KR20150109410A - 발광 소자 및 발광 소자의 제조 방법 - Google Patents

발광 소자 및 발광 소자의 제조 방법 Download PDF

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KR20150109410A
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파이오니아 가부시키가이샤
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Abstract

발광 소자 (100) 는, 투광성 기판 (110) 과, 투광성 기판 (110) 을 기준으로 하여 광 취출측과는 반대측에 배치된 발광층과, 투광성 기판 (110) 을 기준으로 하여 광 취출측과는 반대측에 배치된 회절 격자층 (120) 을 구비한다. 회절 격자층 (120) 은, 투광성의 베이스부 (121) 와, 베이스부 (121) 내에 있어서 투광성 기판 (110) 에 대해서 교차하는 방향으로 주기적으로 배치되어, 회절 격자 (123) 를 형성하는 복수의 구조체 (122) 를 포함한다.

Description

발광 소자 및 발광 소자의 제조 방법{LIGHT-EMITTING ELEMENT AND PRODUCTION METHOD FOR LIGHT-EMITTING ELEMENT}
본 발명은 발광 소자 및 발광 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
발광 소자의 하나에 유기 발광층을 갖는 발광 소자가 있다. 이 발광 소자에 있어서는, 유기 발광층에서 발생된 광 중 외부로 방사되는 광의 비율 (광 취출 효율) 을 향상시킬 것이 요망되고 있다.
특허문헌 1 ∼ 4 에는 투광성 기판에 대해서 평행하게 회절 격자 (주기 구조) 를 배치함으로써 광 취출 효율을 향상시키는 것이 기재되어 있다. 또, 특허문헌 5 에도 회절 격자를 이용하여 광 취출 효율의 향상을 도모하는 것이 기재되어 있다.
일본 공개특허공보 2009-272194호 일본 공개특허공보 2011-014361호 일본 공개특허공보 2012-014976호 일본 공개특허공보 2011-222421호 일본 공개특허공보 2008-269962호
유기 EL (Electro Luminescence) 발광 소자는, 예를 들어 유리 기판 등의 투광성 기판 상에 투광성 전극, 발광층을 포함하는 유기 기능층, 금속 전극을 적층하여 구성되어 있다.
이와 같은 발광 소자에 있어서, 투광성 기판에 대한 법선 방향의 광이나, 투광성 기판에 대한 법선 방향에 가까운 각도의 광은 용이하게 외부로 취출된다. 그러나, 투광성 기판의 법선에 대한 각도가 큰 광은 투광성 기판과 투광성 전극의 굴절률차에 기인하여, 이것들의 계면에서 전(全)반사되는 등의 이유에서 외부로 취출되기 어렵다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제로는, 발광 소자의 광 취출 효율을 향상시키는 것을 일례로 들 수 있다.
청구항 1 에 기재된 발명은, 투광성 기판과,
상기 투광성 기판을 기준으로 하여 광 취출측과는 반대측에 배치된 발광층과,
상기 투광성 기판을 기준으로 하여 상기 광 취출측과는 반대측에 배치된 회절 격자층을 구비하고,
상기 회절 격자층은,
투광성의 베이스부와,
상기 베이스부 내에 있어서, 상기 투광성 기판에 대해서 교차하는 방향으로 주기적으로 배치되어, 회절 격자를 형성하는 복수의 구조체를 포함하는 발광 소자이다.
청구항 10 에 기재된 발명은, 투광성 기판을 기준으로 하여 광 취출측과는 반대측에 발광층을 형성하는 공정과,
상기 투광성 기판을 기준으로 하여 상기 광 취출측과는 반대측에 회절 격자층을 형성하는 공정을 구비하고,
상기 회절 격자층을 형성하는 공정에서는, 투광성의 베이스부와, 상기 베이스부 내에 있어서 상기 투광성 기판에 대해서 교차하는 방향으로 주기적으로 배치되어, 회절 격자를 형성하는 복수의 구조체를 포함하는 상기 회절 격자층을 형성하는 발광 소자의 제조 방법이다.
상기 서술한 목적, 및 그 밖의 목적, 특징 및 이점은 이하에 서술하는 바람직한 실시형태, 및 그에 부수되는 이하의 도면에 의해서 더욱 명확해진다.
도 1 에 있어서, 도 1(a) 는 실시형태에 관련된 발광 소자의 단면도, 도 1(b) 는 도 1(a) 의 주요부 확대도이다.
도 2 는 도 1(b) 의 주요부 확대도이다.
도 3 은 유기 기능층의 층 구조에 대한 제 1 예를 나타내는 단면도이다.
도 4 는 유기 기능층의 층 구조에 대한 제 2 예를 나타내는 단면도이다.
도 5 에 있어서, 도 5(a) 는 실시예 1 에 관련된 발광 소자의 단면도, 도 5(b) 는 도 5(a) 의 주요부 확대도이다.
도 6 은 실시예 1 에 관련된 발광 소자의 사시도이다.
도 7 에 있어서, 도 7(a) ∼ (c) 는 실시예 1 에 관련된 발광 소자의 회절 격자층의 회절 격자를 나타내는 도면으로서, 이 중 (a) 는 측단면도, (b) 는 정면도, (c) 는 평면도이다.
도 8 에 있어서, 도 8(a) ∼ (e) 는 실시예 1 에 관련된 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9 에 있어서, 도 9(a) ∼ (d) 는 실시예 2 에 관련된 발광 소자의 회절 격자층의 회절 격자를 나타내는 도면으로서, 이 중 (a) 는 측단면도, (b) 는 정면도, (c) 는 평면도, (d) 는 (b) 의 일 부분을 나타내는 도면이다.
도 10 은 실시예 3 에 관련된 발광 소자의 주요부의 단면도이다.
도 11 에 있어서, 도 11(a) 는 실시예 4 에 관련된 발광 소자의 주요부의 단면도, 도 11(b) 는 도 11(a) 의 주요부 확대도이다.
도 12 에 있어서, 도 12(a) ∼ (c) 는 실시예 4 에 관련된 발광 소자의 회절 격자층의 회절 격자의 제 1 예를 나타내는 도면으로서, 이 중 (a) 는 측단면도, (b) 는 정면도, (c) 는 평면도이다. 도 12(d) ∼ (f) 는 실시예 4 에 관련된 발광 소자의 회절 격자층의 회절 격자의 제 2 예를 나타내는 도면으로서, 이 중 (d) 는 측단면도, (e) 는 정면도, (f) 는 평면도이다.
도 13 에 있어서, 도 13(a) ∼ (c) 는 실시예 4 에 관련된 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 14 에 있어서, 도 14(a) 는 실시예 5 에 관련된 발광 소자의 평면도, 도 14(b) 는 도 14(a) 의 B-B 선을 따른 단면도이다.
도 15 에 있어서, 도 15(a) 는 실시예 6 에 관련된 발광 소자의 주요부의 단면도, 도 15(b) 는 도 15(a) 의 주요부 확대도이다.
도 16 에 있어서, 도 16(a) ∼ (e) 는 실시예 6 에 관련된 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 17 은 실시예 7 에 관련된 발광 소자의 단면도이다.
도 18 은 실시예 8 에 관련된 발광 소자의 평면도이다.
이하, 실시형태에 대해서 도면을 사용하여 설명한다. 또한, 모든 도면에 있어서, 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙여 적절히 설명을 생략한다.
도 1(a) 는 실시형태에 관련된 발광 소자 (100) 의 단면도, 도 1(b) 는 도 1(a) 의 주요부 확대도이다. 도 2 는 도 1(b) 의 주요부 확대도이다. 발광 소자 (100) 는 유기 EL (Electro Luminescence) 소자를 포함하여 구성된다. 이 발광 소자 (100) 는, 예를 들어 디스플레이, 조명 장치 또는 광 통신 장치의 광원으로서 사용할 수 있다.
본 실시형태에 관련된 발광 소자 (100) 는, 투광성 기판 (110) 과, 투광성 기판 (110) 을 기준으로 하여 광 취출측과는 반대측에 배치된 발광층과, 투광성 기판 (110) 을 기준으로 하여 광 취출측과는 반대측에 배치된 회절 격자층 (120) 을 구비한다. 회절 격자층 (120) 은, 투광성의 베이스부 (121) 와, 베이스부 (121) 내에 있어서 투광성 기판 (110) 에 대해서 교차하는 방향으로 주기적으로 배치되어, 회절 격자 (123) 를 형성하는 복수의 구조체 (122) 를 포함한다. 여기서, 투광성 기판 (110) 에 대해서 교차한다는 것은, 투광성 기판 (110) 에 있어서의 발광층측의 면 (도 1(a) 에 있어서의 하면) 에 대해서 교차하는 것, 투광성 기판 (110) 에 있어서의 발광층측과는 반대측의 면 (도 1(a) 에 있어서의 상면) 에 대해서 교차하는 것, 또는 투광성 기판 (110) 이 연장되는 면에 대해서 교차하는 것을 의미한다. 또, 광 취출측이란 후술하는 광 취출면측 (예를 들어, 광 취출면 (110a) 측) 을 의미한다.
이하에 있어서는, 설명을 간단하게 하기 위해서, 발광 소자 (100) 의 각 구성 요소의 위치 관계 (상하 관계 등) 가 각 도면에 나타내는 관계인 것으로 하여 설명한다. 단, 이 설명에 있어서의 위치 관계는 발광 소자 (100) 의 사용시나 제조시의 위치 관계와는 관계가 없다.
본 실시형태의 경우, 도 1(a) 에 나타내는 바와 같이, 발광 소자 (100) 는, 상측으로부터 순서대로 투광성 기판 (110) 과, 회절 격자층 (120) 과, 제 1 전극 (130) 과, 유기 기능층 (140) 과, 제 2 전극 (150) 을 구비하고 있다. 또, 유기 기능층 (140) 은 적어도 발광층을 포함하여 구성되어 있다. 이 때문에, 회절 격자층 (120) 은 투광성 기판 (110) 과 발광층 사이에 배치되어 있다.
투광성 기판 (110) 은 유리나 수지 등의 투광성을 갖는 재료로 이루어지는 판상 부재이다. 예를 들어, 투광성 기판 (110) 의 상면, 즉 투광성 기판 (110) 에 있어서의 유기 기능층 (140) 과는 반대측의 면은 평탄한 광 취출면 (110a) 으로 되어 있다. 이 광 취출면 (110a) 은 광 방출 공간을 채우고 있는 공기 (굴절률 1) 와 접해 있다. 또한, 투광성 기판 (110) 의 상면에는 광 취출 필름이 첩부 (貼付) 되어 있고, 이 광 취출 필름의 상면이 광 취출면을 구성하고 있어도 된다.
