KR20150125580A - 발광 소자, 발광 장치, 조명 장치, 전자 기기 - Google Patents

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

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KR20150125580A
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리호 카타이시
토시키 사사키
사토시 세오
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

본 발명은 역구조의 발광 소자를 제공한다.
본 명세서에서 개시(開示)하는 발명의 일 형태의 구성은 음극, 음극 위의 제 1 층, 제 1 층 위의 제 2 층, 제 2 층 위의 발광층, 및 발광층 위의 양극을 포함하고, 제 2 층은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 함유하고, 제 1 층은 전자 수송성 재료를 함유하는, 발광 소자이다. 역구조의 발광 소자에 있어서, 전자 주입층의 재료에 함유되는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속이, 먼저 형성된 음극과 접촉하면, EL 소자의 구동 전압의 상승이나 발광 효율 저하를 초래한다. 특히 음극이 산화물 도전막을 함유하고 있으면, 문제는 현저해진다. 이를 방지하기 위하여, 음극과 전자 주입층 사이에 버퍼가 되는 층을 제공한다.

Description

발광 소자, 발광 장치, 조명 장치, 전자 기기{LIGHT-EMITTING ELEMENT, LIGHT-EMITTING DEVICE, LIGHTING DEVICE, AND ELECTRONIC APPLIANCE}
본 발명의 일 형태는 발광 소자에 관한 것이다.
다만, 본 발명의 일 형태는 상기 기술 분야에 한정되지 않는다. 본 명세서 등에 개시(開示)되는 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. 그러므로, 본 명세서에 개시되는 본 발명의 일 형태의 기술 분야의 더 구체적인 일례로서는 반도체 장치, 표시 장치, 액정 표시 장치, 발광 장치, 조명 장치, 축전 장치, 기억 장치, 이들의 구동 방법, 또는 이들의 제조 방법을 들 수 있다.
최근에 들어, 일렉트로루미네선스(Electroluminescence)를 이용한 발광 소자에 관한 연구 개발이 활발히 진행되고 있다. 일렉트로루미네선스를 이용한 발광 소자의 기본적인 구성은, 한 쌍의 전극 사이에 발광성 물질을 함유한 층(아래에서 발광층이라고 함)을 끼운 것이다. 발광 소자의 전극 사이에 전압을 인가함으로써 발광성 물질로부터 발광을 얻을 수 있다.
발광 소자의 제작 공정에는 발광 소자의 양극으로서 기능하는 전극이 기판 위에 먼저 형성되는 경우와, 음극으로서 기능하는 전극이 기판 위에 먼저 형성되는 경우가 있다. 전자(前者)의 제작 공정으로 형성되는 소자 구조를 '순구조', 후자의 제작 공정으로 형성되는 소자 구조를 '역구조'라고 한다. 이들 구조는 단지 기판 위의 발광 소자의 소자 구조가 서로 반전된 관계일 뿐만 아니라 제작 공정에 기인하여 소자 구조도 서로 다른 경우가 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
또한, 발광 소자를 제어하기 위한 FET(전계 효과 트랜지스터)로서, 산화물 반도체(Oxide Semiconductor)를 FET의 반도체층에 적용하는 구조(아래에서 OS-FET라고 함)도 제안되어 있다. 특히 산화물 반도체로서 IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)를 사용한 OS-FET는 다수 캐리어가 전자인 n형 트랜지스터이기 때문에, OS-FET와, OS-FET에 음극이 접속되는 역구조의 발광 소자를 조합함으로써 소자 특성을 향상시킬 수 있다는 제안도 있다(예를 들어, 비특허문헌 1 참조).
일본국 특개2003-272867호 공보
H. Fukagawa, K. Mori, Y. Arimoto and M. Nakajima, SID 2013 DIGEST, p.1469(2013).
상술한 바와 같이 역구조의 발광 소자는 OS-FET와 조합하기 쉬운 구조이며, 종래보다 소자 특성의 향상이 기대된다. 그러나, 역구조의 발광 소자의 경우, 음극 위에, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 함유한 전자 주입층, 전자 수송층, 발광층이 이 순서로 적층된다. 이 경우에, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 함유한 전자 주입층이, 먼저 형성된 음극, 특히 산화물 투명 도전막을 포함한 음극에 접촉하면, EL 소자의 구동 전압 상승이나 소자 수명 저하를 초래하는 것이 문제가 된다.
상술한 문제를 감안하여, 본 발명의 일 형태는 신규 발광 소자를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 신규 발광 소자 구조를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또한, 본 발명의 일 형태는 신규 역구조의 발광 소자를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다.
다만, 이들 과제의 기재는 다른 과제의 존재를 방해하는 것이 아니다. 또한, 본 발명의 일 형태는 상술한 과제 모두를 해결할 필요는 없다. 또한, 이들 외의 과제는 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 저절로 명백해지는 것이며 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 이들 외의 과제가 추출될 수 있다.
본 명세서에 개시되는 발명의 일 형태의 구성은 양극, 음극, 양극과 음극 사이의 발광층, 음극과 발광층 사이의 제 1 층, 및 제 1 층과 발광층 사이의 제 2 층을 포함하고, 제 2 층은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 함유하고, 제 1 층은 전자 수송성 재료를 함유하는, 발광 소자이다.
또한, 본 명세서에 개시되는 발명의 다른 일 형태의 구성은 음극, 음극 위의 제 1 층, 제 1 층 위의 제 2 층, 제 2 층 위의 발광층, 및 발광층 위의 양극을 포함하고, 제 2 층은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 함유하고, 제 1 층은 전자 수송성 재료를 함유하는, 발광 소자이다.
또한, 본 명세서에 개시되는 발명의 다른 일 형태의 구성은 양극, 음극, 양극과 음극 사이의 발광층, 음극과 발광층 사이의 제 1 층, 제 1 층과 발광층 사이의 제 2 층, 및 음극과 제 1 층 사이의 제 3 층을 포함하고, 제 3 층은 정공 수송성 재료와 전자 수용체를 함유하고, 제 2 층은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 함유하고, 제 1 층은 전자 수송성 재료를 함유하는, 발광 소자이다.
또한, 본 명세서에 개시되는 발명의 다른 일 형태의 구성은 음극, 음극 위의 제 1 층, 제 1 층 위의 제 2 층, 제 2 층 위의 발광층, 발광층 위의 양극, 및 음극과 제 1 층 사이의 제 3 층을 포함하고, 제 3 층은 정공 수송성 재료와 전자 수용체를 함유하고, 제 2 층은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 함유하고, 제 1 층은 전자 수송성 재료를 함유하는, 발광 소자이다.
본 명세서에 개시되는 발명의 일 형태에 따른 발광 소자에서, 제 1 층은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속이 음극으로 확산되는 것을 억제할 수 있는 기능을 가져도 좋다.
또한, 본 명세서에 개시되는 발명의 일 형태에 따른 발광 소자에 있어서, 전자 수송성 재료는 바소페난트롤린(약칭: BPhen) 또는 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(약칭: Alq3)을 함유하여도 좋다. 또한, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속은 리튬 및 칼슘 중 어느 하나이어도 좋다.
또한, 본 명세서에 개시되는 발명의 일 형태에 따른 발광 소자에 있어서, 양극은 산소, 주석, 및 인듐을 함유하여도 좋다. 또한, 음극은 산소를 함유하는 도전 재료를 함유하여도 좋다. 음극은 투광성을 갖는 재료를 함유하여도 좋다. 음극은 인듐, 주석, 및 산소를 함유하여도 좋다.
또한, 본 명세서에 개시되는 발명의 일 형태에 따른 발광 소자와, 전계 효과 트랜지스터를 포함하는 발광 장치에 있어서, 음극은 전계 효과 트랜지스터와 전기적으로 접속되어도 좋다. 또한, 전계 효과 트랜지스터는 n채널형 전계 효과 트랜지스터이어도 좋다. 상기 전계 효과 트랜지스터는 반도체층에 산화물 반도체가 함유되어도 좋다. 상기 산화물 반도체는 인듐, 주석, 및 갈륨을 함유한 산화물 반도체이어도 좋다.
또한, 본 명세서에 개시되는 발명의 일 형태에 따른 발광 소자, 또는 본 명세서에 개시되는 발명의 일 형태에 따른 발광 장치와, 컬러 필터를 사용하여 전자 기기를 형성하여도 좋다. 본 명세서에 개시되는 발명의 일 형태에 따른 발광 소자, 또는 본 명세서에 개시되는 발명의 일 형태에 따른 발광 장치와, 터치 패널을 사용하여 전자 기기를 형성하여도 좋다. 본 명세서에 개시되는 발명의 일 형태에 따른 발광 소자, 또는 본 명세서에 개시되는 발명의 일 형태에 따른 발광 장치와, 하우징을 사용하여 조명 장치를 형성하여도 좋다.
역구조의 발광 소자에 있어서, 전자 주입층의 재료에 함유되는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속이, 먼저 형성된 음극과 접촉하면, EL 소자의 구동 전압의 상승이나 발광 효율 저하를 초래한다. 특히 음극이 산화물 도전막을 함유하고 있으면, 문제는 현저해진다. 이를 방지하기 위하여, 음극과 전자 주입층 사이에 버퍼가 되는 층(아래에서 단순히 '층'이라고도 함)을 제공한다.
상기 층에 예를 들어, 전자 수송성 재료를 사용하면, 상기 층으로 금속이 확산되어도 오히려 상기 층의 도전성이 향상된다. 그러므로, 역구조의 발광 소자는 상기 층이 없는 경우에 비하여 구동 전압이 상승되지 않고 발광이 가능하다.
본 발명의 일 형태에 따르면, 신규 발광 소자를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 따르면, 신규 발광 소자 구조를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 형태에 따르면, 신규 역구조의 발광 소자를 제공할 수 있다.
다만, 이들 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하는 것이 아니다. 또한, 본 발명의 일 형태는 반드시 상술한 모든 효과를 가질 필요는 없다. 또한, 이들 외의 효과는 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 저절로 명백해지는 것이며 명세서, 도면, 및 청구항 등의 기재로부터 이들 외의 효과가 추출될 수 있다.
도 1은 발광 소자의 구조에 대하여 설명하기 위한 도면.
도 2는 발광 소자의 구조에 대하여 설명하기 위한 도면.
도 3은 발광 장치에 대하여 설명하기 위한 도면.
도 4는 전자 기기에 대하여 설명하기 위한 도면.
도 5는 전자 기기에 대하여 설명하기 위한 도면.
도 6은 조명 장치에 대하여 설명하기 위한 도면.
도 7은 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1의 휘도-전류 효율 특성을 나타낸 그래프.
도 8은 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1의 전압-전류 특성을 나타낸 그래프.
도 9는 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1의 정규화 휘도의 시간 변화를 나타낸 그래프.
도 10은 발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2의 휘도-전류 효율 특성을 나타낸 그래프.
도 11은 발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2의 전압-전류 특성을 나타낸 그래프.
도 12는 발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2의 정규화 휘도의 시간 변화를 나타낸 그래프.
도 13은 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 도면.
도 14는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 도면.
도 15는 본 발명의 일 형태에 따른 조명 장치를 설명하기 위한 도면.
도 16은 터치 센서를 설명하기 위한 도면.
도 17은 터치 센서를 설명하기 위한 회로도.
도 18은 터치 센서를 설명하기 위한 단면도.
도 19는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치를 사용한 모듈을 설명하기 위한 도면.
도 20은 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 도면.
아래에서는 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 자세히 설명하기로 한다. 다만, 본 발명은 아래의 설명에 한정되지 않으며, 그 형태 및 자세한 사항을 다양하게 변경할 수 있는 것은 당업자라면 쉽게 이해할 수 있다. 또한, 본 발명은 아래에 기재된 실시형태의 내용에 한정되어 해석되는 것이 아니다.
또한, 본 명세서에서 설명하는 각 도면에 도시된 양극, EL층, 중간층, 음극 등 각 구성 요소의 크기나 두께 등은 각각 설명을 명료하게 하기 위하여 과장되어 있는 경우가 있다. 따라서, 반드시 각 구성 요소는 그 크기에 한정되지 않고, 각 구성 요소간의 상대적인 크기에 한정되지 않는다.
또한, 본 명세서 등에서 '제 1', '제 2', '제 3' 등으로 붙이는 서수사는 편의상 사용하는 것이며, 공정 순서나 상하 위치 관계 등을 나타내는 것이 아니다. 그러므로, 예를 들어, '제 1'을 제 2' 또는 '제 3' 등으로 적절히 바꿔서 설명할 수 있다. 또한, 본 명세서 등에 기재된 서수사와, 본 발명의 일 형태를 특정하기 위하여 사용되는 서수사는 일치하지 않은 경우가 있다.
또한, 본 명세서 등에서 설명하는 본 발명의 구성에서, 동일 부분 또는 같은 기능을 갖는 부분에는 동일한 부호를 다른 도면간에서 공통적으로 사용하고 그 반복 설명은 생략한다. 그리고, 같은 기능을 갖는 부분을 가리킬 때는 같은 해치(hatch) 패턴을 사용하고, 특별히 부호를 붙이지 않은 경우가 있다.
또한, 본 명세서에서 색이란, 색상(단색광의 파장에 상당함), 채도(선명한 정도, 즉 백색이 섞이지 않는 정도) 및 명도(밝기, 즉 빛의 강도)의 3요소로 규정된 것이다. 또한, 본 명세서에서 색이란, 상기 3요소 중 어느 하나의 요소만, 또는 임의로 선택한 2개의 요소만을 뜻하여도 좋다. 또한, 본 명세서에서 2개의 빛의 색이 다르다는 것은 상기 3요소 중 적어도 어느 하나가 다른 것을 말하고, 2개의 빛의 스펙트럼의 형상 또는 각 피크의 상대 강도 비율의 분포가 다른 것도 포함한다.
또한, '막'이라는 말과 '층'이라는 말은 경우 또는 상황에 따라 서로 바꿀 수 있다. 예를 들어, '도전층'이라는 용어를 '도전막'이라는 용어로 바꿀 수 있는 경우가 있다. 또는, 예를 들어 '절연막'이라는 용어를 '절연층'이라는 용어로 바꿀 수 있는 경우가 있다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자에 대하여 도 1을 참조하여 설명한다.
도 1은 음극(101)과 양극(108) 사이에, 발광층(105)을 포함하는 EL층을 포함하는 EL 소자를 도시한 도면이다. 본 실시형태에서는 하나의 EL층을 사용하지만, 2개 이상의 EL층을 적층한 탠덤형으로 하여도 좋다. 기판(100) 위에 음극(101)을 형성하고, 음극(101) 위에 층(102)을 형성하고, 층(102) 위에 전자 주입층(103)을 형성하고, 전자 주입층(103) 위에 전자 수송층(104), 발광층(105), 정공 수송층(106), 정공 주입층(107), 및 양극(108)을 이 순서로 형성하여 발광 소자를 제작한다. 기판(100)과 음극(101) 사이에는 전계 효과 트랜지스터(FET)가 형성되어도 좋고, 음극(101)에는 전계 효과 트랜지스터(FET)로부터 공급되는 신호가 입력된다.
