KR100679965B1

KR100679965B1 - 전기 광학 장치, 그 제조 방법 및 전자 기기

Info

Publication number: KR100679965B1
Application number: KR1020050116147A
Authority: KR
Inventors: 다카시 미야자와
Original assignee: 세이코 엡슨 가부시키가이샤
Priority date: 2004-12-14
Filing date: 2005-12-01
Publication date: 2007-02-08
Also published as: JP4363319B2; JP2006172832A; CN1815773A; US20060124940A1; TWI285347B; CN100511757C; US8710501B2; TW200627328A; KR20060067142A

Abstract

본 발명은 간이하게 제조 가능한 백색의 발광 소자를 사용한 전기 광학 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

전기 광학 장치(ＡＡ)는 백색으로 발광하는 ＯＬＥＤ 소자가 형성되는 제3층(30)과, 그 하부에 위치하고 마이크로층 분리막을 구비한 반사형 칼라 필터가 형성되는 제2층(20)과, 제3층(30)의 상부에 위치하고 투과형 칼라 필터를 구비한 제4층(40)과, ＯＬＥＤ 소자를 구동하기 위한 트랜지스터가 형성된 제1층(10)을 갖는다. 마이크로층 분리막은 잉크젯법에 의해 형성할 수 있으므로, 간이하게 제조할 수 있다.

전기 광학 장치, 전자 기기, 마이크로층 분리막, 칼라 필터

Description

전기 광학 장치, 그 제조 방법 및 전자 기기{ELECTRO-OPTICAL DEVICE, METHOD OF MANUFACTURING THE SAME, AND ELECTRONIC APPARATUS}

도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 전기 광학 장치의 구성을 나타내는 블럭도.

도 2는 전기 광학 장치에서의 화소 회로의 구성을 나타내는 회로도.

도 3은 전기 광학 장치에 사용하는 전기 광학 패널의 구조를 모식적으로 나타내는 단면도.

도 4는 마이크로상(相) 분리막의 구조를 모식적으로 나타내는 사시도.

도 5는 전기 광학 패널의 상세한 구조를 나타내는 단면도.

도 6은 전기 광학 패널의 제조 공정을 나타내는 공정도.

도 7은 전기 광학 패널의 제조 공정을 나타내는 공정도.

도 8은 전기 광학 패널의 제조 공정을 나타내는 공정도.

도 9는 전기 광학 패널의 다른 구성예를 나타내는 단면도.

도 10은 전기 광학 패널의 다른 구성예를 나타내는 단면도.

도 11은 전기 광학 장치를 적용한 퍼스널 컴퓨터의 구성을 나타내는 사시도.

도 12는 전기 광학 장치를 적용한 휴대 전화기의 구성을 나타내는 사시도.

도 13은 전기 광학 장치를 적용한 휴대 정보 단말의 구성을 나타내는 사시 도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 … 전기 광학 장치,

ＡＡ … 전기 광학 패널,

Ｋ … 기판,

10 … 제1층(소자층),

20 … 제2층(반사 필터층),

21 … 뱅크부,

20ｒ … Ｒ 반사 영역,

20ｇ … Ｇ 반사 영역,

20ｂ … Ｂ 반사 영역,

30 … 제3층(발광층),

40 … 제4층(투과 필터층),

40ｒ … Ｒ 투과 영역,

40ｇ … Ｇ 투과 영역,

40ｂ … Ｂ 투과 영역,

101 … 주사선,

103 … 데이터선,

Ｐ … 화소 회로.

본 발명은 칼라 표시가 가능한 전기 광학 장치, 그 제조 방법 및 전자 기기에 관한 것이다.

액정 표시 장치에 대체되는 화상 표시 장치로서 유기 발광 다이오드 소자(이하, ＯＬＥＤ 소자라고 칭함)를 구비한 장치가 주목받고 있다. ＯＬＥＤ(Organic Light Emitting Diode) 소자는 광(光)의 투과량을 변화시키는 액정 소자와는 달리, 그 자체가 발광하는 전류 구동형의 자기 발광 소자이다.

최근에는 대화면화의 경향에 있어, 이 점은 ＯＬＥＤ 소자를 사용한 화상 표시 장치에도 마찬가지이다. 이 장치를 마스크 증착법으로 제조하는 경우, 마스크의 휨 등에 기인하여 정확한 패터닝을 할 수 없다고 하는 문제가 있다. 특허문헌 1에는 마스크 증착 대신에 백색의 ＯＬＥＤ 소자와 마이크로캐비티를 조합하고, 또한 칼라 필터를 사용함으로써, 칼라 표시를 실현하는 기술이 개시되어 있다.

[비특허문헌 1] 미츠히로 카시와바라(Mitsuhiro Kashiwabara) 외 13명, 「마이크로캐비티를 사용한 백색 발광에 의거하는 ＡＭ-ＯＬＥＤ 표시 장치(Adobanced AM-OLED Display Based on White Emitter with Microcavity Structure)」, SID 심포지엄 다이제스트 테크니컬 페이퍼(SIDSymposium Digest of Technical Papers), (미국), 소사이어티포 인포메이션 디스플레이(Societyfor Information Display), 2004년 5월, 제35권, 제2호, ｐ.1017-1019(Figure 1 참조)

그러나, 마이크로캐비티의 파장 특성은 그 광로 길이 등에 의해 정해지기 때문에, ＲＧＢ 각 색에 대응하는 특성을 얻기 위해서는 화소 전극의 막 두께를 정밀하게 제어할 필요가 있어, 제조 공정이 복잡하게 된다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은 상술한 문제에 감안하여 이루어진 것으로서, 간이하게 제조 가능한 백색의 발광 소자를 사용한 전기 광학 장치, 그 제조 방법 및 전자 기기를 제공하는 것을 해결 과제로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 전기 광학 장치는 백색의 발광 소자가 형성된 발광층과, 상기 발광층의 한쪽 측에 위치하고, 반사형 칼라 필터가 형성된 반사 필터층을 구비한다. 이 발명에 의하면, 발광층에서 발광된 광은 반사형 칼라 필터로 반사되므로, 칼라 표시가 가능해진다. 이 경우, 마이크로캐비티와 같이 막 두께를 정밀하게 제어할 필요는 없기 때문에, 구성을 간이하게 할 수 있다.

