JP2004186069A

JP2004186069A - 発光素子、発光装置および電子機器

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Publication number: JP2004186069A
Application number: JP2002353670A
Authority: JP
Inventors: Akio Fukase; 章夫深瀬
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-12-05
Filing date: 2002-12-05
Publication date: 2004-07-02
Anticipated expiration: 2022-12-05
Also published as: JP4385592B2

Abstract

【課題】発光素子を構成する有機物からなる発光層自身が放出する光により発光層自らが劣化、損傷することを防止できる発光素子、発光装置および電子機器を提供する。
【解決手段】本発明に係る発光素子は、反射性電極層５と、透光性電極層２と、反射性電極層５と透光性電極層２との間に配置され、反射性電極層５及び透光性電極層２を介して供給されるキャリアによって発光する発光層３と、反射性電極層５と発光層３との間に配置され、発光層３が発した光を吸収する光吸収層４と、を備えたことを特徴としている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子、発光装置および電子機器に係る。より詳細には、発光層が発した光の反射光により発光層自らが劣化するのを抑制して、発光特性の長期安定化が図れる発光素子、発光装置および電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発光素子の一つに、有機物からなる発光層を備えた有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬと称す）素子がある。有機ＥＬ素子の構成としては、対向して設けられた２つの電極の間に、発光層を含む有機機能層が配置されてなるものが一般的である。
【０００３】
有機ＥＬ表示装置は、このような有機ＥＬ素子を二次元的に配置させてなる表示装置である。特にカラー表示を行う場合には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色ごとに、特定の波長域に発光スペクトルを有する発光層を備えた有機ＥＬ素子が所定の配列で配置される。
【０００４】
最近、上記構成からなる有機ＥＬ素子が紫外線の影響を受け劣化、損傷を来す問題が注目されており、次のような事例において解決すべき技術課題となっている。
（１）大量の紫外線が降り注ぐ屋外で使用する場合、有機ＥＬ素子を構成する発光層の有機物が激しく劣化したり又は損傷を受ける。
（２）有機ＥＬ素子の製造工程では、酸素や水分による経時劣化を防止するため、不活性ガスが封入された封止ケースを紫外線硬化接着剤で有機ＥＬ素子基板に接合する場合がある。この工程では、前記接着剤を硬化させるために用いる紫外線の一部が有機ＥＬ素子を構成する有機層に照射され、その結果、有機ＥＬ素子が劣化、損傷してしまう恐れがある。
【０００５】
このように素子の外部から入射する紫外線によって有機ＥＬ素子が劣化、損傷してしまう問題を解消する方法としては、次に示す技術が公知である。
（ａ）上記（１）の対策法としては、紫外線が素子に入射する側にある透明基板中や透明基板と陽極の間に紫外線吸収層を設ける方法が挙げられる（例えば、特許文献１参照）。
（ｂ）上記（２）の対策法としては、有機ＥＬ素子の封止ケース面や基板面、あるいは有機ＥＬ素子を載せる作業台等に紫外線吸収層を設けることにより、封止工程の際に有機ＥＬ素子を構成する有機層が紫外線照射の影響を受けるのを防止する方法が挙げられる（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
ところで、上述した有機ＥＬ素子は、キャリアの注入・輸送および再結合過程により生成した励起状態が基底状態に戻る際、そのエネルギー準位差に応じた電磁波を放出する。この電磁波は、波長が約４００ｎｍから８００ｎｍの光、いわゆる可視光で主に構成されるが、発光層をなす有機物の材料によっては４００ｎｍ以下の紫外線も含まれている場合がある。このため、前述したような外部からの紫外線が少ない場合でも、このように自らが放出した紫外線により劣化、損傷し有機ＥＬ素子としての機能が低下することが報告されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００７】
