JP2005071656A - 輝度ムラを解消した有機ｅｌディスプレイとその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、有機ＥＬディスプレイの表面に生じる広域の輝度ムラ、特にライン状の輝度ムラを解消し、少なくとも見た目上輝度ムラの発生しない有機ＥＬディスプレイを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る有機ＥＬディスプレイは、絶縁基板と、絶縁基板上に形成された共通電極と、絶縁基板上の共通電極と近接した領域で、共通電極と電気的に絶縁されて形成された第１電極層と、共通電極の一部が露出する第１の開口窓と、第１電極層の少なくとも一部が露出する第２の開口窓とをそれぞれ開口させて絶縁基板上を被覆した絶縁層と、絶縁基板上で共通電極を横切って各開口窓を囲んでセル領域を形成する絶縁隔壁と、第２の開口窓から露出した第１電極層上に形成された材料層と、絶縁隔壁で囲まれるセル領域内を被覆し、第１の開口窓を通して共通電極と電気的に接続された第２電極層と、を含む、。
【選択図】 図１
【解決手段】本発明に係る有機ＥＬディスプレイは、絶縁基板と、絶縁基板上に形成された共通電極と、絶縁基板上の共通電極と近接した領域で、共通電極と電気的に絶縁されて形成された第１電極層と、共通電極の一部が露出する第１の開口窓と、第１電極層の少なくとも一部が露出する第２の開口窓とをそれぞれ開口させて絶縁基板上を被覆した絶縁層と、絶縁基板上で共通電極を横切って各開口窓を囲んでセル領域を形成する絶縁隔壁と、第２の開口窓から露出した第１電極層上に形成された材料層と、絶縁隔壁で囲まれるセル領域内を被覆し、第１の開口窓を通して共通電極と電気的に接続された第２電極層と、を含む、。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス（以下本明細書において、有機ＥＬという。）を用いたディスプレイに生じる輝度ムラやクロストークの解消方法及び当該方法を施した有機ＥＬディスプレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＥＬディスプレイは有機ＥＬ素子をガラス等の基板上で縦横に並んで配置させ、有機ＥＬ素子を発光させて情報を表示する。有機ＥＬディスプレイは、液晶ディスプレイ等、他の方式のディスプレイに比べ、消費電力、反応スピード、視野や輝度の点で優れており、次世代のディスプレイとして期待されている。
【０００３】
有機ＥＬ素子は、陽極と陰極の間に材料層を挟んで構成される。ここで材料層は、発光層以外に電子又はホール注入層、電子又はホール輸送層等の複数の層を含み得る。その発光原理は、発光ダイオード（ＬＥＤ；Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）の発光メカニズムと同じ原理による。即ち、陽極と陰極の２つの電極間に直流電圧をかけると、発光層に正孔と電子が送り込まれる。発光層中で正孔と電子が再結合を起こして発生するエネルギーによって、発光層に含まれる有機分子の電子状態が励起状態に励起される。この極めて不安定な電子状態が基底状態に落ちる際にエネルギーを光として放出し、有機ＥＬ素子が発光する。従って有機ＥＬ素子は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ；Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）とも呼ばれている。
【０００４】
有機ＥＬ素子の駆動方法には、大きく分けてパッシブマトリクス方式とアクティブマトリクス方式の２種類がある。パッシブマトリクス方式とは、図５（ａ）、図５（ｂ）のように、陽極１１４と陰極１１６を縦横に交差させ、交差部で挟まれた有機ＥＬ素子を選択的に発光させる駆動方法である。一方、アクティブマトリクス方式は、図６（ａ）、図６（ｂ）のように、各画素１３０ごとに薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）１２０によりスイッチングとメモリ機能を持たせて有機ＥＬ素子１１２を発光させる駆動方法である。
【０００５】
パッシブマトリクス方式は構造が単純であるため、ディスプレイの製造コストが安くて済む。しかし、順次ラインを光らせて、目に焼きついた残像を利用して情報を表示する方式であるため、画面を高輝度に保つには消費電力が大きくなってしまう。このため、製造コストは高くつくものの、積極的にＴＦＴ１２０を用いて画素１３０を光らせるアクティブマトリクス方式が採用されるようになってきている。アクティブマトリクス方式はパッシブマトリクス方式に比べ、低電力で高輝度を得ることができる。
【０００６】
一方、従来有機ＥＬディスプレイ１１０の光の取り出し方にはボトム・エミッション方式とトップ・エミッション方式がある。ここでボトム・エミッション方式とは、図７（ａ）に示すように、光を絶縁基板１１８側から取り出す方式である。また、トップ・エミッション方式とは、図７（ｂ）に示すように上面層１１５側から光を取り出す方式である。
【０００７】
特開平８−２２７２７６号公報（特許文献２）にボトム・エミッション方式及びアクティブマトリクス方式の有機ＥＬディスプレイの製法の一実施例が開示されている。この実施例によれば図１０（ａ）に示す有機ＥＬディスプレイは、図１０（ｂ）〜図１０（ｄ）に示す手順で製造される。即ち、図１０（ｂ）のように、ガラス基板２１８上にストライプ状に複数の平行第１表示電極ライン２１４がＩＴＯ等で成膜され、第１表示電極ライン２１４上にポリミイド等で個々の島状の第１表示電極ライン２１５を囲む絶縁性の隔壁２２２を図１０（ｃ）のように形成する。この隔壁２２２の形成されたガラス基板２１８の凹部の各１つに有機ＥＬ発光層２１３を形成し、隔壁２２２及び発光層２１３上に第１表示電極ライン２１４と交差した複数のストライプ状平行第２表示電極ライン２１７を低抵抗金属で蒸着マスクを用いて蒸着形成する。
【０００８】
隔壁２２２により囲まれる各島状の領域では、ガラス基板２１８上に第１表示電極ライン２１５に接続されたＴＦＴが形成され、データ信号ライン、走査信号ライン等が配列されている。この実施例の有機ＥＬディスプレイでは、図１０（ａ）に示すようにガラス基板２１８側から光が取り出される。
【０００９】
しかしアクティブマトリクス方式においては、ボトム・エミッション方式のようにガラス基板２１８側から光を取り出すと、発光面積率がＴＦＴやキャパシタ、配線等のために小さくなる。従って、アクティブマトリクス方式を採用する場合はトップ・エミッション方式が有利である。トップ・エミッション方式を採ればＴＦＴに光が遮られることなく、発光面積を大きくすることができ、高輝度を得ることができる。
【００１０】
図１１は、アクティブマトリクス方式及びトップ・エミッション方式を採用した有機ＥＬディスプレイの構造を示す断面図である。図１１において有機ＥＬディスプレイ３１０は、絶縁基板３１８と、絶縁基板３１８上に形成された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）３２０、絶縁層３１９、第１電極３１４、材料層３１３、第２電極３１７と、絶縁層３１９を貫通して第１電極３１４とＴＦＴ３２０を接続するビアホール３２６とを有する（例えば、特許文献１参照）。
【００１１】
有機ＥＬディスプレイ３１０は第２電極３１７側から光を取り出すため、第２電極３１７はボトム・エミッション方式とは異なり透明素材を用いなければならない。また、第２電極３１７は光の透過性を高めるために、できるだけ厚さを薄くする必要がある。また、第２電極３１７は有機ＥＬディスプレイの全表面を覆って積層されてよい。
【００１２】
有機ＥＬディスプレイ３１０では、ＴＦＴ３２０からの信号に基づいて材料層３１３内の発光層が発光し、発光した光は第２電極３１７側から外部に取り出される。
【００１３】
