JP2009259509A - 有機エレクトロルミネッセンス装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】補助配線層を形成する場合でも、隣接する画素で挟まれた領域の幅を広げる必要のない有機ＥＬ装置を提供すること。
【解決手段】有機ＥＬ装置１００において、第２電極層８３の下層側には第２電極層８３に対して接触する補助配線層８４が形成されている。補助配線層８４は、アルミニウムよりも導電率が高い銀層あるいは銀合金層からなり、略完全な透光性を発揮するほど、薄い膜厚で形成されている。従って、補助配線層８４については、複数の画素１００ａの各々において有機ＥＬ素子８０に平面視で少なくとも一部が重なるようにストライプ状に形成しても出射光量が低下することがない。
【選択図】図３
【解決手段】有機ＥＬ装置１００において、第２電極層８３の下層側には第２電極層８３に対して接触する補助配線層８４が形成されている。補助配線層８４は、アルミニウムよりも導電率が高い銀層あるいは銀合金層からなり、略完全な透光性を発揮するほど、薄い膜厚で形成されている。従って、補助配線層８４については、複数の画素１００ａの各々において有機ＥＬ素子８０に平面視で少なくとも一部が重なるようにストライプ状に形成しても出射光量が低下することがない。
【選択図】図３
Description
本発明は、支持基板上に有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子という）を備えた有機エレクトロルミネッセンス装置（以下、有機ＥＬ装置という）に関するものである。
有機ＥＬ装置は、支持基板上に複数の画素が配列された画素領域を有し、前記複数の画素の各々に、少なくとも第１電極層、発光層、および第２電極層を備えた有機ＥＬ素子が形成された構造を有している。かかる有機ＥＬ装置において、第２電極層は、複数の画素に跨るように形成された薄膜によって形成されており、かかる第２電極層の電気的抵抗が高い場合や、電気的抵抗が場所によってばらついた場合、有機ＥＬ装置では輝度ばらつきが発生してしまう。特に有機ＥＬ素子から出射された光を第２電極層が位置する側（支持基板が位置する側とは反対側）から出射するトップエミッションタイプの有機ＥＬ装置では、第２電極層に透光性が求められることから、第２電極層の膜厚を薄くするため、第２電極層の電気的抵抗に起因する輝度ばらつきが発生しやすい。
そこで、第２電極層の上層側または下層側に第２電極層に対して接触する補助配線層をアルミニウムなどの金属膜により形成することにより、第２電極層の電気的抵抗に起因する輝度ばらつきを防止することが提案されており、かかる技術によれば、例えば、図１０に示すように、補助配線層８８が有機ＥＬ素子から出射される光を遮らないように、隣接する画素１００ａの間を通るように延在させている（特許文献１参照）。
特開２００６−８００９４号公報
しかしながら、特許文献１に記載の構成では、隣接する画素１００ａの間には補助配線層８８を通すための十分なスペースを確保する必要があるため、画素サイズを小さくする必要がある。また、有機ＥＬ素子が形成された基板に、カラーフィルタが形成された透光性基板を対向配置させてカラー表示を行なう場合、混色などを防止するために隣接する画素で挟まれた領域に平面視で重なる領域に遮光層２３を形成することが多いが、このような場合、補助配線層８８が遮光層２３からはみ出ないように遮光層２３を幅広に形成する必要があり、その結果、画素１００ａ内において光出射領域が占める割合（画素開口率）が低下するという問題点もある。
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、補助配線層を形成する場合でも、隣接する画素で挟まれた領域の幅などを広げる必要のない有機ＥＬ装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明では、支持基板の一方面側に複数の画素が配列された画素領域を有し、前記複数の画素の各々に、少なくとも第１電極層、発光層、および透光性の第２電極層が順に積層された有機ＥＬ素子を備え、前記有機ＥＬ素子から出射された光を前記第２電極層が位置する側から出射する有機ＥＬ装置において、前記第２電極層は、前記画素領域の全面あるいは略全面に形成され、前記第２電極層の上層側または下層側には、当該第２電極層と接するストライプ状あるいは格子状の補助配線層が形成され、前記補助配線層は、透光性を発揮する膜厚の金属層からなるとともに、前記複数の画素の各々における有機ＥＬ素子に平面視で少なくとも一部が重なるように形成されていることを特徴とする。
本発明において、補助配線層は、銀層あるいは銀合金層などといった金属層からなり、透光性を発揮するほど、薄い膜厚に形成されている。このため、平面視で画素と重なるように補助配線層を形成しても出射光量が大幅に低下しない。それ故、隣接する画素の間に補助配線層を通す必要がないため、画素間に広いスペースを確保する必要がないので、画素サイズを大きくすることができる。
本発明において、前記補助配線層は、銀層または銀合金層からなることが好ましい。
本発明において、前記支持基板の一方面側に対向配置された透光性基板を備えている構成を採用することができる。
この場合、前記透光性基板には、隣接する前記画素で挟まれた領域に平面視で重なる領域にストライプ状あるいは格子状の遮光層が形成されている構成を採用することができる。この場合でも、補助配線層が遮光層と平面視で重なってもよいので、遮光層の幅寸法が狭くてよい。それ故、画素内において光出射領域が占める割合（画素開口率）を高くできる。
本発明を適用した有機ＥＬ装置において、複数の画素から異なる色の光を出射するように構成する場合、例えば、前記透光性基板には、前記複数の画素と平面視で重なる領域に異なる色のカラーフィルタが形成されている構成を採用すればよい。また、前記複数の有機ＥＬ素子が異なる色の光を出射するように構成してもよい。