기판(100) 위에 음극(101)이 형성된다. 음극(101)에는 다양한 금속, 합금, 기타 도전 재료, 및 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 예를 들어, 일함수가 큰 재료인 산화 인듐-산화 주석(ITO: Indium Tin Oxide), 실리콘 또는 산화 실리콘을 함유한 산화 인듐-산화 주석, 산화 인듐-산화 아연(Indium Zinc Oxide), 산화 텅스텐 및 산화 아연을 함유한 산화 인듐 등 산화물 도전막을 사용할 수 있다. 이들 산화물 도전막은 스퍼터링법으로 형성할 수 있다. 또는, 졸-겔(sol-gel)법 등을 이용하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 산화 인듐-산화 아연(Indium Zinc Oxide)은 산화 인듐에 1wt% 이상 20wt% 이하의 산화 아연을 첨가한 타깃을 사용한 스퍼터링법에 의하여 형성할 수 있다. 또한, 산화 텅스텐 및 산화 아연을 함유한 산화 인듐은 산화 인듐에 0.5wt% 이상 5wt% 이하의 산화 텅스텐, 0.1wt% 이상 1wt% 이하의 산화 아연을 첨가한 타깃을 사용한 스퍼터링법에 의하여 형성할 수 있다. 그 외에도, 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 크로뮴(Cr), 몰리브데넘(Mo), 철(Fe), 코발트(Co), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 또는 금속 재료의 질화물(예를 들어, 질화 타이타늄) 등을 사용할 수 있다. 또한, 유로퓸(Eu), 이터븀(Yb) 등 희토류 금속 및 이들 중 어느 것을 함유한 합금 등을 사용할 수 있다. 또한, 알루미늄(Al), 은(Ag), 알루미늄을 함유한 합금(AlSi) 등을 사용할 수 있다. 또한, 음극은 단층막에 한정되지 않고, 적층막으로 형성할 수도 있다.
EL층 위에는 양극(108)이 형성된다. 양극으로서 기능시키기 위하여, 일함수가 큰(구체적으로는 4.0eV 이상) 금속, 합금, 도전성 화합물, 및 이들 중 어느 것의 혼합물 등을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 예를 들어 산화 인듐-산화 주석(ITO: Indium Tin Oxide), 실리콘 또는 산화 실리콘을 함유한 산화 인듐-산화 주석, 산화 인듐-산화 아연, 산화 텅스텐 및 산화 아연을 함유한 산화 인듐 등을 들 수 있다. 이들 도전성 금속 산화물막은 일반적으로 스퍼터링법으로 성막되지만, 졸-겔법 등을 응용하여 제작하여도 좋다. 제작 방법의 예로서는 산화 인듐-산화 아연은 산화 인듐에 1wt%~20wt%의 산화 아연을 첨가한 타깃을 사용한 스퍼터링법에 의하여 형성하는 방법 등이 있다. 또한, 산화 텅스텐 및 산화 아연을 함유한 산화 인듐은 산화 인듐에 0.5wt%~5wt%의 산화 텅스텐, 0.1wt%~1wt%의 산화 아연을 첨가한 타깃을 사용한 스퍼터링법에 의하여 형성할 수도 있다. 그 외에도, 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 크로뮴(Cr), 몰리브데넘(Mo), 철(Fe), 코발트(Co), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 또는 금속 재료의 질화물(예를 들어, 질화 타이타늄) 등을 들 수 있다. 또한, 그래핀을 사용할 수도 있다.
양극(108)을 투광성을 갖는 재료로 형성하면, 톱 이미션(top-emission) 구조의 발광 소자로 할 수 있다. 한편, 양극(108)을 투광성을 갖지 않고 반사성을 갖는 재료로 형성하고 음극(101)을 투광성을 갖는 재료로 형성함으로써, 보텀 이미션(bottom-emission) 구조의 발광 소자로 할 수 있다.
다음에, EL층의 구성에 대하여 설명한다.
《EL층의 구성》
EL층은 적어도 발광 물질을 함유한 발광층을 포함하고, 역구조에서는 음극 측으로부터 전자 주입층, 전자 수송층, 발광층, 정공 수송층, 정공 주입층의 순서로 형성된다. 각 층은 반드시 단층일 필요는 없으며, 2층 이상의 층으로 구성되어도 좋다. 또한, 하나의 층이 전자 주입층 및 전자 수송층의 기능을 가져도 좋고, 하나의 층이 정공 수송층 및 정공 주입층의 기능을 가질 수도 있다. 또한, 발광층 이외의 층 중 하나 또는 복수의 층이 생략되는 경우도 있다.
전자 주입층(103)에 대하여 설명한다. 우선, EL층의 음극 측에 전자 주입층(103)을 형성한다. 전자 주입층(103)은 전자 주입성이 높은 물질을 함유한 층이다. 전자 주입층(103)에는 불화 리튬(LiF), 불화 세슘(CsF), 불화 칼슘(CaF2), 산화 리튬(LiOx) 등의 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 이들의 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 불화 어븀(ErF3) 등의 희토류 금속 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 전자 수송층에 함유될 수 있는 물질을 사용할 수도 있다.
전자 주입층(103)에, 유기 화합물과 전자 공여체(도너)를 혼합하여 이루어지는 복합 재료를 사용하여도 좋다. 이러한 복합 재료는 전자 공여체로 인하여 유기 화합물에 전자가 발생되기 때문에, 전자 주입성 및 전자 수송성이 우수하다. 이 경우, 유기 화합물로서는, 발생한 전자의 수송성이 우수한 재료인 것이 바람직하고, 구체적으로는, 예를 들어 후술하는 전자 수송층에 함유될 수 있는 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 금속을 사용하는 것이 바람직하고, 리튬, 세슘, 마그네슘, 칼슘, 어븀, 이터븀 등을 들 수 있다. 또한, 알칼리 금속 산화물이나 알칼리 토금속 산화물이 바람직하고, 산화 리튬, 산화 칼슘, 산화 바륨 등을 들 수 있다. 또한, 산화 마그네슘 등의 루이스염기를 사용할 수도 있다. 또한, 테트라티아풀바렌(약칭: TTF) 등의 유기 화합물을 사용할 수도 있다.
전자 주입층(103) 위에 전자 수송층(104)을 형성한다. 전자 수송층(104)은 전자 수송성이 높은 물질을 함유한 층이다. 전자 수송층(104)에는 Alq3, 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[2-(2-벤즈옥사졸일)페놀라토]아연(II)(약칭: ZnPBO), 비스[2-(2-벤조티아졸일)페놀라토]아연(II)(약칭: ZnBTZ) 등의 금속 착체를 사용할 수 있다. 또한, 2-(4-바이페닐일)-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(약칭: PBD), 1,3-비스[5-(p-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸-2-일]벤젠(약칭: OXD-7), 3-(4-바이페닐일)-4-페닐-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,2,4-트라이아졸(약칭: TAZ), 3-(4-tert-뷰틸페닐)-4-(4-에틸페닐)-5-(4-바이페닐일)-1,2,4-트라이아졸(약칭: p-EtTAZ), BPhen, 바소큐프로인(약칭: BCP), 4,4'-비스(5-메틸벤즈옥사졸-2-일)스틸벤(약칭: BzOs) 등의 복소 방향족 화합물을 사용할 수도 있다. 또한, 폴리(2,5-피리딘다이일)(약칭: PPy), 폴리[(9,9-다이헥실플루오렌-2,7-다이일)-co-(피리딘-3,5-다이일)](약칭: PF-Py), 폴리[(9,9-다이옥틸플루오렌-2,7-다이일)-co-(2,2'-바이피리딘-6,6'-다이일)](약칭: PF-BPy)과 같은 고분자 화합물을 사용할 수도 있다. 여기에 든 물질은 주로 10-6cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 갖는 물질이다. 또한, 정공보다 전자의 수송성이 높은 물질이면, 상기 이외의 물질을 전자 수송층(104)에 사용하여도 좋다.
또한, 전자 수송층(104)은 단층에 한정되지 않으며, 상기 물질을 함유한 층이 2층 이상 적층된 것이어도 좋다.
전자 수송층(104) 위에 발광층(105)을 형성한다. 발광층(105)은 발광성 물질을 함유한 층이다. 발광층(105)은 발광 물질로만 구성되어도 좋고, 호스트 재료 중에 발광 물질이 분산된 상태에서 구성되어도 좋다.
발광 물질로서 사용할 수 있는 재료에는 특별한 한정은 없으며, 이러한 물질이 발하는 빛은 형광이어도 좋고 인광이어도 좋다. 또한, 상기 발광 물질로서는, 예를 들어 아래와 같은 물질을 들 수 있다.
인광을 발하는 물질로서는 비스{2-[3',5'-비스(트라이플루오로메틸)페닐]피리디나토-N,C2'}이리듐(III)피콜리네이트(약칭: Ir(CF3ppy)2(pic)), 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디나토-N,C2']이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: FIr(acac)), 트리스(2-페닐피리디나토)이리듐(III)(약칭: Ir(ppy)3), 비스(2-페닐피리디나토)이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(ppy)2(acac)), 트리스(아세틸아세토나토)(모노페난트롤린)터븀(III)(약칭: Tb(acac)3(Phen)), 비스(벤조[h]퀴놀리나토)이리듐(III)아세틸아세토네이트(Ir(bzq)2(acac)), 비스(2,4-다이페닐-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)), 비스[2-(2'-벤조[4,5-α]싸이엔일)피리디나토-N,C3 ']이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(btp)2(acac)), 비스(1-페닐아이소퀴놀리나토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(piq)2(acac)), (아세틸아세토나토)비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)퀴녹살리나토]이리듐(III)(약칭: Ir(Fdpq)2(acac)), (아세틸아세토나토)비스(3,5-다이메틸-2-페닐피라지나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppr-Me)2(acac)]), (아세틸아세토나토)비스(5-아이소프로필-3-메틸-2-페닐피라지나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppr-iPr)2(acac)]), (아세틸아세토나토)비스(2,3,5-트라이페닐피라지나토)이리듐(III)(약칭: Ir(tppr)2(acac)), 비스(2,3,5-트라이페닐피라지나토)(디피발로일메타나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tppr)2(dpm)]), (아세틸아세토나토)비스(6-tert-뷰틸-4-페닐피리미디나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tBuppm)2(acac)]), (아세틸아세토나토)비스(4,6-다이페닐피리미디나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(dppm)2(acac)]), 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르피린백금(II)(약칭: PtOEP), 트리스(1,3-다이페닐-1,3-프로페인다이오나토)(모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: Eu(DBM)3(Phen)), 트리스[1-(2-테노일)-3,3,3-트라이플루오로아세토나토(모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: Eu(TTA)3(Phen)) 등을 들 수 있다.
또한, 상기 호스트 재료에 사용할 수 있는 재료로서는 특별한 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-벤즈옥사졸일)페놀라토]아연(II)(약칭: ZnPBO), 비스[2-(2-벤조티아졸일)페놀라토]아연(II)(약칭: ZnBTZ) 등의 금속 착체, 2-(4-바이페닐일)-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(약칭: PBD), 1,3-비스[5-(p-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸-2-일]벤젠(약칭: OXD-7), 3-(4-바이페닐일)-4-페닐-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,2,4-트라이아졸(약칭: TAZ), 2,2',2''-(1,3,5-벤젠트라이일)-트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸)(약칭: TPBI), 바소페난트롤린(약칭: BPhen), 바소큐프로인(약칭: BCP), 9-[4-(5-페닐-1,3,4-옥사디아졸-2-일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CO11) 등의 복소환 화합물, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: NPB), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-다이페닐-[1,1'-바이페닐]-4,4'-다이아민(약칭: TPD), 4,4'-비스[N-(스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: BSPB) 등의 방향족 아민 화합물을 들 수 있다. 또한, 안트라센 유도체, 페난트렌 유도체, 피렌 유도체, 크리센 유도체, 다이벤조[g,p]크리센 유도체 등의 축합 다환 방향족 화합물을 들 수 있으며, 구체적으로는, 9,10-다이페닐안트라센(약칭: DPAnth), N,N-다이페닐-9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: CzA1PA), 4-(10-페닐-9-안트릴)트라이페닐아민(약칭: DPhPA), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(10-페닐-9-안트릴)트라이페닐아민(약칭: YGAPA), N,9-다이페닐-N-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCAPA), N,9-다이페닐-N-{4-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]페닐}-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCAPBA), 9,10-다이페닐-2-[N-페닐-N-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)아미노]안트라센(약칭: 2PCAPA), 6,12-다이메톡시-5,11-다이페닐크리센, N,N,N',N',N'',N'',N''',N'''-옥타페닐다이벤조[g,p]크리센-2,7,10,15-테트라아민(약칭: DBC1), 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA), 3,6-다이페닐-9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: DPCzPA), 9,10-비스(3,5-다이페닐페닐)안트라센(약칭: DPPA), 9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: DNA), 2-tert-뷰틸-9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: t-BuDNA), 9,9'-바이안트릴(약칭: BANT), 9,9'-(스틸벤-3,3'-다이일)다이페난트렌(약칭: DPNS), 9,9'-(스틸벤-4,4'-다이일)다이페난트렌(약칭: DPNS2), 1,3,5-트라이(1-피레닐)벤젠(약칭: TPB3) 등을 들 수 있다. 이들 및 공지의 물질 중에서, 상기 발광 물질의 에너지 갭보다 큰 에너지 갭을 갖는 물질을 1종류 또는 복수 종류 선택하여 사용하면 좋다. 또한, 발광 물질이 인광을 발하는 물질인 경우, 호스트 재료로서는, 발광 물질의 삼중항 여기 에너지(기저 상태와 삼중항 여기 상태 사이의 에너지 차이)보다 삼중항 여기 에너지가 큰 물질을 선택하면 좋다.
또한, 발광층(105)은 2층 이상의 적층이어도 좋다. 예를 들어, 제 1 발광층과 제 2 발광층을 전자 수송층(104) 측으로부터 순차적으로 적층하여 발광층(105)을 형성하는 경우, 제 1 발광층의 호스트 재료로서 전자 수송성을 갖는 물질을 사용하고, 제 2 발광층의 호스트 재료로서 정공 수송성을 갖는 물질을 사용하는 구성 등이 있다.
발광층(105) 위에 정공 수송층(106)을 형성한다. 정공 수송층(106)에 사용하는 정공 수송성이 높은 물질로서는 예를 들어, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: NPB), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-다이페닐-[1,1'-바이페닐]-4,4'-다이아민(약칭: TPD), 4,4',4''-트리스(카바졸-9-일)트라이페닐아민(약칭: TCTA), 4,4',4''-트리스(N,N-다이페닐아미노)트라이페닐아민(약칭: TDATA), 4,4',4''-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트라이페닐아민(약칭: MTDATA), 4,4'-비스[N-(스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: BSPB) 등의 방향족 아민 화합물, 3-[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCA1), 3,6-비스[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCA2), 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카바졸-3-일)아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCN1) 등을 들 수 있다. 그 외에도, 4,4'-다이(N-카바졸일)바이페닐(약칭: CBP), 1,3,5-트리스[4-(N-카바졸일)페닐]벤젠(약칭: TCPB), CzPA 등의 카바졸 화합물 등을 사용할 수 있다. 여기에 든 물질은 주로 10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 물질이다. 다만, 전자보다 정공의 수송성이 높은 물질이면 이들 이외의 물질을 사용하여도 좋다.