このようなアクティブマトリクス方式及びトップ・エミッション方式を採用した有機ＥＬディスプレイの構造は多様であり、上記有機ＥＬディスプレイの全表面を覆う第２電極３１７は、パッシブマトリクス方式のように絶縁隔壁でストライプ状に分断されてもよい。又、図１１においてはビアホール３２６は第１電極３１４とＴＦＴ３２０を接続するが、例えば第２電極と共通電極を接続するために用いられてもよい。
【００１４】
以下に絶縁隔壁を有するアクティブマトリクス方式及びトップ・エミッション方式の有機ＥＬディスプレイの構造の一例を、図８（ａ）（ｂ）を用いて説明する。
【００１５】
図８（ｂ）において、アクティブマトリクス方式及びトップ・エミッション方式を採用した有機ＥＬディスプレイ１１０は、絶縁基板１１８上に絶縁隔壁１２２が平行に立設される。また、図８（ａ）に示すように、絶縁隔壁１２２間に有機ＥＬ素子１１２が絶縁隔壁１２２に沿って配置される。以下、図８（ａ）に示す、絶縁隔壁１２２と有機ＥＬ素子１１２とで区切られるマトリクスの１単位の領域をセル領域１３２といい、セル領域１３２にＴＦＴ１２０及び有機ＥＬ素子１１２等が備えられて完成したセルを画素１３０という。
【００１６】
各セル領域１３２において、画素１３０は、絶縁基板１１８上に陽極１１４と、図８（ａ）に示すマトリクスのコラム方向に平行に陽極１１４を挟んで形成された絶縁隔壁１２２が形成されている。又、絶縁基板１１８上に絶縁隔壁１２２と平行に、陽極１１４及び絶縁隔壁１２２と絶縁されて形成された共通電極線１２４が形成される。更に、陽極１１４の上方に少なくとも発光層と薄膜陰極１１７が積層されて有機ＥＬ素子１１２が形成される。さらに、画素１３０は薄膜陰極１１７が積層され、各セル領域１３２内には薄膜陰極１１７と共通電極線１２４とを導通させるビアホール１２６が形成されてもよい。
【００１７】
ここで薄膜陰極１１７は有機ＥＬディスプレイ１１０の表面全体に積層される。絶縁隔壁１２２は薄膜陰極１１７を積層する際に、隣り合う有機ＥＬディスプレイ１１０のセル領域１３２間の薄膜陰極１１７をコラム方向に分断する。トップ・エミッション方式であるため、陽極１１４は光透過性である必要はなく、Ａｌ等の金属から形成されてよい。
【００１８】
また、セル領域１３２は例えば長方形状であり、各セル領域１３２は有機ＥＬ素子１１２を内包する。共通電極線１２４は絶縁隔壁１２２と平行に絶縁基板１１８上に形成され、陽極１１４とは絶縁される。共通電極線１２４は、各セル領域内に形成されたビアホール１２６を介して薄膜陰極１１７と導通し得る。従って有機ＥＬディスプレイ１１０の表面に積層された薄膜陰極１１７は、共通電極線１２４を通じて等電位である。
【００１９】
以上のような構成の、アクティブマトリクス方式及びトップ・エミッション方式の有機ＥＬディスプレイ１１０を駆動させた場合、有機ＥＬ素子１１２、共通電極線１２５等の回路素子が形成する回路は、理想的には回路図４（ａ）又は４（ｂ）のように表せる。即ちＴＦＴを通して有機ＥＬ素子１１２の電極間に順方向の電圧がかけられると、上記メカニズムにより有機ＥＬ素子１１２が発光する。例えば回路図４（ａ）では、有機ＥＬ素子１１２を通して流れる電流は、薄膜陰極１１７の表面から共通電極線１２４に流れ込む。以後、便宜のため回路図４（ａ）を用いて説明する。
【００２０】
図４（ａ）のような回路を考えた場合、選択的に一定の電圧をかけられた有機ＥＬ素子１１２には常に一定の電流が流れ、また、選択されない有機ＥＬ素子１１２には常に電流は流れない。一方、有機ＥＬ素子１１２の輝度は、有機ＥＬ素子１１２に流れる電流に略比例することが知られている。従って、選択された有機ＥＬ素子１１２は一定の輝度で発光し、選択されなかった有機ＥＬ素子１１２は常に発光せず、予定外の輝度ムラは生じない。
【００２１】
ところが上記構成の有機ＥＬディスプレイ１１０を駆動させると、ディスプレイ表面に、図９に示すような、特にライン状の輝度ムラが生じることがわかっている。このライン状の輝度ムラの発生は、上記のようなアクティブマトリクス方式及びトップ・エミッション方式を採用し、絶縁隔壁１２２が平行に立設された有機ＥＬディスプレイに特に顕著に見られる。また、絶縁隔壁１２２がなく表面全体を薄膜電極が覆うタイプの有機ＥＬディスプレイでは、スポット状の輝度ムラが発生しやすい。
【００２２】
【特許文献１】
特開２００３−２２０３５号公報（２頁、図１）
【特許文献２】
特開平８−２２７２７６号公報（４頁、５頁、図１３、図１４）
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、有機ＥＬディスプレイの表面に生じる広域の輝度ムラを解消し、少なくとも見た目上輝度ムラの発生しない有機ＥＬディスプレイを提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る有機ＥＬディスプレイは、絶縁基板と、前記絶縁基板上に形成された共通電極と、前記絶縁基板上の前記共通電極と近接した領域で、該共通電極と電気的に絶縁されて形成された第１電極層と、前記共通電極の一部が露出する第１の開口窓と、前記第１電極層の少なくとも一部が露出する第２の開口窓とをそれぞれ開口させて前記絶縁基板上を被覆した絶縁層と、前記絶縁基板上で共通電極を横切って前記各開口窓を囲んでセル領域を形成する絶縁隔壁と、前記第２の開口窓から露出した前記第１電極層上に形成された材料層と、前記絶縁隔壁で囲まれるセル領域内を被覆し、第１の開口窓を通して共通電極と電気的に接続された第２電極層と、を含む。
【００２５】
本発明に係る有機ＥＬディスプレイにおいて、前記絶縁隔壁は、横切り壁面が逆テーパーの形状を含み得る。
【００２６】
本発明に係る有機ＥＬディスプレイにおいて、前記セル領域は、前記絶縁隔壁により区切られた多角形状または円形状または楕円形状であり得る。
【００２７】
本発明に係る有機ＥＬディスプレイを製造する方法は、絶縁基板を準備するステップと、前記絶縁基板上に共通電極を形成するステップと、前記絶縁基板上の前記共通電極と近接した領域で、該共通電極と電気的に絶縁して第１電極層を形成するステップと、前記共通電極の一部が露出する第１の開口窓と、前記第１電極層の少なくとも一部が露出する第２の開口窓とをそれぞれ開口させて前記絶縁基板上を絶縁層で被覆するステップと、前記絶縁基板上で共通電極を横切って前記各開口窓を絶縁隔壁で囲んでセル領域を形成するステップと、前記第２の開口窓から露出した前記第１電極層上に材料層を形成するステップと、前記セル領域内を被覆し、第１の開口窓を通して共通電極と電気的に接続された第２電極層を形成するステップと、を含む。
【００２８】
本発明に係る有機ＥＬディスプレイを製造する方法は、絶縁基板を準備するステップと、前記絶縁基板上に帯状の共通電極を形成するステップと、前記絶縁基板上の前記共通電極と近接した領域で第１電極層を形成するステップと、前記絶縁基板を絶縁層で被覆するステップと、前記絶縁層をエッチングして、前記共通電極を横切り壁面が逆テーパ状の絶縁隔壁と、該絶縁隔壁で囲まれるセル領域に肉薄の絶縁層を形成するステップと、前記セル領域内の前記絶縁層に、共通電極の一部が露出する第１の開口窓と、前記第１電極層の一部が露出する第２の開口窓を形成するステップと、前記第２の開口窓から露出した前記第１電極層上に材料層を形成するステップと、前記絶縁隔壁をマスクとして前記セル領域内を第２電極層で被覆し、前記材料層を被覆した該第２電極層を第１の開口窓を通して共通電極と電気的に接続するステップと、を含む。
【００２９】
本発明に係る有機ＥＬディスプレイにおいて、第１の開口窓は、前記有機ＥＬ素子の第２電極層表面から前記共通電極線にまで達するビアホールであってよい。
【００３０】
以下便宜のため、第１電極層を陽極とし、第２電極層を陰極として説明する。また、絶縁基板上を被覆する絶縁層に開口された第１の開口窓は、前記有機ＥＬ素子の陰極表面から共通電極線にまで達するビアホールとし、第２の開口窓内には陽極が露出するものとする。
