KR100874321B1

KR100874321B1 - 발광 소자 및 표시 장치

Info

Publication number: KR100874321B1
Application number: KR1020060115078A
Authority: KR
Inventors: 테츠지 오무라; 마사야 나카이; 마코토 시라카와; 슈이치 사사
Original assignee: 산요덴키가부시키가이샤
Priority date: 2005-11-22
Filing date: 2006-11-21
Publication date: 2008-12-18
Also published as: KR20070054114A; TW200721896A; US20070126012A1

Abstract

본 발명에 따르면, 발광 소자의 적색 발광층, 청색 발광층 등을 합친 애노드와 캐소드간의 광학 거리, 및 애노드를 합친 두께를, 간섭에 의해 적색 및 청색의 광을 증강시킬 수 있는 두께로 한다. 이에 따라, 필요한 파장의 광을 증강시킬 수 있고, 효율적으로 백색광을 취출할 수 있다.

발광 소자, 절연막, 발광층, 반사층, 간섭

Description

발광 소자 및 표시 장치{LUMINESCENT ELEMENT AND DISPLAY DEVICE}

도 1은 발광 소자의 단면 구성을 나타내는 모식도이다.

도 2는 유기 EL 소자 부분의 단면 구성을 나타내는 모식도이다.

도 3은 유기 EL 소자 부분의 다른 구성예의 단면 구성을 나타내는 모식도이다.

도 4는 간섭의 영향을 나타내는 도면이다.

도 5는 막 두께 변화와 소비 전력 변화의 관계를 나타내는 도면이다.

도 6은 상부 에미션형 발광 소자의 단면 구성을 나타내는 도면이다.

도 7은 화소 회로의 예를 나타내는 도면이다.

도 8은 시야각과 RGB 각 색의 휘도 관계를 나타내는 도면이다.

도 9는 시야각 변화에 따른 색 온도 변화를 나타내는 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 애노드 12: 정공 주입층

14: 정공 수송층 16: 적색 발광층

18: 청색 발광층 20: 제1의 전자 수송층

22: 제2의 전자 수송층 24: 캐소드

30: 유리 기판 32: TFTㆍ배선층

34: 평탄화층 40: 유기 EL 소자

60: 반사층 62: 저굴절률 보호막

64: 적층 보호막 GL: 게이트 라인

SC: 용량 라인 DL: 데이터 라인

PVdd: 전원 라인

[문헌 1] 일본 특허 공개 제2004-127602호 공보

본 발명은 백색 발광 소자에서의 간섭 피크 파장의 조정에 관한 것이다.

종래부터, 유기 EL 소자를 이용한 표시 장치가 알려져 있으며, 이 유기 EL 소자에서는 전극간의 유기 EL층에 전류를 유입하여, 유입된 전류에 따라 발광이 일어난다.

유기 EL의 발광 재료로서는 적색 발광, 청색 발광, 녹색 발광의 것이 알려져 있다. 따라서, RGB의 분할 도포에 의해 풀 컬러 표시를 행할 수 있다. 이 RGB의 분할 도포 방식의 경우, 각 색의 유기 EL층의 재료가 상이하기 때문에 통상적으로 RGB 각 색의 증착 공정이 필요하며, 그를 위해 별개의 마스크를 이용한다. 이와 같이 형성 공정이 많아지면 수율이 불량해지기 쉽다.

한편, 적색(오렌지색)의 발광층과 청색의 발광층을 적층하여 양 발광층을 발 광시킴으로써 백색 발광층을 구성하는 것이 제안되어 있다. 이 구성에서는 전체 화소 공통으로 백색 발광층을 형성할 수 있고, 컬러 필터에 따라 RGB의 각 화소를 형성할 수 있다. 비교적 곤란한 유기 EL층의 형성을 간편화할 수 있고, 수율을 향상시킬 수 있다.

또한, 디스플레이의 표시에 있어서는 백색의 표시나 RGB 모든 색을 발광시키는 경우가 대부분이다. 따라서, RGB의 각 화소 외에 백색의 화소를 설치함으로써 효율을 상승시키는 RGBW의 표시 장치가 제안되어 있다(일본 특허 공개 제2004-127602호 공보).

이 RGBW의 표시 장치에서는 백색의 발광 효율을 상승시키는 것이 전체의 효율 상승으로 이어진다.

