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KR20050024243A - 발광 장치 - Google Patents

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KR20050024243A
KR20050024243A KR1020040069729A KR20040069729A KR20050024243A KR 20050024243 A KR20050024243 A KR 20050024243A KR 1020040069729 A KR1020040069729 A KR 1020040069729A KR 20040069729 A KR20040069729 A KR 20040069729A KR 20050024243 A KR20050024243 A KR 20050024243A
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KR
South Korea
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light
substrate
electrode
organic
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
KR1020040069729A
Other languages
English (en)
Inventor
우쯔미데쯔야
Original Assignee
가부시키가이샤 도요다 지도숏키
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 도요다 지도숏키 filed Critical 가부시키가이샤 도요다 지도숏키
Publication of KR20050024243A publication Critical patent/KR20050024243A/ko
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    • H10K50/11OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
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Abstract

발광 장치는 기판 상에 배치되는 EL 소자, 광 공진 구조 및 형광체층을 포함한다. 기판은 입사면과 입사면에 반대측에 광방사면을 갖는다. EL 소자는 490 nm 이하의 파장에서 피크를 갖는 광을 방사하기 위하여 기판의 입사면측 상에 형성된다. 광 공진 구조는 EL 소자로부터 방사되는 광 중 공진 파장을 갖는 광을 증대하기 위하여 기판측의 입사면측 상에 형성된다. 형광체층은 기판으로부터 방사되는 광을 백색광으로 변환하기 위하여 기판의 광방사면 상에 형성된다.

Description

발광 장치 {LIGHT EMITTING DEVICE}
본 발명은 발광 장치에 관한 것으로, 특히, 광원으로 유기 EL 을 이용한 발광 장치에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치의 백라이트용으로 EL 패널을 이용하는 것이 알려져 있다. EL 패널은 기판 상에 애노드, EL 층, 및 반사형 캐소드가 순서대로 적층된 적층물로부터 형성되는 EL 소자를 포함한다. 애노드는 투명한 ITO 와 같은 재료로부터 형성된다. EL 소자에 전력이 공급될 때, 기판으로부터 광이 방사된다. EL 소자로부터 방사되는 광을 효율적으로 이용하기 위하여, 유기 EL 소자로부터 기판으로 입사되는 광선은 EL 소자에 대향하는 표면과 반대되는 측 (광방사면) 으로부터 효율적으로 출사되는 것이 필요하다. 그러나, EL 소자로부터 방사되는 광이 다양한 방향으로 전달하기 때문에, 기판 상에 광이 입사되는 각도가 또한 변화한다. 따라서, 광방사면으로부터 출사되지 않고 직접, 또는 광방사면 상에 전반사된 후 기판 내부로 안내되는, 기판의 일측 표면으로부터 방사되는 상당량의 광선이 있다. 따라서, 통상 EL 층으로부터 방사되는 광선 중 상당량이 EL 패널에서 소모된다.
풀 컬러 모드 디스플레이를 수행하는 경우, 적 (R), 녹 (G), 청 (B) 의 3가지 착색 필터에 의해 EL 층으로부터 방사되는 백색광으로부터 소정의 컬러를 표시하는 표시 장치가 있다.
통상의 백색 발광 장치에서는, 발광 재료로서, 3 가지 기본 컬러 적 (R), 녹 (G), 청 (B) 에 대응하는 상이한 재료를 이용하는 것 또는 청/황 또는 블루 라임/오렌지와 같은 보색에 대응하는 상이한 재료를 이용하는 것이 필요하다. 따라서, 통상의 발광 장치는 시간에 따라 열화에 의해 컬러 밸런스가 쉽게 변화될 수 있는 단점을 갖는다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 일본 공개 특허 공보 제 2001-284049 호는 기판 상에 오르토-메탈레이트 복합체 (Ortho-metalated complex) 를 포함하는 광 변환막, 투명 전극, 유기 발광층 및 반대되는 전극을 포함하는 발광 장치를 개시한다. d일본 공개 특허 공보 제 2001-284049 호는 발광 장치용으로 녹색광을 방출하는 장치, 적색광을 방출하는 장치, 및 백색광을 방출하는 장치를 개시한다. 일본 공게 특허 공보에서는 광 마이크로 공진기 (마이크로캐비티) 를 갖는 유기 발광 장치를 또한 이용할 수 있다는 것을 개시한다.
마이크로캐비티를 이용할 때, 특정 파장을 갖는 광은 이 파장을 갖는 광의 방향의 개선과 함께 개선되어야 한다. 광의 방향은 마이크로캐비티의 두께를 조절한다. 이러한 직진성을 갖는 광은 기판과의 계면에서 반사되거나 기판 내에서 반사되는 광을 감소시킬 수 있기 때문에, 광방사면으로부터 효율적으로 출사된다.
