JP5114215B2 - 光デバイス、および光デバイスの製造方法 - Google Patents
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Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光デバイス、および光デバイスの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光デバイスは、例えば携帯電話、車載用モニタ、家庭用電化製品のモニタ、パーソナルコンピュータの表示装置やテレビジョン受像装置等のドットマトリックス表示を行う情報表示装置や、時計や宣伝用パネル等の固定表示装置、スキャナやプリンタの光源、照明、液晶のバックライト等の照明装置、光電変換機能を利用した光通信装置等の各種デバイスに採用されている。この光デバイスは、一般的に複数の画素により形成されており、各画素に対して表示駆動や非表示駆動を行うことにより所望の情報を表示する。この光デバイスを形成する画素に、自発光素子を採用したものが知られている。自発光素子は、低電力且つバックライトが不要であるという利点を有し、この自発光素子を複数個ドットマトリックス状に配置した光パネルや、アイコン部（固定表示部）を形成した表示部、平面状や球面状等の照明器具などの光デバイスにも採用されており、その光デバイスの大きさも小型用から大型スクリーンなど様々なものが知られている。
【０００３】
自発光素子としては、無機ＥＬ素子、有機ＥＬ素子、ＦＥＤ素子、発光ダイオード等が知られており、その代表的なものとして有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子が知られている。有機ＥＬ素子は、例えば有機ＥＬ（ＯＥＬ：Organic electroluminescence）デバイス、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ：Organic Light Emitting Diode）デバイス、自発光素子、電場発光光源とも呼ばれている。一般的に有機ＥＬ素子は、アノード（陽極、正孔注入電極に相当する）と、カソード（陰極、電子注入層に相当する）との間に有機層（発光層）を挟み込んだ構造を有する。一般的に有機層は、複数の機能層が積層した構造を有し、例えば正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層、および電子注入層等が順に積層された構造を有する。この各層は、単一の有機材料からなる単層、複数の材料を混ぜ合わせた混合層、高分子バインダの中に有機材料や無機材料の機能材料（電荷輸送機能、発光機能、電荷ブロッキング機能、光学機能等）を分散させた層、等を採用することができる。また各層に、上部電極をスパッタ法により形成する際に有機層がダメージを受けないようにバッファ機能を設けたものや、成膜プロセスによる凹凸を防ぐために平坦化機能を設けた有機ＥＬ素子も知られている。
上記構成の有機ＥＬ素子では、両電極に電圧を印加することにより、アノードから有機層内に注入および輸送された正孔と、カソードから有機層内に注入および輸送された電子とが有機層内で再結合し、この再結合により有機層内の有機分子の電子状態が基底状態から励起状態に遷移し、励起状態から基底状態に遷移する際に発光する。
【０００４】
ところで、有機ＥＬ素子が発光する光の色は、発光層である有機層の材料によって略決定される。所定の色の光を出力する方法として、例えば所定の色を発光する発光材料により有機層を形成する方法、有機層からの光を色フィルタを介して出力するフィルタ法、有機層からの光を蛍光層に入力して、その蛍光層が所定の色の光を発光する色変換法、一つの有機層に複数の発光材料を混在させる方法、光の混色により所定の色の光を得る加法混色法（例えば特許文献１参照）、等が知られている。この加法混色法は、有機層固有の色以外の所定の色を、フィルタや蛍光層を形成することなく、単純な構成により得ることができるという利点がある。
この加法混色法により所定の色（例えば白色光）を出力する従来の発光パネル装置では、例えば複数種類の色の画素（例えば赤色画素，青色画素等）を発光駆動して所定の混色光（白色光等）を出力する。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００３−１２３９７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記加法混色法により所定の色の光を出力する発光パネル装置では、複数種類の色の画素と、その画素それぞれに電気的に接続する駆動ライン（駆動電極）を設け、その駆動ラインを介してそれら画素を駆動する必要がある。このため所定の色の光を得るために必要な画素数と駆動ライン数が比較的多いという問題点がある。またこの発光パネル装置では、所定の色の光を得るために複数種類の色の画素を駆動する必要があるので、発光パネルの規定面積当り所定の色の発光に有効な面積の割合（所定の色を得るのに必要な開口率ともいう）が、例えば一画素で所定の色を発光する発光パネル装置と比べて小さいという問題がある。
また上記発光パネル装置では、巨視的には加法混色により所定の色の光が見えるが、近距離まで発光パネルに近づくと、各画素固有の色が分離して見えてしまうという問題がある。このため、より近距離でも一画素単位で加法混色により所定の色を得ることができる発光装置が望まれている。
また、複数種類の色の有機層を単純に積層した有機ＥＬ素子では、各有機層からの光の混色を出力するが、画素それぞれで各層の膜厚が均一でない場合には、各画素で色のばらつきが生じてしまう。このため所定の色を得るために高精度に膜厚を制御する必要がある。また単純に複数種類の色の有機層を積層した場合には、有機層が少なくとも電子輸送性や正孔輸送性の一方を有している必要がある。そのため有機材料や製造プロセスに対する制約が大きいという問題がある。
［０００７］
本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、簡単な構成で画素単位で、有機層（発光層）固有の色以外の所定の色（混色）の光を出射すること、所定の色（混色）を得るのに必要な駆動ライン数（電極数）を低減すること、所定の色（混色）を得るのに必要な開口率を大きくすること、簡単な製造工程により画素単位で有機層固有の色以外の所定の色（混色）の光を出射することができる光デバイスを製造すること、等が本発明の目的である。
課題を解決するための手段
【０００８】
このような目的を達成するために、本発明は、以下の各独立請求項に係る構成を少なくとも具備するものである。
請求項１に記載の発明は、基板上に形成された、一対の電極間に少なくとも発光層を挟持した自発光素子を一画素として絶縁膜により区画形成された開口部内に形成し、当該自発光素子を一つ又は複数個備える光デバイスであって、前記発光層は、前記開口部内に、少なくとも第１発光色を発光する第１発光層と、前記第１発光色と異なる第２発光色を発光する第２発光層とが形成され、前記一画素内の同一開口部に、前記第１発光色を出射する第１発光領域と、前記第２発光色を出射する第２発光領域と、前記第１発光層と前記第２発光層が積層する第３発光領域とを有することを特徴とする。
［０００９］
【００１０】
請求項７に記載の発明は、一対の電極間に少なくとも発光層を挟持した自発光素子を一画素として絶縁膜により区画形成された開口部内に形成し、当該自発光素子を一つ又は複数個備える光デバイスの製造方法であって、基板上に、直接又は他の層を介して第１電極を形成する第１工程と、前記第１電極上に絶縁膜により区画形成して前記画素として機能する開口部を形成する第２工程と、前記開口部内に前記発光層を形成する第３工程と、前記発光層上に直接又は他の層を介して第２電極を形成する第４工程とを有し、前記第３工程において、前記開口部内に、少なくとも第１発光色を発光する第１発光層と、前記第１発光色と異なる第２発光色を発光する第２発光層とからなる前記発光層を設けて、該一画素内の同一開口部に、前記第１発光色を出射する第１発光領域と、前記第２発光色を出射する第２発光領域と、前記第１発光層と前記第２発光層が積層する第３発光領域とを形成することを特徴とする。
請求項９に記載の発明は、一対の電極間に少なくとも発光層を挟持した自発光素子を一画素として絶縁膜により区画形成された開口部内に形成し、当該自発光素子を一つ又は複数個備える光デバイスの製造方法であって、基板上に直接又は他の層を介して第１電極を形成する第１電極形成工程と、前記第１電極上に絶縁膜により区画形成して前記画素として機能する開口部を形成する画素領域形成工程と、前記一画素内の開口部の一部に、第１発光層を形成する第１発光層形成工程と、前記一画素内の同一開口部のうち前記第１発光層が形成された領域の一部および当該第１発光層が形成されていない領域に第２発光層を成膜する第２発光層形成工程と、前記第２発光層形成工程後に前記第２電極を形成する第２電極形成工程とを有することを特徴とする。
［００１１］
【図面の簡単な説明】
［００１３］
［図１］本発明の第１実施形態に係る光デバイス１を説明するための図である。
［図２］図１に示した光デバイスの自発光素子付近を拡大した断面図である。
［図３］図２に示した光デバイスの一画素内の各発光領域からの発光を説明するための図である。
［図４］本発明の第２実施形態に係る光デバイス１ａを説明するための図である。
［図５］本発明の一実施形態に係る光デバイスの製造方法の第１電極形成工程を説明するための図である。（ａ）は上面図であり、（ｂ）は（ａ）に示した領域Ａ付近の断面図である。
［図６］本発明の一実施形態に係る光デバイスの製造方法の画素領域形成工程（絶縁膜の成膜工程）を説明するための図である。（ａ）は上面図であり、（ｂ）は（ａ）に示した領域Ａ付近の断面図である。
［図７］本発明の一実施形態に係る光デバイスの製造方法の第１電荷輸送層形成工程を説明するための図である。（ａ）は上面図であり、（ｂ）は（ａ）に示した領域Ａ付近の断面図である。
［図８］本発明の一実施形態に係る光デバイスの製造方法の第１発光層形成工程を説明するための図である。（ａ）は上面図であり、（ｂ）は（ａ）に示した領域Ａ付近の断面図である。
［図９］本発明の一実施形態に係る光デバイスの製造方法の成膜方法を説明するための図である。（ａ）は第１発光層形成工程の一具体例を説明するための図であり、（ｂ）は第２発光層形成工程の一具体例を説明するための図である。
［図１０］本発明の一実施形態に係る光デバイスの製造方法の第２発光層形成工程を説明するための図である。（ａ）は上面図であり、（ｂ）は（ａ）に示した領域Ａ付近の断面図である。
［図１１］本発明の一実施形態に係る光デバイスの製造方法の第２電荷輸送層形成工程を説明するための図である。（ａ）は上面図であり、（ｂ）は（ａ）に示した領域Ａ付近の断面図である。
［図１２］本発明の一実施形態に係る光デバイスの製造方法の第２電極形成工程を説明するための図である。（ａ）は上面図であり、（ｂ）は（ａ）に示した領域Ａ付近の断面図である。
［図１３］本発明の一実施形態に係る光デバイスの製造方法の封止工程を説明するための図である。
［図１４］本発明の他の実施形態に係る光デバイスを説明するための図である。
［図１５］本発明の他の実施形態に係る光デバイスを説明するための図である。
発明を実施するための最良の形態
［００１４］
本発明の一実施形態に係る光デバイスは、基板上に形成された、一対の電極間に少なくとも発光層を挟持した自発光素子を一画素として絶縁膜により区画形成された開口部内に形成し、当該自発光素子を一つ又は複数個備える光デバイスであって、発光層は、開口部内に、少なくとも第１発光色を発光する第１発光層と、第１発光色と異なる第２発光色を発光する第２発光層とが形成され、一画素内の同一開口部に、第１発光色を出射する第１発光領域と、第２発光色を出射する第２発光領域と、第１発光色と前記第２発光色との混色光を出射する第３発光領域とを有する。
好ましくは、第３発光領域において第１発光層および第２発光層が積層されている。また好ましくは、第３発光領域は、開口部において、第１発光領域および第２発光領域の間に形成されている。
［００１５］
上記構成の光デバイスによれば、発光層は、絶縁膜により区画形成された開口部内に、少なくとも第１発光色を発光する第１発光層と、第１発光色と異なる第２発光色を発光する第２発光層とが形成され、上記開口部に、第１発光色を出射する第１発光領域と、第２発光色を出射する第２発光領域と、第１発光色と第２発光色との混色光を出射する第３発光領域とが形成されているので、画素単位で、第１発光色、第２発光色、ならびに、第１及び第２発光色の混色を出力することができる。
例えば複数種類の色の画素を発光駆動する従来の発光パネル装置では近距離まで発光パネルに近づいた場合に各画素固有の色が分離して見えてしまうが、それに比べて上記構成の本発明に係る光デバイスでは、一画素単位で第１発光色の光、第２発光色の光、および第１及び第２発光色の混色光を出射するので、従来と比べて画素により近づいた場合であっても、画素単位で所定の色（混色）の光を見ることができる。例えば本発明に係る光デバイスにおいて、第１発光層に赤色発光層、及び第２発光層に青色発光層を採用した場合に、一画素単位で混色による白色光を出射することができる。
［００１６］
また、本発明に係る光デバイスでは、一画素内の同一開口部に、少なくとも第１発光領域及び第２発光領域、第３発光領域が形成されているので、複数種類の色の画素を発光駆動する従来の発光パネル装置と比べて、所定の色（混色）の光を出射するのに必要な駆動ライン数（電極数）を低減することができる。
［００１７］
また、本発明に係る光デバイスでは、一画素内の同一開口部に、少なくとも第１発光領域及び第２発光領域、第３発光領域が形成されているので、例えば平面パネル内に並べて形成された複数種類の色の画素を発光駆動する従来の発光パネル装置と比べて、所定の色（混色）の光を得るのに必要な開口率を大きくすることができる。
［００１８］
また、本発明の一実施形態に係る光デバイスでは、例えば第１発光層と第２発光層の形成材料、膜厚、各発光領域の面積等を適宜設定することで、一画素単位で所定の色（混色）の光を出射することができ、従来と比べて色表現性が向上する。
［００１９］
また、本発明の一実施形態に係る光デバイスの製造方法は、一対の電極間に少なくとも発光層を挟持した自発光素子を一画素として絶縁膜により区画形成された開口部内に形成し、当該自発光素子を一つ又は複数個備える光デバイスの製造方法であって、基板上に、直接又は他の層を介して第１電極を形成する第１工程と、第１電極上に絶縁膜により区画形成して画素として機能する開口部を形成する第２工程と、開口部内に発光層を形成する第３工程と、発光層上に直接又は他の層を介して第２電極を形成する第４工程とを有し、第３工程において、開口部内に、少なくとも第１発光色を発光する第１発光層と、第１発光色と異なる第２発光色を発光する第２発光層とからなる発光層を設けて、該一画素内の同一開口部に、第１発光色を出射する第１発光領域と、第２発光色を出射する第２発光領域と、第１発光色と第２発光色との混色光を出射する第３発光領域とを形成する。
［００２０］
この際、第３発光領域に第１発光層および第２発光層を積層することが好ましい。また第１発光領域と第２発光領域間に第３発光領域を形成することが好ましい。
［００２１］
また、本発明の一実施形態に係る光デバイスの製造方法は、一対の電極間に少なくとも発光層を挟持した自発光素子を一画素として絶縁膜により区画形成された開口部内に形成し、当該自発光素子を一つ又は複数個備える光デバイスの製造方法であって、基板上に直接又は他の層を介して第１電極を形成する第１電極形成工程と、第１電極上に絶縁膜により区画形成して画素として機能する開口部を形成する画素領域形成工程と、一画素内の開口部の一部に、第１発光層を形成する第１発光層形成工程と、一画素内の同一開口部のうち第１発光層が形成された領域の一部および当該第１発光層が形成されていない領域に第２発光層を成膜する第２発光層形成工程と、第２発光層形成工程後に第２電極を形成する第２電極形成工程とを有する。
