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KR20070017396A - 발광 디스플레이 - Google Patents

발광 디스플레이 Download PDF

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Publication number
KR20070017396A
KR20070017396A KR1020067025117A KR20067025117A KR20070017396A KR 20070017396 A KR20070017396 A KR 20070017396A KR 1020067025117 A KR1020067025117 A KR 1020067025117A KR 20067025117 A KR20067025117 A KR 20067025117A KR 20070017396 A KR20070017396 A KR 20070017396A
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KR
South Korea
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light emitting
layer
pixel
insulating layer
light
Prior art date
Application number
KR1020067025117A
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KR100776907B1 (ko
Inventor
류지 니시까와
데쯔지 오무라
Original Assignee
산요덴키가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to KR1020067025117A priority Critical patent/KR100776907B1/ko
Publication of KR20070017396A publication Critical patent/KR20070017396A/ko
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Abstract

복수의 화소를 갖는 발광 디스플레이에 있어서, 복수 화소의 각각은, 제1 전극과 제2 전극 사이에 적어도 발광층을 포함하는 발광 소자층이 형성된 발광 소자(100)를 갖는다. 발광 소자(100)와 제1 또는 제2 기판의 디스플레이 관찰측 표면 사이에는 절연층(30)이 형성되고, 이 절연층(30)의 적어도 1 이상의 화소 영역에서, 요철이 형성되어, 광로 길이 조정부(32)가 구성되어 있다. 이러한 광로 길이 조정부(32)를 1 화소 영역 내에 형성함으로써, 발광 소자(100)로부터 외부에 사출되는 광의 간섭 조건을 늘려 간섭의 평균화를 도모한다.
발광 디스플레이, 발광 소자, FPD, 간섭의 평균화, 광로 길이 조정

Description

발광 디스플레이{LIGHT-EMITTING DISPLAY}
본 발명은 발광 디스플레이, 특히 각 화소에 발광 소자를 구비한 디스플레이에 관한 것이다.
최근, 박형이고 소형화가 가능한 플랫 패널 디스플레이(FPD)가 주목받고 있으며, 이 FPD 중에서도 대표적인 액정 표시 장치는, 이미 다양한 기기에 채용되어 있다. 또한, 현재, 자발광형의 일렉트로 루미네센스(이하 EL이라고 함) 소자를 이용한 발광 장치(디스플레이나 광원), 특히 채용하는 유기 화합물 재료에 의해 다양한 발광색으로 고휘도 발광이 가능한 유기 EL 디스플레이에 대해서는, 그 연구 개발이 한창 행해지고 있다.
이 유기 EL 표시 장치는, 액정 표시 장치와 같이 백 라이트로부터의 광의 투과율을 그 전면에 라이트 밸브로서 배치한 액정 패널이 제어하는 방식과 달리, 전술한 바와 같이 자발광형이기 때문에, 밝고 또한 원리적으로 시야각 특성이 뛰어나, 고품위의 표시가 가능하다.
또한, 상기 유기 EL 소자 등의 발광 소자는, R(적), G(녹), B(청) 등의 임의의 파장광을 높은 색 순도로 발광할 수 있을 뿐만 아니라, 소자를 매우 얇은 층으로 실현할 수 있기 때문에, 디스플레이의 박형화 등의 관점에서 큰 이점이 있다.
그러나, 이 발광 소자는, 다수의 기능 박막에 의한 적층 구조를 구비하고 있고, 각 층의 역할에 따라 서로 다른 재료가 이용되고 있기 때문에, 굴절률도 각 층에서 서로 달라, 층의 계면에서의 반사가 발생하기 쉽다. 따라서, 발광층으로부터 직접 사출된 광과, 도중에 반사하고 나서 사출됨으로써, 직접 사출되는 광과 위상이 어긋난 광이 존재하게 되어, 관찰면측에서 간섭이 발생하여, 휘도 변동, 화이트 밸런스의 어긋남이 발생하기 쉽다. 또한, 이러한 간섭에 의해, 시야각의 색 의존성이 커지게 되고, 즉, 관찰 방향에 따라 색이 달라, 디스플레이로서의 표시 품질을 저하시키게 된다.
<발명의 개시>
본 발명은 발광 디스플레이에서, 이러한 색 변동이나 휘도 변동 등을 감소시킨다.
본 발명은, 복수의 화소를 갖고, 각 화소는, 제1 전극과 제2 전극 사이에 적어도 발광층을 포함하는 발광 소자층이 형성된 발광 소자를 갖고, 제1 기판 상방에 상기 발광 소자가 형성되며, 상기 발광 소자로부터의 광이 외부에 사출되는 발광 디스플레이로서, 상기 발광 소자와 디스플레이 관찰측 표면 사이에 절연층이 형성되고, 그 절연층에는, 1 이상의 화소 영역에서 요철이 형성되어, 상기 발광층으로부터 디스플레이 관찰측 표면까지의 광로 길이를 조정하는 광로 길이 조정부가 구성되며, 상기 요철부의 오목부 또는 볼록부의 지름은, 약 10㎛이고, 상기 발광층으로부터 디스플레이 관찰측 표면까지의 광로 길이가, 상기 광로 길이 조정부에 의해 1 화소 영역 내에서 복수 형성되어, 복수의 간섭 발생 조건이 1 화소 영역 내에 설 정되어 있다.
본 발명의 다른 양태에서는, 복수의 화소를 갖고, 발광 소자로부터의 광을 외부에 사출하는 발광 디스플레이로서, 각 화소는, 제1 전극과 제2 전극 사이에 적어도 발광층을 포함하는 발광 소자층이 형성된 상기 발광 소자와, 상기 발광 소자와 제1 기판의 층간에 형성되며, 상기 발광 소자를 화소마다 제어하기 위한 1 이상의 스위치 소자를 포함하는 회로 소자를 갖고, 상기 회로 소자와, 대응하는 상기 스위치 소자에 접속되는 상기 발광 소자와의 층간에는 절연층이 형성되며, 그 절연층에는, 1 이상의 화소 영역에서, 그 화소 영역의 발광 영역 내에만 선택적으로 요철이 형성되어, 상기 발광층으로부터 디스플레이 관찰측 표면까지의 광로 길이를 조정하는 광로 길이 조정부가 구성되며, 이 광로 길이 조정부에 의해, 상기 발광층으로부터 디스플레이 관찰측 표면까지의 광로 길이가, 1 화소 영역 내에서 복수 형성되어, 복수의 간섭 발생 조건이 1 화소 영역 내에 설정되어 있다.
이와 같이 절연층에 요철을 형성하여 광로 길이 조정부를 구성하고, 발광층으로부터 기판의 디스플레이 관찰측 표면까지의 광로 길이를 1 화소 영역 내에서 복수 종류로 한다. 1 화소 영역 내에서 발광층으로부터 기판의 소자 표면까지의 광로 길이가 동일하면, 이 광로 길이와 채용하는 발광 재료에 따라 정해지는 특정의 발광 파장에서, 그 화소 영역에서의 간섭의 발생 조건이 1 종류로, 강한 간섭이 발생할 가능성이 있다. 이 때문에, 막 두께의 변동 등에 의해 색 변동이나 휘도 변동이 발생하기 쉬워진다. 그러나, 화소 내에 광로 길이가 서로 다른 부분을 형성함으로써, 간섭의 발생 조건이 증가하고, 그들이 합성된 결과, 간섭의 발생 정도 를 1 화소 내에서 평균화할 수 있어, 색의 변동이나, 휘도 변동을 억제할 수 있고, 또한 시야각에 대해서도 간섭이 평균화되어 있기 때문에 색 변화의 억제도 가능해진다.
본 발명의 다른 양태에서는, 상기 발광 디스플레이에 있어서, 복수 화소의 적어도 일부에서, 상기 발광 소자와 상기 제1 기판의 층간 또는 상기 발광 소자와 상기 제2 기판 사이에는, 상기 복수의 화소 중의 적어도 일부의 화소에는, 각각 대응지어진 색을 얻기 위한 파장 조정층이 형성되며, 상기 발광층은, 상기 복수의 화소의 어느 것에서도 동일 파장의 광을 발광하고, 이 발광 소자로부터의 광은, 상기 파장 조정층에서 소정 파장으로 조정되어 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판으로부터 외부에 사출된다.
본 발명의 다른 양태에서는, 상기 발광 디스플레이에 있어서, 상기 발광층은, 상기 복수의 화소에서, 각각 대응지어진 색의 광을 발광하고, 그 발광 소자로부터 사출되며, 1 화소 영역 내에서 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판으로부터 외부에 사출되는 광 중, 상기 광로 길이 조정부를 통과한 광의 광로 길이가 그 광로 길이 조정부를 통과하지 않은 광의 광로 길이와 다르다.
본 발명의 다른 양태에서는, 상기 절연층에 형성된 오목부 또는 볼록부는, 상기 1 화소 영역의 단변 방향을 따라 2개 이상 나열되어 형성되며, 요철의 고저차는, 0㎛보다 크고 3.0㎛ 이하이다.
또한, 본 발명의 다른 양태에서는, 상기 요철의 고저차는, 상기 복수의 화소의 전체 화소 영역에서 동일하다. 이에 의해, 전체 화소에 대해 동시에 동일 조건 으로, 광로 길이 조정부 형성 처리를 실시할 수 있어, 제조 공정의 효율화를 도모하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 다른 양태에서는, 상기 요철의 고저차는, 상기 복수의 화소의 각 화소 영역에서, 대응지어진 색에 따라 변화시켜도 된다. 이에 의해, 색마다, 즉 발광 파장에 따른 고정밀도의 조정이 가능해져, 표시 품질의 한층 더한 향상이 도모된다.
본 발명에 따르면, 복수의 간섭 발생 조건이 1 화소 내에 설정됨으로써, 간섭을 화소마다 평균화할 수 있어, 막 두께 변동에 의한 색 변동이나 시야각에 의한 색 변화를 매우 용이하고 확실하게 저감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 광로 길이 조정부를 구비한 유기 EL 디스플레이의 개략 단면 구조를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 액티브 매트릭스형의 유기 EL 디스플레이의 개략 회로를 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른 평탄화 절연층의 광로 길이 조정부의 배치의 일례를 도시하는 화소의 개략 평면도.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 따른 색차와 시야각의 관계의 광로 길이 조정부의 고저차에 대한 의존성을 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 따른 색차와 시야각의 관계의 광로 길이 조정부의 고저차에 대한 다른 의존성을 도시하는 도면.
도 6은 본 발명의 실시 형태에 따른 평탄화 절연층의 광로 길이 조정부의 개략 단면 형상의 예를 도시하는 도면.
도 7은 본 발명의 실시 형태에 따른 평탄화 절연층의 광로 길이 조정부의 기능을 도시하는 설명도.
