(57)【要約】【課題】マイクロキャビティ構造が適用された発光装置における発光効率を向上させる。【解決手段】複数の発光素子２２０，２３０，２４０を有する発光装置において、前記複数の発光素子それぞれは、反射電極１０１、透明電極１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ、複数の発光層１０３，１０４，１０５及び半透過・半反射電極１０７の順に積層された構造を有し、前記複数の発光層は、それぞれ異なる色の光を発する層であり、前記複数の発光素子の中で前記反射電極に最も近い位置に設けられた発光層１０３からの光の強度を増強して射出する発光素子２２０における透明電極１０２ａの表面粗さが、その他の発光素子２３０，２４０における透明電極１０２ｂ，１０２ｃの表面粗さよりも大きいことを特徴とする発光装置である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光素子を有する発光装置において、
前記複数の発光素子それぞれは、反射電極、透明電極、複数の発光層及び半透過・半反射電極の順に積層された構造を有し、
前記複数の発光層は、それぞれ異なる色の光を発する層であり、
前記複数の発光素子の中で前記反射電極に最も近い位置に設けられた発光層からの光の強度を増強して外部に射出する発光素子における透明電極の表面粗さが、その他の発光素子における透明電極の表面粗さよりも大きいことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記反射電極に最も近い位置に設けられた発光層からの光の強度を増強して外部に射出する前記発光素子における透明電極は、多結晶の導電性酸化物を有し、
前記その他の発光素子における透明電極は、非晶質の導電性酸化物を有することを特徴とする発光装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記反射電極に最も近い位置に設けられた発光層からの光の強度を増強して外部に射出する前記発光素子における透明電極の表面は、多結晶の導電性酸化物を有しており、
前記その他の発光素子における透明電極の表面は、非晶質の導電性酸化物を有していることを特徴とする発光装置。
【請求項４】
請求項２または３において、
前記多結晶の導電性酸化物がＩＴＯ、酸化亜鉛、アルミニウム−亜鉛酸化物、ガリウム−亜鉛酸化物、またはフッ素−錫酸化物であり、
前記非晶質の導電性酸化物がインジウム−亜鉛酸化物、またはインジウム−タングステン酸化物であることを特徴とする発光装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項において、
前記複数の発光素子は、それぞれ異なる色のカラーフィルタを有することを特徴とする発光装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項において、
前記複数の発光素子それぞれの前記透明電極は厚さが異なることを特徴とする発光装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項において、
前記複数の発光素子は、青色を呈する光が取り出される第１の発光素子、緑色を呈する光が取り出される第２の発光素子及び赤色を呈する光が取り出される第３の発光素子を有し、
前記第１の発光素子、前記第２の発光素子及び前記第３の発光素子のそれぞれは、前記複数の発光層を有し、
前記複数の発光層は、青色を呈する光を発する第１の発光層、緑色を呈する光を発する第２の発光層及び赤色を呈する光を発する第３の発光層を有することを特徴とする発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロキャビティ構造を有する発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬディスプレイをフルカラー化する一つの技術にタンデム構造の白色発光素子とカラーフィルタを組み合わせる手法がある。タンデム構造とは複数の発光ユニットが積層された構造である。なお、本明細書等において、発光ユニットとは、両端から注入された電子と正孔が再結合する領域を１つ以上有する層または積層体をいう。タンデム構造の発光素子は、少ない電流で高い輝度が得られる発光素子である。例えば一つの発光ユニットを有する発光素子と比較した場合において、二つの発光ユニットが積層された発光素子では、それぞれの発光ユニットが半分の密度の電流を流すことによって、同等の発光を得ることができる。例えば電極間に一の構成の発光ユニットをｎ個積層する構成とすれば、電流密度を上昇させることなくｎ倍の輝度を実現できる。
【０００３】
このようなタンデム構造の白色発光素子とカラーフィルタを組み合わせる手法は、副画素、例えばＲＧＢの３つの副画素のそれぞれに設けられる発光層を別々に形成する必要がないため、歩留まりが向上すると共に高精細のディスプレイを作製しやすいというメリットがある。さらに、この白色発光素子とカラーフィルタが適用された画素にマイクロキャビティ構造を適用することにより、各副画素からの発光の色純度を高めることができる。
【０００４】
