JP4752714B2

JP4752714B2 - 発光装置及び電子機器

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Publication number: JP4752714B2
Application number: JP2006280114A
Authority: JP
Inventors: 剛史深川
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2006-10-13
Filing date: 2006-10-13
Publication date: 2011-08-17
Anticipated expiration: 2026-10-13
Also published as: JP2008098046A

Description

本発明は、発光装置及び電子機器に関するものである。

近年、自発光素子である有機ＥＬ素子を画素として用いた有機ＥＬ装置の開発が進められている。有機ＥＬ装置は、高輝度、低消費電力で高速応答が可能であり、有機化合物の多様性により多色化が容易であると考えられることから、フルカラーディスプレイ等への応用が期待され、盛んに研究開発が行なわれている。

カラーパネルの作製に必要な３原色を得る方法としては、白色発光層とカラーフィルタとを組み合わせる方法（カラーフィルタ方式；特許文献１参照）、３原色の発光層を個別に塗り分ける方法（塗り分け方式）等が提案されている。そのうち、カラーフィルタ方式は、塗り分け方式に比べると発光層の塗り分けが不要であり、白色発光層をパネル一面に形成することができることから、プロセス的には容易となる。しかしながら、カラーフィルタ方式は、光の利用効率が低く、十分な明るさが得られないという問題がある。

一方、塗り分け方式は、発光層の塗り分けが必要であるものの、光の利用効率はカラーフィルタ方式に比べて大きい。したがって、赤、緑、青のいずれについても高い特性の発光素子が得られる場合には、自発光というメリットを十分に活かした明るい表示装置が得られる。しかしながら、塗り分け方式においては、一般に発光層から取り出される光のスペクトルがブロードであるため、十分な色再現性が得られないという問題があった。そこで、塗り分け方式で作製されたパネルにカラーフィルタを組み合わせた新たな方式が提案されている。
特開２００１−１４２４１０号公報

図６は、新たな方式で作製されたトップエミッション型の有機ＥＬ装置の一例を示す概略構成図である。同図の有機ＥＬ装置には、それぞれ赤、緑及び青の発光層１１０Ｒ、１１０Ｇ及び１１０Ｂが基板１０上に一定間隔で交互に配置されている。赤、緑及び青の発光層１１０Ｒ、１１０Ｇ及び１１０Ｂはそれぞれ赤、緑及び青のドット領域を構成しており、赤、緑及び青の３つのドット領域によって１つの画素が構成されている。基板１０上には、赤、緑及び青のカラーフィルタ１６Ｒ、１６Ｇ及び１６Ｂを備えた基板１５が対向配置されており、基板１５上に設けられた赤、緑及び青のカラーフィルタ１６Ｒ、１６Ｇ及び１６Ｂがそれぞれ基板１０上の赤、緑及び青の発光層１１０Ｒ、１１０Ｇ及び１１０Ｂに対向配置されている。

従来の有機ＥＬ装置では、赤、緑及び青のドット領域の間隔は互いに等しく配置されている。すなわち、赤と緑のドット領域の間隔をＬ_ＲＧ、緑と青のドット領域の間隔をＬ_ＧＢ、青と赤のドット領域の間隔をＬ_ＢＲとすると、Ｌ_ＲＧ＝Ｌ_ＧＢ＝Ｌ_ＢＲとなっている。しかしながら、トップエミッション型の有機ＥＬ装置においては、発光層１１０Ｒ,１１０Ｇ,１１０Ｂからの光は全方位に広がるため、基板１０と基板１５との間隔ｄが大きくなると、発光層１１０Ｒ,１１０Ｇ,１１０Ｂからの光が隣接カラーフィルタを透過して隣のドット領域から射出されてしまうという問題がある。例えば、図３の発光スペクトルを参照すると、青と緑及び緑と赤のドット領域の間では、発光層から取り出される光のスペクトルがブロードであるため、スペクトルが重なる部分の光（図示斜線部で示した光）が隣接カラーフィルタを透過して外部に射出され、隣のドット領域の表示に悪影響を及ぼすという問題がある。

この問題を解決する手段として、特許文献１では、基板間の距離ｄを小さくする、基板間に挟まれる接着剤（封止材）１８の屈折率ｎを大きくする、ドット領域間の距離Ｌ_ＲＧ,Ｌ_ＧＢ,Ｌ_ＢＲを広げる、といった方法が採用されている。しかしながら、基板間の距離ｄは、基板間に挟み込まれる異物等を考慮すると、一定のマージンが必要であるため、あまり小さくすることはできない。また、接着剤１８の材料は、封止材としての特性を考慮すると、一定の材料に限定されるため、あまり高い屈折率の材料を見出すことはできない。さらに、ドット領域間の距離Ｌ_ＲＧ,Ｌ_ＧＢ,Ｌ_ＢＲは、高精細化、高開口率化を目指す上では狭い方が望ましく、一概に広げることはできない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、トータルでの画素ピッチを変更せずに隣接ドット領域間の光漏れを防止することのできる発光装置を提供することを目的とする。また、このような発光装置を備えることにより、表示品質が高く、小型化、高精細化に容易に対応することのできる電子機器を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の発光装置は、赤色発光素子を有する赤色ドット領域と、緑色発光素子を有する緑色ドット領域と、青色発光素子を有する青色ドット領域と、前記赤色ドット領域に対向配置された赤色カラーフィルタと、前記緑色ドット領域に対向配置された緑色カラーフィルタと、前記青色ドット領域に対向配置された青色カラーフィルタとを備えた発光装置であって、前記赤色ドット領域と前記緑色ドット領域との距離Ｌ_ＲＧと、前記緑色ドット領域と前記青色ドット領域との距離Ｌ_ＧＢと、前記青色ドット領域と前記赤色ドット領域との距離Ｌ_ＢＲとが、式（１）の関係を満たすことを特徴とする。

