KR20070111349A - 발광 장치, 발광 장치의 제조 방법, 및 전자 기기 - Google Patents

발광 장치, 발광 장치의 제조 방법, 및 전자 기기 Download PDF

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히로미 와노
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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 보다 간편한 구성으로 동등한 산란(散亂) 효과 등을 얻을 수 있는 발광 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명의 발광 장치는 발광층(60)을 포함하는 복수의 박막(薄膜)(20, 21, 22, 23, 70, 60, 55, 50, 33, 43, 42, 41)이 적층되어 이루어지는 발광 장치로서, 상기 박막 중 어느 하나의 계면(界面)에, 지향성(指向性)을 갖는 산란 기능을 발현하는 파형 구조(31)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
기판, 반사층, 보호층, 파형 구조, 충전제

Description

발광 장치, 발광 장치의 제조 방법, 및 전자 기기{LIGHT-EMITTING DEVICE, METHOD OF FABRICATING THE SAME, AND ELECTRONIC APPARATUS}
도 1은 본 발명의 유기 EL 장치에 따른 유기 EL 패널의 배선 구조를 나타내는 모식도.
도 2는 본 발명의 유기 EL 장치에 따른 유기 EL 패널의 구성을 모식적으로 나타내는 평면도.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기 EL 소자의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도.
도 4는 제 1 실시예에 따른 유기 EL 소자가 구비하는 파형 구조의 구성을 모식적으로 나타내는 평면도.
도 5는 제 1 실시예에 따른 유기 EL 소자가 구비하는 파형 구조의 구성을 모식적으로 나타내는 측면도.
도 6은 제 1 실시예에 따른 지향성 산란층의 투과에 있어서의 지향성 산란광(450㎚)의 검출 결과를 나타내는 도면.
도 7은 제 1 실시예에 따른 지향성 산란층의 반사에 있어서의 지향성 산란광(450㎚)의 검출 결과를 나타내는 도면.
도 8은 450㎚에 있어서의 파형 구조의 깊이와 지향성 산란의 각도와의 관계 를 나타내는 표.
도 9는 제 1 실시예에 따른 지향성 산란층의 투과에 있어서의 지향성 산란광(550㎚)의 검출 결과를 나타내는 도면.
도 10은 제 1 실시예에 따른 지향성 산란층의 반사에 있어서의 지향성 산란광(550㎚)의 검출 결과를 나타내는 도면.
도 11은 제 1 실시예에 따른 지향성 산란층의 투과에 있어서의 지향성 산란광(650㎚)의 검출 결과를 나타내는 도면.
도 12는 제 1 실시예에 따른 지향성 산란층의 반사에 있어서의 지향성 산란광(650㎚)의 검출 결과를 나타내는 도면.
도 13은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기 EL 소자의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도.
도 14는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 유기 EL 소자의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도.
도 15는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 유기 EL 소자의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도.
도 16은 제 1 실시예에 따른 유기 EL 소자에 있어서, 백색을 표시했을 때의 전류 밀도에 대한 시인자(視認者) 측의 공기 중에 방사되는 에너지의 그래프.
도 17은 제 1 실시예에 따른 유기 EL 소자에 있어서, 청색 화소(XB)만을 점등시키고, 0°방향과 45°방향에서 관찰한 색도(色度)를 측정한 결과를 나타내는 표.
도 18은 제 1 실시예에 따른 유기 EL 소자에 있어서, 백색을 표시시켰을 때의 0°방향과 45°방향에서 관찰한 색도를 측정한 결과를 나타내는 표.
도 19는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 유기 EL 소자의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도.
도 20은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 유기 EL 소자의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도.
도 21은 본 발명의 제 7 실시예에 따른 유기 EL 소자의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도.
도 22는 본 발명의 제 8 실시예에 따른 유기 EL 소자의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도.
도 23은 유기 EL층의 발광색의 스펙트럼 피크를 나타내는 그래프.
도 24는 제 9 실시예에 따른 지향성 산란층의 투과(a) 및 반사(b)에 있어서의 지향성 산란광(650㎚)의 검출 결과를 나타내는 도면.
도 25는 상이한 입사광 파장에 대해서, 파형 주기를 변화시켰을 때의 투과 특성(a) 및 반사 특성(b)을 나타내는 도면.
도 26은 본 발명의 제 9 실시예에 따른 유기 EL 소자의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도.
도 27은 본 발명의 제 10 실시예에 따른 유기 EL 소자의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도.
도 28은 본 발명의 제 11 실시예에 따른 유기 EL 소자의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도.
도 29는 유기 EL 소자의 그 이외의 변형예의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도.
도 30은 유기 EL 소자의 그 이외의 변형예의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도.
도 31은 본 발명의 제 12 실시예에 따른 유기 EL 소자의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도.
도 32는 유기 EL 소자의 그 이외의 변형예의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도.
도 33은 유기 EL 소자의 그 이외의 변형예의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도.
도 34는 유기 EL 소자의 그 이외의 변형예의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도.
도 35는 본 발명의 유기 EL 장치를 구비하는 전자 기기를 나타내는 도면.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
20 : 기판 21 : 반사층
22 : 보호층 23 : 양극(陽極)(화소 전극)
31 : 파형 구조 33 : 충전제
35 : 지향성(指向性) 산란층 40 : 컬러 필터 기판
41 : 기판 42 : 컬러 필터층
43 : 오버 코팅층 50 : 음극(陰極)(대향 전극)
55 : 전자 수송층 60 : 발광층
70 : 정공 수송층
본 발명은 발광 장치, 발광 장치의 제조 방법, 및 전자 기기에 관한 것이다.
휴대 전화기, 퍼스널 컴퓨터나 PDA(Personal Digital Assistants) 등의 전자 기기에 사용되는 표시 장치나, 디지털 복사기나 프린터 등의 화상 형성 장치에 있어서의 노광용 헤드로서, 유기 일렉트로루미네선스 장치(이하, 유기 EL 장치라고 칭함.) 등의 발광 장치가 주목받고 있다. 이 종류의 발광 장치로서는, 발광층을 포함하는 다양한 굴절률의 박막(薄膜)이 복수 적층되어 이루어지는 다층 구조를 갖는 것이 알려져 있다.
발광층의 굴절률은 재료에 따라서도 상이하지만, 대략 550㎚에 있어서 1.55∼2.3 정도이며, 공기(n=1.0)나 유리(n=1.5)보다도 큰 것이 일반적이다. 따라서, 높은 굴절률층이 발광한 광은, 시인(視認)자가 있는 공기층(n=1.0)에 도달할 때까지, 1회 이상, 굴절률이 높은 층으로부터 낮은 층으로 입사(入射)하는 계면(界面)을 통과하고, 거기에서 대부분의 광은 계면의 전(全)반사에 의해 기판 가로 방향으로 전파하는 도파(導波) 모드로 되어버려, 표시에 기여할 수 없을 경우가 있다.
그래서, 종래 적층된 박막 중 어느 하나의 계면에 요철(凹凸) 구조나, 미세 한 주기(周期) 구조를 형성하고, 산란(散亂) 효과, 회절(回折) 효과, 포토닉 결정(結晶) 효과(photonic crystal effect)를 발현하고, 발광광의 전(全)반사량을 억제하고, 방사 모드로 되는 광을 증가시키는 기술이 알려져 있다(특허문헌 1 또는 2 참조).
[특허문헌 1] 일본국 공개특허 제2001-76864호 공보
[특허문헌 2] 일본국 공개특허 제2004-22438호 공보
특허문헌 1에 개시된 기술에서는, 유리 기판 위에 요철을 형성하여 광의 틀어박힘(confinement)을 회피하고 있으며, 광 취출 효율의 향상을 도모하고 있다. 구체적으로는, 희생 산화막에 의해 요철을 형성하는 것으로 되어 있다. 또한, 특허문헌 2에 개시된 기술에서는, 톱 이미션 구조에 있어서, 하측(下側) 기판의 반사층이 요철을 갖고 있으며, 요철을 평탄화하는 층의 굴절률이 발광층의 굴절률보다도 큰 것으로 되어 있다. 이러한 종래 기술에서는, 미세 구조의 형성이나 구조물의 상부(上部)를 평탄화시키기 위해 번잡한 공정을 필요로 하고 있다. 본 발명은 보다 간편한 구성으로 동등한 산란 효과 등을 얻을 수 있는 구성을 제공하는 것을 목적으로 하고 있으며, 또한 본 발명은 보다 간편한 공정에서 동등한 산란 효과 등이 얻어지는 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 발광 장치는 발광층을 포함하는 복수의 박막이 적층되어 이루어지는 발광 장치로서, 상기 박막 중 어느 하나의 계면 에, 지향성(指向性)을 갖는 산란(散亂) 기능을 발현하는 파형 구조를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이러한 발광 장치에 의하면, 지향성 산란을 갖는 파형 구조를 발광 장치 중 어느 하나의 층 계면에 형성함으로써, 종래와 같이 굴절률이 높은 층과 낮은 층과의 계면에서 전반사되어 있었던 광을 감소시키고, 공기 중에 방사되는 광을 증가시키는 것이 가능해진다.
상기 파형 구조가, 랜덤하게 배열 설치된 복수의 요철에 의해 구성되고, 당해 요철이 매끄러운 표면(즉, 각(角)이 없는 요철 구조)을 구비하여 이루어지는 것으로 할 수 있다.
이러한 파형 구조의 채용에 의해, 지향성 산란을 한층 더 확실하게 실현하는 것이 가능해진다.
상기 파형 구조가, 인접하는 볼록부 사이의 거리가 300㎚∼1200㎚의 범위로 구성되어 이루어지는 것으로 할 수 있다.
이렇게 인접 볼록부 사이 거리를 가시광의 파장 정도로 구성함으로써, 각 색의 광을 적합하게 산란시키는 것이 가능해진다. 인접 볼록부 사이 거리가 300㎚ 미만의 경우에는 근(近)자외광을 가장 강하게 지향성 산란시키고, 가시광을 지향성 산란하는 기능을 갖지 않는 구조로 되어, 상기 효과가 얻어지지 않는 경우가 있으며, 1200㎚를 초과하면 근적외광을 가장 강하게 지향성 산란시키고, 가시광을 지향성 산란하는 기능을 갖지 않는 구조로 되어, 상기 효과가 얻어지지 않는 경우가 있다.
상기 파형 구조가, 인접하는 볼록부 사이의 거리가 상기 발광층에 있어서의 발광색의 스펙트럼 피크 파장의 -250㎚∼+250㎚의 범위로 구성되어 이루어지는 것으로 할 수 있다.
이렇게 인접 볼록부 사이 거리를 발광색의 스펙트럼 피크 파장의 -250㎚∼+250㎚의 범위로 구성하면, 당해 색광(色光)을 적합하게 산란시키는 것이 가능해진다. 인접 볼록부 사이 거리가 발광색의 스펙트럼 피크 파장의 -250㎚ 미만의 경우는 발광 스펙트럼 중 어느 파장에 있어서도, 지향성 산란이 발현되지 않고, 상기 효과가 얻어지지 않게 될 경우가 있으며, +250㎚를 초과하면, 마찬가지로 발광 스펙트럼 중 어느 파장에 있어서도, 지향성 산란이 발현되지 않고, 상기 효과가 얻어지지 않게 될 경우가 있다.