有機ＥＬ素子の発光層から発せられた光の約半分は、例えば透明陽極や透明基板を通過して素子外部に放出されるのに対し、残り半分の光は陰極に向かって進行する。通常は、この残り半分の光も有効に利用するため、陰極は反射機能を備えており、陰極で反射された光は再度発光層の中を通過した後、透明陽極や透明基板を通過して素子外部に放出される。したがって、従来は、発光層が発した光の中に例えば紫外線が含まれていれば、陰極で反射して再度発光層に戻った光にも紫外線が含まれているので、この戻り光に含まれる紫外線によって発光層自身が影響を受けることは避けられなかった。
【０００８】
本明細書では、上記透明陽極と同様に光を透過する機能を備えた電極層を透光性電極層と呼び、上記陰極と同様に光を反射する機能を備えた電極層を反射性電極層と呼称する。
【０００９】
しかしながら、上述した従来の対策法は素子外部から照射される紫外線のみを防ぐ方法であり、有機ＥＬ素子自身が放出する紫外線により自らが劣化、損傷することを防ぐことは困難であった。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００２−１８４５７２号公報
【特許文献２】
特開２００１−１２６８６８号公報
【非特許文献１】
ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．６７，ｐ３４２０（１９９５）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に鑑み、発光素子を構成する有機物からなる発光層自身が放出する光により発光層自らが劣化、損傷することを防止できる発光素子、発光装置および電子機器を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、反射性電極層と、透光性電極層と、前記反射性電極層と前記透光性電極層との間に配置され、前記反射性電極層及び前記透光性電極層を介して供給されるキャリアによって発光する発光層と、前記反射性電極層と前記発光層との間に配置され、該発光層が発した光を吸収する光吸収層と、を備えたことを特徴とする発光素子を提供する。
【００１３】
上記構成からなる発光素子であれば、反射性電極層及び透光性電極層を介して供給されるキャリアによって発光する発光層が発した光の約半分は、透光性電極層を通過して素子の外部に放出され、残りの約半分は反射性電極層の方向に進む。この反射性電極層に向けて進行する光は、反射性電極層に到達する前に、反射性電極層より手前に位置する光吸収層をまず通過（以下、第一通過と称す）する
。
【００１４】
次いで、この光吸収層を通過した光は反射性電極層に至り、この反射性電極層で反射される。その後、この反射性電極層で反射された光は再び光吸収層を通過（以下、第二通過と称す）してから発光層に至り、発光層、透光性電極層を順番に通過し、素子外部に放出される。
【００１５】
つまり、上記の発光層から反射性電極層に向けて進行した光は、第一通過と第二通過の２回、光吸収層の中を通過することになる。光吸収層は、発光層の劣化あるいは損傷に影響する光を吸収する性質を備えているので、この２度にわたる通過を経て再度発光層に戻ってきた光には、発光層の劣化あるいは損傷に影響を与える光の成分は殆ど残存しない。
【００１６】
ゆえに、この再度発光層に戻ってきた光が素子外部に放出される際に、たとえ発光層の中を通過しても、発光層が受ける影響を極めて小さなものに抑えることができるので、例えば有機ＥＬ素子のような発光素子の長寿命化が図れる。
【００１７】
上述した光吸収層としては、キャリア輸送性を有するホスト材料に前記発光層の発した光を吸収するゲスト材料を分散してなるものが好適に用いられる。
【００１８】
上記構成からなる発光素子において、前記光吸収層の吸収スペクトルＳ２ａｂの波長域は、少なくともλ１ｅｍ（Ｓ）以上λ１ａｂ（Ｌ）以下であることが望ましい。
【００１９】
ここで、λ１ａｂ（Ｌ）とは、前記発光層が有する吸収スペクトルＳ１ａｂにおいて、吸収強度が極大をなす波長（以下、吸収極大波長と呼ぶ）よりも長波長側に位置し、この吸収極大波長の吸収強度に比べて１／１００の吸収強度を備えた波長を長波長端部の波長を指す。
【００２０】
λ１ｅｍ（Ｓ）とは、前記発光層が有する発光スペクトルＳ１ｅｍにおいて、発光強度が極大をなす波長（以下、発光極大波長と呼ぶ）λ１ｅｍ（Ｐ）よりも短波長側に位置し、この発光極大波長の発光強度に比べて１／１００の発光強度を備えた波長を短波長端部の波長を意味する。
【００２１】
上記構成によれば、発光層から反射性電極層に向けて進行した光は、光吸収層を通過する際に、発光層の劣化あるいは損傷に影響を与える光の成分が主に含まれている波長域、すなわち、λ１ｅｍ（Ｓ）以上λ１ａｂ（Ｌ）以下の波長域の光が大幅に減衰した状態で反射性電極層に至り、この反射性電極層で反射される。
【００２２】
