KR100759879B1 - 전극체, 그것을 갖춘 박막ｅｌ소자 및 그 제조방법, 및 그박막ｅｌ소자를 갖춘 표시장치 및 조명장치 - Google Patents
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Abstract
정공주입전극과, 상기 정공주입전극과 쌍을 이룬 전자주입전극과, 상기 정공주입전극과 전자주입전극과의 사이에 설치되고, 두전극에 의해 더해진 전장에 의해 발광하는 기능층을 가지는 박막EL소자로서, 상기 전자주입전극은, 적어도 일함수가 다른 2종류 이상의 금속과, 상기 금속 중 일함수가 가장 큰 금속 이외의 저일함수 금속을, 이온의 형태로 포착하는 포착물질을 포함한다. 이것에 의해, 저일함수 금속의 열화를 방지하고, 소자의 고휘도화, 장수명화를 꾀한다.
Description
본 발명은, 발광 디스플레이, 및 액정 디스플레이용 백라이트 등의 조명에 적용되는 박막EL소자 및 그 제조방법에 관한 것이다. 또한, 당해 박막EL소자를 갖춘 표시장치 및 조명장치에 관한 것이다.
일렉트로루미네센스(이하, EL이라고 약칭한다.)패널을 갖춘 박막EL소자는, 시인성이 높고, 표시능력이 우수하며, 고속응답도 가능한 특징을 가지고 있다.
이 박막EL소자 중, 예를 들면 유기화합물을 구성재료로 하는 유기EL소자에 대해서는, 이제까지 여러가지 보고가 이루어지고 있다. 몇개의 보고 중, 예를 들면 C. W. Tang들은 유기발광층 및 정공(正孔)수송층을 적층한 구조의 유기발광소자(유기EL소자)에 대해서 발표하고 있다(Applied Physics Letters, 51, 1987, P. 913). 그리고 오늘날에 이르기까지, 박막EL소자의 연구개발은, 기본적 구성을 갖춘 이 유기발광소자에 기초하여 진행되어 왔다.
이하에, 유기발광소자의 기본적 구조에 대하여 설명한다.
도 16은, 종래의 유기발광소자의 구성을 개략적으로 나타낸 단면모식도이다. 유기발광소자는, 동 도면에 나타낸 것처럼, 유리기판(101) 위에, 투명전극(102), 정공수송층(103), 전자수송성 발광층(104) 및 음극(105)이 순차적층된 구조를 가지고 있다. 또한, 다른 구성으로서, 전자수송성 발광층(105)을 전자수송층과 발광층으로 기능분리하는 경우도 있다.
또한, 박막EL소자라는 것은, 투명전극(102)과 음극(105)과의 사이에 개장된 각 기능층이 유기층, 무기층 또는 유기층과 무기층의 혼합층을 포함한 소자를 의미한다. 또한, 유기발광층소자라는 것은, 투명전극(102)과 음극(105)과의 사이에 개장된 각 기능층이 유기층인 경우를 의미한다.
여기에서 상기 음극(105)은, 전자의 주입이 안정하고, 전자주입이 용이한 음극으로서, 일함수가 낮은 알칼리금속 또는 알칼리토류금속과, 알루미늄, 은 등의 안정한 금속과의 합금으로 이루어진 것이 사용되고 있다. 상기 합금으로 이루어진 음극(105)의 구체예로서는, 예를 들면 특개평 5-121172호 공보에 개시되어 있다. 당해 공보에 의하면, 알루미늄과 리튬으로 이루어진 합금을 사용해서, 동시에 Li 농도를 0.01wt% 이하, 0.1wt% 이하의 미소한 양의 범위내로 제어하는 것이 기재되어 있다. 그리고, 이것에 의해 발광효율이 높고, 동시에 환경안정성이 높은 유기발광소자를 실현하는 취지가 기재되어 있다.
상기 공보에 기재된 선행기술에 대해, 음극(105) 대신에, 전자주입전극으로서의 금속박막과, 보호전극으로서의 전극막이 유기층 위에 순차적층된 구조의 유기EL소자도 개시되어 있다. 상기 금속박막은, 알칼리금속 및 알칼리토류금속 등 의 저일함수의 금속재료로 이루어지고, 상기 전극막은 산소나 물에 대해서도 안정한 금속재료로 이루어진다. 이와 같은 구성에 의해, 전극막이 수분 등에 대해서 반응성이 높은 금속박막을 외부로부터 보호하고, 이것에 의해 전자주입성을 유지하고 있다. 또한, Li 등을 저농도에서 제어할 필요도 없기 때문에, 간편한 프로세스로 제작가능하게 하고 있다.
또한 최근에 있어서는, 도 17에 나타낸 것처럼, 전자수송성 발광층(104)과 음극(105)과의 사이에 전자주입층(106)을 설치한 구조의 유기발광소자도 개시되고 있다(특개평 9-17574호 공보). 이 전자주입층(106)에는 알칼리 금속화합물이 재료로 사용되고 있고, 전자주입층(106)의 층두께를 최적화하는 것에 의해, 고휘도로 발광가능한 취지가 기재되어 있다. 또한, 알칼리 금속화합물은 화학적으로 안정하기 때문에, 특성의 재현성이 높고, 저인가전압에서 고휘도 발광이 가능한 유기EL소자를 얻을 수 있다고 기재되어 있다.
또한, 절연물질로 이루어진 전자주입층에 있어서는, 그 층두께와, 다크스포트(발광하지 않는 영역)와의 관련 등에 대해서도 상세히 보고되어 있다(T. Wakimoto, Y. Fukuda, K. Nagayama, A. Yokoi, H. Nakada and M. Tsuchida, IEEE Transactions on Electron Devices, Vol. 44, No. 8, p1245, 1997).
또한, 본원 발명자 등은, 전자주입층의 재료에, 알칼리 금속 또는 알칼리토류금속을 중심금속에 갖는 특정의 유기금속 착화합물을 사용하거나, 또는 전자부족 화합물을 사용한 유기발광소자를 개발하고 있다. 이들 재료를 사용한 전자주입층을 갖춘 유기발광소자이면, 저일함수의 금속재료를 사용하지 않고, 고휘도이고 장수명 인 발광소자를 얻을 수 있다.
이상과 같이, 유기발광소자에 있어서, 전자주입층은 발광효율이나 수명을 결정하는 중요한 요소이고, 이러한 관점으로부터 여러가지 개량이 이루어지고 있다.
여기에서, 실용화를 위해서 이들 유기발광소자를 듀티구동시킨 경우, 순간휘도는 수천∼수만cd/m2에 이른다. 따라서, 유기발광소자를 구동시킬 때에는, 그와 같은 고휘도 영역에 걸쳐서도 고효율성을 유지할 필요가 있다. 따라서, 종래의 유기발광소자에 있어서는, 더욱더 고휘도화를 꾀할 필요가 있으나, 그를 위해서는 전자주입특성이 뛰어난 알칼리금속이나 알칼리토류금속을 포함한 전극의 사용을 필수로 한다.
하지만, 이들 저일함수의 금속재료를 사용한 전극은, 그 금속의 변질에 기인해서, 소자특성이 열화되는 경우가 있다. 따라서 이 열화를 방지하기 위해, 상술한 것처럼, 저일함수의 금속화합물을 사용한 형태를 채용하는 방법이 시도되고 있다. 이 방법에서는, 무기금속 화합물의 경우, 효율 및 수명의 관점에서 충분한 개선은 보여지지 않았다. 그 한편, 유기금속 화합물의 경우에는, 소자특성의 열화에 대해서 약간의 개선이 도모되었으나, 그 이상의 향상을 목표로 하는 데에는 저일함수의 금속단체를 전극의 재료로서 사용할 필요가 있었다.
이상으로부터, 반응성이 풍부한 저일함수의 금속단체를 전극재료로서 사용하는 데에는, 당해 금속단체의 열화를 방지하지 않으면 안된다는 과제가 생겼다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 목적은, 전자주입특성이 뛰어난 저일함수의 금속을, 예를 들면 전자주입 전극을 포함한 박막EL소자에 있어서, 당해 저일함수 금속의 열화를 방지하는 것에 의해, 실용화를 위한 고휘도화 및 장수명화를 도모하는 것에 있다.
본원 발명자들은, 박막EL소자의 수명특성의 결정요인을 구명하고, 그 메카니즘을 억제하는 구성을 적용하는 것에 의해, 박막EL소자의 고휘도 발광, 고재현성을 유지하면서, 장수명화를 실현하기에 이르렀다. 동시에, 특성이 뛰어난 박막EL소자를 정상적으로 제조가능한 제조방법도 도출함과 동시에, 고품위의 표시장치 및 조명장치를 제공가능하기에 이르렀다.
(전극체)
(1) 본 발명의 제 1의 태양에 관련된 전극체는, 적어도 일함수가 다른 2종류 이상의 금속과, 상기 금속 중 일함수가 가장 큰 금속 이외의 저일함수 금속으로부터 방출된 전자를 수용하는 전자부족물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 전자부족물질은 강한 루이스산이기 때문에, 전자를 포착하여 음이온이 된다. 이 음이온은, 전자를 수용하는 것에 의해 옥테트(octet)측을 채우는 것이 가능하기 때문에 순반응 쪽이 일어나기 쉽게 된다. 그 결과, 전극체 안에서 음이온의 형태로 안정하게 계속 존재하는 것이 가능하고, 전자주입성이 뛰어난 전극으로 가능하다.
상기 구성에 있어서는, 상기 전자부족물질을 포함한 전자부족물질층과, 상기 전자부족물질층 위에 설치되어, 상기 2종류 이상의 금속으로 이루어진 합금을 포함 하는 금속층을 가지는 구성으로 하는 것이 가능하다.
또한, 상기 구성에 있어서는, 상기 전자부족물질을 포함한 전자부족물질층과 상기 전자부족물질층 위에 설치되고, 또한 상기 저일함수 금속을 포함한 저일함수 금속층과, 상기 저일함수 금속층 위에 설치되고, 또한 상기 일함수가 가장 큰 금속을 포함하는 보호금속층을 가지는 구성으로 하는 것이 가능하다.
또한, 상기 구성에 있어서는, 상기 적어도 일함수가 다른 2종류 이상의 금속으로 이루어진 합금과, 상기 전자부족물질을 동일층 내에 포함하는 구성으로 하는 것도 가능하다.
또한, 상기 각 구성에 있어서의 상기 전자부족물질은, 하기 화학식(1)로 표시되는 화합물이어도 된다.
(상기 R1 및 R2는 배위원자로서 적어도 하나의 질소원자를 갖는, 함질소방향환 또는 함질소방향환 유도체를 가지는 가교배위자 및 할로겐 또는 탄소수 1∼3인 알킬을 가지는 가교배위자로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이다. 상기 R3, R4, R5 및 R6는, 각각 수소, 알킬, 아릴 유도체 및 배위원자로서 하나의 질소원자를 갖는 함질소방향환 유도체로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이다. 상기 M1은 중심금속이다.)
(2) 본 발명의 제 2의 태양에 관련된 전극체는, 적어도 일함수가 다른 2종류 이상의 금속과, 상기 금속 중 일함수가 가장 큰 금속 이외의 저일함수 금속을 이온의 형태로 포착하는 포착물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 저일함수 금속이 전자를 방출하여 양이온이 되면, 양이온은 가전자를 잃은 최외 궤도에 전자를 충진하려고 하여 강한 산화작용을 가지기에 이른다. 이 저일함수 금속에 대해, 포착물질은 이온의 형태로 포착하기 때문에, 저일함수 금속이 물 등과 반응하여 산화물 등의 절연체가 되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 전극체의 장수명화를 꾀할 수 있다.
상기 구성에 있어서는, 상기 포착층 위에 설치되고, 또한 상기 저일함수 금속을 포함하는 저일함수 금속층과, 상기 저일함수 금속층 위에 설치되고, 또한 상기 일함수가 가장 큰 금속을 포함하는 보호금속층을 가지는 구성으로 하는 것이 가능하다.
또한, 상기 구성에 있어서는, 상기 포착물질을 포함하는 포착층과, 상기 포착층 위에 설치되고, 상기 2종류 이상의 금속으로 이루어진 합금을 포함하는 금속층을 가지는 구성으로 하는 것이 가능하다.
또한, 상기 구성에 있어서는, 상기 포착물질 및 상기 저일함수 금속을 포함하는 저일함수 금속층과, 상기 저일함수 금속층 위에 설치되고, 또한 상기 일함수가 가장 큰 금속을 포함하는 보호금속층을 가지는 구성으로 하는 것이 가능하다.
(3) 본 발명의 제 3의 태양에 관련된 전극체는, 적어도 일함수가 다른 2종류 이상의 금속과, 상기 금속 중 일함수가 가장 큰 금속 이외의 저일함수 금속을 이온의 형태로 포착하는 포착물질과, 상기 저일함수 금속으로부터 방출된 전자를 수용하는 전자부족물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 전극체는 전자부족물질을 가짐과 동시에, 포착물질도 포함하고 있기 때문에, 전자주입성이 뛰어날 수 있고, 또한 장수명화를 꾀하는 것이 가능하다.
또한, 상기 구성에 있어서는, 상기 전자부족물질을 포함하는 전자부족물질층과, 상기 전자부족물질층에 접하고, 상기 포착물질을 포함하는 포착층과, 상기 전자부족물질층 또는 포착층에 접하고, 상기 저일함수 금속을 포함하는 저일함수 금속층과, 상기 저일함수 금속층에 접하고, 상기 일함수가 가장 큰 금속을 포함하는 보호금속층을 가지는 구성으로 하는 것이 가능하다.
또한, 상기 구성에 있어서는, 상기 전자부족물질을 포함하는 전자부족물질층과, 상기 전자부족물질층 위에 설치되고, 상기 포착물질 및 상기 저일함수 금속층을 포함하는 저일함수 금속층과, 상기 저일함수 금속층 위에 설치되고, 상기 일함수가 가장 큰 금속을 포함하는 보호금속층을 가지는 구성으로 하는 것이 가능하다.
(박막EL소자)
본 발명에 관련된 박막EL소자는, 이하 기술하는 (4)∼(6)의 태양을 채용하는 것이 가능하다. 여기에서, (1)∼(3)은 상기 제 1∼ 제 3의 태양에 각각 대응한다.
(4) 상기 제 1의 태양에 대응하는, 본 발명의 박막EL소자는, 정공주입전극과, 상기 정공주입전극과 쌍을 이룬 전극주입전극과, 상기 정공주입전극과 전자주입전극과의 사이에 설치되어, 두전극에 의해 더해진 전장에 의해 발광하는 기능층 을 가지고, 상기 전자주입전극은, 적어도 일함수가 다른 2종류 이상의 금속과, 상기 금속 중 일함수가 가장 큰 금속 이외의 저일함수 금속으로부터 방출된 전자를 수용하는 전자부족물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 전자주입전극은 전자수송성이 뛰어난 전자부족물질을 포함하고 있기 때문에, 기능층에 효율좋게 전자를 주입시키는 것이 가능하다. 그 결과, 발광효율이 높은 박막EL소자가 얻어진다.
상기 구성에 있어서는, 상기 전자주입전극은, 상기 기능층 위에 설치되고, 상기 전자부족물질을 포함한 전자부족물질층과, 상기 전자부족물질층 위에 설치되고, 상기 적어도 일함수가 다른 2종류 이상의 금속을 포함하는 금속층을 가지는 구성으로 하는 것이 가능하다.
또한, 상기 구성에 있어서는, 상기 전자부족물질층에 상기 저일함수 금속이 포함되어 있어도 좋다.
또한, 상기 제 1의 태양에 대응하는, 본 발명의 다른 박막EL소자는, 적어도 일함수가 다른 2종류 이상의 금속을 포함하는 전자주입전극과, 상기 전자주입전극과 쌍을 이룬 정공주입전극과, 상기 전자주입전극과 정공주입전극과의 사이에 설치되어, 두전극에 의해 더해진 전장에 의해 발광하는 기능층을 가지고, 상기 기능층은, 적어도 상기 전자주입 전극측에, 상기 금속 중 일함수가 가장 큰 금속 이외의 저일함수 금속으로부터 방출된 전자를 수용하는 전자부족물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 전자부족물질은 기능층중에 포함되어 있기 때문에, 전 자주입전극으로부터 주입된 전자의 기능층 내에서의 수송성을 향상시키는 것이 가능하다. 이것에 의해, 발광효율을 향상시키는 것이 가능하다.
상기 구성에 있어서, 상기 전자부족물질은, 상기 전자주입 전극측에, 소정의 범위내로 균일하게 함유된 구성으로 하는 것이 가능하다.
또한, 상기 구성에 있어서, 상기 전자부족물질은, 상기 전자주입전극측에 소정의 범위내로 함유되어 있고, 또한 상기 전자주입전극을 향할수록 고농도로 분포되어 있는 구성으로 하는 것이 가능하다.
또한, 상기 제 1의 태양에 대응하는, 본 발명의 또 다른 박막EL소자는, 전자주입전극과, 상기 전자주입전극과 쌍을 이룬 정공주입전극과, 상기 전자주입전극과 정공주입전극과의 사이에 설치되어, 두전극에 의해 더해진 전장에 의해 발광하는 기능층을 가지고, 상기 기능층은, 상기 전자주입전극보다도 일함수가 작은 저일함수 금속과, 그 저일함수 금속으로부터 방출된 전자를 수용하는 전자부족물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 있어서, 상기 전자부족물질은, 상기 전자주입전극측에, 소정의 범위내로 균일하게 함유된 구성으로 하는 것이 가능하다.
또한, 상기 구성에 있어서, 상기 전자부족물질은, 상기 전자주입전극측에 소정의 범위내로 함유되어 있고, 또한 상기 전자주입전극을 향할수록 고농도로 분포되어 있는 구성으로 하는 것이 가능하다.
(5) 상기 제 2의 태양에 대응하는, 본 발명의 박막EL소자는, 정공주입전극과, 상기 정공주입전극과 쌍을 이룬 전자주입전극과, 상기 정공주입전극과 전자주입전극과의 사이에 설치되어, 두전극에 의해 더해진 전장에 의해 발광하는 기능층을 가지고, 상기 전자주입전극은, 적어도 일함수가 다른 2종류 이상의 금속과, 상기 금속 중 일함수가 가장 큰 금속 이외의 저일함수 금속을 금속이온의 형태로 포착하는 포착물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 포착물질은, 저일함수 금속을 금속이온의 형태로 포착하는 것에 의해 절연체로 되는 것을 억제한다. 이것에 의해, 장기간에 걸쳐 저일함수 금속에 의한 전자주입의 안정화가 꾀해진다. 따라서, 고휘도로 발광되는 것이 가능하고, 또한 발광수명이 긴 박막EL소자를 제공하는 것이 가능하다.
