(57)【要約】【課題】  有機層の厚さを必要以上に薄くし過ぎず、かつ厚くし過ぎることなく、ＲＧＢ各色の素子において光取り出し効率を高めることができる有機ＥＬ素子アレイを提供する。【解決手段】  赤色の光を発する有機ＥＬ素子において、光取り出し電極１４が半透過反射層であって、式１を満たし、緑色の光を発する有機ＥＬ素子、および青色の光を発する有機ＥＬ素子において、光取り出し電極１４が透明層であって、式２を満たすことを特徴とする有機ＥＬ素子アレイ。  式１  ２Ｌ１／λ１＋Φ１／（２π）＝１  式２  ２Ｌ２／λ２＋Φ２／（２π）＝２【選択図】  図１
2008059791.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射電極と、光取り出し電極との間に配置される有機化合物層において発光する有機ＥＬ素子であって、それぞれ赤色、緑色、青色の光を発する有機ＥＬ素子を有する有機ＥＬ素子アレイにおいて、
前記赤色の光を発する有機ＥＬ素子において、前記光取り出し電極が半透過反射層であって、式１を満たし、
前記緑色の光を発する有機ＥＬ素子、および前記青色の光を発する有機ＥＬ素子において、前記光取り出し電極が透明層であって、式２を満たすことを特徴とする有機ＥＬ素子アレイ。
式１  ２Ｌ１／λ１＋Φ１／（２π）＝１
式２  ２Ｌ２／λ２＋Φ２／（２π）＝２
（ただし、Ｌ１は前記反射電極と前記光取り出し電極との間の光学距離、Ｌ２は前記反射電極と前記光取り出し電極の光取り出し側の界面との間の光学距離、λ１およびλ２は発光スペクトルのピーク波長、Φ１は前記反射電極の反射面および前記光取り出し電極の反射面での位相シフトの和、Φ２は前記反射電極の反射面および前記光取り出し電極の光取り出し側の界面での位相シフトの和である。）
【請求項２】
前記有機化合物層は発光層と電荷輸送層とを有し、前記電荷輸送層は複数の前記有機ＥＬ素子間に跨って配置される共通の層であることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子アレイ。
【請求項３】
前記透明層の光取り出し側に半透過反射層が接して配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子アレイ。
【請求項４】
前記光取り出し電極の光取り出し側に前記有機ＥＬ素子を保護する保護部材が前記有機ＥＬ素子と離間して配置され、前記有機ＥＬ素子と前記保護部材との間は気体によって充填されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子アレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機ＥＬ素子を複数有する有機ＥＬ素子アレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機エレクトロルミネッセント素子（以下有機ＥＬ素子という。）の研究が盛んに行われている。有機ＥＬ素子は、陽極、陰極、陽極と陰極との間に配置される発光層を含む有機化合物層とを有する。陽極と陰極との間に電圧を印加することで、ホールと電子が有機化合物層に注入され、発光層内で再結合することによって、発光が得られる。このような有機ＥＬ素子を複数配置することによって、表示装置として用いることができる。特に、発光色の異なる有機ＥＬ素子を複数配列することによって、フルカラーディスプレイを形成することができる。
【０００３】
しかし、現状の有機ＥＬ素子の発光効率は十分でなく、更なる発光効率の向上が必要とされている。その解決策のひとつとして、光の干渉による強めあいが利用されている。
【０００４】
