(57)【要約】【課題】トップエミッション型有機ＥＬ装置を作成する際に、下部電極を塗布技術で作成すると電極中央部の膜厚や材料密度が小さくなり、電極中央部の反射率が低下してしまう。その結果、光取り出し効率が低下するという問題があった。【解決手段】基体上に、穴部を含んだ絶縁層を設け、その上に穴部を囲むバンクを形成する。そして、基体上のバンクで囲まれた領域に、下部電極の材料を含む液を付与する。穴部を設けた結果、液に含まれる材料が周辺部に誘引されにくくなり、下部電極中央部の厚さと材料密度を大きくすることができ、下部電極の反射率を向上させることができる。その結果、有機ＥＬ装置の発光効率を向上させることができる。【選択図】図１
2019102336.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体上に、下部電極、発光層、前記下部電極と前記発光層を囲むバンク、および上部透明電極を有し、
前記下部電極の厚みは、前記バンクとの境界部から中央部に向けて一旦減少してから増加する、
ことを特徴とするトップエミッション型有機ＥＬ素子。
【請求項２】
基体上に、下部電極、発光層、前記下部電極と前記発光層を囲むバンク、および上部透明電極を有し、
前記下部電極の下面は、中央部において前記バンクとの境界部よりも前記基体との距離が小さい、
ことを特徴とするトップエミッション型有機ＥＬ素子。
【請求項３】
前記下部電極は、前記バンクとの境界部の厚みをＬ３、中央部の厚みをＬ１としたとき、Ｌ１／Ｌ３が０．７５以上である、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のトップエミッション型有機ＥＬ素子。
【請求項４】
前記基体上には、穴部を有する絶縁層が設けられ、
前記バンクは、前記絶縁層の上に前記穴部を囲んで配置され、
前記下部電極は、前記穴部の内部と、前記バンクが配置されていない前記絶縁層の上面を覆っている、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のトップエミッション型有機ＥＬ素子。
【請求項５】
前記下部電極は、トランジスタと電気的に接続されている、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のトップエミッション型有機ＥＬ素子。
【請求項６】
前記絶縁層は、トランジスタを覆っている、
ことを特徴とする請求項４に記載のトップエミッション型有機ＥＬ素子。
【請求項７】
前記下部電極と前記上部透明電極との間には、前記発光層の他に中間層を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のトップエミッション型有機ＥＬ素子。
【請求項８】
前記中間層は、前記発光層と前記上記透明電極の間に配された正孔注入層を含む、
ことを特徴とする請求項７に記載のトップエミッション型有機ＥＬ素子。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載のトップエミッション型有機ＥＬ素子を複数有し、各トップエミッション型有機ＥＬ素子の上部透明電極どうしが電気的に接続されている、
ことを特徴とするトップエミッション型有機ＥＬ装置。
【請求項１０】
互いに異なる発光色を発する前記トップエミッション型有機ＥＬ素子を含む、
ことを特徴とする請求項９に記載のトップエミッション型有機ＥＬ装置。
【請求項１１】
基体上に、穴部を含んだ絶縁層を設ける工程と、
前記絶縁層の上に、前記穴部を囲むバンクを形成する工程と、
前記基体上の前記バンクで囲まれた領域に、下部電極の材料を含む液を付与する下部電極材料付与工程と、
前記下部電極材料付与工程より後に、前記基体上の前記バンクで囲まれた領域に、発光層の材料を含む液を付与する発光材料付与工程と、
前記発光材料付与工程より後に、上部透明電極を形成する上部透明電極形成工程と、
を有する、
ことを特徴とするトップエミッション型有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項１２】
前記下部電極材料付与工程は、前記穴部と、前記絶縁層の前記バンクが配置されていない領域の上面に、前記下部電極の材料を含む液を付与する工程である、
ことを特徴とする請求項１１に記載のトップエミッション型有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項１３】
前記下部電極材料付与工程により、前記バンクとの境界部から中央部に向けて厚みが一旦減少してから増加する下部電極が形成される、
ことを特徴とする請求項１１に記載のトップエミッション型有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項１４】