本発明において、前記補助配線層は、当該補助配線層よりも前記支持基板側に配置された光反射面との間に光共振器を構成するハーフミラー層を構成していることが好ましい。このように構成すると、各画素から出射される色純度を高めることができるので、品位の高いカラー画像を表示することができる。
本発明において、前記第２電極層の上層側または下層側には、当該第２電極層と接する金属層からなるハーフミラー層が形成され、前記ハーフミラー層は、前記複数の画素の各々における有機ＥＬ素子に平面視で少なくとも一部が重なるように形成されて、当該ハーフミラー層よりも前記支持基板側に配置された光反射面との間に光共振器を構成していることが好ましい。このように構成すると、各画素から出射される色純度を高めることができるので、品位の高いカラー画像を表示することができる。また、ハーフミラー層が金属層からなるため、ハーフミラー層も補助配線層と同様な機能を発揮することになる。この場合、前記ハーフミラー層は、銀層、銀合金層、アルミニウム層あるいはアルミニウム合金層からなることが好ましい。
本発明において、前記ハーフミラー層が前記画素の有機ＥＬ素子に対して平面視で重なる領域の面積は、前記画素が対向する色によって相違する構成を採用してもよい。
本発明を適用した有機ＥＬ装置は、携帯電話機あるいはモバイルコンピュータなどの電子機器において直視型の表示部などとして用いられる。
以下、本発明の実施の形態を説明する。以下の説明で参照する図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。
［実施の形態１］
（全体構成）
図１は、本発明を適用した有機ＥＬ装置の電気的な構成を示す等価回路図である。図１に示す有機ＥＬ装置１００において、第１基板１０上には、複数の走査線３ａと、走査線３ａに対して交差する方向に延びる複数のデータ線６ａと、走査線３ａに対して並列して延在する複数の電源線３ｅとを有している。また、第１基板１０において、矩形形状の画素領域１０ａには複数の画素１００ａがマトリクス状に配列されている。データ線６ａにはデータ線駆動回路１０１が接続され、走査線３ａには走査線駆動回路１０４が接続されている。画素領域１０ａの各々には、走査線３ａを介して走査信号がゲート電極に供給されるスイッチング用の薄膜トランジスタ３０ｂと、このスイッチング用の薄膜トランジスタ３０ｂを介してデータ線６ａから供給される画素信号を保持する保持容量７０と、保持容量７０によって保持された画素信号がゲート電極に供給される駆動用の薄膜トランジスタ３０ｃと、この薄膜トランジスタ３０ｃを介して電源線３ｅに電気的に接続したときに電源線３ｅから駆動電流が流れ込む第１電極層８１（陽極層）と、この第１電極層８１と陰極層との間に有機機能層が挟まれた有機ＥＬ素子８０とが形成されている。
（全体構成）
図１は、本発明を適用した有機ＥＬ装置の電気的な構成を示す等価回路図である。図１に示す有機ＥＬ装置１００において、第１基板１０上には、複数の走査線３ａと、走査線３ａに対して交差する方向に延びる複数のデータ線６ａと、走査線３ａに対して並列して延在する複数の電源線３ｅとを有している。また、第１基板１０において、矩形形状の画素領域１０ａには複数の画素１００ａがマトリクス状に配列されている。データ線６ａにはデータ線駆動回路１０１が接続され、走査線３ａには走査線駆動回路１０４が接続されている。画素領域１０ａの各々には、走査線３ａを介して走査信号がゲート電極に供給されるスイッチング用の薄膜トランジスタ３０ｂと、このスイッチング用の薄膜トランジスタ３０ｂを介してデータ線６ａから供給される画素信号を保持する保持容量７０と、保持容量７０によって保持された画素信号がゲート電極に供給される駆動用の薄膜トランジスタ３０ｃと、この薄膜トランジスタ３０ｃを介して電源線３ｅに電気的に接続したときに電源線３ｅから駆動電流が流れ込む第１電極層８１（陽極層）と、この第１電極層８１と陰極層との間に有機機能層が挟まれた有機ＥＬ素子８０とが形成されている。
かかる構成によれば、走査線３ａが駆動されてスイッチング用の薄膜トランジスタ３０ｂがオンになると、そのときのデータ線６ａの電位が保持容量７０に保持され、保持容量７０が保持する電荷に応じて、駆動用の薄膜トランジスタ３０ｃのオン・オフ状態が決まる。そして、駆動用の薄膜トランジスタ３０ｃのチャネルを介して、電源線３ｅから第１電極層８１に電流が流れ、さらに有機機能層を介して対極層に電流が流れる。その結果、有機ＥＬ素子８０は、これを流れる電流量に応じて発光する。
このように構成した有機ＥＬ装置１００において、複数の画素１００ａは各々、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）に対応し、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３つの画素１００ａによって１つのピクセルを構成している。本形態において、有機ＥＬ素子８０は、白色光、または赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の混合色光が出射され、画素１００ａが赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のいずれに対応するかは、後述するカラーフィルタ層によって規定されている。
なお、図１に示す構成では、電源線３ｅは走査線３ａと並列していたが、電源線３ｅがデータ線６ａに並列している構成を採用してもよい。また、図１に示す構成では、電源線３ｅを利用して保持容量７０を構成していたが、電源線３ｅとは別に容量線を形成し、かかる容量線によって保持容量７０を構成してもよい。
（有機ＥＬ装置の具体的構成）
