KR20120041748A - 표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 색 순도의 저하를 억제하는 것이 가능한 표시장치를 제공하는 것을 과제로 한다. 해당 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 표시장치에 의하면, 상부 반사부재와, 하부 반사부재와, 상기 상부 반사부재와 하부 반사부재 사이에 배치된 적색으로 발광하는 적색 발광층을 포함하는 발광 기능층을 구비한 제1공진기 구조; 상부 반사부재와, 하부 반사부재와, 상기 상부 반사부재와 하부 반사부재 사이에 배치된 청색으로 발광하는 청색 발광층을 포함하는 발광 기능층을 구비한 제2공진기 구조; 및 상부 반사부재와, 하부 반사부재와, 상기 상부 반사부재와 하부 반사부재 사이에 배치된 녹색으로 발광하는 녹색 발광층을 포함하는 발광 기능층을 구비한 제3공진기 구조를 포함하되, 상기 적색 발광층은 상기 제1 내지 제3공진기 구조의 발광 기능층의 각각에 배치되는 공통층인 구성으로 한다

Description

표시장치 및 그 제조방법{DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
디스플레이 장치나 조명장치 등의 표시장치로서, 전압을 인가하면 전계발광(electroluminescence)(EL) 현상에 의해서 자기발광하는 물질을 이용한 EL 표시장치가 알려져 있다. EL 표시장치는 상부전극과 하부전극 사이에 유기 재료 또는 무기 재료로 이루어진 발광 기능층을 형성한 박막 형태의 발광소자에 의해서 표시 영역의 화소를 형성한다.
EL 발광소자는, 예를 들어, 재료나 컬러 필터 등을 선택함으로써, 적색(R), 녹색(G), 청색(B)으로 발광가능하다. 따라서, 적색(R), 녹색(G), 청색(B)으로 발광하는 EL 발광소자의 다수를 기판 상에 배열함으로써, 풀 컬러 표시가능한 표시장치를 제조할 수 있다.
단, 미소하고 박막인 EL 발광소자의 다수를 기판 상에 작성하는 것은 기술적으로 난이도가 높고, 고도의 성막 정밀도가 요구된다. 그 대책의 하나로서, 적색 발광소자와 녹색 발광소자의 발광층을 잉크젯법으로 각각 형성하고, 청색 발광소자의 발광층에 대해서는 진공증착법 등으로 형성하는 것이 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
그러나, 특허문헌 1에 개시되어 있는 발광소자는, 발광층에서 생성된 광을 투명 재료로 형성한 양극과 기판 측으로부터 방출하는 배면 발광(bottom emission) 구조로서, 적색 발광층 및 녹색 발광층에 청색 발광층을 적층하면, 적색 및 녹색의 색 순도가 저하할 경우가 있다. 특히, 적색으로 발광시키는 화소는, 청색이 혼입됨으로써 색 순도가 저하되기 쉽고, 청색의 혼입량이 많다면 보라색으로 될 경우가 있다.
JP4062352 B
즉, 본 발명이 해결하려는 과제로는 전술한 문제를 일례로서 들 수 있다. 따라서, 본 발명의 목적은 색 순도의 저하를 억제할 수 있는 표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 것을 일례로서 들 수 있다.
본 발명의 제1양상에 의한 표시장치는, 상부 반사부재와, 하부 반사부재와, 상기 상부 반사부재와 하부 반사부재 사이에 배치된 적색으로 발광하는 적색 발광층을 포함하는 발광 기능층을 구비한 제1공진기 구조; 상부 반사부재와, 하부 반사부재와, 상기 상부 반사부재와 하부 반사부재 사이에 배치된 청색으로 발광하는 청색 발광층을 포함하는 발광 기능층을 구비한 제2공진기 구조; 및 상부 반사부재와, 하부 반사부재와, 상기 상부 반사부재와 하부 반사부재 사이에 배치된 녹색으로 발광하는 녹색 발광층을 포함하는 발광 기능층을 구비한 제3공진기 구조를 포함하되, 상기 적색 발광층은 상기 제1 내지 제3공진기 구조의 발광 기능층의 각각에 배치되는 공통층인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제2양상에 의한 표시장치의 제조방법은, 제1, 제2 및 제3공진기 구조의 하부 반사부재를 형성하는 공정; 상기 제1공진기 구조의 하부 반사부재 상에, 적색으로 발광하는 적색 발광층을 포함하는 발광 기능층을 형성하는 공정; 상기 제2공진기 구조의 하부 반사부재 상에, 청색으로 발광하는 청색 발광층을 포함하는 발광 기능층을 형성하는 공정; 상기 제3공진기 구조의 하부 반사부재 상에, 녹색으로 발광하는 녹색 발광층을 포함하는 발광 기능층을 형성하는 공정; 및 제1, 제2 및 제3공진기 구조의 상부 반사부재를 형성하는 공정을 포함하되, 상기 청색 발광층 및 녹색 발광층은 도포법에 의한 상이한 색으로의 도포에 의해 상기 제2 및 제3공진기 구조로 형성하고, 상기 적색 발광층은, 상기 제1 내지 제3공진기 구조의 발광 기능층의 각각에 배치되는 공통층으로서, 도포법 이외의 성막방법에 의해서 상기 제1 내지 제3공진기 구조에 형성하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1실시형태에 의한 RGB 발광소자의 종단면도;
도 2는 본 발명의 바람직한 제1실시형태에 의한 RGB 발광소자의 평면도;
도 3은 상기 RGB 발광소자의 계층도;.
