JP2005174914A - 有機ｅｌ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 良好な視野角特性を有する有機ＥＬ装置を提供する。
【解決手段】 有機ＥＬ装置は、基板上に設けられた複数の突出部と、陽極と、陰極と、陽極および陰極の間に設けられた発光層と備えている。陽極と陰極と発光層は、複数の突出部上に形成されており、それらの表面が凹凸状に形成されている。発光層が発生する光の法線方向は、球形突出部の表面に対して垂直であることから、発光の強度は突出部の表面のいずれの方向においても均一となる。それにより、観察者が有機ＥＬ装置をいずれの方向から観察しても、色または光強度に差異が生じない。
【選択図】図２

Description

本発明は、良好な視野角特性を有する有機ＥＬ装置に関する。

典型的な有機ＥＬ装置は、両電極層（陽極、陰極）の間に配置された発光特性を有する有機薄膜を備えており、その有機薄膜は外部より印加された電圧によって発光する発光材料を包含している。有機薄膜は、装置の最外側に設けられているのではなく、一般に有機薄膜の外側には、例えば透明電極や、キャップ層や、透明パッシベーション層等のいくつかの薄層が設けられている。このことから、従来の有機ＥＬ装置では、有機薄膜の発生する光が観察者の目に到達するまでに、有機薄膜の外側に設けられた上述の複数層の薄膜を通過することとなる。光が複数層の薄膜を通過する際に、分光（各波長の屈折率の差異による）や集光（多層膜またはブラッグ反射膜）が生じる。その結果、使用者の観察する角度によって、光強度の差異や色ずれ（color shift）が生じることとなる。それにより、従来の有機ＥＬ装置は視野角が狭くなり、その利用面において制約を受けることになる。

この技術分野においては、上述した従来技術の問題を克服するか、少なくとも改善することのできる有機ＥＬ装置が必要とされている。
本発明の目的は、良好な視野角特性を有する有機ＥＬ装置を提供することである。

前述およびその他の目的を達成するために、本発明の有機ＥＬ装置は、基板上の複数の突出部上に亘って形成されている両電極（陽極、陰極）と発光層を備えている。前記各突出部は半球形であることが好ましい。
発光層が発生する光の法線方向は、前記半球形突出部の表面に対して垂直であることから、発光の強度は突出部の表面のいずれの方向においても均一となる。それにより、観察者が有機ＥＬ装置をいずれの方向から観察しても、色または光強度に差異が生じない。
この有機ＥＬ装置によると、視野角特性を効果的に改善することができる。

本発明は、有機ＥＬ装置を製造する方法をさらに提供する。この方法では、最初に基板上に誘電層を形成するとともに、その誘電層をパターニングする。次いで、パターニングした誘電層に処理を行うことにより、それぞれが略球形の表面を備える複数の突出部を形成する。最後に、陽極と陰極と発光層を、複数の突出部上に形成することにより、陽極と陰極と発光層の表面が凹凸状となるように形成する。ここで発光層は、陽極と陰極との間に形成する。

本発明の前述およびその他の目的、特徴および利点をさらに明らかにし理解しやすくするため、以下に本発明の好適な実施形態を述べるとともに、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態による有機ＥＬ装置１００の画素部分を示している。本図において、符号１０は有機ＥＬ装置１００の形成に用いられる基板を示している。基板１０は、ガラス、樹脂、またはその他の適当な材料により製造することができる。符号２０は電極（陽極）を示している。電極（陽極）２０は、金属、合金、金属酸化物、導電性化合物、またはこれらの混合物により製造することができる。符号５０は有機発光層を示している。有機発光層５０は陽極２０の上方表面に、例えば分子ビーム成長法や抵抗加熱法などの物理気相成長法によって形成することができる。符号３０は、有機発光層５０の上方表面に形成されている陰極を示している。符号４０は、発光特性の調整や外部量子効率の向上のために、陰極３０上に塗布されたキャップ層（例えばＺｎＳｅ層）を示している。

図２は、図１の有機ＥＬ装置１００の部分拡大図である。図２に示すように、陽極２０、陰極３０、発光層５０、キャップ層４０は、複数の突出部６０の上に形成されており、陽極２０、陰極３０、発光層５０、キャップ層４０の表面は凹凸状になっている。突出部６０は、誘電層（例えばフォトレジスト層）上に形成された複数の突起部分であってもよい。本実施形態では、各突出部６０は半球形をしている。この場合、例えば陽極２０と陰極３０と発光層５０とキャップ層４０の全体厚さａが０．２５〜０．４μｍのときに、各突出部６０の直径ｂが４〜６μｍであることが好ましい。即ち、各突出部６０が半球形をしている場合、半球形の半径は、陽極２０、陰極３０、発光層５０および／またはキャップ層４０の全体厚さの少なくとも８倍となることが好ましい。発光層５０の発する光の法線方向は、半球形突出部６０の表面と垂直であることから、発光の強度は突出部６０の表面のいずれの方向でも均一となる。有機ＥＬ装置１００の各画素部分は、それぞれ複数の突出部６０を備えているので、観察者が有機ＥＬ装置１００をいずれの方向から観察しても、色や光強度に差異が生じない。有機ＥＬ装置１００では、視野角特性が効果的に改善されている。