상기 파형 구조가, 볼록 정부(頂部)와 오목 저부(底部) 사이의 높이가 50㎚∼500㎚의 범위로 구성되어 이루어지는 것으로 할 수 있다.
이렇게 볼록 정부와 오목 저부 사이의 높이가 50㎚ 미만의 경우는 충분한 산란을 실현할 수 없는 경우가 있으며, 500㎚를 초과하면, 예를 들어 다른 부재의 평탄화막 등을 형성하는 등의 평탄화 처리가 곤란해질 경우가 있다.
상기 파형 구조가, 상기 박막의 계면의 전체 면적의 30% 이상을 차지하는 것으로 할 수 있다.
이러한 파형 구조의 채용에 의해, 지향성 산란을 한층 더 확실하게 실현하는 것이 가능해진다. 파형 구조의 점유 면적이, 박막 계면의 전체 면적의 30% 미만의 경우에는 광을 충분히 산란시킬 수 없는 경우가 있다.
다음으로, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 발광 장치의 제조 방법은, 발광층을 포함하는 복수의 박막이 적층되어 이루어지며, 상기 박막 중 어느 하나의 계면에, 지향성을 갖는 산란 기능을 발현하는 파형 구조를 구비하는 발광 장치의 제조 방법으로서, 메소포러스 실리카를 스핀 코팅법에 의해 성막하고, 상기 파형 구조를 형성하는 파형 구조 형성 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 제조 방법에 의하면, 메소포러스 실리카 막으로 이루어지는 파형 구조를 간편하게 형성하는 것이 가능해지며, 또한 지향성 산란 기구를 간편하게 실현하는 것이 가능해진다.
상기 파형 구조 형성 공정에서, 상기 메소포러스 실리카로 이루어지는 막이 10㎚∼300㎚로 되도록 성막 조건을 설계할 수 있다.
이러한 막 두께가 되도록 설계함으로써, 형성되는 파형 구조는 볼록 정부와 오목 저부 사이의 높이가 50㎚∼500㎚의 범위로 되며, 상술한 본 발명의 효과를 적합하게 발현하는 것이 가능해진다.
상기 파형 구조 형성 공정은, 고형분 농도 3wt%∼8wt%의 실리콘알콕시드 용액을, 1500rpm∼4000rpm의 회전 수로 스핀 코팅하는 공정과, 진공 중에서 300℃∼400℃, 0.5시간∼5시간의 소성(燒成)을 행하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 공정을 채용함으로써, 파형 구조를 간편 또한 확실하게 형성하는 것이 가능해진다. 즉, 본 발명에서는 파형 구조의 형성 공정에 있어서, 스핀 코팅법으로 공급하는 용액의 농도, 성막 시의 회전 수, 및 소성 조건을 상기 범위로 함으 로써, 원하는 파형 구조를 확실하게 형성하는 것이 가능해지는 것이다.
다음으로, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 전자 기기는 상기 발광 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다. 이러한 전자 기기는 시인성이 뛰어난 표시를 당해 발광 장치에 의해 실현하는 것이 가능해진다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
또한, 이 실시예는 본 발명의 일부 형태를 나타내는 것이며, 본 발명을 한정하는 것이 아니라, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 임의로 변경 가능하다. 또한, 이하에 나타내는 각 도면에 있어서는, 각 층이나 각 부재를 도면 상에서 인식 가능한 정도의 크기로 하기 위해서, 각 층이나 각 부재마다 축척을 상이하게 하고 있다.
(유기 EL 패널)
우선, 본 발명의 발광 장치에 따른 유기 EL 패널의 실시예를 설명한다.
도 1은 유기 EL 패널(1)의 배선 구조를 나타내는 모식도이다.
본 실시예의 유기 EL 패널(1)은 스위칭 소자로서 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, 이하 TFT라고 칭함.)를 사용한 액티브 매트릭스 방식의 것이며, 복수의 주사선(101)과, 각 주사선(101)에 대하여 직각으로 교차하는 방향으로 연장되는 복수의 신호선(102)과, 각 신호선(102)에 병렬로 연장되는 복수의 전원선(103)으로 이루어지는 배선 구성을 가지며, 주사선(101)과 신호선(102)의 각 교점(交点) 부근에 화소(X)를 형성한 것이다.
물론, 본 발명의 기술적 사상에 따르면, TFT 등을 사용하는 액티브 매트릭스 는 필수적이 아니고, 단순 매트릭스용 기판을 이용하여 본 발명을 실시하고, 단순 매트릭스를 구동해도 완전히 동일한 효과가 얻어진다.
신호선(102)에는, 시프트 레지스터, 레벨 시프터, 비디오 라인 및 아날로그 스위치를 구비하는 데이터선 구동 회로(100)가 접속되어 있다. 또한, 주사선(101)에는, 시프트 레지스터 및 레벨 시프터를 구비하는 주사선 구동 회로(80)가 접속되어 있다.
또한, 화소(X)의 각각에는, 주사선(101)을 통하여 주사 신호가 게이트 전극에 공급되는 스위칭용 TFT(스위칭 소자)(112)와, 이 스위칭용 TFT(112)를 통하여 신호선(102)으로부터 공급되는 화소 신호를 유지하는 유지 용량(113)과, 상기 유지 용량(113)에 의해 유지된 화소 신호가 게이트 전극에 공급되는 구동용 TFT(스위칭 소자)(123)와, 이 구동용 TFT(123)를 통하여 전원선(103)에 전기적으로 접속했을 때에 상기 전원선(103)으로부터 구동 전류가 유입되는 화소 전극(제 1 전극)(23)과, 당해 화소 전극(23)과 음극(제 2 전극)(50) 사이에 삽입된 발광 기능층(110)이 설치되어 있다.
다음으로, 본 실시예의 유기 EL 패널(1)의 구체적인 형태를, 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다. 여기서, 도 2는 유기 EL 패널(1)의 구성을 모식적으로 나타내는 평면도이다. 도 3은 유기 EL 패널(1)을 구성하는 유기 EL 소자의 단위 화소 그룹을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
우선, 도 2를 참조하여, 유기 EL 패널(1)의 구성을 설명한다.
도 2는 기판(20) 위에 형성된 각종 배선, TFT, 화소 전극, 각종 회로에 의 해, 발광 기능층(110)을 발광시키는 유기 EL 패널(1)을 나타내는 도면이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 유기 EL 패널(1)은, 전기 절연성을 구비하는 기판(20)과, 스위칭용 TFT(112)에 접속된 화소 전극(23)이 기판(20) 위에 매트릭스 형상으로 배치되어 이루어지는 화소(X)(도 1 참조)와, 적어도 화소(X) 위에 위치하는 평면에서 볼 때 거의 직사각형의 화소부(3)(도 2 중 1점쇄선 테두리 내)를 구비하여 구성되어 있다.
또한, 본 실시예에 있어서 화소부(3)는 중앙 부분의 실제 표시 영역(4)(도면 중 2점쇄선 테두리 내)과, 실제 표시 영역(4)의 주위에 배치된 더미 영역(5)(1점쇄선 및 2점쇄선 사이의 영역)으로 구획되어 있다.
실제 표시 영역(4)에 있어서는, 적색 발광(R), 녹색 발광(G), 및 청색 발광(B)으로 각각 발광하는, 적색 화소(XR), 녹색 화소(XG), 및 청색 화소(XB)가 지면(紙面) 좌우 방향으로 규칙적으로 배치되어 있다. 또한, 각 색 화소(XR, XG, XB)의 각각은, 지면 세로 방향에 있어서 동일 색으로 배열되어 있으며, 소위 스트라이프 배치를 구성하고 있다. 또한, 각 색 화소(XR, XG, XB)의 각각은, 상술의 TFT(112, 123)의 동작에 따라, RGB의 각 색으로 발광하는 발광 기능층(110)을 구비한 구성으로 되어 있다. 그리고, 각 색 화소(XR, XG, XB)가 하나의 통합으로 되고, 단위 화소 그룹(Px)(후술)이 구성되어 있으며, 당해 단위 화소 그룹(Px)은 RGB의 발광을 혼색시켜 풀 컬러 표시를 행하도록 되어 있다. 따라서, 단위 화소 그룹(Px)이 매트릭스 형상으로 배치됨으로써 구성된 실제 표시 영역(4)에 있어서는, 풀 컬러 화상을 표시하도록 되어 있다.
또한, 실제 표시 영역(4)의 도 2 중 양측에는, 주사선 구동 회로(80, 80)가 배치되어 있다. 이 주사선 구동 회로(80, 80)는 더미 영역(5)의 하층 측에 위치하여 설치되어 있다.
또한, 실제 표시 영역(4)의 도 2중 위쪽 측에는 검사 회로(90)가 배치되어 있으며, 이 검사 회로(90)는 더미 영역(5)의 하층 측에 배치되어 설치되어 있다. 이 검사 회로(90)는 유기 EL 패널(1)의 작동 상황을 검사하기 위한 회로로서, 예를 들어 검사 결과를 외부에 출력하는 검사 정보 출력 수단(도시 생략)을 구비하고, 제조 도중이나 출하 시에 있어서의 유기 EL 패널(1)의 품질, 결함의 검사를 행할 수 있도록 구성되어 있다.
주사선 구동 회로(80) 및 검사 회로(90)의 구동 전압은, 소정의 전원부로부터 구동 전압 도통부(도시 생략)를 통하여 인가되어 있다. 또한, 이들 주사선 구동 회로(80) 및 검사 회로(90)에의 구동 제어 신호 및 구동 전압은, 유기 EL 패널(1)의 작동 제어를 담당하는 소정의 메인 드라이버 등으로부터 구동 제어 신호 도통부(도시 생략) 및 구동 전압 도통부(도시 생략)를 통하여 송신 및 인가되도록 되어 있다. 또한, 이 경우의 구동 제어 신호는, 주사선 구동 회로(80) 및 검사 회로(90)가 신호를 출력할 때의 제어에 관련되는 메인 드라이버 등으로부터의 지령 신호이다.
(유기 EL 소자의 제 1 실시예)
다음으로, 도 3을 참조하여, 유기 EL 패널(1)을 구성하는 유기 EL 소자의 제 1 실시예에 대해서, 당해 유기 EL 소자의 단위 화소 그룹의 구조를 설명한다.
또한, 도 3에 있어서는, 유기 EL 소자를 구성하는 화소 전극(23), 발광 기능층(110), 및 음극(50)에 대해서 상세하게 설명하고, 화소 전극(23)에는 구동용 TFT(123)가 접속되어 있는 것으로 한다. 또한, 화소 전극(23)은, 적색 화소(XR), 녹색 화소(XG), 청색 화소(XB)의 각각에 형성되어 있는 것으로 하고, 도 1에 나타낸 바와 같이 구동용 TFT(123)에 의해 화소마다 발광시키도록 되어 있다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 유기 EL 소자(유기 EL 장치)(1A)의 단위 화소 그룹(Px)은, 기판(20) 위에 화소 전극(23) 및 음극(50)에 삽입된 발광 기능층(110)을 구비하고 있다. 또한, 기판(20)에 대향 배치된 컬러 필터 기판(40)이 설치되고, 각 전극(23, 50) 및 발광 기능층(110)은 기판(20)과, 컬러 필터 기판(40) 사이에 배치되어 있다. 당해 기판(20)과 컬러 필터 기판(40) 사이는, 밀봉재(32)에 둘러싸인 영역에 충전제(33)가 충전된 영역으로 되어 있다.
