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KR101933952B1 - 발광 장치, 전자 기기 및 조명 장치 - Google Patents

발광 장치, 전자 기기 및 조명 장치 Download PDF

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KR101933952B1
KR101933952B1 KR1020120068105A KR20120068105A KR101933952B1 KR 101933952 B1 KR101933952 B1 KR 101933952B1 KR 1020120068105 A KR1020120068105 A KR 1020120068105A KR 20120068105 A KR20120068105 A KR 20120068105A KR 101933952 B1 KR101933952 B1 KR 101933952B1
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카오루 하타노
순페이 야마자키
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

본 발명은 소비 전력이 낮고 선명한 색을 발광할 수 있고 휘도 편차가 적은 고품질 발광 장치를 제공한다.
복수의 발광 유닛 각각이 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 유기 화합물을 함유한 층(EL층)을 갖는 발광 소자를 구비하며, 상기 제 1 전극은 상기 발광 소자마다 분단되어 있고, 상기 EL층이 발광 물질을 함유한 층(발광층)과, 상기 제 1 전극 및 상기 발광층 사이에 제공된 도너성(donor) 물질 및 억셉터성(acceptor) 물질을 함유한 층을 포함하고, 상이한 색을 나타내는 인접한 발광 유닛들 사이에만 역테이퍼 형상의 격벽을 갖는 발광 장치를 제공한다.

Description

발광 장치, 전자 기기 및 조명 장치{LIGHT-EMITTING DEVICE, ELECTRONIC DEVICE, AND LIGHTING DEVICE}
본 발명은 유기 일렉트로루미네선스(Electroluminescence; 이하에서는 EL라고도 함)를 사용한 발광 장치, 전자 기기 및 조명 장치에 관한 것이다.
박형 경량화가 용이한 점, 입력 신호에 대해 고속으로 응답할 수 있는 점, 직류 저전압 전원을 이용하여 구동할 수 있는 점 등의 특징을 갖는, 유기 화합물을 발광체로서 사용한 발광 소자는 차세대 평판 패널 디스플레이나 조명으로의 응용이 검토되고 있다. 특히, 발광 소자를 매트릭스 형태로 배치한 표시 장치는 종래의 액정 표시 장치와 비교하여 시야각이 넓고 시인성이 우수한 점에 우위성이 있다고 여겨진다.
유기 화합물을 발광체로서 사용한 발광 소자(유기 EL 소자)의 발광 기구(機構)는 다음과 같다. 우선, 한 쌍의 전극 사이에 발광성 유기 화합물을 함유한 층(EL층)을 끼운 상태로 전압을 인가함으로써, 음극으로부터 주입된 전자 및 양극으로부터 주입된 정공이 EL층으로 수송되어 전류가 흐른다. 그리고 주입된 전자 및 정공이 EL층 내의 발광성 유기 화합물을 여기 상태로 하고, 여기된 발광성 유기 화합물로부터 발광을 얻는다. 여기 상태로서는 일중항 여기와 삼중항 여기가 있는 것이 알려져 있고, 어느 여기 상태를 거쳐도 발광 가능하다고 여겨진다.
발광 소자를 구성하는 EL층은 적어도 발광층을 갖는다. 또한, EL층은 발광층뿐만 아니라 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층 등을 갖는 적층 구조로 할 수도 있다.
풀컬러 화상을 표시하는 장치를 제작하는 경우에는 적어도 적색, 녹색, 청색의 3색의 빛을 발광하는 발광 소자를 매트릭스 형태로 배치해야 한다. 이러한 방법으로서는 EL층의 필요한 부분마다 구분하여 착색하여 상이한 발광색을 갖는 발광 소자를 형성하는 방법(이하에서 구분 착색 방식이라고 기재함), 모든 발광 소자가 백색을 발광하는 것으로 하고 발광 소자 각각에 중첩된 컬러 필터를 통하여 백색광을 투과시킴으로써 각종 색을 얻는 방법(이하에서 컬러 필터 방식이라고 기재함), 모든 발광 소자를 청색 또는 청색보다 짧은 파장인 색을 발광하는 것으로 하고 발광 소자 각각에 중첩된 색변환층을 통하여 청색광 또는 청색보다 짧은 파장을 투과시킴으로써 각종 색을 얻는 방법(이하에서 색변환 방식이라고 기재함) 등이 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에 컬러 필터 방식을 이용한 유기 EL 표시 장치가 기재되어 있다.
일본국 특개 2004-227854호 공보
유기 EL 소자를 사용한 디스플레이나 조명의 실용화를 위해 유기 EL 소자를 사용한 발광 장치의 저소비 전력화가 요구되고 있다. 또한, 선명한 색을 발광할 수 있고 휘도 편차가 적은 고품질 발광 장치가 요구되고 있다.
발광 장치를 구성하는 유기 EL 소자는 소자마다 분리하여 제공된 제 1 전극과, 상기 제 1 전극과 중첩된 제 2 전극 사이에 발광 물질을 함유한 층(발광층)을 포함한 EL층을 구비한다. 소비 전력이 낮은 발광 장치를 제작하기 위해서는 발광 소자의 구동 전압이 낮은 것이 요구된다. 예를 들어, EL층에 도전성이 높은 층을 구비함으로써, 발광 소자의 구동 전압을 낮게 할 수 있다.
그러나, 복수의 유기 EL 소자를 구비한 발광 장치의 경우, EL층이 제 1 전극과 발광층 사이에 도전성이 높은 층을 가지면, 잔류가 도전성이 높은 층을 통하여 인접한 발광 소자에 흐르는 현상이 발생하기 쉽다. 이러한 발광 상태의 발광 소자로부터 전류가 흘러, 인접한 비발광 상태의 발광 소자가 발광할 우려가 있다. 특히, 상이한 색을 나타내는 인접한 발광 유닛에서 발광 소자가 의도하지 않게 발광하면, 발광 장치에서 원하는 색이나 선명한 색을 표시하기 어려워진다.
따라서, 본 발명의 일 형태는 소비 전력이 낮고 선명한 색을 발광할 수 있고 휘도 편차가 적은 고품질 발광 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
또한, 상기 발광 장치를 사용한 전자 기기 또는 조명 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
상이한 색을 나타내는 2개의 발광 유닛들 사이에서, 도전성이 높은 층을 통하여 발광 상태의 발광 소자로부터 비발광 상태의 발광 소자에 전류가 흐르는 것을 억제하기 위해서는 상기 발광 유닛들 사이에 전류 경로가 존재하지 않거나, 전류 경로의 최단 거리가 길거나, 또는 최단 거리의 전류 경로의 폭이 좁으면 좋다. 본 발명의 일 형태는 제 1 전극과 발광층 사이에 도전성이 높은 층을 형성함과 함께, 상이한 색을 나타내는 인접한 발광 유닛들 사이에만 역테이퍼 형상의 격벽을 제공하고, 상기 발광 유닛들 사이에서 EL층(적어도 도전성이 높은 층)을 상기 격벽에 의해 분단하는 구성이다.
이러한 구성으로 함으로써, 상이한 색을 나타내는 인접한 발광 유닛들 사이에서 발광 상태의 하나의 발광 소자로부터 비발광 상태의 다른 하나의 발광 소자에 전류가 흐르는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 비발광 상태의 발광 소자가 의도하지 않게 발광하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 상이한 색을 나타내는 인접한 발광 유닛들 사이에는 역테이퍼 형상의 격벽이 제공되지 않는다. 따라서, 상기 제 2 전극의 저항이 높아지는 것을 억제할 수 있다. 또한, 제 2 전극의 저항에 기인한 전위 강하에 따른 발광 불량으로 인하여 발광 장치의 휘도 편차가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
구체적으로는 본 발명의 일 형태는 복수의 발광 유닛 각각이 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 유기 화합물을 함유한 층(EL층)을 갖는 발광 소자를 구비하며, 제 1 전극은 발광 소자마다 분단되어 있고, EL층이 발광 물질을 함유한 층(발광층)과, 제 1 전극 및 발광층 사이에 제공된 도너성(donor) 물질 및 억셉터성(acceptor) 물질을 함유한 층을 포함하고, 상이한 색을 나타내는 인접한 발광 유닛들 사이에만 역테이퍼 형상의 격벽을 갖는 발광 장치이다.
상기 발광 장치는 격벽을 개재(介在)하여 인접한, 상이한 색을 나타내는 제 1 발광 유닛과 제 2 발광 유닛을 갖고, 격벽의 상면 형상의 장변(長邊)은 제 1 발광 유닛의 변 중 제 2 발광 유닛에 대향하는 변의 길이의 90% 이상의 길이를 갖는 것이 바람직하다.
상기 구성으로 함으로써, 제 1 발광 유닛의 발광 소자로부터 제 2 발광 유닛의 발광 소자에 이르는 최단 거리의 전류 경로의 폭을 충분히 좁게 할 수 있다.
상기 발광 장치에 있어서, 격벽을 개재하여 인접한, 상이한 색을 나타내는 발광 유닛들 사이의 EL층(적어도 도너성 물질 및 억셉터성 물질을 함유한 층)이 분단되어 있는 것이 바람직하다.
상기 구성에 있어서, 격벽을 개재하여 인접한, 상이한 색을 나타내는 발광 유닛들 사이에서 하나의 발광 유닛의 EL층으로부터 다른 하나의 발광 유닛의 EL층에 이르는 전류 경로가 존재하지 않기 때문에, 특히 바람직하다.
상기 발광 장치에 있어서, 한 방향으로 연속적으로 형성된 같은 색을 나타내는 발광 유닛은 동일층으로 이루어진 제 2 전극을 갖고, 복수의 발광 유닛을 구비한 발광부의 외측에서 제 2 전극과 공통 배선이 전기적으로 접속되는 것이 바람직하다.
상기 구성으로 함으로써, 제 2 전극의 저항에 기인한 전위 강하에 따른 발광 불량으로 인하여 발광 장치의 휘도 편차가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
상기 발광 장치에 있어서, 공통 배선이 발광부의 외측을 둘러싸도록 제공되어 있는 것이 바람직하다.
상기 구성으로 함으로써, 발광 장치의 제작 공정중이나 발광 장치를 사용할 때 발생하는 정전기 등으로 인한 고전압이 발광부를 구성하는 발광 소자나 트랜지스터 등 소자의 정전 파괴(ESD; Electro Static Discharge)를 일으키는 것을 억제할 수 있다.
상기 발광 장치에 있어서, 도너성 물질은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 알칼리 금속 화합물, 알칼리 토금속 화합물, 또는 희토류 금속 화합물인 것이 바람직하다.
상기 발광 장치에 있어서, 유기 화합물을 함유한 층은 발광성 유기 화합물을 함유한 층을 구비한 제 1 층과, 발광성 유기 화합물을 함유한 층을 구비한 제 2 층과, 제 1 층과 제 2 층 사이에 형성된 중간층을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 형태는 상기 발광 장치를 표시부에 갖는 전자 기기이다. 또한, 본 발명의 일 형태는 상기 발광 장치를 조명부에 갖는 조명 장치이다.
상기 발광 장치는 EL층에 도전성이 높은 층을 포함하기 때문에, 소비 전력이 낮은 전자 기기 또는 조명 장치를 실현할 수 있다.
또한, 상이한 색을 나타내는 인접한 발광 유닛들 사이에만 역테이퍼 형상의 격벽을 갖기 때문에, 상기 발광 유닛들 사이에서 발광 상태의 하나의 발광 소자로부터 비발광 상태의 다른 하나의 발광 소자에 전류가 흐르는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 비발광 상태의 발광 소자가 의도하지 않게 발광하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 같은 색을 나타내는 인접한 발광 유닛들 사이에서는 역테이퍼 형상의 격벽이 제공되지 않는다. 따라서, 상기 제 2 전극의 저항이 높아지는 것을 억제할 수 있다. 또한, 제 2 전극의 저항에 기인한 전위 강하에 따른 발광 불량으로 인하여 발광 장치의 휘도 편차가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
이로써, 선명한 색을 발광할 수 있고, 휘도 편차가 적은 고품질 전자 기기 또는 조명 장치를 실현할 수 있다.
본 발명의 일 형태는 소비 전력이 낮고 선명한 색을 발광할 수 있고 휘도 편차가 적은 고품질 발광 장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 발광 장치를 사용한 전자 기기 또는 조명 장치를 제공할 수 있다.
도 1(A) 내지 도 1(D)는 본 발명의 일 형태의 발광 장치의 일례를 도시한 도면.
도 2(A) 내지 도 2(D)는 본 발명의 일 형태의 발광 장치의 일례를 도시한 도면.
도 3(A) 내지 도 3(D)는 본 발명의 일 형태의 발광 장치의 일례를 도시한 도면.
도 4(A) 내지 도 4(C)는 본 발명의 일 형태의 발광 장치의 일례를 도시한 도면.
도 5(A) 및 도 5(B)는 본 발명의 일 형태의 발광 장치의 일례를 도시한 도면.
도 6(A) 내지 도 6(C)는 본 발명의 일 형태의 EL층의 일례를 도시한 도면.
도 7(A) 내지 도 7(E)는 본 발명의 일 형태의 전자 기기의 일례를 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 일 형태의 조명 장치의 일례를 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 일 형태의 발광 장치의 일례를 도시한 도면.
도 10은 실시예 1에 대해서 설명하기 위한 단면도.
도 11(A) 및 도 11(B)는 실시예 1에 대해서 설명하기 위한 단면 사진 및 발광 사진.
도 12는 실시예에서 형성된 EL층의 구성을 도시한 도면.
도 13(A) 및 도 13(B)는 실시예 2에 대해서 설명하기 위한 상면도.
도 14(A) 및 도 14(B)는 실시예 2에 대해서 설명하기 위한 단면 사진.
도 15(A) 및 도 15(B)는 실시예 2의 구성예에 대해서 설명하기 위한 발광 사진.
도 16(A) 및 도 16(B)는 실시예 2의 비교예에 대해서 설명하기 위한 발광 사진.
실시형태에 대해서 도면을 사용하여 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명은 이하에 제시하는 설명에 한정되지 않고 본 발명의 취지 및 그 범위에서 벗어남이 없이 그 형태 및 상세한 사항을 다양하게 변경할 수 있는 것은 당업자라면 용이하게 이해할 수 있다. 따라서, 본 발명은 이하에 제시하는 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것이 아니다. 또한, 이하에 설명하는 발명의 구성에 관해서, 동일 부분 또는 같은 기능을 갖는 부분에는 동일한 부호를 다른 도면간에서 공통적으로 사용하고, 그 반복 설명은 생략한다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 발광 장치에 대해서 도 1(A) 내지 도 3(D)를 사용하여 설명한다.
본 발명의 일 형태의 발광 장치에서는 복수의 발광 유닛을 갖는다. 발광 유닛 각각은 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 유기 화합물을 함유한 층(EL층)을 갖는 발광 소자를 구비한다. 상기 제 1 전극은 발광 소자마다 분단되어 있다. 상기 EL층이 발광 물질을 함유한 층과, 상기 제 1 전극 및 상기 발광 물질을 함유한 층 사이에 제공된 도전성이 높은 층을 포함함으로써, 본 발명의 일 형태에서는 구동 전압이 낮은 발광 소자, 또는 소비 전력이 낮은 발광 장치를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태의 발광 장치는 상이한 색을 나타내는 인접한 발광 유닛들 사이에만 역테이퍼 형상의 격벽을 갖는다. 따라서, 본 발명의 일 형태는 상술한 바와 같이 EL층이 도전성이 높은 층을 포함한 구성인 경우에도 상이한 색을 나타내는 인접한 발광 유닛들 사이에서 발광 상태의 하나의 발광 소자로부터 비발광 상태의 다른 하나의 발광 소자에 전류가 흐르는 것을 억제할 수 있다. 이로써, 비발광 상태의 발광 유닛이 의도하지 않게 발광하는 것을 억제할 수 있고 선명한 색을 발광할 수 있는 발광 장치를 실현할 수 있다.
