有機電界発光表示装置
【課題】優れた光取出し効率を有するとともに、配光分布を適正化することができ、視る角度により色が変動することを抑制する。
【解決手段】本発明の有機電界発光表示装置は、反射電極及び半透過電極からなる対向電極と、該対向電極間に配される発光層と、前記半透過電極の光取出し面側に配される半透過層とを有し、前記発光層から発光される光を前記反射電極と前記半透過電極との間で干渉させて前記光取出し面から出射させる第１の共振器構造と、前記光を前記反射電極と前記半透過層との間で干渉させて前記光取出し面から出射させる第２の共振器構造とを有する有機電界発光表示部と、前記有機電界発光表示部の光取出し面上に配される半球状レンズとを有し、前記第１の共振器構造における第１の共振波長をλ１とし、前記第２の共振器構造における第２の共振波長をλ２としたとき、前記λ１と前記λ２との比、λ１／λ２が０．９〜１．１であることを特徴とする。
【解決手段】本発明の有機電界発光表示装置は、反射電極及び半透過電極からなる対向電極と、該対向電極間に配される発光層と、前記半透過電極の光取出し面側に配される半透過層とを有し、前記発光層から発光される光を前記反射電極と前記半透過電極との間で干渉させて前記光取出し面から出射させる第１の共振器構造と、前記光を前記反射電極と前記半透過層との間で干渉させて前記光取出し面から出射させる第２の共振器構造とを有する有機電界発光表示部と、前記有機電界発光表示部の光取出し面上に配される半球状レンズとを有し、前記第１の共振器構造における第１の共振波長をλ１とし、前記第２の共振器構造における第２の共振波長をλ２としたとき、前記λ１と前記λ２との比、λ１／λ２が０．９〜１．１であることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画素上に半球状レンズを有する多重共振構造の有機電界発光表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機電界発光表示装置（有機ＥＬディスプレイ）は自発光型の表示装置であり、ディスプレイや照明の用途に用いられる。有機ＥＬディスプレイは、従来のＣＲＴやＬＣＤと比較して視認性が高い、視野角依存性がないといった表示性能の利点を有する。また、ディスプレイを軽量化、薄層化できるといった利点もある。また、有機ＥＬ照明は、軽量化、薄層化という利点に加え、フレキシブル基板を用いることで、これまで実現できなかった形状の照明を実現できる可能性を持っている。
【０００３】
このように有機電界発光表示装置は、優れた特徴を有するが、一般に、発光層を含め表示装置を構成する各層の屈折率は空気より高い。例えば、有機電界発光表示装置では、発光層などの有機薄膜層の屈折率は１．６〜２．１である。このため、発光した光は界面で全反射しやすく、その光取出し効率は２０％に満たない場合もあり、大部分の光を損失している。
例えば、一般的に知られる有機電界発光表示装置における有機電界発光表示部は、基板上に、一対の電極層の間に配される有機化合物層を備えて構成されている。該有機化合物層は、発光層を含み、有機電界発光表示装置は、該発光層から発光される光を光取出し面側から出射させている。この場合、光取出し面や電極層と有機化合物層の界面において、臨界角以上の光である全反射成分を取出すことができないため、光の取り出し効率が低いという問題がある。
【０００４】
このようなことから、光取出し効率を向上させるため、発光層から発光される光の光路を制御し、該発光層から発光される光を光取出し面側から出射させるレンズ等の光取出し部材を、光路上に配する有機電界発光表示装置が提案されている。
例えば、２つの電極間に発光層を有してなる有機エレクトロルミネッセンス素子の発光面側にマイクロレンズ部材を設けることが提案されている（特許文献１参照）。この方法によれば、有機電界発光素子から出射される広角の成分も光学部材と空気との界面で全反射することなく、空気中に取り出すことができるため、光取出し効率を大幅に向上させることができる。
【０００５】
また、マイクロキャビティ構造を有する有機電界発光表示装置が提案されている。例えば、対向する電極を金属反射ミラー及び金属半透過ミラーで構成することにより、金属反射ミラーと金属半透過ミラーとの間でマイクロキャビティ構造を構成することが提案されている（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。この構成によれば、マイクロキャビティの多重干渉効果及びパーセル効果により、発光スペクトル幅の狭帯域化、発光スペクトルピークの調整、及び有機電界発光表示装置における自然放出発光量の増大等を可能にする。有機発光層における燐光及び蛍光発光材料固有の発光スペクトルは、必ずしも、ディスプレイに必要な狭帯域特性、及び発光スペクトルのピーク特性等を有しておらず、マイクロキャビティ構造を備えることにより、ディスプレイに好適な発光スペクトル特性を得ることができる。
【０００６】
しかしながら、マイクロキャビティ構造を有する有機電界発光表示装置の光取出し面側に、マイクロレンズを配置すると、以下のような問題があった。
即ち、マイクロキャビティ構造を有する有機電界発光表示装置においては、強度の角度分布としての配光分布に、多重干渉効果による複数の強度ピークが現れる（図１参照）。このことは、次の問題を生じさせる。なお、図１は、マイクロキャビティ構造を有する有機電界発光表示部の光取出し面側にマイクロレンズを配する構成の有機電界発光表示装置における配光分布を示すものであり、該図１において、横軸は、放射角度を表し、縦軸は、放射強度分布を表している。