또한, 발광 기능층(110)은, 적색 화소(XR), 녹색 화소(XG), 및 청색 화소(XB)의 각각에 대해서, 상이한 발광 재료를 갖고 있으며, 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 각 색을 발광하도록 되어 있다. 또한, 발광 기능층(110)으로부터 발광한 광은, 컬러 필터 기판(40)을 투과하여 출사하도록 되어 있다. 따라서, 본 실시예의 유기 EL 소자(1A)(유기 EL 패널(1))는 톱 이미션형을 구성하고 있다.
기판(20)은 투명성 기판이며, 본 실시예에서는 유리 기판을 사용하고 있다. 유리 기판 재료는, 550㎚의 파장을 갖는 광에 대하여 1.54의 굴절률을 갖고 있다. 또한, 기판(20) 위에는 박막 알루미늄층으로 이루어지는 반사층(21)이 형성되고, 발광 기능층(110)으로부터 발생된 광을 컬러 필터 기판(40) 측에 반사시키고 있다. 또한, 반사층(21) 위에는 보호층(22)이 형성되고, 당해 보호층(22) 위에 양극으로서의 화소 전극(23)이 형성되어 있다.
화소 전극(23)은 ITO(Indium-Tin Oxide)나 IZO(Indium Zinc Oxide), 또는 산화주석, 산화인듐과 산화아연과의 복합 산화물 등의 투명 도전막이다. 본 실시예에서는 ITO막을 채용하고 있다. 당해 ITO막은 550㎚의 파장을 갖는 광에 대하여 1.82의 굴절률을 갖고 있다.
이러한 화소 전극(23)의 형성 방법으로서는, 스퍼터링법에 의해 기판(20) 위의 전면(全面)(실제로는 보호층(22)을 통하여 전면)에 투명 도전막을 제막(製膜)한 후에, 레지스트 마스크를 개재시킨 습식 에칭 처리를 행함으로써, 적색 화소(XR), 녹색 화소(XG), 및 청색 화소(XB)의 각각에 대응시켜 화소 전극(23)이 패터닝 형성된다.
발광 기능층(110)은 화소 전극(23) 위에 형성된 정공 수송층(발광 기능층)(70)과, 당해 정공 수송층(70) 위에 형성된 유기 EL층 (발광 기능층)(60)과, 당해 유기 EL층(60) 위에 형성된 전자 수송층(발광 기능층)(55)을 포함하는 적층체에 의해 구성되어 있다.
정공 수송층(70)은 유기 EL층(60)에 정공을 수송/주입하는 기능을 갖는 층막이다. 이러한 정공 수송층(70)의 형성 재료로서는, 고분자 재료로는 특히 3,4-폴리에틸렌디옥시티오펜/폴리스틸렌술폰산(PEDOT/PSS)의 분산액, 즉 분산매로서의 폴리스틸렌술폰산에 3,4-폴리에틸렌디옥시티오펜을 분산시키고, 또한 이것을 물(水)에 분산시킨 분산액이 적합하게 사용된다.
또한, 정공 수송층(70)의 형성 재료로서는, 상기의 것에 한정되지 않고 다양한 것이 사용 가능하다. 예를 들어 폴리스틸렌, 폴리피롤, 폴리아닐린, 폴리아세틸렌이나 그 유도체 등을, 적당한 분산매, 예를 들어 상기 폴리스틸렌술폰산에 분산시킨 것 등이 사용 가능하다. 저(低)분자 재료로는, 구리프탈로시아닌, m-MTDATA, TPD, α-NPD 등, 통상의 정공 주입 재료를 증착법에 의해 사용할 수 있다.
유기 EL층(60)을 형성하기 위한 재료로서는, 형광 또는 인광을 발광하는 것이 가능한 공지의 발광 재료가 사용된다. 또한, 적색 화소(XR), 녹색 화소(XG), 및 청색 화소(XB)의 각각에 유기 EL층(60R, 60G, 60B)을 설치함으로써, 풀 컬러 표시가 가능한 유기 EL 소자(1A)로 된다.
유기 EL층(60(60R, 60G, 60B))의 형성 재료로서 구체적으로는, 고분자 재료로서는 (폴리)플루오렌 유도체(PF), (폴리)파라페닐렌비닐렌 유도체(PPV), 폴리페닐렌 유도체(PP), 폴리파라페닐렌 유도체(PPP), 폴리비닐카르바졸(PVK), 폴리티오펜 유도체, 폴리메틸페닐실란(PMPS) 등의 폴리실란계 등이 적합하게 사용된다. 또한, 이들 고분자 재료에, 페릴렌계 색소, 쿠마린계 색소, 로다민계 색소 등의 고분자계 재료나, 루브렌, 페릴렌, 9,10-디페닐안트라센, 테트라페닐부타디엔, 나일레드, 쿠마린6, 퀴나크리돈 등의 저분자 재료를 도핑하여 사용할 수도 있다. 저분자 재료로서는, Alq3, DPVBi 등의 호스트 재료, 이것에 나일레드, DCM, 루브렌, 페릴렌, 로다민 등을 도핑하고, 또는 호스트 단독으로, 증착법에 의해 사용할 수 있다. 또한, 적색의 유기 EL층(60R)의 형성 재료로서는 예를 들어 MEHPPV(폴리(3-메톡시6-(3-에틸헥실)파라페닐렌비닐렌)를, 녹색의 유기 EL층(60G)의 형성 재료로서는 예 를 들어 폴리디옥틸플루오렌과 F8BT(디옥틸플루오렌과 벤조티아디아졸의 교호(交互) 공중합체)의 혼합 용액을, 청색의 유기 EL층(60B)의 형성 재료로서는 예를 들어 폴리디옥틸플루오렌을 사용하는 경우가 있다.
전자 수송층(55)은 유기 EL층(60)에 전자(電子)를 수송/주입하는 기능을 갖는 층막이다. 이러한 전자 수송층(55)의 형성 재료로서는, 예를 들어 LiF나 SrF2 등의 알칼리토류 금속이나 알칼리 금속의 화합물이 채용된다.
음극(50)은 화소 전극(23)에 대향하는 대향 전극이다. 당해 음극(50)은, 유기 EL층(60) 위에 설치된 저(低)일함수의 금속으로 이루어지는 제 1 음극과, 상기 제 1 음극 위에 설치되어 상기 제 1 음극을 보호하는 제 2 음극으로 이루어지는 것이다. 제 1 음극을 형성하는 저일함수의 금속으로서는, 특히 일함수가 3.0eV 이하의 금속인 것이 바람직하고, 구체적으로는 Ca(일함수;2.6eV), Sr(일함수;2.1eV), Ba(일함수;2.5eV)가 적합하게 사용된다. 제 2 음극은, 제 1 음극을 덮어 산소나 수분 등으로부터 이것을 보호하는 동시에, 음극(50) 전체의 도전성을 높이기 위해 설치된 것이다. 본 실시예의 유기 EL 소자(1A)는, 컬러 필터 기판(40) 측으로부터 발광광을 취출하는 톱 이미션형이기 때문에 음극(50)은 투광성을 갖는 것이다.
다음으로, 화소 전극(23)과 음극(50) 사이에 각 색의 발광 기능층(110)을 포함하는 유기 EL 소자(1A)는, 박막 밀봉층(51)에 의해 밀봉되어 있다. 또한, 이 박막 밀봉층(51) 위에는, 밀봉재(32)에 의해 둘러싸인 영역에 충전제(33)를 통하여 컬러 필터 기판(40)이 형성되어 있다. 컬러 필터 기판(40)은, 당해 유기 EL 장치(1)의 시인 측에 배열 설치되는 기판(41)과, 상기 기판(41) 위에 배열 설치된 지 향성 산란층(35)과, 상기 지향성 산란층(35) 위에 배열 설치된 컬러 필터층(42)과, 컬러 필터층(42)을 덮는 오버 코팅층(43)을 갖고 구성되어 있다.
기판(41)은 투명성 기판이며, 본 실시예에서는 유리 기판을 사용하고 있다. 유리 기판 재료는, 550㎚의 파장을 갖는 광에 대하여 1.54의 굴절률을 갖고 있다. 또한, 지향성 산란층(35)은 메소포러스 실리카 막으로 이루어지며, 표층에는 파형 구조(31)가 형성되어 있다. 파형 구조(31)는 지향성을 갖는 산란 기능을 발현 가능하도록 되어 있으며, 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 랜덤하게 배열 설치된 복수의 요철(볼록부(31a), 오목부(31b))에 의해 구성되고, 당해 요철은 매끄러운 표면을 구비하고 있다.
여기서, 파형 구조(31)에 있어서, 인접하는 볼록부(31a, 31a) 사이의 거리는 도 4에 나타낸 바와 같이 300㎚∼1200㎚의 범위로 구성되어 있으며, 또한 볼록부(31a)의 정부와 오목부(31b)의 저부 사이의 높이는 도 5에 나타낸 바와 같이 50㎚∼500㎚의 범위로 구성되어 있다. 이러한 범위의 볼록부 사이 거리 및 높이를 갖는 파형 구조(31)에 의해, 지향성을 구비한 산란 기능을 적합하게 발현하는 것이 가능해지고 있다. 또한, 파형 구조(31)는 지향성 산란층(35)의 전체 면적의 30% 이상을 차지하고 있다.
이러한 지향성 산란층(35)을 구비함으로써, 가시광 영역에 지향성 산란 기능이 발현하고, 상기 파형 구조(31)가 지향성 산란층(35)의 전체 면적의 30% 미만의 경우에는, 가시광 영역에서 충분한 지향성 산란이 발현되지 않는 경우가 있다. 또한, 볼록부(31a)의 정부와 오목부(31b)의 저부 사이의 높이가 500㎚를 초과하면, 당해 파형 구조(31)를 평탄화할 경우에는, 평탄화층에 크랙이 생기고, 패널의 신뢰성이 부족할 경우가 있다.
지향성 산란층(35) 위에는, 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 각 색의 컬러 필터층(42)이 형성되고, 또한 컬러 필터층(42)을 덮는 오버 코팅층(43)이 형성되어 있다. 이상의 기판(41), 지향성 산란층(35), 컬러 필터층(42), 오버 코팅층(43)에 의해 컬러 필터 기판(40)이 구성되어 있다.
또한, 상기 구성을 갖는 단위 화소 그룹(Px)에 있어서는, 적색 화소(XR), 녹색 화소(XG), 및 청색 화소(XB)의 상호간에 뱅크(격벽)가 형성되어 있을 수도 있다. 이 경우, 고분자 재료로 이루어지는 발광 기능층을 액적 토출법에 의해 형성할 수 있다. 또한, 뱅크는 무기 재료로 이루어지는 뱅크와, 유기 재료로 이루어지는 유기 뱅크에 의해 구성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 무기 뱅크의 표면에는 친액성이 부여되고, 유기 뱅크의 표면에는 발액성이 부여되어 있는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 액적 토출법에 의해 발광 기능층(110)을 형성할 때에, 뱅크 사이에 액적을 머무르게 할 수 있다. 또한, 상기 발광 기능층(110)은 저분자 재료로 구성되어 있을 수도 있다. 이 경우, 발광 기능층은 마스크 증착법을 이용하여 형성되기 때문에, 뱅크를 형성할 필요가 없다. 또한, 저분자계의 발광 기능층으로서는, 정공 수송층이나 전자 주입 버퍼층이 포함되어 있는 것이 바람직하다.