또한, 폴리(N-바이닐카바졸)(약칭: PVK), 폴리(4-바이닐트라이페닐아민)(약칭: PVTPA), 폴리[N-(4-{N'-[4-(4-다이페닐아미노)페닐]페닐-N'-페닐아미노}페닐)메타크릴아마이드](약칭: PTPDMA), 폴리[N,N'-비스(4-뷰틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘](약칭: Poly-TPD) 등의 고분자 화합물을 사용할 수도 있다.
정공 수송층(106) 위에 정공 주입층(107)이 형성된다. 정공 주입층(107)은 정공 주입성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 정공 주입성이 높은 물질로서는 예를 들어, 산화 몰리브데넘, 산화 바나듐, 산화 루테늄, 산화 텅스텐, 산화 망가니즈 등을 사용할 수 있다. 이 외에, 프탈로사이아닌(약칭: H2Pc)이나 구리프탈로사이아닌(CuPc) 등의 프탈로사이아닌계 화합물, 4,4'-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: DPAB), N,N'-비스{4-[비스(3-메틸페닐)아미노]페닐}-N,N'-다이페닐-(1,1'-바이페닐)-4,4'-다이아민(약칭: DNTPD) 등의 방향족 아민 화합물, 또는 폴리(3,4-에틸렌다이옥시싸이오펜)/폴리(스타이렌설폰산)(약칭: PEDOT/PSS) 등의 고분자 화합물 등으로 정공 주입층(107)을 형성할 수도 있다.
또한, 정공 주입층(107)으로서, 정공 수송성 물질에 억셉터(acceptor)성 물질을 함유시킨 복합 재료를 사용할 수 있다. 또한, 정공 수송성 물질에 억셉터성 물질을 함유시킨 재료를 사용함으로써, 전극의 일함수에 상관없이 전극의 재료를 선택할 수 있다. 즉, 정공 주입층(107)으로서 일함수가 큰 재료뿐만 아니라, 일함수가 작은 재료도 사용할 수 있게 된다. 억셉터성을 갖는 물질로서, 7,7,8,8-테트라사이아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노다이메탄(약칭: F4-TCNQ), 클로라닐 등을 들 수 있다. 또한, 전이 금속 산화물을 들 수 있다. 또한, 원소 주기율표의 4족~8족에 속하는 금속의 산화물을 들 수 있다. 구체적으로는, 산화 바나듐, 산화 나이오븀, 산화 탄탈럼, 산화 크로뮴, 산화 몰리브데넘, 산화 텅스텐, 산화 망가니즈, 산화 레늄은 전자 수용성이 높으므로 바람직하다. 그 중에서도 특히 산화 몰리브데넘은 대기 중에서도 안정적이고 흡습성이 낮으며 취급하기 쉬우므로 바람직하다.
복합 재료에 사용하는 정공 수송성 물질로서는 방향족 아민 화합물, 카바졸 유도체, 방향족 탄화 수소, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등) 등 다양한 유기 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 복합 재료에 사용하는 유기 화합물로서는 정공 수송성이 높은 유기 화합물인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 물질인 것이 바람직하다. 아래에서는, 복합 재료에서 정공 수송성 물질로서 사용할 수 있는 유기 화합물을 구체적으로 열거한다.
예를 들어, 방향족 아민 화합물로서는 N,N'-다이(p-톨릴)-N,N'-다이페닐-p-페닐렌다이아민(약칭: DTDPPA), 4,4'-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: DPAB), N,N'-비스{4-[비스(3-메틸페닐)아미노]페닐}-N,N'-다이페닐-(1,1'-바이페닐)-4,4'-다이아민(약칭: DNTPD), 1,3,5-트리스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]벤젠(약칭: DPA3B) 등을 들 수 있다.
복합 재료에 사용할 수 있는 카바졸 유도체의 구체적인 예로서는 3-[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCA1), 3,6-비스[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCA2), 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카바졸-3-일)아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCN1) 등을 들 수 있다.
또한, 복합 재료에 사용할 수 있는 카바졸 유도체의 다른 예로서는 4,4'-다이(N-카바졸일)바이페닐(약칭: CBP), 1,3,5-트리스[4-(N-카바졸일)페닐]벤젠(약칭: TCPB), 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA), 1,4-비스[4-(N-카바졸일)페닐]-2,3,5,6-테트라페닐벤젠 등을 들 수 있다.
또한, 복합 재료에 사용할 수 있는 방향족 탄화 수소로서는 예를 들어, 2-tert-뷰틸-9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: t-BuDNA), 2-tert-뷰틸-9,10-다이(1-나프틸)안트라센, 9,10-비스(3,5-다이페닐페닐)안트라센(약칭: DPPA), 2-tert-뷰틸-9,10-비스(4-페닐페닐)안트라센(약칭: t-BuDBA), 9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: DNA), 9,10-다이페닐안트라센(약칭: DPAnth), 2-tert-뷰틸안트라센(약칭: t-BuAnth), 9,10-비스(4-메틸-1-나프틸)안트라센(약칭: DMNA), 2-tert-뷰틸-9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]안트라센, 9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]안트라센, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-다이(1-나프틸)안트라센, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-다이(2-나프틸)안트라센, 9,9'-바이안트릴, 10,10'-다이페닐-9,9'-바이안트릴, 10,10'-비스(2-페닐페닐)-9,9'-바이안트릴, 10,10'-비스[(2,3,4,5,6-펜타페닐)페닐]-9,9'-바이안트릴, 안트라센, 테트라센, 루브렌, 페릴렌, 2,5,8,11-테트라(tert-뷰틸)페릴렌 등이 있다. 또한, 펜타센, 코로넨 등도 사용할 수 있다. 이와 같이 1×10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 갖고 탄소수 14~42의 방향족 탄화 수소를 사용하는 것이 더 바람직하다.
또한, 복합 재료에 사용할 수 있는 방향족 탄화 수소는 바이닐 골격을 가져도 좋다. 바이닐기를 갖는 방향족 탄화 수소의 예로서는 4,4'-비스(2,2-다이페닐바이닐)바이페닐(약칭: DPVBi), 9,10-비스[4-(2,2-다이페닐바이닐)페닐]안트라센(약칭: DPVPA) 등을 들 수 있다.
또한, 폴리(N-바이닐카바졸)(약칭: PVK), 폴리(4-바이닐트라이페닐아민)(약칭: PVTPA), 폴리[N-(4-{N'-[4-(4-다이페닐아미노)페닐]페닐-N'-페닐아미노}페닐)메타크릴아마이드](약칭: PTPDMA), 또는 폴리[N,N'-비스(4-뷰틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘](약칭: Poly-TPD) 등의 고분자 화합물을 사용할 수도 있다.
정공 주입층(107)을 형성함으로써, 정공 주입성이 양호하게 되어, 구동 전압이 작은 발광 소자를 얻을 수 있게 된다.
이와 같이 음극(101) 측으로부터 전자 주입층(103), 전자 수송층(104), 발광층(105), 정공 수송층(106), 및 정공 주입층(107)이 형성되어 EL층이 형성된다. EL층에는 발광층이 있어야 되지만, 다른 층 중 하나 또는 복수의 층이 생략되는 경우도 있다. 또한, 탠덤형 발광 소자에서 형성되는 복수의 EL층 중 각 층의 구성은 각각 같은 재료나 두께로 할 수도 있고, 각각 다르게 할 수도 있고, 일부의 구성을 같게 하고 나머지 구성을 다르게 할 수도 있다.
《음극과 전자 주입층 사이의 층》
본 발명의 일 형태에 있어서, 음극(101)과 전자 주입층(103) 사이에 층(102)이 제공된다. 층(102)은 전자 주입층(103)을 형성하는 재료에 함유되는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속이 음극(101)과 직접 접촉하는 것을 방지하는 기능을 갖는다.
순구조의 발광 소자의 경우, 예를 들어 톱 이미션형에서는 소자가 발하는 빛을 외부로 사출하기 위한 투광성을 갖는 음극으로서, 은 마그네슘 합금(AgMg) 등 일함수가 비교적 낮고 전자를 주입하기 쉬운 재료가 사용된다. 이러한 재료와 전자 주입층에 사용되는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속은 서로 일함수가 비교적 근접하므로, 음극으로부터 전자 주입층으로 캐리어가 비교적 쉽게 주입된다.
한편, 역구조의 발광 소자에 있어서, 음극에 예를 들어 ITO 등 투명 도전성 산화물 재료를 사용한 경우, 투명 도전성 산화물의 페르미 준위가 비교적 높으므로, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 함유한 전자 주입층과 접촉하였을 때, 에너지 장벽이 형성되어 음극으로부터의 전자 주입이 저해된다. 이에 따라, 발광 소자의 구동 전압이 높아지고 파워 효율이 저하되어 수명이 저하되므로 문제가 된다.
그러므로, 본 발명의 일 형태에서는 역구조의 발광 소자에서, 음극(101)과 전자 주입층(103) 사이에 상기 금속이 음극과 접촉하는 것을 방지하는 기능을 갖고, 캐리어 주입 장벽을 완화하는 버퍼가 되는 층(102)을 제공한다. 상기 층의 기능에 의하여, 음극으로부터 EL층으로 캐리어가 더 쉽게 주입되고, 발광 소자의 구동 전압을 낮게 억제할 수 있고 소자의 파워 효율이 향상될 수 있어, 수명을 향상시킬 수 있다. 따라서, 양호한 특성을 갖는 역구조의 발광 소자를 실현할 수 있다.
알칼리 금속 또는 알칼리 토금속이 음극과 접촉하는 것을 방지하는 기능을 갖는 층(102)에는 전자 수송성이 높은 재료가 사용되는 것이 바람직하다. 특히 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속이 확산되어 들어온 경우에 상기 금속을 전자 공여체(도너)로서 기능시킬 수 있는 유기 화합물 재료인 것이 바람직하다. 이러한 유기 화합물 재료에 전자 공여체(도너)로서 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속이 들어온 복합 재료는 전자 공여체(도너)에 의하여 상기 유기 화합물에 전자가 발생하기 때문에, 전자 주입성 및 전자 수송성이 우수하다. 그러므로, 음극(101)과 전자 주입층(103) 사이에 층(102)을 제공하더라도, 발광 소자에 필요한 전자 주입성 및 전자 수송성을 확보할 수 있다. 층(102)의 이러한 기능을 고려하면, 층(102)과 전자 주입층(103)으로 2층의 전자 주입층을 형성한다고 생각할 수 있는 경우도 있다.
층(102)의 재료의 구체적인 예로서는 Alq3, Almq3, BeBq2, BAlq, ZnPBO, ZnBTZ 등의 금속 착체를 들 수 있다. 또한, PBD, OXD-7, TAZ, 3-(4-tert-뷰틸페닐)-4-(4-에틸페닐)-5-(4-바이페닐일)-1,2,4-트라이아졸(약칭: p-EtTAZ), BPhen, BCP, 4,4'-비스(5-메틸벤즈옥사졸-2-일)스틸벤(약칭: BzOs) 등의 복소 방향족 화합물을 사용할 수도 있다. 또한, 폴리(2,5-피리딘다이일)(약칭: PPy), 폴리[(9,9-다이헥실플루오렌-2,7-다이일)-co-(피리딘-3,5-다이일)](약칭: PF-Py), 폴리[(9,9-다이옥틸플루오렌-2,7-다이일)-co-(2,2'-바이피리딘-6,6'-다이일)](약칭: PF-BPy)과 같은 고분자 화합물을 사용할 수도 있다. 여기에 든 물질은 주로 10-6cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 갖는 물질이다.
또한, 상기 층(102)에는 전자 주입층(103)의 재료와 다른 재료를 사용할 수 있다. 전자 주입층(103)의 재료와 다른 재료를 사용함으로써, 전자 주입성 및 전자 수송성의 성능의 선택의 폭을 넓힐 수 있다. 또한, 상기 재료를 2종류 이상 혼합하여 상기 층(102)을 형성하여도 좋다. 또한, 상기 층(102)은 단층에 한정되지 않고, 2층 이상의 적층이어도 좋다. 또한, 음극(101)과 전자 주입층(103) 사이에 상기 층(102) 이외에도 추가로 다른 층을 형성하여도 좋다. 다만, 층(102)의 기능인, 전자 주입층(103)이 갖는 금속이 음극(101)과 접촉하는 것을 방지하는 기능과, 상기 금속의 확산을 방지하는 기능을 발휘하기 위하여 상기 금속이 확산될 수 있는 영역에 층(102)을 갖는 구성으로 하여도 좋다. 바꿔 말하면, 층(102)과 전자 주입층(103) 사이의 거리는 상기 금속이 확산될 수 있는 거리보다 짧은 거리로 하여도 좋다. 또한, 금속이 음극(101)과 접촉하는 것을 방지하는 기능을 더 확실하게 하고, 금속이 확산될 수 있는 영역을 작게 하기 위하여, 도 1에 도시된 바와 같이 층(102)과 전자 주입층(103)이 접촉하는 구성으로 하는 것도 바람직하다. 또한, 캐리어의 이동 거리를 더 짧게 하기 위하여, 도 1에 도시된 바와 같이 음극(101)과 전자 주입층(103) 사이에 층(102) 이외의 층을 구비하지 않는 구성으로 하는 것도 바람직하다.
층(102)을 2층 이상의 적층으로 형성하는 경우, 적어도 하나의 층을 전자 수송성이 높은 재료로 형성하면 좋고, 다른 층에는 다양한 재료를 사용할 수 있다. 발광 소자에서의 광로 길이가 발광 소자로부터 사출되는 빛의 파장에 영향을 미치는 것이 알려져 있지만, 층(102) 중의 상기 다른 층에 투광성을 갖는 도전성이 높은 재료를 사용함으로써, 발광 소자에 대하여 원하는 빛을 추출하기 위한 광학 조정을 수행할 수 있다. 예를 들어, 정공 수송성이 높은 유기 화합물에 전자 수용체(억셉터)를 첨가하여 층(102) 중의 상기 다른 층을 형성하여도 좋다.
정공 수송성이 높은 물질로서는, 예를 들어 3-[4-(1-나프틸)-페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPN), 3-[4-(9-페난트릴)-페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPPn), 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBA1BP), 4,4'-다이(1-나프틸)-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBNBB), 4-페닐다이페닐-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)-아민(약칭: PCA1BP), 3,3'-비스(9-페닐-9H-카바졸)(약칭: PCCP), N-[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N-(4-페닐)페닐아닐린(약칭: YGA1BP), 1,3,5-트라이(다이벤조싸이오펜-4-일)-벤젠(약칭: DBT3P-II), 4,4',4"-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조퓨란)(약칭: DBF3P-II), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP), 4-[3-(트라이페닐렌-2-일)페닐]다이벤조싸이오펜(약칭: mDBTPTp-II), 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: NPB), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-다이페닐-[1,1'-바이페닐]-4,4'-다이아민(약칭: TPD), 4,4',4''-트리스(카바졸-9-일)트라이페닐아민(약칭: TCTA), 4,4',4''-트리스(N,N-다이페닐아미노)트라이페닐아민(약칭: TDATA), 4,4',4''-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트라이페닐아민(약칭: MTDATA), 4,4'-비스[N-(스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: BSPB) 등의 방향족 아민 화합물, 3-[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCA1), 3,6-비스[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCA2), 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카바졸-3-일)아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCN1) 등을 들 수 있다. 그 외에, 4,4'-다이(N-카바졸일)바이페닐(약칭: CBP), 1,3,5-트리스[4-(N-카바졸일)페닐]벤젠(약칭: TCPB) 등의 카바졸 화합물이나 아민 화합물, 다이벤조싸이오펜 화합물, 다이벤조퓨란 화합물, 플루오렌 화합물, 트라이페닐렌 화합물, 페난트렌 화합물 등을 사용할 수 있다.
