JP2009272081A - 有機エレクトロルミネッセンス装置 - Google Patents

有機エレクトロルミネッセンス装置 Download PDF

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Abstract

【課題】隔壁による段差に起因して段切れが生じ、発光がなされなくなってしまうことを防止して、良好な表示品質を確保した有機エレクトロルミネッセンス装置を提供する。
【解決手段】凹部15を区画し、この凹部15内に有機EL素子70の形成領域を配して凹部15内に機能層40を配置する隔壁34と、隔壁34上と凹部15内とに連続して設けられた補助電極50とを備える。第2電極60は、機能層40と補助電極50とに電気的に接続するように、有機EL素子70の形成領域と非形成領域との両方に重なる領域に設けられ、少なくとも凹部15内に配置された機能層40及び補助電極50に接した状態で、凹部15内の機能層40と補助電極50との間に連続して設けられている。補助電極50は第2電極60より厚く形成されている。
【選択図】図4

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス装置に関する。
近年、情報機器の多様化等に伴い、消費電力が少なく軽量化された平面表示装置のニーズが高まっている。このような平面表示装置の一つとして、有機発光層を含む機能層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)を発光させて表示を行う、有機エレクトロルミネッセンス装置(有機EL装置)が提案されている。
有機EL装置には、有機EL素子が放つ光を該素子が形成された基板側とは反対側から取り出す所謂トップエミッション方式と、有機EL素子が形成された基板側から該基板を透過させて取り出す所謂ボトムエミッション方式の2種類の表示方式がある。この2種類の表示方式を比較すると、トップエミッション方式の有機EL装置は、画素開口率を上げやすく、表示画面の高精細化・高画質化に有利な構造となっている。
また、有機EL装置では、発光層で発光した光を取り出す側の電極として、光透過性を有したものを用いる必要がある。したがって、トップエミッション方式では、光取り出し側となる陰極(電極)を、光透過性にする必要がある。このような光透過性の陰極(電極)としては、ITO(Indium Tin Oxide:インジウム錫酸化物)等の透明導電材料を用いたり、銀やアルミニウム、MgAg等の金属材料(合金材料)を十分薄膜に形成することなどにより、光透過性を付与している。
しかしながら、このようにして形成される透明(光透過性)の陰極は、形成材料自体の物性(導電性)や、薄膜に形成されることでその断面積が小さくなることにより、抵抗値が高くなる。そのため、特に大型の有機ELディスプレイ(有機EL装置)の場合、抵抗値が高いことで顕著となる陰極の電圧降下に起因して、例えば表示領域の外周部と内部とで前記有機EL素子間に輝度のバラツキが生じ、発光ムラや輝度ムラ等の表示ムラによって表示品質が低下するという課題があった。
そこで、透明陰極に導通させた状態で補助配線を形成し、透明電極の抵抗を、これら透明陰極と補助電極とを合わせた電極全体の抵抗にすることで、透明陰極の実質的な低抵抗化を実現し、表示ムラを解消することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
ところで、有機EL素子については、機能層の形成材料に高分子材料を用いる場合、機能層の形成材料を含む液状体(機能液)を所定の位置に塗布・配置し、溶媒を蒸発させることで所望の形成材料の膜(機能膜)を成膜する、湿式塗布法(液相法)が用いられる。
この湿式塗布法の有効な手段の1つとして、液滴吐出法を用いた製造方法が知られている。中でもインクジェット法は、パターニングにマスクが不要、高解像度の塗りわけが可能、インクの損失が少ない、大面積の塗布が容易、といった様々な利点がある。そのため微細なパターン、例えばフルカラー表示を行うための微細なRGBパターンに機能膜を塗り分け、形成するのに適しており、高精細で高品質な有機EL装置とすることが可能になる。
液滴吐出法を用いた製造方法では、それぞれの機能液の配置箇所を区画するため機能液を塗布する領域の周囲に隔壁を設けている。隔壁を設けることで位置精度が向上する上に、塗布された機能液が他の領域に塗布される機能液と混ざり合うことを抑制することができるからである。
また、このような隔壁は、湿式塗布法だけでなく、蒸着法等の気相法にも用いられる。隔壁を用いることで、画素電極(陽極)間での短絡を防止して絶縁性を確保し、また、機能層を蒸着法で全面に形成した場合にも、各画素を分離独立させることができ、さらに、発光した光が隣の画素側に出射してしまい、所望の表示性能が得られなくなるのを防止することができるからである。
特開2005−158583号公報
ところで、前記の隔壁は、機能層の成膜方法等によっても異なるものの、例えば1〜3μm程度の高さに形成される。これに対し、例えば透明の陰極としては、特に光透過性を確保するため薄膜に形成する場合、蒸着法等によって5〜10nm程度に形成される。例えば前記のMgAgを用いた場合では、10nm程度の薄膜に形成される。
すると、この陰極は隔壁の高さに対して格段に薄いことから、隔壁の側面に形成される段差によって段切れを起こし、隔壁内の凹部に形成された機能層を覆う部位が隔壁上の陰極から断線してしまうおそれがある。すなわち、このように隔壁内の凹部の機能層を覆う部位が電気的に陰極に接続されないと、機能層に電流が流れなくなり、発光がなされなくなってしまう。
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、隔壁による段差に起因して段切れ(断線)が生じ、発光がなされなくなってしまうことを防止して、良好な表示品質を確保した、有機エレクトロルミネッセンス装置を提供することを目的としている。
前記課題を解決するため本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置は、第1電極と第2電極とに挟持された機能層を有した有機エレクトロルミネッセンス素子を備えてなる有機エレクトロルミネッセンス装置であって、
前記機能層は少なくとも有機発光層を含み、凹部を区画し、かつ、該凹部内に前記有機エレクトロルミネッセンス素子の形成領域を配して該凹部内に前記機能層を配置する隔壁と、前記隔壁上と前記凹部内とに連続して設けられた補助電極と、を備え、
