JP7245088B2 - 有機デバイス、表示装置、撮像装置、照明装置および移動体 - Google Patents
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Description
本発明は、有機デバイス、表示装置、撮像装置、照明装置および移動体に関する。
有機ＥＬ発光素子を備える有機デバイスが注目されている。有機デバイスの高精細化のために、白色発光する発光素子とカラーフィルタとを用いる方式（以下、白＋ＣＦ方式と呼ぶ）が知られている。白＋ＣＦ方式は、有機層を基板全面に成膜するため、メタルマスクを用いて色ごとに有機層を成膜する方式と比較して、画素サイズや画素間のピッチなど高精細化が比較的容易である。特許文献１には、白＋ＣＦ方式の電気光学装置において、それぞれの画素ごとに設けられる画素電極を透明導電膜で形成し、画素電極と基板との間に反射層として機能する電源線を配することが示されている。反射層と、画素電極と発光層を介して配される対向電極と、の間で光共振構造が構築されることによって、光取出し効率や色再現性が向上する。
特許文献１に記載された構造において、反射層で反射した光が、隣接する画素の方向に拡散することによって隣接する画素のカラーフィルタを通り、混色が発生してしまう可能性がある。
本発明は、有機デバイスの色再現性の向上に有利な技術を提供することを目的とする。
上記課題に鑑みて、本発明の実施形態に係る有機デバイスは、基板と基板の表面の上に配された複数の発光素子とを含む有機デバイスであって、複数の発光素子のそれぞれは、表面の側から、光を反射する反射層と、反射層の上に配される反射部材と、反射部材の上に配される第１電極と、第１電極の上に配される発光層を含む有機層と、有機層の上に配される第２電極と、を含み、複数の発光素子は、互いに隣り合って配された第１発光素子と第２発光素子とを含み、表面に対する正射影において、第１発光素子と第２発光素子とが並ぶ方向を第１方向、第１方向に交差する方向を第２方向とするとき、反射部材のうち第１発光素子と第２発光素子とが互いに隣り合う領域に配される部分は、第１方向の長さよりも第２方向の長さの方が長く、前記複数の発光素子のそれぞれは、前記反射層と前記表面との間に、前記第１電極に電力を供給するための配線パターンをさらに含み、前記反射部材が、前記配線パターンと前記第１電極とを電気的に接続することを特徴とする。
本発明によれば、有機デバイスの信頼性の向上に有利な技術を提供することができる。
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
図１（ａ）～５を参照して、本発明の実施形態による有機デバイスの構造ついて説明する。図１（ａ）は、本発明における有機デバイス１００の構造を示す断面図である。本実施形態において、有機デバイス１００には、有機ＥＬなどの有機発光材料を含む有機層１０５をそれぞれ含む複数の発光素子１５０が配され、有機デバイス１００は、表示装置などとして機能しうる。
有機デバイス１００は、基板１０１と基板１０１の表面２０１の上に配された複数の発光素子１５０とを含む。複数の発光素子１５０のそれぞれは、基板１０１の表面２０１の側から、光を反射する反射層１０２と、反射層１０２の上に配される反射部材１１０と、反射部材１１０の上に配される電極１０４と、電極１０４の上に配される発光層を含む有機層１０５と、有機層１０５の上に配される電極１０６と、を含む。反射層１０２と電極１０４との間には、絶縁層１０３が配される。また、複数の発光素子１５０のそれぞれは、電極１０６の上に配される封止層１０７、封止層１０７の上に配される平坦化膜１０８を含む。また、複数の発光素子１５０のそれぞれは、平坦化膜１０８の上に配されるカラーフィルタ１５１を含んでいてもよい。有機デバイス１００において、図１（ａ）に示されるように、それぞれ異なる色を透過するカラーフィルタ１５１ａ～１５１ｃを備える発光素子１５０ａ～１５０ｃが、互いに隣接して設けられていてもよい。これによって、有機デバイス１００は、例えばフルカラーの表示を行うことが可能となる。
基板１０１には、発光素子１５０の各構成を支持できる材料が用いられる。基板１０１として、ガラス、プラスチック、シリコンなどの半導体、金属などが用いられうる。基板１０１には、トランジスタなどのスイッチング素子や配線や層間絶縁膜（不図示）などが形成されていてもよい。
発光素子１５０の反射層１０２は、有機層１０５で発光し、基板１０１の方向に進む光を反射する。発光素子１５０の発光効率の観点から、反射層１０２には、可視光の反射率が５０％以上の材料が用いられてもよい。具体的には、ＡｌやＡｇなどの金属や、それら金属にＳｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｔｉなどを添加した合金が、反射層１０２として用いられてもよい。また、反射層１０２は、光を反射する表面にバリア層を備えていてもよい。反射層１０２のバリア層の材料として、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ａｕなどの金属や、それら金属の合金、また、ＩＴＯ、ＩＺＯなどの透明導電酸化物が用いられてもよい。
絶縁層１０３には、反射層１０２と電極１０４との間に配され、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、酸化シリコン（ＳｉＯ）など無機材料が用いられてもよい。絶縁層１０３は、スパッタリング法や化学気相堆積法（ＣＶＤ法）など公知の技術を用いて形成することが可能である。また、絶縁層１０３は、アクリル樹脂やポリイミド樹脂のような有機材料を用いて形成してもよい。図１（ａ）に示される構成では、絶縁層１０３は、１つの層から構成されているが、絶縁層１０３は、複数の層から構成されていてもよい。
電極１０４は、１つ１つの発光素子１５０ごとに配された個別電極でありうる。本実施形態において、電極１０４は、透明導電膜である。電極１０４には、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯ、ＩＧＺＯなどが用いられる。
