(57)【要約】【課題】ＲＧＢ画素で高い明所コントラストと輝度を両立でき、低コストで製造できる有機ＥＬ発光素子を提供する。【解決手段】有機発光層１０６を挟んで、一方に少なくとも第１の反射膜１０７を有し、他方に少なくとも透明電極１０５と導光膜１０４と第２の反射膜１０３を有した有機ＥＬ発光素子であって、該第２の反射膜は光を放射するための開口１１０を有しており、前記開口の面積は有機発光層の面積より小さく、且つ前記第２の反射膜の光取り出し側は開口を除いて光吸収膜１０２で覆われており、前記導光膜の厚みは可干渉距離の０．５倍以上の厚みがあることを特徴とする。【選択図】図１
2009117758.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機発光層を挟んで、一方に少なくとも第１の反射膜を有し、他方に少なくとも透明電極と導光膜と第２の反射膜を有した有機ＥＬ発光素子であって、
該第２の反射膜は光を放射するための開口を有しており、前記開口の面積は有機発光層の面積より小さく、且つ前記第２の反射膜の光取り出し側は開口を除いて光吸収膜で覆われており、前記導光膜の厚みは可干渉距離の０．５倍以上の厚みがあることを特徴とする有機ＥＬ発光素子。
【請求項２】
前記導光膜はサブピクセル間で反射膜によって仕切られていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ発光素子。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の有機ＥＬ発光素子と、その有機ＥＬ発光素子を駆動する回路を複数有することを特徴とする表示装置。
【請求項４】
請求項３に記載の表示装置を搭載したことを特徴とする携帯型装置。
【請求項５】
請求項３に記載の表示装置を搭載したことを特徴とする映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機ＥＬ発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ発光素子は、陽極と陰極との間に有機化合物を含む膜を挟持させ、各電極からホール（正孔）および電子を注入することにより励起子を生成し、この励起子が基底状態に戻る際に放出する光を利用する素子である。
【０００３】
１９８７年、コダック社の研究（非特許文献１）では、陽極にＩＴＯ、陰極にマグネシウム銀の合金をそれぞれ用いている。電子輸送材料および発光材料にトリス（８―キノリノラト）アルミニウムを用いている。ホール輸送材料にトリフェニルアミン誘導体を用いている。当該研究では、機能分離型２層構成の素子で１０Ｖ程度の印加電圧において１０００ｃｄ／ｍ2程度の発光が報告されている。
【０００４】
また、蛍光性有機化合物の種類を変えることにより、紫外から赤外までの発光が可能であり、最近では様々な化合物の研究が活発に行われている。
【０００５】
さらに、上記のような低分子材料を用いた有機ＥＬ発光素子の他にも、共役系高分子を用いた有機ＥＬ発光素子が、ケンブリッジ大学のグループにより報告されている。この報告では、ポリフェニレンビニレン（ＰＰＶ）を塗工系で成膜することにより、単層で発光を確認している。
【０００６】
このように有機ＥＬ発光素子は低印加電圧で高輝度、高速応答性、薄型、軽量の発光デバイス化が可能であることから、広汎な用途への可能性が示唆されており、特にディスプレイ用途として注目されている。
【０００７】
従来の有機ＥＬ発光素子の断面図を図１１に示す。透光性の第１電極４０２と光反射性の第２電極４０４との間に有機化合物層４０３を挟持し、透明性電極側にある光取り出し面から有機化合物層４０３内の発光を取り出す構成となっている。しかし、光取り出し面から入射した外光４０５が、第２電極４０４で反射し再び光取り出し面から放射されるため、この有機ＥＬ発光素子を二次元状に配列した有機ＥＬ表示装置は明所コントラストが悪く、表示品質に問題があった。
【０００８】
この問題を解決するために、特許文献１には、内光を反射し外光を吸収する、スリット状やドット状の光透過穴を有する、またはそれ自体がアイランド状である、高コントラスト化層を有する構成が開示されている。外光反射を抑えて良好なコントラストを有することができる。
