JP2003100458A

JP2003100458A - 発光装置

Info

Publication number: JP2003100458A
Application number: JP2001288807A
Authority: JP
Inventors: Tomoko Koyama; 智子小山; Yoshio Oguchi; 宣雄小口
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2001-09-21
Filing date: 2001-09-21
Publication date: 2003-04-04

Abstract

(57)【要約】【課題】光を効率よく利用することができ、かつ、発
光波長のスペクトル幅が狭い発光装置を提供する。【解決手段】本発明の発光装置１００は、基板１０
と、基板１０上に形成された発光素子部とを含む。発光
素子部は、エレクトロルミネッセンスによって光を発生
する発光層８０と、発光層８０に電界を印加するための
陽極３０および陰極５０と、発光層８０において発生し
た光を所定の方向へ伝播させるための光学部材４０とを
含む。光学部材４０は、所定の配列を有する微小球４４
から構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＥＬ（エレクトロ
ルミネッセンス）を用いた発光装置に関する。

【０００２】

【背景技術および発明が解決しようとする課題】ＥＬ
（エレクトロルミネッセンス）を用いたＥＬ発光素子に
おいては、発光が等方的に行われて指向性が悪いため、
特定の方向についてみると、光の強度が弱く、出射光を
高い効率で利用することができないという難点を有す
る。

【０００３】また、従来のＥＬ発光素子は、発光波長の
スペクトル幅が広く、表示体などの一部の用途では適用
されているものの、光通信などのスペクトル幅が狭い光
を要求される用途には不向きであった。

【０００４】本発明の目的は、光を効率よく利用するこ
とができ、かつ発光波長のスペクトル幅が狭い発光装置
を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる発光装置
は、基板と、該基板上に形成された発光素子部とを含
み、前記発光素子部は、エレクトロルミネッセンスによ
って光を発生する発光層と、前記発光層に電界を印加す
るための一対の電極層と、前記発光層において発生した
光を所定の方向へ伝播させるための光学部材と、を含
み、前記光学部材は、所定の配列を有する微小球から構
成される。

【０００６】本発明の発光装置によれば、正確でかつ微
細なピッチを有する光学部材を得ることができる。これ
により、光を効率よく利用することができ、かつ発光波
長のスペクトル幅が狭い発光装置を得ることができる。

【０００７】この場合、前記微小球は、前記発光層で生
じた光を吸収しない材料からなることができる。さら
に、前記微小球は、例えば六方最密構造をとるように配
列することができる。

【０００８】また、本発明の発光装置においては、前記
微小球と、該微小球の周囲の層との屈折率差に基づい
て、前記光学部材がフォトニックバンドギャップあるい
は不完全フォトニックバンドを形成しうる。

【０００９】ここで、「不完全フォトニックバンド」と
は、フォトニックバンドギャップが一部の方向にのみ形
成されるか、あるいはフォトニックバンドギャップが全
方向において形成されない場合のバンドをいう。たとえ
ば、前記光学部材を構成する前記微小球と、該微小球の
周囲の層との間の屈折率差が小さい場合などには、前記
光学部材においてフォトニックバンドギャップが一部の
方向にのみ形成されるか、あるいは全ての方向において
形成されない場合がある。一方、前記光学部材を構成す
る前記微小球と、該微小球の周囲の層との間の屈折率差
が大きい場合などには、前記光学部材において全方向あ
るいは特定の方向にバンドギャップが形成され得る。

【００１０】本発明の発光装置によれば、一対の電極
層、すなわち陰極と陽極とからそれぞれ電子とホールと
が前記発光層内に注入され、この電子とホールとを発光
層で再結合させて、分子が励起状態から基底状態に戻る
ときに光が発生する。そして、この光は、２次元または
３次元で自然放出が制約されて出射し、発光スペクトル
幅が非常に狭く、かつ、高い効率を有する。このような
性質を有する光が得られる理由について、前記光学部材
がフォトニックバンドギャップを形成しうる場合と、不
完全フォトニックバンドを形成しうる場合とに分けて説
明する。

【００１１】（１）前記光学部材がフォトニックバンド
ギャップを形成しうる場合、前記光学部材によって、光
に対してのバンドが形成される。このバンド内の所定の
バンドエッジのエネルギーにおいて、状態密度が高い状
態が得られる。したがって、前記発光層において発光す
る光のスペクトルのエネルギー準位が、このバンドエッ
ジのエネルギー準位を含むように前記光学部材が構成さ
れることにより、発光層での発光がこのバンドエッジの
エネルギー準位で起こりやすくなる。これにより、所定
のバンドエッジのエネルギー準位に対応する波長を有
し、かつスペクトル幅が狭い光を発光することができ、
発光効率がよい。

