JP2014022091A - 有機el装置、有機el装置の製造方法、及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】小型化であり、発光特性を向上させることができる有機EL装置、有機EL装置の製造方法、及び電子機器を提供する。
【解決手段】基板上に設けられた画素電極24と、画素電極24に対向配置される共通電極25と、画素電極24と共通電極25との間に配置された白色発光が得られる機能層と、共通電極25に積層された中間層46と、中間層46に積層された干渉フィルター50と、を備え、干渉フィルター50は、一対の誘電体ミラー層51,52と一対の誘電体ミラー層51,52に挟持された透光性のスペーサー層53とを含む。
【選択図】図3
【解決手段】基板上に設けられた画素電極24と、画素電極24に対向配置される共通電極25と、画素電極24と共通電極25との間に配置された白色発光が得られる機能層と、共通電極25に積層された中間層46と、中間層46に積層された干渉フィルター50と、を備え、干渉フィルター50は、一対の誘電体ミラー層51,52と一対の誘電体ミラー層51,52に挟持された透光性のスペーサー層53とを含む。
【選択図】図3
Description
本発明は、有機EL装置、有機EL装置の製造方法、及び電子機器に関する。
上記有機EL(エレクトロルミネッセンス)装置は、画素電極と共通電極との間に発光材料からなる発光層が挟持された構造を有している。カラー表示を実現するために、例えば、赤(R)、緑(G)、青(B)に対応する発光が得られる発光材料を選択的に蒸着して発光層を形成する真空蒸着法や、発光材料を含む溶液を選択的に塗布して発光層を形成するインクジェット法を用いることが知られている。しかし、画素の微細化に伴って、R,G,Bの各発光層を選択的に形成することは大変難しい。
また、例えば、素子基板側に白色発光素子を設け、対向基板側にカラーフィルターを設けることにより、カラー表示を実現する方法が知られている。しかし、素子基板と対向基板の貼り合わせにおいて高い位置精度が必要となり、やはり画素の微細化に対して対応することが困難である。
そこで、例えば、特許文献1に記載のように、素子基板にカラーフィルターを形成するオンチップカラーフィルター構造が知られている。これによれば、一対の基板の貼り合わせ精度に影響されず、画素を微細化することができる。
しかしながら、カラーフィルターを形成するのに200℃程度の高温度が必要になり、素子基板にカラーフィルターを形成する際に、プロセス温度の違いから、素子基板に予め形成された有機EL素子にダメージが加えられ、有機EL素子から適正な発光が得られない恐れがあるという課題がある。
本発明の態様は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
[適用例1]本適用例に係る有機EL装置は、基板と、前記基板上に設けられた第1電極と、前記第1電極に対向配置される第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に配置された白色発光が得られる有機発光層と、前記第2電極に積層された中間層と、前記中間層に積層された干渉フィルターと、を備え、前記干渉フィルターは、一対のミラー層と前記一対のミラー層に挟持された透光性のスペーサー層とを含むことを特徴とする。
本適用例によれば、少なくとも、白色発光が得られる有機発光層、中間層、干渉フィルターによって白色以外の単色光を生成できるので、カラーフィルターを用いる場合のように、プロセス温度の違いに起因して有機発光層にダメージが加わることを軽減することが可能となり、プロセス温度に起因して輝度などの表示品質が低下することを抑えることができる。
[適用例2]上記適用例に係る有機EL装置において、前記第1電極と前記第2電極と前記有機発光層とを含む発光素子は、光共振構造を有することが好ましい。
本適用例によれば、光共振構造を有する発光素子を備えているので、発光素子から共振波長の光を取り出すことができる。更に、この光は干渉フィルターを透過して射出されるので、発光の色再現性を向上させることができる。
[適用例3]上記適用例に係る有機EL装置において、前記一対のミラー層は、誘電体多層膜で構成されていることが好ましい。
本適用例によれば、誘電体多層膜で構成されているので、金属ミラーと比較して特定の波長成分を高い透過率で透過させることが可能となり、光の色純度を向上させることができる。また、誘電体多層膜のペア数を変えて反射率を上げることで透過波長域を変えることが可能となり、分光特性を制御することができる。
[適用例4]上記適用例に係る有機EL装置において、前記干渉フィルターは、ソリッドエタロンであることが好ましい。
本適用例によれば、ソリッドエタロンを設けるので、正面方向に集光された光を出すことが可能となり、所望の色の発光を取り出すことができる。また、ソリッドエタロンは、例えば、室温程度の低温度で形成可能であることから、発光素子の発光寿命が低下することを抑えることができる。
