KR20010024923A - 발광 장치 - Google Patents

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KR20010024923A
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organic light
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KR1020007008957A
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코야마토모코
카네코타케오
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야스카와 히데아키
세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

단면 발광형 발광 장치(11000,14000)은 유기 발광층(40)에 전계와 유기 발광층 으로 부터 방출된 광을 단면에 전송하는 광 도파로를 공급하기위해 한쌍의 전극층(30,50)을 구비한다. 상기 도파로는 주로 광을 전송하는 코어층(20)과, 코어층(20)보다 낮은 굴절을 갖는 회절격자들(10,60)을 구비한다. 상기 코아층(20)은 유기 발광층(40)과 다른층 또는 유기 발광층을 구비한다. 회절격자는(12)코어층(20)또는 상기코어층(20)과 회절격자(10) 사이의 겨계영역에서 형성된다.
발광 장치(31000)는 광섬유부(200)를 구비한다. 또다른 실시예(43000)는 1차원 주기 굴절률 분포를 갖는 결함부과 회절격자를 구비하며 광자 대역 갭으로 구성한다.

Description

발광 장치 {Light-emitting device}
광통신 시스템에서는 광원으로 반도체 레이저가 사용된다. 반도체 레이저는 파장 선택성이 뛰어나 단일 모드로 광을 발생할 수 있다. 그러나, 반도체 레이저는 많은 결정 성장 단계를 요구하여 제작하기가 어렵다. 반도체 레이저의 또 다른 문제점은 사용할 수 있는 발광 재료의 종류가 제한된다는 점이다. 이는 반도체 레이저에 의해 발광될 수 있는 광의 파장을 제한한다.
종래의 EL 발광 장치는 넓은 스펙트럼폭을 갖는 파장으로 광을 발광할 수 있어 디스플레이 등에 적용된다. 그러나, 이러한 EL 발광 장치는 좁은 스펙트럼폭을 갖는 광을 요구하는 광통신 등에 적용하기에는 부적합하다.
본 발명은 전계 발광(electroluminescence, EL)을 이용하는 발광 장치에 관한 것이다.
도 1a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기 발광 장치의 경사도.
도 1b는 도 1a의 선 A-A에 따른 단면도.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기 발광 장치를 도시하는 단면도.
도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 유기 발광 장치를 도시하는 단면도.
도 4는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 유기 발광 장치를 도시하는 단면도.
도 5는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 유기 발광 장치를 도시하는 단면도.
도 6은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 유기 발광 장치를 도시하는 단면도.
도 7은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 유기 발광 장치의 수정을 도시하는 단면도.
도 8은 본 발명의 제 7 실시예에 따른 유기 발광 장치를 도시하는 단면도.
도 9는 본 발명의 제 8 실시예에 따른 유기 발광 장치를 도시하는 단면도.
도 10은 본 발명의 제 9 실시예에 따른 유기 발광 장치를 도시하는 단면도.
도 11은 본 발명의 제 10 실시예에 따른 유기 발광 장치를 도시하는 단면도.
도 12는 본 발명의 제 11 실시예에 따른 발광 장치를 도시하는 단면도.
도 13은 도 12의 선 B-B에 따른 단면도.
도 14는 본 발명의 제 12 실시예에 따른 발광 장치의 수직 단면도.
도 15는 도 14의 선 D-D에 따른 단면도.
도 16은 본 발명의 제 13 실시예에 따른 발광 장치의 수직 단면도.
도 17은 도 16의 선 F-F에 따른 단면도.
도 18은 본 발명의 제 14 실시예에 따른 발광 장치를 도시하는 단면도.
도 19는 도 18의 선 H-H에 따른 단면도.
도 20은 본 발명의 제 15 실시예에 따른 발광 장치를 도시하는 단면도.
도 21은 본 발명의 제 16 실시예에 따른 발광 장치를 도시하는 단면도.
도 22는 본 발명의 제 17 실시예에 따른 발광 장치를 도시하는 단면도.
도 23은 본 발명의 제 18 실시예에 따른 발광 장치를 도시하는 단면도.
도 24는 본 발명의 제 19 실시예에 따른 발광 장치를 도시하는 단면도.
도 25는 본 발명의 제 20 실시예에 따른 발광 장치를 도시하는 단면도.
도 26은 본 발명의 제 21 실시예에 따른 발광 장치를 도시하는 단면도.
도 27은 본 발명의 제 22 실시예에 따른 발광 장치를 도시하는 단면도.
도 28은 본 발명의 제 23 실시예에 따른 발광 장치를 도시하는 단면도.
도 29는 본 발명의 제 24 실시예에 따른 발광 장치를 도시하는 단면도.
도 30은 본 발명의 제 25 실시예에 따른 발광 장치를 도시하는 단면도.
본 발명의 목적은 종래의 EL 발광 장치와 비교해 현저하게 좁은 스펙트럼폭을 갖는 파장으로 광을 발광하여 방향성을 나타낼 수 있어, 디스플레이 뿐만 아니라 광통신 등에도 적용될 수 있는 발광 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 발광 장치는 전계 발광에 의해 광을 발광할 수 있는 발광층과, 발광층에 전기장을 인가하는 한쌍의 전극층 및 발광층으로부터 발생된 광을 전송하는 광 도파로를 구비하고, 광 도파로에는 회절격자가 형성된다.
본 발광 장치에 따라, 전자 및 홀은 한쌍의 전극층(음극,양극)으로부터 각각 발광층으로 도입된다. 광은 분자가 발광층에서 전자 및 홀의 재조합에 의해 여기 상태로부터 바닥 상태로 복귀할 때 발광된다. 발광층으로부터 발생된 광에는 광 도파로에 형성된 회절격자, 특별히 각각이 다른 굴절률을 갖고 주기적으로 배열된 두 매질층이 번갈아 있는 회절격자에 의해 파장 선택성 및 방향성이 제공된다.
회절격자는 분포 귀환형(distributed feedback type) 또는 분포 브래그 반사형(distributed Bragg reflection type) 회절격자인 것이 바람직하다. 이러한 분포 귀환형 또는 분포 브래그 반사형 회절격자는 발광층으로부터 발생된 광이 공진되게 한다. 그 결과로, 파장 선택성, 좁은 발광 스펙트럼폭, 및 뛰어난 방향성을 갖춘 광이 구해질 수 있다. 회절격자의 피치(pitch) 및 깊이는 발광되는 광의 파장에 의존해 설계된다.
광은 λ/4 위상 쉬프트 구조 또는 이득-결합형(gain-coupled) 구조의 분포 귀환형 회절격자를 제공함으로서 단일 모드로 발광될 수 있다. 여기서 사용되는 "λ"는 광 도파로 내부에서 광의 파장을 나타낸다. λ/4 위상 쉬프트 구조 또는 이득-결합형 구조를 갖는 분포 귀환형의 회절격자가 본 발명의 발광 장치에 공통된 양호한 구성이다. 그 회절격자는 상기 기능을 달성하는데 충분하다. 회절격자는 광 도파로를 구성하는 층에 형성된다.
발광층은 유기 발광 재료을 포함하는 것이 바람직하다. 유기 발광 재료의 사용은 물질의 선택을 확장시켜, 반도체나 비유기성 물질을 사용하는 경우와 비교해 다양한 파장을 갖는 광을 발광할 수 있게 한다.
이후 설명되는 특성 (a) 내지 (d)는 이러한 발광 장치의 예로 주어질 수 있다.
(a) 발광 장치의 제 1 특성으로, 광 도파로는 주로 광을 전송하는 코어층 (core layer), 및 코어층의 굴절률 보다 더 낮은 굴절률을 갖는 클래딩층 (cladding layer)을 구비하고;
코어층은 발광층과 다른 층을 구비한다.
본 발광 장치의 특성은 주로 광을 전송하는 코어층이 발광층과 다른 층으로부터 형성된다는 것이다. 코어층은 바람직하게 발광층 보다 더 높은 굴절률을 갖는 물질로 구성된다. 이러한 굴절률 관계는 발광층으로부터 발생된 광이 코어층에 효과적으로 도입되는 것을 보장한다. 회절격자는 코어층에 형성된다. 회절격자는 코어층과 같이 클래딩층에 접하는 층과 클래딩층 사이의 경계 영역에 형성될 수 있다.
발광층이 유기재료을 포함하는 유기 발광층인 경우에서, 코어층은 광전송층으로 동작할 뿐만 아니라 홀 수송층, 전자 수송층, 투명 전극층 중 적어도 하나로 동작할 수 있다. 클래딩층은 코어층 보다 더 낮은 굴절률을 갖도록 설계된다. 클래딩층은 광을 제한하는 층으로 동작할 뿐만 아니라 전극층, 기판, 홀 수송층, 전자 수송층 등으로 동작할 수 있다.
(b) 발광 장치의 제 2 특성으로, 광 도파로는 주로 광을 전송하는 코어층, 및 코어층의 굴절률 보다 더 낮은 굴절률을 갖는 클래딩층을 구비하고,
코어층은 발광층을 포함하는 층을 구비하고, 회절격자는 광 도파로에 형성된다.
본 발광 장치의 특성은 발광층이 메인 광전송층인 코어층에 포함된다는 것이다. 회절격자는 코어층에 형성된다. 회절격자는 또한 코어층과 같이 클래딩층에 접하는 층과 클래딩층 사이의 경계 영역에 형성될 수 있다. 본 발광 장치에서, 발광층은 서로 연속적으로 또는 불연속적으로 형성될 수 있다.
발광층이 유기 발광 재료로 형성된 유기 발광층인 경우에서, 코어층은 또한 홀 수송층, 전자 수송층, 투명 전극층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 클래딩층은 코어층 보다 더 낮은 굴절률을 갖도록 설계된다. 클래딩층은 광을 제한하는 층으로 동작할 뿐만 아니라 전극층, 기판, 홀 수송층, 전자 수송층 등으로 동작할 수 있다.
본 특성에 따른 발광 장치에서, 회절격자는 발광층 및 발광층과 접하는 층으로 형성될 수 있다. 이러한 구성을 갖는 장치에 따라, 발광층으로부터 발생된 광은 발광층을 포함하는 영역에서 회절격자에 의해 직접 공진된다. 그 결과로, 광은 선택된 파장 및 뛰어난 방향성을 갖추어 발광된다.
(c) 본 발명의 제 3 특성으로, 발광 장치는 한 본체에 형성된 광섬유부를 구비하고,
광섬유부는 코어층 및 클래딩층을 구비하고, 광 도파로는 광섬유부의 코어층 또는 클래딩층 중 적어도 하나와 연속적으로 형성된다.
본 발광 장치에서는 적어도 광섬유부의 코어층 또는 클래딩층이 한 본체 도파로에 형성되기 때문에, 뛰어난 파장 선택성 및 방향성을 갖는 광이 광 도파로내의 발광층으로부터 발광되어 매우 효율적으로 전송 시스템에 공급될 수 있다.
본 발광 장치에서, 발광층은 광 도파로에 포함된다. 광 도파로는 광섬유부의 코어층과 연속되거나, 광학적으로 연결되면서 분리되게 형성될 수 있다. 더욱이, 광 도파로는 광섬유부의 코어층으로부터 이어지는 코어층 연속 부분을 구비하는 것이 바람직하다. 광 도파로가 이러한 부분을 구비하는 경우, 광 도파로에서 출력되는 광은 매우 효율적으로 광섬유에 전송된다. 또한, 이와 같이 매우 효과적인 광학적 조합은 섬세한 광학적 조정을 요구하지 않고 구해질 수 있다.
(d) 발광 장치의 제 4 특성으로, 회절격자는 광자 대역 갭(photonic band gap)을 구성하는 1차원 주기적 굴절률 분포 및 결함부(defect)을 갖고,
그 결함부는 빈 회절격자점에 의해 발생되는 에너지 레벨이 특정한 발광 스펙트럼내에 있도록 설계된다.
본 발광 장치에 따라, 전자 및 홀은 한쌍의 전극층(음극,양극)으로부터 각각 발광층에 도입된다. 광은 분자가 발광층에서 전자 및 홀의 재조합에 의해 여기 상태로부터 바닥 상태로 복귀할 때 발광된다. 이때, 회절격자의 광자 대역 갭과 동일한 파장을 갖는 광은 회절격자를 통해 전송될 수 없다. 빈 회절격자점에 의해 발생된 에너지 레벨과 동일한 파장을 갖는 광만이 회절격자를 통해 전송될 수 있다. 그러므로, 빈 회절격자점에 의해 발생되는 에너지 레벨의 폭을 규정함으로서, 현저하게 낮은 발광 스펙트럼폭을 갖는 광이 매우 효과적으로 구해질 수 있다.
본 특성 중 특수한 특성은 회절격자의 구조에 있다. 특별히, 회절격자는 광자 대역 갭을 구성하는 1차원 주기적 굴절률 분포 및 결함부을 갖는다.
본 특성으로, 광을 제한하고 이를 특정한 방향으로 유도하기 위해, 회절격자는 바람직하게 높은 굴절률 또는 낮은 굴절률을 갖는 영역을 포함하는 광 도파로에 형성된다. 예를 들면, 기판, 즉 회절격자 또는 공기층과 접하는 물질이 클래딩층으로 동작할 수 있다.
본 특성에 따른 발광 장치에서, 발광층과 회절격자의 결함부은 다음의 구성을 가질 수 있다.
(1) 결함부에 형성된 발광층도 또한 결함부으로 동작한다.
(2) 발광층은 또한 회절격자 및 결함부 중 적어도 일부로 동작한다.
(3) 발광층은 결함부과 다른 영역에 형성된다.
본 특성으로, 발광층은 바람직하게 유기재료로 형성된 유기 발광층을 구비한다. 이러한 유기 발광층의 사용은 다음의 이유로 반도체를 사용하는 광자 대역 갭에 우선된다. 광자 대역 갭을 구성하는 유기 발광층을 구비하는 회절격자는 반도체를 사용하는 경우와 비교해 불순물 및 발광층의 경계 영역의 불규칙한 상태에 의해 영향을 받지 않고, 그에 의해 광자 대역 갭으로부터 뛰어난 특성이 구해질 수 있다. 더욱이, 유기 발광층으로부터 중간층을 형성하는 경우, 제작이 용이해지고 한 굴절률로 양호한 주기적 구조가 쉽게 구해질 수 있어, 그에 의해 광자 대역 갭으로부터 우월한 특성이 구해질 수 있다.
이후에는 본 발명에 따른 발광 장치의 각 부분을 형성하는데 사용될 수 있는 일부 물질이 설명된다. 이들 물질은 단지 종래의 물질 중 일부이다. 이들 물질 이외의 다른 물질이 또한 사용될 수 있다.
