(57)【要約】【課題】本発明は、強い外来光下における有機エレクトロルミネッセンス素子の視認性改善に関する。【解決手段】本発明による有機エレクトロルミネッセンス素子は、金属背面電極の発光層側界面に、島状吸収体膜もしくは吸収体分散膜と導電性透明体膜からなる反射防止膜を配置することによって、金属膜の正反射を低減することにより素子全体の拡散反射率を低減し、強い外来光下におけるコントラスト改善を実現した。【選択図】  図１
2004311244.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明電極と金属電極間に発光層が挟持されてなる有機エレクロルミネッセンス素子において、前記金属電極の前記発光層側界面に導電性透明体膜と島状吸収体膜とからなる反射防止膜を配置することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
透明電極と金属電極間に発光層が挟持されてなる有機エレクロルミネッセンス素子において、前記金属電極の前記発光層側界面に導電性透明体膜と導電性透明体中に粒径が３０ｎｍ以下の吸収体超微粒子を分散させた吸収体分散膜とからなる反射防止膜を配置することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、強い外来光下における有機エレクトロルミネッセンス素子の視認性改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開２００１−３５１７８２号公報
【特許文献２】
特開平１１−０３１５８５号公報
【特許文献３】
特開平０８−２２２３７４号公報
【特許文献４】
特開２００２−０２５７７９号公報
【特許文献５】
特開平５−１００１１４号公報
【特許文献６】
特公平６−３２３１１号公報
【０００３】
発光型表示装置をおいて、強い外来光下におけるコントラスト低下の問題は解決が望まれる大きな課題である。外来光による表示装置への影響は、表示装置表面や界面から発生する正反射に起因する問題と、表示装置内部の拡散反射に起因する問題に大別される。界面からの正反射に起因する問題は、反射する界面が透明体からなる場合は、界面の粗面化や透明体多層膜による反射防止等の手法によって改善が可能である。拡散反射に起因する問題は表示装置の構造に依存する問題である。
【０００４】
外来光下における表示装置のコントラストＣ（ＯＮ／ＯＦＦ比）は、拡散反射率をｒ、発光輝度をＢ（ｃｄ／ｍ２）、外来光の照度をＬ（ｌｕｘ）とすると、
Ｃ＝（ｒＬ＋Ｂ）／ｒＬ
とあらわすことができる。拡散反射率ｒは素材界面の（正）反射率と表面粗さで決まり、外来光入射角および観察方向の関数である。したがって表面を粗面化することによって正反射は低減するが、拡散反射は増加する。また素材界面の（正）反射率が高ければ拡散反射率ｒも高くなる。
【０００５】
エレクトロルミネッセンス（以下ＥＬと略記する）素子には構成部材が無機材料よりなる無機ＥＬ素子と発光層等が有機材料よりなる有機ＥＬ素子があり、ともに薄膜で構成される全個体の自発光型表示装置である。そのため表示品質が高く、界面が平滑なため拡散反射も少ない構造である。このうち有機ＥＬ素子は光の３原色を効率よく発光でき、低電圧駆動が可能なため次世代のフラットパネルディスプレイとして期待されている。
【０００６】
しかしながらＥＬ素子は発光層を透明電極と金属電極で挟持する素子構成をとることが多く、金属電極界面での（正）反射率が高い。その結果、薄膜間のわずかな凹凸によって拡散反射が発生し、この拡散反射がコントラストを低下させる原因となっている。
【０００７】
このような問題に対して、特許文献１および特許文献２では電気絶縁性の感光性ブラックレジストにより形成されたブラックマトリックスにより画素を区画することにより、外来光の反射を低減する試みが提案されている。しかしながら金属電極の反射率は高いままなので効果は限定される。特許文献３では金属電極と発光層の間に光吸収拡散層を設けるか、もしくは光吸収拡散性電極を設けることが提案されているが、記されている金属微粒子を用いた方法では、実用的な膜厚で十分な光吸収性を持つ光吸収拡散層や光吸収拡散性電極を形成することは困難であるばかりでなく、拡散反射が増加するために強い外来光下におけるコントラストを低下させることになる。