JP2019220397A - 有機デバイス、表示装置、撮像装置、照明装置、移動体用灯具、および、移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】有機デバイスにおいて発光素子間のリークの抑制に有利な技術を提供する。【解決手段】基板と基板の第１の面に配される複数の発光素子とを含み、複数の発光素子は、第１の面の側から、第１の電極と、第１の電極の上に配されている発光層を含む有機層と、有機層の上に配されている第２の電極と、をそれぞれ有し、複数の発光素子のうち互いに隣り合う発光素子の前記第１の電極の間に配されている第３の電極と、第１の電極と第３の電極の間、第１の電極の端部、および、第３の電極の端部を覆う絶縁層と、をさらに有する有機デバイスであって、絶縁層は、第１の電極と第３の電極との間に凹部を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、有機デバイス、表示装置、撮像装置、照明装置、移動体用灯具、および、移動体に関する。

有機ＥＬ発光素子を備える有機デバイスが注目されている。有機デバイスの高精細化のために、白色発光する発光素子とカラーフィルタとを用いる方式（以下、白＋ＣＦ方式と呼ぶ）が知られている。白＋ＣＦ方式は、有機層を基板全面に成膜するため、メタルマスクを用いて色ごとに有機層を成膜する方式と比較して、画素サイズや画素間のピッチなど高精細化が比較的容易である。しかしながら、白＋ＣＦ方式は、有機層がすべての発光素子に共通に設けられるため、隣り合う発光素子間での有機層を介した駆動電流のリークが発生し、混色や効率低下など発光素子間のクロストークの原因となる。特許文献１には、発光素子ごとに配されたアノード電極の周囲を囲み、かつ、有機層に対して電気的に接続された金属配線を配し、隣り合う発光素子にリークする電流を金属配線に流すことが示されている。特許文献２には、発光素子ごとに配された電極の間に絶縁層で被覆された電極を形成し、絶縁層で被覆された電極に電圧を印加することによって、隣り合う発光素子間のリークが抑制されるように電界を生成することが示されている。

特開２０１２−１５５９５３号公報 特開２０１４−５２５８２号公報

特許文献１の構造では、低輝度領域において、アノード電極とカソード電極との間の有機層の抵抗と比較して、アノード電極と金属配線と間の抵抗が小さくなる。このため、低輝度領域において、アノード電極からカソード電極へ有機層を流れる電流よりも、アノード電極から金属配線へ流れる電流が大きくなり、輝度制御が困難となる可能性がある。特許文献２の構造では、隣り合う発光素子間のリークの抑制が不十分となり、混色が発生する可能性がある。

本発明は、有機デバイスにおいて発光素子間のリークの抑制に有利な技術を提供することを目的とする。

上記課題に鑑みて、本発明の実施形態に係る有機デバイスは、基板と基板の第１の面に配される複数の発光素子とを含み、複数の発光素子は、第１の面の側から、第１の電極と、第１の電極の上に配されている発光層を含む有機層と、有機層の上に配されている第２の電極と、をそれぞれ有し、複数の発光素子のうち互いに隣り合う発光素子の前記第１の電極の間に配されている第３の電極と、第１の電極と第３の電極の間、第１の電極の端部、および、第３の電極の端部を覆う絶縁層と、をさらに有する有機デバイスであって、絶縁層は、第１の電極と第３の電極との間に凹部を備えることを特徴とする。

本発明によれば、有機デバイスにおいて発光素子間のリークの抑制に有利な技術を提供することができる。

本発明の実施形態に係る有機デバイスの構成を模式的に示す断面図。 図１の有機デバイスの構成を模式的に示す斜視図。 図１の有機デバイスの発光する発光素子を流れる電流および発光する発光素子に隣接する発光素子を流れる電流の割合と素子間電極への印加電圧との関係を示す図。 図１の有機デバイスの輝度と色再現範囲との関係を示す図。 図１の有機デバイスを用いた表示装置の一例を示す図。 図１の有機デバイスを用いた撮像装置の一例を示す図。 図１の有機デバイスを用いた携帯機器の一例を示す図。 図１の有機デバイスを用いた表示装置の一例を示す図。 図１の有機デバイスを用いた照明装置の一例を示す図。 図１の有機デバイスを用いた自動車の一例を示す図。

以下、本発明に係る有機デバイスの具体的な実施形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下の説明および図面において、複数の図面に渡って共通の構成については共通の符号を付している。そのため、複数の図面を相互に参照して共通する構成を説明し、共通の符号を付した構成については適宜説明を省略する。

図１〜１０を参照して、本発明の実施形態による有機デバイスについて説明する。図１は、本発明における有機デバイス１００の構成を模式的に示す断面図である。図２は、有機デバイス１００の斜視図であり、図２のＡ−Ａ’間の断面が、図１の断面図に相当し、３つの発光素子１０で１つの画素を構成している。本実施形態では、ストライプ配列の画素の例を示すが、これに限られることはなく、デルタ配列やスクエア配列であってもよい。

有機デバイス１００は、基板１と基板１の上面（第１の面）に配される複数の発光素子１０を含む。図１には、有機デバイス１００に含まれる複数の発光素子１０のうち、３つの発光素子１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂが示されている。本明細書において、複数の発光素子１０のうち特定の発光素子を示す場合は、発光素子１０「Ｒ」のように参照番号の後に添え字し、何れであってもよい場合は、単に発光素子「１０」と示す。他の構成要素についても同様である。