그러나, 마이크로캐비티와 컬러 변환막의 결합물을 이용함으로써 백색광 발광 장치를 구성할 때, 공보에 개시된 구성으로 광 추출 효율성을 개선시키는 것은 어렵다.
즉, 마이크로캐비티에 직진성이 제공되고 증대되는 광은 이 공보에 개시된 구성의 기판을 통과하기 전에 컬러 변환된다. 직진성은 광의 산란이 컬러 변환 동안 부적합하기 때문에 열화된다. 그 결과, 광 추출 효율은 광 변환이 수행되지 않는 경우에 비하여 감소된다.
본 발명은 전술한 문제의 관점에서 발명된 것이다. 본 발명의 목적은, 단색광을 방사하는 EL 소자를 이용하여 백색광을 방사할 수 있도록 함으로써, EL 소자의 광 추출 효율성을 향상시킬 수 있는 발광 장치를 제공하는데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시형태는 기판 상에 배치되는 EL 소자, 광 공진 구조 및 형광체층을 갖는 발광 장치를 제공한다. 이 기판은 입사면과 이 입사면에 반대되는 광방사면을 갖는다. EL 소자는 490 nm 이하의 파장의 피크를 갖는 광을 방사하기 위하여, 기판의 입사면측 상에 형성된다. 광 공진 구조는 EL 소자로부터 방사되는 광 중 공진 파장을 갖는 광을 증대시키기 위하여 기판측의 입사면측 상에 형성된다. 형광체층은 기판으로부터 방사되는 광을 백색광으로 전환하기 위하여 기판의 광방사면측 상에 형성된다.
본 발명은, 그 목적 및 이점과 함께, 첨부된 도면을 참조하여 다음의 본 바람직한 실시형태를 설명함으로써 이해할 수 있다.
이하, 도 1(a) 및 도 1(b) 를 참조하여, 유기 EL 소자를 이용하는 바텀 에미션 타입 발광 장치에 적용되는 본 발명의 제 1 실시형태를 설명한다. 도 1(a) 는 발광 장치를 개략적으로 나타내며, 도 1(b) 는 장치의 동작을 나타내는 부분 확대도이다.
EL 소자는 490 nm 이하의 파장 피크를 갖는 청색광 내지 자외선광을 방사한다. 광 공진 구조의 기능을 통하여, 공진 파장에서 EL 소자로부터 방사되는 광의 세기가 증대되며, 광의 직진성 또한 개선된다. 다음으로, 광은 기판으로 입사된다. 광은 기판의 광방사면측에 배치되는 형광체층을 통하여 백색광으로 변환되고, 이 발광 장치를 출사한다. 따라서, 발광 장치는 단색광을 방사하는 EL 소자에 의해 백색광을 방사할 수 있는 바텀 에미션 타입이며, EL 소자의 광 추출 효율이 개선된다.
발광 장치 (11) 는 기판 (12) 의 광방사면 (12a) 상에, 공진 파장의 광을 증대하기 위한 광 공진 구조에 이용되는 마이크로캐비티 구조 (14) 와 유기 EL 소자 (13) 를 갖는다. 이 장치 (11) 는 광방사면 (12b) 측에, 기판 (12) 으로부터 방사되는 광을 백색광으로 변환하는 형광체층 (15) 을 포함한다.
기판 (12) 은 490 nm 이하의 파장을 갖는 광에 대하여, 예를 들면 글라스 플레이트와 같은 투명성을 갖는 재료로부터 형성된다. 제 1 실시형태에서, 마이크로캐비티 구조 (14) 는 기판 (12) 의 입사면 (12a) 상에 형성되며, 유기 EL 소자 (13) 는 마이크로캐비티 구조 (14) 상에 형성된다.
마이크로캐비티 구조 (14) 는 하프미러 (16), 버퍼층 (17) 및 하프미러 (18) 가 순서대로 기판 (12) 상에 형성되는 구조이다. 하프미러 (16, 18) 는 광에 대한 투명성이 제공되도록 알루미늄과 같은 금속으로부터 5 nm 내지 30 nm 의 두께 범위로 형성된다. 버퍼층 (17) 은 투명 재료로부터 형성되며, λ/(2n) 의 정수배로 광학적 경로 길이에 대응하는 두께를 갖는다. 이 공식에서, λ는 공진 파장을 표시한다. 파장은 유기 EL 소자 (13) 로부터 방사되는 광의 피크 파장보다 짧은 범위 (예를 들면, 30 nm) 를 가질 수 있다. 이 공식에서, n 은 버퍼층을 형성하는 재료의 굴절율을 나타낸다.
