JP2014078536A - 有機ｅｌ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 有機膜を挟んで形成される一対の電極の一方に半透光性を有する金属膜を用いて光学微小共振（マイクロキャビティ）効果を得る有機ＥＬ装置や有機光電変換装置において、特に基板側の電極を所望のパターンに形成することができ、電極パターン間の絶縁性を高めることができる。
【解決手段】 有機ＥＬ装置は、基板２上に有機ＥＬ素子１Ａを備え、有機ＥＬ素子１Ａは、基板２上方に積層された光半透過性の金属膜３と金属膜３上に積層されて金属膜３の両側面を覆う透明導電膜５とを有する下部電極と、透明導電膜５上に積層された有機膜６と、有機膜６上に積層された上部電極とを備え、有機ＥＬ素子１Ａは光が放出される発光領域を有し、金属膜３は、発光領域の全域を占めるように積層され、下部電極上に発光領域を画定する絶縁膜８を備え、絶縁膜８は下部電極上の長手方向に沿った端部が金属膜３の長手方向に沿った端部と重なるように形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、有機ＥＬ装置に関するものである。

下記特許文献１には、光学微小共振（マイクロキャビティ）効果を利用した有機電界発光素子が記載されている。この素子構造は、透明基板と、透明基板上に形成された半透明膜と、半透明膜上に形成された正極層と、正極層上に形成された発光層を含む有機膜と、有機膜上に全反射金属膜で形成された負極層とを備え、半透明膜の上面から負極層の底面までの光学的距離を、各色光のピーク波長の半波長を整数倍したものの最小公倍数に設定したものである。

これによると、発光層で発生した光が半透明膜の上面と負極層の底面との間で繰り返し反射されることで光学微小共振（マイクロキャビティ）を起こし、各色のピーク波長において輝度を増幅することによって発光効率を高めることができ、色純度が向上された良好な有機電界発光素子を得ることができる。

特開２００４−１１１３９８号公報

従来技術によって、複数の発光素子による発光装置を形成するには、金属薄膜で形成される半透明膜とその上に形成される正極層とが共にパターニングされ、各パターン間の絶縁性を確保することが必要になる。しかしながら、半透明膜が金属材料で形成されるのに対して正極層は透明金属酸化物で形成され、両者は互いに異なる金属材料で形成されるため、一工程のパターン形成ではエッチング速度の違いによって良好なエッチングプロファイルが得られないという問題がある。これを解消するには、異なる材料から成る層を個別にパターン形成すればよいが、これによると個別に形成されたパターンを一致させるのが難しく、積層された膜から所望の電極パターンを得るのが難しいという問題が生じる。

また、金属薄膜で形成される半透明膜とその上に形成される層を個別にパターン形成すると、半透明膜が露出した状態で各種の処理が施されることになる。金属薄膜で形成される半透明膜は非常に膜厚を薄くする必要があるので、この半透明膜が露出した状態で配線パターンの形成等の処理がなされると、半透明膜に穴が開く等の不具合が生じ、良好な光半透過機能が得られなくなって設計された光学微小共振（マイクロキャビティ）が得られなくなる問題が生じる。

本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、有機膜を挟んで形成される一対の電極の一方に半透光性を有する金属膜を用いて光学微小共振（マイクロキャビティ）効果を得る有機ＥＬ装置や有機光電変換装置において、特に基板側の電極を所望のパターンに形成することができ、電極パターン間の絶縁性を高めることができること、また、半透光性を有する金属膜を素子形成工程で露出させないことで金属膜を保護し、設計された光学微小共振効果を良好に発揮することができること、等が本発明の目的である。

このような目的を達成するために、本発明は、以下の構成を少なくとも具備するものである。

基板上に少なくとも一つの有機ＥＬ素子を備えた有機ＥＬ装置であって、前記有機ＥＬ素子は、前記基板上方に積層された光半透過性の金属膜と、前記金属膜上に積層されて前記金属膜の両側面を覆う透明導電膜とを有する下部電極と、前記透明導電膜上に積層された有機膜と、前記有機膜上に積層された上部電極とを備え、前記有機ＥＬ素子は光が放出される発光領域を有し、前記金属膜は、前記発光領域の全域を占めるように積層され、前記下部電極上に前記発光領域を画定する絶縁膜を備え、前記絶縁膜は前記下部電極上の長手方向に沿った端部が金属膜の長手方向に沿った端部と重なるように形成されていることを特徴とする有機ＥＬ装置。

本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ装置（有機ＥＬ素子）或いは有機光電変換装置（有機光電変換素子）の特徴部を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る有機ＥＬパネルの断面構造を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る有機ＥＬパネルの全体構成及び配線構造を示した説明図である。 本発明の一実施形態に係る有機ＥＬパネルのより具体的な内部構造を示した説明図である。 封止基板を含めた本発明の一実施形態に係る有機ＥＬパネルの全体構造を示した断面図である。 本発明の実施形態に係る有機ＥＬパネルの製造方法を示した説明図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。本発明の実施形態は図示の内容を含むがこれのみに限定されるものではない。以下の説明では、各図で示した共通部位について同一符号を付して重複説明を一部省略する。

