KR100868599B1 - 유기 전계 발광 소자 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
양극의 반사율을 높임으로써 발광 효율을 향상시킬 수 있는 유기 전계 발광 소자 및 그 제조 방법을 제공한다. 기판(11)의 위에, 양극(12), 정공 주입용 박막층(13), 절연층(14), 발광층(15C)을 포함하는 유기층(15), 및 반투과성 전극(16A)을 포함하는 음극(16)이 순서대로 적층되어 있다. 양극(12)은 반사율이 높은 금속인 은, 또는 은을 포함하는 합금으로 구성되고, 정공 주입용 박막층(13)은 산화 크롬 등으로 구성되어 있다. 발광층(15C)에서 발생된 광은, 양극(12)과 반투과성 전극(16A) 사이에서 다중 반사하고, 음극(16)의 측으로부터 추출된다. 양극(12)의 반사율이 높게 되어 있기 때문에, 발광층(15C)에서 발생된 광을 효율적으로 추출할 수 있다. 양극(12)을 구성하는 합금으로서는, 은과 팔라듐과 구리를 포함하는 합금이 바람직하고, 은의 함유량은 50 질량% 이상인 것이 바람직하다.
반사율, 발광 효율, 은, 팔라듐, 박막층, 추출, 유기 전계 발광 소자
Description
본 발명은, 양극과 음극 사이에 발광층을 포함하는 1 층 이상의 유기층을 구비하며, 특히, 발광층에서 발생한 광을 음극의 측으로부터 추출하는 유기 전계 발광 소자(유기 EL; Electroluminescence 소자) 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 액정 디스플레이를 대체할 표시 장치로서, 유기 전계 발광 소자를 이용한 유기 EL 디스플레이가 주목받고 있다. 유기 EL 디스플레이는, 자발광형이기 때문에 시야각이 넓고, 소비 전력이 낮다고 하는 특성을 갖고, 또한, 고해상도의 고속 비디오 신호에 대하여도 충분한 응답성을 갖는 것으로 생각되고 있어, 실용화를 향하여 개발이 진행되고 있다.
도 6은 유기 전계 발광 소자의 한 구성예를 도시하는 것이다. 이 유기 전계 발광 소자는, 기판(111)의 위에, 양극(112)과, 정공 주입층(115A), 정공 수송층(115B) 및 발광층(115C)을 포함하는 유기층(115)과, 음극(116)이 기재된 순으로 적층되어 있다. 발광층(115C)에서 발생한 광은 기판(111)의 측으로부터 추출되는 경우도 있지만, 도 6에 도시한 바와 같이, 음극(116)의 측으로부터 추출되는 경우도 있다.
광을 음극(116)의 측으로부터 추출하는 경우, 양극(112)은 예를 들면 크롬(Cr) 등의 금속으로 구성되고, 음극(116)은 인듐(In)과 주석(Sn)과 산소(O)와의 화합물(IT0; Indium Tin Oxide) 등의 투과성을 갖는 도전성 재료로 구성되는 경우가 많다. 발광층(115C)에서 발생한 광은, 도 6에 있어서 화살표(117)로 도시한 바와 같이, 음극(116)을 통과하여 직접 추출되는 것도 있지만, 화살표(118)로 도시한 바와 같이, 양극(112)에서 한번 반사하고 나서 음극(116)을 통과하여 방출되는 것도 있다.
그러나, 종래에는 양극(112)이 크롬 등으로 구성되어 있기 때문에, 양극(112)에 있어서의 광의 흡수율이 커서, 양극(112)에서 반사되고 나서 추출되는 광의 손실이 크다고 하는 문제가 있었다. 양극의 흡수율이 유기 전계 발광 소자에 제공하는 영향은 커서, 발광 효율이 낮으면 동일 휘도를 얻기 위해 필요한 전류량이 증가한다. 구동 전류량의 증가는, 유기 전계 발광 소자의 실용화에 있어서 중대한 문제인 소자 수명에 큰 영향을 준다.
본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 양극의 반사율을 높임으로써 발광 효율을 향상시킬 수 있는 유기 전계 발광 소자 및 그 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자는, 양극과 음극 사이에 발광층을 포함하는 1 층 이상의 유기층을 구비하여, 발광층에서 발생한 광을 음극의 측으로부터 추출하는 것으로서, 양극은, 은(Ag) 또는 은을 포함하는 합금으로 구성된 것이다.