特に、トップエミッション型の発光素子では、基板側から反射電極、ＥＬ層、半透過・半反射電極の順に形成し、反射電極とＥＬ層の間に光学調整層として透過電極を形成することにより、マイクロキャビティ構造が適用された発光素子を比較的容易に形成することができる。図６に、マイクロキャビティ構造が適用された発光素子とカラーフィルタを備える画素の構成例を示す。
【０００５】
図６に示す従来の発光装置は、反射電極５０１、透明電極５０２、ＥＬ層５０６、半透過・半反射電極５０７の順に積層された発光素子を有し、その発光素子上に赤色カラーフィルタ（ＣＦ Ｒｅｄ）、緑色カラーフィルタ（ＣＦ Ｇｒｅｅｎ）、青色カラーフィルタ（ＣＦ Ｂｌｕｅ）が配置されている。
【０００６】
ＥＬ層５０６は、第１の発光層５０３を有する第1の発光ユニット５０８、中間層５０９、第２の発光層５０４および第３の発光層５０５を有する第２の発光ユニット５１０を順に積層した構造を有している。第１の発光層５０３は青色を呈する光を発する層であり、第２の発光層５０４は緑色を呈する光を発する層であり、第３の発光層５０５は赤色を呈する光を発する発光層である。また、中間層５０９は、例えば電子注入バッファ層、電子リレー層、及び電荷発生層が陽極側から順次積層された構造であるとよい。
【０００７】
上記の発光装置はマイクロキャビティ構造を採用している。反射鏡として機能する反射電極５０１と半透過・半反射電極５０７との間の光学長Ｌを調整することで、ＥＬ層５０６で発光した光が反射電極５０１と半透過・半反射電極５０７との間で反射を繰り返し、選択的に特定波長の光の強度を増強して外部に射出することが可能となる。
【０００８】
上記の発光装置においてフルカラー化するには１つの表示パネル内で光の強度を増強すべき波長が例えば赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂの３種類存在する。従って、ＲＧＢの３つの副画素それぞれに対応する光の色の波長を増強する必要があり、そのために、透明電極５０２の厚さを変えることによってＲＧＢの３つの光の波長に対応する光学長Ｌを形成している（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−１９７０１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述した発光装置においても更なる発光効率の向上が求められている。
【００１１】
発光効率の向上のために、反射電極に反射率の高い材料を用いることが有効である。しかしながら、反射率の高い材料を用いた場合であっても発光効率が向上しない場合がある。例えば、反射率の高い材料を反射電極に用いて、図６に示す素子構造を作製した場合、全ての発光素子の透明電極を同じ材質で作製すると、効率が向上する発光素子と、反対に効率が低下してしまう発光素子とが混在してしまう場合がある。
【００１２】
本発明の一態様は、マイクロキャビティ構造が適用された発光装置における発光効率の向上を課題の一とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一態様は、複数の発光素子を有する発光装置において、前記複数の発光素子それぞれは、反射電極、透明電極、複数の発光層及び半透過・半反射電極の順に積層された構造を有し、前記複数の発光層は、それぞれ異なる色の光を発する層であり、前記複数の発光素子の中で前記反射電極に最も近い位置に設けられた発光層からの光の強度を増強して射出する発光素子における透明電極の表面粗さが、その他の発光素子における透明電極の表面粗さよりも大きいことを特徴とする発光装置である。
【００１４】
また、上記本発明の一態様において、前記反射電極に最も近い位置に設けられた発光層からの光の強度を増強して射出する前記発光素子における透明電極は、多結晶の導電性酸化物を有し、前記その他の発光素子における透明電極は、非晶質の導電性酸化物を有するとよい。
【００１５】
また、上記本発明の一態様において、前記反射電極に最も近い位置に設けられた発光層からの光の強度を増強して射出する前記発光素子における透明電極の表面は、多結晶の導電性酸化物を有しており、前記その他の発光素子における透明電極の表面は、非晶質の導電性酸化物を有しているとよい。
【００１６】
また、上記本発明の一態様において、前記多結晶の導電性酸化物がＩＴＯ、酸化亜鉛、アルミニウム−亜鉛酸化物、ガリウム−亜鉛酸化物、またはフッ素−錫酸化物であり、
前記非晶質の導電性酸化物がインジウム−亜鉛酸化物、またはインジウム−タングステン酸化物であるとよい。
【００１７】
また、上記本発明の一態様において、前記複数の発光素子は、それぞれ異なる色のカラーフィルタを有するとよい。
【００１８】
また、上記本発明の一態様において、前記複数の発光素子それぞれの前記透明電極は厚さが異なるとよい。
【００１９】
また、上記本発明の一態様において、前記複数の発光素子は、青色を呈する光が取り出される第１の発光素子、緑色を呈する光が取り出される第２の発光素子及び赤色を呈する光が取り出される第３の発光素子を有し、前記第１の発光素子、前記第２の発光素子及び前記第３の発光素子のそれぞれは、前記複数の発光層を有し、前記複数の発光層は、青色を呈する光を発する第１の発光層、緑色を呈する光を発する第２の発光層及び赤色を呈する光を発する第３の発光層を有するとよい。
【００２０】