【００１２】（２）前記光学部材が不完全フォトニック
バンドを形成しうる場合、前記光学部材によって、光に
対してのバンドが形成される。このバンド内において状
態密度の高いエネルギー準位が存在する。ここで、前記
発光層において発光する光のスペクトルのエネルギー準
位が、この状態密度の高いエネルギー準位を含むように
前記光学部材が構成されることにより、発光層での発光
がこのバンドの所定箇所におけるエネルギー準位で起こ
りやすくなる。これにより、バンドの所定箇所のエネル
ギー準位に対応する波長を有し、かつスペクトル幅が狭
い光を発光することができ、発光効率がよい。

【００１３】上述した本発明の発光装置においては、以
下に示す各種態様を取りうる。

【００１４】（Ａ）前記一対の電極層の間に配置され、
かつ、一部に開口部を有する絶縁層を含み、前記絶縁層
は、前記開口部を介して前記発光層に供給される電流の
流れる領域を規定する電流狭窄層として機能しうること
ができる。

【００１５】この場合、前記絶縁層に形成された前記開
口部は、スリット形状を有することができる。

【００１６】また、この場合、前記光学部材の少なくと
も一部が、前記絶縁層に形成された前記開口部に存在す
ることができる。あるいは、この場合、前記発光層の少
なくとも一部が、前記絶縁層に形成された前記開口部に
存在することができる。

【００１７】（Ｂ）前記発光素子部の少なくとも一部
を、保護層によって覆うことができる。

【００１８】（Ｃ）前記発光層は、発光材料として有機
発光材料を含むことができる。

【００１９】（Ｄ）前記光学部材を、前記発光層中に配
置させることができる。

【００２０】（Ｅ）さらに、ホール輸送／注入層および
電子輸送／注入層の少なくとも一方を含むことができ
る。この場合、前記光学部材を、ホール輸送／注入層ま
たは電子輸送／注入層中に配置させることができる。

【００２１】上記の発光装置は、例えばディスプレイ等
の表示装置に適用することができる。また、この表示装
置を、例えば、後述する電子機器に適用することができ
る。あるいは、上記の発光装置を、例えば、後述する電
子機器に適用することができる。

【００２２】次に、本発明にかかる発光装置の各部分に
用いることができる材料の一部を例示する。これらの材
料は、公知の材料の一部を示したにすぎず、例示したも
の以外の材料を選択できることはもちろんである。

【００２３】（発光層）発光層の材料は、所定の波長の
光を得るために公知の化合物から選択される。発光層の
材料としては、有機化合物および無機化合物のいずれで
もよいが、種類の豊富さや成膜性の点から有機化合物で
あることが望ましい。

【００２４】このような有機化合物としては、例えば、
特開平１０−１５３９６７号公報に開示された、アロマ
ティックジアミン誘導体（ＴＰＤ）、オキシジアゾール
誘導体（ＰＢＤ）、オキシジアゾールダイマー（ＯＸＤ
−８）、ジスチルアリーレン誘導体（ＤＳＡ）、ベリリ
ウム−ベンゾキノリノール錯体（Ｂｅｂｑ）、トリフェ
ニルアミン誘導体（ＭＴＤＡＴＡ）、ルブレン、キナク
リドン、トリアゾール誘導体、ポリフェニレン、ポリア
ルキルフルオレン、ポリアルキルチオフェン、アゾメチ
ン亜鉛錯体、ポリフィリン亜鉛錯体、ベンゾオキサゾー
ル亜鉛錯体、フェナントロリンユウロピウム錯体などが
使用できる。

【００２５】より具体的には、有機発光層の材料として
は、特開昭６３−７０２５７号公報、同６３−１７５８
６０号公報、特開平２−１３５３６１号公報、同２−１
３５３５９号公報、同３−１５２１８４号公報、さら
に、同８−２４８２７６号公報および同１０−１５３９
６７号公報に記載されているものなど、公知のものが使
用できる。これらの化合物は単独で用いてもよく、２種
類以上を混合して用いてもよい。

【００２６】無機化合物としては、ＺｎＳ：Ｍｎ（赤色
領域）、ＺｎＳ：ＴｂＯＦ（緑色領域）、ＳｒＳ：Ｃ
ｕ、ＳｒＳ：Ａｇ、ＳｒＳ：Ｃｅ（青色領域）などが例
示される。

【００２７】（電極層）陰極としては、仕事関数の小さ
い（例えば４ｅＶ以下）電子注入性金属、合金電気伝導
性化合物およびこれらの混合物を用いることができる。
このような電極物質としては、例えば特開平８−２４８
２７６号公報に開示されたものを用いることができる。

【００２８】陽極としては、仕事関数の大きい（例えば
４ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物またはこれ
らの混合物を用いることができる。陽極として光学的に
透明な材料を用いる場合には、ＣｕＩ，ＩＴＯ，ＳｎＯ
₂，ＺｎＯなどの導電性透明材料を用いることができ、
透明性を必要としない場合には金などの金属を用いるこ
とができる。

【００２９】（ホール輸送／注入層）本発明の発光装置
においては、さらに、ホール輸送／注入層を含むことが
できる。この正孔輸送／注入層は、正孔を前記発光層へ
と輸送し、注入する機能を有する。このホール輸送／注
入層は、陽極と発光層との間に配置される。なお、この
ホール輸送／注入層を有機層から形成することができ
る。