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−２６５７９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１の発明は、コントラストを改善するのに優れた発明であるが、Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の全てでコントラストと輝度を両立させることが困難であるという課題があった。これは、高コントラスト化層の光反射層と第二電極との間で効率よく反射を繰り返すための、高コントラスト化層の光反射層と第二電極との間の距離が、Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素で異なるためである。
【００１１】
高コントラスト化層の光反射層と第二電極との間の距離を、Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素で異ならすことで上記課題は解決できるが、この場合は製造コストが大きく上昇するという課題が発生する。
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、ＲＧＢ画素で高い明所コントラストと輝度を両立でき、低コストで製造できる有機ＥＬ発光素子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】
【００１３】
上記課題を解決するための手段として、本発明は、
有機発光層を挟んで、一方に少なくとも第１の反射膜を有し、他方に少なくとも透明電極と導光膜と第２の反射膜を有した有機ＥＬ発光素子であって、
該第２の反射膜は光を放射するための開口を有しており、前記開口の面積は有機発光層の面積より小さく、且つ前記第２の反射膜の光取り出し側は開口を除いて光吸収膜で覆われており、前記導光膜の厚みは可干渉距離の０．５倍以上の厚みがあることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ＲＧＢ画素で高い明所コントラストと輝度を両立でき、低コストで製造できる有機ＥＬ発光素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明の有機ＥＬ発光素子と駆動回路からなるサブピクセルの一例の模式的断面図である。図２は、図１のサブピクセルの一部をより詳細に図示した模式的断面図である。
【００１６】
図１に示す有機ＥＬ発光素子は、アクティブマトリクス駆動されるボトムエミッションタイプの素子である。図１において、１００１は有機ＥＬ発光素子からなる領域、１００２は、その有機ＥＬ発光素子１００１を駆動するための回路等からなる領域であり、ガラスなどの基板１０１上に作成される。ここでは、有機ＥＬ発光素子１００１の作成方法として、バンク（障壁）１０９に挟まれた領域に、ノズル法や、インクジェット法などにより、有機発光層１０６を塗布するものについて説明するが、蒸着法や光熱転写法など、他の作成方式であっても良い。
【００１７】
有機ＥＬ発光素子１００１は、一層、または多層からなる有機発光層１０６と、有機発光層１０６を挟んで、一方に第１の反射膜を兼ねた陰極１０７を有し、他方に透明電極である陽極１０５と導光膜１０４と第２の反射膜１０３とを有する。そして、第２の反射膜１０３の光取り出し側、つまり第２の反射膜１０３に対して導光膜１０４と反対側に光吸収膜１０２を有する。ちなみに、符号１１１は駆動回路等を光吸収膜１０２から絶縁するためにある絶縁層であり、光吸収膜１０２を絶縁体で構成する場合は不要な層である。
【００１８】
図１及び図２に示す構成では、第２の反射膜１０３、光吸収膜１０２及び絶縁膜１１１は、有機発光層１０６で発光した光を外部に放射するための開口１１０を有する。光吸収膜１０２は可視光に対してなるべく光吸収率の大きな膜を用いることが好ましく、ブラックマトリクスに用いられている黒色樹脂やＣｒ薄膜、黒色酸化インジウム薄膜が好適である。
【００１９】
