(57)【要約】  本発明の一態様による有機ＥＬ装置は、基材と、上面に凹部が設けられた絶縁層と、少なくとも凹部の表面に設けられた反射層と、反射層を介して凹部の内側に充填された光透過性を有する充填層と、充填層の上層側に少なくとも設けられた光透過性を有する第１電極と、第１電極の上層に設けられた、少なくとも発光層を含む有機層と、有機層の上層側に設けられた光透過性を有する第２電極と、少なくとも第１電極の端部を覆うエッジカバー層と、を備えた発光素子とを備え、互いに分割された複数の単位発光領域を有し、隣り合う単位発光領域どうしの間における絶縁層に掘り込み部が設けられ、掘り込み部の内側に少なくとも充填層が設けられている。
2017094760.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、
前記基材上に設けられ、上面に凹部が設けられた絶縁層と、
少なくとも前記凹部の表面に設けられた反射層と、前記反射層を介して前記凹部の内側に充填された光透過性を有する充填層と、前記充填層の上層側に少なくとも設けられた光透過性を有する第１電極と、前記第１電極の上層に設けられた、少なくとも発光層を含む有機層と、前記有機層の上層側に設けられた光透過性を有する第２電極と、少なくとも前記第１電極の端部を覆うエッジカバー層と、を備えた発光素子と、を備え、
互いに分割された複数の単位発光領域を有し、
隣り合う前記単位発光領域どうしの間における前記絶縁層に掘り込み部が設けられ、
前記掘り込み部の内側に少なくとも前記充填層が設けられている、有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項２】
前記凹部の位置における前記充填層の上面は、前記反射層の上面を含む平面よりも上方に位置している、
請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項３】
前記凹部の位置における前記充填層の上面は、前記反射層の上面を含む平面よりも下方に位置している、
請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項４】
前記掘り込み部の位置において前記絶縁層に形成された第１の貫通孔を介して前記基材が露出している、
請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項５】
前記掘り込み部の内側に、前記反射層および前記第１電極の端部を覆うエッジカバー層が設けられている、
請求項３または４に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項６】
前記反射層の端部が前記掘り込み部の内側に位置するように形成されている、請求項１から５のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項７】
前記単位発光領域ごとに独立に発光制御できる能動素子を備えている、
請求項１から６のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項８】
前記掘り込み部の内側において、前記能動素子の電極配線と前記反射層とが絶縁膜を介して設けられている、
請求項７に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項９】
前記電極配線に形成された第２の貫通孔を介して前記基材が露出している、
請求項８に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項１０】
前記掘り込み部の幅が前記凹部の直径よりも大きい、
請求項１から９のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項１１】
基材上に設けられた絶縁層に凹部および掘り込み部を形成する工程と、
少なくとも前記凹部の表面に沿って反射層を形成する工程と、
前記凹部の内側に前記反射層を介して光透過性を有する充填層を形成する工程と、
少なくとも前記充填層の上層側に光透過性を有する第１電極を形成する工程と、
前記第１電極の上層側に少なくとも発光層を含む有機層を形成する工程と、
前記有機層の上層側に光透過性および光透過性および光反射性を有する第２電極を形成する工程と、を備え、
前記凹部および前記掘り込み部を形成する工程において、
互いに分割された前記単位発光領域内に前記凹部を形成し、隣り合う前記単位発光領域どうしの間に前記掘り込み部を形成する、有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項１２】
前記充填層を形成する工程において、
前記基材上に成膜した光透過性樹脂膜に対してアッシング処理を施し、前記凹部および前記掘り込み部の位置における前記反射層の少なくとも一部を露出させる、
請求項１１に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項１３】
前記掘り込み部を形成する工程において、
前記掘り込み部の位置における前記絶縁層の膜厚方向を貫通させる、
前記請求項１１または１２に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項１４】
前記単位発光領域ごとに独立に発光制御できる能動素子を前記基材上に形成する工程を有し、
当該工程において、前記掘り込み部の位置における前記能動素子の電極配線の膜厚方向を貫通させる、
請求項１３に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項１５】
基材と、
前記基材上に設けられ、上面に凹部が設けられた絶縁層と、
少なくとも前記凹部の表面に設けられた反射層と、前記反射層を介して前記凹部の内側に充填された光透過性を有する充填層と、前記充填層の上層側に少なくとも設けられた光透過性を有する第１電極と、前記第１電極の上層に設けられた、少なくとも発光層を含む有機層と、前記有機層の上層側に設けられた光透過性を有する第２電極と、少なくとも前記第１電極の端部を覆うエッジカバー層と、を備えた発光素子と、を備え、
互いに分割された複数の単位発光領域を有し、
隣り合う前記単位発光領域どうしの間における前記絶縁層に掘り込み部が設けられ、
前記掘り込み部の内側に少なくとも前記充填層が設けられている、照明装置。
【請求項１６】
基材と、
前記基材上に設けられ、上面に凹部が設けられた絶縁層と、
少なくとも前記凹部の表面に設けられた反射層と、前記反射層を介して前記凹部の内側に充填された光透過性を有する充填層と、前記充填層の上層側に少なくとも設けられた光透過性を有する第１電極と、前記第１電極の上層に設けられた、少なくとも発光層を含む有機層と、前記有機層の上層側に設けられた光透過性を有する第２電極と、少なくとも前記第１電極の端部を覆うエッジカバー層と、を備えた発光素子と、を備え、
互いに分割された複数の単位発光領域を有し、
隣り合う前記単位発光領域どうしの間における前記絶縁層に掘り込み部が設けられ、
前記掘り込み部の内側に少なくとも前記充填層が設けられている、表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明のいくつかの態様は、有機エレクトロルミネッセンス装置、有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法、照明装置、および表示装置に関するものである。
本願は、２０１５年１２月３日に、日本に出願された特願２０１５−２３６９２９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）は、次世代ディスプレイ技術の候補として開発が進められている。有機ＥＬ素子には発光効率が低いという課題がある。これを改善するため、基板側に作製した凹部内に反射層を形成し、光取り出し効率を上げる手法がある。反射電極と有機層及び透明電極層と間には、凹部を埋めるために樹脂層（充填層）を形成する必要があるが、製造工程数の増加や樹脂層に膜厚ムラが発生してしまうなどの問題がある。また、樹脂層は、隣り合うサブ画素どうしの間の広い領域にも成膜されるため、膜厚が厚くなってしまう。そのため、凹部以外の領域に存在する樹脂層を削減する際、処理に時間を要し、膜厚ムラが生じてしまう。【０００３】
また、樹脂層を形成する際に樹脂材料の塗布量が多いと、成形精度が低下する原因となる。そのため、スピンコートにおける回転数を増やしてコート膜厚を薄くしたりする方法もあるが、それにも限界がある。【０００４】
