KR20120110008A - 발광 소자, 조명 장치 및 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
발광 소자는: 제 1의 발광층과 제 2의 발광층을 순차적으로 포함하는 유기층과; 제 1의 반사 계면; 및 제 2의 반사 계면을 포함하며, 상기 제 1의 반사 계면과 상기 제 1의 발광층의 발광 중심 사이의 광학 거리를 L11, 상기 제 1의 반사 계면과 상기 제 2의 발광층의 발광 중심 사이의 광학 거리를 L21, 상기 제 1의 발광층의 발광 중심과 상기 제 2의 반사 계면 사이의 광학 거리를 L12, 상기 제 2의 발광층의 발광 중심과 상기 제 2의 반사 계면 사이의 광학 거리를 L22, 상기 제 1의 발광층의 발광 스펙트럼의 중심 파장을 λ1, 상기 제 2의 발광층의 발광 스펙트럼의 중심 파장을 λ2로 하였을 때, L11, L21, L12 및 L22가, 소정의 식을 만족한다.
Description
본 발명은, 발광 소자, 조명 장치 및 표시 장치에 관한 것으로, 특히, 유기 재료의 일렉트로루미네선스(Electroluminescence)를 이용한 발광 소자 및 이 발광 소자를 이용한 조명 장치 및 표시 장치에 관한 것이다.
유기 재료의 일렉트로루미네선스를 이용한 발광 소자(이하, "유기 EL 소자"라고 한다)는 저전압 직류 구동에 의한 고휘도 발광이 가능한 발광 소자로서 주목받고, 왕성하게 연구 개발이 행하여지고 있다. 이 유기 EL 소자는, 일반적으로 수십 내지 수백㎚ 정도의 두께의 발광층을 포함하는 유기층이 반사성 전극과 투광성 전극의 사이에 끼여지지된 구조를 갖고 있다. 이와 같은 유기 EL 소자에서, 발광층으로부터 발광되는 광은, 소자 구조 중에서 간섭하여 외부로 취출된다. 종래, 이와 같은 간섭을 이용하여 유기 EL 소자의 발광 효율을 향상시키려는 시도가 이루어지고 있다.
일본 특개2002-289358호 공보에서는, 발광층부터 투광성 전극의 방향으로 발하여진 광과, 반사성 전극의 방향으로 발하여진 광의 간섭을 이용하여, 발광 위치부터 반사층까지의 거리를 발광 파장의 광이 공진하도록 설정함에 의해 발광 효율을 높이는 것이 제안되어 있다.
일본 특개2000-243573호 공보에서는, 투광성 전극과 기판의 계면에서의 광의 반사도 고려하고, 발광 위치부터 반사성 전극까지의 거리와, 발광 위치부터 투광성 전극과 기판의 계면까지의 거리의 양쪽을 규정하고 있다.
국제 공개 WO01/039554호 팜플렛에서는, 광이 투광성 전극과 반사성 전극의 사이에서 다중 반사함에 의해 일어나는 간섭을 이용하여, 투광성 전극과 반사성 전극 사이의 층의 두께를 희망하는 파장의 광이 공진하도록 설정함에 의해 발광 효율을 높이고 있다.
일본 특허 제3508741호 명세서에서는, 공진기 구조를 이용하여 발광 효율을 높인 발광 소자를 조합시킨 표시 장치에서 백색의 색도점의 시야각 특성의 향상을 도모하는 수법으로서, 유기층의 두께를 제어함에 의해 적(R), 녹(G), 청(B), 3색의 감쇠의 밸런스를 제어하는 방법이 제안되어 있다.
그러나, 상기한 종래의 기술에서는, 발광 효율을 높이기 위해 발광된 광의 간섭을 이용한 유기 EL 소자에서는, 취출되는 광(h)의 간섭 필터의 대역폭이 좁아지면, 발광면을 경사 방향에서 본 경우에 광(h)의 파장이 크게 시프트하고, 발광 강도가 저하되는 등, 발광 특성의 시야각 의존성이 높아진다.
이에 대해, 일본 특개2006-244713호 공보에서는, 반값폭이 좁은 단색 스펙트럼을 갖는 유기 EL 소자에 관해, 반사층에 의한 발광의 위상을, 완전 반사면측과 사출측에서 중심 파장에 대해 역위상이 되도록 설정하고, 시야각에 의한 색상 변화를 억제하는 것이 제안되어 있다.
또한, 순차적으로 적층된 백색 발광층을 갖는 유기 발광 소자에서도, 소자 내부에 상기한 바와 같은 간섭이 존재하기 때문에, 효율 좋게 폭넓은 파장 성분을 갖는 백색 발광을 취출하기 위해서는, 발광 위치를 반사층에 접근시켜, 특히 80㎚ 이하의 거리로 접근시키는 것이 바람직하다. 발광 위치가 반사층부터 떨어지고, 그 거리가 커지면, 간섭에 의해, 폭넓은 스펙트럼을 갖는 백색 발광을 얻는 것이 곤란해진다.
일본 특개2004-79421호 공보에서는, 발광 위치부터 반사층까지의 거리와, 발광 위치부터 투광성 전극과 외부층의 계면까지의 거리를 규정함에 의해, 효율이 좋은 백색의 색도에 우수한 발광 소자를 얻을 수 있는 것이 개시되어 있다.
일본 특개2006-244712호 공보에서는, 일본 특개2006-244713호 공보와 마찬가지의 역위상의 간섭을 도입함에 의해 양호한 백색 색도점을 얻을 수 있는 것이 보고되어 있다. 그러나, 위상의 상쇄를 넓은 파장 대역에서 행할 수가 없기 때문에, 일본 특개2006-244713호 공보에서와 같이 단색과 같은 시야각에 의한 색상 변화 억제에 관해서는 언급되어 있지 않다.
한편, 발광 효율을 높임과 함께 발광 수명의 향상을 도모하기 위해, 복수의 발광층을 중간층을 통하여 적층함에 의해, 발광층이 직렬로 접속된 적층 구조(이른바 탠덤 구조)를 갖도록 유기층을 구성하는 기술이 알려져 있다(예를 들면, 일본 특개2006-173550호 공보, 일본 특표2008-511100호 공보, 일본 특표2008-518400호 공보 참조.). 이런 종류의 유기층에서는, 임의의 수의 발광층을 적층시키는 것이 가능하다. 동일한 파장의 스펙트럼을 적층시켜서 효율을 올리는 외에, 다른 파장의 스펙트럼을 적층시킴으로써 색의 조정을 하는 것도 가능하다. 예를 들면, 청색광을 발생시키는 청색 발광층과, 황색광을 발생시키는 황색 발광층을 적층시킴에 의해, 그들의 합성광으로서 백색광을 발생시킬 수 있다.
그러나, 상술한 바와 같은 탠덤 구조를 형성한 경우, 각 발광 위치부터 반사층까지의 거리를 전부 80㎚ 이하로 구성하는 것은 어렵고, 휘도 및 색상의 시야각 의존성이 매우 높아지기 때문에, 조명 장치로서의 배광(配光) 특성 또는 표시 장치로서의 표시 특성의 현저한 저하를 초래한다.
그래서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 발광층을 복수 적층한 구조에서도 넓은 파장 대역으로 양호하게 광을 취출할 수 있음과 함께, 복수의 색의 합성색의 광에 대한 휘도 및 색상의 시야각 의존성의 대폭적인 저감을 도모할 수 있는 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 각도 의존성이 적고, 배광 특성이 양호한 조명 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 시야각 의존성이 적은 고화질의 표시 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은,
제 1의 전극과 제 2의 전극의 사이에 끼여지지되며, 단색 또는 2색 이상의 서로 다른 색의 광을 발광하는 제 1의 발광층 및 제 2의 발광층을 상기 제 1의 전극부터 상기 제 2의 전극을 향하는 방향의 서로 떨어진 위치에 순차적으로 포함하는 유기층과,
상기 제 1의 발광층 및 상기 제 2의 발광층부터 발광된 광을 반사시켜서, 상기 제 2의 전극측부터 사출시키기 위한, 상기 제 1의 전극측에 마련된 제 1의 반사 계면과,
상기 제 2의 전극측에 마련된 제 2의 반사 계면을 가지며,
상기 제 1의 반사 계면과 상기 제 1의 발광층의 발광 중심 사이의 광학 거리를 L11, 상기 제 1의 반사 계면과 상기 제 2의 발광층의 발광 중심 사이의 광학 거리를 L21, 상기 제 1의 발광층의 발광 중심과 상기 제 2의 반사 계면 사이의 광학 거리를 L12, 상기 제 2의 발광층의 발광 중심과 상기 제 2의 반사 계면 사이의 광학 거리를 L22, 상기 제 1의 발광층의 발광 스펙트럼의 중심 파장을 λ1, 상기 제 2의 발광층의 발광 스펙트럼의 중심 파장을 λ2로 하였을 때, L11, L21, L12 및 L22가, 이하의 식 (1) 내지 (8)을 전부 만족하는 발광 소자이다.