(발광층)
발광층의 물질은 규정된 파장을 갖는 광을 구하도록 종래의 화합물로부터 선택된다. 발광층의 물질로는 유기재료 및 무기재료 화합물이 사용될 수 있다. 화합물의 폭넓은 다양성 및 막-형성가능성을 고려하여 유기재료 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.
이러한 유기재료 화합물의 예로, 일본 특허 출원 공개 No. 10-153967에서 설명된 TPD(aromatic diamine derivatives), PBD(oxydiazole derivatives), OXD-8 (oxydiazole dimers), DSA(distyrarylene derivatives), Bebq(beryllium-benzoquinolinol complex), MTDATA(triphenylamine derivatives), 루브린 (rubrene), 퀴나크리돈(quinacridone), 트리아졸 유도체(triazole derivatives), 폴리페닐린(polyphenylene), 폴리알킬플루오린(polyalkylfluorene), 폴리알킬티오펜(polyalkylthiophene), 아조메틴 아연 복합체(azomethine zinc complex), 폴리피린 아연 복합체(polyphyrin zinc complex), 벤조옥사졸 아연 복합체(benzooxazole zinc complex), 및 페난트롤린 유러퓸 복합체(phenanthroline europium complex)가 주어질 수 있다.
유기 발광층의 물질에 대한 특정한 예는 일본 특허 출원 공개 No. 63-70257, No. 63-175860, No. 2-135361, No. 2-135359, No. 2-152184, No. 8-248276, 및 No. 10-153967에서 설명되는 화합물을 포함한다. 이들 화합물은 개별적으로 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다.
무기재료 화합물의 예로는 ZnS:Mn(적색 영역), ZnS:TbOF(녹색 영역), SrS:Cu, SrS:Ag, SrS:Ce(청색 영역) 등이 주어질 수 있다.
(광 도파로)
광 도파로는 코어층 및 코어층 보다 더 낮은 굴절률을 갖는 클래딩층을 구비한다. 종래의 무기재료 및 유기재료이 코어층 및 클래딩층으로 사용될 수 있다.
무기재료의 전형적인 예로는 일본 특허 출원 공개 No. 5-273427에서 설명되는 TiO2, TiO2-SiO2혼합물, ZnO, Nb2O5, Si3N4, Ta2O5, HfO2, 및 ZrO2가 포함된다.
유기재료의 전형적인 예로는 서모플라스틱 수지(thermoplastic resin), 열경화성 수지(thermosetting), 및 광경화가능 수지(photocurable resin)와 같은 다양한 종래 수지가 포함된다. 이들 수지는 층 형성 방법 등에 의존해 적절하게 선택된다. 예를 들면, 적어도 열이나 광의 에너지에 의해 경화될 수 있는 수지를 사용하는 경우, 공통적으로 사용되는 노출 장치, 가열 오븐, 열플레이트(hot plate) 등이 사용될 수 있다.
이러한 물질의 예로는 본 발명의 출원인에 의해 출원된 일본 특허 출원 No. 10-279439에서 설명된 UV-경화가능 수지(UV-curable resin)가 주어질 수 있다. UV-경화가능 수지로는 아크릴 수지(acrylic resin)가 적합하다. 뛰어난 투명도를 갖고 짧은 시간 주기에 경화될 수 있는 UV-경화가능 아크릴 수지는 상업적으로 이용가능한 다양한 수지 및 광전감지기(photosensitizer)를 사용해 만들어질 수 있다.
프리폴리머(prepolymer) 또는 올리고머(oligomer)의 예로는 에폭시 아크릴 (epoxy acrylate), 우레탄 아크릴(urethane acrylate), 폴리에스테르 아크릴 (polyester acrylate), 폴리에테르 아크릴(polyether acrylate), 및 스피로아세탈형 아크릴(spiroacetal type acrylate)과 같은 아크릴, 에폭시 메타크릴(epoxy methacrylate), 우레탄 메타크릴(urethane methacrylate), 폴리에스테르 메타크릴 (polyester methacrtlate), 및 폴리에테르 메타크릴(polyether methacrylate)과 같은 메타크릴 등이 포함된다.
모노머(monomer)의 예로는 2-에틸헥실 아크릴(2-ethylhexyl acrylate), 2-에틸헥실 메타크릴(2-ethylhexyl methacrylate), 2-하이드록시에틸 아크릴(2-hydroxyethyl acrylate), 2-하이드록시에틸 메타크릴(2-hydroxyethyl methacrylate), N-비닐-2-피롤리돈(N-vinyl-2-pyrrolidone), 카비톨 아크릴 (carbitol acrylate), 테트라하이드로퍼퍼릴 아크릴(tetrahydrofurfury1 acrylate), 이소보닐 아크릴(isobornyl acrylate), 디싸이클로펜테닐 아크릴 (dicyclopentenyl acrylate), 및 1,3-부타네디올 아크릴(1,3-butanediol acrylate)과 같은 단일기능성 모노머, 1,6-헥사네디올 디아크릴(1,6-hexanediol diacrylate), 1,6-헥사네디올 디메티크릴(1,6-hexanediol dimethacrylate), 네오펜틸 글리콜 디아크릴(neopentyl glycol diacrylate), 네오펜틸 글리콜 디메타크릴 (neopentyl glycol dimethacrylate), 에틸렌 글리콜 디아크릴(ethylene glycol diacrylate), 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴(polyethylene glycol diacrylate), 및 펜타에리트리톨 디아크릴(pentaerythritol diacrylate)과 같은 이중기능성 모너머, 또한 트리메틸롤프로판 트리아크릴(trimethylolpropane triacrylate), 트리메틸롤프로판 트리메타크릴(trimethylolpropane trimethacrylate), 펜타에리트리톨 트리아크릴(pentaerythritol triacrylate), 및 디펜타에리트리톨 헥사아크릴 (dipentaerythritol hexaacrylate)과 같은 다기능성 모노머가 포함된다.
유기재료 및 무기재료의 상기 예는 광의 제한성만을 고려하여 설명된다. 발광층, 홀 수송층, 전자 수송층, 및 전극층 중 적어도 하나의 층이 코어층이나 클래딩층으로 동작하는 경우, 이들 층을 구성하는 물질은 광 도파로를 구성하는 코어층이나 클래딩층을 형성하는 물질로 사용될 수 있다.
(홀 수송층)
옵션으로 형성되는 홀 수송층의 물질로는 광도전성 물질의 홀 주입 물질 또는 유기 발광 장치의 홀 주입층으로 종래에 사용되는 물질이 선택적으로 사용될 수 있다. 홀 수송층의 물질로는 홀 도입 또는 전자 장벽 특성의 기능을 갖는 유기재료 또는 무기재료이 사용된다. 일본 특허 출원 공개 No. 248276/1996에서 설명된 물질이 이러한 물질의 특정 예로 주어질 수 있다.
(전자 수송층)
옵션으로 형성되는 전자 수송층의 물질은 음극에서 유기 발광층으로 도입되는 전자를 수송하도록 요구되고, 종래의 물질로부터 선택될 수 있다. 일본 특허 출원 공개 번호 No. 248276/1996에서 설명된 물질이 이러한 물질의 특정 예로 주어질 수 있다.
(전극층)
음극으로는 전자 주입가능한 금속, 합금, 작은 작업 기능(예를 들면, 4 eV 이하)을 갖춘 전기적으로 도전성 화합물, 또는 이들의 혼합이 사용될 수 있다. 일본 특허 출원 공개 번호 No. 248276/1996에서 설명된 물질이 이러한 전극 물질의 특정 예로 주어질수 있다.
양극으로는 금속, 합금, 큰 작업 기능(예를 들면, 4 eV 이상)을 갖춘 전기적으로 도전성 화합물, 또는 이들의 혼합이 사용될 수 있다. 옵션으로 투명 물질을 양극에 사용하는 경우, CuI, ITO, SnO2, 및 ZnO와 같은 투명 도전 재료이 사용될 수 있다. 투명성이 필요하지 않는 경우, 금과 같은 물질이 사용될 수 있다.
본 발명에서, 회절격자는 특정한 제한없이 종래의 기술에 의해 형성될 수 있다. 이후에는 이러한 방법의 전형적인 예가 주어진다.
1) 리소그래피 방법(Lithogrphic method)
이 방법에서는 양 또는 음의 레지스트(resist)가 자외선, X선 등으로 투사된다. 레지스트층은 회절격자를 형성하도록 현상에 의해 패턴화된다. 폴리메틸 메타크릴 레지스트(polymethyl methacrylate resist) 또는 노볼랙 레지스트(novolak resist)를 사용하는 패턴화 기술로는 예를 들면, 일본 특허 출원 공개 No. 6-224115 및 No. 7-20637에서 설명된 기술이 주어질 수 있다.
포토리소그래피에 의해 폴리이미드(polyimide)를 패턴화하는 기술로는 예를 들면 일본 특허 출원 공개 No. 7-181689 및 No. 1-221741에서 설명되는 기술이 주어질 수 있다. 더욱이, 일본 특허 출원 공개 No. 10-59743은 레이저 절제를 사용해 유리 기판상에 폴리메틸 메타크릴 또는 산화티타늄의 회절격자를 형성하는 기술을 설명한다.
2) 투사에 의한 굴절률 분포의 형성
이 방법에서는 광 도파로의 광 도파로 단면이 광 도파로 단면에 다른 굴절률을 갖는 영역을 주기적으로 형성하도록 굴절률의 변화를 일으키는 파장을 갖는 광으로 투사되고, 그에 의해 회절격자를 형성한다. 이러한 방법으로, 다른 굴절률을 갖는 영역을 주기적으로 형성하기 위해 폴리머(polymer) 또는 폴리머 프리커서 (precursor)의 층을 형성하고 투사 등에 의해 폴리머층의 일부를 중합시킴으로서 회절격자를 형성하는 것이 바람직하다. 이러한 기술은 일본 특허 출원 공개 No. 9-311238, No. 9-178901, No. 8-15506, No. 5-297202, No. 5-32523, No. 5-39480, No. 9-211728, No. 10-26702, No. 10-8300, 및 No. 2-51101에서 설명된다.
3) 스탬핑 방법 (stamping method)
회절격자는 예를 들면, 서모플라스틱 수지를 사용하는 열스탬핑(일본 특허 출원 공개 No. 6-201907), UV 경화가능 수지를 사용하는 스탬핑(일본 특허 출원 공개 No. 10-279439), 또는 전자빔 경화가능 수지를 사용하는 스탬핑(일본 특허 출원 공개 No. 7-235075)에 의해 형성된다.
4) 에칭 방법 (etching method)
회절격자를 형성하기 위해, 박막이 리소그래피 및 에칭 기술을 사용하여 선택적으로 패턴화된다.
상기에서는 회절격자를 형성하는 방법이 설명되었다. 회절격자는 각각이 다른 굴절률을 갖는 두 영역으로 구성된다. 이러한 회절격자는 다른 굴절률을 갖는 2개의 물질로부터 이러한 두 영역을 형성함으로서, 또는 다른 굴절률을 갖는 두 영역을 형성하도록 한 물질을 부분적으로 수정함으로서 형성될 수 있다.
발광 장치의 각 층은 종래 방법에 의해 형성될 수 있다. 예를 들면, 발광층은 물질에 의존하는 적절한 막 형성 방법에 의해 형성된다. 특정한 예로는 증기 피착 방법, 스핀 코팅 방법, LB 방법, 잉크 젯 방법 등이 주어질 수 있다.
(A) 이하 설명될 실시예 중에서, 제 1 내지 제 6 실시예는 회절격자를 갖는 광 도파로 및 발광층이 제공된 기본 구조를 갖는 단면 발광형(edge-emitting type) 발광 장치에 관련된다.
제 1 내지 제 3 실시예는 광을 전송하는 코어층(core layer) 및 발광층이 다른 층으로 형성된 경우를 설명한다.
(제 1 실시예)
도 1a는 본 발명에 따른 단면 발광형 발광 장치(11000; 이하, "유기 발광 장치(organic light-emitting device)"라 칭함)의 경사도이다. 도 1b는 도 1a의 선 A-A에 따른 단면이다.
유기 발광 장치(11000)에는 제 1 클래딩층(cladding layer;10), 코어층(20), 양극(30), 유기 발광층(40), 음극(50), 및 제 2 클래딩층(60)이 그 순서로 적층된다. 유기 발광 장치(11000)에서 제 1 클래딩층(10) 및 제 2 클래딩층(60)의 굴절률은 제 1 클래딩층(10)과 제 2 클래딩층(60) 사이에 존재하는 각 광전송층의 굴절률 보다 더 낮게 설계된다.
주요 광전송층인 코어층(20)은 양극(30)을 통해 유기 발광층(40)에 따라 형성된다. 코어층(20)은 각각이 다른 굴절률을 갖는 제 1 층(20a) 및 제 2 층(20b)을 구비한다. 회절격자(22)는 제 1 층(20a)과 제 2 층(20b) 사이의 경계 영역에 형성된다.
양극(30)은 유기 발광층(40)으로부터 발생된 광이 코어층(20)으로 전송되도록 광을 전송하는 도전 재료로 형성된다. 상술된 물질은 이 투명 전극의 물질로 사용될 수 있다. 굴절률이 유기 발광층(40)의 굴절률과 다르도록 양극(30) 및 코어층(20)을 설계하는 것이 바람직하고, 그에 의해 유기 발광층(40)으로부터 발생된 광은 코어층(20)에 효과적으로 도입된다.
회절격자(22)는 바람직하게 분포 귀환형 회절격자(distributed feedback type grating)이다. 이러한 분포 귀환형 회절격자는 광 도파로 내부에서 광이 공진되게 하고, 그에 의해 좁은 발광 스펙트럼폭으로 뛰어난 파장 선택성 및 방향성을 나타내는 광을 구할 수 있게 한다. 회절격자(22)는 λ/4 위상 쉬프트 구조 또는 이득-결합형 구조(도시되지 않은)를 갖는 것이 바람직하다. 단일 모드의 광은 λ/4 위상 쉬프트 구조 또는 이득-결합형 구조를 갖는 회절격자(22)에 의해 보다 용이하게 발광될 수 있다.
분포 귀환형 회절격자는 또한 이어지는 제 2 내지 제 5 실시예에서도 양호하다. 그러므로, 이들 실시예의 설명에서는 기술되지 않는다.
유기 발광 장치(11000)에서는 낮은 반사율의 제 1 코팅층(100a)이 한 단면에 형성되고 높은 반사율의 제 2 코팅층(100b)이 다른 단면에 형성된다. 이러한 코팅층으로는 예를 들면, 반도체 DFB 레이저에서 일반적으로 사용되는 유전체의 다층 미러가 사용될 수 있다.
