KR20120067959A - 발광장치 및 조명장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유기 EL 소자를 포함하며 경량이며 신뢰성이 높은 발광장치를 제공한다.
제 1 유기 수지층과, 제 1 유기 수지층 상의 제 1 유기 수지층의 한쪽 면과 접하는 제 1 유리층과, 제 1 유리층 상의 발광소자와, 발광소자 상의 제 2 유리층과, 제 2 유리층 상의 제 2 유리층의 한쪽 면과 접하는 제 2 유기 수지층을 구비하고, 제 1 유기 수지층 및 제 1 유리층이 가시광에 대한 투광성을 가지며, 제 1 유리층 및 제 2 유리층은 각각 독립적으로 25㎛ 이상 100㎛ 이하의 두께이며, 발광소자가, 제 1 유리층측으로부터 차례로, 가시광에 대한 투광성을 갖는 제 1 전극과, 발광성의 유기 화합물을 포함하는 층과, 제 2 전극을 갖는 발광장치를 제공한다.
제 1 유기 수지층과, 제 1 유기 수지층 상의 제 1 유기 수지층의 한쪽 면과 접하는 제 1 유리층과, 제 1 유리층 상의 발광소자와, 발광소자 상의 제 2 유리층과, 제 2 유리층 상의 제 2 유리층의 한쪽 면과 접하는 제 2 유기 수지층을 구비하고, 제 1 유기 수지층 및 제 1 유리층이 가시광에 대한 투광성을 가지며, 제 1 유리층 및 제 2 유리층은 각각 독립적으로 25㎛ 이상 100㎛ 이하의 두께이며, 발광소자가, 제 1 유리층측으로부터 차례로, 가시광에 대한 투광성을 갖는 제 1 전극과, 발광성의 유기 화합물을 포함하는 층과, 제 2 전극을 갖는 발광장치를 제공한다.
Description
본 발명은 유기 전계 발광(EL: Electroluminescence)을 이용한 발광장치에 관한 것이다. 이 발광장치를 이용한 조명장치에 관한 것이다.
유기 전계 발광 현상을 이용한 소자(유기 EL 소자로도 칭함)의 연구개발이 활발히 이루어지고 있다. 유기 EL 소자의 기본적인 구성은 한 쌍의 전극 사이에 발광성의 유기 화합물을 포함하는 층을 배치한 것이다. 이 소자에 전압을 인가함으로써 발광성의 유기 화합물로부터의 발광을 얻을 수 있다.
유기 EL 소자는 막 형상으로 형성하는 것이 가능하므로 대면적의 소자를 용이하게 형성할 수 있고 조명 등에 응용할 수 있는 면광원으로서의 이용가치도 높다.
예를 들어, 비특허문헌 1에는 플라스틱 기판 상에 유기 EL 소자를 마련한 발광장치가 개시되어 있다. 기판으로 플라스틱을 사용하면 유리 등을 사용했을 경우에 비해 발광장치를 경량화하는 것이 가능하다.
Gi Heon Kim 등, 「THIN FILM PASSIVATION FOR LONGEVITY OF ORGANIC LIGHT-EMITTING DEVICES AND ORGANIC」, IDW' 03, 2003년, p.387-390
유기 EL 소자는 침입하는 수분이나 산소, 불순물 등에 의해 신뢰성이 손상되는 문제가 있다.
수분, 산소 또는 불순물이, 유기 EL 소자의 외부로부터 유기 EL 소자에 포함되는 유기 화합물이나 금속재료로 침입함에 따라 유기 EL 소자의 수명은 크게 저하될 수 있다. 유기 EL 소자에 사용하는 유기 화합물, 금속재료가 수분, 산소 또는 불순물과 반응하여 열화되기 때문이다.
비특허문헌 1에서 사용된 것과 같은 플라스틱 기판은 수분이나 산소, 불순물 등을 쉽게 통과시킨다. 따라서, 플라스틱 기판을 사용한 측을 통한 외부의 수분이나 산소, 불순물 등의 침입이 유기 EL 소자나 발광장치의 수명에 악영향을 미칠 수 있다.
이에 본 발명의 일 태양은 유기 EL 소자를 포함하고, 경량이며, 신뢰성이 높은 발광장치를 제공하는 것을 하나의 목적으로 한다.
본 발명자들은 발광장치의 기판으로서 유기 수지층과 얇은 유리층을 합착시킨 기판을 사용하는 것에 착안하였다.
구체적으로는, 본 발명의 일 태양은, 제 1 유기 수지층과, 제 1 유기 수지층 상의 제 1 유기 수지층의 한쪽 면과 접하는 제 1 유리층과, 제 1 유리층 상의 발광소자와, 발광소자 상의 제 2 유리층과, 제 2 유리층 상의 제 2 유리층의 한쪽 면과 접하는 제 2 유기 수지층을 구비하고, 제 1 유기 수지층 및 제 1 유리층이, 가시광에 대한 투광성을 가지며, 제 1 유리층 및 제 2 유리층은 각각 독립적으로 25㎛ 이상 100㎛ 이하의 두께이며, 발광소자가, 제 1 유리층 측부터 차례로, 가시광에 대한 투광성을 가지는 제 1 전극과, 발광성의 유기 화합물을 포함하는 층과, 제 2 전극을 갖는 발광장치이다.
본 발명의 일 태양을 적용함으로써 발광장치를 경량화할 수 있다. 나아가 수분, 산소 및 불순물 등이 발광장치의 외부로부터, 발광소자에 포함되는 유기 화합물이나 금속재료로 침입하는 것을 억제할 수 있다.
상기 발광장치에 있어서, 제 1 유기 수지층과 제 2 유기 수지층은 같은 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 같은 재료로 형성함으로써 열 변형이나 물리적 충격에 의한 형상 불량을 억제할 수 있다. 따라서, 제작시 및 사용시에 발광장치의 변형이나 파손 등을 억제할 수 있다.
상기 발광장치에 있어서, 제 1 유리층과 접하고, 발광소자를 덮는 밀봉층을 구비하는 것이 바람직하다. 밀봉층을 마련함으로써 수분, 산소 또는 불순물 등이 발광소자의 외부로부터 발광소자에 포함되는 유기 화합물이나 금속재료로 침입하는 것을 더욱 억제할 수 있다.
또한, 유기 EL 소자를 이용한 발광장치는 굴절률이 대기보다 높은 영역에서 발광하므로 빛을 대기중으로 추출할 때, 발광장치 내부, 또는 발광장치와 대기와의 경계면에서 전반사가 일어나게 되어 발광장치의 광 추출 효율은 100%보다 작은 문제가 있다. 일반적으로는 발광장치의 광 추출 효율은 20~30% 정도로 알려져 있다.
예를 들어 굴절률이 높은 매체 A로부터 굴절률이 낮은 매체 B로 빛이 입사될 때, 입사되는 각도에 의해 전반사될 수 있다.
이때, 매체 A와 매체 B와의 계면에 요철 구조를 마련하는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성함으로써, 매체 A로부터 매체 B로 임계각을 초과하여 입사되는 빛이 전반사되고 발광장치 내로 빛이 도파되어 광의 추출 효율이 저하되는 현상을 억제할 수 있다.
후술하는 본 발명의 일 태양의 발광장치의 광 추출 효율은 본 발명을 적용하지 않은 발광장치의 1.2~2배 정도로 할 수 있다.
상기 발광장치에 있어서, 제 1 유기 수지층이, 제 1 유리층과 접하지 않는 면에 요철 구조를 갖는 것이 바람직하다. 제 1 유기 수지층의 굴절률은 대기의 굴절률보다 크기 때문에 제 1 유기 수지층과 대기와의 계면에서 전반사가 일어날 수 있다. 대기와 제 1 유기 수지층의 계면에 요철 구조를 마련함으로써, 전반사의 영향으로 대기로 추출할 수 없는 빛을 감소시켜 발광장치의 광의 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 일반적으로 유리의 굴절률은 1.5 정도로, 발광성의 유기 화합물을 포함하는 층의 굴절률(예를 들어 1.6 이상)보다 낮다. 따라서, 제 1 전극에서 제 1 유리층으로 빛이 입사될 때 전반사될 수 있다. 따라서, 제 1 전극과 제 1 유리층의 계면에 요철 구조를 마련하는 것이 바람직하다.
그러나, 유기 EL 소자에 있어서, 제 1 전극이 요철을 가지면, 제 1 전극 상에 형성되는 발광성의 유기 화합물을 포함하는 층 등에서 리크 전류가 발생할 우려가 있다.
따라서, 상기 발광장치에 있어서, 제 1 유리층 상에 요철 구조체와, 요철 구조체 상에 제 1 수지층과, 제 1 수지층 상에 제 1 전극을 가지며, 제 1 수지층의 굴절률이, 발광성의 유기 화합물을 포함하는 층의 굴절률의 값 이상인 것이 바람직하다. 또는 상기 발광장치에 있어서, 제 1 유리층 상에 요철 구조체와, 요철 구조체 상에 제 1 수지층과, 제 1 수지층 상에 제 1 전극을 가지며, 제 1 수지층의 굴절률이 제 1 전극의 굴절률의 값 이상인 것이 바람직하다.
이와 같이 구성함으로써, 제 1 수지층과 제 1 전극과의 계면에, 광 추출 효율의 저하를 억제하기 위한 요철 구조를 마련할 필요가 없으므로, 제 1 전극을 평탄한 막으로 형성할 수 있어 제 1 전극의 요철에 기인하는 발광성의 유기 화합물을 포함하는 층들에서의 리크 전류의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 제 1 수지층과 제 1 유리층 사이에 요철 구조체를 가지므로, 전반사의 영향으로 대기로 추출할 수 없는 빛을 감소시켜 발광장치의 광의 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 발광장치에 있어서, 제 1 수지층 및 제 1 전극 사이에 접하여 마련된 제 1 보호층을 가지며, 제 1 보호층의 굴절률이 제 1 수지층의 굴절률 이상인 것이 바람직하다. 보호층을 마련함으로써 제 1 수지층으로부터 발광소자로 수분이나 불순물이 침입하는 것을 억제할 수 있다.
상기, 본 발명의 일 태양의 발광장치는, 발광소자를 기준으로 하여 소자가 형성된 기판측의 면을 통해 발광을 추출하는 하면 사출(보톰 에미션, bottom emission) 구조, 또는 소자가 형성된 기판과는 반대측의 면을 통해 발광을 추출하는 상면 사출(탑 에미션, top emission) 구조이다. 본 발명의 일 태양은 상기한 양면을 통해 발광을 추출하는 양면 사출(듀얼 에미션, dual emission) 구조에도 적용할 수 있다.
상기 발광장치에 있어서, 제 2 유기 수지층, 제 2 유리층 및 제 2 전극이 가시광에 대한 투광성을 갖는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성함으로써 양면 사출 구조의 발광장치를 실현할 수 있다.
상기 발광장치에 있어서, 제 2 유기 수지층이, 제 2 유리층과 접하지 않는 면에 요철 구조를 갖는 것이 바람직하다. 제 2 유기 수지층의 굴절률은 대기의 굴절률보다 크므로 제 2 유기 수지층과 대기와의 계면에서 전반사가 일어날 수 있다. 대기와 제 2 유기 수지층의 계면에 요철 구조를 마련함으로써, 전반사의 영향으로 대기로 추출할 수 없는 빛을 감소시켜 발광장치의 광의 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 발광장치에 있어서, 제 2 전극 상의 제 2 수지층과, 제 2 수지층 상의 요철 구조체와, 요철 구조체 상의 제 2 유리층을 가지며, 제 2 수지층의 굴절률이, 발광성의 유기 화합물을 포함하는 층의 굴절률 이상인 것이 바람직하다.
또는 상기 발광장치에 있어서, 제 2 전극 상의 제 2 수지층과, 제 2 수지층 상의 요철 구조체와, 요철 구조체 상의 제 2 유리층을 가지며, 제 2 수지층의 굴절률이 제 2 전극의 굴절률 이상인 것이 바람직하다.
이와 같이 구성함으로써, 제 2 수지층과 제 2 전극과의 계면에 광 추출 효율의 저하를 억제하기 위한 요철 구조를 마련할 필요가 없으므로, 제 2 전극을 평탄한 막으로 형성할 수 있어 제 2 전극의 요철에 기인하는 발광성의 유기 화합물을 포함하는 층들에서의 리크 전류의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 제 2 수지층과 제 2 유리층과의 계면에서 전반사가 일어날 수 있다. 그러나, 상기의 발광장치는 제 2 수지층과 제 2 유리층의 계면에 요철 구조체를 가지므로, 전반사의 영향으로 대기로 추출할 수 없는 빛을 감소시켜 발광장치의 광의 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 발광장치에 있어서, 제 2 전극 및 제 2 수지층 사이에 접하여 마련된 제 2 수지층을 가지며, 제 2 보호층의 굴절률이 제 2 수지층의 굴절률 이상인 것이 바람직하다. 보호층을 마련함으로써, 제 2 수지층으로부터 발광소자로 수분이나 불순물이 침입하는 것을 억제할 수 있다.
상기 발광장치는 가요성을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어 상기 발광장치의 유리층의 두께를 각각 25㎛ 이상 75㎛ 이하로 함으로써 경량이며 구부러짐이나 꺽임에 강한 발광장치를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 태양은, 컨버터를 구비하는 상기 발광장치이다. 본 발명의 일 태양에서는 발광장치의 두께를 변경시키지 않고 컨버터를 내장할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 태양은 상기 발광장치를 발광부에 마련하는 조명장치이다.
본 발명의 일 태양에서는 유기 EL 소자를 포함하며 경량이며 신뢰성이 높은 발광장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 태양의 발광장치의 평면도이고,
도 2는 본 발명의 일 태양의 발광장치의 단면도이고,
도 3은 본 발명의 일 태양의 발광장치의 단면도이고,
도 4는 본 발명의 일 태양의 발광장치의 단면도이고,
도 5는 본 발명의 일 태양의 발광장치의 단면도이고,
도 6은 본 발명의 일 태양의 발광장치의 단면도이고,
도 7은 본 발명의 일 태양의 발광장치의 제작 방법을 나타낸 도면이고,
도 8은 본 발명의 일 태양의 발광장치의 제작 방법을 나타낸 도면이고,
도 9는 본 발명의 일 태양의 발광장치의 제작 방법을 나타낸 도면이고,
도 10은 본 발명의 일 태양의 발광장치의 제작 방법을 나타낸 도면이고,
도 11은 본 발명의 일 태양의 발광장치를 설명하는 도면이고,
도 12는 본 발명의 일 태양의 발광장치를 설명하는 도면이고,
도 13은 본 발명의 일 태양의 발광장치를 설명하는 도면이고,
도 14는 본 발명의 일 태양의 발광장치를 설명하는 도면이고,
도 15는 본 발명의 일 태양에 적용할 수 있는 EL층을 설명하는 도면이고,
도 16은 실시예 1에 따른 굴절률의 측정 결과를 나타낸 도면이고,
도 17은 실시예 1에 따른 투과율의 측정 결과를 나타낸 도면이고,
도 18은 실시예 2에 따른 굴절률의 측정 결과를 나타낸 도면이고,
도 19는 실시예 2에 따른 굴절률의 측정 결과를 나타낸 도면이고,
도 20은 실시예 2에 따른 굴절률의 측정 결과를 나타낸 도면이고,
도 21은 본 발명의 일 태양의 조명장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 태양의 발광장치의 단면도이고,
도 3은 본 발명의 일 태양의 발광장치의 단면도이고,
도 4는 본 발명의 일 태양의 발광장치의 단면도이고,
도 5는 본 발명의 일 태양의 발광장치의 단면도이고,
도 6은 본 발명의 일 태양의 발광장치의 단면도이고,
도 7은 본 발명의 일 태양의 발광장치의 제작 방법을 나타낸 도면이고,
도 8은 본 발명의 일 태양의 발광장치의 제작 방법을 나타낸 도면이고,
도 9는 본 발명의 일 태양의 발광장치의 제작 방법을 나타낸 도면이고,
도 10은 본 발명의 일 태양의 발광장치의 제작 방법을 나타낸 도면이고,
도 11은 본 발명의 일 태양의 발광장치를 설명하는 도면이고,
도 12는 본 발명의 일 태양의 발광장치를 설명하는 도면이고,
도 13은 본 발명의 일 태양의 발광장치를 설명하는 도면이고,
도 14는 본 발명의 일 태양의 발광장치를 설명하는 도면이고,
도 15는 본 발명의 일 태양에 적용할 수 있는 EL층을 설명하는 도면이고,
도 16은 실시예 1에 따른 굴절률의 측정 결과를 나타낸 도면이고,
도 17은 실시예 1에 따른 투과율의 측정 결과를 나타낸 도면이고,
도 18은 실시예 2에 따른 굴절률의 측정 결과를 나타낸 도면이고,
도 19는 실시예 2에 따른 굴절률의 측정 결과를 나타낸 도면이고,
도 20은 실시예 2에 따른 굴절률의 측정 결과를 나타낸 도면이고,
도 21은 본 발명의 일 태양의 조명장치를 나타낸 도면이다.
