(57)【要約】【課題】  発光取り出し効率の向上と、画像ムラの低減とを同時に実現することができ、安定した保護膜の形成による欠陥や劣化の少ない高品質の有機ＥＬ発光素子を提供する。【解決手段】  基板１００上に、上電極１０４と下電極１０１との間に少なくとも有機発光層１１３を有する有機化合物層１０３を挟持して複数の画素部１２０が配され、各画素部１２０の周囲に素子分離膜１２１が配されてなる有機ＥＬ発光素子であって、上電極１０４が異なる複数の膜厚を有する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、上電極と下電極との間に少なくとも有機発光層を有する有機化合物層を挟持して複数の画素部が配され、各画素部の周囲に素子分離膜が配されてなる有機エレクトロルミネッセンス発光素子であって、前記上電極が異なる複数の膜厚を有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス発光素子。
【請求項２】
少なくとも一つの前記画素部上に対応する部位の上電極の膜厚が、他の部位の上電極の膜厚よりも小さく形成されていることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス発光素子。
【請求項３】
前記上電極は、異なる複数の導電性材料を積層して形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の有機エレクトロルミネッセンス発光素子。
【請求項４】
前記素子分離膜部上に対応する部位の上電極の少なくとも一部が分離されており、該分離部には上電極が存在しないことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス発光素子。
【請求項５】
異なる色を発光する複数の画素部を有しており、前記上電極の膜厚が色別に異なるように形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス発光素子。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス発光素子の製造方法であって、真空成膜装置を用いたマスク成膜により前記異なる複数の膜厚を有する上電極を形成することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス発光素子の製造方法。
【請求項７】
ストライプ形状、メッシュ形状またはドット形状を含む成膜遮断パターンのうちの一枚の成膜マスクを用いて、一回の成膜工程により前記異なる複数の膜厚を有する上電極を形成することを特徴とする請求項６に記載の有機エレクトロルミネッセンス発光素子の製造方法。
【請求項８】
複数枚の成膜マスクを用いて、複数回の成膜工程により前記異なる複数の膜厚を有する上電極を形成することを特徴とする請求項６に記載の有機エレクトロルミネッセンス発光素子の製造方法。
【請求項９】
一枚の成膜マスクを用いた一回の成膜工程と、一枚の逆スパッタ用マスクとを用いて、前記異なる複数の膜厚を有する上電極を形成することを特徴とする請求項６に記載の有機エレクトロルミネッセンス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、基板上に、上電極と下電極との間に少なくとも有機発光層を有する有機化合物層を挟持して複数の画素部が配され、各画素部の周囲に素子分離膜が配されてなる有機エレクトロルミネッセンス発光素子（以下、「有機ＥＬ発光素子」という。）に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、フラットパネル対応の自発光型デバイスが注目されており、自発光型デバイスとしては、例えば、プラズマ発光表示素子、フィールドエミッション素子、エレクトロルミネッセンス素子等が挙げられる。
【０００３】
これらの中で、特に有機ＥＬ発光素子に関しては、１９８７年にＴ.Ｗ.Ｔａｎｇ等により蛍光性金属キレート錯体とジアミン系分子の薄膜を積層した構造を利用して、低電圧ＤＣ駆動で高輝度な発光が得られることが実証され、研究開発が精力的に進められている。
【０００４】
有機ＥＬ発光素子は、有機発光層に到達した電子と正孔が再結合する際に生じる発光を利用した、キャリア注入型の自発光デバイスであり、低分子系の有機ＥＬ発光素子においては、緑単色や、青、赤等の色を加えたエリアカラータイプのディスプレイが製品化されており、現在ではフルカラー化への開発が活発化している。
