TW201509225A - 電激發光裝置及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明之電激發光裝置及其製造方法係為有效利用於有機EL元件內發出之光、提高光之提取效率而於像素設置階差。藉由有效利用於有機EL元件發出之光之損失主要原因即導波光，不增加電流而提高光提取效率。因此，於設置於具有光反射面之第1電極之下層之絕緣層設置階差部，且該第1電極之周緣區域係以直到該階差部之方式形成。藉由該階差部而於第1電極之周緣區域形成朝向第2電極側彎曲之反射面，使於有機EL層中導波之光於該反射面反射，且自第2電極側放射。
Description
本發明之一實施形態係關於電激發光裝置，關於應用於例如頂部發光型之電激發光裝置且有效之技術。
利用有機材料之電激發光之電激發光元件(以下，亦稱為「有機EL元件」)係藉由選擇有機材料，或將有機EL元件之構造設為適當者，白色發光自不必說，亦可於可視光頻帶中實現各色之發光。因此，使用有機EL元件且適於顯示器或照明之用途之電激發光裝置之開發正在發展。
有機EL元件採用積層有ITO(Indium Tin Oxide：氧化銦錫)等之透明電極、以電洞輸送層、發光層、電子輸送層等構成之有機電激發光層(以下，亦稱為「有機EL層」)、及反射電極之構造，於有機EL層發出之光係通過透明電極放射。有機EL層之厚度為100nm至200nm左右，若以立體角表示，則於發光層發出之光係沿4π之所有方向擴展。且，沿玻璃基板側筆直放射之光、與於反射電極與有機EL層之界面反射之光之一部分係沿玻璃基板側放射。
另一方面，於有機EL層內與膜面平行放射之光係朝向有機EL層之端面，不自透明電極側放射。有機EL元件係形成有機EL層之材料之折射率較高(n=1.8~1.9)，於折射率不同之界面中以特定之角度入射之光係全反射。例如，於有機EL層與透明電極之界面、及玻璃基板與空氣之界面全反射之光係於有機EL層內或玻璃基板內導波而於層
內被吸收，或自玻璃基板端面放射而無法有效利用發出之光。
可以說，因於有機EL層內導波之光，於有機EL層發出之光之提取效率(向玻璃基板側放射之光量佔有機EL層中之發光量整體之比例)為20%左右。提高於有機EL層發出之光之提取效率對於降低使用有機EL元件構成之電激發光裝置之消耗電力很重要。
例如，於日本專利特開2011-124103號公報中揭示有一種技術，其係於有機EL元件之透明電極與玻璃基板之間設置透明樹脂層，且於該透明樹脂層內埋入折射率不同之錐狀透明樹脂，藉此謀求提取效率之改善。又，於日本專利特開2007-288143號公報中揭示有一種技術，其係將具有將凹凸表面設為曲面形狀之特殊表面之金屬電極設為發光設備之反射電極，藉此謀求提取效率之改善。
然而，為謀求提取效率之改善，而如日本專利特開2011-124103號公報所揭示之發明般，於有機EL元件之光放射側使用特殊光學調整薄膜之方法導致成本高而不理想。又，如日本專利特開2007-288143號公報所揭示之發明般，作為有機EL元件之反射電極，形成具有特殊凹凸表面之金屬電極之方法亦使製造步驟複雜而不理想。
當然，若使流動於有機EL元件之電流增加，則可提高發光時之亮度，但因相應地消耗電力亦增加，故自節能觀點來看存在問題。此外，越增大流動於有機EL元件之電流值，有機EL元件之劣化越快，而有電激發光裝置之壽命變短之問題。
本發明之一實施形態之電激發光裝置具有：絕緣層，其設置於支持基板上；第1電極，其具有設置於絕緣層上之光反射面；堤岸層，其覆蓋第1電極之周緣區域；電激發光層，其設置於第1電極上；
及光透射性之第2電極，其設置於電激發光層上；且絕緣層具有：階差部，其包含於第1電極之周緣區域朝向第2電極側彎曲之傾斜面；第1電極係沿傾斜面設置。
本發明之一實施形態之電激發光裝置係於支持基板上，將包含薄膜電晶體、具有與薄膜電晶體連接之光反射面之第1電極、設置於第1電極上之電激發光層、及設置於電激發光層上之光透射性之第2電極之像素排列成矩陣狀者，且具有以與第1電極接觸之方式設置於薄膜電晶體上之絕緣層、及覆蓋第1電極之周緣區域之堤岸層，絕緣層具有包含於第1電極之周緣區域朝向第2電極側彎曲之傾斜面之階差部，第1電極係沿傾斜面設置。
本發明之一實施形態之電激發光裝置之製造方法具有如下步驟：於支持基板上形成絕緣層，該絕緣層具有大致平坦之第1主表面與較該第1主表面位置要高之第2主表面，且於該第1主表面與該第2主表面之間具有傾斜面自該第1主表面朝向該第2主表面擴展之階差部；形成具有自絕緣層之第1主表面沿階差部之傾斜面具有光反射面之第1電極；形成覆蓋階差部及第1電極之周緣區域之堤岸層；於第1電極上形成電激發光層；於電激發光層上形成光透射性之第2電極。