상술한 전기 광학 장치는 상기 발광층의 다른쪽 측에 위치하고, 투과형 칼라 필터가 형성된 투과 필터층을 구비하는 것이 바람직하다. 이 발명에 의하면, 발광층을 반사 필터층과 투과 필터층 사이에 끼워 넣게 되므로, 색 순도를 보다 향상시킬 수 있는 동시에 효율을 높이는 것이 가능해진다.

여기서, 상기 반사 필터층은 마이크로상 분리막을 구비하고 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 반사 필터층은 영역을 구획하는 뱅크부와, 상기 뱅크부에 의해 구획된 각 영역에 형성된 마이크로상 분리막을 구비하는 것이 바람직하다. 보다 구 체적으로는, 상기 마이크로상 분리막은 서로 비상용성(非相溶性)이고 굴절률이 다른 2종류 이상의 폴리머의 상(相)으로 구성되고, 상기 반사 필터층의 상기 뱅크부로 구획된 영역은 백색의 광이 입사하면 Ｒ색 광을 반사하는 Ｒ 반사 영역, 백색의 광이 입사하면 Ｇ색 광을 반사하는 Ｇ 반사 영역, 및 백색의 광이 입사하면 Ｂ색 광을 반사하는 Ｂ 반사 영역으로 구분되며, 상기 Ｒ 반사 영역, 상기 Ｇ 반사 영역, 및 상기 Ｂ 반사 영역에서, 상기 마이크로상 분리막의 각 상에 의해 구성되는 격자 간격이 서로 상위(相違)한 것이 바람직하다.

마이크로상 분리막에서의 반사광의 파장 특성은, 이를 구성하는 각 상의 격자 간격에 의해 정해지지만, 본 발명에서는 Ｒ 반사 영역, Ｇ 반사 영역, Ｂ 반사 영역에서 격자 간격이 상위하므로, 원하는 반사 특성을 얻을 수 있다. 다시 말하면 Ｒ색, Ｇ색, Ｂ색 각각이 대응하도록 마이크로상 분리막의 격자 간격을 설정하면 좋다.

또, 상술한 전기 광학 장치는 상기 반사 필터층에서 보아 상기 발광층이 위치하는 면과 반대측 면에 형성되고, 상기 발광 소자를 구동하기 위한 트랜지스터가 형성된 소자층을 구비하며, 상기 반사 필터층은 절연성을 갖고, 또한 상기 트랜지스터와 상기 발광 소자를 접속하기 위한 콘택트홀이 형성되는 것이 바람직하다. 이 경우, 반사층 하부에 트랜지스터를 배치할 수 있으므로, 스페이스를 유효하게 이용할 수 있어, 개구율을 향상시키는 것이 가능해진다.

여기서, 상기 콘택트홀은 상기 뱅크부에 형성되어도 좋고, 또는 상기 마이크로상 분리막에 형성되어도 좋다. 마이크로상 분리막은 광을 반사하기 때문에, 프로 세스가 복잡하게 되지만, 뱅크부에 콘택트홀을 형성하면 프로세스를 간이하게 할 수 있다.

또, 상술한 발광 소자는 투명한 양극 및 투명한 음극, 및 정공과 전자의 결합에 의해 발광하는 기능층을 구비하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 유기 발광 다이오드 및 무기 발광 다이오드가 포함될 수 있다.

다음에, 본 발명에 따른 전자 기기는 상술한 전기 광학 장치를 구비하는 것을 특징으로 하고, 휴대 전화기, 퍼스널 컴퓨터, 휴대 정보 단말, 또는 전자 카메라 등이 포함된다.

다음에, 본 발명에 따른 전기 광학 장치의 제조 방법은 기판 위에 트랜지스터를 포함하는 소자층을 형성하는 제1 공정과, 상기 소자층 위에 뱅크부를 형성하는 제2 공정과, 상기 뱅크부에 의해서 구획된 각 영역에 서로 비상용성이고 굴절률이 다른 2종류 이상의 폴리머로 이루어지는 액체 재료를 토출하는 마이크로상 분리막을 형성하는 제3 공정과, 상기 제2 공정 및 상기 제3 공정에 의해 형성된 반사 필터층 위에 발광 소자를 포함하는 발광층을 형성하는 제4 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다. 이 발명에 의하면, 마이크로상 분리막을 토출법에 의해 형성할 수 있으므로, 장치 구성이 현저하게 간이하고, 장치 가격도 현격히 염가가 된다. 액상 재료를 토출법으로 사용하는 장치는 대기압 분위기에서 막을 제조할 수 있으므로, 감압 분위기에서 성막이 행해지는 ＣＶＤ 장치 등의 성막 장치와 비교하여 처리량이 높고, 메인터넌스가 간단하므로, 장치의 가동율을 향상시킬 수 있다.

＜ 1. 전기 광학 장치 ＞

도 1은 본 발명에 따른 전기 광학 장치의 개략 구성을 나타내는 블럭도이다. 전기 광학 장치(1)는 전기 광학 패널(ＡＡ)과 외부 회로를 구비한다. 전기 광학 패널(ＡＡ)에는 화소 영역(Ａ), 주사선 구동 회로(100), 및 데이터선 구동 회로(200)가 형성된다. 이 중, 화소 영역(Ａ)에는 Ｘ 방향과 평행하게 ｍ개의 주사선(101)이 형성된다. 또, Ｘ 방향과 직교하는 Ｙ 방향과 평행하게 3ｎ개의 데이터선(103)이 형성된다. 그리고, 주사선(101)과 데이터선(103)의 각 교차에 대응하여 화소 회로(Ｐ)가 각각 설치되어 있다.

