场致发光器件及其制造方法
【专利摘要】本发明提供一种场致发光器件及其制造方法。为了有效利用在有机EL元件内发出的光，使光的取出效率提高，在像素中设置有台阶。通过有效利用作为由有机EL元件发出的光的损失的主要原因的引导光，不增加电流就能提高光取出效率。因此，在设置于具有光反射面的第一电极的下层的绝缘层设置有台阶部，该第一电极的周缘区域形成为被该台阶部覆盖。由该台阶部在第一电极的周缘区域形成向第二电极侧弯折的反射面，使在有机EL层引导的光在该反射面反射，从第二电极侧射出。
【专利说明】场致发光器件及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明的一实施方式涉及场致发光器件，涉及例如应用于顶部发光(topemitt1n)型的场致发光器件有效的技术。
【背景技术】
[0002]利用有机材料的场致发光的场致发光元件(以下称为“有机EL元件”)，通过选择有机材料、或者通过采用合适的有机EL(Electro Luminescence)元件的结构，白色发光当然能够在可见光区域实现各色的发光。因此，使用有机EL元件推进适用于显示器和照明用途的场致发光器件的开发。
[0003]有机EL元件是由ITO (Indium Tin Oxide:铟锡氧化物)等的透明电极和由空穴输送层、发光层、电子输送层等构成的有机场致发光层(以下称为“有机EL层”)和反射电极层叠而成的结构，由有机EL层发出的光通过透明电极射出(辐射)。有机EL层的厚度为10nm?200nm左右，由发光层发出的光在用立体角表不为4 π的整个方向上扩散。而且，直接射出到玻璃基板侧的光和在反射电极与有机EL层的界面反射的光的一部分，射出到玻璃基板侧。
[0004]另一方面，在有机EL层内与膜面平行地射出的光向有机EL层的端面去，而不从透明电极侧射出。有机EL元件中，形成有机EL层的材料的折射率高(η = 1.8?1.9)，在折射率不同的界面以指定的角度入射的光发生全反射。例如，在有机EL层与透明电极的界面和玻璃基板与空气的界面全反射的光，在有机EL层内或玻璃基板内弓I导而在层内被吸收、或者从玻璃基板端面射出，能够有效地利用所发出的光。
[0005]由于在有机EL层内引导的光，由有机EL层产生的光的取出效率(有机EL层的向玻璃基板侧射出的光占发光量整体的比率)被认为是20%左右。提高由有机EL层产生的光的取出效率，对于降低用有机EL元件构成的场致发光器件的消耗电力来说是很重要的。
[0006]例如日本特开2011-124103号公报中公开了如下技术:在有机EL元件的透明电极与玻璃基板之间设置有透明树脂层，在该透明树脂层内埋入折射率不同的锥状透明树脂，由此改善取出效率。另外，日本特开2007-288143号公报中公开了如下技术:将具有使凹凸表面为曲面形状的特殊的表面的金属电极作为发光器件的反射电极，由此改善取出效率。
【发明内容】
[0007]发明想要解决的技术问题
[0008]但是，为了改善取出效率而如日本特开2011-124103号公报公开的发明那样在有机EL元件的光射出侧使用特殊的光学调整膜导致成本提高，不予以优选。另外，如日本特开2007-288143号公报公开的发明那样形成具有特殊的凹凸表面的金属电极作为有机EL元件的反射电极，其制造工艺复杂，也不予以优选。
[0009]当然如果增大流过有机EL元件的电流就能够提高发光时的亮度，但相应地消耗电力也增加所以在节能方面存在问题。另外，越是增大流过有机EL元件的电流值，越会推进有机EL元件的劣化，存在场致发光器件的寿命变短的问题。
[0010]用于解决问题的技术方案
[0011]本发明的一个实施方式的场致发光器件，包括:设置在支承基板上的绝缘层；设置在绝缘层上的具有光反射面的第一电极；覆盖第一电极的周缘区域的堤堰层；设置在第一电极上的场致发光层；和设置在场致发光层上的光透射性的第二电极，绝缘层在第一电极的周缘区域具有包含向第二电极侧弯折的倾斜面的台阶部，第一电极的周缘区域沿台阶部的倾斜面设置。
[0012]本发明的一个实施方式的场致发光器件，其在支承基板上矩阵状地排列有像素，像素具有:薄膜晶体管；与薄膜晶体管连接的具有光反射面的第一电极；设置在第一电极上的场致发光层；设置在场致发光层上的光透射性的第二电极，场致发光器件的特征在于:具有在薄膜晶体管上以与第一像素电极邻接的方式设置的绝缘层、和覆盖第一电极的周缘区域的堤堰层，绝缘层在第一电极的周缘区域具有包含向第二电极侧弯折的倾斜面的台阶部，第一电极的周缘区域沿台阶部的倾斜面设置。
[0013]本发明的一个实施方式的场致发光器件的制造方法，具有如下工序:在支承基板上形成绝缘层，绝缘层具有大致平坦的第一主面，在比该第一主面高的位置具有第二主面，在该第一主面与该第二主面之间具有倾斜面从该第一主面向该第二主面扩展的台阶部，从绝缘层的第一主面沿台阶部的倾斜面形成具有光反射面的第一电极，形成覆盖台阶部和第一电极的周缘区域的堤堰层，在第一电极上形成场致发光层，在场致发光层上形成光透射性的第二电极。
