(57)【要約】【課題】  輝度を上昇させることが可能な有機エレクトロルミネッセンス装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】  ＴＦＴ１４０の上方で層間絶縁膜１２上に平坦化層としての中間媒質層３が形成される。また、中間媒質層３に開口部が形成され、この開口部内にカラーフィルタ層２が形成される。カラーフィルタ層２上から中間媒質層３上に渡り、中間媒質層３が有する屈折率よりも高い屈折率を有するホール注入電極４がそれぞれ形成される。ホール注入電極４の一部を覆うように平坦化層１３が形成される。ホール注入電極４および平坦化層１３を覆うように発光層を含む有機層５が全体の領域上に形成され、この有機層５上に電子注入電極６が形成される。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極と、
光を発生する発光層を含む有機層と、
第１の屈折率を有しかつ前記発光層により発生された光を透過する第２の電極と、
カラーフィルタ層とを順に備え、
前記第２の電極および前記カラーフィルタ層を取り囲むように設けられかつ前記第１の屈折率よりも低い第２の屈折率を有する中間媒質層とをさらに備えたことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項２】
前記第１の屈折率と前記第２の屈折率との差が０．１以上であることを特徴とする請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項３】
前記第２の電極は、インジウム−スズ酸化物、酸化亜鉛、酸化スズおよび酸化チタンからなる群から選択される１種以上を含むことを特徴とする請求項１または２記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項４】
前記中間媒質層は、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂および酸化ケイ素からなる群から選択される１種以上を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項５】
基板をさらに備え、
前記基板、前記カラーフィルタ層、前記第２の電極、前記有機層および前記第１の電極がこの順に積層されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項６】
基板をさらに備え、
前記第１の電極、前記有機層、前記第２の電極、前記カラーフィルタ層および前記基板がこの順に積層されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項７】
前記有機層と前記中間媒質層との間に前記有機層よりも低い透水性を有する保護層をさらに備えたことを特徴とする請求項６記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項８】
第１の電極、光を発生する発光層を含む有機層、第１の屈折率を有しかつ前記発光層により発生された光を透過する第２の電極およびカラーフィルタ層を形成する工程と、
前記第２の電極および前記カラーフィルタ層を取り囲むように、前記第１の屈折率よりも低い第２の屈折率を有する中間媒質層を形成する工程とを備えたことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報技術の興隆に伴い、厚さ数ｍｍ程度の薄型でフルカラー表示が可能な薄型表示素子への要望が高まっている。この薄型表示素子として、有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬと略記する）素子を用いた有機ＥＬ装置の開発が進められている。
【０００３】
一般的に、上記有機ＥＬ素子は、ホール注入電極と電子注入電極との間にキャリア注入層（電子注入層およびホール注入層）、キャリア輸送層（電子輸送層およびホール輸送層）ならびに発光層が形成された積層構造を有する。
【０００４】
ホール注入電極としては、インジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）のような金属からなる仕事関数の大きな電極材料が用いられ、電子注入電極としては、例えばアルミニウムまたはリチウムのような仕事関数の小さな電極材料が用いられる。
【０００５】
また、ホール輸送層、発光層および電子輸送層には有機材料が用いられる。ホール輸送層にはｐ型半導体の性質を有する材料が用いられ、電子輸送層にはｎ型半導体の性質を有する材料が用いられる。発光層も、電子輸送性またはホール輸送性のようなキャリア輸送性を有するとともに、蛍光または燐光を発する有機材料からなる。
【０００６】
有機ＥＬ素子の輝度を向上させる技術としては、例えば非特許文献１および２において、それぞれＴａｎｇおよびＢａｌｄｏらが、高輝度化を実現できる材料を用いることにより発光効率を制御することを報告している。
【０００７】