【００３０】ホール輸送／注入層を形成するための材料
としては、公知の光伝導材料のホール輸送／注入材料と
して用いられているもの、あるいは有機発光装置のホー
ル輸送／注入層に使用されている公知のものの中から選
択して用いることができる。ホール輸送／注入層の材料
には、ホールの注入あるいは電子の障壁性のいずれかの
機能を有するものを用いる。その具体例としては、例え
ば、特開平８−２４８２７６号公報に開示されているも
のを例示することができる。

【００３１】（電子輸送／注入層）本発明の発光装置に
おいては、さらに、電子輸送／注入層を含むことができ
る。この電子輸送／注入層は、電子を前記発光層へと輸
送し、注入する機能を有する。この電子輸送／注入層
は、陰極と発光層との間に配置させる。なお、この電子
輸送／注入層を有機層から形成することができる。

【００３２】有機層を電子輸送／注入層として機能させ
るためには、当該有機層が陰極より注入された電子を発
光層に伝達する機能を有していればよく、このような有
機層を形成するための材料は、公知の物質から選択する
ことができる。その具体例としては、例えば、特開平８
−２４８２７６号公報に開示されたものを例示すること
ができる。

【００３３】また、本発明の発光装置の各層は、公知の
方法で形成することができる。例えば、発光装置の各層
は、その材質によって好適な成膜方法が選択され、具体
的には、蒸着法、スピンコート法、ＬＢ法、インクジェ
ット法などを例示できる。

【００３４】

【発明の実施の形態】（デバイスの構造）図１は、本発
明の一実施の形態にかかる発光装置１００を模式的に示
す断面図である。図２は、図１に示す発光装置１００を
模式的に示す平面図である。図３は、図１に示す発光装
置１００において、Ｃで囲んだ部分を模式的に示す拡大
断面図であり、図４は、図３のＢ−Ｂ線に沿ってＸ−Ｙ
平面に平行な面で切断した面を模式的に示す図である。
なお、図１は、図２のＡ−Ａ線に沿った断面を模式的に
示す図である。

【００３５】発光装置１００は、基板１０上に発光素子
部を有する。発光素子部は、陽極３０、ホール輸送／注
入層７０、光学部材４０、発光層８０、および陰極５０
を含む。陽極３０、ホール輸送／注入層７０、発光層８
０、および陰極５０は、基板１０に近い側からこの順に
基板１０上に積層されている。また、光学部材４０は、
ホール輸送／注入層７０中に形成されている。そして、
ホール輸送／注入層７０の周囲には、電流狭窄層として
も機能する絶縁層６０が形成されている。また、絶縁層
６０の上には、バンクとしても機能する絶縁層９０が形
成されている。

【００３６】さらに、本実施の形態の発光装置１００に
おいては、図２に示すように、発光素子部を覆うよう
に、保護層２０が形成されている。保護層２０によって
発光素子部を覆うことにより、陰極５０および発光層８
０の劣化を防止することができる。また、本実施の形態
の発光装置１００では、溝３８（図５参照）が設置され
ており、溝３８には絶縁層６０が埋め込まれている。ま
た、保護層２０は発光装置全体に形成されず、陽極３０
表面の一部が露出するように形成されている（図１１参
照）。この露出部分は、陽極取出部２６および陰極取出
部２８として機能する。

【００３７】次に、発光素子部の各構成部分について詳
細に説明する。

【００３８】陽極３０および陰極５０は、一対の電極層
を構成し、発光層８０に電界を印加するために設けられ
ている。この陽極３０および陰極５０は、それぞれ前述
した材料から形成することができる。本実施の形態の発
光装置１００においては、陽極３０がＩＴＯ等の光学的
に透明な導電材料から形成されている場合を示す。

【００３９】発光層８０は、エレクトロルミネッセンス
によって光を発生する材料から形成されている。この発
光層８０は、図１に示すように、絶縁層９０に挟まれた
領域において、陽極３０上にホール輸送／注入層７０を
介して配置されている。

【００４０】ホール輸送／注入層７０は、陽極３０と発
光層８０との間に形成されている。このホール輸送／注
入層７０は、図１に示すように、絶縁層６０，９０に挟
まれた領域において、陽極３０上に配置されている。発
光層８０およびホール輸送／注入層７０は、前述した材
料から形成することができる。

【００４１】本実施の形態においては、後述するよう
に、発光層８０およびホール輸送／注入層７０は、イン
クジェット法により形成される。この場合、発光層８０
およびホール輸送／注入層７０を形成する際のパターニ
ング工程が不要となるため、製造工程の簡略化を図るこ
とができる。

【００４２】発光装置１００において、絶縁層６０は、
図２に示すように、スリット状の開口部２２を有する。
また、絶縁層９０は絶縁層６０の上に形成され、かつ、
スリット状の開口部２４を有する。この開口部２２，２
４において、図１および図２に示すように、光学部材４
０およびホール輸送／注入層７０、ならびに発光層８０
を介在させた状態で、陽極３０と陰極５０とが配置され
ている。また、この開口部２２，２４以外の領域におい
ては、陽極３０と陰極５０との間に絶縁層６０，９０が
介在する。

