JP2013157277A - 発光装置、画像形成装置及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 最も強い光干渉効果を用いた有機ＥＬ素子において、良好に発光する有機ＥＬ素子を提供する。
【解決手段】 各有機ＥＬ素子の発光層１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂと第１電極１１との間の第１光学距離Ｌ_１が、各有機ＥＬ素子の発する光のスペクトルの最大ピーク波長λ、波長λにおける第１電極１１の反射面の位相シフトΦ_１に対して
Ｌ_１＞０でかつ（λ／８）×（−１−２Φ_１／π）＜Ｌ_１＜（λ／８）×（１−２Φ_１／π）
を満たし、正孔輸送層１２ａは第１電極１１と基板１０とに跨って、塗布法で形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子を用いてなる発光装置、画像形成装置及び撮像装置に関する。

近年、有機ＥＬ素子を用いて構成された表示装置の低消費電力化の要求が高まり、有機ＥＬ素子の発光効率の改善が期待されている。発光効率を改善させるために、光干渉効果を利用する方法が知られている（特許文献１）。

具体的には、有機ＥＬ素子の反射性の電極と発光位置との間の光学距離Ｌが、強めたい波長λ、反射性の電極で反射される際の位相シフトの和Φ、０以上の整数ｍを用いて下記の式１に設定される。また、ｍ＝０の場合には、光干渉効果が最も大きくなることが知られている。
Ｌ＝（２ｍ−（Φ／π））×（λ／４） ・・・式１
一方、有機ＥＬ素子の有機化合物層を形成する方法としては、真空蒸着法や塗布法が知られている。

国際公開第０１／０３９５５４号

Ｓ．Ｎｏｗｙ ｅｔ．ａｌ．，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ １０４，１２３１０９（２００８）．

しかし、式１でｍ＝０のときの光学距離に設定された有機ＥＬ素子では、従来のような低圧の真空蒸着法を用いると以下のような問題が生じる。すなわち、従来の真空蒸着法は、蒸発された有機化合物からなる分子の平均自由行程が長く、直進性が高いという性質を有するため、電極の側面まで有機化合物が付着しない。この様子を図５に示す。従来の真空蒸着法では、図５で示すように、電極２１、基板１０上に有機化合物層２２ａ，２２ｂが形成される。一方、電極２１の側面は、電極２１の端部の上に付着した有機化合物層２２ａの影になり、有機化合物が付着しにくくなる。さらに、ｍ＝０の条件を満たす有機ＥＬ素子では、この有機化合物層の膜厚が薄いためにこの問題が顕著に表れる。そして、有機化合物によって電極２１の側面が覆われないまま他方の電極が形成されると、この部分でショートしてしまい、有機ＥＬ素子が発光しないという問題がある。

この問題に対して電極２１の端部を絶縁層で覆う方法が挙げられるが、この方法では、プロセス数を増やし、また絶縁層のパターニングの際にでるゴミが除去されずに電極２１上に残る恐れがある。そして、上述したのと同様に、このゴミの側面や下部には有機化合物が付着せずに、電極２１と他方の電極との間のショートの原因なってしまう。

本発明では、上記課題に対して、式１でｍ＝０のときの光学距離に設定され、良好に発光する有機ＥＬ素子を提供することを目的とする。

本発明は、基板上に、第１電極と、第２電極と、発光層と、前記第１電極と前記発光層との間に電荷輸送層と、を有する複数の有機ＥＬ素子を備え、前記第１電極が有機ＥＬ素子ごとに形成され、前記第２電極から光が出射される発光装置であって、各有機ＥＬ素子の前記発光層の発光位置と前記第１電極の反射面との間の第１光学距離Ｌ_１は下記式Ａを満たし、前記電荷輸送層は前記第１電極と前記基板とに跨って、塗布法で形成されたことを特徴とする発光装置。
Ｌ_１＞０でかつ（λ／８）×（−１−２Φ_１／π）＜Ｌ_１＜（λ／８）×（１−２Φ_１／π） ・・・式Ａ
ここで、λは各有機ＥＬ素子の発する光のスペクトルの最大ピーク波長、Φ_１は波長λにおける前記第１電極の反射面の位相シフトを表す。

また、本発明は、基板上に、第１電極と、第２電極と、発光層と、前記第１電極と前記発光層との間に電荷輸送層と、を有する複数の有機ＥＬ素子を備え、前記第１電極が有機ＥＬ素子ごとに形成され、前記第２電極から光が出射される発光装置の製造方法であって、基板の上に第１電極を形成する工程と、前記基板と前記第１電極とに跨って、電荷輸送層を塗布法で形成する工程と、前記電荷輸送層の上に発光層を形成する工程と、前記発光層の上に第２電極を形成する工程と、を有し、各有機ＥＬ素子の前記発光層の発光位置と前記第１電極の反射面との間の第１光学距離Ｌ_１は下記式Ｃを満たすことを特徴とする発光装置の製造方法。
Ｌ_１＞０でかつ（λ／８）×（−１−２Φ_１／π）＜Ｌ_１＜（λ／８）×（１−２Φ_１／π） ・・・式Ｃ
ここで、λは各有機ＥＬ素子の発する光のスペクトルの最大ピーク波長、Φ_１は波長λにおける前記第１電極の反射面の位相シフトを表す。