[0014]本发明的一个实施方式的场致发光器件的制造方法，具有如下工序:在支承基板上形成薄膜晶体管，在薄膜晶体管上形成绝缘层，绝缘层具有大致平坦的第一主面，在比该第一主面高的位置具有第二主面，在该第一主面与该第二主面之间具有倾斜面从该第一主面向该第二主面扩展的台阶部，在绝缘层形成使薄膜晶体管的源极.漏极区域开口的接触孔，从绝缘层的第一主面沿台阶部的倾斜面形成具有光反射面并在接触孔与薄膜晶体管电连接的第一电极，形成覆盖台阶部和第一电极的周缘区域的堤堰层，在第一电极上形成场致发光层，在场致发光层上形成光透射性的第二电极。
[0015]发明效果
[0016]根据本发明的一个实施方式，由有机场致发光层发出的光的平行射出成分，在沿着绝缘层的台阶部设置的第一电极的周缘区域的光反射面反射，能够射出到第二电极侧。由此，能够提高由有机场致发光层产生的光的取出效率。
[0017]根据本发明的一个实施方式，提高光的取出效率，由此即使增大流过有机场致发光元件的电流，也能够使发光时的亮度比现有技术高。由此，能够减轻有机EL元件的劣化，能够降低场致发光器件的消耗电力。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1A表不本发明的一个实施方式的场致发光器件的俯视图。
[0019]图1B表不本发明的一个实施方式的场致发光器件的截面图。
[0020]图2是说明在本发明的一个实施方式的场致发光器件中，有机EL层的平行射出成分在第一电极的周缘区域反射的方式的图。[0021 ] 图3是表示本发明的一个实施方式的场致发光器件中，台阶部的形态不同的图。
[0022]图4A表示本发明的一个实施方式的场致发光器件，是说明台阶部的形态的变形例的图。
[0023]图4B表示本发明的一个实施方式的场致发光器件，是说明台阶部的形态的变形例的图。
[0024]图4C表示本发明的一个实施方式的场致发光器件，是说明台阶部的形态的变形例的图。
[0025]图5是表不本发明的一个实施方式的场致发光器件中，表不使包含有机EL兀件的像素矩阵状地排列的结构的俯视图。
[0026]图6A表示本发明的一个实施方式的场致发光器件的像素的俯视图。
[0027]图6B表示本发明的一个实施方式的场致发光器件的像素的截面图。
[0028]图7是表不本发明的一个实施方式的场致发光器件中，使包含有机EL兀件的像素矩阵状地排列的结构的俯视图。
[0029]图8表示本发明的一个实施方式的场致发光器件中，对图7所示的像素进行详细说明的俯视图。
[0030]图9表示本发明的一个实施方式的场致发光器件中，图8所示的像素的等价电路。
[0031]图10是表示本发明的一个实施方式的场致发光器件中，图7所示的像素的截面结构的图。
[0032]图11是表示本发明的一个实施方式的场致发光器件中，图7所示的像素彼此相邻的部分的截面结构的图。
【具体实施方式】
[0033]以下，参照附图等对本发明的实施方式进行说明。但是，本发明能够以诸多不同的方式实施，并不限定于以下例示的实施方式记载的内容来解释。
[0034]另外，关于以下说明的
【发明内容】
，对相同部分或具有同样功能的部分在不同的附图间共用相同的符号，此时只要没有特别情况就省略重复的说明。另外，在基板与绝缘层之间或绝缘层与有机层之间通常形成有电路层，但本实施方式中为了简洁地说明发明特征有时省略。
[0035]本说明书中，某个部件或区域位于其他部件或区域之“上(或下)”的情况下，只要没有特别限定，不仅包括其位于其他部件或区域的正上(或正下)的情况，也包括位于其他部件或区域的上方(或下方)的情况，即，包括在其他部件或区域的上方(或下方)其间包含别的构成要素的情况。
[0036][实施方式I]
[0037]参照图1A、图1B和图2对本实施方式的场致发光器件进行说明。图1A表示场致发光器件的发光区域及其周边区域的平面结构，该图所示的A-B线的截面结构用图1B表
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[0038]在支承基板102设置有绝缘层104。绝缘层104并不具有一样(一致)的平坦表面，而包含台阶部105。绝缘层104在台阶部105具有倾斜面，在台阶部105的内侧区域和外侧区域，绝缘层104的表面高度不同。以绝缘层104的台阶部105的内侧区域为基准，则能够视作台阶部105的外侧区域的表面位于较高的位置，另一方面，以绝缘层104的外侧区域为基准，则能够视作台阶部105的内侧区域的表面位于较低的位置。
[0039]具有这样的形态的绝缘层104，能够通过在支承基板102上利用等离子体CVD法、溅射法等形成由二氧化硅(S12)、氮化硅(Si3N4)等绝缘性材料构成的绝缘膜，之后通过蚀刻加工来制作。台阶部105能够通过在该绝缘膜上形成由抗蚀剂材料构成的掩模，一边使掩模蚀刻(使掩模的端部后退)一边进行各向异性蚀刻，由此使倾斜面具有规定的角度。
[0040]在绝缘层104之上设置有第一电极106。在绝缘层104上从台阶部105的内侧区域至少到台阶部105的倾斜面，形成有第一电极106。S卩，第一电极106具有外侧区域相对于内侧区域弯折的形态。以第一电极106的外侧周缘部为基准，则也能够视作内侧区域具有凹陷的平表面。
