发光装置及电子设备的制作方法

专利名称：发光装置及电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过电致发光而发光的发光装置及电子设备。
背景技术：
作为薄型且轻量的发光源，OLED ( organic light emitting diode)即有 机EL (electro luminescent)元件备受瞩目，具备多个有机EL元件的图 像显示装置正被开发。有机EL元件具有由有机材料形成的至少一层有机 薄膜被像素电极和对置电极夹持的结构。
在有机EL元件的领域中，公知有利用放大干涉、即谐振来增强发出 的光中的特定波长的光的技术(例如专利文献l)。在该技术中，可以提高 发光颜色的色纯度、或提高M射出的;^目对发光的效率。
专利文献1:国际公开第WO01/39554号国际公开文本
不过，为了实现上述利用了谐振的色纯度的提高并使其具有实效，需 要解决如下所示的i果題等增大与该谐振有关的光的绝对量，或者提高为 了实现该谐振而具备的两个^Jt层的Jl射率。
为此，例如可i人为增大上述^^射层的厚JLA—个解决方案。但是，由 于上述两个反射层中的至少一个，除了具有光反射性能之外，还需要具有 光透过性能，所以这样的反射层的厚度增大导致(即便将反射率提高也考 虑在内)透过光量减少的可能性大。于是，例如在上述图像显示装置等中， 还存在只能显示相对较暗的图像等所谓画质劣化的新问题。

发明内容
本发明是为了解决上述课题的至少一部分而完成的发明，可以作为 以下的实施方式或应用例来实现。
为了解决上述的课题，本发明的发光装置具备发光元件，其具有 第一电极层、第二电极层、以及配置在上述第一及第二电极层之间的发光功能层；反射层，其向上述发光功能层反射由该发光功能层发出的光； 半透明半反射层，其隔着上述发光功能层被配置在上述反射层的相反 侧，向上述发光功能层反射由该发光功能层发出的光的一部分，并使另 一部分透过；和以上述半透明半反射层为中心，配置在上述反射层侧且 具有折射率nl的第一层、及配置在与该第一层相反一侧且具有折射率 n2的第二层(其中，n2<nl)。
根据本发明，可进一步提高由该发光装置射出的光的色纯度。这基 于以下的情况。
本发明的发光装置具备由发光元件、反射层以及半透明半反射层构 成的谐振器构造，关于其中的半透明半反射层，以夹持其的方式具备第 一层以及第二层，而且，在它们的各折射率nl及n2之间满足nl〉n2' 因此，如果考虑将这些第一层、半透明半反射层及第二层这三层作为一 体的层(以下为了简便，称为"半透半反构造层(transflective structure layer)"),则从该谐振器构造的内侧入射到该半透半反构造层的光，在 该层中以接近全反射条件的条件发生反射。
因此，在本发明中，与谐振现象有关的光的绝对量增大的可能性非 常高。由此，通过本发明，可以实现色纯度的提高效果。
在本发明的发光装置中，上述第一层可以构成为包括上述发光功能 层的全部或一部分。
根据该方式，由于第一层包含发光功能层的全部或一部分，换言之， 第一层和发光功能层的全部或一部分可以共用或兼用，所以装置结构的 效率化、简单化得以实现，而且，制造容易性提高。换言之，在本发明 中，有与"第一层"这一要素的增加相伴随的装置结构的复杂化、制造 难易性的增大的可能性，但在本方式中，几乎没有这样的担心。
在本方式中，上述半透明半反射层可以构成为包括上述第二电极 层，作为阴极发挥功能，上述第一层包括作为上述发光功能层的一部分 的电子输送层及电子注入层的至少一方。
根据该方式，由于除了第一层及发光功能层之间的共用或兼用之 外，对于半透明半反射层及第一电极层之间而言，共用或兼用的关系也成立，所以上述的与装置结构的效率化、简单化、制造容易性提高等有 关的效果更有实效。
另外，在本发明的发光装置中，从上述反射层到上述半透明半反射 层的与上述反射层对置的界面的光学距离，可根据用下述式(1)算出
的d来决定。
2 d +力D+々u-m;i … (1)
这里，入是作为谐振对象而设定的波长，4)D是从上述发光功能层 侧向上述反射层行进的波长为入的光被该反射层反射时的相位变化，cj) u是从上述发光功能层侧向上述半透明半反射层行进的波长为X的光被 该半透明半反射层反射时的相位变化，m是正整数.