なお、本明細書中における発光装置は、発光素子を画素（または副画素）に備える表示装置を含むものとする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の一態様を適用することで、マイクロキャビティ構造が適用された発光装置における発光効率の向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一態様に係る発光装置を示す模式図。
【図２】（Ａ）は多結晶の導電性酸化膜を示す模式図、（Ｂ）は非晶質の導電性酸化膜を示す模式図。
【図３】（Ａ）は本発明の一態様の表示装置に用いることができる表示パネルの構造の上面図、（Ｂ）は（Ａ）の切断線Ａ−ＢおよびＣ−Ｄにおける断面を含む構造の側面図。
【図４】高反射率材料であるＡＰＣ膜（ＡＰＣとは、いわゆるＡｇ：銀、Ｐｄ：パラジウム、Ｃｕ：銅の合金材料を称する）と非晶質インジウム-亜鉛酸化膜の積層膜の断面を示すＴＥＭ像。
【図５】ＡＰＣ膜と多結晶ＩＴＯ膜の積層膜の断面を示すＴＥＭ像。
【図６】従来の発光装置を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００２４】
［実施の形態１］
図１は、本発明の一態様に係る発光装置を示す模式図である。この発光装置は、トップエミッション型の白色発光素子（発光素子２２０、２３０、２４０）を有し、各々の発光素子は、基板（図示せず）側から反射電極１０１、発光性の有機化合物を含む層（以下「ＥＬ層」ともいう。）１０６、半透過・半反射電極１０７の順に積層され、反射電極１０１とＥＬ層１０６の間には光学調整層として透明電極１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃのいずれかが形成されている。透明電極１０２ａ、透明電極１０２ｂ、透明電極１０２ｃは、厚さが異なり、この順に厚さが厚く形成されている。これにより、反射鏡として機能する反射電極１０１と半透過・半反射電極１０７との間の光学長Ｌを調整し、ＥＬ層１０６で発光した光を選択的に増強して外部に射出することが可能となる。その結果、マイクロキャビティ構造が適用された発光素子を形成することができる。
【００２５】
半透過・半反射電極１０７と、透明電極１０２ａ（又は１０２ｂ，１０２ｃ）のいずれか一方が陽極として機能し、他方が陰極として機能する。本実施の形態では、半透過・半反射電極１０７を陰極とし、透明電極１０２ａ（又は１０２ｂ，１０２ｃ）を陽極として用いる。また透明電極１０２ａ（又は１０２ｂ，１０２ｃ）と反射電極１０１とは接して設けられていてもよいし、間に透光性を有する層を有していてもよい。
【００２６】
陽極と陰極の間に、発光素子の閾値電圧より高い電圧を印加すると、ＥＬ層１０６に陽極側から正孔が注入され、陰極側から電子が注入される。注入された電子と正孔はＥＬ層１０６において再結合し、ＥＬ層１０６に含まれる発光物質が発光する。
【００２７】
ＥＬ層１０６は、第１の発光層１０３を有する第１の発光ユニット１０８、中間層１０９、第２の発光層１０４および第３の発光層１０５を有する第２の発光ユニット１１０を順に積層した構造を有している。
【００２８】
中間層１０９は少なくとも電荷発生層を含んで形成されていればよく、電荷発生層以外の層と積層された構成であってもよい。例えば、電子注入バッファ層、電子リレー層及び電荷発生層が順次積層された構造を適用することができる。
【００２９】
陰極側に設けられた第３の発光層１０５に注入された正孔は、陰極から注入された電子と再結合し、第３の発光層１０５に含まれる発光物質が発光する。また、陽極側から第２の発光層１０４に注入された正孔は、陰極側から注入された電子と再結合し、第２の発光層に含まれる発光物質が発光する。また、陽極側に設けられた第１の発光層１０３に陰極側から注入された電子は、陽極側から注入された正孔と再結合し、第１の発光層１０３に含まれる発光物質が発光する。よって、中間層１０９において発生した正孔と電子は、それぞれ異なる発光層において発光に至る。
【００３０】
なお、本実施の形態では、３つの発光層を形成しているが、２つの発光層を形成してもよいし、４つ以上の発光層を形成してもよい。また、本実施の形態では、２つの発光ユニットを形成しているが、３つ以上の発光ユニットを形成してもよい。
【００３１】
半透過・半反射電極１０７の上には第１のカラーフィルタ（ＣＦ）１１２、第２のカラーフィルタ（ＣＦ）１１３、第３のカラーフィルタ（ＣＦ）１１４のいずれかが配置されている。第１のカラーフィルタ１１２は第１の色を有し、第２のカラーフィルタ１１３は第２の色を有し、第３のカラーフィルタ１１４は第３の色を有している。
【００３２】
第１のカラーフィルタ１１２の下には第１の発光素子２２０が配置されており、第１の発光素子２２０は反射電極１０１、透明電極１０２ａ、ＥＬ層１０６及び半透過・半反射電極１０７を有している。第２のカラーフィルタ１１３の下には第２の発光素子２３０が配置されており、第２の発光素子２３０は反射電極１０１、透明電極１０２ｂ、ＥＬ層１０６及び半透過・半反射電極１０７を有している。第３のカラーフィルタ１１４の下には第３の発光素子２４０が配置されており、第３の発光素子２４０は反射電極１０１、透明電極１０２ｃ、ＥＬ層１０６及び半透過・半反射電極１０７を有している。
【００３３】