また、有機ＥＬ素子の輝度を向上させる他の技術として、例えば非特許文献３において、Ｇｒａｂｚｏｖらが、発光層により発せられた光の伝播経路に起因する光量の損失を低減するための素子構造を報告している。
【０００８】
しかしながら、高輝度化を実現できる材料の研究は、その基礎研究から量産に至るまでの長い研究時間、高い研究費用および環境的な課題の解決を要する。また、光量の損失を低減するための素子構造を製造するにあたっては、プロセスの増加と歩留りの低下とにより低コスト化を実現することができない。
【０００９】
そこで、容易かつ比較的低コストで輝度を向上させる有機ＥＬ装置が開示されている（例えば、特許文献１および２参照）。以下、この特許文献１および２に開示されている有機ＥＬ装置を模式的かつ簡略的に示した図面を参照しながら従来の有機ＥＬ装置について説明する。
【００１０】
図１２は、従来の有機ＥＬ装置の概略的構成を示す断面図である。なお、図１２の有機ＥＬ装置は、ボトムエミッション型の有機ＥＬ装置である。
【００１１】
図１２に示すように、基板１上にカラーフィルタ層２が形成されている。後述の発光層から発せられた光がカラーフィルタ層２を透過することにより、所望の色の光が得られる。なお、基板１は、ガラスまたはプラスチック等からなる透明基板である。
【００１２】
カラーフィルタ層２を覆うように基板１上に、例えば約１．５の屈折率を有するアクリル樹脂からなる中間媒質層３が形成される。
【００１３】
この中間媒質層３上に、例えば約２．０の屈折率を有するＩＴＯからなるホール注入電極４、有機材料からなる発光層を含む有機層５および反射電極としての例えばアルミニウムからなる電子注入電極６がこの順で形成される。
【００１４】
このように、基板１とカラーフィルタ層２との間に通常設けられる平坦化膜を省くことにより、発光層から発せられた光が平坦化膜により拡散されることがないので、カラーフィルタ層２側へ放射される光の量が増加される。
【特許文献１】特開平０７−００３７６６号公報
【特許文献２】特開２００３−２８２２５９号公報
【非特許文献１】Applied Physics letters, Vol.51, pp913-915, 1987
【非特許文献２】Applied Physics letters, Vol.75, pp4-6, 1999
【非特許文献３】Optics Letters, Vol.22, pp396-398, 1997
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上記の有機ＥＬ装置において、有機層５により発せられた光は、主にホール注入電極４、中間媒質層３、カラーフィルタ層２および基板１をそれぞれ透過して大気中へ放射される。
【００１６】
しかしながら、ホール注入電極４と中間媒質層３との屈折率の差が大きいことにより、有機層５からの光がホール注入電極４内に閉じ込められ、中間媒質層３を透過する光が減少する。これは、屈折率の大きい方へ進むという光の性質によるものである。
【００１７】
また、ホール注入電極４とカラーフィルタ層２との間に光を導くためのガイドがないため、ホール注入電極４を透過した光が中間媒質層３内で拡散される。その結果、カラーフィルタ層２に到達する光がさらに減少し、輝度の低下が著しくなる。
【００１８】
上記の結果、例えば、有機層５により発せられた光の量（以下、光量と呼ぶ）を１００とした場合に、有機層５およびホール注入電極４による光量の損失は約４７となり、中間媒質層３による光量の損失は約６となり、カラーフィルタ層２による光量の損失は約８となり、基板１および大気による光量の損失は約３４となり、残りの約５の光量しか大気中へ放射されない。すなわち、人間の目により認識される光の光量は、有機層５により発せられた光の光量の約２０分の１となる。
【００１９】
本発明の目的は、輝度を上昇させることが可能な有機エレクトロルミネッセンス装置およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
第１の発明に係る有機エレクトロルミネッセンス装置は、第１の電極と、光を発生する発光層を含む有機層と、第１の屈折率を有しかつ発光層により発生された光を透過する第２の電極と、カラーフィルタ層とを順に備え、第２の電極およびカラーフィルタ層を取り囲むように設けられかつ第１の屈折率よりも低い第２の屈折率を有する中間媒質層とをさらに備えたものである。
【００２１】
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス装置においては、第１の屈折率を有する第２の電極およびカラーフィルタ層を取り囲むように第１の屈折率よりも低い第２の屈折率を有する中間媒質層が設けられる。
【００２２】
それにより、発光層を含む有機層からの光が第２の電極を透過し、この透過した光がカラーフィルタ層を透過する。これにより、中間媒質層内に光が拡散することが防止されるとともに、中間媒質層よりも高い屈折率を有する第２の電極内に光が閉じ込められることも防止される。したがって、有機ＥＬ装置の輝度を上昇させることが可能となる。
【００２３】
