发光装置和电子设备的制作方法

发光装置和电子设备的制作方法
【专利摘要】一种发光装置，具有反射层与半透过反射层间的光程根据每个发光区域调整了的共振结构，发光层进行第1波长区域和比第1波长区域短波长侧的第2波长区域的内部发光，第1波长区域的发光峰值波长λLIN、第1波长区域的共振峰值波长λLC和第1波长区域的输出波长λLOUT大体一致，并且，第2波长区域的发光峰值波长λSIN、第2波长区域的共振峰值波长λSC和第2波长区域的输出波长λSOUT满足λSIN＞λSOUT＞λSC的关系，以用发光峰值波长λSIN的发光强度与共振峰值波长λSC发光强度的积表示的输出波长λSOUT的发光强度为输出波长λLOUT的发光强度的15％以下的方式调整阵列腔层和发光层的膜厚。
【专利说明】发光装置和电子设备

【技术领域】
[0001] 本发明涉及利用各种发光元件的发光装置和具备该发光装置的电子设备。

【背景技术】
[0002] 近年来，作为电子设备的显示装置等在大量使用在基板上形成有机EL(电致发 光）元件作为发光元件、从与基板相反的一侧提取发光元件的发射光的顶部发光方式的发 光装置。顶部发光方式是在夹着发光元件且形成于基板侧的一方的第1电极（例如阳极） 与基板之间形成反射层，从夹着发光元件的另一方的第2电极（例如阴极）侧提取光的方 式，是光的利用效率高的方式。
[0003] 已提出在顶部发光方式的发光装置中，使用白色的有机EL元件，用形成于基板侧 的透明膜或透明电极膜的膜厚调整红色像素、绿色像素和蓝色像素各自的谐振长度的方法 (例如专利文献1)。
[0004] 该发光装置中为如下结构：如果将从反射层到第2电极之间的光学距离设为D、将 在反射层12反射中的相移设为Φρ将在第2电极反射中的相移设为Φυ、将驻波的峰值波 长设为λ、将整数设为m，则满足下述式：
[0005] D= {(2πm+ <i)L+Φ") /4π}入· · ·（1)。
[0006] 该结构中，不仅能提1?光提取效率，还能够改善色纯度，实现1?品质的显不器。另 夕卜，由于仅依靠共振结构时，色纯度不充分，无法实现色彩再现性好的显示器，所以有时追 加滤色器（例如专利文献2)。
[0007] 专利文献1 :日本专利第2797883号
[0008] 专利文献2 :日本专利第4403399号


