有機発光ダイオード要素
【課題】光干渉を利用して外部光線の反射光を消去する有機発光ダイオード要素を提供する。
【解決手段】有機発光ダイオード要素２は、透明基板２１上に、カラーフィルタ２７、透明導電層２２、半透明導電層２３、透明陽極電極層２４、有機層２５、陰極電極層２６が順に形成される。外部光線Ｍ０は、半透明導電層２３において、一部が第１反射光Ｍ１として反射するとともに、一部が半透明導電層２３を透過し、陰極電極層２６において第２反射光Ｍ２として反射する。第１反射光及び第２反射光は以下の式を満足する。
２Ｌ／λｍａｘ＋φ／（２π）＝ｍ＋１／２
（なお、Ｌは、透明導電層２２、透明陽極電極層２４、有機層２５の光学的膜厚の和である。φは第１反射光Ｍ１及び第２反射光Ｍ２の位相差、ｍは整数、λｍａｘはカラーフィルタ２７の透過率が最大になる波長である。）
【解決手段】有機発光ダイオード要素２は、透明基板２１上に、カラーフィルタ２７、透明導電層２２、半透明導電層２３、透明陽極電極層２４、有機層２５、陰極電極層２６が順に形成される。外部光線Ｍ０は、半透明導電層２３において、一部が第１反射光Ｍ１として反射するとともに、一部が半透明導電層２３を透過し、陰極電極層２６において第２反射光Ｍ２として反射する。第１反射光及び第２反射光は以下の式を満足する。
２Ｌ／λｍａｘ＋φ／（２π）＝ｍ＋１／２
（なお、Ｌは、透明導電層２２、透明陽極電極層２４、有機層２５の光学的膜厚の和である。φは第１反射光Ｍ１及び第２反射光Ｍ２の位相差、ｍは整数、λｍａｘはカラーフィルタ２７の透過率が最大になる波長である。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機発光ダイオード要素に関し、特に光干渉を利用して外部光線の光反射を消去する有機発光ダイオード要素に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機発光ダイオード要素は、高い発光効率で赤、緑及び青色の光が得られ、低い駆動電圧（例えば数ボルト程度）で駆動可能で、かつ視野角が大きく画像を観察することができるため、フラットディスプレイにおける有機発光ダイオード要素の応用が重要になりつつある。
【０００３】
図１は、従来の有機発光ダイオード要素の断面図である。有機発光ダイオード要素には、主にガラス基板１０、陽極電極層１２、有機層１４及び陰極電極層１６が含まれる。有機層１４には、図中下方から上方へ、ホール注入層（図示せず）、ホール輸送層（図示せず）、発光層（図示せず）、電子輸送層（図示せず）及び電子注入層が順に含まれる。陽極電極層１２は、通常透明で、かつ導電可能なインジウム・スズ酸化物(Indium Tin Oxide, ITO)から形成される。陰極電極層１６は、通常低仕事関数(low-work function)を有し、高い反射性金属から形成される。
【０００４】
有機層１４の両端に電圧が印加されると、有機層１４が発光し、有機発光ダイオード要素から各方向へ光が発せられる。陰極電極層１６は、高い反射性金属から成るため、有機層１４で生じた光は、陰極電極層１６で反射され、この反射光は、有機層１４、透明陽極電極層１２、及びガラス基板１０を介して外部に取り出され、これにより有機発光ダイオード要素の発光輝度は増加させられる。
【０００５】
しかし、外部から有機発光ダイオード要素に入射される光線（以下、外部光線という）も、透明基板１０を透過した後、大部分の光線が陰極電極１６で反射され、反射された外部光線は、ディスプレイパネルのコントラストを低下させるため、ディスプレイの表示を不明確にする。
【０００６】
特許文献１には、有機ＥＬ材料から成る第２半透過層を、アルミ薄膜から成る第１半透過層と高反射層で挟んだ構造を有する無反射積層構造を、陰極電極として用いた有機発光ダイオード要素が開示されている。この有機発光ダイオード要素では、陰極電極における反射が低減されるので、外部光線によるディスプレイパネルのコントラスト低下が防止される。
【特許文献１】特開２００４−１２７７２５号公報（図４〜７、及び段落［００３３］〜［００４５］参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載の構成によれば、陰極電極１６は、外部光線のみならず、有機層１４で発光した光の反射も防止してしまうので、有機発光ダイオード要素の発光輝度も低下させてしまうおそれがある。
【０００８】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑みて成されたものであり、有機層と透明基板の間に配置される電極層（例えば陽極）の構成を改良し、ディスプレイパネルのコントラスト低下を防止することができる有機発光ダイオード要素を提供することを目的とする。
【０００９】
詳述すると、本発明は、有機発光ダイオード要素が膜層構造で、かつ各層の厚さを精緻に設計可能であることに着目し、光干渉を利用して外部光線の反射光を消去し、ディスプレイパネルのコントラストを向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る有機発光ダイオード要素は、光干渉を利用して外部光線の反射光を消去する有機発光ダイオード要素において、透明基板と、透明基板上に形成された透明導電層と、透明導電層上に形成された半透明導電層と、半透明導電層上に形成された透明第１電極層と、透明第１電極層上に形成された有機層と、有機層上に形成された反射性第２電極層とを含む。そして、透明基板側から入射された外部光線は、その一部が半透明導電層において、第１反射光として反射されると共に、他の一部が半透明導電層を透過し、反射性第２電極層において第２反射光として反射され、第１反射光及び第２反射光は互いに光干渉され、少なくとも一部が打ち消されることを特徴とする。
【００１１】
有機発光ダイオード要素が波長に応じた選択的な透過性を有し、透明導電層より透明基板側に配置されたカラーフィルタ層をさらに含む場合、カラーフィルタ層を透過した上記外部光線は、光干渉により少なくとも一部が打ち消される。
【００１２】
上記カラーフィルタ層は、可視光領域における所定波長の透過率が最大になり、透明第１電極層の厚さは、所定波長の第１反射光及び第２反射光が互いに光干渉され、少なくとも一部が打ち消されるように設定されている。
【００１３】
上記有機発光ダイオード要素は、式（１）を満足することを特徴とする。
２Ｌ／λｍａｘ＋φ／（２π）＝ｍ＋１／２ …（１）
（なお、Ｌは半透明導電層、透明第１電極層、及び有機層の光学的膜厚の和、λｍａｘはカラーフィルタ層の透過率が最大になる波長、φは同一の外部光線についての第１反射光及び第２反射光の位相差、ｍは整数である。）
【００１４】
カラーフィルタ層は、それぞれ異なる色の光を透過させる第１及び第２フィルタ層を含む場合、第１フィルタ層に上に形成される透明第１電極層の厚さは、第２フィルタ層の上に形成される透明第１電極層の厚さと異なることが好ましい。そして第１及び第２フィルタ層それぞれを透過した外部光線は、光干渉により少なくとも一部が打ち消される。
【００１５】
第１フィルタ層は、第１所定波長の透過率が最大になると共に、第２フィルタ層は第１所定波長とは異なる波長である第２所定波長の透過率が最大になるとき、第１フィルタ層に上に形成される透明第１電極層の厚さは、第１所定波長の第１反射光及び第２反射光が互いに光干渉され、少なくとも一部が打ち消されるように設定されていると共に、第２フィルタ層に上に形成される透明第１電極層の厚さは、第２所定波長の光の第１反射光及び第２反射光が互いに光干渉され、少なくとも一部が打ち消されるように設定されていることが好ましい。
【００１６】
また、半透明導電層は、金属材料、または導電性光反射性材料であっても良く、金属材料としては、例えば銀、金、アルミニウム、及びニッケルの何れかが用いられる。また、例えば、導電性光反射性材料としてはセラミックス構造物、チタン酸カルシウム、金属材料を添加した非導電材料の何れかが用いられる。また、半透明導電層の物理的厚さは、例えば１ｎｍ乃至５０ｎｍである。そして、半透明導電層は、真空蒸着、またはスパッタリングにより形成されることが好ましい。
