有機ＥＬ装置
【課題】従来ＴＦＴ素子を用いた有機ＥＬ素子においては、その開口率が低くなる制約があり、輝度を稼ぐために駆動電圧が高くなり、消費電力が増大し、寿命が短くなる課題を有していた。また、画素間配線の反射のため、外光が映りこみ、コントラストが低下する課題があった。
【解決手段】有機ＥＬ素子の膜構造を、基板１上に陰極２、発光層３、正孔注入層４、透明陽極５の順の積層構造とした。
【解決手段】有機ＥＬ素子の膜構造を、基板１上に陰極２、発光層３、正孔注入層４、透明陽極５の順の積層構造とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンピューターや携帯電話、テレビジョンなどの情報端末機器に用いられる、表示装置としての有機エレクトロルミネッセンス（本明細書では有機ＥＬと記す）装置の構造およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報端末の携帯化が加速しており、携帯化するために必要な省電力ディスプレイの開発が盛んになっている。その中で特に有機ＥＬディスプレイは注目されており、その開発も実用段階に入ってきている。
【０００３】
省電力ディスプレイを実現するには、有機ＥＬ素子を薄膜トランジスタ（ＴＦＴなどのアクティブ素子で駆動することが最も効果的とされる。なぜならば、アクティブ素子を使えば、有機ＥＬ素子を直流電圧により駆動することができ、有機ＥＬ素子に負担のかからない低電圧で、しかも発光効率の高い領域で駆動することができる。アクティブ素子を用いない単純マトリックス駆動では、選択期間に高い電圧を印加して輝度を稼ぐ必要がある。このため、有機ＥＬ素子には大変な負担がかかり、しかも発光効率が低くなってしまう。当然寿命が短くなる。
【０００４】
省電力な有機ＥＬディスプレイにはＴＦＴなどを用いたアクティブマトリックス方式が有力であるが、一方でディスプレイとしての表示面積に対する発光面積の比率を示す開口率が低くなるという欠点を持つ。開口率が低くなると、表示輝度を稼ぐために画素あたりの輝度を高めなければならない。すると駆動電圧が高くなり、結果的に消費電力が高くなり、また有機ＥＬ素子に負担がかかるため寿命が短くなる課題を有する。このような課題を解決するべく、図２に示したように、有機ＥＬ素子（装置）の構成において、基板と反対側から光を出すようにするために、陰極を透明化した例もある（ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＥＬＥＣＴＲＯＮ ＤＥＶＩＣＥＳ，ＶＯＬ．４４，ＮＯ．８，１１８８〜１２０３ページ）。具体的には、基板１上に陽極５、正孔注入層４、発光層３、陰極２、透明補助陰極２１の順で積層した構造とし、透明補助陰極２１側から光を出射する。こうすればＴＦＴ基板側から光を出さなくても良くなるのだが、しかしながら、上記の構造で用いられた陰極の光透過率が基板の半分程度であり、実質的に表示が暗くなってしまうという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、特に、スイッチング素子を用いても開口率および光透過率を低下させることの無い素子構成およびその製造方法を提供するところにあり、ひいては低消費電力であり、且つ長寿命の有機ＥＬ装置を提供ことにある。また同時に輝度低下させずに外光の映り込みによるコントラスト低下を防ぐ構造を提示するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、基板上に少なくとも陰極、発光層、陽極、が、この順序で積層されていることを特徴とする有機ＥＬ装置が提供される。
【０００７】
また、本発明によれば、基板上にそれぞれ複数の画素を有する有機ＥＬ装置であって、複数の画素の夫々は隔壁によって区画された領域であり、該領域において、基板側から第一の電極、発光層、及び第二の電極がこの順で積層され、発光層からの光が該第二の電極側から外部に出射することを特徴とする有機ＥＬ装置が提供される。
【０００８】
また、本発明によれば、基板上に少なくとも陰極、発光層、透明陽極を、この順序で積層することを特徴とする有機ＥＬ装置の製造方法が、提供される。
【０００９】
本発明は、第一の特徴は、有機ＥＬ装置において、基板上に少なくとも陰極、発光層、陽極が、この順序で積層されている点にある。
【００１０】
本構成に拠れば、発光層から見て基板と反対側に光を出射できるため、基板側に不透明な材料を用いることが出来る。例えばシリコンなどの半導体基板、金属基板などである。このため、シリコン基板上に集積回路を形成して、その上に有機ＥＬ素子（装置）を作りこむことが出来る。尚、好ましくは、発光層と透明陽極間に正孔輸送層及び／又は正孔注入層を設ける。
【００１１】
その実施形態の例として、例えば以下の態様が挙げられる。
【００１２】
（１）上記第一の特徴の構成を有する有機ＥＬ装置であって、前記陰極が、少なくとも一種類の導電性材料と、金属の酸化物または弗化物の積層からなる有機ＥＬ装置。
【００１３】
本構成に拠れば、有機ＥＬ装置において、その発光効率を更に高めることができる。
【００１４】
（２）上記第一の特徴の構成を有する有機ＥＬ装置であって、複数の画素を有し、前記基板上に各画素群に対応する陰極が形成されており、画素間に絶縁体からなる画素間隔壁が形成されており、該絶縁体からなる隔壁上に対応する位置に該隔壁と同様のパターンで、導電性材料から成る補助陽極が形成されていることを特徴とする有機ＥＬ装置。
【００１５】
本構成に拠れば、補助陽極を用いて一般的に抵抗の高い透明陽極の抵抗を下げることが出来、その結果全面均一に発光する有機ＥＬ装置を実現することができる。
【００１６】
（３）上記第一の特徴の構成を有する有機ＥＬ装置であって、複数の画素を有し、前記基板上に各画素に対応する陰極が形成されており、画素間に絶縁体からなる画素間隔壁が形成されており、画素においては少なくとも陰極、発光層、陽極、補助陽極が、この順序で積層されていることを特徴とする有機ＥＬ装置。
【００１７】
本構成に拠れば、陽極の抵抗を下げる補助陽極を後付けすることが出来、効果として補助陽極に様々な材料を用いることができ、その材料特有の効果を付与することができる。補助陽極のパターニングにはマスク蒸着法、インクジェット法、印刷法などを用いることができる。
【００１８】
（４）上記（２）または（３）の有機ＥＬ装置であって、前記補助陽極が光吸収性を有する導電性材料であることを特徴とする有機ＥＬ装置。
【００１９】
本構成に拠れば、光出射側から表示を見る場合、画素間には光吸収性の補助陽極が見えるため、外光が吸収され、コントラストが高められ、表示が見やすくなる。
【００２０】
（５）上記（４）の有機ＥＬ装置であって、前記補助陽極がカーボンまたはクロムであることを特徴とする有機ＥＬ装置。
【００２１】
本構成に拠れば、画素間において、より効果的に外光を吸収できる。
【００２２】
（６）上記第一の特徴の構成を有する有機ＥＬ装置であって、基板上にスイッチング素子を含むアクティブマトリックス構造が設けられ積層され、平面視において少なくとも該スイッチング素子の少なくとも一部に重複して陰極、発光層、陽極の積層構造が形成されていることを特徴とする有機ＥＬ装置。本構成に拠れば、画素としての開口部の面積を、スイッチング素子に関連する回路とは無関係に設計でき、その効果として、開口率を飛躍的に向上できる。
【００２３】
（７）上記第一の特徴を有する有機ＥＬ装置であって、前記基板として集積回路を形成した半導体基板を用いたことを特徴とする有機ＥＬ装置。
【００２４】
本構成に拠れば、シリコン基板上に携帯端末の電子回路、ディスプレイ駆動用のコントローラ、ドライバー、電源回路など、装置に必要とされる電子回路をすべて半導体基板上に形成し、さらに有機ＥＬ装置駆動用のトランジスタ等までを設けることが可能となるため、装置の高性能化およびコストダウンを同時に実現できる。
【００２５】
