KR102174652B1 - 발광 소자, 표시 장치 및 조명 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 제1 전극, 제2 전극 및 제1 전극과 제2 전극의 사이에 마련되고, 제1 전극측부터 제1 발광층 및 제2 발광층이 적층되어 이루어지는 유기층을 구비하고 있고, 유기층부터의 광이, 제1 발광층과 제1 전극과의 계면에서 반사되고, 제2 전극을 통과하여, 외부에 출사되는 발광 소자로서, 제2 발광층의 제1 발광층과는 반대측에는, 제2 발광층측부터, 제1 광투명층, 제2 광투명층 및 제3 광투명층이 마련되어 있고, 소정의 조건을 만족하는 발광 소자를 제공한다.
Description
본 개시는, 발광 소자, 및, 관한 발광 소자를 이용한 표시 장치 및 조명 장치에 관한 것이다.
유기 일렉트로루미네선스 소자(이하, 「유기EL소자」라고 부른다)는, 저전압 직류 구동에 의한 고휘도 발광이 가능한 발광 소자로서 주목되고, 왕성하게 연구 개발이 행하여지고 있다. 유기EL소자는, 일반적으로, 수십㎚ 내지 수백㎚ 정도의 두께의 발광층을 포함하는 유기층이 반사성 전극과 투광성 전극 사이에 끼어지지된 구조를 갖고 있다. 그리고, 발광층에서 발광하는 광이 외부로 취출되는데, 소자 구조 내에서의 광의 간섭을 이용하여 유기EL소자의 발광 효율을 향상시키는 시도가 이루어지고 있다. 또한, 발광 효율을 높임과 함께, 발광 수명의 향상을 도모하기 위해, 복수의 발광층을 접속층을 통하여 적층함에 의해, 발광층이, 일종의 직렬로 접속된 적층 구조(이른바 탠덤 구조)를 갖는 유기EL소자도 주지이고, 임의의 수의 발광층을 적층시키는 것이 가능하다. 예를 들면, 청색광을 발생시키는 청색 발광층과, 녹색광을 발생시키는 녹색 발광층과, 적색광을 발생시키는 적색 발광층을 적층시킴에 의해, 청색광, 녹색광 및 적색광의 합성광으로서 백색광을 발생시킬 수 있다.
이와 같은 구성의 유기EL소자가, 예를 들면, 일본 특개2011-159432로부터 주지이다. 이 특허 공개 공보에 개시된 유기EL소자는,
제1의 전극과 제2의 전극의 사이에 끼어지지된, 가시광 영역의 단색 또는 2색 이상의 서로 다른 색의 광을 발광하는 제1의 발광층 및 제2의 발광층을 제1의 전극부터 제2의 전극을 향하는 방향의 서로 떨어진 위치에 순차적으로 포함하는 유기층과,
제1의 발광층 및 제2의 발광층에서 발광된 광을 반사시켜서, 제2의 전극측부터 사출시키기 위한, 제1의 전극측에 마련된 제1의 반사계면과,
제2의 전극측에 제1의 전극부터 제2의 전극을 향한 방향의 서로 떨어진 위치에 순차적으로 마련된 제2의 반사계면 및 제3의 반사계면을 가지며,
제1의 반사계면과 제1의 발광층의 발광 중심과의 사이의 광학 거리를 L11, 제1의 반사계면과 제2의 발광층의 발광 중심과의 사이의 광학 거리를 L21, 제1의 발광층의 발광 중심과 제2의 반사계면과의 사이의 광학 거리를 L12, 제2의 발광층의 발광 중심과 제2의 반사계면과의 사이의 광학 거리를 L22, 제1의 발광층의 발광 중심과 제3의 반사계면과의 사이의 광학 거리를 L13, 제2의 발광층의 발광 중심과 제3의 반사계면과의 사이의 광학 거리를 L23, 제1의 발광층의 발광 스펙트럼의 중심 파장을 λ1, 제2의 발광층의 발광 스펙트럼의 중심 파장을 λ2로 하였을 때, L11, LL21, L12, L22, L13 및 L23이 이하의 식(1) 내지 (6)을 전부 만족하고, 또한, 식(7) 및 (8)중의 적어도 한쪽을 만족하는 발광 소자이다.
2L11/λ11+φ1/2π=0 (1)
2L21/λ21+φ1/2π=n(단, n≥1) (2)
λ1-150<λ11<λ1+80 (3)
λ2-30<λ21<λ2+80 (4)
2L12/λ12+φ2/2π=m'+1/2 또한 2L13/λ13+φ3/2π=m"; 또는 2L12/λ12+φ2/2π=m'또한 2L13/λ13+φ3/2π=m"+1/2 (5)
2L22/λ22+φ2/2π=n'+1/2 또한 2L23/λ23+φ3/2π=n"; 또는 2L22/λ22+φ2/2π=n'또한 2L23/λ23+φ3/2π=n"+1/2; 또는 2L22/λ22+φ2/2π=n'+1/2 또한 2L23/λ23+φ3/2π=n"+1/2 (6)
L22<λ2-15 또는 L23 >λ2+15 (7)
L23<λ2-15 또는 L22 >λ2+15 (8)
단, m', m", n, n', n" : 정수
λ1, λ2, λ11, λ21, λ12, λ22, λ13, λ23의 단위는 ㎚
φ1 : 각 파장의 광이 제1의 반사계면에서 반사될 때의 위상 변화
φ2 : 각 파장의 광이 제2의 반사계면에서 반사될 때의 위상 변화
φ3 : 각 파장의 광이 제3의 반사계면에서 반사될 때의 위상 변화
그리고, 이와 같은 구성을 채용함으로써, 넓은 파장 대역에서 양호하게 광을 취출할 수 있음과 함께, 단색 또는 가시광 영역의 2색 이상의 서로 다른 색의 합성색에 대한 휘도 및 색도의 시야각 의존성의 대폭적인 저감을 도모할 수 있는 발광 소자를 실현하는 것이 가능해진다.
또한, 제1의 반사계면, 제2의 반사계면 및 제3의 반사계면에 더하여, 제4의 반사계면을 마련함에 의해, 시야각 특성의 개선이 가능하다고 되어 있다. 또한, 제4의 반사계면에 관해서는, 2층의 발광층의 적층순에 의해, 광을 서로 강화시키고 또는 서로 약화시키는 제4의 반사계면의 위치 조건이 존재한다.
상기한 특허 공개 공보에 개시된 기술은, 제1 반사계면, 제2 반사계면 및 제3 반사계면에 의해 구성되는 간섭 필터의 특성의 평탄화를 도모하는데, 극히 유용한 기술이다. 그러나, 간섭 필터의 특성의 평탄화를 도모하는 것만으로는, 색역의 더한층의 확대를 도모하기 어려운 경우가 있음이 판명되었다. 그리고, 상기한 특허 공개 공보에는, 이와 같은 문제점의 해결책에 관해, 전혀, 언급되어 있지 않다.
따라서 본 개시의 목적은, 제1 반사계면, 제2 반사계면 및 제3 반사계면을 구비하고, 이들의 반사계면에 의해 구성되는 간섭 필터에 의해 색역의 더한층의 확대를 도모할 수 있는 발광 소자, 및, 관한 발광 소자를 구비한 표시 장치 및 조명 장치를 제공하는 것에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 개시된 제1의 양태에 관한 발광 소자는,
제1 전극,
제2 전극, 및,
제1 전극과 제2 전극의 사이에 마련되고, 제1 전극측부터 제1 발광층 및 제2 발광층이 적층되어 이루어지는 유기층을 구비하고 있고,
유기층부터의 광이, 제1 발광층과 제1 전극과의 계면에서 반사되고, 제2 전극을 통과하여, 외부에 출사되는 발광 소자로서,
제2 발광층의 제1 발광층과는 반대측에는, 제2 발광층측부터, 제1 광투명층, 제2 광투명층 및 제3 광투명층이 마련되어 있고,
이하의 식(1) 및 식(2)을 만족하고,
식(3-A)을 만족하고, 또는, 식(3-B)을 만족하고, 또는, 식(3-A) 및 식(3-B)을 만족한다.
단,
λ1 : 제1 발광층에서의 발광의 파장역의 중심 파장(단위 : ㎚)
λ2 : 제2 발광층에서의 발광의 파장역의 중심 파장(단위 : ㎚)
L11 : 제1 발광층과 제1 전극과의 계면인 제1 반사계면부터, 제1 발광층의 발광 중심까지의 광학 거리(단위 : ㎚)
L12 : 제2 발광층과 제1 광투명층과의 계면인 제2 반사계면부터, 제1 발광층의 발광 중심까지의 광학 거리(단위 : ㎚)
L13 : 제1 광투명층과 제2 광투명층과의 계면인 제3 반사계면부터, 제1 발광층의 발광 중심까지의 광학 거리(단위 : ㎚)
L14 : 제2 광투명층과 제3 광투명층과의 계면인 제4 반사계면부터, 제1 발광층의 발광 중심까지의 광학 거리(단위 : ㎚)
L21 : 제1 반사계면부터 제2 발광층의 발광 중심까지의 광학 거리(단위 : ㎚)
L22 : 제2 반사계면부터 제2 발광층의 발광 중심까지의 광학 거리(단위 : ㎚)
L23 : 제3 반사계면부터 제2 발광층의 발광 중심까지의 광학 거리(단위 : ㎚)
L24 : 제4 반사계면부터 제2 발광층의 발광 중심까지의 광학 거리(단위 : ㎚)
φ1 : 제1 반사계면에서 반사될 때의 광의 위상 변화(단위 : 라디안)
φ2 : 제2 반사계면에서 반사될 때의 광의 위상 변화(단위 : 라디안)
φ3 : 제3 반사계면에서 반사될 때의 광의 위상 변화(단위 : 라디안)
φ4 : 제4 반사계면에서 반사될 때의 광의 위상 변화(단위 : 라디안)이고,
m1은 0 이상의 정수,
n1은 0 이상의 정수,
m2, m3, m4, n2, n3 및 n4은 정수이다.
또한, 광학 거리란, 광로길이라고도 불리고, 일반적으로, 굴절률(n00)의 매질중을 거리(물리적 거리) D00만큼 광선이 통과한 때의 n00×D00를 가리킨다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 개시된 제2의 양태에 관한 발광 소자는,
제1 전극,
제2 전극, 및,
제1 전극과 제2 전극의 사이에 마련되고, 제1 전극측부터 제1 발광층 및 제2 발광층이 적층되어 이루어지는 유기층을 구비하고 있고,
유기층부터의 광이, 제1 발광층과 제1 전극에 의해 구성되는 제1 반사계면에서 반사되고, 제2 전극을 통과하여, 외부에 출사되는 발광 소자로서,
제2 발광층의 제1 발광층과는 반대측에는, 제2 발광층측부터, 제1 광투명층, 제2 광투명층 및 제3 광투명층이 마련되어 있고,
제2 발광층측의 제1 광투명층 계면에 의해 제2 반사계면이 구성되어 있고,
제1 광투명층과 제2 광투명층에 의해 제3 반사계면이 구성되어 있고,
제2 광투명층과 제3 광투명층에 의해 제4 반사계면이 구성되어 있고,
제1 반사계면, 제2 반사계면, 제3 반사계면 및 제4 반사계면에 의해 간섭 필터가 구성되어 있고,
제1 반사계면은, 이하의 (조건-1)을 만족하도록, 배치되어 있고,
제2 반사계면, 제3 반사계면 및 제4 반사계면은, 이하의 (조건-2)을 만족하고, 또는, (조건-3)을 만족하고, 또는, (조건-2) 및 (조건-3)을 만족하도록, 배치되어 있다.
(조건-1)
제1 발광층부터의 광의 제1 반사계면에서의 반사가 서로 강화되고, 또한, 제2 발광층부터의 광의 제1 반사계면에서의 반사가 서로 강화된다.
(조건-2)
제1 발광층부터의 광의 제2 반사계면에서의 반사가 서로 약화되고, 또한, 제1 발광층부터의 광의 제3 반사계면에서의 반사가 서로 강화되고, 또한, 제1 발광층부터의 광의 제4 반사계면에서의 반사가 서로 강화된다.
