KR20010098770A - 자기발광 장치 및 이를 사용한 전기기구 - Google Patents

자기발광 장치 및 이를 사용한 전기기구 Download PDF

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Abstract

발광 소자, 특히 EL 소자로부터의 광추출 효율을 개선시킬 수 있는 자기 발광 장치, 이를 포함하는 전기기구가 제공된다. 투명막을 에칭하여 형성한 광산란체를 절연막 상에 제공하여 광추출 효율을 개선할 수 있고, 발광 효율이 높은 자기 발광 장치를 제공할 수 있다.

Description

자기발광 장치 및 이를 사용한 전기기구{A self-light emitting device and electrical applicance using the same}
본 발명은 EL(electro luminescence: 전기장 발광) 소자에 전류를 공급하여 면상(面狀) 발광을 추출할 때 EL 소자의 내부에 생성된 광의 추출 효율을 개선하는 소자 장치 구조에 관한 것이다. 본 발명에 따른 자기 발광 장치는 유기 EL 표시 장치와 OLED(유기 발광 다이오드)를 포함한다.
자기 발광 장치로 부터 방출된 빛은 면상 발광으로 대기중에 추출되지만, 자기 발광 장치와 대기 사이의 계면에 위치한 기판이 평판형이기 때문에 많은 빛이 기판의 내부로부터 추출될 수 없고, 그의 추출 효율은 20 내지 50%이다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 구성되었으며, 따라서, 본 발명의 목적은 기판의 대향면 상에 요철을 갖는 광산란체를 형성함으로써 발광 소자, 특별히 EL 소자에서 생성되는 빛의 추출 효율을 개선하는 것이다. 또한, 광산란체는 기판 상의 투명막을 에칭하여 형성하며, 핏치의 정밀 가공이 가능해진다. 본 발명의 다른 목적은 미세 핏치의 광산란체를 형성함으로써 높은 발광 효율을 갖는 자기 발광 징치를 제공하는 것이다.
도 1(A) 내지 도 1(C)는 본 발명의 광산란체의 구조를 도시하는 도면들이다.
도 2는 광반사에 대한 설명도이다.
도 3(A) 내지 도 3(D)는 본 발명이 액티브 매트릭스형 TFT에 사용된 경우의 도면들이다.
도 4(A) 내지 도 4(G)는 광산란체의 세부 도면들이다.
도 5(A) 내지 도 5(D)는 본 발명이 액티브 매트릭스형 TFT에 사용된 경우의 도면들이다.
도 6(A) 및 도 6(B)는 본 발명이 역스태거 액티브 매트릭스형 TFT에 사용된 경우의 도면들이다.
도 7(A) 내지 도 7(C)는 본 발명이 단순 매트릭스형 TFT에 사용된 경우의 도면들이다.
도 8(A) 내지 도 8(C)는 본 발명이 단순 매트릭스형 TFT에 사용된 경우의 도면들이다.
도 9(A) 내지 도 9(C)는 본 발명이 전면 광에 사용된 경우의 도면들이다.
도 10(A) 내지 도 10(C)는 본 발명이 배면 광에 사용된 경우의 도면들이다.
도 11(A) 및 도 11(B)는 본 발명이 전면 광 및 배면 광에 사용된 경우의 도면들이다.
도 12(A) 및 도 12(B)는 EL 소자와 전류 제어용 TFT의 연결 구조를 도시하는 도면 및 EL 소자와 전류 제어용 TFT의 전류-전압 특성을 도시하는 도면이다.
도 13은 EL 소자와 전류 제어용 TFT의 전류-전압 특성을 도시하는 도면이다.
도 14는 전류 제어용 TFT의 게이트 전압과 드레인 전류 간의 관계를 도시하는 도면이다.
도 15(A) 내지 도 15(F)는 전기기구 예들을 도시하는 도면들이다.
도 16(A) 및 도 16(B)는 전기기구 예들을 도시하는 도면들이다.
본 발명에서 광추출 효율을 개선하기 위해 사용된 구조를 도 1(A) 내지 도 1(C)를 참조하여 설명할 것이다.
도 1(A)는 본 발명이 액티브 매트릭스형 자기 발광 장치에 사용된 경우의 예를 도시한다. 부호 101은 절연체로 제조된 기판을 나타내며, 전류 제어용 TFT(102)가 기판(101) 상에 형성된다. 전류 제어용 TFT(102)의 드레인 영역은 화소 전극(103)에 전기적으로 연결된다(화소 전극(103)은 또한 소스 영역에도 연결된다). 이때, 화소 전극(103)은 양극이며, 도전성 투명막으로 형성되어 있어 빛이 EL 소자(106)의 화소 전극(103) 면으로부터 방출된다.
또한, EL 층(104)가 화소 전극(103) 상에 형성되며, EL 층(104) 상에는 음극(105)가 형성된다. 따라서, 화소 전극(103), EL 층(104) 및 음극(105)로 구성된 EL 소자(106)가 형성된다.
상기 구조를 갖는 자기 발광 장치에서, 요철은 기판(101)의 배면, 즉, TFT가 형성되지 않는 측면에 형성된다. 광산란체(108)의 일부를 부호 107로 나타내어,그 부분의 확대 도면을 도시하였다.
광산란체(108)을 형성함으로써 광산란체(108)로부터 대기(109) 중으로의 입사각이 임계각 이상이 되는 것을 방지할 수 있으며, 빛이 전부 반사되거나 광산란체 내에 갇히는 것을 방지할 수 있다. 따라서, EL 소자(106)으로부터의 광추출 효율이 개선될 수 있다. 광산란체는 투명 재료로 제조된 투명막을 에칭하여 형성한다. 본 명세서에서, 투명막은 가시광에 투명한 막이다.
도 1(B)에 도시된 107 부분의 확대 도면은 기판(101)을 통과한 빛이 광산란체(108)을 통과하여 대기(109) 중으로 방출되는 상태를 도시한 것이다.
도 1(B)에 도시된 광산란체들(108a, 108b, 108c, 108d 및 108e)은 각각 도트형으로 본 명세서에서 광산란체(108)로 불린다.
도 1(C)는 광산란체(108)이 형성되어 있는 표면의 투시도이다.
본 발명에서, EL 소자(106)으로부터 방출된 빛은 기판(101)로 입사된 후 광산란체(108)로 입사된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 우발적인 빛의 굴절력은 입사광의 각(입사각)과 매질의 굴절률에 의해 결정된다. 또한 하기 수학식 1(스넬(Snell)의 법칙)에 따른다.
즉, 빛(입사광)이 각 θ1으로 굴절률 n1을 갖는 매질 1(201)에서 굴절률 n2을 갖는 매질 2(202)로 입사될 때, 하기 수학식 1을 만족시키는 각 θ2의 빛(반사광)이 존재한다.
n1sinθ1= n2sinθ2
굴절광의 각 θ2가 90일 때 입사각 θ1을 임계각이라고 한다. 매질 2로의 입사각 θ2이 임계각 보다 크게 되면, 모든 빛이 반사된다. 즉, 빛이 매질 1에 갇히게 된다.
또한, 에너지의 반사율(R)과 투과율(T) 간의 관계에 대해 아래 제시된 수학식 2 및 3(프레넬(Fresnell)의 법칙)이 정의되어 있다.
R = 1/2{sin2(θ1- θ2)/sin2(θ1+ θ2) + tan2(θ1- θ2)/tan2(θ1+ θ2)}
T = 1 - R
즉, 기판(101)의 굴절률이 광산란체(108)의 그것과 다르다면, 반사 성분이 발생된다. 따라서, 기판(101)의 굴절률이 광산란체(108)의 그것과 같은 것이 적당하다.