特許文献１には、支持基板と、支持基板上でそれぞれ独立な表示画素として光を放出する複数の有機ＥＬ素子と、複数の有機ＥＬ素子から支持基板側に放出される光を反射する光反射層と、を備えた構成が記載されている。特に、光反射層は、複数の有機ＥＬ素子から光透過性絶縁膜を介してそれぞれ離され、各々が対応する有機ＥＬ素子に反射光を向かわせる複数の凹部を含んでいる。この構成により、表示素子から放出される光を効果的に利用することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−６２４００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の構成では、有機ＥＬ素子の光を反射するために反射層を備え、凹部と有機ＥＬ素子との間に複数の光透過性絶縁膜を介する構造となっているが、その樹脂層の成形工程時に膜厚が厚くなってしまう。樹脂層の膜厚が厚いと、横方向に散乱する光が多くなり、光取り出し効率が低下するという問題がある。【０００７】
本発明の一つの態様は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、製造プロセスを短縮できるとともに光の取り出し効率を向上することのできる、有機エレクトロルミネッセンス装置、有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法、照明装置、および表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様における有機エレクトロルミネッセンス装置は、基材と、前記基材上に設けられ、上面に凹部が設けられた絶縁層と、少なくとも前記凹部の表面に設けられた反射層と、前記反射層を介して前記凹部の内側に充填された光透過性を有する充填層と、前記充填層の上層側に少なくとも設けられた光透過性を有する第１電極と、前記第１電極の上層に設けられた、少なくとも発光層を含む有機層と、前記有機層の上層側に設けられた光透過性を有する第２電極と、少なくとも前記第１電極の端部を覆うエッジカバー層と、を備えた発光素子と、を備え、互いに分割された複数の単位発光領域を有し、隣り合う前記単位発光領域どうしの間における前記絶縁層に掘り込み部が設けられ、前記掘り込み部の内側に少なくとも前記充填層が設けられている。【０００９】
本発明の一態様における有機エレクトロルミネッセンス装置において、前記凹部の位置における前記充填層の上面は、前記反射層の上面を含む平面よりも上方に位置している構成としてもよい。【００１０】
本発明の一態様における有機エレクトロルミネッセンス装置において、前記凹部の位置における前記充填層の上面は、前記反射層の上面を含む平面よりも下方に位置している構成としてもよい。【００１１】
本発明の一態様における有機エレクトロルミネッセンス装置において、前記掘り込み部の位置において前記絶縁層に形成された第１の貫通孔を介して前記基材が露出している構成としてもよい。【００１２】
本発明の一態様における有機エレクトロルミネッセンス装置において、前記掘り込み部の内側に、前記反射層および前記第１電極の端部を覆うエッジカバー層が設けられている構成としてもよい。【００１３】
本発明の一態様における有機エレクトロルミネッセンス装置において、前記反射層の端部が前記掘り込み部の内側に位置するように形成されている構成としてもよい。【００１４】
本発明の一態様における有機エレクトロルミネッセンス装置において、前記単位発光領域ごとに独立に発光制御できる能動素子を備えている構成としてもよい。【００１５】
本発明の一態様における有機エレクトロルミネッセンス装置において、前記掘り込み部の内側において、前記能動素子の電極配線と前記反射層とが絶縁膜を介して設けられている構成としてもよい。【００１６】
本発明の一態様における有機エレクトロルミネッセンス装置において、前記電極配線に形成された第２の貫通孔を介して前記基材が露出している構成としてもよい。【００１７】
本発明の一態様における有機エレクトロルミネッセンス装置において、前記掘り込み部の幅が前記凹部の直径よりも大きい構成としてもよい。【００１８】
本発明の一態様における有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、基材上に設けられた絶縁層に凹部および掘り込み部を形成する工程と、少なくとも前記凹部の表面に沿って反射層を形成する工程と、前記凹部の内側に前記反射層を介して光透過性を有する充填層を形成する工程と、少なくとも前記充填層の上層側に光透過性を有する第１電極を形成する工程と、前記第１電極の上層側に少なくとも発光層を含む有機層を形成する工程と、前記有機層の上層側に光透過性および光透過性および光反射性を有する第２電極を形成する工程と、を備え、前記凹部および前記掘り込み部を形成する工程において、互いに分割された前記単位発光領域内に前記凹部を形成し、隣り合う前記単位発光領域どうしの間に前記掘り込み部を形成する。【００１９】
本発明の一態様における有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、前記充填層を形成する工程において、前記基材上に成膜した光透過性樹脂膜に対してアッシング処理を施し、前記凹部および前記掘り込み部の位置における前記反射層の少なくとも一部を露出させる製造方法としてもよい。【００２０】
本発明の一態様における有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、前記掘り込み部を形成する工程において、前記掘り込み部の位置における前記絶縁層の膜厚方向を貫通させる、前記製造方法としてもよい。【００２１】
本発明の一態様における有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、前記単位発光領域ごとに独立に発光制御できる能動素子を前記基材上に形成する工程を有し、当該工程において、前記掘り込み部の位置における前記能動素子の電極配線の膜厚方向を貫通させる製造方法としてもよい。【００２２】
本発明の一態様における照明装置は、基材と、前記基材上に設けられ、上面に凹部が設けられた絶縁層と、少なくとも前記凹部の表面に設けられた反射層と、前記反射層を介して前記凹部の内側に充填された光透過性を有する充填層と、前記充填層の上層側に少なくとも設けられた光透過性を有する第１電極と、前記第１電極の上層に設けられた、少なくとも発光層を含む有機層と、前記有機層の上層側に設けられた光透過性を有する第２電極と、少なくとも前記第１電極の端部を覆うエッジカバー層と、を備えた発光素子と、を備え、互いに分割された複数の単位発光領域を有し、隣り合う前記単位発光領域どうしの間における前記絶縁層に掘り込み部が設けられ、前記掘り込み部の内側に少なくとも前記充填層が設けられている。【００２３】
本発明の一態様における表示装置は、基材と、前記基材上に設けられ、上面に凹部が設けられた絶縁層と、少なくとも前記凹部の表面に設けられた反射層と、前記反射層を介して前記凹部の内側に充填された光透過性を有する充填層と、前記充填層の上層側に少なくとも設けられた光透過性を有する第１電極と、前記第１電極の上層に設けられた、少なくとも発光層を含む有機層と、前記有機層の上層側に設けられた光透過性を有する第２電極と、少なくとも前記第１電極の端部を覆うエッジカバー層と、を備えた発光素子と、を備え、互いに分割された複数の単位発光領域を有し、隣り合う前記単位発光領域どうしの間における前記絶縁層に掘り込み部が設けられ、前記掘り込み部の内側に少なくとも前記充填層が設けられている。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のいくつかの態様によれば、製造プロセスを短縮できるとともに光の取り出し効率を向上することのできる、有機エレクトロルミネッセンス装置、有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法、照明装置、および表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施形態の有機ＥＬ装置の表示領域を示す図。
【図２】第１実施形態の有機ＥＬ装置における１画素を示す平面図。
【図３】図２におけるサブ画素の一部を拡大して示す平面図。
【図４】サブ画素間の構成を示す図であって、図２のＡ−Ａ’線に沿う断面図。
【図５Ａ】サブ画素内における凹部構造の詳細を示す断面図。
【図５Ｂ】有機ＥＬ装置の具体的な構成例を示す図。
【図６Ａ】第１実施形態の有機ＥＬ装置における製造工程を示す第１の図。
【図６Ｂ】第１実施形態の有機ＥＬ装置における製造工程を示す第２の図。
【図６Ｃ】第１実施形態の有機ＥＬ装置における製造工程を示す第３の図。
【図６Ｄ】第１実施形態の有機ＥＬ装置における製造工程を示す第４の図。
