KR101386828B1

KR101386828B1 - 발광 소자 및 그것을 이용한 표시 장치

Info

Publication number: KR101386828B1
Application number: KR1020117022876A
Authority: KR
Inventors: 게이코 구라타; 세이지 니시야마; 다카시 이소베
Original assignee: 파나소닉 주식회사
Priority date: 2009-09-29
Filing date: 2010-09-09
Publication date: 2014-04-17
Also published as: CN102474938A; US8779453B2; JPWO2011039950A1; WO2011039950A1; CN102474938B; KR20110131253A; JP5303036B2; US20120126272A1

Abstract

광 취출 효율 및 발광색의 색 순도 둘 다 향상시킨다.　반사 전극(3)과, 반사 전극(3)에 대향하여 배치되고, 입사된 광을 투과하는 투명 전극(9)과, 반사 전극(3)과 투명 전극(9) 사이에 배치되고, 청색광을 발광하는 발광층(7b)과, 반사 전극(3)과 발광층(7b) 사이에 배치된, 1 또는 2 이상의 층으로 이루어지는 기능층과, 투명 전극(9)을 사이에 두고 발광층(7b)의 반대측에 배치된 컬러 필터(12b)를 구비하고, 기능층의 광학막 두께가, 218［nm］이상 238［nm］이하이다.

Description

발광 소자 및 그것을 이용한 표시 장치{LIGHT-EMITTING ELEMENT AND DISPLAY DEVICE USING SAME}

본 발명은, 유기 재료의 전계 발광 현상을 이용한 발광 소자 및 그것을 이용한 표시 장치에 관한 것이다.

근년, 연구·개발이 진행되고 있는 유기 일렉트로 루미네선스 소자는, 유기 재료의 전계 발광 현상을 이용한 발광 소자이다. 이 발광 소자를 이용한 표시 장치로는, 기판 상에 청, 녹, 적의 각 색의 발광 소자를 배열한 구성이 제안되어 있다.

발광 소자에 관해서는, 소비 전력을 저감하는 등의 관점으로부터, 광 취출 효율을 향상시키는 것이 중요하다. 여기서, 종래, 발광 소자에 공진기 구조를 채용함으로써, 광 취출 효율을 향상시키는 기술이 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 특허 문헌 1에는, 하부 전극(미러), 투명 도전층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 상부 전극(하프 미러)을 적층한 발광 소자에 있어서, 청, 녹, 적의 광 취출 효율이 극대가 되도록 미러와 하프 미러 사이의 광학적 거리를 조정하는 것이 개시되어 있다(단락 0012).

또, 표시 장치에 관해서는, 광 취출 효율의 향상에 더해서, 뛰어난 색 재현성을 실현하는 것도 중요하다. 색 재현성을 향상시키려면, 각 색의 발광 소자의 색 순도를 향상시킬 필요가 있다. 여기서, 발광 소자에 컬러 필터를 설치함으로써, 불필요한 파장 성분을 컷하여, 그 결과, 발광색의 색 순도를 향상시키는 기술이 제안되어 있다.

특허 문헌 1 : 일본국 특허 공개 2005-116516호 공보

그러나, 발명자들의 연구에 의해, 단순히 공진기 구조와 컬러 필터를 조합한 것만으로는, 광 취출 효율의 향상과 발광색의 색 순도의 향상을 양립시키는 것이 곤란한 것임이 판명되었다.

본 발명은, 광 취출 효율 및 발광색의 색 순도 둘 다 향상시킬 수 있는 발광 소자, 및 그것을 이용함으로써 뛰어난 색 재현성을 실현할 수 있는 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 한 양태인 발광 소자는, 입사된 광을 반사하는 반사 전극과, 상기 반사 전극에 대향하여 배치되고, 입사된 광을 투과하는 투명 전극과, 상기 반사 전극과 상기 투명 전극 사이에 배치되고, 청색광을 발광하는 발광층과, 상기 반사 전극과 상기 발광층 사이에 배치된, 1 또는 2 이상의 층으로 이루어지는 기능층과, 상기 투명 전극을 사이에 두고 상기 발광층의 반대측에 배치된 컬러 필터를 구비하고, 상기 발광층으로부터 출사된 청색광의 일부가, 상기 기능층을 통해서 상기 반사 전극에 입사되어 상기 반사 전극에 의해 반사된 후, 상기 기능층, 상기 발광층, 상기 투명 전극 및 상기 컬러 필터를 통해서 외부로 출사되는 제1 광로와, 상기 발광층으로부터 출사된 청색광의 나머지 일부가, 상기 반사 전극측으로 진행하지 않고, 상기 투명 전극측으로 진행하여, 상기 투명 전극 및 상기 컬러 필터를 통해서 외부로 출사되는 제2 광로가 형성되고, 상기 기능층의 광학막 두께가, 218[nm] 이상 238[nm] 이하이다.

발명자들의 연구에 의해, 상기 구성을 채용함으로써, 광 취출 효율의 향상과 발광색의 색 순도의 향상을 양립시킬 수 있음이 판명되었다. 상세한 것에 대해서는, 후에 실험 결과를 이용하여 자세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 양태에 따른 표시 장치의 화소 구조를 모식적으로 나타내는 단면도.
도 2는 청색의 발광 소자의 설계 조건을 나타내고, (a)는 각 층의 굴절률(n), 소쇠(消衰)계수(k) 및 막 두께(d)를 나타내고, (b)는 투명 도전층의 막 두께를 변화시켰을 때의 광학막 두께의 합계(L)와 공진 파장(λ)을 나타낸다.
도 3은 적색의 발광 소자의 설계 조건을 나타내고, (a)는 각 층의 굴절률(n), 소쇠계수(k) 및 막 두께(d)를 나타내고, (b)는 투명 도전층의 막 두께를 변화시켰을 때의 광학막 두께의 합계(L)와 공진 파장(λ)을 나타낸다.
도 4는 각 색의 발광 소자의 광 취출 효율 및 색도를, 색도 중시로 설계한 경우와 효율 중시로 설계한 경우로 비교하기 위한 도면.
도 5는 각 색의 발광 소자에 있어서 투명 도전층의 막 두께와 광 취출 효율의 관계를 나타내는 도면이며, (a)는 청색의 발광 소자, (b)는 녹색의 발광 소자, (c)는 적색의 발광 소자에 대해서 나타내고 있다.
도 6은 청색의 발광 소자에 대해서 스펙트럼 강도와 파장의 관계를 나타내고, (a)는 발광재료의 스펙트럼 강도, (b)는 색도 중시로 설계한 경우의 스펙트럼 강도, (c)는 효율 중시로 설계한 경우의 스펙트럼 강도를 나타낸다.
도 7은 녹색의 발광 소자에 대해서 스펙트럼 강도와 파장의 관계를 나타내고, (a)는 발광재료의 스펙트럼 강도, (b)는 색도 중시로 설계한 경우의 스펙트럼 강도, (c)는 효율 중시로 설계한 경우의 스펙트럼 강도를 나타낸다.
도 8은 적색의 발광 소자에 대해서 스펙트럼 강도와 파장의 관계를 나타내고, (a)는 발광재료의 스펙트럼 강도, (b)는 색도 중시로 설계한 경우의 스펙트럼 강도, (c)는 효율 중시로 설계한 경우의 스펙트럼 강도를 나타낸다.
도 9는 청색의 발광 소자를 색도 중시로 설계한 경우의 색도의 각도 의존성을 나타내는 도면이며, (a)는 투명 도전층의 막 두께가 50[nm], (b)는 투명 도전층의 막 두께가 55[nm], (c)는 투명 도전층의 막 두께가 60[nm]인 경우를 나타낸다.
도 10은 청색의 발광 소자를 효율 중시로 설계한 경우의 색도의 각도 의존성을 나타내는 도면이며, (a)는 투명 도전층의 막 두께가 95[nm], (b)는 투명 도전층의 막 두께가 100[nm], (c)는 투명 도전층의 막 두께가 105[nm]인 경우를 나타낸다.
도 11은 녹색의 발광 소자를 색도 중시로 설계한 경우의 색도의 각도 의존성을 나타내는 도면이다.
도 12는 녹색의 발광 소자를 효율 중시로 설계한 경우의 색도의 각도 의존성을 나타내는 도면이다.
도 13은 적색의 발광 소자를 색도 중시로 설계한 경우의 색도의 각도 의존성을 나타내는 도면이며, (a)는 투명 도전층의 막 두께가 141[nm], (b)는 투명 도전층의 막 두께가 144[nm], (c)는 투명 도전층의 막 두께가 149[nm]인 경우를 나타낸다.
도 14는 적색의 발광 소자를 효율 중시로 설계한 경우의 색도의 각도 의존성을 나타내는 도면이며, (a)는 투명 도전층의 막 두께가 131[nm], (b)는 투명 도전층의 막 두께가 136[nm]인 경우를 나타낸다.
도 15는 본 발명의 한 양태에 따른 표시 장치의 기능 블록을 나타내는 도면.
도 16은 본 발명의 한 양태에 따른 표시 장치의 외관을 예시하는 도면.
도 17은 본 발명의 한 양태에 따른 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 도면.
도 18은 본 발명의 한 양태에 따른 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 도면.