特許文献１では光反射材料からなる第１電極と有機層と半透明反射層とで共振器構造が構成されており、有機層が共振部となっている有機ＥＬ素子が開示されている。また、第１電極を光反射材料からなるカソード電極とし、第２電極を透明電極からなるアノード電極とし、有機層と第２電極とで共振部を構成する有機ＥＬ素子も開示されている。この有機ＥＬ素子では、有機発光層で発生した光を有機層の下端（第１電極との境界面）と第２電極の上端（大気層との境界面）とで反射させる。
【０００５】
そして、取り出したい光の波長をλ，共振部の両端での位相シフトの和をΦとすると、微小共振器を有する有機ＥＬ素子が下記式を満たす範囲で共振部の光学距離Ｌが正の最小値になるように設定される。
（２Ｌ）／λ＋Φ／（２π）＝ｍ    （ｍは正の整数）
光学距離Ｌが正の最小値になるようにすることによって広い視野角の範囲での色度の向上を図ることができると開示されている。
【特許文献１】国際公開第０１／０３９５５４号パンフレット（１０頁２６行目から１１頁１２行目、１９頁３行目から９行目）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の有機ＥＬ素子において、上記式を満たす場合、光学距離Ｌが正の最小値となることから、干渉次数であるｍは１となる。
【０００７】
共振部の光学距離Ｌが正の最小値となる場合、有機層の膜厚は最も薄くなり、更に、有機ＥＬ素子から発する光の波長が短くなる程、有機層の膜厚は薄くなる。また、共振部を構成する有機層の層数が多くなる程、これら各層の膜厚を薄くする必要が生じる。
【０００８】
ところが、有機層の膜厚を薄くしすぎてしまうと、有機層を形成する各層を均一な膜厚で形成することは困難となり、ショートやリーク等の問題が生じたり、電荷輸送、発光等の機能が阻害されるという問題が生じる。そのため、赤色の光を発する素子（Ｒ素子）、緑色の光を発する素子（Ｇ素子）、青色の光を発する素子（Ｂ素子）の３種類の素子を有する有機ＥＬ素子アレイの場合、短波長の光を発するＢ素子、あるいはＧ素子においてこのような問題が生じやすい。
【０００９】
一方、干渉次数ｍ≧２として、有機層の膜厚を厚くすると、電荷輸送、発光等の機能が阻害される問題は起こりにくくなる。しかし、有機層の膜厚が厚くなることによって駆動電圧の上昇といった問題や、特許文献１に開示されているように高次の共振になることによって視野角が狭くなるといった問題が生じる。
【００１０】
そこで本発明は、有機層の厚さを必要以上に薄くし過ぎず、かつ厚くし過ぎることなく、ＲＧＢ各色の素子において光取り出し効率を高めることができる有機ＥＬ素子アレイ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】
【００１１】
本発明は、赤色の光を発する素子の構成としては、有機層のみを共振部とし、その光学距離を干渉次数１を満足する光学距離に設定する。一方、緑色、青色の光を発する素子の構成としては、有機層の光学距離と光取り出し電極の層の光学距離とを合計した値が、干渉次数２を満足する光学距離に設定する。
【００１２】
即ち本発明は、反射電極と、光取り出し電極との間に配置される有機化合物層において発光する有機ＥＬ素子であって、それぞれ赤色、緑色、青色の光を発する有機ＥＬ素子を有する有機ＥＬ素子アレイにおいて、
前記赤色の光を発する有機ＥＬ素子において、前記光取り出し電極が半透過反射層であって、式１を満たし、
前記緑色の光を発する有機ＥＬ素子、および前記青色の光を発する有機ＥＬ素子において、前記光取り出し電極が透明層であって、式２を満たすことを特徴とする有機ＥＬ素子アレイ
式１  ２Ｌ１／λ１＋Φ１／（２π）＝１
式２  ２Ｌ２／λ２＋Φ２／（２π）＝２
