(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射性の下部電極と発光層を含む機能層と光透過性の上部電極とが順に積層された有機ＥＬ素子を備えたトップエミッション型の有機ＥＬ表示装置において、
前記上部電極は前記機能層上に形成された第１上部電極と、前記第１上部電極上に配置された前記第１上部電極とは異なる材料で構成された複数の微粒子と、前記微粒子の上に形成された第２上部電極とを複数備え、
前記微粒子は、前記上部電極に埋没し、前記上部電極の表面は前記埋没した微粒子によって光を散乱するように隆起し、
前記有機ＥＬ素子の上部電極の外側に、空間を介して封止する封止基板を有することを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記微粒子はシリカであることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項３】
ＴＦＴ基板上に反射性の下部電極と機能層と光透過性の上部電極とが順に積層された有機ＥＬ素子として備えたトップエミッション型の有機ＥＬ表示装置の製造方法において、
前記上部電極の一部である第１上部電極を形成した後、微粒子を前記第１上部電極の上に散布し、その後、前記微粒子によって光を散乱させるために表面が隆起するように第２上部電極を形成し、
封止基板に不活性ドライ雰囲気内でシール剤を塗布し、
前記ＴＦＴ基板と前記封止基板とを気体層を保持して貼り合わせて前記シール剤を紫外線硬化することにより封止することを特徴とする有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【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の有機EL表示装置及びその製造方法に係わり、特に有機EL素子の光取り出し効率を向上させる技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ガラス基板を通して光を取り出す構造の有機EL表示装置において、透明電極とガラス基板の間に金属アルコキシドのゾル溶液から生成されたゲル膜よりなる凹凸を設け、光を散乱させるものが記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３４９０６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、我々は、上部電極として形成したＩＴＯの電極表面自体に凹凸を設けていた。この形成方法として、上部電極であるＩＴＯの表面を粗面化して形成していたが、その粗面化プロセスはプロセスのマージンも考慮しないといけないため、凹凸自体とその下地の厚みも加えた膜厚にプロセスマージンの厚みをも加えた膜厚で上部電極を形成する必要があるため、光透過率が低下してしまっていた。
【０００５】
そこで、我々は凹凸自体を他の部材を用いて形成する方法を考えた。従来、このような技術には、上述した特許文献１がある。この方法をトップエミッション型有機EL表示装置に適用した場合、光取り出し側である上部電極の透明導電膜を形成する前に有機層を含む機能層と下部電極が形成されているので、この上に金属アルコキシドのゾル溶液を塗ると、下部電極や有機層が反応してしまうことになる。
【０００６】
つまり、この方法でトップミッション型有機EL表示装置を形成すると、有機層や下部電極を破壊してしまうので、実質上適用することができない。
【０００７】
本発明の目的は、光取り出し効率を向上させたトップエミッション型の有機EL表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
反射性の下部電極と機能層と光透過性の上部電極とが順に積層された有機EL素子として備えたトップエミッション型の有機EL表示装置の製造方法において、上部電極の一部を形成した後、該微粒子を形成し、その後さらに残りの上部電極を形成するようにする。
【０００９】
このように形成すれば、下地となる有機層や下部電極に影響を与えることなく、光取り出し効率の高いトップエミッション型の有機EL表示装置を実現できる。光取り出し効率の向上は、消費電力の低下につながるので、低消費電力の有機EL表示装置を提供することができる。