[0041]堤堰(bank)层108以包括绝缘层104的台阶部105在内，覆盖第一电极106的端部的方式形成。从第一电极106的表面至堤堰层108的表面形成有有机EL层110，在其上设置有第二电极112。有机EL层110可以由低分子类或高分子类的任意的有机材料形成。例如在使用低分子类的有机材料的情况下，有机EL层110除了含有发光性的有机材料的发光层以外，还以夹着发光层的方式包含空穴输送层和电子输送层等。有机EL层110的厚度，即使将各层的膜厚合计在内，也为10nm?200nm左右。因此，当第一电极106的端部直接露出时，有机EL层110不能充分被覆该端部，所以当在其上形成第二电极112时与第一电极106发生短路。堤堰层108用于防止产生这样的缺陷，优选以覆盖第一电极106的端部，且有机EL层110尽可能一样地(一致地)形成的方式，形成为表面具有曲面形状。
[0042]这样的堤堰层108由二氧化硅(S12)、氮化硅(Si3N4)等无机绝缘性材料、或丙烯酸(acryl)树脂、聚酰亚胺(polyimide)树脂等有机绝缘性材料形成。例如如果使用感光性的有机树脂材料，则通过适当调节曝光时间和显影时间等，能够设为上端部带圆角的形状。
[0043]从绝缘层104的内侧区域至台阶部105形成第一电极106，由此具有外周端部弯折的结构。因此，堤堰层108以覆盖第一电极106弯折的区域、即绝缘层104的台阶部105的方式设置，由此有机EL层110的膜厚变薄，使得第一电极106和第二电极112在有台阶部105的区域不短路。
[0044]有机EL层110和第二电极112依次形成在第一电极106上，这些层可以延伸设置至堤堰层108上。如上所述，堤堰层108覆盖包括台阶部105的第一电极106的端部，由此即使有机EL层110和第二电极112形成得比第一电极106露出的面积大,第一电极106和第二电极112也不会短路。
[0045]图1A和图1B所示的场致发光器件中，有机EL元件114具有第一电极106、有机EL层110和第二电极112层叠而成的结构，这三层层叠而成的区域成为发光面。在此，如果令第一电极106为光反射性的电极,第二电极112为光透射性的电极,则成为由有机EL层110发出的光从第二电极112射出的上表面射出型(也称为顶部发光型。)的结构。
[0046]有机EL兀件114中，第一电极106和第二电极112具有一方为阳极(注入空穴的一侧的电极)、另一方为阴极(注入电子的一侧的电极)的功能。阳极和阴极由各种导电性材料形成，而通常阳极相对于阴极而言由功函数较高的材料形成。
[0047]为了使有机EL元件成为顶部发光型，令第一电极106为阳极，将该阳极作为反射电极，能够应用例如钛(Ti)、氮化钛(TiN)、钼(Pt)、镍(Ni)、铬(Cr)、钨(W)等金属材料。但是，这些金属与铝(Al)、银(Ag)相比，反射率低，所以作为进一步提高反射电极的反射率的结构，优选采用在与有机EL层邻接的一侧设置功函数高的铟锡氧化物(ITO)的层，在其下层侧设置作为光反射面的铝(Al)或银(Ag)的层的多层结构。
[0048]为了将第二电极112作为阴极，例如使用铝(Al)中含有钙(Ca)或镁(Mg)、或者含锂(Li)等碱金属的材料来形成即可。而且，为了令第二电极112为阴极、并且具有光透射性，优选形成得较薄以使得光能够透过上述金属层，或者进一步在其上层叠铟锡氧化物(ITO)、铟锡锌氧化物(IZO)等透明导电膜。
[0049]另一方面，为了令第一电极106为阴极、将该阴极作为反射电极,使用如上所述的铝类(铝基)或银(Ag)类(银基)的金属材料。另外，为了令第二电极112为阳极、将该阳极作为光透射性的电极，可以使用铟锡氧化物(ITO)、铟锡锌氧化物(IZO)等透明导电膜。
[0050]在这样的顶部发光型的场致发光器件中，当对有机EL元件114的第一电极106与第二电极112之间供给发光阈值电流以上的适当的电流时，有机EL元件114发光。由有机EL层110内发出的光在用立体角表示为4JI的整个方向上射出。
[0051]图2示意性地表示由有机EL层110发出并射出的光的射出路径。由有机EL层110发出的光中的大致垂直地射出到第二电极112侧的光(以下称为垂直射出成分)，通过第二电极112射出到外部。另外，射出到第一电极106侧的光,在第一电极106的光反射面反射，可以认为反射光的大致垂直成分同样射出到外部。
[0052]另一方面，由有机EL层110发出的光中的平行射出成分的光(即，与有机EL层110大致平行地射出的光、以及在有机EL层110与第一电极106或第二电极112的界面全反射后的光)，通常不从第二电极112侧射出而消失。但是，本实施方式所示的场致发光器件中，作为反射电极的第一电极106延伸设置至形成得比有机EL层110的膜厚高的绝缘层104的台阶部105，由此能够在该部分反射，向第二电极112侧射出。即，第一电极106的外周部的弯折部分具有使在有机EL层110内引导的光反射的功能。
