有機発光素子及びその製造方法
【課題】有機発光素子及びその製造方法を提供する。
【解決手段】基板上に配設された第１画素電極と、前記第１画素電極のエッジを覆うように形成され、前記第１画素電極の一部領域を露出させる第１開口部を有する第１バンクと、前記第１画素電極及び前記第１バンクの少なくとも一部領域を覆うように形成された第２画素電極と、前記第２画素電極を覆うように配設された有機発光層と、前記有機発光層を覆うように配設され、前記第１画素電極及び前記第２画素電極と対向するように形成される対向電極と、を備えることを特徴とする有機発光素子である。
【解決手段】基板上に配設された第１画素電極と、前記第１画素電極のエッジを覆うように形成され、前記第１画素電極の一部領域を露出させる第１開口部を有する第１バンクと、前記第１画素電極及び前記第１バンクの少なくとも一部領域を覆うように形成された第２画素電極と、前記第２画素電極を覆うように配設された有機発光層と、前記有機発光層を覆うように配設され、前記第１画素電極及び前記第２画素電極と対向するように形成される対向電極と、を備えることを特徴とする有機発光素子である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機発光素子及びその製造方法に係り、さらに詳細には、発光効率が改善された有機発光素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機発光表示装置は、低電圧で駆動可能であり、軽量薄型であり、視野角が広くコントラストが優秀であるだけでなく、応答速度が速いという長所によって、次世代ディスプレイ装置として注目されている。
【０００３】
しかし、有機発光表示装置は、広い発光波長を有するために、発光効率及び色純度が低下するという問題がある。また、有機発光層から放出される光は、特定の方向性を有しないため、任意の方向に放出される光子のうち、相当数が有機発光素子内部の全反射によって実際の観測者に到達できず、有機発光素子の光抽出効率が低下するという問題もある。これらの問題を解決するために、有機発光層の厚さを調節して共振構造を形成し、光抽出効率を高める方法が利用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００５／０１５３４６８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、プリンティング法によって有機発光層を形成する有機発光表示装置では、有機発光層の膜厚を制御することが難しく、このような共振構造は適用し難いという問題があった。また、プリンティング法を利用した有機発光表示装置では、塗布された液状発光材料を乾燥させる過程で、発光部のエッジ領域で有機発光層の厚さが不均一に形成されてしまい、発光が不均一になるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、より容易に共振構造を形成することで、発光効率が更に改善された有機発光素子及びその製造方法を提供することにある。
【０００７】
また、本発明の目的とするところは、発光部のエッジ領域の発光を抑制することで、取り出される光の品質を向上させた有機発光素子及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を達成するために、本発明の一観点によれば、基板上に配設された第１画素電極と、前記第１画素電極のエッジを覆うように形成され、前記第１画素電極の一部領域を露出させる第１開口部を有する第１バンクと、前記第１画素電極及び前記第１バンクの少なくとも一部領域を覆うように形成された第２画素電極と、前記第２画素電極を覆うように配設された有機発光層と、前記有機発光層を覆うように配設され、前記第１画素電極及び前記第２画素電極と対向するように形成される対向電極と、を備えることを特徴とする有機発光素子が提供される。
【０００９】
また、前記第１画素電極と前記第２画素電極とは、屈折率が互いに異なる物質で形成されてもよい。
【００１０】
また、前記有機発光素子は、前記第１バンク上に形成され、前記第１画素電極を露出させ、前記第１開口部より広く形成された第２開口部を備える第２バンクをさらに備えてもよい。
【００１１】
また、前記第１バンクと前記第２バンクとは、同一の有機物質で形成されてもよい。
【００１２】
また、前記第２画素電極は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＩＧＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｇａｌｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ）、及びＡＺＯ（Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）からなる群より選択された少なくとも一つ以上の物質を含んでもよい。
【００１３】
また、前記第２画素電極の厚さは、１００ｎｍ以下であってもよい。
【００１４】
また、前記第２画素電極は、金属物質を含んでもよい。
【００１５】
また、前記第２画素電極の厚さは、１０ｎｍ以下であってもよい。
【００１６】
また、前記第１バンクの高さは、１μｍ以下であってもよい。
【００１７】
また、本発明の他の観点によれば、基板上に第１画素電極を形成する工程と、前記第１画素電極上に前記第１画素電極のエッジを覆うように形成され、前記第１画素電極の少なくとも一部領域を露出させる第１開口部を備える第１バンクと、前記第１バンク上に前記第１開口部よりも広く形成された第２開口部を備える第２バンクと、を形成する工程と、前記第１画素電極及び前記第１バンクの少なくとも一部領域を覆う第２画素電極を形成する工程と、前記第２画素電極を覆うように前記第２開口部によって定義された領域内に有機発光層を形成する工程と、前記有機発光層上に、前記第１画素電極及び前記第２画素電極と対向する対向電極を形成する工程と、を含む有機発光素子の製造方法が提供される。
【００１８】
前記第２画素電極を形成する工程では、前記第２画素電極は、前記第１画素電極と屈折率が互いに異なる物質で形成されてもよい。
【００１９】
また、前記第１バンク及び前記第２バンクを形成する工程は、前記第１バンク及び前記第２バンクを同一の有機物質で形成する工程を含んでもよい。
【００２０】
また、前記第１バンク及び前記第２バンクを形成する工程は、前記第１バンク及び前記第２バンクをハーフトーンマスクによって同時に形成する工程を含んでもよい。
【００２１】
また、前記有機発光層を形成する工程は、前記第２画素電極上に液状の有機物質を塗布し、前記液状の有機物質を乾燥させる工程を含んでもよい。
【００２２】
また、前記第２画素電極を形成する工程では、前記第２画素電極は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＩＧＯ、及びＡＺＯからなる群より選択された少なくとも一つ以上の物質を含んでもよい。
【００２３】
また、前記第２画素電極を形成する工程では、前記第２画素電極の厚さは、１００ｎｍ以下で形成されてもよい。
【００２４】
また、前記第２画素電極を形成する工程では、前記第２画素電極は、金属物質を含むように形成されてもよい。
【００２５】
また、前記第２画素電極を形成する工程では、前記第２画素電極の厚さは、１０ｎｍ以下で形成されてもよい。
【発明の効果】
【００２６】
以上説明したように本発明によれば、二重に備えられた画素電極を適用し、より容易に共振構造を形成することで、有機発光素子の発光効率を更に改善することができる。
【００２７】
また、発光部のエッジ領域の発光を抑制することで、有機発光素子から取り出される光の品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態に係る有機発光素子を概略的に示す断面図である。
【図２】図１の有機発光素子の共振原理を示す概念図である。
【図３】図１の有機発光素子のエッジ領域からの光の取り出しが抑制される原理を示す概念図である。
【図４】図１の有機発光素子の製造方法を順次に示す断面図である。
【図５】図１の有機発光素子の製造方法を順次に示す断面図である。
【図６】図１の有機発光素子の製造方法を順次に示す断面図である。
【図７】図１の有機発光素子の製造方法を順次に示す断面図である。
【図８】図１の有機発光素子の製造方法を順次に示す断面図である。
【図９】図１の有機発光素子の製造方法を順次に示す断面図である。
【図１０】本発明の他の一実施形態に係る有機発光素子を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００３０】
図１は、本発明の一実施形態にかかる有機発光素子１００の断面図である。
【００３１】
図１を参照すれば、基板１１０上に第１画素電極１２０が配設される。
【００３２】
基板１１０は、ＳｉＯ２を主成分とする透明材質のガラス材で形成される。しかし、基板１１０は、必ずしもこれに限定されず、透明なプラスチック材や金属材など、多様な材質の基板を利用してもよい。
【００３３】
前記基板１１０は、図示していないが、各画素当たりに配置された複数の画素回路部を備えてもよい。各画素回路部は、少なくとも一つの薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を備える。前記画素回路部のＴＦＴに備えられたソース電極及びドレイン電極のうち一つは、前記第１画素電極１２０の少なくとも一部と接続される。また、前記ＴＦＴは、基板１１０上の第１画素電極１２０と重なり合う領域に配置されうるが、それ以外にも第１画素電極１２０が配設された領域以外の領域に配置されることもある。