図１は本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ装置或いは有機光電変換装置の特徴部を示した説明図である。ここでの有機ＥＬ装置は、ディスプレイ、照明等の発光機能を有する装置であり、有機光電変換装置は、受光機能を有する装置である。本発明の実施形態に係る有機ＥＬ装置或いは有機光電変換装置は、基板上に少なくとも一つの有機ＥＬ素子１Ａ又は有機光電変換素子１Ｂを備えている。

図１（ａ）は本発明の第１の実施形態を示している。この実施形態は、有機ＥＬ素子１Ａ又は有機光電変換素子１Ｂが、基板２、金属膜３、保護膜４、透明導電膜５、有機膜６、導電膜７を備えている。また、有機ＥＬ素子１Ａの発光領域Ｓ或いは有機光電変換素子１Ｂの受光領域Ｓ１を画定して隣接する透明導電膜５間を絶縁するために絶縁膜８を備えている。

金属膜３は基板２の上方に直接又は他の層を介して積層されて光半透過性を有する。すなわち、金属膜３は光を一部透過する機能と光を一部反射する機能を共に有する。金属膜３に光半透過性を持たせるためには膜厚を薄くすることが必要になる。例えば、金属膜３の厚さは、光の反射率と透過率の割合が略等しくなるように設定される。一例を上げると金属に銀を用いた場合には、銀の膜厚が約１５ｎｍで反射率５０％程度、透過率４５％程度になる。金属にアルミニウムを用いた場合には、アルミニウムの膜厚が約５ｎｍで反射率５０％程度、透過率４０％程度になる。

保護膜４は、金属膜３上に積層された光透過性を有する膜であり、薄く成膜された金属膜３を保護する機能を有する。保護膜４は保護機能を確保するためには薄く成膜した金属膜３より膜厚を大きくすることが好ましい。保護膜４の材料は、光透過性を有する導電性膜又は絶縁性膜を形成できる材料であればよく、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide：インジウム−亜鉛酸化物（Ｉｎ₂Ｏ₃−ＺｎＯ））、アモルファスＩＴＯ（Indium Tin Oxide：スズ添加酸化インジウム（Ｉｎ₂Ｏ₃：Ｓｎ））等を用いることができる。保護膜４は、金属膜３と同工程で略同一パターンに形成されるので、同一のエッチング液を使用した場合のエッチングレートが金属膜３に近いものが好ましい。

透明導電膜５は、保護膜４上に積層されて金属膜３と保護膜４の両側面を覆うように形成される。透明導電膜５は有機ＥＬ素子１Ａ或いは有機光電変換素子１Ｂの基板２側の電極（下部電極）を形成するものであり、金属膜３と保護膜４の両側面を覆い且つ保護膜４上を完全に覆うためには、透明導電膜５の膜厚は金属膜３と保護膜４の合計膜厚より大きいことが好ましい。透明導電膜５の材料としては、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide：スズ添加酸化インジウム（Ｉｎ₂Ｏ₃：Ｓｎ））、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide：インジウム−亜鉛酸化物（Ｉｎ₂Ｏ₃−ＺｎＯ））、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等を用いることができる。

有機膜６は、透明導電膜５上に積層された有機材料の層であって発光又は受光機能を有する層を含むものである。有機ＥＬ素子１Ａの有機膜６としては、正孔注入・輸送層、発光層、電子注入・輸送層等によって構成される。有機膜６の上には光反射性の導電膜７が積層されている。導電膜７にはアルミニウム等を用いることができ、高い反射率を得るために所望の膜厚に成膜される。導電膜７は有機ＥＬ素子１Ａ或いは有機光電変換素子１Ｂの基板２とは逆側の電極（上部電極）を構成している。

有機ＥＬ素子１Ａは基板２を介して光が放出される発光領域Ｓを有しており、有機光電変換素子１Ｂは基板２を介して光を取り込む受光領域Ｓ１を有している。そして、金属膜３は発光領域Ｓ或いは受光領域Ｓ１の全域を占めるように積層されている。金属膜３が発光領域Ｓ或いは受光領域Ｓ１の全域を占めるように積層されていることで、有機ＥＬ素子１Ａにおいては一つの発光領域Ｓ内から均一な面発光を得ることができ、有機光電変換素子１Ｂにおいては一つの受光領域Ｓ１内から均一な光を取り込むことができる。発光領域Ｓ又は受光領域Ｓ１は、透明導電膜５の縁部を覆って基板２上に形成される絶縁膜８のパターンによって画定されている。

有機ＥＬ素子１Ａでは、保護膜４の膜厚と保護膜４上の透明導電膜５の膜厚と有機膜６の膜厚による光学的距離の合計値が有機膜６から発光する光のピーク波長の半波長の整数倍になっている。また、有機光電変換素子１Ｂでは、保護膜４の膜厚と透明導電膜５の膜厚と有機膜６の膜厚による光学的距離の合計値が受光する光のピーク波長の半波長の整数倍になっている。