상기 서술한 바와 같이, 회절 격자층 (120) 은 회절 격자 (123) 를 포함한다. 자세한 것은 후술하는 바와 같이, 이 회절 격자 (123) 를 광이 통과함으로써, 당해 광이 0 차 광 및 고차 광으로 분리된다. 그리고, 그 중 일부의 광의 방향이 상향되어, 즉 발광 소자 (100) 의 외부로 취출되는 방향 (도 1(b) 의 1 차 광 L2 의 방향 등) 이 됨으로써 발광 소자 (100) 의 광 취출 효율이 향상된다.
베이스부 (121) 는 예를 들어 유전체 등에 의해서 구성되어 있다. 베이스부 (121) 의 굴절률은, 예를 들어 투광성 기판 (110) 의 굴절률보다 크고, 또한, 2.3 이하이다. 베이스부 (121) 의 재료는, 예를 들어 유기 기능층 (140) 의 재료와 동일하게 할 수 있다. 유기 기능층 (140) 의 굴절률은, 예를 들어 1.6 이상 2.0 이하 정도이다. 또, 베이스부 (121) 의 굴절률은, 예를 들어 제 1 전극 (130) 의 굴절률과 동등 이상이다.
회절 격자층 (120) 의 구조체 (122) 는, 예를 들어 베이스부 (121) 에 형성된 중공의 영역이다. 단, 구조체 (122) 는 금속에 의해서 구성되어 있어도 된다. 또, 구조체 (122) 는, 베이스부 (121) 와는 굴절률이 상이한 투광성의 재료에 의해서 구성되어 있어도 된다. 이 경우, 베이스부 (121) 의 일 부분에 광선을 조사하고, 당해 일 부분을 열에 의해서 변질시켜 그 굴절률을 변화시킴으로써 구조체 (122) 를 형성할 수 있다.
제 1 전극 (130) 은, 예를 들어 ITO (Indium Tin Oxide) 나 IZO (Indium Zinc Oxide) 등의 금속 산화물 도전체로 이루어지는 투명 전극으로 할 수 있다. 단, 제 1 전극 (130) 은 광이 투과될 정도로 얇은 금속 박막이어도 되다.
제 2 전극 (150) 은, 예를 들어 Ag, Au, Al 등의 금속막으로 이루어지는 반사 전극이다. 제 2 전극 (150) 은 유기 기능층 (140) 으로부터 제 2 전극 (150) 측으로 향하는 광을 광 취출면 (110a) 측으로 향하여 반사한다. 요컨대, 제 2 전극 (150) 은 광 반사층을 겸한다.
단, 제 2 전극 (150) 을 ITO 나 IZO 등의 금속 산화물 도전체로 이루어지는 투명 전극에 의해서 형성하거나, 또는, 제 2 전극 (150) 을 광이 투과할 정도로 얇은 금속 박막에 의해서 형성하고, 제 2 전극 (150) 보다 하층에 광 반사층 (도시 생략) 을 형성해도 된다.
예를 들어 제 1 전극 (130) 이 양극을 구성하고, 제 2 전극 (150) 이 음극을 구성한다. 제 1 전극 (130) 과 제 2 전극 (150) 사이에 전압이 인가됨으로써, 유기 기능층 (140) 의 발광층이 발광한다. 투광성 기판 (110), 회절 격자층 (120), 제 1 전극 (130), 유기 기능층 (140) 및 제 2 전극 (150) 은 어느 것이나 유기 기능층 (140) 의 발광층이 발광한 광의 적어도 일부를 투과한다. 발광층이 발광한 광의 일부는, 투광성 기판 (110) 의 광 취출면 (110a) 으로부터, 발광 소자 (100) 의 외부 (요컨대 상기 광 방출 공간) 로 방사된다 (취출된다).
회절 격자층 (120) 에 있어서, 구조체 (122) 이외의 영역은 모두 베이스부 (121) 로 되어 있어도 되고, 회절 격자층 (120) 은 구조체 (122) 및 베이스부 (121) 이외의 영역을 포함하여 구성되어 있어도 된다.
회절 격자층 (120) 에 있어서는, 복수의 구조체 (122) 가 투광성 기판 (110) 에 대해서 교차하는 방향에 있어서 주기적으로 (반복되어) 배치되어 있다. 보다 구체적으로는, 예를 들어 복수의 구조체 (122) 가 투광성 기판 (110) 에 대해서 교차하는 방향에 있어서 일정 간격으로 배치되어 있다. 단, 이웃하는 구조체 (122) 끼리의 간격은 일정하지 않아도 된다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 복수의 구조체 (122) 가 나열되는 방향은, 예를 들어 투광성 기판 (110) 에 대해서 직교하는 방향으로 할 수 있다. 단, 복수의 구조체 (122) 가 나열되는 방향은, 투광성 기판 (110) 에 대해서 교차하는 방향이면 그 밖의 방향이어도 된다.
예를 들어, 투광성 기판 (110) 의 일방의 면 (도 1(a) 에 있어서의 하면) 과 회절 격자층 (120) 의 일방의 면 (도 1(a) 에 있어서의 상면) 이 서로 접해 있다. 또, 회절 격자층 (120) 의 타방의 면 (도 1(a) 에 있어서의 하면) 과 제 1 전극 (130) 의 일방의 면 (도 1(a) 에 있어서의 상면) 이 서로 접해 있다. 또, 제 1 전극 (130) 의 타방의 면 (도 1(a) 에 있어서의 하면) 과 유기 기능층 (140) 의 일방의 면 (도 1(a) 에 있어서의 상면) 이 서로 접해 있다. 또, 유기 기능층 (140) 의 타방의 면 (도 1(a) 에 있어서의 하면) 과 제 2 전극 (150) 의 일방의 면 (도 1(a) 에 있어서의 상면) 이 서로 접해 있다. 단, 투광성 기판 (110) 과 회절 격자층 (120) 사이에는 다른 층이 존재하고 있어도 된다. 동일하게, 회절 격자층 (120) 과 제 1 전극 (130) 사이에는 다른 층이 존재하고 있어도 된다. 동일하게, 제 1 전극 (130) 과 유기 기능층 (140) 사이에는 다른 층이 존재하고 있어도 된다. 동일하게, 유기 기능층 (140) 과 제 2 전극 (150) 사이에는 다른 층이 존재하고 있어도 된다.
다음으로, 유기 기능층 (140) 의 층 구조의 예를 설명한다.
도 3 은 유기 기능층 (140) 의 층 구조의 제 1 예를 나타내는 단면도이다. 제 1 예에 관련된 유기 기능층 (140) 은 정공 주입층 (141), 정공 수송층 (142), 발광층 (143), 전자 수송층 (144) 및 전자 주입층 (145) 을 이 순서대로 적층한 구조를 갖고 있다. 즉 유기 기능층 (140) 은 유기 일렉트로루미네선스 발광층이다. 또한, 정공 주입층 (141) 및 정공 수송층 (142) 대신에, 이들 2 개 층의 기능을 갖는 1 개의 층을 형성해도 된다. 동일하게, 전자 수송층 (144) 및 전자 주입층 (145) 대신에, 이들 2 개 층의 기능을 갖는 1 개의 층을 형성해도 된다.
유기 기능층 (140) 의 제 1 예에 있어서, 발광층 (143) 은 예를 들어 적색의 광을 발광하는 층, 청색의 광을 발광하는 층, 또는 녹색의 광을 발광하는 층이다. 이 경우, 평면에서 보았을 때, 적색의 광을 발광하는 발광층 (143) 을 갖는 영역, 녹색의 광을 발광하는 발광층 (143) 을 갖는 영역 및 청색의 광을 발광하는 발광층 (143) 을 갖는 영역이 반복되어 형성되어 있어도 된다. 이 경우, 각 영역을 동시에 발광시키면, 발광 소자 (100) 는 백색 등의 단일한 발광색으로 발광한다.
또한, 발광층 (143) 은 복수의 색을 발광하기 위한 재료를 혼합함으로써, 백색 등의 단일한 발광색으로 발광하도록 구성되어 있어도 된다.
도 4 는 유기 기능층 (140) 의 층 구조에 대한 제 2 예를 나타내는 단면도이다. 이 예에서는, 유기 기능층 (140) 의 발광층 (143) 은 발광층 (143a, 143b, 143c) 을 이 순서대로 적층한 구성을 갖고 있다. 발광층 (143a, 143b, 143c) 은 서로 상이한 색의 광 (예를 들어, 적, 녹 및 청) 을 발광한다. 그리고 발광층 (143a, 143b, 143c) 이 동시에 발광함으로써, 발광 소자 (100) 는 백색 등의 단일한 발광색으로 발광한다.
다음으로, 동작을 설명한다.
도 1(a) 에 있어서, 유기 기능층 (140) 의 발광층 (143) (도 3, 도 4 참조) 의 발광점으로부터 나온 광은, 유기 기능층 (140) 의 정공 수송층 (142) 및 정공 주입층 (141) (도 3, 도 4 참조) 을 통과하고, 나아가, 제 1 전극 (130) 을 통과한 후, 제 1 전극 (130) 과 거의 동일하거나 그 이상의 굴절률을 갖는 베이스부 (121) 에 입사된다.
회절 격자층 (120) 에 입사된 광은, 복수의 구조체 (122) 에 의해서 구성되는 회절 격자 (123) 를 통과함으로써 회절하여, 0 차 광 및 ±고차 광으로 나누어진다. 도 1(b) 에는, 회절 격자층 (120) 에 입사된 광 L0 이 회절 격자 (123) 를 통과함으로써 0 차 광 L1, 1 차 광 L2 및 -1 차 광 L3 으로 나누어지는 모습을 나타내고 있다.
여기서, 일례로서 베이스부 (121) 의 굴절률이 1.8 이고, 발광층 (143) 으로부터 발해지는 광이, 피크 파장 560 ㎚ 의 녹색의 광인 경우를 상정한다. 이 경우, 베이스부 (121) 에 있어서의 광의 피크 파장은 560 ㎚/1.8, 즉 약 310 ㎚ 가 된다.
도 2 에 나타내는 간격 D1 은 회절 격자 (123) 에 대해서 직교하는 방향 (도 2 의 좌우 방향) 으로 진행되고, 또한 구조체 (122) 의 중심을 통과하는 광과, 회절 격자 (123) 에 대해서 직교하는 방향 (도 2 의 좌우 방향) 으로 진행되고, 또한 이웃하는 구조체 (122) 끼리의 간격의 중심을 통과하는 광의 간격 (복수의 구조체 (122) 의 나열 방향에 있어서의 간격) 이다. 이 간격 D1 이 파장에 가까워질수록 회절각이 커진다. 간격 D1 은, 예를 들어 베이스부 (121) 에 있어서의 피크 파장인 310 ㎚ 보다 크게 설정한다 (예를 들어, 간격 D1 은 400 ㎚ 로 한다).