도 8은 본 발명의 실시 형태에 따른 백색 발광 유기 EL 디스플레이의 광학 특성을 설명하는 도면.
도 9는 본 발명의 실시 형태에 따른 구분 도포 방식의 유기 EL 디스플레이의 광학 특성을 설명하는 도면.
도 10은 본 발명의 실시 형태에 따른 광로 길이 조정부의 다른 예를 도시하는 도면.
도 11은 본 발명의 실시 형태에 따른 톱 에미션형 유기 EL 디스플레이의 개략 단면 구조를 도시하는 도면.
도 12는 본 발명의 실시 형태에 따른 톱 에미션형 유기 EL 디스플레이의 다른 개략 단면 구조를 도시하는 도면.
도 13은 본 발명의 실시 형태에 따른 유기 EL 디스플레이의 광로 길이 조정부의 도 1과 다른 예를 도시하는 개략 단면도.
도 14는 본 발명의 실시 형태에 따른 유기 EL 디스플레이의 광로 길이 조정부의 또 다른 구성예를 도시하는 개략 단면도.
도 15는 본 발명의 실시 형태에 따른 유기 EL 디스플레이의 광로 길이 조정부의 또 다른 구성예를 도시하는 개략 단면도.
<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>
이하, 본 발명의 실시를 위한 최선의 형태(이하, 실시 형태)에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 발광 디스플레이의 요부에 대한 개략 단면 구조를 도시한다. 도 2는, 이 발광 디스플레이로서, 각 화소에 발광 소자를 제어하는 스위치 소자로서 박막 트랜지스터(TFT)를 구비한 액티브 매트릭스형 디스플레이의 등가 회로의 일례를 도시한다. 이하에서, 발광 디스플레이로서는, 발광 소자로서 유기 EL 소자를 채용한 유기 EL 표시 장치를 예로 들어 설명한다.
액티브 매트릭스형 유기 EL 표시 장치에서는, 글래스 등의 투명 기판(10) 위에는, 복수의 화소가 매트릭스 형상으로 형성되어 있고, 각 화소는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 유기 EL 소자(100)와, 이 유기 EL 소자(100)에서의 발광을 제어하기 위한 제1 박막 트랜지스터(이하, TFT1), 제2 박막 트랜지스터(이하, TFT2), 일정 기간 표시 내용에 따른 데이터를 보유하는 축적 용량(Csc)이 형성되어 있다.
각 화소의 수평 주사 방향으로는, 이 수평 주사 방향을 따라 연장되며, 순차적으로 선택 신호가 출력되는 복수의 게이트 라인(선택 라인)(GL)과, 축적 용량(Csc)의 한쪽의 전극을 소정 전위로 하기 위한 복수의 용량 라인(SL)이 형성되어 있다. 수직 주사 방향으로는, 그 수직 주사 방향을 따라 연장되며, 데이터 신호가 출력되는 복수의 데이터 라인과, 공통의 전원(Pvdd)에 접속되어 각 화소에 전력(전류)을 공급하는 복수의 전원 라인(PL)이 형성되어 있다.
또한, 각 TFT의 능동층에 레이저 어닐링에 의한 저온 다결정화 실리콘층을 채용한 경우, 도 2에 도시하는 바와 같이, 동일한 기판 위에서, 복수의 화소가 배열된 표시부의 주변에, 화소부의 TFT와 동일한 공정에서 형성된 저온 다결정화 실리콘층을 채용한 TFT로 구성되는 수평 드라이버(H 드라이버) 및 수직 드라이버(V 드라이버)를 배치하는 것이 가능하다.
TFT1의 게이트는, 게이트 라인(GL)에 접속되고, 제1 도전 영역(예를 들면 도 2의 예에서는 소스)은, 데이터 라인(DL)에 접속되고, TFT2의 게이트는, 이 TFT1의 제2 도전 영역(이 예에서는 드레인) 및 축적 용량(Csc)의 다른쪽의 전극에 접속되어 있다. 또한 TFT2의 제1 도전 영역(여기서는 소스)은 전원 라인(PL)이 접속되고, 제2 도전 영역(여기서는 드레인)은 유기 EL 소자(100)의 양극에 접속되어 있다. 대응하는 게이트 라인(GL)에 선택 신호가 출력되어 TFT1이 온하면 TFT1을 통해 대응하는 데이터 라인(DL)에 출력되어 있는 데이터 신호에 따른 전압이 TFT2의 게이트에 인가됨과 함께, 축적 용량(Csc)에 대응한 전하가 충전됨으로써, TFT2의 게이트 전압이, 소정 기간 유지된다. TFT2는, 그 게이트에 인가되는 전압에 따라 전원 라인(PL)으로부터의 전류를 흘리고, 이것이 유기 EL 소자(100)에 공급되어, 유기 EL 소자(100)는 공급 전류에 따른 휘도로 발광한다.
유기 EL 소자(100)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 제1 전극(200)과 제2 전극(240) 사이에, 적어도 유기 발광 재료를 포함하는 발광층을 구비한 발광 소자층(120)이 형성된 적층 구조이다. 이 유기 EL 소자(100)는, 투명한 글래스 기판(10) 위에 형성되어 있다. 보다 상세하게는, 우선, 각 화소에서 유기 EL 소자(100)를 제어하기 위해 형성되는 상기 TFT1, 2나 축적 용량(Csc) 등의 화소 회로 소자 및 배선 등(드라이버가 내장되는 경우에는, 드라이버용의 회로도 포함함)이, 유기 EL 소자(100)보다 먼저 글래스 기판(10) 위에 형성된다(이하, TFT층으로 약칭함). 그리고, 이 TFT층을 피복하여, 예를 들면 아크릴계 수지나, 폴리이미드 등을 이용한 평탄화 절연층(30)이 형성되고, 이 평탄화 절연층(30) 위에, 유기 EL 소자(100)의 제1 전극(200)이 형성되어 있다.
또한, 액티브 매트릭스형 디스플레이의 경우, 도 1에 도시하는 바와 같이, 이 제1 전극(200)을 화소마다 개별 패턴으로 하고, 발광 소자층(120)을 사이에 두고 제1 전극(200)과 대향하여 형성되는 제2 전극(240)을 각 화소 공통의 패턴으로 할 수 있다.
전술한 바와 같이 유기 EL 소자(100)는, TFT2를 통해 전원 라인(PL)으로부터 공급되는 전류에 따라 발광하는데, 보다 구체적으로는, 발광 소자층(120)에 양극(여기서는 제1 전극)(200)으로부터 정공을 주입하고, 음극(여기서는 제2 전극)(240)으로부터 전자를 주입하고, 발광 소자층(120) 내, 특히 발광층 내에서, 주입된 정공과 전자가 재결합하고, 얻어진 재결합 에너지에 의해 유기 발광 재료가 여기되며, 기저 상태로 되돌아갈 때에 발광이 일어나는 원리를 이용하고 있다.
제1 전극(200)으로서는, 일함수가 커서 정공의 주입이 용이한 도전성 금속 산화물 재료인 인듐 주석 산화물(ITO: Indium Tin Oxide)을 이용하고, 제2 전극(240)으로서는 일함수가 작아 전자의 주입이 용이한 Al이나 그 합금 등을 이용하고 있다. 또한, 유기 EL 소자(100)의 하층에 형성되어 있는 평탄화 절연층(30) 및 화소 회로 소자용 등의 절연층 및 글래스 기판(10)은, 각각 유기 EL 소자(100)의 발광층(126)에서 얻어진 광을 투과 가능한 재료를 이용하고 있다.
유기 발광 소자층(120)은, 적어도 유기 발광 분자를 포함하는 발광층을 구비하고, 재료에 따라, 단층, 또는 2층, 3층, 또는 4층 이상의 다층 적층 구조로 구성되는 경우도 있다. 도 1의 예에서는, 양극으로서 기능하는 제1 전극(200)측으로부터, 정공 주입층(122), 정공 수송층(124), 발광층(126), 전자 수송층(128), 전자 주입층(130)이, 차례로 진공 증착법의 연속 성막 등에 의해 적층되고, 전자 주입층(130) 위에, 여기서는 음극으로서 기능하는 제2 전극(240)이 유기 발광 소자층(120)과 마찬가지의 진공 증착법에 의해 이 소자층(120)과 연속하여 형성되어 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 각 화소에서 동일 발광색(예를 들면 백색광)을 나타내는 유기 EL 소자(100)를 채용하고, 또한, 평탄화 절연층(30)과 TFT층 사이에, 상기 백색광으로부터, 예를 들면 풀 컬러 표시를 얻기 위해 필요한 R(적), G(녹), B(청)의 광을 얻기 위한 파장 조정층(26)이, 대응하는 화소 영역에 형성되어 있다. 백색광으로부터 R, G, B의 파장의 광을 얻기 위한 파장 조정층(26)으로서는, 입사광의 파장 영역 중 특정 파장 영역의 광만을 투과시키는 이른바 컬러 필터를 채용할 수 있다. 발광색이 예를 들면 청색 등의 삼원색 중 어느 하나인 경우에는, 삼원색의 나머지의 색의 광을 얻기 위해, 입사광(청색광)에 의해 여기되어 다른 파장(R, G)의 광을 발생하는 형광 재료 등을 이용한 색 변환층 등을 이용하여도 된다. 색 순도를 향상시키기 위해, 컬러 필터와 색 변환층의 양방을 1개의 디스플레이에 채용하여도 된다.
유기 EL 소자(100)의 발광층(126)에서 얻어져, 제1 전극(200)측으로 진행하는 광은, 제1 전극(200), 평탄화 절연층(30) 및 TFT층 및 글래스 기판(10)을 투과하여 외부에 사출된다. 발광층(126)에서 얻어진 광 중, 제2 전극(240)측으로 진행한 광은, 전술한 바와 같이 Al 등의 금속 재료가 이용된 제2 전극(240)의 표면에서 일단 반사되어 제1 전극(200)측으로 진행하고, 다음은, 상기와 마찬가지로, 제1 전극(200), 평탄화 절연층(30), 화소 회로 소자용 절연층, 글래스 기판(10)을 투과하여 외부에 사출된다.
본 실시 형태에서는, 이상과 같은 유기 EL 표시 장치에서, 1 화소 영역 내에서, 발광층(126)으로부터 기판(10)의 소자측 표면까지의 광로 길이를 변화시키고 있다. 이것은, 디스플레이의 관찰측(기판(10) 관찰면측)으로부터 본 광원(즉 발광층(126))의 거리가 1 화소 영역 내에서 다른 것과 동일하다. 1 화소 영역 내에서 다른 광로 길이를 실현하기(광원 위치를 변화시키기) 위해 본 실시 형태에서는, 광로 길이 조정부(32)를 소자(100)와 기판(10) 사이에 형성하고 있다. 구체적으로는, 전술한 바와 같은 유기 EL 소자(100)의 하층에, 이 소자(100)의 형성면을 가능한 한 평탄하게 하기 위해 채용되는 평탄화 절연층(30)에 광로 길이 조정부(32)로서, 이 예에서는 평면으로부터 국부적으로 움푹 패인 오목부(34)를 형성하고 있다.
