(57)【要約】【課題】簡易な構成で、光を光取り出し面側に取り出す取り出し効率が高く、発光層の発光能力を有効に活用できる有機ＥＬ表示装置を提供すること。【解決手段】透明基板上に、光透過性を有する第１電極と、該第１電極上に設けられた発光層を含む有機化合物層と、該有機化合物層を介して前記第１電極と対向して設けられた第２電極とを有する有機エレクトロルミネセンス表示装置において、前記有機化合物層の発光部が非発光部よりも隆起しており、前記第２電極が前記有機化合物層の発光部上を隆起斜面まで延在して被覆していることにより、発光部で生じた光のうち、従来基板内部の横方向に伝播し吸収されてしまっていた光も、発光部上を隆起斜面まで延在して被覆する第２電極により反射し、端面からの光の漏洩を低減し、視野方向である光取り出し面への表示輝度を増大することが可能となる。【選択図】　　　図２
2004134314.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に、光透過性を有する第１電極と、該第１電極上に設けられた発光層を含む有機化合物層と、該有機化合物層を介して前記第１電極と対向して設けられた第２電極とを有する有機エレクトロルミネセンス表示装置において、
前記有機化合物層の発光部が非発光部よりも隆起しており、
前記第２電極が前記有機化合物層の発光部上を隆起斜面まで延在して被覆していることを特徴とする有機エレクトロルミネセンス表示装置。
【請求項２】
透明基板上の前記有機化合物層の発光部に対応する位置に凸部を有することを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネセンス表示装置。
【請求項３】
前記凸部が、透明基板と一体で成形されたものであることを特徴とする請求項２に記載の有機エレクトロルミネセンス表示装置。
【請求項４】
前記凸部が、透明基板上に透明絶縁材料を用いて形成されていることを特徴とする請求項２に記載の有機エレクトロルミネセンス表示装置。
【請求項５】
第１電極が、前記有機化合物層の発光部に対応する位置に第１電極材料凸部を有することを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネセンス表示装置。
【請求項６】
第２電極が金属材料から構成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の有機エレクトロルミネセンス表示装置。
【請求項７】
複数の第１電極からなる第１電極群と、複数の第２電極からなる第２電極群とが、有機化合物層を挟んで交差するよう配置されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の有機エレクトロルミネセンス表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は有機エレクトロルミネセンス表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電界発光を利用したエレクトロルミネセンス（ＥＬ）素子は、自己発光のため視認性が高く、また完全固体素子であるため耐衝撃性に優れている等の特徴を有することから、各種表示装置における発光素子として注目されている。このＥＬ素子には、無機化合物を用いた無機ＥＬ素子と有機化合物を用いた有機ＥＬ素子とがあり、このうち有機ＥＬ素子は印加電圧を大幅に低くすることができるので、次世代の発光素子としてその実用化研究が積極的になされている。
【０００３】
有機ＥＬ素子は発光層を含む有機化合物層と、この有機化合物層を挟持する一対の電極から構成され、具体的には陽極／発光層／陰極の構成を基本とし、これに正孔輸送層や電子輸送層を適宜設けたもの、例えば陽極／正孔輸送層／発光層／陰極や、陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極などの構成のものが知られている。正孔輸送層は、陽極から注入された正孔を発光層に伝達する機能を有し、また電子輸送層は、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有している。
【０００４】
これらの有機ＥＬ素子は、両電極間に３〜２０Ｖの直流電圧を印加すると、陽極から正孔が、陰極から電子が有機化合物層に注入され、正孔と電子の再結合により有機物が発光する。そして有機化合物層から発光した光は、直接、あるいはアルミニウム等で形成される背面電極で反射して、透明基板から出射する。
【０００５】
ところが、このような構成の有機ＥＬ素子において素子の内部で発生した光が、有機ＥＬ素子の外部へ取り出される光の取り出し効率は、一般的な屈折率１．５〜１．６を有するガラス等の透明基板を用いた場合、２０％程度である。残りの８０％は透明基板と空気の界面の全反射によって導波光として失われており、有機化合物層が本来有している発光能力を十分に利用できない問題がある。