수학식 1 내지 3으로부터, 도 1에 도시된 바와 같이 빛이 1.45 내지 1.60의 굴절률을 갖는 광산란체(108)로부터 1의 굴절률을 갖는 대기(109) 중으로 입사될 때, 즉, 빛이 큰 굴절률을 갖는 매질로부터 작은 굴절률을 갖는 매질로 입사될 때, 반사율은 커지게 된다. 입사각이 임계각 보다 커지게 되면, 빛은 모두 반사된다.즉, 광산란체(108)의 구조는 입사각을 작게할 수 있는 것이 적당하다.
상기로부터, 본 발명에서는 광굴절층의 구조를 요철을 갖게 하여, 대기중으로의 입사각을 작게 하고, 보다 많은 빛이 산란되고 대기중으로 쉽게 추출되게 하였다.
본 발명에서, 에칭에 의해 형성되는 불규칙한 요철을 갖도록 광산란체(108)을 형성하기 때문에, 구조를 정밀하게 통합할 필요가 없고, 제조가 용이하다는 장점이 있다.
본 발명이 많은 자기 발광 장치에 사용될 수는 있지만, 특히 광 이용 효율의 영향을 크게 받는 EL 재료를 사용하는 EL 소자에서는, EL 소자에 의해 소비되는 전력을 줄일 수 있고, 그의 수명을 연장시킬 수 있기 때문에 본 발명은 매우 효과적이다.
이후, 본 발명의 실시예를 상세하게 기재할 것이다.
[실시예 1]
본 실시예에서는, 빛이 화소 전극 측으로 투과되는 액티브 매트릭스형 자기 발광 장치에 본 발명이 사용된 예를 설명할 것이다. 먼저, 도 3(A)에 도시된 바와 같이, 투명막을 기판(301)의 후면 상에 형성한다. 투명막을 형성하는 투명 재료로는, 유기 수지, 예를 들면, 폴리카르보네이트, 아크릴 수지, 폴리이미드, 폴리아미드 또는 BCB(벤조시클로부텐), 산화인듐, 산화주석, 또는 산화아연을 사용하며, 또는 상기 재료들이 배합된 화합물 막을 사용한다.
다음으로, 이 투명막을 에칭하여, 도 3(A)에 도시된 바와 같이광산란체(302)를 형성한다. 이 때 형성된 광산란체(302)에 대해서는 도 4(A)를 참조하여 기재할 것이다. 도 4(A)는 사다리꼴로 형성된 광산란체(302)를 도시하고 있다. 여기에 사용된 부호는 도 3(A)에 사용된 것과 같으며, 매번 일치시킬 수 있다.
도 4(A)는 도 3(A)의 위아래가 뒤집어진 구조를 도시하고 있기 때문에 기판의 후면 상에 형성된 광산란체(302)가 기판 아래에 위치하고 있다. 기판(301)로부터 봤을 때 TFT 측의 EL 소자로부터 방출된 빛은 도 4(A)에 도시된 바와 같이 입사각 θ1로 광산란체(302)에 입사되는 것으로 가정한다. 여기서 기판(301)의 굴절률이 n1이고, 광산란체(302)의 굴절률이 n2일 때, n1> n2의 관계가 성립한다면, 빛은 θ2각으로 광산란체(302)에 입사된다.
한편, n1< n2의 관계가 성립한다면, 빛은 θ2'각으로 광산란체(302)에 입사된다. 즉, θ2> θ2'의 관계가 성립되고, 작은 굴절률을 갖는 매질로부터 큰 굴절률을 갖는 매질로 투과되는 빛의 투과각은 작아진다.
그러나, 빛이 광산란체(302)로부터 대기 중으로 추출될 때, 빛이 큰 굴절률을 갖는 매질로부터 작은 굴절률을 갖는 매질 중으로 투과하기 때문에 투과각은 커지고, 반사율 또한 커지며, 따라서, 투과가 어려워진다. 즉, 도 4(A)에 도시된 바와 같이, 광산란체(302a)와 절연체의 기판 사이에 각 θ3과 θ4가 제한된다. 본 발명은 추출 효율이 가장 높은 기판에 정상적인 방향으로 투과되는 빛의 추출 효율이감소되지 않는 구조를 제공하며, 각 θ3및 θ4가 60° 이상이 되도록 형성한다. 그러나, θ3및 θ4가 같게 할 필요는 없다.
또한, 화상이 흐릿해지는 것을 방지하기 위해, 기판에 대한 접촉 부의 길이 W1가 화소 핏치의 1/2 이하가 되도록 광산란체(302a)의 핏치를 형성한다. 또한, 빛의 추출을 보다 쉽게 하기 위해서는, 사다리꼴의 길이 W2를 짧게 하는 것이 좋다. W2가 0인 것이 가장 바람직하다.
또한, 광산란체(302)의 각 θ3및 θ4가 60° 이상이 되도록 광산란체를 형성하기 위해, 투명막의 두께 H가 광산란체(302)의 핏치(W1)에 대해 H ≥W1의 관계를 갖게 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서는 금속 주형 등을 이용하여 정밀한 구조를 형성하거나, 표면을 매끈하게 할 필요는 없으며, 빛이 방출되는 측의 기판의 후면에 미세한 요철이 형성되기만 하면 된다.
상기 기재된 방식으로 광산란체(302)를 기판(301)의 후면 상에 형성한다.
도 4(B) 내지 도 4(G)는 광산란체(302)로 형성될 수 있는 패턴을 도시한다. 도 4(B)는 기판의 후면 상에 간격을 두고 사각 광산란체가 제공된 실시예를 도시한다. 도 4(C)는 광산란체가 기판을 완전히 덥고 있고, 광산란체 사이에 틈새가 없는 실시예를 도시한다. 도 4(D)는 기판의 후면 상에 역추상 광산란체가 형성된 실시예를 도시한다. 도 4(E)는 기판의 후면 상에 반구상 광산란체가 형성된 실시예를 도시한다. 도 4(F)는 타원형 광산란체를 도시하고, 도 4(G)는 단면이 삼각형인산란체가 형성된 실시예를 도시한다.
도 4(A) 내지 도 4(G)에 도시된 광산란체들은 광산란체들 사이의 틈새가 확보되도록 제공될 수 있고, 또는 광산란체들이 서로 오버랩되도록 제공될 수 있다.
광산란체(302)를 기판(301)의 후면 상에 형성한 후, 절연막이 형성된 기판(301)의 표면에 p채널형 TFT(303, 304)를 공지된 방법으로 형성한다. 이 실시예에서는 플레이너형 TFT를 예로 들었지만, TFT 구조가 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 역 스태거형 TFT를 사용할 수 있다.
다음으로, 각각의 p채널형 TFT(303, 304)에 전기적으로 연결된 화소 전극(305, 306)을 형성한다. EL 소자의 양극으로 작용하기 때문에 화소 전극(305, 306)으로는, 광범위한 기능을 갖는 물질을 사용한다. 따라서, 이 실시예에서는, 가시광에 대해 투과성인 투명 재료(또는 투명 재료)로서, 도전성 산화막(산화인듐, 산화주석 또는 산화아연으로 제조된 막 또는 이들이 배합된 화합물 막)을 사용한다. 이 도전성 산화막에 갈륨을 첨가할 수 있다(도 3(B)).
다음으로, 화소 전극(305, 306)을 둘러싸도록 수지 막으로 뱅크(307, 308)를 형성하고, EL 층(309)을 그 위에 형성한다. 이 실시예에서는, 뱅크(307, 308)를 아크릴 막으로 형성하고, EL 층(309)을 스핀 코팅법으로 형성한다. EL 층(309)의 재료로는 고분자 유기 물질인 폴리플루오렌을 사용한다. 물론 폴리플루오렌에 형광 물질을 첨가하여, 색도 조절을 할 수 있다(도 3(C)).