유기 EL 소자(100)는, 현재, 그 총 두께가 1㎛ 이하로 매우 얇고, 또한 제1 및 제2 전극(200, 240) 사이에 형성되는 발광 소자층(120)의 두께는 일례로서 250㎚ 내지 300㎚ 정도에 지나지 않는다. 따라서, 얇은 발광 소자층(120)에 문제가 발생하면 제1 전극(200)과 제2 전극(240)이 단락되게 된다. 또한, 소자(100)의 하 층에 화소 회로 소자 등을 형성하는 경우에는, 그들의 존재에 의해, 소자(100)의 형성 표면의 요철은 보다 커지게 되어, 얇은 발광 소자층(120)이 요철의 단차 부분에서 피복 불량을 일으킬 가능성이 있다. 이러한 표면의 요철에 의한 단락을 방지하기 위해서는, 소자를 가능한 한 평탄한 면(단, 평활성이 있으면 됨) 위에 형성하는 것이 확실하고, 표면의 평탄성(평활성)이 뛰어난 아크릴 수지 등으로 이루어지는 평탄화 절연층(평활화 절연층)(30)이 소자(100) 아래에 형성된다. 그리고, 본 실시 형태에서는, 이 평탄화 절연층(30)에 광로 길이 조정부(32)로서 오목부(34)를 형성하고 있는 것이다. 또한, 표면이 완전하게 평탄하지 않아도, 평활성이 있으면 발광 소자층(120)을 문제없이 형성할 수 있으므로, 평탄화 절연층(30)에 형성하는 오목부(34)는, 그 표면에 예리한 각을 갖지 않도록 형성하는 것이 바람직하다. 물론, 평탄화 절연층(30)에 오목부(34)를 형성함으로써, 필연적으로 오목부(34)의 비형성 영역은 오목부에 대해 볼록부(36)가 형성된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 이들 광로 길이 조정부(32)로서의 오목부나 볼록부의 개념은, 1 화소 영역 내에서 광로 길이를 다른 것으로 변화시키기 위한 영역이면 되며, 상기와 같이 평면에 이산적으로 오목부(34)를 형성하는 것도, 이것과는 반대로 오목부(34)를 기준면으로 하여 볼록부(36)를 국부적으로 형성하는 것, 또는 평면을 기준으로 하여 볼록부(36)를 추가 형성하는 것, 혹은 요철부의 양방이 형성되어 있는 것도 동일 의의이다.
광로 길이 조정부(32)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, R, G, B 중 어느 화소에서도, 파장 조정층(26)의 형성 영역 위에 위치하도록 형성되어 있다. 또한, 신 뢰성의 확보를 위해, 오목부(34)를 형성한 영역에서도 평탄화 절연층(30)이 모두 제거되어 파장 조정층(26)이 노출되지 않을 정도로 원래의 평탄화 절연층(30)의 두께를 정해 두는 것이 바람직하다. 특히, 파장 조정층(26)으로서 이용되는 이른바 컬러 필터 재료는, 그 층의 표면이 꺼칠꺼칠한 경우가 많아, 오목부(34)의 바닥에 이러한 꺼칠꺼칠한 컬러 필터층의 표면이 노출되면, 이 위에 형성되는 유기 EL 소자(100)의 제1 전극(200)의 피복성에 영향을 미칠 가능성이 있다. 따라서, 요철을 형성하는 절연층(30)의 하층에 상기와 같은 파장 조정층(26)이 형성된 디스플레이에서는, 오목부(34)가 이 절연층을 관통하지 않도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 후술하는 바와 같이 유기 EL 소자(100)에서, 제1 전극(200)과 제2 전극(240)이 사이에 발광 소자층(120)을 사이에 두고 대향하는 영역이 발광 영역으로 된다. 그리고, 광로 길이 조정부(32)의 오목부(34)는, 이 발광 영역 내에 형성되어 있다. 비발광 영역 내에 형성해도 되지만, 사출광에 대한 광로 길이 조정 기능을 발휘하지 않는다. 또한, 화소간 영역에는, 상층의 발광 소자층(120)의 형성면을 평탄하게 보유하는 등의 목적으로 제2 평탄화 절연층(140)이 형성되고, 비발광 영역 즉 화소간 영역에 광로 길이 조정부(32)의 요철이 존재하면, 제2 평탄화 절연층(140)이 그 요철을 다 매립할 수 없을 가능성도 있다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 비발광 영역에는 광로 길이 조정부(32)를 형성하지 않고, 발광 영역에만 형성하고 있다.
또한, 이 평탄화 절연층(30) 위에 형성되는 유기 EL 소자(100)의 각 층에는, 그 두께는 적어도 1 화소 영역 내에서 동일한 두께이지만, 이 평탄화 절연층(30)의 오목부(34), 볼록부(36)에 따른 요철이 형성된다.
여기서 오목부(34)의 깊이(요철 고저차 또는 볼록부 높이)는, 0㎛보다 크고 3.0㎛ 이하이며, 보다 바람직하게는 0.5㎛ 이상, 2.0㎛ 정도 이하의 범위이다. 또한, 오목부(34)는 1 화소 영역 내에 적어도 일 개소 형성되어 있으면 효과는 있지만, 복수 형성한 쪽이 균일성 향상의 관점에서 효과가 있다. 그를 위해서는, 예를 들면, 1 화소 영역의 단변 방향을 따라 2개 이상 나열되어 형성되는 피치로 하는 것이 필요하고, 예를 들면, 오목부(34)의 중심 부근으로부터 인접한 오목부(34)의 중심 부근까지의 거리(설치 간격)로 약 10㎛ 정도로 하면 달성할 수 있다. 10㎛로는 한정되지 않고, 오목부(34)의 직경이나 그 테이퍼각에도 의하지만, 설치 간격 5㎛∼20㎛, 보다 바람직하게는 8㎛∼15㎛ 정도의 거리로 함으로써 달성할 수 있다. 도 3은, 1 화소 영역 내에 형성한 오목부(34)의 배치의 일례를 도시하고 있다. 도 3의 예에서는, 발광 효율에 따라 R, G, B의 각 화소의 면적(도면의 예에서는 수평 주사 방향의 폭이 다름)이 다르지만, 어느 화소 영역에서도, 단변 방향(여기서는 수평 주사 방향)에서 적어도 2개의 오목부(34)가 형성되어 있고, 또한 이 예에서는, 장변 방향(여기서는 수직 주사 방향)으로는, 어느 화소도 동일한 수의 오목부(34)(최소 3개)가 동일한 피치로 형성되어 있다.
다음으로, 광로 길이 조정부(32)와 백색의 색차의 관계를 설명한다. 도 4 및 도 5는, 백색 발광 디스플레이에서, 시야각에 대한 기준으로 되는 백색광으로부터의 색 어긋남(색차)과, 광로 길이 조정부(32)로서 평탄화 절연층에 형성한 요철의 고저차와의 관계를 나타내고 있다. 또한, 색 온도 6500K이다. 도 4는, 색차로 서 U, V 좌표 (Δu′2+Δv′2)1/2을 이용하고, 도 5는, 색차로서 x, y 좌표 (Δx2+Δy2)1/2을 이용하고 있다. 또한, 도 4 및 도 5에 나타내는 um은 ㎛를 의미한다. 도 4 및 5 중 어느 것에서도 평탄화 절연층(30)의 요철 고저차가 0㎛로부터, 0.5㎛, 1㎛, 1.2㎛, 1.4㎛로 증대함에 따라, 시야각이 0°(디스플레이의 법선 방향)로부터 증대해 간 경우의 색차의 변화가 작게 억제되고, 따라서, 평탄화 절연층(30)의 광로 길이 조정부로서의 요철 고저차를 형성함으로써 간섭의 평균화에 의한 색 어긋남을 억제할 수 있는 것을 알 수 있다. 또한, 요철의 고저차로서는, 모든 시야각에서 색차 (Δu′2+Δv′2)1/2이 0.02보다 작아지도록 설정하는 것이 바람직하고, 요철의 고저차로서는, 모든 시야각에서 색차 (Δx2+Δy2)1/2이 0.035보다 작아지도록 설정하는 것이 바람직하다.
도 6은, 광로 길이 조정부(32)를 평탄화 절연층(30)에 형성한 경우의 예를 도시하고 있다. 도 6의 (a)에 도시하는 바와 같이, 평탄화 절연층(30)의 표면에 소정 피치로 형성된 오목부(34)의 간극에는, 볼록부(36)가 형성되어 있지만, 이 볼록부(36)는, 그 표면이 평탄한 상태 그대로이어도 된다. 또한, 도 6의 (b)와 같이, 오목부(34)와 볼록부(36)가 매우 매끈하게 연결되는 파상의 단면이 되도록 형성하여도 된다. 어느 경우도, 표면에 요철을 구성하는 그 요철의 고저차(오목부(34)의 고저차, 볼록부(36)의 고저차, 또는 오목부와 볼록부의 고저차로 표현할 수도 있음) d는, 전술한 바와 같이, 0㎛보다 크고 3.0㎛ 이하의 크기로 형성되어 있다.
오목부(34)의 형성 피치는, 복수 화소의 어느 화소 영역에서도 동일하게 함으로써, 형성의 위치 정밀도에의 허용도를 높일 수 있다. 또한, 디스플레이 외에 광학 부재로서 기능하는 편광 필름이나, 혹은 차광용 매트릭스(블랙 매트릭스) 등을 채용하는 경우에, 이들과에서 간섭 줄무늬 등을 발생시키지 않도록, 오목부(34)의 피치를 설정하는 것이 보다 바람직하다. 형성 피치가 전체 화소 동일하고, 도 3에 도시하는 바와 같이 R, G, B의 각 화소에 대해, 화소 면적이 서로 다른 경우에는, R, G, B에서 1 화소 영역 내에 형성되는 오목부(34)의 합계 수(총수)는 서로 다르다. 물론, 간섭의 조건은 파장 의존성을 가지므로, 형성 피치를 전체 화소 동일로 하지 않고, 예를 들면 R, G, B마다, 광의 파장에 따른 최적 피치로 하여도 된다. 또한, 오목부(34)의 각각의 크기(직경, 고저차 중 어느 하나 또는 양방)에 대해서는, 전체 화소 동일이어도 되지만, 상기와 마찬가지로 파장에 대한 의존성이 큰 경우 등, R, G, B마다 변화시켜도 된다.
