JP5258412B2

JP5258412B2 - 発光素子、発光素子を用いた表示装置及び発光素子の製造方法

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Description

本発明は、発光素子、発光素子を用いた表示装置及び発光素子の製造方法に関する。

近年、ＥＬ素子などの発光素子、なかでも、有機化合物を発光体とする有機ＥＬ素子を用いた表示装置が注目されている。有機ＥＬ素子は、電極と電極の間に発光体（有機化合物）を設け、電極間に電圧を印加することで発光させる。この有機ＥＬ素子を画素として採用し、それを二次元状に配置して、有機ＥＬ素子を用いた表示装置が構成される。

隔壁を設けた構成の有機ＥＬ素子の場合、図８（ａ）のように発光機能層８１３から出た光が、隔壁８１２で吸収されることや減衰してしまうことがある。ここで、図８（ａ）の矢印は光線の進行経路を、点線の矢印は減衰した光線の進行経路を概念的に図示したものである。また、発光点から発光した光は、発光機能層１３と上部構造（陰極（図示せず）など）内の各界面において、各層の屈折率の違いにより全反射されることがある。これにより、発光点から発光した光が、図８（ｂ）に矢印で概念的に図示した光線経路のように有機ＥＬ素子中を導波し、素子外部に取り出されないという課題がある。

これらの課題に対し、特許文献１では、隔壁の側面上に反射層を形成することで、隔壁で吸収又は減衰されて外部に取り出せない発光光の一部を、外部に取り出せるようにする構造が開示されている。
特開２００７−１６５２１４号公報

しかしながら、特許文献１に開示された構造には、以下のような問題がある。

その問題を説明するために、まず、有機ＥＬ素子の発光機能層の製造方法について説明する。有機ＥＬ素子の発光機能層の製造方法として、低分子有機化合物を真空蒸着法等で成膜する乾式成膜法や、有機発光材料等の機能材料を溶剤に溶解し塗布することによって成膜する湿式成膜法などが知られている。発光機能層は、これらの製造方法で、隔壁で囲まれた区画領域内の画素電極上と隔壁上に形成される。これらの製造方法で隔壁側面上に形成された発光機能層は、画素電極上に形成された発光機能層よりも薄くなってしまう。また、隔壁上に形成された発光機能層は、画素電極上に形成された発光機能層よりも膜厚ムラが大きくなる。

図９（ａ）に示した、特許文献１で開示されている有機ＥＬ素子の構造では、このように薄く、膜厚ムラの大きい、隔壁側面上の発光機能層９１３の直下にある反射層９１５と画素電極９１１とが導通してしまうため、以下の問題が生じる。

第一に、反射層９１５と対向電極９１４が短絡し、その画素からの発光が起こらなくなるという問題がある。有機ＥＬ素子の製造過程で、発光機能層９１３の中に、数１０ｎｍ程度の微小な異物が混入する場合がある。隔壁側面上に形成された発光機能層９１３は薄いため、このような微小な異物の存在により、反射層９１５と対向電極９１４が発光機能層９１３を介さずに電気的に接続される箇所（短絡箇所）が存在することがある。この概念図を、図９（ｂ）に示す。特許文献１で開示されている有機ＥＬ素子の構造では、画素電極９１１と反射層９１５が導通しているので、反射層９１５と対向電極９１４との短絡箇所が存在すると、画素電極９１１と対向電極９１４が短絡してしまうことになる。すると、回路素子部から電圧が印加されても発光機能層９１３に電流が流れなくなり、その画素は発光の起こらない不良画素となる。

第二に、画素電極上面の発光機能層９１３への電流供給効率が低下するという問題がある。有機ＥＬ素子を用いた表示装置において、発光に主に寄与するのは、発光面積の大きい画素電極上面の発光機能層９１３からの発光である。これに対し、隔壁側面の発光機能層９１３は、上述した様に画素電極上面の発光機能層９１３よりも薄く形成される。特許文献１で開示されている有機ＥＬ素子の構造では、反射層９１５と画素電極９１１が導通しているため、電圧印加時に、薄い隔壁側面の発光機能層９１３で通電が起こる。これにより、画素電極上面の発光機能層９１３への電流供給効率が低下する。

このように、特許文献１に開示された構造には、薄く、膜厚ムラの大きい、隔壁側面の発光機能層９１３の直下にある反射層９１５と画素電極９１１とが導通していることで、上述の通電不良が生じるという問題があった。

本発明は上述の実情に鑑みなされたもので、隔壁に反射層を設けることで光取り出し効率を向上させた発光素子において、通電不良を低減することを目的とする。

本発明の発光素子は、基板と、前記基板上に設けられた画素電極と、前記基板上に前記画素電極を区画するようパターン形成された隔壁と、前記隔壁の側面上に設けられた導電性を有する反射層と、前記画素電極及び前記反射層の上に設けられた発光機能層と、前記発光機能層の上に設けられた対向電極と、を有し、前記発光機能層から発せられた光を前記基板とは反対側から出射する発光素子であって、前記反射層は、前記隔壁の前記発光機能層が発光可能な領域側の側面の上に、前記発光機能層から発せられて前記隔壁に向かって進行してくる光を前記基板とは反対側から出射するように設けられ、前記画素電極と前記反射層の間、前記反射層と前記隔壁の側面上の前記発光機能層の間、前記隔壁の側面上の前記発光機能層と前記対向電極の間、のうち少なくともいずれか一箇所に、前記画素電極と前記反射層と前記隔壁の側面上の前記発光機能層と前記対向電極との電気的な接続が遮断されように絶縁層が設けられていること、を特徴とする。

