エレクトロルミネッセンス装置、エレクトロルミネッセンス装置の製造方法、電子機器
【課題】 高輝度で、色再現性もよく、さらに信頼性にも優れたトップエミッション型のＥＬ装置を提供する。
【解決手段】 本発明のＥＬ装置１００は、光反射膜３と半透過反射膜（電極を兼ねる）９との間に発光層５が挟持され、この光反射膜３と半透過反射膜９との間で、発光層５から発光した光を共振させる光共振器構造が形成されたＥＬ装置である。発光層５は一対の電極８，９によって保持され、発光層５と前記一対の電極８，９とを有して構成される発光素子１０が基板２上に複数設けられている。基板２上には、複数の発光素子１０に対応して複数の光反射膜３が設けられており、光反射膜３上には、前記一対の電極８，９のうち基板２側の電極８が配置されている。また、この基板２側の電極８と光反射膜３との間には、各光反射膜３毎に設けられた保護膜４が配置されている。
【解決手段】 本発明のＥＬ装置１００は、光反射膜３と半透過反射膜（電極を兼ねる）９との間に発光層５が挟持され、この光反射膜３と半透過反射膜９との間で、発光層５から発光した光を共振させる光共振器構造が形成されたＥＬ装置である。発光層５は一対の電極８，９によって保持され、発光層５と前記一対の電極８，９とを有して構成される発光素子１０が基板２上に複数設けられている。基板２上には、複数の発光素子１０に対応して複数の光反射膜３が設けられており、光反射膜３上には、前記一対の電極８，９のうち基板２側の電極８が配置されている。また、この基板２側の電極８と光反射膜３との間には、各光反射膜３毎に設けられた保護膜４が配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトロルミネッセンス装置、エレクトロルミネッセンス装置の製造方法、電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自発光素子であるＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子を画素として用いたＥＬ装置の開発が進められている。一般に、ＥＬ素子は、陽極と陰極との間に発光層等の機能層を挟持した構成を備えており、発光層から発光した光をそのまま表示光として利用するようになっている。しかし、このようなＥＬ素子は、発光層から取り出される光のスペクトルがブロードで、発光輝度も小さく、表示装置に適用した場合に、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、このような問題を解決するために、基板と陽極との間に誘電体ミラー（半透明反射層）を設け、誘電体ミラー、透明陽極、機能層、光反射性陰極からなる光共振構造を設ける構造が提案されている（特許文献１参照）。この光共振器構造を備えたＥＬ装置においては、発光層から発光した光は、誘電体ミラーと光反射性陰極との間で往復し、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、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。また、画素毎に透明陽極の厚み（すなわち、誘電体ミラーと光反射性陰極との間の光学的距離）を変えることで、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）に対応した波長の光を取り出すこともできる。
【特許文献１】特許第２７９７８８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１のＥＬ装置は、発光層からの光を基板側から取り出す、いわゆるボトムエミッション型のＥＬ装置である。最近では、光を主に基板とは反対側から取り出すトップエミッション型のＥＬ装置の開発が進められており、その一つのバリエーションとして、上記の光共振器構造を組み合わせた構造が検討されている。この場合、透明陽極の下に光反射膜を形成し、その上に、透明陽極、発光層、透明陰極を形成していくことになる。この光反射膜の材料としては、アルミニウムや銀が好適である。しかしながら、これらの金属は一般に耐薬品性が低く、特に陽極の膜厚を画素毎に変える上記の構造においては、陽極のエッチングが光反射膜上で多数回にわたって行なわれるため、そのエッチングの薬液によって光反射膜の表面が劣化され易いという問題がある。
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、光反射膜上に電極を形成する際の光反射膜の劣化を防止し、高効率な光共振器構造が得られるようにしたトップエミッション型のエレクトロルミネッセンス装置及びその製造方法を提供することを目的とする。また、このようなエレクトロルミネッセンス装置を備えた信頼性の高い電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題を解決するため、本発明のエレクトロルミネッセンス装置（ＥＬ装置）は、光反射膜と半透過反射膜との間に発光層が挟持され、前記光反射膜と前記半透過反射膜との間で、前記発光層から発光した光を共振させる光共振器構造が形成されたエレクトロルミネッセンス装置であって、前記発光層は一対の電極によって保持され、前記発光層と前記一対の電極とを有して構成される発光素子が基板上に複数設けられる一方、前記基板上には、前記複数の発光素子に対応して複数の前記光反射膜が設けられ、前記光反射膜上には、前記一対の電極のうち前記基板側の電極が配置されており、前記基板側の電極と前記光反射膜との間には、各光反射膜毎に設けられた保護膜が配置されていることを特徴とする。ここで、前記保護膜は、前記光反射膜の表面を陽極酸化することによって形成されているものとすることができる。
この構成によれば、光反射膜の上に保護膜が形成されているため、この上に電極を形成する際に、光反射膜の表面がそのエッチング用の薬液によって劣化される虞がない。特に、保護膜を陽極酸化膜によって形成した場合、光反射膜の表面だけでなく、側面もむらなく保護することができるので、より信頼性の高いＥＬ装置が得られる。
【０００５】
本発明において、前記複数の発光素子には、前記光共振器構造における共振波長の異なる複数の発光素子が含まれているものとすることができる。ここで、前記共振波長は、前記発光素子の前記基板側の電極の膜厚によって、互いに異なる波長に調節されているものとすることができる。
この構成によれば、例えば、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の各色に対応する共振波長を有する発光素子を形成することで、フルカラー表示が可能なＥＬ装置を提供することができる。
【０００６】
本発明においては、前記発光素子の前記光反射膜とは反対側に、前記共振波長に対応した波長の光を透過するカラーフィルタが設けられているものとすることができる。
この構成によれば、光共振構造から出力された光のうちカラーフィルタを透過した光のみが取り出されるため、より色再現性のよいＥＬ装置を提供することができる。
また、カラーフィルタによって外光を吸収できるので、より外光反射の少ないＥＬ装置を提供することができる。この際、カラーフィルタで吸収できなかった光（カラーフィルタの透過波長に対応する光）の反射が問題となるが、このような光は光共振器構造によって吸収されるので、殆ど表示に影響しない。すなわち、カラーフィルタの透過波長は光共振器構造の共振波長と略一致するため、カラーフィルタを透過した光に対して、光共振器構造は、透過率が非常に高く、反射率が非常に低いものとなる。このため、カラーフィルタを透過して光共振器構造に到達した外光は、そのまま光共振器構造によって吸収され、外部には殆ど反射されなくなる。
【０００７】
本発明のエレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、光反射膜と半透過反射膜との間に発光層が挟持され、前記光反射膜と前記半透過反射膜との間で、前記発光層から発光した光を共振させる光共振器構造が形成されたエレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって、基板上に複数の前記光反射膜を形成する工程と、前記光反射膜の表面にそれぞれ保護膜を形成する工程と、前記保護膜の上に、前記発光層を含む発光素子を形成する工程とを備えたことを特徴とする。ここで、前記保護膜は、前記光反射膜の表面を陽極酸化することによって形成されるものとすることができる。
この方法によれば、発光素子を形成する前に、予め光反射膜の表面に保護膜を形成しているため、発光素子の電極をパターニングする際のエッチング用の薬液によって光反射膜の表面が劣化されることはない。特に、保護膜を陽極酸化膜によって形成した場合、光反射膜の表面だけでなく、側面もむらなく保護することができるので、より信頼性の高いＥＬ装置が得られる。
【０００８】
本発明においては、前記保護膜の形成工程及び前記発光素子の形成工程において、前記光共振構造における共振波長の異なる複数種類の発光素子が形成されるものとすることができる。ここで、前記発光素子の形成工程は、前記発光層を保持する一対の電極を形成する工程を含み、前記共振波長は、前記一対の電極のうち前記基板側の電極の膜厚を異ならせることによって調節されるものとすることができる。