（ただし、Ｌ１は前記反射電極と前記光取り出し電極との間の光学距離、Ｌ２は前記反射電極と前記光取り出し電極の光取り出し側の界面との間の光学距離、λ１およびλ２は発光スペクトルのピーク波長、Φ１は前記反射電極の反射面および前記光取り出し電極の反射面での位相シフトの和、Φ２は前記反射電極の反射面および前記光取り出し電極の光取り出し側の界面での位相シフトの和である。）を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の有機ＥＬ素子アレイによれば、有機ＥＬ素子毎に光取り出し電極の材質を変えることによって、共振させるための反射位置を変えることができる。
【００１４】
緑色の光を発する素子、および青色の光を発する素子の干渉次数を２とすることによって、干渉のために必用とされる光学距離を増加させ、光取り出し電極を透明とし、この電極の層厚を増加する光学距離の一部として使用する。この構造により、有機層の膜厚を必要以上に薄くし過ぎず、かつ厚くし過ぎることがないために、ショートやリークが生じたり、駆動電圧を上昇させることなく、各色の有機ＥＬ素子から光を効率良く取り出すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明に係る有機ＥＬ素子アレイは、反射電極と、光取り出し電極との間に配置される有機化合物層において発光する有機ＥＬ素子であって、それぞれ赤色、緑色、青色の光を発する有機ＥＬ素子（以下それぞれＲ素子、Ｇ素子、Ｂ素子とする）を有する。
【００１６】
そして、共振させるための反射位置がＲ素子、Ｇ素子、Ｂ素子で異なる。具体的には、Ｒ素子では光取り出し電極が半透過反射層であって、反射電極の反射面と光取り出し電極の反射電極側の界面とが共振させるための反射位置となる。またＧ素子、Ｂ素子では光取り出し電極が透明層であって、反射電極の反射面と、光取り出し電極の光取り出し側の界面とが共振させるための反射位置となる。
【００１７】
そして、Ｒ素子において共振によって光取り出し効率を高めるための条件は、以下の（１）式で表される。
２Ｌ１／λ１＋Φ１／（２π）＝１                    （１）
ここで、Ｌ１は反射電極と光取り出し電極との間の光学距離、λ１は発光スペクトルのピーク波長、Φ１は反射電極の反射面および光取り出し電極の反射面での位相シフトの和、である。つまりＲ素子では、干渉次数が１となる。
【００１８】
位相シフトとは、反射時に起こる光波の位相のずれであり、反射面（反射界面）前後の膜の屈折率ｎおよびｋに依存する。膜のｎ，ｋは基板（例えば石英基板、Ｓｉ基板）上に反射層・半透過層・透明層等の測りたい膜を成膜し、分光エリプソメトリー測定装置（例えばＨＯＲＩＢＡ社製）や光学式薄膜測定装置（例えばＳＣＩ社製）等の一般的な光学測定装置で測定することができる。
【００１９】
Ｒ素子では、発光スペクトルのピーク波長がＧ素子やＢ素子に比べて長いため、干渉次数が１であっても有機化合物層の膜厚が薄くなり過ぎることがない。そのため、光取り出し電極との間に配置される有機化合物層の膜厚を調節することによって共振条件に合わせることが可能となる。そして、Ｒ素子の有機化合物層から発する光を効率良く取り出すことができる。
【００２０】
一方、Ｇ素子、およびＢ素子において共振によって光取り出し効率を高めるための条件は以下の（２）式で表される。
２Ｌ２／λ２＋Φ２／（２π）＝２                    （２）
Ｌ２は反射電極と光取り出し電極の光取り出し側の界面との間の光学距離、λ２は発光スペクトルのピーク波長、Φ２は反射電極の反射面および光取り出し電極の光取り出し側の界面での位相シフトの和である。つまりＧ素子、Ｂ素子では、干渉次数が２となる。
【００２１】
Ｇ素子およびＢ素子では、発光スペクトルのピーク波長がＲ素子に比べて短いため、干渉次数が１であると有機化合物層の膜厚が薄くなりすぎる。また、干渉次数を２として光取り出し電極をＲ素子と同様に半透過反射層とすると、有機化合物層の膜厚が厚くなり過ぎてしまう。そこで、干渉次数を２としつつも、光取り出し電極を透明層にして透明層の光取り出し側の界面を反射位置とすることによって、透明層を共振条件に合わせるために利用する。そのため、有機化合物層の膜厚が厚くなりすぎずに、最適な膜厚の範囲に設定することが可能となる。そして、Ｇ素子およびＢ素子の有機化合物層から発する光を効率良く取り出すことができる。