본 발명에 따른 제1 유기 전계 발광 소자의 제조 방법은, 양극과 음극 사이에 발광층을 포함하는 1층 이상의 유기층을 구비하여, 발광층에서 발생한 광을 음극의 측으로부터 추출하는 유기 전계 발광 소자를 제조하는 것으로서, 기판의 위에, 은 또는 은을 포함하는 합금으로 이루어지는 양극을 형성하는 공정과, 이 양극의 위에, 양극보다도 일 함수가 높은 재료로 이루어지는 정공 주입용 박막층을, 불활성 가스 분위기 내에서 성막하는 공정과, 이 정공 주입용 박막층의 위에, 발광층을 포함하는 1층 이상의 유기층을 형성하는 공정과, 이 유기층의 위에, 음극을 형성하는 공정을 포함하는 것이다.
본 발명에 따른 제2 유기 전계 발광 소자의 제조 방법은, 양극과 음극 사이에 발광층을 포함하는 1층 이상의 유기층을 구비하여, 발광층에서 발생한 광을 음극의 측으로부터 추출하는 유기 전계 발광 소자를 제조하는 것으로서, 기판의 위에, 은 또는 은을 포함하는 합금으로 이루어지는 양극을 형성하는 공정과, 이 양극의 위에, 양극보다도 일 함수가 높은 재료로 이루어지는 정공 주입용 박막층을, 형성 예정 영역에 대응하여 개구를 갖는 에리어 마스크를 이용하여 성막하는 공정과, 이 정공 주입용 박막층의 위에, 발광층을 포함하는 1층 이상의 유기층을 형성하는 공정과, 이 유기층의 위에, 음극을 형성하는 공정을 포함하는 것이다.
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자에서는, 양극을, 금속 중에서 가장 반사율이 높은 은 또는 은을 포함하는 합금으로 구성하도록 하였기 때문에, 양극에서의 광의 흡수 손실이 작아져, 발광층에서 발생한 광이 효율적으로 추출된다.
본 발명에 따른 제1 유기 전계 발광 소자의 제조 방법에서는, 기판의 위에, 은 또는 은을 포함하는 합금으로 이루어지는 양극이 형성된 후, 양극의 위에, 정공 주입용 박막층이 불활성 가스 분위기 내에서 성막된다. 따라서, 정공 주입용 박막층에 의해 양극의 변질이 방지됨과 함께, 정공 주입용 박막층을 성막할 때에 있어서도 양극의 변질이 방지된다.
본 발명에 따른 제2 유기 전계 발광 소자의 제조 방법에서는, 기판의 위에, 은 또는 은을 포함하는 합금으로 이루어지는 양극이 형성된 후, 양극의 위에, 정공 주입용 박막층이 형성 예정 영역에 대응하여 개구를 갖는 에리어 마스크를 이용하여 성막된다. 따라서, 정공 주입용 박막층에 의해 양극의 변질이 방지됨과 함께, 정공 주입용 박막층을 형성할 때의 에칭 공정이 불필요해져, 에칭에 의한 양극의 변질 및 변형도 방지된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 유기 전계 발광 소자의 구성을 도시하는 단면도.
도 2A 내지 도 2C는 도 1에 도시한 유기 전계 발광 소자의 제조 방법을 공정순으로 도시하는 단면도.
도 3A 및 도 3B는 제1 실시 형태에 따른 유기 전계 발광 소자의 제조 방법의 변형예를 공정순으로 도시하는 단면도.
도 4는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 유기 전계 발광 소자의 구성을 도시하는 단면도.
도 5A 및 도 5B는 도 4에 도시한 유기 전계 발광 소자의 제조 방법을 공정순 으로 도시하는 단면도.
도 6은 종래의 유기 전계 발광 소자의 구성을 도시하는 단면도.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
[제1 실시 형태]
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 유기 전계 발광 소자의 단면 구조를 도시하는 것이다. 이 유기 전계 발광 소자(10)는, 극 박형의 유기 EL 디스플레이 장치 등에 이용되는 것으로서, 예를 들면, 유리 등의 절연 재료로 이루어지는 기판(11)의 위에, 양극(12), 정공 주입용 박막층(13), 절연층(14), 유기층(15), 및 음극(16)이 기재된 순으로 적층된 구조로 되어 있다. 또, 음극(16)의 위에는, 도시 생략된 패시베이션막이 형성되고, 또한 전체가 도시 생략된 밀봉 기판으로 밀봉되어 있다.
