JP2008218081A - 有機ｅｌ素子アレイ及びその製造方法 - Google Patents
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-
- H01L51/5265—
Abstract
【課題】有機化合物層や透明電極での光吸収における損失を低減させ、有機化合物層や透明電極の塗り分け工程を簡略化し、発光色ごとに最適な光路長を有する微小共振器構造を備えた有機ＥＬ素子アレイを提供する。
【解決手段】有機ＥＬ素子アレイにおいて、透明電極の光取り出し側に透明層が配置され、透明電極と透明層との間に透明な光路長調整層が配置されている。光路長調整層は、透明層との間で、透明電極との間よりも大きな屈折率差を有し、かつ有機化合物層及び透明電極より光学吸収が小さい。光路長調整層と透明層との界面と、有機化合物層と反射電極との界面で微小共振器構造が構成されていることを特徴とする。
【選択図】図１
【解決手段】有機ＥＬ素子アレイにおいて、透明電極の光取り出し側に透明層が配置され、透明電極と透明層との間に透明な光路長調整層が配置されている。光路長調整層は、透明層との間で、透明電極との間よりも大きな屈折率差を有し、かつ有機化合物層及び透明電極より光学吸収が小さい。光路長調整層と透明層との界面と、有機化合物層と反射電極との界面で微小共振器構造が構成されていることを特徴とする。
【選択図】図１
Description
本発明は、有機ＥＬ素子（以下、素子と省略する場合がある。）が複数個配列されてなる有機ＥＬ素子アレイ及びその製造方法に関し、特に、素子内に微小共振器構造を備えた有機ＥＬ素子アレイ及びその製造方法に関する。
近年、ブラウン管に代わる表示装置として、軽量で消費電力の小さいフラット表示装置の研究、開発が行われている。このなかで、有機ＥＬ素子アレイを備えた表示装置は、自発光で、応答速度が高速であり、低消費電力での駆動が可能な表示装置として、注目されている。
有機ＥＬ素子アレイを構成する有機ＥＬ素子は、対向する電極間に有機化合物層を挟持した構成とされている。有機ＥＬ素子の両電極間に電圧を印加すると、一方の電極から注入された電子と他方の電極から注入されたホールとが前記有機化合物層の発光層で再結合し、発生する再結合エネルギーにより前記発光層中の有機発光分子が励起される。励起状態にある有機発光分子が基底状態に戻る際に、放出されるエネルギーを光として取り出すことにより、有機ＥＬ素子は発光する。そのなかでも、ＴＦＴ基板上に積層した素子を発光させ、その光をＴＦＴ駆動回路や配線等が形成されている基板側とは反対の方向（いわゆるトップ側）から高効率に光を取り出す構成、すなわちトップエミッション型の表示装置の開発が進んでいる。
また有機ＥＬ素子において、光の干渉効果を利用する試みがなされている。特許文献１は、光反射材料からなる第一電極（反射電極）と、透明電極からなる第二電極との間に発光層を挟持し、第二電極及び発光層の少なくとも一方が発光層で発光した光を共振させる共振構造の共振部となる表示素子を開示している。この素子では、下記式１を満たす範囲で、共振部の光学的距離Ｌが正の最小値となるように構成されている。
＜式１＞
（２Ｌ）／λ1＋Φ／（２π）＝ｍ（ｍは整数）
Ｌ：共振部の光学的距離
Φ：発光層で発生した光が共振部の両端で反射する際に生じる位相シフト
λ1：発光層で発生した光のうちの取り出したい光のスペクトルのピーク波長
＜式１＞
（２Ｌ）／λ1＋Φ／（２π）＝ｍ（ｍは整数）
Ｌ：共振部の光学的距離
Φ：発光層で発生した光が共振部の両端で反射する際に生じる位相シフト
λ1：発光層で発生した光のうちの取り出したい光のスペクトルのピーク波長
また各素子に微小共振器構造として機能するマイクロキャビティを形成し、特定波長の光を取り出すことも試みられており、この微小共振器構造を利用することで、特定の波長の光を選択増強することができる。特許文献２は、第一の反射装置と部分的に反射性を持つ第二の反射装置とを備え、所定の波長λ2において透明な材料からなるスペーサ層を備えた有機発光装置である。ここで電極間の光路長は、下記式２を満たすことを特徴としており、スペーサ層の厚さで光路長を調整している。