まず、放射角度即ち配光角度の増加に対し、単調に光強度が低下する自然な配光分布にならず、マイクロキャビティ構造における光路長及び発光の中心波長に応じた特定の角度で光強度の高低を繰り返す不自然な配光分布となる問題がある。
また、強め合う光の波長が、配光角度の広角化に応じて長波長側に変動するため、角度により色が変動する問題がある。
【０００７】
これらの問題は、マイクロキャビティ構造を有する有機電界発光表示装置の光取出し面と空気との界面が、有機電界発光表示装置における有機電界発光素子の各層と平行な平面を有する場合は、前記問題となる光の殆どの成分が全反射により、有機電界発光表示装置の外部に取り出されないため、大きな問題とはならなかった。
しかしながら、前記有機電界発光表示装置の光取出し面上にマイクロレンズ部材を配置し、光取出し効率を向上させる場合には、前記問題となる光のほとんどの成分が全反射を受けることなく、マイクロレンズ部材内部に入射され、マイクロレンズ面から外部に取り出されるため、大きな問題となる。
【０００８】
ところで、マイクロキャビティ構造を有機電界発光表示装置に関し、共振構造を２重に有する多重共振構造の有機電界発光表示装置が知られている（特許文献４参照）。
この有機電界発光表示装置は、全反射ミラーと、第１波長を選択的に反射する第１ハーフミラー層と、前記第１波長と異なる第２波長を選択的に反射する第２ハーフミラー層とを備え、これらで構成される第１共振部と第２共振部とで、それぞれ異なる基本波長に対して共振させることとしている。
この有機電界発光表示装置は、第１共振部と第２共振部とにおける、異なる基本波長を合成し、例えば、青色（λ１）と橙色（λ２）とを示す基本波長の光を加法混色して白色発光させるものであり、特定の角度で光強度の高低を繰り返す不自然な配光分布となる問題及び角度により色が変動する問題を解決するものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４-３９５００号公報
【特許文献２】特開平８-８０６１号公報
【特許文献３】特開平６−２７５６８１号公報
【特許文献４】特開２００３−１２３９８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、優れた光取出し効率を有するとともに、配光分布を適正化することができ、視る角度により色が変動することを抑制することができる有機電界発光表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
＜１＞ 反射電極及び半透過電極からなる対向電極と、該対向電極間に配される発光層と、前記半透過電極の光取出し面側に配される半透過層とを有し、前記発光層から発光される光を前記反射電極と前記半透過電極との間で干渉させて前記光取出し面から出射させる第１の共振器構造と、前記光を前記反射電極と前記半透過層との間で干渉させて前記光取出し面から出射させる第２の共振器構造とを有する有機電界発光表示部と、前記有機電界発光表示部の光取出し面上に配される半球状レンズとを有し、前記第１の共振器構造における第１の共振波長をλ１とし、前記第２の共振器構造における第２の共振波長をλ２としたとき、前記λ１と前記λ２との比、λ１／λ２が０．９〜１．１であることを特徴とする有機電界発光表示装置である。
＜２＞ 半透過電極と半透過層との間に光路長調整層を含む前記＜１＞に記載の有機電界発光表示装置である。
＜３＞ 半透過電極及び半透過層の形成材料が、金属材料である前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の有機電界発光表示装置である。
＜４＞ 第１の共振器構造及び第２の共振器構造で構成されるマイクロキャビティ構造の次数が、１次及び２次のいずれかである前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の有機電界発光表示装置である。
＜５＞ λ１が下記（１）式を満たすとともに、λ２が下記（５）式を満たし、かつ、下記（５）式におけるｍ２と下記（１）式におけるｍ１との差である、ｍ２−ｍ１が１以上の整数である前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の有機電界発光表示装置である。
【数１】
ただし、前記式（１）において、Ｌ１は、第１の共振器を構成する各層の、屈折率と厚みとの積の和を示し、Θは、前記反射電極で反射される際に生じる位相シフトを示し、Φ１は、前記半透過電極で反射される際に生じる位相シフトを示し、ｍ１は、Ｌ１が正となる１以上の整数を示す。
【数２】
ただし、前記式（５）において、Ｌ２は、第２の共振器を構成する各層の、屈折率と厚みとの積の和を示し、Θは、前記反射電極で反射される際に生じる位相シフトを示し、Φ２は、前記半透過層で反射される際に生じる位相シフトを示し、ｍ２は、Ｌ２が正となる２以上の整数を示す。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、従来における前記諸問題を解決でき、前記目的を達成することができ、優れた光取出し効率を有するとともに、配光分布を適正化することができ、視る角度により色が変動することを抑制することができる有機電界発光表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、マイクロキャビティ構造を有する有機電界発光表示部の光取出し面側にマイクロレンズを配する構成の有機電界発光表示装置における配光分布を示す図である。
