発光装置および発光装置の製造方法
【課題】白色の有機ＥＬ素子と共振構造を組み合わせたトップエミッション方式の発光装置において、有機ＥＬ素子に過剰に電流が流れること、および、有機ＥＬ素子と第２電極の段切れを防止しつつ、開口面積が減少することを抑制する。
【解決手段】矩形の開口領域の一の短辺側において、透明導電膜１４ａ、１４ｂ、１４ｃを階段状にずらしてパターニングする。他の辺側においては、透明導電膜１４ａ、１４ｂ、１４ｃの端面が揃うようにパターニングする。透明導電膜１４ａ、１４ｂ、１４ｃの端部は絶縁膜１５で覆う。
【解決手段】矩形の開口領域の一の短辺側において、透明導電膜１４ａ、１４ｂ、１４ｃを階段状にずらしてパターニングする。他の辺側においては、透明導電膜１４ａ、１４ｂ、１４ｃの端面が揃うようにパターニングする。透明導電膜１４ａ、１４ｂ、１４ｃの端部は絶縁膜１５で覆う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種の発光素子を利用した発光装置および発光装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、基板上に有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子を発光素子として形成し、発光素子の発光光を基板と反対側に取り出すトップエミッション方式の発光装置が電子機器の表示装置などとして多用されている。トップエミッション方式は、発光素子を挟み、基板側に形成された一方の第１電極（例えば陽極）と基板との間に反射層を形成し、発光素子を挟む他方の第２電極（例えば陰極）側から光を取り出す方式であって、光の利用効率が高い方式である。
【０００３】
また、トップエミッション方式の発光装置において、白色の有機ＥＬ素子を用い、前記第２電極と反射層との間で所定の波長の光を共振させて、光の取り出し効率を高める技術が開示されている（例えば特許文献１）。この技術では、赤色発光光、緑色発光光および青色発光光のそれぞれの共振長は、基板側の透明膜または前記第１電極としての透明導電膜で調整を行っている。
【０００４】
したがって、この方式では画素周辺に段差が生じやすく、その箇所では有機ＥＬ素子の膜厚が薄くなり、過剰に電流が流れてしまうことがある。そこで、この段差をなくすために、画素を規定する絶縁膜を形成するのが一般的である。また、透明膜または透明導電膜の段差が高すぎると、有機ＥＬ素子およびその上に形成する第２電極が段切れを起こしてしまうことがあった。そこで、透明膜または透明導電膜のパターン位置を階段状にずらし、段差を極力小さくして、有機ＥＬ素子および第２電極との導通を確保することが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２７９７８８３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のように透明膜または透明導電膜のパターン位置を階段状にずらし、さらに絶縁膜を形成すると、パターン位置をずらしただけ開口面積が小さくなってしまうという問題があった。
【０００７】
このような事情を背景として、本発明は、白色の有機ＥＬ素子と共振構造を組み合わせたトップエミッション方式の発光装置において、有機ＥＬ素子に過剰に電流が流れること、および、有機ＥＬ素子と第２電極の段切れを防止しつつ、開口面積が減少することを抑制するという課題の解決を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の課題を解決するために、本発明に係る発光装置は、基板と、前記基板上に形成された光反射層と、前記光反射層上に形成された透過膜と、前記透過膜上に形成された発光層と、前記発光層上に形成された電極とを備え、前記光反射層と電極の間の光路長を前記透過膜により調整した共振構造を有し、矩形の開口領域が形成された発光装置であって、前記透過膜は、前記矩形の少なくとも一辺では、階段状に位置をずらしてパターニングされ、他の辺では、端面が揃うようにパターニングされていることを特徴とする。
【０００９】
本発明においては、前記矩形の少なくとも一辺では、透過膜が階段状に位置をずらしてパターニングされている。したがって、透過膜の段差が小さくなり、発光層の膜厚が薄くならないので、発光層に過剰に電流が流れることがない。また、透過膜の段差が小さいので、発光層と電極が段切れを起こすことがなく、電極に対する導通を確保できる。しかも、前記一辺以外の他の辺では、透過膜は端面が揃うようにパターニングされている。したがって、発光に関係しない領域が減少し、開口面積を増加させることができる。
【００１０】
本発明に係る発光装置として、前記光反射層および透過膜を各発光色ごとに備え、前記透過膜が階段状に位置をずらしてパターニングされた前記矩形の少なくとも一辺を、各発光色において同じ側の一辺とすることもできる。
【００１１】
本発明に係る発光装置においては、前記透過膜が階段状に位置をずらしてパターニングされた前記矩形の少なくとも一辺が、各発光色において同じ側の一辺なので、前記同じ側の一辺にコンタクトホールを設けることができ、レイアウト上有利である。
【００１２】
本発明に係る発光装置は、前記透過膜の端部を絶縁層で覆うこともできる。これにより、透過膜による段差を減少させ、開口面積を減少させずに、発光層に過剰電流が流れること、および、発光層と電極の段切れが生じることを防ぐことができる。
【００１３】
本発明に係る発光装置は、前記透過膜をパターン端よりも内側で絶縁層により覆うこともできる。これにより、透過膜による段差を減少させ、開口面積を減少させずに、発光層に過剰電流が流れることを防止できる。
【００１４】
本発明に係る発光装置は、前記透過膜が階段状に位置をずらしてパターニングされた前記一辺側では、前記基板側に設けられた駆動素子と前記電極とを電気的に導通させることもできる。これにより、開口面積を増大させつつ、発光装置を確実に駆動できる。
【００１５】
本発明に係る発光装置は、前記透過膜の端面が揃うようにパターニングされた前記他の辺側では、前記基板側に設けられた駆動素子と電極とを電気的に導通しないようにすることもできる。これにより、開口面積を増大させることができる。
【００１６】
本発明に係る発光装置は、前記透過膜が階段状に位置をずらしてパターニングされた前記一辺は、前記透過膜の端面が揃うようにパターニングされた他の辺の長さよりも短くすることができる。これにより、発光に関係しない領域を極力減らして開口面積を増大させることができる。
【００１７】
本発明に係る発光装置は、前記他の辺の長さよりも短く対向する二辺に、前記透過膜を階段状に位置をずらしてパターニングすることもできる。これにより、高精細な発光装置においても、開口面積を減少させることなく、確実に駆動することができる。
【００１８】
本発明に係る発光装置は、前記透過膜を透明導電膜とすることもできる。また、前記透過膜を絶縁体とすることもできる。
【００１９】
本発明に係る発光装置の製造方法は、基板上に光反射層を形成する工程と、前記光反射層上に透過膜を形成する工程と、前記透過膜上に発光層を形成する工程と、前記発光層上に電極を形成する工程とを備え、前記光反射層と電極の間の光路長を前記透過膜により調整した共振構造を有し、矩形の開口領域が形成された発光装置の製造方法であって、前記矩形の少なくとも一辺に、前記透過膜を階段状に位置をずらしてパターニングする工程と、 前記矩形の他の辺に、前記透過膜を端面が揃うようにパターニングする工程とを備えることを特徴とする。
【００２０】
本発明においては、前記矩形の少なくとも一辺では、透過膜が階段状に位置をずらしてパターニングされている。したがって、透過膜の段差が小さくなり、発光層の膜厚が薄くならないので、発光層に過剰に電流が流れることがない。また、透過膜の段差が小さいので、発光層と電極が段切れを起こすことがなく、電極に対する導通を確保できる。しかも、前記一辺以外の他の辺では、透過膜は端面が揃うようにパターニングされている。したがって、発光に関係しない領域が減少し、開口面積を増加させることができる。
【００２１】