2L11/λ11+φ1/2π=0 (1)
2L21/λ21+φ1/2π=n(단, n≥1) (2)
λ1<λ11<λ1+200 (3)
λ2-40<λ21<λ2+40 (4)
2L12/λ12+φ2/2π=m' (5)
2L22/λ22+φ2/2π=n'+1/2 (6)
λ1-100<λ12<λ1 (7)
λ2-15<λ22<λ2+15 (8)
단, n, m', n'는 정수, λ1, λ2, λ11, λ21, λ12, λ22의 단위는 ㎚, φ1는 각 파장의 광이 제 1의 반사 계면에서 반사될 때의 위상 변화, φ2는 각 파장의 광이 제 2의 반사 계면에서 반사될 때의 위상 변화.
또한, 본 발명은,
제 1의 전극과 제 2의 전극의 사이에 끼여지지되며, 단색 또는 2색 이상의 서로 다른 색의 광을 발광하는 제 1의 발광층 및 제 2의 발광층을 상기 제 1의 전극부터 상기 제 2의 전극을 향하는 방향의 서로 떨어진 위치에 순차적으로 포함하는 유기층과,
상기 제 1의 발광층 및 상기 제 2의 발광층부터 발광된 광을 반사시켜서, 상기 제 2의 전극측부터 사출시키기 위한, 상기 제 1의 전극측에 마련된 제 1의 반사 계면과,
상기 제 2의 전극측에 마련된 제 2의 반사 계면을 가지며,
상기 제 1의 반사 계면과 상기 제 1의 발광층의 발광 중심 사이의 광학 거리를 L11, 상기 제 1의 반사 계면과 상기 제 2의 발광층의 발광 중심 사이의 광학 거리를 L21, 상기 제 1의 발광층의 발광 중심과 상기 제 2의 반사 계면 사이의 광학 거리를 L12, 상기 제 2의 발광층의 발광 중심과 상기 제 2의 반사 계면 사이의 광학 거리를 L22, 상기 제 1의 발광층의 발광 스펙트럼의 중심 파장을 λ1, 상기 제 2의 발광층의 발광 스펙트럼의 중심 파장을 λ2로 하였을 때, L11, L21, L12 및 L22가, 상기한 식 (1) 내지 (8)을 전부 만족하는 발광 소자를 적어도 하나 갖는 조명 장치이다.
또한, 본 발명은,
제 1의 전극과 제 2의 전극의 사이에 끼여지지되며, 단색 또는 2색 이상의 서로 다른 색의 광을 발광하는 제 1의 발광층 및 제 2의 발광층을 상기 제 1의 전극부터 상기 제 2의 전극을 향하는 방향의 서로 떨어진 위치에 순차적으로 포함하는 유기층과,
상기 제 1의 발광층 및 상기 제 2의 발광층부터 발광된 광을 반사시켜서, 상기 제 2의 전극측부터 사출시키기 위한, 상기 제 1의 전극측에 마련된 제 1의 반사 계면과,
상기 제 2의 전극측에 마련된 제 2의 반사 계면을 가지며,
상기 제 1의 반사 계면과 상기 제 1의 발광층의 발광 중심 사이의 광학 거리를 L11, 상기 제 1의 반사 계면과 상기 제 2의 발광층의 발광 중심 사이의 광학 거리를 L21, 상기 제 1의 발광층의 발광 중심과 상기 제 2의 반사 계면 사이의 광학 거리를 L12, 상기 제 2의 발광층의 발광 중심과 상기 제 2의 반사 계면 사이의 광학 거리를 L22, 상기 제 1의 발광층의 발광 스펙트럼의 중심 파장을 λ1, 상기 제 2의 발광층의 발광 스펙트럼의 중심 파장을 λ2로 하였을 때, L11, L21, L12 및 L22가, 상기한 식 (1) 내지 (8)을 전부 만족하는 발광 소자를 적어도 하나 갖는 표시 장치이다.
제 1의 발광층 및 제 2의 발광층의 발광 중심이란, 그들의 두께 방향의 발광 강도 분포의 피크가 위치하는 면을 의미하고, 통상은 그 두께를 이 등분하는 면이다. 제 1의 발광층 또는 제 2의 발광층이 2색 이상의 서로 다른 색의 광을 발광하는 것인 경우, 각 색의 광을 발광하는 층의 두께가 충분히 작기 때문에 발광 중심이 동일하다고 간주할 수 있는 경우, 이 발광 중심은 통상, 그 두께를 이 등분하는 면이다.
식 (1)은, 제 1의 반사 계면과 제 1의 발광층의 발광 중심 사이의 광학 거리를, 제 1의 발광층의 발광 스펙트럼의 중심 파장보다 장파장측의 광이 제 1의 반사 계면과 제 1의 발광층의 발광 중심의 사이에서의 간섭에 의해 서로 강해지도록 설정하는 식(式)이다. 식 (2)는, 제 1의 반사 계면과 제 2의 발광층의 발광 중심 사이의 광학 거리를, 제 2의 발광층의 발광 스펙트럼의 중심 파장 부근의 광이 제 1의 반사 계면과 제 2의 발광층의 발광 중심의 사이에서의 간섭에 의해 서로 강해지도록 설정하는 식이다. 식 (3), (4)는, 이 경우의 간섭 파장의 광대역화를 위한 조건이다. 식 (5)는, 제 1의 발광층부터의 광에 대해, 제 2의 반사 계면에 의한 광의 반사가, 제 1의 발광층의 발광 스펙트럼의 중심 파장보다 단파장측의 광에 대해 서로 강하게 하는 조건이다. 식 (6)은, 제 2의 발광층부터의 광에 대해, 제 2의 반사 계면에 의한 광의 반사가, 제 2의 발광층의 발광 스펙트럼의 중심 파장 부근의 광에 대해 서로 약하게 하는 조건이다. 식 (1), (2), (5), (6)의 λ11, λ21, λ12, λ22는, 식 (3), (4), (7), (8)에 의해 λ1, λ2로부터 구하여진다.
n, m', n'은 필요에 따라 선택된다. 발광 소자로부터 취출할 수 있는 광량을 크게 하기 위해서는 n≤5로 하는 것이 바람직하고, 가장 바람직하게는 n=1이다.
제 1의 발광층 또는 제 2의 발광층은, 전형적으로는, 서로 파장이 다른 가시광 영역의 광을 발광하지만, 이것으로 한정되는 것이 아니다.
이 발광 소자에 의하면, 간섭 필터의 분광 투과율 곡선의 피크를 가시광 영역에서 거의 평탄하게 할 수 있다. 특히, 상기한 식 (1) 내지 (8)을 전부 만족하도록 발광 소자를 구성함에 의해, 시야각이 45도일 때의 휘도의 저하가 시야각이 0도일 때의 휘도에 대해 30% 이하, 색도 어긋남(△uv)≤0.015로 할 수 있다.
이 발광 소자는 상면(上面) 발광형으로 구성하여도 좋고, 하면 발광형으로 구성하여도 좋다. 상면 발광형의 발광 소자에서는, 기판상에 제 1의 전극, 유기층 및 제 2의 전극이 순차적으로 적층된다. 하면 발광형의 발광 소자에서는, 기판상에 제 2의 전극, 유기층 및 제 1의 전극이 순차적으로 적층된다. 상면 발광형의 발광 소자의 기판은 불투명하여도 투명하여도 좋고, 필요에 따라 선택된다. 하면 발광형의 발광 소자의 기판은, 제 2의 전극측부터 사출되는 광을 외부에 취출하기 위해 투명하게 한다.
제 1의 발광층 및 제 2의 발광층중의, 2색 이상의 서로 다른 색의 광을 발광하는 발광층의 발광 중심이 동일하다고 간주할 수 없는 경우에는, 이 발광 소자는, 필요에 따라, 발광 소자의 간섭 필터의 분광 투과율 곡선의 피크가 평탄성을 유지하기 위한 반사층을 더 갖는다.