양극(12)은, 적층 방향의 두께(이하, 간단히 두께라고 한다)가 예를 들면 200 ㎚이고, 은 또는 은을 포함하는 합금으로 구성되어 있다. 은은 금속 중에서 가장 반사율이 높아서, 양극(12)에 있어서의 광의 흡수 손실을 작게 할 수 있기 때문이다. 또, 양극(12)을 은으로 구성하도록 하면 반사율을 가장 높게 할 수 있기 때문에 바람직하지만, 은과 다른 금속과의 합금으로 구성하도록 하면, 화학적 안정성 및 가공 정밀도를 높일 수 있음과 함께, 기판(11) 및 정공 주입용 박막층(13)과의 밀착성도 향상시킬 수 있기 때문에 바람직하다. 은은 매우 반응성이 높고, 가공 정밀도 및 밀착성도 낮은 등, 매우 취급이 어렵기 때문이다.
합금에 있어서의 은의 함유량은 50 질량% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 반사율을 충분히 높게 할 수 있기 때문이다. 은을 포함하는 합금으로서는, 예를 들면, 은과 팔라듐(Pd)과 구리(Cu)를 포함하는 합금을 바람직하게 들 수 있다. 이 합금에 있어서의 팔라듐 및 구리의 함유량은, 각각 예를 들면 0.3 질량% ∼ 1 질량%의 범위 내인 것이 바람직하다. 이러한 범위 내에서, 반사율을 충분히 높게 하면서, 가공 정밀도, 화학적 안정성 및 밀착성을 높게 할 수 있기 때문이다.
정공 주입용 박막층(13)은, 유기층(15)에의 정공 주입 효율을 높이기 위한 것으로서, 양극(12)보다도 일 함수가 높은 재료로 구성되어 있다. 또한, 정공 주입용 박막층(13)은, 양극(12)을 구성하는 은 혹은 은을 포함하는 합금이 공기 중의 산소 혹은 유황 성분과 반응하는 것을 방지함과 함께, 양극(12)을 형성한 후의 제조 공정에서도 양극(12)이 손상을 받는 것을 완화한다고 하는 보호막으로서의 기능도 갖고 있다. 정공 주입용 박막층(13)을 구성하는 재료로서는, 예를 들면, 크롬, 니켈(Ni), 코발트 (Co), 몰리브덴 (Mo), 백금(Pt) 혹은 실리콘(Si) 등의 금속, 또는 이들 중의 적어도 1 종을 포함하는 합금, 또는 이들 금속 혹은 합금의 산화물 혹은 질화물, 또는 ITO 등의 투명 도전성 재료를 들 수 있다. 정공 주입용 박막층(13)의 두께는, 구성 재료의 광의 투과율과 도전율에 따라서 결정하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 산화 크롬(Ⅲ) (Cr2O3) 등의 도전율이 별로 높지 않은 산화물이나 질화물로 구성하는 경우에는 얇은 쪽이 바람직하여, 예를 들면 5 ㎚ 정도로 되는 것이 바람직하다. 또한, 도전율이 높고 투과율이 낮은 금속으로 구성하는 경우에도 얇은 쪽이 바람직하여, 예를 들면 수 ㎚로 되는 것이 바람직하다. 한편, 도전율, 투과율 모두 높은 ITO로 구성하는 경우에는 수 ㎚ ∼ 수십 ㎚ 정도까지 두껍게 하는 것이 가능하다.
절연층(14)은, 양극(12)과 음극(16)과의 절연성을 확보함과 함께 유기 전계 발광 소자(10)의 발광 부분의 형상을 정확하게 원하는 형상으로 하기 위한 것으로서, 예를 들면 이산화 규소(SiO2) 등의 절연 재료로 구성되어 있다. 절연층(14)의 두께는 예를 들면 600 ㎚ 정도가 되고, 발광 영역에 대응하여 개구부(14A)가 형성되어 있다.
유기층(15)은, 유기 재료로 각각 이루어지는 정공 주입층(15A), 정공 수송층(15B) 및 발광층(15C)이 양극(12)의 측으로부터 기재된 순으로 적층된 구조를 갖고 있다. 정공 주입층(15A) 및 정공 수송층(15B)은 발광층(15C)에의 정공 주입 효율을 높이기 위한 것이다. 발광층(15C)은 전류의 주입에 의해 광을 발생시키는 것으로, 절연층(14)의 개구부(14A)에 대응한 영역에서 발광하도록 되어 있다.
정공 주입층(15A)은, 예를 들면, 두께가 30 ㎚ 정도이고, 4, 4', 4"- 트리스 (3-메틸페닐페닐아미노) 트리페닐아민(MTDATA)으로 구성되어 있다. 정공 수송층(15B)은, 예를 들면, 두께가 20 ㎚ 정도이고, 비스 [(N-나프틸)-N-페닐] 벤지딘(α-NPD)으로 구성되어 있다. 발광층(15C)은, 예를 들면, 두께가 50 ㎚ 정도이고, 8-퀴놀리놀 알루미늄 착체(Alq)로 구성되어 있다.
