(57)【要約】【課題】正孔注入性が向上された発光素子を提供する。【解決手段】基板と、前記基板上に設けられ、前記基板側に面する第１面と、前記第１面とは反対側の第２面とを有し、前記第２面の表面に凹凸パターンを有する絶縁層と、前記絶縁層の第２面上に設けられ、前記第２面と接し、前記凹凸パターンに倣った凹凸表面を有する第１電極と、前記第１電極の前記凹凸表面上に設けられた発光層を含む、前記第１電極と接する有機層と、前記有機層上に設けられ、前記有機層と接する第２電極と、を備える発光素子が提供される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に設けられ、前記基板側に面する第１面と、前記第１面とは反対側の第２面とを有し、前記第２面の表面に凹凸パターンを有する絶縁層と、
前記絶縁層の第２面上に設けられ、前記第２面と接し、前記凹凸パターンに倣った凹凸表面を有する第１電極と、
前記第１電極の前記凹凸表面上に設けられた発光層を含む、前記第１電極と接する有機層と、
前記有機層上に設けられ、前記有機層と接する第２電極と、
を備える、発光素子。
【請求項２】
前記凹凸パターンは、平面方向から見てストライプ状である、請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記凹凸パターンは、平面方向から見て島状である、請求項１に記載の発光素子。
【請求項４】
前記凹凸パターンは、水平方向における凸部と凸部又は凹部と凹部の間隔が１μｍ〜９μｍであり、且つ凹部と凸部の高低差が５ｎｍ〜２０ｎｍである、請求項１乃至３の何れか一項に記載の発光素子。
【請求項５】
前記凹凸パターンは、前記水平方向における凸部と凸部又は凹部と凹部の間隔が５μｍ、且つ前記凹部と凸部の高低差が５ｎｍである、請求項４に記載の発光素子。
【請求項６】
前記絶縁層は、単層構造又は多層構造を有する、請求項１乃至５の何れか一項に記載の発光素子。
【請求項７】
前記有機層は、前記第１電極と前記発光層との間に設けられた正孔輸送層をさらに備える、請求項１乃至６の何れか一項に記載の発光素子。
【請求項８】
前記正孔輸送層は、前記第１電極に接する請求項７に記載の発光素子。
【請求項９】
前記有機層は、前記第１電極と前記正孔輸送層との間に設けられた正孔注入層をさらに備え、
前記正孔注入層は、前記第１電極に接する請求項７に記載の発光素子。
【請求項１０】
基板と、
前記基板上に設けられ、前記基板側に面する第１面と、前記第１面とは反対側の第２面とを有し、前記第２面の表面に凹凸パターンを有する絶縁層と、
前記絶縁層の第２面上に設けられ、前記第２面と接し、前記凹凸パターンに倣った凹凸表面を有する第１電極と、
前記第１電極の前記凹凸表面上に設けられた発光層を含む、前記第１電極と接する有機層と、
前記有機層上に設けられ、前記有機層と接する第２電極と、
を備える、表示装置。
【請求項１１】
前記凹凸パターンは、平面方向から見てストライプ状である、請求項１０に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記凹凸パターンは、平面方向から見て島状である、請求項１０に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記凹凸パターンは、水平方向における凸部と凸部又は凹部と凹部の間隔が１μｍ〜９μｍであり、且つ凹部と凸部の高低差が５ｎｍ〜２０ｎｍである、請求項１０乃至１２の何れか一項に記載の表示装置。
【請求項１４】
前記凹凸パターンは、前記水平方向における凸部と凸部又は凹部と凹部の間隔が５μｍ、且つ前記凹部と凸部の高低差が５ｎｍである、請求項１３に記載の表示装置。
【請求項１５】
前記絶縁層は、単層構造又は多層構造を有する、請求項１０乃至１４の何れか一項に記載の表示装置。
【請求項１６】
前記有機層は、前記第１電極と前記発光層との間に設けられた正孔輸送層をさらに備える、請求項１０乃至１５の何れか一項に記載の表示装置。
【請求項１７】
前記正孔輸送層は、前記第１電極に接する請求項１６に記載の表示装置。
【請求項１８】
前記有機層は、前記第１電極と前記正孔輸送層との間に設けられた正孔注入層をさらに備え、
前記正孔注入層は、前記第１電極に接する請求項１６に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一実施形態は、発光素子、及び発光素子を備える表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像を表示する表示装置として、有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ：Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子を用いた有機エレクトロルミネッセンス表示装置（有機ＥＬ表示装置）が開発されている。有機ＥＬ表示装置は、基板上に形成された複数の有機発光素子（以下、有機ＥＬ素子）を有し、各有機ＥＬ素子は一対の電極（陰極、陽極）と、その間に設けられた発光層を含む有機層とを基本構造として有している。有機層は、有機化合物を含む。一対の電極間に電位差を与えることによって陽極からは正孔が、陰極からは電子がそれぞれ発光層に対して供給される。正孔と電子とは発光層内で再結合して発光層の有機化合物の励起状態を形成する。この励起状態が基底状態に輻射失活する際の発光を利用することで、有機ＥＬ素子は発光素子として機能する。
【０００３】
有機ＥＬ表示装置の表示の輝度を向上させるために、様々な方法が提案されている。例えば、特許文献１には、有機ＥＬ素子を構成する各層の表面に光の波長よりも大きな凹凸を設けて素子内部で光を乱反射させることにより、有機ＥＬ素子の光の取り出し効率を向上させることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００９／０６９４３４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
