(57)【要約】【課題】  絶縁膜で区画された画素において下部電極に凹凸面を設けた発光素子において、当該凹凸面が下部電極上の絶縁膜の開口部における内周端部に重ならないようにする。【解決手段】  基板１上に、下部電極４、発光層５、上部電極６が積層されてなる積層体１０を有し、下部電極４の上に、複数個の開口部７ａを有する絶縁膜７が設けられており、それぞれの開口部７ａに位置する積層体１０が画素２０として構成されており、開口部７ａ内に位置する下部電極４の上面は、凹凸形状となった凹凸面４ａとなっている発光素子において、それぞれの画素２０において凹凸面４ａと絶縁膜７の開口部７ａにおける内周端部とを分離する分離領域３０が設けられている。【選択図】        図２
2007059302.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（１）上に、下部電極（４）、発光層（５）、上部電極（６）が積層されてなる積層体（１０）を有し、
前記下部電極（４）の上に、複数個の開口部（７ａ）を有する絶縁膜（７）が設けられており、
それぞれの前記開口部（７ａ）に位置する前記積層体（１０）が画素（２０）として構成されており、
前記開口部（７ａ）内に位置する前記下部電極（４）の上面は、凹凸形状となった凹凸面（４ａ）となっている発光素子において、
それぞれの前記画素（２０）において前記凹凸面（４ａ）と前記絶縁膜（７）の前記開口部（７ａ）における内周端部とを分離する分離領域（３０）が設けられていることを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記下部電極（４）のうち前記凹凸面（４ａ）となっている部位の下地が、凹凸形状となっており、前記凹凸面（４ａ）は、この下地の凹凸形状を継承したものであることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記凹凸形状は、前記絶縁膜（７）の前記開口部（７ａ）における内周端部との境界に沿って複数個形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記分離領域（３０）の幅は５μｍ以上であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の発光素子。
【請求項５】
前記分離領域（３０）の幅は１０μｍ以上であることを特徴とする請求項４に記載の発光素子。
【請求項６】
前記発光層（５）は有機ＥＬ材料からなり、有機ＥＬ素子として構成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に、下部電極、発光層、上部電極が積層されてなる積層体を有し、これら積層体により複数個の画素が形成され、画素間に絶縁膜を設けてなる発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の発光素子としては、たとえば、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子のような基板上に、下部電極、有機ＥＬ材料からなる発光層、上部電極が積層されてなる積層体を有するものが提案されている。
【０００３】
また、このような発光素子は、下部電極の上に、複数個の開口部を有する絶縁膜が設けられており、それぞれの開口部に位置する積層体が絶縁膜によって区画されて、複数個の画素として構成されている。
【０００４】
このような発光素子は、上下電極間に電界を印加することにより発光層が自発光を行う自発光素子として構成されている。しかしながら、このような自発光素子は、発光した光の約８０％が基板界面の反射により損失しており、表示に寄与する割合が相当低い。
【０００５】
そこで、従来では、絶縁膜の開口部内に位置する下部電極の上面を、凹凸形状となった凹凸面とし、光取り出し効率および開口部に対する発光面積を向上している（たとえば、特許文献１、２参照）。
【０００６】
この凹凸形状は、下部電極の下地としてレジスト等に用いられる樹脂材料で形成することが多く、その凸形状の高さは０．５μｍ以上となるのが一般的である。
【特許文献１】特開２００３−２４９３８１号公報