또, 이웃하는 구조체 (122) 끼리의 간격 D2 는 간격 D1 의 2 배이다. 이 때문에, 간격 D2 는 예를 들어 800 ㎚ 이다.
또, 0 차 광과 고차 광 (특히 ±1 차 광) 의 강도비는, 회절 격자 (123) 의 깊이 (광이 통과하는 거리), 구조체 (122) 의 깊이 (도 2 의 폭 W) 로 정해진다.
0 차 광의 강도비를 작게 하기 위해서는, 구조체 (122) 의 깊이 (폭 W) 를 λ/2 로 설정하는 것이 바람직하다. 이 때문에, 폭 W 는 예를 들어 310 ㎚ 의 대략 1/2 인 160 ㎚ 로 설정한다.
이와 같은 설정의 회절 격자 (123) 를 사용할 경우, ±1 차 광 (도 1(b) 에 나타내는 1 차 광 L2 및 -1 차 광 L3) 의 강도가 가장 강해지는 설계가 가능하다.
여기서, 광 L0 은 회절 격자층 (120) 이 존재하지 않을 경우, 제 1 전극 (130) 과 투광성 기판 (110) 의 계면에서 하향으로 전반사되는 광, 즉, 제 1 전극 (130) 과 투광성 기판 (110) 의 계면에서의 임계각 이상의 광인 것으로 한다. 즉, 광 L0 은 회절 격자층 (120) 이 존재하지 않을 경우, 투광성 기판 (110) 과 제 2 전극 (150) 사이에서 반사를 반복하는 동안, 반사 음극 (제 2 전극 (150)) 의 반사율이나 유기 기능층 (140) 의 소쇠 계수에 의해서 감쇠되는 광이다.
이 경우에서도, 도 1(b) 에 나타내는 바와 같이, 1 차 광 L2 의 각도가 0 차 광의 각도보다 상향이 됨으로써, 1 차 광 L2 가 회절 격자층 (120) 으로부터 투광성 기판 (110) 에 입사되고, 나아가, 투광성 기판 (110) 으로부터 광 방출 공간으로 방사되는 것을 기대할 수 있다.
즉, 1 차 광 L2 는 그 각도에 따라서, 투광성 기판 (110) 에 입사될지, 또는, 회절 격자층 (120) 과 투광성 기판 (110) 의 계면에서 전반사될지가 정해진다. 동일하게, 투광성 기판 (110) 에 입사된 1 차 광 L2 는 그 각도에 따라서, 투광성 기판 (110) 으로부터 광 방출 공간으로 방사될지, 투광성 기판 (110) 과 광 방출 공간의 계면에서 전반사될지가 정해진다.
따라서, 투광성 기판 (110) 에 입사된 1 차 광 L2 가 투광성 기판 (110) 으로부터 광 방출 공간으로 방사되는 각도 조건의 광 L0 에 대해서는, 그 일부가 광 방출 공간으로 취출된다.
또, 도시는 생략하지만, 2 차 광 이상의 고차 광은 1 차 광보다 더욱 큰 각도로 회절하기 때문에, 이들 고차 광의 많은 비율의 광이 방출 공간으로 방사된다.
이와 같이, 회절 격자층 (120) 이 존재하지 않을 경우에는 방출 공간으로 방출되지 않는 각도의 광 L0 의 일부를, 회절 격자층 (120) 의 작용에 의해서 방출 공간으로 방출할 수 있다.
또, 회절 격자층 (120) 이 존재하지 않는 경우여도 광 방출 공간으로 방출되는 각도의 광에 대해서는, 그 대부분이 회절 격자 (123) 에 입사되지 않은 채로, 회절 격자층 (120) 및 투광성 기판 (110) 을 투과하여 광 방출 공간으로 방사된다. 또, 회절 격자층 (120) 이 존재하지 않는 경우여도 광 방출 공간으로 방출되는 각도의 광 중에서, 회절 격자 (123) 에 입사된 것에 대해서도, 그 일부는 광 방출 공간으로 방사된다.
따라서, 회절 격자층 (120) 이 존재하지 않을 경우와 비교하여 발광 소자 (100) 의 광 취출 효율이 향상된다.
또한, 본 실시형태에 관련된 발광 소자 (100) 는, 광 취출면 (110a) 에 대해서 수직인 광은 거의 영향을 받지 않는 구조로 되어 있다. 바꾸어 말하면, 반사를 반복하는 광에 대해서 크게 작용하는 구조로 되어 있기 때문에, 광 취출 효율 향상을 기대할 수 있다.
다음으로, 본 실시형태에 관련된 발광 소자의 제조 방법의 일례를 설명한다. 이 제조 방법은 아래의 (1), (2) 의 공정을 구비한다.
(1) 투광성 기판 (110) 을 기준으로 하여 광 취출측과는 반대측에 발광층을 형성하는 공정
(2) 투광성 기판 (110) 을 기준으로 하여 광 취출측과는 반대측에 회절 격자층 (120) 을 형성하는 공정
회절 격자층 (120) 을 형성하는 공정에서는, 투광성의 베이스부 (121) 와, 베이스부 (121) 내에 있어서 투광성 기판 (110) 에 대해서 교차하는 방향으로 주기적으로 배치되어, 회절 격자를 형성하는 복수의 구조체 (122) 를 포함하는 회절 격자층 (120) 을 형성한다.
먼저, 투광성 기판 (110) 의 하면에 회절 격자층 (120) 을 형성한다. 회절 격자층 (120) 의 구조체 (122) 는 중공이어도 되고, 금속이어도 되며, 베이스부 (121) 의 일부 영역의 굴절률을 변화시킨 것이어도 되다. 회절 격자층 (120) 의 형성 방법의 구체예에 대해서는 후술하는 실시예에서 설명한다.
다음으로, 회절 격자층 (120) 의 하면에 스퍼터법 등에 의해서 ITO 나 IZO 등의 금속 산화물 도전체로 이루어지는 투광성의 도전막을 성막하고, 에칭에 의해서 이것을 패터닝하여 제 1 전극 (130) 을 형성한다.
다음으로, 제 1 전극 (130) 의 하면에 유기 재료를 도포함으로써 유기 기능층 (140) 을 형성한다.
다음으로, 유기 기능층 (140) 의 하면에 증착법 등에 의해서 Ag, Au, Al 등의 금속 재료를 퇴적시켜 제 2 전극 (150) 을 형성한다.
또한, 필요에 따라서 버스 라인 (170) 이나 격벽부 (180) (도 14 참조) 를 각각 적절한 타이밍으로 형성해도 된다. 또, 제 2 전극 (150) 의 하면에는 필요에 따라서 봉지층을 형성해도 된다.
이상, 실시형태에 의하면, 발광 소자 (100) 는 투광성 기판 (110) 과, 투광성 기판 (110) 을 기준으로 하여 광 취출측과는 반대측에 배치된 발광층 및 회절 격자층 (120) 을 구비한다. 그리고, 회절 격자층 (120) 은 베이스부 (121) 와, 베이스부 (121) 내에 있어서 투광성 기판 (110) 에 대해서 교차하는 방향으로 주기적으로 배치되어, 회절 격자 (123) 를 형성하는 복수의 구조체 (122) 를 포함한다. 따라서, 회절 격자층 (120) 이 존재하지 않을 경우에는 방출 공간으로 방출되지 않는 각도의 광의 일부에 대해서, 회절 격자 (123) 의 작용에 의해서 방출 공간으로 방출되는 각도로 변경하여 방출 공간으로 방출시킬 수 있다. 이로써, 회절 격자층 (120) 이 존재하지 않을 경우와 비교하여 발광 소자 (100) 의 광 취출 효율이 향상된다.
또, 베이스부 (121) 의 굴절률이 투광성 기판 (110) 의 굴절률보다 크고 또한 2.3 이하인 경우, 발광층으로부터 베이스부 (121) 에 광을 순조롭게 입사시킬 수 있고, 또한, 베이스부 (121) 로부터 투광성 기판 (110) 에도 광을 용이하게 입사시킬 수 있다.
또, 회절 격자층 (120) 은 투광성 기판 (110) 과 발광층 사이에 배치되어 있기 때문에, 발광층으로부터 투광성 기판 (110) 측으로 향하는 광의 일부에 대해서, 그 방향을 회절 격자 (123) 에 의해서 변경하고, 발광 소자 (100) 로부터 외부로 취출할 수 있다.
실시예
(실시예 1)
도 5(a) 는 실시예 1 에 관련된 발광 소자 (100) 의 단면도, 도 5(b) 는 도 5(a) 의 주요부 확대도이다. 도 6 은 실시예 1 에 관련된 발광 소자 (100) 의 사시도이다. 도 7(a) ∼ (c) 는 실시예 1 에 관련된 발광 소자 (100) 의 회절 격자층 (120) 의 회절 격자를 나타내는 도면으로서, 이 중 (a) 는 측단면도, (b) 는 정면도, (c) 는 평면도이다. 본 실시예에 관련된 발광 소자 (100) 는 이하에 설명하는 점에서 상기한 실시형태에 관련된 발광 소자 (100) 와 상이하고, 그 밖의 점에서는 상기한 실시형태에 관련된 발광 소자 (100) 와 동일하게 구성되어 있다.
도 5(a) 에 나타내는 바와 같이, 회절 격자층 (120) 에는 복수의 회절 격자 (123) 가 형성되어 있다. 이들 회절 격자 (123) 는 평면에서 보았을 때 서로 이간되어 배치되어 있다.
도 6 에 나타내는 바와 같이, 각 회절 격자 (123) 는, 투광성 기판 (110) 에 대해서 교차 (예를 들어, 직교) 하는 벽상 (壁狀) 으로 형성되어 있다. 도 6 에는 4 개의 벽상의 회절 격자 (123) 를 평면에서 보았을 때 격자상으로 배치한 예를 나타내고 있지만, 더 많은 회절 격자 (123) 를 회절 격자층 (120) 에 배치해도 되는 것은 말할 것도 없다. 복수의 벽상의 회절 격자 (123) 를 평면에서 보았을 때 격자상으로 배치할 경우, 서로 평행한 회절 격자 (123) 와 서로 직교하는 회절 격자 (123) 가 포함된다.
또, 평면에서 보았을 때 서로 직교하는 회절 격자 (123) 를, 서로 상하 방향에서 엇갈리게 하여 배치함으로써 이것들이 직접 교차하지 않도록 해도 된다.
