KR20070120432A - 발광 장치, 화상 형성 장치, 표시 장치 및 전자 기기 - Google Patents

발광 장치, 화상 형성 장치, 표시 장치 및 전자 기기 Download PDF

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KR20070120432A
KR20070120432A KR1020070058889A KR20070058889A KR20070120432A KR 20070120432 A KR20070120432 A KR 20070120432A KR 1020070058889 A KR1020070058889 A KR 1020070058889A KR 20070058889 A KR20070058889 A KR 20070058889A KR 20070120432 A KR20070120432 A KR 20070120432A
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light emitting
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emitting device
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히데카즈 고바야시
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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 톱 이미션형 발광 장치에 있어서, 발광 스펙트럼의 협대역화 또는 출사 광량 증대를 달성하는 것을 과제로 하고 있다.
기판(11)과, 기판(11) 위에 형성되어, 광을 반사하는 광반사층(13)과, 광반사층(13) 위에 형성되어, 광을 투과시키는 투명 전극(14)과, 투명 전극(14) 위에 형성되어, 발광하는 발광층(15)과, 발광층(15) 위에 형성되어, 발광층(15)으로부터의 광의 일부를 투과시켜, 당해 광의 다른 일부를 반사하는 반(半)반사 전극(16)과, 반반사 전극(16) 위에 형성되어, 반반사 전극(16)으로부터의 광의 일부를 투과시켜, 당해 광의 다른 일부를 반사하는 도전성 반(半)반사층(17)을 구비한다. 반반사 전극(16)은 일함수가 4일렉트론볼트 이하이며, 도전성 반반사층(17)은 광 반사율이 반반사 전극(16)보다도 높은 금속 재료(예를 들어, 은)로 형성되어 있다.
발광 장치, 기판, 발광 소자, 광반사층, 발광층

Description

발광 장치, 화상 형성 장치, 표시 장치 및 전자 기기{LIGHT-EMITTING DEVICE, IMAGE FORMING APPARATUS, DISPLAY DEVICE, AND ELECTRONIC APPARATUS}
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 장치(10)의 일부를 나타내는 단면도.
도 2는 발광 장치(10)의 발광 소자(12)로부터 방출되어 발광 장치(10)로부터 출사된 광(출사광)의 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 3은 도 2의 출사광의 특성을 나타내는 도면.
도 4는 발광 장치(10)의 변형예(제 1 변형예)에 따른 발광 장치로부터의 출사광 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 5는 도 4의 출사광의 특성을 나타내는 도면.
도 6은 제 1 변형예에 따른 발광 장치에 있어서, 도전성 반반사층(17)의 두께(p)를 변화시켰을 때의 출사광 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 7은 도 6의 출사광의 특성을 나타내는 도면.
도 8은 제 1 변형예에 따른 발광 장치와 비교해야 할 종래예(제 1 종래예)에 따른 발광 장치로부터의 출사광 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 9는 도 8의 출사광의 특성을 나타내는 도면.
도 10은 제 1 변형예에 따른 발광 장치의 변형예(제 2 변형예)에 따른 발광 장치로부터의 출사광 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 11은 도 10의 출사광의 특성을 나타내는 도면.
도 12는 제 1 변형예에 따른 발광 장치의 변형예(제 3 변형예)에 따른 발광 장치로부터의 출사광 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 13은 도 12의 출사광의 특성을 나타내는 도면.
도 14는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 장치(20)의 일부를 나타내는 단면도.
도 15는 발광 장치(20)의 발광 소자(22G)로부터 방출되어 발광 장치(20)로부터 출사된 G광 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 16은 도 15의 출사광의 특성을 나타내는 도면.
도 17은 발광 소자(22B)로부터 방출되어 발광 장치(20)로부터 출사된 B광 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 18은 도 17의 출사광의 특성을 나타내는 도면.
도 19는 발광 장치(20)와 비교해야 할 종래예(제 2 종래예)에 따른 발광 장치로부터의 출사광(G광) 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 20은 도 19의 출사광의 특성을 나타내는 도면.
도 21은 발광 장치(20)와 비교해야 할 종래예(제 2 종래예)에 따른 발광 장치로부터의 출사광(B광) 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 22는 도 21의 출사광의 특성을 나타내는 도면.
도 23은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 발광 장치(50)의 일부를 나타내는 단 면도.
도 24는 발광 장치(50)의 발광 소자(52)로부터 방출되어 발광 장치(50)로부터 출사된 광(출사광)의 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 25는 도 24의 출사광의 특성을 나타내는 도면.
도 26은 발광 장치(50)의 변형예(제 4 변형예)에 따른 발광 장치로부터의 출사광 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 27은 도 26의 출사광의 특성을 나타내는 도면.
도 28은 발광 장치(50)의 다른 변형예(제 5 변형예)에 따른 발광 장치로부터의 출사광 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 29는 도 28의 출사광의 특성을 나타내는 도면.
도 30은 발광 장치(50)의 또 다른 변형예(제 6 변형예)에 따른 발광 장치로부터의 출사광 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 31은 도 30의 출사광의 특성을 나타내는 도면.
도 32는 발광 장치(50)나 각 변형예에 따른 발광 장치와 비교해야 할 종래예(제 3 종래예)에 따른 발광 장치로부터의 출사광 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 33은 도 32의 출사광의 특성을 나타내는 도면.
도 34는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 발광 장치(60)의 일부를 나타내는 단면도.
도 35는 발광 장치(60)의 발광 소자(62G)로부터 방출되어 발광 장치(60)로부터 출사된 G광 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 36은 도 35의 출사광의 특성을 나타내는 도면.
도 37은 발광 소자(62B)로부터 방출되어 발광 장치(60)로부터 출사된 B광 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 38은 도 37의 출사광의 특성을 나타내는 도면.
도 39는 발광 장치(60)의 변형예(제 7 변형예)에 따른 발광 장치로부터의 출사광(G광) 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 40은 도 39의 출사광의 특성을 나타내는 도면.
도 41은 발광 장치(60)의 다른 변형예(제 8 변형예)에 따른 발광 장치로부터의 출사광(G광) 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 42는 도 41의 출사광의 특성을 나타내는 도면.
도 43은 발광 장치(60)의 다른 변형예(제 8 변형예)에 따른 발광 장치로부터의 출사광(B광) 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 44는 도 43의 출사광의 특성을 나타내는 도면.
도 45는 발광 장치(60)와 비교해야 할 종래예(제 4 종래예)에 따른 발광 장치로부터의 출사광(G광) 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 46은 도 45의 출사광의 특성을 나타내는 도면.
도 47은 발광 장치(60)와 비교해야 할 종래예(제 4 종래예)에 따른 발광 장치로부터의 출사광(B광) 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 48은 도 47의 출사광의 특성을 나타내는 도면.
도 49는 발광 장치(10) 또는 발광 장치(50)를 노광 장치로서 사용한 화상 형 성 장치의 일례를 나타내는 종단면도.
도 50은 발광 장치(10) 또는 발광 장치(50)를 라인형(型) 노광 장치로서 사용한 다른 화상 형성 장치의 일례를 나타내는 종단면도.
도 51은 발광 장치(20) 또는 발광 장치(60)를 표시 장치로서 채용한 모바일형 퍼스널 컴퓨터의 구성을 나타내는 도면.
도 52는 발광 장치(20) 또는 발광 장치(60)를 표시 장치로서 채용한 휴대 전화기의 구성을 나타내는 도면.
도 53은 발광 장치(20) 또는 발광 장치(60)를 표시 장치로서 채용한 휴대 정보 단말의 구성을 나타내는 도면.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10, 20, 60 : 발광 장치
11, 51 : 기판
12, 22B, 22G, 22R, 52, 62B, 62G, 62R : 발광 소자
13, 23, 53, 63 : 광반사층
14, 24B, 24G, 24R, 54, 64B, 64G, 64R : 제 1 전극으로서의 투명 전극
15, 55, 65B, 65G, 65R : 발광층
16, 26, 56, 66 : 제 2 전극으로서의 반(半)반사 전극
17, 27, 57, 67 : 도전성 반반사층
18, 28, 58, 68 : 투명 보조 전극
19, 29, 59, 69 : 밀봉층
25B, 25G, 25R : 발광층
41, 42 : 투명층
본 발명은 발광 장치, 화상 형성 장치, 표시 장치 및 전자 기기에 관한 것이다.
유기 EL(Electro Luminescent) 소자나 무기 EL 소자 등의 EL 소자를 구비한 발광 장치에는, 그 많은 용도로 발광 스펙트럼의 협대역화와 출사 광량 증대가 요망되고 있다. 이들 요망에 응할 수 있는 발광 장치로서, EL 소자와 그 기판 사이에 유전체 미러를 배치하여 마이크로캐비티를 구성한 발광 장치를 들 수 있다(특허문헌 1). 이 발광 장치는 보텀 이미션형이며, EL 소자로부터의 광은 그 기판을 투과하여 출사한다.
[특허문헌 1] 일본국 특허 제3274527호 공보
EL 소자를 구비한 발광 장치에 있어서, EL 소자 기판은 매우 두껍다. 따라서, 출사 광량 증대의 관점에서는, 보텀 이미션형 발광 장치보다도, EL 소자로부터의 광이 기판과는 반대 측에 출사하는 톱 이미션형 발광 장치 쪽이 바람직하게 된다. 또한, 톱 이미션형 발광 장치에 있어서도, 출사 광량 증대가 한층 더 요망되고 있다. 또한, 유기 EL 소자를 구비한 발광 장치를, 전자 사진 방식의 화상 형성 장치의 노광 장치로서 사용하는 용도나, 화상을 표시하는 표시 장치로서 사용하는 용도에서는, 발광 스펙트럼의 협대역화가 한층 더 요망되고 있다. 그래서, 특허문헌 1에 기재된 기술을 톱 이미션형 발광 장치에 적용하는 것을 생각한다.
그러나, 특허문헌 1에 기재된 기술을 적용한 톱 이미션형 발광 장치에서는, 그 제조에 있어서, 기판 위에 형성한 EL 소자 위에 유전체 미러를 형성할 필요가 있으며, 이 형성에 의해 EL 소자(예를 들어 발광층)가 크게 손상될 우려가 있다. 크게 손상된 EL 소자의 발광 특성은 현저하게 악화되기 때문에, 특허문헌 1에 기재된 기술을 톱 이미션형 발광 장치에 적용하는 것은 곤란하다.
그래서, 본 발명은 발광 스펙트럼의 협대역화 또는 출사 광량 증대를 달성할 수 있는 톱 이미션형 발광 장치, 화상 형성 장치, 표시 장치 및 전자 기기를 제공한다.
본 발명은, 기판과, 상기 기판 위에 형성되어, 광을 반사하는 광반사층과, 상기 광반사층 위에 형성되어, 광을 투과시키는 제 1 전극과, 상기 제 1 전극 위에 형성되어, 발광하는 발광층과, 상기 발광층 위에 형성되어, 상기 발광층으로부터의 광의 일부를 투과시키고, 당해 광의 다른 일부를 반사하는 제 2 전극과, 상기 제 2 전극 위에 형성되어, 상기 제 2 전극으로부터의 광의 일부를 투과시키고, 당해 광의 다른 일부를 반사하는 도전성 반반사층을 구비하고, 상기 제 2 전극은 일함수가 4일렉트론볼트 이하이며, 상기 도전성 반반사층은 광 반사율이 제 2 전극보다도 높은 금속 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치를 제공한다.
이 발광 장치에서는, 발광층으로부터 발광한 광이 제 2 전극 및 도전성 반반사층을 투과한다. 따라서, 이 발광 장치는 톱 이미션형 발광 장치가 될 수 있다. 또한, 이 발광 장치에서는, 발광층으로부터 발광한 광이 광반사층과 도전성 반반사층 사이에서 왕복함으로써, 특정 파장의 광의 강도가 증폭되는 공진(共振) 구조, 즉 마이크로캐비티(microcavity)를 구성할 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하면, 발광층 위에 유전체 미러를 형성하지 않고 마이크로캐비티를 구성할 수 있는 톱 이미션형 발광 장치를 제공할 수 있다. 이상에서, 본 발명에 의하면, 발광 스펙트럼의 협대역화 또는 출사 광량 증대를 달성할 수 있는 톱 이미션형 발광 장치를 제공할 수 있다.