本発明によれば、式１でｍ＝０のときの光学距離に設定され、良好に発光する有機ＥＬ素子を提供することができる。

本発明の発光装置の一例を示す断面模式図 本発明の発光装置の第１電極近傍の拡大模式図 塗布法と蒸着法それぞれで形成された膜の屈折率を示す図 本発明の発光装置の製造方法の一例を示す断面模式図 従来の発光装置の基板上の電極近傍の拡大模式図

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明するが、本発明は本実施形態に限定されない。なお、本明細書で特に図示または記載されない部分に関しては、当該技術分野の周知または公知技術を適用する。

［発光装置］
図１（ａ）は、本発明に係る発光装置を示す斜視模式図である。本発明の発光装置は、有機ＥＬ素子を備える画素１００を複数有している。そして、複数の画素１００はマトリックス状に配置され、表示領域１０１を形成している。なお、画素とは、１つの発光素子の発光領域に対応した領域を意味している。本発明の発光装置では、発光素子は、有機ＥＬ素子であり、画素１００のそれぞれに１つの色の有機ＥＬ素子が配置された発光装置である。有機ＥＬ素子の発光色としては、赤色、緑色、青色が挙げられ、そのほかに白色、黄色、シアンなどでもよい。また、本発明の発光装置には、発光色の異なる複数の画素（例えば赤色を発する画素、緑色を発する画素、及び青色を発する画素）からなる画素ユニットが複数配列されている。ここで、画素ユニットとは、各画素の混色によって所望の色の発光を可能とする最小の単位を示す。また、本発明の発光装置は、例えばプリントヘッド用に同一色の複数の画素が一次元方向に配列された構成であってもよい。

図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ’線における部分断面模式図である。１つの画素１００には、基板１０上に、第１電極（陽極）１１と、正孔輸送層１２ａ、１２ｂと、発光層１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂと、電子輸送層１４と、第２電極（陰極）１５と、を備える有機ＥＬ素子を有している。本発明の有機ＥＬ素子は第１電極１１に発光層から放射されて第１電極１１に向かう光を反射する反射面を有し、第２電極１５から光を出射する構成である。また、発光層１３Ｒは赤色を発する発光層、発光層１３Ｇは緑色を発する発光層、発光層１３Ｂは青色を発する発光層である。発光層１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂはそれぞれ、赤色、緑色、青色を発する画素（有機ＥＬ素子）に対応してパターン形成されている。また、第１電極１１は、隣の画素（有機ＥＬ素子）の第１電極１１と分離され、画素（有機ＥＬ素子）ごとに形成されている。そして、電子輸送層１４と第２電極１５は、隣の画素と共通で形成されていてもよいし、画素ごとにパターン形成されていてもよい。また、有機ＥＬ素子は、水分や酸素の侵入を防ぐために封止ガラス（不図示）によって封止されている。

また、本発明の有機ＥＬ素子は、光干渉効果を利用するために発光層１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂの発光位置と第１電極１１の反射面との間の第１光学距離Ｌ_１が下記の式２を満たすように設定されている。
Ｌ_１＝−（Φ_１／π）×（λ／４） ・・・式２
ここで、λは各有機ＥＬ素子の発する光のスペクトルの最大ピーク波長、Φ_１は波長λにおける第１電極１１の位相シフトを表す。

なお、反射面での位相シフト（φ）は、反射面を構成する２つの材料のうち、光の入射元の材料と光の入射先の材料のそれぞれの光学定数を（ｎ_１，ｋ_１）、（ｎ_２，ｋ_２）とすると、下記の式３で表すことができる。なお、これらの光学定数は、例えば分光エリプソメーター等を用いて測定することができる。つまり、位相シフトΦ_１は負の値をとる。
φ＝ｔａｎ^−１（２ｎ_１ｋ_２／（ｎ_１ ^２−ｎ_２ ^２−ｋ_２ ^２）） ・・・式３
式２を満たすようにするためには、正孔輸送層１２ａの膜厚を調整したり、一部の有機ＥＬ素子に正孔輸送層１２ｂを形成したりする等の方法が挙げられる。

なお、有機化合物層の成膜時に生じる誤差や、発光層内の発光分布の影響によって式２を満たさない場合があるが、第１光学距離Ｌ_１が式２を満たす値から±λ／８ずれた値の範囲の中であれば波長λが強められる。
つまり、本発明の有機ＥＬ素子は、下記式４を満たすように設定されればよい。ただし、Ｌ_１＞０である。
（λ／８）×（−１−２Φ_１／π）＜Ｌ_１＜（λ／８）×（１−２Φ_１／π） ・・・式４