本発明によれば、隔壁の側面上に反射層を設けることで光取り出し効率を向上させた発光素子において、通電不良を低減できる。即ち、画素電極と反射層の間、反射層と隔壁の側面上の発光機能層の間、隔壁の側面上の発光機能層と対向電極の間、のうち少なくとも一箇所に絶縁層を設ける。それによって、画素電極と対向電極の短絡を防止し、不良画素の発生を低減できる。さらに、薄く形成されてしまう隔壁側面上の発光機能層への通電が低減されるため、画素電極上の発光機能層への電流供給効率低下を抑制することができる。

以下に、発光素子及びそれを具備した表示装置の実施形態について、構成及び製造方法を、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、図面上、各部材を認識可能な大きさとしたため、図面の縮尺は実際とは異なる。なお、本発明は無機ＥＬ素子等のＥＬ素子にも適用できるが、以下では有機ＥＬ素子を例に説明する。また、以下では、基板と反対側から光を取り出すトップエミッション構成の有機ＥＬ素子について述べる。

［実施形態１］
（有機ＥＬ素子）図１に、実施形態１の有機ＥＬ素子の断面構造の模式図を、図２（ａ）に、図１の有機ＥＬ素子を基板上面の方向から見た模式図を示す。図１は図２（ａ）の線ＸＹに沿った断面を表しており、図１のＸ、Ｙが、図２（ａ）のＸ、Ｙと対応している。図２（ｂ）に、本実施形態の有機ＥＬ素子が隣接する構造の模式図を示す。

まず、本実施形態の有機ＥＬ素子の断面構造について説明する。図１に示す様に、本実施形態の有機ＥＬ素子は、基板１０上に回路素子部１０１が形成されている。回路素子部１０１には、スイッチング用薄膜トランジスタ（図示せず）、駆動用薄膜トランジスタ（図示せず）と走査信号線、情報信号線、電源線の配線構造（図示せず）が形成されている。回路素子部上には、平坦化層１０２が形成されている。

平坦化層１０２の上層側には、反射層１１０及び画素電極１１が形成されている。さらに、画素電極を囲むように隔壁１２が形成され、開口部１２３を形成している。なお、図１には、隔壁１２が画素電極１１の上に一部重なる構成が書かれているが、隔壁１２が画素電極１１のエッジと接するように形成された構成としてもよい。

隔壁の側面部１２２及び隔壁の上部１２１に、反射層１５ａが形成されている。反射層１５ａは、同一素子内の反対側の隔壁に設けられた反射層１５ｂと離間して形成されており、これにより反射層の開口部１５１が形成されている。また図２（ｂ）に示したように、反射層１５ａは離間部１５２により隣接素子１ｃの反射層１５ｃと分け隔てられているので、画素電極１１と隣接画素の画素電極は電気的に遮断されている。

反射層１５ａは図１中に示すように、端Ａと端Ｂを有している。以下、図１中に示した反射層１５ａの端Ａを反射層１５ａの「上端」、端Ｂを反射層１５ａの「下端」と表現する。

絶縁層１６ａは隔壁の側面部１２２上の反射層１５ａを被覆するように形成されている。なお、絶縁層１６ａは、同一素子内の反対端の隔壁に設けられた絶縁層１６ｂと離間して形成されており、これにより絶縁層の開口部１６１が形成されている。以下、図１中に示した絶縁層１６ａの端Ｃを絶縁層１６ａの「上端」、端Ｄを絶縁層１６ａの「下端」と表現する。

そして、画素電極１１及び絶縁層１６ａ上に、発光機能層１３が形成され、発光機能層１３及び隔壁１２を共に覆うように、対向電極１４が形成されている。

次に本実施形態の有機ＥＬ素子を、上方向から見た構造の一例について説明する。本実施形態の有機ＥＬ素子は図２（ａ）に示すように、隔壁１２で囲まれた区画領域内に、画素電極１１が平面視で略矩形状に形成された構造となっている。なお図２（ａ）では、図面の見易さのために、隔壁側面の反射層１５ａ、絶縁層１６ａ、発光機能層１３、及び対向電極１４の図示を省略している。画素電極１１は、隔壁１２と平面的に重なる位置まで延びるコンタクト配線部分１９を有している。そして、コンタクト配線部分１９の先端部においてコンタクトホール（図示せず）を介して駆動用薄膜トランジスタの電極（図示せず）と電気的に接続されている。画素電極１１は、このようにして回路素子部（図示せず）と電気的に接続される。

以下、本実施形態の有機ＥＬ素子の構造について詳しく説明する。

まず基板１０及び平坦化層１０２の材料について説明する。基板１０としては、ガラス等の無機材料や透明樹脂等の有機材料フィルム等を用いることが出来る。平坦化層１０２は、絶縁性を有した材料であればよく、例えばＳｉＯ_２、ＳｉＮ等の無機材料、アクリル等の樹脂材料を用いることが出来る。

次に、反射層１１０について説明する。反射層１１０は、平坦化層１０２の上層側に形成される。反射層１１０は、反射性を有した材料であればよく、アルミニウムなどの金属材料を用いることが出来る。反射層１１０により、発光機能層１３から基板１０側に発光した光を、対向電極１４の方向に反射させることが出来る。

