JP4710475B2 - エレクトロルミネッセンス装置、エレクトロルミネッセンス装置の製造方法および電子機器 - Google Patents
エレクトロルミネッセンス装置、エレクトロルミネッセンス装置の製造方法および電子機器 Download PDFInfo
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Description
本発明は、エレクトロルミネッセンス装置、エレクトロルミネッセンス装置の製造方法および電子機器に関するものである。
携帯電話機、パーソナルコンピュータやＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ
Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）などの電子機器に使用される表示装置や、デジタル複写機やプリンタなどの画像形成装置における露光用ヘッドとして、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ／Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）装置などの発光装置が注目されている。この種の発光装置をカラー用に構成するにあたっては、従来、発光層を構成する材料を画素毎に変えることにより、各画素から各色の光が出射されるように構成されている。
Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）などの電子機器に使用される表示装置や、デジタル複写機やプリンタなどの画像形成装置における露光用ヘッドとして、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ／Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）装置などの発光装置が注目されている。この種の発光装置をカラー用に構成するにあたっては、従来、発光層を構成する材料を画素毎に変えることにより、各画素から各色の光が出射されるように構成されている。
その一方で、発光層の下層側に形成された下層側反射層と発光層の上層側に形成された上層側反射層との間に光共振器を形成するとともに、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）などからなる陽極の厚さを変えることにより光共振器の光学長を画素毎に変えて、発光素子の出射光から各色の光を取り出す技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許第２７９７８８３号公報
上記特許文献１に記載の技術を利用して、発光層からみて基板側に光を出射するボトムエミッション型の有機ＥＬ装置を構成する場合には、下層側反射層を半透過反射層で構成することになる。また、発光層からみて基板とは反対側に光を出射するトップエミッション型の有機ＥＬ装置を構成する場合には、下層側反射層をアルミニウムや銀などといった反射率の高い金属膜で構成することになる。
また、ＩＴＯ膜によって陽極を形成するには、ＩＴＯ膜を成膜した後、ＩＴＯ膜の上層にフォトリソグラフィ技術を用いてレジストマスクを形成し、エッチングを行うことになる。このため、陽極の厚さを赤色用の画素、緑色用の画素、青色用の画素で相違させるには、上記の工程を３回以上、繰り返す必要がある。その結果、ＩＴＯ膜をエッチングするのに用いたエッチング液あるいはエッチングガスによって下層側反射層がエッチングされてしまい、下層側反射層の反射特性の低下や下層側反射層の欠落などが発生するという問題点が生じる。かかる下層側反射層のエッチングは、下層側反射層がＩＴＯから露出するエッチング終期に限らず、ＩＴＯに微小な孔があいている場合、エッチング開始直後から発生する可能性がある。
また、画素毎に陽極の厚さを変えるために、例えば、上記の３回の工程ごとにエッチング時間を変える方法が考えられる。しかし、工程ごとのエッチング時間が異なると、工程管理が難しくなるのみならず、長いエッチング時間が生じることにより、サイドエッジの発生などの不都合が生じてしまう。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、画素ごとに異なる波長の光共振器を備えたエレクトロルミネッセンス装置であって、比較的に容易にかつ高精度に形成することができるエレクトロルミネッセンス装置、エレクトロルミネッセンス装置の製造方法および電子機器を提供することを目的とする。
また、本発明は、画素ごとに異なる波長の光共振器を備えたエレクトロルミネッセンス装置であって、陽極の下層側に位置する光共振器用の下層側反射層が劣化することを回避でき、かつ簡便に製造することができるエレクトロルミネッセンス装置、エレクトロルミネッセンス装置の製造方法および電子機器を提供することを目的とする。
また、本発明は、画素ごとに異なる波長の光共振器を備えたエレクトロルミネッセンス装置であって、陽極の下層側に位置する光共振器用の下層側反射層が劣化することを回避でき、かつ簡便に製造することができるエレクトロルミネッセンス装置、エレクトロルミネッセンス装置の製造方法および電子機器を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明のエレクトロルミネッセンス装置は、基板上において、複数色のそれぞれに対応する画素に、光透過性の陽極層、少なくとも発光層を含む機能層および陰極層が積層された発光素子を備え、前記発光層から見て前記基板とは反対側に光を出射するエレクトロルミネッセンス装置であって、前記発光素子は、前記陽極層の下層側に反射層を備えた光共振器構造を形成しており、前記反射層と陽極層の間において該反射層全体を覆うように形成された保護層を有し、前記保護層は、前記画素ごとに、該画素の色に対応関係を持つ屈折率を有していることを特徴とする。