【００４３】絶縁層６０は電流狭窄層としても機能す
る。したがって、陽極３０および陰極５０に所定の電圧
が印加されると、図３に示すように、開口部２２に対応
する領域Ｄにおいて主として電流が流れる。このよう
に、電流狭窄層として機能する絶縁層６０を設けること
によって、電流を集中させることができ、発光効率を上
げることができる。

【００４４】絶縁層９０はバンクとしても機能する。す
なわち、図２に示すように、開口部２４を有する絶縁層
９０を設けることにより、発光層８０およびホール輸送
／注入層７０の形成時において、これらの層のパターニ
ングが不要となる。

【００４５】絶縁層６０，９０を構成する材料として
は、絶縁性を有し、かつ、光の閉じ込めが可能な材料で
あれば特に限定されない。なお、絶縁層６０を形成せず
に、絶縁層９０を直接陽極３０上に形成してもよい。

【００４６】光学部材４０は、ホール輸送／注入層７０
中に形成されている。すなわち、ホール輸送／注入層７
０には、図３に示すように、光学部材４０と、ホール注
入／輸送層を構成する材料（ホール輸送／注入層構成材
料）４２とが含まれる。

【００４７】光学部材４０は、発光層８０において発生
した光を所定の方向へ伝播させるために設けられ、図３
および図４に示すように、所定の配列を有する複数の微
小球４４から構成される。

【００４８】微小球４４は、発光層８０で生じた光の波
長に対応した粒子径を有するものを用いる。例えば、可
視光域で機能させる光学部材４０を形成するためには、
粒子径が１００〜５００ｎｍの微小球４４を用いる。さ
らに、屈折率分布が乱れないように、各微小球４４の粒
子径は均一であることが望ましい。

【００４９】また、この微小球４４は、誘電体からな
り、かつ、発光層８０で生じた光を吸収しない材料から
なる。このような材料としては、例えば、酸化シリコン
や酸化チタン等が例示できる。

【００５０】光学部材４０は、微小球４４の粒子径、配
列方式、および材質に基づいて、周期的な屈折率分布を
有する。また、この光学部材４０は、微小球４４と、微
小球４４の周囲の層（ホール輸送／注入層７０）との屈
折率差に基づいて、フォトニックバンドギャップあるい
は不完全フォトニックバンドを形成しうる。例えば、光
学部材４０を構成する微小球４４と、微小球４４の周囲
の層（ホール輸送／注入層７０）との間の屈折率差が大
きい場合などには、光学部材４０において、フォトニッ
クバンドギャップが全方向または特定の方向に形成され
得る。一方、微小球４４と、微小球４４の周囲の層（ホ
ール輸送／注入層７０）との屈折率差が小さい場合など
には、光学部材４０において、フォトニックバンドギャ
ップが一部の方向にのみ形成されるか、あるいは全ての
方向において形成されない場合がある。

【００５１】また、本実施の形態の発光装置１００で
は、図３および図４に示すように、光学部材４０は、複
数の微小球４４が、ｈｃｐ六方最密構造（ｈｃｐ；hexa
gonalclose-packed structure）をとるように配列して
いる。なお、図４において、実線で示される球の配列
は、Ｂ−Ｂ平面における微小球４４を示し、点線で示さ
れる球の配列は、Ｂ−Ｂ平面における微小球４４の上下
に配列する微小球４４を示す。このように、微小球４４
が六方最密構造をとるように配列していることにより、
微小球４４の充填率を高めることができる。これによ
り、３次元で光の伝播を制御することができる。

【００５２】なお、微小球４４の配列方法は、充填率の
高さの点で、上述の六方最密構造が望ましいが、これに
限定されるわけでなく、微小球４４が規則的に配列され
ていればよい。微小球４４の配列方法としては、例え
ば、ｆｃｃ六方最密構造や、立方最密構造(ccp: cubic
close-packed structure)をとることができる。また、
本実施の形態においては、微小球４４が全体的に規則的
に配列している場合を示したが、光学部材として機能す
ることができるのであれば、微小球４４が部分的に規則
的に配列するものであってもよい。

【００５３】また、本実施の形態においては、微小球４
４がＺ方向に多層積層されている場合を示したが、微小
球４４をＺ方向に１層だけ配列させることもできる。こ
の場合、Ｘ−Ｙ面に平行な方向において、光の伝播を規
制できる。すなわち、２次元の方向で光の伝播を制御す
ることができる。

