KR100773826B1

KR100773826B1 - 발광 장치 및 그 장치를 사용한 전기 기기

Info

Publication number: KR100773826B1
Application number: KR1020010021325A
Authority: KR
Inventors: 키무라하지메
Original assignee: 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
Priority date: 2000-04-21
Filing date: 2001-04-20
Publication date: 2007-11-06
Also published as: JP5957502B2; US20140209881A1; JP2013243151A; JP2012048260A; US20100171424A1; JP2015028950A; US8686624B2; US20010035713A1; JP2016076498A; US9923171B2; TW516164B; JP2017063058A; JP2010245056A; JP5352660B2; US7646143B2; KR20010098770A

Abstract

발광 소자, 특히 EL 소자에서의 광 취출 효율을 향상시킬 수 있는 자기 발광 장치, 및 이 장치를 구비한 전기 기기가 제공된다. 투명 막을 에칭하여 형성한 광 산란체를 절연체 상에 제공하여, 광 취출 효율을 향상시킬 수 있고, 발광 효율이 높은 자기 발광 장치를 제공할 수 있다.

자기 발광 장치, 광 산란체, 광 취출 효율

Description

발광 장치 및 그 장치를 사용한 전기 기기{An emitting device and electrical applicance using the same}

도 1(A)∼도 1(C)는 본 발명의 광 산란체의 구성을 나타내는 도면.

도 2는 광 굴절의 설명도.

도 3(A)∼도 3(D)는 본 발명을 액티브 매트릭스형 TFT에 사용한 도면.

도 4(A)∼도 4(G)는 광 산란체의 세부를 나타내는 도면.

도 5(A)∼도 5(D)는 본 발명을 액티브 매트릭스형 TFT에 사용한 도면.

도 6(A) 및 도 6(B)는 본 발명을 역스태거형 액티브 매트릭스형 TFT에 사용한 도면.

도 7(A)∼도 7(C)는 본 발명을 패시브 매트릭스형 TFT에 사용한 도면.

도 8(A)∼도 8(C)는 본 발명을 패시브 매트릭스형 TFT에 사용한 도면.

도 9(A)∼도 9(C)는 본 발명을 정면 광(front light)에 사용한 도면.

도 10(A)∼도 10(C)는 본 발명을 후면 광(back light)에 사용한 도면.

도 11(A) 및 도 11(B)는 본 발명을 정면 광 및 후면 광에 사용한 도면.

도 12(A) 및 도 12(B)는 EL 소자와 전류 제어용 TFT의 접속 구성을 나타내는도면 및 EL 소자와 전류 제어용 TFT의 전류-전압 특성을 나타내는 도면.

도 13은 EL 소자와 전류 제어용 TFT의 전류-전압 특성을 나타내는 도면.

도 14는 전류 제어용 TFT의 게이트 전압과 드레인 전류의 관계를 나타내는 도면.

도 15(A)∼도 15(F)는 전기 기기의 예를 나타내는 도면.

도 16(A) 및 도 16(B)는 전기 기기의 예를 나타내는 도면.

본 발명은 EL(electro-luminescence: 전계 발광) 소자에 전류를 공급하여 면상(面狀) 발광을 취출할 때 EL 소자의 내부에서 발광한 광의 취출 효율을 향상시키는 소자 구조에 관한 것이다. 본 발명에 따른 자기 발광 장치는 유기 EL 디스플레이와 OLED(유기 발광 다이오드)를 포함한다.

자기 발광 장치로부터 방사(放射)된 광은 면상 발광으로서 대기 중으로 취출되지만, 자기 발광 장치와 대기 사이의 계면에 위치한 기판은 평판형이기 때문에, 많은 광이 기판의 내부로부터 취출될 수 없고, 그의 취출 효율은 20∼50%이다.

본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 기판의 반대측 면에 요철 형상의 광 산란체를 형성함으로써 발광 소자, 특히 EL 소자에서 생성되는 광의 취출 효율을 향상시키는 것을 목적으로 한다. 또한, 광 산란체는 기판 상의 투명 막을 에칭하여 형성되고, 피치(pitch)의 미세 가공이 가능하게 된다. 본 발명의 다른 목적은, 미세한 피치의 광 산란체를 형성함으로써 높은 발광 효율을 가지는 자기 발광 징치를 제공하는데 있다.

본 발명에서 광 취출 효율을 향상시키기 위해 사용되는 구성에 대하여 도 1(A)∼도 1(C)를 참조하여 설명한다.

도 1(A)는 액티브 매트릭스형 자기 발광 장치에 본 발명을 사용한 경우의 예를 나타낸다. 부호 101은 절연체로 된 기판을 나타내고, 이 기판(101)상에는 전류 제어용 TFT(102)가 형성되어 있다. 전류 제어용 TFT(102)의 드레인 영역은 화소 전극(103)에 전기적으로 접속되어 있다(화소 전극(103)은 소스 영역에 접속될 수도 있다). 여기서는, 화소 전극(103)은 양극이고, 투명 도전막으로 형성되어 있어, 광이 EL 소자(106)의 화소 전극(103) 측으로부터 방사된다.

또한, 화소 전극(103)상에는 EL 층(104)이 형성되고, 이 EL 층(104)상에는 음극(105)이 형성되어 있다. 따라서, 화소 전극(103), EL 층(104) 및 음극(105)으로 구성된 EL 소자(106)가 형성된다.

상기 구성을 가지는 자기 발광 장치에서, 기판(101)의 후면, 즉, TFT가 형성되어 있지 않은 측의 면에 요철이 형성되어 있다. 광 산란체(108)의 일부가 부호 107로 나타내어져 있고, 이 부분(107)의 확대 도면이 도 1(B)에 도시되어 있다.

광 산란체(108)를 형성함으로써, 광 산란체(108)로부터 대기(109) 중으로의 입사각이 임계각을 초과하는 것을 방지할 수 있으므로, 광이 전(全)반사하고 광 산란체 내에 갇히는 것을 방지할 수 있다. 따라서, EL 소자(106)로부터의 광의 취출 효율이 향상될 수 있다. 광 산란체는 투명 재료로 된 투명 막을 에칭하여 형성된다. 본 명세서에서, 투명 막은 가시광에 대하여 투명한 막이다.

도 1(B)에 도시된 부분(107)의 확대도는 기판(101)을 통과한 광이 광 산란체(108)을 통과한 후, 대기(109) 중으로 방출되는 상태를 나타낸다.

도 1(B)에 도시된 광 산란체(108a, 108b, 108c, 108d, 108e)는 각각 도트(dot) 형상으로 형성되어 있고, 이들을 본 명세서에서는 광 산란체(108)라 부른다.

도 1(C)는 광 산란체(108)가 형성되어 있는 면의 사시도이다.

본 발명에서, EL 소자(106)로부터 방사된 광은 기판(101)으로 들어간 다음, 광 산란체(108)로 들어간다.

또한, 광의 굴절은, 도 2에 도시된 바와 같이, 입사광의 각도(입사각)와 매질의 굴절률에 의해 결정된다. 또한, 이 관계는 아래의 수학식 1(스넬(Snell)의 법칙)에 따른다.

즉, 굴절률이 n₁인 매질 1(201)에서, θ₁의 각도로 입사한 광(입사광)이 굴절률이 n₂인 매질 2(202)에 입사할 때, 그 광은 아래의 수학식 1을 만족시키는 각도 θ₂의 광(굴절광)이 된다.

n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂

또한, 굴절광의 각도 θ₂가 90°일 때의 입사각 θ₁을 임계각이라 한다. 매질 2에 대한 입사각 θ₁이 임계각보다 크게 될 때, 광은 전반사한다. 즉, 광이 매질 1에 갇히게 된다.

또한, 에너지의 반사율(R)과 투과율(T) 사이에는 아래에 나타낸 수학식 2 및 3(프레넬(Fresnell)의 법칙)이 성립한다.

R = 1/2{sin²(θ₁-θ₂)/sin²(θ₁+θ₂)+tan²(θ₁-θ₂)/tan²(θ₁+θ₂)}

T = 1 - R

즉, 기판(101)의 굴절률이 광 산란체(108)의 굴절률과 다르면, 반사 성분이 생기기 때문에, 기판(101)의 굴절률이 광 산란체(108)의 굴절률과 같은 것이 좋다.

