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CN107535033B - 有机电致发光装置 - Google Patents

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CN107535033B
CN107535033B CN201680021458.2A CN201680021458A CN107535033B CN 107535033 B CN107535033 B CN 107535033B CN 201680021458 A CN201680021458 A CN 201680021458A CN 107535033 B CN107535033 B CN 107535033B
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Abstract

本发明的一个方式的有机电致发光装置具备：基材；设置在上述基材上的薄膜晶体管；平坦化层，该平坦化层设置在上述薄膜晶体管上，且具有在与上述基材相反的一侧开口的接触孔；至少沿着上述接触孔的表面设置的反射层；填充层，该填充层隔着上述反射层被填充在上述接触孔的内侧，且具有透光性；和形成在上述平坦化层和上述接触孔上的有机EL元件。

Description

有机电致发光装置
技术领域
本发明的一个方式涉及有机电致发光装置。
本申请基于2015年4月16日在日本申请的特愿2015-084359号主张优先权，在此援用其内容。
背景技术
以往，有机EL元件(OLED)作为下一代显示技术的候补已进行了开发。
有机EL元件是发光元件，其发光区域由被称为边缘罩的绝缘膜的开口区域规定。有机EL元件整体为200nm的极薄的膜厚，因此，不能在将像素电极和电路配线连接的接触孔等凹凸大的部分形成元件。因此，存在越是高精细，由接触孔导致的发光区域的减少越大的问题。
由于配线与像素电极的接触电阻的关系，接触孔需要10μm左右的外形尺寸。因此，越是高精细面板，由接触孔导致的发光区域的减少越显著。
另外，接触孔的壁面陡峭地形成。因此，当形成作为薄膜的有机EL元件时，有在有机EL元件的上部电极与下部电极之间发生短路，或者不发光而产生像素缺陷的情况。
专利文献1公开了防止接触孔处的有机EL元件的成膜不良的技术。在专利文献1中，在像素电极上的电极孔中埋入绝缘体，形成保护部之后进行有机EL材料的成膜，由此，能够防止电极孔处的有机EL材料的成膜不良。由此，能够防止由于有机EL元件的上部电极与下部电极之间的短路而产生电流集中，防止有机EL层的发光不良。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-103117号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
但是，在现有文献1中，在电极孔中没有形成有机EL元件的下部电极，因此，有机EL元件在接触孔上不发光。在这样的结构的情况下，由接触孔导致的非发光区域占据像素面积的大部分，因此，难以实现显示面板的高精细化。
本发明的一个方式是鉴于上述现有技术的问题点而做出的，其目的在于提供能够使接触孔上的有机EL元件发光的有机电致发光装置。用于解决技术问题的手段
本发明的一个方式的有机电致发光装置具备：基材；设置在所述基材上的薄膜晶体管；平坦化层，该平坦化层设置在所述薄膜晶体管上，且具有在与所述基材相反的一侧开口的接触孔；至少沿着所述接触孔的表面设置的反射层；填充层，该填充层隔着所述反射层被填充在所述接触孔的内侧，且具有透光性；和形成在所述平坦化层和所述接触孔上的有机EL元件。
在本发明的一个方式的有机电致发光装置中，可以构成为：用与所述基材的上表面垂直的任意平面切断而得到的所述接触孔的截面形状为圆弧状。
在本发明的一个方式的有机电致发光装置中，可以构成为：所述接触孔的位置的所述有机EL元件的下表面，与位于所述接触孔以外的所述反射层的与所述基材相反的一侧的表面相比位于下方。
在本发明的一个方式的有机电致发光装置中，可以构成为：所述接触孔中的所述反射层的截面是以通过所述接触孔的中央的最下点且与所述基材的所述上表面垂直的中心轴为中心旋转对称形的抛物面。
在本发明的一个方式的有机电致发光装置中，可以构成为：所述接触孔中的所述反射层的截面形状是所述抛物面的焦点位置位于发光层的内部的抛物线形状。
在本发明的一个方式的有机电致发光装置中，可以构成为，所述有机EL元件具备：第一电极，该第一电极至少设置在所述填充层的上层侧，且具有透光性；有机层，该有机层设置在所述第一电极的上层侧，且至少包含发光层；和第二电极，该第二电极设置在所述有机层的上层侧，且具有透光性和光反射性。
在本发明的一个方式的有机电致发光装置中，可以构成为：通过将多个包含设置在所述接触孔上的所述有机EL元件的子像素排列而构成1个像素。