화소 회로(Ｐ)는 ＯＬＥＤ 소자를 포함하고 있다. 이 예의 ＯＬＥＤ 소자의 발광색은 백색이다. 단, 화소로부터 취출되는 색은 Ｒ색, Ｂ색, 및 Ｇ색이다. 도면에 나타내는 「Ｒ」, 「Ｇ」, 및 「Ｂ」의 부호는 각 화소의 발광색을 나타내고 있다. 이 예에서는, 데이터선(103)에 따라서 각 색의 화소 회로(Ｐ)가 배열되어 있다. ＯＬＥＤ 소자는 백색으로 발광하므로, ＲＧＢ 각 색의 화소 회로(Ｐ)에 개별 전원을 공급할 필요는 없다. 이 때문에, 공통의 전원선(Ｌ)을 통하여 전원 전압(Ｖｄｄ)이 각 화소 회로(Ｐ)에 공급된다.

주사선 구동 회로(100)는 복수의 주사선(101)을 순차 선택하기 위한 주사 신호(Ｙ1, Ｙ2, Ｙ3, …, Ｙｍ)를 생성하여, 각 화소 회로(Ｐ)에 각각 공급한다. 주사 신호(Ｙ1)는 1 수직 주사 기간(1Ｆ)의 최초의 타이밍으로부터, 1 수평 주사 기간(1Ｈ)에 상당하는 폭의 펄스이며, 1 행째의 주사선(101)에 공급된다. 이후, 이 펄스를 순차 시프트하여, 2, 3,…, ｍ행째의 주사선(101)의 각각에 주사 신호(Ｙ2, Ｙ3, …, Ｙｍ)로서 공급한다. 일반적으로 ｉ(ｉ는 1≤ｉ≤ｍ을 만족하는 정수)행 째의 주사선(101)에 공급되는 주사 신호(Ｙｉ)가 Ｈ레벨이 되면, 해당 주사선(101)이 선택된 것을 나타낸다.

데이터선 구동 회로(200)는 선택된 주사선(101)에 위치하는 화소 회로(Ｐ)의 각각에 대해 계조 신호(Ｘｒ1, Ｘｇ1, Ｘｂ1, Ｘｒ2, Ｘｇ2, Ｘｂ2, …, Ｘｒｎ, Ｘｇｎ, Ｘｂｎ)를 공급한다. 이 예에서, 계조 신호(Ｘｒ1 ~ Ｘｂｎ)는 계조 휘도를 지시하는 전압 신호로서 주어진다. 또한, 이하의 설명에서 첨자인 「ｒ」은 Ｒ색에, 「ｇ」는 Ｇ색에, 「ｂ」는 Ｂ색에 대응하는 것을 각각 나타낸다.

제어 회로(300)는 각종 제어 신호를 생성하여 이들을 주사선 구동 회로(100) 및 데이터선 구동 회로(200)에 출력한다. Ｙ 전송 개시 펄스(ＤＹ)는 수직 방향의 주사의 개시를 나타내는 펄스이며, 주사선 구동 회로(100)는 Ｙ 전송 개시 펄스(ＤＹ)를 순차 전송하여 주사 신호(Ｙ1, Ｙ2, Ｙ3, …, Ｙｍ)를 생성한다. Ｙ 클록 신호(ＹＣＬＫ)는 수직 주사의 시간 기준이 되는 신호이다. 한편, Ｘ 전송 개시 펄스(ＤＸ)는 수평 방향의 주사의 개시를 나타내는 펄스이며, 데이터선 구동 회로(100)는 Ｘ 전송 개시 펄스(ＤＸ)를 순차 전송하여 데이터선(103)에 계조 신호(Ｘｒ1, Ｘｇ1, Ｘｂ1, Ｘｒ2, Ｘｇ2, Ｘｂ2, …, Ｘｒｎ, Ｘｇｎ, Ｘｂｎ)를 출력하는 타이밍을 지정하는 타이밍 신호를 생성하며, 이것을 사용하여 계조 신호를 데이터선(103)에 출력한다. Ｘ 클록 신호(ＸＣＬＫ)는 수평 주사의 시간 기준이 되는 신호이다. 또, 제어 회로(300)는 입력 화상 데이터(Ｄｉｎ)에 감마 보정 등의 처리를 실시하여 출력 화상 데이터(Ｄｏｕｔ)를 생성하고, 데이터선 구동 회로(200)에 출력한다.

다음에, 화소 회로(Ｐ)에 대하여 설명한다. 도 2에 화소 회로(Ｐ)의 회로도를 나타낸다. 도 2에 나타내는 화소 회로(Ｐ)는 ｉ행째에 대응하는 것이며, 전원 전압(Ｖｄｄ)이 공급된다. 화소 회로(Ｐ)는 2개의 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, 이하 「ＴＦＴ」라고 칭함)(110 및 120)와 용량 소자(130)와, ＯＬＥＤ 소자(35)를 구비한다. 이 중, ｐ채널형 ＴＦＴ(110)의 소스 전극은 전원선(Ｌ)에 접속되는 한편, 그 드레인 전극은 ＯＬＥＤ 소자(35)의 양극에 접속된다. 또, ＴＦＴ(110)의 소스 전극과 게이트 전극 사이에는, 용량 소자(130)가 설치되어 있다. ＴＦＴ(120)의 게이트 전극은 주사선(101)에 접속되고, 그 소스 전극은 데이터선(103)에 접속되며, 그 드레인 전극은 ＴＦＴ(110)의 게이트 전극에 접속된다.