【０００５】
フルカラーのフラットパネルディスプレイとして既に製品化されている液晶ディスプレイは、カラーフィルター等を用いてフルカラー化を実現しているが、有機ＥＬ発光素子は、発光層を構成する材料を適切に選ぶことより、ＲＧＢの３原色を自発光させることができ、液晶ディスプレイよりも高速応答、広視野角と優れた特長を有している。
【０００６】
図１１は、透明ガラス基板面から光を取り出す、ボトムエミッション型の有機ＥＬ発光素子の基本構成を示す模式図である。図示するように、ボトムエミッション型の有機ＥＬ発光素子は、透明ガラス基板１１０上に、発光した光を取り出すために透明電極１１１と、発光の反射機能を備えた金属電極１１２とが形成され、これらの両電極間に有機化合物層１０３が挟持されている。この有機化合物層１０３を構成する各有機層は数十ｎｍ程度の膜厚が一般的である。一般に、金属電極１１２としては、アルミニウム、アルミニウム−リチウムの合金、マグネシウム−銀合金などが用いられ、また透明電極１１１としてはインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などが用いられる。
【０００７】
図１２は、透明ガラス基板とは反対側から光を取り出す、トップエミッション型の有機ＥＬ発光素子の基本構成を示す模式図である。図示するように、トップエミッション型の有機ＥＬ発光素子は、透明ガラス基板１１０上に、発光の反射機能を備えた金属電極１１２と、発光した光を取り出すための透明電極１１１とが形成され、これらの両電極間に有機化合物層１０３が挟持されている。この有機化合物層１０３を構成する各有機層は数十ｎｍ程度の膜厚が一般的である。一般に、金属電極１１２としてはＣｒなどが用いられ、透明電極１１１としてはインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などが用いられる。
【０００８】
有機化合物層１０３は、発光層と正孔輸送層からなる２層構造、あるいは電子輸送層、発光層、正孔輸送層の３層からなる構造が一般的である。ここで、正孔輸送層は陽極からの正孔を効率よく発光層に注入させる機能、また、電子輸送層は陰極からの電子を効率よく発光層に注入させる機能を有している。同時に、正孔輸送層は電子を、電子輸送層は正孔を発光層に閉じこめる（キャリアブロック）機能を有し、発光効率を高める効果がある。
【０００９】
現在では、スイッチング素子に（例えば、ガラス基板上に作製した低温Ｐｏｌｙ−Ｓｉを用いたＴＦＴ）有機ＥＬ発光素子の各画素を接続して高速で駆動させる、アクティブ型の有機ＥＬ発光素子の開発が進んでいる。
【００１０】
図１３は、アクティブ型の（トップエミッション）フルカラー有機ＥＬ発光素子の基本構成を模式的に示す断面図である。図示するように、アクティブ型の有機ＥＬ発光素子は、画素に対応したスイッチング素子が配置されたガラス基板１００上に、各画素部に対応する下電極１０１が形成され、ＲＧＢの３原色の混色を防止する素子分離膜１０２を形成するために感光性ポリイミドがスピンコートにより成膜されて各画素部の隙間を埋め、取り囲むような形状にパターニングを行っている。次に、有機発光層１１３、電荷輸送・注入層等から成る有機化合物層１０３が連続成膜され、続いて、画素部及び素子分離膜部の全面に、上電極１０４（透明導電材料）が形成される。さらに、水分や酸素等の雰囲気から素子を遮断するために、無機または有機の保護膜１０７が真空成膜法やスピンコート法を用いて形成されている。
【００１１】
図１３に示すように有機化合物層１０３上の上電極１０４（透明導電材料）は、有機化合物が水分により変質するため、半導体製造で用いられるようなフォトリソグラフィ技術を用いたパターニングが困難であり、全画素部に共通の均一な膜で形成するのが一般的である。
【００１２】
このような有機ＥＬ発光素子に関連する技術として、特許文献１には、上面側の陰極から効率的に光を取り出すために、有効な下面側の陽極の構成について開示されている。
【００１３】
【特許文献１】特開２００１−０４３９８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
図１３のようなアクティブ型の有機ＥＬ発光素子では、全画素に共通の均一な膜で上電極１０４を形成しているので、発光取り出し効率を向上させるために上電極１０４の膜厚を薄くすると、電極抵抗により電圧降下が起こり、画像ムラが発生する（発光効率と画像ムラがトレードオフの関係を有する）という問題があった。
