KR20060018890A - Ｅｌ 장치 및 그 제조 방법 그리고 ｅｌ 장치를 사용한액정 표시 장치 - Google Patents

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KR20060018890A
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light
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데츠야 우츠미
마리 후나다
요시후미 가토
히로노리 이토
노리히토 다케우치
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가부시키가이샤 도요다 지도숏키
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Abstract

유기 EL 장치의 투명 기판 (9) 에 입사되어 이러한 기판 (9) 을 투과한 외광 (L1) 은, 투명성 전극 (10) 및 유기 발광층 (12) 을 투과하여 반사성 전극 (13) 에서 반사된다. 여기에서, 반사성 전극 (13) 이 요철을 가지므로, 외광 (L1) 은 여기에서 산란되어 여러 각도로 반사된다. 이러한 반사광이 투명성 전극 (10) 의 요철면 (11) 을 통과할 때에 또다시 산란되어, 투명 기판 (9) 으로부터 액정 패널을 향하여 출사된다. 한편, 유기 발광층 (12) 에서 방사된 광 (L2∼L4) 은, 투명성 전극 (10) 의 요철면 (11) 을 통과할 때 산란되고, 투명 기판 (9) 으로부터 액정 패널을 향하여 출사된다.
EL 장치, 전극층, 발광층, 요철, 액정 표시 장치

Description

ＥＬ 장치 및 그 제조 방법 그리고 ＥＬ 장치를 사용한 액정 표시 장치{EL DEVICE, PROCESS FOR MANUFACTURING THE SAME, AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY EMPLOYING EL DEVICE}
기술분야
본 발명은, EL (Electroluminescence) 장치에 관한 것으로, 특히 액정 표시 장치의 백라이트로서 이용되는 EL 에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 이러한 EL 장치의 제조 방법 및 EL 장치를 사용한 액정 표시 장치에 관한 것이다.
배경기술
종래 무기 EL 장치 또는 유기 EL 장치 등의 EL 장치는, 디스플레이 또는 조명 장치로 사용되었다. 예를 들어, 조명 장치로 되는 EL 장치 중에, 도 13 에 도시한 바와 같이, 액정 패널 (A) 의 후방에 백라이트로서 배치되어 액정 표시 장치를 구성하는 유기 EL 장치 (B) 가 있다.
액정 패널 (A) 은, 서로 평행하게 배치됨과 함께 각각 대향하는 면에 투명 전극 (1) 이 형성된 한 쌍의 유리 기판 (2) 을 갖고, 이러한 한 쌍의 유리 기판 (2) 사이에 액정이 봉입되어 액정층 (3) 이 형성된다. 한 쌍의 유리 기판 (2) 의 외측에는 각각 편광판 (4) 이 배치된다. 또한, 유기 EL 장치 (B) 는 투명 기판 (5) 을 갖고, 이러한 투명 기판 (5) 상에 투명성 전극 (6), 유기 발광층 (7) 및 반사성 전극 (8) 이 순차적으로 적층 형성된다. 유기 EL 장치 (B) 의 유기 발광층 (7) 에서 방사된 광은 조명광으로서 투명성 전극 (6) 및 투명 기판 (5) 을 통과하여 유기 EL 장치 (B) 로부터 액정 패널 (A) 의 후면에 입사하고, 액정층 (3) 의 배향 상태에 따른 표시광이 액정 패널 (A) 의 전면으로부터 출사됨으로써 표시가 이루어진다.
이러한 액정 표시 장치에 있어서, 야간과 같이 주위가 어두운 경우에 유기 EL 장치 (B) 의 유기 발광층 (7) 을 발광시켜 조명하고, 주간과 같이 주위가 충분히 밝은 경우에는 액정 패널 (A) 의 전면으로부터 외광을 받아들여 그 외광을 유기 EL 장치 (B) 의 반사성 기판 (8) 에서 반사시켜, 이를 조명광으로서 이용할 수 있다.
그런데, 전술한 바와 같은 액정 표시 장치에서, 유기 EL 장치 (B) 의 반사성 전극 (8) 의 표면이 평활면을 가져 입사되는 외광을 경면 (鏡面) 과 같이 반사하므로, 외광의 방향에 따른 특정 방향의 반사광의 강도가 강하게 되어, 조명이 불균일해짐과 함께 액정 패널 (A) 의 시야각이 좁아진다.
그래서, 예를 들어 일본국 공개특허공보 평 9-50031 호에 개시된 액정 표시 장치에서, 액정 패널과 유기 EL 장치 사이에 확산판을 배치하여, 이 확산판에 의해 유기 EL 장치로부터의 조명광을 산란시켜 균일하게 조명함과 함께 액정 패널의 시야각의 확대를 꾀한다.
그러나, 확산판을 액정 패널과 유기 EL 장치 사이에 독립적으로 배치함으로 써, 부품 개수가 증가하여 액정 표시 장치 전체의 구성이 복잡해짐과 함께 조명광이 확산판을 투과할 때에 조명광이 감쇠된다는 문제점이 있었다.
또한, EL 장치에는 다음의 사항도 요구된다.
ㆍ휘도 향상 (발광 광량 향상, 광추출 효율 향상)
즉, 단위 면적 당 발광량을 많게 하거나, 장치로부터 외부로 추출할 수 있는 광의 양을 많게 할 것이 요구된다. 특히, 발광층에서 방사된 광을 기판 (투명 기판) 을 통해 외부로 출사하는, 도 13 에 도시한 배면 발산 (bottom emission) 형 EL 장치에서, 기판으로부터 외부로 출사할 수 있는 광의 양이 한정되어 있기 때문이다.