이어서, 차광 물질을 사용하여 음극을 형성한다. 이 실시예에서는, 음극(311)으로 알루미늄과 리튬을 300 ㎚의 두께로 증착시켜 합금 막을 형성하고,그 위에 스퍼터링법으로 패시베이션 막(312)인 질화규소막을 형성한다. 이 위에 탄소막, 구체적으로 DLC(다이아몬드형 탄소) 막을 적층하는 것이 또한 효과적이다.
상기한 방식으로 도 3(D)에 도시된 구조를 갖는 자기 발광 장치를 완성한다. 이후, EL 소자를 수지로 밀봉하거나, 또는 EL 소자를 기밀성 공간에 밀봉하여 외부 대기와 접촉하지 못하게 한다.
[실시예 2]
본 실시예에서는 본 발명이 화소 전극 측에서 빛을 반사하는 액티브 매트릭스형 자기 발광 장치에 적용된 실시예에 대해 기재할 것이다. 먼저, 도 5(A)에 도시된 바와 같이, 표면에 절연막을 갖는 기판(501) 상에 널리 공지된 방법으로 n채널형 TFT(502, 503)를 형성한다. 이 실시예에서는, 플레이너형 TFT를 예로 들었으나, TFT 구조가 이에 제한되지 않는다. 즉, 역 스태거형 TFT를 사용할 수 있다.
이때, 각각의 n채널형 TFT(502, 503)는 드레인 배선을 화소 전극(504, 505)으로 사용한다. 이 실시예의 경우, 화소 전극(504, 505)이 빛을 반사할 필요가 없기 때문에 고 반사율을 갖는 금속막을 화소 전극(504, 505)으로 사용한다. 이때, 상기는 또한 EL 소자의 음극으로도 작용하며, 작업 함수가 작은 물질을 함유한 금속막을 사용한다. 이 실시예에서는, 알루미늄과 리튬을 함유한 합금막을 사용한다(도 5(A)).
다음으로, 화소 전극(504, 505)을 둘러싸도록 수지 막으로 뱅크(506, 507)를 형성하고, EL 층(508)을 그 위에 형성한다. 이 실시예에서는, 뱅크(506, 507)를 아크릴 막으로 형성하고, EL 층(508)을 증착법으로 형성한다. EL 층(508)의 재료로는, Alq3(트리스-8-퀴놀리놀라토 착물)을 사용한다. 물론 색도 조절을 위해 Alq3에 형광 물질을 첨가하여 제조할 수 있다(도 5(B)).
이어서, 양극(510)으로 산화아연에 산화갈륨이 첨가된 도전성 산화막을 300 ㎚의 두께로 형성하고, 패시베이션 막(511)으로서, 질화규소막을 스퍼터링법으로 그 위에 형성한다. 이 위에 탄소막, 구체적으로 DLC(다이아몬드형 탄소) 막을 적층하는 것이 또한 효과적이다(도 5(C)).
이어서, 도 5(D)에 도시된 바와 같이, 유기 수지로 제조된 밀봉막을 형성한다. 이 때, 밀봉막은 EL 소자가 외부 대기와 접촉하지 않도록 형성한다.
또한, 밀봉막(512) 상에 밀봉판(513)을 제공한다. 이 때, 밀봉판(513)은 밀봉을 형성할 뿐만 아니라 EL 소자가 외부 대기와 접촉하지 않도록 제공한다.
이어서, 밀봉판 상에 투명막을 형성한다. 투명막을 형성하는 투명 재료로는 폴리카르보네이트, 아크릴 수지, 폴리이미드, 폴리아미드 또는 BCB(벤조시클로부텐)과 같은 유기 수지를 사용하고; 산화인듐, 산화주석 또는 산화아연을 막형성에 사용하거나, 또는 이들이 배합된 화합물 막을 사용한다. 광산란체(514)의 각 θ3및 θ4를 60° 이상이게 하려면, 투명막의 두께(H)를 광산란체의 핏치(W1)에 대해 H ≥ W1의 관계가 되도록 해야만 한다. 투명막을 에칭하여 도 5(E)에 도시된 바와 같은 광산란체(514)를 형성한다.
이 실시예에 도시된 바와 같이, 유기 수지막으로 형성된 밀봉막을 언제나 제공할 필요는 없으면, EL 소자를 기밀 공간에 밀봉할 수 있다. 빛이 굴절률이 큰매질로부터 굴절률이 낮은 매질로 투과될 때 빛의 추출이 어려워지기 때문에, 이 경우에는 패시베이션 막(511)과 기밀성 공간 사이의 계면, 즉, 패시베이션 막(511) 상에 광산란체(514)를 제공하는 것이 적당하다.
이렇게 얻어진 자기 발광 장치는 광산란체가 정상적인 밀봉 구조와 비교할 때 빛이 투과되어 나오는 표면에 제공되기 때문에 종래의 자기 발광 장치에 비해 높은 광추출 효율을 얻을 수 있다. 이로써, EL 소자를 구동시키는 전압을 낮게 할 수 있기 때문에 EL 소자의 수명이 길어질 수 있다.
이 실시예의 구조는 실시예 1의 임의의 구조와 조합하여 실용화할 수 있다.
[실시예 3]
실시예 1 및 실시예 2에서는 본 발명이 플레이너형 TFT에 적용된 실시예들을 기재하였으나, 이 실시예에서는 본 발명이 역 스태거형 TFT에 사용된 구조를 도 6(A) 및 도 6(B)를 참조로 기재할 것이다.
도 6(A)는 빛이 화소 전극 측으로 투과되는 액티브 매트릭스형 자기 발광 장치 구조를 도시하고, 도 6(B)는 빛이 화소 전극 쪽에서 반사되는 액티브 매트릭스형 자기 발광 장치의 구조를 도시한다.
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. 두 경우 모두, 게이트 전극을 기판(601) 상에 형성하고, 소스 영역, 드레인 영역 및 채널 형성 영역을 게이트 절연막을 통해 게이트 전극 상에 형성한다. 부호 604는 화소 전극을 나타내고, 605는 화소 전극을 분할하는 뱅크이다. EL 층(606)을 화소전극(604) 상에 형성하고, 음극(607) 및 패시베이션 막(608)을 EL 층(606) 상에 형성한다.
도 6(A)는 빛이 화소 전극 측으로 투과되는 구조를 도시하기 때문에 광산란체(609)가 기판(601)의 후면 상에 제공된다. 도 6(B)는 빛이 화소 전극 측에서 반사되는 구조를 도시하기 때문에 광산란체가 밀봉막(610) 및 패시베이션 막(608) 상의 밀봉판(611)으로 이루어진 밀봉 구조 상에 형성된다.
역 스태거형 TFT 구조는 플레이너형 TFT 보다 쉽게 제조할 수 있기 때문에, 마스크 수를 줄일 수 있다. 또한, 게이트 절연막 및 채널 형성 영역을 연속적으로 형성할 수 있기 때문에 계면을 더럽힘 없이 형성할 수 있다는 장점이 있다.
이 실시예의 구조는 실시예 1 및 실시예 2의 임의의 구조와 자유롭게 조합될 수 있으며 실용화될 수 있다.
[실시예 4]
이 실시예에서는, 기판을 통해 빛이 방출되는 단순 매트릭스형 자기 발광 장치에 본 발명이 적용된 실시예에 대해 기재할 것이다.
먼저, 기판(701)의 후면 상에 투명막을 형성한다. 투명막 형성을 위한 투명 재료로는, 폴리카르보네이트, 아크릴 수지, 폴리이미드, 폴리아미드 또는 BCB(벤조시클로부텐)과 같은 유기 수지를 사용하며, 산화인듐, 산화주석 또는 사화아연을 막 형성을 위해 사용하거나, 또는 이들이 배합된 화합물 막을 사용한다. 광산란체(514)의 각 θ3및 θ4를 60° 이상이게 하려면, 투명막의 두께(H)를 광산란체의 핏치(W1)에 대해 H ≥ W1의 관계가 되도록 해야만 한다.