发明效果
根据本发明的一个方式，能够提供能够使接触孔上的有机EL元件发光的有机电致发光装置。
附图说明
图1是第一实施方式的有机EL装置的平面图。
图2是第一实施方式的有机EL装置的立体图。
图3是用与基材的上表面垂直的任意平面将有机EL装置切断而得到的截面图。
图4是表示各色的每个子像素的详细结构的截面图。
图5A是表示比较例1的有机EL装置的子像素构造(分涂型、不包含接触孔上的构造)的图。
图5B是表示实施例1的有机EL元件的子像素构造(分涂型、包含接触孔上的构造)的图。
图5C是表示比较例2的有机EL元件的子像素构造(彩色滤光片型、不包含接触孔上的构造)的图。
图5D是表示变形例的有机EL元件的子像素构造(彩色滤光片型、不包含接触孔上的构造)的图。
图6A是表示以往的有机EL装置的截面图。
图6B是表示本实施方式的有机EL装置的截面图。
图7是表示第二实施方式的有机EL装置的主要部分结构的截面图。
图8是将图7的由点划线包围的区域放大表示的光路图。
图9是表示第三实施方式的有机EL装置的主要部分结构的截面图。
图10是用于对第三实施方式的接触孔的形状效应进行说明的图。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行说明。
此外，在以下的各附图中，为了使得容易看到各构成要素，有时使尺寸的比例尺根据构成要素而不同地进行表示。
[第一实施方式]
以下，对本发明的第一实施方式进行说明。
第一实施方式的有机EL装置是采用微腔构造的顶部发光方式的有机EL装置的一个例子。
图1是第一实施方式的有机EL装置的平面图。
有机EL装置1是具有呈矩阵状排列有多个像素P的显示区域E的显示装置。各像素P由在显示区域E的左右方向上依次配置的RGB的3个子像素11构成。红色的子像素11R发红色光，绿色的子像素11G发绿色光，蓝色的子像素11B发蓝色光。这些红色子像素11R、绿色子像素11G和蓝色子像素11B只是发光层的构成材料不同，其他的结构相同。在本实施方式中，通过公知的分涂法，形成各色的子像素11R、11B、11G。红色子像素11R、绿色子像素11G和蓝色子像素11B各自能够独立地进行电场施加(驱动)。
在图1中，虽然省略图示，但是例如在基材7上，多个数据线和多个扫描线相互交叉地设置，在由彼此相邻的数据线和彼此相邻的扫描线包围的区域设置有一个子像素11。
如图1所示，在从有机EL装置1的上表面的法线方向看时，1个子像素11各自具有长方形的形状。另外，1个像素P的平面形状为正方形，正方形的一边的长度L0例如为90μm。
在本实施方式中，在每个子像素11，设置有平面形状为圆形的接触孔9。接触孔9的直径φ例如为5～7μm。此外，接触孔9的平面形状并不限于圆形，也可以为其他形状。
图2是第一实施方式的有机EL装置的立体图。图3是用与基材的上表面垂直的任意平面将有机EL装置切断而得到的截面图，是沿着图1的A-A’线的截面图。在图3中，表示TFT元件与像素电极连接的连接部分的构造。
本实施方式的有机EL装置1，如图2所示，有机EL装置1具有TFT阵列基板2和多个有机EL元件10，在每个子像素11设置的有机EL元件10的一部分形成在接触孔9上。以往，除了TFT19的接触孔9上的区域以外，形成有有机EL元件10，但是在本实施方式中，为将有机EL元件10形成至包含接触孔9的区域的结构。
因此，与以往相比，发光区域扩大。
如图3所示，有机EL元件10具备：第一电极4；包含发光层的有机层5；和第二电极6。有机EL装置1是顶部发光型的有机EL装置，从发光层发出的光从第二电极6侧射出。
本实施方式的有机EL元件10通过薄膜晶体管(Thin Film Transistor，以下简称为TFT19)等开关元件与数据线以及扫描线连接。即，本实施方式的有机EL装置1是有源矩阵方式的有机EL装置。在此，作为对各子像素11独立地施加电场的结构，采用了图3所示的使用TFT19的有源矩阵方式。但是，并不限于该方式，也可以采用例如单纯矩阵方式、分段驱动方式等方式。
TFT阵列基板2具有基材7和TFT元件层8。TFT元件层8具有：按每个子像素11在基材7上形成的多个TFT19；和使多个TFT19上平坦化的平坦化层27。
在平坦化层27形成有用于将有机EL元件10与数据线以及扫描线连接的接触孔9。具体地说，在各接触孔9内形成有有机EL元件10的一部分，从TFT阵列基板2侧起依次层叠有反射层3、填充层13、第一电极4、有机层5、第二电极6。
本实施方式的反射层3、第一电极4和包含发光层的有机层5按每个子像素11分离。各有机EL元件10的第一电极4通过接触孔9内的反射层3与TFT19连接。
作为基材7的材料，例如可使用玻璃基板或聚酰亚胺等的柔性基板。此外，有机EL装置1是顶部发光型的有机EL装置，因此，基材7不一定需要具有透光性，例如也可以使用硅基板等半导体基板。