さらには、第１光学距離Ｌ_１が式３を満たす値から±λ／１６ずれた値の範囲内にあれば好ましい。つまり、本発明の有機ＥＬ素子は、下記式５を満たすことがより好ましい。ただし、Ｌ_１＞０である。
（λ／１６）×（−１−４Φ_１／π）≦Ｌ_１≦（λ／１６）×（１−４Φ_１／π） ・・・式５
なお、金属層を有する第１電極１１の位相シフトはおよそ−πであるので、式４，５から
λ／８＜Ｌ_１＜３λ／８ ・・・式４’
３λ／１６≦Ｌ_１≦５λ／１６ ・・・式５’
を満たすようにしてもよい。

さらに、発光層１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂの発光位置と第２電極１５の反射面との間の第２光学距離Ｌ_２が下記の式６を満たすように設定されていることが光干渉効果を強める上で好ましい。
Ｌ_２＝−（Φ_２／π）×（λ／４） ・・・式６
ここで、Φ_２は波長λにおける第２電極１５の位相シフトを表す。

また、上述したように、有機化合物層の成膜時に生じる誤差や、発光層内の発光分布の影響によって式６を満たさない場合があるが、第２光学距離Ｌ_２が式６を満たす値から±λ／８ずれた値の範囲の中であれば波長λが強められる。さらに、第２光学距離Ｌ_２が式６を満たす値から±λ／１６ずれた値の範囲内にあることがより好ましい。つまり、本発明の有機ＥＬ素子は、下記の式７または式８を満たすようにすればよい。ただし、Ｌ_２＞０である。
（λ／８）×（−１−２Φ_２／π）＜Ｌ_２＜（λ／８）×（１−２Φ_２／π） ・・・式７
（λ／１６）×（−１−４Φ_２／π）≦Ｌ_２≦（λ／１６）×（１−４Φ_２／π） ・・・式８
なお、金属層を有する第２電極１５の位相シフトはおよそ−πであるので、式７，８から
λ／８＜Ｌ_２＜３λ／８ ・・・式７’
３λ／１６≦Ｌ_２≦５λ／１６ ・・・式８’
を満たすようにしてもよい。

図１（ｂ）の正孔輸送層１２ａが本発明の電荷輸送層に対応しており、正孔輸送層１２ｂは、複数の第１電極１１と基板１０とに跨って形成されている。本発明の基板１０とは、第１電極１１よりに先に形成された構造物を指し、例えば、ガラス基板上に薄膜トランジスタを絶縁層で覆ったものも含まれる。そして、正孔輸送層１２ａは、第１電極１１とこの基板１０とに跨って接して形成されている。つまり、本発明では、第１電極１１の端部を覆うように配置された絶縁層を有さない構成であり、正孔輸送層１２ａが第１電極１１の端部を覆うように配置された絶縁層上に形成された構成ではない。ただし、２つの第１電極１１の間に電極の端部を覆わずに形成されたリブのような構造物が配置された構成は本発明に含まれる。

また、本発明の正孔輸送層１２ａは、スリットコート法、スピンコート法などの塗布法で形成された構成である。第１電極１１上のスリットコート法で形成された正孔輸送層１２ａの拡大模式図を図２（ａ）に示す。このように、塗布法で形成された正孔輸送層１２ａは、第１電極１１の側面まで覆っており、第１電極１１の上面から基板１０にわたって滑らかに形成されている。これは、正孔輸送層１２ａの材料を含有する溶液の表面張力の影響で、第１電極１１と基板１０との段差部分で途切れずに、第１電極１１の側面まで正孔輸送層１２ａの材料を含有する溶液で覆うことができるためである。この溶液を乾燥させて溶媒部分を取り除くことで、第１電極１１の側面まで覆われた正孔輸送層１２ａが形成される。この結果、第１電極１１と第２電極１５とがショートして有機ＥＬ素子が発光できなくなることを防ぐことができる。

図２（ｂ）は、別の塗布法の例であるスピンコート法で形成された正孔輸送層１２ａと第１電極１１の拡大模式図である。スピンコート法でも第１電極１１の側面まで正孔輸送層１２ａで覆うことができる。しかし、図２（ｂ）で示すように、スピンコート法では、第１電極１１の端部でのメニスカス形状が、回転中心（基板１０の中心）側とその反対側とで差が生じてしまい、第１電極１１上の正孔輸送層１２ａの膜厚ばらつきが大きくなる。

一方、スリットコート法は基板を回転させる必要がなく、図２（ａ）で示されるように、第１電極１１上の正孔輸送層１２ａの膜厚ばらつきは小さい。

本発明では、光干渉効果を利用した有機ＥＬ素子、特に式２，４乃至８’を満たすような、最も光干渉効果が大きく、膜厚の薄い有機ＥＬ素子を用いるため、膜厚ばらつきが大きくなると発光特性に大きく影響を及ぼす。このため、正孔輸送層１２ａを形成する方法としてはスリットコート法を用いることがより好ましい。