第１の屈折率と第２の屈折率との差が０．１以上であることが好ましい。この場合、中間媒質層内に光が拡散することが防止されるとともに、中間媒質層よりも高い屈折率を有する第２の電極内に光が閉じ込められることも防止されるという効果を確保することができる。
【００２４】
第２の電極は、インジウム−スズ酸化物、酸化亜鉛、酸化スズおよび酸化チタンからなる群から選択される１種以上を含んでもよい。この場合、発光層から発生された光が第２の電極を透過しやすくなる。
【００２５】
中間媒質層は、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂および酸化ケイ素からなる群から選択される１種以上を含んでもよい。これらの材料から中間媒質層を形成することにより、第２の電極が有する第１の屈折率よりも中間媒質層が有する第２の屈折率を確実に低く設定することができる。
【００２６】
有機エレクトロルミネッセンス装置は、基板をさらに備え、基板、カラーフィルタ層、第２の電極、有機層および第１の電極がこの順に積層されてもよい。この場合、ボトムエミッション構造を有する輝度の高い有機ＥＬ装置が実現される。
【００２７】
有機エレクトロルミネッセンス装置は、基板をさらに備え、第１の電極、有機層、第２の電極、カラーフィルタ層および基板がこの順に積層されてもよい。この場合、トップエミッション構造を有する輝度の高い有機ＥＬ装置が実現される。
【００２８】
トップエミッション構造の有機エレクトロルミネッセンス装置は、有機層と中間媒質層との間に有機層よりも低い透水性を有する保護層をさらに備えてもよい。
【００２９】
この場合、酸素、洗浄時の水分および薬品の有機層への浸入が保護層により防止される。また、所定の第２の電極をエッチングにより形成する際に、エッチングにより除去された第２の電極下に保護層が形成されていることにより、エッチングから有機層が保護される。
【００３０】
第２の発明に係る有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、第１の電極、光を発生する発光層を含む有機層、第１の屈折率を有しかつ発光層により発生された光を透過する第２の電極およびカラーフィルタ層を形成する工程と、第２の電極およびカラーフィルタ層を取り囲むように、第１の屈折率よりも低い第２の屈折率を有する中間媒質層を形成する工程とを備えたものである。
【００３１】
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法においては、第１の屈折率を有する第２の電極およびカラーフィルタ層を取り囲むように第１の屈折率よりも低い第２の屈折率を有する中間媒質層が設けられる。
【００３２】
それにより、発光層を含む有機層からの光が第２の電極を透過し、この透過した光がカラーフィルタ層を透過する。これにより、中間媒質層内に光が拡散することが防止されるとともに、中間媒質層よりも高い屈折率を有する第２の電極内に光が閉じ込められることも防止される。したがって、有機ＥＬ装置の輝度を上昇させることが可能となる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、中間媒質層内に光が拡散することが防止されるとともに、中間媒質層よりも高い屈折率を有する第２の電極内に光が閉じ込められることも防止される。したがって、有機ＥＬ装置の輝度を上昇させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬと称する）装置およびその製造方法について図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態では、駆動方法の一例として、アクティブマトリクス駆動型の有機ＥＬ装置について説明するが、本発明はパッシブマトリクス駆動型の有機ＥＬ装置においても同様に適用可能である。
【００３５】
[第１の実施の形態：ボトムエミッション構造]
図１は、ボトムエミッション構造を有する有機ＥＬ装置の一例を示す概略平面図である。なお、図１は、以下に説明する各構成部を透過的に示している。
【００３６】
図１に示すように、有機ＥＬ装置は複数のカラーフィルタ層２を備える。図１においては、４つのカラーフィルタ層２が図示されており、この４つのカラーフィルタ層２は、例えば、赤色の波長領域の光、緑色の波長領域の光または青色の波長領域の光のうちいずれかの光を透過させるものである。
【００３７】
各カラーフィルタ層２を覆うようにホール注入電極４がそれぞれ形成される。複数のホール注入電極４を覆うように発光層を含む有機層５および電子注入電極６がこの順で形成される。各ホール注入電極４、有機層５および電子注入電極６がそれぞれ一つの有機ＥＬ素子を構成する。上記有機層５は、発光層の他に、例えばホール注入層、ホール輸送層、電子輸送層および電子注入層を含む。
【００３８】
なお、後述のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）１４０（図２）のドレインはドレイン電極４３ｄを介して上記ホール注入電極４にそれぞれ接続されており、ＴＦＴ１４０のソースは後述のソース電極４３ｓ（図２）を介して、一方向に延びるように形成された電源線５１にそれぞれ接続されている。
