JP4543798B2

JP4543798B2 - 有機ｅｌ装置および電子機器

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Publication number: JP4543798B2
Application number: JP2004205929A
Authority: JP
Inventors: 英和小林
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-08-18
Filing date: 2004-07-13
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2024-07-13
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Description

本発明は、透明基板上に所定の色光を発する複数の発光素子を有する有機ＥＬ装置、有機ＥＬ装置の製造方法、および電子機器に関するものである。

次世代の表示装置として、透明基板上に複数のエレクトロルミネッセンス（ＥＬ／Electro Luminescence）素子を有する有機ＥＬ装置が期待されている。有機ＥＬ装置は、発光層を含む有機機能層を陽極および陰極で挟んだ構成の発光素子を有しており、陽極側から注入された正孔と陰極側から注入された電子とが発光層内で再結合し、励起状態から失括する際の発光現象を利用している。また、微小光共振器を用いて特定波長の光を増強するＥＬ装置に関する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平７−２８２９８１号公報

特許文献１に開示された技術は、発光光のうちの特定波長を共振させることで出射光の色度を向上しようとするものである。しかしながら、ＥＬ素子を用いてフルカラーディスプレイを製造する際、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）それぞれの画素毎に最適化された微小光共振器を設けなければならないため、特許文献１に開示された技術では、製造工程が煩雑になり、コストが増大するという問題点がある。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、製造工程を複雑化することなく、発光素子に微小光共振器を形成することができ、出射される色光の色度を向上することができる有機ＥＬ装置、有機ＥＬ装置の製造方法、および電子機器を提供することにある。

有機ＥＬ装置において、光は、屈折率の異なる層同士の界面においてその一部が反射される。ここで、発光素子が透明基板上に、透明電極（陽極）を含む透光層、正孔注入層、発光層、対向電極（陰極）の順に積層されてなる場合に、正孔注入層と発光層との界面において発生した光は、直接、透明基板から射出される第１の光と、対向電極において反射してから透明基板から射出される第２の光と、まず透光層において反射し、さらに電極において反射してから透明基板から射出される第３の光とに主に分けられる。従って、透明基板からは、第１〜第３の光が同時に射出され、干渉することになる。

以下の下式（１）、
Ｌａ＝（１／２）×ｍ×λ（ｍ＝０、１、２、・・・）・・・（１）
は、同一波長の光が干渉する場合に、干渉した後の光が干渉する以前の光より強められる条件を示した式である。この式（１）において、λは波長、Ｌａは光学長である。

ここで、光学長Ｌａは、以下の式（２）
Ｌａ＝ｎ×ｄ・・・（２）
によって求めることができる。この式（２）において、ｎは光が伝播される層の屈折率、ｄは光が伝播される層の厚みである。

式（１）からわかるように、光学長Ｌａを所定の値に設定することによって、干渉した後の光を干渉する以前の光より強めることができ、光の色度を向上させることができる。

従って、上述の第１〜第３の光が強め合うように、各層（透光層、正孔注入層、発光層）の光学長Ｌａを設定することで、有機ＥＬ装置から射出される光の色度を向上させることが可能となる。例えば、透光層と電極との間に構成される微小光共振器での光学長を目的とする光の半波長（λ／２）の整数倍とすれば、有機ＥＬ装置から射出される光の色度を向上させることが可能となる。

本発明は、以上の知見に基づいて成されたものであり、本発明では、透明基板上に所定の色光を発する複数の発光素子を有する有機ＥＬ装置であって、前記複数の発光素子の各々に、少なくとも透明電極を含む透光層と、正孔注入層および発光層を含む有機機能層と、光反射性を備えた対向電極とが前記透明基板の表面にこの順に積層されて前記透光層と前記対向電極との間に微小光共振器が構成され、前記透光層は、前記透明基板と前記透明電極との間に前記透明電極とほぼ同一の屈折率を有する第１絶縁層を備えることを特徴とする。

本発明では、透光層と対向電極との間に微小光共振器が構成されているため、各発光素子から出射された色光は、それぞれ特定波長の光が増強されて透明基板の側から出射される。従って、透明基板の側から出射される色光の色度を向上させることができる。また、本発明では、微小光共振器を構成するための透光層に、透明電極と、透明電極とほぼ同一の屈折率を有する第１絶縁層とを利用しているため、微小光共振器を形成するために新たな層の追加が最小限で済む。従って、製造工程を複雑化することなく、発光素子に微小光共振器を形成することができ、出射される色光の色度を向上することができる。さらに、微小光共振器を構成するための透光層に、透明電極と、透明電極とほぼ同一の屈折率を有する第１絶縁層とが含まれているため、透明電極の膜厚を変更できないような制約がある場合でも、第１絶縁層の膜厚を変更することによって、透光層の光学長を容易に最適化することができる。さらにまた、第１絶縁層は、透明電極とほぼ同一の屈折率を有するので、透明電極と第１絶縁層との界面において光の反射が起こらない。しかも、透明基板と透明電極との間に第１絶縁層が形成されているので、透明基板と透明電極とが接触することに起因する短絡を防止することができる。

本発明において、前記透光層は、異なる色を発光する前記発光素子で構成材料および膜厚が同一であることが好ましい。透光層は、成膜工程やフォトリソグラフィ工程などといった半導体プロセスで形成するため、異なる色を発光する発光素子の間で透光層の構成を同一とすれば、異なる色を発光する発光素子に対して透光層を同時に形成でき、その製造工程を簡素化できる。

本発明において、前記第１絶縁層は、例えば、窒化珪素からなる。窒化珪素は、その成膜条件によって屈折率が変動するので、成膜条件を調整すれば、第１絶縁層と透明電極の屈折率をほぼ一致させることができる。