また、本発明のように塗布法で形成された正孔輸送層１２ａは、同一材料を真空蒸着法で形成された膜よりも屈折率が低い膜となる。これは、溶媒が揮発するため、正孔輸送層１２ａ内の膜密度（分子密度）が小さくなるためだと考える。

以下、正孔輸送材料として使用できる下記の化合物１を例として、成膜方法による屈折率の違いを説明する。図３は、シリコン基板上に塗布法（スリットコート法）で形成された膜と同じ基板上に蒸着法で形成された膜それぞれの屈折率を表すものである。図中のＡが塗布膜、Ｂが蒸着膜を表している。

スリットコート法の条件は、化合物１が含量０．５ｗｔ％で含まれたトルエン溶液を使用し、スリットの間隔が５０μｍ、スリットのヘッドと基板との間隔が５０μｍ、ヘッドの移動速度が６０ｍｍ／ｓであった。さらに、塗布後、基板を真空オーブンにて８０℃１０分間加熱し、塗布膜をアニールし、膜厚１８ｎｍの薄膜とした。一方、蒸着法の条件は、圧力１．０×１０^−４Ｐａ、成膜速度１．００Å／ｓであり、膜厚１８ｎｍの化合物１の薄膜を形成した。得られた塗布膜（Ａ）と蒸着膜（Ｂ）の屈折率をエリプソメトリーで測定して比較した。

図３から分かるように、可視領域４００ｎｍ以上７５０ｎｍ以下にわたって、塗布膜（Ａ）の方が蒸着膜（Ｂ）よりも屈折率が小さいことが分かる。

このように屈折率の小さい正孔輸送層１２ａを用いると、第１電極１１表面に生じる表面プラズモン（ＳＰ）による損失を抑えることができ、発光効率が向上する。ＳＰ損失とは、発光分子の励起エネルギーにより金属のＳＰが励起される結果、その励起エネルギーがジュール熱に転化される現象である。このＳＰ損失は発光位置と電極との距離が近いと大きくなるため、本発明のような式２，４乃至８’を満たすような有機ＥＬ素子では、特に表れてしまう。

一般に膜厚が光学的に無限に厚い金属と有機化合物層との界面で発生するＳＰの波数は、下記の式９の関係を有する。

ここで、ε_ｍは金属（陽極）の複素誘電率、ε_ｏｒｇ≒（ｎ_ｏｒｇ）^２は有機化合物層の複素誘電率、ｋ_０は空気中のＳＰの波数である。ここでは、簡単のため有機化合物層の消衰係数は０としている。ちなみに、複素屈折率は物質の表面で光が反射する際の偏光状態の変化を観測して、その物質の光学定数を決定する方法である周知のエリプソメトリーを用いた市販の分光エリプメーターにて計測できる。式９より、金属からなる陽極上の正孔輸送層の屈折率依存性が小さくなればＳＰの波数は小さくなることが分かる。ＳＰの波数が小さいとＳＰ損失が小さくなる。

この正孔輸送層の屈折率と発光効率の関係について、支持基板／Ａｌ（１００ｎｍ）／正孔輸送層／電子ブロック層（１０ｎｍ）／発光層（２０ｎｍ）／正孔ブロック層（１０ｎｍ）／電子輸送層（１０ｎｍ）／電子注入層（１０ｎｍ）／Ａｇ（２４ｎｍ）の素子を用いたシミュレーションで考察してみる。この素子において、正孔輸送層の屈折率が２．００、１．８５、１．６０、１．４０、１．２０の場合について発光効率を計算する。なお、括弧内は各層の厚さである。正孔輸送層の膜厚は、式２を満たす膜厚である。また、発光層からの発光の最大ピーク波長はほぼ有機ＥＬ素子から出射される光のスペクトルの最大ピーク波長とほぼ等しく４６０ｎｍとする。シミュレーションは非特許文献１と同様の手法を用いる。

正孔輸送層の屈折率を変化させると、色度ＣＩＥｙ＝０．０６において、屈折率が２．００、１．８５、１．６０、１．４０、１．２０に対して、発光効率が３．０ｃｄ／Ａ、４．２ｃｄ／Ａ、６．１ｃｄ／Ａ、７．０ｃｄ／Ａ、７．８ｃｄ／Ａとなる。すなわり、正孔輸送層の屈折率が小さくなると発光効率大きくなる傾向があることが分かる。

［発光装置の製造方法］
次に、本実施形態の発光装置の製造方法について図４を参照して説明する。図４は、本実施形態の発光装置の各製造工程を示す断面模式図である。

まず、図４（ａ）に示すように、基板１０の上に複数の第１電極１１が形成される。この第１電極１１は各画素（各有機ＥＬ素子）に対応する位置に形成される。第１電極１１は公知の方法で形成される。

