(57)【要約】【課題】有機ＥＬ素子からの光取り出し効率を向上させることができると共に、コントラストを向上させることができる有機ＥＬ表示装置を提供する。【解決手段】基板上に、駆動回路と、接続孔を有する平坦化層と、駆動回路と電気的に接続され、駆動回路上から前記接続孔を通して平坦化層上まで設けられた接続中継層と、平坦化層上と接続中継層上に前記接続孔を覆って設けられ、上面が平坦化され端部がテーパーを有する凸形状の樹脂層と、樹脂層の上面に沿った平坦部を有し前記テーパーに沿った斜面を有するように樹脂層を覆い、かつ平坦化層上で接続中継層と電気的に接続された第１電極と、発光領域を規定する隔壁と、第１電極上に設けられた有機ＥＬ層と、有機ＥＬ層上に設けられた第２電極と、を有することを特徴とする有機ＥＬ表示装置。【選択図】図１
2012204261.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、
駆動回路と、
前記駆動回路上に設けられ接続孔を有する平坦化層と、
前記駆動回路と電気的に接続され、前記駆動回路上から前記接続孔を通して前記平坦化層上まで設けられた接続中継層と、
前記平坦化層上と前記接続中継層上に前記接続孔を覆って設けられ、上面が平坦化され端部がテーパーを有する凸形状の樹脂層と、
前記樹脂層の上面に沿った平坦部を有し前記テーパーに沿った斜面を有するように前記樹脂層を覆い、かつ前記平坦化層上で前記接続中継層と電気的に接続された第１電極と、
発光領域を規定する隔壁と、
前記第１電極上に設けられた有機ＥＬ層と、
前記有機ＥＬ層上に設けられた第２電極と、
を有することを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項２】
前記樹脂層全体が、前記平坦化層上に形成された前記接続中継層上に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ＥＬ表示装置。
【請求項３】
前記隔壁が、少なくとも前記平坦部と前記斜面を覆っていることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機ＥＬ表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子を配置した有機ＥＬ表示装置に関し、特に光取り出し効率の向上、及びコントラストの向上を可能とする有機ＥＬ表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子の課題として、光取り出し効率が悪いことが知られている。これは、有機ＥＬ素子では発光層から様々な方向へ出射された光の一部が、有機ＥＬ層と電極構造や封止構造等の界面において各層の屈折率の違いにより全反射され、素子外部に取り出されないまま隔壁等に吸収され減衰するためである。この課題を解決する技術として、特許文献１では、有機ＥＬ素子を取り囲むように光反射層を形成することで、有機ＥＬ素子中を全反射しながら平面方向に導波した光を基板上面方向（光取り出し側）へ反射させて取り出す技術が開示されている。
【０００３】
また、基板上面へ光が出射される上面取り出し型の有機ＥＬ素子をＴＦＴ（薄膜トランジスタ）回路と接続して駆動する有機ＥＬ表示装置では、ＴＦＴ回路と電極を接続する必要がある。特許文献２では、ＴＦＴ回路上から絶縁膜に設けられた接続孔の内壁に沿って電極を設けＴＦＴ回路と電極を電気的に接続する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１１９１９７号公報
【特許文献２】特開２００１−３１２２２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、反射性金属からなり基板上面方向への反射斜面を有する光反射層をエッチング法により形成することが示されているが、金属層をエッチングすることにより面内で均一なテーパー形状を得るのは難しい。また、エッチングによって得られた金属反射斜面は表面が荒れているため、基板上面への光反射率が低くなるという問題がある。