또한, 발광층은 이어지는 제 2 내지 제 6 실시예에서도 이러한 유전체 다층 미러를 갖는 것이 바람직하다. 그러므로, 이들 실시예의 설명에서는 기술되지 않는다.
이후에는 유기 발광 장치(11000)의 작용 및 효과가 설명된다.
전자 및 홀(hole)은 양극(30) 및 음극(50)에 모두 소정의 전압을 적용함으로서 음극(50) 및 양극(30)으로부터 각각 유기 발광층(40)에 주입된다. 여기자 (exciton)는 전자 및 홀의 재조합에 의해 유기 발광층(40)에 형성된다. 형광 광 및 인광 광과 같은 광은 이들 여기자가 역활성화될 때 발광된다.
유기 발광층(40)으로부터 발광되는 광은 음극(50) 또는 제 2 클래딩층(60)에 의해 부분적으로 반사된다. 광의 일부는 투명 전도층으로 구성된 양극(30)을 통해 코어층(20)으로 직접 도입된다. 코어층(20)으로 도입되는 광은 회절격자(22) 때문에 분포 귀환형 전송에 의해 코어층(20) 내부에서 그 단면로 전송되고, 낮은 반사율의 제 1 코팅층(100a)으로부터 발광된다.
광은 회절격자(22)에 의해 코어층(20)에서 분포 귀환을 통해 발광된다. 이 때문에, 발광된 광은 파장 선택성, 더 좁은 발광 스펙트럼폭, 및 뛰어난 방향성을 갖는다. 더욱이, 단일 모드의 광은 λ/4 위상 쉬프트 구조 또는 이득-연결 구조를 갖는 회절격자(22)에 의해 보다 용이하게 구해질 수 있다. 여기서 사용되는 "λ"는 광 도파로 내부에서 광의 파장을 나타낸다. 분포 귀환형 회절격자의 효과는 이어지는 제 2 내지 제 5 실시예에서 똑같다. 그러므로, 이들 실시예의 설명에서는 기술되지 않는다.
제 2 클래딩층(60)은 도면에 도시된 예에서 음극(50) 외부에 형성된다. 음극(50)이 유기 발광층(40)으로부터 발생된 광을 전체적으로 반사시킬 수 있는 경우, 제 2 클래딩층(60)이 남겨질 수 있다. 이는 또한 유사한 구조를 갖는 다른 실시예에도 적용된다.
도면에 도시된 예에서, 코어층(20)은 제 1 클래딩층(10)과 양극(30) 사이에 형성된다. 코어층(20)은 음극(50)과 제 2 클래딩층(60) 사이에 형성될 수도 있다. 예를 들면, 음극(50)이 얇은 경우, 음극(50)은 발광층(40)으로부터 발생된 광을 전송할 수 있다. 이 경우, 상술된 경우에서와 똑같은 방식으로 음극(50) 외부에 회절격자(22)를 갖는 코어층(20)을 형성함으로서 뛰어난 파장 선택성과 방향성을 갖는 광이 낮은 반사율의 제 1 코팅층(100a)으로부터 발광될 수 있다. 이러한 수정은 또한 유사한 구조를 갖는 다른 실시예에도 적용된다.
코어층(20)을 구성하는 제 1 층(20a) 또는 제 2 층(20b)은 공기와 같은 기체층이 될 수 있다. 이러한 기체층을 사용해 회절격자를 형성하는 경우, 회절격자를 구성하는 두 중간층의 굴절률 차이는 발광 장치에 사용되는 종래의 물질을 사용할 때 더 넓어질 수 있다. 그러므로, 원하는 광의 파장에 효과적인 양호한 회절격자가 구해질 수 있다.
각 층을 구성하는 물질 및 유기 발광 장치(11000)내의 유기 발광층 또는 회절격자를 제작하는 방법으로는 상술된 물질 및 방법이 적절하게 사용될 수 있다. 예를 들면, 코어층(20)에 회절격자(22)를 형성할 때, 비교적 간단한 스탬핑 (stamping) 방법 등이 바람직하게 사용될 수 있다. 이들 물질 및 방법은 이어지는 실시예에도 적용된다.
(제 2 실시예)
도 2는 본 실시예에 따른 유기 발광 장치(12000)를 도시하는 단면도이다. 이 유기 발광 장치(12000)는 제 1 실시예에 따른 유기 발광 장치(11000)와 다른 영역에 회절격자를 형성한다.
유기 발광 장치(12000)에서는 제 1 클래딩층(10), 코어층(20), 양극(30), 유기 발광층(40), 음극(50), 및 제 2 클래딩층(60)이 그 순서대로 적층된다. 유기 발광 장치(12000)에서 제 1 클래딩층(10) 및 제 2 클래딩층(60)의 굴절률은 제 1 클래딩층(10)과 제 2 클래딩층(60) 사이에 존재하는 각 광전송층의 굴절률 보다 더 낮도록 설계된다.
광전송 코어층(20)은 양극(30)을 통해 유기 발광층(40)에 따라 형성된다. 회절격자(12)는 코어층(20)과 제 1 클래딩층(10) 사이의 경계 영역에 형성된다.
양극(30)은 유기 발광층(40)으로부터 발생된 광이 코어층(20)으로 도입되도록 광을 전송하는 도전 재료로 형성된다. 상술된 물질은 이 투명 전극에 대한 물질로 사용될 수 있다. 양극(30)과 코어층(20)은 바람직하게 유기 발광층(40)으로부터 발생된 광을 코어층(20)에 효과적으로 도입하기 위해 굴절률이 유기 발광층(40)의 굴절률과 다르도록 설계된다.
이후에는 유기 발광 장치(12000)의 작용 및 효과가 설명된다.
전자 및 홀은 양극(30) 및 음극(50)에 소정의 전압을 인가함으로서 음극(50) 및 양극(30)으로부터 각각 유기 발광층(40)에 도입된다. 여기자는 전자 및 홀의 재조합에 의해 유기 발광층(40)에 형성된다. 형광 광 및 인광 광과 같은 광은 이들 여기자가 역활성화될 때 발생된다. 유기 발광층(40)으로부터 발광되는 광은 부분적으로 음극(50) 또는 제 2 클래딩층(60)에 의해 반사된다. 광의 일부는 투명 전도층으로 구성된 양극(30)을 통해 코어층(20)에 직접 도입된다.
(제 3 실시예)
도 3은 제 3 실시예에 따른 유기 발광 장치(13000)을 도시하는 단면도이다. 유기 발광 장치(13000)은 홀 수송층 및 전자 수송층을 갖는다는 점에서 제 1 실시예의 유기 발광 장치(11000)와 다르다.
유기 발광 장치(13000)에서는 제 1 클래딩층(10), 음극(30), 홀 수송층(70), 유기 발광층(40), 전자 수송층(80), 음극(50), 및 제 2 클래딩층(60)이 그 순서대로 적층된다. 유기 발광 장치(13000)에서 제 1 클래딩층(10) 및 제 2 클래딩층(60)의 굴절률은 제 1 클래딩층(10)과 제 2 클래딩층(60) 사이에 존재하는 각 광전송층의 굴절률 보다 더 낮도록 설계된다.
본 실시예의 특성은 홀 수송층(70)이 또한 제 1 실시예에서의 코어층(20)과 같이 동작한다는 점이다. 특별히, 코어층으로 동작하는 홀 수송층(70)은 각각이 다른 굴절률을 갖는 제 1 층(70a) 및 제 2 층(70b)을 구비한다. 회절격자(72)는 광의 전송 방향으로 제 1 층(70a)과 제 2 층(70b) 사이의 경계 영역에 형성된다.
이들 굴절률은 유기 발광층(40)으로부터 발생된 광을 홀 수송층(70)에 효과적으로 도입하기 위해 유기 발광층(40)의 굴절률과 다르도록 홀 수송층(70)을 설계하는 것이 바람직하다.
이후에는 유기 발광 장치(13000)의 작용 및 효과가 설명된다.
양극(30) 및 음극(50)에 소정의 전압을 인가함으로서, 유기 발광층(40)에는 전자가 음극(50)으로부터 전자 수송층(80)을 통해 주입되고, 홀이 양극(30)으로부터 홀 수송층(70)을 통해 도입된다. 여기자는 전자 및 홀의 재조합에 의해 유기 발광층(40)에 형성된다. 형광 광 및 인광 광과 같은 광은 이들 여기자가 역활성화될 때 발생된다. 유기 발광층(40)으로부터 발광되는 광은 부분적으로 음극(50) 또는 제 2 클래딩층(60)에 의해 반사된다. 광의 일부는 홀 수송층(70)에 직접 도입된다. 홀 수송층(70)으로 도입되는 광은 회절격자(72)로 인한 분포 귀환형 전송에 의해 단면쪽으로 도파로층(74) 내부에서 전송된다. 광은 낮은 반사율의 제 1 코팅층(도시되지 않은)으로부터 발광된다.
본 실시예는 홀 수송층(70)에 회절격자(72)를 형성하는 경우를 설명한다. 회절격자는 홀 수송층(70) 대신에 전자 수송층(80)에 형성될 수 있다. 홀 수송층과 전자 수송층 모두에 형성할 필요는 없다. 이들 수송층 중 어느 하나로 충분하다. 이는 또한 다른 실시예에도 적용된다.
회절격자(72)는 본 실시예에서 홀 수송층(70) 내부에 형성된다. 회절격자는 금속 전극이 아닌 ITO로 구성된 양극(30) 및 홀 수송층(70)에 의해 형성될 수 있다.
이어지는 제 4 및 제 5 실시예는 코어층이 유기 발광층을 구비하는 경우를 설명한다.
(제 4 실시예)
도 4는 본 실시예에 따른 유기 발광 장치(14000)를 도시하는 단면도이다.
본 유기 발광 장치(14000)의 특성은 유기 발광층(40)이 홀 수송층(70)과 전자 수송층(80) 사이에 샌드위치형으로 위치하고 회절격자가 유기 발광층(40)에 형성된다는 점이다.
유기 발광 장치(14000)에서는 제 1 클래딩층(10), 양극(30), 홀 수송층(70), 유기 발광층(40), 전자 수송층(80), 음극(50), 및 제 2 클래딩층(60)이 그 순서대로 적층된다. 유기 발광 장치(14000)에서 제 1 클래딩층(10)과 제 2 클래딩층(60)의 굴절률은 제 1 클래딩층(10)과 제 2 클래딩층(60) 사이에 존재하는 각 광전송층의 굴절률 보다 더 낮도록 설계된다.
본 실시예에서, 유기 발광층(40) 및 전자 수송층(80)은 또한 광전송 코어층으로 동작한다. 회절격자(42)는 유기 발광층(40)과 전자 수송층(80) 사이의 경계 영역에 형성된다. 그러므로, 유기 발광층(40) 및 전자 수송층(80)의 굴절률은 다르게 설계된다.
이후에는 유기 발광 장치(14000)의 작용 및 효과가 설명된다.
유기 발광층(40)에는 양극(30) 및 음극(50)에 소정의 전압을 인가함으로서 전자가 음극(50)으로부터 전자 수송층(80)을 통해 주입되고 홀이 양극(30)으로부터 홀 수송층(70)을 통해 도입된다. 여기자는 전자 및 홀의 재조합에 의해 유기 발광층(40)에 형성된다. 형광 광 및 인광 광과 같은 광은 이들 여기자가 역활성화될 때 발광된다. 유기 발광층(40)으로부터 발광된 광은 회절격자(42)로 인한 분포 귀환형 전송에 의해 단면쪽으로 전자 수송층(80) 및 유기 발광층(40) 내부에서 전송된다. 광은 낮은 반사율의 제 1 코팅층(도시되지 않은)으로부터 발광된다.
본 유기 발광 장치(14000)에 따라, 유기 발광층(40)으로부터 발광된 광이 유기 발광층(40) 내부에서 전송되기 때문에, 유기 발광층(40)에 대한 물질을 적절하게 선택함으로서 효과적인 발광이 보장된다.
회절격자(42)는 본 실시예의 유기 발광 장치(14000)에서 유기 발광층(40) 및 전자 수송층(80)으로 형성된다. 다이아몬드와 같은 비금속성 물질을 음극(50)에 사용하는 경우, 회절격자는 음극(50) 및 전자 수송층(80)으로 형성될 수 있다. 전자 수송층(80)이 형성되지 않으면, 회절격자는 음극(50) 및 유기 발광층(40)으로 형성될 수 있다.
(제 5 실시예)
도 5는 본 실시예에 따른 유기 발광 장치(15000)를 도시하는 단면도이다. 본 유기 발광 장치(15000)에서는 유기 발광층이 제 4 실시예에서와 같은 회절격자로 구성된다. 그러나, 본 유기 발광 장치는 제 2 클래딩층을 갖지 않는다.
유기 발광 장치(15000)에서는 클래딩층(10), 양극(30), 홀 수송층(70), 유기 발광층(40), 및 음극(50)이 그 순서대로 적층된다. 회절격자(72)는 유기 발광층(40)과 홀 수송층(70) 사이의 경계 영역에 형성된다. 그러므로, 유기 발광층(40)과 홀 수송층(70)의 굴절률은 다르게 설계된다.
본 유기 발광 장치(15000)에서, 유기 발광층(40) 및 홀 수송층(70)은 광을 전송하는 코어층으로 동작한다.
이후에는 유기 발광층(15000)의 작용 및 효과가 설명된다.
전자 및 홀은 양극(30) 및 음극(50)에 소정의 전압을 인가함으로서 홀 수송층(70)을 통해 음극(50) 및 양극(30)으로부터 각각 유기 발광층(40)으로 도입된다. 여기자는 전자 및 홀의 재조합에 의해 유기 발광층(40)에 형성된다. 형광 광 및 인광 광과 같은 광은 이들 여기자가 역활성화될 때 발광된다. 유기 발광층(40)으로부터 발광되는 광은 회절격자(72)로 인한 분포 귀환형에 의해 단면쪽으로 유기 발광층(40) 및 홀 수송층(70) 내부에서 전송된다. 광은 낮은 반사율의 제 1 코팅층(도시되지 않은)으로부터 발광된다.
본 유기 발광 장치(15000)에 따라, 유기 발광층(40)의 일부가 회절격자(72)로 구성되기 때문에, 광은 유기 발광층(40)에 대한 물질을 적절하게 선택함으로서 매우 효율적으로 발광된다.
(제 6 실시예)
도 6은 본 실시예에 따른 유기 발광 장치(16000)를 도시하는 단면도이다. 본 유기 발광 장치(16000)는 분포 브래그 반사형 회절격자를 갖는다는 점에서 상술된 유기 발광 장치와 다르다.