또한, 같은 색을 나타내는 인접한 발광 유닛들 사이에는 상기 역테이퍼 형상의 격벽이 제공되지 않는다. 따라서, 제 2 전극의 저항이 높아지는 것을 억제할 수 있다. 그리고 제 2 전극의 저항에 기인한 전위 강하에 따른 발광 불량으로 인하여 발광 장치의 휘도 편차가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
도 1(A)에 본 발명의 일 형태의 발광 장치에서의 역테이퍼 형상의 격벽(150)(의 상면 형상)과 발광 유닛의 위치 관계의 일례를 도시하였다. 또한, 도 1(B) 및 도 1(C)는 각각 도 1(A)의 A-B 부분, C-D 부분의 단면도이다.
또한, 본 실시형태에서는 발광 장치는 R(적색), G(녹색), B(청색)의 3색의 발광 유닛으로 하나의 색을 표현하는 구성으로 하지만, 색요소로서는 RGB 이외의 색을 사용하여도 좋고, 예를 들어, 노란색, 시안(cyan), 마젠타(magenta) 등으로 구성되어도 좋다. 본 실시형태에 있어서, 각 발광 유닛이 구비하는 EL층의 구성은 동일하다(예를 들어, 백색광을 발광하는 구성으로 함). 각 발광 유닛은 컬러 필터나 색변환층(도시하지 않았음)을 구비하고, 예를 들어 적색 발광 유닛은 적색 컬러 필터를 갖고, 적색광을 발광한다.
도 1(B)에 도시한 바와 같이 적색 발광 유닛(160R)은 절연 표면(100) 위에 발광 소자(130)(제 1 전극(118), EL층(120), 및 제 2 전극(122))을 갖는다. 또한, 제 1 전극(118)의 단부는 테이퍼 형상을 갖는 절연층(124)으로 덮여 있다. 이와 마찬가지로 녹색 발광 유닛(160G) 및 청색 발광 유닛(160B)도 절연 표면(100) 위에 각각 발광 소자를 갖는다. 발광 소자 각각이 갖는 EL층은 발광 물질을 함유한 층과, 상기 제 1 전극 및 상기 발광 물질을 함유한 층 사이에 제공된 도전성이 높은 층을 포함한다. 따라서, 본 발명의 일 형태에서는 구동 전압이 낮은 발광 소자, 또는 소비 전력이 낮은 발광 장치를 실현할 수 있다.
도전성이 높은 층으로서는 가시광에 대한 투광성을 갖고, 도전성이 높은 물질(예를 들어, 인듐주석 산화물(In2O3-SnO2, ITO))을 함유한 층이나, 도너성 물질 및 억셉터성 물질을 함유한 층을 일례로서 들 수 있다. 도너성 물질 및 억셉터성 물질을 함유한 층으로서는, 구체적으로 말하면, 유기 화합물에 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 알칼리 금속 화합물, 알칼리 토금속 화합물, 또는 희토류 금속 화합물을 첨가한 층이나 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(스티렌술폰산)(PEDOT/PSS) 등의 도전성 고분자를 함유한 층을 사용할 수 있다. 또한, 도너성 물질 및 억셉터성 물질을 함유한 층은 동일막 내에 도너성 물질 및 억셉터성 물질을 함유하는 경우뿐만 아니라, 도너성 물질을 함유한 층과 억셉터성 물질을 함유한 층이 적층되어 있어도 좋다. 발광 소자의 구체적인 구성 및 발광 소자에 사용할 수 있는 다는 재료에 대해서는 실시형태 3 및 실시형태 4에서 상세하게 설명한다.
도 1(A) 및 도 1(B)에 도시한 발광 장치에서는 적색 발광 유닛(160R)과 녹색 발광 유닛(160G) 사이, 녹색 발광 유닛(160G)과 청색 발광 유닛(160B) 사이 등 상이한 색을 나타내는 인접한 발광 유닛들 사이에 역테이퍼 형상의 격벽(150)이 절연층(124) 위에 제공되어 있다.
본 명세서에서 말하는 역테이퍼 형상이란 저부보다 측부 또는 상부가 절연 표면에 평행한 방향으로 돌출한 형상이다.
격벽(150)은 무기 절연 재료, 유기 절연 재료, 금속 재료를 사용하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 유기 절연 재료로서는 네거티브형이나 포지티브형 감광성 수지 재료, 비감광성 수지 재료 등을 사용할 수 있다. 또한, 금속 재료로서는 티타늄, 알루미늄 등을 사용할 수 있다.
예를 들어, 네거티브형 감광성 유기막을 형성하고, 노광 처리 및 현상 처리를 수행함으로써, 도 1(B)에 도시한 격벽(150)을 형성할 수 있다. 여기서 유기막의 하부를 향하여 노광 강도가 저하되도록 노광 강도를 조정함으로써, 격벽(150)을 역테이퍼 형상으로 할 수 있다. 또는, 무기 재료로 이루어진 막을 형성하고, 원하는 영역을 패터닝하여 무기 재료로 이루어진 막을 가공함으로써 격벽(150)을 형성할 수 있다. 무기 재료로 이루어진 막은, 예를 들어, 산화실리콘, 질화실리콘 등의 무기 절연 재료, 또는 티타늄, 알루미늄 등의 도전 재료 등을 사용하여 형성할 수 있다.
이러한 역테이퍼 형상의 격벽은 상방으로부터 형성된 막을 상기 격벽을 경계로 물리적으로 분단할 수 있다. 예를 들어, 도 1(B)에 도시한 바와 같이 격벽(150) 위에 형성된 EL층(120)은 격벽(150)을 경계로 전기적으로 분단된다. 따라서, 격벽(150)을 통하여 발광 소자로부터 이것과 인접한 발광 소자에 전류가 흐르는 것을 억제할 수 있다.
또한, 격벽(150)으로서 도전성 재료를 사용하는 경우에는 적어도 EL층(120)의 도전성이 높은 층과 격벽(150)이 접촉하지 않는 것이 바람직하다. 또한, 제 2 전극(122)은 격벽(150)과 접촉하여 형성되면 더 바람직하다. 이러한 구성을 적용함으로써, 격벽(150)을 통하여 발광 소자로부터 이것과 인접한 발광 소자에 전류가 흘러 의도하지 않게 발광하는 것을 억제하면서, 제 2 전극(122)은 격벽(150)을 통하여 도통되어 전류 경로가 확보되기 때문에, 제 2 전극(122)의 저항에 기인한 전위 강하를 억제할 수 있다.
또한, 격벽(150)의 형상은 EL층(적어도 도전성이 높은 층)을 분단할 수 있는 형상이면 좋다.
도 1(D)에 본 발명의 일 형태에 적용할 수 있는 격벽의 단면 형상의 다른 예를 도시하였다. 도 1(D)에 도시한 T자형 격벽(150)은 다리부(150a)와 스테이지부(150b)로 이루어진다.
다리부(150a)와 스테이지부(150b)로 이루어진 격벽(150)의 형성 방법으로서는, 예를 들어, 먼저 유기 절연 재료로 이루어진 막을 형성하고, 그 위에 무기 절연 재료로 이루어진 막을 형성한다. 이 후, 원하는 영역을 패터닝하여 무기 절연 재료로 이루어진 막을 가공하고 나서 상기 무기 절연 재료로 이루어진 막을 마스크(소위 하드 마스크)로 하여 유기 절연 재료로 이루어진 막을 가공한다. 유기 절연 재료로 이루어진 막은 웨트 에칭이나 드라이 에칭 등을 이용함으로써 가공할 수 있다. 또한, 유기 절연 재료로 이루어진 막으로 형성된 부분은 다리부(150a)가 되고, 무기 절연 재료로 이루어진 막으로 형성된 부분은 스테이지부(150b)가 된다.
다리부(150a)에 사용할 수 있는 재료로서는, 예를 들어, 네거티브형이나 포지티브형 감광성 수지 재료, 비감광성 수지 재료 등을 사용할 수 있다. 또한, 스테이지부(150b)에 차광성 재료를 사용한 경우에는 스테이지부(150b)를 차광막으로서 이용하여 노광 처리 등을 수행하여 다리부(150a)를 형성하여도 좋다.
스테이지부(150b)에 사용할 수 있는 재료로서는, 예를 들어, 산화실리콘, 질화실리콘 등의 무기 절연 재료, 또는 티타늄, 알루미늄 등의 도전성 금속 재료 등을 사용할 수 있다.
또한, 다리부(150a)에 무기 절연 재료를 사용하고, 스테이지부(150b)에 감광성 유기 재료를 사용하여 제작하여도 좋다. 또한, 다리부(150a) 및 스테이지부(150b)에 에칭 속도가 상이한 무기 재료를 조합하여 사용하여도 좋다. 또한, 다리부(150a) 및 스테이지부(150b) 각각에 반대의 감광성을 갖는 유기 수지막을 사용하여도 좋다. 또한, 도 1(D)에는 격벽(150)이 2층 구조인 경우를 도시하였지만, 단층이라도 좋고, 3층 이상의 다층 구조라도 좋다.
또한, 특히 격벽(150)이 차광성 재료로 형성되면, 발광 소자로부터 발광된 빛이 인접한 발광 유닛으로 새는 것을 억제할 수 있어 바람직하다.
<상이한 색을 나타내는 인접한 발광 유닛들 사이에 대해서>
이하에서는 적색 발광 유닛(160R) 및 녹색 발광 유닛(160G) 사이의 격벽(150)을 예로 사용하여 설명한다. 또한, 도 3(A) 내지 도 3(D)에 적색 발광 유닛(160R)의 발광 소자가 발광 상태이고, 녹색 발광 유닛(160G)의 발광 소자가 비발광 상태인 EL층의 전류 경로를 화살표로 도시하였다.
도 1(A) 및 도 1(B)에 도시한 발광 장치는 적색 발광 유닛(160R) 및 녹색 발광 유닛(160G) 사이에 격벽(150)을 갖는다. 상기 격벽(150)의 상면 형상의 장변의 길이는 적색 발광 유닛(160R)의 변 중 녹색 발광 유닛(160G)에 대향하는 변의 길이와 대략 동일한(또는 녹색 발광 유닛(160G)의 변 중 적색 발광 유닛(160R)에 대향하는 변의 길이와 대략 동일하다).
도 1(C)에 도시한 바와 같이 격벽(150)이 제공되지 않은 영역에서는 EL층은 분단되어 있지 않지만, 도 1(B)에 도시한 바와 같이 격벽(150)이 제공된 영역에서는 EL층이 분단되어 있다.
이러한 구성을 적용함으로써, 격벽(150)을 제공하지 않는 구성(도 3(A) 참조)에 비해 적색 발광 유닛(160R)의 EL층으로부터 적색 발광 유닛(160R)과 인접한 녹색 발광 유닛(160G)의 EL층에 이르는 전류 경로의 최단 거리를 길게 할 수 있다(도 3(B) 참조). 따라서, 발광 상태의 적색 발광 유닛(160R)의 발광 소자로부터 비발광 상태의 녹색 발광 유닛(160G)의 발광 소자에 전류가 흐르는 것을 억제할 수 있어 비발광 상태의 발광 유닛이 의도하지 않게 발광하는 것을 억제할 수 있다.
격벽(150)의 상면 형상은 상술한 형상에 한정되지 않는다. 도 2(A) 내지 도 2(D)에 본 발명의 일 형태의 발광 장치에서의 역테이퍼 형상의 격벽(150)과 발광 유닛의 위치 관계의 다른 예를 도시하였다.
도 2(A)에 도시한 발광 장치는 적색 발광 유닛(160R) 및 녹색 발광 유닛(160G) 사이에 격벽(150)을 갖는다. 상기 격벽(150)의 상면 형상에 있어서, 장변의 길이는 적색 발광 유닛(160R)의 변 중 녹색 발광 유닛(160G)에 대향하는 변의 길이의 50%이다(또는 녹색 발광 유닛(160G)의 변 중 적색 발광 유닛(160R)에 대향하는 변의 길이의 50%이다).
이러한 구성을 적용함으로써, 격벽(150)을 제공하지 않는 구성(도 3(A) 참조)에 비해 적색 발광 유닛(160R)의 EL층으로부터 이것과 인접한 녹색 발광 유닛(160G)의 EL층에 이르는 최단 거리의 전류 경로의 폭 L을 좁게 할 수 있다(도 3(C) 참조). 따라서, 발광 상태의 적색 발광 유닛(160R)의 발광 소자로부터 비발광 상태의 녹색 발광 유닛(160G)의 발광 소자로 도전성이 높은 층을 통과하여 전류가 흐르는 것을 억제할 수 있기 때문에, 비발광 상태의 발광 유닛이 의도하지 않게 발광하는 것을 억제할 수 있다.
도 2(B)에 도시한 바와 같이, 상기 격벽(150)의 상면 형상에 있어서 장변의 길이는 적색 발광 유닛(160R)의 변 중 녹색 발광 유닛(160G)에 대향하는 변의 길이의 90% 이상인(또는 녹색 발광 유닛(160G)의 변 중 적색 발광 유닛(160R)에 대향하는 변의 길이의 90% 이상인) 것이 바람직하다. 왜냐하면, 격벽(150)의 상면 형상에 있어서 장변이 길므로, 적색의 발광 유닛(160R)의 EL층으로부터 이것과 인접한 녹색의 발광 유닛(160G)의 EL층에 이르는 최단 거리의 전류 경로의 폭을 특히 좁게 할 수 있기 때문이다.
또한, 도 2(C)에 도시한 바와 같이 상이한 색을 나타내는 입접한 발광 유닛들 사이에 복수의 격벽(150)이 제공되어 있어도 좋다.
또한, 도 1(A) 내지 도 2(C)에 도시한 구성에서는 적색의 발광 유닛(160R)의 제 2 전극과 인접한 녹색의 발광 유닛(160G)의 제 2 전극이 도통되어 있다. 이러한 구성으로 함으로써, 제 2 전극의 저항에 기인한 전위 강하에 따른 발광 불량으로 인하여 발광 장치의 휘도 편차가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 도 2(D)는 격벽(150)을 개재하여 적색 발광 유닛(160R)의 EL층과 인접한 녹색 발광 유닛(160G)의 EL층이 분단되어, 적색 발광 유닛(160R)의 EL층으로부터 이것과 인접한 녹색 발광 유닛(160G)의 EL층에 이르는 전류 경로가 존재하지 않는 구성이다(도 3(D) 참조). 따라서, 발광 상태의 적색 발광 유닛(160R)의 발광 소자로부터 비발광 상태의 녹색 발광 유닛(160G)의 발광 소자에 전류가 흐르는 것을 특히 억제할 수 있기 때문에 더 바람직한 구성이라고 할 수 있다.
<한 방향으로 연속적으로 형성된 같은 색을 나타내는 발광 유닛들 사이에 대해서>
도 1(A) 및 도 1(B)에 도시한 발광 장치에서는 적색 발광 유닛(160R)과 적색 발광 유닛(161R) 사이, 녹색 발광 유닛(160G)과 녹색 발광 유닛(161G) 사이, 청색 발광 유닛(160B)과 청색 발광 유닛(161B) 사이 등 한 방향으로 연속적으로 제공된 같은 색을 나타내는 발광 유닛들 사이에는 절연층(124)만이 형성되고, 절연층(124) 위에 역테이퍼 형상의 격벽(150)이 제공되지 않는다.
따라서, 제 2 전극의 저항에 기인한 전위 강하에 따른 발광 불량으로 인하여 발광 장치의 휘도 편차가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일 형태의 발광 장치는 제 1 전극과 발광층 사이에 도전성이 높은 층을 제공함과 함께, 상이한 색을 나타내는 인접한 발광 유닛들 사이에만 역테이퍼 형상의 격벽을 제공하는 구성이다. 상기 구성을 적용함으로써, 소비 전력이 낮고 선명한 색을 발광할 수 있고 휘도 편차가 적은 고품질 발광 장치를 제공할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 발광 장치에 대해서 도 4(A) 내지 도 4(C)를 사용하여 설명하기로 한다. 본 실시형태에서는 실시형태 1에서 설명한 발광 유닛을 포함한 발광부의 외측에 공통 배선을 갖는 본 발명의 일 형태의 발광 장치에 대해서 상세히 설명한다.
