KR20070115793A - 발광 소자 및 발광 장치 - Google Patents

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KR20070115793A
KR20070115793A KR1020070054027A KR20070054027A KR20070115793A KR 20070115793 A KR20070115793 A KR 20070115793A KR 1020070054027 A KR1020070054027 A KR 1020070054027A KR 20070054027 A KR20070054027 A KR 20070054027A KR 20070115793 A KR20070115793 A KR 20070115793A
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KR
South Korea
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layer
insulating layer
electrode layer
electroluminescent
light emitting
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KR1020070054027A
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English (en)
Inventor
슈니치 이토
히사오 이케다
Original Assignee
가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/22—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of auxiliary dielectric or reflective layers

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  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

본 발명의 목적은 발광 휘도 및 발광 효율도 높고, 소자 내부에 있어서 밀착성도 좋은, 고기능 및 고신뢰성의 발광 소자를 제공하는 것이다. 본 발명의 특징은 굴절률, 내부 응력 및 유전율이 발광 소자에 포함된 절연층에서 연속적으로 변화하도록 이루어졌다는 것이다. 막의 이러한 특성들은 단일층에서 연속적으로 변화되고, 이 절연층은, 단층 내에서 막의 성질을 연속적으로 변화시키고 있기 때문에, 막내에서 막의 특성치(굴절률, 내부 응력, 유전율 등)에 계조(gradation)를 갖고, 또한, 적층 구조로 한 경우에 생기는 계면이 없는 구조이다
Figure 112007040459160-PAT00001
발광 휘도, 발광 효율, 굴절률, 유전율, 내부 응력, 발광 소자

Description

발광 소자 및 발광 장치{Light emitting element and light emitting device}
도 1은 본 발명의 발광 소자를 설명하는 도면.
도 2는 본 발명의 발광 소자를 설명하는 도면.
도 3은 본 발명의 발광 소자를 설명하는 도면.
도 4는 본 발명의 발광 소자를 설명하는 도면.
도 5는 본 발명의 발광 장치를 설명하는 도면.
도 6은 본 발명의 발광 장치를 설명하는 도면.
도 7은 본 발명의 전자 기기를 설명하는 도면.
도 8은 본 발명의 전자 기기를 설명하는 도면.
도 9는 본 발명의 조명 기구를 설명하는 도면.
도 10은 본 발명의 조명 기구를 설명하는 도면.
도 11은 본 발명의 조명 기구를 설명하는 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명*
101...전극층 102...절연층
103...전계 발광층 104...제 2 전극층
본 발명은, 무기재료를 사용한 일렉트로루미네선스 소자의 제작에 관한 것이다. 또한, 그것을 사용한 발광 장치 및 전자 기기에 관한 것이다.
최근, 유리기판 상에 박막 트랜지스터(이하, 「TFT」라고 함.)를 집적화하여 이루어지는 액정표시장치나 일렉트로루미네선스(Electro Luminescence) 표시장치의 개발이 진행되고 있다. 이들의 표시장치는, 모두 유리기판 상에 박막 형성 기술을 사용하여 박막 트랜지스터를 만들어 넣고, 그 박막 트랜지스터로 구성된 여러 가지 회로 상에 표시소자로서 액정소자나 발광 소자(일렉트로루미네선스(이하, 「EL」이라고도 함) 소자)를 형성하여 표시장치로서 기능시킨다.
일렉트로루미네선스를 이용하는 발광 소자는, 발광 재료가 유기 화합물인지, 무기화합물인지에 따라서 구별되고, 일반적으로, 전자는 유기 EL 소자, 후자는 무기 EL 소자라고 불리고 있다.
무기 EL 소자는, 그 소자 구성에 의해, 분산형 무기 EL 소자와 박막형 무기 EL 소자로 분류된다. 이들의 무기 EL은, 교류 전압을 인가함으로써 EL 발광을 얻기 때문에, 유전체가 되는 절연층이 필요하다. 이 절연층에는 높은 유전율 외에 높은 절연 내압 등도 요구되고 있고, 요구되는 특성을 만족시키기 위해서 절연층을 적층 구조로 하는 방법이 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 또한, 이 절연 내압을 높게 하기 위해서 막의 치밀성을 높이면, 그 분막(分膜)의 내부 응력이 높아지 고, 계면에서의 박리가 발생하여 버리는 경우가 있다. 그래서, 그 내부 응력을 완화하기 위해서, 응력이 낮은 막을 완충층으로서 끼워, 적층하는 방법도 있다.
[특허문헌 1] 일본 공개특허공보 2003-77677호
그러나, 절연층이 완충층과 절연층을 포함하는 적층 구조를 갖는 경우, 완충층으로서 적층한 막과 절연층의 굴절률이 다르면, 적층한 절연층 내에서 계면에서 발광층으로부터 방사되는 광의 반사가 발생하고, 발광 휘도나 발광 효율이 낮아진다는 문제가 있어, 한층 더 발광 휘도 및 발광 효율의 개량이 요망되고 있다.
본 발명에서는, 이러한 상기 문제를 감안하여, 발광 휘도 및 발광 효율도 높고, 또 소자 내부에 있어서 밀착성도 좋은, 고기능 및 고신뢰성의 발광 소자를 제공하는 것을 과제로 한다. 또한, 그러한 발광 소자를 갖는 고기능 및 고신뢰성의 발광 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명은, 발광 소자가 갖는 절연층에 있어서, 굴절률, 내부 응력, 유전율을 연속적으로 변화시키는 것을 특징으로 한다. 이 절연층은, 단층 내에서 막의 성질을 연속적으로 변화시키고 있기 때문에, 막내에서 막의 특성치(굴절률, 내부 응력, 유전율 등)에 계조(gradation)를 갖고, 또한, 적층 구조로 한 경우에 생기는 계면이 없는 구조이다. 또, 본 명세서에 있어서 「연속적으로 변화한다」란, 막의 특성치(굴절률, 내부 응력, 유전율 등)가, 막두께 방향으로, 단조롭게 증가 또는 감소하는 것을 나타낸다.
발광 소자 내에 형성된 절연층에 있어서, 절연층의 굴절률 제어를 위해 굴절률이 다른 막을 적층하는 경우, 적층하는 막의 계면에서 발광층으로부터 방사된 광의 반사가 생겨 버린다. 이러한 광의 반사는 광의 외부로의 추출(fetch) 효율을 저하시켜 버린다.
본 발명의 절연층은, 적층 구조를 사용하지 않고, 단층 내에서 계면을 갖지 않고 굴절률을 단조롭게 증가 또는 감소시킴으로써 절연층의 굴절률을 제어하고 있다. 따라서 계면에서의 반사에 의한 광의 추출 효율의 손실을 감소시킬 수 있어, 발광 소자의 발광 휘도 및 발광 효율이 향상된다.
또한, 본 발명의 절연층은, 단층 내에서 내부 응력을 단조롭게 증가 또는 감소시키기 때문에, 응력을 완화할 수 있고, 절연층 및 발광층과의 계면, 및 절연층 및 전극층과의 계면에서 응력차에 의한 박리를 막을 수 있다.
또한, 절연층에 있어서, 유전율을 단조롭게 증가 또는 감소시키기 때문에, 절연층을 적층 구조로 하였을 때와 비교하여, 유전율이 향상된다.
따라서, 본 발명의 절연층은, 발광 소자에 포함되는 층간의 내부 응력을 완화할 수 있고, 또한, 발광 휘도를 향상시켜, 더욱 유전율의 향상도 가능하게 하는 것이다.
본 발명의 발광 소자의 일 형태는, 제 1 전극층 상에 절연층과, 상기 절연층 상에 무기화합물을 포함하는 전계 발광층과, 상기 전계 발광층 상에 제 2 전극층을 갖고, 상기 절연층의 굴절률은, 상기 제 1 전극층측으로부터 상기 전계 발광층측을 향하여 증가하는 발광 소자이다.
상기 구성에 있어서, 절연층은 전극층과 전계 발광층 사이에 단층으로 형성되고, 전극층 및 전계 발광층에 접하여 적층된다. 상기 절연층의 유전율은, 상기 제 1 전극층측으로부터 상기 전계 발광층측을 향하여 증가한다. 상기 절연층의 내부 응력은, 상기 제 1 전극층측으로부터 상기 전계 발광층측을 향하여 증가한다.
본 발명의 발광 소자의 일 형태는, 제 1 전극층 상에 절연층과, 상기 절연층 상에 무기화합물을 포함하는 전계 발광층과, 상기 전계 발광층 상에 제 2 전극층을 갖고, 상기 절연층의 굴절률은, 상기 제 1 전극층측으로부터 상기 전계 발광층측을 향하여 증가하고, 또한 상기 제 2 전극층과 상기 전계 발광층 사이에 제 2 절연층을 갖고, 상기 제 2 절연층의 굴절률은, 상기 제 2 전극층측으로부터 상기 전계 발광층측을 향하여 증가하는 발광 소자이다.
상기 구성에 있어서, 절연층은 전극층과 전계 발광층 사이에 단층으로 형성되고, 전극층 및 전계 발광층에 접하여 적층된다. 상기 절연층의 유전율은, 상기 제 1 전극층측으로부터 상기 전계 발광층측을 향하여 증가한다. 상기 절연층의 내부 응력은, 상기 제 1 전극층측으로부터 상기 전계 발광층측을 향하여 증가한다. 제 2 절연층은 제 2 전극층과 전계 발광층 사이에 단층으로 형성되고, 제 2 전극층 및 전계 발광층에 접하여 적층된다. 상기 제 2 절연층의 유전율은, 상기 제 2 전극층측으로부터 상기 전계 발광층측을 향하여 증가한다. 상기 제 2 절연층의 내부 응력은, 상기 제 2 전극층측으로부터 상기 전계 발광층측을 향하여 증가한다.