前記第2電極は、前記機能層と前記補助電極とに電気的に接続するように、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の形成領域と前記有機エレクトロルミネッセンス素子の非形成領域との両方に重なる領域に設けられ、少なくとも前記凹部内に配置された前記機能層及び前記補助電極に接した状態で、該凹部内の機能層と補助電極との間に連続して設けられ、前記補助電極は、前記第2電極より厚く形成されていることを特徴とする。
この有機エレクトロルミネッセンス装置によれば、第2電極が、機能層と補助電極とに電気的に接続するように、有機エレクトロルミネッセンス素子の形成領域と有機エレクトロルミネッセンス素子の非形成領域との両方に重なる領域に設けられ、少なくとも凹部内に配置された機能層及び補助電極に接した状態で、該凹部内の機能層と補助電極との間に連続して設けられているので、この第2電極がたとえ隔壁の段差によって段切れを起こしても、凹部内に設けられた補助電極に接することで、この補助電極を介して段切れを起こした隔壁上と凹部内とが導通するようになる。したがって、この第2電極が凹部内に配置された機能層に接しているので、有機エレクトロルミネッセンス素子の形成領域の機能層に十分に電流が流れるようになり、これにより、良好な発光がなされるようになる。なお、補助電極は第2電極より厚く形成されているので、隔壁の段差によって段切れが生じにくくなっている。よって、この有機エレクトロルミネッセンス装置は、隔壁の段差による段切れ(断線)によって発光がなされなくなるのが防止された、良好な表示品質を有するものとなる。
また、前記有機エレクトロルミネッセンス装置においては、前記隔壁がストライプ状に配設され、前記凹部が前記隔壁間に形成されることでストライプ状に配設されてなり、前記補助電極が、前記隔壁と交差するストライプ状に配設されていてもよい。その場合に、前記第1電極は、隣合う一対の前記隔壁と隣合う一対の前記補助電極とに区画された領域に島状に形成されていてもよい。
このようにすれば、隔壁間に形成されたストライプ状の凹部において、第2電極が補助電極に接するので、この第2電極がたとえ隔壁の段差によって段切れを起こしても、補助電極を介して段切れを起こした隔壁上と凹部内とが導通するようになる。
また、第1電極が、隣合う一対の隔壁と隣合う一対の補助電極とに区画された領域に島状に形成されていれば、この島状に形成された第1電極に対応する箇所が、独立した発光素子として機能するようになる。
また、前記有機エレクトロルミネッセンス装置においては、前記隔壁の側方に形成される前記凹部が、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の形成領域を配する第1凹部と、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の非形成領域を配するとともに、前記補助電極を設ける第2凹部と、を有していてもよい。
このようにすれば、第2電極が第1凹部と第2凹部との間に連続して形成されることで、特に第1凹部内の部位が第2凹部内の補助電極に接するので、この第2電極がたとえ隔壁の段差によって段切れを起こしても、補助電極を介して段切れを起こした隔壁上と第1凹部内とが導通するようになる。
また、前記有機エレクトロルミネッセンス装置においては、前記凹部が前記隔壁に囲まれて形成され、該凹部内における前記有機エレクトロルミネッセンス素子の形成領域に前記機能層が配置され、該凹部内における前記有機エレクトロルミネッセンス素子の非形成領域に前記補助電極が配置され、これによって該凹部内にて前記第2電極が前記機能層と前記補助電極との間に連続して設けられていてもよい。
このようにすれば、第2電極が凹部内にて機能層と補助電極との間に連続して設けられているので、この第2電極がたとえ隔壁の段差によって段切れを起こしても、補助電極を介して段切れを起こした隔壁上と凹部内とが導通するようになる。
また、前記有機エレクトロルミネッセンス装置においては、前記第2電極がMgAgからなっていてもよい。
第2電極としてMgAgを用いる場合、その厚さは10nm程度に形成されるが、例えば隔壁が高さ2μm程度になっても、前記構成を備えることで良好な発光性能が得られる。
また、前記有機エレクトロルミネッセンス装置においては、前記補助電極が、前記第2電極より高導電性の材料からなっているのが好ましい。
このようにすれば、第2電極と補助電極とを合わせた電極全体の抵抗をより良好に下げることができ、したがって第2電極の実質的な低抵抗化を実現し、表示ムラを解消することが可能になる。
また、前記有機エレクトロルミネッセンス装置においては、前記補助電極は、厚さが200nm以上であるのが好ましい。
このようにすれば、隔壁の高さが例えば1〜3μm程度であっても、この隔壁の段差に起因して補助電極に断線(段切れ)が生じることが確実に防止される。
また、前記有機エレクトロルミネッセンス装置においては、前記補助電極が、マスク蒸着法で形成されているのが好ましい。
補助電極をマスク蒸着法で形成することにより、機能層に対してエッチングによるダメージを与えることなく、この補助電極を所望のパターンに成膜することができる。
また、前記有機エレクトロルミネッセンス装置においては、前記補助電極が、Alからなっているのが好ましい。
Alは抵抗が低く、また、蒸着によって容易に成膜できることから、第2電極の実質的な低抵抗化を可能にし、かつ、マスク蒸着によって所望のパターンに成膜することが可能になる。
以下、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置(以下、有機EL装置と記す)について、図面を参照して詳しく説明する。なお、以下で参照する各図面においては、図面を見易くするために各部の大きさ等を適宜変更して示している。
まず、本発明の有機EL装置の概略構成について、図1、図2を参照して説明する。
図1は、本発明に係る有機EL装置1の配線構造を示す模式図である。この有機EL装置1は、スイッチング素子として薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:以下、TFT)を用いたアクティブマトリクス方式のもので、複数の走査線101と、各走査線101に対して略直角に交差する方向に延びる複数の信号線102と、各信号線102に並列に延びる複数の電源線103とからなる配線構成を有し、走査線101と信号線102との各交点付近にサブ画素Xを形成したものである。本発明の技術的思想に沿えば、TFTなどを用いるアクティブマトリクスは必須ではなく、単純マトリクス向けの素子基板を用いて本発明を実施し、単純マトリクス駆動しても全く同じ効果が低コストで得られる。