또한, RGB 분할 도포, 백색 발광 + 컬러 필터형 중 어느 표시 장치에 있어서든, 유기 EL 소자로부터의 광의 사출 경로에는 각종 층이 존재한다. 각 유기 EL 소자로의 전류를 화소마다 설치한 박막 트랜지스터(TFT)에 의해 제어하는 액티브 매트릭스 방식의 표시 장치에 있어서는, 이 TFT를 형성하는 층이 유기 EL 소자로부터 발해진 광이 외부로 사출될 때까지의 경로에 존재한다. 또한, 이 TFT층에 있어서 각종 반사가 일어나, 이것이 유기 EL 소자로부터의 광과 간섭하여 시야각 의존성이 커져 버린다는 문제가 있었다.

본 발명에 관한 백색 발광 소자는 투명 절연막과, 이 투명 절연막 상에 형성된 투명 전극과, 투명 전극 상에 형성된 백색 발광층과, 이 백색 발광층 상에 형성 된 반사층을 갖고, 상기 백색 발광층에 전류를 유입함으로써 얻어진 광을 상기 투명 절연막측에서 취출한다. 또한, 상기 투명 전극의 투명 절연막측의 표면으로부터 상기 반사층까지의 광학 길이를 적색 및 청색광에 간섭 피크를 갖는 거리로 설정하는 것이 바람직하다.

간섭에 의해 적색 및 청색의 광을 증강시킬 수 있다면, 효율적인 백색광을 취출할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 표시 장치는, 매트릭스상으로 배치된 표시 화소를 포함함과 동시에 박막 트랜지스터를 포함하는 TFT층과, 이 TFT층 상에 형성된 평탄화층과, 이 평탄화막 상에 형성된 유기 EL층을 포함한다. 또한, 상기 평탄화층의 두께를, 상기 TFT층에서의 반사광의 상기 유기 EL층에서의 발광과의 간섭 영향을 실질적으로 작게 할 수 있는 충분히 두꺼운 것으로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 표시에서의 시야각 의존성을 억제할 수 있다. 또한, 시야각이 정면에서 기울어짐에 따라 색 온도가 낮은 방향으로 이동하도록 설정하면, 사람의 시각에 따라 느끼는 색감의 변화가 적다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 관한 발광 소자에 대하여 도면에 기초하여 설명한다.

도 1은 발광 소자의 단면 구성을 나타내는 모식도이다. 도면에 있어서, 하나의 발광 소자만을 골라서 기재했지만, 발광 소자 및 이 발광 소자가 구동하는 화소 회로를 매트릭스상으로 배치하여 표시 장치를 구성한다. 또한, 유리 기판, 발 광층, 음극 등 전체 화소 공통으로 형성 가능한 층에 대해서는 전체 화소 공통으로 형성된다.

유리 기판 (30) 상에는 화소 회로 및 각종 배선을 포함하는 TFT(박막 트랜지스터)ㆍ배선층 (32)가 형성된다. 화소 회로는, 예를 들면 도 7에 나타낸 바와 같은 회로가 이용된다. 게이트 라인 (GL)로부터의 제어 신호에 따라 스위칭 TFT (1)이 테이터 라인 (DL)로부터의 테이터 신호의 취입을 제어한다. 스위칭 TFT (1)에서 취입된 테이터 전압은 용량 (2)에 축적된다. 유지 용량 (2)에 축적된 테이터 전압에 따라 드라이브 TFT (4)가 온하고, 테이터 전압에 따른 구동 전류가 전원 라인 (PVdd)로부터 EL 소자 (40)에 공급된다. 또한, 용량 (2)의 다른 단부는 용량 라인 (SC)에 접속된다. 또한, EL 소자 (40)은, 후술하는 바와 같이 평탄화층 (34) 상에 형성된다. 여기서, 화소 회로에는 많은 제안이 이루어져 있으며, 드라이브 TFT의 임계치 보상 회로를 포함하는 등 각종 변형이 가능하다.

또한, TFTㆍ배선층 (32) 상에는 아크릴 수지 등을 포함하는 평탄화층 (34)가 형성된다.

평탄화층 (34) 상에는 유기 EL 소자 (40)이 형성된다. 이 유기 EL 소자 (40)은 애노드 (10), 적색 발광층 (16), 청색 발광층 (18), 캐소드 (24)가 포함된다.