【特許文献２】特開２００４−３１９１００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のものでは、上記特許文献１、２に示されるように、画素すなわち絶縁膜の開口部に対して、凸形状が横断するように形成されている。そのため、絶縁膜の開口部における内周端部の下部に位置する下部電極においても、凹凸面が存在することになる。
【０００８】
特に、高さ０．５μｍ以上の不連続な凹凸形状が、当該絶縁膜の内周端部に重なると、絶縁膜のパターニング不良が生じ、当該絶縁膜の内周端部が画素内に突出した状態となるため、画素内において非発光領域が発生する。
【０００９】
また、従来、絶縁膜はリークを抑えるために当該内周端部にテーパが付くように形成されるが、上記凹凸面が、絶縁膜の内周端部に重なると、この絶縁膜のテーパが凸部により無くなるため、リークが生じやすく破壊の原因となることも懸念される。
【００１０】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、絶縁膜で区画された画素において下部電極に凹凸面を設けた発光素子において、当該凹凸面が下部電極上の絶縁膜の開口部における内周端部に重ならないようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明は、それぞれの画素（２０）において下部電極（４）の凹凸面（４ａ）と絶縁膜（７）の開口部（７ａ）における内周端部とを分離する分離領域（３０）が設けられていることを、第１の特徴とする。
【００１２】
それによれば、画素（２０）において下部電極（４）の凹凸面（４ａ）と、下部電極（４）の上の絶縁膜（７）の開口部（７ａ）における内周端部とを分離する分離領域（３０）が設けられているため、当該凹凸面（４ａ）が当該絶縁膜（７）の内周端部に重ならないようにすることができる。
【００１３】
また、ここで、分離領域（３０）の幅を５μｍ以上とすれば、絶縁膜（７）のパターニング不良を防止できる。また、分離領域（３０）の幅を１０μｍ以上とすれば、画素（２０）内における非発光領域の発生を防止できる。
【００１４】
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００１６】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る発光素子としての有機ＥＬ素子１００の概略平面図である。この図１では、基板１の上面において、凹凸形状を構成するレジスト２、下部電極４、絶縁膜７、隔壁８を示している。
【００１７】
また、図１において、識別化を図るため、便宜上、下部電極４はその外形を破線にて示すとともに、レジスト２および隔壁８には斜線ハッチングが施してある。また、絶縁膜７の下にもレジスト２は存在している。なお、図１に関する上記のことは、後述する各平面図においても同様である。
【００１８】
また、図２は図１中のＡ−Ａ線に沿った概略断面図であり、上記図１では省略されている発光層としての有機膜５および上部電極６、さらには保護膜３も示されている。また、このことは、後述の図５と図６との関係においても同様である。
【００１９】
図２に示されるように、有機ＥＬ素子１００は、可視光に対して透明な基板１を備え、この基板１の上には、下部電極４、有機ＥＬ材料からなる有機膜５、上部電極６を順次積層してなる積層体１０が形成されている。
【００２０】
そして、下部電極４の上に、複数個の開口部７ａを有する電気絶縁性の絶縁膜７が設けられている。本例では、図１に示されるように、個々の開口部７ａは、矩形状をなし、絶縁膜７は、平面が格子形状となっている。
【００２１】
そして、それぞれの開口部７ａに位置する積層体１０は、図１、図２に示されるように、絶縁膜７およびその上に形成された隔壁８によって区画され、この区画された積層体１０が１つの画素２０として構成されている。つまり、図１に示される平面形状においては、絶縁膜７の開口部７ａと画素２０の外形とは一致する。
【００２２】
ここで、絶縁膜７は樹脂膜などをフォトリソグラフ法や周知のエッチング法などによりパターニングしてなるものであり、また、絶縁膜７の上に設けられた隔壁８は、絶縁膜７と同様に樹脂などを用いて形成されるものである。
