JP2012252829A - 発光装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】白色の有機ＥＬ素子と共振構造を組み合わせたトップエミッション方式の発光装置の製造方法において、製造工程を簡略することができ、かつ、低コストで光取り出し効率を高める。
【解決手段】基板１０に回路素子薄膜１１を形成し、例えば、ダマシン法により赤色発光素子Ｕ１の反射層兼画素電極１２、緑色発光素子Ｕ２と青色発光素子Ｕ３の反射層兼画素電極１３を同一工程により形成する。さらにＯＬＥＤ１６層と対向電極３０を形成する。画素電極１２、１３と対向電極３０の間の光路長をＤ、画素電極１２、１３上での反射における位相シフトをφ_Ｌ、対向電極３０での反射における位相シフトをφ_Ｕ、画素電極１２、１３と対向電極３０の間に発生する定在波のピーク波長をλ、２以下の整数をｍとしたとき、Ｄ＝{(２πｍ＋φ_Ｌ＋φ_Ｕ)／４π}λを満たすように光路長Ｄを設定する。画素電極１２と画素電極１３は異種の金属材料を用いて形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種の発光素子を利用した発光装置の製造方法に関する。

近年、基板上に有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子を発光素子として形成し、発光素子の発光光を基板と反対側に取り出すトップエミッション方式の発光装置が電子機器の表示装置などとして多用されている。トップエミッション方式は、発光素子を挟み、基板側に形成された一方の第１電極（例えば陽極）と基板との間に反射層を形成し、発光素子を挟む他方の第２電極（例えば陰極）側から光を取り出す方式であって、光の利用効率が高い方式である。

トップエミッション方式の発光装置において、白色の有機ＥＬ素子を用い、前記第２電極と反射層との間で所定の波長の光を共振させて、光の取り出し効率を高める技術が開示されている（例えば非特許文献１）。この技術では、共振構造におけるピーク波長をλ、反射層から前記第２電極の光学的距離をＤ、前記第１電極での反射における位相シフトをφ_Ｌ、前記第２電極での反射における位相シフトをφ_Ｕ、整数をｍとしたとき、下記の式を満たす光学構造が提案されている。
Ｄ＝{(２πｍ＋φ_Ｌ＋φ_Ｕ)／４π}λ・・・（１）

特に、前記（１）式において、ｍ＝０とした場合には、有機ＥＬ素子におけるアレイ構造を単純にしつつ、広い波長の光をある程度の効率で取り出すことができるため、発光装置の低コスト化を実現でき、かつ、高精細画素を作り込みやすいなどの利点がある。

SID2010 P-146/S.Lee, Samsung Mobile Display Co.,Ltd

しかしながら、前記（１）式においてｍ＝０とした光学構造の発光装置では、赤色領域、緑色領域、および、青色領域の全ての領域の光を取り出すため、赤色画素、緑色画素、および、青色画素の色分離はカラーフィルターなどで行う必要がある。したがって、観測側での発光スペクトルの帯域幅が広くなり、色純度が悪いという問題があった。また、赤色、緑色、および、青色の各波長領域で比較した場合、光取り出し効率が低いという問題があった。その結果、発光装置の消費電力が高くなり、パネル特性として不利になるという問題があった。
また、光取り出し効率を向上させるためには、例えば各色の画素ごとに上記光学的距離Ｄを変える等、各色の画素ごとに構造を変えることも考えられるが、従来の製造方法では製造工程が増えてしまい、製造コストが増加するという問題があった。

このような事情を背景として、本発明は、白色の有機ＥＬ素子と共振構造を組み合わせたトップエミッション方式の発光装置の製造方法において、製造工程を簡略化することができ、かつ、低コストで光取り出し効率を高めるという課題の解決を目的としている。

以上の課題を解決するために、本発明に係る発光装置の製造方法は、基板に回路素子薄膜を形成する工程と、前記基板上に反射層兼画素電極を形成する工程と、前記反射層兼画素電極上に発光層を形成する工程と、前記発光層上に対向電極を形成する工程とを備え、前記反射層兼画素電極と対向電極の間の光路長をＤ、前記反射層兼画素電極上での反射における位相シフトをφ_Ｌ、前記対向電極での反射における位相シフトをφ_Ｕ、前記反射層兼画素電極と対向電極の間に発生する定在波のピーク波長をλ、２以下の整数をｍとしたとき、
Ｄ＝{(２πｍ＋φ_Ｌ＋φ_Ｕ)／４π}λ・・・（２）
を満たすように前記光路長Ｄが設定された発光装置の製造方法において、少なくとも一色の画素については、前記反射層兼画素電極を形成する工程は、前記回路素子薄膜に直接接触するように前記反射層兼画素電極を形成する工程であり、他の色の画素については、前記回路素子薄膜に直接接触するように上下導通層を形成する工程をさらに備え、前記他の色の画素について前記反射層兼画素電極を形成する工程は、前記上下導通層上に反射層兼画素電極を形成する工程であり、前記少なくとも一色の画素について前記反射層兼画素電極を形成する工程と、前記他の色の画素について前記上下導通層を形成する工程とは、同一の工程であり、前記少なくとも一色の画素について前記反射層兼画素電極を形成する工程は、前記他の色の画素について前記反射層兼画素電極を形成する工程に用いる金属材料とは異種の金属材料を用いて前記反射層兼画素電極を形成する工程であることを特徴とする。