第２の反射膜１０３は有機発光層１０６で発光した光に対して反射率の高い膜であり、例えばＡｌなどを蒸着法、スパッタ法などにより作成する。このとき、第２の反射膜１０３は、導光膜１０４を素子間（サブピクセル間）で仕切ることができるように、バンク１０９の側面にかかる形態で作成することが好ましい。導光膜１０４は有機発光層１０６で発光した光に対して吸収が実質的に無視できる程度に小さな膜であり、ＳｉＮ、ＳｉＯ2などの無機誘電体やアクリルなどの樹脂で作成する。陽極１０５は、例えばＩＴＯなどの透明性を有する電導体であり、スパッタ法などにより作成する。回路１０８と陽極１０５との電気的導通は、バンクの側面に作成されている第２の反射膜１０３を介してなされている。また、陰極１０７は、例えばＡｌなどの金属であり、蒸着法などにより作成する。
【００２０】
有機発光層１０６は、少なくとも発光に係る発光層が含まれている。有機発光層１０６は発光層一層でも、発光させることは可能であるが、正孔や電子の注入性を高めるために、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層を、発光層を挟む形で積層した構造でもよい。また、正孔と電子との密度のバランスを取るためや、各層の材料が他の層に移動して素子が劣化することを防ぐための障壁層などが含まれていてもよい。また、発光層は、蛍光発光を生じる蛍光材料からなるものであってもよいし、蛍光材料をホストにして、りん光発光を生じるりん光材料をゲストとして、ドーピングしたものであってもよい。
【００２１】
上記構成の有機ＥＬ発光素子は、陽極１０５側から注入された正孔と陰極１０７側から注入された電子とが、発光層内で再結合することにより、光が放出される。このとき、有機発光層１０６で発光した光は、その一部が直接、第２の反射膜１０３、光吸収膜１０２及び絶縁層１１１に設けた開口１１０を通って外部に放射される。また、有機発光層１０６で発光した光の一部は、第２の反射膜１０３と陰極１０７との間で反射を繰り返した後、第２の反射膜１０３、光吸収膜１０２及び絶縁層１１１に設けた開口１１０を通って外部に放射される。
【００２２】
ここで、有機発光層１０６で発光した光が、第２の反射膜１０３と陰極１０７との間で反射を繰り返すときに干渉してしまうと、効率よく反射を繰り返すために導光膜１０４の厚さをＲＧＢで異なる厚さに作成しなければならない。そのため、フルカラー表示装置の作成が困難になってしまう。これを避けるために、導光膜１０４は有機発光層１０６で発光した光が干渉をほとんど起こさない程度に厚く作成する。光が干渉する可干渉距離は式（１）で表せる。
【００２３】
可干渉距離＝λ2／Δλ    （１）
【００２４】
式（１）において、λは発光スペクトルの中心波長、Δλは発光スペクトルの半値幅である。有機発光層１０６で発光した光が干渉を起こさないためには、導光膜１０４を往復する距離進んだ時に可干渉距離を超えればよいので、導光膜１０４は式（１）に示した可干渉距離の０．５倍以上の膜厚に作成する。
【００２５】
明所コントラストは、素子の発光強度をＩ、外光の反射強度をＡとするとＩ／Ａである。本発明の有機ＥＬ発光素子では、反射や透過での損失を無視すれば、全反射で素子内に閉じ込められる以外の光は全て開口１１０から外部に放射されるので、発光強度は図１１に示した従来の有機ＥＬ発光素子と同じ強度になる。一方、外光の反射強度は、第２の反射膜１０３、光吸収膜１０２及び絶縁層１１１に設けた開口１１０の面積Ｂと発光部の面積Ｃとの比をα＝Ｂ／Ｃとし、光吸収膜１０２での外光反射をほぼ０とすれば、図１１に示した従来の有機ＥＬ発光素子のα倍になる。すなわち、本発明の有機ＥＬ発光素子では、理想的には明所コントラストが従来の１／α倍になる。
【００２６】
このように、開口１１０は小さい方が明所コントラストの改善効果が大きくなるが、開口１１０が小さすぎると回折の影響で放射角度による輝度変化が大きくなり、表示装置を構成したときの画質が悪化する。従って、開口１１０はその最狭部でも波長の１０倍以上の長さがあるような形状にするのが望ましい。具体的には、直径８μｍ以上の円形、一辺が８μｍ以上の正方形、あるいは、短辺が８μｍ以上の長方形などの開口にすることが望ましい。また、開口率は理想的には小さい方がコントラストが向上するのだが、現実には反射や透過による光量の損失が無視できず、開口率０．１未満で光量損失を５０％以下にすることは困難である。従って、開口率は０．１〜０．８に設定することが望ましい。
【００２７】
上記構成の有機ＥＬ発光素子は、開口１１０を有し、しかも導光膜をほとんど干渉が起こらない厚さとしたので、高い明所コントラストと輝度の両立を図り、明所において鮮明なカラー画像を表示できる。また、低コストで製造することができる。