상기 구성에 있어서는, 상기 전자주입전극은, 상기 기능층 위에 설치되고, 상기 포착물질을 포함하는 포착층과, 상기 포착층 위에 설치되고, 상기 적어도 일함수가 다른 2종류 이상의 금속을 포함하는 금속층을 가지는 구성으로 하는 것이 가능하다.
또한, 상기 구성에 있어서는, 상기 포착층에는 상기 저일함수 금속이 포함되어 있어도 좋다.
상기 제2의 태양에 대응하는, 본 발명의 다른 박막EL소자는, 적어도 일함수가 다른 2종류 이상의 금속을 포함하는 전자주입전극과, 상기 전자주입전극과 쌍을 이룬 정공주입전극과, 상기 전자주입전극과 정공주입전극과의 사이에 설치되어, 두전극에 의해 더해진 전장에 의해 발광하는 기능층을 가지고, 상기 기능층은, 상기 전자주입전극측에, 상기 금속 중 일함수가 가장 큰 금속 이외의 저일함수 금속을, 이온의 형태로 포착하는 포착물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성과 같이, 기능층중에 포착물질을 포함하는 경우에도, 저일함수 금속을 금속이온의 형태로 포착하여 절연물로 되는 것을 억제하는 것이 가능하다. 그 결과, 고휘도이고 장수명인 박막EL소자를 제공하는 것이 가능하다.
상기 구성에 있어서, 상기 포착물질은, 상기 전자주입전극측에, 소정의 범위내로 균일하게 함유되어 있어도 좋다.
또한, 상기 구성에 있어서, 상기 포착물질은, 상기 전자주입전극측에 소정의 범위내로 함유되어 있고, 또한 상기 전자주입전극을 향할수록 고농도로 분포되어 있어도 좋다.
상기 제 2의 태양에 대응하는, 본 발명의 또 다른 박막EL소자는, 전자주입전극과, 상기 전자주입전극과 쌍을 이룬 정공주입전극과, 상기 전자주입전극과 정공주입전극과의 사이에 설치되어, 두전극에 의해 더해진 전장에 의해 발광하는 기능층을 가지고, 상기 기능층은, 상기 전자주입전극보다도 일함수가 작은 저일함수 금속과, 당해 저일함수 금속을 이온의 형태로 포착하는 포착물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 있어서, 상기 저일함수 금속 및 포착물질은, 상기 전자주입전극측에, 소정의 범위내로 균일하게 함유되어 있어도 좋다.
또한, 상기 구성에 있어서, 상기 저일함수 금속 및 포착물질은, 상기 전자주입전극측에 소정의 범위내로 함유되어 있고, 또한 상기 전자주입전극을 향할수록 고농도로 분포되어 있어도 좋다.
(6) 상기 제 3의 태양에 대응하는, 본 발명의 박막EL소자는, 정공주입전극과, 상기 정공주입전극과 쌍을 이룬 전자주입전극과, 상기 정공주입전극과 전자주입전극과의 사이에 설치되어, 두전극에 의해 더해진 전장에 의해 발광하는 기능층을 가지고, 상기 전자주입전극은, 적어도 일함수가 다른 2종류 이상의 금속과, 상기 금속 중 일함수가 가장 큰 금속 이외의 저일함수 금속으로부터 방출된 전자를 수용하는 전자부족물질과, 상기 저일함수 금속을 이온의 형태로 포착하는 포착물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 전자주입전극은 전자부족물질을 가지고 있기 때문에, 기능층에 대한 전자주입성이 뛰어나다. 따라서, 발광효율을 향상시키는 것도 가능하다. 또한, 포착물질도 가지고 있기 때문에, 저일함수 금속이 열화하여 절연물로 되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 기능층에 안정되게 전자를 계속 주입하는 것이 가능하게 되고, 소자의 장수명화를 꾀할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 상기 전자주입전극은, 상기 전자부족물질을 포함하는 전자부족물질층과, 상기 전자부족물질층에 접하고, 상기 포착물질을 포함하는 포착층과, 상기 2종류 이상의 금속을 포함하는 금속층을 가지는 구성으로 하는 것이 가능하다.
상기 구성에 있어서, 상기 전자주입전극은, 상기 전자부족물질을 포함하는 전자부족물질층과, 상기 전자부족물질층에 접하고, 상기 포착물질 및 저일함수 금속을 포함하는 포착층을 가지는 구성으로 하는 것이 가능하다.
또한, 상기 제 3의 태양에 대응하는, 본 발명의 다른 박막EL소자는, 적어도 일함수가 다른 2종류 이상의 금속을 포함하는 전자주입전극과, 상기 전자주입전극과 쌍을 이룬 정공주입전극과, 상기 전자주입전극과 정공주입전극과의 사이에 설치되어, 두전극에 의해 더해진 전장에 의해 발광하는 기능층을 가지고, 상기 기능층은, 상기 금속 중 일함수가 가장 큰 금속 이외의 저일함수 금속으로부터 방출된 전자를 수용하는 전자부족물질과, 상기 저일함수 금속을 이온의 형태로 포착하는 포착물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성과 같이, 기능층중에 전자부족물질과 포착물질을 포함하는 경우에도, 발광효율을 향상시킴과 동시에, 소자의 고휘도화·장수명화를 꾀하는 것이 가능하다.
상기 구성에 있어서, 상기 전자부족물질 및 포착물질은, 상기 전자주입전극측에, 소정의 범위내로 균일하게 함유되어 있어도 좋다.
상기 구성에 있어서, 상기 전자부족물질 및 포착물질은, 상기 전자주입전극측에 소정의 범위내로 함유되어 있고, 또한 상기 전자주입전극을 향할수록 고농도로 분포되어 있어도 좋다.
또한, 상기 제 3의 태양에 대응하는, 본 발명의 또 다른 박막EL소자는, 전자주입전극과, 상기 전자주입전극과 쌍을 이룬 정공주입전극과, 상기 전자주입전극과 정공주입전극과의 사이에 설치되어, 두전극에 의해 더해진 전장에 의해 발광하는 기능층을 가지고, 상기 기능층은, 상기 전자주입전극보다도 일함수가 작은 저일함수 금속과, 당해 저일함수 금속을 이온의 형태로 포착하는 포착물질과, 당해 저일함수 금속으로부터 방출된 전자를 수용하는 전자부족물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 있어서, 상기 저일함수 금속, 전자부족물질 및 포착물질은, 상기 전자주입전극측에, 소정의 범위내로 균일하게 함유되어 있어도 좋다.
또한, 상기 구성에 있어서, 상기 저일함수 금속, 전자부족물질 및 포착물질은, 상기 전자주입전극측에 소정의 범위내로 함유되어 있고, 또한 상기 전자주입전극을 향할수록 고농도로 분포되어 있어도 좋다.
또한, 상기 제 3의 태양에 대응하는, 본 발명의 또 다른 박막EL소자는, 적어도 일함수가 다른 2종류 이상의 금속을 포함하는 전자주입전극과, 상기 전자주입전극과 쌍을 이룬 정공주입전극과, 상기 전자주입전극과 정공주입전극과의 사이에 설치되어, 두전극에 의해 더해진 전장에 의해 발광하는 기능층을 가지고, 상기 금속 중 일함수가 가장 큰 금속층 이외의 저일함수 금속으로부터 방출된 전자를 수용하는 전자부족물질, 또는 상기 저일함수 금속을 이온의 형태로 포착하는 포착물질 중 어느 한 쪽은 상기 전자주입전극에 포함되고, 다른 쪽은 상기 기능층에 포함되는 것을 특징으로 한다.
(박막EL소자의 제조방법)
이상에서 기술한 박막EL소자를 제조하는 방법으로는, 이하에 기술하는 (7)∼(9)의 태양을 채용하는 것이 가능하다. 여기에서 (7)∼(9)는 상기 (4)∼(6)의 태양에 각각 대응한다.
(7) 상기 제 1의 태양에 대응하는, 본 발명의 박막EL소자의 제조방법은, 적어도 일함수가 다른 2종류 이상의 금속을 포함하는 전자주입전극과 정공주입적극과의 사이에, 두전극에 의해 더해지는 전장에 의해 발광하는 기능층을 가지는 박막EL 소자의 제조방법으로서, 상기 전자주입전극은, 상기 기능층측에, 상기 금속 중 일함수가 가장 큰 금속 이외의 저일함수 금속으로부터 방출된 전자를 수용하는 전자부족물질을 포함하는 전자부족물질층을 형성하는 전자부족물질층 형성공정과, 상기 기능층과는 반대측에, 상기 2종류 이상의 금속을 포함하는 금속층을 형성하는 금속층 형성공정을 적어도 행하는 것에 의해, 상기 전자주입전극을 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1의 태양에 대응하는, 본 발명의 다른 박막EL소자의 제조방법은, 적어도 일함수가 다른 2종류 이상의 금속을 포함하는 전자주입전극과 정공주입전극과의 사이에, 두전극에 의해 더해진 전장에 의해 발광하는 기능층을 가지는 박막EL소자의 제조방법으로서, 상기 전자주입전극은, 상기 기능층측에, 상기 금속 중 일함수가 가장 큰 금속 이외의 일함수금속과, 당해 저일함수 금속으로부터 방출된 전자를 수용하는 전자부족물질을 포함하는 전자부족물질층을 형성하는 전자부족물질층 형성공정을 적어도 행하는 것에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1의 태양에 대응하는, 본 발명의 또 다른 박막EL소자의 제조방법은, 적어도 일함수가 다른 2종류 이상의 금속을 포함하는 전자주입전극과 정공주입전극과의 사이에, 두전극에 의해 더해진 전장에 의해 발광하는 기능층을 갖춘 박막EL소자의 제조방법으로서, 상기 금속 중 일함수가 가장 큰 금속 이외의 저일함수 금속으로부터 방출된 전자를 수용하는 전자부족물질이, 적어도 상기 전자주입전극측에 분포하도록 상기 기능층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1의 태양에 대응하는, 본 발명의 또 다른 박막EL소자의 제조 방법은, 전자주입전극과 정공주입전극과의 사이에, 두전극에 의해 더해진 전장에 의해 발광하는 기능층을 갖춘 박막EL소자의 제조방법으로서, 상기 금속 중 일함수가 가장 큰 금속 이외의 저일함수 금속과, 그 저일함수 금속으로부터 방출된 전자를 수용하는 전자부족물질이, 적어도 상기 전자주입전극측에 분포하도록 상기 기능층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 각 방법에 의하면, 저일함수 금속의 열화를 방지하는 것이 가능하기 때문에, 발광휘도가 높은 박막EL소자를 제조할 수 있다. 또한, 예를 들면 전자주입전극이 전자부족물질층과, 저일함수 금속을 포함하는 금속층으로부터 이루어지는 경우에는, 당해 금속층의 층두께를 더욱 얇게 할 수 있기 때문에, 작업성의 향상을 꾀할 수 있다. 또한 면내에서의 발광휘도의 분산을 억제할 수 있기 때문에, 재현성 좋게 소자를 제작할 수 있고, 제조프로세스의 신뢰성을 높이는 것이 가능하다. 또한, 수율도 향상시키는 것이 가능하다.
(8) 상기 제 2의 태양에 대응하는, 본 발명의 박막EL소자의 제조방법은, 적어도 일함수가 다른 2종류 이상의 금속을 포함하는 전자주입전극과 정공주입전극과의 사이에, 두전극에 의해 더해진 전장에 의해 발광하는 기능층을 갖춘 박막EL소자의 제조방법으로서, 상기 전자주입전극은, 상기 기능층측에, 상기 금속 중 일함수가 가장 큰 금속 이외의 저일함수 금속을 이온의 형태로 포착하는 포착물질을 포함하는 포착층을 형성하는 포착층 형성공정과, 상기 기능층과는 반대측에, 상기 2종류 이상의 금속으로 이루어지는 합금을 함유하는 금속층을 형성하는 금속층 형성공정을 적어도 행하는 것에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2의 태양에 대응하는, 본 발명의 다른 박막EL소자의 제조방법은, 적어도 일함수가 다른 2종류 이상의 금속을 포함하는 전자주입전극과 정공주입전극과의 사이에, 두전극에 의해 더해진 전장에 의해 발광하는 기능층을 갖춘 박막EL소자의 제조방법으로서, 상기 전자주입전극은, 상기 기능층측에, 상기 금속 중 일함수가 가장 큰 금속 이외의 저일함수 금속을 이온의 형태로 포착하는 포착물질을 포함하는 포착층을 형성하는 포착층 형성공정과, 상기 기능층과는 반대측에, 상기 2종류 이상의 금속으로 이루어지는 합금을 포함하는 금속층을 형성하는 금속층 형성공정을 적어도 행하는 것에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2의 태양에 대응하는, 본 발명의 다른 박막EL소자의 제조방법은, 적어도 일함수가 다른 2종류 이상의 금속을 포함하는 전자주입전극과 정공주입전극과의 사이에, 두전극에 의해 더해진 전자에 의해 발광하는 기능층을 갖춘 박막EL소자의 제조방법으로서, 상기 금속 중 일함수가 가장 큰 금속 이외의 저일함수 금속을 이온의 형태로 포착하는 포착물질이, 적어도 상기 전자주입전극측에 분포하도록 상기 기능층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2의 태양에 대응하는, 본 발명의 다른 박막EL소자의 제조방법은, 전자주입전극과 정공주입전극과의 사이에, 두전극에 의해 더해진 전장에 의해 발광하는 기능층을 갖춘 박막EL소자의 제조방법으로서, 상기 금속 중 일함수가 가장 큰 금속 이외의 저일함수 금속과, 그 저일함수 금속을 이온의 형태로 포착하는 포착물질이, 적어도 상기 전자주입전극측에 분포하도록 상기 기능층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 각 방법에 의하면, 제조프로세스중에 있어서 양이온으로 된 저일함수 금속을 포착물질이 포착하기 때문에, 저일함수 금속이 열화하는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 발광휘도가 높은 박막EL소자를 제조하는 것이 가능하다. 또한, 예를 들면 전자주입전극이 포착층과, 저일함수 금속을 포함하는 금속층으로 이루어지는 경우에는, 당해 금속층의 층두께를 더욱 얇게 할 수 있다. 그 결과, 작업성의 향상을 꾀할 수 있다. 또한, 면내에서의 발광휘도의 분산을 억제할 수 있기 때문에, 재현성 좋게 소자를 제작할 수 있고, 제조프로세스의 신뢰성을 높이는 것이 가능하다. 또한, 수율도 향상시킬 수 있다.
(9) 상기 제 3의 태양에 대응하는, 본 발명의 박막EL소자의 제조방법은, 적어도 일함수가 다른 2종류 이상의 금속을 포함하는 전자주입전극과 정공주입전극과의 사이에, 두전극에 의해 더해진 전장에 의해 발광하는 기능층을 갖춘 박막EL소자의 제조방법으로서, 상기 전자주입전극은, 상기 금속 중 일함수가 가장 큰 금속 이외의 저일함수 금속으로부터 방출된 전자를 수용하는 전자부족물질을 포함하는 전자부족물질층을 형성하는 전자부족물질층 형성공정과, 상기 저일함수 금속을 이온의 형태로 포착하는 포착물질을 포함하는 포착층을 형성하는 포착층 형성공정과, 상기 전자부족물질층 또는 포착층 위에, 상기 2종류 이상의 금속을 포함하는 금속층을 형성하는 금속층 형성공정을 적어도 행하는 것에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 3의 태양에 대응하는, 본 발명의 다른 박막EL소자의 제조방법은, 적어도 일함수가 다른 2종류 이상의 금속을 포함하는 전자주입전극과 정공주입전극과의 사이에, 두전극에 의해 더해진 전장에 의해 발광하는 기능층을 갖춘 박막EL소자의 제조방법으로서, 상기 전자주입전극은, 상기 금속 중 일함수가 가장 큰 금속 이외의 저일함수 금속과, 상기 저일함수 금속으로부터 방출된 전자를 수용하는 전자부족물질과, 상기 저일함수 금속을 이온의 형태로 포착하는 포착물질을 포함하는 층을 형성하는 공정을 적어도 행하는 것에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 3의 태양에 대응하는, 본 발명의 다른 박막EL소자의 제조방법은, 적어도 일함수가 다른 2종류 이상의 금속을 포함하는 전자주입전극과 정공주입전극과의 사이에, 두전극에 의해 더해진 전장에 의해 발광하는 기능층을 갖춘 박막EL소자의 제조방법으로서, 상기 전자주입전극은, 상기 금속 중 일함수가 가장 큰 금속 이외의 저일함수 금속으로부터 방출된 전자를 수용하는 전자부족물질을 포함하는 전자부족물질층을 형성하는 전자부족물질층 형성공정과, 상기 저일함수 금속과, 그 저일함수 금속을 이온의 형태로 포착하는 포착물질을 포함하는 포착층을 형성하는 포착층 형성공정을 적어도 행하는 것에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 3의 태양에 대응하는, 본 발명의 또 다른 박막EL소자의 제조방법은, 적어도 일함수가 다른 2종류 이상의 금속을 포함하는 전자주입전극과 정공주입전극과의 사이에, 두전극에 의해 더해진 전장에 의해 발광하는 기능층을 갖춘 박막EL소자의 제조방법으로서, 상기 금속 중 일함수가 가장 큰 금속 이외의 저일함수 금속으로부터 방출된 전자를 수용하는 전자부족물질과, 상기 저일함수 금속을 이온의 형태로 포착하는 포착물질이, 적어도 상기 전자주입전극측에 분포하도록 상기 기능층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 3의 태양에 대응하는, 본 발명의 다른 박막EL소자의 제조방법은, 전자주입전극과 정공주입전극과의 사이에, 두전극에 의해 더해진 전장에 의해 발광하는 기능층을 갖춘 박막EL소자의 제조방법으로서, 상기 금속 중 일함수가 가장 큰 금속 이외의 저일함수 금속과, 그 저일함수 금속으로부터 방출된 전자를 수용하는 전자부족물질과, 그 저일함수 금속을 이온의 형태로 포착하는 포착물질이, 적어도 상기 전자주입전극측에 분포하도록 상기 기능층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 각 방법에 의하면, 전자부족물질 및 포착물질이 저일함수 금속의 열화를 방지하기 때문에, 발광휘도가 높은 박막EL소자를 제조하는 것이 가능하다. 또한, 작업성의 향상을 꾀할수 있고, 또한 재현성이 양호하기 때문에 제조프로세스의 신뢰성을 한층 높이는 것이 가능하다. 또한, 수율의 향상도 꾀할 수 있다.
본 발명에 관련된 표시장치는, 이하에 기술하는 (10)∼(12)의 태양을 채용하는 것이 가능하다. 여기에서, (10)∼(12)는 상기 제 1∼제 3의 태양에 각각 대응한다.