本発明によれば、光共振器をなす各層の膜厚を変えることを要せず、保護層の屈折率を調整することで、所望の色を発光する光共振器を構成することができる。すなわち、所望の色を発光する光共振器を構成するには、反射層（下層側反射層）と陰極層（上層側反射層）との間が所望の光学長（例えばλ／４）であることを要する。この光学長（光学距離）を従来は陽極の厚さを変えることにより調整していたが、本発明は保護層の屈折率を画素ごとに変えることにより所望の光学長とすることができる。
したがって、従来は、３色の画素を形成するには、３つの異なる厚さの陽極層を形成する必要があり、少なくとも３回のフォトリソ工程が必要になる。また、従来は、陽極の下層に形成されているアルミニウム又は銀を主成分とする下層側反射層が前記フォトリソ工程の現像液および剥離液の溶剤に対して非常に影響を受けやすく劣化し易い。本発明によれば、前記フォトリソ工程を不要とすることができるので、製造工程を削減することができるとともに、フォトリソ工程により反射層が劣化することを回避できる。
本発明によれば、光共振器をなす各層の膜厚を変えることを要せず、保護層の屈折率を調整することで、所望の色を発光する光共振器を構成することができる。すなわち、所望の色を発光する光共振器を構成するには、反射層（下層側反射層）と陰極層（上層側反射層）との間が所望の光学長（例えばλ／４）であることを要する。この光学長（光学距離）を従来は陽極の厚さを変えることにより調整していたが、本発明は保護層の屈折率を画素ごとに変えることにより所望の光学長とすることができる。
したがって、従来は、３色の画素を形成するには、３つの異なる厚さの陽極層を形成する必要があり、少なくとも３回のフォトリソ工程が必要になる。また、従来は、陽極の下層に形成されているアルミニウム又は銀を主成分とする下層側反射層が前記フォトリソ工程の現像液および剥離液の溶剤に対して非常に影響を受けやすく劣化し易い。本発明によれば、前記フォトリソ工程を不要とすることができるので、製造工程を削減することができるとともに、フォトリソ工程により反射層が劣化することを回避できる。
また、本発明のエレクトロルミネッセンス装置は、前記保護層が前記複数色の前記画素において概ね同じ厚さであることが好ましい。
本発明によれば、光共振器を構成する各層の厚みを、異なる色の画素同士において概ね同じにすることができる。従来は、ＭｇＡｇなどからなる陰極の形成時に、画素間において層（陽極層）の厚みが異なることで生じた段差により、その陰極が断線することがある。本発明は、前記段差をほぼ無くすことができ、その段差により陰極が断線することを回避することができる。
本発明によれば、光共振器を構成する各層の厚みを、異なる色の画素同士において概ね同じにすることができる。従来は、ＭｇＡｇなどからなる陰極の形成時に、画素間において層（陽極層）の厚みが異なることで生じた段差により、その陰極が断線することがある。本発明は、前記段差をほぼ無くすことができ、その段差により陰極が断線することを回避することができる。
また、本発明のエレクトロルミネッセンス装置は、前記反射層がアルミニウム又は銀を主成分とする（表面がミラー状態の）金属からなることが好ましい。
本発明によれば、反射率の高い反射層を構成することができ、光取り出し効率の高いエレクトロルミネッセンス装置を提供することができる。
本発明によれば、反射率の高い反射層を構成することができ、光取り出し効率の高いエレクトロルミネッセンス装置を提供することができる。
上記目的を達成するために、本発明のエレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、基板上において、複数色のそれぞれに対応する画素に、光透過性の陽極層、少なくとも発光層を含む機能層および陰極層が積層された発光素子を備え、前記発光素子は前記陽極層の下層側に反射層を備えた光共振器構造を形成しており、前記発光層から見て前記基板とは反対側に光を出射するエレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって、前記反射層と陽極層の間において該反射層全体を覆うように保護層を形成する工程と、前記保護層について、前記画素ごとに、異なる態様で光を照射することにより、該画素ごとに該画素の色に対応関係を持つ屈折率にする工程とを有することを特徴とする。
本発明によれば、保護層における各画素に所定の光を照射することにより、その画素ごとに所定の屈折率を有する保護層を形成することができる。したがって本発明は、従来における陽極層形成時の多数回のフォトリソ工程を不要とすることができ、製造工程の削減および品質の向上化を図ることができる。
本発明によれば、保護層における各画素に所定の光を照射することにより、その画素ごとに所定の屈折率を有する保護層を形成することができる。したがって本発明は、従来における陽極層形成時の多数回のフォトリソ工程を不要とすることができ、製造工程の削減および品質の向上化を図ることができる。
また、本発明のエレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、前記保護層に照射される光が紫外線であることが好ましい。