【００２８】
なお、放出された光は、基板１０１側に向かう、いわゆるボトムエミッションタイプを示しているが、もちろん、基板と反対側に放出するトップエミッションタイプであってもよい。その場合は、陽極と陰極の配置を逆にするか、透明性を逆の電極に持たせることになる。
【００２９】
この有機ＥＬ発光素子１００１を１つの発光点として搭載し、前記有機ＥＬ発光素子１００１を駆動する回路１００２を複数有する表示装置、および前記表示装置を搭載した照明装置、電子写真方式の画像形成装置の露光光源とすることができる。
【００３０】
回路１００２は、有機ＥＬ発光素子１００１に電流を供給するためのドライバートランジスタ（Ｄｒ−Ｔｒ）１００９を有する。さらに、データ線１０１０によって送られてきた表示情報の値を書き込むための保持容量部１０１１と、不図示の選択線によって、情報の書き込みを許可するか、許可しないかのスイッチを行う、スイッチトランジスタ（Ｓｗ−Ｔｒ）１０１２とを有する。
【００３１】
図３は、図２で示した本発明に係る有機ＥＬ発光素子を駆動するための回路の動作を説明する図である。回路は、周知のプログラミング方式について説明するが、本発明の回路はこれに限るものではない。図３において、破線で囲まれた部分１０１３がひとつの画素に対応する。画素１０１３は、有機ＥＬ発光素子１００１と、Ｄｒ−Ｔｒ１００９と、保持容量１０１１と、Ｓｗ−Ｔｒ１０１２とを有する。
【００３２】
選択線１０１４はＳｗ−Ｔｒ１０１２のゲートに接続されており、選択線１０１４の信号により、情報の書き込みを許可するか、許可しないかの選択が行われる。情報の書き込みが許可されると、Ｓｗ−Ｔｒ１０１２はＯｎ状態になり、データ線１０１０から送られてきた表示情報の値をＤｒ−Ｔｒ１００９のゲートと、保持容量１０１１とに伝える。表示データの値は、有機ＥＬ発光素子１００１の発光輝度に対応した電圧値であり、Ｄｒ−Ｔｒ１００９のゲートに加えられた電圧値は、保持容量１０１１に書き込まれ記憶される。
【００３３】
Ｄｒ−Ｔｒ１００９のソースは、電源線１０１６を経由して電源１０１５に接続されており、ゲートに加えられた電圧に従った電流量を有機ＥＬ発光素子１００１に供給する。有機ＥＬ発光素子１００１では、電流量に従って、正孔と電子がそれぞれ注入され、有機発光層１０６内で再結合することによって光を放出する。
【００３４】
各画素に接続されている選択線１０１４の信号によって、順次別の画素に情報の書き込み許可が切り替えられ、複数の画素に表示情報が書き込まれていく。一度、保持容量１０１１に情報が書き込まれると、次に選択され、新たな情報が書き込まれるまで、保持容量１０１１の値は保持され、それに従った発光が有機ＥＬ発光素子から放出され続けることになる。
【００３５】
図４は、図３で示した画素１０１３を２次元に複数配置してなる表示装置を説明する模式図である。なお、電源と電源線は省略して図示していない。図４において、複数の選択線１０１４は、選択線駆動回路１０１８に接続されており、列ごとに、順次一列の画素１０１３が選択されるように駆動される。また、複数のデータ線１０１０は、データ線駆動回路１０１７に接続されており、選択されている横一列の画素の各々に表示情報を送信し、各々の画素内にある保持容量に情報が書き込まれる。
【００３６】
情報の書き込みは、順次列ごとに行われ、例えば、上の列から下の列へと表示装置全面に渡って繰り返し行われる。この時の書き込み周期は、テレビ放送などでは、１秒間に６０回となっており、目で感知できない速さで、画素の表示を切り替えていくことによって、動画像をなめらかに表示することができる。
【００３７】
図５は、図４で示した、本発明の表示装置の概観を示す図である。図５において、表示装置１０１９は、画素が２次元に配置されてなる表示領域１０２０と、選択線を駆動する選択線駆動回路１０１８と、データ線を駆動するデータ線駆動回路１０１７とを有する。さらに、応用装置の制御部と情報の送受信を行うインターフェース制御回路１０２１と、信号線等を接続する接続部１０２２とを有する。応用装置に応じて、個々の画素の大きさや２次元に配置する数が決められ、また、画素の発光輝度や表示周期なども、画質の要求に従って決定される。
【００３８】