有機ＥＬ表示装置の表示の輝度を向上させるために、有機ＥＬ素子の発光効率を向上させることが考えられる。有機ＥＬ素子の発光効率を向上させるための方法の一つとして、有機ＥＬ素子の陽極から有機層への正孔注入性を向上させる方法がある。有機ＥＬ素子の発光層において発光材料を効率的に励起状態にさせるため、陽極と発光層との間に正孔輸送層を含む正孔輸送領域が設けられる。陽極の仕事関数と正孔輸送領域のＨＯＭＯ準位との間にはエネルギー障壁がある。そのため、陽極から正孔を正孔輸送領域に効率的に注入するためには、陽極の仕事関数と正孔輸送領域のＨＯＭＯ準位との間のエネルギー障壁を減少させることが必要である。
【０００６】
有機ＥＬ素子の陽極（アノード）として、ＩＴＯやＩＺＯなどの透明電極が用いられる。ＩＴＯやＩＺＯなどの透明電極材料の仕事関数と正孔輸送層に含まれる既知の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位との間には所定のエネルギー障壁がある。そのため、正孔輸送領域において、陽極と正孔輸送層との間に、正孔輸送層のＨＯＭＯ準位よりも浅いＨＯＭＯ準位を有する正孔注入層を設けることがある。これにより、陽極から有機層への正孔注入性を向上させることができる。しかしながら、この場合、陽極に用いられる材料のフェルミ準位と正孔輸送層のＨＯＭＯ準位とを考慮しなければならず、正孔注入層の材料が限定されてしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は、有機層の材料に関係なく陽極から正孔輸送領域への正孔注入性が向上された有機ＥＬ素子を提供することを目的の一つとする。
【０００８】
本発明は、有機層の材料に関係なく陽極から正孔輸送領域への正孔注入性が向上された有機ＥＬ素子を備える表示装置を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施形態の発光素子は、基板と、前記基板上に設けられ、前記基板側に面する第１面と、前記第１面とは反対側の第２面とを有し、前記第２面の表面に凹凸パターンを有する絶縁層と、前記絶縁層の第２面上に設けられ、前記第２面と接し、前記凹凸パターンに倣った凹凸表面を有する第１電極と、前記第１電極の前記凹凸表面上に設けられた発光層を含む、前記第１電極と接する有機層と、前記有機層上に設けられ、前記有機層と接する第２電極と、を備える。
【００１０】
本発明の一実施形態に係る表示装置は、基板と、前記基板上に設けられ、前記基板側に面する第１面と、前記第１面とは反対側の第２面とを有し、前記第２面の表面に凹凸パターンを有する絶縁層と、前記絶縁層の第２面上に設けられ、前記第２面と接し、前記凹凸パターンに倣った凹凸表面を有する第１電極と、前記第１電極の前記凹凸表面上に設けられた発光層を含む、前記第１電極と接する有機層と、前記有機層上に設けられ、前記有機層と接する第２電極と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る表示装置の構成の一例を示す概略図である。
【図２】画素の構造を示す断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る表示装置の部分断面図である。
【図４】容量絶縁膜を平面方向から見た概略図である。
【図５Ａ】図３に示されたＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図５Ｂ】図３に示されたＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【図６】変形例１の容量絶縁膜を平面方向から見た概略図である。
【図７】変形例２の表示装置の部分断面図である。
【図８】変形例２の容量絶縁膜を平面方向から見た概略図である。
【図９】図８に示されたＥ−Ｅ線に沿った部分断面図である。
【図１０】図８に示されたＦ−Ｆ線に沿った部分断面図である。
【図１１】図８に示されたＧ−Ｇ線に沿った部分断面図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る表示装置の部分断面図である。
【図１３】容量絶縁膜を平面方向から見た概略図である。
【図１４】図１３に示されたＨ−Ｈ線に沿った断面の一部拡大図である。
【図１５】図１３に示されたＩ−Ｉ線に沿った部分断面図である。
【図１６】変形例３の容量絶縁膜を平面方向から見た概略図である。
【図１７】有機ＥＬ素子の電圧−電流密度曲線を示すグラフである。
【図１８】有機ＥＬ素子の電流密度−電流効率曲線を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の各実施形態について、図面等を参照しつつ説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００１３】
図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。本明細書と各図において、既出の図に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。
【００１４】
本明細書と請求項において、ある一つの膜を加工して複数の膜を形成した場合、これら複数の膜は異なる機能、役割を有することがある。しかしながら、これら複数の膜は同一の工程で同一層として形成された膜に由来し、同一の材料を有する。したがって、これら複数の膜は同一層に存在しているものと定義する。
【００１５】