(조건-3)
제2 발광층부터의 광의 제2 반사계면에서의 반사가 서로 약화되고, 또한, 제2 발광층부터의 광의 제3 반사계면에서의 반사가 서로 강화되고, 또한, 제2 발광층부터의 광의 제4 반사계면에서의 반사가 서로 강화된다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 개시된 표시 장치는, 상기한 본 개시된 제1의 양태 또는 제2의 양태에 관한 발광 소자가 2차원 매트릭스형상으로 배열되어 이루어진다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 개시된 조명 장치는, 상기한 본 개시된 제1의 양태 또는 제2의 양태에 관한 발광 소자를 구비하고 있다.
본 개시된 제1의 양태에 관한 발광 소자에서는, 후술하는 바와 같이, 제1 반사계면, 제2 반사계면, 제3 반사계면 및 제4 반사계면에 의해 일종의 간섭 필터가 구성되어 있고, 식(1) 및 식(2)을 만족함으로써, 간섭 필터에서는, 광이 서로 강화되는 조건이 달성된다. 그리고, 제1 반사계면, 제2 반사계면, 제3 반사계면 및 제4 반사계면을 배치함으로써, 넓은 파장 범위에 걸쳐서 광투과율 곡선이 한층 평탄한 간섭 필터를 얻을 수 있고, 게다가, 식(3-A) 및/또는 식(3-B)을 만족함으로써, 제1 발광층부터의 광에 대응하는 파장 영역 중의 좁은 영역 및/또는 제2 발광층부터의 광에 대응하는 파장 영역 중의 좁은 영역에서의 간섭 필터의 광투과율을 증가시킬 수 있는 결과, 색역의 확대를 도모할 수 있고, 게다가, 가시광 영역의 2색 이상의 다른 색의 각각, 및, 합성색에 대한 휘도 및 색도의 시야각 의존성의 대폭적인 저감을 도모할 수 있다. 또한, 본 개시된 제2의 양태에 관한 발광 소자에서는, 제1 반사계면, 제2 반사계면, 제3 반사계면 및 제4 반사계면이, 소정의 조건을 만족하도록 배치되어 있기 때문에, 넓은 파장 범위에 걸쳐서 광투과율 곡선이 한층 평탄한 간섭 필터를 얻을 수 있고, 게다가, 제1 발광층부터의 광에 대응하는 파장 영역 중의 좁은 영역 및/또는 제2 발광층부터의 광에 대응하는 파장 영역 중의 좁은 영역에서의 간섭 필터의 광투과율을 증가시킬 수 있는 결과, 색역의 확대를 도모할 수 있고, 게다가, 가시광 영역의 2색 이상의 다른 색의 각각, 및, 합성색에 대한 휘도 및 색도의 시야각 의존성의 대폭적인 저감을 도모할 수 있다. 또한, 본 명세서에 기재된 효과는 어디까지나 예시이고 한정되는 것이 아니고, 또한, 부가적인 효과가 있어도 좋다.
도 1의 A 및 도 1의 B는, 각각, 실시례 1 및 비교례 1의 발광 소자를 구성하는 각 층의 구성도.
도 2는, 실시례 1의 표시 장치의 모식적인 일부 단면도.
도 3의 A 및 도 3의 B는, 각각, 비교례 1의 발광 소자 및 실시례 1의 발광 소자에서의 간섭 필터의 광투과율을 계산한 결과를 도시하는 그래프.
도 4의 A 및 도 4의 B는, 각각, 실시례 1의 표시 장치에서, 시야각을 파라미터로 한 휘도 변화(Y/Y0)의 시뮬레이션 결과를 도시하는 그래프, 및, 시야각을 파라미터로 한색도 변화(Δuv)의 시뮬레이션 결과를 도시하는 그래프.
도 5는, 실시례 3의 표시 장치의 모식적인 일부 단면도.
도 6은, 실시례 4의 조명 장치의 모식적인 일부 단면도.
도 2는, 실시례 1의 표시 장치의 모식적인 일부 단면도.
도 3의 A 및 도 3의 B는, 각각, 비교례 1의 발광 소자 및 실시례 1의 발광 소자에서의 간섭 필터의 광투과율을 계산한 결과를 도시하는 그래프.
도 4의 A 및 도 4의 B는, 각각, 실시례 1의 표시 장치에서, 시야각을 파라미터로 한 휘도 변화(Y/Y0)의 시뮬레이션 결과를 도시하는 그래프, 및, 시야각을 파라미터로 한색도 변화(Δuv)의 시뮬레이션 결과를 도시하는 그래프.
도 5는, 실시례 3의 표시 장치의 모식적인 일부 단면도.
도 6은, 실시례 4의 조명 장치의 모식적인 일부 단면도.
이하, 도면을 참조하여, 실시례에 의거하여 본 개시를 설명하는데, 본 개시는 실시례로 한정되는 것이 아니고, 실시례에서의 여러 가지의 수치나 재료는 예시이다. 또한, 설명은, 이하의 순서로 행한다.
1. 본 개시된 제1의 양태 및 제2의 양태에 관한 발광 소자, 표시 장치 및 조명 장치, 전반에 관한 설명
2. 실시례 1(본 개시된 제1의 양태 및 제2의 양태에 관한 발광 소자 및 표시 장치)
3. 실시례 2(실시례 1의 변형)
4. 실시례 3(실시례 1 및 실시례 2의 변형)
5. 실시례 4(본 개시된 조명 장치), 기타
본 개시된 제1의 양태 및 제2의 양태에 관한 발광 소자, 표시 장치 및 조명 장치, 전반에 관한 설명
본 개시된 제1의 양태에 관한 발광 소자, 본 개시된 표시 장치에서의 본 개시된 제1의 양태에 관한 발광 소자, 본 개시된 조명 장치에서의 본 개시된 제1의 양태에 관한 발광 소자(이하, 이들의 발광 소자를, 총칭해서, "본 개시된 제1의 양태에 관한 발광 소자 등"이라고 부르는 경우가 있다)에서는, 제1 반사계면, 제2 반사계면, 제3 반사계면 및 제4 반사계면에 의해 간섭 필터가 구성되어 있는 형태로 할 수 있다. 또한, "제1 반사계면, 제2 반사계면, 제3 반사계면 및 제4 반사계면에 의해 구성된 간섭 필터"란, "제1 반사계면, 제2 반사계면, 제3 반사계면 및 제4 반사계면에서의 광의 반사에 기인한 간섭에 의해 발현하는 분광 광투과율에 의한 필터 효과를 갖는 간섭 필터"라고 환언할 수 있다.
상기한 바람직한 형태를 포함하는 본 개시된 제1의 양태에 관한 발광 소자 등에서, 제2 광투명층의 광학적 두께(t2)는, 0.2·λ1≤t2≤0.35·λ1를 만족하는 것이 바람직하다. 또는 또한, 0.8×(λ1/4)≤t2≤1.4×(λ1/4)를 만족하는 것이 바람직하다. 또한, 광학적 두께(t2)는, 제2 광투명층의 두께(물리적 두께)와 제2 광투명층의 굴절률의 곱으로부터 구하여진다.
본 개시된 제2의 양태에 관한 발광 소자, 본 개시된 표시 장치에서의 본 개시된 제2의 양태에 관한 발광 소자, 본 개시된 조명 장치에서의 본 개시된 제2의 양태에 관한 발광 소자(이하, 이들의 발광 소자를, 총칭해서, "본 개시된 제2의 양태에 관한 발광 소자 등"이라고 부르는 경우가 있다)에서는, 간섭 필터의 광투과율의 피크 위치가, 제1 발광층부터의 광의 발광 스펙트럼의 피크로부터 어긋나고, 또한, 제2 발광층부터의 광의 발광 스펙트럼의 피크로부터 어긋나도록, 제2 반사계면의 위치가 결정되어 있는 형태로 할 수 있다. 또한, 이와 같은 형태를 포함하는 본 개시된 제2의 양태에 관한 발광 소자 등에서는, 간섭 필터의 광투과율의 피크 위치가, 제1 발광층부터의 광의 발광 스펙트럼의 피크로부터 어긋나고, 또한, 제2 발광층부터의 광의 발광 스펙트럼의 피크로부터 어긋나도록, 제3 반사계면의 위치가 결정되어 있는 형태로 할 수 있다. 나아가서는, 이들의 형태를 포함하는 본 개시된 제2의 양태에 관한 발광 소자 등에서는, 간섭 필터의 광투과율의 피크 위치가, 제1 발광층부터의 광의 발광 스펙트럼의 피크로부터 어긋나고, 또한, 제2 발광층부터의 광의 발광 스펙트럼의 피크로부터 어긋나도록, 제4 반사계면의 위치가 결정되어 있는 형태로 할 수 있다. 그리고, 이들에 의해, 간섭 필터의 보다 한층의 광대역화를 도모할 수 있다. 본 개시된 제1의 양태에 관한 발광 소자 등에서도 마찬가지로 할 수 있다.
나아가서는, 이상에 설명한 각종의 바람직한 형태를 포함하는 본 개시된 제1의 양태 또는 제2의 양태에 관한 발광 소자 등에서, 시야각이 45도일 때의 휘도의 저하가, 시야각이 0도일 때의 휘도(Y0)에 대해 30% 이하인 것이 바람직하다.
나아가서는, 이상에 설명한 각종의 바람직한 형태를 포함하는 본 개시된 제1의 양태 또는 제2의 양태에 관한 발광 소자 등에서, 시야각이 45도일 때의 색도의 어긋남(Δuv)의 값은 0.015 이하인 것이 바람직하다.
나아가서는, 이상에 설명한 각종의 바람직한 형태를 포함하는 본 개시된 제1의 양태 또는 제2의 양태에 관한 발광 소자 등에서, 제2 발광층과 제1 광투명층과의 사이에, 두께가 5㎚ 이하의 금속층이 마련되어 있는 형태로 할 수 있다. 여기서, 금속층을 구성하는 재료로서, 마그네슘(Mg)이나 은(Ag), 이들의 합금 등을 들 수 있다. 유기층부터의 광은 금속층을 투과한다.
나아가서는, 이상에 설명한 각종의 바람직한 형태를 포함하는 본 개시된 제1의 양태 또는 제2의 양태에 관한 발광 소자 등에서, 제2 반사계면은 복수의 계면으로 구성되어 있고, 또는, 제3 반사계면은 복수의 계면으로 구성되어 있고, 또는, 제4 반사계면은 복수의 계면으로 구성되어 있는 형태로 할 수 있다.
나아가서는, 이상에 설명한 각종의 바람직한 형태를 포함하는 본 개시된 제1의 양태에 관한 발광 소자 등에서, 제1 발광층 및 제2 발광층의 적어도 한쪽의 발광층은, 2색 이상의 다른 색의 광을 발광하는 이색(異色)발광층으로 이루어지고, 이색발광층의 발광 중심이 1수준(水準)에 있다고 간주할 수 없는 경우, 또한, 제4 광투명층을 마련하는 구성으로 할 수 있다. 여기서, "이색발광층의 발광 중심이 1수준에 있다고 간주할 수 없는"이란, 예를 들면, 이색발광층의 제1색의 발광 중심과 제2색의 발광 중심의 사이의 거리가 5㎚ 이상, 떨어져 있는 것을 의미한다. 그리고, 이와 같은 구성에서는, 제1 발광층과 제1 전극과의 계면인 제1 반사계면, 및, 제2 발광층, 제1 광투명층, 제2 광투명층, 제3 광투명층 및 제4 광투명층에 의해 구성되는 제2 반사계면, 제3 반사계면, 제4 반사계면 및 제5 반사계면에 의해 간섭 필터가 구성되어 있고, 이색발광층부터 출사되고, 계외(系外)에 출사되는 일방의 광에 대한 간섭 필터의 광투과율 곡선의 파장을 변수로 한 변화와, 이색발광층부터 출사되고, 계외에 출사되는 타방의 광에 대한 간섭 필터의 광투과율 곡선의 파장을 변수로 한 변화는, 같은 경향을 나타내는 구성으로 하는 것이 바람직하고, 이에 의해, 가시광 영역의 2색 이상의 다른 색의 각각, 및, 합성색에 대한 휘도 및 색도의 시야각 의존성의 더한층의 대폭적인 저감을 도모할 수 있다. 또한, 이상에 설명한 각종의 바람직한 형태를 포함하는 본 개시된 제2의 양태에 관한 발광 소자 등에서, 제1 발광층 및 제2 발광층의 적어도 한쪽의 발광층은, 2색 이상의 다른 색의 광을 발광하는 이색발광층으로 이루어지고, 이색발광층의 발광 중심이 1수준에 있다고 간주할 수 없는 경우, 또한, 제4 광투명층을 마련하는 구성으로 할 수 있다. 그리고, 이와 같은 구성에서는, 제4 광투명층을 또한 가지며, 이색발광층부터 출사되고, 계외에 출사되는 일방의 광에 대한 간섭 필터의 광투과율 곡선의 파장을 변수로 한 변화와, 이색발광층부터 출사되고, 계외에 출사되는 타방의 광에 대한 간섭 필터의 광투과율 곡선의 파장을 변수로 한 변화는, 같은 경향을 나타내는 구성으로 하는 것이 바람직하다.