【０００６】
特許文献２では、絶縁膜の接続孔の内壁が傾斜領域を有するため、この接続孔の内壁に沿って設けられる電極は斜面を有することになる。このため、この斜面で外光反射が起こり、コントラストが悪化するという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、有機ＥＬ素子からの光取り出し効率を向上させることができると共に、コントラストを向上させることができる有機ＥＬ表示装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、基板上に、
駆動回路と、
前記駆動回路上に設けられ接続孔を有する平坦化層と、
前記駆動回路と電気的に接続され、前記駆動回路上から前記接続孔を通して前記平坦化層上まで設けられた接続中継層と、
前記平坦化層上と前記接続中継層上に前記接続孔を覆って設けられ、上面が平坦化され端部がテーパーを有する凸形状の樹脂層と、
前記樹脂層の上面に沿った平坦部を有し前記テーパーに沿った斜面を有するように前記樹脂層を覆い、かつ前記平坦化層上で前記接続中継層と電気的に接続された第１電極と、
発光領域を規定する隔壁と、
前記第１電極上に設けられた有機ＥＬ層と、
前記有機ＥＬ層上に設けられた第２電極と、
を有することを特徴とする有機ＥＬ表示装置を提供するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、有機ＥＬ素子からの光取り出し効率を向上させることができ、コントラストを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の有機ＥＬ表示装置の画素の一例を示す図である。
【図２】本発明の有機ＥＬ表示装置の画素の他の例を示す図である。
【図３】本発明の有機ＥＬ表示装置の画素の他の例を示す図である。
【図４】従来の有機ＥＬ表示装置の画素の概要断面図である。
【図５】本発明の有機ＥＬ表示装置の平面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。本明細書で特に図示又は記載されない部分に関しては、当該技術分野の周知又は公知技術を適用できる。
【００１２】
図５は本実施形態の有機ＥＬ表示装置の平面模式図である。基板５１上に形成された表示装置周辺には、走査信号ドライバー５２、情報信号ドライバー５３及び電流供給源５４からなる周辺回路が配置され、それぞれゲート線と呼ばれるＸ方向配線、データ線と呼ばれるＹ方向配線、及び電源線に接続される。走査信号ドライバー５２はゲート線を順次選択し、これに同期して情報信号ドライバー５３から画像信号が印加される。ゲート線とデータ線の交点にはマトリクス状に画素５５が配置されている。
【００１３】
図１は本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の画素の一例を示しており、（ａ）は上面拡大図、（ｂ）は概要断面図である。図１は図５の画素５５の中の一つに対応する。
【００１４】
１は基板であり、Ｓｉやガラスやプラスティック基板等が好適に用いられる。基板１上には半導体層２が設けられ、この上にゲート絶縁膜３を介してゲート電極４が設けられている。半導体層２は一般にアモルファスシリコン薄膜やポリシリコン薄膜が用いられる。ゲート絶縁膜３はＳｉＯ2等の無機材料、ゲート電極４はＭｏやＭｏ合金等が好適に用いられる。半導体層２にはソース領域・ドレイン領域（不図示）が設けられ、ゲート絶縁膜３、層間絶縁膜５に設けたコンタクトホールによりソース電極６、ドレイン電極７が形成されている。層間絶縁膜５はＳｉＯやＳｉＮ等、ソース電極６・ドレイン電極７の配線材料としてはアルミニウムやアルミニウム合金等が好ましく用いられる。このように、基板上には、半導体層２、ゲート絶縁膜３、ゲート電極４、層間絶縁膜５、ソース電極６、ドレイン電極７からなり、有機ＥＬ素子をアクティブに駆動する駆動回路が形成されている。駆動回路としては、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）が好適に用いられる。駆動回路上に設けられた保護膜８は駆動回路を水分等の劣化要因から保護するためのものであり、ＳｉＮ等が好適に用いられる。