本発明の一実施形態に係る光デバイスの製造方法では、簡単な製造工程により画素単位で有機層固有の色以外の所定の色（混色）の光を出力することができる光デバイスを作製することができる。
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る光デバイス、お
よび光デバイスの製造方法を説明する。
【００２２】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る光デバイスを説明するための図である。図２は、図１に示した光デバイスの自発光素子付近を拡大した断面図である。また図１は図２に示した基板側から平面視した図に相当する。本発明の一実施形態に係る光デバイス１は、図１，図２に示すように、一つの画素１０又は複数の画素１０を有している。本実施形態では、図１に示すように複数の画素１０が格子状に形成されている。また光デバイス１では、一画素に対応する自発光素子１００が、電極間に形成された発光層の発光／非発光により、各種情報表示を行う。自発光素子１００としては、無機ＥＬ素子、有機ＥＬ素子、ＦＥＤ素子、発光ダイオード等を採用することができる。以下、本発明の一実施形態に係る光デバイスを採用したボトムエミッションタイプのパッシブ駆動型有機ＥＬパネルの一例を詳細に説明する。この有機ＥＬパネルは、自発光素子１００として有機ＥＬ素子を採用している。
【００２３】
本実施形態に係る光デバイス１は、図１，２に示すように、基板２、第１電極３、絶縁膜４、発光層６、第２電極８、及び封止部材９を有する。基板２は、例えば平板状、フィルム状のものが好ましく、材質としてはガラス又はプラスチックを用いることができる。例えばボトムエミッション型の光デバイスでは、透明性を有する材料により基板２を形成する。第１電極３は、導電材料からなり、基板２上に直接又は他の層（例えば保護層等）を介して形成されている。絶縁膜４は、例えばポリイミド等の絶縁材料からなり、第１電極３間および第１電極３上に積層され、第１電極上に開口部１１を形成する。発光層６は、絶縁膜４により区画形成された開口部１１内に、第１電極３上に直接又は他の層（例えば電荷輸送層等）介して形成される。発光層６のうち開口部１１内の領域は発光領域１６０に相当する。第２電極８は、導電性材料からなり、発光層６上に直接又は他の層（例えば電荷輸送層等）介して形成されている。自発光素子１００は、上記第１電極３、発光層６、および第２電極８により形成される。この自発光素子１００は、湿気等により著しく劣化するので、封止部材９により自発光素子１００を封止して、素子の劣化を防止する。本実施形態に係る封止部材９は、図２に示すように、例えばガラスや金属材料等の各種材料からなる封止基板９１と、樹脂等の各種材料からなる封止材料９２とを有する。封止基板９１のみで封止材料９２の部分を空間とし、空間内に乾燥部材を形成しても良く、封止材料９２のみで膜封止しても構わない。
上記構成の自発光素子１００は、第１電極３，第２電極８間に電圧を印加することによって、第１電極３及び第２電極８の一方に形成される陰極側から電子が注入され、第１電極３及び第２電極８の他方に形成される陽極側から正孔が注入されて、それらが発光層６で再結合し、この再結合により発光層６内の有機分子の電子状態が基底状態から、励起状態に遷移し、励起状態から基底状態に遷移する際に発光する。
［００２４］
次に、発光層６について詳細に説明する。図１，図２に示すように、一対の電極３，８間に形成された発光層６は、各画素１０毎に複数の発光領域を有している。この発光領域のうち少なくとも一つの発光領域が、混色により光を出射する構成を有する。
具体的には発光層６は、図１，２に示すように、第１発光色を発光する第１発光層６１と、第１発光色と異なる第２発光色を発光する第２発光層６２を有する。この発光層６は、一画素１０内（開口部１１内）において同一面上（第１電極上）に、第１発光色を出射する第１発光領域１６１と、第１発光色と異なる第２発光色を出射する第２発光領域１６２を有する。更に本実施形態に係る発光層６は、一画素内の同一開口部１１内に、第１発光色と第２発光色との混色を出射する第３発光領域１６３が形成されている。一画素内の同一開口部１１内において、第３発光領域１６３は、第１発光領域１６１と第２発光領域１６２の間に形成されている。また、第３発光領域１６３においては、第１発光層６１および第２発光層６２が積層され、その第１発光層６１による第１発光色と第２発光層６２による第２発光色との混色光を出射する。
また、第３発光領域１６３に形成された第１発光層６１は、第１発光領域１６１に形成された第１発光層６１より膜薄に形成されていることが好ましい。また第３発光領域１６３に形成された第２発光層６２は第２発光領域１６２に形成された第２発光層６２よりも膜薄に形成されていることが好ましい。第１発光層６１、第２発光層６２を上記構成とすることで、第１発光領域１６１や第２発光領域１６２の発光層の膜厚と比べて第３発光領域１６３の発光層の全膜厚が著しく厚くなることを防止することができる。第３発光領域１６３における第１発光層６１や第２発光層６２の膜厚は、上記形態に限られるものではなく、例えば所定の色の光（混色）が得られるように適宜設定することが好ましい。
［００２５］
図３（ａ）は、図２に示した光デバイスの一画素内の各発光領域からの発光を説明するための図である。図３（ｂ）は第１発光領域１６１からの第１発光の発光スペクトル、図３（ｃ）は第２発光領域１６２からの第２発光の発光スペクトル、図３（ｄ）は第３発光領域１６３からの光の発光スペクトルを示す。図３（ｂ）〜（ｄ）において横軸は波長を示し、縦軸は光強度を示す。
例えば具体的には、第１発光層６１をＤＣＭ１等のスチリル色素等の赤色を発光する発光材料により形成し、第２発光層６２をジスチリル誘導体やトリアゾール誘導体等の青色を発光する発光材料により形成する。そして開口部１１内の一部に第１発光層６１と第２発光層６２とが積層した領域（第３発光領域１６３）を形成する。図１〜図３に示すように、一画素１０内の同一開口部１１において、第１発光領域１６１から赤色光が出射され、第２発光領域１６２から青色光が出射され、第３発光領域１６３から第１発光層６１による赤色光と第２発光層６２による青色光との加法混色が生じて、最終的に白色光が出射される。詳細には、第３発光領域１６３からの光の色は、第３発光領域１６３における第１発光層６１からの光の強度と、第２発光層６２からの光の強度によって決定される。
図２，３に示すように、本実施形態に係る第３発光領域１６３では、第１発光層６１の膜厚が第１発光領域側から第２発光領域側にかけて減少し、第２発光層６２の膜厚が第１発光領域側から第２発光領域側にかけて増加している。この第３発光領域１６３における積層構造は、この形態に限られるものではなく、例えば図３（ａ）に示すように、第１発光層６１と第２発光層６２の膜厚が、第１発光領域側から第２発光領域側にかけて略直線的に変化する形状に形成されてもよいし（Ｋ１）、第３発光領域１６３の中央部付近で略一定で、且つ第３発光領域１６３の両側付近で急激に変化する形状に形成されていてもよいし（Ｋ２）、第３発光領域１６３の両側付近で略一定で、第３発光領域１６３の中央部付近で急激に変化する形状に形成されていてもよい（Ｋ３）。
［００２６］
また、例えば第３発光領域１６３から出射される混色が予め規定された色（混色）となるように、第１発光層６１と第２発光層６２それぞれの膜厚や面積が規定されることが好ましい。この積層構造により、第３発光領域１６３から所定の色の混色を出射させることができる。
また、第１発光領域１６１および第２発光領域１６２から出射された光が加法混色して、予め規定された色（混色）となるように、第１発光領域１６１、および第２発光領域１６２の面積比や各発光層の膜厚が規定されることが好ましい。また、第１発光領域１６１，第２発光領域１６２，第３発光領域１６３から出射された光が加法混色して、予め規定された色（混色）となるように、第１発光領域１６１、第２発光領域１６２、第３発光領域１６３の面積比や各発光層の膜厚が規定されることが好ましい。
また詳細には第１発光領域１６１、第２発光領域１６２、および第３発光領域１６３から出射された光が、加法混色された状態で、巨視的に予め規定された色（混色）となるように、第１発光領域１６１、第２発光領域１６２、および第３発光領域１６３からの光強度が規定されていることが好ましい。
【００２７】
［第２実施形態］
図４は、本発明の第２実施形態に係る光デバイス１ａを説明するための図である。第１実施形態と同じ構成や機能については説明を省略する。本実施形態に係る光デバイス１ａは、複数の自発光素子が基板２上に略格子状に形成されている。この光デバイス１ａは、一つの有機ＥＬ素子を一つの画素として利用している。また光デバイス１ａは、例えば電源回路、コントローラＩＣ（Integrated circuit）等の外部回路からの入力信号により、各自発光素子の発光／非発光が制御される。光デバイス１ａは、この各自発光素子の発光／非発光により各種情報を表示する。以下、光デバイス１ａとして、自発光素子である有機ＥＬ素子を利用した有機ＥＬパネルを説明する。
詳細には、光デバイス１ａは、図４に示すように、基板２、第１電極３、絶縁膜４、第１電荷輸送層５、発光層６、第２電荷輸送層７、第２電極８、及び封止部材９を有する。第１電荷輸送層５は、第１電極３と発光層６間に形成されている。第１電荷輸送層５は、第１電極３を正孔注入電極（陽極）とした場合には、ＮＰＢ（N,N-di（naphthalene-1-yl）-N,N-diphenyl-benzidene）等の正孔輸送材料により形成する。第２電荷輸送層７は、発光層６と第２電極８間に形成されている。第２電荷輸送層７は、第２電極８を電子注入電極（陰極）とした場合は、アルミニウム錯体（Ａｌｑ3 ）等の電荷輸送材料により形成する。
【００２８】
［光デバイスの製造方法］
光デバイス１ａの製造方法の一例を説明する。本実施形態に係る光デバイス１ａの製造方法は、例えば第１電極形成工程、画素領域形成工程（絶縁膜の成膜）、第１電荷輸送層形成工程、第１発光層形成工程、第２発光層形成工程、第２電荷輸送層形成工程、第２電極形成工程、封止工程、および後処理工程を有する。
【００２９】
［第１電極形成工程］
図５は、本発明の一実施形態に係る光デバイスの製造方法の第１電極形成工程を説明するための図である。図５（ａ）は上面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）に示した領域Ａ付近の断面図である。
先ず、例えばガラス等の各種材料からなる基板２上に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）やＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）等の透明電極用材料や各種導電材料を、スパッタ成膜等の各種成膜法により略一定の膜厚に成膜する。その後、上記導電材料の成膜後に、基板２上の導電材料を規定形状にパターニングして、有機ＥＬ素子の一部である第１電極３、有機ＥＬ素子の発光／非発光の制御信号を外部回路から入力するための第１電極用引出配線３ａ、および第２電極用引出配線３ｂを形成する。
詳細には、図５（ａ），（ｂ）に示すように、第１電極３および第１電極用引出配線３ａに相当する複数の第１電極ライン３Ａと、複数の第２電極用引出配線とを、フォトリソグラフィ法等の各種製造方法によりストライプ状にパターニングして形成する。このとき、第１電極の表面を平滑にするために、上記基板上に成膜された導電材料もしくは成膜後にパターニングされた導電材料に対して、研磨やエッチング等の処理を施してもよい。また第１電極用配線や第２電極用配線の上部に、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）等の低抵抗金属やその合金を積層してパターニングしてもよい。また本実施形態では、第１電極３を正孔注入電極として説明するが、第１電極３を電子注入電極として形成してもよい。
【００３０】
［画素領域形成工程（絶縁膜の成膜）］
図６は、本発明の一実施形態に係る光デバイスの製造方法の画素領域形成工程（絶縁膜の成膜工程）を説明するための図である。図６（ａ）は上面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）に示した領域Ａ付近の断面図である。上述したように光デバイス１は、一つの有機ＥＬ素子を一つの画素１０として利用している。この画素１０の発光領域１０Ａは、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、絶縁膜４により区画形成された開口部１１の内側の領域に相当する。
先ず、例えばポリイミド、エポキシ樹脂等の絶縁膜用材料を、基板２上の第１電極形成側の全面に、スパッタ法等の製造方法により成膜する。その後、図６（ａ），（ｂ）に示すように、その絶縁膜を格子状にパターニングする。詳細には、絶縁膜を、ストライプ状に複数並んで形成された第１電極ライン３Ａ間と、その第１電極ライン３Ａに対して直交する方向に沿ってパターニングする。図６（ｂ）には、第１電極３の両端に複数絶縁膜４が存在するように示したが、本実施形態に係る絶縁膜４は、図６（ａ）に示すように、１回の成膜で形成された一層の絶縁膜を規定形状にパターニングして作製される。なお絶縁膜４は、絶縁材料の成膜およびパターニングを複数回行うことにより、作製してもよい。本発明に係る光デバイス１を形成できればよい。また画素領域形成工程において、第２電極をパターニングするための隔壁を絶縁材料等により形成してもよい。
【００３１】
［第１電荷輸送層形成工程］
図７は、本発明の一実施形態に係る光デバイスの製造方法の第１電荷輸送層形成工程を説明するための図である。図７（ａ）は上面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）に示した領域Ａ付近の断面図である。
上記画素領域形成工程後、第１電極や絶縁膜４等が形成された基板２に、前処理工程を施す。前処理工程としては、例えば界面活性剤や純水等による洗浄工程や、ＵＶ（Ultraviolet）照射洗浄やオゾン洗浄等の各種洗浄工程を採用することができる。
次に前処理工程後、その基板２を、真空度１×１０−4 Ｐａに設定した成膜室内に搬送し、例えば抵抗加熱蒸着方法など各種製造方法により有機材料の成膜を行う。抵抗加熱蒸着方法は、成膜室内に基板を設置して、成膜材料を充填した成膜源を加熱することにより、蒸発や昇華する成膜材料を絶縁膜４により区画された開口部１１内に成膜する。本実施形態では抵抗加熱蒸着法により、ＮＰＢを第１電荷輸送層５として成膜する。
第１電荷輸送層５は、第１電極から注入される正孔（若しくは電子）を発光層に輸送する機能を有する。この第１電荷輸送層５は、一層構造や２層以上積層された多層構造を有してもよい。また第１電荷輸送層５は、単一材料により成膜形成されてもよく、複数種類の材料により一つの層が形成されていてもよい。また第１電荷輸送層５は、電荷（正孔）輸送能力が高いホスト材料に、電荷供与性（電荷受容性）が高いゲスト材料をドーピングして形成してもよい。
本実施形態に係る第１電極３は正孔注入電極に相当するので、第１電荷輸送層５は正孔輸送層として用いられる一般的な材料を利用することができる。第１電極３が電子注入電極に相当する場合には、第１電荷輸送層５は電子輸送層として用いられる一般的な材料を利用することができる。なお第１電荷輸送層５は、上記実施形態に限られるものではなく、光デバイス１を利用する状況、環境など各種条件に応じて材料、膜厚、成膜方法などを設計してもよい。