TFT元件层8具有：在各子像素11内形成的TFT19；和形成在TFT19上的平坦化层27。
本实施方式的TFT19作为设置在各子像素11的开关元件发挥作用。TFT19利用公知的方法形成，具有：栅极电极19g、栅极绝缘膜28、源极电极19s和漏极电极19d。
具体地说，在基材7上形成有栅极电极19g和源极配线26，以覆盖这些栅极电极19g和源极配线26的方式形成有栅极绝缘膜28。在栅极绝缘膜28上形成有有源层(活性层)23，在有源层23上形成有源极电极19s、漏极电极19d和数据配线25。漏极电极19d和数据配线25以端部搁置在形成在有源层23上的蚀刻阻挡层24上的方式形成。
平坦化层27以覆盖源极电极19s、漏极电极19d和数据配线25的方式形成。平坦化层27由具有感光性的树脂、例如丙烯酸树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂等树脂构成。接触孔9能够通过使用光掩模的公知的半曝光形成。但是，在使用其他的形成方法形成接触孔9的情况下，平坦化层27的构成材料可以不必具有感光性。另外，平坦化层27的构成材料可以不是树脂，也可以使用无机材料。
在本实施方式中，平坦化层27的厚度为2μm。
作为平坦化层27，可以不是单层构造，可以与其他的层间绝缘膜组合而形成为多层构造。在平坦化层27形成有沿膜厚方向贯通而到达漏极电极19d的接触孔9。TFT19的漏极电极19d经由该接触孔9与在TFT元件层8上形成的反射层3电连接。
反射层3以覆盖在接触孔9内露出的漏极电极19d和接触孔9的内表面，并且覆盖子像素区域内的平坦化层27的上表面的一部分的方式形成。反射层3的截面形状为圆弧形状。即，反射层3的内表面立体地构成球面的一部分。
作为反射层3的构成材料，优选使用例如铝、银等反射性高的金属。在本实施方式的情况下，反射层3例如由膜厚100nm的铝膜构成。
反射层3的位于平坦化层27上的部分与有机EL元件10的第一电极4电连接。即，成为TFT19的漏极电极19d通过接触孔9和反射层3而与有机EL元件10的阳极电连接的结构。
填充层12隔着反射层3被填充在接触孔9的内侧。通过该填充层12，接触孔9上被平坦化。填充层12的上表面12a与包含基材7的最表面的平面处于同一高度，具体地说，与包含反射层3的平坦面3a的平面Q处于同一高度。此外，填充层12不会形成为比平面Q向上方隆起。
填充层12由具有透光性的树脂构成。具体地说，作为填充层12的材料，可使用例如丙烯酸树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂等树脂。本实施方式的填充层12的折射率例如为1.5。
在本实施方式中，在形成填充层12时，首先，利用旋涂法在基材7的上表面侧涂敷正型感光性丙烯酸树脂形成膜厚3μm的树脂膜。然后，使用形成有接触孔图案并且负和正反转的光掩模将刚才形成的树脂膜曝光、并显影。然后，进一步通过灰化处理使树脂膜变薄，直到与反射层3的上表面共面为止。此外，此时的光掩模为在接触孔图案的全周比实际的接触孔9大1～2μm(直径+2～4μm)的图案。
第一电极4遍及填充层12的上表面12a和反射层3的平坦面3a而形成。在本实施方式中，填充层12的上表面12a与反射层3的平坦面3a大致共面。第一电极4是由例如铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)等透明导电膜构成的透明电极，具有透光性。在本实施方式的情况下，第一电极4例如使用膜厚120nm的由氧化铟锌(IZO)构成的透明导电膜。第一电极4利用公知的方法形成。第一电极4作为用于向有机层5注入空穴的阳极发挥作用。
在TFT阵列基板2上形成有用于将子像素11分离的边缘罩22。边缘罩22形成在子像素11间，将相邻的子像素11彼此的反射层3以及第一电极4电分离。边缘罩22利用公知的方法使用树脂材料形成。边缘罩22使用与平坦化层27的树脂材料相同的感光性丙烯酸树脂。在本实施方式中，作为边缘罩22的材料，使用了与平坦化层27相同的材料，但是也可以不同。
有机层5层叠在第一电极4上和边缘罩22上。有机层5以覆盖边缘罩22的上表面14a的一部分的方式形成，与在同一边缘罩22的上表面14a形成的相邻的子像素11的有机层5分离。有机层5反映边缘罩22的形状而形成，在接触孔9的外周上具有台阶。有机层5是包含空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层和电子注入层的由有机材料构成的层叠体。
第二电极6沿着有机层5的上表面层叠。第二电极6反映有机层5的形状而在接触孔9的外周上具有台阶。第二电极6是由例如银、镁银合金等金属薄膜构成的半透明电极。即，第二电极6兼具透光性和光反射性，使入射的光的一部分透过，将其余的光反射。第二电极6优选使用功函数小的金属，例如使用Ag、Al、镁合金(MgAg等)、铝合金(AlLi、AlCa、AlMg等)等。在本实施方式的情况下，第二电极6例如由膜厚1nm的MgAg合金与膜厚19nm的Ag的层叠膜构成。第二电极6作为用于向有机层5注入电子的阴极发挥作用。