필요에 따라, 제 1의 반사 계면 및 제 2의 반사 계면에 더하여 하나 또는 복수의 반사 계면을 마련하여도 좋다. 또한, 필요에 응하여, 제 1의 반사 계면, 제 2의 반사 계면 및 제 3의 반사 계면의 적어도 하나를 복수의 반사 계면으로 분할하여도 좋다. 이렇게 함으로써, 제 1의 반사 계면에 의한 광의 반사 및 제 2의 반사 계면에 의한 광의 반사가 서로 강하게 하거나, 서로 약하게 되거나 하는 파장 대역을 확대시켜서, 각 발광 영역에 대한 간섭 필터의 분광 투과율 곡선의 피크의 평탄부를 넓힘에 의해 시야각 특성의 향상을 도모할 수 있다.
이 발광 소자에서는, 신뢰성의 향상이나 채용한 구성 등의 관계에서 반사층이 더욱 형성되고, 그것에 의해 반사 계면이 더욱 형성되는 경우가 있다. 그 경우에는, 광학 동작에 필요한 제 2의 반사 계면까지를 형성한 후, 그 위에 적어도 두께 1㎛ 이상의 층을 형성함에 의해, 이후의 간섭의 영향을 거의 무시하는 것이 가능해진다. 이 때의 제 2의 반사 계면의 외측의 재질은, 임의의 것을 사용하는 것이 가능하고, 발광 소자의 형태에 응하여 적절히 선택된다. 구체적으로는, 제 2의 반사 계면의 외측이 두께 1㎛ 이상의 투명 전극층, 투명 절연층, 수지층, 유리층, 공기층 등의 어느 하나 또는 2개 이상에 의해 형성되지만, 이것으로 한정되는 것이 아니다.
본 발명의 조명 장치 및 표시 장치는 종래 공지의 구성으로 할 수 있고, 그들의 용도나 기능 등에 따라 적절히 구성된다. 표시 장치는, 전형적인 하나의 예로는, 표시 화소마다 대응한 표시 신호를 발광 소자에 공급하기 위한 능동 소자(박막 트랜지스터 등)가 마련된 구동 기판과, 이 구동 기판과 대향하여 마련된 밀봉 기판을 갖는다. 발광 소자는 구동 기판과 밀봉 기판의 사이에 배치된다. 이 표시 장치는 백색 표시 장치, 흑백 표시 장치, 컬러 표시 장치 등의 어느 것이라도 좋다. 컬러 표시 장치에서는, 전형적으로는, 구동 기판 및 밀봉 기판중의 발광 소자의 제 2의 전극측의 기판에 제 2의 전극측부터 사출된 광을 투과하는 컬러 필터가 마련된다.
본 개시에 의하면, 발광층을 복수 적층한 구조에서도 넓은 파장 대역으로 양호하게 광을 취출할 수 있음과 함께, 복수의 색의 합성색의 광에 대한 휘도 및 색상의 시야각 의존성의 대폭적인 저감을 도모할 수 있는 발광 소자를 실현할 수 있다.
또한, 본 개시에 의하면, 상기한 발광 소자를 이용하고 있음에 의해, 각도 의존성이 적은, 배광 특성이 양호한 조명 장치 및 시야각 의존성이 적은 고화질의 표시 장치를 실현할 수 있다.
도 1은 제 1의 실시의 형태에 의한 유기 EL 소자를 도시하는 단면도.
도 2는 제 1의 실시의 형태에 의한 유기 EL 소자에서의 제 1의 반사 계면에 의한 간섭 필터의 분광 투과율 곡선을 도시하는 약선도.
도 3은 제 1의 실시의 형태에 의한 유기 EL 소자에서의 제 2의 반사 계면에 의한 간섭 필터의 분광 투과율 곡선을 도시하는 약선도.
도 4는 제 1의 실시의 형태에 의한 유기 EL 소자에서의 제 1의 반사 계면 및 제 2의 반사 계면의 합성 간섭 필터의 분광 투과율 곡선을 도시하는 약선도.
도 5는 제 1의 실시의 형태에 의한 유기 EL 소자의 휘도의 시야각 특성을 도시하는 약선도.
도 6은 제 1의 실시의 형태에 의한 유기 EL 소자의 색도의 시야각 특성을 도시하는 약선도.
도 7은 제 1의 발광층부터 발광되는 황색의 광의 규격화 강도와 광학 거리(L11)와의 관계를 도시하는 약선도.
도 8은 제 2의 발광층부터 발광되는 청색의 광의 규격화 강도와 광학 거리(L21)와의 관계를 도시하는 약선도.
도 9는 제 1의 발광층부터 발광되는 황색의 광의 규격화 강도와 광학 거리(L12)와의 관계를 도시하는 약선도.
도 10은 제 2의 발광층부터 발광되는 청색의 광의 규격화 강도와 광학 거리(L22)와의 관계를 도시하는 약선도.
도 11은 제 1의 발광층부터 발광되는 황색의 광의 규격화 강도 및 제 2의 발광층부터 발광되는 청색의 광의 규격화 강도와 광학 거리(L22)와의 관계를 도시하는 약선도.
도 12는 실시예 1에 의한 상면 발광형 유기 EL 소자를 도시하는 단면도.
도 13은 실시예 2에 의한 하면 발광형 유기 EL 소자를 도시하는 단면도.
도 14는 제 3의 실시의 형태에 의한 유기 EL 조명 장치를 도시하는 단면도.
도 15는 제 4의 실시의 형태에 의한 유기 EL 표시 장치를 도시하는 단면도.
도 2는 제 1의 실시의 형태에 의한 유기 EL 소자에서의 제 1의 반사 계면에 의한 간섭 필터의 분광 투과율 곡선을 도시하는 약선도.
도 3은 제 1의 실시의 형태에 의한 유기 EL 소자에서의 제 2의 반사 계면에 의한 간섭 필터의 분광 투과율 곡선을 도시하는 약선도.
도 4는 제 1의 실시의 형태에 의한 유기 EL 소자에서의 제 1의 반사 계면 및 제 2의 반사 계면의 합성 간섭 필터의 분광 투과율 곡선을 도시하는 약선도.
도 5는 제 1의 실시의 형태에 의한 유기 EL 소자의 휘도의 시야각 특성을 도시하는 약선도.
도 6은 제 1의 실시의 형태에 의한 유기 EL 소자의 색도의 시야각 특성을 도시하는 약선도.
도 7은 제 1의 발광층부터 발광되는 황색의 광의 규격화 강도와 광학 거리(L11)와의 관계를 도시하는 약선도.
도 8은 제 2의 발광층부터 발광되는 청색의 광의 규격화 강도와 광학 거리(L21)와의 관계를 도시하는 약선도.
도 9는 제 1의 발광층부터 발광되는 황색의 광의 규격화 강도와 광학 거리(L12)와의 관계를 도시하는 약선도.
도 10은 제 2의 발광층부터 발광되는 청색의 광의 규격화 강도와 광학 거리(L22)와의 관계를 도시하는 약선도.
도 11은 제 1의 발광층부터 발광되는 황색의 광의 규격화 강도 및 제 2의 발광층부터 발광되는 청색의 광의 규격화 강도와 광학 거리(L22)와의 관계를 도시하는 약선도.
도 12는 실시예 1에 의한 상면 발광형 유기 EL 소자를 도시하는 단면도.
도 13은 실시예 2에 의한 하면 발광형 유기 EL 소자를 도시하는 단면도.
도 14는 제 3의 실시의 형태에 의한 유기 EL 조명 장치를 도시하는 단면도.
도 15는 제 4의 실시의 형태에 의한 유기 EL 표시 장치를 도시하는 단면도.
이하, 발명을 실시하기 위한 형태(이하실시의 형태라고 한다)에 관해 설명한다. 또한, 설명은 이하의 순서로 행한다.
