WO2017043242A1 - 有機エレクトロルミネッセンス装置、照明装置および表示装置 - Google Patents

有機エレクトロルミネッセンス装置、照明装置および表示装置 Download PDF

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light
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内田　秀樹
菊池　克浩
良幸 磯村
英士 小池
井上　智
優人 塚本
将紀 小原
麻絵 伊藤
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シャープ株式会社
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Definitions

  • Some embodiments of the present invention relate to an organic electroluminescence device, a lighting device, and a display device.
  • This application claims priority on September 10, 2015 based on Japanese Patent Application No. 2015-178568 for which it applied to Japan, and uses the content here.
  • Organic EL displays are being developed as candidates for next-generation display technologies.
  • Electro-Luminescence is abbreviated as “EL”.
  • the organic EL display is a self-luminous element, and has a simpler structure than a liquid crystal display composed of a white backlight, a liquid crystal substrate (TFT substrate), and a color filter substrate. It is thought that a flexible display can be realized.
  • Organic EL display devices are self-luminous, have high display quality, excellent response performance, and can be reduced in thickness and weight. Therefore, the organic EL display is often used as a mobile display (for example, Patent Document 1).
  • an organic EL display has been proposed in which a circularly polarizing plate is provided on one side of the light emitting unit to prevent reflection, but the improvement in visibility is insufficient due to scattered light and stray light inside the element. It was.
  • One aspect of the present invention is made in view of the above-described problems of the prior art, and includes an organic electroluminescence device, an illumination device, and a display device that can improve the visibility by reducing reflection of external light.
  • the purpose is to provide.
  • An organic electroluminescence device is filled in a concave portion provided on one surface side, a reflective layer provided at least on the surface of the concave portion, and inside the concave portion via the reflective layer.
  • a light-emitting element provided with a light-transmitting second electrode provided on the upper layer side of the organic layer, and the display region is composed of a plurality of unit regions, and the unit region is The light emitting area is divided into a non-light emitting area, the light emitting element is provided in the light emitting area, and a light absorbing layer is provided in the non light emitting area.
  • the light absorption layer is provided between the base material and the reflective layer and is formed in the light emitting area and the non-light emitting area, It is good also as a structure by which the said recessed part is formed in the light absorption layer.
  • the resin layer having the recess and the light absorption layer formed along the upper surface of the resin layer including the recess are formed on the base material. It is good also as composition which has.
  • the organic electroluminescence device includes a color filter corresponding to the light emitting area and the light absorbing layer that partitions the color filter and corresponds to the non-light emitting area on the base material.
  • the color filter substrate may be provided.
  • the light emitting area and the non-light emitting area may be configured such that the light emitting area / (the light emitting area + the non light emitting area) ⁇ 50%.
  • a plurality of recesses may be provided in the light emitting area, and the reflective layer may be formed in the plurality of recesses.
  • a part of the reflective layer may be in contact with a part of the first electrode.
  • the lower surface of the first electrode at the position of the recess may be positioned below a plane including one surface side of the base material.
  • the light emitting area may include a plurality of active elements that can independently control light emission.
  • the active element may be formed using an oxide semiconductor.
  • the active element may be formed using an oxide semiconductor.
  • the active element and the light-emitting element may be electrically connected through the reflective layer.
  • the antireflection layer may be provided over the light emitting element.
  • a color filter may be provided over the light emitting element.
  • the color filter may be partitioned by the light absorption layer.
  • the lighting device includes a step of forming a recess on one surface side of a base material, a step of forming a reflective layer along at least the surface of the recess, and the reflective layer inside the recess.
  • a step of forming a second electrode having light transmittance, light transmittance and light reflectivity on the upper layer side of the organic layer, and a plurality of unit regions divided from each other.
  • the unit area has a partitioned light emitting area and a non-light emitting area, the light emitting element is provided in the light emitting area, and a light absorbing layer is provided in the non light emitting area.
  • the display device includes a base material provided with a recess on one surface side, a reflective layer provided at least on the surface of the recess, and light filled inside the recess via the reflective layer.
  • a light emitting area and a non-light emitting area, the light emitting element is provided in the light emitting area, and a light absorbing layer is provided in the non light emitting area.
  • an organic electroluminescence device a lighting device, and a display device that can improve the visibility by reducing reflection of external light.
  • FIG. 6 is a sectional view taken along line A-A ′ of FIG. 5. Sectional drawing which shows the detail of a recessed part structure. Sectional drawing which shows the modification of a light absorption layer.
  • FIG. 6 is a fourth process diagram for explaining the method for manufacturing the organic EL device.
  • FIG. 3 is a first process diagram for explaining a first filling layer forming method of an organic EL device.
  • 2nd process drawing for demonstrating the 1st filling layer formation method of an organic electroluminescent apparatus.
  • the 3rd process drawing for demonstrating the 1st filling layer formation method of an organic electroluminescent apparatus.
  • FIG. 6 is a third process diagram for explaining a second filling layer forming method of the organic EL device.
  • FIG. 10 is a fourth process diagram for explaining the second filling layer forming method of the organic EL device.
  • 2nd process drawing for demonstrating the 3rd filling layer formation method of an organic electroluminescent apparatus Sectional drawing which shows the conventional organic EL apparatus.
  • the 2nd figure for demonstrating the parameter which shows the depth of a recessed part The top view which shows the organic EL element as a comparative example. It is a figure which shows the organic EL element as a comparative example, Comprising: The figure which shows the mode of reflection. The top view which shows the organic EL element as an Example. It is a figure which shows the organic EL element as an Example, Comprising: The figure which shows the mode of reflection. The top view which shows partially the display area in the organic EL element of 2nd Embodiment. The top view which shows the structure of each pixel in the organic EL element of 2nd Embodiment.
  • FIG. 19 is a sectional view taken along line B-B ′ of FIG. 18.
  • FIG. 19 is a sectional view taken along line C-C ′ of FIG. 18.
  • Sectional drawing which expands and shows the principal part in a light emitting element part.
  • Sectional drawing which shows the principal part in the organic electroluminescent apparatus of 3rd Embodiment.
  • FIG. 23 is a sectional view taken along line C-C ′ of FIG. 22.
  • the figure which shows the structure of a green and red light emission unit The figure which shows the structure of the light emitting element part of white light emission.
  • the graph which shows the emission spectrum in the light emitting element part of white light emission.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a display area of the organic EL device according to the first embodiment.
  • the scale of the dimension may be changed.
  • an organic EL device (an organic electroluminescence device, a lighting device, and a display device) 100 according to this embodiment includes a plurality of unit regions 11 that are divided from each other.
  • the display area 10 includes a plurality of unit areas 11 corresponding to RGB.
  • Each unit region 11 extends in a stripe shape along the y-axis, and is repeatedly arranged in the order of RGB along the x-axis.
  • FIG. 1 shows an example in which the RGB unit areas 11 are arranged in stripes.
  • the arrangement of the RGB unit areas 11 may be a mosaic arrangement, a delta arrangement, or the like.
  • a conventionally known RGB pixel array can also be used.
  • Each unit area 11 of RGB can be used as an illumination device that generates white light by simultaneously emitting red light, green light, and blue light.
  • the use of the organic EL device 100 is not limited to the lighting device.
  • each of the unit regions 11 corresponding to red, green, and blue is a red sub-pixel, a green sub-pixel, and a blue sub-pixel, and these three sub-pixels constitute one pixel, The EL device 100 can also be applied.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating details of the display area of the organic EL device according to the first embodiment.
  • the display area 10 in the organic EL device 100 is, for example, a square whose planar shape is 2 mm in length and width.
  • one unit region 11 is, for example, a square of 100 ⁇ m in length and width.
  • a plurality of first electrodes 4 and a plurality of second electrodes 6 are provided so as to intersect with each other, and a unit area 11 is formed at the intersection between the first electrode 4 and the second electrode 6. Is located.
  • FIG. 3A is an enlarged plan view showing one unit region.
  • the unit region 11 has a light emitting area U and a light absorbing area (non-light emitting area) K.
  • the light emitting area U is an area where external light is not transmitted.
  • Both the first electrode 4 and the second electrode 6 have a width of 20 ⁇ m.
  • an intersection region (20 ⁇ m square) between the first electrode 4 and the second electrode 6 corresponds to the light emitting area U.
  • the width of each electrode is not limited to the above-described dimensions, and can be changed as appropriate.
  • the light emitting area U and the light absorbing area K have a relationship of light emitting area U / (light emitting area U + light absorbing area K) ⁇ 50%. That is, it is sufficient that the light emitting area U is smaller than the light absorbing area K.
  • FIG. 3B is an enlarged plan view showing a light emitting area in one unit region.
  • an organic EL element (light emitting element) 30 is provided in the light emitting area U of the unit region 11.
  • the organic EL element 30 has a plurality of concave portions 9 having a circular planar shape.
  • the diameter ⁇ of the recess 9 is, for example, about 5 ⁇ m.
  • the plurality of recesses 9 are regularly arranged vertically and horizontally and have a lattice shape.
  • the density of the recesses 9 is such that the ratio of the total area of the plurality of recesses 9 to the area of the light emitting area U is 70%.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along an arbitrary plane perpendicular to the upper surface of the organic EL device, and shows a light emitting area portion.
  • FIG. 5 is an enlarged plan view showing a part of the light emitting area.
  • 6 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG.
  • the organic EL device 100 of this embodiment includes a base material 2, a reflective layer 3, a first electrode 4, an organic layer 5 including a light emitting layer, and a second electrode 6.
  • the organic EL device 100 is a top emission type display, and light emitted from the light emitting layer is emitted from the second electrode 6 side.
  • the base material 2 includes a substrate 7 and a light absorption layer 8. On one surface side of the substrate 7, the light absorption layer 8, the reflective layer 3, the first electrode 4, the organic layer 5, and the second electrode 6 are laminated in this order from the substrate 7 side.
  • the substrate 7 does not necessarily have optical transparency, and for example, a semiconductor substrate such as a silicon substrate may be used.
  • each recess 9 is open toward the top on the upper surface 2 a of the substrate 2, and the cross-sectional shape thereof is an arc shape. That is, the inner surface of each recess 9 is part of a spherical surface in three dimensions.
  • the light absorption layer 8 is made of a resin having photosensitivity, for example, a resin colored in black such as acrylic, epoxy, or polyimide. If a photosensitive resin is used as the material of the light absorption layer 8, it is suitable for a method for forming the recess 9 described later. However, in the case of adopting a method other than the formation method described later, the constituent material of the light absorption layer 8 does not necessarily have photosensitivity.
  • the constituent material of the light absorption layer 8 may not be a resin, and an inorganic material may be used.
  • the reflective layer 3 is provided for each unit region 11 and is formed in the light emitting area U in each unit region 11.
  • the reflective layer 3 may be formed on the upper surface 8a of the light absorption layer 8 including the inner surfaces of the plurality of recesses 9, and may be formed continuously over the plurality of recesses 9, or discontinuous for each recess 9. It may be formed.
  • a highly reflective metal such as aluminum or silver is preferably used.
  • the reflective layer 3 is made of, for example, an aluminum film having a thickness of 100 nm.
  • the filling layer 12 is filled inside each recess 9 through the reflective layer 3.
  • the upper surface 12 a of the filling layer 12 is at a position lower than the plane Q including the upper surface 3 a of the reflective layer 3.
  • the height from the upper surface 12a of the filling layer 12 to the upper surface 3a of the reflective layer 3 is defined as d2.
  • the height d2 is set to 0.1 mm, for example.
  • the height from the bottom 9B of the recess 9 to the upper surface 3a of the reflective layer 3 is d1. A specific example of the depth d1 will be described later.
  • the upper surface 12a of the filling layer 12 is preferably at a position lower than the plane Q including the upper surface 3a of the reflective layer 3. However, even when the upper surface 12a of the filling layer 12 is at the highest position, it is the same height as the plane Q. Need to be in. In other words, the filling layer 12 is not formed so as to rise above the plane Q.
  • the filling layer 12 is made of a resin having optical transparency. Specifically, an acrylic resin having a transmittance of 95% is used as the material of the filling layer 12.
  • the refractive index of the filling layer 12 of this embodiment is 1.5, for example.
  • the plurality of first electrodes 4 extend in parallel with each other in the display region 10.
  • the unit region 11 is formed across the upper surface 12 a of the filling layer 12 and the upper surface 3 a of the reflective layer 3 in the plurality of recesses 9 present in the light emitting area U.
  • a portion of the first electrode 4 located on the upper surface 8 a of the light absorption layer 8 is in contact with a part of the reflective layer 3.
  • the lower surface of the first electrode 4 is in contact with the upper surface 12 a of the filling layer 12. Therefore, the lower surface of the first electrode 4 is at a position lower than the plane Q including the upper surface 3 a of the reflective layer 3.
  • the first electrode 4 is a transparent electrode made of a transparent conductive film such as indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO), and has light transmittance.
  • the 1st electrode 4 is comprised, for example with ITO with a film thickness of 120 nm.
  • the first electrode 4 functions as an anode for injecting holes into the organic layer 5.
  • the organic layer 5 is formed in the light emitting area U.
  • the organic layer 5 is laminated along the upper surface of the first electrode 4 formed across the plurality of recesses 9.
  • the organic layer 5 is a laminate made of an organic material including a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and an electron injection layer.
  • the lower surface of the organic layer 5 is at a position lower than the plane Q including the upper surface 3 a of the reflective layer 3. The detailed configuration and function of each layer constituting the organic layer 5 will be described later.
  • the plurality of second electrodes 6 extend in parallel with each other in the display region 10. In the unit region 11, the unit region 11 is laminated along the upper surface of the organic layer 5 in the plurality of recesses 9 present in the light emitting area U.
  • the second electrode 6 is a transparent electrode made of a transparent conductive film such as indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO), and has light transmittance. In the case of the present embodiment, the second electrode 6 is made of, for example, ITO having a film thickness of 120 nm.
  • the second electrode 6 functions as a cathode for injecting electrons into the organic layer 5.
  • a region sandwiched between the first electrode 4 and the second electrode 6 in the light emitting area U constitutes a microcavity structure.
  • the light emitted from the light emitting layer is multiple-reflected between the first electrode 4 and the second electrode 6.
  • a specific wavelength component of the light emitted from the light emitting layer is strengthened.
  • an optical adjustment layer called a cap layer is laminated on the upper surface of the second electrode 6.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing details of the recess structure.