本発明によれば、保護層に紫外線を照射することのみで、光共振器の光学長を最適化することができ、容易に高効率なエレクトロルミネッセンス装置を製造することができる。
本発明によれば、保護層に紫外線を照射することのみで、光共振器の光学長を最適化することができ、容易に高効率なエレクトロルミネッセンス装置を製造することができる。
また、本発明のエレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、前記異なる態様の光が少なくとも光の強度が異なるものであることが好ましい。
本発明によれば、保護層に照射する光の強度を調整することのみで、光共振器の光学長を最適化することができ、容易に高効率なエレクトロルミネッセンス装置を製造することができる。
本発明によれば、保護層に照射する光の強度を調整することのみで、光共振器の光学長を最適化することができ、容易に高効率なエレクトロルミネッセンス装置を製造することができる。
上記目的を達成するために、本発明の電子機器は、前記エレクトロルミネッセンス装置を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、高品位なカラー画像を表示することができる電子機器を、低コストでかつ信頼性の高い製品として提供することができる。
本発明によれば、高品位なカラー画像を表示することができる電子機器を、低コストでかつ信頼性の高い製品として提供することができる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いた各図では、各層及び各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層及び各部材毎に縮尺を相違させてある。
［第１実施形態］
（ＥＬ装置の基本構成）
図１は、本発明の第１実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス装置（有機ＥＬ装置）の構成を模式的に示す断面図である。
（ＥＬ装置の基本構成）
図１は、本発明の第１実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス装置（有機ＥＬ装置）の構成を模式的に示す断面図である。
図１において、本実施形態の有機ＥＬ装置１は、発光層１４から見て基板１１側とは反対側に向けて表示光を出射するトップエミッション型の装置であり、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のいずれの画素１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）にも、有機ＥＬ素子１０が形成されている。有機ＥＬ素子１０は、ガラスなどからなる基板１１の上層側に、ＩＴＯなどからなる透明な陽極層１２、正孔輸送層１３、発光層１４、電子輸送層１５、マグネシウム−銀合金からなる半透過反射性をもつ陰極層１６がこの順に積層された構成を有する。
なお、本発明において、画素とは、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各色に対応する有機ＥＬ素子１０が形成される領域であって、陽極層１６、少なくとも発光層１４を含む機能層および陰極層１６が積層された発光素子が形成される各色に個別に対応する単位領域を示すものである。
なお、本発明において、画素とは、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各色に対応する有機ＥＬ素子１０が形成される領域であって、陽極層１６、少なくとも発光層１４を含む機能層および陰極層１６が積層された発光素子が形成される各色に個別に対応する単位領域を示すものである。
また、基板１１と陽極層１２の間には、アルミニウム、アルミニウム合金、銀、または銀合金からなる反射層１９（全反射層）が形成されている。そして、反射層１９からなる下層側反射層と陰極層１６からなる上層側反射層との間に光共振器４０が構成されている。
ここで、有機ＥＬ素子１０に用いた正孔輸送層１３および発光層１４は、いずれの画素１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）においても同一の材料から構成されており、同一の膜厚となっている。そして、有機ＥＬ素子１０は、白色光を内部で発生させる。
また、本実施形態では、陽極層１２についても、いずれの画素１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）においても、概ね同一の膜厚となっている。陽極層１２の膜厚は、例えば２０ｎｍとする。
（絶縁保護層の構成）
また、本実施形態では、反射層１９と陽極層１２との層間に、反射層１９の表面および側面を覆うように光透過性の絶縁保護層１８が形成されている。このような絶縁保護層１８としては、例えば、厚さが約１００ｎｍのエポキシ系樹脂を用いる。そして、絶縁保護層１８の屈折率は、各画素１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）で相違している。
すなわち、絶縁保護層１８の屈折率は、
画素１００（Ｂ）＜画素１００（Ｇ）＜画素１００（Ｒ）
である。例えば、絶縁保護層１８の屈折率は、各画素１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）で以下の値に設定されている。
画素１００（Ｂ）での絶縁保護層１８ａの屈折率（ｎ）＝１．５