ここでの光学的距離の合計値ｄ₀とは、図示の距離ｄが保護膜４の膜厚ｄ１，透明導電膜５の膜厚ｄ２，有機膜６の膜厚ｄ３からなる場合（ｄ＝ｄ１＋ｄ２＋ｄ３）は、各層の屈折率をｎ１，ｎ２，ｎ３とすると、ｄ₀＝ｎ１・ｄ１＋ｎ２・ｄ２＋ｎ３・ｄ３となる。ｄ₀＝ｍ・λ／２（λ：ピーク波長，ｍ：整数）であるときに光学微小共振（マイクロキャビティ）構造が得られ、有機ＥＬ素子１Ａとしては特定の波長λの光を強めて外部に取り出すことができ、有機光電変換素子１Ｂとしては特定の波長λを選択的に受光することができる。

この際、金属膜３上を保護膜４で覆っているので、光半透過性を得るために薄い膜厚に形成された金属膜３を素子形成工程において保護することでき、更には、金属膜３が発光領域Ｓ或いは受光領域Ｓ１の全域を占めるように積層されているので、金属膜３の光反射性を発光領域Ｓ或いは受光領域Ｓ１の全域で均一に確保することができ、光学微小共振（マイクロキャビティ）構造を発光領域Ｓ或いは受光領域Ｓ１の全域で精度良く形成することができる。

有機ＥＬ素子１Ａ或いは有機光電変換素子１Ｂを備える有機ＥＬ装置或いは有機光電変換装置の製造方法を以下に説明する。基板２の上方に光半透過性の金属膜３を成膜すると共に金属膜３上に保護膜４を成膜する工程と、金属膜３と保護膜４を同時にパターン形成する工程と、保護膜４上に保護膜４と金属膜３の両側面を覆うように透明導電膜５を成膜して、透明導電膜５のパターン形成を行う工程と、透明導電膜５上に有機膜６を積層する工程と、有機膜６上に光反射性の導電膜７を積層する工程とを有する。そして、有機ＥＬ素子１Ａは基板２を介して光が放出される発光領域Ｓを有し、金属膜３は発光領域Ｓの全域を占めるように積層されている。また、有機光電変換素子１Ｂは基板２を介して光を取り込む受光領域Ｓ１を有し、金属膜３は受光領域Ｓ１の全域を占めるように積層されている。

この製造方法では、金属膜３を成膜した後、その上に保護膜４を成膜して、金属膜３と保護膜４を同時にパターン形成する。これによって、金属膜３は以後の工程で常に保護膜４に覆われていることになり、光半透過性を得るために薄膜に形成された金属膜３が以後の工程でダメージを受けることを抑止することができる。金属膜３と保護膜４の両側面を覆うように成膜される透明導電膜５は、そのパターン形成時には透明導電膜５の単一材料層に対してパターン形成がなされることになる。これによって、透明導電膜５は異種金属のエッチング速度の違いによるパターンの乱れが生じることが無く、一工程で所望のエッチングプロファイルを得ることができる。ウエットエッチングによってこのようなパターン形成を実行するためには、金属膜３のエッチングレートは同一のエッチング液を使用した場合における保護膜４のエッチングレートと等しいかそれ以上であり、保護膜４のエッチングレートは透明導電膜５のエッチングレート以上であることが好ましい。

図１（ｂ）は本発明の第２の実施形態を示している。この実施形態は、前述した第１の実施形態（図１（ａ））と同様に、有機ＥＬ素子１Ａ又は有機光電変換素子１Ｂが、基板２、金属膜３、保護膜４、透明導電膜５、有機膜６、導電膜７を備えている。前述した第１の実施形態と同一部位は同一符号を付して重複説明を省略する。この第２の実施形態は、透明導電膜５が透明導電膜５Ａと透明膜５Ｂを備えていることで第１の実施形態と異なる。図示の例では、透明膜５Ｂが基板２上に形成され、透明膜５Ｂ上に光半透過性の金属膜３が積層され、金属膜３の上に保護膜４が積層され、金属膜３と保護膜４の両側面を覆うように保護膜４上に透明導電膜５Ａが積層されている。

ここでは、透明導電膜５Ａと透明膜５Ｂとが合わさって有機ＥＬ素子１Ａ又は有機光電変換素子１Ｂの基板２側の電極（下部電極）を構成していることになり、透明導電膜５Ａと透明膜５Ｂからなる透明導電膜５の内部に金属膜３と保護膜４が形成されている。透明膜５Ｂは導電性を有していることが好ましく、透明導電膜５Ａと透明膜５Ｂは同じ材料で構成することが好ましい。透明導電膜５Ａと透明膜５Ｂを同じ材料で構成することで、透明導電膜５Ａと透明膜５Ｂを同時にパターン形成する場合のパターンの乱れを抑止できる。

この実施形態においても、有機ＥＬ素子１Ａにおいては、保護膜４の膜厚と保護膜４上の透明導電膜５の膜厚と有機膜６の膜厚による光学的距離の合計値は、有機膜６から発光する光のピーク波長の半波長の整数倍になっており、有機光電変換素子１Ｂにおいては、保護膜４の膜厚と保護膜４上の透明導電膜５の膜厚と有機膜６の膜厚による光学的距離の合計値は、受光する光のピーク波長の半波長の整数倍になっている。これによって、第２の実施形態における有機ＥＬ素子１Ａ或いは有機光電変換素子１Ｂは、第１の実施形態と同様の光学微小共振（マイクロキャビティ）構造を具備している。

