JP4207441B2 - 有機ｅｌ素子の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス(Electro-Luminescence,ＥＬ)素子及びその製造方法、並びに表示装置に関し、特に、被照射体の前面側に配し、被照射体を透過して表示する用途に好適な有機ＥＬ素子及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、反射型液晶パネルのような非発光型の表示装置のフロントライト（照明装置）として、有機ＥＬ素子を用いたものが注目されており、照明装置としてだけでなく、有機ＥＬ素子を自発発光型の表示装置として用いることも考えられている。有機ＥＬ素子の基本構成は、例えばガラス基板上に透明電極（陽極）、発光層、金属電極（陰極）が積層された構造であり、陽極には仕事関数の大きな材料が用いられ、陰極には仕事関数の小さな材料が用いられ、発光層に有機ＥＬ材料が用いられている。そして、双方の電極から発光層に注入される正孔と電子とが発光層で再結合することによって発光するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、有機ＥＬ素子を表示用ディスプレイとして用いる場合には、基板上に陰極となる金属電極を形成し、発光層を挟んで陽極となる透明電極側から視認する構成とすることができる。この場合、陰極は基板上の全面にわたって形成すれば済み、パターニングは不要となる。これに対して、例えば表示装置のフロントライトとして用いる場合には、表示を視認するためには金属電極からなる陰極を全面にわたって形成するわけにはいかず、パターニングが必要になる。
このような構成の有機ＥＬ素子でフロントライトを構成する場合、陽極を構成する透明導電膜は全面に形成し、陰極を構成するＣａ等のアルカリ土類金属とＡｌ等の金属からなる積層膜をドライエッチング等を用いてパターニングすることになるが、有機ＥＬ素子の発光部をパターニングするには、構成材料の異なる複数の層をエッチングするたために各層毎に異なるエッチャントを用いる必要があり、また、各エッチャントに対する各層の耐性も考慮する必要があることから、使用されるエッチャントの種類の増加に伴う装置及び工程の複雑化が避けられない。
【０００４】
また、上記有機ＥＬ素子においては、陰極から発光層への電子注入効率を高め、陰極としての安定性を保ち、反射率を確保するために、仕事関数の小さいＣａ（カルシウム）、Ｍｇ（マグネシウム）等のアルカリ土類金属と、これよりも仕事関数の大きいＡｌ（アルミニウム）、Ａｇ（銀）等の金属からなる積層電極を陰極に用いられる場合が多くなってきている。そして、この陰極に含まれるＣａ等のアルカリ土類金属の活性が高いために、アルカリ土類金属層のパターニングが困難であるために、歩留まり良く有機ＥＬ素子を製造するのが困難であるという問題もあった。
【０００５】
さらに、上記のようなパターニング工程の複雑さを低減するために、透光性材料で構成可能な陽極などを全面に形成することが成されているが、このような構成とすると、フロントライトとして用いる場合に透過率の低下が避けられない。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、光透過部分の透過率が高く、表示装置の照明手段に用いて好適な有機ＥＬ素子を提供することを目的の一つとする。
また本発明は、製造プロセスを複雑化することなく、表示装置の照明手段に用いて好適な有機ＥＬ素子を容易かつ、歩留まり良く製造することができる有機ＥＬ素子の製造方法を提供することを目的の一つとする。
さらに本発明は、上記本発明に係る有機ＥＬ素子を備え、表示が明るく、視認性に優れた表示装置を提供することを目的の一つとする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（有機ＥＬ素子）
本発明に係る有機ＥＬ素子は、上記課題を解決するために、支持基板と、該支持基板上に設けられた素子部とを備え、前記素子部が、陽極と、有機ＥＬ材料を含む発光層と、陰極とを順に積層して含む有機ＥＬ素子であって、前記素子部に、当該有機ＥＬ素子の被照明体を透過して表示するために前記素子部を貫通して形成された開口部と、前記被照明体を照明する発光部とが設けられており、前記素子部の前記陰極上に部分的に樹脂層が形成されるとともに、前記陰極上の前記樹脂層の非形成領域に前記陰極と接続された導通電極が形成され、前記樹脂層と前記導通電極とにより前記陰極の前記支持基板と反対側の面が覆われていることを特徴とする。
前記素子部が、平面視略ストライプ状を成す第１の部位と、前記第１の部位の両端にそれぞれ接続された複数の第２の部位とを有しており、前記第２の部位から前記陽極及び前記陰極の端子がそれぞれ引き出されていることが好ましい。
前記素子部の前記支持基板と反対側に保護基板が設けられ、前記支持基板と前記保護基板との間に前記素子部を取り囲む封止材が設けられており、前記支持基板の前記素子部側に一対の実装端子が形成され、前記実装端子の一方が前記素子部の陽極に接続されており、前記陰極上の前記導通電極が、前記素子部側面の前記封止材を回り込んで他方の前記実装端子と接続されていることが好ましい。
前記素子部の前記支持基板と反対側に保護基板が設けられ、前記支持基板の内面側及び前記保護基板の内面側にそれぞれ実装端子が形成されており、前記支持基板内面側の前記実装端子と前記素子部の陽極とが接続される一方、前記保護基板内面側の前記実装端子と前記陰極上の前記導通電極とが接続されていることが好ましい。
上記構成を備えた本発明の有機ＥＬ素子は、基板上に形成された素子部に、この素子部を貫通する開口部が形成されており、この開口部以外の素子部のうち、照明光を発する部分が発光部とされた有機ＥＬ素子である。このように、素子部を貫通する開口部が設けられていることで、被照明体を透過して表示するための透過部における有機ＥＬ素子の透過率を高めることができる。従って、例えば有機ＥＬ素子を表示装置の前面側に配して照明手段として用いた場合に、有機ＥＬ素子による表示光の減衰が少なくなり、高輝度で鮮明な表示を得ることができる。
