JP2017220452A - 有機el装置、有機el装置の製造方法、および電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも光路長が異なる第1画素(副画素PE−R)と第2画素(副画素PE−G)を有する電気光学装置1であって、第1画素と第2画素は、反射層43と、保護層44と、第1光路長調整層60aと、第2光路長調整層60bと、第1電極E1と、発光機能層46と、第2電極E2とを備え、保護層44は、第1光路長調整層60aと第2光路長調整層60bを形成する窒化珪素(SiN)よりも屈折率が低い酸化珪素(SiO2)で形成する。
【選択図】図8
Description
この態様によれば、第1電極の屈折率と、保護層よりも第1電極側に配置される光路長調整層の屈折率との差が、第1電極の屈折率と保護層の屈折率との差よりも小さい。したがって、この態様によれば、第1電極の屈折率と光路長調整層の屈折率との差が、第1電極の屈折率と保護層の屈折率との差よりも大きい場合と比較して、第1電極の屈折率と光路長調整層の屈折率との差を小さくすることが可能となる。これにより、第1電極の屈折率と光路長調整層の屈折率との差が、第1電極の屈折率と保護層の屈折率との差よりも大きい場合と比較して、屈折率界面を減らすことができ、その結果、輝度の低下を防ぐことができる。
なお、光路長調整層の屈折率は、第1電極の屈折率と同等であることが好ましく、具体的には、光路長調整層の屈折率と第1電極の屈折率との差が0.1以内であることが好ましい。
なお、光路長調整層の屈折率は、第1電極の屈折率と同等であることが好ましく、具体的には、光路長調整層の屈折率と第1電極の屈折率との差が0.1以内であることが好ましい。
例えば、反射層43はアルミニウムを含んで構成し、その上に保護層44を屈折率1.8の窒化珪素(SiN)で構成した場合、波長550nmでの反射率は86.8%である。これに対して、本実施形態では、例えば、保護層44を屈折率1.45の酸化珪素(SiO2)として構成する。この場合、波長550nmでの反射率は89.0%である。また、本実施形態のように、保護層44を屈折率1.45の酸化珪素(SiO2)として構成する場合、他の可視光の波長域における反射率は、保護層44を屈折率1.8の窒化珪素(SiN)で構成した場合と比較して、2〜3%程度向上する。尚、本願発明では、共振構造を採用している為、反射層43と第2電極E2との間で多重に反射されるので、反射層43と保護層44との界面での反射率が取り出される光の強度に大きく影響する。
D={(2πm+φL+φU)/4π}λ・・・(1)
図5Aは比較例1の電気光学装置の断面図であり、図5Bは比較例1の電気光学装置の各層に用いた材料と層厚とを模式的に示す図である。
図5Aに示すように、比較例1に係る電気光学装置においては、絶縁層LDの表面に反射層43が設けられ、反射層43の表面に保護層44−1が設けられている。また、比較例1に係る電気光学装置のうち、副画素PE−Rにおいては、保護層44−1の表面に第1光路長調整層60a1が設けられ、第1光路長調整層60a1の表面に第2光路長調整層60b1が設けられ、第2光路長調整層60b1の表面に第1電極E1が設けられている。また、比較例1に係る電気光学装置のうち、副画素PE−Gにおいては、保護層44−1の表面に第2光路長調整層60b1が設けられ、第2光路長調整層60b1の表面に第1電極E1が設けられている。また、比較例1に係る電気光学装置のうち、副画素PE−Bにおいては、保護層44−1の表面に第1電極E1が設けられている。そして、比較例1に係る電気光学装置においては、保護層44−1、第1光路長調整層60a1、及び、第2光路長調整層60b1を覆い、且つ、複数の第1電極E1を互いに区画するように画素定義層65が設けられ、画素定義層65及び第1電極E1を覆うように発光機能層46が設けられ、発光機能層46の表面に第2電極E2が設けられている。図5Aに示す通り、副画素PE−R、PE−G、PE−Bの間において、第1光路長調整層60a1、第2光路長調整層60b1、及び第1電極E1は、独立して制御できるように分離されている。したがって、副画素PE−R、PE−G、PE−Bの間には、第1光路長調整層60a1、第2光路長調整層60b1、及び第1電極E1により段差が形成される。