【００３４】
基板１１０上に形成される第１画素電極１２０は、透明又は半透明電極であってもよく、反射電極であってもよい。
【００３５】
第１画素電極１２０が透明又は半透明電極である場合には、第１画素電極１２０は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ（Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、Ｉｎ２Ｏ３（Ｉｎｄｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ)、ＩＧＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｇａｌｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ）、及びＡＺＯ（Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）からなる群より選択された少なくとも一つ以上の物質を含むように形成されてもよい。
【００３６】
第１画素電極１２０が反射電極である場合には、第１画素電極１２０は、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ及びこれらの化合物からなる群より選択された少なくとも一つ以上の物質を含むように形成された反射膜と、反射膜上に形成された前記透明又は半透明電極層と、を備えてもよい。
【００３７】
前記第１画素電極１２０のエッジを覆うように、バンク１４０が前記基板１１０上に形成される。前記バンク１４０は、第１バンク１４０ａと第２バンク１４０ｂとを備える。
【００３８】
前記第１バンク１４０ａは、第１画素電極１２０のエッジを覆うように形成され、第１画素電極１２０の少なくとも一部領域を露出させる第１開口部Ｃ１を備える。第２バンク１４０ｂは、第１バンク１４０ａ上に位置し、第１画素電極１２０及び第１バンク１４０ａの一部領域を露出させる第２開口部Ｃ２を備える。従って、第２開口部Ｃ２は、第１開口部Ｃ１よりも広く形成され、第１バンク１４０ａ及び第２バンク１４０ｂは、階段状に段差が形成された構造を有する。前記第１開口部Ｃ１及び第２開口部Ｃ２は、テーパ形状を有する。
【００３９】
本発明の一実施形態によれば、前記第１バンク１４０ａ及び第２バンク１４０ｂは、同一の物質によって一体に形成されてもよい。その場合、第１バンク１４０ａ及び第２バンク１４０ｂは、ポリイミド樹脂やアクリル樹脂のような親水性有機物質で形成されてもよい。前記第２バンク１４０ｂの表面には、有機発光層１６０の形成時にインクの氾濫（隣接画素への流入）を防ぐために、疎水性処理を施すことができる。前記第１バンク１４０ａと第２バンク１４０ｂとを相異なる物質で形成する場合には、第１バンク１４０ａは、第２バンク１４０ｂよりも親水性の高い物質で形成されてもよい。しかし、必ずしもこれに限定されず、第１バンク１４０ａと第２バンク１４０ｂとを同一の物質で形成し、第２バンク１４０ｂにフッ素などを含有して使用してもよい。すなわち、第２バンク１４０ｂを疎水化して使用してもよい。このとき、第１バンク１４０ａと第２バンク１４０ｂとを同一の物質で形成する場合には、ポリイミド樹脂やアクリル樹脂にフッ素を含有し、バンク１４０の高さに応じて親水性の程度を異ならせることができる。
【００４０】
前記第１バンク１４０ａは、第１画素電極１２０の端部から約１μｍ以下のエッジ領域を覆うように形成される。
【００４１】
前記第１バンク１４０ａ及び第２バンク１４０ｂ、特に第１バンク１４０ａを有機物質で形成する場合には、第１バンク１４０ａのパターニング工程によって生じうる第１画素電極１２０表面の損傷を防止しうる。すなわち、無機物質を第１画素電極１２０の表面にスパッタリング法によって形成する必要がないので、第１画素電極１２０の表面の損傷を抑えることができる。
【００４２】
前記第２バンク１４０ｂは、有機発光層１６０がプリンティングされる際に、インクが塗布される領域を定義する役割を果たす。このとき、第２バンク１４０ｂは、高さが過度に低ければ、塗布された液状の有機物質が第２バンク１４０ｂの外部に漏れる恐れがある。一方、高さが過度に高ければ、後述する対向電極１７０が第２バンク１４０ｂによって分離される恐れがある。従って、第２バンク１４０ｂは、適切な高さを有するように形成され、第２バンク１４０ｂの高さは、０.５μｍ〜３μｍ程度であることが好ましい。
【００４３】
第１バンク１４０ａ上には、第２画素電極１５０と有機発光層１６０とが形成されるので、第１バンク１４０ａの高さは、低く形成されることが望ましい。しかし、第１バンク１４０ａによって、第１画素電極１２０と第２画素電極１５０とが絶縁されるためには、第１バンク１４０ａは、所定の高さを有することがより好ましい。このとき、第１バンク１４０ａの高さは、０.１μｍ〜０.５μｍ程度であることが好ましい。
【００４４】
前記第１画素電極１２０及び第１バンク１４０ａの少なくとも一部の領域の上には、第２画素電極１５０が形成される。第２画素電極１５０は、第１画素電極１２０と屈折率が異なる材料で形成されてもよい。第２画素電極１５０は、第１画素電極１２０を構成する物質と関係なく、透明／半透明電極として形成されうる。
【００４５】
第２画素電極１５０が透明電極である場合には、第２画素電極１５０は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ（Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、Ｉｎ２Ｏ３（Ｉｎｄｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ)、ＩＧＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｇａｌｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ）、及びＡＺＯ（Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）からなる群より選択された少なくとも一つ以上の物質を含むように形成されてもよい。このように、第２画素電極１５０を透明な金属酸化物で形成する場合、前述した第１画素電極１２０と同一の物質とならないように選択することが望ましい。これは、後述するように、第２画素電極１５０を共振電極として作用させるためである。
【００４６】
第２画素電極１５０が前述した透明電極である場合、第２画素電極１５０は、１００ｎｍ以下、すなわち、数ｎｍ〜数十ｎｍの厚さを有するように形成されてもよい。
【００４７】
第２画素電極１５０が金属物質である場合には、第２画素電極１５０は、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ及びこれらの化合物からなる群より選択された少なくとも一つ以上の物質を含むように形成されてもよい。この場合、第２画素電極は、１０ｎｍ以下、すなわち、数ｎｍの厚さを有するように形成されてもよく、半透明電極として作用する。光が第２画素電極１５０を透過するために、第２画素電極１５０が金属物質である場合には、透明電極である場合よりも、当該厚さはさらに薄く形成されることがより好ましい。
【００４８】
前記第２画素電極１５０のエッジは、第１バンク１４０ａ上に形成され、前記第２画素電極１５０の中心領域は、第１画素電極１２０と接触するように形成される。従って、前記第１画素電極１２０と第２画素電極１５０とは、エッジ領域で第１バンク１４０ａが前記第１画素電極１２０と第２画素電極１５０との間に介在するように形成される。
【００４９】
有機発光層１６０は、第２画素電極１５０上に、前記第２開口部Ｃ２によって定義される領域内に形成される。
【００５０】
前記有機発光層１６０は、インクジェットプリンティング方式又はノズルプリンティング方式によって形成されてもよい。このとき、前記有機発光層１６０は、高分子有機物でありうる。有機発光層１６０が高分子有機物である場合、有機発光層１６０以外にホール輸送層（ＨＴＬ：Ｈｏｌｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ）が備えられる。ＨＴＬには、ポリエチレンジヒドロキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ：Ｐｏｌｙ−（２，４）−Ｅｔｈｙｌｅｎｅ−Ｄｉｈｙｄｒｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）やポリアニリン（ＰＡＮＩ：Ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ）が使用されてもよい。このとき、使用可能な有機材料は、ＰＰＶ（Ｐｏｌｙ−Ｐｈｅｎｙｌｅｎｅｖｉｎｙｌｅｎｅ）系及びポリフルオレン系の高分子有機物であってもよい。
【００５１】
