KR101625291B1 - 전계 발광 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

유기 EL 소자 내에서 발광한 광을 유효 이용할 수 있도록, 광의 취출 효율을 향상시키기 위해 화소에 단차를 형성한다. 유기 EL 소자에서 발광한 광의 손실 요인인 도파광을 유효 이용함으로써, 전류를 늘리지 않고 광 취출 효율을 높일 수 있다. 그러기 위해, 광반사면을 갖는 제1 전극의 하층에 형성된 절연층에 단차부를 형성하고, 상기 제1 전극의 주변영역이 이 단차부에 걸리도록 형성한다. 이 단차부에 의해 제1 전극의 주변영역에서 제2 전극 측을 향해서 굴곡진 반사면이 형성되고, 유기 EL층을 도파하는 광을 당해 반사면에서 반사시켜, 제2 전극 측에서 방사시키도록 한다.

Description

전계 발광 장치 및 그 제조 방법{ELECTROLUMINESCENT DEVICE AND METHOD FOR FABRICATING THEREOF}

본 발명의 일 실시예는, 전계 발광 장치에 관한 것으로, 예를 들어, 탑 에미션형의 전계 발광 장치에 적용하여 유효한 기술에 관한 것 이다.

유기 재료의 전계 발광을 이용한 전계 발광 소자(이하, [유기 EL 소자]라고 한다.)는, 유기 재료를 선택하는 것으로, 또는 유기 EL 소자의 구조를 적당한 것으로 하는 것으로, 백색 발광은 가시광 대역에서 각 색의 발광을 실현 할 수 있다. 이 때문에 유기 EL 소자를 이용하여 디스플레이나 조명 용도에 적합한 전계 발광 장치의 개발이 진행되고 있다.

유기 EL 소자는, ITO(Indium Tin Oxide) 등의 투명전극과, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층 등으로 구성되는 전계 발광층(이하, [유기 EL층]이라고 한다.)과, 반사 전극이 적층된 구조로 되어 있고, 유기 EL층에서 발광한 광은 투명전극을 통해 방사된다. 유기 EL층의 두께는 100nm ~ 200nm 정도 이고, 발광층에서 발광한 광은 입체각으로 나타내면 4π의 모든 방향으로 퍼진다. 그리고, 유리 기판 측으로 똑바로 방사된 광과, 반사 전극과 유기 EL층의 계면에서 반사한 광의 일부가, 유리 기판 측으로 방사된다.

한편, 유기 EL층 내에서 막면과 평행하게 방사된 광은 유기 EL층의 단면을 향하고, 투명전극 측에서는 방사되지 않는다. 유기 EL 소자는, 유기 EL층을 형성하는 재료의 굴절율이 높고(n=1.8 ~ 1.9), 굴절율이 다른 계면에 있어서 특정의 각도에서 입사하는 광은 전(全)반사한다. 예를 들어, 유기 EL층과 투명 전극의 계면, 및 유리 기판과 공기의 계면에서 전반사한 광은, 유기 EL층 내 또는 유리 기판 내를 도파하여 층 내에서 흡수되거나, 또는 유리 기판 단면에서 방사되어, 발광한 광을 유효하게 이용 할 수 없다.

유기 EL층 내를 도파해 버리는 광 때문에, 유기 EL층에서 발생한 광의 취출 효율(유기 EL층에서의 발광량 전체에 차지하는 유리 기판 측으로 방사된 광량의 비율)은, 20% 정도로 알려져 있다. 유기 EL층에서 발생한 광의 취출 효율을 높게 하는 것은, 유기 EL 소자를 이용하여 구성되는 전계 발광 장치의 소비 전력을 저감하기 위해 중요해 진다.

예를 들어, 특개 2011 - 124103호 공보에는 유기 EL 소자의 투명전극과 유리 기판과의 사이에 투명 수지층을 구비하고, 이 투명 수지층 내에 굴절율이 다른 뿔 모양의 투명수지를 채우는 것으로 취출 효율의 개선을 도모하는 기술이 개시되어 있다. 또한, 특개 2007 - 288143호 공보에는, 요철 표면을 곡면 형상으로 한 특수한 표면을 갖는 금속전극을 발광 디바이스의 반대 전극으로 함으로써, 취출 효율의 개선을 도모하는 기술이 개시되어 있다.

그러나, 취출 효율의 개선을 위해서, 일본특허공개 2011 - 123103호 공보에서 개시되는 발명과 같이 유기 EL 소자의 광 방사 측으로 특수한 광학 조정 필름을 이용하는 것은 높은 비용의 원인이 되므로 바람직하지 않다. 또한, 일본특허공개 2007 - 288143호 공보에서 개시되는 발명과 같이 유기 EL 소자의 반사 전극으로, 특수한 요철 표면을 갖는 금속 전극을 형성하는 것도, 제조 공정이 복잡해 지므로 바람직하지 않다.

물론 유기 EL 소자로 흐르는 전류을 늘리면 발광 시의 휘도를 높일 수 있지만, 그 만큼 소비 전력도 증가하므로 에너지 절약의 관점에서 문제가 된다. 또한, 유기 EL 소자에 흐르는 전류 값을 크게 할수록, 유기 EL 소자의 열화가 진행하고, 전계 발광 장치의 수명이 짧아지는 문제가 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전계 발광 장치는, 지지 기판 상에 형성된 절연층과, 상기 절연층 상에 형성된 광반사면을 갖는 제1 전극과, 상기 제1 전극의 주변영역을 덮는 뱅크층과, 상기 제1 전극 상에 형성된 전계 발광층과, 상기 전계 발광층 상에 형성된 광투과성의 제2 전극을 갖고, 절연층은, 제1 전극의 주변영역에 있어서 제2 전극 측을 향해서 굴곡진 경사면을 포함하는 단차부를 갖고, 상기 제1 전극은 경사면을 따라 형성되어 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전계 발광 장치는, 지지 기판 상에, 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터에 접속되는 광반사면을 갖는 제1 전극, 상기 제1 전극 상에 형성된 전계 발광층, 상기 전계 발광층 상에 형성된 광투과성의 제2 전극을 갖는 화소가 매트릭스 형태로 배열된 전계 발광 장치이며, 박막트랜지스터 상에 있어서 제1 전극과 접하도록 형성된 절연층과, 제1 전극의 주변영역을 덮는 뱅크층을 갖고, 절연층은, 상기 제1 전극의 주변영역에 있어서 제2 전극 측을 향해 굴곡한 경사면을 포함하는 단차부를 갖고, 제1 전극은 경사면을 따라 형성되어 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전계 발광 장치의 제조 방법은, 지지 기판 상에, 실질적으로 평탄한 제1 주면과 상기 제1 주면보다도 높은 위치에 제2 주면을 갖고 상기 제1 주면과 상기 제2 주면의 사이에 경사면이 상기 제1 주면에서 상기 제2 주면을 향해 넓어지는 단차부를 갖는 절연층을 형성하고, 절연층의 제1 주면으로부터 단차부의 경사면을 따라 광반사면을 갖는 제1 전극을 형성하고, 단차부 및 제1 전극의 주변영역을 덮는 뱅크층을 형성하고, 제1 전극 상에 전계 발광층을 형성하고, 전계 발광층 상에 광투과성의 제2 전극을 형성하는 공정을 갖는다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전계 발광 장치의 제조 방법은, 지지 기판 상에, 박막 트랜지스터를 형성하고, 박막 트랜지스터 상에, 실질적으로 평탄한 제1 주면과 상기 제1 주면보다도 높은 위치에 제2 주면을 갖고 상기 제1 주면과 상기 제2 주면의 사이에 경사면이 상기 제1 주면에서 상기 제2 주면을 향해 넓어지는 단차부를 갖는 절연층을 형성하고, 절연층에 상기 박막 트랜지스터의 소스·드레인 영역을 개구하는 콘택트 홀을 형성하고, 절연층의 제1 주면으로부터 단차부의 경사면을 따라 광반사면을 갖고, 콘택트 홀에서 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 접속하는 제1 전극을 형성하고, 상기 단차부 및 상기 제1 전극의 주변영역을 덮는 뱅크층을 형성하고, 제1 전극 상에 전계 발광층을 형성하고, 전계 발광층 상에 광투과성의 제2 전극을 형성하는 공정을 갖는다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 유기 전계 발광층에서 발광한 광의 평행 방사 성분은, 절연층의 단차부를 따라 형성된 제1 전극에 있어서 주변영역의 광반사면에서 반사되어, 제2 전극 측으로 방사시킬 수 있다. 그에 의해, 유기 전계 발광층에서 발생한 광의 취출 효율을 높게 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 광의 취출 효율을 높게 하는 것으로, 유기 전계 발광 소자로 흐르는 전류를 증가시키지 않고도, 발광 시의 휘도를 종래에 비해 높일 수 있다. 그에 의해, 유기 EL 소자의 열화를 저감시킬 수 있고, 전계 발광 장치의 소비전력을 저감할 수 있다.