본 발명의 발광 소자의 일 형태는, 제 1 전극층 상의 규소, 산소 및 질소를 갖는 절연층과, 상기 절연층 상에 무기화합물을 포함하는 전계 발광층과, 상기 전계 발광층 상에 제 2 전극층을 갖고, 상기 절연층 중에 포함되는 산소 농도는 상기 제 1 전극층측으로부터 상기 전계 발광층측을 향하여 감소하고, 또 상기 절연층 중에 포함되는 질소 농도는 상기 제 1 전극층측으로부터 상기 전계 발광층측을 향하여 증가하는 발광 소자이다. 상기 구성에 있어서, 절연층은 전극층과 전계 발광층 사이에 단층으로 형성되고, 전극층 및 전계 발광층에 접하여 적층된다. 상기 절연층의 굴절률은, 상기 제 1 전극층측으로부터 상기 전계 발광층측을 향하여 증가한다. 상기 절연층의 유전율은, 상기 제 1 전극층측으로부터 상기 전계 발광층측을 향하여 증가한다. 상기 절연층의 내부 응력은, 상기 제 1 전극층측으로부터 상기 전계 발광층측을 향하여 증가한다.
본 발명의 발광 소자의 일 형태는, 제 1 전극층 상의 규소, 산소 및 질소를 갖는 절연층과, 상기 절연층 상에 무기화합물을 포함하는 전계 발광층과, 상기 전계 발광층 상에 제 2 전극층을 갖고, 상기 절연층 중에 포함되는 산소 농도는 상기 제 1 전극층측으로부터 상기 전계 발광층측을 향하여 감소하고, 또 상기 절연층 중에 포함되는 질소 농도는 상기 제 1 전극층측으로부터 상기 전계 발광층측을 향하여 증가하고, 또한 상기 제 2 전극층과 상기 전계 발광층 사이에, 규소, 산소 및 질소를 갖는 제 2 절연층을 갖고, 상기 제 2 절연층 중에 포함되는 산소 농도는 상기 제 2 전극층측으로부터 상기 전계 발광층측을 향하여 감소하고, 또 상기 절연층 중에 포함되는 질소 농도는 상기 제 2 전극층측으로부터 상기 전계 발광층측을 향하여 증가하는 발광 소자이다.
상기 구성에 있어서, 절연층은 전극층과 전계 발광층 사이에 단층으로 형성되고, 전극층 및 전계 발광층에 접하여 적층된다. 상기 절연층의 굴절률은, 상기 제 1 전극층측으로부터 상기 전계 발광층측을 향하여 증가한다. 상기 절연층의 유전율은, 상기 제 1 전극층측으로부터 상기 전계 발광층측을 향하여 증가한다. 상기 절연층의 내부 응력은, 상기 제 1 전극층측으로부터 상기 전계 발광층측을 향하여 증가한다. 제 2 절연층은 제 2 전극층과 전계 발광층 사이에 단층으로 형성되고, 제 2 전극층 및 전계 발광층에 접하여 적층된다. 상기 제 2 절연층의 굴절률은, 상기 제 2 전극층측으로부터 상기 전계 발광층측을 향하여 증가한다. 상기 제 2 절연층의 유전율은, 상기 제 2 전극층측으로부터 상기 전계 발광층측을 향하여 증가한다. 상기 제 2 절연층의 내부 응력은, 상기 제 2 전극층측으로부터 상기 전계 발광층측을 향하여 증가한다.
상기 구성에 있어서, 절연층의 굴절률, 유전율, 내부 응력은 제 1 전극층측으로부터 전계 발광층측을 향하여 단조롭게 증가한다. 제 2 절연층의 굴절률, 유전율, 내부 응력은 제 2 전극층측으로부터 전계 발광층측을 향하여 단조롭게 증가한다. 절연층 중에 포함되는 산소 농도는 제 1 전극층측으로부터 전계 발광층측을 향하여 단조롭게 감소하고, 또한 절연층 중에 포함되는 질소 농도는 제 1 전극층측으로부터 전계 발광층측을 향하여 단조롭게 증가한다. 제 2 절연층 중에 포함되는 산소 농도는 제 2 전극층측으로부터 전계 발광층측을 향하여 단조롭게 감소하고, 또한 제 2 절연층 중에 포함되는 질소 농도는 제 2 전극층측으로부터 전계 발광층측을 향하여 단조롭게 증가한다. 또, 절연층의 막두께는 50nm 이상 1000nm 이하로 하면 바람직하다.
발명의 효과
본 발명에 의한 발광 소자에 포함되는 절연층은, 단층 내에서 계면(界面)이 없고 굴절률을 연속적으로 변화시키기 때문에, 반사에 의한 광의 추출 효율의 손실을 감소시킬 수 있다. 또한, 단층 내에서 내부 응력을 연속적으로 변화시키기 때문에, 응력을 완화할 수 있고, 계면에서의 박리를 막을 수 있다. 또한, 응력 완화층이 되는 응력이 낮은 막의 박막화가 가능하고, 소자 전체의 박막화를 할 수 있다. 또한, 유전율을 연속적으로 변화시키기 때문에, 절연층을 적층하여 구성하였을 때와 비교하여, 유전율이 향상된다. 따라서, 높은 발광 휘도 및 발광 효율을 얻을 수 있고, 고성능, 고화질, 고신뢰성의 발광 소자를 제공할 수 있다.
따라서, 본 발명을 사용한 발광 소자를 구비한 표시장치는, 고성능, 고화질, 고신뢰성의 표시장치로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 막의 특성치가 연속적으로 변화하는 절연층은 1번의 성막으로 제작할 수 있고, 적층 구조의 절연층을 제작할 때와 비교하여, 공정의 간략화를 달성할 수 있어, 생산성도 향상된다.
본 발명을 사용하여, 일렉트로루미네선스라고 불리는 발광을 발현하는 층을, 전극간에 개재시킨 발광 소자(이하, EL 소자라고도 함)와, 상기 발광 소자를 갖는 표시장치를 제작할 수 있다. 본 발명을 사용할 수 있는 표시장치로는, 발광 소자와 박막 트랜지스터(이하, TFT(Thin film transistor)라고도 함)와 접속된 발광표시장치(단지 발광 장치라고도 함) 등이 있다. EL 소자란 적어도 일렉트로루미네선 스가 얻어지는 재료를 포함하여 전류를 흘림으로써 발광하는 소자를 포함한다.
발명을 실시하기 위한 최량의 형태
이하에, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다. 단, 본 발명은 많은 다른 형태로 실시하는 것이 가능하고, 본 발명의 취지 및 그 범위로부터 일탈하지 않고 그 형태 및 상세를 여러 가지로 변경할 수 있는 것은 당업자라면 용이하게 이해된다. 따라서, 본 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것이 아니다. 또, 실시형태를 설명하기 위한 전체 도면에 있어서, 동일 부분 또는 동일 기능을 갖는 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 그 반복 설명은 생략한다.
(실시형태 1)
본 실시형태에 있어서의 발광 소자 및 그 제작방법을, 도 1a 내지 도 1c를 사용하여 상세하게 설명한다. 본 실시형태에 있어서, 절연층은 발광층을 협지하는 한 쌍의 전극층 중 한쪽의 사이에만 형성한다. 또한, 본 실시형태는, 박막형 발광에 관해서 설명하지만, 본 발명은 분산형 발광에 관해서도 같은 것을 말할 수 있다.
무기 EL 소자는, 그 소자 구성에 의해, 분산형 무기 EL 소자와 박막형 무기 EL 소자로 분류된다. 이들 무기 EL은, 교류 전압을 인가함으로써 EL 발광을 얻기 때문에, 유전체가 되는 절연층이 필요하다. 이 절연층에는 높은 절연 내압이 요구되고 있지만, 절연 내압을 높게 하기 위해서 막의 치밀성을 높이면, 그 분막(分膜)의 내부 응력이 높아지고, 계면에서의 박리가 발생하여 버리는 경우가 있다. 그래서, 그 내부 응력을 완화하기 위해서, 응력이 낮은 막을 완충층으로서 끼워, 적층 하는 방법이 있다.
도 1a 내지 도 1c에, 발광 소자로서 사용할 수 있는 박막형 무기 EL 소자의 일례를 도시한다.
도 1a 및 도 1b에 있어서, 발광 소자는, 제 1 전극층(101), 절연층(102), 전계 발광층(103), 제 2 전극층(104)을 포함하고, 이 순서로 적층하고 있다. 절연층(102)은, 제 1 전극층(101)과 전계 발광층(103)의 사이에 접하도록 갖고 있다. 또한, 도 1a와 같이 제 1 전극층(101)이 투광성을 갖는 전극막으로 제 2 전극층(104)이 반사전극막인 경우, 제 1 전극층(101)측으로부터 발광을 추출하는 한면 발광이 되고, 도 1b와 같이 제 1 전극층(101)과 제 2 전극층(104)의 양쪽이 투광성을 갖는 전극막인 경우, 제 1 전극층(101)측과 제 2 전극층(104)측의 양측으로부터 발광을 추출하는 양면 발광이 된다.
도 1a 및 도 1b의 절연층(102)은, 굴절률이 높은 질화실리콘(SiN)을 전계 발광층(103)측에, 굴절률이 낮은 산질화실리콘(SiON), 또는 산화실리콘(SiO2)을 제 1 전극층(101)측에 갖는다. 이 절연층은, 단층 내에서 막의 성질을 연속적으로 변화시키고 있기 때문에, 막내에서 막의 특성치(굴절률, 내부 응력, 유전율 등)에 계조를 갖고, 또한, 적층 구조로 한 경우에 생기는 계면이 없는 구조이다. 이 절연층은, 굴절률이 높은 막과 낮은 막을 적층 구조로 하였을 때와 비하여, 굴절률을 연속적으로 변화시키기 때문에, 계면에서의 반사가 없는 만큼, 광의 추출 효율이 향상된다. 또, 본 명세서에 있어서, 굴절률이 「연속적으로 변화한다」란, 굴절률이 절연막의 막두께 방향으로 단조롭게 증가 또는 감소하고 있는 것을 나타낸다. 예 를 들면, 도 1a, 도 1b에 있어서, 절연층(102)의 굴절률은 제 1 전극층(101)측으로부터 전계 발광층(103)측을 향하여 단조롭게 증가하고 있다.
또한, 절연층(102)은, 유전율이 높은 질화실리콘(SiN)을 전계 발광층(103)측에, 유전율이 낮은 산질화실리콘(SiON), 또는 산화실리콘(SiO2)을 제 1 전극층(101)측에 갖는다. 절연층(102)은, 유전율이 계면 없이 연속적으로 변화하고 있기 때문에, 절연층을 적층하여 구성하였을 때와 비교하여, 유전율이 향상된다.