  • one of a plurality of recess structures constituting the organic EL element 30 is shown enlarged.
  • the concave structure of the organic EL element 30 in the three unit regions 11R, 11G, and 11B is only different in the film thickness of the hole injection layer, and has the same basic configuration.
  • the organic layer 5 is provided in the upper layer of the first electrode 4 in the recess structure.
  • the organic layer 5 is composed of a laminated film in which a hole injection layer 14, a hole transport layer 15, a light emitting layer 16, an electron transport layer 17, and an electron injection layer 18 are laminated from the first electrode 4 side.
  • a hole injection layer 14 a hole transport layer 15, a light emitting layer 16, an electron transport layer 17, and an electron injection layer 18 are laminated from the first electrode 4 side.
  • the transport layer and the injection layer may be combined into one layer.
  • an organic layer having a five-layer structure including the hole injection layer 14, the hole transport layer 15, the light emitting layer 16, the electron transport layer 17, and the electron injection layer 18 is illustrated.
  • a layer for preventing the movement of charges to the opposite electrode such as a hole blocking layer and an electron blocking layer, may be added as appropriate.
  • the hole injection layer 14 is a layer having a function of increasing the efficiency of hole injection from the first electrode 4 to the light emitting layer 16.
  • Examples of the material of the hole injection layer 14 include benzine, styrylamine, triphenylamine, porphyrin, triazole, imidazole, oxadiazole, polyarylalkane, phenylenediamine, arylamine, oxazole, anthracene, fluorenone, hydrazone, stilbene.
  • the mixing ratio of the organic material and molybdenum oxide is, for example, about 80% for the organic material and about 20% for the molybdenum oxide.
  • the hole transport layer 15 is a layer having a function of increasing the hole transport efficiency from the first electrode 4 to the light emitting layer 16.
  • the hole transport layer 15 is made of the same organic material as the hole injection layer 14.
  • the hole injection layer 14 and the hole transport layer 15 may be integrated or formed as an independent layer.
  • the light emitting layer 16 has a function of emitting light when deactivating energy by recombining holes injected from the first electrode 4 side and electrons injected from the second electrode 6 side.
  • the material of the light emitting layer 16 is composed of, for example, a host material and a dopant material. Further, an assist material may be included.
  • the host material is included in the highest ratio among the constituent materials in the light emitting layer 16. For example, the mixing ratio of the host material and the dopant material is about 90% for the host material and about 10% for the dopant material.
  • the host material has a function of facilitating film formation of the light emitting layer 16 and maintaining the light emitting layer 16 in a film state.
  • the host material is required to be a stable compound that hardly undergoes crystallization after film formation and hardly undergoes a chemical change. Further, when an electric field is applied between the first electrode 4 and the second electrode 6, carrier recombination occurs in the host molecule, and the function of causing the dopant material to emit light by transferring excitation energy to the dopant material. Have.
  • the thickness of the light emitting layer 16 is about 60 nm, for example.
  • the material of the light-emitting layer 16 include materials including materials with high light emission efficiency such as low-molecular fluorescent dyes, fluorescent polymers, and metal complexes.
  • Examples of the material of the light emitting layer 16 include anthracene, naphthalene, indene, phenanthrene, pyrene, naphthacene, triphenylene, anthracene, perylene, picene, fluoranthene, acephenanthrylene, pentaphen, pentacene, coronene, butadiene, coumarin, acridine, stilbene, Alternatively, derivatives thereof, tris (8-quinolinolato) aluminum complex, bis (benzoquinolinolato) beryllium complex, tri (dibenzoylmethyl) phenanthroline europium complex, ditoluylvinylbiphenyl and the like can be mentioned.
  • the electron transport layer 17 has a function of increasing the efficiency of electron transport from the second electrode 6 to the light emitting layer 16.
  • a material of the electron transport layer 17 for example, quinoline, perylene, phenanthroline, bisstyryl, pyrazine, triazole, oxazole, oxadiazole, fluorenone, or derivatives or metal complexes thereof are used.
  • tris (8-hydroxyquinoline) aluminum, anthracene, naphthalene, phenanthrene, pyrene, anthracene, perylene, butadiene, coumarin, acridine, stilbene, 1,10-phenanthroline, or derivatives or metal complexes thereof are used.
  • the thickness of the electron transport layer 17 is, for example, about 15 nm.
  • the electron injection layer 18 has a function of increasing the efficiency of electron injection from the second electrode 6 to the light emitting layer 16.
  • a compound such as metallic calcium (Ca) or lithium fluoride (LiF) is used.
  • the electron carrying layer 17 and the electron injection layer 18 may be integrated, and may be formed as an independent layer.
  • the thickness of the electron injection layer 18 is, for example, about 0.5 nm.
  • the microcavity structure 20 has an effect of enhancing light of a specific wavelength by utilizing resonance of light generated between the first electrode 4 and the second electrode 6.
  • the wavelengths of light emitted from the red, green, and blue unit regions 11R, 11G, and 11B are different. Therefore, the optical path length between the first electrode 4 and the second electrode 6 corresponds to the emission spectrum peak wavelength of each color.
  • the optical path length is set so that the optical path length of the red unit region 11R is the longest, the optical path length of the blue unit region 11B is the shortest, and the optical path length of the green unit region 11G is an intermediate length. Yes.
  • the thickness of the hole injection layer 14 is changed.
  • the thickness of the hole injection layer 14 in the red unit region 11R is tHIL-R
  • the layer thickness of the hole injection layer 14 in the green unit region 11G is tHIL-G
  • the hole injection layer in the blue unit region 11B is tHIL-B.
  • the light emitted from the organic layer 5 by the microcavity structure 20 is repeatedly reflected between the first electrode 4 and the second electrode 6 within a predetermined optical length, and has a specific wavelength corresponding to the optical path length. While light resonates and is enhanced, light of wavelengths that do not correspond to the optical path length is attenuated. As a result, the spectrum of the light extracted to the outside becomes steep and high intensity, and the luminance and color purity are improved.
  • a light emitting material that emits red light is used for the red unit region 11R
  • a light emitting material that emits green light is used for the green unit region 11G
  • a blue light is used for the blue unit region 11B.
  • a light emitting material that emits light may be used.
  • a bipolar material is used as the host material in any unit region.
  • a phosphorescent material is used for the red unit region 11R and the green unit region 11G
  • a fluorescent material is used for the blue unit region 11B.
  • the thickness of the light emitting layer 16 is, for example, about 60 nm in the red unit region 11R and the green unit region 11G, and is, for example, about 35 nm in the blue unit region 11B.
  • the same light emitting material that emits white light may be used in all of the light emitting areas U of the red unit region 11R, the green unit region 11G, and the blue unit region 11B. Even in this case, the light of different wavelengths is resonated and amplified by the unit regions 11R, 11G, and 11B. As a result, red light is emitted from the red unit region 11R and green light is emitted from the green unit region 11G. Blue light is emitted from the blue unit region 11B.
  • the cap layer 21 is laminated on the upper surface of the second electrode 6.
  • the cap layer 21 functions as a protective layer that protects the second electrode 6 and also functions as an optical adjustment layer.
  • a color filter may be added on the upper layer side of the second electrode 6. The light emitted from the organic layer 5 passes through the color filter, so that the color purity can be increased.
  • the configuration of the light absorption layer is not limited to the above-described configuration.
  • the light absorption layer 8 made of a resin that has been reattached to black is provided on the substrate 7, and the plurality of recesses 9 are formed in the light absorption layer 8.
  • the configuration can be changed as appropriate. It is.
  • the recess 9 in the light absorption layer 8 when the patterning by photolithography is difficult, for example, the following structure can be considered.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a modification of the light absorption layer.
  • a transparent resin layer 38 may be formed on the substrate 7, and the light absorption layer 8 may be formed along an upper surface 38 a including a plurality of recesses 9 formed in the resin layer 38. .
  • the recessed part 9 can be favorably pattern-formed by forming the light absorption layer 8.
  • a specific configuration example of the organic EL device 100 is, for example, as shown in [Table 1].
  • FIGS. 9A to 12B show one concave structure.
  • a positive photosensitive resin material is applied to the upper surface 7 a of the substrate 7 to form a resin layer 23.
  • the resin layer 23 is exposed through the photomask 24.
  • a photomask 24 having a predetermined light transmission amount distribution specifically, a phototransmission amount near the center of the circular pattern is large, and the light transmission amount decreases toward the peripheral portion.
  • a mask 24 is used. Thereby, in the resin layer 23, the exposure amount in the vicinity of the center of the circular pattern is large, and the exposure amount becomes smaller toward the peripheral portion.
  • the resin layer 23 is developed using a predetermined developer.
  • the amount of film reduction of the resin layer 23 is large near the center of the circular pattern and decreases as it goes to the peripheral portion.
  • the recess 9 having a circular cross section is formed in the resin layer 23, and the light absorption layer 8 is formed.
  • a metal such as aluminum is deposited on the entire surface of the light absorption layer 8 to form the reflective layer 3.
  • the first filling layer forming method is as follows. First, as shown in FIG. 10A, a resin film 25 of acrylic, epoxy, polyimide, or the like is formed on the entire surface of the reflective layer 3. As a method for forming the resin film 25, for example, a liquid resin material is applied on the reflective layer 3 by using a technique such as spin coating or bar coating. At this time, the film thickness of the resin film 25 is set so that the resin film 25 fills the recess 9 and also covers the flat portion of the reflective layer 3.
  • the entire surface of the resin film 25 is etched back using a technique such as plasma ashing (dry ashing).
  • the etch back amount is adjusted so that the upper surface 25a of the resin film 25 is positioned lower than the plane Q including the upper surface 3a of the reflective layer 3.
  • the filling layer 12 is formed.
  • the first electrode 4, the organic layer 5, and the second electrode 6 are sequentially formed on the upper surface 3 a of the reflective layer 3 and the upper surface 12 a of the filling layer 12.
  • the first electrode 4, the organic layer 5, and the second electrode 6 are formed by a known process.
  • pattern formation may be performed using a vacuum evaporation method using a shadow mask, and the present invention is not limited to this, and a spray method, an ink jet method, a printing method, a laser transfer method, or the like can also be used.
  • the second filling layer forming method is as follows. As shown in FIG. 11A, a resin film 25 made of acrylic, epoxy, polyimide, or the like is formed on the entire surface of the reflective layer 3. This step is the same as the first filling layer forming method shown in FIG. 10A.
  • the entire surface of the resin film 25 is planarized using a squeegee 27.
  • the squeegee 27 is moved along the upper surface 3a of the reflective layer 3 so that the upper surface 25a of the resin film 25 after passing through the squeegee 27 is flush with the plane Q including the upper surface 3a of the reflective layer 3.
  • the base material in which the resin film 25 remains in the recess 9 is baked.
  • the upper surface 25a of the resin film 25 is positioned lower than the plane Q including the upper surface 3a of the reflective layer 3. Thereby, the filling layer 12 is formed.
  • the filling layer 12 can also be formed by exposing the resin film 25 using a photomask, followed by development, washing with water, and drying.
  • the photomask has a pattern that shields the region corresponding to the concave portion 9, and during the exposure, the acrylic resin layer in the concave portion 9 is strongly exposed by the light collection in the concave portion 9, and the filling layer is developed too much. Can be prevented.
  • a halftone mask may be used as the photomask.
  • the first electrode 4, the organic layer 5, and the second electrode 6 are sequentially formed on the upper surface 3 a of the reflective layer 3 and the upper surface 12 a of the filling layer 12. This step is the same as the first filling layer forming method shown in FIG. 10C.
  • the third filling layer forming method is as follows. As shown in FIG. 12A, a resin film 25 such as acrylic, epoxy, or polyimide is laminated on the surface of the reflective layer 3 corresponding to the inside of the recess 9. As a method for forming the resin film 25, for example, a droplet-shaped resin material is applied on the reflective layer 3 using a technique such as inkjet. At this time, the discharge amount of the resin material from the inkjet head 29 is adjusted so that the upper surface 25a of the resin film 25 is lower than the plane Q including the upper surface 3a of the reflective layer 3. Thereby, the filling layer 12 is formed.
  • a resin film 25 such as acrylic, epoxy, or polyimide is laminated on the surface of the reflective layer 3 corresponding to the inside of the recess 9.
  • a method for forming the resin film 25 for example, a droplet-shaped resin material is applied on the reflective layer 3 using a technique such as inkjet. At this time, the discharge amount of the resin material from the inkjet head 29 is
  • the first electrode 4, the organic layer 5, and the second electrode 6 are sequentially formed on the upper surface 3 a of the reflective layer 3 and the upper surface 12 a of the filling layer 12. This step is the same as the first filling layer forming method shown in FIG. 10C.
  • the organic EL device 100 of the present embodiment is completed through the above steps.
  • FIG. 13A is a cross-sectional view showing a conventional organic EL device 101
  • FIG. 13B is a cross-sectional view showing the organic EL device of the first embodiment.
  • the organic EL device 101 has a configuration in which a reflective layer 103, a first electrode 104, an organic layer 105, and a second electrode 106 are sequentially stacked on a substrate 102.
  • a reflective layer 103 In the organic EL device 101, light emitted from the light emitting layer in the organic layer 105 is uniformly emitted in all directions, and proceeds inside while being refracted at the interface between the layers having different refractive indexes. The light traveling toward the substrate 102 is reflected by the reflective layer 103.
  • the conventional organic EL device 101 has a problem that the light utilization efficiency is low.
  • the reflection layer 3 is curved along the concave portion 9, so that the traveling direction of the light reflected by the reflection layer 3 changes. Then, the inside of the organic EL device 100 is advanced. At this time, even if it originally has a large incident angle with respect to the interface between the second electrode 6 and the external space (air), the interface between the second electrode 6 and the external space is reflected by the reflection layer 3. The light converted to an incident angle smaller than the critical angle at is taken out to the external space.
  • the upper surface 12a of the filling layer 12 is at a position lower than the plane Q including the upper surface 3a of the reflective layer 3, and the lower surface 5b of the organic layer 5 is lower than the plane Q. Is also in a low position. That is, the reflective layer 3 is present on the side of the organic layer 5 inside the recess 9 (in the left-right direction in FIG. 13B). For this reason, for example, the light L1 emitted in a direction almost right from an arbitrary light emitting point M in the organic layer 5 is reflected by the reflective layer 3, and the angle of the traveling direction changes. As a result, unlike the conventional organic EL device 101 shown in FIG.
