JP6337581B2 - 有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法、有機エレクトロルミネッセンス装置、及び電子機器 - Google Patents
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また、カラーフィルター層を形成する工程では、少なくとも青色の着色層、緑色の着色層、及び赤色の着色層を形成する必要があり、カラーフィルター層を形成する工程が長くなり、生産性が悪いという課題があった。
さらに、有機エレクトロルミネッセンス素子と着色層とを組み合わせると、取り出される光の色純度を向上させることができるものの、着色層がない場合に比べて輝度が低下するという課題もあった。
「有機エレクトロルミネッセンス装置の概要」
実施形態1に係る有機エレクトロルミネッセンス(以降、ELと称す)装置100は、後述するヘッドマウントディスプレイの表示部に好適な自発光型のマイクロディスプレイである。
図1は、本実施形態に係る有機EL装置の概要を示す概略平面図である。図2は、本実施形態に係る有機EL装置の電気的な構成を示す等価回路図である。
まず、図1及び図2を参照して、本実施形態に係る有機EL装置100の概要について、説明する。
なお、素子基板10は本発明における「第1基板」の一例である。保護基板40は、本発明における「第2基板」の一例である。
以降の説明では、サブ画素18B、サブ画素18G、及びサブ画素18Rを、サブ画素18と称する場合がある。
なお、青色の着色層36Bは、本発明における「カラーフィルター」の一例である。
図3は、サブ画素の構成要素の状態を示す概略平面図である。図3には、サブ画素18の構成要素のうち反射層25と、画素電極31と、絶縁膜28(図4参照)の開口28CTとが図示され、他の構成要素の図示は省略されている。
また、後述のように、画素電極31はサブ画素18毎に設けられ、発光機能層32及び対向電極33は複数のサブ画素18に亘って連続して設けられている。そして、発光機能層32及び対向電極33はサブ画素18毎に区分はないが、便宜上、サブ画素18毎に有機EL素子30が設けられていると説明している。さらに、反射層(第1反射層)25は、複数のサブ画素18に亘って連続して形成してもよいし、サブ画素18毎に形成してもよい。
次に、図3を参照してサブ画素18の概要(構成要素の状態)を説明する。
図3に示すように、反射層25は、サブ画素18B、サブ画素18G、及びサブ画素18Rに跨って配置されている。つまり、反射層25は表示領域Eの全体に配置されている。反射層25は、サブ画素18B、サブ画素18G、及びサブ画素18Rのそれぞれに開口25CTを有している。
なお、反射層25は、電源線14の一部をなす。
なお、画素電極31Bは本発明における「第1の画素電極」の一例であり、画素電極31Gは本発明における「第2の画素電極」の一例である。
なお、開口28BCTは本発明における「第1の開口」の一例であり、開口28GCTは本発明における「第2の開口」の一例である。また、開口28CTは、開口28BCT、開口28GCT、及び開口28RCTの総称である。
なお、端部G1は、本発明における「第2の端部」の一例である。
図4は、図3のB−B線に沿った有機EL装置の概略断面図である。図5は、図3に対応する図であり、カラーフィルター層の状態を示す概略平面図である。
図5には、カラーフィルター層36の形成位置を明確にするために、反射層25の開口25CT及び絶縁膜28の開口28CTも図示されている。
次に、図4及び図5を参照して、有機EL装置100の断面構造を説明する。
なお、基板11の母材は、シリコンに限定されず、例えば石英やガラスなどの透光性を有する絶縁基板であってもよい。
画素電極31は、例えばITO(Indium Tin Oxide)などの光透過性材料で構成され、サブ画素18毎に島状に形成されている。本実施形態において、画素電極31の光透過率は好ましくは50%以上、より好ましくは80%以上である。
なお、隔壁37は、本発明における「透明層」の一例である。
なお、端部B1は、本発明における「第1の端部」の一例である。