以下に、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ装置の一例となる有機ＥＬパネルを具体的に説明する。

図２は本発明の一実施形態に係る有機ＥＬパネルの断面構造を示す説明図である。図２（ａ）は有機ＥＬ素子の断面構造を示しており、図２（ｂ）は複数の有機ＥＬ素子を含む有機ＥＬパネルの断面構造を示している。

有機ＥＬパネル１００は、基板１０上に少なくとも一つの有機ＥＬ素子１を形成したものである。有機ＥＬ素子１は、基板１０側から順次、下部電極１１、発光層１２Ａを有する有機膜１２、上部電極１３を積層して形成され、下部電極１１は光半透過性の金属膜１１Ｂと光透過性の保護膜１１Ｃとを覆う透明導電膜１１Ａによって構成され、上部電極１３は光反射性の導電膜によって構成されている。

下部電極１１は、設定された幅Ｗ１にパターン形成された透明導電膜１１Ａを有すると共に、透明導電膜１１Ａの内部に、全周面が透明導電膜１１Ａに覆われて透明導電膜１１Ａの幅より狭い幅Ｗ２にパターン形成された金属膜１１Ｂと保護膜１１Ｃが形成されている。

図示の例では、基板１０上に直接、下部電極１１、有機膜１２、上部電極１３が積層されているが、機能的な或いは膜厚制御のための他の層を各層間に介在しても良い。基板１０が透光性を有し、金属膜１１Ｂが半透光性を有することで基板１０側から光を出射させる方式（ボトムエミッション方式）になっている。

図２（ａ）に示した有機ＥＬ素子１は、下部電極１１と上部電極１３との間に印加された電圧によって発光層１２Ａから発生した光が金属膜１１Ｂの上面と上部電極１３の下面との間で反射を繰り返し、金属膜１１Ｂの上面と上部電極１３の下面との間の距離ｄが必要な条件を満たすときに、光学微小共振（マイクロキャビティ）構造となり、特定波長の光を強めて外部に取り出すことができる。光学微小共振構造を得るためには、金属膜１１Ｂの上面と上部電極１３の下面との間の光学的距離ｄ₀が、発光層１２Ａから発生する光のピーク波長の半波長の整数倍であることが必要になる。ここでの光学的距離ｓとは、図示の距離ｄが屈折率の異なる複数の層（層厚ｄ１，ｄ２，ｄ３…）からなる場合は、各層の屈折率をｎ１，ｎ２，ｎ３，…とすると、ｓ＝ｎ１・ｄ１＋ｎ２・ｄ２＋ｎ３・ｄ３＋…となる。ｄ₀＝ｍ・λ／２（λ：ピーク波長，ｍ：整数）であるとき光学微小共振構造が得られる。

ここで、有機ＥＬ素子１は、下部電極１１における透明導電膜１１Ａの幅Ｗ１と金属膜１１Ｂ及び保護膜１１Ｃの幅Ｗ２の関係がＷ１＞Ｗ２となっており、透明導電膜１１Ａに金属膜１１Ｂ及び保護膜１１Ｃの全周面が覆われた状態になっている。これによって、下部電極１１を最終的にパターニングする際には、透明導電膜１１Ａの層をパターニングすれば良く、異種金属層をエッチングする場合のエッチング速度の違いによるパターンの乱れなどによって良好なエッチングプロファイルが得られないという不具合が生じない。また、金属膜１１Ｂや保護膜１１Ｃを有していても、下部電極１１のパターン形状は透明導電膜１１Ａのパターニングによって決まるので、高精度のパターン形成を行うことができる。更には、金属膜１１Ｂは一般的にガラス基板との密着性が良くない傾向があるが、本発明の実施形態のように透明導電膜１１Ａの内部に金属膜１１Ｂを配置することで、下部電極１１と基板１０との良好な密着性を得ることができる。

下部電極１１は、金属膜１１Ｂ上に積層される保護膜１１Ｃと透明導電膜１１Ａの厚さを調整することで、前述した光学的距離ｄ₀を調整することができる。透明導電膜の厚さを増加又は減少させた場合に、それに応じて透明膜の厚さを減少又は増加させることで、光学的距離ｄ₀を調整した場合であって下部電極１１の厚さ全体を一定に維持することができ、下部電極１１の電気抵抗を変えることなく光学的距離ｄ₀の調整を行うことができる。

図２（ｂ）に示すように前述した有機ＥＬ素子１を複数備えた有機ＥＬパネル１００は、複数の下部電極１１間の電気的絶縁性を確保するために絶縁膜１４を備えている。一例としては、下部電極１１はストライプ状にパターン形成され、下部電極１１上の発光領域１５を画定する絶縁膜１４を備えている。この絶縁膜１４は、下部電極１１上の長手方向に沿った端部が金属膜１１Ｂの長手方向に沿った端部と重なり幅ｐで重なるように形成されている。これによると、発光領域１５の全域（画素内全域）で金属膜１１Ｂが形成されるので、光学微小共振（マイクロキャビティ）構造を発光領域１５の全域で均一に形成することができ、画素内輝度を均一化することができる。