有機層１０５は、発光素子１５０の電極１０４の上に配される。有機層１０５は、有機ＥＬなどの有機発光材料を用いた発光層を含む。有機層１０５は、蒸着法やスピンコート法など公知の技術により形成することができる。有機層１０５は、複数の層から構成されていてもよい。有機層１０５に含まれる複数の層として、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層、発光層、正孔ブロック層、電子輸送層、電子注入層が挙げられる。発光層は、陽極から注入された正孔と陰極から注入された電子が再結合することによって、光を出射する。発光層の構成は、単層でもよいし複数層でもよい。１つの発光層、または、複数の発光層のいずれかに、赤色発光材料、緑色発光材料、青色発光材料を備えることができ、各発光色を混合することによって、白色光を得ることができる。また、１つの発光層、または、複数の発光層のいずれかに、青色発光材料と黄色発光材料などの補色同士の関係の発光材料を有していてもよい。
また、有機層１０５は、図１（ａ）に示されるように、複数の発光素子１５０によって共有されていてもよい。しかし、これに限られることはなく、有機層１０５のすべて、または、一部が、１つ１つの発光素子１５０ごとにパターニングされていてもよい。
電極１０６は、発光素子１５０の有機層１０５上に配され、透光性を備える。電極１０６は、電極１０６に到達した光の一部を透過するとともに他の一部を反射する性質（すなわち半透過反射性）を持った半透過膜であってもよい。電極１０６を構成する材料には、例えば、透明導電酸化物のような透明材料や、ＡｌやＡｇ、Ａｕなどの単体金属、ＬｉやＣｓなどのアルカリ金属、ＭｇやＣａ、Ｂａなどのアルカリ土類金属、これらの金属材料を含む合金などが用いられる。半透過膜である電極１０６として、ＭｇやＡｇを主成分とする合金が用いられてもよい。また、電極１０６は、適当な光の透過率を有するのであれば、例えば、上述の材料を用いた積層構成であってもよい。また、電極１０６は、図１（ａ）に示されるように、複数の発光素子１５０によって共有されていてもよい。
本実施形態において、上述のように、電極１０４が陽極であり、電極１０６が陰極であるとして説明した。しかしながら、これに限られることはなく、電極１０４が陰極であり、電極１０６が陽極であってもよい。この場合、上述の有機層１０５の積層構造も、適宜、入れ替わればよい。
電極１０６の上には、封止層１０７が、少なくとも有機層１０５を覆うように配されている。封止層１０７は、透光性を有し、外部からの酸素や水分の透過性が極めて低い無機材料を含む。封止層１０７には、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＯ、アルミニウム酸化物（Ａｌ２Ｏ３）、チタン酸化物（ＴｉＯ２）などの無機材料が用いられてもよい。これら材料の中で、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、Ａｌ２Ｏ３の酸素や水分に対する封止性能が高い。封止層１０７は、ＣＶＤ法、原子層堆積法（ＡＬＤ法）、スパッタリング法など用いて形成することができる。封止層１０７は、十分な水分遮断性能があれば、単層構造であってもよいし、上述の材料や形成手法を組み合わせた積層構造であってもよい。封止層１０７は、図１（ａ）に示されるように、複数の発光素子１５０によって共有されていてもよい。
本実施形態において、封止層１０７の上に、平坦化膜１０８が配されている。平坦化膜１０８は透光性を有する材料が用いられる。封止層１０７に用いられる材料は、無機材料であってもよいし、有機材料であってもよい。
カラーフィルタ１５１は、平坦化膜１０８の上に配されている。本実施形態において、カラーフィルタ１５１ａ、カラーフィルタ１５１ｂおよびカラーフィルタ１５１ｃは、それぞれ異なる色を透過するカラーフィルタである。これによって、有機デバイス１００において、発光素子１５０ａ、発光素子１５０ｂおよび発光素子１５０ｃのそれぞれを副画素とし、３つの副画素を１つの主画素と見なすことが可能である。カラーフィルタ１５１ａ、１５１ｂ、１５１ｃは、それぞれ赤色、緑色、青色の光を透過するカラーフィルタであってもよい。これら副画素の加法混色によって、有機デバイス１００は、フルカラーの表示が可能となる。
また、発光素子１５０には、電極１０４の端部を覆うように絶縁体である隔壁１０９が設けられていてもよい。このとき、電極１０４は、有機層１０５と接する中央部２０４と、中央部２０４を取り囲み、電極１０４と有機層１０５との間に絶縁体である隔壁１０９が配される外周部２１４と、を含みうる。隔壁１０９は、絶縁層１０３と同様に、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＯなど無機材料が用いられてもよい。隔壁１０９は、スパッタリング法やＣＶＤ法など公知の技術を用いて形成することが可能である。また、隔壁１０９は、アクリル樹脂やポリイミド樹脂のような有機材料を用いて形成してもよい。
反射部材１１０は、図１（ａ）に示されるように、反射層１０２と電極１０４との間に配される。また、反射部材１１０は、図１（ａ）、図２（ａ）～２（ｄ）に示されるように、基板１０１の表面２０１に対する正射影において、電極１０４の外縁に沿うように配される。さらに、基板１０１の表面２０１に対する正射影において、反射部材１１０は、図１（ａ）に示されるように、電極１０４の外周部２１４と重なる位置に配されてもよい。反射部材１１０には、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｗ、Ｔｉ、ＴｉＮなどの金属や、金属にＳｉ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｔｉなどを添加した合金が、用いられてもよい。反射部材１１０は、スパッタリング法やＣＶＤ法、めっき法などを用いて、単層、または、多層の金属膜を堆積させることによって形成できる。
次いで、反射部材１１０の効果について説明する。図５は、反射部材１１０が配されていない比較例の有機デバイス５００の断面図である。発光素子１５０ａの有機層１０５から出射し反射層１０２に向かう光の一部は、図５に示す矢印のように、反射層１０２で反射し、隣接する発光素子１５０ｃのカラーフィルタ１５１ｃを透過し混色の原因となる。つまり、有機デバイス５００において、画質の低下が起きてしまう。