(10) 상기 제 1의 태양에 대응하는, 본 발명의 표시장치는, 적어도 일함수가 다른 2종류 이상의 금속을 포함하는 전자주입전극과, 상기 전자주입전극과 쌍을 이룬 정공주입전극과, 상기 전자주입전극과 정공주입전극과의 사이에 설치되어, 두전극에 의해 더해진 전장에 의해 발광하는 기능층을 가지는 박막EL소자를 갖춘 표시 장치이고, 상기 전자주입전극은, 상기 금속 중 일함수가 가장 큰 금속 이외의 저일함수 금속으로부터 방출된 전자를 수용하는 전자부족물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1의 태양에 대응하는, 본 발명의 다른 표시장치는, 정공주입전극과, 상기 정공주입전극과 쌍을 이룬 전자주입전극과, 상기 정공주입전극과 전자주입전극과의 사이에 설치되어, 두전극에 의해 더해진 전장에 의해 발광하는 기능층을 가지는 박막EL소자를 갖춘 표시장치이고, 상기 전자주입전극 또는 기능성층에는, 그 전자주입전극을 구성하는 금속보다도 일함수가 작은 저일함수 금속이 포함되어 있고, 상기 기능층에는, 상기 저일함수 금속으로부터 방출된 전자를 수용하는 전자부족물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.
(11) 상기 제 2의 태양에 대응하는, 본 발명의 표시장치는, 적어도 일함수가 다른 2종류 이상의 금속을 포함하는 전자주입전극과, 상기 전자주입전극과 쌍을 이룬 정공주입전극과, 상기 전자주입전극과 정공주입전극과의 사이에 설치되어, 두전극에 의해 더해진 전장에 의해 발광하는 기능층을 가지는 박막EL소자를 갖춘 표시장치이고, 상기 전자주입전극은, 상기 금속 중 일함수가 가장 큰 금속 이외의 저일함수 금속을 이온의 형태로 포착하는 포착물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 2의 태양에 대응하는, 본 발명의 다른 표시장치는, 정공주입전극과, 상기 정공주입전극과 쌍을 이룬 전자주입전극과, 상기 정공주입전극과 전자주입전극과의 사이에 설치되어, 두전극에 의해 더해진 전장에 의해 발광하는 기능층을 가지는 박막EL소자를 갖춘 표시장치이고, 상기 전자주입전극 또는 기능성층에는, 그 전자주입전극을 구성하는 금속보다도 일함수가 작은 저일함수 금속이 포함되어 있고, 상기 기능층에는, 상기 저일함수 금속을 이온의 형태로 포착하는 포착물질이 포함되는 것을 특징으로 한다.
(12) 상기 제 3의 태양에 대응하는, 본 발명의 표시장치는, 적어도 일함수가 다른 2종류 이상의 금속을 포함하는 전자주입전극과, 상기 전자주입전극과 쌍을 이룬 정공주입전극과, 상기 전자주입전극과 정공주입전극과의 사이에 설치되어, 두전극에 의해 더해진 전장에 의해 발광하는 기능층을 가지는 박막EL소자를 갖춘 표시장치이고, 상기 전자주입전극은, 상기 금속 중 일함수가 가장 큰 금속 이외의 저일함수 금속으로부터 방출된 전자를 수용하는 전자부족물질과, 상기 저일함수 금속을 금속이온의 형태로 포착하는 포착물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 3의 태양에 대응하는, 본 발명의 다른 표시장치는, 정공주입전극과, 상기 정공주입전극과 쌍을 이룬 전자주입전극과, 상기 정공주입전극과 전자주입전극과의 사이에 설치되어, 두전극에 의해 더해진 전장에 의해 발광하는 기능층을 가지는 박막EL소자를 갖춘 표시장치이고, 상기 전자주입전극 또는 기능층에는, 그 전자주입전극을 구성하는 금속보다도 일함수가 작은 저일함수 금속이 포함되어 있고, 상기 기능층에는, 상기 금속 중 일함수가 가장 큰 금속 이외의 저일함수 금속으로부터 방출된 전자를 수용하는 전자부족물질과, 상기 저일함수 금속을 이온의 형태로 포착하는 포착물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 3의 태양에 대응하는, 본 발명의 또 다른 표시장치는, 적어도 일함수가 다른 2종류 이상의 금속을 포함하는 전자주입전극과, 상기 전자주입전극과 쌍을 이룬 정공주입전극과, 상기 전자주입전극과 정공주입전극과의 사이에 설치되어, 두전극에 의해 더해진 전장에 의해 발광하는 기능층을 가지는 박막EL소자를 갖춘 표시장치이고, 상기 금속 중 일함수가 가장 큰 금속 이외의 저일함수 금속을, 금속이온의 형태로 포착하는 포착물질, 또는 상기 저일함수 금속으로부터 방출된 전자를 수용하는 전자부족물질의 어느 한 쪽은 상기 전자주입전극에 포함되고, 다른 쪽은 상기 기능층에 포함되는 것을 특징으로 한다.
상기 각 구성에 의하면, 고발광효율이고 고신뢰성인 박막EL소자를 사용하는 것에 의해 고품위의 표시장치를 제공할 수 있다. 또한, 예를 들면 듀티구동을 시키는 때에도 고품위의 화상표시가 가능하고, 또한 장기에 걸친 수명의 저감을 억제하여 고신뢰성을 확보하는 것이 가능하다.
본 발명에 관련된 조명장치는, 이하에 기술하는 (13)∼(15)의 태양을 채용하는 것이 가능하다. 여기에서, (13)∼(15)는 상기 제 1∼제 3의 태양에 각각 대응한다.
(13) 상기 제 1의 태양에 대응하는, 본 발명의 조명장치는, 적어도 일함수가 다른 2종류 이상의 금속을 포함하는 전자주입전극과, 상기 전자주입전극과 쌍을 이룬 정공주입전극과, 상기 전자주입전극과 정공주입전극과의 사이에 설치되어, 두전극에 의해 더해진 전장에 의해 발광하는 기능층을 가지는 박막EL소자를 갖춘 조명장치이고, 상기 전자주입전극은, 상기 금속 중 일함수가 가장 큰 금속 이외의 저일함수 금속으로부터 방출된 전자를 수용하는 전자부족물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1의 태양에 대응하는, 본 발명의 다른 조명장치는, 정공주입전극과, 상기 정공주입전극과 쌍을 이룬 전자주입전극과, 상기 정공주입전극과 전자주입전극과의 사이에 설치되어, 두전극에 의해 더해진 전장에 의해 발광하는 기능층을 가지는 박막EL소자를 갖춘 조명장치이고, 상기 전자주입전극 또는 기능층에는, 그 전자주입전극을 구성하는 금속보다도 일함수가 작은 저일함수 금속이 포함되어 있고, 상기 기능층에는, 상기 저일함수 금속으로부터 방출된 전자를 수용하는 전자부족물질이 포함되는 것을 특징으로 한다.
(14) 상기 제 2의 태양에 대응하는, 본 발명의 조명장치는, 적어도 일함수가 다른 2종류 이상의 금속을 포함하는 전자주입전극과, 상기 전자주입전극과 쌍을 이룬 정공주입전극과, 상기 전자주입전극과 정공주입전극과의 사이에 설치되어, 두전극에 의해 더해진 전장에 의해 발광하는 기능층을 가지는 박막EL소자를 갖춘 조명장치이고, 상기 전자주입전극은, 상기 금속 중 일함수가 가장 큰 금속 이외의 저일함수 금속을 이온의 형태로 포착하는 포착물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2의 태양에 대응하는, 본 발명의 다른 조명장치는, 정공주입전극과, 상기 정공주입전극과 쌍을 이룬 전자주입전극과, 상기 정공주입전극과 전자주입전극과의 사이에 설치되어, 두전극에 의해 더해진 전장에 의해 발광하는 기능층을 가지는 박막EL소자를 갖춘 조명장치이고, 상기 전자주입전극 또는 기능층에는, 그 전자주입전극을 구성하는 금속보다도 일함수가 작은 저일함수 금속이 포함되어 있고, 상기 기능층에는, 상기 저일함수 금속을 이온의 형태로 포착하는 포착물질이 포함되는 것을 특징으로 한다.
(15) 상기 제 3의 태양에 대응하는, 본 발명의 조명장치는, 적어도 일함수가 다른 2종류 이상의 금속을 포함하는 전자주입전극과, 상기 전자주입전극과 쌍을 이룬 정공주입전극과, 상기 전자주입전극과 정공주입전극과의 사이에 설치되어, 두전극에 의해 더해진 전장에 의해 발광하는 기능층을 가지는 박막EL소자를 갖춘 조명장치이고, 상기 전자주입전극은, 상기 금속 중 일함수가 가장 큰 금속 이외의 저일함수 금속으로부터 방출된 전자를 수용하는 전자부족물질과, 상기 저일함수 금속을 금속이온의 형태로 포착하는 포착물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 3의 태양에 대응하는, 본 발명의 다른 조명장치는, 정공주입전극과, 상기 정공주입전극과 쌍을 이룬 전자주입전극과, 상기 정공주입전극과 전자주입전극과의 사이에 설치되어, 두전극에 의해 더해진 전장에 의해 발광하는 기능층을 가지는 박막EL소자를 갖춘 조명장치이고, 상기 전자주입전극 또는 기능층에는, 그 전자주입전극을 구성하는 금속보다도 일함수가 작은 저일함수 금속이 포함되어 있고, 상기 기능층에는, 상기 금속 중 일함수가 가장 큰 금속 이외의 저일함수 금속으로부터 방출된 전자를 수용하는 전자부족물질과, 상기 저일함수 금속을 이온의 형태로 포착하는 포착물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 3의 태양에 대응하는, 본 발명의 또 다른 조명장치는, 적어도 일함수가 다른 2종류 이상의 금속을 포함하는 전자주입전극과, 상기 전자주입전극과 쌍을 이룬 정공주입전극과, 상기 전자주입전극과 정공주입전극과의 사이에 설치되어, 두전극에 의해 더해진 전장에 의해 발광하는 기능층을 가지는 박막EL소자를 갖춘 조명장치이고, 상기 금속 중 일함수가 가장 큰 금속 이외의 저일함수 금속을 금속이온의 형태로 포착하는 포착물질, 또는 상기 저일함수 금속으로부터 방출된 전자를 수용하는 전자부족물질의 어느 한 쪽은 상기 전자주입전극에 포함되고, 다른 쪽은 상기 기능층에 포함되는 것을 특징으로 한다.
상기 각 구성에 의하면, 면발광체이면서 플렉서블(flexible)한 조명장치를 제공할 수 있다. 그 결과, 종래의 간접조명 등에 의한 밝기의 손실을 초래하는 일 없이, 신규 조명장치를 제공하고, 신규 조명공간을 창조하는 것을 꾀할 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적, 특징 및 우수한 점은, 이하에 나타낸 기재에 의해 충분히 알 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 잇점은, 첨부도면을 참고한 다음의 설명으로 명백해 질 것이다.
도 1은, 본 발명의 실시의 형태 1에 관련된 박막EL소자를 나타낸 단면모식도이다.
도 2는, 본 발명의 실시의 형태 1에 관련된 다른 박막EL소자를 나타낸 단면모식도이다.
도 3은, 본 발명의 실시의 형태 1에 관련된 또 다른 박막EL소자를 나타낸 단면모식도이다.
도 4는, 본 발명의 실시의 형태 1에 관련된 또 다른 박막EL소자를 나타낸 단면모식도이다.
도 5는, 본 발명의 실시의 형태 2에 관련된 박막EL소자를 나타낸 단면모식도이고, 동 도면(a)는 전자부족물질이 기능층중에 균일하게 분포되어 있는 상태를 나 타내고, 동 도면(b)는 전자부족물질이 농도구배를 가지고 기능층중에 분포되어 있는 상태를 나타낸다.
도 6은, 본 발명의 실시의 형태 2에 관련된 다른 박막EL소자를 나타낸 단면모식도이다.
도 7은, 본 발명의 실시의 형태 3에 관련된 박막EL소자를 나타낸 단면모식도이다.
도 8은, 본 발명의 실시의 형태 3에 관련된 다른 박막EL소자를 나타낸 단면모식도이다.
도 9는, 본 발명의 실시의 형태 3에 관련된 또 다른 박막EL소자를 나타낸 단면모식도이다.
도 10은, 본 발명의 실시의 형태 3에 관련된 또 다른 박막EL소자를 나타낸 단면모식도이다.
도 11은, 본 발명의 실시의 형태 4에 관련된 박막EL소자를 나타낸 단면모식도이고, 동 도면(a)는 포착물질이 기능층중에 균일하게 분포되어 있는 상태를 나타내고, 동 도면(b)는 포착물질이 농도구배를 가지고 기능층중에 분포되어 있는 상태를 나타낸다.
도 12는, 본 발명의 실시의 형태 4에 관련된 다른 박막EL소자를 나타낸 단면모식도이다.
도 13은, 본 발명의 실시의 형태 5에 관련된 박막EL소자를 나타낸 단면모식도이다.
도 14는, 본 발명의 실시의 형태 5에 관련된 다른 박막EL소자를 나타낸 단면모식도이다.
도 15는, 본 발명의 실시의 형태 6에 관련된 박막EL소자를 나타낸 단면모식도이다.
도 16은, 종래의 박막EL소자를 나타낸 단면모식도이다.
도 17은, 종래의 다른 박막EL소자를 나타낸 단면모식도이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하에 본 발명의 실시의 형태에 대해서 설명한다.
(실시의 형태 1)
본 발명에 관련된 박막EL소자의 실시의 형태에 대하여, 이하에 설명한다. 도 1은, 본 실시의 형태 1에 관련된 박막EL소자를 나타낸 단면모식도이다.
동 도면에 나타낸 것처럼, 본 실시의 형태에 관련된 박막EL소자(10)은, 기판(11) 위에, 적어도 정공주입전극(12)과, 그 정공주입전극(12)과 쌍을 이룬 전자주입전극(14)과, 정공주입전극(12)과 전자주입전극(14)과의 사이에 설치된 기능층(13)을 적층한 구성이다.
상기 기판(11)은, 상술한 정공주입전극(12) 등을 담지할 수 있는 것이면 좋다. 또한, 기능층(13)에서 발광한 빛을, 기판(11)측으로부터 취출하는 경우에는, 가시광에 대해 투명성 또는 반투명성을 가지고 있으면 좋다. 이와 같은 것으로서는 예를 들면 코우닝1737(상품명, 코우닝사제) 등의 유리기판이나 폴리에스테르 등 그 외의 수지필름기판 등을 예시할 수 있다.
상기 정공주입전극(12)은, 정공을 기능층(14)에 주입하는 기능을 가지는 전극이다. 기능층(14)에서 발광한 빛을 기판(11)측으로부터 취출하는 경우에는, 정공주입전극(12)이 투명성 또는 반투명성을 가지고 있을 필요가 있다. 이 경우, 정공주입전극(12)으로는, 예를 들면, ITO(인듐주석산화물)막을 사용하는 것이 가능하다. 또한, ITO 이외에 SnO(산화주석), Ni(니켈), Au(금), Pt(백금), 또는 Pd(파라듐) 등도 사용하는 것이 가능하다.
상기 정공주입전극(12)의 층두께는, 필요로 되는 시트저항치 및 가시광 투과율로부터 결정된다. 단, 박막EL소자는, 예를 들면 액정표시소자와 비교하여 구동전류밀도가 높기 때문에, 시트저항치를 작게 하는 것이 바람직하다. 이 때문에, 정공주입전극(12)은 100nm 이상의 층두께에서 사용되는 경우가 많다.
상기 기능층(13)은, 주로 전장을 더할 수 있는 것에 의해 발광하는 기능을 가지고 있다. 기능층(13)은, 발광층 단독으로 이루어지는 경우여도 좋고, 또는 복수의 층을 적층하여 기능분리시킨 층구조라도 좋다. 층구조의 경우에는, 본 발명에 관련된 박막EL소자는 각종 태양을 채용하는 것이 가능하다. 이하에서는, 기판(11)측으로부터 차례로 정공수송층, 발광층 및 전자수송층을 적층한 경우를 예로 들어 설명한다.
상기 정공수송층은, 정공주입전극(12)으로부터 정공을 받아들여, 이것을 발광층까지 수송하는 기능을 가진다. 또한, 전자의 침입을 방해하는 기능도 가지고 있다. 이 정공수송층에 이용하는 재료로는, 에를 들면 특개평 7-126615호 공보에 기재된 테트라페닐벤디딘 화합물, 트리페닐아민 3중체 및 벤디딘 2중체, 특개평 8-48656호 공보에 기재된 여러가지 트리페닐디아민 유도체, 특개평 7-65958호 공보에 기재된 N,N′-디페닐-N,N′-비스(3-메틸페닐)-1,1′-비페닐-4,4′-디아민(MTPD), 특개평 10-228982호 공보에 기재된 트리페닐아민 4중량체를 들 수 있다. 또한, 예시한 재료 중 트리페닐아민을 기본골격으로 하여 가지는 유도체가 바람직하고, 특히 트리페닐아민 4중량체가 더욱 바람직하다.
상기 전자수송층은, 전자주입전극(14)으로부터 전자를 받아들여, 이것을 발광층까지 수송하는 기능을 가진다. 또한, 정공의 침입을 방해하는 기능도 가지고 있다. 이 전자수송층에 이용하는 재료로는, 예를 들면 트리스(8-키노리노라트)알루미늄(이하, A1q 라고 약칭한다.)이 바람직하다. 또한 A1q 외에도, 트리스(4-메틸-8-키노리노라트)알루미늄 등의 금속착체, 3-(2′-벤조티아조릴)-7-디에틸아미노쿠마린 등을 들 수 있다. 또한, 정공수송층, 전자수송층의 재료로는, 이상에 열거한 유기재료 외에, p층 또는 n층을 형성하는 무기재료를 채용하는 것도 가능하다.
상기 정공수송층 또는 전자수송층의 층두께는, 10∼1000nm의 범위내인 것이 바람직하다. 또한, 이들 층은 더욱 복수의 층으로 구성하는 것이 가능하다. 즉, 정공수송층을 복수층으로 하는 경우에는, 발광층에 가까이 갈수록 이온화 포텐셜이 작게 되도록 각층을 적층시키는 것이 가능하다. 또한, 전자수송층을 복수층으로 하는 경우에는, 발광층에 가까이 갈수록 전자친화력이 크게 되도록 각층을 적층시키는 것이 가능하다.
상기 발광층은, 정공수송층으로부터 주입된 정공과, 전자수송층으로부터 주 입된 전자가 결합하여, 그 결과 에너지가 빛으로 방사되는 층을 말한다. 이 발광층으로는, 예를 들면 정공수송성 발광층, 전자수송성 발광층, 바이폴라성 발광층 등을 예시할 수 있다. 또한, 발광층에 이용하는 재료로는, 상기 A1q 또는 그 유도체 외에, 이들 화합물에 쿠마린6, DCM(4-디시아노메틸렌-2-메틸-6-(p-디메틸아미노스틸)-4H-피란) 또는 페녹사존9 등의 색소를 도프(dope)한 것을 들 수 있다. 또한, 트리페닐아민에 르브렌을 도프한 것도 채용할 수 있다. 또한, 상기 유기재료에 한정하지않고, 무기형광재료를 사용하는 것도 가능하다. 이 무기형광재료를 사용하는 경우에는, 예를 들면 고분자 매트릭스 중에 무기형광재료를 분산하는 등 하여 도포형성하면 좋다.