【００３９】
図２は、図１の有機ＥＬ装置のＡ−Ａ線断面図である。
【００４０】
図２に示すように、ガラスまたはプラスチック等からなる透明基板である基板１上に多結晶シリコン等からなる能動層１１が形成される。その能動層１１の一部が各有機ＥＬ素子を駆動するためのＴＦＴ１４０となる。
【００４１】
ＴＦＴ１４０は、能動層１１からなるチャネル領域、ゲート酸化膜（図示せず）、ドレイン電極４３ｄ、ソース電極４３ｓおよびゲート電極４１からなる。
【００４２】
基板１上に形成されたチャネル領域上にドレイン電極４３ｄおよびソース電極４３ｓが形成される。また、チャネル領域上にゲート酸化膜が形成される。
【００４３】
能動層１１上にゲート酸化膜を介してダブルゲート構造のゲート電極４１が形成され、ゲート電極４１を覆うように能動層１１上に層間絶縁膜１２が形成される。
【００４４】
ＴＦＴ１４０の上方で層間絶縁膜１２上にカラーフィルタ層２および平坦化層としての中間媒質層３がそれぞれ形成される。中間媒質層３の詳細については後述する。
【００４５】
カラーフィルタ層２上から中間媒質層３上に渡りホール注入電極４がそれぞれ形成される。ホール注入電極４の詳細については後述する。
【００４６】
ホール注入電極４の一部を覆うように平坦化層１３が形成される。ＴＦＴ１４０は、平坦化層１３の下方に形成されている。
【００４７】
ホール注入電極４および平坦化層１３を覆うように発光層を含む有機層５が全体の領域上に形成され、この有機層５上に電子注入電極６が形成される。さらに、電子注入電極６上には樹脂等からなるカバー層（図示せず）が形成される。
【００４８】
次に、ボトムエミッション構造を有する上記有機ＥＬ装置の製造方法について説明する。
【００４９】
図３は、第１の実施の形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法を示す模式的な断面図である。なお、図３においては、図２に示す有機ＥＬ装置の一部が簡略的に図示されており、赤色の波長領域の光を透過させるカラーフィルタ層２、緑色の波長領域の光を透過させるカラーフィルタ層２および青色の波長領域の光を透過させるカラーフィルタ層２のうちいずれか一つのカラーフィルタ層２が図示されている。
【００５０】
図３（ａ）に示すように、基板１上に例えば厚さ約１μｍのカラーフィルタ層２が形成される。基板１の屈折率は例えば１．５４であり、カラーフィルタ層２の屈折率は例えば２．０である。
【００５１】
次に、図３（ｂ）に示すように、カラーフィルタ層２を覆うように基板１上に、例えば厚さ約２μｍの中間媒質層３が形成される。
【００５２】
中間媒質層３は、例えばアクリル樹脂、ポリイミド樹脂もしくはフッ素樹脂等の有機材料または酸化ケイ素等の無機材料からなり、その屈折率は、ホール注入電極４の屈折率よりも低く、例えば１．５である。
【００５３】
続いて、図３（ｃ）に示すように、カラーフィルタ層２上方の中間媒質層３上の領域を除いた中間媒質層３上にフォトリソグラフィにより所定のレジストＲを設け、中間媒質層３のエッチングを行う。それにより、カラーフィルタ層２上の中間媒質層３が除去される。なお、フォトリソグラフィおよびエッチングの代わりに、レーザビーム等の光学エネルギービーム、瞬間加熱装置または局所的な化学エッチングを用いてカラーフィルタ層２上の中間媒質層３を除去してもよい。
【００５４】
続いて、図３（ｄ）に示すように、カラーフィルタ層２上にスパッタリング法、蒸着法、化学気相堆積（ＣＶＤ）法またはパルスレーザ堆積（ＰＬＤ）法等により例えば厚さ約１μｍのホール注入電極４が形成される。
【００５５】
ホール注入電極４は、例えば、インジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）またはガリウム（Ｇａ）がドープされた酸化亜鉛、酸化スズ（ＳｎＯ2 ）または酸化チタン（ＴｉＯ2 ）等の中間媒質層３の屈折率よりも高い屈折率を有する材料からなる。上記の酸化亜鉛にはガリウム（Ｇａ）またはアルミニウム等の１３族元素がドープされており、上記の酸化チタンには錫（Ｓｎ）等の１４族元素またはアンチモン（Ｓｂ）等の１５族元素がドープされている。
【００５６】
また、ホール注入電極４は、可視光領域で例えば６０％以上の高い透過率を有し、例えば約０．１Ωｃｍ以下の抵抗率を有する材料により形成されることが好ましく、電気伝導性および高透過率を有するのであれば、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂およびフッ素樹脂等の有機材料により形成されてもよい。
【００５７】
さらに、ホール注入電極４の屈折率は中間媒質層３の屈折率よりも高く、例えば２．０である。
【００５８】
次いで、図３（ｅ）に示すように、中間媒質層３上およびホール注入電極４上に有機材料からなる発光層を含む有機層５が形成され、この有機層５上に反射電極としての例えばアルミニウムからなる電子注入電極６が形成されることにより、ボトムエミッション構造を有する有機ＥＬ装置が作製される。