1. 제 1의 실시의 형태(유기 EL 소자)
2. 제 2의 실시의 형태(유기 EL 소자)
3. 제 3의 실시의 형태(유기 EL 조명 장치)
4. 제 4의 실시의 형태(유기 EL 표시 장치)
<1. 제 1의 실시의 형태>
[유기 EL 소자]
도 1은 제 1의 실시의 형태에 의한 유기 EL 소자를 도시한다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 이 유기 EL 소자에서는, 제 1의 전극(11)과 제 2의 전극(12)의 사이에, 제 1의 전극(11)부터 제 2의 전극(12)을 향하는 방향의 서로 떨어진 위치에 제 1의 발광층(13a) 및 제 2의 발광층(13b)을 순차적으로 포함하는 유기층(13)이 끼여지지되어 있다. 제 1의 발광층(13a)의 상하 및 제 2의 발광층(13b)의 상하의 부분의 유기층(13)에는, 필요에 응하여, 종래 공지의 유기 EL 소자와 마찬가지로, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층 등이 마련된다. 이 경우, 제 2의 전극(12)은, 이 유기 EL 소자로부터 취출하고자 하는 광, 전형적으로는 가시광을 투과하는 투명 전극이고, 이 제 2의 전극(12)측부터 광이 사출된다. 제 1의 발광층(13a) 및 제 2의 발광층(13b)은, 가시광 영역의 단색 또는 파장의 차가 예를 들면 120㎚ 이내의 2색 이상의 서로 다른 색의 광을 발광하는 것이다. 제 1의 발광층(13a) 및 제 2의 발광층(13b)의 발광 파장은 이 유기 EL 소자로부터 발광시키고자 하는 광의 색에 응하여 적절히 선택된다. 일반적으로는, 제 1의 발광층(13a) 및 제 2의 발광층(13b)의 발광 파장은 제 1의 전극(11)부터 제 2의 전극(12)을 향하는 방향으로 순차적으로 짧아지는 것이 바람직하지만, 이것으로 한정되는 것이 아니다. 여기서는, 제 1의 발광층(13a) 및 제 2의 발광층(13b) 모두 단색광을 발광하는 것으로 한다. 예를 들면, 이 유기 EL 소자를 백색 발광 소자로서 사용하는 경우에는, 제 1의 발광층(13a)부터 황색의 광을 발광시키고, 제 2의 발광층(13b)부터 청색의 광을 발광시킨다. 제 1의 전극(11), 제 2의 전극(12), 유기층(13), 제 1의 발광층(13a) 및 제 2의 발광층(13b)은 종래 공지의 재료에 의해 구성할 수 있고, 필요에 응하여 선택된다.
유기층(13)의 굴절율은 제 1의 전극(11)의 굴절율과 다르고, 이들의 굴절율의 차에 의해 제 1의 전극(11)과 유기층(13)의 사이에 제 1의 반사 계면(14)이 형성되어 있다. 이 제 1의 반사 계면(14)은, 필요에 응하여 제 1의 전극(11)부터 떨어진 위치에 마련하여도 좋다. 이 제 1의 반사 계면(14)은, 제 1의 발광층(13a) 및 제 2의 발광층(13b)부터 발광된 광을 반사시켜, 제 2의 전극(12)측부터 사출시키는 역할을 갖는다. 유기층(13)의 굴절율은 제 2의 전극(12)의 굴절율과 다르고, 이들의 굴절율의 차에 의해 유기층(13)과 제 2의 전극(12)의 사이에 제 2의 반사 계면(15)이 형성되어 있다.
도 1에는, 광학 거리(L11, L21, L12 및 L22)를 당해 개소에 기입하였다. 이 유기 EL 소자에서는, 상기한 식 (1) 내지 (8)을 전부 만족하도록, L11, L21, L12 및 L22가 설정되어 있다.
이 유기 EL 소자가 백색 발광 소자인 경우를 예로 들고 보다 구체적으로 설명한다.
이 백색 발광의 유기 EL 소자에서는, 제 1의 발광층(13a)이 황색의 광을 발광하고, 제 2의 발광층(13b)이 청색의 광을 발광하고, 이들의 색의 합성색으로서 백색광을 취출한다. 제 1의 발광층(13a)의 발광 스펙트럼의 중심 파장(λ1)은 예를 들면 560㎚, 제 2의 발광층(13b)의 발광 스펙트럼의 중심 파장(λ2)은 예를 들면 450㎚이다.
제 1의 반사 계면(14)과 제 1의 발광층(13a)의 발광 중심 사이의 광학 거리(L11) 및 제 1의 반사 계면(14)과 제 2의 발광층(13b)의 발광 중심 사이의 광학 거리(L21)는 식 (1) 내지 (4)를 만족하도록 설정된다. L11은, 제 1의 발광층(13a)의 발광 스펙트럼의 중심 파장(λ1)보다 장파장측의 광이, 제 1의 반사 계면(14)과 제 1의 발광층(13a)의 발광 중심의 사이에서의 간섭에 의해 서로 강해지도록 설정된다. L21은, 제 2의 발광층(13b)의 발광 스펙트럼의 중심 파장(λ2) 부근의 광이 제 1의 반사 계면(15)과 제 2의 발광층(13b)의 발광 중심의 사이에서의 간섭에 의해 서로 강해지도록 설정된다.
각 파장의 광이 제 1의 반사 계면(14)에서 반사될 때의 위상 변화(φ1)는 다음과 같이 하여 계산된다. 즉, φ1은, 제 1의 전극(11)의 복소 굴절율(N)=n-jk(n : 굴절율, k : 소쇠(消衰) 계수)의 n, k와, 이 제 1의 전극(11)과 접하여 있는 유기층(13)의 굴절율(n0)를 이용하여
φ1=tan-1{(2n0k/(n2+k2-n0 2))}
의 식으로 계산할 수 있다(예를 들면, Principles of Optics, Max Born and Emil Wolf, 1974(PERGAMON PRESS) 등을 참조). 유기층(13)의 굴절율은 분광 엘립소메트리 측정 장치를 이용하여 측정하는 것이 가능하다.
φ1의 계산의 구체예를 이하에 나타낸다. 제 1의 전극(11)이 예를 들면 알루미늄(Al) 합금으로 이루어진다고 하면, 파장 460㎚(제 2의 발광층(13b)의 발광 스펙트럼의 중심 파장(λ2)에 대응한다)의 광에 대해 n=0.570, k=4.725, 파장 550㎚(제 1의 발광층(13a)의 발광 스펙트럼의 중심 파장(λ1)에 대응한다)의 광에 대해 n=0.908, k=5.927이다. 유기층(13)의 굴절율(n0)=1.75로 하여, -2π<φ1≤0인 것을 고려하면, 파장 460㎚의 광에 대해 φ1=-2.511라디안, 파장 550㎚의 광에 대해 φ1=-2.618라디안으로 구할 수 있다. 또한, 각 파장의 광이 제 2의 반사 계면(15)에서 반사될 때의 위상 변화(φ2)도 마찬가지로 하여 구할 수 있다.
다음에, 예를 들면, L11=154㎚, L21=305㎚로 하고, 식 (1), (2)로부터 λ11, λ21을 구하면, 다음과 같이 된다.
2L11/λ11+φ1/2π=0 (1)'
2L21/λ21+φ1/2π=1 (2)'
단,
λ1=560<λ11=739<λ1+200=760㎚ (3)'
λ2-40=410<λ21=435<λ2+40=490㎚ (4)'
(λ11, λ21의 단위는 ㎚)
이들은 식 (1) 내지 (4)를 만족시키고 있다.
이 때의 제 1의 발광층(13a) 및 제 2의 발광층(13b)에 대한 제 1의 반사 계면(15)에 의한 간섭 필터의 상태는 서로 강하게 하는 조건에 있기 때문에, 분광 투과율 곡선은, 도 2에 도시하는 바와 같이 피크 부분을 가지며, 광 취출에 파장 선택성이 생긴다. 그 결과, 내부 발광과 다른 발광 스펙트럼이 관찰된다. 이 경우, 파장 550㎚ 부근에서는 투과율이 저하되어 있기 때문에, 백색의 광을 균형있게 취출할 수가 없다. 또한, 분광 투과율 곡선에 평탄한 부분을 얻을 수가 없기 때문에, 시야각 특성은 휘도 및 색상 모두 현저한 변화를 나타낸다. 그래서, 제 2의 반사 계면(15)이 필요하게 된다.
다음에, 제 2의 반사 계면(15)을 굴절율(n0)=1.75의 유기층(13)과 이 유기층(13)과 다른 굴절율(예를 들면, 굴절율 1.6)의 제 2의 전극(12)의 사이에 형성한다. 굴절율 1.6의 제 2의 전극(12)의 재료로서는, 예를 들면 산화 인듐주석(Indium Tin Oxide : ITO)을 이용할 수 있다.
