(57)【要約】【課題】実効的な発光面積を狭めることなく、中央部と周辺部との間での、有機エレクトロルミネッセンス素子の駆動寿命の差および有機エレクトロルミネッセンス素子の有機薄膜の劣化速度の差を低減する。【解決手段】基板１０と、基板１０上に形成された有機エレクトロルミネッセンス素子２０とを備えた有機エレクトロルミネッセンス装置１を提供する。素子２０は、基板側電極３０と、基板側電極３０に対向する対向電極４０と、それらの間に配置された発光機能層５０を有する。基板側電極３０の発光機能層５０側の面には、その中央が周辺部よりも基板１０からの距離が小さくなるように、段差が設けられており、発光機能層５０は、素子２０の中央部で周辺部より厚さが大きい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成された発光素子とを備え、
前記発光素子は、基板側電極と、この基板側電極に対向する対向電極と、それらの間に配置された発光機能層を有し、
前記基板側電極の前記発光機能層側の面には、その中央が周辺部よりも前記基板からの距離が小さくなるように、段差が設けられており、
前記発光機能層は、発光素子中央で周辺部より厚さが大きいことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項２】
前記基板側電極の周辺部と前記基板との間に、前記基板側電極の段差を設けるための絶縁性材料から形成された段差形成部が配置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装置。
【請求項３】
前記基板側電極は、その中央が周辺部よりも厚さが小さいことによって、前記基板側電極の段差が設けら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装置。
【請求項４】
前記基板に、前記基板側電極の段差を設けるため段差が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装置。
【請求項５】
前記発光機能層において、発光素子中央と周辺部の厚さの差は２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス装置を備える電子機器。
【請求項７】
請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置を製造する方法であって、
前記基板上に、前記段差を有する前記基板側電極を形成する工程と、
前記発光機能層の材料となる溶液を液体供給方法で前記基板側電極上に供給する工程と、
前記対向電極を前記発光機能層上に配置する工程とを備えることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ（Electro Luminescent）素子を有する有機ＥＬ装置（有機エレクトロルミネッセンス装置）に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄型で軽量なディスプレイの光源として、ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）、つまり有機ＥＬ素子が注目を集めている。有機ＥＬ素子は、基板上に形成され、有機材料で形成された少なくとも一層の有機薄膜を基板側電極と対向電極とで挟んだ構造を有し、駆動されると、電極間に電流を流して有機薄膜を発光させる。
【０００３】
ところで、有機薄膜は、電流を流すと熱を発する。以降、この熱を「自発熱」と呼ぶ。また、一般に、有機材料の熱伝導率は低い。よって、有機ＥＬ素子の有機薄膜においては、その中央部（発光面の中心付近の部分）に自発熱がこもり易い。また、有機薄膜の劣化速度は、その温度が高いと速くなる。よって、自発熱がこもり易い中央部の温度が高くなる一般的な有機ＥＬ素子の有機薄膜では、中央部が周辺部（発光面の周縁付近の部分）よりも早く劣化してしまう。
【０００４】
また、有機ＥＬ素子の有機薄膜は、その温度が高いほど強く発光する。また、有機ＥＬ素子の駆動寿命は、その有機薄膜の発光が強くなると短くなる。よって、上記の一般的な有機ＥＬ素子では、その中央部の駆動寿命が周辺部の駆動寿命よりも短くなってしまう。
【０００５】
つまり、上記の一般的な有機ＥＬ素子には、その駆動寿命やその有機薄膜の劣化速度が、自発熱により、中央部と周辺部との間で大きく相違するという傾向がある。この傾向は、有機ＥＬ素子の長寿命化を阻害する要因となるから、改善すべき傾向である。そこで、基板側電極上に絶縁膜をパターニングして発光分布を制御する技術が提案されている（特許文献１参照）。この技術によれば、絶縁膜をパターニングした箇所には電流が流れないため、有機薄膜の中央部に周辺部よりも多くの絶縁膜をパターニングすることにより、上記の傾向を改善することができる。