[適用例5]上記適用例に係る有機EL装置において、赤色光を射出する第1サブ画素と、緑色光を射出する第2サブ画素と、青色光を射出する第3サブ画素と、を有し、前記スペーサー層は、前記スペーサー層における前記第1サブ画素、前記第2サブ画素、前記第3サブ画素のうち少なくとも1つのサブ画素の厚みが異なることが好ましい。
本適用例によれば、スペーサー層において少なくとも1つの画素の膜厚が異なるので、干渉フィルターの厚みを少なくとも1つの領域において異ならせることができる。よって、各色光ごとに選択的に透過させることが可能となり、発光の色再現性を向上させることができる。
[適用例6]本適用例に係る有機EL装置の製造方法は、基板上に、第1電極と、白色発光が得られる有機発光層と、第2電極と、を順に形成して発光素子を形成する発光素子形成工程と、前記第2電極上に中間層を形成する中間層形成工程と、前記中間層上に、一対のミラー層の一方である第1ミラー層を形成する第1ミラー層形成工程と、前記第1ミラー層上に、スペーサー層を形成するスペーサー層形成工程と、前記スペーサー層上に、前記一対のミラー層の他方である第2ミラー層を形成する第2ミラー層形成工程と、を有することを特徴とする。
本適用例によれば、少なくとも白色発光が得られる有機発光層、中間層、第1ミラー層、スペーサー層、第2ミラー層を形成することにより白色以外の単色光を生成できるので、カラーフィルターを用いる場合のように、プロセス温度の違いに起因して有機発光層にダメージが加わることを軽減することが可能となり、プロセス温度に起因して輝度などの表示品質が低下することを抑えることができる。
[適用例7]上記適用例に係る有機EL装置の製造方法において、前記スペーサー層形成工程は、赤色光を透過する第1スペーサー層と、緑色光を透過する第2スペーサー層と、青色光を透過する第3スペーサー層と、を形成することが好ましい。
本適用例によれば、各スペーサー層によって各色の波長成分を透過させることができるので、カラーフィルターを用いることなく、カラー表示させることができる。
[適用例8]上記適用例に係る有機EL装置の製造方法において、前記発光素子は、光共振器を備える光共振構造を有することが好ましい。
本適用例によれば、光共振構造を有する発光素子を形成するので、発光素子から射出した光を略RGBに分光することができる。更に、この光を干渉フィルターに透過させるので、発光の色再現性を向上させることができる。
[適用例9]上記適用例に係る有機EL装置の製造方法において、前記第1ミラー層形成工程及び前記第2ミラー層形成工程は、誘電体多層膜を用いて前記第1ミラー層及び前記第2ミラー層を形成することが好ましい。
本適用例によれば、誘電体多層膜を形成するので、特定の波長成分を透過させることが可能となり、光の色純度を向上させることができる。また、誘電体多層膜のペア数を変えて反射率を上げることで分光特性を制御することができる。
[適用例10]本適用例に係る電子機器は、上記に記載の有機EL装置を備えることを特徴とする。
本適用例によれば、上記した有機EL装置を備えているので、表示品質を向上させることが可能な電子機器を提供することができる。
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大または縮小して表示している。また、本実施形態は、トップエミッション構造の有機EL装置を例に説明する。
なお、以下の形態において、例えば「基板上に」と記載された場合、基板の上に接するように配置される場合、または基板の上に他の構成物を介して配置される場合、または基板の上に一部が接するように配置され、一部が他の構成物を介して配置される場合を表すものとする。
<有機EL装置の構成>
図1は、有機EL装置の電気的な構成を示す等価回路図である。図2は、有機EL装置の構成を示す模式平面図である。以下、有機EL装置の構成を、図1及び図2を参照しながら説明する。
図1は、有機EL装置の電気的な構成を示す等価回路図である。図2は、有機EL装置の構成を示す模式平面図である。以下、有機EL装置の構成を、図1及び図2を参照しながら説明する。
図1に示すように、本実施形態の有機EL装置11は、複数の走査線12と、走査線12に対して交差する方向に延びる複数のデータ線13と、データ線13に並行に延びる複数の電源線14とを備えている。そして、走査線12とデータ線13とにより区画された領域が画素領域として構成されている。データ線13は、データ線駆動回路15に接続されている。また、走査線12は、走査線駆動回路16に接続されている。
各画素領域には、走査線12を介して走査信号がゲート電極に供給されるスイッチング用TFT(Thin Film Transistor)21と、このスイッチング用TFT21を介してデータ線13から供給される画素信号を保持する保持容量22(キャパシタ)と、保持容量22によって保持された画素信号がゲート電極に供給される駆動用TFT23(以下、「TFT素子23」と称する。)とが設けられている。
更に、各画素領域には、TFT素子23を介して電源線14に電気的に接続したときに、電源線14から駆動電流が流れ込む第1電極としての画素電極24と、第2電極としての共通電極25と、この画素電極24と共通電極25との間に挟持された機能層26とが設けられている。