根据该方式，在由发光元件、反射层以及半透半反构造层构成的谐 振器构造中，可以适当地发生谐振现象。
其中，本方式所言及的"作为谐振对象而设定的波长"(以下称为 "谐振对象波长")，例如在本方式的发光装置中，如果考虑上述发光元 件为多个并通过它们进行红、绿、蓝(RGB)的三色显示的情况，则可 以代入这三种颜色各自的波长。即，如果使该三种颜色的波长为入r、 入g及入b(入r承Xg^入b)，则由于入可以取这些入r、入g或入b中 的任意值，所以d与它们分别对应，可以取得例如dr、 dg或db(dr构 dg承db)的具体值(因此，此时也有"d"按每个发光元件不同的情况)。
而且，在本方式中，为了实现先前所述的三色显示等，优选进一步 具备"隔着上述半透明半反射层配置在上述发光功能层的相反侧，使透 过了上述半透明半反射层的光透过的滤色器"，该情况下，上述谐振对 象波长入可以设定成"与上述滤色器的透过率的峰值相当的波长"等。
另外，在本发明的发光装置中，上述半透明半反射层的厚度可以构 成为是5~20 〔nm〕。
根据该方式，半透明半反射层如上所述极薄，因此由于在第一及第 二层间的界面处的反射现象可以适当地发生，所以从整体来看，也能适 当地发生上述半透半反构造层的透过/反射现象。因此，根据本方式，谐振现象进一步得到增强，上述的色纯度提高效果更有实效。而且，在 本方式中，由于出于相同的理由(即半透明半反射层的厚度减少)，光 的透过率得到维持和提高，所以招致图像的明亮度降低等这一画质劣化 的可能性也极度降低。
此外，针对与本方式有关的更详细事项、或者作为上述范围的下限
值的5 〔nm〕、作为上限值的20 〔nm〕的意义，将在后述的实施方式中 进行说明。
而且，在本发明的发光装置中，上述第二层可以构成为由透光性材 料制成。
根据该方式，由于第二层由透光性材料制成，所以光的利用效率得 到非常大的提高。即，由发光功能层生成的光成为如下所述的光如果 在半透半反构造层附近观察，其一部分被与第一层有关的界面、与第二 层有关的界面、或者半透明半反射层反射，由此产生谐振现象，其剩余 的几乎全部透过由透光性材料制成的第二层，构成图像等。
综上所述，根据本方式，谐振现象被进一步增强，前述的色纯度提 高效果更有实效。而且，出于相同的理由，招致图像的明亮度降低等这 一画质劣化的可能性也极度降低。
另外，在本发明的发光装置中，具备多个上述发光元件，而且，这 些多个发光元件分别与固有的发光颜色对应，上述第二层的厚度可以构 成为按照缩窄透过了上述半透明半反射层且具有上述发光颜色的光的 光镨的半值宽度的方式进行决定。
根据该方式，通过适当的方法能对N个发光元件(N为正整数)附
上编号，例如，使其中的笫1、 4、 7.....(N-2)个发光元件发出红
色的光，第2、 5、 8.....(N-l)个发光元件发出绿色的光，第3、 6、
9.....N个发光元件发出蓝色的光等(这种状况是"发光元件，，"分别
与固有的发光颜色对应"的一个具体例子)。
而且，在本方式中，第二层的厚度按照缩窄透过了半透明半反射层 的光的光谱的半值宽度的方式进行决定。例如，如果结合前述的例子， 则由于上述第2、 5、 8、…个发光元件发出的光是绿色光，所以在其光
7谙中，应该可以观察到与该"绿色"相对应的峰值。第二层的厚度可以 按照缩窄其峰值的半值宽度的方式进行设定。顺带说一下，之所以第二 层的厚度会影响上述半值宽度的大小，是因为透过了半透过半反射层的 光或额外行进了由该厚度规定的光学距离的光，因半透过半反射层及第 二层之间的界面、以及与其相反侧的第二层的界面等发生折射、反射等。
由此，根据本方式，只要第二层的厚度根据上述条件被适当设定， 则发光颜色的纯度会进一 步提高。
另外，关于与本方式有关的更详细的说明，要参照后面的实施方式 的说明。
在该方式中，也可以进一步具备隔着上述半透明半反射层被配置在 上述反射层的相反侧、防止水及氧的至少一方进入到上迷发光元件的钝 化层，该钝化层的厚度也按照缩窄上述半值宽度的方式决定.
根据该方式，首先，由于具备钝化层，所以水或氧等不会进入到发 光元件中，可以延长其寿命。
而且，根据本方式，由于除了上述第二层之外，该钝化层的厚度也 按照缩窄前述光的光谱的半值宽度的方式决定，所以前述的发光颜色的 纯度提高这一效果更有实效。顺带说一下，钝化层的厚度会影响上迷半 值宽度的大小，其原因与上述第二层的情况相同。
另一方面，为了解决上述的课题，本发明的另一发光装置具备发 光元件，其具有第一电极层、第二电极层、以及配置在上述第一及第二 电极层之间的发光功能层；反射层，其向上述发光功能层反射由该发光 功能层发出的光；半透明半反射层，其隔着上述发光功能层被配置在上 述反射层的相反侧，向上述发光功能层反射由该发光功能层发出的光的 一部分，并使另一部分透过；和以上述半透明半反射层为中心，配置在 上述反射层侧且具有折射率n3的高折射率层、以及配置在与该高折射 率层相反一侧且具有折射率n4的惰性气体(其中，n4<n3)。
根据本发明(以下为了方便起见，称为"第二发明，，)，可以起到与 前面叙述的发明所涉及的发光装置(以下为了方便起见，称为"第一发 明，，)本质没有不同的作用效果。实际上，笫一及第二发明在规定上和形式上的不同点仅仅在于，前 者中设为"第一层"、"第二层"，后者中设为"高折射率层"、"惰性气 体"，尽管有这样的不同，但在这些"高折射率层"、"惰性气体"各自
的折射率n3及n4之间，与第一发明中的nl>n2—样，满足n3>n4。
因此，在该第二发明中，与谐振现象有关的光的绝对量增大的可能 性也非常高。由此，通过该第二发明，也可以起到色纯度的提高效果。
其中，本发明中所言及的"惰性气体"例如包括该发光装置被罐密 封时在该罐中封入的氮气等。只要将这样的被罐密封的气体用作本发明 所言及的"惰性气体"，则对于该"惰性气体"的配置，例如不需要经 过其专用的特别气体封入工序等，因此可实现装置构造的效率化、简单 化、制造容易性的提高等。
而且，由于本发明如上所述，与前头所述的发明之间没有本质的不 同，所以作为从属于该发明的技术方案而记栽的各发明，只要不与其性 质相悖，也可以从属于本发明。
另外，为了解决上述课题，本发明的电子设备具备上述的各种发光 装置。
根据本发明，由于具备上述的各种发光装置，所以色纯度提高效果 具有实效。因此，可以显示更高品质的图像。


图l是表示本发明的实施方式涉及的发光装置的概略剖面图。
图2是表示图1的发光装置中的谐振器构造内的光的轨迹的简要示 意图。
图3是表示从图1的发光装置发出的光的光谱的模拟结果的图。
图4是以具体的数值表示在图3上观察到的半值宽度减少(细线— 粗线)的程度的图。
图5是表示在图1的发光装置中第二电极层的厚度比较薄时该层的 结构的示意图。图6是表示本发明的实施方式的变形例(其一)涉及的发光装置的 概略剖面图。
图7是表示从图6的发光装置发出的光的光谱的模拟结果的图。
图8是以具体的数值表示在图7上观察到的半值宽度减少(细线— 粗线)的程度的图。
图9是表示本发明的实施方式的变形例(其二)涉及的发光装置的 概略剖面图。
图IO是表示概观图9的发光装置的整体时的构成的剖面图。 图11是表示应用了本发明的有机EL装置的电子设备的立体图。 图12是表示应用了本发明的有机EL装置的另一电子设备的立体图.