図６は、図５で示した、本発明の表示装置を応用した一例として、映像表示装置を示す図である。図６において、符号１０２３は、本発明の映像表示装置の筐体である。筐体１０２３には、図５で示した表示装置１０１９の他、テレビ放送の受信回路部、音声出力部、映像表示装置を制御する制御部などが内装されており、使用者の命令に従って、テレビ放送の映像を表示領域１０２０に表示することができる。
【００３９】
画素として、有機ＥＬ発光素子を用いた場合、自発光しているため、黒表示と白表示の比率であるコントラストが大きく、高画質の表示が行える。映像表示の他に、もちろんコンピュータなどの制御装置のモニターとしても使用できる。
【００４０】
図７は、図６で示した、本発明の表示装置を応用した一例として、携帯型装置を示す図である。ここでは、携帯型の電話を例にとり説明するが、デジタルスチルカメラや、デジタルビデオカメラのような静止画、もしくは動画の入力装置や、携帯型の情報入出力装置、さらには、携帯型のゲーム装置などにも応用できる。
【００４１】
図７において、符号１０２４は、本発明の携帯型装置の筐体である。筐体１０２４には、図５で示した表示装置１０１９の他、番号等の入力部、小型の映像入力部、音声や映像の送受信部、携帯型装置を制御する制御部などが内装されている。使用者の命令に従って、入力部より入力された内容や、映像入力部によって取り込んだ映像、もしくは、受信した映像を表示領域１０２０に表示することができる。
【００４２】
前述した映像表示装置と同様に、画素として、有機ＥＬ発光素子を用いた場合、自発光しているため、黒表示と白表示の比率であるコントラストが大きく、高画質の表示が行える。さらに、液晶画面に比べ、背景を輝度が低い画面にすることによって、消費電力を低くでき、携帯型装置への応用に向いている。
【実施例】
【００４３】
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明する。
【００４４】
＜実施例１＞
本発明の有機ＥＬ発光素子を含んだ図１と図２に示したサブピクセルを以下のようにして作成した。作成したサブピクセルの大きさは１６０μｍ×４８０μｍで、サブピクセル内の発光部の大きさは１４０μｍ×２４０μｍとした。
【００４５】
まず、厚さ０．７ｍｍのガラス基板１０１上に、酸化インジウムターゲットを用いてスパッタ蒸着により厚さ２００ｎｍの黒色酸化インジウム層を成膜し、光吸収膜１０２を作成した。このとき、酸化インジウム薄膜が黒色になるよう、スパッタガス中の酸素濃度を調整して成膜を行った。
【００４６】
プラズマＣＶＤでＳｉＮからなる絶縁層１１１を厚さ３００ｎｍに作成した。次に、絶縁層１１１上の一部分に、有機ＥＬ発光素子の駆動回路１０８を作成した。駆動回路１０８は図３に示した回路をアモルファスシリコンのＴＦＴで作成した。次に、バンク１０９を作成するためアクリル樹脂層を厚さ７μｍに作成し、このアクリル樹脂層を写真触刻で加工してバンク１０９を作成した。次に、スパッタ蒸着と写真触刻により、Ａｌの第２の反射膜１０３を作成した。作成した第２の反射膜１０３の厚さは、底面部で１００ｎｍとした。次に、写真触刻により光吸収膜１０２、絶縁層１１１、第２の反射膜１０３を加工して直径１００μｍの開口１１０を作成した。次に、プラズマＣＶＤで成膜したＳｉＮ膜を写真触刻で加工して、厚さ３．５μｍの導光膜１０４を作成した。
【００４７】
ＩＴＯを膜厚２００ｎｍで成膜し写真触刻で加工して陽極１０５を作成した。Ｄｒ−Ｔｒ１００９のドレインと陽極１０５は第２の反射膜１０３を介して接続される。次に、正孔注入層と橙色発光層を積層して有機発光層１０６を作成した。正孔注入層としては、ディスペンサー装置を用いてＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを連続的に塗布した。塗布条件は以下の通りである。バンク１０９間の幅１４０μｍに対してテフロン（登録商標）加工した口径１００μｍの金属ニードルを使用し、大気中でニードルと塗布する面との間の距離を３０μｍ、ニードルと基板１０１との相対速度を４５０ｍｍ／ｓｅｃで連続的に塗布した。塗布後、ホットプレートを用いて２００℃、１０分間ベークして厚さ３０ｎｍの正孔注入層を作成した。橙色発光層としては、テトラリンにポリパラフェニレンビニレン誘導体ｐｏｌｙ［２−ｍｅｔｈｏｘｙ，５−（２’−ｅｔｈｙｌｈｅｘｏｘｙ）−１，４−ｐｈｅｎｙｌｅｎ  ｖｉｎｙｌｅｎｅ］を１ｗｔ％溶かした溶液をバンク１０９間にディスペンサー装置を用いて塗布した。塗布条件は以下の通りである。テフロン（登録商標）加工した口径１００μｍの金属ニードルを使用し、窒素中でニードルと塗布する面との間の距離を３０μｍ、ニードルと基板１０１との相対速度を３００ｍｍ／ｓｅｃで連続的に塗布した。塗布後、ホットプレートを用いて窒素雰囲気中で１５０℃、３０分間ベークして厚さ８０ｎｍの橙色発光層を作成した。