본 발명의 일 형태의 발광 장치에 있어서, 한 방향으로 연속적으로 제공된 같은 색을 나타내는 발광 유닛들은 동일한 층으로 이루어진 제 2 전극을 갖는다. 공통 배선은 상기 제 2 전극과 전기적으로 접속되고, 상기 제 2 전극에 공통 전위를 인가한다. 상기 구성을 적용함으로써, 제 2 전극의 전위 강하를 억제하여 휘도 편차가 적은 고품질 발광 장치를 제공할 수 있다.
도 4(A) 내지 도 4(C)에, 본 발명의 일 형태의 발광 장치에 있어서, 역테이퍼 형상의 격벽(150), 제 2 전극(122), 및 공통 배선(170)의 위치 관계의 일례를 도시하였다. 또한, 도 4(A) 내지 도 4(C)에는 격벽(150) 위에 제공된 도전막(제 2 전극(122)을 형성할 때 제공된 막)을 생략하였다.
도 4(A) 내지 도 4(C)에 도시한 바와 같이 공통 배선(170)은 발광부(802)의 외측에 제공되어 있다. 또한, 발광 소자의 EL층은 적어도 발광부(802)에 형성되어 있다.
또한, 도 4(A) 및 도 4(B)에 도시한 바와 같이 상면 형상에서 공통 배선(170)의 장축이 격벽(150)의 장축과 대략 수직으로 되도록 공통 배선(170)을 제공하면 좋다.
특히, 도 4(B)에 도시한 바와 같이 상면 형상에서 한 쌍의 공통 배선(170)의 장축이 격벽의 장축과 대략 수직이 되도록 한 쌍의 공통 배선(170)을 제공하면, 한 방향으로 연속적으로 제공된 같은 색을 나타내는 발광 유닛들에 대해서 제 2 전극의 전위의 면내 분포를 개선할 수 있다. 따라서, 발광 장치의 휘도 편차를 억제할 수 있어 바람직하다.
또한, 도 4(A) 및 도 4(B)와 같이 상이한 색을 나타내는 인접한 발광 유닛들 사이에 격벽(150)을 갖고 상기 발광 유닛들 사이에서 제 2 전극이 도통되지 않는 구성인 경우에도 공통 배선(170)을 구비함으로써, 상이한 색을 나타내는 인접한 발광 유닛들 사이의 제 2 전극에 공통 전위를 인가할 수 있다.
또는, 도 4(C)에 도시한 바와 같이 발광부(802)를 둘러싸도록 공통 배선(170)을 제공하여도 좋다. 이러한 구성으로 함으로써, 발광 장치의 제작 공정중이나 발광 장치를 사용할 때 발생하는 정전기 등으로 인한 고전압이 발광부를 구성하는 발광 소자나 트랜지스터 등 소자의 정전 파괴(ESD; Electro Static Discharge)를 일으키는 것을 억제할 수 있다.
또한, 도 4(C)에 도시한 바와 같이 상이한 색을 나타내는 인접한 발광 유닛들 사이에 격벽(150)을 갖고 상기 발광 유닛들 사이에서 제 2 전극이 도통하는 구성인 경우에는 발광부(802)를 둘러싸도록 공통 배선(170)과 제 2 전극(122)이 전기적으로 접속되는 구성으로 함으로써, 발광부(802) 전체에서 제 2 전극의 전위의 면내 분포를 개선할 수 있다. 따라서, 발광 장치의 휘도 편차를 억제할 수 있어 바람직하다.
공통 배선(170)은 발광 유닛을 구성하는 배선이나 전극 등과 동일한 층을 포함하여 구성함으로써, 공정을 증가하지 않고 공통 배선을 제공할 수 있다. 예를 들어, 발광 소자의 제 1 전극과 동일한 층으로 구성할 수 있다. 또한, 발광 유닛이 트랜지스터를 포함하는 경우에는 상기 트랜지스터의 전극 등과 동일한 층으로 구성할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일 형태의 발광 장치는 제 2 전극과 전기적으로 접속되는 공통 배선을 제공하는 구성이다. 상기 구성을 적용함으로써, 제 2 전극의 전위 강하를 억제하고 휘도 편차가 적은 고품질 발광 장치를 제공할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 3)
본 발명의 일 형태의 발광 장치에 대해서 도 5(A), 도 5(B), 및 도 9를 사용하여 설명한다. 도 9는 발광 장치를 도시한 평면도이고, 도 5(A) 및 도 5(B)는 각각 도 9를 쇄선 E-F로 절단한 부분의 단면도이다. 또한, 도 9에서는 절연층(104) 등 일부의 구성을 생략하였다. 또한, 도 5(A) 및 도 5(B)는 격벽의 구성 이외는 동일하다.
본 실시형태의 발광 장치는 발광부에 복수의 발광 유닛을 갖는다. 발광 유닛 각각은 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 EL층을 갖는 발광 소자를 구비한다. 상기 제 1 전극은 발광 소자마다 분단되어 있다. 상기 EL층이 발광 물질을 함유한 층과, 상기 제 1 전극 및 상기 발광 물질을 함유한 층 사이에 제공된 도전성이 높은 층을 포함함으로써, 발광 소자의 구동 전압이 낮고 소비 전력이 낮은 발광 장치를 실현할 수 있다.
또한, 본 실시형태인 발광 장치는 상이한 색을 나타내는 인접한 발광 유닛들 사이에만 역테이퍼 형상의 격벽을 갖는다. 따라서, EL층이 도전성이 높은 층을 포함한 구성인 경우에도, 상이한 색을 나타내는 인접한 발광 유닛들 사이에서 발광 상태의 하나의 발광 소자로부터 비발광 상태의 다른 하나의 발광 소자에 전류가 흐르는 것을 억제할 수 있다. 이로써, 비발광 상태의 발광 유닛이 의도하지 않게 발광하는 것을 억제할 수 있고 선명한 색을 발광할 수 있는 발광 장치를 실현할 수 있다.
또한, 같은 색을 나타내는 인접한 발광 유닛들 사이에는 상기 역테이퍼 형상의 격벽이 제공되지 않는다. 또한, 제 2 전극과 전기적으로 접속된 공통 배선을 갖는다. 따라서, 제 2 전극의 저항이 높아지는 것을 억제할 수 있다. 이로써, 제 2 전극의 전위 강하를 억제하고 휘도 편차가 적은 고품질 발광 장치를 실현할 수 있다.
본 실시형태에 따른 액티브 매트릭스형 발광 장치는 기판(801) 위에 발광부(802), 구동 회로부(803)(게이트측 구동 회로부), 구동 회로부(804)(소스측 구동 회로부), 접촉부(807) 및 고정부(805)를 갖는다. 발광부(802), 구동 회로부(803), 구동 회로부(804), 및 접촉부(807)는 기판(801), 기판(806), 및 고정부(805)로 형성된 공간에 밀봉되어 있다.
또한, 본 실시형태의 발광 장치에 있어서, 발광부(802) 및 접촉부(807)는 도 4(C)에 도시한 구성으로 이루어진다.
기판(801) 위에는 구동 회로부(803), 구동 회로부(804)에 외부로부터의 신호(비디오 신호, 클록 신호, 스타트 신호, 또는 리셋 신호 등)나 전위를 전달하는 외부 입력 단자를 접속하기 위한 리드 배선(lead wiring)이 제공된다. 여기서 외부 입력 단자로서 FPC(808)(Flexible Printed Circuit)를 제공하는 예를 제시한다. FPC(808)에 프린트 배선 기판(PWB)이 장착되어 있어도 좋다. 본 명세서에서 말하는 발광 장치란 발광 장치 본체뿐만 아니라, 발광 장치 본체에 FPC 또는 PWB가 장착된 상태인 것도 범주에 포함한다.
구동 회로부(803), 구동 회로부(804)는 복수의 트랜지스터를 갖는다. 도 5(A) 및 도 5(B)에서는 구동 회로부(803)가 n채널형 트랜지스터(152)와 p채널형 트랜지스터(153)를 조합한 CMOS회로를 갖는 예를 도시하였다. 또한, 구동 회로부의 회로는 각종 CMOS회로, PMOS회로, 또는 NMOS회로로 형성할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는 발광부가 형성된 기판 위에 구동 회로가 형성된 드라이버 일체형을 제시하지만, 본 발명은 이 구성에 한정되지 않고, 발광부가 형성된 기판과는 다른 기판에 구동 회로를 형성할 수도 있다.
발광부(802)는 스위칭용 트랜지스터와, 전류 제어용 트랜지스터(140)와, 전류 제어용 트랜지스터(140)의 배선(소스 전극 또는 드레인 전극)에 전기적으로 접속된 제 1 전극(118)을 포함한 복수의 발광 유닛으로 형성되어 있다. 또한, 제 1 전극(118)의 단부를 덮어 절연층(124)이 형성되어 있다. 또한, 실시형태 1에서 제시한 격벽(150)을 절연층(124) 위에 갖는다.
발광 소자(130)는 제 1 전극(118), 유기 화합물을 함유한 층(EL층)(120), 및 제 2 전극(122)으로 구성되어 있다.
접촉부(807)에서는 제 2 전극(122)과 공통 배선(170)이 전기적으로 접속되어 있다. 본 실시형태에서는 공통 배선(170)을 제 1 전극(118)과 동일한 공정으로 제작하는 예(제 1 전극(118)과 동일한 재료로 형성하는 예)를 제시하였지만, 공통 배선(170)의 재료는 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어 트랜지스터(140), 트랜지스터(152), 트랜지스터(153)에 포함되는 도전층과 동일한 재료로 형성하여도 좋다.
≪재료≫
이하에 본 발명의 일 형태의 발광 장치에 사용할 수 있는 재료의 일례를 기재한다.
[기판(801), 기판(806)]
기판으로서는 유리, 석영, 유기 수지 등의 재료를 사용할 수 있다. 발광 소자(130)로부터 발광하는 빛을 추출하는 측의 기판은 상기 빛에 대해 투광성을 갖는 재료를 사용한다.
기판으로서 유기 수지를 사용하는 경우, 유기 수지로서는 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 등의 폴리에스테르 수지, 폴리아크릴로니트릴 수지, 폴리이미드 수지, 폴리메틸메타크릴레이트 수지, 폴리카보네이트(PC) 수지, 폴리에테르술폰(PES) 수지, 폴리아미드 수지, 시클로올레핀 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리아미드이미드 수지, 또는 폴리 염화비닐 수지 등을 사용할 수 있다. 또한, 유리 섬유에 유기 수지를 함침한 기판이나, 무기 필러를 유기 수지에 혼합시킨 기판을 사용할 수도 있다.
또한, 기판(801)에 함유된 불순물이 기판(801) 위에 제공되는 각 소자로 분산되는 것을 억제하기 위해서 기판(801)의 표면에 절연층(104)이 제공되어 있다.
[트랜지스터]
본 발명의 일 형태의 발광 장치에 사용하는 트랜지스터(트랜지스터(140), 트랜지스터(152), 트랜지스터(153) 등)의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 상부 게이트형(top-gate) 트랜지스터를 사용하여도 좋고, 역스태거형 등 하부 게이트형 트랜지스터를 사용하여도 좋다. 또한, 트랜지스터에 사용하는 재료에 대해서도 특별한 한정이 없다.
게이트 전극(106)은, 예를 들어, 몰리브덴, 티타늄, 크롬, 탄탈, 텅스텐, 알루미늄, 구리, 네오디뮴, 스칸듐 등의 금속 재료 또는 이들 원소를 함유한 합금 재료를 사용하여 단층으로 형성하거나 또는 적층하여 형성할 수 있다.
게이트 절연층(108)은, 예를 들어, 플라즈마 CVD법이나 스퍼터링법 등을 이용하여, 산화실리콘, 질화실리콘, 산화질화실리콘, 질화산화실리콘, 또는 산화알루미늄을 사용하여 단층으로 형성하거나 또는 적층하여 형성할 수 있다.
반도체층(110)은 실리콘이나 산화물 반도체를 재료로서 사용하여 형성할 수 있다. 실리콘으로서는 단결정 실리콘이나 다결정 실리콘 등이 있고, 산화물 반도체로서는 In-Ga-Zn-O계 금속 산화물 등을 적절히 사용할 수 있다. 다만 반도체층(110)으로서는 In-Ga-Zn-O계 금속 산화물인 산화물 반도체를 사용하여 오프 전류가 낮은 반도체층으로 함으로써, 이후에 형성될 발광 소자(130)가 오프 상태일 때의 누설 전류를 억제할 수 있기 때문에 바람직하다.
소스 전극층(112a) 및 드레인 전극층(112b)으로서는, 예를 들어, Al, Cr, Cu, Ta, Ti, Mo, W 중에서 선택된 원소를 함유한 금속막, 또는 상기 원소를 함유한 금속 질화물막(질화티타늄막, 질화몰리브덴막, 질화텅스텐막) 등을 사용할 수 있다. 또한, Al, Cu 등의 금속막의 하측 또는 상측 중 한쪽 또는 양쪽 모두에 Ti, Mo, W 등의 고융점 금속막 또는 이들의 금속 질화물막(질화티타늄막, 질화몰리브덴막, 질화텅스텐막)을 적층한 구성으로 하여도 좋다. 또한, 소스 전극층(112a) 및 드레인 전극층(112b)은 도전성 금속 산화물로 형성하여도 좋다. 도전성 금속 산화물로서는 산화인듐(In2O3 등), 산화주석(SnO2 등), 산화아연(ZnO), ITO, 산화인듐산화아연(In2O3-ZnO 등) 또는 이들 금속 산화물 재료에 산화실리콘을 함유한 것을 사용할 수 있다.
제 1 절연층(114)은 트랜지스터를 구성하는 반도체로 불순물이 확산되는 것을 억제하는 효과를 나타낸다. 제 1 절연층(114)으로서는 산화실리콘막, 산화질화실리콘막, 산화알루미늄막 등의 무기 절연막을 사용할 수 있다.
제 2 절연층(116)으로서는 트랜지스터에 기인한 표면 요철을 저감하기 위해서 평탄화 기능을 갖는 절연막을 선택하는 것이 적합하다. 예를 들어, 폴리이미드, 아크릴, 벤조시클로부텐 등의 유기 재료를 사용할 수 있다. 또한, 상기 유기 재료 이외에, 저유전율 재료(low-k 재료) 등을 사용할 수 있다. 또한, 이들 재료로 형성되는 절연막을 복수 적층함으로써 제 2 절연층(116)을 형성하여도 좋다.
[절연층(124)]
절연층(124)은 제 1 전극(118)의 단부를 덮도록 형성되어 있다. 절연층(124)의 상층에 형성되는 제 2 전극(122)의 피복성을 양호하게 하기 위해서, 절연층(124)의 상단부 또는 하단부에 곡률을 갖는 곡면이 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 절연층(124)의 상단부 또는 하단부에 곡률 반경(0.2μm 내지 3μm)을 갖는 곡면을 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 절연층(124)의 재료로서는 네거티브형 감광성 수지, 또는 포지티브형 감광성 수지 등의 유기 화합물이나, 산화실리콘, 산화질화실리콘 등의 무기 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 절연층(124)을 차광성 재료로 형성하면, 발광 소자로부터 발광된 빛이 인접한 발광 유닛으로 새는 것을 억제할 수 있어 바람직하다.
[발광 소자]
제 1 전극(118)은 빛을 추출하는 측과 반대측에 제공되고, 반사성을 갖는 재료를 사용하여 형성된다. 반사성을 갖는 재료로서 알루미늄, 금, 백금, 은, 니켈, 텅스텐, 크롬, 몰리브덴, 철, 코발트, 구리, 또는 팔라듐 등의 금속 재료를 사용할 수 있다. 그 외에, 알루미늄과 티타늄의 합금, 알루미늄과 니켈의 합금, 알루미늄과 네오디뮴의 합금 등의 알루미늄을 함유한 합금(알루미늄 합금)이나, 은과 구리의 합금 등의 은을 함유한 합금을 사용할 수도 있다. 은과 구리의 합금은 내열성이 높기 때문에 바람직하다.