또한, 제 1 전극층(101)측에 응력이 낮은 산질화실리콘 또는 산화실리콘을 가짐으로써, 제 1 전극층(101)과의 계면에서의 박리를 막을 수 있고, 신뢰성이 향상된다. 또한, 질화실리콘은 절연 내압이 높기 때문에 전계 발광층(103)에 접하고 있는 것이 바람직하다. 또한, 산질화실리콘 또는 산화실리콘은, 저응력막이기 때문에 제 1 전극층(101)에 접하고 있는 것이 바람직하고, 제 1 전극층(101)과 굴절률이 같거나 또는 가까운 것이 바람직하다.
도 1c에 있어서, 발광 소자는, 제 1 전극층(101), 전계 발광층(103), 절연층(102), 제 2 전극층(104)을 포함하고, 이 순서로 적층하고 있다. 절연층(102)은, 제 2 전극층(104)과 전계 발광층(103)의 사이에 접하도록 형성되어 있다. 또한, 제 1 전극층(101)이 투광성을 갖는 전극으로 제 2 전극층(104)이 반사전극이고, 제 1 전극층(101)측으로부터 발광을 추출하는 한면 발광이 된다.
도 1c의 절연층(102)은, 절연 내압이 높은 질화실리콘을 전계 발광층(103)측에, 응력이 낮은 막인 산질화실리콘 또는 산화실리콘을 제 2 전극층(104)측에 갖 고, 계면 없이 굴절률을 연속적으로 변화시키고 있다. 전계 발광층(103)으로부터 제 2 전극층(104)측으로 발광한 광은 절연층(102)을 통과하여, 제 2 전극층(104)에서 반사하고, 다시 절연층(102)을 통과하여, 제 1 전극층(101)측에 투과하여 가기 때문에, 전계 발광층(103)과 제 2 전극층(104) 사이의 절연층(102)은 계면 없이 굴절률이 연속적으로 변화하고 있는 것이 바람직하다. 또한, 제 2 전극층(104)측을 응력이 낮은 막인 산질화실리콘 또는 산화실리콘으로 함으로써, 제 2 전극층(104)과의 계면에서의 박리를 막을 수 있고, 신뢰성이 향상된다.
도 1a 내지 도 1c에 있어서의 절연층(102)의 재료는, 특히 한정되지 않지만, 절연 내압이 높고, 치밀한 막질이고, 또한 박리하지 않는 것이 바람직하고, 게다가, 유전율이 높은 것이 바람직하다. 예를 들면, 질화실리콘(SiN), 산화실리콘(SiO2), 산질화실리콘(SiON), 산화이트륨(Y2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화하프늄(HfO2), 산화탄탈(Ta2O5), 티타늄산바륨(BaTiO3), 티타늄산스트론튬(SrTiO3), 티탄산납(PbTiO3), 질화실리콘(Si3N4), 산화지르코늄(ZrO2) 등 중으로부터 수 종류의 재료를 사용할 수 있다. 이들 재료를 사용한 절연층은, 스퍼터링, 증착, CVD 등에 의해 성막할 수 있다.
또한, 절연층은 이들 절연재료의 입자를 결합제(binder) 중에 분산하여 성막하여도 좋다. 결합제 재료는, 전계 발광층에 포함되는 결합제와 같은 재료 및 방법을 사용하여 형성하면 좋다. 절연층의 막두께는 특히 한정되지 않지만 바람직하게는 10 내지 1000nm의 범위이다.
본 발명에서 사용할 수 있는 발광 재료는, 모체(母體) 재료와 발광 중심이 되는 불순물 원소로 구성된다. 함유시키는 불순물 원소를 변화시킴으로써, 여러 가지 색의 발광을 얻을 수 있다. 발광 재료의 제작방법으로서는, 고상법이나 액상법(예를 들면 공심법(共沈法)) 등의 여러 가지 방법을 사용할 수 있다. 또한, 전구체(precursor)의 열분해반응에 의한 방법, 분무열분해법, 복분해법, 또는, 역미셀(micelle)법이나, 이들의 방법과 고온 소성을 조합한 방법을 사용할 수 있다. 또는, 동결건조법 등의 액상법 등도 사용할 수 있다.
고상법은, 모체 재료와, 불순물 원소 또는 불순물 원소를 포함하는 화합물을 칭량하고, 유발(乳鉢)로 혼합, 전기로에서 가열, 소성을 하여 반응시켜, 모체 재료에 불순물 원소를 함유시키는 방법이다. 소성 온도는, 700 내지 1500℃가 바람직하다. 온도가 700℃보다 지나치게 낮은 경우는 고상 반응이 진행하지 않고, 온도가 1500℃보다 지나치게 높은 경우는 모체 재료가 분해하여 버리기 때문이다. 또, 분말 상태에서 소성을 하여도 좋지만, 펠릿 상태에서 소성하는 것이 바람직하다. 고상법(固相法)은, 비교적 고온에서의 소성을 필요로 하지만, 간단한 방법이기 때문에, 생산성이 좋아 대량 생산에 적합하다.
액상법(예를 들면 공심법)은, 모체 재료 또는 모체 재료를 포함하는 화합물과, 불순물 원소 또는 불순물 원소를 포함하는 화합물을 용액 중에서 반응시켜, 건조시킨 후, 소성하는 방법이다. 액상법을 사용하면, 모체 재료 중에 불순물 원소가 균일하게 분포하여, 입자직경이 작아 낮은 소성 온도에서도 반응을 진행할 수 있다.
발광 재료에 사용하는 모체 재료로서는, 황화물, 산화물, 질화물을 사용할 수 있다. 황화물로서는, 예를 들면, 황화아연(ZnS), 황화카드뮴(CdS), 황화칼슘(CaS), 황화이트륨(Y2S3), 황화갈륨(Ga2S3), 황화스트론튬(SrS), 황화바륨(BaS) 등을 사용할 수 있다. 또한, 산화물로서는, 예를 들면, 산화아연(ZnO), 산화이트륨(Y2O3) 등을 사용할 수 있다. 또한, 질화물로서는, 예를 들면, 질화알루미늄(AlN), 질화갈륨(GaN), 질화인듐(InN) 등을 사용할 수 있다. 또한, 셀렌화아연(ZnSe), 텔루르화아연(ZnTe) 등도 사용할 수 있고, 황화칼슘갈륨(CaGa2S4), 황화스트론튬-갈륨(SrGa2S4), 황화바륨-갈륨(BaGa2S4) 등의 3원계의 혼정(混晶)이어도 좋다.
국재형(局在型) 발광의 발광 중심으로서, 망간(Mn), 동(Cu), 사마륨(Sm), 테르븀(Tb), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 유로퓸(Eu), 세륨(Ce), 프라세오듐(Pr) 등을 사용할 수 있다. 또, 전하보상으로서, 불소(F), 염소(Cl) 등의 할로겐원소가 첨가되어 있어도 좋다.
한편, 도너-억셉터 재결합형 발광의 발광 중심으로 하여, 도너 준위를 형성하는 제 1 불순물 원소, 및 억셉터 준위를 형성하는 제 2 불순물 원소를 포함하는 발광 재료를 사용할 수 있다. 제 1 불순물 원소는, 예를 들면, 불소(F), 염소(Cl), 알루미늄(Al) 등을 사용할 수 있다. 제 2 불순물 원소로서는, 예를 들면, 동(Cu), 은(Ag) 등을 사용할 수 있다.
도너-억셉터 재결합형 발광의 발광 재료를, 고상법을 사용하여 합성하는 경 우, 모체 재료와, 제 1 불순물 원소 또는 제 1 불순물 원소를 포함하는 화합물과, 제 2 불순물 원소 또는 제 2 불순물 원소를 포함하는 화합물을 각각 칭량하여, 유발로 혼합한 후, 전기로에서 가열하여 소성한다. 모체 재료로서는, 상술한 모체 재료를 사용할 수 있다. 또한, 제 1 불순물 원소로서는, 예를 들면, 불소(F), 염소(Cl) 등을 사용할 수 있고, 제 1 불순물 원소를 포함하는 화합물로서는, 예를 들면, 황화알루미늄(Al2S3) 등을 사용할 수 있다. 또한, 제 2 불순물 원소로서는, 예를 들면, 동(Cu), 은(Ag) 등을 사용할 수 있고, 제 2 불순물 원소를 포함하는 화합물로서는, 황화동(Cu2S), 황화은(Ag2S) 등을 사용할 수 있다. 소성 온도는, 700 내지 1500℃가 바람직하다. 온도가 700℃보다도 지나치게 낮은 경우는 고상 반응이 진행되지 않고, 온도가 1500℃보다도 지나치게 높은 경우는 모체 재료가 분해하여 버리기 때문이다. 또, 분말상태에서 소성을 하여도 좋지만, 펠릿 상태에서 소성을 하는 것이 바람직하다.
또한, 고상 반응을 이용하는 경우의 불순물 원소로서, 제 1 불순물 원소와 제 2 불순물 원소로 구성되는 화합물을 사용하여도 좋다. 이 경우, 불순물 원소가 모체 재료 중으로 확산되기 쉽고, 고상 반응이 진행하기 쉽게 되기 때문에, 불순물 원소가 균일하게 분포한 발광 재료를 얻을 수 있다. 또한, 모체 재료 중에 여분의 불순물 원소가 들어가지 않기 때문에, 순도가 높은 발광 재료가 얻을 수 있다. 제 1 불순물 원소와 제 2 불순물 원소로 구성되는 화합물로서는, 예를 들면, 염화동(CuCl), 염화은(AgC1) 등을 사용할 수 있다.
또, 이들 불순물 원소의 농도는, 모체 재료에 대하여 O.01 내지 10atom% 이면 좋고, 바람직하게는 0.05 내지 5atom%의 범위이다.
박막형 무기 EL의 경우, 전계 발광층은, 상기 발광 재료를 포함하는 층이고, 저항 가열 증착법, 전자빔증착(EB 증착)법 등의 진공증착법, 스퍼터링법 등의 물리기상 성장법(PVD), 유기금속 CVD법, 하이드라이드 수송 감압 CVD법 등의 화학기상성장법(CVD), 원자에피텍시법(ALE) 등을 사용하여 형성할 수 있다.