この構成によれば、１画素のピッチを一定とした場合に、少なくとも赤色ドット領域と緑色ドット領域との距離Ｌ_ＲＧと、緑色ドット領域と青色ドット領域との距離Ｌ_ＧＢについては大きくすることができるので、これらのドット領域間で光漏れは生じない。一方、青色ドット領域と赤色ドット領域との距離Ｌ_ＢＲは小さくなるので、これらのドット領域間での光漏れが問題となるが、青色発光素子の発光スペクトルと赤色発光素子の発光スペクトルは互いに離れており、両者の重なり合いは小さいため、赤色発光素子で発光した赤色光が青色カラーフィルタを透過して外部に射出されたり、青色発光素子で発光した青色光が赤色カラーフィルタを透過して外部に射出されたりすることは殆どない。したがって、Ｌ_ＲＧ、Ｌ_ＧＢ及びＬ_ＢＲの大きさを適切に設計すれば、トータルでの画素ピッチを変更せずに隣接ドット領域間の光漏れを完全に防止することができる。

本発明においては、前記赤色ドット領域と前記緑色ドット領域との距離Ｌ_ＲＧと、前記緑色ドット領域と前記青色ドット領域との距離Ｌ_ＧＢとが、ｎを発光層とカラーフィルタとの間に配置される層の屈折率、ｄを発光層とカラーフィルタとの距離とした場合に、式（２）及び式（３）の関係を満たすことが望ましい。

この構成によれば、赤色発光素子から緑色カラーフィルタに入射する光、緑色発光素子から赤色カラーフィルタに入射する光、緑色発光素子から青色カラーフィルタに入射する光、及び青色発光素子から緑色カラーフィルタに入射する光については全反射の条件を満たすため、赤色ドット領域と緑色ドット領域との間及び緑色ドット領域と青色ドット領域との間の光漏れについては完全に防止することができる。

本発明においては、前記青色ドット領域と前記赤色ドット領域との距離Ｌ_ＢＲが、ｎを発光層とカラーフィルタとの間に配置される層の屈折率、ｄを発光層とカラーフィルタとの距離とした場合に、式（４）の関係を満たすことが望ましい。

この構成によれば、青色発光素子から赤色カラーフィルタに入射する光、及び赤色発光素子から青色カラーフィルタに入射する光については全反射の条件を満たさないが、青色発光素子の発光スペクトルと赤色発光素子の発光スペクトルは互いに離れており、両者の重なり合いは小さいため、赤色発光素子で発光した赤色光が青色カラーフィルタを透過して外部に射出されたり、青色発光素子で発光した青色光が赤色カラーフィルタを透過して外部に射出されたりすることは殆どない。むしろ、青色ドット領域と赤色ドット領域との距離を小さくすることで、トータルの画素ピッチを小さくすることができ、小型化、高精細化に対応した発光装置が提供できる。

本発明においては、前記赤色発光素子、前記緑色発光素子及び前記青色発光素子が第１基板上に設けられ、前記赤色カラーフィルタ、前記緑色カラーフィルタ及び前記青色カラーフィルタが前記第１基板と対向する第２基板上に設けられていることが望ましい。この構成によれば、発光素子とカラーフィルタとが別々の基板に設けられるため、各基板の製造が容易になり、歩留まりも向上することができる。また、発光素子が第２基板によって保護ないし封止されるため、発光装置の長寿命化や発光装置の信頼性向上に寄与することができる。

本発明においては、前記赤色発光素子、前記緑色発光素子及び前記青色発光素子は、それぞれ赤色、緑色及び青色に発光する発光層を備えていることが望ましい。この構成によれば、それぞれの発光素子がカラーフィルタに対応した色の光を発光するため、白色発光層にカラーフィルタを組み合わせる方式に比べて明るい表示が実現できる。

本発明においては、前記赤色発光素子、前記緑色発光素子及び前記青色発光素子は、それぞれ反射膜と、前記反射膜と対向する半透過反射膜と、前記反射膜と前記半透過反射膜との間に設けられた発光層とを備えており、前記反射膜と前記半透過反射膜との間の光学的距離に応じた共振波長の光が増幅して取り出されることが望ましい。この構成によれば、発光層で発光した光は反射膜と半透過反射膜との間で往復し、その光学的距離に対応した共振波長の光だけが増幅されて取り出されるため、発光輝度が高く、スペクトルもシャープな光を取り出すことができる。このため、赤色発光素子と緑色発光素子との発光スペクトルの重なりや、緑色発光素子と青色発光素子との発光スペクトルの重なりが小さくなり、隣接ドット領域の発光による表示品質の劣化の少ない発光装置が提供できる。

本発明においては、前記赤色発光素子、前記緑色発光素子及び前記青色発光素子は、いずれも白色に発光する前記発光層を備えていることが望ましい。この構成によれば、赤色発光素子、緑色発光素子及び青色発光素子の発光材料が白色発光材料で共通化されるため、各発光素子について発光寿命を等しくすることができ、長期間使用しても色味の変化しない発光装置を提供できる。

本発明においては、前記赤色発光素子、前記緑色発光素子及び前記青色発光素子は、それぞれ赤色、緑色及び青色に発光する前記発光層を備えていることが望ましい。この構成によれば、それぞれの発光素子がカラーフィルタに対応した色の光を発光するため、白色発光層にカラーフィルタを組み合わせる方式に比べて明るい表示が実現できる。この場合、発光層から取り出される光のスペクトルはブロードになるが、発光層で発光した光は反射膜と半透過反射膜との間で往復し、その光学的距離に対応した共振波長の光だけが増幅されて取り出されるため、発光輝度が高く、スペクトルもシャープな光を取り出すことができる。