도 4는 상기 RGB 발광소자의 제조 공정을 나타낸 도면;
도 5는 상기 RGB 발광소자의 청색광의 발광 특성을 나타낸 도면;
도 6은 상기 RGB 발광소자의 청색광의 색 순도를 나타낸 도면;
도 7은 상기 RGB 발광소자의 녹색광의 발광 특성을 나타낸 도면;
도 8은 상기 RGB 발광소자의 녹색광의 색 순도를 나타낸 도면;
도 9는, 예를 들어, 청색 발광층을 공통층으로 한 경우의 RGB 발광소자의 계층도;
도 10은 상기 청색 발광층을 공통층으로 한 경우의 적색광의 발광 특성을 나타낸 도면;
도 11은 상기 청색 발광층을 공통층으로 한 경우의 적색광의 색 순도를 나타낸 도면.
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 의한 표시장치에 대해서, 첨부 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 단, 이하에 설명하는 실시형태에 의해서 본 발명의 기술적 범위가 하등 한정 해석되는 것은 아니다.
(제1실시형태)
도 1 및 도 2는 공통의 기판(1)에 적색(R), 녹색(G), 청색(B)으로 발광하는 제1 내지 제3공진기 구조(R, G, B)를 배치해서 RGB 발광소자를 형성한 일례를 나타낸다. 도 1은 RGB 발광소자의 종단면도이며, 도 2는 평면도이다. 또, 도 3은 상기 RGB 발광소자의 계층 구성도로서, 계층 구조 내에 기재한 수치는 각 층의 두께(막 두께)의 일례이다. 또한, 실제의 표시장치는, 기판(1)에 다수의 RGB 발광소자를 배열해서 표시 영역을 형성하고, 도시하지 않은 표시 영역 외에 배치된 구동 회로에 의해서 수동(passive) 구동 또는 소자마다에도 구동 회로를 배치해서 능동(active) 구동되는 구성이다.
제1 내지 제3공진기 구조(R, G, B)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 하부 반사부재로서의 양극(2), 발광 기능층(3), 상부 반사부재로서의 음극(4) 및 밀봉층(5)을 기판 상에 적층하고, 성막면 측으로부터 발광을 취출하는 소위 전면 발광(top emission) 구조이다. 각 공진기 구조(R, G, B)는 뱅크(bank)라 지칭되는 격벽부(6)에 의해서 구획되어 있다. 또, 도시는 생략하지만, 외광 반사를 방지하기 위한 필름이나 기판을 더 적층하도록 해도 된다. 또한, 밀봉층(5)은 적절하게 배치되는 임의의 층인 바, 밀봉층(5)을 배치하지 않을 경우도 있다.
양극(2)은 반사 전극(21)과 투명 전극(22)의 2층 구조이다. 양극(2)의 발광 기능층(3)에 접하는 재료로서는, 일 함수가 높은 재료를 이용할 수 있다. 구체적으로는, 반사 전극(21)의 재료로서, 예를 들어, Al, Cr, Mo, Ni, Pt, Au, Ag 등의 금속 또는 그들을 함유하는 합금이나 금속간 화합물 등을 이용할 수 있다. 반사 전극(21)의 두께는, 예를 들어, 100㎚이다. 반사 전극(21)은, 400 내지 700㎚의 파장의 광에 대한 반사율의 평균치가 예를 들어 80% 이상으로, 높은 반사율이 바람직하다. 또, 투명 전극(22)은, 예를 들어, 공진 효과가 최대한으로 발휘되도록 막 두께 조정한 투명 재료로 이루어진 전극이다. 투명 전극(22)의 재료로서는, 예를 들어, ITO(Indium Tin Oxide)나 IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 금속 산화물 등을 이용할 수 있다. 또한, 투명 전극의 두께는, 예를 들어, 75㎚이다. 또, 도 1 및 도 2에서는 도시를 생략하고 있지만, 양극(2)에는 인출 전극(배선 전극)이 접속되어 있다. 또한, 양극(2)은 반사 전극(21)의 단층 구조이더라도 된다.
제1 내지 제3공진기 구조(R, G, B)는, 적색으로 발광하는 적색 발광층(31R), 녹색으로 발광하는 녹색 발광층(31G), 청색으로 발광하는 청색 발광층(31B)을, 각각의 발광 기능층(3)에 구비하고 있다. 적색 발광층(31R), 녹색 발광층(31G) 및 청색 발광층(31B)은, 예를 들어, 전계발광(EL) 현상을 발생하는 재료를 선정함으로써 발광색을 구분한 EL 발광층이다. 단, 적색 발광층(31R)에 대해서는, 제1공진기 구조(R)로만 형성되는 것이 아니고, 제2공진기 구조(G) 및 제3공진기 구조(B)의 각각의 발광 기능층(3)에도 마찬가지로 형성되어 있다. 즉, 적색 발광층(31R)은 제1 내지 제3공진기 구조(R, G, B)의 각각의 발광 기능층(3)에 형성된 공통층이다(따라서, 본 명세서에서는 「적색 공통층」이라 칭할 경우가 있다).
적색 공통층(31R)은, 예를 들어, 하나의 공정에서 제1 내지 제3공진기 구조(R, G, B)에 동시에 성막함으로써 동일한 막 두께로 형성되어 있다. 공진기 구조로 하면, 상세하게는 후술하는 바와 같이, 적색 공통층(31R)으로부터의 적색광이 30% 정도 혼입되어도, 청색 및 녹색의 색 순도의 저하를 억제할 수 있다. 단, 청색광 및/또는 녹색광에 대해서 확실히 규격을 충족시키는 색 순도를 얻기 위해서는, 적색 공통층(31R)의 바람직한 막 두께는 40㎚ 이하이며, 보다 바람직하게는 30㎚이다. 이러한 적색 공통층(31R)은, 도포법 이외의 방법으로 성막할 수 있다. 성막방법으로서는, 예를 들어, 증착법이나 레이저 어블레이션(laser ablation)법 등을 일례로서 들 수 있다. 단, 성막방법은 한정되는 것은 아니다. 또, 혼입량이란, 예를 들어, R, G, B에 있어서의 발광 피크의 강도비에 의거하고 있다. R의 경우에는 590 내지 700㎚의 범위이고, G의 경우에는 490 내지 540㎚이며, B의 경우에는 430 내지 490㎚이다.