本発明に係る発光装置は、透過膜が階段状に位置をずらしてパターニングされた一辺には、透明膜と駆動素子とを電気的に導通させるコンタクトホールを形成することもできる。これにより、発光に関係しない領域を有効に利用することができる。
【００２２】
本発明に係る発光装置の製造方法は、前記光反射層および透過膜を各発光色ごとに形成する工程をさらに備え、前記矩形の少なくとも一辺に、前記透過膜を階段状に位置をずらしてパターニングする工程として、各発光色において同じ側の一辺に、前記透過膜を階段状に位置をずらしてパターニングすることもできる。
【００２３】
本発明に係る発光装置においては、前記透過膜が階段状に位置をずらしてパターニングされた前記矩形の少なくとも一辺が、各発光色において同じ側の一辺なので、前記同じ側の一辺にコンタクトホールを設けることができ、レイアウト上有利である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係る発光装置における赤色発光素子の構造を示す平面図である。
【図２】図１におけるｙ−ｙ’方向の断面図である。
【図３】図１におけるｘ−ｘ’方向の断面図である。
【図４】絶縁膜および基板側電極上に有機ＥＬ素子と光取り出し側電極を成膜した状態の図１におけるｙ−ｙ’方向の断面図である。
【図５】絶縁膜および基板側電極上に有機ＥＬ素子と光取り出し側電極を成膜した状態の図１におけるｘ−ｘ’方向の断面図である。
【図６】比較例の発光装置の構造を示す断面図である。
【図７】図６の発光装置に有機ＥＬ素子と光取り出し側電極を成膜した状態を示す断面図である。
【図８】比較例の発光装置の各色の開口領域を示す平面図である。
【図９】本実施形態の発光装置の各色の開口領域を示す平面図である。
【図１０】比較例の発光装置の各色の開口領域を示す平面図である。
【図１１】本実施形態の発光装置の開口率の計算結果を示すグラフである。
【図１２】比較例の発光装置の開口率の計算結果を示すグラフである。
【図１３】本発明の応用例における発光装置における赤色発光素子の構造を示す平面図である。
【図１４】本発明の発光装置を利用した電子機器の一例を示す斜視図である。
【図１５】本発明の発光装置を利用した電子機器の一例を示す斜視図である。
【図１６】本発明の発光装置を利用した電子機器の一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る様々な実施の形態を説明する。図面においては、各部の寸法の比率は実際のものとは適宜に異ならせてある。
＜Ａ：実施形態＞
＜Ａ−１：発光装置の構造＞
図１は、本発明の一実施形態に係る発光装置における赤色発光素子の構造を示す平面図である。図２は図１におけるｙ−ｙ’方向の断面図である。図３は図１におけるｘ−ｘ’方向の断面図である。図４は絶縁膜および基板側電極上に有機ＥＬ素子と光取り出し側電極を成膜した状態の図１におけるｙ−ｙ’方向の断面図である。図５は絶縁膜および基板側電極上に有機ＥＬ素子と光取り出し側電極を成膜した状態の図１におけるｘ−ｘ’方向の断面図である。
【００２６】
本実施形態の発光装置は発光素子が図示しない基板の面上に配列された構成となっている。各発光素子は複数の色彩（赤色・緑色・青色）の何れかに対応した波長の光を発生する要素である。本実施形態では、説明を簡単にするために、赤色光を出射する発光素子の構造について説明する。本実施形態における発光装置は、各発光素子にて発生した光が基板とは反対側に向かって進行するトップエミッション型である。したがって、ガラスなどの光透過性を有する板材のほか、セラミックスや金属のシートなど不透明な板材を基板として採用することができる。
【００２７】
基板上には、駆動素子であるＴＦＴや保持容量が形成された図示しないデバイス層が設けられ、デバイス層の表面全体はＳｉＯ２またはＳｉＮからなる平坦化膜１０により平坦化されている。平坦化膜１０の表面側の内部には反射膜１１が設けられている。反射膜１１は、光反射性を有する材料によって形成される。この種の材料としては、例えばアルミニウムや銀などの単体金属、またはアルミニウムや銀を主成分とする合金などが好適に採用される。平坦化膜１０上にはＳｉＯ２またはＳｉＮからなる透明膜１２が設けられている。図示しないＴＦＴ（Thin Film Transistor）の電極と接続された配線２０は、平坦化膜１０および透明膜１２を貫通するように形成されたコンタクトホール１３を介して基板側電極１４と結線されている。
【００２８】
基板側電極１４は陽極であり、反射膜１１上の位置に形成される。基板側電極１４は、ＩＴＯ（indium tin oxide）、ＩＺＯ（indium zinc oxide、出光興産株式会社の登録商標）、またはＺｎＯ２のような透明酸化物導電材料から形成される。赤色発光素子、緑色発光素子、青色発光素子に形成される基板側電極１４は、それぞれ異なる構成を有している。本実施形態で説明する赤色発光素子に形成される基板側電極１４は、透明導電膜１４ａ、１４ｂ、１４ｃの３層の透明導電膜で構成される。図２および図３には図示しないが、緑色発光素子に形成される基板側電極１４は、透明導電膜１４ｂ、１４ｃの２層の透明導電膜で構成され、青色発光素子に形成される基板側電極１４は、１層の透明導電膜１４ｃで構成される。このように本実施形態では、透明導電膜を積層することにより基板側で共振長を調整している。
【００２９】
基板側電極１４の端部は、図４に示すようにＳｉＯ２またはＳｉＮからなる絶縁膜１５で覆われており、さらにその上に有機ＥＬ層１６が形成されている。有機ＥＬ層１６は、基板側電極１４を覆うように形成される。すなわち、有機ＥＬ層１６は複数の発光素子にわたって連続しており、有機ＥＬ層１６の特性は複数の発光素子について共通である。詳細な図示は省略するが、有機ＥＬ層１６は、基板側電極１４上に形成された正孔注入層と、正孔注入層上に形成された正孔輸送層と、正輸送層上に形成された発光層と、発光層上に形成された電子輸送層と、電子輸送層上に形成された電子注入層とからなる。なお、正孔注入層および正孔輸送層を、正孔注入層と正孔輸送層の機能を兼ねる単一の層で形成することもできる。
【００３０】
発光層は、正孔と電子が結合して発光する有機ＥＬ物質から形成されている。本実施形態では、有機ＥＬ物質は低分子材料である。発光層のホスト材料としては出光興産株式会社製の商品名「ＢＨ−２３２」が使用され、そのホスト材料中に、赤色、緑色、青色のドーパントが混合されている。本実施形態では、赤色ドーパントの材料としては出光興産株式会社製の商品名「ＲＤ−００１」が使用され、緑色ドーパントの材料としては出光興産株式会社製の商品名「ＧＤ−２０６」が使用され、青色ドーパントの材料としては出光興産株式会社製の商品名「ＢＤ−１０２」が使用される。
【００３１】
本実施形態では、電子輸送層はＡｌｑ３（トリス８−キノリノラトアルミニウム錯体）で形成される。また、電子注入層はＬｉＦ（フッ化リチウム）で形成される。なお、電子輸送層および電子注入層を、電子注入層と電子輸送層の機能を兼ねる単一の層で形成することもできる。
【００３２】
図４に示す光取り出し側電極１７は陰極であり、有機ＥＬ層１６を覆うように形成される。すなわち、光取り出し側電極１７は複数の発光素子にわたって連続している。光取り出し側電極１７は、その表面に到達した光の一部を透過するとともに他の一部を反射する性質（すなわち半透過反射性）を持った半透過反射層として機能し、例えばマグネシウムや銀などの単体金属、またはマグネシウムや銀を主成分とする合金から形成される。本実施形態では、光取り出し側電極１７はＭｇＡｇ(マグネシウム銀合金）で形成される。
【００３３】
本実施形態に係る発光装置においては、反射膜１１と光取り出し側電極１７との間で有機ＥＬ層１６が発する光を共振させる共振器構造が形成される。すなわち、有機ＥＬ層１６が発する光は反射膜１１と光取り出し側電極１７との間で往復し、共振によって特定の波長の光が強められて光取り出し側電極１７を透過して観察側（図２、図４の上方）に進行する（トップエミッション）。
【００３４】
赤色発光素子では有機ＥＬ層１６で発した光のうち赤色が強められ、緑色発光素子では緑色が強められ、青色発光素子では青色が強められるように、各発光素子における基板側電極１４の膜厚が調整される。
【００３５】