【００１５】
駆動回路上、正確には駆動回路上の保護膜８上には平坦化層９が設けられている。駆動回路、特に配線層をなすソース電極６・ドレイン電極７は、一般には膜厚が数百ｎｍ程度であり凹凸を生じる。この凹凸は有機ＥＬ素子の発光特性に影響を与えるため、これを平坦化するために平坦化層９が設けられている。保護膜８と平坦化層９には、ドレイン電極７と第１電極１２を電気的に接続するための接続孔（コンタクトホール）が設けられている。平坦化層９は感光性樹脂等の有機材料が好ましく用いられ、平坦化の効果を出すために、膜厚は０．５μｍ以上５．０μｍ以下が好ましく用いられる。
【００１６】
１０は接続中継層であり、保護膜８と平坦化層９の接続孔を介してドレイン電極７と接続中継層１０が接続されている。接続中継層１０はドレイン電極７と電気的に接続され、ドレイン電極７上から保護膜８と平坦化層９の接続孔を通して平坦化層上まで設けられている。本発明では、樹脂層１１で平坦化層９の接続孔を覆う構成をとるため、ドレイン電極７と第１電極１２の電気的接続を確実に行うために接続中継層１０が設けられている。接続中継層１０は導電性を有する材料であれば公知の材料を用いることができる。
【００１７】
１１は樹脂層であり、平坦化層９上と接続中継層１０上には平坦化層９の接続孔を覆い、かつ上面が平坦化され端部がテーパー（順テーパー構造）を有するように凸形状の樹脂層１１が形成されている。樹脂層１１は感光性樹脂を塗布し、フォトリソプロセスにて露光、現像することで形成され、端部のテーパーを容易に均一な形状にすることができる。
【００１８】
１２は第１電極であり、樹脂層１１のテーパーに沿った斜面を有するように樹脂層１１を覆って第１電極１２が形成されている。これにより、第１電極１２の斜面が平坦化され、有機ＥＬ素子中の平面方向に導波した光が第１電極の斜面で散乱されずに反射されるため基板上面への光反射率を高めることができる。また、樹脂層１１の上面に沿った平坦部を有するように樹脂層１１を覆って第１電極１２が形成されている。これにより、外光が第１電極１２の上面で反射されるため平坦化層９の接続孔で反射されない。更に、第１電極１２は平坦化層上で接続中継層１０の露出した領域と接することにより、確実に駆動回路と第１電極１２の電気的接続が実現される。第１電極１２は、基板上面への光取り出しのため、ＡｇやＡｌ等の反射性金属やその合金等が好ましく用いられる。有機ＥＬ層１４へのキャリア注入性を高めるため、金属層にＩＴＯ等の酸化膜を積層した形態も好ましく用いられる。第１電極１２の形成方法としては、スパッタリング法が好ましく用いられ、平滑で高い光反射率の膜を得ることができる。なお、第１電極１２と第２電極１５は、一方を陽極とし他方を陰極とする。
【００１９】
１３は隔壁であり、隔壁開口部１３ａによって発光領域を規定するように隔壁１３が形成されている。隔壁１３は例えば少なくとも第１電極１２の平坦部と第１電極１２の斜面を覆うように形成される。このように形成すると、樹脂層１１のテーパー部が発光するのを防止でき、かつ樹脂層１１のテーパー部において有機ＥＬ層１４への電流集中が回避できる点でより好ましい。
【００２０】
第１電極上には、有機ＥＬ層１４が形成されている。有機ＥＬ層１４は発光層を含む単層又は複数の層からなる積層体である。例えば正孔輸送層、発光層、電子輸送層及び電子注入層からなる４層構成や、正孔輸送層、発光層及び電子輸送層からなる３層構成等が挙げられる。有機ＥＬ層１４を構成する材料（有機発光材料、正孔輸送材料、電子輸送材料、電子注入材料等）は、公知の材料を使用することができる。また、発光層に赤色発光材料、緑色発光材料、青色発光材料を形成することでカラー表示が可能となる。