複数の発光素子１０は、基板１の上面の側から、絶縁層３によって複数の発光素子１０のそれぞれの発光素子ごとに分離された下部電極２（第１の電極）と、下部電極２および絶縁層３を覆う発光層４２を含む有機層４と、有機層４を覆う上部電極５（第２の電極）と、を含む。本実施形態の有機デバイス１００は、上部電極５から光を取り出すトップエミッション型デバイスである。さらに、有機デバイス１００は、上部電極５を覆うように配された封止層６と、封止層６の上に複数の発光素子１０のそれぞれと対応するように配された複数のカラーフィルタ７と、を含む。本実施形態において、有機層４は、白色発光し、カラーフィルタ７Ｂ、７Ｇ、７Ｒは、有機層４から発せられる白色光を、それぞれの所望の色に変換する。本明細書において、「上」「下」とは、基板１の「上」側にカラーフィルタ７が配される、というように、基板１が配される位置に対してカラーフィルタ７が配される側を「上」と表現し、その逆を「下」と表現する。したがって、上述のように、基板１の主面のうち下部電極２などが配される面を「上」面と呼ぶ。

有機デバイス１００は、複数の発光素子１０のうち互いに隣り合う発光素子１０の下部電極２の間に配された素子間電極１１（第３の電極）をさらに含む。素子間電極１１は、下部電極２のそれぞれ外周を囲うように配されうる。また、本実施形態において、素子間電極１１は、絶縁層３に覆われている。この素子間電極１１は、下部電極２や上部電極５とは電気的に独立している。

有機デバイス１００を製造するためのプロセス工程数の増加を抑制するために、素子間電極１１は、下部電極２と同層に形成されてもよい。この場合、下部電極２と素子間電極１１とは、基板１の上面に直交する方向において、同じ高さに配される。また、下部電極２と素子間電極１１との上面が同じ高さになる（下部電極２と素子間電極１１との高さの差に起因する凹凸が抑制される。）ため、下部電極２および素子間電極１１の形成後に成膜される各層の均一性が向上し、有機デバイス１００の製造の歩留まりが向上しうる。

絶縁層３は、下部電極２と素子間電極１１との間、下部電極２の端部、および、少なくとも素子間電極１１の端部を覆う。本実施形態において、上述のように、絶縁層３は、素子間電極１１の全体を覆う。また、絶縁層３は、下部電極２と素子間電極１１との間に凹部１３を備える。基板１の表面と直交する方向において、凹部１３は、下部電極２および素子間電極１１の厚さ以上の深さを有する。凹部１３の深さとは、絶縁層３のうち下部電極２または素子間電極１１の上に配された部分の上面と凹部１３の底面との、基板１の上面と直交する方向における高さの差である。この凹部１３の側壁は、基板１の上面に対して所定のテーパー角１４を備える部分３１（第１の部分）と、部分３１と絶縁層３の上面との間に配され、基板１の上面に対する角度が変化する部分３２（第２の部分）と、を含む。部分３２において、基板１の上面に対する凹部１３の側壁の角度は、連続的または断続的に変化しうる。

また、絶縁層３には、それぞれの発光素子１０の発光領域を所望の形状にするため、開口領域１２が、それぞれの下部電極２の上に設けられる。このため、絶縁層３は、上述のように下部電極２のうち端部を覆っているともいえる。図１に示されるように、絶縁層３は、下部電極２のうち外縁の部分を覆っていてもよい。一方で、絶縁層３は、素子間電極１１の上に開口領域を備えず、素子間電極１１は、全体が絶縁層３に被覆されている。詳細は後述するが、凹部１３の部分３２における有機層４の部分３２と垂直な方向の膜厚が、有機層４のうち開口領域１２に配される部分（下部電極２と接する部分）の基板１の上面と直交する方向の膜厚よりも薄くてもよい。また、凹部１３の底面における有機層４の基板１の上面と直交する方向の膜厚が、有機層４のうち開口領域１２に配される部分の基板１の上面と直交する方向の膜厚よりも薄くてもよい。これによって、有機層４の基板１の上面と平行な方向の抵抗が増加し、基板１の上面と直交する方向の抵抗が低下し、素子間電極１１を高電位にすることによる隣接する発光素子１０の間の駆動電流のリークを抑制する効果が顕著となる。

下部電極２は、有機層４の発光波長に対する反射率が８０％以上の金属材料が用いられてもよい。例えば、ＡｌやＡｇなどの金属や、これらの金属にＳｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｎｄなどを添加した合金を下部電極２に使用することができる。ここで、発光波長とは、有機層４から出射する光のスペクトル範囲のことを指す。下部電極２の有機層４の発光波長に対する反射率が高ければ、下部電極２は、バリア層を含む積層構造としてもよい。バリア層の材料としては、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ａｕなどの金属やその合金が用いられうる。