수학식 1∼3으로부터, 도 1에 도시된 바와 같이, 굴절률이 1.45∼1.60인 광 산란체(108)로부터 굴절률이 1인 대기(109) 중으로 광이 출사할 때, 즉, 굴절률이 큰 매질로부터 굴절률이 작은 매질로 광이 출사할 때에는, 반사율이 크게 된다. 입사각이 임계각보다 크게 되면, 광은 전반사한다. 즉, 광 산란체(108)의 형상은 입사각이 작게 되도록 하는 형상으로 하면 좋다.

상기로부터, 본 발명에서는, 광굴절층의 형상을 요철 형상으로 하여, 대기 중으로의 입사각이 작게 되도록 하고, 보다 많은 광이 산란되어 대기 중으로 용이하게 취출되도록 하였다.

본 발명에서는, 에칭에 의해 형성된 불규칙한 요철이 광 산란체(108)로 되기 때문에, 형상을 정밀하게 통일시킬 필요가 없고, 제조가 용이하다는 이점(利點)이 있다.

본 발명은 많은 자기 발광 장치에 사용될 수 있지만, 특히 광 이용 효율의 영향을 현저하게 받는 EL 재료를 사용한 EL 소자에서는, EL 소자의 소비전력이 감소될 수 있고, 그의 수명이 길게 될 수 있기 때문에, 본 발명은 매우 효과적이다.

이하, 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

[실시예 1]

본 실시예에서는, 화소 전극 측으로 광을 투과시키는 액티브 매트릭스형 자기 발광 장치에 본 발명을 사용한 예에 대하여 설명한다. 먼저, 도 3(A)에 도시된 바와 같이, 기판(301)의 후면 상에 투명 막을 형성한다. 투명 막을 형성하기 위한 투명 재료로서는, 폴리카보네이트, 아크릴 수지, 폴리이미드, 폴리아미드 또는 BCB(벤조시클로부텐)과 같은 유기 수지, 산화인듐, 산화주석, 또는 산화아연이 사용되고, 또는 상기 재료들을 조합시킨 화합물 막이 사용된다.

다음에, 이 투명 막을 에칭하여, 도 3(A)에 도시된 바와 같은 광 산란체(302)를 형성한다. 이때 형성되는 광 산란체(302)에 대하여 도 4(A)를 참조하여 설명한다. 도 4(A)는 사다리꼴로 형성된 광 산란체(302)를 나타낸다. 여기에 사용된 기호는 도 3(A)에서 사용된 것과 같기 때문에, 매번 대응시킬 수 있다.

도 4(A)는 도 3(A)의 상측을 아래로 한 구조를 나타내기 때문에, 기판의 후면에 형성된 광 산란체(302)가 기판 아래에 위치하고 있다. 기판(301)으로부터 보아 TFT 측에 있는 EL 소자로부터 방사된 광이 도 4(A)에 도시된 바와 같이 입사각 θ₁으로 광 산란체(302)에 입사하는 것으로 한다. 여기서, 기판(301)의 굴절률이 n₁이고, 광 산란체(302)의 굴절률이 n₂일 때, n₁ > n₂의 관계가 성립하면, 광은 θ₂의 각도로 광 산란체(302)에 입사한다.

한편, n₁ < n₂의 관계가 성립하면, 광은 θ₂'의 각도로 광 산란체(302)에 입사한다. 즉, θ₂ > θ₂'의 관계가 성립하고, 굴절률이 작은 매질로부터 굴절률이 큰 매질로 출사하는 광의 출사각은 작게 된다.

그러나, 여기서, 광이 광 산란체(302)로부터 대기 중으로 취출될 때, 광은 굴절률이 큰 매질로부터 굴절률이 작은 매질로 출사하는 것으로 되기 때문에, 그 출사각은 크게 되고, 반사율도 크게 되기 때문에, 출사가 어렵게 된다. 그래서, 도 4(A)에 도시된 바와 같이, 광 산란체(302a)와 절연체로 된 기판 사이의 각도 θ₃과 θ₄가 제한된다. 본 발명은 취출 효율이 가장 높은 기판에 수직인 방향으로 출사하는 광의 취출 효율이 떨어지지 않는 형상을 제공하고, 각도 θ₃ 및 θ₄가 60° 이상이 되도록 형성한다. 그러나, θ₃ 및 θ₄가 반드시 동일한 각도로 형성되지 않아도 좋다.

또한, 화상이 흐릿해지는 것을 방지하기 위해, 광 산란체(302a)의 피치는 기판과의 접촉부분의 길이(W1)가 화소 피치의 1/2 이하가 되도록 한다. 또한, 광의 취출을 보다 용이하게 하기 위해, 사다리꼴의 상변의 길이(W2)를 짧게 하면 할 수록 좋다. 또한, W2 = 0인 것이 가장 바람직하다.

또한, 광 산란체(302)의 각도 θ₃ 및 θ₄가 60° 이상이 되도록 광 산란체를 형성하기 위해, 투명 막의 두께(H)가 광 산란체(302)의 피치(W1)에 대하여 H ≥W1의 관계를 가지게 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서는, 금형 등을 사용하여 정밀한 형상을 형성하거나, 표면을 매끈하게 할 필요는 없고, 광이 출사하는 측의 기판의 후면에 미세한 요철을 형성하기만 하면 된다.

이상과 같이 하여, 기판(301)의 후면에 광 산란체(302)가 형성된다.

도 4(B)∼도 4(G)는 광 산란체(302)로서 형성될 수 있는 패턴을 나타낸다. 도 4(B)는 사각형의 광 산란체들이 간격을 두고 기판의 후면에 제공된 예를 나타내고, 도 4(C)는 광 산란체가 기판을 완전히 덮고, 광 산란체들 사이에 간격이 없는 예를 나타내고, 도 4(D)는 역 테이퍼 형상의 광 산란체가 기판의 후면에 형성된 예를 나타내고, 도 4(E)는 반구형 광 산란체가 기판의 후면에 형성된 예를 나타내고, 도 4(F)는 타원형 광 산란체가 형성된 예를 나타내고, 도 4(G)는 삼각형 단면의 광 산란체가 형성된 예를 나타낸다.

도 4(A)∼도 4(G)에 도시된 광 산란체들은, 그 광 산란체들 사이에 간격이 확보되거나 또는 광 산란체들이 서로 겹치도록 제공될 수도 있다.

기판(301)의 후면에 광 산란체(302)를 형성한 후, 절연막이 형성된 기판(301)의 표면에 공지의 방법으로 p채널형 TFT(303, 304)를 형성한다. 본 실시예에서는 플레이너형 TFT를 예로 들고 있지만, TFT 구조는 한정되지 않는다. 즉, 역스태거형 TFT가 사용될 수도 있다.

다음에, 각각의 p채널형 TFT(303, 304)에 전기적으로 접속되는 화소 전극(305, 306)을 형성한다. 화소 전극(305, 306)으로서는, 이들이 EL 소자의 양극으로서 기능하기 때문에, 일 함수가 큰 재료를 사용한다. 따라서, 본 실시예에서는, 가시광에 대하여 투명한 투명 재료(또는 투명 재료)로서, 산화물 도전막(산화인듐, 산화주석 또는 산화아연으로 된 막 또는 이들을 조합시킨 화합물 막)이 사용된다. 이 산화물 도전막에 갈륨이 첨가될 수도 있다.(도 3(B))

다음에, 화소 전극(305, 306)의 단부를 둘러싸도록 수지 막으로 뱅크(307, 308)를 형성하고, 그 위에 EL 층(309)을 형성한다. 본 실시예에서는, 뱅크(307, 308)를 아크릴 막으로 형성하고, EL 층(309)을 스핀 코팅법으로 형성한다. EL 층(309)의 재료로서는, 고분자계 유기 물질인 폴리플루오렌을 사용한다. 물론, 폴리플루오렌에 형광성 물질을 첨가하여, 색도 제어를 행할 수도 있다.(도 3(C))

다음에, 차광 재료를 사용하여 음극을 형성한다. 본 실시예에서는, 음극(311)으로서, 알루미늄과 리튬을 공(共)증착한 합금 막을 300 ㎚의 두께로 형성하고, 그 위에, 스퍼터링법에 의해 패시베이션 막(312)으로서 질화규소막을 형성한다. 이 위에, 탄소막, 구체적으로는, DLC(diamond-like carbon(다이아몬드와 닮은 탄소)) 막을 적층하는 것도 효과적이다.