유기 EL 소자 (13) 는 마이크로캐비티 (14) 상에 순서대로 제 1 전극 (19), 유기 EL 소자 (20) 및 제 2 전극 (21) 의 적층으로 형성된다. 제 1 실시형태에서, 제 1 전극 (19) 은 애노드를 형성하고 제 2 전극 (21) 은 캐소드를 형성한다.
제 1 전극 (19) 은 공지된 유기 EL 소자에 투명 전극으로 이용되는 ITO 또는 IZO 와 같은 임의의 재료를 포함한다. 제 2 전극 (21) 은 금속 (예를 들면, 알루미늄) 을 포함하고, 광 반사 특성이 제공된다. 광 반사 특성을 갖는 전극을 형성하기 위한 재료는 알루미늄으로 제한되지 않고, 크롬과 같은 다른 재료를 이용할 수 있다. 그러나, 크롬을 이용하는 경우는 알루미늄을 이용하는 경우에 비하여 반사성이 저하된다.
유기 EL 층 (20) 은 피크 파장을 갖는 청색 내지 자외선광을 방사하는 재료로 및 공지된 유기 EL 소자에 이용되는 재료로부터 형성될 수 있다. 이 층은 임의의 공지된 방법을 통하여 공지된 구조로 제조될 수 있다. 제 1 실시형태에서, 유기 EL 소자 (20) 는 3 개의 층, 홀 주입층, 홀 전송층, 및 발광층을 순서대로 제 1 전극 (19) 상에 적층하여 형성된다. 발광층은, 호스트로서 4,4-비스(2,2-디페닐-에텐-1-일)-비페닐 (DPVBi) 과 도펀트로서 4,4'-(비스(9-에틸-3-카바조비닐렌)-1-1'-비페닐 (BCzVBi) 으로 구성되는 도프된 이미터로서, 30 nm 의 두께의 막으로 형성된다. BCzVBi 는 DPVBi 에 대하여 5.0 질량% 로 막에 포함된다. 홀 주입층은 제 1 실시형태에서는 구리 프탈로시아닌 (CuPc) 을 포함하고, 10 nm 의 두께를 갖는 층으로 형성된다. 홀 전송층은 터미널 페닐의 메타-위치에 메틸기를 갖는 트리페닐아민 테트라머 (TPTE) 를 포함하는 10 nm 두께의 막으로 형성된다.
유기 EL 소자 (13) 는 패시베이션막 (미도시) 으로 커버되어, 유기 EL 층 (20) 이 주변 분위기에 접촉되지 않도록 한다. 패시베이션막은 하프미러 (16), 버퍼층 (17), 하프미러 (18), 제 1 전극 (19), 유기 EL 층 (20) 및 제 2 전극 (21) 의 양 에지, 및 유기 EL 층 (20) 과 마주보는 제 2 전극 (21) 의 표면과 반대되는 제 2 전극 (21) 의 표면을 커버하기 위하여 형성된다. 패시베이션막은 실리콘 니트라이드 및 실리콘 옥사이드와 같은 수분 침투를 방지하는 임의의 재료로 형성된다.
형광체층 (15) 은 기판을 출사하는 광을 백색으로 변환하는 기능을 한다. 형광체층 (15) 의 재료는 예를 들면 YAG 형광재를 포함한다.
전술한 바와 같은 발광 장치 (11) 의 동작을 다음에 설명한다. 발광 장치 (11) 는 액정표시장치의 백라이트로 이용될 수 있다.
발광장치 (11) 에 전원을 인가하면, 유기 EL 층 (20) 이 청색광을 방사하도록 직류 전압을 제 1 전극 (19) 과 제 2 전극 (21) 사이에 제공한다. 도 1(b) 에 나타낸 바와 같이, 유기 EL 층 (20) 으로부터 방사되는 광선은, 제 1 전극 (19) 으로부터 직접 투과되고 마이크로 구조 (14) 를 통과하는 광선, 및 상기 제 2 전극 (21) 에서 제 1 전극 (19) 을 향하여 반사되고 다음으로 마이크로 구조 (14) 를 향하여 이동하는 광선이다.
도 1(b) 에 나타낸 바와 같이, 하프미러 (16, 18) 간의 거리가, 공진 파장이 λ인 λ/(2n) 의 정수배로 설정되기 때문에, 마이크로캐비티로 입사되는 청색광은 하프미러 (16, 18) 사이에서 공진된다. 청색광의 세기는 공진 파장 (λ) 에서 증대된다. 광방사면 (12b) 에 수직한 방향으로 직진성이 증대된 후, 광은 형광체층 (15) 을 통과함으로써 광방사면 (12b) 으로부터 출사된다. 청색광은 형광체층 (15) 을 통해 투과하는 동안 백색광으로 변환되어, 발광장치 (11) 로부터 백색광을 방사하도록 한다.