絶縁層３は、例えば、化学気相堆積法（ＣＶＤ法）や物理蒸着法(ＰＶＤ法)などを用いて形成されたシリコン窒化物（ＳｉＮ）やシリコン酸窒化物（ＳｉＯＮ）、シリコン酸化物（ＳｉＯ）などが用いられうる。また、絶縁層３は、それらの積層膜でもよい。上述したように、有機層４の基板１の上面と平行な方向の抵抗を上げるために、有機層４の膜厚が、開口領域１２と比較して、凹部１３において薄く成膜されることが有効である。このため、絶縁層３に形成される凹部１３の側壁の部分３１におけるテーパー角１４の制御や絶縁層３の膜厚を厚くすることによって、蒸着法などを用いて有機層４を成膜する際に、凹部１３に形成される有機層４の膜厚を薄くすることができる。しかしながら、凹部１３の側壁の急峻化や絶縁層３の厚膜化をした場合、上部電極５が凹部１３の上で断線してしまう可能性がある。また、有機層４および上部電極５の上に配される封止層６に空隙が形成されやすくなる。この封止層６の空隙は、封止欠陥によるダークスポットの発生の原因となりうる。このような、信頼性低下を抑制ため、絶縁層３の凹部１３の側壁の部分３１におけるテーパー角１４は、６０度以上かつ９０度以下の範囲であってもよい。また、絶縁層３の膜厚は、４０ｎｍ以上かつ１５０ｎｍ以下の範囲であってもよい。ここで、絶縁層３の膜厚とは、素子間電極１１を覆う、素子間電極１１の上に配された部分の基板１の上面と直交する方向の膜厚であってもよい。

有機層４は、基板１の上面に沿った方向に連続的に形成され、複数の発光素子１０によって共有されている。有機層４は、有機デバイス１００の画像を表示する表示領域の全面において、一体的に形成されていてもよい。また、有機層４は、下部電極２と上部電極５との間に挟持され、図１に示されるように、凹部１３にも配されている。有機層４は、凹部１３に埋め込まれるように配されてもよい。有機層４は、正孔輸送層４１、発光層４２、電子輸送層４３を含む。有機層４は、発光効率、駆動寿命、光学干渉といった観点からそれぞれ適当な材料を選択することができる。正孔輸送層４１は、電子ブロック層や正孔注入層として機能してもよく、正孔注入層や正孔輸送層や電子ブロック層などの積層構造としてもよい。発光層４２は、異なる色を発光する発光層の積層構造でもよく、異なる色を発光する発光ドーパントを混合した混合層でもよい。また、電子輸送層４３は、正孔ブロック層や電子注入層として機能してもよく、電子注入層や電子輸送層や正孔ブロック層の積層構造としてもよい。

上部電極５は、有機層４の上に基板１の上面に沿った方向に連続的に形成され、複数の発光素子１０によって共有されている。有機層４と同様に、上部電極５は、有機デバイス１００の画像を表示する表示領域の全面において、一体的に形成されていてもよい。上部電極５は、上部電極５の下面に到達した光の一部を透過するとともに、他の一部を反射する（すなわち半透過反射性）半透過反射層として機能してもよい。上部電極５は、例えばマグネシウムや銀などの金属、または、マグネシウムや銀を主成分とする合金、もしくは、アルカリ金属、アルカリ土類金属を含んだ合金材料から形成されうる。また、上部電極５に、酸化物導電体などが用いられてもよい。また、上部電極５は、適当な透過率を有するならば、積層構造であってもよい。

封止層６は、例えば、ＣＶＤ法を用いて形成されたＳｉＮやＳｉＯＮ、原子層堆積法（ＡＬＤ法）を用いて形成された酸化アルミニウム、シリコン酸化物およびチタン酸化物などの外部からの酸素や水分の透過性が極めて低い材料などを含み構成される。封止層６は、上部電極５を透過した光を透過し、充分な水分遮断性能があれば、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよい。

カラーフィルタ７は、封止層６の上に形成される。基板１の上面に対する正射影において、カラーフィルタ７のうち互いに異なる色のカラーフィルタの境界が、素子間電極１１と重なるように配されうる。図１に示されるカラーフィルタ７Ｒとカラーフィルタ７Ｇとのように、隙間なく接してもよい。また、図１に示されるカラーフィルタ７Ｇとカラーフィルタ７Ｂとのように、膜厚を異ならせ、素子間電極１１と重なる位置でオーバーラップさせてもよい。詳細は後述するが、互いに異なる色のカラーフィルタ７の境界が、凹部１３の上に形成されないことが重要である。

次いで、隣接する発光素子１０の間の駆動電流のリークの抑制について説明する。隣り合う発光素子１０間での有機層４を介した駆動電流のリークは、下部電極２から注入された正孔が基板１の上面に沿った方向へ拡散することによって発生する。正孔が拡散する駆動力は、キャリアである正孔同士が作るポアソン場である。本実施形態において、素子間電極１１を高電位にすることによって、素子間電極１１と上部電極５と間で電気力線を形成し、素子間電極１１の周辺で正孔を再結合しやすいようにすることによって、発光素子１０間のリークを抑制する。下部電極２と素子間電極１１との間に凹部１３を配した場合、凹部１３の有機層４の膜厚を薄くすることができる。この結果、有機層４の基板１の上面と沿う方向の抵抗が大きくなり、基板１の上面と直交する方向の抵抗を小さくできる。このため、凹部１３での正孔の再結合確率を、凹部１３が配されない場合と比較して飛躍的に向上させることができる。つまり、凹部１３がないと、下部電極２と素子間電極１１との間の有機層４の膜厚が、下部電極２上の有機層４の膜厚と同じとなる。このため、下部電極２と素子間電極１１との間において、凹部１３がある場合と比較して、有機層４の基板１の上面と沿う方向の抵抗が低く、基板１の上面と直交する方向の抵抗が大きくなる。このため、下部電極２と素子間電極１１との間での正孔の再結合確率が低くなってしまい、カラーフィルタ７の境界を超えて隣接する発光素子１０に漏れ出る正孔が多くなる。その結果、漏れ出た正孔の再結合で生じた光が異なる色のカラーフィルタ７を通過してしまい、色再現範囲が低下する。