평탄화 절연층(30)에의 오목부(34) 및 볼록부(36)의 형성은, 예를 들면, 일단, 볼록부(36)에 요구되는 두께를 고려하여 감광성 재료를 포함하는 평탄화 절연층(30)을 형성하고, 오목부(34)로 되는 영역을 선택적으로 일반적인 포토리소그래피 방법에 의해 노광하여 에칭 제거함으로써 형성할 수 있다. 하프 노광을 채용하면 1회의 노광 처리로, 1 처리면 내에, 단계적인 고저차를 갖는 오목부(34)를 형성할 수도 있다. 이 하프 노광에서는, 예를 들면, 오목부 형성 영역이 개구된 마스크를 이용함과 함께, 에칭 제거량을 적게(얕게) 하는 위치에, 그레이팅이라고 불리 는 1㎛ 정도의 피치의 격자를 이용한다. 즉 단위 면적 내의 개구 영역을 격자에 의해 좁혀진 슬릿 형상의 패턴을 상기 마스크와는 별도로 배치, 혹은 상기 마스크와 일체적으로 형성된 하프톤 마스크를 이용하여 노광한다. 그레이팅이 존재하는 영역은, 예를 들면 그레이팅이 없는 완전 개구 영역에서, 감광제에(여기서는 감광 재료를 포함하는 평탄화 절연층(30)에) 조사되는 노광광 강도보다 낮아져, 노광량을 조정함으로써 에칭 깊이를 제어할 수 있다.
다른 오목부 형성 방법으로서는, 에치백 방법을 채용할 수 있다. 즉, 오목부를 형성하고자 하는 영역이 개구되도록 하는 패턴의 레지스트층을 대상층(여기서는 평탄화 절연층(30)) 위에 형성하고, 대상층(평탄화 절연층(30))을 이 레지스트층과 함께 드라이 에칭 등에 의해 에칭해 감으로써, 레지스트층이 개구되어 있던 영역이 깊게(특히 레지스트 존재 영역으로부터 멀어질수록 깊게) 에칭됨으로써, 레지스트층에 따른 패턴의 오목부(34)를 형성할 수 있다.
또한, 도 6에 도시한 바와 같이, 오목부(34)의 측면을 테이퍼(특히 매끄러운 테이퍼) 형상으로 하기 위해서는, 디포커스 처리를 채용할 수 있다. 이 디포커스 처리에서는, 예를 들면, 일단 초점 위치에 노광 마스크를 두고 하층의 평탄화 절연층(30) 또는 상기 에치백의 경우의 레지스트층을 노광한 후, 노광 마스크의 위치를 노광 광원 방향의 초점이 흐려지는 위치측으로 이동시켜 노광함으로써, 노광 마스크를 초점 위치에서 노광한 영역 주위에 노광량이 적지만(초점이 흐려져 있으므로) 동일 노광 마스크로 노광된 영역을 형성한다. 이러한 노광 처리를 행한 후에 에칭하면, 노광량 및 노광 위치에 따른 깊이와 크기의 오목부(34)가 최종적으로 평탄화 절연층(30)에 형성되고, 이 오목부(34)의 단면에는, 하층을 향해 지름이 작아지는 완만한 테이퍼를 형성할 수 있다.
오목부(34)의 테이퍼각도 θ는, 간섭의 평균화라고 하는 관점에서만 말하면, 90°로 할 수도 있지만, 평탄화 절연층(30)의 상방에 형성되는 매우 얇은 발광 소자층(120)의 피복성을 양호하게 유지하여 단선을 방지하기 위해서는, 45° 이하로 하는 것이 바람직하고, 0°에서는 의미가 없으므로, θ는 0＜θ≤45°의 범위로 하는 것이 바람직하다. 또한, 동일한 에칭 조건을 채용하면, 크기나 깊이가 다른 오목부(34)를 형성하여도 테이퍼각 θ는 일정하게 할 수 있다. 즉, 소자의 신뢰성 유지의 관점에서 테이퍼각 θ는 작아(소자의 피복성을 유지하여), 요구되는 크기나 깊이의 오목부(34)를 형성하는 것이 가능하다. 물론, 마스크나 에칭 조건을 변경하여, 테이퍼각 θ를 변경하여도 되지만, 그 경우에도 소자의 피복성을 유지할 수 있도록 하는 각도로 하는 것이 보다 바람직하다.
도 7은, 발광층(126)(광원)으로부터 사출되는 광의 진행 방법 및 본 실시 형태에 따른 작용을 설명하는 개념도이다. 도 7의 (a)는, 1 화소 영역 내에서, 발광층(126)으로부터 기판(10)까지의 광로 길이가 동일한 위치에서의 광의 진행법을 도시하고 있다. 발광층(126)에서 얻어져, 기판(10)측을 향해 진행하는 광은, 전술한 바와 같이 투명한 제1 전극(200), 평탄화 절연층(30), 파장 조정층(26)을 투과하여, TFT층에 도달한다. 여기서, 편의적으로 발광 소자층(120)의 모든 층이 동일 굴절률 nEL이라고 가정하고, 발광이 발광 소자층의 두께 dEL의 절반의 위치에서 발생 하는, 즉 발광층(126)으로부터 제1 전극(200)까지의 거리를 dEL/2로 하면, 발광층(126)으로부터 사출된 광의 TFT층까지의 광학 길이(최단 길이) L1은,
Ld=nEL×dEL/2+nITO×dITO+nPLN×dPLN+nc×dc로 나타낼 수 있다. 또한, 상기 식에서, 발광층 ITO 제1 전극(200)의 굴절률 nITO, 그 두께 dITO, 평탄화 절연층(30)의 굴절률 nPLN, 그 두께 dPLN, 파장 조정층(26)의 굴절률 nc, 두께 dc이다.
발광층(126)으로부터의 광은 모든 방향으로 방사되기 때문에, 이 발광층(126)으로부터 제2 전극(240)을 향해 진행한 광은, 제2 전극(240)에서 반사되어, 다시 발광층(126)쪽으로 돌아와고, 다음은 직접 기판(10)측으로 진행하는 광과 마찬가지로 TFT층까지 진행한다. 따라서, 제2 전극(240)에서 반사되어 사출되는 광의 발광층(126)으로부터 TFT층까지의 광로 길이(최단 길이) Lr은,
Lr=nEL×3dEL/2+nITO×dITO+nPLN×dPLN+nc×dc로 된다.
이와 같이 광로 길이가 상이한 광이 기판(10)으로부터 사출되는 것은, 소자의 구조상, 원리적으로 피할 수 없어, 정도의 차는 있어도, 간섭에 의한 관찰면측에서의 휘도 얼룩, 혹은 색의 변동이 발생한다.
그러나, 도 7의 (b)에 도시하는 바와 같이, 평탄화 절연층(30)의 두께를 오목부(34)를 형성하는 등에 의해 1 화소 영역 내에서 변화시킴으로써, 상기 광로 길이 Ld와 Lr이, 적어도, 각각 2 종류씩, 즉 Ld1, Ld2, Lr1, Lr2가 존재하게 된다. 여기서, Ld1은 발광층(126)으로부터 직접 기판측에 진행하고 또한 평탄화 절연층(30) 의 볼록부(여기서는 상면 평탄부)(36)를 투과하여 TFT층에 도달하는 광의 광로 길이, Lr1은, 발광층(126)으로부터 제2 전극(240)에서 반사되고 나서 마찬가지로 평탄화 절연층(30)의 볼록부(36)를 투과하여 TFT층에 도달하는 광의 광로 길이이다. Ld2는 발광층(126)으로부터 직접 기판측으로 진행하여, 평탄화 절연층(30)의 오목부(34)의 최하부를 투과하여 TFT층에 도달하기까지 광의 광로 길이, Lr2는 발광층(126)으로부터 제2 전극(240)에서 반사되어 마찬가지로 평탄화 절연층(30)의 오목부(34)의 최하부를 투과하여 TFT층에 도달하기까지의 광의 광로 길이이다.
이와 같이, 평탄화 절연층(30)의 두께를 변화시킴으로써, Ld1의 광로를 거쳐 사출된 광과 Lr1의 광로를 거쳐 사출된 광과의 간섭 조건 외에, Ld2의 광로를 거쳐 사출된 광과 Lr2의 광로를 거쳐 사출된 광과의 간섭 조건이 적어도 존재하게 된다. 따라서, 관찰면에서 발생하는 간섭이 평균화되게 되며, 그 결과, 본 실시 형태에서는, 휘도 얼룩이나 색의 변동을 저감시키는 것이 가능해진다. 물론, 평탄화 절연층(30)의 오목부가, 적어도 도 7의 (b) 및 전술한 도 1 단면에 도시하는 바와 같이 매끄러운 단면을 갖도록 형성되어 있는 경우에는, 평탄화 절연층(30)의 두께는 볼록부(또는 상부 평탄부)(36)에서의 두께로부터 오목부(34)의 최심부(저부)에서의 두께까지 연속적으로 변화하고 있기 때문에, 그 두께의 차이에 따라 다수의 광로 길이가 존재하여, 한층 더한 간섭의 평균을 도모할 수 있다.
또한, 만일, 발광층(126)으로부터 기판(10)의 소자 측면까지의 광로 내에 위 치하는 각 층의 굴절률의 차가 없다고 해도, 본 실시 형태에 따르면, 평탄화 절연층(30)의 오목부(34)의 존재에 의해, 발광층(126)도 그 오목부에 따라 움푹 패인다. 따라서, 디스플레이 관찰면인 기판(10)으로부터 본 경우, 발광층(126), 즉 광원의 위치가, 상기 오목부의 부분에서는, 볼록부의 부분보다 기판의 근처에 배치되게 되어, 이 관점에서도, 1 화소 영역 내로부터 사출되는 광의 간섭의 평균화가 가능해지고 있다. 또한, 전술한 바와 같이 발광 소자층(120) 등의 두께를 1 화소 영역 내에서 변화시키는 것은 어렵기 때문에, 평탄화 절연층(30)에 오목부(34)를 형성함으로써, 관찰점으로부터의 광원의 위치를 이 1 화소 영역 내에서 변화시키는 것은, 간섭의 평균화의 관점에서 효과가 있다.
TFT층에 대해 구체적으로는 후술하지만, 유기 EL 소자(100)의 형성 영역(발광 영역)에서는, TFT층은, 주로 예를 들면 SiN, SiO2 등의 절연층이다. 광 투과성의 재료라도, 서로 굴절률이 다른 층의 계면, 특히, 굴절률의 차이가 큰 층 끼리의 계면에서는, 광의 반사가 일어나기 쉽다. 예를 들면, 도 7의 (a)에는, 발광층(126)으로부터의 광이 파장 조정층(26)과, TFT층의 최상층(예를 들면 SiO2층)과의 계면에서 반사하는 예를 도시하고 있다. 발광층(126)으로부터 직접 기판측으로 진행하여 TFT층에서 반사되고, 제2 전극(240)에서 반사되어 최종적으로 기판(10)을 투과하여 외부로 광이 사출되는 경우, 그 광은, 적어도 3회, 제1 전극(200)과 평탄화 절연층(30)(존재하는 경우에는 파장 조정층(26))을 투과한다. 평탄화 절연층(30)은, TFT의 형성에 의해 요철이 발생하고 있는 경우에도, 유기 EL 소자(100) 의 형성면을 가능한 한 평탄하게 하기 위해 채용되는 것이 많고, 그 경우, 1㎛∼4㎛ 정도의 두께로 형성된다. 이러한 평탄화 절연층(30)은, 다른 층과 비교해도 매우 두껍고, 광로 길이 LrTFT에 미치는 영향도 크다.