발광층을 협지하는 전극층(제 1 전극층 및 제 2 전극층)에는, 금속, 합금, 도전성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들면, 인듐주석산화물(ITO: Indium Tin Oxide), 실리콘 또는 산화실리콘을 함유한 인듐주석산화물, 산화인듐산화아연(IZO: Indium Zinc Oxide, 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐(IWZO) 등을 들 수 있다. 이들의 도전성 금속산화물막은, 통상 스퍼터링에 의해 성막된다. 예를 들면, 산화인듐산화아연(IZO)은, 산화인듐에 대하여 1 내지 20wt%의 산화아연을 가한 타깃을 사용한 스퍼터링에 의해 형성할 수 있다. 또한, 산화텅스텐과 산화아연을 포함하는 산화인듐(IWZO)은, 산화인듐에 대하여 산화텅스텐을 1 내지 5wt%, 산화아연을 0.5 내지 1.5wt% 함유한 타깃을 사용한 스퍼터링에 의해 형성할 수 있다. 이 밖에, 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 철(Fe), 코발트(Co), 동(Cu), 팔라듐(Pd), 또는 금속재료의 질화물(예를 들면, 질화티타늄: TiN) 등을 사용할 수 있다. 제 1 전극층 또는 제 2 전극층을, 투광성을 갖는 전극층으로 하는 경우, 가시광의 투과율이 낮은 재료이어도, 1nm 내지 50nm, 바람직하게는 5nm 내지 20nm 정도의 두께로 성막함으로써, 투광성의 전극으로서 사용할 수 있다. 또, 스퍼터링 이외에도, 진공증착, CVD, 졸-겔법을 사용하여 전극을 제작할 수도 있다. 또, 발광은 전극층을 통과하여 외부로 추출되기 때문에, 한 쌍의 전극층(제 1 전극층 및 제 2 전극층)중 적어도 한쪽, 또는 양쪽은 투광성을 갖는 재료로 형성되어 있을 필요가 있다.
이와 같이, 발광 소자에 있어서 발광층으로부터 방사된 광은 절연층을 투과하여 추출되지만, 본 발명의 발광 소자가 갖는 절연층은 층 내에 계면을 갖지 않고, 굴절률 및 유전율이 연속적으로 변화하고 있는 막이기 때문에 광의 추출 효율이 높다. 또한 내부 응력도 연속적으로 변화하고 있기 때문에, 적층하는 발광층 및 전극층의 밀착성도 좋다. 구체적으로는, 절연층의 굴절률 및 유전율, 또는 내부 응력이, 전극측으로부터 전계 발광층측을 향하여 단조롭게 증가하고 있다. 이로써, 발광 효율 및 발광 휘도가 높고, 또한 신뢰성이 높은 발광 소자로 할 수 있다. 이러한 발광 소자를 구비함으로써, 신뢰성이 높고, 고기능인 발광 장치를 제작할 수 있다.
또, 본 실시형태에 있어서, 절연층은, 전계 발광층측에 질화실리콘을 갖고, 제 1 또는 제 2 전극측에, 산질화실리콘 또는 산화실리콘을 갖는 구성으로 하였지만, 본 발명의 실시는 이 구성에 한정되지 않고, 전극측으로부터 전계 발광층측을 향하여, 굴절률, 내부 응력, 또는 유전율 중 적어도 하나가 단조롭게 증가하는 구성이면 좋다.
이하에, 발광 소자의 절연층을 적층 구조로서, 막두께 방향으로 굴절률 또는 유전율을 변화시킨 전형적인 사례를 예로서 나타낸다.
도 4a 내지 도 4c는, 발광 소자가 갖는 절연층을 다층 적층막으로 한 구조이다. 또한, 도 4에 있어서, 절연층의 굴절률(n)을, 제 1 전극층측 n=2.0, 전계 발광층측 n=1.6이 되도록 한다.
도 4a에 있어서, 발광 소자는, 제 1 전극층(301), 절연층(401), 전계 발광층(304), 제 2 전극층(305)의 순서로 적층하고 있다. 또한, 이 절연층(401)은, 제 1 절연층(302)과 제 2 절연층(303)의 2층 적층 구조의 절연층이다.
절연층(302)의 굴절률 n302=1.6, 절연층(303)의 굴절률 n303=2.0으로 한다. 이 때의 투과율 T는, T=4×n302×n303/(n302+n303)2=0.9877이 된다.
도 4b에 있어서, 발광 소자는, 제 1 전극층(301), 절연층(402), 전계 발광층(304), 제 2 전극층(305)의 순서로 적층하고 있다. 또한, 이 절연층(402)은, 제 1 절연층(306), 제 2 절연층(307), 제 3 절연층(308)의 3층 적층 구조의 절연층이다. 절연층(306)의 굴절률 n306=1.6, 절연층(307)의 굴절률 n307=1.8, 절연층(308)의 굴절률 n308=1.6으로 한다. 이 때의 투과율 T는, T=0.9938이 된다.
도 4c에 있어서, 발광 소자는, 제 1 전극층(301), 절연층(403), 전계 발광층(304), 제 2 전극층(305)의 순서로 적층하고 있다. 또한, 이 절연층(403)은, 제 1 절연층(309), 제 2 절연층(310), 제 3 절연층(311), 제 4 절연층(312), 제 5 절연층(313)의 5층 적층 구조의 절연층이다. 절연층(309)의 굴절률 n309=1.6,절연층310 의 굴절률 n310=1.7, 절연층(311)의 굴절률 n311=1.8, 절연층(312)의 굴절률 n312=1.9, 절연층(313)의 굴절률 n313=2.0으로 한다. 이 때의 투과율 T는, T=0.9962가 된다.
또한, 도 4a 내지 도 4c에 있어서, 절연층의 유전율(ε)을 제 1 전극층측 ε=4, 전계 발광층측 ε=8이 되도록 한다. 또한, 여기에서는, 도 4a 내지 도 4c에 있어서 절연층의 막두께는 dA=dB=dC의 관계가 성립하는 것으로 한다. 또한, 절연층(401 내지 403)의 각각의 절연층의 막두께에 있어서, d302=d303, d306=d307=d308, d309=d310=d311=d312=d313의 관계가 성립하는 것으로 한다.
도 4a에 있어서, 절연층(401)을 2층 적층 구조의 절연층으로 하여, 절연층(302)의 유전율 ε302=4,절연층(303)의 유전율 ε303=8로 한다. 이 때의 절연층(401)의 유전율 ε은, ε=2×ε302×ε303/(ε302+ε303)=5.333이 된다.
도 4b에 있어서, 절연층(402)을 3층 적층 구조의 절연층으로 하여, 절연층(306)의 유전율 ε306=4,절연층(307)의 유전율 ε307=6,절연층(308)의 유전율 ε308=8로 한다. 이 때의 절연층(402)의 유전율 ε은, ε=5.538이 된다.
도 4c에 있어서, 절연층(403)을 5층 적층 구조의 절연층으로 하고, 절연층(309)의 유전율 ε309=4, 절연층(310)의 유전율 ε310=5, 절연층(311)의 유전율 ε311=6, 절연층(312)의 유전율 ε312=7, 절연층(313)의 유전율 ε313=8로 한다. 이 때의 절연층(403)의 유전율 ε은, ε=5.653이 된다.
상기에 나타낸 것처럼, 다층 적층 구조의 절연층에 있어서는, 절연층을 구성하는 층수가 많고, 각 층의 굴절률 또는 유전율의 변화폭이 작을 수록, 절연층의 투과율이 향상되고, 또한, 유전율이 향상되기 때문에, 발광 휘도 및 발광 효율이 향상된다.
그렇지만, 다층 적층 구조의 절연층은, 층 내에 적어도 하나의 계면을 갖는다. 상술한 바와 같이, 계면에 있어서, 발광층으로부터 방사된 광의 반사가 발생하기 때문에, 발광 휘도 및 발광 효율의 향상을 위해서는, 층 내의 계면의 존재는 바람직하지 못하다. 본 발명에 따른 절연층은, 굴절률, 또는 유전율이 막두께 방향으로 단조롭게 증가하는 구성이므로, 변화폭은 극히 작고, 일정한 구성이라고 할 수 있다. 더욱이, 적층 다층 구조와 달리, 단층 속에서 막의 특성치에 계조를 갖는 구성이기 때문에, 층 내의 계면에서의 광의 반사도 생기지 않는다. 따라서, 본 발명에 따른 절연층을 사용하면, 다층 적층 구조의 절연층을 사용한 경우보다도 발광 휘도 및 발광 효율이 향상된 발광 소자를 제공할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에 있어서의 발광 소자 및 그 제작방법을, 도 2a 및 도 2b를 사용하여 상세하게 설명한다. 본 실시형태에 있어서, 절연층은 발광층을 협지하는 한 쌍의 전극층의 각각 접하여 형성되어 있다.
도 2a는 도 1a의 전계 발광층(103)과 제 2 전극층(104) 사이에 제 2 절연층(105)을 갖는 구조이다.
도 2a의 절연층(102)은, 굴절률이 높은 질화실리콘을 전계 발광층(103)측에, 굴절률이 낮은 산질화실리콘, 또는 산화실리콘을 제 1 전극층(101)측에 갖는다. 따라서, 절연층(102)은 산소 및 질소를 포함하는 실리콘막이라고 할 수 있다. 이 절연층(102)은 단층 내에서 계면 없이 굴절률 및 유전율을 연속적으로 변화시킨다. 이 절연층(102)은, 굴절률이 높은 막과 낮은 막을 적층 구조로 한 경우와 같이 계면을 갖는 경우가 없고, 단층 내에서 굴절률을 연속적으로 변화시키고 있다. 그 때문에, 계면에서의 반사가 없는 만큼, 광의 추출 효율이 향상된다. 또한, 제 1 전극층(101)측에 응력이 낮은 산질화실리콘 또는 산화실리콘을 가짐으로써, 제 1 전극층(101)과의 계면에서의 박리를 막을 수 있고, 신뢰성이 향상된다.
절연층(102)내의 굴절률은, 절연층(102)에 접하여 형성된 2개의 층을 구성하는 각각 물질의 굴절률에 의해서 막두께 방향으로 단조롭게, 증가 또는 감소하여 변화하고 있으면 좋다. 예를 들면, 절연층(102)의 굴절률은, 절연층(102)을 끼우고 있는 층을 구성하는 물질과의 2개의 계면 중, 굴절률이 작은 물질측의 계면으로부터, 굴절률이 큰 물질측의 계면까지 단조롭게 증가하고 있으면 좋다.