この方法によれば、例えば、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の各色に対応する共振波長を有する発光素子を形成することで、フルカラー表示が可能なＥＬ装置を提供することができる。
【０００９】
本発明においては、前記基板側の電極は、前記保護膜の上に少なくとも一層以上の導電膜を残し、この上に前記共振波長に応じた膜厚の導電膜を継ぎ足すような形で形成されるものとすることができる。
この方法によれば、光反射膜の表面が、前記保護膜と、該保護膜上に残した前記一層以上の導電膜によって２重に保護されることになるので、より信頼性の高いＥＬ装置を提供することができる。
【００１０】
本発明の電子機器は、前述した本発明のエレクトロルミネッセンス装置又は前述した本発明の製造方法により製造されてなるエレクトロルミネッセンス装置を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、高輝度で、色再現性もよく、さらに信頼性にも優れたＥＬ装置を備えた電子機器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。以下の実施の形態では、ＥＬ素子を画素として基体上に配列してなるＥＬ装置（エレクトロルミネッセンス装置）、特に、発光層を有機発光材料によって形成した有機ＥＬ装置を例示して説明する。この有機ＥＬ装置は、例えば電子機器等の表示手段として好適に用いることができるものである。
【００１２】
［第１の実施の形態］
［有機ＥＬ装置］
図１は、本発明の第１実施形態の有機ＥＬ装置の概略構成を示す断面図である。
本実施形態の有機ＥＬ装置１００は、発光層５から発光した光（表示光）を基板２とは反対側から取り出す、いわゆるトップエミッション型の有機ＥＬ装置である。この有機ＥＬ装置１００は、基板２の上面に、発光素子である有機ＥＬ素子１０を配設してなる構成を備えている。有機ＥＬ素子１０は、基板２の一方面（図１の上面）側に、第１電極８（８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ）と、正孔輸送層６と、発光層５と、電子輸送層７と、第２電極９とを順に積層した構成となっている。また、第１電極８の直下には、基板２側に向けて出射された光を発光層５側に反射する光反射膜３が設けられている。この光反射膜３と第１電極８との間には、保護膜４が設けられており、この保護膜４を介して第１電極８が光反射膜３上に配置されている。本実施形態においては、第１電極８を陽極、第２電極９を陰極とするが、これらを逆にすることもできる。この場合、基板２側から、陰極、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、陽極を順に積層する構造となる。なお、正孔輸送層６、発光層５および電子輸送層７は、有機機能材料からなる機能層（有機機能層）１１を形成している。
【００１３】
図示しないが、有機ＥＬ装置１００はアクティブマトリクス型であり、実際には複数のデータ線と複数の走査線とが格子状に配置され、これらデータ線や走査線に区画されたマトリクス状に配置された各画素毎に、スイッチングトランジスタやドライビングトランジスタ等の駆動用ＴＦＴが設けられ、この駆動用ＴＦＴを介して上記の有機ＥＬ素子１０が接続されている。そして、データ線や走査線を介して駆動信号が供給されると電極間に電流が流れ、有機ＥＬ素子１０が発光して陰極９の外面側に光が出射され、その画素が点灯する。
【００１４】
本実施形態の場合、表示光を陰極９側から取り出す構造であるので、陰極９には、ＩＴＯ等の透光性導電膜が用いられる。陽極８に関しては、その基板２側に光反射膜３が設けられているので、陰極９と同様にＩＴＯ等の透光性導電膜が用いられる。基板２としては、ガラス等の透明基板のほか、不透明基板も用いることができる。不透明基板としては、例えばアルミナ等のセラミックス、ステンレススチール等の金属シートに表面酸化などの絶縁処理を施したもの、また熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂、さらにはそのフィルム（プラスチックフィルム）などが挙げられる。
【００１５】
発光層５を構成し得る発光材料としては、蛍光あるいは燐光を発光することが可能な公知の高分子発光材料である、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、ポリジアルキルフルオレン（ＰＤＡＦ）、ポリフルオレンベンゾチアジアゾール（ＰＦＢＴ）、ポリアルキルチオフェン（ＰＡＴ）や、ポリメチルフェニルシラン（ＰＭＰＳ）等のポリシラン系などを好適に用いることができる。また、これらの発光材料に、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。
【００１６】
正孔輸送層６は、陽極８から発光層５への電荷の注入効率を高めるとともに、発光層５内を移動する電子をブロッキングする機能を奏し、発光層内での電子と正孔との再結合確率を高める作用を奏する。この正孔輸送層６には、陽極８からの注入障壁が低く、正孔移動度の高い材料が好適に用いられる。このような材料としては、例えばポリチオフェン誘導体、ポリピロール誘導体など、またはそれらのドーピング体などが用いられる。具体的には、３，４−ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルフォン酸（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）［商品名；バイトロン−ｐ（Bytron-p）：バイエル社製］の分散液、すなわち、分散媒としてのポリスチレンスルフォン酸に３，４−ポリエチレンジオキシチオフェンを分散させ、さらにこれを水に分散させた分散液などが用いられる。
なお、必要に応じて、陰極９から発光層５への電子注入効率を高めるとともに、正孔ブロッキング機能を有する電子輸送層７を形成してもよい。この電子輸送層７は、オキサジアゾール誘導体やＡｌｑ３などの有機材料で形成することが可能である。
【００１７】
ここで、本実施形態においては、陰極９は、発光層５から発光した光の一部を透過し、残りの光の一部又は全部を光反射膜３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、大気層との界面で１０％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陰極９は、上記のような半透過反射膜としての機能を有するものとなっている。発光層５を含む機能層１１は、このような半透過反射機能を有する陰極９と光反射膜３との間に挟持されており、これら陰極９と光反射膜３との間で、発光層５から発光した光を共振させる光共振構造が形成されている。この有機ＥＬ装置１００では、発光層５から発光した光は、光反射膜３と陰極９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、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。
【００１８】
なお、図１では、陰極９の上面側を大気層としているが、この代わりに、陰極９の上面側を低屈折率材料からなる層で覆ってもよい。この場合、陰極９との間でなるべく大きな屈折率差を生じるような材料を配置し、陰極界面での光の反射率を高めるような構造とすることが望ましい。
【００１９】
光反射膜３は、マトリクス状に配列された複数の有機ＥＬ素子１０に対応して、基板２上に複数設けられている。各光反射膜３は、有機ＥＬ素子１０の配列方向に沿ってストライプ状に設けられており、これら複数の光反射膜３に対してそれぞれ個別にストライプ状の保護膜４が設けられている。この保護膜４は、例えば、光反射膜３の表面を陽極酸化することによって形成される。各光反射膜３には、それぞれ特定の色の画素が割り当てられており、この特定の色の複数の画素が同一の光反射膜３上に整列配置されている。本実施形態では、例えば、赤色画素（Ｒ画素）ＤＲ，緑色画素（Ｇ画素）ＤＧ，青色画素（Ｂ画素）ＤＢに対応した画素列が、それぞれ別々の光反射膜３上に配置されている。
【００２０】
各画素ＤＲ，ＤＧ，ＤＢから出力される光は、当該画素に形成された光共振器構造の共振波長、すなわち光反射膜３と陰極９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、光反射膜３と陰極９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。Ｒ画素ＤＲ，Ｇ画素ＤＧ，Ｂ画素ＤＢでは、それぞれ出力される光の色が異なるため、これらの画素ＤＲ，ＤＧ，ＤＢ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、有機ＥＬ素子１０の基板２側の電極である陽極８の膜厚によって調節されている。各画素における陽極８の膜厚は、共振波長が最も大きくなるＲ画素ＤＲ（陽極８Ｒ）で最大となり、その次に、Ｇ画素ＤＧ（陽極８Ｇ）、Ｂ画素ＤＢ（陽極８Ｂ）の順で膜厚が小さくなっている。
【００２１】