【０００８】
次に、本発明に係る有機ＥＬ素子においては、前記開口部が、前記素子部をパターニングすることにより形成されたものであることが好ましい。
すなわち、上記構成の有機ＥＬ素子においては、その発光パターンが、素子部全体をパターニングすることで形成されているので、発光部の発光パターンの変更にも極めて容易に対応することができ、また、従来のように、発光パターンに従って特定層をパターニングして形成する場合に比して、発光部の不具合が生じにくく、信頼性に優れた有機ＥＬ素子を提供することができる。
【０００９】
次に、本発明に係る有機ＥＬ素子においては、前記開口部の平面積が、当該有機ＥＬ素子の表示領域の８０％以上とされることが好ましい。
上記構成によれば、十分な照明輝度が得られ、かつ高い開口率を有するとともに、発光部が使用者に視認されにくい有機ＥＬ素子とすることができるので、表示装置の前面側に配した場合に優れた視認性を得ることができる。尚、上記有機ＥＬ素子の表示領域とは、当該有機ＥＬ素子が表示装置の前面に配置された場合に、表示装置の表示領域と対応する基板面内の領域を指すものである。また、前記開口部の面積を過大に大きくすると、照明手段としての輝度が低下するので、前記開口部の実用的な上限は、発光部自体の輝度により異なるが、９０％程度である。
【００１０】
次に、本発明に係る有機ＥＬ素子においては、前記発光部の形状が、平面視略ストライプ状あるいは略格子状とされていることが好ましい。
上記構成によれば、被照明体を均一に照明することができ、かつこの有機ＥＬ素子を透過して前記被照明体を表示する場合に、発光部（開口部以外の部分）が視認されにくい有機ＥＬ素子を提供することができる。また、略格子状にすることにより形状は複雑になるが発光面積が拡大するため輝度と均一性とを高めることができる。
【００１１】
次に、本発明に係る有機ＥＬ素子は、前記支持基板の素子部側に一対の実装端子が形成されており、前記実装端子の一方が、前記発光部の陽極に接続されており、前記実装端子の他方が、前記発光部の側面側に沿って設けられた導通電極を介して前記陰極に接続されている構成とすることができる。
上記構成の有機ＥＬ素子によれば、支持基板上に陽極側及び陰極側の実装端子が形成されているので、例えば、支持基板の反対側に発光部を保護するための保護基板や保護層を設ける場合にも、これらの保護基板や保護層側に実装端子を形成する必要が無く、素子部より上側の構成を簡素化して製造をより容易にすることができる。また、前記実装端子と、外部の駆動回路との接続も容易になる。
【００１２】
また、本発明に係る有機ＥＬ素子は、前記素子部の前記支持基板と反対側に、保護基板が設けられており、前記支持基板の内面側、及び前記保護基板の内面側にそれぞれ実装端子が形成されており、前記支持基板内面側の実装端子と、前記発光部の陽極とが接続されており、前記保護基板内面側の実装端子と、前記陰極とが接続されている構成とすることもできる。
上記構成の有機ＥＬ素子によれば、前記素子部を支持基板と保護基板とで挟持するとともに、支持基板側に配置される陽極に支持基板上の実装端子を接続し、保護基板側に配置される陰極には、保護基板内面側の実装端子を接続する構成とされているので、陽極及び陰極と実装端子との導通を最も容易に行うことができる。
【００１３】
あるいは、本発明に係る有機ＥＬ素子は、前記素子部の前記支持基板と反対側に、保護基板が設けられ、該保護基板の内面側に一対の実装端子が形成されており、前記実装端子の一方が、前記陰極に接続され、前記実装端子の他方が、前記発光部の側面に沿って設けられた導通電極を介して前記陽極に接続されている構成とすることもできる。
上記構成の有機ＥＬ素子によれば、支持基板側に実装端子が無いため、支持基板上への素子部の形成及び素子部のパターニングによる前記開口部の形成が容易になる。
【００１４】
次に、上記構成の有機ＥＬ素子においては、前記発光部の陰極の外側に、導電性及び遮光性を有する樹脂層が形成されており、前記樹脂層を介して、前記陰極と前記支持基板又は保護基板の実装端子とが接続されている構成とすることもできる。
上記構成によれば、前記樹脂層が、実装端子と陰極との導通電極としての機能と、発光部の遮光機能とを兼ねる構成とすることができるので、構造が簡素化され、製造コストの低減と、製造の容易性の向上を実現することができる。
【００１５】
次に、本発明に係る有機ＥＬ素子においては、前記開口部に透光性の樹脂材料が充填された構成とすることができる。
上記構成によれば、開口部に樹脂材料を充填することで、開口部に接する発光部の側端面を保護することができ、優れた信頼性を備えた有機ＥＬ素子を得ることができる。特に、発光部の陰極にアルカリ土類金属層が含まれている場合には、このアルカリ土類金属層のＣａ等が大気中の酸素や水分と反応して変成し、有機ＥＬ素子の寿命が短くなるという問題が生じる可能性があるが、上記構成では、前記樹脂材料により開口部が充填されるので、このようなアルカリ土類金属層の変成を抑制することができる。
【００１６】
（有機ＥＬ素子の製造方法）