前記有機発光層１６０の形成は、必ずしもこれに限定されず、蒸着方法を用いて低分子有機物によって形成されることもある。有機発光層１６０が低分子有機物である場合、有機発光層１６０を中心にホール輸送層（ＨＴＬ）、ホール注入層（ＨＩＬ：Ｈｏｌｅ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）、電子輸送層（ＥＴＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ）、及び電子注入層（ＥＩＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）が積層される。それ以外にも、必要によって多様な層が積層されうる。このとき、使用可能な有機材料としては、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）、Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ、Ｎ’−ジフェニル−ベンジジン（ＮＰＢ）、トリス−８−ヒドロキシキノリンアルミニウム（Ａｌｑ３）をはじめとする多様な材料が適用可能である。
【００５２】
有機発光層１６０及び第２バンク１４０ｂの上には、第１画素電極１２０及び第２画素電極１５０と対向する対向電極１７０が形成される。対向電極１７０は、Ａｌ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｃａ、ＬｉＦ／Ｃａ、及びＬｉＦ／Ａｌからなる群より選択された一つ以上の物質を含んでもよい。対向電極１７０は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、又はＩｎ２Ｏ３などの透明電極形成用物質から構成される、補助電極層やバス電極をさらに備えてもよい。対向電極１７０は、有機発光層１６０上に蒸着法やスパッタリング法を利用して形成されてもよい。
【００５３】
本実施形態では、第１画素電極１２０が正極として用いられ、対向電極１７０が負極として用いられる場合について説明したが、電極の極性は、逆向きであっても適用されうる。
【００５４】
図２は、図１の有機発光素子１００の共振原理を示す概念図である。図２は、図１のＡ領域を拡大して示した図である。
【００５５】
図２を参照すれば、第１画素電極１２０は、屈折率ｎ１を有し、第２画素電極１５０は、屈折率ｎ２を有する。ｎ１とｎ２とは、相異なる値を有しうる。前記構成によって、有機発光層１６０で発光して第２画素電極１５０に入射する光の一部は透過（Ｌ０）し、一部は有機発光層１６０と第２画素電極１５０との界面で反射（Ｌ１）する。透過した光は、第１画素電極１２０と第２画素電極１５０との界面で再び一部は透過し、一部は反射（Ｌ２）する。透過した光の一部は、第１画素電極１２０と基板１１０との界面で再び反射（Ｌ３）する。前記反射した光（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）は、ブラッグの法則（Ｂｒａｇｇ’ｓ Ｌａｗ）を満足させる条件で互いに補強干渉する。すなわち、第１画素電極１２０と第２画素電極１５０とは、共振構造を形成するので、有機発光素子１００の光効率及び色再現率が向上する。
【００５６】
このような共振構造は、有機発光層１６０をプリンティング法によって形成する場合に、さらに有用である。何故ならば、有機発光層１６０をプリンティング法で形成する従来の有機発光素子の場合、共振構造を適用し難かった。これは、溶液を利用するプリンティング法の特性上、有機発光層の各厚さを厳密にコントロールし難く、さらには、各画素の色相別に厚さが異なりプリンティングし難いためである。このように、プリンティング条件を異ならせる場合、量産タクトタイム（Ｔａｃｔ−Ｔｉｍｅ）が悪化する。
【００５７】
しかし、本発明の前述した構造によれば、プリンティング法を適用した有機発光素子であっても、共振構造が容易に実現しうる。
【００５８】
図３は、図１の有機発光素子１００のエッジ領域での光の取り出しが抑制される原理を示す概念図である。図３は、図１のＡ領域を拡大して示した図である。
【００５９】
図３を参照すれば、第１画素電極１２０と第２画素電極１５０とのエッジが第１バンク１４０ａによって分離されている。第１バンク１４０ａは、エッチング工程での露光量の差によってエッジ領域がテーパ状に形成され、第２画素電極１５０は、第１バンク１４０ａのテーパ面に沿って形成される。このとき、第１画素電極１２０の厚さは、約２００ｎｍ以上であることが好ましく、第２画素電極１５０の厚さは、数ｎｍ〜数十ｎｍ程度であることが好ましい。
【００６０】
この場合、第２画素電極１５０は、数ｎｍ〜数十ｎｍ程度の厚さを有するので、高い抵抗値Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を有する高抵抗体として作用しうる。これに比べて、第１画素電極１２０は、相対的に低い抵抗値Ｒ４を有する。また、第１画素電極１２０と第２画素電極１５０とを分離する第１バンク１４０ａは、第１画素電極１２０のエッジ領域を覆うように形成され、テーパ形状に沿って第１画素電極１２０のエッジ領域に行くほど、次第に厚さが厚くなる。第１バンク１４０ａの最も厚い領域の高さは、約０.１〜約０.５μｍでありうる。従って、第１バンク１４０ａも高い抵抗値Ｒ５を有する。
【００６１】
第１バンク１４０ａが形成されていない領域では、第１画素電極１２０が第２画素電極１５０と接触している。この場合、第２画素電極１５０が高抵抗体であっても、トンネリング（トンネル効果）が発生するため（Ｌｔ）、正孔が効果的に有機発光層１６０まで移動する。これにより、有機発光層１６０での発光が円滑に行われる。
【００６２】
しかし、第１バンク１４０ａが形成された領域では、第１画素電極１２０から供給される正孔が、第１バンク１４０ａ及び第２画素電極１５０をいずれも通過しなければならないため、有機発光層１６０へのトンネリングがほとんど発生しない。従って、この領域では、正孔が有機発光層１６０にほぼ到達できず、発光がほとんど行われない。本実施形態は、第１画素電極１２０が正極として作用する場合に関するものであるが、第１画素電極１２０は、負極として作用してもよく、この場合は、第１画素電極１２０は、正孔ではなく、電子を提供する。
【００６３】
前記有機発光層１６０をプリンティング法によって形成する場合、液状有機物質の乾燥過程で、有機発光層１６０の両側のエッジ付近の厚さが不均一に形成される。これは、画素が不均一に発光して、リング状の帯を備えているように見える現象（Ｃｏｆｆｅｅ Ｒｉｎｇ Ｅｆｆｅｃｔ）の原因となる。これは、有機発光素子１００の品質を低下させる。
【００６４】
本発明の場合、第１バンク１４０ａが形成された領域では発光がほぼ起こらず、第１画素電極１２０と第２画素電極１５０とが接触している領域でだけ発光が起きる。従って、前述した画素がリング状の帯を備えているように見える現象を防止し、これにより、有機発光素子１００の画素品質及び発光品質を向上させうる。
【００６５】
ここで、本発明は、インクジェットプリンティング方式やノズルプリンティング方式によって有機発光層１６０を形成する場合に制限されず、スパッタリング法や蒸着法など他の方法によって有機発光層１６０を形成する場合にも適用されうる。
【００６６】
図４〜図９は、図１の有機発光素子の製造方法を順次に示した断面図である。以下、図１及び図４〜図９を参照して、図１の実施形態に係る有機発光素子１００の製造方法を説明する。
【００６７】
図４を参照すれば、基板１１０上に第１画素電極１２０が形成される。基板１１０及び第１画素電極１２０については、前述した通りである。
【００６８】
図５を参照すれば、第１画素電極１２０上に絶縁物質１４０’を形成した後、ハーフトーンマスクＭによって、図６に示すように第１バンク１４０ａと第２バンク１４０ｂとを形成する。前記絶縁物質１４０’は、有機物質であってもよく、その場合、スピンコーティング法などの方法によって第１画素電極１２０を覆うように、基板１１０上の全面に形成されうる。第１バンク１４０ａと第２バンク１４０ｂとは、ハーフトーンマスクＭを利用したフォトリソグラフィ工程によって形成されうるが、前記絶縁物質１４０’は、感光有機物質であるので、別途のフォトレジストを塗布する必要はない。ハーフトーンマスクＭは、領域によって透過率を調節できるマスクであって、第２バンク１４０ｂに対応して配置された遮断部Ｍ１と、第１バンク１４０ａに対応して配置された半透過部Ｍ２と、第１画素電極１２０が露出される領域に対応して配置された透過部Ｍ３と、を備える。
【００６９】
前記ハーフトーンマスクＭを用いて露光装置（図示せず）で露光した後、現像、エッチングを行うことによって、異なる高さの第１バンク１４０ａと第２バンク１４０ｂとが形成されうる。しかし、第１バンク１４０ａと第２バンク１４０ｂとを形成する方法は、ハーフトーンマスクＭを利用した方法に限定されない。また、第１バンク１４０ａと第２バンク１４０ｂとは、必ずしも同一の有機物質である必要はなく、異なる有機物質であってもよい。しかし、前述したように、ハーフトーンマスクＭやスリットマスクを利用する場合には、１マスク工程によって第１バンク１４０ａと第２バンク１４０ｂとを同時に形成しうるので、工程を単純化しうる。
【００７０】
図７〜図９を参照すれば、第１画素電極１２０及び第１バンク１４０ａの露出された部分の上に第２画素電極１５０を形成し、インクジェットプリンティング、ノズルプリンティングなどのプリンティング法で、第２バンク１４０ｂの第２開口部Ｃ２によって限定された領域内にインク１６０’を塗布し、乾燥及び／又は硬化させて有機発光層１６０を形成する。