【００３１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態における有機ＥＬディスプレイの平面図及び各切断面における断面図である。本実施形態において、有機ＥＬディスプレイ１０は図１平面図の斜線部に示すように、絶縁基板１８又は絶縁基板１８を覆う絶縁層１９の上に立設された絶縁隔壁２２によってマトリクス状にセル領域３２に分割される。セル領域３２の内部において、絶縁基板１８上には陽極１４が形成され、絶縁隔壁２２と平行に陽極１４と絶縁されて共通電極２４が形成される。又、陽極１４上方に材料層１３と薄膜陰極１７とを積層して形成される有機ＥＬ素子１２と、薄膜陰極１７と共通電極２４を導通させるビアホール２６がセル領域３２の内部に形成される。
【００３２】
ここで、絶縁基板１８は例えばガラス基板であり、絶縁隔壁２２はポリマー等の絶縁体から形成される隔壁であり、逆テーパー状の陰極隔壁であってもよい。陽極１４はＡｌ等からなる金属電極あるいは他の素材の電極であり得る。共通電極２４は導電性のよい金属等で形成されることが好ましく、形状は限定されないが、図１に示すように線状の共通電極線２５であり得る。また、薄膜陰極１７は透明電極材料自体の利用、もしくは通常の金属を薄膜化することで得られる半透明特性を利用して作成されることにより、セル領域３２の表面を覆って形成される。更に、有機ＥＬ素子１２が陽極１４と薄膜陰極１７の間に挟む材料層１３は、発光層以外に電子又はホール注入層、電子又はホール輸送層等の複数の層を含み得る。
【００３３】
次に上記課題を解決するため、等価回路と仮定した図４（ａ）を修正し、現実的な有機ＥＬディスプレイの等価回路として図４（ｃ）の回路を仮定する。この等価回路、図４（ｃ）においては、有機ＥＬディスプレイ上に一様に積層された薄膜陰極１７表面を流れ得るリーク電流を考慮する。
【００３４】
回路、図４（ｃ）において、有機ＥＬ素子１２としてＯＬＥＤ１乃至４を考える。有機ＥＬ素子１２はそれぞれセル領域３２内でＴＦＴ２０に接続され、又、同じくセル領域３２内のビアホール２６を介して共通電極線２５に接続される。ここでＲｇは共通電極線２５の抵抗であり、Ｒｃはセル領域３２間の抵抗であり、Ｒｖｉａ１は平均的なビアホール２６の抵抗であり、Ｒｖｉａ２はＲｖｉａ１と異なる抵抗を持つビアホール２６の抵抗である。
【００３５】
上記従来例のように、有機ＥＬディスプレイ表面の薄膜陰極は、ストライプ状に立設された絶縁隔壁２２で一方向が絶縁される。しかし、絶縁隔壁２２間に沿って形成された有機ＥＬ素子間は絶縁されず、表面の薄膜陰極を介してセル領域間に略１次元的にリーク電流が流れ得る。従って等価回路、図４（ｃ）においては、セル領域３２間の抵抗Ｒｃが考慮される。
【００３６】
また、特にビアホール２６は薄膜陰極２２の表面から共通電極線２５に達する穴型であり、平面状の薄膜陰極２２と比較して大きな抵抗Ｒｖｉａ１を持つと考えられる。更にビアホール２６は抵抗を均一に形成しにくいため、ビアホール２６によって抵抗にバラツキが出やすい。従って、平均的なビアホール２６と異なる抵抗を持つビアホール２６の抵抗Ｒｖｉａ２を等価回路図３において考慮する。等価回路、図４（ｃ）においては、Ｒｖｉａ１＞Ｒｖｉａ２＞＞Ｒｃ＞＞Ｒｇが成立すると仮定する。
【００３７】
上記のような等価回路、図４（ｃ）においては、例えばＯＬＥＤ２を流れる電流は、Ｒｖｉａ２がＲｖｉａ１より小さいため、リーク電流がＲｃを経由してＲｖｉａ２に流れ込む。各セル領域３２を流れる電流値はＲｖｉａ２に至るまでの経路によって発生する電圧の影響により、予定の電流値とは差分ができる。上記のように、有機ＥＬ素子１２の発光輝度は電流値に依存するので、その結果Ｒｖｉａ２周辺のセル領域３２ではディスプレイの他の場所とは輝度が異なり、この位置付近で輝度ムラが観察されるようになる。また、リーク電流はＲｖｉａ２周辺のセル領域３２の有機ＥＬ素子を流れる電流にも影響を与え、更に流路である薄膜陰極１７は陰極隔壁で一方向が絶縁されているため、輝度ムラは陰極隔壁方向のライン状の輝度ムラとなって現れやすい。
【００３８】
このような輝度ムラ現象を回避する方法として、１セル領域ごとに陽極及び陰極を切り離し、リーク電流の流れる経路を断つ方法が考えられる。即ち等価回路、図３において、セル領域３２間に絶縁隔壁を設けてセル領域３２間を流れるリーク電流を遮断し、広範囲の輝度ムラをセル領域３２における輝度ムラに置き換える。
【００３９】
そこで、本実施形態において有機ＥＬディスプレイ１０は以下のように形成される。即ち、図１に示すように、絶縁基板１８上に共通電極線２５を形成し、絶縁基板１８及び共通電極線２５上に、絶縁基板１８を複数のセル領域３２に分割して各セル領域３２間を電気的に絶縁する絶縁隔壁２２を形成する。次に、共通電極線２５と絶縁して前記複数の各セル領域３２内に陽極１４を形成し、陽極１４上に材料層１３、薄膜陰極１７の順に積層して有機ＥＬ素子１２を形成する。また、薄膜陰極１７と共通電極線２５とを電気的に導通させるビアホール２６が形成される。
【００４０】
ここで、絶縁隔壁２２は絶縁体で形成され、各セル領域３２間で陽極１４及び薄膜陰極１７を切り離す。薄膜陰極１７と共通電極線２５は、ビアホール２６を介して接続されているため、各セル領域３２の薄膜陰極１７及び共通電極線２５はビアホール２６を通して通常は等電位である。しかしある原因によってセル領域３２間に電位差が生じても、絶縁隔壁２２を形成して各セル領域３２を他のセル領域３２と絶縁しているため、電流はセル領域３２間を薄膜陰極１７の表面を介して流れることができない。
【００４１】
絶縁隔壁２２は、例えば絶縁基板１８上にネガタイプのフォトレジストをスピンコート法により塗布し、フォトマスクを用いて露光後現像して形成される。絶縁隔壁２２は、予め絶縁基板１８上に設けられる１０ミクロンオーダーの逆テーパー状の隔壁である、いわゆる陰極隔壁であってもよい。この逆テーパー状の陰極隔壁は、例えばネガタイプのフォトポリマーを用いて、厚さ方向の露光量の違いから来る現象速度の差を利用して形成される。
【００４２】
このように有機ＥＬディスプレイ１０を構成すれば、各セル領域３２は薄膜陰極１７の表面において他のセル領域３２の薄膜陰極１７と電気的に絶縁され、上記リーク電流の発生を回避することができる。即ち、絶縁隔壁２２が有機ＥＬ素子１２間をセル状に孤立化させるため、薄膜陰極１７の表面を介してセル領域３２間に電流が流れることを阻止することができる。
【００４３】
更に、絶縁隔壁２２が輝度ムラに与える影響を等価回路、図３を用いて説明する。絶縁隔壁２２で１セル領域３２ごとに陽極及び陰極を切り離し、リーク電流が流れる経路を断つため、ＯＬＥＤ１、ＯＬＥＤ２、ＯＬＥＤ４の有機ＥＬ素子１２を流れる電流は、抵抗Ｒｖｉａ１を通って共通電極線２５に達する。従って、これら３つの有機ＥＬ素子１２を流れる電流は等しく、輝度も均等となる。
【００４４】
ところが、ＯＬＥＤ３の有機ＥＬ素子１２を流れる電流は、抵抗Ｒｖｉａ２を通って共通電極線２５に達する。上記条件よりＲｖｉａ１＞Ｒｖｉａ２であるので、
ＯＬＥＤ３の有機ＥＬ素子１２を流れる電流は、他の３つの有機ＥＬ素子１２を流れる電流より大きくなる。従ってＯＬＥＤ３の有機ＥＬ素子１２の輝度は、他の３つの有機ＥＬ素子１２より予定外に高くなり、輝度ムラが生ずる。
【００４５】
しかし、従来の有機ＥＬディスプレイと異なり、本発明の有機ＥＬディスプレイはライン状のマクロな輝度ムラを解消することができる。即ち等価回路図３において、セル領域３２間に絶縁隔壁を設けてセル領域３２間を流れるリーク電流を遮断したため、広範囲の輝度ムラを個々のセル領域３２における輝度ムラに置き換えることができる。
【００４６】
本発明に係る有機ＥＬディスプレイの構造は、上記実施形態に限定されない。例えば、絶縁基板１８の表面全体に共通電極２４を形成し、共通電極２４の表面全体に絶縁層１９を積層し、絶縁層１９上に絶縁隔壁２２がセル領域３２を形成するようにしてもよい。
【００４７】
各セル領域３２内には陽極１４を形成し、陽極１４上に材料層１３、薄膜陰極１７の順に積層して有機ＥＬ素子１２を形成する。絶縁隔壁２２は十分に高く、薄膜陰極１７をセル領域３２毎に分断する。本実施形態の場合、陽極１４と絶縁層１９を貫通して、薄膜陰極１７と共通電極線２５とを電気的に導通させるビアホール２６が形成される。
【００４８】
本実施形態の有機ＥＬディスプレイにおいても、セル領域３２間に絶縁隔壁２２を設けてセル領域３２の薄膜陰極１７表面を介して流れるリーク電流を遮断することができる。従って、上記実施形態の有機ＥＬディスプレイと同様、人間が発見容易な広範囲の輝度ムラを解消することができる。