画素１００（Ｇ）での絶縁保護層１８ｂの屈折率（ｎ）＝１．８
画素１００（Ｒ）での絶縁保護層１８ｃの屈折率（ｎ）＝２．０
また、本実施形態では、反射層１９と陽極層１２との層間に、反射層１９の表面および側面を覆うように光透過性の絶縁保護層１８が形成されている。このような絶縁保護層１８としては、例えば、厚さが約１００ｎｍのエポキシ系樹脂を用いる。そして、絶縁保護層１８の屈折率は、各画素１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）で相違している。
すなわち、絶縁保護層１８の屈折率は、
画素１００（Ｂ）＜画素１００（Ｇ）＜画素１００（Ｒ）
である。例えば、絶縁保護層１８の屈折率は、各画素１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）で以下の値に設定されている。
画素１００（Ｂ）での絶縁保護層１８ａの屈折率（ｎ）＝１．５
画素１００（Ｇ）での絶縁保護層１８ｂの屈折率（ｎ）＝１．８
画素１００（Ｒ）での絶縁保護層１８ｃの屈折率（ｎ）＝２．０
したがって、各画素１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）における光共振器４０の光学長は、各画素１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）で相違している。すなわち、光学長は膜厚と屈折との積に比例する。これより、各画素１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）における光共振器４０は、膜厚が概ね同一であるものの屈折率が異なるので、光学長が相違している。そして、絶縁保護層１８ａ，１８ｂ，１８ｃの屈折率（ｎ）は、各画素１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）の光共振器４０の光学長が、各画素１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）から所定の色光が出射されるように調整されている。
上記のように構成した有機ＥＬ素子１０では、陽極層１２から正孔輸送層１３および発光層１４を通じて陰極層１６に電流が流れると、そのときの電流量に応じて発光層１４が発光する。そして、発光層１４が出射された光は陰極層１６を透過して、観測者側に出射される一方、発光層１４から基板１１に向けて出射された光は、陽極層１２の下層に形成された反射層１９によって反射され、陰極層１６を透過して観測者側に出射される。その際、発光層１４から出射された光は、光共振器４０の下層側反射層（反射層１９）と上層側反射層（陰極層１６）の間で多重反射され、光共振器４０の光学長が１／４波長の整数倍に相当する光の色度を向上させることができる。従って、有機ＥＬ素子１０は、白色光を内部で発生させるが、赤色（Ｒ）に対応する画素１００（Ｒ）から赤色光を出射し、緑色（Ｇ）に対応する画素１００（Ｇ）から緑色光を出射し、青色（Ｂ）に対応する画素１００（Ｂ）から青色光を出射する。
（製造方法）
図２は、有機ＥＬ装置１の製造方法の主要手順を示す模式断面図である。
図１に示すような構成の有機ＥＬ装置１を製造するには、まず、基板１１の表面に光反射性を備えた金属膜（アルミニウム、アルミニウム合金、銀、または銀合金）をスパッタ法又は真空蒸着法などにより形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングし、反射層１９を形成する。
図２は、有機ＥＬ装置１の製造方法の主要手順を示す模式断面図である。
図１に示すような構成の有機ＥＬ装置１を製造するには、まず、基板１１の表面に光反射性を備えた金属膜（アルミニウム、アルミニウム合金、銀、または銀合金）をスパッタ法又は真空蒸着法などにより形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングし、反射層１９を形成する。
次に、反射層１９の表面側に、厚み１００ｎｍ、屈折率が１．５のエポキシ系樹脂を形成する。これによりエポキシ系樹脂層１８’により反射層１９の全面が覆われる。次いで図２に示すように、フォトマスク８０を用いて、エポキシ系樹脂層１８’における画素１００（Ｇ）の形成領域に、２０００ｍＪの紫外線を照射する。また、エポキシ系樹脂層１８’における画素１００（Ｒ）の形成領域に、５０００ｍＪの紫外線を照射する。
これにより、画素１００（Ｂ）での絶縁保護層１８ａの屈折率（ｎ）は１．５のままであり、画素１００（Ｇ）での絶縁保護層１８ｂの屈折率（ｎ）は１．８となり、画素１００（Ｒ）での絶縁保護層１８ｃの屈折率（ｎ）は２．０となり、図１に示すような絶縁保護層１８が完成する。
次に、絶縁保護層１８の表面側に所定厚さ（例えば２０ｎｍ）のＩＴＯ膜（屈折率：１．９５）をスパッタ法などで形成する。その後、ＩＴＯ膜の上層にフォトリソグラフィ技術を用いてレジストマスクを形成して、エッチングを行うことにより、陽極層１２を形成する。これにより、１回のフォトリソ工程で全ての画素１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）の陽極層１２が完成する。