【００７１】
前記有機発光層１６０を覆うように、第２バンク１４０ｂ上に対向電極１７０を形成して、図１の有機発光素子１００を構成することができる。前記対向電極１７０は、蒸着法やスパッタリング法によって形成されてもよい。
【００７２】
以上の説明は、第１バンク１４０ａ及び第２バンク１４０ｂを有機物質によって形成するものであったが、本発明は、必ずしもこれに限定されず、無機物質が含まれるように形成してもよい。
【００７３】
図１０は、本発明の他の一実施形態にかかる有機発光素子２００を概略的に示した断面図である。以下、前述した実施形態との相違点を中心に説明する。
【００７４】
図１０を参照すれば、第１画素電極２２０のエッジを覆うように形成された第１バンク２３０は、第１バンク２３０上に形成された第２バンク２４０とは異なる物質で形成されている。このとき、第１バンク２３０は、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）及び／又は酸化シリコン（ＳｉＯ２）のような無機物質であってもよく、第２バンク２４０は、有機物質であってもよい。
【００７５】
第１バンク２３０を無機物質で形成する場合、親水性が高いので、有機発光層２６０との密着性を高めうる。第１バンク２３０は、無機物質をスピンコーティング法で第１画素電極２２０上に形成した後、フォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ工程によってパターニングして形成されうる。前記第１バンク２３０を形成した後、有機物質を用いて第２バンク２４０を形成する。
【００７６】
しかし、本発明は、これに限定されず、前記第１バンク２３０が前記第２バンク２４０と異なる有機物質であってもよい。この場合には、第１バンク２３０を形成する過程で、第１画素電極２２０の表面の損傷を防止しうる。また、本実施形態は、第１バンク２３０と第２バンク２４０とを形成した後に、第２画素電極２５０を形成する場合を例示しているが、第１バンク２３０を形成した後、第２画素電極２５０を形成し、第２画素電極２５０を形成した後、第２バンク２４０を形成してもよい。この場合、第２バンク２４０は、第２画素電極２５０を完全に露出させてもよいし、第２画素電極２５０の一部を覆うように形成されてもよい。
【００７７】
また、図１０は、対向電極２７０が第２バンク２４０によって定義された領域だけに形成されている場合を例示している。対向電極２７０は、能動型マトリックス方式の場合には、共通電極であって、全面に形成されることもあるが、受動型マトリックス方式の場合には、図１０に示したように、有機発光層２６０上だけに形成されることもある。この場合には、第２バンク２４０が発光領域を定義する役割以外に、画素間のセパレータとして機能しうる。
【００７８】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、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、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、表示装置関連の技術分野に好適に適用可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１００ 有機発光素子
１１０ 基板
１２０ 第１画素電極
１４０ バンク
１４０ａ 第１バンク
１４０ｂ 第２バンク
１５０ 第２画素電極
１６０ 有機発光層
１７０ 対向電極
Ｃ１ 第１開口部
Ｃ２ 第２開口部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機発光素子及びその製造方法に係り、さらに詳細には、発光効率が改善された有機発光素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機発光表示装置は、低電圧で駆動可能であり、軽量薄型であり、視野角が広くコントラストが優秀であるだけでなく、応答速度が速いという長所によって、次世代ディスプレイ装置として注目されている。
【０００３】
しかし、有機発光表示装置は、広い発光波長を有するために、発光効率及び色純度が低下するという問題がある。また、有機発光層から放出される光は、特定の方向性を有しないため、任意の方向に放出される光子のうち、相当数が有機発光素子内部の全反射によって実際の観測者に到達できず、有機発光素子の光抽出効率が低下するという問題もある。これらの問題を解決するために、有機発光層の厚さを調節して共振構造を形成し、光抽出効率を高める方法が利用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００５／０１５３４６８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、プリンティング法によって有機発光層を形成する有機発光表示装置では、有機発光層の膜厚を制御することが難しく、このような共振構造は適用し難いという問題があった。また、プリンティング法を利用した有機発光表示装置では、塗布された液状発光材料を乾燥させる過程で、発光部のエッジ領域で有機発光層の厚さが不均一に形成されてしまい、発光が不均一になるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、より容易に共振構造を形成することで、発光効率が更に改善された有機発光素子及びその製造方法を提供することにある。
【０００７】
また、本発明の目的とするところは、発光部のエッジ領域の発光を抑制することで、取り出される光の品質を向上させた有機発光素子及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を達成するために、本発明の一観点によれば、基板上に配設された第１画素電極と、前記第１画素電極のエッジを覆うように形成され、前記第１画素電極の一部領域を露出させる第１開口部を有する第１バンクと、前記第１画素電極及び前記第１バンクの少なくとも一部領域を覆うように形成された第２画素電極と、前記第２画素電極を覆うように配設された有機発光層と、前記有機発光層を覆うように配設され、前記第１画素電極及び前記第２画素電極と対向するように形成される対向電極と、を備えることを特徴とする有機発光素子が提供される。
【０００９】
また、前記第１画素電極と前記第２画素電極とは、屈折率が互いに異なる物質で形成されてもよい。
【００１０】
また、前記有機発光素子は、前記第１バンク上に形成され、前記第１画素電極を露出させ、前記第１開口部より広く形成された第２開口部を備える第２バンクをさらに備えてもよい。
【００１１】
また、前記第１バンクと前記第２バンクとは、同一の有機物質で形成されてもよい。
【００１２】
また、前記第２画素電極は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＩＧＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｇａｌｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ）、及びＡＺＯ（Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）からなる群より選択された少なくとも一つ以上の物質を含んでもよい。
【００１３】
また、前記第２画素電極の厚さは、１００ｎｍ以下であってもよい。
【００１４】
また、前記第２画素電極は、金属物質を含んでもよい。
【００１５】
また、前記第２画素電極の厚さは、１０ｎｍ以下であってもよい。
【００１６】
また、前記第１バンクの高さは、１μｍ以下であってもよい。
【００１７】
また、本発明の他の観点によれば、基板上に第１画素電極を形成する工程と、前記第１画素電極上に前記第１画素電極のエッジを覆うように形成され、前記第１画素電極の少なくとも一部領域を露出させる第１開口部を備える第１バンクと、前記第１バンク上に前記第１開口部よりも広く形成された第２開口部を備える第２バンクと、を形成する工程と、前記第１画素電極及び前記第１バンクの少なくとも一部領域を覆う第２画素電極を形成する工程と、前記第２画素電極を覆うように前記第２開口部によって定義された領域内に有機発光層を形成する工程と、前記有機発光層上に、前記第１画素電極及び前記第２画素電極と対向する対向電極を形成する工程と、を含む有機発光素子の製造方法が提供される。
【００１８】
前記第２画素電極を形成する工程では、前記第２画素電極は、前記第１画素電極と屈折率が互いに異なる物質で形成されてもよい。
【００１９】
また、前記第１バンク及び前記第２バンクを形成する工程は、前記第１バンク及び前記第２バンクを同一の有機物質で形成する工程を含んでもよい。
【００２０】
また、前記第１バンク及び前記第２バンクを形成する工程は、前記第１バンク及び前記第２バンクをハーフトーンマスクによって同時に形成する工程を含んでもよい。
【００２１】
また、前記有機発光層を形成する工程は、前記第２画素電極上に液状の有機物質を塗布し、前記液状の有機物質を乾燥させる工程を含んでもよい。
【００２２】
また、前記第２画素電極を形成する工程では、前記第２画素電極は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＩＧＯ、及びＡＺＯからなる群より選択された少なくとも一つ以上の物質を含んでもよい。