上面は前記穴部の上を底として前記バンクとの境界部に向けて上方に湾曲し、
下面は前記穴部の底において前記バンクとの境界部よりも前記基体との距離が小さい、下部電極が形成される、
ことを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載のトップエミッション型有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項１５】
前記下部電極材料付与工程と上部透明電極形成工程との間に、中間層の材料を含む液を付与する中間層材料付与工程をさらに有する、
ことを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載のトップエミッション型有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項１６】
前記中間層材料付与工程は、前記発光材料付与工程より後に行われる正孔注入層形成工程を含む、
ことを特徴とする請求項１５に記載のトップエミッション型有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項１７】
前記穴部を含んだ絶縁層を設ける工程は、前記基体上に形成された駆動用トランジスタを覆う絶縁層を設ける工程である、
ことを特徴とする請求項１１乃至１６のいずれか１項に記載のトップエミッション型有機ＥＬ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トップエミッション型有機ＥＬ素子およびその製造方法に関する。特に、光取出し効率を高め得る下部電極を備えたトップエミッション型有機ＥＬ素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子は、ＥＬ発光能をもつ有機低分子又は有機高分子で発光層を形成した素子であり、自発光のため視野角が広く、耐衝撃性に優れるなど、ディスプレイ素子として優れた特徴を有しているため、盛んに研究、開発が進められている。
その製造方法として、真空蒸着法、インクジェット法、印刷法、ディスペンス法などが広く研究されている。中でも、インクジェット法やディスペンス法などの塗布技術は、真空蒸着法に比べて装置が小型化でき、材料利用効率も優れるため、量産に適した技術であると期待されている。一般に、有機ＥＬ素子を製造するには、電極、発光層、中間層などの多数の層を積層する必要があるが、量産性を高めるには、なるべく多くの層を液相塗布技術により製造するのが望ましいといえる。例えば、特許文献１には、発光層の他に、電極や正孔輸送層などを塗布で形成する方法が提案されている。
【０００３】
有機ＥＬ素子には、積層膜の上方に光を取り出すトップエミッション型と、基板を通して光を取り出すボトムエミッション型があるが、トップエミッション型では、光の取り出し効率を高めるため、基板側の下部電極には高い光反射率が求められる。
基板側の下部電極を液相塗布技術で製造する場合は、まず基板上にバンクで囲まれた領域を形成する。そして、例えばインクジェットを用いて、銅や銀のナノ粒子が分散された液をバンクで囲まれた領域に塗布し、その後高温に焼成することが行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３２９７４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
バンクで囲まれた領域に銅や銀のナノ粒子が分散された液を塗布した直後には、液面は平坦もしくは中央部が盛り上がった形状をしているが、乾燥が進む過程で中央部から端部に向かう流れが発生する。この流れに乗って液中のナノ粒子も端部に向けて移動する結果、電極膜の端部はナノ粒子の密度が高く盛り上がった形状になるが、逆に中央部はナノ粒子の充填密度の低くて薄い膜になる。また、乾燥過程での流れの影響に加え、ナノ粒子が分散されたインクのバンク表面に対する接触角の影響により、形成される膜形状や粒子の充填密度は影響を受ける。バンクの表面がインクと親和性が高い場合には、液はバンクに引き寄せられやすくなるため、端部に向かう流れがさらに強められる。このため、膜の中央部は、ナノ粒子の充填密度が低く、厚みが小さくなりやすい。その後、焼成しても、下部電極の膜質は、乾燥時の状態を反映したものとなり、周辺部に比べて中央部は密度が低くて薄くなる。
【０００６】
トップエミッション型の素子では、基板側の下部電極の中央部の密度が低くて薄いと、この部分の光の反射効率が低くなり、発光素子としての光の取り出し効率が低下してしまう。