次に、本発明に係る有機ＥＬ素子の製造方法は、支持基板と、該支持基板上に設けられた素子部とを備え、前記素子部に、陽極と有機ＥＬ材料を含む発光層と陰極とを順に積層してなる発光部と、前記発光部を区画する開口部と、が設けられた有機ＥＬ素子の製造方法であって、支持基板上に、前記発光部の前記陰極と接続される実装端子を形成する工程と、前記支持基板上に前記陽極と前記発光層と前記陰極とを順に積層して積層膜を形成する工程と、前記陰極上に部分的に樹脂層を形成するとともに、前記樹脂層の非形成領域の前記陰極上であって前記実装端子側の端部に導通電極を形成する工程と、前記樹脂層を所定形状にパターニングした後、前記樹脂層及び前記導通電極をマスクとして用いて前記積層膜を貫通する所定形状の前記開口部と、前記開口部により区画された前記発光部とを形成する工程と、を有し、前記支持基板とともに前記素子部を挟持する保護基板の前記素子部側となる面の少なくとも前記樹脂層と対向する領域に透明な絶縁性の樹脂材料からなる封止材を配置するとともに、前記導通電極及び前記実装端子と対向する領域に固化可能な液体状の導通材を配置する工程と、前記導通電極と前記導通材とを対向させ、前記樹脂層と前記封止材とを対向させた状態で前記保護基板と前記支持基板とを貼り合わせる接合工程と、を有し、前記接合工程において、前記保護基板と前記支持基板とを接近させて前記導通材と前記導通電極とを接触させ、次いで、前記封止材を、前記発光部の外周を取り囲みかつ前記開口部に充填されるように変形させ、その後、前記導通材を、前記発光部を取り囲んだ前記封止材の外側を経由させて前記実装端子に接続することを特徴とする。
【００１７】
上記本発明の有機ＥＬ素子の製造方法によれば、素子部を形成した後に、所定のパターン形状に前記開口部を一括に形成するので、工程に導入するエッチャントが一種類のみで良く、また著しい工数の増加も無いなど、製造プロセスを簡素化することができるので、製造の容易性を向上させることができ、これによる製造歩留まりの向上も見込める。従って、より簡素な製造工程により、透過率の高い開口部を有する有機ＥＬ素子を歩留まり良く製造することができる。
より詳細には、従来所定のパターン形状に発光する発光部を形成するためには、特定層のみをエッチングするために複数のエッチャントを用いる必要があり、他の層へのエッチャントの影響も考慮する必要があったが、本発明に係る製造方法では、選択的に特定層を加工するのではなく、素子部全体を一括に加工するため、導入するエッチャントとして、各層を一様に加工することができるエッチャントを一種類のみ用いればよいので、製造を容易に行うことができる。また、本発明に係る製造方法では、前記素子部を貫通するように開口部を形成するので、エッチングの程度を高精度に制御する必要が無く、製造が容易である。つまり、開口部底部に基板表面が露出した時点でエッチングを停止すればよく、また多少基板がエッチングされたとしても全く問題にならないため、プロセス制御が極めて容易になる。さらに、開口部を形成する工程より前の素子部形成工程においては、素子部を構成する各層を支持基板上に全面に積層形成すればよいので、この点においても製造工程の簡素化を実現することができる。
【００１８】
次に、本発明に係る有機ＥＬ素子の製造方法は、支持基板と、該支持基板上に設けられた素子部とを備え、前記素子部が、陽極と、有機ＥＬ材料を含む発光層と、陰極とを順に積層して含む有機ＥＬ素子の製造方法であって、支持基板上に陽極と、発光層と、陰極とを積層して含む素子部を形成する工程と、前記素子部上にフォトレジストを塗布する工程と、前記素子部上に形成されたフォトレジストを所定形状にパターニングする工程と、前記レジストの形状に沿って、前記素子本体部をパターニングすることにより前記開口部を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
上記工程を有する製造方法によれば、素子部（発光部）の発光パターンをフォトレジストによる露光、現像により形成しておき、このフォトレジスト側から一括してエッチング処理することで、フォトレジストの形状に沿って精度良くパターニングすることができ、フォトレジストと同一形状の発光部を容易に形成することができる。
尚、本構成の製造方法において、フォトレジストの厚さに特に制限はないが、エッチング時に開口部が完全に形成される前にフォトレジストが除去されてしまうと、本来残されるべき素子部の一部がエッチングされて不具合が生じるため、開口部の加工時間内で除去されない程度の厚さは必要である。また、フォトレジストを過大に厚く形成すると、製造された有機ＥＬ素子の厚さが大きくなる、また開口部の加工精度が低下する等の問題が生じる可能性がある。
【００１９】
次に、本発明に係る有機ＥＬ素子の製造方法においては、前記フォトレジストを、導電性及び遮光性を有する感光性樹脂材料で形成してもよい。
この製造方法によれば、素子部の上側に設けたフォトレジストを、陰極と実装端子とを接続するための導通電極として利用することができ、より効率よく有機ＥＬ素子の製造を行うことができる。すなわち、本発明に係る製造方法では、所定パターンのフォトレジストを素子部上に形成しておき、素子部及びフォトレジストを一括にエッチングすることにより開口部を形成するが、この開口部の形成後に、フォトレジストは残された素子部（すなわち発光部）上に残るようになっている。この発光部上に残ったフォトレジストが導電性を有していれば、実装端子と陰極とを接続する導通電極としてフォトレジストを利用することができる。また、発光部上に残ったフォトレジストが遮光性を有していれば、通常陰極の一部又は陰極の上側（支持基板と反対側）に形成される遮光層をこのフォトレジストが兼ねる構成とすることができるので、有機ＥＬ素子の構造を簡素化することができ、製造をより容易に行うことができる。
【００２０】
次に、本発明に係る有機ＥＬ素子の製造方法は、前記支持基板上に、実装端子を形成する工程を含み、前記支持基板上に形成された実装端子を部分的又は全体的に覆うように前記素子部を形成することもできる。
上記製造方法によれば、支持基板上に予め実装端子を形成しておき、その上に素子部を形成するので、実装端子と素子部とが接続された状態で素子部のパターニングを行うことができる。従って、素子部をパターン形成しても実装端子への配線の引き出しの問題が生じることが無い。この支持基板上に形成する実装端子は、素子部の支持基板側に配置される陽極と接続する実装端子に限らず、支持基板と反対側に配置される陰極と接続する実装端子を支持基板上に設けておいても良い。この場合には、素子部を支持基板の全面に形成すると、陰極と接続する実装端子が素子部に覆われてしまうが、その後のパターニング工程で陰極と接続される実装端子の上側を覆っている素子部（あるいはその一部）を除去して前記実装端子を露出させることで、陰極と実装端子との接続が可能になる。