이렇게 구성된 유기 EL 소자(1A)에 있어서는, 화소 전극(23)과 음극(50) 사이에 전류가 흐르면, 유기 EL층(60(60B, 60G, 60R))은 발광하고, 발광광은 음극(50)을 통하여 컬러 필터 기판(40) 측으로부터 출사하거나, 기판(20) 측에 형성 된 반사층(21)에서 반사하고나서 음극(50)을 통하여 컬러 필터 기판(40) 측으로부터 출사하거나 한다. 이 때, 컬러 필터 기판(40)에는 지향성 산란층(35)이 형성되어 있기 때문에, 발광광이 적합하게 산란하고, 시각(視角)을 확장하는 것이 가능하게 되어 있다.
도 6은 지향성 산란층(35)에 대하여 다양한 각도(0°, 15°, 30°, 60°)로부터 광(450㎚)을 입사하고, 투과에 있어서의 지향성 산란광을 검출한 결과를 나타내는 것이다. 가로 축은 수광 각도(°)를 나타내고, 세로 축은 검출 강도(a.u.)를 나타내고 있다. 또한, 도 7은 지향성 산란층(35)에 대하여 다양한 각도(0°, 15°, 30°, 60°)로부터 광(450㎚)을 입사하고, 반사에 있어서의 지향성 산란광을 검출한 결과를 나타내는 것이다. 가로 축은 수광 각도(°)를 나타내고, 세로 축은 검출 강도(a.u.)를 나타내고 있다. 또한, 도 6 및 도 7에 있어서, 투과에서는 입사 방향의 검출 강도를 1로서 규격화하고, 반사에서는 정(正)반사 방향의 검출 강도를 1로서 규격화했다.
이렇게 본 실시예에서 사용한 지향성 산란층(35)에 의하면, 청색의 파장 부근에 있어서, 투과 및 반사의 각각에서 입사광 또는 반사광 방향에 대하여 ±25°로 지향성 산란에 의한 검출 피크가 확인되었다. 파형 구조(31)에 의해, 이러한 지향성 산란이 실현되고, 규칙적인 주기를 구비한 요철 구조를 형성했을 때의 회절(回折) 효과와는 상이하며, 입사광 각도가 변화하여도, 거의 동일한 각도로 입사광의 일부가 동일한 지향성을 갖고 산란한다.
또한, 상기 실시예에서는 지향성 산란에 의한 검출 피크는, 입사광 또는 반 사광 방향에 대하여 ±25°로 했지만, 파형 깊이의 평균값을 변화시킴으로써, 지향성 산란광의 각도를 제어할 수 있다. 도 8은 450㎚에 있어서의 파형 구조(31)의 깊이와 지향성 산란의 각도와의 관계를 나타낸 것이다. 이렇게 파형 구조(31)의 깊이의 평균값을 변화시킴으로써, 지향성 산란 각도는 다양한 것으로 될 수 있다.
한편, 도 9는 지향성 산란층(35)에 대하여 다양한 각도(0°, 15°, 30°, 60°)로부터 광(550㎚)을 입사하고, 투과에 있어서의 지향성 산란광을 검출한 결과를 나타내는 것이다. 가로 축은 수광 각도(°)를 나타내고, 세로 축은 검출 강도(a.u.)를 나타내고 있다. 또한, 도 10은 지향성 산란층(35)에 대하여 다양한 각도(0°, 15°, 30°, 60°)로부터 광(550㎚)을 입사하고, 반사에 있어서의 지향성 산란광을 검출한 결과를 나타내는 것이다. 가로 축은 수광 각도(°)를 나타내고, 세로 축은 검출 강도(a.u.)를 나타내고 있다. 또한, 도 9 및 도 10에 있어서, 투과에서는 입사 방향의 검출 강도를 1로서 규격화하고, 반사에서는 정반사 방향의 검출 강도를 1로서 규격화했다.
이렇게 본 실시예에서 사용한 지향성 산란층(35)에 의하면, 녹색의 파장 부근에 있어서도, 투과 및 반사의 각각에서 지향성 산란에 의한 검출 피크가 확인되고, 지향성 산란이 얻어졌다. 그러나, 녹색의 파장 부근과 비교하면, 청색의 파장 부근 쪽이, 보다 높은 지향성 산란이 얻어진다.
또한, 도 11은 지향성 산란층(35)에 대하여 다양한 각도(0°, 15°, 30°, 60°)로부터 광(650㎚)을 입사하고, 투과에 있어서의 지향성 산란광을 검출한 결과를 나타내는 것이다. 가로 축은 수광 각도(°)를 나타내고, 세로 축은 검출 강 도(a.u.)를 나타내고 있다. 또한, 도 12는 지향성 산란층(35)에 대하여 다양한 각도(0°, 15°, 30°, 60°)로부터 광(650㎚)을 입사하고, 반사에 있어서의 지향성 산란광을 검출한 결과를 나타내는 것이다. 가로 축은 수광 각도(°)를 나타내고, 세로 축은 검출 강도(a.u.)를 나타내고 있다. 또한, 도 11 및 도 12에 있어서, 투과에서는 입사 방향의 검출 강도를 1로서 규격화하고, 반사에서는 정반사 방향의 검출 강도를 1로서 규격화했다.
이렇게 본 실시예에서 사용한 지향성 산란층(35)에 의하면, 적색의 파장 부근에 있어서도, 투과 및 반사의 각각에서 지향성 산란에 의한 검출 피크가 확인되고, 지향성 산란이 얻어졌다. 그러나, 적색의 파장 부근과 비교하면, 청색의 파장 부근 쪽이, 보다 높은 지향성 산란이 얻어졌다.
즉, 본 실시예에서 사용한 지향성 산란층(35)은, 청색, 녹색, 적색에 있어서, 지향성 산란이 얻어지고 있으며, 적색 화소(XR), 녹색 화소(XG), 청색 화소(XB)에 있어서, 광 취출 효율의 문제를 경감할 수 있다. 또한, 상기의 파장이 짧은 청색 영역에 있어서 지향성 산란의 효율이 크고, 특히 높은 지향성 산란 효과가 얻어지고, 청색의 광 취출 효율을 크게 개선할 수 있기 때문에, 패널의 색 온도를 높게 할 수 있다.
또한, 구체적인 비교에 대해서는 후술의 제 4 실시예에서 설명하고 있지만, 지향성 산란층(35)에 있어서는, 다양한 각도로 출사하는 광의 방향이 변화되기 때문에, 지향성 산란층(35)을 구비하지 않는 유기 EL 장치에 비하여 각 색에서의 정면과 비스듬하게 보았을 때의 색 시프트가 적어지는 효과도 얻어진다. 특히, 지향 성 산란 기능은 파장이 짧을수록 큰 효과를 얻을 수 있기 때문에, 광각(廣角)에서 보았을 때에 색 변화가 휘도 변화로서 시인되기 쉬운 청색에 있어서 색 시프트를 크게 저감시킬 수 있다. 그 때문에, 광각에서 보았을 때의 화이트 밸런스도 개선할 수 있다.
(유기 EL 소자의 제 2 실시예)
다음으로, 도 13을 참조하여, 유기 EL 패널(1)을 구성하는 유기 EL 소자의 제 2 실시예에 대해서, 당해 유기 EL 소자의 단위 화소 그룹의 구조를 설명한다.
또한, 도 13은 유기 EL 소자의 제 1 실시예를 나타낸 도 3에 대응하는 도면으로, 도 3에 있어서 나타낸 부호와 동일한 부호에 대해서는, 특히 설명이 없는 한, 동일 구성, 동일 부재로 이루어지는 것으로 한다.
제 2 실시예의 유기 EL 소자(1B)에 있어서는, 컬러 필터 기판(40)의 구성이 제 1 실시예의 유기 EL 소자(1A)와 상이하다. 구체적으로는, 컬러 필터 기판(40)은, 유리 재료 등의 투광성 부재로 이루어지는 기판(41)과, 기판(41) 위에 형성된 컬러 필터층(42(42B, 42G, 42R))과, 상기 컬러 필터층(42)을 덮는 형태로 형성된 지향성 산란층(35)과, 상기 지향성 산란층(35) 위에 형성된 오버 코팅층(43)을 구비하여 구성되어 있다.
이 경우도, 지향성 산란층(35)은 파형 구조(31)를 구비하고, 적합한 지향성 산란을 실현하고 있으며, 광 취출 효율과 패널의 색 온도의 문제를 경감할 수 있는 것으로 되어 있다.
(유기 EL 소자의 제 3 실시예)
다음으로, 도 14를 참조하여, 유기 EL 패널(1)을 구성하는 유기 EL 소자의 제 3 실시예에 대해서, 당해 유기 EL 소자의 단위 화소 그룹의 구조를 설명한다.
또한, 도 14는 유기 EL 소자의 제 1 실시예를 나타낸 도 3에 대응하는 도면으로, 도 3에 있어서 나타낸 부호와 동일한 부호에 대해서는, 특별히 설명이 없는 한, 동일 구성, 동일 부재로 이루어지는 것으로 한다.
제 3 실시예의 유기 EL 소자(1C)에 있어서는, 컬러 필터 기판(40)의 구성이 제 1 실시예의 유기 EL 소자(1A)와 상이하다. 구체적으로는, 컬러 필터 기판(40)은 유리 재료 등의 투광성 부재로 이루어지는 기판(41)과, 기판(41) 위에 형성된 컬러 필터층(42(42B, 42G, 42R))과, 상기 컬러 필터층(42)을 덮는 형태로 형성된 오버 코팅층(43)과, 상기 오버 코팅층(43) 위에 형성된 지향성 산란층(35)을 구비하여 구성되어 있다.
이 경우도, 지향성 산란층(35)은 파형 구조(31)를 구비하고, 적합한 지향성 산란을 실현하고 있으며, 광 취출 효율, 시각 및 패널의 색 온도의 문제를 경감할 수 있는 것으로 되어 있다.
(유기 EL 소자의 제 4 실시예)
다음으로, 도 15를 참조하여, 유기 EL 패널(1)을 구성하는 유기 EL 소자의 제 4 실시예에 대해서, 당해 유기 EL 소자의 단위 화소 그룹의 구조를 설명한다.
또한, 도 15는 유기 EL 소자의 제 1 실시예를 나타낸 도 3에 대응하는 도면으로, 도 3에 있어서 나타낸 부호와 동일한 부호에 대해서는, 특별히 설명이 없는 한, 동일 구성, 동일 부재로 이루어지는 것으로 한다.
제 4 실시예의 유기 EL 소자(1D)에 있어서는, 컬러 필터 기판(40)의 구성이 제 1 실시예의 유기 EL 소자(1A)와 상이하다. 구체적으로는, 컬러 필터 기판(40)은, 유리 재료 등의 투광성 부재로 이루어지는 기판(41)과, 기판(41) 위에 형성된 컬러 필터층(42(42B, 42G, 42R))과, 상기 컬러 필터층(42)을 덮는 형태로 형성된 오버 코팅층(43)을 구비하는 한편, 기판(41)의 컬러 필터층(42)과는 상이한 면 측(다른 면 측)에 지향성 산란층(35)을 구비하여 구성되어 있다.