이러한 구성에서, 주사 신호(Ｙｉ)가 Ｈ레벨이 되면 ｎ채널형 ＴＦＴ(120)가 온 상태가 되므로, 접속점(Ｚ)의 전압이 전압(Ｖdata)과 동일해진다. 이때, 용량 소자(130)에는 Ｖｄｄ-Ｖdata에 상당하는 전하가 축적된다. 다음에, 주사 신호(Ｙｉ)가 Ｌ레벨이 되면 ＴＦＴ(120)는 오프 상태가 된다. ＴＦＴ(110)의 게이트 전극에서의 입력 임피던스는 매우 높기 때문에, 용량 소자(130)에서의 전하의 축적 상태는 변화하지 않는다. ＴＦＴ(110)의 게이트·소스간 전압은 전압(Ｖdata)이 인가되었을 때의 전압(Ｖｄｄｒ-Ｖdata)으로 유지된다. ＯＬＥＤ 소자(35)에 흐르는 전류(Ｉoled)는 ＴＦＴ(110)의 게이트·소스간 전압에 의해서 정해지므로, 전압(Ｖdata)에 따른 전류(Ｉoled)가 흐른다.

다음에, 전기 광학 패널(ＡＡ)의 구조에 대해 설명한다. 도 3에 전기 광학 패널(ＡＡ)의 단면을 모식적으로 나타낸다. 전기 광학 패널(ＡＡ)은 기판(Ｋ), 제1 층(10), 제2층(20), 제3층(30), 및 제4층(40)을 구비한다. 제1층(10)에는 상술한 ＴＦＴ(110), ＴＦＴ(120), 및 용량 소자(130) 등이 형성된다. 제2층(20)에는 반사형 칼라 필터가 구성된다. 이 반사형 칼라 필터는 Ｒ색을 반사하는 Ｒ 반사 영역(20ｒ), Ｇ색을 반사하는 Ｇ 반사 영역(20ｇ), Ｂ색을 반사하는 Ｂ 반사 영역(20ｂ)을 구비한다. 이들 반사 영역(20ｒ, 20ｇ, 20ｂ)은 마이크로상 분리막에 의해서 구성된다. 마이크로상 분리막은 서로 비상용성이고 굴절률이 다른 2종류 이상의 폴리머의 상으로 구성되어 소정 파장의 광을 반사하는 기능과 절연 기능을 겸비한다.

도 4에 마이크로상 분리막의 구조를 모식적으로 나타낸다. 마이크로상 분리막은 물질상(Ｍ1)과 물질상(Ｍ2)으로 구성되어 있다. 각 물질상(Ｍ1, Ｍ2)은 서로 비상용성을 갖는 물질로 구성되어 있어, 각각 고분자 구조체(폴리머)가 매우 적합하게 사용된다. 예를 들면, 이 상분리 구조는 제1 반복 단위(제1 블록)와 제2 반복 단위(제2 블록)를 포함하는 상기 블록 코폴리머의 상기 제1 또는 상기 제2 반복 단위의 어느 한쪽 반복 단위로 이루어지는 호모폴리머(고분자 구조체)를 혼합함으로써 얻을 수 있고, 블록 코폴리머의 종류나 호모폴리머의 양 등을 적절히 선택함으로써 상분리 구조의 각 상의 크기 또는 간격을 설정할 수 있다. 다시 말하면, 원하는 발색에 따라 블록 코폴리머의 종류나, 호모폴리머의 양 등을 선택하면 좋다.

바람직한 블록 코폴리머로서는, 예를 들면 폴리스티렌과 폴리이소프렌으로 이루어지는 블록 코폴리머나, 폴리(2-비닐피리딘)과 폴리이소프렌으로 이루어지는 블록 코폴리머 등이 있다. 또한, 폴리메틸메타크레이트(ＰＭＭＡ)와 폴리이소프렌 또는 폴리부타디엔으로 이루어지는 블록 코폴리머 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 사용하는 용매에 대하여 높은 용해성을 구비한 블록 코폴리머 및 호모폴리머가 바람직하다.

또, 블록 코폴리머, 또는 그라프트 코폴리머의 구체적인 예로서는 방향환 함유 폴리머 사슬로서, 예를 들면 비닐 나프탈렌, 스틸렌, 또는 이들 유도체로부터 선택되는 적어도 1종의 모노머가 중합한 폴리머 사슬 등이 있고, 아크릴계 폴리머 사슬로서는, 예를 들면 폴리아크릴산, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리ｔ-부틸메타크릴레이트 등 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산, 또는 이들 유도체로부터 선택되는 적어도 1종의 모노머가 중합한 폴리머 사슬이 사용된다. 폴리에테르 사슬로서는, 폴리에틸렌옥시드, 폴리프로필렌옥시드 등의 폴리알킬렌옥시드 사슬이 좋다. 폴리실란 사슬로서는, 폴리디부틸실란 등의 디알킬폴리실란 유도체 등이 좋다.

또한, 상기 블록 코폴리머, 또는 상기 그라프트 코폴리머에서의 블록 사슬 조합의 구체적인 예로서는, 이하에 나타내는 것을 들 수 있다. 예를 들면, 폴리스틸렌 사슬 ＋ 폴리메틸메타크릴레이트 사슬, 폴리스틸렌 사슬 ＋ 폴리아크릴산 사슬, 폴리스틸렌 사슬 ＋ 폴리에틸렌옥시드 사슬, 폴리스틸렌 사슬 ＋ 폴리프로필렌옥시드 사슬, 폴리스틸렌 사슬 ＋ 폴리페닐메틸실란 사슬, 폴리스틸렌 사슬 ＋ 폴리디부틸실란 사슬, 폴리비닐나프탈렌 사슬 ＋ 폴리메틸메타크릴레이트 사슬, 폴리비닐나프탈렌 사슬 ＋ 폴리아크릴산 사슬, 폴리비닐나프탈렌 사슬 ＋ 폴리에틸렌옥시드 사슬, 폴리비닐나프탈렌 사슬 ＋ 폴리프로필렌옥시드 사슬, 폴리비닐나프탈렌 사슬 ＋ 폴리페닐메틸실란 사슬, 폴리비닐나프탈렌 사슬 ＋ 폴리디부틸실란 사슬 등이다.

