発光素子
【課題】長寿命かつ輝度むらの少ない発光素子およびそれを用いた有機ＥＬ表示装置を提供する。
【解決手段】第１電極４と、その上に設けられた発光層７と、その上に設けられた第２電極１０とを備え、ピクセルごとに少なくとも前記発光層７がバンク９により区画された発光素子であって、各ピクセルにおいて、前記発光層７は、前記発光層７の下面と前記バンク９の側面との境界位置Ｐ１に相当する領域の厚みが、ピクセル中央領域の厚みよりも厚い発光素子とする。
【解決手段】第１電極４と、その上に設けられた発光層７と、その上に設けられた第２電極１０とを備え、ピクセルごとに少なくとも前記発光層７がバンク９により区画された発光素子であって、各ピクセルにおいて、前記発光層７は、前記発光層７の下面と前記バンク９の側面との境界位置Ｐ１に相当する領域の厚みが、ピクセル中央領域の厚みよりも厚い発光素子とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子に関し、特にフラットディスプレイ等に用いられる有機ＥＬ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、有機発光層がピクセルごとにバンクにより区画された有機ＥＬ素子がある。各有機発光層は、ピクセル中央領域からピクセル縁部領域までピクセル全域で均一に発光することが好ましい。なぜなら、有機発光層の中に局所的に発光量の多い領域が存在すると、その領域だけが早く劣化し有機ＥＬ素子が短寿命化するからである。また、有機ＥＬ素子に輝度むらが生じる原因ともなる。
【０００３】
有機発光層をピクセル全域で均一に発光させるための１つの方法として、有機発光層の厚みを均一にすることが考えられる。特許文献１には、有機発光層の厚みを均一にすることを目的としたプロセス開発に関する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００７−６１６７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、発明者は、有機発光層の厚みが均一な場合に、ピクセル縁部領域の発光量がピクセル中央領域の発光量よりも多くなる現象を確認した。その原因を解明したところ、ピクセル縁部領域付近で生じる電界集中及び電流集中によるものであることが分かった。
図１１は、従来の有機ＥＬ素子における電界集中及び電流集中の発生位置を示す図である。図１１に示すように、第１電極１０４と、その上に設けられた有機発光層１０７と、その上に設けられた第２電極１１0とを備え、ピクセルごとに少なくとも前記有機発光層１０７がバンク１０９により区画された構成の有機ＥＬ素子では、有機発光層１０７の下面１０７ａとバンク１０９の側面１０９ａとの境界位置Ｐ１で電界集中及び電流集中が生じる。このような電界集中が生じる理由としては、第１電極１０４と第２電極１１０間のフリンジ電界がバンク１０９を通じてバンク側面１０９ａより有機発光層１０７に対してかかることが考えられる。また、電流集中が生じる理由としては、前記フリンジ電界による電流値の増大と、第２電極１１０からの電流がバンク１０９の斜め形状によってＰ１で集められることが考えられる。そして、有機発光層における各領域での発光量は、その領域の電界強度及び電流密度に依存するため、前記境界位置Ｐ１すなわちピクセル縁部領域付近において電界集中及び電流集中が生じると、ピクセル縁部領域で発光量が増加すると考えられる。
【０００５】
本発明は、上記の課題に鑑み、長寿命かつ輝度むらの少ない発光素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る発光素子は、第１電極と、その上に設けられた発光層と、その上に設けられた第２電極とを備え、ピクセルごとに少なくとも前記発光層がバンクにより区画された発光素子であって、各ピクセルにおいて、前記発光層は、前記発光層の下面と前記バンクの側面との境界位置Ｐ１に相当する領域の厚みが、ピクセル中央領域の厚みよりも厚いことを特徴とする。
【０００７】
ここで、前記発光層の上面は、前記境界位置Ｐ１よりもピクセル中央寄りの位置から前記バンクの側面に向けて上り斜面となっている構成としていても良い。特に、前記上り斜面となっている領域の幅Ｗは、２μｍ以上であって且つ前記発光層の上面の幅に対して１０％以下であることが好ましい。さらに、前記有機発光層の上面と前記バンク側面との境界位置Ｐ２は、前記有機発光層の上面におけるピクセル中央領域よりも２０ｎｍ以上高いことが好ましい。
【０００８】
また、前記発光層の上面における前記境界位置Ｐ１に相当する領域が上凸に隆起している構成とすることができる。前記第１電極の上面が、前記境界位置Ｐ１よりもピクセル中央寄りの位置から前記バンクの側面に向けて下り斜面となっており、その結果、前記発光層が、前記境界位置Ｐ１に相当する領域の厚みがピクセル中央領域の厚みよりも厚い構成とすることもできる。
【０００９】
また、前記バンクの側面と下面とがなす角αは鋭角であることが好ましい。
また、前記バンクが前記発光層の全周を囲繞している構成とすることができる。前記バンクが前記発光層の行方向両側若しくは列方向両側だけに存在している構成とすることもできる。
また、前記バンクは、下面が前記第１電極と接し、頂部が前記第２電極内に存在しており、側面が下面から頂部に至るまで単調に変化する形状である構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る発光素子の発光層は、発光層の下面とバンクの側面との境界位置Ｐ１に相当する領域の厚みがピクセル中央領域の厚みよりも厚い。したがって、図１１に示すような境界位置Ｐ１に相当する領域とピクセル中央領域との厚みが等しい従来のものと比べて、発光層におけるピクセル縁部領域付近において電界集中及び電流集中が生じ難い。したがって、発光素子が長寿命で輝度むらも少ない。
【００１１】
詳述すると、発光層の前記境界位置Ｐ１に相当する領域の厚みが厚くなることによって、前記境界位置Ｐ１に相当する領域において第１電極と第２電極との距離が長くなり、その大きくなった分だけ前記境界位置Ｐ１において電界集中が緩和されるし、バンク表面を流れる電流のパスも長くなるため抵抗値が増加し、電流集中が軽減される。その結果、発光層の境界位置Ｐ１に相当する領域における発光量が減少して、他の領域の発光量との差が少なくなり、ピクセル全域における発光量のばらつきが抑制される。よって、発光層の局所的な劣化及び輝度むらの解消が期待される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本実施の形態に係る発光素子について、図面を参照しながら説明する。
［発光素子の構成］
＜全体構成＞
図１は、本実施の形態に係る発光素子の各層の積層状態を示す模式図である。
本実施の形態に係る発光素子は、ＲＧＢの各ピクセルがマトリックス状に規則的に配置されてなるトップエミッション型の有機ＥＬ素子であり、各ピクセルは、図１に示すように、ＴＦＴ２上に積層された構造となっている。なお、本発明に係る発光素子は、ボトムエミッション型の有機ＥＬ素子であっても良く、その場合は発光素子とＴＦＴとが同一の平面上に形成される。
【００１３】