第１電極１１は、例えば、ＡｇやＡｌ等の高い反射率を持つ導電性の金属材料、あるいはその合金で形成され、単層、あるいは２層以上で構成される。特に、正孔注入性の観点からＡｌやＡｇを含む金属層とＭｏ金属層との積層構成が好ましい。第１電極１１の膜厚は、３０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。第１電極１１が金属層のみからなる場合、第１電極１１の反射面は、第１電極１１と後に形成される正孔輸送層１２ａとの界面である。また、第１電極１１は、上記材料からなる金属層と酸化インジウム錫（ＩＴＯ）などの透明導電性材料からなる透明導電層との積層構成を採ってもよい。この場合、第１電極１１の反射面は金属層と透明導電層との界面である。

基板１０は、ガラス板やプラスティック板、またはそれらの上に薄膜トランジスタが形成されたもの、シリコン基板上にトランジスタが形成されたものなどが挙げられ、第１電極１１よりも先に形成されたものを総称したものである。基板１０はフレキシブル性を有していてもよい。

次に、図４（ｂ）で示すように、正孔輸送層１２ａが、塗布法によって形成される。塗布法は、公知の方法であればどんなものでもよいが上述したように、膜厚ばらつきが小さくなるように、スリットコート法を選択されることが望ましい。以下では、具体的に、スリットコート法で正孔輸送層１２ａを形成する例を挙げて説明するが、スピンコート法など他の塗布法で形成してもよい。

まず、正孔輸送層１２ａは公知の材料を使用することができる。この正孔輸送層１２ａの材料（固形成分）をトルエンなどの溶媒に混ぜ、塗布溶液を作成する。このとき、溶液に対する固形成分の割合は、１．０ｗｔ％以下が好ましく、０．５０ｗｔ％がより好ましい。第１電極１１の側面まで覆うためには、塗布溶液は好ましくは０．５ｃＰ乃至１．０ｃＰの粘性を有することが望ましい。

次に、この溶液を第１電極１１が形成された基板１０上に塗布し塗布膜を形成する。塗布条件は、スリット間隔１０μｍ以上１００μｍ以下、スリットのヘッドと基板１０との間隔が１０μｍ以上１００μｍ以下、ヘッドの移動速度が１０ｍｍ／ｓ以上１００ｍｍ／ｓ以下の中で適宜設定すればよい。

続いて、塗布膜が形成された基板１０をアニールし、溶媒を揮発させて、正孔輸送層１２ａを形成する。

次に、赤色の有機ＥＬ素子に対応する領域に、正孔輸送層１２ｂを形成する。これは、赤色の有機ＥＬ素子の光学距離を調整するためである。正孔輸送層１２ｂは塗布法で形成されても蒸着法で形成されてもよい。正孔輸送層１２ａと正孔輸送層１２ｂとは同じ材料を用いてもよいし、異なる材料を用いてもよく、それぞれ公知の材料を使用することができる。

また、必要に応じて、他の色の有機ＥＬ素子に対応する領域にも正孔輸送層を形成してもよい。この場合、異なる色の有機ＥＬ素子の正孔輸送層どうしは、異なる膜厚でもよいし、同じ膜厚でもよく、互いに共通に形成されてもよく、さらに同じ材料でも異なる材料でもよい。

なお、正孔輸送層１２ａ、１２ｂの上に電子ブロック性を有する別の正孔輸送層を有していてもよいし、正孔輸送層１２ａ、１２ｂが２層以上であってもよい。

次に、図４（ｃ）で示すように、正孔輸送層１２ａ、１２ｂの上でかつ、各有機ＥＬ素子に対応する位置に発光層１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂが形成される。さらに、発光層１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂの上に電子輸送層１４が形成される。

発光層１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂの発光位置は、発光層内で最も発光強度の大きい領域のことをいう。この発光位置は、例えば、発光層１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂがホスト材料および発光ドーパント材料を含む場合、ホスト材料および発光ドーパント材料のＨＯＭＯ準位エネルギー、ＬＵＭＯ準位エネルギーの関係によって決まる。

発光層１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂのホスト材料のＨＯＭＯ準位エネルギー、ＬＵＭＯ準位エネルギーをそれぞれＨ_Ｈ、Ｌ_Ｈとし、発光ドーパント材料のＨＯＭＯ準位エネルギー、ＬＵＭＯ準位エネルギーをそれぞれＨ_Ｄ、Ｌ_Ｄとする。式１０を満たす場合には、発光層１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂの発光位置が発光層の中心よりも正孔輸送層１２ａ，１２ｂ側にある。より具体的には、発光位置は、発光層１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂと正孔輸送層１２ａ，１２ｂと界面近傍（発光層１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂと正孔輸送層１２ａ，１２ｂとの界面から１０ｎｍ以内）にある。
｜Ｈ_Ｄ｜＜｜Ｈ_Ｈ｜かつ｜Ｈ_Ｈ｜−｜Ｈ_Ｄ｜＞｜Ｌ_Ｄ｜−｜Ｌ_Ｈ｜ ・・・式１０
式１０を満たす発光層の場合、正孔が発光ドーパント材料にトラップされやすく、正孔の移動度が小さくなる。このため、正孔輸送層１２ａ，１２ｂ側で、電子と正孔との再結合する確率が高くなるため、正孔輸送層１２ａ，１２ｂ側で発光強度が大きくなると考える。