図１ないし図５には図示しないが、光取り出し側電極１７を覆うように応力緩和層が形成される。応力緩和層は、光透過性および耐湿性を有するとともに、光取り出し側電極１７よりも軟らかい材料で形成される。応力緩和層は、有機ＥＬ層１６における電子注入層と同じ材料から形成され、例えばＬｉＦ、ＬｉＯ２、Ｌｉｑ、ＭｇＯ、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＳｒＦ２、ＮａＦ、ＷＦの何れかから形成することができる。
【００３６】
また、光取り出し側電極１７上には、発光素子に対する水や外気の浸入を防ぐための保護層であって、無機材料からなる図示しないパシベーション層が形成される。パシベーション層は、窒化珪素や酸窒化珪素などのガス透過率が低い無機材料から形成される。
【００３７】
さらに、本実施形態では、複数の発光素子と対向するように図示しない第２基板が配置される。第２基板はガラスなどの光透過性を有する材料で形成される。第２基板のうち上述した平坦化膜１０が形成された基板との対向面には、カラーフィルタおよび遮光膜が形成される。遮光膜は、各発光素子に対応して開口が形成された遮光性の膜体である。開口内にはカラーフィルタが形成される。
【００３８】
本実施形態では、赤色発光素子に対応する開口内には赤色光を選択的に透過させる赤色用カラーフィルタが形成され、緑色発光素子に対応する開口内には緑色光を選択的に透過させる緑色用カラーフィルタが形成され、青色発光素子に対応する開口３６内には青色光を選択的に透過させる青色用カラーフィルタが形成される。
【００３９】
カラーフィルタおよび遮光膜が形成された第２基板は、図示しない封止層を介して上述した平坦化膜１０が形成された基板と貼り合わされる。封止層は、透明の樹脂材料、例えばエポキシ樹脂などの硬化性樹脂から形成される。以上が本実施形態の発光装置の構造である。
【００４０】
＜Ａ−２：透明導電膜のパターニング＞
次に、本実施形態における基板側電極１４の透明導電膜のパターニングについて説明する。透明導電膜を積層して膜厚により共振長を調整する場合には、透明導電膜の積層により画素周辺部で大きな段差が生じることになる。この状態で有機ＥＬ層と光取り出し電極を成膜すると、成膜後に段切れを起こすことになる。
【００４１】
そこで、このような段切れを防ぐために、図６に示すように透明導電膜のそれぞれのパターン位置を階段状ずらして形成することが行われている。これにより、画素周辺部での段差が小さくなり、有機ＥＬ層と光取り出し電極の成膜後の段切れを防止することができる。
【００４２】
また、上述のようにパターン位置を階段状にずらした透明導電膜の段差がむき出しになると、その上に形成する有機ＥＬ層の膜厚が薄くなり、この箇所に過剰電流が流れてしまう。さらに、反射膜の幅は、最下層の透明導電膜の幅よりも広く形成されている。反射膜の上方に適正に膜厚調整された透明導電膜が形成されている箇所では、適正な色での発光が行われる。しかし、反射膜が最下層の透明導電膜の外側にはみ出た部分の上方には透明導電膜が存在しないため、好ましくない色の発光が行われることになる。
【００４３】
そこで、上述したような透明導電膜の段差がむき出し箇所を覆い、かつ、反射膜の上方の透明導電膜が存在しない領域を覆うために、図６に示すように透明導電膜の端部に絶縁膜を設けることが行われている。このようにすれば、図７に示すように、段切れを起こすことなく、有機ＥＬ層と光取り出し側電極を形成することができる。
【００４４】
しかしながら、パターン位置をずらして積層した透明導電膜のうち、絶縁膜で覆われた領域は、図８に示すように発光に関与しなくなり、その結果、開口面積が小さくなってしまう。
【００４５】
そこで、本実施形態では、図１、図２および図４に示すように、発光素子の短辺側の１辺は、透明導電膜１４ａ、１４ｂ、１４ｃのパターン位置を階段状にずらして透明導電膜１４ａ、１４ｂ、１４ｃを形成し、他の辺については、図１ないし図５に示すように、透明導電膜１４ａ、１４ｂ、１４ｃの端面が揃うようなパターン位置で透明導電膜１４ａ、１４ｂ、１４ｃを形成する。その結果、少なくとも発光素子の短辺側の１辺においては、画素周辺部での段差が小さくなり、段切れを起こすことなく、有機ＥＬ層１６および光取り出し側電極１７への導通が可能となっている。しかも、他の辺においては、透明導電膜１４ａ、１４ｂ、１４ｃの端面が揃っているので、発光に関与しない領域の面積が減少し、開口面積を広くすることができる。
【００４６】
また、本実施形態の発光素子においては、図２および図４に示すように、コンタクトホール１３を形成する必要があるが、このコンタクトホール１３は、パターン位置を階段状にずらして透明導電膜を形成した１辺側に設けられている（図９参照）。パターン位置を階段状にずらして透明導電膜を形成し、その上に絶縁膜を形成した領域は、元々発光に関与しない領域であるので、コンタクトホール１３をこの領域に設けても発光には支障を来さない。しかも、本実施形態では、赤色発光素子、緑色発光素子、および、青色発光素子のそれぞれにおいて、同じ側の短辺側の１辺に、パターン位置を階段状にずらして透明導電膜を形成する領域を設けているので、いずれの発光素子においても同じ側にコンタクトホール１３を形成することができ、レイアウト上、有利となっている。さらに、コンタクトホール１３を形成すると段差が生じてしまう場合があるが、本実施形態のコンタクトホール１３は、上述のように透明導電膜のパターン位置をずらして階段形状を形成し、絶縁膜を設けた領域に形成しているので、電流集中を防ぐことができる。
【００４７】
＜Ａ−３：開口率の向上＞
次に、本実施形態において、開口率がどの程度向上しているかについて説明する。図９は本実施形態の発光装置の例である。つまり、赤色発光素子、緑色発光素子、および、青色発光素子のそれぞれにおいて、同じ側の短辺側の１辺は、パターン位置を階段状にずらして透明導電膜を形成し、他の辺については、端面が揃うようなパターン位置で透明導電膜を形成している。一方、図１０は、図６ないし図８のように赤色発光素子、緑色発光素子、および、青色発光素子の各辺において、透明導電膜のパターン位置をずらして形成した例である。
【００４８】
説明を簡単にするため、図９および図１０においてはコンタクトホールの領域を考慮していない。画素開口率計算のため、１ピクセル幅を３ｘ、サブピクセルピッチをｘ、最小加工寸法をｙと定義する。それぞれの開口部の面積は以下のようになる。
【００４９】
図９（本実施形態）の場合
Ａ箇所の面積：ＳＡ＝（３ｘ−２＊２ｙ）（ｘ−２＊２ｙ）
Ｂ箇所の面積：ＳＢ＝（３ｘ−２＊２ｙ）（ｘ−（２＋３）ｙ）
Ｃ箇所の面積：ＳＣ＝（３ｘ−２＊２ｙ）（ｘ−（２＋４）ｙ） （ただし、ｘ＞２＊４ｙ）
【００５０】
図１０（比較例）の場合
Ａ箇所の面積：ＳＡ＝（３ｘ−２＊２ｙ）（ｘ−２＊２ｙ）
Ｂ箇所の面積：ＳＢ＝（３ｘ−２＊３ｙ）（ｘ−２＊３ｙ）
Ｃ箇所の面積：ＳＣ＝（３ｘ−２＊４ｙ）（ｘ−２＊４ｙ）（ただし、ｘ＞２＊４ｙ）
【００５１】
サブピクセルピッチｘを１〜５μｍ、最小加工寸法ｙを０．１〜０．５μｍの範囲で変化させ、開口率（（ＳＡ＋ＳＢ＋ＳＣ）／３ｘ２）を計算した結果を図１１と図１２のグラフに示す。図１１が図９（本実施形態）の場合に対応し、図１２が図１０（比較例）の場合に対応している。
【００５２】
図１１と図１２を比較すると明らかなように、本実施形態では開口率が広く取れているのが分かる。例えば、サブピクセルピッチｘが３．０μｍ、最小加工寸法ｙを０．２μｍの場合には、比較例では５２．４０％の開口率であるのに対し、本実施形態では６５．１９％となっており、１０％以上の差がある。
【００５３】
以上のように、本実施形態によれば、赤色発光素子、緑色発光素子、および、青色発光素子のそれぞれにおいて、同じ側の短辺側の１辺は、パターン位置を階段状にずらして透明導電膜を形成した。その結果、透明導電膜の段差を減らすことにより、有機ＥＬ層に過剰に電流が流れることを防ぐことができる。また、段差が小さいので、有機ＥＬ層および光取り出し側電極の段切れを起こすことがなく、有機ＥＬ層および光取り出し側電極に対する導通を確保することができる。しかも、前記短辺側の１辺以外の辺については、端面が揃うようなパターン位置で透明導電膜を形成したので、開口面積を広くすることができ、開口率を増加させることができる。したがって、有機ＥＬ層の輝度寿命を向上させることができる。