本発明においては、前記発光素子は有機エレクトロルミネッセンス素子であることが望ましい。この構成によれば、高輝度、低消費電力で高速応答が可能な発光装置が提供できる。また、有機化合物の多様性により多色化が容易であり、インクジェット法等の湿式成膜法により塗り分けが行えるという利点がある。

本発明の電子機器は、前述した本発明の発光装置を備えたことを特徴とする。この構成によれば、表示品質が高く、小型化、高精細化に容易に対応することのできる電子機器が提供できる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の発光装置の第１実施形態である有機エレクトロルミネッセンス装置１（以下、「エレクトロルミネッセンス」を「ＥＬ」と略記する）の概略構成図である。有機ＥＬ装置１は、互いに対向する第１基板４ａ及び第２基板４ｂを備えている。第１基板４ａ及び第２基板４ｂが対向する対向領域の外周部には、平面視矩形枠状のシール材（図示略）が設けられており、該シール材によって第１基板４ａと第２基板４ｂとが互いに接着されている。そして、第１基板４ａ、第２基板４ｂ及びシール材によって囲まれる空間（セルギャップ）に、封止材１８が封入されている。第１基板４ａと第２基板４ｂとの間隔は、セルギャップ内又はシール材の内部に配置された図示略のギャップ材によって一定間隔に保持されている。そして、このギャップ材によって封止材１８の厚み（第１基板４ａと第２基板４ｂとの間隔）がパネル全体で均一に制御されている。

第１基板４ａは、ガラスや石英、プラスチック等からなる基板本体１０を基体としてなり、基板本体１０の封止材１８側に、回路素子としての薄膜トランジスタを含む回路素子部１４、陽極である画素電極１１１、発光層を含む発光部１１、陰極である対向電極１２及び保護膜１３を備えている。

基板本体１０上には、発光領域としての複数のドット領域Ａがマトリクス状に配列されている。それぞれのドット領域Ａには画素電極１１１が配置されており、その近傍には信号線１０２、共通給電線１０３、走査線１０１及び図示しない他の画素電極用の走査線等が配置されている。ドット領域Ａの平面形状は、図に示す矩形の他に、円形、長円形など任意の形状が適用可能である。

ドット領域Ａには、走査線１０１を介して走査信号がゲート電極に供給される第１の薄膜トランジスタ１２２と、該第１の薄膜トランジスタ１２２を介して信号線１０２から供給される画像信号を保持する保持容量ｃａｐと、該保持容量ｃａｐ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の薄膜トランジスタ１２３と、該第２の薄膜トランジスタ１２３を介して共通給電線１０３に電気的に接続したときに共通給電線１０３から駆動電流が流れ込む画素電極１１１と、画素電極１１１と対向電極１２との間に挟み込まれる発光部１１と、が設けられている。発光部１１は、発光層としての有機ＥＬ層を含む層（機能層）を含み、発光素子である有機ＥＬ素子は、画素電極１１１、対向電極１２、及び発光部１１等を含んで構成される。

ドット領域Ａでは、走査線１０１が駆動されて第１の薄膜トランジスタ１２２がオンになると、そのときの信号線１０２の電位が保持容量ｃａｐに保持され、この保持容量ｃａｐの状態に応じて、第２の薄膜トランジスタ１２３の導通状態が決まる。また、第２の薄膜トランジスタ１２３のチャネルを介して共通給電線１０３から画素電極１１１に電流が流れ、さらに発光部１１を通じて対向電極１２に電流が流れる。そして、このときの電流量に応じて、発光部１１が発光する。

第１基板４ａ上には、封止材１８が配置されており、該封止材１８上に第２基板４ｂが配置されている。第２基板４ｂは、ガラスや石英、プラスチック等からなる基板本体１５を基体としてなり、基板本体１５の封止材１８側に、カラーフィルタ１６及び平坦化膜１７を備えている。カラーフィルタ１６は、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３原色を所定のパターン、例えば、ストライプ配列、デルタ配列、モザイク配列で配列することにより形成されている。カラーフィルタ１６の１つの色要素は、画像を形成するための最小単位である表示ドットの１つに対応して配置されている。そして、Ｒ，Ｇ，Ｂに対応する３つの色要素が１つのユニットとなって１つの画素が形成されている。

第１基板４ａ及び第２基板４ｂの間には、封止材１８が配置されている。封止材１８としては、熱硬化樹脂あるいは紫外線硬化樹脂等が用いられ、特に、熱硬化樹脂の１種であるエポキシ樹脂が好ましく用いられる。第２基板４ｂは、封止材１８を介して第１基板４ａに接着されている。第１基板４ａの発光素子が形成された面は、封止材１８及び第２基板４ｂによって封止されており、水や酸素の侵入を防いで対向電極１２あるいは発光部１１の酸化を防止するようになっている。

有機ＥＬ装置１においては、発光部１１から対向電極１２側に発した光がカラーフィルタ１６を透過して基体１５の上側（観察者側）に射出されると共に、発光部１１から基体１０側に発した光が、画素電極１１１の下側に設けられた図示略の反射膜（図２の符号１２６を参照）によって反射され、その光がカラーフィルタ１６及び基板本体１５を透過して基板本体１５の上側（観察者側）に射出される（トップエミッション型）。なお、カラーフィルタ１６及び画素電極１１１の下側に設けた反射膜を省略して、基体１０側から発光する光を射出させることもできる（ボトムエミッション型）。