本發明之一實施形態之電激發光裝置之製造方法包含如下步驟：於支持基板上形成薄膜電晶體；於薄膜電晶體上形成絕緣層，該絕緣層具有大致平坦之第1主表面與較該第1主表面位置要高之第2主表面，且於該第1主表面與該第2主表面之間具有傾斜面自該第1主表面朝向該第2主表面擴展之階差部；於絕緣層形成將薄膜電晶體之源極/汲極區域開口之接觸孔；形成自絕緣層之第1主表面沿階差部之傾斜面具有光反射面、且於接觸孔中與薄膜電晶體電性連接之第1電極；形成覆蓋階差部及第1電極之周緣區域之堤岸層；於第1電極上形成電激發光層；於電激發光層上形成光透射性之第2電極。
根據本發明之一實施形態，於有機電激發光層發出之光之平行放射成分係可於沿絕緣層之階差部設置之第1電極之周緣區域之光反射面反射，且放射至第2電極側。藉此，可提高於有機電激發光層產生之光之提取效率。
根據本發明之一實施形態，藉由提高光提取效率，即使不增加流動於有機電激發光元件之電流，亦可較先前提高發光時之亮度。藉此，可降低有機EL元件之劣化，且可降低電激發光裝置之消耗電力。
100‧‧‧電激發光裝置
102‧‧‧支持基板
104‧‧‧絕緣層
104a‧‧‧第1絕緣層
104b‧‧‧第2絕緣層
104c‧‧‧第1主表面
104d‧‧‧第2主表面
105‧‧‧階差部
106‧‧‧第1電極
108‧‧‧堤岸層
109‧‧‧第2堤岸層
110‧‧‧有機EL層
112‧‧‧第2電極
114‧‧‧有機EL元件
115‧‧‧像素
116‧‧‧像素區域
118‧‧‧輸入端子
118a‧‧‧端子
118b‧‧‧端子
120‧‧‧閘極信號線驅動電路
121‧‧‧閘極信號線
122‧‧‧資料信號線驅動電路
123‧‧‧資料信號線
124‧‧‧電源線
126‧‧‧共用線
127‧‧‧共用接點
130‧‧‧選擇電晶體
131‧‧‧半導體層
132‧‧‧閘極電極
133‧‧‧源極/汲極電極
134‧‧‧源極/汲極電極
136‧‧‧驅動電晶體
137‧‧‧半導體層
138‧‧‧閘極電極
139‧‧‧源極/汲極電極
140‧‧‧源極/汲極電極
142‧‧‧電容元件
144‧‧‧閘極絕緣層
145‧‧‧層間絕緣膜
146‧‧‧鈍化膜
148‧‧‧對向基板
d1‧‧‧階差部高度
d2‧‧‧堤岸層厚度
d3‧‧‧有機EL層膜厚
圖1A係顯示本發明之一實施形態之電激發光裝置之俯視圖。
圖1B係顯示本發明之一實施形態之電激發光裝置之剖面圖。
圖2係說明本發明之一實施形態之電激發光裝置中，有機EL層之平行放射成分於第1電極之周緣區域反射之態樣之圖。
圖3係顯示本發明之一實施形態之電激發光裝置，且階差部之形態不同者之圖。
圖4A係顯示本發明之一實施形態之電激發光裝置，且針對階差部之形態說明變化例之圖。
圖4B係顯示本發明之一實施形態之電激發光裝置，且針對階差部之形態說明變化例之圖。
圖4C係顯示本發明之一實施形態之電激發光裝置，且針對階差部之形態說明變化例之圖。
圖5係顯示本發明之一實施形態之電激發光裝置，且將包含有機EL元件之像素排列成矩陣狀之構成之俯視圖。
圖6A係顯示本發明之一實施形態之電激發光裝置之像素之俯視圖。
圖6B係顯示本發明之一實施形態之電激發光裝置之像素之剖面圖。
圖7係顯示本發明之一實施形態之電激發光裝置，且將包含有機EL元件之像素排列成矩陣狀之構成之俯視圖。
圖8係顯示本發明之一實施形態之電激發光裝置，且說明圖7所示之像素之細節之俯視圖。
圖9係顯示本發明之一實施形態之電激發光裝置，且圖8所示之像素之等價電路。
圖10係顯示本發明之一實施形態之電激發光裝置，且圖7所示之像素之剖面構造之圖。
圖11係顯示本發明之一實施形態之電激發光裝置中，圖7所示之像素彼此鄰接之部分之剖面構造之圖。
以下，一面參照圖式等一面說明本發明之實施形態。但，本發明可以多個不同之態樣實施，並非限定於以下例示之實施形態之記述內容而解釋。
另，關於以下說明之發明之內容，關於同一部分或具有相同功能之部分，係於不同圖式間共通地使用同一符號，且於該情形時，除特殊情況外，省略重複說明。又，於基板與絕緣層之間或絕緣層與有機層之間，通常形成有電路層，於本實施形態中，存在為簡潔說明發明之特徵而省略之情形。
於本說明書中，某構件或區域位於其他構件或區域之「上(或下)」之情形，除特殊限定外，其不僅包含位於其他構件或區域之正上方(或正下方)之情形，也包含位於其他構件或區域之上方(或下方)之情形，即，亦包含於其他構件或區域之上方(或下方)之間具有其他構成要件之情形。
參照圖1A、圖1B及圖2，說明本實施形態之電激發光裝置。圖1A係顯示電激發光裝置之發光區域及其周緣區域之平面構造，且於圖1B中顯示該圖中所示之A-B線之剖面構造。
於支持基板102設置有絕緣層104。絕緣層104並非具有一樣之平坦表面，而包含有階差部105。絕緣層104係於階差部105具有傾斜面，於階差部105之內側區域與外側區域，絕緣層104之表面高度不同。若以絕緣層104之階差部105之內側區域為基準，則可視為階差部105之外側區域之表面位於高位置，另一方面，若以絕緣層104之外側區域為基準，則可視為階差部105之內側區域之表面位於低位置。