有機EL装置11は、画素電極24と共通電極25と機能層26とにより構成される発光素子27を複数備えている。また、有機EL装置11は、複数の発光素子27で構成される表示領域を備えている。
この構成によれば、走査線12が駆動されてスイッチング用TFT21がオン状態になると、そのときのデータ線13の電位が保持容量22に保持され、保持容量22の状態に応じて、TFT素子23のオン・オフ状態が決まる。そして、TFT素子23のチャネルを介して、電源線14から画素電極24に電流が流れ、更に、機能層26を介して共通電極25に電流が流れる。機能層26は、ここを流れる電流量に応じた輝度で発光する。
図2に示すように、有機EL装置11は、ガラス等からなる第1基材31に表示領域32(図中一点鎖線の内側の領域)と非表示領域33(一点鎖線の外側の領域)とを有する構成になっている。表示領域32には、実表示領域32a(二点鎖線の内側の領域)とダミー領域32b(図中二点鎖線の外側の領域)とが設けられている。
実表示領域32a内には、光が射出されるサブ画素34(発光領域)がマトリクス状に配列されている。この、サブ画素34の各々は、スイッチング用TFT21及びTFT素子23(共に図1参照)の動作に伴って、R(赤)、G(緑)、B(青)各色を発光する構成となっている。
ダミー領域32bには、主として各サブ画素34を発光させるための回路が設けられている。例えば、実表示領域32aの図中左辺及び右辺に沿うように走査線駆動回路16が配置されており、実表示領域32aの図中上辺に沿うように検査回路35が配置されている。
第1基材31の下辺には、フレキシブル基板36が設けられている。フレキシブル基板36には、各配線と接続された駆動用IC37が備えられている。また、図示しないが、駆動用IC37は、データ線駆動回路15(図1参照)とも接続されている。
図3は、有機EL装置の構造を示す模式断面図である。以下、有機EL装置の構造を、図3を参照しながら説明する。なお、図3は、各構成要素の断面的な位置関係を示すものであり、明示可能な尺度で表されている。
図3に示すように、有機EL装置11は、素子基板41と、素子基板41と保護層54を介して貼りあわされた第2基板61とを有している。
素子基板41は、基板としての第1基材31上に、反射層43、絶縁層44、画素電極24、正孔輸送層(図示せず)と白色有機発光層45と電子輸送層(図示せず)を含む機能層26、共通電極25、また中間層46がこの順に積層されている。また、フィルター基板42は、中間層46上に、一対のミラー層を構成する第1誘電体ミラー層51、スペーサー層53、一対のミラー層を構成する第2誘電体ミラー層52、保護層54、第2基材61がこの順に積層されている。
有機EL装置11は、白色有機発光層45において発光した光を第2基材61側から取り出す構成のいわゆるトップエミッション型の発光装置である。観察者は、第2基材61側から表示を観察する。上記のうち、サブ画素34R,34G,34B毎に形成された、画素電極24から共通電極25までの構成要素からなる素子が、発光素子27に相当する。
第1基材31は、例えば、透光性を有するガラスやシリコン(Si)などによって構成されている。第1基材31上には、公知の技術を用いて、TFT素子23等が設けられている。
反射層43は、Al、Al合金(Al/Nd、Al/Cuなど)、Ag合金(Ag/Pd、Ag/Mg、Ag/C、Ag/Pd、Cuなど)から構成されている。反射層43上には、反射層43と画素電極24との短絡を防止するためのSiN等からなる絶縁層44が配置されている。なお、絶縁層44は、SiNであることに限定されず、SiO2、SiON、Ta2O5、TiO2などを用いるようにしてもよい。画素電極24は、ITO(Indium Tin Oxide)やIZOなどからなる透明電極である。
画素電極24は、赤色のサブ画素34R(第1サブ画素)、緑色のサブ画素34G(第2サブ画素)、青色のサブ画素34B(第3サブ画素)に一つずつ配置されており、それぞれの画素電極24は、TFT素子23を介して電源線(図示せず)に接続されている。共通電極25は、Ag合金や、Ag/Mgの合金を薄く形成してハーフミラー状としたものであり、光反射性及び光透過性を兼ね備えている。
画素電極24と共通電極25との間には、正孔輸送層(図示せず)、白色有機発光層45、電子輸送層(図示せず)がこの順に積層されている。白色有機発光層45は、エレクトロルミネッセンス現象を発現する有機発光物質の層である。画素電極24と共通電極25との間に電圧を印加することによって、白色有機発光層45には、正孔輸送層から正孔が、また、電子輸送層から電子が注入され、白色有機発光層45においてこれらが再結合したときに発光が行われる。
白色有機発光層45からの光は、一部は直接共通電極25を透過し、一部は反射層43によって反射されてから共通電極25を透過する。いずれにせよ、白色有機発光層45からの光は、共通電極25を透過し、その後、干渉フィルター50、保護層54、第2基材61の順に透過する。