[0053]为了实现这样的功能，覆盖第一电极106的端部和绝缘层104的台阶部105的堤堰层108，优选具有光透射性。绝缘层1104的台阶部105，用于形成在有机EL层110内引导的光的反射面，所以台阶部105的高度越大，在该光反射面反射的平行射出成分的光量越多。因此，形成于绝缘层104的台阶部105的高度，优选大于有机EL层110的厚度。例如，设该台阶部105的高度为dl时，dl的值为比有机EL层110的膜厚d3充分大的值，优选dl相对于d3具有10倍以上的值。
[0054]为了使在由台阶部105形成的第一电极106的光反射面反射的引导光有效地从第二电极112侧射出，为了降低堤堰层108层的光吸收损失，当设堤堰层108的厚度为d2时，优选d2的值小于dl的值。即，设置于绝缘层的台阶部的高度，优选为堤堰层的厚度以上。
[0055]为了有效地将光取出到外部，绝缘层104的台阶部105的倾斜角为30度?60度，优选为45度左右的角度。而且，台阶部105并不限定于如图所示的直线状的倾斜面，也可以为在截面结构上看时如二次曲线那样弯曲的倾斜面。
[0056]像这样，根据图1A和图1B所示的场致发光器件，由有机EL层110发出的光中的平行射出成分，在沿着绝缘层104的台阶部105设置的第一电极的106的光反射面反射，射出到第二电极112侧。由此，能够提高由有机EL层110产生的光的取出效率。通过遍及第一电极110的外周整体地设置这样的光反射面，能够进一步提高光的取出效率。
[0057]根据本实施方式，使第一电极的周缘区域沿着绝缘层的台阶部设置，由此能够形成向第二电极侧弯折的光反射面。能够使由有机EL层发出的光中的与有机EL层大致平行地射出的平行射出成分的光在设置于第一电极的周缘部的光反射面反射，从第二电极侧射出。
[0058]根据本实施方式，形成具有如上所述的台阶部的绝缘层，使第一电极的周缘区域沿着该台阶部形成，由此能够在第一电极的周缘部形成针对由有机场致发光层发出的平行射出成分的光的光反射面。
[0059](变形例)
[0060]图3表示位于第一电极106的下层侧的绝缘层的结构与图1A和图1B所示的结构不同的场致发光器件。图3中，在支承基板102上设置有第一绝缘层104a，以在该第一绝缘层104a层叠的方式设置有第二绝缘层104b。通过以从第一绝缘层104a突出的方式设置第二绝缘层104b，形成台阶部105。如果使第二绝缘层104b的侧面为锥形(taper)状，就能够设为台阶部105具有倾斜面的结构。
[0061]通过改变第一绝缘层104a和第二绝缘层104b的材质，第二绝缘层104b的形状、即台阶部105的高度和倾斜面的角度等的形状控制变容易。如果例如由氮化硅(Si3N4)形成第一绝缘层104a，由二氧化硅(S12)形成第二绝缘层104b，则能够选择性较好地对第二绝缘层104b进行蚀刻加工。另外，绝缘材料的选择也可以为相反的组合。另外，第二绝缘层104b可以与堤堰层108同样由有机树脂材料形成。
[0062]像这样，通过在第一绝缘层104a之上设置第二绝缘层104b并有选择地对该第二绝缘层104b进行加工，台阶部105的形状控制变容易。关于其他结构，与参照图1A、图1B和图2说明的内容同样，在图3所示的场致发光器件中也能够发挥同样的作用、效果。
[0063]设置于第一电极106的下层侧的绝缘层104的台阶部105的形态，并不限定于图1A、图1B和图3所示的形态，只要能够使在有机EL层110引导的光反射，那么也可以为其他的形态。图4A、图4B和图4C表示绝缘层104的台阶部105的形态的另一例。
[0064]图4A表示台阶部105采用倾斜角连续地变化的曲面结构的一例。像这样通过使台阶部105的形态为曲面状，沿该面形成的第一电极106的光反射面也成为曲面形状，能够使光的反射(散射)方向随光入射位置而变化。另外，因为上表面成为曲面形状，所以即使堤堰层108的厚度变薄，也能够充分地被覆台阶部105。
[0065]图4B表示台阶部105的倾斜面的角度在中途变化的形态，下层侧的倾斜角与上层侧的倾斜角不同。图4B所示的例子中，下层侧的倾斜角大(接近垂直)，上层侧的倾斜角小。根据这样的台阶部105的结构，也使沿该面形成的第一电极106的光反射面的角度变化，所以能够使光的反射(散射)方向随光入射位置而变化。
[0066]图4C表示使台阶部105为多层结构的形态。通过采用这样的结构，能够增大台阶部105的高度。由此，能够增大沿该台阶部105的面形成的第一电极106的光反射面的面积，能够最大限度防止有机EL层110的引导光在横向漏出。
[0067]图4A、图4B和图4C所示的台阶部150的结构，能够适用于图1A、图1B和图3所示的场致发光器件。
[0068][实施方式2]
[0069]参照图5、图6A和图6B对本实施方式的场致发光器件进行说明。本实施方式中，例不使用多个有机EL兀件114的场致发光器件的一个方式。
[0070]图5是表示场致发光器件100的俯视图，具有包含有机EL元件的像素矩阵状地排列的像素区域116。像素区域116中，第一电极106形成为条纹(stripe)状(或带状)。有机EL层110和第二电极112也形成为条纹状(或带状)，该条纹设置成与第一电极1106交叉。而且，在第一电极106与有机EL层110和第二电极112的交叉部形成有有机EL元件114。