在本实施方式中，由第一电极4和第二电极6夹着的区域构成微腔构造。从发光层发出的光在第一电极4与第二电极6之间进行多重反射。此时，从发光层发出的光中的特定的波长成分被增强。另外，在图3中，虽然省略了图示，但是在第二电极6的上表面层叠有被称为盖层的光学调节层。
图4是表示各色的每个子像素11的详细结构的截面图。
图4所示的3个子像素11R、11G、11B只是空穴注入层的膜厚不同，基本结构相同。
如图4所示，有机层5设置在第一电极4的上层。有机层5由从第一电极4侧起依次层叠有空穴注入层14、空穴传输层15、发光层16、电子传输层17和电子注入层18的层叠膜构成。但是，发光层16以外只要根据需要适当插入即可。另外，传输层和注入层可以由1层兼作。在本实施方式中，如上所述，例示空穴注入层14、空穴传输层15、发光层16、电子传输层17和电子注入层18的5层构造的有机层。可以进一步根据需要适当追加空穴阻挡层、电子阻挡层等用于阻止电荷向相反侧的电极移动的层。
空穴注入层14是具有提高从第一电极4向发光层16的空穴注入效率的功能的层。作为空穴注入层14的材料，例如可以使用苯炔、苯乙烯胺、三苯胺、卟啉、三唑、咪唑、噁二唑、聚芳基烷烃、苯二胺、芳基胺、噁唑、蒽、芴酮、腙、茋、苯并菲、氮杂苯并菲、或者它们的衍生物、或聚硅烷系化合物、乙烯基咔唑系化合物、噻吩系化合物或者苯胺系化合物等杂环式共轭系的单体、低聚物或聚合物等，可以在这些有机材料中混合钼氧化物。有机材料与钼氧化物的混合比率例如有机材料为80％左右、钼氧化物为20％左右。
空穴传输层15是具有提高从第一电极4向发光层16的空穴传输效率的功能的层。空穴传输层15可以使用与空穴注入层14同样的有机材料。此外，空穴注入层14和空穴传输层15可以一体化，也可以作为独立的层形成。
发光层16具有使从第一电极4侧注入的空穴和从第二电极6侧注入的电子复合，在使能量失活时射出光的功能。发光层16的材料例如由主体材料和掺杂材料构成。可以还包含辅助材料。主体材料在发光层16中的构成材料中以最高的比率含有。例如，主体材料与掺杂材料的混合比率是主体材料为90％左右、掺杂材料为10％左右。主体材料具有容易进行发光层16的成膜、并且将发光层16维持在膜的状态的功能。因此，要求主体材料是在成膜后难以发生结晶化且难以发生化学变化的稳定的化合物。另外，具有如下功能：当在第一电极4与第二电极6之间施加有电场时，在主体分子内发生载流子的复合，使激发能向掺杂材料迁移而使掺杂材料发光。发光层16的厚度例如为60nm左右。
作为发光层16的具体材料，可以举出低分子荧光色素、荧光性高分子、金属配位化合物等含有发光效率高的材料的材料。作为发光层16的材料，例如可以举出蒽、萘、茚、菲、芘、丁省、苯并菲、蒽、苝、苉、荧蒽、醋菲烯、戊芬、戊省、晕苯、丁二烯、香豆素、吖啶、茋、或者它们的衍生物、三(8-羟基喹啉)铝配位化合物、双(苯并喹啉)铍配位化合物、三(二苯甲酰甲基)菲咯啉铕配位化合物、二甲苯基乙烯基联苯等。
电子传输层17具有提高从第二电极6向发光层16的电子传输效率的功能。作为电子传输层17的材料，例如可以使用喹啉、苝、菲罗啉、二苯乙烯、吡嗪、三唑、噁唑、噁二唑、芴酮、或它们的衍生物或金属配位化合物。具体地说，可以使用三(8-羟基喹啉)铝、蒽、萘、菲、芘、蒽、苝、丁二烯、香豆素、吖啶、茋、1,10-菲罗啉或它们的衍生物或金属配位化合物等。电子传输层17的厚度例如为15nm左右。
电子注入层18具有提高从第二电极6向发光层16的电子注入效率的功能。作为电子注入层18的材料，例如可以使用金属钙(Ca)、氟化锂(LiF)等化合物。此外，电子传输层17和电子注入层18可以一体化，也可以作为独立的层形成。电子注入层18的厚度例如为0.5nm左右。
微腔构造20具有利用在第一电极4与第二电极6之间产生的光的共振使特定波长的光增强的效果。在本实施方式的情况下，从红色、绿色、蓝色的各子像素11R、11G、11B射出的光的波长各不相同。因此，第一电极4与第二电极6之间的光路长度对应于各色的发光光谱峰值波长。
使各子像素11R、11G、11B的微腔构造20的光路长度各不相同的方法有多种，但是在此，从尽可能抑制对电阻值的影响的观点出发，采用使空穴注入层14的厚度不同的方法。在设红色的子像素11R的空穴注入层14的厚度为tHIL-R、设绿色的子像素11G的空穴注入层14的层厚为tHIL-G、设蓝色的子像素11B的空穴注入层14的层厚为tHIL-B时，使tHIL-R＞tHIL-G＞tHIL-B。