一方、本実施形態において、反射部材１１０が、反射層１０２と電極１０４との間に、電極１０４の外縁に沿って配されている。反射部材１１０が配されることによって、図１（ａ）に示す矢印のように、発光素子１５０ａの有機層１０５から出射し反射層１０２で反射した光の一部が、反射部材１１０で反射する。反射部材１１０で反射した光は、発光素子１５０ａの１５１ａを透過する。これによって、互いに隣接する発光素子１５０の間での混色が低減され、有機デバイス１００の色純度が改善される。
ここで、互いに隣り合う発光素子１５０ｂと発光素子１５０ｃとに着目する。また、発光素子１５０ｂと発光素子１５０ｃとが並ぶ方向（図面の横方向）を第１方向、第１方向に交差する方向（図面の縦方向）を第２方向とする。このとき、図２（ａ）～２（ｃ）に示されるように、表面２０１に対する正射影において、反射部材１１０のうち発光素子１５０ｂと発光素子１５０ｃとが互いに隣り合う領域に配される部分１１１０は、第１方向の長さよりも第２方向の長さの方が長くてもよい。このとき、第２方向は、図（ａ）～２（ｃ）に示されるように、発光素子１５０ｂと発光素子１５０ｃとが互いに隣り合う部分において、電極１０４の外縁に沿う方向でありうる。
反射部材１１０は、図２（ｂ）に示されるように、電極１０４の外縁の全周に沿って連続的に配されていてもよい。また、反射部材１１０は、図２（ａ）に示されるように、電極１０４の外縁に沿って部分的に配され、個々の反射部材１１０同士の間に隙間があっても、混色を抑制する効果がある。また、図２（ｃ）に示されるように、基板１０１の表面２０１に対する正射影において、反射部材１１０が、発光素子１５０ａに配された電極１０４の外縁のうち発光素子１５０ｂと隣接する部分と、発光素子１５０ｂに配された電極１０４の外縁のうち発光素子１５０ａと隣接する部分と、のうち一方だけに配されていてもよい。反射部材１１０は、発光素子１５０が互いに隣接する部分において、少なくとも一方に配されていれば、互いに隣接する発光素子１５０の間での混色を抑制する効果がある。また、反射部材１１０は、図２（ｄ）に示されるように、複数の柱状の部材から構成されていてもよい。例えば、基板１０１の表面２０１に対する正射影において、個々の反射部材１１０は、正方形であってもよいし、円形であってもよいし、正方形以外の多角形であってもよい。この場合、例えば、それぞれの発光素子１５０の外縁の辺に沿った複数の反射部材１１０を並べた合計の長さを考える。このとき、表面２０１に対する正射影において、例えば、反射部材１１０のうち発光素子１５０ｂと発光素子１５０ｃとが互いに隣り合う領域に配される部分１１１０の合計の長さは、第１方向の長さよりも第２方向の長さの方が長くてもよい。
さらに、反射部材１１０は、反射層１０２から電極１０４に給電を行うプラグとして機能してもよい。つまり反射層１０２が、電極１０４に電力を供給するための配線パターンの一部を構成し、反射部材１１０が、反射層１０２と電極１０４とを電気的に接続する。反射部材１１０をプラグとして用いることによって、有機デバイス１００を形成する際の工程数を増やすことなく、発光素子１５０に反射部材１１０を配することができる。
また、反射部材１１０は、電極１０４に給電を行うプラグでなくてもよい。例えば、図１（ｂ）に示される有機デバイス１００’ように、発光素子１５０のそれぞれは、反射層１０２と基板１０１の表面２０１との間に、電極１０４に電力を供給するための配線パターン１１３をさらに含んでいてもよい。この場合、配線パターン１１３と電極１０４とを電気的に接続するプラグ１１４が、それぞれの発光素子１５０に配される。このとき、図１（ｂ）に示されるように、基板１０１の表面２０１に対する正射影において、プラグ１１４が、反射部材１１０よりも電極１０４の外縁の側に配されていてもよい。配線パターン１１３は、ＡｌやＣｕなどの金属や、これら金属を主成分とする合金であってもよい。
図２（ａ）～２（ｄ）では、基板１０１の表面２０１に対する正射影において、それぞれの発光素子１５０が六角形であり、それぞれの発光素子１５０がハニカム配列される場合を示した。しかしながら、これに限られることはない。それぞれの発光素子１５０は、例えば、矩形状であってもよい。また、発光素子１５０の平面配列は、例えば、ストライブ配列、スクエア配列、デルタ配列、ベイヤー配列であってもよい。また、主画素をマトリクス状に配することによって、高画素数の有機発光の表示装置が実現できる。
図３は、図１（ａ）に示される上述の有機デバイス１００の変形例を示す断面図である。図３に示される有機デバイス３００は、有機デバイス１００が備える構造に加えて、反射層１０２と有機層１０５の発光層の発光位置との間の光学距離をそれぞれの色で最適化する構成を備える。上述の有機デバイス１００と重複する構成については、ここでは説明を省略する。
図３に示されるように、発光素子１５０ｂの反射層１０２の上に絶縁層１１１が、発光素子１５０ａの反射層１０２の上に絶縁層１１２が、それぞれ配されている。また、発光素子１５０ｃの上には、上述の絶縁層１０３が配されている。絶縁層１１１、１１２には、絶縁層１０３と同様に、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＯなど無機材料が用いられてもよい。絶縁層１１１、１１２は、スパッタリング法やＣＶＤ法など公知の技術を用いて形成することが可能である。また、絶縁層１１１、１１２は、アクリル樹脂やポリイミド樹脂のような有機材料を用いて形成してもよい。図３に示される構成では、絶縁層１１１、１１２は、１つの層から構成されているが、絶縁層１１１、１１２は、複数の層から構成されていてもよい。絶縁層１０３、１１１、１１２は、例えば、絶縁層１１１に相当する厚さの絶縁層を基板１０１の上に形成した後、発光素子１５０ａとなる部分および発光素子１５０ｃとなる部分を、それぞれ適当な厚さとなるようにエッチバックすることによって形成してもよい。この場合、絶縁層１０３、１１１、１１２のうち基板１０１の表面２０１から同じ高さにある部分は、それぞれ同じ材料によって構成される。また、絶縁層１０３、１１１、１１２は、それぞれ別々に形成されてもよい。この場合、絶縁層１０３、１１１、１１２のうち基板１０１から同じ高さにある部分は、それぞれ同じ材料によって構成されていてもよいし、異なる材料によって構成されていてもよい。