도 1A는 본 발명의 일 실시예에 따른 전계 발광 장치의 평면도이다.
도 1B는 본 발명의 일 실시예에 따른 전계 발광 장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전계 발광 장치에 있어서, 유기 EL층에 있어서의 평행 방사 성분이 제1 전극의 주변영역에서 반사되는 모양을 설명하는 도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전계 발광 장치이며, 단차부의 형태가 다른 것을 도시하는 도이다.
도 4A는 본 발명의 일 실시예에 따른 전계 발광 장치를 도시하고, 단차부의 형태에 대하여 변형예를 설명하는 도이다.
도 4B는 본 발명의 일 실시예에 따른 전계 발광 장치를 도시하고, 단차부의 형태에 대하여 변형예를 설명하는 도이다.
도 4C는 본 발명의 일 실시예에 따른 전계 발광 장치를 도시하고, 단차부의 형태에 대하여 변형예를 설명하는 도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전계 발광 장치이며, 유기 EL 소자를 포함하는 화소를 매트릭스 형태로 배열시킨 구성을 도시하는 단면도이다.
도 6A는 본 발명의 일 실시예에 따른 전계 발광 장치의 화소를 도시하는 평면도이다.
도 6B는 본 발명의 일 실시예에 따른 전계 발광 장치의 화소 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전계 발광 장치이며, 유기 EL 소자를 포함하는 화소를 매트릭스 형태로 배열된 구성을 도시하는 평면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전계 발광 장치이며, 도 7에 도시하는 화소의 상세를 설명하는 평면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전계 발광 장치이며, 도 8에서 도시하는 화소의 등가회로를 도시한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전계 발광 장치이며, 도 7에서 도시하는 화소의 단면구조를 도시하는 도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 전계 발광 장치에 있어서, 도 7에 도시하는 화소끼리가 이웃하는 부분의 단면구조를 도시하는 도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 이상, 본 발명자에 의해 이루어진 발명을, 상기 실시예를 토대로 구체적으로 설명하였으나, 본 발명은, 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경 가능한 것은 당연한 것이다.

또한, 이하에 설명하는 발명의 내용에 대하여, 동일 부분 또는 동일한 기능을 갖는 부분에 대해서는 동일한 부호를 다른 도면 간에 공통으로 사용하고, 그 경우에 있어서 특단의 사정이 없는 한 반복 설명은 생략한다. 또한, 기판과 절연층의 사이 또는 절연층과 유기층의 사이에는, 통상, 회로층이 형성되어 있지만, 본 실시예에서는 발명의 특징을 간결히 설명하기 위해 생략하는 경우가 있다.

본 명세서에 있어서, 어떤 부분 또는 영역이, 다른 부분 또는 영역의 「위에(또는 아래에)」있다고 하는 경우, 특단의 한정이 없는 한, 이것은 다른 부재 또는 영역의 바로 위(또는 바로 아래)에 있는 경우뿐만 아니라, 다른 부재 또는 영역의 윗쪽(또는 아래쪽)에 있는 경우를 포함하고, 즉, 다른 부재 또는 영역의 윗쪽(또는 아래쪽)에 있어서 사이에 다른 구성요소가 포함되어 있는 경우도 포함하는 것으로 한다.

[실시 형태 1]

도 1A, 도 1B 및 도 2를 참조하여, 본 실시예에 따른 전계 발광 장치에 대하여 설명한다. 도 1A는 전계 발광 장치의 발광영역 및 그 주변영역의 평면 구조를 도시하고, 동 도면에 있어서 도시하는 A - B선에서의 단면 구조를 도 1B에 도시한다.

지지 기판(102)에 절연층(104)이 형성되어 있다. 절연층(104)은 모두 평탄표면을 가진 것은 아니며, 단차부(105)를 포함한다. 절연층(104)은 단차부(105)에 있어서 경사면을 가지며, 단차부(105)의 내측 영역과 외측 영역에서는, 절연층(104)의 표면 높이가 다르다. 절연층(104)에 있어서 단차부(105)의 내측 영역을 기준으로 하면, 단차부(105)의 외측 영역의 표면은 높은 위치에 있고, 한편, 절연층(104)의 외측 영역을 기준으로 하면 단차부(105)의 내측 영역의 표면은 낮은 위치에 있다고 볼 수 있다.

이와 같은 형태를 갖는 절연층(104)은, 지지 기판(102) 상에 이산화 규소(SiO₂)나 질화규소(Si₃N₄) 등의 절연성 재료로 이루어진 절연막을, 플라즈마 CVD법이나 스파터링법 등에 의해 형성하고, 그 후, 에칭 가공하는 것으로 제작할 수 있다. 단차부(105)는, 당해 절연막 상에 레지스트 재료로 이루어진 마스크를 형성하고, 마스크를 식각하면서(마스트 단부를 후퇴시키면서) 이방성 에칭하는 것으로 경사면에 소정의 각도를 가지게 할 수 있다.

절연층(104) 상에는, 제1 전극(106)이 형성되어 있다. 제1 전극(106)은, 절연층(104) 상에 있어서, 단차부(105)의 내측 영역에서, 적어도 단차부(105)의 경사면에 걸쳐서 형성되어 있다. 즉, 제1 전극(106)은, 내측 영역에 대하여 외측 영역이 굴곡진 것 같은 형태를 갖는다. 제1 전극(106)의 외측 주변부를 기준으로 하면, 내측 영역은 함몰된 평표면(平表面)을 갖고 있다고 볼 수 있다.