また、金属膜１１Ｂが透明導電膜１１Ａ内に存在することで、金属膜１１Ｂが絶縁膜１４に接触することがない。これによって、一つの下部電極１１の金属膜１１Ｂから分離した金属イオンが絶縁膜１４を介して移動して他の下部電極１１と繋がってしまう現象（マイグレーション）を未然に防ぐことができる。

図３は、有機ＥＬパネル１００の全体構成及び配線構造を示した説明図である。図３（ａ）は全体的な平面図、図３（ｂ）は封止基板を除いた状態のＡ−Ａ断面図、図３（ｃ）はＢ−Ｂ断面図を示している。有機ＥＬパネル１００は一例として、基板１０に封止基板２０を貼り合わせた構造を有している。そして、有機ＥＬパネル１００は、基板１０上には有機ＥＬ素子１が形成された発光部１００Ａと有機ＥＬ素子１への電気供給を行う配線電極３０が形成された配線部１００Ｂが形成されている。発光部１００Ａは封止基板２０で覆われた範囲内に形成されており、配線部１００Ｂは基板１０上の封止基板２０で覆われていない領域に形成されている。配線部１００Ｂ内の配線電極３０は、下部電極１１への電気供給を行うものと上部電極１３への電気供給を行うものとに分けられる。下部電極１１への電気供給を行う配線電極３０は、下部電極１１と連続して形成することができるが、上部電極１３への電気供給を行う配線電極３０は、基板１０上に形成された配線電極３０と上部電極１３とを上部電極１３の形成時又は形成後に接続する。

有機ＥＬパネル１００の一例としては、配線電極３０は下部電極１１と同じ断面構造を有している。すなわち、配線電極３０は、設定された幅にパターン形成された透明導電膜３０Ａを有すると共に、透明導電膜３０Ａの内部に、全周面が透明導電膜３０Ａに覆われて透明導電膜３０Ａの幅より狭い幅にパターン形成された金属膜３０Ｂと保護膜３０Ｃが形成されている。従来の配線電極は透明導電膜上に低電気抵抗の金属層を積層して形成されるが、この有機ＥＬパネル１００では、透明導電膜３０Ａの内部に金属膜３０Ｂを形成することで低電気抵抗化を図っている。これによると、下部電極１１のパターン形成工程と配線電極３０のパターン形成工程を同工程で行うことができる。従来別々の工程でパターン形成されていた下部電極と配線電極を同工程でパターン形成できるので、工程の簡略化が可能になる。また、下部電極１１が配線電極３０と同様に低電気抵抗化されているので、有機ＥＬパネル１００の駆動電圧を大幅に低下させることができる。

図４は、有機ＥＬパネル１００のより具体的な内部構造を示した説明図である。図４（ａ）が発光部内の平面図、図４（ｂ）がＣ−Ｃ断面図、図４（ｃ）がＤ−Ｄ断面図を示している。前述したように、有機ＥＬパネル１００は、金属膜１１Ｂと保護膜１１Ｃを覆う透明導電膜１１Ａからなる下部電極１１がストライプ状にパターン形成され、光透過性の導電膜である上部電極１３が下部電極１１と交差する方向にストライプ状にパターン形成されている。そして、上部電極１３に沿った方向に複数の隔壁３１を備え、隔壁３１は、複数の下部電極１１上を横切るように形成されると共に、金属膜１１Ｂ上に形成された部分と金属膜１１Ｂの形成されていない所に形成された部分の断面形状が異なるようになっている。

具体的には、図４（ｂ）に示した断面が金属膜１１Ｂ上に形成された部分の断面であり、図４（ｃ）に示した断面が金属膜１１Ｂの形成されていない所に形成された部分の断面である。図示から明らかなように、隔壁３１は、その側部に下向きのテーパ面３１ａを有し、テーパ面３１ａの垂直に対するテーパ角度が、金属膜１１Ｂ上に形成された部分での角度θｓ（図４（ｂ）参照）よりも金属膜１１Ｂの形成されていない所に形成された部分での角度θｄ（図４（ｃ）参照）の方が大きい形状になっている。

隔壁３１は、上部電極１３をストライプ状にパターン形成するために、上部電極１３の成膜に先立って形成されるものであり、ストライプ状に形成される個々の上部電極１３を確実に分離するために、下向きテーパ面を有する断面形状（例えば、逆台形又はＴ字状などのオーバーハング形状）にしている。このような隔壁３１の断面形状は、フォトリソグラフィ工程における厚さ方向の露光量の違いからくる現像速度の差を利用して側面のテーパ面３１ａを形成する。この際、金属膜１１Ｂ上に形成される隔壁３１の部分は金属膜１１Ｂでの反射光によって露光量が増えてテーパ角度が小さくなる。

上部電極１３を確実に分離するためにはテーパ角度が大きい方が望ましいが、隔壁３１の強度を考えると、テーパ角度を小さくして隔壁３１の根元幅を大きくした方が望ましい。本発明の実施形態では、隔壁３１は、テーパ角度の大きい部分と小さい部分が交互に連なることになるので、適度に上部電極を分離する機能が得られると共に、上部からの圧迫などに対して十分な強度を備えている。