反射層１０２と有機層１０５の発光層の発光位置との光学距離を各色で最適化するために、反射層１０２から有機層１０５の発光層の発光位置までの光路長Ｌｒは、以下の（１）式をおよそ満足するようする。
Ｌｒ＝（２ｍ－（Φｒ／π））×（λ／４）・・・（１）
ここで、ｍは非負整数、λはカラーフィルタ１５１ａ、１５１ｂ、１５１ｃを透過する光の波長、Φｒは反射層１０２で波長λの光が反射する際の位相シフトである。
Ｌｒ＝（２ｍ－（Φｒ／π））×（λ／４）・・・（１）
ここで、ｍは非負整数、λはカラーフィルタ１５１ａ、１５１ｂ、１５１ｃを透過する光の波長、Φｒは反射層１０２で波長λの光が反射する際の位相シフトである。
また、有機層１０５の発光層の発光位置と電極１０６の反射面（例えば、下面）との間の光学距離Ｌｓは、以下の（２）式をおよそ満足するようにする。
Ｌｓ＝（２ｍ’－（Φｓ／π））×（λ／４）＝－（Φｓ／π）×（λ／４）・・・（２）
ここで、ｍは非負整数（本構成ではｍ’＝０である。）、Φｓは電極１０６で波長λの光が反射する際の位相シフトである。
Ｌｓ＝（２ｍ’－（Φｓ／π））×（λ／４）＝－（Φｓ／π）×（λ／４）・・・（２）
ここで、ｍは非負整数（本構成ではｍ’＝０である。）、Φｓは電極１０６で波長λの光が反射する際の位相シフトである。
したがって、反射層１０２から電極１０６までの全層干渉Ｌは以下の（３）式をおよそ満足するようにする。
Ｌ＝Ｌｒ＋Ｌｓ＝（２ｍ－Φ／π）×（λ／４）・・・（３）
ここで、Φは波長λの光が反射層１０２と電極１０６とで反射する際の位相シフトの和（Φｒ＋Φｓ）である。
Ｌ＝Ｌｒ＋Ｌｓ＝（２ｍ－Φ／π）×（λ／４）・・・（３）
ここで、Φは波長λの光が反射層１０２と電極１０６とで反射する際の位相シフトの和（Φｒ＋Φｓ）である。
図３に示される構成において、（２）式で示される光学距離Ｌｓは、略同じ厚さとなる。したがって、（１）、（３）式をおよそ満足するように、絶縁層１０３、絶縁層１１１、絶縁層１１２の厚さが、カラーフィルタ１５１ａ、１５１ｂ、１５１ｃが透過する色に応じて適当な値に設定される。つまり、図３に示される構成において、カラーフィルタ１５１ａを有する発光素子１５０ａの反射層１０２と電極１０４との間の距離と、カラーフィルタ１５１ａとは異なる色を透過するカラーフィルタ１５１ｂ、１５１ｃを有する発光素子１５０ｂ、１５０ｃの反射層１０２と電極１０４との間の距離と、が互いに異なる。より具体的には、カラーフィルタ１５１ａは、カラーフィルタ１５１ｃよりも波長が長い光を透過する場合を考える。この場合、カラーフィルタ１５１ａを有する発光素子１５０ａの反射層１０２と電極１０４との間の距離が、カラーフィルタ１５１ｃを有する発光素子１５０ｃの反射層１０２と電極１０４との間の距離よりも長くなる。
光の取り出し効率を向上させるために反射層１０２と有機層１０５の発光層との距離を最適化する図３に示される構成においても、有機デバイス３００のそれぞれの発光素子１５０には、反射部材１１０が配される。反射部材１１０によって、有機層１０５の発光層から出射し反射層１０２で反射した光の一部が反射され、隣接する発光素子１５０に入射することを抑制できる。これによって、隣接する発光素子１５０の間での混色の発生が抑制される。
図３に示される構成において、発光素子１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃのそれぞれの光路長が異なるため、反射部材１１０の基板１０１の表面２０１と交差する方向の高さも異なっている。しかし、これに限られることはない。例えば、反射部材１１０は、発光素子１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃのそれぞれにおいて、同じ高さであってもよい。この場合、電極１０４と接するように、反射部材１１０が配されていてもよい。つまり、反射層１０２と反射部材１１０との間に、絶縁層（絶縁層１０３、１１１、１１２の何れか）が配されていてもよい。本実施形態においても、基板１０１の表面２０１に対する正射影において、電極１０４の外縁に沿うように反射部材１１０が配される。反射部材１１０によって、有機層１０５の発光層から出射し反射層１０２で反射した光の一部が反射され、隣接する発光素子１５０に光が入射することを抑制できる。
図４は、図１（ｂ）に示される上述の有機デバイス１００’の変形例を示す断面図である。図４に示される有機デバイス４００は、配線パターン１１３と電極１０４とを電気的に接続するためのプラグを反射部材１１０として用いる構成を備える。その他の構成は、上述の有機デバイス１００’と同様であってもよく、ここでは説明を省略する。
有機デバイス４００においても、発光素子１５０には反射部材１１０が配される。これによって、上述の有機デバイス１００、１００’、３００、４００と同様に、有機層１０５の発光層から出射し反射部材１１０によって反射層１０２で反射した光の一部が反射され、隣接する発光素子１５０に入射することを抑制できる。これによって、隣接する発光素子１５０の間での混色の発生が抑制される。
図４に示される有機デバイス４００において、電極１０４への電力は、配線パターン１１３から供給されている。電極１０４への電力を反射層１０２から供給する場合、反射層１０２の信頼性向上のために、反射層１０２の表面にバリア層を形成する場合があるが、バリア層を形成することによって反射層１０２の反射率が低減する可能性がある。一方、有機デバイス４００のように電極１０４への電力を配線パターン１１３から供給する場合、反射層１０２は光を反射する層として機能すればよく、反射層の表面にバリア層を形成しなくてもよい。これによって、バリア層を形成することによる反射層１０２の反射率の低減を抑制できる。