음극(16)은, 발광층(15C)에서 발생한 광에 대하여 반투과성을 갖는 반투과성 전극(16A)과, 발광층(15C)에서 발생한 광에 대하여 투과성을 갖는 투명 전극(16B)이 유기층(15)의 측으로부터 기재된 순으로 적층된 구조를 갖고 있다. 반투과성 전극(16A)은, 예를 들면, 두께가 10 ㎚ 정도이고, 마그네슘(Mg)과 은과의 합금(MgAg 합금)으로 구성되어 있다. 마그네슘·은 합금으로서는, 예를 들면 마그네슘과 은이 질량비로 9:1인 것이 바람직하다.
반투과성 전극(16A)은, 발광층(15C)에서 발생한 광을 양극(12)과의 사이에서 반사시키기 위한 것이다. 즉, 반투과성 전극(16A)과 양극(12)으로, 발광층(15C)에서 발생한 광을 공진시키는 공진기의 공진부를 구성하고 있다. 이와 같이 공진기를 구성하도록 하면, 발광층(15C)에서 발생한 광이 다중 간섭을 일으켜, 일종의 협대역 필터로서 작용함으로써, 추출되는 광의 스펙트럼의 반값폭이 감소하여, 색 순도를 향상시킬 수 있기 때문에 바람직하다.
그것을 위해서는, 협대역 필터의 피크 파장과, 추출하고자 하는 광의 스펙트럼의 피크 파장을 일치시키도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 양극(12) 및 반투과성 전극(16A)에서 생기는 반사광의 위상 시프트를 Φ(rad), 양극(12)과 반투과성 전극(16A) 간의 광학적 거리를 L, 음극(16)의 측으로부터 추출하고자 하는 광의 스펙트럼의 피크 파장을 λ로 하면, 이 광학적 거리 L은 수학식 1을 만족시키도록 하는 것이 바람직하고, 실제로는, 수학식 1을 만족시키는 플러스의 최소값이 되도록 선택하는 것이 바람직하다. 또, 수학식 1 에서 L 및 λ은 단위가 공통되는 것이 좋은데, 예를 들면 (㎚)을 단위로 한다.
투명 전극(16B)은, 반투과성 전극(16A)의 전기 저항을 낮추기 위한 것으로서, 발광층(15C)에서 발생한 광에 대하여 충분한 투광성을 갖는 도전성 재료로 구성되어 있다. 투명 전극(16B)을 구성하는 재료로서는, 예를 들면, 인듐과 아연(Zn)과 산소를 포함하는 화합물이 바람직하다. 실온에서 성막해도 양호한 도전성을 얻을 수 있기 때문이다. 투명 전극(16B)의 두께는, 예를 들면 200 ㎚ 정도로 하는 것이 바람직하다.
이 유기 전계 발광 소자(10)는, 예를 들면, 다음과 같이 하여 제조할 수 있다.
도 2A 내지 도 2C는 이 유기 전계 발광 소자(10)의 제조 방법을 공정순으로 도시하는 것이다. 우선, 도 2A에 도시한 바와 같이, 상술한 재료로 이루어지는 기판(11)의 위에, 예를 들면 직류 스퍼터링에 의해, 은 또는 은을 포함하는 합금으로 이루어지는 양극(12)을 상술한 두께로 성막한다. 그 때, 스퍼터링 가스로서는 예를 들면 아르곤(Ar)을 이용하고, 압력은 예를 들면 0.2 Pa, 출력은 예를 들면 300 W로 한다.
계속해서, 동일하게 도 2A에 도시한 바와 같이, 양극(12) 상에, 예를 들면 고주파 스퍼터링에 의해, 상술한 두께 및 재료로 이루어지는 정공 주입용 박막층(13)을 성막한다. 그 때, 압력은 예를 들면 0.3 Pa, 출력은 예를 들면 10 W 로 하고, 스퍼터링 가스로서는 아르곤(Ar) 혹은 질소(N2) 등의 불활성 가스를 이용하여 불활성 가스 분위기 내에서 성막하는 것이 바람직하다. 양극(12)에 포함되는 은은 반응성이 높기 때문에, 산소 분위기 등에서 성막하면 양극(12)도 산화되기 때문이다. 따라서, 정공 주입용 박막층(13)을 예를 들면 산화 크롬 등의 산화물로 구성하는 경우에는, 크롬 타깃 등의 금속 타깃을 이용하여 산소 분위기 내에서 성막하는 것은 아니라, 산화 크롬 등의 산화물 타깃을 이용하여 불활성 가스 분위기 내에서 성막하도록 하는 것이 바람직하다.