【００３２】
［第１発光層形成工程］
図８は、本発明の一実施形態に係る光デバイスの製造方法の第１発光層形成工程を説明するための図である。図８（ａ）は上面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）に示した領域Ａ付近の断面図である。図９は、本発明の一実施形態に係る光デバイスの製造方法の成膜方法を説明するための図である。図９（ａ）は第１発光層形成工程の一具体例を説明するための図である。
次に、第１電荷輸送層５の上に発光層６を成膜する。本発明に係る光デバイス１の製造方法では、第１発光層６１，第２発光層６２を順に形成する。詳細には、先ず第１電荷輸送層５上に第１発光層６１を成膜する。このとき開口部１１の全面に第１発光層６１を成膜するのではなく、例えば図８（ａ），（ｂ），図９（ａ）に示すように、自発光素子１００を上部（基板成膜側）からみた場合、開口部位置に第１電荷輸送層５と第１発光層６１との表面が見えるように成膜する。本実施形態では、例えば図９（ａ）に示すように、抵抗加熱蒸着法等の成膜方法により第１発光層６１として蛍光発光材料、例えばＤＣＭ１などのスチリル色素などの赤色を発色する有機材料などを採用する。詳細には、真空室内に上記基板２を設置し、成膜源６００から成膜材料２６１をシャドーマスク（マスク）７０のマスク開口部（開口部）７１を介して、上記基板２上に成膜する。この際、シャドーマスク７０の開口部７１と、第１発光領域１６１とが略同じ位置となるように、シャドーマスク７０と基板２との位置関係を規定する。成膜材料２６１は、第１発光領域１６１と、第３発光領域１６３の一部に蒸着される。また第１発光領域１６１に積層された第１発光層６１の膜厚と比べて、第３発光領域１６３に積層された第１発光層６１の膜厚が薄くなるように成膜することが好ましい。この際、第３発光領域１６３において、第１発光領域１６１側から第２発光領域１６２側にかけて第１発光層６１の膜厚が減少するように形成することが好ましい。第１発光層６１は上記実施形態に限られるものではなく、例えば第１発光層６１として他の材料を採用してもよいし、ホスト−ゲスト系の層構造を採用してもよいし、発光形態も蛍光発光材料を用いてもよいし、りん光発光材料を用いてもよい。
【００３３】
［第２発光層形成工程］
図１０は、本発明の一実施形態に係る光デバイスの製造方法の第２発光層形成工程を説明するための図である。図１０（ａ）は上面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）に示した領域Ａ付近の断面図である。
次に、一画素内の同一開口部１１のうち第１発光層６１が形成された領域の一部および当該第１発光層６１が形成されていない領域に第２発光層６２を成膜する。詳細には、例えば第１電荷輸送層５の上部の第１発光層６１を成膜していない領域と、それに隣接する領域に第２発光層６２を成膜する。このとき画素１０のうち開口部１１内には、第１発光領域１６１、第２発光領域１６２、および第３発光領域１６３が形成される。詳細には、基板２の成膜側に対して対向する面側から見て（図１０（ｂ）において下側から見て）、第１発光層のみが成膜されている第１発光領域１６１、第２発光層のみが成膜されている第２発光領域１６２、第１発光層と第２発光層が積層されている第３発光領域（積層領域）１６３が形成される。
本実施形態では、図９（ｂ）に示すように、例えば抵抗加熱蒸着法等の成膜方法により第２発光層６２として蛍光発光材料、例えばジスチリル誘導体や、トリアゾール誘導体等の青色を発光する有機材料等を採用する。詳細には真空室内に上記基板２を設置し、成膜源６００から成膜材料２６２をシャドーマスク７０のマスク開口部７１を介して、上記基板２上に成膜する。この際、シャドーマスク７０の開口部７１と、第２発光領域１６２とが略同じ位置となるように、シャドーマスク７０と基板２との位置関係を規定する。成膜材料２６２は、第２発光領域１６２と、第３発光領域１６３の一部に蒸着される。また第２発光層６２に積層された第２発光層６２と比べて、第３発光領域１６３に積層された第２発光層６２の膜厚が薄くなるように成膜することが好ましい。この際、第３発光領域１６３において、第１発光領域１６１側から第２発光領域１６２側にかけて第２発光層６２の膜厚が増加するように形成することが好ましい。この際、第１発光領域１６１と、第２発光領域１６２、第３発光領域１６３それぞれの全膜厚が、略同じ厚さとなるように成膜することが、より好ましい。第２発光層６２は、上記実施形態に限られるものではく、例えば第２発光層６２として他の材料を採用してもよいし、ホスト−ゲスト系のそう構造を採用してもよいし、発光形態も蛍光発光材料を用いてもよいし、りん光発光材料を用いてもよい。
【００３４】
この第３発光領域（積層領域）１６３からの出射光は、巨視的には、第１発光層６１から出射された光と、第２発光層６２から出射された光との加法混色となる。本実施形態に係る第３発光領域１６３からの出射光は、巨視的には、第１発光層６１から出射された光と、第２発光層６２から出射された光との加法混色である白色光となる。
【００３５】
［第２電荷輸送層形成工程］
図１１は、本発明の一実施形態に係る光デバイスの製造方法の第２電荷輸送層形成工程を説明するための図である。図１１（ａ）は上面図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）に示した領域Ａ付近の断面図である。
次に、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、抵抗加熱蒸着法などの成膜方法により、例えばアルミニウム錯体（Ａｌｑ3 ）等の各種材料を第２電荷輸送層７として、発光層６（第１発光層６１及び第２発光層６２）上に成膜する。第２電荷輸送層７は、第２電極から注入される電子を発光層に輸送する機能を有する。この第２電荷輸送層７は、一層構造や２層以上積層された多層構造を有してもよい。また第２電荷輸送層７は、単一材料により成膜形成されてもよく、複数種類の材料により一つの層が形成されていてもよい。また第２電荷輸送層７は、電荷輸送能力が高いホスト材料に、電荷供与性（電荷受容性）が高いゲスト材料をドーピングして形成してもよい。後述するように、本実施形態に係る第２電極８は電子注入電極に相当するので、第２電荷輸送層７は電子輸送層として用いられる一般的な材料を利用することができる。なお第２電荷輸送層７は、上記実施形態に限られるものではなく、光デバイス１を利用する状況、環境など各種条件に応じて材料、膜厚、成膜方法などを設計してもよい。
【００３６】
［第２電極形成工程］
図１２は、本発明の一実施形態に係る光デバイスの製造方法の第２電極形成工程を説明するための図である。図１２（ａ）は上面図であり、図１２（ｂ）は図１２（ａ）に示した領域Ａ付近の断面図である。第２電荷輸送層形成工程により形成された第２電荷輸送層７上に、第２電極８を形成する。詳細には第２電荷輸送層７の上部に、第１電極ライン３Ａと直交する方向に沿って第２電極の形成材料を成膜およびパターニングして、第２電極８を形成する。図１２（ａ）に示すように、ライン状に形成された第２電極８を第２電極ライン８Ａという。このパターニング方法は、例えば成膜用マスクを利用してエッチング等によりパターニングを行ってもよい。また予め第２電極ライン８Ａと平行に（第１電極ライン３Ａと直交する方向に）逆台形状の隔壁を形成しておき、その逆台形状の隔壁が形成された状態でアルミ等の第２電極の形成材料を成膜することにより、第２電極８を形成してもよい。
このとき第２電極ライン８Ａは、基板２上に形成された第２電極用引出配線３ｂと、開口部１１上に形成された第２電極８とが電気的に接続されるように成膜形成される。第２電極８は、電子注入電極として機能するように、正孔注入電極よりも仕事関数が低い材料を用いる。例えば第２電極８の形成材料として、例えばアルミニウム（Ａｌ）やマグネシウム合金（Ｍｇ−Ａｇ）等の金属材料を採用することが好ましい。但し、アルミニウムは電子注入能力が比較的低いので、第２電極８としてアルミニウムを採用した場合には、第２電極８と第２電荷輸送層７との間にフッ化リチウム（ＬｉＦ）などの電子注入層を設けることが好ましい。
【００３７】
［封止工程、後処理工程］
図１３は、本発明の一実施形態に係る光デバイスの製造方法の封止工程を説明するための図である。第２電極形成工程後に封止部材を用いて封止工程を行う。本実施形態に係る封止部材９は、ガラスや金属材料等の各種材料からなる封止基板９１と、樹脂等の各種材料からなる封止材料９２とを有する。この封止部材９を、上記基板２上に形成された複数の画素１０上に、貼り付けて自発光素子１００の封止を行う。
【００３８】
封止方法としては、上記実施形態に限られるものではない。例えば基板２と封止基板９１との間に形成される封止空間に、例えばエポキシ樹脂等からなる封止材料９２を気密に充填して固化して固体封止を行ってもよい。また封止材料９２の形成材料として、シリコーンオイルなどの液体を採用して、封止空間内に液体を充填して封止を行ってもよい。また、封止空間内に窒素（Ｎ2 ）等の不活性ガスを充填させて気密封止を行ってもよい。気体封止を採用した場合には、封止空間内に保水剤等からなる吸着剤を設置することが好ましい。封止空間内に吸着剤を設けることで、封止空間に侵入する水分等の有機ＥＬ素子の劣化因子を低減して、有機ＥＬ素子の劣化を防止する。封止方法としては、光デバイスの薄型化を図るために、封止部材９を窒化酸化シリコン等の封止膜で形成してもよい。
封止工程後、製造室内を大気圧状態に設定して、上述したように作製された自発光パネルと外部回路とを電気的に接続するために、基板２上に形成された第１電極用引出配線３ａと第２電極用引出配線３ｂに、配線基板（フレキシブル基板）８０を圧着する。本実施形態では図１３（ａ）に示すように、第１電極用引出配線３ａに第１電極側フレキシブル基板８１を圧着し、第２電極用引出配線３ｂに第２電極側フレキシブル基板８２を圧着する。また自発光パネルと外部回路との接続は、上記実施形態に限られるものではない。例えば外部回路の実装としては、駆動回路を基板２上に形成するＣＯＧ（Chip on glass）や、フレキシブル基板上に駆動回路を形成したＦＯＧ（Flip Chip on Glass）等の各種実装技術を採用してもよい。
また、上述した実施形態では、本発明に係る光デバイス１をパッシブ駆動型の有機ＥＬパネルに適用したが、この形態に限られるものではない。例えば各有機ＥＬ素子に対してスイッチング素子としてのＴＦＴ（Thin Film Transistor）を設けたアクティブ駆動型有機ＥＬパネルに、本発明に係る光デバイス１を適用してもよい。また本発明に係る光デバイス１を実現することができれば、上記実施形態に限定されるものではない。
【００３９】
なお、本発明は上述した実施形態に限られるものではない。上述した実施形態や具体例を組み合わせてもよい。また、上記実施形態では、光デバイス１の全画素について本発明に係る画素を形成したが、全画素のうち一部の画素の同一開口部に、本発明に係る第１および第２発光領域、好ましくは更に第３発光領域を形成してもよい。
また上述した実施形態では真空蒸着法による成膜方法を採用したが、この形態に限られるものではない。例えば塗布法、印刷法、レーザ熱転写法等の各種成膜方法を採用してもよい。
また、上述した実施形態では、第３発光領域１６３において、第１発光層６１の膜厚が第１発光領域１６１側から第２発光領域１６２側にかけて減少し、第２発光層６２の膜厚が第１発光領域１６１側から第２発光領域１６２側にかけて増加した形状に形成されていたが、この形態に限られるものではなく、例えば第３発光領域１６３において、第１発光層６１と第２発光層６２とが略同じ膜厚となるように形成されていてもよい。
また上述した実施形態では、一画素内において同一面上に、第１発光層６１および第２発光層６２からなる第１〜第３発光領域を形成したが、この形態に限られるものではない。例えば図１４に示すように、第３発光領域１６３を形成することなく、発光層６は、一画素１０内において同一面上に、第１発光色を発光する第１発光層６１が形成された第１発光領域１６１と、第１発光色と異なる第２発光色を発光する第２発光層６２が形成された第２発光領域１６２のみを備えていてもよい。上記構成の光デバイス１ｂでは、第１発光層６１と第２発光層６２の積層領域が積層された第３発光領域１６３を形成する必要がないので、より簡単な構造で、一画素で所定の色（混色）を発光することができる。
【００４０】
また、上述した実施形態では、一画素内の同一開口部に、同一面上に、２種類の発光層６１，６２を形成したがこの形態に限られるものではない。複数種類の発光層を一画素内の同一開口部に成膜してもよい。この構成の光デバイスでは、一画素のみで所定の色（混色）を発光することができる。具体的には、光デバイス１ｃは、例えば図１５に示すように、一画素内の同一開口部に、第１発光色を発光する第１発光領域１６１と、第２発光色を発光する第２発光領域１６２と、第３発光色を発光する第４発光領域１６４とを有する。第４発光領域１６４には、第３発光色を発光する第３発光層６４が形成されている。更に、光デバイス１ｃは、一画素内の同一開口部に、第１発光領域１６１と第２発光領域１６２の間に、第１発光層６１と第２発光層６２とが積層され、第１発光層６１による第１発光色と該第２発光層６２による第２発光色との混色光を出射する第３発光領域１６３が形成されている。また、光デバイス１ｃは、一画素内の同一開口部に、第２発光領域１６２と第４発光領域１６４との間に、第２発光層６２と第３発光層６４とが積層され、第２発光層６２による第２発光色と第３発光層６４による第３発光色との混色光を出射する第５発光領域１６５が形成されている。上記構成の光デバイス１ｃでは、各発光層の膜厚や領域面積や積層構造を適宜設定することにより、一画素から所定の色（混色）を出射することができる。
【００４１】
また、上述したように、本発明の実施形態に係る光デバイス１の製造方法により形成される光デバイス１について、本発明をなんら限定しない細部を以下に説明する。
まず、有機ＥＬ素子について説明すると、一般的に有機ＥＬ素子は、アノード（陽極、正孔注入電極）とカソード（陰極、電子注入電極）との間に有機ＥＬ機能層を挟み込んだ構造をとっている。両電極に電圧を印加することにより、アノードから有機ＥＬ機能層内に注入・輸送された正孔とカソードから有機ＥＬ機能層内に注入・輸送された電子がこの層内（発光層）で再結合することで発光を得るものである。基板上に、下部電極，有機ＥＬ機能層からなる成膜層，上部電極を積層した有機ＥＬ素子の具体的構成および材料例を示すと以下の通りである。
【００４２】
基板については、透明性を有する平板状、フィルム状のものが好ましく、材質としてはガラス又はプラスチックを用いることができる。
下部又は上部電極ついては、一方が陰極、他方が陽極に設定されることになる。この場合、陽極は仕事関数が高い材料で構成されるのがよく、クロム（Ｃｒ），モリブデン（Ｍｏ），ニッケル（Ｎｉ），白金（Ｐｔ）等の金属膜，或いはＩＴＯ，ＩＺＯ等の酸化金属膜等による透明導電膜が用いられる。そして、陰極は仕事関数の低い金属で構成されるのがよく、特に、アルカリ金属（Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｒｂ，Ｃｓ），アルカリ土類金属（Ｂｅ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ），希土類といった仕事関数の低い金属、その化合物、又はそれらを含む合金を用いることができる。また、下部電極、上部電極ともに透明な材料により構成した場合には、光の放出側と反対の電極側に反射膜を設けた構成とすることもできる。