【００２１】
次に、本発明に係る有機ＥＬ素子の製造方法においては、前記素子部をパターニングする工程において、イオンミリング法により前記開口部を形成することが好ましい。
前記素子部のパターニングをイオンミリング法を用いて行うことで、極めて精度良く発光部全体のパターニングを行うことができる。イオンミリング法は、加速されたイオンを被加工物に衝突させて加工する方法であり、被加工物（基板上の素子部）へのイオンの入射角度に沿って加工を行うことができるので、例えば入射角度を０°（基板法線方向から入射）とすれば、基板に対して垂直な側端面を有する開口部を形成することができる。また、通常イオンミリング法で用いられるイオンはアルゴンであり、素子部（及び発光部）の構成部材が変成されることがないので、パターン加工による発光部の不具合は生じない。さらに、イオンミリング法によれば、比較的大型の基板上に形成された素子部のパターニングを行う場合でも、基板面内で均一にイオン照射を行うことができるので、製造効率が高く、工業的に有利な方法であるといえる。
【００２２】
あるいは、本発明に係る有機ＥＬ素子の製造方法においては、前記素子部をパターニングする工程において、レーザーアブレーション法により前記開口部を形成することもできる。
本発明に係る製造方法では、素子部のパターニングにレーザーアブレーション法を用いることもできる。係る方法は、被加工物の表面にレーザーを照射し、被照射部の周辺を蒸発させて微細加工を行う方法である。従って、形成する開口部のパターンに沿って発光部上をレーザーで走査する、あるいは開口マスクを介してレーザー照射することにより、容易に素子部のパターニングを行うことができる。
【００２３】
次に、本発明に係る表示装置は、先のいずれかに記載の有機ＥＬ素子を含む照明手段と、該照明手段から出射される光を反射表示に用いる表示手段と備えたことを特徴とする。
上記構成によれば、前記表示手段を高輝度で照明するとともに、表示手段からの反射光を高い透過率で透過させ、鮮明な表示が得られる照明手段を備えた表示装置を提供することができる。
【００２４】
次に、本発明に係る表示装置としては、前記表示手段が、反射型液晶表示装置とされ、前記照明手段を成す前記有機ＥＬ素子の陰極が、前記反射型液晶表示装置の非開口領域に対応して配置されている表示装置とすることもできる。
上記構成によれば、有機ＥＬ素子を有する照明手段を前面側に備えた場合でも、液晶表示装置の開口率が低下することが無く、明るく鮮明な表示を得ることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（有機ＥＬ素子を備えた液晶表示装置）
本実施形態では、本発明に係る表示装置として、有機ＥＬ素子を前面側に備えた液晶表示装置を例に挙げて説明する。すなわち、本実施形態の液晶表示装置は、本発明の有機ＥＬ素子をフロントライト（照明手段）として備えている。また、本実施形態で励磁する液晶表示装置は、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor, ＴＦＴ）をスイッチング素子として用いたアクティブマトリクス型の反射型液晶表示装置である。
【００２６】
図１は、本実施形態の液晶表示装置の概略構成を示す斜視図、図２は図１のＡ−Ａ’線に沿うフロントライトの部分断面図である。また、本明細書において参照する図面においては、各層や各構成要素を確認可能な程度の大きさとするため、各部の厚さや寸法などを適宜異ならせて図示している。
【００２７】
本実施形態の液晶表示装置１は、図１に示すように、液晶セル（表示手段）２と、その前面側に配置されたフロントライト（照明手段）３とを備えて構成されている。
液晶セル２は、アクティブマトリクス型の反射型液晶セルであり、ＴＦＴが形成された側の素子基板４と、対向基板５とが対向配置され、これら基板４，５間に液晶層（図示せず）が封入されている。素子基板４の内面側には、多数のソース線６及びゲート線７が互いに交差するように格子状に形成されている。各ソース線６と各ゲート線７の交差点の近傍には、ＴＦＴ８が形成されており、各ＴＦＴ８を介して画素電極９がそれぞれ接続されている。すなわち、マトリクス状に配置された各画素１０毎に一つのＴＦＴ８と画素電極９が設けられている。本実施形態に係る液晶セル２においては、この画素電極９は、光反射性の金属材料で構成され、反射電極として機能する。
一方、対向基板５の内面側全面には、多数の画素１０がマトリクス状に配置された液晶セルの表示領域全体に渡って一つの共通電極１１が形成されている。また、図示は省略したが、液晶セル２の内側には、各基板の内面側の各種配線や、配向膜などが形成されている。
【００２８】
フロントライト３は、図１に示すように、ガラスや透明樹脂などからなる透明の支持基板１６上に、平面視ストライプ状の複数の発光部２１が形成され、これらの発光部２１，２１の間隙が開口部３５とされており、これら発光部２１と開口部３５とにより本実施形態に係るフロントライトの素子部３０が構成されている。そして、図２に示すように、前記素子部３０を挟持するように、支持基板１６と対向して配置されたガラスや透明樹脂などからなる透明の保護基板３６が設けられている。また、上記開口部３５は、封止材３２により充填されている。