뱅크층(108)은, 절연층(104)에 있어서 단차부(105)를 포함하여, 제1 전극(106)의 단부를 덮도록 형성되어 있다. 유기 EL층(110)은, 제1 전극(106)의 표면에서 뱅크층(108)의 표면에 걸쳐 형성되고, 그 위에 제2 전극(112)이 형성되어 있다. 유기 EL층(110)은, 저분자계 또는 고분자계 중 어느 한 쪽의 유기 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 저분자계 유기재료를 이용하는 경우에는, 유기 EL층(110)은, 발광성 유기재료를 포함하는 발광층에 더해, 발광층을 사이에 두듯이 정공 수송층이나 전자 수송층 등을 포함하여 구성된다. 유기 EL층(110)의 두께는, 각 층의 막 두께를 합계해도 100nm에서 200nm 정도이다. 이 때문에, 제1 전극(106)의 단부가 그대로 노출되면, 유기 EL층(110)이 이 단부를 충분히 피복할 수 없기 때문에, 제2 전극(112)을 그 위에 형성하면 제1 전극(106)과 단락해 버린다. 뱅크층(108)은 이와 같은 결함의 생성을 방지하기 위한 것이며, 제1 전극(106)의 단부를 덮음과 동시에, 유기 EL층(110)이 가능한 동일하게 형성되도록, 표면이 곡면형상을 가지도록 형성되는 것이 바람직하다.

이와 같은 뱅크층(108)은 이산화 규소(SiO₂)나 질화규소(Si₃N₄) 등의 무기 절연성 재료, 또는 아크릴 수지나 폴리 이미드 수지 등의 유기 절연성 재료에 의해 형성한다. 예를 들어, 감광성 유기 수지 재료를 이용하면, 노광 시간이나 현상 시간 등을 적절히 조절함으로써, 상단부가 둥근 형상을 띠도록 할 수 있다.

제1 전극(106)은, 절연성(104)의 내측 영역에서 단차부(105)에 걸쳐서 형성됨으로써, 외주단부가 굴곡진 구조를 가진다. 이 때문에, 뱅크층(108)은, 제1 전극(106)이 굴곡한 영역, 즉 절연층(104)의 단차부(105)를 덮도록 형성함으로써, 유기 EL층(110)의 막 두께가 얇아져, 제1 전극(106)과 제2 전극(112)이 단차부(105)의 어떤 영역에서 단락하지 않도록 한다.

유기 EL층(110) 및 제2 전극(112)은 이 순서로 제1 전극(106) 상에 형성되고, 이들 층은 뱅크층(108) 위까지 연설(延設)될 수 있다. 상술 한 바와 같이, 뱅크층(108)이 단차부(105)를 포함하는 제1 전극(106)의 단부를 덮고 있는 것으로, 유기 EL층(110)이나 제2 전극(112)을, 제1 전극(106)이 노출하는 면적보다도 크게 형성해도, 제1 전극(106)과 제2 전극(112)이 단락하지 않는다.

도 1A 및 도 1B에서 도시하는 전계 발광 장치에 있어서, 유기 EL 소자(114)는, 제1 전극(106), 유기 EL층(110) 및 제2 전극(112)이 적층된 구성을 갖고 있고, 이 3층이 적층된 영역이 발광면이 된다. 여기에서, 제1 전극(106)을 광반사성의 전극으로 하고, 제2 전극(112)을 광투과성의 전극으로 하면, 유기 EL층(110)에서 발광한 광은 제2 전극(112)에서 방사되는 상면 방사형(탑 에미션형으로도 불림.)의 구성이 된다.

유기 EL 소자(114)에 있어서, 제1 전극(106)과 제2 전극(112)은, 한 쪽이 양극(정공을 주입하는 측의 전극)이 되고, 다른 쪽이 음극(전자를 주입하는 축의 전극)으로서의 기능을 갖는다. 양극과 음극은, 각종 도전성 재료로 형성되지만, 통상은 음극에 대하여 양극 쪽이 일함수가 높은 재료로 형성된다.

유기 EL 소자를 탑 에미션형으로 하기 위해서, 제1 전극(106)을 양극으로 하고, 이 양극을 반사 전극으로 하려면, 예를 들어, 티탄(Ti), 질화 티탄(TiN), 백금(Pt), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 텅스텐(W) 등의 금속재료를 적용할 수 있다. 그러나, 이들 금속은, 알루미늄(Al)이나 은(Ag)과 비교하여 반사율이 낮기 때문에, 반사 전극으로 보다 반사율을 높이는 구성으로, 유기 EL층과 접하는 측에 일함수가 높은 인듐 주석 산화물(ITO)의 층을 형성하고, 그 하층 측에 광반사면이 되는 알루미늄(Al)이나 은(Ag)의 층을 구비한 다층 구조를 적용하는 것이 바람직하다.

제2 전극(112)을 음극으로 하려면, 예를 들어, 알루미늄(Al)에, 칼슘(Ca) 또는 마그네슘(Mg)을, 또는 리튬(Li) 등의 알카리 금속을 함유하는 재료를 이용하면 된다. 그리고, 제2 전극(112)을 음극으로 하면서, 광투과성을 갖도록 하려면, 상기 금속층을 광이 투과할 수 있도록 얇게 형성하거나, 나아가 그 위에 인듐·주석 산화물(ITO)이나, 인듐·주석 아연산화물(IZO) 등의 투명 도전막을 적층시키는 것이 바람직하다.

한편, 제1 전극(106)을 음극으로 하고, 이 음극을 반사전극으로 하려면, 상기와 같이 알루미늄계 또는 은(Ag)계의 금속재료을 이용하면 된다. 또한, 제2 전극(112)을 양극으로 하고, 이 양극을 광투과성 전극으로 하려면, 인듐·주석 산화물(ITO)이나, 인듐·주석 아연산화물(IZO) 등의 투명 도전막을 이용하면 된다.

이와 같은 탑 에미션형으로 한 전계 발광 장치에서는, 유기 EL 소자(114)에 있어서의 제1 전극(106)과 제2 전극(112)의 사이에, 발광 문턱 전류 이상의 적당한 전류를 공급하면 유기 EL 소자(114)는 발광한다. 유기 EL층(110) 내에서 발광한 광은 입체각으로 표시하면 4π의 모든 방향으로 방사된다.

도 2는 유기 EL층(110)에서 발광하여 방사되는 광의 방사 경로를 모식적으로 도시한다. 유기 EL층(110)에서 발광한 광 중, 제2 전극(112) 측으로 거의 수직으로 방사된 광(이하, 수직 방사 성분이라고 함)은, 제2 전극(112)을 통해 외부로 방사된다. 또한, 제1 전극(106) 측으로 방사된 광은, 제1 전극(106)의 광반사면에서 반사되고, 반사광의 거의 수직 성분은 마찬가지로 외부로 방사된다고 볼 수 있다.

한편, 유기 EL층(110)에서 발광한 광 중, 평행 방사 성분의 광(즉, 유기 EL층(110)과 거의 평행으로 방사하는 광, 및 유기 EL층(110)과 제1 전극(106) 또는 제2 전극(112)과의 계면에서 전반사한 광)은 통상 제2 전극(112) 측에서 방사되지 않고 없어져버린다. 그러나, 본 실시예에서 도시하는 전계 발광 장치에 있어서는, 유기 EL층(110)의 막 두께보다도 높게 형성된 절연층(104)의 단차부(105)까지 반사 전극으로의 제1 전극(106)이 연설되어 있는 것에 의해, 이 부분에서 반사되어, 제2 전극(112) 측으로 방사시키는 것이 가능하다. 즉, 제1 전극(106)의 외주부에 있어서 굴곡 부분은, 유기 EL층(110) 내를 도파한 광을 반사시키는 기능을 갖는다.

이와 같은 기능을 발현시키기 위해서, 제1 전극(106)의 단부 및 절연층(104)의 단차부(105)를 덮는 뱅크층(108)은, 광투과성을 갖는 것이 바람직하다. 절연층(104)의 단차부(105)는 유기 EL층(110) 내를 도파한 광의 반사면을 형성하기 위한 것이기 때문에, 이 광반사면에서 반사되는 평행 방사 성분의 광량은, 단차부(105)의 높이가 클수록 많아 진다. 따라서, 절연층(104)에 형성되는 단차부(105)의 높이는, 유기 EL층(110)의 두께 보다 큰 것이 바람직하다. 예들 들어, 이 단차부(105)의 높이를 d1으로 하면, d1의 값은 유기 EL층(110)의 막 두께 d3보다도 충분히 큰 값으로 하고, d3에 대하여 d1이 10배 이상의 값을 갖는 것이 바람직하다.