次に、いわゆるインクジェット法とも言われる液滴吐出法などを利用して正孔輸送層１３および発光層１４を順次、形成する。この液滴吐出法は、液滴吐出ヘッドから、正孔輸送層１３や発光層１４を構成する材料の液状物を液滴として吐出した後、乾燥させて、正孔輸送層１３や発光層１４として定着させる方法である。その際、各画素１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）の周りにバンクと称する隔壁（図示せず）を形成しておき、吐出した液滴や液状物が周囲にはみ出さないようにすることが好ましい。
このような方法を採用するにあたって、正孔輸送層１３は、例えば、ポリオレフィン誘導体である３、４−ポリエチレンジオシチオフェン／ポリスチレンスルフォン酸（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）を正孔注入材料として用い、この有機溶剤を主溶媒として分散させてなる分散液を所定領域に吐出した後、乾燥させることにより形成できる。また、正孔輸送層１３を形成するための材料としては、前記のものに限定されることなく、ポリマー前駆体が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−ビスー（４−Ｎ、Ｎ−ジトリルアミノフェニル）シクロヘキサン等を用いることもできる。
また、発光層１４を形成する材料についても、高分子材料、例えば分子量が１０００以上の高分子材料が用いることが好ましい。具体的には、ポリフルオレン誘導体、ポリフェニレン誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリチオフェン誘導体、またはこれらの高分子材料に、ペリレン系色素、クマリン系色素、ローダミン系色素、例えばルブレン、ペリレン、９、１０−ジフェニルアントラセン、テトラフェニルブタジエン、ナイルレッド、クマリン６、キナクリドン等をドープしたものが用いられる。なお、このような高分子材料としては、二重結合のπ電子がポリマー頂上で非極在化しているπ共役系高分子材料が、導電性高分子でもあることから発光性能に優れるため、好適に用いられる。特に、その分子内にフルオレン骨格を有する化合物、すなわちポリフルオレン系化合物がより好適に用いられる。また、このような材料以外にも、例えば特開平１１−４０３５８号公報に示される有機ＥＬ素子用組成物、すなわち共役系高分子有機化合物の前駆体と、発光特性を変化させるための少なくとも１種の蛍光色素とを含んでなる有機ＥＬ素子用組成物も、発光層形成材料として使用可能である。
このようにして正孔輸送層１３および発光層１４を形成した後、電子輸送層１５および陰極層１６を順次形成する。これらにより、図１に示す有機ＥＬ装置１が完成する。
（従来の有機ＥＬ装置）
図３は、従来の有機ＥＬ装置１’の一例を示す模式断面図である。図３において、図１の有機ＥＬ装置１の構成要素に対応するものには同一符号を付けている。従来の有機ＥＬ装置１’と本実施形態の有機ＥＬ装置１との主な相違点は、絶縁保護層１８および陽極層１２である。従来の有機ＥＬ装置１’の絶縁保護層１８は、各画素１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）に共通に、厚み３０ｎｍ、屈折率１．８のＳｉＮで構成されている。また、従来の有機ＥＬ装置１’の陽極層１２は、屈折率１．９５のＩＴＯが、画素１００（Ｒ）では膜厚９０ｎｍ、画素１００（Ｇ）では膜厚５０ｎｍ、画素１００（Ｂ）では膜厚２０ｎｍとして形成されている。
図３は、従来の有機ＥＬ装置１’の一例を示す模式断面図である。図３において、図１の有機ＥＬ装置１の構成要素に対応するものには同一符号を付けている。従来の有機ＥＬ装置１’と本実施形態の有機ＥＬ装置１との主な相違点は、絶縁保護層１８および陽極層１２である。従来の有機ＥＬ装置１’の絶縁保護層１８は、各画素１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）に共通に、厚み３０ｎｍ、屈折率１．８のＳｉＮで構成されている。また、従来の有機ＥＬ装置１’の陽極層１２は、屈折率１．９５のＩＴＯが、画素１００（Ｒ）では膜厚９０ｎｍ、画素１００（Ｇ）では膜厚５０ｎｍ、画素１００（Ｂ）では膜厚２０ｎｍとして形成されている。
（本実施形態の効果）
本実施形態によれば、従来の有機ＥＬ装置およびその製造方法に比べて、陽極層１２の形成工程を大幅に削減することができる。従来においては、３色の画素を形成するために３つの異なる厚さをもつ陽極層１２を形成しなければならなかった（図３参照）。このため、従来では、陽極層１２を形成するために、少なくとも３回のフォトリソ工程が必要となる。一方、本実施形態では、全ての画素において陽極層１２の厚さを同一にするので、１回のフォトリソ工程により全ての画素の陽極層１２を形成することができ、工程数を低減することができる。
本実施形態によれば、従来の有機ＥＬ装置およびその製造方法に比べて、陽極層１２の形成工程を大幅に削減することができる。従来においては、３色の画素を形成するために３つの異なる厚さをもつ陽極層１２を形成しなければならなかった（図３参照）。このため、従来では、陽極層１２を形成するために、少なくとも３回のフォトリソ工程が必要となる。一方、本実施形態では、全ての画素において陽極層１２の厚さを同一にするので、１回のフォトリソ工程により全ての画素の陽極層１２を形成することができ、工程数を低減することができる。
さらに、本実施形態によれば、光（紫外線）の照射のみで各画素の光共振器４０の光学長を最適化することができる。そこで、容易に高効率な光共振器を備えた有機ＥＬ装置１を実現することができる。