ㆍ출사광의 방향 특성 향상 (광이용 효율 향상)
즉, EL 장치에는 특정한 방향으로 출사되는 광의 양을 많게 하는 것도 요구된다. 예를 들어, 도 13 에 도시한 유기 EL 장치 (B) 는, 액정 패널 (A) 의 편광판 (4) 에 대하여 입사각 0 도로 입사되는 광의 양이 많을 것이 요구된다. 액정 패널 (A) 에 입사되지 않거나, 액정 패널 (A) 에 입사되더라도 출사할 수 없는 광은, 액정 표시 장치에서 이용할 수 없는 광이기 때문이다.
ㆍ출사 방향에 따른 색도 특성 향상
즉, 출사 방향에 따른 색도의 차이가 거의 없는 EL 장치의 제공이 요구된다.
발명의 개시
본 발명은 이러한 문제점이나 요구를 감안하여 이루어진 것으로, 확산판의 사용에 수반되는 광의 감쇠를 회피함과 함께 간단한 구조이면서 광을 충분히 산란 시켜 균일하게 조명할 수 있는 EL 장치를 제공하는 것을 제 1 목적으로 한다.
본 발명의 제 2 목적은 발광량이 많은 EL 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 3 목적은 광추출 효율이 높은 EL 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 4 목적은 특정 방향의 휘도가 높은 EL 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 5 목적은, 출사 방향에 따른 색도의 차이가 작은 EL 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 이러한 EL 장치를 얻을 수 있는 EL 장치의 제조 방법, 그리고 이러한 EL 장치를 사용한 액정 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관련된 EL 장치는, 기판 상에 제 1 전극층, 발광층 및 제 2 전극층이 순차적으로 적층 형성된 EL 장치에 있어서, 제 1 전극층은 기판의 반대측에 요철이 형성된 면을 갖고, 이 면 상에 형성된 하나 이상의 층이 제 1 전극층측에 접하는 층의 표면을 따르고 있는 것이다.
하나 이상의 층은, 거의 균일한 막두께로 형성할 수 있다.
또한, 하나 이상의 층은, 제 1 전극층의 요철이 형성된 면에 대응한 만곡형상을 갖는 것이 바람직하다. 하나 이상이 층이 만곡형상을 가짐으로써, 이러한 층 상에 형성되는 층에 요철이 형성된다. 여기에서, 만곡형상이란, 제 1 전극층의 표면의 요철과 거의 평행하고 균일한 막두께를 갖는 형상, 볼록부에 비하여 오목부가 두껍게 형성된 형상, 오목부에 비하여 볼록부가 두껍게 형성된 형상 등을 포함한다.
바람직하게는, 제 1 전극층의 요철이 형성된 면에 대응하여 발광층이 만곡형상을 가진다.
발광층의 양측에 형성되는 제 1 전극층 및 제 2 전극층 중, 발광층을 기준으로 하여 광추출측의 반대측에 형성되는 일방의 전극층을 반사성 전극으로 구성하고, 타방을 투명성 전극으로 각각 구성하는 것이 바람직하다.
제 1 전극층을 투명성 전극으로 구성하고, 제 2 전극층을 반사성 전극으로 구성하여, 하나 이상의 층에 반사성 전극이 포함되도록 할 수도 있다.
또한, 기판의 요철이 형성된 면은, 오목부와 볼록부가 불규칙하게 형성된 요철면인 것이 바람직하다.
또한, 발광층보다 광추출측에 추가로 프리즘 시트를 배치하는 것이 바람직하다. 이러한 프리즘 시트로서, 서로 평행하게 배치된 복수의 선형상 볼록부를 가짐과 함께 각 선형상 볼록부가, 단면이 삼각형상으로 뾰족하게 되어 있는 시트를 사용할 수 있고, 이러한 경우에, 2 장의 프리즘 시트가 각각의 선형상 볼록부의 연장 방향이 서로 교차하도록 겹쳐서 배치되는 것이 바람직하다.
본 발명에 관련된 EL 장치의 제조 방법은, 기판 상에 제 1 전극층을 형성함과 함께 제 1 전극층의 표면에 요철을 형성하는 단계, 제 1 전극층의 표면 상에 발광층을 형성하는 단계, 및 발광층의 표면 상에 제 2 전극층을 형성하는 단계를 포함하고 제 1 전극층의 표면 상에 형성된 하나 이상의 층이 제 1 전극층측에 접하는 층의 표면을 따르는 방법이다.
또한, 제 1 전극층 및 제 2 전극층 중, 발광층을 기준으로 하여 광추출측의 반대측에 형성되는 일방의 전극층을 반사성 전극으로 구성하고, 타방을 투명성 전극으로 구성하며, 적어도 반사성 전극의 표면에 제 1 전극층의 요철이 형성된 면에 대응한 만곡형상을 형성하면, 이러한 반사성 전극의 표면에서 광이 산란 및 반사된다.
또한, 하나 이상의 층이 발광층을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 관련된 액정 표시 장치는, 전술한 본 발명에 관련된 EL 장치를 백라이트로서 사용한 것이다.
도면의 간단한 설명
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 액정 표시 장치의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2 는 제 1 실시형태에 있어서 유기 EL 장치에서의 광의 반사 또는 산란의 형태를 나타내는 도면이다.
도 3 은 제 1 실시형태에 있어서 유기 EL 장치의 시야각 특성을 나타내는 그래프이다.
도 4a, 도 4b 및 도 4c 는, 각각 제 1 실시형태에 있어서 유기 EL 장치의 제조 방법을 공정순으로 나타내는 단면도이다.
도 5 는 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 유기 EL 장치를 나타내는 단면도이다.