図１に示す発光素子では、ＴＦＴ２が配置された基板１を覆う平坦化膜３上に発光素子が配置されている。具体的には、平坦化膜３の上に、ＴＦＴ２のドレイン電極（不図示）に接続された第１電極（反射陽極）４がマトリックス状に配置され、さらに第１電極４上に正孔注入層５が積層され、当該正孔注入層５を囲むようにバンク９が形成されている。正孔注入層５上のバンク９で区画された領域内には、インターレイヤー６、発光層（有機発光層）７、電子注入層８がその順で積層された多層積層構造となっており、それらの積層構造で機能層が構成されている。なお、機能層には正孔輸送層や電子輸送層等が含まれていても良い。
【００１４】
電子注入層８上には、第２電極（陰極）１０及び封止層１１がその順で積層されている。バンク９は、下面９ａが第１電極４と接し、頂部９ｂが第２電極１０内に存在しており、側面９ｃが下面９ａから頂部９ｂに至るまで単調に変化する形状である。正孔注入層５、インターレイヤー６、発光層７及び電子注入層８は、バンク９によってピクセルごと区画されている。一方、第２電極１０及び封止層１１は、バンク９で区画された領域を超えて隣接するピクセルのものと連続している。なお、第２電極１０及び封止層１１は、バンク９によってピクセルごと区画されていても良い。また、電子注入層８がバンク９で区画された領域を超えて隣接するピクセルのものと連続していても良い。
【００１５】
＜構成部材の構成＞
以下に、この発光素子を構成する各構成部材について更に詳細に説明する。
基板１は、例えば、ソーダガラス、無蛍光ガラス、燐酸系ガラス、硼酸系ガラス、石英、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエチレン、ポリエステル、シリコーン系樹脂、アルミナ等の絶縁性材料で形成されることが好ましい。
【００１６】
第１電極４は、発光素子がトップエミッション型の場合、光反射性が求められるため、例えば、ＡＰＣ（銀、パラジウム、銅の合金）、ＡＲＡ（銀、ルビジウム、金の合金）、ＭｏＣｒ（モリブデンとクロムの合金）、ＮｉＣｒ（ニッケルとクロムの合金）等の光反射性材料で形成されることが好ましい。
一方、発光素子がボトムエミッション型の場合、光透過性が求められるため、例えば、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）、酸化スズ等の光透過性材料で形成されることが好ましい。なお、発光素子がボトムエミッション型の場合は基板１にも光透過性が求められるため、基板１は、ガラス、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等の光透過性材料で形成されることが好ましい。
【００１７】
正孔注入層５は、第１電極４からの正孔の注入効率を高める機能を有し、例えば、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ（ポリスチレンスルホン酸をドープしたポリエチレンジオキシチオフェン）、ポリ３，４−エチレンジオキシチオフェン及びその誘導体等の有機材料で形成されることが好ましい。
インターレイヤー６は、発光層７から正孔注入層５に電子が輸送されるのをブロックする機能や、発光層７に効率良く正孔を運ぶ機能等を有し、例えば、トリフェニルアミン、ポリアニリン等の有機材料で形成されることが好ましい。
【００１８】
発光層７は、例えば、特開平５−１６３４８８号公報に記載のオキシノイド化合物、ペリレン化合物、クマリン化合物、アザクマリン化合物、オキサゾール化合物、オキサジアゾール化合物、ペリノン化合物、ピロロピロール化合物、ナフタレン化合物、アントラセン化合物、フルオレン化合物、フルオランテン化合物、テトラセン化合物、ピレン化合物、コロネン化合物、キノロン化合物及びアザキノロン化合物、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、ローダミン化合物、クリセン化合物、フェナントレン化合物、シクロペンタジエン化合物、スチルベン化合物、ジフェニルキノン化合物、スチリル化合物、ブタジエン化合物、ジシアノメチレンピラン化合物、ジシアノメチレンチオピラン化合物、フルオレセイン化合物、ピリリウム化合物、チアピリリウム化合物、セレナピリリウム化合物、テルロピリリウム化合物、芳香族アルダジエン化合物、オリゴフェニレン化合物、チオキサンテン化合物、アンスラセン化合物、シアニン化合物、アクリジン化合物、８−ヒドロキシキノリン化合物の金属鎖体、２、２‘−ビピリジン化合物の金属鎖体、シッフ塩とＩＩＩ族金属との鎖体、オキシン金属鎖体、希土類鎖体等の蛍光物質で形成されることが好ましい。
【００１９】
電子注入層８は、第２電極１０から注入された電子を発光層７へ輸送する機能を有し、バリウム、フタロシアニン、フッ化リチウム、これらの組み合わせ等で形成されることが好ましい。
バンク９は、絶縁性材料により形成されていれば良く、有機溶剤耐性を有することが好ましい。また、バンク９は可視光をある適度透過させることが好ましい。さらに、バンク９はエッチング処理、ベーク処理等がされることがあるので、それらの処理に対する耐性の高い材料で形成されることが好ましい。バンク９の材料は、樹脂等の有機材料であっても、ガラス等の無機材料であっても良い。有機材料の例には、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ノボラック型フェノール樹脂等が挙げられ、無機材料の例には、ＳｉＯ２（シリコンオキサイド）、Ｓｉ３Ｎ４（シリコンナイトライド）等が挙げられる。
【００２０】
バンク９は、ピクセルバンクであっても、ラインバンクであっても良い。ピクセルバンクの場合、バンク９は、ピクセルごと発光層７の全周を囲繞するように形成される。一方、ラインバンクの場合、バンク９は、複数のピクセルを列ごと又は行ごとに区切るように形成される。すなわち、バンク９は発光層７の行方向両側又は列方向両側だけに存在し、発光層７は同列又は同行のものが連続した構成となる。
【００２１】
第２電極１０は、発光素子がトップエミッション型の場合、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ等光透過性材料で形成されることが好ましい。発光素子がボトムエミッション型の場合、例えばアルミニウム等の光反射性材料で形成されることが好ましい。
封止層１１は、発光層７等が水分に晒されたり、空気に晒されたりすることを抑制する機能を有し、例えば、ＳｉＮ（窒化シリコン）、ＳｉＯＮ（酸窒化シリコン）等の材料で形成されることが好ましい。特に、発光素子がトップエミッション型の場合、封止層１１が発光層７から発した光の出射路上にあるので、光透過性が良いことも要求される。
【００２２】
＜発光層の構成＞
図２は、本実施の形態に係る発光素子の要部構成を示す模式図である。
本実施の形態に係る発光素子は、特に発光層７の形状に特徴を有する。各ピクセルの発光層７は、図２に示すように、発光層７の下面７ａとバンク９の側面９ｃとの境界位置Ｐ１に相当する領域の厚みが、ピクセル中央領域の厚みよりも厚い。具体的には、発光層７の上面７ｂが、境界位置Ｐ１よりもピクセル中央寄りの位置からバンク９の側面９ｃに向けて上り斜面となっている。そして、発光層７の下面７ａはピクセル全域が平坦である。したがって、発光層７は、境界位置Ｐ１に相当する領域における第１電極４と第２電極１０との距離Ｌ１（境界位置Ｐ１に相当する領域の厚み）は、ピクセル中央領域における第１電極４と第２電極１０との距離Ｌ２（ピクセル中央領域の厚み）よりも長い。そのため、前記距離Ｌ１と距離Ｌ２とが等しい従来のものと比べて、境界位置Ｐ１で電界集中及び電流集中が生じ難い。その結果、発光層７の境界位置Ｐ１に相当する領域における発光量が従来のものと比べて少なく、ピクセル全域において発光量のばらつきが少ない。