さらに、サブ画素18Gには、隔壁37と第2封止層34cとで囲まれた凹部C2が形成されている。
サブ画素18Bにおいて、第1有機EL素子30Bと平面視重なる領域では、保護基板40は接着層42を介して着色層36Bに接着されている。サブ画素18Rにおいて、第3有機EL素子30Rと平面視重なる領域では、保護基板40は接着層42を介して着色層36Rに接着されている。
サブ画素18Gでは、接着層42が無機材料で構成された部分(第2封止層34c)に接着されているので、接着層42が全て樹脂で構成された部分(カラーフィルター層36)に接着されている場合と比べて、素子基板10と接着層42との接着強度を強くすることができる。
このように、サブ画素18Gに着色層を形成しないことによって、サブ画素18Gに着色層を形成する場合と比べて、素子基板10と接着層42との接着強度を強くし、素子基板10と接着層42とを剥がれにくくすることができる。
発光領域V1では、光反射性を有する反射層25と、光学的距離調整層26と、画素電極31と、発光機能層32と、対向電極33とが、Z方向に順に積層されている。発光機能層32で発した光は、反射層25と対向電極33との間で繰り返し反射され、反射層25と対向電極33との間の光学的距離に対応する特定波長(共振波長)の光の強度が増幅され、表示光として保護基板40からZ方向に射出される。
図6は、図1のA−A線に沿った有機EL装置の概略断面図であり、有機EL素子で発せられた光の状態が模式的に示されている。図7(a)は、図3の破線で囲まれた領域Cの概略断面図である。図7(b)は、図3の破線で囲まれた領域Dの概略断面図である。
なお、図6では、素子基板10の構成要素のうち反射層25と有機EL素子30と封止層34とが図示され、素子基板10の他の構成要素の図示が省略されている。図7では、素子基板10が図示され、接着層42及び保護基板40の図示が省略されている。
なお、光L1とZ方向とがなす角度θ1と、光L3とZ方向とがなす角度は同じである。例えば、角度θ1が臨界角α(45度)である場合Z方向となす角度が臨界角α(45度)の光L3が素子基板10の側に向かい、角度θ1が70度である場合Z方向となす角度が70度の光L3が素子基板10の側に向かう。
詳しくは、角度θ1が臨界角αと同じまたは臨界角αより大きい場合の光L3は、角度θ1が臨界角αより小さい場合の光L3よりも輝度が格段に大きいので、角度θ1が臨界角αと同じまたは臨界角αより大きい場合の光L3が、絶縁膜28の開口28CTの端部に入射すると、絶縁膜28の開口28CTの端部で反射され、表示に悪影響を及ぼす恐れがある。
図7では、Z方向となす角度θ1が臨界角α(概略45度)である場合に、保護基板40と大気71との界面で反射された光に符号L3Aを附している。Z方向となす角度θ1が臨界角α(概略45度)よりも大きい場合に、保護基板40と大気71との界面で反射された光に符号L3Bを附している。
つまり、図7において、光L3AとZ方向とがなす角度は概略45度であり、光L3BとZ方向とがなす角度は概略45よりも大きい。
従って、本実施形態では、青色の着色層36Bの膜厚BD1は、青色の着色層36Bの端部B1と開口28GCTの端部G1との間隔BD2よりも大きくなっている。すなわち、青色の着色層36Bの膜厚BD1は、青色の着色層36Bの端部B1と開口28GCTの端部G1との間隔BD2よりも大きいほうが好ましい。
従って、本実施形態では、赤色の着色層36Rの膜厚RD1は、赤色の着色層36Rの端部R1と開口28GCTの端部G2との間隔RD2よりも大きくなっている。すなわち、赤色の着色層36Rの膜厚RD1は、赤色の着色層36Rの端部R1と開口28GCTの端部G2との間隔RD2よりも大きいほうが好ましい。
図8は、有機EL装置の製造方法を示す工程フローである。図9及び図10は、図8に示す工程フローの各工程を経た後の状態を示す概略断面図である。
以下に、図8乃至図10を参照して、有機EL装置100の製造方法の概要を説明する。
詳しくは、サブ画素18Bでは、第1絶縁膜26aで構成された光学的距離調整層26の上に画素電極31Bを形成する。サブ画素18Gでは、第1絶縁膜26aと第2絶縁膜26bとで構成された光学的距離調整層26の上に画素電極31Gを形成する。サブ画素18Rでは、第1絶縁膜26aと第2絶縁膜26bと第3絶縁膜26cとで構成された光学的距離調整層26の上に画素電極31Rを形成する。