图13是表示应用了本发明的有机EL装置的又一电子设备的立体图。
图中1、 l，-有机EL装置(发光装置)，2(2R、 2G、 2B) -发 光元件，3-发光面板，10-基板，12-反射层，18(18R、 18G、 18B)
-第一电极层，20、 200、 200R、 200G、 200B-发光功能层，201 -电 子输送层(第一层或高折射率层)，210、 210R、 210G、 210B-空穴输 送层，22 -第二电极层(半透明半反射层)，222 -低折射率层(第二层)， G-惰性气体，27-钝化层，30-滤色器面板，36 (36R、 36G、 36B)
-滤色器。
具体实施例方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。其中，在附图中， 使各部的尺寸的比率与实际尺寸比率适当不同。
<有机EL装置的截面构造>
图1是表示本发明的实施方式涉及的有机EL装置(发光装置)1 的概略剖面图。有机EL装置1具备发光面板3和滤色器面板30。
10发光面板3如图所示，具有多个发光元件(像素)2(2R、 2G、 2B)。 本实施方式的有机EL装置1,被用作全色的图像显示装置。发光元件 2R是放射光的颜色为红色的发光元件，发光元件2G是放射光的颜色为 绿色的发光元件，发光元件2B是放射光的颜色为蓝色的发光元件。
在这些各发光元件2上连接有供电用的TFT (薄膜晶体管)及布线 等。该TFT及布线等在基板10上，例如构筑在适当的层间绝缘膜之间。
另外，在图1中，由于使附图的易于观察程度等优先，所以上述 TFT及布线等未被图示(顺带说一下，上述层间绝缘膜例如可以形成在 后述的反射层12及第一电极层18之间或反射层12及基板IO之间等各 种场所，但这也未图示)。而且，在图1中，仅示出三个发光元件2，但 实际上还设置有比图示多的发光元件。以下，构成要素的标注R、 G、 B与发光元件2R、 2G、 2B相对应。
图示的发光面板3是顶部发射型。发光面板3具有基板10。基板 IO可以由例如玻璃之类的透明材料形成，也可以由例如陶瓷或金属之类 的不透明材料形成。
在基板10上的至少与发光元件2重叠的位置，形成有厚度一样的 反射层12。反射层12由例如Al (铝)或Ag (银)或者含有它们的合 金等反射率高的材料形成，将从发光元件2行进来的光(包括由发光元 件2发出的光)向图1的上方反射。
另外，在该反射层12中，除了上述的Al、 Ag之外，例如还可以 添加Cu、 Zn、 Nd、 Pd等。由此，可以预料到耐热性的提高等。
在基板10上形成有对发光元件2进行划分的隔壁(隔离物)16。 隔壁16例如由丙烯酸、环氧或聚酰亚胺等绝缘性树脂材料形成。
各发光元件2具有第一电极层18、第二电极层22、以及在笫一 电极层18和第二电极层22之间配置的发光功能层20。
在本实施方式中，第一电极层18(18R、 18G、 18B)是分别设置 在像素(发光元件2)上的像素电极，例如是阳极。第一电极层18例如 由ITO (indium tin oxide )或Zn02之类的透明材料形成。第一电极层18的厚度对应发光颜色而异。即，第一电极层18R、 18G、 18B具有各 不相同的厚度。其中，关于这一点，将在后面的<光反射及透过模式> 中进行更详细的说明。
在本实施方式中，发光功能层20公共地形成在多个发光元件2上， 与发光元件2的发光颜色无关而具有相同的厚度。发光功能层20至少 具有有机发光层。该有机发光层在有电流流过时发出白光。即，发出具 有红色、绿色以及蓝色的光成分的光。有机发光层可以是单层，也可以 由多层(例如当有电流流过时主要发出蓝色光的蓝色发光层、和当有电 流流过时发出包含红色和绿色的光的黄色发光层)构成。
其均未图示，但发光功能层20除了有机发光层之外，还可以具有 空穴输送层、空穴注入层、电子阻塞层、空穴阻塞层、电子输送层、电 子注入层等层。实际上，本实施方式的发光功能层20含有电子输送层 (第一层)201作为其一部分，仅就这一点在图1中有图示.该电子输 送层201例如由8-羟基会啉铝络合物(Alq3)制成.另外，关于该电 子输送层201，会在后面进行的"低折射率层222"的说明中再次接触。
第二电极层(半透明半反射层)22例如由MgAl、 MgCu、 MgAu、 MgAg之类的半透明半反射性的合金或金属材料形成。第二电极层22 在本实施方式中是公共地设置在多个像素(发光元件)上的共用电极， 例如是阴极。
第二电极层22与发光元件2的发光颜色无关而具有相同的厚度. 更具体而言，例如第二电极层22的厚度优选为5~20 〔nm〕左右。
这样的第二电极层22向图的上方透过从发光功能层20行进来的光 (包括来自发光功能层20的光)的一部分，向图的下方、即第一电极 层18反射这些光的其他部分。
在形成于多个隔壁16之间的开口 (像素开口 )的内部，发光功能 层20与第一电极层18接触，在某个发光元件2中，如果在第一电极层 18和第二电极层22之间有电流流过，则从第一电极层18向该发光元件 2的发光功能层20供给空穴，从第二电极层22供给电子。然后，这些 空穴及电子发生复合而生成激子，当该激子跃迁至基态时，发生能量释放、即发光现象。因此，用形成在隔壁16之间的像素开口大致划分发 光元件2的发光区域。即，隔壁16的像素开口对发光元件2进行划分。
发光功能层20发白光，但通过光在反射层12和第二电极层22之 间往复，每个发光元件2都放射特定波长的光被放大后的光。即，由发 光元件2R将红色波长的光放大并放射出，由发光元件2G将绿色波长 的光放大并放射出，由发光元件2B将蓝色波长的光放大并放射出。为 此，在发光元件2R、 2G、 2B中，反射层12与第二电极层22之间的光 学距离d (dR、 dG、 dB)不同。其中，图中的d (dR、 dG、 dB)表示光 学距离，不表示实际距离。另外，关于这一点，在后面的<光反射及透 过模式>项目中有更详细的说明。