これらの画素ＤＲ，ＤＧ，ＤＢでは、出力される光の色は陽極８の膜厚によって調節されているので、発光層５の材料は、必ずしもＲ画素ＤＲ，Ｇ画素ＤＧ，Ｂ画素ＤＢで異なっている必要はない。このため、各画素ＤＲ，ＤＧ，ＤＢの発光材料を白色発光材料によって共通化することも可能である。この場合、Ｒ画素ＤＲ，Ｇ画素ＤＧ，Ｂ画素ＤＢ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、画素毎に適切な発光材料を配置する方が好ましい。すなわち、Ｒ画素ＤＲ，Ｇ画素ＤＧ，Ｂ画素ＤＢ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、より高輝度な表示が可能となる。
【００２２】
［有機ＥＬ装置の製造方法］
次に、有機ＥＬ装置１００の製造方法について説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、ガラス基板等からなる基板２を用意し、この基板２の表面に、Ｒ画素ＤＲ，Ｇ画素ＤＧ，Ｂ画素ＤＢの各画素列に対応した複数のストライプ状の光反射膜３を形成する。
ここで、基板２には、予め複数のデータ線や複数の走査線が形成され、これらデータ線や走査線に区画されたマトリクス状に配置された各画素毎に、スイッチングトランジスタやドライビングトランジスタ等の駆動用ＴＦＴが形成される。また、必要に応じて、基板２の表面には洗浄処理が施される。
光反射膜３は、基板全面にＡｌ等の金属材料をスパッタし、これをパターニングすることによって形成される。本実施形態の場合、光反射膜３としてＡｌを用いるが、Ａｌ以外の他の高反射率材料、例えばＡｇ等を用いることも可能である。
【００２３】
次に、図２（ｂ）に示すように、所定の電解液を用いて各光反射膜３の表面を陽極酸化し、各光反射膜３の表面に、それぞれ陽極酸化膜からなる保護膜４を形成する。
電解液としては、シュウ酸，リン酸，硫酸，クロム酸等の弱酸性の電解液が好適である。本例では、０．３Ｍ（ｍｏｌ／ｌ）の硫酸水溶液を用いる。また、カソード電極として、白金（Ｐｔ）を用いる。
この陽極酸化工程では、光反射膜３の表面のみを陽極酸化し、それ以外の光反射膜３を残すようにする。これによって、各光反射膜３の表面に、厚さ５０ｎｍ程度の陽極酸化膜（保護膜４）が形成される。
【００２４】
次に、保護膜４の上に有機ＥＬ素子１０を形成する。
前述のように、本実施形態では、有機ＥＬ素子１０の基板２側の電極（すなわち陽極８）の膜厚によって、各画素ＤＲ，ＤＧ，ＤＢから出力される光の色（共振波長）を異ならせている。このため、保護膜４上に形成する陽極８は、Ｒ画素ＤＲ，Ｇ画素ＤＧ，Ｂ画素ＤＢについて異なった膜厚に形成する必要がある。その方法として、本実施形態では、これらの陽極８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの膜厚の違いに応じて、３回の成膜工程を行なうこととしている。
【００２５】
まず、図２（ｃ）に示すように、基板２の全面に透光性の導電材料Ｍ１を形成し、これをパターニングすることによって、Ｒ画素ＤＲに設けられた保護膜４の表面に透光性の第１導電膜８１を形成する（図２（ｄ））。導電材料Ｍ１としては、ＩＴＯが好適であるが、他の導電材料を用いてもよい。
【００２６】
次に、図３（ａ）に示すように、第１導電膜８１を含む基板２の全面に透光性の導電材料Ｍ２を形成し、これをパターニングすることによって、Ｒ画素ＤＲに設けられた第１導電膜８１の表面及びＧ画素ＤＧに設けられた保護膜４の表面に透光性の第２導電膜８２を形成する（図３（ｂ））。導電材料Ｍ２としては、導電材料Ｍ２と同じものを用いることができるが、異ならせてもよい。
【００２７】
次に、図３（ｃ）に示すように、第１導電膜８１及び第２導電膜８２を含む基板２の全面に透光性の導電材料Ｍ３を形成し、これをパターニングすることによって、Ｒ画素ＤＲ及びＧ画素ＤＧに設けられた第２導電膜８２の表面及びＢ画素ＤＢに設けられた保護膜４の表面に透光性の第３導電膜８３を形成する（図４（ａ））。導電材料Ｍ３としては、導電材料Ｍ１，Ｍ２と同じものを用いることができるが、異ならせてもよい。
【００２８】
以上により、Ｒ画素ＤＲには、第１導電膜８１，第２導電膜８２，第３導電膜８３の３層からなる厚い膜厚の陽極８Ｒが形成される。Ｇ画素ＤＧには、第２導電膜８２，第３導電膜８３の２層からなる中間の厚みの陽極８Ｇが形成される。Ｂ画素ＤＢには、第３導電膜８３の１層からなる薄い膜厚の陽極８Ｂが形成される。これらの陽極８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの膜厚は、例えば、９０ｎｍ，５０ｎｍ，２０ｎｍとされる。
【００２９】
以上により陽極８が形成されたら、図４（ｂ）に示すように、この陽極の表面に、正孔輸送層６、発光層５、電子輸送層７を順に形成する。
これらの層は、蒸着法やインクジェット法等により形成することができる。インクジェット法を用いる場合には、インクの濡れ広がりを防ぐために、予めバンクと呼ばれる土手構造を陽極８の周囲に形成しておくことが望ましい。正孔輸送層６、発光層５、電子輸送層７により、有機機能層１１が形成される。
【００３０】
次に、図４（ｃ）に示すように、この有機機能層１１の表面に、スパッタ等により陰極９を形成する。
陰極９の材料としては、ＩＴＯ等の透光性の導電材料が用いられる。このような導電材料は、一般に高い屈折率を有しているため、例えば陰極９の上面側を大気層とした場合には、この大気層との界面で１０％程度の高い光反射率を有するものとなる。このような陰極９は、発光層５から発光した光の一部を透過し、残りの光の一部又は全部を光反射膜３側に反射する半透過反射膜として機能する。そして、この半透過反射機能を有する陰極９を用いることにより、陰極９と光反射膜３との間で、発光層５から発光した光を共振させる光共振構造が形成される。
この後、基板２上に駆動用ドライバ等を実装することにより、有機ＥＬ装置１００が完成する。
【００３１】
なお、陰極９の表面には、必要に応じて封止部材を設けることができる。封止部材で陰極全体を封止することによって、有機ＥＬ素子１０の内部に、水分や酸素等が浸入することを防止することができる。この場合、陰極９に接する部分には、陰極９との間でなるべく大きな屈折率差を生じるような低屈折率の部材を設けることが望ましい。こうすることで、陰極界面での光反射率が大きくなり、より高輝度且つシャープなスペクトルを有する光が得られるようになる。
【００３２】
以上説明したように、本実施形態の有機ＥＬ装置１００では、発光層５を光反射膜３と半透過反射膜９との間に挟持し、この光反射膜３と半透過反射膜９との間で、発光層５から発光した光を共振させる光共振器構造を形成している。このため、発光輝度が高く、シャープなスペクトルを有する光を表示光として取り出すことができる。各画素ＤＲ，ＤＧ，ＤＢにおいては、陽極８の膜厚を変えることによって、その光共振器構造の共振波長を異ならせているため、発光層５の材料を白色発光材料等によって共通化することが可能である。このため、寿命が各画素ＤＲ，ＤＧ，ＤＢについて共通で、長期間使用しても色味の少ない表示を実現することができる。この場合、陽極８の膜厚を変えるために光反射膜３上で複数回の成膜工程及びエッチング工程が必要となるが、本実施形態では、光反射膜３と陽極８との間に予め保護膜４を形成しているため、光反射膜３の表面がエッチング用の薬液によって劣化されてしまうことはない。特に、保護膜４を陽極酸化膜によって形成しているため、光反射膜３の表面だけでなく、側面もむらなく保護することができ、より信頼性の高いＥＬ装置が得られる。
【００３３】
［第２の実施の形態］
次に、図５〜図７に基づいて、本発明の第２実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法を説明する。本方法においては、有機ＥＬ素子の基板側の電極（陽極）の形成工程のみが第１実施形態のものと異なる。このため、図５〜図７では陽極の形成工程のみを示し、第１実施形態と共通の工程については、説明を省略する。
【００３４】
まず、図５（ａ）示すように、第１実施形態と同様の方法を用いて、基板２上に光反射膜３と保護膜４を形成する。
次に、図５（ｂ）に示すように、基板２の全面に透光性の導電材料Ｍ４を形成し、これをパターニングすることによって、Ｒ画素ＤＲ，Ｇ画素ＤＧ，Ｂ画素ＤＢに設けられた保護膜４の表面に、それぞれ透光性の第１導電膜８１を形成する（図５（ｃ））。導電材料Ｍ４としては、ＩＴＯが好適であるが、他の導電材料を用いてもよい。
【００３５】
次に、図６（ａ）に示すように、Ｒ画素ＤＲとＧ画素ＤＧとを除く基板２の表面をレジスト等からなるマスク材Ｒ１によって被覆する。
次に、図６（ｂ）に示すように、マスク材Ｒ１を含む基板２の全面に透光性の導電材料Ｍ５を形成し、続いて、図６（ｃ）に示すように、このマスク材Ｒ１を、マスク材Ｒ１の表面に形成された導電材料Ｍ５と共に除去する。これにより、Ｒ画素ＤＲ及びＧ画素ＤＧに設けられた第１導電膜８４の表面に透光性の第２導電膜８５が形成される。導電材料Ｍ５としては、導電材料Ｍ４と同じものを用いることができるが、異ならせてもよい。
【００３６】
次に、図７（ａ）に示すように、Ｒ画素ＤＲを除く基板２の表面をレジスト等からなるマスク材Ｒ２によって被覆する。
次に、図７（ｂ）に示すように、マスク材Ｒ２を含む基板２の全面に透光性の導電材料Ｍ６を形成し、続いて、図７（ｃ）に示すように、このマスク材Ｒ２を、マスク材Ｒ２の表面に形成された導電材料Ｍ５と共に除去する。これにより、Ｒ画素ＤＲに設けられた第２導電膜８５の表面に透光性の第３導電膜８６が形成される。導電材料Ｍ６としては、導電材料Ｍ４，Ｍ５と同じものを用いることができるが、異ならせてもよい。