  • the organic EL device 100 having excellent light utilization efficiency can be provided.
  • the light emitting point M in the organic layer 5 is present. Even light that is emitted almost directly from the light can enter the reflective layer 3.
  • the upper surface 12a of the filling layer 12 is on the same plane as the plane Q, the lower surface 5b of the organic layer 5 is positioned higher than the plane Q.
  • the reflective layer 3 does not exist on the side of the organic layer 5 located inside the concave portion 9, the light that is emitted from the light emitting point M in the organic layer 5 almost directly does not enter the reflective layer 3. Become.
  • the ratio of the light emitted from the light emitting point M in the organic layer 5 within a predetermined angle range close to the side to the reflection layer 3 is sufficiently increased. Therefore, even with such a configuration, it is possible to provide an organic EL device having excellent light utilization efficiency.
  • the central angle of the arc that is the cross-sectional shape of the recess 9 is used as a parameter representing the depth of the recess 9.
  • the diameter ⁇ of the circle when the concave portion 9 is viewed in plan is made constant, and the cross-sectional shape of the concave portion 9 is defined as an arc shape.
  • the depth d1 of the recess 9 is indicated by the center angle ⁇ of the arc. That is, when the depth d1 of the concave portion 9 is deep, the central angle ⁇ increases, and when the depth d1 of the concave portion 9 is shallow, the central angle ⁇ decreases.
  • the light emitted by the electric field is UV light or blue light as described above.
  • the light that is excited to excite the phosphor contained in the filling layer 12 and is output to the outside becomes a light emitting component of the phosphor.
  • the light emitted from the phosphor is uniformly emitted in all directions.
  • the light emitting component can be emitted outside without being guided and confined by the concave structure according to one embodiment of the present invention.
  • the organic EL device 100 of the present embodiment can obtain high luminance by providing the above-described recess structure in the light emitting area U even when the light emitting area U in the unit region 11 is reduced.
  • the necessary luminance can be obtained even if the light emitting area U is small, the burden on the light emitting element is small and power consumption can be suppressed. As a result, the lifetime of the element is also increased.
  • the present inventors created the elements of the example and the comparative example, and compared the visibility.
  • FIGS. 15A and 15B are diagrams showing an organic EL element as a comparative example, in which FIG. 15A is a plan view and FIG. 15B is a diagram showing a state of reflection.
  • 16A and 16B are diagrams showing an organic EL element as an example, in which FIG. 16A is a plan view, and FIG. 16B is a diagram showing a state of reflection.
  • the organic EL element 32 as a comparative example is formed over substantially the entire area of the 10,000 ⁇ m 2 unit region 11 and has a 90 ⁇ m square reflective layer 3 (8100 ⁇ m 2 ).
  • the organic EL element 30 as an example is formed in a part of a unit region 11 of 10,000 ⁇ m 2 and has a 20 ⁇ m square reflective layer 3 (400 ⁇ m 2 ). Note that a green light-emitting material was used as the light-emitting material, and any organic EL element was made to emit light with a luminance of 500 cd / m 2 .
  • the appearance is a black display.
  • the light absorption area K where the light absorption layer 8 exists it is possible to absorb external light and suppress reflection.
  • the organic EL element 30 (reflection layer 3) is formed only in a part of the unit region 11, and the light absorption layer 8 is present in other regions.
  • the unit region 11 has a size of 100 ⁇ m square and has an area of 10,000 ⁇ m 2 .
  • the reflective layer 3 has a size of 20 ⁇ m square and an area of only 400 ⁇ m 2 . That is, the proportion of the reflective layer 3 in the unit region 11 is only 4%.
  • the reflected light is 4% of the total, and the remaining 96% is absorbed by the light absorption layer 8. Therefore, according to the element configuration in the embodiment, most of the incident sunlight can be absorbed by the light absorption layer 8, and reflection of external light can be significantly suppressed.
  • the organic EL device 100 with good visibility can be obtained.
  • FIG. 17 is a plan view partially showing a display region in the organic EL element of the second embodiment.
  • FIG. 18 is a plan view showing the configuration of each pixel in the organic EL element of the second embodiment.
  • 19A is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 18, and
  • FIG. 19B is a cross-sectional view taken along the line CC ′ of FIG.
  • FIG. 20 is an enlarged cross-sectional view showing a main part of the light emitting element part.
  • the organic EL device (display device) 200 is a display device having a display region 22 in which a plurality of pixels P are arranged in a matrix.
  • Each pixel P is composed of three RGB sub-pixels (unit areas) 11 arranged in order in the horizontal direction of the display area 22.
  • the red sub-pixel 11R emits red light
  • the green sub-pixel 11G emits green light
  • the blue sub-pixel 11B emits blue light.
  • Each of the red sub-pixel 11R, the green sub-pixel 11G, and the blue sub-pixel 11B has a light emitting element portion 206.
  • the light emitting element portion 206 in each sub-pixel 11 is different in the fluorescent material contained in each filling layer, but other configurations are common.
  • the size of one pixel P is, for example, 120 ⁇ m square.
  • the light absorption layer 8 exists in a region other than the light emitting element portion 206 in each sub-pixel 11.
  • Each of the red sub-pixel 11R, the green sub-pixel 11G, and the blue sub-pixel 11B can be driven independently (electric field application).
  • a technique for independently applying a voltage to the sub-pixels any technique such as a simple matrix electrode, segment division, or a SW substrate such as a TFT can be used.
  • one pixel is divided into three sub-pixels 11 and each sub-pixel 11 is driven independently of each other. Therefore, any color display is possible depending on how each sub-pixel 11 emits light.
  • the organic EL device 200 includes an active matrix substrate 201 and a plurality of thin film transistors (active elements) provided in a predetermined arrangement corresponding to the plurality of subpixels 11 in the display region 22.
  • the display panel includes Tr, various wirings connected to each thin film transistor Tr, and a sealing substrate (not shown) provided so as to cover the plurality of thin film transistors Tr and various wirings.
  • the active matrix substrate 201 has a plurality of gate lines (scanning lines) 28 extending in parallel with each other in the display region 22 as drive circuits for driving the display panel, and parallel to each other in a direction intersecting each gate line 28.
  • a plurality of source lines (data lines) 19 extending in this manner and a plurality of current supply wirings 26 extending along each source line 19 are provided.
  • the gate line 28 and the source line 19 are insulated from each other, and are formed in a lattice shape so as to constitute the entire sub pixel 11.
  • the gate line 28, the source line 19 and the current supply wiring 26 are formed of a Ti / Al / Ti metal layer with a width of 3 ⁇ m. Each wiring part is a non-light emitting area.
  • a switching thin film transistor (active element) Tr electrically connected to each other is provided at an intersection between the gate line 28 and the source line 19.
  • the thin film transistor Tr a known one can be adopted, but in this embodiment, a configuration of 2Tr1C including two thin film transistors Tr and one capacitor is used.
  • the semiconductor film of the thin film transistor Tr of the thin film transistor Tr can be formed of an oxide semiconductor.
  • the semiconductor film may contain, for example, at least one metal element of In, Ga, and Zn.
  • the semiconductor film includes, for example, an In—Ga—Zn—O-based semiconductor.
  • Such an oxide semiconductor film can be formed using an oxide semiconductor film containing an In—Ga—Zn—O-based semiconductor.
  • a channel-etch TFT having an active layer containing an In—Ga—Zn—O-based semiconductor may be referred to as a “CE-InGaZnO-TFT”.
  • the In—Ga—Zn—O-based semiconductor may be either amorphous or crystalline.
  • As the crystalline In—Ga—Zn—O-based semiconductor a crystalline In—Ga—Zn—O-based semiconductor in which the c-axis is oriented substantially perpendicular to the layer surface is preferable.
  • the semiconductor film of the thin film transistor Tr is formed of a compound containing indium (In), gallium (Ga), zinc (Zn), and oxygen (O) (In—Ga—Zn—O).
  • the semiconductor layer of the thin film transistor Tr includes a compound containing indium (In), tin (Tin), zinc (Zn), and oxygen (O) (In—Tin—Zn—O), indium (In), aluminum ( Al), zinc (Zn), a compound containing oxygen (O) (In—Al—Zn—O), or the like may be used.
  • the semiconductor film of the thin film transistor Tr may be formed of amorphous silicon, low-temperature polysilicon, or the like.
  • the contact portion 205 is formed in an interlayer insulating layer 203 that covers the thin film transistor Tr and various wirings.
  • the contact portion 205 is a portion that electrically connects the thin film transistor Tr and the light emitting element portion 206, and is a non-light emitting region formed in a 20 ⁇ m square in plan view.
  • the light absorption layer 8 is formed on the interlayer insulating layer 203 including the contact portion 205, and is formed over substantially the entire display area 22. In the light absorption layer 8, a plurality of recesses 9 are formed in a region corresponding to the light emitting element portion 206 in each subpixel 11.
  • the light emitting element portion (light emitting element) 206 is formed to include a plurality of recesses 9 formed in the light absorption layer 8.
  • the light emitting element unit 206 includes the reflective layer 3, the filling layer 12, the first electrode 4, the organic layer 5, and the second electrode 6.
  • an opening 9A is provided on the bottom side of several recesses 9 located on the contact portion 205, and the contact portion 205 on the lower layer side and the reflective layer 3 are electrically connected to each other through these openings 9A.
  • the size of the light emitting element portion 206 in plan view is 35 ⁇ m square.
  • the organic layer 5 emits light in the color of the corresponding subpixel 11.
  • the first electrode 4 has substantially the same size as the reflective layer 3 and is formed with a 35 ⁇ m square. As in the previous embodiment, the first electrode 4 is in contact with a part of the reflective layer 3.
  • the thin film transistor Tr and the light emitting element portion 206 are electrically connected via the reflective layer 3 and the contact portion 205. Therefore, the light emitting element portion 206 can emit light through the thin film transistor Tr.
  • the area other than the light emitting element portion 206 in the sub-pixel 11 has a black light absorption layer 8 and thus is a substantially black display in appearance.
  • the source line 19, the gate line 28 and the current supply wiring 26 are formed below the light absorption layer 8, these various wirings are not directly visible from the appearance.
  • the proportion of the reflective layer 3 in the display region 22 is considerably smaller than the proportion of the light absorbing layer 8, the reflective region can be reduced.
  • the thin film transistor Tr and various wirings are covered with the light absorption layer 8 so that light is not reflected in the various wirings made of the metal layer.
  • the visibility could be greatly improved by reducing the reflection area and suppressing reflection of external light by covering the metal layer with the light absorption layer 8.
  • the proportion of the reflective layer 3 in one subpixel 11 is 8.3%. That is, 91.7% of the sunlight incident on the sub-pixel is absorbed by the light absorption layer 8 and is not reflected.
  • the non-light emitting area can be changed to the light emitting area U by covering the contact portion 205 made of a metal layer and its peripheral portion with the light emitting element portion 206. Since the light emitting element portion 206 of the present embodiment can emit light with high brightness due to the above-described recess structure, the light emitting area U in the sub-pixel 11 can be reduced. Accordingly, the proportion of the light absorption layer 8 in the sub-pixel 11 can be increased, and more sunlight can be absorbed in the light absorption layer 8.
  • the luminance of the display is increased even if the light emitting area U in the subpixel 11 is reduced. Can be maintained.
  • the present inventors created the element of the example and the element of the comparative example, respectively, and compared the visibility.
  • the embodiment is an element in which a concave portion 9 is formed in a black light absorption layer 8.
  • the comparative example is an element in which a recess 9 is formed in a transparent resin layer.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view showing the main parts of the organic EL device of the third embodiment.
  • the organic EL device of this embodiment includes an antireflection layer 31 on the outermost surface of the light emitting element portion 206 as shown in FIG. Specifically, the antireflection layer 31 is provided on the surface of the second electrode 6.
  • an AR (anti-reflection) coating film can be used as the antireflection layer 31.
  • a dielectric multilayer film, a nanostructured refractive index control film (moth eye film), and the like can be employed, and the type is not limited.
  • the antireflection layer 31 can be applied not only to the first embodiment but also to the configuration of the second embodiment.
  • the antireflection layer 31 is useful for eliminating the surface reflection of light in the organic EL element 30 or the light emitting element unit 206 of each embodiment described above.
  • the surface reflection of light in the organic EL element 30 or the light emitting element portion 206 is determined by the refractive index of the material constituting the outermost surface, but occurs up to about 4% to 10%. Even if the internal reflection in the unit region or sub-pixel is reduced by the light absorption layer 8, if the surface reflection is present, the visibility is remarkably lowered. In particular, the visibility is slightly lowered from an oblique direction. Therefore, by providing the antireflection layer 31 on the outermost surfaces of the organic EL element 30 and the light emitting element portion 206 as in this embodiment, the surface reflection can be reduced and the visibility can be increased.
  • the present inventors created the element of the example and the element of the comparative example, respectively, and compared the visibility.
  • the embodiment is an organic EL element having the antireflection layer 31 on the outermost surface.
  • the comparative example is an organic EL element that does not include the antireflection layer 31. All the elements were based on the element configuration of the organic EL element of Embodiment 1, and emitted light with a brightness of 500 cd / m 2 .
  • the element of the example having the antireflection layer 31 was slightly superior in visibility. Further, when viewed from a slight angle, the comparative element had a reduced surface visibility, but the visibility of the element of the example was hardly reduced.
  • FIG. 22 is a diagram showing a display area in the organic EL device of the fourth embodiment.
  • 23 is a cross-sectional view taken along the line CC ′ of FIG.
  • the organic EL element of the present embodiment includes a thin film transistor Tr having a transparent semiconductor layer provided corresponding to each color sub-pixel 11 and a white light emitting element ( An active matrix substrate 401 having a light emitting element) 406, and a color filter substrate 402.
  • the color filter substrate 402 includes RGB color filters CF corresponding to the sub-pixels 11 and a light absorption portion (light absorption layer) 48 that partitions each color filter CF.
  • Each color filter CF is disposed on the light emitting element portion 406 and has a size covering the light emitting element portion 406.
  • the area of the color filter CF is substantially the same as the installation area of the reflective layer 3.
  • regions other than the color filters CF are configured by the light absorption layer 8.
  • a color filter substrate 402 is manufactured separately from the active matrix substrate 401, and the active matrix substrate 401 and the color filter substrate 402 are bonded together to obtain an organic EL device.