【００１５】
また、上電極１０４上に、例えば、ＳｉＮ等の無機、またはポリイミド等の有機の保護膜１０７を形成する際に、上電極１０４と保護膜１０７とのそれぞれの応力により、保護膜１０７の外雰囲気遮断効果の不良や、基板１００の反りなどが発生し、これにより欠陥画素や発光劣化が発生するという問題がった。
【００１６】
本発明は、上記の課題に鑑みて創案されたものであり、その目的は、発光取り出し効率の向上と画像ムラの低減とを同時に実現することができ、安定した保護膜の形成により、欠陥や劣化の少ない高品質の有機ＥＬ発光素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の目的を達成すべく、本発明に係る有機ＥＬ発光素子は、基板上に、上電極と下電極との間に少なくとも有機発光層を有する有機化合物層を挟持して複数の画素部が配され、各画素部の周囲に素子分離膜が配されてなる有機ＥＬ発光素子であって、前記上電極が異なる複数の膜厚を有することを特徴とする。
【００１８】
前記有機ＥＬ発光素子において、少なくとも一つの前記画素部上に対応する部位の上電極の膜厚が、他の部位の上電極の膜厚よりも小さく形成されていることが好ましい。
【００１９】
また、前記上電極は、異なる複数の導電性材料を積層して形成されていることが好ましい。
【００２０】
さらに、前記素子分離膜部上に対応する部位の上電極の少なくとも一部が分離されており、該分離部には上電極が存在しないことが好ましい。
【００２１】
そして、異なる色を発光する複数の画素部を有しており、前記上電極の膜厚が色別に異なるように形成されていることが好ましい。
【００２２】
一方、本発明に係る有機ＥＬ発光素子の製造方法は、上記有機ＥＬ発光素子の製造方法であって、真空成膜装置を用いたマスク成膜により前記異なる複数の膜厚を有する上電極を形成することを特徴とする。
【００２３】
前記有機ＥＬ発光素子の製造方法において、ストライプ形状、メッシュ形状またはドット形状を含む成膜遮断パターンのうちの一枚の成膜マスクを用いて、一回の成膜工程により前記異なる複数の膜厚を有する上電極を形成することが好ましい。
【００２４】
もしくは、複数枚の成膜マスクを用いて、複数回の成膜工程により前記異なる複数の膜厚を有する上電極を形成することが好ましい。
【００２５】
または、一枚の成膜マスクを用いた一回の成膜工程と、一枚の逆スパッタ用マスクとを用いて、前記異なる複数の膜厚を有する上電極を形成することが好ましい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、発光取り出し効率の向上と画像ムラの低減とを同時に実現することができ、安定した保護膜の形成により、欠陥や劣化の少ない高品質の有機ＥＬ発光素子を提供することができるという優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明するが、本発明は本実施形態に限るものではない。
【００２８】
図１は本発明に係る有機ＥＬ発光素子の第１の実施形態における数画素分を模式的に示す平面図であり、図２は第１の実施形態の有機ＥＬ発光素子における３画素を模式的に示す断面図である。図１において、１２０は画素部、１２１は素子分離膜部である。また図２において、１００は基板、１０１は下電極、１０２は素子分離膜、１０３は有機化合物、１０４は上電極、１０５は成膜マスク、１１３は有機発光層である。
【００２９】
第１の実施形態の有機ＥＬ発光素子は、アクティブ型の有機ＥＬ発光素子であり、画素に対応したスイッチング素子が配置された基板１００上に、上電極１０４と下電極１０１との間に少なくとも有機発光層１１３を有する有機化合物層１０３を挟持して複数の画素部１２０が配され、下電極１０１は各画素部１２０に対応するように形成されており、各画素部１２０の周囲にはＲＧＢの３原色の混色を防止する素子分離膜１０２が配され、各画素部１２０及び素子分離膜部１２１上には透明導電材料からなる上電極１０４が形成されている。そして、この上電極１０４上には、水分や酸素等の雰囲気から素子を遮断するために、不図示の無機または有機の保護膜が真空成膜法やスピンコート法を用いて形成される。
【００３０】