【００５９】
なお、有機層５の発光層は複数の発光源を含み、これら複数の発光源により面発光が実現されている。また、電子注入電極６は、高反射係数を有する導電性材料であれば任意の材料により形成することが可能で、アルミニウムの代わりに、銀またはアルミニウムと銀との混合材料により形成することができる。さらに、近年において開発されている電気伝導性および高反射係数を有する有機材料等により電子注入電極６を形成してもよい。
【００６０】
本実施の形態に係る有機ＥＬ装置においては、ホール注入電極４とカラーフィルタ層２との間に中間媒質層３が設けられずに、ホール注入電極４およびカラーフィルタ層２を取り囲むように中間媒質層３が設けられる。
【００６１】
それにより、発光層を含む有機層５からの光がホール注入電極４を透過し、この透過した光が中間媒質層３を透過することなく、カラーフィルタ層２を透過する。
【００６２】
これにより、中間媒質層３内に光が拡散することが防止されるとともに、中間媒質層３よりも高い屈折率を有するホール注入電極４内に光が閉じ込められることも防止される。したがって、有機ＥＬ装置の輝度を上昇させることが可能となる。
【００６３】
[第２の実施の形態：トップエミッション構造]
図４は、トップエミッション構造を有する有機ＥＬ装置の一例を示す概略平面図である。なお、図４は、以下に説明する各構成部を透過的に示している。
【００６４】
図４に示すように、有機ＥＬ装置は反射電極としての複数の電子注入電極６を備える。
【００６５】
各電子注入電極６上に発光層を含む有機層５がそれぞれ形成される。有機層５は、発光層の他に、例えばホール注入層、ホール輸送層、電子輸送層および電子注入層を含む。
【００６６】
各有機層５上に複数のホール注入電極４がそれぞれ形成される。各ホール注入電極４、各有機層５および各電子注入電極６がそれぞれ一つの有機ＥＬ素子を構成する。
【００６７】
なお、後述のＴＦＴ１４０（図５）のドレインはドレイン電極４３ｄを介して上記ホール注入電極４にそれぞれ接続されており、ＴＦＴ１４０のソースは後述のソース電極４３ｓ（図５）を介して、一方向に延びるように形成された電源線５１にそれぞれ接続されている。
【００６８】
各ホール注入電極４上にカラーフィルタ層２がそれぞれ形成される。なお、図４においては、４つのカラーフィルタ層２が図示されており、この４つのカラーフィルタ層２は、例えば、赤色の波長領域の光、緑色の波長領域の光または青色の波長領域の光のうちいずれかの光を透過させるものである。
【００６９】
図５は、図４の有機ＥＬ装置のＢ−Ｂ線断面図である。
【００７０】
図５に示すように、ガラスまたはプラスチック等からなる透明基板である基板１上に多結晶シリコン等からなる能動層１１が形成される。その能動層１１の一部が各有機ＥＬ素子を駆動するためのＴＦＴ１４０となる。
【００７１】
ＴＦＴ１４０は、能動層１１からなるチャネル領域、ゲート酸化膜（図示せず）、ドレイン電極４３ｄ、ソース電極４３ｓおよびゲート電極４１からなる。なお、基板１は不透明な材料により形成されてもよい。
【００７２】
基板１上に形成されたチャネル領域上にドレイン電極４３ｄおよびソース電極４３ｓが形成される。また、チャネル領域上にゲート酸化膜が形成される。
【００７３】
能動層１１上にゲート酸化膜（図示せず）を介してダブルゲート構造のゲート電極４１が形成され、ゲート電極４１を覆うように能動層１１上に第１の層間絶縁膜１２が形成される。
【００７４】
第１の層間絶縁膜１２上にドレイン電極４３ｄおよびソース電極４３ｓを覆うように第２の層間絶縁膜１４が形成される。
【００７５】
第２の層間絶縁膜１４上の一部の領域に電子注入電極６がそれぞれ形成され、各電子注入電極６上に発光層を含む有機層５がそれぞれ形成される。
【００７６】
各有機層５上にホール注入電極４がそれぞれ形成される。また、第２の層間絶縁膜１４上から有機層５上に渡り保護層７が形成される。保護層７の詳細については後述する。
【００７７】
各ホール注入電極４上にカラーフィルタ層２が形成される。また、カラーフィルタ層２と同じ高さとなるように、かつ、保護層７の一部およびホール注入電極４の一部を覆うように接着剤層としての中間媒質層３が形成される。
【００７８】
カラーフィルタ層２上および中間媒質層３上に、ガラスまたはプラスチック等からなる透明基板である対向基板８が設けられる。
【００７９】
次に、トップエミッション構造を有する上記有機ＥＬ装置の製造方法について説明する。
【００８０】
図６は、第２の実施の形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法を示す模式的な断面図である。なお、図６においては、図５に示す有機ＥＬ装置の一部が簡略的に図示されており、赤色の波長領域の光を透過させるカラーフィルタ層２、緑色の波長領域の光を透過させるカラーフィルタ層２および青色の波長領域の光を透過させるカラーフィルタ層２のうちいずれか一つのカラーフィルタ層２が図示されている。
【００８１】
