(57)【要約】【課題】有機膜層から生成された光が前面方向だけでなく背面方向にも投射できるようにした、反射光及び投射光の量を調節することができる有機電界発光素子及びその製造方法を提供する。【解決手段】基板上に形成された第１電極、少なくとも有機発光層を含む有機膜層及び第２電極を含み、第１電極の下方領域に一つ以上の開口部が開設されるか、もしくは一つ以上の島状パターンで形成されている反射膜を含んで構成された有機電界発光素子とした。反射膜に開口部を形成したり、反射膜を島状パターンとすることにより、開口部の開口率を調節することができ、もって反射光及び投射光を調節することができる両面発光素子を容易に形成することができるだけでなく、開口部または島状パターンによる凹凸により発光表面積を増加させて光進行経路の多様化で光効率を増加させることができる。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された、順次、第１電極、少なくとも有機発光層を含む有機膜層、第２電極とが形成され、
前記第１電極の下側に、一つ以上の開口部が開設された反射膜、もしくは一つ以上の島状パターンで形成されている反射膜、を備えることを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項２】
前記基板上に、薄膜トランジスタ、キャパシタ、スキャンライン、データライン及び電源供給ラインが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項３】
前記反射膜は、Ａｌ、Ａｇまたはこれらの合金のうちいずれか一つ以上を用いて形成することを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項４】
前記開口部もしくは前記島状パターンの数が多くなるほど発光領域の表面積が増加することを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項５】
前記開口部もしくは前記島状パターンの形状は円または多角形であることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項６】
前記開口部もしくは前記島状パターンの大きさが一つの単位画素で相異なることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項７】
前記開口部もしくは前記島状パターンの大きさが一つの単位画素内では相互に同じであるが単位画素別には異なることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項８】
前記有機膜層がＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の発光領域を有し、これらＲ、Ｇ、Ｂのうち少なくとも一つ以上の発光領域において、前記開口部もしくは前記島状パターンの大きさが等しくないことを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項９】
基板上に反射膜形成物質膜形成する工程と、
前記反射膜形成物質膜をパターニングして、開口部もしくは島状パターンを有する反射膜を形成する工程と、
前記反射膜を形成した前記基板上に第１電極を形成する工程と、
前記第１電極を形成した前記基板上に少なくとも有機発光層を含む有機膜層及び第２電極を形成する工程と、
を備えることを特徴とする有機電界発光素子の製造方法。
【請求項１０】
前記反射膜形成物質膜を形成する工程の前に、
前記基板上に薄膜トランジスタ、キャパシタ、スキャンライン、データライン及び共通電源ラインを形成する工程を備えることを特徴とする請求項９に記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項１１】
前記反射膜形成物質膜は、Ａｌ、Ａｇまたはこれらの合金のうちいずれか一つ以上を用いて形成することを特徴とする請求項９に記載の有機電界発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機電界発光素子及びその製造方法に係り、さらに詳細には、反射膜の開口部の開口率を調節して反射光及び投射光の量を調節することができる有機電界発光素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＲＴのように重くて、奥行きが長いという従来の表示素子の短所を解決する液晶表示素子（ＬＣＤ）、有機電界発光素子（organic electro luminescence device）またはＰＤＰ（plasma display plane）等のような平板型表示素子が注目を集めている。