基板１００としては、例えば、例えば、ガラス基板上に作製した低温Ｐｏｌｙ−Ｓｉを用いたＴＦＴのスイッチング素子基板等が採用される。また、下電極１０１としては、例えば、Ｃｒがスパッタ法等を用いて成膜される。さらに、少なくとも有機発光層１１３を有する有機化合物層１０３は、正孔輸送材料、有機発光材料、電子輸送材料等の各有機層の構成材料を用いて、抵抗加熱方式の真空蒸着装置により連続成膜される。そして、素子分離膜１０２は、例えば、感光性ポリイミドを用いてスピンコートにより成膜され、各画素の隙間を埋め、各画素部を取り囲むような形状にパターニングされる。またさらに、上電極１０４としては、例えば、ＩＴＯがスパッタ法を用いて成膜される。
【００３１】
本発明に係る有機ＥＬ発光素子は、上電極１０４が異なる複数の膜厚を有しており、第１の実施形態では、上記画素部１２０上に対応する部位の上電極１０４の膜厚が、他の部位（例えば、素子分離膜部１２１）の上電極１０４の膜厚よりも小さく形成されている。すなわち、第１の実施形態の有機ＥＬ発光素子は、ガラス基板１００上に作製されたスイッチング素子上に、上電極１０４と下電極１０１とに挟持された有機化合物層１０３からなる画素が配置され、各画素部１０２の周囲に素子分離膜部１２１が配置された素子であり、発光取り出し効率の向上と画像安定化とを同時に達成すべく、画素部１２０に相当する部位の上電極１０４の膜厚をその他の部位（例えば、素子分離膜部１２１）よりも小さい膜厚で形成している。
【００３２】
したがって、画素部１２０に相当する部位の上電極１０４の膜厚がその他の部位の上電極１０４の膜厚よりも小さいので、画素部１２０での電圧降下が軽減され、画像ムラの発生を抑制することができ、発光取り出し効率の向上と画像安定化とを同時に達成することができる。
【００３３】
また、図４は本発明に係る有機ＥＬ発光素子の第２の実施形態における数画素分を模式的に示す平面図であり、図５は第２の実施形態の有機ＥＬ発光素子における３画素を模式的に示す断面図である。図４において、１２０は画素部、１２１は素子分離膜部、１２２は第２の上電極部である。また図５において、１００は基板、１０１は下電極、１０２は素子分離膜、１０３は有機化合物、１０４’は第１の上電極、１０６は第２の上電極、１１３は有機発光層である。
【００３４】
第２の実施形態では、上電極が異なる複数の導電性材料を積層して形成されており、第１の上電極１０４’と第２の上電極１０６との多層構造を有している点が第１の実施形態と異なっており、それ以外は第１の実施形態と同様に構成されている。すなわち、第２の実施形態においても、上電極が異なる複数の膜厚を有しており、上記画素部１２０上に対応する部位の上電極の膜厚が、他の部位（例えば、素子分離膜部１２１）の上電極の膜厚よりも小さく形成されているが、特に本実施形態では、画素部１２０及び素子電極部１２１上に均一に第１の上電極１０４’を成膜し、さらに、素子分離膜部１２１に相当する部位に第２の上電極１０６を成膜して上電極が異なる複数の膜厚を有している。
【００３５】
したがって、画素部１２０に相当する部位の上電極の膜厚が素子分離膜部１２１に相当する部位の上電極の膜厚よりも小さいので、画素部１２０での電圧降下が軽減され、画像ムラの発生を抑制することができ、発光取り出し効率の向上と画像安定化とを同時に達成することができる。
【００３６】
さらに、図６は本発明に係る有機ＥＬ発光素子の第３の実施形態における数画素分を模式的に示す平面図であり、図７は第３の実施形態の有機ＥＬ発光素子における３画素を模式的に示す断面図である。図６において、１２０は画素部、１２１は素子分離膜部、１２３は上電極の分離部である。また図７において、１００は基板、１０１は下電極、１０２は素子分離膜、１０３は有機化合物、１０４は上電極、１０５は成膜マスク、１１３は有機発光層である。
【００３７】
第３の実施形態では、素子分離膜部１２１上に対応する部位の上電極１０４の一部に分離パターンが形成され、分離部１２３には上電極１０４が存在しない点が第１の実施形態と異なっており、それ以外は第１の実施形態と同様に構成されている。すなわち、第３の実施形態においても、上電極１０４が異なる複数の膜厚を有しており、上記画素部１２０上に対応する部位の上電極１０４の膜厚が、他の部位（例えば、素子分離膜部１２１）の上電極１０４の膜厚よりも小さく形成されているが、特に本実施形態では、画像安定化と良好な保護膜とを同時に達成すべく、素子分離膜部１２１に相当する部位の上電極１０４の一部に分離パターンを有し、この分離部１２３には上電極１０４が存在しない。ここで、保護膜とは、上述したように、水分や酸素等の雰囲気から素子を遮断するために、例えば、ＳｉＮ等の無機材料、またはポリイミド等の有機材料を用いて、真空成膜法やスピンコート法等により上電極１０４上に形成される膜である。