比較例1は、図5Bに示すように、保護層44−1を窒化珪素(SiN)で形成し、層厚は73nmとした。また、比較例1は、第1電極E1と、第1光路長調整層60a1および第2光路長調整層60b1とを酸化インジウムスズ(ITO)で兼用した構造となっている。すなわち、比較例1において、第1光路長調整層60a1および第2光路長調整層60b1は、第1電極E1としても機能し、第1光路長調整層60a1および第2光路長調整層60b1は導電膜で構成されている。副画素PE−Rにおいて、第1光路長調整層60a1を形成する酸化インジウムスズ(ITO)の層厚は、55nmとした。また、副画素PE−Rと副画素PE−Gにおいて第2光路長調整層60b1を形成する酸化インジウムスズ(ITO)の層厚は、35nmとした。そして、各色の副画素において正孔注入層(HIL)の下層に形成された第1電極E1を形成する酸化インジウムスズ(ITO)の層厚は、20nmとした。
図6は比較例2の電気光学装置の各層に用いた材料と層厚とを模式的に示す図である。比較例2は、図6に示すように、保護層44−2を窒化珪素(SiN)で形成したところは比較例1と同様であるが、層厚は45nmとした。また、比較例2は、正孔注入層(HIL)の下層に形成される第1電極E1として酸化インジウムスズ(ITO)を用いたところも比較例1と同様であり、その層厚も比較例1と同様に20nmとした。しかし、比較例2においては、第1光路長調整層60a2および第2光路長調整層60b2として、屈折率が酸化インジウムスズ(ITO)よりも低い酸化珪素(SiO2)を用いたところは比較例1と異なっている。第1光路長調整層60a2として機能する酸化珪素(SiO2)の層厚は、56nmとした。また、第2光路長調整層60b2として機能する酸化珪素(SiO2)の層厚は、44nmとした。
図7Aは実施例1の電気光学装置1の断面図であり、図7Bは実施例1の電気光学装置1の各層に用いた材料と層厚とを模式的に示す図である。
図7Aに示すように、実施例1に係る電気光学装置1は、第3光路長調整層60cを形成したところが、図4に示した実施形態の電気光学装置1と異なっている。実施例1においては、副画素PE−Rでは、保護層44−3上に、第1光路長調整層60a3、第2光路長調整層60b3、および第3光路長調整層60c3が積層されており、第1光路長調整層60a3、第2光路長調整層60b3、および第3光路長調整層60c3により光路長調整が行われる。副画素PE−Gでは、保護層44−3上に、第2光路長調整層60b3および第3光路長調整層60c3が積層されており、第2光路長調整層60b3および第3光路長調整層60c3により光路長調整が行われる。副画素PE−Bでは、保護層44−3上に第3光路長調整層60c3が形成されており、第3光路長調整層60c3により光路長調整が行われる。図7Bに示すように、第1光路長調整層60a3、第2光路長調整層60b3、および第3光路長調整層60c3は、いずれも窒化珪素(SiN)で形成され、それぞれの層厚は、46nm、35nm、および45nmとした。実施例1において、「光路長調整層」は、第1光路長調整層60a3、第2光路長調整層60b3、および第3光路長調整層60c3の総称である。また、実施例1においては、保護層44−3として酸化珪素(SiO2)を用い、その層厚は、35nmとした。実施例1では、保護層44−3は、反射層43と接しており、増反射層としても機能している。
図8は実施例2の電気光学装置1の各層に用いた材料と層厚とを模式的に示す図である。実施例2は、保護層44−4として酸化珪素(SiO2)を用いたところは実施例1と同様である。実施例2においても保護層44−4は、反射層43と接しており、増反射層としても機能している。しかし、保護層44−4は、層厚を111nmとしたところが実施例1と異なる。保護層44−4としての酸化珪素(SiO2)の層厚が薄い場合には、プロセス上のリスクがあるので、実施例2ではこのリスクを回避するために層厚を厚くしている。また、実施例2では、保護層44−4として酸化珪素(SiO2)の層厚を厚くするために、副画素PE−Bには光路長調整層を設けていないところも実施例1と異なる。つまり、実施例2では、図4に示した実施形態の電気光学装置1と同様に、光路長調整層は第1光路長調整層60a4と第2光路長調整層60b4とから構成されている。実施例2において、「光路長調整層」は、第1光路長調整層60a4および第2光路長調整層60b4の総称である。