図２は、有機ＥＬ装置１の表示領域を拡大した拡大図である。同図には、青（Ｂ）、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色に対応する４つのドット領域Ａ_Ｂ,Ａ_Ｒ,Ａ_Ｇ,Ａ_Ｂが示されている。同図において（ａ）は４つのドット領域Ａ_Ｂ,Ａ_Ｒ,Ａ_Ｇ,Ａ_Ｂの平面図であり、（ｂ）は同ドット領域Ａ_Ｂ,Ａ_Ｒ,Ａ_Ｇ,Ａ_ＢのＥ−Ｅ′線に沿う断面図である。

第１基板４ａは、基板本体上に、回路素子部１４、画素電極（陽極）１１１、発光部１１及び陰極１２を順次備えている。回路素子部１４には、層間絶縁膜１４４ｂが設けられている。層間絶縁膜１４４ｂ上には、アルミニウムや銀等の光反射性の金属膜や、屈折率の異なる誘電体膜（ＳｉＯ₂とＴｉＯ₂等）を積層した誘電体積層膜からなる反射膜１２６が島状又はストライプ状等の所定のパターンで形成されている。また、層間絶縁膜１４４ｂ上には、反射膜１２６を覆って層間絶縁膜１４４ｃが形成されている。さらに、層間絶縁膜１４４ｃ上には、ＩＴＯ等からなる透明な画素電極１１１が島状に形成されている。なお、図２の断面図には現われていないが、画素電極１１１の下には、走査線、信号線、共通給電線、薄膜トランジスタ及び保持容量等からなる駆動回路や、該駆動回路と画素電極１１１とを電気的に接続するコンタクトホールが形成されている。

画素電極１１１上には、発光部１１が形成されている。発光部１１は、画素電極１１１上に積層された機能層１１０と、機能層１１０同士の間に配されて各機能層１１０を区画する隔壁１１２とを主体として構成されている。

機能層１１０は、少なくとも発光層を含む一又は二以上の層を含む。発光層としては、蛍光あるいは燐光を発光することが可能な公知の発光材料が用いられる。具体的には、（ポリ）フルオレン誘導体（ＰＦ）、（ポリ）パラフェニレンビニレン誘導体（ＰＰＶ）、ポリフェニレン誘導体（ＰＰ）、ポリパラフェニレン誘導体（ＰＰＰ）、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）、ポリチオフェン誘導体、ポリメチルフェニルシラン（ＰＭＰＳ）などのポリシラン系などが好適に用いられる。また、これらの高分子材料に、ペリレン系色素、クマリン系色素、ローダミン系色素などの高分子系材料や、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、キナクリドン等の低分子材料をドープして用いることもできる。またカルバゾール(ＣＢＰ)などの低分子材料にこれらの低分子色素をドープして発光層とすることもできる。またトリス−８−キノリノラトアルミニウム錯体（Ａｌｑ３）を電子輸送層として発光層の一部として加えることもできる。

機能層１１０は、赤色を発光可能な赤色発光材料、緑色を発光可能な緑色発光材料、及び青色を発光可能な青色発光材料の３種類の発光材料を含んでおり、これらの発光材料を混合することにより、白色を発光するように構成されている。機能層１１０は表示領域全体を覆うように形成されており、各ドット領域Ａ_Ｒ,Ａ_Ｇ,Ａ_Ｂに共通の層となっている。機能層１１０から放射された白色光は、カラーフィルタ１６を透過することによって着色され、カラー表示が行われるようになっている。

図３は、緑色発光材料及び青色発光材料の発光スペクトルの一例並びに赤色カラーフィルタの分光透過率の一例を示す図である。同図において斜線部は、緑色発光材料及び青色発光材料の発光スペクトルと赤色カラーフィルタの透過スペクトルとが重なり合う部分を示している。同図の発光材料においては、緑色発光材料の発光スペクトルと赤色カラーフィルタの透過スペクトルとが部分的に重なっており、青色発光材料の発光スペクトルと赤色カラーフィルタの透過スペクトルとは殆ど重なっていない。したがって、緑色材料から発光した緑色光の一部は赤色カラーフィルタを透過するが、青色発光材料から発光した青色光は赤色カラーフィルタを殆ど透過しないようになっている。

図示は省略したが、このような事情は赤色発光材料及び緑色発光材料の発光スペクトルと青色カラーフィルタの透過スペクトルとの関係についても同じである。すなわち、緑色発光材料の発光スペクトルと青色カラーフィルタの透過スペクトルとは部分的に重なっており、赤色発光材料の発光スペクトルと青色カラーフィルタの透過スペクトルとは殆ど重なっていない。したがって、緑色材料から発光した緑色光の一部は青色カラーフィルタを透過するが、赤色発光材料から発光した赤色光は青色カラーフィルタを殆ど透過しないようになっている。一方、緑色カラーフィルタの透過スペクトルについては、赤色発光材料及び青色発光材料の発光スペクトルと部分的に重なっており、赤色発光材料から発光した赤色光の一部及び青色発光材料から発光した青色光の一部は緑色カラーフィルタを透過するようになっている。

なお、機能層１１０には、発光層以外の層をさらに形成してもよい。例えば、画素電極１１１と発光層との間に配置されて、画素電極１１１から供給された正孔を発光層に注入／輸送する正孔注入層を形成しても良い。また、対向電極１２と発光層との間に配置されて、対向電極１２から供給された電子を発光層に注入／輸送する電子注入層を形成しても良い。