本発明において、前記透明基板と前記透光層との間には、当該透明基板とほぼ同一の屈折率を有する第２絶縁層を備えていることが好ましい。このように構成すれば、第１絶縁層の膜厚のみでは十分な絶縁性を得られない場合であっても、透明基板と透明電極とが接触することに起因する短絡を確実に防止することが可能となる。また、第２絶縁層は、透明基板とほぼ同一の屈折率を有しているため、第２絶縁層と透明基板との界面において光の反射が起こらない。

本発明において、前記第２絶縁層は、例えば、酸化珪素からなる。酸化珪素は、その成膜条件によって屈折率が変動するので、成膜条件を調整すれば、第２絶縁層と透明基板の屈折率をほぼ一致させることができる。

本発明において、前記複数の発光素子のうち、緑色発光素子は、前記正孔注入層の膜厚とその屈折率との積と、前記発光層の膜厚とその屈折率との積との和である第１光学長が２５０ｎｍ以下であり、青色発光素子は、前記正孔注入層の膜厚とその屈折率との積と、前記発光層の膜厚とその屈折率との積との和である第２光学長が２３０ｎｍ以下であり、前記透光層は、前記透明基板の屈折率より大きな屈折率を備えるとともに、当該透光層の膜厚とその屈折率との積である第３光学長が３００ｎｍ以下であることが好ましい。

このように、透光層の光学長（第３の光学長）を３００ｎｍ以下とし、その透光層上に配される緑色発光素子の有機機能性（正孔注入層および発光層）の光学長（第１の光学長）を２５０ｎｍ以下とし、透光層上に配される青色発光素子の有機機能層（正孔注入層および発光層）の光学長（第２の光学長）を２３０ｎｍ以下に設定すると、各発光素子から出射された色光は、それぞれ特定波長の光が増強されて透明基板の側から出射される。従って、透明基板の側から出射される緑色光および青色光の各々の色度を同時に向上させることができる。また、本発明では、発光素子の有機機能層（正孔注入層および発光層）の光学長を緑色発光素子および青色発光素子の各々において最適化してある。ここで、有機機能層については元々、緑色発光素子および青色発光素子の各々において異なる材料を用いて別々の工程で形成するので、緑色発光素子と青色発光素子との間において有機機能層の構成を相違させるとしても、工程が複雑にならない。特に、有機機能層を液滴吐出法で形成する場合には、緑色発光素子および青色発光素子の各々において液滴の吐出量を相違させるだけで、緑色発光素子および青色発光素子の各々において有機機能層の光学長を相違させることができる。それ故、製造工程を複雑化することなく、発光素子に微小光共振器を形成することができ、出射される色光の色度を向上することができる。

本発明において、前記複数の発光素子には、さらに、赤色発光素子が含まれていることが好ましい。このように構成すれば、有機ＥＬ装置でフルカラーの画像を表示することができる。ここで、赤色発光素子から発光される赤色光は、すでにフルカラーディスプレイとして十分な色度が得られているため、これ以上、色度を向上させる必要がない。また、赤色光は、緑色光および青色光と比較して波長が長いため、上述の透光層上に赤色発光素子の有機機能層を形成した場合でも色度が低下することもない。

本発明において、前記透明電極の膜厚は、６０ｎｍ以下であることが好ましい。透明電極は、その膜厚が６０ｎｍ以上であると粒度が粗くなり、有機ＥＬ素子の寿命が低下する傾向にある。従って、透明電極の膜厚を６０ｎｍ以下とすれば、有機ＥＬ素子の寿命を延ばすことができ、有機ＥＬ装置の信頼性を向上することができる。

本発明において、前記透明電極としては、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）、あるいは酸化インジウム亜鉛（Indium Zinc Oxide／ＩＺＯ：商品名）を用いることができる。

本発明において、有機ＥＬ装置をアクティブマトリクス型として構成する場合、前記透明基板には、前記複数の発光素子の各々に対応する薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor）が形成される。このようなアクティブマトリクス型の有機ＥＬ装置によれば、発光特性を向上することができるので、品位の高いカラー画像を表示することができる。

本発明に係る有機ＥＬ装置は、携帯電話機、モバイルコンピュータ、直視型表示装置、さらには各種の色光源などの電子機器として用いられる。特に、本発明に係る有機ＥＬ装置を電子機器の表示装置として用いれば、電子機器の表色範囲を拡大することができる。

本発明では、透明基板上に所定の色光を発する複数の発光素子を有する有機ＥＬ装置の製造方法であって、前記透明基板上に、少なくとも透明電極を含む透光層を形成する透光層形成工程と、前記透光層の上層側に各発光素子に対応した有機機能層を形成する有機機能層形成工程と、微小共振器を前記透光層との間に構成する対向電極を前記有機機能層の上層側に光反射性材料で形成する対向電極形成工程とを有し、前記透光層形成工程は、前記透明基板と前記透明電極との間に、前記透明電極とほぼ同一の屈折率を有する第１絶縁層を形成する工程を含むことを特徴とする。

本発明において、前記透光層形成工程では、異なる色を発光する前記発光素子を形成すべき領域のいずれにも前記透光層を同一材料で同一の膜厚で形成することが好ましい。透光層は、成膜工程やフォトリソグラフィ工程などといった半導体プロセスで形成するため、異なる色を発光する発光素子の間で透光層の構成を同一とすれば、異なる色を発光する発光素子に対して透光層を同時に形成でき、その製造工程を簡素化できる。

本発明において、前記有機機能層形成工程では、前記緑色発光素子を形成すべき領域に対して、正孔注入層の膜厚とその屈折率との積と、発光層の膜厚とその屈折率との積との和である第１光学長が２５０ｎｍ以下となるように正孔注入層および発光層を形成し、前記青色発光素子を形成すべき領域に対しては、正孔注入層の膜厚とその屈折率との積と、発光層の膜厚とその屈折率との積との和である第２光学長が２３０ｎｍ以下となるように正孔注入層および発光層を形成し、前記透光層形成工程では、前記透明基板の屈折率より大きな屈折率の材料で前記透光層を形成するとともに、当該透光層の膜厚とその屈折率との積である第３光学長が３００ｎｍ以下となるように前記透光層を形成することが好ましい。