在上述的第二电极层22的图1中上方，形成有低折射率层(第二 层)222。
该低折射率层222由透光性材料制成。作为透光性材料，例如优选 利用LiF、 CaF2等氟化物。或者，低折射率层222可以由例如聚四氟乙 烯等树脂材料制成。在这样的情况下，低折射率层222也在本发明所说 的"由透光性材料制成"的范围内。该低折射率层222的厚度具体例如 优选为20~70 〔nm〕左右。
而且，该低折射率层222与先前提及的电子输送层201的折射率相 比，具有更小的折射率。即，如果将低折射率层222的折射率设为nu， 将电子输送层201的折射率设为nD，则n^iiD。更具体而言，例如如前 所述，如果低折射率层222由LiF制成，则其折射率在可见光区域中大 致为1.4~1.5的范围，如果由聚四氟乙烯制成，则其折射率为1.29，如 果电子输送层201由Alq3制成，则其折射率大致为1.8左右，因此满 足上述的
另外，上述的电子输送层201除了上述Alq3之外，也可以由例如8 -羟基喹啉锂(Liq)等制成。这里，8-羟基喹啉锂的折射率为1.75。 此时，该电子输送层也能同时发挥作为电子注入层的功能。
另一方面，也可以通过与构成电子输送层的材料不同的材料，形成 电子注入层。例如，只要电子输送层201如前所述由Alq3等制成，则 13该电子注入层就可以由LiF等制成。该情况下，在图1中从图中上方观 察，呈现出第二电极层22、电子注入层、电子输送层201的三层结构。
不过，在这样的情况下，该电子注入层形成得极薄(具体为3nm 以下。更具体为0.5~lnm左右)。因此，相对于透过该电子注入层的光、 或被其界面反射的光，几乎可以忽略该电子注入层自身产生的影响。此 时，具有本发明所言及的对"第一层"的相应合格性的依然是电子输送 层201。即，该情况下，成为低折射率层222的折射率nu的比较对象的 不是这样极薄的电子注入层的折射率，说到底是电子输送层201的折射 率iid。
总之，本发明所说的"第一层"及"第二层"是"以半透明半反射 层为中心"，配置在其两侧的要素，但在"第一层"和"半透明半反射 层"之间、或者"第二层，，和"半透明半反射层"之间，才艮据情况可以 夹设其他的层或要素(其中，"半透明半反射层"的中心当然并非指几 何学意义上的严格的"中心")。由于"第一层"或"第二层"说到底是 以通过其各自的折射率(nl及n2)的比较而被定性作为基础之一的概 念，所以关于其物理上的配置方式等，基本上不做限定。
在上述低折射率层222的图1的上面，形成有钝化层27。钝化层 27例如由SiON之类的透明阻气性无机材料形成，防止发光元件2的特 别是发光功能层20因水分或氧而劣化。如此形成了发光面板3。
在发光面板3上，通过透明的粘接剂28接合有滤色器面板30。滤 色器面板30具备例如由玻璃之类的透明材料形成的基板32、在基板 32上形成的黑矩阵34、和配置在由黑矩阵34形成的开口的滤色器36 (36R、 36G、 36B)。
粘接剂28被配置在滤色器面板30的滤色器36和发光面板3的钝 化层27 (参照图2)之间，相对于发光面板3的各层，平行支承滤色器 面板30的基板32和滤色器36。
滤色器36分别配置在与发光元件2、特别是第一电极层18重叠的 位置。滤色器36隔着半透明半反射性的笫二电极层22被配置在发光功 能层20的相反侧，使透过了重叠的发光元件2的第二电极层22的光透过。
以下，进行更具体的说明。
滤色器36R与发光元件2R重叠，由一个滤色器36R和一个发光元 件2R构成一个组。滤色器36R具有使红色光透过的功能，其透过率的 峰值位于610nm的波长。滤色器36R使透过了重叠的发光元件2R的 笫二电极层22的红色被放大后的光中的红色光透过，提高红色的纯度。 而且，滤色器36R吸收大量的绿色以及蓝色光。
滤色器36G与发光元件2G重叠，由一个滤色器36G和一个发光 元件2G构成一个組。滤色器36G具有使绿色光透过的功能，其透过率 的峰值位于550nm的波长.滤色器36G使透过了重叠的发光元件2G 的第二电极层22的绿色光被放大后的光中的绿色光透过，提高绿色的 纯度。而且，滤色器36G吸收大量的红色以及蓝色光。
滤色器36B与发光元件2B重叠，由一个滤色器36B和一个发光元 件2B构成一个组。滤色器36B具有使蓝色光透过的功能，其透过率的 峰值位于470nm的波长。滤色器36B与发光元件2B重叠，使透过了发 光元件2B的第二电极层22的蓝色光被放大后的光中的蓝色光透过，提 高蓝色的纯度。而且，滤色器36B吸收大量的红色以及绿色光。
<光反射及透过模式>
图2是表示由发光功能层20发出的光的轨迹的简要示意图。由发 光功能层20发出的光中的一部分如图中左方所示，朝向第一电极层18 侧行进，在反射层12的发光功能层20侧的面发生反射。将该反射时的 相位变化设为(J)D。另一方面，上述光的其他部分如图中右方所示，朝 向第二电极层22侧行进，在该第二电极层22的发光功能层20侧的面 (与第二电极层22的反射层12对置的界面)发生反射。将该反射时的 相位变化i殳为(J)u。
在这些情况当中，后者的情况、即光被第二电极层22反射的情况 如图2所示，该光在该反射之后透过发光功能层20及第一电极层18, 在反射层12的发光功能层20侧的面再次发生反射。以下，光的反射在 第二电极层22及反射层12中，原理上或理想上会无限反复。关于前者
15的情况、即光被反射层12反射的情况，虽未图示，但也是一样的。
其中，在图2中，省略了因光在各界面的折射而引起的光程变化的 图示，光程用简单的直线或曲线表示。
以发生这样的反射现象为前提，在本实施方式中，图2 (或者图1) 所示的光学距离d由以下的式(1)决定。
2d +々D+0u = m;i … (1)