도 6 은 제 2 실시형태에 있어서 1 장의 프리즘 시트를 나타내는 확대 사시도이다.
도 7 은 제 2 실시형태의 변형예에 관련된 유기 EL 장치를 나타내는 단면도이다.
도 8 은 제 2 실시형태의 변형예에서 사용된 2 장의 프리즘 시트를 나타내는 확대 사시도이다.
도 9 는 제 2 실시형태에 있어서 유기 EL 장치의 정면 휘도의 상승률을 나타내는 그래프이다.
도 10 및 도 11 은 각각 제 2 실시형태에 있어서 유기 EL 장치의 출사 각도에 따른 색도 좌표 x 및 y 의 변화량을 나타내는 그래프이다.
도 12 는 제 1 실시형태에 있어서 유기 발광층의 오목부 및 볼록부로부터 방사된 광의 상태를 나타내는 도면이다.
도 13 은 종래의 액정 표시 장치의 구성을 나타내는 단면도이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 본 발명의 실시형태를 첨부한 도면을 기초로 설명한다.
제 1 실시형태
도 1 에서 제 1 실시형태에 관련된 액정 표시 장치의 단면을 도시한다. 이러한 액정 표시 장치는, 액정 패널 (A) 및 이러한 패널 (A) 의 후방에 백라이트로서 배치되는 유기 EL 장치 (C) 로 구성된다. 액정 패널 (A) 은, 서로 평행하게 배치됨과 함께 각각 대향하는 면에 투명 전극 (1) 이 형성된 한 쌍의 유리 기판 (2) 을 갖고, 이들 한 쌍의 유리 기판 (2) 사이에 액정이 봉입되어 액정층 (3) 이 형성된다. 또한, 한 쌍의 유리 기판 (2) 의 외측에는 각각 편광판 (4) 이 배치 된다.
한편, 유기 EL 장치 (C) 는 평판형의 투명 기판 (9) 을 갖고, 이러한 투명 기판 (9) 상에 투명성 전극 (10) 이 형성된다. 이러한 투명성 전극 (10) 은, 투명 기판 (9) 의 반대측 면에 오목부와 볼록부가 불규칙하게 형성된 요철면 (11) 이 형성된다. 이러한 투명성 전극 (10) 의 요철면 (11) 상을 따라 유기 발광층 (12) 이 형성되고, 또한 유기 발광층 (12) 의 표면 상을 따라 반사성 전극 (13) 이 적층 형성된다. 이로써, 유기 발광층 (12) 및 반사성 전극 (13) 이 각각 요철을 가지게 된다. 이러한 유기 발광층 (12) 및 반사성 전극 (13) 은 각각 균일한 막두께를 가지므로, 투명성 전극 (10) 의 요철면 (11) 에 대응한 만곡형상을 가진다. 투명성 전극 (10) 및 반사성 전극 (13) 이 각각 본 발명의 제 1 전극층 및 제 2 전극층을 구성한다. 또한, 이러한 유기 EL 장치 (C) 에서, 투명 기판 (9) 의 액정 패널 (A) 측의 주면 (主面) 이 광의 출사면 (9a) 이 된다. 즉, 투명성 전극 (10) 및 투명 기판 (9) 은, 유기 발광층 (12) 을 기준으로 하여 광추출측에 형성되고, EL 장치 (C) 외부로 추출되는 광 (일반적으로는 가시광) 에 대한 투과성을 갖는 층이 되며, 반사성 전극 (13) 은, 유기 발광층 (12) 을 기준으로 하여 광추출측의 반대측에 형성되는 층이 된다.
이러한 액정 표시 장치에서, 유기 EL 장치 (C) 의 유기 발광층 (12) 을 발광시켜 조명광으로서 이용할 수 있지만, 주간과 같이 주위가 충분히 밝은 경우에는, 액정 패널 (A) 을 투과하여 유기 EL 장치 (C) 내에 입사한 외광을 반사성 전극 (13) 에서 반사시켜 조명광으로서 이용할 수도 있다. 이러한 조명광은, 액정 패널 (A) 의 후면에 입사하여, 액정층 (3) 의 배향 상태에 따른 표시광이 액정 패널 (A) 의 전면으로부터 출사됨으로써 표시가 이루어진다.
여기에서, 도 2 에 도시한 바와 같이, 유기 EL 장치 (C) 의 투명 기판 (9) 에 입사하여 이러한 기판 (9) 을 투과한 외광 (L1) 은, 투명성 전극 (10) 및 유기 발광층 (12) 을 투과하여 반사성 전극 (13) 에서 반사된다. 이 때, 반사성 전극 (13) 이 만곡형상을 가지므로, 외광 (L1) 은 여기에서 산란되어 여러 각도로 반사된다. 이러한 반사광이 투명성 전극 (10) 의 요철면 (11) 을 통과할 때에 굴절률차에 기인하여 또다시 산란되고, 투명성 전극 (10) 과 투명 기판 (9) 의 경계면을 통과할 때에 굴절률차에 기인하여 굴절된 후, 투명 기판 (9) 의 출사면 (9a) 으로부터 액정 패널 (A) 을 향하여 출사된다. 이로써 균일한 조명광을 얻을 수 있고, 종래와 같은 경면 반사를 방지할 수 있다. 그리고, 산란광이 액정 패널 (A) 의 전면으로부터 여러 각도로 출사됨으로써, 액정 패널 (A) 의 시야각을 넓게 확보할 수 있다.
또한, 반사성 전극 (13) 은, 요철면 (11) 에 대응한 만곡형상을 가지므로, 반사성 전극 (13) 에서의 반사 이미지도 산란 및 반사된다. 따라서, 종래와 같이 액정 패널 (A) 에 의해 표시되는 이미지와 반사성 전극에서의 반사 이미지가 겹쳐서 보이는, 이른바 이중 이미지가 시각적으로 인식될 수 없게 할 수 있다.