액정표시장치에서, 발광장치 (11) 으로부터 방사되는 백색광은, 액정패널에 제공되는 적 (R), 녹 (G), 청 (B) 의 착색 컬러 필터에 의해 소정의 컬러로 변환되고 표시된다.
제 1 실시형태에서, 발광 장치 (11) 는 투명 기판 (12) 측의 입사면 (12a) 측에 490 nm 이하의 파장 피크를 갖는 광을 방사하는 EL 소자, 및 공진 파장의 광을 증대하는 마이크로캐비티 구조 (14) 를 갖는다. 장치 (11) 는 기판 (12) 측의 광방사면 (12b) 으로부터 방사하는 광을 변환하는 형광체층 (15) 을 갖는다. 따라서, EL 소자에서 방사되는 단색광은 EL 소자의 광추출 효율성이 증가될 수 있도록 형광체층 (15) 내에서 산란되지 않고 기판을 통과할 수 있다. 기판을 통과하는 광은 형광체층 (15) 에서 백색광으로 변환되기 때문에, 백색광은 단색광으로부터 획득될 수 있다.
EL 소자가 유기 EL 소자 (13) 이기 때문에, 무기 EL 소자가 이용되는 경우에 비해 제 1 실시형태에서 광 방사를 위하여 필요한 전압이 감소될 수 있다. 또한, 490 nm 이하의 피크 파장을 갖는 광 (청색광 또는 자외선광) 을 방사하기 위한 형광재를 용이하게 획득한다.
제 1 실시형태에서, 마이크로캐비티 구조 (14) 는, 유기 EL 소자 (13) 가 기판에 반대되는 방향으로 유기 EL 층 (20) 으로부터 방사되는 광을 반사할 수 있는 유기 EL 소자 (13) 보다 기판 (12) 에 근접하여 배치된다. 따라서, 유기 EL 소자 (13) 로부터 방사되는 광은 유기 EL 소자가 마이크로캐비티 구조 (14) 와 기판 (12) 사이에 배치되는 구조에 비하여 보다 효율적으로 광방사면 (12b) 으로부터 출사된다.
마이크로캐비티 구조 (14) 가 유기 EL 소자 (13) 에 별도로 배치되기 때문에, 마이크로캐비티 구조 (14) 의 광학경로를 임의의 소정값으로 설정하는 것이 용이하다.
제 1 실시형태의 마이크로캐비티 구조 (14) 는, 마이크로캐비티 구조 (14) 가 버퍼층 (17) 의 두께가 소정의 광학 경로로 조절되는 버퍼층 (17) 및 하프미러 (16, 18) 로부터 형성되는, 단순한 구조로 형성될 수 있다.
도 2 에 나타낸 제 2 실시형태를 설명한다. 이 구조는 유기 EL 소자 (13) 로부터 방사되는 광이 기판과 반대되는 방향으로 출사되는 탑 이미션 타입 장치로 발광 장치가 형성된다는 점에서 제 1 실시형태와 상이하다. 또한, 제 2 실시형태는 유기 EL 소자 (13) 와 마이크로캐비티 구조 (14) 를 독립적으로 제공하는 대신, 유기 EL 소자 (13) 가 마이크로캐비티 구조 (14) 를 형성한다는 점에서 제 1 실시형태와 구별될 수 있다. 또한, 제 2 실시형태에서, EL 소자는 490 이하의 피크 파장을 갖는 청색광 내지 자외선광을 방사한다.
EL 소자로부터 방사되는 광의 세기는 공진 파장에서 증대되고, 또한 광의 직진성이 증대된다. 다음으로, 광은 기판에 대한 반대측을 향하여 출사된다. 이 광은 EL 소자를 통해 그리고 광학 공진 구조 외측 상에 배치되는 형광체층을 통해 투과하는 동안 백색광으로 변환되고 발광 장치를 출사한다. 따라서, 발광 장치는 탑 이미션 타입이다. 이 장치는 단색광 EL 소자에 의해 백색광을 방사할 수 있다. 광 추출 효율은 EL 소자에서 개선된다.