図２（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した有機ＥＬ装置の平面的な構成を各構成要素と共に第２基板側から見た平面図、およびそのＪ−Ｊ′断面図である。なお、図２（ｂ）にはカラーフィルタ層などの図示を省略してある。図２（ａ）、（ｂ）において、本形態の有機ＥＬ装置１００では、素子基板としての第１基板１０と、封止基板およびカラーフィルタ層基板の双方の機能を担う第２基板２０とを備えており、第１基板１０において、複数の有機ＥＬ素子８０が形成されている面側に第２基板２０が重ねて配置されている。第１基板１０と第２基板２０とは、第１シール材層９１および第２シール材層９２によって貼り合わされている。かかる第１シール材層９１および第２シール材層９２の詳細な構成は後述するが、第１シール材層９１は、図２（ａ）にドットを密に付した領域で示してあるように、画素領域１０ａの周りを囲む周辺領域１０ｃに沿って枠状に形成されている。これに対して、第２シール材層９２は、図２（ａ）にドットを疎に付した領域で示してあるように、第１シール材層９１で囲まれた領域の全体にわたって形成されている。
図２（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した有機ＥＬ装置の平面的な構成を各構成要素と共に第２基板側から見た平面図、およびそのＪ−Ｊ′断面図である。なお、図２（ｂ）にはカラーフィルタ層などの図示を省略してある。図２（ａ）、（ｂ）において、本形態の有機ＥＬ装置１００では、素子基板としての第１基板１０と、封止基板およびカラーフィルタ層基板の双方の機能を担う第２基板２０とを備えており、第１基板１０において、複数の有機ＥＬ素子８０が形成されている面側に第２基板２０が重ねて配置されている。第１基板１０と第２基板２０とは、第１シール材層９１および第２シール材層９２によって貼り合わされている。かかる第１シール材層９１および第２シール材層９２の詳細な構成は後述するが、第１シール材層９１は、図２（ａ）にドットを密に付した領域で示してあるように、画素領域１０ａの周りを囲む周辺領域１０ｃに沿って枠状に形成されている。これに対して、第２シール材層９２は、図２（ａ）にドットを疎に付した領域で示してあるように、第１シール材層９１で囲まれた領域の全体にわたって形成されている。
第１基板１０において、第２基板２０からの張り出し領域には端子１０２が形成されている。また、第１基板１０において、周辺領域１０ｃや、画素領域１０ａと周辺領域１０ｃとに挟まれた領域を利用して、図１を参照して説明したデータ線駆動回路１０１および走査線駆動回路１０４（図示せず）が形成されている。
（有機ＥＬ素子の構成）
図３（ａ）、（ｂ）は、本発明を適用した有機ＥＬ装置の断面構成を模式的に示す断面図、および画素の１つを拡大して模式的に示す拡大断面図である。なお、図３（ａ）には、有機ＥＬ素子として、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）に対応する３つの有機ＥＬ素子のみを示してある。
図３（ａ）、（ｂ）は、本発明を適用した有機ＥＬ装置の断面構成を模式的に示す断面図、および画素の１つを拡大して模式的に示す拡大断面図である。なお、図３（ａ）には、有機ＥＬ素子として、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）に対応する３つの有機ＥＬ素子のみを示してある。
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、第１基板１０は、石英基板、ガラス基板、セラミック基板、金属基板などからなる支持基板１０ｄを備えている。支持基板１０ｄの表面には、絶縁膜１１、１２、１３、１４、１５が形成され、絶縁膜１５の上層には有機ＥＬ素子８０が形成されている。本形態において、絶縁膜１１、１２、１３、１５は、酸化シリコン膜や窒化シリコン膜などから形成され、絶縁膜１４は、厚さが１．５〜２．０μｍの厚い感光性樹脂からなる平坦化膜として形成されている。絶縁膜１１は下地絶縁層であり、図示を省略するが、絶縁膜１１、１２、１３、１４の層間などを利用して、図１を参照して説明した薄膜トランジスタ３０ｂ、３０ｃ、保持容量７０、各種配線や各駆動回路が形成されている。また、絶縁膜１２、１３、１４、１５に形成されたコンタクトホールを利用して、異なる層間に形成された導電膜同士の電気的な接続が行なわれている。
本形態の有機ＥＬ装置１００は、トップエミッション型であり、矢印Ｌ１で示すように、支持基板１０ｄからみて有機ＥＬ素子８０が形成されている側から光を取り出すので、支持基板１０ｄとしては、アルミナなどのセラミックス、ステンレススチールなどといった不透明な基板を用いることができる。また、絶縁膜１４、１５の層間には、アルミニウム、銀、それらの合金からなる光反射層４１が形成されており、有機ＥＬ素子８０から支持基板１０ｄに向けて出射された光を光反射層４１で反射することにより、光を出射可能である。
第１基板１０では、絶縁膜１５の上層にＩＴＯ膜やＩＺＯ膜などからなる透光性の第１電極層８１（陽極／画素電極）が島状に形成されており、第１電極層８１の上層には、発光領域を規定するための開口部を備えた感光性樹脂などからなる厚い隔壁５１が形成されている。
第１電極層８１の上層には、有機機能層８２および透光性の第２電極層８３（陰極）が積層されており、第１電極層８１、有機機能層８２および第２電極層８３によって、有機ＥＬ素子８０が形成されている。本形態において、有機機能層８２および第２電極層８３は、隔壁５１が形成されている領域も含めて、画素領域１０ａの全面あるいは略全面にわたって形成されている。ここで、第２電極層８３は、直接あるいは陰極配線を介して定電位が印加されている。
本形態において、有機機能層８２は、トリアリールアミン（ＡＴＰ）多量体からなる正孔注入層、ＴＰＤ（トリフェニルジアミン）系正孔輸送層、アントラセン系ドーパントやルブレン系ドーパントを含むスチリルアミン系材料（ホスト）からなる発光層、アルミニウムキノリノール（Ａｌｑ3）からなる電子注入層をこの順に積層した構造を有しており、その上層にＭｇＡｇなどの薄膜金属からなる第２電極層８３が形成されている。また、有機機能層８２と第２電極層８３との間には、ＬｉＦからなる電子注入バッファ層が形成されることもある。これらの材料のうち、有機機能層８２を構成する各層、および電子注入バッファ層は、加熱ボート（るつぼ）を用いた真空蒸着法で順次形成することができる。また、第２電極層８３などを構成する金属系材料については真空蒸着法により形成でき、第１電極層８１を構成するＩＴＯなどの酸化物材料についてはＥＣＲプラズマスパッタ法やプラズマガン方式イオンプレーティング法、マグネトロンスパッタ法などの高密度プラズマ成膜法により形成することができる。