단차부(105)에 의해 형성된 제1 전극(106)의 광반사면에서 반사한 도파광을 유효하게 제2 전극(112) 측에서 방사하기 위해서, 뱅크층(108) 층에 있어서 광 흡수 손실을 저감하기 위해서, 뱅크층(108)의 두께를 d2로 하면, d2의 값은 d1의 값보다도 작게 하는 것이 바람직하다. 즉, 절연층에 형성된 단차부의 높이는, 뱅크층의 두께 이상인 것이 바람직하다.

광을 외부로 효율적으로 취출하기 위해서는, 절연층(104)에 있어서 단차부(105)의 경사각은 30도에서 60도, 바람직하게는 45도 전후의 각도로 하면 된다. 또한, 단차부(105)는 도시하는 바와 같은 직선상의 경사면에 한정되지 않고, 단면구조에서 보면 이차곡선과 같은 완곡한 경사면일 수도 있다.

이와 같이, 도 1A 및 도 1B에서 도시하는 전계 발광 장치에 의하면, 유기 EL층(110)에서 발광한 광 중 평행 방사 성분은, 절연층(104)의 단차부(105)를 따라 형성된 제1 전극(106)의 광반사면에서 반사되고, 제2 전극(112) 측으로 방사된다. 이에 의해, 유기 EL층(110)에서 발생한 광의 취출 효율을 높일 수가 있다. 이와 같은 광반사면을 제1 전극(110)의 외주 전체에 걸쳐 형성함으로써, 광의 취출 효율을 보다 높일 수 있다.

본 실시예에 의하면, 제1 전극의 주변영역을 절연층의 단차부를 따라 형성함으로써, 제2 전극 측을 향해 굴곡하는 광반사면을 형성할 수 있다. 유기 EL층에서 발광한 광 중, 유기 EL층과 거의 평행으로 방사하는 평행 방사 성분의 광을 제1 전극의 주변부에 형성한 광반사면에서 반사시키고, 제2 전극 측에서 방사시킬 수 있다.

본 실시예에 의하면, 상기와 같은 단차부를 갖는 절연층을 형성하고, 제1 전극의 주변영역을 당해 단차부를 따르도록 형성함으로써, 제1 전극의 주변부에, 유기 전계 발광층에서 발광한 평행 방사 성분의 광에 대한 광반사면을 형성할 수 있다.

(변형예)

도 3은, 제1 전극(106)의 하층 측에 있는 절연층의 구성이, 도 1A 및 도 1B에서 도시하는 것과 다른 전계 발광 장치를 도시한다. 도 3에 있어서, 지지 기판(102) 상에 제1 절연층(104a)이 형성되고, 이 제1 절연층(104a)에 적층되는 형태로 제2 절연층(104b)이 형성되어 있다. 제2 절연층(104b)을 제1 절연층(104a)에서 돌출되도록 형성함으로써, 단차부(105)를 형성한다. 제2 절연층(104b)의 측면을 테이퍼 형상으로 하면, 단차부(105)가 경사면을 가진 구조로 할 수 있다.

제1 절연층(104a)과 제2 절연층(104b)의 재질을 바꿈으로써, 제2 절연층(104b)의 형상, 즉, 단차부(105)의 높이나 경사면의 각도 등의 형상 제어가 용이해 진다. 예를 들어, 제1 절연층(104a)을 질화 규소(Si₃N₄)로 형성하고, 제2 절연층(104b)을 이산화 규소(SiO₂)로 형성하면, 제2 절연층(104b)을 비교적 좋은 선택성으로 가공 할 수 있다. 또한, 절연 재료의 선택은 이 반대의 조합일 수도 있다. 또한, 제2 절연층(104b)을, 뱅크층(108)과 마찬가지로 유기 수지 재료로 형성할 수도 있다.

이와 같이, 제1 절연층(104a) 상에 제2 절연층(104b)을 형성하고, 이 제2 절연층(104b)을 선택적으로 가공함으로써 단차부(105)의 형상 제어가 용이해 진다. 그 밖의 구성에 대해서는, 도 1A, 도 1B 및 도 2를 참조하여 설명한 것과 동일하며, 도 3에서 도시하는 전계 발광 장치에 있어서도 동일한 작용·효과를 얻을 수 있다.

제1 전극(106)의 하층 측에 형성하는 절연층(104)에 있어서 단차부(105)의 형태는, 도 1A, 도 1B 및 도 3에 도시하는 것에 한정되지 않고, 유기 EL층(110)을 도파하는 광을 반사할 수 있도록 하는 것이면 다른 형태의 것일 수 도 있다. 도 4A, 도 4B 및 도 4C는 절연층(104)에 있어서 단차부(105)의 형태에 대하여, 다른 일 예를 도시한다.

도 4A는, 단차부(105)를 연속적으로 경사각이 변화하는 곡면 구조로 한 일 예를 도시한다. 이와 같이 단차부(105)의 형태를 곡면 형상으로 함으로써, 이 면을 따라 형성되는 제1 전극(106)의 광반사면도 곡면형상이 되고, 광의 반사(산란) 방향을 광 입사 위치에 따라 변화시킬 수 있다. 또한, 상면이 곡면형상으로 되어 있기 때문에, 뱅크층(108)의 두께를 얇게 해도, 단차부(105)를 충분히 피복할 수 있다.

도 4B는 단차부(105)의 경사면 각도가 도중에 변화한 형태를 도시하고, 하단측의 경사각과 상단측의 경사각이 다르다. 도 4B에 도시하는 예에서는, 하단측의 경사각이 크게, 상단측의 경사각이 작게 되어 있다. 이와 같은 단차부(105)의 구성에 의해서도, 이 면을 따라 형성되는 제1 전극(106)에 있어서 광반사면의 각도도 변화하게 되므로, 광입사 위치에 따라 광의 반사(산란) 방향을 변화시킬 수 있다.

도 4C는, 단차부(105)를 다단 구조로 한 것이다. 이와 같은 구조로 함으로써, 단차부(105)의 높이를 높게 할 수 있다. 이에 의해, 이 단차부(105) 의 면을 따라 형성되는 제1 전극(106)에 있어서 광반사면의 면적을 크게 할 수 있고, 유기 EL층(110)의 도파광이 횡방향으로 새는 것을 최대한 방지할 수 있다.

도 4A, 도 4B 및 도 4C에서 도시하는 단차부(150)의 구성은, 도 1A, 도 1B 및 도 3에서 도시하는 전계 발광 장치에 적용할 수 있다.

[실시 형태 2]

도 5, 도 6A 및 도 6B를 참조하여, 본 실시예에 따른 전계 발광 장치에 대하여 설명한다. 본 실시예에서는, 복수의 유기 EL 소자(114)를 이용한 전계 발광 장치의 일 모양에 대하여 예시한다.

도 5는 전계 발광 장치(100)의 평면도를 도시하고, 유기 EL 소자를 포함하는 화소가 매트리스 형상으로 배열된 화소영역(116)을 갖는다. 화소영역(116)에서는, 제1 전극(106)이 스트라이프 형상(또는 띠형상)으로 형성되어 있다. 유기 EL층(110)과 제2 전극(112)도 스트라이프 형상(또는 띠형상)으로 형성되어 있고, 이 스트라이프는 제1 전극(106)과 교차하도록 설치되어 있다. 그리고, 제1 전극(106)과, 유기 EL층(110) 및 제2 전극(112)의 교차부에 유기 EL 소자(114)가 형성되어 있다.