여기서, 애노드 (10)은 화소마다 형성되는데, 적색 발광층 (16), 청색 발광층 (18), 캐소드 (24) 등은 기본적으로 전체 화소의 공통층으로서 형성된다.

여기서, 상기 유기 EL 소자 (40)의 구체적인 구성예를 도 2에 기초하여 설명 한다. 투명 도전체를 포함하는 애노드 (10) 상에는 정공 주입층 (12)를 통하여 정공 수송층 (14)가 설치된다. 이 예에 있어서, 애노드 (10)은 IZO(Indium Zinc Oxide)가 사용되고 있는데, ITO(Indium Tin 0xide) 등도 이용된다. 또한, 이 예에 있어서 정공 주입층 (12)에는 CFx, 정공 수송층 (14)는 호스트로서 트리아릴아민 유도체 또는 트리페닐아민 유도체인 NPB(N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐-벤지딘)을 채용한 것이 사용되고 있다.

이 정공 수송층 (14) 상에는 적색 발광층 (16), 청색 발광층 (18)이 차례로 형성된다. 이 적색 발광층 (16)은 호스트로서 트리아릴아민 유도체 또는 트리페닐아민 유도체인 NPB가 사용되고, 도펀트 (1)로서 tert-부틸 치환 디나프틸안트라센(TBADN), 도펀트 (2)로서 5,12-비스(4-(6-메틸벤조티아졸-2-일)페닐)-6,11-디페닐나프타센(DBzR)이 사용되고 있다. 또한, 청색 발광층 (18)은 호스트로서 tert-부틸 치환 디나프틸안트라센(TBADN), 도펀트 (1)로서 트리아릴아민 유도체 또는 트리페닐아민 유도체인 NPB, 도펀트 (2)로서 1,4,7,10-테트라-tert-부틸페릴렌(TBP)이 사용되고 있다.

청색 발광층 (18) 상에는 제1의 전자 수송층 (20), 제2의 전자 수송층 (22)가 설치되고, 그 위에 캐소드 (24)가 설치된다.

제1의 전자 수송층 (20)은 트리스(8-히드록시퀴놀리네이트)알루미늄(Alq)이 사용되고, 제2의 전자 수송층 (22)에는 페난트롤린 유도체가 사용되고 있다. 또한, 캐소드 (24)에는 LiF를 표면에 설치한 알루미늄(Al)이 사용되고 있다.

이와 같이, 본 실시 형태의 유기 EL 소자 (40)에서는 애노드 (10)과 캐소드 (24)의 전극 사이에 적색 발광층 (16)과, 청색 발광층 (18)을 갖고 있고, 양 발광층 (16, 18)에 있어서 발광이 발생함으로써 백색 발광이 된다. 따라서, 양 발광층 (16, 18)의 계면 부근에서 애노드 (10)으로부터 공급되는 정공과, 캐소드 (24)로부터 공급되는 전자와 재결합이 일어나 양 발광층 (16, 18)에서 발광이 일어나고, 이 백색광이 유리 기판 (30)으로부터 사출된다. 또한, 실제로는 풀 컬러에서의 표시를 행하기 위해 화소마다 RGB의 필터를 설치하고 있으며, RGBW형이라면 컬러 필터를 설치하지 않는 백색을 사출하는 화소도 설치된다.

여기서, 본 실시 형태에 있어서는 2개의 발광층 (16, 18)에 있어서 발광한다. 따라서, 발광은 2개의 발광층 (16, 18)의 계면 부근에서 발생하며, 발광층 (16, 18)의 경계가 발광 계면이 된다. 이것은 양 발광층 (16, 18)에서 발광을 일으키기 위해 필수적인 조건이다. 또한, 이 계면 부근에서 발해진 광은 그대로 사출되는 것과, 캐소드 (24)에 의해 반사되는 것이 있다. 즉, 캐소드 (24)는 알루미늄이며, 발광층 (16, 18)로부터 발생되는 광은 이곳을 통과하지 못하고 반사된다.

따라서, 유기 EL 소자 (40)으로부터 사출되는 광은, 발광층 (16, 18)의 계면에서 직접 오는 광과 캐소드 (24)에 의해 반사된 광이 합성된 것이 되며, 양자에서 간섭이 일어난다.