【００２２】
本発明の有機ＥＬ素子アレイは、Ｒ素子、Ｇ素子、Ｂ素子のいずれの素子においても有機化合物層の膜厚を最適な範囲に設定することができる。そのため、薄すぎることによる機能の阻害、あるいは厚すぎることによる駆動電圧の上昇等の問題が生じることなく、有機化合物層から発する光を効率良く取り出すことができる。
【００２３】
以下、本発明に係る有機ＥＬ素子アレイの実施形態の一例を図面に基づいて説明する。
【００２４】
図１は本発明に係る有機ＥＬ素子アレイの一例を示す断面模式図である。また、図２乃至図４は、本発明に係る有機ＥＬ素子アレイの他の実施形態を示す断面模式図である。図１において、１１は基板、１２は反射電極、１３１は第一電荷輸送層（ホール輸送層）、１３２は発光層、１３３は第二電荷輸送層（電子輸送層）、１４は光取り出し電極である。また、図３において、３５は反射層、図４において４６は保護部材、４７は気体である。
【００２５】
図１に示す有機ＥＬ素子アレイは、Ｒ素子１Ｒ、Ｇ素子１Ｇ、Ｇ素子１Ｂを配列した有機ＥＬ素子アレイである。各素子の構成は、基板１１上に反射電極１２、第一電荷輸送層１３１、発光層１３２、第二電荷輸送層１３３、光取り出し電極１４を順に積層した構成である。
【００２６】
Ｒ素子１Ｒは、光取り出し電極１４が半透過反射層であって、反射電極１２と第一電荷輸送層１３１との界面での反射及び、光取り出し電極１４と第二電荷輸送層１３との界面での反射によって共振を起こす。両界面間の光学距離は式（１）を満足させる光学距離となる。なお、Ｒ素子１Ｒの干渉次数は１である。また、光取り出し電極である半透過反射層とは、一部の光を透過し一部の光を反射する層のことであり、金属からなる層であることが好ましく、５％以上の反射率と５０％以上の透過率を有していることが好ましい。
【００２７】
Ｇ素子１Ｇ、Ｂ素子１Ｂは、光取り出し電極１４が透明層であって、反射電極１２と第一電荷輸送層１３１との界面での反射及び、光取り出し電極１４の光取り出し側の界面での反射によって共振を起こす。両界面間の光学距離は式（２）を満足させる光学距離となる。なお、Ｇ素子１Ｇ、Ｂ素子１Ｂの干渉次数はともに２である。
【００２８】
また、Ｇ素子１ＧとＢ素子１Ｂとでは発光波長が異なるため、両界面間の光学距離を異ならせる必要があるが、図１では発光層１３２の膜厚を異ならせることによって光学距離を異ならせている。具体的にはＧ素子１Ｇの発光層１３２Ｇの膜厚をＢ素子１Ｂの発光層１３２Ｂの膜厚よりも厚くする。発光層１３２の膜厚を異ならせることによって、発光層１３２以外の層の膜厚を同じにすることができる。この場合には、図２のようにＧ素子２ＧとＢ素子２Ｂとで、第一電荷輸送層２３１、第二電荷輸送層２３３、光取り出し電極２４の成膜を２素子に跨って共通して配置することができるため、製造プロセスを簡単にすることができる。さらにＲ素子１Ｒ、Ｇ素子１Ｇ、Ｂ素子１Ｂの３色の素子において、第一電荷輸送層１３１、第二電荷輸送層１３３の成膜を共通で行うこともできる。この場合には、第一電荷輸送層１３１、第二電荷輸送層１３３の成膜を３素子に跨って共通して配置することができるため、製造プロセスを簡単にすることができる。なお、図２は模式的に表しているため、素子を隔てる部材である素子分離膜が素子間に配置されることが示されていないが、実際には素子分離膜が設けられていることが好ましい。
【００２９】
また、Ｇ素子１ＧとＢ素子１Ｂとで両界面間の光学距離を異ならせる場合、発光層１３２の膜厚ではなく、第一電荷輸送層１３１、第二電荷輸送層１３３、光取り出し電極１４等の膜厚を異ならせてもよい。光取り出し電極１４の膜厚によって調節する場合には、第一電荷輸送層１３１、第二電荷輸送層１３３の成膜を３素子共通で行うことができるため、製造プロセスを簡単にできる。