その後、反射性電極層で反射された光は、光吸収層を再度通過して発光層に至るが、この再度通過の際にも、発光層の劣化あるいは損傷に影響を与える光の成分が主に含まれている波長域の光は大幅に減衰させられる。この２度にわたる減衰を受けた光のみが発光層に戻ってくるので、発光層がこの戻り光により劣化あるいは損傷をきたすという問題は解消される。
【００２３】
光吸収層の吸収スペクトルＳ２ａｂは、前記波長域、すなわち、λ１ｅｍ（Ｓ）以上λ１ａｂ（Ｌ）以下の波長域において、有機発光層が有する発光スペクトルＳ１ｅｍに対する光吸収率が少なくとも５０％以上であることが好ましい。
【００２４】
上記構成によれば、発光層から第二電極に向けて進行し、上述した２回にわたる光吸収層の通過を経て発光層に戻ってきた光は、発光層の劣化あるいは損傷に影響を与える光の成分が主に含まれている波長域の成分が４分の１以下に減衰された状態を常に保つことができる。
【００２５】
本発明に係る発光装置は、上述した構成の発光素子を複数備えなり、該複数の発光素子を構成する各々の発光層に対応させて、異なる材料からなる光吸収層を個別に設けたことを特徴としている。
【００２６】
上記構成は、例えば、複数の発光素子として有機ＥＬ素子を二次元的に配置させてなる発光装置において、カラー表示を行うためにＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色ごとに、特定の波長域に発光スペクトルを有する有機発光層を備えた有機ＥＬ素子が用いられる場合に有効となる。
【００２７】
何故ならば、各発光層は特定の波長域に発光スペクトルを有しているので、各々発光層にとって有害となる、すなわち発光層を劣化あるいは損傷させる波長域はそれぞれ異なっているからである。
【００２８】
ゆえに、個々の有機発光層が異なる吸収スペクトルを有している場合には、それぞれの有機発光層に対応させて個別に設けられる光吸収層を異なる材料で形成することにより、各々発光層にとって有害となる波長域の光のみ減衰されるように選択して設計できる。
【００２９】
したがって、上記構成の発光装置であれば、個々の発光層が有する光学特性に合わせて柔軟な補正を個別に図ることが可能なので、複数の発光層が発する光の色度の最適化が図れる。
【００３０】
本発明に係る電子機器は、上述した発光装置を搭載したことを特徴としている。この構成によれば、上述したように、複数の発光層が発する光の色度を最適化した発光装置を搭載しているので、従来に比べて表示性能の向上した電子機器の提供が可能となる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る発光素子について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る発光素子の一例を示す模式的な断面図であり、１は基板、２は透光性電極層、３は発光層、４は光吸収層、５は反射性電極層を示す。ここで、光吸収層４は発光層３の劣化あるいは損傷に影響する波長域の光を吸収する性質を備えた材料からなる。
【００３２】
また、基板１と透光性電極層２としては発光層３が発する光を主に透過する材料が、反射性電極層５としては発光層３が発する光を主に反射する材料がそれぞれ用いられる。
【００３３】
上記構成であれば、発光層３が発した光の約半分は透光性電極層２および基板１を通過して素子の外部に放出され、残りの約半分は反射性電極層５の方向に進む。この反射性電極層５に向けて進行する光は、反射性電極層５に到達する前に、反射性電極層５より手前に位置する光吸収層４をまず通過（第一通過）する。
【００３４】
次いで、この光吸収層４を通過した光は反射性電極層５に至り、この反射性電極層５で反射される。その後、この反射性電極層５で反射された光は再び光吸収層４を通過（第二通過）してから発光層３に至り、発光層３、透光性電極層２、基板１の順番に通過し、素子外部に放出される。
【００３５】
したがって、光吸収層４が、発光層３の劣化あるいは損傷に影響する光を吸収する性質を備えてさえいれば、反射性電極層５で反射された光が原因となって発光層３が劣化あるいは損傷することは回避できる。
【００３６】
以下では、発光層３の劣化あるいは損傷に影響する光とは、如何なる波長域からなる光なのかについて図２および図３を用いて詳述する。
【００３７】
図２は、本発明の実施形態に係る発光層３の吸収強度および発光強度と波長λとの関係を示すグラフである。発光層３は、通常、図２に示すような発光スペクトルＳ１ｅｍと、この発光スペクトルＳ１ｅｍより低波長側に位置する吸収スペクトルＳ１ａｂを有している。
【００３８】
発光スペクトルＳ１ｅｍにおいて、Ｉ１ｅｍ（Ｐ）は発光強度の極大値（以下、発光ピーク強度と称する）であり、この極大値Ｉ１ｅｍ（Ｐ）が得られる波長（以下、発光ピーク波長と称する）がλ１ｅｍ（Ｐ）である。