[0071]堤堰层108设置成覆盖第一电极106的端部，而且以将相邻的有机EL元件彼此分离的方式也形成在有机EL层110和第二电极112的条纹图案(stripe pattern)横穿第一电极106上延伸的方向上。形成台阶部的绝缘层设置成埋设于堤堰层108。第一电极106与设置于支承基板102的周缘区域的端子118a连接，第二电极112与端子118b连接。在该两端子间供给发光阈值电流以上的适当的电流时，位于第一电极106与第二电极112交叉的位置的有机EL元件114发光。
[0072]该像素区域116的像素115的详情用图6A和图6B表示。图6A是像素115的俯视图，与该图中所示的A-B线对应的截面图用图6B表示。在支承基板102上设置有绝缘层104。绝缘层104具有形成有机EL元件114的区域开口的图案。绝缘层104的表面，从支承基板102的表面变高该其膜厚的量，所以通过在绝缘层104形成开口部，在该处形成台阶部 105。
[0073]条纹状延伸的第一电极106，在支承基板102上以沿着绝缘层104的台阶部105的方式形成。第一电极106为光反射性的电极，将支承基板102的上平面的区域作为主面时，在台阶部105弯折在与该主面不同的方向上具有光反射面。
[0074]堤堰层108设置成覆盖绝缘层104。S卩，堤堰层108设置成埋设台阶部105和第一电极106的该弯折的光反射面。在堤堰层108之上设置有在与条纹状延伸的第一电极106交叉的方向上延伸的第二堤堰层109。参照图6B，第二堤堰层109优选具有上表面部的宽度比与堤堰层108邻接的区域的宽度大的所谓楔形的形状。
[0075]有机EL层110和第二电极112按在与第二堤堰层109大致平行的方向上延伸的方式以条纹状的形态设置。第二堤堰层109具有如上所述的形态，由此具有作为元件分离层的功能，使得有机EL层110和第二电极112的条纹图案的相邻的彼此之间绝缘。
[0076]有机EL兀件114形成于第一电极106、有机EL层110和第二电极112重叠的区域。如果第一电极106为光反射性的电极,第二电极112为光透射性的电极,则光射出到第二电极112侧。如图5所示，如果将这样的有机EL元件114作为像素矩阵状地排列，则能够得到顶部发光型的场致发光器件。
[0077]如图6B示意性地所示，施加偏压(bias)以使得在第一电极106与第二电极112之间流过发光阈值电流以上的适当的电流时，有机EL元件114发光。由有机EL层110发出的光在用立体角表示为4JI的整个方向上射出。由有机EL层110发出的光中的垂直射出成分的光，通过第二电极112射出到外部。另外,射出到第一电极侧的光,在第一电极106的光反射面反射，反射光的大致垂直成分同样射出到外部。
[0078]能够使由有机EL层110发出的光中的平行射出成分的光在第一电极106的弯折部分(沿台阶部105形成的部分)的光反射面反射，向第二电极112侧射出。因此，能够有效利用现有技术中作为向外部的射出光而未能利用的平行射出成分，所以能够提高光的取出效率。
[0079]另外，通过在相邻的有机EL元件114之间形成这样的台阶部105和第一电极106的光反射面，能够防止在有机EL层110内产生的平行射出成分的光向相邻的元件区域作为泄漏光传播。由此，在场致发光器件的像素区域显示图像的情况下，能够消除在相邻的像素间发出的光混合的混色的问题。
[0080]为了得到这样的有利的效果，优选台阶部105的高度大于有机EL层的厚度。为了降低堤堰层108层的光吸收损失，优选堤堰层108的厚度小于台阶部105的高度。另外，为了在该第一电极106的弯折部分的光反射面有效地取出平行射出成分的光，优选倾斜角为30度?60度，更优选为45左右的角度。而且，台阶部105并不限定于如图所示的直线状的倾斜面，也可以为在截面结构上看时如二次曲线那样弯曲的倾斜面。
[0081]图5所示的场致发光器件中，可以使按条纹状多根地配设的有机EL层110用单色的发光材料进行单色显示，也可以构成为配设红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)各色发光的像素，或者在其中还设置发出白色(W)光的像素进行彩色显示。
[0082]本实施方式的场致发光器件中，由有机EL层110发出的光中的平行射出成分，在沿着绝缘层104的台阶部105设置的第一电极的106的光反射面反射，射出到第二电极112侦U。由此，能够提高由有机EL层110产生的光的取出效率。因此，即使增大流过有机EL元件的电流，也能够使发光时的亮度比现有技术高。由此，能够减轻有机EL元件的劣化，能够降低场致发光器件的消耗电力。
[0083]根据本实施方式，能够使由有机EL层发出的光中的平行射出成分的光在设置于第一电极的周缘部的光反射面(向第二的电极侧弯折的光反射面)反射，从第二电极侧射出。设置于第一电极的周缘部的该光反射面，能够防止平行射出成分的光向相邻的像素扩散。