이 경우도, 지향성 산란층(35)은 파형 구조(31)를 구비하고, 적합한 지향성 산란을 실현하고 있으며, 광 취출 효율, 시각 및 패널의 색 온도의 문제를 경감할 수 있는 것으로 되어 있다.
또한, 제 1 실시예 내지 제 4 실시예의 각각에 있어서, 컬러 필터층(42), 오버 코팅층(43)은 도포법(스핀 코팅법 등), 또는 진공 박막 작성법(스퍼터, 증착법 등)을 이용하여 형성된다.
종래와 같이 지향성 산란층(35)을 구비하지 않거나, 요철 구조를 주기적으로 형성한 산란층을 구비할 경우에서는, 발광 기능층으로부터 발생된 광은 전반사 조건에 의해 유리 기판 내를 도파(導波)하여 광 취출 효율이 저하한다. 그러나, 지향성 산란층(35)을 구비하는 본 실시예에 따른 유기 EL 장치(1)에서는, 가로 방향에 전파하고 있었던 광의 일부가 전반사 이하의 각도로 지향성을 갖고 산란되기 때문에, 기판 외부로 방출되고, 취출 효율이 상승하고, 동일한 전류 밀도로 구동시켰을 때의 공기 중에 방사되는 에너지의 총량을 증가시킬 수 있다. 도 16은 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 모든 색을 점등시켜 백색을 표시했을 때의 전류 밀도에 대한 시인자 측의 공기 중에 방사되는 에너지의 그래프이다. 이 그래프로부터도 알 수 있는 바와 같이, 본 실시예에 따른 유기 EL 장치(1)(실시예)는, 지향성 산란층(35)을 구비하지 않는 비교예와 비교하여, 동일한 전류 밀도로 에너지의 취출 효율을 상승시킬 수 있었다.
또한, 다양한 각도를 갖고 출사하는 광의 방향이 변화되기 때문에, 지향성 산란층(35)을 구비하는 본 실시예에 따른 유기 EL 장치(1)(실시예)는, 지향성 산란층(35)을 구비하지 않는 비교예보다도 각 색에서의 정면과 비스듬하게 보았을 때의 색 시프트가 적어지는 효과도 얻어진다. 특히, 지향성 산란 기능은 파장이 짧을수록 큰 효과를 얻을 수 있기 때문에, 광각에서 보았을 때에 색 변화가 휘도 변화로서 시인되기 쉬운 청색에 있어서, 보다 상기와 같은 효과를 얻을 수 있고, 청색 시프트를 크게 저감시킬 수 있다. 그 때문에, 광각에서 보았을 때의 화이트 밸런스도 개선할 수 있다.
도 17은 청색 화소(XB)만을 점등시키고, 0°방향과 45°방향에서 관찰한 색도를 측정한 결과를 나타내는 표이다. 지향성 산란층(35)을 구비하는 본 실시예에 따른 유기 EL 장치(1)(실시예)는, 지향성 산란층(35)을 구비하지 않는 비교예보다도 색 시프트를 크게 저감할 수 있는 것을 알 수 있다.
또한, 도 18은 적색, 녹색, 청색 모두를 점등하고, 백색을 표시시켰을 때의 0°방향과 45°방향에서 관찰한 색도를 측정한 결과를 나타내는 표이다. 지향성 산란층(35)을 구비하는 본 실시예에 따른 유기 EL 장치(1)(실시예)는, 백색 표시의 경우에도, 지향성 산란층(35)을 구비하지 않는 비교예보다도 색 시프트를 크게 저 감할 수 있는 것을 알 수 있다.
상기 각 실시예에서는 컬러 필터 기판(40) 중 어느 하나의 층에 파형 구조(31)를 갖는 지향성 산란층(35)을 형성하고 있지만, 화소 전극(23)이 형성된 기판(20) 측(즉, 발광 기능층(110)이 형성된 기판 측) 중 어느 하나의 층에 있어서, 동일한 파형 구조(31)를 구비하는 지향성 산란층(35)을 형성하는 것으로 할 수도 있다.
(유기 EL 소자의 제 5 실시예)
다음으로, 도 19를 참조하여, 유기 EL 패널(1)을 구성하는 유기 EL 소자의 제 5 실시예에 대해서, 당해 유기 EL 소자의 단위 화소 그룹의 구조를 설명한다.
또한, 도 19는 유기 EL 소자의 제 1 실시예를 나타낸 도 3에 대응하는 도면으로, 도 3에 있어서 나타낸 부호와 동일한 부호에 대해서는, 특별히 설명이 없는 한, 동일 구성, 동일 부재로 이루어지는 것으로 한다.
제 5 실시예의 유기 EL 소자(1E)는, 발광 기능층(110)에서 발생된 광이 화소 전극(23)을 구비하는 기판(20) 측으로부터 출사하는 보텀 이미션형 유기 EL 소자이다.
유기 EL 소자(1E)는 유리 등의 투광성 재료로 이루어지는 기판(20) 위에 지향성 산란층(35)을 구비하고, 상기 지향성 산란층(35) 위에 보호층(22)을 통하여 화소 전극(23)이 소정의 패턴으로 화소(XB, XG, XR)마다 형성되어 있다. 지향성 산란층(35)은 상술한 각 실시예와 동일하게 파형 구조(31)를 가지며, 지향성 산란 기능을 구비한 것이다.
화소 전극(23) 위에는, 정공 수송층(70), 유기 EL층(60), 전자 수송층(55)을 포함하는 발광 기능층(110), 음극(50)이 형성되고, 이들 화소 전극(23)으로부터 음극(50)까지의 적층체를 덮는 밀봉층(51)이 보호층(22) 위에 형성되어 있다. 또한, 유기 EL층(60)은 청색 유기 EL층(60B), 녹색 유기 EL층(60G), 적색 유기 EL층(60R)이 각각 각 화소(XB, XG, XR)마다 패턴 형성되어 이루어지는 것이다.
여기서, 유기 EL 소자(1E)는 보텀 이미션형이기 때문에, 화소 전극(23)은 투광성을 갖는 도전 재료, 예를 들어 ITO(인듐 주석 산화물)로 이루어지는 한편, 음극(50)은 광반사성을 갖는 도전 재료, 예를 들어 알루미늄으로 이루어지는 것으로 되어 있다.
이러한 본 실시예의 유기 EL 소자(1E)에 있어서도, 지향성 산란층(35)은 파형 구조(31)를 구비하고, 적합한 지향성 산란을 실현하고 있으며, 광 취출 효율과 패널의 색 온도의 문제 및 시각의 문제를 경감할 수 있는 것으로 되어 있다.
(유기 EL 소자의 제 6 실시예)
다음으로, 도 20을 참조하여, 유기 EL 패널(1)을 구성하는 유기 EL 소자의 제 6 실시예에 대해서, 당해 유기 EL 소자의 단위 화소 그룹의 구조를 설명한다.
또한, 도 20은 유기 EL 소자의 제 1 실시예를 나타낸 도 3에 대응하는 도면으로, 도 3에 있어서 나타낸 부호와 동일한 부호에 대해서는, 특별히 설명이 없는 한, 동일 구성, 동일 부재로 이루어지는 것으로 한다.
제 6 실시예의 유기 EL 소자(1F)는, 발광 기능층(110)에서 발생된 광이 화소 전극(23)을 구비하는 기판(20) 측으로부터 출사하는 보텀 이미션형 유기 EL 소자이 다.
유기 EL 소자(1F)는, 유리 등의 투광성 재료로 이루어지는 기판(20) 위에 보호층(22)을 구비하고, 상기 보호층(22) 위에 지향성 산란층(35)을 구비하여 구성되어 있다. 그리고, 지향성 산란층(35) 위에 화소 전극(23), 발광 기능층(110), 음극(50)으로 이루어지는 적층체, 및 밀봉제(51)가 형성되어 있다. 지향성 산란층(35)은, 상술한 각 실시예와 동일하게 파형 구조(31)를 가지며, 지향성 산란 기능을 구비한 것이다. 여기서, 유기 EL 소자(1F)는 보텀 이미션형이기 때문에, 화소 전극(23)은 투광성을 갖는 도전 재료, 예를 들어 ITO(인듐 주석 산화물)로 이루어지는 한편, 음극(50)은 광반사성을 갖는 도전 재료, 예를 들어 알루미늄으로 이루어지는 것으로 되어 있다.
이러한 본 실시예의 유기 EL 소자(1F)에 있어서도, 지향성 산란층(35)은 파형 구조(31)를 구비하고, 적합한 지향성 산란을 실현하고 있으며, 광 취출 효율과 패널의 색 온도의 문제 및 시각의 문제를 경감할 수 있는 것으로 되어 있다.
(유기 EL 소자의 제 7 실시예)
다음으로, 도 21을 참조하여, 유기 EL 패널(1)을 구성하는 유기 EL 소자의 제 7 실시예에 대해서, 당해 유기 EL 소자의 단위 화소 그룹의 구조를 설명한다.
또한, 도 21은 유기 EL 소자의 제 1 실시예를 나타낸 도 3에 대응하는 도면으로, 도 3에 있어서 나타낸 부호와 동일한 부호에 대해서는, 특별히 설명이 없는 한, 동일 구성, 동일 부재로 이루어지는 것으로 한다.
제 7 실시예의 유기 EL 소자(1G)는, 발광 기능층(110)에서 발생된 광이 화소 전극(23)을 구비하는 기판(20) 측으로부터 출사하는 보텀 이미션형 유기 EL 소자이다.
유기 EL 소자(1G)는, 유리 등의 투광성 재료로 이루어지는 기판(20) 위에 보호층(22)을 구비하는 한편, 기판(20)의 보호층(22)이 형성된 면과는 반대 측(기판(20)의 다른 면 측)에 지향성 산란층(35)을 구비하여 구성되어 있다. 그리고, 보호층(22) 위에 화소 전극(23), 발광 기능층(110), 음극(50)으로 이루어지는 적층체, 및 밀봉제(51)가 형성되어 있다. 지향성 산란층(35)은, 상술한 각 실시예와 동일하게 파형 구조(31)를 가지며, 지향성 산란 기능을 구비한 것이다. 여기서, 유기 EL 소자(1G)는 보텀 이미션형이기 때문에, 화소 전극(23)은 투광성을 갖는 도전 재료, 예를 들어 ITO(인듐 주석 산화물)로 이루어지는 한편, 음극(50)은 광반사성을 갖는 도전 재료, 예를 들어 알루미늄으로 이루어지는 것으로 되어 있다.
이러한 본 실시예의 유기 EL 소자(1G)에 있어서도, 지향성 산란층(35)은 파형 구조(31)를 구비하고, 적합한 지향성 산란을 실현하고 있으며, 광 취출 효율과 패널의 색 온도의 문제 및 시각의 문제를 경감할 수 있는 것으로 되어 있다.