【００２３】
なお、第１電極４と第２電極１０との間には発光層７以外にも機能層を構成する各層が存在するが、それら層の厚みをピクセル全域において略均一に形成することで、より効果的に電界集中及び電流集中を抑制できる。
本実施の形態に係る発光素子では、境界位置Ｐ１に相当する領域のうちの厚みが増した部分（図２において二点鎖線Ｘ１よりも上の部分）を、突き出し部分７ｃと称する。そして、突き出し部分７ｃの幅Ｗとは、発光層７の上面７ｂとバンク９の側面９ｃとの境界位置Ｐ２から突き出し部分７ｃの基点位置Ｐ３までの幅（幅とは基板１の上面と平行な方向の寸法）を意味する。また、突き出し部分７ｃの高さＨとは、基点位置Ｐ３から境界位置Ｐ２までの高さ（高さとは基板１の上面と直交する方向の寸法）を意味する。
【００２４】
図３は、図１に示すＡ−Ａ線に沿った矢視図であり、説明の便宜上、電子注入層８を省略している。ピクセルバンクの場合、図３に示すように、バンク９は発光層７を取り囲んでおり、突き出し部分７ｃはバンク９に沿って環状に形成される。したがって、図２における境界位置Ｐ２及び基点位置Ｐ３は、図３においてはそれぞれ符号Ｐ２及びＰ３で示す二点鎖線上に存在する。
【００２５】
本願において、ピクセル中央領域とは、図３において符号Ｐ４で示す二点鎖線で囲まれた領域を意味する。バンク９から符号Ｐ４が示す二点鎖線までの距離は、発光層７の上面７ｂの幅の２５％である（距離Ｙ１は幅Ｄ１の２５％、距離Ｙ２は幅Ｄ２の２５％）。
図４（ａ）は、バンク角αと電界集中との関係を示す図であり、図４（ｂ）は、バンク角αと電流集中との関係を示す図である。図４（ａ）及び図４（ｂ）においてＸ軸には、バンク９の下面９ａと側面９ｃとがなすバンク角α（図２参照）が示されている。図４（ａ）においてＹ軸には、ピクセル中央領域の電界強度を１００％とした場合における境界位置Ｐ１に相当する領域の電界強度の増加率が示されており、図５（ａ）、図６（ａ）、図７（ａ）及び図８（ａ）も同様である。図４（ｂ）においてＹ軸には、ピクセル中央領域の電流密度を１００％とした場合における境界位置Ｐ１に相当する領域の電流密度の増加率が示されており、図５（ｂ）、図６（ｂ）、図７（ｂ）及び図８（ｂ）も同様である。
【００２６】
図４（ａ）に示すように、バンク角αが１２０°以上になると電界集中はほとんど生じないが、バンク角αが１２０°に満たなくなると電界集中が生じ始め、その電界集中はバンク角αが小さくなるにつれ増大する。バンク角αが鋭角（９０°未満）であると電界強度の増加率が５％以上になり電界集中が顕著であるため、本発明に係る構成がより有効的である。
【００２７】
図４（ｂ）に示すように、電流集中についても電界集中と同様の傾向がみられる。特に、バンク角αが鋭角になると電流密度の増加率が５００％以上になり電流集中が顕著であるため、本発明に係る構成がより有効的である。
なお、バンク角αが大きすぎると、バンク９の上に配置する封止層１１等の封止機能が低下して例えば水分がデバイス中に浸入しやすくなり、バンク角αが小さすぎると、機能層を形成するために塗布されるインクの量が制限されて所望の機能層が得られないことがあるため、このような観点からはバンク角αは、９０〜４０°であることが好ましい。
【００２８】
図５（ａ）、図６（ａ）及び図７（ａ）は、突き出し部分の幅Ｗと電界集中との関係を示す図であり、図５（ｂ）、図６（ｂ）及び図７（ｂ）は、突き出し部分の幅Ｗと電流集中との関係を示す図である。図５（ａ）及び図５（ｂ）は、突き出し部分７ｃの高さＨが２０ｎｍの場合、図６（ａ）及び図６（ｂ）は、突き出し部分７ｃの高さＨが５０ｎｍの場合、図７（ａ）及び図７（ｂ）は、突き出し部分７ｃの高さＨが９０ｎｍの場合をそれぞれ示す。
【００２９】
図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、突き出し部分７ｃの高さＨが２０ｎｍの場合、突き出し部分７ｃの幅Ｗが２μｍ以上になると、電界集中及び電流集中が顕著に抑制され、５μｍ以上になると電界集中及び電流集中がほとんど生じなくなる。
図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、突き出し部分７ｃの高さＨが５０ｎｍの場合、突き出し部分７ｃの幅Ｗが２μｍ以上になると、電界集中及び電流集中がほとんど生じなくなる。同様に、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、突き出し部分７ｃの高さＨが９０ｎｍの場合も、突き出し部分７ｃの幅Ｗが２μｍ以上になると、電界集中及び電流集中がほとんど生じなくなる。
【００３０】
したがって、突き出し部分７ｃの幅Ｗは、２μｍ以上であることが好ましく、５μｍ以上であることがより好ましい。さらに、官能検査で輝度むらがないとの評価を得るためには、発光層７における厚みが厚くなる部分の面積はピクセル全体の面積の１％程度にとどめることが好適であるため、突き出し部分７ｃの幅Ｗは発光層７の上面７ｂの幅の１０％以下であることが好ましい。
【００３１】
図８（ａ）は、突き出し部分の高さＨと電界集中との関係を示す図であり、図８（ｂ）は、突き出し部分の高さＨと電流集中との関係を示す図である。
図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、突き出し部分７ｃの高さＨが２０ｎｍ以上になると電界集中及び電流集中が顕著に抑制され始める。したがって、突き出し部分７ｃの高さＨは２０ｎｍ以上であることが好ましい。
【００３２】
以上、突き出し部分７ｃの各寸法について説明してきたが、各寸法は全体的なバランスを考えて、幅Ｗが２〜２０μｍ、高さＨが２０ｎｍ以上であることが好ましい。また、幅Ｗが５〜１０μｍ、高さＨが５０〜１００ｎｍであることが特に好ましい。
［発光素子の製造方法］
本実施の形態に係る発光素子は、例えば、複数の第１電極４が配置された基板１を準備する第１ステップと、第１電極４の少なくとも一部を取り囲むようにバンク９を形成する第２ステップと、バンク９で規定された領域内に有機発光材料を含むインクを塗布して発光層７を形成する第３ステップと、発光層７の上に第２電極１０を形成する第４ステップとを含む。
【００３３】
第１ステップでは、ガラス製の基板１上に、複数の第１電極４（材質：ＡＰＣ、厚み：５０ｎｍ）をマトリックス状又はライン状にスパッタリング法で形成する。さらに、第１電極４上に正孔注入層５を形成する。なお、第１電極４は、蒸着法及びフォトリソグラフィ法等で形成しても良い。また、正孔注入層５の形成手段は特に限定されない。
第２ステップでは、正孔注入層５の一部を取り囲むようにバンク９（材質：シリコンオキサイド、高さ：１μｍ、バンク角α：４５°）をＣＶＤ法で形成する。なお、バンク９は、例えば、フォトリソグラフィ法によって形成してもよい。その場合、第１電極４が形成された基板１上に、樹脂膜を塗布等により形成し、その樹脂膜にマスクを介して光を照射して樹脂膜の所望の部位を除去すれば良い。
【００３４】
第３ステップでは、バンク９で区画された領域内に、正孔注入層５、インターレイヤー６、発光層７及び電子注入層８で構成される機能層を塗布法により形成する。塗布法では、各層の材料を含むインクを、インクジェット、ディスペンサー、ノズルコート、スピンコート、凹版印刷、凸版印刷等により塗布し、乾燥させて層とする。
