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KR102373396B1 - 반도체 장치, 휴대 전화, 및 디지털 스틸 카메라 - Google Patents

반도체 장치, 휴대 전화, 및 디지털 스틸 카메라 Download PDF

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KR102373396B1
KR102373396B1 KR1020217003463A KR20217003463A KR102373396B1 KR 102373396 B1 KR102373396 B1 KR 102373396B1 KR 1020217003463 A KR1020217003463 A KR 1020217003463A KR 20217003463 A KR20217003463 A KR 20217003463A KR 102373396 B1 KR102373396 B1 KR 102373396B1
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노부하루 오사와
히사오 이케다
가즈히코 후지타
아키히로 가이타
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

본 발명은 소형의 발광 장치를 제공한다. 그림자를 생성하기 어려운 발광 장치를 제공한다. 펄스 정전류를 공급하는 스위칭 회로와 펄스 정전류가 공급되는 발광 패널을 포함하는 구조가 생각된다.

Description

반도체 장치, 휴대 전화, 및 디지털 스틸 카메라{SEMICONDUCTOR DEVICE, CELLULAR PHONE, AND DIGITAL STILL CAMERA}
본 발명은 물건, 방법, 또는 제작 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 프로세스(process), 기계(machine), 제품(manufacture), 또는 조성물(composition of matter)에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 예를 들어 반도체 장치, 표시 장치, 발광 장치, 전력 저장 장치, 그 구동 방법, 또는 그 제작 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 발광 장치에 관한 것이다.
유기 일렉트로루미네선스(EL)(유기 EL 소자라고도 함)를 사용한 발광 소자에 관한 연구 및 개발이 널리 행해지고 있다. 유기 EL 소자의 기본 구조에서는, 한 쌍의 전극 사이에 발광성 유기 화합물을 포함하는 층(EL층이라고도 함)이 제공된다. 이 소자에 전압을 인가함으로써, 발광성 유기 화합물로부터의 발광을 얻을 수 있다.
유기 EL 소자는 막 형태로 형성될 수 있으므로, 대면적의 소자를 용이하게 형성할 수 있다. 따라서, 유기 EL 소자는 조명 장치 등에 적용될 수 있는 면광원으로서의 가능성도 높다.
예를 들어, 특허문헌 1에는, 유기 EL 소자를 포함하는 조명 장치가 개시(開示)되어 있다.
일본국 특개 제2009-130132호
카메라는, 어두운 장소에서 사진을 찍을 수 있도록 플래시를 갖춘다.
휴대하기 쉽게 하기 위하여 더 작은 및/또는 가벼운 카메라가 요구된다.
그러나, 플래시의 사이즈를 축소시킬수록, 그 발광부의 형상은 더 선 또는 점과 같이 되어, 다음 문제가 나온다.
광원으로부터의 광은 직선으로 이동하기 때문에, 광원이 작을수록 물체의 그림자는 더 뚜렷하게 드리워진다.
따라서, 예를 들어, 플래시를 사용하여 어두운 장소에서 사람의 얼굴의 사진을 찍으면, 코의 그림자가 볼에 드리워진다.
본 발명의 일 형태는, 상술한 기술적 배경을 고려하여 만들어진다. 따라서, 소형의 발광 장치를 제공하는 것이 목적이다. 다른 목적은, 그림자를 생성하기 어려운 발광 장치를 제공하는 것이다.
또한, 이들 목적의 기재는 다른 목적의 존재를 방해하지 않는다. 또한, 본 발명의 일 형태에서, 상기 모든 목적을 달성할 필요는 없다. 또한, 다른 목적은, 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 분명해지는 것이며, 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 얻을 수 있다.
이하에 설명되는 실시형태는, 면광원을 짧은 시간에 높은 휘도로 발광시키는 발광부의 구성에 초점을 맞추어 만들어진 본 발명의 일 형태를 포함한다.
본 발명의 일 형태의 발광 장치는 펄스 정(定)전류를 공급하는 스위칭 회로와 펄스 정전류가 공급되는 발광 패널을 포함한다.
본 발명의 일 형태는, 정전류 및 제어 펄스 신호가 공급되고 정전류 펄스를 공급할 수 있는 스위칭 회로와, 정전류를 공급할 수 있는 정전류 전원과, 스타트 스위치를 포함하고 제어 펄스 신호를 공급할 수 있는 구동 회로와, 정전류 펄스가 공급되는 발광 패널을 포함하는 발광 장치이다.
구동 회로는, 반값폭이 1밀리초 이상 1000밀리초 이하인 정전류를 스위칭 회로가 공급하도록, 스타트 스위치의 스위칭 동작에 대응하여 제어 펄스 신호를 출력한다.
본 발명의 일 형태의 발광 장치에서, 발광 패널은 지지 기판, 및 지지 기판 위에 평면적으로 넓어지는 발광 소자를 포함할 수 있고, 발광 소자는 제 2 전극보다 지지 기판에 가까운 제 1 전극과, 제 1 전극과 중첩되는 제 2 전극과, 제 1 전극과 제 2 전극 사이의 EL층을 포함한다.
본 발명의 일 형태의 발광 장치에서, 발광 패널은 곡면과, 플렉시블성을 갖는 지지 기판과, 지지 기판 위에 평면적으로 넓어지는 발광 소자를 포함할 수 있고, 발광 소자는 지지 기판 측의 제 1 전극과, 제 1 전극과 중첩되는 제 2 전극과, 제 1 전극과 제 2 전극 사이의 EL층을 포함한다.
본 발명의 일 형태의 발광 장치에서, 정전류 전원은 직류를 공급하는 AC-DC컨버터와, 직류가 공급되고 정전류를 공급할 수 있는 DC-DC컨버터를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 AC-DC컨버터란, 교류를 직류로 변환하는 장치를 말하고, DC-DC컨버터란, 직류의 전압을 어느 레벨로부터 다른 레벨로 변환하는 장치를 말한다. 정전류 전원은 DC-DC컨버터에 더하여 전류 센서를 포함하여도 좋다.
본 발명의 일 형태에서, 발광 장치는 제 1 전압을 공급하는 전지와, 제 1 전압이 공급되고 제 1 전압보다 높은 제 2 전압을 공급할 수 있는 제 1 DC-DC컨버터와, 제 2 전압이 공급되는 용량 소자와, 용량 소자로부터 전력이 공급되고 정전류를 공급할 수 있는 제 2 DC-DC컨버터를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 형태는 상기 형태 중 어느 것의 발광 장치를 포함하는 카메라 또는 디지털 스틸 카메라이다.
본 발명의 일 형태에 의하여, 소형의 발광 장치가 제공될 수 있다. 또는, 그림자를 생성하기 어려운 발광 장치가 제공될 수 있다.
도 1의 (A1), (A2), (A3), (B1), (B2), 및 (B3)은 실시형태의 발광 장치의 구성을 도시한 것.
도 2의 (A) 및 (B)는 일 형태의 발광 패널을 도시한 것.
도 3은 일 형태의 발광 패널을 도시한 것.
도 4의 (A) 및 (B)는 각각 일 형태의 발광 패널을 도시한 것.
도 5의 (A)~(D)는 각각 일 형태의 발광 소자를 도시한 것.
도 6의 (A)~(C)는 각각 일 형태의 전자 기기를 도시한 것.
도 7은 한 실시예의 발광 패널의 전압-휘도 특성을 나타낸 것.
도 8은 한 실시예의 발광 패널의 발광 스펙트럼을 나타낸 것.
실시형태를 도면을 참조하여 자세히 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 범위로부터 벗어나지 않고, 다양하게 변경 및 변형할 수 있다는 것은, 당업자에 의하여 쉽게 이해된다. 따라서, 본 발명은 이하의 실시형태의 기재에 한정되어 해석(解釋)되지 말아야 한다. 또한, 이하에 설명되는 발명의 구조에서, 같은 부분 또는 비슷한 기능을 갖는 부분은 상이한 도면에서 같은 부호로 나타내어지고, 이런 부분의 설명은 반복되지 않는다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서, 본 발명의 일 형태의 발광 장치의 구성을 도 1의 (A1)~(A3)을 참조하여 설명한다.
도 1의 (A1)은 본 발명의 일 형태의 발광 장치의 구성을 도시한 블록 다이어그램이다.