【００５４】（デバイスの動作）次に、この発光装置１
００の動作および作用について説明する。

【００５５】陽極３０と陰極５０とに所定の電圧が印加
されることにより、陰極５０から電子が、陽極３０から
ホールが、それぞれ発光層８０内に注入される。発光層
８０内では、この電子とホールとが再結合されることに
より励起子が生成される。この励起子が失活する際に蛍
光や燐光などの光が発生する。発光層８０で発生した光
は、光学部材４０によって、３次元で光の伝播が規制さ
れて、Ｘ−Ｙ面で光の閉じ込めの弱い方向に優先的に出
射される。この出射光は、光学部材４０より構成される
３次元のフォトニックバンドギャップあるいは不完全フ
ォトニックバンドによって特定波長帯域の光のみが出射
されるため、波長選択性があり、発光スペクトル幅が狭
く、かつ優れた指向性を有する。

【００５６】（デバイスの製造方法）次に、図５（ａ）
〜図１１（ｂ）を参照して、本実施の形態の発光装置１
００の製造方法について説明する。

【００５７】（１）まず、図５（ａ）および図５（ｂ）
に示すように、マスクスパッタ法で、基板１０上に陽極
３０を形成する。つづいて、図６（ａ）および図６
（ｂ）に示すように、陽極３０の所定の位置に絶縁層６
０を形成する。さらに、この絶縁層６０の所定の位置
に、例えばフォトリソグラフィ工程によって開口部２２
を設ける。絶縁層６０は、陽極３０と陰極５０とを絶縁
する機能のほか、電流狭窄層としての機能を有する。

【００５８】次に、図７（ａ）および図７（ｂ）に示す
ように、この絶縁層６０上に、絶縁層９０を形成する。
さらに、この絶縁層９０の所定の位置に、例えばフォト
リソグラフィ工程によって、開口部２４を設ける。絶縁
層９０は、陽極３０と陰極５０とを絶縁する機能のほ
か、発光層８０およびホール輸送／注入層７０を仕切る
バンクとしての機能を有する。なお、この絶縁層９０
は、フォトリソグラフィ工程のかわりに、プリント技術
によっても容易に形成することができる。

【００５９】（２）つづいて、図８（ａ）および図８
（ｂ）に示すように、開口部２２，２４において、陽極
３０および絶縁層６０上に、ホール輸送／注入層７０お
よび光学部材４０を形成する。

【００６０】前述したように、本実施の形態の発光装置
１００において、光学部材４０は、ホール輸送／注入層
７０中に形成される。具体的には、微小球４４を、ホー
ル輸送／注入層７０を構成する材料４２とともに溶媒中
に分散させて得られる液体を、インクジェット法によっ
て陽極３０上に塗布した後、乾燥させて溶媒を除去する
ことにより、光学部材４０を形成する。この工程によ
り、図４に示すように、微小球４４が配列されて構成さ
れる光学部材４０が得られる。なお、必要に応じて、微
小球４４を均一に配列させるために、光学部材４０およ
びホール輸送／注入層７０を形成する前に、絶縁層６０
および陽極３０の表面にプラズマ処理を施して、これら
の層の表面を改質する。

【００６１】（３）ついで、図９（ａ）および図９
（ｂ）に示すように、例えばスピンコート法により、ホ
ール輸送／注入層７０上に発光層８０を形成する。な
お、必要に応じて、例えばスピンコート法により、発光
層８０上に、電子輸送／注入層（図示せず）を形成する
こともできる。

【００６２】（４）次に、図１０（ａ）および図１０
（ｂ）に示すように、マスク蒸着法にて、発光層８０上
に陰極５０を形成する。つづいて、図１１（ａ）および
図１１（ｂ）に示すように、陽極３０の一部を除いて全
面的に保護層２０を形成する。この保護層２０は、陽極
３０表面の一部が露出するように形成する。この露出部
分は、陽極取出部２６および陰極取出部２８として用い
る。以上の工程により、発光装置１００が得られる。

【００６３】（作用効果）本実施の形態の発光装置１０
０の主要な作用効果を、以下にあげる。

【００６４】（ａ）まず、本実施の形態の発光装置１０
０の効果を説明するために、一般的な発光装置に設置さ
れる光学部材（回折格子）の製造方法について説明す
る。

【００６５】一般的な発光装置においては、発光層にお
いて発生した光を所定の方向に伝播させる光学部材とし
て、回折格子が一般的に用いられている。この回折格子
は通常、電子線描画装置を用いた手法、フォトリソグラ
フィ工程、あるいはプリント技術によって、凹凸を形成
するかあるいは屈折率の分布を形成する手法にて作製さ
れている。ところで、回折格子の形成において重要であ
ることの一つは、回折格子のピッチを正確に形成するこ
とである。しかしながら、これらの手法を用いた場合、
回折格子のピッチの位置合わせが難しいうえに、大掛り
な装置が必要とされる。特に、可視光域（４００〜６０
０ｎｍ）で機能するような微小ピッチ（例えば１００〜
２００ｎｍ）の回折格子を正確に作製することは、一般
に困難である場合が多い。