【００５４】
＜Ｂ：応用例＞
図１３は、本発明の実施形態の応用例に係る発光装置の構造を示す図である。図１３に示すように、発光素子の両方の短辺側でパターン位置をずらして透明導電膜を階段形状に形成し、他の辺については、端面が揃うようなパターン位置で透明導電膜を形成するようにしてもよい。
【００５５】
発光素子の最小加工寸法と画素ピッチが近い高精細な有機ＥＬディスプレイにおいては、パネルサイズも小さく、例えば、１インチ以下である。したがって、光取り出し電極に求められる抵抗値は１０ｎｍ程度の金属膜の抵抗値で十分であり、例えば、１０〜５０Ω／□である。そのため、いわゆる補助配線は必要ないと考えられる。ただし、上述した実施形態の発光装置においては、透明導電膜を階段形状に形成した領域においては光取り出し電極に対する導通が確保されているが、その領域に対向する短辺の領域においては導通が確保されていない。したがって、この導通が確保されていない領域における光取り出し電極に対しては、長辺側の細い領域に細い配線を設ける必要があり、抵抗値が高くなってしまう。その結果、表示ムラが発生することがある。
【００５６】
そこで、この応用例では、発光素子の両方の短辺側でパターン位置をずらして透明導電膜を階段形状に形成し、他の辺については、端面が揃うようなパターン位置で透明導電膜を形成する。これにより、開口面積を極端に減少させることなく、両方の短辺側で光取り出し電極に対する導通が確保することができる。その結果、ＥＶＦ（Electric View Finder）やＨＭＤ（Head Mount Display）などのように高精細な有機ＥＬディスプレイに本発明を適用することができる。
【００５７】
なお、上述した実施形態および応用例では、基板側電極の透明導電膜の膜厚により共振長を調整する例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。透明導電膜の下層として形成される透明膜の膜厚により共振長を調整するようにしてもよい。
【００５８】
＜Ｃ：電子機器＞
次に、上述した実施形態及び応用例に係る発光装置１を適用した電子機器について説明する。図１４に、発光装置１を適用したモバイル型のパーソナルコンピュータの構成を示す。パーソナルコンピュータ２０００は、表示ユニットとしての発光装置１と本体部２０１０を備える。本体部２０１０には、電源スイッチ２００１及びキーボード２００２が設けられている。
【００５９】
図１５に、発光装置１を適用した携帯電話機の構成を示す。携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１およびスクロールボタン３００２、並びに表示ユニットとしての発光装置１を備える。スクロールボタン３００２を操作することによって、発光装置１に表示される画面がスクロールされる。
【００６０】
図１６に、発光装置１を適用した情報携帯端末（ＰＶＡ：Personal Ｖigital Assistants）の構成を示す。情報携帯端末４０００は、複数の操作ボタン４００１および電源スイッチ４００２、ならびに表示ユニットとしての発光装置１を備える。電源スイッチ４００２を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が発光装置１に表示される。
【００６１】
なお、発光装置１が適用される電子機器としては、図１４〜１６に示すものの他、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器、および電子ペーパー等などが挙げられる。そして、これらの各種電子機器の表示部として、前述した発光装置が適用可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１０……平坦化基板、１１……反射膜、１２……透明膜、１３……コンタクトホール、１４……基板側電極、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ……透明導電膜、１５……絶縁膜、１６……有機ＥＬ層、１７……光取り出し側電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種の発光素子を利用した発光装置および発光装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、基板上に有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子を発光素子として形成し、発光素子の発光光を基板と反対側に取り出すトップエミッション方式の発光装置が電子機器の表示装置などとして多用されている。トップエミッション方式は、発光素子を挟み、基板側に形成された一方の第１電極（例えば陽極）と基板との間に反射層を形成し、発光素子を挟む他方の第２電極（例えば陰極）側から光を取り出す方式であって、光の利用効率が高い方式である。
【０００３】
また、トップエミッション方式の発光装置において、白色の有機ＥＬ素子を用い、前記第２電極と反射層との間で所定の波長の光を共振させて、光の取り出し効率を高める技術が開示されている（例えば特許文献１）。この技術では、赤色発光光、緑色発光光および青色発光光のそれぞれの共振長は、基板側の透明膜または前記第１電極としての透明導電膜で調整を行っている。
【０００４】
したがって、この方式では画素周辺に段差が生じやすく、その箇所では有機ＥＬ素子の膜厚が薄くなり、過剰に電流が流れてしまうことがある。そこで、この段差をなくすために、画素を規定する絶縁膜を形成するのが一般的である。また、透明膜または透明導電膜の段差が高すぎると、有機ＥＬ素子およびその上に形成する第２電極が段切れを起こしてしまうことがあった。そこで、透明膜または透明導電膜のパターン位置を階段状にずらし、段差を極力小さくして、有機ＥＬ素子および第２電極との導通を確保することが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２７９７８８３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のように透明膜または透明導電膜のパターン位置を階段状にずらし、さらに絶縁膜を形成すると、パターン位置をずらしただけ開口面積が小さくなってしまうという問題があった。
【０００７】
このような事情を背景として、本発明は、白色の有機ＥＬ素子と共振構造を組み合わせたトップエミッション方式の発光装置において、有機ＥＬ素子に過剰に電流が流れること、および、有機ＥＬ素子と第２電極の段切れを防止しつつ、開口面積が減少することを抑制するという課題の解決を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の課題を解決するために、本発明に係る発光装置は、基板と、前記基板上に形成された光反射層と、前記光反射層上に形成された透過膜と、前記透過膜上に形成された発光層と、前記発光層上に形成された電極とを備え、前記光反射層と電極の間の光路長を前記透過膜により調整した共振構造を有し、矩形の開口領域が形成された発光装置であって、前記透過膜は、前記矩形の少なくとも一辺では、階段状に位置をずらしてパターニングされ、他の辺では、端面が揃うようにパターニングされていることを特徴とする。
【０００９】
本発明においては、前記矩形の少なくとも一辺では、透過膜が階段状に位置をずらしてパターニングされている。したがって、透過膜の段差が小さくなり、発光層の膜厚が薄くならないので、発光層に過剰に電流が流れることがない。また、透過膜の段差が小さいので、発光層と電極が段切れを起こすことがなく、電極に対する導通を確保できる。しかも、前記一辺以外の他の辺では、透過膜は端面が揃うようにパターニングされている。したがって、発光に関係しない領域が減少し、開口面積を増加させることができる。
【００１０】
本発明に係る発光装置として、前記光反射層および透過膜を各発光色ごとに備え、前記透過膜が階段状に位置をずらしてパターニングされた前記矩形の少なくとも一辺を、各発光色において同じ側の一辺とすることもできる。
【００１１】