次に、画素電極１１について説明する。画素電極１１の厚さとしては、５０ｎｍ〜２００ｎｍ程度が一般的である。画素電極１１としては、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）や、酸化亜鉛インジウム等の導電材料を用いることが出来る。

次に、隔壁１２について説明する。隔壁１２の高さは、３．５μｍ程度以下が好ましい。このような高さとすることで、対向電極１４のステップカバレッジを確保することが出来る。隔壁１２としては、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂等の耐熱性のある材料を用いることが出来る。

次に、隔壁側面の反射層１５ａについて説明する。隔壁側面の反射層１５ａは、図１のように隔壁の側面部１２２から隔壁の上部１２１にかけて形成される。なお、反射層１５ａは、反射性を有した材料であればよく、アルミニウムなどの金属材料を用いることが出来る。隔壁側面の反射層１５ａにより、隔壁１２に吸収される、或いは隔壁１２で減衰される光を対向電極１４側に反射させることが出来る。また、有機ＥＬ素子中を導波する光を、対向電極１４側に反射させることが出来る。これにより、光取り出し効率を向上させることが出来る。

次に、絶縁層１６ａについて説明する。絶縁層１６ａは、反射層１５ａを被覆するように形成される。絶縁層１６ａが形成されることによって、「画素電極１１、隔壁側面の反射層１５ａ、隔壁側面の発光機能層１３、対向電極１４」の電気的な接続が遮断される。これにより、有機ＥＬ素子の製造過程で、発光機能層１３の中に微小な異物が混入した場合でも、画素電極１１及び隔壁側面の反射層１５ａと対向電極１４が、発光機能層を介さずに電気的に接続されることがなくなる。これにより、隔壁側面における短絡箇所の存在による不良画素の発生を低減出来る。また、画素電極上面の発光機能層よりも薄く形成される、隔壁側面の発光機能層への通電がなくなることから、画素電極上の発光機能層への電流供給効率低下を抑制出来る。

絶縁層１６ａは、隔壁側面の反射層１５ａよりも上層側に形成されていることから、隔壁１２に向かって進行してくる光を反射層１５ａに到達させ、反射層１５ａで反射した光を対向電極１４側から取り出すために、透明性を有していなければならない。よって、絶縁層１６ａは絶縁性と透明性を有した材料であればよく、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ等の無機材料、アクリル等の樹脂材料等を用いることが出来る。

以下、反射層１５ａ、絶縁層１６ａのパターン形成位置について詳しく説明する。

反射層１５ａの上端は、図１では、隔壁の上部１２１上にまで延びて形成されている場合が描かれているが、隔壁の側面部１２２のみに形成され、隔壁の上部１２１上には形成されない構成としてもよい。

ここで、隔壁１２に向かって進行してくる光を反射できる領域が大きいほど、光取り出し効率向上の効果は大きい。したがって、隔壁の側面部１２２に占める反射層１５ａの面積をより大きい構成にすることが望ましい。なお、隔壁の側面部１２２の途中まで反射層１５ａの上端が形成されている構成としてもよい。

また、反射層１５ａは、隔壁１２の開口部１２３内に存在する部分が出来るだけ少なくなる構成とすることが望ましい。こうすることで、反射層開口部１５１がより広く形成され、発光光を取り出せる面積が増大する。

絶縁層１６ａは、反射層１５ａの形成位置が上述のいずれのパターンを取った場合に対しても、隔壁の側面部１２２上の反射層１５ａを被覆するよう形成される。

これにより、画素電極１１と対向電極１４の間に絶縁層１６ａが存在している部分の発光機能層１３には通電が起こらず、この部分の発光機能層からは発光が起こらない。このため、絶縁層１６ａは、上述の反射層１５ａを被覆する条件を満たす範囲で、隔壁１２の開口部１２３内に存在する部分が出来るだけ少なくなる構成とすることが望ましい。こうすることで、絶縁層開口部１６１がより広く形成され、発光機能層が発光可能な領域の面積が増大する。

また、絶縁層１６ａは、図２（ｂ）では、隣接素子１ｃの絶縁層１６ｃと分けられて形成されている場合が描かれているが、隣接素子１ｃの絶縁層１６ｃと接して形成されていてもよい。即ち、絶縁層１６ａが隔壁の上部１２１を覆う構成となっていてもよい。この場合は、絶縁層１６ａの上端が存在しないことになる。

次に発光機能層１３について説明する。発光機能層１３は、画素電極１１上、及び絶縁層１６ａ上に形成される。発光機能層１３は、発光層（図示せず）を有している。更に、発光層よりも画素電極１１側に、正孔注入の機能を有する層（図示せず）や正孔輸送の機能を有する層（図示せず）を有していてもよい。また、発光層よりも対向電極１４側に、電子輸送の機能を有する層（図示せず）や電子注入の機能を有する層（図示せず）を有していてもよい。なお、これら発光機能層１３として用いられる材料としては、公知の材料を用いることができる。

次に、対向電極１４及び封止構造（図示せず）について説明する。対向電極１４は、図１（ａ）に示すように発光機能層１３及び隔壁１２を共に覆うように画素領域の全面に形成されている。対向電極１４として例えば酸化錫インジウム（ＩＴＯ）等の透明導電材料を用いることが出来る。

また、図示していないが、対向電極１４の上部には、単層又は複層の保護層が形成されていてもよい。また、その上部にガラス基板や封止缶等の封止部材を配設してもよい。保護層としては、例えばＳｉＮ、ＳｉＯ_２等が用いられるが、耐水性、耐熱性に優れた材料であればよく、材料はこれに限定されるものではない。