【００１７】
透明導電層は、例えばインジウム・スズ酸化物を含み、反射性第２電極層は、反射性及び非透過性を有し、例えば金属が含まれる。また、透明第１電極層は、例えばインジウム・スズ酸化物を含む。なお、透明第１電極層は例えば陽極、反射性第２電極層は、例えば陰極である。また、透明導電層及び透明第１電極層の物理的厚さの合計は、１７０ｎｍ乃至３００ｎｍであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明の有機発光ダイオード要素は、第１電極層側に半透明導電層及び透明第１電極層が設けられると共に、各層の厚さが調整されることにより、外部光線の反射光が外部に出射されることが防止される。また、第１電極層側においては、半透明導電層の透明基板側に透明導電層が形成されるので、透明第１電極層の導電性が補償される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明について添付図面を参照して説明する。
図２は、本発明の有機発光ダイオード要素の第１の実施形態に係る断面図である。第１の実施形態において、有機発光ダイオード要素２は、透明基板２１、透明導電層２２、半透明導電層（semi-transparent conductive layer）２３、透明陽極電極層２４（透明第１電極層）、有機層２５、陰極電極層２６（反射性第２電極層）、カラーフィルタ層２７、及び電源４０を含む。透明基板２１は、例えばその材質がガラス、セラミック、またはプラスチック材質である。カラーフィルタ層２７は、透明基板２１上に形成され、その材質がガラス、プラスチック材質等であって、所定の色の光を透過するカラーフィルタであり、例えば青、赤、及び緑色の光のいずれかを透過する。すなわち、カラーフィルタ層２７は、波長に応じて選択的な透過性を有し、可視光領域の所定の波長の透過率が最大になる。なお、カラーフィルタ層２７は、図１において、透明基板２１の下側に形成されていても良い。
【００２０】
透明導電層２２は、カラーフィルタ層２７上に形成され、透明導電層２２の材質としては、例えばインジウム・スズ酸化物(Indium Tin Oxide, ITO)等が用いられる。なお、カラーフィルタ層２７と透明電極層２２の間には、適宜カラーフィルタ層２７を保護し、カラーフィルタ層２７の上面を平滑化する透明保護膜等が形成されていても良い。
【００２１】
半透明導電層２３は透明導電層２２上に積層されると共に、その物理的厚さは、透明性や反射性の観点から限定され、例えば１ｎｍ乃至５０ｎｍに設定される。半透明導電層２３の材料としては、銀、金、アルミニウム、若しくはニッケル等の金属材料、セラミック、若しくはチタン酸カルシウム構造物の非金属導電材料の光反射性導電材料、または非導電性材料に金属材料が添加されて構成されたもの等が使用されても良い。
【００２２】
半透明導電層２３は、真空蒸着、またはスパッタリング（sputtering）により透明導電層２２上に積層される。透明陽極電極層２４は、半透明導電層２３上に積層され、例えばインジウム・スズ酸化物材質である。透明導電層２２及び透明陽極電極層２４の物理的厚さの合計は、陽極の導電性を確保するために、少なくとも１７０ｎｍ以上必要とされ、好ましくは２２０ｎｍ乃至３００ｎｍである。
【００２３】
有機層２５は透明陽極電極層２４の上に積層され、例えば陽極側から順に、ホール注入層（図示せず）、ホール輸送層（図示せず）、発光層（図示せず）、電子輸送層（図示せず）及び電子注入層が積層されて形成される。
【００２４】
発光層は、例えば低分子電気励起発光薄膜であって、この場合真空蒸着(vacuum vapor deposition)により形成される。また発光層は、例えば高分子電気励起発光薄膜であって、この場合、スピンコーティング、インク噴射またはスクリーン印刷(screen printing)等の方法を利用して形成される。陰極電極層２６は、一般の金属陰極電極層であって、有機層２５上に積層される。すなわち、陰極電極層２６は、非透過性で、かつ反射性を有する材料で形成される。
【００２５】
電源４０は、陰極電極層２６及び透明導電層２２に接続され、有機層２５に電流を入力する。有機層２５は、電流が入力されたことにより例えば白色光を発し、有機層２５から発せられた白色光は、一部が陰極電極層２６で反射された上で、カラーフィルタ層２７で所定の色の光に変換されて外部に照射される。
【００２６】
以下、本実施形態に係る有機発光ダイオード要素２の作用を説明する。なお、以下の説明においては、外部光線Ｍ０が白色光であるとともに、カラーフィルタ層２７が青色フィルタ層であって、カラーフィルタ層２７の透過率が最大になる波長（以下、λｍａｘという）が４５０ｎｍである場合について説明する。
【００２７】
外部光線Ｍ０が透明基板２１を介してカラーフィルタ層２７に入射されると、外部光線Ｍ０のうち赤、緑色の光がカラーフィルタ層２７に吸収され、カラーフィルタ層２７を透過する光は、強度が最大になる波長がλｍａｘ（４５０ｎｍ）である青色光となる。
【００２８】
カラーフィルタ層２７を透過した光は、その一部が、反射率Ｒ１で半透明導電層２３において反射し、第１反射光Ｍ１として外部に出射するとともに、その他の一部が、半透明導電層２３を透過し、陰極電極層２６において反射率Ｒ２で反射し、第２反射光Ｍ２として外部に出射する。なお、反射率Ｒ１は、反射率Ｒ２より低く設定される。
【００２９】
本実施形態においては、半透明導電層２３、透明陽極電極層２４、及び有機層２５が膜層であり所定厚さを有するため、有機発光ダイオード要素２内部において、第１反射光Ｍ１の光路と第２反射光の光路Ｍ２との間に光路差が生じる。そしてこの光路差により、第１及び第２反射光Ｍ１、Ｍ２の波には破壊性干渉（destructive interference）が生じ、第１反射光Ｍ１及び第２反射光Ｍ２は互いに打ち消される。本例においては、λｍａｘ（４５０ｎｍ）の波長を有する光が、他の波長の光に比べてより多くの割合で破壊性干渉により消去されるように、半透明導電層２３、透明陽極電極層２４、及び有機層２５の膜厚が下式（１）を満足するように設計される。
【００３０】
２Ｌ／λｍａｘ＋φ／（２π）＝ｍ＋１／２ …（１）
式（１）中、Ｌは、半透明導電層２３の光学的膜厚と、透明陽極電極層２４の光学的膜厚と、有機層２５の光学的膜厚の和である。φは第１反射光Ｍ１及び第２反射光Ｍ２の位相差、ｍは整数である。なお、式（１）において、外部光線の入射角は、０°と仮定されているが、ディスプレイパネルでは入射角０°近傍の光を消去させることが最も重要だからである。
【００３１】
式（１）が満足されると、波長λｍａｘ（４５０ｎｍ）及びλｍａｘ付近の波長を有する光線が、破壊性干渉により消去され、青色の外部光線は、破壊性干渉によって効果的に消去されることとなる。また、赤、緑色の外部光線は、上述したようにカラーフィルタ層２７で吸収されるので、本実施形態では、カラーフィルタ層２７と破壊性干渉の組み合わせにより外部光線を効果的に消去されることとなる。
【００３２】
本実施形態においては、例えば、φ＝０、ｍ＝１である場合、式（１）は、以下のように表すことができる。
２Ｌ／λｍａｘ＝３／２ …（１）’
【００３３】
そして、上記式（１）’より、λｍａｘ＝４５０ｎｍである場合、Ｌ＝３３７．５ｎｍとなるが、有機層２５の光学的膜厚はその層構成から限定され例えば１５０ｎｍとなる。また、半透明導電層２３の光学的膜厚は、上述したように透明性や反射性の観点から限定され、例えば２０ｎｍに設定される。一方、透明陽極電極層２４の光学的膜厚は比較的自由に設定され、Ｌ＝３３７．５ｎｍとなるように、１６７．５ｎｍに設定され、これにより青色の外部光線は、破壊性干渉によって効果的に消去される。
【００３４】
また、透明陽極電極層２４がITOで構成される場合、その屈折率は２．１であり、透明陽極電極層２４の物理的厚さは式（２）より８０ｎｍになると共に、透明電極層２２の物理的厚さは、特に制限なく設定され、例えば１４０ｎｍである。したがって、本実施形態では、透明導電層２２及び透明陽極電極層２４の物理的厚さの合計は、２２０ｎｍとなり、陽極の導電性は充分に補償されることとなる。