次いで、図１（ａ）に示される有機デバイス１００の製造方法について実施例を説明する。まず、シリコンを用いた基板１０１の上に、公知の半導体加工技術などを用いて、不図示のトランジスタなどのスイッチング素子や配線、層間絶縁膜を形成した。層間絶縁膜は、基板に設けられたスイッチング素子などと、電極１０４に電力を供給する配線パターンとして機能する反射層１０２と、の導通を確保するために、コンタクトホールを形成可能で、かつ接続しない配線との絶縁を確保できれば、材料は問わない。例えば、ポリイミドなどの樹脂、酸化シリコン、窒化シリコンなどを用いることができる。層間絶縁膜を形成した後、スパッタ法によって形成したＴｉ、ＴｉＮ、Ａｌ、Ｔｉの積層構造がパターニングされた反射層１０２を形成した。反射層１０２の上に、絶縁層１０３として、酸化シリコンと窒化シリコンの積層構造を形成した。絶縁層１０３にフォトリソグラフィ法を用いてコンタクトホールを形成し、コンタクトホールに反射部材１１０を形成した。反射部材１１０を形成した後、ＩＴＯを成膜およびパターニングすることによって、電極１０４を形成した。有機デバイス１００において、反射部材１１０は、電極１０４に電力を供給する配線パターンとしても機能する反射層１０２と電極１０４とを電気的に接続するプラグとして機能する。次いで、電極１０４間を絶縁する絶縁体である隔壁１０９を形成した。隔壁１０９には、酸化シリコンを用い、電極１０４の外周部２１４での膜厚が６５ｎｍとなるように形成した。
隔壁１０９の形成後、電極１０４の上に蒸着法を用いて１００ｎｍ厚の有機層１０５を形成した。有機層１０５のうち電子注入層は、フッ化リチウムを１ｎｍ成膜した。有機層１０５の形成後、ＡｇとＭｇを１：１の割合で共蒸着し、１０ｎｍ厚の電極１０６を形成した。その後、封止層１０７としてＣＶＤ法を用いてＳｉＮを２μｍの厚みで成膜した。さらに、平坦化膜１０８として、アクリル樹脂をスピンコートによって３００ｎｍの厚みで形成した。
次に、カラーフィルタ１５１を平坦化膜１０８の上に形成した。カラーフィルタ１５１は赤色、緑色、青色の３色を配置した。まず、発光素子１５０ａには、赤色のカラーフィルタ１５１ａを形成した。次いで、発光素子１５０ｂには、緑色のカラーフィルタ１５１ｂを形成した。さらに、発光素子１５０ｃには、青色のカラーフィルタ１５１ｃを形成した。カラーフィルタ１５１ａ、１５１ｂ、１５１ｃを形成する順番は、これに限られることはない。
以上の工程を用いて、有機デバイス１００が形成された。
ここで、電極１０４、１０６のうち陽極となる電極の構成材料として、仕事関数が大きい材料が用いられてもよい。例えば、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｓｅ、Ｖ、Ｗなどの金属単体やこれらを含む混合物、あるいはこれらを組み合わせた合金、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、ＩＴＯ、ＩＺＯなどの金属酸化物が使用できる。またポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェンなどの導電性ポリマーも使用できる。
一方、電極１０４、１０６のうち陰極となる電極の構成材料として、仕事関数が小さな材料が用いられてもよい。例えば、Ｌｉなどのアルカリ金属、Ｃａなどのアルカリ土類金属、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ａｇ、Ｐｂ、Ｃｒなどの金属単体またはこれらを含む混合物が挙げられる。また、これら金属単体を組み合わせた合金も使用することができる。例えば、Ｍｇ－Ａｇ、Ａｌ－Ｌｉ、Ａｌ－Ｍｇ、Ａｇ－Ｃｕ、Ｚｎ－Ａｇなどが使用できる。ＩＴＯなどの金属酸化物の利用も可能である。これらの電極物質は１種類を単独で使用してもよいし、２種類以上を併用して使用してもよい。また、陰極は単層構造でもよく、積層構造でもよい。中でもＡｇが用いられてもよく、Ａｇの凝集を抑制するため、Ａｇ合金としてもよい。Ａｇの凝集が抑制できれば、合金の比率は問わない。例えば、Ａｇ：他の金属＝１：１であってよい。
上述では、封止層１０７として２μｍのＳｉＮを形成する例を説明したが、これに限られることはない。例えば、陰極上に吸湿剤を設けたガラスを接着することで、有機化合物層に対する水等の浸入を抑え、表示不良の発生を抑えることができる。また、有機層１０５に対する水等の浸入を抑えるために、例えば、電極１０６の形成後に真空を破らずに別のチャンバーに搬送し、封止層１０７を形成してもよい。また、例えば、封止層１０７として、ＣＶＤ法などを用いてＳｉＮを成膜した後、原子堆積法（ＡＬＤ法）を用いてＡｌ２Ｏ３を積層させてもよい。
また、例えば、カラーフィルタ１５１は、画素のサイズに合わせたカラーフィルタを別の基板上に設け、それと発光素子１５０を設けた基板１０１と貼り合わせてもよい。また、例えば、カラーフィルタ１５１は、上述のように、平坦化膜１０８の上に、フォトリソグラフィ技術を用いて、各色のカラーフィルタをパターニングすることによって形成してもよい。
正孔注入層、正孔輸送層、電子阻止層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層などを含みうる有機層１０５は、以下に示す方法により形成されてもよい。有機層１０５は、真空蒸着法、イオン化蒸着法、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法などのドライプロセスを用いることができる。またドライプロセスに代えて、適当な溶媒に溶解させて公知の塗布法（スピンコーティング法、ディッピング法、キャスト法、ラングミュア－ブロジェット法（ＬＢ法）、インクジェット法など）で、それぞれの層を形成するウェットプロセスを用いることもできる。
ここで真空蒸着法や溶液塗布法などによってそれぞれの層を形成すると、結晶化などが起こりにくく経時安定性に優れる。また塗布法で成膜する場合、適当なバインダー樹脂と組み合わせて膜を形成することができる。
上記バインダー樹脂として、ポリビニルカルバゾール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、尿素樹脂などが挙げられる。しかしながら、これらに限定されるものではない。また、これらバインダー樹脂は、ホモポリマー又は共重合体として一種類を単独で使用してもよいし、二種類以上を混合して使用してもよい。さらに必要に応じて、公知の可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤などの添加剤を併用してもよい。