＜式２＞
Ｄ＝Ｎλ2／２（Ｎは正の整数）
Ｄ：光路長
λ2：波長
国際公開ＷＯ０１／０３９５５４
特開２００２−２９９０５７号公報
＜式２＞
Ｄ＝Ｎλ2／２（Ｎは正の整数）
Ｄ：光路長
λ2：波長
特許文献１に記載されている微小共振器構造を形成するには、発光色ごとに光路長を調整する必要があり、有機化合物層の光学長、反射電極の位相差シフト等を調整することが一般的である。しかし、透明電極や、有機化合物層の膜厚を塗り分ける工程が必要とされ、微小共振器構造の作成工程が複雑化してしまう。また有機化合物層や透明電極を厚膜化することによる光吸収損失が、発光効率の低減をもたらす場合がある。
本発明の目的は、有機化合物層や透明電極での光吸収における損失を低減させ、有機化合物層や透明電極の塗り分け工程を簡略化し、発光色ごとに最適な光路長を有する微小共振器構造を備えた有機ＥＬ素子アレイ及びその製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために本発明は、
基板の上に反射電極と透明電極との間に少なくとも発光層を含む有機化合物層を挟持した有機ＥＬ素子が複数個配列されてなり、前記発光層からの発光が前記透明電極の側から取り出される有機ＥＬ素子アレイにおいて、
前記透明電極の光取り出し側に透明層が配置され、
前記透明電極と前記透明層との間に透明な光路長調整層が配置されており、前記光路長調整層は、前記透明層との間で、前記透明電極との間よりも大きな屈折率差を有し、かつ前記有機化合物層及び前記透明電極より光学吸収が小さく、
前記光路長調整層と前記透明層との界面と、前記有機化合物層と前記反射電極との界面で微小共振器構造が構成されていることを特徴とする。
基板の上に反射電極と透明電極との間に少なくとも発光層を含む有機化合物層を挟持した有機ＥＬ素子が複数個配列されてなり、前記発光層からの発光が前記透明電極の側から取り出される有機ＥＬ素子アレイにおいて、
前記透明電極の光取り出し側に透明層が配置され、
前記透明電極と前記透明層との間に透明な光路長調整層が配置されており、前記光路長調整層は、前記透明層との間で、前記透明電極との間よりも大きな屈折率差を有し、かつ前記有機化合物層及び前記透明電極より光学吸収が小さく、
前記光路長調整層と前記透明層との界面と、前記有機化合物層と前記反射電極との界面で微小共振器構造が構成されていることを特徴とする。
本発明によれば、微小共振器構造の光路長を有機化合物層や透明電極ではなく、光学吸収の少ない光路長調整層で発光色ごとに光路長を調整している。そのため、有機化合物層や透明電極の光学吸収による損失を抑えた、最適な光学長を発光色ごとに調整することが可能である。
しかも有機化合物層や透明電極の膜厚は、光学干渉の影響を受けずに設定することが可能となり、素子全体の電荷バランスを優先して素子構成を決定することができる。
また有機化合物層や透明電極において、従来、光路長を調整するために発光色ごとに膜厚を塗り分けていた工程を、共通層で統一できるため、成膜プロセスが簡略化される。
さらに光路長調整層として防湿性の高い保護膜を用いることで、水分の浸入を防止し有機ＥＬ素子の劣化を抑制することができる。
＜第１の実施の形態＞
以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。図１は本発明の有機ＥＬ素子アレイの一例を示す断面模式図である。
以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。図１は本発明の有機ＥＬ素子アレイの一例を示す断面模式図である。
図１において１１は基板、１２は反射アノード電極（反射電極）、１３は有機化合物層、１４は透明カソード電極（透明電極）、１５は光路長調整層、１６は透明層、１７は素子分離膜である。