隔壁１１２としては、酸化シリコン等の無機絶縁材料やアクリル樹脂等の有機絶縁材料が用いられる。また、このような無機物或いは有機物以外にも、有機・無機ハイブリッド材料からなる絶縁材料を用いることもできる。隔壁１１２は、画素電極１１１の周縁部に乗り上げるように形成されている。そして、隔壁１１２の開口部の内側に機能層１１０が形成されて、発光部１１が構成されている。隔壁１１２は、ドット領域間を絶縁し、有機ＥＬ素子の形成領域（ドット領域の境界部）を規定している。

機能層１１０上には、基板本体１０の略全面を覆う対向電極１２が形成されている。対向電極１２は、仕事関数の小さい導電材料を含む電極本体部１２ａと、導電性に優れたＡｌ、Ａｕ、Ａｇ等の金属材料からなる補助電極１２ｂとを備えている。電極本体部１２ａは、マグネシウム（Ｍｇ）、リチウム（Ｌｉ）、カルシウム（Ｃａ）等を含む材料によって形成されている。好ましくは、ＭｇＡｇ（ＭｇとＡｇをＭｇ：Ａｇ＝１０：１で混合した材料）からなる薄膜の透光性電極が好適に採用されるが、この他にも、ＭｇＡｇＡｌ電極、ＬｉＡｌ電極、ＬｉＦＡｌ電極等を用いることもできる。また、これらの金属薄膜とＩＴＯ等の透明導電材料を積層した膜を対向電極１２とすることもできる。補助電極１２ｂは、電極本体部１２ａの導電性を補助するものであり、開口率の低下を防止するため、ドット領域Ａ（Ａ_Ｒ,Ａ_Ｇ,Ａ_Ｂ）の周囲（ドット間領域）に配置されている。なお、補助電極１２ｂは、一方向にストライプ状に整列配置されていてもよく、二方向に格子状に整列配置されていてもよい。また、補助電極１２ｂを遮光膜として機能させることもできる。

対向電極１２は、発光部１１で発光した光の一部を透過し残りの光を反射膜１２６側に反射する半透過反射膜として機能する。一般に、ＩＴＯ等の透光性導電膜は、機能層６０との界面で１０％〜５０％程度の反射率を有しており、特段の工夫を施さなければ、このような透光性導電膜を用いた対向電極１２は、上記のような半透過反射膜としての機能を有する。

反射膜１２６と対向電極１２との間の光学的距離は、ドット領域Ａ（Ａ_Ｒ,Ａ_Ｇ,Ａ_Ｂ）で表示する色の発光波長と同じか、その整数倍となるように設計されている。その結果、反射膜１２６と対向電極１２とが、当該ドット領域Ａから取り出したい光に対して光共振器を構成するようになっている。発光部１１で発光した光は、反射膜１２６と対向電極１２との間で往復し、その光学的距離に対応した共振波長の光だけが増幅されて取り出される。このため、図３で示したものよりも発光輝度が高く、スペクトルもシャープな光を取り出すことができる。

赤（Ｒ）、緑（Ｇ），青（Ｂ）の各ドット領域Ａ_Ｒ,Ａ_Ｇ,Ａ_Ｂから射出される光は、当該ドット領域に形成された光共振器構造の共振波長、すなわち反射膜１２６と対向電極１２との間の光学的距離に対応した波長の光である。この光学的距離は、反射膜１２６と対向電極１２との間に配置される各層の光学的距離の総和として得られる。各層の光学的距離は、その膜厚と屈折率との積によって求められる。各ドット領域Ａ_Ｒ,Ａ_Ｇ,Ａ_Ｂでは、それぞれ射出される光の色が異なるため、これらのドット領域Ａ_Ｒ,Ａ_Ｇ,Ａ_Ｂに設けられる光共振器構造の共振波長もそれぞれ異なったものとなっている。これらの共振波長は、本実施形態の場合、基体１０側の電極である画素電極１１１の膜厚によって調節されている。各ドット領域Ａ_Ｒ,Ａ_Ｇ,Ａ_Ｂにおける画素電極１１１の膜厚は、共振波長が最も大きくなる赤色ドット領域Ａ_Ｒで最大となり、その次に緑色ドット領域Ａ_Ｇ、青色ドット領域Ａ_Ｂの順で膜厚が小さくなっている。

これらのドット領域Ａ_Ｒ,Ａ_Ｇ,Ａ_Ｂでは、出力される光の色は画素電極１１１の膜厚によって調節されているので、発光部１１の材料は、必ずしも各色のドット領域Ａ_Ｒ,Ａ_Ｇ,Ａ_Ｂで異なっている必要はない。このため、各色のドット領域Ａ_Ｒ,Ａ_Ｇ,Ａ_Ｂの発光材料を白色発光材料によって共通化することができる。この場合、各色のドット領域Ａ_Ｒ,Ａ_Ｇ,Ａ_Ｂの各々について寿命を等しくすることができるので、長期間使用しても表示の色味が変わることはない。ただし、特定の波長の光以外は表示に寄与しないので、光利用効率を高めたい場合には、ドット領域毎に適切な発光材料を配置することもできる。すなわち、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各色のドット領域Ａに対して、それぞれ赤色発光材料，緑色発光材料，青色発光材料を配置し、これらの発光材料のピーク波長に合わせて光共振器構造の光学的距離を調節すれば、光利用効率が高く、高輝度な表示が可能となる。

