KR101896458B1 - 발광 장치 및 표시 장치 - Google Patents

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노부하루 오사와
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

표시 장치를 높은 생산성으로 제작하는 기술을 제공한다. 또한, 색순도가 좋은 고정세(高精細)한 표시 장치를 제공한다.
컬러 필터층의 투과 중심 파장에 의해, 반사성을 가지는 전극과 발광층과의 광학 거리를 조절함으로써, 발광층을 선택적으로 도포하는 일 없이 색순도가 좋은 고정세한 표시 장치를 제공한다. 발광 소자는 발광색이 다른 발광층이 복수 적층되어, 반사성을 가지는 전극에 가까운 발광층일수록 나타내는 발광색의 파장이 짧다.

Description

발광 장치 및 표시 장치{LIGHT-EMITTING DEVICE AND DISPLAY DEVICE}
본 발명의 일 형태는, 일렉트로루미네선스 표시 장치 및 이러한 표시 장치의 제작 방법에 관한 것이다.
근년, 박형, 경량화를 도모한 표시 장치(소위 플랫 패널 디스플레이)로서, 일렉트로루미네선스(EL；Electroluminescence, 이하 EL이라고도 표기함) 표시 장치가 주목받고 있다.
EL 표시 장치는, 각 화소에 이용하는 발광 소자에 각각 각 색에 발광하는 발광 재료를 이용한 발광 소자를 형성함으로써, 풀 컬러 표시를 행할 수 있다.
이러한 EL 표시 장치에 있어서는, 메탈 마스크를 이용한 증착법에 의해, 화소마다 미세한 패턴으로 다른 발광 재료를 선택적으로 도포하는 방법이 이용되고 있다.
그러나, 메탈 마스크의 접촉에 의해 발광 소자의 형상 불량 및 발광 불량 등을 일으킬 우려가 있어, 그 대책이 연구되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 특허문헌 1에서는, 증착 시에 메탈 마스크와 화소 전극이 접촉하지 않도록 화소 전극 위에 메탈 마스크를 지지하는 스페이서를 제공하는 구성이 개시되어 있다.
일본국 특개 2006-126817호 공보
발광 재료를 화소마다 선택적으로 도포하는 방법은 공정이 번잡하고, 수율이나 생산성을 높이는 것은 어렵다.
본 발명의 일 형태는, 표시 장치를 높은 생산성으로 제작하는 기술을 제공하는 것을 과제의 하나로 한다.
또한, 본 발명의 일 형태는, 색순도가 좋은 고정세(高精細)한 표시 장치를 제공하는 것을 과제의 하나로 한다.
본 발명의 일 형태는, 컬러 필터층의 투과 중심 파장에 의해, 반사성을 가지는 전극과 발광층과의 광학 거리를 조절함으로써, 발광층을 선택적으로 도포하는 일 없이 색순도가 좋은 고정세한 표시 장치를 제공한다. 발광 소자는 발광색이 다른 발광층이 복수 적층되고, 반사성을 가지는 전극에 가까운 발광층일수록 나타내는 발광색의 파장이 짧다. 보다 구체적으로는, 예를 들면 이하의 구성으로 한다.
본 발명의 일 형태는, 제 1 컬러 필터층을 포함하는 제 1 화소와, 제 2 컬러 필터층을 포함하는 제 2 화소를 가지고, 제 1 화소는 제 1 반사성을 가지는 전극을 포함하는 제 1 발광 소자를 가지고, 제 2 화소는 제 2 반사성을 가지는 전극을 포함하는 제 2 발광 소자를 가지고, 제 1 발광 소자 및 제 2 발광 소자는 각각 제 1 반사성을 가지는 전극 및 제 2 반사성을 가지는 전극 위에 순차로 적층된 제 1 발광층, 전하 발생층, 제 2 발광층, 및 투광성을 가지는 전극을 포함하고, 제 1 화소에 있어서, 제 1 반사성을 가지는 전극과 제 1 발광층과의 광학 거리는 제 1 컬러 필터층의 투과 중심 파장의 1/4이며, 제 2 화소에 있어서, 제 2 반사성을 가지는 전극과 제 2 발광층과의 광학 거리는 제 2 컬러 필터층의 투과 중심 파장의 m/4배(m은 3 이상의 홀수), 바람직하게는 3/4이며, 제 1 컬러 필터층의 투과 중심 파장은 제 2 컬러 필터층의 투과 중심 파장보다 짧은 표시 장치이다.
상기 구성에 있어서, 제 1 발광층이 나타내는 발광색의 파장은 제 2 발광층이 나타내는 발광색의 파장보다 짧다. 또한, 제 2 발광 소자는 제 2 반사성을 가지는 전극과 제 1 발광층과의 사이에 투광성을 가지는 도전층을 포함하는 구성으로 해도 좋다.
본 발명의 일 형태는, 제 1 컬러 필터층을 포함하는 제 1 화소와, 제 2 컬러 필터층을 포함하는 제 2 화소와, 제 3 컬러 필터층을 포함하는 제 3 화소를 가지고, 제 1 화소는 제 1 반사성을 가지는 전극을 포함하는 제 1 발광 소자를 가지고, 제 2 화소는 제 2 반사성을 가지는 전극을 포함하는 제 2 발광 소자를 가지고, 제 3 화소는 제 3 반사성을 가지는 전극을 포함하는 제 3 발광 소자를 가지고, 제 1 발광 소자, 제 2 발광 소자 및 제 3 발광 소자는 각각 제 1 반사성을 가지는 전극, 제 2 반사성을 가지는 전극, 및 제 3 반사성을 가지는 전극 위에 순차로 적층된 제 1 발광층, 전하 발생층, 제 2 발광층, 제 3 발광층, 및 투광성을 가지는 전극을 포함하고, 제 1 화소에 있어서, 제 1 반사성을 가지는 전극과 제 1 발광층과의 광학 거리는 제 1 컬러 필터층의 투과 중심 파장의 1/4이며, 제 2 화소에 있어서, 제 2 반사성을 가지는 전극과 제 2 발광층과의 광학 거리는 제 2 컬러 필터층의 투과 중심 파장의 m/4배(m은 3 이상의 홀수), 바람직하게는 3/4이며, 제 3 화소에 있어서, 제 3 반사성을 가지는 전극과 제 3 발광층과의 광학 거리는 제 3 컬러 필터층의 투과 중심 파장의 n/4배(n는 3 이상의 홀수), 바람직하게는 5/4이며, 제 1 컬러 필터층의 투과 중심 파장은 제 2 컬러 필터층의 투과 중심 파장보다 짧고, 제 2 컬러 필터층의 투과 중심 파장은 제 3 컬러 필터층의 투과 중심 파장보다 짧은 표시 장치이다.
상기 구성에 있어서, 제 1 발광층이 나타내는 발광색의 파장은 제 2 발광층이 나타내는 발광색의 파장보다 짧고, 제 2 발광층이 나타내는 발광색의 파장은 제 3 발광층이 나타내는 발광색의 파장보다 짧다. 또한, 제 2 발광 소자는 제 2 반사성을 가지는 전극과 제 1 발광층과의 사이에 투광성을 가지는 도전층을 포함하고, 제 3 발광 소자는 제 3 반사성을 가지는 전극과 제 1 발광층과의 사이에 투광성을 가지는 도전층을 포함하고, 제 2 발광 소자에 포함되는 투광성을 가지는 도전층은 제 3 발광 소자에 포함되는 투광성을 가지는 도전층의 막두께와 다른 막두께를 가지는 구성으로 해도 좋다.
본 발명의 일 형태는, 표시 장치를 높은 생산성으로 제작할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태는, 고정세한 표시 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태는, 저소비 전력의 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 표시 장치를 설명한 도면.
도 2는 표시 장치를 설명한 도면.
도 3은 표시 장치를 설명한 도면.
도 4는 표시 장치를 설명한 도면.
도 5는 표시 장치의 사용 형태의 일례를 설명한 도면.
도 6은 실시예에 이용한 발광 소자의 구성을 설명한 도면.
도 7은 실시예에 이용한 컬러 필터층의 파장과 투과율의 관계를 나타낸 도면.
도 8은 실시예로 제작한 표시 장치의 특성을 나타낸 도면.
실시형태에 대하여, 도면을 이용하여 상세하게 설명한다. 단, 이하의 설명에 한정되는 것은 아니고, 취지 및 그 범위로부터 벗어나지 않고 그 형태 및 상세한 사항을 다양하게 변경할 수 있다는 것은 당업자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 이하에 나타내는 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다. 또한, 이하에 설명하는 구성에 있어서, 동일 부분 또는 동일한 기능을 가지는 부분에는 동일한 부호를 다른 도면간에 공통으로 이용하고, 그 반복의 설명은 생략한다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는, EL 표시 장치의 일 형태에 대하여, 도 1 내지 도 3을 이용하여 설명한다.
도 1(A)에 본 실시형태의 표시 장치에 있어서의 표시부의 단면도를 나타낸다. 또한, 도 1(B1) 및 도 1(B2)에, 도 1(A)에 나타낸 단면도의 부분 확대도를 나타낸다.
도 1(A)에 나타낸 표시 장치는, 제 1 화소(130a) 및 제 2 화소(130b)를 가진다. 제 1 화소(130a)는 기판(100)에 형성된 제 1 발광 소자(132a)와 대향 기판(128)에 있어서 제 1 발광 소자(132a)와 중첩하는 영역에 형성된 제 1 컬러 필터층(134a)을 포함하여 구성된다. 또한, 제 2 화소(130b)는 기판(100)에 형성된 제 2 발광 소자(132b)와 대향 기판(128)에 있어서 제 2 발광 소자(132b)와 중첩하는 영역에 형성된 제 2 컬러 필터층(134b)을 포함하여 구성된다.
도 1(A)에 나타낸 표시 장치에 있어서, 제 1 컬러 필터층(134a)과 제 2 컬러 필터층(134b)은 다른 파장의 광을 투과시킨다. 제 1 컬러 필터층(134a)의 투과 중심 파장과 제 2 컬러 필터층(134b)의 투과 중심 파장을 다르게 함으로써, 다색(多色) 표시가 가능한 표시 장치로 할 수 있다. 본 실시형태에 있어서는, 제 1 컬러 필터층(134a)의 투과 중심 파장(이하, λ1이라고도 표기함)은, 제 2 컬러 필터층(134b)의 투과 중심 파장(이하, λ2라고도 표기함)보다 짧은 경우를 예로 설명한다.
또한, 본 명세서에 있어서, 투과 중심 파장이란, 가시광 영역(380 nm∼680 nm)에 있어서, 컬러 필터층이 투과하는 광의 파장 영역(바람직하게는 투과율이 50% 이상을 나타내는 파장 영역)의 중심 파장이다. 예를 들면, 청색의 컬러 필터층에서, 투과하는 광의 파장 영역이 380 nm∼520 nm인 경우, 투과 중심 파장은 450 nm가 된다. 녹색의 컬러 필터층에서, 투과하는 광의 파장 영역이 510 nm∼590 nm인 경우, 투과 중심 파장은 550 nm가 된다. 또한, 적색의 컬러 필터층에서, 투과하는 광의 파장 영역이 600 nm∼680 nm인 경우, 투과 중심 파장은 640 nm가 된다.
또한, 청색의 컬러 필터층 및 녹색의 컬러 필터층은, 700 nm 부근의 장파장 영역에 있어서 흡수 스펙트럼을 가지는 경우가 있다. 그러나, 상술한 장파장 영역의 흡수 스펙트럼은 시감도에 영향을 주지 않기 때문에, 이 영역에 있어서의 흡수 스펙트럼을 제외하기 위해 본 명세서 등에 있어서는, 가시광 영역을 680 nm 이하로 한다.
제 1 발광 소자(132a) 및 제 2 발광 소자(132b)는, 기판(100) 위에 서로 이격되어 배치된 제 1 반사성을 가지는 전극(102a)과 제 2 반사성을 가지는 전극(102b)을 각각 가지고 있다. 또한, 제 1 발광 소자(132a)와 제 2 발광 소자(132b)는 절연층(126)에 의해 전기적으로 절연되어 있다.
제 1 발광 소자(132a)는 제 1 반사성을 가지는 전극(102a) 위에 순차로 적층된 제 1 투광성을 가지는 도전층(104a)과, 제 1 EL층(106)과, 전하 발생층(108)과, 제 2 EL층(110)과, 투광성을 가지는 전극(112)을 포함하여 구성된다. 또한, 제 2 발광 소자(132b)는 제 2 반사성을 가지는 전극(102b) 위에 순차로 적층된 제 2 투광성을 가지는 도전층(104b)과, 제 1 EL층(106)과, 전하 발생층(108)과, 제 2 EL층(110)과, 투광성을 가지는 전극(112)을 포함하여 구성된다. 본 실시형태에 있어서, 제 1 발광 소자(132a) 및 제 2 발광 소자(132b)로부터의 발광은 투광성을 가지는 전극(112)측으로부터 사출된다.
또한, 제 1 발광 소자(132a) 및 제 2 발광 소자(132b) 사이에 있어서, 제 1 EL층(106), 전하 발생층(108), 제 2 EL층(110), 및 투광성을 가지는 전극(112)은 각각 공통화되어 있고, 연속막으로서 형성되어 있다.
도 1(B1)에 발광 소자(132a)의 확대도를 나타낸다. 또한, 도 1(B2)에 발광 소자(132b)의 확대도를 나타낸다.
도 1(B1) 및 도 1(B2)에 있어서, 제 1 발광 소자(132a) 및 제 2 발광 소자(132b)는, 적어도 제 1 발광층(120)을 포함하는 제 1 EL층(106)과, 적어도 제 2 발광층(122)을 포함하는 제 2 EL층(110)을 가지고 구성된다. 또한, 제 1 EL층(106) 및 제 2 EL층(110)은 발광층 외에, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층 등의 기능층을 각각 가지는 적층 구조로 할 수도 있다.
제 1 발광 소자(132a) 및 제 2 발광 소자(132b)는 제 1 투광성을 가지는 도전층(104a)과, 제 1 투광성을 가지는 도전층(104a)과는 다른 막두께를 가지는 제 2 투광성을 가지는 도전층(104b)을 각각 포함함으로써, 서로 다른 총두께를 가지고 있다.
제 1 투광성을 가지는 도전층(104a)은, 그 막두께를 조정함으로써, 제 1 발광층(120)이 나타낸 광에 있어서, 제 1 반사성을 가지는 전극(102a)에 의해 반사되어 돌아온 광(제 1 반사광이라고도 표기함)의 광로 길이를 조정하는 역할을 가진다. 제 1 반사광은 제 1 발광층(120)으로부터 직접 제 1 컬러 필터층(134a)에 입사하는 광(제 1 입사광이라고도 표기함)과 간섭을 일으키기 때문에, 제 1 투광성을 가지는 도전층(104a)의 막두께를 조정하여, 제 1 입사광과 제 1 반사광의 위상을 맞춤으로써 제 1 발광층(120)으로부터의 발광을 증폭할 수 있다. 따라서, 본 실시형태에 관한 발광 소자는 광로 길이를 조정하지 않은 발광 소자와 비교하여 같은 전류를 흘린 경우에 큰 휘도를 얻을 수 있다. 또한, 제 1 입사광과 제 1 반사광의 위상을 제 1 컬러 필터층(134a)의 투과 중심 파장에 맞춤으로써, 제 1 화소(130a)로부터 취출되는 광의 색순도를 향상시킬 수 있다.
또한, 제 2 투광성을 가지는 도전층(104b)은 그 막두께를 조정하는 것에 의해, 제 2 발광층(122)이 나타낸 광에 있어서, 제 2 반사성을 가지는 전극(102b)에 의해 반사되어 돌아온 광(제 2 반사광라고도 표기함)의 광로 길이를 조정하는 역할을 가진다. 제 2 반사광은 제 2 발광층(122)으로부터 직접 제 2 컬러 필터층(134b)에 입사하는 광(제 2 입사광라고도 표기함)과 간섭을 일으키기 때문에, 제 2 투광성을 가지는 도전층(104b)의 막두께를 조정하여, 제 2 입사광과 제 2 반사광의 위상을 맞춤으로써 제 2 발광층(122)으로부터의 발광을 증폭할 수 있다. 따라서, 본 실시형태에 관한 발광 소자는 광로 길이를 조정하지 않은 발광 소자와 비교하여 같은 전류를 흘린 경우에 큰 휘도를 얻을 수 있다. 또한, 제 2 입사광과 제 2 반사광의 위상을 제 2 컬러 필터층(134b)의 투과 중심 파장에 맞춤으로써, 제 2 화소(130b)로부터 취출되는 광의 색순도를 향상시킬 수 있다.
보다 구체적으로는, 제 1 화소(130a)에 포함되는 제 1 발광 소자(132a)에 있어서, 제 1 반사성을 가지는 전극(102a)과 제 1 발광층(120)과의 광학 거리는 제 1 컬러 필터층(134a)의 투과 중심 파장(λ1)의 1/4로 하는 것이 바람직하다. 또한, 제 2 화소(130b)에 포함되는 제 2 발광 소자(132b)에 있어서, 제 2 반사성을 가지는 전극(102b)과 제 2 발광층(122)과의 광학 거리는 제 2 컬러 필터층(134b)의 투과 중심 파장(λ2)의 3/4으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 제 1 반사성을 가지는 전극(102a)과 제 1 발광층(120)과의 광학 거리는, 보다 엄밀하게는 제 1 반사성을 가지는 전극(102a)과 제 1 발광층(120)에 있어서의 발광 영역과의 광학 거리라고 할 수도 있다. 단, 발광층에 있어서의 발광 영역의 위치를 엄밀하게 결정하는 것은 곤란하고, 발광층의 임의의 위치를 발광 영역이라고 가정함으로써 충분히 상술한 효과를 얻을 수 있다. 즉, 제 1 반사성을 가지는 전극(102a)과 제 1 발광층(120)과의 광학 거리는 제 1 반사성을 가지는 전극(102a)의 표면으로부터 제 1 발광층(120)의 하부 표면까지의 거리 이상, 제 1 반사성을 가지는 전극(102a)의 표면으로부터 제 1 발광층(120)의 상부 표면까지의 거리 이하로 할 수 있다. 제 2 반사성을 가지는 전극(102b)과 제 2 발광층(122)과의 광학 거리 및, 후술하는 제 3 반사성을 가지는 전극(102c)과 제 3 발광층(124)과의 광학 거리에 대해서도 마찬가지이다.