図１に示した有機ＥＬ素子アレイは、基板１上に反射アノード電極１２と透明カソード電極１４との間に少なくとも発光層を含む有機化合物層１３を挟持した有機ＥＬ素子が複数個配列されている。前記発光層からの発光が前記透明カソード電極１４から取り出されるトップエミッション型に構成されている。
特に、上記有機ＥＬ素子アレイは、特定波長の発光を選択増強することを可能とする微小共振器構造が構成されている。しかし、従来の有機化合物層や透明カソード電極の膜厚を調整することで最適な光路長の微小共振器構造を構成しても、前記有機化合物層や前記透明カソード電極における光学吸収等により微小共振器構造の干渉効果が低減されてしまう。また、有機化合物層及び透明カソード電極の光路長を優先して素子を構成すると、素子全体の電荷バランスを悪化させてしまう可能性がある。
ここで有機化合物層、特に電子注入層が光学吸収を引き起こしていることがわかる一例を示す。
図２は、本実施の形態に係わる電子注入層の透過率と反射率との波長依存性データである。図２から５５０ｎｍ付近から波長が短くなるにつれ、透過率が低下し、特に青色の波長領域である４００ｎｍ〜５００ｎｍでは透過率は６０％ほどまで減少してしまうことがわかる。そのため、微小共振器構造による繰り返し反射が、電子注入層での光学吸収を増加させてしまい、十分な干渉効果を得ることができない場合がある。したがって、微小共振器構造に組み込む電子注入層は可能な限り薄い方が望ましい。
そこで本発明は、素子全体の電荷バランスに影響を及ぼさないように、前記透明カソード電極１４の光取り出し側に透明層１６を配置し、前記透明カソード電極１４と前記透明層１６との間に透明な光路長調整層１５を配置した。これにより、光学吸収の高い有機化合物層１３や透明カソード電極１４の膜厚を極力薄く、不足した光路長を光路長調整層１５で補う構成とした。
光路長調整層１５としては光学吸収の少ない透明膜を用いる。本実施の形態では光路長調整層１５は１００ｎｍの膜厚を積層した時に、波長４５０ｎｍ〜７５０ｎｍにおいて８０％以上の透過率を示すものを用いた。これは透明カソード電極１４であるＩＴＯやＩＺＯよりも透過率が高く、光路長調整層１５における光学吸収を抑えるためである。また有機ＥＬ素子を水分や酸素から保護するために防湿性を兼ね備えた膜であると最適である。
例えば、水分遮断効果を発揮する膜として、窒化シリコン（ＳｉＮx）が好ましい。ガラス基板に１００ｎｍの膜厚で積層したＳｉ3Ｎ4の透過率は８０％〜９０％である。また透過率が９５％以上と高い、ＳｉＯ2を用いても良い。Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＯ2の屈折率はそれぞれ２．０〜２．１、１．４〜１．５である。
光路長調整層１５の成膜法として、減圧ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法やＣＶＤ法等によるマスク塗り分けが望ましい。また、抵抗加熱を使用した蒸着法やインクジェット法を使用した塗布法でもよい。
透明層１６は光学的に透明で、屈折率差が大きくなるような材料を選択することが重要である。第二の屈折率（透明層１６の屈折率）を第一の屈折率（透明カソード電極１４の屈折率）よりも小さくする場合は、光路長調整層１５の光取り出し側には空気や不活性ガスのような無色透明の気体層が接していることが好ましい。この場合、透明層１６は有していない構成となる。
透明カソード電極１４が無機酸化物や導電材料で構成される場合には、屈折率が小さいＭｇＦ2や，ＰＳＧ膜などの無機堆積物を用いてもよい。ＭｇＦ2、ＰＳＧ膜の屈折率はそれぞれ１．４〜１．７、１．４〜１．５である。
逆に、第二の屈折率（透明層１６の屈折率）を第一の屈折率（透明カソード電極１４の屈折率）よりも大きくする場合は、透明層１６の媒質として例えばＴｉＯ2などを用いることができる。ＴｉＯ2は屈折率が２．３と高いため、光路長調整層１５と大きな屈折率差を作ることができる。