제 1의 발광층(13a)의 발광 중심과 제 2의 반사 계면(15) 사이의 광학 거리(L12) 및 제 2의 발광층(13b)의 발광 중심과 제 2의 반사 계면(15) 사이의 광학 거리(L22)는 식 (5) 내지 (8)을 만족시키도록 설정된다. 제 2의 반사 계면(15)에 의한 광의 반사는, 제 1의 발광층(13a)부터의 광에 대해서는 중심 파장(λ1)보다 단파장측에서 서로 강하게 하는 조건, 제 2의 발광층(13b)부터의 광에 대해서는 중심 파장(λ2) 부근에서 서로 약하게 하는 조건으로 되어 있다. 예를 들면, L12=483㎚, L22=333㎚이면, 제 2의 반사 계면(15)에서는 이 경우, φ2=0이기 때문에,
2L12/λ12=2 (5)'
2L22/λ22=1+1/2 (6)'
λ1-100=460㎚<λ12=483㎚<λ1-50=510㎚ (7)'
λ2-15=435㎚<λ22=444㎚<λ2+15=465㎚ (8)'
(λ12, λ22의 단위는 ㎚)
가 되고, 식 (5) 내지 (8)의 조건을 전부 만족시킨다.
이상에 의해, 식 (1) 내지 (8)의 조건이 전부 만족된다.
도 3에, 제 2의 반사 계면(15)에 의한 간섭 필터의 분광 투과율 곡선을 도시한다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 이 경우, 청색 영역에서는, 발광 중심 부근에서 서로 약하게 하는 조건으로 되어 있다. 또한, 황색 영역에서는, 발광 중심 부근을 경계로 단파장 영역에서 서로 강하게 하고, 장파장 영역에서 서로 약하게 하는 조건으로 되어 있다.
도 4에, 제 1의 반사 계면(14)에 더하여 제 2의 반사 계면(15)의 효과를 넣은 간섭 필터의 분광 투과율 곡선을 도시한다. 도 4로부터, 분광 투과율 곡선의 청색 영역 및 황색 영역 모두 거의 평탄한 간섭 필터가 형성되어 있음을 알 수 있다. 또한, 이 상태에서의 휘도 및 색도의 시야각 특성을 도 5 및 도 6에 도시한다. 도 5 및 도 6으로부터 분명한 바와 같이, 45도의 시야각에 있어서 0도의 시야각에서의 휘도의 85% 이상을 유지하고 있고, 색도 어긋남도 △uv≤0.015가 실현되어 있다.
여기서, 광학 거리(L11, L21, L12 및 L22)의 결정 방법에 관해 다시 설명한다.
우선, L11, L21의 결정 방법에 관해 설명한다.
한 예로서, 제 1의 발광층(13a)이 황색의 광(중심 파장(λ1)=560㎚)을 발광하고, 제 2의 발광층(13b)이 청색의 광(중심 파장(λ2)=460㎚)을 발광하고, 유기 EL 소자가 백색 발광 소자인 경우에 관해 설명한다.
제 1의 발광층(13a) 및 제 2의 발광층(13b)의 각각으로부터 제 2의 반사 계면(15)을 향하는 광은, 제 1의 발광층(13a) 및 제 2의 발광층(13b)의 각각으로부터 직접, 제 2의 반사 계면(15)을 향하는 광과, 제 1의 발광층(13a) 및 제 2의 발광층(13b)의 각각으로부터 제 1의 반사 계면(14)을 향하고, 이 제 1의 반사 계면(14)에서 반사되어 제 2의 반사 계면(15)을 향하는 광을 겹친 것이 된다.
제 1의 반사 계면(14) 및 제 2의 반사 계면(15)에서의 위상 어긋남을 고려하면, 겹쳐진 광의 강도는, 다음의 식 (a), (b)에 비례하고, 광학 거리(L11, L21)의 함수가 된다.
{1+cos(4π×L11/λ1+φ1)}2+{sin(4π×L11/λ1+φ1)}2 (a)
{1+cos(4π×L21/λ2+φ1)}2+{sin(4π×L21/λ1+φ1)}2 (b)
여기서, 각 파장의 광이 제 1의 반사 계면(14)에서 반사될 때의 위상 시프트(φ1)를 구하는 방법은 이미 기술한 바와 같고, 상기한 예에서는 460㎚에서 φ1=-2.511라디안, 560㎚에서 -2.618라디안으로 구할 수 있다.
제 1의 발광층(13a)에 관해, 식 (a)를 이용하여 계산한, 파장 560㎚에서의 광강도(규격화 강도)와 광학 거리(L11)와의 관계를 도 7에 도시한다. 또한, 제 2의 발광층(13b)에 관해, 식 (b)를 이용하여 계산한, 파장 460㎚에서의 광강도(규격화 강도)와 광학 거리(L21)와의 관계를 도 8에 도시한다.
제 1의 발광층(13a) 및 제 2의 발광층(13b)을 마련하는 위치에 관해서는, 다음의 조건을 만족시키는 위치에 선택된다.
(i) 제 1의 발광층(13a)을 마련하는 위치, 따라서 L11은 규격화 강도가 0.8보다 크고, 또한 규격화 광강도가 왼쪽으로 올라가게 되어 있는 위치에 마련한다.
(ⅱ) 제 2의 발광층(13b)을 마련하는 위치, 따라서 L21은 규격화 강도가 0.8보다 큰 위치에 마련한다.
(i)의 조건은, L11에 관해서는, λ1에서 서로 강하게 하고, 또한 λ1 부근의 장파장측에서 더욱 서로 강하게 하는 조건을 나타낸다. (ⅱ)의 조건은, L21에 관해서는, λ2에서 서로 강하게 하는 조건을 나타낸다.
계산에 적용시키면,
116<L11<158, 288<L21<355
가 된다. 이것을 식 (1), (2)를 이용하여 λ11, λ21의 부등식의 형태로 재기재하면,
λ1<λ11<λ1+203㎚, λ2-48㎚<λ21<λ2+48㎚
가 된다. 이에 의해, L11, L21을 결정할 수 있다.
다음에, L12, L22의 결정 방법에 관해 설명한다.
식 (1) 내지 (4)로부터 L11, L21은 구하여져 있기 때문에, 예를 들면, L11=130㎚, L21=320㎚로 한다.
이 때, 제 2의 반사 계면(15)에 의한 간섭은, 상술한 바와 같이, 제 1의 발광층(13a) 및 제 2의 발광층(13b)의 각각으로부터 직접, 제 2의 반사 계면(15)을 향하는 광과, 제 1의 발광층(13a) 및 제 2의 발광층(13b)의 각각으로부터 제 1의 반사 계면(14)을 향하고, 이 제 1의 반사 계면(14)에서 반사되어 제 2의 반사 계면(15)을 향하는 광의 겹침에 의해 표시된다. 제 1의 반사 계면(14) 및 제 2의 반사 계면(15)에서의 위상 어긋남을 고려하면, 겹쳐진 광의 강도는, 다음의 식 (c), (d)에 비례하고, 광학 거리(L12, L22)의 함수가 된다.
{1+cos(4π×L12/λ1+φ2)}2+{sin(4π×L12/λ1+φ2)}2 (c)
{1+cos(4π×L22/λ2+φ2)}2+{sin(4π×L22/λ1+φ2)}2 (d)
여기서, 각 파장의 광이 제 2의 반사 계면(15)에서 반사될 때의 위상 시프트(φ2)의 산출이 필요해진다.
제 2의 반사 계면(15)을 예를 들면 유기층(13)과 투명 전극 재료로 이루어지는 제 2의 전극(12)의 계면으로서 형성하고, 가시광 영역에서 투명 전극 재료의 n0=1.6, k=0으로 하면, φ2=0이 된다.
제 1의 발광층(13a)에 관해, 식 (c)를 이용하여 계산한, 파장 560㎚에서의 광강도(규격화 강도)와 광학 거리(L12)와의 관계를 도 9에 도시한다. 또한, 제 2의 발광층(13b)에 관해, 식 (d)를 이용하여 계산한, 파장 460㎚에서의 광강도(규격화 강도)와 광학 거리(L22)와의 관계를 도 10에 도시한다.
제 1의 발광층(13a) 및 제 2의 발광층(13b)을 마련하는 위치에 관해서는, 다음의 조건을 만족시키는 위치에 선택된다.
(ⅲ) 제 1의 발광층(13a)을 마련하는 위치, 따라서 L12는 규격화 강도가 오른쪽으로 올라가게 되어 있는 위치에 마련한다.
(ⅳ) 제 2의 발광층(13b)을 마련하는 위치, 따라서 L22는 규격화 강도가 0.1보다 작은 위치에 마련한다.