（８）上記（３）又は（４）の有機ＥＬ装置において、前記陽極及び／又は前記補助陽極まで形成した後、画素間に対応する部分に光吸収性の層を形成した保護基板を、封止樹脂を介して、画素と保護基板の画素対応部に位置合わせし張り合わせてあることを特徴とする有機ＥＬ装置。
【００２６】
本構成に拠れば、補助陽極とは別に画素間に光吸収部を設けることが出来るため、補助陽極および光吸収材料を最適化することができる。
【００２７】
（９）基板上に少なくとも陰極、発光層、陽極を、この順序で積層することを特徴とする有機ＥＬ装置の製造方法。
【００２８】
この方法では、好ましくは、発光層上に、正孔輸送層及び／又は正孔注入層を設け、続けて陽極を形成することができる。
【００２９】
（１０）上記（９）の有機ＥＬ装置の製造方法であって、前記発光層を形成した後、発光層表面に親水化処理を施すことを特徴とする。
【００３０】
本構成に拠れば、水溶性の正孔注入材料溶液を均一に塗布することが出来る。
【００３１】
その一般的な方法としては、酸素プラズマ照射法が用いられる。
【００３２】
（１１）基板上に少なくとも絶縁性画素間隔壁を形成し、その後反射性陰極材料を全面に堆積させ同時に隔壁の段差により陰極と隔壁上の補助陽極を分離して該陰極と該補助電極を形成し、続いて該隔壁で区画された領域に少なくとも発光層、陽極をこの順序で積層することを特徴とする有機ＥＬ装置の製造方法。
【００３３】
本構成に拠れば、補助陽極のパターニングが必要無く、コストを低減することできる。
【００３４】
（１２）基板上に前記陰極を形成した後、基板全面に絶縁性画素間隔壁材料を塗布仮焼成し、補助陽極となる材料を全面に成膜し、続いてフォトリソグラフィ工程により、補助陽極材料の層をパターニングエッチングし、次にその下の画素間隔壁材料の層をパターニングエッチングし、前記隔壁層を本焼成して、その後該隔壁で区画された領域内には少なくとも発光層、陽極をこの順序で積層することを特徴とする有機ＥＬ装置の製造方法。
【００３５】
本構成に拠れば、画素間隔壁と補助陽極のパターニングを同時に実施することできるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の具体的な実施形態を説明する。
【００３７】
（実施形態１）
本実施形態では、基板上に少なくとも陰極、発光層、透明陽極、正孔輸送層そして／または正孔注入層が、この順序で積層されている例を示す。図１に本実施形態の有機ＥＬ装置の断面を示す。
【００３８】
まず、基板１に陰極２を形成する。次に発光層３を形成し、さらに正孔注入層４を形成する。次に陽極５を形成し、さらに封止層（図示せず）を形成する。
【００３９】
こうして作成した有機ＥＬ装置の電極間に電圧を印加したところ、封止層側から光を出射した。
【００４０】
ここで用いる基板１には、ガラス基板のほか、金属、半導体、プラスチックなどを用いることが出来、また不透明な基板でも用いることができる。
【００４１】
ここで用いる陰極２には、アルミニウム、マグネシウム、リチウム、カルシウム、およびこれら金属の合金またはこれら金属の積層（この場合、発光層側に仕事関数の低いものを配置する）を用いることができる。
【００４２】
ここで用いる発光層３には高分子系材料や低分子材料を用いることが出来る。
【００４３】
たとえばＰＰＶ、ポリジオクチルフルオレン、ポリフルオレン、Ａｌｑ3、ＤＰＶＢｉなどである。
【００４４】
ここで用いる正孔注入層／正孔輸送層４には、バイエル社製Ｂｙｔｒｏｎのほか、低分子系材料ＴＰＤ、ＭＴＤＡＴＡ、銅フタロシアニンなど、一般的なものが用いることが出来る。
【００４５】
ここで用いる陽極５には、ＩＴＯのほか、ネサ膜、出光興産株式会社より発売されているＩＤＩＸＯなどを用いることが出来る。特にＩＤＩＸＯは室温で成膜しても十分な導電性が得られるために好都合である。
【００４６】
封止には熱硬化性エポキシ樹脂を用いたが、紫外線硬化型樹脂でも同様に用いられる。また保護基板を併用すると効果的である。
【００４７】
本実施例の構成に拠れば、発光層から見て基板と反対側に光を出射できるため、基板側に不透明な材料を用いることが出来る。例えばシリコンなどの半導体基板、金属基板などである。このため、シリコン基板上に集積回路を形成して、その上に有機ＥＬ素子（装置）を作りこむことができる。
【００４８】
（実施形態２）
本実施形態では、前記陰極が、少なくとも一種類の導電性材料と、金属の酸化物または弗化物の積層からなる具体例を示す。実施形態１の方法において、陰極としてアルミニウムを製膜した後にフォトリソグラフィ工程を通してパターニングし、酸素プラズマ処理したところ、表面に２０オングストロームの酸化物層ができていた。この陰極付き基板を用いて、実施形態１の残りの工程を行って、有機ＥＬ装置を作成したところ、発光効率が実施例１の２倍（０．２ｌｍ／Ｗ）であった。
【００４９】
陰極表面に酸素プラズマを掛ける替わりに弗化リチウムを膜厚２０オングストロームに蒸着したところ、発光効率は０．５ｌｍ／Ｗであった。
【００５０】
ここで用いた発光層３はポリフルオレン系材料であり、スピンコートにて製膜した。また正孔注入層４にはバイエル社製Ｂｙｔｒｏｎをスピンコートして用いた。陽極５にはＩＤＩＸＯを用いた。これらの材料および製膜条件はこれに限るものではない。
【００５１】
（実施形態３）
本実施形態では、図３に示す構造であって、基板１上に発光画素群に対応する陰極群２が形成されており、発光画素群間に絶縁体からなる画素間隔壁６が形成されており、画素間隔壁６上に導電性材料から成る補助陽極７が、画素間隔壁６とほぼ同じパターンで形成されている例を示す。
【００５２】
具体例を次に示す。まず、陰極２のパターニングの後、ポリイミドによって画素間隔壁６を形成、パターニングした後に、タンタルを１０００オングストローム製膜し、画素間隔壁６と同じパターンにフォトリソグラフィによりパターニングした。次に全面に弗化リチウムを２０オングストローム製膜し、次に発光層３として赤、緑、青に発光する３種類のポリフルオレン系材料をイソデュレンに溶かし、インクジェット法にて赤、緑、青の画素にそれぞれパターニング製膜した。次に正孔注入層４としてバイエル社製Ｂｙｔｒｏｎをインクジェット法にて各画素にパターニング製膜した。次に陽極５として、出光興産株式会社製ＩＤＩＸＯをスパッタ形成した。さらにエポキシ系封止材８および保護基板９にて封止した。こうして作成した有機ＥＬ装置の各画素に、赤青緑独立に電圧を供給したところ、電圧印加に対応して、均一なカラー画像を観測できた。
【００５３】
尚、参考として、補助陽極７の無い素子を作成してみたところ、陽極引き出し近辺の画素だけが発光した。
【００５４】
ここで用いる陰極、発光材料、正孔注入材料、陽極、補助陽極、封止材料には、実施形態１に示したような材料でも用いることが出来る。また成膜方法としてインクジェット法、マスク蒸着法、印刷法なども用いることができる。
【００５５】
なお、本実施形態の同様の構造において、陰極２の位置の層としてＰｔ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ａｕの層、又はＩＴＯとＡｌの積層構造等を設けて不透明層とし、陽極５の位置に、金、カルシルム、アルミニウムの層、これらの積層構造、Ｍｇと銀の共蒸着層等を所定の厚みで設けて透明層とし、この構造において陰極２の位置の層を陽極として、陽極５の位置の層を陰極として駆動させ、発光層から上層へ保護基板を通じて光が出射するような形態とすることができる。この場合、補助陽極７は、陰極の補助層とする。
【００５６】
（実施形態４）
本実施形態では、前記基板上に発光画素群に対応する陰極群が形成されており、発光画素群間に絶縁体からなる画素間隔壁が形成されており、画素においては少なくとも陰極、発光層、透明陽極、補助陽極が、この順序で積層されている例を示す。
【００５７】
図４に本実施形態の有機ＥＬ装置の断面構造を示す。
【００５８】