【００３７】
以上により、Ｒ画素ＤＲには、第１導電膜８４，第２導電膜８５，第３導電膜８６の３層からなる厚い膜厚の陽極８Ｒが形成される。Ｇ画素ＤＧには、第１導電膜８４，第２導電膜８５の２層からなる中間の厚みの陽極８Ｇが形成される。Ｂ画素ＤＢには、第１導電膜８４の１層からなる薄い膜厚の陽極８Ｂが形成される。
【００３８】
以上のように、本実施形態では、各画素の陽極８Ｒ，８Ｇ，８Ｂは、保護膜４の上に少なくとも一層以上の導電膜を残し、この上にそれぞれの共振波長に応じた膜厚の導電膜を継ぎ足すような形で形成される。このため、光反射膜３の表面が、保護膜４と、該保護膜４上に残した前記一層以上の導電膜によって２重に保護されることになるので、より信頼性の高い有機ＥＬ装置を提供することができる。
【００３９】
［第３の実施の形態］
次に、図８に基づいて、本発明の第３実施形態に係る有機ＥＬ装置を説明する。
本実施形態の有機ＥＬ装置２００の基本的な構成は、第１実施形態の有機ＥＬ装置１００と同じである。異なるのは、有機ＥＬ素子１０の光反射膜３とは反対側にカラーフィルタ基板１３が設けられている点のみである。カラーフィルタ基板１３には、各画素ＤＲ，ＤＧ，ＤＢの共振波長に対応した波長の光を透過するカラーフィルタ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂが設けられている。この構成によれば、光共振構造から出力された光のうちカラーフィルタ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂを透過した光のみが取り出されるため、より色再現性のよい有機ＥＬ装置を提供することができる。
【００４０】
また、カラーフィルタ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂによって外光を吸収できるので、より外光反射の少ない有機ＥＬ装置を提供することができる。この際、カラーフィルタ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂで吸収できなかった光（カラーフィルタの透過波長に対応する光）の反射が問題となるが、このような光は光共振器構造によって吸収されるので、殆ど表示に影響しない。すなわち、カラーフィルタ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂの透過波長は光共振器構造の共振波長と略一致するため、カラーフィルタを透過した光に対して、光共振器構造は、透過率が非常に高く、反射率が非常に低いものとなる。このため、カラーフィルタ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂを透過して光共振器構造に到達した外光は、そのまま光共振器構造によって吸収され、外部には殆ど反射されなくなる。
【００４１】
［電子機器］
上記実施の形態の有機ＥＬ装置を備えた電子機器の例について説明する。
図９は、携帯電話の一例を示した斜視図である。同図に示す携帯電話機１３００は、複数の操作ボタン１３０２と、受話口１３０３と、送話口１３０４と、先の実施形態の有機ＥＬ装置からなる表示部１３０１とを備えている。この携帯電話機１３００によれば、上記実施の形態の有機ＥＬ装置を備えているので、表示品位に優れ、明るい画面の有機ＥＬ表示部を備えた電子機器を実現することができる。
なお、本発明における有機ＥＬ装置を備えた電子機器としては、上記のものに限らず、他に例えば、デジタルカメラ、パーソナルコンピュータ、テレビ、携帯用テレビ、ビューファインダ型・モニタ直視型のビデオテープレコーダ、ＰＤＡ、携帯用ゲーム機、ページャ、電子手帳、電卓、時計、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などを挙げることができる。また、本発明における有機ＥＬ装置を備えた電子機器として、車載用オーディオ機器や自動車用計器、カーナビゲーション装置等の車載用ディスプレイを挙げることもできる。
【００４２】
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。
例えば、上記実施形態では、本発明の半透過反射膜を陰極９によって形成したが、陰極９とは別に半透過反射膜を形成することもできる。この場合、半透過反射膜は陰極の上面側又は下面側のいずれに形成してもよい。また、保護膜４を陽極酸化膜によって形成したが、陽極酸化以外の成膜手段によって保護膜４を形成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】第１実施形態に係る有機ＥＬ装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】同有機ＥＬ装置の製造方法を示す工程図である。
【図３】図２に続く工程図である。
【図４】図３に続く工程図である。
【図５】第２実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法を示す工程図である。
【図６】図５に続く工程図である。
【図７】図６に続く工程図である。
【図８】第３実施形態に係る有機ＥＬ装置の概略構成を示す断面図である。
【図９】電子機器の一例である携帯電話機を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４４】
２…基板、３…光反射膜、４…保護膜、５…発光層、８，８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ…陽極、９…陰極（半透過反射膜）、１０…有機ＥＬ素子（発光素子）、１４，１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂ…カラーフィルタ、８１〜８６…導電膜、１００，２００…有機ＥＬ装置、１３００…携帯電話機（電子機器）、ＤＲ，ＤＧ，ＤＢ…画素
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトロルミネッセンス装置、エレクトロルミネッセンス装置の製造方法、電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自発光素子であるＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子を画素として用いたＥＬ装置の開発が進められている。一般に、ＥＬ素子は、陽極と陰極との間に発光層等の機能層を挟持した構成を備えており、発光層から発光した光をそのまま表示光として利用するようになっている。しかし、このようなＥＬ素子は、発光層から取り出される光のスペクトルがブロードで、発光輝度も小さく、表示装置に適用した場合に、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、このような問題を解決するために、基板と陽極との間に誘電体ミラー（半透明反射層）を設け、誘電体ミラー、透明陽極、機能層、光反射性陰極からなる光共振構造を設ける構造が提案されている（特許文献１参照）。この光共振器構造を備えたＥＬ装置においては、発光層から発光した光は、誘電体ミラーと光反射性陰極との間で往復し、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、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。また、画素毎に透明陽極の厚み（すなわち、誘電体ミラーと光反射性陰極との間の光学的距離）を変えることで、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）に対応した波長の光を取り出すこともできる。
【特許文献１】特許第２７９７８８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１のＥＬ装置は、発光層からの光を基板側から取り出す、いわゆるボトムエミッション型のＥＬ装置である。最近では、光を主に基板とは反対側から取り出すトップエミッション型のＥＬ装置の開発が進められており、その一つのバリエーションとして、上記の光共振器構造を組み合わせた構造が検討されている。この場合、透明陽極の下に光反射膜を形成し、その上に、透明陽極、発光層、透明陰極を形成していくことになる。この光反射膜の材料としては、アルミニウムや銀が好適である。しかしながら、これらの金属は一般に耐薬品性が低く、特に陽極の膜厚を画素毎に変える上記の構造においては、陽極のエッチングが光反射膜上で多数回にわたって行なわれるため、そのエッチングの薬液によって光反射膜の表面が劣化され易いという問題がある。