(ⅲ)의 조건은, L12에 관해서는, λ1에서의 규격화 강도와 비교하고, λ1 부근의 단파장측에서는 서로 강하게 하고, λ1 부근의 장파장측에서는 서로 약하게 하는 조건을 나타낸다. (ⅳ)의 조건은, L22에 관해서는, λ2에서 서로 약하게 하는 조건을 나타낸다.
계산에 적용시키면,
420<L12<560, 320<L22<370
가 된다. 이것을 식 (5), (6)을 이용하여 λ12, λ22의 부등식의 형태로 재기재하면,
λ1-140㎚<λ12<λ1, λ2-33㎚<λ22<λ2+33㎚
가 된다.
이들의 식을 동시에 만족시키는 L12, L22가 구하는 값이 된다. 여기서, L12와 L22의 사이에는 다음의 관계가 있다.
L22=L12+L11-L21 (e)
지금, L11=130㎚, L21=320㎚로 하고 있기 때문에, L22=L12+130-320=L12-190㎚의 관계가 성립된다.
그래서, 식 (e)를 이용하여 L22의 함수로서 각 규격화 강도를 나타내면 도 11에 도시하는 바와 같이 된다.
각 조건을 동시에 만족시키는 L22를 구하면 좋다. 예를 들면, L22=340㎚로 할 수 있다.
이상의 계산 절차에 의해, L11, L21, L12 및 L22의 모든 수치를 결정할 수 있다.
이상과 같이, 이 제 1의 실시의 형태에 의하면, 식 (1) 내지 (8)의 전부를 만족시키도록 유기 EL 소자가 구성되어 있다. 이 결과, 이 유기 EL 소자는 간섭 필터의 투과율이 넓은 파장 대역에서 높고, 넓은 파장 대역으로 양호하게 광을 취출할 수 있다. 이 때문에, 이 유기 EL 소자에 의하면, 양호한 색상을 갖는 백색 발광 소자를 실현할 수 있다. 또한, 이 유기 EL 소자는, 단색 또는 2색 이상의 서로 다른 색의 합성색에 대한 휘도 및 색상의 시야각 의존성의 대폭적인 저감을 도모할 수 있다. 또한, 이 유기 EL 소자는, 제 1의 발광층(13a) 및 제 2의 발광층(13b)의 설계에 의해 발광색을 선택할 수 있다. 또한, 이 유기 EL 소자는 간섭 필터의 투과율이 높기 때문에, 저소비 전력이다.
<2. 제 2의 실시의 형태>
[유기 EL 소자]
제 2의 실시의 형태에 의한 유기 EL 소자에서는, 제 1의 실시의 형태에 의한 유기 EL 소자에서의 제 2의 반사 계면(15)을 각각 전후 2개의 반사 계면으로 나눔에 의해, 식 (6)으로 표시되는 역위상의 간섭 조건의 파장 대역을 넓힌다. 즉, 식 (6)에 관해서는, 제 2의 반사 계면(15)을 전후에 각각 △만큼 떨어진 2개의 반사 계면으로 나누면, L22가 L22+△, L22-△가 되기 때문에, 식 (6)이 성립하는 λ12의 대역이 넓어진다.
이 제 2의 실시의 형태에 의하면, 제 1의 실시의 형태와 마찬가지의 이점에 더하여, 식 (6)으로 표시되는 역위상의 간섭 조건의 파장 대역을 넓힐 수 있기 때문에, 유기 EL 소자의 시야각 특성의 보다 한층의 향상을 도모할 수 있다는 이점을 얻을 수 있다.
<실시예 1>
실시예 1은 제 1의 실시의 형태에 대응하는 실시예이다.
도 12는 실시예 1에 의한 유기 EL 소자를 도시한다. 이 유기 EL 소자는 상면 발광형의 유기 EL 소자이다. 도 12에 도시하는 바와 같이, 이 유기 EL 소자에서는, 기판(20)상에 하층부터 차례로 제 1의 전극(11), 유기층(13) 및 제 2의 전극(12)이 순차적으로 적층되고, 제 2의 전극(12)상에 패시베이션막(21)이 마련되어 있다.
기판(20)은, 예를 들면, 투명 유리 기판이나 반도체 기판(예를 들면, 실리콘 기판) 등으로 구성되고, 플렉시블한 것이라도 좋다. 제 1의 전극(11)은, 반사층을 겸하는 애노드 전극으로서 이용되는 것으로, 예를 들면, 알루미늄(Al), 알루미늄 합금, 백금(Pt), 금(Au), 크롬(Cr), 텅스텐(W) 등의 광반사 재료로 구성되어 있다. 이 제 1의 전극(11)은, 두께가 100 내지 300㎚의 범위로 설정되어 있는 것이 바람직하다. 제 1의 전극(12)은 투명 전극으로 하여도 좋고, 이 경우는, 기판(20)의 사이에 제 1의 반사 계면(14)을 형성하는 목적으로, 예를 들면 Pt, Au, Cr, W 등의 광반사 재료로 이루어지는 반사층을 마련하는 것이 바람직하다.
유기층(13)은, 정공 주입층(13c), 정공 수송층(13d), 제 1의 발광층(13a), 전자 수송층(13e), 전자 주입층(13f), 접속층(13g), 정공 수송층(13h), 제 2의 발광층(13b), 전자 수송층(13i) 및 전자 주입층(13j)이 하층부터 순차적으로 적층된 구조를 갖는다. 정공 주입층(13c)은, 예를 들면 헥사아자트리페닐렌(HAT) 등으로 구성된다. 정공 수송층(13d)은, 예를 들면 α-NPD[N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl-[1,1'-biphenyl]-4,4'-diamine]로 구성된다. 제 1의 발광층(13a)은, 황색의 발광색을 갖는 발광 재료로 구성된다. 황색의 발광색을 갖는 발광 재료로서는, 호스트 재료로서의 루브렌에 피로메텐붕소 착체를 도핑한 것을 이용할 수 있다. 전자 수송층(13e)은, 예를 들면 BCP(2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린) 등으로 구성된다. 전자 주입층(13f)은, 예를 들면 불화 리튬(LiF) 등으로 구성된다. 접속층(13g)은, 예를 들면, Mg를 5% 도프한 Alq3(8-히드록시퀴놀린알루미늄), 헥사아자트리페닐렌(HAT) 등으로 구성된다. 정공 주입층을 겸용하는 정공 수송층(13h)은, 예를 들면 α-NPD로 구성된다. 제 2의 발광층(13b)은, 청색의 발광색을 갖는 발광 재료로 구성된다. 구체적으로는, 호스트 재료로서 ADN(9,10-디(2-나프틸)안트라센)을 증착하고, 막두께 20㎚의 막을 형성한다. 그 때, ADN에 디아미노크리센 유도체를 도펀트 재료로 하여 상대 막두께비로 5% 도핑함에 의해 이 막을 청색 발광층으로서 이용할 수 있다. 전자 수송층(13i)은 예를 들면 BCP로 구성된다. 전자 주입층(13j)은 예를 들면 LiF로 구성된다.
유기층(13)을 구성하는 각 층의 두께는, 정공 주입층(13c)이 1 내지 20㎚, 정공 수송층(13d)이 15 내지 100㎚, 제 1의 발광층(13a) 및 제 2의 발광층(13b)이 각각 5 내지 50㎚, 전자 주입층(13f, 13j) 및 전자 수송층(13e, 13i)은 15 내지 200㎚의 범위로 설정되는 것이 바람직하다. 유기층(13) 및 이것을 구성하는 각 층의 두께는, 그 광학적 막두께가 상기한 동작을 가능하게 하는 값으로 설정된다.
제 2의 반사 계면(15)은, 유기층(13)과 그 위의 제 2의 전극(12)과의 굴절율 차를 이용하여 형성한다. 이 제 2의 전극(12)은, 일반적으로 투명 전극 재료로서 사용되고 있는 ITO나 인듐과 아연의 산화물 등으로 구성되고, 캐소드 전극으로서 사용된다. 이 제 2의 전극(12)의 두께는 예를 들면 30 내지 3000㎚의 범위로 한다.
패시베이션막(21)은 투명 유전체로 구성된다. 이 투명 유전체는, 반드시 제 2의 전극(12)을 구성하는 재료와 같은 정도의 굴절율로 할 필요는 없다. 이 제 2의 전극(12)과 패시베디션막(21)의 계면을 그들의 굴절율 차를 이용하여 제 2의 반사 계면(15)으로서 기능시키는 것도 가능하다. 이와 같은 투명 유전체로서는, 예를 들면 이산화 실리콘(SiO2), 질화 실리콘(SiN) 등을 이용할 수 있다. 패시베이션막(21)의 두께는 예를 들면 500 내지 10000㎚이다.