이상과 같이 하여, 도 3(D)에 도시된 구조의 자기 발광 장치가 완성된다. 그후, EL 소자가 외기에 접하지 않도록, EL 소자를 수지로 봉입하거나, 또는 EL 소자를 기밀성 공간내에 봉입할 수도 있다.

[실시예 2]

본 실시예에서는, 화소 전극 측에서 광을 반사하는 액티브 매트릭스형 자기 발광 장치에 본 발명을 적용한 예에 대하여 설명한다. 먼저, 도 5(A)에 도시된 바와 같이, 표면에 절연막을 가진 기판(501)상에 공지의 방법으로 n채널형 TFT(502, 503)를 형성한다. 본 실시예에서는, 플레이너형 TFT를 예로 들고 있지만, TFT 구조는 한정되지 않는다. 즉, 역스태거형 TFT가 사용될 수도 있다.

이때, 각각의 n채널형 TFT(502, 503)에서, 드레인 배선이 화소 전극(504, 505)으로서 사용된다. 본 실시예의 경우, 화소 전극(504, 505)이 광을 반사할 필요가 있기 때문에, 반사성이 높은 금속막을 화소 전극(504, 505)에 사용한다. 동시에, 화소 전극이 EL 소자의 음극으로도 기능하므로, 일 함수가 작은 재료를 함유하는 금속막을 사용한다. 본 실시예에서는, 알루미늄과 리튬을 함유하는 합금막을 사용한다.(도 5(A))

다음에, 화소 전극(504, 505)의 단부를 둘러싸도록 수지 막으로 뱅크(506, 507)를 형성하고, 그 위에 EL 층(508)을 형성한다. 본 실시예에서는, 뱅크(506, 507)를 아크릴 막으로 형성하고, EL 층(508)을 증착법으로 형성한다. EL 층(508)의 재료로서는, Alq₃(트리스-8-퀴놀리놀라토 알루미늄 착체)를 사용한다. 물론, Alq₃에 형광성 물질을 첨가하여 색도 제어를 행할 수도 있다.(도 5(B))

다음에, 양극(510)으로서, 산화아연에 산화갈륨을 첨가한 산화물 도전막을 300 ㎚의 두께로 형성하고, 또한, 그 위에, 패시베이션 막(511)으로서 질화규소막을 스퍼터링법에 의해 형성한다. 그 위에 탄소막, 구체적으로는, DLC(Diamond-Like Carbon) 막을 적층하는 것도 효과적이다.(도 5(C))

다음에, 도 5(D)에 도시된 바와 같이, 유기 수지로 된 봉지(封止) 막을 형성한다. 이때, 봉지 막은 EL 소자가 외기와 접하지 않도록 형성된다.

또한, 봉지 막(512)상에 봉지 기판(513)이 제공된다. 이때, 봉지 기판(513)은 봉지를 형성할 뿐만 아니라 EL 소자가 외기와 접하지 않도록 제공된다.

다음에, 봉지 기판 상에 투명 막을 형성한다. 투명 막을 형성하기 위한 투명 재료로서는, 폴리카보네이트, 아크릴 수지, 폴리이미드, 폴리아미드 또는 BCB(벤조시클로부텐)과 같은 유기 수지, 산화인듐, 산화주석 또는 산화아연으로 된 막, 또는 이들을 조합시킨 화합물 막을 사용한다. 광 산란체(514)의 각 θ₃ 및 θ₄가 60° 이상이 되게 하기 위해, 투명 막의 두께(H)는 광 산란체의 피치(W1)에 대하여 H ≥ W1의 관계를 가지도록 하는 것이 바람직하다. 이 투명 막을 에칭하여, 도 5(E)에 도시된 바와 같은 광 산란체(514)를 형성한다.

본 실시예에서 나타낸 바와 같이, 유기 수지막으로 형성된 봉지 막을 항상 제공할 필요는 없고, EL 소자를 기밀 공간 내에 봉지할 수도 있다. 또한, 굴절률이 높은 매질로부터 굴절률이 낮은 매질로 광이 출사할 때는 광이 취출되기 어렵게 되기 때문에, 이 경우에는, 패시베이션 막(511)과 기밀 공간 사이의 계면, 즉, 패시베이션 막(511) 상에 광 산란체(514)를 제공하는 것이 좋다.

이렇게 하여 얻어진 자기 발광 장치에서는, 통상의 봉지 구조에 비하여 광이 출사하는 면에 광 산란체가 제공되어 있기 때문에, 종래의 자기 발광 장치에 비하여 높은 광 취출 효율이 얻어질 수 있다. 이것에 의해, EL 소자를 구동하기 위한 전압이 낮게 될 수 있기 때문에, EL 소자의 수명이 길어질 수 있다.

또한, 본 실시예의 구성은 실시예 1의 어느 구성과도 조합하여 실시될 수 있다.

[실시예 3]

실시예 1 및 실시예 2에서는, 플레이너형 TFT에 본 발명을 적용한 예들을 설명하였지만, 본 실시예에서는 역스태거형 TFT에 본 발명을 사용한 구조를 도 6(A) 및 도 6(B)에 나타낸다.

도 6(A)는 화소 전극 측으로 광을 투과하는 액티브 매트릭스형 자기 발광 장치의 구조를 나타내고, 도 6(B)는 화소 전극 측에서 광을 반사하는 액티브 매트릭스형 자기 발광 장치의 구조를 나타낸다.

도 6(A) 및 도 6(B)에서, 부호 601은 기판을 나타내고, 602는 도 6(A)에서 사용된 p채널형 TFT이고, 부호 603은 도 6(B)에서 사용된 n채널형 TFT이다. 어느 경우에도, 기판(601)상에 게이트 전극이 형성되어 있고, 이 게이트 전극 상에 게이트 절연막을 사이에 두고 소스 영역, 드레인 영역 및 채널 형성 영역이 형성되어 있다. 부호 604는 화소 전극을 나타내고, 605는 화소 전극을 분할하는 뱅크이다. 화소 전극(604)상에 EL 층(606)이 형성되고, EL 층(606)상에 음극(607) 및 패시베이션 막(608)이 형성된다.

도 6(A)는 화소 전극 측으로 광을 투과하는 구조를 나타내기 때문에, 기판(601)의 후면에 광 산란체(609)가 제공되어 있다. 도 6(B)는 화소 전극 측에서 광을 반사하는 구조를 나타내기 때문에, 패시베이션 막(608)상의 봉지 막(610) 및 봉지 기판(611)으로 된 봉지 구조 상에 광 산란체가 형성된다.

역스태거형 TFT 구조는 플레이너형 TFT보다 쉽게 제작될 수 있기 때문에, 마스크 수가 감소될 수 있다. 또한, 게이트 절연막 및 채널 형성 영역이 연속적으로 형성될 수 있기 때문에, 그들의 계면이 오염됨이 없이 형성될 수 있는 이점이 있다.

본 실시예의 구성은 실시예 1 및 2의 어느 구성과도 자유롭게 조합되어 실시될 수 있다.

[실시예 4]

본 실시예에서는, 기판을 통해 광을 방사(放射)하는 패시브 매트릭스형 자기 발광 장치에 본 발명을 적용한 예에 대하여 설명한다.

먼저, 기판(701)의 후면에 투명 막을 형성한다. 투명 막을 형성하기 위한 투명 재료로서는, 폴리카보네이트, 아크릴 수지, 폴리이미드, 폴리아미드 또는 BCB(벤조시클로부텐)과 같은 유기 수지, 산화인듐, 산화주석 또는 산화아연으로 된 막, 또는 이들을 조합시킨 화합물 막을 사용한다. 광 산란체(702)의 θ₃ 및 θ₄의 각도가 60° 이상이 되도록 광 산란체를 형성하기 위해, 투명 막의 두께(H)는 광 산란체의 피치(W1)에 대하여 H ≥ W1의 관계를 가지도록 하는 것이 바람직하다.