なお、本実施の形態では、３つの発光素子を形成しているが、異なる色の発光を呈する２つの発光素子を形成してもよいし、４つ以上の発光素子を形成してもよい。
【００３４】
第１の発光素子２２０における発光を取り出す発光層は第１の発光層１０３であり、第１の発光層１０３によって発せられる光の色は第１のカラーフィルタ１１２を透過する第１の色である。したがって、第１のカラーフィルタを透過した光１１２ａは第１の色である。ここで、第１の色は青色である。
第２の発光素子２３０における発光を取り出す発光層は第２の発光層１０４であり、第２の発光層１０４によって発せられる光の色は第２のカラーフィルタ１１３を透過する第２の色である。したがって、第２のカラーフィルタを透過した光１１２ｂは第２の色である。ここで、第２の色は緑色である。
第３の発光素子２４０における発光を取り出す発光層は第３の発光層１０５であり、第３の発光層１０５によって発さられる光の色は第３のカラーフィルタ１１４を透過する第３の色である。したがって、第３のカラーフィルタを透過した光１１２ｃは第３の色である。ここで、第３の色は赤色である。
【００３５】
図１中の破線矢印で示すように、第１〜第３の発光素子２２０，２３０，２４０の中で発光を取り出す発光層が反射電極１０１に最も近い位置に設けられた発光素子は第１の発光素子２２０であり、第１の発光素子２２０における透明電極１０２ａの表面粗さは、その他の発光素子（第２及び第３の発光素子２３０，２４０）における透明電極１０２ｂ，１０２ｃの表面粗さよりも大きい。
【００３６】
透明電極の表面粗さを異ならせる手段としては、透明電極１０２ａに多結晶の導電性酸化物材料を用い、透明電極１０２ｂ，１０２ｃに非晶質の導電性酸化物材料を用いる。これにより、透明電極１０２ａの表面粗さを大きくし、透明電極１０２ｂ，１０２ｃの表面粗さを小さくすることができる。
【００３７】
多結晶化しやすい導電性酸化物材料は、例えばＩＴＯ、酸化亜鉛、アルミニウム−亜鉛酸化物、ガリウム−亜鉛酸化物、またフッ素−錫酸化物などである。また、非晶質になりやすい導電性酸化物材料は、例えばインジウム−亜鉛酸化物、インジウム−タングステン酸化物である。なお、上述した材料を含む導電性酸化物膜は、その形成条件によって多結晶または非晶質のどちらにもなり得る場合もある。
【００３８】
図２（Ａ）に多結晶の導電性酸化膜の模式図を示す。多結晶の導電性酸化膜は例えば柱状の結晶粒が混在するため、その最表面に顕著な凹凸形状が形成される。
一方、図２（Ｂ）に非晶質の導電性酸化膜の模式図を示す。非晶質の導電性酸化膜は、結晶粒が存在しないため、その最表面の形状は比較的なだらかな形状となる。さらに、非晶質の導電性酸化膜の被形成面（反射電極１０１の表面）に凹凸があった場合にもこれを被覆することが可能で、非晶質の導電性酸化膜の最表面の平坦性を高めることができる。
【００３９】
本実施の形態によれば、第１〜第３の発光素子２２０，２３０，２４０の中で発光を取り出す発光層が反射電極１０１に最も近い位置に設けられた発光素子である第１の発光素子２２０における透明電極１０２ａの表面粗さを、その他の発光素子である第２及び第３の発光素子２３０，２４０それぞれにおける透明電極１０２ｂ，１０２ｃの表面粗さよりも大きくする。これにより、マイクロキャビティ構造が適用されたタンデム構造の発光装置（例えば有機ＥＬディスプレイ）の発光効率を向上させることができる。
【００４０】
なお、本実施の形態では、発光を取り出す発光層が反射電極１０１に最も近い位置に設けられた発光素子である第１の発光素子２２０における当該発光を取り出す発光層を第１の発光層１０３とし、第１の発光層１０３によって発せられる光の色を青色としているが、それに限定されることはなく、青色以外の発光を呈する発光層が、反射電極１０１に最も近い位置に設けられていてもよい。
【００４１】
［実施の形態２］
＜表示パネルの構成＞
本発明の一態様の表示装置に用いることができる表示パネルの構成を図３に示す。図３（Ａ）は本発明の一態様の表示装置に用いることができる表示パネルの構造の上面図であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）の切断線Ａ−ＢおよびＣ−Ｄにおける断面を含む構造の側面図である。
【００４２】
本実施の形態で例示して説明する表示パネル４００は、第１の基板４１０上に表示部４０１を有し、表示部４０１には画素４０２が複数設けられている。また、画素４０２には複数（例えば３つ）の副画素が設けられている（図３（Ａ））。この３つの副画素に図１に示す第１〜第３の発光素子２２０〜２４０を用いることができる。また、第１の基板４１０上には表示部４０１と共に当該表示部４０１を駆動するソース側の駆動回路部４０３ｓ、ゲート側の駆動回路部４０３ｇが設けられている。なお、駆動回路部を第１の基板４１０上ではなく外部に形成することもできる。
【００４３】
表示パネル４００は外部入力端子を備え、ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）４０９を介して、ビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。
【００４４】
シール材４０５は、第１の基板４１０と第２の基板４４０を貼り合わせ、その間に形成された空間４３１に表示部４０１が封止されている（図３（Ｂ）参照）。