【００１０】
また、この製造方法により製造されたトップエミッション型の有機EL表示装置は、上部電極の中に光透過性の微粒子を各画素に複数備えた構造になる。この構造は、発光層を含む有機層の直上に拡散層が密着配置されることになるので、画素の発光自体のぼやけが小さくなるというメリットがある。また、この微粒子としてシリカビーズを分散させることによって実現することが好ましい。
【００１１】
また、光取り出し効率を向上させる構造としては、上記構造に加え、封止基板を、空間を介して固定することで封止した構造にすることが好ましい。このように、上部電極に凹凸を設け、光取り出し側に封止基板により保持された屈折率がほぼ１となる気体層（窒素９９％等）があることにより、この空間の前に拡散された光であっても、ほぼ全ての光を封止基板側へ取り出し可能であるので、光取り出し効率向上にとって好ましい構造である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、光取り出し効率を向上させたトップエミッション型の有機EL表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の最良の実施形態について、実施例の図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１に有機EL表示装置の概念断面図を示す。有機EL素子７と、有機EL素子７の下層に形成した有機EL素子７を駆動するＴＦＴ形成層８とを備えたＴＦＴ基板９と、カラーフィルタ４とブラックマトリクス５と透明な乾燥剤２を備えた封止基板１と、が導電ビーズ３で気体層を保持されつつ、それぞれ基板に形成した構成物が対向する向きに、シール材２３で貼り合わされている。
【００１５】
この有機EL素子７は、下部電極と、発光層を含む機能層と、上部電極６とがこの順に積層された構造をしている。この上部電極６中には、光透過性の１０μｍ未満の微粒子である導電ビーズ３が１画素当たり複数分散配置されている。なお、この微粒子は、１μｍ以下で、５０ｎｍ以上が好ましい。
【００１６】
図２に、有機EL表示装置の平面図を示す。ＴＦＴ基板９の内側に形成された画素領域１０の外周にある枠状の封止シール領域１１に、紫外線硬化型シール剤、特に、カチオン硬化型のエポキシ樹脂が塗布されている。画素パターンとカラーフィルタ４のパターンの位置合わせを行い、貼り合わせ、紫外線を照射してシール剤を硬化させることで封止した構造である。端子部１２は封止シール領域１１の内側と外側に延在した配線に接続されている。この端子部１２に外部配線を接続して有機EL表示装置を形成している。
【００１７】
図３に封止基板の製造工程を示す。透明な乾燥剤２はその後の工程があるので、物理吸着型のものを封止前に加熱して吸着した水を除去することにより、乾燥剤として機能するものである。具体的には、コロイダルシリカを含む化合物溶液をガラス基板から成る封止基板１上に塗布し、乾燥、焼成してゲル化することで塗膜を形成し、水分の可逆的な吸着脱着が可能な物理吸着型の乾燥剤を得ることができるようにした。
【００１８】
この透明な乾燥剤２の上にカラーフィルタ４となる赤、青、緑各色ごとそれぞれの色素を混ぜた感光性樹脂溶液を順次塗布、露光、現像、焼成を行い、赤４−１、緑４−２、青４−３のフィルタを形成した。
【００１９】
次に、クロム酸化物、金属クロムをこの順にスパッタ法で形成し、レジスト塗布、乾燥、露光現像、エッチング、不用部分の剥離を行い、導電性を備えたブラックマトリクス５を形成した。
【００２０】
図２で示した封止シール領域が５ｍｍ以上あるような場合、乾燥剤２に沿って水分が浸入するので、封止シール領域１１部分の乾燥剤はエッチング除去するのが好ましい。本実施例ではカラーフィルタ４、ブラックマトリクス５を保護層として、フッ酸でエッチングすることにより封止シール領域１１部分の透明な乾燥剤２を除去する。このエッチングを長時間行った場合、ブラックマトリクス５の最外周の端部と透明乾燥剤の最外周の端部同士がほぼ同じ形状となるが、乾燥剤２の機能を考慮すれば、ブラックマトリクス５の最外周の外側であって、シール剤の配置領域との間まで透明な乾燥剤２がはみ出すように形成する。