【図２】図２は、本発明の有機電界発光表示装置の一例を示す概略平面図である。
【図３】図３は、本発明の有機電界発光表示装置の他の一例を示す概略断面図である。
【図４】図４は、実施例１及び比較例１における有機電界発光表示装置の配光分布を示す図である。
【図５Ａ】図５Ａは、比較例１における有機電界発光表示装置の色度変化を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、実施例１における有機電界発光表示装置の色度変化を示す図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、実施例２における有機電界発光表示装置の色度変化を示す図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、実施例３における有機電界発光表示装置の色度変化を示す図である。
【図５Ｅ】図５Ｅは、比較例２における有機電界発光表示装置の色度変化を示す図である。
【図５Ｆ】図５Ｆは、実施例４における有機電界発光表示装置の色度変化を示す図である。
【図６】図６は、ＲＧＢ３画素にレンズを配置した状態を示す図である。
【図７】図７は、ＲＧＢ３画素にレンズを配置した状態を示す他の図である。
【図８】図８は、画素が長方形の場合の１辺の最大長さａの求め方を示す図である。
【図９】図９は、正方形状の画素にレンズを配置した状態を示す図である。
【図１０】図１０は、長方形状の画素にレンズを配置した状態を示す図である。
【図１１】図１１は、円形状の画素にレンズを配置した状態を示す図である。
【図１２】図１２は、三角形状の画素にレンズを配置した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（有機電界発光表示装置）
本発明の有機電界発光表示装置は、有機電界発光表示部と、半球状レンズとを少なくとも有する。
【００１５】
＜有機電界発光表示部＞
前記有機電界発光表示部は、有機電界発光素子を含み、該有機電界発光素子は、対向電極と、該対向電極間に配される発光層と、前記光透過電極の光取出し面側に配される半透過層とを有し、光路長調整層、必要に応じて、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層などから選択される機能層とを有する。
また、ガラス基板、バリア層、その他必要に応じて、その他の部材を有する。また、前記有機電界発光表示部は、第１の共振器構造と第２の共振器構造とを有する。
前記有機電界発光表示部は、赤（Ｒ）、緑（Ｂ）及び青（Ｂ）のいずれかを含む画素（有機電界発光素子）を有して構成される。
このような画素の構成としては、例えば「月刊ディスプレイ」、２０００年９月号、３３〜３７ページに記載されているように、前記発光層を、赤色、緑色、又は青色に対応する光をそれぞれ発光する発光層とした画素を形成し、これら赤色、緑色、及び青色のいずれかの画素を配する３色発光法など、公知の構成を適用することができる。
【００１６】
−−対向電極−−
前記対向電極は、反射電極及び半透過電極から構成される。
【００１７】
前記反射電極としては、前記発光層から発光される光を光取出し面側に反射させる機能を有する電極として構成される。
【００１８】
前記反射電極の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、十分な光反射率を得るために、５０ｎｍ以上とすることが好ましい。
【００１９】
前記反射電極及び前記半透過電極としては、陽極及び陰極のいずれかとして形成され、それぞれの電極により、前記有機電界発光素子における陽極と陰極とを構成する。
【００２０】
前記陽極は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層などに正孔を供給するものであり、金属、合金、金属酸化物などを用いることができ、好ましくは仕事関数が４ｅＶ以上の材料である。
具体例的な形成材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができうるが、例えば、アルミニウム、金、銀、クロム、ニッケル等の金属材料が好ましい。
【００２１】
前記陽極としては、通常、ソーダライムガラス、無アルカリガラス、透明樹脂基板などの上に層形成したものが用いられる。ガラスを用いる場合、その材質については、ガラスからの溶出イオンを少なくするため、無アルカリガラスを用いることが好ましい。また、ソーダライムガラスを用いる場合、シリカなどのバリアコートを施したものを使用することが好ましい。
前記陽極の作製には、材料によって種々の方法が用いられるが、例えば、電子ビーム法、スパッタリング法、抵抗加熱蒸着法などの方法で形成される。
【００２２】
前記陰極は、電子注入層、電子輸送層、発光層などに電子を供給するものであり、電子注入層、電子輸送層、発光層などの陰極と隣接する層との密着性やイオン化ポテンシャル、安定性等を考慮して選ばれる。
前記陰極の材料としては、金属、合金、金属酸化物などを用いることができ、好ましくは、仕事関数が４ｅＶ以下の材料である。
具体的な形成材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することできるが、アルカリ金属（例えばＬｉ、Ｎａ、Ｋ等）又はそのフッ化物、アルカリ土類金属（例えばＭｇ、Ｃａ等）又はそのフッ化物、金、銀、鉛、アルミニウム、ナトリウム−カリウム合金又はそれらの混合金属、リチウム−アルミニウム合金又はそれらの混合金属、マグネシウム−銀合金又はそれらの混合金属、インジウム、イッテリビウム等の希土類金属などの金属材料が好ましい。