一方、式１１を満たす場合には、発光層１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂの発光位置は、発光層１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂの中心よりも電子輸送層１４側にある。より具体的には発光位置は、発光層１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂと電子輸送層１４と界面近傍（発光層１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂと電子輸送層１４との界面から５ｎｍ以内）にある。
｜Ｌ_Ｄ｜＞｜Ｌ_Ｈ｜かつ｜Ｌ_Ｄ｜−｜Ｌ_Ｈ｜＞｜Ｈ_Ｈ｜−｜Ｈ_Ｄ｜ ・・・式１１
式１１を満たす発光層の場合、電子が発光ドーパント材料にトラップされやすく、電子の移動度が小さくなる。このため、電子輸送層１４側で、電子と正孔との再結合する確率が高くなるため、電子輸送層１４側で発光強度が大きくなると考える。

発光層１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ、電子輸送層１４はそれぞれ公知の材料で、公知の方法で形成される。発光層１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂは混色防止のために他の画素領域まで形成しないよう、直進性を有する蒸着方法、つまり、１．０×１０^−５Ｐａ以上１．０×１０^−３Ｐａ以下の圧力下で蒸着するのが好ましい。

なお、電子輸送層１４が２層以上であってもよく、また、一部の画素にだけ、電子輸送層が２層で形成されていてもよい。電子輸送層１４は正孔ブロック性を有していてもよい。特に電子輸送層１４が２層以上の構成の場合、発光層１３ａ，１３ｂ，１３ｃ側の電子輸送層が正孔ブロック性を有する構成がよい。また、電子輸送層１４は、電子注入性を高めるためにアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれらの化合物を含んでいてもよい。

次に、図４（ｄ）で示すように、電子輸送層１４の上に第２電極１５が形成される。

第２電極１５としては、ＡｇやＡｇＭｇ，ＡｇＣｓなどの電子注入性に優れた導電性の金属材料や、ＩＴＯなどの透明導電性材料を用いることができる。また、第２電極１５が金属材料からなる場合、その膜厚は２ｎｍ以上３０ｎｍ以下で形成される。また、第２電極１５が透明導電性材料からなる場合、５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の膜厚で形成される。また、第２電極１５が金属材料と透明導電性材料との積層構成であってもよい。

また、第２電極１５の上には、有機材料や無機材料からなる光学調整層を配置してもよい。この光学調整層の膜厚を調整することにより、光干渉効果を高めて発光効率を向上させることができる。

第２電極１５の反射面は、第２電極１５が金属層を有する場合には金属層の有機化合物層（発光層）側の界面であり、酸化物導電層のみからなる場合には酸化物導電層の有機化合物層（発光層）とは反対側の界面である。

また、有機ＥＬ素子は、封止ガラスによって封止されていてもよいし、第２電極１５上に無機材料からなる封止膜によって封止されていてもよい。封止膜は、窒化シリコンや酸化シリコン、酸窒化シリコン、酸化アルミニウムなどの無機材料からなる層が単層あるいは２層以上で構成される。また、封止膜の膜厚は、１００ｎｍ以上１０μｍ以下である。

本発明の発光装置はレーザービームプリンタなどの画像形成装置に適用することができる。より具体的には、画像形成装置は、発光装置によって潜像が形成される感光体と、感光体を帯電する帯電手段と、を備えている。また、本発明の発光装置は、異なる色を発する複数の有機ＥＬ素子を含んでいてもよく、この場合には、ＣＭＯＳセンサなどの撮像素子を有するデジタルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像装置のディスプレイや電子ビューファインダに使用することができる。その他に、画像形成装置のディスプレイ、携帯電話やスマートフォンなどの携帯情報端末のディスプレイに使用することができる。また、本発明の発光装置は、単色の複数の有機ＥＬ素子と、赤色、緑色、青色のカラーフィルタと、を備える構成であってもよい。

以下、本発明の実施例について図４を用いて説明するが、実施例に用いた材料や素子構成は、好ましい例であるが、これに限定されるものではない。

（実施例１）
まず、図４（ａ）で示すように、ガラス板上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、有機平坦化層が形成された基板１０の上に、Ａｌ／Ｍｏ積層構成の第１電極（陽極）１１を形成した。Ａｌ層、Ｍｏ層の膜厚はそれぞれ、４５ｎｍ、５ｎｍであった。そして、第１電極１１が形成された基板を純水洗浄した後、真空雰囲気下でベイク処理を経て、酸素プラズマにより前処理を行った。