이 간섭에 의해 필요로 하는 가시광을 강화할 수 있다면 효과적이지만, 통상은 계면에서부터 캐소드 (24)까지의 거리에 의해 결정되는 소정 파장의 가시광이 간섭에 의해 감쇠된다.

본 실시 형태에서는, 계면으로부터 캐소드 (24)의 표면(반사면)까지의 거리 를 작게 함으로써, 직접 사출되는 광이 반사층에서 반사된 광과 간섭하여 가시광이 감소하는 것을 방지한다.

즉, 상기 유기 EL 소자 (40)에서 적색 발광층 (16) 및 청색 발광층 (18)과의 계면과, 캐소드 (24)의 표면과의 광학 거리는 100 nm 이하로 설정된다. 이에 따라, 간섭에 의한 청색 파장의 강도 감소를 억제한다. 또한, 실질적으로 관찰자에게서 확인되는 표시에 있어서 문제가 되는 가시광의 감쇠를 배제할 수 있는 것이 바람직하기 때문에, 적색 발광층 (16) 및 청색 발광층 (18)의 계면과 캐소드 (24)의 표면과의 광학 거리는, 가시광의 최저 파장의 1/4 이하의 광학 길이로 하는 것이 바람직하다. 또한, 가시광의 최저 파장의 1/4의 광학 길이보다 약간 큰 광학 길이로서 자외선에 가까운 영역의 청색 파장에 있어서 간섭에 의한 감쇠가 발생하는 광학 길이로 할 수도 있다.

또한, 유기층의 굴절률은 1.6 내지 1.9 정도이며, 실제 굴절률에 따라 각층의 두께를 결정하는 것이 바람직하다.

또한, 이 계면으로부터 캐소드 (24)까지의 사이에는 청색 발광층 (18) 등이 존재하며, 이들 거리를 50 내지 60 nm 정도로 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 애노드 (10)을 구성하는 ITO, IZO의 굴절률은 1.8 내지 2.1 정도이다. 한편, 애노드 (10) 밑에 형성되는 평탄화층 (34)는 상술한 바와 같이 통상은 아크릴 수지 등으로 형성되고, 그 굴절률은 1.5 내지 1.6 정도이며, 애노드 (10)과 평탄화층 (34)의 굴절률 차이가 비교적 크고, 이 계면에서는 반사가 발생하기 쉽다.

따라서, 상기 애노드 (10)과 평탄화층 (34)의 계면에서 반사한 광은 캐소드 (24)에서 반사되어 계면으로부터 직접 사출된 광과 간섭한다.

본 실시 형태에서는, 이 때의 간섭에 의해 적색 및 청색의 광이 강화되도록 애노드 (10) 및 평탄화층 (34)의 계면으로부터 캐소드 (24)의 표면까지의 거리(광학 길이)가 설정되어 있다. 즉, 간섭 파형의 피크가 적색 및 청색 파장에 존재하도록, 반사가 일어나는 계면으로부터 반사층이 되는 캐소드 (24)까지의 광학 길이를 설정한다.

여기서, 유기 EL 소자 (40) 내의 유기층의 두께는, 효율적인 발광을 위해 각 층에 대하여 어느 정도 제한이 있다. 한편, 투명 재료를 포함하는 애노드 (10)의 두께는 비교적 자유롭게 변경할 수 있다. 따라서, 애노드 (10)의 두께를 변경함으로써 광학 길이를 설정하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 애노드 (10)의 두께를 100 nm 내지 250 nm의 범위로 조정하는 것이 바람직하다.

또한, 소정 파장 λ의 광을 간섭에 의해 증강시키기 위한 조건은, 다른 경로로부터의 광의 위상이 동일해지는 것이며, 그 일례로서 애노드 (10)과 평탄화층 (34)의 계면과 캐소드 (24)의 표면과의 광학적 거리 Σnd가 증강하고자 하는 광의 파장 λ의 1/2의 광학 길이로 설정되는 것을 고려할 수 있다. 즉, Σnd=mㆍλ/2(여기서, n은 굴절률이고, m은 1 이상의 정수임)이다. 이에 따라, 캐소드 (24)에 의한 반사광에 따른 간섭에 의해 특정 파장의 광을 증강시킬 수 있다. 예를 들어, Σnd를 m=3인 경우에 파장 440 nm의 광을 증강시키도록 막 두께를 설정하면, m=2인 경우에 파장 660 nm의 광이 증강된다. 이에 따라, 본래 필요한 청색과, 적색에 가까운 광을 간섭에 의해 증강시킬 수 있고, 효율적인 백색광의 취출을 달성할 수 있 다. 구체적으로는 상술한 바와 같은 구성이며, 애노드 (10)과 그 위의 유기층의 두께의 합계를 330 내지 430 nm 정도로 설정하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 애노드 (10)과 평탄화층 (34)의 계면과 캐소드 (24)의 표면과의 광학적 거리 Σnd를, 백색광을 얻기 위해 필요한 청색과 적색의 광을 증강시킬 수 있는 거리로 설정함으로써, 효과적인 백색 발광 소자를 얻을 수 있다.