[0084]本实施方式中，设置于绝缘层的台阶部的高度，优选大于场致发光层的厚度。或者，设置于绝缘层的台阶部的高度，优选为堤堰层的厚度以上。另外，也可以在形成于绝缘层的台阶部的上侧表面还设置突起物。
[0085]通过使设置于绝缘层的台阶部的高度为如上所述的高度，能够使第一电极的周缘区域的光反射面的面积变得充分。由有机场致发光层发出的光中的平行射出成分的光照射的面积变大，能够增加平行射出成分的反射光。
[0086]本实施方式中，设置于绝缘层的台阶部，优选设置成埋设于堤堰层。
[0087]通过在第一电极的周缘区域中将形成有台阶部的区域用透光性的堤堰层覆盖，能够防止设置于有机场致发光层之上的第二电极与第一电极短路。
[0088]根据本实施方式，即使在形成薄膜晶体管的有源驱动型的情况下，也在绝缘层形成台阶部，使第一电极的周缘区域沿着该台阶部形成，由此能够在第一电极的周缘部形成针对由有机场致发光层发出的平行射出成分的光的光反射面。
[0089]本实施方式中，绝缘层的台阶部可以形成为，挖掘该绝缘层的表面作为第一主面，在比第一主面高的位置存在第二主面。根据该制造方法，通过蚀刻绝缘层能够容易地形成台阶部。
[0090]本实施方式中，也可以在绝缘层之上有选择地进一步形成绝缘层从而形成台阶部。另外，也可以在形成于绝缘层的台阶部之上还设置突起物。根据该制造方法，能够根据后面形成的绝缘层(或突起物)的膜厚设定台阶部的高度。
[0091]本实施方式中，优选形成为绝缘层的台阶部的高度大于场致发光层的厚度。或者，优选绝缘层的台阶部的高度形成为堤堰层的厚度以上。
[0092]通过使设置于绝缘层的倾斜面的高度形成为如上所述的高度，能够使第一电极的周缘区域的光反射面的面积变得充分。由有机场致发光层发出的光中的平行射出成分的光照射的面积变大，能够增加平行射出成分的反射光。
[0093][实施方式3]
[0094]参照图7?图10，对将薄膜晶体管用作驱动开关的有源驱动型的场致发光器件的一个方式进行说明。
[0095]图7是表示有源驱动型的场致发光器件的结构的框图。场致发光器件100在支承基板102设置有像素115在行和列方向上矩阵状排列的像素区域116、栅极信号线驱动电路120、和数据信号线驱动电路122。
[0096]从栅极信号线驱动电路120输出的信号提供至栅极信号线121，从数据信号线驱动电路122输出的数据信号提供至数据信号线123。栅极信号线121和数据信号线123在像素区域116交叉地设置，对矩阵状排列的各个像素115提供信号。在像素115设置有从栅极信号线121和数据信号线123提供信号的薄膜晶体管、和由薄膜晶体管控制发光或不发光的状态的有机EL元件。
[0097]另外，在像素区域116设置有对有机EL元件供给电流的电源线124、和对各像素的有机EL元件的一方的电极提供共用电位的共用线126。共用线126在像素区域116或设置于其附近的共用接触部(common contact) 127与有机EL元件的一方的电极连接。设置于支承基板102的端部的输入端子118，除了输入送往栅极信号线驱动电路120和数据信号线驱动电路122的信号的多个端子以外，还包括与电源线124连接的电源输入端子、对共用线126提供共同电位的共用输入端子等。
[0098]图7所示的场致发光器件中，可以使配设于各像素的有机EL元件的发光色为单色而进行单色显示，也可以在各像素配设红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)的各色发光的有机EL元件，或者在其中还设置发出白色(W)光的像素进行彩色显示。
[0099]图8是表不像素115的一例的俯视图。像素115具有选择晶体管130、驱动晶体管136和电容元件142。选择晶体管130具有与半导体层131重叠的栅极电极132，栅极电极132与栅极信号线121连接。另外，源极.漏极电极133与数据信号线123连接，另一方的源极?漏极电极134与驱动晶体管138的栅极电极137连接。驱动晶体管136具有与栅极电极138重叠的半导体层137，源极.漏极电极139与电源线124连接，另一方的源极.漏极电极140与第一电极106连接。电容元件142由与栅极电极137同层地形成的电容电极143、和夹着绝缘层与电容电极143重叠的电源线124形成，设置成沿电源线124延伸。
[0100]图9表示图8所示的像素的等价电路。选择晶体管130对栅极信号线121提供选择信号时，与该选择信号同步地将从数据信号线123提供的数据信号作为驱动晶体管136的栅极电位提供，电容元件142保持该栅极电位。与电源线124连接的驱动晶体管136，将基于该栅极电位的漏极电流供给到有机EL元件114。有机EL元件114以基于该漏极电流的亮度发光。
[0101]另外，图8所示的像素的布局和图9所示的像素的等价电路只是一例，本发明的场致发光器件并不限定于这样的像素和电路结构。还可以附加例如对驱动晶体管136的阈值电压进行补偿的电路、使有机EL元件的发光强制结束的开关晶体管。