なお、本発明の有機ＥＬ素子の発光は次のように起こる。まず回路素子部から印加された電圧によって、画素電極１１からは正孔が、対向電極からは電子が、発光機能層に注入される。注入された正孔と電子は発光機能層で再結合し、その際に発光が起こる。発光機能層で発光した光は、発光点からほぼ等方的に出射されるが、反射層１１０及び隔壁に設けられる反射層１５ａによって、有機ＥＬ素子の外部にとりだされる。しかも、絶縁層１６ａが設けられているため、隔壁に反射層１５ａを設けているにもかかわらず、通電不良が起きない。

上述の発光原理は、後で説明する実施形態２、３、４においても同様である。

（有機ＥＬ素子の製造方法）
次に、本実施形態の有機ＥＬ素子の製造方法について説明する。

本実施形態の製造方法は次の工程を含む。
（ｉ）基板１０上に回路素子部１０１を形成する回路素子部形成工程（以下、工程（ｉ）という）。
（ｉｉ）回路素子部１０１上に平坦化層１０２を形成する工程（以下、工程（ｉｉ）という）。
（ｉｉｉ）平坦化層１０２上層側に反射層１１０を形成する工程（以下、工程（ｉｉｉ）という）。
（ｉｖ）反射層１１０上層側に画素電極１１を形成する画素電極形成工程（以下、工程（ｉｖ）という）。
（ｖ）画素電極１１を区画する隔壁１２を形成する隔壁形成工程（以下、工程（ｖ）という）。
（ｖｉ）隔壁１２上層側に反射層１５ａを形成する反射層形成工程（以下、工程（ｖｉ）という）。
（ｖｉｉ）反射層１５ａ上に絶縁層１６ａを形成する絶縁層形成工程（以下、工程（ｖｉｉ）という）。
（ｖｉｉｉ）隔壁１２で囲まれた区画領域１２０内に発光機能層を形成する発光機能層形成工程（以下、工程（ｖｉｉｉ）という）。
（ｉｘ）発光機能層上層側に対向電極を形成する対向電極形成工程（以下、工程（ｉｘ）という）。
（ｘ）封止工程（以下、工程（ｘ）という）。

なお、本発明の製造方法はこれに限られるものではなく、必要に応じて他の工程が追加される場合や、工程が除かれる場合もある。

上述の各工程について以下に詳細を説明する。

工程（ｉ）では、基板１０上に回路素子部１０１を形成する。具体的には、基板１０上に下地保護膜（図示せず）を形成し、次いでスイッチング用薄膜トランジスタ（図示せず）、駆動用薄膜トランジスタ（図示せず）と走査信号線、情報信号線、電源線の配線構造（図示せず）を形成する。この工程（ｉ）には公知の方法を適用することが出来る。

次の工程（ｉｉ）では、回路素子部１０１上に、アクリル樹脂などの絶縁材料で平坦化層１０２を形成する。

次の工程（ｉｉｉ）では、平坦化層１０２上層側に反射層１１０を形成する。具体的には、アルミニウムなどの反射性を有した材料を、スパッタ法等を用いて成膜し、この上部にレジストをフォトリソグラフィを用いてパターン形成する。このレジストをマスクとして、アルミニウムなどの反射性を有した材料をエッチングすることで、反射層１１０をパターン形成する。

次の工程（ｉｖ）では、反射層１１０上層側に画素電極１１を形成する。具体的には、ＩＴＯ等の導電材料をスパッタ法等を用いて１００ｎｍ程度の厚さに形成し、この上部にレジストをフォトリソグラフィを用いてパターン形成する。このレジストをマスクとして、ＩＴＯ等の導電材料をエッチングすることで、画素電極１１をパターン形成する。

次の工程（ｖ）では、画素電極１１を区画する隔壁１２を形成する。具体的には、感光性ポリイミド樹脂等の耐熱性のある樹脂材料を基板１０上にスピンコート法により塗布成膜し、フォトリソグラフィによりパターン形成する。なお、隔壁１２は画素電極１１の上に一部重なるように形成してもよいし、画素電極１１のエッジと接するように形成してもよい。

次の工程（ｖｉ）では、隔壁の側面部１２２だけ、あるいは隔壁の側面部１２２及び隔壁の上部１２１に反射層１５ａを形成する。具体的には、アルミニウムなどの反射性を有した材料を、スパッタ法等を用いて成膜し、この上部にレジストをフォトリソグラフィを用いてパターン形成する。このレジストをマスクとして、アルミニウムなどの反射性を有した材料をエッチングすることで、反射層１５ａをパターン形成する。パターン形成位置に関しては、前述した通りである。

次の工程（ｖｉｉ）では、絶縁層１６ａを、反射層１５ａを被覆するように形成する。具体的には、ＳｉＮなどの絶縁材料をスパッタ法等を用いて成膜する。或いは、アクリル等の樹脂材料をスピンコート法などにより塗布成膜する。この上部にレジストをフォトリソグラフィを用いてパターン形成し、このレジストをマスクとして、ＳｉＮなどの絶縁材料、或いはアクリル等の樹脂材料をエッチングすることで、絶縁層１６ａをパターン形成する。パターン形成位置に関しては、前述した通りである。

次の工程（ｖｉｉｉ）では、発光機能層１３を画素電極１１上、及び絶縁層１６ａ上に形成する。この発光機能層形成工程には、例えば真空蒸着法や、有機発光材料等の機能材料を溶剤に溶解し塗布することによって成膜する方法などを用いることが出来るが、方法は特にこれに限定されるものではない。