【００２１】
次に、ブラックマトリクス５上に、ディスペンサを用いて導電ビーズ３を分散した。この導電ビーズ３は、ＴＦＴ基板９と封止基板１の間のスペーサとして機能するだけでなく、ブラックマトリクス５が導電性なので、導電ビーズ３を介してブラックマトリクスもバイパス配線として機能するので、上部電極６の補助配線として機能して上部電極６のシート抵抗が高いことによる電圧低下を抑制する効果がある。
【００２２】
次に、ＴＦＴ基板９上に、有機EL素子７を形成する工程を図４により説明する。まず、ガラス基板であるＴＦＴ基板９上に、ＴＦＴを形成する。ＴＦＴ形成層８は、大きく分けて２つの領域を備えている。一つは、各画素の有機EL素子７の発光強度を各画素毎に制御する画素回路であり、二つ目の領域として画素回路の制御を行う周辺回路を備えている。
【００２３】
画素回路は、有機EL素子７の下部電極に接続されている。下部電極は各画素毎に形成されている。また、下部電極は２層で構成されている。下部電極の下層は、高い反射特性を備えたアルミニウムを主体とした合金で構成された金属下部電極１４で構成されている。下部電極の上層は、アルミニウムを主体とした合金層の保護酸化防止層として機能する透明下部電極１３をインジウムと錫の酸化物（ＩＴＯ）で構成されている。なお、ＴＦＴを形成後、速やかに有機EL素子を形成できる場合は、金属下部電極１４として反射率の高いアルミニウムだけでなく、銀を主体とした合金を形成した後、透明下部電極１３を形成しなくてもよい。
【００２４】
有機EL素子７は、この透明下部電極１３上に、電子注入層１５としてＬｉ／トリヒドロキシキノリンアルミニウム１：１の共蒸着膜を１０ｎｍ、電子輸送層１６としてトリヒドロキシキノリンアルミニウム蒸着膜を１０ｎｍ、発光層１７を４０ｎｍ、トリアニールアミン系ホール輸送層１８を１０ｎｍ、ホール注入層１９として、五酸化バナジウム層を１０ｎｍそれぞれ蒸着によって形成された層を備え、さらに、その上に、第１上部電極２０として、スパッタ法により形成されたＺｎＯ（酸化亜鉛）を備えている。なお、発光層１７は、赤色発光層１７−１、緑色発光層１７−２、青色発光層１７−３が塗り分けられている。前述したように、有機EL素子７の最上層になる上部電極６の表面は光を散乱する構造となっている。
【００２５】
この上部電極６は、第１上部電極２０を形成した後、微粒子２１を第１上部電極２０の上に散布し、その上から第２上部電極２２を形成することにより形成される。この第１上部電極２０は前述のようにスパッタ法で形成した３０〜１００ｎｍの厚さのＩＺＯで構成されている。微粒子２１は、数μｍ以下、できれば、１μｍ以下、５０ｎｍ以上の大きさものが好ましく、シリカ、アルミナ粉末、タルク、プラスチック粉末などの材料を用いることができるが、シリカビーズが好ましい。なお、上述した第１上部電極２０は表示領域全面に形成されている。
【００２６】
また、第２上部電極２２は、スパッタで形成されているので、微粒子２１が傘となるように配置された場合、その傘の下に形成されづらいので、その影となる隙間にも微粒子が形成されるように、傘ができても小さな傘となるような形状の微粒子２１を用いる。その結果、微粒子２１の一部が第２上部電極２２の中に埋没した構造となる。第２上部電極２２を微粒子２１の高さよりも薄く形成する場合、第２上部電極２２が微粒子２１の上部表面を覆い、その下から微粒子２１が露出する。また、微粒子２１を除去した場合に、微粒子２１の痕跡が、火山の噴火口のように、盛り上がった曲面状に隆起した表面に凹んだ穴となる。
【００２７】
また、第２上部電極２２を微粒子２１の高さよりも厚く形成する場合、全てが埋もれた構造となるが、微粒子２１の周辺が隆起した曲面となる。なお、この微粒子２１は１画素当たり複数備えている。このように、微粒子２１を上部電極６上、または、上部電極６の中に配置することで、上部電極６に光散乱性を付与することで、光取り出し効率を向上できている。
【００２８】
次に、このように形成した、図４のＴＦＴ基板９と図３の封止基板１の貼り合わせ工程を説明する。図５に、封止工程を示す。貼り合わせを始める前に、封止基板１上に形成した乾燥剤２を脱水するために、チャンバ内を脱気した後、窒素ガスを封入し、１５０〜２００度で、１０分〜２０分間加熱した。つまり、不活性ガスのドライ雰囲気を作り出した。