【００４９】
または、図２（ａ）に示すように、絶縁基板１８の表面全体に共通電極２４を形成し、共通電極２４上に絶縁隔壁２２がセル領域を形成するように立設し、その後絶縁層１９を積層してもよい。後は上記実施形態と同様に、各セル領域内に有機ＥＬ素子１２及びビアホール２６が形成される。本実施形態においても共通電極２４と図示されない陽極は絶縁層１９により絶縁され、隣接するセル領域３２の薄膜陰極１７同士は絶縁隔壁２２により絶縁される。
【００５０】
あるいは別の実施形態として、絶縁隔壁２２は絶縁基板１８の上に直接立設してもよい。絶縁隔壁２２内で共通電極２４、絶縁層１９、陽極（図示せず）、有機ＥＬ素子（図示せず）、薄膜陰極１７を順に積層する。この場合も上記実施形態の有機ＥＬディスプレイと同様に、広範囲な輝度ムラを解消することができる。
【００５１】
以上説明した本発明に係る有機ＥＬディスプレイの実施形態において、薄膜陰極１７が用いられたが、より厚い陰極１６が材料層１３上に積層されてもよい。この場合、陰極１６の抵抗は薄膜陰極１７の抵抗に比べて小さく、共通電極線２５の抵抗に十分近いので、リーク電流による輝度ムラの問題は表面化しにくい。又、ボトムエミッションの場合も同じような理由により上述のような広範囲な輝度ムラは問題とはなりにくい。
【００５２】
しかし、このような陰極１６の抵抗が小さい場合でも上記説明のメカニズムによる輝度ムラは、広範囲とは言えないまでも、局所的には生じていると考えられる。従って、本発明の絶縁隔壁２２による輝度ムラ解消方法は、トップエミッション方式又はボトムエミッション方式にかかわらず有効である。本発明の絶縁隔壁２２による輝度ムラ解消方法は、有機ＥＬ素子１２同士が、表面電極において電気的に絶縁されていない、すべての有機ＥＬディスプレイにおいて有効である。
【００５３】
また、上記本発明の実施形態において、陽極１４と薄膜陰極１７は入れ替わり得る。即ち絶縁基板１８上に陰極を形成し、材料層１３と陽極を積層して有機ＥＬ素子１２を形成した有機ＥＬディスプレイにおいても同様の輝度ムラ解消効果が得られる。この場合絶縁隔壁２２によって有機ＥＬ素子間を区切ることにより、回路図４（ｂ）のように共通電極が陽極に接続される構造の有機ＥＬディスプレイに生じる輝度ムラを解消することができる。
【００５４】
以上説明した本発明の各実施形態において、絶縁基板１８は例えばガラス等から形成されるが、トップエミッション方式の有機ＥＬディスプレイであれば透明素材に限定されない。即ち絶縁基板１８は、絶縁体であれば特に限定されず、プラスチック等で形成されてもよい。
【００５５】
同様に陽極も透明素材である必要はなく、Ａｌ等の金属や、ステンレス等の薄い板を用いてよい。又、上記第１の開口窓は、ビアホール、スルーホール等の呼び方に限定されず、有機ＥＬ素子の陰極表面と共通電極とを電気的に導通する開口窓全てが含まれる。
【００５６】
絶縁隔壁２２は、第２電極層上方で横切り壁面が逆テーパーの形状を含むことが好ましく、いわゆる陰極隔壁であってよい。この場合絶縁隔壁２２は、陰極を積層する際のシャドーマスクとしての役割も果たす。あるいは絶縁隔壁２２は、単にセル領域３２間の表面での導通を遮断するためのみに用いられてもよい。この場合絶縁隔壁２２は、セル領域３２間を電気的に絶縁できれば、その形状、材質等は特に限定されない。
【００５７】
また、上記実施形態において、絶縁隔壁２２により囲まれるセル領域３２はロウ方向とコラム方向に区切られた長方形状であるが、セル領域３２の形状は特に限定されない。セル領域３２の形状は三角形状等、他の多角形状であってよい。またはセル領域３２の形状は円形状又は楕円形状であってもよい。あるいはそれぞれのセル領域３２の形状及び大きさは任意であってもよい。
【００５８】
これらの形状のセル領域３２は、例えばマトリクス状にロウとコラムに配置される。あるいはセル領域３２は三角格子、六角格子等の多角格子を組むように配列される。または任意に配置されてもよい。
【００５９】
その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。
【００６０】
【発明の効果】
本発明の有機ＥＬディスプレイは、絶縁隔壁２２を絶縁基板１８、絶縁層１９又は陽極１４上に立設して有機ＥＬ素子１２間を区切った。そのため有機ＥＬ素子１２の薄膜陰極１７を、隣接する画素３０間で切断することができ、画素３０間の薄膜陰極１７表面を介して流れるリーク電流を遮断することができる。従って有機ＥＬディスプレイに現れた広範囲の輝度ムラを、個々の画素３０における輝度ムラに置き換えることができる。即ち、人間が発見容易な広範囲なスポット状、ライン状の輝度ムラを解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明に係る有機ＥＬディスプレイの平面図。
（ｂ）図１（ａ）のＡ−Ａ断面図。
（ｃ）図１（ａ）のＢ−Ｂ断面図。
（ｄ）図１（ａ）のＣ−Ｃ断面図。
（ｅ）図１（ａ）のＤ−Ｄ断面図。
（ｆ）図１（ａ）のＥ−Ｅ断面図。
【図２】（ａ）本発明に係る有機ＥＬディスプレイの別の実施形態における断面図。
（ｂ）本発明に係る有機ＥＬディスプレイの更に別の実施形態における断面図。
【図３】本発明に係る有機ＥＬディスプレイの等価回路図。
【図４】（ａ）従来のトップエミッション型有機ＥＬディスプレイの理想的な等価回路図。
（ｂ）従来のトップエミッション型有機ＥＬディスプレイの現実的な等価回路図。
（ｃ）本発明のトップエミッション型有機ＥＬディスプレイの等価回路図。
【図５】（ａ）パッシブマトリクス方式の有機ＥＬディスプレイの斜視図。
（ｂ）パッシブマトリクス方式の有機ＥＬディスプレイの平面図。
【図６】（ａ）アクティブマトリクス方式の有機ＥＬディスプレイの斜視図。
（ｂ）アクティブマトリクス方式の有機ＥＬディスプレイの平面図。
【図７】（ａ）ボトムエミッション型有機ＥＬディスプレイの断面図。
（ｂ）トップエミッション型有機ＥＬディスプレイの断面図。
【図８】（ａ）従来の有機ＥＬディスプレイの平面図。
（ｂ）図８（ａ）の断面図。
【図９】ライン状の輝度ムラが発生したトップエミッション型有機ＥＬディスプレイ。
【図１０】（ａ）ボトム・エミッション方式及びアクティブマトリクス方式の有機ＥＬディスプレイの断面図。
（ｂ）第１表示電極ラインが形成された有機ＥＬディスプレイの斜視図。
（ｃ）隔壁が立設された有機ＥＬディスプレイの斜視図。
（ｄ）第２表示電極ラインが形成された有機ＥＬディスプレイの斜視図。
【図１１】トップ・エミッション方式及びアクティブマトリクス方式の有機ＥＬディスプレイの断面図。
【コードの説明】
１０、１１０、２１０、３１０：有機ＥＬディスプレイ
１２、１１２：有機ＥＬ素子
１３、１１３、２１３、３１３：材料層
１４、１１４：陽極
１１５：上面層
１６、１１６：陰極
１７、１１７：薄膜陰極
１８、１１８、２１８、３１８：絶縁基板
１９、３１９：絶縁層
２０、１２０、３２０：薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
２２、１２２：絶縁隔壁
２４、１２４：共通電極
２５、１２５：共通電極線
２６、１２６、３２６：ビアホール
３０、１３０：画素
３２、１３２：セル領域
１０９：輝度ムラ
２１４：第１表示電極ライン
２１５：第１表示電極部分
２１７：第２表示電極ライン
２１８：ガラス基板
２２２：隔壁
３１４：第１電極
３１７：第２電極
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス（以下本明細書において、有機ＥＬという。）を用いたディスプレイに生じる輝度ムラやクロストークの解消方法及び当該方法を施した有機ＥＬディスプレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＥＬディスプレイは有機ＥＬ素子をガラス等の基板上で縦横に並んで配置させ、有機ＥＬ素子を発光させて情報を表示する。有機ＥＬディスプレイは、液晶ディスプレイ等、他の方式のディスプレイに比べ、消費電力、反応スピード、視野や輝度の点で優れており、次世代のディスプレイとして期待されている。