필요에 응하여, 유기층(13)과 제 2의 전극(12)의 사이에 반투명 반사층을 마련하여도 좋다. 이 반투명 반사층은, 예를 들면, 마그네슘(Mg), 은(Ag) 또는 그들의 합금 등의 금속층으로 구성되고, 두께가 5㎚ 이하, 바람직하게는 3 내지 4㎚ 이하로 설정되어 있는 것이 바람직하다.
<실시예 2>
실시예 2는 제 1의 실시의 형태에 대응하는 실시예이다.
도 13은 실시예 2에 의한 유기 EL 소자를 도시한다. 이 유기 EL 소자는 하면 발광형의 유기 EL 소자이다. 도 13에 도시하는 바와 같이, 이 유기 EL 소자에서는, 투명한 기판(20)상에 하층부터 차례로 패시베이션막(21), 제 2의 전극(12), 유기층(13) 및 제 1의 전극(11)이 순차적으로 적층되어 있다. 이 경우, 제 2의 전극(12)측부터 사출되는 광은 기판(20)을 투과하여 외부에 취출된다. 그 밖의 것은 실시예 1과 마찬가지이다.
<3. 제 3의 실시의 형태>
[유기 EL 조명 장치]
도 14는 제 3의 실시의 형태에 의한 유기 EL 조명 장치를 도시한다.
도 14에 도시하는 바와 같이, 이 유기 EL 조명 장치에서는, 투명한 기판(30)상에 제 1 또는 제 2의 실시의 형태의 어느 하나에 의한 유기 EL 소자(31)가 탑재되어 있다. 이 경우, 이 유기 EL 소자(31)는 제 2의 전극(12)측을 아래로 하여 기판(30)상에 탑재되어 있다. 이 때문에, 제 2의 전극(12)측부터 사출되는 광은 기판(30)을 투과하여 외부에 취출된다. 이 유기 EL 소자(31)를 사이에 끼우고 기판(30)과 대향하도록 밀봉 기판(32)이 마련되어 있고, 이 밀봉 기판(32) 및 기판(30)의 외주부가 밀봉재(33)에 의해 밀봉되어 있다. 이 유기 EL 조명 장치의 평면 형상은 필요에 응하여 선택되지만, 예를 들면 정방형 또는 장방형이다. 도 14에서는, 하나의 유기 EL 소자(31)만이 나타나 있지만, 필요에 응하여, 복수의 유기 EL 소자(31)를 기판(30)상에 소망하는 배치로 탑재하여도 좋다. 이 유기 EL 조명 장치의 유기 EL 소자(31) 이외의 구성의 상세 및 상기 이외의 구성은 종래 공지의 유기 EL 조명 장치와 마찬가지이다.
이 제 3의 실시의 형태에 의하면, 제 1 또는 제 2의 실시의 형태의 어느 하나에 의한 유기 EL 소자(31)를 이용하고 있음에 의해, 각도 의존성이 적은, 환언하면 조명 방향에 의한 강도나 색의 변화가 극히 적은, 양호한 배광 특성을 갖는 면광원이 되는 유기 EL 조명 장치를 실현할 수 있다. 또한, 제 1의 발광층(13a) 및 제 2의 발광층(13b)의 설계에 의해 유기 EL 소자(31)의 발광색을 선택함에 의해, 백색 발광 외에, 여러가지의 발광색을 얻을 수가 있어서, 연색성(演色性)에 우수한 유기 EL 조명 장치를 실현할 수 있다.
<4. 제 4의 실시의 형태>
[유기 EL 표시 장치]
도 15는 제 4의 실시의 형태에 의한 유기 EL 표시 장치를 도시한다. 이 유기 EL 표시 장치는 액티브 매트릭스형이다.
도 15에 도시하는 바와 같이, 이 유기 EL 표시 장치에서는, 구동 기판(40)과 밀봉 기판(41)이 서로 대향하여 마련되고, 이들의 구동 기판(40) 및 밀봉 기판(41)의 외주부가 밀봉재(42)에 의해 밀봉되어 있다. 구동 기판(40)에서는, 예를 들면 투명 유리 기판상에 제 1 또는 제 2의 실시의 형태의 어느 하나에 의한 유기 EL 소자(43)로 이루어지는 화소가 2차원 어레이형상으로 형성되어 있다. 구동 기판(40)상에는, 각 화소마다 화소 구동용의 능동 소자로서의 박막 트랜지스터가 형성되어 있다. 구동 기판(40)상에는 또한, 각 화소의 박막 트랜지스터를 구동하기 위한 주사선, 전류 공급선 및 데이터선이 종횡으로 형성되어 있다. 각 화소의 박막 트랜지스터에는 표시 화소마다 대응한 표시 신호가 공급되고, 이 표시 신호에 응하여 화소가 구동되고, 화상이 표시된다. 이 유기 EL 표시 장치의 유기 EL 소자(43) 이외의 구성의 상세 및 상기 이외의 구성은 종래 공지의 유기 EL 표시 장치와 마찬가지이다.
이 유기 EL 표시 장치는, 흑백의 표시 장치뿐만 아니라, 컬러 표시 장치로서도 이용할 수 있다. 이 유기 EL 표시 장치를 컬러 표시 장치로서 이용하는 경우에는, 구동 기판(40)측, 구체적으로는 예를 들면 유기 EL 소자(43)의 제 2의 전극(12)과 구동 기판(40)의 사이에 RGB의 컬러 필터가 마련된다.
이 제 4의 실시의 형태에 의하면, 제 1 또는 제 2의 실시의 형태의 어느 하나에 의한 유기 EL 소자(43)를 이용하고 있음에 의해, 휘도 및 색상의 시야각에 의한 변동이 극히 적은 고화질의 유기 EL 표시 장치를 실현할 수 있다.
이상, 실시의 형태 및 실시예에 관해 구체적으로 설명하였지만, 본 기술, 상술한 실시의 형태 및 실시예로 한정되는 것이 아니고, 각종의 변형이 가능하다.
예를 들면, 상술한 실시의 형태 및 실시예에서 들은 수치, 구조, 구성, 형상, 재료 등은 어디까지나 예에 지나지 않고, 필요에 응하여 이들과 다른 수치, 구조, 구성, 형상, 재료 등을 이용하여도 좋다.
본 발명은 2011년 3월 28일자로 일본특허청에 특허출원된 일본특허원 제2011-69585호를 우선권으로 주장한다.
당업자라면, 하기의 특허청구범위 또는 그 등가의 범위 내에서, 설계상의 필요 또는 다른 요인에 따라, 상기 실시의 형태에 대한 여러 가지 변형예, 조합예, 부분 조합예, 및 수정예를 실시할 수 있을 것이다.