【００２３】
また、前記第２画素電極を形成する工程では、前記第２画素電極の厚さは、１００ｎｍ以下で形成されてもよい。
【００２４】
また、前記第２画素電極を形成する工程では、前記第２画素電極は、金属物質を含むように形成されてもよい。
【００２５】
また、前記第２画素電極を形成する工程では、前記第２画素電極の厚さは、１０ｎｍ以下で形成されてもよい。
【発明の効果】
【００２６】
以上説明したように本発明によれば、二重に備えられた画素電極を適用し、より容易に共振構造を形成することで、有機発光素子の発光効率を更に改善することができる。
【００２７】
また、発光部のエッジ領域の発光を抑制することで、有機発光素子から取り出される光の品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態に係る有機発光素子を概略的に示す断面図である。
【図２】図１の有機発光素子の共振原理を示す概念図である。
【図３】図１の有機発光素子のエッジ領域からの光の取り出しが抑制される原理を示す概念図である。
【図４】図１の有機発光素子の製造方法を順次に示す断面図である。
【図５】図１の有機発光素子の製造方法を順次に示す断面図である。
【図６】図１の有機発光素子の製造方法を順次に示す断面図である。
【図７】図１の有機発光素子の製造方法を順次に示す断面図である。
【図８】図１の有機発光素子の製造方法を順次に示す断面図である。
【図９】図１の有機発光素子の製造方法を順次に示す断面図である。
【図１０】本発明の他の一実施形態に係る有機発光素子を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００３０】
図１は、本発明の一実施形態にかかる有機発光素子１００の断面図である。
【００３１】
図１を参照すれば、基板１１０上に第１画素電極１２０が配設される。
【００３２】
基板１１０は、ＳｉＯ２を主成分とする透明材質のガラス材で形成される。しかし、基板１１０は、必ずしもこれに限定されず、透明なプラスチック材や金属材など、多様な材質の基板を利用してもよい。
【００３３】
前記基板１１０は、図示していないが、各画素当たりに配置された複数の画素回路部を備えてもよい。各画素回路部は、少なくとも一つの薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を備える。前記画素回路部のＴＦＴに備えられたソース電極及びドレイン電極のうち一つは、前記第１画素電極１２０の少なくとも一部と接続される。また、前記ＴＦＴは、基板１１０上の第１画素電極１２０と重なり合う領域に配置されうるが、それ以外にも第１画素電極１２０が配設された領域以外の領域に配置されることもある。
【００３４】
基板１１０上に形成される第１画素電極１２０は、透明又は半透明電極であってもよく、反射電極であってもよい。
【００３５】
第１画素電極１２０が透明又は半透明電極である場合には、第１画素電極１２０は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ（Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、Ｉｎ２Ｏ３（Ｉｎｄｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ)、ＩＧＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｇａｌｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ）、及びＡＺＯ（Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）からなる群より選択された少なくとも一つ以上の物質を含むように形成されてもよい。
【００３６】
第１画素電極１２０が反射電極である場合には、第１画素電極１２０は、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ及びこれらの化合物からなる群より選択された少なくとも一つ以上の物質を含むように形成された反射膜と、反射膜上に形成された前記透明又は半透明電極層と、を備えてもよい。
【００３７】
前記第１画素電極１２０のエッジを覆うように、バンク１４０が前記基板１１０上に形成される。前記バンク１４０は、第１バンク１４０ａと第２バンク１４０ｂとを備える。
【００３８】
前記第１バンク１４０ａは、第１画素電極１２０のエッジを覆うように形成され、第１画素電極１２０の少なくとも一部領域を露出させる第１開口部Ｃ１を備える。第２バンク１４０ｂは、第１バンク１４０ａ上に位置し、第１画素電極１２０及び第１バンク１４０ａの一部領域を露出させる第２開口部Ｃ２を備える。従って、第２開口部Ｃ２は、第１開口部Ｃ１よりも広く形成され、第１バンク１４０ａ及び第２バンク１４０ｂは、階段状に段差が形成された構造を有する。前記第１開口部Ｃ１及び第２開口部Ｃ２は、テーパ形状を有する。
【００３９】
本発明の一実施形態によれば、前記第１バンク１４０ａ及び第２バンク１４０ｂは、同一の物質によって一体に形成されてもよい。その場合、第１バンク１４０ａ及び第２バンク１４０ｂは、ポリイミド樹脂やアクリル樹脂のような親水性有機物質で形成されてもよい。前記第２バンク１４０ｂの表面には、有機発光層１６０の形成時にインクの氾濫（隣接画素への流入）を防ぐために、疎水性処理を施すことができる。前記第１バンク１４０ａと第２バンク１４０ｂとを相異なる物質で形成する場合には、第１バンク１４０ａは、第２バンク１４０ｂよりも親水性の高い物質で形成されてもよい。しかし、必ずしもこれに限定されず、第１バンク１４０ａと第２バンク１４０ｂとを同一の物質で形成し、第２バンク１４０ｂにフッ素などを含有して使用してもよい。すなわち、第２バンク１４０ｂを疎水化して使用してもよい。このとき、第１バンク１４０ａと第２バンク１４０ｂとを同一の物質で形成する場合には、ポリイミド樹脂やアクリル樹脂にフッ素を含有し、バンク１４０の高さに応じて親水性の程度を異ならせることができる。
【００４０】
前記第１バンク１４０ａは、第１画素電極１２０の端部から約１μｍ以下のエッジ領域を覆うように形成される。
【００４１】
前記第１バンク１４０ａ及び第２バンク１４０ｂ、特に第１バンク１４０ａを有機物質で形成する場合には、第１バンク１４０ａのパターニング工程によって生じうる第１画素電極１２０表面の損傷を防止しうる。すなわち、無機物質を第１画素電極１２０の表面にスパッタリング法によって形成する必要がないので、第１画素電極１２０の表面の損傷を抑えることができる。
【００４２】
前記第２バンク１４０ｂは、有機発光層１６０がプリンティングされる際に、インクが塗布される領域を定義する役割を果たす。このとき、第２バンク１４０ｂは、高さが過度に低ければ、塗布された液状の有機物質が第２バンク１４０ｂの外部に漏れる恐れがある。一方、高さが過度に高ければ、後述する対向電極１７０が第２バンク１４０ｂによって分離される恐れがある。従って、第２バンク１４０ｂは、適切な高さを有するように形成され、第２バンク１４０ｂの高さは、０.５μｍ〜３μｍ程度であることが好ましい。
【００４３】
第１バンク１４０ａ上には、第２画素電極１５０と有機発光層１６０とが形成されるので、第１バンク１４０ａの高さは、低く形成されることが望ましい。しかし、第１バンク１４０ａによって、第１画素電極１２０と第２画素電極１５０とが絶縁されるためには、第１バンク１４０ａは、所定の高さを有することがより好ましい。このとき、第１バンク１４０ａの高さは、０.１μｍ〜０.５μｍ程度であることが好ましい。
【００４４】
前記第１画素電極１２０及び第１バンク１４０ａの少なくとも一部の領域の上には、第２画素電極１５０が形成される。第２画素電極１５０は、第１画素電極１２０と屈折率が異なる材料で形成されてもよい。第２画素電極１５０は、第１画素電極１２０を構成する物質と関係なく、透明／半透明電極として形成されうる。
【００４５】
第２画素電極１５０が透明電極である場合には、第２画素電極１５０は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ（Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、Ｉｎ２Ｏ３（Ｉｎｄｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ)、ＩＧＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｇａｌｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ）、及びＡＺＯ（Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）からなる群より選択された少なくとも一つ以上の物質を含むように形成されてもよい。このように、第２画素電極１５０を透明な金属酸化物で形成する場合、前述した第１画素電極１２０と同一の物質とならないように選択することが望ましい。これは、後述するように、第２画素電極１５０を共振電極として作用させるためである。
【００４６】
第２画素電極１５０が前述した透明電極である場合、第２画素電極１５０は、１００ｎｍ以下、すなわち、数ｎｍ〜数十ｎｍの厚さを有するように形成されてもよい。
【００４７】