【０００３】
有機ＥＬ素子は、陽極と陰極の間に材料層を挟んで構成される。ここで材料層は、発光層以外に電子又はホール注入層、電子又はホール輸送層等の複数の層を含み得る。その発光原理は、発光ダイオード（ＬＥＤ；Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）の発光メカニズムと同じ原理による。即ち、陽極と陰極の２つの電極間に直流電圧をかけると、発光層に正孔と電子が送り込まれる。発光層中で正孔と電子が再結合を起こして発生するエネルギーによって、発光層に含まれる有機分子の電子状態が励起状態に励起される。この極めて不安定な電子状態が基底状態に落ちる際にエネルギーを光として放出し、有機ＥＬ素子が発光する。従って有機ＥＬ素子は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ；Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）とも呼ばれている。
【０００４】
有機ＥＬ素子の駆動方法には、大きく分けてパッシブマトリクス方式とアクティブマトリクス方式の２種類がある。パッシブマトリクス方式とは、図５（ａ）、図５（ｂ）のように、陽極１１４と陰極１１６を縦横に交差させ、交差部で挟まれた有機ＥＬ素子を選択的に発光させる駆動方法である。一方、アクティブマトリクス方式は、図６（ａ）、図６（ｂ）のように、各画素１３０ごとに薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）１２０によりスイッチングとメモリ機能を持たせて有機ＥＬ素子１１２を発光させる駆動方法である。
【０００５】
パッシブマトリクス方式は構造が単純であるため、ディスプレイの製造コストが安くて済む。しかし、順次ラインを光らせて、目に焼きついた残像を利用して情報を表示する方式であるため、画面を高輝度に保つには消費電力が大きくなってしまう。このため、製造コストは高くつくものの、積極的にＴＦＴ１２０を用いて画素１３０を光らせるアクティブマトリクス方式が採用されるようになってきている。アクティブマトリクス方式はパッシブマトリクス方式に比べ、低電力で高輝度を得ることができる。
【０００６】
一方、従来有機ＥＬディスプレイ１１０の光の取り出し方にはボトム・エミッション方式とトップ・エミッション方式がある。ここでボトム・エミッション方式とは、図７（ａ）に示すように、光を絶縁基板１１８側から取り出す方式である。また、トップ・エミッション方式とは、図７（ｂ）に示すように上面層１１５側から光を取り出す方式である。
【０００７】
特開平８−２２７２７６号公報（特許文献２）にボトム・エミッション方式及びアクティブマトリクス方式の有機ＥＬディスプレイの製法の一実施例が開示されている。この実施例によれば図１０（ａ）に示す有機ＥＬディスプレイは、図１０（ｂ）〜図１０（ｄ）に示す手順で製造される。即ち、図１０（ｂ）のように、ガラス基板２１８上にストライプ状に複数の平行第１表示電極ライン２１４がＩＴＯ等で成膜され、第１表示電極ライン２１４上にポリミイド等で個々の島状の第１表示電極ライン２１５を囲む絶縁性の隔壁２２２を図１０（ｃ）のように形成する。この隔壁２２２の形成されたガラス基板２１８の凹部の各１つに有機ＥＬ発光層２１３を形成し、隔壁２２２及び発光層２１３上に第１表示電極ライン２１４と交差した複数のストライプ状平行第２表示電極ライン２１７を低抵抗金属で蒸着マスクを用いて蒸着形成する。
【０００８】
隔壁２２２により囲まれる各島状の領域では、ガラス基板２１８上に第１表示電極ライン２１５に接続されたＴＦＴが形成され、データ信号ライン、走査信号ライン等が配列されている。この実施例の有機ＥＬディスプレイでは、図１０（ａ）に示すようにガラス基板２１８側から光が取り出される。
【０００９】
しかしアクティブマトリクス方式においては、ボトム・エミッション方式のようにガラス基板２１８側から光を取り出すと、発光面積率がＴＦＴやキャパシタ、配線等のために小さくなる。従って、アクティブマトリクス方式を採用する場合はトップ・エミッション方式が有利である。トップ・エミッション方式を採ればＴＦＴに光が遮られることなく、発光面積を大きくすることができ、高輝度を得ることができる。
【００１０】
図１１は、アクティブマトリクス方式及びトップ・エミッション方式を採用した有機ＥＬディスプレイの構造を示す断面図である。図１１において有機ＥＬディスプレイ３１０は、絶縁基板３１８と、絶縁基板３１８上に形成された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）３２０、絶縁層３１９、第１電極３１４、材料層３１３、第２電極３１７と、絶縁層３１９を貫通して第１電極３１４とＴＦＴ３２０を接続するビアホール３２６とを有する（例えば、特許文献１参照）。
【００１１】
有機ＥＬディスプレイ３１０は第２電極３１７側から光を取り出すため、第２電極３１７はボトム・エミッション方式とは異なり透明素材を用いなければならない。また、第２電極３１７は光の透過性を高めるために、できるだけ厚さを薄くする必要がある。また、第２電極３１７は有機ＥＬディスプレイの全表面を覆って積層されてよい。
【００１２】
有機ＥＬディスプレイ３１０では、ＴＦＴ３２０からの信号に基づいて材料層３１３内の発光層が発光し、発光した光は第２電極３１７側から外部に取り出される。
【００１３】
このようなアクティブマトリクス方式及びトップ・エミッション方式を採用した有機ＥＬディスプレイの構造は多様であり、上記有機ＥＬディスプレイの全表面を覆う第２電極３１７は、パッシブマトリクス方式のように絶縁隔壁でストライプ状に分断されてもよい。又、図１１においてはビアホール３２６は第１電極３１４とＴＦＴ３２０を接続するが、例えば第２電極と共通電極を接続するために用いられてもよい。
【００１４】
以下に絶縁隔壁を有するアクティブマトリクス方式及びトップ・エミッション方式の有機ＥＬディスプレイの構造の一例を、図８（ａ）（ｂ）を用いて説明する。
【００１５】
図８（ｂ）において、アクティブマトリクス方式及びトップ・エミッション方式を採用した有機ＥＬディスプレイ１１０は、絶縁基板１１８上に絶縁隔壁１２２が平行に立設される。また、図８（ａ）に示すように、絶縁隔壁１２２間に有機ＥＬ素子１１２が絶縁隔壁１２２に沿って配置される。以下、図８（ａ）に示す、絶縁隔壁１２２と有機ＥＬ素子１１２とで区切られるマトリクスの１単位の領域をセル領域１３２といい、セル領域１３２にＴＦＴ１２０及び有機ＥＬ素子１１２等が備えられて完成したセルを画素１３０という。
【００１６】
各セル領域１３２において、画素１３０は、絶縁基板１１８上に陽極１１４と、図８（ａ）に示すマトリクスのコラム方向に平行に陽極１１４を挟んで形成された絶縁隔壁１２２が形成されている。又、絶縁基板１１８上に絶縁隔壁１２２と平行に、陽極１１４及び絶縁隔壁１２２と絶縁されて形成された共通電極線１２４が形成される。更に、陽極１１４の上方に少なくとも発光層と薄膜陰極１１７が積層されて有機ＥＬ素子１１２が形成される。さらに、画素１３０は薄膜陰極１１７が積層され、各セル領域１３２内には薄膜陰極１１７と共通電極線１２４とを導通させるビアホール１２６が形成されてもよい。
【００１７】
ここで薄膜陰極１１７は有機ＥＬディスプレイ１１０の表面全体に積層される。絶縁隔壁１２２は薄膜陰極１１７を積層する際に、隣り合う有機ＥＬディスプレイ１１０のセル領域１３２間の薄膜陰極１１７をコラム方向に分断する。トップ・エミッション方式であるため、陽極１１４は光透過性である必要はなく、Ａｌ等の金属から形成されてよい。
【００１８】
また、セル領域１３２は例えば長方形状であり、各セル領域１３２は有機ＥＬ素子１１２を内包する。共通電極線１２４は絶縁隔壁１２２と平行に絶縁基板１１８上に形成され、陽極１１４とは絶縁される。共通電極線１２４は、各セル領域内に形成されたビアホール１２６を介して薄膜陰極１１７と導通し得る。従って有機ＥＬディスプレイ１１０の表面に積層された薄膜陰極１１７は、共通電極線１２４を通じて等電位である。