【００３９】
同様に、吸収スペクトルＳ１ａｂにおいて、Ｉ１ａｂ（Ｐ）は吸収強度の極大値（以下、吸収ピーク強度と称する）であり、この極大値Ｉ１ａｂ（Ｐ）が得られる波長（以下、吸収ピーク波長と称する）がλ１ｅｍ（Ｐ）である。
【００４０】
ここで、図２に示したλ１ａｂ（Ｌ）は、発光層３が有する吸収スペクトルＳ１ａｂにおいて、吸収強度が極大をなす波長λ１ａｂ（Ｐ）よりも長波長側に位置し、この極大なす波長λ１ａｂ（Ｐ）の吸収強度Ｉ１ａｂ（Ｐ）に比べて１／１００の吸収強度を備えた波長であり、長波長端部の波長と定義する。
【００４１】
これに対し、図２に示したλ１ｅｍ（Ｓ）は、発光層３が有する発光スペクトルＳ１ｅｍにおいて、発光強度が極大をなす波長λ１ｅｍ（Ｐ）よりも短波長側に位置し、この極大をなす波長波長λ１ｅｍ（Ｐ）の発光強度Ｉ１ｅｍ（Ｐ）に比べて１／１００の発光強度を備えた波長であり、短波長端部の波長と定義する。
【００４２】
発光スペクトルＳ１ｅｍおける短波長端部の波長λ１ｅｍ（Ｓ）と吸収スペクトルＳ１ａｂにおける長波長端部の波長１ａｂ（Ｌ）との間の光は、発光層３が自ら発した光ではあるが、発光層３に再び戻ってした場合には自ら吸収してしまうことになる。
【００４３】
つまり、短波長端部の波長λ１ｅｍ（Ｓ）と長波長端部の波長１ａｂ（Ｌ）との間の波長域からなる光が、上述したところの発光層３の劣化あるいは損傷に影響する光に相当することが分かる。
【００４４】
本発明に係る発光素子は、短波長端部の波長λ１ｅｍ（Ｓ）と長波長端部の波長１ａｂ（Ｌ）との間の波長域からなる光が、発光層３に再び戻ってきた場合、その強度が減衰された状態で戻るように工夫した構成を備えている。この減衰をもたらすものが光吸収層４である。
【００４５】
以下では、このように配置される光吸収層４について図３に基づき説明する。図３は、光吸収層４の吸収強度と波長λとの関係を示すグラフである。図３において、Ｓ２ａｂは光吸収層４の吸収スペクトルであり、Ｉ２ａｂ（Ｐ）は吸収強度の極大値（以下、吸収ピーク強度と称する）であり、この極大値Ｉ２ａｂ（Ｐ）が得られる波長（以下、吸収ピーク波長と称する）がλ２ａｂ（Ｐ）である。
【００４６】
ここで、吸収スペクトルＳ２ａｂにおける長波長端部の波長λ２ａｂ（Ｌ）とは、吸収強度が極大をなす波長λ２ａｂ（Ｐ）よりも長波長側に位置し、この極大なす波長λ２ａｂ（Ｐ）の吸収強度Ｉ２ａｂ（Ｐ）に比べて１／１００の吸収強度を備えた波長である。
【００４７】
また、吸収スペクトルＳ２ａｂにおける短波長端部の波長λ２ａｂ（Ｓ）とは、吸収強度が極大をなす波長λ２ａｂ（Ｐ）よりも短波長側に位置し、この極大なす波長λ２ａｂ（Ｐ）の吸収強度Ｉ２ａｂ（Ｐ）に比べて１／１００の吸収強度を備えた波長である。
【００４８】
したがって、短波長端部の波長λ２ａｂ（Ｓ）から長波長端部の波長λ２ａｂ（Ｌ）にわたる吸収スペクトルＳ２ａｂを備えてなる光吸収層４を発光層３と反射性電極層５との間に設け、反射性電極層５で反射された光が原因となって発光層３が劣化あるいは損傷するのを回避するためには、少なくともλ２ａｂ（Ｓ）がλ１ｅｍ（Ｓ）以下であり、かつ、λ２ａｂ（Ｌ）がλ１ａｂ（Ｌ）以上となるように、光吸収層４の材料を選択すればよいことが図２および図３から分かる。
【００４９】
光吸収層４の吸収スペクトルＳ２ａｂは、λ１ｅｍ（Ｓ）以上λ１ａｂ（Ｌ）以下の波長域において、発光層３の発光スペクトルＳ１ｅｍに対する光吸収率が少なくとも５０％以上であることが望ましい。
【００５０】
この構成によれば、反射性電極層５で反射されて発光層３に戻ってくる光は、まず発光層３から反射性電極層５に向けて進行し、途中で２回にわたる光吸収層４の通過（第一通過と第二通過を指す）を経て、発光層３に戻ることになる。
【００５１】
ゆえに、発光層３から反射性電極層５に向けて進行する光は、往路の第一通過で最初の５０％減衰を受け、次いで復路の第二通過で再び５０％減衰を受けることになるので、反射性電極層５で反射されて発光層３に戻ってくる光には、結局、発光層３の劣化あるいは損傷に影響を与える波長域の光が４分の１以下に減衰された状態で含まれることになる。
【００５２】
したがって、発光層３の発光スペクトルＳ１ｅｍに対する光吸収率が少なくとも５０％以上とすることによって、発光層３が受ける劣化あるいは損傷を効率よく回避できるのでより好ましい。
【００５３】
本発明に係る発光装置は、上述した構成の発光素子を複数備えなり、該複数の発光素子を構成する各々の発光層に対応させて、異なる材料からなる光吸収層を個別に設けたことを特徴としている。
【００５４】
図１に示すような発光層３を複数備え、個々の発光層３が異なる吸収スペクトルを有している発光素子であれば、それぞれの発光層３に対応させて個別に設けられる光吸収層４は異なる材料からなる構成としてもよい。
【００５５】