EL층(120)은 발광 물질을 함유한 층(발광층)과 제 1 전극 및 발광층 사이에 제공된 도전성이 높은 층을 적어도 갖는다. 그 외에, 전자 수송성이 높은 물질을 함유한 층, 정공 수송성이 높은 물질을 함유한 층, 전자 주입성이 높은 물질을 함유한 층, 정공 주입성이 높은 물질을 함유한 층, 양극성(bipolar) 물질(전자 수송성 및 정공 수송성이 높은 물질)을 함유한 층 등을 적절히 조합한 적층 구조를 구성할 수 있다. EL층의 구성예는 실시형태 4에서 자세히 설명한다.
제 2 전극(122)에 사용할 수 있는 투광성을 갖는 재료로서는 산화인듐, 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물, 산화아연, 갈륨을 첨가한 산화아연 등을 사용할 수 있다.
또한, 제 2 전극(122)으로서 금, 백금, 니켈, 텅스텐, 크롬, 몰리브덴, 철, 코발트, 구리, 팔라듐, 또는 티타늄 등의 금속 재료를 사용할 수 있다. 또는, 상기 금속 재료의 질화물(예를 들어 질화티타늄) 등을 사용하여도 좋다. 또는, 그래핀(graphene) 등을 사용하여도 좋다. 또한, 금속 재료(또는 그 질화물)를 사용하는 경우, 투광성을 가질 정도로 얇게 하면 좋다.
또한, 본 실시형태에서는 전면 발광(top-emission) 구조의 발광 장치에 대해서 예시하였지만, 배면 발광(bottom-emission) 구조 또는 양면 발광(dual-emission) 구조의 발광 장치로 하여도 좋다.
[컬러 필터 및 블랙 매트릭스]
기판(806)에는 발광 소자(130)와 중첩되는 위치에 컬러 필터(166)가 제공되어 있다. 컬러 필터(166)는 발광 소자(130)로부터 발광된 빛의 색을 조절하는 목적으로 제공된다. 예를 들어, 백색 발광의 발광 소자를 사용하여 풀컬러 표시 장치로 하는 경우에는 상이한 색의 컬러 필터를 제공한 복수의 발광 유닛을 사용한다. 이 경우에는 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 3색을 사용하여도 좋고, 이것에 황색(Y)을 추가한 4색으로 할 수도 있다.
또한, 인접한 컬러 필터(166)들 사이에는 블랙 매트릭스(164)가 제공되어 있다. 블랙 매트릭스(164)는 인접한 발광 유닛의 발광 소자(130)로부터 발광된 빛을 차광하여, 인접한 발광 유닛들 사이에서 혼색되는 것을 억제한다. 여기서, 컬러 필터(166)의 단부가 블랙 매트릭스(164)와 중첩되도록 제공함으로써 광누설을 억제할 수 있다. 블랙 매트릭스(164)는 발광 소자(130)로부터 발광된 빛을 차광하는 재료를 사용할 수 있으며, 금속이나 유기 수지 등의 재료를 사용하여 형성할 수 있다. 또한, 블랙 매트릭스(164)는 구동 회로부(803) 등의 발광부(802) 이외의 영역에 제공하여도 좋다.
또한, 컬러 필터(166) 및 블랙 매트릭스(164)를 덮는 오버코트(168)가 형성되어 있다. 오버코트(168)는 발광 소자(130)로부터 발광된 빛을 투과하는 재료로 구성되며, 예를 들어 무기 절연막이나 유기 절연막을 사용할 수 있다. 또한, 오버코트(168)는 필요없으면 제공하지 않아도 좋다.
[고정부(805)]
기판(801), 기판(806)은 고정부(805)에서 씰재 등에 의해 접착되어 있다. 씰재로서는 열경화 수지 또는 광경화 수지 등의 유기 수지나 저융점 유리를 포함한 글라스 프리트(glass flit) 등을 사용할 수 있다. 또한, 씰재에 건조제가 포함되어도 좋다. 예를 들어, 알칼리 토금속의 산화물(산화칼슘이나 산화바륨 등)과 같이 화학 흡착에 의해 수분을 흡수하는 물질을 사용할 수 있다. 그 외의 건조제로서, 제올라이트나 실리카겔 등과 같이 물리 흡착에 의해 수분을 흡착하는 물질을 사용하여도 좋다. 건조제가 포함되어 있으면 밀봉 영역 내의 수분 등의 불순물이 저감되어 발광 소자(130)의 신뢰성이 향상되기 때문에 바람직하다.
또한, 발광 소자(130)는 기판(801), 기판(806), 및 씰재로 둘러싸인 밀봉 영역(169) 내에 제공되어 있다. 상기 밀봉 영역(169)은 희가스 또는 질소 가스 등의 불활성 가스, 또는 유기 수지 등의 고체로 충전되어 있어도 좋고, 감압 분위기가 되어 있어도 좋다. 밀봉 영역(169)을 가스나 고체로 충전하는 경우나 감압 분위기로 하는 경우에도 밀봉 영역 내를 물이나 산소 등의 불순물이 저감되어 있는 상태로 하면 발광 소자의 신뢰성이 향상되기 때문에 바람직하다.
또한, 격벽은 스페이서로서의 기능을 가질 수 있다. 예를 들어 도 5(B)에 도시한 바와 같이 오버코트(168)나 블랙 매트릭스(164) 등을 개재하여 기판(806)과 격벽(151)이 접촉하는 구성을 적용할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는 컬러 필터 방식을 이용한 발광 장치를 예로 들어 설명하였지만, 본 발명의 구성은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 구분 착색 방식이나 색변환 방식을 적용하여도 좋다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 발광 장치에 적용할 수 있는 EL층의 구성예에 대하여 도 6(A) 내지 도 6(C)를 사용하여 설명한다.
본 발명의 일 형태에서는 EL층이 발광 물질을 함유한 층(발광층)과 도전성이 높은 층을 포함한다. 따라서, 본 발명의 일 형태에서는 구동 전압이 낮은 발광 소자, 또는 소비 전력이 낮은 발광 장치를 실현할 수 있다.
EL층으로서 공지의 물질을 사용할 수 있고, 저분자계 화합물 및 고분자계 화합물 중 어느 것이든 사용할 수 있다. 또한, EL층을 형성하는 물질로서는 유기 화합물만으로 이루어진 물질뿐만 아니라, 무기 화합물을 일부에 포함한 구성을 갖는 물질도 포함한다.
도 6(A)에서는 제 1 전극(118) 및 제 2 전극(122) 사이에 EL층(120)을 갖는다. 그리고 EL층(120)이 발광층(703)과, 제 1 전극(118) 및 발광층(703) 사이에 각각 제공된 도전성이 높은 층을 포함한다.
도 6(A)에 도시한 EL층(120)은 제 1 전극(118) 측으로부터 정공 주입층(701), 정공 수송층(702), 발광층(703), 전자 수송층(704), 및 전자 주입층(705)의 차례로 적층되어 있다.
예를 들어, 정공 주입층(701)에 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(스티렌술폰산)(PEDOT/PSS) 등의 도전성 고분자를 사용함으로써, 정공 주입층(701)을 도전성이 높은 층으로 할 수 있다.
도 6(B)에 도시한 바와 같이, 제 1 전극(118)과 제 2 전극(122) 사이에 복수의 EL층이 적층되어도 좋다. 이 경우에는 적층된 제 1 EL층(120a)과 제 2 EL층(120b) 사이에 전하 발생층(709)을 제공하는 것이 바람직하다. 이러한 구성을 갖는 발광 소자는 에너지의 이동이나 소광(消光) 등의 문제가 쉽게 일어나지 않고, 재료의 선택의 여지가 넓어짐으로써, 높은 발광 효율과 긴 수명의 양쪽 모두를 갖는 발광 소자로 하기 용이하다. 또한, 한쪽의 EL층으로부터 인광 발광, 다른 쪽의 EL층으로부터 형광 발광을 얻는 것도 용이하다. 이 구조는 상술한 EL층의 구조와 조합하여 사용할 수 있다.
또한, EL층 각각의 발광색을 상이하게 함으로써 발광 소자 전체로서, 원하는 색의 발광을 얻을 수 있다. 예를 들어 2개의 EL층을 갖는 발광 소자에 있어서, 제 1 EL층의 발광색과 제 2 EL층의 발광색을 보색의 관계가 되도록 함으로써, 발광 소자 전체로서 백색을 발광하는 발광 소자를 얻을 수도 있다. 또한, '보색'이란 그들이 혼합되는 경우 무채색이 되는 색들 사이의 관계를 의미한다. 즉 보색 관계에 있는 색을 발광하는 물질로부터 얻어진 빛을 혼합하면, 백색 발광을 얻을 수 있다. 또한, 3개 이상의 EL층을 갖는 발광 소자의 경우에도 마찬가지이다.
EL층(120)은 도 6(C)에 도시한 바와 같이, 제 1 전극(118)과 제 2 전극(122) 사이에 정공 주입층(701), 정공 수송층(702), 발광층(703), 전자 수송층(704), 전자 주입 버퍼층(706), 전자 릴레이층(electron-relay layer)(707), 및 제 2 전극(122)과 접촉하는 복합 재료층(708)을 가지고 있어도 좋다.
제 2 전극(122)과 접촉한 복합 재료층(708)을 제공함으로써 특히 스퍼터링법을 이용하여 제 2 전극(122)을 형성할 때 EL층(120)이 받는 데미지를 저감할 수 있어 바람직하다.
전자 주입 버퍼층(706)을 제공함으로써, 복합 재료층(708)과 전자 수송층(704) 사이의 주입 장벽을 완화할 수 있기 때문에, 복합 재료층(708)에서 발생한 전자를 전자 수송층(704)에 용이하게 주입할 수 있다.
전자 주입 버퍼층(706)과 복합 재료층(708) 사이에 전자 릴레이층(707)을 형성하는 것이 바람직하다. 전자 릴레이층(707)은 반드시 형성할 필요는 없지만, 전자 수송성이 높은 전자 릴레이층(707)을 형성함으로써, 전자 주입 버퍼층(706)에 전자를 신속하게 수송할 수 있게 된다.
복합 재료층(708)과 전자 주입 버퍼층(706) 사이에 전자 릴레이층(707)이 끼워진 구조는 복합 재료층(708)에 함유되는 억셉터성 물질과, 전자 주입 버퍼층(706)에 함유되는 도너성 물질이 상호 작용을 쉽게 받지 않고 서로 기능을 저해하기 어려운 구조이다. 따라서, 구동 전압의 상승을 억제할 수 있다.
예를 들어, 전자 주입 버퍼층(706)에 도너성 물질 및 억셉터성 물질을 함유한 층(구체적으로는 유기 화합물에 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 알칼리 금속 화합물, 알칼리 토금속 화합물, 또는 희토류 금속 화합물이 첨가된 층)을 사용함으로써, 전자 주입 버퍼층(706)을 도전성이 높은 층으로 할 수 있다.
이하에 각 층에 사용할 수 있는 재료의 일례를 예시한다.
정공 주입층(701)은 정공 주입성이 높은 물질을 함유한 층이다. 정공 주입성이 높은 물질로서는 예를 들어, 몰리브덴 산화물, 티타늄 산화물, 바나듐 산화물, 레늄 산화물, 루테늄 산화물, 크롬 산화물, 지르코늄 산화물, 하프늄 산화물, 탄탈 산화물, 은 산화물, 텅스텐 산화물, 망간 산화물 등의 금속 산화물을 사용할 수 있다. 또한, 프탈로시아닌(약칭: H2Pc), 구리(II)프탈로시아닌(약칭: CuPc) 등의 프탈로시아닌계 화합물을 사용할 수 있다.
또한, 저분자의 유기 화합물인 4,4',4''-트리스(N,N-디페닐아미노)트리페닐아민(약칭: TDATA), 4,4',4''-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트리페닐아민(약칭: MTDATA), 4,4'-비스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: DPAB), 4,4'-비스(N-{4-[N'-(3-메틸페닐)-N'-페닐아미노]페닐}-N-페닐아미노)비페닐(약칭: DNTPD), 1,3,5-트리스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]벤젠(약칭: DPA3B), 3-[N-(9-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) 등의 방향족 아민 화합물 등을 사용할 수 있다.
또한, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 중합체 등)을 사용할 수도 있다. 예를 들어, 폴리(N-비닐카바졸)(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 들 수 있다. 또한, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(스티렌설폰산)(PEDOT/PSS), 폴리아닐린/폴리(스티렌설폰산)(PAni/PSS) 등의 산을 첨가한 고분자 화합물을 사용할 수 있다.
특히, 정공 주입층(701)으로서, 정공 수송성이 높은 유기 화합물에 억셉터성 물질을 함유시킨 복합 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 정공 수송성이 높은 물질에 억셉터성 물질을 함유시킨 복합 재료를 사용함으로써, 제 1 전극(118)으로부터의 정공 주입성을 양호하게 하고, 발광 소자의 구동 전압을 저감할 수 있다. 이들 복합 재료는 정공 수송성이 높은 물질과 억셉터성 물질을 공증착함으로써 형성할 수 있다. 상기 복합 재료를 사용하여 정공 주입층(701)을 형성함으로써, 제 1 전극(118)으로부터 EL층(120)에 정공을 용이하게 주입할 수 있게 된다.
복합 재료에 사용되는 유기 화합물로서, 방향족 아민 화합물, 카바졸 유도체, 방향족 탄화수소, 고분자 화합물(예를 들어, 올리고머, 덴드리머, 또는 중합체 등)와 같은 다양한 화합물이 사용될 수 있다. 또한, 복합 재료에 사용하는 유기 화합물은 정공 수송성이 높은 유기 화합물인 것이 바람직하다. 구체적으로는 정공 이동도가 10-6cm2/Vs 이상인 물질인 것이 바람직하다. 다만, 전자보다 정공의 수송성이 높은 물질이면 이들 이외의 물질을 사용하여도 좋다. 복합 재료에 사용할 수 있는 유기 화합물을 이하에 구체적으로 열거한다.
복합 재료에 사용할 수 있는 유기 화합물로서는, 예를 들어, TDATA, MTDATA, DPAB, DNTPD, DPA3B, PCzPCA1, PCzPCA2, PCzPCN1, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: NPB 또는 α-NPD), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1'-비페닐]-4,4'-디아민(약칭 : TPD), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트리페닐아민(약칭: BPAFLP) 등의 방향족 아민 화합물이나, 4,4'-디(N-카바졸릴)비페닐(약칭: CBP), 1,3,5-트리스[4-(N-카바졸릴)페닐]벤젠(약칭: TCPB), 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA), 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: PCzPA), 1,4-비스[4-(N-카바졸릴)페닐]-2,3,5,6-테트라페닐벤젠 등의 카바졸 유도체를 사용할 수 있다.
또한, 2-tert-부틸-9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭: t-BuDNA), 2-tert-부틸-9,10-디(1-나프틸)안트라센, 9,10-비스(3,5-디페닐페닐)안트라센(약칭: DPPA), 2-tert-부틸-9,10-비스(4-페닐페닐)안트라센(약칭: t-BuDBA), 9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭: DNA), 9,10-디페닐안트라센(약칭: DPAnth), 2-tert-부틸안트라센(약칭: t-BuAnth), 9,10-비스(4-메틸-1-나프틸)안트라센(약칭: DMNA), 9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]-2-tert-부틸안트라센, 9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]안트라센, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-디(1-나프틸)안트라센 등의 방향족 탄화수소 화합물을 사용할 수 있다.
또한, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-디(2-나프틸)안트라센, 9,9'-비안트릴, 10,10'-디페닐-9,9'-비안트릴, 10,10'-비스(2-페닐페닐)-9,9'-비안트릴, 10,10'-비스[(2,3,4,5,6-펜타페닐)페닐]-9,9'-비안트릴, 안트라센, 테트라센, 루브렌, 페릴렌, 2,5,8,11-테트라(tert-부틸)페릴렌, 펜타센, 코로넨, 4,4'-비스(2,2-디페닐비닐)비페닐(약칭: DPVBi), 9,10-비스[4-(2,2-디페닐비닐)페닐]안트라센(약칭: DPVPA) 등의 방향족 탄화수소 화합물을 사용할 수 있다.