이와 같이, 상기 기능층(13)으로는, 정공수송층/발광층/전자수송층의 층구조의 경우를 예로 해서 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 발광층/전자수송층 또는 정공수송층/발광층의 층구조이어도 좋고, 또는 정공수송층/캐리어블락층/전자수송층의 층구조로 하는 것도 가능하다. 또한, 정공수송층과 전자수송층과의 사이에, 바소크프로인 등의 정공블락층을 적층하고, 정공수송층을 발광시키는 것과 같은 층구조도 채용하는 것이 가능하다. 또한, 발광층 단독이어도 좋다.
상술한 정공수송층, 전자수송층 및 발광층 등 기능층(13)을 구성하는 각층에 대해서는, 비결정상태의 균질한 막구조인 것이 바람직하다. 막구조가 결정화하면, 소자의 구동전압을 높게 할 필요가 생기고, 또한 전하담체의 주입효율도 저하하여 디바이스 특성이 열화하기 때문이다.
상기 전자주입전극(14)은, 적어도 일함수가 다른 2종류 이상의 금속을 포함하는 금속층(15)과, 전자부족물질을 포함하는 전자부족물질층(16)으로 구성되고, 전자를 기능층(13)에 주입하는 것을 기본적 기능으로 갖추고 있다.
상기 금속층(15)은, 예를 들면 일함수가 작고 전자주입장벽이 낮은 금속과, 이 금속과 비교해서 일함수가 큰 안정된 금속을 포함해 구성되는 합금으로 하는 것이 가능하다. 또한, 후술하는 복수의 금속층이 적층된 적층전극이어도 좋다.
상기 합금으로는, 예를 들면 Tang들이 제안한 Mg-Ag합금 또는 Al-Li합금 등을 예시할 수 있다. 또한, Ca-Ag합금, Li-Al-Zn합금, Ca-Al합금, Mg-Al합금, Sn-Al-Li합금, Bi-Al-Li합금, In-Al-Li합금 등도 채용가능하다. 상기 일함수가 작은 금속(저일함수 금속)이라는 것은, 상술한 안정한 금속과 비교하여 상대적으로 일함수가 작은 금속을 가리킨다. 구체적으로는, Li, Na, K, Rb, Cs 및 Fr로 이루어지는 알칼리 금속이나, Be, Mg, Ca, Sr, Ba 및 Ra로 이루어지는 알칼리토류금속 등이 바람직하다. 이들 저일함수 금속은, 전자를 방출하기 쉬운 성질을 가지고 있기 때문에, 발광층 내부에의 전자주입이 극히 용이하게 되고, 박막EL소자의 고휘도화를 가능하게 한다. 또한, 저일함수 금속이 방출하는 전자는 최외각에 있는 가전자이고, 예를 들면 Li 등의 알칼리금속에서는 2s 궤도, Na 등의 알칼리토류금속에서는 3s 궤도의 전자가 방출되고, 저일함수 금속은 양이온(정의 이온)으로 된다.
또한, 전자주입전극(14)에는, 상기 저일함수 금속보다도 일함수가 큰 금속이 포함되어 있다. 이 일함수가 큰 금속은, 저일함수 금속을 확보하여 열화를 방지하는 기능을 한다. 저일함수 금속은 수소나 산소 등에 대해 반응성이 높기 때문에, 이 저일함수 금속을 더 안정한 금속과의 합금으로 하는 것에 의해, 공기 중의 수분 등으로부터 보호하는 것이 가능하다. 그 결과, 기능층(13)에 안정하게 전자주입을 행하는 것이 가능하다. 여기에서, 일함수가 큰 금속으로는, 예를 들면 Al, Zn, Ag, In, Sn, Bi, Pd, Cu 등을 들 수 있다.
상기 전자부족물질층(16)은, 적어도 전자부족물질을 포함하여 구성되어 있다. 전자부족물질이라는 것은, 원자가 궤도수와 비교하여 가전자수가 부족한 물질이다. 이 전자부족물질로는, Li, Be, Mg, B, Zn, Al 등의 전자부족물질을 형성하기쉬운 원자가 다른 원자와 다중심결합하여 얻어지는 여러가지 전자부족 유기금속 화합물이나 전자부족 무기금속화합물이 적용가능하다.
상기 전자부족 유기금속 화합물로는, 예를 들면 3중심 2전자결합을 형성하여 안정화되어 있는 알킬화 A1이나, 하기 화학식(1)로 표현되는 화합물을 들 수 있다.
여기에서, 상기 R1 및 R2는, 배위원자로서 적어도 하나의 질소원자를 가지는 함질소 방향환 또는 그 환유도체를 가지는 가교배위자, 또는 할로겐 또는 탄소수 1∼3인 알킬을 가지는 가교배위자이다. 상기 적어도 하나의 질소원자를 포함하는 함질소 방향환을 가지는 가교배위자에 있어서, 질소원자를 하나 포함하는 함질소 방향환을 가진 가교배위자로는, 예를 들면 피롤, 피리딘, 옥사존, 3, 3′-비피리딘-5, 5′-디일 등을 예시할 수 있다. 또한, 질소원자를 두개 이상 포함하는 함질소 방향환을 가지는 가교배위자로는, 이미다졸, 피라졸, 피리다진, 피라진, 피리미딘, 프타라딘, 1H-인다졸, 옥사디아졸, 9,10-페난트롤린, 트리아졸, 트리아진, 테트라진, 테트라졸 등을 예시할 수 있다. 또한, 상기 할로겐으로는 F, Cl, Br, I, At를 예시할 수 있다. 또한, 탄소수 1∼3인 알킬을 가지는 가교배위자로는, 메틸, 에틸, 부틸을 예시할 수 있다.
또한, 상기 R3, R4, R5, 및 R6는, 각각 수소, 알킬, 아릴 유도체 및 배위원자로 하나의 질소원자를 갖는 함질소 방향환 유도체로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 알킬로는, 메틸, 에틸 등을 예시할 수 있다. 또한, 상기 아릴유도체로는, 페닐, 트릴, 피리딜, 트리아졸, 테트라졸, 인다졸 등을 예시할 수 있다. 또한, 상기 함질소방향환 유도체로는, 피롤, 인돌, 이소인돌, 칼바솔 등을 예시할 수 있다. 또한, 상기 M1은, Be, Mg, Ca, B, Al 및 Ga로 이루어진 원자군에서 선택되는 어느 하나의 금속원소 또는 반금속원소이다.
상기 화학식(1)에서 표현되는 화합물의 구체예로는, 예를 들면 4, 4, 8, 8-테트라에틸피라자볼, 1, 3, 5, 7-테트라메틸피라자볼, 피라자볼 등을 들 수 있다.
또한, 전자부족 무기금속화합물로는, LiH, BeH2 등을 예시할 수 있다. 특히 음극에 접하는 기능층(13)이 유기화합물로 구성되는 경우에는, 상기 전자유기금속 착화합물이 바람직하다.
이 전자부족물질은 폐곽을 완성하고 있지 않기 때문에, 강한 전자수용성을 가지고, 또한 전자수송성이 뛰어나다. 따라서, 종래에 있어서는, 저일함수 금속을 사용하지 않고, 전자부족물질을 전자주입재료로 사용하는 경우도 있었다.
또한, 참고정도로 말하자면, 현재로서는 중성분자간 결합의 설명에는 루이스랭크뮤어의 원자가이론(Lewis-Langmuir's theory of valency, 팔우설(octet theory)이 사용되고 있으나, 이 전자부족물질에 관해서는, 그 이론을 적용하여 결합상태를 설명하는 것은 곤란하다. 그러나, 몇개의 원자궤도를 조합하여 분자궤도를 만드는 이론이면, 전자부족물질은 용이하게 설명하는 것이 가능하다. 전자부족물질의 상세에 대해서는, 무기화학서, 이화학사전 등에 기재되어 있다.
이와 같은 전자부족물질을 포함하는 전자부족물질층(16)을 전자주입전극(14)에 설치한 것은, 이하에 기술하는 저일함수 금속의 열화 메카니즘을 구명하고, 이 열화 메카니즘에 착상을 얻은 것에 의한다.
저일함수 금속의 일례로 Li를 들고, 저일함수 금속의 열화억제 메카니즘을 설명한다. 우선, 전자주입전극(14) 중에 포함된 Li는, 하기 반응식(3)에 나타낸 것처럼, 전자를 방출하여 Li 양이온으로 된다.
반응식(3)이 가역적으로 연속하여 전자의 수수(授受)를 행하면, Li의 열화는 본래적으로 생기지 않을 것이다. 그러나, Li 양이온은 상당히 반응성이 풍부하고, 강한 산화작용을 가지고 있다. 따라서, Li 양이온은, 그 생성시에, 소자내 또는 소자의 보존환경내에 존재하는 질소 등과 용이하게 반응해 버린다. 말하자면, Li의 질화물(절연물)이 생성되어 버려서, 상기 반응식(3)은 불가역으로 된다. 그 결과, 기능층(13)에 대한 안정적인 전자주입능이 저하하고, 소자의 열화를 초래하게 된 다.
그 한편, 전자부족물질층(16)에 금속층(15)으로부터 전자가 주입되면, 전자부족물질은 강한 루이스산이기 때문에, 전자는 전자부족물질에 포착되어 버린다. 이것에 의해, 음이온(A-)이 생성한다.
식중, A는 전자부족물질을 나타낸다.
여기에서, A-는, 전자를 수용하는 것에 의해, 옥테트(octet)측을 채우는 것이 가능하기 때문에, 순반응쪽이 일어나기 쉽게 된다. 따라서, 양이온의 상태에서 안정하게 계속 존재하는 것이 가능하다. 그 결과, 전자부족물질이 포함된 전자부족물질층(16)은, 극히 전자수송성이 뛰어난 층으로서 기능을 하고, 더 많은 전자를 발광층에 주입하는 것이 가능해진다. 이것에 의해, 정공과 전자의 재결합율을 증대시켜 발광효율을 향상시키는 것이 가능하다.
또한, 이 A-는, Li 양이온에 대해 약한 루이스염기로 작용하기 때문에, 전자주입전극(14)와 전자부족물질층(16)과의 계면에서 하기 반응식(5)에 나타낸 반응이 일어나서, 착체를 형성한다. 또한, Li 양이온의 일부는 어브레이션에 의해 전자부족물질층(16)내로 침입하기 때문에, 당해 전자부족물질층(16) 내부에서도 반응은 일어나고 있다.
이어서, 이 이온컴플렉스와 같은 상태의 중간체로부터, 다시 루이스산(A)과 Li의 중성분자로 되돌아간다. 말하자면, 전자부족물질은 저일함수 금속이 산화물이나 질소물 등으로 변화하는 것을 방지하기 때문에, 전자주입전극(14)이 갖는 높은 전자주입성을 유지하는 것이 가능하다. 그 결과, 고휘도발광을 실현하면서, 소자의 장수명화를 꾀할 수 있다.
또한, 전자부족물질층(16)의 평균층두께는, 0.1∼100nm 범위내인 것이 바람직하다. 전자부족물질층(16)이 거의 균일한 층두께의 단분자층상인 경우, 그 층두께는 전자부족물질의 종류에도 따르나 대개 0.1nm 이상으로 되고, 그것보다 얇은 층두께의 전자부족물질층(16)을 형성하는 것이 곤란하기 때문이다. 그 한편, 층두께가 100nm보다 크면, 인가전압이 상승하여 소자의 열화를 초래하기 때문에 바람직하지 않다.
다음으로, 본 실시의 형태 1에 관련된 박막EL소자의 제조방법에 대하여 설명한다.
우선, 기판(11) 위에, 종래 공지된 방법으로 정공주입전극(12)을 형성한다. 구체적으로는, 예를 들면 정공주입전극(12)이 ITO막인 경우, 스퍼터법, 일렉트론비임 증착법, 이온프레이딩법 등의 성막방법을 채용하는 것이 가능하다. 이들 성막방법을 채용하는 것은, ITO막의 투명성을 향상시키고, 또한 저항율을 저하시키는 것이 가능하다.
계속하여, 전자주입전극(14) 위에 기능층(13)을 형성한다. 이 기능층(13)은, 앞에서도 기술한 것처럼, 여러가지 태양을 채용하는 것이 가능하나, 예를 들면 기 능층(13)측에 차례로 정공수송층, 발광층 및 전자수송층을 형성하는 경우의, 각층의 성막방법으로는, 진공증착법을 채용하는 것이 바람직하다. 이 방법이면, 비결정상태의 균질한 박막의 형성이 가능하게 되기 때문이다. 또한, 진공 중에서 연속하여 각층을 형성하면, 각층간의 계면에 불순물이 부착하는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 동작전압의 저하, 고효율화, 장수명화와 같은 특성의 개선을 꾀할 수 있다. 또한, 이들 각층을 진공증착법에 의해 형성하는 데 있어서, 어떤 층이 복수의 화합물을 포함하는 경우, 이들 화합물을 각각 넣은 각 보우트(증착모재를 장진한 용기)를 개별로 온도제어하여 공증착하는 것이 바람직하다. 또한, 미리 이들 화합물을 혼합한 것을 증착시켜도 좋다. 또한, 상기 진공증착법 이외의 성막방법으로는, 스핀코우트법, 침지법, 캐스트법 등 그 외의 용액도포법이나, 랭그뮤어·브로젯(LB)법 등을 채용하는 것도 가능하다. 상기 용액도포법의 경우에는, 폴리머 등의 매트릭스물질 중에 각 화합물을 분산시켜 행하는 구성으로 해도 좋다.
다음으로, 기능층(13) 위에, 진공증착법에 의해 전자부족물질층(16)을 형성한다. 증착조건으로는 특별히 한정된 것은 없고, 소망의 박막이 형성되도록 적의설정하면 된다. 구체적으로는, 예를 들면 증착속도 0.01∼0.5nm/초, 진공압력 103∼106Pa의 조건하에서 증착을 행하면, 양호한 막구조의 전자부족물질층(16)을 형성할 수 있다.
이어서, 전자부족물질층(16) 위에, 예를 들면 증착법 또는 스퍼터법에 의해 금속층(15)를 형성한다. 여기에서 저일함수 금속은, 금속층(15)의 형성과정에 있어 서 산화물 또는 질화물 등으로 변화해, 소자형성의 초기부터 이미 열화가 시작되고 있다. 이 때문에, 종래의 소자에 있어서는, 발광휘도가 이론상의 값보다도 낮았다.
그렇지만, 본 실시의 형태에 있어서는, 금속층(15)을 전자부족물질층(16) 위에 형성하기 때문에, 저일함수 금속의 열화를 방지하는 것이 가능하다. 더 상세하게는, 다음과 같다. 저일함수 금속은 성막프로세스중에 있어서도 전자를 방출하여 양이온으로 된다. 이 방출된 전자는, 전자부족물질에 수용되기 때문에, 이것에 의해 전자부족물질의 음이온이 생성된다. 이 음이온은, 양이온이 물이나 산소 등과 반응하여 산화물 등으로 변화하기 전에, 양이온과의 사이에서 전자의 수수(授受)를 행하고, 그 결과로 전하이동이 일어난다. 이것에 의해, 저일함수 금속은 기저상태로 돌아가기 때문에, 저일함수 금속이 산화물 등으로 변화하여 열화하는 것을 억제한다. 이것에 의해, 산화물 등의 함유가 극히 적은 금속층(15)을 형성할 수 있고, 소자의 고휘도발광을 가능하게 한다.
또한, 앞에 기술했듯이, 저일함수 금속의 열화를 방지할 수 있기 때문에, 금속층(15)의 층두께를 더욱 얇게 하는 것이 가능하다. 그 결과, 작업성을 양호하게 한다. 더해서, 면내에서의 발광휘도의 분산을 억제할 수 있기 때문에, 재현성 좋게 소자를 제작할 수 있음과 동시에, 수율도 향상시키는 것이 가능하다.
이와 같이, 본 실시의 형태 1에 관련된 박막EL소자의 제조방법에 의하면, 종래의 박막EL소자와 비교하여 극히 발광휘도가 높은 박막EL소자를, 작업성 및 재현성 좋게 제조하는 것이 가능하다.
여기에서, 박막EL소자가 pn접합을 가지는 경우에는, 당해 박막EL소자는 기전 력을 갖고 있기 때문에, 통전하지 않는 상태에 있어서도 소자내에서는 전자의 수수(授受)가 행해지고 있다. 따라서, 무부하의 보존상태에 있어서도 상기 반응식 (3)∼(5)의 반응이 진행되고 있다고 생각해도 좋다. 또한, 반응식 (3)∼(5)의 반응은, pn접합을 가지는 박막EL소자의 제조프로세스에 있어서도 일어나고 있다. 따라서, 이 경우에 있어서도, 발광휘도가 높은 박막EL소자를, 작업성 및 재현성 좋게, 또한 수율을 향상시켜서 제조하는 것이 가능하다.
또한, 본 실시의 형태에 있어서는, 전자주입전극(14)이 합금을 포함하는 금속층(15)과 전자부족물질층(16)으로 이루어지는 경우를 예로 해서 설명했으나, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 도 2에 나타낸 것처럼, 전자주입전극(14)은, 기능층(13)측으로부터 차례로 전자부족물질층(16), 저일함수 금속을 포함하는 저일함수 금속층(17), 상기 저일함수 금속보다도 일함수가 큰 금속을 포함하는 보호금속층(18)이 적층된 적층전극체여도 좋다. 이 경우, 저일함수 금속(17) 및 보호금속층(18)의 성막은 증착법이나 스퍼터법 등에 의해 행하는 것이 가능하다.
또한, 도 3에 나타낸 것처럼, 전자주입전극(14)은, 기능층(13)측으로부터 차례로 저일함수 금속(21)을 포함하는 전자부족물질층(16) 및 보호금속층(18)이 적층된 적층전극체여도 좋다. 이 경우, 전자부족물질층(16)의 층두께는 0.1∼1000nm 범위내인 것이 바람직하다. 전자부족물질층(16)이 거의 균일한 층두께의 단분자층상인 경우, 그 층두께는 전자부족물질의 종류 및 전자부족물질의 함유량에도 따르나 대개 0.1nm 이상으로 된다. 말하자면, 그것보다 얇은 층두께의 전자부족물질층(16) 을 형성하는 것이 곤란하기 때문이다. 그 한편, 층두께가 1000nm보다 크면, 인가전압이 상승하여 소자의 열화를 초래하기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 전자부족물질의 함유농도는 30∼99몰%의 범위내이면 좋다. 30몰% 이상이면, 전자수송성을 충분히 향상시키는 것이 가능하지 않아, 저일함수 금속의 열화도 방지하지 못하게 되기 때문에 바람직하지 않다. 그 한편, 99몰% 이상이면, 상대적으로 저일함수 금속의 비율이 저하하여, 위전자주입량이 감소하기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 전자부족물질층(16)의 성막은, 전자부족물질과 저일함수 금속과의 공증착에 의해 행하는 것이 가능하다. 보호금속층(18)의 성막은 전술한 바와 같이 증착법이나 스퍼터법 등에 의해 행하는 것이 가능하다.