透明層１６の光学的な厚さは、可視域における特定の波長に対しての選択的干渉効果が発現しない程度、例えば２０μｍ以上３０μｍ以下であれば、その外側に屈折率の異なる部材、例えば、透明の保護基板や封止基板が配置されても構わない。
上記の構成とすることで、前記光路長調整層１５は、透明層１６との間で、透明カソード電極１４との間よりも大きな屈折率差を有し、発光は透明層１６との界面で起こることになる。
このとき、有機ＥＬ素子アレイを互いに発光色が異なる有機ＥＬ素子を複数個有するカラー有機ＥＬ素子アレイとする場合、光路長調整層１５の膜厚を発光色ごとに塗り分けて異ならせ、最適な共振領域を持った微小共振器構造を構成することができる。つまり、反射アノード電極１２と有機化合物層１３との界面から光路長調整層１５と透明層１６との界面までを共振領域として機能するよう膜厚を設定することが望ましい。特に透明層１６として空気や不活性ガス等の無色透明の気体層を用いた場合、光路長調整層１５との屈折率差により、かなりの部分の発光が光路長調整層１５と気体層との界面で反射されることになる。前記共振領域の光学的距離は、光路長＋位相シフトが特定波長の整数倍となっていることが望ましい。上記の光学的距離の共振領域を持つ微小共振器構造において、特定波長の発光が繰り返し反射することで、特定波長の発光が射出される確率が上昇し、効率を改善させることができる。
前記微小共振器構造は光路長調整層１５と透明カソード電極１４との界面で反射が起こらないように、光路長調整層１５の屈折率は透明カソード電極１４の屈折率に近い値であることが望ましい。光の反射は屈折率差により起こるため、光路長調整層１５は透明カソード電極１４と屈折率を等しくすることで、狙いの波長のみ共振する微小共振器構造を構成することができる。
素子の光路長調整として、発光位置から反射アノード電極１２までの光路長を１／４λ、全層厚を３／４λとする構成が最適であるが、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の波長差により各発光色で必要とされる光路長は全て異なる。したがって、全ての発光色を有機化合物層１３の膜厚のみで揃えるためには、発光層だけでなく、輸送層や注入層の膜厚を変える必要性が高く、成膜プロセスが複雑化しやすい。また、素子全体の電荷バランスを揃えるのが非常に困難である。本発明を用いることにより、発光位置から反射アノード電極１２までの光路長のみを調整すればよく、電荷バランスを優先させた構成や、輸送層、注入層を共通層とする構成にすることが可能である。
例えば図３に示すように波長の長いＲ発光の素子は光路長調整層１５を厚く形成し、波長の短いＢ発光の素子は光路長調整層１５を薄く形成することで、発光色ごとに最適な共振光路長を有した微小共振器構造を構成することが可能となる。このとき、反射アノード電極１２と有機化合物層１３との界面と光路長調整層１５と透明層１６との界面とで微小共振器構造を構成する。
また、光路長調整層１５は必ずしも全ての素子（画素）に形成する必要ない。例えば、図４に示すように必要共振波長が短いＢ発光の素子には、光路長調整層１５を形成せずに、有機化合物層１３Ａと透明カソード電極１４のみで最適な共振光路長を形成している。さらに青より必要共振波長が長いＲやＧ発光の素子は、足りない光路長を光路長調整層１５で補う構成も可能である。このとき、Ｂ発光の素子では透明カソード電極１４と透明層１６との界面で反射が起こることになる。
また、上述したように透明層１６を配置せずに、空気や不活性ガス等の無色透明の気体層が光路長調整層１５に接していても良い。例えば図５に示すように、光路長調整層１５の光取り出し側には空気が接していて、反射アノード電極１２と有機化合物層１３との界面から光路長調整層１５と空気との界面までを共振領域とする微小共振器構造を構成する。
上記有機ＥＬ素子アレイの他の構成部材は、通例の有機ＥＬ素子アレイと略同様の構成とされている。