図５は、封止基板を含めた有機ＥＬパネルの全体構造を示した断面図である。前述の説明と共通する部位については同一符号を付して重複説明を一部省略する。有機ＥＬパネル１００は、基板１０との間に有機ＥＬ素子１を封止するための封止空間ＳＳを形成する封止基板２０を備える。基板１０と封止基板２０とは接着剤層２１によって貼り合わせられ、接着剤層２１の内側に封止空間ＳＳが形成される。

図示の有機ＥＬパネル１００では、前述した隔壁３１が基板１０と封止基板２０との間に介在する支持部材になっている。すなわち、封止基板２０の内面が隔壁３１の上面に当接することで、封止基板２０の基板１０側への変形を抑止している。隔壁３１は、前述したように上からの圧迫に対して十分な強度を備えているので、このような封止基板２０の支持構造が有機ＥＬ素子１の保護に有効に機能する。

図６は、本発明の実施形態に係る有機ＥＬパネルの製造方法を示した説明図である。本発明の実施形態に係る製造方法は、下部電極１１の形成に特徴があり、他の工程は既知の工程を適用できる。すなわち、基板１０側から順次、下部電極１１、発光層１２Ａを有する有機膜１２、上部電極１３を積層して有機ＥＬ素子１を形成するに際して、下部電極１１を形成する工程は、透明膜１１Ａ２を成膜してこの透明膜１１Ａ２上に金属膜１１Ｂ１と保護膜１１Ｃ１を成膜する工程（図６（ａ））、金属膜１１Ｂと保護膜１１Ｃを同時にパターン形成する工程（図６（ｂ））と、透明膜１１Ａ２と金属膜１１Ｂ及び保護膜１１Ｃ上に透明導電膜１１Ａ１を成膜する工程（図６（ｃ））と、透明導電膜１１Ａ１と透明膜１１Ａ２を同時にパターン形成する工程（図６（ｄ），（ｅ））とを有する。

図６（ａ）に示す工程では、基板上に透明膜１１Ａ２を成膜して、更にその上に金属膜１１Ｂ１と保護膜１１Ｃ１を成膜する。図６（ｂ）に示す工程では、金属膜１１Ｂと保護膜１１Ｃを同時にエッチング処理して金属膜１１Ｂと保護膜１１Ｃのストライプ状パターンを形成する。図６（ａ），（ｂ）を併せて、成膜した透明膜１１Ａ２上にマスク成膜によって金属膜１１Ｂと保護膜１１Ｃのパターンを形成しても良い。

図６（ｃ）に示す工程では、透明膜１１Ａ２の上全面に透明導電膜１１Ａ１を成膜する。この際の透明導電膜１１Ａ１の膜厚は前述した光学的距離ｄ₀の設定を行う上で重要である。

図６（ｄ）に示す工程では、透明導電膜１１Ａ１と透明膜１１Ａ２とを同時にエッチングして下部電極１１のパターンを形成する。下部電極１１のパターン幅は金属膜１１Ｂ及び保護膜１１Ｃのパターン幅より広いので、金属膜１１Ｂ及び保護膜１１Ｃのパターンに対してそれほど高精度にパターンを合わせる必要がない。そして、ここで同時にエッチング処理するのは同じ材料又は同じ種類の材料であるので、異種金属層の同時エッチング時に生じるエッチング速度の違いに伴うエッチング端面の乱れなどがなく、良好なエッチングプロファイルを得ることができる。

図６（ｅ）に示すように形成された下部電極１１は、内部に金属膜１１Ｂと保護膜１１Ｃを備えるものであるが、単一の透明導電膜をエッチング処理して形成されるパターンと同程度に精度の高いパターンが得られる。これによって、その上に有機ＥＬ素子１の各層を積層する際の膜厚精度を向上させることができると共に、パターニングされた下部電極１１の各パターン間の絶縁性を効果的に高めることができる。

以下に、本発明の実施形態に係る有機ＥＬパネルの構成例を更に具体的に説明する。

基板１０は、ガラス、プラスチック、表面に絶縁材料の層が形成された金属など、有機ＥＬ素子１を支持することができる基材によって形成される。下部電極１１を形成する透明導電膜１１Ａは、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide），ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide），酸化亜鉛系透明導電膜，ＳｎＯ₂系透明導電膜，二酸化チタン系透明導電膜などの透明金属酸化物を用い、透明導電膜１１Ａ内に配置される金属膜１１Ｂは、低電気抵抗金属である銀（Ａｇ）や銀合金，アルミニウム（Ａｌ）やアルミニウム合金などを用いることができる。透明導電膜１１Ａ１と透明膜１１Ａ２は同じ材料であることが好ましいが、同種（金属酸化物材料）の異なる材料であっても良い。透明膜１１Ａ２は導電性を有することが好ましいが、光透過性を有していれば必ずしも導電性を有さなくても良い。保護膜１１Ｃは光透過性を有する膜であればよいが、下部電極１１の一部を形成するように導電性を有することが好ましい。更には透明導電膜１１Ａとの密着性を考慮すると透明導電膜１１Ａと同じ材料で形成することがより好ましい。