따라서, 종래와 같이 별도로 확산판을 사용할 필요가 없으므로, 확산판을 통과시키는 것에 의해 생기는 출사광의 감쇠를 없앨 수 있다.
한편, 유기 EL 장치 (C) 의 유기 발광층 (12) 에서 방사된 광 (L2) 은, 투명 성 전극 (10) 의 요철면 (11) 을 통과할 때에 굴절률차에 기인하여 산란되고, 투명성 전극 (10) 과 투명 기판 (9) 의 경계면을 통과할 때에 굴절률차에 기인하여 굴절된 후, 투명 기판 (9) 의 출사면 (9a) 으로부터 액정 패널 (A) 을 향하여 출사된다. 이로써, 종래와 같이 평탄한 발광층에서는 층 중에서 외부로 출사할 수 없었던 광의 일부를 출사할 수 있다.
또한, 유기 발광층 (12) 이 만곡형상을 가지므로, 유기 발광층 (12) 에서 방사된 광 중에 투명 기판 (9) 에 대하여 거의 평행하게 발해진 광 (L3) 중에는, 반사성 전극 (13) 에 의해 반사되고, 이러한 반사광이 유기 발광층 (12) 및 투명성 전극 (10) 을 통과하여 투명 기판 (9) 의 출사면 (9a) 으로부터 액정 패널 (A) 을 향하여 출사되는 것도 있다.
또한, 유기 발광층 (12) 에서 방사된 광 중에서 투명 기판 (9) 의 출사면 (9a) 의 점 (P) 에서 전반사된 광 (L4) 은, 투명성 전극 (10) 및 유기 발광층 (12) 을 통과하여 반사성 전극 (13) 에 도달함과 함께 이러한 반사성 전극 (13) 에서 반사되지만, 반사성 전극 (13) 이 요철을 가지므로 반사시에 투명 기판 (9) 의 출사면 (9a) 에 대한 각도가 변화한다. 그 결과, 출사면 (9a) 에서 전반사되어 유기 EL 장치 (C) 안으로 되돌아간 광 (L4) 도 최종적으로는 투명 기판 (9) 의 출사면 (9a) 으로부터 액정 패널 (A) 을 향하여 출사되기 쉬워진다.
이와 같이, 투명 기판 (9) 에 대하여 거의 평행하게 방사된 광 (L3) 의 반사광이나, 투명 기판 (9) 의 출사면 (9a) 에서 전반사된 광 (L4) 의 반사광도 조명광으로서 이용할 수 있으므로 광추출 효율이 높은 유기 EL 장치를 제공할 수 있다.
또한, 요철의 형상을 선택함으로써, 투명성 전극 (10), 유기 발광층 (12) 및 반사성 전극 (13) 에 형성된 요철에 각각 마이크로 렌즈 등의 집광성 기능을 갖게 할 수도 있다.
이러한 유기 EL 장치 (C) 에 있어서, 요철면 (11) 을 갖는 투명성 전극 (10) 이 투명 기판 (9) 상에 형성되므로, 기존의 평판형 투명 기판을 사용할 수 있다. 또한, 투명 기판 (9) 과의 굴절률차 또는 유기 발광층 (12) 등과의 굴절률차가 소정의 값이 되는 투명성 전극 (10) 의 재질을 적절히 선택함으로써, 용이하게 요철면 (11) 에 있어서 원하는 산란 특성을 얻을 수 있음과 함께 산란 효과의 정도를 자유롭게 바꿀 수 있다. 또한, 요철면 (11) 을 가공 성형하기 쉬운 투명성 전극 (10) 의 재질을 선택함으로써, 본 발명의 EL 장치를 고수율로 제조할 수 있다.
여기에서, 제 1 실시형태에 있어서의 유기 EL 장치 (C) 및 도 13 에 도시한 종래의 유기 EL 장치 (B) 를 각각 발광시켰을 때의 시야각에 대한 휘도 특성을 도 3 에 도시한다. 이 그래프에서, 종래의 유기 EL 장치 (B) 의 광출사면에서의 법선 방향의 휘도를 기준으로 하여, 이 휘도에 대한 비에 의해 휘도의 크기를 나타낸다. 또한, 각 유기 EL 장치는, C 의 투명성 전극 (10) 에 요철면 (11) 을 형성하고, B 의 투명성 전극은 평탄하게 한 것 외에는 완전히 동일한 재료, 동일한 막두께, 동일한 제법에 의해 제작하였다.
이 그래프로부터, 제 1 실시형태의 유기 EL 장치 (C) 는, 종래의 유기 EL 장치 (B) 에 비하여, 폭넓은 시야각 전체에 걸쳐 높은 휘도를 갖고, 시야각이 확대되어 있음을 알 수 있다. 종래의 유기 EL 장치 (B) 의 평탄한 유기 발광층 (7) 에서 방사된 광 중에서, 투명 기판 (5) 의 전면 즉 출사면에 임계각 이상으로 입사되는 광은, 이러한 출사면과 반사성 전극 (8) 사이에서 반사를 되풀이하여 유기 EL 장치 (B) 내에 가두어지기 쉬우므로, 시야각이 커질수록 광의 출사량이 작어진다. 이에 대하여, 제 1 실시형태의 유기 EL 장치 (C) 의 유기 발광층 (12) 에서 발해진 광 중에서, 투명 기판 (9) 의 출사면 (9a) 에 임계각 이상으로 입사되는 광은, 출사면 (9a) 에서 전반사된다 할지라도, 전술한 바와 같이 만곡형상을 갖는 반사성 전극 (13) 에서 반사될 때에 출사면 (9a) 에 대한 각도가 변하여 유기 EL 장치 (C) 로부터 출사되기 쉬워지므로, 전체 휘도가 높아지고, 특히 경사 방향에 대한 광의 출사량이 많아지는 것으로 고찰된다.