(지향성 산란층(35)의 형성 방법)
상기 각 실시예에서 사용한 지향성 산란층(35)은, 이하와 같은 방법에 의해 형성할 수 있다. 구체적으로는, 메소포러스 실리카로 이루어지는 박막을 10㎚∼230㎚(예를 들어 150㎚)의 두께로 형성함으로써 파형 구조(31)를 얻는 것으로 하고 있다. 여기서는, 고형분 농도 약 5%의 실리콘알콕시드의 용액을 2500rpm의 회전 수로 30초간 스핀 코팅하고, 그 후, 진공 중에서 350℃, 1시간의 소성 프로세스를 거쳐, 메소포러스 실리카 막을 얻는 것으로 했다. 이러한 방법으로 형성되는 메소포러스 실리카 막은 파형 구조(31)를 구비하고, 지향성 산란 기능을 발현하는 것으로 되었다.
또한, 파형 구조(31)의 볼록부 사이 거리, 볼록 정부 및 오목 저부 사이 높이를 상술한 범위로 설계하기 위해서는, 실리콘알콕시드 용액의 고형분 농도를 3wt%∼8wt%로 하고, 스핀 코팅의 회전 수를 1500rpm∼4000rpm으로 설계하는 것이 바람직하다. 또한, 소성 온도는 300℃∼400℃, 소성 시간은 0.3시간∼5시간으로 하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 방법 이외에도, 예를 들어 유기 재료, 무기 재료, 유기 무기 하이브리드 재료에 의해 형성한 도포막에 대하여 소정 시간(예를 들어 수십초)의 플라스마 처리를 실시함으로써, 당해 도포막에 파형 구조를 부여할 수도 있다.
또한, 형성한 도포막에 대하여, 0.1㎛∼10㎛의 슬러리제(劑)를 현탁(懸濁)한 용액을 이용하여 연마함으로써, 당해 도포막에 파형 구조를 부여할 수도 있다.
또한, 증착법 또는 스퍼터링법에 의해 파형 구조를 부여할 수도 있다. 성막 레이트를 대략 100㎚/s라고 한 빠른 레이트에 있어서, 진공 성막 방법으로 막을 작성하면, 클러스터(cluster)가 발생하기 때문에, 상기와 같은 파형 구조를 발생시키는 것이 가능해진다.
그 이외에도, 나노스케일 사이즈(nanoscale size)의 수지를 매립하는, 또는 매립한 후에 동등한 굴절률을 갖는 코팅제를 도포하는 등의 방법에 의해 파형 구조를 부여할 수도 있다.
그 중에서도, 메소포러스 실리카 재료를 사용했을 경우, 스핀 코팅 등의 도포 프로세스와, 소성 프로세스만을 통하여, 비교적 공정의 부담이 적기 때문에, 특히 바람직하다.
(유기 EL 소자의 제 8 실시예)
상기 실시예의 유기 EL 패널(1)은 풀 컬러 표시를 가능하게 하기 위해, 청색 화소(XB), 녹색 화소(XG), 적색 화소(XR)를 포함하는 것으로 했지만, 예를 들어 도 22에 나타낸 바와 같이, 단색 보텀 이미션 방식의 유기 EL 패널에 대하여도 본 발명의 구성을 채용하는 것이 가능하다. 도 22는 단색 보텀 이미션 방식의 유기 EL 소자(1H)의 단면(斷面) 구성을 나타내는 모식도이다. 또한, 도 22는 제 1 실시예의 유기 EL 소자를 나타낸 도 3에 대응하는 도면으로, 도 3에 있어서 나타낸 부호와 동일한 부호에 대해서는, 특별히 설명이 없는 한, 동일 구성, 동일 부재로 이루어지는 것으로 한다.
제 8 실시예의 유기 EL 소자(1H)는 단일 유기 EL층(60)을 포함하고, 단색(여기서는 청색)의 광을 발광 가능한 발광 기능층(110)에서 발생된 광이 화소 전극(23)을 구비하는 기판(20) 측으로부터 출사하는 단색 보텀 이미션형 유기 EL 소자이다.
유기 EL 소자(1H)는 유리 등의 투광성 재료로 이루어지는 기판(20) 위에 지향성 산란층(35)을 구비하고, 상기 지향성 산란층(35) 위에 보호층(22)을 통하여 양극(23)이 형성되어 있다. 지향성 산란층(35)은 상술한 각 실시예와 동일하게 파형 구조(31)를 가지며, 지향성 산란 기능을 구비한 것이다.
양극(23) 위에는, 정공 수송층(70), 유기 EL층(60), 전자 수송층(55)을 포함하는 발광 기능층(110), 및 음극(50)이 형성되고, 이들 양극(23)으로부터 음극(50)까지의 적층체를 덮는 밀봉층(51)이 보호층(22) 위에 형성되어 있다. 또한, 유기 EL층(60)은 청색 광을 발광할 수 있는 유기 EL 재료로 이루어지는 것이다. 여기서, 유기 EL 소자(1H)는 보텀 이미션형이기 때문에, 화소 전극(23)은 투광성을 갖는 도전 재료, 예를 들어 ITO(인듐 주석 산화물)로 이루어지는 한편, 음극(50)은 광반사성을 갖는 도전 재료, 예를 들어 알루미늄으로 이루어지는 것으로 되어 있다. 이러한 본 실시예의 유기 EL 소자(1H)에 있어서도, 지향성 산란층(35)은 파형 구조(31)를 구비하고, 적합한 지향성 산란을 실현하고 있으며, 광 취출 효율과 시각의 문제를 경감할 수 있는 것으로 되어 있다.
여기서, 당해 제 8 실시예의 유기 EL 소자(1H)의 지향성 산란층(35)이 구비하는 파형 구조(31)는, 발광색의 발광 파장 범위에 있어서 가장 강하게 지향성 산란을 발현하는 구성으로 되어 있다. 도 23은 유기 EL층(60)의 발광색의 스펙트럼 피크를 나타내는 그래프이다. 본 실시예에서는 파형 구조(31)는 랜덤한 요철 구조를 가지며, 파형 주기의 평균값이 대략 발광색의 스펙트럼 피크 파장의 ±250㎚의 범위 내로 되어 있다. 즉, 본 실시예의 유기 EL층(60)의 발광 피크 파장은 420㎚이기 때문에, 파형 주기의 평균값은 170㎚∼670㎚로 설계되어 있다.
이렇게 구성된 유기 EL 소자(1H)에 있어서는, 화소 전극(23)과 음극(50) 사이에 전류가 흐르면, 유기 EL층(60)은 발광하고, 발광광(청색광)은 양극(23)을 통하여 기판(20) 측으로부터 출사하거나, 음극(50)에서 반사하고나서 양극(23)을 통 하여 기판(20) 측으로부터 출사하거나 한다. 이 때, 기판(20) 위에는 지향성 산란층(35)이 형성되어 있기 때문에, 발광광이 적합하게 산란하고, 시각을 확장하는 것이 가능하게 되어 있다.
도 24의 (a)는, 지향성 산란층(35)에 대하여 다양한 각도(0°, 15°, 30°, 60°)로부터 광(파장 420㎚)을 입사하고, 투과에 있어서의 지향성 산란광을 검출한 결과를 나타내는 것이다. 가로 축은 수광 각도(°)를 나타내고, 세로 축은 검출 강도(a.u.)를 나타내고 있다. 또한, 도 24의 (b)는 지향성 산란층(35)에 대하여 다양한 각도(0°, 15°, 30°, 60°)로부터 광(420㎚)을 입사하고, 반사에 있어서의 지향성 산란광을 검출한 결과를 나타내는 것이다. 가로 축은 수광 각도(°)를나타내고, 세로 축은 검출 강도(a.u.)를 나타내고 있다. 또한, 도 24의 (a) 및 (b)에 있어서, 투과에서는 입사 방향의 검출 강도를 1로서 규격화하고, 반사에서는 정반사 방향의 검출 강도를 1로서 규격화했다.
이렇게 본 실시예에서 사용한 지향성 산란층(35)에 의하면, 청색의 파장 부근에 있어서, 투과 및 반사의 각각에서 입사광 또는 반사광 방향에 대하여 ±25°로 지향성 산란에 의한 검출 피크가 확인되고, 파형 주기의 평균이 대략 파장과 일치할 때, 강한 지향성 산란이 나타났다. 이러한 파형 구조(31)에 의해 지향성 산란이 실현되고, 규칙적인 주기를 구비한 요철 구조를 형성했을 때의 회절 효과와는 상이하며, 입사광 각도가 변화되어도, 거의 같은 각도로 입사광의 일부가 동일한 지향성을 갖고 산란한다.
또한, 도 25의 (a)는 입사광 파장 420㎚, 550㎚, 680㎚의 각각에서, 파형 주 기를 변화시켰을 때의 투과 특성을 나타내는 도면으로, 도 25의 (b)는 동일하게 입사광 파장 420㎚, 550㎚, 680㎚의 각각에서, 파형 주기를 변화시켰을 때의 반사 특성을 나타내는 도면이다. 도 25의 (a) 및 (b)에 있어서, 가로 축은 파형 주기의 평균값이고, 세로 축은 검출한 지향성 산란된 광의 절대 강도를 나타내고 있다.
또한, 파형 주기의 상이한 형상은, 메소포러스 실리카의 형성 막 두께를 80㎚∼200㎚까지 변화시킴으로써 형성 가능하다. 예를 들어, 대략 막 두께 130㎚로 메소포러스 실리카층을 형성하면, 파형 주기는 500㎚∼1050㎚로 되고, 주기의 평균을 약 650㎚로 하여 형성할 수 있다.
입사광 파장 420㎚, 550㎚, 680㎚로, 지향성 산란광을 검출할 수 있었던 파형 주기의 평균값은, 각각 170㎚∼670㎚, 300㎚∼800㎚, 430㎚∼930㎚이며, 입사광 파장에 대하여, -250㎚∼+250㎚의 범위였다. 또한, 상기 실시예에서는 지향성 산란에 의한 검출 피크는, 입사광 또는 반사광 방향에 대하여 ±25°로 했지만, 파형 깊이의 평균값을 변화시킴으로써 지향성 산란광의 각도를 제어할 수 있다.
(유기 EL 소자의 제 9 실시예)
다음으로, 도 26을 참조하여, 유기 EL 패널을 구성하는 유기 EL 소자의 제 9 실시예에 대해서, 당해 유기 EL 소자의 단면 구조를 설명한다.
또한, 도 26은 유기 EL 소자의 제 1 실시예를 나타낸 도 3에 대응하는 도면으로, 도 3에 있어서 나타낸 부호와 동일한 부호에 대해서는, 특별히 설명이 없는 한, 동일 구성, 동일 부재로 이루어지는 것으로 한다.
제 9 실시예의 유기 EL 소자(1I)는, 발광 기능층(110)에서 발생된 광이 화소 전극(23)을 구비하는 기판(20) 측으로부터 출사하는 보텀 이미션형 유기 EL 소자이다.
유기 EL 소자(1I)는 유리 등의 투광성 재료로 이루어지는 기판(20) 위에 보호층(22)을 구비하고, 상기 보호층(22) 위에 지향성 산란층(35)을 구비하여 구성되어 있다. 그리고, 지향성 산란층(35) 위에 화소 전극(23), 단색(청색)의 발광 기능층(110), 음극(50)으로 이루어지는 적층체, 및 밀봉제(51)가 형성되어 있다. 지향성 산란층(35)은 상술한 각 실시예와 동일하게 파형 구조(31)를 가지며, 지향성 산란 기능을 구비한 것이다. 여기서, 유기 EL 소자(1I)는 보텀 이미션형이기 때문에, 화소 전극(23)은 투광성을 갖는 도전 재료, 예를 들어 ITO(인듐 주석 산화물)로 이루어지는 한편, 음극(50)은 광반사성을 갖는 도전 재료, 예를 들어 알루미늄으로 이루어지는 것으로 되어 있다.