나아가서는, 이상에 설명한 각종의 바람직한 형태, 구성을 포함하는 본 개시된 제1의 양태 또는 제2의 양태에 관한 발광 소자 등에서는, 기판(편의상, "제1 기판"이라고 부르는 경우가 있다)상에, 제1 전극, 유기층 및 제2 전극이, 이 순서로 적층되어 있는 구성으로 할 수 있다. 이와 같은 구성을, 편의상, "윗면 발광형"이라고 부른다. 그리고, 이 경우, 제3 광투명층의 제2 광투명층과는 반대측의 면에는, 또한, 두께가 0.5㎛ 이상의 투명 도전 재료층, 또는, 두께가 0.5㎛ 이상의 투명 절연층, 또는, 두께가 0.5㎛ 이상의 수지층, 또는, 두께가 0.5㎛ 이상의 유리층, 또는, 두께가 0.5㎛ 이상의 공기층이 형성되어 있는 구성으로 할 수 있다. 제2 전극의 상방의 최외층은 제2 기판에 의해 구성된다.
또는 또한, 이상에 설명한 각종의 바람직한 형태, 구성을 포함하는 본 개시된 제1의 양태 또는 제2의 양태에 관한 발광 소자 등에서는, 제1 기판상에, 제2 전극, 유기층 및 제1 전극이, 이 순서로 적층되어 있는 구성으로 할 수 있다. 이와 같은 구성을, 편의상, "하면 발광형"이라고 부른다. 그리고, 이 경우, 제3 광투명층의 제2 광투명층과는 반대측의 면에는, 두께가 1㎛ 이상의 투명 도전 재료층, 또는, 두께가 1㎛ 이상의 투명 절연층, 또는, 두께가 1㎛ 이상의 수지층, 또는, 두께가 1㎛ 이상의 유리층, 또는, 두께가 1㎛ 이상의 공기층이 형성되어 있는 구성으로 할 수 있다. 통상, 제1 전극의 상방의 최외층은 제2 기판에 의해 구성된다.
일반적으로, 투명한 재료로 이루어지는 층(A)과 층(B)에 의해 구성되는 반사계면에서는, 입사한 광의 일부가 통과하여, 나머지는 반사된다. 따라서, 반사광에 위상 변화(위상 시프트)가 생긴다. 층(A)과 층(B)에 의해 구성되는 반사계면에서 반사될 때의 광의 위상 변화(φAB)는, 층(A)의 복소 굴절률(nA, kA)과 층(B)의 복소 굴절률(nB, kB)을 측정하고, 이들의 값에 의거하여 계산을 행함으로써 구할 수 있다(예를 들면, Principles of Optics, Max Born and Emil Wolf, 1974(PERGAMON PRESS) 등을 참조). 유기층, 각 광투명층의 굴절률은, 분광 엘립소메트리 측정 장치를 이용하여 측정 가능하다.
윗면 발광형의 표시 장치에서, 유기층은 백색광을 발광하고, 제2 기판은 컬러 필터를 구비하고 있는 구성으로 할 수 있다. 제2 기판은 차광막(블랙 매트릭스)을 구비하고 있는 구성으로 하여도 좋다. 마찬가지로, 하면 발광형의 표시 장치에서, 유기층은 백색광을 발광하고, 제1 기판은, 컬러 필터나 차광막(블랙 매트릭스)을 구비하고 있는 구성으로 할 수 있다.
본 개시된 표시 장치에서, 하나의 발광 소자에 의해 하나의 화소(또는 부화소)가 구성되어 있는 형태에서는, 한정하는 것이 아니지만, 화소(또는 부화소)의 배열로서, 스트라이프 배열, 다이아고날 배열, 델타 배열, 또는, 렉탱글 배열을 들 수 있다. 또한, 복수의 발광 소자가 집합하여 하나의 화소(또는 부화소)가 구성되어 있는 형태에서는, 한정하는 것이 아니지만, 화소(또는 부화소)의 배열로서, 스트라이프 배열을 들 수 있다.
제1 전극을 구성하는 재료(광반사 재료)로서, 제1 전극을 애노드 전극으로서 기능시키는 경우, 예를 들면, 백금(Pt), 금(Au), 은(Ag), 크롬(Cr), 텅스텐(W), 니켈(Ni), 구리(Cu), 철(Fe), 코발트(Co), 탄탈(Ta)이라는 일함수가 높은 금속 또는 합금(예를 들면, 은을 주성분으로 하고, 0.3질량% 내지 1질량%의 팔라듐(Pd)과, 0.3질량% 내지 1질량%의 구리(Cu)를 포함하는 Ag-Pd-Cu합금이나, Al-Nd합금)을 들 수 있다. 나아가서는, 알루미늄(Al) 및 알루미늄을 포함하는 합금 등의 일함수의 값이 작고, 또한, 광반사율이 높은 도전 재료를 사용하는 경우에는, 적절한 정공 주입층을 마련하는 등으로 정공 주입성을 향상시킴으로써, 애노드 전극으로서 이용할 수 있다. 제1 전극의 두께로서, 0.1㎛ 내지 1㎛를 예시할 수 있다. 또는 또한, 유전체 다층막이나 알루미늄(Al)이라는 광반사성이 높은 반사막상에, 인듐과 주석의 산화물(ITO)이나 인듐과 아연의 산화물(IZO) 등의 정공 주입 특성에 우수한 투명 도전 재료를 적층한 구조로 할 수도 있다. 한편, 제1 전극을 캐소드 전극으로서 기능시키는 경우, 일함수의 값이 작고, 또한, 광반사율이 높은 도전 재료로 구성하는 것이 바람직하지만, 애노드 전극으로서 사용된 광반사율이 높은 도전 재료에 적절한 전자 주입층을 마련하는 등으로 전자 주입성을 향상시킴으로써, 캐소드 전극으로서 이용할 수도 있다.
한편, 제2 전극을 구성하는 재료(반(半)광투과 재료 또는 광투과 재료)로서, 제2 전극을 캐소드 전극으로서 기능시키는 경우, 발광광을 투과하고, 게다가, 유기층에 대해 전자를 효율적으로 주입할 수 있도록 일함수의 값의 작은 도전 재료로 구성하는 것이 바람직하고, 예를 들면, 알루미늄(Al), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 나트륨(Na), 스트론튬(Sr), 알칼리금속 또는 알칼리토류금속과 은(Ag)[예를 들면, 마그네슘(Mg)과 은(Ag)과의 합금(Mg-Ag합금)], 마그네슘-칼슘과의 합금(Mg-Ca합금), 알루미늄(Al)과 리튬(Li)의 합금(Al-Li합금) 등의 일함수가 작은 금속 또는 합금을 들 수 있고, 그 중에서도, Mg-Ag합금이 바람직하고, 마그네슘과 은과의 체적비로서, Mg : Ag=2 : 1 내지 30 : 1을 예시할 수 있다. 또는 또한, 마그네슘과 칼슘과의 체적비로서, Mg : Ca=2 : 1 내지 10 : 1을 예시할 수 있다. 제2 전극의 두께로서, 4㎚ 내지 50㎚, 바람직하게는, 4㎚ 내지 20㎚, 보다 바람직하게는 6㎚ 내지 12㎚를 예시할 수 있다. 또는 또한, 제2 전극을, 유기층측부터, 상술한 재료층과, 예를 들면 ITO나 IZO로 이루어지는 이른바 투명 전극(예를 들면, 두께 3×10-8m 내지 1×10-6m)과의 적층 구조로 할 수도 있다. 적층 구조로 한 경우, 상술한 재료층의 두께를 1㎚ 내지 4㎚로 얇게 할 수도 있다. 또한, 투명 전극만으로 구성하는 것도 가능하다. 한편, 제2 전극을 애노드 전극으로서 기능시키는 경우, 발광광을 투과하고, 게다가, 일함수의 값의 큰 도전 재료로 구성하는 것이 바람직하다.
이와 같은 구성의 제2 전극에 의해, 제1 광투명층을 구성하여도 좋고, 제2 광투명층을 구성하여도 좋고, 제3 광투명층을 구성하여도 좋고, 제1 광투명층, 제2 광투명층 및 제3 광투명층과는 독립하여 제2 전극을 마련하여도 좋다. 또한, 제2 전극에 대해, 알루미늄, 알루미늄 합금, 은, 은합금, 구리, 구리합금, 금, 금합금 등의 저저항 재료로 이루어지는 버스 전극(보조 전극)을 마련하여, 제2 전극 전체로서 저저항화를 도모하여도 좋다.
제1 전극이나 제2 전극의 형성 방법으로서, 예를 들면, 전자빔 증착법이나 열(熱)필라멘트 증착법, 진공 증착법을 포함하는 증착법, 스퍼터링법, 화학적 기상 성장법(CVD법)이나 MOCVD법, 이온 플레이팅법과 에칭법과의 조합 ; 스크린 인쇄법이나 잉크젯 인쇄법, 메탈 마스크 인쇄법이라는 각종 인쇄법 ; 도금법(전기 도금법이나 무전해 도금법) ; 리프트오프법 ; 레이저 어브레이전법 ; 솔·겔법 등을 들 수 있다. 각종 인쇄법이나 도금법에 의하면, 직접, 소망하는 형상(패턴)을 갖는 제1 전극이나 제2 전극을 형성하는 것이 가능하다. 또한, 유기층을 형성한 후, 제1 전극이나 제2 전극을 형성하는 경우, 특히 진공 증착법과 같은 성막 입자의 에너지가 작은 성막 방법, 또는 또한, MOCVD법이라는 성막 방법에 의거하여 형성하는 것이, 유기층의 데미지 발생을 방지한다는 관점에서 바람직하다. 유기층에 데미지가 발생하면, 리크 전류의 발생에 의한 "멸점"이라고 불리는 비발광 화소(또는 비발광 부화소)가 생길 우려가 있다. 또한, 유기층의 형성부터 이들의 전극의 형성까지를 대기에 폭로하는 일 없이 실행하는 것이, 대기중의 수분에 의한 유기층의 열화를 방지한다는 관점에서 바람직하다. 경우에 따라서는, 제1 전극 또는 제2 전극의 어느 한쪽은, 패터닝하지 않아도 좋다.