【０００３】
液晶表示素子は、自発光素子でなく受光素子であるため輝度、コントラスト、視野角及び大面積化等に限界がある。ＰＤＰは自発光素子であるが、他の平板型表示装置に比べて重さが重くて、消費電力が高いだけでなく製造方法が複雑だという問題点がある。
【０００４】
これらの平板型表示装置に対して、有機電界発光素子は、自発光素子であるため視野角、コントラストなどが優秀であり、バックライトが必要でないため軽量薄形が可能であり、消費電力側面でも有利である。また、有機電界発光素子は、直流低電圧駆動が可能であり、応答速度が速く、表示部全体が固体であるため外部衝撃に強くて使用温度範囲も広く、加えて製造方法が単純であるためコストが低廉であるという長所を有している。
【０００５】
ここで、従来の有機電界発光素子について図１０〜図１２を用いて説明する。図１０は、従来の前面発光型の有機電界発光素子の平面図、図１１は、図１０のＡ−Ｂ断面図、図１２は従来の他の有機電界発光素子の断面図である。
【０００６】
まず、図１０に示すように、有機電界発光素子では、プラスチックまたはガラスなどでなる基板１０１上に、スキャンライン１０２、データライン１０３及び共通電源ライン１０４等のようなラインにより定義される単位画素１０５が形成されている。この単位画素内には、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ１０６及び駆動素子としての薄膜トランジスタ１０７を含む薄膜トランジスタ、下部電極、誘電膜及び上部電極を含むキャパシタ１０８及び下部に反射膜１０９が形成された第１電極１１０、少なくとも有機発光層を含む有機膜層及び第２電極を含む発光領域で構成される。反射膜１０９と第１電極１１０は、複数層を一括エッチングして形成することもできる。
【０００７】
このような従来の前面発光型有機電界発光素子の第１電極は、ＩＴＯまたはＩＺＯ等のように透明で、仕事関数が第２電極よりは低い物質で形成されていて、第１電極下部には光の反射率が高い金属物質で反射膜を形成している。
【０００８】
図１１に示すように、基板１０１上には、基板上の素子を保護するバッファ層１２１、半導体層１２２、ゲート絶縁膜１２３、ゲート電極１２４、層間絶縁膜１２５及びソース／ドレイン電極１２６を含む薄膜トランジスタ、下部の薄膜トランジスタを保護するパッシベーション層１２７及び発光領域の平坦化のために形成された平坦化層１２８が形成されている。
【０００９】
そして、発光領域上に光反射する物質で反射膜１２９を形成した後、光透過性を有し、且つ仕事関数が第２電極より低い物質で第１電極１３０を形成し、画素を定義する画素定義膜１３１を形成した後、少なくとも有機発光層を含む有機膜層１３２を形成している。さらに、光透過性を有し、且つ仕事関数が第１電極より低い物質で第２電極１３３を形成して前面発光型有機電界発光素子を形成する。
【００１０】
このとき、第１電極下に形成された反射膜により有機膜層から生成された光が前面方向に集中することができるようにする。すなわち、前面方向に進行する光１３４は有機膜層で発生して前面方向に進行する透過光と有機膜層で発生して背面方向に進行している途中で反射膜により前面方向に反射された反射光で構成される。
【００１１】
次に、図１２に示す従来の他の有機電界発光素子について説明する。図１２に示すように、基板１０１、バッファ層１２１、半導体層１２２、ゲート絶縁膜１２３、ゲート電極１２４、層間絶縁膜１２５、ソース／ドレイン電極１２６、パッシベーション層１２７、第１電極１３０、画素定義膜１３１及び有機膜層１３２を図１１に示したような方法で形成する。図１１に示す有機電界発光素子と異なる点は、第１電極下に反射膜が形成されないことと、第２電極が光を反射する物質から形成されており、有機膜層で発生した光１３６が背面方向に進行するということである。すなわち、前面発光型とは違って背面発光は有機膜層で発生した光が背面方向に進行すれば透過光になるが前面方向に進行した光は前記第２電極に反射されて背面方向に進行する反射光になる。
【００１２】