利用微腔构造20，从有机层5射出的光在第一电极4与第二电极6之间在规定的光学长度的范围内反复进行反射，与光路长度对应的特定波长的光进行共振而被增强，另一方面，不与光路长度对应的波长的光被减弱。其结果，被取出到外部的光的光谱变得陡峭且高强度，亮度和色纯度提高。
关于发光层16的构成材料，可以在红色子像素11R使用射出红色光的发光材料，在绿色子像素11G使用射出绿色光的发光材料，在蓝色子像素11B使用射出蓝色光的发光材料。在本实施方式的情况下，在任一个子像素区域，主体材料都使用双极性材料。
作为掺杂材料，在红色子像素11R、绿色子像素11G使用磷光材料，在蓝色子像素11B使用荧光材料。发光层16的厚度在红色子像素11R、绿色子像素11G中例如为60nm左右，在蓝色子像素11B中例如为35nm左右。
或者，也可以在红色子像素11R、绿色子像素11G、蓝色子像素11B中，全都使用射出白色光的同一发光材料。即使在该情况下，根据各子像素11R、11G、11B而不同的波长的光也进行共振而被增强，结果，从红色子像素11R射出红色光，从绿色子像素11G射出绿色光，从蓝色子像素11B射出蓝色光。
盖层21层叠在第二电极6的上表面。盖层21作为保护第二电极6的保护层发挥作用，并且作为光学调节层发挥作用。此外，可以在比第二电极6靠上层侧的位置附加有彩色滤光片。通过从有机层5射出的光透过彩色滤光片，能够提高色纯度。
有机EL装置1的具体的结构例，例如如[表1]所示。
[表1]
如上所述，在本实施方式的有机EL装置中，通过按各色的每个子像素11分涂有机层5，形成有机EL元件。以下，将这样的结构称为分涂型。
作为有机EL装置的变形例，也可以为在发白色光的有机EL元件上，在各色的每个子像素设置有对应的彩色滤光片的结构。以下，将这样的结构称为彩色滤光片型。
接着，为了验证本申请发明的一个方式的有机EL装置的效果，本发明的发明人分别制作出本实施方式的有机EL装置和以往的有机EL装置，对各像素的亮度进行了比较。作为评价项目，采用发光区域的结构(分涂型、彩色滤光片型)、和发光区域(包含形成接触孔的区域、不包含形成接触孔的区域)，对由各自的组合引起的开口率的不同进行说明。
图5A～图5D分别表示本实施方式的有机EL装置(实施例1)、上述变形例、以往的有机EL装置(比较例1、比较例2)中的子像素11的平面结构。
此外，任意1个像素的尺寸都为90μm。另外，在该图中，RGB的各子像素11R、11G、11B的发光区域用不同的剖面线表示。
图5A是表示比较例1的有机EL装置的子像素构造(分涂型、不包含接触孔上的构造)的图。1个子像素的横向宽度W1为10μm，纵向宽度Z2为50μm。
图5B是表示实施例1的有机EL元件的子像素构造(分涂型、包含接触孔上的构造)的图。1个子像素的横向宽度W1为10μm，纵向宽度Z1为70μm。
图5C是表示比较例2的有机EL元件的子像素构造(彩色滤光片型、不包含接触孔上的构造)的图。1个子像素的横向宽度W2为20μm，纵向宽度Z2为50μm。
图5D是表示变形例的有机EL元件的子像素构造(彩色滤光片型、包含接触孔上的构造)的图。1个子像素的横向宽度W2为20μm，纵向宽度Z2为70μm。
当根据各图对各结构进行比较时，实施例1和变形例的有机EL装置，发光区域扩大了与包含接触孔上相应的量。
各结构的具体的开口率(亮度比)例如如[表2]所示。比较是在同一颜色的子像素彼此之间进行的。
[表2]
如[表2]所示可知，发光区域包含接触孔上的结构(图5B：实施例1、图5D：变形例)的子像素的开口率，比发光区域不包含接触孔上的以往的结构(图5A：比较例1、图5C：比较例2)的子像素的开口率高。在1个像素的开口率方面，发光区域包含接触孔上的结构也比发光区域不包含接触孔上的结构高。
具体地说，图5B所示的实施例1的开口率，比图5A所示的发光区域不包含接触孔上的分涂型的比较例1提高了1.4倍。
另外，图5D所示的上述变形例的有机EL元件的开口率，比图5C所示的发光区域不包含接触孔上的彩色滤光片型的比较例2提高了1.3倍。
可知，在分涂型和彩色滤光片型中，通过采用发光区域包含接触孔上的结构，亮度都能够提高1.3倍～1.4倍，光的取出效率都提高。由此，能够大大地改善具有同一发光亮度的显示面板的面板寿命。
但是，在接触孔部分，使用了截面形状呈大致圆弧形状的光取出改善构造，因此，在实际测量中，能够确认1.4～1.5倍的亮度提高。具体地说，在用同一电流值进行比较的情况下，图5B所示的实施例1的开口率，成为图5A所示的比较例1的开口率的1.5倍，图5D所示的上述变形例的开口率，成为图5C所示的比较例2的开口率的1.4倍。
此外，未看到由R、G、B的各色的每个子像素11引起的亮度的差异。
图6A是表示以往的有机EL装置101的截面图，图6B是表示本实施方式的有机EL装置1的截面图。
有机EL装置101具有在基板102上依次层叠有反射层103、第一电极104、有机层105和第二电极106的结构。在有机EL装置101中，从有机层105中的发光层发出的光向所有方向均匀地射出，在折射率不同的各层的界面折射的同时在内部行进。行进到基板102侧的光由反射层103反射。