【０００６】
このように、従来の有機ＥＬ素子は透明基板端面からの光の漏洩が大きく、視野方向である基板下面の表示輝度が低下してしまう。そのため、必要な輝度を得るためには投入電力が高くなるなどの問題があり、この高い投入電力はエネルギー上の問題のみならず、素子に及ぼす負荷を増大させる。また発光に際する投入電力の上昇は信頼性の低下にもつながり、製品としての実用性にも問題を生ずることとなる。
【０００７】
これに対し、絶縁表面を有する基板上に形成された透明電極、該透明電極上に形成された有機化合物層及び該有機化合物層上に形成された陰極からなる発光素子が設けられた発光装置において、基板と発光素子との間の絶縁膜に開孔が設けられており、該開孔を覆うように光反射物が設けられている発光装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−２２９４８２号公報（第１−２頁、第１図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のように光反射物を基板や発光素子といった必要構成要素以外に別に設ける形とすると、構造が複雑化することになり、製造プロセスが増して発光装置の品質管理が難しくなったり、製造コストが上昇したりすることにつながる。
【００１０】
そこで、本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で、光を光取り出し面側に取り出す取り出し効率が高く、発光層の発光能力を有効に活用できる有機ＥＬ表示装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための第１の発明は、
透明基板上に、光透過性を有する第１電極と、該第１電極上に設けられた発光層を含む有機化合物層と、該有機化合物層を介して前記第１電極と対向して設けられた第２電極とを有する有機エレクトロルミネセンス表示装置において、
前記有機化合物層の発光部が非発光部よりも隆起しており、
前記第２電極が前記有機化合物層の発光部上を隆起斜面まで延在して被覆していることを特徴とする。
【００１２】
これにより、発光部で生じた光のうち、従来基板内部の横方向に伝播し吸収されてしまっていた光も、発光部上を隆起斜面まで延在して被覆する第２電極により反射し、端面からの光の漏洩を低減し、視野方向である光取り出し面への表示輝度を増大することが可能となる。
【００１３】
本発明は、上記第１の発明において、
「透明基板上の前記有機化合物層の発光部に対応する位置に凸部を有すること」、
更には、
「前記凸部が、透明基板と一体で成形されたものであること」、
又は、
「前記凸部が、透明基板上に透明絶縁材料を用いて形成されていること」、
をその好ましい態様として含むものである。
【００１４】
また本発明は、上記第１の発明において、第１電極が、前記有機化合物層の発光部に対応する位置に第１電極材料凸部を有することをその好ましい態様として含むものである。
【００１５】
更に本発明は、上記第１の発明において、
「第２電極が金属材料から構成されていること」、
「複数の第１電極からなる第１電極群と、複数の第２電極からなる第２電極群とが、有機化合物層を挟んで交差するよう配置されていること」、
をその好ましい態様として含むものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図２は本発明の有機ＥＬ表示装置を示す図である。（ａ）は有機ＥＬ表示装置の一部を示した上面図である。（ｂ）は（ａ）のＡ−Ｂ線に沿う断面図である。
【００１７】
以下、本発明を図２を用いて説明するが、本発明はこの形態に限定されるものではない。
【００１８】
図２において、１は透明な基板、５はＩＴＯ（第１電極）、６は有機化合物層、８はＡｌ電極（第２電極）である。また、１１は発光部、１２は非発光部、１３ａは透明基板上の凸部を示している。
【００１９】
図２（ａ）、（ｂ）に示されているように、本発明の有機ＥＬ表示装置は、透明基板１上に、光透過性を有する第１電極５と、該第１電極５上に設けられた発光層を含む有機化合物層６と、該有機化合物層６を介して前記第１電極５と対向して設けられた第２電極８とを有し、透明基板１上において有機化合物層６の発光部１１が非発光部１２よりも隆起しており、第２電極８が有機化合物層６の発光部１１上を隆起斜面まで延在して被覆している。
【００２０】
発光部１１は、有機化合物層６全体のうち、第１電極と第２電極とが重なる領域内の発光する部分であり、図２のように複数の第１電極からなる第１電極群と、複数の第２電極からなる第２電極群とが、有機化合物層を挟んで交差するよう配置されている有機ＥＬ表示装置においては、その交差する領域内にある。そして、第１電極と第２電極とが重なる領域以外の１２のような部分は発光しない非発光部となる。