ｎ×ｄ＝ｌ …（２）
（なお、ｎは屈折率、ｄは物理的厚さ、ｌは光学的膜厚である。）
【００３５】
以上のように、本実施形態では、カラーフィルタ層２７と破壊干渉の組み合わせにより、有機発光ダイオード要素２に入射された外部光線を効果的に消去させることができるので、外部光線の反射が防止され、有機発光ダイオード要素２のコントラストの低下が防止される。また、透明陽極電極層２４の厚さは薄く、この層単独では陽極の導電性を充分に確保できないが、本実施形態では透明導電層２２が設けられたことにより、陽極の導電性が補償される。また、有機発光ダイオード要素２の構成は従来と同様に簡易な構成を有するので、製造プロセスを複雑にすることなく、パネルのコントラストを向上させることができる。
【００３６】
なお、本実施形態では、カラーフィルタ層２７が青色フィルタ層であって、λｍａｘ＝４５０ｎｍである場合について説明したが、λｍａｘが可視光の範囲であれば特に限定されるわけではなく、カラーフィルタ層２７は緑色フィルタ層、赤色フィルタ層等の他のカラーフィルタ層であっても良い。また、上記式（１）においては、ｍは１以外の整数でも良いが、ｍ＝２，３等に設定すると、透明陽極電極層２４の厚さが大きくなりすぎるので、ｍ＝１が好ましい。さらには、有機層２５の厚さは、その層構成によって適宜変更され、有機層２５の厚さが変更されたときは、透明陽極電極層２４、透明電極層２２の厚さは、その厚さにあわせて変更される。また、半透明導電層２３も所定の範囲内において変更可能であり、その場合も同様に層２２、２４の厚さが適宜変更される。
【００３７】
本発明の有機発光ダイオード要素は、フルカラーディスプレイを実現するために、３色のカラーフィルタを備えていても良い。図３は、本発明の第２の実施形態の断面図を示し、有機発光ダイオード要素２’が３色のカラーフィルタを備える例である。
【００３８】
図３に示すように、本実施形態においては、透明基板２１の上には、赤色フィルタ層２７Ｒ、緑色フィルタ層２７Ｇ及び青色フィルタ層２７Ｂが形成されている。そして、各フィルタ層２７Ｒ、２７Ｇ、２７Ｂの上には、それぞれ独立に透明導電層２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂ、半透明導電層（semi-transparent conductive layer）２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂ、透明陽極電極層２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂ（透明第１電極層）、有機層２５Ｒ、２５Ｇ、２５Ｂ、陰極電極層２６Ｒ、２６Ｇ、２６Ｂ（反射性第２電極層）が形成されている。なお、これら各層について、第１の実施形態と同様の構成を備える点についてはその説明を省略する。また、以下の説明において有機発光ダイオード要素２’に入射される外部光線は、白色光であることを前提とする。
【００３９】
本実施形態においては、各有機層２５Ｒ、２５Ｇ、２５Ｂは透明導電層と陰極電極層に接続された不図示の電源から電流が入力されることにより、白色光を発する。その白色光は、赤色フィルタ層２７Ｒ、緑色フィルタ層２７Ｇ、及び青色フィルタ層２７Ｂで赤、緑、青色の光に変換されて外部に照射される。また、外部光線Ｍ０は、赤色フィルタ層２７Ｒ、緑色フィルタ層２７Ｇ、及び青色フィルタ層２７Ｂによってそれぞれ赤、緑、青色の光に変換されて有機発光ダイオード要素２’内部に入射される。例えば、赤色フィルタ層２７Ｒを透過して有機発光ダイオード要素２’に入射された外部光線Ｍ０は、その一部が、反射率Ｒ１で半透明導電層２３Ｒにおいて反射し、第１反射光Ｍ１として外部に出射するとともに、その他の一部が、半透明導電層２３Ｒを透過し、陰極電極層２６Ｒにおいて反射率Ｒ２で反射し、第２反射光Ｍ２として外部に出射する。
【００４０】
赤色フィルタ層２７Ｒは、透過率が最大になる波長λｍａｘが例えば６５０ｎｍであって、赤色フィルタ層２７Ｒで透過された外部光線Ｍ０は、強度が最大になる波長がλｍａｘ（６５０ｎｍ）となる赤色光である。したがって、λｍａｘの波長を有する光が最も効果的に消去されるように、赤色フィルタ層２７Ｒの上に形成される半透明導電層２３Ｒ、透明陽極電極層２４Ｒ、及び有機層２５Ｒの膜厚は上述した式（１）を満足するように設計される。
【００４１】
各層の光学的膜厚が式（１）を満足するように設計されると、赤色フィルタ層２７Ｒを透過した外部光線の反射光Ｍ１、Ｍ２は、互いに破壊干渉され、効果的に消去されることとなる。さらに、緑、青色の外部光線は、赤フィルタ層２７Ｒで吸収されるので、本実施形態では、赤色フィルタ層２７Ｒに入射される外部光線は、赤色フィルタ層２７Ｒと破壊性干渉の組み合わせにより効果的に消去される。
【００４２】
上記式（１）’より、λｍａｘ＝６５０ｎｍである場合、例えばＬ＝４８７．５ｎｍとなるが、上述したように有機層２５Ｒ及び半透明導電層２３Ｒの光学的膜厚は限定され、それぞれ例えば１５０ｎｍ、２０ｎｍとなる。したがって、透明陽極電極層２４Ｒの光学的膜厚は３１７．５ｎｍに設定されることとなる。
【００４３】
透明陽極電極層２４ＲがITOで構成される場合、透明陽極電極層２４Ｒの物理的厚さは、上記式（２）より１５１ｎｍになると共に、透明電極層２２Ｒの物理的厚さは、特に制限なく設定することができ、例えば６９ｎｍに設定される。したがって、本実施形態では、透明導電層２２Ｒ及び透明陽極電極層２４Ｒの物理的厚さの合計は、例えば２２０ｎｍとなり、陽極の導電性は充分に補償されることとなる。
【００４４】
緑色フィルタ層２７Ｇは、透過率が最大になる波長λｍａｘが例えば５５０ｎｍであって、緑色フィルタ層２７Ｇで透過された外部光線Ｍ０は、強度が最大になる波長がλｍａｘ（５５０ｎｍ）となる緑色光である。したがって、λｍａｘの波長を有する光が最も効果的に消去されるように、半透明導電層２３Ｇ、透明陽極電極層２４Ｇ、及び有機層２５Ｇの膜厚が上述した式（１）を満足するように設定される。
【００４５】
各層の光学的膜厚が式（１）を満足するように設計されると、緑色フィルタ層２７Ｇを透過した外部光線の反射光Ｍ１、Ｍ２は、破壊性干渉によって効果的に消去されることとなる。また、青、赤色の外部光線は、緑色フィルタ層２７Ｇで吸収されるので、緑色フィルタ層２７Ｇから有機発光ダイオード２’に入射される外部光線は、緑色フィルタ層２７Ｇと破壊性干渉の組み合わせによって効果的に消去される。
【００４６】
すなわち、上記式（１）’において、λｍａｘ＝５５０ｎｍの場合、例えばＬ＝４１２．５ｎｍとなるが、上述したように有機層２５Ｇ及び半透明導電層２３Ｇの光学的膜厚は限定され、それぞれ例えば１５０ｎｍ、２０ｎｍとなる。したがって、透明陽極電極層２４Ｇの光学的膜厚は２４２．５ｎｍに設定されることとなる。
【００４７】
透明陽極電極層２４ＧがITOで構成される場合、透明陽極電極層２４Ｇの物理的厚さは、上記式（２）より１１５ｎｍになると共に、透明電極層２２Ｇの物理的厚さは、特に制限なく設定することができ、例えば１０５ｎｍに設定される。したがって、本実施形態では、緑色フィルタ層２７Ｇ上に積層される透明導電層２２Ｇ及び透明陽極電極層２４Ｇの物理的厚さの合計は２２０ｎｍとなり、陽極の導電性は充分に補償されることとなる。
【００４８】
青色フィルタ層２７Ｂの上に形成される各層の厚さについても、上記式（１）を満足するように第１の実施形態と同様に設定され、青色フィルタ層２７Ｂに入射される外部光線も、青色フィルタ層２７Ｂと破壊干渉の組み合わせにより、効果的に消去される。なお、有機層２５Ｂ、半透明導電層２３Ｂ、透明陽極電極層２４Ｂそれぞれの光学的膜厚は例えば１５０ｎｍ、２０ｎｍ、１６７．５ｎｍに設定され、青色フィルタ層２７Ｂを透過する外部光線は破壊干渉により効果的に消去される。一方、透明電極層２２Ｂの物理的厚さは例えば１４０ｎｍに設定され、陽極側の導電性は充分に補償される。
【００４９】