本形態において、有機ＥＬ素子８０は、白色光、または赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の混合色光を出射する。このため、有機ＥＬ装置１００では、第２基板２０において、有機ＥＬ素子８０と対向する位置に形成した赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のカラーフィルタ層２２（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）によって色変換を行なうことにより、フルカラー表示を行なう。すなわち、第２基板２０には、ポリエチレンテレフタレート、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリオレフィンなどプラスチック基板や、ガラス基板などからなる透光性の支持基板２０ｄ（透光性基板）に、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のカラーフィルタ層２２（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）、カラーフィルタ層２２（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）の間で光の漏洩を防止するための遮光層２３（ブラックマトリックス層）、透光性の平坦化膜２４、酸窒化シリコン層などからなる透光性のガスバリア層２５がこの順に形成されている。カラーフィルタ層２２（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）は、透明樹脂バインダーに顔料または染料が混合されている層であり、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）を用いるのが基本であるが、目的に応じてライトブルーやライトシアン、白などを加えてもよい。カラーフィルタ層２２（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）の厚みは、光線透過率を考慮して極力薄い方がよく、０．１〜１.５μｍの範囲で形成され、その厚さは、対応する色によって相違させることもある。遮光層２３は、黒色顔料を含んだ樹脂からなり、その厚さは、カラーフィルタ層２２（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）よりも厚く、１〜２μｍ前後の膜厚が好ましいが、これ以上の膜厚であってもよい。なお、第２基板２０には、紫外線の入射を防止する紫外線遮断・吸収層や、光反射防止層、放熱層などの機能層が形成されることもある。
このように構成した有機ＥＬ装置１００において、有機機能層８２、陰極として用いた第２電極層８３、電子注入層などは、水分により劣化しやすく、かかる劣化は、電子注入効果の劣化を惹き起こし、ダークスポットと呼ばれる非発光部分を発生させてしまう。そこで、本形態では、第２基板２０を封止基板として第１基板１０と貼り合せた構成と、第１基板１０に対して以下に説明する封止膜６０を形成した構成とを併用する。
まず、第１基板１０には、第２電極層８３の上層に画素領域１０ａよりも広い領域にわたって封止膜６０が形成されている。かかる封止膜６０として、本形態では、第２電極層８３上に積層されたシリコン化合物層からなる第１層６１、この第１層６１上に積層された樹脂層からなる第２層６２、およびこの第２層６２上に積層されたシリコン化合物からなる第３層６３を備えた積層膜が用いられている。第１層６１および第３層６３は、高密度プラズマ源を用いた高密度プラズマ気相成長法、例えば、ブラズマガン方式イオンプレーティング、ＥＣＲプラズマスパッタ、ＥＣＲプラズマＣＶＤ、表面波プラズマＣＶＤ、ＩＣＰ−ＣＶＤなどを用いて成膜された窒化シリコン（ＳｉＮx）や酸窒化シリコン（ＳｉＯxＮy）などから構成されており、かかる薄膜は、低温で成膜しても水分を確実に遮断する高密度ガスバリア層として機能する。第２層６２は、樹脂層から構成されており、隔壁５１や配線などに起因する表面凹凸を平坦化して第１層６１および第３層６３にクラックが発生するのを防止する有機緩衝層として機能している。
次に、本形態では、図２（ａ）、（ｂ）、および図３に示すように、第１基板１０と第２基板２０との間では、周辺領域１０ｃに沿って第１シール材層９１が矩形枠状に形成され、周辺領域１０ｃで囲まれた領域の全体にわたって透光性の第２シール材層９２が形成されており、第１基板１０と第２基板２０とは、第１シール材層９１および第２シール材層９２によって貼り合わされている。本形態において、第１シール材層９１には、紫外線によって硬化するエポキシ系接着剤９１ａが用いられている。第２シール材層９２は、第１基板１０と第２基板２０との間に介在して第１基板１０と第２基板２０との基板間隔を制御するビーズ状あるいはファイバー状のギャップ材９５が樹脂９６中に分散された構造になっており、第１基板１０と第２基板２０との間隙はギャップ材９５によって制御されている。第２シール材層９２において、樹脂９６には、熱によって硬化するエポキシ系接着剤９２ａが用いられている。
（補助陰極層の構成、および本形態の主な効果）
図４は、本発明の実施の形態１に係る有機ＥＬ装置に形成した補助配線層と画素との平面的な位置関係を示す説明図である。なお、図４において、補助配線層の形成領域については右下がりの点線を付した領域で示し、図４には、第２基板２０に形成した遮光層２３を、右上がりの斜線を付した領域として示してある。また、図４では、各画素１００ａおよび有機ＥＬ素子８０を矩形の実線で示してある。