対向電極１２上には、基板本体１０の略全面を覆う保護膜１３が形成されている。また、保護膜１３上には、封止材１８、平坦化膜１７及びカラーフィルタ１６が配置されている。カラーフィルタ１６は、赤色カラーフィルタ１６Ｒ、緑色カラーフィルタ１６Ｇ及び青色カラーフィルタ１６Ｂを備えており、各色のカラーフィルタの間に、遮光膜としてのブラックマトリクス１６ＢＬが配置されている。赤色カラーフィルタ１６Ｒ、緑色カラーフィルタ１６Ｇ及び青色カラーフィルタ１６Ｂは、それぞれ赤色ドット領域Ａ_Ｒ、緑色ドット領域Ａ_Ｇ及び青色ドット領域Ａ_Ｂに対向して配置されている。ドット領域の境界部を規定する隔壁１１２の開口部１１２Ｈは、カラーフィルタ１６Ｒ,１６Ｇ,１６Ｂと略同じ大きさに形成され、カラーフィルタ１６Ｒ,１６Ｇ,１６Ｂの配列に合わせて図示左右方向及び図示上下方向に多数形成されている。

ドット領域Ａ_Ｒ、Ａ_Ｇ及びＡ_Ｂの間隔は、次のように構成されている。すなわち、赤色のドット領域Ａ_Ｒと緑色のドット領域Ａ_Ｇとの距離をＬ_ＲＧ、緑色のドット領域Ａ_Ｇと青色のドット領域Ａ_Ｂとの距離をＬ_ＧＢ、青色のドット領域Ａ_Ｂと赤色のドット領域Ａ_Ｒとの距離をＬ_ＢＲとした場合に、Ｌ_ＲＧ、Ｌ_ＧＢ及びＬ_ＢＲは式（１）〜式（４）の関係を満たすように構成されている。なお、式（２）〜式（４）において、ｎは発光層とカラーフィルタ１６との間に配置される層の屈折率であり、ｄは発光層とカラーフィルタ１６との距離である。本実施形態の場合、ｎは封止材１８と平坦化膜１７との平均の屈折率であり、ｄは封止材１８と平坦化膜１７との総厚である。

以上の構成の有機ＥＬ装置１においては、赤色ドット領域Ａ_Ｒと緑色ドット領域Ａ_Ｇとの距離Ｌ_ＲＧと、緑色ドット領域Ａ_Ｇと青色ドット領域Ａ_Ｂとの距離Ｌ_ＧＢが大きいため、これらのドット領域の間で隣接ドット領域の発光による表示品質の低下は殆ど生じない。特に、赤色発光素子から緑色カラーフィルタに入射する光、緑色発光素子から赤色カラーフィルタに入射する光、緑色発光素子から青色カラーフィルタに入射する光、及び青色発光素子から緑色カラーフィルタに入射する光については全反射の条件（式（２）及び式（３））を満たすため、赤色ドット領域Ａ_Ｒと緑色ドット領域Ａ_Ｇとの間及び緑色ドット領域Ａ_Ｇと青色ドット領域Ａ_Ｂとの間の光漏れについては完全に防止することができる。

一方、青色ドット領域Ａ_Ｂと赤色ドット領域Ａ_Ｒとの距離Ｌ_ＢＲは小さくなるので（式（４））、これらのドット領域の間での光漏れが問題となるが、図３に示したように、青色発光素子の発光スペクトルと赤色発光素子の発光スペクトルは互いに離れており、両者の重なり合いは小さいため、赤色発光素子で発光した赤色光が青色カラーフィルタ１６Ｂを透過して外部に射出されたり、青色発光素子で発光した青色光が赤色カラーフィルタ１６Ｒを透過して外部に射出されたりすることは殆どない。特に、赤色発光素子及び青色発光素子から取り出される光のスペクトルは光共振器構造によってシャープなものとなっているので、青色発光素子の発光スペクトルと赤色発光素子の発光スペクトルとの重なりは実質的にゼロとなり、青色ドット領域Ａ_Ｂと赤色ドット領域Ａ_Ｒとの距離Ｌ_ＢＲを小さくしたことによる表示への悪影響は全く生じない。むしろ、青色ドット領域Ａ_Ｂと赤色ドット領域Ａ_Ｒとの距離Ｌ_ＢＲを小さくすることで、トータルの画素ピッチＬ_Ｐを小さくすることができ、小型化、高精細化に対応した発光装置が提供できる。

［第２の実施の形態］
図３は、本発明の発光装置の第２実施形態である有機ＥＬ装置２の表示領域の拡大図である。同図において（ａ）は４つのドット領域Ａ_Ｂ,Ａ_Ｒ,Ａ_Ｇ,Ａ_Ｂの平面図であり、（ｂ）は同ドット領域Ａ_Ｂ,Ａ_Ｒ,Ａ_Ｇ,Ａ_ＢのＦ−Ｆ′線に沿う断面図である。なお、第１実施形態と共通の構成要素については同じ符号を付し詳細な説明は省略する。

第１基板４ａは、基板本体上に、回路素子部１４、画素電極（陽極）１１１、発光部１１及び陰極１２を順次備えている。回路素子部１４上には、アルミニウム等の金属反射膜又は該金属反射膜とＩＴＯ等の透光性導電膜との積層膜からなる画素電極１１１が島状に形成されている。なお、図４の断面図には現われていないが、画素電極１１１の下には、走査線、信号線、共通給電線、薄膜トランジスタ及び保持容量等からなる駆動回路や、該駆動回路と画素電極１１１とを電気的に接続するコンタクトホールが形成されている。

機能層１１０は、正孔注入層１１０ａと発光層１１０ｂとを含む少なくとも二以上の層を含んで構成されている。正孔注入層１１０ａとしては、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、ポリスチレンスルフォン酸等が用いられる。特に、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルフォン酸との混合物（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）が好適である。