【００３０】
次に、本実施の形態に係る有機ＥＬ素子アレイを構成する各部材について説明する。
【００３１】
基板１１は平板状、フィルム状のものが好ましく、ガラス・プラスチック・シリコン基板等を用いることができる。また、素子毎に駆動を制御する回路を有するアクティブマトリクス型の有機ＥＬ素子アレイの場合、基板にＴＦＴを設けてもよい。素子毎に有機材料の成膜物が混在しないようにするため、あるいは素子間のショートを防ぐために、素子分離膜が設けられていることが好ましい。
【００３２】
第一電荷輸送層１３１、第二電荷輸送層１３３は発光層１３２に電荷を輸送するための層であるが、必ずしも設けられるものではなく、第一電荷輸送層１３１、第二電荷輸送層１３３のいずれか一方のみ有していてもよいし、どちらも有さない構成であってもよい。また、他に電荷注入を行うための層として、電極に接して、電子注入層や正孔注入層を有していてもよい。また、以上の構成は素子毎に異なっていてもよく、例えば青色発光素子１Ｂのみ第一電荷輸送層を有するようにしてもよい。なお、本発明においては、電荷注入を行うための層も、電荷輸送層に含まれるものとする。
【００３３】
発光層１３２は、各素子に赤色発光をする発光層、緑色発光をする発光層、青色発光をする発光層をそれぞれ配置してもよいし、複数の発光ピークを持つ白色発光層をすべての素子に配置してもよい。各素子で共通の電荷輸送層・同一の白色発光層の場合でも、素子毎に異なる光学距離Ｌを設定することで、同一の発光層でも異なる複数の色を取り出すができる。さらに、カラーフィルタなどを用いることによって、同一発光層から色純度の高い赤、青または緑の光を取り出すという使い方も可能である。
【００３４】
反射電極１２は光吸収が少なく、光反射率が高いことが好ましい。例えば、銀・アルミ・金・白金・クロム等の金属や合金を用いることができる。また、半透過反射層の光取り出し側にインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）やインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等の透明導電材料を積層したものを反射電極としても良い。
【００３５】
半透過反射層である光取り出し電極１４Ｒは光吸収が少なく、光反射率が高い材料を用いることが好ましい。例えば、銀、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、金、白金、クロム等の金属および合金を用いることができる。また、半透過性を有する膜厚で用いることが好く、５％以上の反射率で５０％以上の透過率になるような膜厚で用いることがより好ましい。例えば、銀を５ｎｍから５０ｎｍ程度の膜厚で用いることができる。また、光取り出し電極１４Ｒの光取り出し側にインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）やインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等の透明層を積層してもよい。
【００３６】
透明層である光取り出し電極１４Ｇ、１４Ｂはインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）やインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等の透明導電材料を用いることができる。
【００３７】