여기서, IZO 등으로 이루어지는 제1 전극(200)의 굴절률은, 예를 들면 2.0, 광로 길이 조정부(32)를 갖고 아크릴계 수지 등으로 이루어지는 평탄화 절연층(30)의 굴절률은 1.6∼1.5, 유기 재료로 이루어지는 파장 조정층(26)의 굴절률도 평탄화 절연층(30)과 마찬가지로 1.6∼1.5이다. 또한, 파장 조정층(26)의 하층의 층간 절연층(20)의 예를 들면 SiN층은 1.9 정도, SiO2층은, 1.5 정도이다. 광이 굴절률이 다른 계면에 입사할 때에는 반사가 일어난다. 이 관점에서, 상기 적층 구조를 보면, 본 실시 형태에서는, 광로 길이 조정부(32)의 상층(제1 전극)에도 하층(SiN층)에도 평탄화 절연층(30)과의 굴절률 차이가 큰 층이 배치되어 있다. 이와 같이 굴절률 n의 차 Δn이 큰(예를 들면 Δn≥0.2) 위치에 광로 길이 조정부(32)가 형성되므로, 광로 길이 조정부(32)보다 발광층(상층)측에서 반사한 광 a1와, 반사하지 않았던 광 a2, 광로 길이 조정부(32)보다 기판(10)(하층)측에서 반사한 광 b1과 반사하지 않았던 광 b2가 존재할 가능성이 매우 높아진다. 즉, 전술한 바와 같이, 평탄화 절연층(30)을 1회만 통과하는 광, 2회, 3회, 혹은 4회 이상 통과하는 광으로 광로 길이 조정부(32)에 의해 광로 길이를 1 화소 내에서 확실히 변화시킬 수 있게 된다.
한편, 발광 소자층(120)의 두께는 소자의 발광 특성에 미치는 영향이 커서, 동일색을 발광하는 1 화소 영역 내에서 변경하는 것은 바람직하지 않다. 또한, 진공 증착이나 잉크제트 등의 인쇄에 의해 형성하므로, 부분적으로 두께를 변화시키는 것이 용이하지 않다. 또한, 발광 소자층(120) 중, 각 화소 공통으로 형성되는 층은, 동시에 형성하는 것이 바람직하다. 이는, 단순히, 제조 공정을 간소화하는 관점뿐만 아니라, 유기 EL 소자의 유기층이, 수분이나 산소, 불순물 등에 의해 열화되기 쉽기 때문에, 적층 구조의 유기 발광 소자층(120)의 형성 시에는, 최소한의 공정수로, 또한 진공 상태를 깨지 않고 연속하여 성막하는 것이 열화를 방지하는데 있어서 매우 중요하기 때문이다. 이와 같이, 유기 EL 소자(100)의 발광의 균일성, 신뢰성을 유지하는데 있어서, 발광 소자층(120)의 두께를 1 화소 영역 내에서 변화시키는 것은 바람직하지 않다.
또한, 제1 전극(200)의 두께는 이것을 변화시키면 1 화소 영역 내에서 저항이 변화되게 된다. 특히, 제1 전극(200)의 재료로서 ITO, IZO 등의 투명 도전성 금속 산화 재료를 이용한 경우, 이들 재료는 Al 등과 비교하여 저항값이 크고, 유기 EL 소자(100)에 주입하는 전하량을 균질로 하고, 또한 발열 등을 막는 관점에서 저저항으로 하고자 하는 요구가 있어, 투과율의 저하가 없는 범위에서 가능한 한 두껍게 형성하는 것이 바람직하다. 이 관점에서는, 제1 전극(200)을 국부적으로 얇게 하는 것은 바람직하지 않다.
이에 대해, 본 실시 형태와 같이, 두껍고, 또한 부분적으로 두께를 변화시켜도 유기 EL 소자(100)의 발광 특성 등에 미치는 영향이 작은 평탄화 절연층(30)의 두께를 1 화소 영역에서 변화시킴으로써, 유기 EL 소자(100)로부터 외부에 사출되 는 광의 광로 길이를 가장 효율적으로 조정할 수 있다.
TFT층에 대해 전술의 도 1과 아울러 설명하면, 기판(10)의 표면을 피복하여 기판으로부터 TFT에의 불순물 침입을 방지하기 위한 버퍼층(기판측으로부터 SiN층, SiO2층의 적층 구조)(12)이 형성되고, 이 버퍼층(12) 위에 TFT 능동층으로서, 비정질 실리콘을 레이저 어닐링에 의한 저온 다결정화에 의해 얻은 다결정 실리콘층(14)이 형성되어 있다. 다결정 실리콘층(14)을 피복하는 기판 전체 면에는, 예를 들면 다결정 실리콘층(14)측으로부터 SiO2층, SiN층이 순서대로 적층된 2층 구조의 게이트 절연층(16)이 형성된다.
게이트 절연층(16) 위에는 게이트 전극 재료로서 Cr이나 Mo 등의 고융점 금속 재료층이 형성되고, 게이트 절연층(16)을 사이에 두고 다결정 실리콘층(14)의 채널 형성 영역의 상방에 남도록 패터닝되어, TFT의 게이트 전극(18)으로 된다. 또한, 도 2에 도시하는 게이트 라인(GL)이나, 용량 라인(SL)도 동시에 이 고융점 금속 재료층을 패터닝하여 형성되어 있다. 게이트 전극(18)을 포함하여 기판 전체 면을 피복하는 위치에는 층간 절연층(20)이 형성되어 있다.
이 층간 절연층(20)은, 예를 들면 기판측으로부터 SiN층, SiO2층이 순서대로 형성된 적층 구조를 구비한다. 이 층간 절연층(20) 위에는, Al 등의 저저항 재료가 이용된 데이터 라인(DL)(도 2 참조), 전원 라인(PL)이 형성되고, 층간 절연층(20) 및 게이트 절연층(16)에 형성된 컨택트홀에서 각각 대응하는 TFT1의 제1 도전 영역(도 2 참조), TFT2의 제1 도전 영역(도 1, 도 2에서는, 소스 영역(14s))에 접속되어 있다.
기판 위에 형성된 이들 층이 기본적으로 TFT층을 구성하지만, TFT 형성 영역, 축적 용량 영역 및 배선 영역은, 통상적으로, 비발광 영역이나, 차광 영역에 배치된다(비발광 영역은, 예를 들면, 유기 EL 소자(100)의 제1 전극(200)과 제2 전극(240)이 사이에 발광 소자층(120)을 사이에 두고 직접 대향하고 있지 않은 영역에 상당). 따라서, 본 실시 형태에서 주목하는 발광 영역에서의 발광층(126)으로부터 기판(10)까지의 광로 상에는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 제1 전극(200), 평탄화 절연층(30)(광로 길이 조정부(32)), 파장 조정층(26), 층간 절연층(20), 게이트 절연층(16), 버퍼층(12)이 존재한다.
또한, 유기 EL 소자의 발광광은, 유기 발광 분자에 기인하고 있어, R, G, B 를 구비한 컬러 표시 장치의 경우, 화소마다 발광층(126)을 개별 패턴으로 하여 R, G, B용으로 각각 서로 다른 발광 재료를 이용하는 것도 가능하다. 이 경우, 발광층(126)은, R, G, B의 화소마다, 적어도 혼색을 막기 위해, R, G, B로 분리한 패턴으로 하고, 각각 별도 공정에서 성막한다.
한편, 발광층(126)으로서, 전체 화소 동일의 발광 재료를 이용하고, 또한 각 화소 모두 동일한 백색 발광층을 채용해도 된다. 이 경우, 예를 들면, 발광층(126)으로서 서로 보색 관계에 있는, 오렌지색 발광층과 청색 발광층의 적층 구조로 함으로써, 가색에 의한 백색 발광을 실현할 수 있다. 이와 같이 전체 화소에 백색 발광 EL 소자를 이용하는 경우, 유기 발광 소자층(120)의 모든 층은 전체 화소 공통으로 형성할 수 있지만, 각 화소의 발광 영역을 보다 정확하게 규정하여 콘 트라스트를 높이는 등의 목적을 위해 각 화소에서 개별의 패턴으로 할 수도 있다. 예를 들면, 백색 발광층(126)을 개별 패턴으로 하기 위해서는, 각 화소 영역에 개구부가 형성된 마스크를 이용하여 성막(예를 들면 진공 증착법)하면, 성막과 동시에 개별 패턴이 얻어진다. 또한, 다른 정공 주입층(122), 정공 수송층(124), 전자 수송층(128), 전자 주입층(130)은, 여기서는, 모두 전체 화소 공통으로 형성되고(마스크를 이용하여 원하는 크기로 화소마다 개별 패턴이라고 해도 됨), 또한 제2 전극(240)에 대해서도 각 화소 공통으로 형성되어 있다. 또한, 백색 발광 EL 소자에서, 각 화소에 대응하는 R, G, B 중 어느 하나의 파장 조정층(컬러 필터)(26)을 형성함으로써 풀 컬러 표시가 가능하지만, R, G, B 외에 파장 조정층(26)을 형성하지 않고, 백색광을 그대로 사출하는 화소를 형성하여 표시 휘도의 향상과 소비 전력의 저감을 가능하게 한 R, G, B 및 W(화이트)의 4색에 의한 풀 컬러 표시의 디스플레이어도 된다. 즉, 이러한 R, G, B, W의 각 화소(적어도 어느 하나의 색의 화소)에, 상기와 같은 광로 길이 조정부(32)를 형성함으로써 간섭의 평균화를 도모할 수 있다.
유기 발광 소자층(120)은, 정공 또는 전자를 수송하는 기능을 갖지만, 고저항이며, 유기 발광 소자층(120)을 사이에 두고 제1 전극(200)과 제2 전극(240)이 직접 대향하고 있는 영역만 유기 발광 소자층(120)에 전하가 주입되어, 유기 EL 소자(100)의 발광 영역은, 이 제1 전극(200)과 제2 전극(240)의 직접 대향하는 영역으로 된다. 단, 본 실시 형태에서는, 제1 전극(200)의 단부 영역은, 매우 얇은 발광 소자층(120)의 피복성을 유지하여 제2 전극(240)과 단락을 방지하기 위해 평탄 화 절연층(140)으로 피복되어 있고, 이 평탄화 절연층(140)의 제1 전극(200) 위에서의 개구 영역(제1 전극(200)의 평탄화 절연층(140)으로 피복되어 있지 않은 영역)이, 본 실시 형태에서는 유기 EL 소자(100)의 발광 영역으로 되어 있다.
