KR20080110754A - 발광 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 지지 기판 (10) 상에, 형광 매체 (20)과, 형광 매체 (20)을 피복하는 발광 소자 (30)을 갖고, 발광 소자 (30)은 서로 평행하지 않은 2 이상의 발광면을 갖고, 발광 소자 (30)에서 발하는 광과 형광 매체 (20)이 발하는 광을 혼합하여 발하는 발광 장치 (1)에 관한 것이다.
발광 장치, 형광 매체, 발광 소자, 발광 재료, 형광 재료
Description
본 발명은 일반 조명, 액정용 백 라이트 등에 사용되는 발광 장치에 관한 것이고, 특히, 형광 매체와 조합된, 비교적 큰 면적을 갖는 백색 발광 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 일반 조명, 액정용 백 라이트 등의 조명 분야에서 이용되는 발광 장치, 특히 유기 전계발광(EL) 발광 장치에 관한 것이다.
일반 조명 또는 (액정용) 백 라이트에 사용되는 발광 장치에는, 박형이고, 구성이 간이하고, 대면적화가 가능하고, 균일한 면 발광을 수행할 수 있고, 고효율일 뿐만 아니라 고내구성일 것이 요구된다.
유기 전계발광 EL 소자는 박형이면서 균일한 면 발광의 발광 장치가 얻어진다. 특히, 청색 EL 소자의 광과 형광층의 형광을 혼합하여 백색 발광이 간이하게 얻어지는 것은 특허 문헌 1 등에서 공지되어 있다.
특허 문헌 2에는, 도 23에 도시한 바와 같은 청색 발광의 발광 소자(박막 EL 소자) (130)과 형광 매체(색 변환층) (120)을 구비하는 발광 장치 (100)이 개시되어 있다. 이 발광 장치 (100)은 지지 기판 (110) 상에, 형광 매체(색 변환층) (120), 발광 소자 (130)을 이 순으로 갖고, 형광 매체 (120) 및 발광 소자 (130)은 지지 기판 (110)에 대하여 평행이다. 색 변환층 (120)은 청색의 광 에너지의 일부 를 녹색의 광 에너지로 변환하는 청/녹색 광 변환 재료와, 청색 및 녹색의 광 에너지의 각각의 일부를 적색의 광 에너지로 변환하는 녹/적색 광 변환 재료를 혼합 분산한 단층막으로 구성되어 있다.
도 23의 발광 장치에서는, 발광 소자 (130)으로부터 발하는 광(a1+b1, a2+b2)은 발광 소자 내의 광 간섭 효과의 영향으로, 보는 각도에 따라서 발광 스펙트럼이 상이하였다.
또한, 발광 소자의 광이 색 변환층 (120)을 정면에서 투과하는 경우 (a1)과, 비스듬하게 투과하는 경우 (a2)에서는, 색 변환층 (120)에 있어서의 발광 소자의 광의 투과 거리가 상이하였다. 그 때문에, 색 변환층 (120)에 흡수되는 광의 양이 다르고, 발광 소자 (130)으로부터 발하는 광이 색 변환층 (120)에 투과할 때의 투과광 강도는, 보는 각도에 따라서 상이하였다.
이와 같이, 가령, 색 변환층 (120)으로부터 발하는 형광 (b1, b2)가, 보는 각도에 따라서 형광 스펙트럼, 강도가 변하지 않는 등방적인 발광이더라도, 발광 소자 (130)으로부터 발하는 광(투과광)(a1, a2)에, 발광 스펙트럼 및 발광 강도의 시야각 의존성이 생기기 때문에, 발광 소자의 광과 색 변환층으로부터 생기는 광을 혼합한 백색광(a1+b1, a2+b2)의 색조에는 시야각 의존성이 생긴다. 그 결과, 도 23의 발광 장치에서는 반드시 균일한 면 발광이 얻어진다고 할 수 없었다.
특허 문헌 3에는 청녹색 발광의 유기 EL 발광 소자체와, 청색 투과층과, 녹색 투과층과, 청녹색을 흡수하여 적색광을 포함하는 광을 발광하는 형광 변환층과, 적색 투과층을 갖는 유기 EL 컬러 디스플레이가 개시되어 있다. 특허 문헌 3에 있 어서, EL 발광 소자체는 적어도 형광 변환층을 덮도록 형성되어 있다.
이 문헌에 나타내는 장치는 컬러 디스플레이이기 때문에, 발광 소자의 광과 형광 변환층을 혼합한 광(예를 들면 백색광)을 외부로 취출하는 것은 의도하지 않았다. 따라서, 형광 변환층에 발광 소자의 광을 충분히 흡수시키거나, 적색 투과층을 배치하여, 발광 소자의 누설광을 적색 투과층에서 차단하고 있다. 또한, 발광 소자의 양극(전극)을 발광 영역 전체 면에 피복하는 것은 있을 수 없다. 즉, 각 발광색이 선택적으로 발광하도록, 발광 소자의 양극(투명 전극)은 각 투과층 또는 형광 변환층 상마다 패터닝된다. 따라서, 본 종래 기술에서는, EL 광의 투과광과 형광 변환층의 형광을 혼합한 발광 장치(예를 들면 백색 발광 장치)를 얻는 것은 가능하지 않을 뿐더러, 시야각 의존성에 관한 과제는 생기지 않는다.
특허 문헌 4 및 5에는 형광 매체(광 변환부)가 유기 EL 소자의 발광부에 인접(병치)하여 형성되는 백색 발광 장치가 개시되어 있다. 모두 발광 소자의 전극이 형광 매체를 피복하고 있지 않을 뿐더러, 광 변환부에서 발생하는 수분 등의 탈기에 의해서, 유기 EL 소자가 열화되거나, 백색 발광의 시야각 의존성에 대한 문제가 있었다.
또한, 유기 EL 소자는 자발광 소자인 점, 완전 고체 소자이고, 경량화, 박막화가 도모될 수 있는 점, 직류 저전압에서의 구동을 할 수 있는 점 등의 특징을 갖기 때문에, 차세대 디스플레이 기술 뿐만 아니라 대면적 조명 기술로서도 기술 개발이 진행되고 있다. 유기 EL 소자의 광 취출 방식으로서, 하부 에미션 방식과 상부 에미션 방식이 있다. 전자는 투과성 지지 기판상에 투명 전극을 형성하고, 그 위에, 유기 발광층, 대향 전극을 적층한 구성이고, 유기 발광층에서 발한 광은 투명 지지 기판 방향으로 취출된다. 한편, 후자는 지지 기판상에 반사 전극을 형성하고, 유기 발광층, 투명성의 대향 전극을 적층한 구성으로서, 유기 발광층에서 발한 광은 투명성 대향 전극의 방향으로 취출된다.
조명 기술 개발을 위해서는, 백색 발광을 얻는 기술이 필요하다. 그의 기술의 하나로서, 유기 발광층으로서 다른 복수의 색의 발광층을 적층하여 백색 발광시키는 기술이 있다. 특허 문헌 6에는 적색, 녹색, 청색의 3색 발광층을 적층하여 백색 발광 소자를 얻고 있다. 또한, 특허 문헌 7에는 보색 관계에 있는 2색을 적층한 백색 발광 소자가 개시되어 있다. 한편, 유기 발광 소자로부터의 발광과, 그 발광의 일부를 색 변환시킨 발광을 혼색시켜 백색 발광을 얻는 기술이 있다. 특허 문헌 2에는 청색 발광 소자의 외측에 색 변환층을 구비하고, 색 변환층은 청색을 녹색으로 변환하는 청/녹색 변환 재료와, 청색을 적색으로 변환하는 청/적색 변환 재료를 혼합 분산한 단층막의 기술이 개시되어 있다. 특허 문헌 8에는 제1의 스펙트럼을 갖는 광을 방출하는 유기 발광 소자와, 상기 유기 발광 소자에 의해서 방출된 광의 일부를 흡수하면서 제2의 스펙트럼을 갖는 광을 방출하는 형광체 층을 포함하고 있고, 상기 형광체 층에 의해서 흡수되는 부분의 광은 상기 유기 발광 소자에 의해서 방출된 광의 전부는 아닌 것을 특징으로 하는 광원이 개시되어 있다.
일반적으로 유기 발광층의 외측에는, 예를 들면 투명 전극이나, 캡층이나, 투명 패시베이션층 등의 몇 개의 박층이 설치되어 있다. 이것으로부터, 종래의 유기 EL 장치에서는, 유기 발광층이 발생시키는 광이 관찰자의 눈에 도달하기까지, 유기 발광층의 외측에 설치된 상술한 복수층의 박막을 통과하게 된다. 광이 복수층의 박막을 통과할 때에, 분광(각 파장의 굴절률의 차이에 의함)이나 집광(다층막 또는 브래그 반사막)이 생긴다. 그 결과, 사용자의 관찰하는 각도에 따라서, 광 강도의 차이나 색차(color shift)가 생기게 된다. 그의 이용 면에 있어서 제약을 받게 된다(시야각 의존성).
특허 문헌 9에서는, 유기 EL 발광층을 볼록형부에 형성하고, 발광층으로부터 발생하는 광의 법선 방향은 구형 돌출부의 표면에 대하여 수직이 되는 발광 장치를 개시하고 있다. 그 때문에 발광의 강도는 돌출부 표면의 어느 방향에서든 균일해지기 때문에, 관찰자가 본 발광 장치를 어느 방향에서 관찰하더라도, 색 또는 광 강도에 차이가 생기지 않는다.
또한, 유기 EL에 있어서, 발광 매체로부터의 발광 중, 지지 기판과 공기와의 굴절률 차가 크기 때문에 그의 전반사 성분 및 상하 전극의 면 방향으로 전파하는 성분이 크고, 굴절률을 ITO: 2.00, 유리: 1.45, 발광층: 1.60으로서 계산하면, 상기 성분에 따른 손실은 80 ％에 이른다. 광 취출 효율 개선을 위해서 특허 문헌 4에서는, 유기 EL 발광부에 인접하여 광 변환부를 구비한 자발광 장치를 개시하고 있다. 본 발명에 따르면 전방 조사 조도에 있어서, 광 변환부를 인접시킴으로써 120 내지 140 ％의 조도를 높일 수 있었다고 한다.
특허 문헌 5에서는 발광 매체의 광 취출 방향과는 다른 방향으로 형광막을 설치한 복합 발광 장치를 개시하고 있다. 이 문헌에서는, 발광 매체의 광 취출 방향에 대하여 수직 방향에 있는 실시 형태와, 발광 매체를 형광막이 둘러싸고 있는 실시 형태를 개시하고 있다.
특허 문헌 1: 일본 특허 공개 (평)3-152897호 공보
특허 문헌 2: 일본 특허 공개 (평)9-213478호 공보
특허 문헌 3: 일본 특허 공개 (평)10-177895호 공보
특허 문헌 4: 일본 특허 공개 (평)2005-56813호 공보
특허 문헌 5: 일본 특허 공개 (평)2005-71920호 공보
특허 문헌 6: 일본 특허 공개 제2004-6165호 공보
특허 문헌 7: 일본 특허 공개 제2002-272857호 공보
특허 문헌 8: 일본 특허 공개 제2001-223078호 공보
특허 문헌 9: 일본 특허 공개 제2005-174914호 공보
본 발명의 목적은 시야각 의존성이 작은 백색 발광 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 시야각 의존성, 발광 효율 및 광 취출 효율을 개선한 유기 EL 발광 장치를 제공하는 것이다.
<발명의 개시>
본 발명에 따르면, 이하의 발광 장치가 제공된다.
1. 지지 기판상에 형광 매체와 상기 형광 매체를 피복하는 발광 소자를 갖고,
상기 발광 소자는 서로 평행하지 않은 2 이상의 발광면을 갖고,
상기 발광 소자로부터 발하는 광과 상기 형광 매체가 발하는 광을 혼합하여 발하는 발광 장치.
2. 상기 서로 평행하지 않은 2 이상의 발광면에서 발하는, 발광면에 대하여 법선 방향의 광이 형광 매체를 투과할 때에, 형광 매체 내의 투과 거리가 대략 같은 1에 기재된 발광 장치.
3. 상기 형광 매체가 볼록형인 1 또는 2항에 기재된 발광 장치.
4. 상기 발광 소자의 일부가 상기 형광 매체를 피복하고, 일부가 피복하지 않는 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 발광 장치.
5. 추가로 지지 기판에 볼록형부 또는 오목형부가 설치되고, 상기 형광 매체를 피복하지 않는 발광 소자가 상기 볼록형부 또는 오목형부 상에 형성되어 있는 4에 기재된 발광 장치.
6. 추가로 지지 기판상에 볼록형부를 갖고, 상기 형광 매체가 상기 볼록형부 상에 대략 균일한 두께로 형성되어 있는 1 내지 5 중 어느 한 항에 기재된 발광 장치.
7. 추가로, 상기 발광 소자와 상기 형광 매체 사이에 투명 배리어층을 갖는 1 내지 6 중 어느 한 항에 기재된 발광 장치.
8. 상기 발광 소자의 투명 전극이 투명 배리어층으로서 기능하는 1 내지 7 중 어느 한 항에 기재된 발광 장치.
9. 지지 기판상에 오목형부가 설치되고, 상기 발광 소자 및 형광 매체가 상기 오목형부에 형성되어 있는 1 내지 8 중 어느 한 항에 기재된 발광 장치.
10. 상기 발광 소자로부터 발하는 광 및 상기 형광 매체로부터 발하는 광이 지지 기판측에서 취출되는 1 내지 9 중 어느 한 항에 기재된 발광 장치.
11. 상기 발광 소자로부터 발하는 광 및 상기 형광 매체로부터 발하는 광이 지지 기판의 반대측에서 취출되는 1 내지 9 중 어느 한 항에 기재된 발광 장치.
12. 상기 형광 매체가 나노크리스탈 형광체를 포함하는 1 내지 11 중 어느 한 항에 기재된 발광 장치.
13. 상기 나노크리스탈 형광체가 반도체 나노크리스탈인 12에 기재된 발광 장치.
14. 상기 발광 소자가 유기 EL 소자인 1 내지 13 중 어느 한 항에 기재된 발광 장치.
15. 상기 발광 소자로부터 발하는 광과 상기 형광 매체로부터 발하는 광을 혼합한 광이 백색인 1 내지 14 중 어느 한 항에 기재된 발광 장치.
16. 지지 기판상에 서로 평행하지 않은 2 이상의 발광면을 갖는 발광 소자와 형광 매체를 갖고,
상기 형광 매체가 상기 발광 소자가 발하는 광을 취출하는 방향과 다른 방향으로 배치되고,
상기 발광 소자가 발하는 광과 상기 형광 매체가 발하는 광을 혼합하여 발하는 발광 장치.
17. 상기 발광 소자의 표면이 볼록형인 16에 기재된 발광 장치.
18. 상기 형광 매체의 표면이 볼록형인 16 또는 17에 기재된 발광 장치.
19. 상기 볼록형이 반구상인 17 또는 18에 기재된 발광 장치.
20. 상기 형광 매체가 상기 발광 소자가 발하는 광을 취출하는 방향에 대하여 수직 방향으로 배치되어 있는 16 내지 19 중 어느 한 항에 기재된 발광 장치.
