DE112011103543T5

DE112011103543T5 - Lichtemittierendes Element, lichtemittierende Vorrichtung und Beleuchtungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112011103543T5
Application number: DE112011103543T
Authority: DE
Inventors: Satoshi Seo; Hisao Ikeda
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2010-10-22
Filing date: 2011-10-13
Publication date: 2013-08-01
Also published as: WO2012053571A1; US8969896B2; US20120097991A1; TW201705577A; US20150236301A1; JP2012109230A; TWI601325B; JP5813452B2; TW201246642A; US9349991B2; TWI562421B

Abstract

Beschrieben sind ein lichtemittierendes Festkörperelement, eine lichtemittierende Vorrichtung, die das lichtemittierende Festkörperelement verwendet, und eine Beleuchtungsvorrichtung, die die lichtemittierende Vorrichtung verwendet. Das lichtemittierende Festkörperelement beinhaltet ein Teil mit einem niedrigen Brechungsindex, das eine halbkugelige Struktur an einer ersten Oberfläche und eine unebene Struktur an einer zweiten Oberfläche hat, eine Klebeschicht mit einem hohen Brechungsindex, die die unebene Struktur ebnet, und einen lichtemittierenden Körper, dessen lichtemittierende Oberfläche in Kontakt mit einer flachen Oberfläche der Klebeschicht steht. Die unebene Struktur des Teiles mit einem niedrigen Brechungsindex ist zumindest innerhalb einer Außenform der halbkugeligen Struktur an der ersten Oberfläche vorgesehen. Der lichtemittierende Körper ist derart vorgesehen, dass eine Außenform des lichtemittierenden Bereichs des lichtemittierenden Körpers kleiner als die Außenform der halbkugeligen Struktur ist und sich mit der halbkugeligen Struktur überlappt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein lichtemittierendes Element, eine lichtemittierende Vorrichtung, die das lichtemittierende Element beinhaltet, und eine Beleuchtungsvorrichtung, die die lichtemittierende Vorrichtung beinhaltet.
Stand der Technik
In einem lichtemittierenden Festkörperelement, das Licht in einem Bereich emittiert, dessen Brechungsindex höher als der der Luft ist, wird unter Umständen ein Teil von Licht, das innerhalb des lichtemittierenden Elements emittiert wird, an einer Grenzfläche mit der Luft totalreflektiert. Im Ergebnis erreicht Extraktionseffizienz von Licht von der Innenseite des lichtemittierenden Festkörperelements zu der Luftseite nicht 100%.
Um dieses Problem zu lösen, ist eine Struktur, bei der ein Strukturkörper (z. B. eine unebene Struktur) an einer Oberfläche eines lichtemittierenden Festkörperelements ausgebildet ist, berichtet worden.
Zum Beispiel offenbart Nicht-Patentdokument 1 eine Struktur, bei der ein Glassubstrat mit einem hohen Brechungsindex und eine Linse mit einem hohen Brechungsindex kombiniert sind, und eine Struktur, bei der eine unebene Struktur an einer Grenzfläche zwischen einem Glassubstrat mit einem hohen Brechungsindex und der Luft vorgesehen ist, wo Lichtextraktionseffizienz eines lichtemittierenden Elements verbessert wird.
[Referenz]
[Nicht-Patentdokument]

[Nicht-Patentdokument 1] „White organic light-emitting diodes with fluorescent tube efficiency (Weiße organische lichtemittierende Dioden mit Leuchtstofflampen-Effizienz)", Nature, 14. Mai 2009, Vol. 459, Seite 234–239

Offenbarung der Erfindung
Wenige Arten von Materialien weisen sowohl eine Fähigkeit zum Durchlassen von sichtbarem Licht als auch einen hohen Brechungsindex auf, und außerdem ist ein solches Material (z. B. Glas oder ein Harz) teuer. Deshalb kostet ein lichtemittierendes Element viel, auf das die in Nicht-Patentdokument 1 offenbarte Struktur angewendet wird.
Die vorliegende Erfindung ist angesichts des vorstehenden technischen Hintergrunds gemacht worden. Daher ist es ein Ziel einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ein lichtemittierendes Festkörperelement, das hohe Lichtextraktionseffizienz aufweist, unter Verwendung eines kostengünstigen Materials bereitzustellen. Zusätzlich ist es ein Ziel einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, eine hocheffiziente lichtemittierende Vorrichtung, die das lichtemittierende Festkörperelement beinhaltet, oder eine hocheffiziente Beleuchtungsvorrichtung, die die lichtemittierende Vorrichtung beinhaltet, bereitzustellen.
Um den obigen Ziel zu erreichen, hat sich die vorliegende Erfindung auf den Verbrauch eines Materials mit einem hohen Brechungsindex, ein optisches Teil mit einem niedrigen Brechungsindex und eine Position eines lichtemittierenden Körpers bezüglich des optischen Teiles konzentriert.
Die Erfinder haben eine Struktur erreicht, bei der ein Teil mit einem niedrigen Brechungsindex, das eine halbkugelige Struktur an einer ersten Oberfläche und eine unebene Struktur an einer zweiten Oberfläche hat, eine Klebeschicht mit einem hohen Brechungsindex, die die unebene Struktur ebnet, und ein lichtemittierender Körper, dessen lichtemittierende Oberfläche in Kontakt mit einer flachen Oberfläche der Klebeschicht mit einem hohen Brechungsindex steht, beinhaltet sind. Die unebene Struktur des Teiles mit einem niedrigen Brechungsindex ist zumindest innerhalb einer Außenform der halbkugeligen Struktur an der ersten Oberfläche vorgesehen. Der lichtemittierende Körper ist derart vorgesehen, dass eine Außenform eines lichtemittierenden Bereichs des lichtemittierenden Körpers kleiner als die Außenform der halbkugeligen Struktur ist und sich mit der halbkugeligen Struktur überlappt. Diese Struktur kann das Ziel erreichen.
Die lichtemittierende Oberfläche des lichtemittierenden Körpers steht in Kontakt mit der flachen Oberfläche der Klebeschicht mit einem hohen Brechungsindex, wodurch Licht von dem lichtemittierenden Körper effizient in die Klebeschicht mit einem hohen Brechungsindex entnommen werden kann. Ferner steht bei einer Struktur das Teil mit einem niedrigen Brechungsindex in Kontakt mit der Klebeschicht mit einem hohen Brechungsindex, wobei eine Grenzfläche, an der die unebene Struktur ausgebildet ist, dazwischen liegt, wodurch Licht, das durch die Klebeschicht mit einem hohen Brechungsindex transmittiert wird, effizient in das Teil mit einem niedrigen Brechungsindex entnommen werden kann. Des Weiteren entsteht eine Wirkung einer Verringerung des Verbrauchs eines Materials mit einem hohen Brechungsindex. Außerdem überlappt sich die Außenform des lichtemittierenden Bereichs des lichtemittierenden Körpers mit der halbkugeligen Struktur des Teiles mit einem niedrigen Brechungsindex und ist kleiner als die Außenform der halbkugeligen Struktur, wodurch Licht, das durch das Teil mit einem niedrigen Brechungsindex transmittiert wird, effizient in die Luft entnommen werden kann.
Das heißt, dass eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein lichtemittierendes Element ist, das das Folgende beinhaltet: ein Teil mit einem niedrigen Brechungsindex, das eine halbkugelige Struktur an einer ersten Oberfläche und eine unebene Struktur an einer zweiten Oberfläche hat; eine Klebeschicht mit einem hohen Brechungsindex, die die unebene Struktur ebnet und einen höheren Brechungsindex als das Teil mit einem niedrigen Brechungsindex aufweist; und einen lichtemittierenden Körper mit einer lichtemittierenden Oberfläche, die mit einer flachen Oberfläche der Klebeschicht mit einem hohen Brechungsindex in Kontakt steht. Die unebene Struktur des Teiles mit einem niedrigen Brechungsindex ist zumindest innerhalb einer Außenform der halbkugeligen Struktur an der ersten Oberfläche vorgesehen. Der lichtemittierende Körper ist derart vorgesehen, dass eine Außenform eines lichtemittierenden Bereichs des lichtemittierenden Körpers, der auf eine Oberfläche einschließlich der lichtemittierenden Oberfläche projiziert wird, kleiner als die Außenform der halbkugeligen Struktur ist und sich mit der halbkugeligen Struktur überlappt.
Nach der vorstehenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die unebene Struktur oder die halbkugelige Struktur an einer Grenzfläche vorgesehen, an der ein Gebiet mit einem hohen Brechungsindex und ein Gebiet mit einem niedrigen Brechungsindex miteinander in Kontakt stehen. Mit dieser Struktur kann Licht von dem lichtemittierenden Körper mit einem hohen Brechungsindex durch das Teil mit einem niedrigen Brechungsindex in die Luft mit einem niedrigen Brechungsindex effizient entnommen werden. Außerdem kann der Verbrauch eines Materials mit einem hohen Brechungsindex verringert werden. Dies kann Herstellungskosten verringern.
Ferner ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das lichtemittierende Element, wobei ein Brechungsindex der halbkugeligen Struktur n ist; wobei die Außenform des lichtemittierenden Bereichs des lichtemittierenden Körpers, der auf die Oberfläche einschließlich der lichtemittierenden Oberfläche projiziert wird, konzentrisch mit der Außenform der halbkugeligen Struktur ist, die auf die Oberfläche einschließlich der lichtemittierenden Oberfläche projiziert wird; wobei die Außenform des lichtemittierenden Bereichs des lichtemittierenden Körpers, der auf die Oberfläche einschließlich der lichtemittierenden Oberfläche projiziert wird, und die Außenform der halbkugeligen Struktur hinsichtlich Form einander ähnlich sind; und wobei die Außenform des lichtemittierenden Bereichs des lichtemittierenden Körpers, der auf die Oberfläche einschließlich der lichtemittierenden Oberfläche projiziert wird, in einem Bereich liegt, der (1/n)-mal so groß wie die Außenform der halbkugeligen Struktur ist.
Nach der vorstehenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird Totalreflexion von Licht so viel wie möglich unterbunden, so dass Licht, das von dem lichtemittierenden Körper emittiert wird, durch die halbkugelige Struktur nach außen entnommen wird.
Ferner ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das lichtemittierende Element, wobei der Brechungsindex des Teiles mit einem niedrigen Brechungsindex höher als 1,0 und niedriger als 1,6 ist, und der Brechungsindex der Klebeschicht mit einem hohen Brechungsindex höher als oder gleich 1,6 und niedriger als oder gleich 1,9 ist.
Nach der vorstehenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gibt es verschiedene Materialien mit einem Brechungsindex von niedriger als 1,6, die für das Teil mit einem niedrigen Brechungsindex verwendet werden können, und solche Materialien können relativ kostengünstig eingekauft werden. Dies kann Herstellungskosten verringern. Zudem ist ein Unterschied im Brechungsindex bezüglich der Luft klein, was effiziente Entnahme von Licht in die Luft ermöglicht. Außerdem kann dann, wenn die Klebeschicht mit einem hohen Brechungsindex einen Brechungsindex von höher als oder gleich 1,6 und niedriger als oder gleich 1,9 aufweist, Licht, das von dem lichtemittierenden Festkörper emittiert wird, dessen Brechungsindex in einem Bereich von höher als oder gleich 1,6 und niedriger als oder gleich 1,9 liegt, effizient entnommen werden.
Ferner ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das lichtemittierende Element, das ferner beinhaltet: eine erste Elektrode über der flachen Oberfläche der Klebeschicht mit einem hohen Brechungsindex, eine zweite Elektrode, die sich mit der ersten Elektrode überlappt, und eine Schicht, die eine lichtemittierende organische Substanz enthält, zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode, wobei die erste Elektrode Licht durchlässt, das von der lichtemittierenden organischen Substanz emittiert wird.
Nach der vorstehenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die erste Elektrode über der unebenen Struktur ausgebildet, die von der Klebeschicht mit einem hohen Brechungsindex geebnet ist. Daher kann Erzeugung eines Kurzschlusses zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode, der infolge der unebenen Struktur erfolgt, unterbunden werden; deshalb kann ein hochzuverlässiges lichtemittierendes Element bereitgestellt werden.
Ferner ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das lichtemittierende Element, das ferner einen Nitridfilm mit einem Brechungsindex von höher als oder gleich 1,6 und niedriger als oder gleich 1,9 zwischen der Klebeschicht mit einem hohen Brechungsindex und dem lichtemittierenden Körper beinhaltet.
Nach der vorstehenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Nitridfilm mit einem Brechungsindex von höher als oder gleich 1,6 und niedriger als oder gleich 1,9 zwischen der Klebeschicht mit einem hohen Brechungsindex und der ersten Elektrode vorgesehen. Daher kann Diffusion einer Verunreinigung in den lichtemittierenden Festkörper verhindert werden, ohne Lichtextraktionseffizienz zu reduzieren. Beispielsweise wird das lichtemittierende Element mit der Struktur aus folgendem Grund bevorzugt: in dem Fall, in dem das lichtemittierende Festkörperelement ein organisches EL-Element ist, kann eine EL-Schicht vor Eintritt von Feuchtigkeit, die in dem Teil mit einem niedrigen Brechungsindex oder der Klebeschicht mit einem hohen Brechungsindex enthalten ist, geschützt werden.
Ferner ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das lichtemittierende Element, wobei das Teil mit einem niedrigen Brechungsindex eine Stütze, eine halbkugelige Struktur an einer Oberfläche der Stütze und eine unebene Struktur an der anderen Oberfläche beinhaltet, und ein Unterschied im Brechungsindex zwischen der Stütze und der halbkugeligen Struktur und ein Unterschied im Brechungsindex zwischen der Stütze und der uneben Struktur jeweils 0,15 oder kleiner sind.
Nach der vorstehenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden ein Unterschied im Brechungsindex zwischen der Stütze und der halbkugeligen Struktur und ein Unterschied im Brechungsindex zwischen der Stütze und der unebenen Struktur jeweils bis zu 0,15 oder kleiner verkleinert. Folglich wird Reflexion wegen eines Unterschieds im Brechungsindex an einer Grenzfläche vermindert, und Licht, das von dem lichtemittierenden Körper emittiert wird, kann durch die halbkugelige Struktur nach außen effizient entnommen werden. Außerdem wird Auswahl eines Materials, das für das Teil mit einem niedrigen Brechungsindex verwendet wird, vereinfacht, was zu einer Verringerung der Herstellungskosten führen kann.
Ferner ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das lichtemittierende Element, wobei das Teil mit einem niedrigen Brechungsindex eine Stütze, eine halbkugelige Struktur an einer Oberfläche der Stütze und eine unebene Struktur an der anderen Oberfläche beinhaltet, und zumindest die halbkugelige Struktur und/oder die unebene Struktur zusammen mit der Stütze ausgeformt sind/ist.
Nach der vorstehenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird kein Unterschied in optischen Eigenschaften zwischen der Stütze und der halbkugeligen Struktur und/oder zwischen der Stütze und der unebenen Struktur verursacht. Daher wird Licht nicht an einer Grenzfläche innerhalb des Teiles mit einem niedrigen Brechungsindex gestreut, so dass Lichtextraktionseffizienz verbessert werden kann. Außerdem kann, da die Struktur im gleichen Schritt wie die Stütze ausgebildet werden kann, die Anzahl von Schritten günstig verringert werden.
Ferner ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine lichtemittierende Vorrichtung, in der eine Vielzahl der lichtemittierenden Elemente angeordnet ist.
Nach der vorstehenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine lichtemittierende Vorrichtung unter Verwendung eines kostengünstigen Materials und einer Vielzahl von lichtemittierenden Festkörperelementen mit hoher Lichtextraktionseffizienz ausgebildet werden. Daher kann eine hocheffiziente lichtemittierende Vorrichtung bereitgestellt werden.
Ferner ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Beleuchtungsvorrichtung, die das oben beschriebene lichtemittierende Element beinhaltet.
Nach der vorstehenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Beleuchtungsvorrichtung unter Verwendung einer hocheffizienten lichtemittierenden Vorrichtung ausgebildet werden. Daher kann eine hocheffiziente Beleuchtungsvorrichtung bereitgestellt werden.
Es sei angemerkt, dass in dieser Beschreibung eine „EL-Schicht” eine Schicht bezeichnet, die zwischen einem Paar von Elektroden in einem lichtemittierenden Element vorgesehen ist. Deshalb ist eine lichtemittierende Schicht, die zwischen Elektroden liegt und eine lichtemittierende organische Verbindung enthält, eine Ausführungsform der EL-Schicht.
In dieser Beschreibung wird in dem Fall, in dem eine Substanz A in einer Matrix, die unter Verwendung einer Substanz B ausgebildet ist, verteilt ist, die die Matrix ausbildende Substanz B als ein Wirtsmaterial bezeichnet, und die in der Matrix verteilte Substanz A wird als ein Gastmaterial bezeichnet. Es sei angemerkt, dass sowohl die Substanz A als auch die Substanz B eine Substanz oder eine Mischung von zwei oder mehr Arten von Substanzen sein können.