具有此種形態之絕緣層104係藉由於支持基板102上利用電漿CVD(Chemical Vapor Deposition：化學氣相沈積)法或濺鍍法等形成包含二氧化矽(SiO2)或氮化矽(Si3N4)等之絕緣性材料之絕緣膜，並於其後進行蝕刻加工而製作。階差部105係藉由於該絕緣膜上形成以抗蝕劑材料構成之遮罩，且一面蝕刻遮罩(使遮罩之端部後退)一面進行各向異性蝕刻，而可使傾斜面保持特定之角度。
於絕緣層104上，設置有第1電極106。第1電極106係於絕緣層104上，自階差部105之內側區域直到至少階差部105之傾斜面而形成。即，第1電極106具有如外側區域相對於內側區域彎曲般之形態。若以第1電極106之外側周緣部為基準，則亦可視為內側區域具有凹陷之平表面。
堤岸層108係包含絕緣層104之階差部105，且以覆蓋第1電極106之端部之方式形成。有機EL層110係自第1電極106之表面直到堤岸層108之表面形成，且於其上設置有第2電極112。有機EL層110亦可以低分子系或高分子系之任一有機材料形成。於使用例如低分子系之有機材料之情形時，有機EL層110係構成為除包含發光性之有機材料之
發光層外，以夾著發光層之方式包含電洞輸送層或電子輸送層等。有機EL層110之厚度係即使合計各層之膜厚，亦為100nm至200nm左右。因此，若第1電極106之端部直接露出，則有機EL層110無法充分被覆該端部，故，若將第2電極112形成於其上，則會導致與第1電極106發生短路。堤岸層108係用以防止產生此種缺陷者，為覆蓋第1電極106之端部，且使有機EL層110儘量形成為一樣，期望以使表面具有曲面形狀之方式形成。
此種堤岸層108係由二氧化矽(SiO2)或氮化矽(Si3N4)等之無機絕緣性材料、或丙烯酸樹脂或聚醯亞胺樹脂等之有機絕緣性材料形成。例如，若使用感光性之有機樹脂材料，則藉由適當調節曝光時間或顯影時間等，可設為上端部發圓之形狀。
第1電極106係藉由自絕緣層104之內側區域直到階差部105而形成，具有外周端部彎曲之構造。因此，堤岸層108係藉由以覆蓋第1電極106彎曲之區域、即絕緣層104之階差部105之方式設置，使有機EL層110之膜厚變薄，以免第1電極106與第2電極112於階差部105之某個區域發生短路。
有機EL層110及第2電極112係以該順序形成於第1電極106上，該等層亦可延設至堤岸層108上。如上所述，藉由使堤岸層108覆蓋包含階差部105之第1電極106之端部，即使有機EL層110或第2電極112形成為較第1電極106露出之面積要大，第1電極106與第2電極112亦不會短路。
於圖1A及圖1B所示之電激發光裝置中，有機EL元件114具有將第1電極106、有機EL層110及第2電極112積層之構成，積層有該3層之區域為發光面。此處，若將第1電極106設為光反射性之電極，且將第2電極112設為光透射性之電極，則成為於有機EL層110發出之光自第2電極112放射之上表面放射型(亦稱為頂部發光型)之構成。
於有機EL元件114中，第1電極106與第2電極112具有一者作為陽極(注入電洞側之電極)，另一者作為陰極(注入電子側之電極)之功能。陽極與陰極係以各種導電性材料形成，通常相對於陰極，陽極係以功函數較高之材料形成。
若要將有機EL元件設為頂部發光型，且將第1電極106設為陽極、將該陽極設為反射電極時，例如，可應用鈦(Ti)、氮化鈦(TiN)、白金(Pt)、鎳(Ni)、鉻(Cr)、鎢(W)等之金屬材料。然而，因該等金屬與鋁(Al)或銀(Ag)相比反射率較低，若要成為作為反射電極進一步提高反射率之構成，較佳為應用於與有機EL層接觸側設置功函數較高之銦錫氧化物(ITO)之層，且於其下層側設置有成為光反射面之鋁(Al)或銀(Ag)之層之多層構造。
若要將第2電極112設為陰極，例如，只要使用於鋁(Al)中含有鈣(Ca)或鎂(Mg)、或鋰(Li)等之鹼性金屬之材料形成即可。若要將第2電極112設為陰極，且具有光透射性，期望以使光可透射之方式較薄地形成上述金屬層，進而於其上積層銦錫氧化物(ITO)、或銦錫鋅氧化物(IZO)等之透明導電膜。
另一方面，若要將第1電極106設為陰極，且將該陰極設為反射電極，只要如上所述使用鋁系或銀(Ag)系之金屬材料即可。又，若要將第2電極112設為陽極，且將該陽極設為光透射性之電極，只要使用銦錫氧化物(ITO)、或銦錫鋅氧化物(IZO)等之透明導電膜即可。
於設為此種頂部發光型之電激發光裝置中，當於有機EL元件114之第1電極106與第2電極112之間供給發光臨限值電流以上之適當之電流時，有機EL元件114發光。若以立體角表示，則於有機EL層110內發出之光係沿4π之所有方向放射。
圖2係示意性顯示於有機EL層110發出且放射之光之放射路徑。可認為，於有機EL層110發出之光中、沿第2電極112側大致垂直放射
之光(以下，稱為垂直放射成分)係通過第2電極112放射至外部。又，沿第1電極106側放射之光係於第1電極106之光反射面反射，且反射光之大致垂直成分係同樣放射至外部。