因为在第二电极106与外部空间(空气)的界面存在折射率差，所以相对于该界面以小入射角入射的光向外部空间射出，以大入射角入射的光由界面反射，再次在内部行进。例如，从有机层105内的任意的发光点M向接近正侧面的方向射出的光L1，即使在层间的界面折射而角度稍微发生了变化，也难以向外部空间射出。
在光在有机EL装置101的内部行进时的路径中，在第二电极106与外部空间(空气)的界面，不会产生由光的反射引起的损失。与此相对，在第一电极104与反射层103的界面，通常构成反射层103的金属的反射率不是100％，因此，会产生由光的反射引起的损失。另外，光的一部分在有机EL装置101的内部行进的期间被各膜吸收。因此，光在有机EL装置101的内部行进的同时衰减。通常，有机层105的折射率为1.8左右，在该情况下，从发光层发出的光中的被取出到外部空间的光的比例为约20％。这样，以往的有机EL装置101存在光利用效率低的问题。
在本实施方式的有机EL装置1中，如图6B所示，反射层3沿着接触孔9弯曲，因此，由反射层3反射的光，行进方向改变，在有机EL装置1的内部行进。此时，即使原来相对于第二电极6与外部空间(空气)的界面具有大的入射角，也通过由反射层3反射而变换为比第二电极6与外部空间的界面的临界角小的入射角的光，被取出到外部空间。
其结果，与图6A所示的以往的有机EL装置101不同，能够将从发光点M射出的光L1在由截面看呈圆弧形状的反射层3反射之后，在以小于临界角的入射角入射到第二电极6与外部空间的界面的时刻取出到外部空间。这样，能够提供光利用效率优异的有机EL装置1。
在本实施方式中，填充层12的上表面12a与平面Q处于同一平面上，有机层5的下表面5b位于比平面Q高的位置。在该情况下，在位于接触孔9的内侧的有机层5的侧方不存在反射层3，因此，从有机层5内的发光点M向大致正侧面射出的光不会入射到反射层3。可是，即使在该情况下，与以往的有机EL装置101相比，从有机层5内的发光点M射出到接近正侧面的规定的角度范围内的光入射到反射层3的比例也充分地增加。因此，即使是本实施方式的结构，也能够提供光利用效率优异的有机EL装置。
[第二实施方式]
接着，对第二实施方式的有机EL装置的结构进行说明。
第二本实施方式的基本结构与前面的实施方式大致同样，但是在接触孔的位置的第一电极的下表面与包含TFT阵列基板的上表面的平面相比位于下方这一点上不同。因此，在以下的说明中，对与前面的实施方式不同的方面进行详细说明，省略其他的相同的结构的说明。
图7是表示第二实施方式的有机EL装置的主要部分结构的截面图。
图8是将图7中的由点划线包围的区域放大表示的光路图。
在本实施方式的有机EL装置中，如图7所示，隔着反射层3被填充在接触孔9内的填充层12的上表面12a，与平坦化层27的上表面27a相比位于下方。这样的结构能够通过使形成填充层12时的灰化处理时间比前面的实施方式时更长来实现。
但是，当灰化处理时间变长、除去量变多时，位于接触孔9的边缘部分的反射层3的倾斜部分31变得陡峭，以后形成的第一电极4或有机层5等会发生成膜不良。当反射层3的倾斜部分31变得陡峭时，会导致有机层5的各膜厚变薄、或者第一电极4断线等而成为短路或像素缺陷的原因。为了不产生这样的问题，以截面形状变得平缓的方式形成反射层3。
第一电极4以仿照反射层3和填充层12的形状的方式层叠在它们之上，覆盖反射层3的包含倾斜部分31的表面的一部分和填充层12的上表面12a整体。第一电极4中的位于平坦化层27的上表面27a上的部分与反射层3的一部分接触。在接触孔9的内侧的位置，第一电极4的下表面4b与填充层12的上表面12a接触。因此，第一电极4的下表面4b位于比包含反射层3的平坦面3a的平面Q低的位置。
有机层5反映第一电极4的形状而层叠在第一电极4上，在接触孔9的周缘部分具有台阶。有机层5的下表面5b位于比包含反射层3的平坦面3a的平面Q低的位置。关于构成有机层5的各层的详细结构和功能，将在后面进行说明。
第二电极6反映有机层5的形状而层叠在有机层5上，在接触孔9的周缘部分具有台阶。
在本实施方式的情况下，如上所述，填充层12的上表面12a位于比包含反射层3的平坦面3a的平面Q低的位置，并且有机层5的下表面5b位于比平面Q低的位置。即，在接触孔9的内侧的有机层5的侧方(图7的左右方向)存在反射层3。因此，例如，如图7所示，从有机层5内的任意的发光点M向接近正侧面的方向射出的光L，由反射层3反射，行进方向的角度发生变化。
图8表示在有机层内传播的光的光路例。
如图8所示，从位于接触孔9上的有机层5的任意的发光点M向接触孔9的外缘侧射出的光L1(用实线箭头表示)，在第二电极6上被全反射后，在反射层3的倾斜部分31与第二电极6之间反复进行反射，从位于倾斜部分31的有机层5的上表面5a侧向上方射出。