  • a protective layer may be provided on the light emitting element portion 406, and the color filter CF and the light absorbing portion 48 may be separately applied on the protective layer.
  • the color filter CF and the light absorption layer 8 may be produced by forming a mask pattern by vapor deposition.
  • the light emitting element portion 406 is a white light emitting element that emits white light, and is formed on the plurality of recesses 9 formed in the black light absorption layer 8.
  • the light emitting element unit 406 in the present embodiment has a white light emitting organic layer 35 for each recess 9.
  • the white light emitting organic layer 35 includes a first light emitting unit (EMU1) 39B that emits blue light and a second light emitting unit (EMU2) 39RG that emits green and red light.
  • EMU1 first light emitting unit
  • EMU2 second light emitting unit
  • FIG. 24A is a diagram showing the configuration of the blue light emitting unit
  • FIG. 24B is a diagram showing the configuration of the green and red light emitting units
  • FIG. 24C is a diagram showing a configuration of a white light emitting element portion.
  • HIL hole injection layer
  • HTL hole transport layer
  • EML emission layer
  • a structure in which an electron transport layer (ETL) 17 having a thickness of 15 nm is stacked is referred to as a light emitting unit (EMU) 19.
  • EMU light emitting unit
  • a first light emitting unit (EMU1) 39B having a blue light emitting layer 16B doped with a blue light emitting material as shown in FIG. 24A, and a green light emitting layer 16G doped with a green light emitting material as shown in FIG. 24B.
  • a second light emitting unit (EMU2) 39RG having a red light emitting layer 16R doped with a red light emitting material.
  • the green light emitting layer 16G and the red light emitting layer 16R are laminated in this order.
  • the light emitting element unit 406 including the white light emitting organic layer 35 in each recess 9 realizes white light emission by simultaneously including the blue light emitting unit and the green and red light emitting units described above. Yes.
  • the light emitting element portion 406 of the present embodiment includes a first light emitting unit 39B, a lithium (Li) layer, a copper phthalocyanine complex (CuPC) layer, a second light emitting unit 39RG, a fluorine on the first electrode 4 in each recess 9.
  • a lithium fluoride (LiF) layer and the second electrode 6 are laminated in this order.
  • the charge generation layer 13 includes a lithium (Li) layer having a thickness of 1 nm and a copper phthalocyanine complex (CuPC) layer having a thickness of 5 nm.
  • Li lithium
  • CuPC copper phthalocyanine complex
  • the first electrode 4 is made of ITO having a thickness of 120 nm.
  • the 0.5 nm-thick lithium fluoride (LiF) layer functions as the electron injection layer 18.
  • FIG. 25 is a graph showing an emission spectrum in the light emitting element portion emitting white light.
  • AL in the second electrode 6 of the light emitting element portion 406 is set to 100 nm.
  • the emission spectrum shown in FIG. 25 is the base characteristic.
  • a color display element was manufactured by installing the color filter CF on the light emitting element portion 406 that emits white light.
  • the definition of the color filter CF can be up to about 600 ppi. Therefore, if the configuration of the present embodiment is used, high definition display can be achieved.
  • the transmittance is remarkably reduced.
  • the color filter CF is installed only in the light emitting area (the light emitting element unit 406). The decline in rate can be prevented.
  • the same transmittance as in the second embodiment could be obtained.
  • the appearance is a substantially black display.
  • the wiring or the like made of a metal layer formed on the active matrix substrate is not directly visible from the appearance because it is covered with the light absorption layer 8 as in the previous embodiment. Therefore, most of the incident sunlight is mostly absorbed by the light absorbing portion 48 of the color filter substrate 402 provided on the surface side of the display, and reflection of external light can be suppressed.
  • the present inventors verified the effect of the organic EL device of this embodiment, it was possible to obtain the same visibility as that of the second embodiment. Furthermore, since the light emitting region is limited in the present embodiment, there is no color mixing due to stray light that is common in white light emission, and color purity can be improved.
  • the light absorption layer 8 may not be provided on the active matrix substrate side.
  • the light emitting element portion 406 (recessed portion 9) may be formed in a transparent resin layer 38.
  • the light emitting element has a plurality of recesses.
  • the light emitting element may have only one recess.
  • the cross-sectional shape of a recessed part does not necessarily need to be circular arc shape.
  • the cross-sectional shape of the recess may include, for example, an ellipse or an arbitrary curve, or may include a part of a straight line.
  • the specific configuration such as the shape, size, number, arrangement, constituent material, formation process, and the like of each part of the organic EL device is not limited to the above embodiment, and can be changed as appropriate.
  • the organic EL device can be applied to a lighting device and the like in addition to a display device.
  • the unit may not include a plurality of unit regions of different emission colors divided from each other.
  • one light emitting layer may be doped with three kinds of dopant dyes of red, green, and blue, a blue hole transporting light emitting layer, a green electron transporting light emitting layer, and a red color.
  • a laminated structure with an electron transporting light emitting layer may be used, or a laminated structure of a blue electron transporting light emitting layer, a green electron transporting light emitting layer, and a red electron transporting light emitting layer may be used.
  • Some embodiments of the present invention can be applied to an organic electroluminescence device, a lighting device, a display device, and the like that need to improve the visibility by reducing reflection of external light.

Abstract

本発明の一態様による有機エレクトロルミネッセンス装置は、一面側に凹部が設けられた基材と、少なくとも凹部の表面に設けられた反射層と、反射層を介して凹部の内側に充填された光透過性を有する充填層と、充填層の上層側に少なくとも設けられていた光透過性を有する第１電極と、第１電極の上層に設けられた、少なくとも発光層を含む有機層と、有機層の上層側に設けられた光透過性を有する第２電極と、を備えた発光素子と、を備え、表示領域が互いに分割された複数の単位領域からなり、前記単位領域は、区画化された発光エリアと非発光エリアとを有しており、前記発光エリアに前記発光素子が設けられ、前記非発光エリアに光吸収層が設けられている。

Description

有機エレクトロルミネッセンス装置、照明装置および表示装置
　本発明のいくつかの態様は、有機エレクトロルミネッセンス装置、照明装置および表示装置に関するものである。
　本願は、２０１５年９月１０日に、日本に出願された特願２０１５－１７８５６９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　有機ＥＬディスプレイは、次世代ディスプレイ技術の候補として開発が進められている。以下、エレクトロルミネッセンス（Electro-Luminescence）を「ＥＬ」と略記する。有機ＥＬディスプレイは、自発光素子であり、白色バックライト、液晶基板（ＴＦＴ基板）、カラーフィルター基板からなる液晶ディスプレイよりも構造が簡単であるため、将来的には、低コストで薄型及び軽量なフレキシブルディスプレイを実現できると考えられている。
　有機ＥＬ表示装置は、自発光であり、表示品質が高く、応答性能に優れ、薄型軽量化が可能、といった利点を有している。そのため、有機ＥＬディスプレイは、モバイル用のディスプレイとして用いられることも多い（例えば、特許文献１）。
特開２００２－３３３８６１号公報