ここで、反射層43及び共通電極25は、いわゆる光共振器を構成している。このため、白色有機発光層45において発せられた光は、反射層43と共通電極25との間を往復し、共振波長の光だけが第2基材61側から取り出される。よって、ピーク強度が高く幅が狭いスペクトルを有する光を取り出すことができ、有機EL装置11による発光の色再現性を向上させることができる。
上記共振波長は、光共振器の長さを変えることによって調整可能である。本実施形態の有機EL装置11においては、絶縁層44の厚さを変えることによって光共振器の長さを調整している。
より詳細には、サブ画素34R,34G,34Bにおいてこの順に絶縁層44を薄くしていく構成により、光共振器の長さ、及び共振波長がこの順に長くなるようになっている。これにより、共振波長は、サブ画素34Rにおいては赤色、サブ画素34Gにおいては緑色、サブ画素34Bにおいては青色に相当する波長に設定される。この結果、共通電極25からは、共振波長に応じて赤、緑、または青の光が選択的に射出される。
共通電極25を覆って形成された中間層46は、例えば、エポキシ系樹脂、SiO2、SiON、SiN、Al2O3の少なくとも一層によって構成されており、発光素子27を保護すると共に、光共振器の形成によってできた共通電極の段差を埋めて平滑にする役割を果たす。
また、中間層46は、中間層46上に設けられた干渉フィルター50とサブ画素34R,34G,34B毎に設けられた光共振器との間で光を共振させないようにするために、所定の厚みを有して設けられている。
中間層46上には、干渉フィルター50が設けられている。干渉フィルター50は、一対のミラー(51,52)にスペーサー層53が挟持された構成になっている。具体的には、中間層46上に、一対のミラーを構成する誘電体ミラーからなる第1誘電体ミラー層51が設けられている。誘電体ミラーとしては、例えば、SiO2/TiO2系、SiO2/Ta2O5系などの積層構造(誘電体多層膜)が挙げられる。
第1誘電体ミラー層51上には、スペーサー層53が設けられている。スペーサー層53としては、例えば、SiO2、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。
スペーサー層53上には、一対のミラーを構成する第2誘電体ミラー層52が設けられている。第2誘電体ミラー層52は、第1誘電体ミラー層51と同様に、SiO2/TiO2系、SiO2/Ta2O5系などの積層構造によって構成されている。
第2誘電体ミラー層52上には、保護層54が設けられている。保護層54の材料としては、例えば、エポキシ系樹脂が挙げられる。
保護層54上には、第2基材61が設けられている。第2基材61としては、第1基材31と同様に、透光性を有するガラスやシリコン(Si)などによって構成されている。
干渉フィルター50は、入射した光のうちの特定の波長成分を透過することによって、特定色の透過光を得るための部材である。干渉フィルター50を配置することによって、発光素子27から取り出される光の色純度が向上する。
図4は、干渉フィルターの構成を示す模式図である。図5は、干渉フィルターを構成する誘電体ミラー層の反射特性を示すグラフである。図6は、緑色のサブ画素における干渉フィルターの透過特性を示すグラフである。図7は、誘電体ミラー層のペア数と透過スペクトル半値幅との関係を示すグラフである。図8は、RGBの分光が可能となる係数を示す図表である。以下、干渉フィルターの構成について、図4〜図8を参照しながら説明する。
図4に示すように、干渉フィルター50は、反射率を制御することによってフィルター特性(分光特性)を制御することができるバンドパスフィルターであり、第1誘電体ミラー層51と、第2誘電体ミラー層52と、これら誘電体ミラー層51,52に挟持されたスペーサー層53と、を有する。なお、干渉フィルター50は、所謂ソリッドエタロンフィルターである。
第1誘電体ミラー層51は、干渉フィルター50の下側(中間層46側)に設けられている。第2誘電体ミラー層52は、干渉フィルター50の上側(保護層54側)に設けられている。第1誘電体ミラー層51及び第2誘電体ミラー層52は、屈折率の高い高屈折率層Hと、屈折率の低い低屈折率層Lとの積層構造で構成されている。
それぞれの膜厚dH,dLは、式(1)により求めることができる。nH、nLはそれぞれ、高屈折率層と低屈折率層の屈折率である。λ0は、設計波長である。
例えば、誘電体ミラー層51,52を式(2)のように構成し、λ0が530nmとなるよう各層の膜厚を調整すると、図5のような反射特性が得られる。このときの材料は、高屈折率層Hとしては、例えば、TiO2である。低屈折率層Lとしては、例えば、SiO2である。高屈折率層Hの膜厚dHとしては、例えば、58nmである。低屈折率層Lの膜厚dLとしては、例えば、88nmである。高屈折率層Hと低屈折率層Lとのペア数は2.5ペア(p=2)である。
設計波長λ0を変化させることで、誘電体ミラー層51,52の反射特性を変化させることができる。誘電体ミラーの反射特性において、設計波長が最も反射率の高い波長となる。