【００２１】
本発明においては、発光部１１は、図２（ｂ）に示すようにその外縁で斜面を有するように隆起させておき、第２電極８が有機化合物層６の発光部１１上を隆起斜面まで延在して被覆することにより、発光部で生じた光のうち、従来基板内部の横方向に伝播し吸収されてしまっていた光も、第２電極８により反射し、端面からの光の漏洩を低減し、視野方向である光取り出し面への表示輝度を増大することが可能となる。
【００２２】
本発明の発光部の隆起は、透明基板上の前記有機化合物層の発光部に対応する位置に凸部を設けておくことにより形成できる。この凸部は、透明基板と一体で成形されたものであっても良いし、透明基板上に透明絶縁材料を用いて形成されたものであっても良い。さらに本発明の発光部の隆起は、第１電極が、有機化合物層の発光部に対応する位置に第１電極材料凸部を有することによっても形成できる。
【００２３】
隆起の形状は、隆起の外縁に隆起斜面を有し、この部分まで延在して発光部を被覆する第２電極により発光部から発せられた光が光取り出し面側に向けて反射するようになっていれば良く、図２に示すように、発光部と非発光部との境界に隆起斜面としてのテーパーを有し、頂上が平坦な形状であることが好ましい形態として挙げられる。このような隆起形状は、従来よく知られている薄膜パターン形成プロセスを応用して上記の凸部や第１電極材料凸部を形成することにより容易に形成することができるだけでなく、頂上の平坦部分を発光部とすることにより均一な発光を実現できる。
【００２４】
本発明において、光透過性を有する第１電極（陽極電極）としては、金属、合金、酸化物などの光透過性があり、かつ、仕事関数が大きい（４ｅＶ以上）材料が適している。具体的にはＣｕＩ、ＩＴＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯなどが採用可能である。なお、光透過性に関しては可視光波長（４００〜７００ｎｍ程度）での透過率が大きいほど良く、例えばＩＴＯの場合、５０００Å以下であれば透過率は８０％以上で充分と言える。透過率が低いと実用上充分な輝度が得られない。
【００２５】
また、第２電極（陰極電極）としては、可視光を反射するものとして、仕事関数の小さい（４ｅＶ以下）金属、金属合金等から構成されていることが望ましい。具体的にはマグネシウム、マグネシウムと銀との合金、ナトリウム、ナトリウムとカリウムとの合金、アルミニウムとリチウムとの合金、インジウムや希土類金属などが挙げられる。
【００２６】
光透過性を有する第１電極（陽極電極）及び第２電極（陰極電極）の選定については、相対的に陽極の仕事関数の方が陰極の仕事関数よりも大きくなるように選択すれば良く、仕事関数の大きさは４ｅＶに限定されるものではない。また、第１電極と第２電極のシート抵抗値は共に数百Ω／□以下であることが望ましい。
【００２７】
有機化合物層は、有機単層薄膜もしくは有機多層薄膜として構成され、有機発光材料を含む発光層を必須構成層として介在させているものであれば制限は無く、例えば一対の電極の間に正孔輸送層、（有機）発光層、電子輸送層とを介在させているものを挙げることができる。
【００２８】
正孔輸送材料としては、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、アニリン系共重合体、ポリアリールアルカン誘導体、スチルベン誘導体、ヒドラゾン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントランセン誘導体、フルオレノン誘導体、シラザン誘導体、ポリシラン系化合物などが挙げられる。
【００２９】
有機発光材料としては、ベンゾチアゾール系、金属キレート化オキシノイド化合物、スチルベンゼン系化合物、芳香族ジメチルリジン化合物、ジスチルピラジン誘導体ベンゾイミダゾール系、ベンゾオイサゾール系などが挙げられる。
【００３０】
電子輸送材料としては、ニトロ置換フルオレノン誘導体、アントラキノジメタン誘導体、チオピランジオイシド誘導体などの複素環テトラカルボン酸無水物、フレオレニリンデンメタン誘導体、オキサジアゾール誘導体、８−キノリノール誘導体、カルボジイミド、アントロン誘導体などが挙げられる。
【００３１】
以下、本発明の実施形態を、好ましい材料や寸法を挙げながら製造工程を含めて説明するが、夫々の実施形態はこれらの具体的な材料や寸法に限定されるものではない。
【００３２】
（実施形態１）
本発明の実施形態１について図１を用いて製造工程順に説明する。
【００３３】