【００１９】
以上のような構成の、アクティブマトリクス方式及びトップ・エミッション方式の有機ＥＬディスプレイ１１０を駆動させた場合、有機ＥＬ素子１１２、共通電極線１２５等の回路素子が形成する回路は、理想的には回路図４（ａ）又は４（ｂ）のように表せる。即ちＴＦＴを通して有機ＥＬ素子１１２の電極間に順方向の電圧がかけられると、上記メカニズムにより有機ＥＬ素子１１２が発光する。例えば回路図４（ａ）では、有機ＥＬ素子１１２を通して流れる電流は、薄膜陰極１１７の表面から共通電極線１２４に流れ込む。以後、便宜のため回路図４（ａ）を用いて説明する。
【００２０】
図４（ａ）のような回路を考えた場合、選択的に一定の電圧をかけられた有機ＥＬ素子１１２には常に一定の電流が流れ、また、選択されない有機ＥＬ素子１１２には常に電流は流れない。一方、有機ＥＬ素子１１２の輝度は、有機ＥＬ素子１１２に流れる電流に略比例することが知られている。従って、選択された有機ＥＬ素子１１２は一定の輝度で発光し、選択されなかった有機ＥＬ素子１１２は常に発光せず、予定外の輝度ムラは生じない。
【００２１】
ところが上記構成の有機ＥＬディスプレイ１１０を駆動させると、ディスプレイ表面に、図９に示すような、特にライン状の輝度ムラが生じることがわかっている。このライン状の輝度ムラの発生は、上記のようなアクティブマトリクス方式及びトップ・エミッション方式を採用し、絶縁隔壁１２２が平行に立設された有機ＥＬディスプレイに特に顕著に見られる。また、絶縁隔壁１２２がなく表面全体を薄膜電極が覆うタイプの有機ＥＬディスプレイでは、スポット状の輝度ムラが発生しやすい。
【００２２】
【特許文献１】
特開２００３−２２０３５号公報（２頁、図１）
【特許文献２】
特開平８−２２７２７６号公報（４頁、５頁、図１３、図１４）
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、有機ＥＬディスプレイの表面に生じる広域の輝度ムラを解消し、少なくとも見た目上輝度ムラの発生しない有機ＥＬディスプレイを提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る有機ＥＬディスプレイは、絶縁基板と、前記絶縁基板上に形成された共通電極と、前記絶縁基板上の前記共通電極と近接した領域で、該共通電極と電気的に絶縁されて形成された第１電極層と、前記共通電極の一部が露出する第１の開口窓と、前記第１電極層の少なくとも一部が露出する第２の開口窓とをそれぞれ開口させて前記絶縁基板上を被覆した絶縁層と、前記絶縁基板上で共通電極を横切って前記各開口窓を囲んでセル領域を形成する絶縁隔壁と、前記第２の開口窓から露出した前記第１電極層上に形成された材料層と、前記絶縁隔壁で囲まれるセル領域内を被覆し、第１の開口窓を通して共通電極と電気的に接続された第２電極層と、を含む。
【００２５】
本発明に係る有機ＥＬディスプレイにおいて、前記絶縁隔壁は、横切り壁面が逆テーパーの形状を含み得る。
【００２６】
本発明に係る有機ＥＬディスプレイにおいて、前記セル領域は、前記絶縁隔壁により区切られた多角形状または円形状または楕円形状であり得る。
【００２７】
本発明に係る有機ＥＬディスプレイを製造する方法は、絶縁基板を準備するステップと、前記絶縁基板上に共通電極を形成するステップと、前記絶縁基板上の前記共通電極と近接した領域で、該共通電極と電気的に絶縁して第１電極層を形成するステップと、前記共通電極の一部が露出する第１の開口窓と、前記第１電極層の少なくとも一部が露出する第２の開口窓とをそれぞれ開口させて前記絶縁基板上を絶縁層で被覆するステップと、前記絶縁基板上で共通電極を横切って前記各開口窓を絶縁隔壁で囲んでセル領域を形成するステップと、前記第２の開口窓から露出した前記第１電極層上に材料層を形成するステップと、前記セル領域内を被覆し、第１の開口窓を通して共通電極と電気的に接続された第２電極層を形成するステップと、を含む。
【００２８】
本発明に係る有機ＥＬディスプレイを製造する方法は、絶縁基板を準備するステップと、前記絶縁基板上に帯状の共通電極を形成するステップと、前記絶縁基板上の前記共通電極と近接した領域で第１電極層を形成するステップと、前記絶縁基板を絶縁層で被覆するステップと、前記絶縁層をエッチングして、前記共通電極を横切り壁面が逆テーパ状の絶縁隔壁と、該絶縁隔壁で囲まれるセル領域に肉薄の絶縁層を形成するステップと、前記セル領域内の前記絶縁層に、共通電極の一部が露出する第１の開口窓と、前記第１電極層の一部が露出する第２の開口窓を形成するステップと、前記第２の開口窓から露出した前記第１電極層上に材料層を形成するステップと、前記絶縁隔壁をマスクとして前記セル領域内を第２電極層で被覆し、前記材料層を被覆した該第２電極層を第１の開口窓を通して共通電極と電気的に接続するステップと、を含む。
【００２９】
本発明に係る有機ＥＬディスプレイにおいて、第１の開口窓は、前記有機ＥＬ素子の第２電極層表面から前記共通電極線にまで達するビアホールであってよい。
【００３０】
以下便宜のため、第１電極層を陽極とし、第２電極層を陰極として説明する。また、絶縁基板上を被覆する絶縁層に開口された第１の開口窓は、前記有機ＥＬ素子の陰極表面から共通電極線にまで達するビアホールとし、第２の開口窓内には陽極が露出するものとする。
【００３１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態における有機ＥＬディスプレイの平面図及び各切断面における断面図である。本実施形態において、有機ＥＬディスプレイ１０は図１平面図の斜線部に示すように、絶縁基板１８又は絶縁基板１８を覆う絶縁層１９の上に立設された絶縁隔壁２２によってマトリクス状にセル領域３２に分割される。セル領域３２の内部において、絶縁基板１８上には陽極１４が形成され、絶縁隔壁２２と平行に陽極１４と絶縁されて共通電極２４が形成される。又、陽極１４上方に材料層１３と薄膜陰極１７とを積層して形成される有機ＥＬ素子１２と、薄膜陰極１７と共通電極２４を導通させるビアホール２６がセル領域３２の内部に形成される。
【００３２】
ここで、絶縁基板１８は例えばガラス基板であり、絶縁隔壁２２はポリマー等の絶縁体から形成される隔壁であり、逆テーパー状の陰極隔壁であってもよい。陽極１４はＡｌ等からなる金属電極あるいは他の素材の電極であり得る。共通電極２４は導電性のよい金属等で形成されることが好ましく、形状は限定されないが、図１に示すように線状の共通電極線２５であり得る。また、薄膜陰極１７は透明電極材料自体の利用、もしくは通常の金属を薄膜化することで得られる半透明特性を利用して作成されることにより、セル領域３２の表面を覆って形成される。更に、有機ＥＬ素子１２が陽極１４と薄膜陰極１７の間に挟む材料層１３は、発光層以外に電子又はホール注入層、電子又はホール輸送層等の複数の層を含み得る。
【００３３】
次に上記課題を解決するため、等価回路と仮定した図４（ａ）を修正し、現実的な有機ＥＬディスプレイの等価回路として図４（ｃ）の回路を仮定する。この等価回路、図４（ｃ）においては、有機ＥＬディスプレイ上に一様に積層された薄膜陰極１７表面を流れ得るリーク電流を考慮する。
【００３４】
回路、図４（ｃ）において、有機ＥＬ素子１２としてＯＬＥＤ１乃至４を考える。有機ＥＬ素子１２はそれぞれセル領域３２内でＴＦＴ２０に接続され、又、同じくセル領域３２内のビアホール２６を介して共通電極線２５に接続される。ここでＲｇは共通電極線２５の抵抗であり、Ｒｃはセル領域３２間の抵抗であり、Ｒｖｉａ１は平均的なビアホール２６の抵抗であり、Ｒｖｉａ２はＲｖｉａ１と異なる抵抗を持つビアホール２６の抵抗である。
【００３５】
上記従来例のように、有機ＥＬディスプレイ表面の薄膜陰極は、ストライプ状に立設された絶縁隔壁２２で一方向が絶縁される。しかし、絶縁隔壁２２間に沿って形成された有機ＥＬ素子間は絶縁されず、表面の薄膜陰極を介してセル領域間に略１次元的にリーク電流が流れ得る。従って等価回路、図４（ｃ）においては、セル領域３２間の抵抗Ｒｃが考慮される。
【００３６】