本明細書および請求項において、ある構造体の上に他の構造体を配置する態様を表現するにあたり、単に「上に」と表記する場合、特に断りの無い限りは、ある構造体に接するように、直上に他の構造体を配置する場合と、ある構造体の上方に、さらに別の構造体を介して他の構造体を配置する場合との両方を含むものとする。
【００１６】
[実施形態１]
＜表示装置の構成＞
本発明の一実施形態に係る表示装置の構成を説明する。本発明の一実施形態に係る表示装置は、有機ＥＬ表示装置である。
【００１７】
図１は、本発明の第１実施形態に係る表示装置の構成の一例を示す概略図である。表示装置１００は基板１０２を有し、その上にパターニングされた種々の絶縁膜、半導体膜、導電膜を有する。これらの絶縁膜、半導体膜、導電膜により、複数の画素１０４や画素１０４を駆動するための駆動回路（ゲート側駆動回路１０８、ソース側駆動回路１１０）が形成される。複数の画素１０４は周期的に配置され、これらによって表示領域１０６が定義される。各画素１０４には発光素子である有機ＥＬ素子２００が設けられる。
【００１８】
ゲート側駆動回路１０８やソース側駆動回路１１０は、表示領域１０６外の周辺領域に配置される。表示領域１０６やゲート側駆動回路１０８、ソース側駆動回路１１０からはパターニングされた導電膜で形成される種々の配線（図示せず）が基板１０２の一辺へ延び、配線は基板１０２の端部付近で露出されて映像信号端子１１６、電源端子１１８、１２０などの端子を形成する。これらの端子はフレキシブル印刷回路基板（ＦＰＣ）１１４と電気的に接続される。
【００１９】
本実施形態では、ＦＰＣ１１４上に、半導体基板上に形成された集積回路を有する駆動ＩＣ１１２が搭載される。駆動ＩＣ１１２、ＦＰＣ１１４を介して外部回路（図示せず）から映像信号が供給され、映像信号は映像信号端子１１６を通してゲート側駆動回路１０８、ソース側駆動回路１１０へ供給される。
【００２０】
画素１０４の構造について、図２を用いて説明する。図２は、画素１０４の構造を示す断面図である。図２では、基板１０２上に形成された隣接する二つの画素１０４の画素回路のうち、駆動トランジスタ２４０有機ＥＬ素子２００の断面構造が示されている。尚、図２では、見やすさを考慮し単層として示している構成要素があるが、該構成要素は、多層で構成されていてもよい。
【００２１】
画素回路に含まれる各素子はアンダーコート２６０を介して、ガラス、又はポリイミド等の樹脂材料で形成された基板１０２上に設けられる。図２において、アンダーコート２６０は単層で示されているが、二層以上の積層構造を有してもよい。アンダーコート２６０は、窒化シリコンや酸化シリコンを用いて形成することができる。
【００２２】
駆動トランジスタ２４０は、アンダーコート２６０上に積層された半導体膜２６２、ゲート絶縁膜２６４、ゲート電極２６６、ドレイン電極２７２、ソース電極２７４を含む。ゲート絶縁膜２６４としては、例えば酸化シリコンを用いて形成することができる。ゲート電極２６６は、金属を用いて形成することができ、例えば、Ｔｉ／Ａｌの積層構造としてもよい。ゲート電極２６６は、ゲート絶縁膜２６４を介して半導体膜２６２の少なくとも一部と交差するように配置され、半導体膜２６２とゲート電極２６６が重なる領域にチャネルが形成される。半導体膜２６２はさらに、チャネルを挟持するドレイン領域２６２ａ、ソース領域２６２ｂを有する。
【００２３】
ゲート絶縁膜２６４を介して、ゲート電極２６６と同一の層に存在する容量電極２６８がソース領域２６２ｂと重なるように設けられる。容量電極２６８は、ゲート電極２６６と同じ材料を用いて形成することができる。ゲート電極２６６、容量電極２６８の上には層間絶縁膜２７０が設けられる。層間絶縁膜２７０は、窒化シリコンや酸化シリコンを用いて形成することができる。
【００２４】
層間絶縁膜２７０とゲート絶縁膜２６４には、ドレイン領域２６２ａ、ソース領域２６２ｂに達する開口が形成され、この開口を覆うようにドレイン電極２７２、ソース電極２７４が配置される。ドレイン電極２７２、及びソース電極２７４は、金属を用いて形成することができ、例えば、Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉの積層構造としてもよい。ソース電極２７４の一部は、層間絶縁膜２７０を介してソース領域２６２ｂの一部と容量電極２６８と重なり、ソース領域２６２ｂの一部、ゲート絶縁膜２６４、容量電極２６８、層間絶縁膜２７０、およびソース電極２７４の一部によって保持容量が形成される。
【００２５】
駆動トランジスタ２４０や保持容量の上にはさらに平坦化膜２７６が設けられる。平坦化膜２７６は、例えばアクリル樹脂などの有機樹脂材料を用いて形成することができる。平坦化膜２７６は、ソース電極２７４に達する開口を有し、この開口と平坦化膜２７６の上面の一部を覆う接続電極２７８がソース電極２７４と接するように設けられる。平坦化膜２７６上にはさらに付加容量電極２８０が設けられる。
【００２６】
接続電極２７８は、インジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）などにより形成することができる。付加容量電極２８０は、金属を用いて形成することができ、例えば、Ｍｏ／Ａｌ／Ｍｏの積層構造としてもよい。接続電極２７８と付加容量電極２８０は、同一の層に存在することができる。
【００２７】
接続電極２７８と付加容量電極２８０とを覆うように容量絶縁膜２８２が形成される。容量絶縁膜２８２は、窒化シリコンによって形成することができる。容量絶縁膜２８２は、平坦化膜２７６の開口では接続電極２７８の一部を覆わず、接続電極２７８の底面を露出する。これにより、接続電極２７８を介し、その上に設けられる陽極３０１とソース電極２７４間の電気的接続が可能となる。
【００２８】