또한, 제 1 발광층(120)으로부터의 발광 스펙트럼은, 제 1 컬러 필터층(134a)의 투과 중심 파장과 같은 색을 나타내는 파장 영역에 있어서 최대 피크를 가지는 것이 바람직하다. 예를 들면, 제 1 컬러 필터층(134a)이 투과 중심 파장을 청색 영역에 가지는 경우(예를 들면 투과 중심 파장이 450 nm인 경우), 제 1 발광층(120)으로부터의 발광 스펙트럼은, 430 nm 이상 470 nm 이하의 영역에 최대 피크를 가지는 것이 바람직하다.
마찬가지로, 제 2 발광층(122)으로부터의 발광 스펙트럼은, 제 2 컬러 필터층(134b)의 투과 중심 파장과 같은 색을 나타내는 파장 영역에 있어서 최대 피크를 가지는 것이 바람직하다. 예를 들면, 제 2 컬러 필터층(134b)이 투과 중심 파장을 녹색 영역에 가지는 경우(예를 들면, 투과 중심 파장이 550 nm인 경우), 제 2 발광층(122)으로부터의 발광 스펙트럼은 520 nm 이상 550 nm 이하의 영역에 최대 피크를 가지는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시형태에 있어서는, 제 1 컬러 필터층(134a)의 투과 중심 파장은 제 2 컬러 필터층(134b)의 투과 중심 파장보다 짧기 때문에, 제 1 발광층(120)이 나타내는 발광색의 파장은 제 2 발광층(122)이 나타내는 발광색의 파장보다 짧은 것이 바람직하다.
또한, 제 1 발광 소자(132a)에 있어서, 제 1 반사성을 가지는 전극(102a)과 제 1 발광층(120)과의 광학 거리를 제 1 컬러 필터층(134a)의 투과 중심 파장(λ1)의 1/4로 하고, 제 2 발광층(122)과 투광성을 가지는 전극(112)과의 광학 거리를 제 2 컬러 필터층(134b)의 투과 중심 파장(λ2)의 1/4로 하고, 제 1 반사성을 가지는 전극(102a)과 투광성을 가지는 전극(112)과의 광학 거리를 제 1 컬러 필터층(134a)의 투과 중심 파장(λ3)으로 함으로써, 캐비티 효과를 얻을 수 있다.
제 1 발광 소자(132a)를 상기의 조건으로 조정하면, 제 2 반사성을 가지는 전극(102b)과 제 2 발광층(122)과의 광학 거리를 제 2 컬러 필터층(134b)의 투과 중심 파장(λ2)의 3/4으로 하는 제 2 발광 소자(132b)에 있어서도, 제 2 발광층(122)과 투광성을 가지는 전극(112)과의 광학 거리는 제 2 컬러 필터층(134b)의 투과 중심 파장(λ2)의 1/4, 제 2 반사성을 가지는 전극(102b)과 투광성을 가지는 전극(112)과의 광학 거리가 제 2 컬러 필터층(134b)의 투과 중심 파장(λ2)이 되므로 캐비티 효과를 얻을 수 있다. 캐비티 효과를 얻는 것에 의해 색순도가 더욱 향상된다.
이하에, 도 1(A)에 나타낸 표시 장치의 구성을 보다 구체적인 재료를 들어 설명한다. 또한, 여기서 설명하는 소자 구성이나 제작 방법 등은 어디까지나 예시이며, 본 실시형태의 취지를 해치지 않는 범위에서 기타 공지의 구성, 재료, 제작 방법을 적용할 수 있다.
기판(100)으로서는, 플라스틱(유기 수지), 유리, 또는 석영 등을 이용할 수 있다. 플라스틱으로서는, 예를 들면, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리 에테르 술폰 등으로 이루어지는 부재를 들 수 있다. 또한, 기판(100)으로서 플라스틱을 이용하면, 표시 장치의 경량화를 실현할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한, 기판(100)으로서 수증기에 대한 배리어성이 높고, 방열성이 높은 시트(예를 들면, 다이아몬드 라이크 카본(DLC：Diamond Like Carbon)을 포함하는 시트)을 이용할 수도 있다.
또한, 도시하지 않았지만, 기판(100) 위에 무기 절연체를 제공하는 구성으로 해도 좋다. 무기 절연체는 외부로부터의 물 등의 오염 물질로부터 보호하는 보호층, 봉지막으로서 기능한다. 무기 절연체를 제공함으로써, 발광 소자의 열화를 경감하여, 표시 장치의 내구성이나 수명을 향상시킬 수 있다.
무기 절연체로서는 질화막, 및 질화산화막의 단층 또는 적층을 이용할 수 있다. 구체적으로는, 산화규소, 질화규소, 산화질화규소, 산화알루미늄, 질화알루미늄, 산화질화알루미늄 등을 이용하여, 재료에 맞추어 CVD법, 스퍼터링법 등에 의해 형성할 수 있다. 바람직하게는, 질화규소를 이용하여 CVD법에 의해 형성하면 좋다. 무기 절연체의 막두께는 100 nm 이상 1μm 이하 정도로 하면 좋다. 또한, 무기 절연체로서 산화알루미늄막, DLC막, 질소 함유 탄소막, 황화아연 및 산화규소를 포함하는 막(ZnS·SiO2막)을 이용해도 좋다.
또는, 무기 절연체로서 막두께가 얇은 유리 기판을 이용할 수 있다. 예를 들면, 30μm 이상 100μm 이하의 두께의 유리 기판을 이용할 수 있다.
또한, 기판(100)의 하면(발광 소자가 형성되는 면과 대향하는 면)에는, 금속판을 제공해도 좋다. 또한, 무기 절연체를 제공하는 경우에는 금속판을 기판(100) 대신에 이용해도 좋다. 금속판의 막두께에 특별히 한정은 없지만, 예를 들면, 10μm 이상 200μm 이하의 것을 이용하면, 표시 장치의 경량화가 도모되기 때문에 바람직하다. 또한, 금속판을 구성하는 재료로서는 특별히 한정은 없지만, 알루미늄, 구리, 니켈 등의 금속, 또는, 알루미늄 합금 혹은 스테인리스 등의 금속의 합금 등을 바람직하게 이용할 수 있다.
금속판과 기판(100)은 접착층에 의해 접착하여 형성할 수 있다. 접착층으로서는, 가시광 경화성, 자외선 경화성, 또는 열강화성의 접착제를 이용할 수 있다. 이러한 접착제의 재질로서는, 예를 들면 에폭시 수지나 아크릴 수지, 실리콘 수지, 페놀 수지 등을 들 수 있다. 접착층에 건조제가 되는 흡수 물질을 포함시켜도 좋다.
금속판은 투수성이 낮기 때문에, 금속판을 설치함으로써, 발광 소자로의 수분의 침입을 억제하는 것이 가능하다. 따라서, 금속판을 제공함으로써, 수분에 기인하는 열화가 억제된 신뢰성이 높은 표시 장치로 하는 것이 가능하다.
제 1 반사성을 가지는 전극(102a) 및 제 2 반사성을 가지는 전극(102b)은, 광의 취출 방향과 반대측에 형성되고, 반사성을 가지는 재료를 이용하여 형성된다. 반사성을 가지는 재료로서는, 알루미늄, 금, 백금, 은, 니켈, 텅스텐, 크롬, 몰리브덴, 철, 코발트, 구리, 또는 팔라듐 등의 금속 재료를 이용할 수 있다. 그 외, 알루미늄과 티탄의 합금, 알루미늄과 니켈의 합금, 알루미늄과 네오디뮴의 합금 등의 알루미늄을 포함하는 합금(알루미늄 합금)이나 은과 구리의 합금 등의 은을 포함하는 합금을 이용할 수도 있다. 은과 구리의 합금은 내열성이 높기 때문에 바람직하다. 또한, 알루미늄 합금막에 접하는 금속막, 또는 금속 산화물막을 적층함으로써 알루미늄 합금막의 산화를 억제할 수 있다. 이 금속막, 금속 산화물막의 재료로서는, 티탄, 산화티탄 등을 들 수 있다. 상술한 재료는, 지각(地殼)에서의 존재량이 많고 저렴하기 때문에, 발광 소자의 제작 비용을 저감할 수 있어 바람직하다.
본 실시형태에 있어서는, 제 1 반사성을 가지는 전극(102a) 및 제 2 반사성을 가지는 전극(102b)을 발광 소자의 양극으로서 이용하는 경우를 예로 설명한다. 단, 본 발명의 실시형태는 이것에 한정되지 않는다.
제 1 투광성을 가지는 도전층(104a) 및 제 2 투광성을 가지는 도전층(104b)은 가시광에 대한 투광성을 가지는 재료를 이용하여 단층 또는 적층으로 형성된다. 예를 들면, 투광성을 가지는 재료로서는, 산화인듐, 인듐 주석 산화물, 산화인듐 산화아연 합금, 산화아연, 갈륨을 첨가한 산화아연, 그라펜 등을 이용할 수 있다.
또한, 투광성을 가지는 도전층으로서 도전성 고분자(도전성 폴리머라고도 함)를 포함하는 도전성 조성물을 이용하여 형성할 수 있다. 도전성 고분자로서는, 소위 π 전자 공액계 도전성 고분자를 이용할 수 있다. 예를 들면, 폴리 아닐린 또는 그 유도체, 폴리피롤 또는 그 유도체, 폴리티오펜(PEDOT) 또는 그 유도체, 또는 아닐린, 피롤 및 티오펜의 2종 이상으로 이루어지는 공중합체 또는 그 유도체 등을 들 수 있다.
또한, 제 1 반사성을 가지는 전극(102a) 및 제 2 반사성을 가지는 전극(102b), 및, 제 1 투광성을 가지는 도전층(104a) 및 제 2 투광성을 가지는 도전층(104b)은 포토리소그래피 공정 및 에칭 공정에 의해 소정의 형상으로 가공할 수 있다. 따라서, 미세한 패턴의 형성을 제어성 좋게 행할 수 있고, 고정세한 표시 장치를 얻을 수 있다.
또한, 제 1 투광성을 가지는 도전층(104a) 및 제 2 투광성을 가지는 도전층(104b)을 화소마다 독립적으로 형성함으로써, 투광성을 가지는 도전층의 막두께가 매우 두꺼운 경우나, 투광성을 가지는 도전층의 도전율이 높은 경우에도 크로스토크를 방지할 수 있다.
제 1 투광성을 가지는 도전층(104a) 및 제 2 투광성을 가지는 도전층(104b) 위에는, 개구를 가지는 절연층(126)이 형성되고, 제 1 EL층(106)은 개구에 있어서 제 1 투광성을 가지는 도전층(104a) 및 제 2 투광성을 가지는 도전층(104b)과 각각 접한다. 절연층(126)은 폴리이미드, 아크릴, 폴리아미드, 에폭시 등의 유기 절연 재료, 또는 무기 절연 재료를 이용하여 형성한다. 특히 감광성의 수지 재료를 이용하여 제 1 투광성을 가지는 도전층(104a) 및 제 2 투광성을 가지는 도전층(104b) 위에 각각 개구부를 형성하고, 그 개구부의 측벽이 연속한 곡률을 가지고 형성되는 경사면이 되도록 형성하는 것이 바람직하다. 절연층(126)은 테이퍼를 가지고 있어도 좋고, 역테이퍼로 할 수도 있다.
제 1 EL층(106)은 적어도 제 1 발광층(120)이 포함되어 있으면 좋다. 그 외, 정공 수송성이 높은 물질을 포함하는 층, 전자 수송성이 높은 물질을 포함하는 층, 정공 주입성이 높은 물질을 포함하는 층, 전자 주입성이 높은 물질을 포함하는 층, 바이폴러성의 물질(정공 수송성 및 전자 수송성이 높은 물질)을 포함하는 층 등을 적절히 조합한 적층 구조를 구성할 수 있다. 예를 들면, 제 1 EL층(106)으로서 정공 주입층, 정공 수송층, 제 1 발광층(120), 전자 수송층, 전자 주입층의 적층 구조로 할 수 있다. 또한, 당연하지만, 제 1 반사성을 가지는 전극(102a) 및 제 2 반사성을 가지는 전극(102b)을 음극으로서 이용하는 경우에는, 음극측으로부터 순차로, 전자 주입층, 전자 수송층, 제 1 발광층(120), 정공 수송층, 정공 주입층의 적층 구조로 하면 좋다.
정공 주입층은 정공 주입성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 정공 주입성이 높은 물질로서는, 예를 들면, 몰리브덴 산화물, 티탄 산화물, 바나듐 산화물, 레늄 산화물, 루테늄 산화물, 크롬 산화물, 지르코늄 산화물, 하프늄 산화물, 탄탈 산화물, 은 산화물, 텅스텐 산화물, 망간 산화물 등의 금속 산화물을 이용할 수 있다. 또한, 프탈로시아닌(약칭：H2Pc), 구리(II)프탈로시아닌(약칭：CuPc) 등의 프탈로시아닌계의 화합물을 이용할 수 있다.
또한, 저분자의 유기 화합물인 4,4',4''-트리스(N,N-디페닐아미노)트리페닐아민(약칭：TDATA), 4,4',4''-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트리페닐아민(약칭：MTDATA), 4,4'-비스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]비페닐(약칭：DPAB), 4,4'-비스(N-{4-[N'-(3-메틸페닐)-N'-페닐아미노]페닐}-N-페닐아미노)비페닐(약칭：DNTPD), 1,3,5-트리스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]벤젠(약칭：DPA3B), 3-[N-(9-페닐카르바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카르바졸(약칭：PCzPCA1), 3,6-비스[N-(9-페닐카르바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카르바졸(약칭：PCzPCA2), 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카르바졸-3-일)아미노]-9-페닐카르바졸(약칭：PCzPCN1) 등의 방향족 아민 화합물 등을 이용할 수 있다.
또한, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등)을 이용할 수도 있다. 예를 들면, 폴리(N-비닐카르바졸)(약칭：PVK), 폴리(4-비닐트리페닐아민)(약칭：PVTPA), 폴리[N-(4-{N'-[4-(4-디페닐아미노)페닐]페닐-N'-페닐아미노}페닐)메타크릴아미드](약칭：PTPDMA), 폴리[N,N'-비스(4-부틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘](약칭：Poly-TPD) 등의 고분자 화합물을 들 수 있다. 또한, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(스티렌설폰산)(PEDOT/PSS), 폴리아닐린/폴리(스티렌설폰산)(PAni/PSS) 등의 산을 첨가한 고분자 화합물을 이용할 수 있다.
특히, 정공 주입층으로서, 정공 수송성이 높은 유기 화합물에 억셉터성 물질을 함유시킨 복합 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 정공 수송성이 높은 물질에 억셉터성 물질을 함유시킨 복합 재료를 이용함으로써, 양극으로부터의 정공 주입성을 양호하게 하여, 발광 소자의 구동 전압을 저감할 수 있다. 이들 복합 재료는, 정공 수송성이 높은 물질과 억셉터 물질을 공증착함으로써 형성할 수 있다. 이 복합 재료를 이용하여 정공 주입층을 형성함으로써, 양극으로부터 제 1 EL층(106)으로의 정공 주입이 용이하게 된다.
복합 재료에 이용하는 유기 화합물로서는, 방향족 아민 화합물, 카르바졸 유도체, 방향족 탄화수소, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등) 등, 다양한 화합물을 이용할 수 있다. 또한, 복합 재료에 이용하는 유기 화합물로서는, 정공 수송성이 높은 유기 화합물인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 10-6 cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 가지는 물질인 것이 바람직하다. 단, 전자보다 정공의 수송성이 높은 물질이면, 이것들 이외의 것을 이용해도 좋다. 이하에서는, 복합 재료에 이용할 수 있는 유기 화합물을 구체적으로 열거한다.
복합 재료에 이용할 수 있는 유기 화합물로서는, 예를 들면, TDATA, MTDATA, DPAB, DNTPD, DPA3B, PCzPCA1, PCzPCA2, PCzPCN1, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭：NPB 또는 α-NPD), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1'-비페닐]-4,4'-디아민(약칭：TPD), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트리페닐아민(약칭：BPAFLP) 등의 방향족 아민 화합물이나, 4,4'-디(N-카르바졸릴)비페닐(약칭：CBP), 1,3,5-트리스[4-(N-카르바졸릴)페닐]벤젠(약칭：TCPB), 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭：CzPA), 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭：PCzPA), 1,4-비스[4-(N-카르바졸릴)페닐]-2,3,5,6-테트라페닐벤젠 등의 카르바졸 유도체를 이용할 수 있다.
또한, 2-tert-부틸-9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭：t-BuDNA), 2-tert-부틸-9,10-디(1-나프틸)안트라센, 9,10-비스(3,5-디페닐페닐)안트라센(약칭：DPPA), 2-tert-부틸-9,10-비스(4-페닐페닐)안트라센(약칭：t-BuDBA), 9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭：DNA), 9,10-디페닐안트라센(약칭：DPAnth), 2-tert-부틸안트라센(약칭：t-BuAnth), 9,10-비스(4-메틸-1-나프틸)안트라센(약칭：DMNA), 9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]-2-tert-부틸안트라센, 9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]안트라센, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-디(1-나프틸)안트라센 등의 방향족 탄화수소 화합물을 이용할 수 있다.