信号線102には、シフトレジスタ、レベルシフタ、ビデオライン及びアナログスイッチを備えるデータ線駆動回路104が接続されている。また、走査線101には、シフトレジスタ及びレベルシフタを備える走査線駆動回路105が接続されている。
さらに、サブ画素Xの各々には、走査線101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TFT112と、このスイッチング用TFT112を介して信号線102から共有される画素信号を保持する保持容量113と、該保持容量113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TFT123と、この駆動用TFT123を介して電源線103に電気的に接続したときに該電源線103から駆動電流が流れ込む画素電極(陽極、第1電極)20と、該画素電極20と共通電極(陰極、第2電極)60との間に挟み込まれた機能層40と、が設けられている。
この有機EL装置1によれば、走査線101が駆動されてスイッチング用TFT112がオン状態になると、そのときの信号線102の電位が保持容量113に保持され、該保持容量113の状態に応じて、駆動用TFT123のオン・オフ状態が決まる。そして、駆動用TFT123のチャネルを介して、電源線103から画素電極20に電流が流れ、さらに機能層40を介して共通電極60に電流が流れる。これにより、機能層40を構成する有機発光層は、これを流れる電流量に応じて発光する。
図2は、本発明に係る有機EL装置1の構成を模式的に示す平面図である。
図2に示すように有機EL装置1は、基板10を有し、この基板10に、平面視矩形状の画素部130を形成したものである。画素部130は、サブ画素Xがマトリクス状に配置された実表示領域140と、実表示領域140の周囲に配置されたダミー領域150とに区画されている。
各々のサブ画素Xが備える機能層40は、本実施形態では発光することで赤色(R)、緑色(G)または青色(B)のいずれかの光を取り出すことが可能となっている。ただし、後述するように白色光を発光し、R、G、Bに対応するカラーフィルタによって赤色(R)、緑色(G)、青色(B)を出射させるように構成することもできる。
実表示領域140においては、図の縦方向に同一色のサブ画素Xが配列しており、いわゆるストライプ配置を構成している。そして、実画素領域140では、マトリクス状に配置されたサブ画素Xから出射したRGBの光を混色させることにより、フルカラー表示を可能にしている。
実表示領域140の図2中両側には走査線駆動回路105が配置されており、これら走査線駆動回路105は、ダミー領域150の下層側に配置されている。また、実表示領域140の図2中上側には検査回路160が配設されており、この検査回路160は、ダミー領域150の下層側に配設されている。この検査回路160は、有機EL装置100の作動状況を検査するための回路であって、例えば検査結果を外部に出力する検査情報出力手段(図示せず)を備え、製造途中や出荷時における表示装置の品質、欠陥の検査を行うことができるように構成されている。
(第1実施形態)
次に、有機EL装置の具体的な構成例として、本発明の第1実施形態を説明する。図3は、本発明の有機EL装置の第1実施形態を示す要部拡大平面図、図4(a)は図3のA−A線矢視断面図、図4(b)は図3のC−C線矢視断面図、図4(c)は図3のD−D線矢視断面図である。
本実施形態の有機EL装置1は、図3に示すように、隔壁34をストライプ状に多数配設し、隣り合う隔壁34、34間に凹部15を形成するとともに、前記隔壁34と直交(交差)して、補助陰極配線(補助電極)50をストライプ状に多数配設したものである。ここでいうストライプ状とは、多数の隔壁34同士、多数の補助陰極配線50同士がそれぞれ端部で接続されているものも含む。
そして、隣合う一対の隔壁34、34と隣合う一対の補助電極50、50とに区画された矩形の領域内に、図3中破線で示すように、平面視が長円形状(トラック形状)の複数のサブ画素Xを形成したものである。ここで、このサブ画素Xの平面視形状は、前記凹部15内に臨んで露出した画素電極(第1電極)20の平面視形状に対応しており、画素電極20は、各サブ画素X毎に島状に独立して形成されている。したがって、サブ画素Xは、それぞれ独立して形成されたものとなり、独立した発光素子として機能するようになっている。
なお、図3に示したように本実施形態では、隔壁34を図面の縦方向にストライプ状に配置し、補助陰極配線50を図面の横方向にストライプ状に配置しているが、逆に、隔壁34を図面の横方向に配置し、補助陰極配線50を図面の縦方向に配置してもよい。
また、この有機EL装置1では、図4(a)、(b)に示すように、基体13と、基体13上に形成される画素電極20と、画素電極20の周縁部を覆ってその開口32a内に画素電極20を臨ませ、露出させる絶縁膜32と、画素電極20の露出面を覆って形成された機能層40と、少なくとも機能層40を覆って基体13上に形成された共通電極60と、を備えている。そして、本実施形態では、絶縁膜32の開口32a内に露出した画素電極(陽極、第1電極)20と、これの直上に配置された機能層40と、この機能層40を覆う共通電極(陰極、第2電極)60とから、有機EL素子70が形成されている。また、本実施形態の有機EL装置1では、有機EL素子70で発光した光を、共通電極60側に射出するトップエミッション方式が採用されている。
基体13は、基板10と、基板10上に形成されて配線や駆動素子等を備える素子層11と、を備えている。基板10としては、本実施形態ではトップエミッション方式を採用しているので、透明基板及び不透明基板のいずれも用いることができる。不透明基板としては、例えばアルミナ等のセラミックス、ステンレススチール等の金属シートに表面酸化などの絶縁処理を施したもの、また熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂、さらにはそのフィルム(プラスチックフィルム)などが挙げられる。透明基板としては、例えばガラス、石英ガラス、窒化ケイ素等の無機物や、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の有機高分子(樹脂)を用いることができる。また、前記材料を積層または混合して形成された複合材料を用いることもできる。本実施形態では、基板10の材料として前述した不透明のプラスチックフィルムを用いる。