容量絶縁膜２８２は、基板１０２側に面し、付加容量電極２８０と接触する第１面と、該第１面とは反対側に位置する第２面とを有する。容量絶縁膜２８２の第２面の表面には、凹凸パターンが設けられる。凹凸パターンは、平面方向から見てストライプ状に形成されていてもよい。ここで、「平面方向」とは、容量絶縁膜２８２を基板１０２表面に対して垂直な方向から見た方向を「平面方向」と呼ぶ。尚、凹凸パターンの形状は、ストライプ状に限定されない。凹凸パターンの形状についての詳細な説明は、後述する。凹凸パターンは、容量絶縁膜２８２の第２面をエッチングすることにより形成することができる。
【００２９】
凹凸パターンは、容量絶縁膜２８２の少なくとも一部に設けられていればよい。ここで、少なくとも一部とは、容量絶縁膜２８２における、有機ＥＬ素子２００に対応する領域である。凹凸パターンは、水平方向における凸部と凸部又は凹部と凹部との間隔が約１μｍ以上約９μｍ以下であり、且つ凹部と凸部との高低差が約５ｎｍ以上訳２０ｎｍ以下である。好ましくは、凹凸パターンは、水平方向における凸部と凸部又は凹部と凹部との間隔が約５μｍであり、且つ凹部と凸部との高低差が約５ｎｍであることが好ましい。ここで「水平方向」とは、容量絶縁膜２８２の面方向である。また、「厚さ方向」とは、「水平方向」に垂直な方向であり、容量絶縁膜２８２の厚み方向である。
【００３０】
容量絶縁膜２８２には、その上に設けられる隔壁２８６と平坦化膜２７６の接触を許容するための開口２８８をさらに設けてもよい。開口２８８を通して平坦化膜２７６中の不純物を除去することができ、これによって画素回路や有機ＥＬ素子２００の信頼性を向上させることができる。なお、接続電極２７８や開口２８８の形成は任意である。
【００３１】
容量絶縁膜２８２上には、接続電極２７８と付加容量電極２８０を覆うように、陽極３０１（第１電極）が設けられる。容量絶縁膜２８２は、付加容量電極２８０と陽極３０１によって挟持され、この構造によって付加容量が構築される。陽極３０１は、付加容量と有機ＥＬ素子２００によって共有される。
【００３２】
陽極３０１は、凹凸パターンが設けられた容量絶縁膜２８２と接する。そのため、陽極３０１は、容量絶縁膜２８２に第２面に設けられた凹凸パターンに倣った凹凸表面を有する。
【００３３】
陽極３０１は、有機層３０３に正孔を注入するために設けられる電極である。陽極３０１は、その表面が比較的高い仕事関数を有することが好ましい。陽極３０１の具体的な材料としては、インジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム−亜鉛酸化物（ＩＺＯ）などの可視光を透過可能な導電性酸化物が挙げられる。これらの導電性酸化物にはさらにケイ素が含まれていてもよい。有機ＥＬ素子２００の光が陰極３１１側から取り出される場合、陽極３０１は、銀やアルミニウムなどの可視光の反射率が高い金属を含む膜をさらに含んでもよい。例えば、陽極３０１は、ＩＴＯ／Ａｇ／ＩＴＯの積層構造を有してもよい。
【００３４】
陽極３０１の上には、陽極３０１の端部を覆う隔壁（バンク）２８６が設けられる。隔壁２８６は、例えばアクリル樹脂などの有機樹脂材料を用いて形成することができる。陽極３０１、隔壁２８６を覆うように有機層３０３、及びその上の陰極３１１（第２電極）が設けられる。
【００３５】
本実施形態では、有機層３０３は、正孔輸送層３０５、発光層３０７及び電子輸送層３０９を含む構成を有する。但し、有機層３０３の構成は、これに限定されるわけではない。
【００３６】
正孔輸送層３０５は、陽極３０１に接し、陽極３０１から正孔が注入される。正孔輸送層３０５は、注入された正孔を発光層３０７側へ輸送する機能を有する。正孔輸送層３０５の材料としては、芳香族アミン、カルバゾール誘導体、チオフェン誘導体、銅フタロシアニンなどのフタロシアニン誘導体などの既知の正孔輸送材料を用いることができる。
【００３７】
発光層３０７は、正孔と電子とが再結合する空間を提供する層であり、この層から発光が得られる。発光層３０７は、単一の化合物で構成されていてもよく、ホスト材料及ドーパント材料を含む２種類以上の化合物を含んでいてもよい。ホスト材料としては、例えばスチルベン誘導体、アントラセン誘導体などの縮合芳香族化合物、カルバゾール誘導体、キノリノール配位子を含む金属錯体、芳香族アミン、フェナントロリン誘導体などの含窒素ヘテロ芳香族化合物などを用いることができる。ドーパントは、発光層３０７において発光材料として機能する。ドーパント材料としては、クマリン誘導体、ピラン誘導体、キノクリドン誘導体、テトラセン誘導体、ピレン誘導体、アントラセン誘導体などの蛍光材料、あるいはイリジウム系オルトメタル錯体などの燐光材料を用いることができる。発光層３０７が単一の化合物で構成される場合、上述したホスト材料を用いることができる。この場合、ホスト材料が発光材料として機能する。
【００３８】
電子輸送層３０９は、陰極３１１から注入された電子を発光層３０７側へ輸送する機能を有する。電子輸送層３０９は、正孔輸送性よりも電子輸送性の高い材料（電子輸送材料）を含む。具体的には、電子輸送層３０９材料としては、アルミニウム錯体、リチウム錯体、ベリリウムなどの金属錯体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、シラシクロペンタジエン誘導体、アントラセン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体などの縮合芳香族化合物、フェナントロリン誘導体などの含窒素縮合ヘテロ芳香族化合物などが挙げられる。上記金属錯体としては、例えば８−キノリノラトリチウム（Ｌｉｑ）、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ）やビス（８−キノリノラト）ベリリウムなどの、８−キノリノール配位子を有する金属錯体が例示される。これらの化合物は置換基を有していてもよく、置換基としては炭素数１〜４のアルキル基、あるいはフェニル基やナフチル基などのアリール基が挙げられる。特に、電子輸送層３０９は、８−キノリノール配位子を有する金属錯体として８−キノリノラトリチウム（Ｌｉｑ）を含むことが好ましい。