유기 발광 장치(16000)에서는 클래딩층(10), 양극(30), 홀 수송층(70), 유기 발광층(40), 및 음극(50)이 그 순서대로 적층된다. 유기 발광 장치(16000)에서 클래딩층(10)의 굴절률은 각 광전송층의 굴절률 보다 더 낮도록 설계된다.
홀 수송층(70)과 공기층(90) 사이의 경계 영역에 형성된 회절격자(72)는 에어갭(air gap)을 갖는 분포 브래그형 회절격자로 구성된다. 홀 수송층(70)의 표면 일부에는 요부(concavity;42)가 형성된다. 유기 발광층(40)은 요부(42)에 형성된다. 음극(50)은 유기 발광층(40)상에 형성된다. 유기 발광 장치(16000)에서, 홀 수송층(70) 및 공기층(90)은 광전송 코어층으로 동작한다.
분포 브래그형 회절격자(72)는 광이 공진되게 하고, 그에 의해 뛰어난 파장 선택성 및 방향성을 갖는 광이 구해질 수 있다.
이후에는 유기 발광 장치(16000)의 작용 및 효과가 설명된다.
전자 및 홀은 양극(30) 및 음극(50)에 소정의 전압을 인가함으로서 홀 수송층(70)을 통해 음극(50) 및 양극(30)으로부터 각각 유기 발광층(40)에 도입된다. 여기자는 전자 및 홀의 재조합에 의해 유기 발광층(40)에 형성된다. 형광 광 및 인광 광과 같은 광은 이들 여기자가 역활성화될 때 발광된다.
본 실시예는 분포 브래그 반사형 회절격자(72)를 갖기 때문에, 유기 발광층(40)으로부터 발광되는 광은 유기 발광층(40)의 양측에서 회절격자에 의해 반사되고 공진된다. 그러므로, 유기 발광층(40)으로부터 발광되는 광은 보다 효과적으로 공진되고 단면쪽으로 홀 수송층(70) 및 공기층(90) 내부에서 전송된다. 광은 낮은 반사율의 제 1 클래딩층(도시되지 않은)으로부터 발광된다. 광이 분포 브래그 반사형 회절격자(72)에 의해 공진된 이후에 발광되기 때문에, 광은 뛰어난 파장 선택성 및 방향성을 가질 뿐만 아니라 매우 효과적으로 발광된다.
회절격자(72)는 도면에 도시된 예에서 홀 수송층(70)에 형성된다. 회절격자는 홀 수송층 대신에 형성된 전자 수송층에 형성될 수 있다. 홀 수송층 또는 전자 수송층을 형성하는 대신에 작은 광흡수율을 갖는 물질로 코어층이 형성될 수 있다. 도면에 도시된 예에서 공기를 포함하는 회절격자로 구성된 층 중 하나는 다른 물질로 형성된 층이 될 수 있다. 더욱이, 적어도 홀 수송층 또는 전자 수송층은 유기 발광층(40)에 부가하여 요부(42)으로 삽입될 수 있다.
회절격자는 도 6에 도시된 유기 발광 장치(16000)에서 공기층(90) 및 양극(20)상의 홀 수송층(70)으로 형성된다. 예를 들면, 도 7에 도시된 분포 브래그 반사형 회절격자(22)는 양극(30) 아래에서 각각이 다른 굴절률을 갖는 2개의 중간층(도 7의 코어층(20) 및 공기층(90))을 사용해 형성될 수 있다.
(B) 이어지는 제 7 내지 제 10 실시예는 발광층이 회절격자의 중간층으로 구성되고 발광층이 불연속적인 예를 설명한다.
(제 7 실시예)
도 8은 본 실시예에 따른 단면-발광형 유기 발광 장치(21000)를 도시하는 단면도이다.
유기 발광 장치(21000)에서는 제 1 클래딩층(10), 양극(30), 홀 수송층(70), 유기 발광층(40), 음극(50), 및 제 2 클래딩층(60)이 그 순서대로 적층된다. 유기 발광 장치(21000)에서 제 1 클래딩층(10) 및 제 2 클래딩층(60)의 굴절률은 제 1 클래딩층(10)과 제 2 클래딩층(60) 사이에 존재하는 각 광전송층의 굴절률 보다 더 낮도록 설계된다. 유기 발광층(40)은 홀 수송층(70)과 음극(50) 사이에 샌드위치형으로 위치한다.
본 실시예에서, 적어도 유기 발광층(40) 및 홀 수송층(70)은 또한 광전송 코어층으로 동작한다. 회절격자(110)는 유기 발광층(40) 및 홀 수송층(70)에 의해 형성된다. 그러므로, 유기 발광층(40) 및 홀 수송층(70)의 굴절률은 다르게 설계된다. 특별히, 회절격자(110)는 홀 수송층(70)의 상단 부분에 소정의 피치 및 깊이로 요부(72)을 형성하고 유기 발광층(40)을 채움으로서 형성된다. 그러므로, 유기 발광층(40)은 소정의 피치로 분리된다.
회절격자(110)는 바람직하게 분포 귀환형 회절격자이다. 뛰어난 파장 선택성, 좁은 발광 스펙트럼폭, 및 뛰어난 방향성을 갖는 광은 이러한 분포 귀환형 회절격자를 형성함으로서 구해질 수 있다. 회절격자(110)는 λ/4 위상 쉬프트 구조 또는 이득-연결 구조(도시되지 않은)를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 λ/4 위상 쉬프트 구조 또는 이득-연결 구조는 광이 단일 모드로 발광되도록 보장한다.
분포 귀환형 회절격자는 또한 이어지는 도 8 내지 도 10 실시예에서도 바람직하다. 그러므로, 이들 실시예의 설명에서는 더 이상 기술되지 않는다.
유기 발광 장치(21000)에서는 낮은 반사율의 제 1 코팅층이 한 단면에 형성되고 높은 반사율의 제 2 코팅층이 다른 단면에 형성된다(도시되지 않은). 이들 코팅층으로는 예를 들면, 반도체 DFB 레이저에서 일반적으로 사용되는 유전체의 다층 미러가 사용될 수 있다.
또한, 발광 장치는 이어지는 제 8 내지 제 10 실시예에서 이러한 유전체 다층 미러를 갖는 것이 바람직하다. 그러므로, 이들 실시예의 설명에서는 더 이상 기술되지 않는다.
비록 유기 발광 장치(21000)를 도시하는 도면에는 도시되지 않았지만, 홀 수송층(70)의 철부(convexity) 표면상에, 다른 말로 하면 발광층(40)이 형성되지 않은 부분에서 홀 수송층(70)과 음극(50) 사이에 절연막을 형성하는 것이 바람직하다. 발광층(40)으로의 전류 주입 효율성은 이러한 절연층을 형성함으로서 개선될 수 있다.
이후에는 유기 발광 장치(21000)의 작용 및 효과가 설명된다.
전자 및 홀은 양극(30) 및 음극(50)에 소정의 전압을 인가함으로서 홀 수송층(70)을 통해 음극(50) 및 양극(30)으로부터 각각 유기 발광층(40)에 도입된다. 여기자는 전자 및 홀의 재조합에 의해 유기 발광층(40)에 형성된다. 형광 광 및 인광 광과 같은 광은 이들 여기자가 역활성화될 때 발광된다. 유기 발광층(40)으로부터 발광되는 광은 회절격자(110)로 인한 분포 귀환형 전송에 의해 단면쪽으로 코어층 내부에서 전송된다. 광은 낮은 반사율의 제 1 코어층으로부터 발광된다.
광은 회절격자(110)에 의한 분포 귀환을 통해 발광된다. 이 때문에, 발광된 광은 파장 선택성, 더 좁은 발광 스펙트럼폭, 및 뛰어난 방향성을 갖는다. 더욱이, 단일 모드의 광은 λ/4 위상 쉬프트 구조 또는 이득-연결 구조를 갖는 회절격자(110)에 의해 보다 용이하게 구해질 수 있다. 여기서 사용되는 "λ"는 광 도파로 내부에서 광의 파장을 나타낸다. 이는 또한 이어지는 제 8 내지 제 10 실시예에 적용되고, 이들 실시예의 설명에서는 기술되지 않는다.
본 유기 발광 장치(21000)에 따라, 유기 발광층(40)으로부터 발광되는 광은 유기 발광층(40) 내부에서 전송되기 때문에, 유기 발광층(40)에 대한 물질을 적절하게 선택함으로서 효과적인 광의 발광가 보장된다.
(제 8 실시예)
도 9는 본 실시예에 따른 단면-발광형 유기 발광 장치(22000)를 도시하는 단면도이다.
유기 발광 장치(22000)에서는 제 1 클래딩층(10), 양극(30), 홀 수송층(70), 유기 발광층(40), 전자 수송층(80), 음극(50), 및 제 2 클래딩층(60)이 그 순서대로 적층된다. 유기 발광 장치(22000)에서 제 1 클래딩층(10) 및 제 2 클래딩층(60)의 굴절률은 제 1 클래딩층(10)과 제 2 클래딩층(60) 사이에 존재하는 각 광전송층의 굴절률 보다 더 낮도록 설계된다. 유기 발광층(40)은 홀 수송층(70)과 음극(50) 사이에 샌드위치형으로 위치한다.
본 실시예에서, 적어도 유기 발광층(40) 및 전자 수송층(80)은 또한 광전송 코어층으로 동작한다. 회절격자(110)는 유기 발광층(40) 및 전자 수송층(80)으로 형성된다. 그러므로, 유기 발광층(40)과 전자 수송층(80)의 굴절률은 다르게 설계된다. 특별히, 회절격자(110)는 홀 수송층(70)상에 소정의 피치 및 높이로 유기 발광층(40)을 형성하고 인접한 유기 발광층(40) 사이에 형성된 요부으로 전자 수송층(80)의 일부를 채움으로서 형성된다.
비록 유기 발광 장치(22000)를 설명하는 도면에는 도시되지 않았지만, 발광층(40)이 형성되지 않은 영역에서 홀 수송층(70)과 전자 수송층(80) 사이에 절연층을 형성하는 것이 바람직하다. 이러한 절연층을 형성함으로서 발광층(40)으로의 전류 주입 효율성이 개선될 수 있다.
이후에는 유기 발광 장치(22000)의 작용 및 효과가 설명된다.
유기 발광층(40)에는 양극(30) 및 음극(50)에 소정의 전압을 인가함으로서 전자가 전자 수송층(80)을 통해 음극(50)으로부터 주입되고 홀이 홀 수송층(70)을 통해 양극(30)으로부터 도입된다. 여기자는 전자 및 홀의 재조합에 의해 유기 발광층(40)에 형성된다. 형광 광 및 인광 광과 같은 광은 이들 여기자가 역활성화될 때 발광된다. 유기 발광층(40)으로부터 발광된 광은 회절격자(110)로 인한 분포 귀환형 전송에 의해 단면쪽으로 코어층 내부에서 전송된다. 광은 낮은 반사율의 제 1 코팅층(도시되지 않은)으로부터 발광된다.
본 유기 발광 장치(22000)에 따라, 유기 발광층(40)으로부터 발광되는 광은 유기 발광층(40) 내부에서 전송되기 때문에, 유기 발광층(40)에 대한 물질을 적절하게 선택함으로서 효율적인 광의 발광가 보장된다.
(제 9 실시예)
도 10은 본 실시예에 따른 단면-발광형 유기 발광 장치(23000)를 도시하는 단면도이다.
유기 발광 장치(23000)에서는 제 1 클래딩층(10), 양극(30), 유기 발광층(40), 전자 수송층(80), 음극(50), 및 제 2 클래딩층(60)이 그 순서대로 적층된다. 유기 발광 장치(23000)에서 제 1 클래딩층(10) 및 제 2 클래딩층(60)의 굴절률은 제 1 클래딩층(10)과 제 2 클래딩층(60) 사이에 존재하는 각 광전송층의 굴절률 보다 더 낮도록 설계된다. 유기 발광층(40)은 양극(30)과 전자 수송층(80) 사이에 삽입된다. 유기 발광층(40)은 회절격자(110)를 구성한다.
본 실시예에서는 적어도 양극(30), 유기 발광층(40), 및 전자 수송층(80)이 광전송 코어층으로 동작한다. 회절격자(110)는 유기 발광층(40)과 양극(30)으로 형성된다. 그러므로, 유기 발광층(40)과 전자 수송층(80)의 굴절률은 다르게 설계되고, 투명 도체막이 양극(30)을 구성한다. 특별히, 회절격자(110)는 양극의 상단 부분에 소정의 피치 및 깊이로 요부(32)을 형성하고 여기서 유기 발광층(40)을 채움으로서 형성된다. 그러므로, 유기 발광층(40)은 소정의 피치로 분리된다.
이후에는 유기 발광 장치(23000)의 작용 및 효과가 설명된다.
유기 발광층(40)에는 양극(30) 및 음극(50)에 소정의 전압을 인가함으로서 전자가 전자 수송층(80)을 통해 음극(50)으로부터 주입되고 홀이 양극(30)으로부터 도입된다. 여기자는 전자 및 홀의 재조합에 의해 유기 발광층(40)에서 형성된다. 형광 광 및 인광 광과 같은 광은 이들 여기자가 역활성화될 때 발광된다. 유기 발광층(40)으로부터 발광되는 광은 회절격자(110)로 인한 분포 귀환형 전송에 의해 단면쪽으로 코어층 내부에서 전송된다. 광은 낮은 반사율의 제 1 코팅층(도시되지 않은)으로부터 발광된다.
본 유기 발광 장치(23000)에 따라, 유기 발광층(40)으로부터 발광되는 광이 유기 발광층(40) 내부에서 전송되기 때문에, 유기 발광층(40)에 대한 물질을 선택적으로 선택함으로서 효과적인 광의 발광가 보장된다.
(제 10 실시예)
도 11은 본 실시예에 따른 단면-발광형 발광 장치(24000)를 도시하는 단면도이다.
유기 발광 장치(24000)에서는 제 1 클래딩층(10), 양극(30), 홀 수송층(70), 유기 발광층(40)과 중간층(90)으로 형성된 회절격자(110), 음극(50), 및 제 2 클래딩층(60)이 그 순서대로 적층된다. 유기 발광 장치(24000)에서 제 1 클래딩층(10) 및 제 2 클래딩층(60)의 굴절률은 제 1 클래딩층(10)과 제 2 클래딩층(60) 사이에 존재하는 각 광수송층의 굴절률 보다 더 낮게 설계된다. 유기 발광층(40)은 홀 수송층(70)과 음극(50) 사이에 삽입된다.