또한, 전자 수용체로서는 7,7,8,8-테트라시아노-2,3,5,6-테트라플루오르퀴노디메탄(약칭: F4-TCNQ), 클로라닐 등의 유기 화합물이나 전이 금속 산화물을 들 수 있다. 또한, 원소 주기율표의 4족 내지 8족에 속하는 금속의 산화물을 들 수 있다. 구체적으로는, 산화바나듐, 산화니오븀, 산화탄탈, 산화크롬, 산화몰리브덴, 산화텅스텐, 산화망간, 산화레늄은 전자 수용성이 높기 때문에 바람직하다. 그 중에서도 특히 산화몰리브덴은 대기 중에서도 안정적이고 흡습성이 낮으며 취급하기 쉽기 때문에 바람직하다.
또한, 상술한 PVK, PVTPA, PTPDMA, Poly-TPD 등의 고분자 화합물과, 상술한 전자 수용체를 사용하여 복합 재료를 형성하여 정공 주입층(701)에 사용하여도 좋다.
정공 수송층(702)은 정공 수송성이 높은 물질을 함유한 층이다. 정공 수송성이 높은 물질로서는, 예를 들어 NPB, TPD, BPAFLP, 4,4'-비스[N-(9,9-디메틸플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: DFLDPBi), 4,4'-비스[N-(스피로-9,9'-비플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: BSPB) 등의 방향족 아민 화합물을 사용할 수 있다. 여기서 기술한 물질은 주로 정공 이동도가 10-6cm2/Vs 이상인 물질이다. 다만, 전자보다 정공의 수송성이 높은 물질이면 이들 이외의 물질을 사용하여도 좋다. 또한, 정공 수송성이 높은 물질을 함유한 층은 단층에 한정되지 않고 상기 물질로 이루어진 층이 2층 이상 적층된 것으로 하여도 좋다.
또한, 정공 수송층(702)에는 CBP, CzPA, PCzPA와 같은 카바졸 유도체나 t-BuDNA, DNA, DPAnth와 같은 안트라센 유도체를 사용하여도 좋다.
또한, 정공 수송층(702)에는 PVK, PVTPA, PTPDMA, Poly-TPD 등의 고분자 화합물을 사용할 수도 있다.
발광층(703)에는 형광을 발광하는 형광성 화합물이나 인광을 발광하는 인광성 화합물을 사용할 수 있다.
발광층(703)에 사용할 수 있는 형광성 화합물로서는, 예를 들어 청색계 발광 재료로서, N,N'-비스[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N,N'-디페닐스틸벤-4,4'-디아민(약칭: YGA2S), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(10-페닐-9-안트릴)트리페닐아민(약칭: YGAPA), 4-(10-페닐-9-안트릴)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트리페닐아민(약칭: PCBAPA) 등을 들 수 있다. 또한, 녹색계 발광 재료로서, N-(9,10-디페닐-2-안트릴)-N,9-디페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCAPA), N-[9,10-비스(1,1'-비페닐-2-일)-2-안트릴]-N,9-디페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCABPhA), N-(9,10-디페닐-2-안트릴)-N,N',N'-트리페닐-1,4-페닐렌디아민(약칭: 2DPAPA), N-[9,10-비스(1,1'-비페닐-2-일)-2-안트릴]-N,N',N'-트리페닐-1,4-페닐렌디아민(약칭: 2DPABPhA), N-[9,10-비스(1,1'-비페닐-2-일)]-N-[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N-페닐안트라센-2-아민(약칭: 2YGABPhA), N,N,9-트리페닐안트라센-9-아민(약칭: DPhAPhA) 등을 들 수 있다. 또한, 황색계 발광 재료로서, 루브렌, 5,12-비스(1,1'-비페닐-4-일)-6,11-디페닐테트라센(약칭: BPT) 등을 들 수 있다. 또한, 적색계 발광 재료로서는, N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)테트라센-5,11-디아민(약칭: p-mPhTD), 7,14-디페닐-N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)아세나프토[1,2-a]플루오란텐-3,10-디아민(약칭: p-mPhAFD) 등을 들 수 있다.
또한, 발광층(703)에 사용할 수 있는 인광성 화합물로서는, 예를 들어 청색계 발광 재료로서, 비스[2-(4',6'-디플루오로페닐)피리디나토-N,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)) 등을 들 수 있다. 또한, 녹색계 발광 재료로서, 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(1,2-디페닐-1H-벤즈이미다졸라토)이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(pbi)2(acac)), 비스(벤조[h]퀴놀리나토)이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(bzq)2(acac)), 트리스(벤조[h]퀴놀리나토)이리듐(III)(약칭: Ir(bzq)3) 등을 들 수 있다. 또한, 황색계 발광 재료로서, 비스(2, 4-디페닐-1, 3-옥사졸라토-N, C2')이리듐(III) 아세틸아세토네이트(약칭: Ir(dpo)2(acac)), 비스[2-(4'-퍼플루오로페닐페닐)피리디나토]이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(p-PF-ph)2(acac)), 비스(2-페닐벤조티아졸라토-N, C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(bt)2(acac)), (아세틸아세토나토)비스[2, 3-비스(4-플루오로페닐)-5-메틸피라지나토]이리듐(III)(약칭: Ir(Fdppr-Me)2(acac)), (아세텔아세토나토)비스[2-(4-메톡시페닐)-3, 5-디메틸피라지나토]이리듐(III)(약칭: Ir(dmmoppr)2(acac)) 등을 들 수 있다. 또한, 주황색계 발광 재료로서, 트리스(2-페닐퀴놀리나토-N,C2')이리듐(III)(약칭: Ir(pq)3), 비스(2-페닐퀴놀리나토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(pq)2(acac)), (아세틸아세토나토)비스(3,5-디메틸-2-페닐피라지나토)이리듐(III)(약칭: Ir(mppr-Me)2(acac)), (아세틸아세토나토)비스(5-이소프로필-3-메틸-2-페닐피라지나토)이리듐(III)(약칭: Ir(mppr-iPr)2(acac)) 등을 들 수 있다. 또한, 적색계 발광 재료로서, 비스[2-(2'-벤조[4,5-α-티에닐)피리디나토-N,C3 ']이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(btp)2(acac)), 비스(1-페닐이소퀴놀리나토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(piq)2(acac)), (아세틸아세토나토)비스[2,3-비스(4-플루오르페닐)퀴녹살리나토]이리듐(III)(약칭: Ir(Fdpq)2(acac)), (아세틸아세토나토)비스(2,3,5-트리페닐피라지나토)이리듐(III)(약칭: Ir(tppr)2(acac)), (디피바로일메타나토)비스(2,3,5-트리페닐피라지나토)이리듐(III)(약칭: Ir(tppr)2(dpm)), 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르핀백금(II)(약칭: PtOEP) 등 유기 금속 착체를 들 수 있다. 또한, 트리스(아세틸아세토나토)(모노페난트롤린)테르븀(III)(약칭: Tb(acac)3(Phen)), 트리스(1,3-디페닐-1,3-프로판디오나토)(모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: Eu(DBM)3(Phen)), 트리스[1-(2-테노일)-3,3,3-트리플루오로아세토나토](모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: Eu(TTA)3(Phen)) 등의 희토류 금속 착체는 희토류 금속 이온으로부터의 발광(다른 다중도 간의 전자 전이(electron transition))이기 때문에, 인광성 화합물로서 사용할 수 있다.
또한, 발광층(703)으로서는 상술한 발광성 유기 화합물(게스트 재료)을 다른 물질(호스트 재료)에 분산시킨 구성으로 하여도 좋다. 호스트 재료로서는 다양한 물질을 사용할 수 있지만, 발광성 물질보다 최저 비점유 분자궤도 준위(LUMO 준위)가 높고, 최고 점유 분자궤도 준위(HOMO 준위)가 낮은 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
호스트 재료로서는, 구체적으로, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(III)(약칭: Alq), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀라토)알루미늄(III)(약칭: Almq3), 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨(II)(약칭: BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)(4-페닐페놀라토)알루미늄(III)(약칭: BAlq), 비스(8-퀴놀리놀라토)아연(II)(약칭: Znq), 비스[2-(2-벤조옥사졸일)페놀라토]아연(II)(약칭: ZnPBO), 비스[2-(2-벤조티아졸일)페놀라토]아연(II)(약칭: ZnBTZ) 등의 금속 착체, 2-(4-비페닐일)-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-비페닐일)-4-페닐-5-(4-tert-부틸페닐)-1,2,4-트리아졸(약칭: TAZ), 2,2',2''-(1,3,5-벤젠트리일)트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸)(약칭: TPBI), 바소페난트롤린(약칭: BPhen), 바소큐프로인(약칭: BCP) 등의 복소환 화합물이나, CzPA, DNA, DPPA, t-BuDNA, DPAnth, 3,6-디페닐-9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: DPCzPA), 9,9'-비안트릴(약칭: BANT), 9,9'-(스틸벤-3,3'-디일)디페난트렌(약칭: DPNS), 9,9'-(스틸벤-4,4'-디일)디페난트렌(약칭: DPNS2), 3,3',3''-(벤젠-1,3,5-트리일)트리피렌(약칭: TPB3), 6,12-디메톡시-5,11-디페닐크리센 등의 축합 방향족 화합물, N,N-디페닐-9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: CzA1PA), 4-(10-페닐-9-안트릴)트리페닐아민(약칭: DPhPA), N,9-디페닐-N-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCAPA), N,9-디페닐-N-{4-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]페닐}-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCAPBA), 2PCAPA, NPB(또는 α-NPD), TPD, DFLDPBi, BSPB 등의 방향족 아민 화합물 등을 사용할 수 있다.
또한, 호스트 재료는 복수 종류 사용할 수 있다. 예를 들어, 결정화를 억제하기 위해서 루브렌 등의 결정화를 억제하는 물질을 추가적으로 첨가하여도 좋다. 또한, 게스트 재료에 에너지를 더 효율적으로 이동시키기 위해서 NPB 또는 Alq 등을 추가적으로 첨가하여도 좋다.
게스트 재료를 호스트 재료에 분산시킨 구성으로 함으로써, 발광층(703)의 결정화를 억제할 수 있다. 또한, 게스트 재료가 고농도인 것에 기인한 농도 소광(消光)을 억제할 수 있다.
또한, 발광층(703)으로서 고분자 화합물을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 청색계 발광 재료로서, 폴리(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)(약칭: PFO), 폴리[(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)-co-(2,5-디메톡시벤젠-1,4-디일)](약칭: PF-DMOP), 폴리{(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)-co-[N,N'-디-(p-부틸페닐)-1,4-디아미노벤젠]}(약칭: TAB-PFH) 등을 들 수 있다. 또한, 녹색계 발광 재료로서, 폴리(p-페닐렌비닐렌)(약칭: PPV), 폴리[(9,9-디헥실플루오렌-2,7-디일)-alt-co-(벤조[2,1,3]티아디아졸-4,7-디일)](약칭: PFBT), 폴리[(9,9-디옥틸-2,7-디비닐렌플루오렌)-alt-co-(2-메톡시-5-(2-에틸헥실옥시)-1,4-페닐렌)] 등을 들 수 있다. 또한, 주황색 내지 적색계 발광 재료로서, 폴리[2-메톡시-5-(2'-에틸헥속시)-1,4-페닐렌비닐렌](약칭: MEH-PPV), 폴리(3-부틸티오펜-2,5-디일)(약칭: R4-PAT), 폴리{[9,9-디헥실-2,7-비스(1-시아노비닐렌)플루오레닐렌]-alt-co-[2,5-비스(N,N'-디페닐아미노)-1,4-페닐렌]}, 폴리{[2-메톡시-5-(2-에틸헥실옥시)-1,4-비스(1-시아노비닐렌페닐렌)]-alt-co-[2,5-비스(N,N'-디페닐아미노)-1,4-페닐렌]}(약칭: CN-PPV-DPD) 등을 들 수 있다.
또한, 복수의 발광층을 제공하고, 각 층의 발광색을 상이하게 함으로써, 발광 소자 전체로부터 원하는 색의 발광을 얻을 수 있다. 예를 들어, 발광층을 2개 갖는 발광 소자에서 제 1 발광층의 발광색과 제 2 발광층의 발광색을 보색의 관계가 되도록 함으로써, 발광 소자 전체로부터 백색을 발광하는 발광 소자를 얻을 수도 있다. 또한, 3개 이상의 발광층을 갖는 발광 소자의 경우에도 마찬가지이다.
전자 수송층(704)은 전자 수송성이 높은 물질을 함유한 층이다. 전자 수송성이 높은 물질로서 예를 들어, Alq, Almq3, BeBq2, BAlq 등 퀴놀린 골격 또는 벤조퀴놀린 골격을 갖는 금속 착체 등을 들 수 있다. 또한, 이 이외에 ZnPBO, ZnBTZ 등의 옥사졸계, 티아졸계 배위자를 갖는 금속 착체 등도 사용할 수 있다. 또한, 금속 착체 이외에도 PBD, OXD-7, TAZ, BPhen, BCP 등도 사용할 수 있다. 여기에 든 물질은 주로 전자 이동도가 10-6cm2/Vs 이상인 물질이다. 또한, 전자 수송층은 단층뿐만 아니라, 상기 물질로 이루어지는 층이 2층 이상 적층된 것으로 하여도 좋다.
전자 주입층(705)은 전자 주입성이 높은 물질을 함유한 층이다. 전자 주입층(705)에는 리튬, 세슘, 칼슘, 불화리튬, 불화세슘, 불화칼슘, 리튬 산화물 등 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 이들의 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 불화에르븀과 같은 희토류 금속 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 상술한 전자 수송층(704)을 구성하는 물질도 사용할 수 있다.
또한, 상술한 정공 주입층(701), 정공 수송층(702), 발광층(703), 전자 수송층(704), 전자 주입층(705)은 각각 증착법(진공 증착법을 포함함), 잉크젯법, 도포법 등의 방법으로 형성할 수 있다.
도 6(B)에 도시한 전하 발생층(709)은 상술한 복합 재료로 형성할 수 있다. 또한, 전하 발생층(709)은 복합 재료로 이루어진 층과 그 이외의 재료로 이루어진 층의 적층 구조라도 좋다. 이 경우에 복합 재료 이외의 재료로 이루어진 층으로서는 전자 공여성 물질과 전자 수송성이 높은 물질을 함유한 층이나, 투명 도전막으로 이루어진 층 등을 사용할 수 있다.
도 6(C)에 도시한 복합 재료층(708)은 상술한 정공 수송성이 높은 유기 화합물에 억셉터성 물질을 함유시킨 복합 재료를 사용할 수 있다.
전자 주입 버퍼층(706)에는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 및 이들의 화합물(알칼리 금속 화합물(산화리튬 등의 산화물, 할로겐화물, 탄산리튬이나 탄산세슘 등의 탄산염을 포함함), 알칼리 토금속 화합물(산화물, 할로겐화물, 탄산염을 포함함), 또는 희토류 금속의 화합물(산화물, 할로겐화물, 탄산염을 포함함) 등의 전자 주입성이 높은 물질을 사용할 수 있다.
또한, 전자 주입 버퍼층(706)이 전자 수송성이 높은 물질과 도너성 물질을 포함하여 형성되는 경우에는, 전자 수송성이 높은 물질에 대해 질량비가 0.001 이상 0.1 이하가 되도록 도너성 물질을 첨가하는 것이 바람직하다. 또한, 도너성 재료로서는, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 및 이들의 화합물(알칼리 금속 화합물(산화리튬 등의 산화물, 할로겐화물, 탄산리튬이나 탄산세슘 등의 탄산염을 포함함), 알칼리 토금속 화합물(산화물, 할로겐화물, 탄산염을 포함함), 또는 희토류 금속의 화합물(산화물, 할로겐화물, 탄산염을 포함함)) 외에, 테트라티아나프타센(약칭: TTN), 니켈로센, 데카메틸니켈로센 등의 유기 화합물을 사용할 수도 있다. 또한, 전자 수송성이 높은 물질로서는, 이미 설명한 전자 수송층(704)의 재료와 같은 재료를 사용하여 형성할 수 있다.