제 2 실시형태를 보다 상세하게 설명한다. 발광 장치 (11) 에서 기판 (12) 의 일측 상에 490 nm 이하의 파장 피크를 갖는 광을 출사하는 유기 EL 소자 (13) 가 제공된다. 유기 EL 소자 (13) 는 기판 (12) 상에 제 2 전극 (21), 유기 EL 층 (20) 및 제 1 전극 (19) 이 순서대로 적층되는 적층으로부터 형성된다. 유기 EL 층 (20) 및 제 2 전극 (21) 은 제 1 실시형태에 대해 설명되는 것과 유사한 재료로 형성된다. 제 1 전극 (19) 은, ITO 와 같은 투명 전극으로 이용되는 재료로부터 형성되는 대신 하프미러를 형성하기 위한 광학적 투명성을 제공하기 위하여, 5 nm 내지 30 nm 의 두께 범위를 갖는 금속으로 형성된다. 유기 EL 층 (20) 은 λ/(2n) 의 정수배의 광학적 경로에 대응하는 두께를 갖도록 형성된다. 즉, 유기 EL 소자 (13) 는 공진 파장의 광을 증대시키는 마이크로캐비티 구조 (14) 를 자체적으로 형성한다.
유기 EL 소자 (13) 는 패시베이션막 (미도시) 으로 커버되어, 주변 분위기에 대한 유기 EL 층 (20) 의 노출을 회피한다. 형광체층 (15) 은 패시베이션막을 개재함으로써 제 1 전극 (19) 상에 적층된다.
제 2 실시형태의 발광 장치 (11) 에서, 장치에 전원이 가해지면, 제 1 전극 (19) 과 제 2 전극 (21) 사이에 직류 전압을 인가하여, 유기 EL 층 (20) 이 청색광을 방사하도록 한다. 유기 EL 층 (20) 은 λ/(2n) 의 정수배의 두께를 갖는 광반사성 제 2 전극 (21) 과 하프미러로서 형성되는 제 1 전극 (19) 사이에 개재된다. 따라서, 도 2(b) 에 나타낸 바와 같이, 유기 EL 층 (20) 으로부터 방사되는 광은 제 1 전극 (19) 과 제 2 전극 (21) 사이에서 공진된다. 다음으로, 공진 파장 (λ) 을 갖는 청색광의 세기가 증대된다. 광의 직진성이 형광체층 (15) 과 수직인 방향으로 증대된 후, 광은 형광체층 (15) 을 통해 출사된다. 청색광은 형광체층 (15) 을 통해 백색으로 변환됨으로써, 발광 장치 (11) 가 백색광을 방사한다.
제 2 실시형태에서, 형광체층 (15) 은 EL 소자 및 마이크로캐비티 (14) 의 외부 상에 배치됨으로써, 광은 마이크로캐비티 구조 (14) 에 의해 공진 파장의 세기가 증대된 후 백색으로 변환될 수 있다. 따라서, 제 2 실시형태의 발광 장치 (11) 는 EL 소자를 이용하여 백색광을 방사할 수 있으며, 탑 이미션 구조로부터 잔색광이 방사된다. 이 구조에서, 광은 기판의 반대측 상에서 출사한다. 또한 광 추출 효율성은 개선된다.
EL 소자 (유기 EL 소자 (13)) 자체는 마이크로캐비티 구조 (14) 를 형성하기 때문에, 광 공진 구조의 일부분과 EL 소자의 일부분은 적어도 공유될 수 있다. 따라서, 이 구조는 마이크로캐비티 구조 (14) 가 유기 EL 소자로부터 별도로 배치되는 경우보다 간단할 수 있다. 또한, 장치 전체를 각각 독립적으로 형성되는 유기 EL 소자 및 마이크로캐비티 구조에 비하여 보다 얇게 형성할 수 있다.
발광 장치 (11) 는 기판의 반대측을 행하여 광을 방사하는 탑 이미션 타입이므로, 유기 EL 소자 (13) 로부터 방사되는 광은 기판 (12) 을 통해 투과하지 않는다. 따라서, 방사되는 광량은 기판 (12) 을 통해 투과하는 동안의 흡수로 인하여 감소되지 않는다.
기판 (12) 은 투명성을 가질 필요가 없다. 따라서, 기판 (12) 용 재료는 보다 넓은 범위의 재료로부터 선택될 수 있다.