또한, 도 4에서 나타낸 것처럼, 전자주입전극(14)은, 전자부족물질(20), 저일함수 금속(21) 및 저일함수 금속(21)보다도 일함수가 큰 금속을 포함하는 단일층이어도 좋다. 이 경우의 전자주입전극(14)의 성막방법으로는, 공증착을 채용하는 것이 가능하다.
또한, 본 실시의 형태에 있어서는, 상기 전자부족물질(16)이 층상인 경우를 예로 해서 설명했으나, 본 발명은 이것에 조금도 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 도1에 나타낸 박막EL소자에 있어서는 기능층(13)과 금속층(15)과의 사이에 도상(島狀)으로 설치하는 것이 가능하다. 또한 상기 도 2에 나타낸 박막EL소자에 있어서는 기능층(13)과, 저일함수 금속층(17)과의 사이에 도상으로 설치하는 것이 가능하다. 이들 구성이라도, 저일함수 금속의 열화를 억제하고, 소자의 발광수명을 향상시키는 것이 가능하다.
(실시의 형태 2)
본 발명에 관련된 박막EL소자의 다른 실시의 형태에 대하여, 이하에 설명한다. 또한, 상기 실시의 형태 1의 박막EL소자에 잇어서의 구성요소와 같은 기능을 가진 구성요소에 대하여는, 동일한 부호를 붙여서 상세한 설명을 생략한다.
본 실시의 형태 2에 관련된 박막EL소자는, 상기 실시의 형태 1에 관련된 박막EL소자와 비교하여, 전자부족물질이 전자주입전극이 아니라 기능층중에 포함되는 점이 다르다.
도 5(a)는, 본 실시의 형태 2에 관련된 박막EL소자를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 전자부족물질이 기능층중에 분포하고 있는 상태를 나타내고 있다. 동 도면에 나타낸 전자주입전극(22)은, 적어도 일함수가 다른 2종류 이상의 금속으로 이루어지는 합금을 포함하는 금속층이다. 또한, 기능층(23)은, 기본적으로는 상기 실시의 형태 1에 관련된 기능층과 같은 기능을 가지나, 본 실시의 형태에 있어서는 또한, 전자부족물질(20)이 함유되어 있다. 이 전자부족물질(20)은, 기능층(23)에 있어서의 전자주입전극(22)측에 분포되도록 설치되어 있다. 전자부족물질(20)의 존재범위는, 전자주입전극(22)과 기능층(23)과의 계면으로부터, 그 기능층(23)의 층두께에 대해 약 2/3 정도의 범위내로 하는 것이 가능하다. 여기에서, 기능층(23)의 층두께는, 예를 들면 50∼1000nm이다. 또한, 전자부족물질(20)은 기능층(23)의 층내 전체에 걸쳐서 균일하게 분포되어 있어도 좋다.
여기에서, 예를 들면 기능층이 정공주입전극측에서 차례로, 정공수송층, 발광층 및 전자수송층이 적층하여 형성된 것인 경우, 전자부족물질(20)은 적어도 전 자수송층 중에 포함된다. 이 전자수송층 중에서는, 근접하는 분자간의 전자수수에 의해, 음이온(라디칼) 분자가 연속적으로 생성되고, 전자가 층내를 홉핑이동하고 있다. 그런데, 통상 이용되고 있는 전자수송재료이면, 기저상태에서의 안정성이 높기 때문에, 전자를 수용해서 음이온(라디칼) 상태로 되어도, 곧 기저상태로 회귀되어 버린다. 말하자면, 전자를 방출하는 역반응이 생기기쉽다. 이것에 대하여, 전자부족물질로부터 생성된 음이온은, 더욱더 전자를 수용하므로써 옥테트측을 채우는 것이 가능하기 때문에, 순반응이 일어나기 쉽다. 이것에 의해, 음이온의 상태로 안정되어 계속 존재하는 것이 가능하다. 이것으로부터도 알 수 있는 것처럼, 전자부족물질은 전자수송성이 극히 뛰어나기 때문에, 기능층(23)에의 전자의 수송은 양호하게 된다. 그 결과, 소자는 고휘도로 발광하는 것이 가능하고, 또한 발광효율의 향상도 꾀할 수 있다.
또한, 상기 전자부족물질(20)은, 동 도면(b)에 나타낸 것처럼, 전자주입전극(22)에 다가설수록 고농도로 분포되는 것이 가능하다. 전자부족물질의 음이온(A-)과 저일함수 금속의 양이온과의 반응은, 기능층(23)과 전자주입전극(22)과의 계면에서 반응이 일어나는 빈도가 높다. 일부 양이온은 어브레이션에 의해 기능층(23) 중에 침입하나, 기능층(23) 내부를 향할수록 적어지기 때문에, 전자부족물질 음이온과 양이온과의 반응의 빈도도 감소해 간다. 따라서, 상기 구성과 같이, 농도구배를 설치하면, 저일함수 금속의 양이온에 대해 효율좋게 전자를 공여하는 것이 가능하다.
전자부족물질(20)의 함유농도는 0.1몰% 이상, 99.9몰% 이하인 범위내인 것이 바람직하다. 함유농도가 0.1몰%보다 작으면, 전자수송성을 향상시키는 것이 불가능하다. 그 한편, 함유농도가 99.9몰%보다 크면, 거의 전자부족물질로 이루어지는 단독층처럼 되어버리므로, 기능층(23)은 발광기능을 충분히 다할 수 없게 된다. 또한, 전자부족물질(20)이 기능층(23)과 전자주입전극(22)과의 계면으로부터 소정의 범위내로 균일하게 분포하고 있는 경우, 또는 기능층(23)의 층내 전체에 균일하게 분포되어 있는 경우에는, 전자부족물질(20)의 함유농도는 0.1몰% 이상, 50.0몰% 이하의 범위내인 것이 더 바람직하다.
상기 전자부족물질(20)이 분포하는 기능층(23)의 성막은 다음과 같이 하여 행한다. 우선, 기능층(23) 중 전자부족물질(20)을 함유시키지 않은 부분을 정공주입전극(12) 위에 증착법에 의해 형성해 둔다. 이어서, 전자부족물질과 기능층재료를 소정의 혼합비가 되도록 증착속도를 제어하여 공증착시킨다. 이것에 의해, 전자부족물질(20)이 전자주입전극(22)측에 소정의 범위내로 균일하게 분포한 기능층(23)을 형성하는 것이 가능하다. 한편, 전자주입전극(22)에 다가설수록, 전자부족물질(20)을 고농도로 분포시킨 기능층(23)을 형성하는 경우에는, 증착온도를 올리는(구체적으로는 전류량을 늘린다) 것에 의해 형성하는 것이 가능하다.
또한, 상기 기능층(23)에는, 도 6에 나타낸 것처럼, 저일함수 금속(21)도 전자부족물질(20)과 마찬가지로 함유시켜도 좋다. 이 경우, 저일함수 금속(21)은, 전자주입전극(22)에 가까울수록 고농도로 분포시키는 것이 가능하다. 여기에서, 저일함수 금속(21)의 함유량은, 0.01중량% 이상, 99.9중량% 이하의 범위내로 하는 것이 가능하다. 함유량이 0.01중량%보다 작으면, 전자주입능이 저하되어 발광효율이 감소하기 때문에 바람직하지 않다. 그 한편, 함유량이 99.9중량%보다 크면, 거의 저일함수 금속으로 이루어지는 단독층처럼 되어버리므로, 기능층(23)은 충분한 발광기능을 다하지 못하게 된다.
또한, 상기 전자주입전극(22)은, 기능층(23)측으로부터 차례로 저일함수 금속을 포함하는 저일함수 금속층 및 상기 저일함수 금속보다도 일함수가 큰 금속을 포함하는 보호금속층이 적층된 적층전극체여도 좋다.
(실시의 형태 3)
본 발명에 관련된 박막EL소자의 또 다른 실시의 형태에 대해서, 이하에 설명한다. 또한 상기 실시의 형태 1의 박막EL소자에 있어서의 구성요소와 같은 기능을 가지는 구성요소에 대해서는, 동일한 부호를 붙여서 상세한 설명을 생략한다.
본 실시의 형태 3에 관련된 박막EL소자는, 상기 실시의 형태 1에 관련된 박막EL소자와 비교하여, 전자부족물질을 포함하는 전자부족물질층과 바꿔서 포착물질을 포함하는 포착층을 설치한 점이 다르다. 더 상세하게는, 이하와 같다.
도 7은, 본 실시의 형태 3에 관련된 박막EL소자를 나타낸 단면모식도이다.
동 도면에 나타낸 것처럼, 본 실시의 형태에 관련된 박막EL소자(30)는, 기판(11) 위에, 적어도 정공주입전극(12)과, 이 정공주입전극(12)과 쌍을 이룬 전자주입전극(31)과, 정공주입전극(12)과 전자주입전극(31)과의 사이에 설치된 기능층(13)을 적층한 구성이다.
상기 전자주입전극(31)은, 금속층(15)과, 포착물질을 포함하는 포착층(32)으로 구성되어 있고, 전자를 기능층(13)에 주입하는 것을 기본적 기능으로 갖추고 있다.
상기 포착층(32)은, 적어도 포착물질을 포함하여 구성되어 있다. 포착물질이라는 것은, 그 포착물질이 가지고 있는 비공유전자쌍을 저일함수 금속의 양이온에 공여하여 전자쌍을 공유하는, 배위결합을 하는 것이 가능한 물질이다.
포착물질을 구성하는 원자로서, 비공유전자쌍에 속하는 원자로는, 산소, 유황, 셀렌, 질소, 인, 비소 등을 들 수 있다.
또한, 이들 원자를 함유하는 복소환식 화합물이어도 좋다. 이 경우, 복소환의 헤테로원자로는, 산소, 유황, 질소, 비소 등을 예시할 수 있다. 또한, 포착물질은, 카르보닐기, 아미노기, 이미노기, 티오카르보닐기 등의 관능기를 갖춘 화합물이어도 좋다. 또한, 이들 관능기를 2 이상 가지고, 저일함수 금속의 이온을 다좌배위하는 것이 가능한, 1,10-페난트롤린 등의 킬레이트제여도 좋다.
특히, 전자를 수용하는 전자수용성 포착물질이 가장 바람직하고, 이와 같은 전자수용성 포착물질로는, 하기 화학식(2)로 표시되는 화합물을 들 수 있다.
여기에서, 상기 R7 및 R8은, 배위원자로서 적어도 하나의 질소원자를 가지는 함질소 방향환 또는 그 환유도체를 가지는 가교배위자, 또는 할로겐 또는 탄소수 1∼3인 알킬을 가지는 가교배위자이다. 상기 적어도 하나의 질소원자를 포함하는 함 질소 방향환을 가지는 가교배위자에 있어서, 질소원자를 하나 포함하는 함질소 방향환을 가지는 가교배위자로는, 예를 들면 피롤, 피리딘, 옥사졸, 3, 3′-비피리딘-5, 5′-디일 등을 예시할 수 있다. 또한, 질소원자를 두개 이상 함유하는 함질소 방향환을 가지는 가교배위자로는, 이미다졸, 피라졸, 피리다진, 피라진, 피리미딘, 푸타라딘, 1H-인다졸, 옥사디아졸, 9,10-페난트롤린, 트리아졸, 트리아진, 테트라진, 테트라졸 등을 예시할 수 있다. 또한, 상기 할로겐으로는, F, Cl, Br, I, At 등을 예시할 수 있다. 또한, 탄소수 1∼3인 알킬을 가지는 가교배위자로는, 메틸, 에틸, 부틸을 예시할 수 있다.
또한, 상기 R9, R10, R11 및 R12는, 각각 수소, 알킬, 아릴 유도체 및 복소환유도체로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, R9∼R12 중 적어도 하나는 비공유전자쌍을 가진 배위자이다. 상기 알킬로는, 메틸, 에틸 등을 예시할 수 있다. 또한, 상기 아릴유도체로는, 페닐, 트릴, 피리딜, 트리아졸, 테트라졸, 인다졸 등을 예시할 수 있다. 또한, 상기 복소환 유도체로는, 피롤, 피리딘, 옥사졸, 3, 3′-비피리딘-5, 5′-디일, 이미다졸, 피라졸, 피리다진, 피라진, 피리미딘, 프타라딘, 1H-인타졸, 옥사디아졸, 9,10-페난트롤린, 트리아졸, 트리아진, 테트라진, 테트라졸 등의 유도체를 예시할 수 있다.
또한, 상기 M2는, Be, Mg, Ca, B, Al 및 Ga로 이루어진 원자군에서 선택되는 어느 하나의 금속원소 또는 반금속원소이다.
상기 화학식(2)로 표현되는 화합물의 구체예로는, 하기 화학식(6)으로 표현 되는 4, 4, 8, 8-테트락스(1H-피라졸-1-일) 피라자볼(이하, PPZB라고 약칭한다.)을 예시할 수 있다.
또한, 화학식(6)의 파선내에 표시된 부분은 피라자볼 구조를 나타내고 있다. 이 피라자볼구조는, 2개의 가교배위자(피라졸)가 각각 2개의 붕소와 다리를 놓은 결합으로 연결된 환상구조이다. 이 다리를 놓은 결합부분에서는 전자수가 부족하기 때문에, PPZB는 전자부족물질의 한 종류이기도 하다. 따라서, PPZB는 전자수용성을 가지고 있다.
이상과 같은 포착물질을 포함하는 포착층(32)을 전자주입전극(14)에 설치한 기술적 의의는, 이하에 기술하는 대로다.
포착물질로서 PPZB, 저일함수 금속으로서 Li를 예로 들어, 저일함수 금속의 열화억제 메카니즘을 설명한다. 상기 실시의 형태 1에 있어서도 기술한 것처럼, 전자주입전극(14)중에 포함되는 Li는, 전자를 방출해 Li 양이온이 된다(상기 반응식(3) 참조).
이 Li 양이온에 대해, PPZB는 비공유전자쌍을 공여하고, 하기 화학식(7)에 나타낸 것처럼, Li(양이온)을 사이에 두도록 배위되어 새로운 환구조(킬레이트환) 를 형성한다. 이와 같이 하여 생성된 킬레이트 착체는, 그 배위효과로부터 안정도가 높은 구조로 되어 있다.
따라서, 포착층(32)을 설치하는 것에 의해, Li 등의 저일함수 금속이 산화물이나 질화물 등의 절연물로 되는 것을 방지하고, 기능층(13)에 안정되게 전자가 공급되도록 할 수 있다. 그 결과, 고휘도발광을 실현하면서, 소자의 장수명화를 꾀할 수 있다.
또한, PPZB는 전자부족물질이기 때문에 전자수송성이 뛰어나고, 그 결과 더 많은 전자를 발광층에 주입하는 것도 가능하다.
또한, 포착층(32)의 평균층두께는, 0.1∼100nm 범위내인 것이 바람직하다. 포착층(32)이 거의 균일한 층두께의 단분자층상인 경우, 그 층두께는 포착물질의 종류에 따르나 대개 0.1nm 이상이 되고, 그것보다 얇은 층두께의 포착층(32)을 형성하는 것이 곤란하기 때문이다. 그 한편, 층두께가 100nm보다 크면, 인가전압이 상승하여 소자의 열화를 초래하기 때문에 바람직하지 않다.
다음으로, 본 실시의 형태 2에 관련된 박막EL소자의 제조방법에 대하여 설명한다.
우선, 상기 실시의 형태 1과 같이 해서, 기판(11) 위에 정공주입전극(12)을 형성한 후, 전자주입전극(14) 위에 기능층(13)을 형성한다.
다음으로, 기능층(13) 위에, 진공증착법에 의해 포착층(32)을 형성한다. 증착조건으로는 특별히 한정된 것은 아니고, 소망의 막구조가 형성되도록 적의설정하면 된다. 구체적으로는, 예를 들면 증착속도 0.01∼0.5nm/초, 진공압력 103∼106Pa의 조건하에서 증착을 행하면, 양호한 막구조의 포착층(32)을 형성할 수 있다.
이어서, 포착층(32) 위에, 예를 들면 증착법 또는 스퍼터법에 의해 금속층(15)을 형성한다. 여기에서, 저일함수 금속은, 금속층(15)의 형성과정에 있어서 산화물 또는 질화물 등으로 변화하고, 소자형성 초기부터 이미 열화가 시작되고 있다. 이 때문에, 종래의 소자에 있어서는, 발광휘도가 이론상의 값보다도 낮았다.
그렇지만, 본 실시의 형태에 있어서는, 금속층(15)을 포착층(32) 위에 형성하기 때문에, 저일함수 금속의 열화를 방지하는 것이 가능하다. 더 상세하게는, 다음과 같다. 저일함수 금속은 성막프로세스에 있어서도 전자를 방출하여 양이온으로 된다. 이 금속 양이온은, 물이나 산소 등과 반응하여 산화물이나 질화물로 되기 전에, 포착물질에 의해 포착된다. 이것에 의해, 저일함수 금속의 열화를 방지하여 금속층(15)을 형성할 수 있고, 고휘도발광을 가능하게 한다.
또한, 저일함수 금속 열화의 방지는, 금속층(15)의 층두께를 더욱 얇게 하는 것이 가능하고, 이것에 의해 작업성을 양호하게 하는 것이 가능하다. 더해서, 면내 에서의 발광휘도의 분산를 억제할 수 있기 때문에, 재현성 좋게 소자를 제작할 수 있음과 동시에, 수율도 향상시키는 것이 가능하다.
이와 같이, 본 실시의 형태 2에 관련된 박막EL소자의 제조방법에 의하면, 종래의 박막EL소자와 비교하여 극히 발광휘도가 높은 박막EL소자를, 작업성 및 재현성 좋게 제조하는 것이 가능하다.
또한, 본 실시의 형태에 있어서는, 전자주입전극(31)이 합금을 포함하는 금속층(15)과 포착층(32)으로 이루어지는 경우를 예로 해서 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 도 8에 나타낸 것처럼, 전자주입전극(14)은, 기능층(13)측으로부터 차례로, 포착층(32), 저일함수 금속층(17), 보호금속층(18)이 적층된 적층전극체여도 좋다.