本発明においては、前記（２）式を満たし、赤色画素、緑色画素、および、青色画素の前記反射層兼画素電極のうち、少なくとも一色の画素の反射層兼画素電極は、他色の画素の反射層兼画素電極に用いられた金属材料とは異なる金属材料で形成されている。しかも、前記少なくとも一色の画素の反射層兼画素電極の形成工程と、前記他色の画素の上下導通層の形成工程とは同一工程である。したがって、全ての色の画素の反射層兼画素電極を同一の金属材料で形成した場合に比べて、少なくとも一色の画素の反射層兼画素電極において位相シフト量が異なり、光取り出し効率も異なる。また、前記少なくとも一色の画素の反射層兼画素電極の形成工程と、前記他色の画素の上下導通層の形成工程とが同一工程なので、製造工程の簡略化が可能となる。

本発明に係る発光装置の製造方法として、前記少なくとも一色の画素について前記反射層兼画素電極を形成する工程は、位相シフト量をφ、前記発光層の屈折率をｎ_１、前記反射層兼画素電極の屈折率をｎ_２、前記反射層兼画素電極の消衰係数をｋ_２としたとき、
φ＝ｔａｎ^−１{２ｎ_１ｋ_２／（ｎ_１ ^２−ｎ_２ ^２−ｋ_２ ^２）}・・・（３）
を満たすように、前記他の色の画素よりも長波長の色の画素における前記反射層兼画素電極を、前記他の色の画素における前記反射層兼画素電極よりも位相シフト量φが小さな金属材料で形成する工程とすることもできる。

本発明に係る発光装置の製造方法においては、前記（３）式を満たし、他の色の画素よりも長波長の色の画素における反射層兼画素電極は、他の色の画素における反射層兼画素電極よりも位相シフト量φが小さな金属材料で形成するので、長波長側の光の取り出し効率を改善でき、消費電力を低減させることができる。

本発明に係る発光装置の製造方法として、前記少なくとも一色の画素を、赤色画素、または、赤色画素と緑色画素とすることもできる。

本発明に係る発光装置の製造方法においては、緑色画素と青色画素の反射層兼画素電極、または、赤色画素と緑色画素の反射層兼画素電極を、共通の金属材料で形成するので、消費電力に影響与える発光色の光取り出し効率を改善でき、消費電力を低減させることができる。

本発明に係る発光装置の製造方法として、少なくとも一色の画素について反射層兼画素電極を形成する工程を、赤色画素、または、赤色画素と緑色画素について、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇまたはこれらを主成分とする金属材料で前記反射層兼画素電極を形成する工程とすることもできる。本発明に係る発光装置の製造方法においては、全ての色の画素における反射層をＡｌで形成する場合に比べて、長波長側の光の取り出し効率を改善でき、消費電力を低減させることができる。

本発明に係る発光装置の製造方法として、前記他の色の画素についての前記上下導通層と前記反射層兼画素電極との間に拡散防止層を形成する工程をさらに備えるようにしてもよい。本発明によれば、界面において拡散による反射率の低下を防止できる。

本発明に係る発光装置の製造方法として、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏもしくはこれらを主成分とする合金で前記拡散防止層を形成するようにしてもよい。本発明によれば、界面において拡散による反射率の低下を防止できる。

本発明に係る発光装置の製造方法として、対向電極上にカラーフィルターを形成するようにしてもよい。本発明に係る発光装置の製造方法においては、前記電極の上層にカラーフィルターを設けた簡単な構造を実現にしつつ、光の取り出し効率を改善でき、消費電力を低減させることができる。

本発明の一実施形態に係る発光装置の概要を示す模式的な断面図である。 図１における正孔輸送層、発光層、および、電子輸送層に用いられた材料を示す図である。 Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ、および、Ａｕで位相シフト量を計算した結果を示す図である。 Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇの各波長に対する屈折率の変化を示す図である。 Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇの各波長に対する消衰係数の変化を示す図である。 共振構造における位相シフト量の影響を調べるシミュレーションに用いたシミュレーションモデルの概要を示す模式的な断面図である。 図６のシミュレーションモデルを用いて発光層の光取り出し効率を計算した結果を示す図である。 ｍ＝０、１、２、３とした場合の各光学構造における波長と光取り出し効率の関係を示す図である。 図６のシミュレーションモデルに用いたカラーフィルターの透過率を示す図である。 比較例１、および、実施例１ないし実施例３の有機層膜厚と反射膜の構成を示す図である。 比較例１、および、実施例１ないし実施例３の消費電力と色域の結果を示す図である。 比較例１、および、実施例１ないし実施例３の各画素における光の強度を示す図である。 Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇの各波長に対する反射率の変化を示す図である。 本実施形態の発光装置の製造方法を説明するための工程図である。 本実施形態の発光装置の製造方法を説明するための工程図である。 本実施形態の発光装置の製造方法を説明するための工程図である。 本実施形態の発光装置の製造方法を説明するための工程図である。 本実施形態の発光装置の製造方法を説明するための工程図である。