実施例2においては、副画素PE−Rでは、保護層44−4上に、第1光路長調整層60a4および第2光路長調整層60b4が積層されており、第1光路長調整層60a4および第2光路長調整層60b4により光路長調整が行われる。副画素PE−Gでは、保護層44−4上に、第2光路長調整層60b4が形成されており、第2光路長調整層60b4により光路長調整が行われる。副画素PE−Bでは、保護層44−4上に光路長調整層は形成されていない。第1光路長調整層60a4と第2光路長調整層60b4とは、窒化珪素(SiN)で形成し、それぞれの層厚は、実施例1と同様に、46nm、および35nmとした。
図9は実施例3の電気光学装置1の各層に用いた材料と層厚とを模式的に示す図である。実施例3は、第1光路長調整層60a5と第2光路長調整層60b5とを、酸化タンタル(Ta2O5)で形成したところが実施例2と異なる。実施例3において、「光路長調整層」は、第1光路長調整層60a5および第2光路長調整層60b5の総称である。
実施例3においては、副画素PE−Rでは、保護層44−4上に、第1光路長調整層60a5および第2光路長調整層60b5が積層されており、第1光路長調整層60a5および第2光路長調整層60b5により光路長調整が行われる。副画素PE−Gでは、保護層44−4上に、第2光路長調整層60b5が形成されており、第2光路長調整層60b5により光路長調整が行われる。第1光路長調整層60a5および第2光路長調整層60b5のそれぞれの層厚は、44nm、および34nmとした。
実施例3においても副画素PE−Bには光路長調整層を設けていない。酸化タンタル(Ta2O5)の屈折率も酸化インジウムスズ(ITO)に近いため、屈折率界面は、保護層44としての酸化珪素(SiO2)と、第1光路長調整層60a5としての酸化タンタル(Ta2O5)との間だけとなる。また、実施例3では、屈折率が酸化珪素(SiO2)よりも高い酸化タンタル(Ta2O5)を第1光路長調整層60a5および第2光路長調整層60b5として用いているため、比較例2と比較すると、各層の層厚を10nm程度薄くできる。その結果、各画素間の段差を小さくすることができる。なお、実施例3においても保護層44−4は、反射層43と接しており、増反射層としても機能している。
図10は実施例4の電気光学装置1の各層に用いた材料と層厚とを模式的に示す図である。実施例4は、保護層44−4として、各画素で共通の第3光路長調整層60c4を設けたところが実施例2と異なる。第3光路長調整層60c4は窒化珪素(SiN)で形成し、層厚は73nmとした。第1光路長調整層60a6と第2光路長調整層60b6は、実施例2と同様に窒化珪素(SiN)で形成し、層厚はそれぞれ51nm、および37nmとした。
実施例4において、「光路長調整層」は、第1光路長調整層60a6、第2光路長調整層60b6、および第3光路長調整層60c4の総称である。また、実施例4において、第3光路長調整層60c4は、「保護層」としても機能する。
実施例4においては、副画素PE−Rでは、反射層43上に、第3光路長調整層60c4、第1光路長調整層60a6、および第2光路長調整層60b6が積層されており、第3光路長調整層60c4、第1光路長調整層60a6、および第2光路長調整層60b6により光路長調整が行われる。副画素PE−Gでは、反射層43上に、第3光路長調整層60c4および第2光路長調整層60b6が形成されており、第3光路長調整層60c4および第2光路長調整層60b6により光路長調整が行われる。副画素PE−Bでは、反射層43上に、第3光路長調整層60c4が形成されており、第3光路長調整層60c4により光路長調整が行われる。
実施例4においては、酸化珪素(SiO2)から形成される保護層44を有さないため、屈折率界面は存在していない。実施例4においては、第1光路長調整層60a6、第2光路長調整層60b6、および第3光路長調整層60c4の屈折率は、第1電極E1と同等かもしくは第1電極E1よりも高い。
なお、本実施例では、各副画素で共通の第3光路長調整層60c4を反射層43上に形成したが、変形例として、各副画素で共通の第3光路長調整層60c4を、第1光路長調整層60a6および第2光路長調整層60b6の上に形成してもよい。