【００３８】
したがって、画素部１２０に相当する部位の上電極１０４の膜厚がその他の部位の上電極１０４の膜厚よりも小さいので、画素部１２０での電圧降下が軽減され、画像ムラの発生を抑制することができ、発光取り出し効率の向上と画像安定化とを同時に達成することができる。さらに、図８に示すように、上記分離部１２３には上電極１０４が存在しないので、この分離部１２３内にも保護膜１０７が形成されることになり、水分や酸素等の雰囲気から素子を遮断しうる良好な保護膜１０７を形成することができ、保護膜１０７の応力バランスが崩れて保護膜１０７の割れや浮き、基板１００の反りなどが発生するのを防止することができる。
【００３９】
そして、図１０は本発明に係る有機ＥＬ発光素子の第４の実施形態における３画素を模式的に示す断面図である。図１０において、１００は基板、１０１は下電極、１０２は素子分離膜、１０３は有機化合物、１０４は上電極、１０５は成膜マスク、１１３は有機発光層である。
【００４０】
第４の実施形態では、異なる色（赤、緑、青：ＲＧＢ）を発光する複数の画素部を有しており、上電極１０４の膜厚が各色別に異なるように形成されている点が第１の実施形態と異なっており、それ以外は第１の実施形態と同様に構成されている。すなわち、第４の実施形態においても、上電極１０４が異なる複数の膜厚を有しており、上記画素部１２０上に対応する部位の上電極１０４の膜厚が、他の部位（例えば、素子分離膜部１２１）の上電極１０４の膜厚よりも小さく形成されているが、特に本実施形態では、ＲＧＢの３原色別の発光取り出し効率の向上と画像安定化とを同時に達成すべく、画素部１２０に相当する部位の上電極１０４の膜厚をその他の部位（例えば、素子分離膜部１２１）よりも小さい膜厚で形成し、ＲＧＢの３原色別の発光取り出し効率がそれぞれ最適になるように上電極１０４の膜厚をそれぞれ選択している。
【００４１】
したがって、画素部１２０に相当する部位の上電極１０４の膜厚がその他の部位の上電極１０４の膜厚よりも小さいので、画素部１２０での電圧降下が軽減され、画像ムラの発生を抑制することができ、発光取り出し効率の向上と画像安定化とを同時に達成することができる。さらに、ＲＧＢの３原色別に最適な上電極１０４の膜厚を設定しているので、各色毎の発光取り出し効率を向上させることができる。
【００４２】
第１ないし第４の有機ＥＬ発光素子において、上記上電極は、真空成膜装置を用いたマスク成膜により形成することができ、例えば、図３に示すような各種の成膜遮断パターンを用いて形成することができる。すなわち、成膜遮断パターンには、図３において、（ａ）に示すようなメッシュパターン、（ｂ）に示すようなストライプパターン、（ｃ）に示すようなドットパターン等があり、これらのパターンはマスク成膜の解像度よりも微細なパターンで形成されており、成膜量を減少することができる。そして、メッシュ形状、ストライプ形状、またはドット形状を含む成膜遮断パターンの成膜マスクを用いる場合、一枚の成膜マスクを用いて、一回の成膜工程により異なる複数の膜厚の上電極を形成することができる。
【００４３】
また、このような成膜遮断パターンの成膜マスクに限るものではなく、複数枚の成膜マスクを用いて、複数回の成膜工程により異なる複数の膜厚の上電極を形成することもできる。さらに、一枚の成膜マスクを用いた一回の成膜工程と、一枚の逆スパッタ用マスクとを用いて、異なる複数の膜厚の上電極を形成することもできる。
【実施例】
【００４４】
以下、本発明の実施例を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限るものではない。
【００４５】
＜実施例１＞
実施例１は、ガラス基板上に作製されたスイッチング素子上に、上電極と下電極とに挟持された有機化合物層からなる画素が配置され、各画素部の周囲に素子分離膜部が配置された有機ＥＬ発光素子において、発光取り出し効率の向上と画像安定化とを同時に達成すべく、画素部に相当する部位の上電極の膜厚をその他の部位（例えば、素子分離膜部）よりも小さい膜厚で形成する例を説明する。
【００４６】
図１は実施例１の有機ＥＬ発光素子の数画素分を模式的に示す平面図であり、図２は実施例１の有機ＥＬ発光素子における３画素を模式的に示す断面図である。
【００４７】
これらの図に示すように、実施例１の有機ＥＬ発光素子の作製は、まず、画素に対応したスイッチング素子が配置されたガラス基板１００上に、各画素の下電極１０１として、例えば、Ｃｒをスパッタ法により約３００ｎｍ成膜し、パターニングを行う。