【００３９】
また、電子輸送層３０９は、イッテルビウムなどのランタノイド金属などに例示される電子供与性化合物を含んでもよい。電子供与性化合物としては、ランタノイド金属の他に、リチウムなどの１族金属、マグネシウムやカルシウムなどの２族金属等が挙げられる。電子輸送層３０９に含まれる電子供与性化合物としては、イッテルビウムが好ましい。
【００４０】
陰極３１１は、電子輸送層３０９に接し、有機層３０３へ電子を注入する。陰極３１１は、その表面が比較的低い仕事関数を有することが好ましい。陰極３１１の材料としては、アルミニウムや銀などの金属やこれらの合金を用いることができる。例えば、陰極３１１の材料として、アルミニウムとリチウムの合金（ＡｌＬｉ合金）や、マグネシウムと銀の合金（ＭｇＡｇ合金）などを用いることができる。
【００４１】
上述したように、有機ＥＬ素子２００の陽極３０１には、凹凸パターンが設けられている。有機層３０３、具体的には、正孔輸送層３０５と接する陽極３０１の表面に凹凸パターンが設けられていることにより、正孔注入性が向上され、有機ＥＬ素子２００の発光効率を向上させることができる。これは、凹凸表面を有する陽極３０１と正孔輸送層３０５との界面に乱れが生じることにより、正孔輸送層３０５のバンドギャップに新たなエネルギー準位が発生し、陽極３０１から正孔輸送層３０５への正孔注入性が向上するためと考えられる。
【００４２】
尚、有機層３０３の構成は以上に説明した構成に限定されない。例えば、有機層３０３は、陽極３０１と正孔輸送層３０５との間に設けられる正孔注入層、正孔輸送層３０５と発光層３０７との間に設けられる電子ブロック層、発光層３０７と電子輸送層３０９との間に設けられる正孔ブロック層、電子輸送層３０９と陰極３１１との間に設けられる電子注入層などを含むことができる。
【００４３】
正孔注入層は、陽極３０１と接触してもよい。正孔注入層には、正孔が注入されやすい、すなわち酸化されやすい化合物（電子供与性化合物）を用いることができる。換言すると、ＨＯＭＯ準位の浅い化合物を用いることができる。正孔注入層の材料としては、上記正孔輸送層３０５の材料として使用可能な材料と同様或は類似する材料を用いることができる。例えば、正孔注入層の材料として、正孔輸送層３０５の材料として使用される芳香族アミンやカルバゾール誘導体、あるいは芳香族炭化水素などの電子供与性化合物と電子受容体との混合物を用いてもよい。電子受容体としては、酸化バナジウムや酸化モリブデンなどの遷移金属酸化物や、含窒素ヘテロ芳香族化合物、シアノ基などの強い電子吸引基を有するヘテロ芳香族化合物などが挙げられる。これらの材料や混合物はイオン化ポテンシャルが小さいため、陽極３０１からの正孔注入障壁が小さい。
【００４４】
電子ブロック層は、陰極３１１から注入された電子が、発光層３０７において再結合に寄与することなく発光層３０７を通過して正孔輸送層３０５へ注入されることを防ぐ。つまり、電子ブロック層は、陰極３１１から有機層３０３に注入された電子を発光層３０７内に閉じ込めるとともに、発光層３０７で得られる励起状態から正孔輸送層３０５内の分子にエネルギー移動することを防ぐ機能を有する。したがって、電子ブロック層には電子輸送性よりもホール輸送性が高い、あるいは同程度であり、発光層３０７内の分子よりもＬＵＭＯ準位が浅く、バンドギャップが大きな材料が好ましい。電子ブロック層の材料として、より具体的には、共役系の比較的小さいカルバゾール誘導体、アリールアミン誘導体、チオフェン誘導体などが挙げられる。
【００４５】
正孔ブロック層は、正孔輸送性よりも電子輸送性が高い、あるいは同程度であり、発光層３０７に含まれる分子よりもＨＯＭＯ準位が深く、バンドギャップが大きな材料を用いることが好ましい。正孔ブロック層の材料として、より具体的には、フェナントロリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−ヒドロキシ−ビフェニリル）アルミニウムなどの比較的バンドギャップの大きな金属錯体などが挙げられる。
【００４６】
電子注入層は、陰極３１１の仕事関数と電子輸送層３０９の電子親和力（ＬＵＭＯ準位）のエネルギー差が大きいことに起因して、陰極３１１からの電子の注入が困難になるのを緩和するために設けられてもよい。つまり、電子注入層は、陰極３１１から有機層３０３への電子注入を促進する機能を有する。電子注入層は、ナトリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、カルシウム（Ｃａ）等のアルカリ土類金属、イッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類、又はリチウム（Ｌｉ）等と電子輸送材料との共蒸着膜、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、酸化リチウム（Ｌｉ2Ｏ）、炭酸セシウム（ＣｓＣＯ3）等のフッ化物、酸化物や炭酸塩などから選択される仕事関数の小さい物質で形成することができる。
【００４７】
上述した各層の厚さは適宜決定することができる。例えば正孔輸送層３０５は５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、或は８０ｎｍ以上２３０ｎｍ以下である。正孔注入層を設ける場合、正孔注入層は５ｎｍ以上３０ｎｍ以下であってもよく、典型的には１０ｎｍである。正孔注入層と正孔輸送層３０５の厚さは、発光材料の発光波長に応じて適宜調整してもよい。具体的には、発光層３０７内の発光位置から陽極３０１の表面間の光学距離が、発光材料の発光ピーク波長の２分の１（半波長）の整数倍、もしくはそれに近くなるように調整すればよい。これにより、発光層３０７から出射した光と陽極３０１の表面で反射した光が互いに増幅し、発光スペクトルの狭線化や発光強度の増大が実現できる。