계속해서, 도 2B에 도시한 바와 같이, 양극(12)과 정공 주입용 박막층(13)을, 예를 들면 질산과 인산과 아세트산과의 혼합액으로 리소그래피 기술을 이용하여 선택적으로 에칭하여, 소정의 형상으로 패터닝한다. 그 후, 동일하게 도 2B에 도시한 바와 같이, 기판(11)의 전면에 걸쳐서, 예를 들면 CVD(Chemical Vapor Deposition ; 화학적 기상 성장)법에 의해 절연층(14)을 상술한 두께로 성막하고, 예를 들면 리소그래피 기술을 이용하여 절연층(14) 내의 발광 영역에 대응하는 부분을 선택적으로 제거하여 개구부(14A)를 형성한다.
절연층(14)을 형성한 후, 도 2C에 도시한 바와 같이, 예를 들면 증착법에 의해, 상술한 두께 및 재료로 이루어지는 정공 주입층(15A), 정공 수송층(15B), 발광층(15C) 및 투과성 전극(16A)을 순차 성막한다. 그 때, 형성 예정 영역에 대응하여 개구(21A)를 갖는 금속성의 에리어 마스크(21)를 이용하여, 발광 영역, 즉 절연층(14)의 개구부(14A)에 대응하여 성막하도록 하는 것이 바람직하다. 단지, 개구 부(14A)에만 고정밀도로 증착하는 것은 어렵기 때문에, 개구부(14A) 전체를 덮고, 절연층(14)의 모서리에 조금 걸치도록 하는 것이 바람직하다.
구체적으로는, 우선, 정공 주입층(15A), 정공 수송층(15B) 및 발광층(15C) 을 형성하는 재료를, 예를 들면 별개의 저항 가열용의 보우트에 0.2 g 씩 충전하고, 도시 생략된 진공 증착 장치의 소정의 전극에 부착한다. 반투과성 전극(16A)을 형성하는 예를 들면 마그네슘 및 은에 대해서도, 예를 들면 별개의 저항 가열용의 보우트에 마그네슘을 0.1g, 은을 0.4g 씩 충전하고, 도시 생략된 진공 증착 장치의 소정의 전극에 부착한다. 또한, 도시 생략된 진공 증착 장치의 음극에는 예를 들면 마그네슘과 은과의 합금을 이용한다. 계속해서, 도시 생략된 진공 증착 장치 내의 분위기를 예를 들면 1.0× 10-4 Pa까지 감압한 후, 각 저항 가열용의 보우트에 전압을 인가하여, 순차 가열하여, 정공 주입층(15A), 정공 수송층(15B), 발광층(15C) 및 반투과성 전극(16A)을 순차 증착한다. 반투과성 전극(16A)을 증착할 때에는, 마그네슘과 은을 모두 증착시켜, 마그네슘과 은과의 성장 속도비를 예를 들면 9:1으로 한다.
마지막으로, 반투과성 전극(16A)의 위에, 예를 들면 직류 스퍼터링에 의해, 동일한 금속 마스크(21)를 이용하여 투명 전극(16B)을 성막한다. 스퍼터링 가스로서는 예를 들면 아르곤과 산소와의 혼합 가스(체적비 Ar:O2 = 1000:5)를 이용하고, 압력은 예를 들면 0.3 Pa, 출력은 예를 들면 40 W로 한다. 이에 의해, 도 1에 도시한 유기 전계 발광 소자(10)가 형성된다.
이 유기 전계 발광 소자(10)에서는, 양극(12)과 음극(16) 사이에 소정의 전압이 인가되면, 발광층(15C)에 전류가 주입되어, 정공과 전자가 재결합함으로써, 주로 발광층(15C) 측의 계면에서 발광이 발생한다. 이 광은, 양극(12)과 반투과성 전극(16A) 사이에서 다중 반사하고, 음극(16)을 투과하여 추출된다. 본 실시의 형태에서는, 양극(12)이 은 또는 은을 포함하는 합금으로 구성되어 있기 때문에, 양극(12)에 있어서의 반사율이 높게 되어 있다. 따라서, 발광층(15C)에서 발생한 광이 효율적으로 추출된다.
이와 같이, 본 실시의 형태에 따르면, 양극(12)을 은 또는 은을 포함하는 합금으로 구성하도록 하였기 때문에, 양극(12)의 반사율을 높게 할 수가 있어, 양극(12)에 있어서의 광의 흡수 손실을 작게 할 수 있다. 따라서, 발광층(15C)에서 발생한 광의 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
특히, 양극(12)을 은과 팔라듐과 구리를 포함하는 합금으로 구성하도록 하면, 화학적 안정성, 가공 정밀도 및 밀착성을 향상시킬 수 있다. 또한, 은의 함유량을 50 질량% 이상으로 하면, 반사율을 충분히 높게 하면서, 화학적 안정성, 가공 정밀도 및 밀착성을 개선할 수 있다.