【００２３】
前記陰極の作製には、材料によって種々の方法が用いられるが、例えば電子ビーム法、スパッタリング法、抵抗加熱蒸着法などの方法で形成される。
前記陽極及び陰極のシート抵抗は、低い方が好ましく、数百Ω／□以下が好ましい。
【００２４】
−−半透過層−−
前記半透過層は、前記半透過電極の光取出し面側に配され、前記発光層から発光される光及び前記反射電極から反射される光の一部を透過させるとともに、前記各光の他の一部を反射させる機能を有する。
前記半透過層の光透過率としては、前記機能を有する限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００２５】
前記半透過層の形成材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、銀、 マグネシウム-銀、アルミニウム等の金属材料が好ましい。
前記半透過層の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、例えば電子ビーム法、スパッタリング法、抵抗加熱蒸着法などの方法が挙げられる。
【００２６】
−−光路長調整層−−
前記光路長調整層は、前記半透過電極と前記半透過層との間に配され、入射される光の光路長である、該光路長調整層内を進行する光の長さを調整する機能を有する。
前記光路長調整層としては、前記機能を有するものであれば特に制約はなく、例えば、反射電極層から半透過層までの光路長を、発光層における発光波長をλとしたとき、λ／２の整数倍となるように調整するものなどが挙げられる。
前記光路長調整層としては、このような態様であれば、形状、構造、大きさ等について、特に制約はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００２７】
前記光路長調整層の形成材料としては、入射光の波長や光強度に有意な影響を与えないものであれば、特に制約はなく、光学的に透明な無機及び有機の各種の材料、例えば、ポリアクリレート、ポリメタクリ酸メチル、ポリイミドなどの透明樹脂が挙げられる
【００２８】
−−発光層−−
前記発光層の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、電界印加時に陽極又は正孔注入層、正孔輸送層から正孔を注入することができると共に、陰極又は電子注入層、電子輸送層から電子を注入することができる機能や、注入された電荷を移動させる機能、正孔と電子の再結合の場を提供して発光させる機能を有する層を形成することができるものなどを用いることができる。
【００２９】
前記発光層の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばベンゾオキサゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、スチリルベンゼン誘導体、ポリフェニル誘導体、ジフェニルブタジエン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、ナフタルイミド誘導体、クマリン誘導体、ペリレン誘導体、ペリノン誘導体、オキサジアゾール誘導体、アルダジン誘導体、ピラリジン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、ビススチリルアントラセン誘導体、キナクリドン誘導体、ピロロピリジン誘導体、チアジアゾロピリジン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、スチリルアミン誘導体、芳香族ジメチリディン化合物、８−キノリノール誘導体の金属錯体や希土類錯体に代表される各種金属錯体；ポリチオフェン、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン等のポリマー化合物、などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
前記発光層の厚みは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、１ｎｍ〜５μｍが好ましく、５ｎｍ〜１μｍがより好ましく、１０ｎｍ〜５００ｎｍが更に好ましい。
前記発光層の形成方法は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば抵抗加熱蒸着、電子ビーム、スパッタリング、分子積層法、コーティング法（スピンコート法、キャスト法、ディップコート法など）、ＬＢ法などの方法が挙げられる。これらの中でも、抵抗加熱蒸着、コーティング法が特に好ましい。
【００３０】
−−正孔注入層、正孔輸送層−−
前記正孔注入層及び正孔輸送層の材料としては、陽極から正孔を注入する機能、正孔を輸送する機能、陰極から注入された電子を障壁する機能のいずれかを有しているものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記正孔注入層及び正孔輸送層の材料としては、例えばカルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリディン系化合物、ポルフィリン系化合物、ポリシラン系化合物、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）誘導体、アニリン系共重合体、チオフェンオリゴマー、ポリチオフェン等の導電性高分子オリゴマー、などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００３１】