상분리 구조를 갖는 막(3)을 구비한 소자 기판은, 예를 들면 다음과 같은 방법으로 형성된다. 우선, 블록 코폴리머에 상기 블록 코폴리머를 구성하는 각 블록사슬(폴리머 사슬)의 한쪽과 상용성이 있는 호모폴리머를 혼합한다. 혼합하여 생성된 액상 재료(Ｌ1)를 블록 코폴리머계의 「질서-무질서 전이 온도(ＴＯＤＴ)」이상의 온도로 가열하여 용융하거나, 또는 공통 용매에 용해시킴으로써 완전히 혼합한 무질서 혼합 상태의 액상 재료(Ｌ2)를 형성한다.

가열 후의 액상 재료(Ｌ2)의 온도를 ＴＯＤＴ 이하로 저하시키거나, 또는 용매를 증발시킴으로써, 규칙적인 질서 구조를 형성시켜 격자 간격이 100ｎｍ 이상인 각 폴리머의 상(블록 사슬상)으로 이루어지는 마이크로상 분리 구조를 형성시킨다. 상기의 방법에 의하면, 혼입하는 호모폴리머의 양을 조정함으로써 격자 간격을 제어하고, 동일한 블록 코폴리머를 사용하여 상분리 구조체가 주로 반사하는 광의 파장역을 변화시키는 것이 가능해진다. 게다가, 블록 코폴리머의 분자량을 증가시킴으로써, 상분리 구조체의 반사하는 파장역의 컨트롤 폭을 넓히는 것도 가능해진다. 즉, 마이크로상 분리막의 반사 파장은 이를 구성하는 각 상의 격자 간격에 의존한다. Ｒ 반사 영역(20ｒ), Ｇ 반사 영역(20ｇ), 및 Ｂ 반사 영역(20ｂ)에 사용되는 마이크로상 분리막은 격자 간격 및 파장역이 각각 Ｒ색, Ｇ색, 및 Ｂ색을 반사할 수 있도록 조정되어 있다.

설명을 도 3으로 되돌린다. 제3층(30)에는 백색을 발광하는 ＯＬＥＤ 소자(35)가 형성되고, 제4층(40)에는 투과형 칼라 필터가 형성된다. 투과형 칼라 필터는 Ｒ색을 투과하는 Ｒ 투과 영역(40ｒ), Ｇ색을 투과하는 Ｇ 투과 영역(40ｇ), Ｂ 색을 투과하는 Ｂ 투과 영역(40ｂ)을 구비한다.

이상의 구성에서, 예를 들면 Ｇ 반사 영역(20ｇ)과 Ｇ 투과 영역(40ｇ) 사이에 끼워진 제3층(30)에 위치하는 ＯＬＥＤ 소자(35)가 백색으로 발광하면 하향으로 향하는 광은 Ｇ 반사 영역(20ｇ)으로 반사되고, Ｇ색 반사광이 되어 Ｇ 투과 영역(40ｇ)으로부터 사출된다. 또, 상향으로 향하는 광은 Ｇ 투과 영역(40ｇ)을 통과함으로써, Ｇ색 광으로서 사출된다. 이 점은 Ｒ색 및 Ｂ색에 대해서도 마찬가지이다.

도 5는 전기 광학 패널(ＡＡ)의 상세한 구조를 나타내는 단면도이다. ＴＦＴ(110)는 ＳｉＯ₂을 주체로 하는 하지 보호층(11)을 통하여 기판(Ｋ)의 표면에 설치되어 있다. 또한, 제1층(10)에는 ＴＦＴ(110) 외에 ＴＦＴ(120)나 용량 소자(130) 등이 형성된다. 하지 보호층(11)의 상층에는 실리콘층(111)이 형성된다. 이 때문에, ＴＦＴ(110)는 Ｎ채널형 트랜지스터가 된다. 게이트 절연층(12)은 실리콘층(111)을 덮도록 하지 보호층(11)의 상층에 설치된다. 게이트 절연층(12)의 윗면 중 실리콘층(111)에 대향하는 부분에 게이트 전극(113)이 설치된다. 이 게이트 전극(113)을 통하여 실리콘층(111)에는 Ｖ족 원소가 도핑되어 드레인 영역(111ａ) 및 소스 영역(111ｃ)이 형성된다. 여기서, Ｖ족 원소가 도핑되어 있지 않은 영역이 채널 영역(111ｂ)이 된다. 제1 층간 절연층(13)은 게이트 전극(113)을 덮도록 게이트 절연층(12)의 상층에 형성된다. 또한, 드레인 전극(112)이 게이트 절연층(12) 및 제1 층간 절연층(13) 및 제2층(20)에 걸쳐서 개공(開孔)하는 콘택트홀을 통하여 드레인 영역(111ａ)과 접속된다. 한편, 소스 전극(114)은 게이트 전극(113)을 사이에 두고 드레인 전극(112)과 대향하는 위치에 설치되고, 게이트 절연층(12) 및 제1 층간 절연층(13)에 걸쳐서 개공하는 콘택트홀을 통하여 소스 영역(111ｃ)과 접속된다.

제2층(20)은 뱅크부(21)로 구획된 Ｒ 반사 영역(20ｒ), Ｇ 반사 영역(20ｇ), 및 Ｂ 반사 영역(20ｂ)을 갖는다. 각 반사 영역은 상술한 마이크로상 분리막으로 구성된다. 이 예에서는 뱅크부(21)의 하부에 ＴＦＴ(110)가 형성되어 있다. 이는 반사광 이외의 색의 광이 새어 ＴＦＴ(110)에 입사하여 ＴＦＴ(110)가 오동작하는 것을 방지하기 위함이다. 또한, ＴＦＴ(110)를 차광막으로 가리거나, 또는 입사광의 광량이 문제가 되지 않는 것이면, 각 반사 영역(20ｒ, 20ｇ, 20ｂ)의 하부에 ＴＦＴ(110)를 형성해도 좋다.