뱅크층(108)은, 제1 전극(106)의 단부를 덮도록 형성되어 있고, 나아가 인접하는 유기 EL 소자끼리를 분리하도록, 제1 전극(106) 위를 가로질러 유기 EL층(110)과 제2 전극(112)에 의한 스트라이프 패턴이 연장되는 방향으로도 형성되어 있다. 단차부를 형성하는 절연층은, 뱅크층(108)에 매설되도록 형성되어 있다. 제1 전극(106)은 지지 기판(102)의 주변 영역에 형성된 단자(118a)에 접속되고, 제2 전극(112)은 단자(118b)에 접속되어 있다. 이 양단자 간에 발광 문턱 전류 이상의 적당한 전류를 공급하면, 제1 전극(106)과 제2 전극(112)이 교차하는 위치에 있는 유기 EL 소자(114)가 발광한다.

이 화소 영역(116)에 있어서 화소(115)의 상세는 도 6A 및 도 6B에 도시한다. 도 6A는 화소(115)의 평면도이고, 같은 도면 중에 도시하는 A - B선에 대응하는 단면도를 도 6B에 도시한다. 지지 기판(102) 상에 절연층(104)이 형성되어 있다. 절연층(104)은 유기 EL 소자(114)가 형성되는 영역이 개구하는 것 같은 패턴을 갖는다. 절연층(104)의 표면은, 그 막 두께만큼 지지 기판(102)의 표면에서 높아져 있기 때문에, 절연층(104)에 개구부가 형성되는 것으로, 거기에 단차부(105)가 형성된다.

스트라이프 형상으로 연장되는 제1 전극(106)은, 지지 기판(102) 상에 있어서, 절연층(104)의 단차부(105)를 따르도록 형성되어 있다. 제1 전극(106)은 광반사성의 전극이며, 지지 기판(102)의 상평면에 있어서의 영역을 주면으로 하면, 단차부(105)에 있어서 굴곡하여 당해 주면과는 다른 방향으로 광반사면을 갖는다.

뱅크층(108)은, 절연층(104)을 덮도록 형성되어 있다. 즉, 뱅크층(108)은 단차부(105) 및 제1 전극(106)의 당해 굴곡진 광반사면을 매설하도록 형성되어 있다. 뱅크층(108)의 위에는, 스트라이프 형상으로 연장되는 제1 전극(106)과 교차하는 방향으로 연장되는 제2 뱅크층(109)이 형성되어 있다. 도 6B를 참조하면, 제2 뱅크층(109)은, 뱅크층(108)과 접하는 영역의 폭보다도 상면부의 폭이 넓어 지는 소위 쐐기형의 형상을 갖는 것이 바람직하다.

유기 EL층(110) 및 제2 전극(112)은, 제2 뱅크층(109)과 거의 평행한 방향으로 연장되도록, 스트라이프 형상의 형태를 갖도록 형성되어 있다. 제2 뱅크층(109)은 상술하는 바와 같은 형태를 가지는 것으로, 유기 EL층(110) 및 제2 전극(112)의 스트라이프 패턴을, 인접하는 것끼리가 절연되도록 소자 분리층으로의 기능을 갖는다.

유기 EL 소자(114)는, 제1 전극(106), 유기 EL층(110) 및 제2 전극(112)이 중첩하는 영역에 형성된다. 제1 전극(106)이 광반사성의 전극이며, 제2 전극(112)이 광투과성의 전극이면, 제2 전극(112) 측으로 광이 방사하게 된다. 도 5에서 도시하는 바와 같이, 이와 같은 유기 EL 소자(114)를 화소로 매트릭스 형상으로 배열하면, 탑 에미션형의 전계 발광 장치를 얻을 수 있다.

도 6B에서 모식적으로 도시되는 바와 같이, 제1 전극(106)과 제2 전극(112) 간에 발광 문턱 전류 이상의 적당한 전류가 흐르도록 바이어스를 인가하면, 유기 EL 소자(114)는 발광한다. 유기 EL층(110)에서 발광한 광은 입체각으로 표시하면 4π의 모든 방향으로 방사된다. 유기 EL층(110)에서 발광한 광 중, 수직 방사 성분의 광은, 제2 전극(112)을 통해 외부로 방사된다. 또한, 제1 전극 측으로 방사된 광은, 제1 전극(106)의 광반사면에서 반사되고, 반사광의 거의 수직 성분은 마찬가지로 외부로 방사된다.

유기 EL층(110)에서 발광한 광 중, 평행 방사 성분의 광은, 제1 전극(106)의 굴곡부분(단차부(105)를 따라 형성되는 부분)에 있어서 광반사면에서 반사되어, 제2 전극(112) 측으로 방사시키는 것이 가능해 진다. 이 때문에, 종래에서는 외부로의 방사 광으로 이용할 수 없었던 평행 방사 성분의 광을 유효하게 이용할 수 있기 때문에, 광의 취출 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 인접하는 유기 EL 소자(114)의 사이에, 이와 같은 단차부(105)와 제1 전극(106)에 의한 광반사면이 형성되어 있는 것으로, 유기 EL층(11) 내에서 발생하는 평행 방사 성분의 광이 이웃의 소자 영역에 누설광으로 전파하는 것을 방지할 수 있다. 이에 의해, 전계 발광 장치의 화소영역에서 화상을 표시하는 경우, 인접하는 화소 간에서 발광한 광이 서로 섞이는 혼색의 문제를 해소할 수 있다.

이와 같은 유리한 효과를 얻기 위해서, 단차부(105)의 높이는 유기 EL층의 두께보다도 크게 하는 것이 바람직하다. 뱅크층(108) 층에 있어서 광 흡수 손실을 저감하기 위해서, 뱅크층(108)의 두께는 단차부(105)의 높이 보다도 작게 하는 것이 바람직하다. 또한, 이 제1 전극 (106)의 굴곡부분에서 광반사면에 있어서 평행 방사 성분의 광을 효율적으로 취출하기 위해서, 경사각은 30도에서 60도, 바람직하게는 45도 전후의 각도로 하는 것이 바람직하다. 또한, 단차부(105)는 도시하는 바와 같은 직선상의 경사면에 한정되지 않고, 단면구조에서 보면 이차곡선과 같은 완만한 경사면이 될 수도 있다.

도 5에서 도시하는 전계 발광 장치에 있어서, 스트라이프 형상으로 복수개로 배설되는 유기 EL층(110)을 단색의 발광 재료를 이용하여 모노크로 표시하도록 해도 되고, 적(R), 녹(G), 청(B)의 각 색으로 발광하는 화소를 배설하여, 또는 이것에 백색(W) 발광의 화소를 더 형성하여 컬러표시를 하도록 구성할 수도 있다.

본 실시예에 따른 전계 발광 장치는, 유기 EL층(110)에서 발광한 광 중 평행 방사 성분은, 절연층(104)의 단차부(105)를 따라 형성된 제1 전극(106)의 광반사면에서 반사되고, 제2 전극(112) 측으로 방사된다. 이에 의해, 유기 EL층(110)에서 발생한 광의 취출 효율을 높일 수 있다. 이 때문에, 유기 EL 소자에 흐르는 전류를 증가시키지 않고도, 발광 시의 휘도를 종래에 비해 높게 할 수 있다. 이에 의해, 유기 EL 소자의 열화를 저감할 수 있고, 전계 발광 장치의 소비전력을 저감할 수 있다.