第２画素電極１５０が金属物質である場合には、第２画素電極１５０は、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ及びこれらの化合物からなる群より選択された少なくとも一つ以上の物質を含むように形成されてもよい。この場合、第２画素電極は、１０ｎｍ以下、すなわち、数ｎｍの厚さを有するように形成されてもよく、半透明電極として作用する。光が第２画素電極１５０を透過するために、第２画素電極１５０が金属物質である場合には、透明電極である場合よりも、当該厚さはさらに薄く形成されることがより好ましい。
【００４８】
前記第２画素電極１５０のエッジは、第１バンク１４０ａ上に形成され、前記第２画素電極１５０の中心領域は、第１画素電極１２０と接触するように形成される。従って、前記第１画素電極１２０と第２画素電極１５０とは、エッジ領域で第１バンク１４０ａが前記第１画素電極１２０と第２画素電極１５０との間に介在するように形成される。
【００４９】
有機発光層１６０は、第２画素電極１５０上に、前記第２開口部Ｃ２によって定義される領域内に形成される。
【００５０】
前記有機発光層１６０は、インクジェットプリンティング方式又はノズルプリンティング方式によって形成されてもよい。このとき、前記有機発光層１６０は、高分子有機物でありうる。有機発光層１６０が高分子有機物である場合、有機発光層１６０以外にホール輸送層（ＨＴＬ：Ｈｏｌｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ）が備えられる。ＨＴＬには、ポリエチレンジヒドロキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ：Ｐｏｌｙ−（２，４）−Ｅｔｈｙｌｅｎｅ−Ｄｉｈｙｄｒｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）やポリアニリン（ＰＡＮＩ：Ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ）が使用されてもよい。このとき、使用可能な有機材料は、ＰＰＶ（Ｐｏｌｙ−Ｐｈｅｎｙｌｅｎｅｖｉｎｙｌｅｎｅ）系及びポリフルオレン系の高分子有機物であってもよい。
【００５１】
前記有機発光層１６０の形成は、必ずしもこれに限定されず、蒸着方法を用いて低分子有機物によって形成されることもある。有機発光層１６０が低分子有機物である場合、有機発光層１６０を中心にホール輸送層（ＨＴＬ）、ホール注入層（ＨＩＬ：Ｈｏｌｅ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）、電子輸送層（ＥＴＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ）、及び電子注入層（ＥＩＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）が積層される。それ以外にも、必要によって多様な層が積層されうる。このとき、使用可能な有機材料としては、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）、Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ、Ｎ’−ジフェニル−ベンジジン（ＮＰＢ）、トリス−８−ヒドロキシキノリンアルミニウム（Ａｌｑ３）をはじめとする多様な材料が適用可能である。
【００５２】
有機発光層１６０及び第２バンク１４０ｂの上には、第１画素電極１２０及び第２画素電極１５０と対向する対向電極１７０が形成される。対向電極１７０は、Ａｌ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｃａ、ＬｉＦ／Ｃａ、及びＬｉＦ／Ａｌからなる群より選択された一つ以上の物質を含んでもよい。対向電極１７０は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、又はＩｎ２Ｏ３などの透明電極形成用物質から構成される、補助電極層やバス電極をさらに備えてもよい。対向電極１７０は、有機発光層１６０上に蒸着法やスパッタリング法を利用して形成されてもよい。
【００５３】
本実施形態では、第１画素電極１２０が正極として用いられ、対向電極１７０が負極として用いられる場合について説明したが、電極の極性は、逆向きであっても適用されうる。
【００５４】
図２は、図１の有機発光素子１００の共振原理を示す概念図である。図２は、図１のＡ領域を拡大して示した図である。
【００５５】
図２を参照すれば、第１画素電極１２０は、屈折率ｎ１を有し、第２画素電極１５０は、屈折率ｎ２を有する。ｎ１とｎ２とは、相異なる値を有しうる。前記構成によって、有機発光層１６０で発光して第２画素電極１５０に入射する光の一部は透過（Ｌ０）し、一部は有機発光層１６０と第２画素電極１５０との界面で反射（Ｌ１）する。透過した光は、第１画素電極１２０と第２画素電極１５０との界面で再び一部は透過し、一部は反射（Ｌ２）する。透過した光の一部は、第１画素電極１２０と基板１１０との界面で再び反射（Ｌ３）する。前記反射した光（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）は、ブラッグの法則（Ｂｒａｇｇ’ｓ Ｌａｗ）を満足させる条件で互いに補強干渉する。すなわち、第１画素電極１２０と第２画素電極１５０とは、共振構造を形成するので、有機発光素子１００の光効率及び色再現率が向上する。
【００５６】
このような共振構造は、有機発光層１６０をプリンティング法によって形成する場合に、さらに有用である。何故ならば、有機発光層１６０をプリンティング法で形成する従来の有機発光素子の場合、共振構造を適用し難かった。これは、溶液を利用するプリンティング法の特性上、有機発光層の各厚さを厳密にコントロールし難く、さらには、各画素の色相別に厚さが異なりプリンティングし難いためである。このように、プリンティング条件を異ならせる場合、量産タクトタイム（Ｔａｃｔ−Ｔｉｍｅ）が悪化する。
【００５７】
しかし、本発明の前述した構造によれば、プリンティング法を適用した有機発光素子であっても、共振構造が容易に実現しうる。
【００５８】
図３は、図１の有機発光素子１００のエッジ領域での光の取り出しが抑制される原理を示す概念図である。図３は、図１のＡ領域を拡大して示した図である。
【００５９】
図３を参照すれば、第１画素電極１２０と第２画素電極１５０とのエッジが第１バンク１４０ａによって分離されている。第１バンク１４０ａは、エッチング工程での露光量の差によってエッジ領域がテーパ状に形成され、第２画素電極１５０は、第１バンク１４０ａのテーパ面に沿って形成される。このとき、第１画素電極１２０の厚さは、約２００ｎｍ以上であることが好ましく、第２画素電極１５０の厚さは、数ｎｍ〜数十ｎｍ程度であることが好ましい。
【００６０】
この場合、第２画素電極１５０は、数ｎｍ〜数十ｎｍ程度の厚さを有するので、高い抵抗値Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を有する高抵抗体として作用しうる。これに比べて、第１画素電極１２０は、相対的に低い抵抗値Ｒ４を有する。また、第１画素電極１２０と第２画素電極１５０とを分離する第１バンク１４０ａは、第１画素電極１２０のエッジ領域を覆うように形成され、テーパ形状に沿って第１画素電極１２０のエッジ領域に行くほど、次第に厚さが厚くなる。第１バンク１４０ａの最も厚い領域の高さは、約０.１〜約０.５μｍでありうる。従って、第１バンク１４０ａも高い抵抗値Ｒ５を有する。
【００６１】
第１バンク１４０ａが形成されていない領域では、第１画素電極１２０が第２画素電極１５０と接触している。この場合、第２画素電極１５０が高抵抗体であっても、トンネリング（トンネル効果）が発生するため（Ｌｔ）、正孔が効果的に有機発光層１６０まで移動する。これにより、有機発光層１６０での発光が円滑に行われる。
【００６２】
しかし、第１バンク１４０ａが形成された領域では、第１画素電極１２０から供給される正孔が、第１バンク１４０ａ及び第２画素電極１５０をいずれも通過しなければならないため、有機発光層１６０へのトンネリングがほとんど発生しない。従って、この領域では、正孔が有機発光層１６０にほぼ到達できず、発光がほとんど行われない。本実施形態は、第１画素電極１２０が正極として作用する場合に関するものであるが、第１画素電極１２０は、負極として作用してもよく、この場合は、第１画素電極１２０は、正孔ではなく、電子を提供する。
【００６３】
前記有機発光層１６０をプリンティング法によって形成する場合、液状有機物質の乾燥過程で、有機発光層１６０の両側のエッジ付近の厚さが不均一に形成される。これは、画素が不均一に発光して、リング状の帯を備えているように見える現象（Ｃｏｆｆｅｅ Ｒｉｎｇ Ｅｆｆｅｃｔ）の原因となる。これは、有機発光素子１００の品質を低下させる。
【００６４】
本発明の場合、第１バンク１４０ａが形成された領域では発光がほぼ起こらず、第１画素電極１２０と第２画素電極１５０とが接触している領域でだけ発光が起きる。従って、前述した画素がリング状の帯を備えているように見える現象を防止し、これにより、有機発光素子１００の画素品質及び発光品質を向上させうる。
【００６５】
ここで、本発明は、インクジェットプリンティング方式やノズルプリンティング方式によって有機発光層１６０を形成する場合に制限されず、スパッタリング法や蒸着法など他の方法によって有機発光層１６０を形成する場合にも適用されうる。