전자 수용체(억셉터)로서는 전이 금속 산화물이나 원소 주기율표의 4족~8족에 속하는 금속의 산화물을 들 수 있다. 구체적으로는, 산화 몰리브데넘을 사용하는 것이 특히 바람직하다.
또한, 도 2와 같이, 음극(201)과 양극(205) 사이에 n(n은 2 이상의 자연수)개의 EL층(203)을 제공하고 각 EL층(203) 사이에 중간층(204)을 제공한 탠덤형 EL 발광 소자에, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속이 음극과 접촉하는 것을 방지할 수 있는 기능을 갖는 층(202)을 제공할 수도 있다. 또한, 각 EL층은 적어도 발광층을 포함하고, 전자 주입층, 전자 수송층, 정공 수송층, 및 정공 주입층의 모두 또는 일부를 추가로 포함한다.
또한, 본 실시형태에서는 음극 위에 EL층이 형성되고, EL층 위에 양극이 형성된 발광 소자에 대하여 설명하였다. 그러나, 페르미 준위가 비교적 높은 재료를 함유한 음극과, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 함유한 전자 주입층을 포함하는 발광 소자라면, 음극과 전자 주입층 사이에 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속이 음극과 접촉하는 것을 방지하는 기능을 갖는 층을 제공함으로써, 구동 전압의 저하, 파워 효율의 향상, 장수명화 등이라는 효과를 가질 수 있다.
본 발명의 일 형태에 따르면, 발광 소자의 성능의 저하를 억제한 양호한 특성을 나타내는 역구조의 EL 발광 소자를 제작할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는 실시형태 1에 제시된 발광 소자를 포함한 발광 장치에 대하여 설명한다.
상기 발광 장치는 패시브 매트릭스형 및 액티브 매트릭스형 중 어느 쪽이라도 좋다. 또한, 본 실시형태에 제시되는 발광 장치에는 다른 실시형태에서 설명한 발광 소자를 적용할 수 있다.
본 실시형태에서는 액티브 매트릭스형 발광 장치에 대하여 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3의 (A)는 발광 장치의 상면도이고, 도 3의 (B)는 도 3의 (A)의 발광 장치를 쇄선 A-A'에서 절단한 단면도이다. 본 실시형태에 제시되는 액티브 매트릭스형 발광 장치는 소자 기판(501) 위에 제공된 화소부(502)와, 구동 회로부(소스선 구동 회로)(503)와, 구동 회로부(게이트선 구동 회로)(504a, 504b)를 포함한다. 화소부(502), 구동 회로부(503), 및 구동 회로부(504a, 504b)는 밀봉재(505)에 의하여 소자 기판(501)과 밀봉 기판(506) 사이에 밀봉된다.
또한, 소자 기판(501) 위에는 구동 회로부(503), 및 구동 회로부(504a, 504b)에 외부로부터의 신호(예를 들어, 비디오 신호, 클록 신호, 스타트 신호, 또는 리셋 신호 등)나 전위를 전달하는 외부 입력 단자를 접속하기 위한 리드 배선(lead wiring)(507)이 제공된다. 여기서는 외부 입력 단자로서 FPC(Flexible Printed Circuit)(508)를 제공하는 예를 제시한다. 또한, 여기서는 FPC만 도시하였지만, 이 FPC에 PWB(Printed Wiring Board)가 장착되어 있어도 좋다. 본 명세서에서 발광 장치란, 발광 장치 본체뿐만 아니라 이에 FPC 또는 PWB가 장착된 상태의 것도 포함하는 것으로 한다.
다음에, 단면 구조에 대하여 도 3의 (B)를 참조하여 설명한다. 소자 기판(501) 위에는 구동 회로부 및 화소부가 제공되어 있고, 여기서는 소스선 구동 회로인 구동 회로부(503) 및 화소부(502)가 도시되어 있다.
여기서 예시하는 구동 회로부(503)는 n채널형 FET(509)와 p채널형 FET(510)를 조합한 CMOS 회로가 형성된 구성이다. 또한, 구동 회로부를 형성하는 회로는 각종 CMOS 회로, PMOS 회로, 또는 NMOS 회로로 형성되어도 좋다. 또한, 스태거형 FET 및 역스태거형 FET 중 어느 쪽을 사용하여도 좋다. 또한, FET에 사용되는 반도체막의 결정성에 대해서도 특별한 한정은 없으며, 비정질이어도 좋고 결정성을 가져도 좋다. 또한, 반도체층에 산화물 반도체를 사용하여도 좋다. 또한, 본 실시형태에서는 기판 위에 구동 회로를 형성한 드라이버 일체형을 제시하지만, 반드시 그럴 필요는 없으며 기판 위가 아니라 외부에 구동 회로를 형성할 수도 있다.
또한, 화소부(502)는 스위칭용 FET(511)와, 전류 제어용 FET(512)와, 전류 제어용 FET(512)의 배선(소스 전극 또는 드레인 전극)에 전기적으로 접속된 음극(513)을 포함한 복수의 화소로 형성된다. 또한, 음극(513)의 단부를 덮도록 절연물(514)이 형성된다. 여기서는, 포지티브형 감광성 아크릴 수지를 사용하여 형성한다.
또한, 그 위에 적층되는 막의 피복성을 양호하게 하기 위하여, 절연물(514)의 상단부 또는 하단부에 곡률을 갖는 곡면이 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 절연물(514)의 재료로서 포지티브형 감광성 아크릴 수지를 사용하는 경우, 절연물(514)의 상단부가 곡률 반경(0.2μm 이상 3μm 이하)을 갖는 곡면을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 절연물(514)로서 네거티브형 감광성 수지 및 포지티브형 감광성 수지 중 어느 쪽을 사용하여도 좋고, 유기 화합물에 한정되지 않으며 무기 화합물(예를 들어 산화 실리콘, 산화질화 실리콘 등)도 사용할 수 있다.
음극(513) 위에는 EL층(515) 및 양극(516)이 적층된다. EL층(515)에는 적어도 발광층이 제공된다. 또한, EL층(515)에는 발광층 이외에도 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층 등을 적절히 제공할 수 있다. 또한, 전자 주입층과 음극(513) 사이에 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 이동을 억제하는 기능을 갖는 층을 제공할 수 있다. 또한, 음극(513)으로부터 양극(516)까지의 구조는 실시형태 1에 제시된 발광 소자를 참조하면 좋다.
또한, 음극(513), EL층(515), 및 양극(516)에 사용하는 재료로서는 실시형태 1에 제시된 재료를 사용할 수 있다. 또한, 도면에 도시하지 않았지만, 양극(516)은 외부 입력 단자인 FPC(508)에 전기적으로 접속된다.
또한, 도 3의 (B)에 도시한 단면도에서는 발광 소자(519)를 하나만 도시하였지만, 화소부(502)에는 복수의 발광 소자가 매트릭스 형태로 배치되어 있는 것으로 한다. 화소부(502)에는, 3가지(R, G, B) 발광이 얻어지는 발광 소자를 각각 선택적으로 형성하고, 풀 컬러 표시 가능한 발광 장치를 형성할 수 있다. 또한, 컬러 필터와 조합함으로써 풀 컬러 표시가 가능한 발광 장치로 하여도 좋다.
또한, 밀봉재(505)를 사용하여 밀봉 기판(506)과 소자 기판(501)이 접합됨으로써 소자 기판(501), 밀봉 기판(506), 및 밀봉재(505)로 둘러싸인 공간(520)에 발광 소자(519)가 구비된 구조가 되어 있다. 또한, 공간(520)에는 불활성 가스(질소나 아르곤 등)가 충전되는 경우뿐만 아니라, 밀봉재(505)로 충전되는 구성도 포함하는 것으로 한다.
또한, 밀봉재(505)에는 에폭시계 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 이들 재료는 가능한 한 수분이나 산소가 투과되지 않는 재료인 것이 바람직하다. 또한, 밀봉 기판(506)의 재료로서는, 유리 기판이나 석영 기판 외에도 FRP(fiber-reinforced plastic), PVF(poly(vinyl fluoride)), 폴리에스터, 또는 아크릴 등으로 이루어진 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
또한, 본 명세서 등에서는 다양한 기판을 사용하여 트랜지스터나 발광 소자를 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, 스테인리스스틸 기판, 스테인리스스틸 포일을 가지는 기판, 텅스텐 기판, 텅스텐 포일을 갖는 기판, 가요성 기판, 접합 필름, 섬유재를 포함하는 종이, 또는 기재(base material) 필름 등이 있다. 유리 기판의 일례로서는, 바륨 보로실리케이트 유리, 알루미노 보로실리케이트 유리, 또는 소다라임 유리 등을 들 수 있다. 가요성 기판, 접합 필름, 기재 필름 등의 일례로서는 아래와 같은 것을 들 수 있다. 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에터설폰(PES)으로 대표되는 플라스틱이 있다. 또는, 일례로서는, 아크릴 등의 합성 수지 등을 들 수 있다. 또는, 일례로서는, 폴리프로필렌, 폴리에스터, 폴리불화바이닐, 또는 폴리염화바이닐 등을 들 수 있다. 또는, 일례로서는, 폴리아마이드, 폴리이미드, 아라미드, 에폭시, 무기 증착 필름, 또는 종이류 등을 들 수 있다. 특히 반도체 기판, 단결정 기판, 또는 SOI 기판 등을 사용하여 트랜지스터를 제작함으로써, 특성, 크기, 또는 형상 등의 편차가 적고, 전류 능력이 높고, 크기가 작은 트랜지스터를 제작할 수 있다. 이와 같은 트랜지스터에 의하여 회로를 구성하면, 회로의 저소비 전력화 또는 고집적화를 도모할 수 있다.
또한, 기판으로서 가요성 기판을 사용하고 그 위에 직접 트랜지스터 및 발광 소자를 형성하여도 좋다. 또는, 기판과 트랜지스터 사이나, 기판과 발광 소자 사이에 박리층을 제공하여도 좋다. 박리층은 그 위에 반도체 장치의 일부 또는 전체를 형성한 후에 기판으로부터 분리하여 다른 기판으로 전재(轉載)하기 위해서 사용할 수 있다. 이 때, 트랜지스터나 발광 소자는 내열성이 부족한 기판이나 가요성 기판에도 전재될 수 있다. 또한, 상기 박리층은 예를 들어, 텅스텐막과 산화 실리콘막 등의 무기막을 적층한 구성이나, 기판 위에 폴리이미드 등의 유기 수지막이 형성된 구성 등을 가질 수 있다.
즉, 어떤 기판을 사용하여 트랜지스터나 발광 소자를 형성한 후, 다른 기판으로 트랜지스터나 발광 소자를 전치하여 그 다른 기판 위에 트랜지스터나 발광 소자를 배치하여도 좋다. 트랜지스터나 발광 소자를 전치하는 기판의 일례로서는, 트랜지스터나 발광 소자를 형성할 수 있는 상술한 기판에 더하여, 종이 기판, 셀로판 기판, 아라미드 필름 기판, 폴리이미드 필름 기판, 석재 기판, 목재 기판, 직물 기판(천연 섬유(견(silk), 솜(cotton), 삼(hemp)), 합성 섬유(나일론, 폴리우레탄, 폴리에스터), 또는 재생 섬유(아세테이트, 큐프라, 레이온, 재생 폴리에스터) 등을 포함함), 피혁 기판, 또는 고무 기판 등을 들 수 있다. 이와 같은 기판을 사용함으로써, 특성이 양호한 트랜지스터의 형성, 소비 전력이 작은 트랜지스터의 형성, 고장나기 어려운 장치의 제작, 내열성의 부여, 경량화, 또는 박형화를 도모할 수 있다.
이와 같이 하여, 액티브 매트릭스형 발광 장치를 얻을 수 있다.
본 실시형태에 제시된 구성은 다른 실시형태 또는 실시예에 제시된 구성과 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는 실시형태 1에 제시된 발광 소자를 적용하여 제작된 발광 장치를 사용하여 완성된 다양한 전자 기기의 일례에 대하여 도 4를 참조하여 설명한다.
발광 장치를 사용한 전자 기기로서, 예를 들어 텔레비전 장치(텔레비전, 또는 텔레비전 수신기라고도 함), 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라 등의 카메라, 디지털 포토 프레임, 휴대 전화기(휴대 전화, 휴대전화 장치라고도 함), 휴대용 게임기, 휴대 정보 단말, 음향 재생 장치, 파친코기 등의 대형 게임기 등을 들 수 있다. 이들 전자 기기의 구체적인 예를 도 4에 도시하였다.
도 4의 (A)는 텔레비전 장치의 일례를 도시한 것이다. 텔레비전 장치(7100)는 하우징(7101)에 표시부(7103)가 조합된다. 표시부(7103)에 의하여 영상을 표시할 수 있고, 표시부(7103)에 발광 장치를 사용할 수 있다. 여기서는 스탠드(7105)에 의하여 하우징(7101)을 지탱한 구성을 제시한다. 또한, 표시부(7103)는 실시형태 1에 제시된 발광 소자가 매트릭스 형태로 배치된 발광 장치를 구비한다.
텔레비전 장치(7100)는 하우징(7101)이 구비하는 조작 스위치나, 별체의 리모트 컨트롤러(7110)에 의하여 조작할 수 있다. 리모트 컨트롤러(7110)가 구비하는 조작 키(7109)에 의하여, 채널이나 음량을 조작할 수 있어, 표시부(7103)에 표시되는 영상을 조작할 수 있다. 또한, 리모트 컨트롤러(7110)에, 상기 리모트 컨트롤러(7110)에서 출력된 정보를 표시하는 표시부(7107)를 제공하여도 좋다.
또한, 텔레비전 장치(7100)는 수신기나 모뎀 등을 구비한 구성으로 한다. 수신기에 의하여 일반적인 텔레비전 방송을 수신할 수 있고, 또한 모뎀을 통하여 유선 또는 무선으로 통신 네트워크에 접속함으로써, 단방향(송신자로부터 수신자) 또는 양방향(송신자와 수신자 사이, 또는 수신자간끼리 등)의 정보 통신을 수행할 수도 있다.
도 4의 (B)에 도시된 컴퓨터는 본체(7201), 하우징(7202), 표시부(7203), 키보드(7204), 외부 접속 포트(7205), 포인팅 디바이스(7206) 등을 구비한다. 또한, 컴퓨터는 발광 장치를 그 표시부(7203)에 사용하여 제작된다. 또한, 표시부(7203)는 실시형태 1에 제시된 발광 소자가 매트릭스 형태로 배치된 발광 장치를 구비한다.