なお、上述したステップS1〜ステップS4は、本発明における「第1有機エレクトロルミネッセンス素子及び第2有機エレクトロルミネッセンス素子を形成する工程」の一例である。
このように、ステップS5は、第1封止層34aと平坦化層34bと第2封止層34cとによって、有機EL素子30(第1有機EL素子30B、第2有機EL素子30G、第3有機EL素子30R)を覆う封止層34を形成する工程である。
さらに、ステップS8を経て、第3有機EL素子30Rと平面視重なり、且つ第2有機EL素子30Gと平面視重ならないように、赤色の着色層36Rを形成する。
(1)サブ画素18Gでは、接着層42が無機材料で構成された部分(第2封止層34c)に接着されているので、接着層42が全て樹脂で構成された部分(カラーフィルター層36)に接着されている場合と比べて、素子基板10と接着層42との接着強度を強くすることができる。
図11は、図4に対応する図であり、実施形態2に係る有機EL装置の構造を示す概略断面図である。図12は、図5に対応する図であり、本実施形態に係るカラーフィルター層の状態を示す概略平面図である。
以下に、図11及び図12を参照して、本実施形態に係る有機EL装置200の概要を、実施形態1との相違点を中心に説明する。なお、実施形態1と同一の構成部位については、同一の符号を附し、重複する説明を省略する。
さらに、サブ画素18Bの面積、開口28BCTの面積、及び第1有機EL素子30Bの面積(発光面積)は、実施形態1と比べて、本実施形態の方が大きい。サブ画素18Rの面積、開口28RCTの面積、及び第3有機EL素子30Rの面積(発光面積)も、実施形態1と比べて、本実施形態の方が大きい。サブ画素18Gの面積、開口28GCTの面積、及び第2有機EL素子30Gの面積(発光面積)は、実施形態1と比べて、本実施形態の方が小さい。
(1)実施形態1と比べて、サブ画素18B及び第1有機EL素子30Bの面積、並びにサブ画素18R及び第3有機EL素子30Rの面積は大きいので、サブ画素18B及びサブ画素18Rで発せられる光の輝度を高めることができる。一方、サブ画素18Gの面積は、サブ画素18B及びサブ画素18Rの面積よりも小さいが、サブ画素18Gには着色層が形成されていなく着色層による光の吸収がないため、サブ画素18Gでは、サブ画素18B及びサブ画素18Rと同等の輝度の光を発することができる。
従って、実施形態1と比べてより明るい表示を得ることができる。
実施形態1と比べて、第1有機EL素子30B及び第3有機EL素子30Rの発光機能層32の電流負荷(例えば電流密度)を小さくすることで、第1有機EL素子30B及び第3有機EL素子30Rの劣化や、第1有機EL素子30B及び第3有機EL素子30Rの発熱を抑制することができる。
例えば、第1有機EL素子30Bの劣化が大きいのであれば、第1有機EL素子30Bの面積を、第2有機EL素子30G及び第3有機EL素子30Rの面積よりも大きくし、且つ第1有機EL素子30Bに着色層を形成しない構成が好ましい。かかる構成によって、第1有機EL素子30Bへの電流付加を小さくし、第1有機EL素子30Bの劣化を抑制することができる。
図13は、図5に対応する図であり、実施形態3に係るカラーフィルター層の状態を示す概略平面図である。
図13では、青色の着色層36B、赤色の着色層36R、反射層25の開口25CT、及び絶縁膜28の開口28CT(有機EL素子30が形成される領域)が図示され、隔壁37の図示が省略されている。さらに、赤色の着色層36Rは、図中で太い破線で図示されている。
本実施形態では、青色の着色層36Bの形状が実施形態1と異なり、他の構成は実施形態1と同じである。
Y方向に延びた青色の着色層36B1は、実施形態1の青色の着色層36Bと同じである。すなわち、実施形態1の青色の着色層36Bに、X方向に延びた青色の着色層36B2を付加して、本実施形態の青色の着色層36Bが構成される。
サブ画素18Rには赤色の着色層36Rが配置されているので、サブ画素18Rの開口25CTには、青色の着色層36B2と着色層36とが順に積層されている。