　しかしながら、有機ＥＬディスプレイは、画素電極を金属層で形成することが多く、外光による反射を抑えることができず、明るい場所での視認性が著しく低下することがあった。そのため、有機ＥＬディスプレイでは、発光部の一面側に円偏光板を設置して反射防止を行う構成も提案されているが、散乱光や素子内部の迷光により、視認性の改善は不十分であった。
　本発明の一つの態様は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、外光の反射を減らして視認性を改善することのできる有機エレクトロルミネッセンス装置、照明装置および表示装置を提供することを目的とする。
　本発明の一態様における有機エレクトロルミネッセンス装置は、一面側に凹部が設けられた基材と、少なくとも前記凹部の表面に設けられた反射層と、前記反射層を介して前記凹部の内側に充填された光透過性を有する充填層と、前記充填層の上層側に少なくとも設けられていた光透過性を有する第１電極と、前記第１電極の上層に設けられた、少なくとも発光層を含む有機層と、前記有機層の上層側に設けられた光透過性を有する第２電極と、を備えた発光素子と、を備え、表示領域が互いに分割された複数の単位領域からなり、前記単位領域は、区画化された発光エリアと非発光エリアとを有しており、前記発光エリアに前記発光素子が設けられ、前記非発光エリアに光吸収層が設けられている。
　本発明の一態様における有機エレクトロルミネッセンス装置において、前記光吸収層は、前記基材と前記反射層との間に設けられるとともに前記発光エリア及び前記非発光エリアに形成され、前記発光エリア内の前記光吸収層に前記凹部が形成されている構成としてもよい。
　本発明の一態様における有機エレクトロルミネッセンス装置において、前記基材上に、前記凹部を有する樹脂層と、前記凹部を含む前記樹脂層の上面に沿って形成された前記光吸収層と、が形成されている構成としてもよい。
　本発明の一態様における有機エレクトロルミネッセンス装置において、前記基材上に、前記発光エリアに対応するカラーフィルターと、前記カラーフィルターを区画するとともに前記非発光エリアに対応する前記光吸収層と、によって構成されるカラーフィルター基板を備えている構成としてもよい。
　本発明の一態様における有機エレクトロルミネッセンス装置において、前記発光エリアおよび前記非発光エリアにおいて、前記発光エリア／（前記発光エリア＋前記非発光エリア）＜５０％である構成としてもよい。
　本発明の一態様における有機エレクトロルミネッセンス装置において、前記発光エリアに複数の凹部が設けられ、前記複数の凹部に前記反射層が形成されている構成としてもよい。
　本発明の一態様における有機エレクトロルミネッセンス装置において、前記反射層の一部と前記第１電極の一部とが接している構成としてもよい。
　本発明の一態様における有機エレクトロルミネッセンス装置において、前記凹部の位置における前記第１電極の下面は、前記基材の一面側を含む平面よりも下方に位置している構成としてもよい。
　本発明の一態様における有機エレクトロルミネッセンス装置において、前記発光エリアは、独立に発光制御できる複数の能動素子を備えている構成としてもよい。
　本発明の一態様における有機エレクトロルミネッセンス装置において、前記能動素子が、酸化物半導体で形成されている構成としてもよい。
　本発明の一態様における有機エレクトロルミネッセンス装置において、前記能動素子が、酸化物半導体で形成されている構成としてもよい。
　本発明の一態様における有機エレクトロルミネッセンス装置において、前記能動素子と前記発光素子とが前記反射層を介して電気的に接続されている構成としてもよい。
　本発明の一態様における有機エレクトロルミネッセンス装置において、前記発光素子上に前記反射防止層が設けられている構成としてもよい。
　本発明の一態様における有機エレクトロルミネッセンス装置において、前記発光素子上にカラーフィルターが設けられている構成としてもよい。
　本発明の一態様における有機エレクトロルミネッセンス装置において、前記カラーフィルターが前記光吸収層によって区画されている構成としてもよい。
　本発明の一態様における照明装置は、基材の一面側に凹部を形成する行程と、少なくとも前記凹部の表面に沿って反射層を形成する工程と、前記凹部の内側に前記反射層を介して光透過性を有する充填層を形成する工程と、少なくとも前記充填層の上層側に光透過性を有する第１電極を形成する工程と、前記第１電極の上層側に少なくとも発光層を含む有機層を形成する工程と、前記有機層の上層側に光透過性および光透過性および光反射性を有する第２電極を形成する工程と、を備え、表示領域が互いに分割された複数の単位領域からなり、前記単位領域は、区画化された発光エリアと非発光エリアとを有しており、前記発光エリアに前記発光素子が設けられ、前記非発光エリアに光吸収層が設けられている。
　本発明の一態様における表示装置は、一面側に凹部が設けられた基材と、少なくとも前記凹部の表面に設けられた反射層と、前記反射層を介して前記凹部の内側に充填された光透過性を有する充填層と、前記充填層の上層側に少なくとも設けられていた光透過性を有する第１電極と、前記第１電極の上層に設けられた、少なくとも発光層を含む有機層と、前記有機層の上層側に設けられた光透過性を有する第２電極を備えた発光素子と、を備え、表示領域が互いに分割された複数の単位領域からなり、前記単位領域は、区画化された発光エリアと非発光エリアとを有しており、前記発光エリアに前記発光素子が設けられ、前記非発光エリアに光吸収層が設けられている。
　本発明のいくつかの態様によれば、外光の反射を減らして視認性を改善することのできる有機エレクトロルミネッセンス装置、照明装置および表示装置を提供することができる。
第１実施形態の有機ＥＬ装置の表示領域を示す図。 第１実施形態の有機ＥＬ装置の表示領域の詳細を示す図。 一つの単位領域を拡大して示す平面図。 一つの単位領域における発光エリアを拡大して示す平面図。 有機ＥＬ装置の上面に垂直な任意の平面で切断した断面図。 発光エリアの一部を拡大して示す平面図。 図５のＡ－Ａ’線に沿う断面図。 凹部構造の詳細を示す断面図。 光吸収層の変形例を示す断面図。 有機ＥＬ装置の製造方法を説明するための第１の工程図。 有機ＥＬ装置の製造方法を説明するための第２の工程図。 有機ＥＬ装置の製造方法を説明するための第３の工程図。 有機ＥＬ装置の製造方法を説明するための第４の工程図。 有機ＥＬ装置の第１の充填層形成方法を説明するための第１の工程図。 有機ＥＬ装置の第１の充填層形成方法を説明するための第２の工程図。 有機ＥＬ装置の第１の充填層形成方法を説明するための第３の工程図。 有機ＥＬ装置の第２の充填層形成方法を説明するための第１の工程図。 有機ＥＬ装置の第２の充填層形成方法を説明するための第２の工程図。 有機ＥＬ装置の第２の充填層形成方法を説明するための第３の工程図。 有機ＥＬ装置の第２の充填層形成方法を説明するための第４の工程図。 有機ＥＬ装置の第３の充填層形成方法を説明するための第１の工程図。 有機ＥＬ装置の第３の充填層形成方法を説明するための第２の工程図。 従来の有機ＥＬ装置を示す断面図。 第１実施形態の有機ＥＬ装置を示す断面図。 凹部の深さを示すパラメーターを説明するための第１の図。 凹部の深さを示すパラメーターを説明するための第２の図。 比較例としての有機ＥＬ素子を示す平面図。 比較例としての有機ＥＬ素子を示す図であって、反射の様子を示す図。 実施例としての有機ＥＬ素子を示す平面図。 実施例としての有機ＥＬ素子を示す図であって、反射の様子を示す図。 第２実施形態の有機ＥＬ素子における表示領域を部分的に示す平面図。 第２実施形態の有機ＥＬ素子における各画素の構成を示す平面図。 図１８のＢ－Ｂ’線に沿う断面図。 図１８のＣ－Ｃ’線に沿う断面図。 発光素子部における要部を拡大して示す断面図。 第３実施形態の有機ＥＬ装置における要部を示す断面図。 第４実施形態の有機ＥＬ装置における表示領域を示す図。 図２２のＣ－Ｃ’線に沿う断面図。 青色発光ユニットの構成を示す図。 緑色及び赤色発光ユニットの構成を示す図。 白色発光の発光素子部の構成を示す図。 白色発光の発光素子部における発光スペクトルを示すグラフ。 第４実施形態の有機ＥＬ装置の変形例を示す図。
［第１実施形態］
　以下、本発明の第１実施形態の有機ＥＬ装置について、図１～図１３Ｂを用いて説明する。
　第１実施形態の有機ＥＬ装置は、マイクロキャビティ構造を採用したトップエミッション方式の透明ディスプレイの一つの例である。
　図１は、第１実施形態の有機ＥＬ装置の表示領域を示す図である。
　なお、以下の各図面において、各構成要素を見やすくするため、構成要素によっては寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
　図１に示すように、本実施形態の有機ＥＬ装置（有機エレクトロルミネッセンス装置、照明装置、表示装置）１００は、互いに分割された複数の単位領域１１を備える。ここでは、ＲＧＢに対応する複数の単位領域１１からなる表示領域１０を有している。各単位領域１１は、ｙ軸に沿ってストライプ状に延長され、ｘ軸に沿ってＲＧＢの順で繰り返し配置されている。図１においては、ＲＧＢの各単位領域１１がストライプ配列された例を示しているが、本実施形態ではこれに限定されず、ＲＧＢの各単位領域１１の配列が、モザイク配列、デルタ配列等、従来公知のＲＧＢ画素配列とすることもできる。
　ＲＧＢの各単位領域１１は、赤色光、緑色光、青色光を同時に射出することで白色光を生成する照明装置として用いることができる。但し、有機ＥＬ装置１００の用途は照明装置に限定されることはない。例えば、赤色、緑色、青色に対応する各単位領域１１のそれぞれを、赤色サブ画素、緑色サブ画素、青色サブ画素とし、これら３個のサブ画素で１個の画素を構成する表示装置に、有機ＥＬ装置１００を適用することもできる。
　図２は、第１実施形態の有機ＥＬ装置の表示領域の詳細を示す図である。
　図２に示すように、有機ＥＬ装置１００における表示領域１０は、一例として、平面形状が縦横２ｍｍの正方形とされている。また、１つの単位領域１１は、一例として、縦横１００μｍの正方形である。表示領域１０には、複数の第１電極４と複数の第２電極６とが互いに交差するようにして設けられており、これら第１電極４と第２電極６との交差部分に単位領域１１が位置している。
　図３Ａは、一つの単位領域を拡大して示す平面図である。
　図３Ａに示すように、単位領域１１は、発光エリアＵと光吸収エリア（非発光エリア）Ｋとを有する。発光エリアＵは、外光が透過しない領域である。第１電極４及び第２電極６は、いずれも幅２０μｍである。単位領域１１において、第１電極４と第２電極６との交差領域（２０μｍ角）が発光エリアＵに相当する。なお、各電極の幅は上記した寸法に限らず、適宜変更が可能である。
　ここで、発光エリアＵと光吸収エリアＫとにおいて、発光エリアＵ／（発光エリアＵ＋光吸収エリアＫ）＜５０％の関係であることが好ましい。すなわち、発光エリアＵが光吸収エリアＫよりも小さければ良い。
　図３Ｂは、一つの単位領域における発光エリアを拡大して示す平面図である。
　図３Ｂに示すように、単位領域１１の発光エリアＵには、有機ＥＬ素子（発光素子）３０が設けられている。有機ＥＬ素子３０は、平面形状が円形の凹部９を複数有している。凹部９の直径φは、例えば５μ程度である。複数の凹部９は、縦横に規則的に配置され、格子状をなしている。凹部９の密度は、発光エリアＵの面積に占める複数の凹部９の全面積の割合が７０％になる程度である。
　図４は、有機ＥＬ装置の上面に垂直な任意の平面で切断した断面図であり、発光エリア部分を示す。図５は、発光エリアの一部を拡大して示す平面図である。図６は、図５のＡ－Ａ’線に沿う断面図である。
　図４に示すように、本実施形態の有機ＥＬ装置１００は、基材２と、反射層３と、第１電極４と、発光層を含む有機層５と、第２電極６と、を備える。有機ＥＬ装置１００は、トップエミッション型のディスプレイであり、発光層から発せられた光は第２電極６側から射出される。基材２は、基板７と、光吸収層８と、を含む。基板７の一面側には、光吸収層８、反射層３、第１電極４、有機層５、第２電極６が、基板７側からこの順に積層されている。
　基板７には、例えばガラス基板が用いられる。なお、有機ＥＬ装置１００はトップエミッション型の有機ＥＬ装置であるから、基板７は必ずしも光透過性を有する必要はなく、例えばシリコン基板等の半導体基板を用いてもよい。
　図５に示すように、有機ＥＬ装置１００の発光エリアＵには、複数の凹部９が形成されている。各凹部９は、図６に示すように、基材２の上面２ａにおいて上部に向かって開口しており、その断面形状は円弧状である。すなわち、各凹部９の内面は、立体的には球面の一部をなしている。光吸収層８は、感光性を有する樹脂、例えばアクリル、エポキシ、ポリイミド等の黒色に着色された樹脂で構成されている。光吸収層８の材料に感光性樹脂を用いると、後述する凹部９の形成方法にとって好適である。ただし、後述する形成方法以外の方法を採る場合には、光吸収層８の構成材料は、必ずしも感光性を有していなくてもよい。
　さらに光吸収層８の構成材料は、樹脂でなくてもよく、無機材料を用いてもよい。
　反射層３は、単位領域１１ごとに設けられ、各単位領域１１における発光エリアＵ内に形成されている。反射層３は、複数の凹部９の内面を含む光吸収層８の上面８ａ上に形成され、複数の凹部９に亘って連続して形成されていてもいいし、凹部９ごとに非連続的に形成されていてもよい。反射層３の構成材料としては、例えばアルミニウム、銀等の反射性の高い金属が好適に用いられる。本実施形態の場合、反射層３は、例えば膜厚１００ｎｍのアルミニウム膜で構成されている。
　充填層１２は、反射層３を介して各凹部９の内側に充填されている。充填層１２の上面１２ａは、反射層３の上面３ａを含む平面Ｑよりも低い位置にある。充填層１２の上面１２ａから反射層３の上面３ａまでの高さをｄ２とする。本実施形態の場合、高さｄ２は、例えば０．１ｍｍに設定されている。なお、凹部９の最底部９Ｂから反射層３の上面３ａまでの高さをｄ１とする。深さｄ１の具体例については、後述する。
　充填層１２の上面１２ａは、反射層３の上面３ａを含む平面Ｑよりも低い位置にあることが好ましいが、充填層１２の上面１２ａが最も高い位置にある場合でも、平面Ｑと同じ高さにある必要がある。逆に言えば、充填層１２は、平面Ｑよりも上方に盛り上がるように形成されることはない。充填層１２は、光透過性を有する樹脂により構成されている。
具体的には、充填層１２の材料には、透過率が９５％のアクリル系樹脂が用いられる。本実施形態の充填層１２の屈折率は、例えば１．５である。
　複数の第１電極４は、表示領域１０において互いに並行して延在している。単位領域１１においては、発光エリアＵ内に存在する複数の凹部９内の充填層１２の上面１２ａと反射層３の上面３ａとに亘って形成されている。第１電極４のうち、光吸収層８の上面８ａ上に位置する部分は、反射層３の一部と接している。各凹部９の内側の位置において、第１電極４の下面は、充填層１２の上面１２ａに接している。したがって、第１電極４の下面は、反射層３の上面３ａを含む平面Ｑよりも低い位置にある。第１電極４は、例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）等の透明導電膜により構成された透明電極であり、光透過性を有する。本実施形態の場合、第１電極４は、例えば膜厚１２０ｎｍのＩＴＯで構成されている。第１電極４は、有機層５に正孔を注入するための陽極として機能する。
　有機層５は、発光エリアＵ内に形成されている。有機層５は、複数の凹部９に亘って形成された、第１電極４の上面に沿って積層されている。有機層５は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層および電子注入層を含む有機材料からなる積層体である。有機層５の下面は、反射層３の上面３ａを含む平面Ｑよりも低い位置にある。有機層５を構成する各層の詳細な構成や機能については、後述する。
　複数の第２電極６は、表示領域１０において互いに並行して延在している。単位領域１１においては、発光エリアＵ内に存在する複数の凹部９内の有機層５の上面に沿って積層されている。第２電極６は、例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）等の透明導電膜により構成された透明電極であり、光透過性を有する。本実施形態の場合、第２電極６は、例えば膜厚１２０ｎｍのＩＴＯで構成されている。第２電極６は、有機層５に電子を注入するための陰極として機能する。