这里，入是作为谐振对象而被设定的波长〔nm〕， m是任意整数， (|) d以及(J) u的意思如前所述。
在本实施方式中，上述的入或d如同从图1所示内容了解那样，对 应于发光元件2R、 2G及2B的每个而进行决定。更具体而言，由于这 些发光元件2R、 2G及2B如上所述，与滤色器36R、 36G及36B分别 构成一个组，所以作为波长A，可以设定(或代入)与这些滤色器36R、 36G及36B的透过率的峰值相当的波长的每个(即如上所述，XR = 610nm、入g = 550nm及入b - 470nm )，作为光学距离d,求出分别与这 些入r、入c及入b对应的dR、 dc及dB(参照图l)。其中，在对该dn、
dG及dB求解时，作为式(1)中的(J)D及(bu，使用分别与入R、入G及 入B对应的值(<t>D=小DR、小DG、小DB，或小U = 4 UR、<t UG、巾UB )。
而且，为了在实际的装置上实现通过上述式(1)求出的dR、 dc及
dB，在本实施方式中，如图1所示，对各发光元件2(2R、 2G及2B) 调节第一电极层18 (18R、 18G及18B)的厚度。
通常情况下，由于某物质的"光学距离"被表现为该物质的物理厚 度与其折射率之积，所以，如果将第一电极层18的物理厚度设为t，将 其折射率设为n18，则该第一电极层18及上述发光功能层20整体的光 学距离D为
D= t n i S+D2 o … (2) 其中，D2o是发光功能层20的光学距离。在该式(2)中，由于折射率1118基本不发生变动，所以为了使D二 dR、 D-dc及D-dB的任意都成立，需要使t发生变动。这样，分别获 得D-dR时的tR、 D-dc时的tc以及D-dB时的tB，以它们为基础，
对第一电极层18的厚度进行调节。其中，在对该tR、 tc及tB求解时，
作为式(2)中的1118,使用分别与入R、入G及入B对应的值(n18 = n18R、
n18G、 Hi8B )o
综上所述，在本实施方式中，由发光功能层20、反射层12及第二 电极层22构成光谐振器。即，通过由发光功能层20发出的光在反射层 12及第二电极层22之间反复发生反射，仅具有某特定的波长成分的光 受到放大干涉，或与谐振现象有关。
例如，在光元件2R中，由于其光学距离dR通过上述式(1)被规 定成基本为波长入R的整数倍，所以在该发光元件2R中，发生与具有 该波长入R的光有关的谐振现象。而且，由于第二电极层22具有半透过 性能，所以如此被放大的波长入R的光(即红色光)的一部分向装置外 部行进(图中，参照越过第二电极层22向上延伸的箭头)。综上所述， 红色净皮强调。
这样的情况在绿色、蓝色中也同样发生。
<有机EL装置的作用效果>
以下，在已经参照的图l及图2的基础上， 一边参照图3~图5， 一 边对具备如上所述的构成的有机EL装置1的作用效果进行说明。
首先，图3及图4表示了根据具有上述说明的结构的有机EL装置 1，执行了光学模拟的结果。其中，该模拟结果使用了由林式会社丰田 中央研究所制作的作为光学模拟程序的商品名为"OptDesigner"得到。
另外，在该模拟中设置了以下的各前提。即、(i)反射层12由APC 制成，其厚度为80〔nm〕。其中，APC是由Ag、 Pd以及Cu构成的合 金(Pd为0.9重量％ 、 Cu为1重量％ 、剩余的为Ag )。
(ii)第一电极层18由ITO制成。厚度在与红色对应的第一电极 层18R中为80 〔nm〕，在与绿色对应的第一电极层18G中为70 〔nm〕，在与蓝色对应的第一电极层18B中为27 〔nm〕。
(iii) 发光功能层20整体的厚度为131 〔nm〕。其中包括电子输送 层201的厚度IO 〔nm〕以及电子注入层的厚度l 〔nm〕。另外，电子输 送层201由Alq3制成，电子注入层由LiF制成。
(iv) 第二电极层22由MgAg (10: l)制成，其厚度为10 〔nm〕。
(v) 低折射率层222由LiF制成，其厚度为45 〔nm〕。
(vi) 钝化层27由SiON制成，其厚度为225 〔 nm 〕。
在这样的前提下，对从各发光元件2向装置外部射出的光的光谱进 行计算的结果为图3。在该图3中，实线表示蓝色，虚线表示绿色，点 划线表示红色。另外，粗线是直接反映了上述前提的结果，细线是其比 较例。这里，比较例是指当不存在本实施方式的低折射率层222 (参照 前述(v))，且钝化层27的厚度为220 〔nm〕(参照前述的(vi)。其中， 关于这一点请参照后述变形例的说明中的(3)。)时，进行同样计算的 结果。综上所述，图中的符号分别命名成蓝色曲线Bp、蓝色-比较例 曲线Bp，、绿色曲线Gp、绿色-比较例曲线Gp，、红色曲线Rp、红色 -比较例曲线Rp，。
另夕卜，在该图3中，如图所示，按照各种情况的峰值的顶点为1的 方式，对整体进行了标准化。
首先可知，在该图3中，任何曲线都实现了一定程度的色纯度提高 效果。这是因为，如前所述，在本实施方式的有机EL装置1中，构成 了由反射层12、第一电极层18、发光功能层20及第二电极层22形成 的谐振器，且针对该谐振器满足了上述的式(l)。
而且，根据该图3,从红色、绿色、蓝色各情况下的细线向粗线的 变化可知，在所有的情况下，峰值的尖锐度增加。即，半值宽度减少。 实际上如图4所示，红色、绿色、蓝色各自的半值宽度减少量分别求得 为3〔nm〕、 16 〔nm〕、 3 〔nm〕。从该图4及图3可知，在本实施方式 中，绿色光的变化、即从绿色-比较例曲线Gp，向绿色曲线Gp的变化 相对增大。这意味着各发光颜色的色纯度进一步提高。换言之，红色更红，蓝 色更蓝。而且，鉴于本实施方式与比较例的上述不同点可知，这样的变
化与"低折射率层222"的存在与否有关。