具体例としては、まず、バンク９で区画された領域内に、ＰＥＤＯＴを含む溶液を塗布し、乾燥させて、正孔注入層５としてのＰＥＤＯＴ層（厚み：６５ｎｍ）を形成する。次に、トリフェニルアミンを０．８ｗｔ％含む溶液（溶媒：アニソール）を塗布し、乾燥させて、インターレイヤー６（厚み：２０ｎｍ）を形成する。次に、ポリフルオレンを１．３ｗｔ％含む溶液（溶媒：シクロヘキシルベンゼン）を塗布し、乾燥させて、発光層７（厚み：８５ｎｍ）を形成する。さらに、バリウムを真空蒸着させて、電子注入層８（厚み：５ｎｍ）を形成する。
【００３５】
特に、発光層７については、突き出し部分７ｃを所望の形状にするためには、発光層７を塗布した後の乾燥条件が重要となり、例えば３０℃、２０分真空乾燥して発光層７を形成することが好適である。
第４ステップでは、電子注入層８上に第２電極１０（材質：ＩＴＯ、厚み：１００ｎｍ）を対向ターゲットスパッタ法により形成し、さらにその上に封止層１１を形成する。なお、封止層１１の形成手段は特に限定されない。
【００３６】
［変形例］
以上、本実施の形態に係る発光素子を実施の形態に基づいて具体的に説明してきたが、本発明に係る発光素子は、上記の実施の形態に限定されない。
例えば、境界位置Ｐ１に相当する領域の厚みをピクセル中央領域の厚みよりも厚くするための構成としては、境界位置Ｐ１よりもピクセル中央寄りの位置からバンクの側面に向けて上り斜面とする構成に限定されない。
【００３７】
図９は、変形例１に係る発光素子の要部構成を示す模式図である。図９に示すように、第１電極２４と、その上に設けられた発光層２７と、その上に設けられた第２電極２０とを備え、ピクセルごとに少なくとも発光層２７がバンク２９により区画された発光素子において、発光層２７の上面２７ｂに断面略半球状の突き出し部分２７ｃ（図９において二点鎖線Ｘ２よりも上の部分）を設けて、発光層２７の上面２７ｂにおける境界位置Ｐ１に相当する領域が上凸に隆起している構成とすることが考えられる。この場合も、境界位置Ｐ１に相当する領域では第１電極２４と第２電極２０の距離が長くなるため、電界集中及び電流集中を抑制する効果がある。
【００３８】
図１０は、変形例２に係る発光素子の要部構成を示す模式図である。図１０に示すように、第１電極３４と、その上に設けられた発光層３７と、その上に設けられた第２電極３０とを備え、ピクセルごとに少なくとも発光層３７がバンク３９により区画された発光素子において、第１電極３４の上面３４ａを、境界位置Ｐ１よりもピクセル中央寄りの位置からバンク３９に向けて下り斜面とすることによって、発光層３７の下面３７ａ側に突き出し部分３７ｃ（図１０において二点鎖線Ｘ３よりも下の部分）を設ける構成とすることが考えられる。この場合も、境界位置Ｐ１に相当する領域では第１電極３４と第２電極３０の距離が長くなるため、電界集中及び電流集中を抑制する効果がある。
【００３９】
さらに、本実施の形態に係る突き出し部分７ｃや変形例１に係る突き出し部分２７ｃの構成と、変形例２に係る突き出し部分３７ｃの構成とを組み合わせることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、平面光源及びフラットディスプレイ等に用いられる有機ＥＬ表示装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本実施の形態に係る発光素子の各層の積層状態を示す模式図である。
【図２】本実施の形態に係る発光素子の要部構成を示す模式図である。
【図３】図１に示すＡ−Ａ線に沿った矢視図である。
【図４】図４（ａ）は、バンク角αと電界集中との関係を示す図であり、図４（ｂ）は、バンク角αと電流集中との関係を示す図である。
【図５】図５（ａ）は、突き出し部分の高さが２０ｎｍの時の突き出し部分の幅Ｗと電界集中との関係を示す図であり、図５（ｂ）は、突き出し部分の幅Ｗと電流集中との関係を示す図である。
【図６】図６（ａ）は、突き出し部分の高さが５０ｎｍの時の突き出し部分の幅Ｗと電界集中との関係を示す図であり、図６（ｂ）は、突き出し部分の幅Ｗと電流集中との関係を示す図である。
【図７】図７（ａ）は、突き出し部分の高さが９０ｎｍの時の突き出し部分の幅Ｗと電界集中との関係を示す図であり、図７（ｂ）は、突き出し部分の幅Ｗと電流集中との関係を示す図である。
【図８】図８（ａ）は、突き出し部分の高さＨと電界集中との関係を示す図であり、図８（ｂ）は、突き出し部分の高さＨと電流集中との関係を示す図である。
【図９】変形例１に係る発光素子の要部構成を示す模式図である。
【図１０】変形例２に係る発光素子の要部構成を示す模式図である。
【図１１】従来の有機ＥＬ素子における電界集中及び電流集中の発生位置を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
４ 第１電極
７ 発光層
７ａ 発光層の下面
７ｂ 突き出し部分
７ｃ 発光層の上面
９ａ バンクの下面
９ｂ バンクの頂部
９ｃ バンクの側面
１０ 第２電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子に関し、特にフラットディスプレイ等に用いられる有機ＥＬ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、有機発光層がピクセルごとにバンクにより区画された有機ＥＬ素子がある。各有機発光層は、ピクセル中央領域からピクセル縁部領域までピクセル全域で均一に発光することが好ましい。なぜなら、有機発光層の中に局所的に発光量の多い領域が存在すると、その領域だけが早く劣化し有機ＥＬ素子が短寿命化するからである。また、有機ＥＬ素子に輝度むらが生じる原因ともなる。
【０００３】
有機発光層をピクセル全域で均一に発光させるための１つの方法として、有機発光層の厚みを均一にすることが考えられる。特許文献１には、有機発光層の厚みを均一にすることを目的としたプロセス開発に関する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００７−６１６７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、発明者は、有機発光層の厚みが均一な場合に、ピクセル縁部領域の発光量がピクセル中央領域の発光量よりも多くなる現象を確認した。その原因を解明したところ、ピクセル縁部領域付近で生じる電界集中及び電流集中によるものであることが分かった。
図１１は、従来の有機ＥＬ素子における電界集中及び電流集中の発生位置を示す図である。図１１に示すように、第１電極１０４と、その上に設けられた有機発光層１０７と、その上に設けられた第２電極１１0とを備え、ピクセルごとに少なくとも前記有機発光層１０７がバンク１０９により区画された構成の有機ＥＬ素子では、有機発光層１０７の下面１０７ａとバンク１０９の側面１０９ａとの境界位置Ｐ１で電界集中及び電流集中が生じる。このような電界集中が生じる理由としては、第１電極１０４と第２電極１１０間のフリンジ電界がバンク１０９を通じてバンク側面１０９ａより有機発光層１０７に対してかかることが考えられる。また、電流集中が生じる理由としては、前記フリンジ電界による電流値の増大と、第２電極１１０からの電流がバンク１０９の斜め形状によってＰ１で集められることが考えられる。そして、有機発光層における各領域での発光量は、その領域の電界強度及び電流密度に依存するため、前記境界位置Ｐ１すなわちピクセル縁部領域付近において電界集中及び電流集中が生じると、ピクセル縁部領域で発光量が増加すると考えられる。