そこで、バンクで囲まれた領域の中央部付近でも下部電極の密度や厚さが十分に確保され、光の取り出し効率が高いトップエミッション型有機ＥＬ素子を、簡易に製造できる技術が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、基体上に、下部電極、発光層、前記下部電極と前記発光層を囲むバンク、および上部透明電極を有し、前記下部電極の厚みは、前記バンクとの境界部から中央部に向けて一旦減少してから増加する、ことを特徴とするトップエミッション型有機ＥＬ素子である。
【０００８】
また、本発明は、基体上に、下部電極、発光層、前記下部電極と前記発光層を囲むバンク、および上部透明電極を有し、前記下部電極の下面は、中央部において前記バンクとの境界部よりも前記基体との距離が小さい、ことを特徴とするトップエミッション型有機ＥＬ素子である。
【０００９】
また、本発明は、基体上に、穴部を含んだ絶縁層を設ける工程と、前記絶縁層の上に、前記穴部を囲むバンクを形成する工程と、前記基体上の前記バンクで囲まれた領域に、下部電極の材料を含む液を付与する下部電極材料付与工程と、前記下部電極材料付与工程より後に、前記基体上の前記バンクで囲まれた領域に、発光層の材料を含む液を付与する発光材料付与工程と、前記発光材料付与工程より後に、上部透明電極を形成する上部透明電極形成工程と、を有する、ことを特徴とするトップエミッション型有機ＥＬ素子の製造方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、バンクで囲まれた領域の中央部付近でも下部電極の密度や厚さが十分に確保され、光の取り出し効率が高いトップエミッション型有機ＥＬ素子を、簡易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（ａ）第一の実施形態の有機ＥＬ素子の構造を示す模式的な断面図。（ｂ）第一の実施形態の下部電極を示す模式的な断面図。
【図２】（ａ）第一の実施形態の有機ＥＬ装置の全体の斜視図。（ｂ）有機ＥＬ素子を駆動する画素回路の例。
【図３】（ａ）〜（ｇ）第一の実施形態の有機ＥＬ素子の製造工程を説明するための模式図。
【図４】（ａ）〜（ｄ）第一の実施形態の有機ＥＬ素子の製造工程を説明するための模式図。
【図５】（ａ）第二の実施形態の有機ＥＬ素子の構造を示す模式的な断面図。（ｂ）第二の実施形態の下部電極を示す模式的な断面図。
【図６】比較例の下部電極を示す模式的な断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［第一の実施形態］
以下、図面を参照して、本発明の第一の実施形態であるトップエミッション型有機ＥＬ素子と複数のトップエミッション型有機ＥＬ素子を有する有機ＥＬ装置、および、その製造方法について説明する。
【００１３】
（有機ＥＬ装置の構造）
図２（ａ）に本発明にかかる有機ＥＬ装置の一例として、表示装置の全体の斜視図を示す。
図２（ａ）に示すように、基体１には、有機ＥＬ素子１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂが、マトリクス状に複数配置されている。表示装置の場合、各有機ＥＬ素子は画素として機能する。ここでいう画素は、発光状態を制御することのできる最小単位を意味している。
各有機ＥＬ素子の発光状態は、有機ＥＬ素子ごとに設けられた画素回路によって制御される。画素回路の例を図２（ｂ）に示す。画素回路は、制御信号を伝送する制御線１１と、データ信号を伝送するデータ線１２と、電源電圧が供給される電源線１７と、２つのトランジスタ１３、１４と、容量１６とを備えている。有機ＥＬ装置の不図示の端子を介して入力され、制御信号が制御線１１、データ信号がデータ線１２へと送られる。トランジスタ１３は、データ信号に応じた電圧を容量１６に保持するためのスイッチングトランジスタである。トランジスタ１４は、有機ＥＬ素子の下部電極５と電気的に接続されており、容量１６に保持された電圧に応じた電流を、有機ＥＬ素子１００に供給する駆動用トランジスタである。
第１有機ＥＬ素子１００Ｒ、第２有機ＥＬ素子１００Ｇ、第３有機ＥＬ素子１００Ｂが互いに異なる色の発光を示す場合、多色表示が可能となる。その場合、例えば、第１〜第３の有機ＥＬ素子それぞれの発する色が、赤、緑、青、あるいは、黄、シアン、白であるとよい。
【００１４】
（有機ＥＬ素子の構造）
図１（ａ）は、本発明の実施形態である有機ＥＬ素子の構造を示した模式的な断面図である。
図１（ａ）において、１００は有機ＥＬ素子、１は基体、２は第一絶縁層、３は第二絶縁層、４はバンク、５は下部電極、６は発光層、７は正孔注入層、８は上部透明電極、２３は第二絶縁層３に形成された穴部である。
【００１５】