　本実施形態では、発光エリアＵにおいて、第１電極４と第２電極６とに挟まれた領域がマイクロキャビティ構造を構成する。発光層から発せられた光は、第１電極４と第２電極６との間で多重反射する。このとき、発光層から発せられた光のうちの特定の波長成分が強められる。また、図６では図示を省略したが、第２電極６の上面には、キャップ層と呼ばれる光学調整層が積層されている。
　図７は、凹部構造の詳細を示す断面図である。ここでは、有機ＥＬ素子３０を構成する複数の凹部構造の一つを拡大して示している。また、３つの単位領域１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂにおける有機ＥＬ素子３０の凹部構造は、正孔注入層の膜厚が異なるだけであって、基本構成は共通である。
　図７に示すように、凹部構造において、有機層５は、第１電極４の上層に設けられている。有機層５は、第１電極４側から正孔注入層１４、正孔輸送層１５、発光層１６、電子輸送層１７、電子注入層１８が積層された積層膜で構成されている。ただし、発光層１６以外は、必要に応じて適宜挿入されればよい。また、輸送層と注入層とは１層で兼ねられていてもよい。本実施形態では、上述のように、正孔注入層１４、正孔輸送層１５、発光層１６、電子輸送層１７、および電子注入層１８の５層構造の有機層を例示する。さらに必要に応じて、正孔ブロック層、電子ブロック層など、反対側の電極への電荷の移動を阻止するための層を適宜追加してもよい。
　正孔注入層１４は、第１電極４から発光層１６への正孔注入効率を高める機能を有する層である。正孔注入層１４の材料としては、例えば、ベンジン、スチリルアミン、トリフェニルアミン、ポルフィリン、トリアゾール、イミダゾール、オキサジアゾール、ポリアリールアルカン、フェニレンジアミン、アリールアミン、オキザゾール、アントラセン、フルオレノン、ヒドラゾン、スチルベン、トリフェニレン、アザトリフェニレン、あるいはこれらの誘導体、または、ポリシラン系化合物、ビニルカルバゾール系化合物、チオフェン系化合物あるいはアニリン系化合物等の複素環式共役系のモノマー、オリゴマーあるいはポリマー等が用いられ、これら有機材料にモリブデン酸化物が混合される。有機材料とモリブデン酸化物との混合比率は、例えば有機材料が８０％程度、モリブデン酸化物が２０％程度である。
　正孔輸送層１５は、第１電極４から発光層１６への正孔輸送効率を高める機能を有する層である。正孔輸送層１５には、正孔注入層１４と同様の有機材料が用いられる。なお、正孔注入層１４と正孔輸送層１５とは一体化していてもよく、独立した層として形成されていてもよい。
　発光層１６は、第１電極４側から注入された正孔と第２電極６側から注入された電子とを再結合させ、エネルギーを失活する際に光を射出する機能を有する。発光層１６の材料は、例えばホスト材料とドーパント材料とから構成される。さらに、アシスト材料を含んでもよい。ホスト材料は、発光層１６中の構成材料の中で最も高い比率で含まれる。例えばホスト材料とドーパント材料との混合比率は、ホスト材料が９０％程度であり、ドーパント材料が１０％程度である。ホスト材料は、発光層１６の成膜を容易にするとともに、発光層１６を膜の状態で維持する機能を有する。したがって、ホスト材料は、成膜後に結晶化が生じにくく、化学変化が生じにくい安定した化合物であることが求められる。また、第１電極４と第２電極６との間に電界を印加した際には、ホスト分子内でキャリアの再結合が生じ、励起エネルギーをドーパント材料に移動させてドーパント材料に発光させる機能を有する。発光層１６の厚さは、例えば６０ｎｍ程度である。
　発光層１６の具体的な材料としては、低分子蛍光色素、蛍光性の高分子、金属錯体等の発光効率が高い材料を含む材料が挙げられる。発光層１６の材料として、例えば、アントラセン、ナフタレン、インデン、フェナントレン、ピレン、ナフタセン、トリフェニレン、アントラセン、ペリレン、ピセン、フルオランテン、アセフェナントリレン、ペンタフェン、ペンタセン、コロネン、ブタジエン、クマリン、アクリジン、スチルベン、あるいはこれらの誘導体、トリス（８－キノリノラト）アルミニウム錯体、ビス（ベンゾキノリノラト）ベリリウム錯体、トリ（ジベンゾイルメチル）フェナントロリンユーロピウム錯体、ジトルイルビニルビフェニル等が挙げられる。
　電子輸送層１７は、第２電極６から発光層１６への電子輸送効率を高める機能を有する。電子輸送層１７の材料としては、例えば、キノリン、ペリレン、フェナントロリン、ビススチリル、ピラジン、トリアゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、フルオレノン、またはこれらの誘導体や金属錯体が用いられる。具体的には、トリス（８－ヒドロキシキノリン）アルミニウム、アントラセン、ナフタレン、フェナントレン、ピレン、アントラセン、ペリレン、ブタジエン、クマリン、アクリジン、スチルベン、１，１０－フェナントロリンまたはこれらの誘導体や金属錯体等が用いられる。電子輸送層１７の厚さは、例えば１５ｎｍ程度である。
　電子注入層１８は、第２電極６から発光層１６への電子注入効率を高める機能を有する。電子注入層１８の材料としては、例えば金属カルシウム（Ｃａ）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）等の化合物が用いられる。なお、電子輸送層１７と電子注入層１８とは一体化していてもよく、独立した層として形成されていてもよい。電子注入層１８の厚さは、例えば０．５ｎｍ程度である。
　マイクロキャビティ構造２０は、第１電極４と第２電極６との間で生じる光の共振を利用し、特定波長の光を増強させる効果を有する。本実施形態の場合、赤色、緑色、青色の各単位領域１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂから射出される光の波長は、それぞれ異なる。そのため、第１電極４と第２電極６との間の光路長は、各色の発光スペクトルピーク波長に対応している。赤色の単位領域１１Ｒの光路長が最も長く、青色の単位領域１１Ｂの光路長が最も短く、緑色の単位領域１１Ｇの光路長がその中間の長さになるように、光路長がそれぞれ設定されている。
　各単位領域１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂのマイクロキャビティ構造２０の光路長をそれぞれ異ならせる手法には種々あるが、ここでは、抵抗値への影響を極力抑える観点から、正孔注入層１４の厚さを異ならせる手法を採用する。赤色の単位領域１１Ｒの正孔注入層１４の厚さをｔHIL-Rとし、緑色の単位領域１１Ｇの正孔注入層１４の層厚をｔHIL-Gとし、青色の単位領域１１Ｂの正孔注入層１４の層厚をｔHIL-Bとしたとき、例えば、ｔHIL-R＞ｔHIL-G＞ｔHIL-Bとする。
　マイクロキャビティ構造２０により、有機層５から射出される光は、第１電極４と第２電極６との間で所定の光学長の範囲内で反射を繰り返し、光路長に対応した特定の波長の光は共振して増強される一方、光路長に対応しない波長の光は弱められる。その結果、外部に取り出される光のスペクトルが急峻でかつ高強度になり、輝度および色純度が向上する。
　発光層１６の構成材料については、赤色単位領域１１Ｒに、赤色光を射出する発光材料が用いられ、緑色単位領域１１Ｇに、緑色光を射出する発光材料が用いられ、青色単位領域１１Ｂに、青色光を射出する発光材料が用いられてもよい。本実施形態の場合、いずれの単位領域においても、ホスト材料にバイポーラ性材料が用いられる。
　ドーパント材料には、赤色単位領域１１Ｒ、緑色単位領域１１Ｇに燐光材料が用いられ、青色単位領域１１Ｂに蛍光材料が用いられる。発光層１６の厚さは、赤色単位領域１１Ｒ、緑色単位領域１１Ｇでは例えば６０ｎｍ程度であり、青色単位領域１１Ｂでは例えば３５ｎｍ程度である。
　もしくは、赤色単位領域１１Ｒ、緑色単位領域１１Ｇ、青色単位領域１１Ｂの発光エリアＵの全てにおいて、白色光を射出する同一の発光材料が用いられてもよい。この場合であっても、各単位領域１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂにより異なる波長の光が共振して増幅される結果、赤色単位領域１１Ｒから赤色光が射出され、緑色単位領域１１Ｇから緑色光が射出され、青色単位領域１１Ｂから青色光が射出される。
　キャップ層２１は、第２電極６の上面に積層されている。キャップ層２１は、第２電極６を保護する保護層として機能するとともに、光学調整層として機能する。なお、第２電極６よりも上層側に、カラーフィルターが付加されていてもよい。有機層５から射出される光がカラーフィルターを透過することにより、色純度を高めることができる。
　なお、光吸収層の構成は上述した構成に限らない。本実施形態では、基板７上に黒色に着直された樹脂からなる光吸収層８を設け、当該光吸収層８に複数の凹部９を形成しているが、適宜構成を変更することが可能である。光吸収層８に凹部９を形成する際、フォトリソグラフィーによるパターニングが難しい場合に、例えば、下記の構造が考えられる。
（光吸収層の変形例）
　図８は、光吸収層の変形例を示す断面図である。
　図８に示すように、基板７上に透明な樹脂層３８を形成し、当該樹脂層３８に形成された複数の凹部９を含む上面３８ａに沿って、光吸収層８を形成してもよい。このように、透明な樹脂層３８に対して予め凹部９を形成した後に、光吸収層８を形成することにより、凹部９を良好にパターン成形することができる。
　有機ＥＬ装置１００の具体的な構成例は、例えば［表１］のようになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　以下、上記構成の有機ＥＬ装置１００の製造工程について、図９Ａ～図１２Ｂを用いて説明する。なお、図９Ａ～図１２Ｂは一つの凹部構造について示している。
　最初に、図９Ａに示すように、基板７の上面７ａにポジ型の感光性樹脂材料を塗布し、樹脂層２３を形成する。
　次に、図９Ｂに示すように、フォトマスク２４を介して樹脂層２３の露光を行う。
このとき、グレートーンマスクのように、所定の光透過量分布を有するフォトマスク２４、具体的には円形パターンの中心付近の光透過量が大きく、周縁部にいくに従って光透過量が小さくなるフォトマスク２４を用いる。これにより、樹脂層２３においては、円形パターンの中心付近の露光量が大きく、周縁部にいくに従って露光量が小さくなる。
　次に、図９Ｃに示すように、所定の現像液を用いて樹脂層２３の現像を行う。このとき、樹脂層２３の露光量の差異に応じて、樹脂層２３の膜減り量は円形パターンの中心付近で大きく、周縁部にいくに従って小さくなる。このようにして、樹脂層２３に断面形状が円弧状の凹部９が形成され、光吸収層８が形成される。
　次に、図９Ｄに示すように、光吸収層８の全面にアルミニウム等の金属を蒸着し、反射層３を形成する。
　次に、充填層１２の形成方法として、３通りの方法を例示することができる。
　以下、これらの充填層１２の形成方法を説明する。
　第１の充填層形成方法は、以下の通りである。
　最初に、図１０Ａに示すように、アクリル、エポキシ、ポリイミド等の樹脂膜２５を反射層３の全面に形成する。樹脂膜２５の形成方法としては、例えばスピンコート、バーコート等の手法を用いて、液状の樹脂材料を反射層３の上に塗布する。このとき、樹脂膜２５が凹部９を埋め込み、さらに反射層３の平坦部分も覆うように、樹脂膜２５の膜厚を設定する。
　次に、図１０Ｂに示すように、例えばプラズマアッシング（ドライアッシング）等の手法を用いて、樹脂膜２５の全面をエッチバックする。このとき、樹脂膜２５の上面２５ａが反射層３の上面３ａを含む平面Ｑよりも低い位置にくるように、エッチバック量を調整する。これにより、充填層１２が形成される。
　次に、図１０Ｃに示すように、反射層３の上面３ａおよび充填層１２の上面１２ａに第１電極４、有機層５、および第２電極６を順次形成する。第１電極４、有機層５、および第２電極６は、既知のプロセスにより形成される。例えばシャドウマスクを用いた真空蒸着法を用いてパターン形成を行ってもよいし、これに限らず、スプレー法、インクジェット法、印刷法、レーザ転写法等を用いることもできる。
　第２の充填層形成方法は、以下の通りである。
　図１１Ａに示すように、アクリル、エポキシ、ポリイミド等の樹脂膜２５を反射層３の全面に形成する。この工程は、図１０Ａに示した第１の充填層形成方法と同様である。
　次に、図１１Ｂに示すように、スキージ２７を用いて、樹脂膜２５の全面を平坦化する。このとき、スキージ２７が通過した後の樹脂膜２５の上面２５ａが反射層３の上面３ａを含む平面Ｑと同一平面となるように、反射層３の上面３ａに沿ってスキージ２７を移動させる。
　次に、図１１Ｃに示すように、凹部９の中に樹脂膜２５が残存した基材を焼成する。
焼成により樹脂膜２５の体積が収縮する結果、樹脂膜２５の上面２５ａが反射層３の上面３ａを含む平面Ｑよりも低い位置になる。これにより、充填層１２が形成される。
　なお、上述した形成方法以外に、フォトマスクを用いて樹脂膜２５の露光を行い、その後、現像、水洗、乾燥を行うことによっても充填層１２を形成することが可能である。フォトマスクは凹部９に対応する領域を遮光するパターンとされており、露光時に、凹部９における光の集光によって凹部９内のアクリル系樹脂層が強く露光され、充填層が現像されすぎることを防ぐことができる。フォトマスクとして、例えばハーフトーンマスクを用いてもよい。
　次に、図１１Ｄに示すように、反射層３の上面３ａおよび充填層１２の上面１２ａに第１電極４、有機層５、および第２電極６を順次形成する。この工程は、図１０Ｃに示した第１の充填層形成方法と同様である。
　第３の充填層形成方法は、以下の通りである。
　図１２Ａに示すように、アクリル、エポキシ、ポリイミド等の樹脂膜２５を凹部９の内側にあたる反射層３の表面に積層する。樹脂膜２５の形成方法としては、例えばインクジェット等の手法を用いて、液滴状の樹脂材料を反射層３の上に塗布する。このとき、樹脂膜２５の上面２５ａが反射層３の上面３ａを含む平面Ｑよりも低い位置になるように、インクジェットヘッド２９からの樹脂材料の吐出量を調整する。これにより、充填層１２が形成される。
　次に、図１２Ｂに示すように、反射層３の上面３ａおよび充填層１２の上面１２ａに第１電極４、有機層５、および第２電極６を順次形成する。この工程は、図１０Ｃに示した第１の充填層形成方法と同様である。
　以上の工程により、本実施形態の有機ＥＬ装置１００が完成する。
　図１３Ａは、従来の有機ＥＬ装置１０１を示す断面図、図１３Ｂは、第１実施形態の有機ＥＬ装置を示す断面図である。
　有機ＥＬ装置１０１は、基板１０２上に反射層１０３、第１電極１０４、有機層１０５、第２電極１０６が順次積層された構成を有する。有機ＥＬ装置１０１において、有機層１０５中の発光層から発せられた光は全ての方向に向けて均一に射出され、屈折率が異なる各層の界面で屈折しながら内部を進む。基板１０２側に進んだ光は、反射層１０３で反射する。
　第２電極１０６と外部空間（空気）との界面には屈折率差があるため、この界面に対して小さい入射角で入射した光は外部空間に射出され、大きい入射角で入射した光は界面で反射し、再度内部を進む。例えば有機層１０５内の任意の発光点Ｍから真横に近い方向に射出された光Ｌ１は、層間の界面で屈折して角度が多少変わったとしても、外部空間に射出されにくい。
　光が有機ＥＬ装置１０１の内部を進行する際の経路において、第２電極１０６と外部空間（空気）との界面では、光の反射による損失は発生しない。これに対し、第１電極１０４と反射層１０３との界面では、一般に反射層１０３を構成する金属の反射率が１００％でないため、光の反射による損失が発生する。さらに、光の一部は、有機ＥＬ装置１０１の内部を進行する間に各膜によって吸収される。したがって、光は、有機ＥＬ装置１０１の内部を進行しつつ減衰する。通常、有機層１０５の屈折率は１．８程度であり、この場合、発光層から発せられた光のうち、外部空間に取り出される光の割合は約２０％である。このように、従来の有機ＥＬ装置１０１は、光利用効率が低いという問題を有している。
　これに対して、本実施形態の有機ＥＬ装置１００においては、図１３Ｂに示すように、反射層３が凹部９に沿って湾曲しているため、反射層３で反射する光は進行方向が変わり、有機ＥＬ装置１００の内部を進む。このとき、元来は第２電極６と外部空間（空気）との界面に対して大きい入射角を持っていたとしても、反射層３で反射したことで第２電極６と外部空間との界面における臨界角よりも小さい入射角に変換された光は、外部空間に取り出される。