또한, 이 발광 장치에서는, 일함수가 4일렉트론볼트 이하의 제 2 전극 위에 제 2 전극보다도 광 반사율이 높은 도전성 반반사층이 적층되고, 제 2 전극이 아닌 도전성 반반사층에 의해, 필요한 반사의 대부분이 처리된다. 이러한 구성을 채용함으로써, 일함수가 4일렉트론볼트 이하의 제 2 전극을 두껍게 형성하고, 도전성 반반사층을 불필요하게 하는 구성에 비하여, 제 2 전극 이상의 층에서 흡수되는 광을 저감할 수 있다. 따라서, 이 발광 장치에 의하면, 출사 광량 증대를 달성할 수 있다.
또한, 제 1 전극, 발광층 및 제 2 전극은 발광 소자를 구성한다. 이 발광 소자로서는, 여기자(勵起子)의 여기상태를 거쳐 발광하는 EL 소자를 예시할 수 있다. EL 소자로서는, 발광층이 유기 재료로 형성된 유기 EL 소자나, 발광층이 무기 재료로 형성된 무기 EL 소자를 예시할 수 있다.
상기 발광 장치에 있어서, 상기 금속 재료에는 은, 마그네슘 또는 알루미늄이 포함되어 있도록 할 수도 있다. 이러한 금속 재료를 채용함으로써, 상기 효과를 확실하게 얻을 수 있다. 또한, 발광 스펙트럼의 협대역화의 관점에서는, 은보다도 알루미늄, 알루미늄보다도 마그네슘 쪽이 적합하며, 출사 광량 증대의 관점에서는, 알루미늄보다도 마그네슘, 마그네슘보다도 은 쪽이 적합하다.
상기 발광 장치에 있어서, 상기 광반사층 형성 재료에는 은, 마그네슘 또는 알루미늄이 포함되어 있도록 할 수도 있다. 이러한 금속 재료를 채용함으로써, 상기 효과를 확실하게 얻을 수 있다. 또한, 발광 스펙트럼의 협대역화 및 출사 광량 증대의 관점에서는 은을 포함하는 재료가 적합하며, 발광 장치 제조의 용이성 향상의 관점에서는 알루미늄을 포함하는 재료가 적합하다.
본 발명은, 기판과, 상기 기판 위에 형성되어, 광을 반사하는 반사층과, 상기 반사층 위에 형성되어, 광을 투과시키는 투명층과, 상기 투명층 위에 형성되어, 광을 투과시키는 제 1 전극과, 상기 제 1 전극 위에 형성되어, 발광하는 발광층과, 상기 발광층 위에 형성되어, 상기 발광층으로부터의 광의 일부를 투과시키고, 당해 광의 다른 일부를 반사하는 제 2 전극을 구비하고, 상기 투명층은 소광(消光) 계수가 상기 제 1 전극보다도 낮은 재료로 형성되어 있으며, 상기 제 2 전극은 일함수가 4일렉트론볼트 이하인 것을 특징으로 하는 발광 장치를 제공한다.
이 발광 장치에서는, 발광층으로부터 발광한 광이 제 2 전극을 투과한다. 따라서, 이 발광 장치는 톱 이미션형 발광 장치가 될 수 있다. 또한, 이 발광 장치에서는, 발광층으로부터 발광한 광이 광반사층과 제 2 전극 또는 제 2 전극 위의 층 사이에서 왕복함으로써, 특정 파장의 광의 강도가 증폭되는 공진 구조, 즉 마이크로캐비티를 구성할 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하면, 발광층 위에 유전체 미러를 형성하지 않고 마이크로캐비티를 구성할 수 있는 톱 이미션형 발광 장치를 제공할 수 있다. 이상에서, 본 발명에 의하면, 발광 스펙트럼의 협대역화 또는 출사 광량 증대를 달성 가능한 톱 이미션형 발광 장치를 제공할 수 있다.
또한, 이 발광 장치에서는, 반사층과 제 1 전극 사이에 투명층이 존재하기 때문에, 제 1 전극을 두껍게 하지 않더라도, 투명층을 두껍게 함으로써, 광반사층과 제 2 전극 또는 제 2 전극 위의 층과의 거리와 발광층의 발광 주파장이 소정 관계를 충족시켜 발광 주파장의 광이 충분히 공진하도록 하는 것이 가능하다. 투명층 형성 재료의 소광 계수는 제 1 전극 형성 재료의 소광 계수보다도 작기 때문에, 제 1 전극을 두껍게 하는 것보다는, 투명층을 두껍게 한 쪽이, 광의 흡수를 억제할 수 있다. 즉, 이 발광 장치에 의하면, 출사 광량의 증대를 한층 더 달성할 수 있다.
또한, 제 1 전극, 발광층 및 제 2 전극은 발광 소자를 구성한다. 이 발광 소자로서는, 여기자의 여기상태를 거쳐 발광하는 EL 소자를 예시할 수 있다. EL 소자로서는, 발광층이 유기 재료로 형성된 유기 EL 소자나, 발광층이 무기 재료로 형성된 무기 EL 소자를 예시할 수 있다.
상기 발광 장치에 있어서, 상기 투명층 형성 재료는 이산화규소 또는 질화규소로 할 수도 있고, 상기 반사층 형성 재료에는 은, 마그네슘 또는 알루미늄이 포함되어 있도록 할 수도 있다. 이렇게 함으로써, 상기 효과를 확실하게 얻을 수 있 다. 또한, 발광 스펙트럼의 협대역화 및 출사 광량 증대의 관점에서는 은을 포함하는 재료가 적합하며, 발광 장치 제조의 용이성 향상의 관점에서는 알루미늄을 포함하는 재료가 적합하다.
상기 발광 장치에 있어서, 상기 제 1 전극의 두께는 60나노미터 미만이며, 상기 투명층 및 상기 발광층의 한쪽 또는 양쪽의 두께는, 상기 반사층과 상기 제 2 전극과의 거리와 상기 발광층의 발광 주파장이 소정 관계를 충족시키도록 정해져 있도록 할 수도 있다. 제 1 전극의 두께가 60나노미터 미만이면, 투명층, 발광층 및 제 2 전극 중 적어도 1개를 두껍게 할 필요가 있다. 출사 광량 증대의 관점에서는, 제 2 전극을 두껍게 하는 것보다는, 투명층 및 발광층의 한쪽 또는 양쪽을 두껍게 하는 쪽이 바람직하다. 이상에서 분명한 바와 같이, 이 형태에 의하면, 출사 광량의 증대를 한층 더 달성할 수 있다. 또한, 여기서 의미하는 소정 관계는, 발광 주파장의 광이 광반사층과 제 2 전극 사이에서 왕복하여 충분히 증폭되어 제 2 전극으로부터 출사하는 조건이며, 이 형태에 있어서의 공진 조건과 거의 일치하고 있다. 즉, 이 형태에 있어서의 소정 관계의 충족은, 이 형태에 있어서의 공진 조건을 거의 충족시키는 것과 등가(等價)이다.
상기 발광 장치에 있어서, 상기 제 2 전극 위에 형성되어, 상기 제 2 전극으로부터의 광의 일부를 투과시키고, 당해 광의 다른 일부를 반사하는 도전성 반반사층을 구비하고, 상기 도전성 반반사층은, 광 반사율이 상기 제 2 전극보다도 높은 금속 재료로 형성되어 있도록 할 수도 있다. 이 형태에 의하면, 일함수가 4일렉트론볼트 이하의 제 2 전극을 두껍게 형성하고, 도전성 반반사층을 불필요하게 하는 구성에 비하여, 제 2 전극 이상의 층에서 흡수되는 광을 저감할 수 있다. 따라서, 이 발광 장치에 의하면, 출사 광량의 증대가 한층 더 달성 가능하다.
상기 형태에 있어서, 상기 도전성 반반사층 형성 재료에는, 은, 마그네슘 또는 알루미늄이 포함되어 있도록 할 수도 있다. 이렇게 함으로써, 상기 효과를 확실하게 얻을 수 있다. 또한, 발광 스펙트럼의 협대역화의 관점에서는, 은보다도 알루미늄, 알루미늄보다도 마그네슘 쪽이 적합하며, 출사 광량 증대의 관점에서는, 알루미늄보다도 마그네슘, 마그네슘보다도 은 쪽이 적합하다.
또한, 상기 형태에 있어서, 상기 제 1 전극의 두께는 60나노미터 미만이며, 상기 투명층, 상기 발광층 및 상기 도전성 반반사층 중 적어도 1개의 두께는, 상기 반사층과 상기 도전성 반반사층과의 거리와 상기 발광층의 발광 주파장이 소정 관계를 충족시키도록 정해져 있도록 할 수도 있다. 제 1 전극의 두께가 60나노미터 미만이면, 투명층, 발광층, 제 2 전극 및 도전성 반반사층 중 적어도 1개를 두껍게 할 필요가 있다. 출사 광량 증대의 관점에서는, 제 2 전극을 두껍게 하는 것보다는, 투명층, 발광층 및 도전성 반반사층 중 적어도 1개를 두껍게 하는 쪽이 바람직하다. 이상에서 분명한 바와 같이, 이 형태에 의하면, 출사 광량의 증대를 한층 더 달성할 수 있다. 또한, 여기서 의미하는 소정 관계는, 발광 주파장의 광이 광반사층과 도전성 반반사층 사이에서 왕복하여 충분히 증폭되어 도전성 반반사층으로부터 출사하는 조건이며, 이 형태에 있어서의 공진 조건과 거의 일치하고 있다. 즉, 이 형태에 있어서의 소정 관계의 충족은, 이 형태에 있어서의 공진 조건을 거의 충족시키는 것과 등가이다.
또한, 본 발명은 상기 발광 장치 또는 상기 각 형태를 구비하는 전자 기기를 제공한다. 예를 들어 상기 발광 장치와, 상담지체를 구비하고, 상기 상담지체를 대전하고, 상기 상담지체의 대전된 면에 상기 발광 장치로부터의 광을 조사하여 잠상을 형성하고, 상기 잠상에 토너를 부착시켜 현상(顯像)을 형성하고, 상기 현상을 다른 물체에 전사하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치나, 상기 발광 장치를 구비하고, 화상을 나타내는 화상 데이터의 공급을 받아 당해 화상 데이터에 따른 휘도로 상기 발광층을 발광시킴으로써 당해 화상을 표시하는 것을 특징으로 하는 표시 장치이다. 이러한 전자 기기에 의하면, 발광 장치의 발광 스펙트럼의 협대역화 또는 출사 광량 증대에 기인하는 각종 효과(예를 들어 화상 형성 장치에 의해 형성되는 화상의 품질 향상이나, 표시 장치에 의해 표시되는 화상의 품질 향상)를 얻을 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명에 따른 실시예를 설명한다. 이들 도면에 있어서는, 각 층이나 각 부재의 치수의 비율은, 실제의 것과는 적당하게 상이하다.
<제 1 실시예>
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 장치(10)의 일부를 나타내는 단면도이다. 이 발광 장치(10)는 기판(11) 위에 배치된 다수의 발광 소자(12)를 갖는다. 도면에 있어서는, 3개의 발광 소자(12)만을 예시한다. 각 발광 소자(12)는 유기 EL 소자, 즉 OLED(Organic Light Emitting Diode) 소자이다. 즉, 발광 장치(10)는 유기 EL 장치이다.