【００２３】
また、個々の開口部７ａ内に位置する下部電極４の上面は、凹凸形状となった凹凸面４ａとなっている。ここでは、図１、図２に示されるように、下部電極４のうち凹凸面４ａとなっている部位の下地が、凹凸形状となっており、この下地の凹凸形状を継承したものとなっている。
【００２４】
本例では、下部電極４の下地として、基板１と下部電極４との間に、基板１側から一般的な樹脂レジスト材料などからなるレジスト２が形成されており、その上には、スパッタなどにより成膜されたシリコン酸化膜やアルミナ膜などからなる保護膜３が形成されている。
【００２５】
そして、レジスト２が、フォトリソグラフ法などによりパターニングされることにより、画素２０内において凹凸形状となっている。また、この凹凸形状は、複数個の不連続な凸部が、絶縁膜７の開口部７ａにおける内周端部との境界に沿って複数個形成されることにより形成されている。
【００２６】
そして、このレジスト２の凹凸形状が、その上の下部電極４に継承され、凹凸面４ａとなっている。この凹凸面４ａの範囲は、図２に示される両矢印４ｂの範囲であり、矩形状の領域となっている。
【００２７】
ここで、図１に示されるように、レジスト２は、凹凸形状の部分を除けば平面格子状に配置されており、この平面格子状のレジスト２の部分の上に、上記平面格子状の絶縁膜７が重なるように形成されている。
【００２８】
さらに、それぞれの画素２０において凹凸面７ａと絶縁膜７の開口部７ａにおける内周端部とを分離する分離領域３０が設けられている。本例では、個々の画素２０内において、図１、図２に示されるように、下部電極４の凹凸面４ａの外周を取り囲むように、分離領域３０が矩形枠状に設けられている。
【００２９】
この分離領域３０は、図１、図２において両矢印にて示されているが、この両矢印の長さは、凹凸面４ａの外周端部と絶縁膜７の開口部７ａにおける内周端部とを隔てる距離であり、すなわち分離領域３０の幅である。そして、この分離領域３０の幅は、５μｍ以上、好ましくは１０μｍ以上とする。
【００３０】
また、本有機ＥＬ素子１００においては、基板１は、ガラスや樹脂などからなる透明な電気絶縁性を有する基板であり、本例では、ガラス基板を採用している。また、下部電極４は、ＩＴＯ膜やインジウム−亜鉛の酸化物膜等の透明導電膜からなるものである。
【００３１】
また、有機膜５は、真空蒸着法にて成膜されたもので、有機ＥＬ材料からなる発光層として構成されている。
【００３２】
実際には、有機膜５は、一般的な有機ＥＬ素子と同じく下部電極４側から順に、正孔注入性有機材料からなる正孔注入層、正孔輸送性有機材料からなる正孔輸送層、正孔輸送性有機材料や電子輸送性有機材料に蛍光色素をドープした有機ＥＬ材料からなる発光層、電子輸送性有機材料からなる電子輸送層が積層されてなるものである。
【００３３】
また、上部電極６は、アルミニウムなどの金属電極膜からなる。また、この上部電極６と有機膜５との間には、ＬｉＦ（フッ化リチウム）などからなる電子注入層が介在してもよい。
【００３４】
本実施形態における画素２０の配置形態について、さらに述べると、図１、図２に示されるように、下部電極４および上部電極６は、それぞれ互いに直交する方向へ延びるストライプ状に複数本設けられ、両電極４、６の間に挟まれた有機膜５は、上部電極６と同一のストライプ形状にパターニングされている。
【００３５】
そして、両電極４、６が交差して重なり合う積層体１０の部分が、発光部としての画素２０を形成しており、本例では、図１に示されるように、複数個の画素２０が格子状に配列された形となっている。そして、上述したように、絶縁膜７は、基板１上にて各々の画素２０の間に配置されており、画素分離層として構成されている。
【００３６】
そして、このような有機ＥＬ素子１００においては、両電極４、６間に所定の電圧を印加することにより、画素２０における発光層としての有機膜５が発光するようになっている。
【００３７】
本有機ＥＬ素子１００の製造方法について、述べておく。まず、基板１の上に、レジスト２を形成し、これをフォトリソグラフ技術などを用いてパターニングすることにより、凹凸形状とする。次に、その上に、上記保護膜３を形成する。