【００２１】
有機ＥＬ層上には、第２電極１５が形成されている。第２電極１５は基板上面への光取り出しのため、光透過性又は半透過性の特性を有する電極材料が好ましく選択される。
【００２２】
また、図１には図示していないが、有機ＥＬ表示装置が水分や酸素に影響されて劣化しないように、封止構造を設けても良い。封止構造としては、封止膜を形成した構造や別体の封止筐体を張り合わせた中空封止構造を用いることもできる。
【００２３】
図１に示す構造により本発明の二つの効果が発現する。一つ目の効果は光取り出し効率の向上である。この効果は、発光領域を取り囲むように形成された樹脂層１１の画素開口側のテーパー構造上に第１電極１２が形成されることで反射斜面となり、画素開口内で発生した有機ＥＬ発光の一部が吸収、減衰することなく基板上面方向へ取り出されることにより発現する。本実施形態の第１電極１２がなす反射斜面は、樹脂層１１による均一なテーパー形状に制御され、第１電極１２の斜面が平坦化されるため良好な光反射率が得られ、光取り出し効率が向上する。また、樹脂層１１のテーパーは容易に均一な形状にできるため、樹脂層１１を覆う第１電極１２の斜面も容易に平坦化できる。よって、生産性の高いプロセスで平坦化された第１電極１２の斜面を形成できる。なお、樹脂層１１は、図１に示す形態に限定されず、有機ＥＬ素子を取り囲む配置としても良いし、テーパーの角度、形状等を変えても良い。
【００２４】
二つ目の効果はコントラストの向上である。有機ＥＬ表示装置のコントラスト、特に明環境でのコントラストは、黒表示のレベルを下げることで向上する。一般に、黒レベルを下げるために円偏光板を用い、表示装置表面からの反射による位相変化を利用して外光が再び外部に出ないように遮断する技術が用いられている。黒レベルを上昇させる要因の一つが平坦化層９の接続孔の傾斜領域からの外光反射である。傾斜領域で生じた外光反射は偶数回反射であり、好適な位相変化から外れてしまうため、外部に取り出され黒レベルの上昇につながる。また、円偏光板を用いない場合でも、傾斜領域に斜め方向から入射した光が反射されて正面方向に向かい、正面方向のコントラストの低下の要因になってしまう。図４は従来の有機ＥＬ表示装置の概要断面図である。図４の有機ＥＬ表示装置では平坦化層９の接続孔の傾斜領域に反射性の第１電極１２が形成されているため、この傾斜領域で起こる偶数回反射あるいは正面方向への反射を遮断できず、コントラストが悪化してしまう。一方、本発明の有機ＥＬ表示装置では平坦化層９の接続孔の表面を樹脂層１１で埋めており、接続孔の上部は平坦化されている。この平坦化された表面に第１電極１２が形成されている。このため、外光は第１電極で反射され、第１電極１２で反射された外光は円偏光板によって遮断される。よって、黒レベルが向上し、コントラストの向上が図られる。また、円偏光板を用いない場合でも、第１電極１２の平坦面で反射されるため、斜め方向に入射した光は正反射によって斜め方向に向かい、正面方向に出てくることが抑制されるので、正面方向におけるコントラストが向上する。
【００２５】
図２及び図３は、本発明の有機ＥＬ表示装置の画素の他の例であり、それぞれ（ａ）は上面拡大図、（ｂ）は概要断面図である。図２は接続中継層１０上の樹脂層１１の端部が接続中継層１０の内側にある構成である。図３は接続中継層１０が画素開口とその周辺の樹脂層１１と重なる領域まで延伸されている構成、即ち樹脂層１１全体が、平坦化層上に形成された接続中継層上に形成されている構成である。効率良く第１電極１２の斜面に光を導波させ反射させて素子外部に取り出す観点からすると、発光領域と樹脂層１１の間に接続中継層１０の段差が生じない図３の構成にするのがより好ましい。
【００２６】
［実施例］
本実施例では、図１の有機ＥＬ表示装置を製造した。
【００２７】
基板１としてガラス基板上に低温ポリシリコン形成技術を用いてＴＦＴ駆動回路を作製した。駆動回路を備え、保護膜の接続孔８ａが設けられた基板を平坦化するために感光性ポリイミドからなる平坦化層９を形成した。平坦化層９にはフォトリソプロセスにより接続孔９ａを形成した。平坦化層９の厚さは２μｍとした。