또한, 양극(12)과 유기층(15) 사이에, 양극(12)보다도 일 함수가 높은 재료로 이루어지는 정공 주입용 박막층(13)을 갖도록 하면, 유기층(15)에의 정공 주입 효율을 보다 높일 수 있다. 또한, 양극(12)을 구성하는 은 혹은 은을 포함하는 합금이 공기 중의 산소 혹은 유황 성분과 반응하는 것을 방지할 수 있음과 함께, 양극(12)을 형성한 후의 제조 공정에서도 양극(12)에 대한 손상을 완화할 수 있다.
덧붙여, 정공 주입용 박막층(13)을 불활성 가스 분위기에서 성막하도록 하면, 양극(12)을 반응성이 높은 은 혹은 은을 포함하는 합금으로 구성하도록 해도, 정공 주입용 박막층(13)의 성막 시에 양극(12)이 산화 등에 의해 변질되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 양극(12)에 대하여 목적으로 하는 특성을 얻을 수 있어, 본 실시의 형태에 따른 유기 전계 발광 소자(10)를 용이하게 얻을 수 있다.
[변형예]
도 3A 및 도 3B는 제1 실시 형태에 따른 유기 전계 발광 소자(10)의 제조 방법의 변형예를 도시하는 것이다. 이 변형예는, 정공 주입용 박막층(13)의 성막을 에리어 마스크(22)를 이용하여 행하고, 정공 주입용 박막층(13)을 리소그래피 기술 등을 이용하여 패터닝할 필요를 없앤 것이다.
우선, 도 3A에 도시한 바와 같이, 기판(11)의 위에 상술한 바와 같이 하여 양극(12)을 성막하고, 패터닝한다. 계속해서, 도 3B에 도시한 바와 같이, 예를 들면 고주파 스퍼터링에 의해, 정공 주입용 박막층(13)의 형성 예정 영역에 대응하여 개구(22A)를 갖는 에리어 마스크(22)를 이용하여, 원하는 부분 즉 패터닝된 양극(12)의 상에만 정공 주입용 박막층(13)을 성막한다. 스퍼터링 가스 등의 성막 조건은, 제1 실시 형태와 마찬가지이다. 계속해서, 제1 실시 형태와 같이 하여, 절연층(14), 유기층(15) 및 음극(16)을 형성한다.
이와 같이 본 변형예에 따르면, 정공 주입용 박막층(13)을 에리어 마스크(22)를 이용하여 성막하도록 하였기 때문에, 리소그래피 기술 등을 이용한 정공 주입용 박막층(13)의 패터닝이 불필요해진다. 따라서, 양극(12)을 반응성이 높은 은 또는 은을 포함하는 합금으로 구성하도록 해도, 정공 주입용 박막층(13)을 패터닝할 때의 에칭에 의해 양극(12)이 지나치게 에칭되거나, 혹은 변질되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 양극(12)의 패터닝 정밀도를 향상시킬 수 있음과 함께, 양극(12)에 대하여 목적으로 하는 특성을 얻을 수 있다. 즉, 제1 실시 형태에 따른 유기 전계 발광 소자를 용이하게 얻을 수 있다.
[제2 실시 형태]
도 4는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 유기 전계 발광 소자의 단면 구조를 도시하는 것이다. 이 유기 전계 발광 소자(30)는, 양극(12) 및 절연층(14)의 위에 정공 주입용 박막층(13)이 형성되어 있는 것을 제외하고는, 제1 실시 형태에서 설명한 유기 전계 발광 소자(10)와 동일하다. 따라서, 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙여, 그 상세한 설명을 생략한다.
도 5A 및 도 5B는 이 유기 전계 발광 소자(30)의 제조 방법을 공정순으로 도시하는 것이다. 우선, 도 5A에 도시한 바와 같이, 제1 실시 형태와 같이 하여, 기판(11)의 위에 양극(12)을 성막하고, 이 양극(12)을, 예를 들면 리소그래피 기술을 이용하여, 소정의 형상으로 패터닝한다. 계속해서, 동일하게 도 5A에 도시한 바와 같이, 양극(12) 및 기판(11)의 전면에, 제1 실시 형태와 같이 하여 절연층(14)을 성막하고, 개구부(14A)를 형성한다. 계속해서, 도 5B에 도시한 바와 같이, 정공 주입용 박막층(13)의 형성 예정 영역에 대응하여 개구(23A)를 갖는 에리어 마스크(23)를 이용하여, 제1 실시 형태와 같이 하여 정공 주입용 박막층(13)을 성막한다. 그 때, 정공 주입용 박막층(13)이 개구부(14A) 전체를 덮고, 절연층(14) 의 모서리에 조금 걸치도록 한다. 그 후, 동일하게 에리어 마스크(23)를 이용하여, 제1 실시 형태와 같이 하여, 유기층(15) 및 음극(16)을 형성한다.