이 투명막을 에칭하여 도 7(A)에 도시된 바와 같은 사다리꼴 광산란체(702)를 형성한다. 에칭시, 투명막이 과도하게 에칭되어 기판(701)이 표면 상에 노출되는 것을 방지해야 한다. 기판이 표면 상에 노출되면, 광산란체(702)에 의한 빛의 굴절이 충분히 이루어질 수 없다.
다음으로, 도 7(A)에 도시된 바와 같이, 기판(701)의 위아래를 뒤집어, 기판(701)의 표면을 위로 가게 한다. 이 기판(701) 표면 상에 절연막을 형성한 후, 절연막 상에 양극(703)을 형성한다. 이 실시예에서, 양극(703)으로는 산화인듐과 산화주석의 화합물로 이루어진 도전성 산화막을 사용한다(도 7(B)).
이 양극(703)은 종이 표면과 평행한 방향으로 밴드 형으로 형성하고, 종이 표면에 대해 수직 방향으로 스트라이프 형으로 정렬한다. 이 구조는 널리 공지된 단순 매트릭스형 자기 발광 장치와 같다.
이어서, 분할벽(704)을 제공하여 금속막을 분리시킴으로써 음극을 형성한다. 이 실시예에서는, 2층 수지막을 사용하며, T자형으로 가공한다. 이와 같은 구조는 하층의 에칭율을 상층의 에칭율보다 빠르게 한 조건 하에서 에칭을 수행하면 얻을 수 있다.
이어서, EL 층(705)을 형성한다. 이 실시예에서는 EL 층(705)을 증착법으로 형성한다. EL 층(804)의 재료로는, 저분자량 물질인 Alq3(트리스-8-퀴놀리놀라토 착물)을 사용한다. 물론 색도 조절을 위해 Alq3에 형광 물질을 첨가하여 수행할 수있다.
이어서, 음극(707)으로, 알루미늄과 리튬을 증발시켜 300 ㎚의 두께로 합금막을 형성한다. 이 때, 음극(707)은 분할벽(704)을 따라 분리하여 종이 표면에 대해 수직 방향으로 밴드형으로 형성한다. 또한, 상기 위에 패시베이션 막(708)으로 수지막을 잉크젯법 또는 프린팅법으로 형성한다. 탄소막, 구체적으로 DLC(다이아몬드형 탄소)막을 그 위에 적층하는 것이 효과적이다.
상기한 방식으로 도 7(C)에 도시된 구조를 갖는 자기 발광 장치를 완성한다. 이후, EL 소자를 수지로 밀봉하여 EL 소자가 외부 대기와 접촉하지 않게 한다.
이렇게 얻어진 자기 발광 장치에는, 정상적인 밀봉 구조와 비교할 때 광산란체가 빛이 투과되는 표면 상에 제공되기 때문에 종래의 자기 발광 장치에 비해 높은 광추출 효과를 얻을 수 있다. 따라서, EL 소자를 구동시키는 전압을 정상 전압 보다 낮출 수 있으며, EL 소자의 수명을 길게 할 수 있다.
이 실시예의 구조는 실시예 1 내지 3의 임의의 구조와 조합될 수 있고, 실용화될 수 있다.
[실시예 5]
이 실시예에서는, 기판에 대해 상향으로 빛을 방출하는 단순 매트릭스형 자기 발광 장치에 본 발명이 적용된 실시예에 대해 기재할 것이다. 먼저, 음극(802)을 절연막이 형성되어 있는 기판(801) 상에 형성한다. 이 실시예에서는, 음극(802)으로 MgAg 막(마그네슘과 은을 동시에 증발시켜 얻은 금속 막)을 알루미늄막상에 적층한 구조를 갖는 전극을 사용한다(도 8(A)).
이 음극(802)은 종이 표면에 대해 평행한 방향으로 밴드형으로 형성하고, 종이 표면에 대해 수직 방향으로 스트라이프형으로 정렬한다.
이어서, 분할벽(803)을 음극(802)과 직각 방향으로 교차되도록 형성한다. 분할벽(803)은 양극이 될 도전성 산화막을 분할하기 위해 제공된다. 이 실시예에서는 2층 수지막을 사용하고 T자형으로 가공한다. 이와 같은 구조는 하층의 에칭율을 상층의 에칭율보다 빠르게 한 조건 하에서 에칭을 수행하여 얻을 수 있다.
이어서, EL 층(804)을 형성한다. 이 실시예에서는 EL 층(804)을 증착법으로 형성한다. EL 층(804)의 재료로는, 저분자량 물질인 Alq3(알루미늄 퀴놀리놀라토 착물)을 사용한다. 물론 색도 조절을 위해 Alq3에 형광 물질을 첨가하여 수행할 수 있다.
이어서, 양극(806)으로 산화인듐과 산화아연의 화합물로 제조된 도전성 산화막을 300㎚의 두께로 형성한다. 이 때, 양극(806)은 분할벽(803)을 따라 분리되며 종이 표면에 대해 평행한 방향으로 밴드형으로 형성하고, 종이 표면에 대해 수직 방향으로 스트라이프형으로 정렬한다. 또한, 이 위에 패시베이션 막(807)으로 수지막을 잉크젯법 또는 프린팅법으로 형성한다. 탄소막, 구체적으로는 DLC(다이아몬드형 탄소)막을 그 위에 적층하는 것이 또한 효과적이다.
상기한 방식으로 도 8(B)에 도시된 구조를 형성한 후, EL 소자를 수지로 밀봉하여 EL 소자가 외부 대기와 접촉하지 못하게 하고, 밀봉막(808)을 형성한다. 또한, 밀봉판(809)을 밀봉막(808) 상에 제공한다.
이어서, 투명막을 밀봉판(809) 상에 형성한다. 투명막 형성을 위한 투명 재료로는 폴리카르보네이트, 아크릴 수지, 폴리이미드, 폴리아미드 또는 BCB(벤조시클로부텐)과 같은 유기 수지를 사용하고; 산화인듐, 산화주석 또는 산화아연을 막형성에 사용하거나, 또는 이들이 배합된 화합물 막을 사용한다. 광산란체(810)의 각 θ3및 θ4를 60° 이상이게 하려면, 투명막의 두께(H)를 광산란체의 핏치(W1)에 대해 H ≥ W1의 관계가 되도록 하는 것이 바람직하다. 투명막을 에칭하여 도 8(C)에 도시된 바와 같은 광산란체(810)를 형성한다.
상기한 바와 같이, 빛이 투과되는 표면 상에 미세한 구조를 갖는 광산란체(810)를 형성함으로써 EL 소자로부터 생성되는 빛을 보다 효과적으로 추출할 수 있게 된다.
유기 수지막으로 형성된 밀봉막을 언제나 제공할 필요는 없으면, EL 소자를 기밀 공간에 밀봉할 수 있다. 빛이 굴절률이 큰 매질로부터 굴절률이 낮은 매질로 투과될 때 빛의 추출이 어려워지기 때문에, 이 경우에는 패시베이션 막(807)과 기밀성 공간 사이의 계면, 즉, 패시베이션 막(807) 상에 광산란체를 제공하는 것이 적당하고, 밀봉판(809)은 기밀 공간 위에 제공한다.
이렇게 얻어진 자기 발광 장치는 광산란체가 정상적인 밀봉 구조와 비교할 때 빛이 투과되어 나오는 표면에 제공되기 때문에 종래의 자기 발광 장치에 비해 높은 광추출 효율을 얻을 수 있다. 이로써, EL 소자를 구동시키는 전압을 낮게 할 수 있기 때문에 EL 소자의 수명이 길어질 수 있다.
이 실시예의 구조는 실시예 1 내지 4의 임의의 구조와 조합하여 실용화할 수 있다.