【図７Ａ】第１実施形態の有機ＥＬ装置における製造工程を示す第１の図。
【図７Ｂ】第１実施形態の有機ＥＬ装置における製造工程を示す第２の図。
【図７Ｃ】第１実施形態の有機ＥＬ装置における製造工程を示す第３の図。
【図８Ａ】発光エリアに凹部構造が設けられた、比較例の有機ＥＬ素子を示す断面図。
【図８Ｂ】発光エリアの凹部構造および非発光エリアに掘り込み構造が設けられた、実施例の有機ＥＬ素子を示す図。
【図９】第２実施形態の有機ＥＬ装置におけるサブ画素間構造を部分的に示す断面図。
【図１０】第２実施形態の有機ＥＬ装置における凹部構造を一部拡大して示す部分断面図。
【図１１】第２実施形態の有機ＥＬ装置における掘り込み構造を一部拡大して示す部分断面図。
【図１２Ａ】第２実施形態における製造方法の一部（充填層形成工程）を示す第１の図。
【図１２Ｂ】第２実施形態における製造方法の一部（充填層形成工程）を示す第２の図。
【図１３Ａ】実施例の構成を示す図。
【図１３Ｂ】比較例の構成を示す図。
【図１４】第３実施形態の有機ＥＬ装置におけるサブ画素間構造を部分的に示す断面図。
【図１５】（Ａ），（Ｂ）は、掘り込み構造の製造方法を説明するための図。
【図１６】第４実施形態の有機ＥＬ装置におけるサブ画素間構造を部分的に示す断面図。
【図１７】第４実施形態の有機ＥＬ装置における発光スペクトルを示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の一実施形態としての有機エレクトロルミネッセンス装置（有機ＥＬ装置）について説明する。本発明に係る各実施形態の有機ＥＬ装置は、マイクロキャビティ構造を採用したトップエミッション方式の有機ＥＬ装置の一つの例である。
なお、以下の各図面においては、各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。また、光の取り出し方向は図面の上方である。
【００２７】
［第１実施形態］
まず、第１実施形態の有機ＥＬ装置について説明する。
図１は、第１実施形態の有機ＥＬ装置の表示領域を示す図である。
図２は、第１実施形態の有機ＥＬ装置における１画素を示す平面図である。
図３は、図２におけるサブ画素の一部を拡大して示す平面図である。
図４は、サブ画素間の構成を示す図であって、図２のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
【００２８】
本実施形態の有機ＥＬ装置（有機エレクトロルミネッセンス装置、照明装置、表示装置）１００は、図１に示すように、互いに分割された複数の単位発光領域１１を備えている。ここでは、ＲＧＢに対応する複数の単位発光領域１１からなる表示領域１０を有している。各単位発光領域１１は、ｙ軸に沿ってストライプ状に延長され、ｘ軸に沿ってＲＧＢの順で繰り返し配列されている。図１においては、ＲＧＢの各単位発光領域１１がストライプ配列された例を示しているが、本実施形態ではこれに限定されず、ＲＧＢの各単位発光領域１１の配列が、モザイク配列、デルタ配列等、従来公知のＲＧＢ画素配列とすることもできる。
【００２９】
ＲＧＢの各単位発光領域１１は、赤色光、緑色光、青色光を同時に射出することで白色光を生成する照明装置として用いることができる。但し、有機ＥＬ装置１００の用途は照明装置に限定されることはない。例えば、赤色、緑色、青色に対応する各単位発光領域１１のそれぞれを、図２に示すような、赤色のサブ画素１１Ｒ、緑色のサブ画素１１Ｇ、青色のサブ画素１１Ｂとし、これら３個のサブ画素１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂで１個の画素を構成する表示装置に、有機ＥＬ装置１００を適用することもできる。
【００３０】
なお、サブ画素１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂを区別しない場合は、単にサブ画素１１と示す。
ここで、一例として、各サブ画素１１のサイズはすべて同じとし、０．０７８ｍｍ×０．０２６ｍｍであり、１画素Ｐのサイズは９０μｍ×９０μｍである。
【００３１】
各サブ画素１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂには、図３に示すような平面視円形状の凹部９が複数形成されている。凹部９の直径φは、例えば５〜７μｍ程度である。複数の凹部９は、７μｍピッチで縦横に規則的に配置され、格子状をなしている。凹部９の密度は、サブ画素１１内の発光エリアＵに占める複数の凹部９の全面積の割合が７０％になる程度である。
【００３２】
本実施形態の有機ＥＬ装置１００は、図４に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０１と、表示領域における複数のサブ画素１１に対して所定配列されて設けられた複数の薄膜トランジスタ（不図示）と、各薄膜トランジスタに接続される各種配線（不図示）と、複数の薄膜トランジスタ及び各種配線を覆うようにして設けられた封止基板（不図示）と、を有する表示パネル（不図示）を備えている。薄膜トランジスタと有機ＥＬ素子（発光素子）３０とは、反射層３及びコンタクト部２０５（図２）を介して電気的に接続されている。
１画素１を３つのサブ画素１１に分割し、各サブ画素１１は互いに独立駆動されるため、各サブ画素１１の発光のさせ方によって、任意の色表示が可能となる。
【００３３】
図４に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０１は、基板２と、反射層３と、第１電極４と、発光層を含む有機層５と、第２電極６と、エッジカバー層１３と、を備え、サブ画素１１ごとに設けられた有機ＥＬ素子３０を有して構成されている。
具体的に基板２は、基材７と、下地層（不図示）と、を含む。基材７の上面には、ＴＦＴ層８、平坦化樹脂層（樹脂層）１９、反射層３、第１電極４、エッジカバー層１３、発光層を含む有機層５および第２電極６が、基材７側からこの順に積層されている。有機ＥＬ素子３０は、平坦化樹脂層（絶縁層）１９に形成された複数の凹部（第１の凹部）９上に形成され、反射層３と、充填層１２と、第１電極４と、発光層を含む有機層５と、第２電極６と、を含む。有機ＥＬ装置１００は、トップエミッション型の有機ＥＬ装置であり、発光層から発せられた光は第２電極６（光射出面）側から射出される。
【００３４】
基材７には、例えばガラス基板や、可撓性のポリイミド基板が用いられる。なお、有機ＥＬ装置１００はトップエミッション型の有機ＥＬ装置であるから、基材７は必ずしも光透過性を有する必要はなく、例えばシリコン基板等の半導体基板を用いてもよい。
【００３５】
平坦化樹脂層１９は、感光性を有する樹脂、例えばアクリル、エポキシ、ポリイミド等の樹脂で構成されている。平坦化樹脂層１９の材料に感光性樹脂を用いると、後述する凹部９の形成方法にとって好適である。ただし、後述する形成方法以外の方法を採る場合には、平坦化樹脂層１９の構成材料は、必ずしも感光性を有していなくてもよい。さらに、平坦化樹脂層１９の構成材料は、樹脂でなくてもよく、無機材料を用いてもよい。
平坦化樹脂層１９の膜厚は、例えば４μｍに設定されている。
【００３６】
平坦化樹脂層１９には、サブ画素１１内の発光エリアＵに複数の凹部９が形成されている。各凹部９は、平坦化樹脂層１９の上面１９ａにおいて上部に向かって開口しており、その断面形状は円弧状である。すなわち、各凹部９の内面は、立体的には球面の一部をなしている。なお、円弧形状には限定されない。凹部９の深さは、例えば１μｍに設定されている。
【００３７】
平坦化樹脂層１９には、隣り合うサブ画素１１における発光エリアＵどうしの間に、平面視矩形状の掘り込み部２２が形成されている。掘り込み部２２は、フォトマスクを用いた公知のハーフ露光で作製可能である。掘り込み部２２は、平坦化樹脂層１９の上面１９ａから膜厚方向に掘り込まれて形成されており、その深さは凹部９の深さよりも大きい。
掘り込み部２２の深さは、例えば３μｍに設定されている。よって、掘り込み部２２における平坦化樹脂層の膜厚は、例えば１μｍとなる。また、掘り込み部２２の縦横の開口幅は、例えば７８μｍ×１０μｍに設定されている。掘り込み部２２は、平坦化樹脂層１９の上面１９ａにおいて上部に向かって開口し、断面形状が台形状となっている。なお、台形状には限定されない。
【００３８】
反射層３は、サブ画素１１ごとに設けられ、各サブ画素１１における発光エリアＵ内に形成されている。反射層３は、図５Ａ及び図６Ａ〜図６Ｄに示すように、複数の凹部９の内面を含む平坦化樹脂層１９の上面１９ａ上に形成される。この際、複数の凹部９に亘って連続して形成されていてもいいし、凹部９ごとに非連続的に形成されていてもよい。反射層３の構成材料としては、例えばアルミニウム、銀等の反射性の高い金属が好適に用いられる。本実施形態の場合、反射層３は、例えば膜厚１００ｎｍのアルミニウム蒸着膜で構成されている。