이와 같이, 본 실시의 형태에 따르면, 정공 주입용 박막층(13)을 에리어 마스크(23)를 이용하여 성막하도록 하였기 때문에, 상기 변형예와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명이 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.
제1 실시 형태, 변형예 및 제2 실시 형태와 같이 하여, 유기 전계 발광 소자를 각각 제작하였다. 그 때, 양극(12)을, 98 질량%의 은과, 1 질량%의 팔라듐과, 1 질량%의 구리를 포함하는 합금으로 형성하고, 정공 주입용 박막층(13)을, 산화 크롬(Ⅲ) (Cr2O3)으로 형성하였다. 얻어진 각 유기 전계 발광 소자에 대하여, 휘도 1000 (cd/㎟)로 전압 6.47 (V), 전류 0.341(㎃)로 하여 발광 효율을 조사한 바, 어느 것에 대해서도 거의 11.7 (cd/A)이었다.
본 실시예에 대한 비교예로서, 종래와 같이 양극을 크롬으로 형성하고, 정공 주입용 박막층을 생략한 것을 제외하고, 본 실시예와 마찬가지로 유기 전계 발광 소자를 제작하였다. 이 비교예에 대해서도, 휘도 1000 (cd/㎡)로 전압 7.16(V), 전류 0.69 (㎃)로 하여 발광 효율을 조사한 바, 5.86 (cd/A) 이었다.
이와 같이, 본 실시예에 따르면, 비교예와 비교하여 약 2배의 발광 효율을 얻을 수 있었다. 즉, 양극(12)이 은을 포함하도록 하면, 양극(12)에 있어서의 반사율을 높일 수 있어, 특성을 개선할 수 있는 것을 알 수 있었다.
이상, 실시 형태를 예를 들어 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 변형이 가능하다. 예를 들면, 상기 실시 형태에 있어서 설명한 각층의 재료 및 두께, 또는 성막 방법 및 성막 조건 등은 한정되는 것이 아니고, 다른 재료 및 두께로 해도 되고, 또는 다른 성막 방법 및 성막 조건으로 해도 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 유기 전계 발광 소자의 구성을 구체적으로 예를 들어 설명하였지만, 정공 주입용 박막층(13), 절연층(14) 혹은 투명 전극(16B) 등의 모든 층을 구비할 필요는 없고, 또한, 다른 층을 더 구비해도 된다. 또, 반투과성 전극(16A)을 구비하지 않은 경우에 대해도 본 발명을 적용할 수 있지만, 본 발명은, 양극(12)에서의 반사율을 높이는 것이기 때문에, 반투과성 전극(16A)과 양극(12)으로 공진기의 공진부를 구성하는 쪽이, 보다 높은 효과를 얻을 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 유기 전계 발광 소자에 따르면, 양극을 은 또는 은을 포함하는 합금으로 구성하도록 하였기 때문에, 양극의 반사율을 높게 할 수가 있어, 양극에서의 광의 흡수 손실을 작게 할 수 있다. 따라서, 발광층에서 발생한 광의 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
특히, 본 발명의 한 국면에서의 유기 전계 발광 소자에 따르면, 양극을 은과 팔라듐과 구리를 포함하는 합금으로 구성하도록 하였기 때문에, 양극의 화학적 안정성, 가공 정밀도 및 밀착성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 보다 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 한 국면에서의 유기 전계 발광 소자에 따르면, 양극에 서의 은의 함유량을 50 질량% 이상으로 하도록 하였기 때문에, 반사율을 충분히 높게 하면서, 화학적 안정성, 가공 정밀도 및 밀착성을 개선할 수 있다. 따라서, 보다 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 한 국면에서의 유기 전계 발광 소자에 따르면, 양극과 유기층 사이에, 양극보다도 일 함수가 높은 재료로 이루어지는 정공 주입용 박막층을 갖도록 하였기 때문에, 유기층에의 정공 주입 효율을 높일 수 있다. 또한, 양극을 구성하는 은 혹은 은을 포함하는 합금이 공기 중의 산소 혹은 유황 성분과 반응하는 것을 방지할 수 있음과 함께, 양극을 형성한 후의 제조 공정에서도 양극에 대한 손상을 완화할 수 있다.