【００２９】
その封止基板１に対して、不活性ドライ雰囲気内で、封止シール領域１１にシール剤２３を塗布し、ＴＦＴ基板９を位置合わせし、貼り合わせて、シール剤２３を紫外線硬化することにより、封止する。
【００３０】
前述のとおり、導電ビーズ３に支えられた空間には気体層が保持され、その気体層は、乾燥窒素が封止されている。この気体層によって、上部電極６から放出された光は屈折率がほぼ１の空間へ入り、そこからカラーフィルタ４、透明乾燥剤２、封止基板１を介して再び理論上屈折率が１である空気中に放出されることになる。途中で介した部材は屈折率が気体よりも大きいので、封止空間の屈折率がほぼ１の気体層から入射された光は臨界角以上の角度で各界面を通過するため、導波モードにならない。もし、上部電極６と封止基板１の間の空間がなく、直接ガラスに入射した場合はガラス内を導波するモードとなり、光取り出し効率は大きく低下することになる。
【実施例２】
【００３１】
図６に、有機EL表示装置の概略断面図を示す。実施例１との相違点は、発光層を単色の発光層にしている点である。発光層の塗りわけ蒸着は微細化が困難であるため、単色発光層１７を用いている。この単色発光層１７は、白色発光層で、電子輸送層１６の上に、赤、緑、青の発光層をこの順に積層した後、ホール輸送層１８、ホール注入層１９、上部電極６を形成することで実現している。
【００３２】
カラーフィルタ４の代わりに、蛍光材料を用いた色変換層を用いても同様にカラー化することができる。その場合、発光層は紫外光を含む青色発光層を用いる。この場合、色変換層で一旦光がエネルギーに置換された後、再度光に置換されるので、色変換層や封止基板内の導波モードになり、光取り出し効率は低下する。
【実施例３】
【００３３】
図７に、有機EL表示装置の概略断面図を示す。実施例１との相違点は、導電ビーズ３を省略している点である。ブラックマトリクス５は補助配線として機能しなくてもよいので、必ずしも導電性でなくてもよい。外形の短辺が５０ｎｍ以下のような小型のサイズでは、各画素の下部電極１３，１４に供給する電流も小さく、共通電極である上部電極６の抵抗による輝度傾斜もあまり起こらないので、補助配線は必ずしも必要ではない。また、導電ビーズがなくても、封止基板１とＴＦＴ基板９との間の間隙である気体層を保つことができる。
【実施例４】
【００３４】
図８に有機EL表示装置の概略断面図を示す。実施例３との相違点は、カラーフィルタ４およびブラックマトリクス５を省略している点である。カラーフィルタ４およびブラックマトリクス５を省略している分だけ、輝度が高く、明るい有機EL表示装置を実現できている。
【実施例５】
【００３５】
図９に有機EL表示装置の概略断面図を示す。実施例１との相違点は、カラーフィルタ４を省略している点である。ブラックマトリクス５と導電ビーズ３による補助配線の働きは実施例１と何ら変わりないが、カラーフィルタを省略している分だけ、輝度が高く、明るい有機EL表示装置を実現できている。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】有機EL表示装置の概念断面図である。
【図２】有機EL表示装置の平面図である。
【図３】封止基板の製造工程図である。
【図４】ＴＦＴ基板上に有機EL素子を形成する工程図である。
【図５】封止工程を示す図である。
【図６】有機EL表示装置の概念断面図である。
【図７】有機EL表示装置の概念断面図である。
【図８】有機EL表示装置の概念断面図である。
【図９】有機EL表示装置の概念断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１・・・封止基板、２・・・乾燥剤、３・・・導電ビーズ、４・・・カラーフィルタ、５・・・ブラックマトリクス、６・・・上部電極、７・・・有機EL素子、８・・・ＴＦＴ形成層、９…ＴＦＴ基板。
【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】
0005367937.tif 000008
【図８】
0005367937.tif 000009
【図９】
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