또한, 유기 EL 장치 (C) 는, 특정 방향의 휘도 (광출사면의 법선 방향을 기준으로 하여 50도 전후의 각도) 가 높아져 있음을 알 수 있다. 또한, 이러한 특정한 방향은, 오목/볼록의 형상을 적절히 설계함으로써 변경할 수 있다.
다음으로, 전술한 바와 같은 유기 EL 장치 (C) 의 제조 방법에 관해서 설명한다. 도 4a 에 도시한 바와 같이, 평판형의 투명 기판 (9) 의 표면에 소정의 막두께를 갖는 투명성 전극 (10) 을 형성한다. 이러한 투명성 전극 (10) 의 표면에 에칭에 의해 형성하고자 하는 오목부와 볼록부의 배치에 대응한 패턴의 마스크를 사용하여 포토레지스트 등에 의해 패터닝하고, 이러한 상태에서 에칭을 실시함으로써 도 4b 에 도시한 요철면 (11) 을 형성한다.
그리고, 도 4c 에 도시한 바와 같이, 투명성 전극 (10) 의 요철면 (11) 상에 유기 발광층 (12) 을, 또한 유기 발광층 (12) 상에 반사성 전극 (13) 을 각각 균일 한 막두께로 순차적으로 적층 형성하면, 이들 유기 발광층 (12) 및 반사성 전극 (13) 이 각각 투명성 전극 (10) 측에 접하는 층의 표면을 따라 요철을 갖도록 형성된다. 각 층은 균일한 막두께로 형성되어 있으므로, 각각 투명성 전극 (10) 의 요철면 (11) 에 따라 만곡형상이 된다. 이로써, 도 1 에 도시한 바와 같은 유기 EL 장치 (C) 가 제조된다.
또한, 투명성 전극 (10) 의 요철면 (11) 은, 에칭에 의해 형성되는 대신에, 샌드 블라스트 (sand blast) 에 의한 표면 처리 등에 의해 형성될 수도 있다.
또한, 투명 기판 (9) 상에 형성된 균일한 두께의 투명성 전극 (10) 의 표면에 요철을 형성하는 것이 아니라, 우선, 투명 기판 (9) 상의 볼록부를 형성하고자 하는 지점에만 투명성 전극의 재료로 이루어지는 투명막을 형성하고, 또한 이러한 투명막과 투명 기판 (9) 의 전체면 상에 동일한 재료로 투명막을 형성하는 것에 의해서도 요철면을 얻을 수 있다.
또한, 액정 패널 (A) 및 유기 EL 장치 (C) 의 각 층의 재료, 각 층의 형성 방법 등은, 공지된 재료 및 형성 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 유기 EL 장치 (C) 의 투명 기판 (9) 은, 가시광에 대하여 투명 또는 반투명의 재료로 형성하면 되고, 유리 이외에 이러한 조건을 만족하는 수지를 사용할 수도 있다. 투명성 전극 (10) 은, 전극으로서의 기능을 갖고, 또한 적어도 가시광에 대하여 투명 또는 반투명하면 되며, 예를 들어 ITO 가 그 재료로서 채용된다. 유기 발광층 (12) 의 재료로는, 적어도 Alq3 이나 DCM 등과 같은 공지된 유기 발광 재료가 함유된다. 또한, 전극간에는, 전자 수송층이나 홀 수송층 등과 같은 공지된 유기 EL 장치에 채용되는 하나 또는 복수의 층도 적절히 형성할 수 있고, 각 층은 공지된 재료로 적절히 형성된다. 반사성 전극 (13) 은, 전극으로서의 기능을 갖고 또한 적어도 가시광에 대하여 반사성을 가지면 되고, 예를 들어 Al, Cr, Mo, Al 합금, Al/Mo 적층체 등을 채용할 수 있다. 각 층은, 진공 증착법 등의 공지된 박막 형성법에 의해 형성될 수도 있다.
제 2 실시형태
도 5 에 제 2 실시형태에 관련된 유기 EL 장치 (D) 의 단면을 나타낸다. 이러한 제 2 실시형태의 유기 EL 장치 (D) 는, 제 1 실시형태에서의 유기 EL 장치 (C) 의 투명 기판 (9) 의 광출사면 (9a) 상에 1 장의 프리즘 시트 (21) 를 배치한 것이다. 여기에서, 프리즘 시트 (21) 는, 도 6 에 도시한 바와 같이, 서로 평행하게 형성된 복수의 선형상 볼록부 (21a) 를 갖는다. 각각의 선형상 볼록부 (21a) 는 단면이 삼각형상으로 뾰족하게 되어 있어, 이러한 프리즘 시트 (21) 를 투명 기판 (9) 의 광출사면 (9a) 상에 배치함으로써, 선형상 볼록부 (21a) 의 형상 (단면 삼각형의 광출사면 (9a) 에 대한 각도) 이나 프리즘 시트 (21) 의 굴절률에 따라서, 광출사면 (9a) 으로부터 출사된 광의 방향을 굴절시킨다. 예를 들어, 입사각 50도 전후의 광을 광출사면 (9a) 의 법선 방향으로 굴절시키는 프리즘 시트를 사용하면, 도 3 에 도시한 출사 특성을 갖는 유기 EL 장치의, 광출사면 (9a) 의 법선 방향에서의 휘도를 다른 방향의 휘도보다도 높게 할 수 있다.