본 실시형태에서 설명되는 발광 장치(100A)는, 정전류 및 제어 펄스 신호가 공급되고 정전류 펄스를 공급할 수 있는 스위칭 회로(110)와, 정전류를 공급할 수 있는 정전류 DC전원(140A)과, 스타트 스위치(132)를 포함하고 제어 펄스 신호를 공급할 수 있는 구동 회로(130)와, 정전류 펄스가 공급되는 발광 패널(120)을 포함한다. 구동 회로(130)는, 반값폭이 1밀리초 이상 1000밀리초 이하인 정전류를 스위칭 회로(110)가 공급하도록, 스타트 스위치(132)의 스위칭 동작에 대응하여 제어 펄스 신호를 출력한다.
본 실시형태에서 설명되는 발광 장치(100A)는 펄스 정전류를 공급하는 스위칭 회로(110)와 펄스 정전류가 공급되는 발광 패널(120)을 포함한다. 이에 의하여, 두께를 두껍게 하지 않고 평면적으로 넓어지는 발광부에 펄스 정전류를 공급할 수 있다. 따라서, 소형의 발광 장치를 제공할 수 있다. 또는, 그림자를 생성하기 어려운 발광 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 발광 장치(100A)의 구성 요소를 이하에서 설명한다.
《발광 패널》
발광 패널(120)은 지지 기판(401)과, 지지 기판(401) 위에 평면적으로 넓어지는 발광 소자(403)를 포함한다. 발광 소자(403)는, 지지 기판(401) 측의 제 1 전극(421)과, 제 1 전극(421)과 중첩되는 제 2 전극(425)과, 제 1 전극(421)과 제 2 전극(425) 사이의 EL층(423)을 포함한다(도 2의 (A) 및 (B) 참조).
평면적으로 넓어지는 발광 패널(120)은 면적이 5cm2 이상 200cm2 이하, 바람직하게는 15cm2 이상 100cm2 이하인 발광부를 갖는다.
따라서, 발광 패널(120)은 종래의 제논 램프 등보다 얇고 가볍다. 발광에 의하여 생기는 열이, 발광 패널(120)의 넓은 면적으로 분산되어, 효율적으로 방출된다. 따라서, 발광 패널(120)에서의 축열이 억제되어, 발광 패널(120)의 열화가 억제된다.
또한, 본 명세서에 있어서, EL층이란, 발광 소자(403) 중 한 쌍의 전극 사이에 제공된 층을 말한다. 따라서, 전극 사이에 제공되는 발광 물질인 유기 화합물을 포함하는 발광층은 EL층의 일 형태이다.
발광 패널(120)은, 적절히 선택된 발광성 유기 화합물을 사용함으로써 백색 광을 방출할 수 있다. 예를 들어, 보색의 광을 방출하는 복수의 발광성 유기 화합물이 사용될 수 있다. 또는, 적색, 녹색, 및 청색의 광을 방출하는 발광성 유기 화합물이 사용될 수 있다. 또한 다양한 유기 화합물로부터 상이한 발광 스펙트럼이 선택될 수 있다. 따라서, 화이트 밸런스가 우수한 발광 장치(100A)를 얻을 수 있다.
발광성 유기 화합물을 사용함으로써, 무기 재료를 갖는 발광 다이오드에 비하여 발광 스펙트럼은 넓힐 수 있다. 넓은 발광 스펙트럼을 갖는 광은 자연광에 가깝고 촬영에 적합하다. 플렉시블 지지 기판과 상기 지지 기판 위의 유기 EL 소자를 포함하는 플렉시블 발광 패널은 곡면을 갖는 하우징을 따라 배치될 수 있다. 이 경우, 하우징의 디자인에 상관없이 발광 장치를 배치할 수 있다. 예를 들어, 플래시는 곡면을 갖는 카메라 하우징을 따라 배치될 수 있다.
또한, 발광 패널(120)의 구조는 실시형태 2에서 자세히 설명한다.
《정전류 DC전원》
정전류 DC전원(140A)은 직류를 공급하는 AC-DC컨버터와, 직류가 공급되는 DC-DC컨버터를 포함한다.
DC-DC컨버터로부터 공급되는 정전류의 예를 도 1의 (A2)에 도시하였다.
《구동 회로》
구동 회로(130)는 소정의 폭의 제어 펄스 신호를 공급한다.
소정의 폭은, 1밀리초 이상 1000밀리초 이하, 바람직하게는 10밀리초 이상 100밀리초 이하이다.
예를 들어, 구동 회로(130)는 스타트 스위치(132), 래치 회로, 및 단조 다중 발진기(monostable multivibrator)를 사용하여 구성될 수 있다.
구체적으로는, 스타트 스위치(132)는 래치 회로에 하이 또는 로 신호를 공급하기 위하여 사용된다. 래치 회로는 트리거 신호를 공급한다. 트리거 신호가 공급되는 단조 다중 발진기는, 제어 펄스 신호로서 소정 폭을 갖는 방형파(rectangular wave)를 공급한다.
또한, 제어 펄스 신호가, 정전류 DC전원(140A)에 공급되고, 정전류 DC전원(140A)을 제어하기 위하여 사용되어도 좋다. 구체적으로, 제어 펄스 신호는, DC-DC컨버터로부터의 정전류 공급의 타이밍을 제어하기 위하여 사용되어도 좋다. 따라서, 소정의 폭의 정전류, 즉, 정전류 펄스의 파형이 형성될 수 있다.
《스위칭 회로》
스위칭 회로(110)는, 정전류와 제어 펄스 신호가 공급되는 동안, 정전류 펄스를 발광 패널(120)에 공급한다.
예를 들어, 스위칭 회로(110)를 파워 트랜지스터 또는 파워 FET를 사용하여 구성할 수 있다. 구체적으로는, 파워 트랜지스터의 게이트에 제어 펄스 신호를 공급하고, 파워 트랜지스터의 제 1 전극에 정전류를 공급하고, 파워 트랜지스터의 제 2 전극에 발광 패널(120)을 전기적으로 접속하도록 스위칭 회로(110)를 구성할 수 있다.
또한, 정전류 DC전원(140A)으로부터 공급되는 정전류 펄스의 시간에 따른 변화의 일례를 도 1의 (A3)에 도시하였다. 예를 들어, 2A의 전류가 50밀리초 동안 발광 패널(120)에 공급될 수 있다.
<변형예>
본 실시형태의 변형예로서 제시되는 발광 장치를 도 1의 (B1)~(B3)을 참조하여 설명한다.
도 1의 (B1)은 본 발명의 일 형태의 발광 장치의 구성을 도시한 블록 다이어그램이다.
도 1의 (B1)을 참조하여 설명하는 발광 장치(100B)는, 상이한 구성의 정전류 DC전원(140B), 및 카운터 회로를 포함하는 점에서, 도 1의 (A1)을 참조하여 설명하는 발광 장치(100A)와 다르다. 또한, 다른 구성 요소는 도 1의 (A1)을 참조하여 설명하는 발광 장치(100A)와 같기 때문에, 상기 설명을 참조할 수 있다.
《정전류 DC전원의 변형예》
본 실시형태의 변형예에서 설명하는 정전류 DC전원(140B)은, 제 1 전압을 공급하는 전지와, 제 1 전압이 공급되고 제 1 전압보다 높은 제 2 전압을 공급할 수 있는 제 1 DC-DC컨버터와, 제 2 전압이 공급되는 용량 소자와, 용량 소자로부터 전력이 공급되는 제 2 DC-DC컨버터를 포함한다.
제 1 DC-DC컨버터는 전지의 전압을 제 2 전압으로 올려 제 2 전압을 공급한다.
용량 소자는 제 2 전압으로 충전된다.
제 2 DC-DC컨버터는 용량 소자에 저장된 전력이 공급되고 정전류를 공급한다.
이 구성에 의하여, 용량 소자가 전력을 제 2 DC-DC컨버터에 공급하는 동안, 제 2 DC-DC컨버터는 정전류를 공급할 수 있다. 또한, 용량 소자에 저장된 전력이 소정의 레벨보다 적을 때, 제 2 DC-DC컨버터는 정전류를 공급할 수 없다.
정전류 DC전원(140B)으로부터 공급되는 전류의 시간에 따른 변화의 예를 도 1의 (B2)에 도시하였다.