기판(11)은 예를 들어 유리로 형성되어 있으며, 그 두께는 예를 들어 500㎛이다. 기판(11) 위에는 광을 전체 반사하는 광반사층(13)이 형성되어 있다. 광반사층(13)은 광의 공진을 가능하게 하는 것이며, 광반사율이 높은 재료로 형성되어 있으며, 그 상면(上面)은 평활하며, 그 두께는 예를 들어 200㎚이다. 광반사층(13) 형성 재료는 구체적으로는 은이지만, 본 실시예를 변형하여, 알루미늄으로 할 수도 있고, 은 또는 알루미늄의 한쪽 또는 양쪽을 포함하는 합금으로 할 수도 있다.
광반사층(13) 위에는 복수의 발광 소자(12)가 형성되어 있다. 각 발광 소자(12)는 광반사층(13) 위에 형성된 투명 전극(제 1 전극)(14)과, 투명 전극(14) 위에 형성된 두께가 170㎚의 발광층(15)과, 발광층(15) 위에 형성된 반투명의 반반사 전극(제 2 전극)(16)을 갖는다. 투명 전극(14)은 입사광을 투과시키는 전극이며, 굴절률이 1.7의 ITO(Indium Tin Oxide)로 형성되어 있으며, 그 두께는 125㎚이다.
발광층(15)은 정공(正孔)과 전자의 재결합에 의한 여기자의 여기를 거쳐 발광하는 발광층을 당해 발광층에 정공을 주입하는 정공 주입층 위에 적층하여 형성되어 있다. 이것으로부터 분명한 바와 같이, 본 실시예에서는, 투명 전극(14)이 양극(陽極)으로 되며, 반반사 전극(16)이 음극(陰極)으로 되지만, 본 실시예를 변형하여, 음양을 역전시킬 수도 있다. 정공 주입층의 두께는 50㎚이며, 그 형성 재료의 굴절률은 예를 들어 1.45이다. 정공 주입층 위의 발광층의 두께는 120㎚이며, 그 형성 재료의 굴절률은 예를 들어 1.67이다. 또한, 발광층(15)을 발광 소 자(12)마다 구획하는 격벽을 형성할 수도 있고, 형성하지 않을 수도 있다. 또한, 본 실시예를 변형하여, 발광층(15)이 정공 주입층을 포함하지 않도록 할 수도 있고, 발광층(15)이 정공 수송층, 전자 주입층 또는 전자 수송층을 포함하도록 할 수도 있다.
반반사 전극(16)은 모든 발광층(15)에 공통되는 두께가 5㎚의 전극이며, 모든 발광층(15)을 덮고 있다. 또한, 반반사 전극(16)은 광의 공진을 가능하게 하는 하프미러(half mirror)이며, 발광층(15)으로부터의 광의 일부를 투과시켜, 당해 광의 다른 일부를 반사한다. 또한, 반반사 전극(16)은 전자 주입성 금속으로 형성되어 있으며, 그 일함수는 4eV(일렉트론볼트) 이하이다. 반반사 전극(16)의 형성 재료는 구체적으로는 칼슘이지만, 본 실시예를 변형하여, 반반사 전극(16)을 리튬, 스트론튬, 바륨, 세슘, 이테르븀 또는 사마륨으로 할 수도 있다.
반반사 전극(16) 위에는 반투명의 도전성 반반사층(17)이 형성되어 있다. 도전성 반반사층(17)은, 반반사 전극(16)으로부터의 광의 일부를 투과시켜, 당해 광의 다른 일부를 반사하는 것으로, 반반사 전극(16)을 덮고 있으며, 반반사 전극(16)에 비교하여 광반사율이 높고 소광 계수가 작은 금속으로 형성되어 있으며, 그 두께는 8㎚이다. 도전성 반반사층(17)의 형성 재료는 구체적으로는 은이지만, 본 실시예를 변형하여, 도전성 반반사층(17)을 마그네슘, 플래티늄 또는 알루미늄으로 형성할 수도 있다.
도전성 반반사층(17) 위에는 투명 보조 전극(18)이 형성되어 있다. 투명 보조 전극(18)은 반반사 전극(16)의 도전성을 보조하는 투명 전극이며, 도전성 반반 사층(17)을 덮고 있다. 투명 보조 전극(18)은 ITO로 형성되어 있지만, 본 실시예를 변형하여, 인듐징크옥시드 또는 인듐갈륨옥시드로 형성할 수도 있다. 투명 보조 전극(18)의 두께는 100㎚지만, 충분한 도전성이 얻어지는 범위 내에서 임의로 정할 수 있다. 또한, 발광 소자(12)에 중첩되지 않는 부분에 있어서, 투명 보조 전극(18) 위에 또는 투명 보조 전극(18) 대신에 금속 보조 전극을 설치할 수도 있다. 금속 보조 전극은 반반사 전극(16)의 도전성을 보조하는 금속 전극이며, 불투명하고 도전율이 높은 금속으로 형성된다.
투명 보조 전극(18) 위에는 밀봉층(19)이 형성되어 있다. 밀봉층(19)은 모든 발광 소자(12)를 외기(外氣)로부터 보호하는 것이며, 투명한 무기 재료로 형성되어 있다. 따라서, 발광층(15)에서의 발광에 기인하는 방출광은, 반반사 전극(16), 도전성 반반사층(17), 투명 보조 전극(18) 및 밀봉층(19)을 통하여 출사한다. 한편, 광반사층(13)이 존재하기 때문에, 방출광이 기판(11)으로부터 출사하지는 않는다. 즉, 발광 장치(10)는 발광 소자(12)로부터의 광이 기판(11)과는 반대 측에 출사하는 톱 이미션형 발광 장치이다. 또한, 본 실시예에서는 성막에 의해 밀봉층(19)이 형성되는 막 밀봉이 채용되어 있지만, 본 실시예를 변형하여, 다른 공지의 밀봉 방식을 채용할 수도 있다.
각 발광 소자(12)는 광반사층(13) 및 도전성 반반사층(17)과 함께, 공진 구조, 즉 마이크로캐비티를 구성한다. 그 때문에, 광반사층(13)과 도전성 반반사층(17)의 거리인 공진 거리(L)와 마이크로캐비티 내의 각 층의 두께 및 굴절률은, 파장(λ) 광이 광반사층(13)과 도전성 반반사층(17) 사이에서 왕복하여 파장(λ) 광이 증폭되어 발광 장치(10)로부터 출사하는 조건인 공진 조건을 거의 충족시키도록 정해져 있다.
구체적으로는, 각 마이크로캐비티에 있어서, 광반사층(13)과 도전성 반반사층(17) 사이의 광로 길이를 d로 했을 때, d=3/4·λ로 되도록, L이 정해져 있다. λ는 발광층(15)의 발광 주파장이며, 구체적으로는 630㎚이다. 따라서, L은, d가 3/4·630=472.5㎚로 거의 일치하도록 정해져 있다. 또한, 상기 조건식(d=3/4·λ)은 3차 광을 대상으로 한 것이며, 본 실시예를 변형하여 상이한 차수의 광을 대상으로 할 경우에는 상기 조건식도 상이하다.
도 2는 발광 소자(12)로부터 방출되어 발광 장치(10)로부터 출사된 광(출사광)의 스펙트럼을 나타낸 도면이다. 도 3은 도 2의 출사광의 특성을 나타낸 도면이다. 이들 도면에 나타낸 바와 같이, 출사광 스펙트럼의 반값폭은 52.5㎚로 되었다. 이 반값폭은 종래의 톱 이미션형 발광 장치(종래 장치)에 있어서 출사광 스펙트럼의 반값폭 이하이다. 즉, 발광 장치(10)는 발광 스펙트럼의 협대역화를 달성하고 있다.
또한, 발광 소자(12)의 전체 방출 광속(光束)에 대한 출사 광속의 비율인 전체 광속 취출 효율은 0.301로 되었다. 이 효율은 종래 장치에 있어서의 효율보다 높다. 즉, 발광 장치(10)는 출사 광량 증대를 달성하고 있다. 또한, 출사광의 CIE1931에 의한 색도의 x값인 CIE1931x는 0.685, 출사광의 CIE1931에 의한 색도의 y값인 CIE1931y는 0.315로 되었다.
또한, 출사광 중, 출사면의 법선(法線)과 이루는 각이 ±15도 범위 내의 방 향(정면 방향)으로 진행하는 광(정면 출사광)에 대해서는, 반값폭이 51.5㎚, 발광 소자(12)의 전체 방출광의 광 파워에 대한 광 파워의 비율인 정면 방향 파워 취출 효율은 0.02746으로 되었다. 즉, 발광 장치(10)는, 정면 출사광에 대해서도, 발광 스펙트럼의 협대역화 및 출사 광량 증대를 달성하고 있다.
또한, 진(眞)정면으로 진행하는 출사광(진정면 출사광)에 대한 상기 ±15도 범위의 가장자리를 진행하는 출사광(정면 가장자리 출사광)의 색차인 진연 색차(眞緣色差)는 0.004로 되었다. 이것은 충분히 작은 값이며, 출사광의 색도가 바라보는 방향에 거의 의존하지 않음을 나타내고 있다. 또한, 진연 색차는, 진정면 출사광과 정면 가장자리 출사광과의 CIE1931x의 차의 2승과, 진정면 출사광과 정면 가장자리 출사광과의 CIE1931y의 차의 2승과의 합의 플러스 평방근이다.
도 4는 발광 장치(10)의 변형예(제 1 변형예)에 따른 발광 장치로부터의 출사광 스펙트럼을 나타낸 도면이다. 도 5는 도 4의 출사광의 특성을 나타낸 도면이다. 이 발광 장치의 광반사층(13)은 알루미늄으로 형성되어 있다. 이 발광 장치에서는, 출사광 스펙트럼의 반값폭은 53.3㎚, 전체 광속 취출 효율은 0.212로 되었다. 또한, 정면 출사광에 대해서는, 반값폭은 52.0㎚, 정면 방향 파워 취출 효율은 0.02166으로 되었다. 즉, 이 발광 장치는 발광 스펙트럼의 협대역화 및 출사 광량 증대를 달성하고 있다.
발광 장치(10)와 제 1 변형예에 따른 발광 장치 사이에서 반값폭이나 전체 광속 취출 효율, 정면 방향 파워 취출 효율을 비교하면 분명한 바와 같이, 발광 스펙트럼의 협대역화 및 출사 광량 증대의 관점에서는, 광반사층(13) 형성 재료로서, 알루미늄보다도 은 쪽이 적합하다. 한편, 발광 장치 제조의 용이성 향상의 관점에서는 은보다도 알루미늄 쪽이 적합하다.
도 6은, 제 1 변형예에 따른 발광 장치에 있어서, 도전성 반반사층(17)의 두께(p)를 변화시켰을 때의 출사광 스펙트럼을 나타낸 도면이다. 도 7은 도 6의 출사광의 특성을 나타낸 도면이다. 다만, 도 6에는, p=5, 8, 20㎚의 경우의 스펙트럼만을 나타내고 있다. 이들 도면으로부터 분명한 바와 같이, 도전성 반반사층(17)이 두꺼워지면, 반값폭이 좁아지는 한편, 정면 방향 파워 취출 효율이 저하된다. 반대로, 도전성 반반사층(17)이 얇아지면, 반값폭이 넓어지는 한편, 정면 방향 파워 취출 효율이 상승된다. 정면 방향 파워 취출 효율이 최대로 되는 것은 p=8㎚의 경우이며, 이 경우의 발광 장치는 제 1 변형예에 따른 발광 장치 바로 그것이다.
도 8은 제 1 변형예에 따른 발광 장치와 비교해야 할 종래예(제 1 종래예)에 따른 발광 장치로부터의 출사광 스펙트럼을 나타낸 도면이다. 도 9는 도 8의 출사광의 특성을 나타낸 도면이다. 제 1 종래예는, 제 1 변형예에 따른 발광 장치에 있어서, 반반사 전극(16)을 두껍게 하여 도전성 반반사층(17)을 불필요하게 한 것이다. 구체적으로는, 제 1 종래예에 따른 발광 장치에 있어서의 반반사 전극(16)은 칼슘으로 형성되어 있으며, 그 두께는 15㎚이다.