【００３９】
反射層３は、凹部９の内側だけでなく掘り込み部２２の内側にも設けられている。具体的には、反射層３の端部３Ａが掘り込み部２２内に位置している。反射層３の端部３Ａは、掘り込み部２２の底部２２ｂ上に延出しており、当該底部２２ｂにおいて、隣り合う他のサブ画素１１に設けられた反射層３の端部３Ａと所定の距離をおいて対向する。
【００４０】
充填層１２は、反射層３を介して各凹部９および掘り込み部２２の各内側にそれぞれ充填されている。充填層１２は、反射層３の上面３ａを覆うようにして基板２の表面全体に設けられている。本実施形態における充填層１２の上面１２ａは、反射層３の上面３ａを含む平面Ｑよりも高い位置にある。平坦面における充填層１２の上面１２ａと、反射層３の上面３ａを含む平面Ｑとの距離、つまり充填層の最小膜厚は、例えば１μｍに設定されている。
【００４１】
充填層１２は、光透過性を有する樹脂により構成されている。
具体的には、充填層１２の材料には、透過率が９５％のアクリル系樹脂が用いられる。
本実施形態の充填層１２の屈折率は、例えば１．５である。
【００４２】
複数の第１電極４は、サブ画素１１毎に設けられている。第１電極４は、充填層１２の上面１２ａ上に形成され、サブ画素１１の周縁を除いた領域に設けられている。そのため、隣り合うサブ画素１１に設けられた第１電極４どうしの間から、充填層１２の上面１２ａの一部が露出している。
【００４３】
本実施形態の場合、第１電極４は、充填層１２を介して反射層３上に設けられており、各サブ画素１１における発光エリアＵの外側で電気的に導通している。具体的には、図２に示したように、各サブ画素１１における発光エリアＵの外側に設けられたコンタクト部２０５において第１電極４及び反射層３が導通している。コンタクト部２０５は薄膜トランジスタ（不図示）まで連通しており、当該コンタクト部２０５を介して反射層３と薄膜トランジスタとが導通している（図２）。
【００４４】
第１電極４は、例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）等の透明導電膜により構成された透明電極であり、光透過性を有する。本実施形態の場合、第１電極４は、例えば膜厚１２０ｎｍのＩＴＯで構成されている。第１電極４は、有機層５に正孔を注入するための陽極として機能する。
【００４５】
エッジカバー層１３は、図４に示すように、隣り合うサブ画素１１の境界部分、発光エリアＵどうしの間に設けられている。エッジカバー層１３は、充填層１２上に形成され、隣り合う各サブ画素１１に設けられた各第１電極４の端部４Ａをそれぞれ同時に覆う。
【００４６】
エッジカバー層１３としては、上述した充填層１２と同じ材料を用いることができ、通常のフォトエッチングプロセスにより形成される。エッジカバー層１３により、発光エリアＵを所定パターンに規定している。
【００４７】
有機層５は、隣り合うサブ画素に亘って形成され、発光エリアＵ内の第１電極４および非発光エリアＴ内のエッジカバー層１３上に積層されている。
有機層５は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層および電子注入層を含む有機材料からなる積層体である。有機層５を構成する各層の詳細な構成や機能については、後述する。
【００４８】
第２電極６は、有機層５の上面に亘って積層されている。本実施形態の場合、第２電極６は、例えば膜厚１ｎｍのマグネシウム銀（ＭｇＡｇ）と、膜厚１９ｎｍの銀（Ａｇ）の蒸着成膜により構成された半透明電極であり、半透過反射性を有する。第２電極６は、有機層５に電子を注入するための陰極として機能する。なお、第２電極６として、例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）等の透明導電膜により構成された透明電極を用いてもよい。この際、一例としてＩＴＯ膜を膜厚７０ｎｍで成膜する。
【００４９】
本実施形態では、サブ画素１１内の凹部９が形成された発光エリアＵにおいて、第１電極４と第２電極６とに挟まれた領域がマイクロキャビティ構造を構成する。発光層から発せられた光は、第１電極４と第２電極６との間で多重反射する。このとき、発光層から発せられた光のうちの特定の波長成分が強められる。また、図４では図示を省略したが、第２電極６の上面には、キャップ層と呼ばれる光学調整層が積層されている。なお、第２電極６を透明電極とした場合は、上記キャップ層を設けなくてもよい。
【００５０】
図５Ａは、サブ画素内における凹部構造の詳細を示す断面図である。
ここでは、有機ＥＬ素子３０を構成する複数の凹部構造のうちの一つを拡大して示している。また、３つのサブ画素１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂにおける有機ＥＬ素子３０の凹部構造は、正孔注入層の膜厚が異なるだけであって、基本構成は共通である。
【００５１】
図５Ａに示すように、凹部構造（光取り出し構造）において、有機層５は、第１電極４の上層に設けられている。有機層５は、第１電極４側から正孔注入層１４、正孔輸送層１５、発光層１６、電子輸送層１７、電子注入層１８が積層された積層膜で構成されている。
ただし、発光層１６以外は、必要に応じて適宜挿入されればよい。また、輸送層と注入層とは１層で兼ねられていてもよい。本実施形態では、上述のように、正孔注入層１４、正孔輸送層１５、発光層１６、電子輸送層１７、および電子注入層１８の５層構造の有機層を例示する。さらに必要に応じて、正孔ブロック層、電子ブロック層など、反対側の電極への電荷の移動を阻止するための層を適宜追加してもよい。
【００５２】
正孔注入層１４は、第１電極４から発光層１６への正孔注入効率を高める機能を有する層である。正孔注入層１４の材料としては、例えば、ベンジン、スチリルアミン、トリフェニルアミン、ポルフィリン、トリアゾール、イミダゾール、オキサジアゾール、ポリアリールアルカン、フェニレンジアミン、アリールアミン、オキザゾール、アントラセン、フルオレノン、ヒドラゾン、スチルベン、トリフェニレン、アザトリフェニレン、あるいはこれらの誘導体、または、ポリシラン系化合物、ビニルカルバゾール系化合物、チオフェン系化合物あるいはアニリン系化合物等の複素環式共役系のモノマー、オリゴマーあるいはポリマー等が用いられ、これら有機材料にモリブデン酸化物が混合される。有機材料とモリブデン酸化物との混合比率は、例えば有機材料が８０％程度、モリブデン酸化物が２０％程度である。
【００５３】
正孔輸送層１５は、第１電極４から発光層１６への正孔輸送効率を高める機能を有する層である。正孔輸送層１５には、正孔注入層１４と同様の有機材料が用いられる。なお、正孔注入層１４と正孔輸送層１５とは一体化していてもよく、独立した層として形成されていてもよい。
【００５４】
発光層１６は、第１電極４側から注入された正孔と第２電極６側から注入された電子とを再結合させ、エネルギーを失活する際に光を射出する機能を有する。発光層１６の材料は、例えばホスト材料とドーパント材料とから構成される。さらに、アシスト材料を含んでもよい。ホスト材料は、発光層１６中の構成材料の中で最も高い比率で含まれる。例えばホスト材料とドーパント材料との混合比率は、ホスト材料が９０％程度であり、ドーパント材料が１０％程度である。ホスト材料は、発光層１６の成膜を容易にするとともに、発光層１６を膜の状態で維持する機能を有する。したがって、ホスト材料は、成膜後に結晶化が生じにくく、化学変化が生じにくい安定した化合物であることが求められる。また、第１電極４と第２電極６との間に電界を印加した際には、ホスト分子内でキャリアの再結合が生じ、励起エネルギーをドーパント材料に移動させてドーパント材料に発光させる機能を有する。発光層１６は、各サブ画素領域に形成され、ＲＧＢの色ごとに分割されている。発光層１６の厚さは、例えば６０ｎｍ程度である。
【００５５】
発光層１６の具体的な材料としては、低分子蛍光色素、蛍光性の高分子、金属錯体等の発光効率が高い材料を含む材料が挙げられる。発光層１６の材料として、例えば、アントラセン、ナフタレン、インデン、フェナントレン、ピレン、ナフタセン、トリフェニレン、アントラセン、ペリレン、ピセン、フルオランテン、アセフェナントリレン、ペンタフェン、ペンタセン、コロネン、ブタジエン、クマリン、アクリジン、スチルベン、あるいはこれらの誘導体、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体、ビス（ベンゾキノリノラト）ベリリウム錯体、トリ（ジベンゾイルメチル）フェナントロリンユーロピウム錯体、ジトルイルビニルビフェニル等が挙げられる。