또한, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-디(2-나프틸)안트라센, 9,9'-비안트릴, 10,10'-디페닐-9,9'-비안트릴, 10,10'-비스(2-페닐페닐)-9,9'-비안트릴, 10,10'-비스[(2,3,4,5,6-펜타페닐)페닐]-9,9'-비안트릴, 안트라센, 테트라센, 루브렌, 페릴렌, 2,5,8,11-테트라(tert-부틸)페릴렌, 펜타센, 코로넨, 4,4'-비스(2,2-디페닐비닐)비페닐(약칭：DPVBi), 9,10-비스[4-(2,2-디페닐비닐)페닐]안트라센(약칭：DPVPA) 등의 방향족 탄화수소 화합물을 이용할 수 있다.
또한, 전자 수용체로서는, 7,7,8,8-테트라시아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노디메탄(약칭：F4-TCNQ), 클로라닐 등의 유기 화합물이나, 천이 금속 산화물을 들 수 있다. 또한, 원소 주기표에 있어서의 제 4 족 내지 제 8 족에 속하는 금속의 산화물을 들 수 있다. 구체적으로는, 산화바나듐, 산화니오브, 산화탄탈, 산화크롬, 산화몰리브덴, 산화텅스텐, 산화망간, 산화레늄은 전자 수용성이 높기 때문에 바람직하다. 그 중에서도 특히, 산화몰리브덴은 대기 중에서도 안정적이고, 흡습성이 낮고, 취급하기 쉽기 때문에 바람직하다.
또한, 상술한 PVK, PVTPA, PTPDMA, Poly-TPD 등의 고분자 화합물과, 상술한 전자 수용체를 이용하여 복합 재료를 형성하여, 정공 주입층에 이용해도 좋다.
또한, 제 1 EL층(106)에 상술한 복합 재료를 포함하는 층을 형성하는 경우, 이 복합 재료를 포함하는 층의 막두께를 조정하는 것에 의해, 제 1 반사광의 광로 길이를 조정해도 좋다. 이 경우, 제 1 투광성을 가지는 도전층(104a)은 반드시 형성하지 않아도 좋다.
정공 수송층은 정공 수송성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 정공 수송성이 높은 물질로서는, 예를 들면, NPB, TPD, BPAFLP, 4,4'-비스[N-(9,9-디메틸플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]비페닐(약칭：DFLDPBi), 4,4'-비스[N-(스피로-9,9'-비플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]비페닐(약칭：BSPB) 등의 방향족 아민 화합물을 이용할 수 있다. 여기에 설명한 물질은, 주로 10-6 cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 가지는 물질이다. 단, 전자보다 정공의 수송성이 높은 물질이면, 이것들 이외의 것을 이용해도 좋다. 또한, 정공 수송성이 높은 물질을 포함하는 층은 단층의 것뿐만 아니라, 상기 물질로 이루어지는 층이 2층 이상 적층한 것으로 해도 좋다.
또한, 정공 수송층에는, CBP, CzPA, PCzPA와 같은 카르바졸 유도체나, t-BuDNA, DNA, DPAnth와 같은 안트라센 유도체를 이용해도 좋다.
또한, 정공 수송층에는, PVK, PVTPA, PTPDMA, Poly-TPD 등의 고분자 화합물을 이용할 수도 있다.
제 1 발광층(120)은, 발광성의 유기 화합물을 포함하는 층이다. 발광성의 유기 화합물로서는, 예를 들면, 형광을 발광하는 형광성 화합물이나 인광을 발광하는 인광성 화합물을 이용할 수 있다.
제 1 발광층(120)에 이용할 수 있는 형광성 화합물로서는, 예를 들면, 청색계의 발광 재료로서, N,N'-비스[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐]-N,N'-디페닐스틸벤-4,4'-디아민(약칭：YGA2S), 4-(9H-카르바졸-9-일)-4'-(10-페닐-9-안트릴)트리페닐아민(약칭：YGAPA), 4-(10-페닐-9-안트릴)-4'-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)트리페닐아민(약칭：PCBAPA) 등을 들 수 있다. 또한, 녹색계의 발광 재료로서, N-(9,10-디페닐-2-안트릴)-N,9-디페닐-9H-카르바졸-3-아민(약칭：2PCAPA), N-[9,10-비스(1,1'-비페닐-2-일)-2-안트릴]-N,9-디페닐-9H-카르바졸-3-아민(약칭：2PCABPhA), N-(9,10-디페닐-2-안트릴)-N,N',N'-트리페닐-1,4-페닐렌디아민(약칭：2DPAPA), N-[9,10-비스(1,1'-비페닐-2-일)-2-안트릴]-N,N',N'-트리페닐-1,4-페닐렌디아민(약칭：2DPABPhA), N-[9,10-비스(1,1'-비페닐-2-일)]-N-[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐]-N-페닐안트라센-2-아민(약칭：2YGABPhA), N,N,9-트리페닐안트라센-9-아민(약칭：DPhAPhA) 등을 들 수 있다. 또한, 황색계의 발광 재료로서, 루브렌, 5,12-비스(1,1'-비페닐-4-일)-6,11-디페닐테트라센(약칭：BPT) 등을 들 수 있다. 또한, 적색계의 발광 재료로서, N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)테트라센-5,11-디아민(약칭：p-mPhTD), 7,14-디페닐-N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)아세나프토[1,2-a]플루오란텐-3,10-디아민(약칭：p-mPhAFD) 등을 들 수 있다.
또한, 제 1 발광층(120)에 이용할 수 있는 인광성 화합물로서는, 예를 들면, 청색계의 발광 재료로서, 비스[2-(4',6'-디플루오로페닐)피리디나토-N,C2']이리듐(III)테트라키스(1-피라졸릴)보레이트(약칭：FIr6), 비스[2-(4',6'-디플루오로페닐)피리디나토-N,C2']이리듐(III)피콜리네이트(약칭：FIrpic), 비스{2-[3',5'-비스(트리플루오로메틸)페닐]피리디나토-N,C2'}이리듐(III)피콜리네이트(약칭：Ir(CF3ppy)2(pic)), 비스[2-(4',6'-디플루오로페닐)피리디나토-N,C2']이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭：FIr(acac)) 등을 들 수 있다. 또한, 녹색계의 발광 재료로서, 트리스(2-페닐피리디나토-N,C2')이리듐(III)(약칭：Ir(ppy)3), 비스(2-페닐피리디나토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭：Ir(ppy)2(acac)), 비스(1,2-디페닐-1H-벤조이미다졸라토)이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭：Ir(pbi)2(acac)), 비스(벤조[h]퀴놀리나토)이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭：Ir(bzq)2(acac)), 트리스(벤조[h]퀴놀리나토)이리듐(III)(약칭：Ir(bzq)3) 등을 들 수 있다. 또한, 황색계의 발광 재료로서, 비스(2,4-디페닐-1,3-옥사졸라토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭：Ir(dpo)2(acac)), 비스[2-(4'-퍼플루오로페닐페닐)피리디나토]이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭：Ir(p-PF-ph)2(acac)), 비스(2-페닐벤조티아졸라토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭：Ir(bt)2(acac)), (아세틸아세토나토)비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)-5-메틸피라지나토]이리듐(III)(약칭：Ir(Fdppr-Me)2(acac)), (아세틸아세토나토)비스{2-(4-메톡시페닐)-3,5-디메틸피라지나토}이리듐(III)(약칭：Ir(dmmoppr)2(acac)) 등을 들 수 있다. 또한, 오렌지색계의 발광 재료로서, 트리스(2-페닐퀴놀리나토-N,C2')이리듐(III)(약칭：Ir(pq)3), 비스(2-페닐퀴놀리나토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭：Ir(pq)2(acac)), (아세틸아세토나토)비스(3,5-디메틸-2-페닐피라지나토)이리듐(III)(약칭：Ir(mppr-Me)2(acac)), (아세틸아세토나토)비스(5-이소프로필-3-메틸-2-페닐피라지나토)이리듐(III)(약칭：Ir(mppr-iPr)2(acac)) 등을 들 수 있다. 또한, 적색계의 발광 재료로서, 비스[2-(2'-벤조[4,5-α]티에닐)피리디나토-N,C3']이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭：Ir(btp)2(acac)), 비스(1-페닐이소퀴놀리나토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭：Ir(piq)2(acac)), (아세틸아세토나토)비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)퀴녹살리나토]이리듐(III)(약칭：Ir(Fdpq)2(acac)), (아세틸아세토나토)비스(2,3,5-트리페닐피라지나토)이리듐(III)(약칭：Ir(tppr)2(acac)), (디피발로일메타나토)비스(2,3,5-트리페닐피라지나토)이리듐(III)(약칭：Ir(tppr)2(dpm)), 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르피린 백금(II)(약칭：PtOEP) 등의 유기 금속 착체를 들 수 있다. 또한, 트리스(아세틸아세토나토)(모노페난트롤린)테르븀(III)(약칭：Tb(acac)3(Phen)), 트리스(1,3-디페닐-1,3-프로판디오나토)(모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭：Eu(DBM)3(Phen)), 트리스[1-(2-테노일)-3,3,3-트리플루오로아세토나토](모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭：Eu(TTA)3(Phen)) 등의 희토류 금속 착체는, 희토류 금속 이온으로부터의 발광(다른 다중도간의 전자 천이)이기 때문에, 인광성 화합물로서 이용할 수 있다.
또한, 제 1 발광층(120)으로서는, 상술한 발광성의 유기 화합물(게스트 재료)을 다른 물질(호스트 재료)에 분산시킨 구성으로 해도 좋다. 호스트 재료로서는, 각종의 것을 이용할 수 있고, 발광성의 물질보다 최저 공궤도 준위(LUMO 준위)가 높고, 최고 피점유 궤도 준위(HOMO 준위)가 낮은 물질을 이용하는 것이 바람직하다.
호스트 재료로서는, 구체적으로는, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(III)(약칭：Alq), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀라토)알루미늄(III)(약칭：Almq3), 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨(II)(약칭：BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)(4-페닐페놀라토)알루미늄(III)(약칭：BAlq), 비스(8-퀴놀리놀라토)아연(II)(약칭：Znq), 비스[2-(2-벤조옥사졸릴)페놀라토]아연(II)(약칭：ZnPBO), 비스[2-(2-벤조티아졸릴)페놀라토]아연(II)(약칭：ZnBTZ) 등의 금속 착체, 2-(4-비페니릴)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(약칭：PBD), 1,3-비스[5-(p-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸-2-일]벤젠(약칭：OXD-7), 3-(4-비페니릴)-4-페닐-5-(4-tert-부틸페닐)-1,2,4-트리아졸(약칭：TAZ), 2,2',2''-(1,3,5-벤젠트리일)트리스(1-페닐-1H-벤조이미다졸)(약칭：TPBI), 바소페난트롤린(약칭：BPhen), 바소큐프로인(약칭：BCP) 등의 복소환 화합물이나, 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭：CzPA), 3,6-디페닐-9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭：DPCzPA), 9,10-비스(3,5-디페닐페닐)안트라센(약칭：DPPA), 9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭：DNA), 2-tert-부틸-9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭：t-BuDNA), 9,9'-비안트릴(약칭：BANT), 9,9'-(스틸벤-3,3'-디일)디페난트렌(약칭：DPNS), 9,9'-(스틸벤-4,4'-디일)디페난트렌(약칭：DPNS2), 3,3',3''-(벤젠-1,3,5-트리일)트리피렌(약칭：TPB3), 9,10-디페닐안트라센(약칭：DPAnth), 6,12-디메톡시-5,11-디페닐크리센 등의 축합 방향족 화합물, N,N-디페닐-9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸-3-아민(약칭：CzA1PA), 4-(10-페닐-9-안트릴)트리페닐아민(약칭：DPhPA), N,9-디페닐-N-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸-3-아민(약칭：PCAPA), N,9-디페닐-N-{4-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]페닐}-9H-카르바졸-3-아민(약칭：PCAPBA), N-(9,10-디페닐-2-안트릴)-N,9-디페닐-9H-카르바졸-3-아민(약칭：2PCAPA), NPB(또는 α-NPD), TPD, DFLDPBi, BSPB 등의 방향족 아민 화합물 등을 이용할 수 있다.
또한, 호스트 재료는 복수종 이용할 수 있다. 예를 들면, 결정화를 억제하기 위해 루브렌 등의 결정화를 억제하는 물질을 더 첨가해도 좋다. 또한, 게스트 재료로의 에너지 이동을 보다 효율 좋게 행하기 위해 NPB, 혹은 Alq 등을 더 첨가해도 좋다.
게스트 재료를 호스트 재료에 분산시킨 구성으로 함으로써, 제 1 발광층(120)의 결정화를 억제할 수 있다. 또한, 게스트 재료의 농도가 높은 것에 의한 농도 소광을 억제할 수 있다.
또한, 제 1 발광층(120)으로서 고분자 화합물을 이용할 수 있다. 구체적으로는, 청색계의 발광 재료로서, 폴리(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)(약칭：PFO), 폴리[(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)-co-(2,5-디메톡시벤젠-1,4-디일)](약칭：PF-DMOP), 폴리{(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)-co-[N,N'-디-(p-부틸페닐)-1,4-디아미노벤젠]}(약칭：TAB-PFH) 등을 들 수 있다. 또한, 녹색계의 발광 재료로서, 폴리(p-페닐렌비닐렌)(약칭：PPV), 폴리[(9,9-디헥실플루오렌-2,7-디일)-alt-co-(벤조[2,1,3]티아디아졸-4,7-디일)](약칭：PFBT), 폴리[(9,9-디옥틸-2,7-디비닐렌플루오레닐렌)-alt-co-(2-메톡시-5-(2-에틸헥실록시)-1,4-페닐렌)] 등을 들 수 있다. 또한, 오렌지색∼적색계의 발광 재료로서, 폴리[2-메톡시-5-(2'-에틸헥속시)-1,4-페닐렌비닐렌](약칭：MEH-PPV), 폴리(3-부틸티오펜-2,5-디일)(약칭：R4-PAT), 폴리{[9,9-디헥실-2,7-비스(1-시아노비닐렌)플루오레닐렌]-alt-co-[2,5-비스(N,N'-디페닐아미노)-1,4-페닐렌]}, 폴리{[2-메톡시-5-(2-에틸헥실록시)-1,4-비스(1-시아노비닐렌페닐렌)]-alt-co-[2,5-비스(N,N'-디페닐아미노)-1,4-페닐렌]}(약칭：CN-PPV-DPD) 등을 들 수 있다.
또한, 제 1 EL층(106)은 발광층을 2층 이상 포함하는 구성으로 해도 좋다.
전자 수송층은 전자 수송성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 전자 수송성이 높은 물질로서는, 예를 들면, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(약칭：Alq), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀라토)알루미늄(약칭：Almq3), 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨(약칭：BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)(4-페닐페놀라토)알루미늄(약칭：BAlq) 등, 퀴놀린 골격 또는 벤조퀴놀린 골격을 가지는 금속 착체 등을 들 수 있다. 또한, 이 외에, 비스[2-(2-하이드록시페닐)벤조옥사졸라토]아연(약칭：Zn(BOX)2), 비스[2-(2-하이드록시페닐)벤조티아졸라토]아연(약칭：Zn(BTZ)2) 등의 옥사졸계, 티아졸계 배위자를 가지는 금속 착체 등도 이용할 수 있다. 또한, 금속 착체 이외에도, 2-(4-비페니릴)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(약칭：PBD)이나, 1,3-비스[5-(p-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸-2-일]벤젠(약칭：OXD-7), 3-(4-비페니릴)-4-페닐-5-(4-tert-부틸페닐)-1,2,4-트리아졸(약칭：TAZ), 바소페난트롤린(약칭：BPhen), 바소큐프로인(약칭：BCP) 등도 이용할 수 있다. 여기에 설명한 물질은, 주로 10-6 cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 가지는 물질이다. 또한, 전자 수송층은 단층의 것뿐만 아니라, 상기 물질로 이루어지는 층이 2층 이상 적층한 것으로 해도 좋다.
전자 주입층은 전자 주입성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 전자 주입층에는 리튬, 세슘, 칼슘, 불화리튬, 불화세슘, 불화칼슘, 리튬 산화물 등과 같은 알칼리 금속, 알칼리토류 금속, 또는 그들의 화합물을 이용할 수 있다. 또한, 불화에르븀과 같은 희토류 금속 화합물을 이용할 수 있다. 또한, 상술한 전자 수송층을 구성하는 물질을 이용할 수도 있다.
전하 발생층(108)은, 발광 소자에 전압을 인가함으로써 전하가 발생하고, 음극측의 EL층에 정공을 주입하여, 양극측의 EL층에 전자를 주입하는 기능을 가진다.
전하 발생층(108)은 상술한 복합 재료로 형성할 수 있다. 또한, 전하 발생층(108)은 복합 재료로 이루어지는 층과 다른 재료로 이루어지는 층과의 적층 구조이어도 좋다. 이 경우, 다른 재료로 이루어지는 층으로서는, 전자 공여성 물질과 전자 수송성이 높은 물질을 포함하는 층이나, 투명 도전막으로 이루어지는 층 등을 이용할 수 있다. 이러한 구성을 가지는 발광 소자는, 에너지의 이동이나 소광 등의 문제가 일어나기 어렵고, 재료의 선택의 폭이 넓어짐으로써 높은 발광 효율과 긴 수명을 겸비하는 발광 소자로 하는 것이 용이하다. 또한, 한쪽의 EL층에서 인광 발광, 다른 한쪽에서 형광 발광을 얻는 것도 용이하다.