[본 발명의 한 종류의 개요]

본 발명의 제1의 양태에 따른 발광 소자는, 입사된 광을 반사하는 반사 전극과, 상기 반사 전극에 대향하여 배치되고, 입사된 광을 투과하는 투명 전극과, 상기 반사 전극과 상기 투명 전극 사이에 배치되고, 청색광을 발광하는 발광층과, 상기 반사 전극과 상기 발광층 사이에 배치된, 1 또는 2 이상의 층으로 이루어지는 기능층과, 상기 투명 전극을 사이에 두고 상기 발광층의 반대측에 배치된 컬러 필터를 구비하고, 상기 발광층으로부터 출사된 청색광의 일부가, 상기 기능층을 통해서 상기 반사 전극에 입사되어 상기 반사 전극에 의해 반사된 후, 상기 기능층, 상기 발광층, 상기 투명 전극 및 상기 컬러 필터를 통해서 외부로 출사되는 제1 광로와, 상기 발광층으로부터 출사된 청색광의 나머지 일부가, 상기 반사 전극측으로 진행하지 않고, 상기 투명 전극측으로 진행하여, 상기 투명 전극 및 상기 컬러 필터를 통해서 외부로 출사되는 제2 광로가 형성되고, 상기 기능층의 광학막 두께가, 218[nm] 이상 238[nm] 이하이다. 이 구성에 의해, 청색광을 발광하는 발광 소자에 있어서, 광 취출 효율의 향상과 발광색의 색 순도의 향상을 양립시킬 수 있다.

본 발명의 제2의 양태에 따른 발광 소자는, 입사된 광을 반사하는 반사 전극과, 상기 반사 전극에 대향하여 배치되고, 입사된 광을 투과하는 투명 전극과, 상기 반사 전극과 상기 투명 전극 사이에 배치되고, 청색광을 발광하는 발광층과, 상기 반사 전극과 상기 발광층 사이에 배치된, 1 또는 2 이상의 층으로 이루어지는 기능층과, 상기 투명 전극을 사이에 두고 상기 발광층의 반대측에 배치된 컬러 필터를 구비하고, 상기 발광층으로부터 출사된 청색광의 일부가, 상기 기능층을 통해서 상기 반사 전극에 입사되어 상기 반사 전극에 의해 반사된 후, 상기 기능층, 상기 발광층, 상기 투명 전극 및 상기 컬러 필터를 통해서 외부로 출사되는 제1 광로와, 상기 발광층으로부터 출사된 청색광의 나머지 일부가, 상기 반사 전극측으로 진행하지 않고, 상기 투명 전극측으로 진행하여, 상기 투명 전극 및 상기 컬러 필터를 통해서 외부로 출사되는 제2 광로가 형성되고, 상기 기능층의 광학막 두께 (L)[nm]가, 이하의 관계식을 만족시킨다.

[수학식 1]

단, 파장(λ)이 256[nm] 이상 280[nm] 이하인 값, Φ가 상기 반사 전극에서의 위상 쉬프트, m이 정수이다. 이 구성에 의해, 청색광을 발광하는 발광 소자에 있어서, 광 취출 효율의 향상과 발광색의 색 순도의 향상을 양립시킬 수 있다.

또한, 상기 컬러 필터는, 상기 투명 전극으로부터 입사된 청색광의 스펙트럼 강도가 극대치를 나타내는 제1의 파장 영역에 있어서, 그 투과의 스펙트럼 강도가 극대치를 나타내고, 한편, 상기 제1의 파장 영역보다 장파장측에 있는 제2의 파장 영역, 및, 상기 제1의 파장 영역보다 단파장측에 있는 제3의 파장 영역에 있어서, 그 투과의 스펙트럼 강도가 상기 극대치보다도 작은 값을 취하고, 또한, 상기 투명 전극으로부터 입사된 청색광에 대해서, 상기 제2의 파장 영역에 존재하고, 목표 색도를 얻기 위해서 불필요하게 되는 광성분이며, 그 스펙트럼 강도가 극대치보다도 작은 값을 나타내는 광성분의 투과를 억제하고, 상기 제1의 파장 영역 및 제3의 파장 영역의 양 영역에 존재하는 광성분의 투과를 허용하는 것인 것으로 해도 된다. 이에 의해, 투명 전극으로부터 컬러 필터에 입사된 청색광 중, 불필요한 광성분은 컬러 필터에 의해 투과가 억제되고, 또한, 불필요한 광성분을 제외한 광성분이 컬러 필터를 통해 외부로 취출된다. 특히, 스펙트럼 강도가 극대치가 되는 광성분이 효율적으로 취출되므로, 목표 색도로 조정된 청색광을 효율적으로 외부로 취출할 수 있다.

본 발명의 제3의 양태에 따른 발광 소자는, 입사된 광을 반사하는 반사 전극과, 상기 반사 전극에 대향하여 배치되고, 입사된 광을 투과하는 투명 전극과, 상기 반사 전극과 상기 투명 전극 사이에 배치되고, 적색광을 발광하는 발광층과, 상기 반사 전극과 상기 발광층 사이에 배치된, 1 또는 2 이상의 층으로 이루어지는 기능층과, 상기 투명 전극을 사이에 두고 상기 발광층의 반대측에 배치된 컬러 필터를 구비하고, 상기 발광층으로부터 출사된 적색광의 일부가, 상기 기능층을 통해서 상기 반사 전극에 입사되어 상기 반사 전극에 의해 반사된 후, 상기 기능층, 상기 발광층, 상기 투명 전극 및 상기 컬러 필터를 통해서 외부로 출사되는 제1 광로와, 상기 발광층으로부터 출사된 적색광의 나머지 일부가, 상기 반사 전극측으로 진행하지 않고, 상기 투명 전극측으로 진행하여, 상기 투명 전극 및 상기 컬러 필터를 통해서 외부로 출사되는 제2 광로가 형성되고, 상기 기능층의 광학막 두께가, 384[nm] 이상 400[nm] 이하이다. 이 구성에 의해, 적색광을 발광하는 발광 소자에 있어서, 광 취출 효율의 향상과 발광색의 색 순도의 향상을 양립시킬 수 있다.

본 발명의 제4의 양태에 따른 발광 소자는, 입사된 광을 반사하는 반사 전극과, 상기 반사 전극에 대향하여 배치되고, 입사된 광을 투과하는 투명 전극과, 상기 반사 전극과 상기 투명 전극 사이에 배치되고, 적색광을 발광하는 발광층과, 상기 반사 전극과 상기 발광층 사이에 배치되고, 1 또는 2 이상의 층으로 이루어지는 기능층과, 상기 투명 전극을 사이에 두고 상기 발광층의 반대측에 배치된 컬러 필터를 구비하고, 상기 발광층으로부터 출사된 적색광의 일부가, 상기 기능층을 통해서 상기 반사 전극에 입사되어 상기 반사 전극에 의해 반사된 후, 상기 기능층, 상기 발광층, 상기 투명 전극 및 상기 컬러 필터를 통해서 외부로 출사되는 제1 광로와, 상기 발광층으로부터 출사된 적색광의 나머지 일부가, 상기 반사 전극측으로 진행하지 않고, 상기 투명 전극측으로 진행하여, 상기 투명 전극 및 상기 컬러 필터를 통해서 외부로 출사되는 제2 광로가 형성되고, 상기 기능층의 광학막 두께(L)[nm]가, 이하의 관계식을 만족시킨다.