이 발광 장치에서는, 출사광 스펙트럼의 반값폭은 60.6㎚, 전체 광속 취출 효율은 0.202로 되었다. 또한, 정면 출사광에 대해서는, 반값폭은 59.0㎚, 정면 방향 파워 취출 효율은 0.01923으로 되었다. 이들 수치를 제 1 변형예에 따른 발 광 장치에 있어서의 수치와 비교하면, 발광 스펙트럼의 협대역화의 관점에서도, 출사 광량 증대의 관점에서도, 제 1 변형예에 따른 발광 장치 쪽이 우수하다는 것을 알 수 있다. 이 점으로부터, 발광 스펙트럼의 협대역화 및 출사 광량 증대의 관점에서는, 두꺼운 반반사 전극(16)만의 구성보다도, 얇은 반반사 전극(16) 위에 광반사율이 높고 광소실 계수가 작은 도전성 반반사층(17)을 적층한 구성 쪽이 우수하다고 할 수 있다.
도 10은 제 1 변형예에 따른 발광 장치의 변형예(제 2 변형예)에 따른 발광 장치로부터의 출사광 스펙트럼을 나타낸 도면이다. 도 11은 도 10의 출사광의 특성을 나타낸 도면이다. 이 발광 장치의 도전성 반반사층(17)은 알루미늄으로 형성되어 있으며, 그 두께는 6㎚이다. 이 발광 장치에서는, 출사광 스펙트럼의 반값폭은 44.5㎚, 전체 광속 취출 효율은 0.136으로 되었다. 또한, 정면 출사광에 대해서는, 반값폭은 44.1㎚, 정면 방향 파워 취출 효율은 0.01448로 되었다. 즉, 이 발광 장치는 발광 스펙트럼의 협대역화 및 출사 광량 증대를 달성하고 있다.
도 12는 제 1 변형예에 따른 발광 장치의 변형예(제 3 변형예)에 따른 발광 장치로부터의 출사광 스펙트럼을 나타낸 도면이다. 도 13은 도 12의 출사광의 특성을 나타낸 도면이다. 이 발광 장치의 도전성 반반사층(17)은 마그네슘으로 형성되어 있으며, 그 두께는 5㎚이다. 이 발광 장치에서는, 출사광 스펙트럼의 반값폭은 41.0㎚, 전체 광속 취출 효율은 0.137로 되었다. 또한, 정면 출사광에 대해서는, 반값폭은 40.8㎚, 정면 방향 파워 취출 효율은 0.01589로 되었다. 즉, 이 발광 장치는 발광 스펙트럼의 협대역화 및 출사 광량 증대를 달성하고 있다.
제 1 내지 제 3 변형예에 따른 발광 장치 사이에서 상호 반값폭이나 전체 광속 취출 효율, 정면 방향 파워 취출 효율을 비교하면 분명한 바와 같이, 발광 스펙트럼의 협대역화의 관점에서는, 도전성 반반사층(17)의 재료로서, 은보다도 알루미늄, 알루미늄보다도 마그네슘 쪽이 적합하다. 한편, 출사 광량 증대의 관점에서는, 도전성 반반사층(17)의 재료로서, 알루미늄보다도 마그네슘, 마그네슘보다도 은 쪽이 적합하다.
<제 2 실시예>
도 14는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 장치(20)의 일부를 나타내는 단면도이다. 이 실시예가 제 1 실시예와 상이한 점은, 풀 컬러 화상의 표시가 가능한 구성으로 되어 있는 점에 있다. 이 발광 장치(20)는 풀 컬러 화상의 표시에 적합한 발광 장치이며, 광반사층(23) 위에 매트릭스 형상으로 배치된 다수의 화소를 갖는다. 각 화소는 적색에 가까운 색인 R광을 발광하는 발광 소자(22R)와, 녹색에 가까운 색인 G광을 발광하는 발광 소자(22G)와, 청색에 가까운 색인 B광을 발광하는 발광 소자(22B)를 1개씩 갖는다. 발광 소자(22R, 22G, 22B)보다도 하측(下側)의 구성은, 발광 장치(10)에 있어서의 발광 소자(12)보다도 하측의 구성과 동일하지만, 광반사층(13) 대신에 광반사층(23)을 갖는다. 광반사층(23)이 광반사층(13)과 상이한 점은 알루미늄으로 형성되어 있는 점뿐이다.
발광 소자(22R, 22G, 22B)는 각각 발광 장치(10)의 발광 소자(12)와 동일한 구성을 갖는다. 예를 들어, 발광 소자(22R)는 투명 전극(24R)과 반반사 전극(26) 사이에 발광층(25R)을 삽입하여 구성되어 있으며, 투명 전극(24R), 발광층(25R) 및 반반사 전극(26) 형성 재료 및 두께는, 투명 전극(14), 발광층(15) 및 반반사 전극(16)과 동일하다.
단, 발광 소자(22G)의 발광층(25G)의 발광 주파장은 550㎚이며, 발광 소자(22B)의 발광층(25B)의 발광 주파장은 480㎚이다. 또한, 발광층(25G) 및 발광층(25B)에 포함되는 정공 주입층 위의 발광층의 두께는 각각 80㎚이다. 또한, 공진 조건을 거의 충족시키도록, 발광 소자(22G)의 투명 전극(24G)의 두께는 115㎚, 발광 소자(22B)의 투명 전극(24B)의 두께는 60㎚로 되어 있다. 따라서, 도면에 나타낸 바와 같이, 발광층의 상면(上面)은 같은 높이로 되지 않고, 반반사 전극(26)에는 요철이 있다.
발광 소자(22R, 22G, 22B)보다도 상측의 구성은, 반반사 전극(26)에 따른 요철이 있는 점을 제외하고, 발광 장치(10)에 있어서 발광 소자(12)의 상측의 구성과 동일하다. 즉, 반반사 전극(26) 위에 10㎚의 막 두께의 은제(製)의 도전성 반반사층(27)이, 그 위에 투명 보조 전극(28)이, 그 위에 밀봉층(29)이 적층되어 있다. 투명 보조 전극(28) 및 밀봉층(29)의 형성 재료 및 두께는, 발광 장치(10)에 있어서의 투명 보조 전극(18) 및 밀봉층(19)과 동일하다.
발광 장치(20)로부터의 출사광 스펙트럼 중, 발광 소자(22R)로부터 방출되어 발광 장치(20)로부터 출사된 R광 스펙트럼은, 도 4에 나타낸 것(제 1 변형예에 따른 발광 장치로부터의 출사광 스펙트럼)과 동일해진다. 따라서, 발광 장치(20)는, R광에 대해서, 발광 스펙트럼의 협대역화 및 출사 광량 증대를 달성하고 있다.
도 15는 발광 소자(22G)로부터 방출되어 발광 장치(20)로부터 출사된 G광 스 펙트럼을 나타낸 도면이다. 도 16은 도 15의 출사광의 특성을 나타낸 도면이다. 이들 도면에 나타낸 바와 같이, G광 스펙트럼의 반값폭은 44.6㎚로 되었다. 이 반값폭은 종래 장치에 있어서 G광 스펙트럼의 반값폭 이하이다. 또한, 발광 소자(22G)의 전체 방출 광속에 대한 출사 광속의 비율인 전체 광속 취출 효율은 0.231로 되었다. 이 효율은 종래 장치에 있어서의 G광에 관한 전체 광속 취출 효율보다 높다. 즉, 발광 장치(20)는, G광에 대해서, 발광 스펙트럼의 협대역화 및 출사 광량 증대를 달성하고 있다. 또한, 도 16으로부터, 발광 장치(20)가, 정면 출사광(G광)에 대해서도, 발광 스펙트럼의 협대역화 및 출사 광량 증대를 달성하고 있음을 알 수 있다.
도 17은 발광 소자(22B)로부터 방출되어 발광 장치(20)로부터 출사된 B광 스펙트럼을 나타낸 도면이다. 도 18은 도 17의 출사광의 특성을 나타낸 도면이다. 이들 도면에 나타낸 바와 같이, B광 스펙트럼의 반값폭은 25.3㎚로 되었다. 이 반값폭은 종래 장치에 있어서의 B광 스펙트럼의 반값폭 이하이다. 또한, 발광 소자(22B)의 전체 방출 광속에 대한 출사 광속의 비율인 전체 광속 취출 효율은 0.095로 되었다. 이 효율은 종래 장치에 있어서의 B광에 관한 전체 광속 취출 효율보다 높다. 즉, 발광 장치(20)는, B광에 대해서, 발광 스펙트럼의 협대역화 및 출사 광량 증대를 달성하고 있다. 또한, 도 18로부터, 발광 장치(20)가, 정면 출사광(B광)에 대해서도, 발광 스펙트럼의 협대역화 및 출사 광량 증대를 달성하고 있음을 알 수 있다.
이상에서, 발광 장치(20)는, R광, G광, B광 모두에 대해서, 발광 스펙트럼의 협대역화 및 출사 광량 증대를 달성하고 있다고 할 수 있다. 또한, 발광 장치(20)에 대해서도, 발광 장치(10)에 대한 변형과 동일한 변형을 행할 수 있다.
도 19 및 도 21은 각각 발광 장치(20)와 비교해야 할 종래예(제 2 종래예)에 따른 발광 장치로부터의 출사광 스펙트럼을 나타낸 도면이다. 도 19는 G광에 관한 것이며, 도 20에 나타내는 데이터에 기초하고 있다. 도 21은 B광에 관한 것이며, 도 22에 나타내는 데이터에 기초하고 있다.
제 2 종래예는, 발광 장치(20)에 있어서, 반반사 전극(26)을 두껍게 하여 도전성 반반사층(17)을 불필요하게 한 것이다. 구체적으로는, 제 2 종래예에 따른 발광 장치에 있어서의 반반사 전극(26)은 칼슘으로 형성되어 있으며, 그 두께는 15㎚이다. 이 발광 장치에서는, G광에 대해서, 출사광 스펙트럼의 반값폭은 56.2㎚, 전체 광속 취출 효율은 0.228, 정면 출사광 스펙트럼의 반값폭은 54.2㎚, 정면 방향 파워 취출 효율은 0.02354로 되었다. 또한, B광에 대해서, 출사광 스펙트럼의 반값폭은 28.7㎚, 전체 광속 취출 효율은 0.092, 정면 출사광 스펙트럼의 반값폭은 27.0㎚, 정면 방향 파워 취출 효율은 0.01057로 되었다.
이들 수치를 발광 장치(20)에 있어서의 수치와 비교하면, 발광 스펙트럼의 협대역화의 관점에서도, 출사 광량의 증대의 관점에서도, 발광 장치(20) 쪽이 우수하다는 것을 알 수 있다. 이 점으로부터, 발광 스펙트럼의 협대역화 및 출사 광량 증대의 관점에서는, 두꺼운 반반사 전극(26)만의 구성보다도, 얇은 반반사 전극(26) 위에 광반사율이 높고 광소실 계수가 작은 도전성 반반사층(27)을 적층한 구성 쪽이 우수하다는 경향은, 발광 소자의 발광 주파장에 의존하지 않음을 알 수 있다.
<다른 변형>
상술한 각종 발광 장치에서는, 발광 소자로서 유기 EL 소자, 즉 OLED 소자를 사용하지만, 본 발명의 범위를 OLED 소자에 한정하는 의도가 아니며, 다른 적절한 발광 소자를 사용할 수도 있다. 다른 적절한 발광 소자의 일례로서는 무기 EL 소자를 들 수 있다. 또한, 예시한 발광 장치 구조의 세부는 본 발명의 이해를 쉽게 하기 위해서 구체적으로 설명한 것으로, 본 발명을 이들에 한정하는 의도가 아니며, 다른 구조일 수도 있다.