上述のように、前面発光型または背面発光型有機電界発光素子を利用して両面発光型有機電界発光素子を形成するためには反射膜または第２電極の光透過度を調節して形成したり、前面発光型単位画素と背面発光型単位画素を同じ基板上に同時に形成して両面発光型有機電界発光素子を形成したが、光透過度を調節して両面発光型有機電界発光素子を形成する場合には光の共振構造が問題となり、工程が複雑になる問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は上述した従来技術の問題点を解決するために創案されたものであって、本発明の目的は、有機膜層から生成された光が前面方向だけでなく背面方向にも投射できるようにして、反射光及び投射光の量を調節することができる有機電界発光素子及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１の特徴は、有機電界発光素子であって、基板上に形成された、順次、第１電極、少なくとも有機発光層を含む有機膜層、第２電極とが形成され、前記第１電極の下側に、一つ以上の開口部が開設された反射膜、もしくは一つ以上の島状パターンで形成されている反射膜、を備えることを要旨とする。
【００１５】
本発明の第２の特徴は、有機電界発光素子の製造方法であって、基板上に反射膜形成物質膜形成する工程と、前記反射膜形成物質膜をパターニングして、開口部もしくは島状パターンを有する反射膜を形成する工程と、前記反射膜を形成した前記基板上に第１電極を形成する工程と、前記第１電極を形成した前記基板上に少なくとも有機発光層を含む有機膜層及び第２電極を形成する工程と、を備えることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１６】
したがって、本発明の有機電界発光素子及びその製造方法によれば、反射膜に開口部を形成したり、反射膜を島状状パターンで形成して、開口率を調節することによって、反射光及び投射光を調節することができる両面発光素子を容易に形成することができるだけでなく、開口部または島状パターンによる凹凸により発光表面積を増加させて光進行経路の多様化で光効率を増加させることができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態に係る有機電界発光素子及びその製造方法の詳細を図面に基づいて説明する。但し、図面は模式的なものであり、各材料層の厚みやその比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。図１〜図５は、本実施の形態に係る有機電界発光素子の製造工程の断面図である。
【００１８】
なお、図１は、基板上にバッファ層、半導体層、ゲート絶縁膜、ゲート電極、層間絶縁膜、ソース／ドレイン電極及びパッシベーション層を形成する工程の断面図、図２は、前記基板上に平坦化層を形成した後、ソース／ドレイン電極を露出させるビアホールを形成する工程の断面図、図３は前記基板上に反射膜形成物質を蒸着する工程の断面図、図４は前記形成された反射膜形成物質をエッチングして反射膜パターンを形成して反射膜を形成する工程の一実施形態の断面図、図５は前記形成された反射膜形成物質をエッチングしてホールを有する反射膜を形成する工程の他の一実施形態の断面図である。
【００１９】
図１に示すように、例えば、プラスチックやガラスなどでなる基板２０１上に、基板２０１で発生する水分またはガスのような不純物が上部の素子に拡散または浸透できないようにするバッファ層２０２を形成する。
【００２０】
続いて、このバッファ層２０２上に非晶質シリコン層を形成した後、この非晶質シリコン層を脱水素処理した後、結晶化工程を行って、多結晶シリコン層に結晶化させ、この多結晶シリコン層をパターニングして半導体層２０３を形成する。
【００２１】
次に、基板２０１上にＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法またはＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いてシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜の単層または複数層でゲート絶縁膜２０４を形成する。
【００２２】
その後、ゲート絶縁膜２０４を形成した基板２０１上に、ゲート電極形成物質膜を形成して、このゲート電極形成物質膜をパターニングしてゲート電極２０５を形成する。
【００２３】
次いで、基板全面にシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜の単層または複数層で層間絶縁膜２０６を形成した後、層間絶縁膜２０６及びゲート絶縁膜２０４の所定領域をエッチングして半導体層２０３を露出させるビアホールを形成し、基板上にソース／ドレイン電極形成物質膜を形成する。その後、ソース／ドレイン電極形成物質膜をパターニングしてソース／ドレイン電極２０７を形成して、基板全面に下部素子を保護する層間絶縁膜２０８を形成する。