21. 상기 지지 기판상에 상기 발광 소자가 2 이상 병치되어 있고, 상기 발광 소자 사이에 상기 형광 매체가 있는 16 내지 20 중 어느 한 항에 기재된 발광 장치.
22. 상기 형광 매체가 상기 발광 소자를 포매하는 16 내지 21 중 어느 한 항에 기재된 발광 장치.
23. 상기 발광 소자가 2 이상 적층되어 있는 16 내지 22 중 어느 한 항에 기재된 발광 장치.
24. 상기 발광 소자가 발하는 광과 상기 형광 매체가 발하는 광을 상기 지지 기판측에서 취출하는 16 내지 23 중 어느 한 항에 기재된 발광 장치.
25. 상기 발광 소자가 발하는 광과 상기 형광 매체가 발하는 광을 상기 지지 기판의 반대측에서 취출하는 16 내지 23 중 어느 한 항에 기재된 발광 장치.
26. 상기 형광 매체가 나노크리스탈 형광체를 포함하는 16 내지 25 중 어느 한 항에 기재된 발광 장치.
27. 상기 나노크리스탈 형광체가 반도체 나노크리스탈인 26에 기재된 발광 장치.
28. 상기 발광 소자가 발하는 광과 형광 매체가 발하는 광을 혼합한 광이 백색인 16 내지 27 중 어느 한 항에 기재된 발광 장치.
본 발명에 따르면, 시야각 의존성이 작은 발광 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 발광 장치는 발광 소자의 입력 전압이 제한되어 있더라도, 단위 면적당의 발광 휘도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 발광 장치는 발광 소자의 전극이 형광 매체를 연속적으로 피복하고 있기 때문에, 형광 매체로부터 발생하는 수분 등의 발광 소자에의 악영향을 감소시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 시야각 의존성, 발광 효율 및 광 취출 효율을 개선한 유기 EL 발광 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1의 양태의 발광 장치의 실시 형태 1을 나타내는 단면도이다.
도 2는 CIE-색도도이다.
도 3은 본 발명의 제1의 양태의 발광 장치의 다른 실시 형태를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1의 양태의 발광 장치의 다른 실시 형태를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1의 양태의 발광 장치의 다른 실시 형태를 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제1의 양태의 발광 장치의 다른 실시 형태를 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제1의 양태의 발광 장치의 다른 실시 형태를 나타내는 단 면도이다.
도 8은 본 발명의 제1의 양태의 발광 장치의 실시 형태 2를 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제1의 양태의 발광 장치의 다른 실시 형태를 나타내는 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제1의 양태의 발광 장치의 다른 실시 형태를 나타내는 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제1의 양태의 발광 장치의 실시 형태 3을 나타내는 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제1의 양태의 발광 장치의 다른 실시 형태를 나타내는 단면도이고, (a)는 상부 에미션형, (b)는 하부 에미션형을 나타낸다.
도 13은 (a)는 도 1의 발광 장치 (1)을 기본 유닛으로 하여, 연속적으로 배열한 발광 장치를 나타내는 단면도이고, (b)는 도 4의 발광 장치 (3)을 기본 유닛으로 하여, 연속적으로 배열한 발광 장치를 나타내는 단면도이고, (c)는 도 8의 발광 장치 (7)을 기본 유닛으로 하여, 연속적으로 배열한 발광 장치를 나타내는 단면도이고, (d)는 도 9의 발광 장치 (8)을 기본 유닛으로 하여, 연속적으로 배열한 발광 장치를 나타내는 단면도이고, (e)는 도 10의 발광 장치 (9)를 기본 유닛으로 하여, 연속적으로 배열한 발광 장치를 나타내는 단면도이다.
도 14는 (a)는 본 발명의 제2의 양태의 발광 장치의 실시 형태 1을 나타내는 단면도이고, (b)는 실시 형태 1의 발광 장치의 발광면을 나타내는 단면도이다.
도 15는 본 발명의 제2의 양태의 발광 장치의 다른 실시 형태를 나타내는 단면도이다.
도 16은 본 발명의 제2의 양태의 발광 장치의 다른 실시 형태를 나타내는 단면도이다.
도 17은 본 발명의 제2의 양태의 발광 장치의 다른 실시 형태를 나타내는 단면도이다.
도 18은 본 발명의 제2의 양태의 발광 장치의 실시 형태 2를 나타내는 단면도이다.
도 19는 본 발명의 제2의 양태의 발광 장치의 다른 실시 형태를 나타내는 단면도이다.
도 20은 (a)는 도 14(a)의 발광 장치 (1)을 기본 유닛으로 하여, 연속적으로 배열한 발광 장치를 나타내는 단면도이고, (b)는 도 17의 발광 장치 (2)를 기본 유닛으로 하여, 연속적으로 배열한 발광 장치를 나타내는 단면도이고, (c)는 도 18의 발광 장치 (3)을 기본 유닛으로 하여, 연속적으로 배열한 발광 장치를 나타내는 단면도이고, (d)는 도 19의 발광 장치 (4)를 기본 유닛으로 하여, 연속적으로 배열한 발광 장치를 나타내는 단면도이다.
도 21은 실시예 10에서 제조한 볼록부와 형광 매체의 패턴도이다.
도 22는 실시예 15에서 제조한 발광 장치의 세로 방향을 나타내는 도면이다.
도 23은 종래의 발광 장치를 나타내는 단면도이다.
<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>
이하, 본 발명의 제1의 양태의 발광 장치에 대해서 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1의 양태의 발광 장치의 실시 형태 1을 나타내는 단면도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 발광 장치 (1)은 지지 기판 (10) 상에, 반원상의 단면 형상의 형광 매체(색 변환층) (20)을 배치하고, 또한, 발광 소자 (30)으로 형광 매체 (20)을 피복하고 있다. 형광 매체의 형상은 반원의 단면을 갖는 것이면 되고, 반구상이거나 원기둥상일 수도 있다. 본 발명에 있어서, 「피복한다」란 발광 소자 (30)이 형광 매체 (20)의 상면과 측면에 대향하여 밀착 또는 근접하여 연속적으로 배치되어 있는 것을 말한다.
발광 소자 (30)은 제1 전극 (31), 유기 발광 매체 (32), 제2 전극 (33)을 포함하는 유기 EL 소자이다. 바람직하게는 제1 전극 (31)을 형광 매체 (20)으로부터 가스나 수분 등이 발광 소자 (30)에 침입하는 것을 막는 투명 전극으로 한다. 즉, 발광 소자 (30)의 투명 전극이 형광 매체 (20)을 완전히 피복함으로써, 형광 매체 (20) 중의 열화 성분을 보다 완전히 차단하여, 발광 소자 (30)의 내구성을 높일 수 있다.
이러한 투명 전극으로서는 비정질의 막이 바람직하다. 치밀한 막을 형성할 수 있어, 배리어성이 높아진다.
발광 장치 (1)에 있어서, 발광 소자 (30)은 일단면이 반원상의 형광 매체 (20)을 피복하고 있기 때문에, 발광 소자 (30)은 서로 평행하게 되지 않는 발광면 을 (A), (B) 등 다수 갖는다. 본 발명에 있어서, 「발광면」이란, 형광 매체 (20)에 대하여 직각으로 발광을 입사하는 발광 소자 (30)의 면이고, 발광 소자 (30)과 형광 매체 (20)이 접하고 있는 경우에는, 발광 소자 (30)의 형광 매체 (20)에 대한 접면이다.
이 발광 장치 (1)은 발광 소자 (30)이 발하는 그대로의 광(x1, x2)과, 발광 소자 (30)으로부터의 광을 변환하여 형광 매체 (20)이 발하는 광(형광)(y1, y2)을 혼합하여, 지지 기판 (10) 측에서 발광한다(x1+y1, x2+y2). 혼합된 발광색은 바람직하게는 백색이다. 백색임으로써 일반 조명, 액정 백 라이트 등으로의 적용이 가능하다.
여기서, 백색이란, 도 2에 나타내는 CIE 색도도에 있어서의 백색 영역이다.
발광 장치 (1)에서는, 반원상의 단면 형상을 갖는 형광 매체 (20) 상을 발광 소자 (30)이 피복하기 때문에, 발광 소자 (30)은 보는 각도를 바꾸더라도, 발광 소자 (30)의 발광 스펙트럼의 변화가 적다.
또한, 도 1의 구성으로 함으로써, 예를 들면, 발광면 (A)에서 발하는 광 (x2)이 형광 매체 (20)을 통과하는 거리와, 발광면 (B)에서 발하는 광(x1)이 형광 매체 (20)을 통과하는 거리는 거의 같아진다(대략 같아짐). 여기서 「대략 같다」란 2 이상의 발광면에서 발하는 광이 형광 매체 (20)을 통과하는 거리의 비가 0.8 내지 1.2인 것을 말한다. 이 범위를 벗어나면 발광 소자의 투과광 강도의 변동이 커져 시야각 의존성이 커질(색도 변화가 0.01를 초과함) 우려가 있다. 형광 매체 (20)을 통과하는 거리를 대략 같게 함으로써, 발광면 (A)에서 발하는 광(x2)이 형 광 매체 (20)을 통과한 후의 투과광 강도와, 발광면 (B)에서 발하는 광(x1)이 형광 매체 (20)을 통과한 후의 투과광 강도는 거의 같아진다.
또한, 발광 소자 (30)으로부터 발해진 광으로 여기된 형광 매체 (20)으로부터 발하는 형광(y1, y2)은 대략 스펙트럼 및 강도가 같기 때문에(등방적임), 발광 소자 (30)에서 발하는 광(형광 매체를 투과한 광)(x1, x2)과, 형광 매체 (20)으로부터 발하는 형광(y1, y2)을 혼합한 광(x1+y1, x2+y2)은 보는 각도에 따라 스펙트럼 변화 및 발광 강도 변화가 작기 때문에, 색 변화는 작다(시야각 의존성은 작음). 따라서, 거의 균일한 면 발광을 행할 수 있는 발광 장치가 얻어진다.
형광 매체 (20)의 형광체로서, 유기 형광체, 무기 형광체 모두 가능하지만, 특히 나노크리스탈 형광체가 바람직하다.
나노크리스탈 형광체란, 나노 입자(입경 1 내지 약 50 nm)로 이루어지는 형광체이다. 입자가 작기 때문에, 투명성이 높고, 광 산란 손실이 작으므로, 발광 장치의 발광 효율이 높아진다.
나노크리스탈 형광체는, 바람직하게는 반도체 나노크리스탈이다.
반도체 나노크리스탈은 흡수 계수가 크고, 형광 효율이 높다. 그 때문에, 형광 매체를 박막화하는 것이 가능하고, 형광 매체 상의 발광 소자의 왜곡을 작게 할 수 있다. 그 때문에, 결함이 적은 발광 장치가 얻어진다.
상기한 발광 장치 (1)은 광을 취출하는 방향이 지지 기판측(하부 에미션형)이다. 이러한 하부 에미션형의 경우, 발광 소자 (30)의 지지 기판 (10)의 반대측에는, 반사층(반사 전극)(도시하지 않음)이 존재하는 것이 바람직하다. 예를 들면 제2 전극 (33)이 반사 전극을 겸할 수 있다.
한편, 본 실시 형태에 있어서는, 형광 매체의 단면 형상은 반원상이지만, 이하의 실시 형태에서 예시하는 바와 같이, 형광 매체의 형상은 이것에 한정되지 않는다. 형광 매체의 단면 형상은 반원, 사다리꼴, 도우넛상 등의 볼록형이 되는 부분을 가질 수 있다. 이에 따라, 2개 이상의 다른 각도에 있어서, 형광 매체를 투과할 수 있는 발광 소자의 발광 스펙트럼을 조정할 수 있다.
예를 들면, 도 3에 나타낸 바와 같이, 발광 장치 (2)는 형광 매체 (20)의 단면 형상이 사다리꼴 형상이고, 3개의 발광면 (A), (B), (C)가 있다. 이들 발광면은 서로 평행하지 않기 때문에, 3개의 다른 각도에 있어서, 형광 매체를 투과할 수 있는 발광 소자의 발광 스펙트럼을 조정할 수 있다.
또한, 도 4에 나타낸 바와 같이, 발광 장치 (3)은 형광 매체 (20)이 발광 소자 (30)과 함께 지지 기판 (10)의 면에 대하여, 추가로 평행하게 연장되어 형성되어 있다. 형광 매체 (20)의 일부가 반원의 단면 형상이기 때문에, 발광 장치 (3)의 시야각 의존성을 감소시킬 수 있다. 또한, 형광 매체 (20)의 존재 면적이 커지기 때문에, 발광 장치의 발광에 있어서, 형광 매체 (20)이 발하는 광을 상대적으로 강하게 할 수 있고, 발광색의 조정이 가능하게 된다.
또한, 도 5에 나타낸 바와 같이, 발광 장치 (4)는 지지 기판 (10) 상에, 단면이 반원형상인 볼록부 (40)이 설치되어 있다. 볼록부 (40) 상에 형성된 형광 매체 (20)의 두께는 대략 균일하다.
여기서, 「대략 균일하다」란, 형광 매체 (20)의 두께의 변동이 ±20 ％ 이 내인 것을 말한다. 형광 매체 (20)의 두께의 변동이 ±20 ％를 초과하면 발광 소자의 투과광 강도의 변동이 커져 시야각 의존성이 커질(색도 변화가 0.01을 초과할) 우려가 있다.
또한, 도 6에 나타낸 바와 같이, 발광 장치 (5)는 볼록부 (40), 형광 매체 (20), 발광 소자 (30)의 단면이 사다리꼴 형상이다. 볼록부 (40) 상에 형성된 형광 매체 (20)의 두께는 대략 균일하다.
발광 장치 (4, 5)에 있어서, 형광 매체 (20)의 두께를 대략 균일하게 함으로써, 형광 매체 (20)을 투과하는 발광 소자 (30)의 발광 스펙트럼 뿐만 아니라, 투과 강도의 균일화(투과 거리의 균일화)도 시킬 수 있기 때문에, 바람직하다.
또한, 도 7에 나타낸 바와 같이, 발광 장치 (6)은 형광 매체 (20)과 발광 소자 (30) 사이에 투명 배리어층 (50)을 갖는다. 투명 배리어층 (50)을 설치함으로써, 형광 매체 (20) 중에 포함되는 수분, 산소, 저분자 성분 등의 발광 소자의 열화 성분을 차단하여, 발광 소자 (30)의 내구성을 높일 수 있기 때문에 바람직하다.
본 실시 형태에 있어서는, 발광 소자는 형광 매체가 형성되어 있지 않은 지지 기판상에는 형성되어 있지 않지만, 이하의 실시 형태에서 예시하는 바와 같이, 발광 소자를 형광 매체가 형성되어 있지 않은 지지 기판상에 형성할 수도 있다.
도 8은 본 발명의 제1의 양태의 발광 장치의 실시 형태 2를 나타내는 단면도이다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 발광 장치 (7)은 발광 소자 (30)이, 형광 매체 (20)이 형성되어 있지 않은 지지 기판 (10) 상에도 형성되어 있는 점이, 실시 형태 1의 발광 장치 (1)과 다르다. 즉, 발광 소자 (30)의 일부는 형광 매체 (20)을 피복하고 있지만, 일부는 피복하고 있지 않다.