절연층(102)의 굴절률은, 어떠한 수단, 방법에 의해서 변화시켜도 좋다. 예를 들면, 절연층(102)이 적어도 제 1 물질과 제 2 물질을 포함하는 복수의 물질을 갖고 있는 경우, 절연층(102)내에서, 그 물질의 조성을 단조롭게 변화시켜, 굴절률을 단조롭게 변화시켜도 좋다.
여기에서, 스퍼터장치에 의해, 절연층(102)으로서, 막두께 방향으로 단조롭게 굴절률이 변화한 막을 형성하는 예를 제시한다. 본 실시형태에서는 절연층(102)으로서, 질소, 산소 및 실리콘으로 이루어지는 산소 및 질소를 포함하는 실 리콘막을 형성한다. 또한, 본 실시형태에서는 제 1 물질로서 질소를, 제 2 물질로서 산소를 사용하여, 그 조성비의 변화에 따라 절연층(102)내의 굴절률을 변화시킨다. 또, 절연층(102), 제 1 물질, 제 2 물질은, 본 실시형태에 한정되지 않고, 제 1 전극층(101), 전계 발광층(103)의 굴절률에 따라서 실시자가 적절하게 결정하면 좋다. 본 실시형태에서는, 제 1 전극층(101)으로서, 도전성 금속산화물막(예를 들면 ITO막)을 사용한다.
스퍼터의 타깃은 실리콘 타깃을 사용한다. 스퍼터 시에서 사용하는 전원은 직류이거나 교류라도 좋다. 스퍼터 시의 가스는 아르곤, 산소, 질소를 사용한다. 질소의 유량을 0sccm로부터 특정한 유량(예를 들면 30sccm)까지 서서히 증가시키면서, 산소의 유량을 특정한 유량(예를 들면 30sccm)으로부터 최종적으로 0sccm까지 서서히 감소시키면서 산소 및 질소를 포함하는 실리콘막을 형성한다. 형성되는 막 중에서 산화실리콘과 질화실리콘의 비율을 변화시킴으로써, 질소 및 산소의 조성이 단조롭게 변화한 산소 및 질소를 포함하는 실리콘막을 형성한다.
또한, 질소, 산소 및 실리콘으로 이루어지는 산소 및 질소를 포함하는 실리콘막의 형성방법으로서 아래와 같이 하여도 좋다. 스퍼터장치에 있어서, 산화실리콘 및, 질화실리콘의 2개의 타깃을 사용한다. 스퍼터 시에서 사용하는 전원은 직류이거나 교류라도 좋다. 질소실리콘 타깃의 전원의 전력을 0W로부터 시작하여, 최종적으로 특정한 전력(예를 들면 3kW)까지 증가시키고, 또한, 산화실리콘 타깃의 전원의 전력을 특정한 전력(예를 들면 3kW)으로부터 시작하여, 최종적으로 0W까지 감소시키면서, 산소 및 질소를 포함하는 실리콘막을 형성한다. 형성되는 막 속에 서 산화실리콘과 질화실리콘의 비율을 변화시킴으로써, 질소 및 산소의 조성이 단조롭게 변화한 산소 및 질소를 포함하는 실리콘막을 형성한다.
또, 질화실리콘은 절연 내압이 높기 때문에 전계 발광층(103)에 접하고 있는 것이 바람직하다. 또한, 산질화실리콘 또는 산화실리콘은, 저응력막이기 때문에 제 1 전극층(101)에 접하고 있는 것이 바람직하고, 제 1 전극층(101)과 굴절률이 같거나 또는 가까운 것이 바람직하다.
또, 상기예에서는, 특히 굴절률을 예로 들어 설명하였지만, 절연층(102)이 전계 발광층(103)측에 갖는 질화실리콘은, 유전율 및 응력이 높고, 또한, 제 1 전극층(101)측에 갖는 산질화실리콘 또는 산화실리콘은, 유전율 및 응력이 낮다. 따라서, 절연층(102)을, 질소 및 산소의 조성이 단조롭게 변화한 산소 및 질소를 포함하는 실리콘막으로 함으로써, 굴절률, 유전율 및 내부 응력이 연속적으로 변화하는 막으로 할 수 있다. 또한, 절연막을 구성하는 재료에 의해서는, 굴절률, 유전율 또는 내부 응력의 어느 하나가, 전극측으로부터 전계 발광층측을 향하여 단조롭게 증가하는 구성으로 하여도 좋다. 또, 절연층 내에서 유전율 또는 내부 응력을 연속적으로 변화시킬 때도 상기에 나타낸 방법과 같은 방법을 사용할 수 있다.
또한, 제 2 절연층(105)도, 치밀하고 응력이 높고, 절연 내압이 높은 질화실리콘을 전계 발광층(103)측에 갖고, 응력이 낮은 막인 산질화실리콘 또는 산화실리콘을 제 2 전극층(104)측에 갖는다. 제 2 절연층(105)은 단층 내에서 내부 응력을 연속적으로 변화시키고, 응력을 완화시키기 때문에 박리를 막을 수 있고, 신뢰성이 향상된다. 또한, 전계 발광층(103)으로부터 제 2 전극층(104)측에 발광한 광은 절 연층(105)을 통과하여, 제 2 전극층(104)으로 반사하고, 다시 절연층(105)을 통과하여, 제 1 전극층(101)측에 투과하여 가기 때문에, 전계 발광층(103)과 제 2 전극층(104)의 사이의 절연층은, 단층 내에서 계면 없이 굴절률을 연속적으로 변화시키는 것이 바람직하고, 광의 추출 효율이 향상된다.
도 2b와 같이 제 1 전극층(101)과 제 2 전극층(104)의 양쪽이 투광성을 갖는 전극인 경우, 제 1 전극층(101)측과 제 2 전극층(104)의 양쪽으로부터 발광을 추출하는 양면 발광이 되고, 도 1b의 전계 발광층(103)과 제 2 전극층(104) 사이에, 단층 내에서 계면 없이 굴절률을 연속적으로 변화시키는 제 2 절연층(105)을 갖는 구조이다. 제 1 절연층(102), 제 2 절연층(105) 함께 굴절률을 연속적으로 변화시키는 구조로 함으로써, 전극의 양측에서의 광의 추출 효율이 향상된다.
또한, 2개의 절연층 중 적어도 한쪽이 굴절률이나 내부 응력이 연속적으로 변화하고 있는 것이라도 좋다. 이 경우에도, 절연층의 1개가 연속적으로 변화하고 있기 때문에 발광 휘도는 향상하고, 또한, 다른 한쪽이 단층 또는 적층으로 이루어지는 단순한 절연층이기 때문에 소자 제작이 간단하고 저가로 할 수 있다.
발광층 및 전극층의 재료 및 제작방법은 실시형태 1과 동일하게 하면 좋고, 여기에서는 상세한 설명은 생략한다.
이와 같이, 발광 소자에 있어서 발광층으로부터 방사된 광은 절연층을 투과하여 추출되지만, 본 발명의 발광 소자가 갖는 절연층은 층 내에 계면을 갖지 않고, 굴절률 및 유전율이 연속적으로 변화하고 있는 막이기 때문에, 광의 추출 효율이 높다. 또한 절연층 내에서 내부 응력도 연속적으로 변화하고 있기 때문에, 적 층하는 발광층 및 전극층과의 밀착성도 좋다. 따라서, 발광 효율 및 발광 휘도가 높고, 또한 신뢰성이 높은 발광 소자로 할 수 있다. 이러한 발광 소자를 구비함으로써 고신뢰성 및 고기능인 발광 장치를 제작할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는, 본 발명을 사용한 분산형 발광 소자의 예를 설명한다.
분산형 무기 EL 소자의 경우, 입자형의 발광 재료를 결합제 중에 분산시켜 막형의 전계 발광층을 형성한다. 발광 재료의 제작방법에 의해서, 충분히 소망의 크기의 입자가 얻어지지 않은 경우는, 유발 등으로 분쇄 등에 의해서 입자형으로 가공하면 좋다. 결합제란, 입상의 발광 재료를 분산한 상태로 결합하여, 전계 발광층으로서의 형상으로 유지하기 위한 물질이다. 발광 재료는, 결합제에 의해서 전계 발광층 중에 균일하게 분산하여 고정된다.
분산형 무기 EL 소자의 경우, 전계 발광층의 형성방법은, 선택적으로 전계 발광층을 형성할 수 있는 액적토출법이나, 인쇄법(스크린인쇄나 오프셋인쇄 등), 스핀 도포법 등의 도포법, 침지법, 디스펜서법 등을 사용할 수도 있다. 전계 발광층의 막두께는 특히 한정되지 않지만, 바람직하게는, 10 내지 1000nm의 범위이다. 또한, 발광 재료 및 결합제를 포함하는 전계 발광층에 있어서, 발광 재료의 비율은 50wt% 이상 80wt% 이하로 하면 좋다.
도 3에 발광 소자로서 사용할 수 있는 분산형 무기 EL 소자의 일례를 도시한다. 도 3에 있어서의 발광 소자는, 제 1 전극층(201), 절연층(202), 전계 발광층(203), 제 2 전극층(205)의 적층 구조를 갖고, 전계 발광층(203) 중에 결합제에 의해서 보유된 발광 재료(204)를 포함한다. 또, 본 실시형태에 있어서, 발광 재료(204)로서 실시형태 1에 나타낸 재료와 같은 것을 사용할 수 있다.
본 실시형태의 분산형 무기 EL 소자의 결합제로서는, 절연재료를 사용할 수 있다. 또한, 결합제로서 유기재료나 무기재료를 사용할 수 있거나, 또는, 유기재료 및 무기재료의 혼합재료를 사용하여도 좋다. 유기절연재료로서는, 시아노에틸셀룰로스계 수지와 같이 비교적 유전율이 높은 중합체나, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌계 수지, 실리콘수지, 에폭시수지, 플루오르화비닐리덴 등의 수지를 사용할 수 있다. 또한, 방향족 폴리아미드, 폴리벤조이미다졸(polybenzimidazole) 등의 내열성 고분자, 또는 실록산수지를 사용하여도 좋다. 또, 실록산 수지란, Si-0-Si 결합을 포함하는 수지에 상당한다. 실록산은, 실리콘(Si)과 산소(0)의 결합으로 골격구조가 구성된다. 치환기로서, 적어도 수소를 포함하는 유기기(예를 들면 알킬기, 방향족 탄화수소)가 사용된다. 치환기로서, 플루오로기를 사용하여도 좋다. 또는 치환기로서, 적어도 수소를 포함하는 유기기와, 플루오로기를 사용하여도 좋다. 또한, 폴리비닐알콜, 폴리비닐 부티랄 등의 비닐수지, 페놀수지, 노볼락수지, 아크릴수지, 멜라민수지, 우레탄수지, 옥사졸수지(폴리벤조옥사졸) 등의 수지를 유기절연재료로서 사용하여도 좋다. 이들의 수지에, 티타늄산바륨(BaTiO3)이나 티타늄산스트론튬(SrTiO3) 등의 고유전율의 미립자를 적절하게 혼합하여 유전율을 조정할 수도 있다.