【０００５】
本発明は、上記の課題に鑑み、長寿命かつ輝度むらの少ない発光素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る発光素子は、第１電極と、その上に設けられた発光層と、その上に設けられた第２電極とを備え、ピクセルごとに少なくとも前記発光層がバンクにより区画された発光素子であって、各ピクセルにおいて、前記発光層は、前記発光層の下面と前記バンクの側面との境界位置Ｐ１に相当する領域の厚みが、ピクセル中央領域の厚みよりも厚いことを特徴とする。
【０００７】
ここで、前記発光層の上面は、前記境界位置Ｐ１よりもピクセル中央寄りの位置から前記バンクの側面に向けて上り斜面となっている構成としていても良い。特に、前記上り斜面となっている領域の幅Ｗは、２μｍ以上であって且つ前記発光層の上面の幅に対して１０％以下であることが好ましい。さらに、前記有機発光層の上面と前記バンク側面との境界位置Ｐ２は、前記有機発光層の上面におけるピクセル中央領域よりも２０ｎｍ以上高いことが好ましい。
【０００８】
また、前記発光層の上面における前記境界位置Ｐ１に相当する領域が上凸に隆起している構成とすることができる。前記第１電極の上面が、前記境界位置Ｐ１よりもピクセル中央寄りの位置から前記バンクの側面に向けて下り斜面となっており、その結果、前記発光層が、前記境界位置Ｐ１に相当する領域の厚みがピクセル中央領域の厚みよりも厚い構成とすることもできる。
【０００９】
また、前記バンクの側面と下面とがなす角αは鋭角であることが好ましい。
また、前記バンクが前記発光層の全周を囲繞している構成とすることができる。前記バンクが前記発光層の行方向両側若しくは列方向両側だけに存在している構成とすることもできる。
また、前記バンクは、下面が前記第１電極と接し、頂部が前記第２電極内に存在しており、側面が下面から頂部に至るまで単調に変化する形状である構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る発光素子の発光層は、発光層の下面とバンクの側面との境界位置Ｐ１に相当する領域の厚みがピクセル中央領域の厚みよりも厚い。したがって、図１１に示すような境界位置Ｐ１に相当する領域とピクセル中央領域との厚みが等しい従来のものと比べて、発光層におけるピクセル縁部領域付近において電界集中及び電流集中が生じ難い。したがって、発光素子が長寿命で輝度むらも少ない。
【００１１】
詳述すると、発光層の前記境界位置Ｐ１に相当する領域の厚みが厚くなることによって、前記境界位置Ｐ１に相当する領域において第１電極と第２電極との距離が長くなり、その大きくなった分だけ前記境界位置Ｐ１において電界集中が緩和されるし、バンク表面を流れる電流のパスも長くなるため抵抗値が増加し、電流集中が軽減される。その結果、発光層の境界位置Ｐ１に相当する領域における発光量が減少して、他の領域の発光量との差が少なくなり、ピクセル全域における発光量のばらつきが抑制される。よって、発光層の局所的な劣化及び輝度むらの解消が期待される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本実施の形態に係る発光素子について、図面を参照しながら説明する。
［発光素子の構成］
＜全体構成＞
図１は、本実施の形態に係る発光素子の各層の積層状態を示す模式図である。
本実施の形態に係る発光素子は、ＲＧＢの各ピクセルがマトリックス状に規則的に配置されてなるトップエミッション型の有機ＥＬ素子であり、各ピクセルは、図１に示すように、ＴＦＴ２上に積層された構造となっている。なお、本発明に係る発光素子は、ボトムエミッション型の有機ＥＬ素子であっても良く、その場合は発光素子とＴＦＴとが同一の平面上に形成される。
【００１３】
図１に示す発光素子では、ＴＦＴ２が配置された基板１を覆う平坦化膜３上に発光素子が配置されている。具体的には、平坦化膜３の上に、ＴＦＴ２のドレイン電極（不図示）に接続された第１電極（反射陽極）４がマトリックス状に配置され、さらに第１電極４上に正孔注入層５が積層され、当該正孔注入層５を囲むようにバンク９が形成されている。正孔注入層５上のバンク９で区画された領域内には、インターレイヤー６、発光層（有機発光層）７、電子注入層８がその順で積層された多層積層構造となっており、それらの積層構造で機能層が構成されている。なお、機能層には正孔輸送層や電子輸送層等が含まれていても良い。
【００１４】
電子注入層８上には、第２電極（陰極）１０及び封止層１１がその順で積層されている。バンク９は、下面９ａが第１電極４と接し、頂部９ｂが第２電極１０内に存在しており、側面９ｃが下面９ａから頂部９ｂに至るまで単調に変化する形状である。正孔注入層５、インターレイヤー６、発光層７及び電子注入層８は、バンク９によってピクセルごと区画されている。一方、第２電極１０及び封止層１１は、バンク９で区画された領域を超えて隣接するピクセルのものと連続している。なお、第２電極１０及び封止層１１は、バンク９によってピクセルごと区画されていても良い。また、電子注入層８がバンク９で区画された領域を超えて隣接するピクセルのものと連続していても良い。
【００１５】
＜構成部材の構成＞
以下に、この発光素子を構成する各構成部材について更に詳細に説明する。
基板１は、例えば、ソーダガラス、無蛍光ガラス、燐酸系ガラス、硼酸系ガラス、石英、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエチレン、ポリエステル、シリコーン系樹脂、アルミナ等の絶縁性材料で形成されることが好ましい。
【００１６】
第１電極４は、発光素子がトップエミッション型の場合、光反射性が求められるため、例えば、ＡＰＣ（銀、パラジウム、銅の合金）、ＡＲＡ（銀、ルビジウム、金の合金）、ＭｏＣｒ（モリブデンとクロムの合金）、ＮｉＣｒ（ニッケルとクロムの合金）等の光反射性材料で形成されることが好ましい。
一方、発光素子がボトムエミッション型の場合、光透過性が求められるため、例えば、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）、酸化スズ等の光透過性材料で形成されることが好ましい。なお、発光素子がボトムエミッション型の場合は基板１にも光透過性が求められるため、基板１は、ガラス、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等の光透過性材料で形成されることが好ましい。
【００１７】
正孔注入層５は、第１電極４からの正孔の注入効率を高める機能を有し、例えば、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ（ポリスチレンスルホン酸をドープしたポリエチレンジオキシチオフェン）、ポリ３，４−エチレンジオキシチオフェン及びその誘導体等の有機材料で形成されることが好ましい。
インターレイヤー６は、発光層７から正孔注入層５に電子が輸送されるのをブロックする機能や、発光層７に効率良く正孔を運ぶ機能等を有し、例えば、トリフェニルアミン、ポリアニリン等の有機材料で形成されることが好ましい。
【００１８】