このように、透光層の光学長（第３の光学長）を３００ｎｍ以下とし、その透光層上に配される緑色発光素子の有機機能性（正孔注入層および発光層）の光学長（第１の光学長）を２５０ｎｍ以下とし、透光層上に配される青色発光素子の有機機能層（正孔注入層および発光層）の光学長（第２の光学長）を２３０ｎｍ以下に設定すると、透明基板の側から出射される緑色光および青色光の各々の色度を同時に向上させることができる。また、本発明では、発光素子の有機機能層（正孔注入層および発光層）の光学長を緑色発光素子および青色発光素子の各々において最適化してある。ここで、有機機能層については元々、緑色発光素子および青色発光素子の各々において異なる材料を用いて別々の工程で形成するので、緑色発光素子と青色発光素子との間において有機機能層の構成を相違させるとしても、工程が複雑にならない。特に、有機機能層を液滴吐出法で形成する場合には、緑色発光素子および青色発光素子の各々において液滴の吐出量を相違させるだけで、緑色発光素子および青色発光素子の各々において有機機能層の光学長を相違させることができる。それ故、製造工程を複雑化することなく、発光素子に微小光共振器を形成することができ、出射される色光の色度を向上することができる。

本発明において、前記有機機能層形成工程では、前記正孔注入層および前記発光層を液滴吐出法によって形成することが好ましい。この液滴吐出法とは、液滴吐出装置の吐出ヘッドより液体材料を吐出することでパターン形成を行う方法であり、所定の領域に任意の層を任意の膜厚で形成することができる。従って、液滴吐出法によれば、発光層の膜厚および正孔注入層の膜厚、すなわち、有機機能層の光学長を緑色発光素子と青色発光素子との間で容易に相違させることができる。それ故、緑色発光素子および青色発光素子の各々において、有機機能層の光学長を容易に最適な値に設定することができ、透明基板の側から出射される緑色光および青色光の各々の色度を同時に、かつ、容易に向上させることができる。ここで、液滴吐出装置の吐出ヘッドはインクジェットヘッドを含む。インクジェット方式としては、圧電体素子の体積変化により流動体を吐出させるピエゾジェット方式であっても、エネルギー発生素子として電気熱変換体を用いた方式であってもよい。なお、液滴吐出装置としてはディスペンサー装置でもよい。また、液体材料とは、吐出ヘッドのノズルから吐出可能な粘度を備えた媒体をいう。水性であると油性であるとを問わない。ノズル等から吐出可能な流動性（粘度）を備えていれば十分で、固体物質が混入していても全体として流動体であればよい。また、液体材料に含まれる固体物質は融点以上に加熱されて溶解されたものでも、溶媒中に微粒子として分散させたものでもよく、溶媒の他に染料や顔料その他の機能性材料を添加したものであってもよい。

以下、図面を参照して、本発明に係る有機ＥＬ装置とその製造方法、並びに電子機器の一実施形態について説明する。

［有機ＥＬ装置の全体構成］
図１は本発明の有機ＥＬ装置の一実施形態を示す概略構成図である。図１において、有機ＥＬ装置１は、発光素子（有機ＥＬ素子）から出射された光を透明基板２（透明基板）の側から出射する、いわゆる「ボトムエミッション型」の有機ＥＬ装置であり、ガラス基板などの透明基板２と、この透明基板２の一方の面側に絶縁層１０を介して設けられた発光素子３とを備えている。本形態において、発光素子３は、絶縁層１０上に積層された陽極４（透明電極）と、この陽極４上に積層された正孔注入層５と、この正孔注入層５上に積層された発光層６と、この発光層６上に積層された陰極７（電極）とを備えている。

本形態において、正孔注入層５および発光層６は有機機能層であり、この有機機能層は、陽極４と陰極７との間に積層された構成となっている。更に、有機ＥＬ装置１は、陽極４および陰極７を介して発光素子３（発光層６）に所定値の電界を印加する制御装置３０、透明基板２上にＴＦＴ素子１１などを備えている。制御装置３０は、ＴＦＴ素子１１およびコンタクトホール１２を介して陽極４と電気的に接続されている。

正孔注入層５および発光層６は有機エレクトロルミネッセンス材料により形成されている。透明基板２は、発光層６から発光する光に対して透過性を有する基板であり、陽極４は、酸化インジウムスズ等を形成材料として形成され、発光層６が発光した光に対して透過性を有する透明電極である。

陰極７はアルミニウム（Ａｌ）やマグネシウム（Ｍｇ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）等の金属を形成材料とし発光層６から発光する光に対して反射性を有する反射電極である。なお、陰極７と発光層６との間には、フッ化リチウム（ＬｉＦ）やカルシウム（Ｃａ）等を設けることもある。

絶縁層１０は、陽極４と透明基板２とが接触することに起因する短絡を防止するためのものであり、陽極４側に位置する第１絶縁層１０ａと、透明基板２側に位置する第２絶縁層１０ｂとの積層体である。第１絶縁層１０ａは、陽極４とほぼ同一の屈折率ｎ１を有する窒化珪素によって形成されている。窒化珪素は、その成膜条件によって屈折率を変化させることができるので、成膜条件を調整することにより、第１絶縁層１０ａと陽極４の屈折率をほぼ一致させることができる。第２絶縁層１０ｂは、透明基板２とほぼ同一の屈折率ｎ２を有する酸化珪素によって形成されている。酸化珪素は、その成膜条件によって屈折率を変化させることができるので、成膜条件を調整することにより、第２絶縁層１０ｂと透明基板２の屈折率をほぼ一致させることができる。