さらに、互いに異なる色のカラーフィルタ７の境界が、凹部１３の上に配されず、素子間電極１１の上に配されることがより効果的である。発光素子１０Ｒを例に説明すると、下部電極２Ｒから注入された正孔のうち横方向（基板１の上面に沿った方向）に拡散した成分の大半が、凹部１３Ｒで再結合する。この、凹部１３Ｒでの再結合によって生成された光は、カラーフィルタ７Ｒを通ることになるため、隣接する発光素子のカラーフィルタ７Ｇを通過することによる混色が抑制され、色再現範囲低下を防止することができる。

本発明者らの検討結果によれば、凹部１３の深さは、上述のように下部電極２および素子間電極１１の厚さ以上であるとより効果的である。例えば、凹部１３の深さは、１００ｎｍ以上であってもよい。このとき、凹部１３の底は、絶縁層３の中にあってもよいし、凹部の底において基板１の上面が露出してもよい。また、下部電極２と素子間電極１１との距離が、０．３μｍ以下であれば、絶縁層３を形成する工程以降において、成膜方法や製膜される膜種によらず効果を得ることができた。下部電極２と素子間電極１１との距離は、さらに、０．２μｍ以下であってもよい。

ここで、本実施形態の有機デバイス１００を表示装置、撮像装置、携帯機器、照明装置、移動体に適用した応用例について図５〜１０を用いて説明する。図５は、本実施形態の有機デバイス１００を用いた表示装置の一例を表す模式図である。表示装置１０００は、上部カバー１００１と、下部カバー１００９と、の間に、タッチパネル１００３、表示パネル１００５、フレーム１００６、回路基板１００７、バッテリー１００８を有していてもよい。タッチパネル１００３および表示パネル１００５は、フレキシブルプリント回路ＦＰＣ１００２、１００４が接続されている。回路基板１００７には、トランジスタなどの能動素子が配される。バッテリー１００８は、表示装置１０００が携帯機器でなければ、設けなくてもよいし、携帯機器であっても、この位置に設ける必要はない。表示パネル１００５には、上述の有機デバイス１００が用いられる。表示パネル１００５として機能する有機デバイス１００は、回路基板１００７に配されたトランジスタなどの能動素子と接続され動作する。

図５に示される表示装置１０００は、複数のレンズを有する光学部と、当該光学部を通過した光を受光する撮像素子とを有する撮像装置の表示部に用いられてもよい。撮像装置は、撮像素子が取得した情報を表示する表示部を有してもよい。また、表示部は、撮像装置の外部に露出した表示部であっても、ファインダ内に配置された表示部であってもよい。撮像装置は、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラであってもよい。

図６は、本実施形態の有機デバイス１００を用いた撮像装置の一例を表す模式図である。撮像装置１１００は、ビューファインダ１１０１、背面ディスプレイ１１０２、操作部１１０３、筐体１１０４を有してよい。表示部であるビューファインダ１１０１には、上述の有機デバイス１００が用いられる。この場合、有機デバイス１００は、撮像する画像のみならず、環境情報、撮像指示などを表示してよい。環境情報には、外光の強度、外光の向き、被写体の動く速度、被写体が遮蔽物に遮蔽される可能性などであってよい。また、背面ディスプレイ１１０２に、上述の有機デバイス１００が用いられてもよい。

撮像に適するタイミングはわずかな時間である場合が多いため、少しでも早く情報を表示した方がよい。したがって、上述の有機デバイス１００がビューファインダ１１０１に用いられうる。有機材料を用いた発光層４２は、応答速度が速いからである。有機材料を用いた発光層４２を用いた有機デバイス１００は、表示速度が求められる、これらの装置に、液晶表示装置よりも適して用いることができる。

撮像装置１１００は、不図示の光学部を有する。光学部は複数のレンズを有し、光学部を通過した光を受光する筐体１１０４内に収容されている撮像素子（不図示）に結像する。複数のレンズは、その相対位置を調整することで、焦点を調整することができる。この操作を自動で行うこともできる。

有機デバイス１００は、赤色、緑色、青色の光を透過するカラーフィルタを有していてもよい。カラーフィルタは、当該赤色、緑色、青色がデルタ配列で配置されていてもよい。

有機発光材料を含み発光装置として機能する上述の有機デバイス１００は、携帯端末の表示部に用いられてもよい。その際には、表示機能と操作機能との双方を有してもよい。携帯端末としては、スマートフォンなどの携帯電話、タブレット、ヘッドマウントディスプレイなどが挙げられる。