본 개시된 표시 장치 또는 조명 장치(이하, 이들을 총칭해서, "본 개시된 표시 장치 등"이라고 부르는 경우가 있다)에서는, 복수의 발광 소자는 제1 기판상에 형성되어 있다. 여기서, 제1 기판으로서, 또는 또한, 제2 기판으로서, 고왜점(高歪点) 유리 기판, 소다 유리(Na2O·CaO·SiO2) 기판, 붕규산 유리(Na2O·B2O3·SiO2) 기판, 포르스테라이트(2MgO·SiO2) 기판, 납유리(Na2O·PbO·SiO2) 기판, 무알칼리 유리, 표면에 절연막이 형성된 각종 유리 기판, 석영 기판, 표면에 절연막이 형성된 석영 기판, 표면에 절연막이 형성된 실리콘 기판, 폴리메틸메타크릴레이트(폴리메타크릴산메틸, PMMA)나 폴리비닐알코올(PVA), 폴리비닐페놀(PVP), 폴리에테르술폰(PES), 폴리이미드, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)로 예시되는 유기 폴리머(고분자 재료로 구성되는 가요성을 갖는 플라스틱·필름이나 플라스틱·시트, 플라스틱 기판이라는 고분자 재료의 형태를 갖는)를 들 수 있다. 제1 기판과 제2 기판을 구성하는 재료는, 같아도, 달라도 좋다. 단, 윗면 발광형의 표시 장치에서는, 제2 기판은, 발광 소자가 출사하는 광에 대해 투명할 것이 요구되고, 하면 발광형의 표시 장치에서는, 제1 기판은, 발광 소자가 출사하는 광에 대해 투명할 것이 요구된다.
본 개시된 표시 장치 등으로서, 유기 일렉트로루미네선스 표시 장치("유기EL표시 장치"라고 약칭한다)를 들 수 있고, 유기EL표시 장치를 컬러 표시의 유기EL표시 장치로 하였을 때, 유기EL표시 장치를 구성하는 유기EL소자의 각각에 의해, 상술한 바와 같이, 부화소가 구성된다. 여기서, 1화소는, 상술한 바와 같이, 예를 들면, 적색광을 발광하는 적색 발광 부화소, 녹색광을 발광하는 녹색 발광 부화소, 및, 청색을 발광하는 청색 발광 부화소의 3종류의 부화소로 구성되어 있다. 따라서, 이 경우, 유기EL표시 장치를 구성하는 유기EL소자의 수를 N×M개라고 한 경우, 화소수는 (N×M)/3이다. 유기EL표시 장치는, 예를 들면, 퍼스널 컴퓨터를 구성하는 모니터 장치로서 사용할 수 있고, 텔레비전 수상기나 휴대 전화, PDA(휴대 정보 단말, Personal Digital Assistant), 게임기기에 조립된 모니터 장치로서 사용할 수 있다. 또는 또한, 전자 뷰 파인더(Electronic View Finder, EVF)나 두부 장착형 디스플레이(Head Mounted Display, HMD)에 적용할 수 있다. 또한, 본 개시된 조명 장치로서, 액정 표시 장치용의 백라이트 장치나 면상 광원 장치를 포함하는 조명 장치를 들 수 있다.
유기층은, 발광층(예를 들면, 유기 발광 재료로 이루어지는 발광층)을 구비하고 있는데, 구체적으로는, 예를 들면, 정공 수송층과 발광층과 전자 수송층과의 적층 구조, 정공 수송층과 전자 수송층을 겸한 발광층과의 적층 구조, 정공 주입층과 정공 수송층과 발광층과 전자 수송층과 전자 주입층과의 적층 구조 등으로 구성할 수 있다. 이들의 적층 구조는 "탠덤 유닛"이라고 불린다. 즉, 유기층은, 제1의 탠덤 유닛, 접속 층, 및, 제2의 탠덤 유닛이 적층된 2단의 탠덤 구조를 갖고 있어도 좋고, 나아가서는, 3개 이상의 탠덤 유닛이 적층된 3단 이상의 탠덤 구조를 갖고 있어도 좋고, 이들의 경우, 발광색을 적색, 녹색, 청색과 각 탠덤 유닛으로 바꿈으로써, 또는 또한, 예를 들면, 발광색을 청색, 황색과 각 탠덤 유닛으로 바꿈으로써, 전체로서 백색광을 발광하는 유기층을 얻을 수 있다. 유기층의 형성 방법으로서, 진공 증착법 등의 물리적 기상 성장법(PVD법) ; 스크린 인쇄법이나 잉크젯 인쇄법이라는 인쇄법 ; 전사용 기판상에 형성된 레이저 흡수층과 유기층의 적층 구조에 대해 레이저를 조사함으로써 레이저 흡수층상의 유기층을 분리하고, 유기층을 전사한다는 레이저 전사법, 각종의 도포법을 예시할 수 있다. 유기층을 진공 증착법에 의거하여 형성하는 경우, 예를 들면, 이른바 메탈 마스크를 이용하여, 이러한 메탈 마스크에 마련된 개구를 통과한 재료를 퇴적시킴으로써 유기층을 얻을 수 있고, 유기층을, 패터닝하는 일 없이, 전면에 형성하여도 좋다.
윗면 발광형의 표시 장치 등에서, 제1 전극은, 예를 들면, 층간절연층상에 마련되어 있다. 그리고, 이 층간절연층은, 제1 기판상에 형성된 발광 소자 구동부를 덮고 있다. 발광 소자 구동부는, 1 또는 복수의 박막 트랜지스터(TFT)로 구성되어 있고, TFT와 제1 전극은, 층간절연층에 마련된 콘택트 플러그를 통하여 전기적으로 접속되어 있다. 층간절연층의 구성 재료로서, SiO2, BPSG, PSG, BSG, AsSG, PbSG, SiON, SOG(스핀 온 글라스), 저융점 유리, 유리 페이스트라는 SiO2계 재료 ; SiN계 재료 ; 폴리이미드 수지나 노볼락계 수지, 아크릴계 수지, 폴리벤조옥사졸 등의 절연성 수지를, 단독 또는 적절히 조합시켜서 사용할 수 있다. 층간절연층의 형성에는, CVD법, 도포법, 스퍼터링법, 각종 인쇄법 등의 공지의 프로세스를 이용할 수 있다. 발광 소자로부터의 광이 층간절연층을 통과하는 구성, 구조의 하면 발광형의 표시 장치 등에서는, 층간절연층은, 발광 소자로부터의 광에 대해 투명한 재료로 구성할 필요가 있고, 발광 소자 구동부는 발광 소자로부터의 광을 차단하지 않도록 형성할 필요가 있다. 하면 발광형의 표시 장치 등에서는, 제1 전극의 상방에 발광 소자 구동부를 마련하는 것도 가능하다.
유기층의 상방에는, 유기층에의 수분의 도달 방지를 목적으로 하여, 절연성 또는 도전성의 보호막을 마련하는 것이 바람직하다. 보호막은, 특히 진공 증착법과 같은 성막 입자의 에너지가 작은 성막 방법, 또는 또한, CVD법이나 MOCVD법이라는 성막 방법에 의거하여 형성하는 것이, 하지에 대해 미치는 영향을 작게 할 수 있기 때문에 바람직하다. 또는 또한, 유기층의 열화에 의한 휘도의 저하를 방지하기 위해, 성막 온도를 상온으로 설정하고, 나아가서는, 보호막의 벗겨짐을 방지하기 위해 보호막의 스트레스가 최소가 되는 조건으로 보호막을 성막하는 것이 바람직하다. 또한, 보호막의 형성은, 이미 형성되어 있는 전극을 대기에 폭로하는 일 없이 형성하는 것이 바람직하고, 이에 의해, 대기중의 수분이나 산소에 의한 유기층의 열화를 방지할 수 있다. 나아가서는, 표시 장치 등이 윗면 발광형인 경우, 보호막은, 유기층에서 발생한 광을 예를 들면 80% 이상, 투과하는 재료로 구성하는 것이 바람직하고, 구체적으로는, 무기 어모퍼스성의 절연성 재료, 예를 들면, 이하에 나타내는 재료를 예시할 수 있다. 이와 같은 무기 어모퍼스성의 절연성 재료는, 그레인을 생성하지 않기 때문에, 투수성이 낮고, 양호한 보호막을 구성한다. 구체적으로는, 보호막을 구성하는 재료로서, 발광층에서 발광하는 광에 대해 투명하고, 치밀하고, 수분을 투과시키지 않는 재료를 사용하는 것이 바람직하고, 보다 구체적으로는, 예를 들면, 어모퍼스실리콘(α-Si), 어모퍼스탄화실리콘(α-SiC), 어모퍼스질화실리콘(α-Si1-xNx), 어모퍼스산화실리콘(α-Si1-yOy), 어모퍼스카본(α-C), 어모퍼스산화·질화실리콘(α-SiON), Al2O3를 들 수 있다. 보호막을 도전 재료로 구성하는 경우, 보호막을, ITO나 IZO와 같은 투명 도전 재료로 구성하면 좋다. 보호막으로, 적어도, 제1 광투명층, 제2 광투명층 및 제3 광투명층 중의 1층을 구성하여도 좋다.
제1 광투명층, 제2 광투명층 또는 제3 광투명층을 구성하는 재료로서, 상술한 각종의 재료 이외에, 예를 들면, 산화몰리브덴, 산화니오브, 산화아연, 산화주석 등의 금속산화물, 각종 유기 재료를 들 수 있다.
[실시례 1]
실시례 1은, 본 개시된 제1의 양태 및 제2의 양태에 관한 발광 소자 및 본 개시된 표시 장치에 관한 것이다. 실시례 1의 발광 소자를 구성하는 각 층의 구성도를 도 1의 A에 도시하고, 실시례 1의 표시 장치의 모식적인 일부 단면도를 도 2에 도시한다.
실시례 1의 발광 소자(10), 구체적으로는, 유기EL소자(10)는,
제1 전극(31),
제2 전극(32), 및,
제1 전극(31)과 제2 전극(32)의 사이에 마련되고, 제1 전극측부터 제1 발광층(34) 및 제2 발광층(35)이 적층되어 이루어지는 유기층(33)을 구비하고 있고,
유기층(33)부터의 광이, 제1 발광층(34)과 제1 전극(31)과의 계면(제1 반사계면(RF1))에서 반사되고, 제2 전극(32)을 통과하여, 외부에 출사되고,
제2 발광층(35)의 제1 발광층(34)과는 반대측에는, 제2 발광층측부터, 제1 광투명층(41), 제2 광투명층(42) 및 제3 광투명층(43)이 마련되어 있다.
또는 또한, 실시례 1의 발광 소자(10), 구체적으로는, 유기EL소자(10)는,
제1 전극(31),
제2 전극(32), 및,
제1 전극(31)과 제2 전극(32)의 사이에 마련되고, 제1 전극측부터 제1 발광층(34) 및 제2 발광층(35)이 적층되어 이루어지는 유기층(33)을 구비하고 있고,
유기층(33)부터의 광이, 제1 발광층(34)과 제1 전극(31)에 의해 구성되는 제1 반사계면(RF1)에서 반사되고, 제2 전극(32)을 통과하여, 외부에 출사되는 발광 소자로서,
제2 발광층(35)의 제1 발광층(34)과는 반대측에는, 제2 발광층측부터, 제1 광투명층(41), 제2 광투명층(42) 및 제3 광투명층(43)이 마련되어 있고,
제2 발광층측의 제1 광투명층(41)의 계면에 의해 제2 반사계면(RF2)이 구성되어 있고,
제1 광투명층(41)과 제2 광투명층(42)에 의해 제3 반사계면(RF3)이 구성되어 있고,
제2 광투명층(42)과 제3 광투명층(43)에 의해 제4 반사계면(RF4)이 구성되어 있고,
제1 반사계면(RF1), 제2 반사계면(RF2), 제3 반사계면(RF3) 및 제4 반사계면(RF3)에 의해 간섭 필터가 구성되어 있고,
제1 반사계면(RF1)은, 전술한 (조건-1)을 만족하도록, 배치되어 있고,
제2 반사계면(RF2), 제3 반사계면(RF3) 및 제4 반사계면(RF4)은, 전술한 (조건-2)을 만족하고, 또는, (조건-3)을 만족하고, 또는, (조건-2) 및 (조건-3)을 만족하도록, 배치되어 있다.