次の工程（ｉｘ）では、対向電極が、発光機能層及び隔壁を共に覆うように画素領域の全面に形成される。具体的には、ＩＴＯ等の透明導電材料をスパッタ法等を用いて５０ｎｍ程度の厚さに形成する。

工程（ｘ）では、対向電極の上部に、単層、又は複層の保護層を形成する。次いで有機ＥＬ素子及び保護層を覆うように封止部材を配設してもよい。この工程（ｘ）には公知の方法を適用することが出来る。ただしこの工程は、窒素やアルゴン雰囲気中下といった、水分や酸素のない条件下で行う。

［実施形態２］
上述した実施形態１では、反射層１５ａと絶縁層１６ａを別々のエッチングによりパターン形成した。これに対し、隔壁側面の反射層１５ａと絶縁層１６ａを一回のエッチングで形成してもよい。この場合について、実施形態２として以下に説明する。

図３に、本実施形態の有機ＥＬ素子の断面構造の模式図を示す。図３に示す各構成要素のうち、図１と共通のものには、図１と共通の符号を付して表す。なお、本実施形態は、上述の点の他は実施形態１と同様であるので、違いのある点を中心に図３を参照して説明する。

本実施形態では、有機ＥＬ素子の製造方法として、以下の点が実施形態１と異なる。まず、隔壁１２を形成後、アルミニウムなどの反射性を有した材料を、隔壁１２の上層側にスパッタ法等を用いて成膜する、という工程までは実施形態１と同様である。本実施形態では、ＳｉＮなどの絶縁材料を、直前の工程で成膜したアルミニウムなどの反射性を有した材料上に、スパッタ法等を用いて成膜する。そして、この上部にレジストをフォトリソグラフィを用いてパターン形成し、このレジストをマスクとして、ＳｉＮ等の絶縁材料及びアルミニウム等の反射性を有した材料を、ＣＦ_４等のガスを用いたドライエッチング等でエッチングする。これにより、隔壁側面の反射層１５ａ及び絶縁層１６ａが形成される。

つまり、本実施形態では図３（ａ）に示したように、絶縁層１６ａが反射層１５ａの上端を覆わない構成となる。そのため、発光機能層１３の端部は、反射層１５ａと対向電極１４が短絡しないような厚さに設計しておく必要がある。

また、上述のＣＦ_４等のガスを用いたドライエッチングの工程の後に、ドライエッチングに用いたレジストと同じレジストをマスクとして、反射層１５ａのウエットエッチング等の工程を追加してもよい。このような工程を追加すると、図３（ｂ）に示したように、隔壁側面の反射層１５ａの上端が、絶縁層１６ａの上端よりも内側（隔壁の開口部１２３に近い側）に形成される。この構造では、反射層１５ａと対向電極１４の短絡が起こりにくく、発光機能層の膜厚等の設計上の制限を緩めることが出来る。

以上、製造方法として本実施形態が実施形態１と異なる点について説明してきたが、この他の工程、素子構成は、実施形態１と同様である。なお、本実施形態では、実施形態１とは異なり、隔壁側面の反射層１５ａと絶縁層１６ａを一回のエッチングでパターン形成するため、実施形態１に比べ、フォトリソグラフィの工程を一つ削減することが出来る。即ち、従来技術である隔壁１２の側面に反射層１５ａが形成された有機ＥＬ素子に対し、フォトリソグラフィの工程を増やすことなく、絶縁層１６ａを配置することが出来る。

［実施形態３］
上述した実施形態１、２では、先行技術の課題を解決するための、「画素電極、隔壁側面の反射層、隔壁側面の発光機能層、対向電極」の電気的な接続を遮断する方法として、隔壁側面の反射層と隔壁側面の発光機能層の間に絶縁層を配置する構成を示した。これに対し、画素電極と隔壁側面の反射層の間に絶縁層を配置する構成としても先行技術の課題を解決出来る。この構成について、実施形態３として説明する。

図４（ａ）に、本実施形態の有機ＥＬ素子の断面構造の模式図を、図４（ｂ）、（ｃ）に、本実施形態の有機ＥＬ素子が隣接する構造の模式図を示す。図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す各構成要素のうち、図１と共通のものには、図１と共通の符号を付して表す。以下、本実施形態について、実施形態１、２と違いのある点を中心に図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を参照して説明する。なお、以下では、説明を簡潔に行うため、図４（ａ）に図示した有機ＥＬ素子２ａの中で、画素電極１１の中心に対し、両端の隔壁１２側の方向を、「外周側」と表現する。

本実施形態では、図４（ａ）に示す様に、画素電極１１のエッジを被覆するよう絶縁層１７ａが形成されている。絶縁層１７ａは、同一素子内の反対端に設けられた絶縁層１７ｂと離間して形成されており、これにより、絶縁層の開口部１７１が形成されている。そして、絶縁層１７ａの上層側であり、絶縁層１７ａの端１７０よりも「外周側」の領域に隔壁１２が形成されている。これにより、絶縁層１７ａは隔壁１２に被覆されない領域１７２を有している。

そして、隔壁１２上面であり、絶縁層１７ａの端１７０よりも「外周側」の領域に反射層１５ａが形成されている。反射層１５ａは、同一素子内の反対側の隔壁に設けられた反射層１５ｂと離間して形成されており、これにより反射層の開口部１５１が形成されている。これにより、反射層１５ａは、下端Ｂを有している。