図６（ａ）に示すように、基板１上に反射電極である電子注入電極６および有機材料からなる発光層を含む有機層５が順に形成される。
【００８２】
そして、この有機層５上に、酸素、洗浄時等の水分および薬品等の浸入を防止するための保護層（緩衝層）７が形成される。
【００８３】
なお、保護層７は、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）および酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）等を含む無機膜、またはテフロン（登録商標）等のフッ化物有機材料を含む有機膜からなり、有機層５よりも低い透水性を有する。
【００８４】
次に、図６（ｂ）に示すように、保護層７上にフォトリソグラフィにより所定のレジストＲを設け、保護層７のエッチングを行う。それにより、後工程で形成されるホール注入電極の幅に等しい幅の保護層７が除去される。なお、フォトリソグラフィおよびエッチングの代わりに、レーザビーム等の光学エネルギービーム、瞬間加熱装置または局所的な化学エッチングを用いて所定の保護層７を除去してもよい。
【００８５】
続いて、図６（ｃ）に示すように、有機層５上および保護層７上に例えばＩＴＯ等からなる厚さ約４μｍのホール注入電極４が形成される。
【００８６】
次いで、図６（ｄ）に示すように、形成されたホール注入電極４上において、エッチングにより除去された保護層７の上記幅に対応する領域にフォトリソグラフィによりレジストＲを設け、ホール注入電極４のエッチングを行う。それにより、保護層７上に形成されたホール注入電極４が除去される。この場合、エッチングにより除去されたホール注入電極４下に保護層７が形成されていることにより、エッチングから有機層５が保護される。
【００８７】
次に、図６（ｅ）に示すように、保護層７上およびホール注入電極４上に例えば厚さ約５μｍの中間媒質層３が形成される。
【００８８】
続いて、図６（ｆ）に示すように、形成された中間媒質層３上において、保護層７の上方における保護層７の幅に対応する領域にフォトリソグラフィによりレジストＲを設け、中間媒質層３のエッチングを行う。それにより、ホール注入電極４上に形成された中間媒質層３が除去される。
【００８９】
次いで、図６（ｇ）に示すように、ホール注入電極４上に、中間媒質層３の高さと同じ高さを有するように、例えば厚さ約１μｍのカラーフィルタ層２が形成される。そして、中間媒質層３上および形成されたカラーフィルタ層２上に対向基板８が貼り合わされることにより、トップエミッション構造を有する有機ＥＬ装置が作製される。
【００９０】
なお、有機層５の発光層は複数の発光源を含み、これら複数の発光源により面発光が実現されている。また、電子注入電極６は、高反射係数を有する導電性材料であれば任意の材料により形成することが可能で、アルミニウムの代わりに、銀またはアルミニウムと銀との混合材料により形成することができる。さらに、近年において開発されている電気伝導性および高反射係数を有する有機材料等により電子注入電極６を形成してもよい。
【００９１】
本実施の形態に係る有機ＥＬ装置においては、ホール注入電極４とカラーフィルタ層２との間に中間媒質層３が設けられずに、ホール注入電極４およびカラーフィルタ層２を取り囲むように中間媒質層３が設けられる。
【００９２】
それにより、発光層を含む有機層５からの光がホール注入電極４を透過し、この透過した光が中間媒質層３を透過することなく、カラーフィルタ層２を透過する。
【００９３】
これにより、中間媒質層３内に光が拡散することが防止されるとともに、中間媒質層３よりも高い屈折率を有するホール注入電極４内に光が閉じ込められることも防止される。したがって、有機ＥＬ装置の輝度を上昇させることが可能となる。
【００９４】
[第３の実施の形態：ボトムエミッション構造の他の例]
図７は、ボトムエミッション構造を有する有機ＥＬ装置の他の例を示す模式的断面図である。
【００９５】
図７に示すように、本実施の形態に係る有機ＥＬ装置の構成が上記第１の実施の形態に係る有機ＥＬ装置の構成と異なる点は以下の点である。
【００９６】
本実施の形態に係る有機ＥＬ装置においては、カラーフィルタ層２とホール注入電極４との間にも所定の厚さの薄い中間媒質層３が存在する。この中間媒質層３は、例えば、上述の第１の実施の形態で説明した図３（ｃ）において、エッチングにより除去しきれなかったものである。
【００９７】
本実施の形態に係る有機ＥＬ装置においては、ホール注入電極４とカラーフィルタ層２との間に薄い中間媒質層３が存在するとともに、ホール注入電極４およびカラーフィルタ層２を取り囲むように中間媒質層３が設けられる。
【００９８】
それにより、発光層を含む有機層５からの光がホール注入電極４を透過し、この透過した光が薄い中間媒質層３およびカラーフィルタ層２を透過する。
【００９９】
これにより、中間媒質層３内に光が拡散することが防止されるとともに、中間媒質層３よりも高い屈折率を有するホール注入電極４内に光が閉じ込められることも防止される。したがって、有機ＥＬ装置の輝度を上昇させることが可能となる。
【０１００】