지지 기판 (10)을 향해서 발광 소자 (30)이 발한 광이, 발광 소자 (30)의 간섭 효과에 의해 발광색의 시야각 의존성을 유도하였다고 해도, 발광 소자 (30)의 발광면 (A)와 발광면 (B)는 평행하지 않기 때문에, 발광 장치 (7) 전체의 시야각 의존성은 감소된다(적어도, 발광면이 평행한 경우보다, 시야각 의존성은 개선됨).
또한, 발광 장치 (1)과 마찬가지로 형광 매체 (20)의 측면으로부터 입사하는 광의 일부는, 형광 매체 (20)의 광 변환에 이용되지만, 발광 장치 (1)보다도 측면으로부터 입사하는 광은 많아지기 때문에, 형광 매체 (20)으로부터 발하는 형광 강도가 높아진다.
또한, 도 9에 나타낸 바와 같은 발광 장치 (8)은 지지 기판 (10) 상의, 형광 매체 (20)에 인접하는 개소에 오목부 (70)을 설치하고, 그 결과, 발광 소자 (30)의 형상이 오목형이다. 이 장치 (8)에서는, 발광 소자 (30)이 지지 기판 (10)의 오목부 (70), 및 형광 매체 (20)의 위에 형성되어 있다.
또한, 도 10에 나타낸 바와 같이, 발광 장치 (9)는 지지 기판 (10) 상의, 형광 매체 (2O)에 근접하는 개소에 볼록부 (80)을 설치하고, 그 결과, 발광 소자 (30)의 형상이 볼록형이다. 이 장치 (9)에서는, 발광 소자 (30)이 지지 기판 (10)의 볼록부 (80), 및 형광 매체 (20)의 위에 형성되어 있다.
발광 장치 (8, 9)에 있어서는, 지지 기판 (10) 상의 발광 소자 (30)으로부터 발한 광은 보는 각도를 바꾸더라도 발광 스펙트럼 변화가 작기 때문에, 발광 장치 (8, 9) 전체의 발광의 시야각 의존성은 발광 장치 (7)에 비하여 개선된다.
지금까지의 실시 형태에 있어서는, 발광 장치는 하부 에미션형이지만, 이하의 실시 형태에서 예시하는 바와 같이, 광을 지지 기판과 반대측에서 취출하는 상부 에미션형일 수 있다. 상부 에미션형의 경우, 발광 소자의 지지 기판측에는, 반사층이 존재하는 것이 바람직하다.
도 11은 본 발명의 제1의 양태의 발광 장치의 실시 형태 3을 나타내는 단면도이다.
도 11에 나타낸 바와 같이, 발광 장치 (11)은 지지 기판 (10) 상에 반사층 (90)을 설치하여, 형광 매체 (20) 및 발광 소자 (30)으로부터의 발광을 반사층 (90)에서 반사시켜 지지 기판 (10)과 반대측에서 취출하고 있는(상부 에미션형) 점이 실시 형태 1, 2의 발광 장치(하부 에미션형)와 다르다.
이러한 상부 에미션형의 경우, 발광 소자는 양면 발광 소자가 바람직하다.
발광 소자 (30)의 발광면 (A)와 발광면 (B)는 서로 평행하지 않기 때문에, 지지 기판 (10)과 반대측으로 발광한 광은 각도에 따라서 발광 스펙트럼이 달라지지 않는 균일한 등방적인 발광이 된다.
한편, 발광면 (A)와 발광면 (B)의 지지 기판 (10) 측으로 발광한 광은 형광 매체 (20)을 여기하여, 형광 매체 (20)은 형광을 발한다. 이 형광은 반사층 (90)에서 반사하여, 지지 기판 (10)과 반대측으로 방사된다.
적어도, 발광 소자 (30)의 광과 형광 매체 (20)의 형광을 혼합한 광은, 발광면 (A)와 발광면 (B)가 평행인 경우에 비하여 시야각 의존성은 감소된다.
또한, 도 12(a)에 나타내는 발광 장치 (12)와 같이, 지지 기판 (10)에 오목부 (72)를 설치하고, 발광 소자 (30) 및 형광 매체 (20)을 이 순으로 지지 기판 (10) 내에 매립시키도록 하여, 지지 기판 (10)의 반대측에서 광을 취출할 수 있다(상부 에미션형). 또한, 도 12(b)에 나타내는 발광 장치 (13)과 같이 발광 장치 (12)에 있어서 발광 소자 (30)을 양면 발광 소자로 하고, 반사층 (90)을 설치하여, 지지 기판 (10) 측에서 광을 취출할 수 있다(하부 에미션형).
또한, 이상의 실시 형태에 있어서는, 발광 소자는 유기 EL 소자이지만, 이것에 한정되지 않고, 무기 EL, LED 등일 수 있다. 그러나, 발광 소자를 유기 EL 소자로 함으로써, 저전압으로, 발광 재료 및 주변 재료, 소자 구성 등을 선택함으로써, 발광 스펙트럼의 조정이 용이하여 진다.
한편, 지금까지의 발광 장치는 본 발명의 특징 부분만을 도시하고 있고, 이 밖에, 밀봉재 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 제1의 양태의 발광 장치는 실시 형태 1 내지 3에 나타내는 발광 장치 (1) 내지 (9), (11) 내지 (13)을 기본 유닛으로서 1개 이상은 포함하는 것으로, 이 기본 유닛을 반복하는 구성이 되는 것이 통상적이다. 구체예를 도 13에 나타내었다.
도 13(a)는 도 1의 발광 장치 (1)을 기본 유닛으로 하여, 연속적으로 배열한 발광 장치이다.
도 13(b)는 도 4의 발광 장치 (3)을 기본 유닛으로 하여, 연속적으로 배열한 발광 장치이다.
도 13(c)는 도 8의 발광 장치 (7)을 기본 유닛으로 하여, 연속적으로 배열한 발광 장치이다.
도 13(d)는 도 9의 발광 장치 (8)을 기본 유닛으로 하여, 연속적으로 배열한 발광 장치이다.
도 13(e)는 도 10의 발광 장치 (9)를 기본 유닛으로 하여, 연속적으로 배열한 발광 장치이다.
여기서, 각 유닛의 형광 매체는 동일하거나, 상이할 수 있다.
이들 각 유닛의 반복에 의해, 전체적으로 시야각 의존성이 없는 발광 장치가 얻어진다.
그 밖에, 상기한 발광 장치는 발광 장치의 구동 전압이 한정되었다 하더라도, 단위 표시 면적당의 발광 소자의 발광 면적이 커지기 때문에, 단위 면적당의 발광 휘도를 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 제2의 양태에 대해서 설명한다.
본 발명의 제2의 양태의 발광 장치는, 지지 기판상에, 서로 평행하지 않은 2 이상의 발광면을 갖는 발광 소자와, 형광 매체를 갖는다. 발광 소자를 요철형으로 형성하면, 서로 평행하지 않은 2 이상의 발광면을 갖도록 할 수 있다. 형광 매체는 발광 소자가 발하는 광을 취출하는 방향과 다른 방향으로 배치된다. 다른 방향은 2 이상일 수 있다. 또한, 형광 매체는 적어도 광을 취출하는 방향과 다른 방향으로 배치되어 있을 수 있고, 광을 취출하는 방향으로 배치되어 있을 수도 있다. 발광 장치는 발광 소자가 발하는 광과, 형광 매체가 발하는 형광을 혼합하여 발한 다.
이하, 본 발명의 제2의 양태의 발광 장치에 대해서 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 14(a)는 본 발명의 제2의 양태의 발광 장치의 실시 형태 1을 나타내는 단면도이다.
도 14(a)에 나타낸 바와 같이, 발광 장치 (1)은 지지 기판 (10) 상에, 볼록부 (20)이 설치되고, 이 볼록부 (20) 상에 하부 전극 (32), 발광 매체 (34), 상부 전극 (36)의 순으로 적층되어 되는 발광 소자 (30)이 설치된다. 또한, 지지 기판 (10) 상의 볼록부 (20) 이외의 부분에, 형광 매체 (40)이 설치된다.
발광 소자 (30)의 표면은 볼록부 (20)에 의해 형성되고, 발광 소자 (30)은 도 14(b)에 나타낸 바와 같이, 서로 평행하지 않은 발광면을 (A), (B) 등 다수 갖는다. 즉, 이 실시 형태에서는, 서로 평행하지 않은 발광면을 갖는 발광 소자 (30)을, 지지 기판 (10)에 볼록부 (20)을 형성함으로써 형성하고 있다.
본 발명의 제2의 양태에 있어서, 「발광면」이란, 볼록부 (20)에 대하여 직각으로 발광을 입사하는 발광 소자 (30)의 면이고, 발광 소자 (30)과 볼록부 (20)이 접하고 있는 경우에는, 발광 소자 (30)의 볼록부 (20)에 대한 접면이다.
이 발광 장치 (1)에서는 발광 소자 (30)이 등방향으로 광을 발한다. 지지 기판 (10) 측으로 발해진 광 (x1)은 그대로 외부로 취출된다. 형광 매체 (40) 측으로 발해진 광 (x2, x3)은 형광 매체 (40)에서 변환되고, 변환광은 등방향으로 발해 진다. 지지 기판 (10) 측으로 발해진 변환광 (y)가 외부로 취출된다. 발광 소자 (30)이 발하는 광 (x1)과, 형광 매체 (40)이 발하는 광(형광) (y)가 혼합되어, 지지 기판 (10) 측에서 발해진다. 혼합색은 바람직하게는 백색이다. 백색임으로써 일반 조명, 액정 백 라이트 등에 바람직하게 적용할 수 있다.
발광 소자 (30) 및 형광 매체 (40)이 청색, 녹색 및 적색을 발광하면, 혼합광을 백색으로 할 수 있다. 발광 소자 (30) 및 형광 매체 (40)이 발하는 광의 색의 조합은 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는, 발광 소자가 청녹색을 발광하고, 형광 매체가 적색을 발광한다.
도 14(a)에 나타내는 발광 장치 (1)에서는, 발광 매체 (34), 상부 전극 (36)이 볼록부 (20) 이외의 부분까지 형성되어 있지만, 볼록부 (20) 상에만 형성될 수 있다. 반대로, 하부 전극 (32)가 지지 기판상에 연장되어 있을 수 있다. 이 경우, 하부 전극과 상부 전극의 사이에 절연성의 형광 매체를 끼우기 때문에, 발광 소자는 볼록부 상에서밖에 발광하지 않는다.
형광 매체 (40)의 형광체로서, 유기 형광체, 무기 형광체 모두 가능하지만, 특히 나노크리스탈 형광체가 바람직하다.
나노크리스탈 형광체란, 나노 입자(입경 1 내지 약 50 nm)로 이루어지는 형광체이다. 입자가 작기 때문에, 투명성이 높고, 광산란 손실이 작기 때문에, 발광 장치의 발광 효율이 높아진다.
나노크리스탈 형광체는, 바람직하게는 반도체 나노크리스탈이다.
반도체 나노크리스탈은 흡수 계수가 크고, 형광 효율이 높다. 그 때문에, 형광 매체를 박막화하는 것이 가능하고, 형광 매체 상의 발광 소자의 왜곡을 작게 할 수 있다. 그 때문에, 결함이 적은 발광 장치가 얻어진다.
발광 장치 (1)은 광을 취출하는 방향(x1, y)이 지지 기판측(하부 에미션형)이다. 이러한 하부 에미션형의 경우, 발광 소자 (30)의 지지 기판 (10)의 반대측에는, 반사층(도시하지 않음)이 존재하는 것이 바람직하다. 통상적으로, 지지 기판 (10)을 투명 기판, 하부 전극 (32)를 투명 전극, 상부 전극 (36)을 반사 전극으로 한다.
본 실시 형태에서는, 볼록부 (20)의 단면은 반원상이고, 예를 들면 반구상, 원기둥상이다. 바람직하게는, 볼록부 (20)은 반구상이다.
볼록부 (20)의 형상, 즉, 발광 소자의 형상은 반원형으로 한정되지 않고, 발광 소자의 단면 형상은 사다리꼴, 도우넛상 등의 볼록형이 되는 부분을 가질 수 있다.
예를 들면, 도 15에 나타낸 바와 같이, 발광 소자 (30)은 단면 형상이 사다리꼴 형상이고, 3개의 발광면 (A), (B), (C)가 있다. 이들 발광면은 서로 평행하지 않기 때문에, 3개의 다른 각도에 있어서, 발광 소자의 발광 스펙트럼을 조정할 수 있다.
발광 장치 (1)은 발광 소자 (30)이 1개의 적층체 (3O)으로 구성되어 있지만, 도 16에 나타낸 바와 같이, 2개 이상의 적층체 (32), (34)로 구성되어 있을 수 있 다. 2개 이상의 적층체로 구성됨으로써, 2색 이상의 발광 소자의 혼색도 가능해진다. 또한, 발광 소자 (30)은 동일한 발광색이거나 2 이상의 발광색일 수 있다.
본 실시 형태의 발광 장치 (1)은 하부 에미션형이지만, 예를 들면, 도 17에 도시한 바와 같은, 지지 기판 (10)의 반대측에서 광을 취출하는 상부 에미션형으로 할 수도 있다. 도 17에 나타내는 장치 (2)에서는, 하부 전극 (32)를 반사 전극으로서, 지지 기판 (10) 상에 형성한다. 하부 전극 (32)의 위에 형광 매체 (40)을 형성하고, 또한, 발광 매체 (34)와 상부 전극 (36)을 형성하여 발광 소자 (30)을 형성한다. 상부 에미션형의 경우, 통상적으로 상부 전극 (36)은 투명 전극이다.
도 17에 나타내는 발광 장치 (2)에서는, 발광 매체 (34), 상부 전극 (36)이 볼록부 (20) 상에만 형성되어 있지만, 발광 매체 (34) 또는 상부 전극 (36)은 볼록부 (20) 이외의 부분까지 형성되어 있을 수 있다.
대면적에서의 조명 용도의 기술로서는, EL 소자의 시야각의 개선과 광 취출의 개선이 아울러 행해지는 것이 중요하다. 본 실시 형태와 같이, 발광 소자의 발광면을 돌기상, 바람직하게는 구형상으로 함으로써 시야각의 개선이 도모되고, 아울러, 돌기상 발광 소자 주위에 형광 매체를 병치함으로써, 면 방향으로 전파되는 성분을 취출하는 것이 가능해진다.
도 18은 본 발명의 제2의 양태의 발광 장치의 실시 형태 2를 나타내는 단면도이다.
이 장치 (3)에서는, 형광 매체 (40)을 볼록형으로 형성하고 그 위에 발광 소자 (30)을 형성함으로써, 서로 평행하지 않은 발광면을 갖는 발광 소자 (30)을 형 성하고 있다.
또한, 상부 전극 (36)에서 평탄화하고 있다.
또한, 이 발광 장치 (3)은 하부 에미션형이지만, 상부 에미션형으로 한 것이 도 19에 나타내는 발광 장치 (4)이다.
이 도면에 나타내는 발광 장치 (4)는 형광 매체 (40)이 발광 소자 (30)을 포매하고 있는 점이 실시 형태 1과 크게 다르다.
이 장치에서는, 반사성의 하부 전극을 볼록형으로 형성하고 그 위에 발광 소자를 형성함으로써, 서로 평행하지 않은 발광면을 갖는 발광 소자 (30)을 형성하고 있다.