또한, 적색 발광층 (16), 청색 발광층 (18) 등 애노드 (10)과 캐소드 (24) 사이에 형성되는 유기층의 굴절률은 1.6 내지 1.9 정도이며, 애노드 (10)과의 사이에서의 반사가 작다.

또한, 평탄화층 (34)의 두께를 두껍게 하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 평탄화층 (34)의 광학 길이를 1 ㎛ 이상, 특히 1.3 ㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 평탄화층 (34)의 두께가 두꺼워지면, 평탄화층의 양 계면에서의 반사에 의한 간섭은 완만하게 평탄화됨으로써, 날카로운 간섭 피크는 나오지 않게 된다. 따라서, 평탄화층 (34)를 두껍게 함으로써 그 하층이 되는 TFTㆍ배선층 (32)에서의 반사 등에 의해 간섭 조건(피크)이 변화하지 않기 때문에, 적색, 청색에 대한 간섭 피크를 유지할 수 있다.

TFTㆍ배선층 (32)가 없는 경우의 RGBW의 각 발광 소자로부터의 발광의 전류 효율을 1이라고 했을 경우, 평탄화층 (34)를 설치하지 않은 경우에는, RGBW의 각 발광 소자에서의 전류 효율은 0.91, 0.79, 0.95. 1.12가 된다. 이와 같이, 평탄화층 (34)를 설치하지 않으면 특정한 파장의 광(이 경우에는 녹색)이 TFT에 의한 간섭의 영향으로 감쇠되어 버린다. 따라서, 이 간섭에 의한 감쇠에 대하여, EL 조건 뿐만 아니라, TFT를 포함한 조건 최적화가 필요하게 된다.

한편, 상술한 바와 같은 비교적 두꺼운 1.0 ㎛ 이상(1.3 ㎛)의 평탄화층 (34)를 설치한 경우에는, RGBW의 각 전류 효율은 0.98, 0.98, 0.98, 1.03이 된다. 이로부터 평탄화층 (34)에 의해, 그 평탄화막 (34)보다 하층의 TFT에 의한 간섭의 영향을 배제할 수 있다는 것이 확인되었다. 이와 같이, 두꺼운 평탄화막 (34)를 설치함으로써 TFT의 막 두께 변동의 영향을 작게 하여, 장치 마진을 향상시킬 수 있다.

도 3에는 다른 실시 형태에 관한 유기 EL 소자 (40)의 구성이 도시되어 있다. 이 예에서는 적색 발광층 (16) 및 청색 발광층 (18) 대신에 1층의 백색 발광층 (50)을 채용하고 있다.

이 백색 발광층 (50)에는 예를 들면, 호스트로서 tert-부틸 치환 디나프틸안트라센(TBADN), 청색 도펀트로서 1,4,7,10-테트라-tert-부틸페릴렌(TBP), 적색 도펀트로서 5,12-비스(4-(6-메틸벤조티아졸-2-일)페닐)-6,11-디페닐나프타센(DBzR)이 사용된다. 이러한 백색 발광층 (50)을 사용하는 경우에는, 백색 발광층 (50)과 정공 수송층 (14)의 계면이 발광을 일으키는 발광 계면이 된다.

도 4에서는 본 실시 형태의 발광 소자에 있어서 발광층 (16, 18)로부터 사출되는 백색광, 간섭 후의 광, 및 간섭 효과에 대한 파장 특성을 나타내고 있다. 이와 같이 청색 및 적색의 광이 간섭 효과에 의해 강화된다는 것을 알 수 있다.