당업자는 본 발명의 정신 또는 범위로부터 벗어나지 않는다면 본 발명을 많은 다른 특정한 형식으로 실시할 수 있다는 것을 알 수 있다. 특히, 본 발명을 다음의 형식으로 실현될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
또한, 유기 EL 소자 (13) 를 마이크로캐비티 (14) 로서 기능하도록 형성하는 대신, 유기 EL 소자 (13) 는 마이크로캐비티 구조 (14) 의 일부분으로서 기능하도록 형성할 수 있다. 예를 들면, 바텀 이미션 타입 발광 장치 (11) 에서, 도 3(a) 에 나타낸 바와 같이, 하프미러 (18) 를 생략할 수 있고, 제 1 전극 (19) 을 하프미러로서 형성할 수 있다. 이 구조에서, 유기 EL 층 (20) 으로부터 방사되는 광은 하프미러 (16) 와 제 1 전극 (19) 사이에서 공진되어, 공진 파장 (λ) 에서 직진성 및 세기가 증대될 수 있다. 다음으로, 이 광은 기판 (12) 과 형광체층 (15) 을 통과한 후 장치를 출사한다. 발광 장치 (11) 는 하프미러 (18) 를 생략함으로써 제 1 실시형태의 경우보다 보다 얇게 형성될 수 있다.
바텀 이미션 타입 발광 장치 (11) 에서, 도 3(a) 에 나타낸 제 1 전극 (19) 은, 투명 전극으로서 형성될 수 있으며, 총 두께를 즉 버퍼층 (17), 제 1 전극 (19) 및 유기 EL 층 (20) 을 λ/(2n) 의 정수배로서 설정할 수 있다. 이 경우, 유기 EL 층 (20) 으로부터 방사되는 광은 하프미러 (16) 와 광 반사성 제 2 전극 (21) 사이에 공진됨으로써, 공진 파장 (λ) 에서의 세기와 광방사면 (12b) 에 수직한 방향에서의 직진성을 증대시킬 수 있다. 다음으로, 광은 기판 (12) 과 형광체층 (15) 을 통과한 후 장치를 출사한다.
바텀 이미션 타입 발광 장치 (11) 가 형성되어, 제 2 실시형태에서 개시된 바와 같은 유기 EL 소자 (13) 에 의해 마이크로캐비티 구조 (14) 의 기능을 제공할 수 있다. 즉, 유기 EL 소자 (13) 는 입사면 (12a) 에 형성되고, 제 1 전극 (19) 은, ITO 와 같은 투명 전극으로 이용되는 재로로부터의 전극을 형성하는 대신, 투명성 및 5 nm 내지 30 nm 의 두께를 갖는 금속으로부터의 하프미러로서 형성된다. 유기 EL 층 (20) 은 적절한 두께, 즉, λ/(2n) 의 정수배에 대응하는 광학적 경로 길이로 형성된다. 제 2 전극 (21) 은 광 반사성 금속을 포함한다. 유기 EL 소자 (13) 는 패시베이션막 (미도시) 으로 커버되어, 임의의 분위기에 대하여 유기 EL 소자 (20) 가 노출되는 것을 회피한다. 이 구조에서, 유기 EL 층 (20) 으로부터 방사되는 광은 하프미러로서 형성되는 제 1 전극 (19) 과 광 반사성 제 2 전극 (21) 사이에서 공진하여, 공진 파장 (λ) 에서의 세기 및 광방사면 (12b) 에 수직한 방향을 향한 직진성을 증대할 수 있다. 다음으로, 광은 기판 (12) 및 형광체층 (15) 을 통과하여 장치를 출사한다. 이 경우, 제 1 실시형태에 비해, 발광 장치 (11) 는 하프미러 (18) 의 두께 뿐만 아니라 제 1 실시형태의 하프미러 (16) 와 유기 EL 층 (20) 의 총 두께에 의해, 보다 얇게 형성될 수 있다. 또한, 발광 장치의 구조가 보다 간단하게 될 수 있다.
제 1 전극 (19) 와 기판 (12) 사이에 배치되는 절연체 미러와 유기 EL 소자 (13) 의 결합으로부터 마이크로캐비티 구조 (14) 를 형성할 수 있다. 절연체 미러는 예를 들면 TiO2 와 SiO2 층의 교대하는 적층으로부터 형성된다.
또한, 탑 이미션 타입 발광 장치 (11) 를 바텀 이미션 타입과 유사하게 형성하여, 유기 EL 소자 (13) 와 마이크로캐비티 구조 (14) 를 독립적으로 제공하거나, 마이크로캐비티 구조 (14) 의 일부분을 유기 EL 소자 (13) 의 일부분과 공유하도록 할 수 있다. 예를 들면 도 4 에 나타낸 바와 같이, 마이크로캐비티와 490 nm 이하의 피크 파장을 갖는 광을 방사하는 유기 EL 소자 (13) 는 기판 (12) 으로부터 순서대로 배치되는 공진 파장을 증대시킨다. 광 반사 특성을 갖는 제 2 전극 (21) 은 기판 (12) 다음의 측에 배치된다. 마이크로캐비티 구조 (14) 의 하프 미러 (18) 를 생략하고, 버퍼층 (17) 에 반대되어 배치되즌 제 1 전극 (19) 을 하프미러 상에 형성한다. 이 구조에서, 유기 EL 층 (20) 으로부터 방사되는 광은 하프미러 (16) 와 제 2 전극 (21) 사이에서 공진된다. 강도와 직진성은 공진 파장 (λ) 에서 증대되며, 다음으로, 광은 형광체층 (15) 을 통과하여 출사된다.