또한, 도 1에 나타낸 바와 같이, 음극 측에서 청색 발광층(31B) 및 녹색 발광층(31G)에 접하도록 적색 발광층(31R)을 배치할 경우에는, 적색 발광층(31R)이 전자 수송성 및/또는 정공(hall) 차단 특성을 지니고 있는 것이 바람직하다. 이러한 기능을 지니는 적색 발광층(31R)은, 예를 들어, 후술하는 발광 기능을 구비한 재료와, 마찬가지로 후술하는 전자 수송 특성 등을 구비한 재료를 혼합함으로써 형성할 수 있다.
한편, 청색 발광층(31B)과 녹색 발광층(31G)은 제2공진기 구조(G)와 제3공진기 구조(B)에만 형성되어 있다. 청색 발광층(31B)의 막 두께는, 예를 들어, 20㎚이며, 녹색 발광층의 막 두께는, 예를 들어, 65㎚이다. 이러한 청색 발광층(31B) 및 녹색 발광층(31G)은, 예를 들어, 잉크젯법 등의 도포법에 의한 상이한 색으로의 도포에 의해서 성막할 수 있다. 단, 성막방법이 한정되는 것은 아니다.
양극(2)과 음극(4) 사이에 배치되는 발광 기능층(3)은 적어도 EL 발광층(31R, 31G, 31B)을 지니고 있으면 된다. 그러나, 효율적으로 전계발광 현상을 촉진시키기 위해서는, 정공 주입층 및/또는 정공 수송층, 전자 수송층 및/또는 정공 차단층, 전자 주입층 등의 기능층을 적절하게 배치한 다층 구조인 것이 바람직하다.
도 1은 일례로서 정공 주입층(32), 정공 수송층(33) 및 전자 수송층(34)을 배치한 구성을 나타낸다. 이들 정공 주입층(32), 정공 수송층(33) 및 전자 수송층(34)은, 적색 공통층(31R)과 마찬가지로, 제1 내지 제3공진기 구조(R, G, B)의 각각에 공통층으로서 형성되어 있다. 따라서, 정공 주입층(32), 정공 수송층(33) 및 전자 수송층(34)은 동일한 막 두께 및 순서로 형성되어 있다. 정공 주입층(32)의 막 두께는, 예를 들어, 30㎚이고, 정공 수송층(33)의 막 두께는, 예를 들어, 30㎚이며, 전자 수송층(34)의 막 두께는, 예를 들어, 20㎚이다.
예를 들어, 잉크젯법 등의 도포법에 의해서 청색 발광층(31B) 및 녹색 발광층(31G)을 형성할 경우, 이들 액상 재료와 접하게 되는 하층의 정공 수송층(33)(또는, 정공 주입층의 경우도 있음)은, 상기 액상 재료에 대해서 불용성인 재료를 선정하거나 또는 불용화 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 발광층의 액상 재료에도 좌우되지만, 상기 액상 재료에 대해서 불용성인 재료로서는, 예를 들어, 유기 재료로는 광열가교형의 옥세탄 골격을 정공 수송 재료에 도입한 DHTBOX(저서: 유기 EL 디바이스 물리?재료화학?디바이스 응용-112페이지 참조)를 일례로서 들 수 있다. 또한, 불용화 처리의 일례로서는, 광중합반응 등에 의한 가교화 처리, 친수화 처리 혹은 소수화 처리 등을 들 수 있다.
여기서, 공진기 구조(R, G, B)에는 각각의 발광색에 바람직한 공진기 광로 길이가 있다. 공진기 광로 길이는, 도 1에 나타낸 구조의 경우에는, 반사 전극(21)과 음극(4)의 반사면의 이간 거리에 상당한다. 일례로서, 적색(R)의 바람직한 공진기 광로 길이를 얻기 위한 적층막 두께는 300㎚이고, 녹색(G)의 바람직한 공진기 광로 길이를 얻기 위한 적층막 두께는 240㎚이며, 청색(B)의 바람직한 공진기 광로 길이를 얻기 위한 적층막 두께는 195㎚이다. 단, 이들 두께는 한정되는 것은 아니다.
도 1 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 제2공진기 구조(G) 및 제3공진기 구조(B)에 대해서는, EL 발광층인 녹색 발광층(31G)과 청색 발광층(31B)의 두께를 변화시키는 것에 의해서 공진기 광로 길이를 조정하고 있다. 따라서, 정공 주입층(32) 등의 다른 적층막에 대해서는, 막 두께를 동일하게 한 공통층으로 하고 있다. 한편, 제1공진기 구조(R)에 대해서는, EL 발광층인 적색 발광층(31R)을 공통층으로 하고 있으므로, 광로 길이 조정층(35)을 새롭게 추가해서 공진기 광로 길이를 조정하고 있다. 이 광로 길이 조정층(35)을 추가함으로써, 정공 주입층(32) 등의 다른 적층막에 대해서는, 제2공진기 구조(G) 및 제3공진기 구조(B)의 적층막과 막 두께를 동일하게 한 공통층으로 하고 있다.
광로 길이 조정층(35)은, 적색 발광층(31R)보다도 정공의 수송 특성(이동도)이 높은 재료를 이용해서, 청색 발광층(31B) 및 녹색 발광층(31G)에 대응하는 계층 위치에 배치할 수 있다. 즉, 도 1의 광로 길이 조정층은, 공진기 광로 길이를 조정하는 것에 부가해서, 정공 수송층으로서의 기능을 지닌다. 이와 같이 구성함으로써, 동일한 차수의 공진기 구조더라도 적색 발광층(31R)을 얇게 성막할 수 있고, 공진기 광로 길이가 가장 큰 제1공진기 구조(R)의 전압상승을 억제할 수 있다고 하는 이점이 있다. 단, 광로 길이 조정층(35)은, 도 1에 나타낸 위치로 한정되는 것은 아니고, 적색 발광층(31R)보다도 전자의 이동도가 높은 재료를 이용해서, 적색 발광층(31R)보다도 음극 측에 배치할 수도 있다.