次に、各実施例および各比較例の光学特性の比較について図11ないし図14を参照しつつ説明する。図11は、各実施例および各比較例の電気光学装置において同一の輝度で白色表示を行った際の消費電力を示す図である。図11においては、消費電力を比較例1で規格化して示している。図11から分かるように、比較例1および比較例2よりも、実施例1ないし実施例3の方が、15%程度、低消費電力化が図られている。比較例1では増反射層として機能する層が存在しないのに対し、実施例1ないし実施例3は、いずれも保護層44が増反射層としても機能している。そのため、実施例1ないし実施例3の輝度が比較例1よりも増大し、低消費電力化を実現できたと考えられる。比較例2には、増反射層50が存在しているが、上述したように屈折率界面が実施例1ないし実施例3よりも多くなり、輝度が低下したと考えられる。なお、実施例4は、第3光路長調整層60c4は窒化珪素(SiN)により形成され、増反射層として機能する保護層44を有していないため、実施例1ないし実施例3に比べて輝度が低下したと考えられる。
比較例1は、反射層43はアルミニウムを含んで構成し、その上に保護層44−1を屈折率1.8の窒化珪素(SiN)で構成したので、波長550nmでの反射率は86.8%であり、反射層43の反射面での吸収がある。これに対し、実施例1では保護層44−3を屈折率1.45の酸化珪素(SiO2)として構成している為、波長550nmでの反射率は89.0%となっている。また、比較例2では、増反射層50と保護層44−2との界面、第1光路長調整層60a2又は第2光路長調整層60b2と保護層44−2との界面、及び第2光路長調整層60b2と第1電極E1との界面に、それぞれ屈折率界面がある。したがって、3つの屈折率界面がある。これに対し、実施例1では屈折率界面は1つである。具体的には、第1光路長調整層60a3、第2光路長調整層60b3、および第3光路長調整層60c3のいずれかと保護層44−3との間に、屈折率界面があるだけである。以上の構成により、実施例1の消費電力が84.7%に低減したものと考えられる。
実施例2でも実施例1と同様、反射層の反射面での反射率は89.0%となっている。また、実施例2でも屈折率界面は1つとなっている。具体的には、第1光路長調整層60a4、第2光路長調整層60b4、または、第1電極E1と保護層44−4との間に、屈折率界面があるだけである。以上の構成により、第1実施例の消費電力が86.4%に低減したものと考えられる。実施例3も、実施例2と同様、消費電力が86.0%に低減したものと考えられる。
実施例4では、反射層43はアルミニウムを含んで構成し、反射層43上に、酸化珪素(SiO2)から形成される保護層44−4の代わりに、屈折率1.8の窒化珪素(SiN)から形成される第3光路長調整層60c4を構成したので、波長550nmでの反射率は86.8%である。また、実施例4では、第1電極E1と反射層43との間には、光路長調整層としての、第1光路長調整層60a6、第2光路長調整層60b6、および第3光路長調整層60c4を、屈折率1.8の窒化珪素(SiN)で形成したので、屈折率界面が存在していない。したがって、実施例4の消費電力が94.5%に低減したものと考えられる。
図13から分かるように、実施例1ないし実施例4においては、各画素間の段差が、比較例1および比較例2よりも小さい。これは、実施例1ないし実施例4においては、光路長調整層を、屈折率が酸化珪素(SiO2)よりも高く、酸化インジウムスズ(ITO)と同程度あるいは酸化インジウムスズ(ITO)よりも高い、窒化珪素(SiN)により形成しているためと考えられる。各画素間の段差が大きくなると、発光機能層46に局所的に薄い箇所ができるため、特に低輝度では画素外に余分な電流が流れて色安定性が低下する。しかし、実施例1ないし実施例4は、比較例1および比較例2に比べて各画素の段差が小さいため、図12から分かるように、比較例1および比較例2よりも色安定性が良い。
ダークスポットは、封止層70に亀裂が入り、電気光学装置内に水が入り込むことにより発生すると考えられる。図14から分かるように、実施例1ないし実施例3は、いずれも比較例1および比較例2よりも信頼性異常が発生するまでの時間が長い。これは、実施例1ないし実施例3は、いずれも比較例1および比較例2よりも画素間の段差が小さいので、封止層70に亀裂が入り難いためであると考えられる。実施例4は、光路長調整層が3層であるために画素間の段差が、実施例1ないし実施例3よりも大きくなるが、光路長調整層として窒化珪素(SiN)を用いているので、光路長調整層として酸化珪素(SiO2)を用いている比較例2よりは画素間の段差が小さい。その結果、実施例4は、信頼性異常が発生するまでの時間は、比較例2よりは長くなっている。