도 5(a) 에 나타내는 바와 같이, 복수의 벽상의 회절 격자 (123) 를 서로 평행하게 주기적 (예를 들어, 일정 간격으로) 으로 배치하는 것이 바람직한 일례이다. 복수의 벽상의 회절 격자 (123) 의 나열 방향은, 예를 들어 도 5(a) 에 나타내는 바와 같이, 투광성 기판 (110) 에 대해서 평행한 방향으로 한다. 또한, 각 회절 격자 (123) 를 구성하는 복수의 구조체 (122) 의 나열 방향은, 상기 실시형태와 마찬가지로, 투광성 기판 (110) 에 대해서 교차 (예를 들어, 직교) 하는 방향이다.
본 실시예의 경우, 각 구조체 (122) 는 베이스부 (121) 에 형성된 중공이다. 이 때문에, 각 구조체 (122) 는 베이스부 (121) 와는 굴절률이 상이하다. 보다 구체적으로는, 예를 들어 베이스부 (121) 는 복수의 투광성 필름 (124) 을 적층함으로써 구성되어 있다. 각 투광성 필름 (124) 에는 구조체 (122) 를 구성하는 오목부 (122a) 가 형성되어 있다. 오목부 (122a) 내의 중공 영역이 구조체 (122) 를 구성하고 있다.
도 7(a) ∼ (c), 특히 도 7(b) 에 나타내는 바와 같이, 하나의 회절 격자 (123) 를 형성하는 복수의 구조체 (122) 는 각각 투광성 기판 (110) 에 대해서 평행하게 연장되어 있음과 함께, 서로 평행하게 배치되어 있다. 복수의 구조체 (122) 에 의해서 벽상의 회절 격자 (123) 가 형성되어 있다.
본 실시예의 경우, 다층의 투광성 필름 (124) 을 적층함으로써 베이스부 (121) 가 구성되어 있기 때문에, 베이스부 (121) 의 하면 (제 1 전극 (130) 측의 면) 의 평탄성을 충분히 확보할 수 없을 가능성도 있다. 이 때문에, 베이스부 (121) 와 제 1 전극 (130) 사이에는, 배리어막 (160) (도 5(b)) 이 형성되어 있다. 배리어막 (160) 의 하면은 베이스부 (121) 의 하면보다 평탄하게 형성되어 있는 것이 바람직하다. 배리어막 (160) 은, 예를 들어 SiO2 박막, 또는 그라펜 등에 의해서 형성되어 있다. 배리어막 (160) 은 유기 재료에 주는 영향을 억제하는 기능을 갖는다.
다음으로, 본 실시예에 관련된 발광 소자 (100) 의 제조 방법에 대해서, 주로 회절 격자층 (120) 을 형성하는 공정을 설명한다. 도 8(a) ∼ (e) 는 실시예 1 에 관련된 발광 소자 (100) 의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 실시예의 경우, 회절 격자층 (120) 을 형성하는 공정에서는, 베이스부 (121) 의 일 부분을 구성하는 투광성 필름 (124) 을 형성하는 공정과, 투광성 필름 (124) 에 대해서 임프린트를 행함으로써 구조체 (122) 를 구성하는 오목부 (122a) 를 형성하는 공정을 번갈아 반복하여 행한다. 이로써, 각각 구조체 (122) 를 내부에 포함하는 복수 층의 투광성 필름 (124) 에 의해서 베이스부 (121) 를 형성한다.
먼저, 도 8(a) 에 나타내는 바와 같이, 투광성 기판 (110) 의 하면에 1 층째의 투광성 필름 (124) 을 첩부한다. 또한, 투광성 필름 (124) 의 재료는, 예를 들어 PET (폴리에틸렌테레프탈레이트) 나 PEN (폴리에틸렌나프탈레이트) 등의 유기 재료를 베이스로 하고, 당해 유기 재료에 TiBO2 등을 사용한 나노 콤퍼짓 또는 나노 파티클 재료를 혼합함으로써 고굴절률화한 것이다. 투광성 필름 (124) 의 굴절률은 예를 들어 1.8 정도로 할 수 있다. 투광성 필름 (124) 의 막두께는 예를 들어 800 ㎚ 정도로 할 수 있다. 여기서, 임프린트를 용이하게 행할 수 있도록, 이 투광성 필름 (124) 을 가열한 상태에서 투광성 기판 (110) 에 첩부한다.
다음으로, 도 8(b) 에 나타내는 바와 같이, 1 층째의 투광성 필름 (124) 의 하면에 대해서 임프린트를 행함으로써, 그 투광성 필름 (124) 의 하면에 오목부 (122a) 를 형성한다. 오목부 (122a) 의 깊이는 400 ㎚ 정도로 할 수 있다. 임프린트는 금속의 형 (型) 을 투광성 필름 (124) 에 누름으로써 행한다. 임프린트를 행한 후, 투광성 필름 (124) 을 냉각시킨다.
다음으로, 도 8(c) 에 나타내는 바와 같이, 1 층째의 투광성 필름 (124) 의 하면에 2 층째의 투광성 필름 (124) 을 가열한 상태에서 첩부한다. 다음으로, 도 8(d) 에 나타내는 바와 같이, 2 층째의 투광성 필름 (124) 의 하면에 대해서 임프린트를 행함으로써, 그 투광성 필름 (124) 의 하면에 오목부 (122a) 를 형성한다. 여기서, 2 층째의 투광성 필름 (124) 의 오목부 (122a) 는, 1 층째의 투광성 필름 (124) 의 오목부 (122a) 와 평면에서 보았을 때 겹치는 위치에 형성한다. 그 후, 투광성 필름 (124) 을 냉각시킨다.
이하, 동일하게, 투광성 필름 (124) 을 첩부하는 공정과, 이 새롭게 첩부된 투광성 필름 (124) 의 하면에 대해서 임프린트에 의해서 오목부 (122a) 를 형성하는 공정을 번갈아 반복하여 행한다. 이로써, 도 8(e) 에 나타내는 바와 같이, 각각 오목부 (122a) 로 이루어지는 구조체 (122) 를 내부에 포함하는 다층 (예를 들어, 10 층) 의 투광성 필름 (124) 으로 이루어지는 베이스부 (121) 를 형성한다. 또한, 베이스부 (121) 의 하면에 배리어막 (160) 및 제 1 전극 (130) 을 순차적으로 형성한다. 그 밖의 공정에 대해서는 상기한 실시형태와 동일하기 때문에 설명을 생략한다.
다음으로, 동작을 설명한다.
본 실시예의 경우도, 각 회절 격자 (123) 의 작용은 상기 실시형태와 동일하다. 단, 본 실시예의 경우, 회절 격자층 (120) 에 복수의 회절 격자 (123) 가 형성되어 있기 때문에, 어느 회절 격자 (123) 에서 발생된 0 차 광 L1, -1 차 광 L3 및 -2 차 이하의 광 (-2 차 광, -3 차 광 등) 에 대해서도 그것들의 일부를 광 방출 공간으로 취출할 수 있다.
0 차 광 L1 의 각도는 회절이 발생되기 전의 광 L0 (도 1(b) 참조) 과 동일한 각도이다. 0 차 광 L1 은 예를 들어 회절 격자층 (120) 과 투광성 기판 (110) 의 계면에서 전반사한 후, 제 2 전극 (150) 에서 전반사하여 다른 회절 격자 (123) 에 입사된다. 그 결과, 상기한 실시형태에서 설명한 것과 동일한 메커니즘에 의해서 당해 0 차 광 L1 의 일부가 광 방출 공간으로 취출된다.
또, 광 L0 의 각도에 의해서, -1 차 광 L3 은, 상향이 되거나 하향이 된다.
상향의 -1 차 광 L3 은 예를 들어 회절 격자층 (120) 과 투광성 기판 (110) 의 계면에서 전반사한 후, 제 2 전극 (150) 에서 전반사하여 다른 회절 격자 (123) 에 입사된다. 그 결과, 상기한 실시형태에서 설명한 것과 동일한 메커니즘에 의해서 당해 -1 차 광 L3 의 일부가 광 방출 공간으로 취출된다.
또, 하향의 -1 차 광 L3 은 제 2 전극 (150) 에서 전반사한 후, 다른 회절 격자 (123) 에 입사된다. 그 결과, 상기한 실시형태에서 설명한 것과 동일한 메커니즘에 의해서 당해 -1 차 광 L3 의 일부가 광 방출 공간으로 취출된다.
또, -2 차 이하의 광 (-2 차 광, -3 차 광 등) 에 대해서도 -1 차 광 L3 과 동일한 메커니즘에 의해서 그것들의 일부를 광 방출 공간으로 취출할 수 있다.
이 때문에, 본 실시예에서는 상기한 실시형태보다 더욱 광 취출 효율이 향상된다.
본 실시예에 의하면, 회절 격자층 (120) 은, 평면에서 보았을 때 서로 이간되어 배치된 복수의 회절 격자 (123) 를 포함한다. 따라서, 1 개의 회절 격자 (123) 만의 작용에서는 광 방출 공간으로 취출할 수 없는 광에 대해서도, 그 일부를 다른 회절 격자 (123) 에 의해서 광 방출 공간으로 취출할 수 있다. 따라서, 상기한 실시형태보다 광 취출 효율을 높일 수 있다.
또한, 도 6 에 나타내는 바와 같이 복수의 벽상의 회절 격자 (123) 를 평면에서 보았을 때 격자상 등의 배치로 함으로써, 평면에서 보았을 때 보다 여러 가지 방향의 광에 대해서, 어느 쪽인가의 회절 격자 (123) 에 입사될 확률이 높아진다. 그 결과, 상기한 실시형태보다 광 취출 효율을 높일 수 있다.
또, 구조체 (122) 는 베이스부 (121) 와는 굴절률이 상이하기 때문에, 구조체 (122) 와 베이스부 (121) 의 굴절률차를 이용하여 회절 격자 (123) 를 투과하는 광을 회절시킬 수 있다.
또, 하나의 회절 격자 (123) 를 형성하는 복수의 구조체 (122) 는, 각각 투광성 기판 (110) 에 대해서 평행하게 연장되어 있음과 함께 서로 평행하게 배치되어 있다. 이 때문에, 복수의 구조체 (122) 에 의해서 벽상의 회절 격자 (123) 가 형성되어 있다. 이 경우, 회절 격자 (123) 가 만드는 벽면에 대해서 교차하는 방향의 광이 회절 격자 (123) 에 입사됨으로써, 이 광을 회절시켜 당해 광의 일부를 광 방출 공간으로 취출할 수 있다.
또, 회절 격자층 (120) 을 형성하는 공정에서는, 베이스부 (121) 의 일 부분을 구성하는 투광성 필름 (124) 을 형성하는 공정과, 투광성 필름 (124) 에 대해서 임프린트를 행함으로써 구조체 (122) 를 구성하는 오목부 (122a) 를 형성하는 공정을 번갈아 반복하여 행함으로써, 각각 구조체 (122) 를 내부에 포함하는 복수 층의 투광성 필름 (124) 에 의해서 베이스부 (121) 를 형성한다. 이로써, 원하는 형상 및 간격으로 구조체 (122) 를 용이하게 형성하여 원하는 구조의 회절 격자 (123) 를 용이하게 형성할 수 있다.