도 4의 (C)에 도시된 휴대용 게임기는 하우징(7301)과 하우징(7302)의 2개의 하우징으로 구성되어 있고, 이들은 연결부(7303)에 의하여 개폐 가능하게 연결되어 있다. 하우징(7301)에는 표시부(7304)가 조합되고, 하우징(7302)에는 표시부(7305)가 조합된다. 또한, 표시부(7304, 7305)는 실시형태 1에 제시된 발광 소자가 매트릭스 형태로 배치된 발광 장치를 구비한다.
또한, 도 4의 (C)에 도시된 휴대용 게임기는 그 외에, 스피커부(7306), 기록 매체 삽입부(7307), LED 램프(7308), 입력 수단(조작 키(7309), 접속 단자(7310), 마이크로폰(7312), 센서(7311)(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 빛, 액체, 자기, 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도, 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새, 또는 적외선을 측정 또는 감지하는 기능을 포함하는 것) 등을 구비한다. 물론, 휴대용 게임기의 구성은 상술한 것에 한정되지 않고, 적어도 표시부(7304) 및 표시부(7305)의 양쪽, 또는 한쪽에 발광 장치가 사용되어 있으면 되고, 기타 부속 설비가 적절히 제공된 구성으로 할 수 있다.
도 4의 (C)에 도시된 휴대용 게임기는 기록 매체에 기록되어 있는 프로그램 또는 데이터를 판독하여 표시부에 표시하는 기능이나, 다른 휴대용 게임기와 무선 통신을 하여 정보를 공유하는 기능을 갖는다. 또한, 도 4의 (C)에 도시된 휴대용 게임기가 갖는 기능은 이에 한정되지 않고, 다양한 기능을 가질 수 있다.
도 4의 (D)는 휴대 전화기의 일례를 도시한 것이다. 휴대 전화기(7400)는 하우징(7401)에 제공된 표시부(7402) 이외에, 조작 버튼(7403), 외부 접속 포트(7404), 스피커(7405), 마이크로폰(7406) 등을 구비한다. 또한, 휴대 전화기(7400)는 발광 장치를 표시부(7402)에 사용하여 제작된다. 또한, 표시부(7402)는 실시형태 1에 제시된 발광 소자가 매트릭스 형태로 배치된 발광 장치를 구비한다.
도 4의 (D)에 도시된 휴대 전화기(7400)는 표시부(7402)를 손가락 등으로 터치함으로써 정보를 입력할 수 있다. 또한, 전화를 걸거나 메일을 작성하는 등의 조작은 표시부(7402)를 손가락 등으로 터치함으로써 수행할 수 있다.
표시부(7402)의 화면은 주로 3가지 모드가 있다. 제 1 모드는 화상의 표시를 주로 하는 표시 모드이며, 제 2 모드는 문자 등의 정보의 입력을 주로 하는 입력 모드이다. 제 3 모드는 표시 모드와 입력 모드의 2가지 모드가 혼합한 표시+입력 모드이다.
예를 들어, 전화를 걸거나 메일을 작성하는 경우에는, 표시부(7402)를 문자의 입력을 주로 하는 문자 입력 모드로 하여, 화면에 표시시킨 문자의 입력 조작을 하면 좋다. 이 경우, 표시부(7402)의 화면의 대부분에 키보드 또는 번호 버튼을 표시시키는 것이 바람직하다.
또한, 휴대 전화기(7400) 내부에, 자이로 센서나 가속도 센서 등 검출기를 제공함으로써, 휴대 전화기(7400)의 방향(세로인지 가로인지)을 판단하여, 표시부(7402)의 화면 표시를 자동적으로 전환하도록 할 수 있다.
또한, 화면 모드의 전환은 표시부(7402)를 터치하거나 하우징(7401)의 조작 버튼(7403)에 의하여 조작함으로써 수행된다. 또한, 표시부(7402)에 표시되는 화상의 종류에 따라 전환하도록 할 수도 있다. 예를 들어, 표시부에 표시하는 화상 신호가 동영상 데이터의 신호이면 표시 모드, 텍스트 데이터의 신호이면 입력 모드로 전환한다.
또한, 입력 모드에 있어서, 표시부(7402)의 광 센서로 검출되는 신호에 기초하여, 표시부(7402)의 터치 조작에 의한 입력이 일정 기간 없다고 판단되는 경우에는, 화면의 모드를 입력 모드로부터 표시 모드로 전환하도록 제어하여도 좋다.
표시부(7402)는 이미지 센서로서 기능시킬 수도 있다. 예를 들어, 표시부(7402)를 손바닥이나 손가락으로 터치함으로써, 장문(掌紋)이나 지문 등을 촬상(撮像)하여, 본인 인증을 수행할 수 있다. 또한, 표시부에 근적외광을 발광하는 센싱용 광원을 이용하면, 손가락 정맥, 손바닥 정맥 등을 촬상할 수도 있다.
도 5의 (A) 및 (B)는 둘로 접히는 태블릿 단말이다. 도 5의 (A)는 펼친 상태를 도시한 것이며, 태블릿 단말은 하우징(9630), 표시부(9631a), 표시부(9631b), 표시 모드 전환 스위치(9034), 전원 스위치(9035), 전력 절약 모드 전환 스위치(9036), 후크(9033), 조작 스위치(9038)를 구비한다. 또한, 이 태블릿 단말은 발광 장치를 표시부(9631a) 및 표시부(9631b) 중 한쪽 또는 양쪽에 사용하여 제작된다. 또한, 표시부(9631a), 표시부(9631b)의 한쪽 또는 양쪽은 실시형태 1에 제시된 발광 소자가 매트릭스 형태로 배치된 발광 장치를 구비한다.
표시부(9631a)는 일부를 터치 패널의 영역(9632a)으로 할 수 있고, 표시된 조작 키(9637)를 터치함으로써 데이터 입력을 할 수 있다. 또한, 표시부(9631a)에서는 일례로서 절반의 영역을 표시 기능만 갖는 구성으로 하고, 나머지 절반의 영역을 터치 패널의 기능을 갖는 구성으로 하였지만, 이 구성에 한정되지 않는다. 표시부(9631a)의 모든 영역을 터치 패널의 기능을 갖는 구성으로 하여도 좋다. 예를 들어 표시부(9631a)의 전체 면에 키보드 버튼을 표시시켜 터치 패널로 하고, 표시부(9631b)를 표시 화면으로서 사용할 수 있다.
또한, 표시부(9631a)와 마찬가지로 표시부(9631b)의 일부를 터치 패널의 영역(9632b)으로 할 수 있다. 또한, 터치 패널의 키보드 표시 전환 버튼(9639)이 표시되어 있는 위치에 손가락이나 스타일러스 등으로 터치함으로써 표시부(9631b)에 키보드 버튼을 표시할 수 있다.
또한, 터치 패널의 영역(9632a)과 터치 패널의 영역(9632b)에 대한 터치 입력을 동시에 수행할 수도 있다.
또한, 표시 모드 전환 스위치(9034)는 세로 표시 또는 가로 표시 등 표시 방향을 전환하거나 흑백 표시나 컬러 표시의 전환 등을 선택할 수 있다. 전력 절약 모드 전환 스위치(9036)는 태블릿 단말에 내장되어 있는 광 센서로 측정되는, 사용 시의 외광의 광량에 따라 최적의 표시 휘도로 할 수 있다. 태블릿 단말에는 광 센서뿐만 아니라, 자이로 센서나 가속도 센서 등 검출기를 내장하여도 좋다.
또한, 도 5의 (A)에는 표시부(9631b)와 표시부(9631a)의 표시 면적이 같은 예를 도시하였지만, 이에 특별히 한정되지 않고, 서로 크기가 상이하여도 좋고 표시 품질도 상이하여도 좋다. 예를 들어 한쪽 표시부가 다른 쪽 표시부보다 고정세(高精細)한 표시를 할 수 있는 표시 패널로 하여도 좋다.
도 5의 (B)는 닫은 상태를 도시한 것이며, 태블릿 단말은 하우징(9630), 태양 전지(9633), 충방전 제어 회로(9634), 전지(9635), DC-DC 컨버터(9636)를 구비한다.
또한, 태블릿 단말은 둘로 접을 수 있기 때문에, 사용하지 않을 때는 하우징(9630)을 닫은 상태로 할 수 있다. 따라서, 표시부(9631a) 및 표시부(9631b)를 보호할 수 있으므로 내구성이 우수하며 장기 사용의 관점에서 봐도 신뢰성이 우수한 태블릿 단말을 제공할 수 있다.
또한, 이 밖에도 도 5의 (A) 및 (B)에 도시한 태블릿 단말은 달력, 날짜, 또는 시각 등 다양한 정보를 정지 화상, 동영상, 또는 텍스트 화상으로 표시부에 표시하는 기능, 표시부에 표시한 정보를 터치 입력 조작 또는 편집하는 터치 입력 기능, 다양한 소프트웨어(프로그램)에 의하여 처리를 제어하는 기능 등을 가질 수 있다.
태블릿 단말의 표면에 장착된 태양 전지(9633)에 의하여, 전력을 터치 패널, 표시부, 또는 영상 신호 처리부 등에 공급할 수 있다. 또한, 태양 전지(9633)는 표시부(9631a)와 표시부(9631b)의 한쪽 또는 양쪽에 전력을 공급하는 전지(9635)의 충전을 수행하는 구성으로 할 수 있으므로 적합하다. 또한, 전지(9635)로서 리튬 이온 전지를 사용하면, 소형화를 도모할 수 있는 등의 장점이 있다.
또한, 도 5의 (B)에 도시된 충방전 제어 회로(9634)의 구성 및 동작에 대하여 도 5의 (C)의 블록도를 참조하여 설명한다. 도 5의 (C)에는 태양 전지(9633), 전지(9635), DC-DC 컨버터(9636), 컨버터(9638), 스위치(SW1)~스위치(SW3), 표시부(9631)가 도시되며, 전지(9635), DC-DC 컨버터(9636), 컨버터(9638), 스위치(SW1)~스위치(SW3)가, 도 5의 (B)에 도시된 충방전 제어 회로(9634)의 그것들에 대응한다.
외광을 이용하여 태양 전지(9633)로 발전되는 경우의 동작 예에 대하여 설명한다. 태양 전지(9633)로 발전한 전력은 전지(9635)를 충전하기 위한 전압이 되도록 DC-DC 컨버터(9636)에 의하여 승압 또는 강압된다. 그리고, 표시부(9631)의 동작에 태양 전지(9633)로 발전된 전력이 이용될 때에는 스위치(SW1)를 온 상태로 하고, 컨버터(9638)로 표시부(9631)에 필요한 전압으로 승압 또는 강압하게 된다. 또한, 표시부(9631)에서 표시를 수행하지 않을 때에는 스위치(SW1)를 오프 상태로 하고 스위치(SW2)를 온 상태로 함으로써 전지(9635)를 충전하는 구성으로 하면 좋다.
또한, 발전 수단의 일례로서 태양 전지(9633)를 제시하였지만, 이에 특별히 한정되지 않고 압전 소자(피에조 소자)나 열전 변환 소자(펠티어 소자) 등 다른 발전 수단에 의하여 전지(9635)를 충전하는 구성으로 하여도 좋다. 예를 들어, 무선(비접촉)으로 전력을 송수신하여 충전하는 무접점 전력 전송 모듈이나 다른 충전 수단을 조합하여 충전하는 구성으로 하여도 좋다.
상술한 바와 같이, 상기 전자 기기의 발광 장치에 포함되는 발광 소자는 실시형태 1에 제시된 발광 소자이기 때문에, 발광 효율이 높고 구동 전압이 낮고 수명이 길다. 그러므로, 소비 전력이 저감되고 구동 전압이 낮고, 신뢰성이 높은 전자 기기를 제작할 수 있다. 또한, 상술한 실시형태에서 설명한 표시부를 구비하기만 하면, 도 5에 도시된 전자 기기에 특별히 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다.
이와 같이 하여, 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치를 적용하여 전자 기기를 얻을 수 있다. 발광 장치의 적용 범위는 매우 넓으며, 다양한 분야의 전자 기기에 적용할 수 있다.
본 실시형태에 제시된 구성은 다른 실시형태 또는 실시예에 제시된 구성과 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는 실시형태 1에 제시된 발광 소자를 적용하여 제작된 발광 장치를 사용하여 완성시킨 조명 장치의 일례에 대하여 도 6을 참조하여 설명한다.
도 6은 발광 장치를 실내의 조명 장치(8001)로서 사용한 예이다. 또한, 발광 장치는 대면적화도 가능하므로 대면적의 조명 장치를 형성할 수도 있다. 이 외에, 곡면을 갖는 하우징을 사용함으로써 발광 영역이 곡면을 갖는 조명 장치(8002)를 형성할 수도 있다. 본 실시형태에 제시되는 발광 장치에 포함되는 발광 소자는 박막 형상이며, 하우징의 디자인 자유도가 높다. 따라서, 조명 장치의 디자인을 다양화할 수 있다. 또한, 실내 벽면에 대형 조명 장치(8003)를 설치하여도 좋다.
또한, 발광 장치를 테이블의 표면에 사용함으로써 테이블로서의 기능을 갖는 조명 장치(8004)를 구현할 수 있다. 또한, 그 외의 가구의 일부에 발광 장치를 사용함으로써 가구로서의 기능을 갖는 조명 장치를 구현할 수 있다.
이와 같이, 발광 장치를 적용한 다양한 조명 장치를 얻을 수 있다. 또한, 본 실시형태에 제시된 조명 장치는 실시형태 1에 제시된 발광 소자가 매트릭스 형태로 배치된 발광 장치를 구비한다. 발광 장치에 포함되는 발광 소자는 발광 효율이 양호한 발광 소자로 할 수 있다. 또한, 구동 전압이 낮은 발광 소자로 할 수 있다. 또한, 수명이 긴 발광 소자로 할 수 있다. 그러므로, 이 발광 소자가 사용된 발광 장치를 적용한 조명 장치는 소비 전력이 저감된 조명 장치로 할 수 있다. 또한, 구동 전압이 낮은 조명 장치로 할 수 있다. 또한, 신뢰성이 높은 조명 장치로 할 수 있다. 이러한 조명 장치는 본 발명의 일 형태에 포함된다.
본 실시형태에 제시된 구성은 다른 실시형태 또는 실시예에 제시된 구성과 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
(실시형태 5)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자를 적용하여 제작되는 발광 장치에 대하여 도 13을 참조하여 설명한다.
도 13의 (A)에 본 실시형태에서 제시하는 발광 장치의 평면도, 및 평면도 중 일점 쇄선 C-D 부분의 단면도를 도시하였다.
도 13의 (A)에 도시된 발광 장치는 제 1 기판(2001) 위에 역구조의 탠덤형 발광 소자를 포함하는 발광부(2002)를 포함한다. 또한, 발광 장치는 발광부(2002)의 외주를 둘러싸도록 제 1 밀봉재(2005a)가 제공되고 제 1 밀봉재(2005a)의 외주를 둘러싸도록 제 2 밀봉재(2005b)가 제공된 구조(소위 이중 밀봉 구조)를 갖는다.
따라서, 발광부(2002)는 제 1 기판(2001), 제 2 기판(2006), 및 제 1 밀봉재(2005a)로 둘러싸인 공간에 배치된다. 발광부(2002)는 실시형태 1에 제시된 발광 소자를 구비한다.