ここで、本実施形態の有機デバイス１００、１００’、３００、４００を表示装置、撮像装置、携帯機器、照明装置、移動体に適用した応用例について図６～１１を用いて説明する。図６は、本実施形態の有機デバイス１００、１００’、３００、４００を用いた表示装置の一例を表す模式図である。表示装置１０００は、上部カバー１００１と、下部カバー１００９と、の間に、タッチパネル１００３、表示パネル１００５、フレーム１００６、回路基板１００７、バッテリー１００８を有していてもよい。タッチパネル１００３および表示パネル１００５は、フレキシブルプリント回路ＦＰＣ１００２、１００４が接続されている。回路基板１００７には、トランジスタなどの能動素子が配される。バッテリー１００８は、表示装置１０００が携帯機器でなければ、設けなくてもよいし、携帯機器であっても、この位置に設ける必要はない。表示パネル１００５に、有機層１０５が有機ＥＬなどの有機発光材料を含み発光装置として機能する上述の有機デバイス１００、１００’、３００、４００が適用できる。表示パネル１００５として機能する有機デバイス１００、１００’、３００、４００は、回路基板１００７に配されたトランジスタなどの能動素子と接続され動作する。
図６に示される表示装置１０００は、複数のレンズを有する光学部と、当該光学部を通過した光を受光する撮像素子とを有する撮像装置の表示部に用いられてもよい。撮像装置は、撮像素子が取得した情報を表示する表示部を有してもよい。また、表示部は、撮像装置の外部に露出した表示部であっても、ファインダ内に配置された表示部であってもよい。撮像装置は、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラであってもよい。
図７は、本実施形態の有機デバイス１００を用いた撮像装置の一例を表す模式図である。撮像装置１１００は、ビューファインダ１１０１、背面ディスプレイ１１０２、操作部１１０３、筐体１１０４を有してよい。表示部であるビューファインダ１１０１に、有機層１０５が有機発光材料を含み発光装置として機能する上述の有機デバイス１００、１００’、３００、４００が適用できる。この場合、有機デバイス１００、１００’、３００、４００は、撮像する画像のみならず、環境情報、撮像指示などを表示してもよい。環境情報には、外光の強度、外光の向き、被写体の動く速度、被写体が遮蔽物に遮蔽される可能性などであってよい。
撮像に適するタイミングはわずかな時間である場合が多いため、少しでも早く情報を表示した方がよい。したがって、上述の有機層１０５が有機発光材料を含む有機デバイス１００、１００’、３００、４００がビューファインダ１１０１に用いられうる。有機発光材料は応答速度が速いためである。有機発光材料を用いた有機デバイス１００、１００’、３００、４００は、表示速度が求められる、これらの装置に、液晶表示装置よりも適して用いることができる。
撮像装置１１００は、不図示の光学部を有する。光学部は複数のレンズを有し、光学部を通過した光を受光する筐体１１０４内に収容されている撮像素子（不図示）に結像する。複数のレンズは、その相対位置を調整することで、焦点を調整することができる。この操作を自動で行うこともできる。
有機層１０５が有機発光材料を含み発光装置として機能する上述の有機デバイス１００、１００’、３００、４００は、携帯機器の表示部に適用されてもよい。その際には、表示機能と操作機能との双方を有してもよい。携帯端末としては、スマートフォンなどの携帯電話、タブレット、ヘッドマウントディスプレイなどが挙げられる。
図８は、本実施形態の有機デバイス１００、１００’、３００、４００を用いた携帯機器の一例を表す模式図である。携帯機器１２００は、表示部１２０１と、操作部１２０２と、筐体１２０３を有する。筐体１２０３には、回路、当該回路を有するプリント基板、バッテリー、通信部、を有してよい。操作部１２０２は、ボタンであってもよいし、タッチパネル方式の反応部であってもよい。操作部１２０２は、指紋を認識してロックの解除等を行う、生体認識部であってもよい。通信部を有する携帯機器は通信機器ということもできる。表示部１２０１には、有機層１０５が有機発光材料を含み発光装置として機能する上述の有機デバイス１００、１００’、３００、４００が適用できる。
図９（ａ）、９（ｂ）は、本実施形態の有機デバイス１００、１００’、３００、４００を用いた表示装置の一例を表す模式図である。図９（ａ）は、テレビモニタやＰＣモニタなどの表示装置である。表示装置１３００は、額縁１３０１を有し表示部１３０２を有する。表示部１３０２に、有機層１０５が有機発光材料を含み発光装置として機能する上述の有機デバイス１００、１００’、３００、４００が適用できる。表示装置１３００は、額縁１３０１と表示部１３０２とを支える土台１３０３を有していてもよい。土台１３０３は、図９（ａ）の形態に限られない。例えば、額縁１３０１の下辺が土台１３０３を兼ねていてもよい。また、額縁１３０１および表示部１３０２は、曲がっていてもよい。その曲率半径は、５０００ｍｍ以上６０００ｍｍ以下であってよい。
図９（ｂ）は、本実施形態の有機デバイス１００、１００’、３００、４００を用いた表示装置の他の例を表す模式図である。図９（ｂ）の表示装置１３１０は、折り曲げ可能に構成されており、いわゆるフォルダブルな表示装置である。表示装置１３１０は、第１表示部１３１１、第２表示部１３１２、筐体１３１３、屈曲点１３１４を有する。第１表示部１３１１と第２表示部１３１２とには、有機層１０５が有機発光材料を含み発光装置として機能する上述の有機デバイス１００、１００’、３００、４００が適用できる。第１表示部１３１１と第２表示部１３１２とは、つなぎ目のない１枚の表示装置であってよい。第１表示部１３１１と第２表示部１３１２とは、屈曲点で分けることができる。第１表示部１３１１と第２表示部１３１２とは、それぞれ異なる画像を表示してもよいし、第１表示部と第２表示部とで１つの画像を表示してもよい。