도 5는 애노드 (10)과 평탄화층 (34)의 계면과 캐소드 (24)의 표면과의 광학적 거리를 변화시킨 경우에 필요한 백색광 강도를 얻기 위해 필요한 소비 전력을 나타낸 도면이다. 이로부터, 소정의 막 두께로 설정한 경우에 소비 전력이 억제된다는 것을 알 수 있다.

도 6에서는 상부 에미션형의 EL 소자의 모식도를 도시하고 있다. 이와 같이 상부 에미션형의 경우에는 알루미늄 등의 반사층 상에 투명한 애노드 (10)이 형성되고, 그 위쪽에 정공 수송층 (14), 적색 발광층 (16), 청색 발광층 (18) 등의 유기층이 형성되며, 그 위의 캐소드 (24)로서 광을 투과시킬 수 있는 반투과 또는 투명한 전극이 형성된다. 반투과 재료로서는 얇은 금속 재료, 투명 재료로서는 ITO, 1ZO 등이 채용된다.

또한, 캐소드 (24) 상에는 저굴절률 보호막 (62) 및 적층 보호막 (64)가 형성된다. 저굴절률 보호막 (62)는 SiO₂, 적층 보호막 (64)는 SiN과 SiO₂의 적층막 등으로 형성된다.

또한, 유기층의 구성은, 상술한 하부 에미션형의 EL 소자와 동일하게 구성할 수 있다.

이 상부 에미션형의 경우에도 발광 계면으로부터 반사층 (60)까지의 거리는, 사출되는 가시광에 대하여 간섭에 의한 감쇠가 발생하지 않도록 충분히 작은 거리로 할 필요가 있다. 특히, 상부 에미션형에 있어서, 애노드 (10)을 투명 전극으로 한 경우에는, 애노드 (10)이 반사층 (60)까지의 거리에 포함되기 때문에 애노드 (10)을 비교적 얇게 하는 것이 필요하다.

또한, 저굴절률 보호막 (62)를 1 ㎛ 이상으로 함으로써, 적층 보호막 (64)에 의한 반사광 등에 의한 간섭의 악영향 발생을 방지할 수 있다.

또한, 저굴절률 보호막 (62)와 캐소드 (24)의 계면에서 반사가 일어난다. 따라서, 이 계면과 반사층 (60)의 광학 길이를 상술한 하부 에미션형과 동일하게 특정 파장의 광을 증강시킬 수 있도록 설정하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서는 평탄화층 (34)의 두께를 1 ㎛ 이상으로 두껍게 한다. 특히, 상기 평탄화층 (34)의 두께를 1.5 ㎛로 하는 것도 바람직하다. 이와 같이 평탄화층 (34)의 두께가 두꺼워지면, 이곳을 경사 방향으로 통과하는 광에 대하여 각종 경로가 확보되며, 날카로운 간섭 피크가 나오지 않게 된다. 따라서, 평탄화층 (34)를 두껍게 함으로써, 그 하층이 되는 TFTㆍ배선층 (32)에서의 반사 등의 영향을 작게 하여, 이곳에서의 간섭에 의한 특정 파장의 가시광의 피크 발생을 억제할 수 있다. 이에 따라, 시야각 변화에 의한 색의 변화를 작게 할 수 있다. 즉, 간섭에 의해 특정 파장이 강화되는 경우, 그 특정 파장은 광로 길이에 따라 변화하기 때문에, 시야각 의존성이 크다. 따라서, 평탄화막을 충분히 두껍게 하여 TFT, 배선층에서의 반사에 의한 간섭 영향을 작게 함으로써 표시에 대한 시야각 의존성을 작게 할 수 있다.

또한, 평탄화막의 상하 중 어느 한쪽에 컬러 필터를 배치한 경우(통상의 경우에는 컬러 필터를 평탄화막에 의해 피복함), 컬러 필터와 평탄화막을 합친 두께를 상술한 바와 같이 1.5 ㎛로 하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 백색의 발광층을 갖는 RGBW의 표시 장치의 경우, RGB의 화소에 있어서 컬러 필터가 설치되고, W의 화소에는 설치되지 않는다. 또한, 컬러 필터는 통상적으로 평탄화막의 하층으 로서 형성된다.