또한, 상기한 실시예 1 에서는, 미리 형성된 투광성 필름 (124) 을 첩부하는 공정과, 이 투광성 필름 (124) 에 오목부 (122a) 를 형성하는 공정을 번갈아 실시하는 예를 설명했지만, 액상의 유기 재료를 도포 및 경화시킴으로써 투광성 필름 (124) 을 형성해도 된다. 또, 투광성 필름 (124) 에 미리 오목부 (122a) 를 형성한 후, 이 투광성 필름 (124) 을 순차적으로 첩부해도 된다.
(실시예 2)
도 9(a) ∼ (d) 는 실시예 2 에 관련된 발광 소자의 회절 격자층 (120) (도 5(a) 참조) 의 회절 격자 (123) 를 나타내는 도면으로서, 이 중 (a) 는 측단면도, (b) 는 정면도, (c) 는 평면도, (d) 는 (b) 의 일 부분을 나타내는 도면이다. 본 실시예에 관련된 발광 소자는, 회절 격자 (123) 의 구조가 상기한 실시예 1 에 관련된 발광 소자 (100) 와 상이하고, 그 밖의 구성에 대해서는 상기한 실시예 1 에 관련된 발광 소자 (100) 와 동일하게 구성되어 있다.
본 실시예의 경우, 하나의 회절 격자 (123) 를 형성하는 복수의 구조체 (122) 는, 투광성 기판 (110) 에 대해서 교차하는 면 내에 있어서, 투광성 기판 (110) 에 대해서 교차하는 제 1 방향 (예를 들어, 도 9(b) 의 화살표 A1 방향과 같이, 투광성 기판 (110) (도 9(b) 에서는 도시 생략) 에 대해서 직교하는 방향) 에서 주기적으로 배치되고, 또한, 제 1 방향에 대해서 교차하는 제 2 방향 (예를 들어, 도 9(b) 의 화살표 A2 방향과 같이, 화살표 A1 에 대해서 직교하는 방향) 에서 분산되어 배치되어 있다. 그리고, 당해 하나의 회절 격자 (123) 를 제 1 방향에서 보았을 때, 제 2 방향으로 나열되는 복수의 구조체 (122) 의 열에 있어서의 구조체 (122) 끼리의 간격을, 그 옆의 열의 구조체 (122) 가 차지하도록, 복수의 구조체 (122) 가 배치되어 있다 (도 9(c) 참조). 따라서, 제 2 방향으로 나열되는 복수의 구조체 (122) 의 열에 있어서의 구조체 (122) 끼리의 간격이, 그 옆의 열의 구조체 (122) 에 충돌하고 있다. 보다 구체적으로는, 도 9(b) 에 나타내는 바와 같이, 구조체 (122) 끼리의 간격은 T 자로 (字路) 형상으로 되어 있다. 또한, 화살표 A1 방향에 있어서의 복수의 구조체 (122) 의 주기성 및 치수는 상기한 실시형태와 동일하다. 또, 도 9(d) 에 나타내는 바와 같이, 제 2 방향으로 나열되는 복수의 구조체 (122) 의 열에 있어서의 구조체 (122) 끼리의 간격 D7 보다, 제 2 방향에 있어서의 구조체 (122) 의 치수 (길이) W1 이 큰 것이 바람직하다. 예를 들어, 제 2 방향에 있어서의 구조체 (122) 의 길이 W1 은, 제 2 방향으로 나열되는 구조체 (122) 끼리의 간격 D7 의 10 배 이상인 것이 바람직하다. 또, 제 2 방향으로 나열되는 구조체 (122) 끼리의 간격 D7 은 간격 D6 보다 넓은 것이 바람직하다. 예를 들어, 제 2 방향으로 나열되는 구조체 (122) 끼리의 간격 D7 은 간격 D6 의 10 배 이상인 것이 바람직하다.
도 9(d) 에 나타내는 바와 같이, 본 실시예의 경우, 이웃하는 구조체 (122) 간에 2 종류의 간격 D5 및 D6 이 존재한다. 이 때문에, 적어도 2 종류의 파장의 광을 서로 동일한 회절 각도로 회절시킬 수 있다. 즉, 적어도 2 종류의 파장의 광에 대해서 각각 취출 효율을 향상시킬 수 있다.
본 실시예의 경우도, 상기한 실시예 1 과 동일한 효과가 얻어진다.
즉, 하나의 회절 격자 (123) 를 형성하는 복수의 구조체 (122) 는, 투광성 기판 (110) 에 대해서 교차하는 면 내에 있어서, 투광성 기판 (110) 에 대해서 교차하는 제 1 방향 (화살표 A1 방향) 에서 주기적으로 배치되고, 또한, 제 1 방향에 대해서 교차하는 제 2 방향 (화살표 A2 방향) 에서 분산되어 배치되어 있다. 이 때문에, 복수의 구조체 (122) 에 의해서 벽상의 회절 격자 (123) 가 형성되어 있다. 따라서, 회절 격자 (123) 가 만드는 벽면에 대해서 교차하는 방향의 광이 회절 격자 (123) 에 입사됨으로써, 이 광을 회절시켜 당해 광의 일부를 광 방출 공간으로 취출할 수 있다. 또, 이웃하는 구조체 (122) 간에 2 종류의 간격 D5 및 D6 이 존재하기 때문에, 적어도 2 종류의 파장의 광에 대해서 각각 취출 효율을 향상시킬 수 있다.
(실시예 3)
도 10 은 실시예 3 에 관련된 발광 소자 (100) 의 주요부의 단면도이다. 본 실시예에 관련된 발광 소자는 회절 격자 (123) 의 구조가 상기한 실시예 1 에 관련된 발광 소자 (100) (도 5 ∼ 도 7) 와 상이하고, 그 밖의 구성에 대해서는 상기한 실시예 1 에 관련된 발광 소자 (100) 와 동일하게 구성되어 있다.
회절 격자 (123) 는 회절시킬 수 있는 광에 대해서 파장 의존성이 있다. 이 때문에, 복수의 파장의 광을 대상으로 하는 경우 (예를 들어, 발광 소자 (100) 의 발광색이 백색인 경우 등) 는, 도 10 에 나타내는 바와 같이, 이웃하는 층의 투광성 필름 (124) 의 오목부 (122a) 의 위치를 서로 조금씩 엇갈리게 함으로써, 구조체 (122) 끼리의 간격을 상기 실시예 1 보다 길게 할 수 있다. 그 결과, 보다 많은 색의 광에 대해서 회절 격자 (123) 에 의해서 회절시킬 수 있다.
또한, 이웃하는 구조체 (122) 끼리의 간격이 서로 상이한 복수 종류의 회절 격자 (123) 를 회절 격자층 (120) 에 혼재시키는 것도 바람직하다. 이로써, 예를 들어 어느 회절 격자 (123) 에 의해서는 주로 적색의 광을 회절시키고, 다른 회절 격자 (123) 에 의해서는 주로 청색의 광을 회절시킨다고 하는 것처럼 회절 격자 (123) 마다 서로 상이한 파장의 광을 회절시킬 수 있게 된다.
또, 본 실시예의 경우, 각 층의 투광성 필름 (124) 에 있어서의 오목부 (122a) 의 위치를 서로 어긋나게 하기 때문에, 투광성 필름 (124) 에 임프린트에 의해서 오목부 (122a) 를 형성할 때, 각 층의 투광성 필름 (124) 의 구성 재료가 인접하는 투광성 필름 (124) 의 오목부 (122a) 내로 비어져 나와 버리는 것을 억제할 수 있다.
또한, 각 층의 투광성 필름 (124) 의 막두께를 상기 실시예 1 보다 두껍게 함으로써도, 구조체 (122) 끼리의 간격을 상기 실시예 1 보다 길게 할 수 있다.
(실시예 4)
도 11(a) 는 실시예 4 에 관련된 발광 소자의 주요부의 단면도, 도 11(b) 는 도 11(a) 의 주요부 확대도이다. 도 12(a) ∼ (c) 는 실시예 4 에 관련된 발광 소자의 회절 격자층 (120) 의 회절 격자 (123) 의 제 1 예를 나타내는 도면으로서, 이 중 (a) 는 측단면도, (b) 는 정면도, (c) 는 평면도이다. 도 12(d) ∼ (f) 는 실시예 4 에 관련된 발광 소자의 회절 격자층 (120) 의 회절 격자 (123) 의 제 2 예를 나타내는 도면으로서, 이 중 (d) 는 측단면도, (e) 는 정면도, (f) 는 평면도이다. 본 실시예에 관련된 발광 소자는 이하에서 설명하는 점에서 상기한 실시예 1 에 관련된 발광 소자 (100) 와 상이하고, 그 밖의 구성에 대해서는 상기한 실시예 1 에 관련된 발광 소자 (100) 와 동일하게 구성되어 있다.
회절 격자층 (120) 의 베이스부 (121) 는, 예를 들어 DVD 또는 CD 등에 사용되는 프탈로시아닌계 또는 아조계 등의 유기 재료나, NPB (N,N-di(naphthalene-1-yl)-N,N-diphenyl-benzidene) 등의 유기 재료에 의해서 형성한다. 베이스부 (121) 는 예를 들어 유전체층이다.
구조체 (122) 는 베이스부 (121) 의 일 부분에 레이저광 등의 광선을 조사하여 당해 일 부분을 가열함으로써, 당해 일 부분의 굴절률을 변화시킴으로써 구성되어 있다. 구조체 (122) 의 굴절률은 베이스부 (121) 의 굴절률과 비교하여 작아도 되고 커도 된다.
레이저광을 조사할 때에는, 일정한 강도로 연속적으로 조사하면 온도에 의한 굴절률 변화 상태가 장소에 따라서 상이한 경우가 있기 때문에, 굴절률이 일정해지도록 미세한 간격으로 펄스상으로 조사해도 된다. 또, 레이저광을 조사하는 레이저의 구동 신호 (구동 전류) 로서 시계열적으로 폭을 변경한 펄스를 직류 전류에 중첩시킨 것을 사용함으로써, 레이저광의 조사 시간이 펄스마다 변화하도록 해도 된다.