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、光反射膜上に電極を形成する際の光反射膜の劣化を防止し、高効率な光共振器構造が得られるようにしたトップエミッション型のエレクトロルミネッセンス装置及びその製造方法を提供することを目的とする。また、このようなエレクトロルミネッセンス装置を備えた信頼性の高い電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題を解決するため、本発明のエレクトロルミネッセンス装置（ＥＬ装置）は、光反射膜と半透過反射膜との間に発光層が挟持され、前記光反射膜と前記半透過反射膜との間で、前記発光層から発光した光を共振させる光共振器構造が形成されたエレクトロルミネッセンス装置であって、前記発光層は一対の電極によって保持され、前記発光層と前記一対の電極とを有して構成される発光素子が基板上に複数設けられる一方、前記基板上には、前記複数の発光素子に対応して複数の前記光反射膜が設けられ、前記光反射膜上には、前記一対の電極のうち前記基板側の電極が配置されており、前記基板側の電極と前記光反射膜との間には、各光反射膜毎に設けられた保護膜が配置されていることを特徴とする。ここで、前記保護膜は、前記光反射膜の表面を陽極酸化することによって形成されているものとすることができる。
この構成によれば、光反射膜の上に保護膜が形成されているため、この上に電極を形成する際に、光反射膜の表面がそのエッチング用の薬液によって劣化される虞がない。特に、保護膜を陽極酸化膜によって形成した場合、光反射膜の表面だけでなく、側面もむらなく保護することができるので、より信頼性の高いＥＬ装置が得られる。
【０００５】
本発明において、前記複数の発光素子には、前記光共振器構造における共振波長の異なる複数の発光素子が含まれているものとすることができる。ここで、前記共振波長は、前記発光素子の前記基板側の電極の膜厚によって、互いに異なる波長に調節されているものとすることができる。
この構成によれば、例えば、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の各色に対応する共振波長を有する発光素子を形成することで、フルカラー表示が可能なＥＬ装置を提供することができる。
【０００６】
本発明においては、前記発光素子の前記光反射膜とは反対側に、前記共振波長に対応した波長の光を透過するカラーフィルタが設けられているものとすることができる。
この構成によれば、光共振構造から出力された光のうちカラーフィルタを透過した光のみが取り出されるため、より色再現性のよいＥＬ装置を提供することができる。
また、カラーフィルタによって外光を吸収できるので、より外光反射の少ないＥＬ装置を提供することができる。この際、カラーフィルタで吸収できなかった光（カラーフィルタの透過波長に対応する光）の反射が問題となるが、このような光は光共振器構造によって吸収されるので、殆ど表示に影響しない。すなわち、カラーフィルタの透過波長は光共振器構造の共振波長と略一致するため、カラーフィルタを透過した光に対して、光共振器構造は、透過率が非常に高く、反射率が非常に低いものとなる。このため、カラーフィルタを透過して光共振器構造に到達した外光は、そのまま光共振器構造によって吸収され、外部には殆ど反射されなくなる。
【０００７】
本発明のエレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、光反射膜と半透過反射膜との間に発光層が挟持され、前記光反射膜と前記半透過反射膜との間で、前記発光層から発光した光を共振させる光共振器構造が形成されたエレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって、基板上に複数の前記光反射膜を形成する工程と、前記光反射膜の表面にそれぞれ保護膜を形成する工程と、前記保護膜の上に、前記発光層を含む発光素子を形成する工程とを備えたことを特徴とする。ここで、前記保護膜は、前記光反射膜の表面を陽極酸化することによって形成されるものとすることができる。
この方法によれば、発光素子を形成する前に、予め光反射膜の表面に保護膜を形成しているため、発光素子の電極をパターニングする際のエッチング用の薬液によって光反射膜の表面が劣化されることはない。特に、保護膜を陽極酸化膜によって形成した場合、光反射膜の表面だけでなく、側面もむらなく保護することができるので、より信頼性の高いＥＬ装置が得られる。
【０００８】
本発明においては、前記保護膜の形成工程及び前記発光素子の形成工程において、前記光共振構造における共振波長の異なる複数種類の発光素子が形成されるものとすることができる。ここで、前記発光素子の形成工程は、前記発光層を保持する一対の電極を形成する工程を含み、前記共振波長は、前記一対の電極のうち前記基板側の電極の膜厚を異ならせることによって調節されるものとすることができる。
この方法によれば、例えば、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の各色に対応する共振波長を有する発光素子を形成することで、フルカラー表示が可能なＥＬ装置を提供することができる。
【０００９】
本発明においては、前記基板側の電極は、前記保護膜の上に少なくとも一層以上の導電膜を残し、この上に前記共振波長に応じた膜厚の導電膜を継ぎ足すような形で形成されるものとすることができる。
この方法によれば、光反射膜の表面が、前記保護膜と、該保護膜上に残した前記一層以上の導電膜によって２重に保護されることになるので、より信頼性の高いＥＬ装置を提供することができる。
【００１０】
本発明の電子機器は、前述した本発明のエレクトロルミネッセンス装置又は前述した本発明の製造方法により製造されてなるエレクトロルミネッセンス装置を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、高輝度で、色再現性もよく、さらに信頼性にも優れたＥＬ装置を備えた電子機器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。以下の実施の形態では、ＥＬ素子を画素として基体上に配列してなるＥＬ装置（エレクトロルミネッセンス装置）、特に、発光層を有機発光材料によって形成した有機ＥＬ装置を例示して説明する。この有機ＥＬ装置は、例えば電子機器等の表示手段として好適に用いることができるものである。
【００１２】
［第１の実施の形態］
［有機ＥＬ装置］
図１は、本発明の第１実施形態の有機ＥＬ装置の概略構成を示す断面図である。
本実施形態の有機ＥＬ装置１００は、発光層５から発光した光（表示光）を基板２とは反対側から取り出す、いわゆるトップエミッション型の有機ＥＬ装置である。この有機ＥＬ装置１００は、基板２の上面に、発光素子である有機ＥＬ素子１０を配設してなる構成を備えている。有機ＥＬ素子１０は、基板２の一方面（図１の上面）側に、第１電極８（８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ）と、正孔輸送層６と、発光層５と、電子輸送層７と、第２電極９とを順に積層した構成となっている。また、第１電極８の直下には、基板２側に向けて出射された光を発光層５側に反射する光反射膜３が設けられている。この光反射膜３と第１電極８との間には、保護膜４が設けられており、この保護膜４を介して第１電極８が光反射膜３上に配置されている。本実施形態においては、第１電極８を陽極、第２電極９を陰極とするが、これらを逆にすることもできる。この場合、基板２側から、陰極、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、陽極を順に積層する構造となる。なお、正孔輸送層６、発光層５および電子輸送層７は、有機機能材料からなる機能層（有機機能層）１１を形成している。
【００１３】
図示しないが、有機ＥＬ装置１００はアクティブマトリクス型であり、実際には複数のデータ線と複数の走査線とが格子状に配置され、これらデータ線や走査線に区画されたマトリクス状に配置された各画素毎に、スイッチングトランジスタやドライビングトランジスタ等の駆動用ＴＦＴが設けられ、この駆動用ＴＦＴを介して上記の有機ＥＬ素子１０が接続されている。そして、データ線や走査線を介して駆動信号が供給されると電極間に電流が流れ、有機ＥＬ素子１０が発光して陰極９の外面側に光が出射され、その画素が点灯する。
【００１４】
本実施形態の場合、表示光を陰極９側から取り出す構造であるので、陰極９には、ＩＴＯ等の透光性導電膜が用いられる。陽極８に関しては、その基板２側に光反射膜３が設けられているので、陰極９と同様にＩＴＯ等の透光性導電膜が用いられる。基板２としては、ガラス等の透明基板のほか、不透明基板も用いることができる。不透明基板としては、例えばアルミナ等のセラミックス、ステンレススチール等の金属シートに表面酸化などの絶縁処理を施したもの、また熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂、さらにはそのフィルム（プラスチックフィルム）などが挙げられる。
【００１５】
発光層５を構成し得る発光材料としては、蛍光あるいは燐光を発光することが可能な公知の高分子発光材料である、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、ポリジアルキルフルオレン（ＰＤＡＦ）、ポリフルオレンベンゾチアジアゾール（ＰＦＢＴ）、ポリアルキルチオフェン（ＰＡＴ）や、ポリメチルフェニルシラン（ＰＭＰＳ）等のポリシラン系などを好適に用いることができる。また、これらの発光材料に、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。
【００１６】