【００４８】
正孔輸送層３０５の厚さは、比較的厚い。そのため、正孔輸送層３０５は平坦化膜としても機能し、正孔輸送層３０５の表面には凹凸パターンは形成されない。これにより、発光層には凹凸パターンの影響を与えないようにすることができ、発光効率の低下を防ぐことができる。
【００４９】
陽極３０１は、化学気相堆積（ＣＶＤ）法や蒸着法、スパッタリング法などを用いて形成される。有機層３０３における各層は、インクジェット法やスピンコート法、印刷法、あるいは蒸着法によって形成される。陰極３１１は、化学気相堆積（ＣＶＤ）法や蒸着法、スパッタリング法、或は共蒸着によって形成される。
【００５０】
図２に示すように、有機ＥＬ素子２００はさらに、任意の構成として、以下に述べるキャップ層３１３や封止層（以下、パッシベーション膜）３１５を有してもよい。
【００５１】
キャップ層３１３を設ける場合、キャップ層３１３は陰極３１１に接するように設けられる。キャップ層３１３は単層構造でも良く、或は二層以上の構造を有してもよい。キャップ層３１３を設けることにより、陰極３１１上にさらに微小共振器を形成することができる。このため、陰極３１１を透過した光は、キャップ層３１３の底面（すなわち、キャップ層３１３と陰極３１１の界面）と上面間で反射を繰り返すことで、干渉効果によってさらに増幅される。キャップ層３１３は、例えば、可視光領域における透過率が高く、且つ屈折率が比較的高い材料から構成される第１層と、可視光領域における透過率が高く、且つ屈折率が比較的低い材料から構成される第２層から構成されてもよい。
【００５２】
透過率が高く、且つ屈折率が比較的高い材料としては、例えば硫黄、ハロゲン、リンを含む高分子材料や金属化合物が挙げられる。硫黄を含む高分子としては、主鎖や側鎖にチオエーテル、スルホン、チオフェンなどの置換基を有する高分子が挙げられる。リンを含む高分子材料としては、主鎖や側鎖に亜リン酸基、リン酸基などが含まれる高分子材料、あるいはポリフォスファゼンなどが挙げられる。ハロゲンを含む高分子材料としては、臭素やヨウ素、塩素を置換基として有する高分子材料が挙げられる。金属化合物としては、酸化チタン、酸化ジリコニウム、酸化クロム、酸化アルミニウム、酸化インジウム、ＩＴＯ、ＩＺＯ、硫化鉛、硫化亜鉛、窒化ケイ素などが挙げられる。或は、これらの無機材料と高分子材料の混合物を用いてもよい。
【００５３】
可視光領域における透過率が高く、且つ屈折率が比較的低い材料としては、例えばフッ素を含有する高分子材料が挙げられる。フッ素を含有する高分子材料としては、例えばポリテトラフルオロエチレンやポリフッ化ビニリデン、これらの誘導体、主鎖あるいは側鎖にフッ素を有するポリビニルエーテルやポリイミド、ポリメタクリル酸エステル、ポリアクリル酸エステル、ポリシロキサンなどが挙げられる。
【００５４】
キャップ層３１３の光学距離が発光層３０７の発光ピークの波長の４分の１の奇数倍に一致する、あるいはそれに近くなるよう、キャップ層３１３の材料の屈折率と厚さが適宜調整されることが好ましい。これにより、得られる発光の半値幅が小さくなって色純度が向上するとともに、有機ＥＬ素子２００の正面方向における輝度が増大する。
【００５５】
パッシベーション膜３１５は、外部から水や酸素などの不純物が有機ＥＬ素子２００へ侵入することを防ぐ機能を有する。パッシベーション膜３１５を配置することにより、有機ＥＬ素子２００の信頼性を向上させることができる。パッシベーション膜３１５はキャップ層３１３と接するように設けられる。キャップ層３１３が省略される場合には、パッシベーション膜３１５は陰極３１１と接するように設けられる。
【００５６】
パッシベーション膜３１５の構造は任意であり、例えば図３に示すような三層構造を有してもよい。この場合、パッシベーション膜３１５は、第１の層３１５ａ、第２の層３１５ｂ、及び第３の層３１５ｃを有することができる。例えば第１の層３１５ａは、例えば窒化シリコンや酸化シリコンを含む無機化合物で形成することができ、第２の層３１５ｂは、例えばアクリル樹脂を含む有機化合物で形成することができ、第３の層３１５ｃは、例えば窒化シリコンや酸化シリコンを含む無機化合物で形成することができる。
【００５７】
パッシベーション膜３１５上には樹脂を含む膜（以下、樹脂膜）２９０が設けられる。表示装置１００はさらに、基板１０２から樹脂膜２９０までの構造を挟持するように支持フィルム２２６、２２８を有しており、支持フィルム２２６、２２８によって適度な物理的強度が与えられる。支持フィルム２２６、２２８は図示しない接着層によって基板１０２や樹脂膜２９０に固定される。
【００５８】
＜凹凸パターンの形状＞
容量絶縁膜２８２、及び容量絶縁膜２８２に設けられた凹凸パターンの形状について説明する。
【００５９】
図３は、凹凸パターンが少なくとも一部に設けられた容量絶縁膜２８２を含む表示装置１００の部分断面図である。図４は、図３に示した容量絶縁膜２８２を平面方向から見た概略図である。図３は、図４に示したＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００６０】
図３に示すように、容量絶縁膜２８２に設けられ凹凸パターンは、凸部４０１ａと凹部４０１ｂとが繰り返されたパターンである。一例として、図４に示すように、凹凸パターンは、平面方向から見て水平方向（図４におけるｘ方向）にストライプ状に形成される。水平方向（ｘ方向）における凸部４０１ａと凸部４０１ａとの間に間隔ｄ２、又は凹部４０１ｂと凹部４０１ｂとの間の間隔ｄ１は、約１μｍ以上約９μｍ以下であり、好ましくは、約５μｍである。