【００２４】
次に、図２に示すように、上記工程で形成された層間絶縁膜２０８の所定領域をエッチングしてソース／ドレイン電極２０７の一部を露出させて、基板全面にかけて平坦化層２０９を形成した後、この平坦化層２０９の所定領域をエッチングしてソース／ドレイン電極２０７を露出させるビアホール２１０を形成する。
【００２５】
次に、図３に示すように、基板全面にかけて反射膜形成物質膜２１１を蒸着する。この反射膜形成物質膜２１１は、Ａｇ、Ａｌまたはこれらの合金のうちいずれか一つ以上を用いて形成する。なお、反射膜形成物質膜２１１は、反射率が高い物質で形成することが望ましい。
【００２６】
次に、図４に示すように、基板上の発光領域Ａに上記工程で形成された反射膜形成物質膜２１１をパターニングして反射膜パターン２１２ａを形成する。
【００２７】
この反射膜パターン２１２ａは、発光領域内部に島状パターンで形成されるが、その形状は円、三角形または四角形など多様に形成することができる。また、一つの単位画素内で島状パターンの反射膜の形状を多様に形成してもよく、大きさも多様に形成することができる。また、単位画素間に相異なる大きさ及び形状で反射膜パターンを形成することができるが、特にＲ（赤色）、Ｇ（緑色）及びＢ（青色）別に異なるように形成することができる。
【００２８】
上記工程では、島状パターンの反射膜パターン２１１ａを形成したが、図５に示すように、基板上に形成された反射膜形成物質膜２１１をエッチングして開口部（ホール）２１３を有する反射膜２１２ｂを形成してもよい。ここで、開口部２１３は、上記反射膜パターン２１１ａと同様に、単位画素内でまたは単位画素別にそれぞれ他の形状及び大きさで形成することができる。
【００２９】
図６及び図７は、上記実施の形態の反射膜パターン２１２ａで形成された反射膜が含まれた有機電界発光素子の平面図及び断面図である。
【００３０】
まず、この実施の形態では、上記実施の形態の図１に示すような、基板２０１上にバッファ層２０２、半導体層２０３、ゲート絶縁膜２０４、ゲート電極２０５、層間絶縁膜２０６、ソース／ドレイン電極２０７及び層間絶縁膜２０８を形成した同様の構造を有する。そして、図６に示すように、一つの単位画素３０１内にスイッチング素子としての薄膜トランジスタ３０２及び駆動素子としての薄膜トランジスタ３０３を備える。また、これら薄膜トランジスタ３０２、３０３を形成する時、スキャンライン３０４、データライン３０５、共通電源ライン３０６及びキャパシタ３０７を同時に形成することができる。
【００３１】
続いて、図２〜図４に示すように、基板上にパッシベーション層２０８及び平坦化層２０９を形成して、反射膜形成物質膜２１１を蒸着して形成した後、この反射膜形成物質膜２１１をパターニングして発光領域Ａ内に反射膜パターン２１２ａで形成された反射膜を形成する。このとき、図６に示す反射膜パターン２１２ａの形態は円で形成したが、上述したように多様な形態に形成することができる。
【００３２】
その後、図７に示すように、基板上に第１電極２１４を形成して、画素を定義する画素定義膜２１５を形成した後、少なくとも有機発光層を含む有機膜層２１６を形成して、第２電極２１７を形成することによって有機電界発光素子が完成する。
【００３３】
図７に示すように、有機膜層２１６で発生した光のうち、第１電極の下方領域に反射膜がある領域で発生したすべての光は反射膜パターン２１２ａにより反射されて前面方向に投射されて、第１電極の下方領域に反射膜がない領域では発生した光のうち一部が背面方向に投射されて両面発光が可能になる。
【００３４】
このとき、背面方向に投射される光量は反射膜パターン２１２ａが発光領域で占める表面積に半比例するようになって、前面方向に投射される光量は反射膜パターン２１２ａの表面積に比例するようになる。また、前面方向に投射される光量と背面方向に投射される光量は、反射膜パターン２１２ａがある領域とない領域の面積は適宜変更可能である。これは前面方向に投射される光が有機膜層２１６で発生した光のうち本来前面方向に進行する光である透過光と背面方向に進行しようとしていた光が反射膜パターン２１２ａにより反射された反射光と合せた光２１８と、反射膜パターン２１２ａがない領域で発生した光のうち、前面方向に投射される透過光２１９を加えなければならないが、背面方向に進行する光は背面方向に進行する透過光２２０だけが存在するためである。