또한, 도 9에 나타낸 것처럼, 전자주입전극(31)은, 기능층(13)측으로부터 차례로, 저일함수 금속(21)을 포함하는 포착층(32), 보호금속층(18)이 적층된 적층전극체여도 좋다. 이 경우, 포착층(32)의 층두께는 0.1∼1000nm 범위내인 것이 바람직하다. 포착층(32)이 거의 균일한 층두께의 단분자층상인 경우, 그 층두께는 포착물질의 종류에도 따르나 대개 0.1nm 이상으로 된다. 말하자면, 그것보다 얇은 층두께의 포착층(32)을 형성하는 것이 곤란하기 때문이다. 그 한편, 층두께가 1000nm보다 크면, 인가전압이 상승하여 소자의 열화를 초래하기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 포착물질의 함유농도는 30∼99몰% 범위내이면 좋다. 30몰% 이하면, 전자수송성을 충분히 향상시키는 것이 가능하지 않아, 저일함수 금속의 열화도 방지하지 못하게 되기 때문에 바람직하지 않다. 그 한편, 99몰% 이상이면, 상대적으로 저일함수 금속의 비율이 저하하여, 전자주입량이 감소하기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 포착층(32)의 성막은, 전자부족물질과 저일함수 금속과의 공증착에 의해 행하는 것이 가능하다. 보호금속층(18)의 성막은 전술과 같이 증착법이나 스퍼터법 등에 의해 행하는 것이 가능하다.
또한, 도 10에서 나타낸 것처럼, 전자주입전극(31)은, 포착물질(33), 저일함수 금속(21) 및 저일함수 금속(21)보다도 일함수가 큰 금속을 포함하는 단일층이어도 좋다. 이 경우의 전자주입전극(31)의 성막방법으로는, 공증착을 채용하는 것이 가능하다.
또한, 본 실시의 형태에 있어서는, 상기 포착층(32)이 층상인 경우를 예를 들어 설명했으나, 본 발명은 이것에 조금도 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 포착층(32)과, 상기 금속층(15) 또는 저일함수 금속층(17)과의 사이에, 도상으로 설치해도 좋다. 이와 같은 태양이어도, 저일함수 금속의 열화를 억제하고, 소자의 발광수명을 향상시키는 것이 가능하다.
(실시의 형태 4)
본 발명에 관련된 박막EL소자의 또 다른 실시의 형태에 대하여, 이하에 설명한다. 또한, 상기 실시의 형태 3의 박막EL소자에 있어서의 구성요소와 같은 기능을 가지는 구성요소에 대하여는, 동일한 부호를 붙여서 상세한 설명을 생략한다.
본 실시의 형태 4에 관련된 박막EL소자는, 상기 실시의 형태 3에 관련된 박막EL소자와 비교하여, 포착물질이 전자주입전극이 아니라 기능층중에 포함되는 점이 다르다.
도 11(a)는, 본 실시의 형태 4에 관련된 박막EL소자를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 포착물질이 기능층중에 분포하고 있는 경우를 나타내고 있다. 동 도면에 나타낸 전자주입전극(35)은, 적어도 일함수가 다른 2종류 이상의 금속으로 이루어지는 합금을 포함하는 금속층이다. 또한, 기능층(36)은, 기본적으로는 상기 실시의 형태 1에 관련된 기능층과 같은 기능을 가지나, 본 실시의 형태에 있어서는 또한 포착물질(33)이 함유되어 있다. 이 포착물질(33)은, 기능층(36)에 있어서의 전자주입전극(35)측에 분포되도록 설치되어 있다. 포착물질(33)의 존재범위는, 기능층(36)과 전자주입전극(35)과의 계면으로부터, 그 기능층(36)의 2/3 정도의 범위내로 하는 것이 가능하다. 여기에서, 기능층(36)의 층두께는, 예를 들면 50∼1000nm이다.
또한, 포착물질(33)은 기능층(36)의 층내 전체에 걸쳐서 균일하게 분포되어 있어도 좋다.
또한, 상기 포착물질(33)은, 동 도면(b)에 나타낸 것처럼, 전자주입전극(35)에 가까와질수록 고농도로 분포되는 것이 가능하다. 포착물질과 저일함수 금속의 양이온과의 반응은, 기능층(36)과 전자주입전극(35)과의 계면에서 반응이 일어나는 빈도가 높다. 일부 양이온은 어브레이션에 의해 기능층(36) 중에 침입하나, 기능층(36)의 내부를 향할수록 적어지기 때문에, 포착물질과 양이온과의 반응의 빈도도 감소해 간다. 따라서, 상기 구성과 같이, 농도구배를 설치하면, 저일함수 금속의 양이온에 대해 효율좋게 전자를 공여하는 것이 가능하다.
포착물질(33)의 함유농도는 0.1몰% 이상, 99.9몰% 이하의 범위내인 것이 바람직하다. 함유농도가 0.1몰%보다 작으면, 저일함수 금속의 양이온은 배위결합 등에 의해 충분히 포착하는 것이 불가능하다. 그 한편, 함유농도가 99.9몰%보다 크면, 거의 포착물질로 이루어지는 단독층처럼 되어버리므로, 기능층(36)은 발광기능을 충분히 다할 수 없게 된다. 또한, 포착물질(33)이 기능층(36)과 전자주입전극(35)과의 계면으로부터 소정의 범위내에 균일하게 분포하고 있는 경우, 또는 기능층(36)의 층내 전체에 균일하게 분포되어 있는 경우에는, 전자부족불질(33)의 함유농도는 0.1몰% 이상, 50.0몰% 이하의 범위내인 것이 더 바람직하다.
또한, 상기 기능층(36)에는, 도 12에 나타낸 것처럼, 저일함수 금속(21)도 포착물질(33)과 같이 함유시키는 것이 가능하다. 이 경우, 저일함수 금속(21)은, 전자주입전극(35)에 가까와질수록 고농도로 분포시키는 것이 가능하다. 여기에서, 저일함수 금속(21)의 함유량은, 0.01중량% 이상, 99.9중량% 이하의 범위내로 함유시키는 것이 가능하다. 함유량이 0.01중량%보다 작으면, 전자주입능이 저하되어 발광효율이 감소하기 때문에 바람직하지 않다. 그 한편, 함유량이 99.9중량%보다 크면, 거의 저일함수 금속으로 이루어지는 단독층처럼 되어버리므로, 기능층(36)은 발광기능을 충분히 다하지 못하게 된다.
또한, 상기 전자주입전극(35)은, 기능층(36)측으로부터 차례로 저일함수 금속층 및 보호금속층이 적층된 적층전극체여도 좋다.
상기 포착물질(33)이 분포하는 기능층(36)의 성막은, 상기 실시의 형태 2에서 설명한 것과 같은 방법으로 행한다. 단, 기능층(36) 중 포착물질(33)을 함유시키지 않은 부분을 정공주입전극(12) 위에 증착법에 의해 미리 형성시켜 둔다. 이어서, 포착물질과 기능층 재료를 소정의 혼합비가 되도록 증착속도를 제어하여 공증착시키고, 이것에 의해 포착물질(33)이 전자주입전극(35)측에 소정의 범위내로 균일하게 분포한 기능층(36)을 형성한다. 한편, 전자주입전극(35)에 가까와질수록, 포착물질(33)을 고농도로 분포시킨 기능층(36)을 형성하는 경우에는, 증착온도를 올리는(구체적으로는 전류량을 늘린다) 것에 의해 형성한다.
(실시의 형태 5)
본 발명에 관련된 박막EL소자의 다른 실시의 형태에 대하여, 이하에 설명한다. 또한, 상기 각 실시의 형태의 박막EL소자에 있어서의 구성요소와 같은 기능을 가지는 구성요소에 대해서는, 동일한 부호를 붙여서 상세한 설명을 생략한다.
본 실시의 형태 5에 관련된 박막EL소자는, 상기 각 실시의 형태 1에 관련된 박막EL소자와 비교해서, 전자부족물질 및 포착물질의 쌍방을 이용한 점이 다르다. 더 상세하게는, 이하와 같다.
도 13은, 본 실시의 형태 5에 관련된 박막EL소자를 나타낸 단면모식도이다.
동 도면에 나타낸 것처럼, 본 실시의 형태에 관련된 박막EL소자(40)는, 기판(11) 위에, 적어도 정공주입전극(12)과, 이 정공주입전극(12)과 짝을 이룬 전자주입전극(41)과, 정공주입전극(12)과 전자주입전극(41)과의 사이에 설치된 기능층(13)을 적층한 구성이다.
상기 전자주입전극(41)은, 기능층(13)측으로부터 차례로, 전자부족물질층(16), 포착층(32) 및 금속층(15)이 적층된 적층전극체이다. 전자부족물질층(16)은 전자수송성이 뛰어나기 때문에, 더 많은 전자를 기능층(13)에 주입하고, 이에 의해 정공과 전자의 재결합율을 증대시켜 발광효율을 향상시킨다. 그 한편, 포착층(32)은 저일함수 금속이 산화물 등으로 변화하기 전에 포착하고, 저일함수 금속의 열화를 방지한다. 따라서, 동일 소자내에 전자부족물질층(16)과 포착층(32)을 설치한 것에 의해, 발광수명을 향상시키고, 또한 고휘도발광이 가능하게 된다.
또한, 상기 전자주입전극(41)은, 금속층(15) 대신에, 포착층(32)측으로부터 차례로 저일함수 금속층(22) 및 보호금속층(18)이 적층된 적층전극체여도 좋다.
또한, 도 14에 나타낸 것처럼, 전자주입전극(41)은, 기능층(13)측으로부터 차례로, 전자부족물질(16), 포착물질(33)을 포함하는 저일함수 금속층(22) 및 보호금속층(18)이 적층된 적층전극체여도 좋다.
또한, 상기 전자주입전극(41)은, 전자부족물질과 포착물질을 동일층내에 포함하고, 이 층 위에 상기 금속층(15)을 적층하고, 또는 저일함수 금속층 및 보호금속층을 적층한 것이어도 좋다.
또한, 전자부족물질은 전자수송성이 뛰어나고, 포착물질은 저일함수 금속의 포착에 유효한 것으로부터, 포착층(32)은 저일함수 금속을 포함하는 금속층(15) 또는 저일함수 금속층(22)측에 설치하는 것이 유리하다. 단, 저일함수 금속의 양이온의 기능층(13)에의 확산은, 기능층(13) 중의 발광재료의 예기상태를 실활시킬 우려가 있다. 따라서, 이것을 방지하는 관점에서 전자주입전극(41)을 형성하는 경우에는, 기능층(13)측으로부터 차례로, 포착층(32)/전자부족물질층(16)/금속층(15)을 적층시켜도 좋다. 또는, 기능층(13)측으로부터 차례로 포착층(32)/전자부족물질층(16)/저일함수 금속층(22)/보호금속층(18)을 적층시켜도 좋다.
(실시의 형태 6)
본 발명에 관련된 박막EL소자의 또 다른 실시의 형태에 대하여, 이하에 설명한다. 또한, 상기 실시의 형태 3의 박막EL소자에 있어서의 구성요소와 같은 기능을 가진 구성요소에 대해서는, 동일한 부호를 붙여서 상세한 설명을 생략한다.
본 실시의 형태 6에 관련된 박막EL소자는, 상기 실시의 형태 3에 관련된 박막EL소자와 비교하여, 전자부족물질 및/또는 포착물질이 전자주입전극이 아니라 기능층중에 포함되는 점이 다르다.
더 구체적으로는, 예를 들면 도 15(a)에 나타낸 것처럼, 전자부족물질(20) 및 포착물질(33)이 전자주입전극(31)측에 분포하도록 설치된 기능층(51) 위에, 금속층(15)으로 이루어지는 전자주입전극을 적층한 구성으로 하는 것이 가능하다.
또한, 동 도면(b)에 나타낸 것처럼, 상기 금속층(15) 대신에, 기능층(51)측으로부터 차례로 저일함수 금속층(17), 보호금속층(18)을 적층한 구성으로 하는 것이 가능하다.
또한, 전자부족물질(20) 또는 포착물질(33)의 어느 한 쪽이 기능층중에 포함되고, 다른 쪽이 전자주입전극이 포함되는 것 같은 태양이어도 좋다.
(그 밖의 사항)
또한, 상기 각 실시의 형태에 있어서는, 기판 위에 정공주입전극, 기능층, 전자주입전극을 순차로 설치한 태양에 대해서 설명했으나, 본 발명은, 이것에 조금 도 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 기판 위에 전자주입전극, 기능층, 정공주입전극을 순차적층한 소자여도 좋다.
또한, 상기 각 실시의 형태에 있어서는, 기판측으로부터 면발광시킨 박막EL소자를 예로 하여 설명했으나, 전자주입전극측으로부터 빛을 끌어내는 것도 가능하다. 본 발명에 있어서는, 예를 들면 상기 실시의 형태 1, 실시의 형태 3 또는 실시의 형태 5에 기술한 것처럼, 예를 들면 기능층 위에 전자부족물질 및/또는 포착층을 설치하기 때문에, 저일함수 금속층 등을 성막할 때에, 기능층에의 손해를 경감시키는 것이 가능하다. 기능층에의 손해의 경감은, Al 등으로 이루어지는 보호금속층과 바꿔서, 투명 또는 반투명의 도전성막의 성막을 가능하게 한다. 여기에서, 투명 또는 반투명 도전성막으로는, ITO, Au, 또는 Mg-Ag 합금 또는 Ag-Pd-Cu 합금 등의 합금박막 등을 들 수 있다. 그 결과, 다음과 같은 새로운 효과를 이루는 것이 가능하도록 되었다. 즉, 유리기판 등으로 이루어진 투명한 기판을 통하여 빛을 얻는 경우, 기능층에서 발광한 빛의 전부가 기판을 투과하는 것은 아니고, 그 일부는 당해 기판내를 전반사하는 것에 의해 손실되고 있었다. 그러나, 상기 구성이라면, 기판을 투과시키지 않고 빛을 끌어내기 때문에, 빛의 손실을 저감하고, 빛을 끌어내는 효율을 대폭으로 개선하는 것이 가능하다. 또한, 이 경우의 전자주입전극의 가시광 투과율은, 50% 이상인 것이 바람직하고, 또한 70% 이상인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상기 각 실시의 형태에 있어서는, 직류구동형 박막EL소자를 예로 하여 설명하였으나, 본 발명은 이것에 조금도 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 교류구 동형, 또는 펄스구동형으로 하는 것도 가능하다.
또한, 본 발명에 관련된 전자부족물질 및/또는 포착물질을 가지는 전극은, 박막EL소자 이외에, 바이오센서나 광전변환소자(예를 들면 광전지, 광센서)에도 적용가능하다.
다음으로, 실시예 및 비교예에 의해 본 발명을 더욱더 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들에 의해 조금도 한정되는 것은 아니다. 또한, 하기 실시예 1∼실시예 3은 전자부족물질을 사용한 박막EL소자에 관련되고, 하기 실시예 4∼실시예 7은 포착물질을 사용한 박막EL소자에 관련되고, 실시예 8∼실시예 10은 전자부족물질 및 포착물질을 이용한 박막EL소자에 관련된다.
(실시예 1)
우선, 유리기판 위에 스퍼터링법에 의해, ITO(Indium Tin Oxide)막(정공주입전극)을 성막했다. 다음으로, 정공수송층 재료로 N, N′-디페닐-N, N′-비스(3-메틸페닐)-1, 1′-비페닐-4, 4′-디아민을 사용하여, 증착법에 의해 상기 ITO막 위에 정공수송층을 형성했다. 정공수송층의 층두께는 50nm로 했다.
이어서, 유기발광층 재료로 트리스(8-키노리노라트)알루미늄을 사용하여, 증착법에 의해 상기 정공수송층 위에 유기발광층(발광층)을 형성했다. 유기발광층의 층두께는 50nm로 했다. 또한, 전자부족물질로 4, 4, 8, 8-테트라페닐피라자볼을 사용하고, 증착법에 의해 상기 유기발광층 위에 전자부족물질층을 형성했다. 전자부족물질층의 층두께는 1nm로 했다.
다음으로, 증착법에 의해, 층두께가 0.5nm인 Li막(저일함수 금속층)을 상기 전자부족물질 위에 형성했다. 또한, 상기 Li막 위에 층두께가 100nm인 Al막(보호금속층)을 형성했다. 이것에 의해, 본 발명 박막EL소자를 제작했다.
이 박막EL소자의 ITO막 및 Al막에 전원을 접속하고, 직류전압을 인가하여 발광특성을 측정했다. 그 결과, 약 4V의 인가로 휘도(발광도)는 약 500cd/m2이고, 발광효율은 5.0cd/A였다.
또한, 본 실시예에 관련된 박막EL소자에 대해 정전류 연속점등시험을 행했다. 그 결과, 초기휘도 300cd/m2이고, 휘도반감기는 약 700시간이었다. 이상의 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
또한, 상기의 박막EL소자를 100개×100개의 매트릭스위에 배치한 표시장치를 제작했다. 이 표시장치에 동화(動畵)를 표시시켰더니, 양호한 화상이 얻어짐이 확인되었다.
(실시예 2)
본 실시예 2에 관련된 박막EL소자는, 상기 실시예 1에 관련된 박막EL소자와 비교하여, 전자부족물질층을 설치한 대신에, 전자부족물질이 함유된 발광층을 설치한 점이 다르다.
본 실시예 2에 관련된 유기발광층은 다음과 같이 하여 형성했다. 단, 유기발광층 재료로 트리스(8-키노리노라트)알루미늄을 사용하고, 증착법에 의해 정공수송층 위에, 유기발광재료 단독으로 이루어진 층(층두께 40nm)을 형성했다. 이어서, 트리스(8-키노리노라트)알루미늄과, 전자부족물질로 4, 4, 8, 8-테트라페닐피라자 볼을 공증착시켜, 유기발광재료중에 전자부족물질이 균일하게 분포한 층(층두께 10nm)을 형성했다. 이것에 의해, 유기발광층(발광층, 층두께 50nm)을 형성했다. 또한, 유기발광층재료와, 전자부족물질재료와의 중량비는 9:1로 되도록 했다.
또한, 본 실시예 2에 관련된 박막EL소자에 대해, 상기 실시예 1과 같게 하여 발광특성을 조사했더니, 약 4V의 인가로 휘도(발광도)는 약 500cd/m2이고, 발광효율은 5.0cd/A였다.
또한, 본 실시예에 관련된 박막EL소자에 대해 정전류 연속점등시험을 행했다. 그 결과, 초기 휘도 300cd/m2이고, 휘도반감기는 약 700시간이었다. 이상의 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
또한, 상기 박막EL소자를 100개×100개의 매트릭스위에 배치한 표시장치를 제작했다. 이 표시장치에 동화를 표시시켰더니, 양호한 화상이 얻어짐이 확인되었다.
(실시예 3)
본 실시예 3에 관련된 박막EL소자는, 상기 실시예 1에 관련된 박막EL소자와 비교하여, Li층에 전자부족물질을 함유시킨 점이 다르다.
여기에서, 본 실시예 3에 관련된 전자부족물질층은, Li와 전자부족물질의 몰비가 1:1로 되도록, 공증착에 의해 유기발광층 위에 형성했다.