陰極２のパターニング形成の後、ポリイミドによって画素間隔壁６を成膜、パターニングにより形成した。次に全面に弗化カルシウムを２０オングストローム製膜し、次に発光層３として赤、緑、青に発光する３種類の低分子系材料を、マスク蒸着法により赤、緑、青の画素にそれぞれパターニング製膜した。次に正孔注入層４としてＴＰＤ引き続いてＭＴＤＡＴＡを全面に蒸着した。次に陽極５として、出光興産株式会社製ＩＤＩＸＯをスパッタした。後に、タンタルを１０００オングストロームにマスク蒸着し、パターニングした。さらにエポキシ系封止材８および保護基板９にて封止した。こうして作成した有機ＥＬ装置の各画素に、赤青緑独立に電圧を供給したところ、電圧印加に対応して、均一なカラー画像を観測できた。
【００５９】
参考例として、補助陽極７の無い素子を作成してみたところ、陽極引出し近辺の画素だけが発光した。
【００６０】
ここで用いる陰極、発光材料、正孔注入材料、陽極、補助陽極、封止材料には、実施形態１に示したような材料でも用いることが出来る。また成膜方法としてマスク蒸着法以外にも、インクジェット法、印刷法なども用いることが出来る。補助陽極のパターニングにはマスク蒸着法、インクジェット法、印刷法などを用いることが出来る。
【００６１】
また、実施形態３で説明した場合と同様に、陰極２の部位の層と、陽極５の部位の層を夫々、特定の材料、厚み等とすることにより、陰極２の部位の層を陽極として、陽極５の部位の層を陰極として、機能させて駆動させることによっても、発光層から保護基板を通じて外部へ光を出射させることが可能となる。
【００６２】
（実施形態５）
本実施形態では、前記補助陽極が光吸収性を有する導電性材料である例を示す。
【００６３】
実施形態３において補助電極７としてタンタルの替わりにクロムを用いた。その結果、クロムの反射率が６０％であるので、外光の反射率が減り、コントラストの向上が認められた。
【００６４】
光吸収性の導電材料としては上述のクロムのほかにバイエル社製Ｂｙｔｒｏｎやポリアニリンなどの高分子導電材料や、カーボンなども同様に用いることができる。
【００６５】
（実施形態６）
本実施形態では、前記補助陽極が光吸収性を有する導電性材料、特にカーボンである例を示す。
【００６６】
実施形態４において補助電極７としてタンタルの替わりにカーボンを用いた。
【００６７】
その成膜にはマスク蒸着法を用いた。その結果、画素間からの外光の反射率がほとんど無くなり、コントラストが飛躍的に高まった。
【００６８】
光吸収性の導電材料としてはカーボンのほかにバイエル社製Ｂｙｔｒｏｎやポリアニリンなどの高分子導電材料や、クロムなども同様に用いることができる。
【００６９】
（実施形態７）
本実施形態では、基板上にスイッチング素子を含むアクティブマトリックス構造が積層され、平面視において、少なくともそのアクティブマトリックス構造、特に当該スイッチング素子の少なくとも一部が重複するように陰極、発光層、陽極の積層画素構造が形成されている例を示す。図５に本実施形態の有機ＥＬ装置の断面構造を示す。
【００７０】
同図の構造は図３に示す構造をベースとして、基板上にスイッチング素子としての薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴと記す）を付加したものである。
【００７１】
画素間隔壁の下層に発光層からの光の出射領域を規定する開口部見切り部分１１が設けられている。また、他の例として、図６に、基板上に陽極、陰極、陽極の順で形成され、スイッチング素子としてのＴＦＴ素子１０の領域が平面視において画素間隔壁６の下方に該隔壁に実質的に重複するように配置した有機ＥＬ装置の断面構造を示す。
【００７２】
図５において、ＴＦＴ素子１０を形成した基板上方に、図３と同様の構成（開口部見切り部分１１が付加）の発光画素構造（陰極２、発光層３、及び陽極５の積層構造）を作製した。同様に、図６に示す構造の発光画素構造を含む有機ＥＬ装置を作製した。
【００７３】
かかる図５に示す構造の有機ＥＬ装置を駆動させ陽極５側へ光を出射させ、図６に示した構造の有機ＥＬ装置を駆動させ基板１側へ光を出射させた。図６に示す構造（開口率３０％）に比べて、図５に示す構造では、光の出射側と反対側（基板側）に画素構造、特に発光層と平面視において重複するようにスイッチング素子を設けたことで、発光層として機能させ得る開口率を向上させることができた（開口率７０％）。従来、表示輝度で１００Ｃｄ／ｍ2出すために駆動電圧６Ｖであったのが、本実施形態では表示輝度１００Ｃｄ／ｍ2出すためには５Ｖで済むようになった。このため寿命が１０倍になった。
【００７４】
本実施形態に拠れば、画素開口部の面積を、ＴＦＴ回路等のスイッチング素子とは無関係に設計でき、開口率を飛躍的に向上できる。
【００７５】
尚、図５に示す構造において、実施形態３において述べた場合と同様に、陰極２の部位の層と、陽極５の部位の層を夫々、特定の材料、厚み等とすることにより、陰極２の部位の層を陽極として、陽極５の部位の層を陰極として、機能させて駆動させることによっても、発光層から保護基板を通じて外部へ光を出射させることが可能となる。
【００７６】
更に、図６に示す構造においても、実施形態３において述べた場合と同様に、陰極２の部位の層と、陽極５の部位の層を夫々、特定の材料、厚み等とすることにより、陰極２の部位の層を陽極として、陽極５の部位の層を陰極として、機能させて駆動させることによっても、発光層から保護基板を通じて外部へ光を出射させることが可能となる。この場合、図５に示す構造と同様に開口率を向上させることが可能となる。
【００７７】
（実施形態８）
本実施形態では、用いる基板として集積回路を形成した半導体基板を用いたことを特徴とする。本実施例では、シリコン基板上に携帯電話用の電子回路、ディスプレイ駆動用のコントローラ、ドライバー、有機ＥＬ装置駆動用のトランジスタまで形成して、表示部に有機ＥＬ装置を形成した例を示す。図７に本実施形態の有機ＥＬ装置を形成したシリコン基板の概念図を示す。
【００７８】
同図に示すように、シリコン基板１８上に前述の実施形態で示したような有機ＥＬ素子（画素構造）をＸＹマトリクス状に配置した有機ＥＬ表示部１２が設けられ、その周辺に表示部のマトリクス駆動に対するＸドライバー１４、Ｙドライバー１３が設けられ、更にコントローラ１５、電子回路１６、電源回路１７が搭載され、電源及びスイッチに接続されている。かかる公正により、一枚のシリコン基板上にすべての回路を載せ、外部からスイッチにより制御して携帯電話としての機能を実現できる。
【００７９】
本実施形態では携帯電話の例を示したが、この例に限らず、省電力小型軽量化が求められる用途には応用できる。
【００８０】
（実施形態９）
本実施形態では、前記陽極または前記補助陽極まで形成した後、画素間に対応する部分に光吸収性の層を形成した保護基板を、封止樹脂を介して、基板上の画素と保護基板の画素対応部に位置合わせしつつ張り合わせた例を示す。図８に本実施形態の有機ＥＬ装置の断面構造を示した。
【００８１】
実施形態３で陽極まで形成した基板に封止材８を塗って、光吸収層１９を画素間に対応するように形成する。保護基板９を位置あわせしつつ貼り合わせ固定する。こうして作成した有機ＥＬ装置は、補助陽極の効果で十分な表示の均一性を示し、かつ、外光の反射を効率的に減衰させることができ、コントラストの良好な表示を行うことが可能となる。
【００８２】
（実施形態１０）
本実施形態では基板上に少なくとも陰極、発光層、正孔輸送層、そして／または正孔注入層、透明陽極が、この順序で積層される有機ＥＬ装置、特に図１に示す構造の素子の製造方法において、前記発光層を形成した後、発光層表面に親水化処理を施す例を示す。
【００８３】
図１において、発光層３としてポリフルオレン系材料を用いると、正孔注入層４として一般的に用いられるバイエル社製Ｂｙｔｒｏｎ（水分散液）は、濡れ性が悪いためにうまく成膜できないことがある。そこで、発光層３を形成した後に、酸素プラズマを照射してＢｙｔｒｏｎをスピンコートしたところ、均一な膜を成膜することができた。こうして作成した有機ＥＬ装置は全面均一な発光を示した。
【００８４】
本実施形態において、発光層表面を親水化する方法として、ＵＶオゾン処理も用いることができる。
【００８５】