【００４３】
また、下部電極又は上部電極から封止空間に外側に引き出される引出電極は、有機ＥＬパネルとそれを駆動するＩＣ（集積回路），ドライバ等の駆動手段とを接続するために設けられる配線電極であって、好ましくはＡｇ，Ｃｒ，Ａｌ等などの低抵抗金属材料やそれらの合金を用いるのがよい。
【００４４】
一般に、下部電極と引出電極の形成は、ＩＴＯ，ＩＺＯ等によって下部電極及び引出電極のための薄膜を蒸着或いはスパッタリング等の方法で形成し、フォトリソグラフィ法などによってパターン形成がなされる。下部電極と引出電極（特に低抵抗化の必要な引出電極）に関しては、前述のＩＴＯ，ＩＺＯ等の下地層にＡｇ，Ａｌ，Ｃｒ等の低抵抗金属もしくはその合金を積層した２層構造にしたもの、或いはＡｇ等の保護層としてＣｕ，Ｃｒ，Ｔａ等の耐酸化性の高い材料を更に積層した３層構造にしたものを採用することができる。
【００４５】
下部電極と上部電極との間に成膜される有機ＥＬ機能層としては、下部電極を陽極，上部電極を陰極とした場合には、正孔輸送層／発光層／電子輸送層の積層構造が一般的であるが（下部電極を陰極、上部電極を陽極とした場合にはその逆の積層順となる）、発光層、正孔輸送層、電子輸送層についてはどちらかの層を省略しても、両方の層を省略して発光層のみにしても構わない。また、有機ＥＬ機能層としては、正孔注入層，電子注入層，正孔障壁層，電子障壁層等の有機機能層を用途に応じて挿入することができる。
【００４６】
有機ＥＬ機能層の材料は、有機ＥＬ素子の用途に合わせて適宜選択可能である。以下に例を示すがこれらに限定されるものではない。
正孔輸送層としては、正孔移動度が高い機能を有していればよく、その材料としては従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができる。具体例としては、銅フタロシアニン等のポルフィリン化合物、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］−ビフェニル（ＮＰＢ）等の芳香族第三アミン、４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）−４’−［４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）スチリル］スチルベンゼン等のスチルベンゼン化合物、トリアゾール誘導体、スチリルアミン化合物等の有機材料が用いられる。また、ポリカーボネート等の高分子中に低分子の正孔輸送用の有機材料を分散させた高分子分散系の材料も使用できる。好ましくは、ガラス転移温度（Ｔｇ）が封止用樹脂を加熱硬化させる温度より高い材料が好ましく、例えば４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェルミアミノ］−ビフェニル（ＮＰＢ）が挙げられる。
【００４７】
発光層は、公知の発光材料が使用可能であり、具体例としては、４，４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニル）−ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）等の芳香族ジメチリディン化合物、１，４−ビス（２−メチルスチリル）ベンゼン等のスチリルベンゼン化合物、３−（４−ビフェニル）−４−フェニル−５−ｔ−ブチルフェニル−１，２，４−トリアゾール（ＴＡＺ）等のトリアゾール誘導体、アントラキノン誘導体、フルオレノン誘導体等の蛍光性有機材料、（８−ヒドロキシキノリナト）アルミニウム錯体（Ａｌｑ3 ）等の蛍光性有機金属化合物、ポリパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）系、ポリフルオレン系、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）系等の高分子材料、白金錯体やイリジウム錯体等の三重項励起子からのりん光を発光に利用できる有機材料を使用できる。上述したような発光材料のみから構成したものでもよいし、正孔輸送材料、電子輸送材料、添加剤（ドナー、アクセプター等）または発光ドーパント等が含有されてもよい。また、これらが高分子材料又は無機材料中に分散されていてもよい。
【００４８】
電子輸送層は、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよく、その材料としては従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができる。具体例としては、ニトロ置換フルオレノン誘導体、アントラキノジメタン誘導体等の有機材料、８−キノリノール誘導体の金属錯体、メタルフタロシアニン等が使用できる。
【００４９】
上記正孔輸送層、発光層、電子輸送層は、本発明に係る成膜工程および加熱工程を同時又は交互に行う層を除いては、スピンコーティング法、ディッピング法等の塗布法、インクジェット法、スクリーン印刷法等のウェットプロセス、又は蒸着法、レーザ転写法等のドライプロセスで形成することができる。
【００５０】
また、封止部材としては、気密性を確保できる材料であればよく、特に限定されるものではないが、接着剤を加熱硬化させる都合上、熱膨張や経時的変化の少ない材料を用いることが好ましく、例えば、アルカリガラス、無アルカリガラス等のガラス材、ステンレス、アルミニウム等の金属材、プラスチック等を採用することができる。また、封止部材としては、ガラス製の封止基板にプレス成形、エッチング、ブラスト処理等の加工によって封止凹部（一段掘り込み、二段掘り込みを問わない）を形成したもの、または平板ガラスを使用し、ガラス（プラスチックでもよい）製のスペーサにより基板と封止空間を形成したもの、封止部材と基板間の気密空間を樹脂等で充填したものなども採用することができる。
［００５１］
また、封止材料９２（接着剤）としては、熱硬化型、化学硬化型（二液混合）、光（紫外線）硬化型等を用いることができ、材料としてアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル、ポリオレフィン等を用いる。特に、紫外線硬化型のエポキシ樹脂製の使用が好ましい。
［００５２］
基板と封止部材間の封止空間には、乾燥手段（乾燥剤）を配備してもよく、この乾燥手段は、ゼオライト、シリカゲル、カーボン、カーボンナノチューブ等の物理的乾燥剤、アルカリ金属酸化物、金属ハロゲン化合物，過酸化塩素等の化学的乾燥剤、有機金属錯体をトルエン，キシレン，脂肪族有機溶剤等の石油系溶剤に溶解した乾燥剤、乾燥剤粒子を透明性を有するポリエチレン，ポリイソプレン，ポリビニルシンナエート等のバインダに分散させた乾燥剤により形成することができる。
［００５３］
また、本発明の実施形態が採用される光デバイスに関しては、有機ＥＬ素子の光の取り出し方式は基板側から光を取り出すボトムエミッション方式であっても、基板側とは逆側（上部電極側）から光を取り出すトップエミッション方式であってもよい。また、上述したように有機ＥＬ素子の駆動方式はパッシブ駆動方式であってもよいし、アクティブ駆動方式であってもよい。
［００５４］
以上説明したように、本発明に係る光デバイス１（１ａ）は、基板２上に形成された、一対の電極（第１電極３，第２電極８）間に少なくとも発光層６を挟持した自発光素子１００を一画素１０として、当該自発光素子１００を一つ又は複数個備える。発光層６は、一画素１０内に、少なくとも第１発光色を発光する第１発光層６１と、第１発光色と異なる第２発光色を発光する第２発光層６２とが形成され、一画素１０内の同一開口部に、第１発光色を出射する第１発光領域１６１と、第２発光色を出射する第２発光領域１６２とを有するので、一画素単位で、発光層固有の色以外の所定の色（混色）を出射することができる。更に好ましくは、一画素１０内の同一開口部１１に、第１発光領域１６１、第２発光領域１６２、第１及び第２発光色の混色の光を出射する第３発光領域１６３が形成されているので、一画素単位で、第１発光色、第２発光色、およびそれら第１及び第２発光色の混色を出射することができる。
［００５５］
例えば複数種類の色の画素を発光駆動する従来の発光パネル装置では近距離まで発光パネルに近づいた場合に各画素固有の色が分離して見えてしまうが、それに比べて上記構成の本発明に係る光デバイスでは、一画素単位で第１発光色の光、第２発光色の光、および第１及び第２発光色の混色光を出射するので、従来と比べて画素により近づいた場合であっても、画素単位で所定の色（混色）を出射することができる。例えば本発明に係る光デバイスにおいて、第１発光層６１に赤色発光層、及び第２発光層６２に青色発光層を採用した場合に、一画素単位で混色による白色光を出射することができる。
【００５６】
また、本発明に係る光デバイス１（１ａ）では、一画素内の同一開口部１１に、少なくとも第１発光領域１６１及び第２発光領域１６２、好ましくは更に第３発光領域１６３が形成されているので、複数種類の色の画素を発光駆動する従来の発光パネル装置と比べて、所定の色（混色）を得るのに必要な駆動ライン数（電極数）を低減することができる。
【００５７】
また、本発明に係る光デバイス１（１ａ）では、一画素内の同一開口部１１に、少なくとも第１発光領域１６１及び第２発光領域１６２、好ましくは更に第３発光領域１６３が形成されているので、例えば平面パネル内に並べて形成された複数種類の色の画素を発光駆動する従来の発光パネル装置と比べて、所定の色（混色）を得るのに必要な開口率を大きくすることができる。
【００５８】
また、本発明に係る光デバイスでは、例えば第１発光層６１と第２発光層６２の形成材料、膜厚、各発光領域の面積等を適宜設定することで、一画素単位で、所定の色（混色）を出射することができ、従来と比べて色表現性が向上する。また色表現性が向上するので、本発明に係る光デバイスを例えば光通信を行う装置に光源として採用した場合には、光通信の際に用いられる光信号の波長成分の幅が広がる。
【００５９】
また好ましくは、第３発光領域１６３に形成された第１発光層６１は第１発光領域１６１に形成された第１発光層６１より膜薄に形成され、および／または、第３発光領域１６３に形成された第２発光層６２は第２発光領域１６２に形成された第２発光層６２よりも膜薄に形成されているので、例えば第１発光領域１６１や第２発光領域１６２の膜厚と比べて第３発光領域１６３の全膜厚が著しく厚くなることを防止することができる。
また、第３発光領域１６３において、第１発光層６１の膜厚が第１発光領域１６１側から第２発光領域１６２側にかけて減少し、第２発光層６２の膜厚が第１発光領域１６１側から第２発光領域１６２側にかけて増加した形状に形成されているので、第１発光領域１６１側から第２発光領域１６２側にかけて、または逆に第２発光領域１６２側から第１発光領域１６１側にかけて、第１発光色と第２発光色の混色の割合がなめらかに連続して変化した混色光を出射することができる。
【００６０】
また、例えば第１から第３発光領域（１６１〜１６３）それぞれからの光の混色が、予め規定した所定の色となるように、少なくとも第１発光領域１６１、及び第２発光領域１６２、好ましくは更に第３発光領域１６３それぞれ面積比を予め規定することで、一画素単位で所定の色の混色光を出射することができる。
【００６１】
また、第１から第３発光領域（１６１〜１６３）それぞれからの光の混色が、予め規定された混色となるように、前記第１発光領域、前記第２発光領域、および前記第３発光領域からの光強度を規定することで、一画素単位で所定の色の混色光を出射することができる。
【００６２】
また、一画素内の同一開口部１１に、第１発光領域１６１と第２発光領域１６２と、第３発光領域１６３とが形成されているので、少なくとも第１発光領域１６１や第２発光領域１６２において、第１発光層６１や第２発光層６２は、電子輸送性又は正孔輸送性を有する必要がない。勿論各層６１，６２が電子輸送性又は正孔輸送性を有してもよい。このため光デバイスの有機材料や製造プロセスに対する制約が低減される。
【００６３】
また、本発明に係る光デバイスの製造方法では、基板２上に、直接又は他の層を介して第１電極３を形成する第１工程（第１電極形成工程）と、第１電極３上に絶縁膜４により区画形成して画素１０として機能する開口部１１を形成する第２工程（画素領域形成工程）と、開口部１１内に発光層６を形成する第３工程（第１発光層形成工程，第２発光層形成工程）と、発光層６上に直接又は他の層を介して第２電極８を形成する第４工程（第２電極形成工程）とを有し、第３工程において、一画素１０内に、少なくとも第１発光色を発光する第１発光層６１と、第１発光色と異なる第２発光色を発光する第２発光層６２とからなる発光層６を設けて、該一画素内の同一開口部１１に、第１発光色を出射する第１発光領域１６１と、第２発光色を出射する第２発光領域１６２とを形成する。好ましくは、該一画素内の同一開口部１１に、第１発光領域１６１と、第２発光領域１６２と、第１発光色および第２発光色の混色光を出射する第３発光領域１６３を形成するので、簡単な製造工程により画素単位で有機層固有の色以外の所定の色（混色）の光を出射することができる光デバイスを作製することができる。
【００６４】
また、詳細には、基板２上に直接又は他の層を介して第１電極を形成する第１電極形成工程と、第１電極３上に絶縁膜４により区画形成して画素１０として機能する開口部１１を形成する画素領域形成工程と、一画素内の開口部１１の一部に、第１発光層６１を形成する第１発光層形成工程と、一画素内の同一開口部１１のうち第１発光層６１が形成された領域の一部および当該第１発光層６１が形成されていない領域に第２発光層６２を成膜する第２発光層形成工程と、第２発光層形成後に第２電極８を形成する第２電極形成工程とを有するので、簡単な製造工程により画素単位で有機層固有の色以外の所定の色（混色）の光を出射することができる光デバイスを作製することができる。
【０００１】
本発明は、光デバイス、および光デバイスの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光デバイスは、例えば携帯電話、車載用モニタ、家庭用電化製品のモニタ、パーソナルコンピュータの表示装置やテレビジョン受像装置等のドットマトリックス表示を行う情報表示装置や、時計や宣伝用パネル等の固定表示装置、スキャナやプリンタの光源、照明、液晶のバックライト等の照明装置、光電変換機能を利用した光通信装置等の各種デバイスに採用されている。この光デバイスは、一般的に複数の画素により形成されており、各画素に対して表示駆動や非表示駆動を行うことにより所望の情報を表示する。この光デバイスを形成する画素に、自発光素子を採用したものが知られている。自発光素子は、低電力且つバックライトが不要であるという利点を有し、この自発光素子を複数個ドットマトリックス状に配置した光パネルや、アイコン部（固定表示部）を形成した表示部、平面状や球面状等の照明器具などの光デバイスにも採用されており、その光デバイスの大きさも小型用から大型スクリーンなど様々なものが知られている。
【０００３】