另一方面，於有機EL層110發出之光中，平行放射成分之光(即，與有機EL層110大致平行放射之光、及於有機EL層110與第1電極106或第2電極112之界面全反射之光)通常不自第2電極112側放射而損失。然而，於本實施形態所示之電激發光裝置中，藉由將作為反射電極之第1電極106延設至較有機EL層110之膜厚形成為更高之絕緣層104之階差部105，可於該部分被反射，且向第2電極112側放射。即，第1電極106之外周部之彎曲部分具有使於有機EL層110內導波之光反射之功能。
為體現此種功能，期望覆蓋第1電極106之端部及絕緣層104之階差部105之堤岸層108具有光透射性。因絕緣層104之階差部105係用以形成於有機EL層110內導波之光之反射面者，故於該光反射面反射之平行放射成分之光量係階差部105之高度越大則越多。因此，形成於絕緣層104之階差部105之高度較佳為較有機EL層110之厚度要大。例如，若將該階差部105之高度設為d1，則期望將d1之值設為充分大於有機EL層110之膜厚d3之值，且d1相對於d3具有10倍以上之值。
為使於由階差部105形成之第1電極106之光反射面反射之導波光有效地自第2電極112側放射，且為降低堤岸層108層之光吸收損失，若將堤岸層108之厚度設為d2，則期望將d2之值設為較d1之值要小。即，設置於絕緣層之階差部之高度較佳為堤岸層之厚度以上。
為高效地將光提取至外部，只要將絕緣層104之階差部105之傾斜角設為30度至60度，較佳為45度前後之角度即可。再者，階差部105不限定於如圖示之直線狀之傾斜面，若以剖面構造觀察，亦可成為如二次曲線般之彎曲之傾斜面。
如此，根據圖1A及圖1B所示之電激發光裝置，於有機EL層110發出之光中，平行放射成分係於沿絕緣層104之階差部105設置之第1電極106之光反射面反射，且放射至第2電極112側。藉此，可提高於有機EL層110產生之光之提取效率。藉由將此種光反射面遍及第1電極106之外周整體而設置，可進而提高光之提取效率。
根據本實施形態，藉由以沿著絕緣層之階差部之方式設置第1電極之周緣區域，可形成朝向第2電極側彎曲之光反射面。可使於有機EL層發出之光中、與有機EL層大致平行放射之平行放射成分之光，於設置於第1電極之周緣部之光反射面反射，且自第2電極側放射。
根據本實施形態，藉由形成具有如上所述之階差部之絕緣層，且以沿著該階差部之方式形成第1電極之周緣區域，可於第1電極之周緣部，形成針對於有機電激發光層發出之平行放射成分之光之光反射面。
圖3係顯示位於第1電極106之下層側之絕緣層之構成與圖1A及圖1B所示者不同之電激發光裝置。於圖3中，於支持基板102上設置有第1絕緣層104a，且以積層於該第1絕緣層104a之形態設置有第2絕緣層104b。藉由以自第1絕緣層104a突出之方式設置第2絕緣層104b，而形成階差部105。若將第2絕緣層104b之側面設為錐形狀，則可設為階差部105具有傾斜面之構造。
藉由改變第1絕緣層104a與第2絕緣層104b之材質，容易進行第2絕緣層104b之形狀、即階差部105之高度或傾斜面之角度等之形狀控制。例如，若以氮化矽(Si3N4)形成第1絕緣層104a，且以二氧化矽(SiO2)形成第2絕緣層104b，則可相對選擇性較佳地蝕刻加工第2絕緣層104b。另，絕緣材料之選擇亦可為其相反之組合。又，亦可與堤岸層108同樣地以有機樹脂材料形成第2絕緣層104b。
如此，藉由於第1絕緣層104a上設置第2絕緣層104b，且選擇性加工該第2絕緣層104b，而容易進行階差部105之形狀控制。關於其他構成，與參照圖1A、圖1B及圖2說明者相同，於圖3所示之電激發光裝置中亦可發揮相同作用、效果。
設置於第1電極106之下層側之絕緣層104之階差部105之形態不限定於圖1A、圖1B及圖3所示者，只要為可反射於有機EL層110導波之光者，亦可為其他形態。圖4A、圖4B及圖4C係關於絕緣層104之階差部105之形態，顯示其他一例。
圖4A係顯示將階差部105設為傾斜角連續性變化之曲面構造之一例。藉由如此般將階差部105之形態設為曲面狀，沿該面形成之第1電極106之光反射面亦成為曲面形狀，且可使光之反射(散射)方向根據光入射位置發生變化。又，因上表面成為曲面形狀，故即使將堤岸層108之厚度設為較薄，亦可充分被覆階差部105。
圖4B係顯示階差部105之傾斜面之角度於中途變化之形態，且下段側之傾斜角與上段側之傾斜角不同。於圖4B所示之例中，下段側之傾斜角變大(接近垂直)，上段側之傾斜角變小。因即使藉由此種階差部105之構成，沿該面形成之第1電極106之光反射面之角度亦發生變化，故可根據光入射位置使光之反射(散射)方向發生變化。
圖4C係將階差部105設為多階構造者。藉由設為此種構造，可提高階差部105之高度。藉此，可增大沿該階差部105之面形成之第1電極106之光反射面之面積，可最大限度防止有機EL層110之導波光於橫向洩漏。
圖4A、圖4B及圖4C所示之階差部105之構成係可應用於圖1A、圖1B及圖3所示之電激發光裝置。