【特許文献１】特開２００５−２２８４８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の技術では、実効的な発光面積が狭くなってしまう。
そこで、本発明は、実効的な発光面積を狭めることなく、中央部と周辺部との間での、有機ＥＬ素子の駆動寿命の差および有機ＥＬ素子の有機薄膜の劣化速度の差を低減することができる技術を提供することを解決課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、基板と、前記基板上に形成された発光素子とを備え、前記発光素子は、基板側電極と、この基板側電極に対向する対向電極と、それらの間に配置された発光機能層を有し、前記基板側電極の前記発光機能層側の面には、その中央が周辺部よりも前記基板からの距離が小さくなるように、段差が設けられており、前記発光機能層は、発光素子中央で周辺部より厚さが大きいことを特徴とする有機ＥＬ装置（第１の有機ＥＬ装置）を提供する。
発光機能層は、有機材料で形成された少なくとも一層の有機薄膜を含む。発光機能層に必ず含まれる層は発光層である。発光機能層に含まれ得る層としては、発光層の他に、正孔注入層や、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層を例示可能である。
発光機能層の中央部には自発熱がこもり易いが、第１の有機ＥＬ装置では、発光機能層の厚さが、その周辺部よりも中央部で大きくなっているから、中央部を通る電流の密度は周辺部を通る電流の密度よりも小さくなり、これにより、中央部の自発熱が抑制されるから、中央部の温度上昇を抑制することができる。また、第１の有機ＥＬ装置では、基板側電極上に絶縁膜をパターニングせずに済む。よって、第１の有機ＥＬ装置によれば、実効的な発光面積を狭めることなく、中央部と周辺部との間での、有機ＥＬ素子の駆動寿命の差および有機ＥＬ素子の有機薄膜の劣化速度の差を低減することができる。
【０００８】
第１の有機ＥＬ装置において、前記基板側電極は、その中央が周辺部よりも厚さが小さいことによって、前記基板側電極の段差が設けられているようにしてもよいし、前記基板側電極の周辺部と前記基板との間に、前記基板側電極の段差を設けるための絶縁性材料から形成された段差形成部が配置されている、ようにしてもよい。後者の形態の有機ＥＬ装置には、その製造工程において、従来と同様の方法で基板側電極を形成することができる、という利点がある。なお、この利点は、前記基板に、前記基板側電極の段差を設けるため段差が形成されている、ようにしても得られる。
【０００９】
上記の各有機ＥＬ装置において、前記発光機能層において、発光素子中央と周辺部の厚さの差は２０ｎｍ以下である、ようにしてもよい。発光機能層の中央部の厚さと周辺部の厚さとの差が大きいと、中央部の色度と周辺部の色度との差も大きくなるが、この形態の有機ＥＬ装置によれば、中央部の色度と周辺部の色度と差を十分に小さくすることができる。
【００１０】
また、本発明は、上記の各有機ＥＬ装置のいずれかを備える電子機器を提供する。この電子機器によれば、備える有機ＥＬ装置により得られる効果を得ることができる。
また、本発明は、第１の有機ＥＬ装置を製造する方法であって、前記基板上に、前記段差を有する前記基板側電極を形成する工程と、前記発光機能層の材料となる溶液を液体供給方法で前記基板側電極上に供給する工程と、前記対向電極を前記発光機能層上に配置する工程とを備えることを特徴とする方法を提供する。この製造方法では、溶液を固化させて形成された発光機能層は、発光素子中央で周辺部より厚さが大きくなる。したがって、この製造方法によれば、第１の有機ＥＬ装置を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る実施の形態を説明する。なお、図面においては、各部の寸法の比率は実際のものとは適宜に異なる。
【００１２】
＜構造＞
図１は、本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ装置１の構造を示す断面図である。有機ＥＬ装置１は、画像を表示する表示装置であり、画素（発光素子）が形成される基板１０と、基板１０上に形成された有機ＥＬ素子（画素）２０とを備える。基板１０上には、複数の有機ＥＬ素子２０が平面的に配列されている。基板１０は、ガラス等の光透過性材料で形成された基板上に各種の層（例えば、有機ＥＬ素子２０を駆動するＴＦＴ（薄膜トランジスタ））を積層して形成されており、その上面は略平坦である。
【００１３】