本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に述べる各種の変形が可能である。また、各実施形態及び各変形例を適宜組み合わせてもよいことは勿論である。
この発明は、各種の電子機器に利用され得る。図15ないし図17は、この発明の適用対象となる電子機器の具体的な形態を例示するものである。
Claims (10)
- 光路長が異なる第1画素と第2画素を有する有機EL装置であって、
前記第1画素と前記第2画素は、
反射層と、
第1電極と、
第2電極と、
前記第1電極及び前記第2電極の間に設けられた発光機能層と、
前記第1電極及び前記反射層の間に設けられた保護層と、
前記第1電極及び前記保護層の間に設けられ前記第1画素と前記第2画素において膜厚が異なる光路長調整層と、
を備え、
前記光路長調整層は、絶縁層であり、前記保護層よりも屈折率が高い、
ことを特徴とする有機EL装置。 - 前記第1電極の屈折率と前記光路長調整層の屈折率との差は、
前記第1電極の屈折率と前記保護層の屈折率との差よりも小さい、
ことを特徴とする、請求項1に記載の有機EL装置。 - 前記保護層は、前記反射層と接する、
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の有機EL装置。 - 前記保護層は、酸化珪素である、
ことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一に記載の有機EL装置。 - 前記光路長調整層は、窒化珪素、酸化チタン、酸化タンタル、酸化アルミニウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化ハフニウムのいずれかの材料を含む、
ことを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一に記載の有機EL装置。 - 前記第1画素と前記第2画素の他に、第3画素を含み、当該第3画素は前記光路長調整層を含まない、
ことを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか一に記載の有機EL装置。 - 光路長が異なる第1画素と第2画素を有する有機EL装置であって、
前記第1画素と前記第2画素は、
反射層と、
第1電極と、
第2電極と、
前記第1電極及び前記第2電極の間に設けられた発光機能層と、
前記第1電極及び前記反射層の間に設けられ前記第1画素と前記第2画素において膜厚が異なる光路長調整層と、
前記反射層及び前記光路長調整層の間に設けられた保護層と、
を備え、
前記光路長調整層は、絶縁層であり、
前記第1電極の屈折率と前記光路長調整層の屈折率の差は、前記第1電極の屈折率と前記保護層の屈折率の差よりも小さい、
ことを特徴とする有機EL装置。 - 光路長が異なる第1画素と第2画素を有する有機EL装置の製造方法であって、
反射層を形成する工程と、
保護層を形成する工程と、
前記第1画素と前記第2画素において膜厚が異なる光路長調整層を絶縁材料により形成する工程と、
第1電極を形成する工程と、
発光機能層を形成する工程と、
第2電極を形成する工程と、を備え、
前記光路長調整層は、前記保護層よりも屈折率が高い、
ことを特徴とする有機EL装置の製造方法。 - 光路長が異なる第1画素と第2画素を有する有機EL装置の製造方法であって、
反射層を形成する工程と、
保護層を形成する工程と、
前記第1画素と前記第2画素において膜厚が異なる光路長調整層を絶縁材料により形成する工程と、
第1電極を形成する工程と、
発光機能層を形成する工程と、
第2電極を形成する工程と、を備え、
前記第1電極の屈折率と前記光路長調整層の屈折率の差は、前記第1電極の屈折率と前記保護層の屈折率の差よりも小さい、
ことを特徴とする有機EL装置の製造方法。 - 請求項1から請求項7の何れかの有機EL装置を備える電子機器。
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