陽極２０を構成する材料として、金属、合金、またはその混合物を用いることができる。これらの材料の具体的な例として、例えば金、銀、鉛、アルミニウム、マグネシウム−銀合金、およびその混合物が挙げられる。陽極２０は、上記の化合物または混合物を含む一層のみの構造であってよいし、上記の化合物または混合物を含む多重層構造であってもよい。
陰極３０は、導電性金属酸化物（例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ））や、金属と導電性金属酸化物の混合物、またはそれらの積層によって構成することができる。製造上の観点や、導電性と透明度の観点から、導電性金属酸化物のなかでも好適なものは酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）といえる。本実施例の有機ＥＬ発光装置では、有機発光層５０が、有機ビルドアップ構造（organic built-up structure）であってもよい。有機ビルドアップ構造の主な配列は、正孔輸送層と、発光層と、電子輸送層である。有機発光層５０は、電子輸送層と、正孔障壁層と、発光層と、正孔輸送層と、正孔注入層を備える構成とすることもできる。

図１に示すように、有機ＥＬ装置１００は、基板１０上に設けられているスイッチング素子７０（例えば薄膜トランジスタ）と、スイッチング素子７０上に設けられている被覆層８０とを備えている。被覆層８０はコンタクトホール８０ａを備え、スイッチング素子７０の一部を露出している。陽極２０は、被覆層８０のコンタクトホール８０ａを通じて、スイッチング素子７０に電気的に接続している。図２に示すように、突出部６０は被覆層８０上に形成される。

本実施形態では、上述した有機ＥＬ装置１００を製造する方法についても説明する。有機ＥＬ装置１００の製造方法は、以下に説明するステップを備えている。図３に示すように、最初のステップでは、ポジ型フォトレジスト材料を被覆層８０の表面に塗布し、フォトレジスト層９０を形成する。形成したフォトレジスト層９０に、予め設定したパターンを転写し（複数の開口部を有するマスクを使用する）、次いで現像を行う。それにより、図４に示すような、フォトレジスト層９０の残余部分９０ａから突出している複数のフォトレジスト部分９１を形成する。
次のステップでは、フォトレジスト部分９１に対してベーキング処理またはプラズマ処理を実施し、半球形突出部９１ａを形成する。
次のステップでは、図５に示すように、多層膜９４（陽極２０、陰極３０、発光層５０を含む）を、突出部９１ａ上に形成する。それにより、陽極２０、陰極３０、発光層５０の表面が凹凸状となる。

一方、突出部は以下に説明する製造プロセスによって形成することもできる。図６に示すように、最初のステップでは、被覆層８０の表面にフォトレジスト層９０を形成し、予め設定したパターンを転写し（複数の開口部を有するマスク９２を使用する）、現像を行う。それにより、図７Ａに示すような互いに間隔をおいた複数のフォトレジスト部分９６（フォトレジスト層９０をネガ型フォトレジスト材料によって形成した場合）、または図７Ｂに示すような互いに間隔をおいた複数のフォトレジスト部分９８（フォトレジスト層９０をポジ型フォトレジスト材料によって形成した場合）を形成する。
次のステップでは、フォトレジスト部分９６、９８に対して、ベーキングステップまたはプラズマ処理ステップを実施することにより、略球形の表面を備える突出部９６ａ（図８Ａ参照）、または突出部９８ａ（図８Ｂ参照）を形成する。

上述の製造方法では、突出部９１ａ、９６ａ、９８ａがフォトレジスト材料を使用してリソグラフィーにより形成される。それに対し、本実施形態の突出部は、誘電材料（例えばポリイミド）を使用して選択的エッチングにより形成することも可能である。詳しくは、まず前記被覆層８０の表面に、例えばポリイミド層等の誘電層を形成する。次いで、前記ポリイミド層の表面にフォトレジスト層を形成し、リソグラフィーとエッチングを行った後に、フォトレジストの残留分を除去することにより、互いに間隔をおいた複数のポリイミド部分を形成する。最後に、ポリイミド部分に対してベーキングステップまたはプラズマ処理ステップを実施することにより、略球形の表面を有するポリイミド突出部を形成する。

本実施形態では、図１に示すようなアクティブ・マトリクス構造の有機ＥＬ装置を例示した。しかしながら、本発明を実施する有機ＥＬ装置は、そのシステム、駆動方式、利用形式等に限定されるものではなく、陽極と陰極と発光層を基板上の複数の突出部（図２、図５、図８Ａまたは図８Ｂ参照）の上に形成することによって、陽極と陰極と発光層の表面を凹凸状に形成することを特徴とする。有機ＥＬ装置の代表的な例として、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）素子を挙げることができる。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