有機ＥＬ素子２０は、有機ＥＬ素子２０毎に設けられた基板側電極３０と、基板側電極３０に対向する対向電極４０と、それらの間に有機ＥＬ素子２０毎に配置された発光機能層５０を有する。基板側電極３０は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の光透過性の導電材料で略等厚に形成されている。対向電極４０は、金属（例えばアルミニウム）等の導電材料で形成されており、複数の有機ＥＬ素子２０に共通している。
【００１４】
発光機能層５０は、有機材料で形成された少なくとも一層の有機薄膜を含む。発光機能層５０に必ず含まれる層は発光層である。発光層は、有機エレクトロルミネッセンス材料で形成され、基板側電極３０と対向電極４０との間で、キャリヤ（正孔および電子）の再結合によって励起し、発光する。この発光は面発光となり、その発光面は発光層に略平行となる。発光層の他に、発光機能層５０に含まれ得る層としては、正孔を注入し易い正孔注入層や、正孔を発光層へ輸送する正孔輸送層、電子を注入し易い電子注入層、電子を発光層へ輸送する電子輸送層を例示可能である。
【００１５】
基板側電極３０の発光機能層５０側の面Ａには、段差が設けられており、面Ａの中央部（中央付近の部分）と基板１０との距離（ｐ）は、面Ａの周辺部（周縁付近の部分）と基板１０との距離（ｑ）よりも小さい。面Ａにおいて、その中央部と周辺部は互いに重ならない。基板側電極３０が略等厚であるにも関わらず、面Ａに段差があるのは、有機ＥＬ素子２０が段差形成部６０を備えるからである。
【００１６】
段差形成部６０は、基板側電極３０の段差を設けるためのものであり、面Ａの中央部をとりまくように、酸化珪素や窒化珪素等の絶縁性の光透過性材料で、基板１０上に形成されている。基板側電極３０は、基板１０および段差形成部６０上に設けられており、その中央部（面Ａの中央付近の部分）は、基板１０の上面に接しており、その周辺部（面Ａの周縁付近の部分）は、段差形成部６０の上面に接している。つまり、段差形成部６０は、基板側電極３０の周辺部（面Ａの周縁付近の部分）と基板１０との間に配置されている。なお、段差形成部６０の厚さ（ｄ）は、一様であり、ｑ−ｐと略一致している。
【００１７】
段差形成部６０および基板側電極３０上には、面Ａの中央部とその周囲（すなわち後述の画素開口）をとりまくように、例えばアクリル、エポキシまたはポリイミドなどの絶縁性の樹脂材料で、隔壁（バンク）７０が形成されている。隔壁７０は、基板１０および段差形成部６０とともに、有機ＥＬ素子２０の形成領域を画定しており、その形成領域側の側面の下部には発光機能層５０が接している。
【００１８】
図２は、有機ＥＬ装置１の構造を示す平面図である。ただし、この図では、対向電極４０、発光機能層５０および隔壁７０の図示を省略する一方、発光機能層５０に重なる領域には図１における発光機能層５０と同様のハッチングを、隔壁７０に重なる領域には図１における隔壁７０と同様のハッチングを施してある。この図に示すように、隔壁７０は、発光機能層５０の最も広い部分の側面を定めている。
【００１９】
発光機能層５０および隔壁７０上には、対向電極４０が形成されている。つまり、発光機能層５０は、基板側電極３０、対向電極４０および隔壁７０に囲まれており、その対向電極４０側の面は、略平坦である。したがって、発光機能層５０の厚さは、発光素子中央で周辺部より大きくなっている。より具体的には、発光機能層５０のうち、厚い部分をその中央部、薄い部分をその周辺部としたとき、発光機能層５０の中央部の厚さ（ａ）と発光機能層５０の周辺部の厚さ（ｂ）との差（ａ−ｂ）は、２０ｎｍ以下であり、ｑ−ｐと略一致している。
【００２０】
有機ＥＬ装置１は、発光機能層５０からの光が基板１０を透過して進行するボトムエミション型の有機ＥＬ装置であり、基板１０は、光透過性材料で形成されている。また、前述のように、段差形成部６０および基板側電極３０は、光透過性材料で形成されている。よって、発光機能層５０（より具体的には発光層）が、基板側電極３０と対向電極４０間の電流に応じて発光すると、この光が基板１０から出射する。有機ＥＬ装置１では、基板側電極３０に重なっており、かつ、隔壁７０に重なっていない領域が、画素開口となっている。
【００２１】
ところで、前述のように、発光機能層５０は、その厚さが周辺部よりも中央部で大きくなっている。つまり、発光機能層５０の電気抵抗は、周辺部よりも中央部で大きくなっている。したがって、発光機能層５０の発光時には、その中央部を通る電流の密度が、周辺部を通る電流の密度よりも小さくなり、その中央部の自発熱が抑制される。つまり、有機ＥＬ装置１によれば、発光機能層５０の中央部の温度上昇を抑制することができる。
【００２２】