また特許文献４ではキャリア輸送層や有機発光層に液晶機能をもたせ、昼間や明るい照明下で液晶ディスプレイとして駆動させ、夜間や照明のない暗所ではエレクトロルミネッセンスディスプレイとして駆動させることにより、外来光下でのコントラストを確保する試みが提案されているが、構造が複雑になってコストアップになり、表示品質も低下する。また特許文献５では有機ＥＬ素子に円偏光板を装着し、金属電極から反射する外来光を吸収する試みが提案されているが、円偏光板は偏光板と特定の波長に対する１／４波長板を複数張り合わせたもので、円偏光板の製造工程が煩雑で厚みも厚くコストアップの要因となる。これに対して特許文献６では島状Ｍｏ（モリブデン）膜と透明誘電体膜を金属薄膜と発光層間に挟持することによって金属電極の反射防止を行う構造を提案しているが、この方法は交流高電圧を印加する無機ＥＬ素子に対して有効な構造であり、直流低電圧駆動の有機ＥＬ素子には適用できない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の有機ＥＬ素子では、金属電極の正反射に起因する外来光下におけるコントラスト低下の問題があり、本発明では金属電極の反射を効率的に防止することによって、強い外来光下におけるコントラストの改善を目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の有機ＥＬ素子は金属電極の発光層側界面に島状吸収体膜または吸収体分散膜と導電性透明体膜からなる反射防止膜を配置することによって、金属膜の正反射を低減することにより素子全体の拡散反射率を低減し、強い外来光下のコントラストを改善する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の一形態について図１に基づいて説明する。有機ＥＬ素子には有機発光層の材質により、低分子型と高分子型があるが、図１は本発明による低分子型の有機ＥＬ素子の断面構造図である。低分子型は主に真空蒸着等の手法によって製膜される。１は透明基材、２はフォトリソグラフィによりパターニングしたＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）薄膜からなる透明電極、３はフタロシアン類等の有機材料からなるホール注入層、４はアリールアミン等の有機材料からなるホール輸送層、５はアルミ錯体等の有機材料よりなる発光層、６はオキサジアゾール類等の電子輸送層、７は酸化リチウム等の電子注入層、８はＭｏ等の吸収体よりなる５〜３０ｎｍの膜厚の島状構造を持つ島状吸収体膜、９はＩＴＯやＩｎ２Ｏ３からなる１０〜５０ｎｍの膜厚の導電性透明体膜、１０はＡｌ等からなる金属背面電極である。最後に封止コーティング（図示せず）を行う。
【００１１】
このような低分子型の有機ＥＬ素子では有機材料の層数によって、前記の５層構造のほかに材料の持つ特性により、電子輸送層を省略した４層型や、キャリア注入層を省略した３層型、さらに発光層と電子輸送層を兼ねた２層型などがある。高分子型では発光層のみの１層型が多い。
【００１２】
これらの有機材料による各層合計の膜厚を１００から２００ｎｍ程度で構成し、透明電極側を陽極、金属電極側を陰極として５〜１０Ｖで直流駆動すると各層内に１０６Ｖ／ｃｍ程度の電界が発生する。この電界により陽極からホールが、陰極から電子が有機層に注入されて、発光層で再結合することによって発光する。
【００１３】
金属電極はＡｌ蒸着膜等で形成されるため、可視光の範囲では反射率が９０％程度と高いが、発光層側界面にＭｏ等の吸収体よりなる島状構造を持つ島状吸収体膜およびＩＴＯやＩｎ２Ｏ３からなる導電性透明体薄膜を配置することにより、発光層側の反射率を６％以下に低減することができる。
【００１４】
島状吸収体膜は、製作条件により変化するが直径５〜２０ｎｍ程度のお椀型の金属結晶が５０〜３００ｎｍ間隔で点在しており、可視光の波長レベルで十分に均質と見ることができる。したがって可視光の波長レベルで各層間の平坦性を保ったまま、反射率を低減できるので、金属膜の正反射と同時に素子全体の拡散反射率も低減することができる。
【００１５】
この場合、Ａｌ膜とＩＴＯまたはＩｎ２Ｏ３からなる導電性透明体薄膜が接する形となるため、両者の境界面にＡｌ２Ｏ３が生成し、金属Ｉｎが析出することがあるが、実験の結果ＩＴＯもしくはＩｎ２Ｏ３膜を蒸着する際に真空室内にＯ２を導入してＯ２欠陥の少ないＩＴＯ（またはＩｎ２Ｏ３）膜を作成し、Ａｌ２Ｏ３が生成しても金属Ｉｎの析出を抑えることで、この問題を回避できることがわかった。