<응용>
상술한 각종 발광 장치는 다양한 전자 기기에 응용 가능하다. 예를 들어, 발광 장치(10) 및 그 변형예에 따른 각종 발광 장치는, 화상 형성 장치의 상담지체의 감광면에 광을 조사하는 라인형 노광 장치나, 화상을 나타내는 화상 데이터의 공급을 받아 당해 화상 데이터에 따른 휘도로 각 발광 소자를 발광시킴으로써 당해 화상을 표시하는 표시 장치로서 이용 가능하다. 노광 장치로서 이용될 경우에는, 발광 소자(12)가 상담지체의 감광면의 진행 방향을 가로지르는 방향에 나열하게 된다. 표시 장치로서 이용될 경우에는, 발광 소자(12)가 매트릭스 형상으로 배치되게 된다. 또한, 예를 들어 발광 장치(20) 및 그 변형예에 따른 각종 발광 장치는 표시 장치로서 이용 가능하다.
<제 3 실시예>
도 23은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 발광 장치(50)의 일부를 나타내는 단 면도이다. 이 실시예가 제 1 실시예와 상이한 점은 광반사층(13)과 투명 전극(14) 사이에, 투명층을 배치하고 있는 점에 있다. 이 발광 장치(50)는 기판(51) 위에 배치된 다수의 발광 소자(52)를 갖는다. 도면에 있어서는, 3개의 발광 소자(52)만을 예시한다. 각 발광 소자(52)는 유기 EL 소자, 즉 OLED(Organic Light Emitting Diode) 소자이다. 즉, 발광 장치(50)는 유기 EL 장치이다.
기판(51)은 예를 들어 유리로 형성되어 있으며, 그 두께는 예를 들어 500㎛이다. 기판(51) 위에는 광을 전체 반사하는 광반사층(53)이 형성되어 있다. 광반사층(53)은 광의 공진을 가능하게 하는 것이며, 광반사율이 높은 재료로 형성되어 있으며, 그 상면은 평활하며, 그 두께는 예를 들어 200㎚이다. 광반사층(53)의 형성 재료는 구체적으로는 은이지만, 본 실시예를 변형하여, 알루미늄으로 할 수도 있고, 은 또는 알루미늄의 한쪽 또는 양쪽을 포함하는 합금으로 할 수도 있다.
광반사층(53) 위에는 광을 투과시키는 투명층(41)이 형성되어 있으며, 투명층(41) 위에는 복수의 발광 소자(52)가 형성되어 있다. 각 발광 소자(52)는 광반사층(53) 위에 형성된 투명 전극(제 1 전극)(54)과, 투명 전극(54) 위에 형성된 두께가 170㎚의 발광층(55)과, 발광층(55) 위에 형성된 반투명의 반반사 전극(제 2 전극)(56)을 갖는다. 투명 전극(54)은 입사광을 투과시키는 전극이며, 굴절률이 1.7인 ITO(Indium Tin Oxide)로 형성되어 있으며, 그 두께는 투명 전극(54)이 전극으로서 충분히 기능할 수 있는 최소한의 두께(도전성을 확보 가능한 최소한의 두께) 이상이며, 60㎚ 미만이다. ITO의 소광 계수는 크기 때문에, 후술의 공진에 있어서의 광의 손실을 저감하기 위해서는, 투명 전극(54)을 가능한 한 얇게 해야 한 다. 이 때문에, 본 실시예에서는 투명 전극(54)의 두께를 30㎚로 하고 있다.
투명층(41)은 ITO와 비교하여 소광 계수가 작은 재료로 형성되어 있으며, 그 두께는 135㎚이다. 투명층(41)의 형성 재료는, 구체적으로는 굴절률이 1.49의 이산화규소이지만, 본 실시예를 변형하여, 굴절률이 1.87의 질화규소로 형성할 수도 있다. 이 경우에는 투명층(41)의 두께는 105㎚로 된다.
발광층(55)은 정공과 전자와의 재결합에 의한 여기자의 여기를 거쳐 발광하는 발광층을 당해 발광층에 정공을 주입하는 정공 주입층 위에 적층하여 형성되어 있다. 이 점으로부터 분명한 바와 같이, 본 실시예에서는, 투명 전극(54)이 양극으로 되며, 반반사 전극(56)이 음극으로 되지만, 본 실시예를 변형하여, 음양을 역전시시킬 수도 있다. 정공 주입층의 두께는 50㎚이며, 그 형성 재료의 굴절률은 예를 들어 1.45이다. 정공 주입층 위의 발광층의 두께는 120㎚이며, 그 형성 재료의 굴절률은 예를 들어 1.67이다. 또한, 발광층(55)을 발광 소자(52)마다 구획하는 격벽을 형성할 수도 있고, 형성하지 않을 수도 있다. 또한, 본 실시예를 변형하여, 발광층(55)이 정공 주입층을 포함하지 않도록 할 수도 있고, 발광층(55)이 정공 수송층, 전자 주입층 또는 전자 수송층을 포함하도록 할 수도 있다.
반반사 전극(56)은 모든 발광층(55)에 공통되는 두께가 5㎚의 전극이며, 모든 발광층(55)을 덮고 있다. 또한, 반반사 전극(56)은 광의 공진을 가능하게 하는 하프미러이며, 발광층(55)으로부터의 광의 일부를 투과시켜, 당해 광의 다른 일부를 반사한다. 또한, 반반사 전극(56)은 전자 주입성 금속으로 형성되어 있으며, 그 일함수는 4eV(일렉트론볼트) 이하이다. 반반사 전극(56)의 형성 재료는 구체적 으로는 칼슘이지만, 본 실시예를 변형하여, 반반사 전극(56)을 리튬, 스트론튬, 바륨, 세시움, 이테르븀 또는 사마륨으로 할 수도 있다.
반반사 전극(56) 위에는 반투명의 도전성 반반사층(57)이 형성되어 있다. 도전성 반반사층(57)은 반반사 전극(56)으로부터의 광의 일부를 투과시켜, 당해 광의 다른 일부를 반사하는 것이며, 반반사 전극(56)을 덮고 있으며, 반반사 전극(56)과 비교하여 광반사율이 높고 소광 계수가 작은 금속으로 형성되어 있으며, 그 두께는 8㎚이다. 도전성 반반사층(57)의 형성 재료는 구체적으로는 은이지만, 본 실시예를 변형하여, 도전성 반반사층(57)을 마그네슘, 플래티늄 또는 알루미늄으로 형성할 수도 있다.
도전성 반반사층(57) 위에는 투명 보조 전극(58)이 형성되어 있다. 투명 보조 전극(58)은 반반사 전극(56)의 도전성을 보조하는 투명 전극이며, 도전성 반반사층(57)을 덮고 있다. 투명 보조 전극(58)은 ITO로 형성되어 있지만, 본 실시예를 변형하여, 인듐징크옥시드 또는 인듐게르마늄옥시드로 형성할 수도 있다. 투명 보조 전극(58)의 두께는 100㎚이지만, 충분한 도전성이 얻어지는 범위 내에서 임의로 정할 수 있다. 또한, 발광 소자(52)에 중첩되지 않는 부분에 있어서, 투명 보조 전극(58) 위에 또는 투명 보조 전극(58) 대신에 금속 보조 전극을 설치할 수도 있다. 금속 보조 전극은 반반사 전극(56)의 도전성을 보조하는 금속 전극이며, 불투명하고 도전율이 높은 금속으로 형성된다.
투명 보조 전극(58) 위에는 밀봉층(59)이 형성되어 있다. 밀봉층(59)은 모든 발광 소자(52)를 외기로부터 보호하는 것이며, 투명한 무기 재료로 형성되어 있 다. 따라서, 발광층(55)에서의 발광에 기인하는 방출광은, 반반사 전극(56), 도전성 반반사층(57), 투명 보조 전극(58) 및 밀봉층(59)을 통하여 출사된다. 한편, 광반사층(53)이 존재하기 때문에, 방출광이 기판(51)으로부터 출사되지는 않는다. 즉, 발광 장치(50)는 발광 소자(52)로부터의 광이 기판(51)과는 반대 측에 출사하는 톱 이미션형 발광 장치이다. 또한, 본 실시예에서는 성막에 의해 밀봉층(59)이 형성되는 막 밀봉이 채용되어 있지만, 본 실시예를 변형하여, 다른 공지의 밀봉 방식을 채용할 수도 있다.
각 발광 소자(52)는, 광반사층(53), 투명층(41) 및 도전성 반반사층(57)과 함께, 공진 구조, 즉 마이크로캐비티를 구성한다. 그 때문에, 광반사층(53)과 도전성 반반사층(57)의 거리인 공진 거리(L)와 마이크로캐비티 내의 각층의 두께 및 굴절률은, 파장(λ) 광이 광반사층(53)과 도전성 반반사층(57) 사이에서 왕복하여 파장(λ) 광이 증폭되어 발광 장치(50)로부터 출사하는 조건인 공진 조건을 거의 충족시키도록 정해져 있다.
구체적으로는, 각 마이크로캐비티에 있어서, 광반사층(53)과 도전성 반반사층(57) 사이의 광로 길이를 d로 했을 때, d=3/4·λ로 되도록, L이 정해져 있다. λ는 발광층(55)의 발광 주파장이며, 구체적으로는 630㎚이다. 따라서, L은, d가 3/4·630=472.5㎚에 거의 일치하도록 정해져 있다. 또한, 상기 조건식(d=3/4·λ)은 3차 광을 대상으로 한 것이며, 본 실시예를 변형하여 상이한 차수의 광을 대상으로 할 경우에는 상기 조건식도 상이하다.
도 24는 발광 소자(52)로부터 방출되어 발광 장치(50)로부터 출사된 광(출사 광) 스펙트럼을 나타낸 도면이다. 도 25는 도 24의 출사광의 특성을 나타낸 도면이다. 이들 도면에 나타낸 바와 같이, 출사광 스펙트럼의 반값폭은 49.6㎚로 되었다. 이 반값폭은 종래의 톱 이미션형 발광 장치(종래 장치)에 있어서의 출사광 스펙트럼의 반값폭 이하이다. 즉, 발광 장치(50)는 발광 스펙트럼의 협대역화를 달성하고 있다.
또한, 발광 소자(52)의 전체 방출 광속에 대한 출사 광속의 비율인 전체 광속 취출 효율은 0.299로 되었다. 이 효율은 종래 장치에 있어서의 효율보다 높다. 즉, 발광 장치(50)는 출사 광량 증대를 달성하고 있다. 또한, 출사광의 CIE1931에 의한 색도의 x값인 CIE1931x는 0.688, 출사광의 CIE1931에 의한 색도의 y값인 CIE1931y는 0.311로 되었다.
또한, 출사광 중, 출사면의 법선과 이루는 각이 ±15도 범위 내의 방향(정면 방향)으로 진행하는 광(정면 출사광)에 대해서는, 반값폭이 48.3㎚, 발광 소자(52)의 전체 방출광의 광 파워에 대한 광 파워의 비율인 정면 방향 파워 취출 효율은 0.03143으로 되었다. 즉, 발광 장치(50)는, 정면 출사광에 대해서도, 발광 스펙트럼의 협대역화 및 출사 광량 증대를 달성하고 있다.
또한, 진정면으로 진행하는 출사광(진정면 출사광)에 대한 상기 ±15도 범위의 가장자리를 진행하는 출사광(정면 가장자리 출사광)의 색차인 진연 색차는 0.005로 되었다. 이것은 충분히 작은 값이며, 출사광의 색도가 바라보는 방향에 그다지 의존하지 않음을 나타내고 있다. 또한, 진연 색차는, 진정면 출사광과 정면 가장자리 출사광과의 CIE1931x의 차의 2승과, 진정면 출사광과 정면 가장자리 출사광과의 CIE1931y의 차의 2승과의 합의 플러스 평방근이다.