정공 주입층(31), 정공 수송층(32) 및 도 1의 광로 길이 조정층(35)으로서는, 정공의 수송 특성(이동도)이 높은 재료로 형성되어 있으면 되고, 일례로서, 구리 프탈로사이아닌(CuPc) 등의 프탈로사이아닌 화합물, m-MTDATA 등의 스타버스트(starburst)형 아민, 벤지딘형 아민의 다량체, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]-바이페닐(NPB), N-페닐-p-페닐렌다이아민(PPD) 등의 방향족 제3급 아민, 4-(다이-P-톨릴아미노)-4'-［4-(다이-P-톨릴아미노)스티릴]스틸벤젠 등의 스틸벤 화합물, 트라이아졸 유도체, 스티릴아민 화합물, 버키볼(buckyball), C60, 옥세탄 골격을 정공 수송 재료에 도입한 DHTBOX 등의 풀러렌 등의 유기 재료를 이용할 수 있다. 또한, 폴리카보네이트 등의 고분자 재료 중에 저분자 재료를 분산시킨 고분자 분산계의 재료를 사용해도 된다. 그외에, 몰리브덴 산화물, 텅스텐 산화물, 티타늄 산화물, 바나듐 산화물 등의 산화물을 사용해도 된다. 단, 이들 재료로 한정되는 것은 아니다.
적색 발광층(31R), 녹색 발광층(31G) 및 청색 발광층(31B)으로서는, 전계발광(EL) 현상을 발생해서 각각의 색으로 발광하는 재료를 이용한다. 그들 재료의 일례로서는, (8-하이드록시퀴놀리네이트)알루미늄 착체(Alq3) 등의 형광성 유기 금속 화합물, 4,4'-비스(2,2'-다이페닐비닐)-바이페닐(DPVBi) 등의 방향족 다이메틸리딘 화합물, 1,4-비스(2-메틸스티릴)벤젠 등의 스티릴벤젠 화합물, 3-(4-바이페닐)-4-페닐-5-t-뷰틸페닐-1,2,4-트라이아졸(TAZ) 등의 트라이아졸 유도체, 안트라퀴논 유도체, 플루오노렌 유도체 등의 형광성 유기 재료, 폴리파라피닐렌비닐렌(PPV)계, 폴리플루오렌계, 폴리비닐카바졸(PVK)계 등의 고분자 재료, 백금 착체나 이리듐 착체 등의 인광성 유기 재료를 이용할 수 있다. 단, 상기 층의 재료는 이들 재료로 한정되는 것은 아니다. 또한, 유기 재료가 아니어도 되고, 전계발광 현상을 발생하는 무기 재료를 이용해도 된다.
또, 공통층인 적색 발광층(31R)의 바람직한 재료로서는, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(Alq3), 비스(8-퀴놀리놀라토)마그네슘, 비스[벤조(f)-8-퀴놀리놀라토]아연, 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)(4-페닐-페놀라토)알루미늄, 트리스(8-퀴놀리놀라토)인듐, 트리스(5-메틸-8-퀴놀리놀라토)알루미늄(Balq), 8-퀴놀리놀라토리튬, 트리스(5-클로로-8-퀴놀리놀라토)갈륨, 비스(5-클로로-8-퀴놀리놀라토)칼슘 등의 8-퀴놀리놀라토 혹은 그 유도체를 배위자로서 적어도 1개 가진 금속 착체, BCP, 2,9-비스(2-나프틸)-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(NBPhen) 등의 페난트롤린 유도체, 2,2',2"-(1,3,5-벤젠트라이일)트리스(1-페닐)-1H-벤즈이미다졸(TPBI) 등의 이미다졸 유도체를 들 수 있고, 전술한 적색 발광층(31R)에 전자 수송성 및/또는 정공 차단 특성을 부가하기 위한 바람직한 재료로서는, Balq, TPBI를 들 수 있다. 또한, 청색 발광층(31B) 및 녹색 발광층(31G)은, 정공 수송성 혹은 바이폴라 수송성을 지니는 재료를 포함하는 것이 바람직하며, 그러한 재료의 일례로서, 4,4'-비스(카바졸-9-일)바이페닐(CBP), 4,4',4"-트리스(카바졸-9-일)트라이페닐아민(TCTA), 안트라센 유도체 등을 들 수 있다. 또, 바이폴라 수송성을 지니는 재료는 하나의 재료에 이 기능을 지니게 할 뿐만 아니라, 정공 수송성의 재료와 전자 수송성의 재료를 혼합시킴으로써 기능을 나타내는 것이 가능하다. 그러한 재료 구성의 일례로서, TCTA와 2,6-비스(3-(9H-카바졸-9-일)페닐)피리딘(26DCzPPy)의 혼합 구성을 들 수 있다. 이와 같이, 정공 수송성 혹은 바이폴라 수송성을 지니는 적색 공통층(31R)으로 함으로써, 적색 공통층(31R)을 제2 및 제3공진기 구조(G), (B)에 배치해도, 녹색 발광층(31G) 및 청색 발광층(31B)의 전계발광 현상을 효율적으로 발현시키는 것이 가능하다.