전자 릴레이층(707)은 전자 수송성이 높은 물질을 함유하고, 상기 전자 수송성이 높은 물질의 LUMO 준위가 복합 재료층(708)에 함유되는 억셉터성 물질의 LUMO 준위와 전자 수송층(704)에 함유되는 전자 수송성이 높은 물질의 LUMO 준위 사이에 위치하도록 형성한다. 또한, 전자 릴레이층(707)이 도너성 물질을 함유하는 경우에는 상기 도너성 물질의 도너 준위도 복합 재료층(708)에 함유되는 억셉터성 물질의 LUMO 준위와, 전자 수송층(704)에 함유되는 전자 수송성이 높은 물질의 LUMO 준위 사이에 위치하도록 한다. 구체적인 에너지 준위의 값으로서는 전자 릴레이층(707)에 함유되는 전자 수송성이 높은 물질의 LUMO 준위는 -5.0eV 이상, 바람직하게는 -5.0eV 이상 -3.0eV 이하로 하면 좋다.
전자 릴레이층(707)에 함유되는 전자 수송성이 높은 물질로서는 프탈로시아닌계 재료 또는 금속-산소 결합과 방향족 배위자를 갖는 금속 착체를 사용하는 것이 바람직하다.
전자 릴레이층(707)에 포함되는 프탈로시아닌계 재료로서는, 구체적으로는 CuPc, SnPc(Phthalocyanine tin(II) complex), ZnPc(Phthalocyanine zinc complex), CoPc(Cobalt(II)phthalocyanine, β-form), FePc(Phthalocyanine Iron), 및 PhO-VOPc(Vanadyl 2,9,16,23-tetraphenoxy-29H,31H-phthalocyanine) 중 어느 것을 사용하는 것이 바람직하다.
전자 릴레이층(707)에 포함되는 금속-산소 결합과 방향족 배위자를 갖는 금속 착체로서는 금속-산소의 이중 결합을 갖는 금속 착체를 사용하는 것이 바람직하다. 금속-산소의 이중 결합은 억셉터성(전자를 수용하기 쉬운 성질)을 갖기 때문에, 전자의 이동(주고 받음)이 더 용이하게 된다. 또한, 금속-산소의 이중 결합을 갖는 금속 착체는 안정적이라고 생각된다. 따라서, 금속-산소의 이중 결합을 갖는 금속 착체를 사용함으로써 발광 소자를 저전압으로 더 안정적으로 구동할 수 있다.
금속-산소 결합과 방향족 배위자를 갖는 금속 착체로서는 프탈로시아닌계 재료가 바람직하다. 구체적으로는 VOPc(Vanadyl phthalocyanine), SnOPc(Phthalocyanine tin(Ⅳ) oxide complex), 및 TiOPc(Phthalocyanine titanium oxide complex) 중 어느 것을 사용하면, 분자 구조적으로 금속-산소의 이중 결합이 다른 분자에 작용하기 쉽고 억셉터성이 높기 때문에 바람직하다.
또한, 상술한 프탈로시아닌계 재료로서는 페녹시기를 갖는 것이 바람직하다. 구체적으로는 PhO-VOPc 등 페녹시기를 갖는 프탈로시아닌 유도체가 바람직하다. 페녹시기를 갖는 프탈로시아닌 유도체는 용매에 용해할 수 있다. 그래서, 발광 소자를 형성하는 데 취급하기 쉽다는 이점을 갖는다. 또한, 용매에 용해할 수 있으므로 막 형성에 사용하는 장치의 유지보수(maintenance)가 용이해진다는 이점을 갖는다.
전자 릴레이층(707)은 도너성 물질을 추가적으로 함유하여도 좋다. 도너성 물질로서는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 및 이들의 화합물(알칼리 금속 화합물(산화리튬 등의 산화물, 할로겐화물, 탄산리튬이나 탄산세슘 등의 탄산염을 포함함), 알칼리 토금속 화합물(산화물, 할로겐화물, 탄산염을 포함함), 또는 희토류 금속 화합물(산화물, 할로겐화물, 탄산염을 포함함)) 외에, 테트라티아나프타센(약칭: TTN), 니켈로센, 데카메틸니켈로센 등의 유기 화합물을 사용할 수 있다. 전자 릴레이층(707)에 상기 도너성 물질을 함유시킴으로써, 전자가 이동하기 쉬워져서 발광 소자를 더 낮은 전압으로 구동할 수 있게 된다.
전자 릴레이층(707)에 도너성 물질을 함유시키는 경우, 전자 수송성이 높은 물질로서는 상술한 재료 외, 복합 재료층(708)에 함유되는 억셉터성 물질의 억셉터 준위보다 높은 LUMO 준위를 갖는 물질을 사용할 수 있다. 구체적인 에너지 준위로서는 -5.0eV 이상, 바람직하게는 -5.0eV 이상 -3.0eV 이하의 범위에서 LUMO 준위를 갖는 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 물질로서는, 예를 들어 페릴렌 유도체나 함질소 축합 방향족 화합물 등을 들 수 있다. 또한, 함질소 축합 방향족 화합물은 안정적이기 때문에, 전자 릴레이층(707)을 형성하는 데 사용되는 재료로서 바람직한 재료이다.
페릴렌 유도체의 구체적인 예로서는 3,4,9,10-페릴렌테트라카르복실릭 디안하이드라이드(약칭: PTCDA), 3,4,9,10-페릴렌테트라카르복실릭비스벤조이미다졸(약칭: PTCBI), N,N'-디옥틸-3,4,9,10-페릴렌테트라카르복실산디이미드(약칭: PTCDI-C8H), N,N'-디헥실-3,4,9,10-페릴렌테트라카르복실산디이미드(약칭: Hex PTC) 등을 들 수 있다.
또한, 함질소 축합 방향족 화합물의 구체적인 예로서는, 피라지노[2,3-f][1,10]페난트롤린-2,3-디카르보니트릴(약칭: PPDN), 2,3,6,7,10,11-헥사시아노-1,4,5,8,9,12-헥사아자트리페닐렌(약칭: HAT(CN)6), 2,3-디페닐피리도[2,3-b]피라진(약칭: 2PYPR), 2,3-비스(4-플루오로페닐)피리도[2,3-b]피라진(약칭: F2PYPR) 등을 들 수 있다.
그 외에도, 7,7,8,8-테트라시아노퀴노디메탄(약칭: TCNQ), 1,4,5,8-나프탈렌테트라카르복실릭 디안하이드라이드(약칭: NTCDA), 퍼플루오로펜타센, 구리 헥사데카플루오로프탈로시아닌(약칭: F16CuPc), N,N'-비스(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-펜타데카플루오로옥틸)-1,4,5,8-나프탈렌테트라카르복실산디이미드(약칭: NTCDI-C8F), 3',4'-디부틸-5,5"-비스(디시아노메틸렌)-5,5"-디하이드로-2,2':5',2"-테르티오펜)(약칭: DCMT), 메타노풀러린(예를 들어, [6,6]-페닐C61부티르산메틸에스테르) 등을 사용할 수 있다.
또한, 전자 릴레이층(707)에 도너성 물질을 함유시키는 경우, 전자 수송성이 높은 물질과 도너성 물질의 공증착 등의 방법으로 전자 릴레이층(707)을 형성하면 좋다.
상술한 바와 같이 하여 본 실시형태의 EL층을 제작할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 자유롭게 조합할 수 있다.
(실시형태 5)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 사용해서 완성시킨 다양한 전자 기기 및 조명 기구의 일례에 대해, 도 7(A) 내지 도 8을 사용하여 설명한다.
발광 장치를 적용한 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, 휴대 전화 장치라고도 함), 휴대형 게임기, 휴대 정보 단말, 음향 재생 장치, 파친코(pachinko)기 등의 대형 게임기 등을 들 수 있다. 이들 전자 기기 및 조명 기구의 구체적인 예를 도 7(A) 내지 도 7(E)에 도시하였다.
도 7(A)는 텔레비전 장치의 일례를 도시한 것이다. 텔레비전 장치(7100)는 하우징(7101)에 표시부(7103)가 내장되어 있다. 표시부(7103)에 의해 영상을 표시할 수 있으며 발광 장치를 표시부(7103)에 사용할 수 있다. 또한, 여기서는 스탠드(7105)에 의해 하우징(7101)을 지탱한 구성을 제시한다.
텔레비전 장치(7100)는 하우징(7101)이 구비하는 조작 스위치나 별도로 제공된 리모트 컨트롤러(7110)에 의해 조작할 수 있다. 리모트 컨트롤러(7110)가 구비하는 조작 키(7109)를 이용하여 채널이나 음량을 조작할 수 있어, 표시부(7103)에 표시되는 영상을 조작할 수 있다. 또한, 리모트 컨트롤러(7110)에 상기 리모트 컨트롤러(7110)에서 출력하는 정보를 표시하는 표시부(7107)를 설치하는 구성으로 하여도 좋다.
또한, 텔레비전 장치(7100)는 수신기나 모뎀 등을 구비한 구성으로 한다. 수신기에 의해 일반적인 텔레비전 방송을 수신할 수 있으며, 추가로 모뎀을 통하여 유선 또는 무선에 의한 통신 네트워크에 접속함으로써, 일방향(송신자로부터 수신자) 또는 쌍방향(송신자와 수신자간 또는 수신자들간 등)의 정보 통신을 할 수도 있다.
도 7(B)는 컴퓨터이며, 본체(7201), 하우징(7202), 표시부(7203), 키보드(7204), 외부 접속 포트(7205), 포인팅 디바이스(7206) 등을 포함한다. 또한, 컴퓨터는 발광 장치가 상기 컴퓨터의 표시부(7203)에 사용됨으로써 제작된다.
도 7(C)는 휴대형 게임기이며, 하우징(7301)과 하우징(7302)의 2개의 하우징으로 구성되어 있고, 연결부(7303)에 의해 개폐(開閉) 동작을 할 수 있도록 연결되어 있다. 하우징(7301)에는 표시부(7304)가 내장되어 있고, 하우징(7302)에는 표시부(7305)가 내장되어 있다. 또한, 도 7(C)에 도시된 휴대형 게임기는 상술한 것 이외에 스피커부(7306), 기록 매체 삽입부(7307), LED 램프(7308), 입력 수단(조작 키(7309), 접속 단자(7310), 센서(7311)(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 빛, 액, 자기, 온도, 화학물질, 음성, 시간, 경도(硬度), 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경도(傾度), 진동, 냄새 또는 적외선을 측정하는 기능을 포함하는 것), 마이크로폰(7312)) 등을 구비한다. 물론, 휴대형 게임기의 구성은 상기한 것에 한정되지 않고, 적어도 표시부(7304) 및 표시부(7305)의 양쪽, 또는 한쪽에 발광 장치가 사용되면 좋고, 그 외의 부속 설비가 적절히 제공된 구성으로 할 수 있다. 도 7(C)에 도시된 휴대형 게임기는 기록 매체에 기록되어 있는 프로그램 또는 데이터를 판독하여 표시부에 표시하는 기능이나, 다른 휴대형 게임기와 무선 통신을 수행하여 정보를 공유하는 기능을 갖는다. 다만 도 7(C)에 도시된 휴대형 게임기가 갖는 기능은 이것에 한정되지 않고 다양한 기능을 가질 수 있다.
도 7(D)는 휴대 전화기의 일례를 도시한 것이다. 휴대 전화기(7400)는 하우징(7401)에 내장된 표시부(7402) 외에, 조작 버튼(7403), 외부 접속 포트(7404), 스피커(7405), 마이크로폰(7406) 등을 구비한다. 또한, 휴대 전화기(7400)는 발광 장치를 표시부(7402)에 사용함으로써 제작된다.
도 7(D)에 도시한 휴대 전화기(7400)는 표시부(7402)에 손가락 등으로 터치함으로써 정보를 입력할 수 있다. 또한, 전화를 걸거나 메일을 작성하는 등의 조작은 표시부(7402)에 손가락 등으로 터치함으로써 수행할 수 있다.
표시부(7402)의 화면은 주로 3가지 모드가 있다. 제 1 모드는 화상 표시가 주된 표시 모드이고, 제 2 모드는 문자 등의 정보의 입력이 주된 입력 모드이다. 제 3 모드는 표시 모드와 입력 모드의 2개의 모드가 혼합한 표시+입력 모드이다.
예를 들어, 전화를 걸거나 메일을 작성하는 경우에는 표시부(7402)를 문자 입력이 주된 문자 입력 모드로 하여 화면에 표시시킨 문자의 입력 조작을 수행하면 좋다. 이 경우에 표시부(7402)의 화면의 대부분에 키보드 또는 번호 버튼을 표시시키는 것이 바람직하다.
또한, 휴대 전화기(7400) 내부에 자이로(gyroscope), 가속도 센서 등의 기울기를 검출하는 센서를 갖는 검출 장치를 제공함으로써, 휴대 전화기(7400)의 방향(세로인지 가로인지)을 판단하여 표시부(7402)의 화면 표시를 자동적으로 전환하도록 할 수 있다.
또한, 화면 모드는 표시부(7402)에 터치하거나 또는 하우징(7401)의 조작 버튼(7403)을 조작함으로써 전환된다. 또한, 표시부(7402)에 표시되는 화상의 종류에 따라 전환하도록 할 수도 있다. 예를 들어, 표시부에 표시하는 화상 신호가 동영상 데이터라면 표시 모드, 텍스트 데이터라면 입력 모드로 전환한다.
또한, 입력 모드에서 표시부(7402)의 광센서로 검출되는 신호를 검지하고, 표시부(7402)의 터치 조작에 의한 입력이 일정 기간 없는 경우에는, 화면의 모드를 입력 모드로부터 표시 모드로 전환하도록 제어하여도 좋다.
표시부(7402)는 이미지 센서로서 기능시킬 수도 있다. 예를 들어, 표시부(7402)에 손바닥이나 손가락으로 터치하여 장문(掌紋)이나 지문 등을 촬상(撮像)함으로써 본인 인증을 수행할 수 있다. 또한, 표시부에 근적외광을 발광하는 백라이트 또는 근적외광을 발광하는 센싱용 광원을 사용하면, 손가락 정맥, 손바닥 정맥 등을 촬상할 수도 있다.
도 7(E)는 탁상 조명 기구이며 조명부(7501), 갓(7502), 가변 암(arm)(7503), 지주(7504), 받침대(7505), 전원 스위치(7506)를 포함한다. 또한, 탁상 조명 기구는 발광 장치를 조명부(7501)에 사용함으로써 제작된다. 또한, 조명 기구에는 천정 고정형 조명 기구 또는 벽걸이형 조명 기구 등도 포함된다.
도 8은 발광 장치를 실내의 조명 장치(811)로서 사용한 예를 도시한 것이다. 상기 발광 장치는 대면적화도 가능하기 때문에, 대면적의 조명 장치로서 사용할 수 있다. 그 이외에 롤 형태의 조명 장치(812)로서 사용할 수도 있다. 또한, 도 8에 도시한 바와 같이 실내의 조명 장치(811)를 구비한 방에서, 도 7(E)에서 설명한 탁상 조명 기구(813)를 병용하여도 좋다.
상술한 바와 같이 발광 장치를 적용하여 전자 기기나 조명 기구를 얻을 수 있다. 상기 발광 장치의 적용 범위는 극히 넓고, 모든 분야의 전자 기기에 적용할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 제시된 구성은 다른 실시형태에 제시된 구성과 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
(실시예 1)
본 실시예에서는 본 발명의 일 형태를 적용한 화상 표시 장치에 대해서 도 10 내지 도 12를 사용하여 설명한다. 또한, 본 실시예의 화상 표시 장치의 격벽의 상면 형상과 발광 유닛의 위치 관계는 도 1(A)에 도시한 구성에 상당한다.
<본 실시예의 화상 표시 장치의 제작 방법>
우선 기판 가열 처리로서 650℃로 유리 기판(200)(ASAHI GLASS CO., LTD. 제조, 상품명 AN100)을 가열하였다.
다음에 유리 기판(200) 위에 하지층(204)을 형성하였다. 하지층(204)은 CVD법을 이용하여 형성된 100nm 두께의 질화실리콘막과 150nm 두께의 산화질화실리콘막을 적층한 다층막으로 이루어진다.
다음에 하지층(204) 위에 게이트 전극(206)을 형성하였다. 게이트 전극(206)은 스퍼터링법을 이용하여 형성된 30nm 두께의 질화탄탈막과 200nm 두께의 구리막과 30nm 두께의 텅스텐막을 적층한 다층막으로 이루어진다.