도 1에 나타낸 바와 같이 적층되는 EL층의 사이에 전하 발생층을 배치하면, 전류 밀도를 낮게 유지한 채로, 고휘도이면서 장수명의 소자로 할 수 있다. 또한, 전극 재료의 저항에 의한 전압 강하를 작게 할 수 있으므로, 대면적에서의 균일 발광이 가능하게 된다.
제 2 EL층(110)은, 적어도 제 2 발광층(122)을 포함하면 좋다. 그 외, 정공 수송성이 높은 물질을 포함하는 층, 전자 수송성이 높은 물질을 포함하는 층, 정공 주입성이 높은 물질을 포함하는 층, 전자 주입성이 높은 물질을 포함하는 층, 바이폴러성의 물질(정공 수송성 및 전자 수송성이 높은 물질)을 포함하는 층 등을 적절히 조합한 적층 구조를 구성할 수 있다. 또한, 제 1 EL층(106)과 같은 구성으로 해도 좋고, 제 1 EL층(106)과는 다른 적층 구조를 가지는 구성으로 해도 좋다. 예를 들면, 제 2 EL층(110)으로서 정공 주입층, 정공 수송층, 제 2 발광층(122), 전자 수송층, 전자 주입 버퍼층, 전자 릴레이층, 및 투광성을 가지는 전극(112)과 접하는 복합 재료층을 가지는 적층 구조로 할 수 있다. 또한, 제 2 EL층(110)은 발광층을 2층 이상 포함하는 구성으로 해도 좋다.
투광성을 가지는 전극(112)과 접하는 복합 재료층을 형성함으로써, 특히 스퍼터링법을 이용하여 투광성을 가지는 전극(112)을 형성할 때에, 제 2 EL층(110)이 받는 대미지를 저감할 수 있기 때문에, 바람직하다. 복합 재료층은 상술한 정공 수송성이 높은 유기 화합물에 억셉터성 물질을 함유시킨 복합 재료를 이용할 수 있다.
또한, 전자 주입 버퍼층을 형성함으로써, 복합 재료층과 전자 수송층과의 사이의 주입 장벽을 완화할 수 있기 때문에, 복합 재료층에서 생긴 전자를 전자 수송층에 용이하게 주입할 수 있다.
전자 주입 버퍼층에는, 알칼리 금속, 알칼리토류 금속, 희토류 금속, 및 이들의 화합물(알칼리 금속 화합물(산화리튬 등의 산화물, 할로겐화물, 탄산리튬이나 탄산세슘 등의 탄산염을 포함함), 알칼리토류 금속 화합물(산화물, 할로겐화물, 탄산염을 포함함), 또는 희토류 금속의 화합물(산화물, 할로겐화물, 탄산염을 포함함)) 등의 전자 주입성이 높은 물질을 이용하는 것이 가능하다.
또한, 전자 주입 버퍼층이, 전자 수송성이 높은 물질과 도너성 물질을 포함하여 형성되는 경우에는, 전자 수송성이 높은 물질에 대하여 질량비로, 0.001이상 0.1 이하의 비율로 도너성 물질을 첨가하는 것이 바람직하다. 또한, 도너성 물질로서는, 알칼리 금속, 알칼리토류 금속, 희토류 금속, 및 이들의 화합물(알칼리 금속 화합물(산화리튬 등의 산화물, 할로겐화물, 탄산리튬이나 탄산세슘 등의 탄산염을 포함함), 알칼리토류 금속 화합물(산화물, 할로겐화물, 탄산염을 포함함), 또는 희토류 금속의 화합물(산화물, 할로겐화물, 탄산염을 포함함)) 외, 테트라티아나프타센(약칭：TTN), 니켈로센, 데카메틸니켈로센 등의 유기 화합물을 이용할 수도 있다. 또한, 전자 수송성이 높은 물질로서는, 앞에서 설명한 전자 수송층의 재료와 같은 재료를 이용하여 형성할 수 있다.
또한, 전자 주입 버퍼층과 복합 재료층과의 사이에, 전자 릴레이층을 형성하는 것이 바람직하다. 전자 릴레이층은 반드시 형성할 필요는 없지만, 전자 수송성이 높은 전자 릴레이층을 형성함으로써, 전자 주입 버퍼층에 전자를 신속하게 보내는 것이 가능하게 된다.
복합 재료층과 전자 주입 버퍼층과의 사이에 전자 릴레이층이 끼워진 구조는, 복합 재료층에 포함되는 억셉터성 물질과 전자 주입 버퍼층에 포함되는 도너성 물질이 상호 작용을 받기 어렵고, 서로의 기능을 저해하기 어려운 구조이다. 따라서, 구동 전압의 상승을 막을 수 있다.
전자 릴레이층은 전자 수송성이 높은 물질을 포함하고, 이 전자 수송성이 높은 물질인 LUMO 준위는 복합 재료층에 포함되는 억셉터성 물질인 LUMO 준위와, 전자 수송층에 포함되는 전자 수송성이 높은 물질인 LUMO 준위와의 사이가 되도록 형성한다. 또한, 전자 릴레이층이 도너성 물질을 포함하는 경우에는, 이 도너성 물질의 도너 준위도 복합 재료층에 있어서의 억셉터성 물질인 LUMO 준위와, 전자 수송층에 포함되는 전자 수송성이 높은 물질인 LUMO 준위와의 사이가 되도록 한다. 구체적인 에너지 준위의 수치로서는, 전자 릴레이층에 포함되는 전자 수송성이 높은 물질인 LUMO 준위는 -5.0 eV 이상, 바람직하게는 -5.0 eV 이상 -3.0 eV 이하로 하면 좋다.
전자 릴레이층에 포함되는 전자 수송성이 높은 물질로서는 프탈로시아닌계의 재료 또는 금속-산소 결합과 방향족 배위자를 가지는 금속 착체를 이용하는 것이 바람직하다.
전자 릴레이층에 포함되는 프탈로시아닌계 재료로서는, 구체적으로는 CuPc, SnPc(Phthalocyanine tin(II) complex), ZnPc(Phthalocyanine zinc complex), CoPc(Cobalt(II) phthalocyanine, β-form), FePc(Phthalocyanine Iron) 및 PhO-VOPc(Vanadyl 2,9,16,23-tetraphenoxy-29H,31H-phthalocyanine)의 어느 것인가를 이용하는 것이 바람직하다.
전자 릴레이층에 포함되는 금속-산소 결합과 방향족 배위자를 가지는 금속 착체로서는, 금속-산소의 이중 결합을 가지는 금속 착체를 이용하는 것이 바람직하다. 금속-산소의 이중 결합은 억셉터성(전자를 수용하기 쉬운 성질)을 가지기 때문에, 전자의 이동(수수)이 보다 용이하게 된다. 또한, 금속-산소의 이중 결합을 가지는 금속 착체는 안정적이라고 생각된다. 따라서, 금속-산소의 이중 결합을 가지는 금속 착체를 이용함으로써 발광 소자를 저전압으로 보다 안정적으로 구동하는 것이 가능하게 된다.
금속-산소 결합과 방향족 배위자를 가지는 금속 착체로서는 프탈로시아닌계 재료가 바람직하다. 구체적으로는, VOPc(Vanadyl phthalocyanine), SnOPc(Phthalocyanine tin(IV) oxide complex) 및 TiOPc(Phthalocyanine titanium oxide complex)의 어느 것인가는, 분자 구조적으로 금속-산소의 이중 결합이 다른 분자에 대하여 작용하기 쉽고, 억셉터성이 높기 때문에 바람직하다.
또한, 상술한 프탈로시아닌계 재료로서는, 페녹시기를 가지는 것이 바람직하다. 구체적으로는 PhO-VOPc와 같은 페녹시기를 가지는 프탈로시아닌 유도체가 바람직하다. 페녹시기를 가지는 프탈로시아닌 유도체는 용매에 가용이다. 따라서, 발광 소자를 형성하는데 있어서 취급하기 쉽다는 이점을 가진다. 또한, 용매에 가용이기 때문에, 성막에 이용하는 장치의 메인트넌스가 용이하게 된다는 이점을 가진다.
전자 릴레이층은 도너성 물질을 더 포함하고 있어도 좋다. 도너성 물질로서는, 알칼리 금속, 알칼리토류 금속, 희토류 금속 및 이들의 화합물(알칼리 금속 화합물(산화리튬 등의 산화물, 할로겐화물, 탄산리튬이나 탄산세슘 등의 탄산염을 포함함), 알칼리토류 금속 화합물(산화물, 할로겐화물, 탄산염을 포함함), 또는 희토류 금속의 화합물(산화물, 할로겐화물, 탄산염을 포함함)) 외에, 테트라티아나프타센(약칭：TTN), 니켈로센, 데카메틸니켈로센 등의 유기 화합물을 이용할 수 있다. 전자 릴레이층에 이들 도너성 물질을 포함시키는 것에 의해, 전자의 이동이 용이하게 되어, 발광 소자를 보다 저전압으로 구동하는 것이 가능하게 된다.
전자 릴레이층에 도너성 물질을 포함시킨 경우, 전자 수송성이 높은 물질로서는 상기한 재료 외에, 복합 재료층에 포함되는 억셉터성 물질의 억셉터 준위보다 높은 LUMO 준위를 가지는 물질을 이용할 수 있다. 구체적인 에너지 준위로서는, -5.0 eV 이상, 바람직하게는 -5.0 eV 이상 -3.0 eV 이하의 범위에 LUMO 준위를 가지는 물질을 이용하는 것이 바람직하다. 이러한 물질로서는 예를 들면, 페릴렌 유도체나, 함질소 축합 방향족 화합물 등을 들 수 있다. 또한, 함질소 축합 방향족 화합물은 안정적이기 때문에, 전자 릴레이층을 형성하기 위해 이용하는 재료로서 바람직한 재료이다.
페릴렌 유도체의 구체예로서는, 3,4,9,10-페릴렌테트라카르본산이무수물(약칭：PTCDA), 3,4,9,10-페릴렌테트라카르복실릭비스벤조이미다졸(약칭：PTCBI), N,N'-디옥틸-3,4,9,10-페릴렌테트라카르본산디이미드(약칭：PTCDI-C8H), N,N'-디헥실-3,4,9,10-페릴렌테트라카르본산디이미드(약칭：Hex PTC) 등을 들 수 있다.
또한, 함질소 축합 방향족 화합물의 구체예로서는, 피라지노[2,3-f][1,10]페난트롤린-2,3-디카르보니트릴(약칭：PPDN), 2,3,6,7,10,11-헥사시아노-1,4,5,8,9,12-헥사아자트리페닐렌(약칭：HAT(CN)6), 2,3-디페닐피리드[2,3-b]피라진(약칭：2PYPR), 2,3-비스(4-플루오로페닐)피리드[2,3-b]피라진(약칭：F2PYPR) 등을 들 수 있다.
그 외에도, 7,7,8,8,-테트라시아노퀴노디메탄(약칭：TCNQ), 1,4,5,8,-나프탈렌테트라카르본산이무수물(약칭：NTCDA), 퍼플루오로펜타센, 구리 헥사데카플루오로 프탈로시아닌(약칭：F16CuPc), N,N'-비스(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-펜타데카플루오로옥틸)-1,4,5,8-나프탈렌테트라카르본산디이미드(약칭：NTCDI-C8F), 3',4'-디부틸-5,5''-비스(디시아노메틸렌)-5,5''-디하이드로-2,2'：5', 2''-테르티오펜)(약칭：DCMT), 메타노플러렌(예를 들면, [6,6]-페닐 C61 낙산 메틸 에스테르) 등을 이용할 수 있다.
또한, 전자 릴레이층에 도너성 물질을 포함시킨 경우, 전자 수송성이 높은 물질과 도너성 물질과의 공증착 등의 방법에 의해 전자 릴레이층을 형성하면 좋다.
정공 주입층, 정공 수송층, 제 2 발광층(122), 및 전자 수송층은 상술한 재료를 이용하여 각각 형성하면 좋다. 단, 제 2 발광층(122)의 발광 재료로서는, 제 1 발광층(120)이 나타내는 발광색보다 파장이 긴 발광을 나타내는 발광 재료를 이용하는 것으로 한다.
투광성을 가지는 전극(112)은 광의 취출 방향에 형성되기 때문에, 투광성을 가지는 재료를 이용하여 형성한다. 투광성을 가지는 재료로서는, 산화인듐, 인듐 주석 산화물, 산화인듐 산화아연 합금, 산화아연, 갈륨을 첨가한 산화아연, 그라펜 등을 이용할 수 있다.
또한, 투광성을 가지는 전극(112)으로서, 금, 백금, 니켈, 텅스텐, 크롬, 몰리브덴, 철, 코발트, 구리, 팔라듐, 또는 티탄 등의 금속 재료를 이용할 수 있다. 또는, 그들 금속 재료의 질화물(예를 들면, 질화티탄) 등을 이용해도 좋다. 또한, 금속 재료(또는 그 질화물)를 이용하는 경우, 투광성을 가질 정도로 얇게 하면 좋다.
제 1 발광 소자(132a) 및 제 2 발광 소자(132b)에 있어서, 제 1 EL층(106), 전하 발생층(108), 및 제 2 EL층(110)은, 각각 화소간에 있어서 공통화되어 있고, 연속막으로 형성되어 있다. 따라서, 제작 공정에 있어서 메탈 마스크를 이용한 선택적 도포가 불필요하기 때문에, 대면적을 일괄적으로 성막하는 것도 가능하고, 표시 장치의 대형화 및 생산성의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 표시부에 있어서 표시 영역을 확대할 수 있다. 또한, 메탈 마스크를 이용했을 때에 생길 수 있는, 파티클의 혼입 등에 의한 결함을 방지할 수 있기 때문에, 수율 좋게 표시 장치를 생산할 수 있다.
또한, 제 1 발광 소자(132a) 및 제 2 발광 소자(132b)를 덮는 무기 절연막을 형성해도 좋다. 이 무기 절연막은 외부로부터의 물 등의 오염 물질로부터 보호하는 보호층, 봉지막으로서 기능한다. 무기 절연막을 형성함으로써, 발광 소자의 열화를 경감하여, 표시 장치의 내구성이나 수명을 향상시킬 수 있다. 무기 절연막의 재료는 상술한 무기 절연체와 같은 재료를 이용할 수 있다.
기판(100)과 대향 기판(128)과의 사이에 건조제가 되는 흡수 물질을 제공해도 좋다. 흡수 물질은 분상(粉狀) 등 고체 상태로 배치해도 좋고, 스퍼터링법 등의 성막법에 의해 흡수 물질을 포함하는 막 상태로 제 1 발광 소자(132a) 및 제 2 발광 소자(132b) 위에 제공되어도 좋다.
대향 기판(128)으로서는, 기판(100)과 같은 재료를 이용할 수 있다. 단, 대향 기판(128)은 적어도 제 1 컬러 필터층(134a) 및 제 2 컬러 필터층(134b)의 투과광에 대하여 투광성을 가질 필요가 있다.
제 1 컬러 필터층(134a) 및 제 2 컬러 필터층(134b)으로서는, 예를 들면 유채색의 투광성 수지를 이용할 수 있다. 유채색의 투광성 수지로서는, 감광성, 비감광성의 유기 수지를 이용할 수 있지만, 감광성의 유기 수지층을 이용하면 레지스트 마스크수를 삭감할 수 있기 때문에, 공정이 간략화되어 바람직하다.
유채색은 흑색, 회색, 흰색 등의 무채색을 제외한 색이며, 컬러 필터층은 착색된 유채색의 광만을 투과하는 재료로 형성된다. 유채색으로서는, 적색, 녹색, 청색 등을 이용할 수 있다. 또한, 시안, 마젠다, 옐로우(노랑) 등을 이용해도 좋다. 착색된 유채색의 광만을 투과한다는 것은, 컬러 필터층에서의 투과광이 그 유채색의 광의 파장에 피크를 가진다는 것이다.
컬러 필터층은 포함시킨 착색 재료의 농도와 광의 투과율의 관계를 고려하여, 최적의 막두께를 적절히 제어하면 좋다. 본 실시형태에 나타내는 표시 장치는, 제 1 반사성을 가지는 전극(102a)과 제 1 발광층(120)과의 광학 거리를 조정하여, 광의 간섭을 이용함으로써, 제 1 발광층(120)으로부터의 발광 스펙트럼의 반치폭을 감소시킬 수 있다. 마찬가지로 제 2 반사성을 가지는 전극(102b)과 제 2 발광층(122)과의 광학 거리를 조정하여, 광의 간섭을 이용함으로써, 제 2 발광층(122)으로부터의 발광 스펙트럼의 반치폭을 감소시킬 수 있다. 따라서, 제 1 컬러 필터층(134a) 및 제 2 컬러 필터층(134b)의 착색 재료의 농도를 저농도로 할 수 있다. 또한, 제 1 컬러 필터층(134a) 및 제 2 컬러 필터층(134b)의 막두께를 얇게 하는 것이 가능하게 된다. 이 결과, 제 1 컬러 필터층(134a) 또는 제 2 컬러 필터층(134b)에 의한 광흡수를 저감할 수 있기 때문에, 광의 이용 효율을 향상할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서는, 제 1 컬러 필터층(134a) 및 제 2 컬러 필터층(134b)이 대향 기판(128)의 내측에 형성되는 예를 나타내지만, 본 발명의 실시는 이것에 한정되지 않고, 대향 기판(128)의 외측(발광 소자와 반대측)에 형성하는 것도 가능하다.