이 투명 막을 에칭함으로써, 도 7(A)에 도시된 바와 같은 사다리꼴 형상의 광 산란체(702)를 형성한다. 에칭 시에는, 투명 막이 과도하게 에칭되어 기판(701)이 표면에서 노출되지 않도록 하는 것이 필요하다. 이것은, 기판이 표면에서 노출되면, 광 산란체(702)에 의한 광의 굴절이 충분하게 되지 않을 수 있기 때문이다.

다음에, 도 7(A)에 도시된 기판(701)을 위아래로 뒤집어, 기판(701)의 표면을 상측으로 한다. 이 기판(701)의 표면에 절연막을 형성한 후, 이 절연막 상에 양극(703)을 형성한다. 본 실시예에서는, 양극(703)으로서, 산화인듐과 산화주석의 화합물로 된 산화물 도전막을 사용한다.(도 7(B))

이 양극(703)은 지면(紙面)에 평행한 방향으로 밴드 형상으로 형성되고, 지면에 수직인 방향으로 스트라이프 형상으로 배치된다. 이 구조는 공지의 패시브 매트릭스형 자기 발광 장치와 동일하다.

다음에, 양극(703)에 직교하도록 격벽(704)을 형성한다. 이 격벽(704)은 음극이 되는 금속막을 분리시키기 위해 제공된다. 본 실시예에서는, 2층 수지막을 사용하고, T자 형태가 되도록 가공한다. 이와 같은 구조는, 하층의 에칭율이 상층의 에칭율보다 빠른 조건 하에서 에칭을 행함으로써 얻어질 수 있다.

다음에, EL 층(705)을 형성한다. 본 실시예에서는, EL 층(705)을 증착법으로 형성한다. EL 층(804)의 재료로서는, 저분자계 유기 재료인 Alq₃(트리스-8-퀴놀리놀라토 알루미늄 착체)를 사용한다. 물론, Alq₃에 형광성 물질을 첨가하여 색도 제어를 행할 수도 있다.

다음에, 음극(707)으로서, 알루미늄과 리튬을 공증착한 합금막을 300 ㎚의 두께로 형성한다. 이때, 음극(707)은 격벽(704)을 따라 분리되고, 지면에 수직인 방향으로 밴드 형상으로 형성되고, 스트라이프 형상으로 배치된다. 그리고, 그 위에, 패시베이션 막(708)으로서, 수지막을 잉크젯법 또는 인쇄법으로 형성한다. 그 위에, 탄소막, 구체적으로는, DLC(Diamond-Like Carbon)막을 적층하는 것도 효과적이다.

이상과 같이 하여, 도 7(C)에 도시된 구조의 자기 발광 장치가 완성된다. 그후, EL 소자가 외기에 접하지 않도록 EL 소자를 수지로 봉입(封入)할 수도 있다.

이렇게 하여 얻어진 자기 발광 장치에서는, 통상의 봉지 구조에 비하여 광의 출사면에 광 산란체가 제공되어 있기 때문에, 종래의 자기 발광 장치에 비하여 높은 광 취출 효과가 얻어질 수 있다. 따라서, EL 소자를 구동하기 위한 전압이 통상의 전압보다 낮게 될 수 있기 때문에, EL 소자의 수명이 길어질 수 있다.

본 실시예의 구성은 실시예 1∼3의 어느 구성과도 자유롭게 조합하여 실시될 수 있다.

[실시예 5]

본 실시예에서는, 기판의 상방으로 광을 방사하는 패시브 매트릭스형 자기 발광 장치에 본 발명을 적용한 예에 대하여 설명한다. 먼저, 절연막이 형성되어 있는 기판(801)상에 음극(802)을 형성한다. 본 실시예에서는, 음극(802)으로서, 알루미늄막 상에 MgAg 막(마그네슘과 은을 공증착하여 얻어진 금속막)을 적층한 구조의 전극이 사용된다.(도 8(A))

이 음극(802)은 지면(紙面)에 평행한 방향으로 밴드 형상으로 형성되고, 지면에 수직인 방향으로 스트라이프 형상으로 배치된다.

다음에, 음극(802)에 직교하도록 격벽(803)을 형성한다. 이 격벽(803)은 양극이 되는 산화물 도전막을 분할하기 위해 제공된다. 본 실시예에서는, 2층 수지막을 사용하고, T자 형상이 되도록 가공한다. 이와 같은 구조는 하층의 에칭율이 상층의 에칭율보다 빠른 조건 하에서 에칭을 행함으로써 얻어질 수 있다.

다음에, EL 층(804)을 형성한다. 본 실시예에서는, EL 층(804)을 증착법으로 형성한다. EL 층(804)의 재료로서는, 저분자계 재료인 Alq₃(알루미늄 퀴놀리놀라토 착체)를 사용한다. 물론, Alq₃에 형광성 물질을 첨가하여 색도 제어를 행할 수도 있다.

다음에, 양극(806)으로서, 산화인듐과 산화아연의 화합물로 된 산화물 도전막을 300 ㎚의 두께로 형성한다. 이때, 양극(806)은 격벽(803)을 따라 분리되고, 지면에 평행한 방향으로 밴드 형상으로 형성되고, 지면에 수직인 방향으로 스트라이프 형상으로 배치된다. 또한, 그 위에, 패시베이션 막(807)으로서 수지막을 잉크젯법 또는 프린팅법으로 형성한다. 그 위에, 탄소막, 구체적으로는, DLC(Diamond-Like Carbon)막을 적층하는 것도 효과적이다.

이상과 같이 하여, 도 8(B)에 도시된 구조를 형성한 후, EL 소자가 외기와 접하지 않도록 EL 소자를 수지로 봉입하여 봉지 막(808)을 형성한다. 또한, 봉지 막(808)상에 봉지 기판(809)을 제공한다.

다음에, 봉지 기판(809)상에 투명 막을 형성한다. 이 투명 막을 형성하기 위한 재료로서는, 폴리카보네이트, 아크릴 수지, 폴리이미드, 폴리아미드 또는 BCB(벤조시클로부텐)과 같은 유기 수지, 산화인듐, 산화주석 또는 산화아연으로 된 막, 또는 이들을 조합시킨 화합물 막을 사용한다. 광 산란체(810)의 θ₃ 및 θ₄의 각도가 60° 이상이 되도록 광 산란체를 형성하기 위해, 투명 막의 두께(H)는 광 산란체의 피치(W1)에 대하여 H ≥ W1의 관계를 가지게 하는 것이 바람직하다. 이 투명 막을 에칭함으로써, 도 8(C)에 도시된 바와 같은 광 산란체(810)가 형성된다.

상기한 바와 같이, 광이 출사하는 면에 미세한 구조의 광 산란체(810)를 형성함으로써, EL 소자로부터 발생한 광을 더욱 효과적으로 취출하는 것이 가능하게 된다.

본 실시예에서 나타낸 바와 같은 유기 수지막으로 형성된 봉지 막을 항상 제공할 필요는 없고, EL 소자를 기밀 공간 내에 봉입할 수도 있다. 또한, 굴절률이 높은 매질로부터 굴절률이 낮은 매질로 광을 출사할 때는 광이 취출되기 어렵게 되기 때문에, 이 경우에는, 패시베이션 막(807)과 기밀 공간 사이의 계면, 즉, 패시베이션 막(807)상에 광 산란체를 제공하고, 기밀 공간 위에 봉지 기판(809)을 제공한다.

이렇게 하여 얻어진 자기 발광 장치에서는, 통상의 봉지 구조에 비하여 광이 출사하는 면에 광 산란체가 제공되어 있기 때문에, 종래의 자기 발광 장치에 비하여 높은 광 취출 효율이 얻어질 수 있다. 따라서, EL 소자를 구동하기 위한 전압이 낮게 될 수 있기 때문에, EL 소자의 수명이 길어질 수 있다.

본 실시예의 구성은 실시예 1∼4의 어느 구성과도 자유롭게 조합하여 실시될 수 있다.

[실시예 6]

다음에, 본 발명을 정면 광(front light)에 사용한 예에 대하여 설명한다. 도 9(A)∼도 9(C)는 정면 광의 구성을 나타내는 도면이다. 도 9(A) 및 도 9(B)는 정면 광의 단면도를 나타내고, 도 9(C)는 도광판(導光板)(901)의 후면의 사시도이다.