自発光素子としては、無機ＥＬ素子、有機ＥＬ素子、ＦＥＤ素子、発光ダイオード等が知られており、その代表的なものとして有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子が知られている。有機ＥＬ素子は、例えば有機ＥＬ（ＯＥＬ：Organic electroluminescence）デバイス、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ：Organic Light Emitting Diode）デバイス、自発光素子、電場発光光源とも呼ばれている。一般的に有機ＥＬ素子は、アノード（陽極、正孔注入電極に相当する）と、カソード（陰極、電子注入層に相当する）との間に有機層（発光層）を挟み込んだ構造を有する。一般的に有機層は、複数の機能層が積層した構造を有し、例えば正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層、および電子注入層等が順に積層された構造を有する。この各層は、単一の有機材料からなる単層、複数の材料を混ぜ合わせた混合層、高分子バインダの中に有機材料や無機材料の機能材料（電荷輸送機能、発光機能、電荷ブロッキング機能、光学機能等）を分散させた層、等を採用することができる。また各層に、上部電極をスパッタ法により形成する際に有機層がダメージを受けないようにバッファ機能を設けたものや、成膜プロセスによる凹凸を防ぐために平坦化機能を設けた有機ＥＬ素子も知られている。
上記構成の有機ＥＬ素子では、両電極に電圧を印加することにより、アノードから有機層内に注入および輸送された正孔と、カソードから有機層内に注入および輸送された電子とが有機層内で再結合し、この再結合により有機層内の有機分子の電子状態が基底状態から励起状態に遷移し、励起状態から基底状態に遷移する際に発光する。
【０００４】
ところで、有機ＥＬ素子が発光する光の色は、発光層である有機層の材料によって略決定される。所定の色の光を出力する方法として、例えば所定の色を発光する発光材料により有機層を形成する方法、有機層からの光を色フィルタを介して出力するフィルタ法、有機層からの光を蛍光層に入力して、その蛍光層が所定の色の光を発光する色変換法、一つの有機層に複数の発光材料を混在させる方法、光の混色により所定の色の光を得る加法混色法（例えば特許文献１参照）、等が知られている。この加法混色法は、有機層固有の色以外の所定の色を、フィルタや蛍光層を形成することなく、単純な構成により得ることができるという利点がある。
この加法混色法により所定の色（例えば白色光）を出力する従来の発光パネル装置では、例えば複数種類の色の画素（例えば赤色画素，青色画素等）を発光駆動して所定の混色光（白色光等）を出力する。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００３−１２３９７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記加法混色法により所定の色の光を出力する発光パネル装置では、複数種類の色の画素と、その画素それぞれに電気的に接続する駆動ライン（駆動電極）を設け、その駆動ラインを介してそれら画素を駆動する必要がある。このため所定の色の光を得るために必要な画素数と駆動ライン数が比較的多いという問題点がある。またこの発光パネル装置では、所定の色の光を得るために複数種類の色の画素を駆動する必要があるので、発光パネルの規定面積当り所定の色の発光に有効な面積の割合（所定の色を得るのに必要な開口率ともいう）が、例えば一画素で所定の色を発光する発光パネル装置と比べて小さいという問題がある。
また上記発光パネル装置では、巨視的には加法混色により所定の色の光が見えるが、近距離まで発光パネルに近づくと、各画素固有の色が分離して見えてしまうという問題がある。このため、より近距離でも一画素単位で加法混色により所定の色を得ることができる発光装置が望まれている。
また、複数種類の色の有機層を単純に積層した有機ＥＬ素子では、各有機層からの光の混色を出力するが、画素それぞれで各層の膜厚が均一でない場合には、各画素で色のばらつきが生じてしまう。このため所定の色を得るために高精度に膜厚を制御する必要がある。また単純に複数種類の色の有機層を積層した場合には、有機層が少なくとも電子輸送性や正孔輸送性の一方を有している必要がある。そのため有機材料や製造プロセスに対する制約が大きいという問題がある。
［０００７］
本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、簡単な構成で画素単位で、有機層（発光層）固有の色以外の所定の色（混色）の光を出射すること、所定の色（混色）を得るのに必要な駆動ライン数（電極数）を低減すること、所定の色（混色）を得るのに必要な開口率を大きくすること、簡単な製造工程により画素単位で有機層固有の色以外の所定の色（混色）の光を出射することができる光デバイスを製造すること、等が本発明の目的である。
課題を解決するための手段
【０００８】
このような目的を達成するために、本発明は、以下の各独立請求項に係る構成を少なくとも具備するものである。
請求項１に記載の発明は、基板上に形成された、一対の電極間に少なくとも発光層を挟持した自発光素子を一画素として絶縁膜により区画形成された開口部内に形成し、当該自発光素子を一つ又は複数個備える光デバイスであって、前記発光層は、前記開口部内に、少なくとも第１発光色を発光する第１発光層と、前記第１発光色と異なる第２発光色を発光する第２発光層とが形成され、前記一画素内の同一開口部に、前記第１発光色を出射する第１発光領域と、前記第２発光色を出射する第２発光領域と、前記第１発光層と前記第２発光層が積層する第３発光領域とを有することを特徴とする。
［０００９］
【００１０】
請求項７に記載の発明は、一対の電極間に少なくとも発光層を挟持した自発光素子を一画素として絶縁膜により区画形成された開口部内に形成し、当該自発光素子を一つ又は複数個備える光デバイスの製造方法であって、基板上に、直接又は他の層を介して第１電極を形成する第１工程と、前記第１電極上に絶縁膜により区画形成して前記画素として機能する開口部を形成する第２工程と、前記開口部内に前記発光層を形成する第３工程と、前記発光層上に直接又は他の層を介して第２電極を形成する第４工程とを有し、前記第３工程において、前記開口部内に、少なくとも第１発光色を発光する第１発光層と、前記第１発光色と異なる第２発光色を発光する第２発光層とからなる前記発光層を設けて、該一画素内の同一開口部に、前記第１発光色を出射する第１発光領域と、前記第２発光色を出射する第２発光領域と、前記第１発光層と前記第２発光層が積層する第３発光領域とを形成することを特徴とする。
請求項９に記載の発明は、一対の電極間に少なくとも発光層を挟持した自発光素子を一画素として絶縁膜により区画形成された開口部内に形成し、当該自発光素子を一つ又は複数個備える光デバイスの製造方法であって、基板上に直接又は他の層を介して第１電極を形成する第１電極形成工程と、前記第１電極上に絶縁膜により区画形成して前記画素として機能する開口部を形成する画素領域形成工程と、前記一画素内の開口部の一部に、第１発光層を形成する第１発光層形成工程と、前記一画素内の同一開口部のうち前記第１発光層が形成された領域の一部および当該第１発光層が形成されていない領域に第２発光層を成膜する第２発光層形成工程と、前記第２発光層形成工程後に前記第２電極を形成する第２電極形成工程とを有することを特徴とする。
［００１１］
【図面の簡単な説明】
［００１３］
［図１］本発明の第１実施形態に係る光デバイス１を説明するための図である。
［図２］図１に示した光デバイスの自発光素子付近を拡大した断面図である。
［図３］図２に示した光デバイスの一画素内の各発光領域からの発光を説明するための図である。
［図４］本発明の第２実施形態に係る光デバイス１ａを説明するための図である。
［図５］本発明の一実施形態に係る光デバイスの製造方法の第１電極形成工程を説明するための図である。（ａ）は上面図であり、（ｂ）は（ａ）に示した領域Ａ付近の断面図である。
［図６］本発明の一実施形態に係る光デバイスの製造方法の画素領域形成工程（絶縁膜の成膜工程）を説明するための図である。（ａ）は上面図であり、（ｂ）は（ａ）に示した領域Ａ付近の断面図である。
［図７］本発明の一実施形態に係る光デバイスの製造方法の第１電荷輸送層形成工程を説明するための図である。（ａ）は上面図であり、（ｂ）は（ａ）に示した領域Ａ付近の断面図である。
［図８］本発明の一実施形態に係る光デバイスの製造方法の第１発光層形成工程を説明するための図である。（ａ）は上面図であり、（ｂ）は（ａ）に示した領域Ａ付近の断面図である。
［図９］本発明の一実施形態に係る光デバイスの製造方法の成膜方法を説明するための図である。（ａ）は第１発光層形成工程の一具体例を説明するための図であり、（ｂ）は第２発光層形成工程の一具体例を説明するための図である。
［図１０］本発明の一実施形態に係る光デバイスの製造方法の第２発光層形成工程を説明するための図である。（ａ）は上面図であり、（ｂ）は（ａ）に示した領域Ａ付近の断面図である。
［図１１］本発明の一実施形態に係る光デバイスの製造方法の第２電荷輸送層形成工程を説明するための図である。（ａ）は上面図であり、（ｂ）は（ａ）に示した領域Ａ付近の断面図である。
［図１２］本発明の一実施形態に係る光デバイスの製造方法の第２電極形成工程を説明するための図である。（ａ）は上面図であり、（ｂ）は（ａ）に示した領域Ａ付近の断面図である。
［図１３］本発明の一実施形態に係る光デバイスの製造方法の封止工程を説明するための図である。
［図１４］本発明の他の実施形態に係る光デバイスを説明するための図である。
［図１５］本発明の他の実施形態に係る光デバイスを説明するための図である。
発明を実施するための最良の形態
［００１４］
本発明の一実施形態に係る光デバイスは、基板上に形成された、一対の電極間に少なくとも発光層を挟持した自発光素子を一画素として絶縁膜により区画形成された開口部内に形成し、当該自発光素子を一つ又は複数個備える光デバイスであって、発光層は、開口部内に、少なくとも第１発光色を発光する第１発光層と、第１発光色と異なる第２発光色を発光する第２発光層とが形成され、一画素内の同一開口部に、第１発光色を出射する第１発光領域と、第２発光色を出射する第２発光領域と、第１発光色と前記第２発光色との混色光を出射する第３発光領域とを有する。
好ましくは、第３発光領域において第１発光層および第２発光層が積層されている。また好ましくは、第３発光領域は、開口部において、第１発光領域および第２発光領域の間に形成されている。
［００１５］
上記構成の光デバイスによれば、発光層は、絶縁膜により区画形成された開口部内に、少なくとも第１発光色を発光する第１発光層と、第１発光色と異なる第２発光色を発光する第２発光層とが形成され、上記開口部に、第１発光色を出射する第１発光領域と、第２発光色を出射する第２発光領域と、第１発光色と第２発光色との混色光を出射する第３発光領域とが形成されているので、画素単位で、第１発光色、第２発光色、ならびに、第１及び第２発光色の混色を出力することができる。
例えば複数種類の色の画素を発光駆動する従来の発光パネル装置では近距離まで発光パネルに近づいた場合に各画素固有の色が分離して見えてしまうが、それに比べて上記構成の本発明に係る光デバイスでは、一画素単位で第１発光色の光、第２発光色の光、および第１及び第２発光色の混色光を出射するので、従来と比べて画素により近づいた場合であっても、画素単位で所定の色（混色）の光を見ることができる。例えば本発明に係る光デバイスにおいて、第１発光層に赤色発光層、及び第２発光層に青色発光層を採用した場合に、一画素単位で混色による白色光を出射することができる。
［００１６］
また、本発明に係る光デバイスでは、一画素内の同一開口部に、少なくとも第１発光領域及び第２発光領域、第３発光領域が形成されているので、複数種類の色の画素を発光駆動する従来の発光パネル装置と比べて、所定の色（混色）の光を出射するのに必要な駆動ライン数（電極数）を低減することができる。
［００１７］
また、本発明に係る光デバイスでは、一画素内の同一開口部に、少なくとも第１発光領域及び第２発光領域、第３発光領域が形成されているので、例えば平面パネル内に並べて形成された複数種類の色の画素を発光駆動する従来の発光パネル装置と比べて、所定の色（混色）の光を得るのに必要な開口率を大きくすることができる。
［００１８］
また、本発明の一実施形態に係る光デバイスでは、例えば第１発光層と第２発光層の形成材料、膜厚、各発光領域の面積等を適宜設定することで、一画素単位で所定の色（混色）の光を出射することができ、従来と比べて色表現性が向上する。
［００１９］
また、本発明の一実施形態に係る光デバイスの製造方法は、一対の電極間に少なくとも発光層を挟持した自発光素子を一画素として絶縁膜により区画形成された開口部内に形成し、当該自発光素子を一つ又は複数個備える光デバイスの製造方法であって、基板上に、直接又は他の層を介して第１電極を形成する第１工程と、第１電極上に絶縁膜により区画形成して画素として機能する開口部を形成する第２工程と、開口部内に発光層を形成する第３工程と、発光層上に直接又は他の層を介して第２電極を形成する第４工程とを有し、第３工程において、開口部内に、少なくとも第１発光色を発光する第１発光層と、第１発光色と異なる第２発光色を発光する第２発光層とからなる発光層を設けて、該一画素内の同一開口部に、第１発光色を出射する第１発光領域と、第２発光色を出射する第２発光領域と、第１発光色と第２発光色との混色光を出射する第３発光領域とを形成する。
［００２０］
この際、第３発光領域に第１発光層および第２発光層を積層することが好ましい。また第１発光領域と第２発光領域間に第３発光領域を形成することが好ましい。
［００２１］
また、本発明の一実施形態に係る光デバイスの製造方法は、一対の電極間に少なくとも発光層を挟持した自発光素子を一画素として絶縁膜により区画形成された開口部内に形成し、当該自発光素子を一つ又は複数個備える光デバイスの製造方法であって、基板上に直接又は他の層を介して第１電極を形成する第１電極形成工程と、第１電極上に絶縁膜により区画形成して画素として機能する開口部を形成する画素領域形成工程と、一画素内の開口部の一部に、第１発光層を形成する第１発光層形成工程と、一画素内の同一開口部のうち第１発光層が形成された領域の一部および当該第１発光層が形成されていない領域に第２発光層を成膜する第２発光層形成工程と、第２発光層形成工程後に第２電極を形成する第２電極形成工程とを有する。
本発明の一実施形態に係る光デバイスの製造方法では、簡単な製造工程により画素単位で有機層固有の色以外の所定の色（混色）の光を出力することができる光デバイスを作製することができる。
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る光デバイス、お
よび光デバイスの製造方法を説明する。
【００２２】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る光デバイスを説明するための図である。図２は、図１に示した光デバイスの自発光素子付近を拡大した断面図である。また図１は図２に示した基板側から平面視した図に相当する。本発明の一実施形態に係る光デバイス１は、図１，図２に示すように、一つの画素１０又は複数の画素１０を有している。本実施形態では、図１に示すように複数の画素１０が格子状に形成されている。また光デバイス１では、一画素に対応する自発光素子１００が、電極間に形成された発光層の発光／非発光により、各種情報表示を行う。自発光素子１００としては、無機ＥＬ素子、有機ＥＬ素子、ＦＥＤ素子、発光ダイオード等を採用することができる。以下、本発明の一実施形態に係る光デバイスを採用したボトムエミッションタイプのパッシブ駆動型有機ＥＬパネルの一例を詳細に説明する。この有機ＥＬパネルは、自発光素子１００として有機ＥＬ素子を採用している。
【００２３】