正孔輸送層６は、陽極８から発光層５への電荷の注入効率を高めるとともに、発光層５内を移動する電子をブロッキングする機能を奏し、発光層内での電子と正孔との再結合確率を高める作用を奏する。この正孔輸送層６には、陽極８からの注入障壁が低く、正孔移動度の高い材料が好適に用いられる。このような材料としては、例えばポリチオフェン誘導体、ポリピロール誘導体など、またはそれらのドーピング体などが用いられる。具体的には、３，４−ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルフォン酸（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）［商品名；バイトロン−ｐ（Bytron-p）：バイエル社製］の分散液、すなわち、分散媒としてのポリスチレンスルフォン酸に３，４−ポリエチレンジオキシチオフェンを分散させ、さらにこれを水に分散させた分散液などが用いられる。
なお、必要に応じて、陰極９から発光層５への電子注入効率を高めるとともに、正孔ブロッキング機能を有する電子輸送層７を形成してもよい。この電子輸送層７は、オキサジアゾール誘導体やＡｌｑ３などの有機材料で形成することが可能である。
【００１７】
ここで、本実施形態においては、陰極９は、発光層５から発光した光の一部を透過し、残りの光の一部又は全部を光反射膜３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、大気層との界面で１０％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陰極９は、上記のような半透過反射膜としての機能を有するものとなっている。発光層５を含む機能層１１は、このような半透過反射機能を有する陰極９と光反射膜３との間に挟持されており、これら陰極９と光反射膜３との間で、発光層５から発光した光を共振させる光共振構造が形成されている。この有機ＥＬ装置１００では、発光層５から発光した光は、光反射膜３と陰極９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、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。
【００１８】
なお、図１では、陰極９の上面側を大気層としているが、この代わりに、陰極９の上面側を低屈折率材料からなる層で覆ってもよい。この場合、陰極９との間でなるべく大きな屈折率差を生じるような材料を配置し、陰極界面での光の反射率を高めるような構造とすることが望ましい。
【００１９】
光反射膜３は、マトリクス状に配列された複数の有機ＥＬ素子１０に対応して、基板２上に複数設けられている。各光反射膜３は、有機ＥＬ素子１０の配列方向に沿ってストライプ状に設けられており、これら複数の光反射膜３に対してそれぞれ個別にストライプ状の保護膜４が設けられている。この保護膜４は、例えば、光反射膜３の表面を陽極酸化することによって形成される。各光反射膜３には、それぞれ特定の色の画素が割り当てられており、この特定の色の複数の画素が同一の光反射膜３上に整列配置されている。本実施形態では、例えば、赤色画素（Ｒ画素）ＤＲ，緑色画素（Ｇ画素）ＤＧ，青色画素（Ｂ画素）ＤＢに対応した画素列が、それぞれ別々の光反射膜３上に配置されている。
【００２０】
各画素ＤＲ，ＤＧ，ＤＢから出力される光は、当該画素に形成された光共振器構造の共振波長、すなわち光反射膜３と陰極９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、光反射膜３と陰極９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。Ｒ画素ＤＲ，Ｇ画素ＤＧ，Ｂ画素ＤＢでは、それぞれ出力される光の色が異なるため、これらの画素ＤＲ，ＤＧ，ＤＢ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、有機ＥＬ素子１０の基板２側の電極である陽極８の膜厚によって調節されている。各画素における陽極８の膜厚は、共振波長が最も大きくなるＲ画素ＤＲ（陽極８Ｒ）で最大となり、その次に、Ｇ画素ＤＧ（陽極８Ｇ）、Ｂ画素ＤＢ（陽極８Ｂ）の順で膜厚が小さくなっている。
【００２１】
これらの画素ＤＲ，ＤＧ，ＤＢでは、出力される光の色は陽極８の膜厚によって調節されているので、発光層５の材料は、必ずしもＲ画素ＤＲ，Ｇ画素ＤＧ，Ｂ画素ＤＢで異なっている必要はない。このため、各画素ＤＲ，ＤＧ，ＤＢの発光材料を白色発光材料によって共通化することも可能である。この場合、Ｒ画素ＤＲ，Ｇ画素ＤＧ，Ｂ画素ＤＢ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、画素毎に適切な発光材料を配置する方が好ましい。すなわち、Ｒ画素ＤＲ，Ｇ画素ＤＧ，Ｂ画素ＤＢ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、より高輝度な表示が可能となる。
【００２２】
［有機ＥＬ装置の製造方法］
次に、有機ＥＬ装置１００の製造方法について説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、ガラス基板等からなる基板２を用意し、この基板２の表面に、Ｒ画素ＤＲ，Ｇ画素ＤＧ，Ｂ画素ＤＢの各画素列に対応した複数のストライプ状の光反射膜３を形成する。
ここで、基板２には、予め複数のデータ線や複数の走査線が形成され、これらデータ線や走査線に区画されたマトリクス状に配置された各画素毎に、スイッチングトランジスタやドライビングトランジスタ等の駆動用ＴＦＴが形成される。また、必要に応じて、基板２の表面には洗浄処理が施される。
光反射膜３は、基板全面にＡｌ等の金属材料をスパッタし、これをパターニングすることによって形成される。本実施形態の場合、光反射膜３としてＡｌを用いるが、Ａｌ以外の他の高反射率材料、例えばＡｇ等を用いることも可能である。
【００２３】
次に、図２（ｂ）に示すように、所定の電解液を用いて各光反射膜３の表面を陽極酸化し、各光反射膜３の表面に、それぞれ陽極酸化膜からなる保護膜４を形成する。
電解液としては、シュウ酸，リン酸，硫酸，クロム酸等の弱酸性の電解液が好適である。本例では、０．３Ｍ（ｍｏｌ／ｌ）の硫酸水溶液を用いる。また、カソード電極として、白金（Ｐｔ）を用いる。
この陽極酸化工程では、光反射膜３の表面のみを陽極酸化し、それ以外の光反射膜３を残すようにする。これによって、各光反射膜３の表面に、厚さ５０ｎｍ程度の陽極酸化膜（保護膜４）が形成される。
【００２４】
次に、保護膜４の上に有機ＥＬ素子１０を形成する。
前述のように、本実施形態では、有機ＥＬ素子１０の基板２側の電極（すなわち陽極８）の膜厚によって、各画素ＤＲ，ＤＧ，ＤＢから出力される光の色（共振波長）を異ならせている。このため、保護膜４上に形成する陽極８は、Ｒ画素ＤＲ，Ｇ画素ＤＧ，Ｂ画素ＤＢについて異なった膜厚に形成する必要がある。その方法として、本実施形態では、これらの陽極８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの膜厚の違いに応じて、３回の成膜工程を行なうこととしている。
【００２５】
まず、図２（ｃ）に示すように、基板２の全面に透光性の導電材料Ｍ１を形成し、これをパターニングすることによって、Ｒ画素ＤＲに設けられた保護膜４の表面に透光性の第１導電膜８１を形成する（図２（ｄ））。導電材料Ｍ１としては、ＩＴＯが好適であるが、他の導電材料を用いてもよい。
【００２６】
次に、図３（ａ）に示すように、第１導電膜８１を含む基板２の全面に透光性の導電材料Ｍ２を形成し、これをパターニングすることによって、Ｒ画素ＤＲに設けられた第１導電膜８１の表面及びＧ画素ＤＧに設けられた保護膜４の表面に透光性の第２導電膜８２を形成する（図３（ｂ））。導電材料Ｍ２としては、導電材料Ｍ２と同じものを用いることができるが、異ならせてもよい。
【００２７】
次に、図３（ｃ）に示すように、第１導電膜８１及び第２導電膜８２を含む基板２の全面に透光性の導電材料Ｍ３を形成し、これをパターニングすることによって、Ｒ画素ＤＲ及びＧ画素ＤＧに設けられた第２導電膜８２の表面及びＢ画素ＤＢに設けられた保護膜４の表面に透光性の第３導電膜８３を形成する（図４（ａ））。導電材料Ｍ３としては、導電材料Ｍ１，Ｍ２と同じものを用いることができるが、異ならせてもよい。
【００２８】
以上により、Ｒ画素ＤＲには、第１導電膜８１，第２導電膜８２，第３導電膜８３の３層からなる厚い膜厚の陽極８Ｒが形成される。Ｇ画素ＤＧには、第２導電膜８２，第３導電膜８３の２層からなる中間の厚みの陽極８Ｇが形成される。Ｂ画素ＤＢには、第３導電膜８３の１層からなる薄い膜厚の陽極８Ｂが形成される。これらの陽極８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの膜厚は、例えば、９０ｎｍ，５０ｎｍ，２０ｎｍとされる。
【００２９】
以上により陽極８が形成されたら、図４（ｂ）に示すように、この陽極の表面に、正孔輸送層６、発光層５、電子輸送層７を順に形成する。
これらの層は、蒸着法やインクジェット法等により形成することができる。インクジェット法を用いる場合には、インクの濡れ広がりを防ぐために、予めバンクと呼ばれる土手構造を陽極８の周囲に形成しておくことが望ましい。正孔輸送層６、発光層５、電子輸送層７により、有機機能層１１が形成される。
【００３０】
次に、図４（ｃ）に示すように、この有機機能層１１の表面に、スパッタ等により陰極９を形成する。