【发明内容】

[0009] 然而，上述式（1)中使m= 1而构成红色像素、绿色像素和蓝色像素时，红色像素 中不仅提取本来的红色的波长成分，还提取短波长侧的蓝色的波长成分。因此，不使用滤色 器的情况下，有时色彩再现性变差。另外，即便为了除去短波长侧的蓝色成分而追加滤色 器，与仅射出红色的光的情况比较，需要形成较厚膜厚的滤色器，有时会导致亮度下降或成 本上升。
[0010] 以上述实际情况为背景，本发明的目的在于通过组合有机EL元件与共振结构而 在不使用滤色器的情况下，解决防止色彩再现性下降的课题。
[0011] 为了解决以上的课题，本发明涉及的发光装置，其特征在于，具备：基板；配置在 上述基板上的反射层，包含配置在上述反射层上的透明层和配置在该透明层上的透明电极 层的阵列腔层（arraycavitylayer)，配置在上述阵列腔层上的发光层以及配置在上述发 光层上的半透过反射层；具有上述反射层与半透过反射层之间的光程在每个发光区域被调 整的共振结构，上述发光层进行第1波长区域和比该第1波长区域短波长侧的第2波长区 域的内部发光，其中，将上述内部发光中的上述第1波长区域的发光峰值波长设为λUN、将 上述共振中的上述第1波长区域的共振峰值波长设为λIX；、将上述第1波长区域的输出波 长设为λωυτ、将上述内部发光中的上述第2波长区域的发光峰值波长设为Asin、将上述共 振中的上述第2波长区域的共振峰值波长设为λ%、将上述第2波长区域的输出波长设为 λSQUT时，上述第1波长区域的发光峰值波长λUN、上述第1波长区域的共振峰值波长λu 和上述第1波长区域的输出波长λ_τ大体一致，并且，上述第2波长区域的发光峰值波长 入SIN、上述第2波长区域的共振峰值波长λs。和上述第2波长区域的输出波长λSOTJT满足发 光峰值波长λSIN >输出波长λSMJT >共振峰值波长λs。的关系，以上述输出波长λSMJT的 发光强度成为上述输出波长λ_τ的发光强度的15%以下的方式调整了上述阵列腔层和发 光层的膜厚，上述输出波长λSOTT的发光强度用上述发光峰值波长λSIN的发光强度与上述 共振峰值波长Xs。的发光强度的积来表不。
[0012] 本发明中，由于以长波长侧的第2波长区域的输出波长λSMJT的发光强度成为短波 长侧的第1波长区域的输出波长λωυτ的发光强度的15%以下的方式调整了阵列腔层和发 光层的膜厚，所以长波长侧的第2波长区域的输出波长λSTOT的发光几乎不被提取，在不使 用滤色器的情况下就能实现广色域化。
[0013] 上述的发光装置中，也可以为将从上述反射层到上述半透过反射层的光程设为 D(λ)、将在上述反射层反射中的相移设为c^(λ)、将在上述半透过反射层反射中的相移 设为φ"(λ)、将上述反射层与上述半透过反射层之间产生的驻波的峰值波长设为λ、将2 以下的整数设为m时，上述第1波长区域的共振峰值波长λμ满足下式：
[0014]λLC =D(λLC) / {(2πm+ΦL (λLC) +φy(λLC)) /4π} · · · (2),
[0015] 上述第2波长区域的共振峰值波长λ%满足下式：
[0016]λsc =D(λsc) / {(2π)(m+1)+ΦL(λsc) +Φυ(λsc))/4π} · · ·⑶，
[0017] 上述共振峰值波长λ%与上述发光峰值波长λSIN在将规定的常数设为B时，满足 共振峰值波长发光峰值波长Xsin -B。根据本发明，由于共振峰值波长Xs。与发光 峰值波长λSIN满足共振峰值波长λs。<发光峰值波长λSIN -B，所以长波长侧的第2波长 区域的输出波长Astot的发光几乎不被提取，在不使用滤色器的情况下就能实现广色域化。
[0018] 上述的发光装置中，可以为上述共振峰值波长和上述共振峰值波长Asc以在 包含上述光程D(λJ和上述光程D(λs。）的式中上述整数m成为1的方式调整了上述光程 DUJ和上述光程DUSC)。根据本发明，上述整数m为1时，发光效率、色纯度、制造容易 性变高，并且，在不使用滤色器的情况下能实现广色域化。
[0019] 上述的发光装置中，可以将上述常数B设定为30nm。根据本发明，长波长侧的第2 波长区域的输出波长Asott的发光几乎不被提取，在不使用滤色器的情况下实现广色域化。
[0020] 上述的发光装置中，上述发光层中的消光系数在共振峰值波长As。下可以为〇.〇2 以上。此时，光在反射层和对电极反复反射时被吸收。因此，短波长侧的共振峰值波长Asc 在短波长侧移位，随之共振光谱的强度也下降。由于输出波长Aott是作为内部发光的发光 强度与共振光谱的强度的积得到的，所以如果短波长侧的共振峰值波长λ%的强度下降， 则被提取的短波长成分也减少。由此，在红色像素中能够进一步提高色纯度。
[0021] 上述的发光装置中，可以使上述共振峰值波长Asc为450nm以下。此时，短波长 侧的共振峰值波长Xs。在短波长侧移位，共振光谱的强度也下降。由于输出波长λOOT是作 为内部发光的发光强度与共振光谱的强度的积得到的，所以如果短波长侧的共振峰值波长 λsc的强度下降，则被提取的短波长成分也减少。由此，在红色像素中能够进一步提高色纯 度。
[0022] 本发明涉及的电子设备的特征在于，具备上述发光装置。本发明涉及的电子设备 中，由于具备上述发光装置，所以能够提供具有色域广的显示部的电子设备。
[0023] 上述电子设备中，可以在上述发光装置的发光面与上述电子设备的显示面之间具 备光学部件。根据本发明涉及的电子设备，能进行色域广的良好的显示。