【００４５】
表示パネル４００の断面を含む構造を図３（Ｂ）参照して説明する。表示パネル４００は、ソース側の駆動回路部４０３ｓと、画素４０２に含まれる、緑色を呈する光を射出する副画素４０２Ｇと、引き回し配線４０８を備える。なお、本実施の形態で例示する表示パネル４００の表示部４０１は、図中に示す矢印の方向に光を射出して、画像を表示する。
【００４６】
ソース側の駆動回路部４０３ｓはｎチャネル型トランジスタ４１３と、ｐチャネル型トランジスタ４１４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路を含む。なお、駆動回路はこの構成に限定されず、種々のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路またはＮＭＯＳ回路で構成しても良い。
【００４７】
引き回し配線４０８は外部入力端子から入力される信号をソース側の駆動回路部４０３ｓおよびゲート側の駆動回路部４０３ｇに伝送する。
【００４８】
副画素４０２Ｇは、スイッチング用のトランジスタ４１１と電流制御用のトランジスタ４１２と発光モジュール４５０Ｇとを有する。なお、発光モジュール４５０Ｇに図１に示す第２の発光素子２３０を用いることができる。また、トランジスタ４１１等の上には、絶縁層４１６と隔壁４１８とが形成されている。発光モジュール４５０Ｇは、反射膜と半透過・半反射膜と、反射膜と半透過・半反射膜の間に発光素子４２０Ｇとを有し、発光素子４２０Ｇが発する光を射出する半反射膜の側にカラーフィルタ４４１Ｇ（図１に示す第２のカラーフィルタ（ＣＦ）１１３に相当）が設けられている。本実施の形態で例示する発光モジュール４５０Ｇは、発光素子４２０Ｇの第１の電極４２１Ｇが反射膜（図１に示す反射電極１０１及び透明電極１０２ｂに相当）を、第２の電極４２２が半透過・半反射膜（図１に示す半透過・半反射電極１０７に相当）を兼ねる構成となっている。なお、表示部４０１が画像を表示する方向は、発光素子４２０Ｇが発する光が取り出される方向により決定される。
【００４９】
また、カラーフィルタ４４１Ｇを囲むように遮光性の膜４４２が形成されている。遮光性の膜４４２は表示パネル４００が外光を反射する現象を防ぐ膜であり、表示部４０１が表示する画像のコントラストを高める効果を奏する。なお、カラーフィルタ４４１Ｇと遮光性の膜４４２は、第２の基板４４０に形成されている。
【００５０】
絶縁層４１６は、トランジスタ４１１等の構造に由来して生じる段差を平坦化、または、トランジスタ４１１等への不純物の拡散を抑制するための、絶縁性の層であり、単一の層であっても複数の層の積層体であってもよい。隔壁４１８は開口部を有する絶縁性の層であり、発光素子４２０Ｇは隔壁４１８の開口部に形成される。
【００５１】
発光素子４２０Ｇは第１の電極４２１Ｇと、第２の電極４２２と、ＥＬ層４２３を含む。
【００５２】
＜トランジスタの構成＞
図３（Ａ）に例示する表示パネル４００には、トップゲート型のトランジスタが適用されているがこれに限られず、ボトムゲート型のトランジスタも適用することができる。ソース側の駆動回路部４０３ｓ、ゲート側の駆動回路部４０３ｇ並びに副画素にはさまざまな構造のトランジスタを適用できる。また、これらのトランジスタのチャネルが形成される領域には、さまざまな半導体を用いることができる。具体的には、アモルファスシリコン、ポリシリコン、単結晶シリコンの他、酸化物半導体などを用いることができる。
【００５３】
トランジスタのチャネルが形成される領域に単結晶半導体を用いると、トランジスタサイズを微細化することが可能となるため、表示部において画素をさらに高精細化することができる。
【００５４】
半導体層を構成する単結晶半導体としては、単結晶シリコン基板などの半導体基板の他、絶縁表面上に単結晶半導体層が設けられたＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用いることができる。
【００５５】
＜封止構造＞
本実施の形態で例示する表示パネル４００は、第１の基板４１０、第２の基板４４０、およびシール材４０５で囲まれた空間４３１に、発光素子を封止する構造を備える（図３参照）。
【００５６】
空間４３１は、不活性気体（窒素やアルゴン等）で充填される場合の他、樹脂で充填される場合もある。また、不純物（代表的には水および／または酸素）の吸着材（例えば、乾燥剤など）を空間４３１に導入しても良い。
【００５７】
シール材４０５および第２の基板４４０は、大気中の不純物（代表的には水および／または酸素）をできるだけ透過しない材料であることが望ましい。シール材４０５にはエポキシ系樹脂や、ガラスフリット等を用いることができる。
【００５８】
第２の基板４４０に用いることができる材料としては、ガラス基板や石英基板の他、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板や、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）等をその例に挙げることができる。
【００５９】
＜発光素子に用いることができる材料＞
次に、図１及び図３に示す発光素子に用いることができる具体的な材料について、反射電極、透明電極(陽極)、半透過・半反射電極(陰極)、ＥＬ層、電荷発生層、電子リレー層、並びに電子注入バッファ層の順に説明する。