또한, 본 명세서 중에서 제 1 밀봉재(2005a) 및 제 2 밀봉재(2005b)는 각각 제 1 기판(2001) 및 제 2 기판(2006)에 접촉하는 구성에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제 1 기판(2001) 위에 형성된 절연막이나 도전막이 제 1 밀봉재(2005a)와 접촉하는 구성이어도 좋다.
상술한 구성에서, 제 1 밀봉재(2005a)를 건조제를 함유한 수지층으로 하고 제 2 밀봉재(2005b)를 유리층으로 함으로써, 외부로부터 수분이나 산소 등 불순물이 들어오는 것을 억제하는 효과(아래에서 밀봉성이라고도 함)를 높일 수 있다.
이와 같이 제 1 밀봉재(2005a)를 수지층으로 함으로써 제 2 밀봉재(2005b)인 유리층에 깨짐이나 균열(아래에서 크랙이라고도 함)이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 제 2 밀봉재(2005b)의 밀봉성을 충분히 얻을 수 없게 된 경우에, 제 1 공간(2013)에 수분이나 산소 등 불순물이 들어와도 제 1 밀봉재(2005a)의 높은 밀봉성에 의하여, 제 2 공간(2011) 내에 불순물이 들어오는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 발광 소자에 포함되는 유기 화합물이나 금속 재료 등 불순물로 인한 열화를 억제할 수 있다.
또한, 다른 구성으로서 도 13의 (B)와 같이 제 1 밀봉재(2005a)를 유리층으로 하고, 제 2 밀봉재(2005b)를 건조제를 함유한 수지층으로 할 수도 있다.
또한, 본 실시형태에 제시되는 발광 장치는 외주부일수록 외력 등으로 인한 변형이 커진다. 따라서, 외력 등으로 인한 변형이 비교적 작은 제 1 밀봉재(2005a)를 유리층으로 하고, 제 2 밀봉재(2005b)를 내충격성이나 내열성이 우수하고 외력 등으로 인한 변형으로 깨지기 어려운 수지층으로 함으로써 제 1 공간(2013)에 수분이나 산소가 들어오는 것을 억제할 수 있다.
또한, 상술한 구성에 더하여, 제 1 공간(2013)이나 제 2 공간(2011)에 건조제로서 기능하는 재료가 포함되어도 좋다.
제 1 밀봉재(2005a) 또는 제 2 밀봉재(2005b)를 유리층으로 하는 경우에는 예를 들어, 유리 프릿(glass frit)이나 유리 리본(glass ribbon) 등을 사용하여 형성할 수 있다. 또한, 유리 프릿이나 유리 리본에는 적어도 유리 재료가 함유되는 것으로 한다.
또한, 상술한 유리 프릿은 유리 재료를 프릿 재료로서 함유하고, 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 루테늄, 산화 로듐, 산화 철, 산화 구리, 이산화 망가니즈, 산화 몰리브데넘, 산화 나이오븀, 산화 타이타늄, 산화 텅스텐, 산화 비스무트, 산화 지르코늄, 산화 리튬, 산화 안티모니, 납 붕산염 유리, 인산 주석 유리, 바나듐산염 유리, 또는 보로실리케이트 유리 등을 포함한다. 적외광을 흡수시키기 위하여 적어도 1종류 이상의 전이 금속을 함유하는 것이 바람직하다.
또한, 상술한 유리 프릿을 사용하여 유리층을 형성하는 경우에는 예를 들어, 기판 위에 프릿 페이스트를 도포하고 이것의 가열 처리 또는 레이저 조사 등을 수행한다. 프릿 페이스트에는 상기 프릿 재료와, 유기 용매로 희석된 수지(바인더라고도 함)가 함유된다. 프릿 페이스트에는 공지의 재료나 구성을 이용할 수 있다. 또한, 프릿 재료에, 레이저 광의 파장을 갖는 빛을 흡수하는 흡수제를 첨가한 것을 사용하여도 좋다. 또한, 레이저로서, 예를 들어, Nd:YAG 레이저나 반도체 레이저 등을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 레이저 조사 시의 레이저 형상은 원형이나 사각형이라도 좋다.
또한, 형성되는 유리층의 열 팽창률은 기판의 열 팽창률에 가까운 것이 바람직하다. 유리층의 열 팽창률이 기판의 열 팽창률에 가까울수록 열 응력에 의하여 유리층이나 기판에 크랙이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 제 1 밀봉재(2005a) 또는 제 2 밀봉재(2005b)를 수지층으로 하는 경우에는, 자외선 경화 수지 등 광 경화성 수지나, 열 경화성 수지 등 공지의 재료를 사용하여 형성할 수 있지만, 특히 수분이나 산소가 투과되지 않는 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 특히 광 경화성 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 발광 소자는 내열성이 낮은 재료를 함유하는 경우가 있다. 광 경화성 수지는 빛이 조사되면 경화되므로, 발광 소자가 가열됨으로써 생기는 막질의 변화나 유기 화합물 자체의 열화를 억제할 수 있어 바람직하다. 또한, 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자에 사용할 수 있는 유기 화합물을 사용하여도 좋다.
또한, 상술한 수지층, 제 1 공간(2013), 또는 제 2 공간(2011)에 함유되는 건조제로서 공지의 재료를 사용할 수 있다. 건조제로서는, 화학 흡착에 의하여 수분을 흡착하는 물질이나 물리 흡착에 의하여 수분을 흡착하는 물질을 사용하여도 좋다. 예를 들어, 알칼리 금속의 산화물, 알칼리 토금속의 산화물(산화 칼슘이나 산화 바륨 등), 황산염, 금속 할로젠화물, 과염소산염, 제올라이트, 실리카 젤 등을 들 수 있다.
또한, 상술한 제 1 공간(2013) 및 제 2 공간(2011) 중 하나 또는 양쪽에는 예를 들어, 희가스나 질소 가스 등의 불활성 가스, 또는 유기 수지 등이 포함되어도 좋다. 또한, 이들 공간 내는 대기압 상태 또는 감압 상태이다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태에 제시된 발광 장치는 제 1 밀봉재(2005a) 또는 제 2 밀봉재(2005b) 중 하나가 생산성이나 밀봉성이 우수한 유리층을 포함하고 다른 하나가 내충격성이나 내열성이 우수하고 외력 등으로 인한 변형으로 깨지기 어려운 수지층을 포함하는 이중 밀봉 구조이고, 내부에 건조제를 가질 수 있는 구성이므로, 외부로부터 수분이나 산소 등 불순물이 들어오는 것을 억제하는 밀봉성을 높일 수 있다.
따라서, 본 실시형태에 제시된 구성을 사용함으로써, 수분이나 산소 등 불순물로 인한 발광 소자의 열화가 억제된 발광 장치를 제공할 수 있다.
본 실시형태에 제시된 구성은 다른 실시형태 또는 실시예에 제시된 구성과 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 6)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자를 적용하여 제작되는 발광 장치에 대하여 도 14를 참조하여 설명한다.
도 14에 도시된 발광 장치(3100)는 발광 소자(3120a), 발광 소자(3120b), 및 발광 소자(3120c)를 구비한다. 또한, 발광 소자(3120a), 발광 소자(3120b), 및 발광 소자(3120c)는 하부 전극(3103a), 하부 전극(3103b), 및 하부 전극(3103c)과 상부 전극(3119) 사이에 복수의 발광층을 구비하는 발광 소자이다.
발광 장치(3100)는 기판(3101) 위에 각각 섬 형상으로 분리된 하부 전극(3103a, 3103b, 3103c)을 구비한다. 하부 전극(3103a, 3103b, 3103c)은 발광 소자의 음극으로서 기능할 수 있다. 또한 하부 전극(3103a, 3103b, 3103c) 아래에 반사 전극을 제공하여도 좋다. 또한, 하부 전극(3103a, 3103b) 위에 투명 도전막(3105a, 3105b)을 제공하여도 좋다. 투명 도전막(3105a, 3105b)은 다른 색을 발하는 소자마다 두께가 다른 것이 바람직하다. 또한 도시하지 않았지만, 하부 전극(3103c) 위에도 투명 도전막을 제공하여도 좋다. 또한, 하부 전극(3103a, 3103b, 3103c) 자체를 투명 도전막으로 하여도 좋다. 투명 도전막은 산화물 투명 도전막으로 하여도 좋다.
또한, 발광 장치(3100)는 격벽(3107a), 격벽(3107b), 격벽(3107c), 및 격벽(3107d)을 구비한다. 더 구체적으로는 격벽(3107a)은 하부 전극(3103a) 및 투명 도전막(3105a)의 한쪽 단부를 덮는다. 또한, 격벽(3107b)은 하부 전극(3103a) 및 투명 도전막(3105a)의 다른 쪽 단부, 및 하부 전극(3103b) 및 투명 도전막(3105b)의 한쪽 단부를 덮는다. 또한, 격벽(3107c)은 하부 전극(3103b) 및 투명 도전막(3105b)의 다른 쪽 단부 및 하부 전극(3103c)의 한쪽 단부를 덮는다. 또한, 격벽(3107d)은 하부 전극(3103c)의 다른 쪽 단부를 덮는다.
또한, 발광 장치(3100)는 하부 전극(3103a, 3103b, 3103c) 및 격벽(3107a, 3107b, 3107c, 3107d) 위에 층(3110)을 구비한다. 층(3110)은 전자 주입층(3112)에 함유되는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 이동을 억제하는 기능을 갖는다.
또한, 발광 장치(3100)는 층(3110) 위에 전자 주입층(3112)을 구비한다. 또한, 전자 주입층(3112) 위에 전자 수송층(3113)을 구비한다.
또한, 발광 장치(3100)는 전자 수송층(3113) 위에 발광층(3114)을 구비한다. 또한, 발광층(3114) 위에 정공 수송층(3116)을 구비한다. 정공 수송층(3116) 위에 정공 주입층(3118)을 더 구비한다.
또한, 발광 장치(3100)는 정공 주입층(3118) 위에 상부 전극(3119)을 구비한다. 상부 전극(3119)은 발광 소자의 양극으로서 기능할 수 있다.
본 실시형태에 제시된 구성은 다른 실시형태 또는 실시예에 제시된 구성과 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 7)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자를 적용하여 제작되는 조명 장치에 대하여 도 15를 참조하여 설명한다.
도 15는 조명 장치의 평면도 및 단면도의 예이다. 도 15의 (A), (B), (C)는 기판 측에 빛을 추출하는 보텀 이미션형 조명 장치이다. 도 15의 (B)는 도 15의 (A)의 일점 쇄선 G-H 부분의 단면도이다.
도 15의 (A) 및 (B)에 도시된 조명 장치(4000)는 기판(4005) 위에 역구조의 발광 소자(4007)를 구비한다. 또한, 기판(4005)의 외측에, 요철을 갖는 기판(4003)을 구비한다. 역구조의 발광 소자(4007)는 하부 전극(4013), EL층(4014), 및 상부 전극(4015)을 구비한다. 또한, EL층(4014)은 2개 이상의 EL층과, 각 EL층 사이에 중간층을 구비하여도 좋다.
하부 전극(4013)은 전극(4009)과 전기적으로 접속되고 상부 전극(4015)은 전극(4011)과 전기적으로 접속된다. 또한, 하부 전극(4013)과 전기적으로 접속되는 보조 배선(4017)을 제공하여도 좋다.
기판(4005)과 밀봉 기판(4019)은 밀봉재(4021)로 접착된다. 또한, 밀봉 기판(4019)과 발광 소자(4007) 사이에 건조제(4023)가 제공되는 것이 바람직하다.
기판(4003)은 도 15의 (A)에 도시된 바와 같은 요철을 갖기 때문에 발광 소자(4007)로부터의 빛의 추출 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 기판(4003) 대신에 도 15의 (C)에 도시된 조명 장치(4001)와 같이 기판(4025) 외측에 확산판(4027)을 제공하여도 좋다.
도 15의 (D) 및 (E)는 기판과 반대 측에 빛을 추출하는 톱 이미션형 조명 장치를 도시한 것이다.
도 15의 (D)에 도시된 조명 장치(4100)는 기판(4125) 위에 역구조의 발광 소자(4107)를 구비한다. 발광 소자(4107)는 하부 전극(4113)과 EL층(4114)과 상부 전극(4115)을 구비한다. 또한, EL층(4114)은 2개 이상의 EL층과, 각 EL층 사이에 중간층을 구비하여도 좋다.
하부 전극(4113)은 전극(4109)과 전기적으로 접속되고 상부 전극(4115)은 전극(4111)과 전기적으로 접속된다. 또한, 상부 전극(4115)과 전기적으로 접속되는 보조 배선(4117)을 제공하여도 좋다. 또한, 보조 배선(4117) 아래에 절연층(4131)을 제공하여도 좋다.
기판(4125)과, 요철을 갖는 밀봉 기판(4103)은 밀봉재(4121)로 접착된다. 또한, 밀봉 기판(4103)과 발광 소자(4107) 사이에 평탄화막(4105) 및 배리어막(4129)을 제공하여도 좋다.
밀봉 기판(4103)은 도 15의 (D)와 같은 요철을 갖기 때문에, 발광 소자(4107)로부터의 빛의 추출 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 밀봉 기판(4103) 대신에 도 15의 (E)에 도시된 조명 장치(4101)와 같이, 발광 소자(4107) 위에 확산판(4127)을 제공하여도 좋다.
본 실시형태에 제시된 구성은 다른 실시형태 또는 실시예에 제시된 구성과 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 8)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치와 조합할 수 있는 터치 센서, 및 모듈에 대하여 도 16~도 19를 참조하여 설명한다.
도 16의 (A)는 터치 센서(4500)의 구성예를 도시한 분해 사시도이고, 도 16의 (B)는 터치 센서(4500)의 전극의 구성예를 도시한 평면도이다.
도 16에 도시된 터치 센서(4500)에는 기판(4910) 위에 X축 방향으로 배치된 복수의 도전층(4510)과, X축 방향과 교차하는 Y축 방향으로 배치된 복수의 도전층(4520)이 제공된다. 도 16에 도시된 터치 센서(4500)는 복수의 도전층(4510)이 형성된 평면도와, 복수의 도전층(4520)이 형성된 평면도를 분리하여 도시한 것이다.
또한, 도 17은 도전층(4510)과 도전층(4520)의 교차 부분의 등가 회로도이다. 도 17에 도시된 바와 같이, 도전층(4510)과 도전층(4520)의 교차 부분에는 용량 소자(4540)가 형성된다.
또한, 도전층(4510) 및 도전층(4520)은 복수의 사각형 도전막이 접속된 구조를 갖는다. 복수의 도전층(4510) 및 복수의 도전층(4520)은 도전막의 사각형 부분의 위치가 겹치지 않도록 배치되어 있다. 도전층(4510)과 도전층(4520)이 교차되는 부분에는 도전층(4510)과 도전층(4520)이 접촉하지 않도록 절연막이 사이에 제공된다.
또한, 도 18은 도 16에 도시한 터치 센서(4500)의 도전층(4510a, 4510b, 4510c)과 도전층(4520)의 접속 구조의 일례를 설명하기 위한 것이며, 도전층(4510)(도전층(4510a, 4510b, 4510c))과 도전층(4520)이 교차하는 부분의 단면도의 일례이다.