또는, 제 1 발광 소자(132a) 및 제 2 발광 소자(132b) 위에 컬러 필터층으로서 기능하는 유채색의 투광성 수지층을 형성해도 좋다.
제 1 컬러 필터층(134a)과 제 2 컬러 필터층(134b)의 사이의 영역(절연층(126)과 중첩하는 영역)에 차광층을 형성해도 좋다. 차광층은 광을 반사, 또는 흡수하고, 차광성을 가지는 재료를 이용한다. 예를 들면, 흑색의 유기 수지를 이용할 수 있고, 감광성 또는 비감광성의 폴리이미드 등의 수지 재료에, 안료계의 흑색 수지나 카본 블랙, 티탄 블랙 등을 혼합시켜 형성하면 좋다. 또한, 차광성의 금속막을 이용할 수도 있고, 예를 들면 크롬, 몰리브덴, 니켈, 티탄, 코발트, 구리, 텅스텐, 또는 알루미늄 등을 이용하면 좋다.
차광층의 형성 방법은 특별히 한정되지 않고, 재료에 따라, 증착법, 스퍼터링법, CVD법 등의 건식법, 또는 스핀 코트, 딥, 스프레이 도포, 액적 토출법(잉크젯법 등), 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄 등의 습식법을 이용하여, 필요에 따라 에칭법(드라이 에칭 또는 웨트 에칭)에 의해 소망의 패턴으로 가공하면 좋다.
차광층은 서로 인접하는 화소에의 광누출을 방지할 수 있기 때문에, 차광층을 형성함으로써, 고콘트라스트 및 고정세한 표시를 행하는 것이 가능하게 된다.
도 2에 도 1과는 다른 표시 장치의 양태를 나타낸다. 도 2(A)는 표시 장치에서의 표시부의 단면도이다. 또한, 도 2(B1), 도 2(B2) 및 도 2(B3)에, 도 2(A)에 나타낸 단면도의 부분 확대도를 나타낸다. 또한, 도 2에 나타낸 표시 장치의 구성은, 많은 부분에서 도 1에 나타낸 표시 장치의 구성과 공통된다. 따라서, 이하에 있어서는, 중복하는 부분의 설명은 생략하는 경우가 있다.
도 2에 나타낸 표시 장치는 제 1 화소(230a), 제 2 화소(230b) 및 제 3 화소(230c)를 가진다. 제 1 화소(230a)는 기판(100)에 형성된 제 1 발광 소자(232a)와 대향 기판(128)에 있어서 제 1 발광 소자(232a)와 중첩하는 영역에 형성된 제 1 컬러 필터층(134a)을 포함하여 구성된다. 제 2 화소(230b)는 기판(100)에 형성된 제 2 발광 소자(232b)와 대향 기판(128)에 있어서 제 2 발광 소자(232b)와 중첩하는 영역에 형성된 제 2 컬러 필터층(134b)을 포함하여 구성된다. 제 3 화소(230c)는 기판(100)에 형성된 제 3 발광 소자(232c)와 대향 기판(128)에 있어서 제 3 발광 소자(232c)와 중첩하는 영역에 설치된 제 3 컬러 필터층(134c)을 포함하여 구성된다.
도 2에 나타낸 표시 장치에 있어서, 제 1 컬러 필터층(134a)과 제 2 컬러 필터층(134b)과 제 3 컬러 필터층(134c)은, 각각 다른 파장의 광을 투과시킨다. 본 실시형태에 있어서는, 제 1 컬러 필터층(134a)의 투과 중심 파장(이하, λ1이라고도 표기함)은 제 2 컬러 필터층(134b)의 투과 중심 파장(이하, λ2라고도 표기함)보다 짧고, 제 2 컬러 필터층(134b)의 투과 중심 파장(λ2)은 제 3 컬러 필터층(134c)의 투과 중심 파장(이하, λ3이라고도 표기함)보다 짧은 경우를 예로 설명한다.
예를 들면, 제 1 컬러 필터층(134a)을 청색, 제 2 컬러 필터층(134b)을 녹색, 제 3 컬러 필터층(134c)을 적색으로 함으로서, 풀 컬러 표시가 가능한 표시 장치로 할 수 있다.
제 1 발광 소자(232a)는 제 1 반사성을 가지는 전극(102a)과, 제 1 반사성을 가지는 전극(102a) 위에 순차로 적층된 제 1 투광성을 가지는 도전층(104a)과, 제 1 EL층(106)과, 전하 발생층(108)과, 제 2 EL층(210)과, 투광성을 가지는 전극(112)을 포함하여 구성된다. 또한, 제 2 발광 소자(232b)는 제 2 반사성을 가지는 전극(102b)과, 제 2 반사성을 가지는 전극(102b) 위에 순차로 적층된 제 2 투광성을 가지는 도전층(104b)과, 제 1 EL층(106)과, 전하 발생층(108)과, 제 2 EL층(210)과, 투광성을 가지는 전극(112)을 포함하여 구성된다. 또한, 제 3 발광 소자(232c)는 제 3 반사성을 가지는 전극(102c)과, 제 3 반사성을 가지는 전극(102c) 위에 순차로 적층된 제 3 투광성을 가지는 도전층(104c)과, 제 1 EL층(106)과, 전하 발생층(108)과, 제 2 EL층(210)과, 투광성을 가지는 전극(112)을 포함하여 구성된다.
도 2에 있어서, 제 1 발광 소자(232a), 제 2 발광 소자(232b) 및 제 3 발광 소자(232c)로부터의 발광은 투광성을 가지는 전극(112)측으로부터 사출된다. 또한, 제 1 발광 소자(232a)와, 제 2 발광 소자(232b)와, 제 3 발광 소자(232c)는, 절연층(126)에 의해 전기적으로 절연되어 있다.
도 2(B1)에, 제 1 발광 소자(232a)의 확대도를 나타낸다. 또한, 도 2(B2)에 제 2 발광 소자(232b)의 확대도를 나타낸다. 또한, 도 2(B3)에 제 3 발광 소자(232c)의 확대도를 나타낸다.
제 1 발광 소자(232a), 제 2 발광 소자(232b) 및 제 3 발광 소자(232c)와, 도 1에 나타낸 제 1 발광 소자(132a) 또는 제 2 발광 소자(132b)와의 상이점은, 전하 발생층(108) 위에 형성되는 제 2 EL층의 구성이다. 제 1 발광 소자(232a), 제 2 발광 소자(232b) 및 제 3 발광 소자(232c)는 적어도 제 2 발광층(122) 및 제 3 발광층(124)을 포함하는 제 2 EL층(210)을 가지고 구성된다. 또한, 제 2 EL층(210)은 발광층 외에, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층 등의 기능층을 각각 가지는 적층 구조로 할 수도 있다. 그 외의 구성은 제 1 발광 소자(132a) 또는 제 2 발광 소자(132b)와 마찬가지이다.
제 1 발광 소자(232a), 제 2 발광 소자(232b) 및 제 3 발광 소자(232c)는, 서로 다른 막두께를 가지는 제 1 투광성을 가지는 도전층(104a)과, 제 2 투광성을 가지는 도전층(104b)과, 제 3 투광성을 가지는 도전층(104c)을 각각 포함함으로써, 서로 다른 총두께를 가지고 있다.
제 3 투광성을 가지는 도전층(104c)은, 그 막두께를 조정하는 것에 의해, 제 3 발광층(124)이 나타낸 광에 있어서, 제 3 반사성을 가지는 전극(102c)에 의해 반사되어 돌아온 광(제 3 반사광이라고도 표기함)의 광로 길이를 조정하는 역할을 가진다. 제 3 반사광은, 제 3 발광층(124)으로부터 직접 제 3 컬러 필터층(134c)에 입사하는 광(제 3 입사광이라고도 표기함)과 간섭을 일으키기 때문에, 제 3 투광성을 가지는 도전층(104c)의 막두께를 조정하여, 제 3 입사광과 제 3 반사광의 위상을 맞춤으로써 제 3 발광층(124)으로부터의 발광을 증폭할 수 있다. 따라서, 본 실시형태에 관한 발광 소자는, 광로 길이를 조정하지 않은 발광 소자와 비교하여 같은 전류를 흘린 경우에 큰 휘도를 얻을 수 있다. 또한, 제 3 입사광과 제 3 반사광의 위상을 제 3 컬러 필터층(134c)의 투과 중심 파장에 맞춤으로써, 제 3 화소(230c)로부터 취출되는 광의 색순도를 향상시킬 수 있다.
구체적으로는, 제 1 화소(230a)에 포함되는 제 1 발광 소자(232a)에 있어서, 제 1 반사성을 가지는 전극(102a)과 제 1 발광층(120)과의 광학 거리는 제 1 컬러 필터층(134a)의 투과 중심 파장(λ1)의 1/4로 하는 것이 바람직하다. 또한, 제 2 화소(230b)에 포함되는 제 2 발광 소자(232b)에 있어서, 제 2 반사성을 가지는 전극(102b)과 제 2 발광층(122)과의 광학 거리는 제 2 컬러 필터층(134b)의 투과 중심 파장(λ2)의 3/4으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 제 3 화소(230c)에 포함되는 제 3 발광 소자(232c)에 있어서, 제 3 반사성을 가지는 전극(102c)과 제 3 발광층(124)과의 광학 거리는 제 3 컬러 필터층(134c)의 투과 중심 파장(λ3)의 5/4로 하는 것이 바람직하다.
제 1 컬러 필터층(134a)의 투과 중심 파장과 제 1 발광층(120)으로부터의 발광 스펙트럼은 같은 색을 나타내는 파장 영역에 있어서 각각 최대 피크를 가지는 것이 바람직하다. 제 2 컬러 필터층(134b)의 투과 중심 파장과 제 2 발광층(122)으로부터의 발광 스펙트럼은 같은 색을 나타내는 파장 영역에 있어서 각각 최대 피크를 가지는 것이 바람직하다. 또한, 제 3 컬러 필터층(134c)의 투과 중심 파장과 제 3 발광층(124)으로부터의 발광 스펙트럼은 같은 색을 나타내는 파장 영역에 있어서 각각 최대 피크를 가지는 것이 바람직하다.
예를 들면, 제 1 컬러 필터층(134a)이 투과 중심 파장을 청색 영역에 가지는 경우(예를 들면, 투과 중심 파장이 450 nm인 경우), 제 1 발광층(120)으로부터의 발광 스펙트럼은 430 nm 이상 470 nm 이하의 영역에 최대 피크를 가지는 것이 바람직하다. 또한, 예를 들면, 제 2 컬러 필터층(134b)이 투과 중심 파장을 녹색 영역에 가지는 경우(예를 들면, 투과 중심 파장이 550 nm인 경우), 제 2 발광층(122)으로부터의 발광 스펙트럼은 520 nm 이상 550 nm 이하의 영역에 최대 피크를 가지는 것이 바람직하다. 또한, 예를 들면, 제 3 컬러 필터층(134c)이 투과 중심 파장을 적색 영역에 가지는 경우(예를 들면, 투과 중심 파장이 690 nm인 경우), 제 3 발광층(124)으로부터의 발광 스펙트럼은 600 nm 이상 700 nm 이하의 영역에 최대 피크를 가지는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시형태에 있어서는, 제 1 컬러 필터층(134a)의 투과 중심 파장은 제 2 컬러 필터층(134b)의 투과 중심 파장보다 짧고, 제 2 컬러 필터층(134b)의 투과 중심 파장은 제 3 컬러 필터층(134c)의 투과 중심 파장보다 짧기 때문에, 제 1 발광층(120)이 나타내는 발광색의 파장은 제 2 발광층(122)이 나타내는 발광색의 파장보다 짧고, 제 2 발광층(122)이 나타내는 발광색의 파장은 제 3 발광층(124)이 나타내는 발광색의 파장보다 짧은 것이 바람직하다.
제 2 EL층(210)은 적어도 제 2 발광층(122)과 제 2 발광층(122)에 적층된 제 3 발광층(124)을 포함하면 좋고, 상세한 것에 대해서는 앞에서 설명한 제 2 EL층(110)과 같은 구성으로 하면 좋다. 단, 제 3 발광층(124)의 발광 재료로서는, 제 2 발광층(122)이 나타내는 발광색보다 파장이 긴 발광을 나타내는 발광 재료를 이용하는 것으로 한다.
도 3에 본 실시형태의 표시 장치에 있어서의 표시부의 전극 구조의 평면도를 나타낸다. 또한, 도 3에 있어서는, 이해를 쉽게 하기 위해, 구성 요소의 일부(예를 들면, 제 2 EL층 등)를 생략하여 도시한다. 도 3의 표시 장치는 패시브 매트릭스형의 표시 장치이며, 스트라이프 형상으로 가공된 반사성을 가지는 전극(102)(제 1 반사성을 가지는 전극(102a), 제 2 반사성을 가지는 전극(102b), 및 제 3 반사성을 가지는 전극(102c))과, 스트라이프 형상으로 가공된 투광성을 가지는 전극(112)(제 1 투광성을 가지는 전극(112a), 제 2 투광성을 가지는 전극(112b), 및 제 3 투광성을 가지는 전극(112c))이 격자 형상으로 적층되어 있다.
제 1 EL층, 전하 발생층 및 제 2 EL층은 반사성을 가지는 전극(102)과 투광성을 가지는 전극(112)과의 사이의 전면에 걸쳐 연속막으로 형성되어 있다. 따라서, 메탈 마스크에 의한 선택적 도포를 필요로 하지 않는다.
본 실시형태에 나타내는 표시 장치는, 화소의 색을 나타내는 컬러 필터층에 맞추어, 반사성을 가지는 전극과 발광층과의 광학 거리를 최적화하는 것에 의해, 높은 색순도 및 발광 효율로 화소로부터 각 색의 광을 취출할 수 있다. 또한, 발광층을 화소마다 메탈 마스크에 의해 선택적으로 도포하지 않고, 연속막으로 형성함으로써, 메탈 마스크를 이용하는 것에 의한 수율의 저하나 공정의 복잡화를 회피할 수 있다. 따라서 고정세하고 저소비 전력인 표시 장치를 제공하는 것이 가능하게 된다.
이상, 본 실시형태에 나타내는 구성은, 다른 실시형태에 나타내는 구성과 적절히 조합하여 이용할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일양태의 액티브 매트릭스형의 표시 장치에 대하여 도 4를 이용하여 설명한다. 또한, 도 4(A)는 표시 장치를 나타낸 평면도, 도 4(B)는 도 4(A)를 A-B 및 C-D로 절단한 단면도이다.
도 4(A), 도 4(B)의 표시 장치는, 소자 기판(410)과 봉지 기판(404)이 시일재(405)에 의해 고착되어 있고, 구동 회로부(소스측 구동 회로(401), 게이트측 구동 회로(403)), 복수의 화소를 포함하는 화소부(402)를 가지고 있는 예이다.
또한, 배선(408)은 소스측 구동 회로(401) 및 게이트측 구동 회로(403)에 입력되는 신호를 전송하기 위한 배선이며, 외부 입력 단자가 되는 FPC(Flexible Printed Circuit)(409)로부터 비디오 신호, 클록 신호, 스타트 신호, 리셋 신호 등을 받는다. 또한, 여기에서는 FPC밖에 도시하지 않았지만, 이 FPC에는 프린트 배선 기판(PWB)이 장착되어 있어도 좋다. 본 명세서에 있어서의 표시 장치에는, 표시 장치 본체뿐만 아니라, 거기에 FPC 또는 PWB가 장착된 상태도 포함하는 것으로 한다.
구동 회로부(소스측 구동 회로(401), 게이트측 구동 회로(403))는 복수의 트랜지스터를 포함하고, 화소부(402)에 포함되는 복수의 화소는 각각, 스위칭용 트랜지스터와 전류 제어용 트랜지스터와 그 드레인 전극에 전기적으로 접속된 제 1 전극을 포함한다.
소자 기판(410) 위에는 구동 회로부(소스측 구동 회로(401), 게이트측 구동 회로(403)) 및 화소부(402)가 형성되어 있지만, 도 4(B)에서는 구동 회로부인 소스측 구동 회로(401)와, 화소부(402) 중의 3개의 화소를 나타낸다.
화소부(402)에 포함되는 복수의 화소는 각각, 스위칭용 트랜지스터와 전류 제어용 트랜지스터와 그 드레인 전극에 전기적으로 접속된 제 1 전극을 포함한다. 복수의 화소는 적어도 2색 이상의 화소를 포함하지만, 본 실시형태에서는, 청(B)의 화소(420a), 녹(G)의 화소(420b), 적(R)의 화소(420c), 3색의 화소를 가지는 예를 나타낸다.
화소(420a, 420b, 420c)는 각각 컬러 필터층(434a, 434b, 434c), 발광 소자(418a, 418b, 418c)와, 이 발광 소자(418a, 418b, 418c)와 전기적으로 접속하고, 스위칭용 트랜지스터로서 기능하는 트랜지스터(412a, 412b, 412c)를 가지고 있다.
또한, 발광 소자(418a, 418b, 418c)는 각각 반사성을 가지는 전극(413a, 413b, 413c) 및 투광성을 가지는 도전층(415a, 415b, 415c)을 포함하고, 반사성을 가지는 전극(413a, 413b, 413c) 및 투광성을 가지는 도전층(415a, 415b, 415c)의 적층 위에, 제 1 발광층이 형성된 제 1 EL층(431)과, 전하 발생층(432)과, 제 2 발광층 및 제 3 발광층이 형성된 제 2 EL층(433)과, 투광성을 가지는 전극(417)으로 이루어지는 적층을 가지고 있다.