또한, 도 7 에 도시한 유기 EL 장치 (E) 와 같이, 투명 기판 (9) 의 출사면 (9a) 상에 2 장의 프리즘 시트 (21) 를 겹쳐서 배치할 수도 있다. 이러한 경우 에, 2 장의 프리즘 시트 (21) 는, 도 8 에 도시한 바와 같이, 각각의 선형상 볼록부 (21a) 의 연장 방향이 서로 교차하도록 배치된다. 이로써, 보다 많은 광을 광출사면 (9a) 의 법선 방향의 광으로 할 수 있다.
여기에서, 제 2 실시형태에서의 유기 EL 장치 (D) (유기 EL 장치 (C)＋프리즘 시트 1 장) 및 유기 EL 장치 (E) (유기 EL 장치 (C)＋프리즘 시트 2 장) 의 유기 EL 장치 (C) 에 대한 정면 휘도의 상승률과, 도 13 에 도시한 종래의 유기 EL 장치 (B) 의 투명 기판 (5) 의 출사면 상에 1 장의 프리즘 시트 (21) 를 배치한 것 (유기 EL 장치 (B)＋프리즘 시트 1 장) 및 2 장의 프리즘 시트 (21) 를 배치한 것 (유기 EL 장치 (B)＋프리즘 시트 2 장) 의 유기 EL 장치 (B) 에 대한 정면 휘도의 상승률을 측정한 결과, 도 9 에 나타낸 것과 같은 결과를 획득하였다.
종래의 유기 EL 장치 (B) 의 휘도 상승률은, 프리즘 시트 (21) 가 1 장일 때 1.17 배이고, 2 장일 때 1.28 배이다. 이에 대하여, 유기 EL 장치 (C) 의 휘도 상승률은, 프리즘 시트 (21) 가 1 장일 때 (유기 EL 장치 (D)) 에 1.4 배이고, 2 장일 때 (유기 EL 장치 (E)) 에는 1.66 배이다. 즉, 종래의 유기 EL 장치 (B) 보다도 유기 EL 장치 (C) 쪽이 프리즘 시트 (21) 를 배치한 것에 의한 정면 휘도의 상승률이 커졌다. 이는, 전술한 바와 같이 종래의 유기 EL 장치 (B) 에 비하여 유기 EL 장치 (C) 에서 경사 방향에 대한 광의 출사가 증가되었고, 이러한 경사 방향으로 출사된 광이 프리즘 시트 (21) 의 선형상 볼록부 (21a) 에 의해 집광되므로, 출사면의 수직 방향에 대한 광의 출사량이 증가한 것으로 고찰된다. 또한, 유기 EL 장치 (B) 및 유기 EL 장치 (C) 의 어느 경우도, 1 장의 프리즘 시트 (21) 를 배치하는 것보다 2 장의 프리즘 시트 (21) 를 배치하는 쪽이 정면 휘도의 상승률이 커진다. 이는, 도 6 에 도시한 바와 같이 복수의 선형상 볼록부 (21a) 가 서로 평행하게 형성된 프리즘 시트 (21) 에서 각 선형상 볼록부 (21a) 의 폭방향으로만 집광 기능이 생기므로, 2 장의 프리즘 시트 (21) 를 서로의 선형상 볼록부 (21a) 의 연장 방향이 교차하도록 배치함으로써 2 장의 프리즘 시트 (21) 의 선형상 볼록부 (21a) 의 각각의 폭방향으로 집광 기능이 생기고, 그 결과, 정면 휘도의 상승률이 1 장의 프리즘 시트 (21) 를 사용했을 때보다 커지는 것으로 고찰된다.
또한, 프리즘 시트 (21) 를 배치하지 않은 경우 (유기 EL 장치 (C)) 및 프리즘 시트 (21) 를 유기 EL 장치 (C) 의 광출사면 (9a) 상에 배치한 경우 (유기 EL 장치 (D)) 에 있어서의, 광출사면 (9a) 의 법선을 기준으로 한 각 출사 방향에서의 색도 좌표 x 및 y 의 변화를 측정한 결과, 도 10 및 도 11 에 도시한 바와 같은 결과를 획득하였다.
이러한 결과로부터, 프리즘 시트 (21) 를 배치하지 않은 경우 (유기 EL 장치 (C)) 라도, 각 출사 방향에서의 색도 좌표 x 및 y 의 변화량이 충분히 작아, 종래의 유기 EL 장치와 비교하여 색도 특성이 양호하다는 것을 알 수 있다. 이와 같이 색도 특성이 양호한 것은, 유기 EL 장치 (C) 는 요철면을 구비하고 있으므로, 종래의 유기 EL 장치와 비교하여 임계각이 작은 파장의 광을 종래보다 매우 많이 추출해낼 수 있기 때문인 것으로 고찰된다.
또한, 프리즘 시트 (21) 를 유기 EL 장치 (C) 의 출사면 (9a) 상에 배치하면 (유기 EL 장치 (D)), 각 출사 방향에서의 색도 좌표 x 및 y 의 변화량이 더욱 작아 져, 색도를 한층 더 균일화할 수 있음을 알 수 있다. 2 장의 프리즘 시트 (21) 를 교차시키면서 겹쳐서 배치하면, 보다 균일한 색의 광을 얻을 수 있다.
이와 같이, 유기 EL 장치 (D) 및 유기 EL 장치 (E) 는, 종래에 비하여 색도 특성이 양호하고, 또 유기 EL 장치 (C) 의 투명 기판 (9) 의 출사면 (9a) 상에 1 장 및 2 장의 프리즘 시트 (21) 를 배치함으로써, 유기 EL 장치 (C) 로부터 경사 방향으로 출사되는 광을 이용하여 정면 휘도를 향상시킬 수 있음과 함께, 색도의 균일화를 꾀할 수 있다.