図４は、本発明の実施の形態１に係る有機ＥＬ装置に形成した補助配線層と画素との平面的な位置関係を示す説明図である。なお、図４において、補助配線層の形成領域については右下がりの点線を付した領域で示し、図４には、第２基板２０に形成した遮光層２３を、右上がりの斜線を付した領域として示してある。また、図４では、各画素１００ａおよび有機ＥＬ素子８０を矩形の実線で示してある。
このように構成した有機ＥＬ装置１００は、有機ＥＬ素子８０から出射された光を第２電極層８３が位置する側（支持基板１０ｄが位置する側とは反対側）から出射するトップエミッションタイプであるため、第２電極層８３に透光性が求められる。このため、第２電極層８３は、膜厚が薄く、例えば１０ｎｍ未満に設定されているため、第２電極層８３では場所によって電気的抵抗がばらつきやすく、かかる電気的抵抗のばらつきは輝度ばらつきを発生させる。
そこで、本形態では、第２電極層８３の下層側には第２電極層８３に対して接触する補助配線層８４が形成されている。本形態において、補助配線層８４は、図３（ａ）、（ｂ）および図４に示すように、複数の画素１００ａの各々における発光領域（有機ＥＬ素子８０が形成されている領域）に平面視で少なくとも一部が重なるようにストライプ状に形成されており、１つの画素１００ａに２本の補助配線層８４が平行に通っている。かかる補助配線層８４については、定電位が印加されずに第２電極８３全体としての電気的抵抗の低減、およびばらつき解消の機能を担っている場合の他、直接、あるいは陰極配線を介して定電位が印加される場合もある。
ここで、補助配線層８４は、アルミニウムよりも導電率が高い銀層あるいは銀合金層からなり、略完全な透光性を発揮するほど、薄い膜厚、例えば１０ｎｍ未満に形成されている。このため、本形態では、平面視で画素１００ａと重なるように補助配線層８４を形成しても出射光量が大幅に低下しない。それ故、隣接する画素１００ａの間に補助配線層８４を通す必要がないため、隣接する画素１００ａの間には補助配線層８４を通すための広いスペースを確保する必要がないので、画素サイズを大きくすることができる。また、第２基板２０に形成された遮光層２３と平面視で完全に重なっている必要がないので、遮光層２３の幅寸法が狭くてよい。それ故、本形態によれば、画素１００ａ内において光出射領域が占める割合（画素開口率）が高い。よって、本形態の有機ＥＬ装置１００によれば、輝度が高くて品位の高い画像を表示することができる。
［実施の形態２］
図５は、本発明の実施の形態２に係る有機ＥＬ装置に形成した補助配線層と画素との平面的な位置関係を示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。また、本形態の有機ＥＬ装置の画素の基本的な構成は、図３（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。
図５は、本発明の実施の形態２に係る有機ＥＬ装置に形成した補助配線層と画素との平面的な位置関係を示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。また、本形態の有機ＥＬ装置の画素の基本的な構成は、図３（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。
本形態の有機ＥＬ装置も、実施の形態１と同様、トップエミッションタイプであるため、図３（ａ）、（ｂ）に示す第２電極層８３に透光性が求められる。このため、第２電極層８３は、膜厚が薄く設定されているため、第２電極層８３では場所によって電気的抵抗がばらつきやすく、かかる電気的抵抗のばらつきは輝度ばらつきを発生させる。そこで、本形態でも、実施の形態１と同様、第２電極層８３の下層側には第２電極層８３に対して接触する補助配線層８４が形成されている。かかる補助配線層８４については、定電位が印加されずに第２電極８３全体としての電気的抵抗の低減、およびばらつき解消の機能を担っている場合の他、直接あるいは陰極配線を介して定電位が印加される場合もある。
本形態において、補助配線層８４は、図３（ａ）、（ｂ）および図５に示すように、複数の画素１００ａの各々における発光領域（有機ＥＬ素子８０が形成されている領域）に平面視で少なくとも一部が重なるようにストライプ状に形成されており、１つの画素１００ａに幅広の補助配線層８４が通っている。ここで、補助配線層８４は、アルミニウムよりも導電率が高い銀層あるいは銀合金層からなり、透光性を発揮するほど、薄い膜厚で形成されている。このため、本形態では、平面視で画素１００ａと重なるように補助配線層８４を形成しても出射光量が大幅に低下しない。それ故、隣接する画素１００ａの間に補助配線層８４を通す必要がないため、隣接する画素１００ａの間には補助配線層８４を通すための広いスペースを確保する必要がないので、画素サイズを大きくすることができる。また、第２基板２０に形成された遮光層２３と平面視で完全に重なっている必要がないので、遮光層２３の幅寸法が狭くてよい。それ故、本形態によれば、画素１００ａ内において光出射領域が占める割合（画素開口率）が高い。
ここで、補助配線層８４の膜厚は、実施の形態１よりも厚く、例えば１０ｎｍ程度であるため、ハーフミラー層としての機能を発揮する。そこで、本形態では、補助配線層８４（ハーフミラー層）を利用して光共振器を構成し、有機ＥＬ素子８０から出射される光のスペクトラムを画素１００ａが対応する色毎に調整してある。かかる光共振器を構成するにあたっては、例えば、図３（ａ）、（ｂ）に示す第１電極層８１の膜厚を画素１００ａが対応する色毎に相違させた構成、あるいは第１電極層８１と光反射層４１との間に介在する絶縁膜１５の膜厚を画素１００ａが対応する色毎に相違させた構成とする。その結果、補助配線層８４（ハーフミラー層）と光反射層４１との間には、画素１００ａが対応する色の波長に対応する光路長をもった光共振器が形成される。それ故、各画素１００からは、光共振器によって、対応する色に合った調整が施された光と、補助配線層８４を通らずに直接、出射された光とが出射され、かかる光は、カラーフィルイタ２２（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）で色変換された後、出射されることになる。それ故、各画素１００ａからは、色純度が優れた光が出射されるので、品位の高いカラー画像を表示することができる。