【００６６】
図４〜図９は、図１の有機発光素子の製造方法を順次に示した断面図である。以下、図１及び図４〜図９を参照して、図１の実施形態に係る有機発光素子１００の製造方法を説明する。
【００６７】
図４を参照すれば、基板１１０上に第１画素電極１２０が形成される。基板１１０及び第１画素電極１２０については、前述した通りである。
【００６８】
図５を参照すれば、第１画素電極１２０上に絶縁物質１４０’を形成した後、ハーフトーンマスクＭによって、図６に示すように第１バンク１４０ａと第２バンク１４０ｂとを形成する。前記絶縁物質１４０’は、有機物質であってもよく、その場合、スピンコーティング法などの方法によって第１画素電極１２０を覆うように、基板１１０上の全面に形成されうる。第１バンク１４０ａと第２バンク１４０ｂとは、ハーフトーンマスクＭを利用したフォトリソグラフィ工程によって形成されうるが、前記絶縁物質１４０’は、感光有機物質であるので、別途のフォトレジストを塗布する必要はない。ハーフトーンマスクＭは、領域によって透過率を調節できるマスクであって、第２バンク１４０ｂに対応して配置された遮断部Ｍ１と、第１バンク１４０ａに対応して配置された半透過部Ｍ２と、第１画素電極１２０が露出される領域に対応して配置された透過部Ｍ３と、を備える。
【００６９】
前記ハーフトーンマスクＭを用いて露光装置（図示せず）で露光した後、現像、エッチングを行うことによって、異なる高さの第１バンク１４０ａと第２バンク１４０ｂとが形成されうる。しかし、第１バンク１４０ａと第２バンク１４０ｂとを形成する方法は、ハーフトーンマスクＭを利用した方法に限定されない。また、第１バンク１４０ａと第２バンク１４０ｂとは、必ずしも同一の有機物質である必要はなく、異なる有機物質であってもよい。しかし、前述したように、ハーフトーンマスクＭやスリットマスクを利用する場合には、１マスク工程によって第１バンク１４０ａと第２バンク１４０ｂとを同時に形成しうるので、工程を単純化しうる。
【００７０】
図７〜図９を参照すれば、第１画素電極１２０及び第１バンク１４０ａの露出された部分の上に第２画素電極１５０を形成し、インクジェットプリンティング、ノズルプリンティングなどのプリンティング法で、第２バンク１４０ｂの第２開口部Ｃ２によって限定された領域内にインク１６０’を塗布し、乾燥及び／又は硬化させて有機発光層１６０を形成する。
【００７１】
前記有機発光層１６０を覆うように、第２バンク１４０ｂ上に対向電極１７０を形成して、図１の有機発光素子１００を構成することができる。前記対向電極１７０は、蒸着法やスパッタリング法によって形成されてもよい。
【００７２】
以上の説明は、第１バンク１４０ａ及び第２バンク１４０ｂを有機物質によって形成するものであったが、本発明は、必ずしもこれに限定されず、無機物質が含まれるように形成してもよい。
【００７３】
図１０は、本発明の他の一実施形態にかかる有機発光素子２００を概略的に示した断面図である。以下、前述した実施形態との相違点を中心に説明する。
【００７４】
図１０を参照すれば、第１画素電極２２０のエッジを覆うように形成された第１バンク２３０は、第１バンク２３０上に形成された第２バンク２４０とは異なる物質で形成されている。このとき、第１バンク２３０は、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）及び／又は酸化シリコン（ＳｉＯ２）のような無機物質であってもよく、第２バンク２４０は、有機物質であってもよい。
【００７５】
第１バンク２３０を無機物質で形成する場合、親水性が高いので、有機発光層２６０との密着性を高めうる。第１バンク２３０は、無機物質をスピンコーティング法で第１画素電極２２０上に形成した後、フォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ工程によってパターニングして形成されうる。前記第１バンク２３０を形成した後、有機物質を用いて第２バンク２４０を形成する。
【００７６】
しかし、本発明は、これに限定されず、前記第１バンク２３０が前記第２バンク２４０と異なる有機物質であってもよい。この場合には、第１バンク２３０を形成する過程で、第１画素電極２２０の表面の損傷を防止しうる。また、本実施形態は、第１バンク２３０と第２バンク２４０とを形成した後に、第２画素電極２５０を形成する場合を例示しているが、第１バンク２３０を形成した後、第２画素電極２５０を形成し、第２画素電極２５０を形成した後、第２バンク２４０を形成してもよい。この場合、第２バンク２４０は、第２画素電極２５０を完全に露出させてもよいし、第２画素電極２５０の一部を覆うように形成されてもよい。
【００７７】
また、図１０は、対向電極２７０が第２バンク２４０によって定義された領域だけに形成されている場合を例示している。対向電極２７０は、能動型マトリックス方式の場合には、共通電極であって、全面に形成されることもあるが、受動型マトリックス方式の場合には、図１０に示したように、有機発光層２６０上だけに形成されることもある。この場合には、第２バンク２４０が発光領域を定義する役割以外に、画素間のセパレータとして機能しうる。
【００７８】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、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、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、表示装置関連の技術分野に好適に適用可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１００ 有機発光素子
１１０ 基板
１２０ 第１画素電極
１４０ バンク
１４０ａ 第１バンク
１４０ｂ 第２バンク
１５０ 第２画素電極
１６０ 有機発光層
１７０ 対向電極
Ｃ１ 第１開口部
Ｃ２ 第２開口部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に配設された第１画素電極と、
前記第１画素電極のエッジを覆うように形成され、前記第１画素電極の一部領域を露出させる第１開口部を有する第１バンクと、
前記第１画素電極及び前記第１バンクの少なくとも一部領域を覆うように形成された第２画素電極と、
前記第２画素電極を覆うように配設された有機発光層と、
前記有機発光層を覆うように配設され、前記第１画素電極及び前記第２画素電極と対向するように形成される対向電極と、を備えることを特徴とする有機発光素子。
【請求項２】
前記第１画素電極と前記第２画素電極とは、屈折率が互いに異なる物質で形成されることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項３】
前記第１バンク上に形成され、前記第１画素電極を露出させ、前記第１開口部より広く形成された第２開口部を備える第２バンクをさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機発光素子。
【請求項４】
前記第１バンクと前記第２バンクとは、同一の有機物質で形成されることを特徴とする請求項３に記載の有機発光素子。
【請求項５】
前記第２画素電極は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＩＧＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｇａｌｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ）、及びＡＺＯ（Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）からなる群より選択された少なくとも一つ以上の物質を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機発光素子。
【請求項６】
前記第２画素電極の厚さは、１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の有機発光素子。
【請求項７】
前記第２画素電極は、金属物質を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機発光素子。
【請求項８】
前記第２画素電極の厚さは、１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項７に記載の有機発光素子。
【請求項９】
前記第１バンクの高さは、１μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の有機発光素子。
【請求項１０】
基板上に第１画素電極を形成する工程と、
前記第１画素電極上に前記第１画素電極のエッジを覆うように形成され、前記第１画素電極の少なくとも一部領域を露出させる第１開口部を備える第１バンクと、前記第１バンク上に前記第１開口部よりも広く形成された第２開口部を備える第２バンクと、を形成する工程と、
前記第１画素電極及び前記第１バンクの少なくとも一部領域を覆う第２画素電極を形成する工程と、
前記第２画素電極を覆うように前記第２開口部によって定義された領域内に有機発光層を形成する工程と、
前記有機発光層上に、前記第１画素電極及び前記第２画素電極と対向する対向電極を形成する工程と、を含む有機発光素子の製造方法。