尚、本実施形態の有機ＥＬ素子１００を、ディスプレイパネルの画素や面光源のエレメント（以下の説明では、これらをまとめて画素と呼ぶ）として用いる場合には、複数の有機ＥＬ素子１００を１次元あるいは２次元に配列して用いる。その場合には、配列に応じてバンク４をストライプ状や格子状のパターンにすることで、画素どうしを隔てる壁として機能させることができる。また、画素を複数有する場合に、各画素の上部透明電極８を連結させて一体の膜にして電気的に接続すれば、共通電極として用いることができる。
【００１６】
有機ＥＬ素子１００には、水分や衝撃等の外部要因から保護するために、不図示の封止構造が設けられる。ガラス等の透湿性の低い材料を、ＵＶ硬化性樹脂やガラスフリット等の接着剤で接着した封止構造を用いることができる。また、ＳｉＮやＳｉＯ等の透湿性の低い無機膜や、樹脂膜と透湿性の低い無機膜との積層膜等で有機ＥＬ素子１００を覆う封止構造を用いることもできる。本実施形態はトップエミッション構造なので、ガラスやＳｉＮ等の光透過率の高い材料が好適に用いられる。
【００１７】
基体１は、有機ＥＬ素子１００の基体であり、ガラス等の無機材料や、樹脂等の有機材料が用いられる。典型的には板状の部材であるが、基体として機能し得るものであれば形態が限られるわけではなく、たとえば変形可能なフィルムであってもよい。
【００１８】
第一絶縁層２は、基体１上に設けられた絶縁層で、典型的にはＳｉＯ２などの無機絶縁材料が用いられる。図１（ａ）では、図示の便宜のため単層として示しているが、複数の層を積層してもよく、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂材料を用いても良い。基体１と第一絶縁層の間や、複数の第一絶縁層どうしの間や、第一絶縁層の上には、配線層や薄膜トランジスタ等を設けても良い。第一絶縁層は、配線層や薄膜トランジスタを電気的に絶縁する、あるいは上層のために平坦な下地を提供する、あるいは基体１の成分や水分が上層に侵入するのをブロックする、等の種々の目的で設けることができる。
【００１９】
第二絶縁層３は、第一絶縁層２上に設けられた絶縁層で、典型的にはアクリル樹脂、ポリイミド樹脂等の有機絶縁材料が用いられる。第二絶縁層３の上部にはバンク４が設けられ、第二絶縁層３のバンク４に囲まれた領域の中央部には、穴部２３が形成されている。
【００２０】
バンク４は、第二絶縁層３上に設けられた壁で、バンクの材料には絶縁材料が好適に用いられ、特にフッ素樹脂を含有する感光性エポキシ樹脂や、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂などの樹脂材料が好適に用いられる。バンク４は、発光領域すなわち画素を電気的に分離する構造体であると同時に、後述するように液相材料を塗布する際に画素間で材料が混合するのを防止する隔壁として機能する。尚、バンクの表面には、フッ素プラズマ処理を行う等により、撥液性を付与してもよい。
【００２１】
下部電極５は、有機ＥＬ素子の片極で、銀や銅のナノ粒子が分散された液をバンクで囲まれた領域に塗布し、その後高温に焼成することで形成されている。下部電極５は、典型的には電子注入層として機能するとともに、発光層６で発する光のうち基体１側に向かう光を反射して光取り出し効率を向上させるためのミラーとして機能する。下部電極５は、図示外の領域で、駆動回路と接続されている。下部電極５の詳細については、後述する。
【００２２】
発光層６は、ＥＬ発光能を有する材料であれば何でも良く、所望の発光色に応じた蛍光性有機化合物若しくは燐光性有機化合物材料を含む。また発光層６には、ゲスト材料、ホスト材料などの複数の材料が含まれていてもよい。発光材料としては、高分子材料、中分子材料または低分子材料などが挙げられ、塗布型として用いられ得る発光材料であれば特に限定されない。例えば、ポリフルオレン、ポリフルオレンの共重合体、ポリフェニレンビニレンなどの高分子材料、オリゴフルオレンなどの中分子材料が挙げられる。また、フルオレン系、ピレン系、フルオランテン系、アントラセン系などの縮合多環化合物、イリジウムを含む金属錯体などの低分子材料も挙げられる。
【００２３】
正孔注入層７は、発光層６に正孔を注入するための層で、正孔注入性を有する材料であれば何でも良く、塗布型の有機ＥＬ素子に広く用いられるＰＥＤＯＴ：ＰＳＳが利用できるが、特にこれに限定されるものではない。
【００２４】
上部透明電極８は、有機ＥＬ素子の片極で、たとえば金属酸化物等の光透過性を備えた導電材料が用いられる。典型的には、上部透明電極８は、正孔を供給するとともに光取り出し窓として機能する。上部透明電極８は、図示外の領域で、駆動回路と接続されている。上部透明電極は、例えばスパッタのような真空成膜か、あるいは塗布により形成する。
【００２５】