以上のように、本実施形態では、各フィルタ層２７Ｒ、２７Ｇ、２７Ｂのそれぞれの上に形成される透明陽極電極層２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂの光学的膜厚がそれぞれ異なり、波長λｍａｘに応じて設定される。したがって有機発光ダイオード２’に入射される外部光線は、各フィルタ層と破壊性干渉の組み合わせによって効果的に消去される。また、本実施形態でも、透明導電層２２が設けられることにより、透明陽極電極層２４の導電性は補償される。
【００５０】
また、本実施形態では、透明導電層２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂの物理的厚さがそれぞれ互いに異なるように設定され、透明導電層、半透明導電層、及び透明陽極電極層の物理的厚さの合計厚さが等しくなる。したがって、透明陽極電極層２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂの上面の高さ位置は等しくなり、これにより有機層及び陰極電極層が積層しやすくなる。
【００５１】
図４は、第２の実施形態の変形例を示す図である。第２の実施形態では、各透明陽極電極層２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂの上に積層された有機層２５Ｒ、２５Ｇ、２５Ｂはそれぞれ独立に積層されたが、本変形例においては、図４に示すように透明陽極電極層２４Ｒ、２４Ｇ、２５Ｂの上に積層される有機層は、同一の有機層２５から構成される。また、有機層２５を、透明陽極電極層２４Ｒ、２４Ｇ、２５Ｂと共に挟持する陰極層２６も、透明陽極電極層２４Ｒ、２４Ｇ、２５Ｂ間に跨って積層される。このような構成により、例えば、単一の有機層２５を、同一方向に並ぶ複数の陽極と、第１電極とは垂直方向に並ぶ複数の陰極により挟持させることができる。その他の構成は、第２の実施形態と同様であるので、その説明は省略する。
【００５２】
なお、第１及び第２の実施形態においては、透明第１電極層は陽極であって、反射性第２電極層は陰極であったが、透明第１電極層は透明陰極であって、反射性第２電極層が反射性陽極であっても良い。また、以上の説明は、本発明の実施形態の説明にすぎず、本発明の特許請求の範囲を制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】従来の有機発光ダイオード要素の断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る有機発光ダイオード要素の断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る有機発光ダイオード要素の断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の変形例に係る有機発光ダイオード要素の断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
２、２’ 有機発光ダイオード要素
２１、２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂ 透明基板
２２、２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂ 透明導電層
２３、２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂ 半透明導電層
２４、２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂ 透明陽極電極層（透明第１電極層）
２５、２５Ｒ、２５Ｇ、２５Ｂ 有機層
２６、２６Ｒ、２６Ｇ、２６Ｂ 陰極電極層（反射性第２電極層）
２７ カラーフィルタ
２７Ｒ 赤色フィルタ層
２８Ｇ 緑色フィルタガラス
２９Ｂ 青色フィルタガラス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機発光ダイオード要素に関し、特に光干渉を利用して外部光線の光反射を消去する有機発光ダイオード要素に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機発光ダイオード要素は、高い発光効率で赤、緑及び青色の光が得られ、低い駆動電圧（例えば数ボルト程度）で駆動可能で、かつ視野角が大きく画像を観察することができるため、フラットディスプレイにおける有機発光ダイオード要素の応用が重要になりつつある。
【０００３】
図１は、従来の有機発光ダイオード要素の断面図である。有機発光ダイオード要素には、主にガラス基板１０、陽極電極層１２、有機層１４及び陰極電極層１６が含まれる。有機層１４には、図中下方から上方へ、ホール注入層（図示せず）、ホール輸送層（図示せず）、発光層（図示せず）、電子輸送層（図示せず）及び電子注入層が順に含まれる。陽極電極層１２は、通常透明で、かつ導電可能なインジウム・スズ酸化物(Indium Tin Oxide, ITO)から形成される。陰極電極層１６は、通常低仕事関数(low-work function)を有し、高い反射性金属から形成される。
【０００４】
有機層１４の両端に電圧が印加されると、有機層１４が発光し、有機発光ダイオード要素から各方向へ光が発せられる。陰極電極層１６は、高い反射性金属から成るため、有機層１４で生じた光は、陰極電極層１６で反射され、この反射光は、有機層１４、透明陽極電極層１２、及びガラス基板１０を介して外部に取り出され、これにより有機発光ダイオード要素の発光輝度は増加させられる。
【０００５】
しかし、外部から有機発光ダイオード要素に入射される光線（以下、外部光線という）も、透明基板１０を透過した後、大部分の光線が陰極電極１６で反射され、反射された外部光線は、ディスプレイパネルのコントラストを低下させるため、ディスプレイの表示を不明確にする。
【０００６】
特許文献１には、有機ＥＬ材料から成る第２半透過層を、アルミ薄膜から成る第１半透過層と高反射層で挟んだ構造を有する無反射積層構造を、陰極電極として用いた有機発光ダイオード要素が開示されている。この有機発光ダイオード要素では、陰極電極における反射が低減されるので、外部光線によるディスプレイパネルのコントラスト低下が防止される。
【特許文献１】特開２００４−１２７７２５号公報（図４〜７、及び段落［００３３］〜［００４５］参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載の構成によれば、陰極電極１６は、外部光線のみならず、有機層１４で発光した光の反射も防止してしまうので、有機発光ダイオード要素の発光輝度も低下させてしまうおそれがある。
【０００８】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑みて成されたものであり、有機層と透明基板の間に配置される電極層（例えば陽極）の構成を改良し、ディスプレイパネルのコントラスト低下を防止することができる有機発光ダイオード要素を提供することを目的とする。
【０００９】
詳述すると、本発明は、有機発光ダイオード要素が膜層構造で、かつ各層の厚さを精緻に設計可能であることに着目し、光干渉を利用して外部光線の反射光を消去し、ディスプレイパネルのコントラストを向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る有機発光ダイオード要素は、光干渉を利用して外部光線の反射光を消去する有機発光ダイオード要素において、透明基板と、透明基板上に形成された透明導電層と、透明導電層上に形成された半透明導電層と、半透明導電層上に形成された透明第１電極層と、透明第１電極層上に形成された有機層と、有機層上に形成された反射性第２電極層とを含む。そして、透明基板側から入射された外部光線は、その一部が半透明導電層において、第１反射光として反射されると共に、他の一部が半透明導電層を透過し、反射性第２電極層において第２反射光として反射され、第１反射光及び第２反射光は互いに光干渉され、少なくとも一部が打ち消されることを特徴とする。