本発明において、陽極４および第１絶縁層１０ａは各々、ほぼ同一の屈折率ｎ１を備えており、以下、陽極４と第１絶縁層１０ａとによって透光層１３が構成されているものとする。ここで、透光層１３の屈折率は、透明基板２の屈折率よりも大きい。

このような有機ＥＬ装置１において、制御装置３０により陽極４および陰極７を介して発光素子３に所定値の電界、ここでは所定値の電圧が印加されると、陽極４から正孔注入層５を介して発光層６に正孔が注入されるとともに、陰極７から発光層６に電子が注入される。そして、陽極４側から注入された正孔と陰極７側から注入された電子とが発光層６と正孔注入層５との界面近傍で再結合し、再結合した際に発生するエネルギーにより発光層６内における周囲の分子が励起され、励起状態の励起分子が基底状態に失括する際の差分エネルギーが光として放出される。図１においては、発光層６内における正孔と電子との再結合領域を発光領域８として示している。

［微小光共振器の構成］
図２は、本発明を適用した有機ＥＬ装置１において、発光領域８から発光する光の干渉状態を説明するための図である。図３は、ＣＩＥ−ＸＹ色度図の説明図である。なお、図２においては、説明の便宜上、光の反射角度を異ならせてある。

図２に示すように、発光領域８から発光した光は、直接、透明基板２から射出される第１の光Ａと、陰極７において反射してから透明基板２から射出される第２の光Ｂと、まず透光層１３と正孔注入層５との界面において反射し、さらに陰極７において反射してから透明基板２から射出される第３の光Ｃとに主に分けられる。なお、この他にも例えば陰極７において反射し、その後透光層１３で反射し、さらに陰極７で反射してから透明基板２から射出される光等が存在するが、上記光Ａ〜Ｃ以外の光はその強度が弱いため考慮する必要はない。

ここで、有機ＥＬ装置１から射出する光は、透光層１３と陰極７との間に微小光共振器が構成されるため、第１の光Ａと第２の光Ｂと第３の光Ｃの干渉により発光した光と異なるスペクトルを示す。つまり、第１絶縁層１０ａと第２絶縁層１０ｂの界面において、光Ａ、Ｂ、Ｃの位相が合う波長の光の第１絶縁層１０ａから第２絶縁層１０ｂへの透過率が高くなり、位相の合わない波長の光の透過率が低くなる。従って、前記した式（１）、（２）に基づいて、透光層１３と陰極７との間に微小光共振器を構成すれば、有機ＥＬ装置から射出される光の色度を向上させることができる。

また、本形態の有機ＥＬ装置１では、発光層６が緑色発光層である場合、すなわち、発光素子３を緑色発光素子として構成する場合には、正孔注入層５の膜厚ｄ２とその屈折率ｎ４との積と、発光層６の膜厚ｄ３とその屈折率ｎ３との積との和である第１光学長Ｌａ１が２５０ｎｍ以下となるように、正孔注入層５の膜厚ｄ２、あるいは／および発光層６の膜厚ｄ３を設定してある。

これに対して、発光層６が青色発光層である場合、すなわち、発光素子３を青色発光素子として構成する場合には、正孔注入層５の膜厚ｄ２とその屈折率ｎ４との積と、発光層６の膜厚ｄ３とその屈折率ｎ３との積との和である第２光学長Ｌａ２が２３０ｎｍ以下となるように、正孔注入層５の膜厚ｄ２、あるいは／および発光層６の膜厚ｄ３を設定してある。

また、発光層６が緑色発光層および青色発光層のいずれであっても、本形態では、透光層１３の膜厚ｄ１とその屈折率ｎ１との積である第３光学長Ｌａ３が３００ｎｍ以下となるように、透光層１３の膜厚ｄ１を設定してある。

このように、本形態では、微小光共振器を構成するための透光層１３に、陽極４と、陽極４とほぼ同一の屈折率を有する第１絶縁層１０ａとを利用しているため、微小光共振器を形成するために新たな層の追加が最小限で済む。従って、製造工程を複雑化することなく、各発光素子に微小光共振器を形成することができる。

また、各光学長Ｌａ１、Ｌａ２、Ｌａ３が設定されているので、緑、青各色の発光素子のそれぞれで、第１絶縁層１０ａと第２絶縁層１０ｂの界面において、色度を高める波長で光Ａ、Ｂ、Ｃの位相が合い、それらの波長の光の第１絶縁層１０ａから第２絶縁層１０ｂへの透過率が選択的に高くなる。このため、有機ＥＬ装置の基板２から出射される光の色度が向上する。

また、本形態において、第３光学長Ｌａ３は、透光層１３の膜厚ｄ１を調整することによって３００ｎｍ以下とされている。ここで、透光層１３の膜厚ｄ１を調整するためには、陽極４あるいは第１絶縁層１０ａの膜厚を調整すれば良い。但し、ＩＴＯからなる陽極４の膜厚は、６０ｎｍを越えるとその粒度が粗くなり、有機ＥＬ素子の寿命が短くなるため、６０ｎｍ以下とすることが好ましい。このため、第１絶縁層１０ａの膜厚を調整することによって透光層１３の膜厚ｄ１を調整することが好ましい。例えば、透光層１３の屈折率ｎ１が１．９である場合には、第３光学長Ｌａ３を３００ｎｍ以下とするためには、透光層１３の膜厚ｄ１は、１５０ｎｍ程度となる。よって、陽極４の膜厚を、例えば５０ｎｍ程度と、第１絶縁層１０ａの膜厚を１００ｎｍ程度とすればよい。