덧붙여, 본 발명의 다른 한 국면에서의 유기 전계 발광 소자의 제조 방법에 따르면, 정공 주입용 박막층을 불활성 가스 분위기 내에서 성막하도록 하였기 때문에, 양극을 반응성이 높은 은 혹은 은을 포함하는 합금으로 구성하도록 해도, 정공 주입용 박막층의 성막 시에 양극이 산화 등에 의해 변질되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 양극에 대하여 목적으로 하는 특성을 얻을 수 있어, 본 발명의 유기 전계 발광 소자를 용이하게 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 한 국면에서의 유기 전계 발광 소자의 제조 방법에 따르면, 정공 주입용 박막층을 에리어 마스크를 이용하여 성막하도록 하였기 때문에, 리소그래피 기술 등을 이용한 정공 주입용 박막층의 패터닝을 행할 필요가 없게 된다. 따라서, 양극을 반응성이 높은 은 또는 은을 포함하는 합금으로 구성하도록 해도, 정공 주입용 박막층을 패터닝할 때의 에칭에 의해 양극이 지나치게 에칭되거 나, 혹은 변질되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 양극의 패터닝 정밀도를 향상시킬 수 있음과 함께, 양극에 대하여 목적으로 하는 특성을 얻을 수 있다. 즉, 본 발명의 유기 전계 발광 소자를 용이하게 얻을 수 있다.
이상의 설명에 기초하여, 본 발명의 여러가지의 형태나 변형예를 실시할 수 있는 것은 분명하다. 따라서, 이하의 청구항의 균등의 범위에서, 상기한 상세한 설명에 있어서의 실시의 형태 이외의 형태로 본 발명을 실시하는 것이 가능하다.
Claims (8)
- 양극과 음극 사이에 발광층을 포함하는 1층 이상의 유기층을 구비하며, 상기 발광층에서 발생한 광을 상기 음극의 측으로부터 추출하는 유기 전계 발광 소자에 있어서,상기 양극은, 은(Ag)을 50 질량% 이상 포함하는 합금으로 구성된 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
- 제1항에 있어서,상기 양극은, 은과, 팔라듐(Pd)과, 구리(Cu)를 포함하는 합금으로 구성된 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
- 삭제
- 제1항에 있어서,상기 양극과 상기 유기 전계 발광층 사이에, 상기 양극보다도 일 함수가 높은 재료로 이루어지는 정공 주입용 박막층을 더 구비한 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
- 제1항에 있어서,상기 음극은, 상기 발광층에서 발생한 광에 대하여 반투과성의 반투과성 전극을 갖고,이 반투과성 전극과 상기 양극은, 상기 발광층에서 발생한 광을 공진시키는 공진기의 공진부를 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
- 제5항에 있어서,상기 양극 및 상기 반투과성 전극에서 생기는 반사광의 위상 시프트를 Φ, 상기 양극과 상기 반투과성 전극 간의 광학적 거리를 L, 상기 음극의 측으로부터 추출하는 광의 스펙트럼의 피크 파장을 λ로 하면,상기 광학적 거리 L은, 수학식 2를 만족시키는 플러스의 최소값인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
- 양극과 음극 사이에 발광층을 포함하는 1층 이상의 유기층을 구비하여, 상기 발광층에서 발생한 광을 상기 음극의 측으로부터 추출하는 유기 전계 발광 소자의 제조 방법에 있어서,기판의 위에, 은(Ag) 또는 은을 포함하는 합금으로 이루어지는 양극을 성막하는 공정과,이 양극의 위에, 양극보다도 일 함수가 높은 재료로 이루어지는 정공 주입용 박막층을, 불활성 가스 분위기 내에서 성막하는 공정과,이 정공 주입용 박막층의 위에, 발광층을 포함하는 1층 이상의 유기층을 형성하는 공정과,이 유기층의 위에, 음극을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 제조 방법.
- 양극과 음극 사이에 발광층을 포함하는 1층 이상의 유기층을 구비하여, 상기 발광층에서 발생한 광을 상기 음극의 측으로부터 추출하는 유기 전계 발광 소자의 제조 방법에 있어서,기판의 위에, 은(Ag) 또는 은을 포함하는 합금으로 이루어지는 양극을 성막하는 공정과,이 양극의 위에, 양극보다도 일 함수가 높은 재료로 이루어지는 정공 주입용 박막층을, 형성 예정 영역에 대응하여 개구를 갖는 에리어 마스크를 이용하여 성막하는 공정과,이 정공 주입용 박막층의 위에, 발광층을 포함하는 1층 이상의 유기층을 형성하는 공정과,이 유기층의 위에, 음극을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 제조 방법.
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