陰極９の材料としては、ＩＴＯ等の透光性の導電材料が用いられる。このような導電材料は、一般に高い屈折率を有しているため、例えば陰極９の上面側を大気層とした場合には、この大気層との界面で１０％程度の高い光反射率を有するものとなる。このような陰極９は、発光層５から発光した光の一部を透過し、残りの光の一部又は全部を光反射膜３側に反射する半透過反射膜として機能する。そして、この半透過反射機能を有する陰極９を用いることにより、陰極９と光反射膜３との間で、発光層５から発光した光を共振させる光共振構造が形成される。
この後、基板２上に駆動用ドライバ等を実装することにより、有機ＥＬ装置１００が完成する。
【００３１】
なお、陰極９の表面には、必要に応じて封止部材を設けることができる。封止部材で陰極全体を封止することによって、有機ＥＬ素子１０の内部に、水分や酸素等が浸入することを防止することができる。この場合、陰極９に接する部分には、陰極９との間でなるべく大きな屈折率差を生じるような低屈折率の部材を設けることが望ましい。こうすることで、陰極界面での光反射率が大きくなり、より高輝度且つシャープなスペクトルを有する光が得られるようになる。
【００３２】
以上説明したように、本実施形態の有機ＥＬ装置１００では、発光層５を光反射膜３と半透過反射膜９との間に挟持し、この光反射膜３と半透過反射膜９との間で、発光層５から発光した光を共振させる光共振器構造を形成している。このため、発光輝度が高く、シャープなスペクトルを有する光を表示光として取り出すことができる。各画素ＤＲ，ＤＧ，ＤＢにおいては、陽極８の膜厚を変えることによって、その光共振器構造の共振波長を異ならせているため、発光層５の材料を白色発光材料等によって共通化することが可能である。このため、寿命が各画素ＤＲ，ＤＧ，ＤＢについて共通で、長期間使用しても色味の少ない表示を実現することができる。この場合、陽極８の膜厚を変えるために光反射膜３上で複数回の成膜工程及びエッチング工程が必要となるが、本実施形態では、光反射膜３と陽極８との間に予め保護膜４を形成しているため、光反射膜３の表面がエッチング用の薬液によって劣化されてしまうことはない。特に、保護膜４を陽極酸化膜によって形成しているため、光反射膜３の表面だけでなく、側面もむらなく保護することができ、より信頼性の高いＥＬ装置が得られる。
【００３３】
［第２の実施の形態］
次に、図５〜図７に基づいて、本発明の第２実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法を説明する。本方法においては、有機ＥＬ素子の基板側の電極（陽極）の形成工程のみが第１実施形態のものと異なる。このため、図５〜図７では陽極の形成工程のみを示し、第１実施形態と共通の工程については、説明を省略する。
【００３４】
まず、図５（ａ）示すように、第１実施形態と同様の方法を用いて、基板２上に光反射膜３と保護膜４を形成する。
次に、図５（ｂ）に示すように、基板２の全面に透光性の導電材料Ｍ４を形成し、これをパターニングすることによって、Ｒ画素ＤＲ，Ｇ画素ＤＧ，Ｂ画素ＤＢに設けられた保護膜４の表面に、それぞれ透光性の第１導電膜８１を形成する（図５（ｃ））。導電材料Ｍ４としては、ＩＴＯが好適であるが、他の導電材料を用いてもよい。
【００３５】
次に、図６（ａ）に示すように、Ｒ画素ＤＲとＧ画素ＤＧとを除く基板２の表面をレジスト等からなるマスク材Ｒ１によって被覆する。
次に、図６（ｂ）に示すように、マスク材Ｒ１を含む基板２の全面に透光性の導電材料Ｍ５を形成し、続いて、図６（ｃ）に示すように、このマスク材Ｒ１を、マスク材Ｒ１の表面に形成された導電材料Ｍ５と共に除去する。これにより、Ｒ画素ＤＲ及びＧ画素ＤＧに設けられた第１導電膜８４の表面に透光性の第２導電膜８５が形成される。導電材料Ｍ５としては、導電材料Ｍ４と同じものを用いることができるが、異ならせてもよい。
【００３６】
次に、図７（ａ）に示すように、Ｒ画素ＤＲを除く基板２の表面をレジスト等からなるマスク材Ｒ２によって被覆する。
次に、図７（ｂ）に示すように、マスク材Ｒ２を含む基板２の全面に透光性の導電材料Ｍ６を形成し、続いて、図７（ｃ）に示すように、このマスク材Ｒ２を、マスク材Ｒ２の表面に形成された導電材料Ｍ５と共に除去する。これにより、Ｒ画素ＤＲに設けられた第２導電膜８５の表面に透光性の第３導電膜８６が形成される。導電材料Ｍ６としては、導電材料Ｍ４，Ｍ５と同じものを用いることができるが、異ならせてもよい。
【００３７】
以上により、Ｒ画素ＤＲには、第１導電膜８４，第２導電膜８５，第３導電膜８６の３層からなる厚い膜厚の陽極８Ｒが形成される。Ｇ画素ＤＧには、第１導電膜８４，第２導電膜８５の２層からなる中間の厚みの陽極８Ｇが形成される。Ｂ画素ＤＢには、第１導電膜８４の１層からなる薄い膜厚の陽極８Ｂが形成される。
【００３８】
以上のように、本実施形態では、各画素の陽極８Ｒ，８Ｇ，８Ｂは、保護膜４の上に少なくとも一層以上の導電膜を残し、この上にそれぞれの共振波長に応じた膜厚の導電膜を継ぎ足すような形で形成される。このため、光反射膜３の表面が、保護膜４と、該保護膜４上に残した前記一層以上の導電膜によって２重に保護されることになるので、より信頼性の高い有機ＥＬ装置を提供することができる。
【００３９】
［第３の実施の形態］
次に、図８に基づいて、本発明の第３実施形態に係る有機ＥＬ装置を説明する。
本実施形態の有機ＥＬ装置２００の基本的な構成は、第１実施形態の有機ＥＬ装置１００と同じである。異なるのは、有機ＥＬ素子１０の光反射膜３とは反対側にカラーフィルタ基板１３が設けられている点のみである。カラーフィルタ基板１３には、各画素ＤＲ，ＤＧ，ＤＢの共振波長に対応した波長の光を透過するカラーフィルタ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂが設けられている。この構成によれば、光共振構造から出力された光のうちカラーフィルタ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂを透過した光のみが取り出されるため、より色再現性のよい有機ＥＬ装置を提供することができる。
【００４０】
また、カラーフィルタ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂによって外光を吸収できるので、より外光反射の少ない有機ＥＬ装置を提供することができる。この際、カラーフィルタ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂで吸収できなかった光（カラーフィルタの透過波長に対応する光）の反射が問題となるが、このような光は光共振器構造によって吸収されるので、殆ど表示に影響しない。すなわち、カラーフィルタ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂの透過波長は光共振器構造の共振波長と略一致するため、カラーフィルタを透過した光に対して、光共振器構造は、透過率が非常に高く、反射率が非常に低いものとなる。このため、カラーフィルタ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂを透過して光共振器構造に到達した外光は、そのまま光共振器構造によって吸収され、外部には殆ど反射されなくなる。
【００４１】
［電子機器］
上記実施の形態の有機ＥＬ装置を備えた電子機器の例について説明する。
図９は、携帯電話の一例を示した斜視図である。同図に示す携帯電話機１３００は、複数の操作ボタン１３０２と、受話口１３０３と、送話口１３０４と、先の実施形態の有機ＥＬ装置からなる表示部１３０１とを備えている。この携帯電話機１３００によれば、上記実施の形態の有機ＥＬ装置を備えているので、表示品位に優れ、明るい画面の有機ＥＬ表示部を備えた電子機器を実現することができる。
なお、本発明における有機ＥＬ装置を備えた電子機器としては、上記のものに限らず、他に例えば、デジタルカメラ、パーソナルコンピュータ、テレビ、携帯用テレビ、ビューファインダ型・モニタ直視型のビデオテープレコーダ、ＰＤＡ、携帯用ゲーム機、ページャ、電子手帳、電卓、時計、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などを挙げることができる。また、本発明における有機ＥＬ装置を備えた電子機器として、車載用オーディオ機器や自動車用計器、カーナビゲーション装置等の車載用ディスプレイを挙げることもできる。
【００４２】
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。
例えば、上記実施形態では、本発明の半透過反射膜を陰極９によって形成したが、陰極９とは別に半透過反射膜を形成することもできる。この場合、半透過反射膜は陰極の上面側又は下面側のいずれに形成してもよい。また、保護膜４を陽極酸化膜によって形成したが、陽極酸化以外の成膜手段によって保護膜４を形成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】第１実施形態に係る有機ＥＬ装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】同有機ＥＬ装置の製造方法を示す工程図である。
【図３】図２に続く工程図である。
【図４】図３に続く工程図である。