さらにまた、本実施形態によれば、絶縁保護層１８が反射層１９と陽極層１２との層間に形成されているので、陽極層１２を形成する際のエッチング工程により、反射層１９が劣化することを回避することができる。特に本実施形態では、発光層１４で発生した光は、発光層１４からみて基板１１とは反対側に出射される。このような場合には、反射層１９には反射率が高いことが求められるが、本実施形態によれば、陽極層１２を形成する際のエッチングによって、反射層１９が劣化しないので、反射率の高い反射層１９を構成することができる。したがって、本実施形態は、光取り出し効率の高い有機ＥＬ装置を提供することができる。
さらにまた、本実施形態によれば、絶縁保護層１８が全ての画素において概ね同じ厚さであるとともに、他の各層も全ての画素で概ね同じ厚さとすることができる。そこで、従来の有機ＥＬ装置１’のように画素間において層（陽極層１２）の厚みが異なることで生じた段差により、その陰極層１６が断線することを、本実施形態の有機ＥＬ装置１は回避することができる。
さらにまた、本実施形態によれば、複数の画素１００は各々、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）に対応しているが、有機ＥＬ素子１０を構成する正孔輸送層１３や発光層１４などの有機機能層の材質は、対応する色にかかわらず、共通であり、いずれの色に対応するかは、絶縁保護層１８（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ）の屈折率によって決定されている。したがって、画素１００がいずれの色に対応するかにかかわらず、有機ＥＬ素子１０の寿命は略等しいので、有機ＥＬ装置１全体の寿命を延ばすことができる。また、有機ＥＬ装置１を製造する際、画素１００間で同一の材料を用いるので、生産性を向上させることができる。
［第２実施形態］
図４は本発明の第２実施形態に係る有機ＥＬ装置の構成を模式的に示す断面図である。図５は、従来の有機ＥＬ装置の他の例を示す模式断面図である。
図４は本発明の第２実施形態に係る有機ＥＬ装置の構成を模式的に示す断面図である。図５は、従来の有機ＥＬ装置の他の例を示す模式断面図である。
図４に示す有機ＥＬ装置１も、第１実施形態と同様、発光層１４から見て基板１１側とは反対側に向けて表示光を出射するトップエミッション型の装置であり、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のいずれの画素１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）にも、有機ＥＬ素子１０が形成されている。有機ＥＬ素子１０は、ガラスなどからなる基板１１の上層側に、ＩＴＯなどからなる透明な陽極層１２、正孔輸送層１３、発光層１４、電子輸送層１５、マグネシウム−銀合金からなる半透過反射性をもつ陰極層１６がこの順に積層された構成を有する。
また、基板１１と陽極層１２の間には、アルミニウム、アルミニウム合金、銀、または銀合金からなる反射層１９（全反射層）が形成されており、この反射層１９からなる下層側反射層と、陰極層１６からなる上層側反射層との間に光共振器４０が構成されている。さらに、有機ＥＬ素子１０に用いた正孔輸送層１３および発光層１４は、いずれの画素１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）においても同一の材料から構成されており、有機ＥＬ素子１０は、白色光を内部で発生させる。
また、本実施形態では、陽極層１２についても、いずれの画素１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）においても、概ね同一の膜厚となっている。陽極層１２の膜厚は、例えば２０ｎｍとする。
また、本実施形態では、反射層１９と陽極層１２との層間に、反射層１９の表面および側面を覆うように光透過性の絶縁保護層１８が形成されている。このような絶縁保護層１８としては、例えば、厚さが約１００ｎｍのエポキシ系樹脂を用いる。そして、絶縁保護層１８の屈折率は、各画素１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）で相違している。
すなわち、絶縁保護層１８の屈折率は、
画素１００（Ｂ）＜画素１００（Ｇ）＜画素１００（Ｒ）
である。例えば、絶縁保護層１８の屈折率は、各画素１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）で以下の値に設定されている。
画素１００（Ｂ）での絶縁保護層１８ａの屈折率（ｎ）＝１．５
画素１００（Ｇ）での絶縁保護層１８ｂの屈折率（ｎ）＝１．８
画素１００（Ｒ）での絶縁保護層１８ｃの屈折率（ｎ）＝２．０
すなわち、絶縁保護層１８の屈折率は、
画素１００（Ｂ）＜画素１００（Ｇ）＜画素１００（Ｒ）
である。例えば、絶縁保護層１８の屈折率は、各画素１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）で以下の値に設定されている。
画素１００（Ｂ）での絶縁保護層１８ａの屈折率（ｎ）＝１．５
画素１００（Ｇ）での絶縁保護層１８ｂの屈折率（ｎ）＝１．８
画素１００（Ｒ）での絶縁保護層１８ｃの屈折率（ｎ）＝２．０