이상에서는, 본 실시 형태에서는, 각 화소에 스위치 소자를 형성하여 유기 EL 소자를 개별적으로 제어하는 이른바 액티브 매트릭스형의 유기 EL 표시 장치를 채용한 예를 설명했지만, 각 화소에 스위치 소자가 없는 이른바 패시브 매트릭스형의 표시 장치의 경우에도, 스트라이프 형상으로 복수개 나열하여 형성되는 제1 전극(200)의 하층에 평탄화 절연층(30)을 형성하고, 오목부를 형성함으로써, 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 즉, 제1 전극(200)과의 사이에 발광 소자층(120)을 사이에 두고 형성되며, 또한 제1 전극(200)과 교차하는 방향으로 형성되는 스트라이프 형상으로 연장되는 제2 전극(240)과, 이 제1 전극(200)이 대향하는 영역이 1 화소 영역으로 되는데, 이 1 화소 영역 내에서 평탄화 절연층(30)에 광로 길이 조정부를 형성하면, 1 화소 내에서의 간섭의 평균화가 가능해진다. 또한, 패시브 매트릭스형의 경우, 소자가 형성되는 예를 들면 글래스 기판에, 직접 광로 길이 조정부로서 요철을 형성해도 되고, 이러한 방법을 채용하면, 간섭 평균화를 위해 층을 추가할 필요가 없어진다.
다음으로, 본 실시 형태와 같은 광로 길이 조정부에 의해 얻어진 광학 특성에 대해 설명한다. 우선, 도 1에 도시한 바와 같은 각 화소에서 동일한 유기 EL 소자(100)를 채용하고, 얻어지는 백색 발광(오렌지색의 광과 청색의 광의 가색으로 달성)을 컬러 필터(두께 1.5㎛)를 투과시켜 R, G, B의 광을 얻는 구성에서, 평탄화 절연층(30)에 광로 길이 조정을 위한 요철을 형성한 패널에 대해 설명한다.
도 8의 (a)∼(c)는, 이러한 패널에서 얻어진 R, G, B 광의 파장 스펙트럼을 도시하고 있다. 도면에서, 평탄화 절연층(30)에 10㎛의 피치로 깊이 1㎛의 오목부(34)를 각 화소 영역에 형성한 경우의 패널의 R, G, B 광의 파형을 실선으로 나타내고 있다. 파선은 비교예로서, 평탄화 절연층(30)의 두께를 모두 동일하게 하고, 광로 길이를 1 화소 영역 내에서 변화시키지 않은 경우의 소자의 파형이다. 비교예의 파형에서는, R, G, B 광 중 어느 것에 대해서도 복수 개소에서 강도가 높은 파장이 존재하고 있다. 이에 대해, 본 실시 형태와 같이 복수의 광로 길이를 설정함으로써, 파형은 매끄럽고 피크의 수도 줄어들어 있어, 간섭이 평균화되어 저감되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 복수의 파장에서 피크가 존재하는 것은, 그 미묘한 피크 어긋남 등에 의한 색의 변동을 일으키게 되지만, 본 실시 형태와 같이 함으로써 이 색 변동을 방지하는 효과도 얻어지고 있는 것을 알 수 있다.
도 8의 (d)∼(f)는, 마찬가지의 소자로부터 얻어지는 R, G, B 광의 각도 의존성, 즉 관찰면의 법선 방향을 0도로 했을 때에, 관찰 각도와 휘도 변화의 관계를 나타내고 있다. 도 8의 (a)∼(c)와 마찬가지로, 파선이 광로 길이를 1 화소 영역 내에서 동일하게 한 비교예에 따른 패널의 특성, 실선이 광로 길이를 1 화소 영역 내에서 변화시킨 경우의 본 실시 형태에 따른 패널의 특성을 나타내고 있다.
적, 녹의 광에 대해, 도 8의 (d) 및 도 8의 (e)에 도시하는 바와 같이, 실시 형태에서는 비교예와 동등하거나 그 이상의 시야각이 얻어지고 있어, 관찰 각도가 0°로부터 커짐에 따라 휘도가 변화되지만, 적 및 녹 중 어느 것에서도, 강도 변화 는 30% 이내로 억제되어 있다.
청에 대해, 그 강도 변화는, 비교예보다 각도 의존성이 개선되어 있어, 비교예에서는 최대 50% 정도의 저하였던 것에 대해, 실시 형태에서는 최대로 40%로 억제되어 있다. 따라서, R, G, B 중 어느 것에 대해서도 시야각이 거의 동등한 강도 변화를 나타내게 되어, 어느 위치에서 관찰하여도 정면에서 관찰한 경우와 거의 동일한 적정한 화이트 밸런스가 유지되어 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 사출광의 색에 따른 각도 의존성이 개선되어 있어, 어떤 각도로부터 보아도 적정한 컬러 표시를 실현할 수 있다.
다음으로, R, G, B의 색마다 서로 다른 발광 재료를 구분 도포하여 패널을 구성한 경우, 즉 R, G, B마다 서로 다른 유기 EL 소자(100)를 형성한 경우(이하 구분 도포 방식)에, 본 실시 형태와 같이 1 화소 영역 내에서 광로 길이를 변화시킨 경우의 특성에 대해, 변화시키지 않은 경우를 비교예로서 대비하여 설명한다.
도 9의 (a)∼(c)는, 상기 도 8의 (a)∼(c)와 마찬가지로 R, G, B 광의 파장 스펙트럼을 도시하고 있다. 또한, 평탄화 절연층(30)에 형성한 오목부(34)에 대해서는, R, G, B 중 어느 화소에 대해서도, 깊이가 1㎛이고, 간격 10㎛로 하였다. 구분 도포 방식의 패널에서도, R, G, B 중 어느 광에 대해서도, 본 실시 형태의 패널(실선)은, 도 8과 마찬가지로, 피크의 수가 줄어들고, 또한, 매끄러운 파형이 얻어지고 있다. 이것으로부터, 간섭이 평균화되어, 작게 되어 있는 것을 알 수 있다.
도 9의 (d)∼도 9의 (f)는, 상기 도 8의 (d)∼도 8의 (f)와 마찬가지로, R, G, B의 각 색에 대한 각도 의존성을 도시하고 있다. 구분 도포 방식의 패널에 광로 길이 조정부를 형성한 본 실시 형태의 패널에서는(실선), R, G 광 중 어느 것에 대해서도, 관찰 각도의 증가 시에서의 휘도의 변화가 2% 정도∼8% 정도의 범위로 억제되어 있고, 또한 B 광에 대해서도 15% 정도로 억제되어 있어 휘도의 변화(특히 저하 방지)에 대해 현저한 개선 효과가 얻어지고 있는 것을 알 수 있다. 또한, 각 관찰 각도에서 R, G, B의 휘도가 서로 거의 동일하기 때문에, 관찰 각도에 의해 화이트 밸런스가 어긋나는 일도 방지되어 있는 것을 알 수 있다.
또한, 도 9의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 오목부의 깊이를 전체 화소 공통으로 한 경우, 청에 대해서는, 나머지의 녹, 적과는 얻어지는 특성이 다르므로, 청만 다른 깊이를 채용해도 된다. 구체적으로는, 도 9의 예에서는, 청에 대해서는 비교예의 쪽이 휘도 변화의 각도 의존성이 작은 특성이 얻어지고 있으므로, 이러한 경우, 청에 대해서는 오목부를 형성하지 않거나, 혹은 오목부의 깊이 d를 얕게 해도 된다. 전술의 하프 노광을 채용하면, 청의 영역만 깊이를 변화시키는 것도 용이하다. 물론, 청에만 한정하지 않고, 조건에 따라 다른 색의 화소만 광로 길이 조정부(32)를 형성하거나, 형성하지 않거나, 깊이 d를 변화시키거나, 혹은, 형성 피치 등을 변화시켜도 된다. 또한, 예를 들면 화소의 배열이 Δ 배열이며 동일 색의 화소의 레이아웃이나 형상이 행마다 다른 경우, 동일 색의 화소에 대해서는, 상기 광로 길이 조정부(32)의 피치 크기 등이 서로 동일하게 되도록, 각 화소의 형상에 맞추어 조정하는 것이 보다 바람직하다. 한편, 각 화소의 디스플레이 상에서의 위치에 따라, 예를 들면 동일 색의 화소라도, 서로, 상기 광로 길이 조정 부(32)의 조건(크기, 깊이, 피치 등)을 변화시켜도 된다. 디스플레이를 임의의 시점에서 관찰하는 경우, 정면과 주변 영역에서는, 위치가 다르므로 시야 각도가 달라, 상기한 바와 같이 휘도 변화 특성이 다른 경우가 있기 때문이다.
또한, 오목부(34)의 형성 피치가 매우 작아지면 마찬가지로 산란 등이 일어나기 쉬워지고, 또한, 유기 EL 소자(100)의 형성면의 요철을 무시할 수 없게 되어, 발광 소자층(120) 등이 이 요철을 완전하게 피복하는 것이 어려워져 신뢰성을 해칠 가능성도 있다. 이 관점에서도, 오목부(34)의 측면에는 테이퍼가 형성되어 있는 것이 보다 바람직하다. 여기서, 도 6에 도시한 오목부(34)의 고저차(깊이) d, 오목부(34)의 측면의 테이퍼각 θ, 반경(크기, 형성 피치에 대응) s는, 각각, 이하와 같은 조건을 만족하는 것이 바람직하다. 즉, 0.1㎛≤d≤3.0㎛, 0°＜θ≤45°, 2s=2d/tanθ로 한다.
[이온 주입에 의한 광로 길이 조정]
도 10은, 광로 길이 조정부(32)의 다른 예를 도시하고 있으며, 여기서는, 소정의 절연층, 예를 들면 TFT층 중의 층간 절연층(20)이나 게이트 절연층(16) 등에 채용되는 SiN층(SiO2층이어도 됨)에, 이온 주입 영역(314)을 형성하여, 국부적으로 굴절률을 비주입 영역(316)으로 변화시킴으로써 광로 길이를 조정하고 있다. 주입하는 이온은, 비주입부에서 굴절률에 차이가 나면 특별히 한정되지 않지만, 일례로서 K, Fe, Cu 등의 금속 이온을 들 수 있다. 또한 주입 대상으로서는, 상기와 같은 절연층에 한하지 않고, 소자가 형성되는 기판(10)이라도 된다. 전술한 바와 같 이 평탄화 절연층(30) 등에 물리적인 요철을 형성하는 것과 마찬가지로, 광로 길이를 변화시키는 기능을 하기 위해, 비주입 영역(316)과 주입 영역(314)의 굴절률의 차이를 Δn으로 하고, 주입 깊이를 d로 하면, 그 곱 Δnd가, 예를 들면 Δnd≒1.6×1000㎚=1600㎚ 정도로 되도록 주입 이온 및 깊이 d를 선택하면 된다.