결합제에 포함되는 무기절연재료로서는, 산화실리콘(SiOx), 질화실리 콘(SiNx), 산소 및 질소를 포함하는 실리콘, 질화알루미늄(AlN), 산소 및 질소를 포함하는 알루미늄 또는 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), BaTiO3, SrTiO3, 티타늄산납(PbTiO3), 니오브산칼륨(KNbO3), 니오브산납(PbNbO3), 산화탄탈(Ta2O5), 탄탈산바륨(BaTa2O6), 탄탈산리튬(LiTaO3), 산화이트륨(Y2O3), 산화지르코늄(ZrO2), ZnS 그 밖의 무기절연성 재료를 포함하는 물질로부터 선택된 재료로 형성할 수 있다. 유기재료에, 유전율이 높은 무기재료를 포함시킴으로써(첨가 등에 의해서), 발광 재료 및 결합제로 이루어지는 전계 발광층의 유전율을 더욱 제어할 수 있고, 더욱 유전율을 크게 할 수 있다.
본 실시형태의 분산형 무기 EL 소자의 제작공정에서, 발광 재료는 결합제를 포함하는 용액 중에 분산되지만 본 실시형태에 사용할 수 있는 결합제를 포함하는 용액의 용매로서는, 결합제 재료가 용해하여, 전계 발광층을 형성하는 방법(각종 웨트 프로세스) 및 소망의 막두께에 적합한 점도의 용액을 제작할 수 있는 용매를 적절하게 선택하면 좋다. 유기용매 등을 사용할 수 있고, 예를 들면 결합제로서 실록산수지를 사용하는 경우는, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA라고도 함), 3-메톡시-3메틸-1-부탄올(MMB라고도 함) 등을 사용할 수 있다.
상기 실시형태 1 및 실시형태 2에 있어서, 전계 발광층을 본 실시형태에서 제시한 분산형 발광으로 한 경우라도, 같은 효과가 얻어지고, 광의 추출 효율이 향상하여, 계면에서의 박리를 막을 수 있어, 신뢰성이 향상된다.
이와 같이, 발광 소자에 있어서 발광층으로부터 방사된 광은 절연층을 투과하여 추출되지만, 본 발명의 발광 소자가 갖는 절연층은 층 내에 계면을 갖지 않고, 굴절률 및 유전율이 연속적으로 변화하고 있는 막이기 때문에 광의 추출 효율이 높다. 또한 절연층 내에서 내부 응력도 연속적으로 변화하고 있기 때문에, 적층하는 발광층 및 전극층과의 밀착성도 좋다. 따라서, 발광 효율 및 발광 휘도가 높고, 또한 신뢰성이 높은 발광 소자로 할 수 있다. 이러한 발광 소자를 구비함으로써 고신뢰성 및 고기능인 발광 장치를 제작할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는, 트랜지스터에 의해서 발광 소자의 구동을 제어하는 액티브형의 표시장치에 관해서 설명한다.
본 실시형태에서는, 화소부에 본 발명을 적용하여 제작한 발광 소자를 갖는 표시장치에 관해서 도 5를 사용하여 설명한다. 또, 도 5a는, 표시장치를 도시하는 상면도이고, 도 5b는 도 5a를 A-A' 및 B-B'로 절단한 단면도이다. 도 5a에 있어서 점선으로 나타내어진 601은 구동회로부(소스측 구동회로), 602는 화소부, 603은 구동회로부(게이트측 구동회로)이다. 또한, 604는 밀봉기판, 605는 시일(seal)재이고, 시일재(605)로 둘러싸인 안쪽은, 공간(607)으로 되어 있다.
또, 도 5b의 인회 배선(608)은 소스측 구동회로(601) 및 게이트측 구동회로(603)에 입력되는 신호를 전송하기 위한 배선이고, 외부입력단자가 되는 FPC(플렉시블프린트 서킷; 609)로부터 비디오신호, 클록신호, 스타트신호, 리셋신호 등을 받아들인다. 또, 여기에서는 FPC밖에 도시되어 있지 않지만, 이 FPC에는 프린트 배선기반(PWB)이 장착되어 있어도 좋다. 본 명세서에 있어서의 표시장치에는, 표시장치 본체뿐만 아니라, 그것에 FPC 또는 PWB가 장착된 상태도 포함하는 것으로 한다.
다음에, 단면구조에 관해서 도 5b를 사용하여 설명한다. 소자기판(610)상에는 구동회로부 및 화소부가 형성되어 있지만, 여기에서는, 구동회로부인 소스측 구동회로(601)와, 화소부(602)중의 하나의 화소가 나타나고 있다.
또, 소스측 구동회로(601)는 n채널형 TFT(623)와 p채널형 TFT(624)를 조합한 CMOS 회로가 형성된다. 또한, 구동회로를 형성하는 TFT는, 공지의 CMOS회로, PMOS 회로 또는 NMOS 회로로 형성하여도 좋다. 또한, 본 실시형태에서는, 기판 상에 구동회로를 형성한 드라이버 일체형을 나타내지만, 반드시 그러할 필요는 없고, 구동회로를 기판상이 아니라 외부에 형성할 수 있다. 또, TFT의 구조는, 특히 한정되지 않는다. 스태거형의 TFT라도 좋고, 역스태거형의 TFT라도 좋다. 또한, TFT에 사용되는 반도체막의 결정성에 관해서도 특히 한정되지 않는다. 비정질 반도체막을 사용하여도 좋고, 결정성 반도체막을 사용하여도 좋다. 또한, 반도체 재료에 한정은 없고, 무기화합물을 사용하여도 좋고, 유기 화합물을 사용하여도 좋다.
또한, 화소부(602)는 스위칭용 TFT(611)와, 전류제어용 TFT(612)와 그 드레인에 전기적으로 접속된 제 1 전극(613)을 포함하는 복수의 화소에 의해 형성된다. 또, 제 1 전극(613)의 단부를 덮고 절연물(614)이 형성되어 있다. 여기에서는, 포지티브형의 감광성 아크릴 수지막을 사용함으로써 절연물(614)을 형성한다.
또한, 피복성을 양호한 것으로 하기 위해서, 절연물(614)의 상단부 또는 하 단부에 곡률을 갖는 곡면이 형성되도록 한다. 예를 들면, 절연물(614)의 재료로서 포지티브형의 감광성 아크릴을 사용한 경우, 절연물(614)의 상단부에만 곡률 반경(0.2㎛ 내지 3㎛)을 갖는 곡면을 갖게 하는 것이 바람직하다. 또한, 절연물(614)로서, 광의 조사에 의해서 현상액에 불용해성이 되는 네거티브형, 또는 광의 조사에 의해서 현상액에 용해성이 되는 포지티브형의 어느 것이나 사용할 수 있다.
제 1 전극(613)상에는, 절연층(625), 발광층(616), 및 제 2 전극(617)이 각각 형성되어 있다. 제 1 전극(613) 및 제 2 전극(617) 중, 적어도 제 2 전극(617)은 투광성을 갖고 있고, 발광층(616)으로부터의 발광을 외부로 추출하는 것이 가능하다.
본 실시형태에서는, 발광 소자(618)가 갖는 절연층(625)에 있어서, 굴절률, 내부 응력, 유전율을 연속적으로 변화시키는 것을 특징으로 한다. 이 절연층(625)은, 단층 내에서 막의 성질을 연속적으로 변화시키고 있기 때문에, 막내에서 막의 특성치(굴절률, 내부 응력, 유전율 등)에 계조를 갖고, 또한, 적층 구조로 하였을 때에 생기는 계면이 없는 구조이다.
본 발명의 발광 소자가 갖는 절연층(625)은, 적층 구조를 사용하지 않고, 단층 내에서 계면을 갖지 않고 굴절률이 연속적으로 변화시킴으로써 절연층의 굴절률을 제어하고 있다. 따라서 절연층 내의 계면에서의 반사에 의한 광의 추출 효율의 손실을 감소시킬 수 있고, 발광 소자(618)의 발광 휘도 및 발광 효율이 향상된다.
제 1 전극(613), 발광층(616), 제 2 전극(617)의 형성방법으로서는, 여러 가 지 방법을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 저항가열 증착법, 전자빔증착(EB 증착)법 등의 진공증착법, 스퍼터링법 등의 물리기상성장법(PVD), 유기금속 CVD법, 하이드라이드 수송 감압 CVD법 등의 화학기상성장법(CVD), 원자에피텍시법(ALE) 등을 사용할 수 있다. 또한, 잉크젯법, 스핀 도포법 등을 사용할 수 있다. 또한, 각 전극 또는 각 층마다 다른 성막방법을 사용하여 형성하여도 상관없다. 또, 발광층(616)에 포함되는 발광 재료는, 실시형태 1 내지 실시형태 3에서 나타낸 재료 및 작성방법을 사용하는 것이 바람직하다.
시일재(605)로 밀봉기판(604)을 소자기판(610)과 접합하는 것에 의해, 소자기판(610), 밀봉기판(604), 및 시일재(605)로 둘러싸인 공간(607)에 발광 소자(618)가 구비된 구조로 되어 있다. 또, 공간(607)에는, 충전재가 충전되어 있고, 불활성기체(질소나 아르곤 등)가 충전되는 경우 외, 수지로 되는 시일재로 충전되는 경우도 있다.
또, 시일재(605)에는 에폭시계 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 시일재 및 충전재는 될 수 있는 한 수분이나 산소를 투과하지 않는 재료인 것이 바람직하다. 또한, 밀봉기판(604)에 사용하는 재료로서 유리기판이나 석영기판의 외에, FRP(Fiberglass-Rein forced Plastics), PVF(폴리비닐플로라이드), 폴리에스테르 필름, 폴리에스테르 또는 아크릴 등으로 이루어지는 플라스틱기판을 사용할 수 있다.