Es sei angemerkt, dass eine lichtemittierende Vorrichtung in dieser Beschreibung eine Bildanzeigevorrichtung und eine Lichtquelle (einschließlich einer Beleuchtungsvorrichtung) bezeichnet. Zusätzlich umfasst die Kategorie „lichtemittierende Vorrichtung” jedes der folgenden Module: ein Modul, in dem ein Steckverbinder wie z. B. eine FPC (flexible printed circuit: flexible gedruckte Schaltung), ein TAB(Tape-Automated Bonding)-Band oder ein TCP (Tape Carrier Package) an einer lichtemittierenden Vorrichtung angebracht ist; ein Modul, das ein TAB-Band oder ein TCP aufweist, an dessen Ende eine gedruckte Leiterplatte vorgesehen ist; und ein Modul, das eine IC (integrated circuit: integrierte Schaltung) beinhaltet, die direkt auf einem Substrat mit einem lichtemittierenden Element durch COG (Chip-on-Glass) eingebaut ist.
Nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein lichtemittierendes Festkörperelement mit hoher Lichtextraktionseffizienz unter Verwendung eines kostengünstigen Materials bereitgestellt werden. Alternativ kann eine hocheffiziente lichtemittierende Vorrichtung oder eine hocheffiziente Beleuchtungsvorrichtung, die die lichtemittierende Vorrichtung verwendet, bereitgestellt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:
1A und 1B eine Struktur einer lichtemittierenden Festkörpervorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2A bis 2D Strukturen eines lichtemittierenden Festkörperelements nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3A und 3B Strukturen eines lichtemittierenden Festkörperelements nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4A bis 4C eine Struktur einer lichtemittierenden Festkörpervorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5A und 5B eine Struktur einer lichtemittierenden Festkörpervorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 eine Struktur eines lichtemittierenden Festkörperelements nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7A bis 7C eine Struktur einer lichtemittierenden Festkörpervorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8A bis 8C Strukturen eines lichtemittierenden Festkörpers nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9A und 9B jeweils eine Beleuchtungsvorrichtung, die eine lichtemittierende Festkörpervorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet.
10A und 10B Strukturen eines lichtemittierenden Festkörpers nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Beste Art zum Ausführen der Erfindung
Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsformen ausführlich beschrieben. Es sei angemerkt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die folgende Beschreibung beschränkt ist, und es leicht von einem Fachmann verstanden wird, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne von Erfindungsgedanken und Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Dementsprechend soll die vorliegende Erfindung nicht als durch die Beschreibung der Ausführungsformen beschränkt angesehen werden. Es sei angemerkt, dass bei den nachstehenden Strukturen der vorliegenden Erfindung gleiche Teile oder Teile mit ähnlichen Funktionen in unterschiedlichen Zeichnungen durch die gleichen Bezugszeichen benannt werden, und die Beschreibung solcher Teile nicht wiederholt wird.
(Ausführungsform 1)
Bei dieser Ausführungsform sind ein lichtemittierendes Festkörperelement und eine lichtemittierende Vorrichtung, in der eine Vielzahl der lichtemittierenden Festkörperelemente angeordnet ist, anhand der 1A und 1B, 2A bis 2D, 3A und 3B und 4A bis 4C beschrieben. Das lichtemittierende Festkörperelement beinhaltet ein Teil mit einem niedrigen Brechungsindex, das eine halbkugelige Struktur an einer ersten Oberfläche und eine unebene Struktur an einer zweiten Oberfläche hat, eine Klebeschicht mit einem hohen Brechungsindex, die die unebene Struktur ebnet, und einen lichtemittierenden Körper, dessen lichtemittierende Oberfläche in Kontakt mit einer flachen Oberfläche der Klebeschicht mit einem hohen Brechungsindex steht. Die unebene Struktur des Teiles mit einem niedrigen Brechungsindex ist zumindest innerhalb einer Außenform der halbkugeligen Struktur an der ersten Oberfläche vorgesehen. Der lichtemittierende Körper ist derart vorgesehen, dass eine Außenform eines lichtemittierenden Bereichs des lichtemittierenden Körpers kleiner als die Außenform der halbkugeligen Struktur ist und sich mit der halbkugeligen Struktur überlappt.
In 1A und 1B ist eine Struktur einer lichtemittierenden Festkörpervorrichtung 190 gezeigt, die als ein Beispiel bei dieser Ausführungsform beschrieben ist. 1A ist eine Querschnittansicht, die die lichtemittierende Festkörpervorrichtung 190 zeigt, in der lichtemittierende Festkörperelemente 180 in einer Matrix angeordnet sind, und 1B ist eine Frontansicht, die von einer Lichtextraktionsoberflächenseite der lichtemittierenden Festkörpervorrichtung 190 beobachtet wird. Es sei angemerkt, dass 1A der Querschnittansicht entlang der Linie M-N in 1B entspricht.
Eine Struktur des lichtemittierenden Festkörperelements 180 ist anhand der 2A bis 2D ausführlich beschrieben. Das lichtemittierende Festkörperelement 180 beinhaltet ein Teil 150 mit einem niedrigen Brechungsindex, eine Klebeschicht 160 mit einem hohen Brechungsindex und einen lichtemittierenden Festkörper 170. Zusätzlich ist eine Trennwand 140 zwischen dem lichtemittierenden Festkörper 170 und einem benachbarten lichtemittierenden Festkörper vorgesehen, und der lichtemittierende Festkörper 170 weist einen lichtemittierenden Bereich auf, der von einem benachbarten lichtemittierenden Festkörper getrennt ist.
<Struktur des Teiles mit niedrigem Brechungsindex>
Das Teil 150 mit einem niedrigen Brechungsindex hat eine halbkugelige Struktur 151 an einer ersten Oberfläche und eine unebene Struktur 152 an einer zweiten Oberfläche. Es ist bevorzugt, dass das Teil 150 mit einem niedrigen Brechungsindex Licht, das von dem lichtemittierenden Festkörper 170 emittiert wird, durchlässt und einen Brechungsindex von höher als 1,0 und niedriger als 1,6 aufweist. Im Besonderen wird vorzugsweise ein Material verwendet, das sichtbares Licht durchlässt und einen Brechungsindex von höher als oder gleich 1,4 und niedriger als 1,6 aufweist.
Es gibt viele Arten von Materialien mit einem Brechungsindex von höher als 1,0 und niedriger als 1,6, was bedeutet, dass solche Materialien leicht kostengünstig einzukaufen sind und dass der Freiheitsgrad beim Auswählen eines Materials hoch ist. Dank des hohen Freiheitsgrads beim Auswählen eines Materials ist auch der Freiheitsgrad beim Auswählen eines Herstellungsverfahrens hoch, was Herstellung vereinfacht.
Das Teil 150 mit einem niedrigen Brechungsindex kann beispielsweise unter Verwendung von Glas oder einem Harz ausgebildet sein. Als das Harz kann ein Polyesterharz, ein Polyacrylnitrilharz, ein Polyimidharz, ein Polymethylmethacrylatharz, ein Polycarbonatharz, ein Polyethersulfonharz, ein Polyamidharz, ein Cycloolefinharz, ein Polystyrenharz, ein Polyamidimidharz, ein Polyvinylchloridharz oder dergleichen verwendet werden.
Die halbkugelige Struktur 151 weist einen Bogen in einem Querschnitt auf, der durch einen Gipfelpunkt der halbkugeligen Struktur 151 durchgeht. Zum Beispiel ist eine Art der halbkugeligen Struktur eine Struktur, deren Basis kreisförmig ist und deren Querschnitt, der durch einen Gipfelpunkt der Struktur durchgeht, halbkreisförmig ist. Eine andere Art der halbkugeligen Struktur ist eine Struktur (die als eine schirmförmige Struktur bezeichnet werden kann) deren Basis polygonal ist und deren Querschnitt, der durch einen Gipfelpunkt der Struktur durchgeht, einen Bogen (z. B. einen Halbkreis) aufweist. Eine halbkugelige Struktur, deren Basis ein Polygon mit vielen Winkeln ist, ist im Wesentlichen gleich wie eine halbkugelige Struktur, deren Basis kreisförmig ist. Wenn die Basis polygonal ist, können angrenzende halbkugelige Strukturen ohne Zwischenraum angeordnet sein. Beispielsweise können in dem Fall, in dem die Basis der halbkugeligen Struktur dreieckig, viereckig oder sechseckig ist, die halbkugeligen Strukturen auf einer Ebene derart angeordnet sein, dass sie am dichtesten gepackt sind. Insbesondere ist eine halbkugelige Struktur, deren Basis sechseckig ist, bevorzugt, weil eine solche halbkugelige Struktur Lichtextraktionseffizienz erhöht.
Es sei angemerkt, dass in einer lichtemittierenden Vorrichtung halbkugelige Strukturen, die sich hinsichtlich Form und Größe voneinander unterscheiden, angeordnet sein können. Beispielsweise ist eine kleine halbkugelige Struktur in einem Zwischenraum zwischen angrenzenden größeren halbkugeligen Strukturen vorgesehen, in welchem Fall Lichtextraktionseffizienz erhöht werden kann.
Zusätzlich können einige der halbkugeligen Strukturen (in dieser Beschreibung kann eine „halbkugelige Struktur” einen Teil einer kugeligen Struktur umfassen, die entlang einer Ebene geschnitten ist) eine flachere halbkugelige Struktur oder dergleichen sein, die infolge eines kleinen Designfehlers erhalten wird. Eine Form, bei der Totalreflexion zwischen der halbkugeligen Struktur und der Luft so viel wie möglich vermindert werden kann, kann angewendet werden.
Die unebene Struktur 152 kann eine regelmäßige Form oder eine unregelmäßige Form haben. Des Weiteren können die unebene Struktur 152 und eine unebene Struktur des benachbarten lichtemittierenden Festkörperelements 180 mit- oder voneinander verbunden oder getrennt sein. Eine Höhe von der Talsohle bis zum Gipfelpunkt der unebenen Struktur 152 kann ungefähr 0,1 μm bis 100 μm sein, und ein Abstand zwischen angrenzenden Gipfelpunkten ist vorzugsweise zirka größer als oder gleich 1 μm und kleiner als oder gleich 100 μm. Das Vorsehen der unebenen Struktur macht es unnötig, ein teures Material mit einem hohen Brechungsindex beim Ausbilden der halbkugeligen Struktur zu verwenden, was Herstellung vereinfacht.
Als Beispiele für eine regelmäßige Form, die auf die unebene Struktur 152 angewendet werden kann, können kegelförmige oder pyramidale Formen wie z. B. eine dreieckige Pyramide, eine viereckige Pyramide und eine sechseckige Pyramide angegeben werden. Insbesondere ermöglicht eine dreieckige Pyramide, eine viereckige Pyramide, eine sechseckige Pyramide oder dergleichen dichteste Packung, was bevorzugt ist. Je dichter die unebenen Strukturen gepackt sind, desto unwahrscheinlicher wird eine Bedingung, unter der von dem lichtemittierenden Festkörper emittiertes Licht totalreflektiert wird, erfüllt und desto höher wird Lichtextraktionseffizienz.
Des Weiteren kann die unebene Struktur 152 eine einschichtige Struktur oder eine Struktur, bei der eine Vielzahl von Schichten gestapelt ist, haben. Beispielsweise ist eine Struktur bevorzugt, bei der ein anorganischer Materialfilm mit einem Brechungsindex von höher als 1,0 und niedriger als 1,6, einer lichtdurchlässigen Eigenschaft und einer Barriereeigenschaft an einer Grenzfläche mit der Klebeschicht mit einem hohen Brechungsindex vorgesehen ist. Als der anorganische Materialfilm kann beispielsweise ein Siliziumoxidfilm oder ein Siliziumoxinitridfilm verwendet werden. Der anorganische Materialfilm mit einer lichtdurchlässigen Eigenschaft und einer Barriereeigenschaft kann Diffusion einer Verunreinigung in den lichtemittierenden Festkörper verhindern, ohne Lichtextraktionseffizienz zu reduzieren. Zum Beispiel kann dann, wenn der lichtemittierende Festkörper ein organisches EL-Element ist, Eintritt einer Verunreinigung wie z. B. Feuchtigkeit in den lichtemittierenden Körper unterbunden werden, und die Zuverlässigkeit des lichtemittierenden Festkörperelements kann verbessert werden.
Die halbkugelige Struktur 151 und die unebene Struktur 152 können unter Verwendung einer Gießform ausgebildet werden. Insbesondere ist dann, wenn das Teil 150 mit einem niedrigen Brechungsindex durch gleichzeitiges Formen der halbkugeligen Struktur 151 und der unebenen Struktur 152 durch Spritzgießen unter Verwendung des gleichen Materials ausgebildet wird, das Ausbilden eines Unterschieds im Brechungsindex unwahrscheinlicher, so dass Streulicht verringert werden kann. Im Ergebnis kann Extraktionseffizienz von Licht, das von dem lichtemittierenden Festkörper emittiert wird, verbessert werden (siehe 2B).
Die unebene Struktur 152 kann nur in einem Bereich ausgebildet sein, der mit dem Pfeil gekennzeichnet ist und sich mit dem lichtemittierenden Bereich des lichtemittierenden Festkörpers 170 überlappt, wie in 2C gezeigt ist. Mit einer solchen Struktur kann die mechanische Festigkeit des Teiles 150 mit einem niedrigen Brechungsindex erhöht werden.
Als ein Verfahren zum Ausbilden der unebenen Struktur 152 kann beispielsweise soweit angemessen ein Ätzverfahren, ein Sandstrahlverfahren, ein Mikrostrahlverarbeitungsverfahren, ein Tropfenentladungsverfahren, ein Druckverfahren (Siebdruck oder Offsetdruck, durch den ein Muster ausgebildet wird), ein Beschichtungsverfahren wie z. B. ein Rotationsbeschichtungsverfahren, ein Tauchverfahren, ein Dispenserverfahren, ein Imprinting-Verfahren, ein Nanoimprinting-Verfahren oder dergleichen angewendet werden.
Das Teil 150 mit einem niedrigen Brechungsindex kann eine Struktur haben, bei der eine Vielzahl von Teilen kombiniert ist. Zum Beispiel kann das Teil mit einem niedrigen Brechungsindex eine Struktur, bei der eine halbkugelige Struktur oder ein Mikrolinsenarray an einer Oberfläche einer Stütze angebracht ist, oder eine Struktur, bei der ein Film, auf dem eine unebene Struktur ausgebildet ist, an der anderen Oberfläche angebracht ist, haben. In 2D ist ein Beispiel für eine Struktur gezeigt, bei der die halbkugelige Struktur 151 an einer ersten Oberfläche einer Stütze 153 angebracht ist und die unebene Struktur 152 an einer zweiten Oberfläche der Stütze 153 angebracht ist. Es sei angemerkt, dass dann, wenn eine Vielzahl von Teilen angebracht ist, es bevorzugt ist, dass die Teile und ein Klebstoff im Wesentlichen den gleichen Brechungsindex aufweisen (ein Unterschied im Brechungsindex 0,15 oder kleiner ist), in welchem Fall ein Unterschied im Brechungsindex innerhalb des Teiles 150 mit einem niedrigen Brechungsindex verkleinert werden kann. Im Ergebnis kann Streulicht verringert werden, und Extraktionseffizienz von Licht, das von dem lichtemittierenden Festkörper emittiert wird, kann verbessert werden.
<Struktur der Klebeschicht mit hohem Brechungsindex>
Eine Oberfläche der Klebeschicht 160 mit einem hohen Brechungsindex steht in Kontakt mit der unebenen Struktur 152 des Teiles 150 mit einem niedrigen Brechungsindex, und die andere Oberfläche der Klebeschicht 160 ist flach.
Für die Klebeschicht 160 mit einem hohen Brechungsindex wird vorzugsweise ein Material verwendet, das von dem lichtemittierenden Festkörper 170 emittiertes Licht durchlässt und einen Brechungsindex von 1,6 oder höher aufweist, und ein Material mit einem Brechungsindex von höher als oder gleich 1,7 und niedriger als oder gleich 2,1 ist besonders bevorzugt. Wenn der Brechungsindex des Materials höher als 1,6 ist, ist der Brechungsindex fast gleich wie oder höher als der des lichtemittierenden Festkörpers. Deshalb wird dann, auch wenn die Klebeschicht 160 an der flachen Oberfläche in Kontakt mit dem lichtemittierenden Festkörper steht, eine Bedingung, unter der Licht totalreflektiert wird, unwahrscheinlicher erfüllt, und es ist unwahrscheinlicher, dass Wellenleiterlicht erzeugt wird, was bevorzugt ist. Andererseits ist der Freiheitsgrad beim Auswählen des Materials mit einem Brechungsindex von höher als 1,6 beschränkt, und ein solches Material ist relativ teuer.
Die Dicke der Klebeschicht 160 mit einem hohen Brechungsindex, die als ein Beispiel bei dieser Ausführungsform beschrieben ist, kann jedoch derart eingestellt werden, dass die unebene Struktur 152 des Teiles 150 mit einem niedrigen Brechungsindex gefüllt ist und eine flache Oberfläche gebildet ist. Daher kann der Verbrauch eines teuren Materials mit einem Brechungsindex von 1,6 oder höher verringert werden, und die Klebeschicht 160 kann leicht ausgebildet werden.