【００６０】
＜反射電極に用いることができる材料＞
反射電極は、反射率の高い材料を用いることが好ましい。反射率が高いことで吸収による光の損失を低減でき、高い効率を得ることができる。反射率が高い材料としては銀または銀合金がある。
【００６１】
＜透明電極(陽極)に用いることができる材料＞
透明電極としては、多結晶の導電性酸化物材料と非晶質の導電性酸化物材料を用いる。そして陽極に用いる場合には仕事関数が大きいことが好ましい(具体的には４．０ｅＶ以上が好ましい)。但し、陽極と接して電荷発生層を設ける場合には、仕事関数を考慮せずに様々な導電性材料を陽極に用いることができる。具体的には、仕事関数の大きい材料だけでなく、仕事関数の小さい材料を用いることもできる。電荷発生層を構成する材料については後述する。多結晶の導電性酸化物材料としては、ＩＴＯ、酸化亜鉛、アルミニウム−亜鉛酸化物、ガリウム−亜鉛酸化物、フッ素−錫酸化物を、非晶質の導電性酸化物材料としては、インジウム−亜鉛酸化物、インジウム−タングステン酸化物を用いることができる。
【００６２】
＜透過・半反射電極(陰極)に用いることができる材料＞
透過・半反射電極１０７は、光吸収が少ない材料が好ましい。例えば薄膜の銀を使用することができるが、陰極として電子注入性を高めるためにマグネシウムのような仕事関数の小さい（具体的には４．０ｅＶ未満）材料を添加することが好ましい。しかし、透過・半反射電極１０７に接して電荷発生層を、ＥＬ層１０６との間に設ける場合、陰極は仕事関数の大小に関わらず様々な導電性材料を用いることができる。
【００６３】
＜ＥＬ層に用いることができる材料＞
ＥＬ層を構成する各層に用いることができる材料について、以下に具体例を示す。
【００６４】
＜正孔注入層＞
正孔注入層は、正孔注入性の高い物質を含む層である。正孔注入性の高い物質としては、例えば、モリブデン酸化物やバナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等を用いることができる。この他、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）や銅フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）等のフタロシアニン系の化合物、或いはポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）等の高分子等によっても正孔注入層を形成することができる。
【００６５】
なお、正孔注入層の代わりに電荷発生層を用いてもよい。電荷発生層を用いると、仕事関数を考慮せずに様々な導電性材料を陽極に用いることができる。この電荷発生層を構成する材料については後述する。
【００６６】
＜正孔輸送層＞
正孔輸送層は、正孔輸送性の高い物質を含む層である。正孔輸送層は、単層に限られず正孔輸送性の高い物質を含む層を二層以上積層したものでもよい。電子よりも正孔の輸送性の高い物質であればよく、特に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質が、発光素子の駆動電圧を低減できるため好ましい。
【００６７】
＜発光層＞
発光層は、発光物質を含む層である。発光層は、単層に限られず発光物質を含む層を二層以上積層したものでもよい。発光物質は蛍光性化合物や、燐光性化合物を用いることができる。発光物質に燐光性化合物を用いると、発光素子の発光効率を高められるため好ましい。
【００６８】
発光物質は、ホスト材料に分散させて用いるのが好ましい。ホスト材料としては、その励起エネルギーが、発光物質の励起エネルギーよりも大きなものが好ましい。
【００６９】
＜電子輸送層＞
電子輸送層は、電子輸送性の高い物質を含む層である。電子輸送層は、単層に限られず電子輸送性の高い物質を含む層を二層以上積層したものでもよい。正孔よりも電子の輸送性の高い物質であればよく、特に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質が、発光素子の駆動電圧を低減できるため好ましい。
【００７０】
＜電子注入層＞
電子注入層は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入層は、単層に限られず電子注入性の高い物質を含む層を二層以上積層したものでもよい。電子注入層を設ける構成とすることで陰極からの電子の注入効率が高まり、発光素子の駆動電圧を低減できるため好ましい。
【００７１】
電子注入性の高い物質としては、例えばリチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、カルシウム（Ｃａ）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）等のアルカリ金属、アルカリ土類金属またはこれらの化合物が挙げられる。また電子輸送性を有する物質中にアルカリ金属又はアルカリ土類金属、マグネシウム（Ｍｇ）又はそれらの化合物を含有させたもの、例えばＡｌｑ中にマグネシウム（Ｍｇ）を含有させたもの等を用いることもできる。
【００７２】
＜電荷発生層に用いることができる材料＞