[수학식 1]

단, 파장(λ)이 452[nm] 이상 470[nm] 이하인 값, Φ가 상기 반사 전극에서의 위상 쉬프트, m이 정수이다. 이 구성에 의해, 적색광을 발광하는 발광 소자에 있어서, 광 취출 효율의 향상과 발광색의 색 순도의 향상을 양립시킬 수 있다.

본 발명의 제5의 양태에 따른 표시 장치는, 기판 상에, 청, 녹, 적으로 발광하는 발광 소자가 배열된 표시 장치로서, 상기 청으로 발광하는 발광 소자가, 상기 제1의 양태에 따른 발광 소자이다. 이 구성에 의해, 청색광의 광 취출 효율이 향상하므로 표시 장치의 소비 전력을 저감시킬 수 있음과 더불어, 청색광의 색 순도가 향상하므로 화상의 색 재현성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 적으로 발광하는 발광 소자가, 상기 제3의 양태에 따른 발광 소자인 것으로 해도 된다. 이 구성에 의해, 적색광의 광 취출 효율 및 색 순도가 향상하므로, 표시 장치의 소비 전력의 저감과 화상의 색 재현성을 한층 더 향상시킬 수 있다.

본 발명의 제6의 양태에 따른 표시 장치는, 기판 상에, 청, 녹, 적으로 발광하는 발광 소자가 배열된 표시 장치로서, 상기 청으로 발광하는 발광 소자가, 상기 제2의 양태에 따른 발광 소자이다. 이 구성에 의해, 청색광의 광 취출 효율이 향상하므로 표시 장치의 소비 전력을 저감시킬 수 있음과 더불어, 청색광의 색 순도가 향상하므로 화상의 색 재현성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 적으로 발광하는 발광 소자가, 상기 제4의 양태에 따른 발광 소자인 것으로 해도 된다. 이 구성에 의해, 적색광의 광 취출 효율 및 색 순도가 향상하므로, 표시 장치의 소비 전력의 저감과 화상의 색 재현성을 한층 더 향상시킬 수 있다.

[표시 장치 및 발광 소자의 구성]

이하, 본 발명의 한 양태의 구체적인 예를, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은, 본 발명의 한 양태에 따른 표시 장치의 화소 구조를 모식적으로 나타낸 단면도이다. 표시 장치는, 청(B), 녹(G) 및 적(R)의 각 화소가 행방향 및 열방향으로 매트릭스형상으로 규칙적으로 배치되어 이루어지는 유기 EL 디스플레이다. 각 화소는 유기 재료를 이용한 발광 소자로 구성되어 있다.

청색의 발광 소자는, 기판(1), 반사 전극(3), 투명 도전층(4), 정공 주입층(5), 정공 수송층(6), 발광층(7b), 전자 수송층(8), 투명 전극(9), 박막 시일링층(10), 수지 시일링층(11), 컬러 필터(12b)를 이 순서대로 적층한 것이다. 즉, 반사 전극(3)과 투명 전극(9) 사이에, 발광층(7b)이 배치되어 있다. 반사 전극(3)과 발광층(7b) 사이에는, 3개의 층(투명 도전층(4), 정공 주입층(5), 정공 수송층(6)) 으로 이루어지는 기능층이 배치되어 있다.

녹색의 발광 소자는, 발광층(7g) 및 컬러 필터(12g)를 제외하고, 청색의 발광 소자와 동일한 구성을 가진다. 적색의 발광 소자도, 발광층(7r) 및 컬러 필터(12r)를 제외하고, 청색의 발광 소자와 동일한 구성을 가진다. 이 예에서는, 각 색의 발광 소자에 있어서, 기판(1)이 공통으로 이용되고, 전자 수송층(8), 투명 전극(9), 박막 시일링층(10), 수지 시일링층(11)은 각각 공통으로 형성되어 있다.

또, 각 색의 발광 소자에서는, 반사 전극(3)과 투명 전극(9)의 존재에 의해, 편측 반사 방식의 공진기 구조가 실현되어 있다. 발광 소자에는, 발광층(7b, 7g, 7r)으로부터 출사된 광의 일부가, 기능층을 통해서 반사 전극(3)에 입사되어, 반사 전극(3)에 의해 반사된 후, 기능층, 발광층(7b, 7g, 7r), 투명 전극(9)을 통해서 외부로 출사되는 제1 광로와, 발광층(7b, 7g, 7r)으로부터 출사된 광의 나머지 일부가, 반사 전극(3)측으로 진행하지 않고, 투명 전극(9)측으로 진행하여, 투명 전극(9)을 통해서 외부로 출사되는 제2 광로가 형성된다. 투명 전극(9)을 투과하여 외부로 출사되는 광에는, 제1 광로를 지나가는 광(이하, 「반사광」이라고 함)과 제2 광로를 지나가는 광(이하, 「직접광」이라고 함)의 양쪽 성분이 둘 다 포함되어 있다. 이 직접광과 반사광이 간섭 효과로 서로 강해지도록 발광층(7b, 7g, 7r)과 반사 전극(3) 사이의 거리를 조정함으로써, 발광 소자의 광 취출 효율을 높일 수 있다. 거리 조정은, 발광층(7b, 7g, 7r)과 반사 전극(3) 사이에 배치된 기능층의 막 두께를 조정함으로써 실현될 수 있다.

구체적으로는, 청색의 발광 소자에서는, 투명 도전층(4)의 막 두께를 50[nm] 이상 60[nm] 이하로 하고, 정공 주입층(5)의 막 두께를 40[nm]로 하고, 정공 수송층(6)의 막 두께를 20[nm]로 함으로써, 이들 광학막 두께의 합계(L)를 218[nm] 이상 238[nm] 이하로 하고 있다. 광학막 두께란, 각 층의 막 두께(d)와 각 층의 굴절률(n)의 곱에 의해 얻어지는 물리량이다. 또한, 청색의 발광 소자에서는, 투명 도전층(4)의 막 두께를 55[nm]로 하는 것이 바람직하다. 상기의 50[nm] 이상 60[nm] 이하라는 범위는, 설계치 55[nm]에 대해 제조 오차가 ―5[nm]부터 ＋5[nm]까지의 범위에서 발생하는 것을 예측하여 얻어진 것이다.

녹색의 발광 소자에서는, 투명 도전층(4)의 막 두께를 90[nm]로 하고, 정공 주입층(5) 및 정공 수송층(6)의 막 두께에 대해서는 청색의 발광 소자와 같게 하고 있다.

적색의 발광 소자에서는, 투명 도전층(4)의 막 두께를 141[nm] 이상 149[nm] 이하로 하고, 정공 주입층(5) 및 정공 수송층(6)의 막 두께에 대해서는 청색의 발광 소자와 같게 함으로써, 이들 광학막 두께의 합계(L)를 384[nm] 이상 400[nm] 이하로 하고 있다. 또한, 적색의 발광 소자에서는, 투명 도전층(4)의 막 두께를 144[nm]로 하는 것이 바람직하다. 상기한 141[nm] 이상 149[nm] 이하라는 범위는, 설계치 144[nm]에 대해 제조 오차가 ―3[nm]부터 ＋5[nm]까지의 범위에서 발생하는 것을 예측하여 얻어진 것이다.

이와 같이, 각 색의 발광 소자에 있어서 기능층의 막 두께를 상기한 제조 오차를 포함한 범위로 조정함으로써, 발광색의 색 순도를 향상시키면서, 광 취출 효율을 향상시킬 수 있다. 이하에, 그 이유에 대해서 설명한다.

[실험 및 시뮬레이션]

발명자들은, 각 색의 발광 소자의 광 취출 효율 및 색도를, 색도 중시로 설계한 경우와 효율 중시로 설계한 경우로 비교했다.