図１０は、本実施形態の有機デバイス１００、１００’、３００、４００を用いた照明装置の一例を表す模式図である。照明装置１４００は、筐体１４０１と、光源１４０２と、回路基板１４０３と、光学フィルム１４０４と、光拡散部１４０５と、を有していてもよい。光源１４０２には、有機層１０５が有機発光材料を含み発光装置として機能する上述の有機デバイス１００、１００’、３００、４００が適用できる。光学フィルム１４０４は光源の演色性を向上させるフィルタであってよい。光拡散部１４０５は、ライトアップなど、光源の光を効果的に拡散し、広い範囲に光を届けることができる。必要に応じて、最外部にカバーを設けてもよい。照明装置１４００は、光学フィルム１４０４と光拡散部１４０５との両方を有していてもよいし、何れか一方のみを有していてもよい。
照明装置１４００は例えば室内を照明する装置である。照明装置１４００は白色、昼白色、その他青から赤のいずれの色を発光するものであってよい。それらを調光する調光回路を有してよい。照明装置１４００は、光源１４０２として機能する有機デバイス１００、１００’、３００、４００に接続される電源回路を有していてもよい。電源回路は、交流電圧を直流電圧に変換する回路である。また、白とは色温度が４２００Ｋで昼白色とは色温度が５０００Ｋである。また、照明装置１４００は、カラーフィルタを有してもよい。また、照明装置１４００は、放熱部を有していてもよい。放熱部は装置内の熱を装置外へ放出するものであり、比熱の高い金属、液体シリコンなどが挙げられる。
図１１は、本実施形態の有機デバイス１００、１００’、３００、４００を用いた車両用の灯具の一例であるテールランプを有する自動車の模式図である。自動車１５００は、テールランプ１５０１を有し、ブレーキ操作などを行った際に、テールランプ１５０１を点灯する形態であってもよい。自動車は移動体の一例であり、移動体は船舶やドローン、航空機などであってもよい。移動体は、機体とそれに設けられた灯具を有してよい。灯具は機体の現在位置を知らせるものであってもよい。
テールランプ１５０１に、有機層１０５が有機発光材料を含み発光装置として機能する上述の有機デバイス１００、１００’、３００、４００が適用できる。テールランプ１５０１は、テールランプ１５０１として機能する有機デバイス１００、１００’、３００、４００を保護する保護部材を有してよい。保護部材は、ある程度高い強度を有し、透明であれば材料は問わないが、ポリカーボネートなどで構成されてもよい。また、保護部材は、ポリカーボネートにフランジカルボン酸誘導体、アクリロニトリル誘導体などを混ぜてよい。
自動車１５００は、車体１５０３、それに取り付けられている窓１５０２を有してもよい。窓は、自動車の前後を確認するための窓であってもよいし、透明なディスプレイであってもよい。当該透明なディスプレイは、有機層１０５が有機発光材料を含み発光装置として機能する上述の有機デバイス１００、１００’、３００、４００が用いられてもよい。この場合、有機デバイス１００、１００’、３００、４００が有する電極などの構成材料は透明な部材で構成される。
発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。
１００，１００’，３００，４００：有機デバイス、１０１：基板、１０２：反射層、１０４，１０６：電極、１０５：有機層、１１０：反射部材、１５０：発光素子、２０１：表面
Claims (19)
- 基板と前記基板の表面の上に配された複数の発光素子とを含む有機デバイスであって、
前記複数の発光素子のそれぞれは、前記表面の側から、光を反射する反射層と、前記反射層の上に配される反射部材と、前記反射部材の上に配される第１電極と、前記第１電極の上に配される発光層を含む有機層と、前記有機層の上に配される第２電極と、を含み、
前記複数の発光素子は、互いに隣り合って配された第１発光素子と第２発光素子とを含み、
前記表面に対する正射影において、前記第１発光素子と前記第２発光素子とが並ぶ方向を第１方向、前記第１方向に交差する方向を第２方向とするとき、前記反射部材のうち前記第１発光素子と前記第２発光素子とが互いに隣り合う領域に配される部分は、前記第１方向の長さよりも前記第２方向の長さの方が長く、
前記複数の発光素子のそれぞれは、前記反射層と前記表面との間に、前記第１電極に電力を供給するための配線パターンをさらに含み、
前記反射部材が、前記配線パターンと前記第１電極とを電気的に接続することを特徴とする有機デバイス。 - 前記第２方向が、前記第１発光素子と前記第２発光素子とが互いに隣り合う領域において、前記第１電極の外縁に沿う方向であることを特徴とする請求項１に記載の有機デバイス。
- 基板と前記基板の表面の上に配された複数の発光素子とを含む有機デバイスであって、
前記複数の発光素子のそれぞれは、前記表面の側から、光を反射する反射層と、前記反射層の上に配される反射部材と、前記反射部材の上に配される第１電極と、前記第１電極の上に配される発光層を含む有機層と、前記有機層の上に配される第２電極と、を含み、
前記反射部材は、前記表面に対する正射影において、前記第１電極の外縁に沿うように配され、
前記複数の発光素子のそれぞれは、前記反射層と前記表面との間に、前記第１電極に電力を供給するための配線パターンをさらに含み、
前記反射部材が、前記配線パターンと前記第１電極とを電気的に接続することを特徴とする有機デバイス。 - 前記表面に対する正射影において、前記反射部材が、前記第１電極の外縁の全周に沿って連続的に配されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の有機デバイス。
- 前記表面に対する正射影において、前記反射部材が、前記第１電極の外縁に沿って部分的に配されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の有機デバイス。
- 前記表面に対する正射影において、前記反射部材が、前記第１電極の外縁に沿って部分的に配され、
前記表面に対する正射影において、前記反射部材が、前記第１発光素子に配された前記第１電極の外縁のうち前記第２発光素子と隣接する部分と、前記第２発光素子に配された前記第１電極の外縁のうち前記第１発光素子と隣接する部分と、のうち少なくとも一方に配されることを特徴とする請求項１または２に記載の有機デバイス。 - 前記複数の発光素子は、互いに隣り合って配された第１発光素子と第２発光素子とを含み、