図７は、本実施形態の有機デバイス１００を用いた携帯機器の一例を表す模式図である。携帯機器１２００は、表示部１２０１と、操作部１２０２と、筐体１２０３を有する。筐体１２０３には、回路、当該回路を有するプリント基板、バッテリー、通信部、を有してよい。操作部１２０２は、ボタンであってもよいし、タッチパネル方式の反応部であってもよい。操作部１２０２は、指紋を認識してロックの解除等を行う、生体認識部であってもよい。通信部を有する携帯機器は通信機器ということもできる。表示部１２０１には、上述の有機デバイス１００が用いられる。

図８（ａ）、８（ｂ）は、本実施形態の有機デバイス１００を用いた表示装置の一例を表す模式図である。図８（ａ）は、テレビモニタやＰＣモニタなどの表示装置である。表示装置１３００は、額縁１３０１を有し表示部１３０２を有する。表示部１３０２には、上述の有機デバイス１００が用いられる。表示装置１３００は、額縁１３０１と表示部１３０２とを支える土台１３０３を有していてもよい。土台１３０３は、図８（ａ）の形態に限られない。例えば、額縁１３０１の下辺が土台１３０３を兼ねていてもよい。また、額縁１３０１および表示部１３０２は、曲がっていてもよい。その曲率半径は、５０００ｍｍ以上６０００ｍｍ以下であってよい。

図８（ｂ）は、本実施形態の有機デバイス１００を用いた表示装置の他の例を表す模式図である。図８（ｂ）の表示装置１３１０は、折り曲げ可能に構成されており、いわゆるフォルダブルな表示装置である。表示装置１３１０は、フレキシブル基板（不図示）、フレキシブル基板の上に配される第一表示部１３１１および第二表示部１３１２、筐体１３１３、屈曲点１３１４を有する。第一表示部１３１１と第二表示部１３１２とには、上述の有機デバイス１００が用いられる。このとき、上述の基板１がフレキシブル基板であってもよいし、フレキシブル基板の上に、上述の有機デバイス１００が第一表示部１３１１および第二表示部として搭載されていてもよい。１３１２第一表示部１３１１と第二表示部１３１２とは、つなぎ目のない１枚の表示装置であってよい。第一表示部１３１１と第二表示部１３１２とは、屈曲点で分けることができる。第一表示部１３１１、第二表示部１３１２は、それぞれ異なる画像を表示してもよいし、第一および第二表示部とで一つの画像を表示してもよい。

図９は、本実施形態の有機デバイス１００を用いた照明装置の一例を表す模式図である。照明装置１４００は、筐体１４０１と、光源１４０２と、回路基板１４０３と、光学フィルム１４０４と、光拡散部１４０５と、を有していてもよい。光源１４０２には、上述の有機デバイス１００が用いられる。光学フィルム１４０４は光源の演色性を向上させるフィルタであってよい。光拡散部１４０５は、ライトアップなど、光源の光を効果的に拡散し、広い範囲に光を届けることができる。必要に応じて、最外部にカバーを設けてもよい。照明装置１４００は、光学フィルム１４０４と光拡散部１４０５との両方を有していてもよいし、何れか一方のみを有していてもよい。

照明装置１４００は例えば室内を照明する装置である。照明装置１４００は白色、昼白色、その他青から赤のいずれの色を発光するものであってよい。それらを調光する調光回路を有してよい。照明装置１４００は、光源１４０２として機能する有機デバイス１００に接続される電源回路を有していてもよい。電源回路は、交流電圧を直流電圧に変換する回路でありうる。また、白とは色温度が４２００Ｋ程度のこといいで、昼白色とは色温度が５０００Ｋ程度のことをいう。また、照明装置１４００は、カラーフィルタを有してもよい。また、照明装置１４００は、放熱部を有していてもよい。放熱部は装置内の熱を装置外へ放出するものであり、比熱の高い金属、液体シリコンなどが挙げられる。

図１０は、本実施形態の有機デバイス１００を用いた車両用灯具の一例であるテールランプを有する自動車の模式図である。自動車１５００は、テールランプ１５０１を有し、ブレーキ操作などを行った際に、テールランプ１５０１を点灯する形態であってもよい。自動車１５００は移動体の一例であり、テールランプ１５０１は移動体用灯具の一例である。移動体は、自動車に限らず船舶やドローン、航空機、鉄道車両などであってもよい。移動体は、機体とそれに設けられた移動体用灯具を有してよい。移動体用灯具は機体の現在位置を知らせるものであってもよい。

テールランプ１５０１には、有機デバイス１００が用いられる。テールランプ１５０１は、テールランプ１５０１として機能する有機デバイス１００を保護する保護部材を有してよい。保護部材は、ある程度高い強度を有し、有機デバイス１００が発行する光を透過すれば材料は問わないが、ポリカーボネートなどで構成されてもよい。また、保護部材は、ポリカーボネートにフランジカルボン酸誘導体、アクリロニトリル誘導体などを混ぜてよい。

自動車１５００は、車体１５０３、それに取り付けられている窓１５０２を有してもよい。窓は、自動車の前後を確認するための窓であってもよいし、透明なディスプレイであってもよい。当該透明なディスプレイは、上述の有機デバイス１００が用いられてもよい。この場合、有機デバイス１００が有する電極などの構成材料は透明な部材で構成される。