【図５】第２実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法を示す工程図である。
【図６】図５に続く工程図である。
【図７】図６に続く工程図である。
【図８】第３実施形態に係る有機ＥＬ装置の概略構成を示す断面図である。
【図９】電子機器の一例である携帯電話機を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４４】
２…基板、３…光反射膜、４…保護膜、５…発光層、８，８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ…陽極、９…陰極（半透過反射膜）、１０…有機ＥＬ素子（発光素子）、１４，１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂ…カラーフィルタ、８１〜８６…導電膜、１００，２００…有機ＥＬ装置、１３００…携帯電話機（電子機器）、ＤＲ，ＤＧ，ＤＢ…画素
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光反射膜と半透過反射膜との間に発光層が挟持され、前記光反射膜と前記半透過反射膜との間で、前記発光層から発光した光を共振させる光共振器構造が形成されたエレクトロルミネッセンス装置であって、
前記発光層は一対の電極によって保持され、前記発光層と前記一対の電極とを有して構成される発光素子が基板上に複数設けられる一方、前記基板上には、前記複数の発光素子に対応して複数の前記光反射膜が設けられ、前記光反射膜上には、前記一対の電極のうち前記基板側の電極が配置されており、前記基板側の電極と前記光反射膜との間には、各光反射膜毎に設けられた保護膜が配置されていることを特徴とする、エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項２】
前記複数の発光素子には、前記光共振器構造における共振波長の異なる複数の発光素子が含まれていることを特徴とする、請求項１記載のエレクトロルミネッセンス装置。
【請求項３】
前記共振波長は、前記発光素子の前記基板側の電極の膜厚によって、互いに異なる波長に調節されていることを特徴とする、請求項２記載のエレクトロルミネッセンス装置。
【請求項４】
前記発光素子の前記光反射膜とは反対側に、前記共振波長に対応した波長の光を透過するカラーフィルタが設けられていることを特徴とする、請求項２又は３記載のエレクトロルミネッセンス装置。
【請求項５】
前記保護膜は、前記光反射膜の表面を陽極酸化することによって形成されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかの項に記載のエレクトロルミネッセンス装置。
【請求項６】
光反射膜と半透過反射膜との間に発光層が挟持され、前記光反射膜と前記半透過反射膜との間で、前記発光層から発光した光を共振させる光共振器構造が形成されたエレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって、
基板上に複数の前記光反射膜を形成する工程と、
前記光反射膜の表面にそれぞれ保護膜を形成する工程と、
前記保護膜の上に、前記発光層を含む発光素子を形成する工程とを備えたことを特徴とする、エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項７】
前記保護膜の形成工程及び前記発光素子の形成工程においては、前記光共振構造における共振波長の異なる複数種類の発光素子が形成されることを特徴とする、請求項６記載のエレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項８】
前記発光素子の形成工程は、前記発光層を保持する一対の電極を形成する工程を含み、
前記共振波長は、前記一対の電極のうち前記基板側の電極の膜厚を異ならせることによって調節されることを特徴とする、請求項７記載のエレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項９】
前記基板側の電極は、前記保護膜の上に少なくとも一層以上の導電膜を残し、この上に前記共振波長に応じた膜厚の導電膜を継ぎ足すような形で形成されることを特徴とする、請求項８記載のエレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項１０】
前記保護膜は、前記光反射膜の表面を陽極酸化することによって形成されることを特徴とする、請求項６〜９のいずれかの項に記載のエレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜５のいずれかの項に記載のエレクトロルミネッセンス装置又は請求項６〜１０のいずれかの項に記載の製造方法により製造されてなるエレクトロルミネッセンス装置を備えたことを特徴とする、電子機器。
【請求項１】
光反射膜と半透過反射膜との間に発光層が挟持され、前記光反射膜と前記半透過反射膜との間で、前記発光層から発光した光を共振させる光共振器構造が形成されたエレクトロルミネッセンス装置であって、
前記発光層は一対の電極によって保持され、前記発光層と前記一対の電極とを有して構成される発光素子が基板上に複数設けられる一方、前記基板上には、前記複数の発光素子に対応して複数の前記光反射膜が設けられ、前記光反射膜上には、前記一対の電極のうち前記基板側の電極が配置されており、前記基板側の電極と前記光反射膜との間には、各光反射膜毎に設けられた保護膜が配置されていることを特徴とする、エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項２】
前記複数の発光素子には、前記光共振器構造における共振波長の異なる複数の発光素子が含まれていることを特徴とする、請求項１記載のエレクトロルミネッセンス装置。
【請求項３】
前記共振波長は、前記発光素子の前記基板側の電極の膜厚によって、互いに異なる波長に調節されていることを特徴とする、請求項２記載のエレクトロルミネッセンス装置。
【請求項４】
前記発光素子の前記光反射膜とは反対側に、前記共振波長に対応した波長の光を透過するカラーフィルタが設けられていることを特徴とする、請求項２又は３記載のエレクトロルミネッセンス装置。
【請求項５】
前記保護膜は、前記光反射膜の表面を陽極酸化することによって形成されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかの項に記載のエレクトロルミネッセンス装置。
【請求項６】
光反射膜と半透過反射膜との間に発光層が挟持され、前記光反射膜と前記半透過反射膜との間で、前記発光層から発光した光を共振させる光共振器構造が形成されたエレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって、
基板上に複数の前記光反射膜を形成する工程と、
前記光反射膜の表面にそれぞれ保護膜を形成する工程と、
前記保護膜の上に、前記発光層を含む発光素子を形成する工程とを備えたことを特徴とする、エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項７】
前記保護膜の形成工程及び前記発光素子の形成工程においては、前記光共振構造における共振波長の異なる複数種類の発光素子が形成されることを特徴とする、請求項６記載のエレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項８】
前記発光素子の形成工程は、前記発光層を保持する一対の電極を形成する工程を含み、
前記共振波長は、前記一対の電極のうち前記基板側の電極の膜厚を異ならせることによって調節されることを特徴とする、請求項７記載のエレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項９】
前記基板側の電極は、前記保護膜の上に少なくとも一層以上の導電膜を残し、この上に前記共振波長に応じた膜厚の導電膜を継ぎ足すような形で形成されることを特徴とする、請求項８記載のエレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項１０】
前記保護膜は、前記光反射膜の表面を陽極酸化することによって形成されることを特徴とする、請求項６〜９のいずれかの項に記載のエレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜５のいずれかの項に記載のエレクトロルミネッセンス装置又は請求項６〜１０のいずれかの項に記載の製造方法により製造されてなるエレクトロルミネッセンス装置を備えたことを特徴とする、電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−３０２７４８（Ｐ２００６−３０２７４８Ａ）
【公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１２４８７７（Ｐ２００５−１２４８７７）
【出願日】平成１７年４月２２日（２００５．４．２２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月２２日（２００５．４．２２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]