구조체 (122) 의 형상은 임의이지만, 광선의 조사에 의해서 형성하는 점에서, 도 12(a) ∼ (c) 에 나타내는 제 1 예 또는 도 12(d) ∼ (f) 에 나타내는 제 2 예와 같이, 예를 들어 원주상 또는 타원주상의 형상 (단면 형상은 원 또는 타원) 이 된다. 또한, 도 12(a) ∼ (c) 에 나타내는 제 1 예는 상기한 실시예 1 (도 7(a) ∼ (c)) 과 동일한 형상 및 배치의 구조체 (122) 를 광선의 조사에 의해서 형성하는 예를 나타내고 있다. 또, 도 12(d) ∼ (f) 에 나타내는 제 2 예는 상기한 실시예 2 (도 9(a) ∼ (d)) 와 동일한 형상 및 배치의 구조체 (122) 를 광선의 조사에 의해서 형성하는 예를 나타내고 있다.
예를 들어, 구조체 (122) 와 베이스부 (121) 의 굴절률차는, 베이스부 (121) 와의 경계로부터 당해 구조체 (122) 의 내향으로 멀어짐에 따라서 서서히 크게 되어 있다. 즉, 구조체 (122) 의 굴절률은, 예를 들어 구조체 (122) 와 베이스부 (121) 의 경계로부터 구조체 (122) 의 내향으로 멀어짐에 따라서 저감 또는 증대되고 있다.
베이스부 (121) 의 재료로서 가열에 의해서 굴절률이 저하되는 것을 사용한 경우, 회절 격자층 (120) 의 일 부분을 가열함으로써 가열된 부분의 굴절률을 저하시킬 수 있다. 이와 같은 재료의 예로는 DVD 또는 CD 등에 사용되는 프탈로시아닌계 또는 아조계 등의 유기 재료가 있다.
또, 베이스부 (121) 의 재료로서 가열에 의해서 굴절률이 높아지는 것을 사용한 경우, 회절 격자층 (120) 의 일 부분을 가열한 후에 냉각시킴으로써, 가열된 부분이 결정화되고, 당해 가열된 부분의 굴절률을 증대시킬 수 있다. 이와 같은 재료의 예로는 유기 기능층 (140) 의 재료로서 사용되는 NPB 가 있다.
다음으로, 본 실시예에 관련된 발광 소자의 제조 방법에 대해서 회절 격자층 (120) 을 형성하는 공정을 설명한다. 도 13(a) ∼ (c) 는 본 실시예에 관련된 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 실시예의 경우, 회절 격자층 (120) 을 형성하는 공정은, 베이스부 (121) 를 형성하는 공정과, 베이스부 (121) 의 일 부분에 광선을 조사함으로써, 당해 일 부분의 굴절률을 베이스부 (121) 와는 상이한 굴절률로 변화시켜, 당해 일 부분을 구조체 (122) 로 가공하는 공정을 포함한다.
먼저, 도 13(a) 에 나타내는 바와 같이, 투광성 기판 (110) 의 하면에 베이스부 (121) 가 되는 유기막을 형성한다.
다음으로, 도 13(b) 및 (c) 에 나타내는 바와 같이, 베이스부 (121) 의 일 부분에 대해서 레이저광 등의 광선을 조사한다. 이로써, 당해 일 부분을 가열하고, 당해 일 부분의 굴절률을 베이스부 (121) 와는 상이한 굴절률로 변화시킨다. 이로써, 당해 일 부분을 구조체 (122) 로 가공할 수 있다.
회절 격자층 (120) 의 일 부분을 가열함으로써, 회절 격자층 (120) 을 구성하는 재료의 분자 구조가 변화되거나, 혹은, 회절 격자층 (120) 을 구성하는 재료의 조밀 분포가 변화되거나 하기 때문에 당해 일 부분의 굴절률이 변화된다. 여기서, 조사되는 레이저광 등의 광의 강도 분포는 가우시안 분포로서, 당해 광의 조사 스폿의 중심부의 강도가 높아진다. 이 때문에, 조사 스폿의 중앙에 가까울수록, 회절 격자층 (120) 을 구성하는 재료의 분자 구조나 조밀 분포에 주는 영향이 크다. 따라서, 구조체 (122) 의 굴절률은 예를 들어 조사 스폿의 중심으로 향하여 서서히 저감 또는 증대된다.
여기서, 광선의 조사 방향에 있어서 안쪽으로부터 순서대로 (도 13(b) 및 (c) 에 나타내는 바와 같이 하방으로부터 광선을 조사하는 경우에는 위로부터 순서대로) 구조체 (122) 를 형성해 감으로써, 복수의 구조체 (122) 가 광선의 조사 방향과 동일한 방향으로 나열되도록 형성하는 것이 가능하다. 이 때, 각 구조체 (122) 를 형성할 때의 광선의 초점 위치를 단계적으로 상이하게 함으로써 각 구조체 (122) 를 원하는 위치 (깊이) 에 형성할 수 있다.
또한, 본 실시예의 경우, 상기한 실시예 1 과 같이 복수 장의 박막 (투광성 필름 (124)) 을 적층함으로써 회절 격자층 (120) 을 형성하는 것이 아니라, 1 층의 유기 재료에 의해서 회절 격자층 (120) (베이스부 (121)) 을 형성하기 때문에, 회절 격자층 (120) 을 용이하고 평탄하게 형성할 수 있다. 이 때문에, 평탄화의 목적에서는 배리어막 (160) 을 형성하지 않아도 된다. 단, 유기 재료에 주는 영향을 억제할 목적에서 배리어막 (160) 을 형성해도 된다.
그 밖의 공정은 상기한 실시예 1 과 동일하기 때문에 설명을 생략한다.
여기서, 광선은 베이스부 (121) 의 하면측 (투광성 기판 (110) 과는 반대측) 으로부터 조사해도 되고, 투광성 기판 (110) 을 개재하여 베이스부 (121) 에 조사해도 된다.
또, 광선을 베이스부 (121) 에 조사하여 구조체 (122) 를 형성하는 타이밍은 베이스부 (121) 형성 후의 임의의 타이밍으로 할 수 있다.
베이스부 (121) 형성 후, 제 1 전극 (130) 의 형성 전에, 구조체 (122) 를 형성하는 경우에는 베이스부 (121) 의 어느 면측으로부터 광선을 조사해도 된다.
또, 제 1 전극 (130) 형성 후에 구조체 (122) 를 형성하는 경우나, 제 1 전극 (130) 및 유기 기능층 (140) 형성 후에 구조체 (122) 를 형성하는 경우, 또는, 제 1 전극 (130), 유기 기능층 (140) 및 제 2 전극 (150) 형성 후에 구조체 (122) 를 형성하는 경우에는, 제 1 전극 (130) 이나 유기 기능층 (140) 에 주는 데미지를 억제하기 위해서, 투광성 기판 (110) 을 개재하여 광선을 베이스부 (121) 에 조사하는 것이 바람직하다.
광선으로서 레이저광을 사용하는 경우, 팸토초 레이저나 나노초 레이저를 사용함으로써, 레이저광에 의한 제 1 전극 (130) 이나 유기 기능층 (140) 에 주는 데미지를 억제할 수 있다. 단, 제 1 전극 (130) 이나 유기 기능층 (140) 의 형성 전에 광선을 조사하는 경우에는, 제 1 전극 (130) 이나 유기 기능층 (140) 에 주는 데미지를 고려할 필요가 없기 때문에, CW 레이저 (연속파 발진 동작 레이저) 또는 펄스 레이저를 사용해도 된다.
또한, 제 2 전극 (150) 형성 후, 봉지까지 종료하고, 발광 소자 (100) 를 포함하는 패널 구조의 발광 장치를 구축한 후에 구조체 (122) 를 형성해도 된다. 이 경우, 투광성 기판 (110) 측으로부터 광을 조사한다.
또, 레이저광을 1 회 조사함으로써 1 개의 구조체 (122) 를 형성해도 되고, 복수 회로 나누어 작은 영역에 대한 조사를 행하고, 이들 영역의 집합에 의해서 1 개의 구조체 (122) 를 형성해도 된다.
또한, 구조체 (122) 를 형성하기 위해서 조사하는 광선은 레이저광에 한정되지 않는다. 예를 들어, 레이저 이외의 강력한 단일 파장의 광을, 마스크를 투과시키고, 또한, 렌즈에 의해서 집광하여 회절 격자층 (120) 의 일 부분에 결상함으로써도 구조체 (122) 를 형성할 수 있다. 이 경우, 레이저광을 사용하는 경우보다 넓은 영역을 한번에 가열 처리할 수도 있다.
본 실시예에 의하면, 회절 격자층 (120) 을 형성하는 공정은, 베이스부 (121) 를 형성하는 공정과, 베이스부 (121) 의 일 부분에 광선을 조사함으로써 당해 일 부분의 굴절률을 베이스부 (121) 와는 상이한 굴절률로 변화시켜, 당해 일 부분을 구조체 (122) 로 가공하는 공정을 포함한다. 따라서, 광선의 조사 위치나 강도를 적절히 변경함으로써, 원하는 위치에 원하는 크기의 구조체 (122) 를 용이하게 형성할 수 있다.
(실시예 5)
도 14(a) 는 실시예 5 에 관련된 발광 소자 (100) 의 평면도, 도 14(b) 는 도 14(a) 의 B-B 선을 따른 단면도이다. 본 실시예에서는, 상기한 실시예 4 에 관련된 발광 소자의 보다 구체적인 구성예를 설명한다. 또한, 도 14(b) 와 도 11(a) 에서는 서로 상하가 반전되어 있다.