発光層７は、例えば、特開平５−１６３４８８号公報に記載のオキシノイド化合物、ペリレン化合物、クマリン化合物、アザクマリン化合物、オキサゾール化合物、オキサジアゾール化合物、ペリノン化合物、ピロロピロール化合物、ナフタレン化合物、アントラセン化合物、フルオレン化合物、フルオランテン化合物、テトラセン化合物、ピレン化合物、コロネン化合物、キノロン化合物及びアザキノロン化合物、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、ローダミン化合物、クリセン化合物、フェナントレン化合物、シクロペンタジエン化合物、スチルベン化合物、ジフェニルキノン化合物、スチリル化合物、ブタジエン化合物、ジシアノメチレンピラン化合物、ジシアノメチレンチオピラン化合物、フルオレセイン化合物、ピリリウム化合物、チアピリリウム化合物、セレナピリリウム化合物、テルロピリリウム化合物、芳香族アルダジエン化合物、オリゴフェニレン化合物、チオキサンテン化合物、アンスラセン化合物、シアニン化合物、アクリジン化合物、８−ヒドロキシキノリン化合物の金属鎖体、２、２‘−ビピリジン化合物の金属鎖体、シッフ塩とＩＩＩ族金属との鎖体、オキシン金属鎖体、希土類鎖体等の蛍光物質で形成されることが好ましい。
【００１９】
電子注入層８は、第２電極１０から注入された電子を発光層７へ輸送する機能を有し、バリウム、フタロシアニン、フッ化リチウム、これらの組み合わせ等で形成されることが好ましい。
バンク９は、絶縁性材料により形成されていれば良く、有機溶剤耐性を有することが好ましい。また、バンク９は可視光をある適度透過させることが好ましい。さらに、バンク９はエッチング処理、ベーク処理等がされることがあるので、それらの処理に対する耐性の高い材料で形成されることが好ましい。バンク９の材料は、樹脂等の有機材料であっても、ガラス等の無機材料であっても良い。有機材料の例には、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ノボラック型フェノール樹脂等が挙げられ、無機材料の例には、ＳｉＯ２（シリコンオキサイド）、Ｓｉ３Ｎ４（シリコンナイトライド）等が挙げられる。
【００２０】
バンク９は、ピクセルバンクであっても、ラインバンクであっても良い。ピクセルバンクの場合、バンク９は、ピクセルごと発光層７の全周を囲繞するように形成される。一方、ラインバンクの場合、バンク９は、複数のピクセルを列ごと又は行ごとに区切るように形成される。すなわち、バンク９は発光層７の行方向両側又は列方向両側だけに存在し、発光層７は同列又は同行のものが連続した構成となる。
【００２１】
第２電極１０は、発光素子がトップエミッション型の場合、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ等光透過性材料で形成されることが好ましい。発光素子がボトムエミッション型の場合、例えばアルミニウム等の光反射性材料で形成されることが好ましい。
封止層１１は、発光層７等が水分に晒されたり、空気に晒されたりすることを抑制する機能を有し、例えば、ＳｉＮ（窒化シリコン）、ＳｉＯＮ（酸窒化シリコン）等の材料で形成されることが好ましい。特に、発光素子がトップエミッション型の場合、封止層１１が発光層７から発した光の出射路上にあるので、光透過性が良いことも要求される。
【００２２】
＜発光層の構成＞
図２は、本実施の形態に係る発光素子の要部構成を示す模式図である。
本実施の形態に係る発光素子は、特に発光層７の形状に特徴を有する。各ピクセルの発光層７は、図２に示すように、発光層７の下面７ａとバンク９の側面９ｃとの境界位置Ｐ１に相当する領域の厚みが、ピクセル中央領域の厚みよりも厚い。具体的には、発光層７の上面７ｂが、境界位置Ｐ１よりもピクセル中央寄りの位置からバンク９の側面９ｃに向けて上り斜面となっている。そして、発光層７の下面７ａはピクセル全域が平坦である。したがって、発光層７は、境界位置Ｐ１に相当する領域における第１電極４と第２電極１０との距離Ｌ１（境界位置Ｐ１に相当する領域の厚み）は、ピクセル中央領域における第１電極４と第２電極１０との距離Ｌ２（ピクセル中央領域の厚み）よりも長い。そのため、前記距離Ｌ１と距離Ｌ２とが等しい従来のものと比べて、境界位置Ｐ１で電界集中及び電流集中が生じ難い。その結果、発光層７の境界位置Ｐ１に相当する領域における発光量が従来のものと比べて少なく、ピクセル全域において発光量のばらつきが少ない。
【００２３】
なお、第１電極４と第２電極１０との間には発光層７以外にも機能層を構成する各層が存在するが、それら層の厚みをピクセル全域において略均一に形成することで、より効果的に電界集中及び電流集中を抑制できる。
本実施の形態に係る発光素子では、境界位置Ｐ１に相当する領域のうちの厚みが増した部分（図２において二点鎖線Ｘ１よりも上の部分）を、突き出し部分７ｃと称する。そして、突き出し部分７ｃの幅Ｗとは、発光層７の上面７ｂとバンク９の側面９ｃとの境界位置Ｐ２から突き出し部分７ｃの基点位置Ｐ３までの幅（幅とは基板１の上面と平行な方向の寸法）を意味する。また、突き出し部分７ｃの高さＨとは、基点位置Ｐ３から境界位置Ｐ２までの高さ（高さとは基板１の上面と直交する方向の寸法）を意味する。
【００２４】
図３は、図１に示すＡ−Ａ線に沿った矢視図であり、説明の便宜上、電子注入層８を省略している。ピクセルバンクの場合、図３に示すように、バンク９は発光層７を取り囲んでおり、突き出し部分７ｃはバンク９に沿って環状に形成される。したがって、図２における境界位置Ｐ２及び基点位置Ｐ３は、図３においてはそれぞれ符号Ｐ２及びＰ３で示す二点鎖線上に存在する。
【００２５】
本願において、ピクセル中央領域とは、図３において符号Ｐ４で示す二点鎖線で囲まれた領域を意味する。バンク９から符号Ｐ４が示す二点鎖線までの距離は、発光層７の上面７ｂの幅の２５％である（距離Ｙ１は幅Ｄ１の２５％、距離Ｙ２は幅Ｄ２の２５％）。
図４（ａ）は、バンク角αと電界集中との関係を示す図であり、図４（ｂ）は、バンク角αと電流集中との関係を示す図である。図４（ａ）及び図４（ｂ）においてＸ軸には、バンク９の下面９ａと側面９ｃとがなすバンク角α（図２参照）が示されている。図４（ａ）においてＹ軸には、ピクセル中央領域の電界強度を１００％とした場合における境界位置Ｐ１に相当する領域の電界強度の増加率が示されており、図５（ａ）、図６（ａ）、図７（ａ）及び図８（ａ）も同様である。図４（ｂ）においてＹ軸には、ピクセル中央領域の電流密度を１００％とした場合における境界位置Ｐ１に相当する領域の電流密度の増加率が示されており、図５（ｂ）、図６（ｂ）、図７（ｂ）及び図８（ｂ）も同様である。
【００２６】
図４（ａ）に示すように、バンク角αが１２０°以上になると電界集中はほとんど生じないが、バンク角αが１２０°に満たなくなると電界集中が生じ始め、その電界集中はバンク角αが小さくなるにつれ増大する。バンク角αが鋭角（９０°未満）であると電界強度の増加率が５％以上になり電界集中が顕著であるため、本発明に係る構成がより有効的である。
【００２７】
図４（ｂ）に示すように、電流集中についても電界集中と同様の傾向がみられる。特に、バンク角αが鋭角になると電流密度の増加率が５００％以上になり電流集中が顕著であるため、本発明に係る構成がより有効的である。
なお、バンク角αが大きすぎると、バンク９の上に配置する封止層１１等の封止機能が低下して例えば水分がデバイス中に浸入しやすくなり、バンク角αが小さすぎると、機能層を形成するために塗布されるインクの量が制限されて所望の機能層が得られないことがあるため、このような観点からはバンク角αは、９０〜４０°であることが好ましい。