다음에 게이트 전극(206) 위에 게이트 절연층(208)을 형성하였다. 게이트 절연층(208)은 CVD법을 이용하여 형성된 50nm 두께의 질화실리콘막과 270nm 두께의 산화질화실리콘막을 적층한 다층막으로 이루어진다.
그리고 게이트 절연층(208) 위에 반도체층(210)을 형성하였다. 반도체층(210)으로서는 스퍼터링법을 이용하여 형성된 35nm 두께의 In-Ga-Zn계 산화물막을 사용하였다. In-Ga-Zn계 산화물막은 원자비가 In: Ga: Zn＝1: 1: 1인 In-Ga-Zn계 산화물 타깃을 사용하여 형성하였다. 막 형성 조건은 산소 및 아르곤 분위기하(산소 유량 비율 50%), 압력 0.6Pa, 전원 전력 5kW, 기판 온도 200℃로 하였다.
반도체층(210) 형성후, 질소 분위기하에서 450℃로 1시간 동안 열처리하고 그 다음에 질소 및 산소 분위기하(산소 유량 비율 50%)에서 450℃로 1시간 동안 열처리하였다.
다음에 소스 전극(212a) 및 드레인 전극(212b)을 형성하였다. 소스 전극(212a) 및 드레인 전극(212b)은 스퍼터링법을 이용하여 형성된 50nm 두께의 텅스텐막과 400nm 두께의 아루미늄막과 100nm 두께의 티타늄막을 적층한 다층막으로 이루어진다.
소스 전극(212a) 및 드레인 전극(212b) 형성후, 산소 분위기하에서 300℃로 1시간 동안 열처리하였다.
다음에 스퍼터링법을 이용하여 형성된 400nm 두께의 산화실리콘막과 CVD법을 이용하여 형성된 200nm 두께의 질화산화실리콘막을 적층한 다층막으로 이루어진 제 1 층간 절연층(213)을 형성하고, 산소 분위기하에서 300℃로 1시간 동안 열처리하였다.
그리고 스핀 코터를 이용하여 형성된 1.5μm 두께의 폴리이미드막으로 이루어진 제 2 층간 절연층(214)을 형성하고, 산소 분위기하에서 300℃로 1시간 동안 열처리하였다.
다음에 제 2 층간 절연층(214) 위에 도전층(215)을 형성하였다. 도전층(215)은 스퍼터링법을 이용하여 형성된 100nm 두께의 티타늄막과 400nm 두께의 알루미늄막과 100nm 두께의 티타늄막을 적층한 다층막으로 이루어진다.
이 후 스핀 코터를 이용하여 형성된 1.5μm 두께의 폴리이미드막으로 이루어진 제 3 층간 절연막(216)을 형성하고, 산소 분위기하에서 270℃로 1시간 동안 열처리하였다.
그리고 제 3 층간 절연막(216) 위에 발광 소자의 제 1 전극(218)을 형성하였다. 제 1 전극(218)은 50nm 두께의 티타늄막과 200nm 두께의 알루미늄막과 8nm 두께의 티타늄막을 적층한 다층막으로 이루어진다.
발광 소자는 제 1 전극(218) 위에 실리콘을 함유한 인듐주석산화물(ITSO)로 이루어진 마이크로 캐비티 구조(도시하지 않았음)를 구비한다. 본 실시예의 화상 표시 장치는 적색 화소(R), 녹색 화소(G), 및 청색 화소(B)의 3색의 화소를 구비한다. 여기서 적색 화소(R)에는 80nm 두께의 ITSO막, 녹색 화소(G)에는 40nm 두께의 ITSO막을 형성하였다. 또한, 청색 화소(B)에는 ITSO막을 형성하지 않았다(즉 청색 화소에서의 ITSO막의 두께는 0nm).
다음에 제 1 전극(218)의 단부를 덮는 절연층(224)을 형성하였다. 절연층(224)으로서는 스핀 코터를 이용하여 1.5μm 두께의 폴리이미드막을 형성하였다. 이 후 산소 분위기하에서 250℃로 1시간 동안 열처리하였다. 절연층(224)의 폭은 12μm로 하였다(도 11(A)의 폭 L1 참조).
다음에 절연층(224) 위에 감광성 폴리이미드 수지로 이루어진 격벽(250)을 형성하였다. 격벽(250)의 폭은 5μm(도 11(A)의 폭 L2 참조), 길이는 70μm, 높이(두께)는 1.5μm로 하였다.
이 시점에서의 본 실시예의 화상 표시 장치의 단면도의 일례를 도 10에 도시하였다.
또한, 이 시점에서의 본 실시예의 화상 표시 장치의 주사형 투과 전자 현미경(STEM: Scanning Transmission Electron Microscopy)에 의한 단면 사진을 도 11(A)에 나타냈다.
그리고 증착법에 의해 EL층(220)을 형성하였다. EL층(220)의 구성을 도 12에 도시하였다. 또한, 본 실시예에서 사용한 재료의 구조식을 이하에 나타낸다.
Figure 112012050472195-pat00001
EL층(220)을 형성하기 위한 전(前)처리로서는 기판 표면을 세정후, 감압하에서 150℃로 1시간 동안 건조 처리를 수행하였다.
우선, 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: PCzPA) 및 산화몰리브덴(VI)을 공증착함으로써 제 1 정공 주입층(301a)을 형성하였다. 제 1 정공 주입층(301a)의 두께가 10nm가 되고 PCzPA와 산화몰리브덴의 비율이 질량비로 2: 1(＝PCzPA: 산화몰리브덴)이 되도록 조절하였다. 또한, 공증착법이란 하나의 처리실 내에서 복수의 증발원으로부터 동시에 증착하는 증착법이다.
다음에 제 1 정공 주입층(301a) 위에 두께가 20nm가 되도록 PCzPA의 막을 형성하여 제 1 정공 수송층(302a)을 형성하였다.
다음에, 제 1 정공 수송층(302a) 위에 9-[4-(10-페닐―9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA)과 N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-피렌-1,6-디아민(약칭: 1,6mMemFLPAPrn)을 공증착함으로써 청색 발광층(303a)을 형성하였다. 청색 발광층(303a)의 두께가 30nm가 되고 CzPA와 1,6mMemFLPAPrn의 비율이 질량비로 9: 1(＝ CzPA: 1,6mMemFLPAPrn)이 되도록 조절하였다.
다음에 청색 발광층(303a) 위에 두께가 10nm가 되도록 CzPA의 막을 형성하고 두께가 10nm가 되도록 바소페난트롤린(약칭：BPhen)의 막을 형성함으로써 제 1 전자 수송층(304a)을 형성하였다.
다음에 제 1 전자 수송층(304a) 위에 두께가 0.2nm가 되도록 리튬(Li)을 증착하고, 두께가 2nm가 되도록 구리프탈로시아닌(약칭: CuPc)을 증착함으로써 중간층(305)을 형성하였다.
다음에 중간층(305) 위에 PCzPA와 산화몰리브덴(VI)을 공증착함으로써 제 2 정공 주입층(301b)을 형성하였다. 제 2 정공 주입층(301b)의 두께가 10nm가 되고 PCzPA와 산화몰리브덴의 비율이 질량비로 2: 1(＝PCzPA: 산화몰리브덴)이 되도록 조절하였다.
다음에 제 2 정공 주입층(301b) 위에 두께가 20nm가 되도록 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트리페닐아민(약칭: BPAFLP)의 막을 형성함으로써 제 2 정공 수송층(302b)을 형성하였다.
다음에 제 2 정공 수송층(302b) 위에 2-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]디벤조[f,h]퀴녹살린(약칭 : 2mDBTPDBq-II), 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트리페닐아민(약칭: PCBA1BP), 및 (아세틸아세토나토)비스(6-tert-부틸-4-페닐피리미디나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tBuppm)2(acac)])를 공증착함으로써, 녹색 발광층(303b)을 형성하였다. 여기서 2mDBTPDBq-II, PCBA1BP, 및 [Ir(tBuppm)2(acac)]의 질량비는 0.74: 0.18: 0.08(＝2mDBTPDBq-II: PCBA1BP: [Ir(tBuppm)2(acac)])이 되도록 조절하였다. 또한, 녹색 발광층(303b)의 두께는 20nm로 하였다.
또한, 녹색 발광층(303b) 위에 2mDBTPDBq-II와 (디피발로일메타나토)비스(2,3,5-트리페닐피라지나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tppr)2(dpm)])을 공증착함으로써 적색 발광층(303c)을 형성하였다. 여기서 2mDBTPDBq-II와 [Ir(tppr)2(dpm)]의 중량비가 0.94: 0.06(＝2mDBTPDBq-II: [Ir(tppr)2(dpm)])이 되도록 조절하였다. 또한, 적색 발광층(303c)의 두께는 20nm로 하였다.
다음에 적색 발광층(303c) 위에 두께가 15nm가 되도록 2mDBTPDBq-II의 막을 형성하고 두께가 20nm가 되도록 BPhen의 막을 형성함으로써 제 2 전자 수송층(304b)을 형성하였다.
다음에 제 2 전자 수송층(304b) 위에 두께가 1nm가 되도록 불화리튬(LiF)을 증착함으로써 전자 주입층(306)을 형성하였다.
그리고 마그네슘(Mg)과 은(Ag)을 공증착하여 두께가 15nm가 되도록 막을 형성하고 두께가 70nm가 되도록 ITO막을 형성함으로써 제 2 전극(222)을 형성하였다. Mg와 Ag의 비율은 질량비로 1: 10(＝Mg: Ag)이 되도록 조절하였다.
상술한 바와 같이 하여 발광 소자를 형성하였다. 또한, 상술한 바와 같이 각 화소가 구비하는 EL층(220)은 동일한 구성이지만, 마이크로 캐비티 구조에 의해 적색 화소의 발광 소자는 적색광을 발광하고, 녹색 화소의 발광 소자는 녹색광을 발광하고, 청색 화소의 발광 소자는 청색광을 발광한다.
또한, 대향 기판인, 컬러 필터가 제공된 유리 기판(ASAHI GLASS CO., LTD. 제조, 상품명 AN100)에 씰재로서 자와광 경화수지(Nagase ChemteX Co., Ltd 제조 XNR5516Z)를 도포하였다.
그리고 유리 기판(200)과, 컬러 필터가 제공된 유리 기판을 접합하였다. 접합은 100Pa 내지 20000Pa의 압력을 가하여 수행하였다.
그리고 고압수은 램프를 1분간 조사함으로써 씰재를 경화하였다.
이 후 클린 오븐 내에서 80℃로 1시간 동안 열처리하였다.
마지막에 스크라이빙 장치로 분단함으로써 본 실시예의 화상 표시 장치를 얻었다. 구체적으로는 4분할하여, 상기 제작 방법으로 제작한 화상 표시 장치를 4개 얻었다.
상술한 바와 같이 하여 본 발명의 일 형태를 적용한 화상 표시 장치를 제작하였다.
도 11(B)에 본 실시예의 화상 표시 장치에 포함되는 하나의 발광 유닛이 발광할 때의 사진을 나타냈다. 도 11(B)에 나타낸 바와 같이 발광 유닛이 발광한 것이 확인되었다.
(실시예 2)
본 실시예에서는 본 발명의 일 형태를 적용한 화상 표시 장치에 대해서 도 12 내지 도 16(B)를 사용하여 설명한다.
(화상 표시 장치의 구성 및 제작 방법)
본 발명의 일 형태를 적용한 화상 표시 장치(구성예)와, 본 발명의 일 형태를 적용하지 않는 화상 표시 장치(비교예)의 구성 및 제작 방법에 대해서 설명한다.
우선 트랜지스터가 제공된 지지 기판 위에 발광 소자의 하부 전극을 형성하였다. 하부 전극은 200nm 두께의 란탄을 함유한 알루미늄-니켈 합금막과 6nm 두께의 티타늄막을 적층한 다층막으로 이루어진다.
또한, 구성예 및 비교예가 구비한 트랜지스터의 구성은 동일하다. 구체적으로는 단결정 실리콘막을 반도체층에 사용한 트랜지스터를 구비한다.
발광 소자는 하부 전극 위에 실리콘을 함유한 인듐주석 산화물(ITSO)로 이루어진 마이크로 캐비디 구조를 구비한다. 구성예 및 비교예는 적색 화소(R), 녹색 화소(G), 및 청색 화소(B)의 3색의 화소를 구비한다. 구성예에서는 적색 화소(R)에 80nm 두께의 ITSO막, 녹색 화소(G)에 40nm 두께의 ITSO막을 갖는다. 비교예에서는 적색 화소(R)에 90nm 두께의 ITSO막, 녹색 화소(G)에 45nm 두께의 ITSO막을 갖는다. 또한, 구성예 및 비교예에서 청색 화소(B)에는 ITSO막을 형성하지 않았다(즉 청색 화소에서의 ITSO막의 두께는 0nm).
다음에 하부 전극의 단부를 덮는 절연층을 형성하였다. 구성예에서는 절연층으로서 두께가 1.8μm인 폴리이미드층을 형성하였다. 비교예에서는 절연층으로서 두께가 1.5μm인 폴리이미드층을 형성하였다.
다음에 구성예에만 절연층 위에 두께가 1.5μm인 격벽을 형성하였다. 격벽에는 네거티브형 레지스트(ZEON CORPORATION 제조; ZNP2464)를 사용하였다.
여기서 구성예 및 비교예에서의 복수의 발광 유닛(401)의 상면도를 도 13(A) 및 도 13(B)에 도시하였다. 도 13(A)는 구성예의 도면이며, 절연층(403) 위에 격벽(405)을 구비한다. 도 13(B)는 비교예의 도면이며, 절연층(403) 위에 격벽(405)을 구비하지 않는다.
도 13(A) 및 도 13(B)에서 발광 유닛(401)의 단변의 길이 L3은 13.5μm이고 장변의 길이 L4는 50.5μm이다. 또한, 도 13(A) 및 도 13(B)에서 인접한 발광 유닛(401) 사이의 폭 L5, L6은 각각 5μm이다. 도 13(A)에서 격벽(405)의 장변의 길이는 발광 유닛(401)의 장변의 길이 L4와 동일한 50.5μm이고 단변의 길이 L7은 3μm이다.
그리고 EL층(220)을 형성하였다. EL층(220)의 구성을 도 12에 도시하였다. 또한, 제 1 전극(218)은 상술한 하부 전극에 상당하고, 제 2 전극(222)은 후술할 상부 전극에 상당한다. EL층(220)에 사용한 재료는 실시예 1에서 사용한 재료이기 때문에 구조식은 생략한다. 이하에 EL층(220)의 제작 방법에 대해서 자세히 기재한다.
우선 PCzPA와 산화몰리브덴(VI)을 공증착함으로써 제 1 정공 주입층(301a)을 형성하였다. 제 1 정공 주입층(301a)의 두께가 20nm가 되고 PCzPA와 산화몰리브덴의 비율이 질량비로 2: 1(＝PCzPA: 산화몰리브덴)이 되도록 조절하였다.
다음에 제 1 정공 주입층(301a) 위에 두께가 20nm가 되도록 PCzPA의 막을 형성하여 제 1 정공 수송층(302a)을 형성하였다.
다음에, 제 1 정공 수송층(302a) 위에 CzPA와 1,6mMemFLPAPrn을 공증착함으로써 청색 발광층(303a)을 형성하였다. 청색 발광층(303a)의 두께가 30nm가 되고 CzPA와 1,6mMemFLPAPrn의 비율이 질량비로 1: 0.05(＝ CzPA: 1,6mMemFLPAPrn)가 되도록 조절하였다.
다음에 청색 발광층(303a) 위에 두께가 5nm가 되도록 CzPA의 막을 형성하고 두께가 15nm가 되도록 BPhen의 막을 형성함으로써 제 1 전자 수송층(304a)을 형성하였다.
다음에 제 1 전자 수송층(304a) 위에 두께가 0.1nm가 되도록 산화리튬을 증착하고, 두께가 2nm가 되도록 CuPc를 증착함으로써 중간층(305)을 형성하였다.