【００６６】これに対して、本実施の形態の発光装置１
００に設置された光学部材４０は、所定の配列を有する
複数の微小球４４から構成されている。これにより、粒
子径が小さな微小球４４を用いて光学部材１２０を形成
することにより、正確でかつ微細なピッチを有する光学
部材を得ることができる。これにより、発光層８０にお
いて発生した光を所定の方向に確実に伝播させることが
できるため、特定の方向における光の強度を大きくし、
光を効率よく利用することができる発光装置を得ること
ができる。さらに、この場合において、微小球４４の粒
子径を適宜選択することにより、ピッチを所望の値に設
定することができる。

【００６７】また、この光学部材４０は、微小球４４
を、ホール輸送／注入層７０を構成する材料４２を溶媒
中に分散させて得られる液体を、インクジェット法によ
って陽極３０上に塗布した後、乾燥させて溶媒を除去す
ることにより形成される。このように、正確でかつ微細
なピッチを有する光学部材を簡易な方法にて得ることが
できる。

【００６８】（ｂ）発光装置１００によれば、微小球４
４と、微小球４４の周囲の層（ホール輸送／注入層７
０）との屈折率差に基づいて、光学部材４０がフォトニ
ックバンドギャップあるいは不完全フォトニックバンド
を形成しうる。

【００６９】光学部材４０がフォトニックバンドギャッ
プを形成しうる場合、光学部材４０によって、光に対し
てのバンドが形成される。このバンド内の所定のバンド
エッジのエネルギーにおいて、状態密度が高い状態が得
られる。したがって、発光層８０において発光する光の
スペクトルのエネルギー準位が、このバンドエッジのエ
ネルギー準位を含むように光学部材４０が構成されるこ
とにより、発光層８０での発光がこのバンドエッジのエ
ネルギー準位で起こりやすくなる。これにより、所定の
バンドエッジのエネルギー準位に対応する波長を有し、
かつスペクトル幅が狭い光を発光することができ、発光
効率がよい。

【００７０】一方、光学部材４０が不完全フォトニック
バンドを形成しうる場合、光学部材４０によって、光に
対してのバンドが形成される。このバンド内において状
態密度の高いエネルギー準位が存在する。ここで、発光
層８０において発光する光のスペクトルのエネルギー準
位が、この状態密度の高いエネルギー準位を含むように
光学部材４０が構成されることにより、発光層８０での
発光がこのバンドの所定箇所におけるエネルギー準位で
起こりやすくなる。これにより、バンドの所定箇所のエ
ネルギー準位に対応する波長を有し、かつスペクトル幅
が狭い光を発光することができ、発光効率がよい。

【００７１】（ｃ）陽極３０と陰極５０との間に介在す
る絶縁層６０に形成された開口部２２によって電流の流
れる領域Ｄ（図４参照）が規定される。したがって、絶
縁層６０は、電流狭窄層として機能し、発光領域に効率
よく電流を供給することができるため、発光効率を高め
ることができる。

【００７２】（表示装置および電子機器）本実施の形態
の発光装置１００を、表示装置５００に適用することが
できる。また、発光装置１００を含む表示装置５００
を、電子機器に適用することができる。図１２〜図１７
はそれぞれ、発光装置１００を含む表示部５００が適用
された電子機器の一例を示す斜視図である。なお、表示
装置５００としては、本実施形態の発光装置１００に限
らず、変形例として示す発光装置２００〜４００（後述
する）を適用することができる。

【００７３】図１２は、本実施の形態の電子機器の一例
たる電子ブック１０００の構成を示す斜視図である。電
子ブック１０００は、ブック形状のフレーム３２と、こ
のフレーム３２に開閉可能なカバー３３とを有する。フ
レーム３２には、その表面に表示面を露出された状態で
表示装置５００が設けられ、さらに，操作部３５が設け
られている。フレーム３２の内部には、コントローラ、
カウンタ、およびメモリ（図示せず）が内蔵されてい
る。本実施の形態では、表示装置５００は、電子インク
を薄膜素子に充填して形成した画素部と、この画素部と
一体に備えられかつ集積化された周辺回路（図示せず）
とを備える。この周辺回路は、デコーダ式のスキャンド
ライバおよびデータドライバを備える。

【００７４】図１３は、本実施の形態の電子機器の一例
たるパーソナルコンピュータ１１００の構成を示す斜視
図である。このパーソナルコンピュータ１１００は、キ
ーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、上述した
表示装置５００を備えた表示ユニットから構成される。

【００７５】図１４は、本実施の形態の電子機器の一例
たる携帯電話１２００の構成を示す斜視図である。図１
４において、携帯電話１２００は、複数の操作ボタン１
２０２のほか、受話口１２０４、送話口１２０６ととも
に、上述した表示装置５００を備える。

【００７６】図１５は、本実施の形態の電子機器の一例
たるディジタルスチルカメラ１３００の構成を示す斜視
図である。図１５においては、ディジタルスチルカメラ
１３００の構成とともに、ディジタルスチルカメラ１３
００と外部機器との接続についても簡易的に示す。