したがって、各画素１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）における光共振器４０の光学長は、各画素１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）で相違している。すなわち、光学長は膜厚と屈折との積に比例する。これより、各画素１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）における光共振器４０は、膜厚が概ね同一であるものの屈折率が異なるので、光学長が相違している。そして、絶縁保護層１８ａ，１８ｂ，１８ｃの屈折率（ｎ）は、各画素１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）の光共振器４０の光学長が、各画素１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）から所定の色光が出射されるように調整されている。
このような構成の有機ＥＬ装置１の製造方法は、第１実施形態と同様の製造方法とすることができる。特に、絶縁保護層１８の形成方法は、第１実施形態の陽極層１２の形成方法と同様にすることが好ましい。
本実施形態によれば、図５に示す従来の有機ＥＬ装置に比べて、陽極層１２の形成工程を削減することができる。また、絶縁保護層１８により、陽極層１２の形成時のエッチングによって反射層１９が劣化することを回避することができる。さらにまた、光（紫外線）照射のみで各画素の光共振器４０の光学長を最適化することができる。そこで、容易に高効率な光共振器を備えた有機ＥＬ装置１を実現することができる。さらにまた、本実施形態によれば、絶縁保護層１８が全ての画素において概ね同じ厚さであり、他の各層も全ての画素で概ね同じ厚さとすることができる。そこで、従来の有機ＥＬ装置１’のように画素間において層（陽極層１２）の厚みが異なることで生じた段差により、その陰極層１６が断線することを、本実施形態の有機ＥＬ装置１は回避することができる。したがって本実施形態によれば、第１実施形態と同様な効果を奏することができる。
さらに、本実施形態では、陰極層１６の上層側には、各画素１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）に対応する位置に赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のカラーフィルタ２１（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）が形成された透明基板２０が、エポキシ系の透明な接着剤層３０によって接着されている。従って、本実施形態によれば、第１実施形態と比較して、各画素１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）から色純度の高い光を出射でき、色再現範囲を広げることができる。
［その他の実施形態］
上記実施形態では、反射層１９にアルミニウムを主成分とする金属を用いたが、銀を主成分とする金属を用いて反射層１９を構成してもよい。このようにすれば、反射層１９での反射率を高めることができ、有機ＥＬ装置１の光取り出し効率を上げることができる。
上記実施形態では、反射層１９にアルミニウムを主成分とする金属を用いたが、銀を主成分とする金属を用いて反射層１９を構成してもよい。このようにすれば、反射層１９での反射率を高めることができ、有機ＥＬ装置１の光取り出し効率を上げることができる。
また、上記実施形態では、絶縁保護層１８に感光性のエポキシ系樹脂を用いたが、絶縁保護層１８の形成材料としては光照射により屈折率が変化する材料であれば無機材料などその他の材料であってもよい。
また、上記実施形態では、陽極層１２と陰極層１６の間に、正孔輸送層１３、発光層１４および電子輸送層１５の３つの層があるが、陽極層１２と陰極層１６の間に、さらに複数の層（例えば、電子注入層、正孔注入層、２層目の発光層など）を入れた構造としてもよい。また、これらは、高分子タイプであっても低分子タイプであってもよい。
［表示装置への適用例］
本発明を適用した有機ＥＬ装置１は、パッシブマトリクス型表示装置あるいはアクティブマトリクス型表示装置として用いることができる。これらの表示装置のうち、アクティブマトリクス型表示装置は、図６に示す電気的構成とすることができる。
本発明を適用した有機ＥＬ装置１は、パッシブマトリクス型表示装置あるいはアクティブマトリクス型表示装置として用いることができる。これらの表示装置のうち、アクティブマトリクス型表示装置は、図６に示す電気的構成とすることができる。
図６は、本発明の実施形態に係る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回路図である。図６に示す有機ＥＬ装置１は、複数の走査線６３と、この走査線６３の延設方向に対して交差する方向に延設された複数のデータ線６４と、これらのデータ線６４に並列する複数の共通給電線６５と、データ線６４と走査線６３との交差点に対応して配置された画素１００（発光領域）とを有して構成されている。画素１００は、画像表示領域にマトリクス状に配置されている。
データ線６４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５１に接続されている。走査線６３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５４に接続されている。また、画素１００の各々には、走査線６３を介して走査信号がゲート電極に供給される画素スイッチング用の薄膜トランジスタ６と、この薄膜トランジスタ６を介してデータ線６４から供給される画像信号を保持する保持容量３３と、この保持容量３３によって保持された画像信号がゲート電極４３に供給される電流制御用の薄膜トランジスタ７と、薄膜トランジスタ７を介して共通給電線６５に電気的に接続したときに共通給電線６５から駆動電流が流れ込む有機ＥＬ素子１０とが構成されている。また、有機ＥＬ装置１において、各画素１００は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のいずれかに対応することになる。