また、特にビアホール２６は薄膜陰極２２の表面から共通電極線２５に達する穴型であり、平面状の薄膜陰極２２と比較して大きな抵抗Ｒｖｉａ１を持つと考えられる。更にビアホール２６は抵抗を均一に形成しにくいため、ビアホール２６によって抵抗にバラツキが出やすい。従って、平均的なビアホール２６と異なる抵抗を持つビアホール２６の抵抗Ｒｖｉａ２を等価回路図３において考慮する。等価回路、図４（ｃ）においては、Ｒｖｉａ１＞Ｒｖｉａ２＞＞Ｒｃ＞＞Ｒｇが成立すると仮定する。
【００３７】
上記のような等価回路、図４（ｃ）においては、例えばＯＬＥＤ２を流れる電流は、Ｒｖｉａ２がＲｖｉａ１より小さいため、リーク電流がＲｃを経由してＲｖｉａ２に流れ込む。各セル領域３２を流れる電流値はＲｖｉａ２に至るまでの経路によって発生する電圧の影響により、予定の電流値とは差分ができる。上記のように、有機ＥＬ素子１２の発光輝度は電流値に依存するので、その結果Ｒｖｉａ２周辺のセル領域３２ではディスプレイの他の場所とは輝度が異なり、この位置付近で輝度ムラが観察されるようになる。また、リーク電流はＲｖｉａ２周辺のセル領域３２の有機ＥＬ素子を流れる電流にも影響を与え、更に流路である薄膜陰極１７は陰極隔壁で一方向が絶縁されているため、輝度ムラは陰極隔壁方向のライン状の輝度ムラとなって現れやすい。
【００３８】
このような輝度ムラ現象を回避する方法として、１セル領域ごとに陽極及び陰極を切り離し、リーク電流の流れる経路を断つ方法が考えられる。即ち等価回路、図３において、セル領域３２間に絶縁隔壁を設けてセル領域３２間を流れるリーク電流を遮断し、広範囲の輝度ムラをセル領域３２における輝度ムラに置き換える。
【００３９】
そこで、本実施形態において有機ＥＬディスプレイ１０は以下のように形成される。即ち、図１に示すように、絶縁基板１８上に共通電極線２５を形成し、絶縁基板１８及び共通電極線２５上に、絶縁基板１８を複数のセル領域３２に分割して各セル領域３２間を電気的に絶縁する絶縁隔壁２２を形成する。次に、共通電極線２５と絶縁して前記複数の各セル領域３２内に陽極１４を形成し、陽極１４上に材料層１３、薄膜陰極１７の順に積層して有機ＥＬ素子１２を形成する。また、薄膜陰極１７と共通電極線２５とを電気的に導通させるビアホール２６が形成される。
【００４０】
ここで、絶縁隔壁２２は絶縁体で形成され、各セル領域３２間で陽極１４及び薄膜陰極１７を切り離す。薄膜陰極１７と共通電極線２５は、ビアホール２６を介して接続されているため、各セル領域３２の薄膜陰極１７及び共通電極線２５はビアホール２６を通して通常は等電位である。しかしある原因によってセル領域３２間に電位差が生じても、絶縁隔壁２２を形成して各セル領域３２を他のセル領域３２と絶縁しているため、電流はセル領域３２間を薄膜陰極１７の表面を介して流れることができない。
【００４１】
絶縁隔壁２２は、例えば絶縁基板１８上にネガタイプのフォトレジストをスピンコート法により塗布し、フォトマスクを用いて露光後現像して形成される。絶縁隔壁２２は、予め絶縁基板１８上に設けられる１０ミクロンオーダーの逆テーパー状の隔壁である、いわゆる陰極隔壁であってもよい。この逆テーパー状の陰極隔壁は、例えばネガタイプのフォトポリマーを用いて、厚さ方向の露光量の違いから来る現象速度の差を利用して形成される。
【００４２】
このように有機ＥＬディスプレイ１０を構成すれば、各セル領域３２は薄膜陰極１７の表面において他のセル領域３２の薄膜陰極１７と電気的に絶縁され、上記リーク電流の発生を回避することができる。即ち、絶縁隔壁２２が有機ＥＬ素子１２間をセル状に孤立化させるため、薄膜陰極１７の表面を介してセル領域３２間に電流が流れることを阻止することができる。
【００４３】
更に、絶縁隔壁２２が輝度ムラに与える影響を等価回路、図３を用いて説明する。絶縁隔壁２２で１セル領域３２ごとに陽極及び陰極を切り離し、リーク電流が流れる経路を断つため、ＯＬＥＤ１、ＯＬＥＤ２、ＯＬＥＤ４の有機ＥＬ素子１２を流れる電流は、抵抗Ｒｖｉａ１を通って共通電極線２５に達する。従って、これら３つの有機ＥＬ素子１２を流れる電流は等しく、輝度も均等となる。
【００４４】
ところが、ＯＬＥＤ３の有機ＥＬ素子１２を流れる電流は、抵抗Ｒｖｉａ２を通って共通電極線２５に達する。上記条件よりＲｖｉａ１＞Ｒｖｉａ２であるので、
ＯＬＥＤ３の有機ＥＬ素子１２を流れる電流は、他の３つの有機ＥＬ素子１２を流れる電流より大きくなる。従ってＯＬＥＤ３の有機ＥＬ素子１２の輝度は、他の３つの有機ＥＬ素子１２より予定外に高くなり、輝度ムラが生ずる。
【００４５】
しかし、従来の有機ＥＬディスプレイと異なり、本発明の有機ＥＬディスプレイはライン状のマクロな輝度ムラを解消することができる。即ち等価回路図３において、セル領域３２間に絶縁隔壁を設けてセル領域３２間を流れるリーク電流を遮断したため、広範囲の輝度ムラを個々のセル領域３２における輝度ムラに置き換えることができる。
【００４６】
本発明に係る有機ＥＬディスプレイの構造は、上記実施形態に限定されない。例えば、絶縁基板１８の表面全体に共通電極２４を形成し、共通電極２４の表面全体に絶縁層１９を積層し、絶縁層１９上に絶縁隔壁２２がセル領域３２を形成するようにしてもよい。
【００４７】
各セル領域３２内には陽極１４を形成し、陽極１４上に材料層１３、薄膜陰極１７の順に積層して有機ＥＬ素子１２を形成する。絶縁隔壁２２は十分に高く、薄膜陰極１７をセル領域３２毎に分断する。本実施形態の場合、陽極１４と絶縁層１９を貫通して、薄膜陰極１７と共通電極線２５とを電気的に導通させるビアホール２６が形成される。
【００４８】
本実施形態の有機ＥＬディスプレイにおいても、セル領域３２間に絶縁隔壁２２を設けてセル領域３２の薄膜陰極１７表面を介して流れるリーク電流を遮断することができる。従って、上記実施形態の有機ＥＬディスプレイと同様、人間が発見容易な広範囲の輝度ムラを解消することができる。
【００４９】
または、図２（ａ）に示すように、絶縁基板１８の表面全体に共通電極２４を形成し、共通電極２４上に絶縁隔壁２２がセル領域を形成するように立設し、その後絶縁層１９を積層してもよい。後は上記実施形態と同様に、各セル領域内に有機ＥＬ素子１２及びビアホール２６が形成される。本実施形態においても共通電極２４と図示されない陽極は絶縁層１９により絶縁され、隣接するセル領域３２の薄膜陰極１７同士は絶縁隔壁２２により絶縁される。
【００５０】
あるいは別の実施形態として、絶縁隔壁２２は絶縁基板１８の上に直接立設してもよい。絶縁隔壁２２内で共通電極２４、絶縁層１９、陽極（図示せず）、有機ＥＬ素子（図示せず）、薄膜陰極１７を順に積層する。この場合も上記実施形態の有機ＥＬディスプレイと同様に、広範囲な輝度ムラを解消することができる。
【００５１】
以上説明した本発明に係る有機ＥＬディスプレイの実施形態において、薄膜陰極１７が用いられたが、より厚い陰極１６が材料層１３上に積層されてもよい。この場合、陰極１６の抵抗は薄膜陰極１７の抵抗に比べて小さく、共通電極線２５の抵抗に十分近いので、リーク電流による輝度ムラの問題は表面化しにくい。又、ボトムエミッションの場合も同じような理由により上述のような広範囲な輝度ムラは問題とはなりにくい。
【００５２】
しかし、このような陰極１６の抵抗が小さい場合でも上記説明のメカニズムによる輝度ムラは、広範囲とは言えないまでも、局所的には生じていると考えられる。従って、本発明の絶縁隔壁２２による輝度ムラ解消方法は、トップエミッション方式又はボトムエミッション方式にかかわらず有効である。本発明の絶縁隔壁２２による輝度ムラ解消方法は、有機ＥＬ素子１２同士が、表面電極において電気的に絶縁されていない、すべての有機ＥＬディスプレイにおいて有効である。
【００５３】
また、上記本発明の実施形態において、陽極１４と薄膜陰極１７は入れ替わり得る。即ち絶縁基板１８上に陰極を形成し、材料層１３と陽極を積層して有機ＥＬ素子１２を形成した有機ＥＬディスプレイにおいても同様の輝度ムラ解消効果が得られる。この場合絶縁隔壁２２によって有機ＥＬ素子間を区切ることにより、回路図４（ｂ）のように共通電極が陽極に接続される構造の有機ＥＬディスプレイに生じる輝度ムラを解消することができる。