【专利附图】

【附图说明】
[0024] 图1是表示本发明的一个实施方式涉及的发光装置的概要的示意性截面图。
[0025] 图2是表示发光功能层中的发光层所使用的材料的图。
[0026] 图3是比较例1、实施例1、实施例2、实施例3各自的发光装置中的红色像素的色 度的图。
[0027]图4是表示比较例1、实施例1、实施例2、实施例3各自的发光装置中的红色像素 的发光光谱的图。
[0028] 图5是表示空穴注入层和空穴输送层中使用的HT- 320以及透明层中使用的SiN 和SiO2的折射率相对于波长的变化的图。
[0029] 图6是表示改变空穴注入层和透明层的膜厚时的共振成分的不同的图，（A)是表 示空穴注入层厚、透明层薄时的共振成分的图，（B)是表示空穴注入层薄、透明层厚时的共 振成分的图。
[0030] 图7是白色的发光功能层的内部的发光光谱的一个例子和比较例1、实施例1、2、3 的共振光谱的模拟结果的图。
[0031] 图8是表示发光功能层的消光系数相对于波长的变化的图。
[0032] 图9是表示应用例1涉及的微型显示器的立体图。
[0033] 图10是表示应用例1涉及的头戴式显示器的立体图。
[0034] 图11是表示应用例1涉及的头戴式显示器的光学构成的立体图。
[0035] 图12是表示应用例2涉及的移动型个人计算机的构成的立体图。
[0036] 图13是表示应用例2涉及的手机的构成的立体图。
[0037] 图14是表示应用例2涉及的手持终端的构成的立体图。