尚、本実施形態では、上部透明電極８と下部電極５との間に、機能層として発光層６と正孔注入層７を設けたが、機能層の層構成はこの例に限られるものではない。例えば、正孔注入層を設けずに発光層のみの単層としてもよいし、正孔注入層／正孔輸送層／発光層の３層構造や、正孔注入層／発光層／電子輸送層の３層構造や、正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層の４層構造でもよい。また、機能層は、上部透明電極から下部電極に向けて積層順序が逆であってもよい。尚、機能層のうち発光層以外の層を単に中間層と呼び、これらを形成する工程を中間層材料付与工程と呼ぶ場合もある。かかる機能層に上部透明電極と下部電極から電圧を印加すると、陽極から正孔が、陰極から電子が機能層に注入され、注入された正孔と電子が発光層において再結合する際に光を放射する。
【００２６】
次に、図１（ｂ）を参照して、本実施形態の下部電極の特徴を説明する。図１（ｂ）は、便宜的に有機ＥＬ素子１００のうち基体上に設けられた一部分のみを抽出して示した模式的な断面図である。本実施形態の下部電極５は、第２絶縁層の穴部２３に入り込んだ部分を底とする断面形状を有する。下部電極５は、穴部２３の内部と、バンク４が配置されていない第二絶縁層３の上面を覆っている。
【００２７】
下部電極５の厚みは、中央部においてＬ１、中央部とバンク４の間においてＬ２、バンク４との境界部においてＬ３とすると、Ｌ１＞Ｌ２かつＬ３＞Ｌ２である。すなわち、下部電極５の厚みは、バンク４との境界部から中央部に向けて一旦減少してから増加する。
下部電極５の上面は、中央部を底としてバンク４との境界部に向けて上方に湾曲している。そして、下部電極５の下面は、中央部においてはバンク４との境界部よりも基体１との距離が小さくなっている。
【００２８】
また、下部電極５は、バンク４との境界部の厚みＬ３に対して中央部Ｌ１の厚みが、Ｌ１／Ｌ３が０．７５以上であり、望ましくは１．０以上であり、さらに望ましくは１．２以上である。
本実施形態の典型例では、Ｌ１が１５０ｎｍ〜２５０ｎｍ、Ｌ２が１００ｎｍ、Ｌ３が２００ｎｍであり、下部電極の中央部と周辺部で金属材料の充填密度にはほとんど差がない。
【００２９】
従来の下部電極は、周辺部すなわちバンク近傍に比べ中央部の厚みが小さく、また金属材料の充填密度が低下する傾向があった。これに対して、本実施形態の下部電極５は、周辺部に対する中央部の厚みが十分に確保され、また中央部の金属材料の充填密度も周辺部と変わらないか、またはそれ以上が確保されている。このため、光反射率の均一性が画素内で向上し、有機ＥＬ素子の光取り出し効率の実効値を大きくすることができる。尚、上述した金属材料の充填密度は、例えば下部電極の断面をＳＥＭ画像やＳＴＭ画像で観察し、金属と空隙の面積比率を計測することにより求めることができる。また、下部電極の光反射率は、機能層や上部透明電極を取り除いた状態で、発光層の発光波長と同じ光を電極面に垂直に入射させ、反射光を計測することにより求めることができる。
【００３０】
（製造方法）
次に、本実施形態の有機ＥＬ素子１００の製造方法について、図３（ａ）〜図３（ｇ）、および図４（ａ）〜図４（ｄ）を参照して説明する。
まず、図３（ａ）に示すように、基体１を準備する。
【００３１】
次に、図３（ｂ）に示すように、基体１上に第一絶縁層２と、パターニングされていない絶縁層２０を設ける。例えば、第一絶縁層は無機材料で形成し、絶縁層２０は感光性樹脂材料で形成する。
次に、図３（ｃ）に示すように、露光マスク２１を介してＵＶ光２２を照射し、絶縁層２０にパターン露光を行う。
その後、現像液で現像することにより、図３（ｄ）に示すように、中央部に穴部２３を有する第二絶縁層３が形成される。この際、第一絶縁層と第二絶縁層の材料と、現像液を適宜選択することにより、第一絶縁層を侵食することなく第二絶縁層をパターニングすることができる。
【００３２】
次に、図３（ｅ）に示すように、パターニングされていない絶縁層２４を、感光性樹脂材料で形成する。
次に、図３（ｆ）に示すように、露光マスク２５を介してＵＶ光２６を照射し、絶縁層２４にパターン露光を行う。
その後、現像液で現像することにより、図３（ｇ）に示すように、バンク４が形成される。この際、第一絶縁層、第二絶縁層およびバンクの材料と、現像液を適宜選択することにより、第一絶縁層や第二絶縁層を侵食することなくバンクをパターニングすることができる。パターニング後、材料の残渣を除去するためにＵＶオゾン処理やＯ２プラズマ処理を行っても良い。また、バンク表面に撥液性を付与するために、フッ素プラズマ処理を行っても良い。
【００３３】