도 9(A)에 도시된 바와 같이, 도광판(901)의 측면(901a)에 광원(902)이 배치되고, 광원(902)의 뒤쪽에 반사기(903)가 제공되어 있다. 그리고, 도광판(901)의 하면에 접하도록 광 산란체(904)가 제공되어 있다.

도광판(901)은, 4개의 면 중에서 짧은 쪽 면이 긴 쪽 면보다 매우 짧은, 투명 재료로 된 평판이다. 도광판(901)의 재료는 가시광에 대하여 80%, 바람직하게는, 85% 이상의 투과율(전체 광투과율)을 가지고, 굴절률이 2^1/2 보다 클 수록, 도광판(901)에 90°의 입사각으로 입사하는 광이 측면(901a)에서 굴절될 수 있고, 도광판(901)의 내부로 안내될 수 있다. 본 실시예에서는, 1.4∼1.7의 범위 내의 굴절률을 갖는 재료가 사용된다.

그러한 투명 재료로서는, 석영, 유리 또는 플라스틱과 같은 재료가 사용될 수 있다. 플라스틱으로서는, 메타크릴레이트 수지, 폴리카보네이트, 폴리아크릴레이트, AS 수지(아크릴로니트릴, 스티렌 중합체) 또는 MS 수지(메틸 메타크릴레이트, 스티렌 중합체)와 같은 재료를 단체(單體) 또는 혼합물로서 사용할 수 있다.

광원(902)으로서는, 냉 음극관 또는 LED가 사용되고, 도광판(901)의 측면(901a)을 따라 배치된다. 2개의 광원이 측면(902b)을 따라 제공될 수도 있다.

다음에, 도광판(901)상에 투명 막을 형성한 후 에칭에 의해 광 산란체(904)를 형성한다. 이 투명 막을 형성하기 위한 재료로서는, 폴리카보네이트, 아크릴 수지, 폴리이미드, 폴리아미드 또는 BCB(벤조시클로부텐)과 같은 유기 수지, 산화인듐, 산화주석 또는 산화아연으로 된 막, 또는 이들을 조합시킨 화합물 막을 사용한다. 투명 막의 두께(H)는 광 산란체의 피치(W1)에 대하여 H ≥ W1의 관계를 가지도록 하는 것이 바람직하다.

이상과 같이 하여 형성된 정면 광을 액정 패널(LCD)(905)과 사용자 사이에 제공하면, 높은 광 취출 효율을 가지는 액정 디스플레이가 얻어질 수 있다.

본 실시예에서는, 광 산란체의 측면에서 광을 반사시킨 후에 액정 패널을 조사(照射)하도록 하고 있기 때문에, 액정 패널에의 입사각을 작게 할 수 있다. 그 결과, 액정 패널의 화소 전극을 수직으로 조명하는 광의 성분이 크게 되기 때문에, 광이 효과적으로 사용될 수 있다.

도 9(C)는 광 산란체(904)를 x-x' 방향으로 절단했을 때 얻어지는 사다리꼴 형상의 단면도를 나타낸다. 사다리꼴 형상의 광 산란체(904)의 예각을 θ₅ 및 θ₆이라 할 때, 이들 각도는 큰 것이 바람직하다. θ₅ 및 θ₆이 크게 하면, 출사하는 광을 정면 광으로부터 액정 패널 방향으로 용이하게 수집할 수 있다.

각도 θ₅ 및 θ₆을 동일 각도로 할 필요는 없고, 서로 다르게 할 수도 있다.

한편, 본 실시예에서는, 도광판(901)상에 투명 막을 새로이 형성하고, 이 새로이 형성된 투명 막을 에칭하여 광 산란체(904)를 형성하였지만, 도광판(901)의 표면(액정 패널 쪽)을 직접 에칭함으로써, 도 11(A)에 도시된 바와 같은 구조를 형성할 수도 있다.

[실시예 7]

다음에, 본 발명을 후면 광(back light)에 사용한 예에 대하여 설명한다. 도 10(A)∼도 10(C)는 후면 광의 구성을 나타내는 도면이다. 도 10(A)는 후면 광의 단면도를 나타내고, 도 10(B)는 후면 광의 사시도이다.

도 10(A)에 도시된 바와 같이, 도광판(1001)의 측면(1001a)에 광원(1002)이 배치되고, 광원(1002)의 뒤쪽에 반사기(1003)가 제공되어 있다. 그리고, 도광판(1001)의 상면에 접하도록 광 산란체(1004)가 제공되어 있다.

그리하여, 광원(1002)로부터 방사된 광이 도광판(1001)으로부터 광 산란체(1004)를 통과한 후, 액정 패널(LCD)(1005)을 조사(照射)한다.

정면 광의 경우와 마찬가지로, 광원(1002)으로서는, 냉 음극관 또는 LED가 사용되고, 도광판(1001)의 측면(1001a)을 따라 배치된다. 측면(1002b)을 따라 서로 반대측에 있도록 2개의 광원이 제공될 수도 있다.

또한, 본 실시예에서는, 도광판(1001)상에 투명 막을 새로이 형성한 후, 이 투명 막을 에칭하여 광 산란체(1004)를 형성한다. 그러나, 도광판(1001) 자체를 직접 에칭함으로써, 도 11(B)에 도시된 바와 같은 구조를 형성할 수도 있다.

[실시예 8]

본 실시예에서는, 본 발명의 자기 발광 장치가 디지털 구동 방식으로 동작시키는 경우, 어느 전류-전압 특성을 가지는 영역에서 전류 제어용 TFT를 구동시키는가에 대하여 설명한다.

EL 소자에서, 인가되는 전압이 약간이라도 변화하면, EL 소자를 통해 흐르는 전류가 지수 함수적으로 크게 변화한다. 다른 관점에서 보면, EL 소자를 통해 흐르는 전류의 크기가 변화하여도, EL 소자에 인가되는 전압의 값은 그 다지 변화하지 않는다. EL 소자의 휘도는 EL 소자를 통해 흐르는 전류에 거의 정비례하여 높게 된다. 따라서, EL 소자에 인가되는 전압의 크기(전압값)를 제어하기 보다는 EL 소자를 통해 흐르는 전류의 크기(전류값)를 제어함으로써 EL 소자의 휘도를 제어하는 경우, TFT 특성에 미치는 영향이 낮고, EL 소자의 휘도 제어가 용이하다.

도 12(A) 및 도 12(B)를 참조한다. 도 12(A)는 도 3에 도시된 본 발명의 EL 디스플레이의 화소 내의 전류 제어용 TFT(108) 및 EL 소자(110)의 구성 부분만을 나타낸다. 도 12(B)는 도 12(A)에 도시된 전류 제어용 TFT(108) 및 EL 소자(110)의 전류-전압 특성을 나타낸다. 도 12(B)에 도시된 전류 제어용 TFT(108)의 전류-전압 특성의 그래프는 소스 영역과 드레인 영역 사이의 전압인 V_DS에 대한 전류 제어용 TFT(108)의 드레인을 통해 흐르는 전류의 크기를 나타내고, 도 12(B)는 전류 제어용 TFT(108)의 소스 영역과 게이트 전극 사이의 전압인 V_GS의 값이 서로 다른 다수의 그래프를 나타낸다.

도 12(A)에 도시된 바와 같이, EL 소자(110)의 화소 전극과 대향 전극(111) 사이에 인가되는 전압을 V_EL이라 하고, 전원 공급선에 접속된 단자(2601)와 EL 소자(110)의 대향 전극(111) 사이에 인가되는 전압을 V_T라 한다. V_T의 값은 전원 공급선의 전위에 의해 고정된다. 또한, 전류 제어용 TFT(108)의 소스 영역과 드레인 영역 사이의 전압을 V_DS라 하고, 전류 제어용 TFT(108)의 게이트 전극에 접속된 배선(2602)과 소스 영역 사이의 전압, 즉, 전류 제어용 TFT(108)의 게이트 전극과 소스 영역 사이의 전압을 V_GS라 한다.

전류 제어용 TFT(108)는 n채널형 TFT와 p채널형 TFT 중 어느 것이라도 될 수 있다.