또한, 본 실시예 2에 관련된 박막EL소자에 대해서, 상기 실시예 1과 같이 하여 발광특성을 조사했더니, 약 4V의 인가로 휘도(발강도)는 약 500cd/m2이고, 발광 효율은 5.0cd/A였다.
또한, 본 실시예에 관련된 박막EL소자에 대해서 정전류 연속점등시험을 행했다. 그 결과, 초기휘도 300cd/m2이고, 휘도반감기는 약 700시간이었다. 이상의 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
또한, 상기 박막EL소자를 100개×100개의 매트릭스위에 배치한 표시장치를 제작했다. 이 표시장치에 동화를 표시시켰더니, 양호한 화상이 얻어짐이 확인되었다.
(실시예 4)
본 실시예 4에 관련된 박막EL소자는, 상기 실시예 1에 관련된 박막EL소자와 비교하여, 전자부족물질층 대신에, 포착층을 설치한 점이 다르다.
여기에서, 본 실시예 4에 관련된 포착층은, 포착물질로 전자수용성 4, 4, 8, 8-테트라키스(1H-피라졸-1-일)피라자볼을 사용하고, 증착법에 의해 상기 유기발광층 위에 형성했다. 포착층의 층두께는 1nm로 했다.
또한, 본 실시예 4에 관련된 박막EL소자에 대하여, 상기 실시예 1과 같이 하여 발광특성을 조사했더니, 약 4V의 인가로 휘도(발광도)는 약 500cd/m2이고, 발광효율은 6.0cd/A였다.
또한 본 실시예에 관련된 박막EL소자에 대해서 정전류 연속점등시험을 행했다. 그 결과, 초기휘도 300cd/m2이고, 휘도반감기는 약 700시간이었다. 이상의 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
또한, 상기 박막EL소자를 100개×100개의 매트릭스위에 배치한 표시장치를 제작했다. 이 표시장치에 동화를 표시시켰더니, 양호한 화상이 얻어짐이 확인되었다.
(실시예 5)
본 실시예 5에 관련된 박막EL소자는, 상기 실시예 4에 관련된 박막EL소자와 비교하여, 포착층의 층두께를 1nm에서 2nm로 바꾼 점이 다르다.
또한, 본 실시예 4에 관련된 박막EL소자에 대하여, 상기 실시예 1과 같이 하여 발광특성을 조사했더니, 약 4V의 인가로 휘도(발광도)는 약 600cd/m2이고, 발광효율은 6.0cd/A였다.
또한 본 실시예에 관련된 박막EL소자에 대해서 정전류 연속점등시험을 행했다. 그 결과, 초기휘도 300cd/m2이고, 휘도반감기는 약 1000시간이었다. 이상의 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
또한, 상기 박막EL소자를 100개×100개의 매트릭스위에 배치한 표시장치를 제작했다. 이 표시장치에 동화를 표시시켰더니, 양호한 화상이 얻어짐이 확인되었다.
(실시예 6)
본 실시예 6에 관련된 박막EL소자는, 상기 실시예 5에 관련된 박막EL소자와 비교하여, 포착층을 설치한 대신에, 포착물질이 함유된 유기발광층을 설치한 점이 다르다.
본 실시예 6에 관련된 유기발광층은 다음과 같이 하여 형성했다. 단, 유기발광층재료로 트리스(8-키노리노라트)알루미늄을 사용하고, 증착법에 의해 정공수송층 위에, 유기발광재료 단독으로 이루어진 층(층두께 40nm)을 형성했다. 이어서, 트리스(8-키노리노라트)알루미늄과, 포착물질로 4, 4, 8, 8-테트라키스(1H-피라졸-1-일)피라자볼을 공증착시켜, 유기발광 재료 중에 포착물질이 균일하게 분포한 층(층두께 10nm)을 형성했다. 이것에 의해, 유기발광층(발광층, 층두께 50nm)을 형성했다. 또한, 유기발광층재료와, 포착물질재료와의 중량비는 8:2로 되도록 했다.
또한, 본 실시예 6에 관련된 박막EL소자에 대해서, 상기 실시예 1과 같게 하여 발광특성을 조사했더니, 약 4V의 인가로 휘도(발광도)는 약 600cd/m2이고, 발광효율은 6.0cd/A였다.
또한, 본 실시예에 관련된 박막EL소자에 대해 정전류 연속점등시험을 행했다. 그 결과, 초기 휘도 300cd/m2이고, 휘도반감기는 약 1000시간이었다. 이상의 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
또한, 상기 박막EL소자를 100개×100개의 매트릭스위에 배치한 표시장치를 제작했다. 이 표시장치에 동화를 표시시켰더니, 양호한 화상이 얻어짐이 확인되었다.
(실시예 7)
본 실시예 7에 관련된 박막EL소자는, 상기 실시예 5에 관련된 박막EL소자와 비교하여, Li층에 포착물질을 함유시킨 점이 다르다.
여기에서, 본 실시예 3에 관련된 전자부족물질층은, Li와 전자부족물질의 몰비가 1:2로 되도록, 공증착에 의해 유기발광층 위에 형성했다.
또한, 본 실시예 2에 관련된 박막EL소자에 대해서, 상기 실시예 1과 같이 하여 발광특성을 조사했더니, 약 4V의 인가로 휘도(발강도)는 약 600cd/m2이고, 발광효율은 6.0cd/A였다.
또한 본 실시예에 관련된 박막EL소자에 대해서 정전류 연속점등시험을 행했다. 그 결과, 초기휘도 300cd/m2이고, 휘도반감기는 약 1000시간이었다. 이상의 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
또한, 상기 박막EL소자를 100개×100개의 매트릭스위에 배치한 표시장치를 제작했다. 이 표시장치에 동화를 표시시켰더니, 양호한 화상이 얻어짐이 확인되었다.
(실시예 8)
본 실시예 8에 관련된 박막EL소자는, 상기 실시예 1에 관련된 박막EL소자와 비교하여, 전자부족물질층 위에 포착층을 설치한 점이 다르다. 더 상세하게는, 층두께가 30nm인 유기발광층 위에, 층두께 10nm의 전자부족물질층 및 층두께 5nm의 포착층이 순차로 설치되었다. 또한, 본 실시예 8에 있어서는, 양극으로 Al막 대신에 층두께 100nm의 ITO막을 형성했다.
본 실시예 8에 관련된 박막EL소자에 대해서, 상기 실시예 1과 같이 하여 발광특성을 조사했더니, 약 5V의 인가로 휘도(발강도)는 약 500cd/m2이고, 발광효율은 5.5cd/A였다.
또한, 본 실시예에 관련된 박막EL소자에 대해서 정전류 연속점등시험을 행했다. 그 결과, 초기휘도 300cd/m2이고, 휘도반감기는 약 1800시간이었다. 이상의 결과를 하기 표 1에 나타낸다
또한, 상기 박막EL소자를 100개×100개의 매트릭스위에 배치한 표시장치를 제작했다. 이 표시장치에 동화를 표시했더니, 양호한 화상이 얻어짐이 확인되었다
(실시예 9)
본 실시예 9에 관련된 박막EL소자는, 상기 실시예 8에 관련된 박막EL소자와 비교하여, 전자부족물질층 대신에, 전자부족물질이 함유된 유기발광층(층두께 20nm)을 설치한 점이 다르다.
본 실시예 9에 관련된 유기발광층은 다음과 같이 하여 형성했다. 단, 유기발광층 재료로 트리스(8-키노리노라트)알루미늄을 사용하고, 증착법에 의해 정공수송층 위에, 유기발광재료 단독으로 이루어진 층(층두께 20nm)을 형성했다. 이어서, 트리스(8-키노리노라트)알루미늄과, 전자부족물질로 4, 4, 8, 8-테트라페닐피라자볼을 공증착시켜, 유기발광재료중에 전자부족물질이 균일하게 분포한 층(층두께 20nm)을 형성했다. 이것에 의해, 유기발광층(발광층, 층두께 40nm)을 형성했다. 또한, 유기발광층재료와, 전자부족물질재료와의 중량비는 1:1로 되도록 했다.
또한, 본 실시예 9에 관련된 박막EL소자에 대해서, 상기 실시예 1과 같게 하여 발광특성을 조사했더니, 약 5V의 인가로 휘도(발광도)는 약 500cd/m2이고, 발광 효율은 5.5cd/A였다.
또한, 본 실시예에 관련된 박막EL소자에 대해 정전류 연속점등시험을 행했다. 그 결과, 초기 휘도 300cd/m2이고, 휘도반감기는 약 1800시간이었다. 이상의 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
또한, 상기 박막EL소자를 100개×100개의 매트릭스위에 배치한 표시장치를 제작했다. 이 표시장치에 동화를 표시시켰더니, 양호한 화상이 얻어짐이 확인되었다.
(실시예 10)
본 실시예 10에 관련된 박막EL소자는, 상기 실시예 8에 관련된 박막EL소자와 비교하여, Li층중에 전자부족물질을 함유시킨 점이 다르다.
여기에서, 본 실시예 10에 관련된 포착층은, 포착물질재료와 Li와의 몰비가 1:2로 되도록, 공증착에 의해 전자부족물질층 위에 형성했다.
또한, 본 실시예 10에 관련된 박막EL소자에 대해서, 상기 실시예 1과 같이 하여 발광특성을 조사했더니, 약 5V의 인가로 휘도(발강도)는 약 500cd/m2이고, 발광효율은 5.5cd/A였다.
또한 본 실시예에 관련된 박막EL소자에 대해서 정전류 연속점등시험을 행했다. 그 결과, 초기휘도 300cd/m2이고, 휘도반감기는 약 1800시간이었다. 이상의 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
또한, 상기 박막EL소자를 100개×100개의 매트릭스위에 배치한 표시장치를 제작했다. 이 표시장치에 동화를 표시했더니, 양호한 화상이 얻어짐이 확인되었다.
(비교예 1)
본 비교예 1에 관련된 비교용 박막EL소자는, 상기 실시예 1에 관련된 박막EL소자와 비교하여, 전자부족물질층을 가지지 않은 점이 다르다.
이 비교용 박막EL소자에 대해서, 상기 실시예 1과 같이 하여 발광특성을 조사했더니, 약 5V의 인가로 휘도는 약 300cd/m2이고, 발광효율은 3.5cd/A였다.
또한, 정전류 연속점등시험을 행했더니, 초기휘도 300cd/m2이고, 휘도반감기는 약 100시간이었다. 이상의 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
(비교예 2)
본 비교예 1에 관련된 비교용 박막EL소자는, 상기 실시예 1에 관련된 박막EL소자와 비교하여, Li막을 갖추지 않은 점이 다르다.
이 비교용 박막EL소자에 대해서, 상기 실시예 1과 같이 하여 발광특성을 조사했더니, 약 4V의 인가로 휘도는 약 500cd/m2이고, 발광효율은 4.5cd/A였다.
또한, 정전류 연속점등시험을 행했더니, 초기휘도 300cd/m2이고, 휘도반감기는 약 550시간이었다. 이상의 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
(결과)
하기 표 1에서 분명해진 것처럼, 전자부족물질 및/또는 포착물질을 포함하는 본 발명의 박막EL소자는, 비교용 박막EL소자와 비교해서, 발광효율이 높고 발광특성이 뛰어나다는 것을 알았다. 또한, 초기휘도에 대한 휘도반감기도 길고, 그 결과 수명의 저하가 억제되고 있음이 확인되었다.
발명의 상세한 설명의 항에 있어서 이루어진 구체적인 실시태양 또는 실시예는, 어디까지나, 본 발명의 기술내용을 분명하게 하는 것이고, 그와 같은 구체예에만 한정되어 협의로 해석되는 것은 아니며, 본 발명의 정신과 다음에 기술하는 특허 청구사항과의 범위내에서, 여러가지 태양으로 변경하여 실시하는 것이 가능하다.
이상과 같이, 본 발명에 관련된 박막EL소자에 의하면, 저일함수 금속의 양이온을 포착할 수 있기 때문에, 저일함수 금속의 열화를 억제할 수 있다. 그 결과, 소자의 발광효율을 향상시키고, 수명특성을 비약적으로 향상시키는 것이 가능하다.
또한, 본 발명에 관련된 박막EL소자의 제조방법에 의하면, 제조프로세스 중에도 생긴 저일함수 금속의 열화를 억제하고, 작업성, 재현성이 뛰어나고, 수율을 향상시키고, 발광효율이 높고, 발광수명이 긴 박막EL소자를 제작하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명에 관련된 박막EL소자를 갖춘 표시장치에 따르면, 고발광효율이고 고신뢰성, 장수명인 박막EL소자를 갖추고 있기 때문에, 고품위의 표시장치를 제공하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명에 관련된 박막EL소자를 갖춘 조명장치에 의하면, 고발광효율이고 고신뢰성, 장수명인 발광특성을 가진 것으로부터, 예를 들면 액정 디스플레이용 백라이트 등에도 적용가능한 고품위의 조명장치를 제공하는 것이 가능하다.
이상에서 설명한 것처럼, 본 발명의 구성에 의하면, 본 발명의 각 과제를 충분히 달성하는 것이 가능하다. 따라서, 본 발명의 산업상의 의의는 크다.
Claims (203)
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- 다른 일함수(work functions)를 갖는 적어도 2 이상의 다른 금속을 포함하는 전자주입전극(electron-injecting electrode);상기 전자주입전극과 쌍을 이루는 정공주입전극(hole-injecting electrode); 및상기 전자주입전극과 상기 정공주입전극과의 사이에 제공되고 발광기능을 갖는 기능층(functional layer)으로 구성되며,상기 전자주입전극은 하기 화학식(1)로 나타내는 금속화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막EL소자.
(상기 R1 및 R2는, 각각 함질소 방향환(nitrogen-containing aromatic ring)을 포함하는 가교배위자(bridging ligand), 함질소 방향환 유도체(derivative)를 포함하는 가교배위자, 및 할로겐 또는 탄소수 1∼3의 알킬(alkyl)을 포함하는 가교배위자로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 함질소 방향환 및 함질소 방향환 유도체는 각각 배위 원자(coordinating atom)로서 적어도 하나의 질소원자를 가지며, 상기 R3, R4, R5, 및 R6는 각각 수소, 알킬, 아릴(aryl) 유도체 및 배위원자로서 하나의 질소원자를 갖는 함질소 방향환 유도체로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 M1은 중심금속이다.) - 제 160 항에 있어서,상기 전자주입전극은,상기 기능층 상에 제공되고 상기 화학식(1)로 나타내는 상기 금속화합물을 포함하는 전자부족물질층(electron-deficient substancd layer); 및상기 전자부족물질층 상에 제공되고, 다른 일함수를 갖는 적어도 2이상의 다른 금속을 포함하는 금속층(metal layer)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 박막EL소자.
- 제 160 항에 있어서,상기 전자주입전극은 상기 화학식(1)로 나타내는 상기 금속화합물을 포함하는 전자부족물질층과, 다른 일함수를 갖는 다른 금속들 중에서 저(lower)일함수 또는 최저(lowest)일함수를 갖는 금속으로 구성되는 것을 특징으로 하는 박막EL소자.
- 제 160 항에 있어서,상기 화학식(1)로 나타내는 상기 금속화합물은 피라자볼(pyrazabole)구조를 갖는 것을 특징으로 하는 박막EL소자
- 다른 일함수(work functions)를 갖는 적어도 2이상의 다른 금속을 포함하는 전자주입전극(electron-injecting electrode);상기 전자주입전극과 쌍을 이루는 정공주입전극(hole-injecting electrode);및상기 전자주입전극과 상기 정공주입전극과의 사이에 제공되고, 발광기능을 갖는 기능층(functional layer)으로 구성되며,상기 기능층은 전자주입전극측 상에서 적어도 하기 화학식(1)로 나타내는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막EL소자.
(상기 R1 및 R2는, 각각 함질소 방향환(nitrogen-containing aromatic ring)을 포함하는 가교배위자(bridging ligand), 함질소 방향환 유도체(derivative)를 포함하는 가교배위자, 및 할로겐 또는 탄소수 1∼3의 알킬(alkyl)을 포함하는 가교배위자로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 함질소 방향환 및 함질소 방향환 유도체는 각각 배위 원자(coordinating atom)로서 적어도 하나의 질소원자를 가지며, 상기 R3, R4, R5, 및 R6는 각각 수소, 알킬, 아릴(aryl) 유도체 및 배위원자로서 하나의 질소원자를 갖는 함질소 방향환 유도체로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 M1은 중심금속이다.) - 제 164 항에 있어서,상기 화학식(1)로 나타내는 상기 화합물은 소정의 범위내로 전자주입전극측 상에 균등하게 포함되는 것을 특징으로 하는 박막EL소자.
- 제 164 항에 있어서,상기 화학식(1)로 나타내는 상기 화합물은 소정의 범위내로 전자주입전극측 상에서의 상기 기능층내에 포함되고, 상기 전자주입전극을 향하여 밀도가 점차적으로 증가되도록 분포되는 것을 특징으로 하는 박막EL소자.
- 제 164 항에 있어서,상기 화학식(1)로 나타내는 상기 화합물은 피라자볼(pyrazabole)구조를 갖는 것을 특징으로 하는 박막EL소자.
- 전자주입전극;상기 전자주입전극과 쌍을 이루는 정공주입전극; 및상기 전자주입전극과 상기 정공주입전극과의 사이에 제공되고, 발광기능을 갖는 기능층으로 구성되며,상기 기능층은 저일함수 금속과 하기 화학식(1)로 나타내는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막EL소자.
(상기 R1 및 R2는, 각각 함질소 방향환(nitrogen-containing aromatic ring)을 포함하는 가교배위자(bridging ligand), 함질소 방향환 유도체(derivative)를 포함하는 가교배위자, 및 할로겐 또는 탄소수 1∼3의 알킬(alkyl)을 포함하는 가교배위자로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 함질소 방향환 및 함질소 방향환 유도체는 각각 배위 원자(coordinating atom)로서 적어도 하나의 질소원자를 가지며, 상기 R3, R4, R5, 및 R6는 각각 수소, 알킬, 아릴(aryl) 유도체 및 배위원자로서 하나의 질소원자를 갖는 함질소 방향환 유도체로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 M1은 중심금속이다.) - 제 168 항에 있어서,상기 저일함수 금속과 상기 화학식(1)로 나타내는 상기 화합물은 소정의 범위내로 상기 전자주입전극측 상에 균등하게 포함되는 것을 특징으로 하는 박막EL소자.
- 제 168 항에 있어서,상기 저일함수 금속과 상기 화학식(1)로 나타내는 상기 화합물은, 소정의 범위내로 상기 전자주입전극측 상에서의 상기 기능층내에 포함되며, 상기 전자주입전극을 향하여 밀도가 점차적으로 증가되도록 분포되는 것을 특징으로 하는 박막EL소자.