本実施形態に係る光デバイス１は、図１，２に示すように、基板２、第１電極３、絶縁膜４、発光層６、第２電極８、及び封止部材９を有する。基板２は、例えば平板状、フィルム状のものが好ましく、材質としてはガラス又はプラスチックを用いることができる。例えばボトムエミッション型の光デバイスでは、透明性を有する材料により基板２を形成する。第１電極３は、導電材料からなり、基板２上に直接又は他の層（例えば保護層等）を介して形成されている。絶縁膜４は、例えばポリイミド等の絶縁材料からなり、第１電極３間および第１電極３上に積層され、第１電極上に開口部１１を形成する。発光層６は、絶縁膜４により区画形成された開口部１１内に、第１電極３上に直接又は他の層（例えば電荷輸送層等）介して形成される。発光層６のうち開口部１１内の領域は発光領域１６０に相当する。第２電極８は、導電性材料からなり、発光層６上に直接又は他の層（例えば電荷輸送層等）介して形成されている。自発光素子１００は、上記第１電極３、発光層６、および第２電極８により形成される。この自発光素子１００は、湿気等により著しく劣化するので、封止部材９により自発光素子１００を封止して、素子の劣化を防止する。本実施形態に係る封止部材９は、図２に示すように、例えばガラスや金属材料等の各種材料からなる封止基板９１と、樹脂等の各種材料からなる封止材料９２とを有する。封止基板９１のみで封止材料９２の部分を空間とし、空間内に乾燥部材を形成しても良く、封止材料９２のみで膜封止しても構わない。
上記構成の自発光素子１００は、第１電極３，第２電極８間に電圧を印加することによって、第１電極３及び第２電極８の一方に形成される陰極側から電子が注入され、第１電極３及び第２電極８の他方に形成される陽極側から正孔が注入されて、それらが発光層６で再結合し、この再結合により発光層６内の有機分子の電子状態が基底状態から、励起状態に遷移し、励起状態から基底状態に遷移する際に発光する。
［００２４］
次に、発光層６について詳細に説明する。図１，図２に示すように、一対の電極３，８間に形成された発光層６は、各画素１０毎に複数の発光領域を有している。この発光領域のうち少なくとも一つの発光領域が、混色により光を出射する構成を有する。
具体的には発光層６は、図１，２に示すように、第１発光色を発光する第１発光層６１と、第１発光色と異なる第２発光色を発光する第２発光層６２を有する。この発光層６は、一画素１０内（開口部１１内）において同一面上（第１電極上）に、第１発光色を出射する第１発光領域１６１と、第１発光色と異なる第２発光色を出射する第２発光領域１６２を有する。更に本実施形態に係る発光層６は、一画素内の同一開口部１１内に、第１発光色と第２発光色との混色を出射する第３発光領域１６３が形成されている。一画素内の同一開口部１１内において、第３発光領域１６３は、第１発光領域１６１と第２発光領域１６２の間に形成されている。また、第３発光領域１６３においては、第１発光層６１および第２発光層６２が積層され、その第１発光層６１による第１発光色と第２発光層６２による第２発光色との混色光を出射する。
また、第３発光領域１６３に形成された第１発光層６１は、第１発光領域１６１に形成された第１発光層６１より膜薄に形成されていることが好ましい。また第３発光領域１６３に形成された第２発光層６２は第２発光領域１６２に形成された第２発光層６２よりも膜薄に形成されていることが好ましい。第１発光層６１、第２発光層６２を上記構成とすることで、第１発光領域１６１や第２発光領域１６２の発光層の膜厚と比べて第３発光領域１６３の発光層の全膜厚が著しく厚くなることを防止することができる。第３発光領域１６３における第１発光層６１や第２発光層６２の膜厚は、上記形態に限られるものではなく、例えば所定の色の光（混色）が得られるように適宜設定することが好ましい。
［００２５］
図３（ａ）は、図２に示した光デバイスの一画素内の各発光領域からの発光を説明するための図である。図３（ｂ）は第１発光領域１６１からの第１発光の発光スペクトル、図３（ｃ）は第２発光領域１６２からの第２発光の発光スペクトル、図３（ｄ）は第３発光領域１６３からの光の発光スペクトルを示す。図３（ｂ）〜（ｄ）において横軸は波長を示し、縦軸は光強度を示す。
例えば具体的には、第１発光層６１をＤＣＭ１等のスチリル色素等の赤色を発光する発光材料により形成し、第２発光層６２をジスチリル誘導体やトリアゾール誘導体等の青色を発光する発光材料により形成する。そして開口部１１内の一部に第１発光層６１と第２発光層６２とが積層した領域（第３発光領域１６３）を形成する。図１〜図３に示すように、一画素１０内の同一開口部１１において、第１発光領域１６１から赤色光が出射され、第２発光領域１６２から青色光が出射され、第３発光領域１６３から第１発光層６１による赤色光と第２発光層６２による青色光との加法混色が生じて、最終的に白色光が出射される。詳細には、第３発光領域１６３からの光の色は、第３発光領域１６３における第１発光層６１からの光の強度と、第２発光層６２からの光の強度によって決定される。
図２，３に示すように、本実施形態に係る第３発光領域１６３では、第１発光層６１の膜厚が第１発光領域側から第２発光領域側にかけて減少し、第２発光層６２の膜厚が第１発光領域側から第２発光領域側にかけて増加している。この第３発光領域１６３における積層構造は、この形態に限られるものではなく、例えば図３（ａ）に示すように、第１発光層６１と第２発光層６２の膜厚が、第１発光領域側から第２発光領域側にかけて略直線的に変化する形状に形成されてもよいし（Ｋ１）、第３発光領域１６３の中央部付近で略一定で、且つ第３発光領域１６３の両側付近で急激に変化する形状に形成されていてもよいし（Ｋ２）、第３発光領域１６３の両側付近で略一定で、第３発光領域１６３の中央部付近で急激に変化する形状に形成されていてもよい（Ｋ３）。
［００２６］
また、例えば第３発光領域１６３から出射される混色が予め規定された色（混色）となるように、第１発光層６１と第２発光層６２それぞれの膜厚や面積が規定されることが好ましい。この積層構造により、第３発光領域１６３から所定の色の混色を出射させることができる。
また、第１発光領域１６１および第２発光領域１６２から出射された光が加法混色して、予め規定された色（混色）となるように、第１発光領域１６１、および第２発光領域１６２の面積比や各発光層の膜厚が規定されることが好ましい。また、第１発光領域１６１，第２発光領域１６２，第３発光領域１６３から出射された光が加法混色して、予め規定された色（混色）となるように、第１発光領域１６１、第２発光領域１６２、第３発光領域１６３の面積比や各発光層の膜厚が規定されることが好ましい。
また詳細には第１発光領域１６１、第２発光領域１６２、および第３発光領域１６３から出射された光が、加法混色された状態で、巨視的に予め規定された色（混色）となるように、第１発光領域１６１、第２発光領域１６２、および第３発光領域１６３からの光強度が規定されていることが好ましい。
【００２７】
［第２実施形態］
図４は、本発明の第２実施形態に係る光デバイス１ａを説明するための図である。第１実施形態と同じ構成や機能については説明を省略する。本実施形態に係る光デバイス１ａは、複数の自発光素子が基板２上に略格子状に形成されている。この光デバイス１ａは、一つの有機ＥＬ素子を一つの画素として利用している。また光デバイス１ａは、例えば電源回路、コントローラＩＣ（Integrated circuit）等の外部回路からの入力信号により、各自発光素子の発光／非発光が制御される。光デバイス１ａは、この各自発光素子の発光／非発光により各種情報を表示する。以下、光デバイス１ａとして、自発光素子である有機ＥＬ素子を利用した有機ＥＬパネルを説明する。
詳細には、光デバイス１ａは、図４に示すように、基板２、第１電極３、絶縁膜４、第１電荷輸送層５、発光層６、第２電荷輸送層７、第２電極８、及び封止部材９を有する。第１電荷輸送層５は、第１電極３と発光層６間に形成されている。第１電荷輸送層５は、第１電極３を正孔注入電極（陽極）とした場合には、ＮＰＢ（N,N-di（naphthalene-1-yl）-N,N-diphenyl-benzidene）等の正孔輸送材料により形成する。第２電荷輸送層７は、発光層６と第２電極８間に形成されている。第２電荷輸送層７は、第２電極８を電子注入電極（陰極）とした場合は、アルミニウム錯体（Ａｌｑ3 ）等の電荷輸送材料により形成する。
【００２８】
［光デバイスの製造方法］
光デバイス１ａの製造方法の一例を説明する。本実施形態に係る光デバイス１ａの製造方法は、例えば第１電極形成工程、画素領域形成工程（絶縁膜の成膜）、第１電荷輸送層形成工程、第１発光層形成工程、第２発光層形成工程、第２電荷輸送層形成工程、第２電極形成工程、封止工程、および後処理工程を有する。
【００２９】
［第１電極形成工程］
図５は、本発明の一実施形態に係る光デバイスの製造方法の第１電極形成工程を説明するための図である。図５（ａ）は上面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）に示した領域Ａ付近の断面図である。
先ず、例えばガラス等の各種材料からなる基板２上に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）やＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）等の透明電極用材料や各種導電材料を、スパッタ成膜等の各種成膜法により略一定の膜厚に成膜する。その後、上記導電材料の成膜後に、基板２上の導電材料を規定形状にパターニングして、有機ＥＬ素子の一部である第１電極３、有機ＥＬ素子の発光／非発光の制御信号を外部回路から入力するための第１電極用引出配線３ａ、および第２電極用引出配線３ｂを形成する。
詳細には、図５（ａ），（ｂ）に示すように、第１電極３および第１電極用引出配線３ａに相当する複数の第１電極ライン３Ａと、複数の第２電極用引出配線とを、フォトリソグラフィ法等の各種製造方法によりストライプ状にパターニングして形成する。このとき、第１電極の表面を平滑にするために、上記基板上に成膜された導電材料もしくは成膜後にパターニングされた導電材料に対して、研磨やエッチング等の処理を施してもよい。また第１電極用配線や第２電極用配線の上部に、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）等の低抵抗金属やその合金を積層してパターニングしてもよい。また本実施形態では、第１電極３を正孔注入電極として説明するが、第１電極３を電子注入電極として形成してもよい。
【００３０】
［画素領域形成工程（絶縁膜の成膜）］
図６は、本発明の一実施形態に係る光デバイスの製造方法の画素領域形成工程（絶縁膜の成膜工程）を説明するための図である。図６（ａ）は上面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）に示した領域Ａ付近の断面図である。上述したように光デバイス１は、一つの有機ＥＬ素子を一つの画素１０として利用している。この画素１０の発光領域１０Ａは、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、絶縁膜４により区画形成された開口部１１の内側の領域に相当する。
先ず、例えばポリイミド、エポキシ樹脂等の絶縁膜用材料を、基板２上の第１電極形成側の全面に、スパッタ法等の製造方法により成膜する。その後、図６（ａ），（ｂ）に示すように、その絶縁膜を格子状にパターニングする。詳細には、絶縁膜を、ストライプ状に複数並んで形成された第１電極ライン３Ａ間と、その第１電極ライン３Ａに対して直交する方向に沿ってパターニングする。図６（ｂ）には、第１電極３の両端に複数絶縁膜４が存在するように示したが、本実施形態に係る絶縁膜４は、図６（ａ）に示すように、１回の成膜で形成された一層の絶縁膜を規定形状にパターニングして作製される。なお絶縁膜４は、絶縁材料の成膜およびパターニングを複数回行うことにより、作製してもよい。本発明に係る光デバイス１を形成できればよい。また画素領域形成工程において、第２電極をパターニングするための隔壁を絶縁材料等により形成してもよい。
【００３１】
［第１電荷輸送層形成工程］
図７は、本発明の一実施形態に係る光デバイスの製造方法の第１電荷輸送層形成工程を説明するための図である。図７（ａ）は上面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）に示した領域Ａ付近の断面図である。
上記画素領域形成工程後、第１電極や絶縁膜４等が形成された基板２に、前処理工程を施す。前処理工程としては、例えば界面活性剤や純水等による洗浄工程や、ＵＶ（Ultraviolet）照射洗浄やオゾン洗浄等の各種洗浄工程を採用することができる。
次に前処理工程後、その基板２を、真空度１×１０−4 Ｐａに設定した成膜室内に搬送し、例えば抵抗加熱蒸着方法など各種製造方法により有機材料の成膜を行う。抵抗加熱蒸着方法は、成膜室内に基板を設置して、成膜材料を充填した成膜源を加熱することにより、蒸発や昇華する成膜材料を絶縁膜４により区画された開口部１１内に成膜する。本実施形態では抵抗加熱蒸着法により、ＮＰＢを第１電荷輸送層５として成膜する。
第１電荷輸送層５は、第１電極から注入される正孔（若しくは電子）を発光層に輸送する機能を有する。この第１電荷輸送層５は、一層構造や２層以上積層された多層構造を有してもよい。また第１電荷輸送層５は、単一材料により成膜形成されてもよく、複数種類の材料により一つの層が形成されていてもよい。また第１電荷輸送層５は、電荷（正孔）輸送能力が高いホスト材料に、電荷供与性（電荷受容性）が高いゲスト材料をドーピングして形成してもよい。
本実施形態に係る第１電極３は正孔注入電極に相当するので、第１電荷輸送層５は正孔輸送層として用いられる一般的な材料を利用することができる。第１電極３が電子注入電極に相当する場合には、第１電荷輸送層５は電子輸送層として用いられる一般的な材料を利用することができる。なお第１電荷輸送層５は、上記実施形態に限られるものではなく、光デバイス１を利用する状況、環境など各種条件に応じて材料、膜厚、成膜方法などを設計してもよい。
【００３２】
［第１発光層形成工程］
図８は、本発明の一実施形態に係る光デバイスの製造方法の第１発光層形成工程を説明するための図である。図８（ａ）は上面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）に示した領域Ａ付近の断面図である。図９は、本発明の一実施形態に係る光デバイスの製造方法の成膜方法を説明するための図である。図９（ａ）は第１発光層形成工程の一具体例を説明するための図である。
次に、第１電荷輸送層５の上に発光層６を成膜する。本発明に係る光デバイス１の製造方法では、第１発光層６１，第２発光層６２を順に形成する。詳細には、先ず第１電荷輸送層５上に第１発光層６１を成膜する。このとき開口部１１の全面に第１発光層６１を成膜するのではなく、例えば図８（ａ），（ｂ），図９（ａ）に示すように、自発光素子１００を上部（基板成膜側）からみた場合、開口部位置に第１電荷輸送層５と第１発光層６１との表面が見えるように成膜する。本実施形態では、例えば図９（ａ）に示すように、抵抗加熱蒸着法等の成膜方法により第１発光層６１として蛍光発光材料、例えばＤＣＭ１などのスチリル色素などの赤色を発色する有機材料などを採用する。詳細には、真空室内に上記基板２を設置し、成膜源６００から成膜材料２６１をシャドーマスク（マスク）７０のマスク開口部（開口部）７１を介して、上記基板２上に成膜する。この際、シャドーマスク７０の開口部７１と、第１発光領域１６１とが略同じ位置となるように、シャドーマスク７０と基板２との位置関係を規定する。成膜材料２６１は、第１発光領域１６１と、第３発光領域１６３の一部に蒸着される。また第１発光領域１６１に積層された第１発光層６１の膜厚と比べて、第３発光領域１６３に積層された第１発光層６１の膜厚が薄くなるように成膜することが好ましい。この際、第３発光領域１６３において、第１発光領域１６１側から第２発光領域１６２側にかけて第１発光層６１の膜厚が減少するように形成することが好ましい。第１発光層６１は上記実施形態に限られるものではなく、例えば第１発光層６１として他の材料を採用してもよいし、ホスト−ゲスト系の層構造を採用してもよいし、発光形態も蛍光発光材料を用いてもよいし、りん光発光材料を用いてもよい。