本実施形態に係る発光素子１０はスイッチング素子の一例である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）によって発光輝度や発光するタイミングが制御され、複数の発光素子１０を基板１の上面に設けることによって、画像を表示することができる。スイッチング素子は、ＴＦＴに限られることはなく、トランジスタやＭＩＭ素子、Ｓｉ基板などの基板上に形成されたアクティブマトリクスドライバーであってもよい。Ｓｉ基板などの基板上に形成されるとは、Ｓｉ基板内に形成される層を含むこともできる。これは、精細度によって選択され、例えば１インチでＱＶＧＡ程度の精細度の場合はＳｉ基板上に有機発光素子を設けることができる。上述の有機材料を用いた有機層４を備える発光素子１０を含む有機デバイス１００を、図５〜１０に示した表示装置などとして駆動させることによって、良好な画質で、長時間表示にも安定な表示が可能になる。

以下、本実施形態の有機デバイス１００の実施例について説明する。まず、基板１の上に、図１に示される下部電極２および素子間電極１１を形成した。基板１の上に金属材料を用いた金属層を形成し、マスクパターンなどを用いて金属層の所望の領域をエッチングすることによって、素子間電極１１と下部電極２とは、同層の金属層から形成された。次いで、絶縁層３を、下部電極２および素子間電極１１を覆うように形成した。本実施例において、絶縁層３はシリコン酸化物によって形成され、下部電極２および素子間電極１１の上面での基板１の上面に直交する方向の絶縁層３の膜厚は６５ｎｍとした。絶縁層３を形成した後、マスクパターンなどを用いて絶縁層３の所望の領域をエッチングすることによって、開口領域１２および凹部１３を形成した。絶縁層３の凹部１３の側壁の部分３１におけるテーパー角１４は、７５°とした。また、開口領域１２の絶縁層３の側壁のテーパー角は、８０°とした。本実施例において、画素配列はデルタ配列とし、互いに隣接する開口領域１２の間の距離を１．４μｍ、互いに隣接する下部電極２の間の距離を０．６μｍ、下部電極２と素子間電極１１との間の距離を０．２μｍとした。

次いで、有機層４を形成した。まず、基板１の上に正孔注入層として下記の化合物１に示す材料を３ｎｍ成膜した。

次いで、正孔輸送層として、下記の化合物２に示す材料を１５ｎｍ、電子ブロック層として下記の化合物３に示すＨＴ２７を１０ｎｍ成膜した。発光層４２は、２層の積層構造とした。まず、ホスト材料として下記の化合物４に示す材料に、発光ドーパントとして下記の化合物５に示す材料を重量比３％となるように調整し、１層目の発光層を１０ｎｍ成膜した。この正孔輸送層、電子ブロック層および１層目の発光層のホスト材料の正孔移動度を測定したところ、それぞれおおよそ２×１０^−３、５×１０^−４および１×１０^−３［ｃｍ／Ｖ・ｓｅｃ］であった。

次に、ホスト材料として上記の化合物４に示す材料に、発光ドーパントとして下記の化合物６に示す材料を重量比と１％となるように調整し、２層目の発光層を１０ｎｍ成膜した。２層構造の発光層４２の形成後、電子輸送層として下記の化合物７に示す材料を１１０ｎｍ成膜し、さらに、電子注入層としてＬｉＦを０．５ｎｍ成膜した。

有機層４の形成後、上部電極５としてＭｇとＡｇとの割合が１：１のＭｇＡｇ合金を１０ｎｍ成膜した。上部電極５の形成後、封止層６としてＣＶＤ法を用いてＳｉＮを１．５μｍ成膜した。封止層６の形成後、カラーフィルタ７を形成した。このとき、基板１の上面に対する正射影において、互いに異なる色のカラーフィルタ７の境界が、素子間電極１１と重なるように形成した。

次いで、形成した有機デバイス１００の特性について説明する。図３は、発光させた発光素子１０に流れる電流および発光させた発光素子１０に隣接する黒表示の発光素子１０に流れる電流の割合と、素子間電極１１への印加された電圧との関係を示す。本実施例において、図１の発光素子１０Ｇを発光させ、隣接する発光素子１０Ｒ、１０Ｂを黒表示として測定した。ここで、発光素子１０Ｇに投入した電流密度は０．１１ｍＡ／ｃｍ^２であり、発光素子１０Ｒ、１０Ｂは黒表示に相当する電流密度を投入した。この時の発光スペクトルから、図３のそれぞれの発光素子１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｂを流れる電流の割合を算出した。図３において、三角のプロットは、発光素子１０Ｇの測定結果であり、縦軸は左軸に従う。また、丸のプロットは、発光素子１０Ｒ、１０Ｂの測定結果であり、縦軸は右軸に従う。また、それぞれのプロットにおいて、素子間電極１１に印加される電圧が、発光層４２が発光を始める閾値電圧よりも高い領域のプロットを中実で、閾値電圧よりも低い領域のプロットを中空で示している。

次に、それぞれの発光素子１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｂの電流割合の算出方法について説明する。発光素子１０の間の駆動電流のリークによる混色が発生しない条件、つまり隣接する発光素子１０同士を短絡させた条件で発光素子１０の発光スペクトルデータの電流密度依存性を測定する。このとき、それぞれの発光素子１０に流れる電流は、上部電極５の電流値を測定している。得られたそれぞれの発光素子１０の電流密度依存性をもとに、発光素子１０Ｇを発光させ発光素子１０Ｒ、１０Ｂを黒表示としたときの、それぞれの発光スペクトルを再現することで、投入電流に対する発光素子１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｂへの分配割合を算出している。つまり、発光する発光素子１０Ｇを流れる電流の割合が高く、隣接する黒表示の発光素子１０Ｒ、１０Ｂを流れる電流の割合が低くなるほど、発光素子１０の間のリークが抑制されていることになる。