실시형태에 대해 도면을 이용하여 상세히 설명한다. 다만 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고 본 발명의 취지 및 그 범위를 일탈하지 않고 그 형태 및 상세를 다양하게 변경할 수 있음을 당업자라면 쉽게 이해할 수 있다. 따라서, 본 발명은 이하에 나타내는 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것이 아니다. 아울러 이하에 설명하는 발명의 구성에 있어서 동일 부분 또는 동일한 기능을 갖는 부분에는 동일한 부호를 다른 도면들에서 공통적으로 사용하고 그 반복 설명은 생략한다.
아울러 본 실시형태에 있어서 제 1 전극은 양극으로 기능하고, 제 2 전극은 음극으로 기능한다. 본 발명은 이에 한정되지 않고 음극으로 기능하는 제 1 전극과 양극으로 기능하는 제 2 전극을 구비할 수도 있다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 태양의 발광장치에 대해 도 1 내지 도 5를 이용하여 설명한다.
본 발명의 일 태양의 발광장치의 평면도를 도 1에 나타내었다. 아울러 도 1에서는 일부의 구성(예를 들어 도 2(A) 등에 나타낸 씰재 114 등)를 생략하였다.
도 1에 있어서, 제 1 유기 수지층(100a) 상에 제 1 유리층(101a)이 형성되고 제 1 유리층(101a) 상에 발광소자(제 1 전극(103), EL층(102), 및 제 2 전극(108))를 갖는다. 그리고, 발광소자 상에 제 2 유리층(101b)이 마련되고 제 2 유리층(101b) 상에 제 2 유기 수지층(100b)이 형성되어 있다.
제 2 전극(108)은 접속 전극(411)에 접속되어 있다. 접속 전극(411)은 제 1 전극(103)과 같은 재료로 형성할 수 있다.
나아가 본 발명의 일 태양의 발광장치는 컨버터를 구비할 수도 있다. 컨버터를 구비한 발광장치에 대해서는 실시형태 7에서 상세히 설명한다.
<구성예 1>
도 2(A)에 보텀 에미션 구조의 발광장치의 일례를 도시했다. 도 2(A)는 도 1의 A-B 사이의 단면도에 상당한다.
도 2(A)에 도시된 발광장치는, 제 1 유기 수지층(100a), 제 1 유리층(101a), 발광소자(제 1 전극(103), EL층(102), 및 제 2 전극(108)), 밀봉층(110), 제 2 유리층(101b), 및 제 2 유기 수지층(100b)을 갖는다.
구성예 1은 보텀 에미션 구조이므로 제 1 전극(103)은 가시광에 대한 투광성(이하, 투광성이라 함)을 갖는다.
도 2(A)에 있어서, 제 1 유리층(101a) 및 제 2 유리층(101b)은 씰재(114)로 합착되어 있다. 도 2(A)에 도시된 발광장치는 제 1 유리층(101a), 제 2 유리층(101b) 및 씰재(114)로 둘러싸인 공간(112)에 발광소자를 구비하는 구성으로 되어 있다.
아울러 공간(112)에는 충전재로서 비활성 기체(질소, 아르곤 등)가 충전되어 있다. 또한, 도 2(B)에 도시된 바와 같이 씰재(114)로 충전하는 구성을 적용할 수도 있다. 또한, 도 2(C)에 도시된 바와 같이 씰재(114), 씰재(116)와는 다른 충전재(115)를 사용하여 공간(112)를 충전할 수도 있다. 씰재로 사용하는 재료 중에서도 점성이 낮은 재료를 충전재(115)로서 사용함으로써 공간(112)을 충전하는 것이 용이해진다.
씰재(114)와 씰재(116) 사이에는 공간을 마련할 수도 있다(예를 들어 도 2(A)).
또한, 씰재(114)와 씰재(116)가 서로 접하고 있을 수도 있다(예를 들어 도 2(B)).
또한, 구성예 1에 있어서, 제 1 전극(103) 대신에 제 2 전극(108)이 투광성을 갖도록 구성함으로써 탑 에미션 구조의 발광장치를 실현할 수 있다.
<구성예 2>
도 3에 보텀 에미션 구조의 발광장치의 다른 예를 도시하였다. 도 3은 도 1의 A-B 사이의 단면도에 상당한다.
도 3에 도시된 발광장치는, 요철 구조(118a)를 구비한 제 1 유기 수지층(100a), 제 1 유리층(101a), 발광소자(제 1 전극(103), EL층(102) 및 제 2 전극(108)), 밀봉층(110), 제 2 유리층(101b), 및 제 2 유기 수지층(100b)을 갖는다.
제 1 유기 수지층(100a)의 굴절률은 대기의 굴절률보다 크므로 제 1 유기 수지층(100a)과 대기와의 계면에서 전반사가 일어날 수 있다. 구성예 2에서는 대기와 제 1 유기 수지층(100a)의 계면에 요철 구조(118a)를 마련하고 있으므로, 전반사의 영향으로 대기로 추출할 수 없는 빛을 감소시켜 발광장치의 광의 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
그 외의 구성은 구성예 1과 동일한 구성을 적용할 수 있다.
<구성예 3>
도 4에 듀얼 에미션 구조의 발광장치의 일례를 도시하였다. 도 4는 도 1의 A-B 사이의 단면도에 상당한다.
도 4에 도시된 발광장치는, 제 1 유기 수지층(100a), 제 1 유리층(101a), 발광소자(제 1 전극(103), EL층(102), 및 제 2 전극(107)), 밀봉층(110), 제 2 유리층(101b), 및 제 2 유기 수지층(100b)을 갖는다.
구성예 3은, 듀얼 에미션 구조의 발광장치이다. 따라서, 제 1 전극(103)뿐만 아니라 제 2 전극(107)도 투광성을 갖는다.
그 외의 구성은 구성예 1과 동일한 구성을 적용할 수 있다.
<구성예 4>
도 5(A)에 듀얼 에미션 구조의 발광장치의 다른 예를 도시하였다. 도 5(A)는 도 1의 A-B 사이의 단면도에 상당한다.
도 5(A)에 도시된 발광장치는 요철 구조(118a)를 갖는 제 1 유기 수지층(100a), 제 1 유리층(101a), 발광소자(제 1 전극(103), EL층(102) 및 제 2 전극(107)), 밀봉층(110), 제 2 유리층(101b), 및 제 2 유기 수지층(100b)을 갖는다.
구성예 4는 듀얼 에미션 구조의 발광장치이다. 따라서, 제 1 전극(103) 및 제 2 전극(107)은 투광성을 갖는다.
제 1 유기 수지층(100a)의 굴절률은 대기의 굴절률보다 크므로 제 1 유기 수지층(100a)과 대기와의 계면에서 전반사가 일어날 수 있다. 구성예 4와 같이, 대기와 제 1 유기 수지층(100a)의 계면에 요철 구조(118a)를 마련함으로써, 전반사의 영향으로 대기로 추출할 수 없는 빛을 감소시켜 발광장치의 광의 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
마찬가지로 제 2 유기 수지층(100b)의 대기와 접하는 면에 요철 구조를 가지고 있을 수도 있다.
아울러 도 5(A)에 도시된 발광장치는 EL층(102)으로부터의 발광이 제 2 전극(107)을 통해 공간(112)(비활성 기체중)으로 추출된다. 여기서 제 2 전극(107)의 굴절률은 공간(112)의 굴절률보다 크므로 제 2 전극(107) 및 공간(112)의 계면에서 전반사가 일어날 수 있다. 따라서, 제 2 전극(107)의 공간(112)과 접하는 면에는 요철을 마련하는 것이 바람직하다. 빛은, 일단 공간(112)으로 추출된 후, 전반사 등으로 대기중으로 추출할 수 없는 성분이 발생하지 않으므로 요철 구조는 설치할 수도 있으나 설치하지 않을 수도 있다.
또한, 도 5(B)에 도시된 발광장치는 공간에 씰재(114)가 충전되어 있다. 이러한 구성의 경우, 제 2 유기 수지층(100b)과 대기의 계면에서는 전반사가 일어날 수 있으므로 요철 구조(118b)를 구비하는 것이 바람직하다.
듀얼 에미션 구조의 발광장치에 있어서, 제 1 유기 수지층(100a) 및 제 2 유기 수지층(100b)의 대기와 접하는 면에 각각 요철 구조를 마련함으로써, 전반사의 영향으로 대기로 추출할 수 없는 빛을 감소시켜 발광장치의 광의 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
그 외의 구성은 구성예 1과 동일한 구성을 적용할 수 있다.
이하에 각각의 층에 사용할 수 있는 재료의 일례를 설명한다.
[유기 수지층]
제 1 유기 수지층(100a) 및 제 2 유기 수지층(100b)의 재료로는, 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN) 등의 폴리에스테르 수지, 폴리아크릴니트릴 수지, 폴리이미드 수지, 폴리메틸메타크릴레이트 수지, 폴리카보네이트(PC) 수지, 폴리에테르술폰(PES) 수지, 폴리아미드 수지, 시클로올레핀 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리아미드이미드 수지, 또는 폴리염화비닐 수지 등을 사용할 수 있다. 또한, 유리 섬유에 수지를 함침시킨 기판이나 무기 필러를 유기 수지에 혼합시킨 기판을 사용할 수도 있다.
제 1 유기 수지층(100a) 및 제 2 유기 수지층(100b)을 동일한 재료로 형성함으로써 열 변형이나 물리적 충격에 의한 형상 불량을 억제할 수 있다. 따라서, 제작시 및 사용시에 발광장치의 변형이나 파손 등을 억제할 수 있다.
또한, 제 1 유기 수지층(100a) 및 제 2 유기 수지층(100b)에 서로 다른 재료를 사용하는 경우에도 재료의 조합이나 막 두께를 적절히 조정하여 열 변형이나 물리적 충격에 의한 형상 불량이 억제되도록 구성하는 하는 것이 바람직하다.
[유리층]
제 1 유리층(101a) 및 제 2 유리층(101b)의 재료로는, 25㎛ 이상 100㎛ 이하의 두께의 유리를 사용할 수 있다.
본 발명의 일 태양의 발광장치는, 발광소자의 지지 기판 및 밀봉 기판으로서 유기 수지층과 유리층을 합착시킨 기판을 사용한다. 따라서 발광장치를 경량화할 수 있다. 나아가 수분 또는 불순물 등이 발광장치의 외부로부터 발광소자에 포함되는 유기 화합물이나 금속재료로 침입하는 것을 억제할 수 있다.
[발광소자]
구성예 1, 2는 보텀 에미션 구조의 발광장치이다. 따라서, 제 1 전극(103)은 투광성을 갖는다. 또한 구성예 3, 4는 듀얼 에미션 구조의 발광장치이다. 따라서, 제 1 전극(103) 및 제 2 전극(107)은 투광성을 갖는다.
제 1 전극(103)(또는 제 2 전극(107))에 사용할 수 있는 투광성을 갖는 재료로는, 산화인듐, 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물, 산화아연, 갈륨을 첨가한 산화아연, 그래핀 등을 사용할 수 있다.
또한, 제 1 전극(103)(또는 제 2 전극(107))으로서 금, 백금, 니켈, 텅스텐, 크롬, 몰리브덴, 철, 코발트, 구리, 팔라듐, 또는 티타늄 등의 금속재료를 사용할 수 있다. 또는, 이 금속재료들의 질화물(예를 들어 질화티타늄) 등을 사용할 수도 있다. 아울러 금속재료(또는 그 질화물)를 사용하는 경우 투광성을 가질 정도로 얇게 할 수 있다.
EL층(102)은 적어도 발광성의 유기 화합물을 포함하는 층을 갖는다. 그 밖에, 전자 수송성이 높은 물질을 포함하는 층, 정공 수송성이 높은 물질을 포함하는 층, 전자 주입성이 높은 물질을 포함하는 층, 정공 주입성이 높은 물질을 포함하는 층, 양극성의 물질(전자 수송성 및 정공 수송성이 높은 물질)을 포함하는 층 등을 적절히 조합한 적층 구조를 구성할 수 있다. EL층(102)의 구성예는 실시형태 8에서 상세히 설명한다.
구성예 1 및 구성예 2에 있어서, 제 2 전극(108)은, 빛을 추출하는 측과 반대측에 마련되고 반사성을 갖는 재료를 사용하여 형성된다. 반사성을 갖는 재료로는, 알루미늄, 금, 백금, 은, 니켈, 텅스텐, 크롬, 몰리브덴, 철, 코발트, 구리, 또는 팔라듐 등의 금속재료를 사용할 수 있다. 그 밖에, 알루미늄과 티타늄의 합금, 알루미늄과 니켈의 합금, 알루미늄과 네오디뮴의 합금 등의 알루미늄을 포함한 합금(알루미늄 합금)이나 은과 동의 합금 등의 은을 포함한 합금을 사용할 수도 있다. 은과 동의 합금은 내열성이 높아 바람직하다. 나아가 알루미늄 합금막에 접하는 금속막, 또는 금속산화물막을 적층함으로써 알루미늄 합금막의 산화를 억제할 수 있다. 이 금속막, 금속 산화물막의 재료로는 티타늄, 산화티타늄 등을 들 수 있다.
[밀봉층]
밀봉층(110)은 제 1 유리층(101a)과 접하고 발광소자를 덮는다. 밀봉층(110)은 반드시 마련할 필요는 없으나, 마련함으로써 수분 또는 불순물 등이 발광소자의 외부로부터 발광소자에 포함되는 유기 화합물이나 금속재료로 침입하는 것을 더욱 억제할 수 있다. 밀봉층(110)의 재료로는 예를 들어 질화규소, 산화규소, 알루미나 등을 사용할 수 있다.
[씰재]
씰재로서는 공지의 재료를 사용할 수 있다. 예를 들어 열 경화형의 재료, 자외선 경화형의 재료를 사용할 수도 있다. 씰재(114)로는 유리들을 접착시킬 수 있는 재료, 씰재(116)로는 유기 수지들을 접착시킬 수 있는 재료를 사용한다. 이러한 재료는 가능한 한 수분이나 산소를 투과시키지 않는 재료인 것이 바람직하다. 또한 건조제가 함유된 씰재를 사용할 수도 있다.
공간(112) 내에는 건조제를 넣을 수도 있다. 예를 들어 알칼리 토류 금속의 산화물(산화칼슘이나 산화바륨 등)과 같이 화학 흡착에 의해 수분을 흡수하는 물질을 사용할 수 있다. 그 밖의 건조제로서 제올라이트나 실리카 겔 등과 같이 물리 흡착에 의해 수분을 흡착하는 물질을 사용할 수도 있다.
[유기 수지층에 형성하는 요철 구조]
요철 구조(118a) 및 요철 구조(118b)는 스트라이프 형상이어도 효과를 얻을 수 있지만 매트릭스 형상인 것이 바람직하다. 요철의 패턴은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 반구형이나, 원뿔, 각뿔(삼각뿔, 사각뿔 등), 우산 모양 등의 꼭지점을 갖는 형상으로 할 수 있다.
요철의 크기, 높이에 대해서는, 0.1㎛ 이상 1000㎛ 이하 정도로 하는 것이 바람직하지만, 1000㎛를 초과하는 크기, 높이의 구조를 채용할 수도 있다. 특히, 1㎛ 이상이면 빛의 간섭에 의한 영향을 억제할 수 있으므로 바람직하다.
패턴은, 인접하는 부분에서 빈틈이 생기지 않도록 마련되어 있는 것이 바람직하다. 따라서 패턴은 평면에 빈틈없이 늘어놓을 수 있는 형상인 것이 바람직하다. 또한, 패턴은 유기 수지층의 대기와 접하는 면의 전체 또는 일부에 형성할 수 있다. 적어도 발광 영역에 형성되어 있는 것이 바람직하다.
유기 수지층에 직접 요철 구조를 형성하는 방법으로는, 예를 들어 에칭법, 샌드 블라스트법, 마이크로 블라스트 가공법, 액적 토출법이나, 인쇄법(스크린 인쇄나 오프셋 인쇄 등 패턴이 형성되는 방법), 스핀 코트법 등의 도포법, 디핑법, 디스펜서법, 나노임프린트법 등을 적절히 이용할 수 있다.
또는 유기 수지층의 표면에 반구 렌즈, 마이크로 렌즈 어레이나, 요철 구조가 이루어진 필름, 광확산 필름 등을 공지의 접착제 등을 이용하여 접착시킴으로써 요철 구조를 형성할 수도 있다.
이상과 같이 본 실시형태에서 나타낸 발광장치는, 발광소자의 지지 기판 및 밀봉 기판으로서 유기 수지층과 유리층을 합착시킨 기판을 사용한다. 따라서 발광장치를 경량화할 수 있다. 나아가 수분 또는 불순물 등이 발광장치의 외부로부터 발광소자에 포함되는 유기 화합물이나 금속재료로 침입하는 것을 억제할 수 있다.
나아가 발광장치에 있어서, 대기와 접하는 면에 요철 구조를 마련함으로써, 전반사의 영향으로 대기로 추출할 수 없는 빛을 감소시켜 발광장치의 광의 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 자유롭게 조합할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는, 실시형태 1에서 나타낸 본 발명의 일 태양의 발광장치의 제작 방법에 대하여 도 7 및 도 8을 이용하여 설명한다.
《제작 방법 1》
<구성예 1>
구성예 1(도 2(A) 참조)의 제작 방법의 일례에 대하여 도 7을 이용하여 설명한다.
먼저, 접착제를 이용하여 제 1 유기 수지층(100a) 상에 제 1 유리층(101a)을 형성한다(도 7(A)).