この構成は、発光層３として、例えば、カラー表示を行うためにＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色ごとに、特定の波長域に発光スペクトルを有する有機発光層を備えた有機ＥＬ素子に好適に用いられる。
【００５６】
つまり、各色対応して設けられる個々の有機発光層（発光層３）は特定の波長域に発光スペクトルを有しているので、それぞれの発光層にとって有害となる、すなわち発光層を劣化あるいは損傷させる波長域は各々異なっている。
【００５７】
そこで、それぞれの有機発光層（発光層３）に対応させて個別に設けられる光吸収層４を異なる材料で形成することにより、それぞれの有機発光層（発光層３）にとって有害となる波長域の光のみ減衰されるように選択して設けることが可能となる。これにより、３色の色再現性が長期にわたって安定した発光装置の提供が可能となる。
【００５８】
以下では、上述した構成の発光素子を複数備えなり、該複数の発光素子を構成する各々の発光層に対応させて、異なる材料からなる光吸収層を個別に設けた発光装置について、図４を参照して具体的に述べる。
【００５９】
図４は、本発明の実施形態に係る発光装置の一例である有機ＥＬ装置における表示領域の一部断面構造を拡大した概略図であり、この図面では３つの画素領域Ａが図示されている。個々の画素領域Ａは、上述したような発光素子の構造を備えている。具体的には、図１の発光層３に相当する部分は図４において１１０で示す機能層である。
【００６０】
同様に、発光層３が発する光を主に透過する透光性電極層２に相当する部分は図４において１２で示す陰極であり、発光層３が発する光を主に反射する反射性電極層５に相当する部分は図４において１１１で示す画素電極である。
【００６１】
さらには、図１に示した、発光層３と反射性電極層５との間に配され発光層３の劣化あるいは損傷に影響する波長域の光を吸収する性質を備えた光吸収層４に相当する部分は、図４において１５で示す部材である。
【００６２】
この発光装置２０は、基体２１上に、ＴＦＴなどの回路や２つの層間絶縁膜１４４ａ、１４４ｂなどが設けられた回路素子部１４と、画素電極１１１、機能層１１０および陰極１２などが設けられた発光素子部１１と、封止樹脂１３１および封止基板１３２が設けられた封止部１３とが順次積層された構成からなる。
【００６３】
なお、図４における機能層１１０は、有機発光層１１０ｂと正孔注入／輸送層１１０ａから構成された場合を示しているが、後者は設けず前者のみとしても構わない。また、図４の電子装置２０では、回路素子部１４とこれを載置した基体２１が図１の基板１に相当する。
【００６４】
図４の電子装置２０を構成する光吸収層１５は、画素電極１１１と機能層１１０との間に配置されている。この構成により、機能層１１０から陰極１２側に発した光は、封止部１３を通過して封止部１３の上方（観測者側）に出射される。
【００６５】
これに対して、機能層１１０から基体２１側に発した光は、まず光吸収層１５を通過してから画素電極１１１に至り、この画素電極で反射されて再び光吸収層１５を通過した後、機能層１１０と陰極１２を順に通過し、さらに封止部１３を通過して封止部１３の上方（観測者側）に出るようになっている。
【００６６】
したがって、上記構成であれば、機能層１１０から基体２１側に発した光は、画素電極１１１を２回通過することにより、機能層１１０をなす有機発光層１１０ｂにとって有害な波長域の光は取り除かれてから、再び有機発光層１１０ｂを通過することになる。
【００６７】
特に、図４の電子装置は、有機発光層１１０ｂを複数備え、個々の有機発光層１１０ｂが異なる吸収スペクトルを有している場合に相当する。図４では、記号Ｒで特定される左側の有機発光層１１０ｂが赤色の光を、記号Ｇで特定される中央の有機発光層１１０ｂが緑色の光を、記号Ｂで特定される有機発光層１１０ｂが青色の光を、それぞれ発するものである。
【００６８】
そして、記号Ｒ、Ｇ、Ｂで表記したそれぞれの有機発光層１１０ｂ３に対応させて、個別に光吸収層１５は設けられている。
【００６９】
この個別に配された光吸収層１５は、記号Ｒ、Ｇ、Ｂで表記したそれぞれの有機発光層１１０ｂにとって有害となる波長域の光がそれぞれ除去できるように、異なる材料の選択を可能とする。
【００７０】
ゆえに、この構成は、個々の有機発光層１１０ｂが有する発光スペクトルや吸収スペクトルの状態に応じて、最適な吸収スペクトル、すなわち個々の有機発光層１１０ｂにとって有害な波長域の光を除去可能な吸収スペクトルを備えた光吸収層１５を設けることを可能とする。
【００７１】
この個別に配された光吸収層１５を備えることによって、複数の有機発光層１１０ｂが異なる波長域の発光スペクトルや吸収スペクトルを有していても、個々の有機発光層１１０ｂが有する光学特性に合わせて柔軟に補正することができる。