電荷発生層は、正孔輸送性の高い物質と正孔輸送性の物質に対してアクセプター性物質を含む領域である。なお、電荷発生層は、同一膜中に正孔輸送性の高い物質と正孔輸送性の物質に対してアクセプター性物質を含有する場合だけでなく、正孔輸送性の高い物質を含む層と正孔輸送性の物質に対してアクセプター性物質を含む層とが積層されていても良い。但し、陰極に接して設けられる電荷発生層が積層構造の場合には、正孔輸送性の高い物質を含む層が陰極と接する構造となる。陽極に接して設けられる電荷発生層が積層構造の場合には、正孔輸送性の物質に対してアクセプター性物質を含む層が陽極と接する構造となる。
【００７３】
なお、電荷発生層において、正孔輸送性の高い物質に対して質量比で、０．１以上４．０以下の比率で正孔輸送性の物質に対してアクセプター性物質を添加することが好ましい。
【００７４】
電荷発生層に用いる正孔輸送性の物質に対してアクセプター性物質としては、遷移金属酸化物、特に元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物が好ましい。具体的には、酸化モリブデンが特に好ましい。なお、酸化モリブデンは、吸湿性が低いという特徴を有している。
【００７５】
また、電荷発生層に用いる正孔輸送性の高い物質としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマーを含む）など、種々の有機化合物を用いることができる。具体的には、１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質であることが好ましい。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。
【００７６】
＜電子リレー層に用いることができる材料＞
電子リレー層は、電荷発生層において正孔輸送性の物質に対してアクセプター性物質がひき抜いた電子を速やかに受け取ることができる層である。従って、電子リレー層は、電子輸送性の高い物質を含む層である。
【００７７】
電子リレー層に用いる物質としては、例えば、ペリレン誘導体や、含窒素縮合芳香族化合物が挙げられる。なお、含窒素縮合芳香族化合物は、安定な化合物であるため電子リレー層に用いる物質として好ましい。さらに、含窒素縮合芳香族化合物のうち、シアノ基やフッ素などの電子吸引基を有する化合物を用いることにより、電子リレー層における電子の受け取りがさらに容易になるため、好ましい。
【００７８】
＜電子注入バッファ層に用いることができる材料＞
電子注入バッファ層は、電荷発生層から発光層への電子の注入を容易にする層である。電子注入バッファ層を電荷発生層と発光層の間に設けることにより、両者の注入障壁を緩和することができる。
【００７９】
電子注入バッファ層には、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む））等の電子注入性の高い物質を用いることが可能である。
【００８０】
また、電子注入バッファ層が、電子輸送性の高い物質とドナー性物質を含んで形成される場合には、電子輸送性の高い物質に対して質量比で、０．００１以上０．１以下の比率でドナー性物質を添加することが好ましい。なお、ドナー性物質としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む））の他、テトラチアナフタセン（略称：ＴＴＮ）、ニッケロセン、デカメチルニッケロセン等の有機化合物を用いることもできる。
【実施例】
【００８１】
マイクロキャビティ構造が適用されたタンデム構造の発光素子の発光効率を向上させる対策の一つとして、反射電極に反射率の高い材料を用いることが挙げられる。反射率の高い材料として、例えば銀や銀合金が挙げられる。
しかしながらこのような材料を用いた場合であっても、反射電極と発光層との距離が短い場合、例えば５ｎｍ以上１００ｎｍ以下の場合において、発光効率が低下してしまう場合がある。
【００８２】
そこで、図１に示す発光装置において第１の発光素子（青色の発光素子）２２０、第２の発光素子（緑色の発光素子）２３０及び第３の発光素子（赤色の発光素子）２４０それぞれの反射電極１０１及び透明電極１０２ａ〜１０２ｃに低反射率電極材料を用いた試料と高反射率電極材料を用いた試料を作製し、発光を取り出す発光層と反射電極との間の距離と発光効率の関係を試料によって評価し、発光層と反射電極間距離が発光効率に与える影響を調べた。その結果を表１に示す。
【００８３】
【表１】
2014154390.tif 000003
【００８４】
低反射率電極としては、Ａｌ−Ｔｉ膜とＴｉＯｘ膜を積層した反射電極とＩＴＳＯ膜の透明電極を用い、高反射率電極としては、ＡＰＣ膜の反射電極と非晶質のインジウム−亜鉛酸化物膜の透明電極を用いた。なお、ＩＴＳＯは、酸化インジウム錫にシリコンが添加されたものであり、ＡＰＣは、銀とパラジウムと銅の合金である。
【００８５】
表１に示すように、発光層と反射電極との間の距離が比較的長い赤、緑の発光素子では、反射電極に反射率の高い材料を用いた方が、その発光効率が向上するのに対し、当該距離が短い青の発光素子では、発光効率は逆に低下する結果となった。
【００８６】