도 26은 발광 장치(50)의 변형예(제 4 변형예)에 따른 발광 장치로부터의 출사광 스펙트럼을 나타낸 도면이다. 도 27은 도 26의 출사광의 특성을 나타낸 도면이다. 이 발광 장치에서는, 도전성 반반사층(57)을 구비하고 있지 않은 대신에, 반반사 전극(56)의 두께를 15㎚로 하고 있다. 이 발광 장치에서는, 출사광 스펙트럼의 반값폭은 57.4㎚, 전체 광속 취출 효율은 0.272로 되었다. 또한, 정면 출사광에 대해서는, 반값폭은 55.4㎚, 정면 방향 파워 취출 효율은 0.02709로 되었다. 즉, 이 발광 장치는 발광 스펙트럼의 협대역화 및 출사 광량 증대를 달성하고 있다.
발광 장치(50)와 제 4 변형예에 따른 발광 장치 사이에서 반값폭이나 전체 광속 취출 효율, 정면 방향 파워 취출 효율을 비교하면 분명한 바와 같이, 발광 스펙트럼의 협대역화 및 출사 광량 증대의 관점에서는, 반반사 전극(56)을 두껍게 하여 도전성 반반사층(57)을 불필요하게 하는 것보다도, 반반사 전극(56)을 얇게 하여 도전성 반반사층(57)을 필수로 하는 쪽이 적합하다.
도 28은 발광 장치(50)의 다른 변형예(제 5 변형예)에 따른 발광 장치로부터의 출사광 스펙트럼을 나타낸 도면이다. 도 29는 도 28의 출사광의 특성을 나타낸 도면이다. 이 발광 장치의 광반사층(53)은 알루미늄으로 형성되어 있다. 이 발광 장치에서는, 출사광 스펙트럼의 반값폭은 51.3㎚, 전체 광속 취출 효율은 0.224로 되었다. 또한, 정면 출사광에 대해서는, 반값폭은 49.6㎚, 정면 방향 파워 취출 효율은 0.02593으로 되었다. 즉, 이 발광 장치는 발광 스펙트럼의 협대역화 및 출 사 광량 증대를 달성하고 있다.
발광 장치(50)와 제 5 변형예에 따른 발광 장치 사이에서 반값폭이나 전체 광속 취출 효율, 정면 방향 파워 취출 효율을 비교하면 분명한 바와 같이, 발광 스펙트럼의 협대역화 및 출사 광량 증대의 관점에서는, 광반사층(53)의 형성 재료로서, 알루미늄보다도 은 쪽이 적합하다. 한편, 발광 장치 제조의 용이성 향상의 관점에서는, 은보다도 알루미늄 쪽이 적합하다.
도 30은 발광 장치(50)의 또 다른 변형예(제 6 변형예)에 따른 발광 장치로부터의 출사광 스펙트럼을 나타낸 도면이다. 도 31은 도 30의 출사광의 특성을 나타낸 도면이다. 이 발광 장치에 있어서, 광반사층(53)은 알루미늄으로 형성되어 있으며, 투명층(41)은 질화규소로 형성되어 있다. 투명층(41)의 두께는 105㎚이다. 이 발광 장치에서는, 출사광 스펙트럼의 반값폭은 55.2㎚, 전체 광속 취출 효율은 0.281로 되었다. 또한, 정면 출사광에 대해서는, 반값폭은 53.8㎚, 정면 방향 파워 취출 효율은 0.02516으로 되었다. 즉, 이 발광 장치는 발광 스펙트럼의 협대역화 및 출사 광량 증대를 달성하고 있다.
제 5 변형예와 제 6 변형예 사이에서 반값폭을 비교하면 분명한 바와 같이, 발광 스펙트럼의 협대역화의 관점에서는, 투명층(41)의 형성 재료로서, 질화규소보다도 이산화규소 쪽이 적합하다. 또한, 전체 광속 취출 효율에 대해서는 질화규소 쪽이 적합하며, 정면 방향 파워 취출 효율에 대해서는 이산화규소 쪽이 적합하다.
도 32는 발광 장치(50)나 각 변형예에 따른 발광 장치와 비교해야 할 종래예(제 3 종래예)에 따른 발광 장치로부터의 출사광 스펙트럼을 나타낸 도면이다. 도 33은 도 32의 출사광의 특성을 나타낸 도면이다. 제 3 종래예는, 제 4 변형예에 따른 발광 장치에 있어서, 광반사층(53)을 알루미늄으로 형성하고, 투명 전극(54)을 두껍게 하여 투명층(41)을 불필요하게 한 것이다. 투명 전극(54)의 두께는 125㎚이다.
제 3 종래예에 따른 발광 장치에서는, 출사광 스펙트럼의 반값폭은 60.6㎚, 전체 광속 취출 효율은 0.202로 되었다. 또한, 정면 출사광에 대해서는, 반값폭은 59.0㎚, 정면 방향 파워 취출 효율은 0.01923으로 되었다. 이들 수치를 발광 장치(50)나 그 변형예에 따른 각 발광 장치에 있어서의 수치와 비교하면, 발광 스펙트럼의 협대역화의 관점에서도, 출사 광량 증대의 관점에서도, 발광 장치(50)나 그 변형예에 따른 각 발광 장치 쪽이 우수하다는 것을 알 수 있다. 이 점으로부터, 발광 스펙트럼의 협대역화 및 출사 광량 증대의 관점에서는, 투명 전극(54)을 두껍게 하여 투명층(41)을 불필요하게 한 구성보다도, 투명 전극(54)을 얇게 하여 소광 계수가 작은 투명층(41)을 필수로 한 구성 쪽이 우수하다고 할 수 있다.
또한, 발광 스펙트럼의 협대역화의 관점에서는, 도전성 반반사층(57)의 재료로서, 은보다도 알루미늄, 알루미늄보다도 마그네슘 쪽이 적합하다. 한편, 출사 광량 증대의 관점에서는, 도전성 반반사층(57)의 재료로서, 알루미늄보다도 마그네슘, 마그네슘보다도 은 쪽이 적합하다. 또한, 광반사층(53)의 형성 재료가 마그네슘의 경우에도 상술한 각종 효과를 얻을 수 있다.
<제 4 실시예>
도 34는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 발광 장치(60)의 일부를 나타내는 단 면도이다. 이 실시예가 제 3 실시예와 상이한 점은, 풀 컬러 화상의 표시가 가능한 구성으로 하고 있는 점에 있다. 이 발광 장치(60)는 풀 컬러 화상의 표시에 적합한 발광 장치이며, 투명층(42) 위에 매트릭스 형상으로 배치된 다수의 화소를 갖는다. 각 화소는 적색에 가까운 색인 R광을 발광하는 발광 소자(62R)와, 녹색에 가까운 색인 G광을 발광하는 발광 소자(62G)와, 청색에 가까운 색인 B광을 발광하는 발광 소자(62B)를 1개씩 갖는다. 투명층(42)보다 하측의 구성은 발광 장치(50)에 있어서의 투명층(41)보다 하측의 구성과 동일하다.
투명층(42)이 발광 장치(50)의 투명층(41)과 상이한 점은 두께가 동일하지 않은 점이다. 투명층(42)의 두께는 발광 소자(62R)의 하측에서는 130㎚, 발광 소자(62G)의 하측에서는 135㎚, 발광 소자(62B)의 하측에서는 35㎚이다. 두께가 상이한 층의 형성은, 예를 들어 동일 재료에 의한 성막을 복수회로 나누어 행함으로써 실현 가능하다.
발광 소자(62R, 62G, 62B)는 각각 발광 장치(50)의 발광 소자(52)와 동일한 구성을 갖는다. 예를 들어, 발광 소자(62R)는 투명 전극(64R)과 반반사 전극(66) 사이에 발광층(65R)을 삽입하여 구성되어 있으며, 투명 전극(64R), 발광층(65R) 및 반반사 전극(66)의 형성 재료 및 두께는, 투명 전극(54), 발광층(55) 및 반반사 전극(56)과 동일하다.
다만, 발광 소자(62G)의 발광층(65G)의 발광 주파장은 550㎚이며, 발광 소자(62B)의 발광층(65B)의 발광 주파장은 480㎚이다. 또한, 발광층(65G) 및 발광층(65B)에 포함되는 정공 주입층 위의 발광층의 두께는 각각 80㎚이다. 한편, 투 명 전극(64G 및 64B)의 두께는 각각 30㎚이다. 따라서, 도면에 나타낸 바와 같이, 발광층(65R, 65G 및 65B)의 상면은 같은 높이로 되지 않고, 반반사 전극(66)에는 요철이 있다.
발광 소자(62R, 62G, 62B)보다도 상측의 구성은, 반반사 전극(66)에 따른 요철이 있는 점을 제외하고, 발광 장치(50)에 있어서의 발광 소자(52)의 상측의 구성과 거의 동일하다. 즉, 반반사 전극(66) 위에 은제(製) 도전성 반반사층(67)이, 그 위에 투명 보조 전극(68)이, 그 위에 밀봉층(69)이 적층되어 있다. 투명 보조 전극(68) 및 밀봉층(69)의 형성 재료 및 두께는, 발광 장치(50)에 있어서의 투명 보조 전극(58) 및 밀봉층(59)과 동일하다. 도전성 반반사층(67)의 두께는, 발광 소자(62R)의 상측에서는 8㎚, 발광 소자(62G)의 상측에서는 15㎚, 발광 소자(62B)의 상측에서는 18㎚이다.
발광 장치(60)로부터의 출사광 스펙트럼 중, 발광 소자(62R)로부터 방출되어 발광 장치(60)로부터 출사된 R광 스펙트럼은, 도 24에 나타내는 것(발광 장치(50)로부터의 출사광 스펙트럼)과 동일해진다. 따라서, 발광 장치(60)는, R광에 대해서, 발광 스펙트럼의 협대역화 및 출사 광량 증대를 달성하고 있다.
도 35는 발광 소자(62G)로부터 방출되어 발광 장치(60)로부터 출사된 G광 스펙트럼을 나타낸 도면이다. 도 36은 도 35의 출사광의 특성을 나타낸 도면이다. 이들 도면에 나타낸 바와 같이, G광 스펙트럼의 반값폭은 30.9㎚로 되었다. 이 반값폭은 종래 장치에 있어서의 G광 스펙트럼의 반값폭 이하이다. 또한, 발광 소자(62G)의 전체 방출 광속에 대한 출사 광속의 비율인 전체 광속 취출 효율은 0.311로 되었다. 이 효율은 종래 장치에 있어서의 G광에 관한 전체 광속 취출 효율보다 높다. 즉, 발광 장치(60)는, G광에 대해서, 발광 스펙트럼의 협대역화 및 출사 광량 증대를 달성하고 있다. 또한, 도 36으로부터, 발광 장치(60)가, 정면 출사광(G광)에 대해서도, 발광 스펙트럼의 협대역화 및 출사 광량 증대를 달성하고 있음을 알 수 있다.
도 37은 발광 소자(62B)로부터 방출되어 발광 장치(60)로부터 출사된 B광 스펙트럼을 나타낸 도면이다. 도 38은 도 37의 출사광의 특성을 나타낸 도면이다. 이들 도면에 나타낸 바와 같이, B광 스펙트럼의 반값폭은 17.8㎚로 되었다. 이 반값폭은 종래 장치에 있어서의 B광 스펙트럼의 반값폭 이하이다. 또한, 발광 소자(62B)의 전체 방출 광속에 대한 출사 광속의 비율인 전체 광속 취출 효율은 0.123으로 되었다. 이 효율은 종래 장치에 있어서의 B광에 관한 전체 광속 취출 효율보다 높다. 즉, 발광 장치(60)는, B광에 대해서, 발광 스펙트럼의 협대역화 및 출사 광량 증대를 달성하고 있다. 또한, 도 38로부터, 발광 장치(60)가, 정면 출사광(B광)에 대해서도, 발광 스펙트럼의 협대역화 및 출사 광량 증대를 달성하고 있음을 알 수 있다.
이상에서, 발광 장치(60)는, R광, G광, B광 모두에 대해서, 발광 스펙트럼의 협대역화 및 출사 광량 증대를 달성하고 있다고 할 수 있다. 또한, 발광 장치(60)에 대해서도, 발광 장치(50)에 대한 변형과 동일한 변형을 행할 수 있다.