反射アノード電極１２は正孔の注入を効率よく行うため、仕事関数が大きい材料、具体的にはＩＴＯ又はＩＺＯなどの透明性の導電性金属酸化物層からなる。その下に反射率の高いメタル層、例えば、クロム、銀、白金、アルミ、又は、これらを含む合金などを形成することが好ましい。上記メタル層が形成される場合、このメタル層と上記導電性金属酸化物層との界面が微小共振器構造の下側反射面に相当する。ちなみに、前記反射アノード電極１２の反射率は、高い方が好ましく、８０％以上であることが好ましい。
有機化合物層１３は到来した電子とホールとが再結合し、光の３原色に対応した赤、緑、青の光を発生させる層である。陰極側から注入された電子と陽極側から注入されたホールとが再結合する時、その際に発するエネルギーが内部に存在する有機分子の電子を励起する。前記励起した電子が緩和する際にエネルギーに応じた波長の光が放出され、発光を得ることができる。
実際の有機ＥＬ素子では、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層に分かれている。
ホール注入層は、反射アノード電極１２から発光層へ効果的にホール注入を介する層である。ホール注入層の材料としては、リチウム等のアルカリ金属やＣａ等のアルカリ土類金属、酸化モリブデン等の遷移金属酸化物、フッ化リチウム、酸化リチウム等を使用することができる。
ホール輸送層は、反射アノード電極１２から注入されたホールが発光層へと移動する際の経路となる層である。前記ホール輸送層の材料としては、Ｎ，Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンジジン（Ｎ，Ｎ’−Ｄｉ（ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ−１−ｙｌ）−Ｎ，Ｎ’−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−ｂｅｎｚｉｄｉｎｅ：ＮＰＢ），４，４’，４’’−トリス（３−メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（４，４’，４’’−ｔｒｉｓ（３−ｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｏ）ｔｒｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ：ＭＴＤＡＴＡ），Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフィニル−４，４’−ジアミン（Ｎ，Ｎ’−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−Ｎ，Ｎ’−ｄｉ（３−ｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌ）−１，１’−ｂｉｐｈｅｎｙｌ−４，４’−ｄｉａｍｉｎｅ：ＴＰＤ）等が挙げられる。
発光層（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の材料としては、アルミキノリン錯体（Ａｌｑ3）、又はキナクリドン誘導体を含むビス（ベンゾキノライト）ベリリウム錯体（ｂｉｓ （１０−ｈｙｄｒｏｘｙｂｅｎｚｏ［ｈ］ｑｕｉｎｏｌｉｎａｔｏ） ｂｅｒｙｌｌｉｕｍ：Ｂｅｂｑ2）等が挙げられる。
電子輸送層は、透明カソード電極１４から注入された電子が電子注入層を経由して、発光層へと移動する際の経路となる層である。前記電子輸送層の材料としては、アルミキノリン錯体（Ａｌｑ3）、又はビス（ベンゾキノリノラト）ベリリウム錯体（ｂｉｓ （１０−ｈｙｄｒｏｘｙｂｅｎｚｏ［ｈ］ｑｕｉｎｏｌｉｎａｔｏ） ｂｅｒｙｌｌｉｕｍ：Ｂｅｂｑ2）等が挙げられる。
電子注入層は、低仕事関数である透明カソード電極１４から発光層へ効果的に電子注入を介する層である。前記電子注入層の材料として使用できる有機化合物は、炭酸セシウム、炭酸リチウム、ＡｌＬｉ等の電子供与性ドーパント材が含有された有機化合物であり、特にフェナントロリン化合物に炭酸塩がドーピングされた有機化合物が好ましい。