このように、発光層と反射電極との距離が短い発光素子の場合、反射率の高い材料を反射電極に用いたとしても、期待される発光効率が得られない場合がある。また、発光層と反射電極との距離を長く設定すると、上述した発光効率の低下は抑制できるが、視認する角度に応じて生じる輝度の変化が顕著になるといった問題がある。このため、当該距離を長く設定することも好ましくない。
【００８７】
図４に、高反射率材料であるＡＰＣ膜と非晶質インジウム−亜鉛酸化物膜の積層膜の断面ＴＥＭ像を示し、図５に、ＡＰＣ膜と多結晶ＩＴＯ膜の積層膜の断面ＴＥＭ像を示す。非晶質インジウム−亜鉛酸化物膜表面の境界の像は明瞭であるのに比べ、多結晶ＩＴＯ膜表面の境界の像はぼやけていることが分かる。断面ＴＥＭ像は奥行き方向の情報を含むため、膜表面の境界の像が明瞭であるほど、表面の凹凸形状が緩やかであることを意味する。したがって、図４及び図５に示す断面ＴＥＭ像からは、非晶質インジウム−亜鉛酸化物膜よりも多結晶ＩＴＯ膜の表面凹凸形状（表面粗さ）が大きいことが確認できる。
【００８８】
続いて、図１に示す青色の発光を取り出す発光層１０３が反射電極１０１に最も近い位置に設けられた第１の発光素子（青色の発光素子）２２０、第２の発光素子（緑色の発光素子）２３０及び第３の発光素子（赤色の発光素子）２４０において、その反射電極１０１及び透明電極１０２ａに図４及び図５それぞれの積層膜を用いた試料を作製し、発光層１０３と反射電極１０１との間の距離と発光効率の関係を試料によって評価し、透明電極１０２ａの表面粗さの大小が発光効率に与える影響を調べた。その結果を表２に示す。
【００８９】
【表２】
2014154390.tif 000004
【００９０】
表２に示すように、発光層−反射電極間距離の比較的大きい赤色の発光素子及び緑色の発光素子では、表面粗さの小さい非晶質インジウム−亜鉛酸化物を透明電極に用いた方が、表面粗さの大きな多結晶ＩＴＯを用いた場合に比べて高い発光効率が得られた。一方、発光層−反射電極間距離の小さい青色の発光素子では、表面粗さの大きな多結晶ＩＴＯを透明電極に用いた方が、表面粗さの小さい非晶質インジウム−亜鉛酸化物を透明電極に用いた発光素子より高い発光効率が得られることが確認できる。この理由として、発光層と反射電極間距離が小さい場合、反射電極の表面プラズモンの影響により発光効率が低下するため、透明電極の表面に凹凸形状を設けることで、表面プラズモンの影響を抑制する効果が得られると推察される。
【００９１】
上記の表１及び表２の結果から、マイクロキャビティ構造が適用された発光素子のうち、最も反射電極に近い位置に設けられる発光層からの発光を取り出す発光素子には、その他の発光素子よりも表面粗さの大きい透明電極を設けることにより、発光効率の低下を抑制できることが分かった。
【００９２】
また、発光層と反射電極間距離の長い発光素子では、透明電極の表面は平坦であることが好ましい。透明電極表面が平坦であるほど、発光層からの発光の散乱が抑制できるため、発光効率を高めることができる。
【符号の説明】
【００９３】
１０１    反射電極
１０２ａ  多結晶の透明電極
１０２ｂ，１０２ｃ  非晶質の透明電極
１０３    第１の発光層
１０４    第２の発光層
１０５    第３の発光層
１０６    ＥＬ層
１０７    半透過・半反射電極
１０８    第１の発光ユニット
１０９    中間層
１１０    第２の発光ユニット
１１２    第１のカラーフィルタ（ＣＦ）
１１２ａ  第１のカラーフィルタを透過した光
１１３    第２のカラーフィルタ（ＣＦ）
１１３ａ  第２のカラーフィルタを透過した光
１１４    第３のカラーフィルタ（ＣＦ）
１１４ａ  第３のカラーフィルタを透過した光
２２０    第１の発光素子
２３０    第２の発光素子
２４０    第３の発光素子
４００    表示パネル
４０１    表示部
４０２    画素
４０２Ｇ  緑色を呈する光を射出する副画素
４０３ｇ  ゲート側の駆動回路部
４０３ｓ  ソース側の駆動回路部
４０５    シール材
４０８    引き回し配線
４０９    ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
４１０    第１の基板
４１１    スイッチング用のトランジスタ
４１２    電流制御用のトランジスタ
４１３    ｎチャネル型トランジスタ
４１４    ｐチャネル型トランジスタ
４１６    絶縁層
４１８    隔壁
４２０Ｇ  発光素子
４２１Ｇ  第１の電極
４２２    第２の電極
４２３    発光性の有機化合物を含む層「ＥＬ層」
４３１    シール材で囲まれた空間
４４０    第２の基板
４４１Ｇ  カラーフィルタ
４４２    遮光性の膜
４５０Ｇ  発光モジュール
５０１    反射電極
５０２    透明電極
５０３    第１の発光層
５０４    第２の発光層
５０５    第３の発光層
５０６    ＥＬ層
５０７    半透過・半反射電極
５０８    第１の発光ユニット
５０９    中間層
５１０    第２の発光ユニット
【図１】
2014154390.tif 000005
【図２】
2014154390.tif 000006
【図３】
2014154390.tif 000007
【図６】
2014154390.tif 000008
【図４】
2014154390.tif 000009
【図５】
2014154390.tif 000010