상기한 발광 장치 (4)와 같이, 발광 소자를 형광 매체에 포매하는 구성으로 함으로써, 발광 소자 전체를 형광 매체가 덮게 되기 때문에, 소자 전체로서의 효율 개선이 도모된다.
발광 장치는 상기한 실시 형태에 나타내는 발광 장치 (1, 2, 3, 4)를 기본 유닛으로서 1개 이상 포함하고, 이 기본 유닛을 반복하는 구성이 되는 것이 통상적이다. 구체예를 도 (20)에 나타내었다.
도 20(a)는 도 14(a)의 발광 장치 (1)을 기본 유닛으로 하여, 연속적으로 배열한 발광 장치이다.
도 20(b)는 도 17의 발광 장치 (2)를 기본 유닛으로 하여, 연속적으로 배열한 발광 장치이다.
도 20(c)는 도 18의 발광 장치 (3)을 기본 유닛으로 하여, 연속적으로 배열 한 발광 장치이다.
도 20(d)는 도 19의 발광 장치 (4)를 기본 유닛으로 하여, 연속적으로 배열한 발광 장치이다.
여기서, 각 유닛의 형광 매체는 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다.
이들 각 유닛의 반복에 의해, 전체적으로 시야각 의존성이 없는 발광 장치가 얻어진다.
그 밖에, 상기한 발광 장치는 발광 장치의 구동 전압이 한정되었다고 하더라도, 단위 표시 면적당의 발광 소자의 발광 면적이 커지기 때문에, 단위 면적당의 발광 휘도를 향상시킬 수 있다.
다음으로, 본 발명의 발광 장치를 구성하는 각 부재에 대해서 설명한다.
1. 발광 소자
발광 소자로서, 면상 발광이 얻어지는 EL 소자가 바람직하다.
EL 소자란, 2개의 전극의 사이에 발광층을 협지한 구성으로 되어 있다. 전극 사이에 전압을 인가함으로써 발광층이 발광하는 면상 발광 소자이다. EL 소자로서 무기 EL 소자와 유기 EL 소자가 있지만, 본 발명에서는, 구동 전압이 낮고, 발광층의 종류에 따라서 다양한 발광색이 얻어지는 유기 EL 소자가 보다 바람직하다.
이하, 유기 EL 소자에 대해서 설명한다.
유기 EL은 이하에 나타내는 구성을 기본 구조로 한다.
제1 전극/유기 발광 매체/제2 전극
각 구성에 대해서 이하에 설명한다.
(1) 유기 발광 매체
유기 발광 매체란, 전자와 정공이 재결합하여, EL 발광이 가능한 유기 발광층을 포함하는 매체로 정의할 수 있다. 이러한 유기 발광 매체는, 예를 들면 제1 전극상에 이하의 각 층을 적층하여 구성할 수 있다.
(i) 유기 발광층
(ii) 정공 주입층/유기 발광층
(iii) 유기 발광층/전자 주입층
(iv) 정공 주입층/유기 발광층/전자 주입층
(v) 유기 반도체층/유기 발광층
(vi) 유기 반도체층/전자 장벽층/유기 발광층
(vii) 정공 주입층/유기 발광층/부착 개선층
이들 중에서, (iv)의 구성이, 보다 높은 발광 휘도가 얻어지고, 내구성도 우수한 점에서 통상적으로 바람직하게 이용된다.
(a) 청색 발광층
청색계 발광층은 통상적으로 호스트 재료와 청색계 도펀트로 이루어진다. 호스트 재료는 스티릴 유도체, 안트라센 유도체 또는 방향족 아민인 것이 바람직하다. 스티릴 유도체는 디스티릴 유도체, 트리스티릴 유도체, 테트라스티릴 유도체 및 스티릴아민 유도체 중에서 선택되는 1종류 이상인 것이 특히 바람직하다. 안트라센 유도체는 비대칭 안트라센계 화합물인 것이 바람직하다. 방향족 아민은 방향 족 치환된 질소 원자를 2 내지 4개 갖는 화합물인 것이 바람직하고, 방향족 치환된 질소 원자를 2 내지 4개 가지면서, 알케닐기를 1개 이상 갖는 화합물이 특히 바람직하다. 청색계 도펀트로서는, 청색계 도펀트는 스티릴아민, 아민 치환 스티릴 화합물, 아민 치환 축합 방향족환 및 축합 방향족환 함유 화합물 중에서 선택되는 1종류 이상인 것이 바람직하다. 이 때, 청색계 도펀트는 다른 복수의 화합물로 구성되어 있을 수 있다. 상기 스티릴아민 및 아민 치환 스티릴 화합물로서는, 예를 들면 하기 화학식 1 내지 2로 표시되는 화합물을, 상기 축합 방향족환 함유 화합물로서는, 예를 들면 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 들 수 있다.
〔식 중, Ar5, Ar6 및 Ar7은 각각 독립적으로 탄소 원자수 6 내지 40의 치환 또는 비치환된 방향족기를 나타내고, 이들 중 1개 이상은 스티릴기를 포함하고, p는 1 내지 3의 정수를 나타냄〕
〔식 중, Ar15 및 Ar16은 각각 독립적으로 탄소 원자수 6 내지 30의 아릴렌기, E1 및 E2는 각각 독립적으로 탄소 원자수 6 내지 30의 아릴기 또는 알킬기, 수 소 원자 또는 시아노기를 나타내고, q는 1 내지 3의 정수를 나타내고, U 및/또는 V는 아미노기를 포함하는 치환기이고, 상기 아미노기가 아릴아미노기이면 바람직함〕
〔식 중, A는 탄소 원자수 1 내지 16의 알킬기 또는 알콕시기, 탄소 원자수 6 내지 30의 치환 또는 비치환된 아릴기, 탄소 원자수 6 내지 30의 치환 또는 비 치환된 알킬아미노기, 또는 탄소 원자수 6 내지 30의 치환 또는 비치환된 아릴아미노기, B는 탄소 원자수 10 내지 40의 축합 방향족환기를 나타내고, r은 1 내지 4의 정수를 나타냄〕
(b) 녹색계 발광층
녹색계 발광층은 연속 점등시의 색 변화를 억제한다는 관점에서, 호스트 재료로서는, 청색계 발광층에서 사용하는 호스트 재료와 동일한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
도펀트로서는, 하기 화학식 4로 표시되는, 치환 안트라센 구조와 치환기를 갖는 벤젠환으로 치환된 아민 구조가 연결된 방향족 아민 유도체인 것이 바람직하다.
(식 중, A1 및 A2는 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 5 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 3 내지 20의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알콕실기, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 5 내지 50의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 5 내지 50의 아릴아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬아미노기, 또는 할로겐 원자를 나타내고, p 및 q는 각각 1 내지 5의 정수이고, s는 1 내지 9의 정수이고, p 및 q가 각각 2 이상인 경우, 복수의 A1, A2는 각각 동일하거나 상이할 수도 있고, 서로 연결하여 포화 또는 불포화의 환을 형성할 수도 있되, 다만, A1 및 A2의 양쪽이 수소 원자인 경우는 없고,
R1은 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 10의 2급 또는 3급의 알킬기를 나타내고, t는 1 내지 9의 정수이고, t가 2 이상인 경우, 복수의 R1은 동일하거나 상이할 수 있고, R2는 수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 5 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 3 내지 20의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알콕실기, 치환 또 는 비치환된 핵 탄소수 5 내지 50의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 5 내지 50의 아릴아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬아미노기, 또는 할로겐 원자를 나타내고, u는 0 내지 8의 정수이고, u가 2 이상의 경우, 복수의 R2는 동일하거나 상이할 수 있고, s+t+u는 2 내지 10의 정수임)
(c) 주황색 내지 적색계 발광층
연속 점등시의 색 변화를 억제한다는 관점에서, 호스트 재료로서는, 청색계 발광층에서 사용하는 호스트 재료와 동일한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
도펀트로서는, 1개 이상의 플루오란텐 골격 또는 페릴렌 골격을 갖는 형광성 화합물을 사용할 수 있고, 예를 들면 하기 화학식 5에 나타내는 화합물을 들 수 있다.
〔식 중, X21 내지 X24는 각각 독립적으로 탄소 원자수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소 원자수 6 내지 30의 아릴기이고, X21과 X22 및/또는 X23과 X24는 탄소-탄소 결합 또는 -O-, -S-를 통해 결합될 수 있고, X25 내지 X36은 수소 원자, 직쇄, 분지 또는 환상의 탄소 원자수 1 내지 20의 알킬기, 직쇄, 분지 또는 환 상의 탄소 원자수 1 내지 20의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소 원자수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소 원자수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소 원자수 6 내지 30의 아릴아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소 원자수 1 내지 30의 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소 원자수 7 내지 30의 아릴알킬아미노기 또는 치환 또는 비치환된 탄소 원자수 8 내지 30의 알케닐기이고, 인접하는 치환기 및 X25 내지 X36은 결합하여 환상 구조를 형성하고 있을 수 있고, 각 식 중의 치환기 X25 내지 X36의 1개 이상이 아민 또는 알케닐기를 함유하면 바람직함〕
청색계 발광층의 막 두께는 바람직하게는 5 내지 30 nm, 보다 바람직하게는 5 내지 20 nm이다. 5 nm 미만이면 발광층 형성이 곤란해지고, 색도의 조정이 곤란해질 우려가 있고, 30 nm를 초과하면 구동 전압이 상승할 우려가 있다.
녹색계 발광층의 막 두께는 바람직하게는 5 내지 30 nm, 보다 바람직하게는 5 내지 20 nm이다. 5 nm 미만이면 발광 효율이 저하될 우려가 있고, 30 nm를 초과하면 구동 전압이 상승할 우려가 있다.
주황색 내지 적색계 발광층의 막 두께는 바람직하게는 5 내지 40 nm, 보다 바람직하게는 10 내지 30 nm이다. 5 nm 미만이면 발광 효율이 저하될 우려가 있고, 30 nm를 초과하면 구동 전압이 상승할 우려가 있다.
(d) 정공 주입층
또한, 유기 발광 매체에 있어서의 정공 주입층에는, 1×104 내지 1×106 V/cm의 범위의 전압을 인가한 경우에 측정되는 정공 이동도가 1×10-6 ㎠/V·초 이상이고, 이온화 에너지가 5.5 eV 이하인 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 정공 주입층을 설치함으로써, 유기 발광층으로의 정공 주입이 양호해져서, 높은 발광 휘도가 얻어지거나, 또는 저전압 구동이 가능해진다.
이러한 정공 주입층의 구성 재료로서는, 구체적으로 포르피린 화합물, 방향족 3급 아민 화합물, 스티릴아민 화합물, 방향족 디메틸리딘계 화합물, 축합 방향족환 화합물, 예를 들면, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(NPD로 약기함)이나, 4,4',4''-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트리페닐아민(MTDATA로 약기함) 등의 유기 화합물을 들 수 있다.
또한, 정공 주입층의 구성 재료로서, p형-Si나 p형-SiC 등의 무기 화합물을 사용하는 것도 바람직하다. 한편, 상술한 정공 주입층과 양극층 사이, 또는 상술한 정공 주입층과 유기 발광층 사이에, 도전율이 1×10-10 S/cm 이상인 유기 반도체층을 설치하는 것도 바람직하다. 이러한 유기 반도체층을 설치함으로써, 추가로 유기 발광층으로의 정공 주입이 보다 양호해진다.
(e) 정공 수송층
정공 수송층의 재료로서는 상기한 것을 사용할 수가 있지만, 포르피린 화합물(일본 특허 공개 (소)63-2956965호 공보 등에 개시된 것), 방향족 3급 아민 화합물 및 스티릴아민 화합물(미국 특허 제4,127,412호 명세서, 일본 특허 공개 (소)53-27033호 공보, 동54-58445호 공보, 동54-149634호 공보, 동54-64299호 공 보, 동55-79450호 공보, 동55-144250호 공보, 동56-119132호 공보, 동61-295558호 공보, 동61-98353호 공보, 동63-295695호 공보 등 참조), 방향족 3급 아민 화합물을 이용할 수도 있다. 또한, 미국 특허 제5,061,569호에 기재되어 있는 2개의 축합 방향족환을 분자 내에 갖는, 예를 들면 4,4'-비스(N-(1-나프틸)-N-페닐아미노)비페닐, 또한 일본 특허 공개 (평)4-308688호 공보에 기재되어 있는 트리페닐아민 유닛이 3개 스타버스트형으로 연결된 4,4',4''-트리스(N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노)트리페닐아민 등을 예로 들 수 있다. 또한, 발광층의 재료로서 나타낸 상술한 방향족 디메틸리딘계 화합물 외에, p형 Si, p형 SiC 등의 무기 화합물도 정공 수송층의 재료로서 사용할 수 있다.
이 정공 수송층은 상술한 재료의 1종 또는 2종 이상으로 이루어지는 한 층으로 구성되어 있을 수 있고, 또한, 정공 수송층과는 별종의 화합물로 이루어지는 정공 수송층을 적층한 것일 수도 있다. 정공 수송층의 막 두께는 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 20 내지 200 nm이다.
(f) 유기 반도체층
유기 반도체층은 발광층으로의 정공 주입 또는 전자 주입을 돕는 층으로서, 10-10 S/cm 이상의 도전율을 갖는 것이 바람직하다. 이러한 유기 반도체층의 재료로서는, 티오펜 함유 올리고머나 일본 특허 공개 (평)8-193191호 공보에 기재된 아릴아민 함유 올리고머 등의 도전성 올리고머, 아릴아민 덴드리머 함유 등의 도전성 덴드리머 등을 사용할 수 있다. 유기 반도체층의 막 두께는 특별히 한정되지 않지 만, 바람직하게는 10 내지 1,000 nm이다.
(g) 전자 수송층
음극과 황색 내지 적색계 발광층 사이에 전자 수송층 등을 설치할 수 있다. 전자 수송층은 발광층으로의 전자의 주입을 돕는 층으로서, 전자 이동도가 크다. 전자 수송층은 에너지 레벨의 급한 변화를 완화하는 등, 에너지 레벨을 조정하기 위해서 설치한다. 전자 수송층에 이용되는 재료로서는, 8-히드록시퀴놀린 또는 그의 유도체의 금속 착체가 바람직하다. 상기 8-히드록시퀴놀린 또는 그의 유도체의 금속 착체의 구체예로서는, 옥신(일반적으로 8-퀴놀리놀 또는 8-히드록시퀴놀린)의 킬레이트를 포함하는 금속 킬레이트 옥시노이드 화합물, 예를 들면 트리스(8-퀴놀리놀)알루미늄을 사용할 수 있다. 그리고, 옥사디아졸 유도체로서는, 하기 화학식 6 내지 8로 표시되는 전자 전달 화합물을 들 수 있다.
(식 중, Ar17, Ar18, Ar19, Ar21, Ar22 및 Ar25는 각각 치환기를 갖거나 또는 갖 지 않는 아릴기를 나타내고, Ar17과 Ar18, Ar19와 Ar21, Ar22와 Ar25는 서로 동일하거나 상이할 수 있고, Ar20, Ar23 및 Ar24는 각각 치환기를 갖거나 또는 갖지 않는 아릴렌기를 나타내고, Ar23 및 Ar24는 서로 동일하거나 상이할 수 있음)
이들 화학식 6 내지 8에 있어서의 아릴기로서는, 페닐기, 비페닐기, 안트라닐기, 페릴레닐기, 피레닐기 등을 들 수 있다. 또한, 아릴렌기로서는, 페닐렌기, 나프틸렌기, 비페닐렌기, 안트라닐렌기, 페릴레닐기, 피레닐렌기 등을 들 수 있다. 그리고, 이들에의 치환기로서는 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 또는 시아노기 등을 들 수 있다. 이 전자 전달 화합물은 박막 형성성이 양호한 것이 바람직하게 이용된다. 그리고, 이들 전자 전달성 화합물의 구체예로서는, 하기의 것을 들 수 있다.