ここで、本明細書における「電圧」は、上部電極５を基準としたときの、それぞれの電極間の電位差のことを言う。つまり、上部電極５の電位を基準とした下部電極２の電位を下部電極２に印加される電圧、上部電極５の電位を基準とした素子間電極１１の電位を素子間電極１１に印加される電圧とそれぞれ呼ぶ。したがって、上部電極５が陰極であるか、陽極であるかによって、下部電極２に印加される電圧はプラスの値となる場合とマイナスの値となる場合とがある。より具体的には、上部電極５が陰極の場合は、下部電極２は陽極であり、下部電極２に印加される電圧はプラスの値となる。一方、上部電極５が陽極の場合には、下部電極２が陰極であり、下部電極２に印加される電圧はマイナスの値となる。本実施例において、上部電極５を陰極、下部電極２を陽極として測定を行った。また、素子間電極１１には、下部電極２と同じ極性の電圧を印加した。

図３から、素子間電極１１に印加される電圧が０Ｖの場合、発光する発光素子１０Ｇおよび黒表示の発光素子１０Ｒ、１０Ｂを流れる電流の割合が、それぞれ約７７％および１７．５％となった。素子間電極１１に印加される電圧を高くすると、発光素子１０Ｇを流れる電流の割合が増加し、発光素子１０Ｒ、１０Ｂを流れる電流の割合が低下した。素子間電極１１に印加される電圧が３Ｖのとき、発光する発光素子１０Ｇおよび黒表示の発光素子１０Ｒ、１０Ｂを流れる電流の割合が、それぞれ約８４％および８％となった。特に、発光層４２が発光するときの下部電極２に印加される電圧の最小値である閾値電圧（本実施例において、閾値電圧は約２Ｖであった。）付近において、発光する発光素子１０Ｇを流れる電流の割合の増加率および黒表示の発光素子１０Ｒ、１０Ｂを流れる電流の割合の低下率が高いことがわかった。

検討の結果、閾値電圧である２Ｖ以上の電圧を素子間電極１１に印加することによって、発光素子１０の間の駆動電流のリークを抑制する効果が高いことが分かった。つまり、有機デバイス１００の駆動時において、素子間電極に、発光層４２の閾値電圧と同極性であって、閾値電圧の絶対値以上の絶対値を有する電圧が印加することによって、発光素子１０の間のリークを抑制する効果が高いことが分かった。

また、発光素子１０Ｇを発光させ、発光素子１０Ｒ、１０Ｂを黒表示させ、さらに、素子間電極１１に電圧を印加している間、換言すると有機デバイス１００を駆動させている間、素子間電極１１に定常的な電流は流れなかった。これは、上述のように、素子間電極１１は、下部電極２および上部電極５とは電気的に独立して配され、さらに、素子間電極１１と有機層４との間に絶縁層３が配されるためである。

図４は、発光する発光素子１０の白色スペクトルの輝度と色再現範囲（Ｇａｍｕｔ）との関係を示す。図３に示した結果より、本実施例として素子間電極１１に５Ｖの電圧を印加した結果を丸プロットで、比較例として素子間電極１１に０Ｖを印加した結果を四角プロットでそれぞれ示す。また、発光素子１０の間の駆動電流のリークが発生しない理想的な系として、隣接する発光素子１０の下部電極２に印加される電圧を０Ｖとしたときの輝度とＧａｍｕｔとの関係を点線で示す。図４からわかるように、素子間電極１１に５Ｖを印加した場合、素子間電極１１に０Ｖを印加した場合と比較して、低輝度領域においてＧａｍｕｔが改善し、理想的な系とほぼ一致した。このことから、素子間電極１１に閾値電圧以上の電圧を印加することは、発光する発光素子１０Ｇだけでなく、黒表示の発光素子１０Ｒ、１０Ｂに対しても有効であることがわかった。このように、本実施例において、低輝度領域の電流制御性を保持しながら、発光素子１０間の駆動電流のリークを抑制し、発光素子１０間のクロストークを抑制することが可能となる。

以上、本発明に係る実施形態および実施例を示したが、本発明はこれらの実施形態および実施例に限定されないことはいうまでもなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態は適宜変更、組み合わせが可能である。本実施形態および本実施例において、白色発光する有機層４と各色のカラーフィルタ７とを用いた有機デバイス１００を例に説明を行ったが、有機デバイス１００の構成はこれに限られることはない。例えば、カラーフィルタ７を用いない有機デバイスであっても、隣接する発光素子１０の間の駆動電流のリークが抑制されることによってクロストークが抑制され、表示される画像の精細度が向上する。また、例えば、有機層４の発光色も白色に限られることはなく、有機デバイスに要求される仕様に応じて適当な色を用いることができる。

１：基板、３、絶縁層、４：有機層、１０：発光素子、１３：凹部、４２：発光層、１００：有機デバイス

Claims (23)