11 : 제 1의 전극
12 : 제 2의 전극
13 : 유기층
13a : 제 1의 발광층
13b : 제 2의 발광층
14 : 제 1의 반사 계면
15 : 제 2의 반사 계면
20 : 기판
21 : 패시베이션막
30 : 기판
31 : 유기 EL 소자
32 : 밀봉 기판
33 : 밀봉재
40 : 구동 기판
41 : 밀봉 기판
42 : 밀봉재
43 : 유기 EL 소자
12 : 제 2의 전극
13 : 유기층
13a : 제 1의 발광층
13b : 제 2의 발광층
14 : 제 1의 반사 계면
15 : 제 2의 반사 계면
20 : 기판
21 : 패시베이션막
30 : 기판
31 : 유기 EL 소자
32 : 밀봉 기판
33 : 밀봉재
40 : 구동 기판
41 : 밀봉 기판
42 : 밀봉재
43 : 유기 EL 소자
Claims (14)
- 제 1의 전극과 제 2의 전극의 사이에 끼여지지되며, 단색 또는 2색 이상의 서로 다른 색의 광을 발광하는 제 1의 발광층 및 제 2의 발광층을 상기 제 1의 전극부터 상기 제 2의 전극을 향하는 방향의 서로 떨어진 위치에 순차적으로 포함하는 유기층과;
상기 제 1의 발광층 및 상기 제 2의 발광층부터 발광된 광을 반사시켜서, 상기 제 2의 전극측부터 사출시키기 위한, 상기 제 1의 전극측에 마련된 제 1의 반사 계면; 및
상기 제 2의 전극측에 마련된 제 2의 반사 계면을 포함하며,
상기 제 1의 반사 계면과 상기 제 1의 발광층의 발광 중심 사이의 광학 거리를 L11, 상기 제 1의 반사 계면과 상기 제 2의 발광층의 발광 중심 사이의 광학 거리를 L21, 상기 제 1의 발광층의 발광 중심과 상기 제 2의 반사 계면 사이의 광학 거리를 L12, 상기 제 2의 발광층의 발광 중심과 상기 제 2의 반사 계면 사이의 광학 거리를 L22, 상기 제 1의 발광층의 발광 스펙트럼의 중심 파장을 λ1, 상기 제 2의 발광층의 발광 스펙트럼의 중심 파장을 λ2로 하였을 때, L11, L21, L12 및 L22가, 이하의 식 (1) 내지 (8)을 전부 만족하는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
2L11/λ11+φ1/2π=0 (1)
2L21/λ21+φ1/2π=n(단, n≥1) (2)
λ1<λ11<λ1+200 (3)
λ2-40<λ21<λ2+40 (4)
2L12/λ12+φ2/2π=m' (5)
2L22/λ22+φ2/2π=n'+1/2 (6)
λ1-100<λ12<λ1 (7)
λ2-15<λ22<λ2+15 (8)
단, n, m', n'은 정수, λ1, λ2, λ11, λ21, λ12, λ22의 단위는 ㎚, φ1은 각 파장의 광이 제 1의 반사 계면에서 반사될 때의 위상 변화, φ2는 각 파장의 광이 제 2의 반사 계면에서 반사될 때의 위상 변화. - 제 1항에 있어서,
상기 발광 소자의 간섭 필터의 분광 투과율 곡선의 피크가 거의 평탄한 것을 특징으로 하는 발광 소자. - 제 2항에 있어서,
시야각이 45도일 때의 휘도의 저하가 시야각이 0도일 때의 휘도에 대해 30% 이하, 색도 어긋남(△uv)≤0.015인 것을 특징으로 하는 발광 소자. - 제 3항에 있어서,
n=1인 것을 특징으로 하는 발광 소자. - 제 1항에 있어서,
기판상에 상기 제 1의 전극, 상기 유기층 및 상기 제 2의 전극이 순차적으로 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 소자. - 제 5항에 있어서,
상기 제 2의 반사 계면의 외측이 두께 1㎛ 이상의 투명 전극층, 투명 절연층, 수지층, 유리층 또는 공기층에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 소자. - 제 1항에 있어서,
기판상에 상기 제 2의 전극, 상기 유기층 및 상기 제 1의 전극이 순차적으로 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 소자. - 제 7항에 있어서,
상기 제 2의 반사 계면의 외측이 두께 1㎛ 이상의 투명 전극층, 투명 절연층, 수지층, 유리층 또는 공기층에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 소자. - 제 1항에 있어서,
상기 제 1의 반사 계면 및 상기 제 2의 반사 계면의 적어도 하나가 복수의 반사 계면으로 분할되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 소자. - 제 1항에 있어서,
상기 제 1의 발광층 및 상기 제 2의 발광층 중의, 2색 이상의 서로 다른 색의 광을 발광하는 발광층의 발광 중심이 동일하다고 간주할 수 없는 경우에, 상기 발광 소자의 간섭 필터의 분광 투과율 곡선의 피크가 평탄성을 유지하기 위한 반사층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자. - 제 1의 전극과 제 2의 전극의 사이에 끼여지지되며, 단색 또는 2색 이상의 서로 다른 색의 광을 발광하는 제 1의 발광층 및 제 2의 발광층을 상기 제 1의 전극부터 상기 제 2의 전극을 향하는 방향의 서로 떨어진 위치에 순차적으로 포함하는 유기층과;
상기 제 1의 발광층 및 상기 제 2의 발광층부터 발광된 광을 반사시켜서, 상기 제 2의 전극측부터 사출시키기 위한, 상기 제 1의 전극측에 마련된 제 1의 반사 계면; 및
상기 제 2의 전극측에 마련된 제 2의 반사 계면을 포함하며,
상기 제 1의 반사 계면과 상기 제 1의 발광층의 발광 중심 사이의 광학 거리를 L11, 상기 제 1의 반사 계면과 상기 제 2의 발광층의 발광 중심 사이의 광학 거리를 L21, 상기 제 1의 발광층의 발광 중심과 상기 제 2의 반사 계면 사이의 광학 거리를 L12, 상기 제 2의 발광층의 발광 중심과 상기 제 2의 반사 계면 사이의 광학 거리를 L22, 상기 제 1의 발광층의 발광 스펙트럼의 중심 파장을 λ1, 상기 제 2의 발광층의 발광 스펙트럼의 중심 파장을 λ2로 하였을 때, L11, L21, L12 및 L22가, 이하의 식 (1) 내지 (8)을 전부 만족하는 발광 소자를 적어도 하나 갖는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
2L11/λ11+φ1/2π=0 (1)
2L21/λ21+φ1/2π=n(단, n≥1) (2)
λ1<λ11<λ1+200 (3)
λ2-40<λ21<λ2+40 (4)
2L12/λ12+φ2/2π=m' (5)
2L22/λ22+φ2/2π=n'+1/2 (6)
λ1-100<λ12<λ1 (7)
λ2-15<λ22<λ2+15 (8)
단, n, m', n'은 정수, λ1, λ2, λ11, λ21, λ12, λ22의 단위는 ㎚, φ1은 각 파장의 광이 제 1의 반사 계면에서 반사될 때의 위상 변화, φ2는 각 파장의 광이 제 2의 반사 계면에서 반사될 때의 위상 변화. - 제 1의 전극과 제 2의 전극의 사이에 끼여지지되며, 단색 또는 2색 이상의 서로 다른 색의 광을 발광하는 제 1의 발광층 및 제 2의 발광층을 상기 제 1의 전극부터 상기 제 2의 전극을 향하는 방향의 서로 떨어진 위치에 순차적으로 포함하는 유기층과;
상기 제 1의 발광층 및 상기 제 2의 발광층부터 발광된 광을 반사시켜서, 상기 제 2의 전극측부터 사출시키기 위한, 상기 제 1의 전극측에 마련된 제 1의 반사 계면; 및
상기 제 2의 전극측에 마련된 제 2의 반사 계면을 포함하며,
상기 제 1의 반사 계면과 상기 제 1의 발광층의 발광 중심 사이의 광학 거리를 L11, 상기 제 1의 반사 계면과 상기 제 2의 발광층의 발광 중심 사이의 광학 거리를 L21, 상기 제 1의 발광층의 발광 중심과 상기 제 2의 반사 계면 사이의 광학 거리를 L12, 상기 제 2의 발광층의 발광 중심과 상기 제 2의 반사 계면 사이의 광학 거리를 L22, 상기 제 1의 발광층의 발광 스펙트럼의 중심 파장을 λ1, 상기 제 2의 발광층의 발광 스펙트럼의 중심 파장을 λ2로 하였을 때, L11, L21, L12 및 L22가, 이하의 식 (1) 내지 (8)을 전부 만족하는 발광 소자를 적어도 하나 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
2L11/λ11+φ1/2π=0 (1)
2L21/λ21+φ1/2π=n(단, n≥1) (2)
λ1<λ11<λ1+200 (3)
λ2-40<λ21<λ2+40 (4)
2L12/λ12+φ2/2π=m' (5)
2L22/λ22+φ2/2π=n'+1/2 (6)
λ1-100<λ12<λ1 (7)
λ2-15<λ22<λ2+15 (8)
단, n, m', n'는 정수, λ1, λ2, λ11, λ21, λ12, λ22의 단위는 ㎚, φ1은 각 파장의 광이 제 1의 반사 계면에서 반사될 때의 위상 변화, φ2는 각 파장의 광이 제 2의 반사 계면에서 반사될 때의 위상 변화. - 제 12항에 있어서,
표시 화소마다 대응한 표시 신호를 상기 발광 소자에 공급하기 위한 능동 소자가 마련된 구동 기판과, 이 구동 기판과 대향하여 마련된 밀봉 기판을 더 포함하며,
상기 발광 소자가 상기 구동 기판과 상기 밀봉 기판의 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치. - 제 13항에 있어서,
상기 구동 기판 및 상기 밀봉 기판중의 상기 발광 소자의 상기 제 2의 전극측의 기판에 상기 제 2의 전극측부터 사출된 광을 투과하는 컬러 필터가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
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