본 실시예에서, 적어도 유기 발광층(40) 및 전자 수송층(80)을 구비하는 회절격자(110)는 또한 광전송 코어층으로 동작한다. 회절격자(110)는 유기 발광층(40) 및 중간층(90)으로 구성된다. 그러므로, 유기 발광층(40) 및 중간층(90)의 굴절률은 다르게 설계된다. 특별히, 회절격자(110)는 홀 수송층(70)상에 소정의 피치 및 높이로 중간층(90)을 형성하고 중간층(90) 사이에 유기 발광층(40)을 채움으로서 형성된다. 그러므로, 유기 발광층(40)은 소정의 피치로 분리된다. 유기 발광층(40)은 중간층(90) 이전에 형성될 수 있다. 중간층(90)은 양호하게 유기재료 또는 무기재료 절연 물질로부터 형성된다. 중간층(90)이 절연 특성을 가지면, 발광층(40)으로의 전류 주입 효율성이 개선될 수 있다.
이후에는 유기 발광 장치(24000)의 작용 및 효과가 설명된다.
전자 및 홀은 양극(30) 및 음극(50)에 소정의 전압을 인가함으로서 홀 수송층(70)을 통해 음극(50) 및 양극(30)으로부터 각각 유기 발광층(40)으로 도입된다. 여기자는 전자 및 홀의 재조합에 의해 유기 발광층(40)에 형성된다. 형광 광 및 인광 광과 같은 광은 이들 여기자가 역활성화될 때 발광된다. 유기 발광층(40)으로부터 발광되는 광은 회절격자(110)로 인한 분포 귀환형 전송에 의해 단면쪽으로 코어층 내부에서 전송된다. 광은 낮은 반사율의 제 1 코팅층(도시되지 않은)으로부터 발광된다.
본 유기 발광 장치(24000)에 따라, 유기 발광층(40)으로부터 발광되는 광이 유기 발광층(40) 내부에서 전송되기 때문에, 유기 발광층(40)에 대한 물질을 적절하게 선택함으로서 효과적인 광의 발광가 보장된다.
상기 제 7 내지 제 10 실시예는 회절격자에 대한 매질로 유기 발광층을 사용하는 예를 설명한다. 본 발명은 이들 실시예에 제한되지 않고 다양한 실시예가 사용될 수 있다. 예를 들면, 회절격자는 유기 발광층 및 다른 층으로 구성될 수 있고, 이러한 다른 층은 상기 실시예에서 설명된 층 이외에 공기와 같은 기체층이 될 수 있다. 이러한 기체층을 사용한 에어갭 구조로 회절격자를 형성하는 경우, 회절격자를 구성하는 두 중간층의 굴절률 차이는 발광 장치로 사용되는 공통 물질을 사용해 더 넓어질 수 있으므로, 원하는 광의 파장에 효과적인 양호한 회절격자가 주어진다.
(C) 이어지는 제 11 내지 제 14 실시예는 유기 발광층, 회절격자를 갖는 광 도파로, 및 광섬유부를 구비하는 광섬유 집접 발광 장치의 예를 설명한다. 이들 실시예에서, 상술된 발광 장치와 동일한 발광 기능을 갖는 부분은 "EL 소자부 (EL element section)"이라 칭하여진다.
(제 11 실시예)
도 12는 본 실시예에 따른 유기 발광 장치(31000)의 수직면이다. 도 13은 도 12의 선 B-B에 따라 관찰되는 단면도이다.
발광 장치(31000)는 광섬유부(200)와, 광섬유부(200)의 끝부분에 형성된 EL 소자부(100)를 구비한다.
광섬유부(200)는 코어층(90)과, 코어층(90) 주변에 있는 클래딩층(95)을 구비한다.
EL 소자부(100)의 각 층은 도 13의 단면도에 도시된 바와 같이 거의 동심원으로 형성된다. EL 코어층(20), 양극(30), 유기 발광층(40), 음극(50), 및 EL 클래딩층(60)은 중심으로부터 그 순서대로 적층된다. 발광 장치(31000)에서 EL 클래딩층(60)의 굴절률은 EL 클래딩층(60)에 의해 둘러싸인 각 광전송층의 굴절률 보다 더 낮도록 설계된다.
양극(30)의 내부를 따라 형성된 광전송 EL 코어층(20)은 광섬유부(200)의 코어층(90)으로부터 이어지는 코어층 연속 부분(92)이다. EL 코어층(20)에서, 각각이 다른 굴절률을 갖는 제 1 층(20a) 및 제 2 층(20b)은 회절격자(22)로부터 길이 방향으로 번갈아 이어진다. 발광 장치(31000)는 광섬유부(200)의 코어층(90)으로부터 이어지는 코어층 연속 부분(92)을 포함한 EL 코어층(20)을 구비하고, 그에 의해 EL 코어층으로부터 출력되는 광은 매우 효율적으로 광섬유에 전송된다. 더욱이, 이와 같은 매우 효과적인 조합은 섬세한 광학적 조정을 실행하지 않고 구해진다.
양극(30)은 유기 발광층(40)으로부터 발광되는 광이 EL 코어층(20)에 도입되도록 광을 전송하는 도전 재료로 형성된다. 이 투명 전극에 대한 물질로는 상술된 물질이 사용될 수 있다. 굴절률이 유기 발광층(40)의 굴절률과 다르게 양극(30) 및 EL 코어층(20)을 설계하는 것이 바람직하고, 그에 의해 유기 발광층(40)으로부터 발광되는 광은 효과적으로 EL 코어층(20)에 도입된다. 특히, EL 코어층(20)의 굴절률은 유기 발광층(40)의 굴절률 보다 더 높게 설계된다.
회절격자(22)는 바람직하게 분포 귀환형 회절격자이다. 이러한 분포 귀환형 회절격자는 광이 공진되게 하여, 좁은 발광 스펙트럼폭으로 뛰어난 파장 선택성 및 방향성을 나타내는 광을 구하는 것을 가능하게 한다. 회절격자(22)는 λ/4 위상 쉬프트 구조 또는 이득-연결 구조(도시되지 않은)를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 λ/4 위상 쉬프트 구조 또는 이득-연결 구조는 광이 단일 모드로 발광되는 것을 보장한다.
또한, 이어지는 제 12 내지 제 14 실시예에서도 분포 귀환형 회절격자를 형성하는 것이 바람직하다. 그러므로, 이들 실시예의 설명에서는 기술되지 않는다.
발광 장치(31000)에서, 높은 반사율의 코팅층(14)은 한 끝부분에 형성된다. 코팅층(14)으로는 예를 들면, 반도체 DFB 레이저에서 일반적으로 사용되는 유전체의 다층 미러가 사용될 수 있다.
또한, 이어지는 제 12 내지 제 14 실시예에서도 유전체의 다층 미러를 제공하는 것이 바람직하다. 그러므로, 이들 실시예의 설명에서는 더 이상 기술되지 않는다.
이후에는 발광 장치(31000)의 작용 및 효과가 설명된다.
전자 및 홀은 양극(30) 및 음극(50)에 소정의 전압을 인가함으로서 음극(50) 및 양극(30)으로부터 각각 유기 발광층(40)으로 도입된다.
여기는 상기 전극과 홀의 재조합에 의해 유기 발광층(40)에서 형성된다. 형광성광과 인광성광과 같은 광은 이들 여기가 불활성될때 방출된다.
상기 유기 발광층(40)으로부터 발광된 광이 음극(50) 또는 EL 회절격자층(60)에 의해 부분적으로 반사된다. 광부분은 투영 전도층을 이루는 양극(30)를 통해 EL 코어층(20)으로 직접 안내된다. 상기 EL 코어층(20)으로 안내된 광은 회절격자(22)로 인해 분포된 귀환형 전송에 의해 EL 코어층(20)내로 전송되고, 상기 광 섬유부(200)의 코어층(90)에 방출된다. 상기 광은 회절격자(22)에 의해 EL 코어층(20)에서 분포된 귀환을 통해 방출된다. 이때문에, 상기 방출된 광은 파장 선택성, 좁은 발광 스펙트럼폭, 훌륭한 지향성을 가진다.
더구나, 단일 모드의 광은λ/4 위상 이동 구조나 이득 연결 구조를 갖는 회절격자(22)에 의해 더욱 쉽게 얻어진다. 여기에 사용된 " λ"는 광 도파로 내측의 광 파장을 표시한다. 이것은 또한 제 12 내지 14 실시예에 따라 제공되며 이들 실시예에서는 더이상 설명하지 않았다.
상기 EL 코어층(20)이 광섬유 단부(200)의 코어층(90)으로부터 계속되는 코어광 연속부(92)를 포함하기 때문에, EL 코어층(20)으로부터의 광 출력은 고효율로 광섬유 단부(200)로 안내된다. 더구나, 미세한 광 조절을 수행할 필요성이 존재하지 않는다.
상기 EL 회절격자층(60)은 도면에 도시된 예에서는 음극(50) 외부에 형성된다. 음극(50)이 유기 발광층(40)으로부터 방출된 광을 전체적으로 반사하는 경우에, 상기 EL 회절격자층(60)은 생략되었다. 이것은 또한 제 12 내지 14 실시예에 따라 제공된다.
상기 양극(30)은 도면에 도시된 예에서는 EL 코어층(20)과 접촉하도록 형성된다. 상기 양극(50)은 EL 코어층과 접촉하도록 형성되고 양극(30)은 유기 발광층(40) 외측에 형성된다. 예로, 양극(50)이 얇은 경우에, 상기 발광층(40)으로부터 방출된 광은 음극(50)을 관통한다. 이경우, 양호한 파장 선택성과 지향성을 갖는 광은 음극(50) 내측의 회절격자(22)를 갖는 EL 코어층(20)을 형성하므로서 위의 경우와 같은 방법으로 광섬유 단부(200)의 코어층(90)에 방출된다. 이 수정은 또한, 제 12 내지 제 14 실시예에 따라 제공된다.
상기 유기 발광층(40)과 접촉되는 양극(30)과 음극(50)을 형성하는 대신에, 홀 수송층은 양극(30)과 유기 발광층(40)사이에서 형성되거나 전자 수송층은 음극(50)과 발광층(40)사이에 형성된다.
양호한 외부 접속을 얻기 위하여, 주변 장치, 즉, 넓은 영역에서 전기적 접속을 보증하기 위해 음극(30)과 양극(50)의 커버면을 노출하는 것이 바람직하다.
상기 발광 장치(31000)의 회절격자(22) 또는 유기 발광층(40)을 제조하는 방법과 각층을 구성하는 물질로서, 위에서 기술된 상기 방법과 물질은 적당히 사용된다. 예로, EL 코어층(20)에서 회절격자(22) 형성시, 비반사 등에 의한 굴절율 분포 형성 방법이 양호하게 사용된다. 이들 방법과 물질은 또한 제 12 내지 제 14 실시예에 적용된다.
(제12 실시예)
도14는 본 실시예에 따른 발광 장치(32000)의 개략적 수직 단부이다. 도15는 도14의 라인 D-D 에 따라 자른 개략 단면도이다.
발광 장치(32000)에서, 상기 EL 소자부는 이들 도면에 도시된 바와같이 제 11 실시예와 같은 집중 써클에 형성되지 않는다. 상기 발광 장치(32000)의 특징은 다음과 같다. 이 실시예에 따른 발광 장치(32000)에서, 광섬유부(200)의 코어층(90)과 클래딩층(95)로부터 각각 연속되는 코어층 연속부(92)와 클래딩층 연속부(97)의 거의 절반은 수평적으로 제거된다. 양극(30), 유기 발광층(40), 음극(50), EL 클래딩층(60)은 상기 단부상에서 판으로 거의 적층된다. 다른 특징들은 제 11 실시예와 같고 그의 설명은 생략하였다. 각 도면에서 대응부는 제 11 실시예와 같은 심벌로 표시된다.
도15 단면도에 도시처럼, 상기 광 섬유부(200)의 코어층(90)과 클래딩층(95)으로부터 각각 연속하는 코어층 연속부(92)와 클래딩층 연속부(97)의 거의 절반은 EL 소자부(300)에서 수평적으로 제거된다. 상기 양극(30), 유기 발광층(40), 음극(50), 상기 EL 클래딩층(60)은 상기 단부에서 거의 판으로 적층된다. 상기 양극(30)은 상기 코어층 연속부(92)와 접촉하여 연속해서 판으로 형성된다. 상기 유기 발광층(40)은 양극(30)의 다른 측면에 접촉되어 판을 형성한다. 상기 음극(50)은 유기 발광층(40)과 접촉하여 판을 형성한다. 상기 EL 클래딩층(60)은 양극(30), 유기 발광층(40), 길이 방향의 음극(50)을 밀봉하도록 형성된다. 상기 EL 클래딩층(60)은 클래딩층 연속부(97)과 연결된다. 상기 발광 장치(32000)의 상기 EL 클래딩층(60)의 굴절율은 상기 EL 클래딩층(60)에 의해 밀봉된 광 전송층의 굴절율보다 더 낮게 설계된다.
상기 EL 코어층(20)은 양윽(30)의 바닥에 따라 형성되고 상기 광 섬유부(200)의 코어층(90)에서 연속되는 코어층 연속부(92)를 구비한다. 상기 EL 코어층(20)에서, 제 1층(2a) 및 제 2 층(20b)은 각각 회절격자(22)를 형성하기 위해 길이 방향으로 교대적으로 연속해서, 상이한 굴절율을 가진다. 상기 발광 장치(32000)는 광섬유부(200)의 코어층(90)으로부터 연속해서 코어층 연속부(92)를 포함하는 EL 코어층(20)을 구비하며, 반면에 상기 EL 코어층(20)으로부터 출력되는 광은 고효율의 광섬유에 전송된다. 더구나, 고효율의 조합은 미세한 광 조절없이 얻어진다. 상기 EL 코어층(20)을 구성하는 제 1 층(20a) 또는 제 2 층(20b)중 하나는 공기와 같은 가스층일 수 있다. 그러한 가스층에 의한 회절격자(22)를 형성하는 경우에, 상기 층(20a,20b)사이에서 상당히 다른 굴절율을 가지는 회절격자(22)는 쉽게 형성된다.
이러한 실시예에 따른 EL 소자부(300)에서, 양극(30), 유기 발광층(40), 음극(50)은 도15에 도시된 바와같이 EL 코어층(20)의 폭에 대응하여 형성된다. 예로, 상기 양극(30), 유기 발광층(40), 음극(50)은 도15에 도시된 단부상에서 상기 EL 코어층(20)과 상기 클래딩층 연속부(97)위에 형성된다.
(제 13 실시예)
도16은 본 실시예에 따른 발광 장치(33000)의 개략 평면도이다. 도17은 도16의 라인 F-F 를 따라 자른 개략 단면도이다. 상기 EL 코어층(20)의 제 11 실시예에 따른 발광 장치(31000)와 다른 발광 장치(33000)는 코어층 연속부(92)와 양극(30)을 구비한다. 다른 특징들은 제 11 실시예와 같으며 그의 설명은 생략하였다. 각 도면의 대응 단면은 제 11 실시예에서 같은 심벌로 표시된다.