[0102]图8表示像素114的平面结构，而在第一电极106的周缘部以相对于该电极的内侧区域的大致平坦面向上部突出的方式设置有光反射面。而且，以覆盖该光反射面的方式设置有光透射性的堤堰层108。将该结构与图8所示的A-B线对应的截面结构用图10表示，另外将与C-D线对应的截面结构用图11表示。另外，图8中，省略了设置于像素的大致整个面的有机EL层和第二电极，但在图10和图11中还包含它们。
[0103]图10中，驱动晶体管136具有绝缘栅型的结构，在半导体层137与栅极电极138之间设置有栅极绝缘层144。另外，图10所示的薄膜晶体管表示顶栅(top gate)型的结构，但并不限定于此，例如底栅(bottom gate)型的晶体管也能够同样适用于本实施方式的场致发光器件。
[0104]形成驱动晶体管136的半导体层137的材料并不限定，但如果为例如多晶硅膜，则能够将栅极电极138作为掩模自调整(self align)地形成源极区域和漏极区域。此时为了使添加到源极区域和漏极区域的η型杂质或P型杂质活性化，需要450°C?550°C左右的热处理。因此，栅极电极138优选由本来就具有耐热性的金属材料形成，例如由钥、钨、钽或使用这些多种元素的合金材料形成。电容电极143使用与栅极电极138相同的导电层形成。
[0105]在栅极电极138的上层设置有层间绝缘膜145。源极.漏极电极139、140利用设置于层间绝缘膜145的接触孔与半导体层137的源极区域、漏极区域连接。如图8的俯视图所示，源极?漏极电极139形成为从电源线124连续。另一方面，源极?漏极电极140经由设置于绝缘层104的接触孔与设置在绝缘层104上的第一电极106连接。
[0106]第一电极106以沿绝缘层104的表面形状的方式形成。绝缘层104以第一电极106的周缘区域向上方弯折的方式具有台阶部105。换言之，绝缘层104具有大致平坦的第一主面104c和向位于比该第一主面104c高的位置的第二主面104d向上方展开的倾斜面。而且，至少从第一主面104c至该台阶部105形成有第一电极106。
[0107]为了将第一电极106作为有机EL元件的阳极，将该阳极作为反射电极，能够应用例如钛(Ti)、氮化钛(TiN)、钼(Pt)、镍(Ni)、铬(Cr)、钨(W)等金属材料。但是，这些金属与铝(Al)、银(Ag)相比，反射率低，所以作为进一步提高反射电极的反射率的结构，优选采用在与有机EL层邻接的一侧设置功函数高的铟锡氧化物(ITO)的层，在其下层侧设置作为光反射面的铝(Al)或银(Ag)的层的多层结构。
[0108]堤堰层108以包括绝缘层104的台阶部105在内，覆盖第一电极106的周缘区域的方式设置。从第一电极106的表面至堤堰层108的表面形成有有机EL层110，在其上设置有第二电极112。
[0109]有机EL层110可以由低分子类或高分子类的任意的有机材料形成。例如在使用低分子类的有机材料的情况下，有机EL层110除了含有发光性的有机材料的发光层以外，还以夹着发光层的方式包含空穴输送层和电子输送层等。有机EL层110的厚度即使将各层的膜厚合计在内也为10nm?200nm左右。因此，当第一电极106的端部直接露出时，有机EL层110不能充分被覆该端部，所以当在其上形成第二电极112时与第一电极106发生短路。堤堰层108用于防止产生这样的缺陷，优选以覆盖第一电极106的端部，且有机EL层110尽可能一样地(均匀地)形成方式形成为表面具有曲面形状。
[0110]第二电极112以遍及多个像素地相连(连续)的方式形成，成为对由驱动晶体管136提供单独的电位的第一电极106在多个像素间提供共用电位的电极。设置在第二电极112上的钝化膜132由例如氮化硅(Si3N4)等绝缘性材料形成。在钝化膜146上以与支承基板102相对的方式设置有相对基板148。另外，也可以在钝化膜146与相对基板148之间设有密封树脂层。
[0111]图11是表示像素与旁边的像素相邻的部分的结构的截面图。在第一电极106的周缘区域具有向第二电极112侧弯折的光反射面，由此，防止由有机EL层110发出的光中的平行射出成分的光在有机EL层110内引导并传播到相邻的像素。由此，在场致发光器件的像素区域显示图像的情况下，能够消除在相邻的像素间发出的光混合的混色的问题。
[0112]该光反射面的面积越大，则由有机EL层110产生的平行射出成分的光在设置于第一电极106的周缘区域的光反射面反射的量越多。因此，优选台阶部105的高度大于有机EL层110的膜厚以使得第一电极106的光反射面的面积变大。而且，优选大于有机EL层110和第二电极112的合计膜厚。另外，台阶部105的倾斜面的倾斜角优选为30度?60度，更优选为45度左右的角度。而且，台阶部105并不限定于如图所示的直线状的倾斜面，也可以为在截面结构上看时如二次曲线那样弯曲的倾斜面。另外，台阶部的形态也可以适当替换为图4A?图4C所示的形态。
[0113]根据本实施方式的场致发光器件，像素114中由有机EL层110发出的光中的平行射出成分的至少一部分，在设置于第一电极的周缘部的光反射面反射，从光透射性的第二电极侧射出。各像素中，在光反射性的第一电极设置有这样的反射结构，由此各像素中光的取出效率提高，所以在场致发光器件整体上看的情况下也提高光的取出效率。因此，在以相同亮度使像素区域发光的情况下也能够降低消耗电力。另外，通过在第一电极设置这样的反射结构，与现有技术相比以较少的驱动电流得到较高的亮度，所以能够减轻有机EL元件的劣化。