本実施形態で用いることの出来る正孔注入材料としては、ポリアニリン塩溶液など、極性の高い溶液などが挙げられる。
【００８６】
（実施形態１１）
本実施形態では、基板上に少なくとも絶縁性画素間隔壁が形成され、その後反射性陰極が全面に成膜され、同時に隔壁の段差により陰極と隔壁上の補助陽極が分離され、その後画素内には少なくとも発光層、透明陽極がこの順序で積層される例を示す。図９に本実施形態の有機ＥＬ装置の断面構造を示す。
【００８７】
陰極引出し配線２０をパターニングし、画素間隔壁６を形成した後、陰極２としてアルミニウムを蒸着した。この時、画素間隔壁６の壁により、陰極パターニングが生じ、同時に補助陽極７がパターニング形成された。
【００８８】
画素間隔壁６の壁の角度をせり出すように設定すれば、パターニングがより確実となるが、その後形成する陽極５までを形成する際に、画素間隔壁６により断線してしまうため、最適化が必要となる。
【００８９】
（実施形態１２）
本実施形態では、基板上に陰極を形成した後、基板全面に絶縁性画素間隔壁材料が塗布仮焼成された後、補助陽極になる材料が全面に成膜され、フォトリソグラフィ工程により、まず補助陽極層がパターニングエッチングされ、次にその下の画素間隔壁層がパターニングエッチングされ、画素間隔壁層を本焼成して、その後画素内には少なくとも発光層、透明陽極がこの順序で積層される例を示す。具体的には、図３に示す構造の素子を作成した。
【００９０】
まず、基板１上に陰極２をパターニング形成した。次に、基板全面に絶縁性画素間隔壁６の材料としてポリイミド溶液を塗布し仮焼成した。その後補助陽極７になるタンタルを１０００オングストロームの膜厚に全面にスパッタした。その後レジストを塗布し、露光した。現像した後にタンタルをエッチングした。その後、ポリイミドをエッチングした。次にレジストを剥離し、ポリイミドの本焼成を行い、画素間隔壁６と補助陽極７の構造を完成した。
【００９１】
本実施形態で用いる画素間隔壁材料や補助電極材料はフォトリソ工程でパターニングできるものであれば同様に用いることができる。
【００９２】
以上詳述したように、本発明に拠れば、有機ＥＬ装置の基板側から陰極、発光層、陽極の順で積層させた構造とすることにより、アクティブ素子を用いても開口率および光透過率を低下させることの無い素子構成およびその製造方法を提供できるようになった。これにより低消費電力であり、且つ長寿命の有機ＥＬ装置を提供できるようになる。また同時に輝度低下させずに外光の映り込みによるコントラスト低下を防ぐ構造を有する有機ＥＬ装置を実現できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】実施形態１に係る有機ＥＬ装置の構造を示す断面図である。
【図２】実施形態１の対比としての有機ＥＬ装置の構造を示す断面図である。
【図３】実施形態３に係る有機ＥＬ装置の構造を示す断面図である。
【図４】実施形態４に係る有機ＥＬ装置の構造を示す断面図である。
【図５】実施形態７に係る有機ＥＬ装置の構造を示す断面図である。
【図６】実施形態７に関連する有機ＥＬ装置の構造を示す断面図である。
【図７】実施形態８に係る有機ＥＬ装置（表示装置）の平面構造を示す概念図である。
【図８】実施形態９に係る有機ＥＬ装置の構造を示す断面図である。
【図９】実施形態１１に係る有機ＥＬ装置の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００９４】
１…基板、２…陰極、３…発光層、４…正孔注入層、５…陽極、６…画素間隔壁、７…補助陽極、８…封止材、９…保護基板、１０…ＴＦＴ素子、１１…開口部見きり、１２…有機ＥＬ表示部、１３…Ｙドライバー、１４…Ｘドライバー、１５…コントローラ、１６…電子回路、１７…電源回路、１８…シリコン基板、１９…光吸収層、２０…陰極引出し配線、２１…透明補助陰極。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンピューターや携帯電話、テレビジョンなどの情報端末機器に用いられる、表示装置としての有機エレクトロルミネッセンス（本明細書では有機ＥＬと記す）装置の構造およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報端末の携帯化が加速しており、携帯化するために必要な省電力ディスプレイの開発が盛んになっている。その中で特に有機ＥＬディスプレイは注目されており、その開発も実用段階に入ってきている。
【０００３】
省電力ディスプレイを実現するには、有機ＥＬ素子を薄膜トランジスタ（ＴＦＴなどのアクティブ素子で駆動することが最も効果的とされる。なぜならば、アクティブ素子を使えば、有機ＥＬ素子を直流電圧により駆動することができ、有機ＥＬ素子に負担のかからない低電圧で、しかも発光効率の高い領域で駆動することができる。アクティブ素子を用いない単純マトリックス駆動では、選択期間に高い電圧を印加して輝度を稼ぐ必要がある。このため、有機ＥＬ素子には大変な負担がかかり、しかも発光効率が低くなってしまう。当然寿命が短くなる。
【０００４】
省電力な有機ＥＬディスプレイにはＴＦＴなどを用いたアクティブマトリックス方式が有力であるが、一方でディスプレイとしての表示面積に対する発光面積の比率を示す開口率が低くなるという欠点を持つ。開口率が低くなると、表示輝度を稼ぐために画素あたりの輝度を高めなければならない。すると駆動電圧が高くなり、結果的に消費電力が高くなり、また有機ＥＬ素子に負担がかかるため寿命が短くなる課題を有する。このような課題を解決するべく、図２に示したように、有機ＥＬ素子（装置）の構成において、基板と反対側から光を出すようにするために、陰極を透明化した例もある（ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＥＬＥＣＴＲＯＮ ＤＥＶＩＣＥＳ，ＶＯＬ．４４，ＮＯ．８，１１８８〜１２０３ページ）。具体的には、基板１上に陽極５、正孔注入層４、発光層３、陰極２、透明補助陰極２１の順で積層した構造とし、透明補助陰極２１側から光を出射する。こうすればＴＦＴ基板側から光を出さなくても良くなるのだが、しかしながら、上記の構造で用いられた陰極の光透過率が基板の半分程度であり、実質的に表示が暗くなってしまうという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、特に、スイッチング素子を用いても開口率および光透過率を低下させることの無い素子構成およびその製造方法を提供するところにあり、ひいては低消費電力であり、且つ長寿命の有機ＥＬ装置を提供ことにある。また同時に輝度低下させずに外光の映り込みによるコントラスト低下を防ぐ構造を提示するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、基板上に少なくとも陰極、発光層、陽極、が、この順序で積層されていることを特徴とする有機ＥＬ装置が提供される。
【０００７】
また、本発明によれば、基板上にそれぞれ複数の画素を有する有機ＥＬ装置であって、複数の画素の夫々は隔壁によって区画された領域であり、該領域において、基板側から第一の電極、発光層、及び第二の電極がこの順で積層され、発光層からの光が該第二の電極側から外部に出射することを特徴とする有機ＥＬ装置が提供される。
【０００８】
また、本発明によれば、基板上に少なくとも陰極、発光層、透明陽極を、この順序で積層することを特徴とする有機ＥＬ装置の製造方法が、提供される。
【０００９】
本発明は、第一の特徴は、有機ＥＬ装置において、基板上に少なくとも陰極、発光層、陽極が、この順序で積層されている点にある。
【００１０】
本構成に拠れば、発光層から見て基板と反対側に光を出射できるため、基板側に不透明な材料を用いることが出来る。例えばシリコンなどの半導体基板、金属基板などである。このため、シリコン基板上に集積回路を形成して、その上に有機ＥＬ素子（装置）を作りこむことが出来る。尚、好ましくは、発光層と透明陽極間に正孔輸送層及び／又は正孔注入層を設ける。
【００１１】
その実施形態の例として、例えば以下の態様が挙げられる。