実施形態1では、サブ画素18Gの開口25CTは着色層で覆われていなく、この点も本実施形態と実施形態1との相違点である。
図14は、図13に対応する図であり、実施形態4に係るカラーフィルター層の状態を示す概略平面図である。図14では、本実施形態に係るカラーフィルター層36の特徴を明確にするために、赤色の着色層36R、反射層25の開口25CT、及び絶縁膜28の開口28CT(有機EL素子30が形成された領域)が図示されている。さらに、本実施形態と実施形態3とでは、青色の着色層36B及び隔壁37は同じであるので、図14では図示が省略されている。
本実施形態では、赤色の着色層36Rの形状が実施形態3と異なり、他の構成は実施形態3と同じである。
図15は、実施形態5に係る有機EL装置のサブ画素の配置状態を示す概略平面図である。図16は、図15に対応する図であり、カラーフィルター層に配置された隔壁の状態を示す概略平面図である。図17は、図15に対応する図であり、カラーフィルター層に配置された着色層の状態を示す概略平面図である。
以下に、図15乃至図17を参照して、本実施形態に係る有機EL装置の概要を、実施形態1との相違点を中心に説明する。なお、実施形態1と同一の構成部位については、同一の符号を附し、重複する説明を省略する。
本実施形態では、サブ画素18Bは、光共振構造によって取り出される光成分の色純度が優れているので、着色層を設けなくても色純度に優れた青色の光を発することができる。さらに、サブ画素18Bでは、着色層が設けられていないので、着色層を設ける場合と比べてサブ画素18Bで発せられる輝度を高めることができる。
(1)サブ画素18Bでは、接着層42が無機材料で構成された部分(第2封止層34c)に接着されているので、接着層42が全て樹脂で構成された部分(カラーフィルター層36)に接着されている場合と比べて、素子基板10と接着層42との接着強度を強くすることができる。
「電子機器」
図18は、電子機器の一例としてのヘッドマウントディスプレイの概略図である。
図18に示すように、ヘッドマウントディスプレイ1000は、左右の目に対応して設けられた2つの表示部1001を有している。観察者Mはヘッドマウントディスプレイ1000を眼鏡のように頭部に装着することにより、表示部1001に表示された文字や画像などを見ることができる。例えば、左右の表示部1001に視差を考慮した画像を表示すれば、立体的な映像を見て楽しむこともできる。
上記実施形態以外にも様々な変形例が考えられる。以下、変形例を挙げて説明する。
実施形態1では、青色の着色層、緑色の着色層、及び赤色の着色層のうち緑色の着色層が省略されていた。実施形態5では、青色の着色層、緑色の着色層、及び赤色の着色層のうち青色の着色層が省略されていた。
青色の着色層、緑色の着色層、及び赤色の着色層のうち省略する着色層は、上述した1層の着色層に限定されず、2層の着色層を省略する構成であってもよい。
また、4種類以上の着色層を有する場合には、3層以上の着色層を省略する構成であってもよい。
(1)光共振構造によって取り出される光成分の色純度が優れているサブ画素18の着色層。
(2)有機EL素子30(発光機能層32)の発光寿命が短いサブ画素18の着色層。
(3)有機EL素子30(発光機能層32)で発せられる光の輝度を高める必要があるサブ画素18の着色層。
(4)有機EL素子30(発光機能層32)に流す電流密度を小さくする必要があるサブ画素18の着色層。
(5)有機EL素子30(発光機能層32)で発せられる熱を小さくする必要があるサブ画素18の着色層。
実施形態1乃至実施形態5に係るカラーフィルター層36は、隔壁37を有していたが、カラーフィルター層36は隔壁37を有していなくてもよい。
実施形態1乃至実施形態5に係るカラーフィルター層36は、光共振構造を有していたが、光共振構造を有していない構成であってもよい。例えば、第1有機EL素子30Bの発光機能層32に青色の光を発する有機発光層を配置し、第2有機EL素子30Gの発光機能層32に緑色の光を発する有機発光層を配置し、第3有機EL素子30Rの発光機能層32に赤色の光を発する有機発光層を配置する構成であってもよい。
Claims (9)
- 第1基板と、