［実施の形態３］
図６は、本発明の実施の形態３に係る有機ＥＬ装置に形成した補助配線層と画素との平面的な位置関係を示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１、２と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。また、本形態の有機ＥＬ装置の画素の基本的な構成は、図３（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。
図６は、本発明の実施の形態３に係る有機ＥＬ装置に形成した補助配線層と画素との平面的な位置関係を示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１、２と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。また、本形態の有機ＥＬ装置の画素の基本的な構成は、図３（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。
本形態の有機ＥＬ装置においても、実施の形態１、２と同様、トップエミッションタイプであるため、図３（ａ）、（ｂ）に示す第２電極層８３に透光性が求められる。このため、第２電極層８３は、膜厚が薄く設定されているため、第２電極層８３では場所によって電気的抵抗がばらつきやすく、かかる電気的抵抗のばらつきは輝度ばらつきを発生させる。そこで、本形態でも、実施の形態１と同様、第２電極層８３の下層側には第２電極層８３に対して接触する補助配線層８４が形成されている。かかる補助配線層８４については、定電位が印加されずに第２電極層８３の全体としての電気的抵抗の低減、およびばらつき解消の機能を担っている場合の他、直接あるいは陰極配線を介して定電位が印加される場合もある。
本形態において、補助配線層８４は、図３（ａ）、（ｂ）および図６に示すように、複数の画素１００ａの各々における発光領域（有機ＥＬ素子８０が形成されている領域）に平面視で少なくとも一部が重なるようにストライプ状に形成されており、１つの画素１００ａに、２本の補助配線層８４が隣接しながら平行に通っている。ここで、補助配線層８４は、アルミニウムよりも導電率が高い銀層あるいは銀合金層からなり、略完全な透光性を発揮するほど、薄い膜厚、例えば１０ｎｍ未満に形成されている。
また、本形態では、補助配線層８４と同一の層間（有機機能層８２と第２電極層８３との間）にはハーフミラー層８５が形成されている。ここで、ハーフミラー層８５は、複数の画素１００ａの各々における発光領域（有機ＥＬ素子８０が形成されている領域）に平面視で少なくとも一部が重なるようにストライプ状に形成されており、各画素１００ａにおいて、補助配線層８４と平行に通っている。ここで、ハーフミラー層８５は、アルミニウム、アルミニウム合金、銀、銀合金など導電率が高い銀層からなり、数十％程度の透光性を発揮するほど、薄い膜厚、例えば１０ｎｍ程度に形成されている。
本形態において、ハーフミラー層８５は、図３（ａ）、（ｂ）に示す光反射層８４との間に、画素１００ａが対応する色の波長に対応する光路長をもった光共振器を構成している。すなわち、図３（ａ）、（ｂ）に示す第１電極層８１の膜厚、あるいは第１電極層８１と光反射層４１との間に介在する絶縁膜１５の膜厚は、画素１００ａが対応する色毎に相違させてある。それ故、各画素１００からは、光共振器によって、対応する色に合った調整が施された光と、ハーフミラー層８５を通らずに出射された光とが出射され、かかる光は、カラーフィルイタ２２（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）で色変換された後、出射されることになる。それ故、各画素１００ａからは、色純度が優れた光が出射されるので、品位の高いカラー画像を表示することができる。
また、ハーフミラー層８５は、アルミニウム、アルミニウム合金、銀、銀合金など導電率が高い銀層からなるため、定電位が印加されずに第２電極層８３の全体としての電気的抵抗の低減、およびばらつき解消の機能を担う他、直接あるいは陰極配線を介して定電位が印加される等、補助配線層８４と同様な機能を発揮する。それ故、本形態によれば、ハーフミラー層８５および補助電極層８４によって、第２電極層８３全体としての電気的抵抗の低減、およびばらつき解消を効果的に図ることができる。
［実施の形態４］
図７は、本発明の実施の形態４に係る有機ＥＬ装置に形成した補助配線層と画素との平面的な位置関係を示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態３と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。また、本形態の有機ＥＬ装置の画素の基本的な構成は、図３（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。
図７は、本発明の実施の形態４に係る有機ＥＬ装置に形成した補助配線層と画素との平面的な位置関係を示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態３と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。また、本形態の有機ＥＬ装置の画素の基本的な構成は、図３（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。