　特に本実施形態の場合、上述したように、充填層１２の上面１２ａは、反射層３の上面３ａを含む平面Ｑよりも低い位置にあり、かつ、有機層５の下面５ｂは、平面Ｑよりも低い位置にある。すなわち、凹部９の内側における有機層５の側方（図１３Ｂの左右方向）には、反射層３が存在する。そのため、例えば有機層５内の任意の発光点Ｍから真横に近い方向に射出された光Ｌ１は、反射層３で反射し、進行方向の角度が変わる。その結果、図１３Ａに示す従来の有機ＥＬ装置１０１と異なり、発光点Ｍから真横に近い方向に射出された光Ｌ１であっても、反射層３で反射した後、第２電極６と外部空間との界面に臨界角よりも小さい入射角で入射した時点で外部空間に取り出すことができる。このようにして、光利用効率に優れた有機ＥＬ装置１００を提供することができる。
　なお、本実施形態では、充填層１２の上面１２ａが平面Ｑよりも低い位置にあり、かつ、有機層５の下面５ｂが平面Ｑよりも低い位置にあるため、有機層５内の発光点Ｍから略真横に射出された光であっても、反射層３に入射することができる。しかしながら、仮に充填層１２の上面１２ａが平面Ｑと同一平面上にあったとすると、有機層５の下面５ｂは平面Ｑよりも高い位置にあることになる。この場合、凹部９の内側に位置する有機層５の側方に反射層３が存在しないため、有機層５内の発光点Ｍから略真横に射出された光は反射層３に入射しないことになる。ところが、従来の有機ＥＬ装置１０１と比べれば、有機層５内の発光点Ｍから真横に近い所定の角度範囲内に射出された光が反射層３に入射する割合は、充分に増加する。したがって、このような構成であっても、光利用効率に優れた有機ＥＬ装置を提供することができる。
　図１４Ａ、図１４Ｂは、凹部の深さを示すパラメーターを説明するための図である。
　本実施例では、凹部９の深さを表すパラメーターとして、凹部９の断面形状である円弧の中心角を用いた。
　図１４Ａ、図１４Ｂに示すように、凹部９を平面視したときの円の直径φを一定にするとともに、凹部９の断面形状を円弧状と規定している。したがって、凹部９の深さｄ１を円弧の中心角θで示すことにする。すなわち、凹部９の深さｄ１が深いと中心角θは大きくなり、凹部９の深さｄ１が浅いと中心角θは小さくなる。
　本実施形態では、電界によって発光するのは、上述したようにＵＶ光あるいは青色光である。しかしながら、ほとんどの光は充填層１２を経由して外部に放出されるので、充填層１２に含まれる蛍光体を励起して外部に出力される光は、蛍光体の発光成分になる。蛍光体の発光は、一般に全方位に均一に出射されるが、本発明の一態様にかかる凹部構造によって発光成分は導光して閉じ込められることなく、外部に射出することができる。
　本実施形態の有機ＥＬ装置１００は、単位領域１１内における発光エリアＵを小さくした場合でも、発光エリアＵ内に上述した凹部構造を設けることによって高い輝度を得ることができる。また、発光エリアＵが小さくても必要な輝度を出すことができるため、発光素子の負担が少なく、消費電力を押さえることができる。その結果、素子の寿命も長くなる。
　本実施形態の有機ＥＬ装置１００の効果を検証するため、本発明者らは、実施例と比較例の素子をそれぞれ作成し、視認性を比較した。
　図１５Ａ及び図１５Ｂは、比較例としての有機ＥＬ素子を示す図であって、図１５Ａは平面図、図１５Ｂは反射の様子を示す図である。図１６Ａ及び図１６Ｂは、実施例としての有機ＥＬ素子を示す図であって、図１６Ａは平面図、図１６Ｂは反射の様子を示す図である。
　比較例としての有機ＥＬ素子３２は、図１５Ａに示すように、１００００μｍ２の単位領域１１内の略全域に形成され、９０μｍ角の反射層３（８１００μｍ２）を有する。
　実施例としての有機ＥＬ素子３０は、図１６Ａに示すように、１００００μｍ２の単位領域１１の一部に形成され、２０μｍ角の反射層３（４００μｍ２）を有する。
　なお、発光材料には緑色発光材料を用い、いずれの有機ＥＬ素子も、輝度５００ｃｄ／ｍ２で発光させた。
　その結果、比較例の有機ＥＬ素子３２の場合、太陽光の反射によって発光していることがほとんど認識できなかった。一方、実施例の有機ＥＬ素子３０の場合、緑色発光が認識され、屋外の明るいところでの視認性の改善が確認できた。
　本実施形態の有機ＥＬ装置１００は、単位領域１１における発光エリアＵ以外の領域は光吸収層８の存在により黒色であるため、外観的には真っ黒なディスプレイとなる。光吸収層８が存在する光吸収エリアＫでは、外光を吸収して反射を抑えることができる。
　比較例の構成では、単位領域１１の略全域に有機ＥＬ素子３２（反射層３）が形成されているため（図１５Ａ）、単位領域１１の略全域において太陽光が反射してしまっていた（図１５Ｂ）。
　これに対して、本実施形態では、単位領域１１の一部にしか有機ＥＬ素子３０（反射層３）が形成されておらず、それ以外の領域には光吸収層８が存在している。
　単位領域１１は、１００μｍ角の大きさを有し、その面積が１００００μｍ２になる。
一方、反射層３は、２０μｍ角の大きさを有し、面積も４００μｍ２しかない。つまり、単位領域１１において反射層３が占める割合は４％しかない。入射した太陽光のうち、反射する光は全体の４％であり、残り９６％の光は光吸収層８において吸収される。そのため、実施例における素子構成によれば、入射した太陽光の大部分を光吸収層８において吸収させることができ、外光の反射を大幅に抑えることが可能である。
　このように、本実施形態の構成によれば視認性の良好な有機ＥＬ装置１００を得ることができる。
［第２実施形態］
　次に、本発明の第２実施形態の有機ＥＬ装置について説明する。
　以下に示す本実施形態の有機ＥＬ装置の基本構成は、上記第１実施形態と略同様であるが、能動素子と各種配線とのコンタクト部分を発光エリアとした点において異なる。よって、以下の説明では、先の実施形態と異なる点について詳しく説明し、共通な箇所の説明は省略する。また、説明に用いる各図面において、図１～図１６Ｂと共通の構成要素には同一の符号を付すものとする。
　図１７は、第２実施形態の有機ＥＬ素子における表示領域を部分的に示す平面図である。
　図１８は、第２実施形態の有機ＥＬ素子における各画素の構成を示す平面図である。
　図１９Ａは、図１８のＢ－Ｂ’線に沿う断面図であり、図１９Ｂは、図１８のＣ－Ｃ’線に沿う断面図である。図２０は、発光素子部における要部を拡大して示す断面図である。
　本実施形態の有機ＥＬ装置（表示装置）２００は、図１７に示すように、複数の画素Ｐがマトリクス状に配列された表示領域２２を有する表示装置である。各画素Ｐは、表示領域２２の左右方向に順に配置されたＲＧＢの３つのサブ画素（単位領域）１１により構成されている。赤色サブ画素１１Ｒは赤色光を発し、緑色サブ画素１１Ｇは緑色光を発し、青色サブ画素１１Ｂは青色光を発する。これら赤色サブ画素１１Ｒと緑色サブ画素１１Ｇと青色サブ画素１１Ｂとは、発光素子部２０６をそれぞれ有している。
　各サブ画素１１における発光素子部２０６は、各々の充填層に含まれる蛍光材料が異なっているが、それ以外の構成は共通である。１画素Ｐの大きさは、例えば、１２０μｍ角である。
　また、表示面側から見て、各サブ画素１１における発光素子部２０６以外の領域には光吸収層８が存在している。
　赤色サブ画素１１Ｒと緑色サブ画素１１Ｇと青色サブ画素１１Ｂのそれぞれは、独立に駆動（電界印加）できるようになっている。サブ画素を独立に電圧印加を行う手法としては、単純マトリックス電極やセグメント分割、ＴＦＴなどのＳＷ基板など、任意の手法で実施することができる。
　本実施形態では、１画素を３つのサブ画素１１に分割し、各サブ画素１１は互いに独立駆動されるため、各サブ画素１１の発光のさせ方によって、任意の色表示が可能となる。
　本実施形態の有機ＥＬ装置２００は、図１８に示すように、アクティブマトリクス基板２０１と、表示領域２２における複数のサブ画素１１に対応して所定配列されて設けられた複数の薄膜トランジスタ（能動素子）Ｔｒと、各薄膜トランジスタＴｒに接続される各種配線と、複数の薄膜トランジスタＴｒ及び各種配線を覆うようにして設けられた封止基板（不図示）と、を有する表示パネルを備えている。
　アクティブマトリクス基板２０１には、表示パネルを駆動するための駆動回路として、表示領域２２において、互いに並行して延びる複数のゲート線（走査線）２８と、各ゲート線２８に交差する方向に互いに並行して延びる複数のソース線（データ線）１９と、各ソース線１９に沿って延びる複数の電流供給配線２６と、が設けられている。ここで、ゲート線２８とソース線１９とは、互いに絶縁されており、全体そして、各サブ画素１１を構成するように格子状に形成されている。
　ゲート線２８、ソース線１９および電流供給配線２６は、Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉの金属層により幅３μｍで形成されている。各配線部分は、非発光領域である。
　ゲート線２８とソース線１９との交差部分には、それぞれに電気的に接続されたスイッチング用の薄膜トランジスタ（能動素子）Ｔｒが設けられている。薄膜トランジスタＴｒとしては公知のものを採用できるが、本実施形態では、薄膜トランジスタＴｒを２個、コンデンサ１個を備えた２Ｔｒ１Ｃの構成とした。
　さらに本実施形態では、薄膜トランジスタＴｒの薄膜トランジスタＴｒの半導体膜を、酸化物半導体で形成することができる。半導体膜は、例えば、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎのうち少なくとも１種の金属元素を含んでもよい。本実施形態では、半導体膜は、例えば、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系の半導体を含む。ここで、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系の半導体は、Ｉｎ（インジウム）、Ｇａ（ガリウム）、Ｚｎ（亜鉛）の三元系酸化物であって、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎの割合（組成比）は特に限定されず、例えばＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝２：２：１、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：２等を含む。このような酸化物半導体膜は、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系の半導体を含む酸化物半導体膜から形成され得る。
　なお、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系の半導体を含む活性層を有するチャネルエッチ型のＴＦＴを、「ＣＥ－ＩｎＧａＺｎＯ－ＴＦＴ」と呼ぶことがある。Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系の半導体は、アモルファスでもよいし、結晶質でもよい。結晶質Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系の半導体としては、ｃ軸が層面に概ね垂直に配向した結晶質Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系の半導体が好ましい。
　上記実施形態では、薄膜トランジスタＴｒの半導体膜は、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）、及び、酸素（Ｏ）を含む化合物（Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ）で形成されていると説明したが、本発明はこれに限定されない。薄膜トランジスタＴｒの半導体層が、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｔｉｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、及び、酸素（Ｏ）を含む化合物（Ｉｎ－Ｔｉｎ－Ｚｎ－Ｏ）、又は、インジウム（Ｉｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）、及び、酸素（Ｏ）を含む化合物（Ｉｎ－Ａｌ－Ｚｎ－Ｏ）等で形成されていてもよい。また、薄膜トランジスタＴｒの半導体膜は、アモルファスシリコン、低温ポリシリコン等で形成されていてもよい。
　コンタクト部２０５は、図１９Ａ、図１９Ｂに示すように、薄膜トランジスタＴｒ及び各種配線等を覆う層間絶縁層２０３に形成される。コンタクト部２０５は、薄膜トランジスタＴｒと発光素子部２０６とを電気的に接続する部分であり、平面視２０μｍ角に形成された非発光領域である。
　光吸収層８は、コンタクト部２０５を含む層間絶縁層２０３上に形成され、表示領域２２の略全域に形成されている。光吸収層８には、各サブ画素１１における発光素子部２０６に対応する領域に複数の凹部９が形成されている。
　発光素子部（発光素子）２０６は、図２０に示すように、光吸収層８に形成された複数の凹部９を含んで形成されている。発光素子部２０６は、反射層３、充填層１２、第１電極４、有機層５、第２電極６を有して構成されている。本実施形態では、コンタクト部２０５上に位置する幾つかの凹部９の底部側に開口９Ａが設けられており、これら各開口９Ａを介して、下層側のコンタクト部２０５と反射層３とが電気的に接続されている。
　発光素子部２０６の平面視における大きさは３５μｍ角である。有機層５は、対応するサブ画素１１の色で発光する。
　第１電極４は、反射層３と略同じ大きさであり、３５μｍ角で形成されている。先の実施形態と同様、第１電極４は反射層３の一部と接している。
　本実施形態では、薄膜トランジスタＴｒと発光素子部２０６とが反射層３及びコンタクト部２０５を介して電気的に接続されている。よって、薄膜トランジスタＴｒを介して発光素子部２０６を発光させることができる。
　本実施形態の有機ＥＬ装置２００において、サブ画素１１における発光素子部２０６以外の領域は、黒色の光吸収層８が存在しているので、外見的には略真っ黒なディスプレイである。また、ソース線１９、ゲート線２８及び電流供給配線２６は、光吸収層８の下層に形成されているので、外観からこれら各種配線が直接見えることはない。表示領域２２における反射層３の占める割合が、光吸収層８の割合に比べてかなり少ないため、反射領域を削減することができた。また、薄膜トランジスタＴｒ及び各種配線等を光吸収層８で覆うことで、金属層からなる各種配線において光が反射しないようにした。このように、反射領域を削減するとともに、金属層を光吸収層８で覆うことによって外光の反射を抑えることにより、視認性を大幅に改善することができた。
　本実施形態では、１つのサブ画素１１が縦１２０μｍ×横４０μｍ＝面積４８００μｍ２の大きさを有している。一方、反射層３は２０μｍ角＝面積４００μｍ２の大きさを有している。１つのサブ画素１１において反射層３が占める割合は８．３%である。つまり、サブ画素に入射した太陽光のうち９１．７%の光は、光吸収層８において吸収されて反射してこないことになる。
　さらに、本実施形態では、金属層からなるコンタクト部２０５及びその周辺部分を発光素子部２０６で覆うことにより、非発光エリアを発光エリアＵに変えることができる。本実施形態の発光素子部２０６は、上述した凹部構造により高輝度発光が可能なため、サブ画素１１内における発光エリアＵを小さくすることができる。これに伴い、サブ画素１１中で光吸収層８が占める割合を大きくでき、より多くの太陽光を光吸収層８において吸収することができる。
　なお、本実施形態では、発光素子部２０６の発光効率が、凹部構造のない従来の構造に比べて２倍以上になるため、サブ画素１１内における発光エリアＵを小さくしてもディスプレイの輝度を維持することができる。
　本実施形態の有機ＥＬ装置の効果を検証するため、本発明者らは、実施例の素子と比較例の素子をそれぞれ作成し、視認性を比較した。
　実施例は、黒色の光吸収層８に凹部９を形成した素子である。
　比較例は、透明な樹脂層に凹部９を形成した素子である。
　いずれの素子も、輝度５００ｃｄ／ｍ２の明るさの白色で発光させたところ、比較例の素子では、太陽光の反射によって、発光素子部の白色発光を殆ど認識することができなかったが、実施例の素子では発光素子部における発光を認識することができた。よって、屋外の明るい場所における視認性の改善を確認することができた。
［第３実施形態］
　次に、本発明の第３実施形態の有機ＥＬ装置について説明する。