発光層１１０ｂとしては、蛍光あるいは燐光を発光することが可能な公知の発光材料が用いられる。具体的には、（ポリ）フルオレン誘導体（ＰＦ）、（ポリ）パラフェニレンビニレン誘導体（ＰＰＶ）、ポリフェニレン誘導体（ＰＰ）、ポリパラフェニレン誘導体（ＰＰＰ）、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）、ポリチオフェン誘導体、ポリメチルフェニルシラン（ＰＭＰＳ）などのポリシラン系などが好適に用いられる。また、これらの高分子材料に、ペリレン系色素、クマリン系色素、ローダミン系色素などの高分子系材料や、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、キナクリドン等の低分子材料をドープして用いることもできる。またカルバゾール(ＣＢＰ)などの低分子材料にこれらの低分子色素をドープして発光層とすることもできる。またトリス−８−キノリノラトアルミニウム錯体（Ａｌｑ３）を電子輸送層として発光層の一部として加えることもできる。

赤色ドット領域Ａ_Ｒ、緑色ドット領域Ａ_Ｇ及び青色ドット領域Ａ_Ｂには、それぞれ赤色発光層、緑色発光層及び青色発光層のみが配置されている。これにより、赤色ドット領域Ａ_Ｒ、緑色ドット領域Ａ_Ｇ及び青色ドット領域Ａ_Ｂから、それぞれ赤、緑及び青の色光が射出されるようになっている。なお、各ドット領域Ａ_Ｒ,Ａ_Ｇ,Ａ_Ｂから射出される赤、緑及び青の光のスペクトルは、図３に示したものと同じである。

隔壁１１２は、第１隔壁層１１２ａと第２隔壁層１１２ｂとを備えている。第１隔壁層１１２ａは、酸化シリコン等の無機絶縁材料からなり、第１隔壁層１１２ａの厚さは、例えば、５０ｎｍ〜２００ｎｍである。また、第２隔壁層１１２ｂは、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂等の耐熱性、耐溶媒性のある有機絶縁材料からなり、第２隔壁層１１２ｂの厚さは、例えば、０．１μｍ〜３．５μｍである。

第１隔壁層１１２ａ及び第２隔壁層１１２ｂは、画素電極１１１上に互いに連通した開口部１１２Ｈを有している。第１隔壁層１１２ａは、画素電極１１１の周縁部に乗り上げるように形成されている。そして、第１隔壁層１１２ａの開口部の内側に機能層１１０が形成されて、発光部１１が構成されている。第１隔壁層１１２ａは、ドット領域間を絶縁し、有機ＥＬ素子の形成領域（ドット領域の境界部）を規定している。第２隔壁層１１２ｂの開口部は、第１隔壁層１１２ａの開口部よりも広く形成されている。第２隔壁層１１２ｂの開口部の壁面は第１隔壁層１１２ａの開口部の壁面から若干外側へ後退させて形成されており、第２隔壁層１１２ｂの開口部内に第１隔壁層１１２ａの一部が露出した状態となっている。

機能層１１０及び隔壁１１２上には、基板本体１０の略全面を覆う対向電極１２が形成されている。対向電極１２は、仕事関数の小さいマグネシウム（Ｍｇ）、リチウム（Ｌｉ）、カルシウム（Ｃａ）等の導電材料を含む。好ましくは、ＭｇＡｇ（ＭｇとＡｇをＭｇ：Ａｇ＝１０：１で混合した材料）からなる薄膜の透光性電極が好適に採用されるが、この他にも、ＭｇＡｇＡｌ電極、ＬｉＡｌ電極、ＬｉＦＡｌ電極等を用いることもできる。また、これらの金属薄膜とＩＴＯ等の透明導電材料を積層した膜を対向電極１２とすることもできる。

ドット領域Ａ_Ｒ、Ａ_Ｇ及びＡ_Ｂの間隔は、次のように構成されている。すなわち、赤色のドット領域Ａ_Ｒと緑色のドット領域Ａ_Ｇとの距離をＬ_ＲＧ、緑色のドット領域Ａ_Ｇと青色のドット領域Ａ_Ｂとの距離をＬ_ＧＢ、青色のドット領域Ａ_Ｂと赤色のドット領域Ａ_Ｒとの距離をＬ_ＢＲとした場合に、Ｌ_ＲＧ、Ｌ_ＧＢ及びＬ_ＢＲは前述した式（１）〜式（４）の関係を満たすように構成されている。なお、式（２）〜式（４）において、ｎは発光層１１０ｂとカラーフィルタ１６との間に配置される層の屈折率であり、ｄは発光層１１０ｂとカラーフィルタ１６との距離である。本実施形態の場合、ｎは封止材１８と平坦化膜１７との平均の屈折率であり、ｄは封止材１８と平坦化膜１７との総厚である。

以上の構成の有機ＥＬ装置２１においては、赤色ドット領域Ａ_Ｒと緑色ドット領域Ａ_Ｇとの距離Ｌ_ＲＧと、緑色ドット領域Ａ_Ｇと青色ドット領域Ａ_Ｂとの距離Ｌ_ＧＢが大きいため、これらのドット領域の間で隣接ドット領域の発光による表示品質の低下は殆ど生じない。特に、赤色発光素子から緑色カラーフィルタに入射する光、緑色発光素子から赤色カラーフィルタに入射する光、緑色発光素子から青色カラーフィルタに入射する光、及び青色発光素子から緑色カラーフィルタに入射する光については全反射の条件（式（２）及び式（３））を満たすため、赤色ドット領域Ａ_Ｒと緑色ドット領域Ａ_Ｇとの間及び緑色ドット領域Ａ_Ｇと青色ドット領域Ａ_Ｂとの間の光漏れについては完全に防止することができる。