またスペーサー層53は、低屈折率層Lである。スペーサー層53の膜厚dSは、式(3)により求めることができる。また、xの値を変更することにより透過波長λpを変更することができる。
例えば、x=2となるような屈折率nSと膜厚dSを有するスペーサー層53を挟持すると、図6に示すような、緑色のサブ画素34G用の透過特性を得ることができる。
このとき、誘電体ミラー層51,52のペア数は、1.5ペア〜3.5ペアであることが望ましい。これは、図7に示すグラフのように、ペア数の増加に伴い半値幅が減少するため、3.5ペア以上の誘電体ミラー層では、パネル輝度の低下が顕著になるためである。
また、λ0は500nm〜550nmであることが望ましい。これは、RGBの波長帯を共通の誘電体ミラー層51,52で分光するための必要条件であり、xを図8に示す範囲に設定することで、RGBの波長帯での分光が可能になる。
例えば、xの値を2.8〜3.2に設定することで、赤色(R)の光を取り出すことができる。xの値を1.9〜2.1に設定することで、緑色(G)の光を取り出すことができる。xの値を0.9〜1.4に設定することで、青色(B)の光を取り出すことができる。
また、中間層46は、膜厚が2μm以上であることが望ましい。これは、発光素子27のマイクロキャビディー構造と干渉フィルター50との間での干渉を抑制するためである。
<有機EL装置の製造方法>
図9及び図10は、有機EL装置の製造方法を工程順に示す模式断面図である。以下、有機EL装置の製造方法を、図9及び図10を参照しながら説明する。なお、各種配線や電駆動用TFT等を形成する製造工程については、周知の工程と同様なので、ここではそれらの説明を省略又は簡略化し、それ以降の工程について詳しく説明する。
図9及び図10は、有機EL装置の製造方法を工程順に示す模式断面図である。以下、有機EL装置の製造方法を、図9及び図10を参照しながら説明する。なお、各種配線や電駆動用TFT等を形成する製造工程については、周知の工程と同様なので、ここではそれらの説明を省略又は簡略化し、それ以降の工程について詳しく説明する。
まず、図9(a)に示す工程(発光素子形成工程)では、発光素子27を形成する。具体的には、公知の製造方法を用いて、第1基材31上に、反射層43、光共振構造を得るために各サブ画素の領域ごとに異なる膜厚を有する絶縁層44、画素電極24を、順に形成する。
次に、画素電極24が形成された第1基材31上の全体に、蒸着法を用いて白色有機発光層45を成膜する。その後、白色有機発光層45上に、同様の蒸着法を用いて共通電極25を成膜する。
次に、図9(b)に示す工程(中間層形成工程)では、中間層46を形成する。具体的には、共通電極25上に、例えば、エポキシ系樹脂、SiO2、SiON、SiN、Al2O3のうち少なくとも1層で構成される中間層46を、湿式法(スピンコート法、印刷法など)、又は、乾式法(蒸着法、スパッタ法、CVD法、イオンプレーティング法など)を用いて形成する。
次に、図9(c)に示す工程(第1ミラー層形成工程)では、第1誘電体ミラー層51を形成する。具体的には、中間層46上に、SiO2/TiO2系、SiO2/Ta2O5系などからなる第1誘電体ミラー層51を、蒸着法やスパッタ法により形成する。
次に、図10(a)に示す工程(スペーサー層形成工程)では、各サブ画素34において膜厚の異なるスペーサー層53を形成する。具体的には、第1誘電体ミラー層51上に、SiO2、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などからなるスペーサー層53を形成する。各サブ画素34R,34G,34Bに対応した膜厚段差は、例えば、フォトリソグラフィ法及びエッチング法(ドライエッチング)を用いて形成する。また、ナノインプリント法を用いて形成するようにしてもよい。
なお、赤色のサブ画素34Rの領域のスペーサー層53を第1スペーサー層と称する。緑色のサブ画素34Gの領域のスペーサー層53を第2スペーサー層と称する。青色のサブ画素34Bの領域のスペーサー層53を第3スペーサー層と称する。
このように、従来、カラーフィルター層を形成するのに、240℃程度の温度が有機EL装置11に加わっていたものを、110℃程度の温度を加えることによって、本実施形態の有機EL装置11を製造することができるので、発光素子27にダメージが加わることを防ぐことができる。これにより、適正な発光を行うことができる。
次に、図10(b)に示す工程(第2ミラー層形成工程)では、第2誘電体ミラー層52を形成する。具体的には、スペーサー層53上に、SiO2/TiO2系、SiO2/Ta2O5系などからなる第2誘電体ミラー層52を、例えば、蒸着法やスパッタ法により形成する。
その後、第2誘電体ミラー層52上に、保護層54、第2基材61を形成し、有機EL装置11を完成させる。
<電子機器>
次に、本実施形態の電子機器としてのヘッドマウントディスプレイについて、図11を参照して説明する。図11は、上記した有機EL装置を備えたヘッドマウントディスプレイの構成を示す斜視図である。