이 예에서는 뱅크부(21)에 콘택트홀을 형성하여 ＴＦＴ(110)의 드레인 전극(112)을 형성했다. 제1층(10)과 제3층(30) 사이에 전기적인 도통을 취하기 위해서는, 제2층(20)에 콘택트홀을 형성할 필요가 있다. 그러나, 마이크로상 분리막에는 광을 반사하는 성질이 있기 때문에, 각 반사 영역(20ｒ, 20ｇ, 및 20ｂ)에 콘택트홀을 형성하는 것은 용이하지 않다. 그래서, 뱅크부(21)에 콘택트홀을 형성하여 드레인 전극(112)을 형성한 것이다. 또한, 제조 공정이 복잡하게 되는 것이 허용된다면, 각 반사 영역(20ｒ, 20ｇ, 및 20ｂ)에 콘택트홀을 형성해도 좋다.

다음에, 제3층(30)에는 ＯＬＥＤ 소자(35)가 형성된다. ＯＬＥＤ 소자(35)는 양극(351), 기능층(352), 및 음극(353)을 구비한다. 제2층(20)의 상부에는 드레인 전극(112)에 접속되는 음극(351)과, 음극(351)에 올라앉도록 형성된 무기물 뱅크층 (31)이 형성된다. 또한, 무기물 뱅크층(31)의 윗쪽에는 유기물 뱅크층(32)이 적층된다. 평면적으로는, 음극(351)의 주위와 무기물 뱅크층(31)이 평면적으로 겹쳐지도록 배치된 구조로 되어 있다. 또, 유기물 뱅크층(32)도 마찬가지로, 음극(351)의 일부와 평면적으로 겹쳐지도록 배치되어 있다. 또 무기물 뱅크층(31)은 유기물 뱅크층(32)보다도 음극(351)의 중앙 측으로 더 형성되어 있다. 무기물 뱅크층(31)으로서는, 예를 들면 ＳｉＯ₂, ＴｉＯ₂등의 무기 재료가 바람직하게 사용된다.

이 무기물 뱅크층(31)의 막 두께는 50 ~ 200ｎｍ의 범위가 바람직하고, 특히 150ｎｍ가 좋다. 막 두께가 50ｎｍ 미만에서는, 무기물 뱅크층(31)이 후술하는 정공 주입/수송층(352ａ)보다 얇아져, 정공 주입/수송층(352ａ)의 평탄성을 확보할 수 없게 되므로 바람직하지 않다. 또, 막 두께가 200ｎｍ을 넘으면, 하부 개구부에 의한 단차가 커지고, 정공 주입/수송층(352ａ) 위에 적층하는 후술하는 발광층(352ｂ)의 평탄성을 확보할 수 없게 되므로 바람직하지 않다.

유기물 뱅크층(32)으로서는 아크릴 수지, 폴리이미드 수지 등의 내열성과 내용매성이 있는 재료가 바람직하게 사용된다. 이 유기물 뱅크층(32)의 두께는, 0.1 ~ 3.5μｍ의 범위가 바람직하고, 특히 2μｍ 정도가 좋다. 두께가 0.1μｍ 미만에서는, 후술하는 정공 주입/수송층 및 발광층의 합계 두께보다 유기물 뱅크층(32)이 얇아져, 발광층이 상부 개구부로부터 흘러 넘칠 우려가 있으므로 바람직하지 않다. 또, 두께가 3.5μｍ를 넘으면, 상부 개구부에 의한 단차가 커져, 유기물 뱅크층(32) 위에 형성하는 음극(353)의 스텝 커버리지를 확보할 수 없게 되므로 바람직하 지 않다.

기능층(352)은 음극(351) 위에 적층된 정공 주입/수송층(352ａ)과, 정공 주입/수송층(352ａ) 위에 인접하여 형성된 발광층(352ｂ)으로 구성되어 있다. 또한, 필요에 따라서 발광층(352ｂ)에 인접하여 전자 주입 수송층 등의 기능을 갖는 다른 기능층을 더 형성해도 좋다. 정공 주입/수송층(352ａ)은 정공을 발광층(352ｂ)에 주입하는 기능을 가짐과 동시에, 정공을 정공 주입/수송층(352ａ) 내부에서 수송하는 기능을 갖는다. 이러한 정공 주입/수송층(352ａ)을 음극(351)과 발광층(352ｂ) 사이에 설치함으로써, 발광층(352ｂ)의 발광 효율, 수명 등의 소자 특성이 향상된다. 또, 발광층(352ｂ)에서는 정공 주입/수송층(352ａ)으로부터 주입된 정공과 음극(353)으로부터 주입되는 전자가 발광층(352ｂ)에서 재결합하여 발광이 생긴다. 이 예의 발광층(352ｂ)은 백색의 광을 발광한다.

음극(353)은 기능층(352)의 전체면에 형성되어 있고, 대향하여 설치된 양극(351)과 쌍을 이루어 기능층(352)에 전류를 흘리는 역할을 담당한다. 이 음극(353)으로서는 투명한 도전 재료를 사용할 수 있다. 예를 들면, 음극(353)을 구성하는 재료로서는 ＩＴＯ, Ｐｔ, Ｉｒ, Ｎｉ, Ｍｇ, Ａｇ 또는 Ｐｄ를 들 수 있다. 그 중에서도 잉크젯법을 사용하여 형성 가능한 ＩＴＯ가 바람직하다. 또한, 음극(353) 위에는 밀봉 기판(37)으로 이루어지는 밀봉부가 설치된다. 밀봉부는 산화 방지 또는 외력에 의한 파괴의 방어 등을 목적으로 하여, 음극(353)의 전체면에 형성된다.