參照圖5、圖6A及圖6B，說明本實施形態之電激發光裝置。於本
實施形態中，例示使用複數個有機EL元件114之電激發光裝置之一態樣。
圖5係顯示電激發光裝置100之俯視圖，且具有將包含有機EL元件之像素排列成矩陣狀之像素區域116。於像素區域116中，第1電極106形成為條紋狀(或帶狀)。有機EL層110與第2電極112亦形成為條紋狀(或帶狀)，該條紋係以與第1電極106交叉之方式設置。且，於第1電極106、與有機EL層110及第2電極112之交叉部形成有有機EL元件114。
堤岸層108係以覆蓋第1電極106之端部之方式設置，進而以分離鄰接之有機EL元件彼此之方式，橫穿第1電極106上，亦沿有機EL層110與第2電極112形成之條紋圖案延伸之方向形成。形成階差部之絕緣層係以埋設於堤岸層108之方式設置。第1電極106係與設置於支持基板102之周緣區域之端子118a連接，且第2電極112係與端子118b連接。當於該兩端子間供給發光臨限值電流以上之適當電流時，位於第1電極106與第2電極112交叉之位置之有機EL元件114發光。
於圖6A及圖6B顯示該像素區域116之像素115之細節。圖6A係像素115之俯視圖，於圖6B顯示與該圖中所示之A-B線對應之剖面圖。於支持基板102上設置有絕緣層104。絕緣層104具有如形成有機EL元件114之區域開口般之圖案。由於絕緣層104之表面自支持基板102之表面高其膜厚量，故藉由於絕緣層104形成開口部，而於該處形成階差部105。
條紋狀延伸之第1電極106係於支持基板102上，以沿著絕緣層104之階差部105之方式形成。第1電極106係光反射性之電極，若將支持基板102之上平面之區域作為主表面，則於階差部105中彎曲且與該主表面不同之方向具有光反射面。
堤岸層108係以覆蓋絕緣層104之方式設置。即，堤岸層108係以
埋設階差部105及第1電極106之該彎曲之光反射面之方式設置。於堤岸層108上，設置有沿與條紋狀延伸之第1電極106交叉之方向延伸之第2堤岸層109。若參照圖6B，則第2堤岸層109較佳為具有如相較於與堤岸層108接觸之區域之寬度上表面部之寬度更寬之所謂楔型之形狀。
有機EL層110及第2電極112係以於與第2堤岸層109大致平行之方向延伸之方式，具有條紋狀之形態而設置。第2堤岸層109係藉由具有如上述之形態，而具有對有機EL層110及第2電極112之條紋圖案以將鄰接者彼此絕緣之方式作為元件分離層之功能。
有機EL元件114係形成於第1電極106、有機EL層110及第2電極112重疊之區域。若第1電極106為光反射性之電極，第2電極112為光透射性之電極，則光放射至第2電極112側。如圖5所示，若將此種有機EL元件114作為像素排列成矩陣狀，則可獲得頂部發光型之電激發光裝置。
如於圖6B示意性顯示，若於第1電極106與第2電極112間以流動發光臨限值電流以上之適當電流之方式施加偏壓，則有機EL元件114發光。於有機EL層110發出之光係若以立體角表示則沿4π之所有方向放射。於有機EL層110發出之光中，垂直放射成分之光係通過第2電極112放射至外部。又，放射至第1電極側之光係於第1電極106之光反射面反射，且反射光之大致垂直成分係同樣放射至外部。
於有機EL層110發出之光中，平行放射成分之光可於第1電極106之彎曲部分(沿階差部105形成之部分)之光反射面反射，且向第2電極112側放射。因此，可有效利用先前無法作為對外部之放射光利用之平行放射成分之光，故可提高光之提取效率。
又，於鄰接之有機EL元件114之間，藉由形成此種階差部105與第1電極106形成之光反射面，可防止於有機EL層110內產生之平行放
射成分之光作為洩漏光傳播至相鄰之元件區域。藉此，於電激發光裝置之像素區域顯示圖像之情形時，可消除於鄰接之像素間發出之光混雜在一起之混色問題。
為獲得此種有利效果，期望將階差部105之高度設為大於有機EL層之厚度。為降低堤岸層108層之光吸收損失，期望將堤岸層108之厚度設為小於階差部105之高度。另，為於該第1電極106之彎曲部分之光反射面高效率提取平行放射成分之光，較佳係將傾斜角設為30度至60度，較佳為45度前後之角度。再者，階差部105不限定於如圖示之直線狀之傾斜面，若以剖面構造觀察，亦可為如二次曲線之彎曲之傾斜面。
於圖5所示之電激發光裝置中，可使用單色之發光材料使複數個配設成條紋狀之有機EL層110單色顯示，亦可構成為配設以紅(R)、綠(G)、藍(B)之各色發光之像素，或於其進而設置白色(W)發光之像素進行彩色顯示。
本實施形態之電激發光裝置係於有機EL層110發出之光中之平行放射成分被沿絕緣層104之階差部105設置第1電極106之光反射面反射，且放射至第2電極112側。藉此，可提高於有機EL層110發出之光之提取效率。因此，即使不增加流動於有機EL元件之電流，亦可使發光時之亮度比先前更高。藉此，可降低有機EL元件之劣化，且可降低電激發光裝置之消耗電力。