另外，从位于接触孔9的外缘附近的有机层5的任意的发光点N向接触孔9的内侧射出的光L2(用虚线箭头表示)，在反射层3的平坦面3a上被全反射后，从位于反射层3的倾斜部分31上的有机层5的上表面5a向上方射出。
上述那样的光通常被关闭在有机层5内而不向外部射出。
与此相对，在本实施方式中，填充层12的上表面12a位于比平面Q低的位置，并且有机层5的下表面5b位于比平面Q低的位置。另外，位于接触孔9的周缘上的反射层3的倾斜部分31与有机层5接触。因此，在位于接触孔9的内侧的有机层5的侧方存在反射层3，从有机层5内的发光点M向大致正侧面射出的光会入射到反射层3的倾斜部分31。通过在倾斜部分31的反射而行进方向发生了变化的光向显示面侧射出。
其结果，即使是从发光点M向正侧面射出的光，也能够在由反射层3的倾斜部分31反射之后，在以小于临界角的入射角入射到第二电极6与外部空间的界面的时刻取出到外部空间。这样，能够将从有机层5向接触孔9内射出的几乎所有的光取出到外部，因此，能够提供光利用效率比以往的结构优异的有机EL装置。
各结构的开口率(亮度比)例如如[表3]所示。
在表3中，以发光区域不包含接触孔9上的比较例1和比较例2的以往结构为基准，对发光区域包含接触孔9上的第一实施方式的有机EL元件(实施例1)和第二实施方式的有机EL元件(实施例2)，表示出一定的电流值时的各结构的亮度提高率。评价项目为分涂型和彩色滤光片型。比较是在同一颜色的子像素彼此之间进行的。
[表3]
第一实施方式 第二实施方式
分涂型 图5B 1.5 1.6
彩色滤光片型 图5D 1.4 1.5
如表3所示，在第二实施方式的有机EL装置(实施例2)中，通过形成为以有机层5进入接触孔9的内侧的方式凹下去的构造，在分涂型和彩色滤光片型中，光取出效率都比第一实施方式的有机EL装置(实施例1)进一步提高。本实施方式中，虽然接触孔的周缘部分的亮度占接触孔9整体的亮度的比例很小，但是与第一实施方式的构造相比，子像素整体的亮度提高。此外，RGB的各子像素间的亮度差几乎不存在。
在至此所说明的第一实施方式和第二实施方式中，接触孔9的截面形状为圆弧形状，也可以为不具有焦点的曲线形状。在以下的实施方式中，对具备截面形状为具有焦点的曲线形状的接触孔的结构进行说明。
[第三实施方式]
接着，对第三实施方式的有机EL装置的结构进行说明。
第三实施方式的基本结构与第二实施方式大致同样，但是在使接触孔的截面形状为包含具有焦点的曲线的抛物线形状这一点上不同。因此，在以下的说明中，对与第二实施方式不同的方面进行详细说明，省略其他的相同结构的说明。
图9是表示第三实施方式的有机EL装置的主要部分结构的截面图。
在本实施方式的有机EL装置中，如图9所示，使接触孔39的截面圆弧形状为至少一部分包含具有焦点的曲线的抛物线形状。
具体地说，接触孔39的内表面是以通过接触孔39的中央的最下点39B且与基材7的上表面7a垂直的中心轴C为中心的旋转对称形的抛物面。因此，就接触孔39的截面形状而言，只要是与基材7的上表面7a垂直的平面，则不论用哪个方向的平面进行切断，都是同一抛物线。抛物线形状的焦点位于接触孔39的中央的有机层5。
接触孔39通过经由半曝光掩模图案进行树脂层的曝光来形成。接触孔39的抛物线形状能够通过半曝光掩模图案的透过光量、曝光量、掩模开口尺寸等条件而得到。在本实施方式中，通过使掩模开口尺寸为直径4μm、使曝光量为500mJ/cm2、使图案间距为5μm，且使用感光性丙烯酸树脂，来形成抛物线形状的接触孔39。
半曝光掩模图案是具有规定的光透过量分布的光掩模，圆形图案的中心附近的光透过量大，越向周缘部去，光透过量越小。由此，在形成接触孔39的树脂层中，圆形图案的中心附近的曝光量大，越向周缘部去，曝光量越小。
在本实施方式的有机EL装置中，具备抛物线形状的接触孔39，且有机层5设置在抛物线形状的焦点位置，因此，与第二实施方式相比，能够将由反射层3反射后的光的光路变换到大致垂直于有机EL装置与外部空间的界面的方向。通过这样的抛物线效应，正面亮度提高，也有助于焦点周边的亮度提高，因此，能够进一步提高整体的发光亮度。其结果，能够以低消耗电力实现高亮度的有机EL装置。
在本实施方式中，作为具有焦点的曲线使用了抛物线，但是除抛物线以外，也可以使用例如椭圆、双曲线等具有焦点的其他圆锥曲线。另外，与基材的上表面垂直的平面有无数个，但是只要用至少一个平面切断而得到的接触孔39的截面形状在至少一部分包含具有焦点的曲线即可。例如，接触孔39的上部侧也可以直线状地倾斜。
图10是用于对第三实施方式的接触孔的形状效应进行说明的图。
在本实施方式的情况下，反射层3沿着具有抛物线形状的接触孔39的内表面形成，反射层3的表面也具有抛物线形状。另外，如上所述，填充层12的上表面12a位于比包含反射层3的平坦面3a的平面Q低的位置，并且有机层5的下表面5b位于比平面Q低的位置。因此，在有机层5的侧方(图10的左右方向)存在反射层3。因此，例如从有机层5内的任意的发光点M向接近水平方向的方向射出的光L，由反射层3反射，行进方向的角度发生变化。