そして、画素電極１１上、絶縁層１７ａの領域１７２上、及び隔壁側面の反射層１５ａ上に発光機能層１３が形成され、発光機能層１３、及び隔壁１２を共に覆うように、対向電極１４が形成されている。

本実施形態では、隔壁側面の反射層１５ａにより、隔壁１２に吸収される、或いは隔壁１２で減衰される光を対向電極１４側に反射させることが出来る。また、有機ＥＬ素子中を導波する光を、対向電極１４側に反射させることが出来る。これにより、光取り出し効率を向上させることが出来る。隔壁側面の反射層１５ａは、反射性を有した材料であればよく、アルミニウムなどの金属材料を用いることが出来る。

また、本実施形態では、絶縁層１７ａが画素電極１１のエッジを被覆しており、反射層１５ａは絶縁層１７ａの端１７０よりも「外周側」の領域に形成されていることから、反射層１５ａと画素電極１１が導通することがない。即ち、絶縁層１７ａにより、「画素電極１１、隔壁側面の反射層１５ａ、隔壁側面の発光機能層１３、対向電極１４」の電気的な接続が遮断される。これにより、有機ＥＬ素子の製造過程で、発光機能層１３の中に微小な異物が混入した場合でも、画素電極１１及び隔壁側面の反射層１５ａと対向電極１４が、発光機能層を介さずに電気的に接続されることがなくなる。これにより、隔壁側面における短絡箇所の存在による不良画素の発生を低減出来る。また、画素電極上面の発光機能層よりも薄く形成される、隔壁側面の発光機能層への通電がなくなることから、画素電極上面の発光機能層への電流供給効率低下を抑制出来る。

また、絶縁層１７ａが画素電極１１のエッジを被覆しているので、露出した画素電極１１エッジ上に発光機能層１３が薄く形成され、このエッジを介して画素電極１１と対向電極１４とが短絡することを防止出来る。

本実施形態において、絶縁層１７ａは、隔壁側面の反射層１５ａよりも下層側に形成されていることから、透明性を有している必要はない。よって、絶縁層１７ａは、絶縁性を有した材料であればよく、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ等の無機材料、アクリル等の樹脂材料等、ポリイミド樹脂等を用いることが出来る。

次に、反射層１５ａ、絶縁層１７ａのパターン形成位置について説明する。

反射層１５ａの上端Ａは、図４（ａ）では、隔壁１２に対し、隔壁の上部１２１にまで延びて形成されている場合が描かれているが、隔壁の側面部１２２のみに反射層１５ａが形成されている構成としてもよい。また、隔壁の側面部１２２の途中まで反射層１５ａの上端Ａが形成されている構成としてもよい。

また、絶縁層１７ａが画素電極のエッジを被覆しており、反射層１５ａは絶縁層１７ａの端１７０よりも「外周側」の領域に形成されていることから、反射層１５ａと画素電極１１が導通することがない。このため、反射層１５ａの上端Ａは隣接素子２ｃの反射層１５ｃと接して形成されていても、画素電極１１と隣接素子の画素電極とが電気的に接続されることはない。したがって、反射層１５ａの上端Ａは隣接素子２ｃの反射層１５ｃと接して形成されていてもよい。この場合は、反射層１５ａが隔壁の上部１２１を完全に覆う構成となっており、離間部１５２が存在せず、反射層１５ａの上端Ａが存在しないことになる。

さらに、反射層１５ａの上端Ａと対向電極１４が接していてもよい。

ここで、前述のように、隔壁１２に向かって進行してくる光を反射できる領域が大きいほど、光取り出し効率向上の効果は大きい。したがって、隔壁の側面部１２２に占める反射層１５ａの面積をより大きい構成にすることが望ましい。

画素電極１１と対向電極１４の間に絶縁層１７ａが存在している部分の発光機能層１３には通電が起こらないため、この部分の発光機能層からは発光が起こらない。このため、絶縁層１７ａは、上述の条件を満たす範囲で、隔壁１２の開口部１２３内に存在する部分が出来るだけ少なくなる構成とすることが望ましい。こうすることで、絶縁層開口部１７１がより広く形成され、発光機能層が発光可能な領域の面積が増大する。

また、絶縁層１７ａは、図４（ｂ）では、隣接素子２ｃの絶縁層１７ｃと分けられて形成されている場合が描かれているが、図４（ｃ）のように、隣接素子２ｃの絶縁層１７ｃと接して形成されていてもよい。

本実施形態では、有機ＥＬ素子の製造方法として、以下の点が実施形態１、２と異なる。

本実施形態では平坦化層１０２上層側に反射層１１０、画素電極１１を形成後、絶縁層１７ａを、画素電極１１のエッジを被覆するよう形成する。形成方法としては実施形態１と同様に、ＳｉＮなどの絶縁材料をスパッタ法等を用いて成膜し、この上部にレジストをフォトリソグラフィを用いてパターン形成し、このレジストをマスクとしてＳｉＮなどの絶縁材料をエッチングすることで絶縁層１７ａをパターン形成する。或いは、アクリル等の樹脂材料をスピンコート法などにより塗布成膜し、フォトリソグラフィを行うことで絶縁層１７ａをパターン形成する。パターン形成位置に関しては、前述した通りである。