【００１１】
有機発光ダイオード要素が波長に応じた選択的な透過性を有し、透明導電層より透明基板側に配置されたカラーフィルタ層をさらに含む場合、カラーフィルタ層を透過した上記外部光線は、光干渉により少なくとも一部が打ち消される。
【００１２】
上記カラーフィルタ層は、可視光領域における所定波長の透過率が最大になり、透明第１電極層の厚さは、所定波長の第１反射光及び第２反射光が互いに光干渉され、少なくとも一部が打ち消されるように設定されている。
【００１３】
上記有機発光ダイオード要素は、式（１）を満足することを特徴とする。
２Ｌ／λｍａｘ＋φ／（２π）＝ｍ＋１／２ …（１）
（なお、Ｌは半透明導電層、透明第１電極層、及び有機層の光学的膜厚の和、λｍａｘはカラーフィルタ層の透過率が最大になる波長、φは同一の外部光線についての第１反射光及び第２反射光の位相差、ｍは整数である。）
【００１４】
カラーフィルタ層は、それぞれ異なる色の光を透過させる第１及び第２フィルタ層を含む場合、第１フィルタ層に上に形成される透明第１電極層の厚さは、第２フィルタ層の上に形成される透明第１電極層の厚さと異なることが好ましい。そして第１及び第２フィルタ層それぞれを透過した外部光線は、光干渉により少なくとも一部が打ち消される。
【００１５】
第１フィルタ層は、第１所定波長の透過率が最大になると共に、第２フィルタ層は第１所定波長とは異なる波長である第２所定波長の透過率が最大になるとき、第１フィルタ層に上に形成される透明第１電極層の厚さは、第１所定波長の第１反射光及び第２反射光が互いに光干渉され、少なくとも一部が打ち消されるように設定されていると共に、第２フィルタ層に上に形成される透明第１電極層の厚さは、第２所定波長の光の第１反射光及び第２反射光が互いに光干渉され、少なくとも一部が打ち消されるように設定されていることが好ましい。
【００１６】
また、半透明導電層は、金属材料、または導電性光反射性材料であっても良く、金属材料としては、例えば銀、金、アルミニウム、及びニッケルの何れかが用いられる。また、例えば、導電性光反射性材料としてはセラミックス構造物、チタン酸カルシウム、金属材料を添加した非導電材料の何れかが用いられる。また、半透明導電層の物理的厚さは、例えば１ｎｍ乃至５０ｎｍである。そして、半透明導電層は、真空蒸着、またはスパッタリングにより形成されることが好ましい。
【００１７】
透明導電層は、例えばインジウム・スズ酸化物を含み、反射性第２電極層は、反射性及び非透過性を有し、例えば金属が含まれる。また、透明第１電極層は、例えばインジウム・スズ酸化物を含む。なお、透明第１電極層は例えば陽極、反射性第２電極層は、例えば陰極である。また、透明導電層及び透明第１電極層の物理的厚さの合計は、１７０ｎｍ乃至３００ｎｍであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明の有機発光ダイオード要素は、第１電極層側に半透明導電層及び透明第１電極層が設けられると共に、各層の厚さが調整されることにより、外部光線の反射光が外部に出射されることが防止される。また、第１電極層側においては、半透明導電層の透明基板側に透明導電層が形成されるので、透明第１電極層の導電性が補償される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明について添付図面を参照して説明する。
図２は、本発明の有機発光ダイオード要素の第１の実施形態に係る断面図である。第１の実施形態において、有機発光ダイオード要素２は、透明基板２１、透明導電層２２、半透明導電層（semi-transparent conductive layer）２３、透明陽極電極層２４（透明第１電極層）、有機層２５、陰極電極層２６（反射性第２電極層）、カラーフィルタ層２７、及び電源４０を含む。透明基板２１は、例えばその材質がガラス、セラミック、またはプラスチック材質である。カラーフィルタ層２７は、透明基板２１上に形成され、その材質がガラス、プラスチック材質等であって、所定の色の光を透過するカラーフィルタであり、例えば青、赤、及び緑色の光のいずれかを透過する。すなわち、カラーフィルタ層２７は、波長に応じて選択的な透過性を有し、可視光領域の所定の波長の透過率が最大になる。なお、カラーフィルタ層２７は、図１において、透明基板２１の下側に形成されていても良い。
【００２０】
透明導電層２２は、カラーフィルタ層２７上に形成され、透明導電層２２の材質としては、例えばインジウム・スズ酸化物(Indium Tin Oxide, ITO)等が用いられる。なお、カラーフィルタ層２７と透明電極層２２の間には、適宜カラーフィルタ層２７を保護し、カラーフィルタ層２７の上面を平滑化する透明保護膜等が形成されていても良い。
【００２１】
半透明導電層２３は透明導電層２２上に積層されると共に、その物理的厚さは、透明性や反射性の観点から限定され、例えば１ｎｍ乃至５０ｎｍに設定される。半透明導電層２３の材料としては、銀、金、アルミニウム、若しくはニッケル等の金属材料、セラミック、若しくはチタン酸カルシウム構造物の非金属導電材料の光反射性導電材料、または非導電性材料に金属材料が添加されて構成されたもの等が使用されても良い。
【００２２】
半透明導電層２３は、真空蒸着、またはスパッタリング（sputtering）により透明導電層２２上に積層される。透明陽極電極層２４は、半透明導電層２３上に積層され、例えばインジウム・スズ酸化物材質である。透明導電層２２及び透明陽極電極層２４の物理的厚さの合計は、陽極の導電性を確保するために、少なくとも１７０ｎｍ以上必要とされ、好ましくは２２０ｎｍ乃至３００ｎｍである。
【００２３】
有機層２５は透明陽極電極層２４の上に積層され、例えば陽極側から順に、ホール注入層（図示せず）、ホール輸送層（図示せず）、発光層（図示せず）、電子輸送層（図示せず）及び電子注入層が積層されて形成される。
【００２４】
発光層は、例えば低分子電気励起発光薄膜であって、この場合真空蒸着(vacuum vapor deposition)により形成される。また発光層は、例えば高分子電気励起発光薄膜であって、この場合、スピンコーティング、インク噴射またはスクリーン印刷(screen printing)等の方法を利用して形成される。陰極電極層２６は、一般の金属陰極電極層であって、有機層２５上に積層される。すなわち、陰極電極層２６は、非透過性で、かつ反射性を有する材料で形成される。
【００２５】
電源４０は、陰極電極層２６及び透明導電層２２に接続され、有機層２５に電流を入力する。有機層２５は、電流が入力されたことにより例えば白色光を発し、有機層２５から発せられた白色光は、一部が陰極電極層２６で反射された上で、カラーフィルタ層２７で所定の色の光に変換されて外部に照射される。
【００２６】
以下、本実施形態に係る有機発光ダイオード要素２の作用を説明する。なお、以下の説明においては、外部光線Ｍ０が白色光であるとともに、カラーフィルタ層２７が青色フィルタ層であって、カラーフィルタ層２７の透過率が最大になる波長（以下、λｍａｘという）が４５０ｎｍである場合について説明する。
【００２７】
外部光線Ｍ０が透明基板２１を介してカラーフィルタ層２７に入射されると、外部光線Ｍ０のうち赤、緑色の光がカラーフィルタ層２７に吸収され、カラーフィルタ層２７を透過する光は、強度が最大になる波長がλｍａｘ（４５０ｎｍ）である青色光となる。
【００２８】
カラーフィルタ層２７を透過した光は、その一部が、反射率Ｒ１で半透明導電層２３において反射し、第１反射光Ｍ１として外部に出射するとともに、その他の一部が、半透明導電層２３を透過し、陰極電極層２６において反射率Ｒ２で反射し、第２反射光Ｍ２として外部に出射する。なお、反射率Ｒ１は、反射率Ｒ２より低く設定される。
【００２９】