상기 광 전송 EL 코어층(20)은 양극(30)과 코어층 연속부(92)에 의해 형성된다. 상기 EL 코어층(20)에서, 회절격자(32)는 양극(30)과 코어층 연속부(92)사이의 경계 영역에 형성되며 여기서 제 1 층(20a)(양극 30)과 제 2 층(20b)(코어층 연속부(92))은 길이 방향으로 교대로 연속한다. 상기 발광 장치(33000)는 광섬유 단부(200)의 코어층(90)으로부터 연속하는 코어층 연속부(92)를 포함하는 EL 코어층(20)을 구비하며, 반면에, EL 코어층(20)으로부터 발광되는 광은 고효율의 광섬유에 전송된다. 더구나, 고효율의 조합은 미세한 광 조절을 하지 않고 얻어진다. 상기 굴절율이 유기 발광층(40)의 굴절율과 다르게 하기 위해 양극(30)과 코어층 연속부(92)를 설계하는 것이 양호하며, 상기 유기 발광층(40)으로부터 발광된 광은 양극(30)과 코어층 연속부(92)로 효율적으로 도입된다.
상기 발광 장치(33000)의 작용 및 효과가 아래에 기술된다. 전자들은 음극(50)에서 도입되고 홀들은 소정 전압을 양극(30)과 음극(50)에 공급하므로서 유기 발광층(40)내의 양극(30)으로부터 주입된다. 여기는 전자와 홀들의 재조합에 의해 유기 발광층(40)에서 형성된다. 형광광과 인광광과 같은 광은 이들 여기가 재활성될때 발광된다. 상기 유기재료 광 발광층(40)으로부터 발광된 광은 음극(50)이나 EL 클래딩층(60)에 의해 부분적으로 반사된다. 상기 광의 부분은 양극(30)과 코어층 연속부(92)로 직접 도입된다. 상기 양극(30)과 코어층 연속부(92)로 도입된 광은 회절격자(32)로 인해 분포 귀환형 전송에 의해 그 단면를 향해 EL 코어층(20)내측으로 전송되고 광섬유 단부(200)의 코어층(90)에 발광된다.
상기 실시예는 양극(30)과 코어층 연속부(92)에 의해 회절격자(32)의 형성 경우를 설명한다. 상기 회절격자(32)는 음극(50)과 양극(30) 대신 코어층 연속부(92)와 상기 양극(30)과 음극(50)의 위치를 교환하므로서 코어층 연속부(92)에 의해 형성된다.
제 11 실시예와 제 12 실시예 사이의 차이와 같은 방법에서, 상기 광섬유부(200)의 코어층(90)과 클래딩층(95)로부터 각각 연속되는 코어층 연속부(92)와 클래딩층 연속부(97)의 거의 절반은 집중 써클에서 EL 소자부(400)의 형성 대신에, 수평적으로 제거된다. 양극(30), 유기 발광층(40), 음극(50), EL 클래딩층(60)은 상기 단부상에서 거의 판으로 적층된다.
(제 14 실시예)
도18은 본 실시예에 따른 발광 장치(34000)의 개략 평면도를 도시한다. 도19는 도18의 라인 H-H 를 따라 자른 개락 단면도이다.
상기 발광 장치(34000)는 제 1 실시예에 따라 발광 장치(31000)와 다르며, EL 코어층(20) 양극(30) 및 길이 방향의 간격에서 양극(30)에서 형성된 매질층(46)을 구비한다. 다른 특징들은 제 11 실시예와 같으며 그 설명은 생략하였다. 각 도면에서 대응 단부는 제 11 실시예와 같은 심벌로 표시된다.
발광 장치(34000)에서, 광 전송 EL 코어층(20)은 양극(30)과 양극(30)에 형성된 매질층(46)을 구비한다. EL 코어층(20)에서, 다른 굴절율을 가지는 제 1 층(20a)(양극 부분(30)) 제 2 층(20b)(매질층 46)은 회절격자(42)를 형성하기 위해 교대적으로 연속한다.
광도파로에 대한 위에서 상술된 물질은 매질층(46)에 대한 물질로서 사용된다.
도18,19에 도시된 바와같이, 발광 장치(34000)는 상기 광 섬유부(200)의 코어층(90)으로부터 연속하는 코어층 연속부(92)를 빙빙 둘러싸도록 형성된 EL 코어층(20)을 구비하고, EL 코어층(20)으로부터 발광된 광은 고효율의 광섬유로 전송된다. 더구나, 고효율의 조합은 미세한 광 조절을 수행하지 않고 얻을 수 있다. 유기 발광층(40)에서 발광된 광이 양극(30), 매질층(46), 코어 연속부(92)에 효율적으로 도입되도록 양극(30), 매질층(46)의 굴절율과, 상기 유기 발광층(40)의 굴절율과는 다른 코어층 연속부(92)를 양호하게 설계하여야 한다.
상기 발광 장치(34000)의 작용 및 효과가 아래에 기술되어 있다.
전자들은 음극(50)에서 유입되고 홀들은 소정의 전압을 양극(30)과 음극(50)에 공급하므로서 양극(30)에서 유기 발광층(40)까지 주사된다. 전자들은 전자와 홀들의 재조합에 의해 유기 발광층(40)에 형성된다. 형광광과 인광광과 같은 광은 이들 여기가 재활성될때 발광된다. 상기 유기 발광층(40)에서 발광된 광이 음극(50)과 EL 클래딩층(60)에 의해 부분적으로 반사된다. 광의 부분은 양극(30)과 매질층(46)에 직접 도입된다. 상기 광은 양극(30)과 매질층(46)에 도입되고, 회절격자(42)로 인해 분포된 귀환형 전송에 의해 단면를 향해 EL 코어층(20) 내측으로 전송되고 광섬유부(200)의 코어층(90)에 발광된다.
이 실시예는 간격을 갖고 형성된 양극(30)과 매질층(46)에 의해 회절격자(42)를 형성하는 경우를 설명한다. 상기 회절격자(42)는 양극(30)과 음극(50)의 위치를 교환하므로서 음극(50)과 매질층(46)에 의해 형성된다.
같은 방법으로 제 11 실시예와 제 12 실시예간의 차이로서, 광섬유부(200)의 코어층(90)과 클래딩층(95)으로부터 각각 연속하는 코어층 연속부(92)와 클래딩층 연속부(97)의 절반은 집중 써클로 EL 소자부(500)를 형성하는 대신에, 수평적으로 제거된다. 양극(30), 매질층(46), 유기 발광층(40), 음극(50), EL 클래딩층(60)은 상기 단부상에서 거의 판으로 적층된다.
상기 제 11 내지 제 14 실시예에 따라서, 좁의 파장 스펙트럼폭, 양호한 방향성, 광 발광부와 전송부 사이의 위치 정확성을 갖는 발광 장치가 제공된다.
(D) 제 15 내지 제 25 실시예에 따라 발광 장치는 유기 발광층과, 포토닉 밴드갭을 구성하는 회절격자를 갖는 광학 도파로를 구비한다.
(제 15 실시예)
도20은 본 실시예에 따른 발광 장치(41000)을 개략적으로 보여주는 단면도이다. 상기 발광 장치(41000)는 기판(10), 양극(30), 홀 투명층(70), 유기 발광층(40), 음극(50) 및 회절격자(110)를 구비한다.
상기 회절격자(110)는 결함부(120)와 상기 결함부(120)의 각 측면에서 제 1 및 제 2 회절격자(110a,110b)를 구비한다. 이들 회절격자들(110a,110b)은 상기 형태(차원) 및 매질의 조합에 근거하여 소정의 파장 범위로 광자 대역 갭을 형성한다. 서로 상이한 굴절율을 갖는 제 1 매질층(130)과 제 2 매질층(140)은 회절격자(110a,110b)에서 교대적으로 배열되어 있다. 제 2 매질층(140)은 홀 투명층(70)을 형성한다. 제 1 매질층(130)에 대한 물질은 상기 제 1 매질층(130)이 제 2 매질층(140)으로 주기적 분포에 의해 포토닉 밴드갭을 형성하는 한 제한되지 않는다. 예로, 상기 제 2 매질층은 공기와 같은 가스 바디이다. 그러한 가스층에 의해 소위 공기 갭 구조로 회절격자를 형성하는 경우에, 회절격자를 구성하는 2개의 매질층의 굴절율의 차이는 발광 장치에 공통적으로 사용된 물질을 사용하는 동안 증가한다.
상기 유기 발광층(40)은 결함부(120)에 묻혀 있다. 본 실시예에서, 상기 회절격자(110)의 결함부(120)는 발광층(40)으로서 기능을 한다. 상기 결함부(120)는 공간에 의해 야기된 에너지 레벨이 전기적으로 펌핑에 의한 유기 발광층(40)의 발광 스펙트럼내에 존재하도록 형성된다.
상기 음극(50)은 상기 유기 발광층(40)의 표면을 덮도록 국부적으로 형성된다. 전기 전류는 오직 유기 발광층(40)상에만 음극(50)을 형성하여 유기 발광층(40)에 집중적으로 공급된다.
상기 광이 이 실시예에 따른 발광 장치(41000)에서 1차원 포토닉 밴드갭을 갖는 회절격자(110)에 의해 규정되기 때문에, 광 전송은 상기 회절격자(110)가 연장되는(도1에서 X 방향)방향으로만 제어된다. 그러므로, 누설 모드의 광은 다른 방향으로 전송된다. 그러한 누설 모드와 같은 광의 전송을 제어하기 위하여, 클래딩층 또는 유전체 멀티플층 미러는 광을 규정하기 위해 선택적으로 형성된다. 이것은 또한 제 16 내지 제25 실시예에도 적용되고 이들 실시예의 설명에서는 더이상 언급하지 않았다.
발광 장치(41000)의 작용 및 효과가 아래에 기술된다.
전자 및 홀들은 소정의 전압을 양극(30)과 음극(50)에 공급하므로서 홀 투명층(70)을 통해 음극(50)과 양극(30)으로부터 각각 유기 발광층(40)으로 도입된다. 전자들은 이들 전자와 홀들의 재조합에 의해 유기 발광층(40)에 형성된다. 회절격자(110)의 포토닉 밴드갭과 등가의 파장 범위를 가진 광은 회절격자(110)내로 전송되지 않는다. 상기 여기는 공간에 의해 야기된 에너지 레벨로 그라운드 상태로 복귀되고 이 에너지 레벨과 등가인 파장 범위를 가진 광만이 발광된다. 그러므로, 공간에 의해 야기된 에너지 레벨폭에 의해 규정된 상당히 좁은 발광 스펙트러 폭을 가진 광이 고효율로 얻어진다.
상기 포토닉 밴드갭의 기능은 또한 다음의 제 16 내지 제 25 실시예에도 적용된다. 그러므로, 이것은 이들 실시예의 상세한 설명에 더이상 언급하지 않았다.
상기 발광 장치(41000)의 회절격자(110)와 각층을 구성하는 물질을 제조하는 방법으로서, 위에서 기술된 방법과 물질들은 적당하게 사용된다. 이들 방법과 물질들은 또한 다른 실시예에도 적용된다.
(제 16 실시예)
도21은 본 실시예에 따른 발광 장치(42000)을 보여주는 단면도이다. 상기 발광 장치(42000)는 기판(10), 양극(30), 홀투명층(70), 유기 발광층(40), 전자 투명층(80), 음극(50), 회절격자(110)를 구비한다. 상기 양극(30)과 음극(50)은 연속해서 형성된다. 상기 홀 수송층(70)과 전자 수송층(80)은 불연속해서 형성된다.
상기 회절격자(110)는 결함부(120)를 구비하며, 상기 유기 발광층(40)은 이 결함부(120)에서 형성된다. 제 1 및 제 2 회절격자들(110a,110b)은 상기 결함부(120)의 양측에 형성된다. 이들 회절격자들(110a,110b)은 소정의 파장 범위로 포토닉 밴드갭을 형성한다. 다른 굴절율을 가지는 제 1 매질층(130)과 제 2 매질층(140)은 상기 회절격자들(110a,110b)에 교대로 배열된다. 상기 제 1 매질층(130)은 양극(30)에서 음극(50)까지 형성된다. 상기 제 2 매질층(140)은 홀 수송층(70)과 전자 수송층(80)사이에 서 있다. 상기 제 1 및 제 2 매질층(130,140) 둘다는 절연 성질을 가진다. 상기 제 1 및 제 2 매질층(130,140)이 절연 성질을 가지기 때문에, 전기 전류는 전압이 양극(30)과 음극(50)에 공급될때, 홀 수송층(40)과 전자 수송층(80)을 통해 결함부(120)에 형성된 유기 발광층(40)을 통해서만 흐른다. 상기 제 1 매질층(130)과 제 2 매질층(140)에 대한 물질은 이들 2개의 층들이 주기적 분포에 의해 광자 대역 갭을 형성하는한 제한된다.
상기 유기 발광층(40)은 결함부(120)에 묻힌다. 본 실시예에서, 상기 회절격자(110)의 결함부(120)는 발광층(40)으로서 기능을 한다. 상기 결함부(120)는 공간에 의해 야기된 에너지 레벨이 전기적 펌핑에 의해 유기 발광층(40)의 발광 스펙트럼 내측에 존재한다.
상기 발광 장치(42000)의 작용 및 효과가 아래에 기술되어 있다.
전자들은 전자 수송층(80)을 통해 음극(50)으로부터 도입되고 홀들은 홀 수송층(70)을 통해 양극(30)에서 소정의 전압은 양극(30)과 음극(50)에 공급하므로서 유기 발광층(40)까지 도입된다. 여기들은 이들 전자들과 홀들의 재조합에 의해 유기 발광층(40)에 형성된다. 그러므로, 공간에 의해 야기된 에너지 레벨폭으로 규정된 상당히 좁은 발광 스펙트럼의 광은 회절격자(110)의 광자 대역 갭에 의해 고효율로 얻어진다.
(제 17 실시예)
도22는 본 실시예에 따른 발광 장치(43000)을 개략적으로 보여주는 단면도이다. 상기 발광 장치(43000)는 위에서 설명된 발광 장치(42000)와 닮았으며 상기 수송층이 절연층을 형성하지 않고 연속해서 형성되는 한 서로 다르다. 상기 발광 장치(43000)는 기판(10), 양극(30), 홀 수송층(70), 유기 발광층(40), 음극(50), 회절격자(110)를 구비한다. 양극(30), 홀 수송층(70), 양극(50)은 연속해서 형성된다.