前記正孔注入層及び正孔輸送層は、上述した材料の１種又は２種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
前記正孔注入層及び正孔輸送層の形成方法としては、例えば真空蒸着法、ＬＢ法、前記正孔注入輸送剤を溶媒に溶解又は分散させてコーティングする方法（スピンコート法、キャスト法、ディップコート法など）が用いられる。コーティング法の場合、樹脂成分と共に溶解乃至分散することができる。
前記樹脂成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリブチルメタクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂、ポリブタジエン、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）樹脂、炭化水素樹脂、ケトン樹脂、フェノキシ樹脂、ポリアミド樹脂、エチルセルロース、酢酸ビニル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリウレタン樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
前記正孔注入層及び正孔輸送層の厚みは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば１ｎｍ〜５μｍが好ましく、５ｎｍ〜１μｍがより好ましく、１０ｎｍ〜５００ｎｍが更に好ましい。
【００３２】
−−電子注入層、電子輸送層−−
前記電子注入層及び電子輸送層の材料としては、陰極から電子を注入する機能、電子を輸送する機能、陽極から注入された正孔を障壁する機能のいずれか有しているものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記電子注入層及び電子輸送層の材料としては、例えばトリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、フルオレノン誘導体、アントラキノジメタン誘導体、アントロン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド誘導体、フルオレニリデンメタン誘導体、ジスチリルピラジン誘導体、ナフタレンペリレン等の複素環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン誘導体、８−キノリノール誘導体の金属錯体やメタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾールやベンゾチアゾールを配位子とする金属錯体に代表される各種金属錯体、などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００３３】
前記電子注入層及び電子輸送層は、上述した材料の１種又は２種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
前記電子注入層及び電子輸送層の形成方法としては、例えば真空蒸着法やＬＢ法、前記電子注入輸送剤を溶媒に溶解乃至分散させてコーティングする方法（スピンコート法、キャスト法、ディップコート法など）などが用いられる。コーティング法の場合、樹脂成分と共に溶解乃至分散することができ、前記樹脂成分としては、例えば、正孔注入輸送層の場合に例示したものが適用できる。
前記電子注入層又は電子輸送層の厚みは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、１ｎｍ〜５μｍが好ましく、５ｎｍ〜１μｍがより好ましく、１０ｎｍ〜５００ｎｍが更に好ましい。
【００３４】
−第１の共振器構造−
前記第１の共振器構造は、前記発光層から発光させる光を前記反射電極と前記半透過電極との間で干渉させて前記光取出し面から出射させる構造を有する。
前記第１の共振器構造における共振波長をλ１としたとき、λ１は、下記式（１）を満たすものとされる。
【数３】
ただし、前記式（１）において、Ｌ１は、第１の共振器を構成する各層の、屈折率と厚みとの積の和を示し、下記式（２）により表される。また、Θは、前記反射電極で反射される際に生じる位相シフトを示し、Φ１は、前記半透過電極で反射される際に生じる位相シフトを示し、ｍ１は、Ｌ１が正となる１以上の整数を示す。
【００３５】
【数４】
ただし、前記式（２）において、ｎｋは、前記有機電界発光素子におけるｋ番目の層における屈折率を示し、ｄｋは、有機電界発光素子におけるｋ番目の層における厚みを示し、前記ｋは、１以上の整数を示す。例えば、前記反射電極と前記半透過電極との間に配される層が、前記発光層、前記電子注入層、前記正孔輸送層の３層である場合、ｋ＝３となる。
【００３６】
ここで前記Θは、第１の共振器構造内において前記反射電極に接触する前記機能層又は発光層の屈折率、前記反射電極の複素屈折率に対し、次の式（３）で一義的に決まる定数である。
【数５】
【００３７】
ここで前記Φ１は、第１の共振器構造内において前記半透過電極に接触する前記機能層又は発光層の屈折率、前記半透過電極の複素屈折率に対し、次の式（４）で一義的に決まる定数である。
【数６】
【００３８】
前記ｍ１をマイクロキャビティ構造の次数と定義すると、マイクロキャビティ構造の次数は、１次以上であればよく、１次〜２次が特に好ましい。