【００２８】
次に、接続中継層１０としてＩＴＯをパターン形成した。接続中継層１０はドレイン電極７と電気的に接続され、ドレイン電極７上から保護膜８と平坦化層９の接続孔を通して平坦化層上まで形成した。ＩＴＯの膜厚は１００ｎｍとした。
【００２９】
続いて、感光性ポリイミドからなる樹脂層１１を形成し、フォトリソプロセスにより、平坦化層９の接続孔を覆う位置と画素開口を取り囲む配置にパターニングした。このようにして、平坦化層上と接続中継層上に平坦化層９の接続孔を覆って設けられ、上面が平坦化され端部がテーパーを有する凸形状の樹脂層１１を形成した。樹脂層１１は平坦化層９の上面からの厚さが０．８μｍであった。
【００３０】
次に、第１電極１２として、Ａｇ合金（膜厚１００ｎｍ）とＩＴＯ（膜厚１０ｎｍ）を連続スパッタした後、フォトリソプロセスにてパターニングした。このようにして、樹脂層１１の上面に沿った平坦部を有し樹脂層１１のテーパーに沿った斜面を有するように樹脂層１１を覆い、かつ平坦化層上で接続中継層１０と電気的に接続された第１電極１２を形成した。
【００３１】
続いて、第１電極１２の平坦部と第１電極１２の斜面を覆うように感光性ポリイミドからなる隔壁１３をパターン形成した。
【００３２】
次に、第１電極上と隔壁上に、有機ＥＬ層１４として正孔輸送層／赤色発光層／電子輸送層からなる赤色ＥＬ層、正孔輸送層／緑色発光層／電子輸送層からなる緑色ＥＬ層、正孔輸送層／青色発光層／電子輸送層からなる青色ＥＬ層を真空蒸着法にて形成した。赤色ＥＬ層、緑色ＥＬ層、青色ＥＬ層はシャドウマスクを用いて画素毎に塗り分け形成した。
【００３３】
続いて、有機ＥＬ層上に、第２電極１５としてＡｇ合金をスパッタリング法にて形成した。膜厚は透光性を得るため１５ｎｍとした。
【００３４】
最後に、ガラスキャップを接着して中空封止構造の有機ＥＬ表示装置を得た。
【００３５】
［比較例］
本比較例では、図４の有機ＥＬ表示装置を製造した。実施例１と同様のプロセスで接続孔を設けた平坦化層９まで形成した。
【００３６】
次に、第１電極１２として、Ａｇ合金（膜厚１００ｎｍ）とＩＴＯ（膜厚１０ｎｍ）を連続スパッタした後、フォトリソプロセスにてパターニングした。続いて、感光性ポリイミドからなる隔壁１３をパターン形成した。その後、この基板上に、実施例１と同様に有機ＥＬ層１４と第２電極１５を形成し、ガラスキャップを接着して中空封止構造の有機ＥＬ表示装置を得た。
【００３７】
上記実施例及び比較例の有機ＥＬ表示装置の表示面側にディスプレイ用の円偏光板を取り付けた状態で、駆動手段を用いて駆動した。実施例の正面輝度は比較例よりも向上しており、実施例では樹脂層１１と第１電極１２によって構成された反射斜面によって光取り出し効率が向上していることが確認できた。また、実施例の明環境でのコントラストは比較例よりも向上していた。比較例では平坦化層９の接続孔の傾斜領域からの外光反射があり、実施例では樹脂層１１によって接続孔が平坦化された効果が確認できた。
【００３８】
以上、本発明によれば、有機ＥＬ表示装置において、光取り出し効率の向上とコントラストの向上が同時に達成される。
【符号の説明】
【００３９】
１：基板、２：半導体層、３：ゲート絶縁膜、４：ゲート電極、５：層間絶縁膜、６：ソース電極、７：ドレイン電極、８：保護膜、８ａ：保護膜の接続孔、９：平坦化層、９ａ：平坦化層の接続孔、１０：接続中継層、１１：樹脂層、１２：第１電極、１３：隔壁、１３ａ：隔壁開口部、１４：有機ＥＬ層、１５：第２電極、５１：基板、５２：走査信号ドライバー、５３：情報信号ドライバー、５４：電流供給源、５５：画素
【図１】
2012204261.tif 000003
【図２】
2012204261.tif 000004
【図３】
2012204261.tif 000005
【図４】
2012204261.tif 000006
【図５】
2012204261.tif 000007