前記表面に対する正射影において、前記反射部材が、前記第１電極の外縁に沿って部分的に配され、
前記表面に対する正射影において、前記反射部材が、前記第１発光素子に配された前記第１電極の外縁のうち前記第２発光素子と隣接する部分と、前記第２発光素子に配された前記第１電極の外縁のうち前記第１発光素子と隣接する部分と、のうち少なくとも一方に配されることを特徴とする請求項３に記載の有機デバイス。 - 前記第１電極は、前記有機層と接する中央部と、前記中央部を取り囲み、前記第１電極と前記有機層との間に絶縁体が配される外周部と、を含み、
前記表面に対する正射影において、前記反射部材が、前記外周部と重なる位置に配されることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の有機デバイス。 - 前記複数の発光素子のそれぞれは、前記第２電極の上にカラーフィルタをさらに含み、
前記複数の発光素子のうち第１カラーフィルタを有する発光素子の前記反射層と前記第１電極との間の距離と、前記複数の発光素子のうち前記第１カラーフィルタとは異なる色を透過する第２カラーフィルタを有する発光素子の前記反射層と前記第１電極との間の距離と、が互いに異なることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の有機デバイス。 - 前記第１カラーフィルタは、前記第２カラーフィルタよりも波長が長い光を透過し、
前記複数の発光素子のうち前記第１カラーフィルタを有する発光素子の前記反射層と前記第１電極との間の距離が、前記複数の発光素子のうち前記第２カラーフィルタを有する発光素子の前記反射層と前記第１電極との間の距離よりも長いことを特徴とする請求項９に記載の有機デバイス。 - 基板と前記基板の表面の上に配された複数の発光素子とを含む有機デバイスであって、
前記複数の発光素子のそれぞれは、前記表面の側から、光を反射する反射層と、前記反射層の上に配される反射部材と、前記反射部材の上に配される第１電極と、前記第１電極の上に配される発光層を含む有機層と、前記有機層の上に配される第２電極と、を含み、
前記複数の発光素子は、互いに隣り合って配された第１発光素子と第２発光素子とを含み、
前記表面に対する正射影において、前記第１発光素子と前記第２発光素子とが並ぶ方向を第１方向、前記第１方向に交差する方向を第２方向とするとき、前記反射部材のうち前記第１発光素子と前記第２発光素子とが互いに隣り合う領域に配される部分は、前記第１方向の長さよりも前記第２方向の長さの方が長く、
前記表面に対する正射影において、前記反射部材が、前記第１電極の外縁の全周に沿って連続的に配されることを特徴とする有機デバイス。 - 基板と前記基板の表面の上に配された複数の発光素子とを含む有機デバイスであって、
前記複数の発光素子のそれぞれは、前記表面の側から、光を反射する反射層と、前記反射層の上に配される反射部材と、前記反射部材の上に配される第１電極と、前記第１電極の上に配される発光層を含む有機層と、前記有機層の上に配される第２電極と、を含み、
前記複数の発光素子は、互いに隣り合って配された第１発光素子と第２発光素子とを含み、
前記表面に対する正射影において、前記第１発光素子と前記第２発光素子とが並ぶ方向を第１方向、前記第１方向に交差する方向を第２方向とするとき、前記反射部材のうち前記第１発光素子と前記第２発光素子とが互いに隣り合う領域に配される部分は、前記第１方向の長さよりも前記第２方向の長さの方が長く、
前記反射層が、前記第１電極に電力を供給するための配線パターンの一部を構成し、
前記反射部材が、前記反射層と前記第１電極とを電気的に接続することを特徴とする有機デバイス。 - 基板と前記基板の表面の上に配された複数の発光素子とを含む有機デバイスであって、
前記複数の発光素子のそれぞれは、前記表面の側から、光を反射する反射層と、前記反射層の上に配される反射部材と、前記反射部材の上に配される第１電極と、前記第１電極の上に配される発光層を含む有機層と、前記有機層の上に配される第２電極と、を含み、
前記複数の発光素子は、互いに隣り合って配された第１発光素子と第２発光素子とを含み、
前記表面に対する正射影において、前記第１発光素子と前記第２発光素子とが並ぶ方向を第１方向、前記第１方向に交差する方向を第２方向とするとき、前記反射部材のうち前記第１発光素子と前記第２発光素子とが互いに隣り合う領域に配される部分は、前記第１方向の長さよりも前記第２方向の長さの方が長く、
前記複数の発光素子のそれぞれは、前記反射層と前記表面との間に、前記第１電極に電力を供給するための配線パターンをさらに含み、
前記表面に対する正射影において、前記配線パターンと前記第１電極とを電気的に接続するプラグが、前記反射部材よりも前記第１電極の外縁の側に配されることを特徴とする有機デバイス。 - 前記有機層が、前記複数の発光素子によって共有されていることを特徴とする請求項１乃至１３の何れか１項に記載の有機デバイス。
- 前記第２電極が、前記複数の発光素子によって共有されていることを特徴とする請求項１乃至１４の何れか１項に記載の有機デバイス。
- 請求項１乃至１５の何れか１項に記載の有機デバイスと、前記有機デバイスに接続されている能動素子とを有することを特徴とする表示装置。
- 複数のレンズを有する光学部と、前記光学部を通過した光を受光する撮像素子と、画像を表示する表示部と、を有し、
前記表示部は、前記撮像素子が撮像した画像を表示する表示部であり、かつ、請求項１乃至１５の何れか１項に記載の有機デバイスを有することを特徴とする撮像装置。 - 光源と、光拡散部および光学フィルムの少なくとも一方と、を有する照明装置であって、
前記光源は、請求項１乃至１５の何れか１項に記載の有機デバイスを有することを特徴とする照明装置。 - 機体と、前記機体に設けられている灯具を有し、
前記灯具は、請求項１乃至１５の何れか１項に記載の有機デバイスを有することを特徴とする移動体。
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