次に、図４（ａ）に示すように、塗布装置３０を用いて、バンク４で囲まれた領域に下部電極の材料を含んだ液３１を塗布する（下部電極材料付与工程）。塗布装置３０としては、インクジェット装置が好適に用いられるが、ディスペンサ等の他の液相塗布装置を用いても良い。また、液３１は、例えば銀や銅のナノ粒子が分散された液を用いることが出来る。下部電極の材料を含む液３１は、穴部２３と、第二絶縁層３のバンク４が配置されていない領域の上面を覆うように付与される。本実施形態によれば、穴部に注入されたナノ粒子は穴内に拘束され、周辺部への液の流れが生じても誘引されにくい。必要に応じた数の液滴を付与した後、乾燥させ、１００℃〜２００℃の適宜の温度で焼成し、図４（ｂ）に示すように下部電極５を形成する。
【００３４】
次に、図４（ｃ）に示すように、塗布装置３２を用いて、バンク４で囲まれた領域に機能層３４の材料を含んだ液３３を塗布する。機能層として、発光層や正孔注入層等を順次積層してゆく場合には、各層の材料を含んだ液を順に付与してゆく。
【００３５】
発光層を形成するには、所望の発光色に応じた蛍光性有機化合物若しくは燐光性有機化合物を含む液を付与する（発光材料付与工程）。また、ゲスト材料、ホスト材料などの複数の材料が含まれていてもよい。液に含まれる発光材料としては、高分子材料、中分子材料または低分子材料などが挙げられ、塗布型に用いられ得る発光材料であれば特に限定されない。例えば、ポリフルオレン、ポリフルオレンの共重合体、ポリフェニレンビニレンなどの高分子材料、オリゴフルオレンなどの中分子材料が挙げられる。また、フルオレン系、ピレン系、フルオランテン系、アントラセン系などの縮合多環化合物、イリジウムを含む金属錯体などの低分子材料も挙げられる。
【００３６】
例えば、赤色の発光層を形成するには、ゲスト材料として赤色燐光発光イリジウム金属錯体とホスト材料としてポリフルオレンを含有する赤色発光層塗布液を用いる。また、緑色の発光層を形成するには、例えばゲスト材料としてのフルオランテン系の縮合多環化合物と、ホスト材料としてのポリフルオレンを含有する緑色発光層塗布液を用いる。また、青色の発光層を形成するには、例えばピレン系の縮合多環化合物とホスト材料としてのオリゴフルオレンを含有する青色発光層塗布液を用いる。
また、正孔注入層を形成するには、例えば、正孔注入材料のＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ液を付与する（正孔注入層形成工程）。
【００３７】
こうして機能層の形成が完了したら、例えばスパッタ成膜により機能層３４およびバンク４を覆うように透明導電膜３５で被覆し、上部透明電極を形成する（上部透明電極形成工程）。
以上により、図１（ａ）に示した有機ＥＬ素子１００が製造される。
【００３８】
本実施形態によれば、第二絶縁層に穴部を設けた結果、製造時には中央部付近の電極材料微粒子が周辺部に誘引されにくくなる。このため、下部電極の中央部でも密度や厚さが十分に確保され、光の取り出し効率が高いトップエミッション型有機ＥＬ素子を、簡易に製造することができる。
【００３９】
［第二の実施形態］
以下、図面を参照して、本発明の第二の実施形態であるトップエミッション型有機ＥＬ素子とその製造方法について説明する。
【００４０】
（有機ＥＬ素子の構造）
図５（ａ）は、ディスプレイパネルの画素部、あるいは照明光源の発光部として機能し得る本発明の実施形態である有機ＥＬ素子の構造を示す模式的な断面図である。
図５（ａ）において、４００は有機ＥＬ素子、４０はＴＦＴ、４１は基体、４２は絶縁層、４３は絶縁層４２に形成された穴部、４４はバンク、４５は下部電極、４６は発光層、４７は正孔注入層、４８は上部透明電極である。また、４９はＴＦＴ４０と下部電極４５とを電気的に接続する接続電極である。
【００４１】
尚、本実施形態の有機ＥＬ素子４００を、ディスプレイパネルの画素や面光源のエレメント（以下の説明では、これらをまとめて画素と呼ぶ）として用いる場合には、複数の有機ＥＬ素子４００を１次元あるいは２次元に配列して用いる。その場合には、配列に応じてバンク４４をストライプ状や格子状のパターンにすることで、画素どうしを隔てる壁として機能させることができる。また、例えば各画素の上部透明電極４８を連結した一体の膜にして電気的に接続し、各画素の共通電極として用いることができる。
【００４２】
有機ＥＬ素子４００には、水分や衝撃等の外部要因から保護するために、不図示の封止構造が設けられる。ガラス等の透湿性の低い材料を、ＵＶ硬化性樹脂やガラスフリット等の接着剤で接着した封止構造を用いることができる。また、ＳｉＮやＳｉＯ等の透湿性の低い無機膜や、樹脂膜と透湿性の低い無機膜との積層膜等で有機ＥＬ素子４００を覆う封止構造を用いることもできる。本実施形態はトップエミッション構造なので、ガラスやＳｉＮ等の光透過率の高い材料が好適に用いられる。
【００４３】
基体４１は、有機ＥＬ素子４００の基体であり、ガラス等の無機材料や、樹脂等の有機材料が用いられる。典型的には板状の部材であるが、基体として機能し得るものであれば形態が限られるわけではなく、たとえば変形可能なフィルムであってもよい。