以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る様々な実施の形態を説明する。図面においては、各部の寸法の比率は実際のものとは適宜に異ならせてある。
＜Ａ：発光装置の構造＞
図１は、本発明の一実施形態に係る発光装置Ｅ１の概要を示す模式的な断面図である。発光装置Ｅ１は、赤色発光素子Ｕ１、緑色発光素子Ｕ２および青色発光素子Ｕ３が第１基板１０の面上に配列された構成である。本実施形態の発光装置Ｅ１は、トップエミッション型であり、赤色発光素子Ｕ１、緑色発光素子Ｕ２および青色発光素子Ｕ３にて発生した光は第１基板１０とは反対側に向かって進行する。第１基板１０には、ガラスなどの光透過性を有する板材のほか、セラミックスや金属のシートなど不透明な板材を用いることができる。本実施形態では、第１基板１０の厚さを０．５ｍｍとした。
第１基板１０には、赤色発光素子Ｕ１、緑色発光素子Ｕ２および青色発光素子Ｕ３に給電して発光させるための配線が配置されているが、図１では配線の図示は省略する。また、第１基板１０には、赤色発光素子Ｕ１、緑色発光素子Ｕ２および青色発光素子Ｕ３に給電するための回路が配置されているが、図１では回路の図示は省略する。

赤色発光素子Ｕ１は、第１基板１０の上に形成された反射層兼画素電極１２（第１電極）と、画素電極１２の上に配置された光取り出し側半透明反射層としての対向電極３０（第２電極）と、反射層兼画素電極１２と対向電極３０との間に配置されたＯＬＥＤ層１６とを備える。
緑色発光素子Ｕ２と青色発光素子Ｕ３も赤色発光素子Ｕ１と同様の構成であるが、後述するように、緑色発光素子Ｕ２と青色発光素子Ｕ３の反射層兼画素電極１３（第１電極）には、赤色発光素子Ｕ１の反射層兼画素電極１２（第１電極）とは異なる金属が用いられている。
以下、詳細に説明する。図１に示すように、第１基板１０上には赤色発光素子Ｕ１においては反射層兼画素電極１２が、また、緑色発光素子Ｕ２および青色発光素子Ｕ３においては反射層兼画素電極１３が形成される。反射層兼画素電極１２および反射層兼画素電極１３は、光反射性を有する材料によって形成される。この種の材料としては、例えばＡｌ（アルミニウム）、Ａｇ（銀）、Ａｕ（金）、Ｃｕ（銅）などの単体金属、またはＡｕ、ＣｕまたはＡｇを主成分とする合金などが好適に採用される。本実施形態では、赤色発光素子Ｕ１の反射層兼画素電極１２はＣｕで形成され、緑色発光素子Ｕ２および青色発光素子Ｕ３の反射層兼画素電極１３はＡｌで形成される。本実施形態では、反射層兼画素電極１２および反射層兼画素電極１３の膜厚を８０ｎｍとした。

図１に示すように、ＯＬＥＤ層１６は、反射層兼画素電極１２および反射層兼画素電極１３上に形成された正孔注入層（ＨＩＬ：Hole Injection Layer）２２と、正孔注入層２２上に形成された正孔輸送層（ＨＴＬ：Hole transport layer）２４と、正孔輸送層２４上に形成された発光層２６（ＥＭＬ：Emitting Layer）と、発光層２６上に形成された電子輸送層２８（ＥＴＬ：Electron Transport Layer）とからなる。

本実施形態では、正孔注入層２２はＭｏＯｘ（酸化モリブデン）で形成され、正孔輸送層２４は図２に示すようにα−ＮＰＤで形成される。本実施形態では、正孔注入層２２の膜厚を２ｎｍとし、正孔輸送層２４の膜厚を２５ｎｍとした。なお、正孔注入層２２および正孔輸送層２４を、正孔注入層２２と正孔輸送層２４の機能を兼ねる単一の層で形成することもできる。

発光層２６は、正孔と電子が結合して発光する有機ＥＬ物質から形成されている。本実施形態では、有機ＥＬ物質は低分子材料であって、白色光を発する。赤色のホスト材料および赤色のドーパント材料、ならびに緑色および青色のホスト材料としては図２に示すものが使用される。さらに、青色のドーパント材料としてはＤＰＡＶＢｉ（４，４´−ビス［２−｛４−（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）フェニル｝ビニル］ビフェニル）、が使用される。緑色のドーパント材料としてはキナクリドンが使用される。本実施形態では、発光機能層２６の膜厚を５０ｎｍとした。
電子輸送層２８は図２に示すように、Ａｌｑ３（トリス８−キノリノラトアルミニウム錯体）で形成される。本実施形態では、電子輸送層２８の膜厚を２５ｎｍとした。