상기 화학식에 있어서, Me는 메틸기, tBu는 t-부틸기이다.
전자 주입층 또는 전자 수송층의 막 두께는 특별히 한정되지 않지만, 바람직 하게는 1 내지 100 nm이다.
양극에 가장 가까운 유기층인 청색계 발광층, 정공 수송층 또는 정공 주입층은 산화제를 함유하고 있는 것이 바람직하다. 발광층, 정공 수송층 또는 정공 주입층에 함유되는 바람직한 산화제는 전자 흡인성 또는 전자 수용체이다. 바람직하게는 루이스산, 각종 퀴논 유도체, 디시아노퀴노디메탄 유도체, 방향족 아민과 루이스산으로 형성된 염류이다. 특히 바람직한 루이스산은 염화철, 염화안티몬, 염화알루미늄 등이다.
음극에 가장 가까운 유기층인 황색 내지 적색계 발광층, 전자 수송층 또는 전자 주입층은 환원제를 함유하고 있는 것이 바람직하다. 바람직한 환원제는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 알칼리 금속 산화물, 알칼리토류 산화물, 희토류 산화물, 알칼리 금속 할로겐화물, 알칼리토류 할로겐화물, 희토류 할로겐화물, 알칼리 금속과 방향족 화합물로 형성되는 착체이다. 특히 바람직한 알칼리 금속은 Cs, Li, Na, K이다.
(h) 무기 화합물층
양극 및/또는 음극에 접하여 무기 화합물층을 가질 수도 있다. 무기 화합물층은 부착 개선층으로서 기능한다. 무기 화합물층에 사용되는 바람직한 무기 화합물로서는, 알칼리 금속 산화물, 알칼리토류 산화물, 희토류 산화물, 알칼리 금속 할로겐화물, 알칼리토류 할로겐화물, 희토류 할로겐화물, SiOx, AlOx, SiNx, SiON, AlON, GeOx, LiOx, LiON, TiOx, TiON, TaOx, TaON, TaNx, C 등 각종 산화물, 질화물, 산화질화물이다. 특히 양극에 접하는 층의 성분으로서는, SiOx, AlOx, SiNx, SiON, AlON, GeOx, C가 안정한 주입 계면층을 형성하여 바람직하다. 또한, 특히 음극에 접하는 층의 성분으로서는, LiF, MgF2, CaF2, MgF2, NaF가 바람직하다. 무기 화합물층의 막 두께는 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 0.1 nm 내지 100 nm 이다.
발광층을 포함하는 각 유기층 및 무기 화합물층을 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 증착법, 스핀 코팅법, 캐스팅법, LB법 등의 공지된 방법을 적용할 수 있다. 또한, 얻어지는 유기 EL 소자의 특성이 균일해지고, 또한, 제조 시간이 단축될 수 있는 점에서, 전자 주입층과 발광층은 동일한 방법으로 형성하는 것이 바람직하고, 예를 들면, 전자 주입층을 증착법으로 제막하는 경우에는, 발광층도 증착법으로 제막하는 것이 바람직하다.
(i) 전자 주입층
또한, 유기 발광 매체에 있어서의 전자 주입층에는 1×104 내지 1×106 V/cm의 범위의 전압을 인가한 경우에 측정되는 전자 이동도가 1×10-6 ㎠/V·초 이상으로서, 이온화 에너지가 5.5 eV를 초과하는 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 전자 주입층을 설치함으로써, 유기 발광층으로의 전자 주입이 양호해지고, 높은 발광 휘도가 얻어지거나, 또는 저전압 구동이 가능해진다. 이러한 전자 주입층의 구성 재료로서는, 구체적으로, 8-히드록시퀴놀린의 금속 착체(Al킬레이트: Alq), 또는 그의 유도체, 또는 옥사디아졸 유도체 등을 들 수 있다.
(j) 부착 개선층
또한, 유기 발광 매체에 있어서의 부착 개선층은 이러한 전자 주입층의 일 형태로 간주할 수 있고, 즉, 전자 주입층 중, 특히 음극과의 접착성이 양호한 재료로 이루어지는 층이고, 8-히드록시퀴놀린의 금속 착체 또는 그의 유도체 등으로 구성하는 것이 바람직하다. 한편, 상술한 전자 주입층에 접하여, 도전율이 1×10-10 S/cm 이상인 유기 반도체층을 설치하는 것도 바람직하다. 이러한 유기 반도체층을 설치함으로써, 더욱 유기 발광층으로의 전자 주입성이 양호해진다.
또한, 유기 발광 매체의 두께에 대해서는, 바람직하게는 5 nm 내지 5 ㎛의 범위 내로 설정할 수 있다. 그 이유는 유기 발광 매체의 두께가 5 nm 미만이 되면, 발광 휘도나 내구성이 저하되는 경우가 있고, 한편, 유기 발광 매체의 두께가 5 ㎛를 초과하면, 인가 전압의 값이 높아지는 경우가 있기 때문이다. 따라서, 유기 발광층의 두께를 10 nm 내지 3 ㎛의 범위 내의 값으로 하는 것이 보다 바람직하고, 20 nm 내지 1 ㎛의 범위 내의 값으로 하는 것이 더욱 바람직하다.
(2) 제1 또는 제2 전극
제1 또는 제2 전극을 양극으로서 이용하는 경우에는, 정공 주입에 필요한 일함수를 만족시키는 금속이 이용된다. 일함수의 값으로서는 4.6 eV 이상이 바람직하고, 구체적으로는, 금, 은, 구리, 이리듐, 몰리브덴, 니오븀, 니켈, 오스뮴, 팔라듐, 백금, 루테늄, 탄탈, 텅스텐 또는 알루미늄 등의 금속이나 이들의 합금, 인 듐 및/또는 주석의 산화물(ITO로 이하 약기함), 인듐 및/또는 아연의 산화물(IZO로 이하 약기함) 등의 금속 산화물, 요오드화 구리, 폴리피롤, 폴리아닐린, 폴리(3-메틸티오펜) 등의 도전성 고분자, 및 이들의 적층체를 들 수 있다.
또한, 제2 또는 제1 전극을 음극으로서 이용하는 경우에는, 일함수가 작은 (4 eV 이하) 금속, 합금, 전기 전도성 화합물 및 이들의 혼합물을 전극 물질로 하는 것이 이용된다. 이러한 전극 물질의 구체예로서는, 나트륨, 나트륨-칼륨 합금, 마그네슘, 리튬, 마그네슘/은 합금, 알루미늄/산화알루미늄, 알루미늄/리튬 합금, 인듐, 희토류 금속 등의 1종 또는 2종 이상을 들 수 있다.
각 전극의 막 두께는 5 내지 1000 nm, 바람직하게는 10 내지 500 nm의 범위로 한다. 또한, 저일함수층에 대해서는 1 내지 100 nm, 바람직하게는 5 내지 50 nm의 범위, 보다 바람직하게는 5 내지 30 nm의 범위에서 설정된다. 각각에 대해서, 상한의 막 두께를 초과하면, 유기 발광층으로부터의 발광을 효율적으로 취출한다는 관점에서 바람직하지 않다. 또한, 하한의 막 두께 미만이면, 도전성이 현저히 저하되기 때문에, 바람직하지 않다.
유기 EL 소자의 각 층의 형성 방법은 종래 공지된 방법, 예를 들면, 진공 증착법, 스퍼터링, 스핀 코팅법 등에 의한 형성 방법을 사용할 수 있다.
2. 지지 기판
본 발명의 발광 장치에 있어서의 기판(지지 기판으로 칭하는 경우가 있음)은 발광 소자나 형광체층을 지지하기 위한 부재이고, 그 때문에 기계적 강도나 치수 안정성이 우수한 것이 바람직하다.
이러한 기판으로서는, 무기 재료로 이루어지는 기판, 예를 들면, 유리판, 금속판, 세라믹스판 등을 들 수 있지만, 바람직한 무기 재료로서는, 유리 재료, 산화규소, 산화알루미늄, 산화티탄, 산화이트륨, 산화게르마늄, 산화아연, 산화마그네슘, 산화칼슘, 산화스트론튬, 산화바륨, 산화납, 산화나트륨, 산화지르코니아, 산화나트륨, 산화리튬, 산화붕소, 질화규소, 소다석회 유리, 바륨·스트론튬 함유 유리, 납 유리, 알루미노규산 유리, 붕규산 유리, 바륨 붕규산 유리 등을 들 수 있다.
또한, 기판을 구성하는 바람직한 유기 재료로서는, 폴리카보네이트 수지, 아크릴 수지, 염화비닐 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리이미드 수지, 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 실리콘 수지, 불소 수지, 폴리비닐 알코올계 수지, 폴리비닐 피롤리돈 수지, 폴리우레탄 수지, 에폭시 수지, 시아네이트 수지, 멜라민 수지, 말레인 수지, 아세트산비닐 수지, 폴리아세탈 수지, 셀룰로오스 수지 등을 들 수 있다.
또한, 이들 재료로 이루어지는 기판은 유기 EL 표시 장치 내로의 수분의 침입을 피하기 위해서, 추가로 무기막을 형성하거나, 불소 수지를 도포하기도 하여, 방습 처리나 소수성 처리를 실시하고 있는 것이 바람직하다.
특히 중합체 등의 유기 재료를 이용할 때에 효과적이다.
또한, 유기 발광 매체로의 수분의 침입을 피하기 위해서, 기판에 있어서의 함수율 및 가스 투과 계수를 작게 하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 지지 기판 의 함수율을 0.0001 중량％ 이하의 값 및 가스 투과계수를 1×10-13 cc·cm/㎠·초. cmHg 이하의 값으로 하는 것이 각각 바람직하다.
또한, 기판을 통하여 EL 발광을 취출하는 경우에는(밀봉용 부재로서 이용하는 경우도 포함함), 예를 들면, 상술한 기판 재료 중에서도, 특히 파장 400 내지 700 nm에 있어서, 광 투과율이 70 ％ 이상인 기판 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
3. 형광 매체
형광 매체는 유기 EL 소자로부터의 광을 받아, 보다 장파장의 광(형광)을 발하는 것이다.
형광 매체는 형광체, 또는 형광체 및 매트릭스 수지를 포함한다.
형광체는 무기 형광체와 유기 형광체를 들 수 있다.
(1) 무기 형광체
무기 형광체에는 금속 화합물 등의 무기 화합물로 이루어지고, 가시광을 흡수하여, 흡수한 광보다도 긴 형광을 발하는 것을 사용할 수 있다. 특히 투명성이 높고, 산란 손실이 작은 나노크리스탈 형광체가 바람직하다. 이러한 나노크리스탈 형광체 표면에는, 후술하는 매트릭스 수지에의 분산성 향상을 위해서, 예를 들면, 장쇄 알킬기나 인산 등의 유기물로 표면을 수식할 수 있다.
구체적으로는, 이하의 나노크리스탈 형광체를 사용할 수 있다.
(a) 금속 산화물에 전이 금속 이온을 도핑한 나노크리스탈 형광체
금속 산화물에 전이 금속 이온을 도핑한 나노크리스탈 형광체로서는, Y2O3, Gd2O3, ZnO, Y3Al5O12, Zn2SiO4 등의 금속 산화물에, Eu2+, Eu3+, Ce3+, Tb3+ 등의, 가시광을 흡수하는 전이 금속 이온을 도핑한 것을 들 수 있다.
(b) 금속 칼코게나이드물에 전이 금속 이온을 도핑한 나노크리스탈 형광체
금속 칼코게나이드물에 전이 금속 이온을 도핑한 나노크리스탈 형광체로서는, ZnS, CdS, CdSe 등의 금속 칼코게나이드화물에, Eu2+, Eu3+, Ce3+, Tb3+ 등의 가시광을 흡수하는 전이 금속 이온을 도핑한 것을 들 수 있다. S나 Se 등이 후술하는 매트릭스 수지의 반응 성분에 의해 방출되는 것을 방지하기 위해서, 실리카 등의 금속 산화물이나 유기물 등으로 표면 수식할 수도 있다.
(c) 반도체의 밴드갭을 이용하여 가시광을 흡수, 발광하는 나노크리스탈 형광체
(반도체 나노크리스탈)
반도체 나노크리스탈은, 예를 들면 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, InP 등을 들 수 있다. 이들은 일본 특허 공표 제2002-510866호 공보 등의 문헌에서 알려져 있는 바와 같이, 입경을 나노 크기화함으로써, 밴드갭을 제어하여, 그 결과, 흡수-형광 파장을 바꿀 수 있다. S나 Se 등이 후술하는 매트릭스 수지의 반응 성분에 의해 방출되는 것을 방지하기 때문에, 실리카 등의 금속 산화물이나 유기물 등으로 표면 수식할 수도 있다.
예를 들면, CdSe 나노크리스탈 형광체의 표면을 ZnS와 같이, 보다 밴드갭 에너지가 높은 반도체 재료의 쉘로 피복할 수도 있다. 이에 따라 중심 미립자 내에 발생하는 전자의 가둠 효과를 발현하기 쉬워진다.
또한, 상기한 나노크리스탈 형광체는 1종 단독으로 사용할 수 있고, 또한, 2종 이상을 조합하여 사용할 수도 있다.
이러한 반도체 나노크리스탈은 흡수 계수가 크고, 형광 효율이 높다. 그 때문에, 형광 매체를 박막화하는 것이 가능하고, 형광 매체상의 발광 소자의 왜곡을 작게 할 수 있다. 그 때문에, 결함이 적은 발광 장치가 얻어진다.
(2) 유기 형광체
유기 형광체로서는, 구체적으로는 1,4-비스(2-메틸스티릴)벤젠(이하 Bis-MSB), 트랜스-4,4'-디페닐스틸벤(이하 DPS) 등의 스틸벤계 색소, 7-히드록시-4-메틸쿠마린(이하 쿠마린 4), 2,3,5,6-1H,4H-테트라히드로-8-트리플루오로메틸퀴놀리디노(9,9a,1-gh)쿠마린(이하 쿠마린 153), 3-(2'-벤조티아졸릴)-7-디에틸아미노쿠마린(이하 쿠마린 6), 3-(2'-벤조이미다졸릴)-7-N,N-디에틸아미노쿠마린(이하 쿠마린 7) 등의 쿠마린계 색소, 베이식 옐로우 51 등의 쿠마린 색소계 염료, 솔벤트 옐로우 11, 솔벤트 옐로우 116 등의 나프탈이미드 색소, 페릴렌계 색소를 들 수 있다.
또한, 4-디시아노메틸렌-2-메틸-6-(p-디메틸아미노스티릴)-4H-피란(이하 DCM) 등의 시아닌계 색소, 1-에틸-2-(4-(p-디메틸아미노페닐)-1,3-부타디에닐)-피리디늄-퍼클로레이트(이하 피리딘 1) 등의 피리딘계 색소, 로다민 B, 로다민 6G 등 의 로다민계 색소, 옥사진계 색소도 사용할 수 있다.