Ferner sind mit der Klebeschicht 160 mit einem hohen Brechungsindex vertieften Teile der unebenen Struktur 152 des Teiles 150 mit einem niedrigen Brechungsindex gefüllt, so dass die flache Oberfläche gebildet ist. Folglich wird Ungleichmäßigkeit der Filmdicke, fehlerhafte Bedeckung oder dergleichen, die sich aus der Unebenheit ergibt, unwahrscheinlicher verursacht, und der lichtemittierende Festkörper 170 kann leicht ausgebildet werden.
Die Klebeschicht 160 mit einem hohen Brechungsindex ist unter Verwendung von Glas oder einem Harz mit einem hohen Brechungsindex ausgebildet. Als Beispiele für ein Harz mit einem hohen Brechungsindex werden ein bromhaltiges Harz, ein schwefelhaltiges Harz und dergleichen angegeben. Zum Beispiel kann ein schwefelhaltiges Polyimidharz, ein Episulfidharz, ein Thiourethanharz, ein brominiertes aromatisches Harz oder dergleichen verwendet werden. Zusätzlich kann Polyethylenterephthalat (PET), Triacetylcellulose (TAC) oder dergleichen verwendet werden.
Die Klebeschicht 160 mit einem hohen Brechungsindex kann eine einschichtige Struktur oder eine Struktur, bei der eine Vielzahl von Schichten gestapelt ist, haben. Beispielsweise wird vorzugsweise eine Struktur angewendet, die einen anorganischen Materialfilm (insbesondere einen Nitridfilm) mit einem Brechungsindex von 1,6 oder höher beinhaltet. Beispiele für einen solchen Film umfassen einen Siliziumnitridfilm, einen Aluminiumnitridfilm, einen Siliziumnitridoxidfilm, einen Aluminiumoxidfilm und dergleichen. Ein Nitridfilm kann Diffusion einer Verunreinigung in den lichtemittierenden Festkörper verhindern, ohne Lichtextraktionseffizienz zu reduzieren. Zum Beispiel kann dann, wenn der lichtemittierende Festkörper ein organisches EL-Element ist, Eintritt einer Verunreinigung wie z. B. Feuchtigkeit in den lichtemittierenden Körper unterbunden werden, und die Zuverlässigkeit des lichtemittierenden Festkörperelements kann verbessert werden.
Ein Verfahren zum Ausbilden der Klebeschicht 160 mit einem hohen Brechungsindex kann soweit angemessen aus verschiedenen Verfahren, die für das Material geeignet sind, unter Berücksichtigung der Adhäsionsstärke, der Einfachheit bei Bearbeitung oder dergleichen ausgewählt werden. Es ist möglich, dass eines der oben beschriebenen Harze beispielsweise durch ein Rotationsbeschichtungsverfahren oder ein Siebdruckverfahren abgeschieden wird und mit Wärme oder Licht gehärtet wird.
<Struktur des lichtemittierenden Festkörpers>
Der lichtemittierende Festkörper 170 beinhaltet eine lichtemittierende Schicht mit einem Brechungsindex von 1,6 oder höher. Als Beispiele für den lichtemittierenden Festkörper 170 können ein organisches EL-Element, ein anorganisches EL-Element und eine LED angegeben werden.
<Struktur des lichtemittierenden Festkörperelements>
Obwohl hohe Zuverlässigkeit eines lichtemittierenden Festkörpers erwartet werden kann, ist eine Struktur zur effizienten Entnahme von Licht in die Luft erforderlich, weil Licht in einem Gebiet mit einem Brechungsindex, der höher als der der Luft ist, erzeugt wird. Das liegt daran, dass dann, wenn sich Licht von einem Gebiet mit einem hohen Brechungsindex zu einem Gebiet mit einem niedrigen Brechungsindex fortbewegt, es eine Bedingung gibt, unter der infolge Totalreflexion an einer Grenzfläche zwischen den Gebieten Licht in das Gebiet mit einem niedrigen Brechungsindex nicht entnommen werden kann.
Das lichtemittierende Festkörperelement, das als ein Beispiel bei dieser Ausführungsform beschrieben ist, beinhaltet das Teil mit einem niedrigen Brechungsindex, das die halbkugelige Struktur an der ersten Oberfläche und die unebene Struktur an der zweiten Oberfläche hat, die Klebeschicht mit einem hohen Brechungsindex, die die unebene Struktur ebnet, und den lichtemittierenden Körper, dessen lichtemittierende Oberfläche in Kontakt mit der flachen Oberfläche der Klebeschicht mit einem hohen Brechungsindex steht. Die unebene Struktur des Teiles mit einem niedrigen Brechungsindex ist zumindest innerhalb der Außenform der halbkugeligen Struktur an der ersten Oberfläche vorgesehen. Der lichtemittierende Körper ist derart vorgesehen, dass die Außenform des lichtemittierenden Bereichs des lichtemittierenden Körpers kleiner als die Außenform der halbkugeligen Struktur ist und sich mit der halbkugeligen Struktur überlappt (siehe 3B). Ein Grund, weshalb Licht von dem lichtemittierenden Festkörper mit einem hohen Brechungsindex in die Luft mit einem niedrigen Brechungsindex dank der obigen Struktur effizient entnommen werden kann, ist unten anhand der 3A und 3B beschrieben.
Bei dieser Ausführungsform ist der Fall beschrieben, in dem ein organisches EL-Element für den lichtemittierenden Festkörper 170 des lichtemittierenden Festkörperelements 180 verwendet wird. Insbesondere hat der lichtemittierende Festkörper 170 eine Struktur, bei der eine Schicht 103, die eine lichtemittierende organische Verbindung enthält, zwischen einer ersten Elektrode 101 und einer zweiten Elektrode 102 liegt. Die erste Elektrode 101 lässt Licht durch, das von der Schicht 103, die eine lichtemittierende organische Verbindung enthält, emittiert wird, und es wird von der zweiten Elektrode 102 reflektiert. Des Weiteren ist die Trennwand 140 senkrecht zu einer Oberfläche der ersten Elektrode 101 oder nach unten verjüngt, und trennt den lichtemittierenden Festkörper 170 von einem benachbarten lichtemittierenden Festkörper (siehe 3A). Es sei angemerkt, dass die erste Elektrode 101 und die zweite Elektrode 102 mit einer Leistungsquelle über entsprechende Leitungen verbunden sind, die nicht dargestellt sind. Zum Beispiel, kann dann, wenn ein leitender Film 104 durch ein Filmbildungsverfahren (z. B. Sputtern), das gute Bedeckung ermöglicht, derart ausgebildet wird, dass er sich mit der zweiten Elektrode 102 überlappt, die zweite Elektrode 102 des lichtemittierenden Festkörpers 170 mit einer zweiten Elektrode eines benachbarten lichtemittierenden Festkörpers verbunden werden (siehe 10A). Eine ähnliche Wirkung kann auch erhalten werden, wenn die zweite Elektrode 102 durch ein Filmbildungsverfahren, das gute Bedeckung ermöglicht, ausgebildet wird.
Ein Modifikationsbeispiel für die Trennwand ist im rechten Teil der 3A gezeigt. Ein lichtemittierendes Festkörperelement 180b ist mit einer nach oben verjüngten Trennwand 140b versehen. Die Trennwand 140b isoliert elektrisch eine erste Elektrode 101b von einer Schicht 103b, die eine lichtemittierende organische Verbindung enthält, und trennt einen lichtemittierenden Festkörper 170b von einem benachbarten lichtemittierenden Festkörper. Ferner wird die nach oben verjüngte Trennwand 140b angewendet, so dass eine zweite Elektrode 102b des lichtemittierenden Festkörpers 170b mit einer zweiten Elektrode eines benachbarten lichtemittierenden Festkörpers verbunden sein kann. Es sei angemerkt, dass die erste Elektrode 101b des lichtemittierenden Festkörpers 170b, der als ein Beilspiel in 3A gezeigt ist, mit einer ersten Elektrode eines benachbarten lichtemittierenden Festkörpers verbunden ist. Deshalb kann man es sagen, dass der lichtemittierende Festkörper 170b und ein benachbarter lichtemittierender Körper parallel miteinander verbunden sind.
Es sei angemerkt, dass die unebene Struktur 152 des Teiles 150 mit einem niedrigen Brechungsindex von der Klebeschicht 160 mit einem hohen Brechungsindex geebnet ist. Durch Ausbilden der ersten Elektrode 101 über einer von der Klebeschicht 160 mit einem hohen Brechungsindex geebneten Oberfläche wird die erste Elektrode 101 flach ausgebildet, so dass ein Kurzschluss zwischen der ersten Elektrode 101 und der zweiten Elektrode 102 verhindert werden kann. Daher ergibt eine solche Struktur eine Wirkung einer Verbesserung der Zuverlässigkeit des lichtemittierenden Festkörpers 170.
In dem lichtemittierenden Festkörper 170 emittiert die Schicht 103, die eine lichtemittierende organische Verbindung enthält, Licht durch Anlegen einer Spannung, die höher als oder gleich einem Schwellenwert ist, an die erste Elektrode 101 und die zweite Elektrode 102. Dann wird das Licht durch die erste Elektrode 101, die von der lichtemittierenden organischen Verbindung emittiertes Licht durchlässt, transmittiert und bewegt sich zu einer Grenzfläche mit der Klebeschicht 160 mit einem hohen Brechungsindex hin fort. Es sei angemerkt, dass in dieser Beschreibung ein Bereich, wo Lichtemission von dem lichtemittierenden Festkörper entsteht, ein lichtemittierender Bereich genannt wird. Des Weiteren wird eine Oberfläche, wo Licht von dem lichtemittierenden Festkörper in die Klebeschicht mit einem hohen Brechungsindex emittiert wird, eine lichtemittierende Oberfläche genannt.
Folglich ist in 3B eine Grenzfläche, an der die erste Elektrode 101, die von dem lichtemittierenden Festkörper 170 emittiertes Licht durchlässt, in Kontakt mit der Klebeschicht 160 mit einem hohen Brechungsindex steht, eine lichtemittierende Oberfläche. Ferner ist eine Form, die durch Projizieren des lichtemittierenden Bereichs des lichtemittierenden Festkörpers 170 auf eine Oberfläche 165 einschließlich der lichtemittierenden Oberfläche erhalten wird, eine Außenform 171 des lichtemittierenden Bereichs.
Wie der lichtemittierende Festkörper 170 weist die Klebeschicht 160 mit einem hohen Brechungsindex einen Brechungsindex auf, der höher als der der Luft ist. Deshalb wird Totalreflexion des meisten Lichts, das von dem lichtemittierenden Festkörper 170 emittiert wird, an der Grenzfläche mit der Klebeschicht 160 mit einem hohen Brechungsindex nicht bewirkt, und das meisten Licht kann in die Klebeschicht 160 mit einem hohen Brechungsindex eintreten.
Das Licht, das in die Klebeschicht 160 mit einem hohen Brechungsindex eintritt, bewegt sich zu der unebenen Struktur 152 des Teiles 150 mit einem niedrigen Brechungsindex hin fort. Da die unebene Struktur 152 einen Winkel, der nicht parallel zu der lichtemittierenden Oberfläche ist, aufweist, wird Totalreflexion an einer Grenzfläche zwischen der unebenen Struktur 152 und der Klebeschicht 160 mit einem hohen Brechungsindex unwahrscheinlicher wiederholt. Im Ergebnis kann Licht, das von dem lichtemittierenden Festkörper 170 emittiert wird, in das Teil 150 mit einem niedrigen Brechungsindex hocheffizient eintreten.
Wie in 3B gezeigt, hat das Teil mit einem niedrigen Brechungsindex n die halbkugelige Struktur, die mit der Luft, deren Brechungsindex noch niedriger ist, in Kontakt steht. Ferner ist ein Durchmesser r2 der Außenform 171 des lichtemittierenden Bereichs des lichtemittierenden Festkörpers 170 kleiner als ein Durchmesser r1 einer Außenform der halbkugeligen Struktur 151, die auf die Oberfläche 165 einschließlich der lichtemittierenden Oberfläche projiziert wird. Zusätzlich ist der lichtemittierende Körper derart vorgesehen, dass sich die Außenform des lichtemittierenden Bereichs mit der halbkugeligen Struktur 151 überlappt. Daher wird Licht, das von dem lichtemittierenden Körper emittiert wird, durch die halbkugelige Struktur nach Außen entnommen.
Besonders wenn die Außenform 171 des lichtemittierenden Bereichs und die Außenform der halbkugeligen Struktur 151, die auf die Oberfläche 165 einschließlich der lichtemittierenden Oberfläche 165 projiziert wird, hinsichtlich Form einander ähnlich sind, und die Außenform 171 in einem Bereich liegt, der (1/n)-mal so groß wie die Außenform der halbkugeligen Struktur 151 ist, d. h., r2 (1/n)-mal so groß wie r1 ist, wird Totalreflexion von Licht so viel wie möglich unterbunden, und Licht, das von dem lichtemittierenden Körper emittiert wird, kann durch die halbkugelige Struktur in die Luft effizient entnommen werden. Licht, das in ein Gebiet eintritt, das einem Randgebiet der halbkugeligen Struktur 151 nahe ist, wird wiederholt totalreflektiert und ist schwer zu entnehmen. Deswegen kann durch Vorsehen des lichtemittierenden Bereichs in einem anderen Gebiet eine Abnahme der Extraktionseffizienz verhindert werden.
<Modifikationsbeispiel>
In 4A bis 4C ist ein Modifikationsbeispiel für diese Ausführungsform gezeigt. Eine lichtemittierende Festkörpervorrichtung 390, die als ein Beispiel in 4A bis 4C gezeigt ist, hat die gleiche Struktur wie die lichtemittierende Festkörpervorrichtung 190, die als ein Beispiel in 1A und 1B gezeigt ist, außer dass die lichtemittierende Festkörpervorrichtung 390 eine sechseckige lichtemittierende Oberfläche und eine halbkugelige Struktur, deren Basis sechseckig ist, aufweist.
4A ist eine Querschnittansicht, die die lichtemittierende Festkörpervorrichtung 390 zeigt, in der lichtemittierende Festkörperelemente 380 in einer Matrix angeordnet sind, und 4B ist eine Frontansicht, die von einer Lichtextraktionsoberflächenseite der lichtemittierenden Festkörpervorrichtung 390 beobachtet wird. Es sei angemerkt, dass 4A der Querschnittansicht entlang der Linie M-N in 4B entspricht und 4C der Querschnittansicht entlang der Linie P-Q in 4B entspricht.
Das lichtemittierende Festkörperelement 380 beinhaltet einen lichtemittierenden Festkörper 370, der einen sechseckigen lichtemittierenden Bereich aufweist, eine Klebeschicht 360 mit einem hohen Brechungsindex und ein Teil 350 mit einem niedrigen Brechungsindex, das eine unebene Struktur an einer ersten Oberfläche und eine halbkugelige Struktur an einer zweiten Oberfläche hat. Eine Außenform eines lichtemittierenden Bereichs, die durch Projizieren des lichtemittierenden Bereichs des lichtemittierenden Festkörpers 370 auf die Oberfläche einschließlich der lichtemittierenden Oberfläche erhalten wird, und eine Außenform einer halbkugeligen Struktur 351 (die auch als eine Außenform der Basis der halbkugeligen Struktur angesehen werden kann) bilden konzentrische Sechsecke. Des Weiteren liegt bei dem Teil 350 mit einem niedrigen Brechungsindex n die Außenform des lichtemittierenden Bereichs des lichtemittierenden Festkörpers 370 in einem Bereich, der (1/n)-mal so groß wie die Außenform der halbkugeligen Struktur 351 ist.
Die halbkugelige Struktur 351 weist eine Kammlinie von einem Ende ihrer Basis bis zu ihrem Gipfelpunkt auf. In einem Querschnitt, der durch die Kammlinie durchgeht, weist die Kammlinie einen Bogen auf. Es sei angemerkt, dass die halbkugelige Struktur 351 auch als eine schirmförmige halbkugelige Struktur bezeichnet werden kann. Es sei angemerkt, dass der lichtemittierende Festkörper 370 des lichtemittierenden Festkörperelements 380, das als ein Beispiel in diesem Modifikationsbeispiel beschrieben ist, eine Struktur hat, die der des lichtemittierenden Festkörpers 170 des oben beschriebenen lichtemittierenden Festkörperelements 180 ähnlich ist. Insbesondere liegt eine lichtemittierende organische Verbindung zwischen einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode. Des Weiteren sind die erste Elektrode und die zweite Elektrode des lichtemittierenden Festkörpers 370 mit einer Leistungsquelle über entsprechende Leitungen verbunden, die nicht dargestellt sind. Zum Beispiel, kann dann, wenn ein leitender Film 304 durch ein Filmbildungsverfahren (z. B. Sputtern), das gute Bedeckung ermöglicht, derart ausgebildet wird, dass er sich mit der zweiten Elektrode überlappt, die zweite Elektrode des lichtemittierenden Festkörpers 370 mit einer zweiten Elektrode eines benachbarten lichtemittierenden Festkörpers verbunden werden. Eine ähnliche Wirkung kann auch erhalten werden, wenn die zweite Elektrode durch ein Filmbildungsverfahren, das gute Bedeckung ermöglicht, ausgebildet wird.