【００７７】通常のカメラは、被写体の光像によってフ
ィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ１
３００は、被写体の光像をＣＣＤによる撮像素子により
光電変換して撮像信号を生成する。ここで、ディジタル
スチルカメラ１３００の背面には、上述した表示装置５
００が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示
を行なう構成を有する。すなわち、表示装置５００は、
被写体を表示するファインダとして機能する。また、ケ
ース１３０２の観察側（図１５においては裏面側）に
は、光学レンズやＣＣＤ等を含んだ受光ユニット１３０
４が設けられている。ここで、撮影者が表示装置５００
に表示された被写体像を確認して、シャッタボタン１３
０６を押下すると、その時点におけるＣＣＤの撮像信号
が回路基板１３０８のメモリに転送され格納される。ま
た、このディジタルスチルカメラ１３００においては、
ケース１３０２の側面にビデオ信号出力端子１３１２
と、データ通信用の入出力素子１３１４とが設けられて
いる。そして、図１５に示すように、ビデオ信号出力素
子１３１２にはテレビモニタ１４３０が、データ通信用
の入出力素子１３１４にはパーソナルコンピュータ１４
４０が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所
定の操作によって、回路基板１３０８のメモリに格納さ
れた撮像信号が、テレビモニタ１４３０やパーソナルコ
ンピュータ１４４０に出力される構成となっている。

【００７８】図１６は、本実施の形態の電子機器の一例
たる電子ペーパー１４００の構成を示す斜視図である。
図１６において、電子ペーパー１４００は、紙と同様の
質感および柔軟性を有するリライタブルシートからなる
本体１４０１と、上述した表示装置５００とを備えた表
示ユニットから構成される。

【００７９】図１７は、本実施の形態の電子機器の一例
たる電子ノート１４０２の構成を示す斜視図である。図
１７において、電子ノート１４０２は、図９に示す電子
ペーパー１４００が複数枚束ねられ、カバー１４０３に
挟まれて構成されている。また、電子ノート１４０２
は、カバー１４０３に表示データ入力手段を設けること
により、束ねられた状態で電子ペーパー１４００の表示
内容を変更することができる。

【００８０】なお、電子機器としては、図１２に示す電
子ブック１０００、図１３に示すパーソナルコンピュー
タ１１００、図１４に示す携帯電話１２００、図１５に
示すディジタルスチルカメラ１３００、図１６に示す電
子ペーパー１４００、および図１７に示す電子ノート１
４０２のほか、液晶テレビや、ビューファインダ型また
はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲー
ション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセ
ッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、
ＩＣカード、ミニディスクプレーヤ、タッチパネルを備
えた機器等が例示できる。そして、これらの各種電子機
器の表示部として、上述した表示装置５００が適用可能
であるのは言うまでもない。

【００８１】以上、本発明の好適な実施の形態について
述べたが、本発明はこれらに限定されず、発明の要旨の
範囲内で各種の態様を取りうる。

【００８２】例えば、本実施の形態の発光装置１００に
おいては、陽極３０と発光層８０との間に、ホール輸送
／注入層７０が配置されている場合について説明した
が、このホール輸送／注入層７０のかわりに、発光層８
０と陰極５０との間に、電子輸送／注入層を配置するこ
ともできる。あるいは、ホール輸送／注入層７０と電子
輸送／注入層とを両方形成することもできる。

【００８３】また、本実施の形態の発光装置１００にお
いては、ホール輸送／注入層７０が光学部材４０を構成
する媒質層のひとつである場合について説明したが、本
実施の形態の発光装置１００において、光学部材を形成
する層はホール輸送／注入層に限定されるわけではな
く、例えば、発光層または電子輸送／注入層中に光学部
材４０を設けることもできる。

【００８４】さらに、本実施の形態の発光装置１００に
おいては、陽極３０が基板１０上に配置され、この陽極
３０より上層に、陰極５０が配置されている場合につい
て説明したが、あるいは、陰極を基板１０上に配置し、
この陰極より上層に陽極を配置させることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態にかかる発光装置を模式
的に示す断面図である。

【図２】図１に示す発光装置を模式的に示す平面図であ
る。

【図３】図１に示す発光装置において、領域Ｃを模式的
に示す拡大断面図である。

【図４】図３のＢ−Ｂ線に沿ってＸ−Ｙ平面に平行な面
で切断した面を模式的に示す図である。

【図５】図５（ａ）は、図１に示す発光装置の一製造工
程を模式的に示す平面図であり、図５（ｂ）は、図５
（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であ
る。

【図６】図６（ａ）は、図１に示す発光装置の一製造工
程を模式的に示す平面図であり、図６（ｂ）は、図６
（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であ
る。

【図７】図７（ａ）は、図１に示す発光装置の一製造工
程を模式的に示す平面図であり、図７（ｂ）は、図７
（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であ
る。

【図８】図８（ａ）は、図１に示す発光装置の一製造工
程を模式的に示す平面図であり、図８（ｂ）は、図８
（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であ
る。

【図９】図９（ａ）は、図１に示す発光装置の一製造工
程を模式的に示す平面図であり、図９（ｂ）は、図９
（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であ
る。