素子層11は、有機EL装置1を駆動させるための各種配線や図1に示すスイッチング用TFTや駆動用TFTなどの駆動素子、及び無機材料または有機材料からなる絶縁膜などを備えて構成されている。各種配線や駆動素子は、フォトリソグラフィ技術やエッチング技術等を用いてパターニングすることで形成されており、また、絶縁膜は、蒸着法やCVD法、スパッタ法などの公知の成膜法によって形成されている。
素子層11上には、図4(a)に示すように、素子層11に含まれる駆動用TFT(図示せず)のソース電極と接続する電極22が形成されてる。また、この素子層11上には、前記電極22を覆って平坦化層12が形成されている。平坦化層12は、素子層11に形成される各構成要素による凹凸をなくし、有機EL素子を形成するのに適した平坦な面を実現するために形成されたものである。平坦化層12の形成材料としては、アクリル樹脂等の有機絶縁材料や無機絶縁材料が用いられる。
平坦化層12には、前記電極22に通じるコンタクトホール12aが形成されており、このコンタクトホール12aを含む平坦化層12上の領域には、画素電極20が形成されている。これにより、このコンタクトホール12aを介して、前記電極22と画素電極20とが電気的に接続されている。
画素電極20は、仕事関数が5eV以上の正孔注入効果が高い材料によって形成されたものである。このような材料としては、例えばITO(Indium Tin Oxide:インジウム錫酸化物)等の金属酸化物が用いられる。なお、本実施形態ではトップエミッション方式が採用されているため、画素電極20は透光性を備える必要がない。したがって、本実施形態では、前記ITOからなる透明導電層の下側に、Al等の光反射性金属層が形成されて積層構造とされ、この積層構造によって画素電極20が形成されている。このような画素電極20は、公知の成膜法で成膜された後、パターニングされることにより、それぞれ独立した島状に形成されている。
また、平坦化層12の上には、前記絶縁膜32が形成されている。この絶縁膜32は、前記したように画素電極20の周縁部に一部が乗り上げることで該周縁部を覆い、かつ、その開口32a内に画素電極20を臨ませ、露出させたものである。ここで、開口32aは、図3中に破線で示したように、平面視長円形状(トラック形状)に形成されている。また、この絶縁膜32は、酸化シリコン(SiO)、窒化シリコン(SiN)、酸窒化シリコン(SiON)等の無機絶縁材料で形成されたもので、後述する隔壁34に比べて十分に薄いものであり、エッチング等の公知のパターニング方法によって開口32aが形成されたものである。したがって、この絶縁膜32の上面と開口32a内に露出する画素電極20の上面との間には、ほとんど段差が形成されておらず、よって絶縁膜32の上面と画素電極20の上面とはほぼ平坦な面を形成している。
この絶縁膜32上には、図4(a)に示すように隔壁34が形成されている。この隔壁34は、図3に示したようにストライプ状に形成されたもので、隣り合う隔壁34、34間に凹部15を形成している。そして、この凹部15内に前記絶縁膜32の開口32aが配置され、したがってこの凹部15内に画素電極20が露出している。また、この隔壁34は、アクリル樹脂等の有機材料によって形成されたもので、公知のパターニング方法によってストライプ状に形成されたものであり、高さが1〜3μmの範囲、本実施形態では2μm程度に形成されている。
前記凹部15内には、前記機能層40が形成されている。この機能層40は、本実施形態では低分子系の有機EL材料からなる有機発光層を含んで形成されたものである。この機能層40としては、例えば陽極(画素電極20)側から正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層、電子注入層が順次積層された構造が知られており、さらに正孔輸送層や電子輸送層を省略した構造や、正孔注入層と正孔輸送層との両方の機能を備えた正孔注入・輸送層を用いたり、電子注入層と電子輸送層との両方の機能を備えた電子注入・輸送層を用いた構造などが知られている。本発明では、このような構造のうち適宜な構造が選択され、用いられている。
また、機能層40の材料としては、公知のものを用いることができ、具体的には以下のようなものが挙げられる。
正孔注入層の材料として、ポリチオフェン誘導体、ポリアニリン誘導体、ポリピロール誘導体等が挙げられる。
正孔輸送層の材料としては、TAPC、TPD、α−NPD、m−MTDATA、2−TNATA、TCTA、スピロ-TAD、(DTP)DPPD、HTM1、TPTE1、NTPA、TFLTF、ポリフルオレン誘導体(PF)やポリパラフェニレンビニレン誘導体(PPV)、ポリパラフェニレン誘導体(PPP)、ポリビニカルバゾール(PVK)、ポリチオフェン誘導体、ポリメチルフェニルシラン(PMPS)等のポリシラン系有機高分子材料等が挙げられる。
有機発光層の材料としては、前記した正孔輸送層の形成材料の他、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、キナクリドンなどの低分子有機材料、さらにはCBP(4.4.―ジカルバゾール−4,4−ビフェニル)誘導体、PtOEP(白金ポルフィリン錯体)誘導体、Ir(ppy)3(イリジウム錯体)誘導体、FIrpic(イリジウム錯体)誘導体等の燐光材料等が挙げられる。なお、本実施形態では、有機発光層としては赤(R)、緑(G)、青(B)のそれぞれの色で発光する材料が用いられている。そして、図3においてR、G、Bで示すように、ストライプ状に配置された各凹部15毎に、赤色のサブ画素X、緑色のサブ画素X、青色のサブ画素Xがそれぞれ配列されている。また、横方向に整列させられた各凹部15間では、例えば赤、緑、青の順に各サブ画素Xが繰り返し配列されている。なお、有機発光層については、後述するように全て白色光を発光させるように構成することもできる。
電子輸送層の材料としては、オキサジアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、フェナンソロリン誘導体、アントラキノジメタン誘導体、ベンゾキノン誘導体、ナフトキノン誘導体、アントラキノン誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタン誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレン誘導体、ジフェノキノン誘導体、ヒドロキシキノリン誘導体等が挙げられる。