次に、本実施形態の電子機器としてのヘッドマウントディスプレイについて、図11を参照して説明する。図11は、上記した有機EL装置を備えたヘッドマウントディスプレイの構成を示す斜視図である。
図11に示すように、本実施形態の電子機器としてのヘッドマウントディスプレイ2000は、上述した有機EL装置11を用いた表示部2001を備える。
このようなヘッドマウントディスプレイ2000によれば、表示部2001として上記有機EL装置11を用いているため、適正な発光を行うことができると共に、小型化に対応することができる。
なお、有機EL装置11が搭載される電子機器としては、ヘッドマウントディスプレイ2000の他、ヘッドアップディスプレイ、スマートフォン、EVF(Electrical View Finder)、モバイルミニプロジェクター、携帯電話、モバイルコンピューター、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、ディスプレイ、車載機器、オーディオ機器、露光装置や照明機器など各種電子機器に用いることができる。
以上詳述したように、本実施形態の有機EL装置11、有機EL装置11の製造方法、及び電子機器によれば、以下に示す効果が得られる。
(1)本実施形態の有機EL装置11によれば、少なくとも、白色発光が得られる機能層26、中間層46、干渉フィルター(ソリッドエタロン)50によって白色以外の単色光(赤色光、緑色光、青色光)を生成できるので、カラーフィルターを用いる場合のように、プロセス温度の違いに起因して機能層(有機発光層)にダメージが加わることを軽減することが可能となり、プロセス温度に起因して輝度などの表示品質が低下することを抑えることができる。
(2)本実施形態の有機EL装置11によれば、光共振構造を有する発光素子27を備えているので、発光素子27から共振波長の光を取り出すことができる。更に、この光は干渉フィルター50を透過して射出されるので、発光の色再現性を向上させることができる。
(3)本実施形態の有機EL装置11によれば、誘電体ミラー層51,52が誘電体多層膜で構成されているので、特定の波長成分を透過させることが可能となり、光の色純度を向上させることができる。また、誘電体ミラー層51,52において、誘電体多層膜のペア数を変えて反射率を上げることで透過波長を変えることが可能となり、分光特性を制御することができる。
(4)本実施形態の有機EL装置11によれば、発光素子27と干渉フィルター50との間に中間層46を設けることにより、マイクロキャビティー構造と、オンチップで作りこんだ干渉フィルター50とをインコヒーレント化(非共振化)することができ、光学設計の簡素化や、材料選定、プロセスの自由度を向上させることができる。
(5)本実施形態の有機EL装置11の製造方法によれば、少なくとも白色発光が得られる機能層26、中間層46、干渉フィルター(ソリッドエタロン)50を形成することにより白色以外の単色光(赤色光、緑色光、青色光)を生成できるので、カラーフィルターを用いる場合のように、プロセス温度の違いに起因して機能層26(有機発光層)にダメージが加わることを軽減することが可能となり、プロセス温度に起因して輝度などの表示品質が低下することを抑えることができる。また、光共振構造を有する発光素子27を形成するので、発光素子27から射出した光を略RGBに分光することができる。更に、この光を干渉フィルター50に透過させるので、発光の色再現性を向上させることができる。また、誘電体ミラー層51,52として誘電体多層膜を形成するので、特定の波長成分を透過させることが可能となり、光の色純度を向上させることができる。また、誘電体多層膜のペア数を変えて反射率を上げることで分光特性を制御することができる。
(6)本実施形態の電子機器によれば、上記した有機EL装置11を備えているので、正面方向に集光された光を出すことができ、表示品質(正面輝度など)を向上することが可能な電子機器(ヘッドマウントディスプレイ2000)を提供することができる。
なお、本発明の態様は、上記した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、本発明の態様の技術範囲に含まれるものである。また、以下のような形態で実施することもできる。
(変形例1)
上記したように、干渉フィルターは、各サブ画素34R,34G,34Bごと、スペーサー層53の膜厚を異ならせることに限定されず、図12に示すように構成してもよい。図12は、変形例の有機EL装置の構造を示す模式断面図である。図12に示す有機EL装置は、干渉フィルター150を構成するスペーサー層153において、赤色のサブ画素34Rと青色のサブ画素34Bとの膜厚を同じにしている。
上記したように、干渉フィルターは、各サブ画素34R,34G,34Bごと、スペーサー層53の膜厚を異ならせることに限定されず、図12に示すように構成してもよい。図12は、変形例の有機EL装置の構造を示す模式断面図である。図12に示す有機EL装置は、干渉フィルター150を構成するスペーサー層153において、赤色のサブ画素34Rと青色のサブ画素34Bとの膜厚を同じにしている。