평탄화막의 두께를 1.5 ㎛ 이상으로 하는데, 시야각 의존성 개선의 목적에 대해서는 평탄화막은 두꺼우면 두꺼울수록 바람직하다. 한편, 평탄화막을 두껍게 하면 그만큼 재료비가 들며, 이곳에서의 광의 감쇠도 커진다. 따라서, 얇은 것이 바람직하며, 그 두께는 5 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 3 ㎛ 이하이다.

또한, 애노드 (10)을 구성하는 ITO, IZO의 굴절률은 1.8 내지 2.1 정도이다. 한편, 애노드 (10) 밑에 형성되는 평탄화층 (34)는, 상술한 바와 같이 통상은 아크릴 수지 등으로 형성되고, 그 굴절률은 1.5 내지 1.6 정도이며, 애노드 (10)과 평탄화층 (34)의 굴절률 차이가 비교적 크고, 이 계면에서는 반사가 발생하기 쉽다. 따라서, 상기 애노드 (10)과 평탄화층 (34)의 계면에서 반사한 광은 캐소드 (24)에서 반사되어 계면으로부터 직접 사출된 광과 간섭한다.

본 실시 형태에서는, 이 때의 간섭에 의해 청색광이 강화되도록 애노드 (10) 및 평탄화층 (34)의 계면으로부터 캐소드 (24)의 표면까지의 거리(광학 길이)가 설정되어 있다. 즉, 간섭 파형의 피크가 청색 파장에 존재하도록, 반사가 발생하는 계면으로부터 반사층이 되는 캐소드 (24)까지의 광학 길이를 설정한다.

예를 들면, 다음과 같이 두께를 설정한다.

(A) WRGB 방식의 경우에는, 애노드의 밑면에서부터 캐소드의 밑면까지의 거리를 50 내지 600 nm로서, (1) 애노드(IZO) 160 nm, 유기층 210 nm, (2) 애노드(IZO) 30 nm, 유기층 200 nm, (3) 애노드(IZO) 20 nm, 유기층 70 nm 정도로 설정한다. 이에 따라, 간섭 피크가 청색으로 설정되고, 청색의 시야각 변화가 커진다.

(B) RGB(백색 발광층 + 컬러 필터) 방식의 경우에는, 애노드의 밑면에서부터 캐소드의 밑면까지의 거리를 50 내지 600 nm로서, (1) 애노드(IZO) 160 nm, 유기층 230 nm, (2) 애노드(IZO) 30 nm, 유기층 210 nm, (3) 애노드(IZO) 20 nm, 유기층 80 nm 정도로 설정한다. 이에 따라, 간섭 피크가 청색으로 설정되고, 시야각 변화는 청색이 가장 커진다.

(C) RGB(RGB의 각 색 발광) 방식의 경우에는, RGB의 각 색의 화소에 있어서 애노드의 밑면에서부터 캐소드의 밑면까지의 거리를 다음과 같이 설정한다.

(R) 120, 260, 400 nm, (G) 130, 270, 410 nm, (B) 110, 250, 390 nm. 이에 따라, 청색의 화소에 있어서는 간섭 피크가 청색이 되지만, 적색, 녹색은 간섭 피크가 맞지 않는다.

이와 같이 하여, 본 실시 형태에 있어서는 간섭에 의해 청색의 광이 강화된다. 여기서, 간섭은 그 광로 길이의 영향을 받기 때문에 시야각 의존성이 크다. 따라서, 상술한 바와 같이 간섭에 의해 청색을 강화한 경우, 시야각에 의해 청색이 상대적으로 약해진다. 즉, 도 8에 나타낸 바와 같이, 청색이 시야각에 의해 가장 감소한다. 또한, 도 8은 상술한 (B)의 백색 발광층에 대하여 컬러 필터를 설치하여 RGB 각 색의 화소를 형성했을 경우의 특성이다.

또한, 이와 같이 정면에서부터 경사 방향을 향하여 시야각이 틀어짐에 따라 청색이 약해짐으로써, 도 9에 나타낸 바와 같이 색 온도 좌표 상에서의 Δuv의 변화가 매우 작아진다. 도 9에서의 흑색 동그라미는 정면에서 보았을 경우의 색 온도를 나타내고, 흑색 화살표가 시야각 70°에서의 색도를 나타낸다. 이와 같이 본 실시 형태에 따르면, 시야각이 변화한 경우, 거의 편차 Δuv=0 상에서 색도가 변화한다. 이에 따라, 백색의 색 변화가 작아져 시야각에 의한 색조 변화가 완화된다. 또한, Δuv를 ±0.02 이내로 설정함으로써, 시야각에 의한 색 변화에 대하여 사람이 인식하기 어려워지고, 표시의 시야각 의존성을 감소시킬 수 있다.