ここで、前記凹部15において、その長さ方向、すなわち隔壁34の長さ方向には、図4(b)に示すように隔壁34が形成されていない。したがって、前記機能層40は、凹部15内に露出する前記絶縁膜32およびその開口32a内の画素電極20上にほぼ平坦に形成されている。なお、機能層40は、マスクを用いた蒸着法によって凹部15内に選択的に成膜されることにより、隔壁34上を除いた凹部15内のみに形成されている。
そして、この機能層40上には、補助陰極配線(補助電極)50が形成されている。この補助陰極配線50は、絶縁膜32の開口32a内の直上に配置されることなく、隣り合う開口32a、32a間に配置されたもので、後述する共通電極60より高導電性の材料によって形成されたものである。高導電性の材料として具体的には、金、銀、銅、アルミニウム、クロムといった低抵抗金属材料が用いられる。本実施形態では、Alがマスクを用いた蒸着法(マスク蒸着法)で選択的に、すなわち前記隔壁34と略直交するようにストライプ状に形成されている。
また、この補助陰極配線50は、その厚さが200nm程度と、前記隔壁34の高さである2μmに比べて十分に薄く形成されており、したがって、下地である機能層40との間に大きな段差を形成しないようになっている。ただし、隔壁34の高さよりは十分に薄いものの、後述する共通電極60の厚さに比べると十分に厚く形成されており、したがって、図4(c)に示すように隔壁34上と機能層40上との間においても段切れ(断線)することなく、これらの間に形成される段差を良好に覆っている。
そして、図4(a)〜(c)に示すように、隔壁34、機能層40、補助陰極配線50を覆って共通電極(陰極、第2電極)60が形成されている。この共通電極60は、本実施形態ではトップエミッション方式であり、光取り出し側となることから、光透過性を有するように形成されている。そして、本実施形態では、MgAgが蒸着法によって厚さ10nm程度に形成されている。
ところが、このように薄厚に形成されていることから、この共通電極60は、図4(a)に示すように隔壁34と凹部15内の機能層40との間で大きな段差を形成し、これによってこの段差の境界部分(隔壁34と機能層40との境界部分)などにおいて、前述したように段切れ(断線)を起こしてしまうことがある。すると、従来では、隔壁34内の凹部15の機能層40を覆う部位が隔壁34上の共通電極60と電気的に接続されなくなり、機能層60に電流が流れなくなってしまうことになる。
しかしながら、本実施形態では、この補助陰極配線50は、図4(c)に示したように隔壁34による段差で段切れ(断線)を起こしておらず、また図4(b)に示したように共通電極60は凹部15内および隔壁34上で補助陰極配線(補助電極)50に接することで電気的に接続している。よって、隔壁34上の共通電極60は、該隔壁34の段差に起因して凹部15内の共通電極60と断線していても、補助陰極配線50を介して凹部15内に導通しており、したがって、凹部15内の機能層40に電気的に接続している。なお、共通電極60は、陰極取り出し端子(図示せず)へつながる陰極コンタクト部に接続されている。さらに補助陰極配線50も陰極コンタクト部に接続されてもよい。ここで本実施例においては、共通電極60は補助陰極配線50の上層に、言い換えれば補助陰極配線50は共通電極60の下層に形成されているが、補助陰極配線50を共通電極60の上層に形成するようにしても良い。この場合においても補助陰極配線50は、隔壁34による段差で段切れ(断線)を起こさず、共通電極60は凹部15内および隔壁34上で補助陰極配線50に接するため、本実施例と同様に、共通電極60は、該隔壁34の段差に起因して凹部15内の共通電極60と断線しても、補助陰極配線50を介して凹部15内に導通することで、凹部15内の機能層40に電気的に接続することが可能である。これは後述の第2実施形態、第3実施形態においても同様である。
そして、このような構成のもとに、画素電極20と機能層40と共通電極60とからなる有機EL素子70が形成されている。すなわち、画素電極20と共通電極60との間に電圧が印加されると、画素電極20から正孔注入層に正孔が注入され、正孔輸送層を介して有機発光層に輸送される。また、共通電極60から電子注入層に電子が注入され、電子輸送層を介して有機発光層に輸送される。すると、有機発光層に輸送された正孔と電子とが再結合することにより、有機発光層が発光するようになっている。
有機発光層から画素電極20側に出射した光は、前記した透明導電層を透過して光反射性金属層に反射され、再度有機発光層側に入射するようになっている。なお、共通電極20の透明導電層は半透過反射膜として機能するので、所定範囲の波長以外の光は光反射性金属層側に反射され透明導電層と光反射性金属層との間で往復する。このようにして、透明導電層と光反射性金属層との間の光学的距離に対応した共振波長の光だけが増幅されて取り出される。すなわち、透明導電層と光反射性金属層とを含んだこれらの間が共振器として機能するようになっており、発光輝度が高くしかもスペクトルがシャープな光を射出させることが可能になっている。なお、前記光学的距離は、透明導電層と光反射性金属層との間に含まれる層の光学的距離の和によって求められ、各層の光学的距離は、その膜厚と屈折率との積によって求められる。
なお、図示しないものの、前記共通電極60の表面には、水分や酸素を遮断するための透明封止薄膜が形成され、この透明封止膜上には透明な接着材を介して、ガラスやプラスチック、樹脂フィルム等の透明な保護部材(封止基板)が貼り合わされている。
このような有機EL装置1に通電すると、有機EL素子70を流れる電流は共通電極60のみならず補助陰極配線50にも流れるため、陰極側では全体として実質的な抵抗値が下がり、導電率が上がる。そのため、陰極側の抵抗が高いことに起因した電圧降下による輝度のバラツキがなくなる。
したがって、本実施形態の有機EL装置1にあっては、特に隔壁34の段差に起因して共通電極60に段切れ(断線)が生じても、補助陰極配線50を介することで隔壁34上の共通電極60と凹部15内の共通電極60とを良好に導通させているので、全ての有機EL素子70(発光素子)からなるサブ画素Xを良好に点灯させることができる。また、前記したように輝度のバラツキをなくしているので、発光ムラや輝度ムラ等の表示ムラが無い高品質な表示性能を有するものとなる。