本発明に係る発光装置においては、前記透過膜が階段状に位置をずらしてパターニングされた前記矩形の少なくとも一辺が、各発光色において同じ側の一辺なので、前記同じ側の一辺にコンタクトホールを設けることができ、レイアウト上有利である。
【００１２】
本発明に係る発光装置は、前記透過膜の端部を絶縁層で覆うこともできる。これにより、透過膜による段差を減少させ、開口面積を減少させずに、発光層に過剰電流が流れること、および、発光層と電極の段切れが生じることを防ぐことができる。
【００１３】
本発明に係る発光装置は、前記透過膜をパターン端よりも内側で絶縁層により覆うこともできる。これにより、透過膜による段差を減少させ、開口面積を減少させずに、発光層に過剰電流が流れることを防止できる。
【００１４】
本発明に係る発光装置は、前記透過膜が階段状に位置をずらしてパターニングされた前記一辺側では、前記基板側に設けられた駆動素子と前記電極とを電気的に導通させることもできる。これにより、開口面積を増大させつつ、発光装置を確実に駆動できる。
【００１５】
本発明に係る発光装置は、前記透過膜の端面が揃うようにパターニングされた前記他の辺側では、前記基板側に設けられた駆動素子と電極とを電気的に導通しないようにすることもできる。これにより、開口面積を増大させることができる。
【００１６】
本発明に係る発光装置は、前記透過膜が階段状に位置をずらしてパターニングされた前記一辺は、前記透過膜の端面が揃うようにパターニングされた他の辺の長さよりも短くすることができる。これにより、発光に関係しない領域を極力減らして開口面積を増大させることができる。
【００１７】
本発明に係る発光装置は、前記他の辺の長さよりも短く対向する二辺に、前記透過膜を階段状に位置をずらしてパターニングすることもできる。これにより、高精細な発光装置においても、開口面積を減少させることなく、確実に駆動することができる。
【００１８】
本発明に係る発光装置は、前記透過膜を透明導電膜とすることもできる。また、前記透過膜を絶縁体とすることもできる。
【００１９】
本発明に係る発光装置の製造方法は、基板上に光反射層を形成する工程と、前記光反射層上に透過膜を形成する工程と、前記透過膜上に発光層を形成する工程と、前記発光層上に電極を形成する工程とを備え、前記光反射層と電極の間の光路長を前記透過膜により調整した共振構造を有し、矩形の開口領域が形成された発光装置の製造方法であって、前記矩形の少なくとも一辺に、前記透過膜を階段状に位置をずらしてパターニングする工程と、 前記矩形の他の辺に、前記透過膜を端面が揃うようにパターニングする工程とを備えることを特徴とする。
【００２０】
本発明においては、前記矩形の少なくとも一辺では、透過膜が階段状に位置をずらしてパターニングされている。したがって、透過膜の段差が小さくなり、発光層の膜厚が薄くならないので、発光層に過剰に電流が流れることがない。また、透過膜の段差が小さいので、発光層と電極が段切れを起こすことがなく、電極に対する導通を確保できる。しかも、前記一辺以外の他の辺では、透過膜は端面が揃うようにパターニングされている。したがって、発光に関係しない領域が減少し、開口面積を増加させることができる。
【００２１】
本発明に係る発光装置は、透過膜が階段状に位置をずらしてパターニングされた一辺には、透明膜と駆動素子とを電気的に導通させるコンタクトホールを形成することもできる。これにより、発光に関係しない領域を有効に利用することができる。
【００２２】
本発明に係る発光装置の製造方法は、前記光反射層および透過膜を各発光色ごとに形成する工程をさらに備え、前記矩形の少なくとも一辺に、前記透過膜を階段状に位置をずらしてパターニングする工程として、各発光色において同じ側の一辺に、前記透過膜を階段状に位置をずらしてパターニングすることもできる。
【００２３】
本発明に係る発光装置においては、前記透過膜が階段状に位置をずらしてパターニングされた前記矩形の少なくとも一辺が、各発光色において同じ側の一辺なので、前記同じ側の一辺にコンタクトホールを設けることができ、レイアウト上有利である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係る発光装置における赤色発光素子の構造を示す平面図である。
【図２】図１におけるｙ−ｙ’方向の断面図である。
【図３】図１におけるｘ−ｘ’方向の断面図である。
【図４】絶縁膜および基板側電極上に有機ＥＬ素子と光取り出し側電極を成膜した状態の図１におけるｙ−ｙ’方向の断面図である。
【図５】絶縁膜および基板側電極上に有機ＥＬ素子と光取り出し側電極を成膜した状態の図１におけるｘ−ｘ’方向の断面図である。
【図６】比較例の発光装置の構造を示す断面図である。
【図７】図６の発光装置に有機ＥＬ素子と光取り出し側電極を成膜した状態を示す断面図である。
【図８】比較例の発光装置の各色の開口領域を示す平面図である。
【図９】本実施形態の発光装置の各色の開口領域を示す平面図である。
【図１０】比較例の発光装置の各色の開口領域を示す平面図である。
【図１１】本実施形態の発光装置の開口率の計算結果を示すグラフである。
【図１２】比較例の発光装置の開口率の計算結果を示すグラフである。
【図１３】本発明の応用例における発光装置における赤色発光素子の構造を示す平面図である。
【図１４】本発明の発光装置を利用した電子機器の一例を示す斜視図である。
【図１５】本発明の発光装置を利用した電子機器の一例を示す斜視図である。
【図１６】本発明の発光装置を利用した電子機器の一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る様々な実施の形態を説明する。図面においては、各部の寸法の比率は実際のものとは適宜に異ならせてある。
＜Ａ：実施形態＞
＜Ａ−１：発光装置の構造＞
図１は、本発明の一実施形態に係る発光装置における赤色発光素子の構造を示す平面図である。図２は図１におけるｙ−ｙ’方向の断面図である。図３は図１におけるｘ−ｘ’方向の断面図である。図４は絶縁膜および基板側電極上に有機ＥＬ素子と光取り出し側電極を成膜した状態の図１におけるｙ−ｙ’方向の断面図である。図５は絶縁膜および基板側電極上に有機ＥＬ素子と光取り出し側電極を成膜した状態の図１におけるｘ−ｘ’方向の断面図である。
【００２６】
本実施形態の発光装置は発光素子が図示しない基板の面上に配列された構成となっている。各発光素子は複数の色彩（赤色・緑色・青色）の何れかに対応した波長の光を発生する要素である。本実施形態では、説明を簡単にするために、赤色光を出射する発光素子の構造について説明する。本実施形態における発光装置は、各発光素子にて発生した光が基板とは反対側に向かって進行するトップエミッション型である。したがって、ガラスなどの光透過性を有する板材のほか、セラミックスや金属のシートなど不透明な板材を基板として採用することができる。
【００２７】
基板上には、駆動素子であるＴＦＴや保持容量が形成された図示しないデバイス層が設けられ、デバイス層の表面全体はＳｉＯ２またはＳｉＮからなる平坦化膜１０により平坦化されている。平坦化膜１０の表面側の内部には反射膜１１が設けられている。反射膜１１は、光反射性を有する材料によって形成される。この種の材料としては、例えばアルミニウムや銀などの単体金属、またはアルミニウムや銀を主成分とする合金などが好適に採用される。平坦化膜１０上にはＳｉＯ２またはＳｉＮからなる透明膜１２が設けられている。図示しないＴＦＴ（Thin Film Transistor）の電極と接続された配線２０は、平坦化膜１０および透明膜１２を貫通するように形成されたコンタクトホール１３を介して基板側電極１４と結線されている。
【００２８】
基板側電極１４は陽極であり、反射膜１１上の位置に形成される。基板側電極１４は、ＩＴＯ（indium tin oxide）、ＩＺＯ（indium zinc oxide、出光興産株式会社の登録商標）、またはＺｎＯ２のような透明酸化物導電材料から形成される。赤色発光素子、緑色発光素子、青色発光素子に形成される基板側電極１４は、それぞれ異なる構成を有している。本実施形態で説明する赤色発光素子に形成される基板側電極１４は、透明導電膜１４ａ、１４ｂ、１４ｃの３層の透明導電膜で構成される。図２および図３には図示しないが、緑色発光素子に形成される基板側電極１４は、透明導電膜１４ｂ、１４ｃの２層の透明導電膜で構成され、青色発光素子に形成される基板側電極１４は、１層の透明導電膜１４ｃで構成される。このように本実施形態では、透明導電膜を積層することにより基板側で共振長を調整している。