투광성을 가지는 도전층(415a, 415b, 415c)의 막두께를 각각 조정하여, 청(B)의 화소(420a)에 있어서, 반사성을 가지는 전극(413a)과 제 1 발광층과의 광학 거리를 컬러 필터층(434a)의 투과 중심 파장의 1/4로 하고, 녹(G)의 화소(420b)에 있어서, 반사성을 가지는 전극(413b)과 제 2 발광층과의 광학 거리를 컬러 필터층(434b)의 투과 중심 파장의 3/4으로 하고, 적(R)의 화소(420c)에 있어서, 반사성을 가지는 전극(413c)과 제 3 발광층과의 광학 거리를 컬러 필터층(434c)의 투과 중심 파장의 5/4로 한다.
예를 들면, 청(B)의 화소(420a)의 컬러 필터층(434a)은 투과 중심 파장이 450 nm의 청색이며, 녹(G)의 화소(420b)의 컬러 필터층(434b)은 투과 중심 파장이 550 nm의 녹색이며, 적(R)의 화소(420c)의 컬러 필터층(434c)은 투과 중심 파장이 690 nm의 적색으로 하면 좋다.
화소의 색을 나타내는 컬러 필터층에 맞추어, 반사성을 가지는 전극과 발광층과의 광학 거리를 최적화하는 것에 의해, 높은 색순도 및 발광 효율로 화소로부터 각 색의 광을 취출할 수 있다. 또한, 발광층을 화소마다 메탈 마스크에 의해 선택적으로 도포하지 않고, 연속막으로 형성함으로써, 메탈 마스크를 이용하는 것에 의한 수율의 저하나 공정의 복잡화를 회피할 수 있다. 따라서 고정세하고 색재현성이 높은 표시 장치를 제공하는 것이 가능하게 된다. 또한, 소비 전력이 낮은 표시 장치를 제공할 수 있다.
또한, 소스측 구동 회로(401)는 n 채널형 트랜지스터(423)와 p 채널형 트랜지스터(424)를 조합한 CMOS 회로가 형성된다. 또한, 구동 회로는 트랜지스터로 형성되는 다양한 CMOS 회로, PMOS 회로 또는 NMOS 회로로 형성해도 좋다. 또한, 본 실시형태에서는, 기판 위에 소스측 구동 회로 및 게이트측 구동 회로를 형성하는 예를 나타내지만, 반드시 그럴 필요는 없고, 소스측 구동 회로 및 게이트측 구동 회로의 일부, 또는 전부를 기판 위가 아니라 외부에 형성할 수도 있다.
또한, 반사성을 가지는 전극(413a, 413b, 413c) 및 투광성을 가지는 도전층(415a, 415b, 415c)의 단부를 덮어 절연물(414)이 형성되어 있다. 여기에서는, 포지티브형의 감광성 아크릴 수지막을 이용하는 것에 의해 형성한다.
또한, 피복성을 양호한 것으로 하기 위해, 절연물(414)의 상단부 또는 하단부에 곡률을 가지는 곡면이 형성되도록 한다. 예를 들면, 절연물(414)의 재료로서 포지티브형의 감광성 아크릴을 이용한 경우, 절연물(414)의 상단부에만 곡률 반경(0.2μm∼3μm)을 가지는 곡면을 갖게 하는 것이 바람직하다. 또한, 절연물(414)로서 광의 조사에 의해 에천트에 불용해성이 되는 네거티브형 감광성 재료, 혹은 광의 조사에 의해 에천트에 용해성이 되는 포지티브형 감광성 재료를 모두 사용할 수 있다.
컬러 필터층(434a, 434b, 434c), 반사성을 가지는 전극(413a, 413b, 413c) 및 투광성을 가지는 도전층(415a, 415b, 415c), 제 1 EL층(431), 전하 발생층(432), 제 2 EL층(433), 및 투광성을 가지는 전극(417)의 재료로서는, 실시형태 1에 나타낸 재료를 각각 적용하는 것이 가능하다.
또한, 시일재(405)로 봉지 기판(404)을 소자 기판(410)과 부착시킴으로써, 소자 기판(410), 봉지 기판(404), 및 시일재(405)로 둘러싸인 공간(407)에 발광 소자(418)가 구비된 구조로 되어 있다. 또한, 공간(407)에는, 충전재가 충전되어 있고, 불활성 기체(질소나 아르곤 등)가 충전되는 경우 외에, 유기 수지, 시일재(405)로 충전되는 경우도 있다. 유기 수지 및 시일재(405)에는 흡습성을 가지는 물질을 포함하는 재료를 이용해도 좋다.
또한, 시일재(405)에는 에폭시계 수지를 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 재료는 가능한 한 수분이나 산소를 투과하지 않는 재료인 것이 바람직하다. 또한, 봉지 기판(404)에 이용하는 재료로서 유리 기판이나 석영 기판 외에, FRP(Fiberglass-Reinforced Plastics), PVF(polyvinyl fluoride), 폴리에스테르 또는 아크릴 등으로 이루어지는 플라스틱 기판을 이용할 수 있다.
본 실시형태와 같이, 하지막이 되는 절연막(411)을 소자 기판(410)과 트랜지스터의 반도체층의 사이에 형성해도 좋다. 절연막은 소자 기판(410)으로부터의 불순물 원소의 확산을 방지하는 기능이 있고, 질화실리콘막, 산화실리콘막, 질화산화실리콘막, 또는 산화질화실리콘막으로부터 선택된 하나 또는 복수의 막에 의한 단층, 또는 적층 구조에 의해 형성할 수 있다.
본 명세서에 개시하는 표시 장치에 적용할 수 있는 트랜지스터의 구조는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 탑 게이트 구조, 또는 보텀 게이트 구조의 스태거형 및 플래너형 등을 이용할 수 있다. 또한, 트랜지스터는 채널 형성 영역이 1개 형성되는 싱글 게이트 구조이어도, 2개 형성되는 더블 게이트 구조 혹은 3개 형성되는 트리플 게이트 구조이어도 좋다. 또한, 채널 영역의 상하에 게이트 절연층을 통하여 배치된 2개의 게이트 전극층을 가지는 듀얼 게이트형이어도 좋다.
게이트 전극층의 재료는, 몰리브덴, 티탄, 크롬, 탄탈, 텅스텐, 알루미늄, 구리, 네오디뮴, 스칸듐 등의 금속 재료 또는 이것들을 주성분으로 하는 합금 재료를 이용하여, 단층으로 또는 적층하여 형성할 수 있다.
예를 들면, 게이트 전극층의 2층의 적층 구조로서는, 알루미늄층 위에 몰리브덴층이 적층된 2층의 적층 구조, 또는 구리층 위에 몰리브덴층을 적층한 2층 구조, 또는 구리층 위에 질화티탄층 혹은 질화탄탈층을 적층한 2층 구조, 질화티탄층과 몰리브덴층을 적층한 2층 구조로 하는 것이 바람직하다. 3층의 적층 구조로서는, 텅스텐층 또는 질화텅스텐층과, 알루미늄과 실리콘의 합금층 또는 알루미늄과 티탄의 합금층과, 질화티탄층 또는 티탄층을 적층한 적층 구조로 하는 것이 바람직하다.
게이트 절연층은, 플라즈마 CVD법 또는 스퍼터링법 등을 이용하여, 산화실리콘층, 질화실리콘층, 산화질화실리콘층 또는 질화산화실리콘층을 단층으로 또는 적층하여 형성할 수 있다. 또한, 게이트 절연층으로서, 유기 실란 가스를 이용한 CVD법에 의해 산화실리콘층을 형성하는 것도 가능하다. 유기 실란 가스로서는, 규산에틸(TEOS：화학식 Si(OC2H5)4), 테트라메틸실란(TMS：화학식 Si(CH3)4), 테트라메틸시클로테트라실록산(TMCTS), 옥타메틸시클로테트라실록산(OMCTS), 헥사메틸디실라잔(HMDS), 트리에톡시실란(SiH(OC2H5)3), 트리스디메틸아미노실란(SiH(N(CH3)2)3) 등의 실리콘 함유 화합물을 이용할 수 있다.
반도체층에 이용하는 재료는 특별히 한정되지 않고, 트랜지스터(412a, 412b, 412c, 423, 424)에 요구되는 특성에 따라 적절히 설정하면 좋다. 반도체층에 이용할 수 있는 재료의 예를 설명한다.
반도체층을 형성하는 재료로서는, 실란이나 게르만으로 대표되는 반도체 재료 가스를 이용하여 기상 성장법이나 스퍼터링법으로 제작되는 비정질(아몰퍼스(amorphous)라고도 함) 반도체, 이 비정질 반도체를 광 에너지나 열에너지를 이용하여 결정화시킨 다결정 반도체, 혹은 미결정 반도체 등을 이용할 수 있다. 반도체층은 스퍼터링법, LPCVD법, 또는 플라즈마 CVD법 등에 의해 성막할 수 있다.
반도체층으로서 실리콘이나 탄화실리콘 등의 단결정 반도체를 이용할 수 있다. 반도체층으로서 단결정 반도체를 이용하면, 트랜지스터 사이즈를 미세화하는 것이 가능하게 되기 때문에, 표시부에 있어서 화소를 더욱 고정세화할 수 있다. 반도체층으로서 단결정 반도체를 이용하는 경우에는, 단결정 반도체층이 형성된 SOI 기판을 적용할 수 있다. 또는, 실리콘 웨이퍼 등의 반도체 기판을 이용해도 좋다.
아몰퍼스 반도체로서는, 대표적으로는 수소화 아몰퍼스 실리콘, 결정성 반도체로서는 대표적으로는 폴리 실리콘 등을 들 수 있다. 폴리 실리콘(다결정 실리콘)에는, 800℃ 이상의 프로세스 온도를 거쳐 형성되는 폴리 실리콘을 주재료로서 이용한 소위 고온 폴리 실리콘이나, 600℃ 이하의 프로세스 온도로 형성되는 폴리 실리콘을 주재료로서 이용한 소위 저온 폴리 실리콘, 또한 결정화를 촉진하는 원소 등을 이용하여, 비정질 실리콘을 결정화시킨 폴리 실리콘 등을 포함하고 있다. 물론, 상술한 바와 같이, 미결정 반도체 또는 반도체층의 일부에 결정상을 포함하는 반도체를 이용할 수도 있다.
또한, 산화물 반도체를 이용해도 좋고, 산화물 반도체로서는, 4원계 금속 산화물인 In-Sn-Ga-Zn-O계나, 3원계 금속 산화물인 In-Ga-Zn-O계, In-Sn-Zn-O계, In-Al-Zn-O계, Sn-Ga-Zn-O계, Al-Ga-Zn-O계, Sn-Al-Zn-O계나, 2원계 금속 산화물인 In-Zn-O계, Sn-Zn-O계, Al-Zn-O계, Zn-Mg-O계, Sn-Mg-O계, In-Mg-O, In-Ga-O계나, In-O계, Sn-O계, Zn-O계 등을 이용할 수 있다. 또한, 상기 산화물 반도체에 SiO2를 포함해도 좋다. 여기서, 예를 들면, In-Ga-Zn-O계 산화물 반도체는, 적어도 In과 Ga와 Zn을 포함하는 산화물이며, 그 조성비에 특별히 제한은 없다. 또한, In과 Ga와 Zn 이외의 원소를 포함해도 좋다.
또한, 산화물 반도체층은, 화학식 InMO3(ZnO)m(m＞0)으로 표기되는 박막을 이용할 수 있다. 여기서, m은, Ga, Al, Mn 및 Co로부터 선택된 하나 또는 복수의 금속 원소를 나타낸다. 예를 들면, M으로서, Ga, Ga 및 Al, Ga 및 Mn, 또는 Ga 및 Co 등이 있다.
또한, 산화물 반도체로서 In-Zn-O계의 재료를 이용하는 경우, 원자수비로, In/Zn = 0.5∼50, 바람직하게는 In/Zn = 1∼20, 더욱 바람직하게는 In/Zn = 1.5∼15로 한다. Zn의 원자수비를 바람직한 상기 범위로 함으로써, 트랜지스터의 전계 효과 이동도를 향상시킬 수 있다. 여기서, 화합물의 원자수비가 In：Zn：O = X：Y：Z일 때, Z＞1.5X＋Y로 한다.
산화물 반도체층으로서 완전한 단결정은 아니고, 완전한 비정질도 아닌 구조이며, CAAC-OS(C Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor)막을 이용할 수 있다. CAAC-OS막은 비정질상(非晶質相)에 결정부 및 비정질부를 가지는 결정-비정질 혼상 구조의 산화물 반도체막이다. CAAC-OS막에 포함되는 결정부는, c축이 CAAC-OS막의 피형성면의 법선 벡터 또는 표면의 법선 벡터에 평행(-5° 이상 5° 이하의 범위도 포함함)인 방향으로 정렬하고, 또한, ab면에 수직인 방향에서 보아 삼각형 모양 또는 육각형 모양의 원자 배열을 가지고, c축에 수직(85° 이상 95° 이하의 범위도 포함함)인 방향에서 보아 금속 원자가 층상 또는 금속 원자와 산소 원자가 층상으로 배열되어 있다. 또한, 다른 결정부간에서, 각각 a축 및 b축의 방향이 상이하여도 좋다.
소스 전극층 또는 드레인 전극층으로서 기능하는 배선층의 재료로서는, Al, Cr, Ta, Ti, Mo, W로부터 선택된 원소, 또는 상술한 원소를 성분으로 하는 합금이나, 상술한 원소를 조합한 합금막 등을 들 수 있다. 또한, 열처리를 행하는 경우에는, 이 열처리에 견딜 수 있는 내열성을 도전막에 갖게 하는 것이 바람직하다. 예를 들면, Al 단체에서는 내열성이 뒤떨어지고, 또한 부식하기 쉽다는 등의 문제점이 있으므로 내열성 도전성 재료와 조합하여 형성한다. Al과 조합하는 내열성 도전성 재료로서는, 티탄(Ti), 탄탈(Ta), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 네오디뮴(Nd), 스칸듐(Sc)으로부터 선택된 원소, 또는 상술한 원소를 성분으로 하는 합금이나, 상술한 원소를 조합한 합금막, 또는 상술한 원소를 성분으로 하는 질화물로 형성한다.
트랜지스터를 덮는 절연막(419)은 건식법이나 습식법으로 형성되는 무기 절연막, 유기 절연막을 이용할 수 있다. 예를 들면, CVD법이나 스퍼터링법 등을 이용하여 얻어지는 질화실리콘막, 산화실리콘막, 산화질화실리콘막, 산화알루미늄막, 산화탄탈막, 산화갈륨막 등을 이용할 수 있다. 또한, 폴리이미드, 아크릴, 벤조시클로부텐, 폴리아미드, 에폭시 등의 유기 재료를 이용할 수 있다. 또한, 상기 유기 재료 외에, 저유전율 재료(low-k 재료), 실록산계 수지, PSG(phosphosilicate glass：인 유리), BPSG(borophosphosilicate glass：인 붕소 유리) 등을 이용할 수 있다.
또한 실록산계 수지란, 실록산계 재료를 출발 재료로서 형성된 Si-O-Si 결합을 포함하는 수지에 상당한다. 실록산계 수지는 치환기로서는 유기기(예를 들면 알킬기나 아릴기)나 플루오로기를 이용해도 좋다. 또한, 유기기는 플루오로기를 가지고 있어도 좋다. 실록산계 수지는 도포법에 의해 성막하여, 소성 함으로써 절연막(419)으로서 이용할 수 있다.
또한, 이들 재료로 형성되는 절연막을 복수 적층시킴으로써, 절연막(419)을 형성해도 좋다. 예를 들면, 무기 절연막 위에 유기 수지막을 적층하는 구조로 해도 좋다.
이상과 같이 하여, 본 발명의 일양태의 발광 소자를 가지는 액티브 매트릭스형의 표시 장치를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시형태는, 다른 실시형태와 적절히 조합하는 것이 가능하다.
(실시형태 3)
본 명세서에 개시하는 표시 장치는, 다양한 전자기기(유기기도 포함함)에 적용할 수 있다. 전자기기로서는, 예를 들면, 텔레비전 장치(텔레비전, 또는 텔레비전 수신기라고도 함), 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라, 디지털 포토프레임, 휴대전화기(휴대전화, 휴대전화 장치라고도 함), 휴대형 게임기, 휴대 정보 단말, 음향 재생 장치, 파칭코기 등의 대형 게임기 등을 들 수 있다.
도 5(A)는 노트북형의 퍼스널 컴퓨터이며, 본체(3001), 케이스(3002), 표시부(3003), 키보드(3004) 등에 의해 구성되어 있다. 실시형태 1 또는 실시형태 2의 어느 하나에서 설명한 표시 장치를 표시부(3003)에 적용함으로써, 고정세 및 저소비 전력의 노트북형의 퍼스널 컴퓨터로 할 수 있다.
도 5(B)는 휴대 정보 단말(PDA)이며, 본체(3021)에는 표시부(3023)와, 외부 인터페이스(3025)와, 조작 버튼(3024) 등이 설치되어 있다. 또한, 조작용의 부속품으로서 스타일러스(3022)가 있다. 실시형태 1 또는 실시형태 2의 어느 하나에서 설명한 표시 장치를 표시부(3023)에 적용함으로써, 고정세 및 저소비 전력의 휴대 정보 단말(PDA)로 할 수 있다.
도 5(C)는 전자 서적이며, 케이스(2701) 및 케이스(2703)의 2개의 케이스로 구성되어 있다. 케이스(2701) 및 케이스(2703)는 축부(2711)에 의해 일체로 되어 있고, 이 축부(2711)를 축으로 하여 개폐 동작을 행할 수 있다. 이러한 구성에 의해, 종이 서적과 같은 동작을 행하는 것이 가능하게 된다.