다음에 중간층(305) 위에 PCzPA와 산화몰리브덴(VI)을 공증착함으로써 제 2 정공 주입층(301b)을 형성하였다. 제 2 정공 주입층(301b)의 두께가 20nm가 되고 PCzPA와 산화몰리브덴의 비율이 질량비로 2: 1(＝PCzPA: 산화몰리브덴)이 되도록 조절하였다.
다음에 제 2 정공 주입층(301b) 위에 두께가 20nm가 되도록 BPAFLP의 막을 형성함으로써 제 2 정공 수송층(302b)을 형성하였다.
다음에 제 2 정공 수송층(302b) 위에 2mDBTPDBq-II, PCBA1BP, 및[Ir(tBuppm)2(acac)]를 공증착함으로써, 녹색 발광층(303b)을 형성하였다. 여기서 2mDBTPDBq-II, PCBA1BP, 및 [Ir(tBuppm)2(acac)]의 질량비는 0.8: 0.2: 0.06(＝2mDBTPDBq-II: PCBA1BP: [Ir(tBuppm)2(acac)])이 되도록 조절하였다. 또한, 녹색 발광층(303b)의 두께는 20nm로 하였다.
또한, 녹색 발광층(303b) 위에 2mDBTPDBq-II와 [Ir(tppr)2(dpm)]을 공증착함으로써 적색 발광층(303c)을 형성하였다. 여기서 2mDBTPDBq-II와 [Ir(tppr)2(dpm)]의 중량비가 1: 0.06(＝2mDBTPDBq-II: [Ir(tppr)2(dpm)])이 되도록 조절하였다. 또한, 적색 발광층(303c)의 두께는 20nm로 하였다.
다음에 적색 발광층(303c) 위에 두께가 15nm가 되도록 2mDBTPDBq-II의 막을 형성하고 두께가 15nm가 되도록 BPhen의 막을 형성함으로써 제 2 전자 수송층(304b)을 형성하였다.
다음에 제 2 전자 수송층(304b) 위에 두께가 1nm가 되도록 LiF를 증착함으로써 전자 주입층(306)을 형성하였다.
그리고 EL층 위에 상부 전극인 제 2 전극(222)을 형성하였다. 상부 전극은 15nm의 마그네슘-은 합금막과 70nm의 ITO막을 적층한 다층막으로 이루어진다.
상술한 바와 같이 하여 발광 소자를 형성하였다.
다음에 지지 기판과, 컬러 필터가 제공된 대향 기판을 씰재를 이용하여 접합하였다.
상술한 바와 같이 하여 구성예 및 비교예를 제작하였다.
도 14(A)에 구성예가 구비한 절연층 및 격벽의 단면 사진을 나타냈다. 도 14(A)의 점선으로 나타낸 부분에서 EL층이 분단되어 있다. 또한, 도 14(B)에 비교예가 구비한 절연층의 단면 사진을 나타냈다. 도 14(B)에서는 EL층이 분단되어 있는 부분이 없다.
또한, 도 15(A) 및 도 15(B)에 구성예의 청색 화소를 발광시켰을 때의 사진을 나타냈다. 도 15(A)는 휘도가 5cd/m2인 경우의 사진이고, 도 15(B)는 휘도가 150cd/m2인 경우의 사진이다. 도 16(A) 및 도 16(B)에 비교예의 청색 화소를 발광하였을 때의 사진을 나타냈다. 도 16(A)는 휘도가 5cd/m2인 경우의 사진이고, 도 16(B)는 휘도가 150cd/m2인 경우의 사진이다.
도 16(A) 및 도 16(B)에 나타낸 바와 같이 비교예에서는 청색 화소뿐만 아니라 적색 화소 및 녹색 화소도 발광하는 것이 확인되었다. 한편, 도 15(A) 및 도 15(B)에 나타낸 바와 같이 구성예에서는 청색 화소만 발광하는 것이 확인되었다. 또한, 도 15(A) 및 도 15(B)로부터는 청색 화소의 발광 불량은 확인되지 않았다.
본 실시예의 결과로부터, 상이한 색을 나타내는 인접한 발광 유닛들 사이에 역테이퍼 형상의 격벽을 제공하고, 상기 발광 유닛 사이에서 EL층(적어도 도전성이 높은 층)을 상기 격벽에 의해 분단함으로써, 비발광 상태의 발광 소자가 의도하지 않게 발광하는 것을 억제할 수 있는 것이 밝혀졌다. 또한, 같은 색을 나타내는 인접한 발광 유닛들 사이에서는 상부 전극의 저항에 기인한 전위 강하에 따른 발광 불량을 억제할 수 있는 것이 밝혀졌다.
(참고예)
상기 실시예에서 사용한 (아세틸아세토나토)비스(6-tert-부틸-4-페닐피리미디나토)이리듐(III)(약칭: Ir(tBuppm)2(acac))의 합성 방법에 대해서 설명한다.
Figure 112012050472195-pat00002
[단계 1; 4-tert-부틸-6-페닐피리미딘(약칭：HtBuppm)의 합성]
단계 1의 반응식을 a-1로 나타낸다.
반응식 a-1
Figure 112012050472195-pat00003
우선 4,4-디메틸-1-페닐펜탄-1,3-디온 22.5g과 포름아미드 50g을 환류관이 장착된 가지형 플라스크에 넣고 내부를 질소 치환하였다. 이 반응 용기를 가열함으로써 반응 용액을 5시간 동안 환류시켰다. 이 후 이 용액을 수산화나트륨 수용액에 부어 넣고 디클로로메탄으로 유기층을 추출하였다. 얻어진 유기층을 물, 포화 식염수로 세정하고, 황산 마그네슘으로 건조 시켰다. 건조한 후의 용액을 여과하였다. 이 용액의 용매를 증류 제거한 후, 얻어진 잔사(殘渣)를 헥산: 아세트산에틸＝ 10: 1(체적비)을 전개 용매로 하는 실리카겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여, 피리미딘 유도체 HtBuppm을 얻었다(무색 유상물, 수율 14%).
[단계 2; 디-μ-클로로-비스[비스(6-tert-부틸-4-페닐피리미디나토)이리듐(III)](약칭: [Ir(tBuppm)2Cl]2)의 합성]
단계 2의 반응식을 a-2로 나타낸다.
반응식 a-2
Figure 112012050472195-pat00004
다음에 2-에톡시에탄올 15mL와 물 5mL, 상기 단계 1에 의해 얻은 HtBuppm 1.49g, 염화이리듐 수화물(IrCl3·H2O) 1.04g을 환류관이 장착된 가지형 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 아르곤 치환하였다. 이 후, 1시간 동안 마이크로파(2.45GHz, 100W)를 조사하여 반응시켰다. 용매를 증류 제거한 후, 얻어진 잔사를 에탄올로 흡인여과하고 세정함으로써 복핵착체 [Ir(tBuppm)2Cl]2를 얻었다(황녹색 분말, 수율 73%).
[단계 3; [Ir(tBuppm)2(acac)]의 합성]
단계 3의 반응식을 a-3으로 나타낸다.
반응식 a-3
Figure 112012050472195-pat00005
또한, 2-에톡시에탄올 40mL, 상기 단계 2에 의해 얻은 복핵착체 [Ir(tBuppm)2Cl]2 1.61g, 아세틸아세톤 0.36g, 탄산나트륨 1.27g을 환류관이 장착된 가지형 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 아르곤 치환하였다. 이 후, 마이크로파(2.45GHz 120W)를 60분 동안 조사하여 반응시켰다. 용매를 증류 제거하여 얻어진 잔사를 에탄올로 흡인여과하고 물, 에탄올로 세정하였다. 이 고체를 디클로로메탄에 용해시키고, 셀라이트(Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 카탈로그 번호: 531-16855), 알루미나, 셀라이트의 차례로 적층한 여과 보조제를 통하여 여과하였다. 용매를 증류 제거하여 얻어진 고체를 디클로로 메탄과 헥산의 혼합 용매로 재결정화함으로써, 목적물을 황색 분말로서 얻었다(수율 68%).
상기 단계 3에서 얻어진 황색 분말의 핵자기 공명 분광법(1H-NMR)에 의한 분석 결과를 이하에 나타낸다. 이 결과로부터 본 합성예에서 [Ir(tBuppm)2(acac)]가 얻어진 것이 확인되었다.
1H-NMR. δ(CDCl3): 1.50(s, 18H), 1.79(s, 6H), 5.26(s, 1H), 6.33(d, 2H), 6.77(t, 2H), 6.85(t, 2H), 7.70(d, 2H), 7.76(s, 2H), 9.02(s, 2H).
100: 절연 표면 104: 절연층
106: 게이트 전극 108: 게이트 절연층
110: 반도체층 112a: 소스 전극층
112b: 드레인 전극층 114: 절연층
116: 절연층 118: 제 1 전극
120: EL층 120a: EL층
120b: EL층 122: 제 2 전극
124: 절연층 130: 발광 소자
140: 트랜지스터 150: 격벽
150a: 다리부 150b: 스테이지부
151: 격벽 152: 트랜지스터
153: 트랜지스터 160B: 발광 유닛
160G: 발광 유닛 160R: 발광 유닛
161B: 발광 유닛 161G: 발광 유닛
161R: 발광 유닛 164: 블랙 매트릭스
166: 컬러 필터 168: 오버코트
169: 밀봉 영역 170: 공통 배선
200: 유리 기판 204: 하지층
206: 게이트 전극 208: 게이트 절연층
210: 반도체층 212a: 소스 전극
212b: 드레인 전극 213: 제 1 층간 절연층
214: 제 2 층간 절연층 215: 도전층
216: 제 3 층간 절연층 218: 제 1 전극
220: EL층 222: 제 2 전극
224: 절연층 250: 격벽
301a: 제 1 정공 주입층 301b: 제 2 정공 주입층
302a: 제 1 정공 수송층 302b: 제 2 정공 수송층
303a: 청색 발광층 303b: 녹색 발광층
303c: 적색 발광층 304a: 제 1 전자 수송층
304b: 제 2 전자 수송층 305: 중간층
306: 전자 주입층 401: 발광 유닛
403: 절연층 405: 격벽
701: 정공 주입층 702: 정공 수송층
703: 발광층 704: 전자 수송층
705: 전자 주입층 706: 전자 주입 버퍼층
707: 전자 릴레이층 708: 복합 재료층
709: 전하 발생층 801: 기판
802: 발광부 803: 구동 회로부
804: 구동 회로부 805: 고정부
806: 기판 807: 접촉부
811: 조명 장치 812: 조명 장치
813: 탁상 조명 기구 7100: 텔레비전 장치
7101: 하우징 7103: 표시부
7105: 스탠드 7107: 표시부
7109: 조작키 7110: 리모트 컨트럴러
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: 조작키 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 7501: 조명부
7502: 갓 7503: 가변 암(arm)
7504: 지주 7505: 받침대
7506: 전원

Claims (15)

  1. 발광 장치에 있어서,
    절연 표면 위의 제 1 전극 및 제 2 전극과;
    상기 제 1 전극의 일부 및 상기 제 2 전극의 일부 위의 절연층과;
    상기 절연층 위에 있는 역테이퍼 형상부(inversely tapered portion)를 포함하는 격벽과;
    상기 제 1 전극, 상기 제 2 전극, 상기 절연층, 및 상기 격벽 위에 있고, 도너성(donor) 물질 및 억셉터성(acceptor) 물질을 함유하는 제 1 층과;
    상기 도너성 물질 및 상기 억셉터성 물질을 함유하는 상기 제 1 층 위에 있고 발광 물질을 함유하는 제 2 층과;
    상기 발광 물질을 함유하는 상기 제 2 층 위의 제 3 전극과;
    상기 제 3 전극 위의 제 1 컬러 필터와;
    상기 제 3 전극 위의 제 2 컬러 필터를 포함하고,
    상기 도너성 물질 및 상기 억셉터성 물질을 함유하는 상기 제 1 층과 상기 발광 물질을 함유하는 상기 제 2 층은 상기 격벽에서 전기적으로 분단되고,
    상기 격벽은 상기 절연층과 접촉하고,
    상기 제 3 전극은 상기 격벽의 측부와 접촉하는, 발광 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 전극은 공통 배선에 전기적으로 접속되는, 발광 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 공통 배선은 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극을 둘러싸도록 제공되는, 발광 장치.
  4. 발광 장치에 있어서,
    절연 표면 위의 제 1 전극, 제 2 전극, 및 제 3 전극과;
    상기 제 1 전극의 일부 및 상기 제 2 전극의 일부 위의 제 1 절연층과;
    상기 제 1 전극의 일부 및 상기 제 3 전극의 일부 위의 제 2 절연층과;
    상기 제 1 절연층 위에 있고 역테이퍼 형상부를 포함하는 격벽과;
    상기 제 1 전극, 상기 제 2 전극, 상기 제 3 전극, 상기 제 1 절연층, 상기 제 2 절연층, 및 상기 격벽 위에 있고, 도너성 물질 및 억셉터성 물질을 함유하는 제 1 층과;
    상기 도너성 물질 및 상기 억셉터성 물질을 함유하는 상기 제 1 층 위에 있고 발광 물질을 함유하는 제 2 층과;
    상기 발광 물질을 함유하는 상기 제 2 층 위의 제 4 전극과;
    상기 제 4 전극 위의 제 1 컬러 필터와;
    상기 제 4 전극 위의 제 2 컬러 필터와;
    상기 제 4 전극 위의 제 3 컬러 필터를 포함하고,
    상기 도너성 물질 및 상기 억셉터성 물질을 함유하는 상기 제 1 층과 상기 발광 물질을 함유하는 상기 제 2 층은 상기 격벽에서 전기적으로 분단되고,
    상기 격벽은 상기 제 1 절연층과 접촉하고,
    상기 제 4 전극은 상기 격벽의 측부와 접촉하고,
    상기 제 1 컬러 필터 및 상기 제 3 컬러 필터는 같은 색을 포함하고,
    상기 제 1 절연층은 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 상기 절연 표면과 접촉하는, 발광 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 4 전극은 공통 배선에 전기적으로 접속되는, 발광 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 공통 배선은 상기 제 1 전극, 상기 제 2 전극, 및 상기 제 3 전극을 둘러싸도록 제공되는, 발광 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 격벽의 상면 형상의 장변은 상기 제 2 전극에 대향하는 상기 제 1 전극의 변의 길이의 90% 이상의 길이를 갖는, 발광 장치.
  8. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 도너성 물질은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 알칼리 금속 화합물, 알칼리 토금속 화합물, 또는 희토류 금속 화합물인, 발광 장치.
  9. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 도너성 물질 및 상기 억셉터성 물질을 함유하는 상기 제 1 층과, 상기 발광 물질을 함유하는 상기 제 2 층 사이에 제 2 발광 물질을 함유하는 제 3 층과;
    상기 발광 물질을 함유하는 상기 제 2 층과 상기 제 2 발광 물질을 함유하는 상기 제 3 층 사이의 제 4 층을 더 포함하고,
    상기 제 2 발광 물질을 함유하는 제 3 층과 상기 제 4 층은 상기 격벽 위에서 분단되는, 발광 장치.
  10. 제 1 항 또는 제 4 항에 따른 발광 장치를 표시부에 포함하는 전자 기기.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연층은 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 상기 절연 표면과 접촉하는, 발광 장치.
  12. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 격벽은 절연체인, 발광 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연 표면 위의 제 1 트랜지스터 및 제 2 트랜지스터를 더 포함하고,
    상기 제 1 전극은 상기 제 1 트랜지스터에 전기적으로 접속되고,
    상기 제 2 전극은 상기 제 2 트랜지스터에 전기적으로 접속되는, 발광 장치.
  14. 제 4 항에 있어서,
    상기 절연 표면 위의 제 1 트랜지스터, 제 2 트랜지스터, 및 제 3 트랜지스터를 더 포함하고,
    상기 제 1 전극은 상기 제 1 트랜지스터에 전기적으로 접속되고,
    상기 제 2 전극은 상기 제 2 트랜지스터에 전기적으로 접속되고,
    상기 제 3 전극은 상기 제 3 트랜지스터에 전기적으로 접속되는, 발광 장치.
  15. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 발광 장치는 상기 제 1 층 및 상기 제 2 층을 포함하는 발광 소자를 포함하는, 발광 장치.
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