Die lichtemittierende Festkörpervorrichtung, die als ein Beispiel in diesem Modifikationsbeispiel beschrieben ist, beinhaltet eine Vielzahl von halbkugeligen Strukturen an einer Oberfläche, und die Außenform der halbkugeligen Struktur steht in Kontakt mit einer Außenform einer angrenzenden halbkugeligen Struktur ohne Zwischenraum. Des Weiteren liegt die Außenform des lichtemittierenden Bereichs des lichtemittierenden Festkörpers in einem Bereich, der (1/n)-mal so groß wie die Außenform der halbkugeligen Struktur ist. Mit einer solchen Struktur können unter Annahme einer bestimmten Fläche die lichtemittierenden Festkörperelemente mit höherer Dichte angeordnet sein, so dass die Größe der lichtemittierenden Festkörpervorrichtung verringert werden kann.
Insbesondere ist der lichtemittierende Bereich des lichtemittierenden Festkörpers in einem anderen Gebiet als einem Randgebiet der halbkugeligen Struktur, für das es unwahrscheinlicher ist, dass daraus Licht entnommen wird, derart vorgesehen, dass er (1/n)-mal so groß wie die Außenform der halbkugeligen Struktur ist. Im Ergebnis kann die Fläche der lichtemittierenden Festkörpervorrichtung minimiert werden, ohne Lichtextraktionseffizienz zu reduzieren. Außerdem kann Lichtextraktionseffizienz der lichtemittierenden Festkörpervorrichtung maximiert werden.
Das lichtemittierende Festkörperelement, das als ein Beispiel bei dieser Ausführungsform beschrieben ist, beinhaltet das Teil mit einem niedrigen Brechungsindex, das die halbkugelige Struktur an der ersten Oberfläche und die unebene Struktur an der zweiten Oberfläche hat, die Klebeschicht mit einem hohen Brechungsindex, die die unebene Struktur ebnet, und den lichtemittierenden Körper, dessen lichtemittierende Oberfläche in Kontakt mit einer flachen Oberfläche der Klebeschicht mit einem hohen Brechungsindex steht. Die unebene Struktur des Teiles mit einem niedrigen Brechungsindex ist zumindest innerhalb der Außenform der halbkugeligen Struktur an der ersten Oberfläche vorgesehen. Der lichtemittierende Körper ist derart vorgesehen, dass die Außenform des lichtemittierenden Bereichs des lichtemittierenden Körpers kleiner als die Außenform der halbkugeligen Struktur ist und sich mit der halbkugeligen Struktur überlappt. Bei dem lichtemittierenden Festkörperelement kann der Verbrauch eines Materials mit einem hohen Brechungsindex klein sein; folglich kann ein lichtemittierendes Festkörperelement mit hoher Lichtextraktionseffizienz unter Verwendung eines kostengünstigen Materials bereitgestellt werden.
Ferner ist eine lichtemittierende Vorrichtung, in der die lichtemittierenden Festkörperelemente angeordnet sind, derart ausgebildet, dass sie ein lichtemittierendes Festkörperelement mit hoher Lichtextraktionseffizienz, das unter Verwendung eines kostengünstigen Materials ausgebildet ist, beinhaltet. Daher weist die lichtemittierende Vorrichtung hohe Lichtextraktionseffizienz auf und ist kostengünstig.
Diese Ausführungsform kann mit einer der anderen Ausführungsformen in dieser Beschreibung soweit angemessen kombiniert werden.
(Ausführungsform 2)
Bei dieser Ausführungsform sind ein lichtemittierendes Festkörperelement in einer Art, die sich von der bei der Ausführungsform 1 unterscheidet, und eine lichtemittierende Vorrichtung, in der die lichtemittierenden Festkörperelemente angeordnet sind, anhand der 5A und 5B und 6 beschrieben. Das lichtemittierende Festkörperelement, das als ein Beispiel bei dieser Ausführungsform beschrieben ist, beinhaltet ein Teil mit einem niedrigen Brechungsindex, das eine halbkugelige Struktur an einer ersten Oberfläche und eine halbkugelige Vertiefungsstruktur an einer zweiten Oberfläche hat, eine Klebeschicht mit einem hohen Brechungsindex, die die halbkugelige Vertiefungsstruktur ebnet, und einen lichtemittierenden Körper, dessen lichtemittierende Oberfläche in Kontakt mit einer flachen Oberfläche der Klebeschicht mit einem hohen Brechungsindex steht. Ferner ist die halbkugelige Vertiefungsstruktur des Teiles mit einem niedrigen Brechungsindex innerhalb einer Außenform der halbkugeligen Struktur an der ersten Oberfläche vorgesehen. Des Weiteren beinhaltet der lichtemittierende Körper eine Vielzahl von untergeordneten lichtemittierenden Festkörpern. Der untergeordnete lichtemittierende Festkörper ist derart vorgesehen, dass eine Außenform eines lichtemittierenden Bereichs des untergeordneten lichtemittierenden Festkörpers kleiner als eine Außenform der halbkugeligen Vertiefungsstruktur ist und sich mit der Außenform der halbkugeligen Vertiefungsstruktur überlappt (siehe 6).
Strukturen einer lichtemittierenden Festkörpervorrichtung 290 und eines lichtemittierenden Festkörperelements 280, die als Beispiele bei dieser Ausführungsform beschrieben sind, sind in 5A und 5B gezeigt. 5A ist eine Querschnittansicht des lichtemittierenden Festkörperelements 280, in dem eine Vielzahl von untergeordneten lichtemittierenden Festkörpern angeordnet ist, und 5B ist eine Frontansicht, die von einer Lichtextraktionsoberflächenseite der lichtemittierenden Festkörpervorrichtung 290 beobachtet wird, in der die lichtemittierenden Festkörperelemente 280 angeordnet sind. Es sei angemerkt, dass 5A der Querschnittansicht entlang der Linie M-N in 5B entspricht.
Eine Struktur des lichtemittierenden Festkörperelements 280 ist anhand der 5A ausführlich beschrieben. Das lichtemittierende Festkörperelement 280 beinhaltet ein Teil 250 mit einem niedrigen Brechungsindex, eine Klebeschicht 260 mit einem hohen Brechungsindex und einen lichtemittierenden Festkörper 270.
Wie in 5A gezeigt, beinhaltet der lichtemittierende Festkörper 270 eine Vielzahl von untergeordneten lichtemittierenden Festkörpern einschließlich kleiner untergeordneter lichtemittierender Festkörper 270a, 270b und 270c. Eine Trennwand 240 ist zwischen den untergeordneten lichtemittierenden Festkörpern vorgesehen und trennt deren lichtemittierenden Bereiche.
<Struktur des Teiles mit niedrigem Brechungsindex>
Das Teil 250 mit einem niedrigen Brechungsindex kann unter Verwendung eines Materials und eines Verfahrens ausgebildet sein, die denen des Teiles 150 mit einem niedrigen Brechungsindex, das als ein Beispiel bei der Ausführungsform 1 beschrieben ist, ähnlich sind, außer dass das Teil 250 mit einem niedrigen Brechungsindex derart ausgebildet ist, dass es eine halbkugelige Struktur 251 an einer ersten Oberfläche und eine halbkugelige Vertiefungsstruktur 252 an einer zweiten Oberfläche hat. Insbesondere kann das Teil 250 mit einem niedrigen Brechungsindex beispielsweise unter Verwendung eines Materials, das von dem lichtemittierenden Festkörper 270 emittiertes Licht durchlässt und einen Brechungsindex von höher als 1,0 und niedriger als 1,6 aufweist, durch Spritzgießen oder dergleichen ausgebildet werden. Bezüglich der Details kann auf die Ausführungsform 1 Bezug genommen werden.
Der Durchmesser einer halbkugeligen Vertiefung an der halbkugeligen Vertiefungsstruktur 252 kann zirka größer als oder gleich 1 μm und kleiner als oder gleich 100 μm sein, und es ist bevorzugt, dass die halbkugeligen Vertiefungen derart angeordnet sind, dass sie am dichtesten gepackt sind. Je dichter die halbkugeligen Vertiefungen gepackt sind, desto größer kann eine Fläche, die der lichtemittierende Bereich des untergeordneten lichtemittierenden Festkörpers pro Einheitsfläche besitzt, werden, wodurch sich das lichtemittierende Festkörperelement 280 weiter erleuchtet.
<Struktur der Klebeschicht mit hohem Brechungsindex>
Eine Oberfläche der Klebeschicht 260 mit einem hohen Brechungsindex steht in Kontakt mit der halbkugeligen Vertiefungsstruktur 252 des Teiles 250 mit einem niedrigen Brechungsindex, und die andere Oberfläche der Klebeschicht 260 mit einem hohen Brechungsindex ist flach. Die Klebeschicht 260 mit einem hohen Brechungsindex kann unter Verwendung eines Materials und eines Verfahren ausgebildet werden, die denen der Klebeschicht 160 mit einem hohen Brechungsindex ähnlich sind, die als ein Beispiel bei der Ausführungsform 1 beschrieben ist. Insbesondere kann die Klebeschicht 260 mit einem hohen Brechungsindex unter Verwendung eines Materials, das von dem lichtemittierenden Festkörper 270 emittiertes Licht durchlässt und einen Brechungsindex von 1,6 oder höher aufweist, durch ein Rotationsbeschichtungsverfahren, ein Siebdruckverfahren oder dergleichen auf eine solche Weise ausgebildet werden, dass die halbkugelige Vertiefungsstruktur 252 aufgefüllt wird und eine flache Oberfläche gebildet wird. Bezüglich der Details kann auf die Ausführungsform 1 Bezug genommen werden.
<Struktur des lichtemittierenden Festkörpers>
Der lichtemittierende Festkörper 270 beinhaltet eine lichtemittierende Schicht mit einem Brechungsindex von 1,6 oder höher. Als Beispiele für den lichtemittierenden Festkörper 270 können ein organisches EL-Element, ein anorganisches EL-Element und eine LED angegeben werden.
<Struktur des lichtemittierenden Festkörperelements>
Obwohl hohe Zuverlässigkeit eines lichtemittierenden Festkörpers erwartet werden kann, ist eine Struktur zur effizienten Entnahme von Licht in die Luft erforderlich, weil Licht in einem Gebiet mit einem Brechungsindex, der höher als der der Luft ist, erzeugt wird. Das liegt daran, dass dann, wenn sich Licht von einem Gebiet mit einem hohen Brechungsindex zu einem Gebiet mit einem niedrigen Brechungsindex fortbewegt, es eine Bedingung gibt, unter der infolge von Totalreflexion an einer Grenzfläche zwischen den Gebieten Licht nicht in das Gebiet mit einem niedrigen Brechungsindex entnommen werden kann.
Das lichtemittierende Festkörperelement, das als ein Beispiel bei dieser Ausführungsform beschrieben ist, beinhaltet das Teil mit einem niedrigen Brechungsindex, das eine halbkugelige Struktur an der ersten Oberfläche und die halbkugelige Vertiefungsstruktur an der zweiten Oberfläche hat, die Klebeschicht mit einem hohen Brechungsindex, die die halbkugelige Vertiefungsstruktur ebnet, und den lichtemittierenden Körper, dessen lichtemittierende Oberfläche in Kontakt mit einer flachen Oberfläche der Klebeschicht mit einem hohen Brechungsindex steht. Die halbkugelige Vertiefungsstruktur des Teiles mit einem niedrigen Brechungsindex ist innerhalb der Außenform der halbkugeligen Struktur an der ersten Oberfläche vorgesehen. Der lichtemittierende Körper beinhaltet eine Vielzahl der untergeordneten lichtemittierenden Festkörper. Der untergeordnete lichtemittierende Festkörper ist derart vorgesehen, dass die Außenform des lichtemittierenden Bereichs des untergeordneten lichtemittierenden Festkörpers kleiner als die Außenform der halbkugeligen Vertiefungsstruktur ist und sich mit der Außenform der halbkugeligen Vertiefungsstruktur überlappt. Ein Grund, weshalb Licht von dem lichtemittierenden Festkörper mit einem hohen Brechungsindex in die Luft mit einem niedrigen Brechungsindex dank der obigen Struktur effizient entnommen werden kann, ist unten beschrieben.
Bei dieser Ausführungsform ist der Fall beschrieben, in dem ein organisches EL-Element für den lichtemittierenden Festkörper 270 des lichtemittierenden Festkörperelements 280 verwendet wird. Insbesondere hat jeder der Vielzahl von untergeordneten lichtemittierenden Festkörpern in dem lichtemittierenden Festkörper 270 eine Struktur, bei der eine Schicht 203, die eine lichtemittierende organische Verbindung enthält, zwischen einer ersten Elektrode 201 und einer zweiten Elektrode 202 liegt. Die erste Elektrode 201 lässt Licht durch, das von der Schicht 203, die eine lichtemittierende organische Verbindung enthält, emittiert wird, und es wird von der zweiten Elektrode 202 reflektiert. Des Weiteren ist die Trennwand 240 nach unten verjüngt und trennt die lichtemittierenden Bereiche der untergeordneten lichtemittierenden Festkörper (siehe 5A).
Es sei angemerkt, dass die halbkugelige Vertiefungsstruktur 252 des Teiles 250 mit einem niedrigen Brechungsindex von der Klebeschicht 260 mit einem hohen Brechungsindex geebnet ist. Durch Ausbilden der ersten Elektrode 201 über einer von der Klebeschicht 260 mit einem hohen Brechungsindex geebneten Oberfläche wird die erste Elektrode 201 flach ausgebildet, so dass ein Kurzschluss zwischen der ersten Elektrode 201 und der zweiten Elektrode 202 verhindert werden kann. Daher ergibt eine solche Struktur eine Wirkung einer Verbesserung der Zuverlässigkeit des lichtemittierenden Festkörpers 270.
In dem lichtemittierenden Festkörper 270 emittiert die Schicht 203, die eine lichtemittierende organische Verbindung enthält, Licht durch Anlegen einer Spannung, die höher als oder gleich einem Schwellenwert ist, an die erste Elektrode 201 und die zweite Elektrode 202. Dann wird das Licht durch die erste Elektrode 201, die von der lichtemittierenden organischen Verbindung emittiertes Licht durchlässt, transmittiert und bewegt sich zu einer Grenzfläche mit der Klebeschicht 260 mit einem hohen Brechungsindex hin fort.
Es sei angemerkt, dass in 6 eine Grenzfläche, an der die erste Elektrode 201, die von dem lichtemittierenden Festkörper 270 emittiertes Licht durchlässt, in Kontakt mit der Klebeschicht 260 mit einem hohen Brechungsindex steht, eine lichtemittierende Oberfläche ist. Es sei auch angemerkt, dass eine Form, die durch Projizieren des lichtemittierenden Bereichs des untergeordneten lichtemittierenden Festkörpers 270c auf eine Oberfläche 265 einschließlich der lichtemittierenden Oberfläche erhalten wird, eine Außenform 271c eines untergeordneten lichtemittierenden Bereichs ist; eine Form, die durch Projizieren eines lichtemittierenden Bereichs des lichtemittierenden Festkörpers 270 auf die Oberfläche 265 einschließlich der lichtemittierenden Oberfläche erhalten wird, eine Außenform 271 des lichtemittierenden Bereichs ist. Des Weiteren ist zwar der untergeordnete lichtemittierende Festkörper 270c als ein Beispiel bei dieser Ausführungsform beschrieben, aber eine ähnliche Beschreibung gilt auch für einen anderen untergeordneten lichtemittierenden Festkörper des lichtemittierenden Festkörpers 270.
Wie der untergeordnete lichtemittierende Festkörper 270c weist die Klebeschicht 260 mit einem hohen Brechungsindex einen Brechungsindex auf, der höher als der der Luft ist. Deshalb wird Totalreflexion des meisten Lichts, das von dem untergeordneten lichtemittierenden Festkörper 270c emittiert wird, an einer Grenzfläche mit der Klebeschicht 260 mit einem hohen Brechungsindex nicht bewirkt, und das meiste Licht kann in die Klebeschicht 260 mit einem hohen Brechungsindex eintreten.
Das Licht, das in die Klebeschicht 260 mit einem hohen Brechungsindex eintritt, bewegt sich zu der halbkugeligen Vertiefungsstruktur 252 des Teiles 250 mit einem niedrigen Brechungsindex hin fort. Da die halbkugelige Vertiefungsstruktur 252 verschiedene Winkel, die zu der lichtemittierenden Oberfläche nicht parallel sind, aufweist, wird Totalreflexion an einer Grenzfläche zwischen der halbkugeligen Vertiefungsstruktur 252 und der Klebeschicht 260 mit einem hohen Brechungsindex unwahrscheinlicher wiederholt. Des Weiteren weist die Außenform 271c des lichtemittierenden Bereichs des untergeordneten lichtemittierenden Festkörpers 270c, der auf die Oberfläche 265 einschließlich der lichtemittierenden Oberfläche projiziert wird, einen Durchmesser r4 auf, der kleiner als ein Durchmesser r3 einer Außenform der halbkugeligen Vertiefungsstruktur 252 ist. Außerdem ist der untergeordnete lichtemittierende Festkörper 270c derart vorgesehen, dass sich der Durchmesser r4 der Außenform 271c des lichtemittierenden Bereichs mit der halbkugeligen Vertiefungsstruktur 252 überlappt. Im Ergebnis tritt Licht, das von dem untergeordneten lichtemittierenden Festkörper 270c emittiert wird, effizient in das Innen der halbkugeligen Vertiefungsstruktur 252, die mit der Klebeschicht 260 mit einem hohen Brechungsindex gefüllt ist, ein und tritt weiter in das Teil 250 mit einem niedrigen Brechungsindex durch die halbkugelige Vertiefungsstruktur 252 ein.