[실시예 6]
이어서, 본 발명이 전면광에 사용된 실시예에 대해 기재할 것이다. 도 9(A) 내지 도 9(C)는 전면광 구조를 도시하는 도면들이다. 도 9(A)와 도 9(B)는 전면광의 단면을 도시하고, 도 9(C)는 도광판(導光板)(901) 후면의 투시도이다.
도 9(A)에 도시된 바와 같이, 광원(902)을 도광판(901)의 측면(901a)에 배치하고, 반사기(903)를 광원(902)의 뒤쪽에 제공한다. 광산란체(904)를 도광판(901)의 하면과 접촉되게 제공한다.
도광판(901)은 4개의 면 중에서 짧은 쪽 면이 긴 쪽 면 보다 매우 짧은 투명 재료로 제조된 평평한 판이다. 도광판(901)의 재료는 가시광에 대해 80%, 바람직하게는 85% 이상의 투과율(전체 광투과율)을 갖고, 굴절률이 21/2보다 크기 때문에, 도광판(901)에 90°의 입사각으로 입사된 빛이 측면(901a)에서 굴절될 수 있고 도광판(901)의 내부로 가이드될 수 있다. 이 실시예에서는, 1.4 내지 1.7 범위의 굴절률을 갖는 물질을 사용한다.
그러한 투명 재료로는 수정, 유리 또는 플라스틱과 같은 재료를 사용할 수 있다. 플라스틱으로는 메타크릴레이트 수지, 폴리카르보네이트, 폴리아크릴레이트, AS 수지(아크릴로니트릴, 스티렌 중합체) 또는 MS 수지(메틸 메타크릴레이트, 스티렌 중합체)를 단일 물질 또는 혼합물로 사용할 수 있다.
광원(902)으로는 차가운 음극관 또는 LED를 사용하며, 도광판(901)의 측면(901a)을 따라 배치한다. 2개의 광원을 측면(902b)을 따라 제공할 수 있다.
다음으로, 투명막을 도광판(901) 상에 형성한 후 에칭하여 광산란체(904)를 형성한다. 투명막 형성을 위한 투명 재료로는 폴리카르보네이트, 아크릴 수지, 폴리이미드, 폴리아미드 또는 BCB(벤조시클로부텐)과 같은 유기 수지를 사용하고; 산화인듐, 산화주석 또는 산화아연을 막형성에 사용하거나, 또는 이들이 배합된 화합물 막을 사용한다. 투명막의 두께(H)를 광산란체의 핏치(W1)에 대해 H ≥ W1의 관계가 되도록 하는 것이 바람직하다.
상기한 방식으로 형성된 전면광을 액정판(LCD)(905)과 사용자 사이에 제공하면, 높은 광추출 효율을 갖는 액정 표시 장치를 얻을 수 있다.
이 실시예에서는 광산란체의 측면에 의해 반사된 빛이 액정판을 비추기 때문에, 액정판으로 입사되는 입사각을 작게할 수 있다. 그 결과, 액정판의 화소 전극을 수직하게 비추는 광 성분이 더 커지기 때문에, 빛을 효과적으로 사용할 수 있다.
도 9(C)는 광산란체(904)를 x-x' 방향으로 절단했을 때 얻어지는 사다리꼴 단면을 도시하는 도면이다. 사다리꼴 광산란체(904)의 예각들을 θ5및 θ6으로 했을 때 이들 각이 큰 것이 바람직하다. θ5및 θ6이 크면, 전면광으로부터 액정판을 향하는 방향으로 투과되는 빛의 수집이 용이해질 수 있다.
각 θ5및 θ6이 같은 각일 필요는 없으며 서로 다를 수 있다.
한편, 이 실시예에서는 투명막을 도광판(901) 상에 새로이 형성하고, 이 새로이 형성된 투명막을 에칭하여 광산란체(904)를 형성한다. 그러나, 도 11(A)에 도시된 구조를 도광판(901)의 표면(액정판 쪽)에 직접 에칭하여 형성할 수 있다.
[실시예 7]
다음으로, 본 발명이 배면광에 사용된 실시예에 대해 기재할 것이다. 도 10(A) 내지 도 10(C)는 배면광의 구조를 도시하는 도면들이다. 도 10(A)는 배면광 구조의 단면을 도시하는 도면이고, 도 10(B)는 배면광 구조의 투시도이다.
도 10(A)에 도시된 바와 같이, 광원(1002)을 도광판(1001)의 측면(1001a)에 배치하고, 반사기(1003)를 광원(1002)의 뒤쪽에 제공한다. 광산란체(1004)를 도광판(1001)의 하면과 접촉하게 제공한다.
따라서, 광원(1002)로부터 방출된 빛이 도광판(1001)으로부터 광산란체(1004)를 통과한 후, 액정판(LCD)(1005)을 비추게 된다.
전면광의 경우와 마찬가지로, 광원(1002)으로는 차가운 음극관 또는 LED를 사용하고, 도광판(1001)의 측면(1001a)을 따라 배치한다. 2개의 광원을 사용하여 측면(1002b)을 따라 서로 대향하도록 할 수 있다.
또한, 이 실시예에서는, 투명막을 도광판(1001) 상에 새로이 형성하고, 이 새로이 형성된 투명막을 에칭하여 광산란체(1004)를 형성한다. 그러나, 도 11(B)에 도시된 구조를 도광판(1001) 자체에 직접 에칭하여 형성할 수 있다.
[실시예 8]
이 실시예에서는 본 발명의 자기 발광 장치가 디지탈 구동 방식으로 작동되는 경우에 전류 제어용 TFT가 구동될 영역의 전류-전압 특성에 관해 기재할 것이다.
EL 소자에서 인가되는 전압이 변화되면, 그 변화가 작더라도 EL 소자를 흐르는 전류가 지수적으로 크게 변화된다. 다른 관점에서는, EL 소자를 흐르는 전류가 변화되더라도, EL 소자에 인가되는 전압 값이 크게 변화되지 않는다. EL 소자의 휘도는 EL 소자를 흐르는 전류에 거의 비례하여 높아진다. 따라서, EL 소자의 휘도를 EL 소자에 인가되는 전압의 크기(전압값)를 조절하기 보다는 EL 소자를 흐르는 전류의 크기(전류값)을 조절하여 조절할 때, TFT 특성에 대해 미치는 영향이 낮고 EL 소자의 휘도 조절이 쉽다.
도 12(A) 및 도 12(B)를 참조한다. 도 12(A)는 도 3에 도시된 본 발명의 EL 표시 장치의 화소 내 전류 제어용 TFT(108)와 EL 소자(110)의 구조만을 도시한다. 도 12(B)는 도 12(A)에 도시된 전류 제어용 TFT(108)와 EL 소자(110)의 전류-전압 특성을 도시한다. 도 12(B)에 도시된 전류 제어용 TFT(108)의 전류-전압 특성 그래프는 소스 영역과 드레인 영역 사이의 전압 VDS에 대한 전류 제어용 TFT(108)의 드레인을 흐르는 전류의 크기를 도시하며, 소스 영역과 전류 제어용 TFT(108)의 게이트 전극 간의 전압 VGS이 서로 다른 여러 그래프를 도시하고 있다.
도 12(A)에 도시된 바와 같이, 화소 전극과 EL 소자(110)의 카운터 전극(111) 간에 인가된 전압을 VEL로 하고, 전력 공급선에 연결된 단말(2601)과 EL 소자(110)의 카운터 전극(111) 사이에 인가된 전압을 VT로 한다. 또한, 전류 제어용 TFT(108)의 소스 영역과 드레인 영역 사이의 전압을 VDS로 하고, 전류 제어용 TFT(108)의 게이트 전극에 연결된 배선(2602)과 소스 영역 사이의 전압, 즉, 게이트 전극과 전류 제어용 TFT(108)의 소스 영역 사이의 전압을 VGS로 한다.