一方、青色ドット領域Ａ_Ｂと赤色ドット領域Ａ_Ｒとの距離Ｌ_ＢＲは小さくなるので（式（４））、これらのドット領域の間での光漏れが問題となるが、図３に示したように、青色発光素子の発光スペクトルと赤色発光素子の発光スペクトルは互いに離れており、両者の重なり合いは小さいため、赤色発光素子で発光した赤色光が青色カラーフィルタ１６Ｂを透過して外部に射出されたり、青色発光素子で発光した青色光が赤色カラーフィルタ１６Ｒを透過して外部に射出されたりすることは殆どない。むしろ、青色ドット領域Ａ_Ｂと赤色ドット領域Ａ_Ｒとの距離Ｌ_ＢＲを小さくすることで、トータルの画素ピッチＬ_Ｐを小さくすることができ、小型化、高精細化に対応した発光装置が提供できる。

［電子機器］
次に、図５を用いて、本発明の発光装置を備えた電子機器の実施形態について説明する。図１１は、本発明の発光装置の一例である図１の有機ＥＬ装置を携帯電話の表示部に適用した例についての概略構成図である。同図に示す携帯電話１３００は、上記実施形態の有機ＥＬ装置を小サイズの表示部１３０１として備え、複数の操作ボタン１３０２、受話口１３０３、及び送話口１３０４を備えて構成されている。上記各実施の形態の有機ＥＬ装置は、上記携帯電話に限らず、電子ブック、プロジェクタ、パーソナルコンピュータ、ディジタルスチルカメラ、テレビジョン受像機、ビューファインダ型あるいは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、タッチパネルを備えた機器等々の画像表示手段として好適に用いることができ、かかる構成とすることで、薄型、軽量で表示品質が高く、小型化、高精細化に容易に対応することのできる電子機器を提供することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例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。また、上記実施形態では、発光装置の一例として有機ＥＬ装置を説明したが、本発明は有機ＥＬ装置に限らず、プラズマディスプレイ装置等の他の発光装置についても適用することができる。

第１実施形態の発光装置の概略構成図である。表示領域の拡大図である。同発光装置の分光透過率特性の一例を示す図である。第２実施形態の発光装置の表示領域の拡大図である。電子機器の一例である携帯電話の概略構成図である。従来の発光装置の概略構成図である。

符号の説明

１,２…有機ＥＬ装置（発光装置）、４ａ…第１基板、４ｂ…第２基板、１２…対向電極（半透過反射膜）、１６Ｒ…赤色カラーフィルタ、１６Ｇ…緑色カラーフィルタ、１６Ｂ…青色カラーフィルタ、１１０…機能層、１１０ｂ…発光層、１２６…反射膜、１３００…携帯電話（電子機器）、Ａ_Ｒ…赤色ドット領域、Ａ_Ｇ…緑色ドット領域、Ａ_Ｂ…青色ドット領域、Ｌ_ＲＧ…赤色ドット領域と緑色ドット領域との距離、Ｌ_ＧＢ…緑色ドット領域と青色ドット領域との距離、Ｌ_ＢＲ…青色ドット領域と赤色ドット領域との距離

Claims

赤色発光素子を有する赤色ドット領域と、緑色発光素子を有する緑色ドット領域と、青色発光素子を有する青色ドット領域と、前記赤色ドット領域に対向配置された赤色カラーフィルタと、前記緑色ドット領域に対向配置された緑色カラーフィルタと、前記青色ドット領域に対向配置された青色カラーフィルタとを備えた発光装置であって、
前記赤色ドット領域と前記緑色ドット領域との距離Ｌ_ＲＧと、前記緑色ドット領域と前記青色ドット領域との距離Ｌ_ＧＢと、前記青色ドット領域と前記赤色ドット領域との距離Ｌ_ＢＲとが、式（１）の関係を満たし、
前記赤色ドット領域と前記緑色ドット領域との距離Ｌ_ＲＧと、前記緑色ドット領域と前記青色ドット領域との距離Ｌ_ＧＢとが、ｎを発光層とカラーフィルタとの間に配置される層の屈折率、ｄを発光層とカラーフィルタとの距離とした場合に、式（２）及び式（３）の関係を満たし、
前記青色ドット領域と前記赤色ドット領域との距離Ｌ_ＢＲが、ｎを発光層とカラーフィルタとの間に配置される層の屈折率、ｄを発光層とカラーフィルタとの距離とした場合に、式（４）の関係を満たすことを特徴とする発光装置。
前記赤色発光素子、前記緑色発光素子及び前記青色発光素子が第１基板上に設けられ、前記赤色カラーフィルタ、前記緑色カラーフィルタ及び前記青色カラーフィルタが前記第１基板と対向する第２基板上に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
前記赤色発光素子、前記緑色発光素子及び前記青色発光素子は、それぞれ赤色、緑色及び青色に発光する発光層を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置。
前記赤色発光素子、前記緑色発光素子及び前記青色発光素子は、それぞれ反射膜と、前記反射膜と対向する半透過反射膜と、前記反射膜と前記半透過反射膜との間に設けられた発光層とを備えており、前記反射膜と前記半透過反射膜との間の光学的距離に応じた共振波長の光が増幅して取り出されることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置。
前記赤色発光素子、前記緑色発光素子及び前記青色発光素子は、いずれも白色に発光する前記発光層を備えていることを特徴とする請求項４に記載の発光装置。
前記赤色発光素子、前記緑色発光素子及び前記青色発光素子は、それぞれ赤色、緑色及び青色に発光する前記発光層を備えていることを特徴とする請求項４に記載の発光装置。
前記発光素子は有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする請求項３〜６のいずれかの項に記載の発光装置。
請求項１〜７のいずれかの項に記載の発光装置を備えたことを特徴とする電子機器。