표시 장치에서는, 색마다 목표 색도가 정해져 있다. 색도 중시는, 출사광의 색도가 목표 색도에 근접하도록 발광층과 반사 전극 사이의 거리를 설정하고, 그 다음에, 더욱 목표 색도에 근접하도록 컬러 필터의 특성을 설정하는 설계 수법이다. 한편, 효율 중시는, 출사광의 강도가 최대가 되도록 발광층과 반사 전극 사이의 거리를 설정하고, 그 다음에, 출사광의 색도가 목표 색도에 근접하도록 컬러 필터의 특성을 설정하는 설계 수법이다.

발광 소자의 광 취출 효율을 높이려면, 효율 중시로 설계하는 편이 상책과 같이 생각된다. 그런데, 색도 중시와 효율 중시를 비교해 본 바, 예상에 반하여, 색도 중시로 설계하는 편이 결과적으로 광 취출 효율이 높아짐이 판명되었다.

<조건>

도 2는, 청색의 발광 소자의 설계 조건을 나타내고, (a)는 각 층의 굴절률(n), 소쇠계수(k) 및 막 두께(d)를 나타내고, (b)는 투명 도전층의 막 두께를 변화시켰을 때의 광학막 두께의 합계(L)와 공진 파장(λ)을 나타낸다. 여기에서는, 투명 도전층(4)의 재료를 ITO(Indium Tin Oxide)로 하고, 발광층(7b)의 재료를, 서메이션(SUMATION)사제의 BP105로 하고 있다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 청색의 발광 소자에서는, 색도 중시로 설계한 경우에는, 투명 도전층(4)의 막 두께(d)가 50[nm] 이상 60[nm] 이하가 되고, 그 때의 광학막 두께의 합계(L)가 218[nm] 이상 238[nm] 이하가 된다. 한편, 효율 중시로 설계한 경우에는, 투명 도전층(4)의 막 두께(d)가 95[nm] 이상 105[nm] 이하가 되고, 그 때의 광학막 두께의 합계(L)가 310[nm] 이상 330[nm] 이하가 된다.

도 3은, 적색의 발광 소자의 설계 조건을 나타내고 있다. 적색의 발광 소자에서는, 발광층(7r)의 재료와 투명 도전층(4)의 막 두께만이 청색의 발광 소자와 상이하다. 여기에서는, 발광층(7r)의 재료를, 서메이션사제의 RP158로 하고 있다. 또, 녹색의 발광 소자의 설계 조건은 특별히 도시하지 않았는데, 발광층(7g)의 재료를, 서메이션사제의 GP1200로 하고 있다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 적색의 발광 소자에서는, 색도 중시로 설계한 경우에는, 투명 도전층(4)의 막 두께(d)가 141[nm] 이상 149[nm] 이하가 되고, 그 때의 광학막 두께의 합계(L)가 384[nm] 이상 400[nm] 이하가 된다. 한편, 효율 중시로 설계한 경우에는, 투명 도전층(4)의 막 두께(d)가 131[nm] 이상 136[nm] 이하가 되고, 그 때의 광학막 두께의 합계(L)가 365[nm] 이상 375[nm] 이하가 된다.

<광 취출 효율 및 색도의 비교>

도 4는, 각 색의 발광 소자의 광 취출 효율 및 색도를, 색도 중시로 설계한 경우와 효율 중시로 설계한 경우로 비교하기 위한 도면이다.

청색의 발광 소자에서는, 색도 중시의 경우의 투명 도전층(4)의 막 두께를 55[nm]로 하고, 효율 중시의 경우의 투명 도전층(4)의 막 두께를 100[nm]로 하고 있다.

우선, 컬러 필터를 설치하지 않은 경우로 비교하면, 색도(x, y)는, 색도 중시의 경우에서는 (0.13, 0.13)이 되는데 반해, 효율 중시의 경우에서는 (0.13, 0.31)이 된다. 여기서, 색도(x, y)는, CIE색도 도면상의 위치를 나타낸다. 표시 장치에서는 청색의 목표 색도가 (0.15, 0.06∼0.09) 근방에 설정되므로, 색도 중시의 경우가 효율 중시의 경우보다도 목표 색도에 가까워진다. 또, 광 취출 효율은, 색도 중시의 경우에서는 1.9[cd/A]가 되는데 반해, 효율 중시의 경우에서는 4.9[cd/A]가 된다. 즉, 효율 중시의 경우가 색도 중시의 경우보다도 광 취출 효율이 높아진다.

다음에, 출사광의 색도를 목표 색도에 더욱 접근시키기 위한 컬러 필터를 설치한 경우로 비교하면, 색도(x, y)는, 색도 중시의 경우에서는 (0.13, 0.09)가 되고, 효율 중시의 경우에서는 (0.12, 0.09)가 된다. 이와 같이, 컬러 필터를 설치함으로써, 색도 중시도 효율 중시도 목표 색도에 접근할 수 있어, 그 결과, 발광색의 색 순도를 높일 수 있다. 한편, 광 취출 효율은, 색도 중시의 경우에서는 1.1[cd/A]가 되는데 반해, 효율 중시의 경우에서는 0.37[cd/A]가 된다. 즉, 컬러 필터를 설치하면, 효율 중시의 경우가 색도 중시의 경우보다도, 결과적으로 광 취출 효율이 저하해 버린다.

도 4에 있어서의 컬러 필터(CF) 투과율이란, 컬러 필터를 설치하지 않는 경우의 광 취출 효율에 대한 컬러 필터를 설치한 경우의 광 취출 효율의 비이다. 청색의 발광 소자에 있어서, 색도 중시에서는 CF투과율이 56[%]인데 반해, 효율 중시에서는 CF투과율이 7.6[%]이다. 이것은, 색도 중시에서는 컬러 필터를 설치해도 그만큼 광 취출 효율이 저하하지 않는데, 효율 중시에서는 컬러 필터를 설치하면 광 취출 효율이 큰 폭으로 저하해 버리는 것을 나타내고 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 청색의 발광 소자만큼 현저하지 않지만, 녹색 및 적색의 발광 소자에 대해서도 동일한 경향을 볼 수 있다.

도 5는, 각 색의 발광 소자에 있어서 투명 도전층의 막 두께와 광 취출 효율의 관계를 나타내는 도면이며, (a)는 청색의 발광 소자, (b)는 녹색의 발광 소자, (c)는 적색의 발광 소자에 대해서 나타내고 있다.

도 5(a)에 나타낸 바와 같이, 청색에서는, 컬러 필터를 설치하지 않으면, 95[nm]에서 105[nm]까지의 막 두께의 범위에서 광 취출 효율이 최대가 된다. 한편, 컬러 필터를 설치하면, 50[nm]에서 85[nm]까지의 막 두께의 범위에서 광 취출 효율이 최대가 되고, 100[nm]의 막 두께에서 광 취출 효율이 최소가 된다. 이 결과로부터, 효율 중시로 설계했다고 해도, 목표 색도에 접근하기 위해서 컬러 필터를 설치하면, 광 취출 효율이 큰 폭으로 저하해 버림을 알았다. 반대로, 색도 중시로 설계한 경우(막 두께가 50[nm]에서 60[nm]까지의 범위)에는, 컬러 필터를 설치해도 광 취출 효율의 저하가 적음을 알았다.

도 5(b)에 나타낸 바와 같이, 녹색에서는, 컬러 필터를 설치하지 않으면, 107[nm]부근의 막 두께의 범위에서 광 취출 효율이 최대가 된다. 한편, 컬러 필터를 설치하면, 90[nm]부근의 막 두께의 범위에서 광 취출 효율이 최대가 되고, 107[nm]의 막 두께에서 광 취출 효율이 약간 저하하고 있다. 이로부터, 색도 중시로 설계한 경우(막 두께가 90[nm]부근의 범위)에는, 컬러 필터를 설치해도 광 취출 효율의 저하가 적다.