이어서 제 1 유리층(101a) 상에 발광소자(제 1 전극(103), EL층(102), 및 제 2 전극(108))를 형성한다.
제 1 전극(103) 및 제 2 전극(108)은 각각 스퍼터링법이나 증착법(진공 증착법을 포함) 등에 의해 형성할 수 있다. EL층(102)은 증착법(진공 증착법을 포함함), 잉크젯법, 도포법 등의 방법으로 형성할 수 있다.
그리고, 제 1 유리층(101a) 상에, 상기 발광소자를 덮도록 밀봉층(110)을 형성한다(도 7(B)). 본 실시형태에서는 스퍼터링법을 이용하여 질화규소막을 형성한다.
그리고, 제 1 유리층(101a)과 제 2 유리층(101b)을 씰재(114)를 이용하여 합착시킨다(도 7(C)). 본 실시형태에서는 씰재(114)로서 건조제가 함유된 씰재를 사용한다.
나아가 제 1 유기 수지층(100a)과 제 2 유기 수지층(100b)을 씰재(116)를 이용하여 합착시킨다(도 7(D)).
이상의 공정에 의해 구성예 1에 나타낸 발광장치를 제작할 수 있다.
<구성예 2>
구성예 1의 제작 공정후에, 제 1 유기 수지층(100a)의 대기와 접하는 면에 요철 구조(118a)를 마련함으로써 구성예 2(도 3 참조)를 제작할 수 있다(도 7(E)). 제 1 유기 수지층(100a)에 요철 구조(118a)를 형성하는 시기에 한정은 없다. 발광소자 등을 형성하는 공정중이나 반송중에 요철 구조(118a)가 손상되는 것을 방지할 수 있도록, 제 1 유기 수지층(100a) 상에 발광소자 등을 형성한 후(또는 밀봉한 후)에 요철 구조(118a)를 형성하는 것이 바람직하다.
그 밖의 층은 구성예 1과 동일한 제작 방법을 적용할 수 있다.
<구성예 3>
상기 구성예 1의 제작 공정에 있어서, 투광성을 갖는 재료를 이용하여 제 2 전극을 형성함으로써 구성예 3(도 4 참조)을 제작할 수 있다. 그 밖의 층은 구성예 1과 동일한 제작 방법을 적용할 수 있다.
<구성예 4>
구성예 3의 제작 공정후에, 제 1 유기 수지층(100a)의 대기와 접하는 면에 요철 구조(118a)를 마련함으로써 도 5(A)에 도시된 구성예 4를 제작할 수 있다. 나아가 제 2 유기 수지층(100b)의 대기와 접하는 면에 요철 구조(118b)를 마련함으로써 도 5(B)에 도시된 구성예 4를 제작할 수 있다.
이상의 방법으로 실시형태 1에 개시한 본 발명의 일 태양의 발광장치를 제작할 수 있다.
《제작 방법 2》
<구성예 1>
구성예 1(도 2(A) 참조)의 제작 방법의 다른 예에 대하여 도 8을 이용하여 설명한다.
먼저, 제 1 유리층(101a) 상에 발광소자(제 1 전극(103), EL층(102), 및 제 2 전극(108))를 형성한다. 그리고 제 1 유리층(101a) 상에 상기 발광소자를 덮도록 밀봉층(110)을 형성한다(도 8(A)).
여기서, 제 1 유리층(101a)이 가요성을 갖는 경우에는, 롤형의 제 1 유리층(101a) 상에 발광소자를 형성하는 롤 투 롤 방식을 적용할 수 있다.
이어서 제 1 유리층(101a)과 제 2 유리층(101b)을 씰재(114)를 이용하여 합착시킨다(도 8(B)). 이하 도 8(B)에 도시된 구성을 적층체 A로 칭한다.
나아가 제 1 유기 수지층(100a)과 제 2 유기 수지층(100b)을 씰재(116)를 이용하여 합착시켜 적층체 A를 밀봉한다(도 8(C)).
본 실시형태에서는, 적층체 A를 제 1 유기 수지층(100a) 및 제 2 유기 수지층(100b) 사이에 배치하고 이것을 한 쌍의 가압 롤러 사이에 삽입한다. 그리고 가열하면서 가압한다. 제 1 유기 수지층(100a) 및 제 2 유기 수지층(100b)에는 접착제나 씰재(116)가 미리 도포(또는 적하, 적층 등도 가능)되어 있어, 가열 및 가압에 의해 제 1 유기 수지층(100a) 및 제 1 유리층(101a), 제 2 유기 수지층(100b) 및 제 2 유리층(101b), 그리고 제 1 유기 수지층(100a) 및 제 2 유기 수지층(100b)이 각각 접착된다. 아울러 접착제나 씰재가 열 경화형이 아닌(예를 들어 자외선 경화형 등) 경우에는 가열은 불필요하다.
이상의 공정에 의해 구성예 1에 나타낸 발광장치를 제작할 수 있다.
<구성예 2>
구성예 1의 제작 공정후에, 제 1 유기 수지층(100a)의 대기와 접하는 면에 요철 구조(118a)를 마련함으로써 구성예 2(도 3 참조)를 제작할 수 있다(도 8(D)). 또는, 요철 구조(118a)가 마련된 제 1 유기 수지층(100a)을 씰재(116)를 이용하여 제 2 유기 수지층(100b)과 합착시킬 수도 있다.
그 밖의 층은 구성예 1과 동일한 제작 방법을 적용할 수 있다.
<구성예 3>
상기 구성예 1의 제작 공정에 있어서, 투광성을 갖는 재료를 사용하여 제 2 전극을 형성함으로써 구성예 3(도 4 참조)을 제작할 수 있다. 그 밖의 층은 구성예 1과 동일한 제작 방법을 적용할 수 있다.
<구성예 4>
구성예 3의 제작 공정후에, 제 1 유기 수지층(100a)의 대기와 접하는 면에 요철 구조(118a)를 마련함으로써 도 5(A)에 도시된 구성예 4를 제작할 수 있다. 나아가 제 2 유기 수지층(100b)의 대기와 접하는 면에 요철 구조(118b)를 마련함으로써 도 5(B)에 도시된 구성예 4를 제작할 수 있다.
또는 요철 구조(118a)가 마련된 제 1 유기 수지층(100a)과 요철 구조(118b)가 마련된 제 2 유기 수지층(100b)을 씰재(116)를 이용하여 합착시킬 수도 있다.
이상의 제작 방법으로 본 발명의 일 태양의 발광장치를 제작할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 자유롭게 조합하여 적용할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는, 실시형태 1에서 나타낸 구성과는 다른 본 발명의 일 태양의 발광장치에 대해 도 1 및 도 6을 이용하여 설명한다.
실시형태 1에서는, 발광소자의 제 1 전극(103)과 제 1 유리층(101a)이 접하는 구성을 나타내었다(도 2 내지 도 5 참조). 일반적으로 유리의 굴절률은 1.5 정도로, EL층(102)의 굴절률(예를 들어 1.6이상)보다 낮다. 따라서 제 1 전극(103)에서 제 1 유리층(101a)으로 빛이 입사될 때에 전반사가 일어날 수 있다. 따라서 제 1 전극(103)과 제 1 유리층(101a) 사이에 요철 구조체를 마련하는 것이 바람직하다.
그러나, 제 1 전극(103)이 요철을 가지면 제 1 전극(103) 상에 형성되는 EL층(102) 등에서 리크 전류가 발생할 우려가 있다.
본 실시형태에서 설명하는 발광장치는, 제 1 유리층 상에 요철 구조체를 가지며, 이 요철 구조체 상에 제 1 수지층이 마련되고 평탄한 제 1 수지층 상에 제 1 전극을 마련하므로 EL층 등에서의 리크 전류의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 요철 구조체를 가지므로, 제 1 유리층과 제 1 수지층과의 계면에서의 전반사의 영향으로 대기로 추출할 수 없는 빛을 감소시켜 발광장치의 광의 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 제 1 수지층은 EL층(특히 발광성의 유기 화합물을 포함하는 층)의 굴절률 이상인 재료에 의해 형성함으로써 발광장치내에서 일어나는 전반사가 억제된 구성의 발광장치를 실현할 수 있다.
<구성예 5>
도 6(A)에 보텀 에미션 구조의 발광장치의 일례를 도시하였다.
도 6(A)에 도시된 발광장치는, 요철 구조(118a)를 구비하는 제 1 유기 수지층(100a), 요철 구조체(122a)를 구비하는 제 1 유리층(101a), 제 1 수지층(124a), 제 1 보호층(120a), 발광소자(제 1 전극(103), EL층(102), 및 제 2 전극(108)), 제 2 유리층(101b), 및 제 2 유기 수지층(100b)을 갖는다.
구성예 5는 보텀 에미션 구조이므로 제 1 전극(103)은 투광성을 갖는다.
구성예 5에서, 제 1 수지층(124a)의 굴절률은 EL층(102)이 구비하는 발광성의 유기 화합물을 포함하는 층의 굴절률 이상 또는 제 1 전극(103)의 굴절률 이상이다. 또한, 제 1 보호층(120a)의 굴절률은 제 1 수지층(124a)의 굴절률 이상이다. 이와 같이 구성함으로써, 제 1 수지층(124a)과 제 1 보호층(120a)과의 계면, 및 제 1 보호층(120a)과 제 1 전극(103)과의 계면에서 전반사가 일어나는 것을 억제할 수 있다.
구성예 5에서, 제 1 유리층(101a)의 굴절률은 EL층(102)이 구비하는 발광성의 유기 화합물을 포함하는 층의 굴절률(예를 들어 1.6이상)보다 낮다. 따라서, 제 1 유리층(101a)과 제 1 수지층(124a)과의 계면에서 전반사가 일어날 수 있다.
구성예 5에서는, 제 1 유리층(101a)이, 제 1 수지층(124a)과 접하는 면에 요철 구조체(122a)를 구비한다. 따라서, 임계각을 초과하여 입사되는 빛이 전반사되고 발광장치내를 빛이 도파하여 광의 추출 효율이 저하되는 현상을 억제할 수 있다.
그 밖의 구성은 구성예 1과 동일한 구성을 적용할 수 있다.
<구성예 6>
도 6(B)에 듀얼 에미션 구조의 발광장치의 일례를 도시하였다.
도 6(B)에 도시된 발광장치는, 요철 구조(118a)를 구비하는 제 1 유기 수지층(100a), 요철 구조체(122a)를 구비하는 제 1 유리층(101a), 제 1 수지층(124a), 제 1 보호층(120a), 발광소자(제 1 전극(103), EL층(102), 및 제 2 전극(107)), 제 2 보호층(120b), 제 2 수지층(124b), 요철 구조체(122b)를 구비하는 제 2 유리층(101b), 및 요철 구조(118b)를 구비하는 제 2 유기 수지층(100b)을 갖는다.
구성예 6은 듀얼 에미션 구조이므로 제 1 전극(103) 및 제 2 전극(107)은 투광성을 갖는다.
구성예 6에서, 제 1 수지층(124a)의 굴절률은 EL층(102)이 구비하는 발광성의 유기 화합물을 포함하는 층의 굴절률 이상 또는 제 1 전극(103)의 굴절률 이상이다. 또한, 제 2 수지층(124b)의 굴절률은 EL층(102)이 구비하는 발광성의 유기 화합물을 포함하는 층의 굴절률 이상 또는 제 2 전극(108)의 굴절률 이상이다. 또한, 제 1 보호층(120a)의 굴절률은 제 1 수지층(124a)의 굴절률 이상이다. 또한, 제 2 보호층(120b)의 굴절률은 제 2 수지층(124b)의 굴절률 이상이다.
이와 같이 구성함으로써, 제 1 수지층(124a)과 제 1 보호층(120a)과의 계면, 제 1 보호층(120a)과 제 1 전극(103)과의 계면, 제 2 수지층(124b)과 제 2 보호층(120b)과의 계면, 및 제 2 보호층(120b)과 제 2 전극(107)과의 계면에서 각각 전반사가 일어나는 것을 억제할 수 있다.
구성예 6에서, 제 1 유리층(101a) 및 제 2 유리층(101b)의 굴절률은 EL층(102)이 구비하는 발광성의 유기 화합물을 포함하는 층의 굴절률(예를 들어 1.6이상)보다 낮다. 따라서, 제 1 유리층(101a)과 제 1 수지층(124a)과의 계면, 및 제 2 유리층(101b)과 제 2 수지층(124b)과의 계면에서 전반사가 일어날 수 있다.
구성예 6에서는, 제 1 유리층(101a)이, 제 1 수지층(124a)과 접하는 면에 요철 구조체(122a)를 구비한다. 나아가 제 2 유리층(101b)이, 제 2 수지층(124b)과 접하는 면에 요철 구조체(122b)를 구비한다. 따라서, 임계각을 초과하여 입사되는 빛이 전반사되고 발광장치내를 빛이 도파하여 광의 추출 효율이 저하되는 현상을 억제할 수 있다.
그 밖의 구성은 구성예 1과 동일한 구성을 적용할 수 있다.
이하에 각각의 층에 사용할 수 있는 재료의 일례를 설명한다.
본 실시형태에서의 유기 수지층, 유리층, 발광소자 및 유기 수지층에 형성하는 요철 구조는 실시형태 1과 동일한 재료로 형성할 수 있다.
[수지층]
제 1 수지층(124a) 및 제 2 수지층(124b)의 재료로는, 고굴절률의 액체나 수지 등을 들 수 있다. 제 1 수지층(124a) 및 제 2 수지층(124b)은 투광성을 갖는다. 고굴절률의 수지로는, 브롬이 포함되는 수지, 유황이 포함되는 수지 등을 들 수 있고 예를 들어 황을 함유하는 폴리이미드 수지, 에피설파이드 수지, 티오우레탄 수지, 또는 브롬화 방향족 수지 등을 사용할 수 있다. 또한, PET(폴리에틸렌테레프탈레이트), TAC(트리아세틸셀룰로오스) 등도 사용할 수 있다. 고굴절률의 액체로는, 황 및 메틸렌요오드를 포함하는 접촉액(굴절액) 등을 사용할 수 있다. 성막 방법으로는 재료에 맞는 다양한 방법을 적용할 수 있다. 예를 들어 전술한 수지를 스핀 코트법을 이용하여 성막하고 열 또는 빛에 의해 경화시킴으로써 형성할 수 있다. 접착 강도나 가공의 용이성 등을 고려하여 적절히 선택할 수 있다.
[보호층]
제 1 보호층(120a) 및 제 2 보호층(120b)으로는, 예를 들어 질화규소막, 질화산화규소막, 질화알루미늄막 등을 사용할 수 있다. 제 1 보호층(120a) 및 제 2 보호층(120b)은 반드시 마련할 필요는 없으나 제 1 수지층(124a) 및 제 2 수지층(124b)을 통해 EL층(102)으로 수분이 침입하는 것을 막을 수 있어 발광장치의 수명 저하를 억제할 수 있다.
[유리층에 형성하는 요철 구조체]
요철 구조체는 유리층의 표면에, 반구 렌즈, 마이크로 렌즈 어레이나, 요철 구조가 이루어진 필름, 광확산 필름 등을 공지의 접착제 등을 이용하여 접착시킴으로써 형성할 수 있다.
유리층에 형성하는 요철 구조체는 스트라이프 형상이어도 효과를 얻을 수 있으나, 매트릭스 형상인 것이 바람직하다. 요철의 패턴은 특별히 한정되지 않고 예를 들어 반구형이나, 원뿔, 각뿔(삼각뿔, 사각뿔 등), 우산 모양 등의 꼭지점을 갖는 형상으로 할 수 있다.
요철의 크기, 높이에 대해서는, 0.1㎛ 이상 1000㎛ 이하 정도로 하는 것이 바람직하다. 특히, 1㎛ 이상이면 빛의 간섭에 의한 영향을 억제할 수 있어 바람직하다. 또한, 요철의 크기, 높이는 수지층에 사용하는 재료의 사용량에 영향을 준다. 요철의 크기, 높이가 100㎛ 이하이면, 수지층에 사용하는 재료를 다량 사용하는 것을 억제할 수 있어 바람직하다.
유리층에 형성하는 요철의 크기의 범위에서는, 요철의 패턴에 주기성이 있으면 요철이 회절 격자와 같은 작용을 함으로써 간섭 효과가 강해져 특정의 파장의 빛이 대기로 쉽게 추출될 수 있다. 따라서, 요철의 패턴은 주기성을 갖지 않는 것이 바람직하다. 또한 패턴은 적어도 발광 영역에 형성되어 있을 수 있다.
이상과 같이 본 실시형태에 나타낸 발광장치는, 발광소자의 지지 기판 및 밀봉 기판으로서 유기 수지층과 유리층을 합착시킨 기판을 사용한다. 따라서, 발광장치를 경량화할 수 있다. 나아가 수분 또는 불순물 등이 발광장치의 외부로부터 발광소자에 포함되는 유기 화합물이나 금속재료로 침입하는 것을 억제할 수 있다.
나아가 발광장치에 있어서, 전반사가 일어날 수 있는 계면에 요철을 마련함으로써, 임계각을 초과하여 입사되는 빛이 전반사되고 발광장치내를 빛이 도파하여 광의 추출 효율이 저하되는 현상을 억제할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 자유롭게 조합할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는, 실시형태 3에서 나타낸 본 발명의 일 태양의 발광장치의 제작 방법에 대해 도 9 및 도 10을 이용하여 설명한다.