【００３８】
次に、ＩＴＯ膜などを成膜・パターニングすることにより下部電極４を形成し、画素２０の間となる部分において基板１の上および下部電極４の上に、絶縁膜７をパターニング形成する。さらに、絶縁膜７の上に、隔壁８を形成する。
【００３９】
その後、下部電極４の上に有機膜５を真空蒸着法等にて成膜し、その上に上部電極６を真空蒸着法等にて成膜する。これにより、基板１上において、絶縁膜７および隔壁８の間に位置する下部電極４の上に、有機膜５および上部電極６がストライプ状に積層される。こうして、上記画素２０を有する有機ＥＬ素子１００が形成される。
【００４０】
ところで、本実施形態によれば、画素２０において下部電極４の凹凸面４ａと絶縁膜７の開口部７ａにおける内周端部とを分離する分離領域３０が設けられているため、当該凹凸面４ａが当該絶縁膜７の内周端部に重ならないようにすることができる。
【００４１】
図３は、比較例としての有機ＥＬ素子の概略平面図である。この比較例では、分離領域が存在せず、絶縁膜７の開口部７ａにおける内周端部の下部に位置する下部電極４においても、凹凸面４ａが存在している。この場合、図３に示されるように、絶縁膜７のパターニング不良が生じ、当該絶縁膜７の内周端部が画素２０内に突出した部分７ｂが存在している。
【００４２】
このような部分７ｂが存在すると、そこにおいて、非発光領域が発生する。しかし、図１、図２に示される本実施形態の有機ＥＬ素子１００においては、絶縁膜７の内周端部は分離領域３０として下地の下部電極４が平坦なため、絶縁膜７のパターニング不良は起こりにくく、非発光領域の発生も抑制される。
【００４３】
特に、本実施形態では、凹凸形状は、絶縁膜７の開口部７ａにおける内周端部との境界に沿って複数個形成されているが、このような不連続な複数個の凹凸形状を持つものの場合、絶縁膜７と重なると、パターニング不良を起こしやすいため、本実施形態の分離領域３０は有効である。
【００４４】
また、図４は、もう一つの比較例としての有機ＥＬ素子の概略平面図であるが、このものは、一般的な有機ＥＬ素子であり、下部電極４に凹凸面が存在せず、下部電極４全体が平坦なものになっている。そのため、そもそも、上述した絶縁膜７のパターニング不良などの不具合は発生しにくい。
【００４５】
しかし、本実施形態の有機ＥＬ素子１００においては、上記特許文献１、２と同様に、絶縁膜７の開口部７ａ内に位置する下部電極４の上面を、凹凸形状となった凹凸面４ａとすることで、光取り出し効率および開口部７ａに対する発光面積を向上し、そのうえで、絶縁膜７のパターニング不良などの不具合を抑制できている。
【００４６】
次に、分離領域３０の幅について、具体例を示してより詳細に説明する。２００ｍｍ×２００ｍｍのガラス基板１の上に透明なレジスト２をスピンコーターにより塗布し、フォトリソグラフィーにより直径２０μｍ、高さ３μｍの凸形状を形成した。
【００４７】
本例において分離領域３０の幅としては、０μｍ（つまり分離領域を設けないもの、上記図３相当）、３μｍ、５μｍ、１０μｍの４種類を作製した。この基板１上に、ＳｉＯ２膜からなる保護膜３を厚さ２０ｎｍ、ＩＴＯからなる下部電極４を厚さ１５０ｎｍ形成した。ＩＴＯはフォトリソグラフィーにより所望のパターンに形成し、下部電極４を形成した。
【００４８】
その上に樹脂レジスト膜をスピンコーターにより１μｍの厚さにて形成し、これを分離領域３０が上記寸法となるようパターニングして絶縁膜７を形成し、その上に隔壁８を同じくレジストを用いて形成した。
【００４９】
こうして形成された各サンプルを観察したところ、分離領域３０の幅が０μｍ、３μｍのものは、絶縁膜７を所望のパターンに形成することができず、上記図３に示される比較例と同様に、絶縁膜７の開口部７ａにおける内周端部が画素２０内に突出した部分７ｂが、存在した。一方、分離領域３０の幅が５μｍ、１０μｍのものは、絶縁膜７が所望のパターンに加工できた。
【００５０】
さらに、分離領域３０の幅が５μｍ、１０μｍのサンプルに対して、さらに、有機膜５および上部電極６を形成し、上記有機ＥＬ素子の構成として、発光を行った。すると、分離領域３０の幅が５μｍのものでは、絶縁膜７の開口部７ａにおける内周端部から内側に２〜３μｍ幅の非発光領域が発生した。