【００５４】
以上説明した本発明の各実施形態において、絶縁基板１８は例えばガラス等から形成されるが、トップエミッション方式の有機ＥＬディスプレイであれば透明素材に限定されない。即ち絶縁基板１８は、絶縁体であれば特に限定されず、プラスチック等で形成されてもよい。
【００５５】
同様に陽極も透明素材である必要はなく、Ａｌ等の金属や、ステンレス等の薄い板を用いてよい。又、上記第１の開口窓は、ビアホール、スルーホール等の呼び方に限定されず、有機ＥＬ素子の陰極表面と共通電極とを電気的に導通する開口窓全てが含まれる。
【００５６】
絶縁隔壁２２は、第２電極層上方で横切り壁面が逆テーパーの形状を含むことが好ましく、いわゆる陰極隔壁であってよい。この場合絶縁隔壁２２は、陰極を積層する際のシャドーマスクとしての役割も果たす。あるいは絶縁隔壁２２は、単にセル領域３２間の表面での導通を遮断するためのみに用いられてもよい。この場合絶縁隔壁２２は、セル領域３２間を電気的に絶縁できれば、その形状、材質等は特に限定されない。
【００５７】
また、上記実施形態において、絶縁隔壁２２により囲まれるセル領域３２はロウ方向とコラム方向に区切られた長方形状であるが、セル領域３２の形状は特に限定されない。セル領域３２の形状は三角形状等、他の多角形状であってよい。またはセル領域３２の形状は円形状又は楕円形状であってもよい。あるいはそれぞれのセル領域３２の形状及び大きさは任意であってもよい。
【００５８】
これらの形状のセル領域３２は、例えばマトリクス状にロウとコラムに配置される。あるいはセル領域３２は三角格子、六角格子等の多角格子を組むように配列される。または任意に配置されてもよい。
【００５９】
その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。
【００６０】
【発明の効果】
本発明の有機ＥＬディスプレイは、絶縁隔壁２２を絶縁基板１８、絶縁層１９又は陽極１４上に立設して有機ＥＬ素子１２間を区切った。そのため有機ＥＬ素子１２の薄膜陰極１７を、隣接する画素３０間で切断することができ、画素３０間の薄膜陰極１７表面を介して流れるリーク電流を遮断することができる。従って有機ＥＬディスプレイに現れた広範囲の輝度ムラを、個々の画素３０における輝度ムラに置き換えることができる。即ち、人間が発見容易な広範囲なスポット状、ライン状の輝度ムラを解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明に係る有機ＥＬディスプレイの平面図。
（ｂ）図１（ａ）のＡ−Ａ断面図。
（ｃ）図１（ａ）のＢ−Ｂ断面図。
（ｄ）図１（ａ）のＣ−Ｃ断面図。
（ｅ）図１（ａ）のＤ−Ｄ断面図。
（ｆ）図１（ａ）のＥ−Ｅ断面図。
【図２】（ａ）本発明に係る有機ＥＬディスプレイの別の実施形態における断面図。
（ｂ）本発明に係る有機ＥＬディスプレイの更に別の実施形態における断面図。
【図３】本発明に係る有機ＥＬディスプレイの等価回路図。
【図４】（ａ）従来のトップエミッション型有機ＥＬディスプレイの理想的な等価回路図。
（ｂ）従来のトップエミッション型有機ＥＬディスプレイの現実的な等価回路図。
（ｃ）本発明のトップエミッション型有機ＥＬディスプレイの等価回路図。
【図５】（ａ）パッシブマトリクス方式の有機ＥＬディスプレイの斜視図。
（ｂ）パッシブマトリクス方式の有機ＥＬディスプレイの平面図。
【図６】（ａ）アクティブマトリクス方式の有機ＥＬディスプレイの斜視図。
（ｂ）アクティブマトリクス方式の有機ＥＬディスプレイの平面図。
【図７】（ａ）ボトムエミッション型有機ＥＬディスプレイの断面図。
（ｂ）トップエミッション型有機ＥＬディスプレイの断面図。
【図８】（ａ）従来の有機ＥＬディスプレイの平面図。
（ｂ）図８（ａ）の断面図。
【図９】ライン状の輝度ムラが発生したトップエミッション型有機ＥＬディスプレイ。
【図１０】（ａ）ボトム・エミッション方式及びアクティブマトリクス方式の有機ＥＬディスプレイの断面図。
（ｂ）第１表示電極ラインが形成された有機ＥＬディスプレイの斜視図。
（ｃ）隔壁が立設された有機ＥＬディスプレイの斜視図。
（ｄ）第２表示電極ラインが形成された有機ＥＬディスプレイの斜視図。
【図１１】トップ・エミッション方式及びアクティブマトリクス方式の有機ＥＬディスプレイの断面図。
【コードの説明】
１０、１１０、２１０、３１０：有機ＥＬディスプレイ
１２、１１２：有機ＥＬ素子
１３、１１３、２１３、３１３：材料層
１４、１１４：陽極
１１５：上面層
１６、１１６：陰極
１７、１１７：薄膜陰極
１８、１１８、２１８、３１８：絶縁基板
１９、３１９：絶縁層
２０、１２０、３２０：薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
２２、１２２：絶縁隔壁
２４、１２４：共通電極
２５、１２５：共通電極線
２６、１２６、３２６：ビアホール
３０、１３０：画素
３２、１３２：セル領域
１０９：輝度ムラ
２１４：第１表示電極ライン
２１５：第１表示電極部分
２１７：第２表示電極ライン
２１８：ガラス基板
２２２：隔壁
３１４：第１電極
３１７：第２電極
Claims (6)
- 絶縁基板と、
前記絶縁基板上に形成された共通電極と、
前記絶縁基板上の前記共通電極と近接した領域で、該共通電極と電気的に絶縁されて形成された第１電極層と、
前記共通電極の一部が露出する第１の開口窓と、前記第１電極層の少なくとも一部が露出する第２の開口窓とをそれぞれ開口させて前記絶縁基板上を被覆した絶縁層と、
前記絶縁基板上で共通電極を横切って前記各開口窓を囲んでセル領域を形成する絶縁隔壁と、
前記第２の開口窓から露出した前記第１電極層上に形成された材料層と、
前記絶縁隔壁で囲まれるセル領域内を被覆し、第１の開口窓を通して共通電極と電気的に接続された第２電極層と、
を含む、有機ＥＬディスプレイ。 - 前記絶縁隔壁は、横切り壁面が逆テーパーの形状を含む、請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイ。
- 前記セル領域は、前記絶縁隔壁により区切られた多角形状または円形状または楕円形状である、請求項１又は２に記載の有機ＥＬディスプレイ。
- 絶縁基板を準備するステップと、
前記絶縁基板上に共通電極を形成するステップと、
前記絶縁基板上の前記共通電極と近接した領域で、該共通電極と電気的に絶縁して第１電極層を形成するステップと、
前記共通電極の一部が露出する第１の開口窓と、前記第１電極層の少なくとも一部が露出する第２の開口窓とをそれぞれ開口させて前記絶縁基板上を絶縁層で被覆するステップと、
前記絶縁基板上で共通電極を横切って前記各開口窓を絶縁隔壁で囲んでセル領域を形成するステップと、
前記第２の開口窓から露出した前記第１電極層上に材料層を形成するステップと、
前記セル領域内を被覆し、第１の開口窓を通して共通電極と電気的に接続された第２電極層を形成するステップと、
を含む、有機ＥＬディスプレイを製造する方法。 - 絶縁基板を準備するステップと、
前記絶縁基板上に帯状の共通電極を形成するステップと、
前記絶縁基板上の前記共通電極と近接した領域で第１電極層を形成するステップと、
前記絶縁基板を絶縁層で被覆するステップと、
前記絶縁層をエッチングして、前記共通電極を横切り壁面が逆テーパ状の絶縁隔壁と、該絶縁隔壁で囲まれるセル領域に肉薄の絶縁層を形成するステップと、
前記セル領域内の前記絶縁層に、共通電極の一部が露出する第１の開口窓と、前記第１電極層の一部が露出する第２の開口窓を形成するステップと、
前記第２の開口窓から露出した前記第１電極層上に材料層を形成するステップと、
前記絶縁隔壁をマスクとして前記セル領域内を第２電極層で被覆し、前記材料層を被覆した該第２電極層を第１の開口窓を通して共通電極と電気的に接続するステップと、
を含む、有機ＥＬディスプレイを製造する方法。 - 第１の開口窓は、前記有機ＥＬ素子の第２電極層表面から前記共通電極線にまで達するビアホールである、請求項１乃至５に記載の有機ＥＬディスプレイ。
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