[톱 에미션]
이상의 설명에서는, 유기 EL 소자가 형성된 기판(제1 기판)측으로부터 광을 사출하는 이른바 보텀 에미션형의 발광 디스플레이에서의 소자와 제1 기판의 관찰측 표면과의 사이의 광로 길이 조정을 설명했지만, 제1 기판의 소자 형성면측에 밀봉 부착되는 제2 기판측으로부터 외부로 광을 사출하는 이른바 톱 에미션형의 발광 디스플레이에서도, 1 화소 영역 내에서 광로 길이가 다른 영역을 형성하기 위해 광로 길이 조정부를 형성하여도 된다. 도 11 및 도 12는, 이러한 톱 에미션형의 발광 디스플레이에서의 광로 길이 조정의 예를 도시하고 있다. 도 11에서는, 제2 기판(300) 위에 필요에 따라 파장 조정층(예를 들면 컬러 필터)(26)이 형성되고, 이 파장 조정층(26)을 피복하여 평탄화 절연층(330)을 형성하고, 이 평탄화 절연층(330)의 소자 대향면측에, 광로 길이 조정부(320)로서 오목부(340), 볼록부(360)를 형성하고 있다. 이 구성에서는, 전술의 도 1 등에 도시한 광로 길이 조정부(32)와 동등한 기능을 한다.
또한 도 12에서는, 상기 도 1 등과 마찬가지로 제1 기판(10)측의 유기 EL 소자(100) 아래에 형성된 평탄화 절연층(30)에 광로 길이 조정부(32)를 형성하고, 제2 기판(300)측에는 필요에 따라 파장 조정층(26)을 형성한다. 이 경우의 광로 길 이 조정부(32)는, 그 요철에 따른 요철을 발광 소자층에 형성함으로써, 발광층으로부터 제2 기판(300)의 관찰면측까지의 광로 길이를 변화시키는 역할을 한다.
이상에 설명한 1 화소 영역 내에서 광로 길이 조정을 행하는 구성은, 도 1에 도시하는 바와 같은 제1 전극(200)측으로부터 발광층에서 얻어진 광을 외부에 사출하는 보텀 에미션형의 EL 디스플레이 및 상기 도 11 또는 도 12에 도시하는 바와 같은 제2 전극(제2 기판(300))측으로부터 발광층에서 얻어진 광을 외부에 사출하는 톱 에미션형의 EL 디스플레이 중 어느 것에서도, 또한, 소자 내에서 얻어진 광을 공진에 의해 증폭하는 마이크로 캐비티 기구를 구비한 디스플레이에 적용하여, 마찬가지로 효과를 얻을 수 있다. 마이크로 캐비티 기구는, 예를 들면 광 사출측에 위치하는 전극을 투명 전극이 아니라, 반투과형 전극으로 하고(투명 전극 재료층과 반사 재료층의 적층 구조이어도 됨), 반투과 전극과, 이것과 대향하는 반사 전극 사이의 광학 길이를 공진 파장에 일치하도록 설계함으로써 실현할 수 있다.
[다른 구체예]
도 13은, 도 1에 도시하는 바와 같은 각 화소에 동일 발광색의 유기 EL 소자를 채용하고, 전술한 바와 같이 각 화소에 대응지어진 표시색에 따라 광로 길이 조정부(32)의 요철 깊이를 변경한 경우의 요부 단면 구조의 일례를 도시하고 있다. TFT(도시 생략)층 위를 피복하는 층간 절연층(20) 위에는, 각 화소에 대응지어진 표시색에 따라 R용, G용, B용의 파장 변환층(컬러 필터층)(26)이 형성되어 있다. 이 파장 변환층(26)이 형성되어 있지 않은 화소는, 백색 발광 유기 EL 소자를 채용한 경우의 백색(W) 표시용 화소이다. 즉, 각 화소에 R, G, B 표시용 외에, 백 색(W) 표시용을 형성하고, R, G, B, W의 4색으로 1 화소 단위를 구성하는 경우, W 표시용 화소에서는, 유기 EL 소자로부터의 백색광을 그대로 외부에 사출한다.
R, G, B용의 각 파장 변환층(26)은, 각각 백색광을 적색광, 녹색광, 청색광으로 하고, 이용되는 재료가 서로 다르다. 이 때문에, 각 변환층(26)의 두께는 R, G, B에서 도 13에 도시하는 바와 같이 동일하지 않은 경우가 많다. 또한, 상기와 같이 W 화소에는 변환층(26)을 형성하지 않는다. 즉, 이 경우, 이들 변환층(26)을 피복하여 형성되는 평탄화 절연층(30)은, 다른 색의 화소 영역에서 서로 그 두께가 다르다. 따라서, 각 화소 영역에서, 평탄화 절연층(30)에 형성 가능한 오목부(34)의 깊이는 색마다 다르다. 도 13에 도시하는 바와 같이, 오목부(34)의 요구 깊이가 큰 화소 영역에서, 형성되는 평탄화 절연층(30)이 두꺼운(변환층(26)이 얇은) 경우에는, 기판 전체에 형성하는 평탄화 절연층(30)의 두께를 가장 깊은 오목부(34)에 따라 두껍게 설정하지 않아도, 파장 변환층(26)을 노출시키지 않아, 각 화소 영역에 최적의 깊이의 오목부(34)를 형성하는 것이 가능해진다. 또한, 도 13에 도시하는 바와 같이 백색 표시용 화소에 대해서는, 사출광이 단일 파장은 아니기 때문에, 복수의 서로 다른 깊이의 오목부(34)를 동일 화소 영역 내에 형성함으로써, 정확한 백색광을 외부에 사출시키는 것이 가능해진다.
도 14는, 광로 길이 조정부(32)의 다른 구성예를 도시한다. 도 14의 예에서는, 소정의 제1 절연층(302)에 요철을 형성한 후, 그 표면의 요철을 매립하도록, 제1 절연층(302)과 다른 굴절률을 갖는 재료로 이루어지는 제2 절연층(304)을 형성하고, 제2 절연층(304)의 상면의 평활화를 달성하고 있다. 제2 절연층(304) 위에 유기 EL 소자(100)를 형성하는 경우, 전술한 바와 같이, 소자 신뢰성 향상의 관점에서, 소자 형성면은 평탄한 쪽이 바람직하다. 도 14의 구성이면, 제2 절연층(304)의 상면인 소자 형성면은 평탄성을 유지할 수 있다. 또한 제1 절연층(302)에 요철을 형성하고, 그 요철을 제2 절연층(304)이 매립하기 때문에, 제1 절연층(302) 및 제2 절연층(304)의 두께, 즉 제1 및 제2 절연층의 각 광학 길이를 1 화소 영역 내에서 변경할 수 있다. 보다 구체적으로는, 제1 절연층(302)으로서는, 예를 들면 층간 절연층(20)에도 채용되어 있는 SiN과 SiO2의 적층체, 제2 절연층(304)으로서는 평탄화 절연층(30)을 이용할 수 있다. 전술한 바와 같이, SiN의 굴절률은 1.9 정도, SiO2의 굴절률은 1.5 정도, 평탄화 절연 재료의 굴절률은 1.6∼1.5 정도이다. 따라서, 예를 들면 제1 절연층(302)을 아래로부터 SiN/SiO2/SiN/SiO2/SiN으로 다층 구조로 하고, 각 층에 순차적으로 형성하는 개구부를 상층만큼 크게 함으로써, 오목부(341)를 구성할 수 있다. 이와 같이 하여 얻어진 오목부(341)를 평탄화 절연 재료로 이루어지는 제2 절연층(304)이 매립함으로써, 제2 절연층(304)의 표면으로부터 제1 절연층(302)의 각 SiN층 표면까지의 거리가 복수 종류 얻어져(도 14의 예에서는 3 종류), 광로 길이 조정부(32)로서 기능시킬 수 있다.
도 15는, 이른바 구분 도포 방식으로, 유기 EL 소자의 적어도 발광 재료를 R, G, B의 화소로 구분 도포한 발광 디스플레이 패널의 광로 길이 조정부(32)의 다른 구성예를 도시하고 있다. 또한, 도 1과 공통되는 구성에는 동일한 부호를 부여 하고 설명은 생략한다. 구분 도포 방식의 경우, 도 1의 경우와 달리, R, G, B에서 각 화소에 파장 변환층(26)은 특별히 필요 없다. 따라서, 층간 절연층(20) 위에는, 평탄화 절연층(30)이 형성되어 있다. 그리고, 도 15의 예에서는, 이 평탄화 절연층(30)에, 이를 관통하는 깊이의 오목부(34)를 형성하고 있다. 즉, 오목부(34)의 바닥에는 하층의 층간 절연층(20)의 표면이 노출되어 있다. 또한, 오목부(34)의 테이퍼각 θ는, 이 경우라도, 상층의 유기 EL 소자의 신뢰성 유지를 위해 가능한 한 작은 것이 바람직하고(도 15에서는, 도시의 형편상 큰 각도로 나타내고 있지만), 45° 보다 작게 하는 것이 적절하다. 이 경우, 평탄화 절연층(30)이, 예를 들면 1㎛ 정도의 두께라면, 이 평탄화 절연층(30)을 관통하는 오목부(34)를 작은 테이퍼각 θ로 형성할 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이 예를 들면 10㎛ 정도의 설치 간격으로, 깊이 1㎛ 정도의 오목부(34)를 얻을 수 있다.
이와 같이, 평탄화 절연층(30)을 관통하는 오목부(34)를 형성함으로써, 평탄화 절연층(30) 위에 형성되는 유기 EL 소자의 제1 전극(ITO)(200)은, 오목부(34)의 저부에서, 층간 절연층(20)과 접하게 된다. 여기서, 층간 절연층(20)의 최상층으로서 SiN을 채용하는 것이 바람직하다(예를 들면 TFT측으로부터 SiN/SiO2/SiN의 3층 구조로 한다). 이에 의해, 제1 전극(ITO)(200)과 층간 절연층(20)의 계면에서는, 그 굴절률의 차가 0.1 정도인데 대해(ITO 굴절률: 1.9, SiN 굴절률: 2.0), 제1 전극과 평탄화 절연층(30)의 계면에서의 굴절률의 차는 0.4 정도(ITO 굴절률: 1.9, 평탄화 절연층 굴절률: 1.5)로 큰 관계로 된다. 이 때문에, 유기 EL 소자(100)로 부터의 광의 광로 길이를 이 오목부(34)의 유무에 의해, 적극적으로 변경할 수 있다. 따라서, 평탄화 절연층(30)이, 예를 들면 1㎛ 이하의 두께의 경우라도 충분한 광로 길이의 차를 형성할 수 있다.