또한, 도 5 에 나타낸 바와 같이 마이크로캐비티의 하프미러 (18) 를 생략하고, 투명 전극으로부터 제 1 전극 (19) 을 형성하여, 하프미러 (16) 와 제 2 전극 (21) 사이에 공진을 제공할 수 있다.
바텀 이미션 타입 발광 장치 (11) 에 유기 EL 소자 (13) 및 마이크로캐비티 구조 (14) 를 독립적으로 제공하는 경우, 기판 (12) 과 마이크로캐비티 구조 (14) 사이에 유기 EL 소자 (13) 를 형성할 수 있다. 그러나, 제 1 실시형태에서 이미 설명한 바와 같이, 유기 EL 소자 (13) 로부터 방사되는 광은 마이크로캐비티 구조 (14) 가 기판 (12) 과 유기 EL 소자 (13) 사이에 형성될 때 보다 큰 효율을 갖고 광방사면 (12b) 으로부터 출사된다.
하프미러 (16, 18) 사이의 광학적 경로는 λ/(2n) 의 정수배로 한정되지 않고 λ/(4n) 의 홀수배로 설정될 수 있다. 또한, 제 1 전극 (19) 과 제 2 전극 (21) 사이의 거리, 하프미러 (16) 과 제 2 전극 (21) 사이의 거리는, 유기 EL 소자 (13) 자체가 마이크로캐비티 구조 (14) 를 형성하거나 유기 EL 소자 (13) 가 마이크로캐비티 구조 (14) 의 일부분을 형성하는 경우, λ/(4n) 의 홀수배로 설정될 수 있다.
청색광을 방사하는 방사층은 호스트로서의 DPVBi 와 도펀트로서 BCzVBi 로 이루어지는 도프된 이미터로 한정되지 않는다. 다른 예는 아릴기가 플루오렌, 1m3m5-옥사디아졸계 옥시디아졸 리간드를 갖는 베릴륨 복합체 또는 페릴렌인 아릴 에틸닐 벤젠 유도체가 있다. 또한, 5,5'-트리스(3-메틸 페닐 페닐아미노)트리페닐 아민의 전자 전송층을 그 상부에 적층하여, 트리(o-테르페닐-4-일)아민 또는 트리(p-테트라페닐-4-일)아민을 홀 전송 방사층으로서 이용할 수 있다.
제 1 전극 (19) 은 캐소드가 될 수 있고 제 2 전극 (21) 은 애노드가 될 수 있다. 이 경우, 유기 EL 층 (20) 의 구조는 또한 이 구조와 대응하여 변경될 수 있다. 예를 들면, 유기 EL 층 (20) 은 전자 주입층, 방사층, 및 홀 주입층을 포함하는 3-층 구조, 또는 전자 주입층, 전자 전송층, 방사층, 홀 전송층 및 홀 주입층을 제 1 전극 (19) 으로부터 순서대로 포함하는 5 층 구조로 형성될 수 있다.
유기 EL 층 (20) 은 방사층으로부터의 단일층으로부터 형성될 수 있고, 또는, 방사층의 층들과 홀 주입층, 홀 전송층, 홀 주입 전송층, 홀 차단층, 전자 주입층, 전자 이송층 및 전자 차단층 중 선택되는 하나와의 적층체로부터 형성될 수 있다.
발광 장치 (11) 의 애플리케이션은 백리아팅으로 한정되지 않는다. 또한, 다른 조명 장치 또는 디스플레이 장치용 광원으로 이용될 수 있다.
또한 유기 EL 소자 (13) 를 이용하는 경우, 뮤기 EL 소자를 EL 소자로서 이용할 수 있다. 그러나, 광을 방사하는 동안 인가되는 전압이 무기 EL 소자보다 유기 EL 소자 (13) 에서 보다 낮기 때문에 유기 EL 소자 (13) 가 바람직하다.
수지 또는 가요성 투명 수지를 포함하는 투명 기판을 글라스 기판 대신 기판 (12) 용으로서 이용할 수 있다. 글라스 기판을 이용하는 장치에 비하여 수지를 이용할 때 그 질량이 감소될 수 있다.
따라서, 본 실시예 및 실시형태는 예시적인 것으로 한정하려는 것으로 고려되지 않으며, 본 발명은 여기에서 주어지는 상세한 설명으로 한정되지 않고, 첨부된 특허청구범위의 범위 및 등가 이내에서 변형을 가할 수 있다.