【００５６】
電子輸送層１７は、第２電極６から発光層１６への電子輸送効率を高める機能を有する。電子輸送層１７の材料としては、例えば、キノリン、ペリレン、フェナントロリン、ビススチリル、ピラジン、トリアゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、フルオレノン、またはこれらの誘導体や金属錯体が用いられる。具体的には、トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム、アントラセン、ナフタレン、フェナントレン、ピレン、アントラセン、ペリレン、ブタジエン、クマリン、アクリジン、スチルベン、１，１０−フェナントロリンまたはこれらの誘導体や金属錯体等が用いられる。電子輸送層１７の厚さは、例えば１５ｎｍ程度である。
【００５７】
電子注入層１８は、第２電極６から発光層１６への電子注入効率を高める機能を有する。電子注入層１８の材料としては、例えば金属カルシウム（Ｃａ）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）等の化合物が用いられる。なお、電子輸送層１７と電子注入層１８とは一体化していてもよく、独立した層として形成されていてもよい。電子注入層１８の厚さは、例えば０．５ｎｍ程度である。
【００５８】
マイクロキャビティ構造２０は、第１電極４と第２電極６との間で生じる光の共振を利用し、特定波長の光を増強させる効果を有する。本実施形態の場合、赤色、緑色、青色の各サブ画素１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂから射出される光の波長は、それぞれ異なる。そのため、第１電極４と第２電極６との間の光路長は、各色の発光スペクトルピーク波長に対応している。赤色のサブ画素１１Ｒの光路長が最も長く、青色のサブ画素１１Ｂの光路長が最も短く、緑色のサブ画素１１Ｇの光路長がその中間の長さになるように、光路長がそれぞれ設定されている。
【００５９】
各サブ画素１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂのマイクロキャビティ構造２０の光路長をそれぞれ異ならせる手法には種々あるが、ここでは、抵抗値への影響を極力抑える観点から、正孔注入層１４の厚さを異ならせる手法を採用する。赤色のサブ画素１１Ｒの正孔注入層１４の厚さをｔＨＩＬ−Ｒとし、緑色のサブ画素１１Ｇの正孔注入層１４の層厚をｔＨＩＬ−Ｇとし、青色のサブ画素１１Ｂの正孔注入層１４の層厚をｔＨＩＬ−Ｂとしたとき、ｔＨＩＬ−Ｒ＞ｔＨＩＬ−Ｇ＞ｔＨＩＬ−Ｂとする。
【００６０】
マイクロキャビティ構造２０により、有機層５から射出される光は、第１電極４と第２電極６との間で所定の光学長の範囲内で反射を繰り返し、光路長に対応した特定の波長の光は共振して増強される一方、光路長に対応しない波長の光は弱められる。その結果、外部に取り出される光のスペクトルが急峻でかつ高強度になり、輝度および色純度が向上する。
【００６１】
もしくは、赤色のサブ画素１１Ｒ、緑色のサブ画素１１Ｇ、青色のサブ画素１１Ｂの発光エリアＵの全てにおいて、白色光を射出する同一の発光材料が用いられてもよい。この場合であっても、各サブ画素１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂにより異なる波長の光が共振して増幅される結果、赤色のサブ画素１１Ｒから赤色光が射出され、緑色のサブ画素１１Ｇから緑色光が射出され、青色のサブ画素１１Ｂから青色光が射出される。
【００６２】
キャップ層２１は、第２電極６の上面に積層されている。キャップ層２１は、第２電極６を保護する保護層として機能するとともに、光学調整層として機能する。なお、第２電極６よりも上層側に、カラーフィルターが付加されていてもよい。有機層５から射出される光がカラーフィルターを透過することにより、色純度を高めることができる。
【００６３】
有機ＥＬ装置１００の具体的な構成例は、例えば図５Ｂのようになる。
【００６４】
（有機ＥＬ装置の製造方法）
【００６５】
以下、上記構成の有機ＥＬ装置の製造工程について説明する。
図６Ａ〜図６Ｄは、第１実施形態の有機ＥＬ装置における製造工程を示す図である。
図７Ａ〜図７Ｃは、第１実施形態の有機ＥＬ装置における製造工程を示す図である。
ここで、図６Ａ〜図６Ｄ及び図７Ａ〜図７Ｃでは、図２に示すＢ−Ｂ’線に沿う断面を示している。
【００６６】
先ず、ＴＦＴアレイ基板１０１を形成する。
図６Ａに示すように、基材７上に薄膜トランジスタ（能動素子）Ｔｒ等を含むＴＦＴ層８を形成する。薄膜トランジスタＴｒは公知の方法を用いて形成し、特に限定はない。
【００６７】
次に、図６Ｂに示すように、薄膜トランジスタＴｒ上に，透光性樹脂膜２４として窒化シリコンを４μｍの膜厚となるように公知のＣＶＤ法により成膜した。ここでは、図６Ａに示す基板を、純水の超音波洗浄槽に２分間浸し、Ｎ２ブロー乾燥し、１５０℃の大気オーブンで乾燥させる。その後、基材７上に感光性アクリル樹脂（例えば、ＪＡＳ１００、ＪＳＲ社製）をスピンコート法により、回転数１０００ｒｐｍ、回転時間１０秒で塗布し、１５０℃のホットプレートで２分間プリベークした。
【００６８】
次に、紫外線露光装置３２により、フォトマスク３１を用いて感光性アクリル系樹脂層３５を所定パターンに露光する。露光時間は１秒とする。本実施形態では、直径４μｍのパターンを７μｍピッチで配置したマスクを用いた。仕上がりとして、凹部構造はパターンシフトにより直径が約５μｍのパターンになり、掘り込み構造は、縦横が７８μｍ×１０μｍの所定パターンに露光する。ここで、フォトマスク３１のうち凹部構造に対応する部分は、透過率が１５％となるハーフ露光用開口部３１Ａとし、掘り込み構造に対応する部分は、透過率が８５％となるハーフ露光用開口部３１Ｂとする。また、フォトマスク３１のうち、ＴＦＴ配線と接続するコンタクトホールＨに対応する部分は、膜厚方向を完全に開口させている。
【００６９】
その後、濃度が数％のアルカリ性現像液で現像を行う。具体的には、０．１％のテトラアンモニウムハイドロオキシド（ＴＭＡＨ）に２分浸して水洗し、図６Ｃに示すような所定のパターンを得る。その後、２００℃の大気オーブンで６０分間焼成する。
【００７０】
このようにして、サブ画素１１ごとに複数の凹部９を有するとともに、発光エリアＵどうしの間に掘り込み部２２を有する平坦化樹脂層１９を得る。コンタクトホールＨからは、薄膜トランジスタＴｒのドレイン電極１５ｄの一部が露出するようにしておく。
【００７１】
次に、平坦化樹脂層１９上に、各サブ画素１１の色に対応する有機ＥＬ素子３０を形成する。
【００７２】
先ず、図６Ｄに示すように、平坦化樹脂層１９に形成された複数の凹部９に亘って反射層３を形成する。反射層３は、アルミニウム（Ａｌ）を１００ｎｍの厚みに成膜し、これを公知の方法で所定のパターンに形成することで得る。公知のスパッタ法により、Ａｌを１００ｎｍの厚みで成膜し、フォトレジストを塗布後、露光現像を行い、リン酸系エッチング液で２分間エッチングする。その後、剥離液でレジストを除去する。これにより、サブ画素１１ごとに反射層３を形成する。
【００７３】
このとき、反射層３の端部３Ａが掘り込み部２２内に位置するように形成する。
【００７４】
次に、図６Ｄに示すように、反射層３を含む平坦化樹脂層１９上に、ポジ型の感光性アクリル系樹脂をスピンコート法で塗布し、感光性アクリル系樹脂層３５を形成する。
アクリル系樹脂の塗布は、基板回転数１５００ｒｐｍ、回転時間２０秒とし、１５０℃のホットプレートで２分間ベークする。また、露光時間は１秒とする。本実施形態では、複数の凹部９の内側が全て樹脂材料で充填され、余った樹脂材料が掘り込み部２２内に流れ込む。この際、感光性アクリル系樹脂層３５の膜厚が所定の膜厚よりも大きい場合には、フォトマスク３６を用いた紫外線露光を行う。
なお、露光・現像でなく、アッシングだけでもよい。露光・現像の場合は、露光強度を落とした全面露光を行う。全体的に露光強度を落とすことでフォトマスクは不要となる。
露光強度を落とさない場合は、主パターン無しのハーフトーンマスクを用いる。
一方、所定の膜厚が得られた場合は、露光工程を省くことができる。感光性アクリル系樹脂層３５の厚みは、プリベークが完了した時点で１．０μｍとなるように形成する。
【００７５】
感光性アクリル系樹脂層３５に対して露光を行った後は、数％のアルカリ性現像液で２分間現像し、水洗、乾燥させ、２００℃のオーブンで基材７ごとを焼成する。より具体的には、０．１％のテトラアンモニウムハイドロオキシド（ＴＭＡＨ）に２分浸してパターン現像後水洗して、Ｎ２ブローで基板を乾燥させ、２００℃のオーブンで基板を焼成する。このようにして、サブ画素１１毎に設けられた複数の凹部９および掘り込み部２２を含む基板上に充填層１２を形成し、図７Ａに示すような構成が得られる。