【００２９】
基板側電極１４の端部は、図４に示すようにＳｉＯ２またはＳｉＮからなる絶縁膜１５で覆われており、さらにその上に有機ＥＬ層１６が形成されている。有機ＥＬ層１６は、基板側電極１４を覆うように形成される。すなわち、有機ＥＬ層１６は複数の発光素子にわたって連続しており、有機ＥＬ層１６の特性は複数の発光素子について共通である。詳細な図示は省略するが、有機ＥＬ層１６は、基板側電極１４上に形成された正孔注入層と、正孔注入層上に形成された正孔輸送層と、正輸送層上に形成された発光層と、発光層上に形成された電子輸送層と、電子輸送層上に形成された電子注入層とからなる。なお、正孔注入層および正孔輸送層を、正孔注入層と正孔輸送層の機能を兼ねる単一の層で形成することもできる。
【００３０】
発光層は、正孔と電子が結合して発光する有機ＥＬ物質から形成されている。本実施形態では、有機ＥＬ物質は低分子材料である。発光層のホスト材料としては出光興産株式会社製の商品名「ＢＨ−２３２」が使用され、そのホスト材料中に、赤色、緑色、青色のドーパントが混合されている。本実施形態では、赤色ドーパントの材料としては出光興産株式会社製の商品名「ＲＤ−００１」が使用され、緑色ドーパントの材料としては出光興産株式会社製の商品名「ＧＤ−２０６」が使用され、青色ドーパントの材料としては出光興産株式会社製の商品名「ＢＤ−１０２」が使用される。
【００３１】
本実施形態では、電子輸送層はＡｌｑ３（トリス８−キノリノラトアルミニウム錯体）で形成される。また、電子注入層はＬｉＦ（フッ化リチウム）で形成される。なお、電子輸送層および電子注入層を、電子注入層と電子輸送層の機能を兼ねる単一の層で形成することもできる。
【００３２】
図４に示す光取り出し側電極１７は陰極であり、有機ＥＬ層１６を覆うように形成される。すなわち、光取り出し側電極１７は複数の発光素子にわたって連続している。光取り出し側電極１７は、その表面に到達した光の一部を透過するとともに他の一部を反射する性質（すなわち半透過反射性）を持った半透過反射層として機能し、例えばマグネシウムや銀などの単体金属、またはマグネシウムや銀を主成分とする合金から形成される。本実施形態では、光取り出し側電極１７はＭｇＡｇ(マグネシウム銀合金）で形成される。
【００３３】
本実施形態に係る発光装置においては、反射膜１１と光取り出し側電極１７との間で有機ＥＬ層１６が発する光を共振させる共振器構造が形成される。すなわち、有機ＥＬ層１６が発する光は反射膜１１と光取り出し側電極１７との間で往復し、共振によって特定の波長の光が強められて光取り出し側電極１７を透過して観察側（図２、図４の上方）に進行する（トップエミッション）。
【００３４】
赤色発光素子では有機ＥＬ層１６で発した光のうち赤色が強められ、緑色発光素子では緑色が強められ、青色発光素子では青色が強められるように、各発光素子における基板側電極１４の膜厚が調整される。
【００３５】
図１ないし図５には図示しないが、光取り出し側電極１７を覆うように応力緩和層が形成される。応力緩和層は、光透過性および耐湿性を有するとともに、光取り出し側電極１７よりも軟らかい材料で形成される。応力緩和層は、有機ＥＬ層１６における電子注入層と同じ材料から形成され、例えばＬｉＦ、ＬｉＯ２、Ｌｉｑ、ＭｇＯ、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＳｒＦ２、ＮａＦ、ＷＦの何れかから形成することができる。
【００３６】
また、光取り出し側電極１７上には、発光素子に対する水や外気の浸入を防ぐための保護層であって、無機材料からなる図示しないパシベーション層が形成される。パシベーション層は、窒化珪素や酸窒化珪素などのガス透過率が低い無機材料から形成される。
【００３７】
さらに、本実施形態では、複数の発光素子と対向するように図示しない第２基板が配置される。第２基板はガラスなどの光透過性を有する材料で形成される。第２基板のうち上述した平坦化膜１０が形成された基板との対向面には、カラーフィルタおよび遮光膜が形成される。遮光膜は、各発光素子に対応して開口が形成された遮光性の膜体である。開口内にはカラーフィルタが形成される。
【００３８】
本実施形態では、赤色発光素子に対応する開口内には赤色光を選択的に透過させる赤色用カラーフィルタが形成され、緑色発光素子に対応する開口内には緑色光を選択的に透過させる緑色用カラーフィルタが形成され、青色発光素子に対応する開口３６内には青色光を選択的に透過させる青色用カラーフィルタが形成される。
【００３９】
カラーフィルタおよび遮光膜が形成された第２基板は、図示しない封止層を介して上述した平坦化膜１０が形成された基板と貼り合わされる。封止層は、透明の樹脂材料、例えばエポキシ樹脂などの硬化性樹脂から形成される。以上が本実施形態の発光装置の構造である。
【００４０】
＜Ａ−２：透明導電膜のパターニング＞
次に、本実施形態における基板側電極１４の透明導電膜のパターニングについて説明する。透明導電膜を積層して膜厚により共振長を調整する場合には、透明導電膜の積層により画素周辺部で大きな段差が生じることになる。この状態で有機ＥＬ層と光取り出し電極を成膜すると、成膜後に段切れを起こすことになる。
【００４１】
そこで、このような段切れを防ぐために、図６に示すように透明導電膜のそれぞれのパターン位置を階段状ずらして形成することが行われている。これにより、画素周辺部での段差が小さくなり、有機ＥＬ層と光取り出し電極の成膜後の段切れを防止することができる。
【００４２】
また、上述のようにパターン位置を階段状にずらした透明導電膜の段差がむき出しになると、その上に形成する有機ＥＬ層の膜厚が薄くなり、この箇所に過剰電流が流れてしまう。さらに、反射膜の幅は、最下層の透明導電膜の幅よりも広く形成されている。反射膜の上方に適正に膜厚調整された透明導電膜が形成されている箇所では、適正な色での発光が行われる。しかし、反射膜が最下層の透明導電膜の外側にはみ出た部分の上方には透明導電膜が存在しないため、好ましくない色の発光が行われることになる。
【００４３】
そこで、上述したような透明導電膜の段差がむき出し箇所を覆い、かつ、反射膜の上方の透明導電膜が存在しない領域を覆うために、図６に示すように透明導電膜の端部に絶縁膜を設けることが行われている。このようにすれば、図７に示すように、段切れを起こすことなく、有機ＥＬ層と光取り出し側電極を形成することができる。
【００４４】
しかしながら、パターン位置をずらして積層した透明導電膜のうち、絶縁膜で覆われた領域は、図８に示すように発光に関与しなくなり、その結果、開口面積が小さくなってしまう。
【００４５】
そこで、本実施形態では、図１、図２および図４に示すように、発光素子の短辺側の１辺は、透明導電膜１４ａ、１４ｂ、１４ｃのパターン位置を階段状にずらして透明導電膜１４ａ、１４ｂ、１４ｃを形成し、他の辺については、図１ないし図５に示すように、透明導電膜１４ａ、１４ｂ、１４ｃの端面が揃うようなパターン位置で透明導電膜１４ａ、１４ｂ、１４ｃを形成する。その結果、少なくとも発光素子の短辺側の１辺においては、画素周辺部での段差が小さくなり、段切れを起こすことなく、有機ＥＬ層１６および光取り出し側電極１７への導通が可能となっている。しかも、他の辺においては、透明導電膜１４ａ、１４ｂ、１４ｃの端面が揃っているので、発光に関与しない領域の面積が減少し、開口面積を広くすることができる。
【００４６】