また、本形態において、透光層１３は、緑色発光素子と青色発光素子で構成材料および膜厚が同一であり、透光層１３と陰極７との間に構成される微小光共振器の第１光学長Ｌａ１及び第２光学長Ｌａ２については、緑色発光素子と青色発光素子各々の有機機能層（正孔注入層５および発光層６）の膜厚を調整して合わせ込んでいる。ここで、透光層１３は、成膜工程やフォトリソグラフィ工程などといった半導体プロセスで形成するため、緑色発光素子と青色発光素子との間で同一の構成にすれば、その製造工程を簡素化できる。

有機機能層については、緑色発光素子と青色発光素子との間で異なる材料を用いて異なる工程で形成するのであり、緑色発光素子と青色発光素子との間において異なる膜厚で形成しても、工程が複雑になることはない。

特に、有機機能層（正孔注入層５および発光層６）を液滴吐出法で形成する場合には、緑色発光素子および青色発光素子を構成する際の液滴の吐出量を相違させるだけでよいので、正孔注入層５および発光層６の膜厚を各発光素子において容易に調整することができ、それにより、微小光共振器の光学長を各発光素子において容易に最適化することができる。例えば、正孔注入層５の屈折率ｎ４が１．５５であり、発光層６の屈折率ｎ３が１．８である場合には、正孔注入層５の膜厚ｄ２を６０ｎｍと最適な厚さに設定することができ、発光層６の膜厚ｄ３につても６０ｎｍ程度と最適な厚さに設定することができる。

また、本形態に係る有機ＥＬ装置１は、透光層１３と透明基板２との間に、透明基板２とほぼ同一の屈折率を有する第２絶縁層１０ｂを備えている。従って、透光層１３の第３光学長Ｌａ３を３００ｎｍ以下とするという制約から第１絶縁層１０ａをある程度以上、厚くできず、第１絶縁層１０ａだけでは薄すぎて陽極４と透明基板２との間に十分な絶縁性を確保できない場合でも、透光層１３と透明基板２との間に第２絶縁層１０ｂを形成してあるので、陽極４と透明基板２との間に十分な絶縁性を確保することができる。

なお、第２絶縁層１０ｂの膜厚は、陽極４と透明基板２との間に十分な絶縁性を確保するという観点からすれば、絶縁層１０の厚みが２００ｎｍ以上となるように調整されることが好ましい。これによって、陽極４と透明基板２との間に十分な絶縁性を確保できると共に、第２絶縁層１０ｂと透明基板２との界面において光Ａ〜Ｃが反射することを防止することができる。

（実験例１）
まず、透明基板２上にＴＦＴ素子１１を設け、この上に酸化珪素からなる第２絶縁層１０ｂを形成した。次に、第２絶縁層１０ｂ上にＩＴＯからなる陽極４を積層し、次に、陽極４上に液滴吐出法によってポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）からなる正孔注入層５を積層し、次に、液滴吐出法によって緑色発光材料からなる発光層６を正孔注入層５上に積層した。しかる後に、発光層６上に陰極７を形成積層してから封止部材で封止した。本形態では、第１絶縁層１０ａを形成していないので、透光層１３は、陽極４のみで構成されている。但し、透光層１３を陽極４と第１絶縁層１０ａとから構成した場合でも、透光層１３の光学長が同等であれば、同様な結果が得られる。

本実施例では、表１に試料番号Ｎｏ．１Ｇに示すように、透光層１３の屈折率ｎ１は１．９、発光層６の屈折率ｎ３は１．７、正孔注入層５の屈折率ｎ４は１．５５である。また、透光層１３の膜厚ｄ１は１５０ｎｍ、正孔注入層５の膜厚ｄ２は６０ｎｍ、発光層６の膜厚ｄ３は８０ｎｍである。従って、第１光学長Ｌａ１は２２９ｎｍ、第３光学長Ｌａ３は２８５ｎｍとなる。

表１に試料番号Ｎｏ．１Ｇとして示すように、本実施例に係る有機ＥＬ装置１において、透明基板２から出射される緑色光の色度を測定した結果、そのＣＩＥ（国際照明委員会：Commission Internationale de I’Eclairage／Commission International On Illumination）で規定されたＸＹ色度図における座標（ｘ、ｙ）は、（０．４２４８、０．５５５４）であった。

また、本実験例１の比較例として、表１に示すように、透光層１３の膜厚ｄ１を２５０ｎｍ（第３光学長Ｌａ３：４７５ｎｍ）、３５０ｎｍ（第３光学長Ｌａ３：６６５ｎｍ）とし、発光層６の膜厚ｄ３を１００ｎｍ（第１光学長Ｌａ１：２６３ｎｍ）、１２０ｎｍ（第１光学長Ｌａ１：２９７ｎｍ）とした場合におけるＣＩＥ−ＸＹ色度図における座標（ｘ、ｙ）を計測したので、これらの比較例（試料Ｎｏ．２Ｇ〜９Ｇ）の計測結果を表１に示す。なお、比較例において、透光層１３の膜厚ｄ１を２５０ｎｍとするにあたって、透光層１３については、膜厚５０ｎｍのＩＴＯと膜厚２００ｎｍの窒化珪素とから構成した。また、透光層１３の膜厚ｄ１を３５０ｎｍとするにあたって、透光層１３については、膜厚１５０ｎｍのＩＴＯと膜厚２００ｎｍの窒化珪素とから構成した。

このような評価において、緑色光の色度は、図３に示すＸＹ色度図に矢印ＬＧで示すように、色度ｘの値が小さくなり、色度ｙの値が大きくなることによって、向上する。また、本実施例以外にも種々、実験を行った結果、本実施例１のように、第３光学長Ｌａ３を３００ｎｍ以下とし、第１光学長Ｌａ１を２５０ｎｍ以下とすれば、緑色光の色度が向上することが確認できた。なお、第１光学長Ｌａ１を１５０ｎｍ以下とすると基板２から出射される光の強度が大きく低下した。また、第３光学長Ｌａ３を１５０ｎｍ以下とすると、色度ｙの値が小さくなって色度が低下し、光の強度の低下も見られた。