발광 소자에 있어서 발광층으로부터 방사된 광은 절연층을 투과하여 추출되지만, 본 발명의 절연층은 층 내에 계면을 갖지 않고, 굴절률 및 유전율이 연속적 으로 변화하고 있는 막이기 때문에 광의 추출 효율이 높다. 또한 절연층 내에서 내부 응력도 연속적으로 변화하고 있기 때문에, 적층하는 발광층 및 전극층과의 밀착성도 좋다. 따라서, 발광 효율 및 발광 휘도가 높고, 또한 신뢰성이 높은 발광 소자로 할 수 있다. 이러한 발광 소자를 구비함으로써 고신뢰성 및 고기능인 표시장치를 제작할 수 있다.
(실시형태 5)
도 6에는 본 발명을 적용하여 제작한 패시브형의 표시장치를 도시한다.
도 6에 있어서, 도 6a는 본 발명을 적용하여 제작한 패시브형의 표시장치의 상면도이고, 도 6b는 도 6a에 있어서 선 X-Y에 대응하는 단면도이다.
표시장치는, 기판(759)상에 설치되고, 제 1 방향으로 연장된 제 1 전극층(751a), 제 1 전극층(751b), 및 제 1 전극층(751c)과, 제 1 전극층(751a), 제 1 전극층(751b), 제 1 전극층(751c)을 덮어 형성된 전계 발광층(752)과, 제 1 방향과 수직인 제 2 방향으로 연장된 제 2 전극층(753a), 제 2 전극층(753b), 및 제 2 전극층(753c)을 갖고 있다(도 6a, 도 6b 참조). 또한, 제 1 전극층(751a), 제 1 전극층(751b), 및 제 1 전극층(751c)과, 제 2 전극층(753a), 제 2 전극층(753b), 및 제 2 전극층(753c)과의 사이에 실시형태 1 또는 실시형태 2에서 나타낸 절연층(757), 전계 발광층(752)이 형성되어 있다. 또, 인접하는 각각의 셀간에서 가로방향으로의 전계의 영향이 우려되는 경우는, 각 발광 소자에 형성된 전계 발광층(752)을 분리하여도 좋다. 제 2 전극층(753a), 제 2 전극층(753b), 제 2 전극층(753c)은 투광성의 전극이다. 제 1 전극층(751a), 제 1 전극층(751b), 제 1 전 극층(751c)은 반사형의 전극, 투과형의 전극의 어느 것이라도 좋다.
제 1 전극층(751a 내지 751c)은, 테이퍼(taper)를 갖는 형상이라도 좋고, 곡률 반경이 연속적으로 변화하는 형상이라도 좋다. 곡률을 갖는 곡면이면, 적층하는 절연층이나 도전층의 커버리지가 좋다.
또한, 제 1 전극층(751a 내지 751c)의 측단부를 덮도록 격벽(절연층)을 형성하여도 좋다. 도 6c에, 도 6b에 있어서의 제 1 전극층의 측단부를 격벽(절연층)으로 덮은 예를 도시한다.
도 6c에 도시하는 발광 소자의 일례는, 격벽이 되는 격벽(절연층; 775)이, 제 1 전극층(771a), 제 1 전극층(771b), 제 1 전극층(771c)의 측단부를 덮도록 테이퍼를 갖는 형상으로 형성되어 있다. 기판(779)에 접하여 형성된 제 1 전극층(771a), 제 1 전극층(771b), 제 1 전극층(771c)상에, 격벽(절연층; 775)을 형성하여, 실시형태 1 또는 실시형태 2에서 나타낸 절연층(777), 전계 발광층(772), 제 2 전극층(773b)이 형성되어 있다.
본 실시형태에서는, 발광 소자 내에 갖는 절연층(757, 777)에 있어서, 굴절률, 내부 응력, 유전율을 연속적으로 변화시키는 것을 특징으로 한다. 이 절연층(757, 777)은, 단층 내에서 막의 성질을 연속적으로 변화시키고 있기 때문에, 막내에서 막의 특성치(굴절률, 내부 응력, 유전율 등)에 계조를 갖고, 또한, 적층 구조로 한 경우에 생기는 계면이 없는 구조이다.
본 발명의 절연층(757, 777)은, 적층 구조를 사용하지 않고서, 단층 내에서 계면을 갖지 않고 굴절률이 연속적으로 변화시킴으로써 절연층의 굴절률을 제어하 고 있다. 따라서 층 내의 계면에서의 반사에 의한 광의 추출 효율의 손실을 감소시킬 수 있고, 발광 소자의 발광 휘도 및 발광 효율이 향상된다.
도 6의 패시브형의 표시장치도 도 5의 액티브매트릭스형의 표시장치와 같이 시일재에 의해 밀봉용의 기판(758, 778)이 고정되어 있다.
이와 같이, 발광 소자에 있어서 발광층으로부터 방사된 광은 절연층을 투과하여 추출되지만, 본 발명의 절연층은 층 내에 계면을 갖지 않고, 굴절률 및 유전율이 연속적으로 변화하고 있는 막이기 때문에 광의 추출 효율이 높다. 또한 내부 응력도 연속적으로 변화하고 있기 때문에, 적층하는 발광층 및 전극층과의 밀착성도 좋다. 따라서, 발광 효율 및 발광 휘도가 높고, 또한 신뢰성이 높은 발광 소자로 할 수 있다. 이러한 발광 소자를 구비함으로써 고신뢰성 및 고기능인 표시장치를 제작한다.
(실시형태 6)
본 발명의 발광 장치는, 전자 기기의 표시부로서 사용할 수 있다. 본 실시형태에서 나타내는 전자 기기는, 실시형태 1 내지 실시형태 5에서 나타낸 발광 소자, 및 발광 장치를 갖는다. 따라서, 발광 효율 및 발광 휘도가 높고, 또한 신뢰성이 높은 전자 기기를 제공하는 것이 가능하다.
본 발명을 적용하여 제작된 전자 기기로서, 비디오카메라, 디지털카메라, 고글형 디스플레이, 네비게이션 시스템, 음향재생장치(카오디오, 오디오콤포넌트 스테레오 등), 컴퓨터, 게임기기, 휴대정보단말(모바일콤퓨터, 휴대전화, 휴대형 게임기 또는 전자서적 등), 기록매체를 구비한 화상재생장치(구체적으로는 Digital Versatile Disc(DVD) 등의 기록매체를 재생하여, 그 화상을 표시할 수 있는 표시장치를 구비한 장치) 등을 들 수 있다. 이들의 전자 기기의 구체예를 도 7에 도시한다.
도 7a는 본 발명에 따른 텔레비전 장치로서, 케이스(9101), 지지대(9102), 표시부(9103), 스피커부(9104), 비디오 입력단자(9105) 등을 포함한다. 이 텔레비전 장치에 있어서, 표시부(9103)는, 실시형태 1 내지 실시형태 3에서 설명한 것과 같은 발광 소자를 매트릭스형으로 배열하여 구성되어 있다. 상기 발광 소자의 광의 추출 효율을 향상시킴으로써, 텔레비전 장치 본체의 저소비 전력화를 도모할 수 있다. 그것에 의해 주거 환경에 적합한 제품으로 할 수 있다.
도 7b는 본 발명에 따른 컴퓨터이고, 본체(9201), 케이스(9202), 표시부(9203), 키보드(9204), 외부 접속 포트(9205), 포인팅 디바이스(9206) 등을 포함한다. 이 컴퓨터에 있어서, 표시부(9203)는, 실시형태 1 내지 실시형태 3에서 나타낸 발광 소자를 매트릭스형으로 배열하여 구성되어 있다. 발광 소자의 광의 추출 효율을 향상한 것에 의해, 컴퓨터 자체의 저소비 전력을 도모할 수 있다.
도 7c는 휴대전화이고, 본체(9401), 케이스(9402), 표시부(9403), 음성 입력부(9404), 음성 출력부(9405), 조작키(9406), 외부 접속 포트(9407), 안테나(9408) 등을 포함한다. 이 휴대전화에 있어서, 표시부(9403)는, 실시형태 1 내지 실시형태 3에서 나타낸 발광 소자를 매트릭스형으로 배열하여 구성되어 있다. 상기 발광 소자의 광의 추출 효율이 향상되어 있기 때문에, 휴대전화는 저소비 전력화가 도모되어, 보다 편리성이 높은 것으로 할 수 있다.
도 7d는 카메라이고, 본체(9501), 표시부(9502), 케이스99503), 외부 접속 포트(9504), 리모콘 수신부(9505), 수상부(9506), 배터리(9507), 음성 입력부(9508), 조작키(9509), 접안부(9510) 등을 포함한다. 이 카메라에 있어서, 표시부(9502)는, 실시형태 1 내지 실시형태 3에서 나타낸 발광 소자를 매트릭스형으로 배열하여 구성되어 있다. 상기 발광 소자의 광의 추출 효율이 향상되고 있기 때문에, 카메라 본체의 저소비 전력화가 도모되고, 보다 편리성이 높은 것으로 할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 발광 장치의 적용 범위는 극히 넓고, 모든 분야의 전자 기기에 적용하는 것이 가능하다. 본 발명을 적용함으로써, 저소비 전력의 전자 기기를 제작하는 것이 가능해진다.
(실시형태 7)
본 발명의 발광 장치는, 조명장치로서 사용할 수도 있다. 본 발명을 적용한 발광 소자를 조명장치로서 사용하는 일 형태를, 도 8을 사용하여 설명한다.
도 8은, 본 발명을 적용한 발광 장치를 백 라이트로서 사용한 액정표시장치의 일례이다. 도 8에 도시한 액정표시장치는, 케이스(901), 액정층(902), 백 라이트(903), 케이스(904)를 갖고, 액정층(902)은, 드라이버 IC(905)와 접속되어 있다. 또한, 백 라이트(903)는, 본 발명의 발광 장치가 사용되고 있고, 단자(906)에 의해, 전류가 공급되고 있다.