제4층(40)은 블랙 매트릭스(41)에 의해서 격자 형상으로 나누어져 있고, 구획된 영역에 Ｒ 투과 영역(40ｒ), Ｇ 투과 영역(40ｇ), Ｂ 투과 영역(40ｂ)이 각각 형성된다.

다음에, 전기 광학 패널(ＡＡ)의 제조 방법에 대해 설명한다.

도 6 내지 도 8에 전기 광학 패널(ＡＡ)의 제조 공정을 나타낸다. 우선, 도 6(a)에 나타내듯이, 기판(Ｋ)의 상부에 절연성을 갖는 하지 보호층(11)을 형성한다. 기판(Ｋ)으로서는 유리 기판, 유리 세라믹스 기판, 석영 기판, 실리콘 기판, 세라믹스 기판, 금속 기판 또는 플라스틱 기판을 사용할 수 있다. 다음에, 하지 보호층(11)의 상부에 실리콘층(111)을 형성한다. 이 후, 게이트 절연층(12)을 적층한다. 게이트 절연막(12)의 두께는, 예를 들면 100ｎｍ ~ 150ｎｍ인 것이 바람직하다. 그리고, 게이트 절연층(12)의 윗면의 것부터 도핑 처리를 실시하여 실리콘층(111)에 드레인 영역(111ａ) 및 소스 영역(111ｃ)을 형성한다. 또한, 게이트 절연층(12)의 상부에 게이트 전극을 형성한다.

이 후, 도 6(b)에 나타내듯이, 제1 층간 절연층(13)을 적층한다. 게이트 절연층(12) 및 제1 층간 절연층(13)에 걸쳐서 개공하는 콘택트홀을 형성하고, 소스 전극(114)을 소스 영역(111ｃ)과 접속하도록 형성한다. 다음에, 뱅크부(21)를 형성하고, 뱅크부(21)에 의해서 구획된 영역에 마이크로상 분리막으로 이루어지는 각 반사 영역(20ｒ, 20ｇ, 및 20ｂ)을 형성한다.

이 예와 같이, 뱅크부(21)로 구획된 영역에 마이크로상 분리막을 형성하는데는, 재료 토출식, 이른바 잉크젯식으로 불리는 액체 도포법이 바람직하다. 이 도포법에서는, 기판(Ｋ)을 스테이지 위에 진공 흡인하여 고정하고, 기판(Ｋ)의 상부로부터 가동식의 헤드를 사용하여 액체 재료를 뱅크부(21)로 구획된 영역에 토출한 다. 이 헤드는 잉크젯 프린터의 헤드와 같은 구조를 갖고 있으며, 피에조 소자에 의해서 구동된다. Ｒ 반사 영역(20ｒ), Ｇ 반사 영역(20ｇ), Ｂ 반사 영역(20ｂ)의 각각에 액체 재료를 나누어 토출함으로써, 각 색을 반사하는 마이크로상 분리막을 형성할 수 있다. 액체 재료를 각 영역에 토출한 후, 건조 공정을 거쳐 마이크로상 분리막이 형성된다. 잉크젯 방식은 종래의 진공 프로세스를 사용하는 ＣＶＤ 장치 등의 성막 장치를 사용한 막의 제조법과 비교하여 장치 구성이 현저히 간이하고, 장치 가격도 현격히 염가가 된다. 액상 재료(Ｌ2)의 도포법에서 사용하는 장치는 대기압 분위기에서 막을 제조할 수 있으므로, 감압 분위기에서 성막을 하는 ＣＶＤ 장치 등의 성막 장치와 비교하여 처리량이 높고, 메인터넌스가 간단하므로, 장치의 가동율을 향상시킬 수 있다.

다음에, 도 7(a)에 나타내듯이, 뱅크부(21), 제1 층간 절연층(13) 및 게이트 절연층(12)에 대하여 콘택트홀을 형성하고, 드레인 전극(112)과 ＯＬＥＤ 소자(35)의 양극(351)을 일체로 형성한다. 이 후, 무기 뱅크층(31)과 유기 뱅크층(32)을 형성한다. 다음에, 도 7(b)에 나타내듯이, 정공 주입/수송층(352ａ)을 형성하고, 계속해서 발광층(352ｂ)을 형성한다. 이들은, 스핀 코트법이나 증착법에 의해 형성한다. 또한, 전체면을 덮도록 음극(353)을 형성한다. 음극(353)에는, 예를 들면 ＩＴＯ을 사용한다.

다음에, 도 8(a)에 나타내듯이, 밀봉 기판(37)을 음극(353)의 상부에 부착한다. 또한, 도 8(b)에 나타내듯이, 블랙 매트릭스(41)를 패터닝한다. 블랙 매트릭스(41)에는 카본이나 금속 등 차광성을 갖는 재료가 사용된다. 그리고, 블랙 매트릭 스(41)에 의해서 격자 형상으로 구획된 Ｒ 투과 영역(40ｒ), Ｇ 투과 영역(40ｇ), Ｂ 투과 영역(40ｂ)의 각각에 착색된 액체 재료를 잉크젯법에 의해 토출하여 칼라 필터가 형성된다.

도 9에 전기 광학 패널(ＡＡ)의 다른 구성예를 나타낸다. 이 전기 광학 패널(ＡＡ)은 제3층(30)에서, 유기 뱅크층(32)이 설치되어 있지 않은 점을 제외하고, 도 4에 나타내는 전기 광학 패널(ＡＡ)과 같게 구성되어 있다. 유기 뱅크층(32)이 없기 때문에, 발광층(352ｂ)을 스핀 코트법 또는 증착법에 따라 형성할 때에 요철이 생기기 어렵다.