なお、前記第1実施形態では、隔壁34、34間に形成される凹部15内に、それぞれ赤(R)、緑(G)、青(B)のうちの一色に対応するサブ画素Xを配置したが、一列の凹部15内に、赤(R)、緑(G)、青(B)の3色のサブ画素Xを配置し、これら3色のサブ画素Xからなる画素を、一つの凹部15内に配列するようにしてもよい。また、複数の画素を一つの凹部15内に配列するようにしてもよい。
さらに、前記第1実施形態では、凹部15の長さ方向に沿って配列されるサブ画素Xのそれぞれの間に、補助陰極配線50を配置するようにしたが、共通電極60についての配線抵抗にほとんど影響が無い範囲で、全てのサブ画素X間に形成することなく、補助陰極配線50をある程度間引いて配置してもよい。
(第2実施形態)
次に、本発明の有機EL装置の第2実施形態を説明する。図5は、本発明の有機EL装置の第2実施形態を示す要部拡大平面図、図6(a)は図5のE−E線矢視断面図、図6(b)は図5のF−F線矢視断面図、図6(c)は図5のH−H線矢視断面図である。
図5に示す本実施形態の有機EL装置が、図3に示した第1実施形態の有機EL装置と異なるところは、隔壁とこれによって形成される凹部、および補助陰極配線の構成にある。
すなわち、本実施形態の有機EL装置は、図5に示すように隔壁34が第1隔壁34aと第2隔壁34bとからなっており、これら第1隔壁34a、第2隔壁34bの側方、言い換えると第1隔壁34a、第2隔壁34bの間に形成される凹部15も、第1凹部15aと第2凹部15bとからなっている。第1隔壁34aは、平面視細長い矩形状に形成されたもので、図5において図面の縦横方向にそれぞれ所定間隔をおいて配列されている。第2隔壁34bは、平面視、第1隔壁34aより小さい矩形状のもので、第1隔壁34aと同様に縦横方向にそれぞれ所定間隔をおいて配列されている。なお、これら第1隔壁34aと第2隔壁34bとは、それぞれ独立した島状に形成されており、したがって互いに離間して配設されている。また、縦方向、横方向共に、互いにずれて配置されており、したがって、図面を斜め方向に見た場合に、第1隔壁34aと第2隔壁34bとは交互に配置されている。
このような構成のもとに、第1隔壁34aの一方の辺(長辺)の側方は第1凹部15aとなっており、第1隔壁34aの他方の辺(短辺)の側方は第2凹部15bとなっている。すなわち、隣り合う一対の第1隔壁34aの長辺間に挟まれ、かつ、隣り合う一対の第2隔壁34bの長辺間に挟まれてなる位置が、第1凹部15aとなっており、この第1凹部15aには、有機EL素子70の形成領域、すなわち前記絶縁膜32の開口32aが配置されている。また、隣り合う一対の第1隔壁34aの短辺間に挟まれ、かつ、隣り合う一対の第2隔壁34bの短辺間に挟まれてなる位置が、第2凹部15bとなっている。この第1凹部15bには、画素電極20、機能層40が形成されず、したがって有機EL素子70が形成されないことから、有機EL素子70の非形成領域となっている。
第1凹部15aには、前記実施形態と同様に、前記開口32a内に画素電極20が臨んで配置され、これによってサブ画素Xが形成されている。このサブ画素Xは、各第1凹部15a毎に、赤色のサブ画素X、緑色のサブ画素X、青色のサブ画素Xがそれぞれ配列されている。これら各色のサブ画素Xは、第1実施形態と同様に、同色のものが図面の縦方向に沿って配列させられており、横方向には、例えば赤、緑、青の順に繰り返し配列されている。なお、各色のサブ画素Xを構成する機能層40は、マスク蒸着法等により、第1凹部15a内の全域に選択的に形成されている。
第2凹部15bには、これを横切るようにしてその横方向、すなわち前記第2隔壁34bを前記第2隔壁34bの長辺方向に沿って横切る方向に、補助陰極配線50が形成されている。したがって、この補助陰極配線50は、第2凹部15bに露出する絶縁膜32と、第2隔壁34bとを覆って配設されており、第1実施形態と異なって機能層40上に配置されないようになっている。
そして、図6(a)に示すように、第1凹部15aには、図4(a)に示した構成と同様に、絶縁膜32の開口32a上に、有機EL素子70が形成されており、これによってサブ画素Xが構成されている。
ところが、本第2実施形態においても、共通電極60は厚さ10nm程度のMgAgからなっているので、高さ2μm程度の第1隔壁34aと第1凹部15a内の機能層40との間で大きな段差が形成されていることにより、この段差の境界部分(第1隔壁34aと機能層40との境界部分)などにおいて、前述したように段切れ(断線)を起こしてしまうことがある。また、図示しないものの、第2隔壁34bも第1隔壁34aと同じ高さに形成されることから、この第2隔壁34bと第1凹部15a内の機能層40との間においても、共通電極60は同様に段切れ(断線)を起こしてしまうことがある。
しかしながら、本実施形態では、図6(b)に示すように、第1凹部15aと第2凹部15bとを結ぶ位置、すなわち、斜め方向に隣り合う第1隔壁34aと第2隔壁34bとの間を通る位置において、共通電極60は第2凹部15b側で補助陰極配線(補助電極)50に接している。すなわち、第1隔壁34a、第2隔壁34bのいずれも形成されておらず、したがってこれら隔壁34a、34bによる段差が形成されていない、第1凹部15a、第2凹部15b内において、共通電極60は補助陰極配線50に接している。
また、この補助陰極配線50は、前述したように厚さが200nm程度と、共通電極60の厚さに比べると十分に厚く形成されているので、図6(c)に示すように第2隔壁34bによる段差で段切れ(断線)を起こすことなく、第2隔壁34b上で共通電極60に接している。よって、第1隔壁34a上の共通電極60が、該第1隔壁34aの段差に起因して第1凹部15a内の共通電極60との間で断線していても、第2隔壁34b上、及び第2凹部15b内の補助陰極配線50を介して第1凹部15a内に導通しており、したがって、第1隔壁34a上及び第2隔壁34b上の共通電極60は、第1凹部15a内の機能層40に電気的に接続している。
したがって、本実施形態の有機EL装置にあっても、特に第1隔壁34aの段差に起因して共通電極60に段切れ(断線)が生じても、補助陰極配線50を介することで第1隔壁34a上や第2隔壁34b上の共通電極60と凹部15内の共通電極60とを良好に導通させているので、全ての有機EL素子70(発光素子)からなるサブ画素Xを良好に点灯させることができる。また、補助陰極配線50を設けたことで輝度のバラツキをなくしているので、発光ムラや輝度ムラ等の表示ムラが無い高品質な表示性能を有するものとなる。