또한, 전원 라인(PL)이나 도시하지 않은 데이터 라인(DL) 등을 형성한 후, 도 15에서 점선으로 나타내는 바와 같이, 이들을 피복하는 기판 전체 면에, 평탄화 절연층(30) 형성 전에 보호층으로서 SiN층을 형성해도 되고(이 경우 층간 절연층은, 3층 구조로 하지 않아도 됨), 오목부(34)의 바닥에 보호층이 노출된 장소와, 평탄화 절연층(30)이 존재하는 장소에서 마찬가지로, 큰 굴절률의 차를 얻을 수 있다. 따라서, 상기와 마찬가지로, 광로 길이를 보다 적극적으로 변경할 수 있어, 얇은 평탄화 절연층(30)을 채용할 수도 있다. 또한, 도 15의 구성에서, 광로 길이 조정부(32)를 구성하는 오목부(34)를 형성하는 절연층으로서, 보다 얇은 층을 채용하는 것도 가능하므로, 평탄화 절연 재료를 이용한 구성에는 한하지 않고, 예를 들면 평탄화 절연 재료와 동일한 정도의 굴절률의 SiO2 등을 이용한 절연층을 채용할 수도 있다.
이상에서는, 발광 소자로서 유기 EL 소자를 이용한 발광 디스플레이를 예로 들어 설명하였지만, 발광 소자는 무기 EL 소자 등의 다른 박막 발광 소자라도 효과를 얻을 수 있다.
각 화소에 발광 소자를 구비하는 발광 디스플레이에 이용 가능하다.

Claims (20)

  1. 복수의 화소를 갖고, 각 화소는, 제1 전극과 제2 전극 사이에 적어도 발광층을 포함하는 발광 소자층이 형성된 발광 소자를 갖고,
    제1 기판 상방에 상기 발광 소자가 형성되고, 상기 발광 소자로부터의 광이 외부에 사출되는 발광 디스플레이로서,
    상기 발광 소자와 디스플레이 관찰측 표면 사이에 절연층이 형성되고,
    상기 절연층에는, 1 이상의 화소 영역에서 요철이 형성되어, 상기 발광층으로부터 디스플레이 관찰측 표면까지의 광로 길이를 조정하는 광로 길이 조정부가 구성되고,
    상기 요철부의 오목부 또는 볼록부의 지름은, 약 10㎛이며,
    상기 발광층으로부터 디스플레이 관찰측 표면까지의 광로 길이가, 상기 광로 길이 조정부에 의해 1 화소 영역 내에서 복수 형성되어, 복수의 간섭 발생 조건이 1 화소 영역 내에 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 디스플레이.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광로 길이 조정부는, 각 화소 영역 내의 발광 영역에만 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 디스플레이.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 각 화소에는, 상기 제1 기판 상방에 형성되어 상기 발광 소자를 제어하는 1 이상의 상기 스위치 소자를 포함하는 회로 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 디스플레이.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 요철은, 상기 발광층과 상기 제1 기판 사이에 형성된 평탄화 절연층에 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 디스플레이.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 기판의 상기 발광 소자 형성면측에는 제2 기판이 밀봉 부착되고,
    상기 요철은, 상기 발광층과 상기 제2 기판 사이에 형성된 절연층에 형성되고,
    상기 발광 소자로부터의 광이 상기 제2 기판을 투과하여 외부에 사출되는 것을 특징으로 하는 발광 디스플레이.
  6. 복수의 화소를 갖고, 발광 소자로부터의 광을 외부에 사출하는 발광 디스플레이로서,
    각 화소는, 제1 전극과 제2 전극 사이에 적어도 발광층을 포함하는 발광 소자층이 형성된 상기 발광 소자와, 상기 발광 소자와 제1 기판의 층간에 형성되며, 상기 발광 소자를 화소마다 제어하기 위한 1 이상의 스위치 소자를 포함하는 회로 소자를 갖고,
    상기 회로 소자와, 대응하는 상기 스위치 소자에 접속되는 상기 발광 소자와의 층간에는 절연층이 형성되고,
    상기 절연층에는, 1 이상의 화소 영역에서, 그 화소 영역의 발광 영역 내에만 선택적으로 요철이 형성되어, 상기 발광층으로부터 디스플레이 관찰측 표면까지의 광로 길이를 조정하는 광로 길이 조정부가 구성되고,
    상기 광로 길이 조정부에 의해, 상기 발광층으로부터 디스플레이 관찰측 표면까지의 광로 길이가, 1 화소 영역 내에서 복수 형성되어, 복수의 간섭 발생 조건이 1 화소 영역 내에 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 디스플레이.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연층에 형성된 요철의 오목부 또는 볼록부는, 상기 1 화소 영역의 단변 방향을 따라 2개 이상 나열되어 형성되며, 상기 요철의 고저차는, 0㎛보다 크고 3.0㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 발광 디스플레이.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각 화소에 대응지어진 표시색에 따라, 상기 요철을 구성하는 오목부 또는 볼록부의 크기, 또는 1 화소 영역 내에서의 총수 중 적어도 한쪽이, 다른 화소와 상이한 적어도 1개의 화소를 갖는 것을 특징으로 하는 발광 디스플레이.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    각 화소에 대응지어진 표시색에 따라, 상기 복수의 화소의 각 화소 영역에서의 상기 요철의 고저차가, 다른 화소와 상이한 적어도 1개의 화소를 갖는 것을 특징으로 하는 발광 디스플레이.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 요철부를 구성하는 오목부 또는 볼록부의 1 화소 영역 내에서의 서로의 설치 간격은, 상기 복수의 화소 중, 적어도 동일색의 화소 영역에서 동일한 것을 특징으로 하는 발광 디스플레이.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 요철을 구성하는 오목부의 1 화소 영역 내에서의 설치 간격은, 상기 복수 화소의 상기 디스플레이 상의 위치에 따라 다른 것을 특징으로 하는 발광 디스플레이.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연층을 피복하고 그 절연층과 다른 굴절률을 구비하는 평탄화층이 형성되고, 그 평탄화층에 의해 상기 절연층의 상기 요철에 의한 표면의 요철이 평탄화되며, 상기 평탄화층의 상방에 상기 발광 소자가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 디스플레이.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    기판 평면 방향에 대한 상기 요철부를 구성하는 오목부의 저부의 테이퍼각은, 0°보다 크고 45° 이하인 것을 특징으로 하는 발광 디스플레이.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광층은, 상기 복수 화소의 어느 것에서도 동일 파장의 광을 발광하고,
    상기 발광 소자와 디스플레이 관찰측 표면까지의 사이에는,
    상기 복수의 화소 중의 적어도 일부의 화소에서, 각각 대응지어진 색을 얻기 위한 파장 조정층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 디스플레이.
  15. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광층은, 상기 복수의 화소에서, 각각 대응지어진 색의 광을 발광하고,
    상기 발광 소자로부터 사출되며, 1 화소 영역 내에서 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판으로부터 외부에 사출되는 광 중, 적어도, 상기 광로 길이 조정부를 통과한 광의 광로 길이가, 그 광로 길이 조정부를 통과하지 않은 광의 광로 길이와 다른 것을 특징으로 하는 발광 디스플레이.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 요철이 형성되는 상기 절연층은, 평탄화 절연층인 것을 특징으로 하는 발광 디스플레이.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 평탄화 절연층 위에 상기 발광 소자가 적층 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 디스플레이.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광로 길이 조정부를 구성하는 절연층의 요철의 고저차는, 사출광의 시야 각도의 변화에 대한 U, V 좌표 (Δu′2+Δv′2)1/2로 표시되는 색차가, 0.02 미만을 만족하는 값인 것을 특징으로 하는 발광 디스플레이.
  19. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광로 길이 조정부를 구성하는 절연층의 요철의 고저차는, 사출광의 시야 각도의 변화에 대한 x, y 좌표 (Δx2+Δy2)1/2로 표시되는 색차가, 0.035 미만을 만족하는 값인 것을 특징으로 하는 발광 디스플레이.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 요철의 저부의 기판 평면 방향에 대한 테이퍼각은, 상기 요철이 형성되어 있는 각 화소에서 일정한 것을 특징으로 하는 발광 디스플레이.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101367136B1 (ko) * 2007-07-27 2014-02-25 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 표시 장치 및 이의 제조 방법
KR20140083557A (ko) * 2012-12-26 2014-07-04 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 표시 장치 및 이의 제조 방법
KR20140123912A (ko) * 2013-04-15 2014-10-23 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 발광 장치
KR20160061564A (ko) * 2014-11-21 2016-06-01 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 표시 장치 및 그 제조 방법
KR20170005272A (ko) * 2015-07-02 2017-01-12 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 표시 장치
KR20190036120A (ko) * 2017-09-27 2019-04-04 엘지디스플레이 주식회사 전계발광장치
US10861906B2 (en) 2016-12-02 2020-12-08 Lg Electronics Inc. Display device using semiconductor light-emitting diode

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102735234B1 (ko) * 2016-04-30 2024-11-27 엘지디스플레이 주식회사 유기발광 표시장치용 기판 및 유기발광 표시장치

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2692671B2 (ja) * 1995-12-29 1997-12-17 日本電気株式会社 共振器型有機薄膜ｅｌ素子
JP4352474B2 (ja) * 1998-07-23 2009-10-28 凸版印刷株式会社 有機エレクトロルミネッセンス表示素子の製造方法
JP2000284705A (ja) * 1999-04-01 2000-10-13 Idemitsu Kosan Co Ltd 光学的表示装置および光学的表示装置の製造方法
JP3473607B2 (ja) * 2001-05-01 2003-12-08 セイコーエプソン株式会社 電気光学装置、その製造方法及び電子機器
JP3962572B2 (ja) * 2001-10-30 2007-08-22 出光興産株式会社 有機エレクトロルミネッセンス発光装置
US6670772B1 (en) * 2002-06-27 2003-12-30 Eastman Kodak Company Organic light emitting diode display with surface plasmon outcoupling

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101367136B1 (ko) * 2007-07-27 2014-02-25 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 표시 장치 및 이의 제조 방법
KR20140083557A (ko) * 2012-12-26 2014-07-04 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 표시 장치 및 이의 제조 방법
KR20140123912A (ko) * 2013-04-15 2014-10-23 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 발광 장치
KR20160061564A (ko) * 2014-11-21 2016-06-01 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 표시 장치 및 그 제조 방법
KR20170005272A (ko) * 2015-07-02 2017-01-12 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 표시 장치
US10861906B2 (en) 2016-12-02 2020-12-08 Lg Electronics Inc. Display device using semiconductor light-emitting diode
KR20190036120A (ko) * 2017-09-27 2019-04-04 엘지디스플레이 주식회사 전계발광장치

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