케이스(2701)에는 표시부(2705)가 짜넣어지고, 케이스(2703)에는 표시부(2707)가 짜넣어져 있다. 표시부(2705) 및 표시부(2707)는 연속된 화면을 표시하는 구성으로 해도 좋고, 다른 화면을 표시하는 구성으로 해도 좋다. 다른 화면을 표시하는 구성으로 함으로써, 예를 들면 우측의 표시부(도 5(C)에서는 표시부(2705))에 문장을 표시하고, 좌측의 표시부(도 5(C)에서는 표시부(2707))에 화상을 표시할 수 있다. 실시형태 1 또는 실시형태 2의 어느 하나에서 설명한 표시 장치를 표시부(2705), 표시부(2707)에 적용함으로써, 고정세 및 저소비 전력의 전자 서적으로 할 수 있다. 표시부(2705)로서 반투과형, 또는 반사형의 표시 장치를 이용하는 경우, 비교적 밝은 상황 하에서의 사용도 예상되기 때문에, 태양전지를 제공하여 태양전지에 의한 발전, 및 배터리 충전을 행할 수 있도록 해도 좋다. 또한 배터리로서는, 리튬 이온 배터리를 이용하면, 소형화를 도모할 수 있다는 등의 이점이 있다.
또한, 도 5(C)에서는, 케이스(2701)에 조작부 등을 구비한 예를 나타낸다. 예를 들면, 케이스(2701)에 있어서, 전원(2721), 조작 키(2723), 스피커(2725) 등을 구비한다. 조작 키(2723)에 의해, 페이지를 보낼 수 있다. 또한, 케이스의 표시부와 동일면에 키보드나 포인팅 디바이스 등을 구비하는 구성으로 해도 좋다. 또한, 케이스의 이면이나 측면에, 외부 접속용 단자(이어폰 단자, USB 단자 등), 기록 매체 삽입부 등을 구비하는 구성으로 해도 좋다. 또한, 전자 서적은 전자 사전으로서의 기능을 갖게 한 구성으로 해도 좋다.
또한, 전자 서적은 무선으로 정보를 송수신할 수 있는 구성으로 해도 좋다. 무선에 의해, 전자 서적 서버로부터, 소망의 서적 데이터 등을 구입하여, 다운로드하는 구성으로 하는 것도 가능하다.
도 5(D)는 휴대전화이며, 케이스(2800) 및 케이스(2801)의 2개의 케이스로 구성되어 있다. 케이스(2801)에는 표시 패널(2802), 스피커(2803), 마이크로폰(2804), 포인팅 디바이스(2806), 카메라용 렌즈(2807), 외부 접속 단자(2808) 등을 구비하고 있다. 또한, 케이스(2800)에는 휴대전화의 충전을 행하는 태양전지 셀(2810), 외부 메모리 슬롯(2811) 등을 구비하고 있다. 또한, 안테나는 케이스(2801) 내부에 내장되어 있다. 실시형태 1 또는 실시형태 2의 어느 하나에 설명한 표시 장치를 표시 패널(2802)에 적용함으로써, 고정세 및 저소비 전력의 휴대전화로 할 수 있다.
또한, 표시 패널(2802)은 터치 패널을 구비하고 있고, 도 5(D)에는 영상 표시되어 있는 복수의 조작 키(2805)를 점선으로 나타내고 있다. 또한, 태양전지 셀(2810)에 의해 출력되는 전압을 각 회로에 필요한 전압으로 승압하기 위한 승압 회로도 실장하고 있다.
표시 패널(2802)은 사용 형태에 따라 표시의 방향이 적절히 변화한다. 또한, 표시 패널(2802)과 동일면 위에 카메라용 렌즈(2807)를 구비하고 있기 때문에, 영상 통화가 가능하다. 스피커(2803) 및 마이크로폰(2804)은 음성 통화에 한정하지 않고, 영상 통화, 녹음, 재생 등이 가능하다. 또한, 케이스(2800)와 케이스(2801)는 슬라이드하여, 도 5(D)와 같이 펼쳐져 있는 상태에서 서로 중첩된 상태로 할 수 있어, 휴대에 적합한 소형화가 가능하다.
외부 접속 단자(2808)는 AC 어댑터 및 USB 케이블 등의 각종 케이블과 접속 가능하고, 충전 및 퍼스널 컴퓨터 등과의 데이터 통신이 가능하다. 또한, 외부 메모리 슬롯(2811)에 기록 매체를 삽입하여, 보다 대량의 데이터 보존 및 이동에 대응할 수 있다.
또한, 상기 기능에 더하여, 적외선 통신 기능, 텔레비전 수신 기능 등을 구비한 것이어도 좋다.
도 5(E)는 디지털 비디오 카메라이며, 본체(3051), 표시부(A)(3057), 접안부(3053), 조작 스위치(3054), 표시부(B)(3055), 배터리(3056) 등에 의해 구성되어 있다. 실시형태 1 또는 실시형태 2의 어느 하나에 설명한 표시 장치를 표시부(A)(3057), 표시부(B)(3055)에 적용함으로써, 고정세 및 저소비 전력의 디지털 비디오 카메라로 할 수 있다.
도 5(F)는 텔레비전 장치이며, 케이스(9601)에 표시부(9603) 등에 의해 구성되어 있다. 표시부(9603)에 의해, 영상을 표시하는 것이 가능하다. 또한, 여기에서는, 스탠드(9605)에 의해 케이스(9601)를 지지한 구성을 나타내고 있다. 실시형태 1 또는 실시형태 2의 어느 하나에 설명한 표시 장치를 표시부(9603)에 적용함으로써, 고정세 및 저소비 전력의 텔레비전 장치로 할 수 있다.
텔레비전 장치의 조작은, 케이스(9601)가 구비하는 조작 스위치나, 별체의 리모콘 조작기에 의해 행할 수 있다. 또한, 리모콘 조작기에, 이 리모콘 조작기로부터 출력하는 정보를 표시하는 표시부를 형성하는 구성으로 해도 좋다.
또한, 텔레비전 장치는, 수신기나 모뎀 등을 구비한 구성으로 한다. 수신기에 의해 일반 텔레비전 방송의 수신을 행할 수 있고, 또한, 모뎀을 통하여 유선 또는 무선에 의한 통신 네트워크에 접속함으로써, 한방향(송신자로부터 수신자) 또는 쌍방향(송신자와 수신자간, 혹은 수신자들간 등)의 정보통신을 행하는 것도 가능하다.
본 실시형태는, 다른 실시형태에 기재한 구성과 적절히 조합하여 실시하는 것이 가능하다.
또한, 본 실시형태에 나타내는 구성은, 실시형태 1 또는 실시형태 2에 나타낸 구성을 적절히 조합하여 이용할 수 있다.
[실시예]
본 실시예에서는, 본 발명의 일양태에 관한 표시 장치의 특성의 측정 결과를, 도면 및 표를 이용하여 설명한다.
본 실시예에 표시 장치에 이용한 발광 소자의 제작 방법을, 도 6을 이용하여 설명한다. 본 실시예의 표시 장치는 청색의 화소에 대응하는 발광 소자(이하, 발광 소자(B)), 및 적색의 화소에 대응하는 발광 소자(이하, 발광 소자(R))를 적어도 포함하여 구성된다.
본 실시예에 이용한 유기 화합물(BPheN, 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭：PCzPA), 9-[4-(N-카르바졸릴)]페닐-10-페닐안트라센(약칭：CzPA), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트리페닐아민(약칭：BPAFLP), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-피렌-1,6-디아민(약칭：1,6mMemFLPAPrn)), 2-[3-(2,8-디페닐디벤조티오펜-4-일)페닐]디벤조[f,h]퀴녹살린(약칭：2mDBTPDBq-III), 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)트리페닐아민(약칭：PCBA1BP), (아세틸아세토나토)비스(6-tert-부틸-4-페닐피리미디나토)이리듐(III)(약칭：Ir(tBuppm)2(acac)), 비스(2,3,5-트리페닐피라지나토)(디피바로일메타나토)이리듐(III)(약칭：Ir(tppr)2(dpm))의 구조식을 이하에 나타낸다.
Figure 112012010564711-pat00001
발광 소자(B), 발광 소자(R)의 반사성을 가지는 전극(1101)으로서, 유리 기판인 기판(1100) 위에, 알루미늄-티탄 합금막을 스퍼터링법으로 성막했다. 본 실시예에 있어서, 반사성을 가지는 전극(1101)은 양극으로서 이용했다.
다음에, 반사성을 가지는 전극(1101) 위에, 티탄(Ti), 다음에 산화규소를 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법으로 성막하고, 투광성을 가지는 도전층(1104)을 형성했다. 또한, 성막한 Ti는, ITSO의 스퍼터링 후에 산화하여, 산화티탄(TiOx)으로 변화하였기 때문에, 투광성을 가진다. 그 후, 발광 소자(B)에서는, ITSO를 에칭에 의해 제거했다.
이상과 같은 방법에 의해, 본 실시예에서는, 발광 소자(B)를 포함하는 화소(이하, 화소(B)), 및 발광 소자(R)를 포함하는 화소(이하, 화소(R))에 있어서 각각 캐비티 효과를 얻기 위해, 발광 소자(R)에서는, 투광성을 가지는 도전층(1104)으로서, 6 nm의 TiOx와 80 nm의 ITSO의 적층 구조를 적용했다. 또한, 발광 소자(B)에 있어서는 투광성을 가지는 도전층(1104)으로서, 6 nm의 TiOx를 적용했다. 그 후, 투광성을 가지는 도전층(1104)의 표면은, 2 mm각의 크기로 표면이 노출하도록 주변을 폴리이미드막으로 덮고, 전극 면적을 2 mm×2 mm로 했다.
다음에 반사성을 가지는 전극(1101) 및 투광성을 가지는 도전층(1104)이 형성된 면이 하방이 되도록, 반사성을 가지는 전극(1101) 및 투광성을 가지는 도전층(1104)이 형성된 기판(1100)을 진공 증착 장치 내에 설치된 기판 홀더에 고정하여, 10-4 Pa 정도까지 감압한 후, 투광성을 가지는 도전층(1104) 위에, PCzPA와 산화몰리브덴(VI)을 공증착함으로써, 정공 주입층(1111)을 형성했다. PCzPA와 산화몰리브덴의 비율은 중량비로 1：0.5( = PCzPA：산화몰리브덴)가 되도록 조절하고, 그 막두께는 20 nm로 했다. 또한, 공증착법이란, 하나의 처리실 내에서, 복수의 증발원으로부터 동시에 증착을 행하는 증착법이다.
다음에, 정공 주입층(1111) 위에, PCzPA를 막두께 20 nm 성막하여, 정공 수송층(1112)을 형성했다.
정공 수송층(1112) 위에, CzPA와 1,6mMemFLPAPrn을, CzPA：1,6mMemFLPAPrn = 1：0.05(중량비)가 되도록 공증착함으로써, 발광층(1113)을 형성했다. 막두께는 30 nm로 했다.
발광층(1113) 위에, CzPA를 막두께 5 nm가 되도록 성막하여, 전자 수송층(1114a)을 형성했다.
전자 수송층(1114a) 위에 바소페난트롤린(약칭：BPhen)을 막두께 15 nm가 되도록 성막하여, 전자 수송층(1114b)을 형성했다.
전자 수송층(1114b) 위에, 산화리튬(Li2O)을 0.1 nm의 막두께로 증착하여, 전자 주입층(1115a)을 형성하고, 전자 주입층(1115a) 위에 구리(II) 프탈로시아닌(약칭：CuPc)을 2 nm의 막두께로 증착하여, 전자 주입층(1115b)을 형성했다.
전자 주입층(1115b) 위에, PCzPA와 산화몰리브덴(VI)을 공증착함으로써, 전하 발생층(1102)을 형성했다. PCzPA와 산화몰리브덴(VI)의 비율은, 중량비로 1：0.5(= PCzPA：산화몰리브덴)가 되도록 조절하고, 그 막두께는 20 nm로 했다.
전하 발생층(1102) 위에, BPAFLP를 막두께 20 nm 성막하여, 정공 수송층(1212)을 형성했다.
정공 수송층(1212) 위에, 2mDBTPDBq-III와, PCBA1BP와, Ir(tBuppm)2(acac)를, 2mDBTPDBq-III：PCBA1BP：Ir(tBuppm)2(acac) = 0.8：0.2：0.06(중량비)이 되도록 공증착함으로써, 발광층(1213)을 형성했다. 막두께는 20 nm로 했다.
발광층(1213) 위에, 2mDBTPDBq-III와 Ir(tppr)2(dpm)를, 2mDBTPDBq-III：Ir(tppr)2(dpm) = 1：0.06(중량비)이 되도록 공증착함으로써, 발광층(1313)을 형성했다. 막두께는 20 nm로 했다.
발광층(1313) 위에, 2mDBTPDBq-III을 막두께 15 nm가 되도록 성막하여, 전자 수송층(1214a)을 형성했다.
전자 수송층(1214a) 위에 BPhen를 막두께 15 nm가 되도록 성막하여, 전자 수송층(1214b)을 형성했다.
전자 수송층(1214b) 위에, 불화리튬(LiF)을 1 nm의 막두께로 증착하여, 전자 주입층(1215)을 형성했다.
전자 주입층(1215) 위에 은과 마그네슘을 은：마그네슘 = 10：1(체적비)로 막두께 15 nm 성막하여, 도전층(1105)으로서 은 및 마그네슘을 포함하는(AgMg) 막을 형성했다.
도전층(1105) 위에, 인듐 주석 산화물(ITO)을 스퍼터링법에 의해 막두께 70 nm로 성막하여, 투광성을 가지는 전극(1103)을 형성했다.
이상의 공정에 의해, 본 실시예에 이용한 발광 소자(B) 및 발광 소자(R)를 제작했다.
또한, 상술한 증착 과정에 있어서, 증착은 모두 저항 가열법을 이용했다.
이상에 의해 얻어진 발광 소자(B) 및 발광 소자(R)의 소자 구조를 표 1에 나타낸다.
발광 소자 B 발광소자 R
1103 ITO
70nm		 ITO
70nm
1105 Ag:Mg (=10:1)
15nm		 Ag:Mg (=10:1)
15nm
1215
LiF
1nm		 LiF
1nm
1214b BPhen
15nm		 BPhen
15nm
1214a 2mDBTPDBq-III
15nm		 2mDBTPDBq-III
15nm
1313 2mDBTPDBq-III
:Ir(tppr)2(dpm)(=1:0.06)
20nm		 2mDBTPDBq-III
:Ir(tppr)2(dpm)(=1:0.06)
20nm
1213 2mDBTPDBq-III：PCBA1BP
:Ir(tBuppm)2(acac)
(=0.8:0.2:0.06)
20nm		 2mDBTPDBq-III：PCBA1BP
:Ir(tBuppm)2(acac)
(=0.8:0.2:0.06)
20nm
1212 BPAFLP
20nm		 BPAFLP
20nm
1102 PCzPA：MoOx (=1：0.5)
20nm		 PCzPA：MoOx (=1：0.5)
20nm
1115b CuPc
2nm		 CuPc
2nm
1115a Li2O
0.1nm		 Li2O
0.1nm
1114b BPhen
15nm		 BPhen
15nm
1114a CzPA
5nm		 CzPA
5nm
1113 CzPA：1,6mMemFLPAPrn
(=1：0.05)
30nm		 CzPA：1,6mMemFLPAPrn
(=1：0.05)
30nm
1112 PCzPA
20nm		 PCzPA
20nm
1111 PCzPA：MoOx (=1：0.5)
20nm		 PCzPA：MoOx (=1：0.5)
20nm
1104 TiOx
6nm		 TiOx＼ITSO
6nm＼80nm
1101 Al-Ti Al-Ti
발광 소자(B) 및 발광 소자(R)를, 질소 분위기의 글로브 박스 내에서, 발광 소자가 대기에 노출되지 않도록 유리 기판에 의해 봉지하는 작업을 행하였다.
다음에, 발광 소자(B) 및 발광 소자(R)에 각각 컬러 필터층 CF(B), 컬러 필터층 CF(R)를 중첩하여 이용하여 화소(B) 및 화소(R)를 제작했다.
컬러 필터층 CF(B)는 재료로서 CB-7001W(후지 필름 주식회사(FUJIFILM Corporation) 제조), 컬러 필터층 CF(R)는 재료로서 CB-7001W(후지 필름 주식회사 제조)를 각각 이용하여 유리 기판 위에 도포한 후, 220℃에서 1시간 소성하여 형성했다. 또한, 막두께는 1.3∼1.4μm였다. 또한, 유리 기판으로의 컬러 필터 재료의 도포는 스핀 코트법을 이용하여 행하고, 스핀 코트법의 회전수를 컬러 필터층 CF(B)에서는 2000 rpm, 컬러 필터층 CF(R)에서는 500 rpm로 했다.
컬러 필터층 CF(B) 및 컬러 필터층 CF(R)의 파장과 투과율의 관계를 도 7에 나타낸다. 도 7에 있어서, 컬러 필터층 CF(B)는 굵은 파선, 컬러 필터층 CF(R)는 굵은 실선으로 나타내고 있다. 투과율의 측정은, 광원으로부터 유리 기판을 투과한 광을 100%로 하고, U-4000형 자기 분광 광도계(주식회사 히타치 하이테크놀로지(Hitachi High-Technologies Corporation) 제조)로 행하였다.
도 7로부터, 가시광 영역(380 nm∼680 nm)에 있어서, 컬러 필터층 CF(B)의 투과율이 50% 이상을 나타내는 파장 영역은 410 nm∼516 nm이며, 그 투과 중심 파장은 463 nm이다. 또한, 가시광 영역(380 nm∼680 nm)에 있어서, 컬러 필터층 CF(R)의 투과율이 50% 이상을 나타내는 파장 영역은 602 nm∼680 nm이며, 그 투과 중심 파장은 641 nm이다.