전자 수송층(34)으로서는, 전자의 수송 특성이 높은 재료로 형성되어 있으면 되고, 일례로서, PyPySPyPy 등의 실라사이클로펜타다이엔(실롤(silole)) 유도체, 나이트로 치환 플루오레논 유도체, 안트라퀴노다이메탄 유도체 등의 유기 재료, 트리스(8-하이드록시퀴놀리네이트)알루미늄(Alq3) 등의 8-퀴놀리놀 유도체의 금속 착체, 메탈프탈로사이아닌, 3-(4-바이페닐)-5-(4-t-뷰틸페닐)-4-페닐-1,2,4-트라이아졸(TAZ) 등의 트라이아졸계 화합물, 2-(4-바이페닐릴)-5-(4-t-뷰틸)-1,3,4-옥사다이아졸(PBD) 등의 옥사다이아졸계 화합물, 버키볼, C60, 카본나노튜브 등의 풀러렌을 사용할 수 있다. 단, 상기 층의 재료는 이들 재료로 한정되는 것은 아니다.
음극(4)의 재료로서는, 전자 수송층(34)에 접하는 영역의 일 함수가 낮고 음극 전체의 반사 및 투과의 손실이 작은 재료를 이용할 수 있다. 구체적으로는, 음극(4)의 재료로서, Al, Mg, Ag, Aｕ, Ca, Li 등의 금속 또는 그 화합물, 혹은 그들을 함유하는 합금 등을 단층 혹은 적층해서 이용할 수 있다. 또, 전자 수송층(34)에 접하는 영역에 얇은 불화 리튬이나 산화 리튬 등을 형성하여, 전자 주입 특성을 제어하는 것도 있다. 음극의 두께는, 예를 들어, 10㎚이다. 본 실시형태는, 성막면 측, 즉, 음극 측으로부터 광을 출력하는 전면 발광 구조이다. 따라서, 음극(4)은, 400 내지 700㎚의 파장의 광에 대한 투과율의 평균치가, 예를 들어, 20% 이상인 반투과성 전극이다. 투과율은, 예를 들어, 전극의 막 두께 등에 의해서 조정할 수 있다. 또한, 도 1 및 도 2에서는 도시를 생략하고 있지만, 음극(4)에는 인출전극(배선 전극)이 접속되어 있다.
밀봉층(5)은, 예를 들어, 수증기나 산소의 투과율이 작은 투명한 무기 재료로 형성할 수 있다. 밀봉층(5)의 재료로서는, 일례로서 질화규소(SiNx), 질화산화규소(SiOxNy), 산화알루미늄(AlOx), 질화알루미늄(AlNx) 등을 이용할 수 있다.
뱅크라 지칭되는 격벽부(6)의 재료로서는, 일례로서 불소성분을 함유하는 감광성 수지를 이용할 수 있다. 불소성분을 함유하는 것에 의해, 액상 재료에 대해서 발액성(援液性)을 발휘할 수 있으므로, 도포법을 이용해서 성막할 경우의 액흐름(소위 오버랩)을 억제할 수 있다. 격벽부(6)는 차광성을 지니는 재료로 형성하는 것이 바람직하다.
이어서, 전술한 RGB 발광소자를 제조하는 공정에 대해서, 도 4의 공정도를 참조하면서 설명한다.
우선, 도 4의 공정(100)에 나타낸 바와 같이, 예를 들어, 증착이나 스퍼터링법 등을 이용해서 반사 전극(21) 및 투명 전극(22)을 차례로 성막한다. 이들 전극(21), (22)의 패터닝은, 예를 들어, 포토리소그라피법에 의해서 행할 수 있다. 다음에, 도 4의 공정(110)에 나타낸 바와 같이, 예를 들어, 불소성분을 함유하는 감광성 수지를 기판(1) 상에 도포하고, 건조시켜서 성막한 후, 예를 들어, 포토리소그라피법에 의해서 도 1에 나타낸 바와 같은 패턴으로 한 격벽부(6)를 형성한다. 예를 들어, 능동형인 경우에는, 전극(21), (22)을 스트라이프 형상으로 형성한 후, 격벽부(6)를 형성한다. 한편, 예를 들어, 능동형의 경우에는, 구동 회로마다 접속된 섬(island) 형상으로 전극(21), (22)을 형성한 후, 격벽부(6)를 형성한다.
다음에, 도 4의 공정(120)에 나타낸 바와 같이, 정공 주입층(32)의 액체 재료를, 예를 들어, 잉크젯 노즐 등을 이용해서 격벽부(6)에 의해서 구획된 각 공진기 구조(R, G, B)의 형성 영역 내에 도포하고, 가열 또는 광조사에 의해 성막한다. 공통층인 정공 주입층(32)은, 제1 내지 제3공진기 구조(R, G, B)의 상이한 색으로의 도포에 의해서 성막하는 것은 아니고, 하나의 공정에서 동시에 형성하는 것이 바람직하다. 막 두께는, 예를 들어, 액체 재료의 도포량에 의해서 조정할 수 있다. 또, 정공 수송층(33)에 대해서도, 마찬가지로 해서 성막한다. 단, 정공 주입층(32) 및 정공 수송층(33)의 도포방법은, 잉크젯법이 아니어도 되고, 예를 들어, 스프레이법, 스핀 코팅법, 딥 코팅법, 다이 코팅법 등이어도 된다. 또한, 필요에 따라서, 다음 공정에서 도포되는 녹색 발광층(31G) 및 청색 발광층(31B)의 액체 재료에 대한 불용화 처리를 행할 수 있다.
다음에, 도 4의 공정(130)에 나타낸 바와 같이, 녹색 발광층(31G)의 액체 재료를, 예를 들어, 잉크젯 노즐 등을 이용해서 격벽부(6)에 의해 구획된 각 공진기 구조(R, G, B)의 형성 영역 내에 도포하고, 가열 또는 광조사에 의해 성막한다. 청색 발광층(31B)도 녹색 발광층(31G)과 마찬가지로 해서 성막한다. 또한, 광로 길이 조정층(35)에 대해서는, 정공 수송층(32)과 마찬가지로 도포법에 의해 성막한다. 이와 같이, 녹색 발광층(31G), 청색 발광층(31B) 및 광로 길이 조정층(35)은, 제1 내지 제3공진기 구조(R, G, B)의 상이한 색으로의 도포에 의해 성막하지만, 이들 성막 순서는 특별히 한정되는 것은 아니다.