また、上述したように、有機ＥＬ装置１では、発光機能層５０の中央部と周辺部との間での電流密度の差別化は、両部間の厚さの差によって実現されている。よって、有機ＥＬ装置１には、基板側電極３０上に絶縁膜をパターニングせずに済み、実効的な発光面積を狭めずに済むという利点がある。
【００２３】
よって、有機ＥＬ装置１によれば、実効的な発光面積を狭めることなく、有機ＥＬ素子２０の中央部（面Ａの中心付近の部分）と周辺部（面Ａの周縁付近の部分）との間での駆動寿命の差を低減すること、および発光機能層５０の中央部と周辺部との間での劣化速度の差を低減することができる。
【００２４】
また、発光機能層５０の中央部と周辺部との厚さの差が大きいと、中央部の色度と周辺部の色度との差も大きくなるが、有機ＥＬ装置１によれば、発光機能層５０の中央部と周辺部との厚さの差が２０ｎｍ以下であり、十分に小さいから、発光機能層５０の中央部の色度と周辺部の色度と差を十分に小さくすることができる。
【００２５】
＜製造方法＞
次に、有機ＥＬ装置１の製造方法について説明する。
図３は、有機ＥＬ装置１の製造方法の最初の工程を示す断面図である。この図に示すように、まず、基板１０上に、絶縁性の光透過性材料で、厚さがｄの段差形成部６０を形成する。ただし、ｄは、２０ｎｍ以下である。この形成では、形成しようとする有機ＥＬ素子２０の中心が段差形成部６０によって取り巻かれるようにする。
【００２６】
次に、段差を有する基板側電極３０を形成する。具体的には、図４に示すように、基板１０および段差形成部６０上に、光透過性の導電材料で、厚さがｐの基板側電極３０を形成する。これにより、形成しようとする有機ＥＬ素子２０毎に、基板側電極３０が設けられる。段差形成部６０は、その中央部が基板１０に接し、その周辺部が段差形成部６０に接し、その面Ａにｄに略一致する段差が設けられたものとなる。
【００２７】
次に、図５に示すように、段差形成部６０および基板側電極３０上に、画素開口をとりまくように、絶縁性の樹脂材料で隔壁７０を形成する。これにより、形成しようとする有機ＥＬ素子２０毎に、その形成領域が画定される。
【００２８】
次に、図６に示すように、基板側電極３０上に画定された形成領域に、発光機能層５０の材料となる溶液を液体供給方法で供給して、発光機能層５０を形成する。具体的には、全ての形成領域に、発光機能層５０の材料と有機溶媒とを含むインクを、インクジェット法で塗布し、乾燥させる。これにより、形成しようとする有機ＥＬ素子２０毎に、発光機能層５０が設けられる。
【００２９】
インクは液体であるから、発光機能層５０は、その下面の形状が基板側電極３０の段差に応じた形状となり、その上面の形状が略水平となる。したがって、発光機能層５０の厚さは、その中央部で周辺部より大きくなる。両者の差（ａ−ｂ）は、ｄに略一致し、２０ｎｍ以下となる。
【００３０】
次に、対向電極４０を発光機能層５０上に配置する。具体的には、全ての発光機能層５０および隔壁７０上に、対向電極４０を、金属（例えばアルミニウム）等の導電材料で真空蒸着法によって形成する。次に、有機ＥＬ素子２０を保護するための封止を行う。こうして、有機ＥＬ装置１が製造される。
【００３１】
＜変形例＞
本発明は、その範囲に、上述した実施の形態のみならず、以下の変形例をも含む。
上述した実施の形態では、有機ＥＬ装置のエミッション型をボトムエミション型としたが、これを変形し、他のエミッション型の有機ＥＬ装置としてもよい。この場合、基板１０、基板側電極３０、対向電極４０および段差形成部６０の光透過性は、それぞれ、エミッション型に応じたものとなる。また、ボトムエミション型の場合、次に述べる構成を採ることも可能である。
【００３２】
図７は、本発明の実施の形態の変形例に係る有機ＥＬ装置２の構造を示す断面図である。有機ＥＬ装置２が有機ＥＬ装置１と異なる点は、基板側電極３０、対向電極４０および段差形成部６０に代えて、基板側電極３１および対向電極４１を備える点である。対向電極４１は、対向電極４０と異なり、光透過性の導電材料で形成されている。
【００３３】
基板側電極３１は、その中央部の厚さが周辺部の厚さよりも小さくなっており、中央部および周辺部に延在する下層３２と、周辺部のみに延在する上層３３を有する。下層３２は、金属（例えばアルミニウム）等の導電材料で、第１のマスクを用いた蒸着によって基板１０上に形成される。上層３３は、金属（例えばアルミニウム）等の導電材料で、第１のマスクとは異なる第２のマスクを用いた蒸着によって下層３２上に形成される。
【００３４】
以上の説明から明らかなように、有機ＥＬ装置１は、段差形成部６０を備えないが、基板側電極３１には、その中央部の厚さが周辺部の厚さよりも小さいことによって段差が設けられているから、上述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００３５】