まず、図１（ａ）のように、ガラス基板１の表面上にネガ型のフォトレジスト２を約１μｍの厚みに塗布した後、形成しようとする凸部となる部分（発光部位）に開口部が設けられた凸部形成用のパターンマスク３を用いて露光を行い、かつ前記フォトレジスト２を現像することで、図１（ｂ）のようになるようパターニングを行う。この工程において、図１（ｂ）のように画素となる発光部位上には前記フォトレジスト２が存在し、非発光部位において透明基板１が露出することになる。なお、透明基板１を構成するガラスには水分の吸着が少ない無アルカリガラスを使用している。
【００３４】
しかる上で、図１（ｃ）のように、前記ガラス基板１をフッ酸等のエッチング液を用いて、非発光部位（非画素部）であるレジスト除去部分のガラス基板１表面をウェットエッチングし、その外縁でテーパー部を有する凸部１３ａを形成する。なおフォトレジスト２はその後剥離液で除去する。
【００３５】
これらの工程により、作製しようとする有機ＥＬ表示装置において、発光部位に凸部を有し、非発光部位に凹部を有し、その境界部分にテーパー部を有するガラス基板１を形成する。
【００３６】
次に、図１（ｄ）に示すように、凸部１３ａが形成された前記透明基板１の表面上にＩＴＯ膜５をスパッタ法で１００ｎｍの厚みに成膜する。そして、このＩＴＯ膜５をフォトリソグラフィー技術とエッチング技術とで、凸部１３ａ上およびテーパー部にＩＴＯ膜５が配置されるようにストライプ状にパターニングし、ＩＴＯ膜５による透明電極であるＩＴＯ電極５（第１電極）を形成する。
【００３７】
次に真空蒸着装置を用いて表示領域全域にＮ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−（１，１−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）を３００Å蒸着させて正孔輸送層を形成し、次にトリス（８−キノリノール）アルミニウム（Ａｌｑ３）を前記ＴＰＤ膜上に５００Å蒸着させて電子輸送層兼発光層を形成し、図１（ｅ）のように、前記ＩＴＯ電極５が形成された領域を含む表示領域を有機多層薄膜（有機化合物層６）により被覆する。
【００３８】
その後、図１（ｆ）に示すように、その上にＩＴＯ電極５と直交する方向に細長いストライプ状の遮蔽部を持つシャドウマスク７を設置する。そして、蒸着装置により、シャドウマスク７を利用して前記有機化合物層６上に第２電極としてＡｌ電極８を蒸着し、図１（ｇ）に示すように、前記ＩＴＯ電極５に直交する行方向に伸びる複数本のＡｌ電極８を形成する。
【００３９】
シャドウマスク７の開口部は、前記透明基板１の凸部（発光部位）と凹部（非発光部位）との境界部分のテーパー部上にまで広げておくことにより、第２電極材料であるＡｌを蒸着する際に、該導電電極材料を凸部上の発光部、及びテーパー部まで延在して被覆させた状態で形成することが可能となる。また、シャドウマスク７はガラス基板１の凸部及びテーパー部を開口部に含む位置にしっかりと固定するために磁性体材料で形成し、またガラス基板１の裏面には磁石を配置することで、シャドウマスク７をガラス基板１上に密接させる。
【００４０】
このようにして製造される有機ＥＬ表示装置は図２に示したようになる。
【００４１】
このように凸部及び境界部分のテーパー部をＡｌ電極が覆うように形成することにより、有機化合物層の発光部からの発光に集光性を与えることもでき、光取り出し面に出射する光の取り出し効率を向上させることができた。
【００４２】
（実施形態２）
実施形態２を図３を用いて説明する。図３は本発明の実施形態２を説明するための工程断面図である。
【００４３】
本実施形態の有機ＥＬ表示装置は、基板１の凹凸部を、基板そのものを削るのではなく、基板表面上に突出して形成された膜部材の形成部を凸部とし、基板一面のうち膜部材の非形成部を凹部として形成したことが、上記実施形態１と異なるところである。凸部を形成する膜部材は絶縁物からなる透明材料（透明絶縁材料）であり、本実施形態では透明絶縁材料としてＳｉＯ２を使用する。
【００４４】
本形態を製造工程順に説明する。まず、図３（ａ）のような透明基板１上に、図３（ｂ）に示すように、発光部位に開口部、非発光部位に遮蔽部を有するシャドウマスク９を配置する。このとき、シャドウマスク９は磁性体材料で形成し、また前記透明基板１の裏面には磁石を配置することで、前記シャドウマスク９は透明基板１の表面上に密接させる。その上で、図３（ｃ）のように、真空蒸着法によりＳｉＯ２膜（透明絶縁材料１０）を部材が発光部位上に形成されるように成膜する。こうして、膜部材が形成された部分を凸部１３ｂとし、ＳｉＯ２膜が形成されない部分を凹部とした凹凸部が基板１の一面上に形成される。
【００４５】
その後、実施形態１と同様に、透明電極（第１電極）をパターニング形成し、その上に有機化合物層としてＴＰＤ及びＡｌｑ３を成膜し、その後背面電極（第２電極）としてＡｌを形成することにより、所望の有機ＥＬ表示装置を作製する。
【００４６】