또한, 각종 염료(직접 염료, 산성 염료, 염기성 염료, 분산 염료 등)도 형광성이 있으면 선택하는 것이 가능하다.
또한, 상기한 형광 색소를 폴리메타크릴산 에스테르, 폴리염화비닐, 염화비닐아세트산 비닐 공중합체, 알키드 수지, 방향족 술폰아미드 수지, 우레아 수지, 멜라민 수지, 벤조구아나민 수지 등의 안료 수지 중에 미리 반죽해 넣어 안료화한 것일 수 있다.
또한, 이들 형광 색소 또는 안료는 필요에 따라서 단독 또는 혼합하여 이용할 수 있다.
본 발명의 발광 장치의 형광 매체로서 사용하는 경우, 특히, 페릴렌계 색소를 포함하는 것이 바람직하다. 페릴렌계 색소는 형광성이 높고, 고광내구성의 색소이고, 게다가, 분자 내에 반응성이 높은 불포화 결합을 갖고 있지 않다. 이 때문에, 매트릭스 수지 등의 주위에서 받는 영향이 작기 때문에, 발광 장치의 불균일한 열화(소부)를 억제할 수 있다. 그 결과, 고변환효율로, 고내구성의 형광 매체가 얻어진다.
페릴렌계 색소의 구체예로서는, 하기 화학식 I 내지 III의 화합물을 들 수 있다.
(식 중, R1 내지 R4는 각각 수소, 직쇄 알킬기, 분지쇄 알킬기, 시클로알킬기 중 어느 하나이고, 치환될 수 있고, R5 내지 R8은 페닐기, 헤테로 방향족기, 직쇄 알킬기, 분지쇄 알킬기 중 어느 하나이고, 치환될 수 있고, R9, R10은 각각 수소, 직쇄 알킬기, 분지쇄 알킬기, 시클로알킬기 중 어느 하나이고, 치환될 수 있고, R11 내지 R14는 각각 수소, 직쇄 알킬기, 분지쇄 알킬기, 시클로알킬기 중 어느 하나이고, 치환될 수 있음)
(3) 매트릭스 수지
매트릭스 수지는 형광체를 분산하는 수지이고, 비경화형 수지, 열경화형 수 지 또는 광경화형 수지를 이용할 수 있다. 구체적으로는, 올리고머 또는 중합체 형태의 멜라민 수지, 페놀 수지, 알키드 수지, 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 말레산 수지, 폴리아미드계 수지, 또는 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아크릴레이트, 폴리카보네이트, 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈, 히드록시에틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스 등 및 이들을 형성하는 단량체를 구성 성분으로 하는 공중합체를 들 수 있다.
또한, 광경화형 수지를 사용할 수 있다. 광경화형 수지로서는 통상적으로 감광제를 포함하는 반응성 비닐기를 갖는 아크릴산, 메타크릴산계의 광중합형이나, 폴리신남산비닐 등의 광가교형 등이 이용된다. 또한, 감광제를 포함하지 않는 경우에는, 열경화형의 것을 이용할 수 있다.
이들 매트릭스 수지는 1 종류의 수지를 단독으로 이용할 수 있고, 복수 종류를 혼합하여 이용할 수 있다.
형광 매체의 제조는 형광체와 매트릭스 수지를 밀링법이나 초음파 분산법 등의 공지된 방법을 이용하여, 혼합·분산한 분산액을 사용함으로써 행한다. 이 때, 매트릭스 수지에 있어서의 양용매를 사용할 수 있다. 이 분산액을 공지된 성막 방법, 예를 들면, 포토리소그래피법과, 스크린 인쇄법, 잉크젯법 등에 의해서 지지 기판상에 형광 매체를 제조한다.
형광 매체의 두께는 0.1 ㎛ 내지 1 mm, 바람직하게는 0.5 ㎛ 내지 500 ㎛, 보다 바람직하게는 1 ㎛ 내지 100 ㎛이다.
형광체의 재질, 입경 및 매트릭스 수지와의 배합비는 유기 EL 소자의 발광에 따라서, 다양하게 최적화된다.
4. 투명 배리어층
발광 소자, 특히 유기 EL 소자에의 수분, 산소, 단량체 등의 저분자 유기 성분의 침입에 의한 열화를 방지하기 위해서 배치된다. 바람직하게는 무기 산화물, 무기 질화물, 무기 산질화물의 막이 선택된다.
구체적으로는, SiOx, SiNx, SiOxNy, AlOx, TiOx, TaOx, ZnOx, ZrOx, CeOx, ZrSiOx(식 중, x는 0.1 내지 2, y는 0.5 내지 1.3을 나타냄)가 예시된다.
막 두께는 1 nm 내지 10 ㎛가 바람직하고, 10 nm 내지 5 ㎛가 보다 바람직하다.
1 nm 미만이면, 배리어성이 불충분하고, 10 ㎛를 초과하면 내부 응력이 커져, 균열이 생길 우려가 있다.
가시광 투과율은 바람직하게는 50 ％ 이상, 보다 바람직하게는 70 ％ 이상, 더욱 바람직하게는 80 ％이다.
이 막은 전자빔 증착, 스퍼터링, 이온 플레이팅 등의 방법으로 성막할 수 있다.
5. 반사층
가시광 반사율이 높은 층이 바람직하다. 예를 들면, Ag, Al, Mg, Au, Cu, Fe, In, Ni, Pb, Pt, W, Zn 또는 이들을 포함하는 합금 등의 막이 바람직하다. 특히 Ag, Al, Mg 또는 이들을 포함하는 합금의 막의 가시광 반사율은 약 80 ％ 이상 이기 때문에, 보다 바람직하다.
막 두께는 1 nm 내지 10 ㎛가 바람직하고, 10 nm 내지 5 ㎛가 보다 바람직하다.
1 nm 미만이면, 막의 균일성이 불충분하고, 10 ㎛를 초과하면 내부 응력이 커져, 균열이 생길 우려가 있다.
이 막은 전자빔 증착, 저항 가열 증착, 스퍼터링, 이온 플레이팅 등의 방법으로 성막할 수 있다.
6. 볼록부
볼록부는 바람직하게는 자외선 경화 수지, 열경화 수지 등의 투명한 재료로 이루어지고, 지지 기판의 재료 또는 형광 매체의 매트릭스 수지 재료가 선택된다. 통상적으로, 이들 재료를 적당한 용매에 분산하여 잉크화하고, 포토리소그래피법, 스크린 인쇄법, 잉크젯법 등의 수단으로 지지 기판상에 볼록부의 전구체 패턴을 형성하여, 소성함으로써, 경화시켜서, 볼록부를 형성한다.
7. 기타
이와 같이 얻어진 발광 장치에 있어서, 광 취출측의 최외부에 광확산층이나 휘도 향상 필름을 배치하여, 광 취출 효율을 향상시키거나, 면내 발광 균일성을 한층 높일 수 있다.
<제조예 1>
반도체 나노크리스탈 형광 매체 재료 1의 제조
아세트산카드뮴 이수화물 0.5 g, 테트라데실포스폰산(TDPA) 1.6 g을 5 ml의 트리옥틸포스핀(TOP)에 가하였다. 질소 분위기하에 용액을 230 ℃로 가열하고, 1시간 교반하였다. 60 ℃까지 냉각 후, 셀레늄 0.2 g을 포함하는 TOP 용액 2 ml를 가하여 원료 용액으로 하였다.
트리옥틸포스핀옥사이드(TOPO) 10 g을 3구 플라스크에 넣고, 195 ℃에서 1시간 진공 건조하였다. 질소 가스로 대기압으로 되돌리고, 질소 분위기인 채로 270 ℃까지 가열하고, 계를 교반하면서 상기한 원료 용액 1.5 ml를 가하였다. 반응(코어 성장 반응)은 반응 용액의 형광 스펙트럼을 수시 확인하면서 진행시켰다. 나노크리스탈이 615 nm에 형광 피크를 갖는 시점에, 반응 용액을 60 ℃까지 냉각하여 반응의 진행을 정지시켰다.
부탄올 20 ml를 가하여 반도체 나노크리스탈(코어)을 침전시켜, 원심 분리에 의해 분리하여 감압 건조하였다.
TOPO 5 g을 3구 플라스크에 넣고, 195 ℃에서 1시간 진공 건조하였다. 질소 가스로 대기압으로 되돌리고, 질소 분위기인 채로 60 ℃까지 냉각하고 TOP 0.5 ml 및 헥산 0.5 ml에 현탁시킨 상기 반도체 나노크리스탈(코어) 0.05 g을 가하였다. 감압하에, 100 ℃에서 1시간 교반한 후, 160 ℃로 승온하여 질소 가스로 대기압으로 되돌렸다(용액 A).
별도로 제조한 용액 B(디에틸아연의 1N 농도 n-헥산 용액 0.7 ml와 비스(트리메틸실릴)술피드 0.13 g을 TOP 3 ml에 용해함)를 30분에 걸쳐 160 ℃로 유지한 용액 A에 적하하였다. 90 ℃로 강온하고 추가로 2시간 교반을 계속하였다. 60 ℃ 로 강온하고 부탄올 20 ml를 가하여 반도체 나노크리스탈(코어: CdSe/셸: ZnS)을 침전시키고, 원심 분리에 의해 분리하여 감압 건조하였다.
다음으로, 얻어진 반도체 나노크리스탈을, 매트릭스 수지로서 우레탄계 열경화형 수지(주조 케미컬 제조 MIG2500)에 분산시키고, 반도체 나노크리스탈의 고형분에 대한 농도가 9 중량％(부피 비율 2 vol％)가 되도록 분산하여, 반도체 나노크리스탈: (CdSe)ZnS를 이용한 적색 형광 매체 재료 1을 제조하였다.
<제조예 2>
반도체 나노크리스탈 형광 매체 재료 2의 제조
인화인듐(InP) 반도체 나노크리스탈을 합성하기 위해서, 아르곤 기류하에서 약 200 ℃에서, HPA 0.5 g(3 mmol) 및 TOPO 3.5 g에, 새로운 In(OH)3 0.02 g(0.1 mmol)을 용해시켰다. 계속해서, 용액을 120 내지 130 ℃까지 냉각시키고, 반응계에 아르곤을 유입시켜, 20 내지 30분간 감압한 후, 추가로 아르곤을 10 내지 15분간 흘렸다. 반응계에 흡수된 모든 물과 산소를 제거하기 위해서, 이 아르곤 기류와 감압의 절차를 3회 반복하였다. 반응 혼합물을 300 ℃까지 가열한 후, P(TMS)3 0.0277 g(0.1 mmol), TOP 1.8 g, 및 톨루엔 0.2 g을 함유하는 스톡 용액 2 g을 주입하였다. 나노크리스탈을 성장시키기 위해서, 반응 혼합물을 250 ℃로 냉각하였다. 나노크리스탈이 원하는 입경에 도달한 후, 맨틀 히터를 신속히 제거하여 반응 용매를 냉각하고, 반응을 정지시켰다. 용액의 온도가 80 ℃ 미만이 되고 나서, 메탄올 10 ml를 가하여 반응 혼합물로부터 나노크리스탈을 침전시켰다. 침전물을 원 심 분리와 경사분리로 분리하였다. 나노크리스탈은 침전물로서의 보존, 또는 감압 건조를 행하였다. 이 반응을 사용한 나노크리스탈의 입경 분포는 넓고, 표준편차는 20 ％를 초과한다.
다음으로, 얻어진 반도체 나노크리스탈을, 매트릭스 수지로서 우레탄계 열경화형 수지(주조 케미컬 제조 MIG2500)에 분산시키고, 반도체 나노크리스탈의 고형분에 대한 농도가 9 중량％(부피 비율 2 vol％)가 되도록 분산하여, 반도체 나노크리스탈: InP를 이용한 형광 매체 재료 2를 제조하였다.
<제조예 3>
유기 형광체(페릴렌계 색소)를 이용한 형광 매체 재료 3의 제조
페릴렌계 색소로서, 하기 화학식 Ia에 나타내는 화합물 0.3 중량％(고형분에 대하여), 하기 화학식 IIa에 나타내는 화합물 0.6 중량％(고형분에 대하여), 및 하기 화학식 IIIa에 나타내는 화합물 0.6 중량％(고형분에 대하여)을 각각 제조예 1과 동일한 매트릭스 수지에 용해시켜, 페릴렌계 색소를 이용한 형광 매체 재료 3을 제조하였다.
<제조예 4>
유기 형광체(페릴렌계 색소)를 이용한 형광 매체 재료 4의 제조
화학식 IIa에 나타내는 화합물을 0.6 중량％(고형분에 대하여)를 제조예 1과 동일한 매트릭스 수지에 용해시켜, 페릴렌계 색소를 이용한 형광 매체 재료 4를 제조하였다.
<실시예 1>
100 mm×100 mm×1.1 mm 두께의 청판 유리 기판(지오매틱사 제조) 상에, 제조예 1에서 제조한 형광 매체 재료 (1)을 30 ㎛ 라인, 10 ㎛ 갭의 스트라이프 패턴 판으로 스크린 인쇄하고, 80 ℃에서 건조 후, 180 ℃에서 경화시켰다. 180 ℃ 처리를 행함으로써, 형광 매체가 흘러, 도 13(a)에 나타내는 단면 형상을 갖는 형광 매체 패턴이 형성되었다.
다음으로, 이 기판을 스퍼터링 장치에 이동하여, IZO(인듐-아연 산화물)층을 약 2000 Å의 막 두께로 전체 면에 형성하였다. IZO는 비정질이고, 면밀한 막이기 때문에, 형광 매체로부터의 수분 등의 탈기를 충분히 차단한다.
다음으로, 이소프로필알코올 중에서 초음파 세정을 5분간 행한 후, UV 오존 세정을 30분간 행하였다.
우선 IZO 전극상에 정공 주입층으로서 기능하는 HI막을 막 두께 25 nm로 증착하였다. HI막의 성막에 계속하여, 정공 수송층으로서 기능하는 HT막을 막 두께 10 nm로 증착하였다. HT막의 성막에 계속하여, 청색 발광층으로서, 화합물 BH와 화합물 BD를 10:0.5의 막 두께 비가 되도록 막 두께 10 nm로 공증착하였다. 다음으로, 녹색 발광층으로서, 화합물 BH와 화합물 GD를 10:0.8의 막 두께 비가 되도록 막 두께 10 nm로 공증착하였다. 이 막상에 전자 수송층으로서 막 두께 10 nm의 트리스(8-퀴놀리놀)알루미늄막(이하 「Alq막」이라고 약기함)을 성막하였다. 그 후 LiF를 전자 주입층으로서 1 nm 증착하고, 추가로 Al을 음극으로서 150 nm 증착하고, 청녹색 발광의 유기 EL 소자를 적층하였다. 이 청녹색 발광 유기 EL 소자의 발광 스펙트럼을 측정한 바, 청색 영역 457 nm와, 녹색 영역 528 nm에 발광 피크를 가졌다.
또한, 이 유기 EL 소자 상에, 0.3 mm 두께의 유리 기판(상술)을 접착재로 접착하고, 유기 EL 소자를 밀봉하여 발광 장치를 얻었다(도 13(a), 밀봉재는 도시되어 있지 않음).