前記有機化合物層１３において、ホール注入層、ホール輸送層、電子輸送層、電子注入層等の機能層は必ずしも含まれているものではなく、発光層の色により含まれない機能層も存在する。前記有機化合物層１３を形成するにあたっては、抵抗加熱、クヌーセンセル又はバルブセルを使用した蒸着装置を用いることが望ましい。また、ドーピング材料と有機化合物を同時に加熱蒸着する共蒸着法を用いることが望ましい。
透明カソード電極１４としては、ＩＴＯやＩＺＯなどの透明性の導電性金属酸化物が好ましい。透明カソード電極１４は良好な通電性を確保するためには６０ｎｍ以上の膜厚が必要とされる。
なお、図１に示した有機ＥＬ素子アレイはあくまでもごく基本的な素子構成であり、反射アノード電極１２、有機化合物層１３、透明カソード電極１４、光路長調整層１５、透明層１６の構成はこれに限定されるものではない。例えば、基板１１を透明なガラス基板とし、光路長調整層、透明アノード電極、有機発光素子、反射カソード電極の順に積層したボトムエミッション型の有機ＥＬ素子アレイも作製可能である。ここで前記透明なガラス基板は透明層として機能している。また前記ガラス基板と前記光路長調整層との間に別途、透明層を配置しても良い。
また、アノード電極とカソード電極とを逆にしたトップエミッション型の有機ＥＬ素子アレイでもよい。すなわち、基板１１に反射カソード電極、有機化合物層、透明アノード電極、光路長調整層、透明層の順に積層した有機ＥＬ素子も作製可能である。同様にアノード電極とカソード電極とを逆にしたボトムエミッション型の有機ＥＬ素子アレイでもよい。すなわち、透明なガラス基板に光路長調整層、透明カソード電極、有機化合物層、反射アノード電極の順に積層した有機ＥＬ素子アレイも作製可能である。ここで前記透明なガラス基板は透明層として機能している。また前記ガラス基板と前記光路長調整層の間に別途、透明層を配置しても良い。
＜第２の実施の形態＞
図６を用いて本発明における別の実施の形態を説明する。図６は本発明の有機ＥＬ素子アレイの断面模式図で、トップエミッション型に構成されている。
図６を用いて本発明における別の実施の形態を説明する。図６は本発明の有機ＥＬ素子アレイの断面模式図で、トップエミッション型に構成されている。
図６において１１は基板、１２は反射アノード電極、１３は有機化合物層、１４は透明カソード電極、１５は光路長調整層、１６は透明層、１７は素子分離膜、１８は補助電極である。
特定の波長の発光を選択増強する微小共振器構造を構成する上で、必要とされる光路長を有機化合物層１３と透明カソード電極１４との膜厚で調整する手法が一般的である。しかし、Ｂ発光のような短波長素子では必要とされる光路長が短いため、素子全体の電荷バランスを優先させた素子構成とすると、膜厚が最適な共振光路長よりも厚くなってしまい十分な干渉効果を得ることができない。
そこで、素子全体の電荷バランスに影響しにくい透明カソード電極１４を薄膜化して、光路長を調整する手法が考えられるが、透明カソード電極１４を薄膜化することにより、シート抵抗が増大する問題が発生する。
ＩＴＯやＩＺＯ等の透明導電膜（透明カソード電極１４）が金属膜と比較して何十倍も抵抗が高いため電圧降下が起こりやすく、表示エリアの外郭から中心へ向かうに従って陰極の電圧降下が顕著になってしまう。充分な電子が供給されない結果、発光が弱まり暗くなる現象が起こってしまう。この対策として本実施の形態では、抵抗の低い金属等を部分的に用いて、透明カソード電極１４に補助電極１８を備えた構成とし、電圧降下を抑制している。
補助電極１８の材料としては、透明カソード電極１４よりも低い抵抗率を付与する材料で有ればどのようなものでも採用できる。例えば、Ａｌ、Ｓｃ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｄ、Ｔａ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ及びＷ等から選択することができる。これらの材料は、一種のみで用いても良く、二種以上を混合し合金として用いても良い。