도 39는 발광 장치(60)의 변형예(제 7 변형예)에 따른 발광 장치로부터의 출사광(G광)의 스펙트럼을 나타낸 도면이다. 도 40은 도 39의 출사광의 특성을 나타 낸 도면이다. 이 발광 장치에서는, 도전성 반반사층(67)을 구비하고 있지 않은 대신에, 반반사 전극(66)의 두께를 22㎚로 하고 있다. 이 발광 장치에서는, G광 스펙트럼의 반값폭은 47.9㎚, 전체 광속 취출 효율은 0.296으로 되었다. 또한, 정면 출사광에 대해서는, 반값폭은 47.4㎚, 정면 방향 파워 취출 효율은 0.03157로 되었다. 즉, 이 발광 장치는 발광 스펙트럼의 협대역화 및 출사 광량 증대를 달성하고 있다. 이상에서, 발광 스펙트럼의 협대역화 및 출사 광량 증대의 관점에서는, 반반사 전극(66)을 두껍게 하여 도전성 반반사층(67)을 불필요하게 하는 것보다도, 반반사 전극(66)을 얇게 하여 도전성 반반사층(67)을 필수로 하는 쪽이 적합하다고 하는 경향은, 발광 소자의 발광 주파장에 의존하지 않음을 알 수 있다.
도 41 및 도 43은 각각 발광 장치(60)의 변형예(제 8 변형예)에 따른 발광 장치로부터의 출사광 스펙트럼을 나타낸 도면이다. 도 41의 스펙트럼은 도 42에 나타내는 특성의 G광의 것이며, 도 43의 스펙트럼은 도 44에 나타내는 특성의 B광의 것이다. 이 발광 장치에서는, 광반사층(63)은 알루미늄으로 형성되어 있으며, 반반사 전극(66)의 두께가 발광층(65G)의 상측에서는 22㎚, 발광층(65B)의 상측에서는 17㎚로 되어 있으며, 도전성 반반사층(67)이 불필요하게 되어 있다.
이 발광 장치에서는, G광에 대해서는, 반값폭이 49.9㎚, 전체 광속 취출 효율이 0.225로 되며, 그 일부인 정면 출사광에 대해서는, 반값폭이 47.6㎚, 정면 방향 파워 취출 효율이 0.02718로 되었다. 또한, B광에 대해서는, 반값폭이 25.1㎚, 전체 광속 취출 효율이 0.065로 되며, 그 일부인 정면 출사광에 대해서는, 반값폭이 24.6㎚, 정면 방향 파워 취출 효율이 0.00963으로 되었다. 즉, 이 발광 장치 는, G광 및 B광에 대해서, 발광 스펙트럼의 협대역화 및 출사 광량 증대를 달성하고 있다.
도 45 및 도 47은 각각 발광 장치(60)와 비교해야 할 종래예(제 4 종래예)에 따른 발광 장치로부터의 출사광 스펙트럼을 나타낸 도면이다. 도 45의 스펙트럼은 도 46에 나타내는 특성의 G광의 것이며, 도 47의 스펙트럼은 도 48에 나타내는 특성의 B광의 것이다. 제 4 종래예는, 제 8 변형예에 따른 발광 장치로부터, 투명층(42)을 제거하고, 발광 소자(62G)에 따른 마이크로캐비티에 대해서는 투명 전극(64G)의 두께를 적절하게 정하여 공진 조건을 충족시키도록 하고, 발광 소자(62B)에 따른 마이크로캐비티에 대해서는 투명 전극(64B)의 두께를 적절하게 정하여 공진 조건을 충족시키도록 하고, 반반사 전극(66)의 두께를 15㎚로 한 것이다. 투명 전극(64G)의 두께는 115㎚이며, 투명 전극(64B)의 두께는 60㎚이다.
이 발광 장치에서는, G광에 대해서, 출사광 스펙트럼의 반값폭은 56.2㎚, 전체 광속 취출 효율은 0.228, 정면 출사광 스펙트럼의 반값폭은 54.2㎚, 정면 방향 파워 취출 효율은 0.02354로 되었다. 또한, B광에 대해서, 출사광 스펙트럼의 반값폭은 28.7㎚, 전체 광속 취출 효율은 0.092, 정면 출사광 스펙트럼의 반값폭은 27.0㎚, 정면 방향 파워 취출 효율은 0.01057로 되었다.
이들 수치를 발광 장치(60)나 제 7 변형예에 따른 발광 장치에 있어서의 수치와 비교하면, 발광 스펙트럼의 협대역화의 관점에서도, 출사 광량 증대의 관점에서도, 발광 장치(60)나 제 7 변형예에 따른 발광 장치 쪽이 우수하다는 것을 알 수 있다. 또한, 이들 수치를 제 8 변형예에 따른 발광 장치에 있어서의 수치와 비교 하면, 발광 스펙트럼의 협대역화의 관점에서는, 제 8 변형예에 따른 발광 장치 쪽이 우수하다는 것을 알 수 있다. 또한, G광의 정면 방향에 한정하면, 발광 스펙트럼의 협대역화의 관점에서도, 출사 광량 증대의 관점에서도, 제 8 변형예에 따른 발광 장치 쪽이 우수하다는 것을 알 수 있다.
<다른 변형>
상술한 각종 발광 장치에서는, 발광 소자로서 유기 EL 소자, 즉 OLED 소자를 사용하지만, 본 발명의 범위를 OLED 소자에 한정하는 의도가 아니며, 다른 적절한 발광 소자를 사용할 수도 있다. 다른 적절한 발광 소자의 일례로서는, 무기 EL 소자를 들 수 있다. 또한, 예시한 발광 장치의 구조의 세부는 본 발명의 이해를 쉽게 하기 위해서 구체적으로 설명한 것이며, 본 발명을 이들에 한정하는 의도가 아니며, 다른 구조일 수도 있다.
<응용>
상술한 각종 발광 장치는 다양한 전자 기기에 응용 가능하다. 예를 들어, 발광 장치(50) 및 그 변형예에 따른 각종 발광 장치는, 화상 형성 장치의 상담지체의 감광면에 광을 조사하는 라인형 노광 장치나, 화상을 나타내는 화상 데이터의 공급을 받아 당해 화상 데이터에 따른 휘도로 각 발광 소자를 발광시킴으로써 당해 화상을 표시하는 표시 장치로서 이용 가능하다. 노광 장치로서 이용될 경우에는, 발광 소자(52)가 상담지체의 감광면의 진행 방향을 가로지르는 방향에 나열하게 된다. 표시 장치로서 이용될 경우에는, 발광 소자(52)가 매트릭스 형상으로 배치되게 된다. 또한, 예를 들어 발광 장치(60) 및 그 변형예에 따른 각종 발광 장치는 표시 장치로서 이용 가능하다.
[화상 형성 장치]
도 49는 발광 장치(10)를 노광 장치로서 사용한 화상 형성 장치의 일례를 나타낸 종단면도이다. 이 화상 형성 장치는 벨트 중간 전사체 방식을 이용한 탠덤형 풀 컬러 화상 형성 장치이다.
이 화상 형성 장치에서는, 동일한 구성의 4개의 노광 장치(10K, 10C, 10M, 10Y)가, 동일한 구성인 4개의 감광체 드럼(상담지체)(110K, 110C, 110M, 110Y)의 노광 위치에 각각 배치되어 있다. 노광 장치(10K, 10C, 10M, 10Y)는 상술한 발광 장치(10) 또는 발광 장치(50)이다.
이 도면에 나타낸 바와 같이, 이 화상 형성 장치에는, 구동 롤러(121)와 종동 롤러(122)가 설치되어 있으며, 이들 롤러(121, 122)에는 무단(無端)의 중간 전사 벨트(120)가 감겨져, 화살표로 나타낸 바와 같이 롤러(121, 122)의 주위를 회전한다. 도시하지 않았지만, 중간 전사 벨트(120)에 장력(張力)을 부여하는 텐션 롤러 등의 장력 부여 수단을 설치할 수도 있다.
이 중간 전사 벨트(120)의 주위에는, 서로 소정 간격을 두고 4개의 외주면에 감광층을 갖는 감광체 드럼(110K, 110C, 110M, 110Y)이 배치된다. 첨자(K, C, M, Y)는 각각 블랙(black), 시안(cyan), 마젠타(magenta), 옐로(yellow)의 현상(顯像)을 형성하기 위해 사용되는 것을 의미하고 있다. 다른 부재에 대해서도 동일하다. 감광체 드럼(110K, 110C, 110M, 110Y)은 중간 전사 벨트(120)의 구동과 동기하여 회전 구동된다.
각 감광체 드럼(110(K, C, M, Y))의 주위에는, 코로나 대전기(111(K, C, M, Y))와, 노광 장치(10(K, C, M, Y))와, 현상기(114(K, C, M, Y))가 배치되어 있다. 코로나 대전기(111(K, C, M, Y))는 대응하는 감광체 드럼(110(K, C, M, Y))의 외주면을 균일하게 대전시킨다. 노광 장치(10(K, C, M, Y))는 감광체 드럼의 대전된 외주면에 정전잠상을 기입한다. 각 노광 장치(10(K, C, M, Y))는 복수의 EL 소자의 배열 방향이 감광체 드럼(110(K, C, M, Y))의 모선(母線)(주주사 방향)을 따르도록 설치된다. 정전잠상의 기입은 상기 복수의 EL 소자에 의해 광을 감광체 드럼에 조사함으로써 행한다. 현상기(114(K, C, M, Y))는 정전잠상에 현상제로서의 토너를 부착시킴으로써 감광체 드럼에 현상, 즉 가시상(像)을 형성한다.
이러한 4색의 단색 현상 형성 스테이션에 의해 형성된 블랙, 시안, 마젠타, 옐로의 각 현상은, 중간 전사 벨트(120) 위에 순차 1차 전사됨으로써, 중간 전사 벨트(120) 위에서 중첩되어, 이 결과 풀 컬러 현상을 얻을 수 있다. 중간 전사 벨트(120)의 내측에는, 4개의 1차 전사 코로트론(전사기)(112(K, C, M, Y))이 배치되어 있다. 1차 전사 코로트론(112(K, C, M, Y))은 감광체 드럼(110(K, C, M, Y))의 근방에 각각 배치되어 있으며, 감광체 드럼(110(K, C, M, Y))으로부터 현상을 정전적으로 흡인함으로써, 감광체 드럼과 1차 전사 코로트론 사이를 통과하는 중간 전사 벨트(120)에 현상을 전사한다.
최종적으로 화상을 형성하는 대상으로서의 시트(102)는, 픽업 롤러(103)에 의해, 급지 카세트(101)로부터 1매씩 급송되고, 구동 롤러(121)에 접한 중간 전사 벨트(120)와 2차 전사 롤러(126) 사이의 닙(nip)에 보내진다. 중간 전사 벨 트(120) 위의 풀 컬러 현상은, 2차 전사 롤러(126)에 의해 시트(102)의 편면(片面)에 일괄하여 2차 전사되고, 정착부인 정착 롤러쌍(127)을 통과함으로써 시트(102) 위에 정착된다. 그 후, 시트(102)는, 배지(排紙) 롤러쌍(128)에 의해, 장치 상부에 형성된 배지 카세트 위에 배출된다.
도 50은 발광 장치(10) 또는 발광 장치(50)를 라인형 노광 장치로서 사용한 다른 화상 형성 장치의 일례를 나타낸 종단면도이다. 이 화상 형성 장치는 벨트 중간 전사체 방식을 이용한 로터리 현상식의 풀 컬러 화상 형성 장치이다.
이 도면에 나타내는 화상 형성 장치에 있어서, 감광체 드럼(상담지체)(165)의 주위에는, 코로나 대전기(168), 로터리식 현상 유닛(161), 노광 장치(167), 중간 전사 벨트(169)가 설치되어 있다.