得到这样结果的原因大致如下。即，在图1中，如果考虑使电子输 送层201、第二电极层22及低折射率层222这三层成为一体而得到的层 (以下为了简便起见，有时称为"构造层201 - 222")，则从谐振器构造 的内侧向该构造层201 - 222入射的光、即从存在反射层12的一侧入射 的光，在该构造层201 - 222中以全反射条件或接近其的条件发生反射。
这里，关于"在构造层201 - 222中……发生反射"，更具体如图5 所示，包括所谓"在电子输送层201及低折射率层222之间的界面…… 发生反射"的意思。之所以这样说，是因为在第二电极层22的厚度非 常薄的情况(特别是为10 〔nm〕以下的情况)下，大多数情况下，该 第二电极层22没有覆盖电子输送层201或发光功能层20的整个面，如 图5所示，存在形成为烏状的情况。其中，上述的"电子输送层201及 低折射率层222之间的界面"在图5中用符号BR表示。
由此，在本实施方式中，与谐振现象有关的光的绝对量增加的可能 性非常高。这是因为，如图5所示，除了原本预定的第二电极层22及 发光功能层20间的界面处的光L1的反射之外，也可以期待在上述界面 Br处的光L2的反射实现高效率.与此相对，在比较例中，由于不存在 低折射率层222,所以对这种情况的期待是很困难的，或者，根据情况 是不可能的。
因此，通过本发明，认为可以获得色纯度的提高效果。
另外，起到该效果的理由中，也存在本发明言及的"第一层"及"第 二层"(特别是"笫二层")"直接接触"作为"半透明半反射层"的第 二电极层22的可能性(参照图5)。这是因为，根据这样的条件，有产 生"第一层"及"第二层，，之间的界面(即，对本实施方式而言，为上 述的"电子输送层201及低折射率层222之间的界面")的可能性。
除了如上所述的色纯度提高效果之外，根据本实施方式，还可以得 到如下所述的效果。〔1〕首先，在本实施方式中，与起到上述的色纯度提高效果无关， 不会招致图像明亮度降低等画质劣化。之所以这样说，是因为如前所述，
在本实施方式中，第二电极层22的厚度极薄，透过其的光几乎不发生 衰减。并且，在本实施方式中，由于上述的低折射率层222由透光性材 料制成，所以在光透过该低折射率层222时，几乎未被吸收，或者不会 衰减。结果，根据本实施方式，可以得到极亮的图像。
顺带说一下，优选将第二电极层22的厚度限定在5~20 〔nm〕的 范围，是依据当前描述的情况或上述的各种情况的结果.
即，首先，下限值的5 〔nm〕具有作为近似接近成膜临界值的值的 意义，但与此同时，如果膜厚为其以上，则还具有避免有可能无法预料 参照图5而说明的在原本预定的第二电极层22的界面处的反射现象(参 照图5的光L1)的意义。如果膜厚小于5〔nm〕，则会招致与谐振现象 有关的光量减少，结果，有可能使色纯度降低。
另一方面，上限值的20 〔nm〕主要着眼于光的透过率的增减而决 定(不过，并不忽视上述的通过图5的界面BR的反射效果带来的益处)。 即，如果膜厚为其以上，则透过该第二电极层22的光的衰减度增大， 结果，使图像的明亮度降低的可能性增大。
这样，与笫二电极层22的膜厚有关的优选范围的决定目的在于， 同时满足基于谐振现象的色纯度提高效果和光透过量增大效果这一相 反的要求.
〔n〕在本实施方式中，由于本发明所言及的"第一层"相当于电 子输送层201，"半透明半反射层"相当于第二电极层22，所以装置构 造的效率化、简单化得以实现，而且，制造容易性提高。换言之，在本 发明中，也可以考虑"笫一层，，或"半透明半反射层"这一要素由其他 的材料制成的情况，在这样的情况下，存在装置构造复杂化、制造难易 性增大的可能性，但在本实施方式中，完全没有这样的担心。
上面对本发明的实施方式进行了说明，但本发明的发光装置并不限 于上述的实施方式，还可以进行各种变形。
(l)首先，在上述的实施方式中，对发光功能层20发白光的情况进行了说明，但本发明并不限于该方式。
例如，如图6所示，与上述实施方式的第一电极层18R、 18G及 18B形成为和滤色器36R、 36G及36B相对应一样，发光功能层200可 以具备发光元件2R、 2G及2B分别专用的发光功能层200R、 200G及 200B。这些发光功能层200R、 200G及200B的每个被配置在隔壁16 的像素开口内。发光功能层200R发红光，发光功能层200G发绿光， 发光功能层200B发蓝光。为了这样的各色发光，只要适当变更各发光 功能层200R、 200G及200B中含有的有机EL物质即可。另外，为了 在现实中制造该构造，可以使用例如喷墨法(液滴喷出法)等。
另外，在上述的实施方式中，为了满足上述式(l)，进行了第一电 极层18的厚度调节，但在该图6的方式中，通过调节构成发光功能层 200的一部分的空穴输送层210的厚度，实现了满足上述式(1)的谐振 器构造。即，空穴输送层210如图6所示，根据各发光元件2R、 2G及 2B的每个，由具有各不相同的物理厚度的空穴输送层210R、 210G及 210B构成(为了与此相呼应，在图6中，第一电极层18的厚度全都相 同，因此，在图6中没有"18R"、 "18G"及"18B，，的区别)。
虽然有这样的不同点，但考虑方法的基本与上述的实施方式完全相 同。因此，虽省略重复的说明，但总而言之，在本发明中，这样的实施 方式也包含在其范围内。
而且，从本发明的观点出发更重要的是在本方式中，也与上述实施 方式一样，以第二电极层22为中心，在其两侧具备本发明所言及的作 为"第一层，，的电子输送层201、和同样作为"第二层"的低折射率层 222。
这样的由图6所示的方式起到的作用效果，如图7及图8所示，与 上述实施方式的情况没有本质不同(其中，图7及图8表示了根据图6 所示的有机EL装置执行光学模拟得到的结果，根据附图可知，这些图 7及图8对应于上述实施方式中的图3及图4。关于在图3及图4中为 前提的情况(例如上述(iv) (v) (vi)等)，只要不违背其性质，则在 图7及图8中也作为前提。)。不过，在这些图7及图8中，可知在上述的图3及图4中示出的色 纯度提高效果更具有实效。即，如果对比图7和图3,则可知在前者中， 向峰值的周围扩展的坡度緩慢的区域非常狭窄，其形状变得更鲜明，另 一方面，如果对比图8和图4，可知前者的情况与后者的情况相比，(除 了蓝色的情况)半值宽度减少值上升。