1. 基板と前記基板の第１の面に配される複数の発光素子とを含み、
   前記複数の発光素子は、前記第１の面の側から、第１の電極と、前記第１の電極の上に配されている発光層を含む有機層と、前記有機層の上に配されている第２の電極と、をそれぞれ有し、
   前記複数の発光素子のうち互いに隣り合う発光素子の前記第１の電極の間に配されている第３の電極と、前記第１の電極と前記第３の電極との間、前記第１の電極の端部、および、前記第３の電極の端部を覆う絶縁層と、をさらに有する有機デバイスであって、
   前記絶縁層は、前記第１の電極と前記第３の電極との間に凹部を備えることを特徴とする有機デバイス。
2. 前記第１の面と直交する方向において、前記凹部は、前記第１の電極および前記第３の電極の厚さ以上の深さを有することを特徴とする請求項１に記載の有機デバイス。
3. 前記有機層が、前記複数の発光素子によって共有されることを特徴とする請求項１に記載の有機デバイス。
4. 前記凹部に、前記有機層が配されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の有機デバイス。
5. 前記絶縁層が、前記第３の電極を覆っていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の有機デバイス。
6. 前記第２の電極の電位を基準とした前記第３の電極の電位を前記第３の電極に印加される電圧とし、
   前記第２の電極の電位を基準とした前記第１の電極の電位を前記第１の電極に印加される電圧とし、前記発光層が発光するときの前記第１の電極に印加される電圧の最小値を閾値電圧としたとき、
   前記有機デバイスの駆動時において、前記第３の電極に、前記閾値電圧と同極性であって、前記閾値電圧の絶対値以上の絶対値を有する電圧が印加されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の有機デバイス。
7. 前記凹部の側壁は、前記第１の面に対して所定のテーパー角を備える第１の部分と、前記第１の部分と前記絶縁層の上面との間に配され、前記第１の面に対する角度が変化する第２の部分とを、含み、
   前記第２の部分における前記有機層の前記第２の部分と垂直な方向の膜厚、および、前記凹部の底面における前記有機層の前記第１の面と直交する方向の膜厚が、前記有機層のうち前記第１の電極と接する部分の前記第１の面と直交する方向の膜厚よりも薄いことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の有機デバイス。
8. 前記所定のテーパー角が、６０度以上かつ９０度以下であることを特徴とする請求項７に記載の有機デバイス。
9. 前記有機デバイスの駆動時において、前記第３の電極に定常的な電流が流れないことを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の有機デバイス。
10. 前記第１の電極と前記第３の電極とが、前記第１の面と直交する方向において、同じ高さに配されることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の有機デバイス。
11. 前記絶縁層のうち前記第３の電極を覆う部分の前記第１の面と直交する方向の膜厚が、４０ｎｍ以上かつ１５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の有機デバイス。
12. 前記有機デバイスは、前記第２の電極を覆うように配された封止層と、前記封止層の上に前記複数の発光素子のそれぞれと対応するように配された複数のカラーフィルタと、をさらに含み、
    前記第１の面に対する正射影において、前記複数のカラーフィルタのうち互いに異なる色のカラーフィルタの境界が、前記第３の電極と重なるように配されることを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載の有機デバイス。
13. 前記第１の面に対する正射影において、前記複数のカラーフィルタのうち互いに異なる色のカラーフィルタが、前記第３の電極と重なる位置でオーバーラップしていることを特徴とする請求項１２に記載の有機デバイス。
14. 前記第１の面と直交する方向における前記凹部の深さが、１００ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至１３の何れか１項に記載の有機デバイス。
15. 前記複数の発光素子のそれぞれが、白色発光することを特徴とする請求項１乃至１４の何れか１項に記載の有機デバイス。
16. 前記第１の電極と前記第３の電極との距離が０．３μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至１５の何れか１項に記載の有機デバイス。
17. 前記絶縁層が、シリコン酸化物を含むことを特徴とする請求項１乃至１６の何れか１項に記載の有機デバイス。
18. 請求項１乃至１７の何れか１項に記載の有機デバイスと、前記有機デバイスに接続されている能動素子と、を有することを特徴とする表示装置。
19. 折り曲げ可能な表示装置であって、
    前記表示装置は、フレキシブル基板と、前記フレキシブル基板の上に配された表示部と、を含み、
    前記表示部は、請求項１乃至１７の何れか１項に記載の有機デバイスと、前記有機デバイスに接続されている能動素子と、を備え、
    前記表示部は、屈曲点を有することを特徴とする表示装置。
20. 複数のレンズを有する光学部と、前記光学部を通過した光を受光する撮像素子と、画像を表示する表示部と、を有し、
    前記表示部は、前記撮像素子が撮像した画像を表示する表示部であり、かつ、請求項１乃至１７の何れか１項に記載の有機デバイスを有することを特徴とする撮像装置。
21. 光源と、光拡散部および光学フィルムの少なくとも一方と、を有する照明装置であって、
    前記光源は、請求項１乃至１７の何れか１項に記載の有機デバイスを有することを特徴とする照明装置。
22. 請求項１乃至１７の何れか１項に記載の有機デバイスと、前記有機デバイスを保護する保護部材と、を有することを特徴とする移動体用灯具。
23. 機体と、前記機体に設けられている灯具を有し、
    前記灯具は、請求項１乃至１７の何れか１項に記載の有機デバイスを有することを特徴とする移動体。

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