【００６１】
図５Ａは、図３に示されたＢ−Ｂ線に沿った表示装置１００の断面図である。図５Ａでは、容量絶縁膜２８２に設けられた凹凸パターンの凸部４０１ａの断面を示しており、表示装置１００の一部の構成要素の図示は省略している。図５Ｂは、図３に示されたＣ−Ｃ線に沿った表示装置１００の断面図である。図５Ｂでは、容量絶縁膜２８２に設けられた凹凸パターンの凹部４０１ｂの断面を示しており、図５Ａと同様に表示装置１００の一部の構成要素の図示は省略している。
【００６２】
凹凸パターンの凸部４０１ａと凹部４０１ｂとの高低差は、約５ｎｍ以上訳２０ｎｍ以下であり、好ましくは、約５ｎｍである。つまり、図５Ａに示した容量絶縁膜２８２の凸部４０１ａの厚さｈ１と図５Ｂに示した容量絶縁膜２８２の凹部４０１ｂの厚さｈ２との差は、約５ｎｍ以上訳２０ｎｍ以下であり、好ましくは、約５ｎｍである（ｈ１＞ｈ２）。
【００６３】
上述したように、本実施形態の表示装置１００では、容量絶縁膜２８２には凹凸パターンが設けられているため、容量絶縁膜２８２上に配置される陽極３０１にも容量絶縁膜２８２に設けられた凹凸パターンに倣った凹凸表面が形成される。そのため、陽極３０１から有機層３０３への正孔注入性が向上され、有機ＥＬ素子２００の発光効率を向上させることができる。これは、正孔輸送層３０５と接する陽極３０１に凹凸表面が設けられていることにより、正孔輸送層３０５のバンドギャップに新たなエネルギー準位が発生し、陽極３０１から正孔輸送層３０５への正孔注入性が向上されるためと考えられる。
【００６４】
また、陽極３０１に設けられた凹凸表面により、陽極３０１から正孔輸送層３０５への正孔注入性が向上するため、陽極３０１と正孔輸送層３０５との間に正孔注入層を設ける必要がなくなる。そのため、表示装置１００の製造工程及び製造コストの削減を期待することができる。
【００６５】
＜変形例１＞
第１実施形態に係る表示装置１００において、容量絶縁膜２８２に設けられた凹凸パターンは、平面方向から見て水平方向（図４におけるｘ方向）にストライプ状である。しかしながら、凹凸パターンは、平面方向から見て斜めに設けられていてもよい。
【００６６】
図６は、容量絶縁膜２８２Ａを平面方向から見た概略図である。図６に示すように、容量絶縁膜２８２Ａに設けられ、凸部７０１ａ及び凹部７０１ｂを含む凹凸パターンは、水平方向（図６におけるｘ方向）に対して所定の角度傾いた斜めストライプ形状であってもよい。凹凸パターンにおける凸部７０１ａと凸部７０１ａとの間の間隔、凹部７０１ｂと凹部７０１ｂとの間の間隔、及び凸部７０１ａと凹部７０１ｂとの高低差は、第１実施形態と同様であるためここでは省略する。
【００６７】
＜変形例２＞
図７は、凹凸パターンが少なくとも一部に設けられた容量絶縁膜２８２Ｂを含む表示装置１００Ｂの部分断面図である。図８は、図７に示した容量絶縁膜２８２Ｂを平面方向から見た概略図である。尚、図８においては、容量絶縁膜２８２Ｂを構成する、後述する第３絶縁膜８０５は省略している。図７は、図８のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。変形例２において、容量絶縁膜２８２Ｂは、三層構造を有する。
【００６８】
容量絶縁膜２８２Ｂは、第１絶縁膜８０１、第２絶縁膜８０３及び第３絶縁膜８０５を有する。第１絶縁膜８０１は、水平方向（図８におけるｘ方向）に付加容量電極２８０上にストライプ状に設けられる。第２絶縁膜９０３は、水平方向（ｘ方向）とは垂直な垂直方向（図８におけるｙ方向）に第１絶縁膜８０１の一部を覆うように付加容量電極２８０上にストライプ状に設けられる。第３絶縁膜８０５は、第１絶縁膜８０１及び第２絶縁膜８０３を覆うように、付加容量電極２８０上に設けられる。第１絶縁膜８０１、第２絶縁膜８０３及び第３絶縁膜８０５は、窒化シリコンによって形成することができる。
【００６９】
図９は、図８のＥ−Ｅ線に沿った断面の一部拡大図であり、図１０は、図８のＦ−Ｆ線に沿った断面の一部拡大図であり、図１１は、図８のＧ−Ｇ線に沿った断面の一部拡大図である。凹凸パターンにおける凸部８０５ａと凸部８０５ａとの間の間隔、凹部８０５ｂと凹部８０５ｂとの間の間隔、及び凸部８０５ａと凹部８０５ｂとの高低差は、第１実施形態と同様であるためここでは省略する。
【００７０】
以上に述べた、変形例１及び変形例２においても、陽極３０１は、容量絶縁膜２８２Ａ、２８２Ｂ上に設けられる凹凸パターンに倣った凹凸表面を有する。そのため、陽極３０１から正孔輸送層３０５への正孔注入性が向上される。
【００７１】
［実施形態２］
本発明の別の一実施形態に係る表示装置の構成を説明する。表示装置１００Ｃの構成は、容量絶縁膜２８２Ｃの構成を除いて、上述した第１実施形態に係る表示装置１００と同様であるため、重複する説明は省略する。
【００７２】
図１２は、凹凸パターンが少なくとも一部に設けられた容量絶縁膜２８２Ｃを含む表示装置１００Ｃの部分断面図である。図１３は、図１２に示した容量絶縁膜２８２Ｃを平面方向から見た概略図である。尚、図１３においては、容量絶縁膜２８２Ｃを構成する、後述する第２絶縁膜１３０３は省略している。図１２は、図１３のＨ−Ｈ線に沿った断面図である。本実施形態において、容量絶縁膜２８２Ｃは、二層構造を有する。
【００７３】
容量絶縁膜２８２Ｃは、第１絶縁膜１３０１及び第２絶縁膜１３０３を有する。第１絶縁膜１３０１は、付加容量電極２８０上に島状に設けられる。図１３では、第１絶縁膜１３０１が水平方向（図１３におけるｘ方向）及び水平方向と垂直な垂直方向（図１３におけるｙ方向）に沿って島状に設けられている。第１絶縁膜１３０１は、窒化シリコンによって形成することができる。第２絶縁膜１３０３は、第１絶縁膜１３０１を覆うように、付加容量電極２８０上に設けられる。第２絶縁膜１３０３は、窒化シリコン又は酸化シリコンによって形成することができる。