【００１６】
このような構造を持つＭｏ−ＩＴＯ（またはＩｎ２Ｏ３）−Ａｌ積層膜電極は４〜５ｅＶ程度の仕事関数を持ち、陰極材料としては仕事関数が大きいが、酸化リチウム等の電子注入層を配置することで電子の注入効率を高めることができる。
【００１７】
また高分子型の有機ＥＬ素子では、発光層のみの１層型やホール注入層を設けた２層型をとることが多い。高分子型の場合は、製造プロセスが低分子型と違っており、従来のスピンコーティング法の他にインクジェット法やグラビア印刷法が提案されている。このような手法で形成した有機層の上に、前述のように真空蒸着法でＭｏ−ＩＴＯ（またはＩｎ２Ｏ３）−Ａｌ積層背面電極を形成することができる。
【００１８】
また１層もしくは２層（またはそれ以上）の有機層を形成した後に、導電性ポリイミド樹脂等の導電性透明樹脂中に粒径が３０ｎｍ以下のＭｏ等の超微粒子を分散させた吸収体分散膜を５から３０ｎｍの膜厚で塗布することによって形成し、さらにこの上に同じ導電性透明樹脂からなる導電性透明体膜を１０から５０ｎｍの膜厚で形成した後、真空蒸着法でＡｌ等の金属膜を形成することによって、同等の効果を得ることも可能である。
【００１９】
このような吸収体分散膜と導電性透明体膜、Ａｌ等の金属膜の複合膜は、可視光域の光の波長と比べると十分均質と見ることができ、前述の蒸着により形成したＭｏ等の島状吸収体膜とＩＴＯ（またはＩｎ２Ｏ３）からなる導電性透明体薄膜の積層膜と全く等価である。
【００２０】
以上のような方法で製作した積層背面電極をパターニングする場合は、次の様な方法によって行うことができる。通常Ａｌ等の金属膜のパターニングは、フォトリソグラフィ法によりフォトレジストを金属膜上に形成してウェットエッチングによって食刻するが、この場合は下地となる有機層がエッチング液により損傷を受けるため、素子特性が劣化する。これに対し、金属膜を形成する前に同じくフォトリソグラフィ法によってパターニングしたフォトレジストを有機膜上に形成しておいて、金属膜を形成した後にフォトレジストごと余分な金属膜を除去する、いわゆるリフトオフ法が知られている。しかしこの場合でもフォトレジストの現像段階での現像液やベーキングによるダメージがあり、素子特性が劣化する。図２は積層背面電極のパターニングを考慮した製膜プロセスを表わしている。図２に示したように、有機膜各層を形成する前、すなわちＩＴＯ薄膜からなる透明電極をパターニングした直後に、フォトリソグラフィ法によってフォトレジストをパターニングし、逆テーパー状の断面を持つレジストパターン１１を形成しておき、この上に有機膜各層と積層背面電極を形成することによってこの問題を解決することができる。蒸着マスク１２によって透明電極２の端部を露出したままにしておく。通常のリフトオフ法のようにレジストを除去すると剥離液によるダメージがあるので、レジストおよびその上に堆積した積層背面電極はそのまま配置する。逆テーパー状のレジストパターン１１によって電極間の絶縁も保たれ、有機層にパターニングプロセスによる損傷も与えずに、積層背面電極をパターニングすることができる上に、背面電極として機能しない隙間部分も同じ低反射率となるので、素子全体でブラックパネル化が実現できる。
【００２１】
これまでは都合上、基板側から表示光を取り出すボトムエミッション型で説明したが、金属電極を基板側に配置し、透明電極をその対向側に設けるトップエミッション型にも適用できることは言うまでもない。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明による有機エレクトロルミネッセンス素子は、金属背面電極の発光層側界面に、島状吸収体膜もしくは吸収体分散膜と導電性透明体膜からなる反射防止膜を配置することによって、可視光の波長レベルでの各層間の平坦性を保ったまま、金属膜の正反射を低減することにより素子全体の拡散反射率を低減し、強い外来光下における高いコントラストを実現した。
【図面の簡単な説明】
【図１】断面構造図
【図２】製膜工程を表わす図
【符号の説明】
１  透明基材
２  透明電極
３  ホール注入層
４  ホール輸送層
５  発光層
６  電子輸送層
７  電子注入層
８  島状吸収体膜
９  導電性透明体膜
１０  金属背面電極
１１  レジストパターン
１２  蒸着マスク
【図１】
2004311244.tif 000003
【図２】
2004311244.tif 000004