이어서, 도 4의 공정(140)에 나타낸 바와 같이, 예를 들어, 증착법이나 레이저 어블레이션법에 의해서 적색 공통층(31R)을 성막한다. 이때, 공통층인 적색 공통층(31R)은, 공진기 구조(R, G, B)마다 별도의 공정으로 성막하는 것이 아니라, 하나의 공정에서 동시에 공진기 구조(R, G, B)로 성막하는 것이 바람직하다.
다음에, 도 4의 공정(150)에 나타낸 바와 같이, 예를 들어, 증착법을 이용해서 전자 수송층(34)을 형성한다. 공통층인 전자 수송층(34)도, 제1 내지 제3공진기 구조(R, G, B)의 상이한 색으로의 도포에 의해 성막하는 것은 아니고, 하나의 공정에서 동시에 형성하는 것이 바람직하다.
이어서, 도 4의 공정(160)에 나타낸 바와 같이, 예를 들어, 증착법을 이용해서 음극(4)을 형성한다. 음극(4)의 패터닝은, 메탈 마스크 등의 마스크를 이용하거나, 또는 격벽부(6)의 뱅크 형상을 이용해서 행할 수 있다. 예를 들어, 능동형의 경우, 음극을 스트라이프 형상으로 패터닝할 수 있다. 한편, 예를 들어, 능동형의 경우에는, 패터닝을 행하지 않고, 소위 솔리드(solid) 전극으로 할 수 있다.
최후에, 도 4의 공정(170)에 나타낸 바와 같이, 불활성 가스의 분위기 하에 있어서, 플라즈마 CVD법 등으로 밀봉층(5)을 성막한다. 이상의 공정을 통해서, 도 1에 나타낸 RGB 발광소자를 제조할 수 있다. 또, 도시는 생략하지만, 다수의 RGB 발광소자에 의해서 형성된 표시 영역을 제2의 기판(커버 부재)에 의해서 덮도록 하고, 그 내부 공간을 불활성 가스 또는 불활성 액체로 채우도록 해도 된다.
전술한 실시형태에 따르면, RGB 발광소자에 의해서 표시 영역이 형성되는 표시장치에 있어서, RGB의 발광소자를 공진기 구조(R, G, B)로 하고, 또한, 상이한 색으로 도포하는 횟수를 저감하기 위한 공통층으로서 적색 발광층(31R)을 RGB 발광소자의 각 발광 기능층에 배치하는 구성으로 함으로써, 제2공진기 구조(G) 및 제3공진기 구조(B)로부터 출력되는 녹색광 및 청색광의 색 순도가 저하하는 것을 억제할 수 있다. 즉, 색 순도가 높은 적색광, 녹색광 및 청색광을 출력가능한 표시장치를 얻을 수 있다.
또 전술한 실시형태에 따르면, 녹색 발광층(31G) 및 청색 발광(31B)은 도포법에 의한 상이한 색으로의 도포에 의해서 성막하지만, 공통층인 적색 발광층(31R)에 대해서는 도포법 이외의 성막방법에 의해서 상이한 색으로 도포하지 않고 성막하는 것에 의해, 1회분의 도포 공정을 생략할 수 있다. 그 결과, 제조 비용의 저감화를 도모할 수 있다. 또한, 도포법은, 일반적으로 성막 정밀도가 낮다고 일컬어지고 있지만, 본 실시형태와 같이 적색 공통층(31R)을 도포법 이외의 방법으로 성막하면, 제품의 수율을 높게 하는 것을 기대할 수 있다.
또한 전술한 실시형태에 따르면, 광로 길이 조정층(35)을 새롭게 추가한 것에 의해, 공통층으로 하기 위해서 적색 발광층(31R)의 막 두께를 얇게 해도, 제1공진기 구조(R)의 공진기 광로 길이를 바람직한 거리에 설정할 수 있다. 게다가, 적색 발광층(31R)보다도 정공 또는 전자의 이동도가 높은 재료로 광로 길이 조정층(35)을 형성하는 것에 의해, 공진기 광로 길이가 가장 큰 제1공진기 구조(R)의 전압상승을 억제할 수 있다고 하는 이점이 있다.
또, 도 1에 나타낸 발광소자는, 반사 전극 및 반투과 전극에 의해서 상부 및 하부의 반사부재를 구성하고 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니고, 전극과는 다른 반사막을 형성하도록 해도 된다. 이 경우, 전극과는 별도의 반사막의 소자 측의 양극 및 음극은, 투명 전극으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 전면 발광 구조가 아니어도 되고, 반투과 전극에 의해서 하부 반사부재를 형성하고, 반사 전극에 의해서 상부 반사부재를 형성해서 배면 발광 구조로 하는 것도 가능하다. 이 경우, 기판(1)의 재료에 투명 재료를 이용하도록 한다.
계속해서, 적색 발광층(31R)을 공통층으로 한 제1 내지 제3공진기 구조(R, G, B)로부터 출력되는 청색광과 녹색광의 색 순도에 대해서 시뮬레이션한 결과에 대해서, 도 5 내지 도 8을 참조하면서 설명한다. 이 시뮬레이션 결과를 보면, 본 실시형태의 표시장치가 색 순도의 저하를 억제할 수 있는 것을, 더욱 이해가능해진다.