根據本實施形態，可使於有機EL層發出之光中之平行放射成分之光被設置於第1電極之周緣部之光反射面(朝向第2電極側彎曲之光反射面)反射，且自第2電極側放射。設置於第1電極之周緣部之該光反射面可防止平行放射成分之光擴散至鄰接之像素。
於本實施形態中，設置於絕緣層之階差部之高度較佳為大於電激發光層之厚度。或，設置於絕緣層之階差部之高度較佳為堤岸層之
厚度以上。又，亦可於形成於絕緣層之階差部之上側表面進而設置突起物。
藉由以上述方式設定設置於絕緣層之階差部之高度，可將第1電極之周緣區域之光反射面之面積設為充分者。於有機電激發光層發出之光中之平行放射成分之光所照射之面積變大，而可增加平行放射成分之反射光。
於本實施形態中，設置於絕緣層之階差部較佳係以埋設於堤岸層之方式設置。
藉由以透光性之堤岸層覆蓋第1電極之周緣區域中形成有階差部之區域，可防止設置於有機電激發光層上之第2電極與第1電極發生短路。
根據本實施形態，於形成薄膜電晶體之主動驅動型之情形時，亦於絕緣層形成階差部，且以沿著該階差部之方式形成第1電極之周緣區域，藉此，可於第1電極之周緣部形成針對於有機電激發光層發出之平行放射成分之光之光反射面。
於本實施形態中，亦可以如下方式形成絕緣層之階差部：挖掘該絕緣層之表面作為第1主表面，並使第2主表面存在於較第1主表面更高之位置。根據該製造方法，可藉由蝕刻絕緣層而容易地形成階差部。
於本實施形態中，可於絕緣層上進而選擇性地形成絕緣層而形成階差部。又，亦可於形成於絕緣層之階差部之上進而形成突起物。根據該製造方法，可根據後來形成之絕緣層(或突起物)之膜厚設定階差部之高度。
於本實施形態中，較佳為將絕緣層之階差部之高度以大於電激發光層之厚度之方式形成。或，較佳為將絕緣層之階差部之高度形成為堤岸層之厚度以上。
藉由以上述方式形成設置於絕緣層之傾斜面之高度，可將第1電極之周緣區域之光反射面之面積設為充分者。可使有機電激發光層發出之光中、平行放射成分之光所照射之面積變大，而增加平行放射成分之反射光。
參照圖7至圖10，說明將薄膜電晶體作為驅動開關使用之主動驅動型之電激發光裝置之一態樣。
圖7係顯示主動驅動型之電激發光裝置之構成之方塊圖。電激發光裝置100係於支持基板102，設置有將像素115沿列及行方向排列成矩陣狀之像素區域116、閘極信號線驅動電路120、及資料信號線驅動電路122。
自閘極信號線驅動電路120輸出之信號係給予閘極信號線121，自資料信號線驅動電路122輸出之資料信號係給予資料信號線123。閘極信號線121與資料信號線123係以於像素區域116交叉之方式設置，且將信號給予排列成矩陣狀之像素115之各者。於像素115，設置有自閘極信號線121與資料信號線123給予信號之薄膜電晶體、及藉由薄膜電晶體控制發光或非發光之狀態之有機EL元件。
又，於像素區域116，設置有對有機EL元件供給電流之電源線124、及對各像素之有機EL元件之一者之電極給予共通電位之共用線126。共用線126係於設置於像素區域116或其附近之共用接點125中與有機EL元件之一者之電極連接。於設置於支持基板102之端部之輸入端子118，除輸入向閘極信號線驅動電路120與資料信號線驅動電路122發送之信號之複數個端子外，包含有與電源線124連接之電源輸入端子、及對共用線126給予共用電位之共用輸入端子等。
於圖7所示之電激發光裝置中，可將配設於各像素之有機EL元件之發光色設為單色而進行單色顯示，又可構成為將以紅(R)、綠(G)、
藍(B)之各色發光之有機EL元件配設於各像素，或於其進而設置白色(W)發光之像素進行彩色顯示。
圖8係顯示像素115之一例之俯視圖。像素115具有選擇電晶體130、驅動電晶體136、及電容元件142。選擇電晶體130具有與半導體層131重疊之閘極電極132，且閘極電極132係與閘極信號線121連接。又，源極/汲極電極133係與資料信號線123連接，另一者之源極/汲極電極134係與驅動電晶體136之閘極電極138連接。驅動電晶體136具有與閘極電極138重疊之半導體層137，且源極/汲極電極139係與電源線124連接，另一者之源極/汲極電極140係與第1電極106連接。電容元件142係由形成於與閘極電極138相同層之電容電極143、及夾著絕緣層與電容電極143重疊之電源線124形成，且以沿著電源線124延伸之方式設置。
圖9係顯示圖8所示之像素之等價電路。選擇電晶體130係於將選擇信號給予閘極信號線121時，將與該選擇信號同步自資料信號線123給予之資料信號作為驅動電晶體136之閘極電位給予，電容元件142保持該閘極電位。連接於電源線124之驅動電晶體136係將基於該閘極電位之汲極電流供給至有機EL元件114。有機EL元件114係以基於該汲極電流之亮度進行發光。
另，圖8所示之像素之佈局及圖9所示之像素之等價電路為一例，本發明之電激發光裝置不限定於此種像素及電路構成。例如，亦可進而附加補償驅動電晶體136之臨限值電壓之電路、或使有機EL元件之發光強制性結束之開關電晶體。