또한, 실시례 1 또는 후술하는 실시례 2 내지 실시례 3의 유기EL표시 장치는, 이와 같은 발광 소자가 2차원 매트릭스형상으로 배열되어 이루어진다. 그리고, 제1 기판(11)상에, 제1 전극(31), 유기층(33) 및 제2 전극(32)이, 이 순서로 적층되어 있다. 즉, 구체적으로는,
(A) 제1 전극(31), 유기 발광 재료로 이루어지는 제1 발광층(34) 및 제2 발광층(35)을 구비한 유기층(33), 및, 제2 전극(32)이 적층되어 이루어지는 발광 소자(10)가, 복수, 형성된 제1 기판(11), 및,
(B) 제2 전극(32)의 상방에 배치된 제2 기판(12)을 구비하고 있다.
발광층부터의 광은, 제2 기판(12)을 경유하여 외부에 출사된다. 즉, 실시례 1의 표시 장치는, 윗면 발광형의 표시 장치이다. 제2 발광층(35)과 제1 광투명층(41)과의 사이에는(구체적으로는, 유기층(33)과 제2 전극(32)과의 사이에는), 마그네슘(Mg)이나 은(Ag), 이들의 합금 등으로 이루어지고, 두께가 5㎚ 이하의 금속층(도시 생략)이 마련되어 있지만, 이와 같은 구성으로 한정하는 것이 아니다.
도시하지 않지만, 제3 광투명층(43)의 제2 광투명층(42)과는 반대측의 면에는, 즉, 제3 광투명층(43)과 제2 기판(12)과의 사이에는, 또한, 두께가 0.5㎛ 이상의 투명 도전 재료층, 또는, 두께가 0.5㎛ 이상의 투명 절연층, 또는, 두께가 0.5㎛ 이상의 수지층, 또는, 두께가 0.5㎛ 이상의 유리층, 또는, 두께가 0.5㎛ 이상의 공기층이 형성되어 있어도 좋다. 제2 전극(32)의 상방의 최외층은 제2 기판(12)에 의해 구성된다.
실시례 1 또는 후술하는 실시례 2 내지 실시례 3의 유기EL표시 장치는, 전자 뷰 파인더(EVF)나 두부 장착형 디스플레이(HMD)에 적용되는, 고정밀 표시 장치이다. 또는 또한, 예를 들면, 텔레비전 수상기라는 대형의 유기EL표시 장치이다.
그리고, 하나의 화소는, 적색광을 발광하는 적색 발광 부화소, 녹색광을 발광하는 녹색 발광 부화소, 청색을 발광하는 청색 발광 부화소의 3개의 부화소로 구성되어 있다. 제2 기판(12)은 컬러 필터(도시 생략)를 구비하고 있다. 발광 소자(10)는 백색광을 발광하고, 각 색 발광 부화소는, 백색광을 발광하는 발광 소자(10)와 컬러 필터와의 조합으로 구성되어 있다. 컬러 필터는, 통과광이 적색이 되는 영역, 녹색이 되는 영역, 청색이 되는 영역으로 구성되어 있다. 또한, 컬러 필터와 컬러 필터와의 사이에, 차광막(블랙 매트릭스)을 구비하고 있어도 좋다. 화소수는, 예를 들면 1920×1080이고, 하나의 발광 소자(10)는 하나의 부화소를 구성하고, 발광 소자(구체적으로는 유기EL소자)(10)는 화소수의 3배이다. 또한, 컬러 필터를 구비하지 않는 경우에는, 이른바 흑백 표시의 표시 장치이다.
여기서, 실시례 1에서는, m1=0, n1=1이라고 하였다. 또한, 유기층(33), 제1 광투명층(41), 제2 광투명층(42) 및 제3 광투명층(43)의 굴절률(n00, n01, n02, n03), 각종 파라미터를 이하의 표 1과 같이 하였다. 제1 발광층(34)은, 구체적으로는, 청색광을 발생시키는 청색 발광층으로 이루어지고, 제2 발광층(35)은, 구체적으로는, 황색광을 발생시키는 황색 발광층으로 이루어진다. 발광 파장의 평균치는, 이하의 표 1과 같다.
또한, 상세는 후술하지만, 제1 반사계면(RF1), 제2 반사계면(RF2), 제3 반사계면(RF3) 및 제4 반사계면(RF4)에 의해 간섭 필터가 구성되어 있다.
실시례 1 또는 후술하는 실시례 2 내지 실시례 3에서는, 제1 전극(31)을 애노드 전극으로서 이용하고, 제2 전극(32)을 캐소드 전극으로서 이용한다. 제1 전극(31)은, 광반사 재료, 구체적으로는, Al-Nd합금으로 이루어지고, 제2 전극(32)은, 투명 도전 재료로 이루어진다. 제1 전극(31)은, 진공 증착법과 에칭법과의 조합에 의거하여 형성되어 있다. 또한, 제2 전극(32)은, 특히 진공 증착법과 같은 성막 입자의 에너지가 작은 성막 방법에 의해 성막되어 있고, 패터닝은 되어 있지 않다.
여기서, 실시례 1 또는 후술하는 실시례 2 내지 실시례 3에서, 발광 소자(유기EL소자)(10)를 구성하는 제1 전극(31)은, CVD법에 의거하여 형성된 SiON으로 이루어지는 층간절연층(25)(보다 구체적으로는, 상층 층간절연층(25B))상에 마련되어 있다. 그리고, 이 층간절연층(25)(보다 구체적으로는, 하층 층간절연층(25A))은, 제1 기판(11)상에 형성된 유기EL소자 구동부를 덮고 있다. 유기EL소자 구동부는, 복수의 TFT로 구성되어 있고, TFT와 제1 전극(31)은, 층간절연층(보다 구체적으로는, 상층 층간절연층(25B))에 마련된 콘택트 플러그(27), 배선(26), 콘택트 플러그(26A)를 통하여 전기적으로 접속되어 있다. 유기층(33)의 실제로 발광하는 부분은, 절연층(28)에 의해 둘러싸여 있다. 도면에서는, 하나의 유기EL소자 구동부에 관해, 하나의 TFT를 도시하였다. TFT는, 제1 기판(11)상에 형성된 게이트 전극(21), 제1 기판(11) 및 게이트 전극(21)상에 형성된 게이트 절연막(22), 게이트 절연막(22)상에 형성된 반도체층에 마련된 소스/드레인 영역(23), 및, 소스/드레인 영역(23)의 사이로서, 게이트 전극(21)의 상방에 위치하는 반도체층의 부분이 상당하는 채널 형성 영역(24)으로 구성되어 있다. 도시한 예에서는, TFT를 보텀 게이트형으로 하였지만, 톱 게이트형이라도 좋다. TFT의 게이트 전극(21)은, 주사 회로(도시 생략)에 접속되어 있다.
실시례 1 또는 후술하는 실시례 2 내지 실시례 3에서, 제1 기판(11)은 실리콘 기판, 무알칼리 유리 또는 석영 유리로 구성되어 있고, 제2 기판(12)은, 무알칼리 유리 또는 석영 유리로 구성되어 있다.
유기층(33)은, 보다 구체적으로는, 이하의 구성, 구조를 갖는데, 이와 같은 구성, 구조는 예시이고, 적절히, 변경할 수 있다. 또한, 정공 주입층의 두께로서 1㎚ 내지 20㎚를 예시할 수 있고, 정공 수송층의 두께로서 15㎚ 내지 100㎚를 예시할 수 있고, 발광층의 두께로서 5㎚ 내지 50㎚를 예시할 수 있고, 전자 수송층의 두께로서 15㎚ 내지 200㎚를 예시할 수 있다.
제1 전극(31)의 위에는, 유기층(33)을 구성하는 버퍼층이 형성되어 있다. 버퍼층은, 리크를 방지하기 위한 층이고, 예를 들면 헥사아자트리페닐렌(HAT) 등으로 이루어진다. 버퍼층의 위에는, 예를 들면, α-NPD[N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl-[1,1'-biphenyl]-4,4'-diamine]로 이루어지는 정공 수송층이 형성되어 있다. 정공 수송층의 위에는, 청색 발광층(두께 20㎚)이 형성되어 있다. 청색 발광층은, 호스트 재료로서의 ADN을 증착하고, 이 때, 도펀트 재료로서 디아미노크리센 유도체를 상대 막두께비로 5% 도핑함으로써 얻을 수 있다. 나아가서는, 그 위에는, BCP(2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린) 등으로 이루어지는 전자 수송층, 불화리튬(LiF)으로 이루어지는 전자 주입층이 형성되어 있다. 이상의 적층 구조체에 의해, 제1 발광층(34)이 구성된다.
제1 발광층(34)의 위에는, Mg를 5% 도프한 Alq3[tris(8-quinolinolato)aluminum(Ⅲ)]나, HAT로 구성되는 접속층이 형성되어 있다.
접속층의 위에는, α-NPD로 이루어지는 정공 주입층 겸 정공 수송층이 형성되고, 그 위에는, 황색의 발광색을 갖는 발광 재료로 구성된 황색 발광층(두께 20㎚)이 형성되어 있다. 황색 발광층은, 호스트 재료로서의 CBP를 증착하고, 이 때, 도펀트 재료로서 FIrpic 유도체를 상대 막두께비로 10% 도핑함으로써 얻을 수 있다. 나아가서는, 그 위에는, BCP 등으로 이루어지는 전자 수송층, 불화리튬(LiF)으로 이루어지는 전자 주입층이 형성되어 있다. 이상의 적층 구조체에 의해, 제2 발광층(35)이 구성된다.
이상에 설명한 발광 소자는, 주지의 방법으로 제조할 수 있기 때문에, 제조 방법이 상세한 설명은 생략한다.
그리고, 실시례 1의 발광 소자(10)에서는, 상술한 식(1) 및 식(2)을 만족하고, 또한, 식(3-A)을 만족하고, 또는, 식(3-B)을 만족하고, 또는, 식(3-A) 및 식(3-B)을 만족한다. 보다 구체적으로는, 실시례 1에서는, 식(3-B)을 만족한다. 또한, 식(3-A) 또는 후술하는 식(C-1)을 만족시킴으로써, 제1 발광층부터의 광에 대응하는 파장 영역 중의 좁은 영역에서의 간섭 필터의 광투과율을 증가시킬 수 있고, 식(3-B) 또는 후술하는 식(C-2)을 만족시킴으로써, 제2 발광층부터의 광에 대응하는 파장 영역 중의 좁은 영역에서의 간섭 필터의 광투과율을 증가시킬 수 있고, 식(3-A) 및 식(3-B) 또는 후술하는 식(C-1) 및 식(C-2)을 만족시킴으로써, 제1 발광층 및 제2 발광층부터의 광에 대응하는 파장 영역 중의 좁은 영역에서의 간섭 필터의 광투과율을 증가시킬 수 있다. 여기서, 식(3-A) 또는 후술하는 식(C-1)을 채용하는지, 식(3-B) 또는 후술하는 식(C-2)을 채용하는지, 식(3-A) 및 식(3-B) 또는 후술하는 식(C-1) 및 식(C-2)을 채용하든지는, 설계 사항이다. 즉, 발광 스펙트럼이나 발광 위치에 응하여, 이들의 식을 독립해서 적용할 수 있다.
이들을 식을, 다른 표현으로 표시하면, 이하와 같이 된다.
즉,
λ1-150≤λ11≤λ1+80;
λ2-30≤λ21≤λ2+80;
λ12≤λ1+15 또한 λ13≤λ1-15 또한 λ1-50≤L14; 및,
λ22≤λ2+15 또한 λ23≤λ2-15 또한 λ2-50≤λ24로 하였을 때,
식(A), 식(B)을 만족하고,
식(C-1)을 만족하고, 또는, 식(C-2)을 만족하고, 또는, 식(C-1) 및 식(C-2)을 만족한다. 여기서, 광학 거리(L)은, 광이 통과하는 매질의 굴절률의 파장 의존성을 고려한 값이다.