其原因在于，在图6中，发光功能层200按各发光元件2R、 2G及 2B，即按颜色i殳置。
总之，在该方式中，也同样起到上述的各种效果。
(2) 上述的实施方式以具备本发明所言及的"第二层"的方式为 基础，但本发明不限于该方式。
例如，如图9及图10所示，在有机EL装置l，整体被密封在由玻 璃(或者树脂材料、金属)等适当的材料制成的壁面C所包围的空间内 的情况下，可以采用被封入在该空间内的惰性气体G发挥与上述实施方 式的低折射率层222相当的作用的构成。即，在本方式中，比第二电极 层22位于图中下侧的各层的构成与上述实施方式一样，但如图9所示， 不存在比低折射率层222靠上部的各层，壁面C内部的惰性气体G接 触第二电极层22的图中上面。作为惰性气体G，具体例如有N2气、氩 气等。而且，如果直接使用上述的电子输送层(高折射率层)201的折 射率nD，则该惰性气体G的折射率nG满足nG<nD。
根据这样的图9及图10的方式，也可以起到与上述实施方式起到 的作用效果没有本质不同的作用效果，即，在该方式中，从反射层12 侧入射的光在惰性气体G及第二电极层22间的界面处发生反射的可能 性增高，由此，可以期待与谐振现象有关的光的增加。
(3) 在上述的实施方式中，以上述(i) ~ (vi)这一前提进行了 模拟计算，但本发明当然不受该前提束縛。
关于这一点，以下尤其对低折射率层222和钝化层27的厚度进行 补充。
如上所述，在上述实施方式的有机EL装置1中，设定了谐振器构
22造由反射层12及第二电极层22之间的各层构成的情况，如果从该观点 出发，则由于低折射率层222和钝化层27位于该谐振器构造的外部， 所以与谐振现象或色纯度提高效果似乎没有关系.但是，在实际的装置 上，这些各层(222、 27)也至少与最终实现的色纯度提高效果的优劣 有关系。例如，朝向低折射率层222透过第二电极层22的光，额外地 行进由该低折射率层222的厚度规定的光学距离，或者基于笫二电极层 22及低折射率层222间的界面、以及与其相反侧的低折射率层222的界 面等而发生折射、反射等。而且，经过这样的各种经历的光例如有可能 与从上述谐振器构造取出的光发生干涉.此时，在由此假设的相互千涉 中也可以包括衰减干涉等不希望的现象，于是，根据情况，通过上述谐 振器构造或者通过构造层201 -222的作用，即便好不容易实现了相当 程度的半值宽度降低，也有发生其效果被抵消的可能性.
因此，鉴于这样的情况，低折射率层222或者钝化层27的厚度优 选被设定成缩窄具有与各发光元件2R、 2G及2B对应的发光颜色的光 的光镨的半值宽度。该厚度的确定可以使用理论上或实验上的推定手 法、或基于模拟的推定手法等。
顺带说一下，与上述实施方式的(v)及(vi)有关的前提(即低折 射率层222的厚度为45 〔nm〕、钝化层27的厚度为225 〔nm〕)，在斟 酌了这种情况的基础上，具有作为通过试误性的模拟求出的优选值的意 义。
另外，上述说明中，在具有作为上述实施方式的实施例的意义的具 体例中的前提条件中，钝化层27的厚度被设为225 〔nm〕，而在比较例 的前提条件中，钝化层27的厚度被设为220 〔nm〕，这也是反映了上面 叙迷的情况的结果。即，比较例是如上所述那样不存在低折射率层222 的情况，在这种情况下，与色纯度提高有关的以所谓最佳为目标的结果 为"220 〔nm〕"(不过，即便在比较例中未得到这样的最佳值，上述实 施例也会起到凌驾于该比较例之上的色纯度提高效果(比较例不如实施 例)，这一点如前所述)。
其中，上述的情况已被暗示，但低折射率层222的厚度可以根据情 况按各发光元件2R、 2G、 2B而异。即，如果考虑此时的低折射率层 222假设形成在平坦的基底面上的情况，则该层222会有在各处具有阶梯差的凹凸面。对于钝化层27的厚度而言也同样。
不过，由于为了实现这样的构造，有可能增大有机EL装置整体的 制造难度，所以可通过鉴于各发光颜色的光谱的状态等，设定作为所谓 "最佳解，，的厚度以代替上述情况.该"最佳解"例如通过如下所示的 步骤求出(其中，该步骤不过具有作为最简单的一个具体例的意义)。
(A)假设以图3的各种颜色的比较例曲线Bp，、 Gp，、 Rp，为前提， 该情况下，半值宽度最大，因此，具有可以说是最钝的峰值的是绿色-比较例曲线Gp，，所以，作为第一考虑方法，考虑将该绿色-比较例曲 线Gp，的峰值的半值宽度缩窄至规定值；(B)为了实现(A)的目的， 通过模拟等求出低折射率层222的厚度；(C)观察(B)的结果对蓝色 -比较例曲线Bp，以及红色-比较例曲线Rp，有什么样的影响；(D)就 (C)的结果而言，如果这些比较例曲线Bp，以及Rp，的变化在预想的 变化量范围内，则将先前的结果决定为应该直接求出的厚度(=与全色 相关的"最佳解")；(E)如果不在预想的变化量范围内，则以上述变化 收敛在变化量范围内的方式对上述(B)的结果进行微调节；(F)之后， 重复(D)及(E)。
另外，如上所述，低折射率层222的厚度被决定的情况，当然也与 本发明所言及的"第二层的厚度按照缩窄……具有发光颜色的光的光镨 的半值宽度的方式进行决定"相当。
而且，以上所述的情况针对钝化层27的厚度乃至其决定手法也是 妥当的。
(4)上述实施方式的有机EL装置1为顶部发射型，但本发明的发 光装置也可以是底部发射型。此时，如果以图1或图2为基准进行观察， 则宛如"半透明半反射层"被定位于反射层12的位置，"反射层兼电极 层"被定位于第二电极层22的位置。