도 5(c)에 나타낸 바와 같이, 적색에서는, 컬러 필터를 설치하지 않으면, 131[nm]에서 136[nm]까지의 막 두께의 범위에서 광 취출 효율이 최대가 된다. 한편, 컬러 필터를 설치하면, 141[nm]에서 149[nm]까지의 막 두께의 범위에서 광 취출 효율이 최대가 된다. 이로부터, 효율 중시로 설계했다고 해도, 목표 색도에 접근하기 위해서 컬러 필터를 설치하면, 결과적으로 광 취출 효율이 큰 폭으로 저하해 버림을 알았다. 반대로, 색도 중시로 설계한 경우(막 두께가 141[nm]에서 149[nm]까지의 범위)에는, 컬러 필터를 설치해도 광 취출 효율의 저하가 적음을 알았다.

도 6은, 청색의 발광 소자에 대해서 스펙트럼 강도와 파장의 관계를 나타내고, (a)는 발광재료의 스펙트럼 강도, (b)는 색도 중시로 설계한 경우의 스펙트럼 강도, (c)는 효율 중시로 설계한 경우의 스펙트럼 강도를 나타낸다. 이에 의하면, 컬러 필터를 설치하지 않는 경우에 있어서, 색도 중시의 경우는 효율 중시의 경우에 비해 스펙트럼의 반치폭이 좁아져 있어, 그만큼 불필요한 파장 성분이 적음을 알았다. 이 때문에, 목표 색도에 근접하는(발광색의 색 순도를 높인다) 것에 약한 스펙트럼의 교정으로 충분하고, 그만큼 투과율이 높은 컬러 필터를 이용할 수 있다. 효율 중시의 경우는, 반대로, 목표 색도에 접근하는데 스펙트럼을 강하게 교정하지 않으면 안되고, 투과율의 낮은 컬러 필터를 이용하지 않을 수 없다. 이것이, 색도 중시로 설계하는 편이 효율 중시로 설계하는 경우에 비해, 발광색의 색 순도를 높이면서 광 취출 효율을 높일 수 있는 이유로 되어 있다고 생각된다. 도 7 및 도 8에 나타낸 바와 같이, 녹색의 발광 소자 및 적색의 발광 소자에 대해서도, 청색의 발광 소자만큼 현저하지는 않으나, 동일한 경향을 볼 수 있다.

또한, 도 6(b)에 나타낸 바와 같이, 색도 중시인 경우의 컬러 필터의 특성에 주목하면, 이하와 같이 말할 수 있다.

(1) 투명 전극(9)으로부터 입사된 청색광의 스펙트럼 강도가 극대치를 나타내는 제1의 파장 영역(460nm이상 480nm이하)에 있어서, 컬러 필터의 투과 스펙트럼 강도가 극대치를 나타낸다. 한편, 제1의 파장 영역보다도 장파장측에 있는 제2의 파장 영역(480nm 초과), 및, 제1의 파장 영역보다도 단파장측에 있는 제3의 파장 영역(460nm미만)에 있어서, 컬러 필터의 투과의 스펙트럼 강도가 그 극대치보다도 작은 값을 취한다(도 6(b)의 일점쇄선 참조).

(2) 투명 전극(9)으로부터 입사된 청색광에 대해서, 제2의 파장 영역(480nm 초과)에 존재하고, 목표 색도를 얻기 위해서 불필요해지는 광성분이며, 그 스펙트럼 강도가 극대치보다도 작은 값을 나타내는 광성분(스펙트럼 강도가 대략 0.6 미만)의 투과를 억제하고 있다(도 6(b)의 파선과 실선의 차분 참조). 또, 제1의 파장 영역(460nm이상 480nm이하) 및 제3의 파장 영역(460nm미만)의 양 영역에 존재하는 광성분의 투과를 허용하고 있다(도 6(b)의 파선과 실선의 차분 참조).

이에 의해, 투명 전극으로부터 컬러 필터에 입사된 청색광 중, 불필요한 광성분은 컬러 필터에 의해 투과가 억제되고, 또한, 불필요한 광성분을 제외한 광성분이 컬러 필터를 통해 외부로 취출된다. 특히, 스펙트럼 강도가 극대치가 되는 광성분이 효율적으로 취출되므로, 목표 색도로 조정된 청색광을 효율적으로 외부로 취출할 수 있다.

<결론>

이상으로부터, 청색의 발광 소자에서는, 투명 도전층(4)의 막 두께(d)를, 50[nm] 이상 60[nm] 이하로 함으로써, 발광색의 색 순도를 높이면서 광 취출 효율을 높일 수 있다. 또한, 이 효과는, 직접광과 반사광의 간섭 영향에 의해 얻어지는 것이라고 생각된다. 그렇다면, 투명 도전층(4)의 막 두께(d)가 50[nm] 이상 60[nm] 이하인 것이 중요한 것이 아니라, 이 때의 투명 도전층(4), 정공 주입층(5) 및 정공 수송층(6)의 광학막 두께의 합계(L)가 중요하다고 말할 수 있다. 따라서, 청색의 발광 소자에서는, 투명 도전층(4), 정공 주입층(5) 및 정공 수송층(6)의 광학막 두께의 합계(L)를, 218[nm] 이상 238[nm] 이하로 하면 되고, 이 조건을 만족시키는 한, 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또, 녹색의 발광 소자에서는, 투명 도전층(4)의 막 두께(d)를, 90[nm]로 함으로써 발광색의 색 순도를 높이면서 광 취출 효율을 높일 수 있다.

또, 적색의 발광 소자에서는, 투명 도전층(4)의 막 두께(d)를, 141[nm] 이상 149[nm] 이하로 함으로써, 발광색의 색 순도를 높이면서 광 취출 효율을 높일 수 있다. 청색의 발광 소자와 동일한 이유에 의해, 적색의 발광 소자에서도, 투명 도전층(4), 정공 주입층(5) 및 정공 수송층(6)의 광학막 두께의 합계(L)를, 384[nm] 이상 400[nm] 이하로 하면 되고, 이 조건을 만족시키는 한, 동일한 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 이러한 발광 소자를 이용한 표시 장치에서는, 각 색의 발광 소자의 광 취출 효율이 높고, 또한, 발광색의 색 순도가 높다는 점으로부터, 소비 전력의 저감과 화상의 색 재현성의 향상을 실현할 수 있다.

또한, 도 1의 구성에서는, 발광층(7b, 7g, 7r)과 반사 전극(3) 사이에, 투명 도전층(4), 정공 주입층(5) 및 정공 수송층(6)의 3개의 층으로 이루어지는 기능층이 배치되어 있는데, 발광 소자에는 이것 이외의 구성도 있을 수 있다. 그 경우에서도, 발광층(7b, 7g, 7r)과 반사 전극(3) 사이에 배치되는 기능층의 광학막 두께(L)가 상기 범위이면, 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또, 공진기 구조의 일반적인 분석 수법에 의해, 상기 결과로부터 다음의 사항도 이끌어낼 수 있다. 공진기 구조에서는, 투명 도전층(4), 정공 주입층(5) 및 정공 수송층(6)의 광학막 두께의 합계(L)[nm], 공진 파장(λ)[nm], 위상 쉬프트(Φ)[라디안]이, 이하의 수학식 1을 만족시킨다.

[수학식 1]

단, m은 정수이다.

반사 전극(3)에서의 위상 쉬프트(Φ)는, 이하의 수학식 2로 구할 수 있다.

[수학식 2]

단, n₁은 투명 도전층(4)의 굴절률, n₀은 반사 전극(3)의 굴절률, k₀는 반사 전극(3)의 소쇠계수이다.

도 2(b)에는, 청색의 발광 소자에 있어서의 공진 파장(λ), 도 3(b)에는, 적색의 발광 소자에 있어서의 공진 파장(λ)이 나타나 있다. 이들 공진 파장(λ)은, 상기 수학식 1, 수학식 2를 이용하여 구한 것이다. 여기에서는, Φ/2π=-0.7, m=1로 하고 있다.

도 2(b)는, 청색광의 파장을 256[nm] 이상 280[nm] 이하로 간주함으로써, 색도 중시의 설계를 할 수 있음을 나타내고 있다. 즉, 광학막 두께의 합계(L)[nm]가, 수학식 1을 만족시키도록 설계함으로써, 발광색의 색 순도를 높이면서 광 취출 효율을 높일 수 있다. 단, 그 때의 파장(λ)을 256[nm] 이상 280[nm] 이하인 값, m을 정수로 한다.