도 5는, 공진기 구조에 있어서의 청색광의 발광 특성을 나타낸 도면으로, 적색 공통층(31R)을 형성하지 않을 경우(즉, 적색광을 혼입하지 않을 경우)의 스펙트럼과, 적색 공통층(31R)을 형성한 경우(즉, 적색광이 혼입될 경우)의 스펙트럼을 나타내고 있다. 적색광의 혼입량은 30%이다. 또, 공진기 광로 길이는 195㎚이다. 도 5의 시뮬레이션 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 제3공진기 구조(B)(청색 화소)에 대해서는, 적색광의 혼입량이 30%였다고 해도, 청색광의 파장 영역인 470㎚ 부근의 발광 강도에는 거의 변화가 보이지 않는다. 즉, 적색광의 혼입에 의한 영향은 미약하다.
또, 도 6은, 적색 발광이 불순광으로서 청색 화소로 관측되었을 경우의 색도 변화의 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 도면 중의 ○는 NTSC이며, ●(왼쪽)는 청색 발광만의 색 순도로, 도면 중 화살표의 방향으로 30%의 적색광과 청색 발광을 혼합한 경우의 변화를 나타내며, □는 ●(왼쪽)에 공진 효과가 발현된 경우이다. 도 6의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 실시형태와 같이 공진 효과를 발현시키는 구성에서는 색도의 변화가 거의 없다. 이와 같이, 본 실시형태와 같이 구성하면, 적색 발광이 불순광으로서 혼입되어도, 청색광에 대해서는 색 순도의 저하를 억제할 수 있다.
도 7은, 공진기 구조에 있어서의 녹색광의 발광 특성을 나타낸 도면으로, 적색 공통층(31R)을 형성하지 않은 경우(즉, 적색광을 혼입하지 않을 경우)의 스펙트럼과, 적색 공통층(31R)을 형성한 경우(즉, 적색광이 혼입될 경우)의 스펙트럼을 나타내고 있다. 적색광의 혼입량은 30%이다. 또한, 공진기 광로 길이는 240㎚이다. 도 7의 시뮬레이션 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 제2공진기 구조(G)(녹색 화소)에 대해서도, 적색광의 혼입량이 30% 있었다고 해도, 녹색광의 파장 영역인 530㎚ 부근의 발광 강도에는 거의 변화가 보이지 않는다. 즉, 적색광의 혼입에 의한 영향은, 청색 화소의 경우와 마찬가지로 미약하다.
또, 도 8은 적색 발광이 불순광으로서 녹색 화소에서 관측된 경우의 색도 변화의 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 도면 중의 ○는 NTSC이고, ●(왼쪽)는 녹색 발광만의 색 순도로, 도면 중 화살표의 방향으로 30%의 적색 광과 녹색 발광을 혼합한 경우의 변화를 나타내며, □는 ●(왼쪽)에 공진 효과가 발현된 경우이다. 도 8의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 실시형태와 같이 공진 효과를 발현시키는 구성에서는 색도의 변화가 거의 없다. 이와 같이, 본 실시형태와 같이 구성하면, 적색 발광이 불순광으로서 혼입되어도, 녹색광에 관한 색 순도의 저하를 억제할 수 있다.
비교로서, 특허문헌 1의 기술을 채용하여 청색 발광층을 공통층으로 한 경우의 시뮬레이션 결과에 대해서 설명해둔다. 도 9는 시뮬레이션에 이용한 RGB 발광소자의 계층 구조를 나타내고 있다.
도 10은, 제1공진기 구조(R)에 있어서의 적색광의 발광 특성을 나타낸 도면으로, 청색 공통층을 형성하지 않은 경우(즉, 청색광을 혼입하지 않을 경우)의 스펙트럼과, 청색 공통층을 형성한 경우(즉, 청색광이 혼입될 경우)의 스펙트럼을 나타내고 있다. 청색광의 혼입량은 5%, 10%, 20%, 30%로 하였다. 또, 공진기 광로 길이는 300㎚이다. 도 10의 시뮬레이션 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 청색광의 혼입량이 증가함에 따라서, 청색광의 파장 영역인 470㎚ 부근의 발광 강도가 증가한다. 게다가, 적색 화소의 경우, 470㎚ 부근과 620㎚ 부근의 발광 강도차가 작다고 하는 특성이 있다. 이와 같이, 공진기 구조에 있어서 청색 발광층을 공통층으로 하면, 청색광의 혼입에 의한 적색 화소의 영향이 크다.
또, 도 11은 청색 발광이 불순광으로서 적색 화소에서 관측된 경우의 색도 변화의 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 도면 중의 ○는 NTSC이고, ×(가장 오른쪽 끝)는 적색 발광만의 색 순도로, 화살표의 방향으로 5%, 10%, 20%, 30%로 청색 발광을 혼합한 경우의 변화를 나타내며, ■는 ×(가장 오른쪽 끝)에 공진 효과가 발현된 경우, ●는 화살표의 방향으로 ×발광(오른쪽에서부터 2번째 이후)에 공진 효과를 발현시킨 경우이다. 도 11의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 공진기 구조에 있어서 청색 발광층을 공통층으로 하면, 적색 화소에서는 청색 발광이 혼합되므로 색 순도의 저하를 초래한다.
이상과 같이, 제1 및 제2실시형태에 따르면, 상부 반사부재와, 하부 반사부재와, 상기 상부 반사부재와 하부 반사부재 사이에 배치된 적색으로 발광하는 적색 발광층을 포함하는 발광 기능층을 구비한 제1공진기 구조; 상부 반사부재와, 하부 반사부재와, 상기 상부 반사부재와 하부 반사부재 사이에 배치된 청색으로 발광하는 청색 발광층을 포함하는 발광 기능층을 구비한 제2공진기 구조; 및 상부 반사부재와, 하부 반사부재와, 상기 상부 반사부재와 하부 반사부재 사이에 배치된 녹색으로 발광하는 녹색 발광층을 포함하는 발광 기능층을 구비한 제3공진기 구조를 포함하되, 상기 적색 발광층은, 상기 제1 내지 제3공진기 구조의 발광 기능층의 각각에 배치되는 공통층인 구성으로 함으로써, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 색 순도의 저하를 억제하는 것이 가능해진다.