본 발명을 적용한 발광 장치를 액정표시장치의 백 라이트로서 사용함으로써, 밝고 또한 저소비 전력의 백 라이트가 얻어진다. 또한, 본 발명을 적용한 발광 장 치는, 면발광의 조명장치이며 대면적화도 가능하기 때문에, 백 라이트의 대면적화가 가능하고, 액정표시장치의 대면적화도 가능하게 된다. 또한, 발광 장치는 박형으로 저소비 전력이기 때문에, 표시장치의 박형화, 저소비 전력화도 가능해진다.
물론, 본 발명의 발광 장치는, 액정표시장치의 백 라이트 이외의 평면형의 조명장치로서 사용할 수 있다.
또한, 자동차, 자전거, 배 등의 헤드라이트로서 사용하는 것이 가능하다. 도 9는, 본 발명을 적용한 발광 장치를 자동차의 헤드 라이트로서 사용한 예이다. 도 9d는 도 9a의 헤드라이트(1000)의 부분을 확대한 단면도이다. 도 9b에 있어서, 광원(1011)으로서 본 발명의 발광 장치가 사용되고 있다. 광원(1011)으로부터 나온 광은, 반사판(1012)에 의해 반사되어, 외부로 추출된다. 도 9b에 도시하는 바와 같이, 복수의 광원을 사용함으로써, 보다 고휘도의 광을 얻을 수 있다. 또한, 도 9c는, 원통형상으로 제작한 본 발명의 발광 장치를 광원으로서 사용한 예이다. 광원(1021)으로부터의 발광은 반사판(1022)에 의해 반사되어, 외부로 추출된다.
도 10은, 본 발명을 적용한 발광 장치를, 조명장치인 전기 스탠드로서 사용한 예이다. 도 10에 도시하는 전기 스탠드는, 케이스(2101)와, 광원(2102)을 갖고, 광원(2102)으로서, 본 발명의 발광 장치가 사용되고 있다. 본 발명의 발광 장치는, 고휘도의 발광이 가능하기 때문에, 섬세한 작업을 하는 경우 등, 바로 주변을 밝게 비추는 것이 가능하다.
도 11은, 본 발명을 적용한 발광 장치를, 실내의 조명장치(3001)로서 사용한 예이다. 본 발명의 발광 장치는 대면적화가 가능하기 때문에, 대면적의 조명장치 로서 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 발광 장치는, 박형으로 저소비 전력이기 때문에, 박형화, 저소비 전력화의 조명장치로서 사용하는 것이 가능해진다. 이와 같이, 본 발명을 적용한 발광 장치를, 실내의 조명장치(3001)로서 사용한 방에, 도 7a에서 설명한 바와 같은, 본 발명에 따른 텔레비전 장치를 설치하여 공공방송이나 영화를 감상할 수 있다. 이러한 경우, 양장치는 저소비 전력이기 때문에, 저가의 전기요금으로, 밝은 방에서 실감나는 영상을 감상할 수 있다.
조명장치로서는, 도 9, 도 10, 도 11에서 예시한 것에 한정되지 않고, 주택이나 공공 시설의 조명을 비롯하여, 여러 가지 형태의 조명장치로서 응용할 수 있다. 이러한 경우에 있어서, 본 발명에 따른 조명장치는, 발광매체가 박막형이기 때문에, 디자인의 자유도가 높고, 여러 가지 의장을 공들인 상품을 시장에 제공할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 발광 장치에 의해, 보다 소비 전력의 낮고, 고화질 및 고신뢰성의 전자 기기를 제공할 수 있다. 본 실시형태는, 상기 실시형태와 자유롭게 조합할 수 있다.
본 발명에 의한 발광 소자에 포함되는 절연층은, 단층 내에서 계면(界面)이 없고 굴절률을 연속적으로 변화시키기 때문에, 반사에 의한 광의 추출 효율의 손실을 감소시킬 수 있다. 또한, 단층 내에서 내부 응력을 연속적으로 변화시키기 때문에, 응력을 완화할 수 있고, 계면에서의 박리를 막을 수 있다. 또한, 응력 완화층이 되는 응력이 낮은 막의 박막화가 가능하고, 소자 전체의 박막화를 할 수 있 다. 또한, 유전율을 연속적으로 변화시키기 때문에, 절연층을 적층하여 구성하였을 때와 비교하여, 유전율이 향상된다. 따라서, 높은 발광 휘도 및 발광 효율을 얻을 수 있고, 고성능, 고화질, 고신뢰성의 발광 소자를 제공할 수 있다.

Claims (18)

  1. 발광 소자에 있어서,
    제 1 전극층 상의 규소, 산소 및 질소를 포함하는 절연층과,
    상기 절연층 상의 무기화합물을 포함하는 전계 발광층과,
    상기 전계 발광층 상의 제 2 전극층을 포함하며,
    상기 절연층에 포함된 산소의 농도는 상기 제 1 전극층측으로부터 상기 전계 발광층측을 향하여 감소하고, 상기 절연층에 포함된 질소 농도는 상기 제 1 전극층측으로부터 상기 전계 발광층측을 향하여 증가하는, 발광 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연층은 상기 제 1 전극층 및 상기 전계 발광층과 접하고 있는, 발광 소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연층의 굴절률은 상기 제 1 전극층측으로부터 상기 전계 발광층측을 향하여 증가하는, 발광 소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연층의 유전율은 상기 제 1 전극층측으로부터 상기 전계 발광층측을 향하여 증가하는, 발광 소자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연층의 내부 응력은 상기 제 1 전극층측으로부터 상기 전계 발광층측을 향하여 증가하는, 발광 소자.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 전극층과 상기 전계 발광층 사이에 삽입되고, 규소, 산소 및 질소를 포함하는 제 2 절연층을 더 포함하고,
    상기 제 2 절연층에 포함된 산소 농도는 상기 제 2 전극층측으로부터 상기 전계 발광층측을 향하여 감소하고, 또 상기 절연층에 포함된 질소 농도는 상기 제 2 전극층측으로부터 상기 전계 발광층측을 향하여 증가하는, 발광 소자.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 전극층과 상기 전계 발광층 사이에 삽입되고, 규소, 산소 및 질소를 포함하는 제 2 절연층을 더 포함하고,
    상기 절연층은 상기 제 1 전극층 및 상기 전계 발광층과 접하고,
    상기 제 2 절연층에 포함된 산소 농도는 상기 제 2 전극층측으로부터 상기 전계 발광층측을 향하여 감소하고, 상기 절연층에 포함된 질소 농도는 상기 제 2 전극층측으로부터 상기 전계 발광층측을 향하여 증가하는, 발광 소자.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 전극층과 상기 전계 발광층 사이에 삽입되고, 규소, 산소 및 질소를 포함하는 제 2 절연층을 더 포함하고,
    상기 제 2 절연층에 포함된 산소 농도는 상기 제 2 전극층측으로부터 상기 전계 발광층측을 향하여 감소하고, 상기 절연층에 포함된 질소 농도는 상기 제 2 전극층측으로부터 상기 전계 발광층측을 향하여 증가하고,
    상기 제 2 절연층의 굴절률은 상기 제 2 전극층측으로부터 상기 전계 발광층측을 향하여 증가하는, 발광 소자.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 전극층과 상기 전계 발광층 사이에 삽입되고, 규소, 산소 및 질소를 포함하는 제 2 절연층을 더 포함하고,
    상기 제 2 절연층에 포함된 산소 농도는 상기 제 2 전극층측으로부터 상기 전계 발광층측을 향하여 감소하고, 상기 제 2 절연층에 포함된 질소 농도는 상기 제 2 전극층측으로부터 상기 전계 발광층측을 향하여 증가하고,
    상기 제 2 절연층의 유전율은 상기 제 2 전극층측으로부터 상기 전계 발광층측을 향하여 증가하는, 발광 소자.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 전극층과 상기 전계 발광층 사이에 삽입되고, 규소, 산소 및 질소를 포함하는 제 2 절연층을 더 포함하고,
    상기 제 2 절연층에 포함된 산소 농도는 상기 제 2 전극층측으로부터 상기 전계 발광층측을 향하여 감소하고, 상기 절연층에 포함된 질소 농도는 상기 제 2 전극층측으로부터 상기 전계 발광층측을 향하여 증가하고,
    상기 제 2 절연층의 내부 응력은 상기 제 2 전극층측으로부터 상기 전계 발광층측을 향하여 증가하는, 발광 소자.
  11. 발광 소자에 있어서,
    제 1 전극층 상의 절연층과,
    상기 절연층 상의 무기화합물을 포함하는 전계 발광층과,
    상기 전계 발광층 상의 제 2 전극층을 포함하고,
    상기 절연층의 굴절률은 상기 제 1 전극층측으로부터 상기 전계 발광층측을 향하여 증가하는, 발광 소자.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 절연층은 상기 제 1 전극층 및 상기 전계 발광층과 접하고 있는, 발광 소자.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 절연층의 유전율은 상기 제 1 전극층측으로부터 상기 전계 발광층측을 향하여 증가하는, 발광 소자.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 절연층의 내부 응력은 상기 제 1 전극층측으로부터 상기 전계 발광층측을 향하여 증가하는, 발광 소자.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 전극층과 상기 전계 발광층 사이에 삽입된 제 2 절연층을 더 포함하고,
    상기 제 2 절연층의 굴절률은 상기 제 2 전극층측으로부터 상기 전계 발광층측을 향하여 증가하는, 발광 소자.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 전극층과 상기 전계 발광층 사이에 삽입된 제 2 절연층을 더 포함하고,
    상기 제 2 절연층은 상기 제 1 전극층 및 상기 전계 발광층과 접하고,
    상기 제 2 절연층의 굴절률은 상기 제 2 전극층측으로부터 상기 전계 발광층측을 향하여 증가하는, 발광 소자.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 전극층과 상기 전계 발광층 사이에 삽입된 제 2 절연층을 더 포함하고,
    상기 제 2 절연층의 굴절률은 상기 제 2 전극층측으로부터 상기 전계 발광층측을 향하여 증가하고,
    상기 제 2 절연층의 유전율은 상기 제 2 전극층측으로부터 상기 전계 발광층측을 향하여 증가하는, 발광 소자.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 전극층과 상기 전계 발광층 사이에 삽입된 제 2 절연층을 더 포함하고,
    상기 제 2 절연층의 굴절률은 상기 제 2 전극층측으로부터 상기 전계 발광층측을 향하여 증가하고,
    상기 제 2 절연층의 내부 응력은 상기 제 2 전극층측으로부터 상기 전계 발광층측을 향하여 증가하는, 발광 소자.
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