이러한 본 실시예의 유기 EL 소자(1I)에 있어서도, 지향성 산란층(35)은 파형 구조(31)를 구비하고, 적합한 지향성 산란을 실현하고 있으며, 광 취출 효율과 시각의 문제를 경감할 수 있는 것으로 되어 있다.
(유기 EL 소자의 제 10 실시예)
다음으로, 도 27을 참조하여, 유기 EL 패널을 구성하는 유기 EL 소자의 제 10 실시예에 대해서, 상기 유기 EL 소자의 단면 구조를 설명한다.
또한, 도 27은 유기 EL 소자의 제 1 실시예를 나타낸 도 3에 대응하는 도면으로, 도 3에 있어서 나타낸 부호와 동일한 부호에 대해서는, 특히 설명이 없는 한, 동일 구성, 동일 부재로 이루어지는 것으로 한다.
제 10 실시예의 유기 EL 소자(1J)는 발광 기능층(110)에서 발생된 광이 화소 전극(23)을 구비하는 기판(20) 측으로부터 출사하는 보텀 이미션형 유기 EL 소자이다.
유기 EL 소자(1J)는 유리 등의 투광성 재료로 이루어지는 기판(20) 위에 보호층(22)을 구비하는 한편, 기판(20)의 보호층(22)이 형성된 면과는 반대 측(기판(20)의 다른 면 측)에 지향성 산란층(35)을 구비하여 구성되어 있다. 그리고, 보호층(22) 위에 화소 전극(23), 발광 기능층(110), 음극(50)으로 이루어지는 적층체, 및 밀봉제(51)가 형성되어 있다. 지향성 산란층(35)은 상술한 각 실시예와 동일하게 파형 구조(31)를 가지며, 지향성 산란 기능을 구비한 것이다. 여기서, 유기 EL 소자(1J)는 보텀 이미션형이기 때문에, 화소 전극(23)은 투광성을 갖는 도전 재료, 예를 들어 ITO(인듐 주석 산화물)로 이루어지는 한편, 음극(50)은 광반사성을 갖는 도전 재료, 예를 들어 알루미늄으로 이루어지는 것으로 되어 있다.
이러한 본 실시예의 유기 EL 소자(1J)에 있어서도, 지향성 산란층(35)은 파형 구조(31)를 구비하고, 적합한 지향성 산란을 실현하고 있으며, 특히 청색 화소(XB)에 있어서 광 취출 효율과 시각의 문제를 경감할 수 있는 것으로 되어 있다.
또한, 상기 제 8 및 제 9 실시예와 같이, 파형 구조(31) 위에 보호층(22) 또는 양극(23)을 형성할 경우, 파형 깊이가 매우 작기 때문에, 크랙 발생 등을 일으키지 않고, 그 상부에 층 구조를 형성하는 것이 가능하다. 또한, 시인자 측 표면에(즉, 밀봉층(51) 위에) 파형 구조(31)를 구비한 지향성 산란층(35)을 형성할 수도 있다. 또한, 각 제 8 ∼ 제 10 실시예의 유기 EL 소자가 구비하는 지향성 산란 층(35)에 대해서도, 상술한 바와 같은 메소포러스 실리카 막을 박막에 의해 성막함으로써 형성할 수 있다.
(유기 EL 소자의 제 11 실시예)
다음으로, 도 28을 참조하여, 유기 EL 패널을 구성하는 유기 EL 소자의 제 11 실시예에 대해서, 당해 유기 EL 소자의 단위 화소 그룹의 구조를 설명한다.
또한, 도 28은 유기 EL 소자의 제 1 실시예를 나타낸 도 3에 대응하는 도면으로, 도 3에 있어서 나타낸 부호와 동일한 부호에 대해서는, 특히 설명이 없는 한, 동일 구성, 동일 부재로 이루어지는 것으로 한다.
제 11 실시예의 유기 EL 소자(1K)는, 발광 기능층(110)에서 발생된 광이 화소 전극(23)을 구비하는 기판(20) 측으로부터 출사하는 보텀 이미션형 유기 EL 소자이다. 또한, 발광 기능층(110)은 청색 유기 EL층(60B), 녹색 유기 EL층(60G), 적색 유기 EL층(60R)이 각 화소마다 패턴 형성되어 이루어지며, 풀 컬러 표시가 가능하게 되어 있다. 또한, 청색의 발광 스펙트럼 피크 파장은 440㎚, 녹색의 발광 스펙트럼 피크 파장은 520㎚, 적색의 발광 스펙트럼 피크 파장은 630㎚이다.
유기 EL 소자(1K)는 유리 등의 투광성 재료로 이루어지는 기판(20) 위에 지향성 산란층(35)을 구비하고, 상기 지향성 산란층(35)을 포함하는 기판(20) 위에 보호층(22)이 형성되어 있다. 또한, 보호층(22) 위에는 화소 전극(23), 발광 기능층(110), 음극(50)으로 이루어지는 적층체, 및 밀봉제(51)가 형성되어 있다. 또한, 유기 EL 소자(1K)는 보텀 이미션형이기 때문에, 화소 전극(23)은 투광성을 갖는 도전 재료, 예를 들어 ITO(인듐 주석 산화물)로 이루어지는 한편, 음극(50)은 광반사성을 갖는 도전 재료, 예를 들어 알루미늄으로 이루어지는 것으로 되어 있다.
여기서, 지향성 산란층(35)은 각 색의 화소마다 각각 청색 지향성 산란층(35B), 녹색 지향성 산란층(35G), 적색 지향성 산란층(35R)으로 하여 패턴 형성되고, 각 지향성 산란층(35B, 35G, 35R)이 각각 상이한 파형 구조(31B, 31G, 31R)를 구비하고 있다. 구체적으로는, 청색 화소의 청색 지향성 산란층(35B)에 있어서는, 파형 구조(31B)의 파형 주기가 대략 200㎚∼690㎚이고, 파형 주기의 평균값이 대략 450㎚로 되어 있다. 녹색 화소의 녹색 지향성 산란층(35G)에 있어서는, 파형 구조(31G)의 파형 주기가 대략 270㎚∼770㎚이고, 파형 주기의 평균값이 대략 510㎚로 되어 있다. 적색 화소의 적색 지향성 산란층(35R)에 있어서는, 파형 구조(31R)의 파형 주기가 대략 400㎚∼980㎚이고, 파형 주기의 평균값이 대략 650㎚로 되어 있다.
이러한 각 지향성 산란층(35B, 35G, 35R)은, 예를 들어 각각 메소포러스 실리카 막이 175㎚, 155㎚, 135㎚의 두께로 되어 형성되도록, 알콕시실란 용액을 수회로 나누어 스핀, 플렉소 인쇄(flex graphy), 또는 잉크젯법 등을 이용함으로써 형성할 수 있다.
이러한 본 실시예의 유기 EL 소자(1K)에 있어서도, 패터닝되어 이루어지는 지향성 산란층(35B, 35G, 35R)은 파형 구조(31B, 31G, 31R)를 구비하며, 적합한 지향성 산란을 실현하고 있으며, 광 취출 효율과 시각의 문제를 경감할 수 있는 것으로 되어 있다. 구체적으로는, 지향성 산란층(35)을 구비하지 않는 유기 EL 소자에 비하여, R, G, B의 각 색을 점등시켜 백색을 표시시켰을 때에, 1.5배의 에너지를 시인자가 있는 공기층으로 취출할 수 있었다.
또한, 본 실시예에서는 각 색 화소 모두에 색의 파장에 대응하는 파형 구조를 구비한 지향성 산란층을 형성했지만, 패널의 색미(色味)를 개선하기 위해서, 취출 효율을 특히 올리고 싶은 색이 있을 경우, 그 화소에 대응하는 부분에만, 선택적으로 지향성 산란층(35)을 형성하는 것으로 할 수도 있다.
또한, 풀 컬러 유기 EL 패널에 있어서, 특히 취출 효율을 올리고 싶은 색이 하나의 색일 경우, 그 색에 대응한 파형 구조를 구비하는 지향성 산란층(35)을 기판 전면에 형성했을 경우에도, 당해 색에 대해서는 선택적으로 광 취출 효율을 향상시키는 것이 가능하다.
또한, 각 색의 지향성 산란층(35B, 35G, 35R)을 형성하는 계면으로서는, 도 28과 같은 기판(20)과 보호층(22)의 계면에 한정되지 않고, 예를 들어 도 29와 같이 보호층(22)과 양극(23)의 계면, 도 30과 같이 기판(20)의 외면(外面)(보호층(22)의 형성면과는 상이한 면)에, 각 지향성 산란층(35B, 35G, 35R)을 형성하는 것으로 할 수도 있다.
(유기 EL 소자의 제 12 실시예)
다음으로, 도 31을 참조하여, 유기 EL 패널을 구성하는 유기 EL 소자의 제 12 실시예에 대해서, 당해 유기 EL 소자의 단면 구조를 설명한다.
또한, 도 31은 유기 EL 소자의 제 1 실시예를 나타낸 도 3에 대응하는 도면으로, 도 3에 있어서 나타낸 부호와 동일한 부호에 대해서는, 특히 설명이 없는 한, 동일 구성, 동일 부재로 이루어지는 것으로 한다.
제 12 실시예의 유기 EL 소자(1N)는 발광 기능층(110)에서 발생된 광이 음극(50) 측에 형성된 컬러 필터 기판(40) 측으로부터 출사하는 톱 이미션형 유기 EL 소자이다. 특히, 발광 기능층(110)은 청색의 단색 유기 EL층(60)으로 구성되어 있으며, 당해 유기 EL 소자(1N)는 단색의 톱 이미션 방식으로 되어 있다. 즉, 단일 유기 EL층(60)을 포함하며, 단색(여기서는 청색)의 광을 발광할 수 있는 발광 기능층(110)에서 발생된 광이 청색의 컬러 필터층(42B)을 구비하는 기판(40) 측으로부터 출사하는 단색 톱 이미션형 유기 EL 소자이다.
유기 EL 소자(1N)는 유리 등의 투광성 재료로 이루어지는 기판(20) 위에 반사층(21)을 구비하고, 상기 반사층(21) 위에 보호층(22)을 통하여 양극(23)이 형성되어 있다. 양극(23) 위에는, 정공 수송층(70), 유기 EL층(60), 전자 수송층(55)을 포함하는 발광 기능층(110), 및 음극(50)이 형성되고, 이들 양극(23)으로부터 음극(50)까지의 적층체를 덮는 밀봉층(51)이 보호층(22) 위에 형성되어 있다. 밀봉층(51) 위에는 밀봉제(32)로 둘러싸인 영역에 충전된 충전제(33)가 배열 설치되고, 그 위쪽에 컬러 필터 기판(40)이 형성되어 있다.