Es sei angemerkt, dass wie Licht, das von dem untergeordneten lichtemittierenden Festkörper 270c emittiert wird, auch Licht, das von einem anderen untergeordneten lichtemittierenden Festkörper des lichtemittierenden Festkörpers 270 emittiert wird, effizient in das Teil 250 mit einem niedrigen Brechungsindex durch die halbkugelige Vertiefungsstruktur 252 eintritt.
Das Teil 250 mit einem niedrigen Brechungsindex n, das in dem lichtemittierenden Festkörperelement 280 vorgesehen ist, hat die halbkugelige Struktur 251, die in Kontakt mit der Luft steht, deren Brechungsindex noch niedriger ist (siehe 5A). Ferner ist der Durchmesser r2 der Außenform 271 des lichtemittierenden Bereichs des lichtemittierenden Festkörpers 270 kleiner als der Durchmesser r1 der Außenform der halbkugeligen Struktur 251, die auf die Oberfläche 265 einschließlich der lichtemittierenden Oberfläche projiziert wird. Zusätzlich ist der lichtemittierende Festkörper 270 derart vorgesehen, dass sich die Außenform des lichtemittierenden Bereichs mit der halbkugeligen Struktur 251 überlappt. Daher wird Licht, das von dem lichtemittierenden Körper emittiert wird, durch die halbkugelige Struktur 251 nach Außen entnommen.
Besonders wenn die Außenform 271 des lichtemittierenden Bereichs und die Außenform der halbkugeligen Struktur 251, die auf die Oberfläche 265 einschließlich der lichtemittierenden Oberfläche projiziert wird, hinsichtlich Form einander ähnlich sind, und die Außenform 271 in einem Bereich liegt, der (1/n)-mal so groß wie die Außenform der halbkugeligen Struktur 251 ist, d. h., r2 (1/n)-mal so groß wie r1 ist, wird Totalreflexion von Licht so viel wie möglich unterbunden, und Licht, das von dem lichtemittierenden Körper emittiert wird, kann durch die halbkugelige Struktur in die Luft effizient entnommen werden. Licht, das in ein Gebiet eintritt, das einem Randgebiet der halbkugeligen Struktur 251 nahe ist, wird wiederholt totalreflektiert und ist schwer zu entnehmen. Deswegen kann durch Vorsehen des lichtemittierenden Bereichs in einem anderen Gebiet als dem Gebiet eine Abnahme der Extraktionseffizienz verhindert werden. Es sei angemerkt, dass der untergeordnete lichtemittierende Festkörper des untergeordneten lichtemittierenden Festkörperelements, das als ein Beispiel bei dieser Ausführungsform beschrieben ist, eine Struktur hat, die der des lichtemittierenden Festkörpers 170 des lichtemittierenden Festkörperelements 180 bei der Ausführungsform 1 ähnlich ist. Insbesondere liegt die lichtemittierende organische Verbindung zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode. Des Weiteren sind die erste Elektrode und die zweite Elektrode des untergeordneten lichtemittierenden Festkörpers mit einer Leistungsquelle über entsprechende Leitungen verbunden, die nicht dargestellt sind. Zum Beispiel kann dann, wenn ein leitender Film 204 durch ein Filmbildungsverfahren (z. B. Sputtern), das gute Bedeckung ermöglicht, derart ausgebildet wird, dass er sich mit der zweiten Elektrode überlappt, die zweite Elektrode des untergeordneten lichtemittierenden Festkörpers mit einer zweiten Elektrode eines benachbarten untergeordneten lichtemittierenden Festkörpers verbunden werden (siehe 10B). Zudem kann auch eine ähnliche Wirkung erhalten werden, wenn die zweite Elektrode durch ein Filmbildungsverfahren, das gute Bedeckung ermöglicht, ausgebildet wird.
<Modifikationsbeispiel>
In 7A bis 7C ist ein Modifikationsbeispiel für diese Ausführungsform gezeigt. Eine lichtemittierende Festkörpervorrichtung 490, die als ein Beispiel in 7A bis 7C gezeigt ist, hat die gleiche Struktur wie die lichtemittierende Festkörpervorrichtung 290, die als ein Beispiel in 5A und 5B gezeigt ist, außer dass die lichtemittierende Festkörpervorrichtung 490 eine sechseckige lichtemittierende Oberfläche und eine halbkugelige Struktur, deren Basis sechseckig ist, aufweist.
7A ist eine Querschnittansicht, die die lichtemittierende Festkörpervorrichtung 490 zeigt, in der lichtemittierende Festkörperelemente 480 in einer Matrix angeordnet sind, und 7B ist eine Frontansicht, die von einer Lichtextraktionsoberflächenseite der lichtemittierenden Festkörpervorrichtung 490 beobachtet wird. Es sei angemerkt, dass 7A der Querschnittansicht entlang der Linie M-N in 7B entspricht und 7C der Querschnittansicht entlang der Linie M-L in 7B entspricht.
Das lichtemittierende Festkörperelement 480 beinhaltet einen lichtemittierenden Festkörper 470, in dem untergeordnete lichtemittierende Festkörper hexagonal angeordnet sind, eine Klebeschicht 460 mit einem hohen Brechungsindex und ein Teil 450 mit einem niedrigen Brechungsindex, das eine halbkugelige Vertiefungsstruktur an einer ersten Oberfläche und eine halbkugelige Struktur an einer zweiten Oberfläche hat. Eine Außenform eines lichtemittierenden Bereichs, die durch Projizieren der lichtemittierenden Bereiche der hexagonal angeordneten untergeordneten lichtemittierenden Festkörper auf eine Oberfläche einschließlich der lichtemittierenden Oberfläche erhalten wird, und eine Außenform einer halbkugeligen Struktur 451 (die auch als eine Außenform der Basis angesehen werden kann) bilden konzentrische Sechsecke. Des Weiteren liegt bei dem Teil 450 mit einem niedrigen Brechungsindex n die Außenform des lichtemittierenden Bereichs des lichtemittierenden Festkörpers 470 in einem Bereich, der (1/n)-mal so groß wie die Außenform der halbkugeligen Struktur 451 ist.
Die halbkugelige Struktur 451 weist eine Kammlinie von einem Ende ihrer Basis bis zu ihrem Gipfelpunkt auf. In einem Querschnitt, der durch die Kammlinie durchgeht, weist die Kammlinie einen Bogen auf.
Die lichtemittierende Festkörpervorrichtung, die als ein Beispiel in diesem Modifikationsbeispiel beschrieben ist, beinhaltet eine Vielzahl von halbkugeligen Strukturen an einer Oberfläche, und die Außenform der halbkugeligen Struktur steht in Kontakt mit einer Außenform einer angrenzenden halbkugeligen Struktur ohne Zwischenraum. Des Weiteren liegt die Außenform des lichtemittierenden Bereichs des lichtemittierenden Festkörpers in einem Bereich, der (1/n)-mal so groß wie die Außenform der halbkugeligen Struktur ist. Mit einer solchen Struktur können unter Annahme einer bestimmten Fläche die lichtemittierenden Festkörperelemente mit höherer Dichte angeordnet sein, so dass die Größe der lichtemittierenden Festkörpervorrichtung verringert werden kann.
Insbesondere ist die Außenform des lichtemittierenden Bereichs des lichtemittierenden Festkörpers in einem anderen Gebiet als einem Gebiet eines Randgebiets der halbkugeligen Struktur, für das es unwahrscheinlicher ist, dass daraus Licht entnommen wird, derart vorgesehen, dass er (1/n)-mal so groß wie die Außenform der halbkugeligen Struktur ist. Im Ergebnis kann die Fläche der lichtemittierenden Festkörpervorrichtung minimiert werden. Außerdem kann Lichtextraktionseffizienz der lichtemittierenden Festkörpervorrichtung maximiert werden.
Ferner ist eine lichtemittierende Vorrichtung, in der die lichtemittierenden Festkörperelemente angeordnet sind, derart ausgebildet, dass sie ein lichtemittierendes Festkörperelement mit hoher Lichtextraktionseffizienz, das unter Verwendung eines kostengünstigen Materials ausgebildet ist, beinhaltet. Daher weist die lichtemittierende Vorrichtung hohe Lichtextraktionseffizienz auf und ist kostengünstig.
Diese Ausführungsform kann mit einer der anderen Ausführungsformen in dieser Beschreibung soweit angemessen kombiniert werden.
(Ausführungsform 3)
Bei dieser Ausführungsform sind Beispiele für eine Struktur und ein Herstellungsverfahren eines lichtemittierenden Körpers, der auf das bei der Ausführungsform 1 oder 2 beschriebene lichtemittierende Festkörperelement angewendet werden kann, anhand der 8A bis 8C beschrieben.
Der lichtemittierende Körper, der als ein Beispiel bei dieser Ausführungsform beschrieben ist, beinhaltet eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode und eine organische Schicht, die eine lichtemittierende Substanz enthält. Eine der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode dient als eine Anode, und die andere dient als eine Kathode. Die organische Schicht, die eine lichtemittierende Substanz enthält, ist zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode vorgesehen, und eine passende Struktur der organischen Schicht kann gemäß einem Material und den Polaritäten der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode gewählt werden. Ein Beispiel für eine Struktur des lichtemittierenden Körpers ist unten beschrieben. Es ist unnötig zu erwähnen, dass eine Struktur des lichtemittierenden Körpers nicht auf die Beschreibung beschränkt ist.
<Strukturbeispiel 1 für lichtemittierenden Körper>
Ein Beispiel für eine Struktur des lichtemittierenden Körpers ist in 8A gezeigt. In einem lichtemittierenden Körper, der in 8A gezeigt ist, liegt eine organische Schicht 1103, die eine lichtemittierende Substanz enthält, zwischen einer Anode 1101 und einer Kathode 1102.
Wenn eine Spannung, die höher als eine Schwellenspannung ist, zwischen der Anode 1101 und der Kathode 1102 angelegt wird, werden Löcher in die organische Schicht 1103, die eine lichtemittierende Substanz enthält, von der Anode 1101-Seite injiziert, und Elektronen werden in die organische Schicht 1103, die eine lichtemittierende Substanz enthält, von der Kathode 1102-Seite injiziert. Die injizierten Elektronen und Löcher werden in der organischen Schicht 1103 rekombiniert, und die lichtemittierende Substanz, die in der organischen Schicht 1103 enthalten ist, emittiert Licht.
Die organische Schicht 1103, die eine lichtemittierende Substanz enthält, kann zumindest eine lichtemittierende Schicht, die eine lichtemittierende Substanz enthält, beinhalten und kann eine Struktur, bei der eine andere Schicht als die lichtemittierende Schicht und die lichtemittierende Schicht gestapelt sind, haben. Beispiele für die andere Schicht als die lichtemittierende Schicht sind Schichten, die eine Substanz mit einer hohen Lochinjektionseigenschaft, eine Substanz mit einer hohen Lochtransporteigenschaft, eine Substanz mit einer hohen Elektronentransporteigenschaft, eine Substanz mit einer hohen Elektroneninjektionseigenschaft, eine Substanz mit einer bipolaren Eigenschaft (eine Substanz mit hohen Elektronen- und Lochtransporteingenschaften) und dergleichen enthalten. Insbesondere werden eine Lochinjektionsschicht, eine Lochtransportschicht, eine lichtemittierende Schicht, eine Lochsperrschicht, eine Elektronentransportschicht, eine Elektroneninjektionsschicht und dergleichen angegeben, und sie können von der Anodenseite aus soweit angemessen gestapelt sein.
<Strukturbeispiel 2 für lichtemittierenden Körper>
Ein anderes Beispiel für eine Struktur des lichtemittierenden Körpers ist in 8B gezeigt. In einem lichtemittierenden Körper, der als ein Beispiel in 8B gezeigt ist, liegt die organische Schicht 1103, die eine lichtemittierende Substanz enthält, zwischen der Anode 1101 und der Kathode 1102. Ferner ist eine Zwischenschicht 1104 zwischen der Kathode 1102 und der organischen Schicht 1103, die eine lichtemittierende Substanz enthält, vorgesehen. Es sei angemerkt, dass eine Struktur, die der in dem vorstehenden Strukturbeispiel 1 für den lichtemittierenden Körper ähnlich ist, auf die organische Schicht 1103, die eine lichtemittierende Substanz enthält, in dem Strukturbeispiel 2 für den lichtemittierenden Körper angewendet werden kann, und bezüglich der Details auf das Strukturbeispiel 1 für den lichtemittierenden Körper Bezug genommen werden kann.
Die Zwischenschicht 1104 kann deart ausgebildet sein, dass sie zumindest einen Ladungserzeugungsbereich beinhaltet, und kann eine Struktur haben, bei der der Ladungserzeugungsbereich und eine andere Schicht als der Ladungserzeugungsbereich gestapelt sind. Beispielsweise kann eine Struktur angewendet werden, bei der ein erster Ladungserzeugungsbereich 1104c, eine Elektronenweiterleitungsschicht 1104b und ein Elektroneninjektionspuffer 1104a in dieser Reihenfolge von der Kathode 1102-Seite aus gestapelt sind.
Das Verhalten von Elektronen und Löchern in der Zwischenschicht 1104 ist beschrieben. Wenn eine Spannung, die höher als die Schwellenspannung ist, zwischen der Anode 1101 und der Kathode 1102 angelegt wird, werden Löcher und Elektronen in dem ersten Ladungserzeugungsbereich 1104c erzeugt, und die Löcher bewegen sich in die Kathode 1102 fort und die Elektronen bewegen sich in die Elektronenweiterleitungsschicht 1104b fort. Die Elektronenweiterleitungsschicht 1104b weist eine hohe Elektronentransporteigenschaft auf und überträgt sofort die Elektronen, die in dem ersten Ladungserzeugungsbereich 1104c erzeugt werden, auf den Elektroneninjektionspuffer 1104a. Der Elektroneninjektionspuffer 1104a kann eine Barriere bei einer Injektion von Elektronen in die organische Schicht 1103, die eine lichtemittierende Substanz enthält, vermindern, und die Effizienz der Elektroneninjektion in die organische Schicht 1103, die eine lichtemittierende Substanz enthält, kann verbessert werden. Daher werden die Elektronen, die in dem ersten Ladungserzeugungsbereich 1104c erzeugt werden, in das LUMO-Niveau der organischen Schicht 1103, die eine lichtemittierende Substanz enthält, durch die Elektronenweiterleitungsschicht 1104b und den Elektroneninjektionspuffer 1104a injiziert.
Zusätzlich kann die Elektronenweiterleitungsschicht 1104b eine Wechselwirkung verhindern, bei der die in dem ersten Ladungserzeugungsbereich 1104c enthaltene Substanz und die in dem Elektroneninjektionspuffer 1104a enthaltene Substanz an der Grenzfläche dazwischen miteinander reagieren und die Funktionen des ersten Ladungserzeugungsbereichs 1104c und des Elektroneninjektionspuffers 1104a verschlechtert werden.
<Strukturbeispiel 3 für lichtemittierenden Körper>
Ein anderes Beispiel für eine Struktur des lichtemittierenden Körpers ist in 8C gezeigt. In einem lichtemittierenden Körper, der als ein Beispiel in 8C gezeigt ist, liegen zwei organische Schichten 1103, die lichtemittierende Substanzen enthalten, zwischen der Anode 1101 und der Kathode 1102. Ferner ist die Zwischenschicht 1104 zwischen einer organischen Schicht 1103, die eine lichtemittierende Substanz enthält, und einer organischen Schicht 1103, die eine lichtemittierende Substanz enthält, vorgesehen. Es sei angemerkt, dass die Anzahl der organischen Schichten, die lichtemittierende Substanzen enthalten und zwischen der Anode und der Kathode liegen, nicht auf zwei beschränkt ist. Eine Struktur kann angewendet werden, bei der drei oder mehr organische Schichten, die lichtemittierende Substanzen enthalten, zwischen der Anode und der Kathode gestapelt sind, wobei eine Zwischenschicht zwischen den organischen Schichten liegt, die lichtemittierende Substanzen enthalten. Es sei angemerkt, dass eine Struktur, die der in dem vorstehenden Strukturbeispiel 1 für den lichtemittierenden Körper ähnlich ist, auf die organische Schicht 1103, die eine lichtemittierende Substanz enthält, in dem Strukturbeispiel 3 für den lichtemittierenden Körper angewendet werden kann; eine Struktur, die der in dem vorstehenden Strukturbeispiel 2 für den lichtemittierenden Körper ähnlich ist, auf die Zwischenschicht 1104 in dem Strukturbeispiel 3 für den lichtemittierenden Körper angewendet werden kann. Deshalb kann bezüglich der Details auf das Strukturbeispiel 1 für den lichtemittierenden Körper oder das Strukturbeispiel 2 für den lichtemittierenden Körper Bezug genommen werden.