本発明の好適な実施形態による有機ＥＬ装置の断面構成を模式的に示す図。 図１の有機ＥＬ装置の部分拡大図。 被覆層とフォトレジスト層の断面構成を模式的に示す図。 フォトレジスト層の残余部分から突出している複数のフォトレジスト部分の断面構成を模式的に示す図。 突出部上に多層膜を形成した状態の断面構成を模式的に示す図。 フォトレジスト層を露光する様子を示す図。 複数のフォトレジスト部分の概略断面図（ネガ型フォトレジスト材料を使用した場合）。 複数のフォトレジスト部分の概略断面図（ポジ型フォトレジスト材料を使用した場合）。 突出部の断面形状を示す図（ネガ型フォトレジスト材料を使用した場合）。 突出部の断面形状を示す図（ポジ型フォトレジスト材料を使用した場合）。

符号の説明

１０・・基板
２０・・陽極
３０・・陰極
４０・・キャップ層
５０・・有機発光層
６０・・突出部
７０・・スイッチング素子
８０・・被覆層
８０ａ・・コンタクトホール
９０・・フォトレジスト層
９０ａ・・残余部分
９１・・フォトレジスト部分
９１ａ・・突出部
９２・・マスク
９４・・多層膜
９６・・フォトレジスト部分
９６ａ・・突出部
９８・・フォトレジスト部分
９８ａ・・突出部
１００・・有機ＥＬ装置

Claims (14)

1. 有機ＥＬ装置であって、
   基板上に形成されている複数の突出部と、
   陽極と、
   陰極と、
   陽極と陰極との間に形成されている発光層とを備え、
   前記陽極と前記陰極と前記発光層は前記複数の突出部上に形成されており、それらの表面が凹凸状になっていることを特徴とする有機ＥＬ装置。
2. 前記突出部は、球面状の表面を備えており、
   前記陽極と前記陰極と前記発光層は、その球面状の表面上に形成されていることを特徴とする請求項１の有機ＥＬ装置。
3. 前記突出部は、互いに間隔をおいて位置していることを特徴とする請求項１の有機ＥＬ装置。
4. 前記突出部は、誘電層の複数の突起部分であることを特徴とする請求項１の有機ＥＬ装置。
5. 前記各突出部は、半球形であることを特徴とする請求項１の有機ＥＬ装置。
6. 前記半球形の半径は、前記陽極と前記陰極と前記発光層の全体厚さの少なくとも８倍であることを特徴とする請求項５の有機ＥＬ装置。
7. 前記基板上に設けられているスイッチング素子と、
   スイッチング素子上に形成されており、スイッチング素子の一部を露出させる少なくとも１つのコンタクトホールを備える被覆層をさらに備え、
   前記突出部は前記被覆層上に形成されており、
   前記陽極と前記陰極の一方が、前記被覆層のコンタクトホールを通じて前記スイッチング素子と電気的に接続していることを特徴とする請求項１の有機ＥＬ装置。
8. 有機ＥＬ装置の製造方法であって、
   誘電層を基板上に形成する工程と、
   誘電層をパターニングする工程と、
   パターニングした誘電層に処理を行うことによりそれぞれが球面状の表面を備える複数の突出部を形成する工程と、
   陽極と、陰極と、その陽極およびその陰極との間に位置する発光層を、複数の突出部上に形成することによって、陽極と陰極と発光層の表面を凹凸状に形成する工程と、
   を備える有機ＥＬ装置の製造方法。
9. 前記誘電層を形成する工程では、前記誘電層をネガ型フォトレジスト材料によって形成し、
   前記複数の突出部を形成する工程では、前記パターニングしたフォトレジスト層にベーキング処理またはプラズマ処理を行うことを特徴とする請求項８の有機ＥＬ装置の製造方法。
10. 前記誘電層を形成する工程では、前記誘電層をポジ型フォトレジスト材料によって形成し、
    前記複数の突出部を形成する工程では、前記パターニングした誘電層にベーキング処理またはプラズマ処理を行うことを特徴とする請求項８の有機ＥＬ装置の製造方法。
11. 前記誘電層をパターニングする工程では、前記誘電層に、互いに間隔をおいた複数の突起部分を形成することを特徴とする請求項８の有機ＥＬ装置の製造方法。
12. 前記誘電層を形成する工程では、前記誘電層をポジ型フォトレジスト材料によって形成し、
    前記誘電層をパターニングする工程では、前記誘電層に、残余部分と、残余部分から突出している複数の突起部分を形成することを特徴とする請求項８の有機ＥＬ装置の製造方法。
13. 前記複数の突出部を形成する工程では、半球形の突出部を形成することを特徴とする請求項８の有機ＥＬ装置の製造方法。
14. 前記半球形の半径は、前記陽極と前記陰極と前記発光層の全体厚さの少なくとも８倍であることを特徴とする請求項１３の有機ＥＬ装置の製造方法。