【００７６】
次に、図７Ａに示すように、透明電極からなる第１電極４として、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）膜を１２０ｎｍの厚みで、反射層３を覆うように基板全面に形成する。すなわち、公知のスパッタリング法でＩＺＯ膜を１００ｎｍの厚みに成膜する。その後、感光性フォトレジストをスピンコート法により塗布後プリベーク完とする。そして、所定パターンのフォトマスクと紫外線碌装置を用いてパターン露光し、フォトレジストを現像後、シュウ酸で２〜４分間エッチングする。その後、剥離液でフォトレジストを除去し、水洗、乾燥させる。本実施形態においては、第１電極４の端部４Ａが掘り込み部２２上に位置するようにパターニングする。端部４Ａは、掘り込み部２２上において隣り合うサブ画素１１の第１電極４の端部４Ａと所定の距離をおいて対向している。
【００７７】
反射層３および第１電極４は、発光エリアＵの外側で、ＴＦＴ配線等の駆動回路系にコンタクトホールＨを介して電気的に接続されており、これにより各サブ画素１１を所定の通りに発光させることができる。
【００７８】
次に、充填層１２上に、第１電極４の端部４Ａを覆うエッジカバー層１３となるアクリル系樹脂膜を形成する。すなわち、スピンコート法によりアクリル系樹脂をプリベークが完了した時点で２μｍの厚みとなるように成膜する。この樹脂膜に対して、所定パターンのフォトマスクと紫外線露光装置でパターン露光を行い、数％のアルカリ系現像液で現像する。その後、水洗、乾燥後、２００℃のオーブンで１時間焼成する。これにより、図７Ｂに示すようなエッジカバー層１３が形成される。この際、エッジカバー層１３が、掘り込み部２２上に位置する、隣り合うサブ画素１１における２つの第１電極４の端部４Ａを一緒に覆うようにパターン形成する。
本実施形態では、エッジカバー層１３により、発光エリアＵを規定する。
【００７９】
次に、図７Ｃに示すように、図５Ｂに示すような構成で有機層５を形成する。ここでは、公知の塗り分け法により赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色に対応するサブ画素１１を形成し、Ｒ，Ｇ，Ｂ合わせて１画素を形成する。
【００８０】
最後に、サブ画素１１毎に形成された有機層５を覆うようにして、エッジカバー層１３の上面１３ａに、膜厚１ｎｍのマグネシウム銀（ＭｇＡｇ）と膜厚１９ｎｍの銀（Ａｇ）の蒸着膜を成膜し、第２電極６を形成する。このようにしてサブ画素１１ごとに複数の有機ＥＬ素子３０を形成する。
以上の工程により、本実施形態の有機ＥＬ装置１００が完成する。
【００８１】
本実施形態の掘り込み構造による効果を検証するため、本発明者らは、２種類の有機ＥＬ素子を作製し、充填層形成時における塗布膜の膜厚を比較した。
実施例は掘り込み構造を有し、比較例は掘り込み構造を有していない。
【００８２】
図８Ａは、発光エリアに凹部構造が設けられた、比較例の有機ＥＬ素子を示す断面図である。図８Ｂは、発光エリアの凹部構造および非発光エリアに掘り込み構造が設けられた、実施例の有機ＥＬ素子を示す図である。
図８Ａに示すように、比較例の有機ＥＬ素子は、凹部構造（光取り出し構造）を形成する上で、凹部９内に反射層３を形成した後、凹部９内の反射層３上に光透過性樹脂材料を充填させて充填層１２を得る。このとき、凹部９からあふれ出した光透過性樹脂材が、反射層３を含む平坦化樹脂層１９上に留まり、厚みのある透光性樹脂膜２４が成膜されてしまう。また、発光エリアＵ内だけでなく、隣り合うサブ画素の境界部分である非発光エリアＴにも成膜されてしまう。
このため、本実施例では図８Ｂに示すように、先ず、透光性樹脂膜２４における非発光エリアＴに位置する領域に対して、全面露光・現像を行うことで膜厚を削り、掘り込み構造を形成した。
【００８３】
具体的に実施例においては、隣り合うサブ画素１１の境界部分、発光エリアＵどうしの間の平坦化樹脂層１９に、予め掘り込み部２２を形成しておく。これにより、充填層形成工程において、光透過性樹脂材料の塗布時に凹部９からあふれた光透過性樹脂材料を、掘り込み部２２内に流し込むことができ、平面Ｑ上に成膜される透光性樹脂膜２４の膜厚を抑えることができる。これにより、その後の工程において透光性樹脂膜２４の膜厚を削り出す余分な樹脂高さを低減することができる。
その結果、樹脂膜に対する露光・現像工程をなくすことができ、製造プロセスを大幅に削減することが可能となる。また、光透過性樹脂材料の膜厚分布のバラつきを小さくすることができる。
また、仮に、透光性樹脂膜２４に対して全面露光・現像が必要な場合であっても、削り出す量が少なくて済むため露光時間が短くなり、製造時間の短縮が可能になる。
なお、余分な膜厚が生じてしまった場合、樹脂膜に対する削り出し工程は、露光・現像でなく、アッシング処理だけでも可能である。
【００８４】
比較例の構造における光透過性樹脂膜の膜厚と、実施例の構造における光透過性樹脂膜の膜厚をそれぞれ表１に示す。ここで、光透過性樹脂膜の膜厚とは、光透過性樹脂膜の上面と反射層３の上面３ａを含む平面Ｑとの間の厚みである。
【００８５】
【表１】
2017094760.tif 000003
【００８６】
表１に示すように、光透過性樹脂膜の膜厚は、比較例の構造では膜厚が３μｍもあるのに対し、実施例の構造では膜厚が１μｍとなり、比較例の３分の１の厚みになった。
【００８７】
以上述べたように、本実施形態の構成によれば、サブ画素１１の間に位置する平坦化樹脂層１９を予め彫り込んでおくことにより、充填層形成工程において、掘り込み部２２に光透過性樹脂材料が流れ込むため発光エリアＵにおける透光性樹脂膜２４の膜厚が薄くなる。これによって、透光性樹脂膜２４を削り出す量を低減でき、削り取るための露光時間の短縮が可能になる。このため、充填層１２の膜厚（形成）ムラが生じるのを抑えることができる。また、塗布する樹脂量を少なくすることができるのでコスト削減につながる。
また、透光性樹脂膜２４を削り出す必要がない場合は、そのプロセス自体の削減が可能となる。このようにして、発光効率の高い低消費電力な有機ＥＬ装置１００を効率良く得ることができる。
【００８８】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態の有機ＥＬ装置について説明する。
以下に示す本実施形態の有機ＥＬ装置の基本構成は、上記第１実施形態と略同様であるが、有機ＥＬ素子の構成において異なる。よって、以下の説明では、先の実施形態と異なる部分について詳しく説明し、共通な箇所の説明は省略する。また、説明に用いる各図面において、図１〜図５と共通の構成要素には同一の符号を付すものとする。
【００８９】
図９は、第２実施形態の有機ＥＬ装置におけるサブ画素間構造を部分的に示す断面図である。図１０は、第２実施形態の有機ＥＬ装置におけるサブ画素間構造を部分的に示す部分断面図である。図１１は、第２実施形態の有機ＥＬ装置における掘り込み構造を一部拡大して示す部分断面図である。
【００９０】
本実施形態の有機ＥＬ装置では、図１０に示すように、凹部９および掘り込み部２２に設けられた充填層１２の上面１２ａが、反射層３を含む平面Ｑよりも低い位置となるよう構成されている。つまり、凹部９および掘り込み部２２の内側の位置において、第１電極４の下面が充填層１２の上面１２ａに接している。
【００９１】
このような構成の場合、図１０に示すように、凹部９内における充填層１２の上面１２ａから反射層３の上面３ａまでの高さｈ１を、例えば０．１μｍに設定する。一方、図１１に示すように、掘り込み部２２内における充填層１２の上面１２ａから反射層３の上面３ａまでの高さｈ２を、例えば１μｍに設定する。
【００９２】
第１電極４は、充填層１２の上面１２ａと反射層３の上面３ａとに亘って形成され、凹部９および掘り込み部２２におけるそれぞれの縁の部分に段差を有している。各凹部９内に形成された反射層３と第１電極４とは、平坦化樹脂層１９の上面１９ａ上で重なる部分において互いに電気的に接続されている。
【００９３】
掘り込み部２２の内側には、隣り合う各サブ画素１１における各反射層３の端部３Ａと、平面視でこれらに重畳する各第１電極４の端部４Ａと、を同時に覆うエッジカバー層１３が形成されている。
【００９４】
（有機ＥＬ装置の製造方法）
図１２Ａ，図１２Ｂは、第２実施形態における製造方法の一部（充填層形成工程）を示す図であって、図１２Ａは露光・現像工程を示し、図１２Ｂは処理後の状態を示す。