圖8係顯示像素114之平面構造，於第1電極106之周緣部，以相對於該電極之內側區域之大致平坦面向上部突出之方式設置有光反射面。且，以覆蓋該光反射面之方式設置有光透射性之堤岸層108。對該構造，於圖10中顯示與圖8所示之A-B線對應之剖面構造，又，於
圖11中顯示與C-D線對應之剖面構造。另，於圖8中，雖省略設置於像素之大致整面之有機EL層與第2電極，但於圖10及圖11中亦包含顯示其等。
於圖10中，驅動電晶體136具有絕緣閘極型之構造，且於半導體層137與閘極電極138之間設置有閘極絕緣層144。另，圖10所示之薄膜電晶體係顯示頂部發光型之構造，但不限定於此，即使為例如底閘極型之電晶體，亦可同樣應用於本實施形態之電激發光裝置。
雖對形成驅動電晶體136之半導體層137之材料無限定，但若為例如多晶矽膜，則可將閘極電極138作為遮罩自動對準地形成源極區域及汲極區域。此時，為活化添加至源極區域及汲極區域之n型雜質或p型雜質，必須進行450℃~550℃左右之熱處理。因此，閘極電極138較佳係以原本具有耐熱性之金屬材料形成，以例如鉬、鎢、鉭或使用其等之複數種元素之合金材料形成。電容電極143係使用與閘極電極138相同之導電層形成。
於閘極電極138之上層設置層間絕緣膜145。源極/汲極電極139、140係藉由設置於層間絕緣膜145之接觸孔而與半導體層137之源極區域、汲極區域連接。如圖8之俯視圖所示，源極/汲極電極139係以自電源線124連續之方式形成。另一方面，源極/汲極電極140係經由設置於絕緣層104之接觸孔，與設置於絕緣層104之第1電極106連接。
第1電極106係以沿著絕緣層104之表面形狀之方式形成。絕緣層104係以第1電極106之周緣區域向上方彎曲之方式具有階差部105。換言之，絕緣層104具有朝向大致平坦之第1主表面104c、及位於較該第1主表面104c更高之位置之第2主表面104d並向上方開口之傾斜面。且，第1電極106係至少自第1主表面104c直到該階差部105而形成。
為將第1電極106設為有機EL元件之陽極，且將該陽極設為反射電極，例如，可應用鈦(Ti)、氮化鈦(TiN)、白金(Pt)、鎳(Ni)、鉻
(Cr)、鎢(W)等之金屬材料。然而，因該等金屬與鋁(Al)或銀(Ag)相比反射率低，故較佳係作為反射電極採用進而提高反射率之構成，應用於與有機EL層接觸側設置功函數高之銦錫氧化物(ITO)之層，且於其下層側設置有作為光反射面之鋁(Al)或銀(Ag)之層之多層構造。
堤岸層108係包含絕緣層104之階差部105，且以覆蓋第1電極106之周緣區域之方式設置。有機EL層110係自第1電極106之表面直到堤岸層108之表面而形成，且於其上設置有第2電極112。
有機EL層110亦可以低分子系或高分子系之任一有機材料形成。於使用例如低分子系之有機材料之情形時，有機EL層110係構成為除包含發光性之有機材料之發光層外，以夾著發光層之方式包含電洞輸送層或電子輸送層等。有機EL層110之厚度係即使合計各層之膜厚，亦為100nm至200nm左右。因此，若第1電極106之端部直接露出，則因有機EL層110無法充分被覆該端部，故若將第2電極112形成於其上，則會導致與第1電極106發生短路。堤岸層108係用以防止產生此種缺陷者，為覆蓋第1電極106之端部，且將有機EL層110儘量形成為一樣，期望以表面具有曲面形狀之方式形成。
第2電極112係以遍及複數個像素連續之方式形成，相對於藉由驅動電晶體136被給予個別電位之第1電極106，成為於複數個像素間給予共通電位之電極。設置於第2電極112上之鈍化膜146係以例如氮化矽(Si3N4)等之絕緣性材料形成。於鈍化膜146上，以與支持基板102對向之方式設置有對向基板148。又，亦可於鈍化膜146與對向基板148之間介存密封樹脂層。
圖11係顯示顯示像素與相鄰之像素鄰接之部分之構成之剖面圖。藉由於第1電極106之周緣區域具有沿第2電極112側彎曲之光反射面，防止於有機EL層110發出之光中、平行放射成分之光於有機EL層110內導波且傳播至鄰接之像素。藉此，於電激發光裝置之像素區域顯示
圖像之情形時，可消除於鄰接之像素間發出之光混雜在一起之混色問題。
於有機EL層110產生之平行放射成分之光被設置於第1電極106之周緣區域之光反射面反射之量係該光反射面之面積越大則越多。因此，為使第1電極106之光反射面之面積變得越大，階差部105之高度較佳為大於有機EL層110之膜厚。再者，更佳為大於有機EL層110與第2電極112之合計膜厚。又，階差部105之傾斜面之傾斜角較佳為30度至60度，更佳為45度前後之角度。再者，階差部105不限定於如圖示之直線狀之傾斜面，若以剖面構造觀察，亦可為如二次曲線之彎曲之傾斜面。另，階差部之形態亦可適當置換為圖4A至圖4C所示之形態。