本実施の形態では、必要共振光路長の短いＢ発光の素子において、透明カソード電極１４を薄膜化することで光路長を調整している。薄膜化した透明カソード電極１４に補助電極１８を備えた構成とすることで、シート抵抗が増えても十分な通電性を確保することができる。また、必要共振光路長の長いＲやＧ発光の素子において、透明カソード電極１４の上に光路長調整層１５を形成し、最適な微小共振器構造になるよう調整している。
薄膜化した透明カソード電極１４を共通層として成膜することにより、プロセス的にも簡単で十分な通電性を確保することができ、光路長調整層１５を塗り分けることで最適な光路長を有した微小共振器構造を構成することができる。
なお、図６に示した有機ＥＬ素子アレイはあくまでもごく基本的な素子構成であり、反射アノード電極１２、有機化合物層１３、透明カソード電極１４、光路長調整層１５、透明層１６の構成はこれに限定されるものではない。例えば、基板１１を透明なガラス基板とし、光路長調整層、透明アノード電極、有機化合物層、反射カソード電極の順に積層したボトムエミッション型の有機ＥＬ素子アレイも作製可能である。ここで前記透明なガラス基板は透明層として機能している。また前記ガラス基板と前記光路長調整層との間に別途、透明層を配置しても良い。
また、アノード電極とカソード電極を逆にしたトップエミッション型の有機ＥＬ素子アレイでもよい。すなわち、基板１１に反射カソード電極、有機化合物層、透明アノード電極、光路長調整層、透明層の順に積層した有機ＥＬ素子も作製可能である。同様にアノード電極とカソード電極を逆にしたボトムエミッション型の有機ＥＬ素子アレイでもよい。すなわち、透明なガラス基板に光路長調整層、透明カソード電極、有機化合物層、反射アノード電極の順に積層した有機ＥＬ素子アレイも作製可能である。ここで前記透明なガラス基板は透明層として機能している。また前記ガラス基板と前記光路長調整層の間に別途、透明層を配置しても良い。
＜第３の実施の形態＞
本発明で開示されている光路長調整層１５の塗布工程における成膜方法として、プラズマＣＶＤ法、ＣＶＤ法、抵抗加熱を使用した蒸着法、インクジェット法等が挙げられる。特に光路長調整層１５の塗り分けには、インクジェット噴射原理を利用した方式（単に、インクジェット方式と省略する。）による塗布法が、本発明の有機ＥＬ素子アレイの製造方法において最適である。
本発明で開示されている光路長調整層１５の塗布工程における成膜方法として、プラズマＣＶＤ法、ＣＶＤ法、抵抗加熱を使用した蒸着法、インクジェット法等が挙げられる。特に光路長調整層１５の塗り分けには、インクジェット噴射原理を利用した方式（単に、インクジェット方式と省略する。）による塗布法が、本発明の有機ＥＬ素子アレイの製造方法において最適である。
以下にインクジェット方式を用いた光路長調整層１５の成膜方法について述べる。
基板上１１に反射アノード電極１２、有機化合物層１３、透明カソード電極１４を順に成膜する。次に発光色ごとにインクジェット法を用いて光路長調整層１５を成膜する。ここで、光路長調整層の厚さは、反射アノード電極１２から光路長調整層１５までの距離を各発光色の波長の（ｎ＋１）／４｛ｎは０，１，２・・｝倍となる干渉条件を満たしていることが好ましい。また、反射アノード電極１２から透明カソード電極１４までの距離が前記干渉条件を満たしていれば、光路長調整層１５を積層しない発光画素があっても良い。
本発明で使用するインクジェット方式としては、エネルギー発生素子として電気熱変換体を用いたバブルジェット（登録商標）タイプ、あるいは圧電素子を用いたピエゾジェットタイプ等が使用可能であり、着色面積及び着色パターンは任意に設定することができる。