前記マイクロキャビティ構造を有すると、多重干渉効果及びパーセル効果により、発光スペクトル幅の狭帯域化、発光スペクトルピークの調整、及び有機電界発光表示装置における自然放出発光量の増大等を可能とし、ディスプレイに好適な発光スペクトル特性を得ることができる。
ところが、１次以上のマイクロキャビティ構造においては、有機電界発光表示装置の構成により配光分布が不自然になる。そのため、本発明を好適に用いることができる。
【００３９】
ここで、前記マクロキャビティ構造とは、光出射側の半透過電極又は半透過反射層と光出射と逆側の反射電極層とが干渉する構造を意味する。
【００４０】
前記マイクロキャビティ構造が１次であるとは、光学長Ｌ（λ）が１λ（ただし、λは発光波長を表す）であり、金属反射層間をラウンドトリップする光が強め合う条件となる最小の光学長であることを意味する。
前記マイクロキャビティ構造が２次であるとは、光学長Ｌ（λ）が２λ（ただし、λは発光波長を表す）であり、金属反射層間をラウンドトリップする光が強め合う条件となる最小の光学長から２番目に短い光学長であることを意味する。
即ち、前記マイクロキャビティ構造がｍ次（ただし、ｍは、整数である）であるとは、光学長Ｌ（λ）がｍλ（ただし、λは発光波長を表す）であり、金属反射層間をラウンドトリップする光が強め合う条件となる最小の光学長からｍ番目に短い光学長であることを意味する。
【００４１】
−第２の共振器構造−
前記第２の共振器構造は、前記発光層から発光させる光を前記反射電極と前記半透過層との間で干渉させて前記光取出し面から出射させる構造を有する。
前記第２の共振器構造における共振波長をλ２としたとき、λ２は、下記式（５）を満たすものとされる。
【数７】
ただし、前記式（５）において、Ｌ２は、第２の共振器を構成する各層の、屈折率と厚みとの積の和を示し、下記式（６）により表される。また、Θは、前記反射電極で反射される際に生じる位相シフトを示し、Φ２は、前記半透過層で反射される際に生じる位相シフトを示し、ｍ２は、Ｌ２が正となる２以上の整数を示す。
【００４２】
【数８】
ただし、前記式（６）において、ｎｌは、前記有機電界発光素子におけるｌ番目の層における屈折率を示し、ｄｌは、有機電界発光素子におけるｌ番目の層における厚みを示し、前記ｌは、３以上の整数を示す。例えば、前記反射電極と前記半透過層との間に配される層が、前記発光層、前記電子注入層、前記正孔輸送層、前記半透過電極、前記光路長調整層の５層である場合、ｌ＝５となる。
【００４３】
前記Θとしては、前記式（１）におけるΘについて説明した事項を適用することができる。
【００４４】
ここで前記Φ2は、第２の共振器構造内において前記半透過層に接触する前記光路長調整層の屈折率、前記半透過層の複素屈折率に対し、次の式（７）で一義的に決まる定数である。
【数９】
【００４５】
前記ｍ２としては、前記式（１）におけるｍ１と同様に、前記第２の共振器構造（マイクロキャビティ構造）の次数が対応する。
また、前記ｍ２の値を変えることにより、後述するλ１とλ２とを関係付ける場合、前記ｍ２及び前記ｍ１に対して、ｍ２−ｍ１が１以上の正の整数とする。このように前記ｍ２の値を設定することで、後述するλ１とλ２との関係を決めることができる。
【００４６】
前記λ１と前記λ２とは、ほぼ等しい関係にあることが必要であり、前記λ１と前記λ２との比、λ１／λ２を０．９〜１．１とするように関係付けられる。
前記λ１／λ２が、０．９〜１．１の数値範囲から外れると、視る角度による色の変動が大きくなり、また光取り出し効率も低下して、本発明の効果が得られない。
前記λ１／λ２としては、０．９５〜１．０５が好ましく、理想的には１である。
前記λ１／λ２が前記数値範囲であると、広角側の光が長波長側にシフトすることを抑制することができる。
【００４７】
また、前記λ１及び前記λ２は、前記発光層から発光される光の主要発光波長λ０にほぼ等しい必要がある。
【００４８】
＜半球状レンズ＞
前記半球状レンズは、光取出し面上に配され、前記発光層から発光される光の光路を制御する機能を有する。
前記光取出し面としては、ボトムエミッション型ではガラス基板などが挙げられる。トップエミッション型ではバリア層などが挙げられる。
【００４９】
前記半球状レンズとしては、その形状、配列、大きさ、材質などについては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、前記形状としては、例えば球状、半球状、楕円状、台形状などが挙げられる。これらの中でも、半球状レンズが正面輝度の向上率の点で特に好ましい。
前記半球状レンズの配列としては、例えば正方格子状、ハニカム状などが挙げられる。
前記半球状レンズの材質としては、透明樹脂、ガラス、透明結晶、透明セラミックなどが挙げられる。
前記半球状レンズの大きさとしては、半球状レンズの場合には、その有効直径が１０μｍ〜１，０００μｍが好ましく、２０μｍ〜２００μｍがより好ましい。
【００５０】
また、前記半球状レンズとしては、前記発光層の１辺の最大長さａと、前記半球状レンズの有効直径φとの比（φ／ａ）が１．０以上が好ましく、１．２以上がより好ましく、レンズの有効直径の増加による光取出し効率の向上効果がほぼ収束することから２．５以上が特に好ましい。
前記比（φ／ａ）が、１．０未満であると、レンズのない面積が多くなるため、取り出し効率が上がらない。
レンズの有効直径φが、発光層の１辺の最大長さａよりも大きすぎると、有機ＥＬディスプレイとしたときの開口率が低下してしまうので、図２に示すように、公知の一般的な有機ＥＬディスプレイの開口率（Ｂ／Ａ）が約５％であり、該開口率が５％でガラス基板上に正方格子状にレンズを配置した場合の前記比（φ／ａ）が４．４７であることから、上限値は４．４７以下であることが好ましい。前記比（φ／ａ）が４．４７を超えると、最低必要な明るさを確保できなくなることがある。ことが好ましい。