対向電極３０は陰極であり、発光層１６を覆うように形成される。対向電極３０は赤色発光素子Ｕ１、緑色発光素子Ｕ２および青色発光素子Ｕ３に渡って連続している。対向電極３０は、その表面に到達した光の一部を透過するとともに他の一部を反射する性質（すなわち半透過反射性）を持った半透過反射層として機能し、例えばマグネシウムや銀などの単体金属、またはマグネシウムや銀を主成分とする合金から形成される。本実施形態では、対向電極３０は、ＭｇＡｇ（マグネシウム銀合金）で形成される。対向電極３０の膜厚は、１０ｎｍとした。

本実施形態では、第１基板１０上に形成された複数の赤色発光素子Ｕ１、緑色発光素子Ｕ２および青色発光素子Ｕ３と対向するように、第２基板５０が配置される。第２基板５０はガラスなどの光透過性を有する材料で形成される。第２基板５０の厚さは０．５ｍｍとした。第２基板５０のうち第１基板１０との対向面には、図示しないカラーフィルターおよび遮光膜が形成される。遮光膜は、赤色発光素子Ｕ１、緑色発光素子Ｕ２および青色発光素子Ｕ３のそれぞれに対向して開口が形成された遮光体の膜体である。開口内にはカラーフィルターが形成される。

本実施形態では、赤色発光素子Ｕ１に対応する開口内には赤色光を選択的に透過させる赤色用カラーフィルターが形成され、緑色発光素子Ｕ２に対応する開口内には緑色光を選択的に透過させる緑色用カラーフィルターが形成され、青色発光素子Ｕ３に対応する開口内には青色光を選択的に透過させる青色用カラーフィルターが形成される。

本実施形態の赤色発光素子Ｕ１、緑色発光素子Ｕ２および青色発光素子Ｕ３においては、反射層兼画素電極１２および反射層兼画素電極１３と光取り出し側半透明反射層としての対向電極３０との間でＯＬＥＤ層１６が発する光を共振させる共振器構造が形成される。これにより、特定の波長の光を効率良く取り出すことができる。

カラーフィルターおよび遮光膜が形成された第２基板５０は、封止層３３を介して第１基板１０と貼り合わされる。封止層は、透明の樹脂材料、例えばエポキシ樹脂などの硬化性樹脂から形成される。以上が本実施形態の発光装置の構造である。

＜Ｂ：反射層兼画素電極の構成＞
次に、本実施形態の発光装置Ｅ１における反射層兼画素電極１２および反射層兼画素電極１３の構成について説明する。本実施形態における発光装置Ｅ１は、反射層兼画素電極１２および反射層兼画素電極１３から光取り出し側半透明反射層としての対向電極３０までの光学的距離を所定値に設定することにより、反射層兼画素電極１２から対向電極３０に定在波を発生させる共振構造を採用している。

具体的には、反射層兼画素電極１２および反射層兼画素電極１３から対向電極３０間の光学的距離をＤ、下辺電極である反射層兼画素電極１２および反射層兼画素電極１３での反射における位相シフトをφ_Ｌ、上辺電極である対向電極３０での反射における位相シフトをφ_Ｕ、定在波のピーク波長をλ、整数をｍとすると、下記の式を満たす構造となっている。
Ｄ＝{(２πｍ＋φ_Ｌ＋φ_Ｕ)／４π}λ・・・（４）
この（４）式を変形すると、
λ＝４Ｄπ／(２πｍ＋φ_Ｌ＋φ_Ｕ) ・・・（５）
となる。つまり、同一膜厚であっても、反射界面での位相シフトが小さい場合、定在波のピーク波長は長波長側へシフトする。特に、ｍ＝０の場合、
λ＝４Ｄπ／(φ_Ｌ＋φ_Ｕ) ・・・（６）
であり、反射界面での位相シフトの影響が大きくなる。

位相シフトは、位相シフト量をφ[rad]、発光層１６の屈折率をｎ_１、対向電極３０の屈折率をｎ_２、対向電極３０の消衰係数をｋ_２とすると、下記の式で表すことができる。
φ＝ｔａｎ^−１{２ｎ_１ｋ_２／（ｎ_１ ^２−ｎ_２ ^２−ｋ_２ ^２）} ・・・（７）
ＯＬＥＤ層１６の屈折率をｎ_１を１．８として、代表的な金属材料であるＡｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇで位相シフト量を計算した結果を図３に示す。なお、各金属材料であるＡｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇの各波長に対する屈折率ｎの変化を図４に、また、消衰係数ｋの変化を図５に示す。
図３から明らかなように、金属材料としてＡｌを使用した場合に比べて、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇを使用した方が、位相シフト量が小さいことがわかる。