상기 회절격자(110)는 결함부(120)를 구비하며, 상기 유기 발광층(40)은 이 결함부(120)에서 형성된다. 상기 제 1 및 제 2 회절격자들(110a,110b)는 상기 결함부(120) 양쪽에 형성된다. 이들 회절격자들(110a,110b)은 소정의 파장 범위로 포토닉 밴드갭을 형성한다. 서로 다른 굴절율을 가지는 제 1 매질층(130) 제 2 매질층(140)은 상기 회절격자들(110a,110b)에서 교대로 배열된다. 상기 제 1 및 제 2 매질층(130,140)은 홀 수송층(70)과 음극(50) 사이에서 있다. 상기 제 1 및 제 2 매질층(130,140) 둘다는 절연 성질을 가진다. 상기 제 1 및 제 2 매질층(130,140)이 절연 성질을 가지기 때문에, 음극(50)으로부터의 전자 전류는 전압이 양극(30)과 음극(50)에 공급될때, 결함부(120)에서 형성된 유기 발광층(40)을 통해 흐른다. 상기 제 1 매질층(130)과 제 2 매질층(140)에 대한 물질은 이들 2개의 층들이 주기적 분포에 의해 포토닉 밴드갭을 형성하는 한 제한된다.
상기 유기 발광층(40)은 결함부(120)에 묻혀진다. 본 실시예에서, 회절격자(120)의 상기 결함부(120)는 또한 발광층(40)으로서 역활을 한다. 상기 결함부(120)는 공간에 의해 야기된 에너지 레벨이 상기 전기적 펌핑에 의한 유기 발광층(40)의 발광 스펙트럼내에 존재하도록 형성된다.
상기 발광 장치(43000)의 작용 및 효과가 아래에 기술된다. 전자들과 홀들은 소정의 전압을 양극(30)과 음극(50)에 공급하므로서 홀 수송층(70)을 통해 음극(50)과 양극(30)으로부터 각각 유기 발광층(40)으로 도입된다. 여기는 이들 전자들과 홀들의 재조합에 의해 유기 발광층(40)에서 형성된다. 그러므로, 공간에 의해 야기된 에너지 레벨의 폭에 의해 규정된 상당히 좁은 발광 스펙트럼의 광은 회절격자(110)의 포토닉 밴드갭에 의해 고효율로 얻어진다.
전자 수송층이 이 실시예에서 형성되지 않기 때문에, 상기 전자 수송층은 상기 유기 발광층(40)과 음극(50) 사이에서 형성된다. 상기는 홀 수송층 및 전자 수송층 둘다를 형성하는 것이 불필요하다. 이들 수송층중 하나가 충분하다. 이것은 또한 포토닉 밴드갭을 구성하는 회절격자를 가지는 다른 실시예에도 적용된다.
(제 18 실시예)
도23은 본 실시예에 따른 발광 장치(44000)을 개략적으로 보여주는 단면도이다. 상기 발광 장치(43000)는 상기 결함부와 유기 발광층이 다른 영역에 형성되는 한 위에서 기술된 발광 장치(41000,42000,43000)과는 다르다. 상기 발광 장치(44000)은 기판(10), 양극(30), 홀 수송층(70), 유기 발광층(40), 음극(50), 회절격자(110)를 구비한다. 상기 양극(30)과 음극(50)은 연속해서 형성되고 홀 수송층(70)은 불연속적으로 형성된다.
상기 회절격자(110)는 결함부(120)와 결함부(120) 양측에 제 1 및 제 2 회절격자(110a,110b)를 구비한다. 이들 회절격자들(110a,110b)은 소정의 파장 범위로 포토닉 밴드갭을 형성한다. 상이한 굴절율을 갖는 제 1 매질층(130)과 제 2 매질층(140)은 회절격자들(110a,119b)에서 교대로 배열되어 있다. 상기 결함부(120)와 제 1 매질층(130)은 홀 수송층(70)에 의해 형성된다. 상기 제 2 매질층(140)은 절연 성질을 가진다. 상기 제 2 매질층(140)에 대한 물질은 상기 제 2 매질층(140)이 홀 수송층(70)으로서 제공된 제 1 매질층(130)으로 주기적 분포에 의한 포토닉 밴드갭을 형성하는 한 제한되지 않는다. 상기 결함부(120)는 공간에 의해 야기된 에너지 레벨이 전기적 펌핑에 의해 유기 발광층(40)의 발광 스펙트럼 내측에 존재한다.
상기 유기 발광층(40)은 상기 결함부(120)로서 제공된 홀 수송층(70)상에서 형성되고 상기 홀 수송층(70)과 음극(50) 사이에서 있다. 본 실시에에서, 상기 회절격자(110)의 결함부(120)는 유기 발광층(40)과 다른 영역에서 형성된다. 또한 회절격자((110)의 결함부(120)가 이 실시예에서는 홀 수송층(70)으로서 제공되기 때문에, 상기 유기 발광층(40)과 결함부(120)는 그들 부분이 접촉하도록 형성한다. 절연층(90)은 유기 발광층(40)의 각 측에서 회절격자(110)와 음극(50) 사이에서 형성된다.
전압이 양극(30)과 음극(50)에 공급되면, 양극(30)과 음극(50)으로부터의 전기 전류는 결함부(120)로서 제공된 홀 수송층(70), 절연 성질을 갖는 제 2 매질층(140)을 형성하는 유기 발광층(40)과 절연층(90)에 집중된다.
상기 발광 장치(44000)의 작용 및 효과가 아래에 기술되어 있다.
전자들 및 홀들은 소정의 전압을 양극(30)과 음극(50)에 공급하므로서 홀 수송층(70)을 통해 음극(50)과 양극(30)으로부터 각각 유기 발광층(40)으로 도입된다. 여기는 이들 전자들과 홀들의 재조합에 의해 유기 발광층(40)에 형성된다. 그러므로, 공간에 의한 에너지 레벨폭에 의해 규정된 상당히 좁은 발광 스펙트럼의 광은 회절격자(110)의 포토닉 밴드갭에 의해 고효율로 얻어진다.
(제 19 실시예)
도24는 본 실시예에 따른 발광 장치(45000)에서 회절격자(110)를 개략적으로 보여주는 단면도이다. 이 실시예는 회절격자(110)의 수정을 설명한다. 상기 유기 발광층(40)은 제 15 내지 제 17 실시예에서 회절격자(110)의 결함부(120)에만 묻혀 있다. 이 실시예에서, 유기 발광층(40)은 결함부(120)뿐 아니라 회절격자(110)의 매질층 부분으로도 구성된다. 상기 결함부(120)에 근접한 영역에서의 제 2 매질층(140)은 유기 발광층(40)에 대한 물질을 채움으로서 형성된다. 상기 유기 발광층은 결함부(120)를 포함하는 넓은 영역 위에 유기 발광층(40)을 형성하므로서 쉽게 형성된다.
상기 회절격자(110)는 상기 결함부(120)와 상기 결함부의 양측에 제 1 및 제 2 회절격자(110a,110b)를 구비한다. 이들 회절격자들(110a,110b)은 소정의 파장 범위에서 포토닉 밴드갭을 형성한다. 다른 굴절율을 가지는 제 1 매질층(130), 제 2 매질층(140), 제 3 매질층(150)은 회절격자들(110a,110b)에 교대로 배열된다. 상기 유기 발광층(40)은 상기 결함부(120)에서 형성된다. 유기 발광층(40)을 포함하는 상기 제 1 매질층(130)과 제 2 매질층(140)은 결함부(120)에 근접하여 교대로 배열되며, 그들 양측에서, 제 1 매질층(130)과 제 3 매질층(150)이 교대로 배열되어 있다. 상기 제 1 매질층(130)과 제 3 매질층(150)에 대한 물질은 적어도 이들 층들이 주기적 분포에 의해 포토닉 밴드갭을 형성하는 한 제한된다. 상기 결함부(120)는 공간에 의해 야기된 에너지 레벨이 전기적 펌핑에 의해 유기 발광층(40)의 발광 스펙트럼 내측에 존재하도록 형성된다.
도24에 도시된 회절격자(110)는 회절격자의 예이다. 이 회절격자는 제 15 내지 제 17 실시예에 따른 발광 장치 뿐 아니라 다른 구성을 갖는 발광 장치에도 적용된다.
아래에 기술된 실시예에 따라, 제 20 내지 제 23 실시예는 유기 발광층이 회절격자의 매질층을 구성하는 경우를 설명한다.
(제 20 실시예)
도25는 본 실시예에 따른 발광 장치(46000)를 개략적으로 보여주는 단면도이다. 상기 발광 장치(46000)는 기판(10), 양극(30), 유기 발광층(40), 음극(50), 회절격자(110)를 구비한다.
상기 회절격자(110)는 결함부(120)와 상기 결함부(120) 양측에 제 1 및 제 2 회절격자들(110a,110b)를 구비한다. 이들 회절격자들(110a,110b)은 소정의 파장 범위로 포토닉 밴드갭을 형성한다. 다른 굴절율을 가지는 제 1 매질층(130)과 제 2 매질층(140)은 회절격자들(110a,110b)에서 교대로 배열된다. 상기 제 2 매질층(140)은 유기 발광층(40)으로 형성된다. 상기 제 1 매질층(130)에 대한 물질은 제 1 매질층(130)이 제 2 매질층(140)으로 주기적 분포에 의해 포토닉 밴드갭을 형성하는한 제한되지 않는다.
상기 유기 발광층(40)은 결함부(120)와 제 2 매질층(140)이 형성된 영역에 묻혀 있으며 그들의 상부 부분은 연속적이다. 상기 결함부(120)는 공간에 의해 야기된 에너지 레벨은 전기적 펌핑에 의해 유기 발광층(40)의 발광 스펙트럼 내측에 존재하도록 형성한다.
이 실시예에서, 유기 발광층(40)은 결함부(120)와 회절격자(110)의 제 2 매질층(140)으로서 역활을 한다. 이들 층들은 유기 발광층을 연속해서 형성하므로서 쉽게 형성된다. 이는 또한 제 21 내지 22 실시예에서도 적용된다.
상기 발광 장치(46000)의 작용 및 효과가 아래에 기술되어 있다.
전자 및 홀들은 소정의 전압을 양극(30)과 음극(50)에 공급하므로서 음극(50) 및 양극(30)으로부터 각각 유기 발광층(40)에 도입된다. 여기들은 이들 전자들과 홀들의 재조합에 의해 유기 발광층(40)에 형성된다. 그러므로, 공간에 의해 야기된 에너지 레벨 폭에 의해 규정된 상당히 좁은 발광 스펙트럼의 광은 상기 회절격자(110)의 포토닉 밴드갭에 의해 고효율로 얻어진다.
이 실시예에서, 양극(30), 음극(50)은 유기 발광층(40)으로부터 형성된 결함부(120)에 대응하는 영역에서만 형성된다. 발광층내의 전류 주입의 효율은 그러한 방법으로 전극들을 형성하므로서 개선된다. 이는 또한 포토닉 밴드갭을 구성하는 회절격자를 가진 실시예에도 적용된다.
(제 21 실시예)
도26은 본 실시예에 따른 발광 장치(47000)을 개략적으로 보여주는 단면도이다. 상기 발광 장치(47000)는 기판(10), 양극(30), 홀 수송층(70), 유기 발광층(40), 전자 수송층(80), 음극(50), 회절격자(110)를 구비한다. 양극(30)과 음극(50)은 연속해서 형성된다. 상기 홀 수송층(70)과 전자 수송층(80)은 불연속적으로 형성된다.
상기 회절격자(110)는 결함부(120)를 구비하며 상기 유기 발광층(40)은 결함부에 형성된다. 제 1 및 제 2 회절격자들(110a,110b)은 상기 결함부(120) 양측에 형성된다. 이들 회절격자들(110a,110b)는 소정의 파장 범위로 포토 밴드갭을 형성한다. 서로 다른 굴절율을 가지는 제 1 매질층(130), 제 2 매질층(40) 각각은 회절격자들(110a,110b)에 교대로 배열된다. 상기 제 1 매질층(130)은 양극(30)과 음극(50)사이에 형성된다. 상기 제 2 매질층(140)은 홀 수송층(70)과 전자 수송층(80) 사이에서 있다. 상기 제 1 층(130)은 절연 성질을 가진다. 상기 제 1 매질층(130)은 절연 성질을 가지므로, 전압이 양극(30)과 음극(50)에 공급될때, 전기 전류는 홀 수송층(40)과 전송 수송층(80)을 통해 결함부(120)에서 형성된 유기 발광층(40)으로 효과적으로 흐른다. 상기 제 1 매질에 대한 물질은 상기 제 1 매질층(130)이 제 2 매질층(140)으로 주기적 분포에 의해 포토닉 밴드갭을 형성하는한 제한되지 않는다.
상기 유기 발광층(40)은 결함부(120)에 묻혀있다. 특히, 상기 회절격자(110)의 결함부(120)는 본 실시예에서 발광층(40)으로서 역활을 한다. 상기 결함부(120)는 공간에 의해 야기된 에너지 레벨이 전기적 펌핑에 의해 유기 발광층(40)의 발광 스펙트럼내에 존재하도록 형성된다.
상기 발광 장치(47000)의 작용 및 효과가 아래에 기술되어 있다.
전자들은 전자 수송층(80)을 통해 음극(50)으로부터 도입되고 홀들은 소정의 전압을 양극(30)과 음극(50)에 공급하므로서 홀 수송층(70)을 통해 양극(30)에서 유기 발광층(40)까지 도입된다. 여기는 이들 전자들과 홀들의 재조합에 의해 유기 발광층(40)에 형성된다. 그러므로, 공간에 의해 야기된 에너지 레벨의 폭에 의해 규정된 상당히 좁은 발광 스펙트럼의 광이 회절격자(110)의 포토닉 밴드갭에 의해 고효율로 얻어진다.
다음의 제 22 및 제 23 실시예는 포토닉 밴드갭을 구성하는 매질층중 하나가 유기 발광층이고 결함부는 유기 발광층과는 다른 층에 의해 형성되는 경우를 설명한다.
(제 22 실시예)
도27은 본 실시예에 따른 발광 장치(47000)을 개략적으로 보여주는 단면도이다. 상기 발광 장치(47000)는 기판(10), 양극(30), 홀 수송층(70), 유기 발광층(40), 전자 수송층(80), 음극(50), 회절격자(110)를 구비한다. 양극(30), 유기 발광층(40), 전자 수송층(80), 음극(50)은 연속해서 형성된다.