ここで、前記発光層の１辺の最大長さは、発光層の形状などに応じて異なり適宜選択することができ、例えば１辺の長さが等しい場合（例えば正方形）にはいずれの１辺であってもよいが、１辺の長さが異なる場合（例えば長方形）には最も長い辺を採用する。
前記半球状レンズの有効直径とは、レンズとして有効に機能する部分の直径を意味し、レンズ全体がレンズとして有効に機能する場合には、レンズ直径と同意である。
【００５１】
前記半球状レンズの作製方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばインクジェット法、インプリント法、フォトリソグラフィ法、などが挙げられる。
前記インプリント法では、例えば離型剤及びＵＶ硬化樹脂を含む組成物を透明なモールド上に塗布した後に、該透明なモールドを有機電界発光素子上に圧着し、ＵＶ光を照射した後、離型することによって有機電界発光素子上にレンズを形成することができる。
【００５２】
＜バリア層＞
前記バリア層としては、大気中の酸素、水分、窒素酸化物、硫黄酸化物、オゾン等の透過を防ぐという機能を有する限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記バリア層の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、などが挙げられる。
前記バリア層の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、５ｎｍ〜１，０００ｎｍが好ましく、７ｎｍ〜７５０ｎｍがより好ましく、１０ｎｍ〜５００ｎｍが特に好ましい。前記バリア層の厚みが、５ｎｍ未満であると、大気中の酸素及び水分の透過を防ぐバリア機能が不充分であることがあり、１，０００ｎｍを超えると、光線透過率が低下し、透明性を損なうことがある。
前記バリア層の光学的性質は、光線透過率が８０％以上であることが好ましく、８５％以上がより好ましく、９０％以上が更に好ましい。
前記バリア層の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ＣＶＤ法、真空蒸着法、などが挙げられる。
【００５３】
＜基板＞
前記基板としては、その形状、構造、大きさ等を適宜選択すればよく、一般的には、基板の形状としては、板状であることが好ましい。基板の構造としては、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよく、また、単一部材で形成されていてもよいし、２以上の部材で形成されていてもよい。前記基板は、無色透明であっても、有色透明であってもよいが、発光層から発せられる光を散乱又は減衰等させることがない点で、無色透明であることが好ましい。
【００５４】
前記基板の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、ガラス等の無機材料；ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂等のポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリイミド樹脂、ポリシクロオレフィン樹脂、ノルボルネン樹脂、ポリ（クロロトリフルオロエチレン）樹脂等の有機材料、などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００５５】
前記基板としてガラスを用いる場合には、その材質については、ガラスからの溶出イオンを少なくするため、無アルカリガラスを用いることが好ましい。また、ソーダライムガラスを用いる場合には、シリカなどのバリアコートを施したもの（例えば、バリアフィルム基板）を使用することが好ましい。有機材料の場合には、耐熱性、寸法安定性、耐溶剤性、電気絶縁性、及び加工性に優れていることが好ましい。
【００５６】
前記熱可塑性基板を用いる場合には、更に必要に応じて、ハードコート層、アンダーコート層などを設けてもよい。
【００５７】
本発明の有機電界発光表示装置は、フルカラーで表示し得る装置として構成されてもよい。本発明の有機電界発光表示装置をフルカラータイプのものとする方法としては、例えば「月刊ディスプレイ」、２０００年９月号、３３〜３７ページに記載されているように、色の３原色（青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）、赤色（Ｒ））に対応する光をそれぞれ発光する層構造を基板上に配置する３色発光法、白色発光用の層構造による白色発光をカラーフィルタを通して３原色に分ける白色法、青色発光用の層構造による青色発光を蛍光色素層を通して赤色（Ｒ）及び緑色（Ｇ）に変換する色変換法、などが知られている。
【００５８】
また、上記方法により得られる異なる発光色の層構造を複数組み合わせて用いることにより、所望の発光色の平面型光源を得ることができる。例えば、青色及び黄色の発光素子を組み合わせた白色発光光源、青色、緑色、赤色の発光素子を組み合わせた白色発光光源、等である。
【００５９】
以上のように構成される、本発明の有機電界発光表示装置の実施の形態を図を用いて説明する。
図３は、本発明の一の実施形態に係る有機電界発光表示装置１００の概略を説明するための概略断面図である。