本実施形態においては、半透明導電層２３、透明陽極電極層２４、及び有機層２５が膜層であり所定厚さを有するため、有機発光ダイオード要素２内部において、第１反射光Ｍ１の光路と第２反射光の光路Ｍ２との間に光路差が生じる。そしてこの光路差により、第１及び第２反射光Ｍ１、Ｍ２の波には破壊性干渉（destructive interference）が生じ、第１反射光Ｍ１及び第２反射光Ｍ２は互いに打ち消される。本例においては、λｍａｘ（４５０ｎｍ）の波長を有する光が、他の波長の光に比べてより多くの割合で破壊性干渉により消去されるように、半透明導電層２３、透明陽極電極層２４、及び有機層２５の膜厚が下式（１）を満足するように設計される。
【００３０】
２Ｌ／λｍａｘ＋φ／（２π）＝ｍ＋１／２ …（１）
式（１）中、Ｌは、半透明導電層２３の光学的膜厚と、透明陽極電極層２４の光学的膜厚と、有機層２５の光学的膜厚の和である。φは第１反射光Ｍ１及び第２反射光Ｍ２の位相差、ｍは整数である。なお、式（１）において、外部光線の入射角は、０°と仮定されているが、ディスプレイパネルでは入射角０°近傍の光を消去させることが最も重要だからである。
【００３１】
式（１）が満足されると、波長λｍａｘ（４５０ｎｍ）及びλｍａｘ付近の波長を有する光線が、破壊性干渉により消去され、青色の外部光線は、破壊性干渉によって効果的に消去されることとなる。また、赤、緑色の外部光線は、上述したようにカラーフィルタ層２７で吸収されるので、本実施形態では、カラーフィルタ層２７と破壊性干渉の組み合わせにより外部光線を効果的に消去されることとなる。
【００３２】
本実施形態においては、例えば、φ＝０、ｍ＝１である場合、式（１）は、以下のように表すことができる。
２Ｌ／λｍａｘ＝３／２ …（１）’
【００３３】
そして、上記式（１）’より、λｍａｘ＝４５０ｎｍである場合、Ｌ＝３３７．５ｎｍとなるが、有機層２５の光学的膜厚はその層構成から限定され例えば１５０ｎｍとなる。また、半透明導電層２３の光学的膜厚は、上述したように透明性や反射性の観点から限定され、例えば２０ｎｍに設定される。一方、透明陽極電極層２４の光学的膜厚は比較的自由に設定され、Ｌ＝３３７．５ｎｍとなるように、１６７．５ｎｍに設定され、これにより青色の外部光線は、破壊性干渉によって効果的に消去される。
【００３４】
また、透明陽極電極層２４がITOで構成される場合、その屈折率は２．１であり、透明陽極電極層２４の物理的厚さは式（２）より８０ｎｍになると共に、透明電極層２２の物理的厚さは、特に制限なく設定され、例えば１４０ｎｍである。したがって、本実施形態では、透明導電層２２及び透明陽極電極層２４の物理的厚さの合計は、２２０ｎｍとなり、陽極の導電性は充分に補償されることとなる。
ｎ×ｄ＝ｌ …（２）
（なお、ｎは屈折率、ｄは物理的厚さ、ｌは光学的膜厚である。）
【００３５】
以上のように、本実施形態では、カラーフィルタ層２７と破壊干渉の組み合わせにより、有機発光ダイオード要素２に入射された外部光線を効果的に消去させることができるので、外部光線の反射が防止され、有機発光ダイオード要素２のコントラストの低下が防止される。また、透明陽極電極層２４の厚さは薄く、この層単独では陽極の導電性を充分に確保できないが、本実施形態では透明導電層２２が設けられたことにより、陽極の導電性が補償される。また、有機発光ダイオード要素２の構成は従来と同様に簡易な構成を有するので、製造プロセスを複雑にすることなく、パネルのコントラストを向上させることができる。
【００３６】
なお、本実施形態では、カラーフィルタ層２７が青色フィルタ層であって、λｍａｘ＝４５０ｎｍである場合について説明したが、λｍａｘが可視光の範囲であれば特に限定されるわけではなく、カラーフィルタ層２７は緑色フィルタ層、赤色フィルタ層等の他のカラーフィルタ層であっても良い。また、上記式（１）においては、ｍは１以外の整数でも良いが、ｍ＝２，３等に設定すると、透明陽極電極層２４の厚さが大きくなりすぎるので、ｍ＝１が好ましい。さらには、有機層２５の厚さは、その層構成によって適宜変更され、有機層２５の厚さが変更されたときは、透明陽極電極層２４、透明電極層２２の厚さは、その厚さにあわせて変更される。また、半透明導電層２３も所定の範囲内において変更可能であり、その場合も同様に層２２、２４の厚さが適宜変更される。
【００３７】
本発明の有機発光ダイオード要素は、フルカラーディスプレイを実現するために、３色のカラーフィルタを備えていても良い。図３は、本発明の第２の実施形態の断面図を示し、有機発光ダイオード要素２’が３色のカラーフィルタを備える例である。
【００３８】
図３に示すように、本実施形態においては、透明基板２１の上には、赤色フィルタ層２７Ｒ、緑色フィルタ層２７Ｇ及び青色フィルタ層２７Ｂが形成されている。そして、各フィルタ層２７Ｒ、２７Ｇ、２７Ｂの上には、それぞれ独立に透明導電層２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂ、半透明導電層（semi-transparent conductive layer）２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂ、透明陽極電極層２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂ（透明第１電極層）、有機層２５Ｒ、２５Ｇ、２５Ｂ、陰極電極層２６Ｒ、２６Ｇ、２６Ｂ（反射性第２電極層）が形成されている。なお、これら各層について、第１の実施形態と同様の構成を備える点についてはその説明を省略する。また、以下の説明において有機発光ダイオード要素２’に入射される外部光線は、白色光であることを前提とする。
【００３９】
本実施形態においては、各有機層２５Ｒ、２５Ｇ、２５Ｂは透明導電層と陰極電極層に接続された不図示の電源から電流が入力されることにより、白色光を発する。その白色光は、赤色フィルタ層２７Ｒ、緑色フィルタ層２７Ｇ、及び青色フィルタ層２７Ｂで赤、緑、青色の光に変換されて外部に照射される。また、外部光線Ｍ０は、赤色フィルタ層２７Ｒ、緑色フィルタ層２７Ｇ、及び青色フィルタ層２７Ｂによってそれぞれ赤、緑、青色の光に変換されて有機発光ダイオード要素２’内部に入射される。例えば、赤色フィルタ層２７Ｒを透過して有機発光ダイオード要素２’に入射された外部光線Ｍ０は、その一部が、反射率Ｒ１で半透明導電層２３Ｒにおいて反射し、第１反射光Ｍ１として外部に出射するとともに、その他の一部が、半透明導電層２３Ｒを透過し、陰極電極層２６Ｒにおいて反射率Ｒ２で反射し、第２反射光Ｍ２として外部に出射する。
【００４０】
赤色フィルタ層２７Ｒは、透過率が最大になる波長λｍａｘが例えば６５０ｎｍであって、赤色フィルタ層２７Ｒで透過された外部光線Ｍ０は、強度が最大になる波長がλｍａｘ（６５０ｎｍ）となる赤色光である。したがって、λｍａｘの波長を有する光が最も効果的に消去されるように、赤色フィルタ層２７Ｒの上に形成される半透明導電層２３Ｒ、透明陽極電極層２４Ｒ、及び有機層２５Ｒの膜厚は上述した式（１）を満足するように設計される。
【００４１】
各層の光学的膜厚が式（１）を満足するように設計されると、赤色フィルタ層２７Ｒを透過した外部光線の反射光Ｍ１、Ｍ２は、互いに破壊干渉され、効果的に消去されることとなる。さらに、緑、青色の外部光線は、赤フィルタ層２７Ｒで吸収されるので、本実施形態では、赤色フィルタ層２７Ｒに入射される外部光線は、赤色フィルタ層２７Ｒと破壊性干渉の組み合わせにより効果的に消去される。
【００４２】
上記式（１）’より、λｍａｘ＝６５０ｎｍである場合、例えばＬ＝４８７．５ｎｍとなるが、上述したように有機層２５Ｒ及び半透明導電層２３Ｒの光学的膜厚は限定され、それぞれ例えば１５０ｎｍ、２０ｎｍとなる。したがって、透明陽極電極層２４Ｒの光学的膜厚は３１７．５ｎｍに設定されることとなる。
【００４３】
透明陽極電極層２４ＲがITOで構成される場合、透明陽極電極層２４Ｒの物理的厚さは、上記式（２）より１５１ｎｍになると共に、透明電極層２２Ｒの物理的厚さは、特に制限なく設定することができ、例えば６９ｎｍに設定される。したがって、本実施形態では、透明導電層２２Ｒ及び透明陽極電極層２４Ｒの物理的厚さの合計は、例えば２２０ｎｍとなり、陽極の導電性は充分に補償されることとなる。