【００３３】
［第２発光層形成工程］
図１０は、本発明の一実施形態に係る光デバイスの製造方法の第２発光層形成工程を説明するための図である。図１０（ａ）は上面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）に示した領域Ａ付近の断面図である。
次に、一画素内の同一開口部１１のうち第１発光層６１が形成された領域の一部および当該第１発光層６１が形成されていない領域に第２発光層６２を成膜する。詳細には、例えば第１電荷輸送層５の上部の第１発光層６１を成膜していない領域と、それに隣接する領域に第２発光層６２を成膜する。このとき画素１０のうち開口部１１内には、第１発光領域１６１、第２発光領域１６２、および第３発光領域１６３が形成される。詳細には、基板２の成膜側に対して対向する面側から見て（図１０（ｂ）において下側から見て）、第１発光層のみが成膜されている第１発光領域１６１、第２発光層のみが成膜されている第２発光領域１６２、第１発光層と第２発光層が積層されている第３発光領域（積層領域）１６３が形成される。
本実施形態では、図９（ｂ）に示すように、例えば抵抗加熱蒸着法等の成膜方法により第２発光層６２として蛍光発光材料、例えばジスチリル誘導体や、トリアゾール誘導体等の青色を発光する有機材料等を採用する。詳細には真空室内に上記基板２を設置し、成膜源６００から成膜材料２６２をシャドーマスク７０のマスク開口部７１を介して、上記基板２上に成膜する。この際、シャドーマスク７０の開口部７１と、第２発光領域１６２とが略同じ位置となるように、シャドーマスク７０と基板２との位置関係を規定する。成膜材料２６２は、第２発光領域１６２と、第３発光領域１６３の一部に蒸着される。また第２発光層６２に積層された第２発光層６２と比べて、第３発光領域１６３に積層された第２発光層６２の膜厚が薄くなるように成膜することが好ましい。この際、第３発光領域１６３において、第１発光領域１６１側から第２発光領域１６２側にかけて第２発光層６２の膜厚が増加するように形成することが好ましい。この際、第１発光領域１６１と、第２発光領域１６２、第３発光領域１６３それぞれの全膜厚が、略同じ厚さとなるように成膜することが、より好ましい。第２発光層６２は、上記実施形態に限られるものではく、例えば第２発光層６２として他の材料を採用してもよいし、ホスト−ゲスト系のそう構造を採用してもよいし、発光形態も蛍光発光材料を用いてもよいし、りん光発光材料を用いてもよい。
【００３４】
この第３発光領域（積層領域）１６３からの出射光は、巨視的には、第１発光層６１から出射された光と、第２発光層６２から出射された光との加法混色となる。本実施形態に係る第３発光領域１６３からの出射光は、巨視的には、第１発光層６１から出射された光と、第２発光層６２から出射された光との加法混色である白色光となる。
【００３５】
［第２電荷輸送層形成工程］
図１１は、本発明の一実施形態に係る光デバイスの製造方法の第２電荷輸送層形成工程を説明するための図である。図１１（ａ）は上面図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）に示した領域Ａ付近の断面図である。
次に、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、抵抗加熱蒸着法などの成膜方法により、例えばアルミニウム錯体（Ａｌｑ3 ）等の各種材料を第２電荷輸送層７として、発光層６（第１発光層６１及び第２発光層６２）上に成膜する。第２電荷輸送層７は、第２電極から注入される電子を発光層に輸送する機能を有する。この第２電荷輸送層７は、一層構造や２層以上積層された多層構造を有してもよい。また第２電荷輸送層７は、単一材料により成膜形成されてもよく、複数種類の材料により一つの層が形成されていてもよい。また第２電荷輸送層７は、電荷輸送能力が高いホスト材料に、電荷供与性（電荷受容性）が高いゲスト材料をドーピングして形成してもよい。後述するように、本実施形態に係る第２電極８は電子注入電極に相当するので、第２電荷輸送層７は電子輸送層として用いられる一般的な材料を利用することができる。なお第２電荷輸送層７は、上記実施形態に限られるものではなく、光デバイス１を利用する状況、環境など各種条件に応じて材料、膜厚、成膜方法などを設計してもよい。
【００３６】
［第２電極形成工程］
図１２は、本発明の一実施形態に係る光デバイスの製造方法の第２電極形成工程を説明するための図である。図１２（ａ）は上面図であり、図１２（ｂ）は図１２（ａ）に示した領域Ａ付近の断面図である。第２電荷輸送層形成工程により形成された第２電荷輸送層７上に、第２電極８を形成する。詳細には第２電荷輸送層７の上部に、第１電極ライン３Ａと直交する方向に沿って第２電極の形成材料を成膜およびパターニングして、第２電極８を形成する。図１２（ａ）に示すように、ライン状に形成された第２電極８を第２電極ライン８Ａという。このパターニング方法は、例えば成膜用マスクを利用してエッチング等によりパターニングを行ってもよい。また予め第２電極ライン８Ａと平行に（第１電極ライン３Ａと直交する方向に）逆台形状の隔壁を形成しておき、その逆台形状の隔壁が形成された状態でアルミ等の第２電極の形成材料を成膜することにより、第２電極８を形成してもよい。
このとき第２電極ライン８Ａは、基板２上に形成された第２電極用引出配線３ｂと、開口部１１上に形成された第２電極８とが電気的に接続されるように成膜形成される。第２電極８は、電子注入電極として機能するように、正孔注入電極よりも仕事関数が低い材料を用いる。例えば第２電極８の形成材料として、例えばアルミニウム（Ａｌ）やマグネシウム合金（Ｍｇ−Ａｇ）等の金属材料を採用することが好ましい。但し、アルミニウムは電子注入能力が比較的低いので、第２電極８としてアルミニウムを採用した場合には、第２電極８と第２電荷輸送層７との間にフッ化リチウム（ＬｉＦ）などの電子注入層を設けることが好ましい。
【００３７】
［封止工程、後処理工程］
図１３は、本発明の一実施形態に係る光デバイスの製造方法の封止工程を説明するための図である。第２電極形成工程後に封止部材を用いて封止工程を行う。本実施形態に係る封止部材９は、ガラスや金属材料等の各種材料からなる封止基板９１と、樹脂等の各種材料からなる封止材料９２とを有する。この封止部材９を、上記基板２上に形成された複数の画素１０上に、貼り付けて自発光素子１００の封止を行う。
【００３８】
封止方法としては、上記実施形態に限られるものではない。例えば基板２と封止基板９１との間に形成される封止空間に、例えばエポキシ樹脂等からなる封止材料９２を気密に充填して固化して固体封止を行ってもよい。また封止材料９２の形成材料として、シリコーンオイルなどの液体を採用して、封止空間内に液体を充填して封止を行ってもよい。また、封止空間内に窒素（Ｎ2 ）等の不活性ガスを充填させて気密封止を行ってもよい。気体封止を採用した場合には、封止空間内に保水剤等からなる吸着剤を設置することが好ましい。封止空間内に吸着剤を設けることで、封止空間に侵入する水分等の有機ＥＬ素子の劣化因子を低減して、有機ＥＬ素子の劣化を防止する。封止方法としては、光デバイスの薄型化を図るために、封止部材９を窒化酸化シリコン等の封止膜で形成してもよい。
封止工程後、製造室内を大気圧状態に設定して、上述したように作製された自発光パネルと外部回路とを電気的に接続するために、基板２上に形成された第１電極用引出配線３ａと第２電極用引出配線３ｂに、配線基板（フレキシブル基板）８０を圧着する。本実施形態では図１３（ａ）に示すように、第１電極用引出配線３ａに第１電極側フレキシブル基板８１を圧着し、第２電極用引出配線３ｂに第２電極側フレキシブル基板８２を圧着する。また自発光パネルと外部回路との接続は、上記実施形態に限られるものではない。例えば外部回路の実装としては、駆動回路を基板２上に形成するＣＯＧ（Chip on glass）や、フレキシブル基板上に駆動回路を形成したＦＯＧ（Flip Chip on Glass）等の各種実装技術を採用してもよい。
また、上述した実施形態では、本発明に係る光デバイス１をパッシブ駆動型の有機ＥＬパネルに適用したが、この形態に限られるものではない。例えば各有機ＥＬ素子に対してスイッチング素子としてのＴＦＴ（Thin Film Transistor）を設けたアクティブ駆動型有機ＥＬパネルに、本発明に係る光デバイス１を適用してもよい。また本発明に係る光デバイス１を実現することができれば、上記実施形態に限定されるものではない。
【００３９】
なお、本発明は上述した実施形態に限られるものではない。上述した実施形態や具体例を組み合わせてもよい。また、上記実施形態では、光デバイス１の全画素について本発明に係る画素を形成したが、全画素のうち一部の画素の同一開口部に、本発明に係る第１および第２発光領域、好ましくは更に第３発光領域を形成してもよい。
また上述した実施形態では真空蒸着法による成膜方法を採用したが、この形態に限られるものではない。例えば塗布法、印刷法、レーザ熱転写法等の各種成膜方法を採用してもよい。
また、上述した実施形態では、第３発光領域１６３において、第１発光層６１の膜厚が第１発光領域１６１側から第２発光領域１６２側にかけて減少し、第２発光層６２の膜厚が第１発光領域１６１側から第２発光領域１６２側にかけて増加した形状に形成されていたが、この形態に限られるものではなく、例えば第３発光領域１６３において、第１発光層６１と第２発光層６２とが略同じ膜厚となるように形成されていてもよい。
また上述した実施形態では、一画素内において同一面上に、第１発光層６１および第２発光層６２からなる第１〜第３発光領域を形成したが、この形態に限られるものではない。例えば図１４に示すように、第３発光領域１６３を形成することなく、発光層６は、一画素１０内において同一面上に、第１発光色を発光する第１発光層６１が形成された第１発光領域１６１と、第１発光色と異なる第２発光色を発光する第２発光層６２が形成された第２発光領域１６２のみを備えていてもよい。上記構成の光デバイス１ｂでは、第１発光層６１と第２発光層６２の積層領域が積層された第３発光領域１６３を形成する必要がないので、より簡単な構造で、一画素で所定の色（混色）を発光することができる。
【００４０】
また、上述した実施形態では、一画素内の同一開口部に、同一面上に、２種類の発光層６１，６２を形成したがこの形態に限られるものではない。複数種類の発光層を一画素内の同一開口部に成膜してもよい。この構成の光デバイスでは、一画素のみで所定の色（混色）を発光することができる。具体的には、光デバイス１ｃは、例えば図１５に示すように、一画素内の同一開口部に、第１発光色を発光する第１発光領域１６１と、第２発光色を発光する第２発光領域１６２と、第３発光色を発光する第４発光領域１６４とを有する。第４発光領域１６４には、第３発光色を発光する第３発光層６４が形成されている。更に、光デバイス１ｃは、一画素内の同一開口部に、第１発光領域１６１と第２発光領域１６２の間に、第１発光層６１と第２発光層６２とが積層され、第１発光層６１による第１発光色と該第２発光層６２による第２発光色との混色光を出射する第３発光領域１６３が形成されている。また、光デバイス１ｃは、一画素内の同一開口部に、第２発光領域１６２と第４発光領域１６４との間に、第２発光層６２と第３発光層６４とが積層され、第２発光層６２による第２発光色と第３発光層６４による第３発光色との混色光を出射する第５発光領域１６５が形成されている。上記構成の光デバイス１ｃでは、各発光層の膜厚や領域面積や積層構造を適宜設定することにより、一画素から所定の色（混色）を出射することができる。
【００４１】
また、上述したように、本発明の実施形態に係る光デバイス１の製造方法により形成される光デバイス１について、本発明をなんら限定しない細部を以下に説明する。
まず、有機ＥＬ素子について説明すると、一般的に有機ＥＬ素子は、アノード（陽極、正孔注入電極）とカソード（陰極、電子注入電極）との間に有機ＥＬ機能層を挟み込んだ構造をとっている。両電極に電圧を印加することにより、アノードから有機ＥＬ機能層内に注入・輸送された正孔とカソードから有機ＥＬ機能層内に注入・輸送された電子がこの層内（発光層）で再結合することで発光を得るものである。基板上に、下部電極，有機ＥＬ機能層からなる成膜層，上部電極を積層した有機ＥＬ素子の具体的構成および材料例を示すと以下の通りである。
【００４２】
基板については、透明性を有する平板状、フィルム状のものが好ましく、材質としてはガラス又はプラスチックを用いることができる。
下部又は上部電極ついては、一方が陰極、他方が陽極に設定されることになる。この場合、陽極は仕事関数が高い材料で構成されるのがよく、クロム（Ｃｒ），モリブデン（Ｍｏ），ニッケル（Ｎｉ），白金（Ｐｔ）等の金属膜，或いはＩＴＯ，ＩＺＯ等の酸化金属膜等による透明導電膜が用いられる。そして、陰極は仕事関数の低い金属で構成されるのがよく、特に、アルカリ金属（Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｒｂ，Ｃｓ），アルカリ土類金属（Ｂｅ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ），希土類といった仕事関数の低い金属、その化合物、又はそれらを含む合金を用いることができる。また、下部電極、上部電極ともに透明な材料により構成した場合には、光の放出側と反対の電極側に反射膜を設けた構成とすることもできる。
【００４３】
また、下部電極又は上部電極から封止空間に外側に引き出される引出電極は、有機ＥＬパネルとそれを駆動するＩＣ（集積回路），ドライバ等の駆動手段とを接続するために設けられる配線電極であって、好ましくはＡｇ，Ｃｒ，Ａｌ等などの低抵抗金属材料やそれらの合金を用いるのがよい。
【００４４】
一般に、下部電極と引出電極の形成は、ＩＴＯ，ＩＺＯ等によって下部電極及び引出電極のための薄膜を蒸着或いはスパッタリング等の方法で形成し、フォトリソグラフィ法などによってパターン形成がなされる。下部電極と引出電極（特に低抵抗化の必要な引出電極）に関しては、前述のＩＴＯ，ＩＺＯ等の下地層にＡｇ，Ａｌ，Ｃｒ等の低抵抗金属もしくはその合金を積層した２層構造にしたもの、或いはＡｇ等の保護層としてＣｕ，Ｃｒ，Ｔａ等の耐酸化性の高い材料を更に積層した３層構造にしたものを採用することができる。
【００４５】
下部電極と上部電極との間に成膜される有機ＥＬ機能層としては、下部電極を陽極，上部電極を陰極とした場合には、正孔輸送層／発光層／電子輸送層の積層構造が一般的であるが（下部電極を陰極、上部電極を陽極とした場合にはその逆の積層順となる）、発光層、正孔輸送層、電子輸送層についてはどちらかの層を省略しても、両方の層を省略して発光層のみにしても構わない。また、有機ＥＬ機能層としては、正孔注入層，電子注入層，正孔障壁層，電子障壁層等の有機機能層を用途に応じて挿入することができる。
【００４６】
有機ＥＬ機能層の材料は、有機ＥＬ素子の用途に合わせて適宜選択可能である。以下に例を示すがこれらに限定されるものではない。