（実験例２）
まず、透明基板２上にＴＦＴ素子１１を設け、この上に酸化珪素からなる第２絶縁層１０ｂを形成した。次に、第２絶縁層１０ｂ上にＩＴＯからなる陽極４を積層し、次に、陽極４上に液滴吐出法によってポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）からなる正孔注入層５を積層し、次に、液滴吐出法によって青色発光材料からなる発光層６を正孔注入層５上に積層した。しかる後に、発光層６上に陰極７を形成積層してから封止部材で封止した。本形態では、第１絶縁層１０ａを形成していないので、透光層１３は、陽極４のみで構成されている。但し、透光層１３を陽極４と第１絶縁層１０ａとから構成した場合にも、透光層１３の光学長が同等であれば、同様な結果が得られる。

本実施例では、表２に試料番号Ｎｏ．１Ｂとして示すように、透光層１３の屈折率ｎ１は１．９、発光層６の屈折率ｎ３は１．８、正孔注入層５の屈折率ｎ４は１．５５である。また、透光層１３の膜厚ｄ１は１５０ｎｍ、正孔注入層５の膜厚ｄ２は６０ｎｍ、発光層６の膜厚ｄ３は６０ｎｍである。従って、第２光学長Ｌａ２は２０１ｎｍ、第３光学長Ｌａ３は２８５ｎｍとなる。

表２に試料番号Ｎｏ．１Ｂとして示すように、本実施例に係る有機ＥＬ装置１において、透明基板２から出射される青色光の色度を測定した結果、そのＣＩＥ−ＸＹ色度図における座標（ｘ、ｙ）は、（０．１６９８、０．２１５０）であった。

また、本実験例２の比較例として、表２に示すように、透光層１３の膜厚ｄ１を２５０ｎｍ（第３光学長Ｌａ３：４７５ｎｍ）、３５０ｎｍ（第３光学長Ｌａ３：６６５ｎｍ）とし、発光層６の膜厚ｄ３を９０ｎｍ（第２光学長Ｌａ１：２５５ｎｍ）、１２０ｎｍ（第２光学長Ｌａ２：３０９ｎｍ）とした場合におけるＣＩＥ−ＸＹ色度図における座標（ｘ、ｙ）を計測したので、これらの比較例（試料Ｎｏ．２Ｂ〜９Ｂ）の計測結果を表２に示す。なお、比較例において、透光層１３の膜厚ｄ１を２５０ｎｍとするにあたって、透光層１３については、膜厚５０ｎｍのＩＴＯと膜厚２００ｎｍの窒化珪素とから構成した。また、透光層１３の膜厚ｄ１を３５０ｎｍとするにあたって、透光層１３については、膜厚１５０ｎｍのＩＴＯと膜厚２００ｎｍの窒化珪素とから構成した。

このような評価において、青色光の色度は、図３に示すＸＹ色度図に矢印ＬＢで示すように、色度ｘおよび色度ｙの値が小さくなることによって、向上する。また、本実施例以外にも種々、実験を行った結果、本実施例２のように、第３光学長Ｌａ３を３００ｎｍ以下とし、第２光学長Ｌａ２を２３０ｎｍ以下とすれば、青色光の色度が向上することが確認できた。なお、第２光学長Ｌａ２を１５０ｎｍ以下とすると基板２から出射される光の強度が大きく低下した。また、第３光学長Ｌａ３を１５０ｎｍ以下としても、光の強度の大きな低下が見られた。

［有機ＥＬ装置の具体的構成］
図４および図５を参照して、有機ＥＬ装置の具体的を説明する。図４は、本発明を適用した有機ＥＬ装置の一例を示す概略構成図である。図５は、アクティブマトリクス型の有機ＥＬ装置の電気的構成を示す等価回路図である。

図４において、有機ＥＬ装置１は、光を透過可能な透明基板２と、透明基板２の一方の面側に絶縁層１０を介して設けられ一対の電極（陽極４および陰極７）に挟持された有機エレクトロルミネッセンス材料からなる発光層６と正孔注入層５とからなる有機ＥＬ素子（発光素子）３と、透明基板２の一方の面側に設けられ、陽極４に接続するスイッチング素子としての薄膜トランジスタＴＦＴ１１と、封止基板２０とを有している。発光層６は赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、および青色（Ｂ）の３色の発光層により構成されている。また、封止基板２０と透明基板２とは接着層で接着されており、封止基板２０および接着層により有機ＥＬ素子３が封止されている。

ここで、図４に示す有機ＥＬ装置１は発光層６からの発光を透明基板２側から装置外部に取り出す形態（ボトムエミッション型、基板側発光型）である。

透明基板２の形成材料としては、光を透過可能な透明あるいは半透明材料、例えば、透明なガラス、石英、サファイア、あるいはポリエステル、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリエーテルケトンなどの透明な合成樹脂などが挙げられる。特に、透明基板２の形成材料としては、安価なガラスが好適に用いられる。

絶縁層１０は、第１絶縁層１０ａと第２絶縁層１０ｂとの積層体として構成されている。そして、第１絶縁層１０ａとしては窒化珪素を用いることができ、第２絶縁層１０ｂとしは酸化珪素を用いることができる。

陽極４は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）や酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ：商品名）等からなる透明電極であって光を透過可能である。正孔注入層５は、例えば、高分子系材料として、ポリチオフェン、ポリスチレンスルホン酸、ポリピロール、ポリアニリンおよびこの誘導体などが例示される。また、低分子系材料を使用する場合は、正孔注入層と正孔輸送層を積層して形成するのが好ましい。その場合、正孔注入層の形成材料としては、例えば銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）や、ポリテトラヒドロチオフェニルフェニレンであるポリフェニレンビニレン、１、１−ビス−（４−Ｎ、Ｎ−ジトリルアミノフェニル）シクロヘキサン、トリス（８−ヒドロキシキノリノール）アルミニウム等が挙げられるが、特に銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を用いるのが好ましい。