また、本実施形態の発光素子においては、図２および図４に示すように、コンタクトホール１３を形成する必要があるが、このコンタクトホール１３は、パターン位置を階段状にずらして透明導電膜を形成した１辺側に設けられている（図９参照）。パターン位置を階段状にずらして透明導電膜を形成し、その上に絶縁膜を形成した領域は、元々発光に関与しない領域であるので、コンタクトホール１３をこの領域に設けても発光には支障を来さない。しかも、本実施形態では、赤色発光素子、緑色発光素子、および、青色発光素子のそれぞれにおいて、同じ側の短辺側の１辺に、パターン位置を階段状にずらして透明導電膜を形成する領域を設けているので、いずれの発光素子においても同じ側にコンタクトホール１３を形成することができ、レイアウト上、有利となっている。さらに、コンタクトホール１３を形成すると段差が生じてしまう場合があるが、本実施形態のコンタクトホール１３は、上述のように透明導電膜のパターン位置をずらして階段形状を形成し、絶縁膜を設けた領域に形成しているので、電流集中を防ぐことができる。
【００４７】
＜Ａ−３：開口率の向上＞
次に、本実施形態において、開口率がどの程度向上しているかについて説明する。図９は本実施形態の発光装置の例である。つまり、赤色発光素子、緑色発光素子、および、青色発光素子のそれぞれにおいて、同じ側の短辺側の１辺は、パターン位置を階段状にずらして透明導電膜を形成し、他の辺については、端面が揃うようなパターン位置で透明導電膜を形成している。一方、図１０は、図６ないし図８のように赤色発光素子、緑色発光素子、および、青色発光素子の各辺において、透明導電膜のパターン位置をずらして形成した例である。
【００４８】
説明を簡単にするため、図９および図１０においてはコンタクトホールの領域を考慮していない。画素開口率計算のため、１ピクセル幅を３ｘ、サブピクセルピッチをｘ、最小加工寸法をｙと定義する。それぞれの開口部の面積は以下のようになる。
【００４９】
図９（本実施形態）の場合
Ａ箇所の面積：ＳＡ＝（３ｘ−２＊２ｙ）（ｘ−２＊２ｙ）
Ｂ箇所の面積：ＳＢ＝（３ｘ−２＊２ｙ）（ｘ−（２＋３）ｙ）
Ｃ箇所の面積：ＳＣ＝（３ｘ−２＊２ｙ）（ｘ−（２＋４）ｙ） （ただし、ｘ＞２＊４ｙ）
【００５０】
図１０（比較例）の場合
Ａ箇所の面積：ＳＡ＝（３ｘ−２＊２ｙ）（ｘ−２＊２ｙ）
Ｂ箇所の面積：ＳＢ＝（３ｘ−２＊３ｙ）（ｘ−２＊３ｙ）
Ｃ箇所の面積：ＳＣ＝（３ｘ−２＊４ｙ）（ｘ−２＊４ｙ）（ただし、ｘ＞２＊４ｙ）
【００５１】
サブピクセルピッチｘを１〜５μｍ、最小加工寸法ｙを０．１〜０．５μｍの範囲で変化させ、開口率（（ＳＡ＋ＳＢ＋ＳＣ）／３ｘ２）を計算した結果を図１１と図１２のグラフに示す。図１１が図９（本実施形態）の場合に対応し、図１２が図１０（比較例）の場合に対応している。
【００５２】
図１１と図１２を比較すると明らかなように、本実施形態では開口率が広く取れているのが分かる。例えば、サブピクセルピッチｘが３．０μｍ、最小加工寸法ｙを０．２μｍの場合には、比較例では５２．４０％の開口率であるのに対し、本実施形態では６５．１９％となっており、１０％以上の差がある。
【００５３】
以上のように、本実施形態によれば、赤色発光素子、緑色発光素子、および、青色発光素子のそれぞれにおいて、同じ側の短辺側の１辺は、パターン位置を階段状にずらして透明導電膜を形成した。その結果、透明導電膜の段差を減らすことにより、有機ＥＬ層に過剰に電流が流れることを防ぐことができる。また、段差が小さいので、有機ＥＬ層および光取り出し側電極の段切れを起こすことがなく、有機ＥＬ層および光取り出し側電極に対する導通を確保することができる。しかも、前記短辺側の１辺以外の辺については、端面が揃うようなパターン位置で透明導電膜を形成したので、開口面積を広くすることができ、開口率を増加させることができる。したがって、有機ＥＬ層の輝度寿命を向上させることができる。
【００５４】
＜Ｂ：応用例＞
図１３は、本発明の実施形態の応用例に係る発光装置の構造を示す図である。図１３に示すように、発光素子の両方の短辺側でパターン位置をずらして透明導電膜を階段形状に形成し、他の辺については、端面が揃うようなパターン位置で透明導電膜を形成するようにしてもよい。
【００５５】
発光素子の最小加工寸法と画素ピッチが近い高精細な有機ＥＬディスプレイにおいては、パネルサイズも小さく、例えば、１インチ以下である。したがって、光取り出し電極に求められる抵抗値は１０ｎｍ程度の金属膜の抵抗値で十分であり、例えば、１０〜５０Ω／□である。そのため、いわゆる補助配線は必要ないと考えられる。ただし、上述した実施形態の発光装置においては、透明導電膜を階段形状に形成した領域においては光取り出し電極に対する導通が確保されているが、その領域に対向する短辺の領域においては導通が確保されていない。したがって、この導通が確保されていない領域における光取り出し電極に対しては、長辺側の細い領域に細い配線を設ける必要があり、抵抗値が高くなってしまう。その結果、表示ムラが発生することがある。
【００５６】
そこで、この応用例では、発光素子の両方の短辺側でパターン位置をずらして透明導電膜を階段形状に形成し、他の辺については、端面が揃うようなパターン位置で透明導電膜を形成する。これにより、開口面積を極端に減少させることなく、両方の短辺側で光取り出し電極に対する導通が確保することができる。その結果、ＥＶＦ（Electric View Finder）やＨＭＤ（Head Mount Display）などのように高精細な有機ＥＬディスプレイに本発明を適用することができる。
【００５７】
なお、上述した実施形態および応用例では、基板側電極の透明導電膜の膜厚により共振長を調整する例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。透明導電膜の下層として形成される透明膜の膜厚により共振長を調整するようにしてもよい。
【００５８】
＜Ｃ：電子機器＞
次に、上述した実施形態及び応用例に係る発光装置１を適用した電子機器について説明する。図１４に、発光装置１を適用したモバイル型のパーソナルコンピュータの構成を示す。パーソナルコンピュータ２０００は、表示ユニットとしての発光装置１と本体部２０１０を備える。本体部２０１０には、電源スイッチ２００１及びキーボード２００２が設けられている。
【００５９】
図１５に、発光装置１を適用した携帯電話機の構成を示す。携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１およびスクロールボタン３００２、並びに表示ユニットとしての発光装置１を備える。スクロールボタン３００２を操作することによって、発光装置１に表示される画面がスクロールされる。
【００６０】
図１６に、発光装置１を適用した情報携帯端末（ＰＶＡ：Personal Ｖigital Assistants）の構成を示す。情報携帯端末４０００は、複数の操作ボタン４００１および電源スイッチ４００２、ならびに表示ユニットとしての発光装置１を備える。電源スイッチ４００２を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が発光装置１に表示される。
【００６１】
なお、発光装置１が適用される電子機器としては、図１４〜１６に示すものの他、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器、および電子ペーパー等などが挙げられる。そして、これらの各種電子機器の表示部として、前述した発光装置が適用可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１０……平坦化基板、１１……反射膜、１２……透明膜、１３……コンタクトホール、１４……基板側電極、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ……透明導電膜、１５……絶縁膜、１６……有機ＥＬ層、１７……光取り出し側電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成された光反射層と、
前記光反射層上に形成された透過膜と、
前記透過膜上に形成された発光層と、
前記発光層上に形成された電極と、を備え、前記光反射層と電極との間の光路長を前記透過膜により調整した共振構造を有し、矩形の開口領域が形成された発光装置であって、
前記透過膜は、前記矩形の少なくとも一辺では、階段状に位置をずらしてパターニングされ、他の辺では、端面が揃うようにパターニングされている、
ことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記光反射層および透過膜が各発光色ごとに備えられており、前記透過膜が階段状に位置をずらしてパターニングされた前記矩形の少なくとも一辺は、各発光色において同じ側の一辺であることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
前記透過膜は、端部が絶縁層で覆われていることを特徴とする請求項１または２記載の発光装置。
【請求項４】
前記透過膜は、パターン端よりも内側に絶縁層で覆われた領域があることを特徴とする請求項３記載の発光装置。
【請求項５】
前記透過膜が階段状に位置をずらしてパターニングされた前記一辺側では、前記基板側に設けられた駆動素子と前記電極とが電気的に導通していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１に記載の発光装置。
【請求項６】
前記透過膜の端面が揃うようにパターニングされた前記他の辺側では、前記基板側に設けられた駆動素子と電極とが電気的に導通していないことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１に記載の発光装置。
【請求項７】
前記透過膜が階段状に位置をずらしてパターニングされた前記一辺は、前記透過膜の端面が揃うようにパターニングされた他の辺の長さよりも短いことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１に記載の発光装置。
【請求項８】
前記他の辺の長さよりも短く対向する二辺に、前記透過膜が階段状に位置をずらしてパターニングされていることを特徴とする請求項７に記載の発光装置。
【請求項９】
前記透過膜は透明導電膜であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１に記載の発光装置。
【請求項１０】
前記透過膜は絶縁体であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１に記載の発光装置。
【請求項１１】
前記透過膜が階段状に位置をずらしてパターニングされた前記一辺には、前記透明膜と駆動素子とを電気的に導通させるコンタクトホールが形成されていることを特徴する請求項１ないし１０のいずれか１に記載の発光装置。
【請求項１２】
基板上に光反射層を形成する工程と、
前記光反射層上に透過膜を形成する工程と、
前記透過膜上に発光層を形成する工程と、
前記発光層上に電極を形成する工程とを備え、前記光反射層と電極の間の光路長を前記透過膜により調整した共振構造を有し、矩形の開口領域が形成された発光装置の製造方法であって、
前記矩形の少なくとも一辺に、前記透過膜を階段状に位置をずらしてパターニングする工程と、
前記矩形の他の辺に、前記透過膜を端面が揃うようにパターニングする工程と、を備える、
ことを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項１３】
前記光反射層および透過膜を各発光色ごとに形成する工程をさらに備え、
前記矩形の少なくとも一辺に、前記透過膜を階段状に位置をずらしてパターニングする工程は、各発光色において同じ側の一辺に、前記透過膜を階段状に位置をずらしてパターニングする工程であることを特徴とする請求項１２記載の発光装置の製造方法。
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成された光反射層と、
前記光反射層上に形成された透過膜と、
前記透過膜上に形成された発光層と、
前記発光層上に形成された電極と、を備え、前記光反射層と電極との間の光路長を前記透過膜により調整した共振構造を有し、矩形の開口領域が形成された発光装置であって、
前記透過膜は、前記矩形の少なくとも一辺では、階段状に位置をずらしてパターニングされ、他の辺では、端面が揃うようにパターニングされている、
ことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記光反射層および透過膜が各発光色ごとに備えられており、前記透過膜が階段状に位置をずらしてパターニングされた前記矩形の少なくとも一辺は、各発光色において同じ側の一辺であることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
前記透過膜は、端部が絶縁層で覆われていることを特徴とする請求項１または２記載の発光装置。
【請求項４】
前記透過膜は、パターン端よりも内側に絶縁層で覆われた領域があることを特徴とする請求項３記載の発光装置。
【請求項５】
前記透過膜が階段状に位置をずらしてパターニングされた前記一辺側では、前記基板側に設けられた駆動素子と前記電極とが電気的に導通していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１に記載の発光装置。
【請求項６】
前記透過膜の端面が揃うようにパターニングされた前記他の辺側では、前記基板側に設けられた駆動素子と電極とが電気的に導通していないことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１に記載の発光装置。
【請求項７】
前記透過膜が階段状に位置をずらしてパターニングされた前記一辺は、前記透過膜の端面が揃うようにパターニングされた他の辺の長さよりも短いことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１に記載の発光装置。
【請求項８】
前記他の辺の長さよりも短く対向する二辺に、前記透過膜が階段状に位置をずらしてパターニングされていることを特徴とする請求項７に記載の発光装置。
【請求項９】
前記透過膜は透明導電膜であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１に記載の発光装置。
【請求項１０】
前記透過膜は絶縁体であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１に記載の発光装置。
【請求項１１】
前記透過膜が階段状に位置をずらしてパターニングされた前記一辺には、前記透明膜と駆動素子とを電気的に導通させるコンタクトホールが形成されていることを特徴する請求項１ないし１０のいずれか１に記載の発光装置。
【請求項１２】
基板上に光反射層を形成する工程と、
前記光反射層上に透過膜を形成する工程と、
前記透過膜上に発光層を形成する工程と、
前記発光層上に電極を形成する工程とを備え、前記光反射層と電極の間の光路長を前記透過膜により調整した共振構造を有し、矩形の開口領域が形成された発光装置の製造方法であって、
前記矩形の少なくとも一辺に、前記透過膜を階段状に位置をずらしてパターニングする工程と、
前記矩形の他の辺に、前記透過膜を端面が揃うようにパターニングする工程と、を備える、
ことを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項１３】
前記光反射層および透過膜を各発光色ごとに形成する工程をさらに備え、
前記矩形の少なくとも一辺に、前記透過膜を階段状に位置をずらしてパターニングする工程は、各発光色において同じ側の一辺に、前記透過膜を階段状に位置をずらしてパターニングする工程であることを特徴とする請求項１２記載の発光装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−１８６０８３（Ｐ２０１２−１８６０８３Ａ）
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４９４０６（Ｐ２０１１−４９４０６）
【出願日】平成２３年３月７日（２０１１．３．７）
【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２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月７日（２０１１．３．７）
【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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