또, 동일하게 도 3(b)는, 적색광의 파장을 452[nm] 이상 470[nm] 이하로 간주함으로써, 색도 중시의 설계를 할 수 있음을 나타내고 있다. 즉, 광학막 두께의 합계(L)[nm]가, 수학식 1을 만족시키도록 설계함으로써, 발광색의 색 순도를 높이면서 광 취출 효율을 높일 수 있다. 단, 그 때의 파장(λ)을 452[nm] 이상 470[nm] 이하인 값, m을 정수로 한다.

<색도의 각도 의존성의 비교>

발명자들은, 또한, 발광 소자의 색도의 각도 의존성을, 색도 중시로 설계한 경우와 효율 중시로 설계한 경우로 비교했다.

도 9는, 청색의 발광 소자를 색도 중시로 설계한 경우의 색도의 각도 의존성을 나타내는 도면이며, (a)는 투명 도전층의 막 두께가 50[nm], (b)는 투명 도전층의 막 두께가 55[nm], (c)는 투명 도전층의 막 두께가 60[nm]인 경우를 나타낸다. 한편, 도 10은, 청색의 발광 소자를 효율 중시로 설계한 경우의 색도의 각도 의존성을 나타내는 도면이며, (a)는 투명 도전층의 막 두께가 95[nm], (b)는 투명 도전층의 막 두께가 100[nm], (c)는 투명 도전층의 막 두께가 105[nm]인 경우를 나타낸다. 각도는 발광 소자를 정면에서 보았을 때를 0[deg]로 하고 있다. 도 9, 도 10에서는, 각도가 0[deg]일 때의 색도를 기준으로 하고, 그로부터의 색도의 편차 ΔCIE를 나타내고 있다.

도 9, 도 10에 나타낸 바와 같이, 청색의 발광 소자에 있어서, 컬러 필터를 설치하지 않는 경우, 효율 중시에서는 색도의 편차가 크지만, 색도 중시에서는 색도의 편차가 작다. 이 때문에, 효율 중시에서는 컬러 필터에 의해 색도를 강하게 교정하지 않으면 안되고, 이것이 투과율이 낮은 컬러 필터를 이용하지 않을 수 없는 이유로 되어 있다. 또, 컬러 필터를 설치한 경우에서도, 여전히, 효율 중시의 경우보다도 색도 중시의 경우가 색도의 편차가 작다. 이와 같이, 투명 도전층(4)의 막 두께(d)를 50[nm] 이상 60[nm] 이하, 즉, 투명 도전층(4), 정공 주입층(5) 및 정공 수송층(6)의 광학막 두께의 합계(L)를 218[nm] 이상 238[nm] 이하로 함으로써, 청색의 발광 소자의 색도의 각도 의존성을 작게 할 수 있다.

도 11은, 녹색의 발광 소자를 색도 중시로 설계한 경우의 색도의 각도 의존성을 나타내는 도면이다. 한편, 도 12는, 녹색의 발광 소자를 효율 중시로 설계한 경우의 색도의 각도 의존성을 나타내는 도면이다. 도 11, 도 12에 나타낸 바와 같이, 녹색의 발광 소자에 있어서도, 투명 도전층(4)의 막 두께(d)를 90[nm]로 함으로써, 녹색의 발광 소자의 색도의 각도 의존성을 작게 할 수 있다.

도 13은, 적색의 발광 소자를 색도 중시로 설계한 경우의 색도의 각도 의존성을 나타내는 도면이며, (a)는 투명 도전층의 막 두께가 141[nm], (b)는 투명 도전층의 막 두께가 144[nm], (c)는 투명 도전층의 막 두께가 149[nm]인 경우를 나타낸다. 한편, 도 14는, 적색의 발광 소자를 효율 중시로 설계한 경우의 색도의 각도 의존성을 나타내는 도면이며, (a)는 투명 도전층의 막 두께가 131[nm], (b)는 투명 도전층의 막 두께가 136[nm]인 경우를 나타낸다. 도 13, 도 14에 나타낸 바와 같이, 적색의 발광 소자에 있어서도, 투명 도전층(4)의 막 두께(d)를 141[nm] 이상 149[nm] 이하, 즉, 광학막 두께의 합계(L)를 384[nm] 이상 400[nm] 이하로 함으로써, 적색의 발광 소자의 색도의 각도 의존성을 작게 할 수 있다. 또한, 컬러 필터를 설치하지 않는 경우, 투명 도전층(4)의 막 두께(d)가 149[nm]에서는, 색도의 편차가 비교적 크다. 이 때문에, 투명 도전층(4)의 막 두께(d)를 141[nm] 이상 144[nm] 이하, 즉, 광학막 두께의 합계(L)를 384[nm] 이상 390[nm] 이하로 하는 것이 더 바람직하다.

이상으로부터, 색도 중시로 설계한 경우, 효율 중시로 설계한 경우에 비해, 색도의 각도 의존성을 작게 할 수 있다. 이러한 색도 중시로 설계한 발광 소자를 이용함으로써, 시야각이 넓은 표시 장치를 실현할 수 있다.

[각 층의 구체예]

<기판>

기판(1)은, 예를 들면, TFT(Thin Film Transistor) 기판이다. 기판(1)의 재료는, 예를 들면, 소다 유리, 무형광 유리, 인산계 유리, 붕산계 유리 등의 유리판 및 석영판, 및, 아크릴계 수지, 스티렌계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 엑폭시계 수지, 폴리에틸렌, 폴리에스테르, 실리콘계 수지 등의 플라스틱판 또는 플라스틱 필름, 및, 알루미나 등의 금속판 또는 금속 호일 등이다.

<뱅크>

뱅크(2)는, 절연성 재료에 의해 형성되어 있으면 되고, 유기용제 내성을 가지는 것이 바람직하다. 또, 뱅크(2)는 에칭 처리, 베이크 처리 등이 되는 경우가 있으므로, 이러한 처리에 대한 내성이 높은 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 뱅크(2)의 재료는, 수지 등의 유기 재료이어도, 유리 등의 무기 재료이어도 된다. 유기 재료로서, 아크릴계 수지, 폴리이미드계 수지, 노볼락형 페놀 수지 등을 사용할 수 있고, 무기 재료로서 실리콘 옥사이드(SiO₂), 실리콘 나이트 라이드(Si₃N₄) 등을 사용할 수 있다.

<반사 전극>

반사 전극(3)은, 기판(1)에 배치된 TFT에 전기적으로 접속되어 있고, 발광 소자의 양극으로서 기능함과 더불어, 발광층(7b, 7g, 7r)으로부터 반사 전극(3)을 향해 출사된 광을 반사하는 기능을 가진다. 반사 기능은, 반사 전극(3)의 구성 재료에 의해 발휘되는 것이어도 되고, 반사 전극(3)의 표면 부분에 반사 코팅을 실시함으로써 발휘되는 것이어도 된다. 반사 전극(3)은, 예를 들면, Ag(은), APC(은, 팔라듐, 구리의 합금), ARA(은, 루비듐, 금의 합금), MoCr(몰리브덴과 크롬의 합금), NiCr(니켈과 크롬의 합금) 등으로 형성되어 있다.

<투명 도전층>

투명 도전층(4)은, 반사 전극(3)과 정공 주입층(5) 사이에 개재되어 이들의 접합성을 양호하게 함과 더불어, 제조 과정에 있어서 반사 전극(3)의 형성 직후에 반사 전극(3)이 자연 산화하는 것을 방지하는 보호층으로서 기능한다. 투명 도전층(4)의 재료는, 발광층(7b, 7g, 7r)에서 발생한 광에 대해 충분한 투광성을 가지는 도전성 재료에 의해 형성되면 되고, 예를 들면, ITO나 IZO(Indium Zinc Oxide)등이 바람직하다. 실온에서 성막해도 양호한 도전성을 얻을 수 있기 때문이다.