전류 제어용 TFT(108)와 EL 소자(110)는 서로 직렬로 접속되어 있다. 그리하여, 양 소자(전류 제어용 TFT(108)와 EL 소자(110))를 통해 흐르는 전류의 값은 동일하다. 따라서, 도 12(A)에 도시된 전류 제어용 TFT(108)와 EL 소자(110)는 양 소자의 전류-전압 특성을 나타내는 그래프의 교차점(동작점)에서 구동된다. 도 12(B)에서, V_EL은 대향 전극(111)의 전위와 동작점에서의 전위 사이의 전압이 된다. V_DS는 전류 제어용 TFT(108)의 단자(2601)에서의 전위와 동작점에서의 전위 사이의 전압이 된다. 즉, V_T는 V_EL과 V_DS의 합과 같다.

여기서, V_GS를 변화시킨 경우를 고려한다. 도 12(B)로부터 알 수 있는 바와 같이, 전류 제어용 TFT(108)의 │V_GS- V_TH│이 커짐에 따라, 바꿔 말하면, │V_GS│이 커짐에 따라, 전류 제어용 TFT(108)를 통해 흐르는 전류의 값이 커진다. 또한, V_TH는 전류 제어용 TFT(108)의 스레시홀드 전압이다. 따라서, 도 12(B)로부터 알 수 있는 바와 같이, │V_GS│가 커지면, 동작점에서 EL 소자(110)를 통해 흐르는 전류의 값도 당연히 커지게 된다. EL 소자(110)의 휘도는 EL 소자(110)를 통해 흐르는 전류의 값에 비례하여 높아진다.

│V_GS│가 커져, EL 소자(110)를 통해 흐르는 전류의 값이 커지면, 그 전류 값에 따라 V_EL의 값도 커진다. V_T의 크기는 전원 공급선의 전위에 의해 결정되기 때문에, V_EL이 커지면, V_DS는 그 만큼 작아진다.

도 12(B)에 도시된 바와 같이, 전류 제어용 TFT의 전류-전압 특성은 V_GS의 값과 V_DS의 값에 따라 2개의 영역으로 나누어진다. │V_GS - V_TH│ < │V_DS│인 영역이 포화 영역이고, │V_GS - V_TH│ > │V_DS│인 영역은 선형 영역이다.

포화 영역에서는, 아래의 수학식 4가 성립한다. I_DS는 전류 제어용 TFT(108)의 채널 형성 영역을 통해 흐르는 전류의 값이다. 한편, β = μC₀W/L이고, 여기서, μ는 전류 제어용 TFT(108)의 이동도이고, C₀은 단위 면적 당 게이트 용량이고, W/L은 채널 형성 영역의 채널 폭(W) 대 채널 길이(L)의 비이다.

I_DS = β(V_GS- V_TH)²/2

선형 영역에서는, 아래의 수학식 5가 성립한다.

I_DS = β{(V_GS- V_TH)V_DS- V_DS ²/2}

수학식 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 포화 영역에서는, 전류값이 V_DS에 의해 거의 변화하지 않고, V_GS에 의해서만 결정된다.

한편, 수학식 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 선형 영역에서는, 전류값이 V_DS와 V_GS에 의해 결정된다. │V_GS│가 커지면, 전류 제어용 TFT는 선형 영역에서 동작하게 된다. 그 다음, V_EL도 서서히 커진다. 그리하여, V_EL의 증가 만큼 V_DS가 작아진다. 선형 영역에서, V_DS가 작아지면, 전류량도 작아진다. 따라서, │V_GS│가 커지더라도, 전류값은 증가하기 어렵게 된다. │V_GS│ = ∞일 때, 전류값 = I_MAX이다. 즉, │V_GS│가 커지더라도, I_MAX보다 큰 전류는 흐르지 않는다. 여기서, I_MAX는 V_EL= V_T일 때 EL 소자(110)을 통해 흐르는 전류의 값이다.

이와 같이, │V_GS│의 크기를 제어함으로써, 동작점을 포화 영역 또는 선형 영역에 위치시킬 수 있다.

이상적으로는 모든 전류 제어용 TFT의 특성이 서로 같은 것이 바람직하지만, 실제로는, 개개의 전류 제어용 TFT에서 스레시홀드값(V_TH)과 이동도(μ)가 다른 경우가 많다. 개개의 전류 제어용 TFT의 스레시홀드값(V_TH)과 이동도(μ)가 서로 다르면, 수학식 4 및 5로부터 알 수 있는 바와 같이, V_GS의 값이 같더라도, 전류 제어용 TFT(108)의 채널 형성 영역을 통해 흐르는 전류의 값이 다르게 된다.

도 13은 스레시홀드 값(V_TH)과 이동도(μ)가 벗어나는 경우의 전류 제어용 TFT의 전류-전압 특성을 나타낸다. 부호 2701의 실선은 이상적인 전류-전압 특성의 그래프이고, 부호 2702, 2703의 실선은 각각 스레시홀드값(V_TH)과 이동도(μ)가 이상적인 값과 다르게 된 경우의 전류 제어용 TFT의 전류-전압 특성을 나타낸다. 전류-전압 특성의 그래프(2702, 2703)는 포화 영역에서는 이상적인 특성을 갖는 전류-전압 특성의 그래프(2701)로부터 동일 전류값 ΔI₁ 만큼 벗어나고, 전류-전압 특성 그래프(2702)의 동작점(2705)은 포화 영역에 있고, 전류-전압 특성 그래프(2703)의 동작점(2706)은 선형 영역에 있는 것으로 한다. 이 경우, 이상적인 특성을 갖는 전류-전압 특성의 그래프(2701)의 동작점(2704)에서의 전류값과 동작점(2705) 및 동작점(2706)에서의 전류값 사이의 편차를 각각 ΔI₂와 ΔI₃라 할 때, 포화 영역에서의 동작점(2705)보다 선형 영역에서의 동작점(2706)이 작다.

따라서, 본 발명에서 설명한 디지털 방식의 구동방법이 사용되는 경우, 동작점이 선형 영역에 존재하도록 전류 제어용 TFT와 EL 소자를 구동시킴으로써, 전류 제어용 TFT의 특성 편차로 인한 EL 소자의 휘도 불균일을 억제한 계조 표시를 행하는 것이 가능하다.

종래의 아날로그 구동의 경우에는, 전류값이 │V_GS│에 의해서만 제어될 수 있는 포화 영역에 동작점이 존재하도록 전류 제어용 TFT와 EL 소자를 구동시키는 것이 바람직하다.

상기 동작 분석의 요약으로서, 도 14는 전류 제어용 TFT의 게이트 전압 │V_GS│에 대한 전류값의 그래프를 나타낸다. │V_GS│가 크고, 전류 제어용 TFT의 스레시홀드 전압의 절대값 │V_TH│보다 크게 되면, 전류 제어용 TFT가 도통 상태로 되고, 전류가 흐르기 시작한다. 본 명세서에서는, 이때의 │V_GS│를 점등 개시 전압이라 부른다. │V_GS│가 더 크게 되면, │V_GS│는 │V_GS - V_TH│ = │V_DS│를 만족시키는 값(여기서는, 임시로 A라 함)이 되고, 포화 영역이 선형 영역으로 된다. 또한, │V_GS│가 크게 되면, 전류값이 크게 되고, 전류값이 포화된다. 이때, │V_GS│ = ∞이다.

도 14로부터 알 수 있는 바와 같이, │V_GS│≤│V_TH│인 영역에서는, 전류가 거의 흐르지 않는다. │V_TH│≤│V_GS│≤A인 영역이 포화 영역이고, 전류값은 │V_GS│ 만큼 변화한다. A ≤ │V_GS│인 영역이 선형 영역이고, EL 소자를 통해 흐르는 전류의 값은 │V_GS│및 │V_DS│만큼 변한다.

본 발명의 자기 발광 장치를 디지털 구동으로 동작시키는 경우에는, │V_GS│≤│V_TH│인 영역과 A ≤ │V_GS│인 영역을 사용하는 것이 바람직하다. 본 실시예는 실시예 1∼3에서 설명된 자기 발광 장치와 자유롭게 조합될 수 있다.