【００７４】
容量絶縁膜２８２Ｃの凹凸パターンは、水平方向における凸部１３０３ａと凸部１３０３ａとの間隔又は凹部１３０３ｂと凹部１３０３ｂとの間隔が約１μｍ以上約９μｍ以下であり、好ましくは約５μｍである。つまり、図１３において、水平方向（ｘ方向）又は垂直方向（ｙ方向）における第１絶縁膜１３０１と隣接する第１絶縁膜１３０１との間の距離ｄ４、ｄ６は、約１μｍ以上約９μｍ以下、好ましくは約５μｍである。
【００７５】
図１４は、図１２に示した部分断面図の一部拡大図である。図１５は、図１３のＩ−Ｉ線に沿った部分断面図である。容量絶縁膜２８２Ｃの凹凸パターンは、凹部１３０３ｂと凸部１３０３ａとの高低差が約５ｎｍ以上訳２０ｎｍ以下であり、好ましくは凹部１３０３ｂと凸部１３０３ａとの高低差が約５ｎｍであることが好ましい。つまり、図１４に示した容量絶縁膜２８２Ｃの第１絶縁膜１３０１の厚さｈ３は、約５ｎｍ以上訳２０ｎｍ以下であり、好ましくは、約５ｎｍである。
【００７６】
以上に述べた、第２実施形態においても、陽極３０１は、容量絶縁膜２８２Ｃ上に設けられる凹凸パターンに倣った凹凸表面を有する。そのため、陽極３０１から正孔輸送層３０５への正孔注入性が向上される。
【００７７】
＜変形例３＞
第２実施形態に係る表示装置１００Ｃにおいて、容量絶縁膜２８２Ｃに設けられた凹凸パターンは、第１絶縁膜１３０１が水平方向（図１３におけるｘ方向）及び水平方向と垂直な垂直方向（図１３におけるｙ方向）に沿って島状に設けられている。しかしながら、凹凸パターンは、平面方向から見て斜めに設けられていてもよい。
【００７８】
図１６は、容量絶縁膜２８２Ｄを平面方向から見た概略図である。図１６に示すように、容量絶縁膜２８２Ｄを構成する第１絶縁膜１７０１は、水平方向（図１６におけるｘ方向）及び水平方向と垂直な垂直方向（図１６におけるｙ方向）に対して所定の角度傾いた方向に沿って配置されていてもよい。第１絶縁膜１７０１以外の構成は、第２実施形態と同様である。配置方向に沿った第１絶縁膜１７０１と隣接する第１絶縁膜１７０１との間の距離、及び第１絶縁膜１７０１の厚さは、第２実施形態と同様であるためここでは省略する。
【００７９】
以上に述べた、変形例３においても、陽極３０１は、容量絶縁膜２８２Ｄ上に設けられる凹凸パターンに倣った凹凸表面を有する。そのため、陽極３０１から正孔輸送層３０５への正孔注入性が向上される。
【実施例】
【００８０】
上述した本発明に係る有機ＥＬ素子を以下のように作製した。まず、ガラス基板上にスパッタによって窒化シリコン膜を形成した。次に、該窒化シリコン膜上にマスクパターンを設け、フォトリソグラフィにより窒化シリコン膜をパターニングして、縦横２μｍ、厚さ５ｎｍの第１絶縁膜を形成した。第１絶縁膜はガラス基板上に島状に形成され、隣接する第１絶縁膜間の距離は、２μｍ未満とした。形成された第１絶縁膜上にスパッタで厚さ１０ｎｍの窒化シリコン膜を形成し、その上にスパッタリングで厚さ７ｎｍのＩＴＯ膜を形成した。ＩＴＯ膜上に正孔輸送層及び発光層を含む有機層を蒸着によって形成した。正孔輸送層の材料として、芳香族アミン誘導体を用いた。有機層の上に、共蒸着により厚さ１５ｎｍのＭｇＡｇ膜を形成した。ＭｇＡｇ膜上にＣＶＤによって厚さ１μｍの窒化シリコン膜を形成した。
【００８１】
比較例として、第１絶縁膜をパターニングしない有機ＥＬ素子を作製した。比較例の有機ＥＬ素子は、第１絶縁膜をパターニングがパターニングされていないことを除いて、上述の本発明に係る有機ＥＬ素子と同様である。
【００８２】
図１７は、本発明に係る有機ＥＬ素子と、比較例の有機ＥＬ素子の電圧−電流密度曲線を示すグラフである。図１８は、本発明に係る有機ＥＬ素子と、比較例の有機ＥＬ素子の電流密度−電流効率曲線を示すグラフである。
【００８３】
図１７において、本発明に係る有機ＥＬ素子の電圧−電流密度を示す曲線１８０１と、比較例の有機ＥＬ素子の電圧−電流密度を示す曲線１８０３を比較すると、有機ＥＬ素子が光を放出し始める閾値電圧Ｖｔｈは、本発明に係る有機ＥＬ素子のほうが低いことが分かる。したがって、陽極（ＩＴＯ）から有機層への正孔注入性が向上されたことが示唆される。
【００８４】
図１８において、本発明に係る有機ＥＬ素子の電流密度−電流効率を示す曲線１９０１と、比較例の有機ＥＬ素子の電流密度−電流効率を示す曲線１９０３とを比較すると、本発明に係る有機ＥＬ素子の低電流密度側での電流効率が高いことが分かる。したがって、陽極（ＩＴＯ）から有機層への正孔注入性が向上されたことが示唆される。
【００８５】
本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例および修正例に想到し得るものであり、それら変更例および修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。例えば、前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８６】
１００、１００Ｂ、１００Ｃ…表示装置、１０２…第１基板、２００…有機ＥＬ素子、２６０…アンダーコート、２６２…半導体膜、２６４…ゲート絶縁膜、２６６…ゲート電極、２７２…ドレイン電極、２７４…ソース電極、２７６…平坦化膜、２７８…接続電極、２８０…付加容量電極、２８２、２８２Ａ、２８２Ｂ、２８２Ｃ、２８２Ｄ…容量絶縁膜、２９０…樹脂膜、３０１…陽極、３０３…有機層、３０５…正孔輸送層、３０７…発光層、３０９…電子輸送層、３１１…陰極、３１３…キャップ層、３１５…封止層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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