共振構造における位相シフト量の影響を調べるために、図６に示すようなシュミレーションモデルＥ２を想定し、発光層２６の光取り出し効率を計算した。なお、図６に示すシュミレーションモデルＥ２は、図１に示す発光装置Ｅ１とほぼ同様の構成であるが、電子輸送層２８と対向電極３０との間に、電子注入層２９が設けられているところが図１に示す発光装置Ｅ１と異なっている。電子注入層２９はＬｉＦからなり、ＯＬＥＤ層１７における電子輸送層２８上に形成される。また、封止層３３としてＳｉＯＮ（酸窒化珪素）を用いてるところも図１に示す発光装置Ｅ１とは異なっている。

シュミレーションモデルＥ２においては、第１基板１０の厚さを０．５ｍｍ、反射層兼画素電極１２、１３の膜厚を１５０ｎｍ、正孔注入層２２の膜厚を１５ｎｍ、正孔輸送層２４の膜厚を２５ｎｍ、発光層２６の膜厚を２０ｎｍ、電子輸送層２８の膜厚を３５ｎｍ、電子注入層２９の膜厚を１ｎｍ、対向電極３０の膜厚を１０ｎｍ、封止層３３の膜厚を４００ｎｍ、および、第２基板５０の厚さを０．５ｍｍとした。

図６に示すシミュレーションモデルＥ２において、反射層兼画素電極１２および反射層兼画素電極１３にＡｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇを使用して、発光層２６の光取り出し効率を計算した結果を図７に示す。なお、この計算においては、反射層兼画素電極１２および反射層兼画素電極１３と光取り出し側半透明反射層としての対向電極３０の距離Ｄは９６ｎｍとした。
図６から明らかなように、位相シフトが小さいＣｕ、Ａｕ、Ａｇを反射層兼画素電極１２に用いた場合には、Ａｌを用いた場合に比べて、６００ｎｍ以上の長波長側で光取り出し効率が改善されることがわかる。

そこで、本実施形態においては、赤色発光素子Ｕ１に用いる反射層兼画素電極１２には、位相シフトが小さいＣｕを採用することにより、６００ｎｍ以上の長波長側である赤色の光の取出し効率を改善するように構成した。５２０〜５６０ｎｍの波長である緑色を発光する緑色発光素子Ｕ２、および、４５０〜４７０ｎｍの波長である青色を発光する青色発光素子Ｕ３に用いる反射層については、いずれもＡｌを採用した。このように構成することにより、前記（４）式においてｍ＝０とした場合の光学構造を採用した本実施形態の発光装置Ｅ１においても、赤色の光の取出し効率を改善することができ、消費電力を著しく低減させることができる。
図８に、ｍ＝０、１、２、３とした場合の各光学構造において、ピーク波長を４９０ｎｍとした時の光取り出し効率を計算した結果を示す。なお、この計算前提条件は、反射層兼画素電極１３をＡｌとして膜厚１００ｎｍ、発光層２６を膜厚２０ｎｍ、電子輸送層２８と電子注入層２９を合わせた膜厚を４０ｎｍ、対向電極３０をＭｇＡｇとして膜厚１０ｎｍ、および、封止層３３をＳｉＮとして膜厚を４００ｎｍにそれぞれ設定し、正孔注入層２２と正孔輸送層２４を合わせた膜厚を、ピーク波長が４９０ｎｍになるように調整したものである。また、反射層兼画素電極１３と対向電極３０の間の各層の屈折率は１．８としている。図８に示すように、ｍ＝１、２、３とした場合の光学構造よりも、ｍ＝０とした場合の光学構造の方が、高い光取り出し効率を得られる波長の範囲が広くなることがわかる。

＜Ｃ：パネルシミュレーション＞
次に、赤色発光素子Ｕ１に用いる反射層兼画素電極１２に位相シフトが小さいＣｕ、Ａｕ、または、Ａｇを用いた際の消費電力の低減を確認するために行ったパネルシミュレーションについて説明する。なお、このパネルシミュレーションでは、緑色発光素子Ｕ２および青色発光素子Ｕ３の反射層兼画素電極１３にはＡｌを用いた。
また、このシミュレーションにおいては、図１に示した発光装置Ｅ１とほぼ同様の構成を有し、いずれの色の発光素子にも反射層兼画素電極としてＡｌを採用したものを比較例１とした。
また、このシミュレーションにおいては、図９に示すように、赤色のカラーフィルターとして、６００ｎｍ以上の光に対する透過率が９０％のカラーフィルターを用いた。緑色のカラーフィルターとしては、５２０〜５６０ｎｍの光に対する透過率が６５〜７０％のカラーフィルターを用いた。青色のカラーフィルターとしては、４３０〜４７０ｎｍの光に対する透過率が６０〜６５％のカラーフィルターを用いた。