Das Verhalten von Elektronen und Löchern in der Zwischenschicht 1104 zwischen den organischen Schichten 1103, die lichtemittierende Substanzen enthalten, ist beschrieben. Wenn eine Spannung, die höher als die Schwellenspannung ist, zwischen der Anode 1101 und der Kathode 1102 angelegt wird, werden Löcher und Elektronen in der Zwischenschicht 1104 erzeugt, und die Löcher bewegen sich in die organische Schicht 1103 fort, die eine lichtemittierende Substanz enthält und an der Kathode 1102-Seite vorgesehen ist, und die Elektronen bewegen sich in die organische Schicht 1103 fort, die eine lichtemittierende Substanz enthält und an der Anode 1101-Seite vorgesehen ist. Die Löcher, die in die organische Schicht 1103, die eine lichtemittierende Substanz enthält und an der Kathode 1102-Seite vorgesehen ist, injiziert worden sind, werden mit den Elektronen, die von der Kathode 1102-Seite injiziert worden sind, rekombiniert, so dass die in der organischen Schicht 1103 enthaltene lichtemittierende Substanz Licht emittiert. Die Elektronen, die in die organische Schicht 1103, die eine lichtemittierende Substanz enthält und an der Anode 1101-Seite vorgesehen ist, injiziert worden sind, werden mit den Löchern, die von der Anode 1101-Seite injiziert worden sind, rekombiniert, so dass die in der organischen Schicht 1103 enthaltene lichtemittierende Substanz Licht emittiert. Daher bewirken die Löcher und Elektronen, die in der Zwischenschicht 1104 erzeugt werden, Lichtemission in den jeweiligen organischen Schichten 1103, die lichtemittierende Substanzen enthalten.
Es sei angemerkt, dass in dem Fall, in dem eine gleiche Struktur wie eine Zwischenschicht zwischen den organischen Schichten, die lichtemittierende Substanzen enthalten, durch Vorsehen der miteinander in Kontakt stehenden organischen Schichten, die lichtemittierende Substanzen enthalten, ausgebildet ist, die organischen Schichten, die lichtemittierende Substanzen enthalten, miteinander in Kontakt gebracht werden können. Insbesondere fungiert dann, wenn ein Ladungserzeugungsbereich an einer Oberfläche der organischen Schicht, die lichtemittierende Substanzen enthält, ausgebildet ist, der Ladungserzeugungsbereich als ein erster Ladungserzeugungsbereich einer Zwischenschicht. Daher können die organischen Schichten, die lichtemittierende Substanzen enthalten, miteinander in Kontakt gebracht werden.
Die Strukturbeispiele 1 bis 3 für den lichtemittierenden Körper können in Kombination ausgeführt werden. Zum Beispiel kann eine Zwischenschicht zwischen der Kathode und der organischen Schicht, die eine lichtemittierende Substanz enthält, in dem Strukturbeispiel 3 für den lichtemittierenden Körper vorgesehen sein.
<Material für lichtemittierenden Körper>
Als nächstes sind konkrete Materialien beschrieben, die für den lichtemittierenden Körper mit der oben beschriebenen Struktur verwendet werden können. Materialien für die Anode, die Kathode, die organische Schicht, die eine lichtemittierende Substanz enthält, den ersten Ladungserzeugungsbereich, die Elektronenweiterleitungsschicht und den Elektroneninjektionspuffer sind in dieser Reihenfolge beschrieben.
<Material für Anode>
Die Anode 1101 ist vorzugsweise unter Verwendung eines Metalls, einer Legierung, einer elektrisch leitenden Verbindung, einer Mischung von diesen Materialien oder dergleichen, das/die eine hohe Austrittsarbeit (insbesondere eine Austrittsarbeit von 4,0 eV oder höher) aufweist, ausgebildet. Konkrete Beispiele werden nachstehend angegeben: Indiumzinnoxid (indium tin Oxide: ITO), Silizium oder Siliziumoxid enthaltendes Indiumzinnoxid, Indiumzinkoxid, und Wolframoxid und Zinkoxid enthaltendes Indiumoxid.
Filme aus diesen leitenden Metalloxiden werden im Allgemeinen durch Sputtern ausgebildet; jedoch kann auch ein Sol-Gel-Verfahren oder dergleichen verwendet werden. Beispielsweise kann ein Film aus Indiumzinkoxid durch ein Sputterverfahren unter Verwendung eines Targets ausgebildet werden, bei dem Zinkoxid mit 1 Gew.-% bis 20 Gew.-% zu Indiumoxid hinzugefügt ist. Ein Film aus Wolframoxid und Zinkoxid enthaltendem Indiumoxid kann durch ein Sputterverfahren unter Verwendung eines Targets ausgebildet werden, bei dem Wolframoxid und Zinkoxid mit 0,5 Gew.-% bis 5 Gew.-% beziehungsweise 0,1 Gew.-% bis 1 Gew.-% zu Indiumoxid hinzugefügt sind.
Außerdem kann als ein Material für die Anode 1101 das Folgende angegeben werden: Gold (Au), Platin (Pt), Nickel (Ni), Wolfram (W), Chrom (Cr), Molybdän (Mo), Eisen (Fe), Kobalt (Co), Kupfer (Cu), Palladium (Pd), Titan (Ti), Nitrid eines Metallmaterials (z. B. Titannitrid), Molybdänoxid, Vanadiumoxid, Rutheniumoxid, Wolframoxid, Manganoxid, Titanoxid und dergleichen. Alternativ kann ein leitendes Polymer wie z. B. Poly(3,4-ethylendioxythiophen)/poly(styrensulfonsäure) (PEDOT/PSS) oder Polyanilin/poly(styrensulfonsäure) (PAni/PSS) verwendet werden.
Es sei angemerkt, dass in dem Fall, in dem ein mit der Anode 1101 in Kontakt stehender zweiter Ladungserzeugungsbereich vorgesehen ist, verschiedene leitende Materialien für die Anode 1101 ohne Berücksichtigung ihrer Austrittsarbeiten verwendet werden können. Insbesondere kann zusätzlich zu einem Material, das eine hohe Austrittsarbeit aufweist, auch ein Material, das eine niedrige Austrittsarbeit aufweist, für die Anode 1101 verwendet werden. Ein Material zum Ausbilden des zweiten Ladungserzeugungsbereichs ist nachstehend zusammen mit einem Material zum Ausbilden des ersten Ladungserzeugungsbereichs beschrieben.
<Material für Kathode>
In dem Fall, in dem der erste Ladungserzeugungsbereich 1104c zwischen der Kathode 1102 und der organischen Schicht 1103, die eine lichtemittierende Substanz enthält, so vorgesehen ist, dass er in Kontakt mit der Kathode 1102 steht, können verschiedene leitende Materialien für die Kathode 1102 ohne Berücksichtigung ihrer Austrittsarbeiten verwendet werden.
Es sei angemerkt, dass zumindest die Kathode 1102 und/oder die Anode 1101 unter Verwendung eines leitenden Films ausgebildet sind/ist, der sichtbares Licht durchlässt. Für den leitenden Film, der sichtbares Licht durchlässt, können beispielsweise Wolframoxid enthaltendes Indiumoxid, Wolframoxid enthaltendes Indiumzinkoxid, Titanoxid enthaltendes Indiumoxid, Titanoxid enthaltendes Indiumzinnoxid, Indiumzinnoxid (nachstehend als ITO bezeichnet), Indiumzinkoxid und Indiumzinnoxid, dem Siliziumoxid hinzugefügt ist, angegeben werden. Des Weiteren kann auch ein Metall-Dünnfilm mit einer Dicke, die geeignet ist, Licht durchzulassen (bevorzugt zirka 5 nm bis 30 nm), verwendet werden.
<Material für organische Schicht, die lichtemittierende Substanz enthält>
Konkrete Beispiele für die Materialien für die Schichten in der obigen organischen Schicht 1103, die eine lichtemittierende Substanz enthält, sind unten beschrieben.
Die Lochinjektionsschicht ist eine Schicht, die eine Substanz mit einer hohen Lochinjektionseigenschaft enthält. Als eine Substanz mit einer hohen Lochinjektionseigenschaft kann beispielsweise Molybdänoxid, Vanadiumoxid, Rutheniumoxid, Wolframoxid, Manganoxid oder dergleichen verwendet werden. Zusätzlich ist es möglich, eine auf Phthalocyanin basierende Verbindung wie z. B. Phthalocyanin (Abkürzung: H₂Pc) oder Kupferphthalocyanin (Abkürzung: CuPc), eine hochmolekulare Verbindung wie z. B. Poly(3,4-ethylendioxythiophen)/poly(styrensulfonsäure) (PEDOT/PSS) oder dergleichen zu verwenden, um die Lochinjektionsschicht auszubilden.
Es sei angemerkt, dass die Lochinjektionsschicht unter Verwendung des zweiten Ladungserzeugungsbereichs ausgebildet sein kann. Wenn der zweite Ladungserzeugungsbereich für die Lochinjektionsschicht verwendet wird, können verschiedene leitende Materialien für die Anode 1101 ohne Berücksichtigung ihrer Austrittsarbeiten wie oben beschrieben verwendet werden. Ein Material zum Ausbilden des zweiten Ladungserzeugungsbereichs ist nachstehend zusammen mit einem Material zum Ausbilden des ersten Ladungserzeugungsbereichs beschrieben.
Die Lochtransportschicht ist eine Schicht, die eine Substanz mit einer hohen Lochtransporteigenschaft enthält. Als die Substanz mit einer hohen Lochtransporteigenschaft kann beispielsweise das Folgende angegeben werden: aromatische Aminverbindungen wie z. B. 4,4'-Bis[N-(1-naphthyl)-N-phenylamino]biphenyl (Abkürzung: NPB oder α-NPD), N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenyl-[1,1'-biphenyl]-4,4'-diamin (Abkürzung: TPD), 4-Phenyl-4'-(9-phenylfluoren-9-yl)triphenylamin (Abkürzung: BPAFLP), 4,4',4''-Tris(carbazol-9-yl)triphenylamin (Abkürzung: TCTA), 4,4',4''-Tris(N,N-diphenylamino)triphenylamin (Abkürzung: TDATA), 4,4',4''-Tris[N-(3-methylphenyl)-N-phenylamino]triphenylamin (Abkürzung: MTDATA) und 4,4'-Bis[N-(spiro-9,9'-bifluoren-2-yl)-N-phenylamino]biphenyl (Abkürzung: BSPB); 3-[N-(9-Phenylcarbazol-3-yl)-N-phenylamino]-9-phenylcarbazol (Abkürzung: PCzPCA1); 3,6-Bis[N-(9-phenylcarbazol-3-yl)-N-phenylamino]-9-phenylcarbazol (Abkürzung: PCzPCA2); 3-[N-(1-Naphthyl)-N-(9-phenylcarbazol-3-yl)amino]-9-phenylcarbazol (Abkürzung: PCzPCN1); und dergleichen. Alternativ kann eines der folgenden Carbazolderivate verwendet werden: 4,4'-Di(N-carbazolyl)biphenyl (Abkürzung: CBP); 1,3,5-Tris[4-(N-carbazolyl)phenyl]benzen (Abkürzung: TCPB) und 9-[4-(10-Phenyl-9-anthracenyl)phenyl]-9H-carbazol (Abkürzung: CzPA). Die hier angegebenen Substanzen sind hauptsächlich diejenigen, die eine Löcherbeweglichkeit von 10^–6 cm²/Vs oder höher aufweisen. Jedoch kann eine andere Substanz als die obigen Substanzen verwendet werden, sofern sie eine Substanz ist, deren Lochtransporteigenschaft höher als die Elektronentransporteigenschaft ist. Die Schicht, die eine Substanz mit einer hohen Lochtransporteigenschaft enthält, ist nicht auf eine einschichtige Schicht beschränkt, und zwei oder mehr Schichten, die die vorstehenden Substanzen enthalten, können gestapelt sein.
Zusätzlich zu den obigen Substanzen kann eine hochmolekulare Verbindung wie z. B. Poly(N-vinylcarbazol) (Abkürzung: PVK), Poly(4-vinyltriphenylamin) (Abkürzung: PVTPA), Poly[N-(4-{N'-[4-(4-diphenylamino)phenyl]phenyl-N'-phenylamino}phenyl)methacrylamid] (Abkürzung: PTPDMA) oder Poly[N,N'-bis(4-butylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)benzidin] (Abkürzung: Poly-TPD) für die Lochtransportschicht verwendet werden.
Die lichtemittierende Schicht ist eine Schicht, die eine lichtemittierende Substanz enthält. Als die lichtemittierende Substanz kann eine der folgenden fluoreszierenden Verbindungen verwendet werden. Beispielsweise kann das Folgende angegeben werden: N,N'-Bis[4-(9H-carbazol-9-yl)phenyl]-N,N'-diphenylstilben-4,4'-diamin (Abkürzung: YGA2S); 4-(9H-Carbazol-9-yl)-4'-(10-phenyl-9-anthryl)triphenylamin (Abkürzung: YGAPA); 4-(9H-Carbazol-9-yl)-4'-(9,10-diphenyl-2-anthryl)triphenylamin (Abkürzung: 2YGAPPA); N,9-Diphenyl-N-[4-(10-phenyl-9-anthryl)phenyl]-9H-carbazol-3-amin (Abkürzung: PCAPA); Perylen; 2,5,8,11-Tetra-tert-butylperylen (Abkürzung: TBP); 4-(10-Phenyl-9-anthryl)-4'-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)triphenylamin (Abkürzung: PCBAPA); N,N'-(2-tert-Butylanthracen-9,10-diyldi-4,1-phenylen)bis[N,N',N'-triphenyl-1,4-phenylendiamin] (Abkürzung: DPABPA); N,9-Diphenyl-N-[4-(9,10-diphenyl-2-anthryl)phenyl]-9H-carbazol-3-amin (Abkürzung: 2PCAPPA); N-[4-(9,10-Diphenyl-2-anthryl)phenyl]-N,N',N'-triphenyl-1,4-phenylendiamin (Abkürzung: 2DPAPPA); N,N,N',N',N'',N'',N''',N'''-Octaphenyldibenzo[g,p]chrysen-2,7,10,15-tetraamin (Abkürzung: DBC1); Cumarin 30; N-(9,10-Diphenyl-2-anthryl)-N,9-diphenyl-9H-carbazol-3-amin (Abkürzung: 2PCAPA); N-[9,10-Bis(1,1'-biphenyl-2-yl)-2-anthryl]-N,9-diphenyl-9H-carbazol-3-amin (Abkürzung: 2PCABPhA); N-(9,10-Diphenyl-2-anthryl)-N,N',N'-triphenyl-1,4-phenylendiamin (Abkürzung: 2DPAPA); N-[9,10-Bis(1,1'-biphenyl-2-yl)-2-anthryl]-N,N',N'-triphenyl-1,4-phenylendiamin (Abkürzung: 2DPABPhA); 9,10-Bis(1,1'-biphenyl-2-yl)-N-[4-(9H-carbazol-9-yl)phenyl]-N-phenylanthracen-2-amin (Abkürzung: 2YGABPhA); N,N,9-Triphenylanthracen-9-amin (Abkürzung: DPhAPhA); Cumarin 545T; N,N'-Diphenylchinacridon (Abkürzung: DPQd); Rubren; 5,12-Bis(1,1'-biphenyl-4-yl)-6,11-diphenyltetracen (Abkürzung: BPT); 2-(2-{2-[4-(Dimethylamino)phenyl]ethenyl}-6-methyl-4H-pyran-4-yliden)propandinitril (Abkürzung: DCM1); 2-{2-Methyl-6-[2-(2,3,6,7-tetrahydro-1H,5H-benzo[ij]chinolizin-9-yl)ethenyl]-4H-pyran-4-yliden}propandinitril (Abkürzung: DCM2); N,N,N',N'-Tetrakis(4-methylphenyl)tetracen-5,11-diamin (Abkürzung: p-mPhTD); 7,14-Diphenyl-N,N,N',N'-tetrakis(4-methylphenyl)acenaphtho[1,2-a]fluoranthen-3,10-diamin (Abkürzung: p-mPhAFD); 2-{2-Isopropyl-6-[2-(1,1,7,7-tetramethyl-2,3,6,7-tetrahydro-1H,5H-benzo[ij]chinolizin-9-yl)ethenyl]-4H-pyran-4-yliden}propandinitril (Abkürzung: DCJTI); 2-{2-tert-Butyl-6-[2-(1,1,7,7-tetramethyl-2,3,6,7-tetrahydro-1H,5H-benzo[ij]chinolizin-9-yl)ethenyl]-4H-pyran-4-yliden}propandinitril (Abkürzung: DCJTB); 2-(2,6-Bis{2-[4-(dimethylamino)phenyl]ethenyl}-4H-pyran-4-yliden)propandinitril (Abkürzung: BisDCM); 2-{2,6-Bis[2-(8-methoxy-1,1,7,7-tetramethyl-2,3,6,7-tetrahydro-1H,5H-benzo[ij]chinolizin-9-yl)ethenyl]-4H-pyran-4-yliden}propandinitril (Abkürzung: BisDCJTM) und SD1 (Produktname; von SFC Co., Ltd hergestellt).