本発明で使用する材料としては、透明で硬化可能な樹脂組成物等が挙げられ、インク受容性を有し、かつ光照射及び加熱の少なくとも一方の処理により硬化し得るものであればいずれでも使用可能である。例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコン樹脂、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロースなどの水溶性セルロース誘導体あるいはその変性物などが挙げられる。
次に、本発明の有機ＥＬ素子アレイの一例を示す。
透明カソード電極にＩＴＯ、光路長調整層としてＳｉ3Ｎ4を成膜し、光路長調整層の光取り出し側に透明層として空気を封入した。光路長調整層であるＳｉ3Ｎ4と透明カソード電極であるＩＴＯとの屈折率差は０．１前後であるが、空気との屈折率差は１．０と非常に大きい。そのため、光路長調整層と透明カソード電極との界面では反射は起こらず、反射アノード電極と有機化合物層との界面から光路長調整層と空気との界面までを共振領域とした、微小共振器構造が構成される。
また、透明カソード電極にＩＴＯ、光路長調整層としてＳｉ3Ｎ4、透明層としてＴｉＯ2を成膜しても良い。光路長調整層であるＳｉ3Ｎ4と透明カソード電極であるＩＴＯとの屈折率差は０．１前後であるが、透明層であるＴｉＯ2との屈折率差は０．３であるため、光路長調整層と透明層との界面で反射が起こることになる。
１１ 基板
１２ 反射アノード電極
１３ 有機化合物層
１３Ａ Ｂ発光の素子の有機化合物層
１３Ｂ Ｇ発光の素子の有機化合物層
１３Ｃ Ｒ発光の素子の有機化合物層
１４ 透明カソード電極
１５ 光路長調整層
１６ 透明層
１７ 素子分離膜
１８ 補助電極
１２ 反射アノード電極
１３ 有機化合物層
１３Ａ Ｂ発光の素子の有機化合物層
１３Ｂ Ｇ発光の素子の有機化合物層
１３Ｃ Ｒ発光の素子の有機化合物層
１４ 透明カソード電極
１５ 光路長調整層
１６ 透明層
１７ 素子分離膜
１８ 補助電極
Claims (6)
- 基板の上に反射電極と透明電極との間に少なくとも発光層を含む有機化合物層を挟持した有機ＥＬ素子が複数個配列されてなり、前記発光層からの発光が前記透明電極の側から取り出される有機ＥＬ素子アレイにおいて、
前記透明電極の光取り出し側に透明層が配置され、
前記透明電極と前記透明層との間に透明な光路長調整層が配置されており、前記光路長調整層は、前記透明層との間で、前記透明電極との間よりも大きな屈折率差を有し、かつ前記有機化合物層及び前記透明電極より光学吸収が小さく、
前記光路長調整層と前記透明層との界面と、前記有機化合物層と前記反射電極との界面で微小共振器構造が構成されていることを特徴とする有機ＥＬ素子アレイ。 - 透明層として、光路長調整層の光取り出し側に無色透明の気体層が接していることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子アレイ。
- 前記透明電極に補助電極を備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子アレイ。
- 前記光路長調整層は水分や酸素から有機ＥＬ素子を保護することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子アレイ。
- 前記有機ＥＬ素子アレイは、互いに発光色が異なる有機ＥＬ素子を複数個有するカラー有機ＥＬ素子アレイであり、前記光路長調整層の膜厚は発光色ごとに異なることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子アレイ。
- 請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載されている光路長調整層の塗布工程において、インクジェット噴射原理を利用して形成されることを特徴とした有機ＥＬ素子アレイの製造方法。
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