<정공 주입층>

정공 주입층(5)은, 정공을 발광층(7b, 7g, 7r)에 주입하는 기능을 가진다. 예를 들면, 산화 텅스텐(WOx), 산화 몰리브덴(MoOx), 산화 몰리브덴 텅스텐(MoxWyOz) 등의 천이 금속의 산화물로 형성된다. 천이 금속의 산화물로 형성함으로써, 전압-전류 밀도 특성을 향상시키고, 또, 전류 밀도를 높여 발광 강도를 높일 수 있다. 또한, 이외에, 종래부터 알려져 있는 PEDOT(폴리 티오펜과 폴리스티렌 술폰산의 혼합물)등의 도전성 폴리머 재료를 이용해도 된다.

<정공 수송층>

정공 수송층(6)의 재료는, 예를 들면, 일본국 특허 공개 평 5-163488호에 기재된 트리아졸 유도체, 옥사디아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 폴리아릴알칸 유도체, 피라졸린 유도체 및 피라졸론 유도체, 페닐렌디아민 유도체, 아릴아민 유도체, 아미노치환칼콘 유도체, 옥사졸 유도체, 스티릴안트라센 유도체, 플루오레논 유도체, 히드라존 유도체, 스틸벤 유도체, 폴리피린 화합물, 방향족 제3급 아민 화합물 및 스티릴아민 화합물, 부타디엔 화합물, 폴리스티렌 유도체, 히드라존 유도체, 트리페닐메탄 유도체, 테트라페닐벤진 유도체이다. 특히 바람직하게는, 폴리피린 화합물, 방향족 제3급아민 화합물 및 스티릴아민 화합물이다.

<발광층>

발광층(7b, 7g, 7r)의 재료는, 예를 들면, 일본국 특허 공개 평 5-163488호 공보에 기재된 옥시노이드 화합물, 페릴렌 화합물, 쿠마린 화합물, 아자쿠마린 화합물, 옥사졸 화합물, 옥사디아졸 화합물, 페리논 화합물, 피롤로피롤 화합물, 나프탈렌 화합물, 안트라센 화합물, 플루오렌 화합물, 플루오란텐 화합물, 테트라센 화합물, 피렌 화합물, 코로넨 화합물, 퀴놀론 화합물 및 아자퀴놀론 화합물, 피라졸린 유도체 및 피라졸론 유도체, 로다민 화합물, 크리센 화합물, 페난트렌 화합물, 시크로펜타디엔 화합물, 스틸벤 화합물, 디페닐퀴논 화합물, 스티릴 화합물, 부타디엔 화합물, 디시아노메틸렌피란 화합물, 디시아노메틸렌티오피란 화합물, 플루오레세인 화합물, 피릴륨 화합물, 티아피릴륨 화합물, 세레나피릴륨 화합물, 테루로피릴륨 화합물, 방향족알다디엔 화합물, 올리고페닐렌 화합물, 티오키산텐 화합물, 안스라센 화합물, 시아닌 화합물, 아크리딘 화합물, 8-히드록시키놀린 화합물의 금속쇄체, 2-비피리딘 화합물의 금속쇄체, 시프염과 III족 금속의 쇄체, 옥신 금속쇄체, 희토류 쇄체 등의 형광 물질이다.

<전자 수송층>

전자 수송층(8)의 재료는, 예를 들면, 일본국 특허 공개 평 5-163488호 공보의 니트로치환플루오레논 유도체, 티오피란디옥사이드 유도체, 디페퀴논 유도체, 페리렌테트라카르복실 유도체, 안트라퀴노디메탄 유도체, 플루오레닐리덴메탄 유도체, 안트론 유도체, 옥사디아졸 유도체, 페리논 유도체, 퀴놀린 착체 유도체이다.

<투명 전극>

투명 전극(9)은, 발광 소자의 음극으로서 기능한다. 투명 전극(9)의 재료는, 발광층(7b, 7g, 7r)에서 발생한 광에 대해 충분한 투광성을 가지는 도전성 재료에 의해 형성되면 되고, 예를 들면, ITO나 IZO 등이 바람직하다.

<박막 시일링층>

박막 시일링층(10)은, 기판(1)과의 사이에 끼워진 각 층이 수분이나 공기에 노출되는 것을 방지하는 기능을 가진다. 박막 시일링층(10)의 재료는, 예를 들면, 질화 실리콘(SiN), 산질화 실리콘(SiON)이나 수지 등이다.

<수지 시일링층>

수지 시일링층(11)은, 기판(1)으로부터 박막 시일링층(10)까지의 각 층으로 이루어지는 배면 패널과, 컬러 필터(12b, 12g, 12r)가 형성된 전면 패널을 붙임과 더불어, 각 층이 수분이나 공기에 노출되는 것을 방지하는 기능을 가진다. 수지 시일링층(11)의 재료는, 예를 들면, 수지 접착제 등이다.

<컬러 필터>

컬러 필터(12b, 12g, 12r)는, 발광 소자로부터 출사된 광의 색도를 교정하는 기능을 가진다.

[표시 장치]

도 15는, 본 발명의 한 양태에 따른 표시 장치의 기능 블록을 나타내는 도면이다. 도 16은, 본 발명의 한 양태에 따른 표시 장치의 외관을 예시하는 도면이다. 표시 장치(15)는, 유기 EL패널(16)과, 이에 전기적으로 접속된 구동 제어부(17)를 구비한다. 유기 EL패널(16)은, 도 1에 나타낸 화소 구조를 가지는 것이다. 구동 제어부(17)는, 각 발광 소자의 반사 전극과 투명 전극 사이에 전압을 인가하는 구동 회로(18∼21)와, 구동 회로(18∼21)의 동작을 제어하는 제어 회로(22)로 이루어진다.

[표시 장치의 제조 방법]

다음에, 표시 장치의 제조 방법을 설명한다. 도 17, 도 18은, 본 발명의 한 양태에 따른 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.

우선, 기판(1) 상에 반사 전극(3)을 증착법이나 스패터법에 의해 형성한다(도 17(a)). 다음에, 반사 전극(3) 상에, 증착법이나 스패터법에 의해 투명 도전층(4)를 형성한다(도 17(b)). 이 때, 투명 도전층(4)의 막 두께를 R, G, B 각 색으로 적절히 상이하게 한다.

다음에, 투명 도전층(4) 상에, 예를 들면, 증착법이나 스패터법에 의해 정공 주입층(5)을 형성하고, 뱅크(2)를 형성하고, 또한, 정공 주입층(5) 상에, 예를 들면, 잉크젯법 등의 인쇄법에 의해 정공 수송층(6)을 형성한다(도 17(c)). 이 때, 정공 주입층(5) 및 정공 수송층(6)의 막 두께를 R, G, B 각 색으로 동일하게 한다.

다음에, 정공 수송층(6) 상에, 예를 들면, 잉크젯법 등의 인쇄법에 의해 발광층(7b, 7g, 7r)을 형성한다(도 17(d)). 이 때, 유기 발광층(7b, 7g, 7r)의 막 두께를 R, G, B 각 색으로 적절히 상이하게 한다.

다음에, 발광층(7b, 7g, 7r) 상에 증착법이나 스패터법에 의해 전자 수송층(8)을 형성한다(도 18(a)). 이 때, 전자 수송층(8)의 막 두께를 R, G, B 각 색으로 동일하게 한다.

다음에, 전자 수송층(8) 상에, 증착법이나 스패터법에 의해 투명 전극(9)을 형성한다(도 18(b)). 투명 전극(9)의 막 두께는, 예를 들면, 90nm 이상 110nm 이하로 한다.

다음에, 투명 전극(9) 상에 증착법이나 스패터법에 의해 박막 시일링층(10)을 형성하고, 컬러 필터(12b, 12g, 12r)가 형성된 기판을, 수지 시일링층(11)을 이용하여 붙인다(도 18(c)). 이들 시일링층의 막 두께는, 예를 들면, 900nm 이상 1100nm 이하로 한다.

이상의 공정에 의해, 표시 장치를 제조할 수 있다.

본 발명은, 예를 들면, 유기 EL디스플레이에 이용 가능하다.