根據本實施形態之電激發光裝置，於像素114中於有機EL層110發出之光中，平行放射成分之至少一部分係於設置於第1電極之周緣部之光反射面反射，且自光透射性之第2電極側放射。於各像素中，藉由於光反射性之第1電極設置此種反射構造，於各像素中光之提取效率提高，故，作為電激發光裝置整體觀察之情形時，亦使光之提取效率提高。因此，於以相同亮度使像素區域發光之情形時，可降低消耗電力。又，因藉由於第1電極設置此種反射構造，可以較先前更少之驅動電流獲得高亮度，故可降低有機EL元件之劣化。
102‧‧‧支持基板
104‧‧‧絕緣層
105‧‧‧階差部
106‧‧‧第1電極
108‧‧‧堤岸層
110‧‧‧有機EL層
112‧‧‧第2電極
114‧‧‧有機EL元件
Claims (20)
- 一種電激發光裝置，其特徵在於包含：絕緣層，其設置於支持基板上；第1電極，其具有設置於上述絕緣層上之光反射面；堤岸層，其覆蓋上述第1電極之周緣區域；電激發光層，其設置於上述第1電極上；及光透射性之第2電極，其設置於上述電激發光層上；且上述絕緣層具有：階差部，其包含於上述第1電極之周緣區域朝向上述第2電極側彎曲之傾斜面；上述第1電極之周緣區域係沿上述階差部之傾斜面設置。
- 如請求項1之電激發光裝置，其中設置於上述絕緣層之上述階差部之高度大於上述電激發光層之厚度。
- 如請求項1之電激發光裝置，其中設置於上述絕緣層之上述階差部之高度為上述堤岸層之厚度以上。
- 如請求項1之電激發光裝置，其中於設置於上述絕緣層之上述階差部之上側表面，進而設置有突起物。
- 如請求項1之電激發光裝置，其中設置於上述絕緣層之上述階差部係以埋設於上述堤岸層之方式設置。
- 一種電激發光裝置，其特徵在於：其係於支持基板上，將包含薄膜電晶體、具有與上述薄膜電晶體連接之光反射面之第1電極、設置於上述第1電極上之電激發光層、及設置於上述電激發光層上之光透射性之第2電極之像素排列成矩陣狀者；且具有以與上述第1電極接觸之方式設置於上述薄膜電晶體上之絕緣層、及覆蓋上述第1電極之周緣區域之堤岸層；上述絕緣層具有包含於上述第1電極之周緣區域朝向上述第2 電極側彎曲之傾斜面之階差部，上述第1電極之周緣區域係沿上述階差部之傾斜面設置。
- 如請求項6之電激發光裝置，其中設置於上述絕緣層之上述階差部之高度大於上述電激發光層之厚度。
- 如請求項6之電激發光裝置，其中設置於上述絕緣層之上述階差部之高度為上述堤岸層之厚度以上。
- 如請求項6之電激發光裝置，其中於設置於上述絕緣層之上述階差部之上側表面，進而設置有突起物。
- 如請求項6之電激發光裝置，其中設置於上述絕緣層之上述階差部係以埋設於上述堤岸層之方式設置。
- 一種電激發光裝置之製造方法，其特徵如下：於支持基板上形成絕緣層，該絕緣層具有大致平坦之第1主表面與較該第1主表面位置要高之第2主表面，且於該第1主表面與該第2主表面之間具有傾斜面自該第1主表面朝向該第2主表面擴展之階差部；形成自上述絕緣層之上述第1主表面沿上述階差部之傾斜面具有光反射面之第1電極；形成覆蓋上述階差部及上述第1電極之周緣區域之堤岸層；於上述第1電極上形成電激發光層；於上述電激發光層上形成光透射性之第2電極。
- 如請求項11之電激發光裝置之製造方法，其中於上述絕緣層中，自上述第2主表面挖掘上述絕緣層且將開口槽之底面設為上述第1主表面，而形成上述階差部。
- 如請求項11之電激發光裝置之製造方法，其中於上述絕緣層中，於上述第1主表面上進而選擇性形成絕緣層且設為上述第2主表面，而形成上述階差部。
- 如請求項11之電激發光裝置之製造方法，其中於上述絕緣層之上述第2主表面上，進而形成突起物。
- 如請求項11之電激發光裝置之製造方法，其中以大於上述電激發光層之厚度之方式形成上述絕緣層之階差部之高度。
- 一種電激發光裝置之製造方法，其特徵如下：於支持基板上形成薄膜電晶體；於上述薄膜電晶體上形成絕緣層，該絕緣層具有大致平坦之第1主表面與較該第1主表面位置要高之第2主表面，且於該第1主表面與該第2主表面之間具有傾斜面自該第1主表面朝向該第2主表面擴展之階差部；於上述絕緣層形成將上述薄膜電晶體之源極/汲極區域開口之接觸孔；形成自上述絕緣層之上述第1主表面沿上述階差部之傾斜面具有光反射面、且於上述接觸孔中與上述薄膜電晶體電性連接之第1電極；形成覆蓋上述階差部及上述第1電極之周緣區域之堤岸層；於上述第1電極上形成電激發光層；於上述電激發光層上形成光透射性之第2電極。
- 如請求項16之電激發光裝置之製造方法，其中於上述絕緣層中，自上述第2主表面挖掘上述絕緣層，且將開口槽之底面設為上述第1主表面，而形成上述階差部。
- 如請求項16之電激發光裝置之製造方法，其中於上述絕緣層中，於上述第1主表面上進而選擇性形成絕緣層且設為上述第2主表面，而形成上述階差部。
- 如請求項16之電激發光裝置之製造方法，其中於上述絕緣層之上述第2主表面上，進而形成突起物。
- 如請求項16之電激發光裝置之製造方法，其中以大於上述電激發光層之厚度之方式形成上述絕緣層之階差部之高度。
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