続いて、図４（ｂ）で示すように、正孔輸送層１２ａとして上記の化合物１を２７ｎｍ成膜した。具体的には、スリットコート法の条件は、化合物１が含量０．５ｗｔ％で含まれたトルエン溶液を使用し、スリットの間隔が５０μｍ、スリットのヘッドと基板１０との間隔が５０μｍ、ヘッドの移動速度が６０ｍｍ／ｓであった。さらに、塗布後、基板１０を真空オーブンにて８０℃１０分間加熱し、塗布膜をアニールし、正孔輸送層１２ａを形成した。

次に画素形状の金属マスクを用い、正孔輸送層１２ａ上の赤色の画素となる部分に対して下記の化合物２を蒸着し、膜厚４５ｎｍの正孔輸送層１２ｂを形成した。蒸着条件は、圧力１．０×１０^−４Ｐａ、成膜速度１．００Å／ｓであった。

続いて、図４（ｃ）で示すように、画素形状の金属マスクを用い、正孔輸送層１２ｂ上に、ホスト材料として下記の化合物３、発光ドーパントとして下記の化合物４（体積比４％）、アシストドーパントとして上記の化合物２（体積比１５％）を２５ｎｍの厚さに共蒸着し、赤色発光の発光層１３Ｒとした。蒸着条件は、正孔輸送層１２ｂの成膜時と同じであった。赤色発光の発光層１３Ｒに含まれる、化合物３、化合物４は式１０を満たすため、発光位置は正孔輸送層１２ｂ側であった。

次に画素形状の金属マスクを用い、正孔輸送層１２ａ上の緑色の画素となる部分に対して緑色の発光層１３Ｇを蒸着した。具体的には、ホスト材料として下記の化合物５、発光ドーパントとして下記の化合物６（体積比１．５％）、アシストドーパントとして下記の化合物７（体積比６０％）を３５ｎｍの厚さに共蒸着した。蒸着条件は、正孔輸送層１２ｂの成膜時と同じであった。緑色発光の発光層１３Ｇに含まれる、化合物５、化合物６は式１０を満たすため、発光位置は電子輸送層１４側であった。

次に画素形状の金属マスクを用い、正孔輸送層１２ａ上の青色の画素となる部分に対してホスト材料として上述の下記の化合物８、発光ドーパントとして下記の化合物９（体積比０．５％）を２０ｎｍの厚さに共蒸着し、青色発光の発光層１３Ｂとした。蒸着条件は、正孔輸送層１２ｂの成膜時と同じであった。青色発光の発光層１３Ｂに含まれる、化合物８、化合物９は式１１を満たすため、発光位置は電子輸送層１４側であった。

次に電子輸送層１４として、下記の化合物１０で示されるフェナントロリン誘導体を全ての発光層１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ上にわたって４０ｎｍの膜厚で蒸着した。蒸着条件は、正孔輸送層１２ｂの成膜時と同じであった。

次に、図４（ｄ）で示すように、電子輸送層１４上に、炭酸セシウム（体積比３％）とＡｇを６ｎｍの厚さに共蒸着し、更にＡｇを２０ｎｍの厚さに蒸着して第２電極１５を形成した。

その後、基板をグローブボックスに移し、窒素雰囲気中で乾燥剤を入れたガラスキャップにより封止した。

上記手順で得られた発光装置を評価したところ、得られた発光から赤色、緑色、青色の有機ＥＬ素子からの出射される光のスペクトルの最大ピーク波長はそれぞれ、λ_Ｒ＝６２３ｎｍ、λ_Ｇ＝５１７ｎｍ、λ_Ｂ＝４５２ｎｍであった。

また、上記手順で作製した青色の有機ＥＬ素子について第１光学距離を算出すると、波長λ_Ｂにおける、正孔輸送層１２ａと発光層１３Ｂのそれぞれの屈折率は１．８８、１．８０であり、２７ｎｍ×１．８８＋２０ｎｍ×１．８０＝８６．８ｎｍであった。

また、上述した式２から算出される第１光学距離は、第１電極１１側の屈折率、吸収係数から算出される位相シフトΦ_１＝−１３９°、λ_Ｂ＝４５２ｎｍから、８７．３ｎｍであり、作製した有機ＥＬ素子の第１光学距離とほぼ合っている。尚、屈折率と吸収係数はそれぞれの材料の膜を実際に分光エリプソメトリー測定装置を用いて測定した。

表１に本実施例で作製した有機ＥＬ素子の各色の第１光学距離と第２光学距離、及び式２，６から算出される光学距離をまとめた。赤色、緑色、青色の有機ＥＬ素子で実施例１の構成と式２から算出された値とがほぼ一致していた。また、実施例１の構成は、式４，５，４’，５’，７，８，７’，８’を満たしていた。