1:기판
2:뱅크
3:반사 전극
4:투명 도전층
5:정공 주입층
6:정공 수송층
7b, 7g, 7r:발광층
8:전자 수송층
9:투명 전극
10:박막 시일링층
11:수지 시일링층
12b, 12g, 12r:컬러 필터
15:표시 장치

Claims

입사된 광을 반사하는 반사 전극과,
상기 반사 전극에 대향하여 배치되고, 입사된 광을 투과하는 투명 전극과,
상기 반사 전극과 상기 투명 전극의 사이에 배치되고, 청색광을 발광하는 발광층과,
상기 반사 전극과 상기 발광층 사이에 배치된, 1 또는 2 이상의 층으로 이루어지는 기능층과,
상기 투명 전극을 사이에 두고 상기 발광층의 반대측에 배치된 컬러 필터를 구비하고,
상기 발광층으로부터 출사된 청색광의 일부가, 상기 기능층을 통해서 상기 반사 전극에 입사되어 상기 반사 전극에 의해 반사된 후, 상기 기능층, 상기 발광층, 상기 투명 전극 및 상기 컬러 필터를 통해서 외부로 출사되는 제1 광로와,
상기 발광층으로부터 출사된 청색광의 나머지 일부가, 상기 반사 전극측으로 진행하지 않고, 상기 투명 전극측으로 진행하여, 상기 투명 전극 및 상기 컬러 필터를 통해서 외부로 출사되는 제2 광로가 형성되고,
상기 기능층의 광학막 두께가, 218[nm] 이상 238[nm] 이하이며,
상기 컬러 필터는,
상기 투명 전극으로부터 입사된 청색광의 스펙트럼 강도가 극대치를 나타내는 제1의 파장 영역에 있어서, 그 투과의 스펙트럼 강도가 극대치를 나타내고, 한편, 상기 제1의 파장 영역보다 장파장측에 있는 제2의 파장 영역, 및, 상기 제1의 파장 영역보다 단파장측에 있는 제3의 파장 영역에 있어서, 그 투과의 스펙트럼 강도가 상기 극대치보다도 작은 값을 취하고,
또한,
상기 투명 전극으로부터 입사된 청색광에 대해서,
상기 제2의 파장 영역에 존재하고, 목표 색도를 얻기 위해서 불필요하게 되는 광성분이며, 그 스펙트럼 강도가 극대치보다도 작은 값을 나타내는 광성분의 투과를 억제하고,
상기 제1의 파장 영역 및 제3의 파장 영역의 양 영역에 존재하는 광성분의 투과를 허용하는 것임을 특징으로 하는 발광 소자.
입사된 광을 반사하는 반사 전극과,
상기 반사 전극에 대향하여 배치되고, 입사된 광을 투과하는 투명 전극과,
상기 반사 전극과 상기 투명 전극의 사이에 배치되고, 청색광을 발광하는 발광층과,
상기 반사 전극과 상기 발광층 사이에 배치된, 1 또는 2 이상의 층으로 이루어지는 기능층과,
상기 투명 전극을 사이에 두고 상기 발광층의 반대측에 배치된 컬러 필터를 구비하고,
상기 발광층으로부터 출사된 청색광의 일부가, 상기 기능층을 통해서 상기 반사 전극에 입사되어 상기 반사 전극에 의해 반사된 후, 상기 기능층, 상기 발광층, 상기 투명 전극 및 상기 컬러 필터를 통해서 외부로 출사되는 제1 광로와,
상기 발광층으로부터 출사된 청색광의 나머지 일부가, 상기 반사 전극측으로 진행하지 않고, 상기 투명 전극측으로 진행하여, 상기 투명 전극 및 상기 컬러 필터를 통해서 외부로 출사되는 제2 광로가 형성되고,
상기 기능층의 광학막 두께 L[nm]이,
[수학식 1]

단, 파장(λ)이 256[nm] 이상 280[nm] 이하인 값, Φ가 상기 반사 전극에서의 위상 쉬프트, m이 정수인 것을 만족시키고,
상기 컬러 필터는,
상기 투명 전극으로부터 입사된 청색광의 스펙트럼 강도가 극대치를 나타내는 제1의 파장 영역에 있어서, 그 투과의 스펙트럼 강도가 극대치를 나타내고, 한편, 상기 제1의 파장 영역보다 장파장측에 있는 제2의 파장 영역, 및, 상기 제1의 파장 영역보다 단파장측에 있는 제3의 파장 영역에 있어서, 그 투과의 스펙트럼 강도가 상기 극대치보다도 작은 값을 취하고,
또한,
상기 투명 전극으로부터 입사된 청색광에 대해서,
상기 제2의 파장 영역에 존재하고, 목표 색도를 얻기 위해서 불필요하게 되는 광성분이며, 그 스펙트럼 강도가 극대치보다도 작은 값을 나타내는 광성분의 투과를 억제하고,
상기 제1의 파장 영역 및 제3의 파장 영역의 양 영역에 존재하는 광성분의 투과를 허용하는 것임을 특징으로 하는 발광 소자.
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기판 상에, 청, 녹, 적으로 발광하는 발광 소자가 배열된 표시 장치로서,
상기 청으로 발광하는 발광 소자가, 청구항 1에 기재된 발광 소자인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 적으로 발광하는 발광 소자는,
입사된 광을 반사하는 반사 전극과,
상기 반사 전극에 대향하여 배치되고, 입사된 광을 투과하는 투명 전극과,
상기 반사 전극과 상기 투명 전극 사이에 배치되고, 적색광을 발광하는 발광층과,
상기 반사 전극과 상기 발광층의 사이에 배치된, 1 또는 2 이상의 층으로 이루어지는 기능층과,
상기 투명 전극을 사이에 두고 상기 발광층의 반대측에 배치된 컬러 필터를 구비하고,
상기 발광층으로부터 출사된 적색광의 일부가, 상기 기능층을 통해서 상기 반사 전극에 입사되어 상기 반사 전극에 의해 반사된 후, 상기 기능층, 상기 발광층, 상기 투명 전극 및 상기 컬러 필터를 통해서 외부로 출사되는 제1 광로와,
상기 발광층으로부터 출사된 적색광의 나머지 일부가, 상기 반사 전극측으로 진행하지 않고, 상기 투명 전극측으로 진행하여, 상기 투명 전극 및 상기 컬러 필터를 통해서 외부로 출사되는 제2 광로가 형성되고,
상기 기능층의 광학막 두께가, 384[nm] 이상 400[nm] 이하인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
기판 상에, 청, 녹, 적으로 발광하는 발광 소자가 배열된 표시 장치로서,
상기 청으로 발광하는 발광 소자가, 청구항 2에 기재된 발광 소자인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
청구항 8에 있어서,
상기 적으로 발광하는 발광 소자는,
입사된 광을 반사하는 반사 전극과,
상기 반사 전극에 대향하여 배치되고, 입사된 광을 투과하는 투명 전극과,
상기 반사 전극과 상기 투명 전극 사이에 배치되고, 적색광을 발광하는 발광층과,
상기 반사 전극과 상기 발광층 사이에 배치되고, 1 또는 2 이상의 층으로 이루어지는 기능층과,
상기 투명 전극을 사이에 두고 상기 발광층의 반대측에 배치된 컬러 필터를 구비하고,
상기 발광층으로부터 출사된 적색광의 일부가, 상기 기능층을 통해서 상기 반사 전극에 입사되어 상기 반사 전극에 의해 반사된 후, 상기 기능층, 상기 발광층, 상기 투명 전극 및 상기 컬러 필터를 통해서 외부로 출사되는 제1 광로와,
상기 발광층으로부터 출사된 적색광의 나머지 일부가, 상기 반사 전극측으로 진행하지 않고, 상기 투명 전극측으로 진행하여, 상기 투명 전극 및 상기 컬러 필터를 통해서 외부로 출사되는 제2 광로가 형성되고,
상기 기능층의 광학막 두께 L[nm]이,
[수학식 1]

단, 파장(λ)이 452[nm] 이상 470[nm] 이하인 값, Φ가 상기 반사 전극에서의 위상 쉬프트, m이 정수인 것을 만족시키는 것을 특징으로 하는 표시 장치.