본 실시예에 따른면, 유기 EL층에서 발광한 광 중, 평행 방사 성분의 광을 제1 전극의 주변부에 형성한 광반사면(제2 전극 측을 향해 굴곡진 광반사면)에서 반사시키고, 제2 전극 측에서 방사시킬 수 있다. 제1 전극의 주연부에 형성된 당해 광반사면은, 인접하는 화소로 평행 방사 성분의 광이 확산하는 것을 방지할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 절연층에 형성된 단차부의 높이는, 전계 발광 층의 두께보다도 크게 하는 것이 바람직하다. 또는, 절연층에 형성된 단차부의 높이는, 뱅크층의 두께 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 절연층에 형성된 단차부의 상측 측면에 돌기물을 더 형성할 수도 있다.

절연층에 형성된 단차부의 높이를 상기와 같이 함으로써 제1 전극의 주변영역에 있어서 광반사면의 면적을 충분한 것으로 할 수 있다. 유기 전계 발광층에서 발광한 광 중, 평행 방사 성분의 광이 조사되는 면적이 커지고, 평행 방사 성분의 반사광을 늘릴 수 있다.

본 실시예에 있어서, 절연층에 형성된 단차부는, 뱅크층에 매설되도록 형성하는 것이 바람직하다.

제1 전극의 주변영역에 있어서 단차부가 형성된 영역을, 투과성의 뱅크층으로 덮음으로써, 유기 전계 발광층 상에 형성되는 제2 전극이, 제1 전극과 단락하는 것을 방지할 수 있다.

본 실시예에 의하면, 박막 트랜지스터가 형성되는 액티브 구동형의 경우에 있어서도, 절여층에 단차부를 형성하고, 제1 전극의 주변영역을 당해 단차부를 따르도록 형성함으로써, 제1 전극의 주변부에, 유기 전계 발광층에서 발광한 평행 방사 성분의 광에 대한 광반사면을 형성 할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 절연층에 있어서 단차부를, 당해 절연층의 표면을 파내려 가서 제1 주면으로 하고, 제1 주면보다 높은 위치에 제2 주면이 존재하도록 형성할 수 있다. 이 제조방법에 의하면, 절연층을 에칭함으로써 용이하게 단차부를 형성할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 절연층 상에 추가로 절연층을 선택적으로 형성하여 단차부를 형성할 수도 있다. 또한, 절연층에 형성된 단차부 상에 추가로 돌기물을 형성하도록 할 수도 있다. 이 제조방법에 의하면, 단차부의 높이를 후에 형성하는 절연층(또는 돌기물)의 막 두께에 의해 설정 할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 절연층에 있어서 단차부의 높이를, 전계 발광 층의 두께보다도 커지도록 형성하는 것이 바람직하다. 또는, 절연층에 있어서 단차부의 높이를, 뱅크층의 두께 이상으로 형성하는 것이 바람직하다.

절연층에 형성된 경사면의 높이를 상기와 같이 형성함으로써 제1 전극의 주변영역에 있어서 광반사면의 면적을 충분한 것으로 할 수 있다. 유기 전계 발광층에서 발광한 광 중, 평행 방사 성분의 광이 조사되는 면적이 커지고, 평행 방사 성분의 반사광을 늘릴 수 있다.

[실시 형태 3]

도 7 내지 도 10을 참조하여, 박막 트랜지스터를 구동 스위치로 이용한 액티브 구동형의 전계 발광 장치의 일 실시예를 설명한다.

도 7은, 액티브 구동형의 전계 발광 장치의 구성을 도시하는 블록도이다. 전계 발광 장치(100)은, 지지 기판(102)에, 화소(115)가 행 및 열 방향으로 매트릭스 형상으로 배열된 화소영역(116), 게이트 신호선 구동 회로(120), 및 데이터 신호선 구동 회로(122)가 형성되어 있다.

게이트 신호선 구동회로(120)에서 출력되는 신호는 게이트 신호선(121)으로 주어지고, 데이터 신호선 구동 회로(122)에서 출력되는 데이터 신호는 데이터 신호선(123)으로 주어진다. 게이트 신호선(121)과 데이터 신호선(123)은 화소 영역(116)에서 교차하도록 형성되고, 매트릭스 형상으로 배열된 화소(115)의 각각에 신호를 준다. 화소(115)에는, 게이트 신호선(121)과 데이터 신호선(123)에서 신호를 받는 박막 트랜지스터와 박막 트랜지스터에 의해 발광 또는 비발광의 상태가 제어되는 유기 EL 소자가 형성되어 있다.

또한, 화소 영역(116)에는, 유기 EL 소자로의 전류를 공급하는 전원선(124)과, 각 화소에 있어서 유기 EL 소자의 한 쪽 전극에 대하여 공통전위를 주는 코먼 선(126)이 형성되어 있다. 코먼 선(126)은, 화소 전극(116) 또는 그 근방에 형성되는 코먼 콘택트(127)에 있어서 유기 EL 소자의 한 쪽 전극과 접속된다. 지지 기판(102)의 단부에 형성되는 입력단자(118)에는, 게이트 신호선 구동회로(120)와 데이터 신호선 구동회로(122)로 보내는 신호가 입력되는 복수의 단자 외에, 전원선(124)과 접속하는 전원 입력 단자, 코먼 선(126)에 코먼 전위를 주는 코먼 입력 단자 등이 포함되어 있다.

도 7에서 도시하는 전계 발광 장치에 있어서, 각 화소에 배설되는 유기 EL 소자의 발광색을 단색으로 하여 모노크로 표시하도록 할 수도 있고, 적(R), 녹(G), 청(B)의 각 색으로 발광하는 유기 EL 소자를 각 화소에 배설하여, 또는 이에 백색(W) 발광의 화소를 더 형성하여 컬러 표시 시킬 수 있도록 구성할 수 있다.

도 8은, 화소(115)의 일 예를 도시하는 평면도이다. 화소(115)는, 선택 트랜지스트(130), 구동 트랜지스트(136), 용량소자(142)를 갖는다. 선택 트랜지스터(130)는, 반도체층(131)과 겹치는 게이트 전극(132)을 갖고, 게이트 전극(132)은 게이트 신호선(121)과 접속되어 있다. 또한, 소스·드레인 전극(133)은 데이터 신호선(123)과 접속되고, 다른 한 쪽의 소스·드레인 전극(134)은 구동 트랜지스터(138)의 게이트 전극(137)과 접속되어 있다. 구동 트랜지스터(136)는, 게이트 전극(138)과 겹치는 반도체층(137)을 갖고, 소스·드레인 전극(139)은 전원선(124)과 접속되고, 다른 한 쪽의 소스·드레인 전극(140)은 제1 전극(106)과 접속되어 있다. 용량소자(142)는, 게이트 전극(137)과 동일한 층에서 형성되는 용량전극(143)과, 절연층을 사이에 두고 용량전극(143)과 겹치는 전원선(124)에 의해 형성되고, 전원선(124)을 따라 연장되듯이 형성되어 있다.

도 9는 도 8에서 도시하는 화소의 등가회로를 도시한다. 선택 트랜지스터(130)는, 게이트 신호선(121)에 선택 신호가 주어졌을 때, 이 선택 신호와 동기하여 데이터 신호선(123)에서 주어진 데이터 신호를 구동 트랜지스터(136)의 게이트 전위로 주고, 용량소자(142)는, 그 게이트 전위를 유지한다. 전원선(124)에 접속되는 구동 트랜지스터(136)는, 당해 게이트 전위를 토대로 드레인 전류를 유기 EL 소자(114)에 공급한다. 유기 EL 소자(114)는 드레인 전류에 따른 휘도로 발광을 한다.