次いで、絶縁層１７ａの上層側であり、絶縁層１７ａの端１７０よりも「外周側」の領域に隔壁１２を形成する。形成方法としては、実施形態１と同様に、感光性ポリイミド樹脂等の耐熱性のある樹脂材料を基板１０上にスピンコート法により塗布成膜し、フォトリソグラフィによりパターン形成する。

次いで、隔壁１２上面であり、絶縁層１７ａの端１７０よりも「外周側」の領域に反射層１５ａを形成する。形成方法としては実施形態１と同様に、アルミニウムなどの反射性を有した材料を、スパッタ法等を用いて成膜し、この上部にレジストをフォトリソグラフィを用いてパターン形成する。このレジストをマスクとして、アルミニウムなどの反射性を有した材料をエッチングすることで、反射層１５ａをパターン形成する。パターン形成位置に関しては、前述した通りである。

この他の工程は、実施形態１と同様である。

なお、本実施形態では図４（ａ）のように、絶縁層１７ａが画素電極１１のエッジを被覆する構成について説明したが、絶縁層１７ａが画素電極１１と反射層１５ａを電気的に遮断する構成ならばどのような構成でもよい。例えば、絶縁層１７ａを画素電極上から隔壁１２の下にかけて設けずに、画素電極上のみに設ける構成としてもよい。また、絶縁層１７ａが画素電極１１のエッジ部分にはかからず、画素側のみにかかる構成としてもよい。これらの場合、絶縁層１７ａを設ける前に隔壁１２を設けてもよい。

［実施形態４］
上述した実施形態１、２では「画素電極、隔壁側面の反射層、隔壁側面の発光機能層、対向電極」の電気的な接続を遮断する方法として、隔壁側面の反射層と隔壁側面の発光機能層の間に絶縁層を配置する構成を示した。また、上述した実施形態３では、画素電極と隔壁側面の反射層の間に絶縁層を配置する構成により、「画素電極、隔壁側面の反射層、隔壁側面の発光機能層、対向電極」の電気的な接続を遮断した。これらに対し、隔壁側面の発光機能層と対向電極の間に絶縁層を配置する構成としても、先行技術の課題を解決出来る。この構成について、実施形態４として説明する。

図５（ａ）に、本実施形態の有機ＥＬ素子の断面構造の模式図を、図５（ｂ）、（ｃ）に、本実施形態の有機ＥＬ素子が隣接する構造の模式図を示す。なお、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す各構成要素のうち、図１と共通のものには、図１と共通の符号を付して表す。

以下、本実施形態について、実施形態１、２、３と違いのある点を中心に図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を参照して説明する。本実施形態では、反射層１５ａの上に発光機能層１３が形成され、反射層１５ａ上の発光機能層１３を被覆するように、絶縁層１８ａが形成されている。絶縁層１８ａは、同一素子内の反対端の隔壁に設けられた絶縁層１８ｂと離間して形成されており、これにより絶縁層の開口部１８１が形成されている。

そして、発光機能層１３、絶縁層１８ａ、及び隔壁１２を共に覆うように、対向電極１４が形成されている。

また、本実施形態では、絶縁層１８ａが、反射層１５ａ上に設けられた発光機能層１３を被覆するように形成されていることから、反射層１５ａと対向電極１４が導通することがない。即ち、絶縁層１８ａにより、「画素電極１１、隔壁側面の反射層１５ａ、隔壁側面の発光機能層、対向電極１４」の電気的な接続が遮断される。これにより、有機ＥＬ素子の製造過程で、発光機能層１３の中に微小な異物が混入した場合でも、画素電極１１及び隔壁側面の反射層１５ａと対向電極１４が、発光機能層を介さずに電気的に接続されることがなくなる。これにより、隔壁１２の側面における短絡箇所の存在による不良画素の発生を低減出来る。また、画素電極上の発光機能層よりも薄く形成される、隔壁側面の発光機能層への通電がなくなることから、画素電極上の発光機能層への電流供給効率低下を抑制出来る。

絶縁層１８ａは、隔壁側面の反射層１５ａよりも上層側に形成されていることから、隔壁１２に向かって進行してくる光を反射層１５ａに到達させ、反射層１５ａで反射した光を対向電極１４側から取り出すために、透明性を有していなければならない。絶縁層１８ａは、絶縁性と透明性を有した材料であればよく、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ等の無機材料、アクリル等の樹脂材料等を用いることが出来る。

以下、反射層１５ａ、絶縁層１８ａのパターン形成位置について説明する。反射層１５ａのパターン形成位置に関しては、実施形態１と同様である。一方、前述のように、画素電極１１と対向電極１４の間に絶縁層１８ａが存在している部分の発光機能層１３には通電が起こらず、この部分の発光機能層からは発光が起こらない。このため、絶縁層１８ａは、上述の反射層１５ａ上の発光機能層１３を被覆する条件を満たす範囲で、隔壁１２の開口部１２３内に存在する部分が出来るだけ少なくなる構成とすることが望ましい。こうすることで、絶縁層開口部１８１がより広く形成され、発光機能層が発光可能な領域の面積が増大する。また、絶縁層１８ａは、図５（ｂ）では、隣接素子３ｃの絶縁層１８ｃと分けられて形成されている場合が描かれているが、図５（ｃ）のように、隣接素子３ｃの絶縁層１８ｃと接して形成されていてもよい。