また、上述した実施の形態を変形し、段差形成部６０を備えることなく、段差が形成された基板を備えることによって基板側電極に段差を設ける形態としてもよい。また、光の共振を利用して発光光の強度や色純度を向上させる構造の有機ＥＬ装置において、ハーフミラーを段差形成部として用いる形態としてもよい。
【００３６】
上述した実施の形態では、インクの塗布方法として、インクジェット法を採用したが、これを変形し、インクジェット法以外の方法を採用してもよい。また、インクの塗布以外の方法で発光機能層５０を形成するようにしてもよい。そのような方法としては、マスクを用いた蒸着法が挙げられる。この蒸着法では、第３のマスクを用いた蒸着によって発光機能層５０の中央部の下層と周辺部を形成し、その上に、第３のマスクとは異なる第４のマスクを用いた蒸着によって発光機能層５０の中央部の上層を形成する。または、第４のマスクを用いた蒸着によって発光機能層５０の中央部の下層を形成し、その上に第３のマスクを用いた蒸着によって発光機能層５０の中央部の上層と周辺部を形成してもよい。
【００３７】
＜応用例＞
次に、有機ＥＬ装置１を適用した電子機器について説明する。
図８は、有機ＥＬ装置１を画像表示装置に利用したモバイル型のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。パーソナルコンピュータ２０００は、表示装置としての有機ＥＬ装置１と本体部２０１０とを備える。本体部２０１０には、電源スイッチ２００１およびキーボード２００２が設けられている。
図９に、有機ＥＬ装置１を適用した携帯電話機を示す。携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１およびスクロールボタン３００２、ならびに表示装置としての有機ＥＬ装置１を備える。スクロールボタン３００２を操作することによって、有機ＥＬ装置１に表示される画面がスクロールされる。
図１０に、有機ＥＬ装置１を適用した情報携帯端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistant）を示す。情報携帯端末４０００は、複数の操作ボタン４００１および電源スイッチ４００２、ならびに表示装置としての有機ＥＬ装置１を備える。電源スイッチ４００２を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が有機ＥＬ装置１に表示される。
【００３８】
有機ＥＬ装置１を表示装置として用いることができる電子機器としては、図８から図１０に示したもののほか、デジタルスチルカメラ、テレビ、ビデオカメラ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電子ペーパー、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、ビデオプレーヤ、タッチパネルを備えた機器等が挙げられる。もちろん、有機ＥＬ装置１を露光ヘッドとして用いる電子写真方式のプリンタ（画像印刷装置）や、照明装置として用いる機器等も、上記の電子機器に含まれる。なお、上記の応用は、有機ＥＬ装置２等の、本発明に係る任意の有機ＥＬ装置にも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ装置１の構造を示す断面図である。
【図２】有機ＥＬ装置１の構造を示す平面図である。
【図３】有機ＥＬ装置１の製造方法の最初の工程を示す断面図である。
【図４】図３の次の工程を示す断面図である。
【図５】図４の次の工程を示す断面図である。
【図６】図５の次の工程を示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態の変形例に係る有機ＥＬ装置２の構造を示す断面図である。
【図８】有機ＥＬ装置１を有するパーソナルコンピュータの外観を示す斜視図である。
【図９】有機ＥＬ装置１を有する携帯電話機の外観を示す斜視図である。
【図１０】有機ＥＬ装置１を有する携帯情報端末の外観を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４０】
１，２…有機ＥＬ装置、１０…基板、２０…有機ＥＬ素子、３０，３１…基板側電極、３２…下層、３３…上層、４０，４１…対向電極、５０…発光機能層、６０…段差形成部、７０…隔壁。
【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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