상기 회절격자(110)는 결함부(120)를 구비하며 전자 수송층(80)은 결함부(120)에 묻혀있다. 제 1 및 제 2 회절격자들(110a,110b)은 상기 결함부(120)의 양측에 형성된다. 이들 회절격자들(110a,110b)은 소정의 파장 범위로 포토닉 밴드갭을 형성한다. 서로 다른 굴절율을 가지는 제 1 매질층(130)과 제 2 매질층(140)은 회절격자들(110a,110b)에서 교대로 배열된다. 상기 제 1 매질층(130)은 유기 발광층(40)으로부터 형성된다. 상기 제 2 매질층(140)은 전자 수송층(80)으로부터 형성된다. 상기 제 1 매질층(130)과 제 2 매질층(140)에 대한 물질은 이들 물질들이 상기 유기 발광층과 전자 수송층으로서 역활을 하고 양물질의 주기적 분포에 의해 포토닉 밴드갭을 형성하는한 제한되지 않는다.
상기 유기 발광층(40)은 결함부로서 제공된 전자 수송층(80) 바로 아래에 형성되고 상기 전자 수송층(80)과 양극(30) 사이에서 있다. 본 실시예에서, 상기 회절격자(110)의 결함부(120)는 발광층(40)과 다른 영역에서 형성된다. 상기 회절격자(110)의 결함부(120)는 이 실시예에서 전자 수송층(80)으로서 제공되기 때문에, 유기 발광층(40)과 결함부(120)는 어떤 영역에서 접촉되도록 형성된다. 상기 결함부(120)는 공간에 의해 야기된 에너지 레벨은 전기적 펌핑에 의해 유기 발광층(40)의 발광 스펙트럼내에 존재하도록 형성된다.
상기 발광 장치(48000)의 작용 및 효과가 아래에 기술되어 있다.
전자들은 전자 수송층(80)을 통해 음극(50)으로부터 도입되고 홀들은 소정의 전압을 양극(30)과 음극(50)에 공급하므로서 양극(30)에서 유기 발광층(40)까지 도입된다. 전자들은 이들 전자들과 홀들의 재조합에 의해 유기 발광층(40)에서 형성된다. 그러므로, 공간에 의해 야기된 에너지 레벨폭에 의해 규정된 상당히 좁은 발광 스펙트럼의 광은 회절격자(110)의 포토닉 밴드갭에 의해 고효율로 얻어진다.
(제 23 실시예)
도28은 본 실시예에 따른 발광 장치(49000)을 개략적으로 보여주는 단면도이다. 상기 발광 장치(49000)는 기판(10), 양극(30), 홀 수송층(70), 유기 발광층(40), 음극(50), 회절격자(110)를 구비한다. 상기 양극(30), 음극(50)은 연속해서 형성되고, 상기 홀 수송층(70)과 유기 발광층(40)은 불연속적으로 형성된다. 상기 양극(30)과 음극(50)은 연속해서 형성된다. 상기 홀 수송층(70)과 유기 발광층(40)은 불연속적으로 형성된다.
상기 회절격자(110)는 결함부(120)를 구비하며 상기 결함부(120)는 제 1 매질층(130)을 구성하는 물질로부터 형성된다. 제 1 및 제 2 회절격자(110a,110b)들은 상기 결함부(120)의 각 측에 형성된다. 이들 회절격자들(110a,110b)은 소정의 파장 범위에서 포토닉 밴드갭을 형성한다. 서로 다른 굴절율을 가지는 제 1 매질층(130), 제 2 매질층(140)은 회절격자들(110a,110b)에서 교대로 배열되어 있다. 상기 제 1 매질층(130)은 홀 수송층(70)과 음극(50)사이에 서 있다. 상기 제 1 매질층(130)은 절연 성질을 가진다. 상기 제 1 매질층(130)이 절연 성질을 가지므로, 전기 전류는 전압이 양극(30)과 음극(50)에 공급될때 홀 수송층(70)을 통해 제 2 매질층(140)을 구성하는 유기 발광층(140)에만 도입된다. 제 1 매질층(130)에 대한 물질들은 상기 제 1 매질층(130)은 제 2 매질층(140)으로 주기적 분포에 의해 포토닉 밴드갭을 형성하는한 제한되지 않는다.
상기 유기 발광층(40)은 제 2 매질층(140)으로서 제공되며 홀 수송층(70)과 음극(50) 사이에서 있다. 상기 결함부(120)는 제 1 매질층(130)으로서 제공된다. 특히, 본 실시예의 회절격자(110)의 결함부(120)는 발광층(40)과는 다른 영역에서 형성된다. 상기 결함부는 공간에 의해 야기된 에너지 레벨이 전기적 펌핑에 의해 유기 발광층(40)의 발광 스펙트럼내에 존재하도록 형성된다. 발광 장치(49000)의 작용 및 효과가 아래에 기술되어 있다. 전자들과 홀들은 소정의 전압을 양극(30)과 음극(50)에 공급하므로서 홀 수송층(70)을 통해 음극(50)과 양극(30)으로부터 각각 유기 발광층(40)으로 도입된다. 여기는 이들 전자들과 홀들의 재조합에 의해 유기 발광층(40)에서 형성된다. 그러므로, 공간에 의해 야기된 에너지 레벨폭에 의해 규정된 상당히 좁은 발광 스펙트럼의 광은 회절격자(110)의 포토닉 밴드갭에 의해 고효율로 얻어진다.
다음의 제 24 실시예는 유기 발광층이 회절격자와 다른 층에서 형성되는 경우를 설명한다.
(제 24 실시예)
도29는 본 실시예에 따른 발광 장치(50000)을 개략적으로 보여주는 단면도이다. 상기 발광 장치(50000)는 기판(10), 양극(30), 홀 수송층(70), 유기 발광층(40), 음극(50)과 회절격자(110)를 구비한다. 양극(30), 유기 발광층(40), 음극(50)은 연속해서 형성된다. 상기 홀 수송층(70)은 불연속적으로 형성된다.
상기 회절격자(110)는 결함부(120)와 상기 결함부(120) 각측에 제 1 및 제 2 회절격자(110a,110b)를 구비한다. 이들 회절격자(110a,110b)는 소정의 파장 범윌 포토닉 밴드갭을 형성한다. 서로 다른 굴절율을 가지는 제 1 매질층(130), 제 2 매질층(140)은 회절격자(110a,110b)내에서 교대로 배열된다. 상기 결함부(120)와 제 1 매질층(130)은 홀 수송층(70)에 의해 형성된다. 상기 제 2 매질층(140)은 절연 성질을 가진다. 상기 제 2 매질층(140)에 대한 물질은 상기 제 2 매질층(140)이 홀 수송층(70)으로서 제공된 제 1 매질층(130)으로 주기적 분포에 의해 포토닉 밴드갭을 형성하도록 제한되지 않는다. 상기 결함부(120)는 공간에 의해 야기된 에너지 레벨이 전기적 펌핑에 의해 유기 발광층(40)의 발광 스펙트럼내에 존재하도록 형성된다.
상기 유기 발광층(40)은 결함부(120)로서 제공되는 홀 수송층(70)상에서 형성되고 회절격자(110)와 음극(50) 사이에서 있다. 특히, 본 실시예의 회절격자(110)의 결함부(120)는 유기 발광층(40)과는 다른 영역에서 형성된다.
발광 장치(50000)의 작용 및 효과가 아래에 기술되어 있다.
전자 및 홀들은 소정의 전압을 양극(30)과 음극(50)에 공급하므로서 홀 수송층(70)을 통해 음극(50), 양극(30)으로부터 각각 유기 발광층(40)에 도입된다. 여기들은 이들 전자와 홀들의 재조합에 의해 유기 발광층(40)에서 형성된다. 그러므로, 공간에 의해 야기된 에너지 레벨의 폭에 의해 규정된 상당히 좁은 발광 스펙트럼의 광이 회절격자(110)의 포토닉 밴드갭에 의해 고효율로 얻어진다.
(제 25 실시예)
도30은 본 실시예에 따른 발광 장치(51000)를 개략적으로 보여주는 단면도이다. 발광 장치(51000)에서, 회절격자는 위에서 기술된 실시예와 같은 방향으로 형성된다. 상기 발광 장치(51000)는 기판(10), 양극(30), 유기 발광층(40), 음극(50), 회절격자(110)를 구비한다. 상기 회절격자(110)는 상기 기판(10)과 수직으로 형성된다.
상기 회절격자(110)는 결함부(120)와 상기 결함부(120)의 각 측에 제 1 및 제 2 회절격자들(110a,110b)를 구비한다. 이들 회절격자들(110a,110b)는 소정의 파장 범위로 포토닉 밴드갭을 형성한다. 서로 다른 굴절율을 가지는 제 1 매질층(130)과 제 2 매질층(140)은 회절격자(110a,110b)와 교대로 배열되어 있다. 상기 제 1 매질층(130)은 유기 발광층(40)에 의해 형성된다. 상기 제 2 매질층(140)에 대한 물질들은 상기 제 2 매질층(140)이 제 1 매질층(130)으로 주기적 분포에 의한 포토닉 밴드갭을 형성하는한 제한되지 않는다.
상기 유기 발광층(40)은 결함부(120)에 묻혀있다. 특히, 상기 회절격자(110)의 결함부(120)는 본 실시예에서 발광층(40)으로서 역활을 한다. 상기 결함부(120)는 공간에 의해 야기된 에너지 레벨이 전기적 펌핑에 의해 유기 발광층(40)의 발광 스펙트럼내에 존재하도록 형성된다.
상기 양극(30)과 음극(50)은 기판(10)과 수직으로 형성된다.
상기 발광 장치(51000)의 작용 및 효과가 아래에 기술되어 있다.
전자들과 홀들은 소정의 전아을 양극(30)과 음극(50) 둘다에 공급하므로서 음극(50)과 양극(30)으로부터 각각 유기 발광층(40)으로 도입된다. 여기들은 이들 전자들과 홀들의 재조합에 의해 유기 발광층(40)으로 형성된다. 그러므로, 공간에 의해 야기된 에너지 레벨의 폭에 의해 규정된 상당히 좁은 발광 스펙트럼의 광은 회절격자(110)의 포토닉 밴드갭에 의해 고효율로 얻어진다.
본 발명은 위에서 기술된 실시예에 국한되지는 않으며 여러 수정 및 변화가 본 발명의 범주내에서 가능하다.
예로, 위의 실시예중 일부는 한쌍의 클래딩 층을 구비한다. 그러므로, 금속으로부터 만들어지는 전극층과 같은 다른 층들이 제한된 광인 경우에, 상기 클래딩층은 생략되었다. 더구나, 발광 장치를 설명하는 위의 실시예는 발광층으로서 유기 발광층을 구비한다. 발광층은 무기재료를 포함하여 유기 발광층 대신 사용될 수 있다.
위에서 기술과 같이, 본 발명은 좁은 스펙트럼 폭의 발광 파장과 양호한 방향성을 갖는 발광 장치를 제공한다.

Claims (24)

  1. 전계 발광에 의해 광을 발광할 수 있는 발광층,
    전계를 상기 발광층에 인가하는 한쌍의 전극층 및,
    상기 발광층으로부터 발생된 광을 전송하는 광 도파로를 구비하며,
    회절격자가 상기 광 도파로에 형성되는 발광 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 도파로는 주로 광을 전송하는 코어층과, 상기 코어층의 굴절율보다 낮은 굴절율을 갖는 클래딩층을 구비하며,
    상기 코어층은 상기 발광층과는 다른 층을 구비하는 발광 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 도파로는 주로 광을 전송하는 코어층과, 상기 코어층의 굴절율보다 낮은 굴절율을 가지는 클래딩층을 구비하며,
    상기 코어층은 상기 발광층을 포함하는 층을 구비하는 발광 장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 회절격자는 상기 코어층에 형성되는 발광 장치.
  5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 회절격자는 상기 클래딩층과 코어층 사이의 경계 영역에 형성되는 발광 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광층은 회절격자의 하나의 매질을 구성하고 불연속적으로 배열된 층에 의해 형성되는 발광 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 광 도파로는 주로 광을 전송하는 코어층과 상기 코어층의 굴절율보다 낮은 굴절율을 가지는 클래딩층을 구비하며,
    상기 회절격자는 상기 코어층에 형성되는 발광 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 회절격자는 발광층과 홀 수송층에 의해 형성되는 발광 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 회절격자는 발광층과 전자 수송층에 의해 형성되는 발광 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 회절격자는 발광층과 선택적 투명 전극층에 의해 형성되는 발광 장치.
  11. 제 6 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 절연성 재료로 이루어지는 층은 발광층이 불연속적으로 배열되는 영역의 전극층들쌍 사이에 제공되는 발광 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    하나의 바디에 형성된 광섬유부를 더 구비하며,
    상기 광 섬유부는 코어층과 클래딩층을 구비하며,
    상기 광 도파로는 상기 광 섬유부의 코어층과 클래딩층중 하나 이상의 층으로 연속해서 형성되는 발광 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 광 도파로는 상기 광섬유부의 코어층으로부터 연속되는 코어층 연속부를 구비하는 발광 장치.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 광 도파로는 주로 광을 전송하는 EL 코어층과, 상기 EL 코어층의 굴절율보다 낮은 굴절율을 갖는 EL 클래딩층을 구비하며,
    상기 EL 코어층은 상기 광 섬유부의 코어층으로부터 연속되는 코어층 연속부를 구비하는 발광 장치.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회절격자는 분포 귀환형 회절격자인 발광 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 회절격자는 λ/4 의 위상 시프트 구조를 갖는 발광 장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 회절격자는 이득-결합형 구조를 갖는 발광 장치.
  18. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    회절격자는 분포 브래그 반사형(Bragg-reflection) 회절격자인 발광 장치.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 회절격자는 결함부와 포토닉 밴드갭(photonic band gap)을 구성하는 1차원 주기 굴절율 분포를 가지며,
    상기 결함부는 공간에 의해 야기된 에너지 레벨이 특정 발광 스펙트럼내에 있는 발광 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 발광층은 결함부로서 기능하는 발광 장치.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 발광층은 상기 결함부와 회절격자의 적어도 일부로서 기능하는 발광 장치.
  22. 제 19 항에 있어서,
    상기 발광층은 상기 결함부와는 다른 영역에 형성되는 발광 장치.
  23. 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광층은 발광 재료로서 유기 발광 재료을 구비하는 발광 장치.
  24. 발광 장치에 있어서,
    1차원 주기 굴절율 분포를 가지며 포토닉 밴드갭으로 구성되는 회절격자,
    상기 회절격자의 일부에 형성되어 공간에 의해 야기된 에너지 레벨이 특정 발광 스펙트럼에 있도록 설정되는 결함부,
    전기적인 펌핑에 의해 광을 발생할 수 있는 유기 발광층 및,
    전계를 상기 유기 발광층에 인가하는 한 쌍의 전극층들을 구비하는 발광 장치.
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