[第４の実施の形態：トップエミッション構造の他の例]
図８は、トップエミッション構造を有する有機ＥＬ装置の他の例を示す模式的断面図である。
【０１０１】
図８に示すように、本実施の形態に係る有機ＥＬ装置の構成が上記第２の実施の形態に係る有機ＥＬ装置の構成と異なる点は以下の点である。
【０１０２】
本実施の形態に係る有機ＥＬ装置においては、カラーフィルタ層２とホール注入電極４との間にも所定の厚さの薄い中間媒質層３が存在する。この中間媒質層３は、例えば、上述の第２の実施の形態で説明した図６（ｆ）において、エッチングにより除去しきれなかったものである。
【０１０３】
本実施の形態に係る有機ＥＬ装置においては、ホール注入電極４とカラーフィルタ層２との間に薄い中間媒質層３が存在するとともに、ホール注入電極４およびカラーフィルタ層２を取り囲むように中間媒質層３が設けられる。
【０１０４】
それにより、発光層を含む有機層５からの光がホール注入電極４を透過し、この透過した光が薄い中間媒質層３およびカラーフィルタ層２を透過する。
【０１０５】
これにより、中間媒質層３内に光が拡散することが防止されるとともに、中間媒質層３よりも高い屈折率を有するホール注入電極４内に光が閉じ込められることも防止される。したがって、有機ＥＬ装置の輝度を上昇させることが可能となる。
【０１０６】
なお、上記各実施の形態においては、ホール注入電極４の屈折率と中間媒質層３の屈折率との差は、少なくとも０．１以上であることが好ましい。
【０１０７】
上記各実施の形態においては、ホール注入電極４が第２の電極に相当し、電子注入電極６が第１の電極に相当し、ホール注入電極４の屈折率が第１の屈折率に相当し、中間媒質層３の屈折率が第２の屈折率に相当する。
【実施例】
【０１０８】
[計算例１]
計算例１では、シュミレーション（計算）により上記第１の実施の形態に係る有機ＥＬ装置の輝度を算出した。なお、シュミレーションでは、中間媒質層３およびホール注入電極４の材料を特定する必要はなく、屈折率をそれぞれ定めることにより間接的に材料を特定することが可能である。
【０１０９】
ここで、中間媒質層３およびホール注入電極４の屈折率を共に１．５としてシュミレーションした場合に算出された輝度を１として、ホール注入電極４の屈折率を上昇させた場合の各輝度を相対輝度として算出した。
【０１１０】
このように、中間媒質層３およびホール注入電極４の屈折率を同じ値に設定することにより、図１２に示す従来の有機ＥＬ装置の構成と同等の構成をシュミレーションの対象にすることが可能となる。
【０１１１】
図９は、計算例１のシュミレーション結果を示すグラフである。
【０１１２】
図９に示すように、ホール注入電極４の屈折率が約２．０となるまでの範囲において相対輝度は上昇し、ホール注入電極４の屈折率が約２．０以上になると相対輝度はほぼ一定となった。
【０１１３】
それにより、ホール注入電極４の屈折率よりも低い屈折率を有する中間媒質層３を用いることが好ましいことがわかった。
【０１１４】
一方、図１２に示す従来の有機ＥＬ装置および第１の実施の形態に係る有機ＥＬ装置をそれぞれ製造した後、これらの有機ＥＬ装置を用いて輝度を実験的に測定した（実験例１）。
【０１１５】
従来の有機ＥＬ装置の輝度を１とした場合の第１の実施の形態に係る有機ＥＬ装置の輝度を相対輝度として測定した結果、この相対輝度は約１．２となった。これにより、計算例１と同様な結果を確認することができた。
【０１１６】
なお、実験例１においては、各有機ＥＬ装置におけるホール注入電極４を約２．０の屈折率を有するＩＴＯにより形成し、中間媒質層３を約１．５の屈折率を有するアクリル樹脂により形成した。
【０１１７】
[計算例２]
計算例２では、シュミレーション（計算）により上記第２の実施の形態に係る有機ＥＬ装置の輝度を算出した。
【０１１８】
ここで、中間媒質層３およびホール注入電極４の屈折率を共に１．５としてシュミレーションした場合に算出された輝度を１として、ホール注入電極４の屈折率を上昇させた場合の各輝度を相対輝度として算出した。
【０１１９】
このように、中間媒質層３およびホール注入電極４の屈折率を同じ値に設定することにより、図１２に示す従来の有機ＥＬ装置の構成と同等の構成をシュミレーションの対象にすることが可能となる。
【０１２０】
図１０は、計算例２のシュミレーション結果を示すグラフである。
【０１２１】
図１０に示すように、ホール注入電極４の屈折率が約２．０となるまでの範囲において相対輝度は上昇し、ホール注入電極４の屈折率が約２．０以上になると相対輝度はほぼ一定となった。
【０１２２】
それにより、ホール注入電極４の屈折率よりも低い屈折率を有する中間媒質層３を用いることが好ましいことがわかった。
【０１２３】
一方、図１２に示す従来のボトムエミッション構造を有する有機ＥＬ装置に対応するトップエミッション構造の有機ＥＬ装置（図示せず）および第２の実施の形態に係る有機ＥＬ装置をそれぞれ製造した後、これらの有機ＥＬ装置を用いて輝度を実験的に測定した（実験例２）。
【０１２４】