【図１０】図１０（ａ）は、図１に示す発光装置の一製
造工程を模式的に示す平面図であり、図１０（ｂ）は、
図１０（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図
である。

【図１１】図１１（ａ）は、図１に示す発光装置の一製
造工程を模式的に示す平面図であり、図１１（ｂ）は、
図１１（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図
である。

【図１２】本発明の電子機器の一例たる電子ブックの構
成を示す斜視図である。

【図１３】本発明の電子機器の一例たるパーソナルコン
ピュータの構成を示す斜視図である。

【図１４】本発明の電子機器の一例たる携帯電話の構成
を示す斜視図である。

【図１５】本発明の電子機器の一例たるディジタルスチ
ルカメラの背面側の構成を示す斜視図である。

【図１６】本発明の電子機器の一例たる電子ペーパーの
構成を示す斜視図である。

【図１７】本発明の電子機器の一例たる電子ノートの構
成を示す斜視図である。

【符号の説明】

１０基板２０保護層２２，２４開口部２６陽極取出部２８陰極取出部３０陽極３２フレーム３３カバー３５操作部３８溝４０光学部材４２ホール輸送／注入層構成材料４４微小球５０陰極６０，９０絶縁層８０発光層７０ホール輸送／注入層１００発光装置５００表示装置１０００電子ブック１１００パーソナルコンピュータ１１０２キーボード１１０４本体部１２００携帯電話１２０２操作ボタン１２０４受話口１２０６送話口１３００ディジタルスチルカメラ１３０２ケース１３０４受光ユニット１３０６シャッタボタン１３０８回路基板１３１２ビデオ信号出力端子１３１４データ通信用の入出力素子１４００電子ペーパー１４０１本体１４０２電子ノート１４０３カバー１４３０テレビモニタ１４４０パーソナルコンピュータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板と、該基板上に形成された発光素子
部とを含み、前記発光素子部は、エレクトロルミネッセンスによって光を発生する発光層
と、前記発光層に電界を印加するための一対の電極層と、前記発光層において発生した光を所定の方向へ伝播させ
るための光学部材と、を含み、前記光学部材は、所定の配列を有する微小球から構成さ
れる、発光装置。
【請求項２】請求項１において、前記発光層で発光した光は、２次元または３次元での自
然放出が制約されて出射する、発光装置。
【請求項３】請求項１または２において、前記微小球は、前記発光層で生じた光を吸収しない材料
からなる、発光装置。
【請求項４】請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記微小球は、六方最密構造をとるように配列してい
る、発光装置。
【請求項５】請求項１ないし４のいずれかにおいて、前記光学部材は、フォトニックバンドギャップを形成し
うる、発光装置。
【請求項６】請求項５において、前記発光層の発光スペクトルのエネルギー準位が、前記
光学部材によって形成されるフォトニックバンドギャッ
プのバンドエッジのエネルギー準位を含むように、前記
光学部材が構成される、発光装置。
【請求項７】請求項１ないし４のいずれかにおいて、前記光学部材は、不完全フォトニックバンドを形成しう
る、発光装置。
【請求項８】請求項７において、前記発光層の発光スペクトルのエネルギー準位が、前記
光学部材によって形成されるバンドのエネルギー準位を
含むように、前記光学部材が構成される、発光装置。
【請求項９】請求項１ないし８のいずれかにおいて、前記一対の電極層の間に配置され、かつ、一部に開口部
を有する絶縁層を含み、前記絶縁層は、前記開口部を介して前記発光層に供給さ
れる電流の流れる領域を規定する電流狭窄層として機能
しうる、発光装置。
【請求項１０】請求項９において、前記絶縁層に形成された前記開口部は、スリット形状を
有する、発光装置。
【請求項１１】請求項９または１０において、前記光学部材の少なくとも一部が、前記絶縁層に形成さ
れた前記開口部に存在する、発光装置。
【請求項１２】請求項９ないし１１のいずれかにおい
て、前記発光層の少なくとも一部が、前記絶縁層に形成され
た前記開口部に存在する、発光装置。
【請求項１３】請求項１ないし１２のいずれかにおい
て、前記発光素子部の少なくとも一部は、保護層によって覆
われた、発光装置。
【請求項１４】請求項１ないし１３のいずれかにおい
て、前記発光層は、発光材料として有機発光材料を含む、発
光装置。
【請求項１５】請求項１ないし１４のいずれかにおい
て、前記光学部材は、前記発光層中に配置される、発光装
置。
【請求項１６】請求項１ないし１５のいずれかにおい
て、さらに、ホール輸送／注入層および電子輸送／注入層の
少なくとも一方を含む、発光装置。
【請求項１７】請求項１６において、前記光学部材は、ホール輸送／注入層または電子輸送／
注入層中に配置される、発光装置。
【請求項１８】請求項１ないし１７のいずれかに記載
の発光装置を用いた、表示装置。
【請求項１９】請求項１８に記載の表示装置を用い
た、電子機器。
【請求項２０】請求項１ないし１７のいずれかに記載
の発光装置を用いた、電子機器。