透明電極からなる上部電極の上界面で反射を起こすための１つの手段として、透明層である光取り出し電極の光取り出し側上に接して金属の反射膜を配置する方法がある。この場合には、例えば、図３に示すように光取り出し電極３４Ｂ、３４Ｇの光取り出し側に接して金属からなる反射層３５を設けることが好ましい。反射層３５を設けることによって光取り出し側の界面において反射率が高くなるため、共振による光の強め合いの効果が高まり、光取り出し効率を高めることができる。また、図３に示す構成の場合は、反射層３５や金属からなる光取り出し電極３４Ｒの上に透明保護層や充填層を設けても良い。
【００３８】
透明層である光取り出し電極の光取り出し側の界面で反射を起こす別の手段としては、屈折率段差を用いる方法がある。屈折率の高い透明層を光取り出し電極として用いて、その光取り出し側に屈折率の低い物質を配置することで、屈折率段差による光反射を起こすことができる。この場合光取り出し電極は、屈折率１．５以上の材料を用いることが好ましい。例えば、屈折率が１．９前後のＩＺＯ，ＩＴＯ等を用いることができる。屈折率段差による反射によって、効果のある共振構造を作るためには、低屈折率材料と透明電極との屈折率の差は０．５以上が好ましく、０．８以上がより好ましい。低屈折率材料としては、例えば屈折率が約１．４であるフッ化リチウムやフッ化マグネシウムからなる層を光取り出し電極の光取り出し側に配置してもよい。
【００３９】
また、図４のように光取り出し電極４４の光取り出し側に有機ＥＬ素子を保護する保護部材４６を離間して配置し、有機ＥＬ素子と保護部材４６との間に気体４７を充填してもよい。この場合、図４のように保護部材４６と基板４１とで有機ＥＬ素子を覆って、空間部分に不活性な気体４７を充填することが好ましい。不活性な気体としては窒素ガスやアルゴンガス等を用いることができ、それらのガスの屈折率はほぼ１．０である。光取り出し電極をＩＺＯとし、その光取り出し側に接するように窒素ガスを配置する場合、ＩＺＯと窒素ガスとの界面で１０％程度の反射率を得ることができる。また、有機ＥＬ素子と保護部材４６との間に充填する物質は空気であってもよい。このように、有機ＥＬ素子と保護部材４６との間に気体を充填する場合には、光取り出し電極の光取り出し面に別の層を成膜して設けることなく反射面を設けることができるため、より製造プロセスを簡単にできる。
【００４０】
保護部材４６は空気を通さない材料であればよいが、発光を保護部材４６側に取り出す場合は、保護部材４６はガラス等の透明な材料を用いることが好ましい。また、保護部材４６と基板４１間に隙間ができないように、接着剤で接着することが好ましい。
【００４１】
以上のように、本発明に係る有機ＥＬ素子アレイの実施形態を説明したが、本発明は、本実施形態に示す構成に限られるものではない。本発明の有機ＥＬ素子アレイは、Ｒ素子、Ｇ素子、Ｂ素子の３色の素子からなるものでなくてもよく、赤、緑、青の他に白色や黄色等、別の色の発光素子を有するものであってもよい。
【００４２】
また、本発明に係る有機ＥＬ素子アレイは、素子毎に駆動を制御する回路を有するアクティブマトリクス型の有機ＥＬ素子アレイであってもよいし、ストライプ上の電極を交差させて交点で発光させるパッシブマトリクス型の有機ＥＬ素子アレイであってもよい。アクティブマトリクス型の有機ＥＬ素子アレイの場合、各色の素子の駆動電圧値が近い方が好ましい。本発明では、相対的に発光効率の高い色であるＲ素子の有機層の膜厚が相対的に発光効率の低い色であるＢ素子の有機層の膜厚より厚いことによって素子間の駆動電圧差が低減されることにもなる。
【００４３】
また、本発明に係る有機ＥＬ素子アレイは、基板側から光を取り出すいわゆるボトムエミッション型の素子アレイであってもよいし、基板とは反対側から光を取り出すいわゆるトップエミッション型の素子アレイであってもよい。基板に近い方に配置される電極は陰極であってもよいし、陽極であってもよい。
【００４４】