前記第1基板に設けられた、第1有機エレクトロルミネッセンス素子及び第2有機エレクトロルミネッセンス素子と、
前記第1有機エレクトロルミネッセンス素子及び前記第2有機エレクトロルミネッセンス素子に積層された封止層と、
前記第1有機エレクトロルミネッセンス素子と平面視重なる領域と、前記第2有機エレクトロルミネッセンス素子と平面視重なる領域との間の発光抑制領域で、前記封止層に積層された隔壁と、
平面視において前記隔壁の間で前記封止層に積層されたカラーフィルターと、
接着層と、
第2基板と、
を有し、
前記第2有機エレクトロルミネッセンス素子と平面視重なる領域と、当該領域に隣接する前記発光抑制領域では、前記第2基板は前記接着層を介して前記封止層と前記隔壁に接着され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。 - 前記第1有機エレクトロルミネッセンス素子と平面視重なる領域では、前記第2基板は前記接着層を介して前記カラーフィルターに接着されることを特徴とする請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
- 前記隔壁は透明層であることを特徴とする請求項1または2に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
- 前記第1有機エレクトロルミネッセンス素子は、絶縁膜で覆われ前記絶縁膜に設けられた第1の開口で露出された第1の画素電極を有し、
前記第2有機エレクトロルミネッセンス素子は、前記絶縁膜で覆われ前記絶縁膜に設けられた第2の開口で露出された第2の画素電極を有し、
前記カラーフィルターは、前記隔壁の前記封止層と逆側に第1の端部を有し、
前記絶縁膜は、前記第1の端部に隣り合い前記第2の開口の一部をなす第2の端部を有し、
前記カラーフィルターの膜厚は、前記第1の端部と前記第2の端部との間の寸法以上であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。 - 前記第2有機エレクトロルミネッセンス素子は、前記第1有機エレクトロルミネッセンス素子よりも発光面積が小さいことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
- 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置を備えていることを特徴とする電子機器。
- 第1基板に、第1有機エレクトロルミネッセンス素子及び第2有機エレクトロルミネッセンス素子を形成する工程と、
前記第1有機エレクトロルミネッセンス素子及び前記第2有機エレクトロルミネッセンス素子に封止層を積層する工程と、
前記第1有機エレクトロルミネッセンス素子と平面視重なる領域と、前記第2有機エレクトロルミネッセンス素子と平面視重なる領域との間の発光抑制領域で、前記封止層に隔壁を積層する工程と、
前記第1有機エレクトロルミネッセンス素子と平面視重なり、且つ前記第2有機エレクトロルミネッセンス素子と平面視重ならないように、平面視で前記隔壁の間に前記封止層上にカラーフィルターを積層する工程と、
前記第1有機エレクトロルミネッセンス素子と平面視重なる領域では、接着層を介して第2基板を前記カラーフィルターに接着し、前記第2有機エレクトロルミネッセンス素子と平面視重なる領域と前記発光抑制領域では、前記接着層を介して前記第2基板を前記封止層と前記隔壁に接着する工程と、を有す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の製造方法。 - 前記第2有機エレクトロルミネッセンス素子は、前記第1有機エレクトロルミネッセンス素子よりも発光面積が小さいことを特徴とする請求項7に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
- 前記カラーフィルター及び前記封止層は、110℃以下の温度で形成されることを特徴とする請求項7または8に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
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