【００１２】
（１）上記第一の特徴の構成を有する有機ＥＬ装置であって、前記陰極が、少なくとも一種類の導電性材料と、金属の酸化物または弗化物の積層からなる有機ＥＬ装置。
【００１３】
本構成に拠れば、有機ＥＬ装置において、その発光効率を更に高めることができる。
【００１４】
（２）上記第一の特徴の構成を有する有機ＥＬ装置であって、複数の画素を有し、前記基板上に各画素群に対応する陰極が形成されており、画素間に絶縁体からなる画素間隔壁が形成されており、該絶縁体からなる隔壁上に対応する位置に該隔壁と同様のパターンで、導電性材料から成る補助陽極が形成されていることを特徴とする有機ＥＬ装置。
【００１５】
本構成に拠れば、補助陽極を用いて一般的に抵抗の高い透明陽極の抵抗を下げることが出来、その結果全面均一に発光する有機ＥＬ装置を実現することができる。
【００１６】
（３）上記第一の特徴の構成を有する有機ＥＬ装置であって、複数の画素を有し、前記基板上に各画素に対応する陰極が形成されており、画素間に絶縁体からなる画素間隔壁が形成されており、画素においては少なくとも陰極、発光層、陽極、補助陽極が、この順序で積層されていることを特徴とする有機ＥＬ装置。
【００１７】
本構成に拠れば、陽極の抵抗を下げる補助陽極を後付けすることが出来、効果として補助陽極に様々な材料を用いることができ、その材料特有の効果を付与することができる。補助陽極のパターニングにはマスク蒸着法、インクジェット法、印刷法などを用いることができる。
【００１８】
（４）上記（２）または（３）の有機ＥＬ装置であって、前記補助陽極が光吸収性を有する導電性材料であることを特徴とする有機ＥＬ装置。
【００１９】
本構成に拠れば、光出射側から表示を見る場合、画素間には光吸収性の補助陽極が見えるため、外光が吸収され、コントラストが高められ、表示が見やすくなる。
【００２０】
（５）上記（４）の有機ＥＬ装置であって、前記補助陽極がカーボンまたはクロムであることを特徴とする有機ＥＬ装置。
【００２１】
本構成に拠れば、画素間において、より効果的に外光を吸収できる。
【００２２】
（６）上記第一の特徴の構成を有する有機ＥＬ装置であって、基板上にスイッチング素子を含むアクティブマトリックス構造が設けられ積層され、平面視において少なくとも該スイッチング素子の少なくとも一部に重複して陰極、発光層、陽極の積層構造が形成されていることを特徴とする有機ＥＬ装置。本構成に拠れば、画素としての開口部の面積を、スイッチング素子に関連する回路とは無関係に設計でき、その効果として、開口率を飛躍的に向上できる。
【００２３】
（７）上記第一の特徴を有する有機ＥＬ装置であって、前記基板として集積回路を形成した半導体基板を用いたことを特徴とする有機ＥＬ装置。
【００２４】
本構成に拠れば、シリコン基板上に携帯端末の電子回路、ディスプレイ駆動用のコントローラ、ドライバー、電源回路など、装置に必要とされる電子回路をすべて半導体基板上に形成し、さらに有機ＥＬ装置駆動用のトランジスタ等までを設けることが可能となるため、装置の高性能化およびコストダウンを同時に実現できる。
【００２５】
（８）上記（３）又は（４）の有機ＥＬ装置において、前記陽極及び／又は前記補助陽極まで形成した後、画素間に対応する部分に光吸収性の層を形成した保護基板を、封止樹脂を介して、画素と保護基板の画素対応部に位置合わせし張り合わせてあることを特徴とする有機ＥＬ装置。
【００２６】
本構成に拠れば、補助陽極とは別に画素間に光吸収部を設けることが出来るため、補助陽極および光吸収材料を最適化することができる。
【００２７】
（９）基板上に少なくとも陰極、発光層、陽極を、この順序で積層することを特徴とする有機ＥＬ装置の製造方法。
【００２８】
この方法では、好ましくは、発光層上に、正孔輸送層及び／又は正孔注入層を設け、続けて陽極を形成することができる。
【００２９】
（１０）上記（９）の有機ＥＬ装置の製造方法であって、前記発光層を形成した後、発光層表面に親水化処理を施すことを特徴とする。
【００３０】
本構成に拠れば、水溶性の正孔注入材料溶液を均一に塗布することが出来る。
【００３１】
その一般的な方法としては、酸素プラズマ照射法が用いられる。
【００３２】
（１１）基板上に少なくとも絶縁性画素間隔壁を形成し、その後反射性陰極材料を全面に堆積させ同時に隔壁の段差により陰極と隔壁上の補助陽極を分離して該陰極と該補助電極を形成し、続いて該隔壁で区画された領域に少なくとも発光層、陽極をこの順序で積層することを特徴とする有機ＥＬ装置の製造方法。
【００３３】
本構成に拠れば、補助陽極のパターニングが必要無く、コストを低減することできる。
【００３４】
（１２）基板上に前記陰極を形成した後、基板全面に絶縁性画素間隔壁材料を塗布仮焼成し、補助陽極となる材料を全面に成膜し、続いてフォトリソグラフィ工程により、補助陽極材料の層をパターニングエッチングし、次にその下の画素間隔壁材料の層をパターニングエッチングし、前記隔壁層を本焼成して、その後該隔壁で区画された領域内には少なくとも発光層、陽極をこの順序で積層することを特徴とする有機ＥＬ装置の製造方法。
【００３５】
本構成に拠れば、画素間隔壁と補助陽極のパターニングを同時に実施することできるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の具体的な実施形態を説明する。
【００３７】
（実施形態１）
本実施形態では、基板上に少なくとも陰極、発光層、透明陽極、正孔輸送層そして／または正孔注入層が、この順序で積層されている例を示す。図１に本実施形態の有機ＥＬ装置の断面を示す。
【００３８】
まず、基板１に陰極２を形成する。次に発光層３を形成し、さらに正孔注入層４を形成する。次に陽極５を形成し、さらに封止層（図示せず）を形成する。
【００３９】
こうして作成した有機ＥＬ装置の電極間に電圧を印加したところ、封止層側から光を出射した。
【００４０】
ここで用いる基板１には、ガラス基板のほか、金属、半導体、プラスチックなどを用いることが出来、また不透明な基板でも用いることができる。
【００４１】
ここで用いる陰極２には、アルミニウム、マグネシウム、リチウム、カルシウム、およびこれら金属の合金またはこれら金属の積層（この場合、発光層側に仕事関数の低いものを配置する）を用いることができる。
【００４２】
ここで用いる発光層３には高分子系材料や低分子材料を用いることが出来る。
【００４３】
たとえばＰＰＶ、ポリジオクチルフルオレン、ポリフルオレン、Ａｌｑ3、ＤＰＶＢｉなどである。
【００４４】
ここで用いる正孔注入層／正孔輸送層４には、バイエル社製Ｂｙｔｒｏｎのほか、低分子系材料ＴＰＤ、ＭＴＤＡＴＡ、銅フタロシアニンなど、一般的なものが用いることが出来る。
【００４５】
ここで用いる陽極５には、ＩＴＯのほか、ネサ膜、出光興産株式会社より発売されているＩＤＩＸＯなどを用いることが出来る。特にＩＤＩＸＯは室温で成膜しても十分な導電性が得られるために好都合である。
【００４６】
封止には熱硬化性エポキシ樹脂を用いたが、紫外線硬化型樹脂でも同様に用いられる。また保護基板を併用すると効果的である。
【００４７】
本実施例の構成に拠れば、発光層から見て基板と反対側に光を出射できるため、基板側に不透明な材料を用いることが出来る。例えばシリコンなどの半導体基板、金属基板などである。このため、シリコン基板上に集積回路を形成して、その上に有機ＥＬ素子（装置）を作りこむことができる。
【００４８】
（実施形態２）
本実施形態では、前記陰極が、少なくとも一種類の導電性材料と、金属の酸化物または弗化物の積層からなる具体例を示す。実施形態１の方法において、陰極としてアルミニウムを製膜した後にフォトリソグラフィ工程を通してパターニングし、酸素プラズマ処理したところ、表面に２０オングストロームの酸化物層ができていた。この陰極付き基板を用いて、実施形態１の残りの工程を行って、有機ＥＬ装置を作成したところ、発光効率が実施例１の２倍（０．２ｌｍ／Ｗ）であった。
【００４９】