전류 제어용 TFT(108)는 n채널형 TFT이거나 p채널형 TFT일 수 있다.
전류 제어용 TFT(108)와 EL 소자(110)를 병렬로 서로 연결시킨다. 그리하여, 두 소자(전류 제어용 TFT(108)와 EL 소자(110))를 흐르는 전류 값은 서로 같다. 따라서, 도 12(A)에 도시된 전류 제어용 TFT(108)와 EL 소자(110)는 두 소자의 전류-전압 특성을 도시한 그래프의 교차점(동작점)에서 구동된다. 도 12(B)에서, VEL은 카운터 전극(111)의 전위와 동작점에서의 전위 사이의 전압이 된다. VDS는 전류 제어용 TFT(108)의 단말(2601)에서의 전위와 동작점에서의 전위 사이의 전압이 된다. 즉 VT는 VEL과 VDS의 합과 같다.
여기서, VGS가 변화되는 경우를 생가해보자. 도 12(B)에서 알 수 있듯이, 전류 제어용 TFT(108)의 │VGS-VTH│이 커지면, 다시 말해, │VGS│이 커지면, 전류 제어용 TFT(108)를 흐르는 전류 값이 커진다. VTH는 전류 제어용 TFT(108)의 역치 전압이다. 따라서, 도 12(B)에서 알 수 있듯이, │VGS│이 커지면, 동작점에서 EL 소자(110)를 흐르는 전류 값도 자연히 커지게 된다. EL 소자(110)의 휘도는 EL 소자(110)를 흐르는 전류 값에 비례하여 높아진다.
│VGS│가 커져 EL 소자(110)를 흐르는 전류 값이 커지면, VEL의 값이 전류 값에 따라 커진다. VT의 크기는 전력 공급선의 전위에 의해 결정되기 때문에 VEL이 커지면 VDS는 그 만큼 작아진다.
도 12(B)에 도시된 바와 같이, 전류 제어용 TFT의 전류-전압 특성이 VGS와 VDS의 값에 따라 두 영역으로 나뉜다. │VGS- VTH│ < │VDS│인 영역은 포화 영역이고, │VGS- VTH│ > │VDS│인 영역은 선형 영역이다.
포화 영역에서는 하기 수학식 4가 성립된다. IDS는 전류 제어용 TFT(108)의 채널 형성 영역을 흐르는 전류값이다. 한편, β = μC0W/L이며, μ는 전류 제어용 TFT(108)의 이동도이고, C0은 단위 면적 당 게이트 용량이고, W/L은 채널 형성 영역의 채널 길이 L에 대한 채널 폭 W의 비이다.
IDS= β(VGS- VTH)2/2
선형 영역에서는 하기 수학식이 성립된다.
IDS= β{(VGS- VTH)VDS- VDS 2/2}
수학식 4에서 알 수 있듯이, 포화 영역에서 전류값은 VDS에 의해 변하기는 어려우며, VGS에 의해서만 결정된다.
한편, 수학식 5에서 알 수 있듯이, 선형 영역에서 전류값은 VDS와 VGS에 의해 결정된다. │VGS│가 커지면 전류 제어용 TFT는 선형 영역에서 작동하게 된다. 이어서, VEL또한 점진적으로 커진다. 그리하여 VEL이 증가된 만큼 VDS가 작아진다. 선형 영역에서는 VDS가 작아지면, 전류량 또한 작아진다. 따라서, │VGS│이 커지더라도, 전류값은 증가되기 어렵다. │VGS│ = ∞일 때 전류 값은 IMAX이다. 즉, │VGS│가 커지더라도 IMAX보다 큰 전류가 흐르지 않는다. 여기서, IMAX는 VEL= VT일 때 EL 소자(110)을 흐르는 전류 값이다.
이와 마찬가지로, │VGS│ 크기를 조절하여, 작동 점을 포화 영역 또는 선형 영역에 위치시킬 수 있다.
모든 전류 제어용 TFT의 특성이 서로 같은 것이 이상적으로 바람직하지만, 역치값 VTH와 이동도 μ는 각 전류 제어용 TFT에 따라 다른 경우가 종종 있다. 각 전류 제어용 TFT의 역치값 VTH와 이동도 μ가 서로 다를 때, 수학식 4와 5에서 알 수 있듯이, 전류 제어용 TFT(108)의 채널 형성 영역을 흐르는 전류값은 VGS의 값이 같더라도 다르게 된다.
도 13은 역치값 VTH와 이동도 μ가 벗어나는 전류 제어용 TFT의 전류-전압 특성을 도시한다. 실선 2701은 이상적인 전류-전압 특성 그래프이고, 실선 2702와 2703은 각각 역치값 VTH와 이동도 μ가 이상적인 값과 달라진 경우에 전류 제어용 TFT의 전류-전압 특성을 나타낸다. 전류-전압 특성의 그래프 2702와 2703이 포화 영역에서 같은 전류 값 ΔI1만큼 이상적인 특성을 갖는 전류-전압 특성 그래프 2701로부터 벗어나면, 전류-전압 특성 그래프 2702의 동작점 2705는 포화 영역에 있고, 전류-전압 특성 그래프 2703의 동작점 2706은 선형 영역에 있게 된다. 이 경우, 이상적인 특성을 갖는 전류-전압 특성 그래프 2701의 동작점 2704에서의 전류값과 동작점 2705 및 동작점 2706에서의 전류값을 각각 ΔI2와 ΔI3으로 할 때, 선형 영역에서의 동작점 2706은 포화 영역에서의 동작점 2705 보다 작다.
따라서, 본 발명에 기재된 디지탈 시스템 구동 방법을 이용하는 경우, 전류 제어용 TFT와 EL 소자를 동작점이 선형 영역에 존재하도록 구동시키면, 전류 제어용 TFT의 특성 편차 때문에 EL 소자의 불균일한 휘도를 억제하는 계조 디스플레이를 수행할 수 있다.
종래의 아날로그 구동의 경우에는, 전류 제어용 TFT와 EL 소자를 전류값이 │VGS│에 의해서만 조절될 수 있는 선형 영역에 동작점이 존재하도록 구동하는 것이 바람직하다.
상기 작동 분석을 요약하여, 도 14가 전류 제어용 TFT의 게이트 전압 │VGS│에 대한 전류값 그래프를 도시한다. │VGS│가 크고, 전류 제어용 TFT의 역치 전압의 절대값 │VTH│보다 커지게 되면, 전류 제어용 TFT가 도전성 상태가 되고 전류가 흐르기 시작한다. 본 명세서에서는, 이 경우의 │VGS│를 점등 개시 전압이라고 부른다. │VGS│가 더 커지게 되면, │VGS│는 │VGS- VTH│ = │VDS│를 만족시키는 값(임시로 A라 함)이 된다. 또한 │VGS│가 커지면, 전류값이 커지게 되고 전류값이 포화된다. 이 때, │VGS│ = ∞이다.
도 14로부터 알 수 있듯이, │VGS│≤│VTH│인 영역에서는 전류가 흐르기 어렵다. │VTH│≤│VGS│≤A인 영역은 포화 영역이며, 전류 값은 │VGS│ 만큼 변한다. A ≤ │VGS│인 영역은 선형 영역이며, EL 소자를 흐르는 전류 값은 │VGS│와 │VDS│만큼 변한다.
본 발명의 자기 발광 장치를 디지탈 구동으로 작동시키는 경우에는 │VGS│≤│VTH│인 영역과 A ≤ │VGS│인 영역을 사용하는 것이 바람직하다. 이 실시예는 실시예 1 내지 3에 기재된 자기 발광 장치와 자유롭게 조합될 수 있다.