発光部２１は、図２に示すように、支持基板１６側から陽極２２と、正孔輸送層２３と、発光本体層２４と、バッファ層２５と、アルカリ土類金属層２６と、反射層２７と、遮光層２８と、樹脂層２９とを順に積層して構成されている。これら発光部２１を構成する各層は、複数の発光部２１においてそれぞれほぼ同一の厚さに形成されている。また、発光部２１を構成する各層のうち、正孔輸送層２３と、発光本体層２４と、バッファ層２５とが、本発明に係る発光層３７を構成し、アルカリ土類金属層２６と、反射層２７とが本発明に係る陰極３８を構成している。つまり、発光部２１は、陽極２２と、この陽極２２上に形成された発光層３７と、発光層３７上に形成された陰極３８と、陰極３８上に形成された遮光層２８及び樹脂層２９とから構成されている。
尚、図示は省略したが、支持基板１６の内面側には、金属材料からなる一対の実装電極が形成されており、それぞれ直接又はＡｇペーストや配線材などの導通材を介して陽極２２、陰極３８と電気的に接続されている。そして、これらの実装端子を介して、素子部３０が外部又はフロントライト３の周辺部に形成された駆動回路などの周辺回路に接続されている。
【００２９】
以下、発光部２１を構成する各層についてより詳細に説明する。
まず、発光部２１の陽極２２は、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）やＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）などの透明導電材料からなる透明電極である。
【００３０】
次に、発光層３７の正孔輸送層２３は、陽極２２から注入される正孔を発光本体層２４に輸送する機能を成し、例えばポリエチレンジオキシチオフェン（導電性ポリマー）を主体として構成され、その層厚は０．０５〜０．２μｍ程度とされている。
発光本体層２４は、例えば高分子ＥＬ（エレクトロルミネセンス：有機電界発光物質）を主体とする電界発光材料にて構成され、その層厚は０．０５〜０．２μｍ程度とされている。このような高分子ＥＬにて構成した発光本体層２４では、低電圧で発光が可能であるとともに、高い輝度の発光を実現できる。なお、高分子ＥＬを構成する高分子材料としては、例えばフルオレン系高分子誘導体や、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリフェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリチオフェン誘導体等を用いることができる。
バッファ層２５は、陰極３８から発光本体層２４への電子の注入を促進するための緩衝層として機能し、例えば、ＬｉＦを主体とする材料で構成することができ、その膜厚は、０．５〜５ｎｍ程度とされる。
【００３１】
次に、陰極３８のアルカリ土類金属層２６は、Ｃａ又はＭｇ等のアルカリ土類金属を主体として構成され、アルカリ土類金属層２６上に形成された反射層２７は、ＡｌやＡｇ若しくはこれらの合金などから構成され、発光層３７で発光された光をこの反射層２７で反射させることで、被照明体である液晶セル２が配置されている支持基板３６側へ向かう光量を大きくするようになっている。この陰極３８の層厚は、０．１〜０．５μｍ程度とされる。
【００３２】
次に、陰極３８上に形成された遮光層２８は、金属層２７による使用者側への反射光を遮断するために設けられている。本実施形態のフロントライト３では、この遮光層２８は導電性を有する材料で構成することが好ましく、例えば樹脂ブラックや低反射クロムなどがその構成材料として好適である。
そして、遮光層２８上に形成される樹脂層２９は、後述する本発明に係る有機ＥＬ素子の製造方法により、本実施形態のフロントライト３を製造した場合に形成される層であり、本発明に係る有機ＥＬ素子に必須のものではないが、この樹脂層２９が導電性及び遮光性を有する樹脂材料、例えばカーボン粒子を分散した黒色レジスト等で構成されている場合には、上記遮光層２８を省略することができる。従って、本発明に係るフロントライト３においては、遮光層２８及び樹脂層２９のうち、少なくとも一方が設けられていればよい。
【００３３】
封止材３２は、上記発光部２１と支持基板１６、保護基板３６に囲まれた開口部３５に充填されており、透明の樹脂材料などで構成することができる。この封止材３２は、可能な限り高い透過率を有する材料で構成することが好ましく、具体的には、エポキシ系の熱硬化樹脂等を好適な材料として例示することができる。
封止材３２は、保護基板３６と、素子部３０と、支持基板１６とを一体に保持する接合材としての機能に加え、発光部２１を大気中の酸素や水分から保護する機能も兼ねている。特に、陰極３８のアルカリ土類金属層２６は、化学的な活性が高いため、大気や水分により変成し易いが、この封止材３２を開口部３５に充填することで、このような変成を防止し、フロントライトを長寿命化することができる。さらに、この封止材３２は、支持基板１６及び保護基板３６の内面側における光の反射を防止する機能も有している。すなわち、封止材３２を設けない場合には、開口部３５に空気層が形成されるため、支持基板１６及び保護基板３６との屈折率差によりこれらの内面で光が反射されやすくなるが、封止材３２を充填しておくことで、支持基板１６、封止材３２、保護基板３６を通過する間の部材の屈折率の変化を小さくすることができるので、光の反射により液晶表示装置の視認性が低下するのを防止することができる。
【００３４】
上記の構成を備えた本実施形態の液晶表示装置１の特徴的な点は、フロントライト３の素子部３０を貫通して形成された開口部３５を備えた点にある。本実施形態の液晶表示装置１は、フロントライト３の発光部２１を発光させることにより液晶セル２を照明し、液晶セル２の画素電極９で反射され、フロントライト３の図示下面側から入射した光を、この開口部３５を介して透過させ、表示を行うようになっているが、開口部３５が素子部３０を貫通して形成されているので、従来の有機ＥＬ素子のフロントライトに比して、光を透過させる部分の透過率を高くすることができる。従って、表示光である液晶セル２の反射光がフロントライト３内部を通過する間に減衰されにくくなり、その結果、表示光の光量を大きくすることができ、明るい表示が得られる液晶表示装置を実現することができる。