正孔輸送層としては、正孔移動度が高い機能を有していればよく、その材料としては従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができる。具体例としては、銅フタロシアニン等のポルフィリン化合物、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］−ビフェニル（ＮＰＢ）等の芳香族第三アミン、４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）−４’−［４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）スチリル］スチルベンゼン等のスチルベンゼン化合物、トリアゾール誘導体、スチリルアミン化合物等の有機材料が用いられる。また、ポリカーボネート等の高分子中に低分子の正孔輸送用の有機材料を分散させた高分子分散系の材料も使用できる。好ましくは、ガラス転移温度（Ｔｇ）が封止用樹脂を加熱硬化させる温度より高い材料が好ましく、例えば４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェルミアミノ］−ビフェニル（ＮＰＢ）が挙げられる。
【００４７】
発光層は、公知の発光材料が使用可能であり、具体例としては、４，４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニル）−ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）等の芳香族ジメチリディン化合物、１，４−ビス（２−メチルスチリル）ベンゼン等のスチリルベンゼン化合物、３−（４−ビフェニル）−４−フェニル−５−ｔ−ブチルフェニル−１，２，４−トリアゾール（ＴＡＺ）等のトリアゾール誘導体、アントラキノン誘導体、フルオレノン誘導体等の蛍光性有機材料、（８−ヒドロキシキノリナト）アルミニウム錯体（Ａｌｑ3 ）等の蛍光性有機金属化合物、ポリパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）系、ポリフルオレン系、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）系等の高分子材料、白金錯体やイリジウム錯体等の三重項励起子からのりん光を発光に利用できる有機材料を使用できる。上述したような発光材料のみから構成したものでもよいし、正孔輸送材料、電子輸送材料、添加剤（ドナー、アクセプター等）または発光ドーパント等が含有されてもよい。また、これらが高分子材料又は無機材料中に分散されていてもよい。
【００４８】
電子輸送層は、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよく、その材料としては従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができる。具体例としては、ニトロ置換フルオレノン誘導体、アントラキノジメタン誘導体等の有機材料、８−キノリノール誘導体の金属錯体、メタルフタロシアニン等が使用できる。
【００４９】
上記正孔輸送層、発光層、電子輸送層は、本発明に係る成膜工程および加熱工程を同時又は交互に行う層を除いては、スピンコーティング法、ディッピング法等の塗布法、インクジェット法、スクリーン印刷法等のウェットプロセス、又は蒸着法、レーザ転写法等のドライプロセスで形成することができる。
【００５０】
また、封止部材としては、気密性を確保できる材料であればよく、特に限定されるものではないが、接着剤を加熱硬化させる都合上、熱膨張や経時的変化の少ない材料を用いることが好ましく、例えば、アルカリガラス、無アルカリガラス等のガラス材、ステンレス、アルミニウム等の金属材、プラスチック等を採用することができる。また、封止部材としては、ガラス製の封止基板にプレス成形、エッチング、ブラスト処理等の加工によって封止凹部（一段掘り込み、二段掘り込みを問わない）を形成したもの、または平板ガラスを使用し、ガラス（プラスチックでもよい）製のスペーサにより基板と封止空間を形成したもの、封止部材と基板間の気密空間を樹脂等で充填したものなども採用することができる。
［００５１］
また、封止材料９２（接着剤）としては、熱硬化型、化学硬化型（二液混合）、光（紫外線）硬化型等を用いることができ、材料としてアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル、ポリオレフィン等を用いる。特に、紫外線硬化型のエポキシ樹脂製の使用が好ましい。
［００５２］
基板と封止部材間の封止空間には、乾燥手段（乾燥剤）を配備してもよく、この乾燥手段は、ゼオライト、シリカゲル、カーボン、カーボンナノチューブ等の物理的乾燥剤、アルカリ金属酸化物、金属ハロゲン化合物，過酸化塩素等の化学的乾燥剤、有機金属錯体をトルエン，キシレン，脂肪族有機溶剤等の石油系溶剤に溶解した乾燥剤、乾燥剤粒子を透明性を有するポリエチレン，ポリイソプレン，ポリビニルシンナエート等のバインダに分散させた乾燥剤により形成することができる。
［００５３］
また、本発明の実施形態が採用される光デバイスに関しては、有機ＥＬ素子の光の取り出し方式は基板側から光を取り出すボトムエミッション方式であっても、基板側とは逆側（上部電極側）から光を取り出すトップエミッション方式であってもよい。また、上述したように有機ＥＬ素子の駆動方式はパッシブ駆動方式であってもよいし、アクティブ駆動方式であってもよい。
［００５４］
以上説明したように、本発明に係る光デバイス１（１ａ）は、基板２上に形成された、一対の電極（第１電極３，第２電極８）間に少なくとも発光層６を挟持した自発光素子１００を一画素１０として、当該自発光素子１００を一つ又は複数個備える。発光層６は、一画素１０内に、少なくとも第１発光色を発光する第１発光層６１と、第１発光色と異なる第２発光色を発光する第２発光層６２とが形成され、一画素１０内の同一開口部に、第１発光色を出射する第１発光領域１６１と、第２発光色を出射する第２発光領域１６２とを有するので、一画素単位で、発光層固有の色以外の所定の色（混色）を出射することができる。更に好ましくは、一画素１０内の同一開口部１１に、第１発光領域１６１、第２発光領域１６２、第１及び第２発光色の混色の光を出射する第３発光領域１６３が形成されているので、一画素単位で、第１発光色、第２発光色、およびそれら第１及び第２発光色の混色を出射することができる。
［００５５］
例えば複数種類の色の画素を発光駆動する従来の発光パネル装置では近距離まで発光パネルに近づいた場合に各画素固有の色が分離して見えてしまうが、それに比べて上記構成の本発明に係る光デバイスでは、一画素単位で第１発光色の光、第２発光色の光、および第１及び第２発光色の混色光を出射するので、従来と比べて画素により近づいた場合であっても、画素単位で所定の色（混色）を出射することができる。例えば本発明に係る光デバイスにおいて、第１発光層６１に赤色発光層、及び第２発光層６２に青色発光層を採用した場合に、一画素単位で混色による白色光を出射することができる。
【００５６】
また、本発明に係る光デバイス１（１ａ）では、一画素内の同一開口部１１に、少なくとも第１発光領域１６１及び第２発光領域１６２、好ましくは更に第３発光領域１６３が形成されているので、複数種類の色の画素を発光駆動する従来の発光パネル装置と比べて、所定の色（混色）を得るのに必要な駆動ライン数（電極数）を低減することができる。
【００５７】
また、本発明に係る光デバイス１（１ａ）では、一画素内の同一開口部１１に、少なくとも第１発光領域１６１及び第２発光領域１６２、好ましくは更に第３発光領域１６３が形成されているので、例えば平面パネル内に並べて形成された複数種類の色の画素を発光駆動する従来の発光パネル装置と比べて、所定の色（混色）を得るのに必要な開口率を大きくすることができる。
【００５８】
また、本発明に係る光デバイスでは、例えば第１発光層６１と第２発光層６２の形成材料、膜厚、各発光領域の面積等を適宜設定することで、一画素単位で、所定の色（混色）を出射することができ、従来と比べて色表現性が向上する。また色表現性が向上するので、本発明に係る光デバイスを例えば光通信を行う装置に光源として採用した場合には、光通信の際に用いられる光信号の波長成分の幅が広がる。
【００５９】
また好ましくは、第３発光領域１６３に形成された第１発光層６１は第１発光領域１６１に形成された第１発光層６１より膜薄に形成され、および／または、第３発光領域１６３に形成された第２発光層６２は第２発光領域１６２に形成された第２発光層６２よりも膜薄に形成されているので、例えば第１発光領域１６１や第２発光領域１６２の膜厚と比べて第３発光領域１６３の全膜厚が著しく厚くなることを防止することができる。
また、第３発光領域１６３において、第１発光層６１の膜厚が第１発光領域１６１側から第２発光領域１６２側にかけて減少し、第２発光層６２の膜厚が第１発光領域１６１側から第２発光領域１６２側にかけて増加した形状に形成されているので、第１発光領域１６１側から第２発光領域１６２側にかけて、または逆に第２発光領域１６２側から第１発光領域１６１側にかけて、第１発光色と第２発光色の混色の割合がなめらかに連続して変化した混色光を出射することができる。
【００６０】
また、例えば第１から第３発光領域（１６１〜１６３）それぞれからの光の混色が、予め規定した所定の色となるように、少なくとも第１発光領域１６１、及び第２発光領域１６２、好ましくは更に第３発光領域１６３それぞれ面積比を予め規定することで、一画素単位で所定の色の混色光を出射することができる。
【００６１】
また、第１から第３発光領域（１６１〜１６３）それぞれからの光の混色が、予め規定された混色となるように、前記第１発光領域、前記第２発光領域、および前記第３発光領域からの光強度を規定することで、一画素単位で所定の色の混色光を出射することができる。
【００６２】
また、一画素内の同一開口部１１に、第１発光領域１６１と第２発光領域１６２と、第３発光領域１６３とが形成されているので、少なくとも第１発光領域１６１や第２発光領域１６２において、第１発光層６１や第２発光層６２は、電子輸送性又は正孔輸送性を有する必要がない。勿論各層６１，６２が電子輸送性又は正孔輸送性を有してもよい。このため光デバイスの有機材料や製造プロセスに対する制約が低減される。
【００６３】
また、本発明に係る光デバイスの製造方法では、基板２上に、直接又は他の層を介して第１電極３を形成する第１工程（第１電極形成工程）と、第１電極３上に絶縁膜４により区画形成して画素１０として機能する開口部１１を形成する第２工程（画素領域形成工程）と、開口部１１内に発光層６を形成する第３工程（第１発光層形成工程，第２発光層形成工程）と、発光層６上に直接又は他の層を介して第２電極８を形成する第４工程（第２電極形成工程）とを有し、第３工程において、一画素１０内に、少なくとも第１発光色を発光する第１発光層６１と、第１発光色と異なる第２発光色を発光する第２発光層６２とからなる発光層６を設けて、該一画素内の同一開口部１１に、第１発光色を出射する第１発光領域１６１と、第２発光色を出射する第２発光領域１６２とを形成する。好ましくは、該一画素内の同一開口部１１に、第１発光領域１６１と、第２発光領域１６２と、第１発光色および第２発光色の混色光を出射する第３発光領域１６３を形成するので、簡単な製造工程により画素単位で有機層固有の色以外の所定の色（混色）の光を出射することができる光デバイスを作製することができる。
【００６４】
また、詳細には、基板２上に直接又は他の層を介して第１電極を形成する第１電極形成工程と、第１電極３上に絶縁膜４により区画形成して画素１０として機能する開口部１１を形成する画素領域形成工程と、一画素内の開口部１１の一部に、第１発光層６１を形成する第１発光層形成工程と、一画素内の同一開口部１１のうち第１発光層６１が形成された領域の一部および当該第１発光層６１が形成されていない領域に第２発光層６２を成膜する第２発光層形成工程と、第２発光層形成後に第２電極８を形成する第２電極形成工程とを有するので、簡単な製造工程により画素単位で有機層固有の色以外の所定の色（混色）の光を出射することができる光デバイスを作製することができる。
Claims (9)
- 基板上に形成された、一対の電極間に少なくとも発光層を挟持した自発光素子を一画素として絶縁膜により区画形成された開口部内に形成し、当該自発光素子を一つ又は複数個備える光デバイスであって、
前記発光層は、前記開口部内に、少なくとも第１発光色を発光する第１発光層と、前記第１発光色と異なる第２発光色を発光する第２発光層とが形成され、
前記一画素内の同一開口部に、前記第１発光色を出射する第１発光領域と、前記第２発光色を出射する第２発光領域と、前記第１発光層と前記第２発光層が積層する第３発光領域とを有することを特徴とする光デバイス。 - 前記第３発光領域は、前記開口部において、前記第１発光領域および前記第２発光領域の間に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
- 前記第３発光領域に形成された第１発光層は前記第１発光領域に形成された第１発光層より膜薄に形成され、または、前記第３発光領域に形成された第２発光層は前記第２発光領域に形成された第２発光層よりも膜薄に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の光デバイス。
- 前記第３発光領域において、前記第１発光層の膜厚が第１発光領域側から第２発光領域側にかけて減少し、前記第２発光層の膜厚が前記第１発光領域側から第２発光領域側にかけて増加していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の光デバイス。
- 前記一画素内の同一開口部における、少なくとも前記第１発光領域及び第２発光領域の面積比が予め規定されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の光デバイス。
- 前記第１から第３発光領域それぞれからの光の混色が、予め規定された混色となるように、前記第１発光領域、前記第２発光領域、および前記第３発光領域からの光強度が規定されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の光デバイス。
- 一対の電極間に少なくとも発光層を挟持した自発光素子を一画素として絶縁膜により区画形成された開口部内に形成し、当該自発光素子を一つ又は複数個備える光デバイスの製造方法であって、
基板上に、直接又は他の層を介して第１電極を形成する第１工程と、前記第１電極上に絶縁膜により区画形成して前記画素として機能する開口部を形成する第２工程と、前記開口部内に前記発光層を形成する第３工程と、前記発光層上に直接又は他の層を介して第２電極を形成する第４工程とを有し、
前記第３工程において、前記開口部内に、少なくとも第１発光色を発光する第１発光層と、前記第１発光色と異なる第２発光色を発光する第２発光層とからなる前記発光層を設けて、該一画素内の同一開口部に、前記第１発光色を出射する第１発光領域と、前記第２発光色を出射する第２発光領域と、前記第１発光層と前記第２発光層が積層する第３発光領域とを形成することを特徴とする光デバイスの製造方法。 - 前記第３工程において、前記第１発光領域と前記第２発光領域間に前記第３発光領域を形成することを特徴とする請求項７に記載の光デバイスの製造方法。
- 一対の電極間に少なくとも発光層を挟持した自発光素子を一画素として絶縁膜により区画形成された開口部内に形成し、当該自発光素子を一つ又は複数個備える光デバイスの製造方法であって、
基板上に直接又は他の層を介して第１電極を形成する第１電極形成工程と、
前記第１電極上に絶縁膜により区画形成して前記画素として機能する開口部を形成する画素領域形成工程と、
前記一画素内の開口部の一部に、第１発光層を形成する第１発光層形成工程と、
前記一画素内の同一開口部のうち前記第１発光層が形成された領域の一部および当該第１発光層が形成されていない領域に第２発光層を成膜する第２発光層形成工程と、
前記第２発光層形成工程後に前記第２電極を形成する第２電極形成工程とを有することを特徴とする光デバイスの製造方法。
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