【００２８】
図５（ａ）、図６（ａ）及び図７（ａ）は、突き出し部分の幅Ｗと電界集中との関係を示す図であり、図５（ｂ）、図６（ｂ）及び図７（ｂ）は、突き出し部分の幅Ｗと電流集中との関係を示す図である。図５（ａ）及び図５（ｂ）は、突き出し部分７ｃの高さＨが２０ｎｍの場合、図６（ａ）及び図６（ｂ）は、突き出し部分７ｃの高さＨが５０ｎｍの場合、図７（ａ）及び図７（ｂ）は、突き出し部分７ｃの高さＨが９０ｎｍの場合をそれぞれ示す。
【００２９】
図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、突き出し部分７ｃの高さＨが２０ｎｍの場合、突き出し部分７ｃの幅Ｗが２μｍ以上になると、電界集中及び電流集中が顕著に抑制され、５μｍ以上になると電界集中及び電流集中がほとんど生じなくなる。
図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、突き出し部分７ｃの高さＨが５０ｎｍの場合、突き出し部分７ｃの幅Ｗが２μｍ以上になると、電界集中及び電流集中がほとんど生じなくなる。同様に、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、突き出し部分７ｃの高さＨが９０ｎｍの場合も、突き出し部分７ｃの幅Ｗが２μｍ以上になると、電界集中及び電流集中がほとんど生じなくなる。
【００３０】
したがって、突き出し部分７ｃの幅Ｗは、２μｍ以上であることが好ましく、５μｍ以上であることがより好ましい。さらに、官能検査で輝度むらがないとの評価を得るためには、発光層７における厚みが厚くなる部分の面積はピクセル全体の面積の１％程度にとどめることが好適であるため、突き出し部分７ｃの幅Ｗは発光層７の上面７ｂの幅の１０％以下であることが好ましい。
【００３１】
図８（ａ）は、突き出し部分の高さＨと電界集中との関係を示す図であり、図８（ｂ）は、突き出し部分の高さＨと電流集中との関係を示す図である。
図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、突き出し部分７ｃの高さＨが２０ｎｍ以上になると電界集中及び電流集中が顕著に抑制され始める。したがって、突き出し部分７ｃの高さＨは２０ｎｍ以上であることが好ましい。
【００３２】
以上、突き出し部分７ｃの各寸法について説明してきたが、各寸法は全体的なバランスを考えて、幅Ｗが２〜２０μｍ、高さＨが２０ｎｍ以上であることが好ましい。また、幅Ｗが５〜１０μｍ、高さＨが５０〜１００ｎｍであることが特に好ましい。
［発光素子の製造方法］
本実施の形態に係る発光素子は、例えば、複数の第１電極４が配置された基板１を準備する第１ステップと、第１電極４の少なくとも一部を取り囲むようにバンク９を形成する第２ステップと、バンク９で規定された領域内に有機発光材料を含むインクを塗布して発光層７を形成する第３ステップと、発光層７の上に第２電極１０を形成する第４ステップとを含む。
【００３３】
第１ステップでは、ガラス製の基板１上に、複数の第１電極４（材質：ＡＰＣ、厚み：５０ｎｍ）をマトリックス状又はライン状にスパッタリング法で形成する。さらに、第１電極４上に正孔注入層５を形成する。なお、第１電極４は、蒸着法及びフォトリソグラフィ法等で形成しても良い。また、正孔注入層５の形成手段は特に限定されない。
第２ステップでは、正孔注入層５の一部を取り囲むようにバンク９（材質：シリコンオキサイド、高さ：１μｍ、バンク角α：４５°）をＣＶＤ法で形成する。なお、バンク９は、例えば、フォトリソグラフィ法によって形成してもよい。その場合、第１電極４が形成された基板１上に、樹脂膜を塗布等により形成し、その樹脂膜にマスクを介して光を照射して樹脂膜の所望の部位を除去すれば良い。
【００３４】
第３ステップでは、バンク９で区画された領域内に、正孔注入層５、インターレイヤー６、発光層７及び電子注入層８で構成される機能層を塗布法により形成する。塗布法では、各層の材料を含むインクを、インクジェット、ディスペンサー、ノズルコート、スピンコート、凹版印刷、凸版印刷等により塗布し、乾燥させて層とする。
具体例としては、まず、バンク９で区画された領域内に、ＰＥＤＯＴを含む溶液を塗布し、乾燥させて、正孔注入層５としてのＰＥＤＯＴ層（厚み：６５ｎｍ）を形成する。次に、トリフェニルアミンを０．８ｗｔ％含む溶液（溶媒：アニソール）を塗布し、乾燥させて、インターレイヤー６（厚み：２０ｎｍ）を形成する。次に、ポリフルオレンを１．３ｗｔ％含む溶液（溶媒：シクロヘキシルベンゼン）を塗布し、乾燥させて、発光層７（厚み：８５ｎｍ）を形成する。さらに、バリウムを真空蒸着させて、電子注入層８（厚み：５ｎｍ）を形成する。
【００３５】
特に、発光層７については、突き出し部分７ｃを所望の形状にするためには、発光層７を塗布した後の乾燥条件が重要となり、例えば３０℃、２０分真空乾燥して発光層７を形成することが好適である。
第４ステップでは、電子注入層８上に第２電極１０（材質：ＩＴＯ、厚み：１００ｎｍ）を対向ターゲットスパッタ法により形成し、さらにその上に封止層１１を形成する。なお、封止層１１の形成手段は特に限定されない。
【００３６】
［変形例］
以上、本実施の形態に係る発光素子を実施の形態に基づいて具体的に説明してきたが、本発明に係る発光素子は、上記の実施の形態に限定されない。
例えば、境界位置Ｐ１に相当する領域の厚みをピクセル中央領域の厚みよりも厚くするための構成としては、境界位置Ｐ１よりもピクセル中央寄りの位置からバンクの側面に向けて上り斜面とする構成に限定されない。
【００３７】
図９は、変形例１に係る発光素子の要部構成を示す模式図である。図９に示すように、第１電極２４と、その上に設けられた発光層２７と、その上に設けられた第２電極２０とを備え、ピクセルごとに少なくとも発光層２７がバンク２９により区画された発光素子において、発光層２７の上面２７ｂに断面略半球状の突き出し部分２７ｃ（図９において二点鎖線Ｘ２よりも上の部分）を設けて、発光層２７の上面２７ｂにおける境界位置Ｐ１に相当する領域が上凸に隆起している構成とすることが考えられる。この場合も、境界位置Ｐ１に相当する領域では第１電極２４と第２電極２０の距離が長くなるため、電界集中及び電流集中を抑制する効果がある。
【００３８】
図１０は、変形例２に係る発光素子の要部構成を示す模式図である。図１０に示すように、第１電極３４と、その上に設けられた発光層３７と、その上に設けられた第２電極３０とを備え、ピクセルごとに少なくとも発光層３７がバンク３９により区画された発光素子において、第１電極３４の上面３４ａを、境界位置Ｐ１よりもピクセル中央寄りの位置からバンク３９に向けて下り斜面とすることによって、発光層３７の下面３７ａ側に突き出し部分３７ｃ（図１０において二点鎖線Ｘ３よりも下の部分）を設ける構成とすることが考えられる。この場合も、境界位置Ｐ１に相当する領域では第１電極３４と第２電極３０の距離が長くなるため、電界集中及び電流集中を抑制する効果がある。
【００３９】