【００７２】
具体的には、例えば図４に例示したようなカラー表示対応の電子装置において、何れかの有機発光層１１０ｂが発する光の色度が所定の目標値から離れている場合であっても、従来のように有機発光層１１０ｂの材料を変更することなく、光吸収層１５によって容易に発光色度の補正が可能となる。
【００７３】
有機発光層１１０ｂの材料を変更することによって発光色度の補正を行う従来法では、有機発光層が発する光の色度を補正する場合、輝度低下を招き、光の取り出し効率が低下する恐れがあったが、光吸収層１５を設けた本発明であれば、このような従来法における問題は解消される。
【００７４】
したがって、本発明によれば、有機発光層１１０ｂの発する光の色度の最適化を図ることができ、しかも光の取り出し効率の高い発光装置の提供が可能となる。
【００７５】
図４の発光装置における光吸収層１５としては、対向して配置される有機発光層１１０ｂの吸収スペクトルを包み込むことが可能な波長域からなる吸収スペクトルを有する材料が選定される。
【００７６】
例えば、主たる発光色が赤色である記号Ｒで特定される左側の有機発光層１１０ｂに対応して設ける光吸収層１５にドーピングする材料としては、ローダミンＢが好ましい。
【００７７】
また、主たる発光色が緑色である記号Ｇで特定される中央の有機発光層１１０ｂに対応して設ける光吸収層１５にドーピングする材料としては、クマリン誘導体、特に３−（２−ｂｅｎｚｏｔｈｉａｚｏｌｙ１）−７−（ｄｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ）ｃｏｕｍａｒｉｎｅ等が望ましい。
【００７８】
さらに、主たる発光色が青色である記号Ｂで特定される右側の有機発光層１１０ｂに対応して設ける光吸収層１５にドーピングする材料としては、クマリン誘導体、特に７−ｈｙｄｏｒｏｘｙ−５−ｍｅｔｈｙｌ−３−ｐｈｅｎｙｌｃｏｕｍａｒｉｎｅ等が好適である。
【００７９】
光吸収層１５の膜厚は、５ｎｍ〜５０ｎｍの範囲が好ましく、特に２０ｎｍ付近がよい。膜厚が５ｎｍ未満では、吸収強度が乏しく、有機発光層の劣化あるいは損傷に影響する光を完全に吸収することができないので芳しくない。また膜厚が５０ｎｍを越えると、素子の駆動電圧が高くなり、効率の低下に繋がるので好ましくない。
【００８０】
また図４の発光装置において、画素電極１１１としては反射機能を備えた導電材料を用いることにより、有機発光層１１０ｂが発した光を反射できる。この反射機能を備えた導電材料としては、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、又はこれらの元素を含む合金などが挙げられる。
【００８１】
一方、陰極１２としては透明な導電材料を用いることにより、有機発光層１１０ｂが発した光を通過することができる。この透明な導電材料としては、ＩＴＯ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｎｉ、もしくはＰｄが挙げられるが、中でも第二層間絶縁膜１４４ｂと同じ製造法であるインクジェット法を用いて形成可能なＩＴＯが望ましい。
【００８２】
回路素子部１４には、基体２上にシリコン酸化膜からなる下地保護膜２１ｃが形成され、この下地保護膜２１ｃ上に多結晶シリコンからなる島状の半導体膜１４１が形成されている。
【００８３】
尚、半導体膜１４１には、ソース領域１４１ａ及びドレイン領域１４１ｂが高濃度Ｐイオン打ち込みにより形成されている。なお、Ｐが導入されなかった部分がチャネル領域１４１ｃとなっている。
【００８４】
更に回路素子部１４には、下地保護膜２１ｃ及び半導体膜１４１を覆う透明なゲート絶縁膜１４２が形成され、ゲート絶縁膜１４２上にはＡｌ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ等からなるゲート電極１４３（走査線１０１）が形成され、ゲート電極１４３及びゲート絶縁膜１４２上には透明な第１層間絶縁膜１４４ａと第２層間絶縁膜１４４ｂが形成されている。ゲート電極１４３は半導体膜１４１のチャネル領域１４１ｃに対応する位置に設けられている。
【００８５】
また、第１層間絶縁膜１４４ａと第２層間絶縁膜１４４ｂを貫通して、半導体膜１４１のソース領域１４１ａとドレイン領域１４１ｂにそれぞれ接続されるコンタクトホール１４５，１４６が形成されている。
【００８６】
そして、第２層間絶縁膜１４４ｂ上には、ＩＴＯ等からなる透明な画素電極１１１が所定の形状にパターニングされて形成され、一方のコンタクトホール１４５がこの画素電極１１１に接続されている。また、もう一方のコンタクトホール１４６は電源線１０３に接続されている。
【００８７】
このようにして、回路素子部１４には、各画素電極１１１に接続された駆動用の薄膜トランジスタ１２３が形成されている。なお、回路素子部１４には、保持容量ｃａｐ及びスイッチング用の薄膜トランジスタも形成されているが、図４ではこれらの図示を省略している。