[실시예 9]
본 발명의 자기 발광 장치의 경우, 발광을 위해 삼중 여기자로부터의 인광을 사용할 수 있는 EL 재료를 사용하여 외부 발광 양자 효율을 크게 개선할 수 있다. 결과적으로, EL 소자의 전력 소비를 줄일 수 있고, EL 소자의 수명을 길게 할 수 있으며, EL 소자의 중량을 가볍게 할 수 있다.
하기 보고서들은 삼중 여기자를 이용하여 외부 발광 양자 효율을 개선시킨 것이다.
보고서 [T. Tsutsui, C. Adachi, S. Saito, Photochemical processes in Organized Molecular Systems, ed. K. Honda,(Elsevier Sci. Pub., Tokyo, 1991) p. 437]
상기 문헌에 보고된 EL 물질(쿠마린 안료)의 분자식은 하기 화학식 1로 나타내어진다.
보고서 [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 문헌에 보고된 EL 물질(Pt 착물)의 분자식은 하기 화학식 2로 나타내어진다.
보고서 [M.A. Baldo, S. Lamansky, P.E. Burrows, M.E. Thompson, S.R. Forrest, Appl. Phys. Lett., 75(1999)p.4]
보고서 [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 문헌에 보고된 EL 물질(Ir 착물)의 분자식은 하기 화학식 3으로 나타내어진다.
상기한 바와 같이, 삼중 여기자로부터의 인광을 실용화할 경우, 원칙적으로는 단일 여기자로부터의 형광을 사용하는 경우에서 보다 3 내지 4 배 높은 외부 발광 양자 효율을 실현할 수 있다. 실시예 1 내지 5에 도시된 자기 발광 장치에서, 이 실시예에 따른 구조를 수행할 수 있고, 본 발명의 임의의 구조의 조합에 자유롭게 실행시킬 수 있다.
[실시예 10]
본 발명에 따른 자기 발광 장치는 자기 발광형이므로, 액정 표시 장치에 비해, 우수한 가시 특성을 갖고 시야각이 넓다. 따라서, 자기 발광 장치를 다양한 전기 장치의 표시부에 적용할 수 있다. 예를 들면, 대형 스크린 상에서 TV 프로그램 등을 보기 위해, 대각선 크기가 30 인치 이상인 EL 표시 장치의 표시부(이 경우 자기 발광 장치가 장착된 표시부)에 본 발명에 따른 자기 발광 장치를 이용할 수 있다.
EL 표시 장치는 정보를 표시하는 데 사용되는 모든 종류의 표시 장치, 예를 들면, 퍼스널 컴퓨터용 표시 장치, TV 방송 프로그램 수신용 표시 장치, 광고 디스플레이용 표시 장치를 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 자기 발광 장치는 다른 다양한 전기 장치의 표시부로 사용될 수 잇다.
본 발명의 다른 전기기구으로 비디오 카메라, 디지탈 카메라, 고글형 표시 장치(머리에 고정하는 표시 장치), 자동차 조종 시스템; 음향 재생 장치(자동차 오디오 스테레오, 오디오 셋트 등); 노트북형 퍼스널 컴퓨터; 게임 기구; 휴대형 정보 단말기(예, 휴대형 컴퓨터, 이동 전화, 휴대형 게임기 또는 전자 책); 및 기록 매체가 장착된 화상 재생 장치(구체적으로, 디지탈 다목적 디스크 플레이어(DVD)와같은 기록 매체에서 화상를 재생하고 화상를 표시하는 표시부를 갖춘 장치)가 있다. 특히, 비스듬한 방향에서 볼 수 있는 휴대형 정보 단말기는 종종 넓은 시야각이 요구되기 때문에, 이러한 휴대형 정보 단말기의 경우, 자기 발광 장치를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 이들 전자 장치는 전력 소비를 줄이기 위해 주변 휘도에 따라 휘도를 조절할 수 있는 광센서가 장착될 수 있다. 주변 휘도에 대한 자기 발광 장치의 휘도 대비는 100 내지 150으로 조정하는 것이 바람직하다. 도 15(A) 내지 도 15(F) 및 도 16(A) 및 도 16(B)는 각각 이러한 전자 장치의 다양하고 구체적인 예를 도시한다.
도 15(A)는 케이싱(2001), 지지 스탠드(2002) 및 표시부(2003)을 갖는 EL 표시 장치를 도시한다. 본 발명은 표시부(2003)에 사용될 수 있다. 이러한 EL 표시 장치는 자기 발광형으로 배면광이 필요하지 않다. 따라서, 이 표시부는 액정 표시 장치 보다 얇게 제조될 수 있다.
도 15(B)는 비디오 카메라로서, 본체(2101), 표시부(2102), 음성 입력부(2103), 조작 스위치(2104), 배터리(2105) 및 화상 수신부(2106)를 갖는다. 본 발명의 자기 발광 장치는 표시부(2012)에 사용될 수 있다.
도 15(C)는 본체(2201), 신호 케이블(2202), 머리 장착 밴드(2203), 표시부 a(2204), 광학계(2205), 표시부 b(2206) 등을 갖는 머리 장착형 EL 표시부(오른쪽 1/2 부분)를 도시한다. 본 발명의 전자 장치 및 구동 방법이 표시부 a(2204) 또는 표시부 b(2206)에 적용될 수 있다.
도 15(D)는 기록 매체를 갖춘 화상 재생 장치(구체적으로는, DVD 재생 장치)를 도시하며, 본체(2301), 기록 매체(예, DVD)(2302), 조작 스위치(2303), 표시부 a(2304) 및 표시부 b(2305)를 갖는다. 표시부 a(2304)는 주로 화상 정보를 표시하는 데 사용된다. 표시부 b(2305)는 주로 문자 정보를 표시하는 데 사용된다. 본 발명의 자기 발광 장치는 표시부 a(2304) 및 표시부 b(2305)에 사용될 수 있다. 기록 매체를 갖춘 화상 재생 장치는 재생 장치 및 게임기와 같은 장치를 포함한다.
도 15(E)는 휴대형(이동형) 컴퓨터를 도시하며, 본체(2401), 카메라부(2401), 화상 수신부(2403), 조작 스위치(2404) 및 표시부(2405)를 갖는다. 본 발명의 자기 발광 장치는 표시부(2405)에 사용될 수 있다.
도 15(F)는 퍼스널 컴퓨터를 도시하며, 본체(2501), 케이싱(2502), 표시부(2503) 및 키보드(2504)를 갖는다. 본 발명의 자기 발광 장치는 표시부(2503)에 적용될 수 있다.
유의할 것은 만일 유기 EL 물질의 휘도가 계속 증가된다면, 렌즈 등으로 출력 화상 정보를 갖는 빛을 확대하고 투영하여 전면형 또는 후면형 투영기(프로젝터)에 본 발명을 사용할 수 있게 될 것이라는 것이다.
또한, 상기 전자 장치들은 종종 인터넷 및 CATV(케이블 TV)와 같은 전자 통신 회로를 통해 전달된 정보를 표시하며, 특히 동영상을 표시하는 상황이 늘어나고 있다. 자기 발광 장치는 EL 물질이 빠른 반응 속도를 낼 수 있기 때문에 움직이는 화상을 표시하는 데 적합하다. 그러나, 화소 간의 윤곽이 불명확해지면, 전체 동화상이 명확하게 표시될 수 없다. 본 발명에 따른 자기 발광 장치는 화소 간의 윤곽을 명확하게 할 수 있기 때문에, 본 발명의 자기 발광 장치를 전자 장치의 표시부에 적용하는 것이 특히 유리하다.
그 밖에, 자기 발광 장치는 발광부에 전력을 유지하기 때문에, 가능한 한 작은 발광부를 형성하도록 정보를 표시하는 것이 바람직하다. 따라서, 휴대형 정보 단말기, 특히, 휴대형 전화 또는 음향 재생 장치와 같은 주로 문자 정보를 위한 표시부에 자기 발광 장치를 이용할 때는 비발광부를 배경으로 셋팅하고, 발광부로 문자 정보를 형성하도록 발광 장치를 구동하는 것이 바람직하다.