【００４８】
有機発光層１０６を作成した後、陰極１０７を蒸着法とスパッタ法で作成した。陰極１０７の電極材としては、Ｃｓ2ＣＯ3とＡｌを用いた。本実施例での膜厚を、Ｃｓ2ＣＯ3は３ｎｍ、Ａｌは１００ｎｍとした。
【００４９】
以上のようにして、実施例１の有機ＥＬ発光素子を作成した。
【００５０】
＜比較例１＞
比較例１として、図８に示す構成の有機ＥＬ発光素子を含んだサブピクセルを以下のようにして作成した。作成したサブピクセルの大きさは実施例１と同じく１６０μｍ×４８０μｍで、サブピクセル内の発光部の大きさは１４０μｍ×２４０μｍとした。
【００５１】
まず、厚さ０．７ｍｍのガラス基板５０１上に、実施例１と同様にして酸化インジウムターゲットを用いてスパッタ蒸着により厚さ２００ｎｍの黒色酸化インジウム層を成膜した後、写真触刻で加工して光吸収膜５０８を作成した。次に、プラズマＣＶＤでＳｉＮからなる絶縁層５０９を厚さ３００ｎｍに作成した。次に、絶縁層５０９上の一部分に、有機ＥＬ発光素子の駆動回路５０６を作成した。駆動回路５０６は実施例１と同様に図３に示した回路をアモルファスシリコンのＴＦＴで作成した。次に、平坦化層５０７としてアクリル樹脂層を駆動回路５０６上で約２μｍの厚さになるように作成した。次に、ＩＴＯを厚さ２００ｎｍに成膜し、写真触刻で加工して陽極５０２を作成した。Ｄｒ−Ｔｒ１００９のドレインと陽極５０２は不図示のビヤを介して接続されている。次に、ポリイミド樹脂層を厚さ３μｍに作成し、写真触刻で加工してバンク５０５を作成した。
【００５２】
次いで、正孔注入層と橙色発光層を積層して有機発光層５０３を作成した。正孔注入層としては、ディスペンサー装置を用いてＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを連続的に塗布した。塗布条件は以下の通りである。バンク５０５間の幅１４０μｍに対してテフロン（登録商標）加工した口径１００μｍの金属ニードルを使用し、大気中でニードルと塗布する面との間の距離を３０μｍ、ニードルと基板５０１との相対速度を４５０ｍｍ／ｓｅｃで連続的に塗布した。塗布後、ホットプレートを用いて２００℃、１０分間ベークして厚さ３０ｎｍの正孔注入層を作成した。橙色発光層としては、テトラリンにポリパラフェニレンビニレン誘導体ｐｏｌｙ［２−ｍｅｔｈｏｘｙ，５−（２’−ｅｔｈｙｌｈｅｘｏｘｙ）−１，４−ｐｈｅｎｙｌｅｎ  ｖｉｎｙｌｅｎｅ］を１ｗｔ％溶かした溶液をバンク５０５間にディスペンサー装置を用いて塗布した。塗布条件は以下の通りである。テフロン（登録商標）加工した口径１００μｍの金属ニードルを使用し、窒素中でニードルと塗布する面との間の距離を３０μｍ、ニードルと基板５０１との相対速度を３００ｍｍ／ｓｅｃで連続的に塗布した。塗布後、ホットプレートを用いて窒素雰囲気中で１５０℃、３０分間ベークして厚さ８０ｎｍの橙色発光層を作成した。
【００５３】
有機発光層５０３を作成した後、陰極５０４を蒸着法とスパッタ法で作成した。陰極５０４の電極材としては、Ｃｓ2ＣＯ3とＡｌを用い、膜厚は、Ｃｓ2ＣＯ3を３ｎｍ、Ａｌを１００ｎｍとした。
【００５４】
以上のようにして、比較例１の有機ＥＬ発光素子を作成した。
【００５５】
このようにして作成した実施例１と比較例１の有機ＥＬ発光素子に、１サブピクセル当たり４μＡの電流を流して発光させた。この時、実施例１の有機ＥＬ発光素子の発光輝度は１８０ｃｄ／ｍ2、比較例１の有機ＥＬ発光素子の発光輝度は２００ｃｄ／ｍ2であった。つまり、実施例１の有機ＥＬ発光素子は比較例１の有機ＥＬ発光素子と比べて輝度が９０％であり、実用上問題ない程度の輝度低下であった。一方、１５０ｌｘの外光下での明所コントラストは、比較例１の有機ＥＬ発光素子は１１：１であったのに対し、実施例１の有機ＥＬ発光素子は４２：１で、約４倍に改善した。
【００５６】
＜実施例２＞