다음으로, 이 장치의 IZO 전극과 Al 전극에 DC 7V의 전압을 인가(IZO 전극: (+), Al 전극:(-))한 바, 유기 EL 소자의 발광과 형광 매체의 형광이 혼합되어, 백색 발광이 얻어졌다.
여기서, 정면 색도와 경사 45°로부터, 각각 색채 색차계(CS100, 미놀타 제조)로 측정한 바, 본 CIE 색도의 차이는 0.01 이내였다.
<실시예 2>
실시예 1에 있어서, 제조예 1에서 제조한 형광 매체 재료 1을 30 ㎛ 라인, 30 ㎛ 갭의 스트라이프 패턴판을 사용한 것 이외에는 동일하게 하여, 도 13(c)에 나타내는 패턴을 갖는(밀봉재는 도시되어 있지 않음) 발광 장치를 얻었다.
다음으로, 이 장치의 IZO 전극과 Al 전극에 DC 7V의 전압을 인가(IZO 전극: (+), Al 전극: (-))한 바, 유기 EL 소자의 발광과 형광 매체의 형광이 혼합되어, 백색 발광이 얻어졌다.
여기서, 정면 색도와 경사 45°로부터, 각각 색채 색차계(CS100, 미놀타 제조)로 측정한 바, 본 CIE 색도의 차이는 0.01 이내였다.
<실시예 3>
실시예 1에 있어서, 제조예 2에서 제조한 형광 매체 재료 2를 사용한 것 이외에는 동일하게 하여, 도 13(a)에 나타내는 패턴을 갖는(밀봉재는 도시되어 있지 않음) 발광 장치를 얻었다.
다음으로, 이 장치의 IZO 전극과 Al 전극에 DC 7V의 전압을 인가(IZO 전극: (+), Al 전극: (-))한 바, 유기 EL 소자의 발광과 형광 매체의 형광이 혼합되어, 백색 발광이 얻어졌다.
여기서, 정면 색도와 경사 45°로부터, 각각 색채 색차계(CS100, 미놀타 제조)로 측정한 바, 본 CIE 색도의 차이는 0.01 이내였다.
<실시예 4>
실시예 1에 있어서, 제조예 3에서 제조한 형광 매체 재료 (3)을 사용한 것 이외에는 동일하게 하여, 도 13(a)에 나타내는 패턴을 갖는(밀봉재는 도시되어 있지 않음) 발광 장치를 얻었다.
다음으로, 이 장치의 IZO 전극과 Al 전극에 DC 7V의 전압을 인가(IZO 전극: (+), Al 전극: (-))한 바, 유기 EL 소자의 발광과 형광 매체의 형광이 혼합되어, 백색 발광이 얻어졌다.
여기서, 정면 색도와 경사 45°로부터, 각각 색채 색차계(CS100, 미놀타 제조)로 측정한 바, 본 CIE 색도의 차이는 0.01 이내였다.
<실시예 5>
실시예 1에 있어서, 제조예 3에서 제조한 형광 매체 재료 3을 이용하고, 유기 EL 소자의 발광층으로서, 화합물 BH와 화합물 BD를 10:0.5의 막 두께 비가 되도록 막 두께 10 nm로 공증착하여, 청색 영역 457 nm에 발광 피크를 갖는 유기 EL 소자로 한 것 이외에는 동일하게 하여, 도 13(a)에 나타내는 패턴을 갖는(밀봉재는 도시되어 있지 않음) 발광 장치를 얻었다.
다음으로, 이 장치의 IZO 전극과 Al 전극에 DC 7V의 전압을 인가(IZO 전극: (+), Al 전극:(-))한 바, 유기 EL 소자의 발광과 형광 매체의 형광이 혼합되어, 백색발광이 얻어졌다.
여기서, 정면 색도와 경사 45°로부터, 각각 색채 색차계(CS100, 미놀타 제조)로 측정한 바, 본 CIE 색도의 차이는 0.01 이내였다.
<실시예 6>
실시예 1에 있어서, 제조예 4에서 제조한 형광 매체 재료 4를 이용하고, 유기 EL 소자의 발광층으로서, 청색 발광층에, 화합물 BH와 화합물 BD를 10:0.5의 막 두께 비가 되도록 막 두께 10 nm로 공증착하고, 다음으로, 적색 발광층으로서, 화합물 BH와 화합물 RD를 20:3의 막 두께 비가 되도록 막 두께 20 nm로 공증착하여, 청색 영역 457 nm와, 적색 영역 615 nm에 발광 피크를 갖는 유기 EL 소자로 한 것 이외에는 동일하게 하여, 도 13(c)에 나타내는 패턴을 갖는(밀봉재는 도시되어 있지 않음) 발광 장치를 얻었다.
다음으로, 이 장치의 IZO 전극과 Al 전극에 DC 7V의 전압을 인가(IZO 전극: (+), Al 전극:(-))한 바, 유기 EL 소자의 발광과 형광 매체의 형광이 혼합되어, 백색 발광이 얻어졌다.
여기서, 정면 색도와 경사 45°로부터, 각각 색채 색차계(CS100, 미놀타 제조)로 측정한 바, 본 CIE 색도의 차이는 0.01 이내였다.
<실시예 7>
실시예 1에 있어서, 2000 Å 막 두께의 Al 막을 성막한 100 mm×100 mm×1.1 mm 두께의 청판 유리 기판(지오매틱사 제조)을 이용하고, IZO를 음극에 이용하고, SiON 막으로 밀봉한 것 이외에는 동일하게 하여 도 13(a)에 나타내는 패턴(밀봉재는 도시되어 있지 않음)으로서, 상부 에미션형의 발광 장치를 얻었다.
다음으로, 이 장치의 IZO 전극과 Al 전극에 DC 7V의 전압을 인가(하부 IZO 전극: (+), 상부 IZO 전극: (-))한 바, 유기 EL 소자의 발광과 형광 매체의 형광 이 혼합되어, 백색 발광이 얻어졌다.
여기서, 정면 색도와 경사 45°로부터, 각각 색채 색차계(CS100, 미놀타 제조)로 측정한 바, 본 CIE 색도의 차이는 0.01 이내였다.
<실시예 8>
실시예 1에 있어서, 제조예 1에서 제조한 형광 매체 재료 (1)을 30 ㎛ 라인, 30 ㎛ 갭의 스트라이프 패턴 판을 이용하여, 지지 기판상에, 도 13(c)에 나타내는 패턴을 갖는 형광 매체를 형성하였다.
다음으로, 형광 매체 상과 형광 매체를 형성한 지지 기판면 이외의 지지 기판을 시판되는 포토 레지스트로 덮고, 불산 처리하여, 형광 매체 패턴의 갭에 오목형의 패임을 형성하였다.
포토 레지스트를 유기 알칼리(에탄올아민) 처리로 제거 후, 실시예 1과 동일하게 IZO 성막, 유기 EL 형성, 밀봉을 행하여, 도 13(d)의(밀봉재는 도시되어 있지 않음) 발광 장치를 얻었다.
다음으로, 이 장치의 IZO 전극과 Al 전극에 DC 7V의 전압을 인가(IZO 전극: (+), Al 전극: (-))한 바, 유기 EL 소자의 발광과 형광 매체의 형광이 혼합되어, 백색 발광이 얻어졌다.
여기서, 정면 색도와 경사 45°로부터, 각각 색채 색차계(CS100, 미놀타 제조)로 측정한 바, 본 CIE 색도의 차이는 O.01 이내였다.
<실시예 9>
실시예 1에 있어서, 제조예 1에서 제조한 형광 매체 재료 (1)을 30 ㎛ 라인, 30 ㎛ 갭의 스트라이프 패턴 판을 이용하여, 지지 기판상에, 도 13(c)에 나타내는 패턴을 갖는 형광 매체를 형성하였다.
다음으로, 형광 매체 패턴의 갭에, 우레탄계 열경화형 수지(주조 케미컬 제조 MIG2500) 잉크를 이용하여, 30 ㎛ 라인, 30 ㎛ 갭의 스트라이프 패턴 판으로 스크린 인쇄하고, 80 ℃에서 건조 후, 180 ℃에서 경화시켜, 형광 매체의 갭에 투명한 볼록부를 형성하였다. 이하, 실시예 1과 동일하게, IZO 성막, 유기 EL 형성, 밀봉을 행하여, 도 13(e)의(밀봉재는 도시되어 있지 않음) 발광 장치를 얻었다.
다음으로, 이 장치의 IZO 전극과 Al 전극에 DC 7V의 전압을 인가(IZO 전극: (+), Al 전극: (-))한 바, 유기 EL 소자의 발광과 형광 매체의 형광이 혼합되어, 백색 발광이 얻어졌다.
여기서, 정면 색도와 경사 45°로부터, 각각 색채 색차계(CS100, 미놀타 제조)로 측정한 바, 본 CIE 색도의 차이는 0.01 이내였다.
<비교예 1>
실시예 1에 있어서, 형광 매체 재료를 스핀 코팅하여, 평탄한 형광 매체로 하고, 양극으로서, 2000 Å 막 두께의 ITO 전극(결정질)을 사용한 것 이외에는 동일하게 발광 장치를 얻었다.
다음으로, 이 장치의 ITO 전극과 Al 전극에 DC 7V의 전압을 인가(ITO 전극: (+), Al 전극:(-))한 바, 유기 EL 소자의 발광과 형광 매체의 형광이 혼합되어, 백색 발광이 얻어졌다.
여기서, 정면 색도와 경사 45°로부터, 각각 색채 색차계(CS100, 미놀타 제 조)로 측정한 바, 본 CIE 색도의 차이는 0.01을 초과하고, 발광의 균일성은 실시예에 뒤떨어졌다. 이것은 유기 EL 발광 소자의 발광의 스펙트럼과, 형광 매체를 투과하는 유기 EL 소자광의 투과 강도가 각도에 따라서 다르기 때문이라고 생각된다. 또한, 백색 발광 휘도는 실시예 1의 80 ％ 정도였다. 이것은 실시예 1 보다도, 유기 EL 소자의 발광 면적이 작기 때문이라고 생각된다.
또한, 발광 소자에는 수분 등의 영향에 의한 다크 스폿이 많았다. ITO막(결정질)의 배리어성이 IZO(비정질)보다도 나쁜 것을 알 수 있었다.
<제조예 5>
(적색 형광 재료 1의 제조)
아세트산카드뮴 수화물(0.5 g), 테트라데실포스폰산(TDPA)(1.6 g)을 5 ml의 트리옥틸포스핀(TOP)에 가하였다. 질소 분위기하에서 용액을 230 ℃로 가열하고, 1시간 교반하였다. 60 ℃까지 냉각 후, 셀레늄 0.2 g을 포함하는 TOP 용액 2 ml를 가하여 원료 용액으로 하였다.
트리옥틸포스핀옥사이드(TOPO)(10 g)을 3구 플라스크에 취하고, 195 ℃에서 1시간 진공 건조하였다. 질소 가스로 대기압으로 되돌리고, 질소 분위기인 채로 270 ℃까지 가열하고, 계를 교반하면서 상기 원료 용액 1.5 ml를 가하였다. 반응(코어 성장 반응)은 반응 용액의 형광 스펙트럼을 수시 확인하면서 진행시켰다. 나노크리스탈이 615 nm에 형광 피크를 갖는 시점에, 반응 용액을 60 ℃까지 냉각하여 반응의 진행을 정지시켰다. 부탄올 20 ml를 가하여 반도체 나노크리스탈(코어)를 침전시키고, 원심 분리에 의해 분리하여 감압 건조하였다.
TOPO(5 g)을 3구 플라스크에 취하고, 195 ℃에서 1시간 진공 건조하였다. 질소 가스로써 대기압으로 되돌리고, 질소 분위기인 채로 60 ℃까지 냉각하고 TOP(0.5 ml) 및 0.5 ml의 헥산에 현탁시킨 상기 반도체 나노크리스탈(코어)(0.05 g)을 가하였다. 감압하에, 100 ℃에서 1시간 교반한 후, 160 ℃로 승온하여 질소 가스로 대기압으로 되돌렸다(용액 A).
별도로 제조한 용액 B(디에틸아연의 1N 농도 n-헥산 용액 0.7 ml와 비스(트리메틸실릴)술피드(0.13 g)을 TOP 3ml에 용해함)를 30분에 걸쳐 160 ℃로 유지한 용액 A에 적하하였다. 90 ℃로 강온하고 추가로 2시간 교반을 계속하였다. 60 ℃로 강온하고 부탄올 20 ml를 가하여 반도체 나노크리스탈(코어: CdSe/쉘: ZnS)을 침전시키고, 원심 분리에 의해 분리하여 감압 건조하였다.
다음으로, 얻어진 반도체 나노크리스탈을, 매트릭스 수지로서 아크릴계 네가티브형 자외선 열경화성 수지(신닛테쯔 가가꾸 제조 V259)에 분산시키고, 반도체 나노크리스탈의 고형분에 대한 농도가 9 중량％(부피 비율 2 vol％)가 되도록 분산하여, 반도체 나노크리스탈: (CdSe)ZnS를 이용한 적색 형광 재료 (1)을 제조하였다.
<제조예 6> (적색 형광 재료 2의 제조)
제조예 5에 있어서, 매트릭스 수지를 우레탄계 열경화 수지(주조 케미컬 제조 MIG2500)로 한 것 이외에는 동일한 방법으로 적색 형광 재료 (2)를 제조하였다.
<제조예 7> (녹색 형광 재료 3의 제조)
제조예 5에 있어서, 나노크리스탈이 530 nm에 형광 피크를 갖는 시점까지 코어 성장 반응을 행한 것 이외에는, 동일한 제조법으로 반도체 나노크리스탈(코어: CdSe/쉘: ZnS)을 합성하여, 녹색 형광 재료 (3)을 얻었다.
<제조예 8> (녹색 형광 재료 4의 제조)
제조예 6에 있어서, 나노크리스탈이 530 nm에 형광 피크를 갖는 시점까지 코어 성장 반응을 행한 것 이외에는, 동일한 제조법으로 반도체 나노크리스탈(코어: CdSe/쉘: ZnS)을 합성하여, 녹색 형광 재료 (4)를 얻었다.
<실시예 10>
25 mm×75 mm×0.7 mm 두께의 청판 유리 기판상에, 제조예 5에서 얻어진 적색 형광 재료 (1)을, 100 ㎛ 각 내에 외주 15 ㎛ 폭의 프레임을 남기고 70 ㎛ 각의 개구부가 얻어지도록, 포토 마스크를 통해 노광/현상 처리를 행하고, 180 ℃에서 가열하고 경화시켜 막 두께 5 ㎛의 형광 변환부를 제조하였다. 그 후, 스크린 패턴 판을 이용하여, 70 ㎛의 개구부에 우레탄계 열경화형 수지(주조 케미컬 제조 MIG2500)를 인쇄하였다. 80 ℃에서 건조 후, 180 ℃에서 열 처리를 행함으로써, 수지가 흘러, 도 21과 같은 단면 형상을 갖는 중앙부 막 두께 10 ㎛ 수지 패턴이 형성되었다.