また、フロントライト３を点灯させず、外光を利用した反射表示を行う場合には、外光は開口部３５を透過して液晶セル２に入射し、液晶セル２で反射され、再度開口部３５を透過して表示されるので、液晶表示装置１に入射した外光が使用者に到達するまでに２回開口部３５を通過することになる。従って、この開口部３５が高い透過率を有していることによる効果はフロントライト３を点灯させない場合により顕著なものとなる。
【００３５】
本実施形態に係るフロントライト３においては、開口部３５の平面視における面積が、フロントライト３の表示領域の面積の８０％以上とされることが好ましい。ここで、フロントライト３の表示領域とは、図１に示す液晶セル２の表示領域（画素電極９が配置された領域）の前面側に配置されたフロントライト３の平面領域を意味し、液晶表示装置１の表示領域と同一の領域である。このようなフロントライト３の表示領域において、開口部３５の面積を８０％以上とすることで、十分な照明輝度を得られるとともに、液晶セル２の表示を良好に透過させ、明るい表示を得ることができ、さらには発光部２１が使用者に視認されにくくなる。
【００３６】
発光部２１をさらに視認されにくくするには、発光部２１が平面視線状に形成されている場合には、その線幅を５０μｍ以下とすればよい。５０μｍを越える線幅では、使用環境により発光部２１が視認される場合があるが、５０μｍ以下であれば、ほぼ全ての想定し得る使用状況において発光部２１がほとんど視認されることはない。また、発光部２１を視認されにくくする手法としては、上記線幅の微細化の他、液晶セル２の非表示領域に発光部２１を配置する手法を採用しても良い。すなわち、液晶セル２に格子状に設けられたソース線６やゲート線７に沿うように、発光部２１をストライプ状あるいは格子状に配置することで、液晶セル２において反射光が生じる画素電極９と、使用者との間に、発光部２１が配置されないようにする手法である。この手法によれば、液晶表示装置１の開口率を低下させることなく液晶セル２を照明することができ、より明るい表示を得ることが可能となる。また、このように発光部２１を配置すれば、液晶セル２には、ソース線６やゲート線７に沿って、格子状にブラックマトリクスが形成されているので、このブラックマトリクスと発光部２１とが重なり、さらに発光部２１が視認されにくくなる。
【００３７】
（有機ＥＬ素子の製造方法）
次に、本発明に係る有機ＥＬ素子の製造方法の実施形態として、図１及び図２に示すフロントライト３を製造する場合を例に挙げ、図面を参照して以下に説明する。
図３ないし図５は、本実施形態のフロントライトの製造工程を示す構成図であり、図３Ａ〜図３Ｃ、図４Ａ〜図４Ｃ、及び図５Ａ、図５Ｂは一連の製造工程を工程順に示している。また、これらの図において、特に断りの無い限り、図示左側に各工程における平面工程図を示し、図示右側には、図示左側に示す平面図の断面工程図を示すものとする。例えば、図３Ａにおいて、図示左側は当該工程における平面工程図であり、図示右側は、前記平面工程図のＢ−Ｂ線に沿う断面工程図である。
【００３８】
図２に示すフロントライト３を製造するには、まず、図３に示すガラスや透明樹脂などからなる透明の支持基板１６を用意し、その支持基板１６上に、ＡｌやＡｕ等からなる実装端子１７ａ、１７ｂを形成する。これらの実装端子１７ａ、１７ｂは、図３に示すように、それぞれ支持基板１６の対向する２辺に沿って配置された長方形状とされる。
次に、図３Ｂに示すように、実装端子１７ａ、１７ｂが形成された支持基板１６上に、透明導電材料からなる電極である陽極２２を全面に形成する。次いで、図３Ｃに示すように、陽極２２上に、順に正孔輸送層２３、発光本体層２４、バッファ層２５、アルカリ土類金属層２６、反射層２７、遮光層２８を全面に積層形成して素子部３０を形成する。そして、遮光層２８上にフォトレジストを塗布してマスク層２９ａを形成する。尚、上記素子部３０を構成する各層は、図２に示す発光部２１を構成する各層と同様の材料を用い、成膜することにより形成される。
【００３９】
次に、マスク層２９ａをフォトリソグラフィ工程によりパターニングし、図４Ａに示す形状のマスク層２９ａを形成する。このマスク層２９ａは、平面視矩形（ストライプ）状の外形を有するとともに、その内部に並設された平面視矩形状の複数のパターン部２９ｂと開口部３５ａとを有している。また、図４Ａに示す工程において、マスク層２９ａが設けられた以外の素子部３０上面では、遮光層２８が露出されている。
次に、図４Ｂに示すように、マスク層２９ａの図示右側側面に沿って、ＡｕやＡｇ等あるいはそれらを含むペーストからなる導通電極３３を形成する。この導通電極３３は、遮光層２８と当接するように形成する。すなわち、導電性を有する遮光層２８と、導通電極３３とを電気的に接続することで、アルカリ土類金属層２６及び反射層２７からなる陰極と、導通電極３３とが、導電性の遮光層２８を介して電気的に接続されるようにする。
次に、イオンミリング法により、支持基板１６の上方（素子部３０側）からアルゴンイオンを照射することで、マスク層２９ａ及び素子部３０をエッチングすることで、素子部３０を所定の形状にパターニングする。このパターニング工程により、図４Ｃに示すように、素子部３０のうち、マスク層２９ａと導通電極３３により覆われた部分が残されて発光部２１を形成し、マスク層２９ａに覆われていない部分の素子部３０は除去される。このようにして、発光部２１内側に開口部３５が形成されるとともに、素子部３０に覆われていた実装端子１７ａの一部と、実装端子１７ｂが発光部２１の外周側に露出される。この図４Ｃに示す工程において、上記実装端子１７ａは、その一部が発光部２１の外側に露出されるが、残部は発光部２１に覆われた状態となっており、実装端子１７ａと、発光部２１の陽極２２とが電気的に接続された状態となっている。一方、実装端子１７ｂは、後述する工程で導通電極３３と接続するために、陽極２２とは離間された状態となっている。また、マスク層２９ａの一部は遮光層２８の上部に残り、樹脂層２９として素子部を構成する各層とともに発光部２１を構成する。この樹脂層２９は、フロントライトの輝度や視認性に、ほとんど影響を与えないので、除去する必要はなく、むしろ除去するためには煩雑な工程を導入する必要があるため、発光部２１の最上部に残しておくのがよい。但し、樹脂層２９の層厚が大きすぎる場合には、フロントライトの厚さが大きくなるなどの不利が生じるため、樹脂層２９の層厚は０．１〜０．５μｍ程度とするのがよく、そのためには、図３Ｃに示すマスク層２９ａの形成工程で予め適切な層厚に形成すればよい。