如图10所示，从有机层5中的位于作为接触孔39的截面形状的抛物线的焦点的发光点M射出的光L，在由反射层3反射之后，向平行于抛物线的中心轴C的方向、即垂直于有机EL装置与外部空间的界面的方向行进。虽然从发光点M向所有方向射出光L，但是向任一方向射出的光L，光L都在由反射层3反射之后，向平行于抛物线的中心轴C的方向行进。
通常，当用xy坐标上的二次函数来表示抛物线时，成为y＝Ax2，此时，抛物线的焦点的位置坐标成为(0，1/(4A))。只要以该焦点位于有机层5的内部的方式设定有机层5的位置和抛物线形状即可。
即使是从偏离抛物线的焦点的发光点射出的光，光也在由反射层3反射之后，向大致平行于抛物线的中心轴C的方向、即大致垂直于有机EL装置与外部空间的界面的方向行进。从有机层5射出的光L在由反射层3反射之后，相对于有机EL装置与外部空间的界面以充分小的入射角入射，因此，能够将其大部分取出到外部空间。由此，消除了效率低的发光区域，因此，作为结果，能够构成低消耗电力型的显示器。
为了验证本实施方式的有机EL装置的效果，本发明的发明人分别制作出第一实施方式的有机EL装置(实施例1)、第二实施方式的有机EL装置(实施例2)和第三实施方式的有机EL装置(实施例3)，将各像素的亮度进行了比较。
各结构的具体的开口率(亮度比)例如如[表4]所示。
在表4中，以发光区域不包含接触孔9上的比较例1和比较例2的以往结构为基准，对发光区域包含接触孔9上的第一实施方式的有机EL元件(实施例1)、第二实施方式的有机EL元件(实施例2)、和发光区域包含接触孔39上的第三实施方式的有机EL元件(实施例3)，表示出一定的电流值时的各结构的亮度提高率。评价项目为分涂型和彩色滤光片型。比较是在同一颜色的子像素彼此之间进行的。
[表4]
第一实施方式 第二实施方式 第三实施方式
分涂型 图5B 1.5 1.6 1.7
彩色滤光片型 图5D 1.4 1.5 1.6
如[表4]所示可知，实施例3的亮度比，比实施例1和实施例2的亮度比提高。由此，实际验证了能够以低消耗电力实现高亮度的有机EL装置。此外，RGB的各子像素间的亮度差几乎不存在。
以上，参照附图对本发明的优选实施方式进行了说明，但是本发明并不限定于这些例子，这是不言而喻的。本领域技术人员，在权利要求书中记载的技术思想的范畴内，能够想到各种变更例或修正例，这是显然的，这些当然也要理解成属于本发明的技术范围内。
产业上的可利用性
本发明的一个方式能够应用于能够使接触孔上的有机EL元件发光的有机电致发光装置等。
符号说明
3、103…反射层；
3a、5a、7a、12a、14a、27a…上表面；
4、104…第一电极；
4b、5b…下表面；
5、105…有机层；
6、106…第二电极；
7…基材；
9、39…接触孔；
C…中心轴；
L、L1、L2…光；
P…像素；
Q…平面；
10…绝缘层；
10…有机EL元件；
11(11B、11G、11R)…子像素；
12、13…填充层；
16…发光层；
27…平坦化层；
39B…最下点。

Claims (4)

1.一种有机电致发光装置，其特征在于，具备：
基材；
设置在所述基材上的薄膜晶体管；
平坦化层，该平坦化层设置在所述薄膜晶体管上，且具有在与所述基材相反的一侧开口的接触孔；
沿着所述接触孔的表面设置的反射层；
填充层，该填充层隔着所述反射层被填充在所述接触孔的内侧，且具有透光性；和
形成在所述平坦化层和所述接触孔上的有机EL元件，
用与所述基材的上表面垂直的任意平面切断而得到的所述接触孔的截面形状为圆弧状，
所述有机EL元件具备：
第一电极，该第一电极设置在所述填充层的上层侧，且具有透光性；
有机层，该有机层设置在所述第一电极的上层侧，且包含发光层；和
第二电极，该第二电极设置在所述有机层的上层侧，且具有透光性和光反射性，
所述第一电极通过所述反射层与所述薄膜晶体管电连接，
所述填充层的上表面位于包含所述反射层的平坦面的平面以下的位置。
2.根据权利要求1所述的有机电致发光装置，其特征在于：
所述接触孔的位置的所述有机EL元件的下表面，与位于所述接触孔以外的所述反射层的与所述基材相反的一侧的表面相比位于下方。
3.根据权利要求2所述的有机电致发光装置，其特征在于：
所述接触孔中的所述反射层的截面是以通过所述接触孔的中央的最下点且与所述基材的所述上表面垂直的中心轴为中心旋转对称形的抛物面。
4.根据权利要求3所述的有机电致发光装置，其特征在于：
所述接触孔中的所述反射层的截面形状是所述抛物面的焦点位置位于发光层的内部的抛物线形状。
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