ＴＦＴ４０は、画素を駆動するために下部電極４５に電圧を印加するための薄膜トランジスタである。
絶縁層４２は、ＴＦＴ４０と接続電極４９の一部を覆い、上面が平坦化された絶縁層である。絶縁層４２の中央部には穴部４３が形成されており、穴部４３を囲むように絶縁層４２上にはバンク４４が形成されている。
【００４４】
下部電極４５は、有機ＥＬ素子の片極で、銀や銅のナノ粒子が分散された液をバンクで囲まれた領域に塗布し、その後高温に焼成することで形成されている。下部電極４５は、典型的には電子注入層として機能するとともに、発光層４６で発する光のうち基体４１側に向かう光を反射して光取り出し効率を向上させるためのミラーとして機能する。下部電極４５は、穴部４３の底部で、接続電極４９と接続している。下部電極４５の詳細については、後述する。
【００４５】
バンク４４、発光層４６、正孔注入層４７、上部透明電極４８については、第一の実施形態と概ね同様であるので、ここでは説明を省略する。また、下部電極と上部透明電極の間の機能層のバリエーションについての説明も、第一の実施形態と同様であるので、省略する。
【００４６】
次に、図５（ｂ）を参照して、本実施形態の下部電極の特徴を説明する。図５（ｂ）は、便宜的に有機ＥＬ素子４００のうち基体上に設けられた一部分のみを抽出して示した模式的な断面図である。本実施形態の下部電極４５は、絶縁層４２の穴部４３に入り込んだ部分を底とする断面形状を有する。下部電極４５は、穴部４３の内部と、バンク４４が配置されていない領域の絶縁層４２の上面を覆っている。
【００４７】
下部電極４５の厚みは、中央部においてＬ４、中央部とバンク４４の間においてＬ５、バンク４４との境界部においてＬ６とすると、Ｌ４＞Ｌ５かつＬ６＞Ｌ５である。すなわち、下部電極４５の厚みは、バンク４４との境界部から中央部に向けて一旦減少してから増加する。
【００４８】
下部電極４５の上面は、中央部を底としてバンク４４との境界部に向けて上方に湾曲している。そして、下部電極４５の下面は、中央部においてはバンク４４との境界部よりも基体４１との距離が小さくなっている。
【００４９】
また、下部電極４５は、バンク４４との境界部の厚みＬ６に対して中央部Ｌ４の厚みが、Ｌ４／Ｌ６が０．７５以上であり、望ましくは１．０以上であり、さらに望ましくは１．２以上である。
本実施形態の典型例では、Ｌ４が１５０ｎｍ〜２５０ｎｍ、Ｌ５が１００ｎｍ、Ｌ６が２００ｎｍであり、下部電極の中央部と周辺部で金属材料の充填密度にはほとんど差がない。
【００５０】
従来の下部電極は、周辺部すなわちバンク近傍に比べ中央部の厚みが小さく、また金属材料の充填密度が低下する傾向があった。これに対して、本実施形態の下部電極４５は、周辺部に対する中央部の厚みが十分に確保され、また中央部の金属材料の充填密度も周辺部と変わらないか、またはそれ以上が確保されている。このため、光反射率の均一性が画素内で向上し、光取り出し効率の実効値を大きくすることができる。尚、上述した金属材料の充填密度は、例えば断面をＳＥＭ画像やＳＴＭ画像で観察し、そこに含まれる金属と空隙の面積比率を計測することにより求められる。また、下部電極の光反射率は、機能層や上部透明電極を除いた状態で、発光層の発光波長と同じ光を電極面に垂直に入射させ、反射光を計測することにより求められる。
【００５１】
（製造方法）
本実施形態の有機ＥＬ素子４００の製造方法は、予め基体４１上に駆動用トランジスタであるＴＦＴ４０と接続電極４９を設け、それを覆うように穴部４３を有する絶縁層４２を形成する点が第一の実施形態と異なる。本実施形態の絶縁層４２の製法は、第一の実施形態の第二絶縁層３の製造方法と概ね同様である。バンク４４、機能層、上部透明電極の製造方法は、第一の実施形態のそれらと概ね同様であるので、説明を省略する。
【００５２】
本実施形態によれば、絶縁層４２に穴部を設けた結果、製造時に中央部付近の電極材料微粒子は穴内に拘束され、周辺部に誘引されにくくなる。このため、下部電極の中央部の密度や厚さが十分に確保され、光の取り出し効率が高いトップエミッション型有機ＥＬ素子を、簡易に製造することができる。
【００５３】
［実施例１］
第一の実施形態の下部電極の具体的な実施例を述べる。第二絶縁層３の穴部２３の開口サイズを素子面積の１／１０サイズとし、穴部の深さは第二絶縁層の膜厚と実質的に等しくした。第二絶縁層３の材料には、ポリシロキサンを用いた。バンク４の側面は、銀ナノ粒子分散インク（大研化学製  ＮＡＧシリーズ）に対して６０〜７０°の接触角を持つように、撥インク処理を行った。この状態の基板にインクジェット法で主溶媒がウンデカン、平均粒径１０ｎｍ、固形分率５０ｗｔ％の銀ナノ粒子分散インク（大研化学製  ＮＡＧシリーズ）を塗布し下部電極５を形成した。初めの１発で１ｐｌを滴下して中央部の穴部２３に充填し、続いて９発の１ｐｌ液滴をバンクに囲まれた領域に打ち込み、その後乾燥と焼成を行った。