【００４０】
上記イオンミリング法によるパターニングでは、基板１６の上側から均一にアルゴンイオンを照射し、マスク層２９ａと素子部３０とを一括的にエッチングして発光部２１及び開口部３５の形成と、実装端子１７ａ、１７ｂの露出を行うようになっている。従って、エッチング工程は、実装端子１７ａ、１７ｂが露出した時点で停止するように設定されるため、これらの実装端子１７ａ、１７ｂが露出する以前にマスク層２９ａが全て除去されると、遮光層２８やその下側の反射層２７がエッチングされ、発光部２１の動作に不具合が生じるおそれがある。そのため、マスク層２９ａは、実装端子１７ａ、１７ｂが露出された時点で、遮光層２８上に残る程度の層厚に、図３Ｃに示すマスク層２９ａの形成工程で形成しておく。
【００４１】
次に、図５Ａ右側の断面図に示すように、発光部２１の上側（支持基板１６と反対側）から接合するための保護基板３６を用意する。この保護基板３６の内面側（発光層２１側）には、導通電極３９と、封止材３２とを設けておく。あるいは残留気泡防止のためにはこれらを発光層２１上、さらには両方に設けておいても良い。また、図５Ａ左側の平面図では、保護基板３６及び封止材３２は、図示を省略している。
導通電極３９には、Ａｇペーストなどの固化可能な液体状の導通材を用い、図５Ａ左側の平面図に示すように、保護基板３６を接合した状態で支持基板１６側の導通電極３３と、実装端子１７ｂとの間に架設される位置に設けておく。封止材３２は、図２に示す封止材３２と同様の材料で構成され、保護基板３６と発光層２１及び支持基板１６を一体に保持する接合材として機能し、絶縁性の熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂を用いることができる。さらに、この封止材３２は、接合材としての機能に加え、開口部３５内部に充填されて、発光部２１を保護する機能も有する。すなわち、発光部２１の側面を大気と遮断することで、発光部２１を構成する各層が大気中の酸素や水分により変性されるのを防止するようになっている。従って、封止材３２としては、気密性が高く、水分を遮断できる安定な材料を用いることがより好ましい。
【００４２】
次に、図５Ｂ右側の断面図に示すように、保護基板３６を発光部２１の上側から接合する。この接合工程においては、まず、保護基板３６側の導通電極３９と、支持基板１６側の導通電極３３とが導通電極３３の上面中央部で当接され、次いで、封止材３２が、発光部２１を取り囲み、かつ発光部２１内部の開口部３５内を充填するように変形される。その後、導通電極３９が、発光部２１の側面部に回り込んだ封止材３２の外側を経由して実装端子１７ｂの中央部に接合される。尚、図５Ｂ左側の平面図では、保護基板３６は図示を省略している。
このようにして、支持基板１６及び発光部２１と、保護基板３６とが、封止材３２により一体に接合されて本発明に係るフロントライトを得ることができる。図５Ｂに示すフロントライトにおいて、実装端子１７ａは、発光部２１の陽極２２と当接するとともに電気的に接続されており、実装端子１７ｂは、導通電極３９及び導通電極３３を介して発光部２１の遮光層２８に接続され、発光部２１の陰極を構成するアルカリ土類金属層２６及び反射層２７と電気的に接続されている。
【００４３】
以上の工程により得られるフロントライトは、発光部２１が所定のパターン形状を有して形成されるとともに、保護基板３６から封止材３２を経由して支持基板１６に到る開口部３５を有しており、発光部２１をパターン形状に沿って発光させることで、被照明体を照明できるとともに、前記開口部３５を介して被照明体を透過表示させることができる。そして、開口部３５には封止材３２のみが充填されているので、この開口部３５は極めて高い透過率で光を透過させることができ、明るく、かつ鮮明な表示を得ることができる。
【００４４】
尚、本実施形態では、実装端子１７ａ、１７ｂを支持基板１６の対向する２辺に沿ってそれぞれ配置する場合について説明したが、これらの実装端子１７ａ、１７ｂの位置は、図３〜図５に示す位置に限定されず、フロントライト３の設計に応じて適宜変更することができる。例えば、支持基板１６上に両方の実装端子を形成する場合でも、隣接する２辺に沿うように平面視略Ｌ型に配置することもでき、陽極２２と接続される実装端子１７ａを支持基板１６上に形成し、陰極３８（遮光層２８）に接続される実装端子１７ｂを保護基板３６の内面側に形成しても良い。あるいは、両方の実装端子１７ａ、１７ｂを保護基板の内面側に形成し、それぞれを陽極２２及び陰極３８に接続するようにしてもよい。
【００４５】
また、発光部２１の最上部に配置される樹脂層２９（マスク層２９ａ）は、導電性を有するフォトレジストで形成することができる。このような構成とすれば、導電性の遮光層２８を設けなくとも、導通電極３３と、反射層２７及びアルカリ土類金属層２６からなる陰極とを電気的に接続することができるので、工数を削減することができ、製造コストの低減を図ることができる。
【００４６】