なお、前記第2実施形態では、第1隔壁34a、第2隔壁34bの平面視形状を矩形状に形成したが、円形や長円形など、サブ画素X(有機EL素子70)の発光に影響しない範囲で任意の形状に形成することができる。ただし、共通電極60上に形成する封止層の付き回りやピンホールの発生のし易さを考慮すると、鋭角パターンより円弧のパターンを用いる方が好ましい。
また、第1隔壁34a、34aの長辺間に形成される第1凹部15a内に、それぞれ赤(R)、緑(G)、青(B)のうちの一色に対応するサブ画素Xを配置したが、一つの第1凹部15a内に、赤(R)、緑(G)、青(B)の3色のサブ画素Xを配置し、これら3色のサブ画素Xからなる画素を、一つの第1凹部15a内に配置するようにしてもよい。また、複数の画素を一つの第1凹部15a内に配置するようにしてもよい。
さらに、図5に示したように本実施形態では、補助陰極配線50を、図面の横方向に配置したが、第1隔壁34a上と第2凹部15b上とを通るように図面の縦方向に配置してもよい。
また、前記第2実施形態では、横方向に配列された第2凹部15bからなる列の全てに対して補助陰極配線50を配置するようにしたが、共通電極60についての配線抵抗にほとんど影響が無い範囲で、全ての列に形成することなく、補助陰極配線50をある程度間引いて配置してもよい。
(第3実施形態)
次に、本発明の有機EL装置の第2実施形態を説明する。図7は、本発明の有機EL装置の第3実施形態を示す要部拡大平面図、図8(a)は図7のJ−J線矢視断面図、図8(b)は図7のK−K線矢視断面図、図8(c)は図7のL−L線矢視断面図である。
図7に示す本実施形態の有機EL装置が、図3に示した第1実施形態の有機EL装置と異なるところは、隔壁とこれによって形成される凹部、および補助陰極配線の構成にある。
すなわち、本実施形態の有機EL装置は、図7に示すように、隔壁34がストライプ状でなく縦横に配置された格子状に形成されており、この隔壁34に囲まれた平面視矩形状の部位が、凹部15となっている。そして、この凹部15内には、有機EL素子70の形成領域と非形成領域の両方が配置されている。つまり、この凹部15内には、有機EL素子70の形成領域となる前記絶縁膜32の開口32aが配置されており、また、その側方(図7において図面の上側、すなわち隔壁34と機能槽40とに囲まれた領域)には開口32aが形成されておらず、機能層40も配されていない有機EL素子70の非形成領域14が配されている。
凹部15内の前記開口32a内には、有機EL素子70の形成領域内(中央部から図面の下側にかけて)に画素電極20が臨んで配置されており、これによってサブ画素Xが形成されている。このサブ画素Xは、各凹部15毎に、赤色のサブ画素X、緑色のサブ画素X、青色のサブ画素Xがそれぞれ配列されている。これら各色のサブ画素Xは、第1実施形態と同様に、同色のものが図面の縦方向に沿って配列させられており、横方向には、例えば赤、緑、青の順に繰り返し配列されている。なお、各色のサブ画素Xを構成する機能層40は、マスク蒸着法等により、凹部15内における前記非形成領域14を除いた全域に、選択的に形成されている。
また、凹部15内において、図面の上側に形成された前記非形成領域14には、これを横切るようにしてその横方向に補助陰極配線50が形成されている。したがって、この補助陰極配線50は、凹部15内に露出する絶縁膜32と、隔壁34とを覆って配設されており、第2実施形態と同様に機能層40上に配置されないようになっている。
そして、図8(a)に示すように、凹部15の前記形成領域には、図4(a)に示した構成と同様に、絶縁膜32の開口32a上に、有機EL素子70が形成されており、これによってサブ画素Xが構成されている。
ところが、本第3実施形態においても、共通電極60は厚さ10nm程度のMgAgからなっているので、高さ2μm程度の隔壁34と凹部15内の機能層40との間で大きな段差が形成されていることにより、この段差の境界部分(隔壁34と機能層40との境界部分)などにおいて、前述したように段切れ(断線)を起こしてしまうことがある。
しかしながら、本実施形態では、共通電極60は図8(b)に示すように凹部15内において、前記形成領域における機能層40上と非形成領域14に形成された補助陰極配線50との間に連続して設けられている。すなわち、凹部15内においてはほとんど段差がなく、したがって共通電極60は補助陰極配線50を覆って形成されることでこれと良好に接している。
また、この補助陰極配線50は、前述したように厚さが200nm程度と、共通電極60の厚さに比べると十分に厚く形成されているので、図8(c)に示すように隔壁34による段差で段切れ(断線)を起こすことなく、隔壁34上で共通電極60に接している。よって、隔壁34上の共通電極60が、該隔壁34の段差に起因して凹部15内の共通電極60との間で断線していても、隔壁34上の補助陰極配線50を介して凹部15内の形成領域に導通しており、したがって、隔壁34上の共通電極60は凹部15内の機能層40に電気的に接続している。
したがって、本実施形態の有機EL装置にあっても、隔壁34の段差に起因して共通電極60に段切れ(断線)が生じても、補助陰極配線50を介することで隔壁34上の共通電極60と凹部15内の共通電極60とを良好に導通させているので、全ての有機EL素子70(発光素子)からなるサブ画素Xを良好に点灯させることができる。また、補助陰極配線50を設けたことで輝度のバラツキをなくしているので、発光ムラや輝度ムラ等の表示ムラが無い高品質な表示性能を有するものとなる。
なお、前記第3実施形態では、凹部15内に、それぞれ赤(R)、緑(G)、青(B)のうちの一色に対応するサブ画素Xを配置したが、一つの凹部15内に、赤(R)、緑(G)、青(B)の3色のサブ画素Xを配置し、これら3色のサブ画素Xからなる画素を、一つの凹部15内に配置するようにしてもよい。また、複数の画素を一つの凹部15内に配置するようにしてもよい。
さらに、前記第3実施形態では、矩形状に形成された凹部15の長辺方向に沿って配列されるサブ画素Xのそれぞれの間に、補助陰極配線50を配置するようにしたが、共通電極60についての配線抵抗にほとんど影響が無い範囲で、全てのサブ画素X間に形成することなく、補助陰極配線50をある程度間引いて配置してもよい。