다음으로, 이 기판을 스퍼터링 장치에 이동하여, ITO(인듐-주석 산화물)층을 약 2000 Å의 막 두께로 전체 면에 형성하였다. 이 위에 포지티브형 레지스트(HPR204: 후지 필름 아치 제조)를 스핀 코팅하고, 수지 패턴부만 ITO가 남도록, 포토 마스크를 통해 자외선 노광하고, TMAH(테트라메틸암모늄히드록시드)의 현상액으로 현상하고, 130 ℃에서 소성하여, 레지스트 패턴을 얻었다. 다음으로, 47 ％ 브롬화수소산으로 이루어지는 ITO 에칭제로, 노출되어 있는 부분의 ITO를 에칭하였다. 다음으로, 레지스트를 에탄올아민을 주성분으로 하는 박리액(N303: 나가세산교 제조)로 처리하여, ITO 패턴(하부 투명 전극: 양극)을 얻었다.
다음으로, 이소프로필 알코올 중에서 초음파 세정을 5분간 행한 후, UV 오존 세정을 30분간 행하였다.
우선, 정공 주입층으로서 기능하는 HI막을 막 두께 25 nm로 증착하였다. HI막의 성막에 계속하여, 정공 수송층으로서 기능하는 HT막을 막 두께 10 nm로 증착 하였다. HT막의 성막에 계속하여, 청색 발광층으로서, 화합물 BH와 화합물 BD를 10:0.5의 막 두께 비가 되도록 막 두께 10 nm로 공증착하였다. 다음으로, 녹색 발광층으로서, 화합물 BH와 화합물 GD를 10:0.8의 막 두께 비가 되도록 막 두께 10 nm로 공증착하였다. 이 막 상에 전자 수송층으로서 막 두께 10 nm의 트리스(8-퀴놀리놀)알루미늄막(이하 「Alq막」으로 약기함)을 성막하였다. 이 후 LiF를 전자 주입층으로서 1 nm 증착하고, 추가로 음극(상부 반사 전극)으로서 150 nm 증착하고, 청녹색 발광의 유기 EL 소자를 적층하였다. 이 청녹색 발광 유기 EL 소자를 별도로 단독으로 유리 기판상에 제조하여, 발광 스펙트럼을 측정한 바, 청색 영역 457 nm와, 녹색 영역 528 nm에 발광 피크를 가졌다.
또한, 이 유기 EL 소자상에, 0.3 mm 두께의 유리 기판(상술)을 접착재로 접착하고, 유기 EL 소자를 밀봉하여, 유기 EL 발광 장치를 얻었다(도 20(a), 밀봉부는 도시하지 않음).
다음으로, 이 장치의 ITO 전극과 Al 전극에 DC 7V의 전압을 인가(ITO 전극: (+), Al 전극:(-))한 바, 유기 EL 소자의 발광과 형광 매체의 형광이 혼합되어, 백색발광이 얻어졌다.
색채 색차계(CS100, 미놀타 제조)로, 각 실시예의 정면 휘도 및 색도를 기준으로 하여, 색도의 차이 및 휘도의 상대치를 표 1에 나타내었다.
<비교예 2>
실시예 10에 있어서, 발광 소자부를 제조하기 전에 돌기 형상의 수지 패턴을 제조하지 않은 것 이외에는 실시예 10과 동일한 방법으로 유기 EL 발광 장치를 제 조하였다. 실시예 10과 동일하게 유기 EL 발광 장치의 색도 및 휘도를 평가하였다. 결과를 표 1에 나타내었다. 표 1의 결과로부터, 실시예 10과 비교하여, 시야각에 의해 색도 및 휘도가 변화하였음을 알 수 있었다.
<실시예 11>
25 mm×75 mm×0.7 mm 두께의 청판 유리 기판(지오매틱사 제조) 상에, 우레탄계 열경화형 수지(주조 케미컬 제조 MIG2500)를 70 ㎛ 각 형상으로, 100 ㎛ 피치의 스크린판을 이용하여 인쇄하였다. 80 ℃에서 건조 후, 180 ℃에서 열 처리를 행하여 형상을 갖추었다. 그 후, 전체 면에 스퍼터링에 의해, Al을 100 nm 성막하였다.
그 후, 제조예 7에 의해 제조한 녹색 형광 재료 3을 이용하여, 실시예 10과 동일한 포토 마스크를 사용하여, 노광/현상을 행하여 형광 변환부를 제조하였다.
다음으로, 유기 EL 증착 장치와 ITO 성막용 이온 플레이팅 장치 챔버가 연결된 클러스터형의 성막 장치를 이용하여 성막하였다. 유기 EL 발광 장치의 각 층에 대해서는, 실시예 10과 동일하게 진공 증착으로 각 층을 성막하였다. 다만, 본 실시예에서는, 녹색 발광층 대신에, 적색 발광층으로서 화합물 BH와 화합물 RD를 20:3의 막 두께 비가 되도록 막 두께 20 nm로 공증착하여, 청적색 발광 소자를 제조하였다. 또한, Al 전극 대신에 Mg:Ag(9:1 조성) 금속을 10 nm 증착하였다. 그 후, 진공 일관으로, 이온 플레이팅 챔버에 기판을 이동하여, ITO를 성막하였다. 또한 밀봉막으로서 SiON막을 동일 챔버에서 이온 플레이트원을 변경함으로써 성막하여, 상부 에미션형의 유기 EL 발광 장치를 얻었다(도 20(b), 밀봉부는 도시하지 않음). 또한, 이 청적색 발광 소자를 별도로 단독으로 유리 기판상에 제조하여, 발광 스펙트럼을 측정하자, 청색 영역 457 nm, 적색 영역 615 nm에 발광 피크를 가졌다.
다음으로, 이 장치의 ITO 전극과 Al 전극에 DC 7V의 전압을 인가(ITO 전극: (+), Al 전극: (-))한 바, 유기 EL 소자의 발광과 형광 매체의 형광이 혼합되어, 백색 발광이 얻어졌다.
색채 색차계(CS100, 미놀타 제조)로 정면 및 경사 45°로부터 색도 및 휘도를 측정하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.
<비교예 3>
실시예 11에 있어서, 발광 소자부를 제조하기 전의 돌기 형상의 수지 패턴을 제조하지 않은 것 이외에는 동일한 방법으로 유기 EL 발광 장치를 제조하였다. 얻어진 유기 EL 발광 장치에 대해서 실시예 11과 동일하게 색도와 휘도를 평가하였다. 결과를 표 1에 나타내었다. 표 1의 결과로부터, 실시예 11과 비교하여 시야각에 의해 색도 및 휘도가 변화되었음을 알 수 있었다.
<실시예 12>
25 mm×75 mm×0.7 mm 두께의 청판 유리 기판상에, 제조예 6에 의해 얻어진 적색 형광 재료 (2)를 소자 제조 영역 전체 면에 도포하고, 80 ℃에서 건조 후, 180 ℃에서 열경화시켰다. 그 후, 동일 재료를 이용하여, 70 ㎛ 각 형상으로, 100 ㎛ 피치의 스크린 판을 이용하여 인쇄하였다. 80 ℃에서 건조 후, 180 ℃에서 열 처리를 행하여, 돌기 형상을 갖추었다.
그 후에는 실시예 10과 동일한 방법으로 유기 EL 발광 장치를 제조하였다(도 20(c), 밀봉부는 도시하지 않음).
다음으로, 이 장치의 ITO 전극과 전극에 DC 7V의 전압을 인가(ITO 전극: (+), Al 전극: (-))한 바, 유기 EL 소자의 발광과 형광 매체의 형광이 혼합되어, 백색 발광이 얻어졌다.
색채 색차계(CS100, 미놀타 제조)로 정면 및 경사 45°로부터 색도 및 휘도를 측정하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.
<비교예 4>
실시예 12에 있어서, 발광 소자부를 제조하기 전의 돌기 형상의 형광 수지 패턴을 제조하지 않은 것 이외에는 동일한 방법으로 유기 EL 발광 장치를 제조하였다. 얻어진 유기 EL 발광 소자에 대해서 실시예 12와 동일하게 색도 및 휘도의 평가를 행하였다. 결과를 표 1에 나타내었다. 표 1의 결과로부터, 실시예 12와 비교하여 시야각에 의해 색도 및 휘도가 변화되었음을 알 수 있었다.
<실시예 13>
25 mm×75 mm×100 ㎛ 두께의 폴리이미드 시트 상에, 제조예 8에서 얻어진 녹색 형광 재료 (4)를 소자 제조 영역 전체 면에 도포하고, 80 ℃에서 건조 후, 180 ℃에서 열경화시켰다. 그 후, 100 ㎛ 각 내의 외주 15 ㎛ 폭의 프레임 형상에 70 ㎛ 각 형상으로, 동일 재료를 이용하여 스크린 판을 이용하여 인쇄하였다. 80 ℃에서 건조 후, 180 ℃에서 열 처리를 행하여, 프레임(둑)을 형성하였다.
그 후에는 실시예 10과 동일한 절차로 프레임의 내부에 발광 소자를 제조하 였다. 그 후, 질소 치환된 글로브 박스에 본 발광 장치를 이동하여, 전사용 기판 상에 상기 발광 장치를 전사하여, 유기 EL 발광 장치를 제조하였다(도 20(d), 밀봉부는 도시하지 않음). 전사용 기판으로서, 에틸렌-에틸아크릴레이트 수지 8 중량％, 에틸렌아세트산비닐 수지 8 중량％의 톨루엔 용액을 이용하여, 유리 기판(25 mm×75 mm×0.7 mm 두께) 상에 도포하고, 150 ℃에서 30분간 가열함으로써, 용제 건조를 행하여, 열 가소성 수지층(2 ㎛)을 형성하여 준비한 것을 사용하였다.
다음으로, 이 장치의 ITO 전극과 Al 전극에 DC 7V의 전압을 인가(ITO 전극: (+), Al 전극:(-))한 바, 유기 EL 소자의 발광과 형광 매체의 형광이 혼합되어, 백색발광이 얻어졌다.
색채 색차계(CS100, 미놀타 제조)로 정면 및 경사 45°로부터 색도 및 휘도를 측정하였다. 결과를 표 1에 나타내었다. 표 1의 결과로부터, 비교예 2와 비교하여 시야각 의존성이 감소하고, 광 취출 효율이 향상되었음을 알 수 있었다.
<비교예 5>
실시예 13에 있어서, 발광 소자부를 제조하기 전의 돌기 형상의 형광 수지 패턴을 제조하지 않은 것 이외에는 동일 방법으로 유기 EL 발광 장치를 제조하였다. 실시예 13과 동일하게 유기 EL 발광 장치의 색도 및 휘도의 평가를 행하였다. 결과를 표 1에 나타내었다. 표 1의 결과에 의해, 시야각에 의해, 색도 및 휘도가 변화되었음을 알 수 있었다.
<실시예 14>
실시예 11에 따라서 발광 소자를 제조하고, 추가로 그의 상부에 연속하여 발 광 소자를 제조하여, 상부 에미션형의 발광 장치를 제조하였다.
<실시예 15>
실시예 11에 따라서 유기 EL 발광 장치를 제조하였다. 발광 소자를 제조할 때, 최종 공정의 상부 전극(ITO)를 성막할 때에, 인접하는 발광 소자의 하부 전극과 접속할 수 있도록, 미리 하부 전극의 패터닝과 유기층의 마스킹을 변경하였다. 가로 방향은 도 20(b)에 나타내고, 세로 방향은 도 22에 나타내었다.
본 발명의 발광 장치는 일반 조명, (액정용) 백 라이트의 광원으로서 이용할 수 있다.
Claims (28)
- 지지 기판상에 형광 매체와 상기 형광 매체를 피복하는 발광 소자를 갖고,상기 발광 소자는 서로 평행하지 않은 2 이상의 발광면을 갖고,상기 발광 소자로부터 발하는 광과 상기 형광 매체가 발하는 광을 혼합하여 발하는 발광 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 서로 평행하지 않은 2 이상의 발광면에서 발하는, 발광면에 대하여 법선 방향의 광이 형광 매체를 투과할 때에, 형광 매체 내의 투과 거리가 대략 같은 발광 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 형광 매체가 볼록형인 발광 장치.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발광 소자의 일부가 상기 형광 매체를 피복하고, 일부가 피복하지 않는 발광 장치.
- 제4항에 있어서, 추가로, 지지 기판에 볼록형부 또는 오목형부가 설치되고, 상기 형광 매체를 피복하지 않는 발광 소자가 상기 볼록형부 또는 오목형부 상에 형성되어 있는 발광 장치.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 추가로, 지지 기판상에 볼록형부를 갖고, 상기 형광 매체가 상기 볼록형부 상에 대략 균일한 두께로 형성되어 있는 발광 장치.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 추가로, 상기 발광 소자와 상기 형광 매체 사이에 투명 배리어 층을 갖는 발광 장치.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발광 소자의 투명 전극이 투명 배리어층으로서 기능하는 발광 장치.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 지지 기판상에 오목형부가 설치되고, 상기 발광 소자 및 형광 매체가 상기 오목형부에 형성되어 있는 발광 장치.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발광 소자로부터 발하는 광 및 상기 형광 매체로부터 발하는 광이 지지 기판측에서 취출되는 발광 장치.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발광 소자로부터 발하는 광 및 상기 형광 매체로부터 발하는 광이 지지 기판의 반대측에서 취출되는 발광 장치.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 형광 매체가 나노크리스탈 형광체를 포함하는 발광 장치.
- 제12항에 있어서, 상기 나노크리스탈 형광체가 반도체 나노크리스탈인 발광 장치.
- 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발광 소자가 유기 EL(전계발광) 소자인 발광 장치.
- 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발광 소자로부터 발하는 광과 상기 형광 매체로부터 발하는 광을 혼합한 광이 백색인 발광 장치.
- 지지 기판상에 서로 평행하지 않은 2 이상의 발광면을 갖는 발광 소자와 형광 매체를 갖고,상기 형광 매체가 상기 발광 소자가 발하는 광을 취출하는 방향과 다른 방향으로 배치되고,상기 발광 소자가 발하는 광과 상기 형광 매체가 발하는 광을 혼합하여 발하는 발광 장치.
- 제16항에 있어서, 상기 발광 소자의 표면이 볼록형인 발광 장치.
- 제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 형광 매체의 표면이 볼록형인 발광 장치.
- 제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 볼록형이 반구상인 발광 장치.
- 제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 형광 매체가 상기 발광 소자가 발하는 광을 취출하는 방향에 대하여 수직 방향으로 배치되어 있는 발광 장치.
- 제16항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지 기판상에 상기 발광 소자가 2 이상 병치되어 있고, 상기 발광 소자 사이에 상기 형광 매체가 있는 발광 장치.
- 제16항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 형광 매체가 상기 발광 소자를 포매하는 발광 장치.
- 제16항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발광 소자가 2 이상 적층되어 있는 발광 장치.
- 제16항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발광 소자가 발하는 광과 상기 형광 매체가 발하는 광을 상기 지지 기판측에서 취출하는 발광 장치.
- 제16항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발광 소자가 발하는 광과 상기 형광 매체가 발하는 광을 상기 지지 기판의 반대측에서 취출하는 발광 장치.
- 제16항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 형광 매체가 나노크리스탈 형광체를 포함하는 발광 장치.
- 제26항에 있어서, 상기 나노크리스탈 형광체가 반도체 나노크리스탈인 발광 장치.
- 제16항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발광 소자가 발하는 광과 형광 매체가 발하는 광을 혼합한 광이 백색인 발광 장치.
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