도 10에 전기 광학 패널(ＡＡ)의 그 밖의 구성예를 나타낸다. 이 전기 광학 패널(ＡＡ)은 제3층(30)에서, 유기 뱅크층(32)의 상부에 음극(351)을 설치한 점, 음극(351)과 밀봉 기판(37) 사이에 밀봉 수지(36)를 설치하는 점에서 상위하다. 이 경우, 기능층(352)은 상술한 잉크젯법을 사용하여 제조하는 것이 바람직하다.

또한, 반사형 칼라 필터가 형성되는 제2층(20)은 ＯＬＥＤ 소자(35)가 형성되는 제3층(30)으로부터 보아, 투과형 칼라 필터가 형성되는 제4층(40)과 반대 측에 형성되면 좋다. 이 때문에, 기판(Ｋ)의 하부에 제2층(20)을 설치하고 제1층(10) 상부에 제3층(30)을 설치해도 좋다.

＜ 2. 전자 기기 ＞

다음에, 상술한 전기 광학 장치(1)를 적용한 전자 기기에 대해 설명한다. 도 11에 전기 광학 장치(1)를 적용한 모바일형 퍼스널 컴퓨터의 구성을 나타낸다. 퍼스널 컴퓨터(2000)는 표시 유닛으로서의 전기 광학 장치(1)와 본체부(2010)를 구비 한다. 본체부(2010)에는 전원 스윗치(2001) 및 키보드(2002)가 설치되어 있다. 이 전기 광학 장치(1)는 ＯＬＥＤ 소자(35)를 사용하므로, 시야각이 넓고 보기 쉬운 화면을 표시할 수 있다.

도 12에, 전기 광학 장치(1)를 적용한 휴대 전화기의 구성을 나타낸다. 휴대 전화기(3000)는 복수의 조작 버튼(3001) 및 스크롤 버튼(3002), 및 표시 유닛으로서의 전기 광학 장치(1)를 구비한다. 스크롤 버튼(3002)을 조작함으로써, 전기 광학 장치(1)에 표시되는 화면이 스크롤된다.

도 13에, 전기 광학 장치(1)를 적용한 정보 휴대 단말(ＰＤＡ：Personal Digital Assistants)의 구성을 나타낸다. 정보 휴대 단말(4000)은 복수의 조작 버튼(4001) 및 전원 스윗치(4002), 및 표시 유닛으로서의 전기 광학 장치(1)를 구비한다. 전원 스윗치(4002)를 조작하면 주소록이나 스케줄 수첩과 같은 각종 정보가 전기 광학 장치(1)에 표시된다.

또한, 전기 광학 장치(1)가 적용되는 전자 기기로서는 도 11 ~ 도 13에 나타내는 것 외에 디지털 스틸 카메라, 액정 TV, 뷰파인더형, 모니터 직시형 비디오 테잎 레코더, 카 내비게이션 장치, 페이저, 전자수첩, 계산기, 워드 프로세서, 워크스테이션, 화상 전화, ＰＯＳ 단말, 터치 패널을 구비한 기기 등을 들 수 있다. 그리고, 이들 각종 전자 기기의 표시부로서 상술한 전기 광학 장치(1)가 적용 가능하다.

본 발명에 의하면, 간이하게 제조 가능한 백색의 발광 소자를 사용한 전기 광학 장치, 그 제조 방법 및 전자 기기를 제공할 수 있다.

Claims

백색의 발광 소자가 형성된 발광층과,

상기 발광층의 한쪽 측에 위치하고, 반사형 칼라 필터가 형성된 반사 필터층을 구비하는 전기 광학 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 발광층의 다른쪽 측에 위치하고, 투과형 칼라 필터가 형성된 투과 필터층을 구비한 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 반사 필터층은 마이크로상(相) 분리막을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 반사 필터층은,

영역을 구획하는 뱅크부와,

상기 뱅크부에 의해서 구획된 각 영역에 형성된 마이크로상 분리막을 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 마이크로상 분리막은 서로 비상용성(非相溶性)이고 굴절률이 다른 2종류 이상의 폴리머의 상으로 구성되고,

상기 반사 필터층의 상기 뱅크부로 구획된 영역은 백색의 광이 입사하면 Ｒ색 광을 반사하는 Ｒ 반사 영역, 백색의 광이 입사하면 Ｇ색 광을 반사하는 Ｇ 반사 영역, 및 백색의 광이 입사하면 Ｂ색 광을 반사하는 Ｂ 반사 영역으로 구분되며,

상기 Ｒ 반사 영역, 상기 Ｇ 반사 영역, 및 상기 Ｂ 반사 영역에서 상기 마이크로상 분리막의 각 상에 의해서 구성되는 격자 간격이 서로 상위한 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 반사 필터층으로부터 보아 상기 발광층이 위치하는 면과 반대측 면에 형성되고, 상기 발광 소자를 구동하기 위한 트랜지스터가 형성된 소자층을 구비하고,

상기 반사 필터층은 절연성을 갖고, 또한 상기 트랜지스터와 상기 발광 소자를 접속하기 위한 콘택트홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
제 6 항에 있어서,

상기 콘택트홀은 상기 뱅크부에 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장 치.
제 6 항에 있어서,

상기 콘택트홀은 상기 마이크로상 분리막에 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 발광 소자는 투명한 양극, 투명한 음극, 및 정공과 전자의 결합에 의해 발광하는 기능층을 구비한 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
제 1 항에 기재된 전기 광학 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 전자 기기.
기판 위에 트랜지스터를 포함하는 소자층을 형성하는 제1 공정과,

상기 소자층 위에 뱅크부를 형성하는 제2 공정과,

상기 뱅크부에 의해 구획된 각 영역에 서로 비상용성이고 굴절률이 다른 2종류 이상의 폴리머로 이루어지는 액체 재료를 토출하는 제3 공정과,

상기 제2 공정 및 상기 제3 공정에 의해 형성된 반사 필터층 위에 발광 소자를 포함하는 발광층을 형성하는 제4 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.