而且，该情况下，如果以上述的"半透明半反射层"为中心，对本 发明所言及的"第一层，，及"第二层"(或者"高折射率层"及"惰性 气体")进行定位，则也可以起到与通过上述实施方式起到的作用效果 没有本质不同的作用效果。(5) 在上述的实施方式中，透明的第一电极层18是阳极，半透明 半反射性的第二电极层22是阴极，但也可以是第一电极层18为阴极， 第二电极层22为阳极。另外，该情况下，构成发光功能层20的上述电 子输送层201或上述空穴输送层210等的配置关系当然也发生变化。
(6) 在上述的实施方式中，第一电极层18和反射层12是不同的 层，但也可以将第一电极层18兼用作反射层。
(7) 上述实施方式的发光装置是有机EL装置，但本发明的发光 装置也可以是无机EL装置。
<应用>
接着，对应用了本发明的有机EL装置的电子设备进行说明。图11 是表示在图像显示装置中利用了上述实施方式的发光装置的便携式个 人电脑的构成的立体图。个人电脑2000具备作为显示装置的有机EL 装置100和主体部2010。在主体部2010上设置有电源开关2001及键盘 2002。
图12表示应用了上述实施方式的发光装置的移动电话机。移动电 话机3000具备多个操作按钮3001及滚动按钮3002、以及作为显示装置 的有机EL装置100。通过操作滚动按钮3002，使在有机EL装置100 上显示的画面发生滚动。
图13表示应用了上述实施方式的发光装置的信息移动终端(PDA: Personal Digital Assistant )。信息移动终端4000具备多个操作按钮4001 及电源开关4002、以及作为显示装置的有机EL装置100。若操作电源 开关4002，则在有机EL装置100上显示住址簿或日程安排等各种信息。
作为可应用本发明的有机EL装置的电子设备，除了图11 ~图13 所示的设备之外，还可以举出数码相机、电视机、摄像机、车辆导航装 置、电子记事本、电子纸、台式电子计算器、文字处理器、工作站、可 视电话、POS终端、放像机、具备触摸面板的设备等。
权利要求
1.一种发光装置，其特征在于，具备发光元件，其具有第一电极层、第二电极层、以及配置在所述第一及第二电极层之间的发光功能层；反射层，其向所述发光功能层反射由该发光功能层发出的光；半透明半反射层，其隔着所述发光功能层配置在所述反射层的相反侧，向所述发光功能层反射由该发光功能层发出的光的一部分，并使另一部分透过；和以所述半透明半反射层为中心，配置在所述反射层侧且具有折射率n1的第一层、以及配置在与该第一层相反一侧且具有折射率n2的第二层，其中，n2＜n1。
2. 如权利要求l所述的发光装置，其特征在于， 所述第一层包含所述发光功能层的全部或一部分。
3. 如权利要求2所述的发光装置，其特征在于， 所述半透明半反射层包含所述第二电极层，作为阴极发挥功能， 所述第一层包含作为所述发光功能层的一部分的电子输送层及电子注入层的至少一方。
4. 如权利要求1~3中任意一项所述的发光装置，其特征在于， 从所述反射层到所述半透明半反射层的与所述反射层对置的界面的光学距离，基于用下述式(1)算出的d来决定，2 d + </> d+* u =… (1) 这里，入是作为谐振对象而设定的波长，cb d是从所述发光功能层侧向所述反射层行进的波长为入的光被该 反射层反射时的相位变化，*u是从所述发光功能层侧向所述半透明半反射层行进的波长为入 的光被该半透明半反射层反射时的相位变化，m是正整数。
5. 如权利要求1~4中任意一项所述的发光装置，其特征在于， 所述半透明半反射层的厚度是5~20 〔nm〕。
6. 如权利要求1~5中任意一项所述的发光装置，其特征在于， 所述第二层由透光性材料制成。
7. 如权利要求1-6中任意一项所述的发光装置，其特征在于， 具备多个所述发光元件，而且，这些多个发光元件分别与固有的发光颜色对应，所述第二层的厚度按照缩窄透过了所述半透明半反射层且具有所 述发光颜色的光的光谙的半值宽度的方式进行决定。
8. 如权利要求7所述的发光装置，其特征在于， 还具备隔着所述半透明半反射层被配置在所述反射层的相反侧、防止水及氧的至少 一 方进入到所述发光元件的钝化层，该钝化层的厚度也按照缩窄所述半值宽度的方式决定。
9. 一种发光装置，其特征在于，具备发光元件，其具有第一电极层、笫二电极层、以及配置在所述第一 及第二电极层之间的发光功能层；反射层，其向所述发光功能层反射由该发光功能层发出的光；半透明半反射层，其隔着所述发光功能层被配置在所述反射层的相 反侧，向所述发光功能层反射由该发光功能层发出的光的一部分，并使另一部分透过；和以所述半透明半反射层为中心，配置在所述反射层侧且具有折射率 n3的高折射率层、以及配置在与该高折射率层相反一侧且具有折射率 n4的惰性气体，其中，n4<n3。
10. —种电子设备，其特征在于， 具备权利要求1 ~9中任意一项所述的发光装置。
全文摘要
本发明提供可提高发光颜色的色纯度的发光装置及电子设备。发光装置具备有机EL元件(2)，其具有第一电极层(18)、第二电极层(22)及配置在它们之间的发光功能层(20)；和向所述发光功能层反射由该发光功能层发出的光的反射层(12)等。其中，所述第二电极层具有向所述发光功能层反射由该发光功能层发出的光的一部分并使另一部分透过的半透明半反射性能。另外，还具备以该第二电极层为中心，配置在所述反射层侧且具有折射率n1的第一层、及配置在与该第一层相反一侧且具有折射率n2的第二层(其中，n2＜n1)。图中，第一层是构成发光功能层的一部分的电子输送层(201)，第二层是由LiF等构成的低折射率层(222)。
文档编号H05B33/04GK101582440SQ20091013527
公开日2009年11月18日 申请日期2009年5月12日 优先权日2008年5月14日
发明者小林英和, 白鸟幸也 申请人:精工爱普生株式会社