[실시예 9]

본 발명의 자기 발광 장치의 경우, 삼중항 여기자로부터의 인광을 발광에 이용할 수 있는 EL 재료를 사용함으로써 외부 발광 양자 효율을 비약적으로 향상시킬 수 있다. 그 결과, EL 소자의 소비전력이 감소될 수 있고, EL 소자의 수명이 길게 될 수 있고, EL 소자가 경량화될 수 있다.

여기서, 삼중항 여기자를 이용하여 외부 발광 양자 효율을 향상시킨 보고를 나타낸다.
(T. Tsutsui, C. Adachi, S. Saito, Photochemical processes in Organized Molecular Systems, ed. K. Honda,(Elsevier Sci. Pub., Tokyo, 1991) p. 437)

삭제

상기 논문에 보고된 EL 재료(쿠마린 안료)의 분자식은 아래의 화학식 1로 나타내어진다.

(M.A. Baldo, D.F.O Brien, Y. You, A. Shoustikov, S. Sibley, M.E. Thompson, S.R. Forrest, Nature 395(1998) p.151)

상기 논문에 보고된 EL 재료(Pt 착체)의 분자식은 아래의 화학식 2로 나타내어진다.

(M.A. Baldo, S. Lamansky, P.E. Burrows, M.E. Thompson, S.R. Forrest, Appl. Phys. Lett., 75(1999)p.4)

(T. Tsutsui, M.J. Yang, M. Yahiro, K. Nakamura, T. Watanabe, T. Tsuji, Y. Fukuda, T. Wakimoto, S. Mayaguchi, Jpn, Appl. Phys., 38(12B)(1999)L1502)

상기 논문에 보고된 EL 재료(Ir 착체)의 분자식은 아래의 화학식 3으로 나타내어진다.

상기한 바와 같이, 삼중항 여기자로부터의 인광 발광을 이용할 수 있으면, 원리적으로는 일중항 여기자로부터의 형광 발광을 이용하는 경우보다 3∼4배 높은 외부 발광 양자 효율을 실현할 수 있다. 실시예 1∼5에 나타낸 자기 발광 장치에서, 본 실시예에 따른 구성이 본 발명의 어느 구성과도 자유롭게 조합하여 실시될 수 있다.

[실시예 10]

본 발명을 실시하여 제작된 자기 발광 장치는 자기 발광형이므로, 액정 표시장치에 비하여 우수한 시인성(視認性)을 가지고, 시야각이 넓다. 따라서, 자기 발광 장치는 각종 전자장치의 표시부에 적용될 수 있다. 예를 들어, 대화면에서 TV 프로그램 등을 감상하기 위해, 대각선 크기가 30인치 이상(전형적으로는 40인치 이상)인 EL 디스플레이(이 경우는 자기 발광 장치가 탑재된 디스플레이)의 표시부에 본 발명에 따른 자기 발광 장치를 사용할 수 있다.

EL 디스플레이에는, 퍼스널 컴퓨터용 디스플레이, TV 방송 프로그램 수신용 디스플레이, 및 광고 표시용 디스플레이와 같은 모든 정보 표시용 디스플레이가 포함된다. 또한, 본 발명에 따른 자기 발광 장치는 다른 각종 전자장치의 표시부로서 사용될 수 잇다.

본 발명의 다른 전기 기기로서는, 비디오 카메라, 디지털 카메라, 고글형 디스플레이(헤드 장착형 디스플레이), 자동차 내비게이션 시스템, 음향 재생 장치(자동차 오디오 스테레오, 오디오 셋트 등), 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 게임 기기, 휴대형 정보 단말기(모바일 컴퓨터, 휴대 전화기, 휴대형 게임기, 전자 책 등), 및 기록 매체를 구비한 화상 재생 장치(구체적으로는, DVD(digital versatile disk)와 같은 기록 매체에서 화상을 재생하고 그 화상을 표시하는 표시부를 구비한 장치)가 있다. 특히, 비스듬한 방향에서 보는 일이 많은 휴대형 정보 단말기는 넓은 시야각을 가질 필요가 있기 때문에, 자기 발광 장치를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 이들 전자장치는 소비전력을 줄이기 위해 주위 밝기에 따라 휘도를 제어할 수 있는 광 센서를 구비할 수도 있다. 주위 밝기에 대한 자기 발광 장치의 휘도의 콘트라스트는 100∼150으로 하는 것이 바람직하다. 그러한 각종 전자장치의 구체 예를 도 15 및 도 16에 나타낸다.

도 15(A)는 케이싱(2001), 지지대(2002) 및 표시부(2003)을 포함하는 EL 디스플레이를 나타낸다. 본 발명은 표시부(2003)로서 사용될 수 있다. 이러한 EL 디스플레이는 자기 발광형이므로 백라이트가 필요하지 않다. 따라서, 표시부는 액정 디스플레이보다 얇게 될 수 있다.

도 15(B)는 본체(2101), 표시부(2102), 음성 입력부(2103), 조작 스위치(2104), 배터리(2105), 및 수상(受像)부(2106)를 포함하는 비디오 카메라를 나타낸다. 본 발명의 자기 발광 장치는 표시부(2012)로서 사용될 수 있다.

도 15(C)는 본체(2201), 신호 케이블(2202), 헤드 장착 밴드(2203), 표시부 a(2204), 광학계(2205), 표시부 b(2206) 등을 포함하는 헤드 장착형 EL 디스플레이의 일부(오른쪽 절반부)를 나타낸다. 본 발명의 전자장치 및 구동방법이 표시부 a(2204) 또는 표시부 b(2206)에 적용될 수 있다.

도 15(D)는 본체(2301), 기록 매체(DVD 등)(2302), 조작 스위치(2303), 표시부 a(2304) 및 표시부 b(2305)를 포함하는, 기록 매체를 구비한 화상 재생 장치(구체적으로는, DVD 재생장치)를 나타낸다. 표시부 a(2304)는 주로 화상 정보를 표시하는데 사용되고, 표시부 b(2305)는 주로 문자 정보를 표시하는데 사용된다. 본 발명의 자기 발광 장치는 표시부 a(2304) 및 표시부 b(2305)로서 사용될 수 있다. 기록 매체를 구비한 화상 재생 장치는 게임기와 같은 장치를 포함한다.

도 15(E)는 본체(2401), 카메라부(2401), 수상부(2403), 조작 스위치(2404) 및 표시부(2405)를 포함하는 휴대형(모바일) 컴퓨터를 나타낸다. 본 발명의 자기 발광 장치는 표시부(2405)로서 사용될 수 있다.

도 15(F)는 본체(2501), 케이싱(2502), 표시부(2503) 및 키보드(2504)를 포함하는 퍼스널 컴퓨터를 나타낸다. 본 발명의 자기 발광 장치는 표시부(2503)에 적용될 수 있다.

장래에 유기 EL 재료의 발광 휘도가 증가하면, 출력된 화상 정보를 함유하는 광을 렌즈 등으로 확대 투영함으로써 프론트형 또는 리어형 프로젝터에 본 발명을 사용하는 것이 가능하게 될 것이다.

또한, 상기 전자장치들은 인터넷 및 CATV(케이블 TV)와 같은 전자 통신 회선을 통해 전송되는 정보를 표시하는 일이 많게 되고, 특히 동화상을 표시하는 기회가 증가하고 있다. EL 재료가 높은 응답속도를 나타낼 수 있기 때문에 자기 발광 장치는 동화상을 표시하는데 적합하다. 그러나, 화소들 사이의 윤곽이 불명확하면, 동화상 전체가 명확하게 표시될 수 없다. 본 발명에 따른 자기 발광 장치는 화소들 사이의 윤곽을 명확하게 할 수 있기 때문에, 본 발명의 자기 발광 장치를 전자장치의 표시부에 적용하는 것이 매우 유리하다.

또한, 자기 발광 장치는 발광 부분에서 전력을 소비하기 때문에, 발광 부분이 가능한 한 작게 되도록 정보를 표시하는 것이 바람직하다. 따라서, 휴대형 정보 단말기, 특히, 휴대 전화기 또는 음향 재생 장치와 같은, 주로 문자 정보를 위한 표시부에 자기 발광 장치를 사용하는 경우, 비발광 부분을 배경으로 하여 발광 부분에 의해 문자 정보를 표시하도록 발광 장치를 구동하는 것이 바람직하다.