図７に示すように、本形態でも、実施の形態３と同様、複数の画素１００ａの各々を通るように、略完全な透光性を発揮する補助配線層８４と、数十％程度の透光性を発揮するハーフミラー層８５とを画素１００ａを通してある。かかる構成を採用するにあたって、実施の形態３では、２本の補助配線層８４を画素１００ａの一方の端部で平行に延在させ、他方の端部でハーフミラー層８５を２本の補助配線層８４に平行に延在させたが、その位置関係に限定はなく、図７に示すように、２本の補助配線層８４の間でハーフミラー層８５が延在している構成を採用してもよい。
［実施の形態５］
図８は、本発明の実施の形態５に係る有機ＥＬ装置に形成した補助配線層と画素との平面的な位置関係を示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態３と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。また、本形態の有機ＥＬ装置の画素の基本的な構成は、図３（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。
図８は、本発明の実施の形態５に係る有機ＥＬ装置に形成した補助配線層と画素との平面的な位置関係を示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態３と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。また、本形態の有機ＥＬ装置の画素の基本的な構成は、図３（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。
図８に示すように、本形態でも、実施の形態３と同様、複数の画素１００ａの各々を通るように、略完全な透光性を発揮する補助配線層８４と、数十％程度の透光性を発揮するハーフミラー層８５とを画素１００ａを通してある。かかる構成を採用するにあたって、実施の形態３では、複数の画素１００ａのいずれにおいても、平面視でハーフミラー層８５が画素１００ａと重なる面積が等しかったが、本形態では、ハーフミラー層８５の幅寸法が、画素１００ａが対応する色毎に相違しており、各画素１００ａにハーフミラー層８５が重なる面積は、カラーフィルタ２３（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）の色変換特性、有機ＥＬ素子８０の発光特性、各色間での視認性などを考慮して、以下の関係
画素１００ａ（Ｇ）＜画素１００ａ（Ｂ）＜画素１００ａ（Ｒ）
に設定してある。それ故、本形態によれば、品位の高いカラー画像を表示することができる。
画素１００ａ（Ｇ）＜画素１００ａ（Ｂ）＜画素１００ａ（Ｒ）
に設定してある。それ故、本形態によれば、品位の高いカラー画像を表示することができる。
［他の実施の形態］
上記実施の形態では、補助配線層８４およびハーフミラー層８５を第２電極層８３の下層側に形成したが、補助配線層８４およびハーフミラー層８５を第２電極層８３の上層側に形成してもよい。また、上記実施の形態では、補助配線層８４およびハーフミラー層８５を同一の層間に形成したが、補助配線層８４およびハーフミラー層８５の一方を第２電極層８３の下層側に形成し、他方を第２電極層８３の上層側に形成してもよい。
上記実施の形態では、補助配線層８４およびハーフミラー層８５を第２電極層８３の下層側に形成したが、補助配線層８４およびハーフミラー層８５を第２電極層８３の上層側に形成してもよい。また、上記実施の形態では、補助配線層８４およびハーフミラー層８５を同一の層間に形成したが、補助配線層８４およびハーフミラー層８５の一方を第２電極層８３の下層側に形成し、他方を第２電極層８３の上層側に形成してもよい。
上記実施の形態では、補助配線層８４およびハーフミラー層８５をストライプ状に形成したが、格子状に形成してもよい。また、補助配線層８４およびハーフミラー層８５の一方をストライプ状に形成し、他方を格子状に形成してもよい。
上記実施の形態では、トップエミッション型の有機ＥＬ装置１００において第２基板２０にカラーフィルタ層２２（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）を設けた場合を例に説明したが、有機ＥＬ素子自身が各色の光を出射する有機ＥＬ装置に本発明を適用してもよく、この場合、第２基板２０は封止基板のみとして機能する。
また、上記実施の形態では、カラー表示用の有機ＥＬ装置１００を例に説明したが、複写機の光学ヘッドなどとして利用する場合には、モノクロでよく、このようなモノクロ用の有機ＥＬ装置に本発明を適用してもよい。この場合も、第２基板２０は封止基板のみとして機能する。
また、上記形態では、有機機能層８２を画素領域１０ａの全面に形成した例を説明したが、隔壁５１で囲まれた領域内にインクジェット法などで有機機能層を選択的に塗布した後、定着させて、第１電極層８１の上層には、３，４−ポリエチレンジオシチオフェン／ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）などからなる正孔注入層、および発光層からなる有機機能層が形成された有機ＥＬ装置に発明を適用してもよい。この場合、発光層は、例えば、ポリフルオレン誘導体、ポリフェニレン誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリチオフェン誘導体、またはこれらの高分子材料に、ペリレン系色素、クマリン系色素、ローダミン系色素、例えばルブレン、ペリレン、９，１０−ジフェニルアントラセン、テトラフェニルブタジエン、ナイルレッド、クマリン６、キナクリドン等をドープした材料から構成される。また、発光層としては、二重結合のπ電子がポリマー鎖上で非極在化しているπ共役系高分子材料が、導電性高分子でもあることから発光性能に優れるため、好適に用いられる。特に、その分子内にフルオレン骨格を有する化合物、すなわちポリフルオレン系化合物がより好適に用いられる。また、このような材料以外にも、共役系高分子有機化合物の前駆体と、発光特性を変化させるための少なくとも１種の蛍光色素とを含んでなる組成物も使用可能である。
［電子機器への搭載例］