【００４８】
次に、素子分離膜１０２を形成するために、感光性ポリイミドをスピンコートにより約２μｍ成膜して各画素の隙間を埋め、各画素を取り囲むような形状にパターニングを行う。
【００４９】
さらに、抵抗加熱方式の真空蒸着装置を用いて、複数種の有機化合物１０３を連続成膜する。続いて、上電極１０４として、例えば、スパッタ法を用いてＩＴＯを成膜する。上電極１０４は、画素部１２０の膜厚が小さくなるように、画素部分の成膜マスク１０５に成膜遮断パターン（図３参照）を用いて、一回の成膜工程で２種類の膜厚を形成する。成膜遮断パターンには、図３（ａ）に示すようなメッシュパターン、図３（ｂ）に示すようなストライプパターン、図３（ｃ）に示すようなドットパターン等があり、これらのパターンはマスク成膜の解像度よりも微細なパターンで形成されており、成膜量を減少することができる。
【００５０】
本実施例では画素部１２０のＩＴＯ膜厚を約５０ｎｍ、素子分離膜部１２１のＩＴＯ膜厚を約３００ｎｍとした。
【００５１】
最後に、水分や酸素等の雰囲気から素子を遮断するために、不図示の無機または有機の保護膜を真空成膜法、またはスピンコート法などを用いて形成する。
【００５２】
本実施例で用いた有機化合物層の各材料及び各膜厚を下記表１に示し、その化学構造を下記化１に示す。
【００５３】
【表１】
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【００５４】
【化１】
2005174737.tif 000004
【００５５】
実施例１では、画素部１２０と素子分離膜部１２１の膜厚をそれぞれの最適値に設定することが可能となり、画素部１２０に関しては、有機化合物層での発光を取り出すための、反射、透過及び干渉を考慮した最適膜厚を選択することができる。また、素子分離膜部１２１に関しては、上電極１０４の抵抗による画像ムラを考慮した最適膜厚を選択することができる。
【００５６】
したがって、本実施例によれば、最適な光学設計に基づいた高発光取り出し効率と、画像ムラの低減化とを同時に実現することができ、高品質の有機ＥＬ発光素子を提供することができる。
【００５７】
＜実施例２＞
実施例２は、ガラス基板上に作製されたスイッチング素子上に、上電極と下電極とに挟持された有機化合物層からなる画素が配置され、各画素部の周囲に素子分離膜部が配置された有機ＥＬ発光素子において、発光取り出し効率の向上と画像安定化とを同時に達成すべく、２種類の導電材料を用い、画素部に相当する部位の上電極の膜厚をその他の部位（例えば、素子分離膜部）よりも小さい膜厚で形成する例を説明する。
【００５８】
図４は実施例２の有機ＥＬ発光素子の数画素分を模式的に示す平面図であり、図５は実施例２の有機ＥＬ発光素子における３画素を模式的に示す断面図である。
【００５９】
これらの図に示すように、実施例２の有機ＥＬ発光素子の作製は、まず、画素に対応したスイッチング素子が配置されたガラス基板１００上に、各画素の下電極１０１として、例えば、Ｃｒをスパッタ法により約３００ｎｍ成膜し、パターニングを行う。
【００６０】
次に、素子分離膜１０２を形成するために、感光性ポリイミドをスピンコートにより約２ｎｍ成膜して各画素の隙間を埋め、各画素を取り囲むような形状にパターニングを行う。
【００６１】
さらに、抵抗加熱方式の真空蒸着装置を用いて、複数種の有機化合物１０３を連続成膜する。続いて、第１の上電極１０４’として、例えば、スパッタ法を用いてＩＴＯを画素部１２０及び素子分離膜部１２１上に成膜する。さらに、第２の上電極１０６として、成膜マスク１０５を用いたスパッタ法により、素子分離膜部１２１上に相当する部位にＡｌを約４００ｎｍ成膜する。
【００６２】
最後に、水分や酸素等の雰囲気から素子を遮断するために、不図示の無機または有機の保護膜を真空成膜法、またはスピンコート法を用いて形成する。
【００６３】
なお、本実施例で用いた有機化合物層の各材料及び各膜厚は、上記実施例１と同様である。
【００６４】
実施例２では、ＩＴＯ(透明電極材料)とＡｌ(低抵抗配線材料)との２種類の導電材料を用いることにより、画素部１２０と素子分離膜部１２１の膜厚をそれぞれの最適値に設定することが可能となり、画素部１２０に関しては、有機化合物層での発光を取り出すための反射、透過及び干渉を考慮した最適膜厚を選択することができる。また、素子分離膜部１２１に関しては、上電極の抵抗による画像ムラを考慮した最適膜厚を選択することができる。
【００６５】