【００８８】
発光素子部１１は、図４に示すように、複数の画素電極１１１の各々に積層された機能層１１０と、各画素電極１１１及び機能層１１０の間に設けられて各機能層１１０を区画するバンク部１１２と、機能層１１０上に形成された陰極１２とを主体として構成されている。
【００８９】
そして、これらの画素電極１１１、機能層１１０及び陰極１２によって発光素子が構成される。ここで、画素電極１１１は、例えばＩＴＯにより形成されてなり、平面視略矩形にパターニングされて形成されている。
【００９０】
バンク部１１２は、図４に示すように、基体２側に位置する無機物バンク層１１２ａ（第１バンク層とも呼ぶ）と基体２から離れて位置する有機物バンク層１１２ｂ（第２バンク層とも呼ぶ）とが積層されて構成される。
【００９１】
無機物バンク層、有機物バンク層（１１２ａ、１１２ｂ）は、画素電極１１１の周縁部上に乗上げるように形成されている。平面的には、画素電極１１１の周囲と無機物バンク層１１２ａとが平面的に重なるように配置された構造となっている。
【００９２】
また、有機物バンク層１１２ｂも同様であり、画素電極１１１の一部と平面的に重なるように配置されている。また無機物バンク層１１２ａは、有機物バンク層１１２ｂよりも画素電極１１１の中央側に更に形成されている。
【００９３】
このようにして、無機物バンク層１１２ａの各第１積層部１１２ｅが画素電極１１１の内側に形成されることにより、画素電極１１１の形成位置に対応する下部開口部１１２ｃが設けられている。
【００９４】
また、有機物バンク層１１２ｂには、上部開口部１１２ｄが形成されている。この上部開口部１１２ｄは、画素電極１１１の形成位置及び下部開口部１１２ｃに対応するように設けられている。
【００９５】
上部開口部１１２ｄは、図３に示すように、下部開口部１１２ｃより広く、画素電極１１１より狭く形成されている。また、上部開口部１１２ｄの上部の位置と、画素電極１１１の端部とがほぼ同じ位置になるように形成される場合もある。
【００９６】
この場合は、図３に示すように、有機物バンク層１１２ｂの上部開口部１１２ｄの断面が傾斜する形状となる。
【００９７】
そしてバンク部１１２には、下部開口部１１２ｃ及び上部開口部１１２ｄが連通することにより、無機物バンク層１１２ａ及び有機物バンク層１１２ｂを貫通する開口部１１２ｇが形成されている。
【００９８】
無機物バンク層１１２ａとしては、例えば、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２等の無機材料が好適に用いられる。有機物バンク層１１２ｂとしては、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂等の耐熱性と耐溶媒性のある材料が好適に用いられる。
【００９９】
機能層１１０は、画素電極１１１上に積層された正孔注入／輸送層１１０ａと、正孔注入／輸送層１１０ａ上に隣接して形成された有機発光層１１０ｂとから構成されている。なお、必要に応じて、有機発光層１１０ｂに隣接して電子注入輸送層などの機能を有する他の機能層を更に形成しても構わない。
【０１００】
正孔注入／輸送層１１０ａは、正孔を有機発光層１１０ｂに注入する機能を有するとともに、正孔を正孔注入／輸送層１１０ａ内部において輸送する機能を有する。このような正孔注入／輸送層１１０ａを画素電極１１１と有機発光層１１０ｂの間に設けることにより、有機発光層１１０ｂの発光効率、寿命等の素子特性が向上する。
【０１０１】
また、有機発光層１１０ｂでは、正孔注入／輸送層１１０ａから注入された正孔と、陰極１２から注入される電子が有機発光層１１０ｂで再結合し、発光が生じる。
【０１０２】
有機発光層１１０ｂは、赤色（Ｒ）に発光する赤色有機発光層１１０ｂ１、緑色（Ｇ）に発光する緑色有機発光層１１０ｂ２、及び青色（Ｂ）に発光する青色有機発光層１１０ｂ３、の３種類を有し、各有機発光層１１０ｂ１〜１１０ｂ３がストライプ配置されている。
【０１０３】
陰極１２は、発光素子部１１の全面に形成されており、対向して設けられた画素電極１１１と対をなして機能層１１０に電流を流す役割を担う。この陰極１２としては、画素電極と同様な、透明な導電材料が使用できる。
【０１０４】
例えば、陰極１２を構成する材料としては、ＩＴＯ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｍｇ、ＡｇもしくはＰｄが挙げられる。中でもインクジェット法を用いて形成可能なＩＴＯが望ましい。
【０１０５】
さらに、陰極１２上には、封止樹脂１３１と封止基板１３２からなる封止部１３が設けられる。封止部１３は表示素子部１０の酸化防止あるいは外力による破壊の防御などを目的として、陰極１２の全面に形成される。