본 실시예에 나타내는 화소(B)에 있어서, 반사성을 가지는 전극(1101)과 발광층(1113)과의 광학 거리는 컬러 필터층 CF(B)의 투과 중심 파장의 1/4로 했다. 또한, 광학 거리는 굴절률×거리(막두께)로서 산출된다. 본 실시예에 있어서, 발광 소자(B)의 광학 거리의 산출에 이용한 각층의 막두께 및 파장 463 nm 부근의 굴절률, 및 산출된 광학 거리를 표 2에 나타낸다.
막두께 (nm) 463 nm 부근의 굴절률 광학 거리(nm)
TiOx 6 2.56 15.36
ITSO 0 2.18 0
PCzPA-OMOx 20 1.91 38.2
PCzPA 20 1.92 38.4
계 91.96
CF(B)의 투과 중심 파장(463 nm)의 1/4 115.75 nm
발광층(1113)(CzPA)의 굴절률 1.86
발광영역(정공 수송층(1112)과 발광층(1113)과의
계면으로부터 발광 영역까지의 거리		 13 nm
표 2로부터, 발광 소자(B)에 있어서, 정공 주입층(1111)과의 계면으로부터 13 nm 부근의 발광층(1113)의 발광 영역과 반사성을 가지는 전극(1101)과의 광학 거리가 컬러 필터층 CF(B)의 투과 중심 파장(463 nm)의 1/4에 상당한다.
또한, 화소(R)에 있어서, 발광 소자(R)의 투광성을 가지는 도전층(1104)의 막두께를 조정함으로써, 반사성을 가지는 전극(1101)과 발광층(1313)과의 광학 거리는 컬러 필터층 CF(R)의 투과 중심 파장의 3/4으로 했다. 본 실시예에 있어서, 발광 소자(R)의 광학 거리의 산출에 이용한 각층의 막두께 및 파장 641 nm 부근의 굴절률, 및 산출된 광학 거리를 표 3에 나타낸다.
막두께(nm) 641 nm 부근의 굴절률 광학 거리(nm)
TiOx 6 2.44 14.64
ITSO 80 2.07 165.6
PCzPA-OMOx 20 1.82 36.4
PCzPA 20 1.82 36.4
발광층(1113)(CzPA) 30 1.77 53.1
CzPA 5 1.77 8.85
BPhen 15 1.69 25.35
CuPc 2 1.68 3.36
PCzPA-OMOx 20 1.82 36.4
BPAFLP 20 1.73 34.6
발광층(1213)
(2mDBTPDBq-III)		 20 1.76 35.2
계 449.9
CF(R)의 투광 중심 파장(641 nm)의 3/4 480.75 nm
발광층(1313)(2mDBTPDBq-III)의 굴절률 1.76
발광 영역(발광층(1213)과 발광층(1313)의
계면으로부터 발광 영역까지의 거리)		 18 nm
표 3으로부터, 발광 소자(R)에 있어서, 발광층(1213)과의 계면으로부터 18 nm 부근의 발광층(1313)의 발광 영역과 반사성을 가지는 전극(1101)과의 광학 거리가 컬러 필터층 CF(R)의 투과 중심 파장(641 nm)의 3/4에 상당한다.
휘도 약 1000 cd/m2가 얻어지는 조건에서, 화소(B) 및 화소(R)의 각각에 있어서, 전류 효율, CIE 색도 좌표(x, y), 전압을 측정했다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 행하였다.
화소(B)에 있어서는, 전류 효율은 3 cd/A이며, CIE 색도 좌표는 (x = 0.14, y = 0.07)이고, 전압은 7.9 V였다. 화소(R)에 있어서는, 전류 효율은 12 cd/A이며, CIE 색도 좌표는(x = 0.67, y = 0.33), 전압은 6.5 V였다.
화소(B) 및 화소(R)의 색도를 도 8의 색도 좌표에 나타낸다. 도 8에 있어서, 화소(B)는 사각형의 도트, 화소(R)는 환형의 도트, 실선은 NTSC로 정해진 NTSC비이다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 화소(B) 및 화소(R)는 모두 NTSC비로부터의 편차가 적고 색순도가 높은 화소인 것을 알 수 있다.
이상에 설명한 바와 같이, 본 발명의 일양태를 적용함으로써, 색순도가 높은 화소를 가지는, 색재현성이 높은 표시 장치를 제공할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.
100：기판 102：전극
102a：전극 102b：전극
102c：전극 104a：도전층
104b：도전층 104c：도전층
106：EL층 108：전하 발생층
110：EL층 112：전극
112a：전극 112b：전극
112c：전극 120：발광층
122：발광층 124：발광층
126：절연층 128：대향 기판
130a：화소 130b：화소
132a：발광 소자 132b：발광 소자
134a：컬러 필터층 134b：컬러 필터층
134c：컬러 필터층 210：EL층
230a：화소 230b：화소
230c：화소 232a：발광 소자
232b：발광 소자 232c：발광 소자
401：소스측 구동 회로 402：화소부
403：게이트측 구동 회로 404：봉지 기판
405：시일재 407：공간
408：배선 410：소자 기판
411：절연막 412a：트랜지스터
412b：트랜지스터 412c：트랜지스터
413a：전극 413b：전극
413c：전극 414：절연물
415a：도전층 415b：도전층
415c：도전층 417：전극
418：발광 소자 418a：발광 소자
418b：발광 소자 418c：발광 소자
419：절연막 420a：화소
420b：화소 420c：화소
423：n 채널형 트랜지스터 424：p 채널형 트랜지스터
431：EL층 432：전하 발생층
433：EL층 434a：컬러 필터층
434b：컬러 필터층 434c：컬러 필터층
1100：기판 1101：전극
1102：전하 발생층 1103：전극
1104：도전층 1105：도전층
1111：정공 주입층 1112：정공 수송층
1113：발광층 1114a：전자 수송층
1114b：전자 수송층 1115a：전자 주입층
1115b：전자 주입층 1212：정공 수송층
1213：발광층 1214a：전자 수송층
1214b：전자 수송층 1215：전자 주입층
1313：발광층 2701：케이스
2703：케이스 2705：표시부
2707：표시부 2711：축부
2721：전원 2723：조작 키
2725：스피커 2800：케이스
2801：케이스 2802：표시 패널
2803：스피커 2804：마이크로폰
2805：조작 키 2806：포인팅 디바이스
2807：카메라용 렌즈 2808：외부 접속 단자
2810：태양전지 셀 2811：외부 메모리 슬롯
3001：본체 3002：케이스
3003：표시부 3004：키보드
3021：본체 3022：스타일러스
3023：표시부 3024：조작 버튼
3025：외부 인터페이스 3051：본체
3053：접안부 3054：조작 스위치
3056：배터리 9601：케이스
9603：표시부 9605：스탠드

Claims (20)

  1. 발광 장치로서,
    상기 발광 장치는 제 1 소자 및 제 2 소자를 포함하고,
    상기 제 1 소자는
    제 1 컬러 필터층; 및
    제 1 발광 소자를 포함하고,
    상기 제 1 발광 소자는
    반사성을 가지는 제 1 전극;
    반사성을 가지는 상기 제 1 전극 위의 제 1 발광층; 및
    상기 제 1 발광층 위의 제 2 발광층을 포함하고,
    상기 제 2 소자는
    제 2 컬러 필터층; 및
    제 2 발광 소자를 포함하고,
    상기 제 2 발광 소자는
    반사성을 가지는 제 2 전극;
    반사성을 가지는 상기 제 2 전극 위의 상기 제 1 발광층; 및
    상기 제 1 발광층 위의 상기 제 2 발광층을 포함하고,
    반사성을 가지는 상기 제 1 전극과 상기 제 1 소자 내의 상기 제 1 발광층 사이의 제 1 광로 길이는 가시광 영역에 있어서 상기 제 1 컬러 필터층의 투과율이 50% 이상인 제 1 파장 범위에 기초하여 결정되고,
    반사성을 가지는 상기 제 2 전극과 상기 제 2 소자 내의 상기 제 2 발광층 사이의 제 2 광로 길이는 상기 가시광 영역에 있어서 상기 제 2 컬러 필터층의 투과율이 50% 이상인 제 2 파장 범위에 기초하여 결정되고,
    상기 제 1 발광층이 나타내는 발광색의 파장은 상기 제 2 발광층이 나타내는 발광색의 파장보다 짧은, 발광 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 광로 길이는 상기 제 1 파장 범위의 제 1 중심 파장의 1/4이고,
    상기 제 2 광로 길이는 상기 제 2 파장 범위의 제 2 중심 파장의 3/4이고,
    상기 제 1 중심 파장은 상기 제 2 중심 파장보다 짧은, 발광 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 발광 소자는, 반사성을 가지는 상기 제 2 전극과 상기 제 1 발광층 사이에 투광성을 가지는 제 1 도전층을 더 포함하는, 발광 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    투광성을 가지는 상기 제 1 도전층은 산화인듐, 인듐 주석 산화물, 산화인듐 산화아연 합금, 산화아연, 갈륨을 첨가한 산화아연, 그라펜, 폴리 아닐린 또는 그 유도체, 폴리피롤 또는 그 유도체, 폴리티오펜(PEDOT) 또는 그 유도체, 및 아닐린, 피롤, 및 티오펜의 2종 이상으로 이루어지는 공중합체 또는 그 유도체로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료를 포함하는, 발광 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 발광 소자는 반사성을 가지는 상기 제 1 전극과 상기 제 1 발광층 사이에 투광성을 가지는 제 2 도전층을 더 포함하고,
    투광성을 가지는 상기 제 2 도전층은 투광성을 가지는 상기 제 1 도전층과 다른 두께를 가지는, 발광 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    투광성을 가지는 상기 제 2 도전층은 산화인듐, 인듐 주석 산화물, 산화인듐 산화아연 합금, 산화아연, 갈륨을 첨가한 산화아연, 그라펜, 폴리 아닐린 또는 그 유도체, 폴리피롤 또는 그 유도체, 폴리티오펜(PEDOT) 또는 그 유도체, 및 아닐린, 피롤, 및 티오펜의 2종 이상으로 이루어지는 공중합체 또는 그 유도체로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료를 포함하는, 발광 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 광로 길이는 반사성을 가지는 상기 제 1 전극의 표면과 상기 제 1 발광층의 하부 표면 사이의 광로 길이 이상이거나 반사성을 가지는 상기 제 1 전극의 상기 표면과 상기 제 1 발광층의 상부 표면 사이의 광로 길이 이하이고,
    상기 제 2 광로 길이는 반사성을 가지는 상기 제 2 전극의 표면과 상기 제 2 발광층의 하부 표면 사이의 광로 길이 이상이거나 반사성을 가지는 상기 제 2 전극의 상기 표면과 상기 제 2 발광층의 상부 표면 사이의 광로 길이 이하인, 발광 장치.
  8. 발광 장치로서,
    상기 발광 장치는 제 1 소자, 제 2 소자, 및 제 3 소자를 포함하고,
    상기 제 1 소자는
    제 1 컬러 필터층; 및
    제 1 발광 소자를 포함하고,
    상기 제 1 발광 소자는
    반사성을 가지는 제 1 전극;
    반사성을 가지는 상기 제 1 전극 위의 제 1 발광층;
    상기 제 1 발광층 위의 제 2 발광층; 및
    상기 제 2 발광층 위의 제 3 발광층을 포함하고,
    상기 제 2 소자는
    제 2 컬러 필터층; 및
    제 2 발광 소자를 포함하고,
    상기 제 2 발광 소자는
    반사성을 가지는 제 2 전극;
    반사성을 가지는 상기 제 2 전극 위의 상기 제 1 발광층;
    상기 제 1 발광층 위의 상기 제 2 발광층; 및
    상기 제 2 발광층 위의 상기 제 3 발광층을 포함하고,
    상기 제 3 소자는
    제 3 컬러 필터층; 및
    제 3 발광 소자를 포함하고,
    상기 제 3 발광 소자는
    반사성을 가지는 제 3 전극;
    반사성을 가지는 상기 제 3 전극 위의 상기 제 1 발광층;
    상기 제 1 발광층 위의 상기 제 2 발광층; 및
    상기 제 2 발광층 위의 상기 제 3 발광층을 포함하고,
    반사성을 가지는 상기 제 1 전극과 상기 제 1 소자 내의 상기 제 1 발광층 사이의 제 1 광로 길이는 가시광 영역에 있어서 상기 제 1 컬러 필터층의 투과율이 50% 이상인 제 1 파장 범위에 기초하여 결정되고,
    반사성을 가지는 상기 제 2 전극과 상기 제 2 소자 내의 상기 제 2 발광층 사이의 제 2 광로 길이는 상기 가시광 영역에 있어서 상기 제 2 컬러 필터층의 투과율이 50% 이상인 제 2 파장 범위에 기초하여 결정되고,
    반사성을 가지는 상기 제 3 전극과 상기 제 3 소자 내의 상기 제 3 발광층 사이의 제 3 광로 길이는 상기 가시광 영역에 있어서 상기 제 3 컬러 필터층의 투과율이 50% 이상인 제 3 파장 범위에 기초하여 결정되고,
    상기 제 1 발광층이 나타내는 발광색의 파장은 상기 제 2 발광층이 나타내는 발광색의 파장보다 짧고,
    상기 제 2 발광층이 나타내는 발광색의 파장은 상기 제 3 발광층이 나타내는 발광색의 파장보다 짧은, 발광 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 광로 길이는 상기 제 1 파장 범위의 제 1 중심 파장의 1/4이고,
    상기 제 2 광로 길이는 상기 제 2 파장 범위의 제 2 중심 파장의 3/4이고,
    상기 제 3 광로 길이는 상기 제 3 파장 범위의 제 3 중심 파장의 5/4이고,
    상기 제 1 중심 파장은 상기 제 2 중심 파장보다 짧고,
    상기 제 2 중심 파장은 상기 제 3 중심 파장보다 짧은, 발광 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 발광 소자는, 반사성을 가지는 상기 제 2 전극과 상기 제 1 발광층 사이에 투광성을 가지는 제 1 도전층을 더 포함하고,
    상기 제 3 발광 소자는, 반사성을 가지는 상기 제 3 전극과 상기 제 1 발광층 사이에 투광성을 가지는 제 2 도전층을 더 포함하고,
    투광성을 가지는 상기 제 1 도전층은 투광성을 가지는 상기 제 2 도전층과 다른 두께를 가지는, 발광 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    투광성을 가지는 상기 제 1 도전층은 산화인듐, 인듐 주석 산화물, 산화인듐 산화아연 합금, 산화아연, 갈륨을 첨가한 산화아연, 그라펜, 폴리 아닐린 또는 그 유도체, 폴리피롤 또는 그 유도체, 폴리티오펜(PEDOT) 또는 그 유도체, 및 아닐린, 피롤, 및 티오펜의 2종 이상으로 이루어지는 공중합체 또는 그 유도체로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료를 포함하고,
    투광성을 가지는 상기 제 2 도전층은 산화인듐, 인듐 주석 산화물, 산화인듐 산화아연 합금, 산화아연, 갈륨을 첨가한 산화아연, 그라펜, 폴리 아닐린 또는 그 유도체, 폴리피롤 또는 그 유도체, 폴리티오펜(PEDOT) 또는 그 유도체, 및 아닐린, 피롤, 및 티오펜의 2종 이상으로 이루어지는 공중합체 또는 그 유도체로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료를 포함하는, 발광 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 발광 소자는 반사성을 가지는 상기 제 1 전극과 상기 제 1 발광층 사이에 투광성을 가지는 제 3 도전층을 더 포함하고,
    투광성을 가지는 상기 제 3 도전층은 투광성을 가지는 상기 제 1 도전층과 투광성을 가지는 상기 제 2 도전층과 다른 두께를 가지는, 발광 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    투광성을 가지는 상기 제 3 도전층은 산화인듐, 인듐 주석 산화물, 산화인듐 산화아연 합금, 산화아연, 갈륨을 첨가한 산화아연, 그라펜, 폴리 아닐린 또는 그 유도체, 폴리피롤 또는 그 유도체, 폴리티오펜(PEDOT) 또는 그 유도체, 및 아닐린, 피롤, 및 티오펜의 2종 이상으로 이루어지는 공중합체 또는 그 유도체로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료를 포함하는, 발광 장치.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 광로 길이는 반사성을 가지는 상기 제 1 전극의 표면과 상기 제 1 발광층의 하부 표면 사이의 광로 길이 이상이거나 반사성을 가지는 상기 제 1 전극의 상기 표면과 상기 제 1 발광층의 상부 표면 사이의 광로 길이 이하이고,
    상기 제 2 광로 길이는 반사성을 가지는 상기 제 2 전극의 표면과 상기 제 2 발광층의 하부 표면 사이의 광로 길이 이상이거나 반사성을 가지는 상기 제 2 전극의 상기 표면과 상기 제 2 발광층의 상부 표면 사이의 광로 길이 이하이고,
    상기 제 3 광로 길이는 반사성을 가지는 상기 제 3 전극의 표면과 상기 제 3 발광층의 하부 표면 사이의 광로 길이 이상이거나 반사성을 가지는 상기 제 3 전극의 상기 표면과 상기 제 3 발광층의 상부 표면 사이의 광로 길이 이하인, 발광 장치.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 발광층과 상기 제 2 발광층 사이에 전하 발생층을 더 포함하는, 발광 장치.
  16. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 발광층 위에 투광성을 가지는 전극을 더 포함하는, 발광 장치.
  17. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광 장치가 표시 장치인, 발광 장치.
  18. 제 1 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 가시광 영역은 380nm 내지 680nm인, 발광 장치.

  19. 삭제
  20. 삭제
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