また、本実施形態では、素子部３０のパターニングを、イオンミリング法により行う場合について説明したが、この素子部３０のパターニングは、素子部３０を構成する各層を一括に加工することができる加工方法であれば問題なく適用することができ、例えば、レーザーアブレーション法により素子部３０のパターニングを行っても良く、その場合には、図３及び図４に示すマスク層２９ａは必ずしも設けなくとも良い。尚、イオンミリング法とレーザーアブレーション法のいずれにより素子部３０のパターニングを行うかは、形成するパターン形状により最適な加工方法を選択すればよい。具体的には、加工精度の点ではイオンミリング法が優れるので、極めて微細なパターン形状を形成する場合には、イオンミリング法を用いるのがよい。
【００４７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明に係る有機ＥＬ素子は、支持基板と、該支持基板上に設けられた素子部とを備え、前記素子部が、陽極と、有機ＥＬ材料を含む発光層と、陰極とを順に積層して含む有機ＥＬ素子であって、前記素子部に、当該有機ＥＬ素子の被照明体を透過して表示するために前記素子部を貫通して形成された開口部と、前記被照明体を照明する発光部とが備えられた構成としたことで、素子部を貫通する開口部が設けられていることで、被照明体を透過して表示するための透過部における有機ＥＬ素子の透過率を高めることができる。従って、例えば有機ＥＬ素子を表示装置の前面側に配して照明手段として用いた場合に、有機ＥＬ素子による表示光の減衰が少なくなり、高輝度で鮮明な表示を得ることができる。
【００４８】
また本発明に係る製造方法によれば、支持基板と、該支持基板上に設けられた素子部とを備え、前記素子部が、陽極と、有機ＥＬ材料を含む発光層と、陰極とを順に積層して含む有機ＥＬ素子の製造方法において、支持基板上に前記素子部を形成する工程と、前記素子部をパターニングすることで、前記素子部を貫通する所定形状の開口部を形成する工程と、を含む構成としたことで、パターニング工程に導入するエッチャントが一種類のみで良く、また著しい工数の増加も無いなど、製造プロセスを簡素化することができるので、製造の容易性を向上させることができ、これによる製造歩留まりの向上も見込める。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の一実施の形態である液晶表示装置の斜視構成図である。
【図２】 図２は、図１に示すフロントライトの部分断面構成図である。
【図３】 図３Ａ〜Ｃは、本発明に係る製造方法の実施形態による工程図である。
【図４】 図４Ａ〜Ｃは、本発明に係る製造方法の実施形態による工程図である。
【図５】 図５Ａ、図５Ｂは、本発明に係る製造方法の実施形態による工程図である。
【符号の説明】
１ 液晶表示装置（表示装置）
２ 液晶セル（表示手段）
３ フロントライト（照明手段）
１６ 支持基板
３６ 保護基板
３０ 素子部
２１ 発光部
３５ 開口部
２２ 陽極
２３ 正孔輸送層（発光層）
２４ 発光本体層（発光層）
２５ バッファ層（発光層）
２６ アルカリ土類金属層（陰極）
２７ 反射層（陰極）
２８ 遮光層
２９ 樹脂層
３２ 封止材（透光性の樹脂材料）

Claims (5)

1. 支持基板と、該支持基板上に設けられた素子部とを備え、前記素子部に、陽極と有機ＥＬ材料を含む発光層と陰極とを順に積層してなる発光部と、前記発光部を区画する開口部と、が設けられた有機ＥＬ素子の製造方法であって、
   支持基板上に、前記発光部の前記陰極と接続される実装端子を形成する工程と、前記支持基板上に前記陽極と前記発光層と前記陰極とを順に積層して積層膜を形成する工程と、前記陰極上に部分的に樹脂層を形成するとともに、前記樹脂層の非形成領域の前記陰極上であって前記実装端子側の端部に導通電極を形成する工程と、前記樹脂層を所定形状にパターニングした後、前記樹脂層及び前記導通電極をマスクとして用いて前記積層膜を貫通する所定形状の前記開口部と、前記開口部により区画された前記発光部とを形成する工程と、を有し、
   前記支持基板とともに前記素子部を挟持する保護基板の前記素子部側となる面の少なくとも前記樹脂層と対向する領域に透明な絶縁性の樹脂材料からなる封止材を配置するとともに、前記導通電極及び前記実装端子と対向する領域に固化可能な液体状の導通材を配置する工程と、
   前記導通電極と前記導通材とを対向させ、前記樹脂層と前記封止材とを対向させた状態で前記保護基板と前記支持基板とを貼り合わせる接合工程と、を有し、
   前記接合工程において、
   前記保護基板と前記支持基板とを接近させて前記導通材と前記導通電極とを接触させ、
   次いで、前記封止材を、前記発光部の外周を取り囲みかつ前記開口部に充填されるように変形させ、
   その後、前記導通材を、前記発光部を取り囲んだ前記封止材の外側を経由させて前記実装端子に接続することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
2. 前記支持基板上に前記実装端子を形成する工程において、前記支持基板上に一対の前記実装端子を形成し、
   前記積層膜を形成する工程において、一方の前記実装端子上に前記陽極が重なるように前記積層膜を形成することを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
3. 前記樹脂層を、導電性及び遮光性を有する感光性樹脂材料で形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
4. イオンミリング法により前記開口部を形成することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
5. レーザーアブレーション法により前記開口部を形成することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。

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