(A) 2·L11/λ11+φ1/2π=m1
(B) 2·L21/λ21+φ1/2π=n1
(C-1) 2·L12/λ12+φ2/2π=m2+1/2 또한,
2·L13/λ13+φ3/2π=m3 또한,
2·L14/λ14+φ4/2π=m4
(C-2) 2·L22/λ22+φ2/2π=n2+1/2 또한,
2·L23/λ23+φ3/2π=n3 또한,
2·L24/λ24+φ4/2π=n4
[표 1]
n00 : 1.75
n01 : 2.30
n02 : 1.80
n03 : 2.00
λ1 : 460㎚
λ2 : 560㎚
L11 : 72㎚
L12 : 582㎚
L13 : 1065㎚
L14 : 1686㎚
L21 : 389㎚
L22 : 267㎚
L23 : 750㎚
L24 : 1371㎚
유기층(33)의 굴절률(n00)와 제1 광투명층(41)의 굴절률(n01)의 차는 0.15 이상이고, 제1 광투명층(41)의 굴절률(n01)과 제2 광투명층(42)의 굴절률(n02)의 차는 0.15 이상, 제2 광투명층(42)의 굴절률(n02)과 제3 광투명층(43)의 굴절률(n03)의 차는 0.15 이상이다. 또한, 제2 광투명층의 광학적 두께(t2)는,
t2≒(1/4)λ1이고,
0.2·λ1≤t2≤0.35·λ1를 만족하고 있고,
또는 또한, 0.8×(λ1/4)≤t2≤1.4×(λ1/4)를 만족하고 있다.
그러면,
2·L11/λ11+φ1/2π=0
2·L21/λ21+φ1/2π=1
단,
λ1-150=310㎚≤λ11=480㎚≤λ1+80=540㎚
λ2-30=530㎚≤λ21=570㎚≤λ2+80=640㎚
가 되고, 식(A), 식(B), 환언하면, 식(1), 식(2)을 만족하고 있다. 또한, λ11=480㎚, λ21=570㎚라는 값, 또는, 다음에 기술하는 λ12, λ13, λ14, λ22, λ23, λ24의 값은, 표시 장치의 설계면으로부터 결정한 값이다. 또한,
2·L12/λ12+φ2/2π=3+1/2
2·L13/λ13+φ3/2π=5
2·L14/λ14+φ4/2π=8
2·L22/λ22+φ2/2π=1+1/2
2·L23/λ23+φ3/2π=3
2·L24/λ24+φ4/2π=5
단,
λ12=388㎚≤λ1+15=475㎚
λ13=426㎚≤λ1-15=445㎚
λ14=422㎚≥λ1-50=410㎚
λ22=534㎚≤λ2+15=575㎚
λ23=500㎚≤λ2-15=545㎚
λ24=548㎚≥λ2-50=510㎚
가 되고, 식(C-1), 식(C-2)을 만족하고 있다. 또한, λ12≠λ13, λ22≠λ23를 만족하는 것이 바람직하다.
비교를 위해, 각 층의 구성도를 도 1의 B에 도시하는 바와 같이, 제2 발광층(35)의 제1 발광층(34)과는 반대측에, 제2 발광층측부터, 제1 광투명층(41') 및 제2 광투명층(42')의 2층만이 마련된 발광 소자(비교례 1의 발광 소자)를 상정한다. 이 비교례 1의 발광 소자는, 일본 특개2011-159432에 개시된 식(1) 내지 (6)을 전부 만족하고, 또한, 식(7) 및 (8)중의 적어도 한쪽을 만족하고 있다. 유기층(33), 제1 광투명층(41'), 제2 광투명층(42')의 굴절률(n00, n01, n02) 등의 각종 파라미터를, 구체적으로는, n03, L14, L24의 값을 제외하고, 상기한 표 1과 같이 하였다.
실시례 1의 발광 소자의 제1 반사계면(RF1), 제2 반사계면(RF2), 제3 반사계면(RF3) 및 제4 반사계면(RF4)에 의해 구성되는 일종의 간섭 필터에서의, 제1 발광층(34)부터의 발광광(파장(λ1)) 및 제2 발광층(35)부터의 발광광(파장(λ2))의 광투과율을 계산한 결과를 도 3의 B에 도시한다. 마찬가지로, 비교례 1의 발광 소자의 제1 반사계면(RF1), 제2 반사계면(RF2) 및 제3 반사계면(RF3)에 의해 구성된 일종의 간섭 필터에서의, 제1 발광층(34)부터의 발광광(파장(λ1)) 및 제2 발광층(35)부터의 발광광(파장(λ2))의 광투과율을 계산한 결과를 도 3의 A에 도시한다. 도 3의 A 및 도 3의 B에서, 제1 발광층(34)으로부터의 광에 관한 데이터를 실선의 "A"로 나타내고, 제2 발광층(35)으로부터의 광에 관한 데이터를 실선의 "B"로 나타낸다.
일반적으로, 녹색광 및 적색광을 발생시키는 것이 가능한 황색 발광층을 이용한 경우, 청색 발광층과 조합시킴으로써, 백색광의 발광이 가능하다. 그러나, 이 백색으로부터 컬러 필터에 의해 분리되는 녹색이나 적색의 단색의 색 순도는 낮고, 색역의 확대를 목적으로 하여 컬러 필터의 막두께를 두껍게 하면, 대폭적인 발광 효율의 저하를 일으켜 소비 전력의 증대나 비용 증가를 초래하는 결과가 된다.
도 3의 A로부터, 비교례 1에서는, 제2 광투명층(42)의 막두께를 제어함에 의해, 색 순도가 높은 녹색의 대역 530㎚ 부근에 간섭 필터의 피크를 발생시킬 수 있음을 알 수 있다. 그리고, 이에 의해, 컬러 필터 등에 의해 얻어지는 색 순도를 개선할 수 있고, 표시 장치로서의 색 순도 및 색역이 개선되고, 또한, 같은 색도점을 실현하기 위해 필요하게 되는 컬러 필터의 막두께 증가 등을 수반하지 않기 때문에, 발광 효율이나 소비 전력의 점에서도 유리하게 된다. 그러나, 비교례 1에서는, 강화되어 있는 녹색의 대역이 넓고, 또한, 곡선(B)에서의 530㎚보다도 높은 영역(550㎚ 내지 650㎚의 영역)에서, 간섭 필터의 분광 투과율에 큰 골짜기가 발생하고 있기 때문에, 표시 장치를 정면에서 바라본 때의 색도의 개선은 가능한 것이지만, 색도의 시야각 의존성이 크다.
한편, 실시례 1에서는, 제3 광투명층(43)을 마련하여 제4 반사계면(RF4)을 형성함에 의해, 간섭 필터의 분광 투과율과 역(逆)위상의 간섭을 발생시킴으로써, 도 3의 B에 도시하는 바와 같이, 간섭 필터의 분광 투과율이 평탄화되고(곡선(B)에서의 550㎚ 내지 650㎚의 영역을 참조), 또한, 색역 확대의 목적으로, 강화시켜야 할 파장 대역이 좁혀지고 있다. 그리고, 그 결과, 색역의 확대와 시야각 특성의 양립이 실현되어 있다. 또한, 간섭 필터의 광투과율의 피크 위치가, 제1 발광층(34)부터의 광의 발광 스펙트럼의 피크로부터 어긋나고, 또한, 제2 발광층(35)부터의 광의 발광 스펙트럼의 피크로부터 어긋나도록, 제2 반사계면(RF2)의 위치가 결정되어 있고, 간섭 필터의 광투과율의 피크 위치가, 제1 발광층(34)부터의 광의 발광 스펙트럼의 피크로부터 어긋나고, 또한, 제2 발광층(35)부터의 광의 발광 스펙트럼의 피크로부터 어긋나도록, 제3 반사계면(RF3)의 위치가 결정되어 있고, 간섭 필터의 광투과율의 피크 위치가, 제1 발광층(34)부터의 광의 발광 스펙트럼의 피크로부터 어긋나고, 또한, 제2 발광층(35)부터의 광의 발광 스펙트럼의 피크로부터 어긋나도록, 제4 반사계면(RF4)의 위치가 결정되어 있기 때문에, 간섭 필터의 보다 한층의 광대역화를 도모할 수 있다.
또한, 실시례 1의 발광 소자를 이용한 표시 장치에서, 시야각을 파라미터로 한 휘도 변화(Y/Y0)의 시뮬레이션 결과를 도 4의 A에 도시하고, 시야각을 파라미터로 한색도 변화(Δuv)의 시뮬레이션 결과를 도 4의 B에 도시한다. 도 4의 A로부터, 시야각 45도에서, 휘도 변화 85% 이상을 유지할 수 있고, 도 4의 B로부터, 색도 변화도, 시야각이 45도일 때, Δuv≤0.015를 실현할 수 있고 있음을 알 수 있다. 즉, 실시례 1에서는, 도 4의 A, 도 4의 B로부터도 분명한 바와 같이, 휘도 변화 및 색도 변화의 시야각 의존성이 낮다. 이하의 표 2에, 실시례 1 및 비교례 1의 발광 소자에서의 색도와 발광 효율의 값을 표시한다. 실시례 1의 발광 소자에서는, 비교례 1의 발광 소자보다도 x의 값이 작고, y의 값이 크고, 한층 바람직한 색도를 나타내고 있고, 발광 효율도 높다.
[표 2]
색도 발광 효율
실시례 1 x=0.294 y=0.683 1.03
비교례 1 x=0.307 y=0.672 1.00
실시례 1의 발광 소자에서는, 제1 반사계면(RF1), 제2 반사계면(RF2), 제3 반사계면(RF3) 및 제4 반사계면(RF4)에 의해 일종의 간섭 필터가 구성되어 있고, 식(1) 및 식(2)을 만족함으로써, 제1 발광층부터의 광의 제1 반사계면(RF1)에서의 반사는 서로 강화시키고, 제2 발광층부터의 광의 제1 반사계면(RF1)에서의 반사도 서로 강화된다. 또한, 식(3-1) 및/또는 식(3-B)을 만족함으로써, 즉, 간섭 필터에서의 반사의 서로 강화시키는 조건, 서로 약화시키는 조건을 적절하게 조합시킴으로써, 간섭 필터에서의, 넓은 파장 범위에 걸쳐서 광투과율 곡선이 한층 평탄한 간섭 필터를 얻을 수 있다. 게다가, 제1 발광층부터의 광에 대응하는 좁은 파장 영역 및/또는 제2 발광층부터의 광에 대응하는 좁은 파장 영역에서의 간섭 필터의 광투과율을 증가시킬 수 있는 결과, 단색 색도가 개선되고, 색역의 확대를 도모할 수 있고, 양호한 색상을 가지며, 소비 전력이 낮은 백색 발광 소자를 제공할 수 있고, 가시광 영역의 2색 이상의 다른 색의 각각, 및, 합성색에 대한 휘도 및 색도의 시야각 의존성의 대폭적인 저감을 도모할 수 있다. 또는 또한, 제1 반사계면, 제2 반사계면, 제3 반사계면 및 제4 반사계면이, 소정의 조건을 만족하도록 배치되어 있기 때문에, 넓은 파장 범위에 걸쳐서 광투과율 곡선이 한층 평탄한 간섭 필터를 얻을 수 있고, 양호한 색상을 가지며, 소비 전력이 낮은 백색 발광 소자를 제공할 수 있다. 게다가, 제1 발광층부터의 광에 대응하는 좁은 파장 영역 및/또는 제2 발광층부터의 광에 대응하는 좁은 파장 영역에서의 간섭 필터의 광투과율을 증가시킬 수 있는 결과, 단색 색도가 개선되고, 색역의 확대를 도모할 수 있고, 가시광 영역의 2색 이상의 다른 색의 각각, 및, 합성색에 대한 휘도 및 색도의 시야각 의존성의 대폭적인 저감을 도모할 수 있다.