また、本発明は前記実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。例えば、前記第1、第2、第3実施形態では、機能層40の発光層に赤(R)、緑(G)、青(B)の各色を発光させるようにしたが、例えば白色発光する有機発光層(機能層40)を基板10上(凹部、隔壁上を含む)に共通に設け、共通電極(陰極)60の上方に配設される保護部材(封止基板)の内面側にカラーフィルターを形成し、フルカラー表示を可能に構成してもよい。
さらに、前記実施形態では、機能層40における発光層の形成材料として低分子系材料を用い、これを蒸着法で成膜することによって発光層を形成するようにしたが、高分子系の材料を用いることもでき、その場合にはインクジェット法(液滴吐出法)等の液相法で発光層を形成することができる。
(電子機器)
次に、本発明の有機EL装置の応用例として、電子機器について説明する。図9は、本発明の有機EL装置を用いた電子機器の一例を示す斜視図である。図9に示す携帯電話1300は、本発明の有機EL装置を小サイズの表示部1301として備え、複数の操作ボタン1302、受話口1303、及び送話口1304を備えて構成されている。これにより、本発明の有機EL装置によって構成された表示品質に優れる表示部を具備した、優れた携帯電話1300となる。
なお、本発明の有機EL装置は、前記携帯電話に限らず、電子ブック、プロジェクタ、パーソナルコンピュータ、ディジタルスチルカメラ、テレビジョン受像機、ビューファインダ型あるいは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々の画像表示手段として好適に用いることができる。
本発明の有機EL装置の配線構造を示す模式図である。 本発明の有機EL装置の構成を模式的に示す平面図である。 第1実施形態の有機EL装置の要部拡大平面図である。 (a)〜(c)は図3の断面図である。 第2実施形態の有機EL装置の要部拡大平面図である。 (a)〜(c)は図5の断面図である。 第3実施形態の有機EL装置の要部拡大平面図である。 (a)〜(c)は図7の断面図である。 本発明の有機EL装置を備える電子機器の概略図である。
符号の説明
1…有機EL装置(有機エレクトロルミネッセンス装置)、10…基板、14…被形成領域、15…凹部、15a…第1凹部、15b…第2凹部、20…画素電極(陽極、第1電極)、32…絶縁膜、32a…開口、34…隔壁、34a…第1隔壁、34b…第2隔壁、40…機能層、50…補助陰極配線(補助電極)、60…共通電極(陰極、第2電極)、70…有機EL素子(有機エレクトロルミネッセンス素子)

Claims (10)

  1. 第1電極と第2電極とに挟持された機能層を有した有機エレクトロルミネッセンス素子を備えてなる有機エレクトロルミネッセンス装置であって、
    前記機能層は少なくとも有機発光層を含み、
    凹部を区画し、かつ、該凹部内に前記有機エレクトロルミネッセンス素子の形成領域を配して該凹部内に前記機能層を配置する隔壁と、
    前記隔壁上と前記凹部内とに連続して設けられた補助電極と、を備え、
    前記第2電極は、前記機能層と前記補助電極とに電気的に接続するように、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の形成領域と前記有機エレクトロルミネッセンス素子の非形成領域との両方に重なる領域に設けられ、少なくとも前記凹部内に配置された前記機能層及び前記補助電極に接した状態で、該凹部内の機能層と補助電極との間に連続して設けられ、
    前記補助電極は、前記第2電極より厚く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。
  2. 前記隔壁がストライプ状に配設され、前記凹部が前記隔壁間に形成されることでストライプ状に配設されてなり、
    前記補助電極が、前記隔壁と交差するストライプ状に配設されてなることを特徴とする請求項1記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
  3. 前記第1電極は、隣合う一対の前記隔壁と隣合う一対の前記補助電極とに区画された領域に島状に形成されていることを特徴とする請求項2記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
  4. 前記隔壁の側方に形成される前記凹部が、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の形成領域を配する第1凹部と、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の非形成領域を配するとともに、前記補助電極を設ける第2凹部と、を有することを特徴とする請求項1記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
  5. 前記凹部が前記隔壁に囲まれて形成され、該凹部内における前記有機エレクトロルミネッセンス素子の形成領域に前記機能層が配置され、該凹部内における前記有機エレクトロルミネッセンス素子の非形成領域に前記補助電極が配置され、これによって該凹部内にて前記第2電極が前記機能層と前記補助電極との間に連続して設けられていることを特徴とする請求項1記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
  6. 前記第2電極がMgAgからなることを特徴とする請求項1〜5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。
  7. 前記補助電極は、前記第2電極より高導電性の材料からなることを特徴とする請求項1〜6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。
  8. 前記補助電極は、厚さが200nm以上であることを特徴とする請求項1〜7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。
  9. 前記補助電極は、マスク蒸着法で形成されてなることを特徴とする請求項1〜8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。
  10. 前記補助電極は、Alからなることを特徴とする請求項1〜9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。
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