透明導電膜１１Ａ１，金属膜１１Ｂ１，保護膜１１Ｃ１，透明膜１１Ａ２の成膜はスパッタリングや蒸着などによって行うことができる。基板１０上での金属膜１１Ｂと保護膜１１Ｃ或いは下部電極１１のパターン形成は、フォトリソグラフィ工程などによって行うことができる。発光部１００Ａに形成される下部電極１１と配線部１００Ｂに形成される配線電極３０を同じ断面構造で形成することで、下部電極１１のパターン形成と同工程で配線電極３０を形成することができる。このように形成された下部電極１１と配線電極３０は共に金属膜１１Ｂ，３０Ｂを有するので、その両方を低電気抵抗化することできる。これによって、有機ＥＬ素子１を低い電圧で駆動して所望の輝度を得ることができる。

絶縁膜１４は、パターニングされた下部電極１１のそれぞれの絶縁性を確保するために設けられ、ポリイミド樹脂，アクリル系樹脂，酸化シリコン，窒化シリコンなどの材料が用いられる。絶縁膜１４の形成は、下部電極１１が形成された基板１０上の発光部１００Ａ全面に成膜した後、下部電極１１上に発光領域１５の開口を形成するパターニングがなされる。具体的には、下部電極１１が形成された基板１０にスピンコート法により所定の塗布厚となるように膜を形成し、露光マスクを用いて露光処理，現像処理を施すことにより、発光領域１５の開口パターン形状を有する絶縁膜１４の層が形成される。この絶縁膜１４は、下部電極１１のパターン間を埋めると共にその側端部分を一部覆うように形成され、格子状に形成される。これによって、下部電極１１上に発光領域１５を開口して、その領域が絶縁膜１４によって絶縁区画されることになる。

隔壁３１は、マスク等を用いることなく上部電極１３のパターンを形成するため、或いは隣り合う上部電極１３を完全に電気的に絶縁するために、下部電極１１と交差する方向にストライプ状に形成される。具体的には、基板１０又は絶縁膜１４の上に光感光性樹脂等の絶縁材料を、有機ＥＬ素子１を形成する有機膜１２と上部電極１３の膜厚の総和より厚い膜厚にスピンコート法等で塗布形成した後、この光感光性樹脂膜上に下部電極１１に交差するストライプ状パターンを有するフォトマスクを介して紫外線等を照射し、層の厚さ方向の露光量の違いから生じる現像速度の差を利用して、側部が下向きのテーパ面３１ａを有する隔壁３１を形成する。

有機膜１２は、発光層１２Ａを含む発光機能層の積層構造を有し、下部電極１１と上部電極１３の一方を陽極とし他方を陰極とすると、陽極側から順次、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層などが選択的に形成される。有機膜１２の成膜は乾式の成膜として真空蒸着法などが用いられ、湿式の成膜としては塗布や各種の印刷法が用いられる。

有機膜１２の形成例を以下に説明する。例えば先ず、ＮＰＢ（N,N-di(naphtalence)-N,N-dipheneyl-benzidene）を正孔輸送層として成膜する。この正孔輸送層は、陽極から注入される正孔を発光層に輸送する機能を有する。この正孔輸送層は、１層だけ積層したものでも２層以上積層したものであってもよい。また正孔輸送層は、単一の材料による成膜ではなく、複数の材料により一つの層を形成しても良く、電荷輸送能力の高いホスト材料に電荷供与（受容）性の高いゲスト材料をドーピングしてもよい。

次に、正孔輸送層の上に発光層を成膜する。一例としては、抵抗加熱蒸着法により、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の発光層を、塗分け用マスクを利用してそれぞれの成膜領域に成膜する。赤（Ｒ）としてＤＣＭ１（４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（４’−ジメチルアミノスチリル）−４Ｈ−ピラン）等のスチリル色素等の赤色を発光する有機材料を用いる。緑（Ｇ）としてアルミキノリノール錯体（Ａｌｑ₃）等の緑色を発光する有機材料を用いる。青（Ｂ）としてジスチリル誘導体、トリアゾール誘導体等の青色を発光する有機材料を用いる。勿論、他の材料でも、ホスト‐ゲスト系の層構成でも良く、発光形態も蛍光発光材料を用いてもりん光発光材料を用いたものであってもよい。

発光層の上に成膜される電子輸送層は、抵抗加熱蒸着法等の各種成膜方法により、例えばアルミキノリノール錯体（Ａｌｑ₃ ）等の各種材料を用いて成膜する。電子輸送層は、陰極から注入される電子を発光層に輸送する機能を有する。この電子輸送層は、１層だけ積層したものでも２層以上積層した多層構造を有してもよい。また、電子輸送層は、単一の材料による成膜ではなく、複数の材料により一つの層を形成しても良く、電荷輸送能力の高いホスト材料に電荷供与（受容）性の高いゲスト材料をドーピングして形成してもよい。

有機膜１２上に形成される上部電極１３は、こちらが陰極の場合には、陽極より仕事関数の小さい（例えば４ｅＶ以下）材料（金属，金属酸化物，金属フッ化物，合金等）を用いることができ、具体的には、アルミニウム（Ａｌ），インジウム（Ｉｎ），マグネシウム（Ｍｇ）等の金属膜、ドープされたポリアニリンやドープされたポリフェニレンビニレン等の非晶質半導体、Ｃｒ₂Ｏ₃，ＮｉＯ，Ｍｎ₂Ｏ₅等の酸化物を使用できる。構造としては、金属材料による単層構造、ＬｉＯ₂／Ａｌ等の積層構造等が採用できる。