陰極表面に酸素プラズマを掛ける替わりに弗化リチウムを膜厚２０オングストロームに蒸着したところ、発光効率は０．５ｌｍ／Ｗであった。
【００５０】
ここで用いた発光層３はポリフルオレン系材料であり、スピンコートにて製膜した。また正孔注入層４にはバイエル社製Ｂｙｔｒｏｎをスピンコートして用いた。陽極５にはＩＤＩＸＯを用いた。これらの材料および製膜条件はこれに限るものではない。
【００５１】
（実施形態３）
本実施形態では、図３に示す構造であって、基板１上に発光画素群に対応する陰極群２が形成されており、発光画素群間に絶縁体からなる画素間隔壁６が形成されており、画素間隔壁６上に導電性材料から成る補助陽極７が、画素間隔壁６とほぼ同じパターンで形成されている例を示す。
【００５２】
具体例を次に示す。まず、陰極２のパターニングの後、ポリイミドによって画素間隔壁６を形成、パターニングした後に、タンタルを１０００オングストローム製膜し、画素間隔壁６と同じパターンにフォトリソグラフィによりパターニングした。次に全面に弗化リチウムを２０オングストローム製膜し、次に発光層３として赤、緑、青に発光する３種類のポリフルオレン系材料をイソデュレンに溶かし、インクジェット法にて赤、緑、青の画素にそれぞれパターニング製膜した。次に正孔注入層４としてバイエル社製Ｂｙｔｒｏｎをインクジェット法にて各画素にパターニング製膜した。次に陽極５として、出光興産株式会社製ＩＤＩＸＯをスパッタ形成した。さらにエポキシ系封止材８および保護基板９にて封止した。こうして作成した有機ＥＬ装置の各画素に、赤青緑独立に電圧を供給したところ、電圧印加に対応して、均一なカラー画像を観測できた。
【００５３】
尚、参考として、補助陽極７の無い素子を作成してみたところ、陽極引き出し近辺の画素だけが発光した。
【００５４】
ここで用いる陰極、発光材料、正孔注入材料、陽極、補助陽極、封止材料には、実施形態１に示したような材料でも用いることが出来る。また成膜方法としてインクジェット法、マスク蒸着法、印刷法なども用いることができる。
【００５５】
なお、本実施形態の同様の構造において、陰極２の位置の層としてＰｔ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ａｕの層、又はＩＴＯとＡｌの積層構造等を設けて不透明層とし、陽極５の位置に、金、カルシルム、アルミニウムの層、これらの積層構造、Ｍｇと銀の共蒸着層等を所定の厚みで設けて透明層とし、この構造において陰極２の位置の層を陽極として、陽極５の位置の層を陰極として駆動させ、発光層から上層へ保護基板を通じて光が出射するような形態とすることができる。この場合、補助陽極７は、陰極の補助層とする。
【００５６】
（実施形態４）
本実施形態では、前記基板上に発光画素群に対応する陰極群が形成されており、発光画素群間に絶縁体からなる画素間隔壁が形成されており、画素においては少なくとも陰極、発光層、透明陽極、補助陽極が、この順序で積層されている例を示す。
【００５７】
図４に本実施形態の有機ＥＬ装置の断面構造を示す。
【００５８】
陰極２のパターニング形成の後、ポリイミドによって画素間隔壁６を成膜、パターニングにより形成した。次に全面に弗化カルシウムを２０オングストローム製膜し、次に発光層３として赤、緑、青に発光する３種類の低分子系材料を、マスク蒸着法により赤、緑、青の画素にそれぞれパターニング製膜した。次に正孔注入層４としてＴＰＤ引き続いてＭＴＤＡＴＡを全面に蒸着した。次に陽極５として、出光興産株式会社製ＩＤＩＸＯをスパッタした。後に、タンタルを１０００オングストロームにマスク蒸着し、パターニングした。さらにエポキシ系封止材８および保護基板９にて封止した。こうして作成した有機ＥＬ装置の各画素に、赤青緑独立に電圧を供給したところ、電圧印加に対応して、均一なカラー画像を観測できた。
【００５９】
参考例として、補助陽極７の無い素子を作成してみたところ、陽極引出し近辺の画素だけが発光した。
【００６０】
ここで用いる陰極、発光材料、正孔注入材料、陽極、補助陽極、封止材料には、実施形態１に示したような材料でも用いることが出来る。また成膜方法としてマスク蒸着法以外にも、インクジェット法、印刷法なども用いることが出来る。補助陽極のパターニングにはマスク蒸着法、インクジェット法、印刷法などを用いることが出来る。
【００６１】
また、実施形態３で説明した場合と同様に、陰極２の部位の層と、陽極５の部位の層を夫々、特定の材料、厚み等とすることにより、陰極２の部位の層を陽極として、陽極５の部位の層を陰極として、機能させて駆動させることによっても、発光層から保護基板を通じて外部へ光を出射させることが可能となる。
【００６２】
（実施形態５）
本実施形態では、前記補助陽極が光吸収性を有する導電性材料である例を示す。
【００６３】
実施形態３において補助電極７としてタンタルの替わりにクロムを用いた。その結果、クロムの反射率が６０％であるので、外光の反射率が減り、コントラストの向上が認められた。
【００６４】
光吸収性の導電材料としては上述のクロムのほかにバイエル社製Ｂｙｔｒｏｎやポリアニリンなどの高分子導電材料や、カーボンなども同様に用いることができる。
【００６５】
（実施形態６）
本実施形態では、前記補助陽極が光吸収性を有する導電性材料、特にカーボンである例を示す。
【００６６】
実施形態４において補助電極７としてタンタルの替わりにカーボンを用いた。
【００６７】
その成膜にはマスク蒸着法を用いた。その結果、画素間からの外光の反射率がほとんど無くなり、コントラストが飛躍的に高まった。
【００６８】
光吸収性の導電材料としてはカーボンのほかにバイエル社製Ｂｙｔｒｏｎやポリアニリンなどの高分子導電材料や、クロムなども同様に用いることができる。
【００６９】
（実施形態７）
本実施形態では、基板上にスイッチング素子を含むアクティブマトリックス構造が積層され、平面視において、少なくともそのアクティブマトリックス構造、特に当該スイッチング素子の少なくとも一部が重複するように陰極、発光層、陽極の積層画素構造が形成されている例を示す。図５に本実施形態の有機ＥＬ装置の断面構造を示す。
【００７０】
同図の構造は図３に示す構造をベースとして、基板上にスイッチング素子としての薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴと記す）を付加したものである。
【００７１】
画素間隔壁の下層に発光層からの光の出射領域を規定する開口部見切り部分１１が設けられている。また、他の例として、図６に、基板上に陽極、陰極、陽極の順で形成され、スイッチング素子としてのＴＦＴ素子１０の領域が平面視において画素間隔壁６の下方に該隔壁に実質的に重複するように配置した有機ＥＬ装置の断面構造を示す。
【００７２】
図５において、ＴＦＴ素子１０を形成した基板上方に、図３と同様の構成（開口部見切り部分１１が付加）の発光画素構造（陰極２、発光層３、及び陽極５の積層構造）を作製した。同様に、図６に示す構造の発光画素構造を含む有機ＥＬ装置を作製した。
【００７３】
かかる図５に示す構造の有機ＥＬ装置を駆動させ陽極５側へ光を出射させ、図６に示した構造の有機ＥＬ装置を駆動させ基板１側へ光を出射させた。図６に示す構造（開口率３０％）に比べて、図５に示す構造では、光の出射側と反対側（基板側）に画素構造、特に発光層と平面視において重複するようにスイッチング素子を設けたことで、発光層として機能させ得る開口率を向上させることができた（開口率７０％）。従来、表示輝度で１００Ｃｄ／ｍ2出すために駆動電圧６Ｖであったのが、本実施形態では表示輝度１００Ｃｄ／ｍ2出すためには５Ｖで済むようになった。このため寿命が１０倍になった。
【００７４】
本実施形態に拠れば、画素開口部の面積を、ＴＦＴ回路等のスイッチング素子とは無関係に設計でき、開口率を飛躍的に向上できる。
【００７５】
尚、図５に示す構造において、実施形態３において述べた場合と同様に、陰極２の部位の層と、陽極５の部位の層を夫々、特定の材料、厚み等とすることにより、陰極２の部位の層を陽極として、陽極５の部位の層を陰極として、機能させて駆動させることによっても、発光層から保護基板を通じて外部へ光を出射させることが可能となる。