투광성 기판 (110) 상에는 베이스부 (121) 와 구조체 (122) 를 포함하는 회절 격자층 (120) 이 형성되어 있다. 회절 격자층 (120) 상에는 제 1 전극 (130) 이 형성되어 있다. 제 1 전극 (130) 은 양극을 구성한다. 복수의 제 1 전극 (130) 이 각각 띠상으로 Y 방향으로 연장되어 있다. 이웃하는 제 1 전극 (130) 끼리는 Y 방향에 대해서 직교하는 X 방향에 있어서 일정 간격씩 이간되어있다. 제 1 전극 (130) 의 각각은 예를 들어 ITO 나 IZO 등의 금속 산화물 도전체 등으로 이루어진다. 제 1 전극 (130) 의 굴절률은 회절 격자층 (120) 과 동일한 정도 (예를 들어, 굴절률 1.8 정도) 가 된다. 제 1 전극 (130) 의 각각의 표면에는 제 1 전극 (130) 에 전원 전압을 공급하기 위한 버스 라인 (버스 전극) (170) 이 형성되어 있다. 투광성 기판 (110) 및 제 1 전극 (130) 상에는 절연막이 형성되어 있다. 이 절연막에는 각각 Y 방향으로 연장되는 스트라이프상의 개구부가 복수 형성되어 있다. 이로써, 절연막으로 이루어지는 복수의 격벽부 (180) 가 형성되어 있다. 또, 이 절연막에 형성된 개구부의 각각은 제 1 전극 (130) 에 이르고 있고, 개구부의 바닥부에 있어서 각 제 1 전극 (130) 의 표면이 노출되어 있다. 절연막의 각 개구부 내에 있어서, 제 1 전극 (130) 상에는 유기 기능층 (140) 이 형성되어 있다. 유기 기능층 (140) 은 정공 주입층 (141), 정공 수송층 (142), 발광층 (143) (발광층 (143R, 143G, 143B)), 전자 수송층 (144) 이 순서로 적층됨으로써 구성되어 있다. 정공 주입층 (141) 및 정공 수송층 (142) 의 재료로는 방향족 아민 유도체, 프탈로시아닌 유도체, 포르피린 유도체, 올리고티오펜 유도체, 폴리티오펜 유도체, 벤질페닐 유도체, 플루오렌기로 3 급 아민을 연결한 화합물, 하이드라존 유도체, 실라잔 유도체, 실라나민 유도체, 포스파민 유도체, 퀴나크리돈 유도체, 폴리아닐린 유도체, 폴리피롤 유도체, 폴리페닐렌비닐렌 유도체, 폴리티에닐렌비닐렌 유도체, 폴리퀴놀린 유도체, 폴리퀴녹살린 유도체, 카본 등을 들 수 있다. 발광층 (143R, 143G, 143B) 은 각각, 적색 발광, 녹색 발광, 청색 발광을 행하는 형광성 유기 금속 화합물 등으로 이루어진다. 발광층 (143R, 143G, 143B) 은 격벽부 (180) 에 의해서 서로 격리된 상태에서 나란히 배치되어 있다. 즉, 유기 기능층 (140) 은 격벽부 (180) 에 의해서 복수의 영역으로 구분되어 있다. 발광층 (143R, 143G, 143B) 및 격벽부 (180) 의 표면을 덮도록 전자 수송층 (144) 이 형성되어 있다. 전자 수송층 (144) 의 표면을 덮도록 제 2 전극 (150) 이 형성되어 있다. 제 2 전극 (150) 은 음극을 구성한다. 제 2 전극 (150) 은 띠상으로 형성되어 있다. 제 2 전극 (150) 은 일 함수가 낮고 또한 고반사율을 갖는 Ag, Au, Al 등의 금속 또는 합금 등으로 이루어진다. 또한, 유기 기능층 (140) 의 굴절률은 제 1 전극 (130) 및 회절 격자층 (120) 과 동일한 정도 (예를 들어, 굴절률 1.8 정도) 가 된다.
이와 같이, 적, 녹, 청의 광을 각각 발하는 발광층 (143R, 143G, 143B) 은 스트라이프상으로 반복하여 배치되어 있고, 광 취출면이 되는 투광성 기판 (110) 의 표면으로부터는 적, 녹, 청의 광이 임의의 비율로 혼색되어 단일한 발광색 (예를 들어, 백색) 으로서 인식되는 광이 방출된다.
본 실시예에 의해서도, 상기한 실시예 4 와 동일한 효과가 얻어진다.
(실시예 6)
도 15(a) 는 실시예 6 에 관련된 발광 소자의 주요부의 단면도, 도 15(b) 는 도 15(a) 의 주요부 확대도이다. 본 실시예에 관련된 발광 소자는 이하에서 설명하는 점에서 상기한 실시예 1 에 관련된 발광 소자 (100) 와 상이하고, 그 밖의 구성에 대해서는 상기한 실시예 1 에 관련된 발광 소자 (100) 와 동일하게 구성되어 있다.
본 실시예의 경우, 회절 격자층 (120) 의 복수의 구조체 (122) 가 각각 금속에 의해서 구성되어 있다.
여기서, 광의 회절은 이웃하는 광로간의 위상 차이에 의해서 발생된다. 금속은 광을 투과시키지 않기 때문에, 본 실시예의 경우, 실시예 1 과는 이웃하는 광로간의 간격이 상이하다. 따라서, 본 실시예의 경우, 실시예 1 과는 구조체 (122) 끼리의 간격을 상이한 거리로 설정한다.
도 15(b) 에 나타내는 간격 D3 은 회절 격자 (123) 에 대해서 직교하는 방향 (도 15(b) 의 좌우 방향) 으로 진행되고 또한 이웃하는 구조체 (122) 끼리의 간격의 중심을 통과하는 광 중에서 서로 이웃하는 것끼리의 간격이다. 또, 간격 D4 는 실시예 1 에 있어서의 간격 D2 (도 2) 에 상당한다. 본 실시예의 경우, 간격 D3 이 파장에 가까워질수록 회절각이 커진다. 간격 D3 은 예를 들어 베이스부 (121) 에 있어서의 피크 파장인 310 ㎚ 보다 크게 설정한다 (예를 들어, 간격 D3 은 400 ㎚ 로 한다).
또, 본 실시예의 경우, 이웃하는 구조체 (122) 끼리의 간격 D4 는 간격 D3 과 동등하기 때문에 간격 D4 도 예를 들어 400 ㎚ 이다.
또한, 폭 W 에 대해서는 실시예 1 과 동일하게 예를 들어 160 ㎚ 로 설정한다.
본 실시예의 경우, 이와 같은 설정의 회절 격자 (123) 를 사용함으로써, 실시예 1 과 동일한 동작을 실현할 수 있다.
다음으로, 본 실시예에 관련된 발광 소자의 제조 방법에 대해서 회절 격자층 (120) 을 형성하는 공정을 설명한다. 도 16(a) ∼ (e) 는 실시예 5 에 관련된 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 실시예의 경우, 회절 격자층 (120) 을 형성하는 공정에서는, 금속에 의해서 구조체 (122) 를 형성하는 공정과, 구조체 (122) 가 투광층 (126) 에 매립되도록 당해 투광층 (126) 을 형성하는 공정을 번갈아 반복하여 행함으로써, 각각 구조체 (122) 를 내부에 포함하는 복수 층의 투광층 (126) 에 의해서 베이스부 (121) 를 형성한다.
먼저, 도 16(a) 에 나타내는 바와 같이, 투광성 기판 (110) 의 일방의 면 (도 16(a) 에서는 하면) 에 투광층 (125) 을 형성한다. 투광층 (125) 은 예를 들어 유기 재료에 의해서 구성된다. 다음으로, 투광층 (125) 의 일방의 면 (도 16(a) 에서는 하면) 에 금속으로 이루어지는 1 층째의 구조체 (122) 를 형성한다. 이 구조체 (122) 는 예를 들어 마스크를 개재하여 금속을 증착함으로써 형성할 수 있다.
다음으로, 도 16(b) 에 나타내는 바와 같이, 1 층째의 구조체 (122) 가 투광층 (126) 에 매립되도록 하고, 투광층 (125) 의 일방의 면에 1 층째의 투광층 (126) 을 형성한다. 투광층 (126) 의 재료는 투광층 (125) 과 동일하다.
다음으로, 도 16(c) 에 나타내는 바와 같이, 투광층 (126) 의 일방의 면 (도 16(c) 에서는 하면) 에 예를 들어 마스크를 개재하여 금속을 증착함으로써 2 층째의 구조체 (122) 를 형성한다. 다음으로, 도 16(d) 에 나타내는 바와 같이, 1 층째의 구조체 (122) 가 2 층째의 투광층 (126) 에 매립되도록 하여, 1 층째의 투광층 (126) 의 일방의 면에 2 층째의 투광층 (126) 을 형성한다.
이하, 동일하게, 금속에 의해서 구조체 (122) 를 형성하는 공정과, 투광층 (126) 을 형성하는 공정을 번갈아 반복하여 행한다. 이로써, 도 16(e) 에 나타내는 바와 같이, 각각 구조체 (122) 를 내부에 포함하는 복수 층의 투광층 (126) 에 의해서 베이스부 (121) 를 형성한다.
또한, 각 투광층 (126) 및 투광층 (125) 을 서로 동일한 재료에 의해서 형성하기 때문에, 각 투광층 (126) 및 투광층 (125) 의 계면은 실질적으로 존재하지 않는다 (도 15(a) 참조).
또한, 여기서는, 투광성 기판 (110) 의 일방의 면에 투광층 (125) 을 형성한 후, 투광층 (125) 에 1 층째의 구조체 (122) 를 형성하는 예를 나타냈지만, 1 층째의 구조체 (122) 는 투광성 기판 (110) 의 일방의 면에 직접 형성해도 된다.
본 실시예에 의하면, 구조체 (122) 가 금속에 의해서 구성되어 있기 때문에, 구조체 (122) 를 형성하는 조건 (증착의 조건) 등을 적절히 설정함으로써, 원하는 형상 및 간격의 구조체 (122) 를 용이하게 형성하고, 원하는 구조의 회절 격자 (123) 를 용이하게 형성할 수 있다.
또, 회절 격자층 (120) 을 형성하는 공정에서는, 금속에 의해서 구조체 (122) 를 형성하는 공정과, 구조체 (122) 가 투광층 (126) 에 매립되도록 당해 투광층 (126) 을 형성하는 공정을 번갈아 반복하여 행함으로써, 각각 구조체 (122) 를 내부에 포함하는 복수 층의 투광층 (126) 에 의해서 베이스부 (121) 를 형성한다. 따라서, 구조체 (122) 를 형성하는 조건 (증착의 조건) 등을 적절히 설정함으로써, 원하는 형상 및 간격의 구조체 (122) 를 용이하게 형성하고, 원하는 구조의 회절 격자 (123) 를 용이하게 형성할 수 있다.
(실시예 7)
도 17 은 실시예 7 에 관련된 발광 소자의 단면도이다. 본 실시예에 관련된 발광 소자 (100) 는 이하에 설명하는 점에서 상기한 실시예 1 에 관련된 발광 소자 (100) 와 상이하고, 그 밖의 구성에 대해서는 상기한 실시예 1 에 관련된 발광 소자 (100) 와 동일하게 구성되어 있다.
상기한 실시예 1 에서는, 회절 격자층 (120) 이 투광성 기판 (110) 과 발광층 사이에 배치되어 있는 예를 설명하였다. 이에 대하여, 본 실시예에서는 회절 격자층 (120) 은 발광층을 기준으로 하여 투광성 기판 (110) 과는 반대측에 배치되어 있다. 또한, 본 실시형태에 관련된 발광 소자 (100) 는 광 반사층 (190) 을 구비하고 있다. 광 반사층 (190) 은 회절 격자층 (120) 을 기준으로 하여 투광성 기판 (110) 과는 반대측에 배치되고, 회절 격자층 (120) 측으로부터 도래하는 광을 반사한다.
보다 구체적으로는, 회절 격자층 (120) 은 제 2 전극 (150) 을 기준으로 하여 투광성 기판 (110) 과는 반대측에 배치되어 있다.