또한, 제 2 실시형태의 유기 EL 장치 (D) 및 유기 EL 장치 (E) 를 각각 제 1 실시형태의 유기 EL 장치 (C) 와 마찬가지로 액정 표시 장치의 백라이트로서 사용할 수 있다.
또한, 서로 평행하게 형성된 선형상 볼록부 (21a) 를 갖는 프리즘 시트 (21) (휘도 향상 필름) 대신에, 표면에 격자형상으로 볼록부 또는 V 자 홈이 형성된 프리즘 시트나 동심원형상으로 볼록부가 형성된 프리즘 시트 등 각종 프리즘 시트를 사용할 수도 있다.
또한, 전술한 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태에서, 투명성 전극 (10) 의 요철면 (11) 에 오목부와 볼록부가 불규칙하게 형성되어 있었지만, 복수의 오목부와 볼록부가 규칙적으로 형성된 요철면으로 할 수도 있다. 그러나, 불규칙한 요철면 (11) 으로 한다면, 반사성 전극 (13) 에도 불규칙한 요철이 형성되고, 그 결과, 반사성 전극 (13) 에 있어서의 반사광이 여러 방향으로 진행하게 되어, 보다 높은 산란 효과를 얻을 수 있다. 또한, 불규칙한 요철을 형성하면, 유기 발광층 (12) 으로부터 여러 방향으로 진행하는 광을 추출해낼 수 있는 확률이 높아진다.
또한, 도 1 에서, 투명성 전극 (10) 의 전체면에 걸쳐서 복수의 오목부와 볼록부가 교대로 연속하여 형성되지만, 투명성 전극 (10) 표면의 일부에만 요철이 형성될 수도 있다. 이로써, 유기 발광층 (12) 및 반사성 전극 (13) 의 각 층에도 그 표면의 일부에 요철이 형성되어, 광의 산란 효과 등, 전술한 바와 같은 동등한 효과가 얻어진다. 그리고, 복수의 요철이 아니라, 단지 하나의 요철 즉 각 하나씩인 오목부 및 볼록부가 형성될 수도 있다. 또한, 평면형 투명성 전극 (10) 의 면 상에 오목부 또는 볼록부만이 형성되고, 이러한 면을 따라서 유기 발광층 (12) 및 반사성 전극 (13) 을 순차 형성해도 산란 효과 등, 전술한 바와 같은 동등한 효과가 얻어진다.
여기에서, 도 12 에 도시한 바와 같이, 만곡형상을 갖는 유기 발광층 (12) 의 오목부 (12a) 에서 방사된 광 중에, 투명성 전극 (10) 의 방향으로 방사된 광 (L5) 의 대부분은 그대로 유기 발광층 (12) 으로부터 투명성 전극 (10) 및 투명 기판 (9) 을 투과하여 출사면으로부터 출사되고, 반사성 전극 (13) 의 방향으로 방사된 광 (L6) 도 반사성 전극 (13) 에서 반사된 후, 투명성 전극 (10) 및 투명 기판 (9) 을 투과하여 출사면으로부터 출사된다. 또한, 유기 발광층 (12) 의 오목부 (12a) 로부터 투명 기판 (9) 의 출사면에 대하여 평행하게 방사된 광 (L7) 도 반사성 전극 (13) 에서 반사되어, 투명성 전극 (10) 및 투명 기판 (9) 을 통과하여 출사면으로부터 출사된다.
이에 대하여, 유기 발광층 (12) 의 볼록부 (12b) 에서 투명성 전극 (10) 과 의 경계면이 덮이도록 위치하고 있으므로, 가령 이러한 볼록부 (12b) 에서 발광시켰다고 해도, 오목부 (12a) 로부터 발광하는 경우에 비하여, 투명성 전극 (10) 과의 경계면에서 반사되어 유기 발광층 (12) 안에 가둬지는 광이 많아진다. 즉, 출사면에 대하여 융기한 유기 발광층 (12) 의 볼록부 (12b) 로부터 방사된 광을 효율적으로 추출하기가 어렵다.
따라서, 유기 발광층 (12) 의 표면 전체에 대하여 광의 추출 효율이 높은 오목부가 차지하는 면적을 크게 취하면, 전체적으로 광추출 효율의 향상이 달성된다. 이와 같이, 유기 발광층 (12) 의 오목부의 점유 면적이 커지는 요철면 (11) 을 투명성 전극 (10) 의 표면에 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 오목부의 집광 특성에 따라서, 특정 방향의 휘도를 높게 할 수 있다.
마찬가지로, 투명성 전극 (10) 의 표면에 형성하는 요철의 형상이나 개수, 크기, 간격 등을 조정함으로써, 산란 효과의 정도 및 광의 추출 효율을 변경할 수 있다.
또한, 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태에서, 투명성 전극 (10) 의 요철면 (11) 상에 형성되는 유기 발광층 (12) 및 반사성 전극 (13) 의 각 층이 각각 요철을 갖고 있지만, 각 층 중 하나 이상의 층이 요철을 가지면, 그 층의 경계면에서 산란시킬 수 있다. 그러나, 반사성 전극 (13) 에도 요철을 형성한다면, 반사성 전극 (13) 에서 산란 반사된 후, 다른 층의 경계면에서 여러 방향으로 굴절되므로 큰 산란 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 전술한 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태에서, 유기 발광층 (12) 및 반사성 전극 (13) 의 각 층이 각각 투명성 전극 (10) 의 요철면 (11) 과 거의 평행하고 균일한 막두께를 갖는 형상으로 형성되지만, 각 층이 서로 동일한 형상을 갖는 것은 아니고, 층에 따라서는 볼록부에 비하여 오목부가 두껍게 형성된 형상 또는 오목부에 비하여 볼록부가 두껍게 형성된 형상으로 될 수도 있다. 이와 같이 하면, 각 층이 서로 다른 형상으로 되어 각각의 경계면에서의 굴절의 방향이 상이하기 때문에, 산란 효과가 향상된다.