【００７６】
更に、図６に示す構造においても、実施形態３において述べた場合と同様に、陰極２の部位の層と、陽極５の部位の層を夫々、特定の材料、厚み等とすることにより、陰極２の部位の層を陽極として、陽極５の部位の層を陰極として、機能させて駆動させることによっても、発光層から保護基板を通じて外部へ光を出射させることが可能となる。この場合、図５に示す構造と同様に開口率を向上させることが可能となる。
【００７７】
（実施形態８）
本実施形態では、用いる基板として集積回路を形成した半導体基板を用いたことを特徴とする。本実施例では、シリコン基板上に携帯電話用の電子回路、ディスプレイ駆動用のコントローラ、ドライバー、有機ＥＬ装置駆動用のトランジスタまで形成して、表示部に有機ＥＬ装置を形成した例を示す。図７に本実施形態の有機ＥＬ装置を形成したシリコン基板の概念図を示す。
【００７８】
同図に示すように、シリコン基板１８上に前述の実施形態で示したような有機ＥＬ素子（画素構造）をＸＹマトリクス状に配置した有機ＥＬ表示部１２が設けられ、その周辺に表示部のマトリクス駆動に対するＸドライバー１４、Ｙドライバー１３が設けられ、更にコントローラ１５、電子回路１６、電源回路１７が搭載され、電源及びスイッチに接続されている。かかる公正により、一枚のシリコン基板上にすべての回路を載せ、外部からスイッチにより制御して携帯電話としての機能を実現できる。
【００７９】
本実施形態では携帯電話の例を示したが、この例に限らず、省電力小型軽量化が求められる用途には応用できる。
【００８０】
（実施形態９）
本実施形態では、前記陽極または前記補助陽極まで形成した後、画素間に対応する部分に光吸収性の層を形成した保護基板を、封止樹脂を介して、基板上の画素と保護基板の画素対応部に位置合わせしつつ張り合わせた例を示す。図８に本実施形態の有機ＥＬ装置の断面構造を示した。
【００８１】
実施形態３で陽極まで形成した基板に封止材８を塗って、光吸収層１９を画素間に対応するように形成する。保護基板９を位置あわせしつつ貼り合わせ固定する。こうして作成した有機ＥＬ装置は、補助陽極の効果で十分な表示の均一性を示し、かつ、外光の反射を効率的に減衰させることができ、コントラストの良好な表示を行うことが可能となる。
【００８２】
（実施形態１０）
本実施形態では基板上に少なくとも陰極、発光層、正孔輸送層、そして／または正孔注入層、透明陽極が、この順序で積層される有機ＥＬ装置、特に図１に示す構造の素子の製造方法において、前記発光層を形成した後、発光層表面に親水化処理を施す例を示す。
【００８３】
図１において、発光層３としてポリフルオレン系材料を用いると、正孔注入層４として一般的に用いられるバイエル社製Ｂｙｔｒｏｎ（水分散液）は、濡れ性が悪いためにうまく成膜できないことがある。そこで、発光層３を形成した後に、酸素プラズマを照射してＢｙｔｒｏｎをスピンコートしたところ、均一な膜を成膜することができた。こうして作成した有機ＥＬ装置は全面均一な発光を示した。
【００８４】
本実施形態において、発光層表面を親水化する方法として、ＵＶオゾン処理も用いることができる。
【００８５】
本実施形態で用いることの出来る正孔注入材料としては、ポリアニリン塩溶液など、極性の高い溶液などが挙げられる。
【００８６】
（実施形態１１）
本実施形態では、基板上に少なくとも絶縁性画素間隔壁が形成され、その後反射性陰極が全面に成膜され、同時に隔壁の段差により陰極と隔壁上の補助陽極が分離され、その後画素内には少なくとも発光層、透明陽極がこの順序で積層される例を示す。図９に本実施形態の有機ＥＬ装置の断面構造を示す。
【００８７】
陰極引出し配線２０をパターニングし、画素間隔壁６を形成した後、陰極２としてアルミニウムを蒸着した。この時、画素間隔壁６の壁により、陰極パターニングが生じ、同時に補助陽極７がパターニング形成された。
【００８８】
画素間隔壁６の壁の角度をせり出すように設定すれば、パターニングがより確実となるが、その後形成する陽極５までを形成する際に、画素間隔壁６により断線してしまうため、最適化が必要となる。
【００８９】
（実施形態１２）
本実施形態では、基板上に陰極を形成した後、基板全面に絶縁性画素間隔壁材料が塗布仮焼成された後、補助陽極になる材料が全面に成膜され、フォトリソグラフィ工程により、まず補助陽極層がパターニングエッチングされ、次にその下の画素間隔壁層がパターニングエッチングされ、画素間隔壁層を本焼成して、その後画素内には少なくとも発光層、透明陽極がこの順序で積層される例を示す。具体的には、図３に示す構造の素子を作成した。
【００９０】
まず、基板１上に陰極２をパターニング形成した。次に、基板全面に絶縁性画素間隔壁６の材料としてポリイミド溶液を塗布し仮焼成した。その後補助陽極７になるタンタルを１０００オングストロームの膜厚に全面にスパッタした。その後レジストを塗布し、露光した。現像した後にタンタルをエッチングした。その後、ポリイミドをエッチングした。次にレジストを剥離し、ポリイミドの本焼成を行い、画素間隔壁６と補助陽極７の構造を完成した。
【００９１】
本実施形態で用いる画素間隔壁材料や補助電極材料はフォトリソ工程でパターニングできるものであれば同様に用いることができる。
【００９２】
以上詳述したように、本発明に拠れば、有機ＥＬ装置の基板側から陰極、発光層、陽極の順で積層させた構造とすることにより、アクティブ素子を用いても開口率および光透過率を低下させることの無い素子構成およびその製造方法を提供できるようになった。これにより低消費電力であり、且つ長寿命の有機ＥＬ装置を提供できるようになる。また同時に輝度低下させずに外光の映り込みによるコントラスト低下を防ぐ構造を有する有機ＥＬ装置を実現できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】実施形態１に係る有機ＥＬ装置の構造を示す断面図である。
【図２】実施形態１の対比としての有機ＥＬ装置の構造を示す断面図である。
【図３】実施形態３に係る有機ＥＬ装置の構造を示す断面図である。
【図４】実施形態４に係る有機ＥＬ装置の構造を示す断面図である。
【図５】実施形態７に係る有機ＥＬ装置の構造を示す断面図である。
【図６】実施形態７に関連する有機ＥＬ装置の構造を示す断面図である。
【図７】実施形態８に係る有機ＥＬ装置（表示装置）の平面構造を示す概念図である。
【図８】実施形態９に係る有機ＥＬ装置の構造を示す断面図である。
【図９】実施形態１１に係る有機ＥＬ装置の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００９４】
１…基板、２…陰極、３…発光層、４…正孔注入層、５…陽極、６…画素間隔壁、７…補助陽極、８…封止材、９…保護基板、１０…ＴＦＴ素子、１１…開口部見きり、１２…有機ＥＬ表示部、１３…Ｙドライバー、１４…Ｘドライバー、１５…コントローラ、１６…電子回路、１７…電源回路、１８…シリコン基板、１９…光吸収層、２０…陰極引出し配線、２１…透明補助陰極。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に少なくとも陰極、発光層、陽極が、この順序で積層されて有機ＥＬ装置。
【請求項２】
前記陰極が、少なくとも一種類の導電性材料と、金属の酸化物または弗化物の積層からなる請求の範囲第１項記載の有機ＥＬ装置。
【請求項３】
複数の画素を有し、前記基板上に各画素群に対応する陰極が形成されており、画素間に絶縁体からなる画素間隔壁が形成されており、該絶縁体からなる隔壁上に対応する位置に該隔壁と同様のパターンで、導電性材料から成る補助陽極が形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項記載の有機ＥＬ装置。
【請求項４】
複数の画素を有し、前記基板上に各画素に対応する陰極が形成されており、画素間に絶縁体からなる画素間隔壁が形成されており、画素においては少なくとも陰極、発光層、陽極、補助陽極が、この順序で積層されていることを特徴とする請求の範囲第１項記載の有機ＥＬ装置。