[실시례 2]
실시례 2는, 실시례 1의 변형이다. 발광층이 이색발광층으로 이루어질 때, 구체적으로는, 예를 들면, 하나의 발광층이 녹색 발광층 및 적색 발광층이 적층되어 있을 때, 이색발광층의 발광 중심이 1수준에 있다고 간주할 수 있는 정도로 제1색 발광층 및 제2색 발광층의 두께를 얇게 할 수가 없는 경우가 있다. 즉, 발광 소자 또는 표시 장치의 설계상, 또는 또한, 제조 프로세스면에서, 발광층을 구성하는 제1색 발광층 및 제2색 발광층의 두께를 두껍게 하지 않을 수가 없어, 이색발광층의 발광 중심이 1수준에 있다고 간주할 수가 없는 경우가 있다. 예를 들면, 이색발광층(실시례 2에서는, 구체적으로는, 예를 들면, 제2 발광층(35))의 제1색(녹색)의 발광 중심과 제2색(적색)의 발광 중심의 사이의 거리가 5㎚ 이상, 떨어져 있는 경우가 있다. 또한, 예를 들면, 발광층을 구성하는 재료에 의존하여, 이색발광층의 제1색 발광층과 제2색 발광층의 적층 순을 변경시키지 않을 수가 없어, 이색발광층의 발광 중심이 1수준에 있다고 간주할 수가 없는 경우가 생길 수 있다.
이와 같은 경우에는, 발광층의 제1색의 발광 중심과 제2색의 발광 중심의 각각에 대해, 상기한 식(1) 및 식(2)을 만족하고, 식(3-A)을 만족하고, 또는, 식(3-B)을 만족하고, 또는, 식(3-A) 및 식(3-B)을 만족하도록 각종 파라미터를 결정하면 좋다. 또는 또한, 이와 같이, 이색발광층의 발광 중심이 1수준에 있다고 간주할 수가 없는 경우, 또한, 제4 광투명층을 마련하는 구성으로 하면 좋다. 또는 또한, 예를 들면, 제2 반사계면을, 복수의 계면으로 구성하면 좋다. 그리고, 예를 들면, 파장 약 550㎚ 내지 650㎚의 범위에서, 녹색 발광층부터 출사되고, 계외에 출사되는 녹색광에 대한 간섭 필터의 광투과율 곡선의 파장을 변수로 한 변화와, 적색 발광층부터 출사되고, 계외에 출사되는 적색광에 대한 간섭 필터의 광투과율 곡선의 파장을 변수로 한 변화가, 같은 경향을 나타내도록 구성한다. 이에 의해, 시야각이 커져도, 녹색광의 휘도 저하 비율과 적색광의 휘도 저하 비율은 같은 정도가 되어, 시야각이 커져도 색도의 어긋남이 커지는 일은 없다.
[실시례 3]
실시례 3은, 실시례 1 또는 실시례 2의 변형인데, 하면 발광형의 표시 장치에 관한 것이다. 모식적인 일부 단면도를 도 5에 도시하는 바와 같이, 실시례 3에서의 발광 소자(10)에서는, 제1 기판(11)상에, 제2 전극(32), 유기층(33) 및 제1 전극(31)이, 이 순서로 적층되어 있는 하면 발광형이다. 발광층부터의 광은, 제1 기판(11)을 경유하여 외부에 출사된다. 도시하지 않지만, 제3 광투명층의 제2 광투명층과는 반대측의 면에는, 즉, 제3 광투명층(43)과 제1 기판(11)과의 사이에는, 두께가 1㎛ 이상의 투명 도전 재료층, 또는, 두께가 1㎛ 이상의 투명 절연층, 또는, 두께가 1㎛ 이상의 수지층, 또는, 두께가 1㎛ 이상의 유리층, 또는, 두께가 1㎛ 이상의 공기층이 형성되어 있어도 좋다. 제1 전극(31)의 상방의 최외층은 제2 기판(12)에 의해 구성된다. 제1 전극(31)과 제2 기판(12)은 접착층(29)에 의해 접착되어 있다.
[실시례 4]
실시례 4는, 본 개시된 조명 장치에 관한 것이다. 도 6에 모식적인 단면도를 도시하는 바와 같이, 실시례 4의 조명 장치에서는, 투명한 제1 기판(111)과 제2 기판(112)의 사이에, 실시례 1 내지 실시례 3에서 설명한 발광 소자(10)가 배치되어 있다. 발광 소자(10)의 구조에 의해, 발광층부터의 광은, 제2 기판측으로부터 출사되고, 또는 또한, 제1 기판측으로부터 출사된다. 제1 기판(111)의 외주부와 제2 기판(112)의 외주부는, 밀봉 부재(113)에 의해 접합되어 있다. 조명 장치의 평면 형상은 필요에 응하여 선택되는데, 예를 들면 정방형 또는 장방형이다. 도 6에서는, 하나의 발광 소자(10)만이 나타나 있지만, 필요에 응하여, 복수의 발광 소자를 소망하는 상태로 배치하여도 좋다. 조명 장치의 구성, 구조, 그 자체는, 주지의 구성, 구조를 갖기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.
실시례 4의 조명 장치에서는, 실시례 1 내지 실시례 3의 발광 소자를 이용함에 의해, 각도 의존성이 적은, 환언하면, 조명 방향에 의존한 강도나 색도의 변화가 극히 적은, 양호한 배광 특성을 갖는 조명 장치(예를 들면 면형상 광원 장치)를 실현할 수 있고, 연색성(演色性)에 우수하고, 배색 특성에 우수한 조명 장치를 실현할 수 있다. 또한, 발광 소자의 발광색을 선택함에 의해, 백색 발광 외에, 여러 가지의 발광색을 얻을 수 있다.
이상, 본 개시를 바람직한 실시례에 의거하여 설명하였지만, 본 개시는 이들의 실시례로 한정되는 것이 아니다. 실시례에서 설명한 발광 소자, 표시 장치, 조명 장치의 구성, 구조는 예시이고, 적절히, 변경할 수 있다.
또한, 본 개시는, 이하와 같은 구성을 취하는 것도 가능하다.
[A01] ≪발광 소자 … 제1의 양태≫
제1 전극,
제2 전극 및
제1 전극과 제2 전극의 사이에 마련되고, 제1 전극측부터 제1 발광층 및 제2 발광층이 적층되어 이루어지는 유기층을 구비하고 있고,
유기층부터의 광이, 제1 발광층과 제1 전극과의 계면에서 반사되고, 제2 전극을 통과하여, 외부에 출사되는 발광 소자로서,
제2 발광층의 제1 발광층과는 반대측에는, 제2 발광층측부터, 제1 광투명층, 제2 광투명층 및 제3 광투명층이 마련되어 있고,
이하의 식(1) 및 식(2)을 만족하고,
식(3-A)을 만족하고, 또는, 식(3-B)을 만족하고, 또는, 식(3-A) 및 식(3-B)을 만족하는 발광 소자.
단,
λ1 : 제1 발광층에서의 발광의 파장역의 중심 파장(단위 : ㎚)
λ2 : 제2 발광층에서의 발광의 파장역의 중심 파장(단위 : ㎚)
L11 : 제1 발광층과 제1 전극과의 계면인 제1 반사계면부터, 제1 발광층의 발광 중심까지의 광학 거리(단위 : ㎚)
L12 : 제2 발광층과 제1 광투명층과의 계면인 제2 반사계면부터, 제1 발광층의 발광 중심까지의 광학 거리(단위 : ㎚)
L13 : 제1 광투명층과 제2 광투명층과의 계면인 제3 반사계면부터, 제1 발광층의 발광 중심까지의 광학 거리(단위 : ㎚)
L14 : 제2 광투명층과 제3 광투명층과의 계면인 제4 반사계면부터, 제1 발광층의 발광 중심까지의 광학 거리(단위 : ㎚)
L21 : 제1 반사계면부터 제2 발광층의 발광 중심까지의 광학 거리(단위 : ㎚)
L22 : 제2 반사계면부터 제2 발광층의 발광 중심까지의 광학 거리(단위 : ㎚)
L23 : 제3 반사계면부터 제2 발광층의 발광 중심까지의 광학 거리(단위 : ㎚)
L24 : 제4 반사계면부터 제2 발광층의 발광 중심까지의 광학 거리(단위 : ㎚)
φ1 : 제1 반사계면에서 반사될 때의 광의 위상 변화(단위 : 라디안)
φ2 : 제2 반사계면에서 반사될 때의 광의 위상 변화(단위 : 라디안)
φ3 : 제3 반사계면에서 반사될 때의 광의 위상 변화(단위 : 라디안)
φ4 : 제4 반사계면에서 반사될 때의 광의 위상 변화(단위 : 라디안)이고,
m1은 0 이상의 정수, n1은 0 이상의 정수, m2, m3, m4, n2, n3 및 n4은 정수이다.
[A02] m1=0, n1=1인 [A01]에 기재된 발광 소자.
[A03] 제1 반사계면, 제2 반사계면, 제3 반사계면 및 제4 반사계면에 의해 간섭 필터가 구성되어 있는 [A01] 또는 [A02]에 기재된 발광 소자.
[A04] 유기층의 굴절률과 제1 광투명층의 굴절률의 차는 0.15 이상이고,
제1 광투명층의 굴절률과 제2 광투명층의 굴절률의 차는 0.15 이상이고,
제2 광투명층의 굴절률과 제3 광투명층의 굴절률의 차는 0.15 이상인 [A01] 내지 [A03]의 어느 한 항에 기재된 발광 소자.
[A05] 제2 광투명층의 광학적 두께(t2)는, 0.2·λ1≤t2≤0.35·λ1를 만족하는 [A01] 내지 [A04]의 어느 한 항에 기재된 발광 소자.
[A06] 시야각이 45도일 때의 휘도의 저하가, 시야각이 0도일 때의 휘도에 대해 30% 이하인 [A01] 내지 [A05]의 어느 한 항에 기재된 발광 소자.
[A07] 시야각이 45도일 때의 색도의 어긋남(Δuv)의 값은 0.015 이하인 [A01] 내지 [A06]의 어느 한 항에 기재된 발광 소자.
[A08] 제2 발광층과 제1 광투명층과의 사이에, 두께가 5㎚ 이하의 금속층이 마련되어 있는 [A01] 내지 [A07]의 어느 한 항에 기재된 발광 소자.
[A09] 제2 반사계면은 복수의 계면으로 구성되어 있고, 또는, 제3 반사계면은 복수의 계면으로 구성되어 있고, 또는, 제4 반사계면은 복수의 계면으로 구성되어 있는 [A01] 내지 [A08]의 어느 한 항에 기재된 발광 소자.
[A10] 제1 발광층 및 제2 발광층의 적어도 한쪽의 발광층은, 2색 이상의 다른 색의 광을 발광하는 이색발광층으로 이루어지고,
이색발광층의 발광 중심이 1수준에 있다고 간주할 수 없는 경우, 또한, 제4 광투명층을 마련하는 [A01] 내지 [A09]의 어느 한 항에 기재된 발광 소자.
[A11] 제1 발광층과 제1 전극과의 계면인 제1 반사계면, 및, 제2 발광층, 제1 광투명층, 제2 광투명층, 제3 광투명층 및 제4 광투명층에 의해 구성되는 제2 반사계면, 제3 반사계면, 제4 반사계면 및 제5 반사계면에 의해 간섭 필터가 구성되어 있고,
이색발광층부터 출사되고, 계외에 출사되는 일방의 광에 대한 간섭 필터의 광투과율 곡선의 파장을 변수로 한 변화와, 이색발광층부터 출사되고, 계외에 출사되는 타방의 광에 대한 간섭 필터의 광투과율 곡선의 파장을 변수로 한 변화는, 같은 경향을 나타내는 [A10]에 기재된 발광 소자.
[A12] 기판상에, 제1 전극, 유기층 및 제2 전극이, 이 순서로 적층되어 있는 [A01] 내지 [A11]의 어느 한 항에 기재된 발광 소자.
[A13] 제3 광투명층의 제2 광투명층과는 반대측의 면에는, 또한, 두께가 0.5㎛ 이상의 투명 도전 재료층, 투명 절연층, 수지층, 유리층 또는 공기층이 형성되어 있는 [A12]에 기재된 발광 소자.
[A14] 기판상에, 제2 전극, 유기층 및 제1 전극이, 이 순서로 적층되어 있는 [A01] 내지 [A11]의 어느 한 항에 기재된 발광 소자.
[A15] 제3 광투명층의 제2 광투명층과는 반대측의 면에는, 두께가 1㎛ 이상의 투명 도전 재료층, 투명 절연층, 수지층, 유리층 또는 공기층이 형성되어 있는 [A14]에 기재된 발광 소자.