또한, 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태에서, 투명 기판 (9) 상에 투명성 전극 (10), 유기 발광층 (12) 및 반사성 전극 (13) 이 순차 적층되고, 유기 발광층 (12) 에서 방사된 광이 투명성 전극 (10) 및 투명 기판 (9) 을 투과하여 출사되는 배면 발산형의 유기 EL 장치에 관해서 설명했지만, 이에 한정되지 않고, 본 발명은, 기판 상에 반사성 전극, 유기 발광층 및 투명성 전극을 순차 적층하고 유기 발광층에서 방사된 광이 기판의 반대측의 투명성 전극을 투과하여 출사되는 전면 발산 (top emission) 형의 유기 EL 장치에도 적용된다. 이러한 경우에, 반사성 전극 및 투명성 전극이 각각 본 발명의 제 1 전극층 및 제 2 전극층이 되고, 기판은 가시광에 대하여 투명 또는 불투명해도 상관없다. 또한, 투명성 전극의 유기 발광층에 접하는 면의 반대측의 면이 광의 출사면이 되고, 이러한 출사면 상에 프리즘 시트를 배치하면, 전술한 제 2 실시형태와 동일하게 정면 휘도를 향상시킬 수 있다. 또한, 이 때, 출사면 상에 산화막 및 질화막 등으로 이루어지는 보호막을 형성하고, 이러한 보호막 상에 프리즘 시트를 배치할 수도 있다.
그리고, 이상 유기 EL 장치에 관해서 설명했지만, 본 발명은 무기 EL 장치에 도 동일하게 하여 적용할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 확산판의 사용에 수반되는 광의 감쇠를 회피함과 함께 간단한 구조이면서 광을 충분히 산란시켜 균일하게 조명하는 것이 가능한 EL 장치를 제공할 수 있다.
본 발명에 의하면 발광량이 많은 EL 장치를 제공할 수 있다.
본 발명에 의하면 광추출 효율이 높은 EL 장치를 제공할 수 있다.
본 발명에 의하면 특정 방향의 휘도가 높은 EL 장치를 제공할 수 있다.
본 발명에 의하면, 출사 방향에 따른 색도의 차이가 작은 EL 장치를 제공할 수 있다.
본 발명에 의하면, 이러한 EL 장치를 얻을 수 있는 EL 장치의 제조 방법 및 이러한 EL 장치를 사용한 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.

Claims (14)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 형성된 제 1 전극층;
    상기 제 1 전극층 상에 형성된 발광층; 및
    상기 발광층 상에 형성된 제 2 전극층을 구비하고,
    상기 제 1 전극층은 상기 기판의 반대측에 요철이 형성된 면을 갖고, 이러한 면 상에 형성된 하나 이상의 층이 상기 제 1 전극층측에 접하는 층의 표면을 따르는, EL 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 층은 거의 균일한 막두께로 형성되는, EL 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 층은 상기 제 1 전극층의 요철이 형성된 면에 대응한 만곡형상을 갖는, EL 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광층은 상기 제 1 전극층의 요철이 형성된 면에 대응한 만곡형상을 갖는, EL 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극층 및 제 2 전극층은, 상기 발광층을 기준으로 하여 광추출측의 반대측에 형성되는 전극층이 반사성 전극으로 이루어지고, 타방은 투명성 전극으로 각각 이루어지는, EL 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극층은 투명성 전극으로 이루어지고, 상기 제 2 전극층은 반사성 전극으로 각각 이루어지고, 상기 하나 이상의 층에는 반사성 전극이 포함되는, EL 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극층의 요철이 형성된 면은 오목부와 볼록부가 불규칙하게 형성된 요철면인, EL 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광층보다 광추출측에 추가로 프리즘 시트가 배치된, EL 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 프리즘 시트는 서로 평행하게 배치된 복수의 선형상 볼록부를 갖고, 각 선형상 볼록부는 단면이 삼각형상으로 뾰족한, EL 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    2 장의 상기 프리즘 시트가 각각의 선형상 볼록부의 연장 방향이 서로 교차하도록 겹쳐서 배치되는, EL 장치.
  11. 기판 상에 제 1 전극층을 형성함과 함께 상기 제 1 전극층의 표면에 요철을 형성하는 단계;
    상기 제 1 전극층의 표면 상에 발광층을 형성하는 단계; 및
    상기 발광층의 표면 상에 제 2 전극층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 제 1 전극층의 표면 상에 형성된 하나 이상의 층이 상기 제 1 전극층측에 접하는 층의 표면을 따르는, EL 장치의 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 전극층 및 제 2 전극층은, 상기 발광층을 기준으로 하여 광추출측의 반대측에 형성되는 전극층이 반사성 전극으로 이루어지고, 타방은 투명성 전극으로 각각 이루어지며, 적어도 반사성 전극의 표면에 상기 제 1 전극층의 요철이 형성된 면에 대응한 만곡형상을 형성하는, EL 장치의 제조 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 층은 상기 발광층을 포함하는, EL 장치의 제조 방법.
  14. 제 1 항의 EL 장치를 백라이트로서 사용한, 액정 표시 장치.
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