また、本発明に係る有機ＥＬ素子アレイは、２つの界面の間で繰り返し反射される光を共振によって強め合わせるだけでなく、有機化合物層内の発光面と反射電極の反射面との間の光学距離を調節することによっても光取り出し効率を高めることができる。発光面から光取り出し電極方向に向かう光と、発光面から反射電極方向に向かい反射電極の反射面で反射されて光取り出し電極方向に向かう光とが干渉によって強め合わされるためである。
【００４５】
本発明に係る有機ＥＬ素子アレイは、多数の素子を配列することによって表示装置とすることもできる。例えば、デジタルカメラの画像表示部、携帯電話の表示部、テレビ受像機の表示部等に好ましく用いることができる。
【実施例】
【００４６】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
【００４７】
＜実施例１＞
図４に示されるような、基板・反射電極・ホール輸送層・発光層・電子輸送層・光取り出し電極からなるＲ素子４Ｒ、Ｇ素子４Ｇ、Ｂ素子４Ｂを有する有機ＥＬ素子アレイを作成した。
【００４８】
ガラス基板４１上に、銀合金１００ｎｍをスパッタリングし、その上にＩＺＯ膜２０ｎｍをスパッタリング法により成膜してエッチングし、半透過反射層の光取り出し側に透明層を積層した反射電極４２とした。反射電極４２の上に、ホール輸送層４３１としてホール輸送材料層ＡをＲ素子４Ｒは３０ｎｍ、Ｇ素子４Ｇ及びＢ素子４Ｂは２０ｎｍ蒸着により成膜した。次に赤、緑、青それぞれ別々の発光層を形成する。赤色発光層Ａを４３２Ｒとして４０ｎｍ、緑色発光層Ａを４３２Ｇとして３０ｎｍ、青色発光層Ａを４３２Ｂとして２０ｎｍ成膜した。その上に電子輸送層４３３として、３素子共通に電子輸送材料Ａを３０ｎｍ成膜した。さらに、シャドーマスクを用いて光取り出し電極４４Ｒとして銀を１５ｎｍ蒸着で成膜し、光取り出し電極４４Ｇ及び４４ＢとしてＩＺＯ６０ｎｍをスパッタで成膜した。なお、蒸着はすべての層をシャドーマスクを用いて別々に成膜した。これらの有機ＥＬ素子は窒素雰囲気中にてガラスの保護キャップで保護され、光取り出し電極４４と窒素ガスが接しているため、光取り出し電極４４Ｂの光取り出し側の界面では屈折率段差による反射が起こる。
【００４９】
Ｒ素子４Ｒの場合は反射電極４２の銀／ＩＺＯ界面と、光取り出し電極４４／電子輸送層界面との間で繰り返し反射が起こり、それらを共振部とするような共振器構造を有する。一方、Ｂ素子４Ｂ、Ｇ素子４Ｇは反射電極４２の銀／ＩＺＯ界面と、光取り出し電極４４の光取り出し側の界面との間で繰り返し反射が起こり、それらを共振部とする共振器構造を有する。つまり、実施例１の有機ＥＬ素子アレイでは、赤、緑、青の各色の素子において、共振によって光取り出し効率を高めるように光学距離を調節している。
【００５０】
＜実施例２＞
ホール輸送層の膜厚を各色共通／同一の層として２０ｎｍにし、Ｒ素子の発光層の膜厚を５０ｎｍにした以外は、実施例１と同様の有機ＥＬ素子アレイを作成した。実施例２の有機ＥＬ素子アレイは実施例１の有機ＥＬ素子アレイと、界面間の光学距離はほぼ同じであるため、同様に共振によって光取り出し効率を高める光学距離になっている。
【００５１】
＜比較例１＞
Ｒ素子の光取り出し電極の膜厚がＩＺＯ６０ｎｍである以外は、実施例２と同様に有機ＥＬ素子アレイを作成した。比較例１の赤色発光素子において、光取り出し側の反射面が光取り出し電極の光取り出し側の界面になり、界面間の光学距離が長くなったため、共振によって光取り出し効率を高める条件ではなくなっている。
【００５２】
＜比較例２＞
Ｒ素子において、光取り出し電極がＩＺＯ６０ｎｍで、発光層が８０ｎｍである以外は実施例２と同様の有機ＥＬ素子アレイを作成した。比較例２の赤色発光素子において、比較例１に比べて界面間の距離がさらに長くなっているため、実施例１あるいは実施例２の干渉次数よりも次数が１大きい共振条件になるような光学距離となっている。
【００５３】
＜比較例３＞