具体的には、誘電体ミラー層151,152を次のような条件で構成する。λ0は530nmである。高屈折率層Hは、TiO2である。低屈折率層LはSiO2である。ペア数は、2.5ペア(i=2)である。またx=2.9である。このような条件で干渉フィルター150を構成すると、図13のように、赤色(R)だけでなく青色(B)の波長帯で透過ピークを得ることができる。図13は、変形例の有機EL装置の透過特性を示すグラフである。
本変形例のようなマイクロキャビディー構造を備えた有機EL装置であれば、干渉フィルター150に入射する色光は、RGBの各サブ画素34R,34G,34Bの色に概ね調光されている。よって、図13の透過特性のように、赤(R)と青(B)とのサブ画素で共通に利用することができる。
また、これ以外にも、各色の波長帯で透過ピークを得ることができれば、スペーサー層53の膜厚を異ならせることなく、同じ膜厚になるように構成するようにしてもよい。
(変形例2)
上記したように、サブ画素34ごとに膜厚の異なるスペーサー層53を形成するのに、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を用いることに限定されず、例えば、マスクを用いて3回成膜することにより形成するようにしてもよい。
上記したように、サブ画素34ごとに膜厚の異なるスペーサー層53を形成するのに、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を用いることに限定されず、例えば、マスクを用いて3回成膜することにより形成するようにしてもよい。
(変形例3)
上記したように、透過型の有機EL装置11を例に説明してきたが、反射型の有機EL装置に適用するようにしてもよい。また、トップエミッション構造の有機EL装置11であることに限定されず、ボトムエミッション構造の有機EL装置に適用するようにしてもよい。
上記したように、透過型の有機EL装置11を例に説明してきたが、反射型の有機EL装置に適用するようにしてもよい。また、トップエミッション構造の有機EL装置11であることに限定されず、ボトムエミッション構造の有機EL装置に適用するようにしてもよい。
(変形例4)
上記したように、サブ画素の配置は、ストライプ配置に限定されず、モザイク配置やデルタ配置を用いるようにしてもよい。
上記したように、サブ画素の配置は、ストライプ配置に限定されず、モザイク配置やデルタ配置を用いるようにしてもよい。
(変形例5)
上記したように、発光素子27の共振構造(マイクロキャビディー構造)は、絶縁層44の膜厚をサブ画素ごとに変えて、反射層43と共通電極25との光路長を変えているが、この方法に限定されず、例えば、画素電極24の厚みを変えることにより、反射層43と共通電極25との光路長を変えるようにしてもよい。
上記したように、発光素子27の共振構造(マイクロキャビディー構造)は、絶縁層44の膜厚をサブ画素ごとに変えて、反射層43と共通電極25との光路長を変えているが、この方法に限定されず、例えば、画素電極24の厚みを変えることにより、反射層43と共通電極25との光路長を変えるようにしてもよい。
(変形例6)
上記したように、干渉フィルター50を構成する一対の誘電体ミラー層51,52は、誘電体多層膜で構成されていることに限定されず、例えば、Ag系半反射ミラー(Ag/pd、Ag/Mg、Ag/C、APCなど)で構成したり、Ag系と誘電体多層膜の複合ミラーで構成するようにしてもよい。
上記したように、干渉フィルター50を構成する一対の誘電体ミラー層51,52は、誘電体多層膜で構成されていることに限定されず、例えば、Ag系半反射ミラー(Ag/pd、Ag/Mg、Ag/C、APCなど)で構成したり、Ag系と誘電体多層膜の複合ミラーで構成するようにしてもよい。
(変形例7)
上記したように、ガラスなどからなる第1基材31上にTFT21などを設ける構造に限定されず、例えば、シリコン基板上に電界効果トランジスターを設ける構造に適用するようにしてもよい。
上記したように、ガラスなどからなる第1基材31上にTFT21などを設ける構造に限定されず、例えば、シリコン基板上に電界効果トランジスターを設ける構造に適用するようにしてもよい。
11…有機EL装置、12…走査線、13…データ線、14…電源線、15…データ線駆動回路、16…走査線駆動回路、21…スイッチング用TFT、22…保持容量、23…TFT素子、24…第1電極としての画素電極、25…第2電極としての共通電極、26…機能層、27…発光素子、31…基板としての第1基材、32…表示領域、32a…実表示領域、32b…ダミー領域、33…非表示領域、34,34R,34G,34B…サブ画素、35…検査回路、36…フレキシブル基板、37…駆動用IC、41…素子基板、42…フィルター基板、43…反射層、44…絶縁層、45…白色有機発光層、46…中間層、50,150…干渉フィルター、51,151…一対のミラー層を構成する第1誘電体ミラー層、52,152…一対のミラー層を構成する第2誘電体ミラー層、53,153…スペーサー層、54…保護層、61…第2基材、2000…ヘッドマウントディスプレイ、2001…表示部。