先ず、第１実施形態と同じように基材（不図示）上に、ＴＦＴ層（不図示）、平坦化樹脂層１９および反射層３を形成し、反射層３の上面３ａに、ポジ型の感光性アクリル樹脂材料をスピンコート法で塗布する。このとき、凹部９内だけでなく掘り込み部２２にも樹脂材料が流れ込むため、塗布膜である感光性アクリル系樹脂層３５を薄くすることができる（図１２Ａ）。その後、紫外線露光装置３２を用いて全面露光し、現像を行う。さらに、感光性アクリル系樹脂層３５に対してアッシング処理を行う。なお、露光・現像を省き、アッシング処理だけでも可能である。
このようにして、図１２Ｂに示すように、反射層３の上面３ａが露出するまで膜厚を薄くした。具体的に本実施形態では、凹部９内の充填層１２の上面１２ａおよび掘り込み部２２内の充填層１２の上面１２ａのそれぞれが、平坦化樹脂層１９の上面１９ａと同じかそれよりも低くなっている。
【００９５】
なお、このとき用いたフォトマスク３６は、コンタクトホールパターンより凹部構造パターンの方が大きくなっている。具体的には、コンタクトホールパターンよりも全周で１〜２μｍ、直径では２〜４μｍほど大きくしたパターンとした。露光時の光の回り込みを考慮してフォトマスクを設計する。
複数の凹部９および掘り込み部２２の内側に充填層１２をそれぞれ形成した後、これら各上面１２ａを含む反射層３上に酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）からなる第１電極４を形成する。
以降の工程は、第１実施形態のときと同じであるため説明を省略する。
【００９６】
本実施形態によれば、掘り込み部２２によって感光性アクリル樹脂の塗布時に発生する膜厚を薄くすることができる。また、本実施形態では、さらに感光性アクリル系樹脂層３５をアッシング処理によって削り、凹部９および掘り込み部２２内の充填層１２の上面１２ａが反射層３を含む平面Ｑよりも低くなるようにしたことで、第１電極４と反射層３とが、平坦化樹脂層１９の上面１９ａ上で重なる部分において互いに電気的に接続される。
【００９７】
また、感光性アクリル樹脂の膜厚を減らすことにより、発光成分が凹部９の壁面に沿う反射層３の傾斜部分で反射されて表示面側に取り出すことができ、光取り出し効果を向上させることができる。
【００９８】
本実施形態の有機ＥＬ素子の効果を検証するため、本発明者らは、２種類の有機ＥＬ素子を作製し、それぞれの輝度改善効果を比較した。
図１３Ａは、実施例の構成を示す図であり、図１３Ｂは比較例の構成を示す図である。
図１３Ａに示す実施例は、凹部９および掘り込み部２２の位置において充填層１２の上面１２ａが平面Ｑよりも低い構造を有している（第２実施形態の有機ＥＬ素子）。
図１３Ｂに示す比較例は、充填層１２の上面１２ａが、凹部９および掘り込み部２２の各位置において一致した構造を有している（第１実施形態の有機ＥＬ素子）。
これら各素子における一定の電流値（１０ｍＡ／ｍ２）における輝度向上率を、表２に示す。
【００９９】
【表２】
2017094760.tif 000004
【０１００】
表２に示すように、比較例である有機ＥＬ素子の光取り出し効率を基準とすると、実施例の有機ＥＬ素子の光取り出し効率は、比較例の１．４倍ほどであることが分かった。
実施例の有機ＥＬ素子は、凹部内の反射電極の傾斜部分における反射によって、発光成分を上方に取り出すことができるため、光取り出し効率がさらに向上することが分かった。
また、実施例では、エッジカバー層１３が掘り込み部２２の内側に形成されている。このため、掘り込み部２２との段差部分で有機層５の膜厚が薄くなるため、白色発光素子などの高精細な表示パネルにおいて、クロストークによる表示不良を削減できる効果がある。
【０１０１】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態の有機ＥＬ装置について説明する。
以下に示す本実施形態の有機ＥＬ装置の基本構成は、上記第１実施形態と略同様であるが、掘り込み構造において異なる。よって、以下の説明では、先の実施形態と異なる部分について詳しく説明し、共通な箇所の説明は省略する。また、説明に用いる各図面において、図１〜図５Ａと共通の構成要素には同一の符号を付すものとする。
図１４は、第３実施形態の有機ＥＬ装置におけるサブ画素間構造を部分的に示す断面図である。図１５（Ａ），（Ｂ）は、掘り込み構造の製造方法を説明するための図である。
【０１０２】
本実施敬愛の有機ＥＬ装置では、図１４に示すように、掘り込み部２３の内側に、反射層３、第１電極４（端部４Ａ）、エッジカバー層１３が設けられており、充填層１２は存在しない。つまり、本実施形態の平坦化樹脂層１９の掘り込み部２３は、膜厚方向を貫通した貫通孔（第１の貫通孔）１９Ａによって構成されている。貫通孔１９Ａは、図１５（Ａ）に示す透光性樹脂膜２４の掘り込み部２３（図１５（Ｂ））に対応する領域にフル露光を施すマスクパターンを用いることで得ることができる。
【０１０３】
反射層３は、上記貫通孔１９Ａに対応するＴＦＴ層８の上面８ａ上に形成されることになる。そのため本実施形態では、反射層３と薄膜トランジスタＴｒの電極配線との短絡を防ぐために、ＴＦＴ層８と反射層３との間に絶縁性樹脂膜（絶縁膜）３４が形成されている。絶縁性樹脂膜３４としては、ＳｉＯ２膜とＳｉＮｘ膜との積層膜を用いている。
【０１０４】
エッジカバー層１３は、掘り込み部２３に位置する第１電極４の端部４Ａのみならず凹部９の壁面に沿った傾斜部分を覆うように、第２実施形態よりも広い幅で形成されている。なお、この構成に限られず、第２実施形態のエッジカバー層１３のように端部４Ａのみを覆う大きさで形成してもよい。
【０１０５】
本実施形態の構成によれば、掘り込み部２３を平坦化樹脂層１９の膜厚方向全体に形成したことにより、深さのある掘り込み構造とすることができる。そのため、充填層１２の形成工程時に塗布した樹脂材料をより多く受容することができ、平面Ｑ上の塗布膜の膜厚をさらに減らすことが可能となる。
【０１０６】
本実施形態の掘り込み構造による効果を検証するため、本発明者らは、２種類の有機ＥＬ素子を形成し、充填層形成時における塗布膜の膜厚を比較した。その結果を表３に示す。
実施例は、掘り込み部が貫通孔からなる構造を有している（第３実施形態の有機ＥＬ素子）。
比較例は、掘り込み部が有底凹部からなる構造を有している（第２実施形態の有機ＥＬ素子）。
【０１０７】
【表３】
2017094760.tif 000005
【０１０８】
表３に示すように、光透過性樹脂膜の膜厚は、比較例の構成では膜厚が１μｍであるに対し、実施例の構造では膜厚が０．５μｍとなり、比較例の半分の厚みになった。
以上述べたように、本実施形態の構成によれば、光透過性樹脂膜を削り出す量をさらに低減できるので、充填層形成工程における露光時間をさらに短縮することが可能となる。
あるいは、露光処理が不要になるなど、製造プロセスの低減を図ることも可能である。
【０１０９】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について有機ＥＬ装置を用いて説明する。
以下に示す本実施形態の有機ＥＬ装置の基本構成は、上記第３実施形態と略同様であるが、掘り込み構造において異なる。よって、以下の説明では、先の実施形態と異なる部分について詳しく説明し、共通な箇所の説明は省略する。また、説明に用いる各図面において、図１４と共通の構成要素には同一の符号を付すものとする。
【０１１０】
図１６は、第４実施形態の有機ＥＬ装置におけるサブ画素間構造を部分的に示す断面図である。
図１６に示すように、本実施形態の有機ＥＬ装置は、掘り込み部２３に位置するＴＦＴ層８に貫通孔（第２の貫通孔）８Ａが形成されている。貫通孔８Ａの内周壁は、ＴＦＴ層８上に積層された絶縁性樹脂膜３４によって覆われているため、反射層３と薄膜トランジスタの電極配線との短絡が防止されている。ＴＦＴ層８の厚みは１μｍとし、絶縁性樹脂膜３４の厚みも１μｍとする。
【０１１１】
ＴＦＴ層８は薄膜トランジスタの配線抵抗を減らすために膜厚が厚くなっており、この厚みを段差として利用することにより、掘り込み部２３の受容量を増大させることができる。つまり、ＴＦＴ層８に形成した貫通孔８Ａを掘り込み部２３の一部に含む構成とすることによって、充填層形成時において、掘り込み部２３への樹脂材料の流れ込み量を増やすことができる。その結果、塗布膜の削り出し量がさらに減り、さらなるプロセス低減を図ることができる。
【０１１２】
また、本実施形態の構成では、エッジカバー層１３の一部が平面Ｑ上に乗り上げるような大きさで形成されているが、第２実施形態と同様に、掘り込み部２３の内側にエッジカバー層の幅方向全体が収まる大きさで形成してもよい。
【０１１３】
図１７は、第４実施形態の有機ＥＬ装置における発光スペクトルを示すグラフである。