도 18에 도시된 바와 같이 도전층(4510)은 제 1 층의 도전층(4510a) 및 도전층(4510b)과, 절연층(4810) 위의 제 2 층의 도전층(4510c)을 포함한다. 도전층(4510a)과 도전층(4510b)은 도전층(4510c)에 의하여 접속된다. 도전층(4520)은 제 1 층의 도전층으로 형성된다. 도전층(4510), 도전층(4520) 및 도전층(4710)의 일부를 덮어 절연층(4820)이 형성된다. 절연층(4810) 및 절연층(4820)으로서 예를 들어, 산화 질화 실리콘막을 형성하면 좋다. 또한, 기판(4910)과 도전층(4710, 4510a, 4510b, 4520) 사이에 절연막으로 이루어진 하지막을 형성하여도 좋다. 하지막으로서는 예를 들어, 산화 질화 실리콘막을 형성할 수 있다.
도전층(4520), 도전층(4510a), 도전층(4510b), 및 도전층(4510c)은 가시광에 대한 투광성을 갖는 도전 재료로 형성된다. 예를 들어, 투광성을 갖는 도전 재료로서 산화 실리콘을 함유한 산화 인듐 주석, 산화 인듐 주석, 산화 아연, 산화 인듐 아연, 갈륨을 첨가한 산화 아연 등을 들 수 있다.
도전층(4510a)은 도전층(4710)과 접속된다. 도전층(4710)은 FPC와의 접속용 단자를 구성한다. 도전층(4520)도 도전층(4510a)과 마찬가지로 다른 도전층(4710)과 접속된다. 도전층(4710)은 예를 들어, 텅스텐막으로 형성할 수 있다.
도전층(4510), 도전층(4520), 및 도전층(4710)을 덮어 절연층(4820)이 형성된다. 도전층(4710)과 FPC를 전기적으로 접속하기 위하여, 도전층(4710) 위의 절연층(4810) 및 절연층(4820)에는 개구가 형성된다. 절연층(4820) 위에 접착제 또는 접착 필름 등에 의하여 기판(4920)이 접착된다. 또한, 접착제 또는 접착 필름에 의하여 기판(4910) 측을 표시 패널의 컬러 필터 기판에 접착함으로써 터치 패널이 형성된다.
다음에, 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치를 사용할 수 있는 모듈에 대하여 도 19를 참조하여 설명한다.
도 19에 도시된 모듈(5000)은 상부 커버(5001)와 하부 커버(5002) 사이에, FPC(5003)에 접속된 터치 패널(5004), FPC(5005)에 접속된 표시 패널(5006), 백 라이트 유닛(5007), 프레임(5009), 프린트 기판(5010), 전지(5011)를 구비한다. 백 라이트 유닛(5007)에 예를 들어, 실시형태 7에 제시된 조명 장치 등을 사용할 수 있다.
상부 커버(5001) 및 하부 커버(5002)는 터치 패널(5004) 및 표시 패널(5006)의 크기에 따라 형상이나 치수를 적절히 변경할 수 있다.
터치 패널(5004)은 저항막 방식 또는 정전 용량 방식의 터치 패널을 표시 패널(5006)에 중첩하여 사용할 수 있다. 또한, 표시 패널(5006)의 대향 기판(밀봉 기판)에 터치 패널 기능을 부여할 수도 있다. 또한, 표시 패널(5006)의 각 화소 내에 광 센서를 제공하여 광학식 터치 패널로 할 수도 있다.
백 라이트 유닛(5007)은 광원(5008)을 구비한다. 도 19에는 백 라이트 유닛(5007) 위에 광원(5008)을 배치하는 구성예를 도시하였지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 백 라이트 유닛(5007)의 단부에 광원(5008)을 배치하고, 광 확산판을 사용하는 구성으로 하여도 좋다.
프레임(5009)은 표시 패널(5006)을 보호하는 기능 외에도, 프린트 기판(5010)의 동작에 의하여 발생하는 전자기파를 차단하기 위한 전자기 실드로서의 기능도 갖는다. 또한, 프레임(5009)은 방열판으로서의 기능을 가져도 좋다.
프린트 기판(5010)은 전원 회로, 비디오 신호 및 클록 신호를 출력하기 위한 신호 처리 회로를 구비한다. 전원 회로에 전력을 공급하는 전원으로서는 외부의 상용 전원이라도 좋고, 별도로 제공한 전지(5011)를 이용한 전원이라도 좋다. 상용 전원을 사용하는 경우에는 전지(5011)를 생략할 수 있다.
또한, 모듈(5000)에 편광판, 위상차판, 프리즘 시트 등의 부재를 추가로 제공하여도 좋다.
본 실시형태에 제시된 구성은 다른 실시형태 또는 실시예에 제시된 구성과 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
(실시형태 9)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자의 구조에 대하여 도 20을 참조하여 설명한다.
도 20의 (A)에 도시된 발광 소자(6002)는 기판(6001) 위에 제공된다. 또한, 발광 소자(6002)는 제 1 전극(6003), EL층(6004), 제 2 전극(6005)을 구비한다. 또한, EL층은 2개 이상의 EL층과, 각 EL층 사이에 중간층을 구비하여도 좋다. 또한, 도 20의 (A)에 도시된 발광 소자는 제 2 전극(6005) 위에 버퍼층(6006), 버퍼층(6006) 위에 제 3 전극(6007)이 제공된다. 버퍼층(6006)을 제공함으로써, 제 2 전극(6005) 표면에서 발생하는 표면 플라스몬(surface plasmon)으로 인한 빛의 추출 효율의 저하를 방지할 수 있다.
또한, 제 2 전극(6005)과 제 3 전극(6007)은 콘택트부(6008)에서 전기적으로 접속되어 있다. 콘택트부(6008)는 도면에 도시된 위치로 한정되지 않으며, 발광 영역에 형성되어도 좋다.
또한, 제 1 전극(6003)은 음극으로서의 기능, 제 2 전극(6005)은 양극으로서의 기능을 갖고, 적어도 한쪽 전극이 투광성을 가지고 있으면 빛을 추출할 수 있지만, 둘 다 투광성 재료로 형성되어도 좋다. 제 1 전극(6003)이 EL층(6004)으로부터의 빛을 투과시키는 기능을 갖는 경우에는 ITO 등 산화물 투명 도전막을 사용할 수 있다. 또한, 제 1 전극(6003)이 EL층(6004)으로부터의 빛을 투과시키지 않는 전극으로서 기능하는 경우에는, ITO와 은 등을 복수 적층한 도전막을 사용하여도 좋다.
또한, EL층(6004)으로부터 제 1 전극(6003) 측에 빛을 추출하는 구성의 경우에는 제 2 전극(6005)의 막 두께가 제 3 전극(6007)의 막 두께보다 얇은 것이 바람직하고, 반대 측에 빛을 추출하는 구성의 경우에는 제 2 전극(6005)의 막 두께가 제 3 전극(6007)의 막 두께보다 두꺼운 것이 바람직하다. 다만, 이에 한정되지 않는다.
또한, 버퍼층(6006)에는 유기막(예를 들어, Alq)이나 무기 절연 재료(예를 들어 질화 실리콘막) 등을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자를 포함한 구성으로서 도 20의 (B)와 같은 구성을 사용함으로써, 빛의 추출 효율을 향상시켜도 좋다.
도 20의 (B)는 광산란체(6101)와 공기층(6102)을 포함한 광산란층(6100)이 기판(6001)과 접촉하여 형성되고, 유기 수지를 포함한 고굴절률층(6103)이 광산란층(6100)과 접촉하여 형성되고, 고굴절률층(6103)과 접촉하여 발광 소자 등을 포함한 소자층(6104)이 형성되는 구성이다.
또한, 광산란체(6101)로서는 세라믹 등의 입자를 사용할 수 있다. 또한, 고굴절률층(6103)에는 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 등의 고굴절률(예를 들어, 굴절률이 1.7 이상 1.8 이하인) 재료를 사용할 수 있다.
또한, 소자층(6104)은 실시형태 1에 제시된 역구조의 발광 소자를 포함한다.
(실시예 1)
본 발명의 일 형태에 따른 역구조의 발광 소자에 대하여 설명한다.
또한, 본 실시예에서 사용하는 재료의 구조식과 약칭을 아래에 표기한다. 소자 구조는 도 1과 같은 구조로 하였다.
Figure pat00001
《발광 소자 1의 제작》
우선, 기판(100)으로서 유리 기판을 준비하였다.
유리 기판 위에, 산화 실리콘을 함유한 인듐 주석 산화물(ITSO)막을 막 두께 110nm로 스퍼터링법에 의하여 형성함으로써, 음극(101)을 형성하였다. ITSO 표면을 표면의 2mm×2mm 면적이 노출되도록 폴리이미드막으로 피복하였다. 전극 면적은 2mm×2mm로 하였다. 상기 기판 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전처리로서, 기판 표면을 물로 세정하고 200℃에서 1시간 동안 소성(baking)한 후에 UV 오존 처리를 370초 동안 수행하였다.
다음에, ITSO막이 형성된 면이 아래를 향하도록, 기판을 진공 증착 장치 내에 제공된 홀더에 고정하였다. 그 후에, 10-4Pa 정도까지 진공 증착 장치 내부를 감압하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에서 170℃로 30분 동안 진공 소성한 후, 이 기판을 30분 정도 방랭(放冷)하였다.
기판을 냉각한 후, 상기 구조식(ii)으로 표시되는 바소페난트롤린(약칭: BPhen)을 5nm 증착하여 형성하였다. 형성한 BPhen막은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속과 음극의 접촉을 방지하는 버퍼가 되는 층(102)으로서 기능한다.
다음에, 산화 리튬(Li2O)을 막 두께 0.15nm로 증착하여 형성하고 나서 바소페난트롤린(약칭: BPhen)을 막 두께 10nm로 증착함으로써, 전자 주입층(103)을 형성하였다.
여기서, 전자 주입층(103)을 형성할 때, 증착에 의하여 산화 리튬이 피형성면에 도달하면 그 아래의 층에 Li이 확산되지만, 층(102)이 있으므로 음극(101)으로의 Li 도달이 억제된다. 층(102)이 없는 역구조의 발광 소자를 형성하면, Li이 음극과 접촉하여 소자의 구동 전압의 상승이나 파워 효율 및 수명 저하를 초래한다.
다음에, 상기 구조식(iii)으로 표시되는 2-[3'(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II)을 막 두께 20nm로 형성함으로써, 전자 수송층(104)을 형성하였다.
전자 수송층(104) 위에 2mDBTBPDBq-II와, 상기 구조식(iv)으로 표시되는 4,4'-다이(1-나프틸)-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBNBB)과, 상기 구조식(v)으로 표시되는 비스(2,3,5-트라이페닐피라지나토)(디피발로일메타나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tppr)2(dpm)])을 2mDBTBPDBq-II: PCBNBB: [Ir(tppr)2(dpm)]=0.8:0.2:0.06(중량비)이 되도록 막 두께 30nm로 동시 증착하여 발광층(105)을 형성하였다.
발광층(105) 위에 상기 구조식(vi)으로 표시되는 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP)을 막 두께 20nm로 형성하여 정공 수송층(106)을 형성하였다.
정공 수송층(106) 위에 상기 구조식(i)으로 표시되는 3-[4-(9-페난트릴)-페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPPn)과 산화 몰리브데넘을 PCPPn: 산화 몰리브데넘=1:0.5(중량비)가 되도록 막 두께 30nm로 동시 증착하여 정공 주입층(107)을 형성하였다.
다음에, 정공 주입층(107) 위에 알루미늄을 막 두께 200nm로 증착하여 양극(108)을 형성하였다.
음극(101), 층(102), 전자 주입층(103), 전자 수송층(104), 발광층(105), 정공 수송층(106), 정공 주입층(107), 및 양극(108)을 형성하여 발광 소자 1이 완성되었다. 또한, 본 명세서에 기재된 실시예에서 모든 증착을 저항 가열법으로 수행하였다.
《비교 발광 소자 1의 제작》
비교 발광 소자 1은 층(102)을 제외하고는 발광 소자 1과 거의 마찬가지로 형성하였다. 비교 발광 소자 1에서는 층(102)을 형성하지 않고 음극(101) 위에 전자 주입층(103)을 형성하였다.
층(102)을 제외하고는 발광 소자 1의 구성과 마찬가지이기 때문에, 반복되는 기재는 생략하고, 발광 소자 1의 제작 방법을 참조하면 좋다.
이와 같이 하여, 비교 발광 소자 1이 완성되었다. 또한, 비교 발광 소자 1과 발광 소자 1의 차이는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 이동을 억제하는 층(102)의 유무이다. 비교 발광 소자 1과 발광 소자 1의 적층 구조를 표 1에 나타내었다.
[표 1]
Figure pat00002
《발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1의 동작 특성》
이와 같이 하여 얻어진 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1을 질소 분위기의 글로브 박스 내에서 발광 소자를 대기에 노출시키지 않도록 밀봉하는 작업(밀봉재를 소자 주위에 도포, UV 처리, 및 80℃에서 1시간의 가열 처리)을 수행한 후, 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1의 동작 특성을 측정하였다. 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 수행하였다.
발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1의 휘도-전류 효율 특성을 도 7에 나타내고, 전압-전류 특성을 도 8에 나타내었다. 도 7에서, 세로축은 전류 효율(cd/A)을 나타내고 가로축은 휘도(cd/m2)를 나타낸다. 도 8에서, 세로축은 전류(mA)를 나타내고 가로축은 전압(V)을 나타낸다.
또한, 주된 특성값을 표 2에 나타낸다. 또한, 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1은 적색 발광을 나타내었다.
[표 2]
Figure pat00003
비교 발광 소자 1은 발광 소자 1에 비하여 구동 전압이 크고 파워 효율이 작다. 이것은 비교 발광 소자 1에는 층(102)이 존재하지 않으므로 알칼리 금속인 리튬을 함유한 전자 주입층(103)과 음극(101)이 직접 접촉하는 구조이며, 음극과 전자 주입층 사이의 전자 주입 장벽이 크기 때문이다.
《발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1의 신뢰성 시험》
또한, 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1에 대하여 신뢰성 시험을 수행하였다. 정전류 구동을 한 경우의 정규화 휘도의 시간 변화를 도 9에 나타내었다. 도 9에서는 세로축이 정규화 휘도(%)를 나타내고 가로축이 시간(h)을 나타낸다. 신뢰성 시험에서 발광 소자 1은 시험 시작 480시간 경과하였을 때에 초기 휘도의 약 69%의 휘도를 유지하였다. 한편, 비교 발광 소자 1은 시험 시작 110시간 경과하기 전에 초기 휘도의 50% 이하의 휘도가 되었기 때문에, 중간에 시험을 중지하였다.
비교 발광 소자 1은 발광 소자 1에 비하여 구동 시간에 따른 휘도 저하가 현저하고, 정전류 구동 시의 전압 변화가 매우 크다. 따라서, 발광 소자 1은 비교 발광 소자 1보다 신뢰성이 양호한 것을 알 수 있다. 층(102)을 갖는 역구조의 발광 소자는 층(102)의 기능에 의하여 역구조의 장점을 얻으면서 신뢰성이 양호한 발광 소자로 할 수 있다.