정전류 DC전원(140B)은, 구동 회로(130)로부터 공급되는 제어 펄스 신호의 폭(예를 들어 50밀리초)보다 적어도 긴 기간 정전류를 공급할 수 있다. 전류가 스위칭 회로(110)를 통하여 흐를 때, 용량 소자에 저장된 전력이 소비되고, 결국 정전류 DC전원(140B)이 정전류를 공급할 수 없게 된다. 결과적으로, 방형파가 아닌 전류가 발광 패널(120)에 흘러, 발광 패널(120)이 소정의 휘도보다 낮은 소용없는 휘도로 광을 방출하고, 불필요한 전력을 소비한다. 스위칭 회로(110)는, 전류를 소정의 시간 동안 공급한 후에 전류의 공급을 정지하여, 상기와 같은 불필요한 전력 소비를 방지할 수 있다. 또한, 스위칭 회로(110)로부터 공급되는 전류의 시간에 따른 변화의 예를 도 1의 (B3)에 도시하였다.
이와 같이, 정전류 DC전원(140B)은, 전지를 사용함으로써 정전류를 공급할 수 있다. 따라서, 휴대하기 쉬운 발광 장치(100B)를 제공할 수 있다.
《카운터 회로》
카운터 회로(150)는 구동 회로(130)가 제어 펄스 신호를 공급하는 횟수를 계산한다. 따라서, 발광 패널(120)이 광을 방출한 횟수를 알 수 있다.
예를 들어, 발광 패널(120)의 휘도는, 발광 패널(120)이 광을 방출한 횟수에 따라 저하될 수 있다.
발광 패널(120)의 휘도 저하는, 카운터 회로(150)에 의하여 계산된 횟수를 구동 회로(130)에 피드백하고 제어 펄스 신호의 폭을 증가시킴으로써 보전될 수 있다.
또는, 발광 패널(120)의 휘도 저하는, 카운터 회로(150)에 의하여 계산된 횟수를 정전류 DC전원(140B)에 피드백하고 정전류 DC전원(140B)으로부터 공급되는 정전류량을 증가시킴으로써 보전될 수 있다.
본 실시형태는 본 명세서에서의 다른 실시형태 중 어느 것과 적절히 조합될 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서, 본 발명의 일 형태의 발광 장치에 사용될 수 있는 발광 패널의 구조를 도 2의 (A) 및 (B), 도 3, 및 도 4의 (A) 및 (B)를 참조하여 설명한다.
《발광 패널의 구조예 1》
도 2의 (A)는 본 발명의 일 형태의 발광 패널을 도시한 평면도이고, 도 2의 (B)는 도 2의 (A)의 일점쇄선 A-B를 따른 단면도이다.
도 2의 (A) 및 (B)에 도시된 발광 패널에서, 지지 기판(401), 밀봉 기판(405), 및 밀봉재(407)로 둘러싸인 공간(415)에 발광 소자(403)가 제공된다. 발광 소자(403)는 보텀 이미션 구조를 갖는 유기 EL 소자이고, 구체적으로는, 가시광을 투과시키는 제 1 전극(421)이 지지 기판(401) 위에 제공되고, EL층(423)은 제 1 전극(421) 위에 제공되고, 가시광을 반사하는 제 2 전극(425)은 EL층(423) 위에 제공된다.
본 발명의 일 형태에 사용되는 발광 소자의 구조는 보텀 이미션 구조에 한정되지 않고, 예를 들어 톱 이미션 구조라도 좋다. 본 발명의 일 형태에 사용될 수 있는 발광 소자의 구조는 실시형태 3에서 자세히 설명된다.
제 1 단자(409a)는 보조 배선(417) 및 제 1 전극(421)과 전기적으로 접속된다. 보조 배선(417)과 중첩되는 영역에서 제 1 전극(421) 위에 절연층(419)이 제공된다. 제 1 단자(409a)는 절연층(419)에 의하여, 제 2 전극(425)과 전기적으로 절연된다. 제 2 단자(409b)는 제 2 전극(425)과 전기적으로 접속된다. 또한, 본 실시형태에서 보조 배선(417) 위에 제 1 전극(421)이 형성되지만, 제 1 전극(421) 위에 보조 배선(417)이 형성되어도 좋다.
광 추출 구조(411a)가 지지 기판(401)과 대기의 계면에 제공되는 것이 바람직하다. 지지 기판(401)과 대기의 계면에 제공될 때, 광 추출 구조(411a)는 전반사로 인하여 대기에 추출될 수 없는 광을 저감할 수 있고, 이 결과 발광 패널의 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 발광 소자(403)와 지지 기판(401) 사이에 광 추출 구조(411b)를 제공하는 것이 바람직하다. 광 추출 구조(411b)가 요철을 갖는 경우, 광 추출 구조(411b)와 제 1 전극(421) 사이에 평탄화층(413)이 제공되는 것이 바람직하다. 따라서, 제 1 전극(421)은 평평한 막일 수 있고, 제 1 전극(421)의 요철로 인한 EL층(423)에서의 누설 전류 발생을 방지할 수 있다. 또한, 평탄화층(413)과 지지 기판(401)의 계면에 광 추출 구조(411b)가 있기 때문에, 전반사로 인하여 대기에 추출될 수 없는 광을 저감할 수 있어, 발광 패널의 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
광 추출 구조(411a) 및 광 추출 구조(411b)의 재료로서는 예를 들어 수지를 사용할 수 있다. 또는, 광 추출 구조(411a) 및 광 추출 구조(411b)에는, 반구(半球) 렌즈, 마이크로 렌즈 어레이, 요철 표면 구조가 제공된 필름, 광 확산 필름 등을 사용할 수 있다. 예를 들어, 광 추출 구조(411a) 및 광 추출 구조(411b)는, 지지 기판(401), 또는 상기 렌즈 또는 필름과 실질적으로 같은 굴절률을 갖는 접착제 등을 사용하여 지지 기판(401)에 상기 렌즈 또는 필름을 접착함으로써 형성될 수 있다.
제 1 전극(421)에 접하는 평탄화층(413)의 표면은 광 추출 구조(411b)에 접하는 평탄화층(413)의 표면보다 평평하다. 평탄화층(413)의 재료로서는 투광성을 갖고 굴절률이 높은 재료(예를 들어, 유리, 수지, 또는 굴절액 등의 액상 물질)를 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태의 발광 패널에는 어떤 광 추출 구조가 반드시 제공될 필요는 없다. 이 경우, 가시광을 반사하는 제 2 전극을 거울로서 사용할 수 있어, 바람직하다.
《발광 패널의 구조예 2》
도 3은 본 발명의 일 형태의 발광 패널을 도시한 평면도이고, 도 4의 (A) 및 (B)는 각각 도 3의 일점쇄선 X-Y를 따른 단면도이다.
도 4의 (A)에 도시된 발광 패널에서, 지지 기판(1220) 위에 절연막(1224)을 개재(介在)하여 발광 소자(1250)가 제공된다. 보조 배선(1206)은 절연막(1224) 위에 제공되고, 제 1 전극(1201)과 전기적으로 접속된다. 제 1 전극(1201)의 단부 및 단자(1210)의 단부는 격벽(1205)으로 덮인다. 또한, 격벽(1205)은 제 1 전극(1201)을 개재하여 보조 배선(1206)을 덮도록 제공된다. 발광 소자(1250)는 지지 기판(1220), 밀봉 기판(1228), 및 밀봉재(1227)로 밀봉된다. 지지 기판(1220)의 표면에는 광 추출 구조(1209)가 접착된다. 지지 기판(1220) 및 밀봉 기판(1228)으로서 플렉시블 기판을 사용함으로써 플렉시블 발광 패널을 얻을 수 있다.
발광 소자(1250)는 보텀 이미션 구조를 갖는 유기 EL 소자이고, 구체적으로는, 지지 기판(1220) 위에 가시광을 투과시키는 제 1 전극(1201)을 제공하고, 제 1 전극(1201) 위에 EL층(1202)을 제공하고, EL층(1202) 위에, 가시광을 반사하는 제 2 전극(1203)을 제공한다.