＜Ｃ−１：比較例１の構造＞
比較例１における有機層の構造は図１に示した構造と同じ構造で、図１０に示すように、膜厚は１００ｎｍとした。また、赤色発光素子、緑色発光素子、および、青色発光素子のいずれの画素についても、反射層兼画素電極はＡｌで構成した。
＜Ｃ−２：実施例１の構造＞
実施例１における有機層の構造は図１に示した構造と同じ構造で、図１０に示すように、膜厚は１００ｎｍとした。赤色発光素子Ｕ１の反射層兼画素電極１２としてＡｕを採用し、緑色発光素子Ｕ２および青色発光素子Ｕ３の反射層兼画素電極１３にはＡｌを採用した。
＜Ｃ−３：実施例２の構造＞
実施例２における有機層の構造は図１に示した構造と同じ構造で、図１０に示すように、膜厚は１００ｎｍとした。赤色発光素子Ｕ１の反射層兼画素電極１２としてＣｕを採用し、緑色発光素子Ｕ２および青色発光素子Ｕ３の反射層兼画素電極１３にはＡｌを採用した。
＜Ｃ−４：実施例３の構造＞
実施例３における有機層の構造は図１に示した構造と同じ構造で、図１０に示すように、膜厚は１００ｎｍとした。赤色発光素子の反射層兼画素電極１２としてＡｇを採用し、緑色発光素子Ｕ２および青色発光素子Ｕ３の反射層兼画素電極１３にはＡｌを採用した。
即ち、比較例１の赤色画素、緑色画素および青色画素と、実施例１〜３の緑色画素および青色画素は同一構造である。

＜Ｃ−５：パネルシミュレーションの結果＞
図１１に示すように、比較例１の消費電力を１．００として規格化すると、実施例１の消費電力は０．８０、実施例２の消費電力は０．８２、実施例３の消費電力は０．８５と、いずれも約２０％程度、消費電力を低減できることがわかる。
また、色域（ｘｙ色度図におけるＮＴＳＣカバー率）についても、比較例１の７５．１４％に比べて、実施例１が７６．４２％、実施例２が７６．２８％、実施例３が７５．６９％と、いずれも色域が広がっていることがわかる。

さらに、図１２に、比較例１、実施例１、実施例２、および、実施例３における赤色発光素子、緑色発光素子、および青色発光素子の光の強度を示す。図１２からわかるように、実施例１、実施例２、および、実施例３の赤色発光素子においては、緑色と青色の光の強度は比較例１と比較して低下しているのに対して、赤色の波長である６００ｎｍ付近の光の強度が他の波長に比べて強くなっていることがわかる。つまり、本実施形態では、赤色の光の取り出し効率が改善されている。また、実施例１、実施例２、および、実施例３における緑色画素と青色画素における緑色の領域（５２０〜５６０ｎｍ）および青色の領域（４５０〜４７０ｎｍ）の光の強度は、比較例１と変わらないことがわかる。

このことは、図１３に示す反射率のグラフからもわかる。図１３は、ＯＬＥＤ層１６の屈折率を１．８とし、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ、およびＡｕの各種金属反射層の界面における反射率を示すグラフである。光取り出し効率を上げるためには、反射率が高い方が良いが、図１３に示すように、反射層にＡｕとＣｕを用いた場合には、６００ｎｍ以上の波長の赤色の領域において高い反射率を示していることがわかる。

特に、Ｃｕは、赤色の領域よりも短い波長の領域において反射率が低いので、赤色の画素における反射層に用いるのが適していると言える。Ａｕは５５０ｎｍ以下の波長の領域で大きく反射率が低下するため、緑色の画素の反射層か、赤色の画素の反射層に用いるのが適している。また、Ａｕは青色領域での反射率が低いので、赤色画素における青色発光成分を低下させ、カラーフィルター透過前の色純度を良くすることができるという利点もある。

以上のように、本実施形態によれば、赤色の画素に用いる反射層兼画素電極として、位相シフトが小さいＣｕ、Ａｕ、または、Ａｇを採用したので、前記（４）式においてｍ＝０とした場合の光学構造を有する発光装置で赤色の発光素子に用いる反射層兼画素電極としてＡｌを用いた場合に比べて、赤色の光取り出し効率を改善することができ、その結果、消費電力を著しく低減させることができる。

＜Ｄ：製造プロセス＞
次に、赤色の発光素子の反射層１２の材料を、他の色の画素の反射層とは異なる材料で発光装置を製造するプロセスについて説明する。一例として、赤色発光素子の反射層をＣｕで形成し、緑色発光素子および青色発光素子の反射層をＡｌで形成する例について説明する。

まず、図１４（Ａ）に示すように第１基板１０の上に、回路素子薄膜１１および層間絶縁膜３０１が形成される。層間絶縁膜３０１は、ＳｉＯ_２またはＳｉＮで形成される。これらのいずれの成膜においても、既知であるところの、例えばＰＶＤ法、ＣＶＤ法やスパッタ法等の成膜方法や、あるいはフォトリソグラフィー法等が適宜利用される。その際、回路素子薄膜１１の成膜では、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）の製造が含まれるから、その半導体層へのドーピング工程等も行われ、絶縁膜３０１の成膜では、そこにコンタクトホール３６０を形成するために、適当なエッチング工程等も行われる。

