교 발광 소자(3)와 비교하여, 본 발명의 일 형태의 발광 소자(4) 및 발광 소자(5)의 전류 효율이 높은 것을 알 수 있다. 이것은, 반사 전극으로서 사용한 APC와, 제1 발광층과의 광학 거리가 상이한 것에 기인하고 있다고 시사된다.
또한, 실시예 1에서 제작한 발광 소자(1), 발광 소자(2) 및 비교 발광 소자(3)와, 실시예 2에서 제작한 발광 소자(4) 및 발광 소자(5)의 APC로부터 제1 발광층(이하, EML1로서 나타내는 경우가 있음)까지의 광학 거리와, APC로부터 제2 발광층(이하, EML2로서 나타내는 경우가 있음)까지의 광학 거리와, 각 발광 소자로부터의 파장의 λ/4 및 3λ/4의 계산 결과를 표 5에 나타낸다.
또한, 표 5에 있어서, 광학 거리로서는, 투명 도전막(4006)으로서 사용한 ITSO막의 굴절률을 2.2로 하고, 그 밖의 유기층(제1 정공 주입층(4131), 제1 정공 수송층(4132), 제1 발광층(4008), 제1 전자 수송층(4133), 제1 전자 주입층(4134), 전하 발생층(4010), 제2 정공 주입층(4135), 제2 정공 수송층(4136) 및 제2 발광층 4012)의 굴절률을 1.9로서 산출하였다.
표 5에 나타내는 바와 같이, 비교 발광 소자(3)에 있어서는, APC로부터 EML1까지의 광학 거리가 대략 λB/4이기 때문에, APC의 표면 근방에서 광의 산란 또는 광의 흡수가 발생했기 때문에, 전류 효율이 낮아졌다고 시사된다. 한편, 본 발명의 일 형태의 발광 소자(4) 및 발광 소자(5)에 있어서는, APC로부터 EML1까지의 광학 거리가 대략 3λB/4이기 때문에, APC의 표면 근방에서의 광의 산란 또는 광의 흡수가 억제되었기 때문에, 비교 발광 소자(3)보다도 전류 효율이 높은 결과로 되었다고 생각된다.
또한, 표 5에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 일 형태의 발광 소자(1)는, APC로부터 EML2까지의 광학 거리가 대략 3λR/4이었다. 또한, 본 발명의 일 형태의 발광 소자(2)는, APC로부터 EML2까지의 광학 거리가 대략 3λG/4이었다.
이상, 본 실시예에 나타내는 구성은, 다른 실시예 및 실시 형태와 적절히 조합해서 사용할 수 있다.
100 발광 장치
100A 발광 장치
100B 발광 장치
101B 발광 소자
101G 발광 소자
101R 발광 소자
101Y 발광 소자
101W 발광 소자
102 기판
104 반사 전극
104B 반사 전극
104G 반사 전극
104R 반사 전극
104Y 반사 전극
104W 반사 전극
106B 투명 도전막
106G 투명 도전막
106R 투명 도전막
106Y 투명 도전막
106W 투명 도전막
108 발광층
110 전하 발생층
112 발광층
112a 발광층
112b 발광층
114 반투과·반반사 전극
120 격벽
120B 발광 소자
120G 발광 소자
120R 발광 소자
120Y 발광 소자
131 정공 주입층
132 정공 수송층
133 전자 수송층
134 전자 주입층
135 정공 주입층
136 정공 수송층
137 전자 수송층
138 전자 주입층
152 기판
154 차광층
156B 광학 소자
156G 광학 소자
156R 광학 소자
156Y 광학 소자
160 발광 장치
160A 발광 장치
160B 발광 장치
160C 발광 장치
160D 발광 장치
501 기판
502 화소부
503 신호선 구동 회로부
504a 주사선 구동 회로부
504b 주사선 구동 회로부
505 시일재
506 기판
507 충전재
509 트랜지스터
510 트랜지스터
511 트랜지스터
512 트랜지스터
513B 반사 전극
513G 반사 전극
513R 반사 전극
517 접속 단자 전극
518 FPC
519 이방성 도전막
520 격벽
521 차광층
522B 광학 소자
522G 광학 소자
522R 광학 소자
524B 발광 소자
524G 발광 소자
524R 발광 소자
525 단자 전극
601 화소 회로
602 화소부
604 구동 회로부
604a 주사선 구동 회로부
604b 신호선 구동 회로부
606 보호 회로
607 단자부
652 트랜지스터
654 트랜지스터
662 용량 소자
672 발광 소자
4002 기판
4004 반사 전극
4006 투명 도전막
4008 발광층
4010 전하 발생층
4012 발광층
4012a 발광층
4012b 발광층
4014a 반투과·반반사 전극
4014b 반투과·반반사 전극
4131 정공 주입층
4132 정공 수송층
4133 전자 수송층
4133a 전자 수송층
4133b 전자 수송층
4134 전자 주입층
4135 정공 주입층
4136 정공 수송층
4137a 전자 수송층
4137b 전자 수송층
4138 전자 주입층
4152 대향 기판
4156 착색층
8000 표시 모듈
8001 상부 커버
8002 하부 커버
8003 FPC
8004 터치 패널
8005 FPC
8006 표시 패널
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 단말기
9101 휴대 정보 단말기
9102 휴대 정보 단말기
9200 휴대 정보 단말기
9201 휴대 정보 단말기

Claims (1)

  1. 제1항에 따른 방법.
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