【００５１】
これは、絶縁膜７の残渣が、絶縁膜７の開口部７ａにおける内周端部付近に、若干残ったためと推定される。しかし、このことは、フォトリソ工程の条件を詰めれば解決できる問題と思われる。
【００５２】
また、分離領域３０の幅が１０μｍのものでは、上記図４に示される比較例と同様に、画素２０のエッジ部すなわち絶縁膜７の開口部７ａにおける内周端部まで、良好に発光した。
【００５３】
これらのことから、絶縁膜７を凹凸形状の影響なくパターン形成するためには、分離領域３０の幅は５μｍ以上必要であり、発光状態も良好に保つためには１０μｍ以上の幅で分離領域３０を形成することが好ましい。
【００５４】
（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態に係る発光素子としての有機ＥＬ素子２００の概略平面図であり、図６は、図５中のＢ−Ｂ線に沿った概略断面図である。
【００５５】
上記実施形態では、レジスト２は、下部電極４の凹凸面４ａの下地として凹凸形状を有するとともに、当該凹凸形状の周囲部では、平坦膜として形成されていた。それに対して、本実施形態では、レジス２は、下部電極４の凹凸面４ａの下地として凹凸形状を有する部分のみであり、当該凹凸形状の周囲部では除去されている。
【００５６】
このような本実施形態の有機ＥＬ素子２００においても、上記実施形態と同様の作用効果を発揮できる。
【００５７】
（他の実施形態）
なお、上記実施形態では、下部電極４のうち凹凸面４ａとなっている部位の下地が、凹凸形状となっており、凹凸面４ａは、この下地の凹凸形状を継承したものであった。そして、その凹凸形状をなす下地は樹脂からなるレジスト２であった。
【００５８】
ここにおいて、凹凸形状を形成するレジストは透明である必要はなく、カラーフィルタのように着色されていてもよい。また、トップエミッションのように基板と反対側から光を出すタイプに関しては、特にレジストの色は規定されない。
【００５９】
さらには、レジスト２と下部電極４との間やレジスト２と基板１との間に、カラーフィルタや色変換層等が介在していてもよい。そして、レジストではなくこれら介在層に凹凸形状が形成されていてもよい。また、レジストに代えて、これら介在層を設け、これら介在層に凹凸形状を設けてもよい。また、エッチングなどにより下部電極４の表面そのものに凹凸形状を形成してもよい。
【００６０】
また、上記実施形態では、パッシブ駆動のドットマトリクスタイプの例を挙げているが、セグメントタイプおよびアクティブ駆動のドットマトリクスタイプにおいても同様の効果が期待できる。
【００６１】
また、上記実施形態の発光素子は、発光層５は有機ＥＬ材料からなり、有機ＥＬ素子として構成されているが、自発光素子ならば、無機ＥＬ素子などであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る発光素子としての有機ＥＬ素子の概略平面図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ概略断面図である。
【図３】比較例としての有機ＥＬ素子の概略平面図である。
【図４】もう一つの比較例としての有機ＥＬ素子の概略平面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る発光素子としての有機ＥＬ素子の概略平面図である。
【図６】図５中のＢ−Ｂ概略断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１…基板、４…下部電極、４ａ…下部電極の凹凸面、５…発光層、６…上部電極、
７…絶縁膜、７ａ…絶縁膜の開口部、１０…積層体、２０…画素、３０…分離領域。
【図１】
2007059302.tif 000003
【図２】
2007059302.tif 000004
【図３】
2007059302.tif 000005
【図４】
2007059302.tif 000006
【図５】
2007059302.tif 000007
【図６】
2007059302.tif 000008