なお、本実施形態では、ＳｉＯ２膜の側面がテーパー部となるが、この部分に第２電極であるＡｌが、発光部である凸部及びテーパーまで延在して被覆させた状態で形成されており、上記実施形態１と同等の作用効果を得ることが出来る。
【００４７】
（実施形態３）
実施形態３を図４に示す。図４に示すように、本形態のＥＬ素子は、凹凸部の形成方法として、予め透明電極（第１電極）を形成した後、発光部位となる箇所を凸部、非発光部位となる箇所を凹部として透明電極部材上において形成し、第１電極材料凸部１４を設けたことが、上記実施形態１と異なるところである。
【００４８】
本形態を図４を参照しながら製造工程順に説明する。図４は本発明の実施形態３を説明するための工程断面図である。
【００４９】
まず、図４（ａ）のように、ガラス基板１上に、スパッタ法により、ＩＴＯ膜５を４００ｎｍの厚みに成膜する。そして、このＩＴＯ膜５をフォトリソグラフィー技術とエッチング技術とで、凸部上およびテーパー部にＩＴＯ膜５が配置されるようにストライプ状にパターニングし、ＩＴＯ膜５による透明電極であるＩＴＯ電極５（第１電極）を形成する。
【００５０】
その後、図４（ｂ）のように、基板１上にネガ型のフォトレジスト２を約１μｍの厚みに塗布した後、ＩＴＯ電極５上の発光部位に開口部が設けられた凹部形成用パターンマスク３を用いて露光を行い、かつ前記フォトレジスト２を現像することでパターニングを行った。
【００５１】
この工程により、図４（ｃ）のように、基板表面上に形成されたＩＴＯ電極上の画素となる発光部位上にはフォトレジストが存在し、非発光部位（非画素部）のみにＩＴＯ膜材が露出することになる。
【００５２】
しかる上で、図４（ｄ）のように、露出している部分のＩＴＯ部材を塩酸と塩化第二鉄混合液等のエッチング液を用いて、非発光部位（非画素部）であるレジスト除去部分のＩＴＯ部材の表面をウェットエッチングし、非発光部位（非画素部）のＩＴＯ膜厚が１００ｎｍとなるようにする。
【００５３】
ここで、ＩＴＯ部材をエッチングする際、非発光部位（非画素部）に形成されたＩＴＯ部材を完全に溶出させないようにエッチング時間を適宜調整する必要がある。非発光部位（非画素部）のＩＴＯ部材の膜厚はＩＴＯの電気抵抗等を考慮すると少なくとも１００ｎｍ程度残しておくことが望ましい。なお前記レジストはその後剥離液で除去する。このようにしてＩＴＯ電極となるＩＴＯ部材上に発光部である凸部、その側面でテーパー部を有する凹部を形成する。
【００５４】
その後、実施形態１と同様に、ＩＴＯ膜をパターニング形成し、その上に有機化合物層であるＴＰＤ及びＡｌｑ３を成膜し、その後背面電極（第２電極）としてＡｌを形成することにより、所望の有機ＥＬ表示装置を作製する。なお、本実施形態では、ＩＴＯ部材の発光部位と非発光部位の境界部分がテーパー部となるが、この部分に第２電極であるＡｌが発光部である凸部、及びテーパーまで延在して被覆させた状態で形成されており、上記実施形態１あるいは２と同等の作用効果を得ることが出来る。
【００５５】
【発明の効果】
以上のように、透明基板上に、光透過性を有する第１電極と、該第１電極上に設けられた発光層を含む有機化合物層と、該有機化合物層を介して前記第１電極と対向して設けられた第２電極とを有する有機エレクトロルミネセンス表示装置において、前記有機化合物層の発光部が非発光部よりも隆起しており、前記第２電極が前記有機化合物層の発光部上を隆起斜面まで延在して被覆していることにより、発光部で生じた光のうち、従来基板内部の横方向に伝播し吸収されてしまっていた光も、発光部上を隆起斜面まで延在して被覆する第２電極により反射し、端面からの光の漏洩を低減し、視野方向である光取り出し面への表示輝度を増大することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１を説明するための工程断面図である。
【図２】本発明の有機ＥＬ表示装置を示す図である。（ａ）は有機ＥＬ表示装置の一部を示した上面図である。（ｂ）は（ａ）のＡ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図３】本発明の実施形態２を説明するための工程断面図である。
【図４】本発明の実施形態３を説明するための工程断面図である。
【符号の説明】
１　基板
２　フォトレジスト
３　パターンマスク
４　近紫外光
５　ＩＴＯ（第１電極）
６　有機化合物層
７　シャドウマスク
８　Ａｌ電極（第２電極）
９　シャドウマスク
１０　透明絶縁材料
１１　発光部
１２　非発光部
１３ａ、１３ｂ　凸部
１４　第１電極材料凸部
【図１】
2004134314.tif 000003
【図２】
2004134314.tif 000004
【図３】
2004134314.tif 000005
【図４】
2004134314.tif 000006