또한, 상술한 예에서는 애노드와 유기층을 간섭 대상으로 하는 광로 길이를 예시했지만, 컬러 필터의 배치에 따라서는 컬러 필터도 그 광로 길이에 포함된다. 또한, 평탄화층이 없는 경우에는, TFT층도 그 광로 길이에 포함된다.

이와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 정면으로부터의 사출광에 대하여 청색이 강화되는 간섭 조건으로 해 둔다. 이에 따라, 비스듬하게 보았을 경우에는 간섭에 의해 청색이 약해지고, 색 온도가 내려가는 방향으로 변화함으로써 시야각 변화에 대한 색의 변화를 작게 할 수 있다.

본 발명에 따르면, 투명 절연막과, 이 투명 절연막 상에 형성된 투명 전극과, 이 투명 전극 상에 형성된 백색 발광층과, 이 백색 발광층 상에 형성된 반사층을 갖고, 상기 투명 전극의 투명 절연막측의 표면에서부터 상기 반사층까지의 광학 길이는 적색 및 청색의 광에 간섭 피크를 갖는 거리로 설정되어 있는 발광 소자를 제공한다. 이에 따라, 필요한 파장의 광을 증강시킬 수 있고, 효율적으로 백색광을 취출할 수 있다.

Claims

투명 절연막과,

이 투명 절연막 상에 형성된 투명 전극과,

이 투명 전극 상에 형성된 백색 발광층과,

이 백색 발광층 상에 형성된 반사층을 갖고,

상기 투명 전극의 투명 절연막측의 표면에서부터 상기 반사층의 반사 표면까지의 광학 길이는 백색 발광에 대하여 적색 및 청색의 광에 간섭 피크를 갖는 거리로 설정되어 있는 발광 소자.
제1항에 있어서, 상기 백색 발광층의 발광 계면과 상기 반사층 사이의 광학 거리가 100 nm 이하인 발광 소자.
제2항에 있어서, 상기 발광 계면이 백색 발광층과 홀 수송층의 계면인 발광 소자.
제2항에 있어서, 상기 백색 발광층이 적색 발광층과 청색 발광층을 적층하여 구성되는 것인 발광 소자.
제4항에 있어서, 상기 발광 계면이 적색 발광층과 청색 발광층의 계면인 발광 소자.
제1항에 있어서, 상기 반사층이 투명 전극에 대향하는 반사 전극인 발광 소자.
제1항에 있어서, 상기 투명 전극의 두께는, 그 광학 길이가 200 내지 500 nm인 발광 소자.
제1항에 있어서, 상기 투명 절연막의 막 두께가 1 ㎛ 이상인 발광 소자.
매트릭스상으로 배치된 표시 화소를 포함하며,

상기 표시 화소에는 제1항에 기재된 발광 소자를 매트릭스상으로 배치하는 표시 장치.
박막 트랜지스터를 포함하는 TFT층과,

이 TFT층 상에 형성된 평탄화층과,

이 평탄화층 상에 형성된 유기 EL층을 포함하고,

상기 평탄화층의 두께는 상기 TFT층에서의 반사광의 상기 유기 EL층에서의 발광과의 간섭의 영향을 적게 할 수 있도록 두껍게 되어 있고, 상기 유기 EL층이 백색 발광층이고, 상기 평탄화막이 적색, 녹색 및 청색의 컬러 필터층을 포함함에 따라 컬러 표시가 행해지며, 상기 유기 EL층으로부터 사출되는 광에 대하여 간섭에 의해 청색광이 증강되도록 광의 사출 경로가 설정되어 있는, 매트릭스상으로 배치된 표시 화소를 포함하는 표시 장치.
삭제
제10항에 있어서, 상기 평탄화층의 두께가 1.5 ㎛ 이상인 표시 장치.
제10항에 있어서, 시야각이 정면에서 기울어짐에 따라, 정면에서 조정된 백색의 색 온도가 Δuv=±0.02 이내의 범위 내에서 이동하도록 설정되어 있는 표시 장치.
삭제