さらに、本実施の形態に係る突き出し部分７ｃや変形例１に係る突き出し部分２７ｃの構成と、変形例２に係る突き出し部分３７ｃの構成とを組み合わせることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、平面光源及びフラットディスプレイ等に用いられる有機ＥＬ表示装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本実施の形態に係る発光素子の各層の積層状態を示す模式図である。
【図２】本実施の形態に係る発光素子の要部構成を示す模式図である。
【図３】図１に示すＡ−Ａ線に沿った矢視図である。
【図４】図４（ａ）は、バンク角αと電界集中との関係を示す図であり、図４（ｂ）は、バンク角αと電流集中との関係を示す図である。
【図５】図５（ａ）は、突き出し部分の高さが２０ｎｍの時の突き出し部分の幅Ｗと電界集中との関係を示す図であり、図５（ｂ）は、突き出し部分の幅Ｗと電流集中との関係を示す図である。
【図６】図６（ａ）は、突き出し部分の高さが５０ｎｍの時の突き出し部分の幅Ｗと電界集中との関係を示す図であり、図６（ｂ）は、突き出し部分の幅Ｗと電流集中との関係を示す図である。
【図７】図７（ａ）は、突き出し部分の高さが９０ｎｍの時の突き出し部分の幅Ｗと電界集中との関係を示す図であり、図７（ｂ）は、突き出し部分の幅Ｗと電流集中との関係を示す図である。
【図８】図８（ａ）は、突き出し部分の高さＨと電界集中との関係を示す図であり、図８（ｂ）は、突き出し部分の高さＨと電流集中との関係を示す図である。
【図９】変形例１に係る発光素子の要部構成を示す模式図である。
【図１０】変形例２に係る発光素子の要部構成を示す模式図である。
【図１１】従来の有機ＥＬ素子における電界集中及び電流集中の発生位置を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
４ 第１電極
７ 発光層
７ａ 発光層の下面
７ｂ 突き出し部分
７ｃ 発光層の上面
９ａ バンクの下面
９ｂ バンクの頂部
９ｃ バンクの側面
１０ 第２電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極と、その上に設けられた発光層と、その上に設けられた第２電極とを備え、ピクセルごとに少なくとも前記発光層がバンクにより区画された発光素子であって、
各ピクセルにおいて、前記発光層は、前記発光層の下面と前記バンクの側面との境界位置Ｐ１に相当する領域の厚みが、ピクセル中央領域の厚みよりも厚いことを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記発光層の上面は、前記境界位置Ｐ１よりもピクセル中央寄りの位置から前記バンクの側面に向けて上り斜面となっていることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記上り斜面となっている領域の幅Ｗは、２μｍ以上であって且つ前記発光層の上面の幅に対して１０％以下であることを特徴とする請求項２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記有機発光層の上面と前記バンク側面との境界位置Ｐ２は、前記有機発光層の上面におけるピクセル中央領域よりも２０ｎｍ以上高いことを特徴とする請求項３に記載の発光素子。
【請求項５】
前記発光層の上面における前記境界位置Ｐ１に相当する領域が上凸に隆起していることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項６】
前記第１電極の上面は、前記境界位置Ｐ１よりもピクセル中央寄りの位置から前記バンクの側面に向けて下り斜面となっており、その結果、前記発光層は、前記境界位置Ｐ１に相当する領域の厚みがピクセル中央領域の厚みよりも厚いことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項７】
前記バンクの側面と下面とがなす角αが鋭角であることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項８】
前記バンクは前記発光層の全周を囲繞していることを特徴とする請求項１〜７記載の発光素子。
【請求項９】
前記バンクは前記発光層の行方向両側若しくは列方向両側だけに存在していることを特徴とする請求項１〜７記載の発光素子。
【請求項１０】
前記バンクは、下面が前記第１電極と接し、頂部が前記第２電極内に存在しており、側面が下面から頂部に至るまで単調に変化する形状であることを特徴とする請求項１〜９に記載の発光素子。
【請求項１】
第１電極と、その上に設けられた発光層と、その上に設けられた第２電極とを備え、ピクセルごとに少なくとも前記発光層がバンクにより区画された発光素子であって、
各ピクセルにおいて、前記発光層は、前記発光層の下面と前記バンクの側面との境界位置Ｐ１に相当する領域の厚みが、ピクセル中央領域の厚みよりも厚いことを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記発光層の上面は、前記境界位置Ｐ１よりもピクセル中央寄りの位置から前記バンクの側面に向けて上り斜面となっていることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記上り斜面となっている領域の幅Ｗは、２μｍ以上であって且つ前記発光層の上面の幅に対して１０％以下であることを特徴とする請求項２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記有機発光層の上面と前記バンク側面との境界位置Ｐ２は、前記有機発光層の上面におけるピクセル中央領域よりも２０ｎｍ以上高いことを特徴とする請求項３に記載の発光素子。
【請求項５】
前記発光層の上面における前記境界位置Ｐ１に相当する領域が上凸に隆起していることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項６】
前記第１電極の上面は、前記境界位置Ｐ１よりもピクセル中央寄りの位置から前記バンクの側面に向けて下り斜面となっており、その結果、前記発光層は、前記境界位置Ｐ１に相当する領域の厚みがピクセル中央領域の厚みよりも厚いことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項７】
前記バンクの側面と下面とがなす角αが鋭角であることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項８】
前記バンクは前記発光層の全周を囲繞していることを特徴とする請求項１〜７記載の発光素子。
【請求項９】
前記バンクは前記発光層の行方向両側若しくは列方向両側だけに存在していることを特徴とする請求項１〜７記載の発光素子。
【請求項１０】
前記バンクは、下面が前記第１電極と接し、頂部が前記第２電極内に存在しており、側面が下面から頂部に至るまで単調に変化する形状であることを特徴とする請求項１〜９に記載の発光素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−１１８５０９（Ｐ２０１０−１１８５０９Ａ）
【公開日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２９０９３４（Ｐ２００８−２９０９３４）
【出願日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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