도 4의 (B)에 도시된 발광 패널에서, 광 추출 구조를 갖는 지지 기판(1229)이, 도 4의 (A)에 도시된 발광 패널의 지지 기판(1220) 및 광 추출 구조(1209) 대신에 제공된다. 지지 기판(1229)은 지지체로서의 기능 및 발광 패널의 광 추출 효율을 향상시키는 기능 양쪽을 갖는다.
플렉시블 발광 패널을 제작하는 경우에 플렉시블 기판 위에 발광 소자를 형성하는 방법으로서, 플렉시블 기판 위에 발광 소자를 직접 형성하는 제 1 방법과, 플렉시블 기판과는 다른 내열성이 높은 기판(아래에서는 형성 기판이라고 함) 위에 발광 소자를 형성하고, 형성 기판으로부터 발광 소자를 박리하여, 플렉시블 기판에 옮기는 제 2 방법 등의 방법이 있다.
플렉시블성을 가질 정도로 얇은 유리 기판 등, 발광 소자의 형성 공정에서 가해지는 열에 대하여 저항이 있는 기판을 사용하는 경우에는, 제 1 방법을 이용하면 공정이 간략화되기 때문에 바람직하다.
제 2 방법을 이용하면, 형성 기판 위에 형성되는 투수성이 낮은 절연막 등을, 플렉시블 기판에 옮길 수 있다. 따라서, 투수성이 높고 내열성이 낮은 유기 수지 등을 플렉시블 기판의 재료로 사용하여도, 신뢰성이 높은 플렉시블 발광 패널을 제작할 수 있다.
《발광 패널의 재료》
본 발명의 일 형태의 발광 패널에 사용될 수 있는 재료의 예를 설명한다.
[기판]
발광 소자로부터 방출되는 광이 추출되는 기판은, 상기 광을 투과시키는 재료를 사용하여 형성된다. 예를 들어, 유리, 석영, 세라믹스, 사파이어, 또는 유기 수지 등의 재료를 사용할 수 있다.
얇은 기판을 사용함으로써, 발광 패널의 무게 및 두께를 감소할 수 있다. 또한, 플렉시블성을 가질 정도로 얇은 기판을 사용함으로써 플렉시블 발광 패널을 얻을 수 있다. 플렉시블 발광 패널은, 사용되지 않을 때 접은 상태에서 보관될 수 있다. 플렉시블 발광 패널은, 촬영 스튜디오의 반사판(board reflector) 대신에, 넓은 면적에서 플래시 발광하는 조명 장치로서 사용될 수 있다. 또는, 접을 수 있는 조명 장치를 제공할 수 있다.
유리의 예에는, 무알칼리 유리, 바륨보로실리케이트 유리, 알루미노보로실리케이트 유리 등이 포함된다.
플렉시블성 및 가시광에 대한 투광성을 갖는 재료의 예에는, 플렉시블성을 가질 정도로 얇은 유리, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 및 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 등의 폴리에스터 수지, 폴리아크릴로나이트릴 수지, 폴리이미드 수지, 폴리메틸메타크릴레이트 수지, 폴리카보네이트(PC) 수지, 폴리에터설폰(PES) 수지, 폴리아마이드 수지, 사이클로올레핀 수지, 폴리스타이렌 수지, 폴리아마이드이미드 수지, 폴리염화바이닐 수지가 포함된다. 특히, 열팽창 계수가 낮은 재료가 바람직하고, 예를 들어, 폴리아마이드이미드 수지, 폴리이미드 수지, 또는 PET를 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 유리 섬유에 유기 수지가 스며 있는 기판, 또는 무기 필러(filler)와 유기 수지를 섞어서 열팽창 계수를 낮춘 기판을 사용할 수도 있다. 이러한 재료를 사용한 기판은 경량이기 때문에, 이 기판을 사용한 발광 패널도 경량일 수 있다.
광이 추출되지 않는 기판은 투광성이 필요 없기 때문에, 상술한 기판 외에도, 금속 재료 또는 합금 재료를 사용한 금속 기판 등을 사용할 수 있다. 열전도도가 높은 금속 재료 및 합금 재료는, 밀봉 기판 전체에 열을 용이하게 전도할 수 있고, 또한 발광 패널의 국부적인 온도 상승을 방지할 수 있어, 바람직하다. 플렉시블성이나 굽힘성을 얻기 위하여 금속 기판의 두께는 10μm 이상 200μm 이하가 바람직하고, 20μm 이상 50μm 이하가 더 바람직하다.
금속 기판의 재료에 특별한 한정은 없지만, 예를 들어, 알루미늄, 구리, 니켈, 알루미늄 합금 또는 스테인리스강 등의 금속 합금을 사용하는 것이 바람직하다.
도전성 기판의 표면을 산화시키거나 또는 그 표면에 절연막을 형성하는 등에 의하여 절연 처리가 수행된 기판을 사용할 수 있다. 예를 들어, 스핀 코팅법 또는 디핑법(dipping method) 등의 코팅법, 전착법, 증발법, 또는 스퍼터링법에 의하여 절연막을 형성하여도 좋다. 산화막은, 산소 분위기에서 노출 또는 가열하거나, 또는 양극 산화법 등에 의하여, 기판 표면에 형성되어도 좋다.
플렉시블 기판으로서는, 상술한 재료 중 어느 것의 층과, 발광 패널의 표면을 대미지 등으로부터 보호하는 하드 코트층(예를 들어, 질화 실리콘층), 압력을 분산할 수 있는 층(예를 들어, 아라미드 수지층) 등과의 적층 구조를 가져도 좋다. 또한 수분 등으로 인한 발광 소자의 수명 감소를 억제하기 위하여, 투수성이 낮은 절연막이 제공되어도 좋다. 예를 들어, 질소와 실리콘을 포함하는 막(예를 들어, 질화 실리콘막, 산화질화 실리콘막) 또는 질소와 알루미늄을 포함하는 막(예를 들어, 질화 알루미늄막)이 제공되어도 좋다.
기판은, 복수의 층을 적층하여 형성되어도 좋다. 유리층이 사용되는 경우, 물 및 산소에 대한 배리어성을 향상시킬 수 있어, 신뢰성 있는 발광 패널이 제공될 수 있다.
발광 소자에 가까운 측으로부터 유리층, 접착층, 및 유기 수지층이 적층되는 기판을 사용할 수 있다. 상기 유리층의 두께는 20μm 이상 200μm 이하, 바람직하게는 25μm 이상 100μm 이하이다. 이와 같은 두께를 가지므로, 유리층은 물 및 산소에 대한 높은 배리어성과 높은 플렉시블성을 함께 가질 수 있다. 유기 수지층의 두께는, 10μm 이상 200μm 이하, 바람직하게는 20μm 이상 50μm 이하이다. 이와 같은 유기 수지층을 유리층 외측에 제공함으로써, 유리층의 파손 또는 크랙을 억제하고 결과적으로 기계적 강도를 향상시킬 수 있다. 이러한 유리 재료와 유기 수지의 복합 재료를 포함하는 기판에 의하여, 신뢰성이 높은 플렉시블 발광 패널이 제공될 수 있다.
[절연막]
지지 기판과 발광 소자 사이에 절연막이 제공되어도 좋다. 절연막으로서는, 산화 실리콘막, 질화 실리콘막, 산화질화 실리콘막, 또는 질화산화 실리콘막 등의 무기 절연막을 사용할 수 있다. 발광 소자에 수분 등이 들어가는 것을 억제하기 위해서는, 산화 실리콘막, 질화 실리콘막, 또한, 산화 알루미늄막 등 투수성이 낮은 절연막이 특히 바람직하다. 같은 목적 및 같은 재료로, 발광 소자를 덮는 절연막이 제공되어도 좋다.
[격벽]
격벽에는, 유기 수지 또는 무기 절연 재료를 사용할 수 있다. 유기 수지로서는 예를 들어, 폴리이미드 수지, 폴리아마이드 수지, 아크릴 수지, 실록산 수지, 에폭시 수지, 또는 페놀 수지가 사용될 수 있다. 무기 절연 재료로서는, 산화 실리콘, 산화질화 실리콘 등이 사용될 수 있다. 특히, 감광성 수지를 사용하면 격벽의 형성이 용이하게 되므로 바람직하다.
격벽의 형성 방법에 특별한 한정은 없다. 포토리소그래피법, 스퍼터링법, 증발법, 액적 토출법(예를 들어 잉크젯법), 인쇄법(예를 들어 스크린 인쇄법 또는 오프셋 인쇄법) 등을 이용할 수 있다.