（実施例２）
本実施例は、正孔輸送層１２ａを形成する工程で、化合物１が含量０．５ｗｔ％で含まれたトルエン溶液をスピンコート法を用いて成膜した点を除いては、実施例１と同様にして各有機ＥＬ素子を作製した。スピンコートの条件は、８５０ｒｐｍであった。

（比較例１）
本比較例は、正孔輸送層１２ａを形成する工程で、化合物１を蒸着法を用いて成膜した点を除いては、実施例１と同様にして各有機ＥＬ素子を作製した。蒸着条件は、圧力１．０×１０^−４Ｐａ、成膜速度１．００Å／ｓであった。

（有機ＥＬ素子の評価）
各実施例、比較例にて作製した有機ＥＬ素子の点灯評価結果を行った。点灯評価は、印加電圧は３Ｖで、全面均一点灯させて非点灯画素数を数え、その個数の全画素数に対する比率で表し、実施例１，実施例２，比較例１の順で、０．１０ｐｐｍ，０．２５ｐｐｍ，１．００ｐｐｍであった。０．２５ｐｐｍは、発光装置で非点灯画素が１個未満であり、発光装置としては良品である。この結果から、塗布膜の正孔輸送層１２ａの方が、蒸着膜のそれよりも歩留まりが向上する。

なお、実施例１、比較例１においてそれぞれ任意の赤色、緑色、青色の有機ＥＬ素子の発光効率を測定した。その結果、実施例１と比較例１の赤色、緑色の有機ＥＬ素子では発光効率の差はほぼなかったが、青色の有機ＥＬ素子では、比較例１の発光効率が４．６ｃｄ／Ａに対し、実施例１の発光効率は５．５ｃｄ／Ａであり、１．２倍の向上していた。これは、正孔輸送層１２ａの低屈折率化によるＳＰ損失の低減効果によるものと考える。

１０ 基板
１１ 第１電極
１２ａ 正孔輸送層
１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ 発光層
１５ 第２電極

Claims (8)

1. 基板上に、第１電極と、第２電極と、発光層と、前記第１電極と前記発光層との間に電荷輸送層と、を有する複数の有機ＥＬ素子を備え、前記第１電極が有機ＥＬ素子ごとに形成され、前記第２電極から光が出射される発光装置であって、
   各有機ＥＬ素子の前記発光層の発光位置と前記第１電極の反射面との間の第１光学距離Ｌ_１は下記式Ａを満たし、
   前記電荷輸送層は前記第１電極と前記基板とに跨って、塗布法で形成されたことを特徴とする発光装置。
   Ｌ_１＞０でかつ（λ／８）×（−１−２Φ_１／π）＜Ｌ_１＜（λ／８）×（１−２Φ_１／π） ・・・式Ａ
   ここで、λは各有機ＥＬ素子の発する光のスペクトルの最大ピーク波長、Φ_１は波長λにおける前記第１電極の反射面の位相シフトを表す。
2. 各有機ＥＬ素子の前記発光層と前記第２電極との間の第２光学距離Ｌ_２は下記式Ｂを満たすことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
   Ｌ_２＞０でかつ（λ／８）×（−１−２Φ_２／π）＜Ｌ_２＜（λ／８）×（１−２Φ_２／π） ・・・式Ｂ
   ここで、Φ_２は波長λにおける前記第２電極の位相シフトを表す。
3. 前記電荷輸送層はスリットコート法で形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発光装置と、前記発光装置によって潜像が形成される感光体と、前記感光体を帯電する帯電手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
5. 前記複数の有機ＥＬ素子が、異なる色を発する複数の有機ＥＬ素子を含んでいることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発光装置。
6. 請求項５に記載の発光装置と、撮像素子と、を有することを特徴とする撮像装置。
7. 基板上に、第１電極と、第２電極と、発光層と、前記第１電極と前記発光層との間に電荷輸送層と、を有する複数の有機ＥＬ素子を備え、前記第１電極が有機ＥＬ素子ごとに形成され、前記第２電極から光が出射される発光装置の製造方法であって、
   基板の上に第１電極を形成する工程と、
   前記基板と前記第１電極とに跨って、電荷輸送層を塗布法で形成する工程と、
   前記電荷輸送層の上に発光層を形成する工程と、
   前記発光層の上に第２電極を形成する工程と、を有し、
   各有機ＥＬ素子の前記発光層の発光位置と前記第１電極の反射面との間の第１光学距離Ｌ_１は下記式Ｃを満たすことを特徴とする発光装置の製造方法。
   Ｌ_１＞０でかつ（λ／８）×（−１−２Φ_１／π）＜Ｌ_１＜（λ／８）×（１−２Φ_１／π） ・・・式Ｃ
   ここで、λは各有機ＥＬ素子の発する光のスペクトルの最大ピーク波長、Φ_１
   は波長λにおける前記第１電極の反射面の位相シフトを表す。
8. 前記電荷輸送層はスリットコート法で形成されることを特徴とする請求項７に記載の発光装置の製造方法。