이상, 본 발명을 구체적인 실시형태에 의거해서 상세히 설명했지만, 형식이나 세부에 관한 각종 치환, 변형, 변경 등이, 특허청구범위의 기재에 의해 규정되는 바와 같은 본 발명의 정신 및 범위에서 일탈하는 일없이 행해지는 것이 가능한 것은, 해당 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자에게는 명확하다. 따라서, 본 발명의 범위는, 전술한 실시형태 및 첨부 도면으로 한정되는 것은 아니고, 특허청구의 범위의 기재 및 이것과 균등한 것에 의거해서 정해져야 한다.
1: 기판 2: 양극
3: 발광 기능층 31R: 적색 발광층(적색 공통층)
31G: 녹색 발광층 31B: 청색 발광층
32: 정공 주입층 33: 정공 수송층
34: 전자 수송층 35: 광로 길이 조정층
4: 음극 6: 격벽부

Claims (11)

  1. 상부 반사부재와, 하부 반사부재와, 상기 상부 반사부재와 하부 반사부재 사이에 배치된 적색으로 발광하는 적색 발광층을 포함하는 발광 기능층을 구비한 제1공진기 구조;
    상부 반사부재와, 하부 반사부재와, 상기 상부 반사부재와 하부 반사부재 사이에 배치된 청색으로 발광하는 청색 발광층을 포함하는 발광 기능층을 구비한 제2공진기 구조; 및
    상부 반사부재와, 하부 반사부재와, 상기 상부 반사부재와 하부 반사부재 사이에 배치된 녹색으로 발광하는 녹색 발광층을 포함하는 발광 기능층을 구비한 제3공진기 구조를 포함하되,
    상기 적색 발광층은 상기 제1 내지 제3공진기 구조의 발광 기능층의 각각에 배치되는 공통층인 것을 특징으로 하는 표시장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 및 제3공진기 구조에 공통층으로서 배치되는 상기 적색 발광층은, 상기 청색 발광층 및 녹색 발광층보다도 음극 측에 배치되고, 상기 제2 및 제3공진기 구조의 정공 차단층 및/또는 전자 수송층을 겸하는 것이 가능한 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 적색 발광층은 동일한 막 두께로 상기 제1 내지 제3공진기 구조의 각각에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2 및 제3공진기 구조에 공통층으로서 배치되는 상기 적색 발광층은, 청색 및/또는 녹색의 발광 색에 대한 적색광의 혼입량이 30% 이하인 것을 특징으로 하는 표시장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 적색 발광층의 막 두께를 40㎚ 이하로 하여 적색광의 혼입량을 30% 이하로 하고 있는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1공진기 구조는, 적색 발광층보다도 정공 또는 전자의 이동도가 높은 재료로 형성된 광로 길이 조정층을 상기 발광 기능층에 더 구비하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 광로 길이 조정층은, 상기 제2 및 제3공진기 구조에 있어서의 상기 청색 발광층 및 녹색 발광층에 대응하는 계층 위치에 배치되는 동시에, 상기 적색 발광층보다도 정공의 이동도가 높은 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 청색 발광층 및 녹색 발광층은 도포법에 의해 상이한 색으로 도포함으로써 성막된 발광층이며, 또한, 상기 적색 발광층은 도포법 이외의 방법으로 성막된 발광층인 것을 특징으로 하는 표시장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1공진기 구조의 발광 기능층은 정공 주입층 및/또는 정공 수송층, 광로 길이 조정층, 적색 발광층, 전자 수송층 및/또는 정공 차단층, 전자 주입층의 적층구조이고,
    상기 제2공진기 구조의 발광 기능층은 정공 주입층 및/또는 정공 수송층, 청색 발광층, 적색 발광층, 전자 수송층 및/또는 정공 차단층, 전자 주입층의 적층구조이며,
    상기 제3공진기 구조의 발광 기능층은 정공 주입층 및/또는 정공 수송층, 녹색 발광층, 적색 발광층, 전자 수송층 및/또는 정공 차단층, 전자 주입층의 적층구조이고,
    상기 정공 주입층 및/또는 정공 수송층, 전자 수송층 및/또는 정공 차단층, 전자 주입층이 상기 제1 내지 제3공진기 구조의 각각에 배치되는 공통층인 것을 특징으로 하는 표시장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 정공 주입층 및/또는 정공 수송층이 상기 청색 발광층 및 녹색 발광층의 재료에 대해서 불용성의 재료로 형성되거나 또는 불용화 처리가 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  11. 제1, 제2 및 제3공진기 구조의 하부 반사부재를 형성하는 공정;
    상기 제1공진기 구조의 하부 반사부재 상에, 적색으로 발광하는 적색 발광층을 포함하는 발광 기능층을 형성하는 공정;
    상기 제2공진기 구조의 하부 반사부재 상에, 청색으로 발광하는 청색 발광층을 포함하는 발광 기능층을 형성하는 공정;
    상기 제3공진기 구조의 하부 반사부재 상에, 녹색으로 발광하는 녹색 발광층을 포함하는 발광 기능층을 형성하는 공정; 및
    상기 제1, 제2 및 제3공진기 구조의 상부 반사부재를 형성하는 공정을 포함하되
    상기 청색 발광층 및 녹색 발광층은 도포법에 의한 상이한 색으로의 도포에 의해 상기 제2 및 제3공진기 구조에 형성하고,
    상기 적색 발광층은, 상기 제1 내지 제3공진기 구조의 발광 기능층의 각각에 배치되는 공통층으로서, 도포법 이외의 성막방법에 의해서 상기 제1 내지 제3공진기 구조에 형성하는 것을 특징으로 하는 표시장치의 제조방법.
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