(실시예 2)
본 발명의 일 형태에 따른 역구조의 발광 소자에 대하여 설명한다.
또한, 본 실시예에서 사용되는 재료는 실시예 1에서 제시한 재료와 같은 종류의 재료이기 때문에, 재료의 구조식과 약칭은 생략한다. 소자 구조도 도 1과 같은 구조로 하였다.
《발광 소자 2의 제작》
우선, 기판(100)으로서 유리 기판을 준비하였다.
유리 기판 위에, 산화 실리콘을 함유한 인듐 주석 산화물(ITSO)막을 막 두께 110nm로 스퍼터링법에 의하여 형성함으로써, 음극(101)을 형성하였다. ITSO 표면을 표면의 2mm×2mm 면적이 노출되도록 폴리이미드막으로 피복하였다. 전극 면적은 2mm×2mm로 하였다. 상기 기판 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전처리로서, 기판 표면을 물로 세정하고 200℃에서 1시간 동안 소성한 후에 UV 오존 처리를 370초 동안 수행하였다.
다음에, ITSO막이 형성된 면이 아래를 향하도록, 기판을 진공 증착 장치 내에 제공된 홀더에 고정하였다. 그 후에, 10-4Pa 정도까지 진공 증착 장치 내부를 감압하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에서 170℃로 30분 동안 진공 소성한 후, 기판을 30분 정도 방랭(放冷)하였다.
기판을 냉각한 후, PCPPn과 산화 몰리브데넘을 PCPPn: 산화 몰리브데넘=1:0.5(중량비)가 되도록 동시 증착하였다. 막 두께는 15nm로 하였다. 다음에, BPhen을 막 두께 5nm로 증착하여 형성하였다. PCPPn과 산화 몰리브데넘의 동시 증착막 및 BPhen막을 합치면, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속과 음극의 접촉을 방지하는 버퍼가 되는 층(102)으로서 기능한다.
또한, 산화 리튬(Li2O)을 막 두께 0.1nm로 증착하여 형성하고 나서 BPhen을 막 두께 10nm로 증착함으로써 전자 주입층(103)을 형성하였다.
여기서, 전자 주입층(103)을 형성할 때, 증착에 의하여 산화 리튬이 피형성면에 도달하면 그 아래의 층에 Li이 확산되지만, 층(102)이 있으므로 음극(101)으로의 Li 도달이 억제된다. 층(102)이 없는 역구조의 발광 소자를 형성하면, Li이 음극과 접촉하여 소자의 구동 전압의 상승이나 파워 효율 및 수명 저하를 초래한다.
또한, 2mDBTBPDBq-II를 막 두께 10nm로 증착함으로써, 전자 수송층(104)을 형성하였다.
전자 수송층(104) 위에 2mDBTBPDBq-II와, PCBNBB와, [Ir(tppr)2(dpm)]를 2mDBTBPDBq-II: PCBNBB: [Ir(tppr)2(dpm)]=0.8:0.2:0.06(중량비)이 되도록 막 두께 30nm로 동시 증착하여 발광층(105)을 형성하였다.
발광층(105) 위에 BPAFLP를 막 두께 20nm로 형성하여 정공 수송층(106)을 형성하였다.
정공 수송층(106) 위에 PCPPn과 산화 몰리브데넘을 PCPPn: 산화 몰리브데넘=1:0.5(중량비)가 되도록 막 두께 15nm로 동시 증착하여 정공 주입층(107)을 형성하였다.
다음에, 정공 주입층(107) 위에 알루미늄을 막 두께 200nm로 증착하여 양극(108)을 형성하였다.
음극(101), 층(102), 전자 주입층(103), 전자 수송층(104), 발광층(105), 정공 수송층(106), 정공 주입층(107), 및 양극(108)을 형성하여 발광 소자 2가 완성되었다. 또한, 본 명세서에 기재된 실시예에서 모든 증착을 저항 가열법으로 수행하였다.
《비교 발광 소자 2의 제작》
비교 발광 소자 2는 층(102)의 유무 및 발광층(105)의 막 두께를 제외하고는 발광 소자 2와 거의 마찬가지로 형성하였다. 비교 발광 소자 2에서는 층(102)을 형성하지 않고 음극(101) 위에 전자 주입층(103)을 형성하였다. 또한, 발광층(105)을 막 두께 40nm로 형성하였다.
층(102)의 유무 및 발광층(105)의 막 두께를 제외하고는 발광 소자 2의 구성과 마찬가지이기 때문에, 반복되는 기재는 생략하고, 발광 소자 2의 제작 방법을 참조하면 좋다.
이와 같이 하여, 비교 발광 소자 2가 완성되었다. 또한, 비교 발광 소자 2와 발광 소자 2의 차이는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 이동을 억제하는 층(102)의 유무 및 발광층(105)의 막 두께이다. 비교 발광 소자 2와 발광 소자 2의 적층 구조를 표 3에 나타내었다.
[표 3]
Figure pat00004
《발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2의 동작 특성》
이와 같이 하여 얻어진 발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2를 질소 분위기의 글로브 박스 내에서 발광 소자를 대기에 노출시키지 않도록 밀봉하는 작업(밀봉재를 소자 주위에 도포, UV 처리, 및 80℃에서 1시간의 가열 처리)을 수행한 후, 발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2의 동작 특성을 측정하였다. 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 수행하였다.
발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2의 휘도-전류 효율 특성을 도 10에 나타내고, 전압-전류 특성을 도 11에 나타내었다. 도 10에서, 세로축은 전류 효율(cd/A)을 나타내고 가로축은 휘도(cd/m2)를 나타낸다. 도 11에서, 세로축은 전류(mA)를 나타내고 가로축은 전압(V)을 나타낸다.
또한, 주된 특성값을 표 4에 나타내었다. 또한, 발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2는 적색 발광을 나타내었다.
[표 4]
Figure pat00005
비교 발광 소자 2는 발광 소자 2에 비하여 구동 전압이 매우 크고 파워 효율이 작다. 이것은 비교 발광 소자 2에는 층(102)이 존재하지 않으므로, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 함유한 전자 주입층(103)과 음극(101)이 직접 접촉하는 구조이며, 음극과 전자 주입층 사이의 전자 주입 장벽이 크기 때문이다.
《발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2의 신뢰성 시험》
또한, 발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2에 대하여 신뢰성 시험을 수행하였다. 정전류 구동을 한 경우의 정규화 휘도의 시간 변화를 도 12에 나타내었다. 도 12에서는 세로축이 정규화 휘도(%)를 나타내고 가로축이 시간(h)을 나타낸다.
신뢰성 시험에서 발광 소자 2는 시험 시작 330시간 경과하였을 때에 초기 휘도의 약 66%의 휘도를 유지하였다. 한편, 비교 발광 소자 2는 시험 시작 330시간 경과하였을 때에 초기 휘도의 약 55%의 휘도가 되었다.
발광 소자 2는 비교 발광 소자 2에 비하여 구동 시간에 따른 휘도 저하가 작고, 정전류 구동 시의 전압 변화가 낮게 억제되며, 신뢰성이 양호한 것을 알 수 있다. 층(102)을 갖는 역구조의 발광 소자는 층(102)의 기능에 의하여 역구조의 장점을 얻으면서 신뢰성이 양호한 발광 소자로 할 수 있다.
100: 기판
101: 음극
102: 층
103: 전자 주입층
104: 전자 수송층
105: 발광층
106: 정공 수송층
107: 정공 주입층
108: 양극
200: 기판
201: 음극
202: 층
203: EL층
205: 양극
204: 중간층
501: 소자 기판
502: 화소부
503: 구동 회로부(소스선 구동 회로)
504a, 504b: 구동 회로부(게이트선 구동 회로)
505: 밀봉재
506: 밀봉 기판
507: 배선
508: FPC
509: n채널형 FET
510: p채널형 FET
511: 스위칭 FET
512: 전류 제어용 FET
513: 음극
514: 절연물
515: EL층
516: 양극
519: 발광 소자
520: 공간
2001: 제 1 기판
2002: 발광부
2005a: 제 1 밀봉재
2005b: 제 2 밀봉재
2006: 제 2 기판
2011: 제 2 공간
2013: 제 1 공간
3100: 발광 장치
3101: 기판
3103a: 하부 전극
3103b: 하부 전극
3103c: 하부 전극
3105a: 투명 도전막
3105b: 투명 도전막
3107a: 격벽
3107b: 격벽
3107c: 격벽
3107d: 격벽
3110: 층
3112: 전자 주입층
3113: 전자 수송층
3114: 발광층
3116: 정공 수송층
3118: 정공 주입층
3119: 상부 전극
3120a: 발광 소자
3120b: 발광 소자
3120c: 발광 소자
4000: 조명 장치
4001: 조명 장치
4003: 기판
4005: 기판
4007: 발광 소자
4009: 전극
4011: 전극
4013: 하부 전극
4014: EL층
4015: 상부 전극
4017: 보조 배선
4019: 밀봉 기판
4021: 밀봉재
4023: 건조제
4025: 기판
4027: 확산판
4100: 조명 장치
4101: 조명 장치
4103: 밀봉 기판
4105: 평탄화막
4107: 역구조의 발광 소자
4109: 전극
4111: 전극
4113: 하부 전극
4114: EL층
4115: 상부 전극
4117: 보조 배선
4121: 밀봉재
4125: 기판
4127: 확산판
4129: 배리어막
4131: 절연층
4500: 터치 센서
4510: 도전층
4510a: 도전층
4510b: 도전층
4510c: 도전층
4520: 도전층
4540: 용량 소자
4710: 도전층
4810: 절연층
4820: 절연층
4910: 기판
4920: 기판
5000: 모듈
5001: 상부 커버
5002: 하부 커버
5003: FPC
5004: 터치 패널
5005: FPC
5006: 표시 패널
5007: 백 라이트 유닛
5008: 광원
5009: 프레임
5010: 프린트 기판
5011: 전지
6001: 기판
6002: 발광 소자
6003: 제 1 전극
6004: EL층
6005: 제 2 전극
6006: 버퍼층
6007: 제 3 전극
6008: 콘택트부
6100: 광산란층
6101: 광산란체
6102: 공기층
6103: 고굴절률층
6104: 소자층
7100: 텔레비전 장치
7101: 하우징
7103: 표시부
7105: 스탠드
7107: 표시부
7109: 조작 키
7110: 리모트 컨트롤러
7201: 본체
7202: 하우징
7203: 표시부
7204: 키보드
7205: 외부 접속 포트
7206: 포인팅 디바이스
7301: 하우징
7302: 하우징
7303: 연결부
7304: 표시부
7305: 표시부
7306: 스피커부
7307: 기록 매체 삽입부
7308: LED 램프
7309: 조작 키
7310: 접속 단자
7311: 센서
7312: 마이크로폰
7400: 휴대 전화기
7401: 하우징
7402: 표시부
7403: 조작 버튼
7404: 외부 접속 포트
7405: 스피커
7406: 마이크로폰
8001: 조명 장치
8002: 조명 장치
8003: 조명 장치
8004: 조명 장치
9033: 후크
9034: 표시 모드 전환 스위치
9035: 전원 스위치
9036: 전력 절약 모드 전환 스위치
9038: 조작 스위치
9630: 하우징
9631: 표시부
9631a: 표시부
9631b: 표시부
9632a: 터치 패널의 영역
9632b: 터치 패널의 영역
9633: 태양 전지
9634: 충방전 제어 회로
9635: 전지
9636: DC-DC 컨버터
9637: 조작 키
9638: 컨버터
9639: 버튼

Claims (20)

  1. 발광 소자에 있어서,
    양극;
    음극;
    상기 양극과 상기 음극 사이의 발광층;
    상기 음극과 상기 발광층 사이의 제 1 층; 및
    상기 제 1 층과 상기 발광층 사이의 제 2 층을 포함하고,
    상기 제 2 층은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 포함하고,
    상기 제 1 층은 전자 수송성 재료를 포함하는, 발광 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 층은 상기 음극 위에 위치하고,
    상기 제 2 층은 상기 제 1 층 위에 위치하고,
    상기 발광층은 상기 제 2 층 위에 위치하고,
    상기 양극은 상기 발광층 위에 위치하는, 발광 소자.
  3. 발광 소자에 있어서,
    양극;
    음극;
    상기 양극과 상기 음극 사이의 발광층;
    상기 음극과 상기 발광층 사이의 제 1 층;
    상기 제 1 층과 상기 발광층 사이의 제 2 층; 및
    상기 음극과 상기 제 1 층 사이의 제 3 층을 포함하고,
    상기 제 3 층은 정공 수송성 재료 및 전자 수용체를 포함하고,
    상기 제 2 층은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 포함하고,
    상기 제 1 층은 전자 수송성 재료를 포함하는, 발광 소자.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 층은 상기 음극 위에 위치하고,
    상기 제 2 층은 상기 제 1 층 위에 위치하고,
    상기 발광층은 상기 제 2 층 위에 위치하고,
    상기 양극은 상기 발광층 위에 위치하는, 발광 소자.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 층은 상기 알칼리 금속 또는 상기 알칼리 토금속이 상기 음극으로 확산되는 것을 억제할 수 있는, 발광 소자.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 전자 수송성 재료는 바소페난트롤린 또는 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄을 포함하는, 발광 소자.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 전자 수송성 재료는 바소페난트롤린 또는 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄을 포함하는, 발광 소자.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 알칼리 금속 또는 상기 알칼리 토금속은 리튬 또는 칼슘인, 발광 소자.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 양극은 산소, 주석, 및 인듐을 포함하는, 발광 소자.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 음극은 산소를 함유하는 도전 재료를 포함하는, 발광 소자.
  11. 제 2 항에 있어서,
    상기 음극은 투광성을 갖는 재료를 포함하는, 발광 소자.
  12. 제 2 항에 있어서,
    상기 음극은 인듐, 주석, 및 산소를 포함하는, 발광 소자.
  13. 발광 장치에 있어서,
    제 2 항에 따른 발광 소자; 및
    전계 효과 트랜지스터를 포함하고,
    상기 음극은 상기 전계 효과 트랜지스터에 전기적으로 접속되는, 발광 장치.
  14. 발광 장치에 있어서,
    제 4 항에 따른 발광 소자; 및
    전계 효과 트랜지스터를 포함하고,
    상기 음극은 상기 전계 효과 트랜지스터에 전기적으로 접속되는, 발광 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 전계 효과 트랜지스터는 n채널형 전계 효과 트랜지스터인, 발광 장치.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 전계 효과 트랜지스터는 반도체층에 산화물 반도체를 포함하는, 발광 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 산화물 반도체는 인듐, 주석, 및 갈륨을 포함하는, 발광 장치.
  18. 전자 기기에 있어서,
    컬러 필터 및 제 13 항에 따른 발광 장치를 포함하는, 전자 기기.
  19. 전자 기기에 있어서,
    터치 패널 및 제 13 항에 따른 발광 장치를 포함하는, 전자 기기.
  20. 조명 장치에 있어서,
    하우징 및 제 13 항에 따른 발광 장치를 포함하는, 조명 장치.
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