　以下に示す本実施形態の装置の基本構成は、上記第１実施形態と略同様であるが、表面反射防止層を備えた点において異なる。よって、以下の説明では、第１実施形態と異なる点について詳しく説明し、共通な箇所の説明は省略する。また、説明に用いる各図面において、図１～図２０と共通の構成要素には同一の符号を付すものとする。
　図２１は、第３実施形態の有機ＥＬ装置における要部を示す断面図である。
　本実施形態の有機ＥＬ装置は、図２１に示すように、発光素子部２０６の最表面に反射防止層３１を備えている。具体的に、反射防止層３１は第２電極６の表面上に設けられている。反射防止層３１として、ＡＲ（アンチリフレクション）コート膜を用いることができる。この他にも、誘電体多層膜、ナノ構造による屈折率制御膜（モスアイフィルム）などを採用することができ、種類は限定しない。
　反射防止層３１は、第１実施形態だけでなく、第２実施形態の構成にも適用することが可能である。反射防止層３１は、上述した各実施形態の有機ＥＬ素子３０あるいは発光素子部２０６における光の表面反射をなくすために有用である。
　有機ＥＬ素子３０あるいは発光素子部２０６における光の表面反射は、最表面を構成する材料の屈折率によって決まるが、４％～１０％くらいまで起こってしまう。光吸収層８により単位領域あるいはサブ画素における内部反射を低減させても、表面反射があると、視認性が著しく低下してしまう。特に、少し斜め方向からの視認性の低下が著しい。そこで、本実施形態のように、有機ＥＬ素子３０及び発光素子部２０６の最表面に反射防止層３１を設けることによって、表面反射を低減させて視認性を高めることができる。
　本実施形態の効果を実証するために、本発明者らは、実施例の素子と比較例の素子をそれぞれ作成し、視認性を比較した。
　実施例は、反射防止層３１を最表面に備えた有機ＥＬ素子である。
　比較例は、反射防止層３１を備えていない有機ＥＬ素子である。
　いずれの素子も、実施形態１の有機ＥＬ素子の素子構成を基本とし、輝度５００ｃｄ／ｍ２の明るさで発光させた。
　その結果、いずれの素子でも発光色を視認することができたが、反射防止層３１を備えた実施例の素子の方がやや視認性に優れていた。さらに、少し斜めから見ると、比較例の素子は表面反射がきつく視認性が低下したが、実施例の素子の方は殆ど視認性が低下しなかった。
［第４実施形態］
　次に、本発明の第４実施形態の有機ＥＬ装置について説明する。
　以下に示す本実施形態の装置の基本構成は、上記第２実施形態と略同様であるが、白色発光の有機ＥＬ素子を備えた点と、カラーフィルター基板を備えた点において異なる。よって、以下の説明では、第２実施形態と異なる点について詳しく説明し、共通な箇所の説明は省略する。また、説明に用いる各図面において、図１７～図２０と共通の構成要素には同一の符号を付すものとする。
　図２２は、第４実施形態の有機ＥＬ装置における表示領域を示す図である。図２３は、図２２のＣ－Ｃ’線に沿う断面図である。
　本実施形態の有機ＥＬ素子は、図２２及び図２３に示すように、各色のサブ画素１１に対応して設けられた、透明な半導体層を有した薄膜トランジスタＴｒと、白色発光の発光素子部（発光素子）４０６と、を有するアクティブマトリクス基板４０１と、カラーフィルター基板４０２と、を備えている。
　カラーフィルター基板４０２は、サブ画素１１に対応するＲＧＢ各色のカラーフィルターＣＦと、各カラーフィルターＣＦを区画する光吸収部（光吸収層）４８と、を備えて構成されている。各色のカラーフィルターＣＦは、発光素子部４０６上に配置され、発光素子部４０６を覆う大きさを有している。カラーフィルターＣＦの面積は、反射層３の設置領域と略同じである。カラーフィルター基板４０２のうち、各カラーフィルターＣＦ以外の領域は光吸収層８によって構成されている。
　本実施形態では、アクティブマトリクス基板４０１とは別にカラーフィルター基板４０２を作製し、アクティブマトリクス基板４０１とカラーフィルター基板４０２とを貼り合わせることによって、有機ＥＬ装置を得た。
　なお、上記作製方法に限られず、この他にも例えば、発光素子部４０６上に保護層を設け、保護層上にカラーフィルターＣＦ及び光吸収部４８をそれぞれ塗り分けることによって作製してもよいし、蒸着によるマスクパターンを成膜することによってカラーフィルターＣＦ及び光吸収層８を作製してもよい。
　発光素子部４０６は、白色光を発光する白色発光素子であり、黒色の光吸収層８に形成された複数の凹部９上に形成されている。
　次に、白色発光の発光素子部４０６の構成について詳しく説明する。
　本実施形態における発光素子部４０６は、凹部９ごとに白色発光の有機層３５を有している。白色発光の有機層３５は、青色発光の第１の発光ユニット（ＥＭＵ１）３９Ｂと、緑色及び赤色を発光する第２の発光ユニット（ＥＭＵ２）３９ＲＧと、を有して構成されている。
　青色発光の第１の発光ユニット（ＥＭＵ１）３９Ｂと、緑色及び赤色を発光する第２の発光ユニット（ＥＭＵ２）３９ＲＧと、を有して構成されている。
　図２４Ａは、青色発光ユニットの構成を示す図、図２４Ｂは、緑色及び赤色発光ユニットの構成を示す図である。また、図２４Ｃは、白色発光の発光素子部の構成を示す図である。
　図２４Ａ，図２４Ｂに示すように本実施形態では、膜厚４０ｎｍの正孔注入層（ＨＩＬ）１４，膜厚３０ｎｍの正孔輸送層（ＨＴＬ）１５，膜厚６０ｎｍの発光層（ＥＭＬ）１６，膜厚１５ｎｍの電子輸送層（ＥＴＬ）１７が積層された構造を発光ユニット（ＥＭＵ）１９とする。
　本実施形態では、図２４Ａに示すように青色発光材料をドープした青色発光層１６Ｂを有する第１の発光ユニット（ＥＭＵ１）３９Ｂと、図２４Ｂに示すように緑色発光材料をドープした緑色発光層１６Ｇ及び赤色発光材料をドープした赤色発光層１６Ｒを有する第２の発光ユニット（ＥＭＵ２）３９ＲＧと、を有する。
　ここで、第２の発光ユニット３９ＲＧは、緑色発光層１６Ｇ、赤色発光層１６Ｒをこの順で積層してある。
　図２４Ｃに示すように、各凹部９内に白色発光の有機層３５を備えた発光素子部４０６は、上述した青色発光ユニットと緑色及び赤色発光ユニットとを同時に備えることで白色発光を実現している。
　本実施形態の発光素子部４０６は、各凹部９における第１電極４上に、第１の発光ユニット３９Ｂ、リチウム（Ｌｉ）層、銅フタロシアニン錯体（ＣｕＰＣ）層、第２の発光ユニット３９ＲＧ、フッ化リチウム（ＬｉＦ）層及び第２電極６がこの順で積層されて構成されている。ここでは、電荷発生層１３として、膜厚１ｎｍのリチウム（Ｌｉ）層及び膜厚５ｎｍの銅フタロシアニン錯体（ＣｕＰＣ）層を備えている。この電荷発生層１３を中間層として、第１の発光ユニット３９Ｂと第２の発光ユニット３９ＲＧとが２層積層されている。
　第１電極４は、膜厚１２０ｎｍのＩＴＯからなる。膜厚０．５ｎｍのフッ化リチウム（ＬｉＦ）層は、電子注入層１８として機能する。
　図２５は、白色発光の発光素子部における発光スペクトルを示すグラフである。ここでは、発光素子部４０６の第２電極６におけるＡＬを１００ｎｍとした。
　本実施形態では、凹部構造によりマイクロキャビティ効果は得られないため、図２５に示す発光スペクトルがベースの特性となる。
　本実施形態では、白色発光の発光素子部４０６上にカラーフィルターＣＦを設置することによって、カラー表示素子を作製した。４００ｐｐｉを超える高精細ディスプレイでは、サブ画素ごとにＲＧＢの有機ＥＬ素子の塗り分けを行うことは困難である。一方、カラーフィルターＣＦの精細度は６００ｐｐｉ程度まで可能である。よって、本実施形態の構成を用いれば、ディスプレイの高精細化が可能である。
　また、一般的に、カラーフィルターＣＦを設置すると透過率が著しく低下してしまうが、本実施形態の構成によれば、発光エリア（発光素子部４０６）のみにカラーフィルターＣＦを設置するため、透過率の低下を防ぐことができる。
　本実施形態における有機ＥＬ装置では、第２実施形態と同様の透過率を得ることができた。
　本実施形態では、発光素子部４０６以外の領域の非発光領域が、カラーフィルター基板４０２の光吸収部４８によって覆われているため、外観的には略真っ黒なディスプレイとなる。また、アクティブマトリクス基板上に形成された金属層からなる配線等は、先の実施形態と同様に、光吸収層８で覆われた状態のため外観から直接見えることはない。
　よって、入射した太陽光の多くは、ディスプレイの表面側に設けられたカラーフィルター基板４０２の光吸収部４８において殆どが吸収されることとなり、外光の反射を抑えることができる。
　本発明者らが本実施形態の有機ＥＬ装置の効果を検証したところ、先の第２実施形態と同等の視認性を得ることができた。さらに、本実施形態では発光領域を限定しているため、白色発光に多い迷光による混色もなく、色純度も改善することができた。
　なお、本実施形態の構成に限らず、光吸収部４８を有するカラーフィルター基板４０２を備える場合には、アクティブマトリクス基板側に光吸収層８を備えなくてもよい。図２６に示すように、発光素子部４０６（凹部９）が透明な樹脂層３８に形成されていてもよい。
　以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
　上記各実施形態では、発光素子が複数の凹部を有する構成となっていたが、一つの凹部だけを有する構成であってもよい。
　また、上記実施形態では、凹部の断面形状が円弧状の場合を例にとって説明したが、凹部の断面形状は必ずしも円弧状でなくてもよい。凹部の断面形状は、例えば楕円や任意の曲線を含むものであってもよいし、直線を一部含むものであってもよい。
　その他、有機ＥＬ装置の各部の形状、寸法、数、配置、構成材料、形成プロセス等の具体的な構成については、上記実施形態に限らず、適宜変更が可能である。
　また、本発明の一態様による有機ＥＬ装置は、表示装置の他、照明装置等に適用することも可能である。例えば白色光を生成する照明装置に本発明の一態様を適用する場合、上記実施形態に例示したように、互いに分割された異なる発光色の複数の単位領域を備えたものでなくてもよい。
具体的には、例えば一つの発光層中に赤色、緑色、青色の３種類のドーパント色素をドーピングしたものであってもよいし、青色正孔輸送性発光層と緑色電子輸送性発光層と赤色電子輸送性発光層との積層構造であってもよいし、青色電子輸送性発光層と緑色電子輸送性発光層と赤色電子輸送性発光層との積層構造であってもよい。
　本発明のいくつかの態様は、外光の反射を減らして視認性を改善することが必要な有機エレクトロルミネッセンス装置、照明装置および表示装置などに適用することができる。
　２…基材、２ａ…上面、３…反射層、４…第１電極、５…有機層、５ｂ…下面、６…第２電極、８…光吸収層、９…凹部、Ｑ…平面、Ｕ…発光エリア、１０，２２…表示領域、１１（１１Ｂ，１１Ｇ，１１Ｒ）…サブ画素（単位領域）、１２…充填層、１６…発光層、３０…有機ＥＬ素子（発光素子）、３１…反射防止層、４８…光吸収部（光吸収層）、ＣＦ…カラーフィルター、Ｌ１…光、Ｔｒ…薄膜トランジスタ（能動素子）、１００，２００…有機ＥＬ装置（有機エレクトロルミネッセンス装置、照明装置、表示装置）、２０６，４０６…発光素子部（発光素子）

Claims (14)

  1. 　一面側に凹部が設けられた基材と、
    　少なくとも前記凹部の表面に設けられた反射層と、前記反射層を介して前記凹部の内側に充填された光透過性を有する充填層と、前記充填層の上層側に少なくとも設けられていた光透過性を有する第１電極と、前記第１電極の上層に設けられた、少なくとも発光層を含む有機層と、前記有機層の上層側に設けられた光透過性を有する第２電極と、を備えた発光素子と、を備え、
    　表示領域が互いに分割された複数の単位領域からなり、
    　前記単位領域は、区画化された発光エリアと非発光エリアとを有しており、
    　前記発光エリアに前記発光素子が設けられ、前記非発光エリアに光吸収層が設けられている有機エレクトロルミネッセンス装置。
  2. 　前記光吸収層は、前記基材と前記反射層との間に設けられるとともに前記発光エリア及び前記非発光エリアに形成され、
    　前記発光エリア内の前記光吸収層に前記凹部が形成されている
    　請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
  3. 　前記基材上に、前記凹部を有する樹脂層と、前記凹部を含む前記樹脂層の上面に沿って形成された前記光吸収層と、が形成されている
    　請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
  4. 　前記基材上に、前記発光エリアに対応するカラーフィルターと、前記カラーフィルターを区画するとともに前記非発光エリアに対応する前記光吸収層と、によって構成されるカラーフィルター基板を備えている
    　請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
  5. 　前記発光エリアおよび前記非発光エリアにおいて、
    　前記発光エリア／（前記発光エリア＋前記非発光エリア）＜５０％である
    　請求項１から４のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
  6. 　前記発光エリアに複数の凹部が設けられ、
    　前記複数の凹部に前記反射層が形成されている
    　請求項１から５のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
  7. 　前記反射層の一部と前記第１電極の一部とが接している
    　請求項１から６のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
  8. 　前記凹部の位置における前記第１電極の下面は、前記基材の一面側を含む平面よりも下方に位置している
    　請求項１から７のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
  9. 　前記発光エリアは、独立に発光制御できる複数の能動素子を備えている
    　請求項１から８のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
  10. 　前記能動素子が、酸化物半導体で形成されている
    　請求項９に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
  11. 　前記能動素子と前記発光素子とが前記反射層を介して電気的に接続されている
    　請求項９または１０に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
  12. 　前記発光素子上に反射防止層が設けられている
    　請求項１から１１のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
  13. 　基材の一面側に凹部を形成する行程と、
    　少なくとも前記凹部の表面に沿って反射層を形成する工程と、
    　前記凹部の内側に前記反射層を介して光透過性を有する充填層を形成する工程と、
    　少なくとも前記充填層の上層側に光透過性を有する第１電極を形成する工程と、
    　前記第１電極の上層側に少なくとも発光層を含む有機層を形成する工程と、
    　前記有機層の上層側に光透過性および光透過性および光反射性を有する第２電極を形成する工程と、を備え、
    　表示領域が互いに分割された複数の単位領域からなり、
    　前記単位領域は、区画化された発光エリアと非発光エリアとを有しており、
    　前記発光エリアに前記発光素子が設けられ、前記非発光エリアに光吸収層が設けられている、照明装置。
  14. 　一面側に凹部が設けられた基材と、
    　少なくとも前記凹部の表面に設けられた反射層と、前記反射層を介して前記凹部の内側に充填された光透過性を有する充填層と、前記充填層の上層側に少なくとも設けられていた光透過性を有する第１電極と、前記第１電極の上層に設けられた、少なくとも発光層を含む有機層と、前記有機層の上層側に設けられた光透過性を有する第２電極を備えた発光素子と、を備え、
    　表示領域が互いに分割された複数の単位領域からなり、
    　前記単位領域は、区画化された発光エリアと非発光エリアとを有しており、
    　前記発光エリアに前記発光素子が設けられ、前記非発光エリアに光吸収層が設けられている、表示装置。
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