본 발명에 따르면, 단색광을 방사하는 EL 소자를 이용하여 백색광을 방사할 수 있도록 함으로써, EL 소자의 광 추출 효율성을 향상시킬 수 있는 발광 장치를 제공할 수 있다.
도 1(a) 는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 구조를 개략적으로 나타내는 도면.
도 1(b) 는 도 1(a) 의 구조의 동작을 나타내는 도면.
도 2(a) 는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 구조를 개략적으로 나타내는 도면.
도 2(b) 는 도 1(b) 의 구조의 동작을 나타내는 도면.
도 3(a) 및 도 3(b) 는 다른 실시형태의 부분을 나타내는 도면.
도 4 는 또 다른 실시형태의 부분을 나타내는 도면.
도 5 는 또 다른 실시형태의 도면을 나타내는 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명*
11 : 발광 장치
12 : 기판
12a : 광입사면
12b : 광출사면
13 : EL 소자
14 : 마이크로캐비티 구조
15 : 형광체층

Claims (18)

  1. 입사면 및 상기 입사면에 반대측에 광방사면을 갖는 기판, 490 nm 이하의 파장에서 피크를 갖는 광을 방사하기 위한 EL 소자, 상기 EL 소자로부터 방사되는 광 중 공진 파장을 갖는 광을 증대시키기 위한 광 공진 구조, 및 상기 기판으로부터 방사되는 광을 백색광으로 변환하는 형광체층을 포함하는, 발광 장치로서,
    상기 유기 EL 소자는 상기 기판의 상기 입사면측 상에 형성되고,
    상기 광 공진 구조는 상기 기판의 상기 입사면측 상에 형성되며,
    상기 광 공진 구조는 상기 기판면의 상기 광방사면측에 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 EL 소자는 상기 광 공진 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 EL 소자는 유기 EL 소자인 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 공진 구조는 한 쌍의 하프미러 (half mirror) 와 버퍼층을 포함하고,
    상기 광은 상기 하프미러쌍 사이에서 공진되는 공진 파장을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 하프미러들 사이의 거리는 λ/(2n) 의 정수배로 설정되며,
    여기서, λ는 공진 파장을 나타내고, n 은 버퍼층을 형성하는 재료의 굴절율을 나타내는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 하프미러들 사이의 거리는 λ/(4n) 의 홀수배로 설정되며,
    여기서, λ는 공진 파장을 나타내고, n 은 버퍼층을 형성하는 재료의 굴절율을 나타내는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 EL 소자는 제 1 전극, 제 2 전극 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 개재되는 EL 층을 가지며,
    상기 제 2 전극은 광 반사 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 상기 광 공진 구조의 하프미러쌍 중 하나로서 기능하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  9. 제 1 항 및 제 3 항 내지 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 공진 구조는 상기 기판과 상기 EL 소자 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  10. 기판, 490 nm 이하의 파장에서 피크를 갖는 광을 방사하기 위해 상기 기판의 일면 상에 형성되는 EL 소자, 상기 EL 소자로부터 방사되는 광 중 공진 파장을 갖는 광을 증대시키기 위해 상기 기판의 일면 상에 형성되는 광 공진 구조, 및 상기 기판으로부터 방사되는 광을 백색광으로 변환하기 위해 상기 기판의 상기 일면 상에 형성되는 형광체층을 포함하는, 발광 장치로서,
    상기 광 공진 구조는 상기 기판과 상기 형광체층 사이에 개재되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 EL 소자는 광 공진 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 EL 소자는 유기 EL 소자인 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 광 공진 장치는 한 쌍의 하프미러와 버퍼층을 포함하고,
    상기 공진 파장을 갖는 광은 상기 하프미러쌍 사이에서 공진되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 하프미러들 사이의 거리는 λ/(2n) 의 정수배로 설정되며,
    여기서, λ는 공진 파장을 나타내고, n 은 버퍼층을 형성하는 재료의 굴절율을 나타내는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 하프미러들 사이의 거리는 λ/(4n) 의 홀수배로 설정되며,
    여기서, λ는 공진 파장을 나타내고, n 은 버퍼층을 형성하는 재료의 굴절율을 나타내는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 EL 소자는 제 1 전극, 제 2 전극, 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 개재되는 EL 층을 가지며,
    상기 제 2 전극은 광 반사 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 상기 광 공진 구조의 하프미러쌍 중 하나로서 기능하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  18. 제 10 항 및 제 12 항 내지 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 공진 구조는 상기 기판과 상기 EL 소자 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
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