[보조 배선]
보조 배선은 반드시 제공될 필요는 없지만, 전극의 저항으로 인한 전압 강하를 막을 수 있으므로, 보조 배선은 제공되는 것이 바람직하다.
보조 배선에는, 구리(Cu), 타이타늄(Ti), 탄탈럼(Ta), 텅스텐(W), 몰리브데넘(Mo), 크로뮴(Cr), 네오디뮴(Nd), 스칸듐(Sc), 또는 니켈(Ni)로부터 선택된 재료, 또는 이들 재료 중 어느 것을 주성분으로 포함하는 합금 재료를 사용한 단층 또는 적층이 사용된다. 보조 배선의 재료로서 알루미늄을 사용할 수도 있고, 이 경우에는 부식의 문제를 막기 위하여, 적층이 형성되고 ITO 등에 접하지 않는 층에 알루미늄이 사용된다. 보조 배선의 두께는 0.1μm 이상 3μm 이하, 바람직하게는 0.1μm 이상 0.5μm 이하로 할 수 있다.
보조 배선의 재료로서 페이스트(예를 들어 은 페이스트)를 사용할 때, 보조 배선을 형성하는 금속 입자가 모이기 때문에 보조 배선의 표면은 거칠고 틈이 많다. 따라서, EL층이 보조 배선을 완전히 덮기 어려워, 상부 전극과 보조 배선을 서로 전기적으로 접속시키기 쉬우므로 바람직하다.
[밀봉재]
발광 패널의 밀봉 방법은 한정되지 않고, 고체 밀봉 또는 중공 밀봉이 이용될 수 있다. 예를 들어 글라스 프릿 등의 유리 재료나, 또는 실온에서 경화 가능한 수지(예를 들어 2성분 혼합형 수지), 광 경화성 수지, 또는 열 경화성 수지 등의 수지 재료를 사용할 수 있다. 발광 패널은, 질소 또는 아르곤 등의 불활성 가스, 또는 PVC(polyvinyl chloride) 수지, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 에폭시 수지, 실리콘(silicone) 수지, PVB(polyvinyl butyral) 수지, EVA(ethylene vinyl acetate) 수지 등의 수지로 충전되어도 좋다. 또한, 수지 내에 건조제가 포함되어도 좋다.
[광 추출 구조]
광 추출 구조에는, 반구 렌즈, 마이크로 렌즈 어레이, 요철 표면 구조가 제공된 필름, 광 확산 필름 등을 사용할 수 있다. 예를 들어, 기판에 상기 렌즈 또는 필름을, 상기 기판, 또는 상기 렌즈 또는 필름과 실질적으로 같은 굴절률을 갖는 접착제 등을 사용하여 접착함으로써 광 추출 구조를 형성할 수 있다.
본 실시형태는 본 명세서에서의 다른 실시형태 중 어느 것과 적절히 조합될 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 장치에 사용될 수 있는 발광 소자를 도 5의 (A)~(D)를 참조하여 설명한다.
《발광 소자의 구조예》
도 5의 (A)에 도시된 발광 소자는 제 1 전극(201)과 제 2 전극(205) 사이에 EL층(203)을 포함한다. 본 실시형태에서, 제 1 전극(201)은 양극으로서 기능하고, 제 2 전극(205)은 음극으로서 기능한다.
제 1 전극(201)과 제 2 전극(205) 사이에 발광 소자의 문턱 전압보다 높은 전압이 인가될 때, 정공이 제 1 전극(201) 측으로부터 EL층(203)에 주입되고, 전자가 제 2 전극(205) 측으로부터 EL층(203)에 주입된다. 주입된 전자와 정공은 EL층(203)에서 재결합하여 EL층(203)에 포함되는 발광 물질이 광을 방출한다.
EL층(203)은 발광 물질을 포함하는 발광층(303)을 적어도 포함한다.
발광층에 더하여, EL층(203)은 정공 주입성이 높은 물질, 정공 수송성이 높은 물질, 전자 수송성이 높은 물질, 전자 주입성이 높은 물질, 바이폴러성(bipolar) 물질(전자 수송성 및 정공 수송성이 높은 물질) 등 중 어느 것을 포함하는 층을 하나 이상 더 포함하여도 좋다. EL층(203)에는, 저분자 화합물 또는 고분자 화합물을 사용할 수 있고, 무기 화합물을 사용하여도 좋다.
도 5의 (B)에 도시된 발광 소자는 제 1 전극(201)과 제 2 전극(205) 사이에 EL층(203)을 포함하고, 상기 EL층(203)에서, 정공 주입층(301), 정공 수송층(302), 발광층(303), 전자 수송층(304), 및 전자 주입층(305)이 제 1 전극(201) 측으로부터 이 차례로 적층된다.
도 5의 (C) 및 (D)에 도시된 발광 소자와 같이, 제 1 전극(201)과 제 2 전극(205) 사이에 복수의 EL층이 적층되어도 좋다. 이 경우, 적층된 EL층들 사이에는 중간층(207)을 제공하는 것이 바람직하다. 중간층(207)은 적어도 전하 발생 영역을 포함한다.
예를 들어, 도 5의 (C)에 도시된 발광 소자는 제 1 EL층(203a)과 제 2 EL 층(203b) 사이에 중간층(207)을 포함한다. 도 5의 (D)에 도시된 발광 소자는, n층의 EL층(n은 2 이상의 자연수), 및 EL층들 사이의 중간층(207)을 포함한다.
EL층(203)(m)과 EL층(203)(m+1) 사이의 중간층(207)에서의 전자와 정공의 행동에 대하여 이하에서 제시한다. 발광 소자의 문턱 전압보다 높은 전압이 제 1 전극(201)과 제 2 전극(205) 사이에 인가되면, 중간층(207)에서 정공과 전자가 발생되고, 정공은 제 2 전극(205) 측에 제공된 EL층(203)(m+1)으로 이동하고, 전자는 제 1 전극(201) 측에 제공된 EL층(203)(m)으로 이동한다. EL층(203)(m+1)에 주입된 정공은 제 2 전극(205) 측으로부터 주입된 전자와 재결합하여, 상기 EL층(203)(m+1)에 포함되는 발광 물질이 광을 방출한다. 또한, EL층(203)(m)에 주입된 전자는 제 1 전극(201) 측으로부터 주입된 정공과 재결합하여, 상기 EL층(203)(m)에 포함되는 발광 물질이 광을 방출한다. 따라서, 중간층(207)에서 발생된 정공과 전자는 각 EL층에서의 발광을 초래한다.
또한, EL층들 사이에 중간층과 같은 구조가 형성되는 경우에는, EL층들을 중간층을 개재하지 않고 서로 접하도록 제공할 수 있다. 예를 들어, EL층의 한쪽의 표면 위에 전하 발생 영역이 형성되는 경우, 다른 EL층을 그 표면에 접하도록 제공할 수 있다.
또한, EL층들의 발광색을 상이한 것으로 할 때, 발광 소자 전체로부터 소망의 색의 발광을 제공할 수 있다. 예를 들어, 2개의 EL층을 갖는 발광 소자에서, 제 1 EL층의 발광색과 제 2 EL층의 발광색이 보색인 경우, 발광 소자는 전체로서 백색 광을 방출할 수 있다. 이것은, 3개 이상의 EL층을 갖는 발광 소자에 적용될 수 있다.
《발광 소자의 재료》
이하에서 층들에 사용될 수 있는 재료의 예를 설명한다. 또한, 각 층은 단층에 한정되지 않고, 2개 이상의 층을 포함하는 적층이라도 좋다.
<양극>
양극으로서 기능하는 전극(제 1 전극(201))은 도전성 금속, 합금, 도전성 화합물 등을 1종 이상 사용하여 형성될 수 있다. 특히, 일함수가 높은(4.0eV 이상) 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예로서, 인듐 주석 산화물(ITO), 실리콘 또는 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 산화 텅스텐 및 산화 아연을 포함하는 산화 인듐, 그래핀, 금, 백금, 니켈, 텅스텐, 크로뮴, 몰리브데넘, 철, 코발트, 구리, 팔라듐, 및 금속 재료의 질화물(예를 들어, 질화 타이타늄)을 포함한다.