【具体实施方式】
[0038] 以下，参照附图对本发明涉及的各种实施方式进行说明。附图中，各部件的尺寸比 率与实际尺寸适当地不同。
[0039] <A:发光装置的结构>
[0040] 图1是表示本发明的一个实施方式涉及的发光装置El的概要的示意性截面图。发 光装置El是多个发光元件U1、U2、U3在未图示的第1基板的面上排列的构成，图1中，为了 方便说明，仅例示红色、绿色和蓝色各色的发光元件U1、U2、U3各一个。本实施方式的发光 装置El是顶部发光型，发光元件Ul、U2、U3中产生的光向与第1基板相反的一侧行进。因 此，除玻璃等具有透光性的板材之外，还可以采用陶瓷、金属片等不透明的板材作为第1基 板。
[0041]应予说明，对于用于向发光元件Ul、U2、U3供电使其发光的配线，用于向发光元件 U1、U2、U3供电的电路，省略图示。
[0042]红色的发光元件Ul具备反射层12、在反射层12上形成的第1透明层13、在第1 透明层13上形成的第2透明层14和在第2透明层14上形成的第3透明层15。另外，红 色的发光元件Ul具备在第3透明层15上形成的透明电极层（像素电极、阳极）16。由第1 透明层13、第2透明层14、第3透明层15和透明电极层16构成阵列腔层30。
[0043] 另外，红色的发光元件Ul具有在透明电极层16上形成的空穴注入层和空穴输送 层17、在空穴注入层和空穴输送层17上形成的发光层18以及在发光层18上形成的电子输 送层19。这些空穴注入层和空穴输送层17、发光层18以及电子输送层19构成发光功能层 31。并且，红色的发光元件Ul具备在电子输送层19上形成的作为光提取侧半透过半反射 层的对电极20 (阴极）和在对电极20上形成的密封层21。
[0044] 绿色的发光元件U2和蓝色的发光元件U3也是基本相同的构成，但绿色的发光元 件U2具备第1透明层13和第2透明层14,蓝色的发光元件U3仅具备第1透明层13,该点 上与红色的发光元件Ul不同。换言之，红色的发光元件Ul、绿色的发光元件U2和蓝色的发 光元件U3利用透明层的层叠数调整从反射层12到对电极20的光学距离。
[0045] 反射层12由具有光反射性的材料形成。作为这种材料，例如优选采用Al(铝）、 Ag(银）、Au(金）、Cu(铜）等单质金属或者以Al、Au、Cu或Ag为主成分的合金等。在本实 施方式中，反射层12由Al形成。在本实施方式中，反射层12的膜厚为150nm。
[0046] 在反射层12上形成第1透明层13、第2透明层14和第3透明层15。这些透明层 由SiO2或SiN形成。在本实施方式中，用SiN形成第1透明层13,膜厚为70nm。另外，用 SiO2形成第2透明层14,膜厚为40nm。并且，用SiO2形成第3透明层15,膜厚为45nm。
[0047] 透明电极层16由ITO形成。在本实施方式中，透明电极层16的层厚为20nm。透 明电极层16被未图示的绝缘层隔离成红色（R)的发光元件用透明电极层、绿色（G)的发光 元件用透明电极层和蓝色（B)的透明电极层。
[0048]空穴注入层（HIL:HoleInjectionLayer)和空穴输送层（HTL:Holetransport layer) 17由HT- 320(出光兴产公司制）形成。在本实施方式中，空穴注入层和空穴输送 层17的膜厚为60nm。应予说明，在本实施方式中，形成为由兼具空穴注入层和空穴输送层 的功能的单一层，但也可以分别作为不同的层形成。作为不同的层形成时，例如，空穴注入 层可以由MoOx(氧化钥）形成，空穴输送层可以由α-NH)形成。
[0049] 发光层（EML:EmittingLayer) 18由空穴和电子结合而发光的有机EL物质形成。 在本实施方式中，有机EL物质为低分子材料，发白色光。作为红色的主体材料和红色的掺 杂材料以及绿色和蓝色的主体材料，使用图2所示的材料。并且，作为蓝色的掺杂材料，使 用DPAVBi。作为绿色的掺杂材料，使用喹吖啶酮。在本实施方式中，发光层的膜厚为45nm。
[0050]电子输送层（ETL!ElectronTransportLayer) 19 由Alq3 (三8_ 轻基喹啉错配合 物）形成。在本实施方式中，电子输送层的膜厚为25nm。
[0051] 对电极20为阴极，以覆盖由空穴注入层和空穴输送层17、发光层18以及电子输 送层19构成的发光功能层的方式形成。对电极20在多个发光元件Ul、U2、U3上连续地存 在。对电极20作为具有使到达其表面的光的一部分透过并且将另一部分反射的性质（即 半透过半反射性）的半透过反射层发挥功能，例如由镁、银等单质金属或者以镁、银为主成 分的合金形成。在本实施方式中，对电极20由MgAg(镁银合金）形成。对电极20的膜厚 为 20nm。
[0052] 密封层21是用于防止水、外部气体浸入发光元件U1、U2、U3的保护层，由SiN(氮 化硅）、SiON(氮氧化硅）等气体透过率低的无机材料形成。在本实施方式中，密封层21由 SiON形成，膜厚为1μm。
[0053] 本实施方式中的发光装置El采用如下的共振结构：通过将从反射层12到作为光 提取侧半透过反射层的对电极20的光学距离设定为规定值而从反射层12向对电极20产 生驻波的共振结构。
[0054] 具体而言，成为如下结构：将从反射层12的发光层18侧的面到对电极20的发光 层18侧的面之间的光学距离设为D、将在反射层12反射中的相移设为（K、将在对电极20 反射中的相移设为、将驻波的峰值波长设为λ、将整数设为m，则满足下述式：
[0055] D= {(2πm+Φ L+ Φ u) /4π}入· · ·⑷。
[0056] 本实施方式中的发光装置El尤其成为如下结构：在上述式（4)中使m= 1，利用 透明层的层厚调整光学距离D，提取红色、绿色、蓝色的波长的颜色。
[0057] <B :红色像素的色度比较>
[0058] 对在如上的本实施方式的发光装置El和比较例的发光装置中，进行红色像素的 色度比较，对其结果进行说明。应予说明，作为与比较例的发光装置相比的本实施方式的发 光装置E1，使用对空穴注入层和空穴输送层17的层厚以及第1透明层13的层厚分别进行 变更的实施例1、实施例2和实施例3这3种发光装置。以下，进行详细说明。
[0059]<B-1 :比较例1、实施例1、实施例2、实施例3的膜厚>
[0060] 比较例1、实施例1、实施例2、实施例3各自的发光装置的各层的结构与上述实施 方式的发光装置相同，但空穴注入层和空穴输送层17的层厚以及第1透明层13的层厚不 同。表1中示出比较例1、实施例1、实施例2、实施例3各自的空穴注入层和空穴输送层17 的层厚以及第1透明层13的层厚。
[0061]【表1】
[0062]