ここで、ＴＦＴ層８に貫通孔８Ａを形成した本実施形態の発光スペクトルを実線で示し、ＴＦＴ層８に貫通孔８Ａを形成していない第３実施形態の発光スペクトルを破線で示す。
図１７に示すように、ＲＧＢいずれの色の表示においても、サブ画素間におけるリーク点灯（クロストーク）が生じず、本来あってはいけない波長でのスペクトルがなくなる。
これにより、表示品位の高い有機ＥＬ装置が得られる。
【０１１４】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
本発明のいくつかの態様は、製造プロセスを短縮できるとともに光の取り出し効率を向上することが必要な有機エレクトロルミネッセンス装置、有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法、照明装置、および表示装置などに適用することができる。
【符号の説明】
【０１１６】
３…反射層、３ａ，８ａ，１２ａ，１３ａ，１９ａ…上面、３Ａ，４Ａ…端部、４…第１電極、５…有機層、６…第２電極、７…基材、８Ａ，１９Ａ…貫通孔、９…凹部、１１…単位発光領域、１２…充填層、１３…エッジカバー層、１６…発光層、１９…平坦化樹脂層（絶縁層）、２２，２３…掘り込み部、３０…有機ＥＬ素子（発光素子）、３４…絶縁性樹脂膜（絶縁膜）、Ｑ…平面、Ｔｒ…薄膜トランジスタ（能動素子）
【図１】
2017094760.tif 000006
【図２】
2017094760.tif 000007
【図３】
2017094760.tif 000008
【図４】
2017094760.tif 000009
【図５Ａ】
2017094760.tif 000010
【図５Ｂ】
2017094760.tif 000011
【図６Ａ】
2017094760.tif 000012
【図６Ｂ】
2017094760.tif 000013
【図６Ｃ】
2017094760.tif 000014
【図６Ｄ】
2017094760.tif 000015
【図７Ａ】
2017094760.tif 000016
【図７Ｂ】
2017094760.tif 000017
【図７Ｃ】
2017094760.tif 000018
【図８Ａ】
2017094760.tif 000019
【図８Ｂ】
2017094760.tif 000020
【図９】
2017094760.tif 000021
【図１０】
2017094760.tif 000022
【図１１】
2017094760.tif 000023
【図１２Ａ】
2017094760.tif 000024
【図１２Ｂ】
2017094760.tif 000025
【図１３Ａ】
2017094760.tif 000026
【図１３Ｂ】
2017094760.tif 000027
【図１４】
2017094760.tif 000028
【図１５】
2017094760.tif 000029
【図１６】
2017094760.tif 000030
【図１７】
2017094760.tif 000031
【手続補正書】
【提出日】平成30年4月27日(2018.4.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、
前記基材上に設けられ、上面に凹部が設けられた絶縁層と、
少なくとも前記凹部の表面に設けられた反射層と、前記反射層を介して前記凹部の内側に充填された光透過性を有する充填層と、前記充填層の上層側に少なくとも設けられた光透過性を有する第１電極と、前記第１電極の上層に設けられた、少なくとも発光層を含む有機層と、前記有機層の上層側に設けられた光透過性を有する第２電極と、少なくとも前記第１電極の端部を覆うエッジカバー層と、を備えた発光素子と、を備え、
互いに分割された複数の単位発光領域を有し、
隣り合う前記単位発光領域どうしの間における前記絶縁層に掘り込み部が設けられ、
前記掘り込み部の内側に少なくとも前記充填層が設けられ、
前記単位発光領域ごとに独立に発光制御できる能動素子を備え、
前記掘り込み部の内側において、前記能動素子の電極配線と前記反射層とが絶縁膜を介して設けられ、
前記電極配線に形成された第１の貫通孔を介して前記基材が露出している、
有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項２】
前記凹部の位置における前記充填層の上面は、前記反射層の上面を含む平面よりも上方に位置している、
請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項３】
前記凹部の位置における前記充填層の上面は、前記反射層の上面を含む平面よりも下方に位置している、
請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項４】
前記掘り込み部の位置において前記絶縁層に形成された第１の貫通孔を介して前記基材が露出している、
請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項５】
前記掘り込み部の内側に、前記反射層および前記第１電極の端部を覆うエッジカバー層が設けられている、
請求項３または４に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項６】
前記反射層の端部が前記掘り込み部の内側に位置するように形成されている、請求項１から５のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項７】
前記掘り込み部の幅が前記凹部の直径よりも大きい、
請求項１から６のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項８】
基材上に設けられた絶縁層に凹部および掘り込み部を形成する工程と、
少なくとも前記凹部の表面に沿って反射層を形成する工程と、
前記凹部の内側に前記反射層を介して光透過性を有する充填層を形成する工程と、
少なくとも前記充填層の上層側に光透過性を有する第１電極を形成する工程と、
前記第１電極の上層側に少なくとも発光層を含む有機層を形成する工程と、
前記有機層の上層側に光透過性および光透過性および光反射性を有する第２電極を形成する工程と、を備え、
前記凹部および前記掘り込み部を形成する工程において、
互いに分割された前記単位発光領域内に前記凹部を形成し、隣り合う前記単位発光領域どうしの間に前記掘り込み部を形成し、
前記充填層を形成する工程において、
前記基材上に成膜した光透過性樹脂膜に対してアッシング処理を施し、前記凹部および前記掘り込み部の位置における前記反射層の少なくとも一部を露出させる、
有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項９】
前記掘り込み部を形成する工程において、
前記掘り込み部の位置における前記絶縁層の膜厚方向を貫通させる、
請求項８に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項１０】
基材上に設けられた絶縁層に凹部および掘り込み部を形成する工程と、
少なくとも前記凹部の表面に沿って反射層を形成する工程と、
前記凹部の内側に前記反射層を介して光透過性を有する充填層を形成する工程と、
少なくとも前記充填層の上層側に光透過性を有する第１電極を形成する工程と、
前記第１電極の上層側に少なくとも発光層を含む有機層を形成する工程と、
前記有機層の上層側に光透過性および光透過性および光反射性を有する第２電極を形成する工程と、を備え、
前記凹部および前記掘り込み部を形成する工程において、
互いに分割された前記単位発光領域内に前記凹部を形成し、隣り合う前記単位発光領域どうしの間に前記掘り込み部を形成し、
前記掘り込み部を形成する工程において、
前記掘り込み部の位置における前記絶縁層の膜厚方向を貫通させ、
前記単位発光領域ごとに独立に発光制御できる能動素子を前記基材上に形成する工程を有し、
当該工程において、前記掘り込み部の位置における前記能動素子の電極配線の膜厚方向を貫通させる、
有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項１１】
前記充填層を形成する工程において、
前記基材上に成膜した光透過性樹脂膜に対してアッシング処理を施し、前記凹部および前記掘り込み部の位置における前記反射層の少なくとも一部を露出させる、
請求項１０に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【国際調査報告】
2017094760.tif 000032
2017094760.tif 000033
2017094760.tif 000034
2017094760.tif 000035