<구성예 5>
구성예 5(도 6(A) 참조)의 제작 방법의 일례에 대해 도 9를 이용하여 설명한다.
먼저 접착제를 이용하여 제 1 유기 수지층(100a) 상에 제 1 유리층(101a)을 형성하고 제 1 유리층(101a) 상에 요철 구조체(122a)를 형성한다(도 9(A)).
이어서 요철 구조체(122a) 상에 제 1 수지층(124a)을 형성한다. 여기서 제 1 수지층(124a)은, 요철 구조체(122a)와 접하는 면에 비해 다른쪽 면이 평탄하도록 형성한다(도 9(B)).
그리고, 제 1 수지층(124a) 상에 제 1 보호층(120a)를 형성하고, 제 1 보호층(120a) 상에 발광소자(제 1 전극(103), EL층(102), 및 제 2 전극(108))를 형성한다(도 9(C)).
그 후, 제 1 유리층(101a)과 제 2 유리층(101b)을 씰재(도시하지 않음)를 이용하여 합착시킨다. 그리고, 제 1 유기 수지층(100a)과 제 2 유기 수지층(100b)을 씰재를 이용하여 합착시킨다. 이 때, 요철 구조(118a)가 형성된 제 1 유기 수지층(100a)을 제 2 유기 수지층(100b)과 합착시킬 수 있다. 또한, 제 1 유기 수지층(100a)과 제 2 유기 수지층(100b)을 합착시킨 후에 요철 구조(118a)를 형성할 수도 있다.
이상의 공정에 의해 구성예 5에 나타낸 발광장치를 제작할 수 있다(도 9(D)).
아울러 실시형태 2에서 나타낸 제작 방법 2와 같이, 제 1 유리층(101a) 상에 발광소자 등을 제작하고, 제 1 유리층(101a)과 제 2 유리층(101b)을 합착시킨 후에 제 1 유기 수지층(100a) 및 제 2 유기 수지층(100b)을 각각 제 1 유리층(101a) 또는 제 2 유리층(101b)과 접착시킬 수도 있다.
<구성예 6>
구성예 6(도 6(B) 참조)의 제작 방법의 일례에 대해 도 9 및 도 10을 이용하여 설명한다.
먼저 구성예 5의 제작 공정과 마찬가지로, 제 1 유기 수지층(100a) 상에 제 1 유리층(101a)을 형성하고, 제 1 유리층(101a) 상에 요철 구조체(122a)를 형성한다(도 9(A)). 이어서 요철 구조체(122a) 상에 제 1 수지층(124a)을 형성한다. 여기서, 제 1 수지층(124a)은, 요철 구조체(122a)와 접하는 면에 비해 다른쪽 면이 평탄하도록 형성한다(도 9(B)).
그리고, 제 1 수지층(124a) 상에 제 1 보호층(120a)를 형성하고, 제 1 보호층(120a) 상에 발광소자(제 1 전극(103), EL층(102), 및 제 2 전극(108))를 형성한다(도 9(C)).
한편, 도 10(A)에 도시된 바와 같이 제 2 유리층(101b) 상에 요철 구조체(122b)를 마련하고 요철 구조체(122b) 상에 제 2 수지층(124b)를 형성하고 제 2 수지층(124b) 상에 제 2 보호층(120b)를 형성한다. 여기서, 제 2 수지층(124b)은, 요철 구조체(122b)와 접하는 면에 비해 다른쪽 면이 평탄하도록 형성한다.
그리고, 제 1 유리층(101a)과 제 2 유리층(101b)을 씰재(도시하지 않음)를 이용하여 합착시킨다(도 10(B)).
나아가 제 1 유기 수지층(100a)과 제 2 유기 수지층(100b)을 씰재를 이용하여 합착시킨다. 이 때, 요철 구조(118a)가 형성된 제 1 유기 수지층(100a)을 요철 구조(118b)가 형성된 제 2 유기 수지층(100b)과 합착시킬 수 있다. 또한, 제 1 유기 수지층(100a)과 제 2 유기 수지층(100b)을 합착시킨 후에 요철 구조(118a) 및 요철 구조(118b)를 형성할 수도 있다.
이상의 공정에 의해, 구성예 6에 나타낸 발광장치를 제작할 수 있다(도 10(C)).
아울러 실시형태 2에서 나타낸 제작 방법 2와 같이, 제 1 유리층(101a) 상에 발광소자 등을 제작하고 제 1 유리층(101a)과 제 2 유리층(101b)을 합착시킨 후에 제 1 유기 수지층(100a) 및 제 2 유기 수지층(100b)을 각각 제 1 유리층(101a) 또는 제 2 유리층(101b)과 접착시킬 수도 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 자유롭게 조합할 수 있다.
(실시형태 5)
본 실시형태에서는, 앞의 실시형태에서 나타낸 구성과는 다른 본 발명의 일 태양의 발광장치에 대해 설명한다.
발광장치에 있어서, EL층으로부터 EL층의 굴절률과는 다른 굴절률의 매체로 빛이 입사될 때 일부의 빛이 반사된다. 두 매체의 굴절률의 차이가 클수록 빛은 반사되기 쉬워져 발광장치의 광의 추출 효율은 저하된다.
실시형태 1에서는 발광소자의 제 1 전극(103)과 제 1 유리층(101a)이 접하는 구성을 나타내었다(도 2 내지 도 5 참조).
일반적으로, 유리의 굴절률은 1.5 정도이다. 제 1 전극(103)의 굴절률은 예를 들어 ITO를 사용했을 경우에는 2.0이다. 이와 같이, 제 1 유리층(101a)과 제 1 전극(103)은 굴절률의 차이가 큰 경우가 있다.
본 실시형태에서 설명하는 발광장치는 유리층과 전극과의 사이에 갈륨(Ga) 또는 알루미늄(Al)과 아연(Zn)과 산소(O)를 포함하는 절연막을 갖는다. 이 Ga 또는 Al과 Zn과 O를 포함하는 절연막의 굴절률은 유리층의 굴절률 및 전극의 굴절률과의 차가 각각 0.2 이하이므로 굴절률의 차에 의한 빛의 반사를 억제할 수 있다.
나아가 접하는 층과의 굴절률의 차가 0.15 이하이면 굴절률의 차에 의한 빛(수직 입사의 경우)의 반사를 1%이하로 억제할 수 있어 바람직하다. 굴절률의 차가 작을수록 굴절률의 차에 의한 빛의 반사를 억제할 수 있다.
<구성예 7>
도 11에 보텀 에미션 구조의 발광장치의 일례를 도시하였다. 도 11은 도 1의 A-B 사이의 단면도에 상당한다.
도 11에 도시된 발광장치는 제 1 유기 수지층(100a), 제 1 유리층(101a), 절연막(138), 발광소자(제 1 전극(103), EL층(102), 및 제 2 전극(108)), 밀봉층(110), 제 2 유리층(101b), 및 제 2 유기 수지층(100b)을 갖는다.
구성예 7은 보텀 에미션 구조이므로 제 1 전극(103)은 투광성을 갖는다.
구성예 7에서는, 밀봉층(110)이 절연막(138) 전체 및 발광소자를 덮는 구성으로 했으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 예를 들어 밀봉층(110)이 절연막(138) 상의 일부에 형성되어 발광소자를 덮는 구성으로 할 수도 있다.
절연막(138)의 굴절률은, 접하는 층의 굴절률과의 차이가 0.2 이하가 되도록 설정한다. 절연막(138)은 1층 이상의 Ga 또는 Al과 Zn과 O를 포함하는 절연막으로 이루어진다.
제 1 유리층(101a)의 굴절률이 1.5이고 제 1 전극(103)의 굴절률이 2.0인 경우, 예를 들어 절연막(138)은 2층으로 이루어지고, 제 1 유리층(101a) 상의 제 1 층에, 굴절률 1.7인 Ga와 Zn과 O를 포함하는 절연막을 마련하고, 이 절연막 상에, 제 1 전극(103)과 접하는 굴절률 1.8의 Ga와 Zn과 O를 포함하는 절연막을 마련함으로써, 굴절률의 차에 의한 빛의 반사를 억제할 수 있다.
절연막(138)은 투광성을 갖는다. 따라서, 광의 추출을 저해하지 않고 바람직하게 사용할 수 있다.
절연막(138)은 질소(N)를 포함하고 있을 수도 있다. 이러한 원소를 조합하여 제작함으로써 가시광에 대한 투광성을 유지하면서 상기 절연막의 굴절률을 원하는 값으로 얻을 수 있다.
예를 들어 절연막(138)에 사용하는 재료로는, Ga-Zn-O계의 재료, Al-Zn-O계의 재료, Ga-Zn-O-N계의 재료, Al-Zn-O-N계의 재료, Ga-Al-Zn-O계의 재료, Ga-Al-Zn-O-N계의 재료를 들 수 있다. 여기서, 예를 들어 Ga-Zn-O계의 재료는 갈륨, 아연 및 산소를 주성분으로 하는 재료라는 의미이다.
또한, 절연막(138)은, Ga, Al, Zn, O 및 N의 총합이 원자비 0.90 이상인 것이 바람직하고, 원자비 0.97 이상인 것이 특히 바람직하다. 다시 말해, Ga, Al, Zn, O 및 N 이외의 원소의 총합은, 원자비 0.10 이하인 것이 바람직하고, 원자비 0.03 이하인 것이 특히 바람직하다.
절연막(138)은 예를 들어 Ga-Zn-O계 금속 산화물 타겟(Ga2O3:ZnO=1:5~5:1[mol수비])을 이용하여 산소 분위기하나 아르곤 및 산소(유량 비율은, 일례로서 아르곤:산소=7:3) 혼합 분위기하에서 스퍼터링법에 의해 성막함으로써 얻을 수 있다. 또한, Al-Zn-O계 금속 산화물 타겟(Al2O3:ZnO=1:5~5:1[mol수비])을 이용하여 마찬가지의 분위기하에서 성막함으로써 얻을 수 있다. 또한, 마찬가지의 타겟을, 아르곤, 산소 및 질소(유량 비율은, 일례로서 아르곤:산소:질소=3:6:1) 혼합 분위기하에서 성막함으로써, 질소를 포함하는 Ga 또는 Al과 Zn과 O를 포함하는 절연막을 얻을 수 있다.
절연막(138)의 20℃에서의 고유 저항은 1010Ω㎝ 이상이면 절연막(138)은 충분한 절연성을 갖출 수 있으므로 바람직하다.
이상과 같이, 본 실시형태에서 나타낸 발광장치는, 발광소자의 지지 기판 및 밀봉 기판으로서 유기 수지층과 유리층을 합착시킨 기판을 사용한다. 따라서, 발광장치를 경량화할 수 있다. 나아가 수분 또는 불순물 등이 발광장치의 외부로부터 발광소자에 포함되는 유기 화합물이나 금속재료로 침입하는 것을 억제할 수 있다.
나아가 발광장치에 있어서, 굴절률의 차가 큰 2층 사이에, Ga 또는 Al과 Zn과 O를 포함하는 절연막을 1층 이상 마련함으로써 굴절률의 차에 의한 빛의 반사를 억제할 수 있어 광의 추출 효율이 높은 발광장치를 제공할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 자유롭게 조합할 수 있다.
(실시형태 6)
본 실시형태에서는, 실시형태 1에서 나타낸 본 발명의 일 태양의 발광장치의 변형예에 대해 설명한다.
본 발명의 일 태양의 발광장치는, 유기 수지층과 얇은 유리층을 합착시킨 기판을 채용하고 있다. 따라서, 얇은 유리층이 가요성을 가질 정도의 두께인 경우, 곡면을 갖는 발광장치나 가요성을 갖는 발광장치를 실현할 수 있다.
<변형예>
도 12(D)에 도시된 곡면을 갖는 발광장치는, 제 1 유기 수지층(100a), 제 1 유리층(101a), 발광소자(제 1 전극(103), EL층(102), 및 제 2 전극(108)), 밀봉층(110), 제 2 유리층(101b), 및 제 2 유기 수지층(100b)을 갖는다.
변형예에 있어서, 제 1 유리층(101a)은 가요성을 가질 정도로 얇은 두께의 유리를 사용한다. 예를 들어 제 1 유리층(101a)은 25㎛ 이상 75㎛ 이하로 할 수 있다.
그 밖의 구성은, 실시형태 1에 나타낸 구성예 1과 동일한 구성을 적용할 수 있다.
변형예의 제작 방법의 일례에 대해 설명한다.
먼저 접착제를 이용하여 곡면을 갖는 제 1 유기 수지층(100a) 상에 제 1 유리층(101a)을 형성한다(도 12(A)).
이어서 제 1 유리층(101a) 상에 발광소자(제 1 전극(103), EL층(102), 및 제 2 전극(108))를 형성한다.
그리고, 제 1 유리층(101a) 상에 이 발광소자를 덮도록 밀봉층(110)을 형성한다(도 12(B)).
그리고, 제 1 유리층(101a)과 제 2 유리층(101b)을 씰재(114)를 이용하여 합착시킨다(도 12(C)). 이 때 공간(112)에는 비활성 기체를 충전한다.
나아가 제 1 유기 수지층(100a)과 제 2 유기 수지층(100b)을 씰재(도시하지 않음)를 이용하여 합착시킨다(도 12(D)).
이상의 공정에 의해, 변형예로서 나타낸 발광장치를 제작할 수 있다.
이어서 변형예의 제작 방법의 다른 예에 대해 설명한다.
먼저 제 1 유리층(101a) 상에 발광소자를 형성한다. 그리고, 제 1 유리층(101a) 상에 이 발광소자를 덮도록 밀봉층(110)을 형성한다(도 13(A)).
여기서, 제 1 유리층(101a)은 가요성을 가지므로 롤형의 제 1 유리층(101a) 상에 발광소자를 형성하는, 롤 투 롤 방식을 적용할 수 있다.
이어서 제 1 유리층(101a)과 제 2 유리층(101b)을 씰재(114)를 이용하여 합착시킨다(도 13(B)). 이하, 도 13(B)에 도시된 구성을 적층체 B라 칭한다.
마지막으로, 곡면을 갖는 제 1 유기 수지층(100a)과 제 2 유기 수지층(100b)을 씰재(116)를 이용하여 합착시켜 적층체 B를 밀봉한다(도 13(C)).
예를 들어 앞의 실시형태에서 언급한 바와 같이, 가압 롤러를 이용하여 제 1 유기 수지층(100a) 및 제 1 유리층(101a), 제 2 유기 수지층(100b) 및 제 2 유리층(101b), 그리고 제 1 유기 수지층(100a) 및 제 2 유기 수지층(100b)을 각각 접착시킬 수 있다.
이상의 공정에 의해, 변형예로서 나타낸 발광장치를 제작할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시형태에서 나타낸 발광장치는, 발광소자의 지지 기판 및 밀봉 기판으로서 유기 수지층과 유리층을 합착시킨 기판을 사용한다. 따라서, 발광장치를 경량화할 수 있다. 나아가 수분 또는 불순물 등이 발광장치의 외부로부터 발광소자에 포함되는 유기 화합물이나 금속재료로 침입하는 것을 억제할 수 있다.
나아가 본 실시형태에서 사용하는 얇은 유리층은 가요성을 가질 정도의 두께이므로 곡면을 갖는 발광장치를 실현할 수 있다.
본 실시형태는, 다른 실시형태와 자유롭게 조합할 수 있다.
(실시형태 7)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 태양의 발광장치에 컨버터를 내장하는 구성에 대해 도 14를 이용하여 설명한다. 아울러 이하의 설명에서 상기한 실시형태와 동일한 부분에 대해서는 설명을 생략한다.
아울러 본 실시형태에서 컨버터는, 입력된 전력을 발광장치의 사양에 적합한 정전류로 변환시켜 발광장치로 입력하는 정전류 전원, 또는 사양에 적합한 정전압으로 변환시켜 발광장치로 입력하는 정전압 전원으로서 기능하는 컨버터 회로를 의미한다.
도 14(B)는 도 14(A)에 도시된 발광장치의 C-D 사이, E-F 사이의 단면도이다. 아울러 도 14(A)에서는 도 14(B)에 도시된 구성의 일부를 생략하였다.
본 실시형태의 발광장치는, 제 1 유기 수지층(100a), 제 1 유리층(101a), 발광소자(제 1 전극(103), EL층(102), 및 제 2 전극(108)), 밀봉층(110), 제 2 유리층(101b), 제 2 유기 수지층(100b), 및 컨버터(150)를 갖는다.
도 14(A)에서, 제 1 전극(103)은 컨버터(150)와 전기적으로 접속되어 있다. 제 2 전극(108)은 접속 전극(411a, 411b)과 전기적으로 접속되어 있다. 접속 전극(411a)은 컨버터(150)와 전기적으로 접속되어 있다. 접속 전극(411b)은 접속 배선(135)를 통해 컨버터(150)와 전기적으로 접속되어 있다.
도 14(B)의 C-D 단면에 있어서, 제 1 유기 수지층(100a) 상에 제 1 유리층(101a)이 형성되고, 아울러 제 1 전극(103)이 제 1 유리층(101a)의 단부를 덮도록 마련되어 있다.
제 1 전극(103) 및 제 2 유리층(101b) 사이에는 씰재(114)를 갖는다. 제 1 전극(103) 및 제 2 유기 수지층(100b) 사이에는 씰재(116)를 갖는다.