양극이 전하 발생 영역에 접하는 경우, 그 일함수에 상관없이 다양한 도전성 재료 중 어느 것을 사용할 수 있고; 예를 들어, 알루미늄, 은, 알루미늄을 포함하는 합금 등을 사용할 수 있다.
<음극>
음극으로서 기능하는 전극(제 2 전극(205))은 도전성 금속, 합금, 도전성 화합물 등을 1종 이상 사용하여 형성될 수 있다. 특히, 일함수가 낮은(3.8eV 이하) 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예로서, 알루미늄, 은, 원소 주기율표 제 1 족 또는 제 2 족에 속하는 원소(예를 들어, 리튬 또는 세슘 등의 알칼리 금속, 칼슘 또는 스트론튬 등의 알칼리 토금속, 또는 마그네슘), 이들 원소 중 어느 것을 포함하는 합금(예를 들어, Mg-Ag 또는 Al-Li), 유로퓸 또는 이터븀 등의 희토류 금속, 이들 희토류 금속 중 어느 것을 포함하는 합금을 포함한다.
또한, 음극이 전하 발생 영역에 접하는 경우, 그 일함수에 상관없이 다양한 도전성 재료를 사용할 수 있다. 예를 들어, ITO, 실리콘 또는 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물 등을 사용할 수 있다.
전극은 각각 진공 증발법 또는 스퍼터링법으로 형성될 수 있다. 또는, 은 페이스트 등을 사용하는 경우에는, 코팅법 또는 잉크젯법이 이용되면 좋다.
<정공 주입층(301)>
정공 주입층(301)은 정공 주입성이 높은 물질을 포함한다.
정공 주입성이 높은 물질의 예에는, 몰리브데넘 산화물, 바나듐 산화물, 루테늄 산화물, 텅스텐 산화물, 및 망가니즈 산화물 등의 금속 산화물; 프탈로사이아닌(약칭: H2Pc), 구리(II)프탈로사이아닌(약칭: CuPc) 등의 프탈로사이아닌계 화합물이 포함된다.
정공 주입성이 높은 물질의 다른 예에는, 폴리(N-바이닐카바졸)(약칭: PVK), 폴리(4-바이닐트라이페닐아민)(약칭: PVTPA) 등의 고분자 화합물; 및 폴리(3,4-에틸렌다이옥시싸이오펜)/폴리(스타이렌설폰산)(PEDOT/PSS) 등의 산이 첨가된 고분자 화합물이 포함된다.
정공 주입층(301)은 전하 발생 영역으로서 기능하여도 좋다. 양극에 접하는 정공 주입층(301)이 전하 발생 영역으로서 기능하는 경우, 그 일함수에 상관없이 다양한 도전성 재료 중 어느 것이 상기 양극에 사용될 수 있다. 전하 발생 영역에 포함되는 재료는 나중에 설명한다.
<정공 수송층(302)>
정공 수송층(302)은 정공 수송성이 높은 물질을 포함한다.
정공 수송성이 높은 물질은, 전자보다 정공의 수송성이 높은 물질이고, 특히 10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 물질인 것이 바람직하다. 다양한 화합물이 사용될 수 있다. 예를 들어, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: NPB 또는 α-NPD) 또는 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP) 등의 방향족 아민 화합물; 4,4'-다이(N-카바졸일)바이페닐(약칭: CBP), 9-[4-(10-페닐-9-안트라센일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA), 또는 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: PCzPA) 등의 카바졸 유도체; 2-tert-뷰틸-9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: t-BuDNA), 9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭; DNA), 또는 9,10-다이페닐안트라센(약칭: DPAnth) 등의 방향족 탄화수소 화합물; PVK 또는 PVTPA 등의 고분자 화합물이 있다.
<발광층(303)>
발광층(303)에는, 형광을 나타내는 형광성 화합물 또는 인광을 나타내는 인광성 화합물을 사용할 수 있다.
발광층(303)에 사용될 수 있는 형광성 화합물의 예에는, N,N'-비스[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N,N'-다이페닐스틸벤-4,4'-다이아민(약칭: YGA2S), N-(9,10-다이페닐-2-안트릴)-N,9-다이페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCAPA), 및 루브렌이 포함된다.
발광층(303)에 사용될 수 있는 인광성 화합물의 예에는, 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디나토-N,C 2' ]이리듐(Ⅲ)피콜리네이트(약칭: FIrpic), 트리스(2-페닐피리디나토-N,C 2' )이리듐(Ⅲ)(약칭: Ir(ppy)3), 및 (아세틸아세토나토)비스(3,5-다이메틸-2-페닐피라지나토)이리듐(Ⅲ)(약칭: Ir(mppr-Me)2(acac)) 등의 유기 금속 착체가 포함된다.
발광층(303)은 상술한 발광성 유기 화합물(발광 물질 또는 게스트 재료)의 어느 것이 다른 물질(호스트 재료)에 분산되는 구조를 가져도 좋다. 호스트 재료로서, 다양한 종류의 재료가 사용될 수 있고, 게스트 재료보다 높은 최저 비점유 분자 궤도 준위(LUMO 준위)를 갖고 게스트 재료보다 낮은 최고 점유 분자 궤도 준위(HOMO 준위)를 갖는 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
게스트 재료를 호스트 재료에 분산시키는 구조로 함으로써, 발광층(303)의 결정화를 억제할 수 있다. 또한, 게스트 재료의 농도가 높은 것으로 인한 농도 소광을 억제할 수 있다.
호스트 재료로서는 상술한 정공 수송성이 높은 물질(예를 들어, 방향족 아민 화합물 또는 카바졸 유도체) 또는 후술하는 전자 수송성이 높은 물질(예를 들어, 퀴놀린 골격 또는 벤조퀴놀린 골격을 갖는 금속 착체나, 또는 옥사졸계 배위자 또는 싸이아졸계 배위자를 갖는 금속 착체)을 사용할 수 있다. 호스트 재료로서, 구체적으로, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(III)(약칭: Alq) 또는 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)(4-페닐페놀라토)알루미늄(III)(약칭: BAlq) 등의 금속 착체; 3-(4-바이페닐일)-4-페닐-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,2,4-트라이아졸(약칭: TAZ), 바소페난트롤린(약칭: BPhen), 또는 바소큐프로인(약칭: BCP) 등의 복소환식 화합물; CzPA, DNA, t-BuDNA, 또는 DPAnth 등의 축합 방향족 화합물; 또는 NPB 등의 방향족 아민 화합물을 사용할 수 있다.
또는, 호스트 재료로서, 복수 종류의 재료를 사용할 수 있다. 예를 들어, 결정화를 억제하기 위하여, 루브렌 등의 결정화를 억제하는 물질을 더 첨가하여도 좋다. 또한, 게스트 재료에 대한 에너지 이동을 더 효율적으로 하기 위하여 NPB, Alq 등이 더 첨가되어도 좋다.
또한, 복수의 발광층이 제공되고 발광층들의 발광색이 다르게 되는 경우, 소망의 색의 발광이 발광 소자 전체로부터 제공될 수 있다. 예를 들어, 2개의 발광층을 갖는 발광 소자에서 제 1 발광층의 발광색과 제 2 발광층의 발광색이 보색이므로, 발광 소자는 전체로서 백색 광을 방출할 수 있다. 또한, 발광층을 3개 이상 갖는 발광 소자의 경우도 마찬가지이다.
<전자 수송층(304)>
전자 수송층(304)은 전자 수송성이 높은 물질을 포함한다.
전자 수송성이 높은 물질은, 정공보다 전자의 수송성이 높은 유기 화합물, 특히 10-6cm2/Vs 이상의 전자 이동도의 물질인 것이 바람직하다.
전자 수송성이 높은 물질로서는 예를 들어, Alq 또는 BAlq 등의, 퀴놀린 골격 또는 벤조퀴놀린 골격을 갖는 금속 착체가 사용될 수 있다. 또는, 비스[2-(2-하이드록시페닐)벤즈옥사졸라토]아연(약칭: Zn(BOX)2) 또는 비스[2-(2-하이드록시페닐)벤조싸이아졸라토]아연(약칭: Zn(BTZ)2) 등의, 옥사졸계 배위자 또는 싸이아졸계 배위자를 갖는 금속 착체 등을 사용할 수 있다. 또는, TAZ, BPhen, BCP 등을 사용할 수 있다.