코로나 대전기(168)는 감광체 드럼(165)의 외주면을 균일하게 대전시킨다. 노광 장치(167)는 감광체 드럼(165)의 대전된 외주면에 정전잠상을 기입한다. 노광 장치(167)는 상술한 발광 장치(10) 또는 발광 장치(50)이며, 복수의 EL 소자의 배열 방향이 감광체 드럼(165)의 모선(주주사 방향)을 따르도록 설치된다. 정전잠상의 기입은 상기 복수의 EL 소자에 의해 광을 감광체 드럼에 조사함으로써 행한다.
현상 유닛(161)은 4개의 현상기(163Y, 163C, 163M, 163K)가 90°각 간격을 두고 배치된 드럼이며, 축(161a)을 중심으로 하여 반(反)시계 방향으로 회전 가능하다. 현상기(163Y, 163C, 163M, 163K)는 각각 옐로, 시안, 마젠타, 블랙의 토너를 감광체 드럼(165)에 공급하고, 정전잠상에 현상제로서의 토너를 부착시킴으로써 감광체 드럼(165)에 현상, 즉 가시상을 형성한다.
무단의 중간 전사 벨트(169)는, 구동 롤러(170a), 종동 롤러(170b), 1차 전사 롤러(166) 및 텐션 롤러에 감겨져, 이들 롤러의 주위를 화살표로 나타내는 방향으로 회전한다. 1차 전사 롤러(166)는 감광체 드럼(165)으로부터 현상을 정전적으로 흡인함으로써, 감광체 드럼과 1차 전사 롤러(166) 사이를 통과하는 중간 전사 벨트(169)에 현상을 전사한다.
구체적으로는, 감광체 드럼(165)의 최초 1회전에서, 노광 장치(167)에 의해 옐로(Y)상을 위한 정전잠상이 기입되어 현상기(163Y)에 의해 동(同)색의 현상이 형성되고, 또한 중간 전사 벨트(169)에 전사된다. 또한, 다음 1회전에서, 노광 장치(167)에 의해 시안(C)상을 위한 정전잠상이 기입되어 현상기(163C)에 의해 동색의 현상이 형성되고, 옐로 현상에 중첩되도록 중간 전사 벨트(169)에 전사된다. 그리고, 이와 같이 하여 감광체 드럼(165)이 4회전 하는 동안에, 옐로, 시안, 마젠타, 블랙의 현상이 중간 전사 벨트(169)에 순차 중첩되어, 이 결과 풀 컬러 현상이 중간 전사 벨트(169) 위에 형성된다. 최종적으로 화상을 형성하는 대상으로서의 시트의 양면에 화상을 형성할 경우에는, 중간 전사 벨트(169)에 표면과 이면의 동색 현상을 전사하고, 다음으로 중간 전사 벨트(169)에 표면과 이면의 다음 색의 현상을 전사하는 형식으로, 풀 컬러 현상을 중간 전사 벨트(169) 위에서 얻는다.
화상 형성 장치에는 시트가 통과되는 시트 반송로(174)가 설치되어 있다. 시트는, 급지 카세트(178)로부터, 픽업 롤러(179)에 의해 1매씩 꺼내져, 반송 롤러에 의해 시트 반송로(174)를 진행하여, 구동 롤러(170a)에 접한 중간 전사 벨 트(169)와 2차 전사 롤러(171) 사이의 닙을 통과한다. 2차 전사 롤러(171)는 중간 전사 벨트(169)로부터 풀 컬러 현상을 일괄하여 정전적으로 흡인함으로써, 시트의 편면에 현상을 전사한다. 2차 전사 롤러(171)는 클러치(도시 생략)에 의해 중간 전사 벨트(169)에 접근 및 이간되도록 되어 있다. 그리고, 시트에 풀 컬러 현상을 전사할 시에 2차 전사 롤러(171)는 중간 전사 벨트(169)에 맞닿게 되어, 중간 전사 벨트(169)에 현상이 중첩되어 있는 동안에는 2차 전사 롤러(171)로부터 이간된다.
상기한 바와 같이 하여, 화상이 전사된 시트는 정착기(172)에 반송되어, 정착기(172)의 가열 롤러(172a)와 가압 롤러(172b) 사이를 통과함으로써, 시트 위의 현상이 정착한다. 정착 처리 후의 시트는, 배지 롤러쌍(176)에 인입되어 화살표(F)의 방향으로 진행한다. 양면 인쇄의 경우에는, 시트의 대부분이 배지 롤러쌍(176)을 통과한 후, 배지 롤러쌍(176)이 역방향으로 회전되어, 화살표(G)로 나타낸 바와 같이 양면 인쇄용 반송로(175)에 도입된다. 그리고, 2차 전사 롤러(171)에 의해 현상이 시트의 다른 면에 전사되어, 다시 정착기(172)에 의해 정착 처리가 행해진 후, 배지 롤러쌍(176)에 의해 시트가 배출된다.
이상, 화상 형성 장치를 예시했지만, 발광 장치(10) 및 발광 장치(50)는 다른 전자 사진 방식의 화상 형성 장치에도 응용 가능하다. 예를 들어, 중간 전사 벨트를 사용하지 않고 감광체 드럼으로부터 직접 시트에 현상을 전사하는 타입의 화상 형성 장치나, 모노크롬 화상을 형성하는 화상 형성 장치, 상담지체로서 감광체 벨트를 사용하는 화상 형성 장치에도 응용 가능하다. 상술과 동일한 응용은, 발광 장치(10) 또는 발광 장치(50)의 변형예에 따른 각종 발광 장치에 대해서도 가 능하다.
[표시 장치]
도 51은 발광 장치(20) 또는 발광 장치(60)를 표시 장치로서 채용한 모바일형 퍼스널 컴퓨터의 구성을 나타낸 도면이다. 퍼스널 컴퓨터(2000)는 표시 장치로서의 발광 장치(20) 또는 발광 장치(60)와 본체부(2010)를 구비한다. 본체부(2010)에는 전원 스위치(2001) 및 키보드(2002)가 설치되어 있다.
도 52는 발광 장치(20) 또는 발광 장치(60)를 표시 장치로서 채용한 휴대 전화기의 구성을 나타낸 도면이다. 휴대 전화기(3000)는 복수의 조작 버튼(3001) 및 스크롤 버튼(3002) 및 표시 장치로서의 발광 장치(20) 또는 발광 장치(60)를 구비한다. 스크롤 버튼(3002)을 조작함으로써, 발광 장치(20) 또는 발광 장치(60)에 표시되는 화면이 스크롤된다.
도 53은 발광 장치(20) 또는 발광 장치(60)를 표시 장치로서 채용한 휴대 정보 단말(PDA : Personal Digital Assistant)의 구성을 나타낸 도면이다. 정보 휴대 단말(4000)은 복수의 조작 버튼(4001) 및 전원 스위치(4002), 및 표시 장치로서의 발광 장치(20) 또는 발광 장치(60)를 구비한다. 전원 스위치(4002)를 조작하면, 주소록이나 스케줄 수첩과 같은 각종 정보가 발광 장치(20) 또는 발광 장치(60)에 표시된다.
또한, 발광 장치(20) 또는 발광 장치(60)가 적용되는 표시 장치, 또는 당해 표시 장치를 갖는 전자 기기로서는, 도 51에서 도 53에 나타낸 것 외, 디지털 스틸 카메라, 텔레비전, 비디오 카메라, 카 내비게이션 장치, 소형 무선 호출기, 전자 수첩, 전자종이, 전자 계산기, 워드프로세서, 워크스테이션, 텔레비전 전화, POS 단말, 프린터, 스캐너, 복사기, 비디오 플레이어, 터치 패널을 구비한 기기 등을 들 수 있다. 상술과 동일한 응용은, 발광 장치(20, 60)의 변형예에 따른 각종 발광 장치나, 발광 장치(10, 50)의 변형예에 따른 각종 발광 장치에 대해서도 가능하다. 또한, 컬러 필터나 색 변환층을 사용함으로써, 발광 장치(10, 50)나 발광 장치(10, 50)의 변형예에 따른 각종 발광 장치를 응용한 표시 장치에 있어서 풀 컬러 화상을 표시하는 것도 가능하다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 발광 스펙트럼의 협대역화 또는 출사 광량 증대를 달성할 수 있는 톱 이미션형 발광 장치, 화상 형성 장치, 표시 장치 및 전자 기기를 제공할 수 있다.

Claims (13)

  1. 기판과,
    상기 기판 위에 형성되어, 광을 반사하는 광반사층과,
    상기 광반사층 위에 형성되어, 광을 투과시키는 제 1 전극과,
    상기 제 1 전극 위에 형성되어, 발광하는 발광층과,
    상기 발광층 위에 형성되어, 상기 발광층으로부터의 광의 일부를 투과시키고, 당해 광의 다른 일부를 반사하는 제 2 전극과,
    상기 제 2 전극 위에 형성되어, 상기 제 2 전극으로부터의 광의 일부를 투과시키고, 당해 광의 다른 일부를 반사하는 도전성 반(半)반사층을 구비하고,
    상기 제 2 전극은 일함수가 4일렉트론볼트 이하이며,
    상기 도전성 반반사층은 광 반사율이 상기 제 2 전극보다도 높은 금속 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 재료에는 은, 마그네슘 또는 알루미늄이 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광반사층 형성 재료에는 은, 마그네슘 또는 알루미늄이 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  4. 기판과,
    상기 기판 위에 형성되어, 광을 반사하는 반사층과,
    상기 반사층 위에 형성되어, 광을 투과시키는 투명층과,
    상기 투명층 위에 형성되어, 광을 투과시키는 제 1 전극과,
    상기 제 1 전극 위에 형성되어, 발광하는 발광층과,
    상기 발광층 위에 형성되어, 상기 발광층으로부터의 광의 일부를 투과시키고, 당해 광의 다른 일부를 반사하는 제 2 전극을 구비하고,
    상기 투명층은 소광(消光) 계수가 상기 제 1 전극보다도 작은 재료로 형성되어 있으며,
    상기 제 2 전극은 일함수가 4일렉트론볼트 이하인 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 투명층 형성 재료는 이산화규소 또는 질화규소인 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 반사층 형성 재료에는 은, 마그네슘 또는 알루미늄이 포함되어 있는 것 을 특징으로 하는 발광 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 전극의 두께는 60나노미터 미만이며,
    상기 투명층 및 상기 발광층의 한쪽 또는 양쪽의 두께는, 상기 반사층과 상기 제 2 전극과의 거리와 상기 발광층의 발광 주파장이 소정 관계를 충족하도록 정해져 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 전극 위에 형성되어, 상기 제 2 전극으로부터의 광의 일부를 투과시키고, 당해 광의 다른 일부를 반사하는 도전성 반반사층을 구비하고,
    상기 도전성 반반사층은, 광 반사율이 상기 제 2 전극보다도 높은 금속 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 도전성 반반사층 형성 재료에는 은, 마그네슘 또는 알루미늄이 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 전극의 두께는 60나노미터 미만이며,
    상기 투명층, 상기 발광층 및 상기 도전성 반반사층 중 적어도 1개의 두께는, 상기 반사층과 상기 도전성 반반사층과의 거리와 상기 발광층의 발광 주파장이 소정 관계를 충족하도록 정해져 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 발광 장치와,
    상담지체(像擔持體)를 구비하고,
    상기 상담지체를 대전하고, 상기 상담지체의 대전된 면에 상기 발광 장치로부터의 광을 조사하여 잠상(潛像)을 형성하고, 상기 잠상에 토너를 부착시켜 현상(顯像)을 형성하고, 상기 현상을 다른 물체에 전사하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 발광 장치를 구비하고,
    화상을 나타내는 화상 데이터의 공급을 받아 당해 화상 데이터에 따른 휘도로 상기 발광층을 발광시킴으로써 당해 화상을 표시하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 발광 장치를 구비하는 전자 기기.
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