【０１０６】
本発明に係る電子装置２０は、上述した構成物からなっている。
上述した電子装置２０では、図４に示すように、有機発光層１１０ａを含む機能層１１０と画素電極１１１との間に光吸収層１５を設けた例、について詳細に説明した。
【０１０７】
これに対して、有機発光層１１０ａから発した光の進行方向が、上述した方向とは逆方向である場合にも、本発明に係る光吸収層１５を設けることができる。
【０１０８】
すなわち、電子装置２０において、機能層１１０を構成する有機発光層１１０ａから基体２１側に発した光が、回路素子部１４および基体２１を透過して基体２１の下方（観測者側）に出射されると共に、機能層１１０から基体２の反対側に発した光が陰極１２を通過して封止部１３により反射されて、回路素子部１４および基体２１を透過して基体２１の下方（観測者側）に出射される場合である。
【０１０９】
有機発光層１１０ａから発した光の進行方向が、このように基体２１の下方（観測者側）に出射される場合には、例えば陰極１２と封止部１３との間に本発明に係る光吸収層１５を設けることが可能である。また、陰極１２が反射機能も備えている場合には、本発明に係る光吸収層１５は機能層１１０と陰極１２との間に配置すればよい。
【０１１０】
（電子機器）
本発明に係る電子機器は上述した発光装置を搭載したことを特徴としている。この構成からなる電子機器の具体例について図５を参照して説明する。
【０１１１】
図５は、本発明の実施形態に係る電子機器の一例であるワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置を示した斜視図である。図５において、１２００は情報処理装置、１２０２はキーボードなどの入力部、１２０４は情報処理装置本体、１２０６は上記の発光装置を用いた表示部を示している。
【０１１２】
図５に示す電子機器は、上記実施形態の発光装置を搭載しているので、表示部における輝度が長期にわたって安定であることから、長期信頼性の高い電子機器の提供が可能となる。
【０１１３】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能であり、実施形態で挙げた具体的な材料や層構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る発光素子の一例を示す模式的な断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る発光層の吸収強度および発光強度と波長λとの関係を示すグラフである。
【図３】本発明の実施形態に係る光吸収層の吸収強度と波長λとの関係を示すグラフである。
【図４】本発明の実施形態に係る発光装置の一例である有機ＥＬ装置における表示領域の一部断面構造を拡大した概略図である。
【図５】本発明の実施形態に係る電子機器の一例を示した斜視図である。
【符号の説明】
Ｓ１ａｂ発光層の吸収スペクトル、Ｓ１ｅｍ発光層の発光スペクトル、Ｓ２ａｂ光吸収層の吸収スペクトル、１基板、２透光性電極層、３発光層、４光吸収層、５反射性電極層、１２陰極、１１０機能層、１１０ａ正孔注入／輸送層、１１０ｂ有機発光層、１５光吸収層、１１１画素電極。

Claims

反射性電極層と、
透光性電極層と、
前記反射性電極層と前記透光性電極層との間に配置され、該反射性電極層及び前記透光性電極層を介して供給されるキャリアによって発光する発光層と、
前記反射性電極層と前記発光層との間に配置され、該発光層が発した光を吸収する光吸収層と、
を備えたことを特徴とする発光素子。
前記光吸収層は、キャリア輸送性を有するホスト材料に前記発光層の発した光を吸収するゲスト材料を分散してなること、
を特徴とする請求項１に記載の発光素子。
前記発光層の吸収スペクトルにおいて、吸収極大波長よりも長波長であり、かつ、該吸収極大波長における吸収強度に比べて１／１００の吸収強度となる波長をλ１ａｂ（Ｌ）と定義し、
前記発光層の発光スペクトルにおいて、発光極大波長よりも短波長であり、かつ、該発光極大波長の発光強度に比べて１／１００となる波長をλ１ｅｍ（Ｓ）と定義したとき、
前記光吸収層は、少なくともλ１ｅｍ（Ｓ）以上λ１ａｂ（Ｌ）以下の波長域の光を吸収することを特徴とする請求項１又は２に記載の発光素子。
前記光吸収層は、前記発光層が発する光のうち前記波長域の光の５０％以上を吸収することを特徴とする請求項３に記載の発光素子。
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の発光素子を複数備えてなり、該複数の発光素子を構成する各々の発光層に対応させて、異なる材料からなる光吸収層を個別に設けたことを特徴とする発光装置。
請求項５に記載の発光装置を搭載したことを特徴とする電子機器。