[B01] ≪발광 소자 … 제2의 양태≫
제1 전극,
제2 전극 및
제1 전극과 제2 전극의 사이에 마련되고, 제1 전극측부터 제1 발광층 및 제2 발광층이 적층되어 이루어지는 유기층을 구비하고 있고,
유기층부터의 광이, 제1 발광층과 제1 전극에 의해 구성되는 제1 반사계면에서 반사되고, 제2 전극을 통과하여, 외부에 출사되는 발광 소자로서,
제2 발광층의 제1 발광층과는 반대측에는, 제2 발광층측부터, 제1 광투명층, 제2 광투명층 및 제3 광투명층이 마련되어 있고,
제2 발광층측의 제1 광투명층 계면에 의해 제2 반사계면이 구성되어 있고,
제1 광투명층과 제2 광투명층에 의해 제3 반사계면이 구성되어 있고,
제2 광투명층과 제3 광투명층에 의해 제4 반사계면이 구성되어 있고,
제1 반사계면, 제2 반사계면, 제3 반사계면 및 제4 반사계면에 의해 간섭 필터가 구성되어 있고,
제1 반사계면은, 이하의 (조건-1)을 만족하도록, 배치되어 있고,
제2 반사계면, 제3 반사계면 및 제4 반사계면은, 이하의 (조건-2)을 만족하고, 또는, (조건-3)을 만족하고, 또는, (조건-2) 및 (조건-3)을 만족하도록, 배치되어 있는 발광 소자.
(조건-1)
제1 발광층부터의 광의 제1 반사계면에서의 반사가 서로 강화되고, 또한, 제2 발광층부터의 광의 제1 반사계면에서의 반사가 서로 강화된다.
(조건-2)
제1 발광층부터의 광의 제2 반사계면에서의 반사가 서로 약화되고, 또한, 제1 발광층부터의 광의 제3 반사계면에서의 반사가 서로 강화되고, 또한, 제1 발광층부터의 광의 제4 반사계면에서의 반사가 서로 강화된다.
(조건-3)
제2 발광층부터의 광의 제2 반사계면에서의 반사가 서로 약화되고, 또한, 제2 발광층부터의 광의 제3 반사계면에서의 반사가 서로 강화되고, 또한, 제2 발광층부터의 광의 제4 반사계면에서의 반사가 서로 강화된다.
[B02] 간섭 필터의 광투과율의 피크 위치가, 제1 발광층부터의 광의 발광 스펙트럼의 피크로부터 어긋나고, 또한, 제2 발광층부터의 광의 발광 스펙트럼의 피크로부터 어긋나도록, 제2 반사계면의 위치가 결정되어 있는 [B01]에 기재된 발광 소자.
[B03] 간섭 필터의 광투과율의 피크 위치가, 제1 발광층부터의 광의 발광 스펙트럼의 피크로부터 어긋나고, 또한, 제2 발광층부터의 광의 발광 스펙트럼의 피크로부터 어긋나도록, 제3 반사계면의 위치가 결정되어 있는 [B01] 또는 [B02]에 기재된 발광 소자.
[B04] 간섭 필터의 광투과율의 피크 위치가, 제1 발광층부터의 광의 발광 스펙트럼의 피크로부터 어긋나고, 또한, 제2 발광층부터의 광의 발광 스펙트럼의 피크로부터 어긋나도록, 제4 반사계면의 위치가 결정되어 있는 [B01] 내지 [B03]의 어느 한 항에 기재된 발광 소자.
[B05] 유기층의 굴절률과 제1 광투명층의 굴절률의 차는 0.15 이상이고,
제1 광투명층의 굴절률과 제2 광투명층의 굴절률의 차는 0.15 이상이고,
제2 광투명층의 굴절률과 제3 광투명층의 굴절률의 차는 0.15 이상인 [B01] 내지 [B04]의 어느 한 항에 기재된 발광 소자.
[B06] 시야각이 45도일 때의 휘도의 저하가, 시야각이 0도일 때의 휘도에 대해 30% 이하인 [B01] 내지 [B05]의 어느 한 항에 기재된 발광 소자.
[B07] 시야각이 45도일 때의 색도의 어긋남(Δuv)의 값은 0.015 이하인 [B01] 내지 [B06]의 어느 한 항에 기재된 발광 소자.
[B08] 제2 발광층과 제1 광투명층과의 사이에, 두께가 5㎚ 이하의 금속층이 마련되어 있는 [B01] 내지 [B07]의 어느 한 항에 기재된 발광 소자.
[B09] 제2 반사계면은 복수의 계면으로 구성되어 있고, 또는, 제3 반사계면은 복수의 계면으로 구성되어 있고, 또는, 제4 반사계면은 복수의 계면으로 구성되어 있는 [B01] 내지 [B08]의 어느 한 항에 기재된 발광 소자.
[B10] 제1 발광층 및 제2 발광층의 적어도 한쪽의 발광층은, 2색 이상의 다른 색의 광을 발광하는 이색발광층으로 이루어지고,
이색발광층의 발광 중심이 1수준에 있다고 간주할 수 없는 경우, 또한, 제4 광투명층을 마련하는 [B01] 내지 [B09]의 어느 한 항에 기재된 발광 소자.
[B11] 제4 광투명층을 또한 가지며,
이색발광층부터 출사되고, 계외에 출사되는 일방의 광에 대한 간섭 필터의 광투과율 곡선의 파장을 변수로 한 변화와, 이색발광층부터 출사되고, 계외에 출사되는 타방의 광에 대한 간섭 필터의 광투과율 곡선의 파장을 변수로 한 변화는, 같은 경향을 나타내는 [B10]에 기재된 발광 소자.
[B12] 기판상에, 제1 전극, 유기층 및 제2 전극이, 이 순서로 적층되어 있는 [B01] 내지 [B11]의 어느 한 항에 기재된 발광 소자.
[B13] 제3 광투명층의 제2 광투명층과는 반대측의 면에는, 또한, 두께가 0.5㎛ 이상의 투명 도전 재료층, 투명 절연층, 수지층, 유리층 또는 공기층이 형성되어 있는 [B12]에 기재된 발광 소자.
[B14] 기판상에, 제2 전극, 유기층 및 제1 전극이, 이 순서로 적층되어 있는 [B01] 내지 [B11]의 어느 한 항에 기재된 발광 소자.
[B15] 제3 광투명층의 제2 광투명층과는 반대측의 면에는, 두께가 1㎛ 이상의 투명 도전 재료층, 투명 절연층, 수지층, 유리층 또는 공기층이 형성되어 있는 [B14]에 기재된 발광 소자.
[C01] ≪표시 장치≫
[A01] 내지 [B15]에 기재된 발광 소자가 2차원 매트릭스형상으로 배열되어 이루어지는 표시 장치.
[C02] ≪조명 장치≫
[A01] 내지 [B15]에 기재된 발광 소자를 구비하고 있는 조명 장치.
다양한 수정, 조합, 하위 조합 및 변경은 관련 기술분야의 기술자의 설계의 요구 및 첨부된 청구항과 그 균등물 범위 내에 있는 다른 요인에 의하여 발생할 수 있음을 이해해야 한다.
10 : 유기EL소자
11, 111 : 제1 기판
12, 112 : 제2 기판
113 : 밀봉 부재
21 : 게이트 전극
22 : 게이트 절연막
23 : 소스/드레인 영역
24 : 채널 형성 영역
25, 25A, 25B : 층간절연층
26 : 배선
26A : 콘택트 플러그
27 : 콘택트 플러그
28 : 절연층
29 : 접착층
31 : 제1 전극
32 : 제2 전극
33 : 유기층
34 : 제1 발광층
35 : 제2 발광층
41 : 제1 광투명층
42 : 제2 광투명층
42A : 제2A 광투명층(제4 광투명층)
42B : 제2B 광투명층
43 : 제3 광투명층
RF1 : 제1 반사계면
RF2 : 제2 반사계면
RF3 : 제3 반사계면
RF4 : 제4 반사계면
RF5 : 제5 반사계면
11, 111 : 제1 기판
12, 112 : 제2 기판
113 : 밀봉 부재
21 : 게이트 전극
22 : 게이트 절연막
23 : 소스/드레인 영역
24 : 채널 형성 영역
25, 25A, 25B : 층간절연층
26 : 배선
26A : 콘택트 플러그
27 : 콘택트 플러그
28 : 절연층
29 : 접착층
31 : 제1 전극
32 : 제2 전극
33 : 유기층
34 : 제1 발광층
35 : 제2 발광층
41 : 제1 광투명층
42 : 제2 광투명층
42A : 제2A 광투명층(제4 광투명층)
42B : 제2B 광투명층
43 : 제3 광투명층
RF1 : 제1 반사계면
RF2 : 제2 반사계면
RF3 : 제3 반사계면
RF4 : 제4 반사계면
RF5 : 제5 반사계면
Claims (18)
- 제1 전극,
제2 전극 및
제1 전극과 제2 전극의 사이에 마련되고, 제1 전극측부터 제1 발광층 및 제2 발광층이 적층되어 이루어지는 유기층을 구비하고 있고,
유기층부터의 광이, 제1 발광층과 제1 전극에 의해 구성되는 제1 반사계면에서 반사되고, 제2 전극을 통과하여, 외부에 출사되는 발광 소자로서,
제2 발광층의 제1 발광층과는 반대측에는, 제2 발광층측부터, 제1 광투명층, 제2 광투명층 및 제3 광투명층이 마련되어 있고,
제2 발광층측의 제1 광투명층 계면에 의해 제2 반사계면이 구성되어 있고,
제1 광투명층과 제2 광투명층에 의해 제3 반사계면이 구성되어 있고,
제2 광투명층과 제3 광투명층에 의해 제4 반사계면이 구성되어 있고,
제1 반사계면, 제2 반사계면, 제3 반사계면 및 제4 반사계면에 의해 간섭 필터가 구성되어 있고,
제1 반사계면은, 이하의 (조건-1)을 만족하도록, 배치되어 있고,
제2 반사계면, 제3 반사계면 및 제4 반사계면은, 이하의 (조건-2)을 만족하고, 또는, (조건-3)을 만족하고, 또는, (조건-2) 및 (조건-3)을 만족하도록, 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
(조건-1)
제1 발광층부터의 광의 제1 반사계면에서의 반사가 서로 강화되고, 또한, 제2 발광층부터의 광의 제1 반사계면에서의 반사가 서로 강화된다.
(조건-2)
제1 발광층부터의 광의 제2 반사계면에서의 반사가 서로 약화되고, 또한, 제1 발광층부터의 광의 제3 반사계면에서의 반사가 서로 강화되고, 또한, 제1 발광층부터의 광의 제4 반사계면에서의 반사가 서로 강화된다.
(조건-3)
제2 발광층부터의 광의 제2 반사계면에서의 반사가 서로 약화되고, 또한, 제2 발광층부터의 광의 제3 반사계면에서의 반사가 서로 강화되고, 또한, 제2 발광층부터의 광의 제4 반사계면에서의 반사가 서로 강화된다. - 제1항에 있어서,
간섭 필터의 광투과율의 피크 위치가, 제1 발광층부터의 광의 발광 스펙트럼의 피크로부터 어긋나고, 또한, 제2 발광층부터의 광의 발광 스펙트럼의 피크로부터 어긋나도록, 제2 반사계면의 위치가 결정되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 소자. - 제1항에 있어서,
간섭 필터의 광투과율의 피크 위치가, 제1 발광층부터의 광의 발광 스펙트럼의 피크로부터 어긋나고, 또한, 제2 발광층부터의 광의 발광 스펙트럼의 피크로부터 어긋나도록, 제3 반사계면의 위치가 결정되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 소자. - 제1항에 있어서,
간섭 필터의 광투과율의 피크 위치가, 제1 발광층부터의 광의 발광 스펙트럼의 피크로부터 어긋나고, 또한, 제2 발광층부터의 광의 발광 스펙트럼의 피크로부터 어긋나도록, 제4 반사계면의 위치가 결정되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 소자. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
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- 삭제
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