컬러 필터 기판(40)은, 기판(41)과, 상기 기판(41)의 내면 측(충전제(33) 측)에 배열 설치된 지향성 산란층(35)과, 지향성 산란층(35)의 내면 측에 배열 설치된 청색 컬러 필터층(42B)과, 컬러 필터층(42B)을 포함하는 지향성 산란층(35)의 내면 측에 배열 설치된 오버 코팅층(43)을 구비하여 구성되어 있다.
이러한 본 실시예의 유기 EL 소자(1N)에 있어서도, 지향성 산란층(35)은 파 형 구조(31)를 구비하고, 적합한 지향성 산란을 실현하고 있으며, 광 취출 효율과 시각의 문제를 경감할 수 있는 것으로 되어 있다. 본 실시예의 경우, 파형 깊이가 매우 낮기 때문에, 크랙의 발생 등을 일으키지 않고, 그 상부에 층 구조를 형성하는 것이 가능하다.
또한, 컬러 필터 기판(40) 중에서 지향성 산란층(35)을 형성하는 계면으로서는, 도 31과 같은 기판(41)과 컬러 필터층(42B)의 계면에 한정되지 않고, 예를 들어 도 32에 나타내는 유기 EL 소자(10)와 같이 오버 코팅층(43)과 충전제(33)의 계면에 배열 설치하거나, 도 33에 나타내는 유기 EL 소자(1P)와 같이 기판(41)의 외면 측(충전제(33)와는 상이한 면 측)에 배열 설치하거나 할 수 있다. 또는, 도 34에 나타내는 유기 EL 소자(1Q)와 같이, 컬러 필터층(42B)과 오버 코팅층(43)과의 계면에 배열 설치할 수도 있다.
이상, 본 발명의 발광 장치의 실시예를 몇개 설명했지만, 본 발명은 이러한 형태에 한정되지는 않는다.
예를 들어, 상기 실시예의 발광 장치는 기판(41)과 컬러 필터층(42)의 계면에 파형 구조(31)를 구비하는 지향성 산란층(35)을 구비하지만, 상기 지향성 산란층(35)은 그 이외의 각 박막의 계면에 배열 설치할 수 있다. 구체적으로는, 기판(20), 반사층(21), 보호층(22), 양극(23), 정공 수송층(70), 발광층(60), 전자 수송층(55), 음극(50), 충전제(33), 오버 코팅층(43), 컬러 필터층(42), 기판(41) 중 어느 하나의 계면에 배열 설치할 수 있다.
예를 들어, 유기 EL층(발광층)을 저분자 유기 EL의 백색 표시로 하고, 2층 이상의 발광층을 적층했을 경우에도 본 발명의 구성을 적용할 수 있다. 이 경우에 지향성 산란층을 형성하는 계면은, 상기 실시예와 동일하게 특별히 한정되지 않는다.
여기서, 발광 스펙트럼 피크가 2 이상일 경우, 각각의 피크 파장에 맞춘 구성을 갖는 파형 구조(즉, 파형 주기가 각 피크 파장의 ±250㎚의 것)를 구비하는 지향성 산란층을 2층 이상 중첩함으로써, 광 취출 효율을 높일 수 있고, 적합하게 시각을 확장하는 것도 가능해진다. 또한, 어느 한쪽의 스펙트럼 피크 파장에만 대응하는 파형 구조(즉, 파형 주기가 당해 피크 파장의 ±250㎚의 것)를 구비하는 지향성 산란층을 설치한 경우에도, 약 1.2배∼1.5배의 에너지를 시인자 측의 공기층으로 취출할 수 있다.
또한, 3피크의 경우도 마찬가지로, 각각의 피크 파장에 맞춘 구성을 갖는 파형 구조(즉, 파형 주기가 각 피크 파장의 ±250㎚의 것)를 구비한 지향성 산란층을 각각 형성하는, 또는 임의의 2개의 피크 파장에 맞춘 구성을 갖는 파형 구조(즉, 파형 주기가 각 피크 파장의 ±250㎚의 것)를 구비한 지향성 산란층을 각각 형성하는, 또는 임의의 1개의 피크 파장에 맞춘 구성을 갖는 파형 구조(즉, 파형 주기가 당해 피크 파장의 ±250㎚의 것)를 구비한 지향성 산란층을 형성함으로써, 본 발명에 따른 효과를 발현할 수도 있다.
또한, 2피크의 발광 스펙트럼에 있어서, 특히 녹색의 발광 강도가 원래 적고, 패널의 연색(演色) 기능이 부족할 경우가 있다. 이 경우, 발광 강도가 약한 색의 파장에 대응하는 파형 구조(즉, 파형 주기가 당해 피크 파장의 ±250㎚의 것) 를 형성함으로써, 발광 강도가 적은 색의 발광을 선택적으로 효율적으로 공기층에 취출할 수 있고, 패널의 연색성을 높이도록 이용하는 것도 가능하다.
또한, 도 3에 나타낸 바와 같은 톱 이미션 풀 컬러의 유기 EL 소자에 대하여, 발광 스펙트럼 피크 파장에 대응한 파형 구조(즉, 파형 주기가 당해 피크 파장의 ±250㎚의 것)를 형성할 수도 있다. 매트릭스 형상으로 배치되는 화소에 있어서, 마스크 증착에 의한 발광 재료의 도포로 형성하거나, 백색 발광을 마이크로 캐비티의 사용에 의해 창출하거나, 발광 재료를 도포하여 마이크로 캐비티를 병용하고 있어도, 동일하게 산란 효과가 얻어진다. 구체적으로는, 청색의 발광 스펙트럼 피크 465㎚, 녹색의 스펙트럼 피크 525㎚, 적색의 스펙트럼 피크 630㎚의 발광 재료를 사용하고, 각 색 화소에 대응하는 매트릭스 위치에 파형 구조를 형성할 수 있다. 여기서, 청색 부분에는 파형 주기가 대략 200㎚∼730㎚로, 파형 주기의 평균값이 대략 450㎚가 되도록, 또한 녹색 부분에는 파형 주기가 대략 300㎚∼775㎚로, 파형 주기의 평균값이 대략 550㎚로 되도록, 또한 적색 부분에는 파형 주기가 대략 400㎚∼980㎚로, 파형 주기의 평균값이 대략 650㎚로 되도록 파형 구조를 형성할 수 있다. 이 경우, 적색, 녹색, 청색 화소의 각각을 점등시키고, 백색을 표시시켰을 경우에, 파형 구조를 구비하지 않을 경우의 1.62배의 에너지를 시인자가 있는 공기층으로 취출할 수 있다.
또한, 이러한 구조는, 메소포러스 실리카 막이 170㎚, 140㎚, 135㎚의 두께로 되어 형성되도록, 알콕시실란 용액을 수회로 나누어 스핀, 또는 후레키소 인쇄,또는 잉크젯법을 채용함으로써 형성할 수 있다. 이 경우, 예로서 대략 40㎚∼200 ㎚ 정도의 막 두께로 메소포러스 실리카를 형성함으로써, 가시광 영역에 지향성 산란을 발현하는 구조를 형성할 수 있다. 예를 들어, 막 두께 110㎚∼140㎚에 있어서 적색, 막 두께 140㎚∼159㎚에 있어서 녹색, 막 두께 160㎚∼230㎚에 있어서 청색의 파장 영역에서의 지향성 산란을 발현하는 파형 구조를 형성할 수 있었다.
또한, 각 색의 화소 모두에 색의 파장에 대응하는 구조를 형성하는 것 이외에, 패널의 색미를 개선하기 위해서, 취출 효율을 특히 향상시키고 싶은 색이 있을 경우, 그 화소에 대응하는 부분에만 선택적으로 파형 구조를 형성하는 것으로 할 수도 있다. 또한, 풀 컬러 디스플레이에서도 특히 취출 효율을 향상시키고 싶은 색이 하나의 색일 경우, 그 색의 스펙트럼 피크 파장에 대응하는 파형 주기를 갖는 파형 구조를 기판 전면에 형성할 수도 있다.
(전자 기기)
다음으로, 본 발명의 전자 기기에 대해서 설명한다.
전자 기기는 상술한 유기 EL 패널(1)을 표시부로서 갖는 것이며, 구체적으로는 도 35에 나타내는 것을 들 수 있다.
도 35의 (a)는 휴대 전화의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 35의 (a)에 있어서, 휴대 전화(1000)는 상술한 유기 EL 패널(1)을 사용한 표시부(1001)를 구비한다.
도 35의 (b)는 손목 시계형 전자 기기의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 35의 (b)에 있어서, 시계(1100)는 상술한 유기 EL 패널(1)을 사용한 표시부(1101)를 구비한다.
도 35의 (c)는 워드프로세서, 퍼스널 컴퓨터 등의 휴대형 정보 처리 장치의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 35의 (c)에 있어서, 정보 처리 장치(1200)는 키보드 등의 입력부(1201), 상술한 유기 EL 패널(1)을 사용한 표시부(1202), 정보 처리 장치 본체(케이스)(1203)를 구비한다.
도 35의 (a)∼도 35의 (c)에 나타내는 각각의 전자 기기는, 상술한 유기 EL 패널(유기 EL 장치)(1)을 갖는 표시부(1001, 1101, 1202)를 구비하고 있기 때문에, 표시부를 구성하는 유기 EL 장치의 고휘도화를 실현하는 동시에, 색 시프트가 억제된 것으로 된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 보다 간편한 구성으로 동등한 산란 효과 등이 얻어지는 발광 장치를 제공할 수 있다.

Claims (10)

  1. 발광층을 포함하는 복수의 박막이 적층되어 이루어지는 발광 장치로서,
    상기 박막 중 어느 하나의 계면(界面)에, 지향성을 갖는 산란 기능을 발현하는 파형 구조를 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 파형 구조가, 랜덤하게 배열 설치된 복수의 요철에 의해 구성되고, 당해 요철이 매끄러운 표면을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 파형 구조가, 인접하는 볼록부 사이의 거리가 300㎚∼1200㎚의 범위로 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 파형 구조가, 인접하는 볼록부 사이의 거리가 상기 발광층에 있어서의 발광색의 스펙트럼 피크 파장의 -250㎚∼+250㎚의 범위로 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파형 구조가, 볼록 정부(頂部)와 오목 저부(底部) 사이의 높이가 50㎚∼500㎚의 범위로 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파형 구조가, 상기 박막 계면의 전체 면적의 30% 이상을 차지하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  7. 발광층을 포함하는 복수의 박막이 적층되어 이루어지며, 상기 박막 중 어느 하나의 계면에, 지향성을 갖는 산란 기능을 발현하는 파형 구조를 구비하는 발광 장치의 제조 방법으로서,
    메소포러스 실리카를 스핀 코팅법에 의해 성막하고, 상기 파형 구조를 형성하는 파형 구조 형성 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 파형 구조 형성 공정에서, 상기 메소포러스 실리카로 이루어지는 막이 10㎚∼300㎚로 되도록 성막 조건을 설계하는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 파형 구조 형성 공정은, 고형분 농도 3wt%∼8wt%의 실리콘알콕시드 용 액을, 1500rpm∼4000rpm의 회전수로 스핀 코팅하는 공정과, 진공 중에서 300℃∼400℃, 0.5시간∼5시간의 소성(燒成)을 행하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  10. 제 1 항에 기재된 발광 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
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