또한, 도 8에서 도시하는 레이 아웃 및 도 9에서 도시하는 화소의 등가 회로는 일 예이며, 본 발명의 전계 발광 장치는 이와 같은 화소 및 회로 구성에 한정되지 않는다. 예를 들어, 구동 트랜지스터(136)의 문턱 전압을 보상하는 회로나, 유기 EL 소자의 발광을 강제적으로 종료시키는 스위칭 트랜지스터를 더 부가할 수도 있다.

도 8은 화소(114)의 평면 구조를 도시하지만, 제1 전극(106)의 주변부에는, 당해 전극의 내측 영역에 있어서 거의 평탄면에 대하여 상부로 돌출하도록 광반사면이 형성되어 있다. 그리고, 이 광반사면을 덮도록 광투과성의 뱅크층(108)이 형성되어 있다. 이 구조를 도 8에 있어서 도시하는 A - B선에 대응한 단면 구조를 도 10에, 또한 C-D선에 대응한 단면구조를 도 11에 도시한다. 또한, 도 8에서는, 화소의 거의 전면에 형성되는 유기 EL층이나 제2 전극에 대해서는, 생략되어 있지만, 도 10 및 도 11에서는 이들도 포함하여 도시한다.

도 10에 있어서, 구동 트랜지스터(136)는 절연 게이트형의 구조를 갖고, 반도체층(137)과 게이트 전극(138)과의 사이에 게이트 절연층(144)이 형성되어 있다. 또한, 도 10에서 도시하는 박막 트랜지스트는 탑 게이트형의 구조를 도시하지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들어 보텀 게이트형의 트랜지스터이어도 본 실시예에 따른 전계 발광 장치에 대하여, 마찬가지로 적용할 수 있다.

구동 트랜지스터(136)의 반도체층(137)을 형성하는 재료에 한정은 없지만, 예를 들어, 다결정 실리콘막이면 게이트 전극(138)을 마스크로 셀프 얼라인적으로 소스 영역 및 드레인 영역을 형성할 수 있다. 이 때, 소스 영역 및 드레인 영역에 첨가된 n형 불순물 또는 p형 분술물을 활성화하려면 450℃ ~ 550℃ 정도의 열처리를 필요로 한다. 그 때문에 게이트 전극(138)은 본래 내열성이 있는 금속재료로 형성하는 것이 바람직하고, 예를 들어, 몰리브덴, 텅스텐, 탄탈 또는 이들의 복수 종의 원소를 이용한 합금재료로 형성한다. 용량 전극(143)은 게이트 전극(138)과 동일한 도전층을 사용하여 형성된다.

게이트 전극(138)의 상층에는 층간 절연막(145)이 형성된다. 소스·드레인 전극(139,140)은 층간 절연막(145)에 형성된 콘택트 홀에 의해 반도체층(137)의 소스 영역, 드레인 영역과 접속된다. 도 8의 평면도에서 도시하는 바와 같이, 소스·드레인 전극(139)은, 전원선(124)에서 연속하듯이 형성되어 있다. 한편, 소스·드레인 전극(140)은 절연층(104) 상에 형성되는 제1 전극(106)과, 절연층(104)에 형성된 콘택트 홀을 개재하여 접속되어 있다.

제1전극(106)은 절연층(104)의 표면형상을 따르도록 형성되어 있다. 절연층(104)은 제1 전극(106)의 주변영역이 상방으로 굴곡하듯이 단차부(105)를 갖는다. 환언하면, 절연층(104)은 거의 평탄한 제1 주면(104c)과, 이 제1 주면(104c)보다도 높은 위치에 있는 제2 주면(104d)를 향해서 상방으로 열린 경사면을 갖는다. 그리고, 제1 전극(106)은, 적어도 제1 주면(104c)에서 이 단차부(105)에 걸쳐서 형성되어 있다.

제1 전극(106)을 유기 EL 소자의 양극으로 하고, 이 양극을 반사전극으로 하려면, 예를 들어, 티탄(Ti), 질화 티탄(TiN), 백금(Pt), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 텅스텐(W) 등의 금속재료를 적용할 수 있다. 그러나, 이들 금속은, 알루미늄(Al)이나 은(Ag)과 비교하여 반사율이 낮기 때문에, 반사 전극으로서 보다 반사율을 높이는 구성으로, 유기 EL층과 접하는 측에 일함수가 높은 인듐 주석 산화물(ITO)의 층을 형성하고, 그 하층 측에 광반사면이 되는 알루미늄(Al)이나 은(Ag)의 층을 형성한 다층 구조를 적용하는 것이 바람직하다.

뱅크층(108)은, 절연층(104)에 있어서 단차부(105)를 포함하고, 제1 전극(106)의 주변영역을 덮도록 형성되어 있다. 유기 EL층(110)은, 제1 전극(106)의 표면에서 뱅크층(108)의 표면에 걸쳐 형성되고, 그 위에 제2 전극(112)이 형성되어 있다.

유기 EL층(110)은, 저분자계 또는 고분자계 중 어느 쪽의 유기재료로 형성할 수도 있다. 예를 들어, 저분자계의 유기재료를 이용하는 경우에는, 유기 EL층(110)은, 발광성의 유기재료를 포함하는 발광층에 더해, 발광층을 사이에 두도록 정공 수송층이나 전자 수송층 등을 포함하여 구성된다. 유기 EL층(110)의 두께는, 각 층의 막 두께를 합계해도 100nm에서 200nm 정도이다. 이 때문에, 제1 전극(106)의 단부가 그대로 노출되어 있으면, 유기 EL층(110)이 이 단부를 충분히 피복할 수 없기 때문에, 제2 전극(112)을 이 위에 형성하면 제1 전극(106)과 단락하고 만다. 뱅크층(108)은 이와 같은 결함 생성을 방지하기 위한 것이며, 제1 전극(106)의 단부를 덮음과 동시에, 유기 EL층(110)이 가능한 동일하게 형성되도록, 표면이 곡면형상을 갖도록 형성되어 있는 것이 바람직하다.

제2 전극(112)은 복수의 화소에 걸쳐서 연속하도록 형성되어 있고, 구동 트랜지스터(136)에 의해 개별의 전위가 주어진 제1 전극(106)에 대하여, 복수의 화소 간에서 공통의 전위가 주어지는 전극이 되어 있다. 제2 전극(112) 상에 형성되는 패시베이션막(132)은, 예를 들어, 질화 규소(Si₃N₄) 등의 절연성 재료로 형성되어 있다. 패시베이션막(146) 상에는, 지지 기판(102)과 대향하도록 대향기판(148)이 형성되어 있다. 또한, 패시베이션막(146)과 대향기판(148)과의 사이에는 봉지 수지층이 개재될 수도 있다.

도 11은, 화소가 이웃 화소와 인접하는 부분의 구성을 도시하는 단면도이다. 제1 전극(106)의 주변영역에 제2 전극(112) 측으로 굴곡진 광반사면을 갖고 있는 것으로, 유기 EL층(110)에서 발광한 광 중, 평행 방사 성분의 광이 유기 EL층(110) 내를 도파하여 인접하는 화소로 전파하는 것을 방지한다. 이에 의해, 전계 발광 장치의 화소영역에서 화소를 표시하는 경우, 인접하는 화소 간에서 발광한 광이 섞이는 혼색의 문제를 해소할 수 있다.