도 16(A)는 본체(2601), 음성 출력부(2602), 음성 입력부(2603), 표시부(2604), 조작 스위치(2605) 및 안테나(2606)를 포함하는 휴대 전화기를 나타낸다. 본 발명의 자기 발광 장치는 표시부(2604)로서 사용될 수 있다. 흑색 배경에 백색 문자를 표시함으로써, 표시부(2604)가 휴대 전화기의 소비전력을 억제할 수 있다.

도 16(B)는 본체(2701), 표시부(2702) 및 조작 스위치(2703, 2704)를 포함하는 음향 재생 장치, 구체적으로는 자동차 장착형 오디오 장치를 나타낸다. 본 발명의 자기 발광 장치는 표시부(2702)로서 사용될 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 자동차 장착형 오디오 스테레오를 나타내지만, 고정형 오디오 재생 장치도 사용될 수 있다. 흑색 배경에 백색 문자를 표시함으로써, 표시부(2704)가 소비전력을 억제할 수 있다. 휴대형 음향 재생 장치에 효과적이다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 적용 범위는 매우 넓고, 각종 분야의 전자장치에 사용될 수 있다. 또한, 본 실시예의 전자장치는 실시예 1∼8의 구성을 자유롭게 조합한 자기 발광 장치를 사용함으로써 얻어질 수 있다.

본 발명을 실시하여 절연체 상에 광 산란체를 제공함으로써, 발광 소자, 특히 EL 소자로부터의 광 취출 효율이 향상될 수 있다. 또한, 투명 막을 에칭하여 광 산란체를 형성함으로써, 피치의 미세 가공이 가능하게 된다. 미세한 피치의 광 산란체를 상기한 방식으로 형성함으로써, 발광 효율이 높은 자기 발광 장치가 제공될 수 있다

Claims

발광 소자;

광 산란체; 및

상기 발광 소자와 상기 광 산란체 사이에 끼어진 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
기판 상에 형성된 제1 전극;

상기 제1 전극 상에 형성된 EL 층;

상기 EL 층 상에 형성된 제2 전극; 및

상기 기판을 사이에 두고 상기 제1 전극의 반대측에 형성된 광 산란체를 포함하고;

상기 제1 전극이 박막트랜지스터에 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
기판 상에 형성된 제1 전극;

상기 제1 전극 상에 형성된 EL 층;

상기 EL 층 상에 형성된 제2 전극; 및

상기 기판을 사이에 두고 상기 제1 전극의 반대측에 형성된 광 산란체를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
기판 상에 형성된 제1 전극;

상기 제1 전극 상에 형성된 EL 층;

상기 EL 층 상에 형성된 제2 전극; 및

굴절률이 가장 낮은 물질로 향하는 표면 상에 형성된 광 산란체를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
제 4 항에 있어서, 상기 제1 전극이 음극이고, 상기 제2 전극이 양극인 것을 특징으로 하는 발광 장치.
제 4 항에 있어서, 상기 굴절률이 가장 낮은 물질이 대기인 것을 특징으로 하는 발광 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 발광 장치를 사용하는 것을 특징으로 하는 전기 기기.
기판;

상기 기판의 제1 표면 위에 형성된 제1 전극;

상기 제1 전극 위에 형성된 EL 층;

상기 EL 층 위에 형성된 제2 전극; 및

상기 제1 표면의 반대측인, 상기 기판의 제2 표면 위에 형성된 광 산란체를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
제 8 항에 있어서, 상기 발광 장치가, EL 디스플레이, 비디오 카메라, 및 컴퓨터로 이루어진 군에서 선택되는 기기에 설치되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
기판;

상기 기판의 제1 표면 위에 형성된 제1 전극;

상기 제1 전극 위에 형성된 EL 층;

상기 EL 층 위에 형성된 제2 전극; 및

상기 제1 표면의 반대측인, 상기 기판의 제2 표면 위에 형성된 광 산란체를 포함하고;

상기 광 산란체의 두께(H)가 상기 광 산란체의 피치(W1)에 대하여 H ≥ W1의 관계를 가지는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
기판;

상기 기판의 제1 표면 위에 형성된 제1 전극;

상기 제1 전극 위에 형성된 EL 층;

상기 EL 층 위에 형성된 제2 전극; 및

상기 제1 표면의 반대측인, 상기 기판의 제2 표면 위에 형성된 광 산란체를 포함하고;

상기 광 산란체와 상기 제2 표면이 이루는 각도가 60° 이상 180° 미만인 것을 특징으로 하는 발광 장치.
제 2 항 내지 제 4 항, 제 8 항, 제 10 항, 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 전극이 양극이고, 상기 제2 전극이 음극인 것을 특징으로 하는 발광 장치.
제 11 항에 있어서, 상기 EL 층으로부터 방사된 광이 상기 광 산란체의 표면으로부터 취출되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
기판;

상기 기판의 제1 표면 위에 형성된 제1 전극;

상기 제1 전극 위에 형성된 EL 층;

상기 EL 층 위에 형성된 제2 전극; 및

상기 제2 전극 위에 형성된 광 산란체를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
제 1 항 내지 제 4 항, 제 8 항, 제 10 항, 제 11 항, 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 산란체가 투명 재료로 된 것을 특징으로 하는 발광 장치.
제 1 항 내지 제 4 항, 제 8 항, 제 10 항, 제 11 항, 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 산란체가, 폴리카보네이트, 폴리이미드, BCB, 산화인듐, 및 산화주석으로 이루어진 군에서 선택된 재료로 된 것을 특징으로 하는 발광 장치.
제 1 항 내지 제 4 항, 제 8 항, 제 11 항, 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 산란체의 두께(H)가 상기 광 산란체의 피치(W1)에 대하여 H ≥ W1의 관계를 가지는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
제 1 항 내지 제 4 항, 제 8 항, 제 10 항, 제 11 항, 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 화소 피치(pitch)가 상기 광 산란체의 피치의 2배 이상인 것을 특징으로 하는 발광 장치.
제 1 항 내지 제 4 항, 제 8 항, 제 10 항, 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 산란체와 상기 기판이 이루는 각도가 60° 이상 180° 미만인 것을 특징으로 하는 발광 장치.
제 4 항, 제 8 항, 제 10 항, 제 11 항, 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 전극이 박막트랜지스터에 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
서로 반대측에 있는 제1 표면과 제2 표면을 가진 기판;

상기 기판의 상기 제1 표면 위에 매트릭스 형상으로 배치된 다수의 발광 소자; 및

상기 기판의 상기 제2 표면에 인접하여 있는 광 산란체를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
서로 반대측에 있는 제1 표면과 제2 표면을 가진 기판;

상기 기판의 상기 제1 표면 위의 다수의 발광 소자;

상기 다수의 발광 소자 위에 형성된 패시베이션 막;

상기 패시베이션 막 위에 형성된 봉지(封止) 막;

상기 봉지 막 위에 형성된 봉지 기판; 및

상기 봉지 기판의 위에 형성된 광 산란체를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
제 22 항에 있어서, 상기 패시베이션 막이 질화규소막과 탄소막 중 적어도 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 발광 장치.
기판;

상기 기판의 제1 표면 위에 형성된 제1 전극;

상기 제1 전극 위에 형성된 EL 층;

상기 EL 층 위에 형성된 제2 전극; 및

상기 제1 표면의 반대측인, 상기 기판의 제2 표면 위에 형성된 광 산란체를 포함하고;

상기 광 산란체와 상기 제2 표면이 이루는 각도가 60° 이상 180° 미만이고,

상기 광 산란체가 상기 기판의 재료와 상이한 재료로 된 것을 특징으로 하는 발광 장치.
제 2 항, 제 3 항, 제 8 항, 제 10 항, 제 11 항, 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 전극이 투명 재료로 되어 있고, 상기 제2 전극이 차광 재료로 되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
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제 2 항, 제 3 항, 제 8 항, 제 10 항, 제 11 항, 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 EL 층으로부터 방사된 광이 상기 광 산란체의 표면으로부터 대기 중으로 취출되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
제 2 항, 제 3 항, 제 8 항, 제 10 항, 제 11 항, 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 산란체가 사다리꼴인 것을 특징으로 하는 발광 장치.