図９は、本発明の第２の実施例の有機ＥＬ発光素子を含むサブピクセルの模式的断面図である。
【００５７】
図９に示したサブピクセルを以下のようにして作成した。作成したサブピクセルの大きさは１６０μｍ×４８０μｍで、サブピクセル内の発光部の大きさは１４０μｍ×４６０μｍとした。
【００５８】
まず、厚さ０．７ｍｍのガラス基板２０１上に、有機ＥＬ発光素子の駆動回路２１０を作成した。駆動回路２１０は図３に示した回路をアモルファスシリコンのＴＦＴで作成した。次に、平坦化層２１１としてアクリル樹脂層を駆動回路２１０上で約２μｍの厚さになるように作成した。次に、Ａｌを厚さ１００ｎｍで成膜し、写真触刻で加工して第１の反射膜２０８を作成した。次に、ＩＴＯを厚さ２００ｎｍで成膜し、写真触刻で加工して陽極２０７を作成した。Ｄｒ−Ｔｒ１００９のドレインと陽極２０７は不図示のビヤを介して接続されている。次に、ポリイミド樹脂層を厚さ３μｍに作成し、写真触刻で加工してバンク２０９を作成した。
【００５９】
次に、正孔注入層と橙色発光層を積層して有機発光層２０６を作成した。正孔注入層としては、ディスペンサー装置を用いてＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを連続的に塗布した。塗布条件は以下の通りである。バンク２０９間の幅１４０μｍに対してテフロン（登録商標）加工した口径１００μｍの金属ニードルを使用し、大気中でニードルと塗布する面との間の距離を３０μｍ、ニードルと基板２０１との相対速度を４５０ｍｍ／ｓｅｃで連続的に塗布した。塗布後、ホットプレートを用いて２００℃、１０分間ベークして厚さ３０ｎｍの正孔注入層を作成した。
【００６０】
橙色発光層としては、テトラリンにポリパラフェニレンビニレン誘導体ｐｏｌｙ［２−ｍｅｔｈｏｘｙ，５−（２’−ｅｔｈｙｌｈｅｘｏｘｙ）−１，４−ｐｈｅｎｙｌｅｎ  ｖｉｎｙｌｅｎｅ］を１ｗｔ％溶かした溶液をバンク２０９間にディスペンサー装置を用いて塗布した。塗布条件は以下の通りである。テフロン（登録商標）加工した口径１００μｍの金属ニードルを使用し、窒素中でニードルと塗布する面との間の距離を３０μｍ、ニードルと基板２０１との相対速度を３００ｍｍ／ｓｅｃで連続的に塗布した。塗布後、ホットプレートを用いて窒素雰囲気中で１５０℃、３０分間ベークして厚さ８０ｎｍの橙色発光層を作成した。
【００６１】
有機発光層２０６を作成した後、陰極２０５を蒸着法とスパッタ法で作成した。陰極２０５は、Ｃｓ2ＣＯ3を３ｎｍ、Ａｌを４ｎｍ、ＩＴＯを１００ｎｍの厚さで積層して作成した。
【００６２】
次いで、プラズマＣＶＤでＳｉＮ膜を成膜して、厚さ４μｍの導光膜２０４を作成した。次に、スパッタ蒸着と写真触刻により、Ａｌの第２の反射膜２０３を１００ｎｍの厚さで作成した。次に、ブラックマトリクス用の黒色樹脂層を厚さ３μｍで作成した後、写真触刻で加工して、光吸収膜２０２を作成した。
【００６３】
この有機ＥＬ発光素子を２００ｃｄ／ｍ2の輝度で光らせた時の１５０ｌｘの外光下での明所コントラストは８０：１であった。
【００６４】
＜実施例３＞
図１０は、本発明の第３の実施例の有機ＥＬ発光素子を含むサブピクセルの模式的断面図である。
【００６５】
実施例２と同様にして、基板２０１上に有機ＥＬ発光素子の駆動回路２１０、平坦化層２１１、第１の反射膜２０８、陽極２０７、バンク２０９、有機発光層２０６、陰極２０５、導光膜２０４、第２の反射膜２０３、光吸収膜２０２を作成した。
【００６６】
次に、ブラックマトリクス用の黒色樹脂層を厚さ２μｍで作成した後、写真触刻で加工して、ブラックマトリクス２１２を作成した。次に、橙色のカラーレジストを厚さ２μｍで作成した後、写真触刻で加工して、カラーフィルタ２１３を作成した。
【００６７】
以上のようにして、橙色の単色表示装置を作成した。この表示装置を２００ｃｄ／ｍ2の輝度で光らせた時の１５０ｌｘの外光下での明所コントラストは２００：１であった。
【００６８】
本実施例では、本発明の明所コントラスト改善効果を検証するために単色表示装置を作成した。しかし、有機発光層として赤色、緑色、青色で発光するものをマトリクス状に並べ、それぞれの発光色に対応したカラーフィルタを配置すればフルカラーの表示装置を構成できることは自明である。
【００６９】
＜実施例４、実施例５＞