아울러 제 1 전극(103)에 있어서 컨버터(150)와 접속되는 부분을 인출 전극(410a)으로 하고 제 1 전극(103)에 있어서 접속 배선(135)과 접속되는 부분을 인출 전극(410b)으로 한다.
도 14(B)에서, 접속 전극(411a, 411b)은 인출 전극(410a, 410b)과 동일 평면상에 존재한다. 인출 전극(410a) 및 접속 전극(411a) 상에는 컨버터(150)가 마련되어 있고 인출 전극(410b) 및 접속 전극(411b)은 접속 배선(135)를 통해 컨버터(150)와 전기적으로 접속되어 있다. 따라서, 제 1 전극(103) 및 제 2 전극(108)은 컨버터(150)와 전기적으로 접속되고 발광소자로는 컨버터(150)에 의해 사양에 적용된 전류가 입력된다. 발광소자 내에 양단을 통해 분산되어 전류가 입력되어 있으므로 휘도 불균일이 감소되거나 발광소자의 일부에 부하가 집중되는 것이 억제된다.
접속 배선(135)은 금속 배선 등을 사용할 수 있다. 또한, 배선이 실장된 프린트 기판을 사용할 수도 있다.
도 14(A)에서, 접속 배선(135)은 발광장치의 비발광 영역 상을 통과하여 인출 전극(410b) 또는 접속 전극(411b)과 컨버터(150)를 전기적으로 접속시키고 있다. 접속 배선의 배치는 이 구성에 한정되지 않으나, 발광장치의 광 추출 효율을 저하시키지 않는 배치로 하는 것이 바람직하다. 예를 들어 한쪽을 통해 광을 추출하는 구성의 발광장치에 있어서 빛을 사출하지 않는 쪽의 면의 기판 상 등을 통과시키는 것도 가능하다. 접속 배선이나 컨버터는 발광장치의 외부에 마련하는 것도 가능하나, 본 실시형태에서 나타낸 바와 같이 발광장치의 비발광 영역에 마련함으로써 제 1 유기 수지층(100a) 상의 비발광 영역을 활용할 수 있다.
접속 배선(135) 및 컨버터(150)는 밀봉 수지(151)에 의해 밀봉 성형되어 있다. 밀봉 수지(151)로는 에폭시 수지, 아크릴 수지, 실리콘 수지, 페놀 수지 등을 사용할 수 있다.
컨버터(150)는 DC/DC컨버터이다. 도 14(B)의 E-F 단면에 도시된 바와 같이 컨버터(150)는 프린트 기판(140) 및 제 1 회로 소자(130a), 제 2 회로 소자(130b), 제 3 회로 소자(130c)를 갖는다.
프린트 기판(140)에는, 상면에서 하면까지 관통하는 개구를 마련한다. 이 개구 내에, 은 페이스트나 땜납 등의 도전재료를 도금 등에 의해 메움으로써 발광소자와 컨버터(150)를 전기적으로 접속시킨다.
프린트 기판(140)을 관통하는 개구를 제작하기 위해서는 엔드 밀, 펀칭, 샌드 블라스트 등을 이용한 기계적 연마법이나, 레이저나, 에칭 등의 화학적 연마법이나 이것들을 조합한 방법 등을 이용할 수 있다.
본 실시형태에서, 프린트 기판(140)은 절연성 기재의 한쪽면에 도전성 재료를 도포한 프린트 기판이다. 프린트 기판을 이용하면 프린트 기판과 인출 전극 및 접속 전극과의 접속면에서의 절연성이 보증되므로, 인출 전극 및 접속 전극 상에 배치할 때의 위치 맞춤을 용이하게 수행할 수 있다. 또한, 프린트 기판(140)으로는 가요성을 갖는 플렉시블 프린트 기판(FPC)이나, 일부에 가요성을 갖는 세미 플렉시블 프린트 기판을 사용할 수도 있다. 가요성을 갖는 프린트 기판을 사용함으로써, 가요성을 갖는 발광장치나 곡면을 가진 발광장치에 컨버터를 내장시킬 수 있다.
프린트 기판(140) 상에는 제 1 회로 소자(130a), 제 2 회로 소자(130b), 제 3 회로 소자(130c)가 구비되어 있다. 제 1 회로 소자(130a), 제 2 회로 소자(130b), 제 3 회로 소자(130c)는 프린트 기판 상에서 전기적으로 접속되어 DC/DC컨버터 회로를 형성하고 있다. 제 1 회로 소자(130a), 제 2 회로 소자(130b), 제 3 회로 소자(130c)로는 예를 들어 스위치, 트랜지스터, 용량 소자, 다이오드, 인덕터, 반도체 칩 등을 포함할 수 있다. 제 1 회로 소자(130a), 제 2 회로 소자(130b), 제 3 회로 소자(130c)는 DC/DC컨버터로서 기능하는 회로를 구성할 수 있고 그 구체적인 회로 구성에 대해서는 언급하지 않는다. 또한, 컨버터를 구성하는 일부의 요소를 프린트 기판(140) 상에 마련하고 나머지 요소를 외부에서 접속되는 구성으로 할 수도 있다.
제 1 회로 소자(130a), 제 2 회로 소자(130b), 제 3 회로 소자(130c)는 프린트 기판(140)에 마련된 개구를 통해 인출 전극(410a) 및 접속 전극(411a)와 전기적으로 접속되어 있다. 따라서 발광소자로는 컨버터(150)에 의해 사양에 맞는 전압이 입력된다. 발광소자의 타단에서는, 접속 배선(135)를 통해 컨버터(150)와 발광소자가 전기적으로 접속되어 있다.
컨버터(150)를 인출 전극(410a) 및 접속 전극(411a) 상에 마련하는 방법으로는, 제 1 회로 소자(130a), 제 2 회로 소자(130b), 제 3 회로 소자(130c)를 미리 마련해 둔 프린트 기판(140)을 접착제 등을 이용하여 인출 전극(410a) 및 접속 전극(411a) 상에 접속시킬 수도 있고, 프린트 기판(140)의 개구 내에 유입시킨 도전재료를 이용하여 인출 전극(410a) 및 접속 전극(411a)과 프린트 기판(140)을 접속시킬 수도 있다.
아울러 인출 전극(410a) 및 접속 전극(411a) 상에 컨버터(150)를 마련할 때 발광장치의 두께가 증가하는 것을 막기 위해, 컨버터(150)가 구비하는 회로 소자를 제 1 유기 수지층(100a)에 매립되도록 형성할 수도 있다.
예를 들어 도 14(B)의 제 2 회로 소자(130b)는 프린트 기판(140) 및 제 1 유기 수지층(100a)에 마련한 개구부에 매립되도록 마련되어 있다.
또한, 도 14(C)에 도시된 바와 같이 발광장치의 발광 영역에 요철 구조(118a)가 마련되어 있는 경우에는 제 1 유기 수지층(100a)의 개구부에 제 2 회로 소자(130b)가 관통된 구성도 채용할 수 있다.
이러한 구성을 적용함으로써, 컨버터를 포함하는 구성의 경우에도 컨버터를 포함하지 않는 구성과 동일한 두께의 발광장치를 실현할 수 있다.
제 2 회로 소자(130b)가 매립되는 개구는 제 1 유기 수지층(100a) 상에서 인출 전극 및 접속 전극이 존재하지 않는 영역에 마련한다. 개구는 제 2 회로 소자(130b)가 매립될 수 있도록 폭이나 높이를 적당 조절할 수 있다. 개구는 제 1 유기 수지층(100a)과 프린트 기판(140)에 각각 다른 공정으로 마련할 수도 있고, 프린트 기판(140)을 제 1 유기 수지층(100a) 상에 배치한 후 제 1 유기 수지층(100a) 및 프린트 기판(140)에 동시에 마련할 수도 있다.
제 1 유기 수지층(100a)의 개구부의 형성 방법은 엔드 밀, 샌드 블라스트 등을 이용한 기계적 연마나, 레이저나 에칭 등의 화학적 연마, 또는 이것들을 조합한 방법을 이용할 수 있다.
또한, 도 14(C)에 도시된 바와 같이 요철 구조(118a)를 갖는 제 1 유기 수지층(100a)을 사용하는 경우에는, 제 1 유기 수지층(100a)을 구성하는 유기 수지 재료의 일부를 가공함으로써 요철 구조(118a)를 마련할 수 있다. 이때, 유기 수지 재료의 일부를 가공할 때 동시에 개구부를 형성할 수도 있다.
또한, 프린트 기판(140)에 개구를 형성할 때에 인출 전극(410a) 및 접속 전극(411a)이 매립되는 개구도 동시에 형성하면 작업 공정이 줄어 바람직하다.
상기한 바와 같이 발광장치에 컨버터를 내장하도록 구성함으로써, 입력되는 전압이 변화하여도, 소자에 적합한 안정적인 전류를 공급하는 기능을 가지고 있으므로 발광소자로 과전류가 흐르는 문제를 방지할 수 있다.
아울러 본 실시형태에서 나타내는 발광장치에 포함되는 컨버터는 DC/DC컨버터에 한정되지 않고, 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 AC/DC컨버터일 수도 있다. AC/DC컨버터를 이용하면 교류 전원을 그대로 인가하여 사용할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 발광장치는 1개의 컨버터에 1개의 발광소자를 전기적으로 접속하도록 구성하였으나 본 발명은 이 구성에 한정되지 않는다. 발광장치가 복수의 발광소자를 구비하는 경우, 발광소자와 동일한 수의 컨버터를 마련하는 구성뿐 아니라 1개의 컨버터에 복수의 발광소자를 전기적으로 접속시키는 구성을 채용할 수 있다.
본 실시형태에서는 보텀 에미션 구조의 발광장치에 대해 나타냈으나, 다른 실시형태에 나타낸 구성예의 모든 발광장치에서도 적용할 수 있다.
본 발명의 일 태양에서는, 컨버터를 발광장치에 내장시킴으로써, 외부에 컨버터를 마련하지 않아도 이용할 수 있는 발광장치를 제공할 수 있으므로 이 발광장치의 이용폭이 넓어진다.
또한, 발광장치의 비발광 영역 상에 컨버터나 접속 배선을 마련함으로써 스페이스를 효과적으로 활용을 할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시형태에서 나타낸 발광장치는, 발광소자의 지지 기판 및 밀봉 기판으로서 유기 수지층과 유리층을 합착시킨 기판을 사용한다. 따라서, 발광장치를 경량화할 수 있다. 나아가 수분 또는 불순물 등이 발광장치의 외부로부터 발광소자에 포함되는 유기 화합물이나 금속재료로 침입하는 것을 억제할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 자유롭게 조합할 수 있다.
(실시형태 8)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 태양에 적용할 수 있는 EL층의 일례에 대해 도 15를 이용하여 설명한다.
도 15(A)에 도시된 EL층(102)은 제 1 전극(103)과 제 2 전극(108) 사이에 마련되어 있다. 제 1 전극(103) 및 제 2 전극(108)은 실시형태 1과 동일한 구성을 적용할 수 있다.
본 실시형태에서, EL층(102)은 제 1 전극(103)측 상에 차례로, 정공 주입층(701), 정공 수송층(702), 발광성의 유기 화합물을 포함하는 층(703), 전자 수송층(704), 및 전자 주입층(705)이 적층되어 있다.
도 15(A)에 도시된 발광소자의 제작 방법에 대해 설명한다.
정공 주입층(701)은 정공 주입성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 정공 주입성이 높은 물질로는, 예를 들어 몰리브덴 산화물, 티타늄 산화물, 바나듐 산화물, 레늄 산화물, 루테늄 산화물, 크롬 산화물, 지르코늄 산화물, 하프늄 산화물, 탄탈륨 산화물, 은 산화물, 텅스텐 산화물, 망간 산화물 등의 금속 산화물을 사용할 수 있다. 또한, 프탈로시아닌(약칭:H2Pc), 동(II)프탈로시아닌(약칭:CuPc) 등의 프탈로시아닌계의 화합물을 사용할 수 있다.
또한, 저분자의 유기 화합물인 4, 4', 4''-트리스(N, N-디페닐아미노) 트리페닐아민(약칭:TDATA), 4, 4', 4''-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트리페닐아민(약칭:MTDATA), 4, 4'-비스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]비페닐(약칭:DPAB), 4, 4'-비스(N-｛4-[N'-(3-메틸페닐)-N'-페닐아미노]페닐｝-N-페닐아미노)비페닐(약칭:DNTPD), 1, 3, 5-트리스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]벤젠(약칭:DPA3B), 3-[N-(9-페닐카르바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카르바졸(약칭:PCzPCA1), 3, 6-비스[N-(9-페닐카르바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카르바졸(약칭:PCzPCA2), 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카르바졸-3-일) 아미노]-9-페닐카르바졸(약칭:PCzPCN1) 등의 방향족 아민 화합물 등을 사용할 수 있다.
나아가 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등)을 사용할 수도 있다. 예를 들어 폴리(N-비닐카르바졸)(약칭:PVK), 폴리(4-비닐트리페닐아민)(약칭:PVTPA), 폴리[N-(4-｛N'-[4-(4-디페닐아미노)페닐]페닐-N'-페닐아미노｝페닐)메타크릴아미드](약칭:PTPDMA), 폴리[N, N'-비스(4-부틸페닐)-N, N'-비스(페닐)벤지딘](약칭:Poly-TPD) 등의 고분자 화합물을 들 수 있다. 또한, 폴리(3, 4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(스티렌술폰산)(PEDOT/PSS), 폴리아닐린/폴리(스티렌술폰산)(PAni/PSS) 등의 산을 첨가한 고분자 화합물을 사용할 수 있다.
특히, 정공 주입층(701)으로서 정공 수송성이 높은 유기 화합물에 억셉터성 물질을 함유시킨 복합재료를 사용하는 것이 바람직하다. 정공 수송성이 높은 물질에 억셉터성 물질을 함유시킨 복합재료를 사용함으로써, 제 1 전극(103)으로부터의 정공 주입성을 양호하게 하여 발광소자의 구동 전압을 감소시킬 수 있다. 이러한 복합재료는 정공 수송성이 높은 물질과 억셉터 물질을 공증착함으로써 형성할 수 있다. 이 복합재료를 사용하여 정공 주입층(701)을 형성함으로써, 제 1 전극(103)으로부터 EL층(102)으로의 정공 주입이 용이해진다.
복합재료로 사용하는 유기 화합물로는 방향족 아민 화합물, 카르바졸 유도체, 방향족 탄화수소, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등) 등 다양한 화합물을 사용할 수 있다. 아울러 복합재료로 사용하는 유기 화합물로서는 정공 수송성이 높은 유기 화합물인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 물질인 것이 바람직하다. 단, 전자보다 정공의 수송성이 높은 물질이면 그 외의 것을 사용할 수도 있다. 이하에서는 복합재료로 사용할 수 있는 유기 화합물을 구체적으로 열거한다.
복합재료로 사용할 수 있는 유기 화합물로는, 예를 들어 TDATA, MTDATA, DPAB, DNTPD, DPA3B, PCzPCA1, PCzPCA2, PCzPCN1, 4, 4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭:NPB 또는 α-NPD), N, N'-비스(3-메틸페닐)-N, N'-디페닐-[1, 1'-비페닐]-4, 4'-디아민(약칭:TPD), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트리페닐아민(약칭:BPAFLP) 등의 방향족 아민 화합물이나, 4, 4'-디(N-카르바졸릴)비페닐(약칭:CBP), 1, 3, 5-트리스[4-(N-카르바졸릴)페닐]벤젠(약칭:TCPB), 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭:CzPA), 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭:PCzPA), 1, 4-비스[4-(N-카르바졸릴)페닐]-2, 3, 5, 6-테트라페닐벤젠 등의 카르바졸 유도체를 사용할 수 있다.
또한, 2-tert-부틸-9, 10-디(2-나프틸)안트라센(약칭:t-BuDNA), 2-tert-부틸-9, 10-디(1-나프틸)안트라센, 9, 10-비스(3, 5-디페닐페닐)안트라센(약칭:DPPA), 2-tert-부틸-9, 10-비스(4-페닐페닐)안트라센(약칭:t-BuDBA), 9, 10-디(2-나프틸)안트라센(약칭:DNA), 9, 10-디페닐안트라센(약칭:DPAnth), 2-tert-부틸안트라센(약칭:t-BuAnth), 9, 10-비스(4-메틸-1-나프틸)안트라센(약칭:DMNA), 9, 10-비스[2-(1-나프틸)페닐]-2-tert-부틸안트라센, 9, 10-비스[2-(1-나프틸)페닐]안트라센, 2, 3, 6, 7-테트라메틸-9, 10-디(1-나프틸)안트라센 등의 방향족 탄화수소 화합물을 사용할 수 있다.
나아가 2, 3, 6, 7-테트라메틸-9, 10-디(2-나프틸)안트라센, 9, 9'-비안트릴, 10, 10'-디페닐-9, 9'-비안트릴, 10, 10'-비스(2-페닐페닐)-9, 9'-비안트릴, 10, 10'-비스[(2, 3, 4, 5, 6-펜타페닐)페닐]-9, 9'-비안트릴, 안트라센, 테트라센, 루브렌, 페릴렌, 2, 5, 8, 11-테트라(tert-부틸)페릴렌, 펜타센, 코로넨, 4, 4'-비스(2, 2-디페닐비닐)비페닐(약칭:DPVBi), 9, 10-비스[4-(2, 2-디페닐비닐)페닐]안트라센(약칭:DPVPA) 등의 방향족 탄화수소 화합물을 사용할 수 있다.