したがって、本実施例によれば、最適な光学設計に基づいた高発光取り出し効率と、画像ムラの低減化とを同時に実現することができ、高品質な有機ＥＬ発光素子を提供することができる。
【００６６】
＜実施例３＞
実施例３は、ガラス基板上に作製されたスイッチング素子上に、上電極と下電極とに挟持された有機化合物層からなる画素が配置され、各画素部の周囲に素子分離膜が配置された有機ＥＬ発光素子において、画像安定化と良好な保護膜(水分や酸素等の雰囲気から素子を遮断する膜)とを同時に達成すべく、素子分離膜部に相当する部位の上電極の一部に分離パターンを有する例を説明する。
【００６７】
図６は実施例３の有機ＥＬ発光素子の数画素分を模式的に示す平面図であり、図７は実施例３の有機ＥＬ発光素子における３画素を模式的に示す断面図である。
【００６８】
これらの図に示すように、実施例２の有機ＥＬ発光素子の作製は、まず、画素に対応したスイッチング素子が配置されたガラス基板１００上に、各画素の下電極１０１として、例えば、Ｃｒをスパッタ法により約３００ｎｍ成膜し、パターニングを行う。
【００６９】
次に、素子分離膜１０２を形成するために、感光性ポリイミドをスピンコートにより約２μｍ成膜して各画素の隙間を埋め、各画素を取り囲むような形状にパターニングを行う。
【００７０】
さらに、抵抗加熱方式の真空蒸着装置を用いて、複数種の有機化合物１０３を連続成膜する。続いて、上電極１０４として、例えば、スパッタ法を用いてＩＴＯを画素部１２０及び素子分離膜部１２１上に成膜し、引き続き別のマスクを用い、スパッタ装置内で逆スパッタ(Ａｒガス)を用いて素子分離膜部１２１の一部の上電極１０４を除去する。
【００７１】
最後に、図８に示すように、水分や酸素等の雰囲気から素子を遮断するために、無機または有機の保護膜１０７を真空成膜法、またはスピンコート法を用いて形成する。
【００７２】
なお、本実施例で用いた有機化合物層の各材料及び各膜厚は、上記実施例1と同様である。また、本実施例では上電極１０４の分離に成膜装置での逆スパッタ法を用いたが、図９に示すように、所望のパターンを有する成膜マスク１０５を用いた、成膜プロセスのみで上電極１０４の一部を分離しても構わない。
【００７３】
実施例１では、素子分離膜部１２１上に相当する部位の上電極１０４の一部を除去している。ＩＴＯは成膜条件により多少異なるが、一般に約１０の８乗ｄｙｎ／ｃｍ2（約１５０ｎｍ）程度の引張または圧縮応力がある。基板面積の大型化と低抵抗化のための厚膜化とにより、保護膜との応力バランスが崩れて保護膜１０７の割れや浮き、基板１００の反りなどが発生するが、本実施例のように、素子分離膜部１２１上に相当する部位の上電極１０４の一部に分離パターンを作製することで、このような不具合を解消することができる。
【００７４】
したがって、本実施例によれば、画像ムラの低減と、良好な保護膜(水分や酸素等の雰囲気から素子を遮断する膜)とを同時に実現することができ、高品質の有機ＥＬ発光素子を提供することができる。
【００７５】
＜実施例４＞
実施例４は、ガラス基板上に作製されたスイッチング素子上に、上電極と下電極と挟持された有機化合物層からなる画素が配置され、各画素部の周囲に素子分離膜部が配置された有機ＥＬ発光素子において、赤、緑、青（ＲＧＢ）の３原色別の発光取り出し効率の向上と画像安定化とを同時に達成すべく、画素部１２０に相当する部位の上電極１０４の膜厚をその他の部位（例えば、素子分離膜部）よりも小さい膜厚で形成し、ＲＧＢの３原色別の発光取り出し効率がそれぞれ最適になる膜厚をそれぞれ選択する例を説明する。
【００７６】
実施例４の有機ＥＬ発光素子の数画素分を模式的平面図は上記図１と同様であり、図１０は実施例４の有機ＥＬ発光素子における３画素を模式的に示す断面図である。
【００７７】
これらの図に示すように、実施例２の有機ＥＬ発光素子の作製は、まず、画素に対応したスイッチング素子が配置されたガラス基板１００上に、各画素の下電極１０１として、例えば、Ｃｒをスパッタ法により成膜し、パターニングを行う。
【００７８】
次に、素子分離膜１０２を形成するために、感光性ポリイミドをスピンコートにより成膜して各画素の隙間を埋め、各画素を取り囲むような形状にパターニングを行う。
【００７９】