［電子機器への搭載例］
本発明を適用した発光装置（ＥＬ装置）は、携帯電話機、パーソナルコンピュータ又はＰＤＡなど、様々な電子機器において表示装置として用いることができる。また、本発明を適用した発光装置は、デジタル複写機又はプリンタなどの画像形成装置における露光用ヘッドとして用いることもできる。
本発明を適用した発光装置（ＥＬ装置）は、携帯電話機、パーソナルコンピュータ又はＰＤＡなど、様々な電子機器において表示装置として用いることができる。また、本発明を適用した発光装置は、デジタル複写機又はプリンタなどの画像形成装置における露光用ヘッドとして用いることもできる。
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。
例えば、上記実施形態では、ＲＧＢの３原色の画素でカラー表示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、２原色又は４原色以上の画素でカラー表示する構成としてもよい。例えば４原色でカラー表示する構成の場合は、ＲＧＢの画素に、シアン、マゼンダ、イエローのいずれか１つの色を発光する画素を加えることとする。
また、上記実施形態では、本発明に係る表示装置について有機ＥＬ素子を画素として用いて構成した例を挙げているが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明に係る表示装置は有機ＥＬ素子以外の各種電気光学素子などを用いて構成することができる。また、本発明に係る表示装置は、電気光学装置などの表示装置以外の照明装置に適用することができる。ここで、照明装置とは、画像又は情報などを表示する表示装置ではなく、所定の光を被照射体に出射するものである。
また、本発明に係る表示装置（ＥＬ装置）は、各種家電機器の操作パネル、各種計器類、操作部を有するモニタなどに適用することもできる。
１…有機ＥＬ装置、１０…有機ＥＬ素子、１１…基板、１２…陽極層、１３…正孔輸送層、１４…発光層、１５…電子輸送層、１６…陰極層（上層側反射層）、１８…絶縁保護層、１９…反射層（下層側反射層）、２１（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）…カラーフィルタ、４０…光共振器、１００（Ｒ），（Ｇ），（Ｂ）…画素
Claims (7)
- 基板上において、赤、緑及び青のそれぞれに対応する画素に、光透過性の陽極層、少なくとも発光層を含む機能層および陰極層が積層された発光素子を備え、前記発光層から見て前記基板とは反対側に光を出射するエレクトロルミネッセンス装置であって、
前記発光素子は、前記陽極層の下層側に画素毎に設けられた複数の反射層を備えた光共振器構造を形成しており、
前記反射層と陽極層の間において前記複数の反射層全体にわたって連続するように形成された保護層を有し、
前記保護層の屈折率は、前記赤、緑及び青のそれぞれに対応する画素にて、
青の画素での屈折率＜緑の画素での屈折率＜赤の画素での屈折率
を満たすように設定されていることを特徴とするエレクトロルミネッセンス装置。 - 前記保護層は、前記複数色の前記画素において、同じ厚さであることを特徴とする請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス装置。
- 前記反射層は、アルミニウム又は銀を主成分とする金属からなることを特徴とする請求項１又は２に記載のエレクトロルミネッセンス装置。
- 基板上において、赤、緑及び青のそれぞれに対応する画素に、光透過性の陽極層、少なくとも発光層を含む機能層および陰極層が積層された発光素子を備え、前記発光素子は前記陽極層の下層側に画素毎に設けられた複数の反射層を備えた光共振器構造を形成しており、前記発光層から見て前記基板とは反対側に光を出射するエレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって、
前記反射層と陽極層の間において前記複数の反射層全体にわたって連続するように保護層を形成する工程と、
前記保護層について、前記赤、緑及び青のそれぞれに対応する画素ごとに、異なる態様で光を照射することにより、前記保護層の屈折率を、前記赤、緑及び青のそれぞれに対応する画素にて、
青の画素での屈折率＜緑の画素での屈折率＜赤の画素での屈折率
を満たすように設定する工程とを有することを特徴とするエレクトロルミネッセンス装置の製造方法。 - 前記保護層に照射される光は、紫外線であることを特徴とする請求項４に記載のエレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
- 前記異なる態様の光とは、少なくとも光の強度が異なるものであることを特徴とする請求項４又は５に記載のエレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
- 請求項１から３のいずれか一項に記載のエレクトロルミネッセンス装置又は請求項４から６のいずれか一項に記載の製造方法により製造されてなるエレクトロルミネッセンス装置を備えたことを特徴とする電子機器。
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