図９を参照して、上述した実施形態に係る有機ＥＬ装置１００を搭載した電子機器について説明する。図９は、本発明に係る有機ＥＬ装置を用いた電子機器の説明図である。
図９を参照して、上述した実施形態に係る有機ＥＬ装置１００を搭載した電子機器について説明する。図９は、本発明に係る有機ＥＬ装置を用いた電子機器の説明図である。
図９（ａ）に、有機ＥＬ装置１００を備えたモバイル型のパーソナルコンピュータの構成を示す。パーソナルコンピュータ２０００は、表示ユニットとしての有機ＥＬ装置１００と本体部２０１０を備える。本体部２０１０には、電源スイッチ２００１及びキーボード２００２が設けられている。図９（ｂ）に、有機ＥＬ装置１００を備えた携帯電話機の構成を示す。携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１及びスクロールボタン３００２、並びに表示ユニットとしての有機ＥＬ装置１００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１００に表示される画面がスクロールされる。図９（ｃ）に、有機ＥＬ装置１００を適用した情報携帯端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistants）の構成を示す。情報携帯端末４０００は、複数の操作ボタン４００１及び電源スイッチ４００２、並びに表示ユニットとしての有機ＥＬ装置１００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１００に表示される。なお、有機ＥＬ装置１００が適用される電子機器としては、図９（ａ）〜（ｃ）に示すものの他、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、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、タッチパネルを備えた機器等などが挙げられる。そして、これらの各種電子機器の表示部として、前述した有機ＥＬ装置１００が適用可能である。
１０・・第１基板、１０ａ・・画素領域、２０・・第２基板、２２（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）・・カラーフィルタ層、２３・・遮光層、８０・・有機ＥＬ素子、８１・・第１電極層、８２・・有機機能層、８３・・第２電極層、８４・・補助配線層、８５・・ハーフミラー層、１００・・有機ＥＬ装置、１００ａ・・画素
Claims (10)
- 支持基板の一方面側に複数の画素が配列された画素領域を有し、前記複数の画素の各々に、少なくとも第１電極層、発光層、および透光性の第２電極層が順に積層された有機エレクトロルミネッセンス素子を備え、前記有機エレクトロルミネッセンス素子から出射された光を前記第２電極層が位置する側から出射する有機エレクトロルミネッセンス装置において、
前記第２電極層は、前記画素領域の全面あるいは略全面に形成され、
前記第２電極層の上層側または下層側には、当該第２電極層と接するストライプ状あるいは格子状の補助配線層が形成され、
前記補助配線層は、透光性を発揮する膜厚の金属層からなるとともに、前記複数の画素の各々において前記有機エレクトロルミネッセンス素子に平面視で少なくとも一部が重なるように形成されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。 - 前記補助配線層は、銀層または銀合金層からな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。
- 前記支持基板の一方面側に対向配置された透光性基板を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
- 前記透光性基板には、隣接する前記画素で挟まれた領域に平面視で重なる領域にストライプ状あるいは格子状の遮光層が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
- 前記透光性基板には、前記複数の画素と平面視で重なる各領域に異なる色のカラーフィルタが形成されていることを特徴とする請求項３または４に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
- 前記複数の有機エレクトロルミネッセンス素子は、異なる色の光を出射することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
- 前記補助配線層は、当該補助配線層よりも前記支持基板側に配置された光反射面との間に光共振器を構成するハーフミラー層を構成していることを特徴とする請求項５または６に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
- 前記第２電極層の上層側または下層側には、当該第２電極層と接する金属層からなるハーフミラー層が形成され、
前記ハーフミラー層は、前記複数の画素の各々における有機エレクトロルミネッセンス素子に平面視で少なくとも一部が重なるように形成されて、当該ハーフミラー層よりも前記支持基板側に配置された光反射面との間に光共振器を構成していることを特徴とする請求項５乃至７の何れか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。 - 前記ハーフミラー層は、銀層、銀合金層、アルミニウム層あるいはアルミニウム合金層からなることを特徴とする請求項８に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
- 前記ハーフミラー層が前記有機エレクトロルミネッセンス素子に対して平面視で重なる領域の面積は、前記画素が対向する色によって相違することを特徴とする請求項５乃至９の何れか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
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