発光層６の形成材料としては、高分子発光体や低分子の有機発光色素、すなわち各種の蛍光物質や燐光物質などの発光物質が使用可能である。発光物質となる共役系高分子の中ではアリーレンビニレン又はポリフルオレン構造を含むものなどが特に好ましい。低分子発光体では、例えばナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、ペリレン誘導体、ポリメチン系、キサテン系、クマリン系、シアニン系などの色素類、８−ヒドロキノリンおよびその誘導体の金属錯体、芳香族アミン、テトラフェニルシクロペンタジエン誘導体等、または特開昭５７−５１７８１、同５９−１９４３９３号公報等に記載されている公知のものが使用可能である。陰極７はカルシウム（Ｃａ）、アルミニウム（Ａｌ）やマグネシウム（Ｍｇ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）等からなる金属電極が好ましい。

なお、陰極７と発光層６との間に、必要に応じて電子輸送層や電子注入層を設けてもよい。電子輸送層の形成材料としては、特に限定されることなく、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタンおよびその誘導体、ベンゾキノンおよびその誘導体、ナフトキノンおよびその誘導体、アントラキノンおよびその誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタンおよびその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレンおよびその誘導体、ジフェノキノン誘導体、８−ヒドロキシキノリンおよびその誘導体の金属錯体等が例示される。具体的には、先の正孔輸送層の形成材料と同様に、特開昭６３−７０２５７号、同６３−１７５８６０号公報、特開平２−１３５３５９号、同２−１３５３６１号、同２−２０９９８８号、同３−３７９９２号、同３−１５２１８４号公報に記載されているもの等が例示され、特に２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１、３、４−オキサジアゾール、ベンゾキノン、アントラキノン、トリス（８−キノリノール）アルミニウムが好適とされる。なお、このような電子輸送層や電子注入層は、非常に膜厚が薄いため、光の光学長に影響をほとんど及ぼすものではない。

封止基板２０としては、例えばガラス基板を用いるが、透明でガスバリア性に優れていれば例えば、プラスチック、プラスチックのラミネートフィルム、ラミネート成型基板等のガラス基板以外の部材、またはガラスのラミネートフィルム等を用いてもよい。また、保護層として紫外線を吸収する部材を用いることも好ましい。なお、封止基板２０で覆われた空間内には乾燥剤２８が配置される。

本実施形態の有機ＥＬ装置１はアクティブマトリクス型であり、図５を参照して説明するように、実際には複数のデータ線と複数の走査線とが格子状に透明基板２に配置される。そして、データ線や走査線に区画されたマトリクス状に配置された各画素毎に、スイッチングトランジスタやドライビングトランジスタ等の駆動用ＴＦＴ１１を介して上記の有機ＥＬ素子３が接続されている。そして、データ線や走査線を介して駆動信号が供給されると電極間に電流が流れ、有機ＥＬ素子３の発光層６が発光して透明基板２の外面側に光が射出され、その画素が点灯する。

図５に示すように、アクティブマトリクス型の有機ＥＬ装置１では、基板上に、複数の走査線１３１と、これら走査線１３１に対して交差する方向に延びる複数の信号線１３２と、これら信号線１３２に並列に延びる複数の共通給電線１３３とがそれぞれ配線されたもので、走査線１３１および信号線１３２の各交点毎に、画素（画素領域素）１００が設けられて構成されたものである。

信号線１３２に対しては、シフトレジスタ、レベルシフタ、ビデオライン、アナログスイッチを備えるデータ線駆動回路３９０が設けられている。一方、走査線１３１に対しては、シフトレジスタおよびレベルシフタを備える走査線駆動回路３８０が設けられている。また、画素領域１００の各々には、走査線１３１を介して走査信号がゲート電極に供給される第１のトランジスタ３２２と、この第１のトランジスタ３２２を介して信号線１３２から供給される画像信号を保持する保持容量１１０と、保持容量１１０によって保持された画像信号がゲート電極に供給される第２のトランジスタ３２４と、この第２のトランジスタ３２４を介して共通給電線１３３に電気的に接続したときに共通給電線１３３から駆動電流が流れ込む画素電極（陽極）４と、この画素電極４と対向電極（陰極）７との間に挟み込まれる発光層６とが設けられている。

このような構成のもとに、走査線１３１が駆動されて第１のトランジスタ３２２がオンとなると、そのときの信号線１３２の電位が保持容量１１０に保持され、該保持容量１１０の状態に応じて、第２のトランジスタ３２４の導通状態が決まる。そして、第２のトランジスタ３２４のチャネルを介して共通給電線１３３から画素電極４に電流が流れ、さらに発光層６を通じて対向電極７に電流が流れることにより、発光層６はこれを流れる電流量に応じて発光するようになる。

［有機ＥＬ装置の製造方法］
本形態の有機ＥＬ装置１の製造を製造するには、まず、透明基板２上に、半導体プロセスを利用して透明基板２より屈折率の大きな透光層１３を形成する透光層形成工程と、透光層１３の上層側に各発光素子に対応した有機機能層を形成する有機機能層形成工程と、半導体プロセスを利用して有機機能層の上層側に透光層１３との間に微小光共振器を構成する陰極７を光反射性材料で形成する対向電極形成工程とを有する。

透光層形成工程では、第１絶縁層１０ａおよび陽極４によって透光層１３を形成する。あるいは、陽極４のみによって透光層１３を形成する。いずれの場合も、透光層１３の膜厚ｄ１とその屈折率ｎ１との積である第３光学長Ｌａ３が３００ｎｍ以下となるように透光層１３を形成する。