導光膜１０４の厚さを３．４μｍにした以外は実施例１と同様に作成した実施例４の有機ＥＬ発光素子と、導光膜１０４の厚さを３．６μｍにした以外は実施例１と同様に作成した実施例５の有機ＥＬ発光素子を作成した。これらを、実施例１の有機ＥＬ発光素子とともに、以下に示す比較例の有機ＥＬ発光素子と比較した。
【００７０】
＜比較例２、比較例３、比較例４、比較例５、比較例６、比較例７＞
導光膜１０４の厚さをそれぞれ０．１μｍ、０．２μｍ、０．３μｍ、２．４μｍ、２．５μｍ、２．６μｍとし、他は実施例１と同様に作成した、比較例２、比較例３、比較例４、比較例５、比較例６、比較例７の有機ＥＬ発光素子を作成した。
【００７１】
実施例１、実施例４、実施例５、比較例２、比較例３、比較例４、比較例５、比較例６、比較例７の有機ＥＬ発光素子に１サブピクセル当たり４μＡの電流を流して発光させたときの、輝度、明所コントラストを比較した。明所コントラストは、１５０ｌｘの外光下で測定した。比較した結果を表１に示す。
【００７２】
【表１】
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【００７３】
実施例１、実施例４、実施例５の有機ＥＬ発光素子は全てほぼ同じ明所コントラストと発光輝度であった。これに対し、比較例の有機ＥＬ発光素子は、導光膜の厚さによって明所コントラストと発光輝度が激しく変化していた。実施例１、実施例４、実施例５より、本発明の有機ＥＬ発光素子では導光膜１０４の厚さが変化しても明所コントラストは安定して良好な値となることが判った。このため、本発明の有機ＥＬ発光素子は、製造が容易である。さらに、フルカラー表示装置を構成する場合に、Ｒ、Ｇ、Ｂ素子で導光膜１０４の厚さを同じにできるので、フルカラー表示装置への適用が容易である。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明の有機ＥＬ発光素子は、テレビ、携帯電話、コンピュータ、ゲーム機、その他各種機器などに使用される表示装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の実施形態及び第１の実施例を説明する図である。
【図２】図１の一部を詳細に説明する図である。
【図３】図２で示した、本発明に係る有機ＥＬ発光素子を駆動するための回路の動作を説明するための図である。
【図４】図２及び図３で示した有機ＥＬ発光素子と、それを駆動するための回路を、１画素としてマトリックス状に配置した、本発明の表示装置を説明するための模式図である。
【図５】図４で示した、本発明の表示装置の概観を示す図である。
【図６】図５で示した、本発明の表示装置を応用した一例として、映像表示装置を示す図である。
【図７】図５で示した、本発明の表示装置を応用した一例として、携帯型装置を示す図である。
【図８】比較例を説明する図である。
【図９】本発明の第２の実施例を説明する図である。
【図１０】本発明の第３の実施例を説明する図である。
【図１１】従来の有機ＥＬ発光素子を説明する図である。
【符号の説明】
【００７６】
１０１、２０１、５０１  基板
１０２、２０２、５０８  光吸収膜
１０３、２０３  第２の反射膜
１０４、２０４  導光膜
１０５、２０７、５０２  陽極
１０６、２０６、５０３  有機発光層
１０７、２０５  陰極
１０８、２１０、５０６  有機ＥＬ発光素子の駆動回路
１０９、２０９、５０５  バンク
１１０  開口
１１１、５０９  絶縁層
２０８  第１の反射膜
２１１、５０７  平坦化層
２１２  ブラックマトリクス
２１３  カラーフィルタ
１００１  有機ＥＬ発光素子
１００２  回路
１００９  ドライブトランジスタ
１０１０  データ線
１０１１  保持容量
１０１２  スイッチトランジスタ
１０１３  画素
１０１４  選択線
１０１５  電源
１０１６  電源線
１０１７  データ線駆動回路
１０１８  選択線駆動回路
１０１９  表示装置
１０２０  表示領域
１０２１  インターフェース制御回路
１０２２  接続部
１０２３  筐体
１０２４  携帯型装置の筐体
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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