【請求項５】
前記補助陽極が光吸収性を有する導電性材料であることを特徴とする請求の範囲第３項又は第４項記載の有機ＥＬ装置。
【請求項６】
前記補助陽極がカーボンまたはクロムであることを特徴とする請求の範囲第５項記載の有機ＥＬ装置。
【請求項７】
前記基板上にスイッチング素子を含むアクティブマトリックス構造が設けられ積層され、平面視において少なくとも該スイッチング素子の少なくとも一部に重複して陰極、発光層、陽極の積層構造が形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項記載の有機ＥＬ装置。
【請求項８】
前記基板として集積回路を形成した半導体基板を用いたことを特徴とする請求の範囲第１項記載の有機ＥＬ装置。
【請求項９】
前記陽極及び／又は前記補助陽極まで形成した後、画素間に対応する部分に光吸収性の層を形成した保護基板を、封止樹脂を介して、画素と保護基板の画素対応部に位置合わせし張り合わせてあることを特徴とする請求の範囲第３項又は第４項記載の有機ＥＬ装置。
【請求項１０】
基板上に少なくとも陰極、発光層、陽極を、この順序で積層することを特徴とする有機ＥＬ装置の製造方法。
【請求項１１】
前記発光層を形成した後、発光層表面に親水化処理を施すことを特徴とする請求の範囲第１０項記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
【請求項１２】
基板上に少なくとも絶縁性画素間隔壁を形成し、その後反射性陰極材料を全面に堆積させ同時に隔壁の段差により陰極と隔壁上の補助陽極を分離して該陰極と該補助電極を形成し、続いて該隔壁で区画された領域に少なくとも発光層、陽極をこの順序で積層することを特徴とする有機ＥＬ装置の製造方法。
【請求項１３】
基板上に前記陰極を形成した後、基板全面に絶縁性画素間隔壁材料を塗布仮焼成し、補助陽極となる材料を全面に成膜し、続いてフォトリソグラフィ工程により、補助陽極材料の層をパターニングエッチングし、次にその下の画素間隔壁材料の層をパターニングエッチングし、前記隔壁層を本焼成して、その後該隔壁で区画された領域内には少なくとも発光層、陽極をこの順序で積層することを特徴とする有機ＥＬ装置の製造方法。
【請求項１４】
基板上に複数の画素を複数有する有機ＥＬ装置であって、複数の画素の夫々は隔壁によって区画された領域であり、該領域において、基板側から第一の電極、発光層、及び第二の電極がこの順で積層され、発光層からの光が該第二の電極側から外部に出射することを特徴とする有機ＥＬ装置。
【請求項１５】
前記複数の画素の夫々にスイッチング素子が設けられていることを特徴とする請求の範囲１４項記載の有機ＥＬ装置。
【請求項１６】
前記能動素子の少なくとも一部が、平面視において、前記隔壁に重複して設けられることを特徴とする請求の範囲第１４項記載の有機ＥＬ装置。
【請求項１】
基板上に少なくとも陰極、発光層、陽極が、この順序で積層されて有機ＥＬ装置。
【請求項２】
前記陰極が、少なくとも一種類の導電性材料と、金属の酸化物または弗化物の積層からなる請求の範囲第１項記載の有機ＥＬ装置。
【請求項３】
複数の画素を有し、前記基板上に各画素群に対応する陰極が形成されており、画素間に絶縁体からなる画素間隔壁が形成されており、該絶縁体からなる隔壁上に対応する位置に該隔壁と同様のパターンで、導電性材料から成る補助陽極が形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項記載の有機ＥＬ装置。
【請求項４】
複数の画素を有し、前記基板上に各画素に対応する陰極が形成されており、画素間に絶縁体からなる画素間隔壁が形成されており、画素においては少なくとも陰極、発光層、陽極、補助陽極が、この順序で積層されていることを特徴とする請求の範囲第１項記載の有機ＥＬ装置。
【請求項５】
前記補助陽極が光吸収性を有する導電性材料であることを特徴とする請求の範囲第３項又は第４項記載の有機ＥＬ装置。
【請求項６】
前記補助陽極がカーボンまたはクロムであることを特徴とする請求の範囲第５項記載の有機ＥＬ装置。
【請求項７】
前記基板上にスイッチング素子を含むアクティブマトリックス構造が設けられ積層され、平面視において少なくとも該スイッチング素子の少なくとも一部に重複して陰極、発光層、陽極の積層構造が形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項記載の有機ＥＬ装置。
【請求項８】
前記基板として集積回路を形成した半導体基板を用いたことを特徴とする請求の範囲第１項記載の有機ＥＬ装置。
【請求項９】
前記陽極及び／又は前記補助陽極まで形成した後、画素間に対応する部分に光吸収性の層を形成した保護基板を、封止樹脂を介して、画素と保護基板の画素対応部に位置合わせし張り合わせてあることを特徴とする請求の範囲第３項又は第４項記載の有機ＥＬ装置。
【請求項１０】
基板上に少なくとも陰極、発光層、陽極を、この順序で積層することを特徴とする有機ＥＬ装置の製造方法。
【請求項１１】
前記発光層を形成した後、発光層表面に親水化処理を施すことを特徴とする請求の範囲第１０項記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
【請求項１２】
基板上に少なくとも絶縁性画素間隔壁を形成し、その後反射性陰極材料を全面に堆積させ同時に隔壁の段差により陰極と隔壁上の補助陽極を分離して該陰極と該補助電極を形成し、続いて該隔壁で区画された領域に少なくとも発光層、陽極をこの順序で積層することを特徴とする有機ＥＬ装置の製造方法。
【請求項１３】
基板上に前記陰極を形成した後、基板全面に絶縁性画素間隔壁材料を塗布仮焼成し、補助陽極となる材料を全面に成膜し、続いてフォトリソグラフィ工程により、補助陽極材料の層をパターニングエッチングし、次にその下の画素間隔壁材料の層をパターニングエッチングし、前記隔壁層を本焼成して、その後該隔壁で区画された領域内には少なくとも発光層、陽極をこの順序で積層することを特徴とする有機ＥＬ装置の製造方法。
【請求項１４】
基板上に複数の画素を複数有する有機ＥＬ装置であって、複数の画素の夫々は隔壁によって区画された領域であり、該領域において、基板側から第一の電極、発光層、及び第二の電極がこの順で積層され、発光層からの光が該第二の電極側から外部に出射することを特徴とする有機ＥＬ装置。
【請求項１５】
前記複数の画素の夫々にスイッチング素子が設けられていることを特徴とする請求の範囲１４項記載の有機ＥＬ装置。
【請求項１６】
前記能動素子の少なくとも一部が、平面視において、前記隔壁に重複して設けられることを特徴とする請求の範囲第１４項記載の有機ＥＬ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−１３４６４７（Ｐ２００８−１３４６４７Ａ）
【公開日】平成２０年６月１２日（２００８．６．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３２６９２９（Ｐ２００７−３２６９２９）
【出願日】平成１９年１２月１９日（２００７．１２．１９）
【分割の表示】特願２００１−５６２０６１（Ｐ２００１−５６２０６１）の分割
【原出願日】平成１３年２月２６日（２００１．２．２６）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月１２日（２００８．６．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月１９日（２００７．１２．１９）
【分割の表示】特願２００１−５６２０６１（Ｐ２００１−５６２０６１）の分割
【原出願日】平成１３年２月２６日（２００１．２．２６）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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