さらに、抵抗加熱方式の真空蒸着装置を用いて、複数種の有機化合物１０３を連続成膜する。続いて、上電極１０４として、スパッタ法を用いてＩＴＯを成膜する。上電極１０４は、画素部１２０の膜厚が小さくなるように、画素部分の成膜マスク１０５に成膜遮断パターン（図３参照）を用いて、一回の成膜工程で素子分離部、画素部１２０（赤、青、緑の３原色別）の計４種類の膜厚を形成する。成膜遮断パターンには、図３（ａ）に示すようなメッシュパターン、図３（ｂ）に示すようなストライプパターン、図３（ｃ）に示すようなドットパターン等があり、これらのパターンはマスク成膜の解像度よりも微細なパターンで形成されており、成膜量を減少することができる。
【００８０】
最後に、水分や酸素等の雰囲気から素子を遮断するために、不図示の無機または有機の保護膜を真空成膜法、またはスピンコート法を用いて形成する。
【００８１】
なお、本実施例で用いた有機化合物層の各材料及び各膜厚は、上記実施例1と同様である。
【００８２】
ＲＧＢの３原色はそれぞれ発光波長領域が異なるため、最適な上電極１０４の膜厚も異なる。最適膜厚は、理想的には、発光箇所から空気までの各層の屈折率と吸収係数、膜厚とで決定される。
【００８３】
また、各色の発光効率差を上電極１０４の膜厚で調整することができる。本実施例のように上電極１０４の膜厚を一定にした場合には、各色の発光効率が青＞赤＞緑であるため、上電極１０４での吸収を考慮して、上電極１０４の膜厚を青＞赤＞緑とし、青の上電極膜厚を２００ｎｍ、赤を１００ｎｍ、緑を５０ｎｍ、素子分離膜部を３００ｎｍとした。
【００８４】
実施例４では、ＲＧＢの３原色の各画素部１２０と、素子分離膜部１２１の膜厚とをそれぞれの最適値に設定することが可能となり、画素部１２０に関しては、各色について有機化合物層での発光を取り出すための反射、透過及び干渉を考慮した最適膜厚を選択することができる。また素子分離膜部１２１に関しては、上電極１０４の抵抗による画像ムラを考慮した最適膜厚を選択することができる。
【００８５】
したがって、本実施例によれば、最適な光学設計に基づいた高発光取り出し効率と画像ムラの低減化とを同時に実現することができ、高品質の有機ＥＬ発光素子を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明に係る有機ＥＬ発光素子は、高発光取り出し効率と画像ムラの低減化とを同時に実現することができ、高品質であるので、フラットパネルディスプレイ、プロジェクションディスプレイ、及びプリンター等に広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】実施例１の有機ＥＬ発光素子の数画素分を模式的に示す平面図である。
【図２】実施例１の有機ＥＬ発光素子における３画素を模式的に示す断面図である。
【図３】実施例１の有機ＥＬ発光素子の作製に用いる成膜遮断パターンの例を示す平面図である。
【図４】実施例２の有機ＥＬ発光素子の数画素分を模式的に示す平面図である。
【図５】実施例２の有機ＥＬ発光素子における３画素を模式的に示す断面図である。
【図６】実施例３の有機ＥＬ発光素子の数画素分を模式的に示す平面図である。
【図７】実施例３の有機ＥＬ発光素子における３画素を模式的に示す断面図である。
【図８】実施例３の有機ＥＬ発光素子において、上電極上に保護膜を成膜した状態を模式的に示す断面図である。
【図９】実施例３の有機ＥＬ発光素子において、成膜マスクを用いた成膜プロセスのみで上電極の一部を分離した状態を模式的に示す断面図である。
【図１０】実施例４の有機ＥＬ発光素子における３画素を模式的に示す断面図である。
【図１１】従来のボトムエミッション有機ＥＬ発光素子の基本構成を示す模式図である。
【図１２】従来のトップエミッション有機ＥＬ発光素子の基本構成を示す模式図である。
【図１３】従来のアクティブ型フルカラー、トップエミッション有機ＥＬ発光素子の基本構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００８８】
１００  スイッチング素子が配置された基板
１０１  下電極
１０２  素子分離膜
１０３  有機化合物層
１０４  上電極
１０４’  第１の上電極
１０５  成膜マスク
１０６  第２の上電極
１０７  保護膜
１１３  有機発光層
１２０  画素部
１２１  素子分離膜部
１２２  第２の上電極部
１２３  上電極の分離部
１２４  成膜マスク
【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】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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