<전자 주입층(305)>
전자 주입층(305)은 전자 주입성이 높은 물질을 포함한다.
전자 주입성이 높은 물질의 예에는, 리튬, 세슘, 칼슘, 플루오린화 리튬, 플루오린화 세슘, 플루오린화 칼슘, 및 산화 리튬 등의, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 및 이들의 화합물이 포함된다. 또한, 플루오린화 어븀 등의 희토류 금속 화합물을 사용할 수도 있다. 또한, 상술한 전자 수송층(304)을 위한 물질을 사용할 수도 있다.
<전하 발생 영역>
전하 발생 영역은, 정공 수송성이 높은 유기 화합물에 전자 수용체(억셉터)가 첨가되는 구조이어도 좋고, 전자 수송성이 높은 유기 화합물에 전자 공여체(도너)가 첨가되는 구조이어도 좋다. 또는, 이들 구조가 적층되어도 좋다.
정공 수송성이 높은 유기 화합물의 예로서는, 상술한 정공 수송층에 사용될 수 있는 재료를 들 수 있고, 전자 수송성이 높은 유기 화합물의 예로서는, 상술한 전자 수송층에 사용될 수 있는 재료를 들 수 있다.
또한, 전자 수용체의 예로서는, 7,7,8,8-테트라사이아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노다이메탄(약칭: F4-TCNQ), 클로라닐 등을 들 수 있다. 또한, 전이 금속 산화물을 들 수 있다. 또한, 원소 주기율표 제 4 족~제 8 족에 속하는 금속의 산화물을 들 수 있다. 구체적으로는, 산화 바나듐, 산화 나이오븀, 산화 탄탈럼, 산화 크로뮴, 산화 몰리브데넘, 산화 텅스텐, 산화 망가니즈, 및 산화 레늄은 전자 수용성이 높기 때문에 바람직하다. 그 중에서도, 산화 몰리브데넘은 대기에서도 안정적이고 흡습성이 낮으며 다루기 쉽기 때문에 특히 바람직하다.
또한, 전자 공여체로서는, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 원소 주기율표 제 13 족에 속하는 금속, 또는 이들의 산화물 또는 탄산염을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 리튬, 세슘, 마그네슘, 칼슘, 이터븀, 인듐, 산화 리튬, 탄산 세슘 등을 사용하는 것이 바람직하다. 또는, 테트라싸이아나프타센 등의 유기 화합물을 전자 공여체로서 사용하여도 좋다.
EL층(203) 및 중간층(207)에 포함되는 상술한 층은, 증발법(진공 증발법을 포함함), 전사(轉寫)법, 인쇄법, 잉크젯법, 코팅법 등 중 어느 것으로 형성될 수 있다.
본 실시형태는 본 명세서에서의 다른 실시형태 중 어느 것과 적절히 조합될 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서, 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 포함하는 전자 기기에 대하여 도 6의 (A)~(C)를 참조하여 설명한다.
본 발명의 일 형태의 발광 장치는, 디지털 스틸 카메라 등의 카메라의 플래시, 촬영 기능을 갖는 휴대 전화(휴대폰 또는 휴대 전화 장치라고도 함) 또는 휴대 정보 단말에 포함되는 카메라의 플래시 등에 사용될 수 있다. 또는, 본 발명의 일 형태의 발광 장치는 경고등, 등대, 장식 목적의 일루미네이션 등에 사용될 수 있다.
도 6의 (A)는 디지털 스틸 카메라의 예를 도시한 것이다. 디지털 스틸 카메라(7300)는 하우징(7301), 렌즈(7304), 발광 장치(7310) 등을 포함한다. 본 발명의 일 형태의 발광 장치가 발광 장치(7310)에 적용된다. 발광 장치(7310)의 발광부(7303)는 렌즈(7304)를 둘러싸도록 배치된다. 본 발명의 일 형태의 발광 장치는 플렉시블하여 구부러질 수 있다. 디지털 스틸 카메라(7300)에서, 발광 장치(7310)의 비발광부(7305)가 하우징(7301)의 형상에 맞도록 구부러지기 때문에, 발광부(7303)를 렌즈(7304) 주위의 넓은 면적으로 배치할 수 있다. 이에 의하여, 예를 들어, 플래시를 사용하여 어두운 장소에서 사람의 얼굴을 촬영하는 경우에, 코의 그림자가 볼에 드리워지기 어렵게 할 수 있다. 또한, 발광 소자는, 비발광부(7305)에 같은 공정을 거쳐 형성되어도 좋고, 동작 상태의 인디케이터로서 사용되어도 좋다.
도 6의 (B) 및 (C)는 휴대 전화의 예를 도시한 것이다. 휴대 전화(7350)의 일면(앞면이라고도 함)이 도 6의 (B)에 도시되고, 상기 일면과 반대쪽(후면이라고도 함)이 도 6의 (C)에 도시되었다. 휴대 전화(7350)는 하우징(7351), 표시부(7352), 렌즈(7354), 렌즈(7356), 발광 장치(7360) 등을 포함한다. 본 발명의 일 형태의 발광 장치는 발광 장치(7360)에 적용된다. 발광 장치(7360)는 발광부(7353) 및 비발광부(7355)를 포함하고, 발광부(7353)는 렌즈(7354)를 둘러싸도록 배치된다. 발광부(7353)는 비발광 시에 거울로서 사용되어도 좋다.
또한, 피사체가 표시부(7352) 측에 위치하는 경우, 발광부(7353)와 같은 발광부로서 부분적으로 또는 전체적으로 기능하는 표시부(7352), 및 렌즈(7356)를 사용하여 피사체의 화상을 촬영할 수 있다. 이 경우, 표시부(7352)는 화상이 촬영되기 직전에 발광부로 전환될 수 있다. 예를 들어, 표시부(7352)는 부분적으로 또는 전체적으로 피사체를 표시하기 위한 표시부로서 사용되어도 좋고, 화상이 촬영되기 직전에 상기 표시부가 발광부로 전환되어도 좋다. 마찬가지로, 발광부(7353)는 부분적으로 또는 전체적으로 표시부로서 사용될 수 있다.
본 실시형태는 본 명세서에서의 다른 실시형태 중 어느 것과 적절히 조합될 수 있다.
(실시예 1)
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 장치에 대하여 설명한다.
도 3에 본 실시예에서 제작되는 발광 패널의 평면도를 도시하였고, 도 4의 (B)에 도 3의 일점 쇄선 X-Y를 따른 단면도를 도시하였다. 또한, 도 3에서 발광 패널의 일부 구성 요소는 도시되지 않았다.
도 4의 (B)에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 발광 패널에서, 발광 소자(1250)가 광 추출 구조를 갖는 지지 기판(1229) 위에 절연막(1224)을 개재하여 제공된다. 보조 배선(1206)은 절연막(1224) 위에 제공되며 제 1 전극(1201)과 전기적으로 접속된다. 제 1 전극(1201)의 단부 및 단자(1210)의 단부는 격벽(1205)으로 덮인다. 또한, 제 1 전극(1201)을 개재하여 보조 배선(1206)을 덮도록 격벽(1205)이 제공된다. 발광 소자(1250)는 지지 기판(1229), 밀봉 기판(1228), 및 밀봉재(1227)로 밀봉된다.
본 실시예의 발광 패널에서, 지지 기판(1229)으로서 폴리에스터계 수지의 확산 필름을 사용하고, 밀봉 기판(1228)으로서 얇은 유리층 및 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)층을 포함하는 기판을 사용하였다. 이들 기판은 플렉시블하고, 본 실시예의 발광 패널은 플렉시블 발광 패널이다. 본 실시예의 발광 패널의 발광 영역의 면적은 56mm×42mm이다.
발광 소자(1250)는 보텀 이미션 구조를 갖는 유기 EL 소자이고, 구체적으로는, 지지 기판(1229) 위에 가시광을 투과시키는 제 1 전극(1201)이 제공되고, 제 1 전극(1201) 위에 EL층(1202)이 제공되고, EL층(1202) 위에 가시광을 반사하는 제 2 전극(1203)이 제공된다.