Claims (10)
- 基板と、
前記基板上に設けられた第1電極と、
前記第1電極に対向配置される第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極との間に配置された白色発光が得られる有機発光層と、
前記第2電極に積層された中間層と、
前記中間層に積層された干渉フィルターと、を備え、
前記干渉フィルターは、一対のミラー層と前記一対のミラー層に挟持された透光性のスペーサー層とを含むことを特徴とする有機EL装置。 - 請求項1に記載の有機EL装置であって、
前記第1電極と前記第2電極と前記有機発光層とを含む発光素子は、光共振構造を有することを特徴とする有機EL装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の有機EL装置であって、
前記一対のミラー層は、誘電体多層膜で構成されていることを特徴とする有機EL装置。 - 請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の有機EL装置であって、
前記干渉フィルターは、ソリッドエタロンであることを特徴とする有機EL装置。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の有機EL装置であって、
赤色光を射出する第1サブ画素と、緑色光を射出する第2サブ画素と、青色光を射出する第3サブ画素と、を有し、
前記スペーサー層は、前記スペーサー層における前記第1サブ画素、前記第2サブ画素、前記第3サブ画素のうち少なくとも1つのサブ画素の厚みが異なることを特徴とする有機EL装置。 - 基板上に、第1電極と、白色発光が得られる有機発光層と、第2電極と、を順に形成して発光素子を形成する発光素子形成工程と、
前記第2電極上に中間層を形成する中間層形成工程と、
前記中間層上に、一対のミラー層の一方である第1ミラー層を形成する第1ミラー層形成工程と、
前記第1ミラー層上に、スペーサー層を形成するスペーサー層形成工程と、
前記スペーサー層上に、前記一対のミラー層の他方である第2ミラー層を形成する第2ミラー層形成工程と、
を有することを特徴とする有機EL装置の製造方法。 - 請求項6に記載の有機EL装置の製造方法であって、
前記スペーサー層形成工程は、赤色光を透過する第1スペーサー層と、緑色光を透過する第2スペーサー層と、青色光を透過する第3スペーサー層と、を形成することを特徴とする有機EL装置の製造方法。 - 請求項6又は請求項7に記載の有機EL装置の製造方法であって、
前記発光素子は、光共振器を備える光共振構造を有することを特徴とする有機EL装置の製造方法。 - 請求項6乃至請求項8のいずれか一項に記載の有機EL装置の製造方法であって、
前記第1ミラー層形成工程及び前記第2ミラー層形成工程は、誘電体多層膜を用いて前記第1ミラー層及び前記第2ミラー層を形成することを特徴とする有機EL装置の製造方法。 - 請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の有機EL装置を備えることを特徴とする電子機器。
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JP2012157220A JP2014022091A (ja) | 2012-07-13 | 2012-07-13 | 有機el装置、有機el装置の製造方法、及び電子機器 |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9570710B2 (en) | 2014-09-15 | 2017-02-14 | Samsung Display Co., Ltd. | Organic light-emitting display apparatus and method of manufacturing the same including RGB insulating layer configuration |
JP2018125302A (ja) * | 2018-05-01 | 2018-08-09 | セイコーエプソン株式会社 | 電気光学装置及びその製造方法、電子機器 |
US10490776B2 (en) | 2014-12-25 | 2019-11-26 | Seiko Epson Corporation | Electro-optical apparatus, manufacturing method thereof, and electronic device |
CN111903192A (zh) * | 2018-03-30 | 2020-11-06 | 索尼半导体解决方案公司 | 显示装置、显示装置的制造方法以及电子设备 |
-
2012
- 2012-07-13 JP JP2012157220A patent/JP2014022091A/ja active Pending
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