Ｒ素子４Ｒにおいて、光取り出し電極４４ＲがＩＺＯ６０ｎｍ、ホール輸送層４３１が５０ｎｍ、発光層４３２Ｒが５０ｎｍである以外は実施例２と同様の有機ＥＬ素子アレイを作成した。比較例３の有機ＥＬ素子アレイは比較例２の有機ＥＬ素子アレイと、界面間の光学距離はほぼ同じであるため、同様に共振によって光取り出し効率を高める光学距離になっている。
【００５４】
（評価）
実施例１、２と比較例１、２、３のＲ素子４Ｒの駆動電圧と効率は表１のようになった。本発明の実施例１と実施例２では、ホール輸送層を各色で共通であっても、そうでなくても良好な効率が得られた。一方、比較例１のように赤色発光素子の光取り出し電極をＧ素子、及びＢ素子の光取り出し電極と同様に６０ｎｍのＩＺＯにした場合、反射の位置が光取り出し電極と電子輸送層との界面ではなく、光取り出し電極の光取り出し側の界面になった。そのため、実施例２と比較して界面間の光学距離が長くなり、発光波長より短波側の光を増強するため、取り出される光の色度座標が変化し効率が低下した。
【００５５】
比較例２では、Ｒ素子の光取り出し電極をＧ素子、及びＢ素子の光取り出し電極と同様にＩＺＯ６０ｎｍにし、且つ有機層の膜厚を８０ｎｍにした。そのため、共振部の間の光学距離を調整して、比較例１と同様の色度になるようにしているため、効率は比較例１よりも向上したが、駆動電圧が大きく上昇した。
【００５６】
また、比較例３のようにホール輸送層をＧ素子４Ｇ、Ｂ素子４Ｂと異なる５０ｎｍにすることによって共振部間の光学距離を実施例１と同様の色度になるように調整した。実施例２、比較例１と同等の駆動電圧で、比較例１よりも効率が向上したが、実施例１、２および比較例２ほどの効率は得られなかった。
【００５７】
なお、実施例１におけるＧ素子４Ｇの駆動電圧は３．８Ｖ、効率は３ｃｄ／Ａであり、Ｂ素子４Ｂの駆動電圧は３．７Ｖ、２ｃｄ／Ａであった。Ｇ素子４ＧおよびＢ素子４Ｂに関しては、比較例１、２、３と実施例１、２は同様の構成であるため、ほぼ同等の駆動電圧・効率が得られた。
【００５８】
この結果から、本実施例の有機ＥＬ素子アレイは、比較例に比べて駆動電圧が低く且つ良好な効率が得られた。
【００５９】
なお、上記の比較例・実施例における駆動電圧および効率はそれぞれの素子に１０ｍＡ／ｃｍ２の電流が流れるように電圧を印加した際の効率であり、色度はＣＩＥ色度座標を示している。また、実施例および比較例に使用した有機材料は図５に示す材料を用い、５×１０−４Ｐａの真空下で蒸着によって成膜した。各有機化合物層の組成は表２に示した。
【００６０】
【表１】
2008059791.tif 000003
【００６１】
【表２】
2008059791.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明に係る有機ＥＬ素子アレイの一例を示す断面模式図である。
【図２】本発明に係る有機ＥＬ素子アレイの他の実施形態を示す断面模式図である。
【図３】本発明に係る有機ＥＬ素子アレイの他の実施形態を示す断面模式図である。
【図４】本発明に係る有機ＥＬ素子アレイの他の実施形態を示す断面模式図である。
【図５】本発明の実施例で使用した有機材料の構造式を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
１１、２１、３１、４１  基板
１２、２２、３２、４２  反射電極
１３、２３、３３、４３  有機層
１３１、２３１、３３１、４３１  第一電荷輸送層
１３２、２３２、３３２、４３２  発光層
１３３、２３３、３３３、４３３  第二電荷輸送層
１４、２４、３４、４４  光取り出し電極
３５  反射層
４６  保護部材
４７  気体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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