또한, 전자 수용체로는, 7, 7, 8, 8-테트라시아노-2, 3, 5, 6-테트라플루오로퀴노디메탄(약칭:F4-TCNQ), 클로라닐 등의 유기 화합물이나, 천이 금속 산화물을 들 수 있다. 또한, 원소 주기율표의 제 4족 내지 제8족에 속하는 금속의 산화물을 들 수 있다. 구체적으로는, 산화바나듐, 산화니오브, 산화탄탈륨, 산화크롬, 산화몰리브덴, 산화텅스텐, 산화망간, 산화레늄은 전자 수용성이 높기 때문에 바람직하다. 그 중에서도 특히 산화몰리브덴은 대기중에서도 안정하며 흡습성이 낮고 취급이 용이하여 바람직하다.
아울러 상술한 PVK, PVTPA, PTPDMA, Poly-TPD 등의 고분자 화합물과 상술한 전자 수용체를 이용하여 복합재료를 형성하여 정공 주입층(701)에 사용할 수도 있다.
정공 수송층(702)은 정공 수송성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 정공 수송성이 높은 물질로는, 예를 들어 NPB, TPD, BPAFLP, 4, 4'-비스[N-(9, 9-디메틸플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]비페닐(약칭:DFLDPBi), 4, 4'-비스[N-(스피로-9, 9'-비플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]비페닐(약칭:BSPB) 등의 방향족 아민 화합물을 사용할 수 있다. 여기에 열거한 물질은 주로 10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 물질이다. 단, 전자보다 정공의 수송성이 높은 물질이면 그 이외의 것을 사용할 수도 있다. 아울러 정공 수송성이 높은 물질을 포함하는 층은 단층의 것뿐만 아니라, 상기 물질로 이루어지는 층이 2층 이상 적층된 것일 수도 있다.
또한, 정공 수송층(702)에는 CBP, CzPA, PCzPA와 같은 카르바졸 유도체나, t-BuDNA, DNA, DPAnth와 같은 안트라센 유도체를 사용할 수도 있다.
또한, 정공 수송층(702)에는 PVK, PVTPA, PTPDMA, Poly-TPD 등의 고분자 화합물을 사용할 수도 있다.
발광성의 유기 화합물을 포함하는 층(703)은, 형광을 발광하는 형광성 화합물이나 인광을 발광하는 인광성 화합물을 사용할 수 있다.
발광성의 유기 화합물을 포함하는 층(703)에 사용할 수 있는 형광성 화합물로는, 예를 들어 청색계의 발광재료로서 N, N'-비스[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐]-N, N'-디페닐스틸벤-4, 4'-디아민(약칭:YGA2S), 4-(9H-카르바졸-9-일)-4'-(10-페닐-9-안트릴)트리페닐아민(약칭:YGAPA), 4-(10-페닐-9-안트릴)-4'-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)트리페닐아민(약칭:PCBAPA) 등을 들 수 있다. 또한, 녹색계의 발광재료로서 N-(9, 10-디페닐-2-안트릴)-N, 9-디페닐-9H-카르바졸-3-아민(약칭:2PCAPA), N-[9, 10-비스(1, 1'-비페닐-2-일)-2-안트릴]-N, 9-디페닐-9H-카르바졸-3-아민(약칭:2 PCABPhA), N-(9, 10-디페닐-2-안트릴)-N, N', N'-트리페닐-1, 4-페닐렌디아민(약칭:2 DPAPA), N-[9, 10-비스(1, 1'-비페닐-2-일)-2-안트릴]-N, N', N'-트리페닐-1, 4-페닐렌디아민(약칭:2DPABPhA), N-[9, 10-비스(1, 1'-비페닐-2-일)]-N-[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐]-N-페닐안트라센-2-아민(약칭:2YGABPhA), N, N, 9-트리페닐안트라센 9-아민(약칭:DPhAPhA) 등을 들 수 있다. 또한, 황색계의 발광재료로서 루브렌, 5, 12-비스(1, 1'-비페닐-4-일)-6, 11-디페닐테트라센(약칭:BPT) 등을 들 수 있다. 또한, 적색계의 발광재료로서 N, N, N', N'-테트라키스(4-메틸페닐)테트라센-5, 11-디아민(약칭:p-mPhTD), 7, 14-디페닐-N, N, N', N'-테트라키스(4-메틸페닐)아세나프토[1, 2-a]플루오란텐-3, 10-디아민(약칭:p-mPhAFD) 등을 들 수 있다.
또한, 발광성의 유기 화합물을 포함하는 층(703)에 사용할 수 있는 인광성 화합물로는, 예를 들어 청색계의 발광재료로서 비스[2-(4', 6'-디플루오로페닐)피리디나토-N, C2']이리듐(III)테트라키스(1-피라졸릴)보레이트(약칭:FIr6), 비스[2-(4', 6'-디플루오로페닐)피리디나토-N, C2']이리듐(III)피콜리네이트(약칭:FIrpic), 비스｛2-[3', 5'-비스(트리플루오르메틸)페닐]피리디나토-N, C2'｝이리듐(III)피콜리네이트(약칭:Ir(CF3ppy)2(pic)), 비스[2-(4', 6'-디플루오로페닐)피리디나토-N, C2']이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭:FIr(acac)) 등을 들 수 있다. 또한, 녹색계의 발광재료로서 트리스(2-페닐피리디나토-N, C2') 이리듐(III)(약칭:Ir(ppy)3), 비스(2-페닐피리디나토-N, C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭:Ir(ppy)2(acac)), 비스(1, 2-디페닐-1 H-벤조이미다졸라토)이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭:Ir(pbi)2(acac)), 비스(벤조[h]퀴놀리나토)이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭:Ir(bzq)2(acac)), 트리스(벤조[h]퀴놀리나토)이리듐(III)(약칭:Ir(bzq)3) 등을 들 수 있다. 또한, 황색계의 발광재료로서 비스(2, 4-디페닐-1, 3-옥사졸라토-N, C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭:Ir(dpo)2(acac)), 비스[2-(4'-퍼플루오로페닐페닐)피리디나토]이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭:Ir(p-PF-ph)2(acac)), 비스(2-페닐벤조티아졸라토-N, C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭:Ir(bt)2(acac)), (아세틸아세토나토)비스[2, 3-비스(4-플루오로페닐)-5-메틸피라지나토]이리듐(III)(약칭:Ir(Fdppr-Me)2(acac)), (아세틸아세토나토)비스｛2-(4-메톡시페닐)-3, 5-디메틸피라지나토｝이리듐(III)(약칭:Ir(dmmoppr)2(acac)) 등을 들 수 있다. 또한, 주황색계의 발광재료로서 트리스(2-페닐퀴놀리나토-N, C2')이리듐(III)(약칭:Ir(pq)3), 비스(2-페닐퀴놀리나토-N, C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭:Ir(pq)2(acac)), (아세틸아세토나토)비스(3, 5-디메틸-2-페닐피라지나토)이리듐(III)(약칭:Ir(mppr-Me)2(acac)), (아세틸아세토나토)비스(5-이소프로필-3-메틸-2-페닐피라지나토)이리듐(III)(약칭:Ir(mppr-iPr)2(acac)) 등을 들 수 있다. 또한, 적색계의 발광재료로서 비스[2-(2'-벤조[4, 5-α]티에닐)피리디나토-N, C3']이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭:Ir(btp)2(acac)), 비스(1-페닐이소퀴놀리나토-N, C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭:Ir(piq)2(acac)), (아세틸아세토나토)비스[2, 3-비스(4-플루오로페닐)퀴녹살리나토]이리듐(III)(약칭:Ir(Fdpq)2(acac)), (아세틸아세토나토)비스(2, 3, 5-트리페닐피라지나토)이리듐(III)(약칭:Ir(tppr)2(acac)), (디피바로일메타나토)비스(2, 3, 5-트리페닐피라지나토)이리듐(III)(약칭:Ir(tppr)2(dpm)), 2, 3, 7, 8, 12, 13, 17, 18-옥타에틸-21H, 23H-포르피린백금(II)(약칭:PtOEP) 등의 유기 금속 착체를 들 수 있다. 또한, 트리스(아세틸아세토나토)(모노페난트로린)테르븀(III)(약칭:Tb(acac)3(Phen)), 트리스(1, 3-디페닐-1, 3-프로판디오나트)(모노페난트로린)유로피움(III)(약칭:Eu(DBM)3(Phen)), 트리스[1-(2-테노일)-3, 3, 3-트리플루오로아세토나토](모노페난트로린)유로피움(III)(약칭:Eu(TTA)3(Phen)) 등의 희토류 금속 착체는, 희토류 금속 이온으로부터의 발광(다른 다중도들간의 전자 천이)이므로 인광성 화합물로서 사용할 수 있다.
아울러 발광성의 유기 화합물을 포함하는 층(703)으로서는, 상술한 발광성의 유기 화합물(게스트 재료)을 다른 물질(호스트 재료)로 분산시킨 구성을 가질 수도 좋다. 호스트 재료로는 다양한 종류의 것을 사용할 수 있고, 발광성의 물질보다 최저 공궤도 준위(LUMO 준위)가 높고 최고 피점유궤도 준위(HOMO 준위)가 낮은 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
호스트 재료로는, 구체적으로는 트리스(8-퀴놀리노라토)알루미늄(III)(약칭:Alq), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리노라토)알루미늄(III)(약칭:Almq3), 비스(10-히드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨(II)(약칭:BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리노라토)(4-페닐페놀라토)알루미늄(III)(약칭:BAlq), 비스(8-퀴놀리노라토)아연(II)(약칭:Znq), 비스[2-(2-벤조옥사졸릴)페놀라토]아연(II)(약칭:ZnPBO), 비스[2-(2-벤조티아졸릴)페놀라토]아연(II)(약칭:ZnBTZ) 등의 금속 착체, 2-(4-비페닐릴)-5-(4-tert-부틸페닐)-1, 3, 4-옥사디아졸(약칭:PBD), 1, 3-비스[5-(p-tert-부틸페닐)-1, 3, 4-옥사디아졸-2-일]벤젠(약칭:OXD-7), 3-(4-비페닐릴)-4-페닐-5-(4-tert-부틸페닐)-1, 2, 4-트리아졸(약칭:TAZ), 2, 2', 2''-(1, 3, 5-벤젠트리일)트리스(1-페닐-1H-벤조이미다졸)(약칭:TPBI), 바소페난트로린(약칭:BPhen), 바소큐프로인(약칭:BCP) 등의 복소환 화합물이나, 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭:CzPA), 3, 6-디페닐-9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭:DPCzPA), 9, 10-비스(3, 5-디페닐페닐)안트라센(약칭:DPPA), 9, 10-디(2-나프틸)안트라센(약칭:DNA), 2-tert-부틸-9, 10-디(2-나프틸)안트라센(약칭:t-BuDNA), 9, 9'-비안트릴(약칭:BANT), 9, 9'-(스틸벤-3, 3'-디일)디페난트렌(약칭:DPNS), 9, 9'-(스틸벤-4, 4'-디일)디페난트렌(약칭:DPNS2), 3, 3', 3''-(벤젠-1, 3, 5-트리일)트리피렌(약칭:TPB3), 9, 10-디페닐안트라센(약칭:DPAnth), 6, 12-디메톡시-5, 11-디페닐크리센 등의 축합 방향족 화합물, N, N-디페닐-9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸-3-아민(약칭:CzA1PA), 4-(10-페닐-9-안트릴)트리페닐아민(약칭:DPhPA), N, 9-디페닐-N-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸-3-아민(약칭:PCAPA), N, 9-디페닐-N-｛4-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]페닐｝-9H-카르바졸-3-아민(약칭:PCAPBA), N-(9, 10-디페닐-2-안트릴)-N, 9-디페닐-9H-카르바졸-3-아민(약칭:2PCAPA), NPB(또는α-NPD), TPD, DFLDPBi, BSPB 등의 방향족 아민 화합물 등을 사용할 수 있다.
또한, 호스트 재료는 복수의 종류를 사용할 수 있다. 예를 들어 결정화를 억제하기 위해 루브렌 등의 결정화를 억제하는 물질을 더 첨가할 수도 있다. 또한, 게스트 재료로의 에너지 이동을 보다 효율적으로 수행하기 위해 NPB 또는 Alq 등을 더 첨가할 수도 있다.
게스트 재료를 호스트 재료에 분산시킨 구성을 가짐으로써, 발광성의 유기 화합물을 포함하는 층(703)의 결정화를 억제할 수 있다. 또한, 게스트 재료의 농도가 높음에 따른 농도 소광을 억제할 수 있다.
또한, 발광성의 유기 화합물을 포함하는 층(703)으로서 고분자 화합물을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 청색계의 발광재료로서 폴리(9, 9-디옥틸플루오렌-2, 7-디일)(약칭:PFO), 폴리[(9, 9-디옥틸플루오렌-2, 7-디일)-co-(2, 5-디메톡시벤젠-1, 4-디일)](약칭:PF-DMOP), 폴리｛(9, 9-디옥틸플루오렌-2, 7-디일)-co-[N, N'-디(p-부틸페닐)-1, 4-디아미노벤젠]｝(약칭:TAB-PFH) 등을 들 수 있다. 또한, 녹색계의 발광재료로서 폴리(p-페닐렌비닐렌)(약칭:PPV), 폴리[(9, 9-디헥실플루오렌-2, 7-디일)-alt-co-(벤조[2, 1, 3]티아디아졸-4, 7-디일)](약칭:PFBT), 폴리[(9, 9-디옥틸-2, 7-디비닐렌플루오레닐렌)-alt-co-(2-메톡시-5-(2-에틸헥실옥시)-1, 4-페닐렌)]등을 들 수 있다. 또한, 주황색~적색계의 발광재료로서 폴리[2-메톡시-5-(2'-에틸헥스옥시)-1, 4-페닐렌비닐렌](약칭:MEH-PPV), 폴리(3-부틸티오펜-2, 5-디일)(약칭:R4-PAT), 폴리｛[9, 9-디헥실-2, 7-비스(1-시아노비닐렌)플루오레닐렌]-alt-co-[2, 5-비스(N, N'-디페닐아미노)-1, 4-페닐렌]｝, 폴리｛[2-메톡시-5-(2-에틸헥실옥시)-1, 4-비스(1-시아노비닐렌페닐렌)]-alt-co-[2, 5-비스(N, N'-디페닐아미노)-1, 4-페닐렌]｝(약칭:CN-PPV-DPD)등을 들 수 있다.
또한, 발광성의 유기 화합물을 포함하는 층을 복수 마련하고 각각의 층의 발광색을 달리함으로써 발광소자 전체적으로 원하는 색의 발광을 얻을 수 있다. 예를 들어 발광성의 유기 화합물을 포함하는 층을 2개 갖는 발광소자에 있어서, 제 1 발광성의 유기 화합물을 포함하는 층의 발광색과 제 2 발광성의 유기 화합물을 포함하는 층의 발광색을 보색의 관계가 되도록 함으로써 발광소자 전체적으로 백색 발광하는 발광소자를 얻는 것도 가능하다. 아울러 보색은, 혼합하면 무채색이 되는 색들의 관계를 의미한다. 즉, 보색 관계에 있는 색을 발광하는 물질로부터 얻어진 빛을 혼합하면 백색 발광을 얻을 수 있다. 또한, 발광성의 유기 화합물을 포함하는 층을 3개 이상 갖는 발광소자의 경우에도 마찬가지이다.
전자 수송층(704)은 전자 수송성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 전자 수송성이 높은 물질로는, 예를 들어 트리스(8-퀴놀리노라토)알루미늄(약칭:Alq), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리노라토)알루미늄(약칭:Almq3), 비스(10-히드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨(약칭:BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리노라토)(4-페닐페놀라토)알루미늄(약칭:BAlq) 등, 퀴놀린 골격 또는 벤조퀴놀린 골격을 갖는 금속 착체 등을 들 수 있다. 또한, 그 밖에 비스[2-(2-히드록시페닐) 벤조옥사졸라토]아연(약칭:Zn(BOX)2), 비스[2-(2-히드록시페닐)벤조티아졸라토]아연(약칭:Zn(BTZ)2) 등의 옥사졸계, 티아졸계 배위자를 갖는 금속 착체 등도 사용할 수 있다. 나아가 금속 착체 외에도, 2-(4-비페닐릴)-5-(4-tert-부틸페닐)-1, 3, 4-옥사디아졸(약칭:PBD)이나, 1, 3-비스[5-(p-tert-부틸페닐)-1, 3, 4-옥사디아졸-2-일]벤젠(약칭:OXD-7), 3-(4-비페닐릴)-4-페닐-5-(4-tert-부틸페닐)-1, 2, 4-트리아졸(약칭:TAZ), 바소페난트로린(약칭:BPhen), 바소큐프로인(약칭:BCP) 등도 사용할 수 있다. 여기에 열거한 물질은 주로 10-6cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 갖는 물질이다. 또한, 전자 수송층은 단층의 것뿐만 아니라, 상기 물질로 이루어지는 층이 2층 이상 적층된 것일 수도 있다.