次に、図１４（Ｂ）に示すように、画素間にＳｉＯ_２やＳｉＮで隔離膜３０２が形成される。なお、上述した絶縁膜３０１をＳｉＯ_２で形成した場合には、隔離膜３０２をＳｉＮで形成し、絶縁膜３０１をＳｉＮで形成した場合には、隔離膜３０２をＳｉＯ_２で形成すればよい。この隔離膜３０２の成膜においても、例えばＰＶＤ法、ＣＶＤ法やスパッタ法等の成膜方法や、あるいはフォトリソグラフィー法等が適宜利用される。

隔離膜３０２の形成後、図１５（Ａ）に示すように、Ｃｕでスパッタ法または電解メッキを用いたダマシン法などにより上下導通膜３０３を形成する。そして、図１５（Ｂ）に示すように、この上下導通膜３０３をＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing（化学的機械研磨））法などにより、前記隔離膜３０２の位置まで平坦化する。
この上下導通膜３０３は、赤色発光素子Ｕ１においては、反射層兼画素電極１２として機能することになる。このように、本実施形態においては、赤色発光素子の反射層兼画素電極１２と、緑色発光素子Ｕ２および青色発光素子Ｕ３の上下導通膜３０３が同一プロセスによって形成されている。

そして、図１６（Ａ）に示すように、緑色発光素子Ｕ２と青色発光素子Ｕ３の上下導通膜３０３上に、Ａｌをスパッタ法で成膜し、フォトリソグラフィーとウェットエッチングまたはドライエッチングでパターニングし、レジスト剥離を行って反射膜１３を形成する。
緑色発光素子Ｕ２の反射膜１３と青色発光素子Ｕ３の反射膜１３は、緑色発光素子Ｕ２と青色発光素子Ｕ３の間の隔離膜３０２上で隔離するように形成する。

続いて、図１６（Ｂ）に示すように、画素間に隔離膜３２０を形成される。隔離膜３２０は、例えば感光性ポリイミドの塗布後、露光工程、現像工程を経て、その外形形状が形成される。また、隔離膜３２０は、その断面形状が、図１６（Ｂ）に示すようにテーパー形状に形作られる。なお、隔離膜３２０は、ＳｉＯ_２やＳｉＮに対してフォトリソグラフおよびエッチング工程を実施することにより形成してもよい。

次に、図１７（Ａ）に示すように、蒸着法によりＯＬＥＤ層１６を形成する。さらに、、図１７（Ｂ）に示すように、蒸着法によりＭｇＡｇを成膜し、対向電極３０を形成する。
また、図１８（Ａ）に示すように、ＳｉＮをＣＶＤ法により成膜して封止膜３３を形成する。さらにその上へフォトリソグラフィーで赤色、緑色、青色のカラーフィルター４０、４１、４２および遮光膜３１を形成する。そして、第２基板５０を貼りあわせる。以上が本実施形態の発光装置Ｅ１の製造方法である。

以上のように、本実施形態の製造方法によれば、赤色発光素子の反射層兼画素電極１２と、緑色発光素子Ｕ２および青色発光素子Ｕ３の上下導通膜３０３を同一プロセスによって形成することができるので、製造工程数を従来よりも削減することがができる。

また、赤色発光素子Ｕ１の反射層兼画素電極１２として用いたＣｕは、ＬＳＩなどのプロセスルールが１００ｎｍ以下の半導体製造ラインにおいて、配線材料に使われることが多い材料である。そのため、上下導通配線の形成技術、平坦化技術など、半導体製造ラインにおいて利用されてきた技術を利用することができ、製造プロセス上有利である。

なお、緑色発光素子Ｕ２と青色発光素子Ｕ３のＣｕの上下導通層上にＡｌの反射層を形成する際には、ＣｕとＡｌの選択比が高い、ドライエッチング、ウェットエッチング等でパターニングすると良い。また、Ｃｕ／Ａｌ界面の合金化で、Ａｌ表面の反射率が下がる場合には、Ｃｕ／Ａｌ間に拡散防止膜（Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏなど）を形成しても良い。

なお、上述した実施形態においては、赤色発光素子Ｕ１の反射層兼画素電極をＣｕ、Ａｕ、Ａｇまたはこれらを主成分とする金属材料で形成し、緑色発光素子Ｕ２および青色発光素子Ｕ３の反射層兼画素電極をＡｌで形成する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものでない。例えば、赤色発光素子Ｕ１と緑色発光素子Ｕ２の反射層兼画素電極をＣｕ、Ａｕ、Ａｇまたはこれらを主成分とする金属材料で形成し、青色発光素子Ｕ３の反射層兼画素電極をＡｌで形成するようにしてもよい。また、上述した実施形態においては、前記（４）式において、整数ｍが０となる場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものでなく、整数ｍが１または２となる場合にも適用可能である。