有機機能層形成工程では、後述する液滴吐出法により、緑色発光素子を形成すべき領域に対して、正孔注入層５の膜厚ｄ２とその屈折率ｎ４との積と、発光層６の膜厚ｄ３とその屈折率ｎ３との積との和である第１光学長Ｌａ１が２５０ｎｍ以下となるように正孔注入層５および発光層６０を形成する。また、青色発光素子を形成すべき領域に対しては、正孔注入層５の膜厚ｄ２とその屈折率ｎ４との積と、発光層６の膜厚d３とその屈折率ｎ３との積との和である第２光学長Ｌａ２が２３０ｎｍ以下となるように正孔注入層５および発光層６を形成する。

本形態では、正孔注入層５および発光層６は液滴吐出法（インクジェット法）を用いて形成することが好ましい。液滴吐出法を用いて有機機能層を形成する際には、有機機能層が形成されるべき領域に開口部１３を有するバンク１４が形成される。そして、液滴吐出装置の吐出ヘッドより、有機機能層形成用材料を含む液体材料がバンク１４の開口部１３に対して吐出されることにより、所定の位置に機能層が形成される。

ここで、液滴吐出装置の吐出ヘッドはインクジェットヘッドを含む。インクジェット方式としては、圧電体素子の体積変化により流動体を吐出させるピエゾジェット方式であっても、エネルギー発生素子として電気熱変換体を用いた方式であってもよい。なお、液滴吐出装置としてはディスペンサー装置でもよい。また、液体材料とは、吐出ヘッドのノズルから吐出可能な粘度を備えた媒体をいう。水性であると油性であるとを問わない。ノズル等から吐出可能な流動性（粘度）を備えていれば十分で、固体物質が混入していても全体として流動体であればよい。また、液体材料に含まれる固体物質は融点以上に加熱されて溶解されたものでも、溶媒中に微粒子として分散させたものでもよく、溶媒の他に染料や顔料その他の機能性材料を添加したものであってもよい。

なお、本有機ＥＬ装置の具体例において、各層の形成材料として種々の物質を例示したが、陽極４と第１絶縁層１０ａの屈折率がほぼ同一となるように、陽極４と第１絶縁層１０ａの材料が選択され、透明基板２と第２絶縁層１０ｂの屈折率がほぼ同一となるように透明基板２と第２絶縁層１０ｂの材料が選択されることは当然である。

［電子機器］
次に、上述の有機ＥＬ装置を備えた電子機器の例について説明する。図６は上述した実施形態に係る表示装置を備えたモバイル型のパーソナルコンピュータ（情報処理装置）の構成を示す斜視図である。同図において、パーソナルコンピュータ１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、上述した有機ＥＬ装置を表示装置１１０６として備えた表示装置ユニットとから構成されている。このため、表色範囲の広い表示部を備えた電子機器を提供することができる。

なお、上述した例に加えて、他の例として、携帯電話、腕時計型電子機器、液晶テレビ、ビューファインダ型やモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、電子ペーパー、タッチパネルを備えた機器等が挙げられる。本発明の電気光学装置は、こうした電子機器の表示部としても適用できる。

［他の実施の形態］
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る有機ＥＬ装置とその製造方法、並びに電子機器の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

本発明の有機ＥＬ装置の一実施形態を示す概略構成図である。発光領域から発光する光の干渉状態を説明するための模式図である。ＣＩＥ−ＸＹ色度図の説明図である。有機ＥＬ装置の一例を示す概略構成図である。アクティブマトリクス型表示装置の電気的構成を示す等価回路図である。本実施形態の有機ＥＬ装置を備えた電子機器の一例を示す図である。

符号の説明

１有機ＥＬ装置、２透明基板、３発光素子、４陽極（透明電極）、５正孔注入層、６発光層、７陰極（対向電極）、８発光領域、１０絶縁層、１０ａ第１絶縁層、１０ｂ第２絶縁層、１１ＴＦＴ素子（薄膜トランジスタ）、１３透光層

Claims

透明基板上に所定の色光を発する複数の発光素子を有する有機ＥＬ装置であって、
前記複数の発光素子の各々が、
少なくとも透明電極を含む透光層と、
前記透明電極の上に設けられた正孔注入層と、
前記正孔注入層の上に設けられた発光層と、
前記発光層の上に設けられ、光反射性を有する対向電極と、を備え、前記透光層と前記
対向電極との間に微小光共振器が構成され、
前記微小光共振器において、前記発光層からの発光のうち一部の光が、前記透明電極と
前記正孔注入層との間の界面において反射され、
前記透光層は、前記透明基板と前記透明電極との間に前記透明電極と等しい屈折率を有する第１絶縁層を備え、
前記透明基板と前記透光層との間に、当該透明基板と等しい屈折率を有する第２絶縁層を備えることを特徴とする有機ＥＬ装置。
請求項１において、前記透光層は、異なる色を発光する前記発光素子間で構成材料およ
び膜厚が同一であることを特徴とする有機ＥＬ装置。
請求項１または２において、前記第１絶縁層は、窒化珪素からなることを特徴とする有
機ＥＬ装置。
請求項１において、前記第２絶縁層は、酸化珪素からなることを特徴とする有機ＥＬ装
置。
請求項１ないし４のいずれかにおいて、前記透明電極の膜厚は、６０ｎｍ以下であるこ
とを特徴とする有機ＥＬ装置。
請求項１ないし５のいずれかにおいて、前記透明電極は、酸化インジウムスズあるいは
酸化インジウム亜鉛からなることを特徴とする有機ＥＬ装置。
請求項１ないし６のいずれかにおいて、前記透明基板には、前記複数の発光素子の各々
に対応する薄膜トランジスタが形成されていることを特徴とする有機ＥＬ装置。
請求項１ないし７のいずれかに記載の有機ＥＬ装置を備えていることを特徴とする電子機器。