- 제 168 항에 있어서,상기 화학식(1)로 나타내는 상기 화합물은 피라자볼(pyrazabole)구조를 갖는 것을 특징으로 하는 박막EL소자.
- 다른 일함수를 갖는 적어도 2이상의 다른 금속을 포함하는 전자주입전극;상기 전자주입전극과 쌍을 이루는 정공주입전극; 및상기 전자주입전극과 상기 정공주입전극과의 사이에 제공되고 발광기능을 갖는 기능층으로 구성되며,상기 전자주입전극은 하기 화학식(2)로 나타내는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막EL소자.
(상기 R7 및 R8는, 각각 함질소 방향환(nitrogen-containing aromatic ring)을 포함하는 가교배위자(bridging ligand), 함질소 방향환 유도체(derivative)를 포함하는 가교배위자, 및 할로겐 또는 탄소수 1∼3의 알킬(alkyl)을 포함하는 가교배위자로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 함질소 방향환 및 함질소 방향환 유도체는 각각 배위 원자(coordinating atom)로서 적어도 하나의 질소원자를 가지며, 상기 R9, R10, R11 및 R12는 각각 수소, 알킬, 아릴 유도체 및 복소환(heterocyclic) 유도체로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 M2는 중심금속이다.) - 제 172 항에 있어서,상기 전자주입전극은,상기 기능층 상에 제공되고 상기 화학식(2)로 나타내는 상기 화합물을 포함하는 포착(capture)층; 및상기 포착층 상에 제공되고, 다른 일함수를 갖는 적어도 2이상의 다른 금속을 포함하는 금속층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 박막EL소자.
- 제 172 항에 있어서,상기 전자주입전극은 상기 화학식(2)로 나타내는 상기 화합물을 함유하는 포착층과, 다른 일함수를 갖는 상기 다른 금속들 중에서 저(lower)일함수 또는 최저(lowest)일함수를 갖는 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막EL소자.
- 제 172 항에 있어서,상기 화학식(2)로 나타내는 상기 화합물은 피라자볼(pyrazabole)구조를 갖는 것을 특징으로 하는 박막EL소자.
- 다른 일함수를 갖는 적어도 2이상의 다른 금속을 포함하는 전자주입전극;상기 전자주입전극과 쌍을 이루는 정공주입전극; 및상기 전자주입전극과 상기 정공주입전극과의 사이에 제공되고 발광기능을 갖는 기능층으로 구성되며,상기 기능층은, 상기 전자주입전극측 상에서, 하기 화학식(2)로 나타내는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막EL소자.
(상기 R7 및 R8는, 각각 함질소 방향환(nitrogen-containing aromatic ring)을 포함하는 가교배위자(bridging ligand), 함질소 방향환 유도체(derivative)를 포함하는 가교배위자, 및 할로겐 또는 탄소수 1∼3의 알킬(alkyl)을 포함하는 가교배위자로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 함질소 방향환 및 함질소 방향환 유도체는 각각 배위 원자(coordinating atom)로서 적어도 하나의 질소원자를 가지며, 상기 R9, R10, R11 및 R12는 각각 수소, 알킬, 아릴 유도체 및 복소환(heterocyclic) 유도체로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 M2는 중심금속이다.) - 제 176 항에 있어서,상기 화학식(2)로 나타내는 상기 화합물은 소정의 범위내로 전자주입전극측 상에 균등하게 포함되는 것을 특징으로 하는 박막EL소자.
- 제 176 항에 있어서,상기 화학식(2)로 나타내는 상기 화합물은 소정의 범위내로 전자주입전극측 상에서의 상기 기능층내에 포함되고, 상기 전자주입전극을 향하여 밀도가 점차적으로 증가되도록 분포되는 것을 특징으로 하는 박막EL소자.
- 제 176 항에 있어서,상기 화학식(2)로 나타내는 상기 화합물은 피라자볼(pyrazabole)구조를 갖는 것을 특징으로 하는 박막EL소자.
- 전자주입전극;상기 전자주입전극과 쌍을 이루는 정공주입전극; 및상기 전자주입전극과 상기 정공주입전극과의 사이에 제공되고, 발광기능을 갖는 기능층으로 구성되며,상기 기능층은 저일함수 금속과 상기 저일함수 금속을 이온상태(ionic state)로 포착하기 위하여 하기 화학식(1)로 나타내는 화합물을 포함하며,상기 저일함수 금속은 상기 전자주입전극보다 낮은 일함수를 갖는 것을 특징으로 하는 박막EL소자.
(상기 R1 및 R2는, 각각 함질소 방향환(nitrogen-containing aromatic ring)을 포함하는 가교배위자(bridging ligand), 함질소 방향환 유도체(derivative)를 포함하는 가교배위자, 및 할로겐 또는 탄소수 1∼3의 알킬(alkyl)을 포함하는 가교배위자로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 함질소 방향환 및 함질소 방향환 유도체는 각각 배위 원자(coordinating atom)로서 적어도 하나의 질소원자를 가지며, 상기 R3, R4, R5, 및 R6는 각각 수소, 알킬, 아릴(aryl) 유도체 및 배위원자로서 하나의 질소원자를 갖는 함질소 방향환 유도체로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 M1은 중심금속이다.) - 제 180 항에 있어서,상기 저일함수 금속과 상기 화학식(1)로 나타내는 상기 화합물은 소정의 범위내로 전자주입전극측 상에 균등하게 포함되는 것을 특징으로 하는 박막EL소자.
- 제 180 항에 있어서,상기 저일함수 금속과 상기 화학식(1)로 나타내는 상기 화합물은 소정의 범위내로 전자주입전극측 상에서의 상기 기능층내에 포함되고, 상기 전자주입전극을 향하여 밀도가 점차적으로 증가되도록 분포되는 것을 특징으로 하는 박막EL소자.
- 다른 일함수를 갖는 적어도 2이상의 다른 금속을 포함하는 전자주입전극;상기 전자주입전극과 쌍을 이루는 정공주입전극; 및상기 전자주입전극과 상기 정공주입전극과의 사이에 제공되고 발광기능을 갖는 기능층으로 구성되며,상기 기능층은, 저일함수 금속과 하기 화학식(2)로 나타내는 화합물을 포함하며,상기 저일함수 금속은 상기 전자주입전극보다 낮은 일함수를 갖고,하기 화학식(2)로 나타내는 상기 화합물은 상기 저일함수 금속으로부터 방출된 전자들을 수용하는 것을 특징으로 하는 박막EL소자.
(상기 R7 및 R8는, 각각 함질소 방향환(nitrogen-containing aromatic ring)을 포함하는 가교배위자(bridging ligand), 함질소 방향환 유도체(derivative)를 포함하는 가교배위자, 및 할로겐 또는 탄소수 1∼3의 알킬(alkyl)을 포함하는 가교배위자로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 함질소 방향환 및 함질소 방향환 유도체는 각각 배위 원자(coordinating atom)로서 적어도 하나의 질소원자를 가지며, 상기 R9, R10, R11 및 R12는 각각 수소, 알킬, 아릴 유도체 및 복소환(heterocyclic) 유도체로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 M2는 중심금속이다.) - 다른 일함수를 갖는 적어도 2이상의 다른 금속을 포함하는 전자주입전극;상기 전자주입전극과 쌍을 이루는 정공주입전극; 및상기 전자주입전극과 상기 정공주입전극과의 사이에 제공되고 발광기능을 갖는 기능층으로 구성되며,상기 전자주입전극은,저일함수 금속으로부터 방출된 전자들을 수용하기 위한 하기 화학식(1)로 나타내는 화합물과, 상기 저일함수 금속를 이온 상태에서 포착하기 위한 하기 화학식(2)로 나타내는 화합물을 포함하고,상기 저일함수 금속은 상기 금속들 중에서 최상(highest)의 일함수 금속 이외의 금속인것을 특징으로 하는 박막EL소자.
(상기 R1 및 R2는, 각각 함질소 방향환(nitrogen-containing aromatic ring)을 포함하는 가교배위자(bridging ligand), 함질소 방향환 유도체(derivative)를 포함하는 가교배위자, 및 할로겐 또는 탄소수 1∼3의 알킬(alkyl)을 포함하는 가교배위자로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 함질소 방향환 및 함질소 방향환 유도체는 각각 배위 원자(coordinating atom)로서 적어도 하나의 질소원자를 가지며, 상기 R3, R4, R5, 및 R6는 각각 수소, 알킬, 아릴(aryl) 유도체 및 배위원자로서 하나의 질소원자를 갖는 함질소 방향환 유도체로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 M1은 중심금속이다.)
(상기 R7 및 R8는, 각각 함질소 방향환(nitrogen-containing aromatic ring)을 포함하는 가교배위자(bridging ligand), 함질소 방향환 유도체(derivative)를 포함하는 가교배위자, 및 할로겐 또는 탄소수 1∼3의 알킬(alkyl)을 포함하는 가교배위자로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 함질소 방향환 및 함질소 방향환 유도체는 각각 배위 원자(coordinating atom)로서 적어도 하나의 질소원자를 가지며, 상기 R9, R10, R11 및 R12는 각각 수소, 알킬, 아릴 유도체 및 복소환(heterocyclic) 유도체로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 M2는 중심금속이다.) - 제 184 항에 있어서,상기 전자주입전극은,상기 화학식(1)로 나타내는 상기 화합물을 포함하는 전자부족물질층;상기 전자부족물질층에 접하고 상기 화학식(2)로 나타내는 상기 화합물을 포함하는 포착층; 및상기 2이상의 다른 금속을 포함하는 금속층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 박막EL소자.
- 제 184 항에 있어서,상기 전자주입전극은,상기 화학식(1)로 나타내는 상기 화합물을 함유하는 전자부족물질층; 및상기 전자부족물질층에 접하고 상기 화학식(2)로 나타내는 상기 화합물과 상기 저일함수 금속을 함유하는 포착층을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막EL소자.
- 제 184 항에 있어서,상기 화학식(2)로 나타내는 상기 화합물은, 상기 저일함수 금속으로부터 방출된 전자들을 수용하기 위한 전자수용성 포착물질(electron-accepting capturing substance)인 것을 특징으로 하는 박막EL소자.
- 다른 일함수를 갖는 적어도 2이상의 다른 금속을 포함하는 전자주입전극;상기 전자주입전극과 쌍을 이루는 정공주입전극; 및상기 전자주입전극과 상기 정공주입전극과의 사이에 제공되고, 발광기능을 갖는 기능층으로 구성되며,상기 기능층은 저일함수 금속으로부터 방출된 전자들을 수용하기 위한 전자부족물질과 상기 저일함수 금속을 이온 상태에서 포착하기 위한 포착물질(capturing substance)을 포함하고,상기 저일함수 금속은 상기 금속들 중에서 최상일함수(highest work function) 금속 이외의 금속인것을 특징으로 하는 박막EL소자.
- 제 188 항에 있어서,상기 전자부족물질과 상기 포착물질은, 소정의 범위내로 상기 전자주입전극측 상에 균등하게 포함되는 것을 특징으로 하는 박막EL소자.
- 제 188 항에 있어서,상기 전자부족물질과 상기 포착물질은, 소정의 범위내로 상기 전자주입전극측 상에서의 상기 기능층내에 포함되며, 상기 전자주입전극을 향하여 밀도가 점차적으로 증가되도록 분포되는 것을 특징으로 하는 박막EL소자.
- 제 188 항에 있어서,상기 전자부족물질은 하기 화학식(1)로 나타내는 화합물인 것을 특징으로 하는 박막EL소자.
(상기 R1 및 R2는, 각각 함질소 방향환(nitrogen-containing aromatic ring)을 포함하는 가교배위자(bridging ligand), 함질소 방향환 유도체(derivative)를 포함하는 가교배위자, 및 할로겐 또는 탄소수 1∼3의 알킬(alkyl)을 포함하는 가교배위자로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 함질소 방향환 및 함질소 방향환 유도체는 각각 배위 원자(coordinating atom)로서 적어도 하나의 질소원자를 가지며, 상기 R3, R4, R5, 및 R6는 각각 수소, 알킬, 아릴(aryl) 유도체 및 배위원자로서 하나의 질소원자를 갖는 함질소 방향환 유도체로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 M1은 중심금속이다.) - 제 188 항에 있어서,상기 포착물질은 상기 저일함수 금속으로부터 방출된 전자들을 수용하기 위한 전자수용성 포착물질인 것을 특징으로 하는 박막EL소자.
- 제 192 항에 있어서,상기 전자수용성 포착물질은 하기 화학식(2)로 나타내는 화합물인 것을 특징으로 하는 박막EL소자.
(상기 R7 및 R8는, 각각 함질소 방향환(nitrogen-containing aromatic ring)을 포함하는 가교배위자(bridging ligand), 함질소 방향환 유도체(derivative)를 포함하는 가교배위자, 및 할로겐 또는 탄소수 1∼3의 알킬(alkyl)을 포함하는 가교배위자로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 함질소 방향환 및 함질소 방향환 유도체는 각각 배위 원자(coordinating atom)로서 적어도 하나의 질소원자를 가지며, 상기 R9, R10, R11 및 R12는 각각 수소, 알킬, 아릴 유도체 및 복소환(heterocyclic) 유도체로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 M2는 중심금속이다.) - 전자주입전극(electron-injecting electrode);상기 전자주입전극과 쌍을 이루는 정공주입전극(hole-injecting electrode); 및상기 전자주입전극과 상기 정공주입전극과의 사이에 제공되고, 발광기능을 갖는 기능층(functional layer)으로 구성되며,상기 기능층은 상기 전자주입전극 보다 낮은 일함수를 갖는 저일함수(low work function) 금속, 상기 저일함수 금속을 이온상태에서 포착하기 위한 포착물질, 및 상기 저일함수 금속으로부터 방출된 전자들을 수용하기 위한 전자부족물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막EL소자.
- 제 194 항에 있어서,상기 저일함수 금속, 상기 전자부족물질, 및 상기 포착물질은 소정의 범위내로 상기 전자주입전극측 상에 균등하게 포함되는 것을 특징으로 하는 박막EL소자.
- 제 194 항에 있어서,상기 저일함수 금속, 상기 전자부족물질, 및 상기 포착물질은 소정의 범위내로 상기 전자주입전극측 상에서의 기능층내에 포함되며, 상기 전자주입전극을 향하여 밀도가 점차적으로 증가되도록 분포되는 것을 특징으로 하는 박막EL소자.
- 제 194 항에 있어서,상기 전자부족물질은 하기 화학식(1)로 나타내는 화합물인 것을 특징으로 하는 박막EL소자.
(상기 R1 및 R2는, 각각 함질소 방향환(nitrogen-containing aromatic ring)을 포함하는 가교배위자(bridging ligand), 함질소 방향환 유도체(derivative)를 포함하는 가교배위자, 및 할로겐 또는 탄소수 1∼3의 알킬(alkyl)을 포함하는 가교배위자로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 함질소 방향환 및 함질소 방향환 유도체는 각각 배위 원자(coordinating atom)로서 적어도 하나의 질소원자를 가지며, 상기 R3, R4, R5, 및 R6는 각각 수소, 알킬, 아릴(aryl) 유도체 및 배위원자로서 하나의 질소원자를 갖는 함질소 방향환 유도체로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 M1은 중심금속이다.) - 제 194 항에 있어서,상기 포착물질은 상기 저일함수 금속으로부터 방출된 전자들을 수용하기 위한 전자수용성 포착물질인 것을 특징으로 하는 박막EL소자.
- 제 198 항에 있어서,상기 전자수용성 포착물질은 하기 화학식(2)로 나타내는 화합물인 것을 특징으로 하는 박막EL소자.
(상기 R7 및 R8는, 각각 함질소 방향환(nitrogen-containing aromatic ring)을 포함하는 가교배위자(bridging ligand), 함질소 방향환 유도체(derivative)를 포함하는 가교배위자, 및 할로겐 또는 탄소수 1∼3의 알킬(alkyl)을 포함하는 가교배위자로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 함질소 방향환 및 함질소 방향환 유도체는 각각 배위 원자(coordinating atom)로서 적어도 하나의 질소원자를 가지며, 상기 R9, R10, R11 및 R12는 각각 수소, 알킬, 아릴 유도체 및 복소환(heterocyclic) 유도체로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 M2는 중심금속이다.) - 다른 일함수를 갖는 적어도 2이상의 다른 금속을 포함하는 전자주입전극;상기 전자주입전극과 쌍을 이루는 정공주입전극; 및상기 전자주입전극과 상기 정공주입전극과의 사이에 제공되고, 발광기능을 갖는 기능층으로 구성되며,저일함수 금속으로부터 방출된 전자들을 수용하기 위한 전자부족물질과, 상기 저일함수 금속을 이온상태에서 포착하기 위한 포착물질 중의 하나는, 상기 전자주입전극 내에 포함되고, 다른 하나는 상기 기능층 내에 포함되며,상기 저일함수 금속은 상기 금속들 중에서 최상(highest)일함수 금속 이외의 금속인 것을 특징으로 하는 박막EL소자.
- 제 200 항에 있어서,상기 전자부족물질은 하기 화학식(1)로 나타내는 화합물인 것을 특징으로 하는 박막EL소자.
(상기 R1 및 R2는, 각각 함질소 방향환(nitrogen-containing aromatic ring)을 포함하는 가교배위자(bridging ligand), 함질소 방향환 유도체(derivative)를 포함하는 가교배위자, 및 할로겐 또는 탄소수 1∼3의 알킬(alkyl)을 포함하는 가교배위자로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 함질소 방향환 및 함질소 방향환 유도체는 각각 배위 원자(coordinating atom)로서 적어도 하나의 질소원자를 가지며, 상기 R3, R4, R5, 및 R6는 각각 수소, 알킬, 아릴(aryl) 유도체 및 배위원자로서 하나의 질소원자를 갖는 함질소 방향환 유도체로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 M1은 중심금속이다.) - 제 200 항에 있어서,상기 포착물질은 상기 저일함수 금속으로부터 방출된 전자들을 수용하기 위한 전자수용성 포착물질인 것을 특징으로 하는 박막EL소자.
- 제 202 항에 있어서,상기 전자수용성 포착물질은 하기 화학식(2)로 나타내는 화합물인 것을 특징으로 하는 박막EL소자.
(상기 R7 및 R8는, 각각 함질소 방향환(nitrogen-containing aromatic ring)을 포함하는 가교배위자(bridging ligand), 함질소 방향환 유도체(derivative)를 포함하는 가교배위자, 및 할로겐 또는 탄소수 1∼3의 알킬(alkyl)을 포함하는 가교배위자로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 함질소 방향환 및 함질소 방향환 유도체는 각각 배위 원자(coordinating atom)로서 적어도 하나의 질소원자를 가지며, 상기 R9, R10, R11 및 R12는 각각 수소, 알킬, 아릴 유도체 및 복소환(heterocyclic) 유도체로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 M2는 중심금속이다.)
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