전자 주입층(705)은 전자 주입성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 전자 주입층(705)에는, 리튬, 세슘, 칼슘, 불화리튬, 불화세슘, 불화칼슘, 리튬 산화물 등과 같은 알칼리 금속, 알칼리 토류 금속, 또는 이들의 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 불화에르븀과 같은 희토류 금속 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 상술한 전자 수송층(704)을 구성하는 물질을 사용할 수도 있다.
아울러 상술한 정공 주입층(701), 정공 수송층(702), 발광성의 유기 화합물을 포함하는 층(703), 전자 수송층(704), 전자 주입층(705)은 각각 증착법(진공 증착법을 포함), 잉크젯법, 도포법 등의 방법으로 형성할 수 있다.
EL층(102)은 도 15(B)에 도시된 바와 같이 제 1 전극(103)과 제 2 전극(108) 사이에 복수 적층되어 있을 수도 있다. 이 경우, 적층된 제 1 EL층(800)과 제 2 EL층(801) 사이에는 전하 발생층(803)을 마련하는 것이 바람직하다. 전하 발생층(803)은 상술의 복합재료로 형성할 수 있다. 또한, 전하 발생층(803)은 복합재료로 이루어지는 층과 다른 재료로 이루어지는 층과의 적층 구조일 수도 있다. 이 경우, 다른 재료로 이루어지는 층으로서는, 전자 공여성 물질과 전자 수송성이 높은 물질을 포함하는 층이나 투명 도전막으로 이루어지는 층 등을 이용할 수 있다. 이러한 구성을 갖는 발광소자는 에너지의 이동이나 소광 등의 문제가 쉽게 일어나지 않고 재료 선택의 폭이 넓어짐에 따라 높은 발광 효율과 긴 수명을 겸비하는 발광소자로 구현하는 것이 용이하다. 또한, 일측 EL층에서 인광 발광, 다른 일측에서 형광 발광을 얻는 것도 용이하다. 이 구조는 상술한 EL층의 구조와 조합하여 이용할 수 있다.
또한, 각각의 EL층의 발광색을 달리함으로써, 발광소자 전체적으로 원하는 색의 발광을 얻을 수 있다. 예를 들어 2개의 EL층을 갖는 발광소자에 있어서 제 1 EL층의 발광색과 제 2 EL층의 발광색을 보색의 관계가 되도록 함으로써 발광소자 전체적으로 백색 발광하는 발광소자를 얻는 것도 가능하다. 또한, 3개 이상의 EL층을 갖는 발광소자의 경우에도 마찬가지이다.
EL층(102)은, 도 15(C)에 도시된 바와 같이 제 1 전극(103)과 제 2 전극(108) 사이에 정공 주입층(701), 정공 수송층(702), 발광성의 유기 화합물을 포함하는 층(703), 전자 수송층(704), 전자 주입 버퍼층(706), 전자 릴레이층(707), 및 제 2 전극(108)과 접하는 복합재료층(708)을 가질 수도 있다.
제 2 전극(108)과 접하는 복합재료층(708)을 마련함으로써 특히 스퍼터링법을 이용하여 제 2 전극(108)을 형성할 때에 EL층(102)이 받는 데미지를 줄일 수 있어 바람직하다. 복합재료층(708)은 전술한, 정공 수송성이 높은 유기 화합물에 억셉터성 물질을 함유시킨 복합재료를 사용할 수 있다.
나아가 전자 주입 버퍼층(706)을 마련함으로써 복합재료층(708)과 전자 수송층(704) 사이의 주입 장벽을 완화할 수 있으므로, 복합재료층(708)에서 발생된 전자를 전자 수송층(704)으로 용이하게 주입할 수 있다.
전자 주입 버퍼층(706)에는, 알칼리 금속, 알칼리 토류 금속, 희토류 금속, 및 이들의 화합물(알칼리 금속 화합물(산화리튬 등의 산화물, 할로겐화물, 탄산리튬이나 탄산세슘 등의 탄산염을 포함), 알칼리 토류 금속 화합물(산화물, 할로겐화물, 탄산염을 포함), 또는 희토류 금속의 화합물(산화물, 할로겐화물, 탄산염을 포함)) 등의 전자 주입성이 높은 물질을 사용하는 것이 가능하다.
또한, 전자 주입 버퍼층(706)이, 전자 수송성이 높은 물질과 도너성 물질을 포함하여 형성되는 경우에는, 전자 수송성이 높은 물질에 대해서 질량비로, 0.001 이상 0.1 이하의 비율로 도너성 물질을 첨가하는 것이 바람직하다. 아울러 도너성 물질로는, 알칼리 금속, 알칼리 토류 금속, 희토류 금속, 및 이들의 화합물(알칼리 금속 화합물(산화리튬 등의 산화물, 할로겐화물, 탄산리튬이나 탄산세슘 등의 탄산염을 포함), 알칼리 토류 금속 화합물(산화물, 할로겐화물, 탄산염을 포함), 또는 희토류 금속의 화합물(산화물, 할로겐화물, 탄산염을 포함)) 외에도, 테트라티아나프타센(약칭:TTN), 니켈로센, 데카메틸니켈로센 등의 유기 화합물을 사용할 수도 있다. 아울러 전자 수송성이 높은 물질로서는, 앞서 설명한 전자 수송층(704)의 재료와 동일한 재료를 이용하여 형성할 수 있다.
나아가 전자 주입 버퍼층(706)과 복합재료층(708) 사이에, 전자 릴레이층(707)을 형성하는 것이 바람직하다. 전자 릴레이층(707)은 반드시 마련할 필요는 없으나 전자 수송성이 높은 전자 릴레이층(707)을 마련함으로써 전자 주입 버퍼층(706)으로 전자를 신속하게 보낼 수 있게 된다.
복합재료층(708)과 전자 주입 버퍼층(706) 사이에 전자 릴레이층(707)이 배치된 구조는, 복합재료층(708)에 포함되는 억셉터성 물질과 전자 주입 버퍼층(706)에 포함되는 도너성 물질이 상호작용을 받기 어려워 서로의 기능을 저해하기 어려운 구조이다. 따라서 구동 전압의 상승을 억제할 수 있다.
전자 릴레이층(707)은 전자 수송성이 높은 물질을 포함하고, 이 전자 수송성이 높은 물질의 LUMO 준위는, 복합재료층(708)에 포함되는 억셉터성 물질의 LUMO 준위와 전자 수송층(704)에 포함되는 전자 수송성이 높은 물질의 LUMO 준위와의 사이가 되도록 형성한다. 또한, 전자 릴레이층(707)이 도너성 물질을 포함하는 경우에는, 이 도너성 물질의 도너 준위도 복합재료층(708)에 포함되는 억셉터성 물질의 LUMO 준위와 전자 수송층(704)에 포함되는 전자 수송성이 높은 물질의 LUMO 준위와의 사이가 되도록 한다. 구체적인 에너지 준위의 수치로서는, 전자 릴레이층(707)에 포함되는 전자 수송성이 높은 물질의 LUMO 준위는 -5.0 eV 이상, 바람직하게는 -5.0eV 이상 -3.0eV 이하로 할 수 있다.
전자 릴레이층(707)에 포함되는 전자 수송성이 높은 물질로서는 프탈로시아닌계의 재료 또는 금속-산소 결합과 방향족 배위자를 갖는 금속 착체를 사용하는 것이 바람직하다.
전자 릴레이층(707)에 포함되는 프탈로시아닌계 재료로는, 구체적으로는 CuPc, SnPc(Phthalocyanine tin(II) complex), ZnPc(Phthalocyanine zinc complex), CoPc(Cobalt(II) phthalocyanine, β-form), FePc(Phthalocyanine Iron) 및 PhO-VOPc(Vanadyl 2, 9, 16, 23-tetraphenoxy-29H, 31H-phthalocyanine) 중 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다.
전자 릴레이층(707)에 포함되는 금속-산소 결합과 방향족 배위자를 갖는 금속 착체로서는, 금속-산소의 이중 결합을 갖는 금속 착체를 사용하는 것이 바람직하다. 금속-산소의 이중 결합은 억셉터성(전자를 수용하기 쉬운 성질)을 가지므로 전자의 이동(수수)이 보다 용이해진다. 또한, 금속-산소의 이중 결합을 갖는 금속 착체는 안정적일 것이다. 따라서 금속-산소의 이중 결합을 갖는 금속 착체를 이용함으로써 발광소자를 저전압으로 보다 안정적으로 구동하는 것이 가능해진다.
금속-산소 결합과 방향족 배위자를 갖는 금속 착체로서는 프탈로시아닌계 재료가 바람직하다. 구체적으로는, VOPc(Vanadyl phthalocyanine), SnOPc(Phthalocyanine tin(IV) oxide complex) 및 TiOPc(Phthalocyanine titanium oxide complex) 중 어느 하나는, 분자 구조적으로 금속-산소의 이중 결합이 다른 분자에 대해 작용하기 쉽고 억셉터성이 높기 때문에 바람직하다.
아울러 상술한 프탈로시아닌계 재료로는 페녹시기를 갖는 것이 바람직하다. 구체적으로는 PhO-VOPc와 같은, 페녹시기를 갖는 프탈로시아닌 유도체가 바람직하다. 페녹시기를 갖는 프탈로시아닌 유도체는 용매에 가용이다. 따라서 발광소자를 형성함에 있어서 취급하기 용이한 이점을 갖는다. 또한, 용매에 가용이므로 성막에 이용하는 장치의 유지보수가 용이한 이점을 갖는다.
전자 릴레이층(707)은 도너성 물질을 더 포함하고 있을 수도 있다. 도너성 물질로서는 알칼리 금속, 알칼리 토류 금속, 희토류 금속 및 이들의 화합물(알칼리 금속 화합물(산화리튬 등의 산화물, 할로겐화물, 탄산리튬이나 탄산세슘 등의 탄산염을 포함), 알칼리 토류 금속 화합물(산화물, 할로겐화물, 탄산염을 포함), 또는 희토류 금속의 화합물(산화물, 할로겐화물, 탄산염을 포함)) 외에도, 테트라티아나프타센(약칭:TTN), 니켈로센, 데카메틸니켈로센 등의 유기 화합물을 사용할 수 있다. 전자 릴레이층(707)에 이 도너성 물질들을 포함시킴으로써 전자의 이동이 용이해져 발광소자를 보다 저전압으로 구동하는 것이 가능해진다.
전자 릴레이층(707)에 도너성 물질을 포함시키는 경우, 전자 수송성이 높은 물질로서는 상기한 재료의 외에도, 복합재료층(708)에 포함되는 억셉터성 물질의 억셉터 준위보다 높은 LUMO 준위를 갖는 물질을 사용할 수 있다. 구체적인 에너지 준위로서는 -5.0eV 이상, 바람직하게는 -5.0eV 이상 -3.0eV 이하의 범위에 LUMO 준위를 갖는 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 물질로서는 예를 들어 페릴렌 유도체나, 질소를 함유한 축합 방향족 화합물 등을 들 수 있다. 아울러 질소를 함유한 축합 방향족 화합물은 안정하므로 전자 릴레이층(707)을 형성하기 위해 사용하는 재료로서 바람직한 재료이다.
페릴렌 유도체의 구체적인 예로서는, 3, 4, 9, 10-페릴렌테트라카본산이무수물(약칭:PTCDA), 3, 4, 9, 10-페릴렌테트라카복실릭비스벤조이미다졸(약칭:PTCBI), N, N'-디옥틸-3, 4, 9, 10-페릴렌테트라카본산디이미드(약칭:PTCDI-C8H), N, N'-디헥실-3, 4, 9, 10-페릴렌테트라카본산디이미드(약칭:Hex PTC) 등을 들 수 있다.
또한, 질소를 함유한 축합 방향족 화합물의 구체적인 예로서는, 피라지노[2, 3-f][1, 10]페난트로린 2, 3-디카보니트릴(약칭:PPDN), 2, 3, 6, 7, 10, 11-헥사시아노-1, 4, 5, 8, 9, 12-헥사아자트리페닐렌(약칭:HAT(CN)6), 2, 3-디페닐피리도[2, 3-b]피라진(약칭:2PYPR), 2, 3-비스(4-플루오로페닐)피리도[2, 3-b]피라진(약칭:F2PYPR) 등을 들 수 있다.
그 밖에도, 7, 7, 8, 8-테트라시아노퀴노디메탄(약칭:TCNQ), 1, 4, 5, 8-나프탈렌테트라카본산이무수물(약칭:NTCDA), 퍼플루오로펜타센, 구리헥사데카플루오로프탈로시아닌(약칭:F16CuPc), N, N'-비스(2, 2, 3, 3, 4, 4, 5, 5, 6, 6, 7, 7, 8, 8, 8-펜타데카플루오로옥틸)-1, 4, 5, 8-나프탈렌테트라카본산디이미드(약칭:NTCDI-C8F), 3', 4'-디부틸-5, 5''-비스(디시아노메틸렌)-5, 5''-디하이드로-2, 2':5', 2''-테르티오펜(약칭:DCMT), 메타노풀러렌(예를 들어 [6, 6]-페닐C61-부티르산메틸에스테르) 등을 사용할 수 있다.
아울러 전자 릴레이층(707)에 도너성 물질을 포함시키는 전자 수송성이 높은 물질과 도너성 물질과의 공증착 등의 방법에 의해 전자 릴레이층(707)을 형성할 수 있다.
정공 주입층(701), 정공 수송층(702), 발광성의 유기 화합물을 포함하는 층(703), 및 전자 수송층(704)은 상술한 재료를 이용하여 각각 형성할 수 있다.
이상에 의해 본 실시형태의 EL층(102)를 제작할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 자유롭게 조합할 수 있다.
(실시형태 9)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 태양의 발광장치를 이용하여 완성시킨 조명장치의 일례에 대해 도 21을 이용하여 설명한다.
본 발명의 일 태양에서는 발광부가 곡면을 갖는 조명장치를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 태양에서는 투시형(see-through)의 발광부를 갖는 조명장치를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 태양은 자동차의 조명에도 적용할 수 있고 예를 들어 계기판이나 앞유리 상, 천정 등에 조명을 설치할 수도 있다.
도 21(A)에서는 본 발명의 일 태양을 적용한, 실내의 조명장치(901) 및 탁상 조명기구(903)를 도시하였다. 발광장치는 대면적화도 가능하므로 대면적의 조명장치로서 이용할 수 있다. 그 밖에도 롤형의 조명장치(902)로서 이용할 수도 있다.
도 21(B)에 다른 조명장치의 예를 도시하였다. 도 21(B)에 도시된 탁상 조명장치는 조명부 (9501), 기둥(9503), 지지대(9505) 등을 포함한다. 조명부(9501)는 본 발명의 일 태양의 발광장치를 포함한다. 이와 같이, 본 발명의 일 태양에서는 곡면을 갖는 조명장치, 또는 플렉시블하게 구부러지는 조명부를 갖는 조명장치를 실현할 수 있다. 이와 같이, 유연한 발광장치를 조명장치로서 이용함으로써, 조명장치의 디자인의 자유도가 향상될 뿐 아니라, 예를 들어 자동차의 천정, 계기판 등의 곡면을 갖는 장소에도 조명장치를 설치하는 것이 가능해진다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 자유롭게 조합할 수 있다.
본 실시예에서는, 본 발명의 일 태양에 적용할 수 있는 갈륨(Ga)과 아연(Zn)과 산소(O)를 포함하는 막(이하, GZO막)의 예에 대해 도 16 및 도 17을 이용하여 설명한다.
《시료의 제작》
먼저 본 실시예에서 제작한 GZO막에 대해 설명한다. 본 실시예에서 제작한 GZO막은 표 1에 나타낸 3 종류이다.
| Ga2O3:ZnO(mol수비) | |
| 구성예 1 | 1:5 |
| 구성예 2 | 1:1 |
| 구성예 3 | 5:1 |
본 실시예의 모든 구성예에 있어서, 기판과 타겟 사이의 거리는 110mm이며, 압력 0.8Pa, 직류(DC) 전원 200W, 산소 분위기하, 기판 가열 온도 200℃의 조건으로 스퍼터링법에 의한 성막을 수행했다.
구성예 1로서, Ga-Zn-O계 금속 산화물 타겟(Ga2O3:ZnO=1:5[mol수비])을 이용하여 두께 100 nm의 GZO막을 형성했다.
구성예 2로서, Ga-Zn-O계 금속 산화물 타겟(Ga2O3:ZnO=1:1[mol수비])을 이용하여 두께 100nm의 GZO막을 형성했다.
구성예 3으로서, Ga-Zn-O계 금속 산화물 타겟(Ga2O3:ZnO=5:1[mol수비])을 이용하여 두께 100nm의 GZO막을 형성했다.
《굴절률의 측정》
이어서 구성예 1 내지 구성예 3의 굴절률을 각각 측정했다. 본 실시예에서는 엘립소미트리법을 이용하여 굴절률을 구했다.
구성예 1 내지 구성예 3의 굴절률을 도 16에 나타냈다. 도 16에서 횡축은 파장(nm)을 나타내고 세로축은 굴절률을 나타낸다.
구성예 1 내지 구성예 3의 굴절률은, 파장이 400nm 이상 800nm 이하인 영역(이하, 가시광 영역이라 함)에서 파장 의존성을 거의 볼 수 없었다.