本実施形態では、有機ＥＬ素子の製造方法として、以下の点が実施形態１、２、３と異なる。

本実施形態は、隔壁１２の側面部及び上部に反射層１５ａを形成する工程までは実施形態１と同様であるが、画素電極１１上、及び隔壁側面の反射層１５ａ上に、発光機能層１３を形成する点が実施形態１とは異なる。次いで、絶縁層１８ａを、反射層１５ａ上に設けられた発光機能層１３を被覆するように形成する。具体的には、ＳｉＮなどの絶縁材料を光ＣＶＤ法等を用いてパターン成膜する。パターン形成位置に関しては、前述した通りである。

この他の工程は、実施形態１と同様である。

（表示装置）
次に、以上説明してきた本発明の有機ＥＬ素子と、駆動手段を具備した表示装置について説明する。図６に、本発明の有機ＥＬ素子と駆動手段を具備した画素回路を、二次元状に配置した表示装置の配線構造の模式図を、図７に、画素回路の一例を示す。

本発明の表示装置は、複数の走査信号線６１１と、走査信号線に対し交差する方向に延びる複数の情報信号線６１２と、電源線６１３を有している。走査信号線６１１、情報信号線６１２、電源線６１３はそれぞれ、画素ごとに走査信号ドライバー６０１、情報信号ドライバー６０２、電流供給源６０３に接続される。走査信号線６１１と情報信号線６１２の交点に、本発明の有機ＥＬ素子を備えた画素回路が配置されている。走査信号ドライバー６０１は、走査信号線６１１を順次選択し、これに同期して情報信号ドライバー６０２から画像信号が印加される。

次に、前述した画素回路の動作について図７を用いて説明する。なお、本発明の表示装置に用いる画素回路は、図７の画素回路に限定されるものではない。

図７に示される画素回路は、スイッチング用薄膜トランジスタ７０１、駆動用薄膜トランジスタ７０２、保持キャパシタ７０３、有機ＥＬ素子７０４よりなる。走査信号線６１１に選択信号が印加されると、スイッチング用薄膜トランジスタ７０１がＯＮとなり、その時の情報信号線６１２の電位が保持キャパシタ７０３に保持される。これにより、駆動用薄膜トランジスタ７０２のゲート電位が決定する。駆動用薄膜トランジスタ７０２のゲート電位に応じて、電源線６１３から画素電極（図示せず）に電圧が印加され、有機ＥＬ素子７０４に電流が流れる。発光機能層はこの電流量に応じて発光する。駆動用薄膜トランジスタ７０２のゲート電位は、スイッチング用薄膜トランジスタ７０１が次に走査選択されるまで保持キャパシタ７０３に保持されるため、有機ＥＬ素子７０４には次の走査が行われるまで電流が流れ続ける。これにより１フレーム期間常に発光機能層を発光させることが出来る。

実施形態１の有機ＥＬ素子の断面構造の模式図である。実施形態１の有機ＥＬ素子の模式図である。実施形態２の有機ＥＬ素子の模式図である。実施形態３の有機ＥＬ素子の模式図である。実施形態４の有機ＥＬ素子の模式図である。本発明の有機ＥＬ素子と駆動手段を具備した表示装置の配線構造の模式図である。本発明の有機ＥＬ素子と駆動手段を具備した表示装置の画素回路の一例を表す回路図である。隔壁を設けた構成の有機ＥＬ素子の場合の問題点を説明するための図である。本発明の先行技術及びその問題点を説明するための図である。

符号の説明

１０基板
１０１回路素子部
１０２平坦化層
１１０反射層
１１画素電極
１２隔壁
１２０隔壁で囲まれた区画領域
１２１隔壁の上部
１２２隔壁の側面部
１２３隔壁の開口部
１３発光機能層
１４対向電極
１５ａ隔壁に設けられる反射層
１５１反射層の開口部
１６ａ絶縁層
１６１絶縁層の開口部

Claims

基板と、前記基板上に設けられた画素電極と、前記基板上に前記画素電極を区画するようパターン形成された隔壁と、前記隔壁の側面上に設けられた導電性を有する反射層と、前記画素電極及び前記反射層の上に設けられた発光機能層と、前記発光機能層の上に設けられた対向電極と、を有し、前記発光機能層から発せられた光を前記基板とは反対側から出射する発光素子であって、
前記反射層は、前記隔壁の前記発光機能層が発光可能な領域側の側面の上に、前記発光機能層から発せられて前記隔壁に向かって進行してくる光を前記基板とは反対側から出射するように設けられ、
前記画素電極と前記反射層の間、前記反射層と前記隔壁の側面上の前記発光機能層の間、前記隔壁の側面上の前記発光機能層と前記対向電極の間、のうち少なくともいずれか一箇所に、前記画素電極と前記反射層と前記隔壁の側面上の前記発光機能層と前記対向電極との電気的な接続が遮断されように絶縁層が設けられていること、を特徴とする発光素子。
前記反射層と前記隔壁の側面上の前記発光機能層との間、前記隔壁の側面上の前記発光機能層と前記対向電極の間、のうち少なくともいずれか一箇所に前記絶縁層が設けられている場合は、前記絶縁層は透明性を有していること、を特徴とする請求項１に記載の発光素子。
前記絶縁層は、前記画素電極と前記反射層の間、前記隔壁の側面上の前記発光機能層と前記対向電極の間、のうち少なくともいずれか一箇所に設けられていること、を特徴とする請求項１に記載の発光素子。
前記隔壁の側面上の前記発光機能層と前記対向電極の間に前記絶縁層が設けられている場合は、前記絶縁層は透明性を有していること、を特徴とする請求項３に記載の発光素子。
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の発光素子及び駆動手段を備えた画素回路を有する表示装置。