본 실시예의 발광 패널의 제작 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 형성 기판인 유리 기판 위에 하지막, 박리층(텅스텐막), 및 박리되는 층을 이 차례로 형성하였다. 본 실시예에 있어서, 박리되는 층은, 절연막(1224), 보조 배선(1206), 제 1 전극(1201), 및 격벽(1205)을 포함한다.
총 7개의 보조 배선(1206)이 절연막(1224) 위에 형성되었다. 이 때 322μm의 폭 L2를 갖는 보조 배선(1206)은 피치 5.3mm로 형성되었다. 제 1 전극(1201)으로서, 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO)막을 형성하였다. 보조 배선(1206)을 덮는 총 7개의 격벽(1205)은 330μm의 폭 L1을 갖도록 형성되었다.
그 때, 임시 지지 기판과 제 1 전극(1201)을, 박리용 접착제를 사용하여 접착하였다. 그 다음에, 박리층을 따라, 박리되는 층을 형성 기판으로부터 박리하였다. 이로써, 박리된 층은 임시 지지 기판 측에 제공된다.
다음에, 형성 기판으로부터 박리되고 절연막(1224)이 노출된 층을, UV 경화성 접착제를 사용하여 지지 기판(1229)에 접착하였다. 지지 기판(1229)으로서는, 상술한 바와 같이, 폴리에스터계 수지의 확산 필름을 사용하였다. 그 다음에, 임시 지지 기판을 박리하여, 지지 기판(1229) 위에 제 1 전극(1201)을 노출시켰다.
다음에, 제 1 전극(1201) 위에 EL층(1202) 및 제 2 전극(1203)을 형성하였다. EL층(1202)으로서, 청색 광을 방출하는 형광성 화합물을 포함하는 발광층을 포함하는 제 1 EL층, 중간층, 및 녹색 광을 방출하는 인광성 화합물을 포함하는 발광층 및 적색 광을 방출하는 인광성 화합물을 포함하는 발광층을 포함하는 제 2 EL층이 제 1 전극(1201) 측으로부터 이 차례로 적층되었다. 제 2 전극(1203)에는 은을 사용하였다.
다음에, 밀봉재(1227)로서 기능하는 제올라이트를 포함하는 광경화성 수지가 발라지고, UV광 조사로 경화시켰다. 다음에, UV 경화성 접착제를 사용하여, 지지 기판(1229)과, 밀봉 기판(1228)인 얇은 유리층 및 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)층을 포함하는 기판을 서로 접착하였다.
상술한 방법으로 얻어진 발광 패널의 동작 특성을 측정하였다. 이 발광 패널의 전압-휘도 특성이, 도 7에서 범례 중 "초기"로서 나타내어진다. 발광 패널의 발광 스펙트럼이 도 8에 나타내어진다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 발광 패널은, 청색 광을 방출하는 형광성 화합물에서 생기는 광, 녹색 광을 방출하는 인광성 화합물에서 생기는 광, 적색 광을 방출하는 인광성 화합물에서 생기는 광을 포함하는 발광 스펙트럼을 나타내는 것을 알 수 있다.
그 후, 상기 발광 패널을 포함한 발광 장치의 신뢰성 시험이 수행되었다. 신뢰성 시험에서, 발광 패널을, 간격을 두고 3000회 또는 10000회 발광시켰다. 발광 1회마다, 발광 패널에 2A의 전류를 50밀리초(ms)간 흘렸다. 발광의 간격(비발광 기간)은 10초이었다.
도 7에, 3000회 발광시킨 후 및 10000회 발광시킨 후의 발광 패널의 전압-휘도 특성을 나타낸다.
도 7로부터, 발광 패널의 전압-휘도 특성은, 10000회 발광시킨 후에도, 신뢰성 시험 전과 크게 다르지 않고, 발광 패널이 열화되지 않는 것을 볼 수 있다. 이것은, 본 발명의 일 형태의 발광 장치는 신뢰성이 높은 것을 뒷받침한다.
100A: 발광 장치, 100B: 발광 장치, 110: 스위칭 회로, 120: 발광 패널, 130: 구동 회로, 132: 스타트 스위치, 140A: 정전류 DC전원, 140B: 정전류 DC전원, 150: 카운터 회로, 201: 제 1 전극, 203: EL층, 203a: EL층, 203b: EL층, 205: 제 2 전극, 207: 중간층, 301: 정공 주입층, 302: 정공 수송층, 303: 발광층, 304: 전자 수송층, 305: 전자 주입층, 401: 지지 기판, 403: 발광 소자, 405: 밀봉 기판, 407: 밀봉재, 409a: 단자, 409b: 단자, 411a: 광 추출 구조, 411b: 광 추출 구조, 413: 평탄화층, 415: 공간, 417: 보조 배선, 419: 절연층, 421: 제 1 전극, 423: EL층, 425: 제 2 전극, 1201: 제 1 전극, 1202: EL층, 1203: 제 2 전극, 1205: 격벽, 1206: 보조 배선, 1209: 광 추출 구조, 1210: 단자, 1220: 지지 기판, 1224: 절연막, 1227: 밀봉재, 1228: 밀봉 기판, 1229: 지지 기판, 1250: 발광 소자, 7300: 디지털 스틸 카메라, 7301: 하우징, 7303: 발광부, 7304: 렌즈, 7305: 비발광부, 7310: 발광 장치, 7350: 휴대 전화, 7351: 하우징, 7352: 표시부, 7353: 발광부, 7354: 렌즈, 7355: 비발광부, 및 7360: 발광 장치.
본 출원은 2013년 5월 21일에 일본 특허청에 출원된 일련 번호 2013-107153의 일본 특허 출원에 기초하고, 본 명세서에 그 전문이 참조로 통합된다.

Claims (11)

  1. 반도체 장치로서,
    발광 패널; 및
    렌즈를 포함하는 카메라를 포함하고,
    상기 발광 패널 및 상기 렌즈는 기판의 동일 측 위에 있고,
    상기 발광 패널은 디스플레이에 사용되고,
    상기 발광 패널은 상기 카메라의 플래시에 사용되고,
    상기 발광 패널은 터치 패널을 포함하고,
    상기 플래시는 면 발광이고,
    상기 면 발광의 면적은 5cm2 이상 200cm2 이하인, 반도체 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 발광 패널은 지지 기판 및 상기 지지 기판 위에 평면적으로 넓어지는 발광 소자를 포함하고,
    상기 발광 소자는 지지 기판 측의 제1 전극, 상기 제1 전극과 중첩되는 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 EL층을 포함하는, 반도체 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 발광 패널은 곡면, 플렉시블성을 갖는 지지 기판, 및 상기 지지 기판 위에 평면적으로 넓어지는 발광 소자를 포함하고,
    상기 발광 소자는 지지 기판 측의 제1 전극, 상기 제1 전극과 중첩되는 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 EL층을 포함하는, 반도체 장치.
  5. 제1항에 따른 반도체 장치를 포함하는 휴대 전화.
  6. 반도체 장치로서,
    발광 패널; 및
    렌즈를 포함하는 카메라를 포함하고,
    상기 렌즈는 상기 발광 패널에 의해 둘러싸이고,
    상기 발광 패널 및 상기 렌즈는 기판의 동일 측 위에 있고,
    상기 발광 패널은 디스플레이에 사용되고,
    상기 발광 패널은 상기 카메라의 플래시에 사용되고,
    상기 발광 패널은 터치 패널을 포함하고,
    상기 플래시는 면 발광이고,
    상기 면 발광의 면적은 5cm2 이상 200cm2 이하인, 반도체 장치.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기 발광 패널은 지지 기판 및 상기 지지 기판 위에 평면적으로 넓어지는 발광 소자를 포함하고,
    상기 발광 소자는 지지 기판 측의 제1 전극, 상기 제1 전극과 중첩되는 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 EL층을 포함하는, 반도체 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 발광 패널은 곡면, 플렉시블성을 갖는 지지 기판, 및 상기 지지 기판 위에 평면적으로 넓어지는 발광 소자를 포함하고,
    상기 발광 소자는 지지 기판 측의 제1 전극, 상기 제1 전극과 중첩되는 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 EL층을 포함하는, 반도체 장치.
  10. 제6항에 따른 반도체 장치를 포함하는 휴대 전화.
  11. 제1항 또는 제6항에 따른 반도체 장치를 포함하는 디지털 스틸 카메라.
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