【权利要求】
1.一种场致发光器件，其特征在于，包括: 设置在支承基板上的绝缘层； 设置在所述绝缘层上的具有光反射面的第一电极； 覆盖所述第一电极的周缘区域的堤堰层； 设置在所述第一电极上的场致发光层；和 设置在所述场致发光层上的光透射性的第二电极， 所述绝缘层在所述第一电极的周缘区域具有包含向所述第二电极侧弯折的倾斜面的台阶部，所述第一电极的周缘区域沿所述台阶部的倾斜面设置。
2.如权利要求1所述的场致发光器件，其特征在于: 设置于所述绝缘层的所述台阶部的高度大于所述场致发光层的厚度。
3.如权利要求1所述的场致发光器件，其特征在于: 设置于所述绝缘层的所述台阶部的高度为所述堤堰层的厚度以上。
4.如权利要求1所述的场致发光器件，其特征在于: 在设置于所述绝缘层的所述台阶部的上侧表面，还设置有突起物。
5.如权利要求1所述的场致发光器件，其特征在于: 设置于所述绝缘层的所述台阶部设置成埋设于所述堤堰层。
6.一种场致发光器件，其在支承基板上矩阵状地排列有像素，所述像素具有:薄膜晶体管；与所述薄膜晶体管连接的具有光反射面的第一电极；设置在所述第一电极上的场致发光层；设置在所述场致发光层上的光透射性的第二电极，所述场致发光器件的特征在于: 具有在所述薄膜晶体管上以与所述第一像素电极邻接的方式设置的绝缘层、和覆盖所述第一电极的周缘区域的堤堰层， 所述绝缘层在所述第一电极的周缘区域具有包含向所述第二电极侧弯折的倾斜面的台阶部，所述第一电极的周缘区域沿所述台阶部的倾斜面设置。
7.如权利要求6所述的场致发光器件，其特征在于: 设置于所述绝缘层的所述台阶部的高度大于所述场致发光层的厚度。
8.如权利要求6所述的场致发光器件，其特征在于: 设置于所述绝缘层的所述台阶部的高度为所述堤堰层的厚度以上。
9.如权利要求6所述的场致发光器件，其特征在于: 在设置于所述绝缘层的所述台阶部的上侧表面，还设置有突起物。
10.如权利要求6所述的场致发光器件，其特征在于: 设置于所述绝缘层的所述台阶部设置成埋设于所述堤堰层。
11.一种场致发光器件的制造方法，其特征在于: 在支承基板上形成绝缘层，所述绝缘层具有大致平坦的第一主面，在比该第一主面高的位置具有第二主面，在该第一主面与该第二主面之间具有倾斜面从该第一主面向该第二主面扩展的台阶部， 从所述绝缘层的所述第一主面沿所述台阶部的倾斜面形成具有光反射面的第一电极， 形成覆盖所述台阶部和所述第一电极的周缘区域的堤堰层， 在所述第一电极上形成场致发光层， 在所述场致发光层上形成光透射性的第二电极。
12.如权利要求11所述的场致发光器件的制造方法，其特征在于: 在所述绝缘层中，从所述第二主面挖掘所述绝缘层将开口槽的底面作为所述第一主面，形成所述台阶部。
13.如权利要求11所述的场致发光器件的制造方法，其特征在于: 在所述绝缘层中，还在所述第一主面之上选择性地形成绝缘层作为所述第二主面，形成所述台阶部。
14.如权利要求11所述场致发光器件的制造方法，其特征在于: 在所述绝缘层的所述第二主面之上还形成突起物。
15.如权利要求11所述的场致发光器件的制造方法，其特征在于: 所述绝缘层的台阶部的高度形成为大于所述场致发光层的厚度。
16.一种场致发光器件的制造方法，其特征在于: 在支承基板上形成薄膜晶体管， 在所述薄膜晶体管上形成绝缘层，所述绝缘层具有大致平坦的第一主面，在比该第一主面高的位置具有第二主面，在该第一主面与该第二主面之间具有倾斜面从该第一主面向该第二主面扩展的台阶部， 在所述绝缘层形成使所述薄膜晶体管的源极.漏极区域开口的接触孔， 从所述绝缘层的所述第一主面沿所述台阶部的倾斜面形成具有光反射面并在所述接触孔与所述薄膜晶体管电连接的第一电极， 形成覆盖所述台阶部和所述第一电极的周缘区域的堤堰层， 在所述第一电极上形成场致发光层， 在所述场致发光层上形成光透射性的第二电极。
17.如权利要求16所述的场致发光器件的制造方法，其特征在于: 在所述绝缘层中，从所述第二主面挖掘所述绝缘层将开口槽的底面作为所述第一主面，形成所述台阶部。
18.如权利要求16所述的场致发光器件的制造方法，其特征在于: 在所述绝缘层中，还在所述第一主面之上选择性地形成绝缘层作为所述第二主面，形成所述台阶部。
19.如权利要求16所述场致发光器件的制造方法，其特征在于: 在所述绝缘层的所述第二主面之上还形成突起物。
20.如权利要求16所述的场致发光器件的制造方法，其特征在于: 所述绝缘层的台阶部的高度形成为大于所述场致发光层的厚度。
【文档编号】H01L51/56GK104425766SQ201410437121
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年8月29日 优先权日:2013年8月30日
【发明者】高城淳, 佐藤敏浩 申请人:株式会社日本显示器