さらに、上述した実施形態においては、赤色画素の反射層兼画素電極として、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇを用いた例について説明したが、本発明はこれに限定されるものでなく、赤色画素と緑色画素の反射層兼画素電極として、Ｃｕ、Ａｕ、またはＡｇのうち少なくとも一つを主成分とする合金であればよく、例えば、Ｃｕ、Ｍｇ、およびＣａを含む合金、あるいはＡｕおよびＣｕを含む合金を用いるようにしてもよい。

また、上述した実施形態においては、上下導通層の材料をＡｕにして、めっき法（もしくはスパッタ法や蒸着法）とＣＭＰ法を組み合わせて形成するようにしてもよい。
さらに、上下導通層と反射層をＡｌ（青色発光素子、緑色発光素子用）にして、スパッタ法とＣＭＰを組み合わせて形成するようにしてもよい。この場合には、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕを赤色発光素子用として後工程で形成する。なお、Ａｇを用いる場合には、ＩＴＯ／Ａｇ／ＩＴＯの３層構造とするのが好ましい。また、ＩＴＯとＡｌを用いる場合には、ＩＴＯとＡｌの電蝕防止のためにＴｉ、ＴｉＮ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏもしくはこれらを主成分とする合金を介するようにしてもよい。

１０……第１基板、１２……反射層兼画素電極、１３……反射層兼画素電極、１６……ＯＬＥＤ層、２２……正孔注入層、２４……正孔輸送層、２６……発光層、２８……電子輸送層、３０…対向電極、３３……封止層、５０……第２基板、Ｅ１……発光装置、Ｕ１…赤色発光素子、Ｕ２…緑色発光素子、Ｕ３…青色発光素子

Claims (8)

1. 基板に回路素子薄膜を形成する工程と、
   前記基板上に反射層兼画素電極を形成する工程と、
   前記反射層兼画素電極上に発光層を形成する工程と、
   前記発光層上に対向電極を形成する工程とを備え、前記反射層兼画素電極と対向電極の間の光路長をＤ、前記反射層兼画素電極上での反射における位相シフトをφ_Ｌ、前記対向電極での反射における位相シフトをφ_Ｕ、前記反射層兼画素電極と対向電極の間に発生する定在波のピーク波長をλ、２以下の整数をｍとしたとき、
   Ｄ＝{(２πｍ＋φ_Ｌ＋φ_Ｕ)／４π}λ
   を満たすように前記光路長Ｄが設定された発光装置の製造方法において、
   少なくとも一色の画素については、前記反射層兼画素電極を形成する工程は、前記回路素子薄膜に直接接触するように前記反射層兼画素電極を形成する工程であり、
   他の色の画素については、前記回路素子薄膜に直接接触するように上下導通層を形成する工程をさらに備え、
   前記他の色の画素について前記反射層兼画素電極を形成する工程は、前記上下導通層上に反射層兼画素電極を形成する工程であり、
   前記少なくとも一色の画素について前記反射層兼画素電極を形成する工程と、前記他の色の画素について前記上下導通層を形成する工程とは、同一の工程であり、
   前記少なくとも一色の画素について前記反射層兼画素電極を形成する工程は、前記他の色の画素について前記反射層兼画素電極を形成する工程に用いる金属材料とは異種の金属材料を用いて前記反射層兼画素電極を形成する工程である、
   ことを特徴とする発光装置の製造方法。
2. 前記少なくとも一色の画素について前記反射層兼画素電極を形成する工程は、位相シフト量をφ、前記発光層の屈折率をｎ_１、前記反射層兼画素電極の屈折率をｎ_２、前記反射層兼画素電極の消衰係数をｋ_２としたとき、
   φ＝ｔａｎ^−１{２ｎ_１ｋ_２／（ｎ_１ ^２−ｎ_２ ^２−ｋ_２ ^２）}
   を満たすように、前記他の色の画素よりも長波長の色の画素における前記反射層兼画素電極を、前記他の色の画素における前記反射層兼画素電極よりも位相シフト量φが小さな金属材料で形成する工程であることを特徴とする請求項１記載の発光装置の製造方法。
3. 前記少なくとも一色の画素は、赤色画素、または、赤色画素と緑色画素であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の発光装置の製造方法。
4. 前記少なくとも一色の画素について前記反射層兼画素電極を形成する工程は、赤色画素、または、赤色画素と緑色画素について、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇまたはこれらを主成分とする金属材料で前記反射層兼画素電極を形成する工程であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一記載の発光装置の製造方法。
5. 前記少なくとも一色の画素について前記反射層兼画素電極を形成する工程と、前記他の色の画素について前記上下導通層を形成する工程は、ダマシン法により前記反射層兼画素電極および前記上下導通層を形成する工程であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一記載の発光装置の製造方法。
6. 前記他の色の画素についての前記上下導通層と前記反射層兼画素電極との間に拡散防止層を形成する工程をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一記載の発光装置の製造方法。
7. 前記拡散防止層を形成する工程は、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏもしくはこれらを主成分とする合金で前記拡散防止層を形成する工程であることを特徴とする請求項６記載の発光装置の製造方法。
8. 前記対向電極上にカラーフィルターを形成する工程をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一記載の発光装置の製造方法。
   

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