【００５４】
下部電極の各部の厚さは、Ｌ１が２００ｎｍ、Ｌ２が１００ｎｍ、Ｌ３が２００ｎｍであった。また、下部電極の中央部と周辺部の電極材料の充填密度は、共にバルク材料の８０％で、同等であった。
また、発光層の発光波長と同じ光を電極面に垂直に入射させ、反射率を計測したところ、バルク材料の平坦面の反射率を基準としたとき、実施例の中央部と周辺部は共に９０％であった。
【００５５】
［実施例２］
第二の実施形態の下部電極の具体的な実施例を述べる。第４図（ｂ）に示すように、バンク４４に囲まれた中央部分に、ＴＦＴ４０と電気的に接続するためのコンタクトホールを設けた絶縁層を形成した。ＴＦＴ４０や接続電極４９を形成済のガラス基板に絶縁層を形成し、中央部にフォトリソにより穴部４３を形成させた。穴部４３の開口サイズは、素子面積の１／１０サイズとし、コンタクトホールの深さは絶縁層４２の厚さである２００ｎｍとした。バンク４４の側面は、銀ナノ粒子分散インク（大研化学製  ＮＡＧシリーズ）に対して６０〜７０°の接触角を持つように、撥インク処理を行った。この状態の基板に、インクジェット法で主溶媒がウンデカン、平均粒径１０ｎｍ、固形分率５０ｗｔ％の銀ナノ粒子分散インク（大研化学製  ＮＡＧシリーズ）を塗布しコンタクトホール内を充填し、そのまま下部電極４５を形成した。初めの１発で１ｐｌを滴下して中央部の穴部４３を充填し、続いて９発の１ｐｌ液滴をバンクに囲まれた領域に打ち込み、その後乾燥と焼成を行った。
【００５６】
下部電極の各部の厚さは、Ｌ４が２００ｎｍ、Ｌ５が１００ｎｍ、Ｌ６が２００ｎｍであった。また、下部電極の中央部と周辺部の電極材料の充填密度は、共にバルク材料の８０％で、同等であった。
また、発光層の発光波長と同じ光を電極面に垂直に入射させ、反射率を計測したところ、バルク材料の平坦面の反射率を基準としたとき、実施例の中央部と周辺部は共に９０％であった。
【００５７】
［比較例１］
図６に示すように、穴部が形成されていない上面が平坦な絶縁層に下部電極５５を形成した。ガラス基板上に、平坦化層５３及びバンク５４を設けた構成で、バンク５４の側面は銀ナノ粒子分散インクに対して６０〜７０°の接触角を持つように撥インク処理を行っている。実施例と比較するために、本比較例はバンク５４に囲まれた領域の平坦化層５３に穴部を設けていない。この基板に、実施例１、２と同様にインクジェット法で主溶媒がウンデカン、平均粒径１０ｎｍ、固形分率５０ｗｔ％の銀ナノ粒子分散インク（大研化学製  ＮＡＧシリーズ）の１ｐｌ液滴をトータルで１０発塗布し、乾燥と焼成を行い下部電極５５を形成した。
【００５８】
下部電極の各部の厚さは、Ｌ７が５０ｎｍ、Ｌ８が１００ｎｍ、Ｌ９が４００ｎｍであった。また、下部電極の周辺部における電極材料の充填密度がバルク材料に対して８０％であるのに対して、中央部の充填密度はわずか３０％であった。
また、発光層の発光波長と同じ光を電極面に垂直に入射させ、反射率を計測したところ、バルク材料の平坦面の反射率を基準としたとき、比較例の周辺部は９０％であったが、中央部はわずか５０％であった。
【００５９】
［実施例と比較例の結果］
以上のように、実施例１および実施例２の下部電極は、比較例に比べて中央部と周辺部の膜厚の差が小さく、充填密度の差も小さいことがわかる。その結果、実施例１および実施例２の下部電極は、周辺部だけでなく中央部でも高い反射率を発揮した。実施例および比較例の下部電極の上に機能層や上部透明電極を形成して有機ＥＬ素子を作成したところ、２つの実施例の素子は比較例の素子に比べて、少ない投入電力で高い輝度を達成できることを確認した。
【００６０】
［他の実施形態］
本発明の実施形態は、上述した第一〜第二の実施形態に限られるものではなく、適宜変更したり、組み合わせたりすることが可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１・・・基体／２・・・第一絶縁層／３・・・第二絶縁層／４・・・バンク／５・・・下部電極／６・・・発光層／７・・・正孔注入層／８・・・上部透明電極／２３・・・穴部／４０・・・ＴＦＴ／４１・・・基体／４２・・・絶縁層／４３・・・穴部／４４・・・バンク／４５・・・下部電極／４６・・・発光層／４７・・・正孔注入層／４８・・・上部透明電極／１００・・・有機ＥＬ素子／４００・・・有機ＥＬ素子／Ｌ１・・・下部電極中央部の厚み／Ｌ３・・・下部電極周辺部の厚み／Ｌ４・・・下部電極中央部の厚み／Ｌ６・・・下部電極周辺部の厚み
【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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