본 실시예의 경우, 제 2 전극 (150) 은 반사 전극이 아니고, 투광성의 전극이다. 제 2 전극 (150) 은 예를 들어 광을 투과할 정도로 얇은 금속 박막이어도 되고, ITO 나 IZO 등의 금속 산화물 도전체로 이루어지는 투명 전극이어도 되다. 단, 제 1 전극 (130) 의 재료와 제 2 전극 (150) 의 재료의 일 함수의 크기를 상이하게 할 필요가 있다.
또, 광 반사층 (190) 은 예를 들어 Ag, Au, Al 등의 금속막으로 이루어진다. 광 반사층 (190) 은 발광층으로부터 광 반사층 (190) 측으로 향하는 광을 투광성 기판 (110) 측으로 향하여 반사한다.
본 실시형태의 경우도, 회절 격자층 (120) 의 회절 격자 (123) 에 의해서 광 취출 효율을 향상시킬 수 있는 메커니즘은 실시예 1 과 동일하다. 즉, 회절 격자 (123) 에 의한 회절에 의해서 발생된 고차 광의 일부에 대해서 발광 소자 (100) 로부터 광 방출 공간으로 취출되는 방향으로 변경할 수 있다.
본 실시예의 경우에도, 구조체 (122) 를 레이저광 등의 광선의 조사에 의해서 형성할 수도 있다. 이 경우, 유기 기능층 (140) 및 제 1 전극 (130) 에 주는 데미지를 억제하기 위해서, 도 17 에 있어서 하측으로부터 광선을 조사하는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 제 2 전극 (150) 이 마스크가 되기 때문에 유기 기능층 (140) 에 주는 데미지를 억제할 수 있다. 따라서, CW 레이저 또는 펄스 레이저를 사용할 수도 있다. 또, 광 반사층 (190) 은 광선의 조사 전 (구조체 (122) 의 형성 전) 에 형성해도 되고, 광선의 조사 후 (구조체 (122) 의 형성 후) 에 형성해도 된다. 혹은, 광 반사층 (190) 은 광선의 조사 전과 광선의 조사 후의 2 번에 나누어 형성해도 된다.
본 실시예에 의하면, 회절 격자층 (120) 은 발광층을 기준으로 하여 투광성 기판 (110) 과는 반대측에 배치되어 있기 때문에, 발광층으로부터 투광성 기판 (110) 과는 반대측 (광 반사층 (190) 측) 으로 향하는 광의 일부에 대해서, 그 방향을 회절 격자 (123) 에 의해서 변경하고, 발광 소자 (100) 로부터 외부로 취출할 수 있다.
(실시예 8)
도 18 은 실시예 8 에 관련된 발광 소자의 평면도이다. 또한, 도 18 에 있어서는, 도면을 보기 쉽게 하기 위해서, 회절 격자 (123) 와 격벽부 (180) 만을 나타낸다. 본 실시예에 관련된 발광 소자 (100) 는 이하에서 설명하는 점에서 상기한 실시예 1 에 관련된 발광 소자 (100) 와 상이하고, 그 밖의 구성에 대해서는 상기한 실시예 1 에 관련된 발광 소자 (100) 와 동일하게 구성되어 있다.
상기한 실시예 1 에서는, 평면에서 보았을 때 사각형 (예를 들어, 직사각형) 의 격자상으로 복수의 벽상의 회절 격자 (123) 가 배치되어 있는 예를 설명하였다. 단, 복수의 벽상의 회절 격자 (123) 의, 평면에서 보았을 때의 배치는 사각형의 격자상에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 18 에 나타내는 바와 같이, 복수의 육각형을 간극 없이 배치함으로써 구성된 격자상 (허니콤상) 으로 배치해도 된다. 혹은, 삼각형이나 그 밖의 다각형의 격자상으로 배치해도 된다. 또, 사각형, 삼각형, 육각형 등 복수 종류의 다각형의 격자상의 배치가 혼재하고 있어도 된다. 또, 원 등의 곡선을 포함하는 형상이어도 되고, 이것들이 혼재해도 된다.
본 실시예의 경우, 실시예 1 과 비교하여 평면에서 보았을 때 보다 여러 가지 방향의 광에 대해서, 어느 쪽인가의 회절 격자 (123) 에 입사될 확률이 높아진다. 그 결과, 상기한 실시예 1 보다 광 취출 효율을 높일 수 있다.
이상, 도면을 참조하여 실시형태 및 실시예에 대해서 서술했지만, 이것들은 본 발명의 예시로서, 상기 이외의 여러 가지 구성을 채용할 수도 있다.
예를 들어, 상기한 실시예 1 에서는 회절 격자층 (120) 이 투광성 기판 (110) 과 발광층 사이에 배치되어 있는 예를, 상기한 실시예 7 에서는 회절 격자층 (120) 이 발광층을 기준으로 하여 투광성 기판 (110) 과는 반대측에 배치되어 있는 예를 각각 설명했지만, 투광성 기판 (110) 과 발광층 사이와, 발광층을 기준으로 하여 투광성 기판 (110) 과는 반대측과의 쌍방에 각각 회절 격자층 (120) 이 배치되어 있어도 된다. 이 경우도, 실시예 7 과 동일하게 광 반사층 (190) 을 형성한다.
또한, 상기한 각 형태에 있어서의 각 구성 요소는 반드시 개개로 독립된 존재일 필요는 없다. 복수의 구성 요소가 1 개의 부재로서 형성되어 있어도 되고, 1 개의 구성 요소가 복수의 부재로 형성되어 있어도 되며, 어느 구성 요소가 다른 구성 요소의 일부여도 되고, 어느 구성 요소의 일부와 다른 구성 요소의 일부가 중복되어 있어도 된다.
예를 들어, 상기한 모든 실시형태 및 실시예에서는, 투광성 기판 (110) 상에, 투광성 기판 (110) 과는 이종의 재료로 이루어지는 회절 격자층 (120) 을 형성하는 예를 설명했지만, 투광성 기판의 두께를 얇게 하고, 당해 투광성 기판의 재료를 회절 격자층의 베이스 소재로 해도 된다. 즉, 동종의 재료로 이루어지는 층의 일 부분을 투광성 기판으로서 기능시키고, 당해 층의 다른 일 부분을 회절 격자층으로서 기능시켜도 된다. 또한, 동종의 재료로 이루어지는 층의 일 부분을 투광성 기판으로서 기능시키고, 당해 층의 다른 일 부분을 회절 격자층으로서 기능시키고, 당해 층의 또 다른 일 부분을 광 취출 필름으로서 기능시켜도 된다.

Claims (13)

  1. 투광성 기판과,
    상기 투광성 기판을 기준으로 하여 광 취출측과는 반대측에 배치된 발광층과,
    상기 투광성 기판을 기준으로 하여 상기 광 취출측과는 반대측에 배치된 회절 격자층을 구비하고,
    상기 회절 격자층은,
    투광성의 베이스부와,
    상기 베이스부 내에 있어서, 상기 투광성 기판에 대해서 교차하는 방향으로 주기적으로 배치되어, 회절 격자를 형성하는 복수의 구조체를 포함하는, 발광 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 베이스부의 굴절률은 상기 투광성 기판의 굴절률보다 크고, 또한 2.3 이하인, 발광 소자.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 회절 격자층은, 평면에서 보았을 때 서로 이간되어 배치된 복수의 상기 회절 격자를 포함하는, 발광 소자.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회절 격자층은 상기 투광성 기판과 상기 발광층 사이에 배치되어 있는, 발광 소자.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회절 격자층은 상기 발광층을 기준으로 하여 상기 투광성 기판과는 반대측에 배치되고,
    당해 발광 소자는 추가로 상기 회절 격자층을 기준으로 하여 상기 투광성 기판과는 반대측에 배치되고, 상기 회절 격자층측으로부터 도래하는 광을 반사하는 광 반사층을 구비하고 있는, 발광 소자.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구조체는 상기 베이스부와는 굴절률이 상이한, 발광 소자.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나의 상기 회절 격자를 형성하는 상기 복수의 구조체는, 각각 상기 투광성 기판에 대해서 평행하게 연장되어 있음과 함께, 서로 평행하게 배치되어 있는, 발광 소자.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나의 상기 회절 격자를 형성하는 상기 복수의 구조체는, 상기 투광성 기판에 대해서 교차하는 면 내에 있어서, 상기 투광성 기판에 대해서 교차하는 제 1 방향에서 주기적으로 배치되고, 또한, 상기 제 1 방향에 대해서 교차하는 제 2 방향에서 분산되어 배치되고,
    당해 하나의 회절 격자를 상기 제 1 방향에서 보았을 때, 상기 제 2 방향으로 나열되는 복수의 상기 구조체의 열에 있어서의 상기 구조체끼리의 간격을, 그 옆의 열의 상기 구조체가 차지하도록, 상기 복수의 구조체가 배치되어 있는, 발광 소자.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구조체는 금속에 의해서 구성되어 있는, 발광 소자.
  10. 투광성 기판을 기준으로 하여 광 취출측과는 반대측에 발광층을 형성하는 공정과,
    상기 투광성 기판을 기준으로 하여 상기 광 취출측과는 반대측에 회절 격자층을 형성하는 공정을 구비하고,
    상기 회절 격자층을 형성하는 공정에서는, 투광성의 베이스부와, 상기 베이스부 내에 있어서 상기 투광성 기판에 대해서 교차하는 방향으로 주기적으로 배치되어, 회절 격자를 형성하는 복수의 구조체를 포함하는 상기 회절 격자층을 형성하는, 발광 소자의 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 회절 격자층을 형성하는 공정은,
    상기 베이스부를 형성하는 공정과,
    상기 베이스부의 일 부분에 광선을 조사함으로써, 당해 일 부분의 굴절률을 상기 베이스부와는 상이한 굴절률로 변화시켜, 당해 일 부분을 상기 구조체로 가공하는 공정을 포함하는, 발광 소자의 제조 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 회절 격자층을 형성하는 공정에서는,
    상기 베이스부의 일 부분을 구성하는 투광성 필름을 형성하는 공정과,
    상기 투광성 필름에 대해서 임프린트를 행함으로써, 상기 구조체를 구성하는 오목부를 형성하는 공정을 번갈아 반복하여 행함으로써, 각각 상기 구조체를 내부에 포함하는 복수 층의 상기 투광성 필름에 의해서 상기 베이스부를 형성하는, 발광 소자의 제조 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 회절 격자층을 형성하는 공정에서는,
    금속에 의해서 상기 구조체를 형성하는 공정과,
    상기 구조체가 투광층에 매립되도록 당해 투광층을 형성하는 공정을 번갈아 반복하여 행함으로써, 각각 상기 구조체를 내부에 포함하는 복수 층의 상기 투광층에 의해서 상기 베이스부를 형성하는, 발광 소자의 제조 방법.
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