【００３５】
したがって、反射膜パターン２１２ａの総面積を調節することによって、前面方向に投射される光量と背面方向に投射される光量を制御することができるが、総面積を増加させるほど前面方向に投射される光量は多くなるようになる。
【００３６】
図８及び図９は、開口部が形成された反射膜が含まれた有機電界発光素子の平面図及び断面図である。図８に示すように、単位画素３０１内にスイッチング素子としての薄膜トランジスタ３０２、駆動素子としての薄膜トランジスタ３０３、スキャンライン３０４、データライン３０５、共通電源ライン３０６及びキャパシタ３０７が形成されている。この有機電界発光素子の発光領域Ａには、図３で形成した反射膜形成物質膜２１１をエッチングして所定領域に開口部２１３を有する反射膜２１２ｂが形成されている。
【００３７】
そして、図９に示すように、基板上に第１電極２１４を形成して、画素を定義する画素定義膜２１５を形成した後、少なくとも有機発光層を含む有機膜層２１６を形成して、第２電極２１７を形成することによって有機電界発光素子が完成する。
【００３８】
図９に示すように、有機膜層２１６で発生した光のうち、第１電極２１４の下方領域に反射膜がある領域で発生したすべての光は反射膜によって前面方向に投射されて、第１電極の下部領域にホールが形成されて反射膜がない領域では発生した光のうち一部が背面方向に投射されて両面発光が可能になる。
【００３９】
有機膜層２１６で発生した光は、図６及び図７を用いて説明したと同様に、前面方向に進行する光は下方に反射膜がある領域で発生した光２１８（光は前面方向に投射される透過光と背面方向に投射されたが反射膜により前面方向に投射される反射光である）と開口部２１３が形成されている領域で前面方向に進行する透過光２１９の合計になる。背面方向に投射される光２２０は、開口部２１３が形成された領域で発生した光のうちから背面方向に投射される透過光だけで成り立つ。
【００４０】
また、図７及び図９に示すように、反射膜が島状の反射膜パターンまたは開口部２１３を持っている反射膜で形成されることによって、反射膜上の第１電極、有機膜層及び第２電極が凹凸を有するようになって、これにより発光面積が増加するようになる。また、このような反射膜の凹凸に起因する有機膜層の凹凸によって、有機膜層の有機発光層で発生した光の経路が多様になることによって光効率が増加するようになって有機電界発光素子の効率が増加するようになる。
【００４１】
上述した実施の形態の開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態に係る有機電界発光素子の製造方法の工程断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る有機電界発光素子の製造方法の工程断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る有機電界発光素子の製造方法の工程断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る有機電界発光素子の製造方法の工程断面図である。
【図５】本発明の他の実施の形態に係る有機電界発光素子の製造方法の工程断面図である。
【図６】本発明の他の実施の形態に係る有機電界発光素子の平面図である。
【図７】本発明の他の実施の形態に係る有機電界発光素子の断面図である。
【図８】本発明の他の実施の形態に係る有機電界発光素子の平面図である。
【図９】本発明の他の実施の形態に係る有機電界発光素子の断面図である。
【図１０】従来の有機電界発光素子の平面図である。
【図１１】従来の有機電界発光素子の断面図である。
【図１２】従来の有機電界発光素子の断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
２１２ａ  反射膜パターン
２１３  開口部
【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５】
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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】
2006140127.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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