유기 EL층(110)에서 발생한 평행 방사 성분의 광이, 제1 전극(106)의 주변 영역에 형성되는 광반사면에서 반사되는 양은, 이 광반사면의 면적이 클수록 커진다. 따라서, 제1 전극(106)의 광반사면의 면적이 커지도록 단차부(105)의 높이는, 유기 EL층(110)의 막 두께보다도 큰 것이 바람직하다. 또한, 유기 EL층(110)과 제2 전극(112)과의 합계 막 두께보다도 큰 것이 바람직하다. 또한, 단차부(105)에 있어서 경사면의 경사각은 30도에서 60도, 바람직하게는 45도 전후의 각도로 하는 것이 바람직하다. 나아가, 단차부(105)는 도시하는 바와 같은 직선상의 경사면에 한정되지 않고, 단면구조에서 보면 이차곡선과 같은 완만한 경사면이 될 수도 있다. 또한, 단차부의 형태는, 도 4A 내지 도 4C에서 도시하는 형태의 것과 적절하게 치환할 수 도 있다.

본 실시예에 있어서의 전계 발광 장치에 의하면, 화소(114)에 있어서 유기 EL층(110)에서 발광한 광 중, 평행 방사 성분의 적어도 일부는, 제1 전극의 주변부에 형성된 광반사면에서 반사되고, 광투과성의 제2 전극 측에서 방사된다. 각 화소에 있어서, 광반사성의 제1 전극에 이와 같은 반사 구조를 형성하는 것으로, 각 화소에 있어서 광의 취출효율이 향상하므로, 전계 발광 장치 전체로 봤을 경우에도, 광의 취출 효율이 향상하게 된다. 따라서, 동일한 휘도에서 화소영역을 발광시킨 경우에도, 소비 전력을 저감할 수 있고, 또한, 제1 전극에 이와 같은 반사구조를 형성하는 것으로, 종래에 비해 적은 구동전류로 높은 휘도를 얻을 수 있으므로, 유기 EL 소자의 열화를 저감할 수 있다.

102: 지지 기판 104: 절연층
105: 단차부 106: 제1 전극
108: 뱅크층 110: 유기 EL층
112: 제2 전극 114: 유기 EL 소자
118a, 118b: 단자

Claims (20)

1. 지지 기판 상에 형성된 절연층과, 상기 절연층 상에 형성된 광반사면을 갖는 제1 전극과,
   상기 제1 전극의 주변영역을 덮는 뱅크층과, 상기 제1 전극 상에 형성된 전계 발광층과, 상기 전계 발광층 상에 형성된 광투과성의 제2 전극을 갖고,
   상기 절연층은, 상기 제1 전극의 주변영역에 있어서 상기 제2 전극 측을 향해서 굴곡진 경사면을 포함하는 단차부를 갖고, 상기 제1 전극의 주변영역은 상기 단차부의 경사면을 따라 형성되어 있고,
   상기 절연층에 형성된 상기 단차부의 높이는, 상기 뱅크층의 두께 이상인 것을 특징으로 하는 전계 발광 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 절연층에 형성된 상기 단차부의 높이는, 상기 전계 발광층의 두께 보다도 큰 것을 특징으로 하는 전계 발광 장치.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 절연층에 형성된 상기 단차부의 상측 표면에, 돌기물이 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전계 발광 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 절연층에 형성된 상기 단차부는, 상기 뱅크층에 매설되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전계 발광 장치.
6. 지지 기판 상에, 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터에 접속되는 광반사면을 갖는 제1 전극, 상기 제1 전극 상에 형성된 전계 발광층, 상기 전계 발광층 상에 형성된 광투과성의 제2 전극을 갖는 화소가 매트릭스 형태로 배열된 전계 발광 장치이며,
   상기 박막트랜지스터 상에 있어서 상기 제1 전극과 접하도록 형성된 절연층과, 상기 제1 전극의 주변영역을 덮는 뱅크층을 갖고,
   상기 절연층은, 상기 제1 전극의 주변영역에 있어서 상기 제2 전극 측을 향해 굴곡진 경사면을 포함하는 단차부를 갖고, 상기 제1 전극의 주변영역은 상기 단차부의 경사면을 따라 형성되어 있고
   상기 절연층에 형성된 상기 단차부의 높이는, 상기 뱅크층의 두께 이상인 것을 특징으로 하는 전계 발광 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 절연층에 형성된 상기 단차부의 높이는, 상기 전계 발광층의 두께보다도 큰 것을 특징으로 하는 전계 발광 장치.
8. 삭제
9. 제6항에 있어서,
   상기 절연층에 형성된 상기 단차부의 상측 표면에, 돌기물이 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전계 발광 장치.
10. 제6항에 있어서,
    상기 절연층에 형성된 상기 단차부는, 상기 뱅크층에 매설되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전계 발광 장치.
11. 지지 기판 상에, 실질적으로 평탄한 제1 주면을 가지는 제1 절연층과, 상기제1 주면 상에 상기 제1 주면보다도 높은 위치에 제2 주면을 가지며 상기 제1 주면과 상기 제2 주면의 사이에 경사면이 상기 제1 주면에서 상기 제2 주면을 향해서 넓어지는 단차부가 형성되도록 제2 절연층을 형성하고,
    상기 제1 주면으로부터 상기 단차부의 경사면을 따라 광반사면을 갖는 제1 전극을 형성하고,
    상기 단차부 및 상기 제1 전극의 주변영역을 덮는 뱅크층을 형성하고,
    상기 제1 전극 상에 전계 발광층을 형성하고,
    상기 전계 발광층 상에 광투과성의 제2 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 전계 발광 장치의 제조 방법.
12. 삭제
13. 삭제
14. 제11항에 있어서,
    상기 제2 주면 상에, 돌기물을 더 형성하는 것을 특징으로 하는 전계 발광 장치의 제조 방법.
15. 제11항에 있어서,
    상기 단차부의 높이를, 상기 전계 발광층의 두께보다도 커지도록 형성하는 것을 특징으로 하는 전계 발광 장치의 제조 방법.
16. 지지 기판 상에, 박막 트랜지스터를 형성하고,
    상기 박막 트랜지스터 상에, 실질적으로 평탄한 제1 주면을 가지는 제1 절연층과, 상기 제1 주면 상에 상기 제1 주면보다도 높은 위치에 제2 주면을 가지며 상기 제1 주면과 상기 제2 주면의 사이에 경사면이 상기 제1 주면에서 상기 제2 주면을 향해서 넓어지는 단차부가 형성되도록 제2 절연층을 형성하고,
    상기 제1 절연층 및 상기 제2 절연층에 상기 박막 트랜지스터의 소스·드레인 영역을 개구하는 콘택트 홀을 형성하고,
    상기 제1 주면으로부터 상기 단차부의 경사면을 따라 광반사면을 갖고, 상기 콘택트 홀서 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 접속하는 제1 전극을 형성하고,
    상기 단차부 및 상기 제1 전극의 주변영역을 덮는 뱅크층을 형성하고,
    상기 제1 전극 상에 전계 발광층을 형성하고,
    상기 전계 발광층 상에 광투과성의 제2 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 전계 발광 장치의 제조 방법.
17. 삭제
18. 삭제
19. 제16항에 있어서,
    상기 제2 주면 상에, 돌기물을 더 형성하는 것을 특징으로 하는 전계 발광 장치의 제조 방법.
20. 제16항에 있어서,
    상기 단차부의 높이를, 상기 전계 발광층의 두께보다도 크게 되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 전계 발광 장치의 제조 방법.

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