도 16에서 알 수 있는 바와 같이, 가시광 영역에 있어서, 구성예 1(ZnO가 포함되는 비율이 큰 타겟)은 구성예 3(Ga2O3가 포함되는 비율이 큰 타겟)에 비해 굴절률이 높다.
이상의 결과를 통해 Ga-Zn-O계 금속 산화물 타겟에 포함되는 Ga2O3와 ZnO의 비율을 변경함으로써, 얻어지는 GZO막의 굴절률이 변화함을 시사하였다.
《투과율의 측정》
이어서 구성예 1 내지 구성예 3의 투과율을 각각 측정했다. 본 실시예에서는 분광 광도계를 이용하여 투과율의 값을 얻었다.
구성예 1 내지 구성예 3의 투과율을 도 17에 나타내었다. 도 17에서 횡축은 파장(nm)을 나타내고 세로축은 투과율을 나타낸다.
구성예 1 내지 구성예 3의 투과율은 파장이 400nm 이상의 영역에서 75% 이상으로 매우 높았다.
이상의 결과를 통해 GZO막은 가시광에 대한 투광성이 매우 높음을 알 수 있었다.
본 실시예를 통해 알 수 있는 바와 같이, Ga와 Zn과 O를 포함하는 막은 가시광에 대한 투광성이 매우 높다. 나아가 Ga와 Zn의 비율을 변경함으로써, 얻어지는 막의 굴절률이 크게 변화한다. 따라서, 본 발명에 있어서 기능층으로서 바람직하게 이용할 수 있음을 알 수 있었다.
본 실시예에서는, 본 발명의 일 태양에 적용할 수 있는 Ga와 Zn과 O를 포함하는 막(이하, GZO막)의 다른 예에 대해 도 18 내지 도 20을 이용하여 설명한다.
《시료의 제작》
먼저 본 실시예에서 제작한 GZO막에 대해 설명한다. 본 실시예에서 제작한 GZO막은 표 2에 나타낸 12 종류이다.
| Ga2O3:ZnO(mol수비) | 성막 분위기 | 기판 가열 유무 | 막두께(nm) | |
| 구성예 A-1 | 1:5 | 아르곤 및 산소 혼합분위기 | 무 | 250 |
| 구성예 A-2 | 1:5 | 산소 분위기 | 무 | 90 |
| 구성예 A-3 | 1:5 | 아르곤 및 산소 혼합분위기 | 유 | 200 |
| 구성예 A-4 | 1:5 | 산소 분위기 | 유 | 150 |
| 구성예 B-1 | 1:1 | 아르곤 및 산소 혼합분위기 | 무 | 180 |
| 구성예 B-2 | 1:1 | 산소 분위기 | 무 | 50 |
| 구성예 B-3 | 1:1 | 아르곤 및 산소 혼합분위기 | 유 | 150 |
| 구성예 B-4 | 1:1 | 산소 분위기 | 유 | 90 |
| 구성예 C-1 | 5:1 | 아르곤 및 산소 혼합분위기 | 무 | 160 |
| 구성예 C-2 | 5:1 | 산소 분위기 | 무 | 50 |
| 구성예 C-3 | 5:1 | 아르곤 및 산소 혼합분위기 | 유 | 160 |
| 구성예 C-4 | 5:1 | 산소 분위기 | 유 | 90 |
본 실시예의 모든 구성예에 있어서, 기판과 타겟 사이의 거리는 110mm이며, 압력 0.8Pa, 직류(DC) 전원 200W의 조건으로 스퍼터링법에 의한 성막을 수행했다.
구성예 A-1으로서, Ga-Zn-O계 금속 산화물 타겟(Ga2O3:ZnO=1:5[mol수비])을 이용하여 아르곤 및 산소(유량 비율은, 아르곤:산소=7:3) 혼합 분위기하, 실온에서 두께 250nm의 GZO막을 형성했다.
구성예 A-2로서, Ga-Zn-O계 금속 산화물 타겟(Ga2O3:ZnO=1:5[mol수비])을 이용하여 산소 분위기하, 실온에서 두께 90nm의 GZO막을 형성했다.
구성예 A-3으로서, Ga-Zn-O계 금속 산화물 타겟(Ga2O3:ZnO=1:5[mol수비])을 이용하여 아르곤 및 산소(유량 비율은 아르곤:산소=7:3) 혼합 분위기하, 기판 가열 온도 200℃의 조건으로 두께 200nm의 GZO막을 형성했다.
구성예 A-4로서, Ga-Zn-O계 금속 산화물 타겟(Ga2O3:ZnO=1:5[mol수비])을 이용하여 산소 분위기하, 기판 가열 온도 200℃의 조건으로 두께 150nm의 GZO막을 형성했다.
구성예 B-1으로서 Ga-Zn-O계 금속 산화물 타겟(Ga2O3:ZnO=1:1[mol수비])을 이용하여 아르곤 및 산소(유량 비율은, 아르곤:산소=7:3) 혼합 분위기하, 실온으로 두께 180nm의 GZO막을 형성했다.
구성예 B-2로서, Ga-Zn-O계 금속 산화물 타겟(Ga2O3:ZnO=1:1[mol수비])을 이용하여 산소 분위기하, 실온에서두께 50nm의 GZO막을 형성했다.
구성예 B-3에서는 Ga-Zn-O계 금속 산화물 타겟(Ga2O3:ZnO=1:1[mol수비])을 이용하여 아르곤 및 산소(유량 비율은 아르곤:산소=7:3) 혼합 분위기하, 기판 가열 온도 200℃의 조건으로 두께 150nm의 GZO막을 형성했다.
구성예 B-4로서, Ga-Zn-O계 금속 산화물 타겟(Ga2O3:ZnO=1:1[mol수비])을 이용하여 산소 분위기하, 기판 가열 온도 200℃의 조건으로 두께 90nm의 GZO막을 형성했다.
구성예 C-1으로서, Ga-Zn-O계 금속 산화물 타겟(Ga2O3:ZnO=5:1[mol수비])을 이용하여 아르곤 및 산소(유량 비율은 아르곤:산소=7:3) 혼합 분위기하, 실온에서 두께 160nm의 GZO막을 형성했다.
구성예 C-2로서, Ga-Zn-O계 금속 산화물 타겟(Ga2O3:ZnO=5:1[mol수비])을 이용하여 산소 분위기하, 실온에서 두께 50nm의 GZO막을 형성했다.
구성예 C-3으로서, Ga-Zn-O계 금속 산화물 타겟(Ga2O3:ZnO=5:1[mol수비])을 이용하여 아르곤 및 산소(유량 비율은 아르곤:산소=7:3) 혼합 분위기하, 기판 가열 온도 200℃의 조건으로 두께 160nm의 GZO막을 형성했다.
구성예 C-4로서, Ga-Zn-O계 금속 산화물 타겟(Ga2O3:ZnO=5:1[mol수비])을 이용하여 산소 분위기하, 기판 가열 온도 200℃의 조건으로 두께 90nm의 GZO막을 형성했다.
《굴절률의 측정》
이어서 구성예 A-1 내지 구성예 A-4, 구성예 B-1 내지 구성예 B-4, 및 구성예 C-1 내지 구성예 C-4의 굴절률을 각각 측정했다.
굴절률은 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 측정했다.
구성예 A-1 내지 구성예 A-4의 굴절률을 도 18에 나타내었다. 구성예 B-1 내지 구성예 B-4의 굴절률을 도 19에 나타내었다. 구성예 C-1 내지 구성예 C-4의 굴절률을 도 20에 나타내었다. 도 18 내지 도 20에서 횡축은 파장(nm)을 나타내고 세로축은 굴절률을 나타낸다.
본 실시예에서 제작한 구성예의 굴절률은, 가시광 영역에 있어서 파장 의존성을 거의 볼 수 없었다.
본 실시예의 결과를 통해 Ga와 Zn의 비율이나, 성막 분위기 등의 조건을 변경함으로써, 얻어지는 GZO막의 굴절률이 변화함을 알 수 있었다. 예를 들어 가시광 영역에 있어서, 굴절률이 1.7 이상 2.0 이하의 범위의 값을 나타내는 GZO막을 성막할 수 있음이 시사되었다.
100a 제 1 유기 수지층 100b 제 2 유기 수지층
101a 제 1 유리층 101b 제 2 유리층
102 EL층 103 제 1 전극
107 제 2 전극 108 제 2 전극
110 밀봉층 112 공간
114 씰재 115 충전재
116 씰재 118a 요철 구조
118b 요철 구조 120a 제 1 보호층
120b 제 2 보호층 122a 요철 구조체
122b 요철 구조체 124a 제 1 수지층
124b 제 2 수지층 130a 제 1 회로 소자
130b 제 2 회로 소자 130c 제 3 회로 소자
135 접속 배선 138 절연막
140 프린트 기판 150 컨버터
151 밀봉 수지 410a 인출 전극
410b 인출 전극 411 접속 전극
411a 접속 전극 411b 접속 전극
701 정공 주입층 702 정공 수송층
703 발광성의 유기 화합물을 포함하는 층 704 전자 수송층
705 전자 주입층 706 전자 주입 버퍼층
707 전자 릴레이층 708 복합재료층
800 제 1 EL층 801 제 2 EL층
803 전하 발생층 901 조명장치
902 조명장치 903 탁상 조명기구
9501 조명부 9503 기둥
9505 지지대
101a 제 1 유리층 101b 제 2 유리층
102 EL층 103 제 1 전극
107 제 2 전극 108 제 2 전극
110 밀봉층 112 공간
114 씰재 115 충전재
116 씰재 118a 요철 구조
118b 요철 구조 120a 제 1 보호층
120b 제 2 보호층 122a 요철 구조체
122b 요철 구조체 124a 제 1 수지층
124b 제 2 수지층 130a 제 1 회로 소자
130b 제 2 회로 소자 130c 제 3 회로 소자
135 접속 배선 138 절연막
140 프린트 기판 150 컨버터
151 밀봉 수지 410a 인출 전극
410b 인출 전극 411 접속 전극
411a 접속 전극 411b 접속 전극
701 정공 주입층 702 정공 수송층
703 발광성의 유기 화합물을 포함하는 층 704 전자 수송층
705 전자 주입층 706 전자 주입 버퍼층
707 전자 릴레이층 708 복합재료층
800 제 1 EL층 801 제 2 EL층
803 전하 발생층 901 조명장치
902 조명장치 903 탁상 조명기구
9501 조명부 9503 기둥
9505 지지대
Claims (32)
- 제 1 유기 수지층과;
상기 제 1 유기 수지층과 접하여 그 위에 있는 제 1 유리층과;
상기 제 1 유리층 위의 발광 소자와; 상기 발광 소자는 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 개재하는 유기 발광층을 포함하고, 상기 제 1 전극은 상기 제 1 유리층 위에 있고, 상기 제 2 전극은 상기 유기 발광층 위에 있고,
상기 발광 소자 위의 제 2 유리층과;
상기 제 2 유리층과 접하여 그 위에 있는 제 2 유기 수지층을 가지는, 발광장치.
- 제 1 유기 수지층과;
상기 제 1 유기 수지층과 접하여 그 위에 있는 제 1 유리층과;
상기 제 1 유리층 위의 발광 소자와; 상기 발광 소자는 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 개재하는 유기 발광층을 포함하고, 상기 제 1 전극은 상기 제 1 유리층 위에 있고, 상기 제 2 전극은 상기 유기 발광층 위에 있고,
상기 발광 소자 위의 제 2 유리층과;
상기 제 2 유리층과 접하여 그 위에 있는 제 2 유기 수지층과;
상기 제 1 유리층과 상기 제 2 유리층 사이에 이들에 접하는 제 1 씰재를 가지는, 발광장치.
- 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 유기 수지층과 상기 제 2 유기 수지층 사이에 이들에 접하는 제 2 씰재를 더 가지는, 발광장치.
- 제 1 유기 수지층과;
상기 제 1 유기 수지층과 접하여 그 위에 있는 제 1 유리층과;
상기 제 1 유리층 위의 발광 소자와; 상기 발광 소자는 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 개재하는 유기 발광층을 포함하고, 상기 제 1 전극은 상기 제 1 유리층 위에 있고, 상기 제 2 전극은 상기 유기 발광층 위에 있고,
상기 발광 소자 위의 제 2 유리층과;
상기 제 2 유리층과 접하여 그 위에 있는 제 2 유기 수지층과;
상기 제 1 유기 수지층 위의 컨버터를 가지고, 상기 컨버터는 상기 발광 소자에 전기적으로 접속된, 발광장치.
- 제 4 항에 있어서,
상기 컨버터는 상기 제 1 유기 수지층에 들어 있는 회로 소자를 가진, 발광장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 발광 소자를 덮는 밀봉층을 더 가지고, 상기 밀봉층은 상기 제 1 유리층과 접하는, 발광장치.
- 제 2 항에 있어서,
상기 발광 소자를 덮는 밀봉층을 더 가지고, 상기 밀봉층은 상기 제 1 유리층과 접하는, 발광장치.
- 제 4 항에 있어서,
상기 발광 소자를 덮는 밀봉층을 더 가지고, 상기 밀봉층은 상기 제 1 유리층과 접하는, 발광장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 유리층과 상기 발광 소자 사이에 절연막으로 더 가지고, 상기 절연막은 아연, 산소, 갈륨과 알루미늄 중 하나를 가진, 발광장치.
- 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 유리층과 상기 발광 소자 사이에 절연막으로 더 가지고, 상기 절연막은 아연, 산소, 갈륨과 알루미늄 중 하나를 가진, 발광장치.
- 제 4 항에 있어서,
상기 제 1 유리층과 상기 발광 소자 사이에 절연막으로 더 가지고, 상기 절연막은 아연, 산소, 갈륨과 알루미늄 중 하나를 가진, 발광장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 유리층의 두께와 상기 제 2 유리층의 두께는 25㎛이상 100㎛이하인, 발광장치.
- 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 유리층의 두께와 상기 제 2 유리층의 두께는 25㎛이상 100㎛이하인, 발광장치.
- 제 4 항에 있어서,
상기 제 1 유리층의 두께와 상기 제 2 유리층의 두께는 25㎛이상 100㎛이하인, 발광장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 유기 수지층과 상기 제 2 유기 수지층은 동일 재료로 형성된, 발광장치.
- 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 유기 수지층과 상기 제 2 유기 수지층은 동일 재료로 형성된, 발광장치.
- 제 4 항에 있어서,
상기 제 1 유기 수지층과 상기 제 2 유기 수지층은 동일 재료로 형성된, 발광장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 유기 수지층과 상기 제 2 유기 수지층과; 상기 제 1 유리층과 상기 제 2 유리층과; 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극은 가시광에 대한 투광성을 가진, 발광장치.
- 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 유기 수지층과 상기 제 2 유기 수지층과; 상기 제 1 유리층과 상기 제 2 유리층과; 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극은 가시광에 대한 투광성을 가진, 발광장치.
- 제 4 항에 있어서,
상기 제 1 유기 수지층과 상기 제 2 유기 수지층과; 상기 제 1 유리층과 상기 제 2 유리층과; 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극은 가시광에 대한 투광성을 가진, 발광장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 요철 구조체와 접하여 그 위에 있는 상기 요철 구조체와 수지층을 더 가지고,
상기 요철 구조체와 상기 수지층은 상기 제 1 전극과 상기 제 1 유리층 사이에 개재하고,
상기 수지층은 상기 요철 구조체와 상기 제 1 전극 사이에 개재하는, 발광장치.
- 제 2 항에 있어서,
상기 요철 구조체와 접하여 그 위에 있는 상기 요철 구조체와 수지층을 더 가지고,
상기 요철 구조체와 상기 수지층은 상기 제 1 전극과 상기 제 1 유리층 사이에 개재하고,
상기 수지층은 상기 요철 구조체와 상기 제 1 전극 사이에 개재하는, 발광장치.
- 제 4 항에 있어서,
상기 요철 구조체와 접하여 그 위에 있는 상기 요철 구조체와 수지층을 더 가지고,
상기 요철 구조체와 상기 수지층은 상기 제 1 전극과 상기 제 1 유리층 사이에 개재하고,
상기 수지층은 상기 요철 구조체와 상기 제 1 전극 사이에 개재하는, 발광장치.
- 제 21 항에 있어서,
상기 제 1 전극과 상기 수지층 사이에서 상기 수지층과 접하는 보호층을 더 가지고,
상기 보호층의 굴절률은 상기 수지층의 굴절률보다 높은, 발광장치.
- 제 22 항에 있어서,
상기 제 1 전극과 상기 수지층 사이에서 상기 수지층과 접하는 보호층을 더 가지고,
상기 보호층의 굴절률은 상기 수지층의 굴절률보다 높은, 발광장치.
- 제 23 항에 있어서,
상기 제 1 전극과 상기 수지층 사이에서 상기 수지층과 접하는 보호층을 더 가지고,
상기 보호층의 굴절률은 상기 수지층의 굴절률보다 높은, 발광장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 유기 수지층의 아래에 요철 구조를 가진, 발광장치.
- 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 유기 수지층의 아래에 요철 구조를 가진, 발광장치.
- 제 4 항에 있어서,
상기 제 1 유기 수지층의 아래에 요철 구조를 가진, 발광장치.
- 발광부에 제 1 항에 기재된 발광장치를 가진, 조명장치.
- 발광부에 제 2 항에 기재된 발광장치를 가진, 조명장치.
- 발광부에 제 4 항에 기재된 발광장치를 가진, 조명장치.
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