【权利要求】
1. 一种发光装置，其特征在于，具备： 反射层， 阵列腔层，其包含配置在所述反射层上的透明层和配置在该透明层上的透明电极层， 发光层，配置在所述阵列腔层上，以及 半透过反射层，配置在所述发光层上； 并且，具有所述反射层与半透过反射层之间的光程根据每个发光区域被调整了的共振 结构，所述发光层进行第1波长区域与比该第1波长区域短波长侧的第2波长区域的内部 发光， 其中，在将所述内部发光中的所述第1波长区域的发光峰值波长设为XUN、将所述共 振中的所述第1波长区域的共振峰值波长设为A&将所述第1波长区域的输出波长设为 入 LOUT, 将所述内部发光中的所述第2波长区域的发光峰值波长设为A SIN、将所述共振中的所 述第2波长区域的共振峰值波长设为X s。、将所述第2波长区域的输出波长设为A SOTJT时， 所述第1波长区域的发光峰值波长A UN、所述第1波长区域的共振峰值波长A m和所 述第1波长区域的输出波长入_T大体一致，并且， 所述第2波长区域的发光峰值波长A SIN、所述第2波长区域的共振峰值波长A s。和所 述第2波长区域的输出波长A SOTT满足下述关系： 发光峰值波长X SIN >输出波长A SOTJT >共振峰值波长入sc， 以所述输出波长XSOTJT的发光强度为所述输出波长的发光强度的15%以下的方 式调整了所述阵列腔层和发光层的膜厚，其中，所述输出波长XsaiT的发光强度用所述发光 峰值波长XSIN的发光强度与所述共振峰值波长。的发光强度的积来表不。
2. 根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，在将从所述反射层到所述半透过反 射层的光程设为D ( A )、将在所述反射层反射中的相移设为c^( A )、将在所述半透过反射 层反射中的相移设为小"( A )、将所述反射层与所述半透过反射层之间产生的驻波的峰值 波长设为A、将2以下的整数设为m时， 所述第1波长区域的共振峰值波长A m满足下式： 入 LC = D ( w {(2 31 m+ 4) L 〇 LC) + (J) u ( X LC)) /4 31}， 所述第2波长区域的共振峰值波长A s。满足下式： 入 sc = D (入 sc) / {(2 Jr (m+1) + L (入 sc) + u (入 sc)) /4 ?!}， 所述共振峰值波长A s。与所述发光峰值波长A SIN在将规定的常数设为B时，满足下述 关系： 共振峰值波长X s。<发光峰值波长X SIN - B。
3. 根据权利要求2所述的发光装置，其特征在于，所述共振峰值波长Am和所述共振 峰值波长入s。以在包含所述光程和所述光程D(入s。）的式中，所述整数m为1的方 式调整了所述光程D ( A J和所述光程D (入sc)。
4. 根据权利要求2所述的发光装置，其特征在于，所述常数B被设定为30nm。
5. 根据权利要求1?4中任一项所述的发光装置，其特征在于，所述发光层中的消光系 数在共振峰值波长A s。中为〇. 02以上。
6. 根据权利要求1?5中任一项所述的发光装置，其特征在于，所述共振峰值波长入s。 为450nm以下。
7. -种电子设备，其特征在于，具备权利要求1?6中任一项所述的发光装置。
8. 根据权利要求7所述的电子设备，其特征在于，在所述发光装置的发光面与所述电 子设备的显示面之间具备光学部件。
【文档编号】H01L51/54GK104425765SQ201410424643
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年8月26日 优先权日:2013年8月28日
【发明者】白鸟幸也 申请人:精工爱普生株式会社