Als die lichtemittierende Substanz kann auch eine der folgenden phosphoreszierenden Verbindungen verwendet werden. Das Folgende kann beispielsweise angegeben werden: Bis[2-(4',6'-difluorophenyl)pyridinato-N,C^2']iridium(III)tetrakis(1-pyrazolyl)borat (Abkürzung: FIr6); Bis[2-(4',6'-difluorophenyl)pyridinato-N,C^2']iridium(III)picolinat (Abkürzung: FIrpic); Bis[2-(3',5'-bistrifluoromethylphenyl)pyridinato-N,C^2']iridium(III)picolinat (Abkürzung: Ir(CF₃ppy)₂(pic)); Bis[2-(4',6'-difluorophenyl)pyridinato-N,C^2']iridium(III)acetylacetonat (Abkürzung: FIracac); Tris(2-phenylpyridinato)iridium(III) (Abkürzung: Ir(ppy)₃); Bis(2-phenylpyridinato)iridium(III)acetylacetonat (Abkürzung: Ir(ppy)₂(acac)); Bis(benzo[h]chinolinato)iridium(III)acetylacetonat (Abkürzung: Ir(bzq)₂(acac)); Bis(2,4-diphenyl-1,3-oxazolato-N,C^2')iridium(III)acetylacetonat (Abkürzung: Ir(dpo)₂(acac)); Bis[2-(4'-perfluorophenylphenyl)pyridinato]iridium(III)acetylacetonat (Abkürzung: Ir(p-PF-ph)₂(acac)); Bis(2-phenylbenzothiazolato-N,C^2')iridium(III)acetylacetonat (Abkürzung: Ir(bt)₂(acac)); Bis[2-(2'-benzo[4,5-α]thienyl)pyridinato-N,C^3']iridium(III)acetylacetonat (Abkürzung: Ir(btp)₂(acac)); Bis(1-phenylisochinolinato-N,C^2')iridium(III)acetylacetonat (Abkürzung: Ir(piq)₂(acac)); (Acetylacetonato)bis[2,3-bis(4-fluorophenyl)chinoxalinato]iridium(III) (Abkürzung: Ir(Fdpq)₂(acac)); (Acetylacetonato)bis(2,3,5-triphenylpyrazinato)iridium(III) (Abkürzung: Ir(tppr)₂(acac)); (2,3,7,8,12,13,17,18-Octaethyl-21H,23H-porphyrin)platin(II) (Abkürzung: PtOEP); Tris(acetylacetonato)(monophenanthrolin)terbium(III) (Abkürzung: Tb(acac)₃(Phen)); Tris(1,3-diphenyl-1,3-propandionato)(monophenanthrolin)europium(III) (Abkürzung: Eu(DBM)₃(Phen)); Tris[1-(2-thenoyl)-3,3,3-trifluoroacetonato](monophenanthrolin)europium(III) (Abkürzung: Eu(TTA)₃(Phen)) und (Dipivaloylmethanato)bis(2,3,5-triphenylpyrazinato)iridium(III) (Abkürzung: Ir(tppr)₂(dpm)).
Es sei angemerkt, dass diese lichtemittierenden Substanzen vorzugsweise in einem Wirtsmaterial verteilt sind. Als das Wirtsmaterial kann beispielsweise das Folgende verwendet werden: eine aromatische Aminverbindung wie z. B. NPB (Abkürzung), TPD (Abkürzung), TCTA (Abkürzung), TDATA (Abkürzung), MTDATA (Abkürzung) oder BSPB (Abkürzung); ein Carbazolderivat wie z. B. PCzPCA1 (Abkürzung), PCzPCA2 (Abkürzung), PCzPCN1 (Abkürzung), CBP (Abkürzung), TCPB (Abkürzung), CzPA (Abkürzung), 9-Phenyl-3-[4-(10-phenyl-9-anthryl)phenyl]-9H-carbazol (Abkürzung: PCzPA) oder 4-Phenyl-4'-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)triphenylamin (Abkürzung: PCBA1BP); eine Substanz mit einer hohen Lochtransporteigenschaft, die eine hochmolekulare Verbindung enthält, wie z. B. PVK (Abkürzung), PVTPA (Abkürzung), PTPDMA (Abkürzung) oder Poly-TPD (Abkürzung); ein Metallkomplex mit einem Chinolingerüst oder einem Benzochinolingerüst, wie z. B. Tris(8-chinolinolato)aluminium (Abkürzung: Alq), Tris(4-methyl-8-chinolinolato)aluminium (Abkürzung: Almq₃), Bis(10-hydroxybenzo[h]chinolinato)beryllium (Abkürzung: BeBq₂) oder Bis(2-methyl-8-chinolinolato)(4-phenylphenolato)aluminium (Abkürzung: BAlq); ein Metallkomplex mit einem Ligand auf Oxazol-Basis oder Thiazol-Basis, wie z. B. Bis[2-(2-hydroxyphenyl)benzoxazolato]zink (Abkürzung: Zn(BOX)₂) oder Bis[2-(2-hydroxyphenyl)benzothiazolato]zink (Abkürzung: Zn(BTZ)₂); oder eine Substanz mit einer hohen Elektronentransporteigenschaft, wie z. B. 2-(4-Biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazol (Abkürzung: PBD), 1,3-Bis[5-(p-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazol-2-yl]benzen (Abkürzung: OXD-7), 9-[4-(5-Phenyl-1,3,4-oxadiazol-2-yl)phenyl]-9H-carbazol (Abkürzung: CO11), 3-(4-Biphenylyl)-4-phenyl-5-(4-tert-butylphenyl)-1,2,4-triazol (Abkürzung: TAZ), Bathophenanthrolin (Abkürzung: BPhen) oder Bathocuproin (Abkürzung: BCP).
Die Elektronentransportschicht ist eine Schicht, die eine Substanz mit einer hohen Elektronentransporteigenschaft enthält. Als die Substanz mit einer hohen Elektronentransporteigenschaft kann beispielsweise ein Metallkomplex mit einem Chinolingerüst oder einem Benzochinolingerüst, wie z. B. Alq (Abkürzung), Almq₃ (Abkürzung), BeBq₂ (Abkürzung) oder BAlq (Abkürzung), verwendet werden. Zusätzlich dazu kann auch ein Metallkomplex mit einem Ligand auf Oxazol-Basis oder Thiazol-Basis, wie z. B. Zn(BOX)₂ (Abkürzung) oder Zn(BTZ)₂ (Abkürzung), verwendet werden. Des Weiteren kann außer dem Metallkomplex auch PBD (Abkürzung), OXD-7 (Abkürzung), CO11 (Abkürzung), TAZ (Abkürzung), BPhen (Abkürzung), BCP (Abkürzung), 2-[4-(Dibenzothiophen-4-yl)phenyl]-1-phenyl-1H-benzimidazol (Abkürzung: DBTBIm-II) oder dergleichen verwendet werden. Die hier angegebenen Substanzen sind hauptsächlich diejenigen, die eine Elektronenbeweglichkeit von 10^–6 cm²/Vs oder höher aufweisen. Es sei angemerkt, dass eine andere Substanz als die obigen Substanzen verwendet werden kann, sofern sie eine Substanz ist, deren Elektronentransporteigenschaft höher als die Lochtransporteigenschaft ist. Zudem ist die Elektronentransportschicht nicht auf eine einschichtige Schicht beschränkt, und kann eine Struktur haben, bei der zwei oder mehr Schichten, die die vorstehenden Substanzen enthalten, gestapelt sind.
Alternativ kann eine hochmolekulare Verbindung verwendet werden. Zum Beispiel kann Poly[(9,9-dihexylfluoren-2,7-diyl)-co-(pyridin-3,5-diyl)] (Abkürzung: PF-Py), Poly[(9,9-dioctylfluoren-2,7-diyl)-co-(2,2'-bipyridin-6,6'-diyl)] (Abkürzung: PF-BPy) oder dergleichen verwendet werden.
Die Elektroneninjektionsschicht ist eine Schicht, die eine Substanz mit einer hohen Elektroneninjektionseigenschaft enthält. Als die Substanz mit einer hohen Elektroneninjektionseigenschaft kann das Folgende angegeben werden: ein Alkalimetall und ein Erdalkalimetall wie z. B. Lithium (Li), Cäsium (Cs), Calcium (Ca) und eine Verbindung davon, so beispielsweise Lithiumfluorid (LiF), Cäsiumfluorid (CsF) und Calciumfluorid (CaF₂). Alternativ kann eine Schicht, die eine Substanz mit einer Elektronentransporteigenschaft und ein Alkalimetall, ein Erdalkalimetall oder eine Verbindung davon (z. B. Alq, das Magnesium (Mg) enthält) enthält, verwendet werden. Eine solche Struktur ermöglicht es, die Effizienz der Elektroneninjektion von der Kathode 1102 zu erhöhen.
Als ein Verfahren zum Ausbilden der organischen Schicht 1103, die eine lichtemittierende Substanz enthält, durch angemessenes Kombinieren dieser Schichten kann nach Bedarf eines geeigneten von verschiedenen Verfahren (z. B. einem trocken Prozess und einem nassen Prozess) ausgewählt werden. Beispielsweise kann ein Vakuumverdampfungsverfahren, ein Tintenstrahlverfahren, ein Rotationsbeschichtungsverfahren oder dergleichen entsprechend einem zu verwendenden Material ausgewählt werden. Es sei angemerkt, dass ein anderes Ausbildungsverfahren für jede Schicht verwendet werden kann.
<Material für Ladungserzeugungsbereich>
Der erste Ladungserzeugungsbereich 1104c und der zweite Ladungserzeugungsbereich sind Bereiche, die eine Substanz mit einer hohen Lochtransporteigenschaft und eine Akzeptorsubstanz enthalten. Der Ladungserzeugungsbereich ist nicht auf eine Struktur, bei der eine Substanz mit einer hohen Lochtransporteigenschaft und eine Akzeptorsubstanz in demselben Film enthalten sind, beschränkt und kann eine Struktur, bei der eine Schicht, die eine Substanz mit einer hohen Lochtransporteigenschaft enthält, und eine Schicht, die eine Akzeptorsubstanz enthält, gestapelt sind, haben. Es sei angemerkt, dass im Fall einer gestapelten Struktur, bei der der erste Ladungserzeugungsbereich 1104c an der Kathodenseite vorgesehen ist, die Schicht, die die Substanz mit einer hohen Lochtransporteigenschaft enthält, in Kontakt mit der Kathode 1102 steht, und im Fall einer gestapelten Struktur, bei der der zweite Ladungserzeugungsbereich an der Anodenseite vorgesehen ist, die Schicht, die die Akzeptorsubstanz enthält, in Kontakt mit der Anode 1101 steht.
Es sei angemerkt, dass die Akzeptorsubstanz vorzugsweise dem Ladungserzeugungsbereich derart hinzugefügt ist, dass das Massenverhältnis der Akzeptorsubstanz zu der Substanz mit einer hohen Lochtransporteigenschaft größer als oder gleich 0,1:1 und kleiner als oder gleich 4,0:1 ist.
Als die Akzeptorsubstanz, die für den Ladungserzeugungsbereich verwendet wird, können ein Übergangsmetalloxid und ein Oxid eines Metalls, das zu Gruppen 4 bis 8 des Periodensystems gehört, angegeben werden. Konkret gesprochen, wird Molybdänoxid besonders bevorzugt. Es sei angemerkt, dass Molybdänoxid eine niedrige hygroskopische Eigenschaft aufweist.
Als die Substanz mit einer hohen Lochtransporteigenschaft, die für den Ladungserzeugungsbereich verwendet wird, kann eine von verschiedenen organischen Verbindungen wie z. B. einer aromatischen Aminverbindung, einem Carbazolderivat, einem aromatischen Kohlenwasserstoff und einer hochmolekularen Verbindung (wie z. B. einem Oligomer, einem Dendrimer oder einem Polymer) verwendet werden. Insbesondere wird vorzugsweise eine Substanz mit einer Löcherbeweglichkeit von 10^–6 cm²/Vs oder höher verwendet. Jedoch kann eine andere Substanz als die obigen Substanzen verwendet werden, sofern sie eine Substanz ist, deren Lochtransporteigenschaft höher als die Elektronentransporteigenschaft ist.
<Material für Elektronenweiterleitungsschicht>
Die Elektronenweiterleitungsschicht 1104b ist eine Schicht, die sofort Elektronen aufnehmen kann, die von der Akzeptorsubstanz in dem ersten Ladungserzeugungsbereich 1104c herausgezogen werden. Deswegen ist die Elektronenweiterleitungsschicht 1104b eine Schicht, die eine Substanz mit einer hohen Elektronentransporteigenschaft enthält, und ihr LUMO-Niveau liegt zwischen dem Akzeptorniveau der Akzeptorsubstanz in dem ersten Ladungserzeugungsbereich 1104c und dem LUMO-Niveau der organischen Schicht 1103, die eine lichtemittierende Substanz enthält. Insbesondere ist es bevorzugt, dass das LUMO-Niveau der Elektronenweiterleitungsschicht 1104b zirka höher als oder gleich –5.0 eV und niedriger als oder gleich –3.0 eV ist.
Als die Substanz, die für die Elektronenweiterleitungsschicht 1104b verwendet wird, können beispielsweise ein Perylenderivat und eine Stickstoff enthaltende kondensierte aromatische Verbindung angegeben werden. Es sei angemerkt, dass, wegen ihrer Stabilität, vorzugsweise eine Stickstoff enthaltende kondensierte aromatische Verbindung für die Elektronenweiterleitungsschicht 1104b verwendet wird. Unter Stickstoff enthaltenden kondensierten aromatischen Verbindungen wird vorzugsweise eine Verbindung mit einer elektronenziehenden Gruppe wie z. B. einer Cyanogruppe oder einer Fluorogruppe verwendet, weil eine solche Verbindung das Aufnehmen von Elektronen in der Elektronenweiterleitungsschicht 1104b weiter vereinfacht.
Als konkrete Beispiele für das Perylenderivat kann das Folgende angegeben werden: 3,4,9,10-Perylentetracarbonsäuredianhydrid (Abkürzung: PTCDA), 3,4,9,10-Perylentetracarbonsäurebisbenzimidazol (Abkürzung: PTCBI), N,N'-Dioctyl-3,4,9,10-perylentetracarbonsäurediimid (Abkürzung: PTCDI-C8H), N,N'-Dihexyl-3,4,9,10-perylentetracarbonsäurediimid (Abkürzung: Hex PTC) und dergleichen.
Als konkrete Beispiele für die Stickstoff enthaltende kondensierte aromatische Verbindung kann das Folgende angegeben werden: Pirazino[2,3-f][1,10]phenanthrolin-2,3-dicarbonitril (Abkürzung: PPDN), 2,3,6,7,10,11-Hexacyano-1,4,5,8,9,12-hexaazatriphenylen, (Abkürzung: HAT(CN)₆), 2,3-Diphenylpyrido[2,3-b]pyrazin (Abkürzung: 2PYPR), 2,3-Bis(4-fluorophenyl)pyrido[2,3-b]pyrazin (Abkürzung: F2PYPR) und dergleichen.
Außerdem kann 7,7,8,8-Tetracyanochinodimethan (Abkürzung: TCNQ), 1,4,5,8-Nephthalentetracarbonsäuredianhydrid (Abkürzung: NTCDA), Perfluoropentacen, Kupferhexadecafluorophthalocyanin (Abkürzung: F₁₆CuPc), N,N'-Bis(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-pentadecafluorooctyl)-1,4,5,8-naphthalentetracarbonsäurediimid (Abkürzung: NTCDI-C8F), 3',4'-Dibutyl-5,5''-bis(dicyanomethylen)-5,5''-dihydro-2,2':5',2''-terthiophen (Abkürzung: DCMT), Methanofullerene (z. B. [6,6]-Phenyl C₆₁ Butansäuremethylester) oder dergleichen für die Elektronenweiterleitungsschicht 1104b verwendet werden.
<Material für Elektroneninjektionspuffer>
Der Elektroneninjektionspuffer 1104a ist eine Schicht, die Elektroneninjektion von dem ersten Ladungserzeugungsbereich 1104c aus in die organische Schicht 1103, die eine lichtemittierende Substanz enthält, vereinfacht. Das Einsetzen des Elektroneninjektionspuffers 1104a zwischen dem ersten Ladungserzeugungsbereich 1104c und der organischen Schicht 1103, die eine lichtemittierende Substanz enthält, ermöglicht es, die Injektionsbarriere dazwischen zu verringern.
Eine Substanz mit einer hohen Elektroneninjektionseigenschaft kann für den Elektroneninjektionspuffer 1104a verwendet werden. Beispielsweise kann ein Alkalimetall, ein Erdalkalimetall, ein Seltenerdmetall oder eine Verbindung davon (z. B. eine Alkalimetallverbindung (einschließlich Oxid wie z. B. Lithiumoxid, Halogenid und Carbonat wie z. B. Lithiumcarbonat oder Cäsiumcarbonat), eine Erdalkalimetallverbindung (einschließlich Oxid, Halogenid und Carbonat) oder eine Seltenerdmetallverbindung (einschließlich Oxid, Halogenid und Carbonat)) verwendet werden.