도 16(A)는 휴대형 전화기를 도시하며, 본체(2601), 음성 출력부(2602), 음성 입력부(2603), 표시부(2604), 조작 스위치(2605) 및 안테나(2606)를 갖는다. 본 발명의 자기 발광 장치는 표시부(2604)에 사용될 수 있다. 검정색 배경에 흰색 문자를 표시하여 표시부(2604)가 휴대형 전화기의 전력 소비를 줄일 수 있다.
도 16(B)는 음향 재생 장치, 구체적으로는 자동차에 장착된 오디오 장치를 도시하며, 본체(2701), 표시부(2702) 및 조작 스위치(2703, 2704)를 갖는다. 본 발명의 자기 발광 장치는 표시부(2702)에 사용될 수 있다. 또한, 이 실시예에는 자동차 장착형 오디오 스테레오가 도시되어 있지만, 고정형 오디오 재생 장치도 사용될 수 있다. 유의할 것은 검정색 배경에 흰색 문자를 표시하여, 표시부(2704)가 전력 소비를 줄일 수 있다. 휴대형 음향 재생 장치에 효과적이다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 적용 범위는 매우 넓으며, 다양한 분야의 전기 장치에 사용될 수 있다. 또한, 이 실시예의 전기 장치는 첫번째에서 여덟번째 실시예의 구조들을 자유롭게 조합한 자기 발광 장치를 사용하여 얻을 수 있다.
본 발명을 수행하여 절연막 상에 광산란체를 제공하면, 특히 EL 소자에서 발광 소자로부터의 광추출 효율을 개선할 수 있다. 또한, 투명막을 에칭하여 광산란체를 형성하면, 핏치의 정밀 가공이 가능해질 수 있다. 미세한 핏치의 광산란체를 상기 방식으로 형성하면, 높은 발광 효율을 갖는 자기 발광 장치를 제공할 수 있다

Claims (36)

  1. 발광 소자;
    광산란체; 및
    상기 발광 소자와 상기 광산란체 사이에 개재된 절연체를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 발광 장치.
  2. 절연체 상에 형성된 제1 전극;
    상기 제1 전극 상에 형성된 EL 층;
    상기 EL 층 상에 형성된 제2 전극; 및
    상기 절연체를 통해 상기 제1 전극의 대향측면에 형성된 광산란체를 포함하고,
    상기 제1 전극이 TFT에 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 자기 발광 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제1 전극이 양극이고, 상기 제2 전극이 음극인 것을 특징으로 하는 자기 발광 장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 제1 전극이 투명 재료로 이루어지고, 상기 제2 전극이 차광 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 자기 발광 장치.
  5. 절연체 상에 형성된 제1 전극;
    상기 제1 전극 상에 형성된 EL 층;
    상기 EL 층 상에 형성된 제2 전극; 및
    상기 절연체를 통해 상기 제1 전극의 대향측면에 형성된 광산란체를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 발광 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제1 전극이 양극이고, 상기 제2 전극이 음극인 것을 특징으로 하는 자기 발광 장치.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 제1 전극이 투명 재료로 이루어지고, 상기 제2 전극이 차광 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 자기 발광 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 광산란체가 투명 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 자기 발광 장치.
  9. 제 2 항에 있어서, 상기 광산란체가 투명 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 자기 발광 장치.
  10. 제 5 항에 있어서, 상기 광산란체가 투명 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 자기 발광 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 광산란체가 폴리카르보네이트, 폴리이미드, BCB, 산화인듐 및 산화주석으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자기 발광 장치.
  12. 제 2 항에 있어서, 상기 광산란체가 폴리카르보네이트, 폴리이미드, BCB, 산화인듐 및 산화주석으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자기 발광 장치.
  13. 제 5 항에 있어서, 상기 광산란체가 폴리카르보네이트, 폴리이미드, BCB, 산화인듐 및 산화주석으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자기 발광 장치.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 광산란체의 두께(H)가 광산란체의 핏치(W1)에 대해 H≥W1의 관계를 갖는 것을 특징으로 하는 자기 발광 장치.
  15. 제 2 항에 있어서, 상기 광산란체의 두께(H)가 광산란체의 핏치(W1)에 대해 H≥W1의 관계를 갖는 것을 특징으로 하는 자기 발광 장치.
  16. 제 5 항에 있어서, 상기 광산란체의 두께(H)가 광산란체의 핏치(W1)에 대해 H≥W1의 관계를 갖는 것을 특징으로 하는 자기 발광 장치.
  17. 제 1 항에 있어서, 화소 핏치가 광산란체의 핏치 보다 2배 이상 긴 것을 특징으로 하는 자기 발광 장치.
  18. 제 2 항에 있어서, 화소 핏치가 광산란체의 핏치 보다 2배 이상 긴 것을 특징으로 하는 자기 발광 장치.
  19. 제 5 항에 있어서, 화소 핏치가 광산란체의 핏치 보다 2배 이상 긴 것을 특징으로 하는 자기 발광 장치.
  20. 제 1 항에 있어서, 상기 광산란체와 절연체 간의 각도가 60° 이상이고, 180° 미만인 것을 특징으로 하는 자기 발광 장치.
  21. 제 2 항에 있어서, 상기 광산란체와 절연체 간의 각도가 60° 이상이고, 180° 미만인 것을 특징으로 하는 자기 발광 장치.
  22. 제 5 항에 있어서, 상기 광산란체와 절연체 간의 각도가 60° 이상이고, 180° 미만인 것을 특징으로 하는 자기 발광 장치.
  23. 제 1 항에 따른 자기 발광 장치를 사용하는 전기기구.
  24. 제 2 항에 따른 자기 발광 장치를 사용하는 전기기구.
  25. 제 5 항에 따른 자기 발광 장치를 사용하는 전기기구.
  26. 절연체 상에 형성된 제1 전극;
    상기 제1 전극 상에 형성된 EL 층;
    상기 EL 층 상에 형성된 제2 전극; 및
    굴절률이 가장 낮은 물질에 대면한 표면 상에 형성된 광산란체를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 발광 장치.
  27. 제 26 항에 있어서, 상기 제1 전극이 양극이고, 상기 제2 전극이 음극인 것을 특징으로 하는 자기 발광 장치.
  28. 제 26 항에 있어서, 상기 제1 전극이 음극이고, 상기 제2 전극이 양극인 것을 특징으로 하는 자기 발광 장치.
  29. 제 26 항에 있어서, 상기 광산란체가 차광 물질로 이루어진 것을 특징으로하는 자기 발광 장치.
  30. 제 26 항에 있어서, 상기 광산란체가 폴리카르보네이트, 폴리이미드, BCB, 산화인듐 및 산화주석으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자기 발광 장치.
  31. 제 26 항에 있어서, 상기 광산란체의 두께(H)가 광산란체의 핏치(W1)에 대해 H≥W1의 관계를 갖는 것을 특징으로 하는 자기 발광 장치.
  32. 제 26 항에 있어서, 화소 핏치가 광산란체의 핏치 보다 2배 이상 긴 것을 특징으로 하는 자기 발광 장치.
  33. 제 26 항에 있어서, 상기 광산란체와 절연체 간의 각도가 60° 이상이고, 180° 미만인 것을 특징으로 하는 자기 발광 장치.
  34. 제 26 항에 따른 자기 발광 장치를 사용하는 전기기구.
  35. 제 26 항에 있어서, 상기 제1 전극이 TFT에 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 자기 발광 장치.
  36. 제 26 항에 있어서, 굴절률이 가장 낮은 물질이 대기인 것을 특징으로 하는 자기 발광 장치.
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