【００４４】
緑色フィルタ層２７Ｇは、透過率が最大になる波長λｍａｘが例えば５５０ｎｍであって、緑色フィルタ層２７Ｇで透過された外部光線Ｍ０は、強度が最大になる波長がλｍａｘ（５５０ｎｍ）となる緑色光である。したがって、λｍａｘの波長を有する光が最も効果的に消去されるように、半透明導電層２３Ｇ、透明陽極電極層２４Ｇ、及び有機層２５Ｇの膜厚が上述した式（１）を満足するように設定される。
【００４５】
各層の光学的膜厚が式（１）を満足するように設計されると、緑色フィルタ層２７Ｇを透過した外部光線の反射光Ｍ１、Ｍ２は、破壊性干渉によって効果的に消去されることとなる。また、青、赤色の外部光線は、緑色フィルタ層２７Ｇで吸収されるので、緑色フィルタ層２７Ｇから有機発光ダイオード２’に入射される外部光線は、緑色フィルタ層２７Ｇと破壊性干渉の組み合わせによって効果的に消去される。
【００４６】
すなわち、上記式（１）’において、λｍａｘ＝５５０ｎｍの場合、例えばＬ＝４１２．５ｎｍとなるが、上述したように有機層２５Ｇ及び半透明導電層２３Ｇの光学的膜厚は限定され、それぞれ例えば１５０ｎｍ、２０ｎｍとなる。したがって、透明陽極電極層２４Ｇの光学的膜厚は２４２．５ｎｍに設定されることとなる。
【００４７】
透明陽極電極層２４ＧがITOで構成される場合、透明陽極電極層２４Ｇの物理的厚さは、上記式（２）より１１５ｎｍになると共に、透明電極層２２Ｇの物理的厚さは、特に制限なく設定することができ、例えば１０５ｎｍに設定される。したがって、本実施形態では、緑色フィルタ層２７Ｇ上に積層される透明導電層２２Ｇ及び透明陽極電極層２４Ｇの物理的厚さの合計は２２０ｎｍとなり、陽極の導電性は充分に補償されることとなる。
【００４８】
青色フィルタ層２７Ｂの上に形成される各層の厚さについても、上記式（１）を満足するように第１の実施形態と同様に設定され、青色フィルタ層２７Ｂに入射される外部光線も、青色フィルタ層２７Ｂと破壊干渉の組み合わせにより、効果的に消去される。なお、有機層２５Ｂ、半透明導電層２３Ｂ、透明陽極電極層２４Ｂそれぞれの光学的膜厚は例えば１５０ｎｍ、２０ｎｍ、１６７．５ｎｍに設定され、青色フィルタ層２７Ｂを透過する外部光線は破壊干渉により効果的に消去される。一方、透明電極層２２Ｂの物理的厚さは例えば１４０ｎｍに設定され、陽極側の導電性は充分に補償される。
【００４９】
以上のように、本実施形態では、各フィルタ層２７Ｒ、２７Ｇ、２７Ｂのそれぞれの上に形成される透明陽極電極層２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂの光学的膜厚がそれぞれ異なり、波長λｍａｘに応じて設定される。したがって有機発光ダイオード２’に入射される外部光線は、各フィルタ層と破壊性干渉の組み合わせによって効果的に消去される。また、本実施形態でも、透明導電層２２が設けられることにより、透明陽極電極層２４の導電性は補償される。
【００５０】
また、本実施形態では、透明導電層２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂの物理的厚さがそれぞれ互いに異なるように設定され、透明導電層、半透明導電層、及び透明陽極電極層の物理的厚さの合計厚さが等しくなる。したがって、透明陽極電極層２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂの上面の高さ位置は等しくなり、これにより有機層及び陰極電極層が積層しやすくなる。
【００５１】
図４は、第２の実施形態の変形例を示す図である。第２の実施形態では、各透明陽極電極層２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂの上に積層された有機層２５Ｒ、２５Ｇ、２５Ｂはそれぞれ独立に積層されたが、本変形例においては、図４に示すように透明陽極電極層２４Ｒ、２４Ｇ、２５Ｂの上に積層される有機層は、同一の有機層２５から構成される。また、有機層２５を、透明陽極電極層２４Ｒ、２４Ｇ、２５Ｂと共に挟持する陰極層２６も、透明陽極電極層２４Ｒ、２４Ｇ、２５Ｂ間に跨って積層される。このような構成により、例えば、単一の有機層２５を、同一方向に並ぶ複数の陽極と、第１電極とは垂直方向に並ぶ複数の陰極により挟持させることができる。その他の構成は、第２の実施形態と同様であるので、その説明は省略する。
【００５２】
なお、第１及び第２の実施形態においては、透明第１電極層は陽極であって、反射性第２電極層は陰極であったが、透明第１電極層は透明陰極であって、反射性第２電極層が反射性陽極であっても良い。また、以上の説明は、本発明の実施形態の説明にすぎず、本発明の特許請求の範囲を制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】従来の有機発光ダイオード要素の断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る有機発光ダイオード要素の断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る有機発光ダイオード要素の断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の変形例に係る有機発光ダイオード要素の断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
２、２’ 有機発光ダイオード要素
２１、２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂ 透明基板
２２、２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂ 透明導電層
２３、２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂ 半透明導電層
２４、２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂ 透明陽極電極層（透明第１電極層）
２５、２５Ｒ、２５Ｇ、２５Ｂ 有機層
２６、２６Ｒ、２６Ｇ、２６Ｂ 陰極電極層（反射性第２電極層）
２７ カラーフィルタ
２７Ｒ 赤色フィルタ層
２８Ｇ 緑色フィルタガラス
２９Ｂ 青色フィルタガラス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光干渉を利用して外部光線の反射光を消去する有機発光ダイオード要素において、
透明基板と、
前記透明基板上に形成された透明導電層と、
前記透明導電層上に形成された半透明導電層と、
前記半透明導電層上に形成された透明第１電極層と、
前記透明第１電極層上に形成された有機層と、
前記有機層上に形成された反射性第２電極層とを含み、
前記透明基板側から入射された外部光線は、その一部が前記半透明導電層において、第１反射光として反射されると共に、他の一部が前記半透明導電層を透過し、前記反射性第２電極層において第２反射光として反射され、
前記第１反射光及び第２反射光は互いに光干渉され、少なくとも一部が打ち消されることを特徴とする有機発光ダイオード要素。
【請求項２】
波長に応じた選択的な透過性を有し、前記透明導電層より前記透明基板側に配置されたカラーフィルタ層をさらに含み、
前記カラーフィルタ層を透過した外部光線が、前記光干渉により少なくとも一部が打ち消されることを特徴とする請求項１に記載の有機発光ダイオード要素。
【請求項３】
前記カラーフィルタ層は、可視光領域における所定波長の透過率が最大になり、
前記透明第１電極層の厚さは、前記所定波長の第１反射光及び第２反射光が互いに光干渉され、少なくとも一部が打ち消されるように設定されていることを特徴とする請求項２に記載の有機発光ダイオード要素。
【請求項４】
式（１）を満足することを特徴とする請求項２に記載の有機発光ダイオード要素。
２Ｌ／λｍａｘ＋φ／（２π）＝ｍ＋１／２ …（１）
（なお、Ｌは半透明導電層、透明第１電極層、及び有機層の光学的膜厚の和、λｍａｘはカラーフィルタ層の透過率が最大になる波長、φは同一の外部光線についての前記第１反射光及び第２反射光の位相差、ｍは整数である。）