【請求項１１】
前記第２画素電極を形成する工程では、前記第２画素電極は、前記第１画素電極と屈折率が互いに異なる物質で形成されることを特徴とする請求項１０に記載の有機発光素子の製造方法。
【請求項１２】
前記第１バンク及び前記第２バンクを形成する工程は、前記第１バンク及び前記第２バンクを同一の有機物質で形成する工程を含むことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の有機発光素子の製造方法。
【請求項１３】
前記第１バンク及び前記第２バンクを形成する工程は、前記第１バンク及び前記第２バンクをハーフトーンマスクによって同時に形成する工程を含むことを特徴とする請求項１２に記載の有機発光素子の製造方法。
【請求項１４】
前記有機発光層を形成する工程は、前記第２画素電極上に液状の有機物質を塗布し、前記液状の有機物質を乾燥させる工程を含むことを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の有機発光素子の製造方法。
【請求項１５】
前記第２画素電極を形成する工程では、前記第２画素電極は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＩＧＯ、及びＡＺＯからなる群より選択された少なくとも一つ以上の物質を含むことを特徴とする請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の有機発光素子の製造方法。
【請求項１６】
前記第２画素電極を形成する工程では、前記第２画素電極の厚さは、１００ｎｍ以下で形成されることを特徴とする請求項１５に記載の有機発光素子の製造方法。
【請求項１７】
前記第２画素電極を形成する工程では、前記第２画素電極は、金属物質を含むように形成されることを特徴とする請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の有機発光素子の製造方法。
【請求項１８】
前記第２画素電極を形成する工程では、前記第２画素電極の厚さは、１０ｎｍ以下で形成されることを特徴とする請求項１７に記載の有機発光素子の製造方法。
【請求項１】
基板上に配設された第１画素電極と、
前記第１画素電極のエッジを覆うように形成され、前記第１画素電極の一部領域を露出させる第１開口部を有する第１バンクと、
前記第１画素電極及び前記第１バンクの少なくとも一部領域を覆うように形成された第２画素電極と、
前記第２画素電極を覆うように配設された有機発光層と、
前記有機発光層を覆うように配設され、前記第１画素電極及び前記第２画素電極と対向するように形成される対向電極と、を備えることを特徴とする有機発光素子。
【請求項２】
前記第１画素電極と前記第２画素電極とは、屈折率が互いに異なる物質で形成されることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項３】
前記第１バンク上に形成され、前記第１画素電極を露出させ、前記第１開口部より広く形成された第２開口部を備える第２バンクをさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機発光素子。
【請求項４】
前記第１バンクと前記第２バンクとは、同一の有機物質で形成されることを特徴とする請求項３に記載の有機発光素子。
【請求項５】
前記第２画素電極は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＩＧＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｇａｌｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ）、及びＡＺＯ（Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）からなる群より選択された少なくとも一つ以上の物質を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機発光素子。
【請求項６】
前記第２画素電極の厚さは、１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の有機発光素子。
【請求項７】
前記第２画素電極は、金属物質を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機発光素子。
【請求項８】
前記第２画素電極の厚さは、１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項７に記載の有機発光素子。
【請求項９】
前記第１バンクの高さは、１μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の有機発光素子。
【請求項１０】
基板上に第１画素電極を形成する工程と、
前記第１画素電極上に前記第１画素電極のエッジを覆うように形成され、前記第１画素電極の少なくとも一部領域を露出させる第１開口部を備える第１バンクと、前記第１バンク上に前記第１開口部よりも広く形成された第２開口部を備える第２バンクと、を形成する工程と、
前記第１画素電極及び前記第１バンクの少なくとも一部領域を覆う第２画素電極を形成する工程と、
前記第２画素電極を覆うように前記第２開口部によって定義された領域内に有機発光層を形成する工程と、
前記有機発光層上に、前記第１画素電極及び前記第２画素電極と対向する対向電極を形成する工程と、を含む有機発光素子の製造方法。
【請求項１１】
前記第２画素電極を形成する工程では、前記第２画素電極は、前記第１画素電極と屈折率が互いに異なる物質で形成されることを特徴とする請求項１０に記載の有機発光素子の製造方法。
【請求項１２】
前記第１バンク及び前記第２バンクを形成する工程は、前記第１バンク及び前記第２バンクを同一の有機物質で形成する工程を含むことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の有機発光素子の製造方法。
【請求項１３】
前記第１バンク及び前記第２バンクを形成する工程は、前記第１バンク及び前記第２バンクをハーフトーンマスクによって同時に形成する工程を含むことを特徴とする請求項１２に記載の有機発光素子の製造方法。
【請求項１４】
前記有機発光層を形成する工程は、前記第２画素電極上に液状の有機物質を塗布し、前記液状の有機物質を乾燥させる工程を含むことを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の有機発光素子の製造方法。
【請求項１５】
前記第２画素電極を形成する工程では、前記第２画素電極は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＩＧＯ、及びＡＺＯからなる群より選択された少なくとも一つ以上の物質を含むことを特徴とする請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の有機発光素子の製造方法。
【請求項１６】
前記第２画素電極を形成する工程では、前記第２画素電極の厚さは、１００ｎｍ以下で形成されることを特徴とする請求項１５に記載の有機発光素子の製造方法。
【請求項１７】
前記第２画素電極を形成する工程では、前記第２画素電極は、金属物質を含むように形成されることを特徴とする請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の有機発光素子の製造方法。
【請求項１８】
前記第２画素電極を形成する工程では、前記第２画素電極の厚さは、１０ｎｍ以下で形成されることを特徴とする請求項１７に記載の有機発光素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−４１８２８（Ｐ２０１３−４１８２８Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１７７２７１（Ｐ２０１２−１７７２７１）
【出願日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【出願人】（５１２１８７３４３）三星ディスプレイ株式會社 (73)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】９５，Ｓａｍｓｕｎｇ ２ Ｒｏ，Ｇｉｈｅｕｎｇ−Ｇｕ，Ｙｏｎｇｉｎ−Ｃｉｔｙ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−Ｄｏ，Ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【出願人】（５１２１８７３４３）三星ディスプレイ株式會社 (73)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】９５，Ｓａｍｓｕｎｇ ２ Ｒｏ，Ｇｉｈｅｕｎｇ−Ｇｕ，Ｙｏｎｇｉｎ−Ｃｉｔｙ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−Ｄｏ，Ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
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