封止基板２０は、金属製，ガラス製，プラスチック製等による板状部材又は容器状部材を用いることができる。一例としては、ガラス製の封止基板２０にプレス成形，エッチング，ブラスト処理等の加工によって封止用凹部（一段掘り込み、二段掘り込みを問わない）を形成したものを用いることもできるし、或いは平板ガラスを使用してガラス（プラスチックでも良い）製のスペーサにより基板１０との間に封止空間ＳＳを形成することもできる。

基板１０に封止基板２０を貼り合わせる接着剤は、熱硬化型，化学硬化型（２液混合），光（紫外線）硬化型等を使用することができ、材料としてアクリル樹脂，エポキシ樹脂，ポリエステル，ポリオレフィン等を用いることができる。特には、加熱処理を要さず即硬化性の高い紫外線硬化型のエポキシ樹脂製接着剤の使用が好ましい。

基板１０に対して封止基板２０を貼り合わせて有機ＥＬ素子１を封止空間ＳＳ内に封止する封止工程は、図５に示した実施形態では、封止基板２０の内面を隔壁３１の上面に当接させるように両者を貼り合わせる。図４に示したような上部からの圧迫強度の強い隔壁３１を用いることで、隔壁３１の上部に封止基板２０の内面を当接させる構成を採用することで有機ＥＬパネル１００の耐加圧性能を高めることができる。

このような本発明の実施形態に係る有機ＥＬパネル１００は、光学微小共振（マイクロキャビティ）構造を採用することに加えて、下部電極１１と配線電極３０の中に金属膜１１Ｂ，３０Ｂを設けることによる電極及び配線の低電気抵抗化により、低駆動電圧による高輝度発光を可能にしており、これによって低消費電力の有機ＥＬパネルを実現している。また、下部電極１１と配線電極３０とを同じ断面構造にすることで、同工程で基板１０上に下部電極１１と配線電極３０のパターンを形成することができ、製造工程の簡略化を可能にしている。

そして、下部電極１１の構造を、設定された幅Ｗ１にパターン形成された透明導電膜１１Ａを有すると共に、透明導電膜１１Ａの内部に、全周面が透明導電膜１１Ａに覆われて透明導電膜１１Ａの幅より狭い幅Ｗ２にパターン形成された金属膜１１Ｂと保護膜１１Ｃが形成されている構造にしているので、異種金属を積層した構造の下部電極１１であっても、異種金属層をエッチングする場合のエッチング速度の違いによるパターンの乱れなどがなく、良好なエッチングプロファイルを得ることができる。

更には、光半透過性を有するように膜厚を薄くした金属膜１１Ｂを発光領域１５の全域を占めるように形成して、その上に保護膜１１Ｃを積層することで、金属膜１１Ｂを形成した後の素子形成工程で金属膜１１Ｂがダメージを受けるのを抑止することができる。これによって発光領域全域に形成した金属膜１１Ｂの均一な表面を維持することができ、有機ＥＬ素子１における光学微小共振（マイクロキャビティ）構造を発光領域全域で精度良く構成することができる。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。上述の各図で示した実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの記載内容を組み合わせることが可能である。また、各図の記載内容はそれぞれ独立した実施形態になり得るものであり、本発明の実施形態は各図を組み合わせた一つの実施形態に限定されるものではない。

１，１Ａ，１Ｂ：有機ＥＬ素子，
２，１０：基板，３：金属膜，４，１１Ｃ：保護膜，５：透明導電膜，
６，１２：有機膜，７：導電膜，８：絶縁膜，
１１：下部電極，１３：上部電極

Claims (6)

1. 基板上に少なくとも一つの有機ＥＬ素子を備えた有機ＥＬ装置であって、
   前記有機ＥＬ素子は、
   前記基板上方に積層された光半透過性の金属膜と、
   前記金属膜上に積層されて前記金属膜の両側面を覆う透明導電膜とを有する下部電極と、
   前記透明導電膜上に積層された有機膜と、
   前記有機膜上に積層された上部電極とを備え、
   前記有機ＥＬ素子は光が放出される発光領域を有し、
   前記金属膜は、前記発光領域の全域を占めるように積層され、
   前記下部電極上に前記発光領域を画定する絶縁膜を備え、
   前記絶縁膜は前記下部電極上の長手方向に沿った端部が金属膜の長手方向に沿った端部と重なるように形成されていることを特徴とする有機ＥＬ装置。
2. 前記基板と前記金属膜との間に透明膜が積層されていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ装置。
3. 前記透明膜は導電性を有することを特徴とする請求項２記載の有機ＥＬ装置。
4. 前記透明導電膜と前記透明膜は同じ材料で構成されていることを特徴とする請求項３記載の有機ＥＬ装置。
5. 前記上部電極は、金属膜の積層構造であることを特徴とする請求項４に記載の有機ＥＬ装置。
6. 前記基板は、プラスチックで形成されたことを特徴とする請求項５に記載の有機ＥＬ装置。

Images