Des Weiteren ist in dem Fall, in dem der Elektroneninjektionspuffer 1104a eine Substanz mit einer hohen Elektronentransporteigenschaft und eine Donatorsubstanz enthält, die Donatorsubstanz vorzugsweise derart hinzugefügt, dass das Massenverhältnis der Donatorsubstanz zu der Substanz mit einer hohen Elektronentransporteigenschaft größer als oder gleich 0,001:1 und kleiner als oder gleich 0,1:1 ist. Es sei angemerkt, dass als die Donatorsubstanz eine organische Verbindung wie z. B. Tetrathianaphthacen (Abkürzung: TTN), Nickelocen oder Decamethylnickelocen ebenso wie ein Alkalimetall, ein Erdalkalimetall, ein Seltenerdmetall oder eine Verbindung davon (z. B. eine Alkalimetallverbindung (einschließlich Oxid wie z. B. Lithiumoxid, Halogenid und Carbonat wie z. B. Lithiumcarbonat oder Cäsiumcarbonat), eine Erdalkalimetallverbindung (einschließlich Oxid, Halogenid und Carbonat) und eine Seltenerdmetallverbindung (einschließlich Oxid, Halogenid und Carbonat)) verwendet werden kann. Es sei angemerkt, dass als die Substanz mit einer hohen Elektronentransporteigenschaft ein Material, das dem oben beschriebenen Material für die Elektronentransportschicht ähnlich ist, die in einem Teil der eine lichtemittierende Substanz enthaltenden organischen Schicht 1103, ausgebildet sein kann, verwendet werden kann.
Der lichtemittierende Körper, der bei dieser Ausführungsform beschrieben ist, kann durch Kombinieren der oben beschriebenen Materialien hergestellt werden. Lichtemission von der oben beschriebenen lichtemittierenden Substanz kann mittels dieses lichtemittierenden Körpers erhalten werden, und die Emissionsfarbe kann durch Änderung der Art der lichtemittierenden Substanz ausgewählt werden. Außerdem kann eine Vielzahl von lichtemittierenden Substanzen, die Licht von verschiedenen Farben emittieren, verwendet werden, wodurch beispielsweise auch weiße Lichtemission durch Ausdehnen der Breite des Emissionsspektrums erzielt werden kann. Es sei angemerkt, dass lichtemittierende Substanzen, deren Emissionsfarben komplementär sind, verwendet werden können, um weiße Lichtemission zu erzielen. Beispielsweise können verschiedene Schichten, deren Emissionsfarben komplementär sind, verwendet werden. Konkrete Beispiele für Komplementärfarben umfassen ”Blau und Gelb”, ”Blaugrün und Rot” und dergleichen.
Diese Ausführungsform kann mit einer der anderen Ausführungsformen in dieser Beschreibung soweit angemessen kombiniert werden.
(Ausführungsform 4)
Bei dieser Ausführungsform sind Beispiele für ein elektronisches Gerät beschrieben.
9A zeigt ein Beispiel, in dem die lichtemittierende Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung für eine Tischlampe verwendet wird, die eine Beleuchtungsvorrichtung ist. Die Tischlampe beinhaltet ein Gehäuse 1001 und eine Lichtquelle 1003. Die lichtemittierende Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung wird als die Lichtquelle 1003 verwendet.
9B zeigt ein Beispiel, in dem die lichtemittierende Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung für eine Innenbeleuchtungsvorrichtung verwendet wird. Die Beleuchtungsvorrichtung beinhaltet ein Gehäuse 1004 und eine Lichtquelle 1006. Die lichtemittierende Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung wird als die Lichtquelle 1006 verwendet.
Diese Ausführungsform kann mit einer der anderen Ausführungsformen soweit angemessen kombiniert werden.
Erläuterung der Bezugszeichen

101: erste Elektrode, 101b: erste Elektrode, 102: zweite Elektrode, 102b: zweite Elektrode, 103: Schicht, 103b: Schicht, 104: leitender Film, 140: Trennwand, 140b: Trennwand, 150: Teil, 151: halbkugelige Struktur, 152: unebene Struktur, 153: Stütze, 160: Klebeschicht, 165: Oberfläche einschließlich lichtemittierender Oberfläche, 170: lichtemittierender Festkörper, 170b: lichtemittierender Festkörper, 171: Außenform, 180: lichtemittierendes Festkörperelement, 180b: lichtemittierendes Festkörperelement, 190: lichtemittierende Festkörpervorrichtung, 201: erste Elektrode, 202: zweite Elektrode, 203: Schicht, 204: leitender Film, 240: Trennwand, 250: Teil, 251: halbkugelige Struktur, 252: halbkugelige Vertiefungsstruktur, 260: Klebeschicht, 265: Oberfläche einschließlich lichtemittierender Oberfläche, 270: lichtemittierender Festkörper, 270a: untergeordneter lichtemittierender Festkörper, 270b: untergeordneter lichtemittierender Festkörper, 270c: untergeordneter lichtemittierender Festkörper, 271: Außenform, 271c: Außenform, 280: lichtemittierendes Festkörperelement, 290: lichtemittierende Festkörpervorrichtung, 304: leitender Film, 350: Teil, 351: halbkugelige Struktur, 360: Klebeschicht, 370: lichtemittierender Festkörper, 380: lichtemittierendes Festkörperelement, 390: lichtemittierende Festkörpervorrichtung, 450: Teil, 451: halbkugelige Struktur, 460: Klebeschicht, 470: lichtemittierender Festkörper, 480: lichtemittierendes Festkörperelement, 490: lichtemittierende Festkörpervorrichtung, 1001: Gehäuse, 1003: Lichtquelle, 1004: Gehäuse, 1006: Lichtquelle, 1101: Anode, 1102: Kathode, 1103: organische Schicht, 1104: Zwischenschicht, 1104a: Elektroneninjektionspuffer, 1104b: Elektronenweiterleitungsschicht und 1104c: erster Ladungserzeugungsbereich.

Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung mit der Seriennr. 2010-237647 , eingereicht beim japanischen Patentamt am 22. Oktober 2010, deren gesamter Inhalt hiermit zum Gegenstand der vorliegenden Offenlegung gemacht ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2010-237647 [0166]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

„White organic light-emitting diodes with fluorescent tube efficiency (Weiße organische lichtemittierende Dioden mit Leuchtstofflampen-Effizienz)”, Nature, 14. Mai 2009, Vol. 459, Seite 234–239 [0005]

Claims

Lichtemittierendes Element, das umfasst: ein Teil, das eine halbkugelige Struktur an einer ersten Oberfläche und eine unebene Struktur an einer zweiten Oberfläche umfasst; eine Klebeschicht, die die unebene Struktur ebnet; und einen lichtemittierenden Körper mit einer lichtemittierenden Oberfläche, die mit einer flachen Oberfläche der Klebeschicht in Kontakt steht, wobei die Klebeschicht einen höheren Brechungsindex als das Teil aufweist, wobei die unebene Struktur des Teiles zumindest in einem Gebiet vorgesehen ist, das sich mit der halbkugeligen Struktur überlappt, und wobei der lichtemittierende Körper derart vorgesehen ist, dass eine Außenform eines lichtemittierenden Bereichs des lichtemittierenden Körpers, der auf eine Oberfläche einschließlich der lichtemittierenden Oberfläche projiziert wird, kleiner als eine Außenform der halbkugeligen Struktur, die auf die Oberfläche einschließlich der lichtemittierenden Oberfläche projiziert wird, ist und sich mit der halbkugeligen Struktur überlappt.
Lichtemittierendes Element nach Anspruch 1, wobei ein Brechungsindex der halbkugeligen Struktur n ist, wobei die Außenform des lichtemittierenden Bereichs des lichtemittierenden Körpers konzentrisch mit der Außenform der halbkugeligen Struktur ist, wobei die Außenform des lichtemittierenden Bereichs des lichtemittierenden Körpers und die Außenform der halbkugeligen Struktur hinsichtlich Form einander ähnlich sind, und wobei die Außenform des lichtemittierenden Bereichs des lichtemittierenden Körpers in einem Bereich liegt, der (1/n)-mal so groß wie die Außenform der halbkugeligen Struktur ist.
Lichtemittierendes Element nach Anspruch 1, wobei der Brechungsindex des Teiles höher als 1,0 und niedriger als 1,6 ist, und wobei der Brechungsindex der Klebeschicht höher als oder gleich 1,6 und niedriger als oder gleich 1,9 ist.
Lichtemittierendes Element nach Anspruch 1, wobei der lichtemittierende Körper umfasst: eine erste Elektrode über der flachen Oberfläche der Klebeschicht; eine zweite Elektrode, die sich mit der ersten Elektrode überlappt; und eine Schicht, die eine lichtemittierende organische Substanz enthält, zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode, wobei die erste Elektrode Licht durchlässt, das von der lichtemittierenden organischen Substanz emittiert wird.
Lichtemittierendes Element nach Anspruch 1, das ferner einen Nitridfilm mit einem Brechungsindex von höher als oder gleich 1,6 und niedriger als oder gleich 1,9 zwischen der Klebeschicht und dem lichtemittierenden Körper umfasst.
Lichtemittierendes Element nach Anspruch 1, wobei das Teil ferner eine Stütze umfasst; wobei die halbkugelige Struktur an einer Oberfläche der Stütze vorgesehen ist, und die unebene Struktur an der anderen Oberfläche vorgesehen ist; und wobei ein Unterschied im Brechungsindex zwischen der Stütze und der halbkugeligen Struktur und ein Unterschied im Brechungsindex zwischen der Stütze und der unebenen Struktur jeweils 0,15 oder kleiner sind.
Lichtemittierendes Element nach Anspruch 6, wobei zumindest die halbkugelige Struktur und/oder die unebene Struktur zusammen mit der Stütze ausgeformt sind/ist.
Lichtemittierendes Element nach Anspruch 1, wobei die halbkugelige Struktur eine Basis mit einer polygonalen Form umfasst, und ein Querschnitt, der durch einen Gipfelpunkt der halbkugeligen Struktur durchgeht, einen Bogen aufweist.
Lichtemittierende Vorrichtung, wobei eine Vielzahl der lichtemittierenden Elemente nach Anspruch 1 angeordnet ist.
Beleuchtungsvorrichtung, die das lichtemittierende Element nach Anspruch 1 umfasst.
Lichtemittierendes Element, das umfasst: ein Teil, das eine halbkugelige Struktur an einer ersten Oberfläche und eine halbkugelige Vertiefungsstruktur an einer zweiten Oberfläche umfasst; eine Klebeschicht, die die halbkugelige Vertiefungsstruktur ebnet; und einen lichtemittierenden Körper mit einer lichtemittierenden Oberfläche, die mit einer flachen Oberfläche der Klebeschicht in Kontakt steht, wobei der lichtemittierende Körper eine Vielzahl von untergeordneten lichtemittierenden Körpern umfasst, wobei die Klebeschicht einen höheren Brechungsindex als das Teil aufweist, wobei die halbkugelige Vertiefungsstruktur des Teiles zumindest in einem Gebiet vorgesehen ist, das sich mit der halbkugeligen Struktur überlappt, wobei der lichtemittierende Körper derart vorgesehen ist, dass eine Außenform eines lichtemittierenden Bereichs jedes der Vielzahl von untergeordneten lichtemittierenden Körpern, die auf eine Oberfläche einschließlich der lichtemittierenden Oberfläche projiziert werden, kleiner als eine Außenform der halbkugeligen Struktur, die auf die Oberfläche einschließlich der lichtemittierenden Oberfläche projiziert wird, ist und sich mit der halbkugeligen Struktur überlappt, und wobei jeder der Vielzahl von untergeordneten lichtemittierenden Körpern derart vorgesehen ist, dass er sich mit einer halbkugeligen Vertiefung in der halbkugeligen Vertiefungsstruktur überlappt.
Lichtemittierendes Element nach Anspruch 11, wobei ein Brechungsindex der halbkugeligen Struktur n ist, wobei die Außenform des lichtemittierenden Bereichs des lichtemittierenden Körpers konzentrisch mit der Außenform der halbkugeligen Struktur ist, wobei die Außenform des lichtemittierenden Bereichs des lichtemittierenden Körpers und die Außenform der halbkugeligen Struktur hinsichtlich Form einander ähnlich sind, und wobei die Außenform des lichtemittierenden Bereichs des lichtemittierenden Körpers in einem Bereich, der (1/n)-mal so groß wie die Außenform der halbkugeligen Struktur ist.
Lichtemittierendes Element nach Anspruch 11, wobei der Brechungsindex des Teiles höher als 1,0 und niedriger als 1,6 ist, und wobei der Brechungsindex der Klebeschicht höher als oder gleich 1,6 und niedriger als oder gleich 1,9 ist.
Lichtemittierendes Element nach Anspruch 11, wobei jeder der Vielzahl von untergeordneten lichtemittierenden Körpern umfasst: eine erste Elektrode über der flachen Oberfläche der Klebeschicht; eine zweite Elektrode, die sich mit der ersten Elektrode überlappt; und eine Schicht, die eine lichtemittierende organische Substanz enthält, zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode, wobei die erste Elektrode Licht durchlässt, das von der lichtemittierenden organischen Substanz emittiert wird.
Lichtemittierendes Element nach Anspruch 11, das ferner einen Nitridfilm mit einem Brechungsindex von höher als oder gleich 1,6 und niedriger als oder gleich 1,9 zwischen der Klebeschicht und dem lichtemittierenden Körper umfasst.
Lichtemittierendes Element nach Anspruch 11, wobei das Teil ferner eine Stütze umfasst; wobei die halbkugelige Struktur an einer Oberfläche der Stütze vorgesehen ist, und die halbkugelige Vertiefungsstruktur an der anderen Oberfläche vorgesehen ist; und wobei ein Unterschied im Brechungsindex zwischen der Stütze und der halbkugeligen Struktur und ein Unterschied im Brechungsindex zwischen der Stütze und der halbkugeligen Vertiefungsstruktur jeweils 0,15 oder kleiner sind.
Lichtemittierendes Element nach Anspruch 16, wobei zumindest die halbkugelige Struktur und/oder die halbkugelige Vertiefungsstruktur zusammen mit der Stütze ausgeformt sind/ist.
Lichtemittierendes Element nach Anspruch 11, wobei die halbkugelige Struktur eine Basis mit einer polygonalen Form umfasst, und ein Querschnitt, der durch einen Gipfelpunkt der halbkugeligen Struktur durchgeht, einen Bogen aufweist.
Lichtemittierende Vorrichtung, wobei eine Vielzahl der lichtemittierenden Elemente nach Anspruch 11 angeordnet ist.
Beleuchtungsvorrichtung, die das lichtemittierende Element nach Anspruch 11 umfasst.
Lichtemittierendes Element; das umfasst: ein Teil mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite, wobei die erste Seite eine halbkugelige Erhebung umfasst, und die zweite Seite eine Vielzahl von Vertiefungen umfasst; eine Klebeschicht über der zweiten Seite des Teiles, wobei die Klebeschicht die Vielzahl von Vertiefungen füllt und eine flache Oberfläche bildet; und einen lichtemittierenden Körper über und in Kontakt mit der flachen Oberfläche der Klebeschicht, wobei die Klebeschicht einen höheren Brechungsindex als das Teil aufweist, wobei eine von der Vielzahl von Vertiefungen eingenommene Fläche kleiner als eine Fläche einer Basis der halbkugeligen Erhebung ist, und wobei sich die Vielzahl von Vertiefungen mit der halbkugeligen Erhebung überlappt.
Lichtemittierendes Element nach Anspruch 21, wobei eine Außenform des lichtemittierenden Bereichs des lichtemittierenden Körpers und eine Form der Basis der halbkugeligen Erhebung hinsichtlich Form einander ähnlich sind, und wobei die Außenform des lichtemittierenden Bereichs des lichtemittierenden Körpers konzentrisch mit der Form der Basis der halbkugeligen Erhebung ist.
Lichtemittierendes Element nach Anspruch 21, wobei der Brechungsindex des Teiles höher als 1,0 und niedriger als 1,6 ist, und wobei der Brechungsindex der Klebeschicht höher als oder gleich 1,6 und niedriger als oder gleich 1,9 ist.
Lichtemittierendes Element nach Anspruch 21, wobei der lichtemittierende Körper umfasst: eine erste Elektrode über der flachen Oberfläche der Klebeschicht; eine zweite Elektrode über der ersten Elektrode; und eine Schicht, die eine lichtemittierende organische Substanz enthält, zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode, wobei die erste Elektrode Licht durchlässt, das von der lichtemittierenden organischen Substanz emittiert wird.
Lichtemittierendes Element nach Anspruch 21, das ferner einen Nitridfilm mit einem Brechungsindex von höher als oder gleich 1,6 und niedriger als oder gleich 1,9 zwischen der Klebeschicht und der zweiten Seite des Teiles umfasst.
Lichtemittierendes Element nach Anspruch 21, wobei das Teil zumindest zwei Teile umfasst, und wobei ein Unterschied im Brechungsindex zwischen den Teilen 0,15 oder kleiner ist.
Lichtemittierendes Element nach Anspruch 21, wobei die Basis der halbkugeligen Erhebung eine polygonale Form aufweist, und ein Querschnitt, der durch einen Gipfelpunkt der halbkugeligen Erhebung durchgeht, einen Bogen aufweist.
Lichtemittierende Vorrichtung, wobei eine Vielzahl der lichtemittierenden Elemente nach Anspruch 21 angeordnet ist.
Beleuchtungsvorrichtung, die das lichtemittierende Element nach Anspruch 21 umfasst.