従来の有機ＥＬ装置の輝度を１とした場合の第２の実施の形態に係る有機ＥＬ装置の輝度を相対輝度として測定した結果、この相対輝度は約１．１となった。これにより、計算例２と同様な結果を確認することができた。
【０１２５】
なお、実験例２においては、各有機ＥＬ装置におけるホール注入電極４を約２．０の屈折率を有するＩＴＯにより形成し、中間媒質層３を約１．５の屈折率を有するアクリル樹脂により形成した。
【０１２６】
[計算例３]
図１１は、ギャップ幅を変化させたときの有機ＥＬ装置の相対輝度を示すグラフである。
【０１２７】
上記のギャップ幅は、ホール注入電極４と有機層５との界面からホール注入電極４側のカラーフィルタ層２表面までの距離をＬとし、ホール注入電極４とカラーフィルタ層２との間の距離をｒとした場合に、ｒ／Ｌにより定義される。
【０１２８】
ｒ／Ｌ＝０の場合、第１の実施の形態に係る有機ＥＬ装置がシュミレーションの対象となり、ｒ／Ｌ＞０の場合、第３の実施の形態に係る有機ＥＬ装置がシュミレーションの対象となる。
【０１２９】
計算例３では、ｒ／Ｌ≒０．９５を満たす第３の実施の形態に係る有機ＥＬ装置を対象としてシュミレーションした場合に算出された輝度を１として、ギャップ幅を変化させた場合の各輝度を相対輝度として算出した。なお、ホール注入電極４および中間媒質層３の屈折率をそれぞれ２．０および１．５とした。
【０１３０】
図１１に示すように、ギャップ幅が小さくなるにつれ、相対輝度が上昇する傾向が確認された。
【０１３１】
それにより、カラーフィルタ層２とホール注入電極４との間に中間媒質層３が存在する構成、すなわち、ギャップ幅を有する構成の有機ＥＬ装置よりも、カラーフィルタ層２とホール注入電極４との間に中間媒質層３が存在しない構成、すなわち、ギャップ幅を有さない構成の有機ＥＬ装置の方が輝度を上昇させることが可能であることが明らかになった。
【０１３２】
また、有機ＥＬ装置がギャップ幅を有する構成であるとしても、そのギャップ幅が０．７以下である場合には、相対輝度の著しい上昇が見込めることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【０１３３】
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス装置は、各種光源および各種表示装置等に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】ボトムエミッション構造を有する有機ＥＬ装置の一例を示す概略平面図である。
【図２】図１の有機ＥＬ装置のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】第１の実施の形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法を示す模式的な断面図である。
【図４】トップエミッション構造を有する有機ＥＬ装置の一例を示す概略平面図である。
【図５】図４の有機ＥＬ装置のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】第２の実施の形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法を示す模式的な断面図である。
【図７】ボトムエミッション構造を有する有機ＥＬ装置の他の例を示す模式的断面図である。
【図８】トップエミッション構造を有する有機ＥＬ装置の他の例を示す模式的断面図である。
【図９】計算例１のシュミレーション結果を示すグラフである。
【図１０】計算例２のシュミレーション結果を示すグラフである。
【図１１】ギャップ幅を変化させたときの有機ＥＬ装置の相対輝度を示すグラフである。
【図１２】従来の有機ＥＬ装置の概略的構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１３５】
１  基板
２  カラーフィルタ層
３  中間媒質層
４  ホール注入電極
５  有機層
６  電子注入電極
７  保護層
８  対向基板
１１  能動層
１２  層間絶縁膜（第１の層間絶縁膜）
１３  平坦化層
１４  第２の層間絶縁膜
４１  ゲート電極
４３ｄ  ドレイン電極
４３ｓ  ソース電極
５１  電源線
１４０  薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
Ｒ  レジスト
【図１】
2006236683.tif 000003
【図２】
2006236683.tif 000004
【図３】
2006236683.tif 000005
【図４】
2006236683.tif 000006
【図５】
2006236683.tif 000007
【図６】
2006236683.tif 000008
【図７】
2006236683.tif 000009
【図８】
2006236683.tif 000010
【図９】
2006236683.tif 000011
【図１０】
2006236683.tif 000012
【図１１】
2006236683.tif 000013
【図１２】
2006236683.tif 000014