【請求項５】
前記カラーフィルタ層は、それぞれ異なる色の光を透過させる第１及び第２フィルタ層を含み、
前記第１フィルタ層に上に形成される前記透明第１電極層の厚さは、前記第２フィルタ層の上に形成される前記透明第１電極層の厚さと異なり、
前記第１及び第２フィルタ層それぞれを透過した外部光線は、前記光干渉により少なくとも一部が打ち消されることを特徴とする請求項２に記載の有機発光ダイオード要素。
【請求項６】
前記第１フィルタ層は、第１所定波長の透過率が最大になると共に、前記第２フィルタ層は前記第１所定波長とは異なる波長である第２所定波長の透過率が最大になり、
前記第１フィルタ層に上に形成される前記透明第１電極層の厚さは、前記第１所定波長の第１反射光及び第２反射光が互いに光干渉され、少なくとも一部が打ち消されるように設定されていると共に、
前記第２フィルタ層に上に形成される前記透明第１電極層の厚さは、前記第２所定波長の光の第１反射光及び第２反射光が互いに光干渉され、少なくとも一部が打ち消されるように設定されていることを特徴とする請求項５に記載の有機発光ダイオード要素。
【請求項７】
前記半透明導電層の物理的厚さは、１ｎｍ乃至５０ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の有機発光ダイオード要素。
【請求項８】
前記半透明導電層は、金属材料、または導電性光反射性材料であることを特徴とする請求項１に記載の有機発光ダイオード要素。
【請求項９】
前記半透明導電層は、銀、金、アルミニウム、及びニッケルの何れかを含むことを特徴とする請求項８に記載の有機発光ダイオード要素。
【請求項１０】
前記半透明導電層は、セラミックス構造物、チタン酸カルシウム、金属材料を添加した非導電材料の何れかを含むことを特徴とする請求項８に記載の有機発光ダイオード要素。
【請求項１１】
前記透明導電層は、インジウム・スズ酸化物を含むことを特徴とする請求項１に記載の有機発光ダイオード要素。
【請求項１２】
前記半透明導電層は、真空蒸着、またはスパッタリングにより形成されることを特徴とする請求項１記載の有機発光ダイオード要素。
【請求項１３】
前記反射性第２電極層は、金属が含まれることを特徴とする請求項１に記載の有機発光ダイオード要素。
【請求項１４】
前記透明第１電極層は、インジウム・スズ酸化物を含むことを特徴とする請求項１に記載の有機発光ダイオード要素。
【請求項１５】
前記透明導電層及び透明第１電極層の物理的厚さの合計は、１７０ｎｍ乃至３００ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の有機発光ダイオード要素。
【請求項１】
光干渉を利用して外部光線の反射光を消去する有機発光ダイオード要素において、
透明基板と、
前記透明基板上に形成された透明導電層と、
前記透明導電層上に形成された半透明導電層と、
前記半透明導電層上に形成された透明第１電極層と、
前記透明第１電極層上に形成された有機層と、
前記有機層上に形成された反射性第２電極層とを含み、
前記透明基板側から入射された外部光線は、その一部が前記半透明導電層において、第１反射光として反射されると共に、他の一部が前記半透明導電層を透過し、前記反射性第２電極層において第２反射光として反射され、
前記第１反射光及び第２反射光は互いに光干渉され、少なくとも一部が打ち消されることを特徴とする有機発光ダイオード要素。
【請求項２】
波長に応じた選択的な透過性を有し、前記透明導電層より前記透明基板側に配置されたカラーフィルタ層をさらに含み、
前記カラーフィルタ層を透過した外部光線が、前記光干渉により少なくとも一部が打ち消されることを特徴とする請求項１に記載の有機発光ダイオード要素。
【請求項３】
前記カラーフィルタ層は、可視光領域における所定波長の透過率が最大になり、
前記透明第１電極層の厚さは、前記所定波長の第１反射光及び第２反射光が互いに光干渉され、少なくとも一部が打ち消されるように設定されていることを特徴とする請求項２に記載の有機発光ダイオード要素。
【請求項４】
式（１）を満足することを特徴とする請求項２に記載の有機発光ダイオード要素。
２Ｌ／λｍａｘ＋φ／（２π）＝ｍ＋１／２ …（１）
（なお、Ｌは半透明導電層、透明第１電極層、及び有機層の光学的膜厚の和、λｍａｘはカラーフィルタ層の透過率が最大になる波長、φは同一の外部光線についての前記第１反射光及び第２反射光の位相差、ｍは整数である。）
【請求項５】
前記カラーフィルタ層は、それぞれ異なる色の光を透過させる第１及び第２フィルタ層を含み、
前記第１フィルタ層に上に形成される前記透明第１電極層の厚さは、前記第２フィルタ層の上に形成される前記透明第１電極層の厚さと異なり、
前記第１及び第２フィルタ層それぞれを透過した外部光線は、前記光干渉により少なくとも一部が打ち消されることを特徴とする請求項２に記載の有機発光ダイオード要素。
【請求項６】
前記第１フィルタ層は、第１所定波長の透過率が最大になると共に、前記第２フィルタ層は前記第１所定波長とは異なる波長である第２所定波長の透過率が最大になり、
前記第１フィルタ層に上に形成される前記透明第１電極層の厚さは、前記第１所定波長の第１反射光及び第２反射光が互いに光干渉され、少なくとも一部が打ち消されるように設定されていると共に、
前記第２フィルタ層に上に形成される前記透明第１電極層の厚さは、前記第２所定波長の光の第１反射光及び第２反射光が互いに光干渉され、少なくとも一部が打ち消されるように設定されていることを特徴とする請求項５に記載の有機発光ダイオード要素。
【請求項７】
前記半透明導電層の物理的厚さは、１ｎｍ乃至５０ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の有機発光ダイオード要素。
【請求項８】
前記半透明導電層は、金属材料、または導電性光反射性材料であることを特徴とする請求項１に記載の有機発光ダイオード要素。
【請求項９】
前記半透明導電層は、銀、金、アルミニウム、及びニッケルの何れかを含むことを特徴とする請求項８に記載の有機発光ダイオード要素。
【請求項１０】
前記半透明導電層は、セラミックス構造物、チタン酸カルシウム、金属材料を添加した非導電材料の何れかを含むことを特徴とする請求項８に記載の有機発光ダイオード要素。
【請求項１１】
前記透明導電層は、インジウム・スズ酸化物を含むことを特徴とする請求項１に記載の有機発光ダイオード要素。
【請求項１２】
前記半透明導電層は、真空蒸着、またはスパッタリングにより形成されることを特徴とする請求項１記載の有機発光ダイオード要素。
【請求項１３】
前記反射性第２電極層は、金属が含まれることを特徴とする請求項１に記載の有機発光ダイオード要素。
【請求項１４】
前記透明第１電極層は、インジウム・スズ酸化物を含むことを特徴とする請求項１に記載の有機発光ダイオード要素。
【請求項１５】
前記透明導電層及び透明第１電極層の物理的厚さの合計は、１７０ｎｍ乃至３００ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の有機発光ダイオード要素。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−７７８８０（Ｐ２００８−７７８８０Ａ）
【公開日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２５３２５５（Ｐ２００６−２５３２５５）
【出願日】平成１８年９月１９日（２００６．９．１９）
【出願人】（００００００５２７）ペンタックス株式会社 (1,878)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月１９日（２００６．９．１９）
【出願人】（００００００５２７）ペンタックス株式会社 (1,878)
【Ｆターム（参考）】
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