該有機電界発光表示装置１００は、基板１上に、反射電極２、正孔注入層３、発光層４、電子注入層５、半透過電極６、光路長調整層７、半透過層８とをこの順に有し、光取出し面としての半透過層８上に半球状レンズ２２が配されている。
この有機電界発光表示装置１００においては、反射電極２、孔注入層３、発光層４、電子注入層５、及び半透過電極６で構成される第１の共振器構造を有するとともに、反射電極２、孔注入層３、発光層４、電子注入層５、半透過電極６、光路長調整層７、及び半透過層８で構成される第２の共振器構造を有する。
【００６０】
このように構成される有機電界発光表示装置１００においては、光軸（有機電界発光表示装置を構成する各層に垂直な）方向では、第１の共振器の共振波長λ１と第２の共振器の共振波長λ２はλ１／λ２＝０．９〜１．１となるように設定されており、ほぼ等しい共振波長（λ１、λ２）を有するため、この共振波長にほぼ等しい波長を有する発光層４からの発光は、前記第１の共振器のみの場合と比較して光の干渉効果が増大し強め合うことによって、出射光強度が増大される。これに対し、光軸方向からの放射角度が大きくなる方向では、第２の共振器の共振波長の長波長側へのずれ量は、第１の共振器の共振波長の長波長側へのずれ量より小さくなるため、第１の共振器のみの場合と比較して、共振波長の長波長側へのずれ量を小さくすることが出来る。この結果として、視る角度（放射角度）による色の変動量を抑制することができる。
全反射されることなく半透過層８を透過した光は、半球状レンズ２２に入射し全反射されることなく外部に取り出されるため、光取り出し効率を向上させることが出来る。
【００６１】
本発明の有機電界発光表示装置は、例えば、コンピュータ、車載用表示器、野外表示器、家庭用機器、業務用機器、家電用機器、交通関係表示器、時計表示器、カレンダ表示器、ルミネッセントスクリーン、音響機器等をはじめとする各種分野において好適に使用することができる。
【実施例】
【００６２】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
【００６３】
[２次のマイクロキャビティ構造を有する有機電界発光表示装置（ｍ＝２）]
（比較例１）
以下のようにして、比較例１における有機電界発光表示装置を製造した。
【００６４】
＜有機電界発光素子の作製＞
ガラス基板として、厚みが０．７ｍｍ、屈折率が１．５のイーグル２０００（コーニング社製）を用いた。
次に、ガラス基板上に、陽極としてアルミニウム（Ａｌ）を、厚みが１００ｎｍとなるように、真空蒸着により形成した。
次に、Ａｌ膜上に、ホール注入層として２−ＴＮＡＴＡ〔４，４’，４”−トリス（２−ナフチルフェニルアミノ）トリフェニルアミン〕とＭｎＯ３を７：３の割合で、厚みが２０ｎｍとなるように、真空蒸着により形成した。
次に、ホール注入層上に、第１のホール輸送層として２−ＴＮＡＴＡにＦ４−ＴＣＮＱ（２，３，５，６−ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏ−７，７，８，８ｔｅｔｒａｃｙａｎｏｑｕｉｎｏｄｉｍｅｔｈａｎｅ）を１．０％ドープして２１０ｎｍの厚さとなるように、真空蒸着により形成した。
次に、第１のホール輸送層上に、第２のホール輸送層としてα−ＮＰＤ〔Ｎ，Ｎ’−（ジナフチルフェニルアミノ）ピレン〕を、厚みが１０ｎｍとなるように、真空蒸着により形成した。
【００６５】
次に、第３のホール輸送層上に、発光層を、ホスト材料としてＢＡｌｑ（Ａｌｕｍｉｎｕｍ(ＩＩＩ)ｂｉｓ（２-ｍｅｔｈｙｌ-８-ｑｕｉｎｏｌｉｎａｔｏ)−４−ｐｈｅｎｙｌｐｈｅｎｏｌａｔｅ）、発光材料として下記構造式で表される発光材料Ａを、９５：５の割合で、厚みが３０ｎｍとなるように、真空共蒸着により形成した。
【化４】
【００６６】
次に、発光層上に、第１の電子輸送層としてＢＡｌｑ（Ａｌｕｍｉｎｕｍ(ＩＩＩ)ｂｉｓ（２−ｍｅｔｈｙｌ−８−ｑｕｉｎｏｌｉｎａｔｏ）−４−ｐｈｅｎｙｌｐｈｅｎｏｌａｔｅ）を、厚みが４９ｎｍとなるように、真空蒸着により形成した。
次に、第１の電子輸送層上に、第２の電子輸送層としてＢＣＰ（２，９−ｄｉｍｅｔｈｙｌ−４，７−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−１,１０−ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎ）を、厚みが１ｎｍとなるように、真空蒸着により形成した。
次に、第２の電子輸送層上に、第１の電子注入層としてＬｉＦを、厚みが１ｎｍとなるように、真空蒸着により形成した。
次に、第１の電子注入層上に、第２の電子注入層としてＡlを、厚みが１．５ｎｍとなるように、真空蒸着により形成した。
次に、電子注入層上に、陰極として、Ａｇを、厚みが２０ｎｍとなるように、真空蒸着により形成した。作製したＡｇ膜の発光層からみた反射率は４７％、透過率は４５％であった。
以上により、有機電界発光素子（１）を作製した。
得られた有機電界発光素子（１）は、２次のマイクロキャビティ構造を有していた。
【００６７】
作製した有機電界発光素子（１）は、緑（約６２７ｎｍ）の発光に最適化したものであり、有機電界発光素子の発光部分（発光層）は１辺の最大長さａが２ｍｍであった。
【００６８】
＜有機電界発光表示装置の製造＞
次に、作製した有機電界発光素子（１）に対し、その光取出し面としての陰極上に、光学部材として、十分に径の大きい（半径１０ｍｍ）、屈折率１．８のシリンダーレンズをマッチングオイル（屈折率＝１．８）で装着した。
以上により、比較例１における有機電界発光表示装置を製造した。
【００６９】
（実施例１）
比較例１において、作製した有機電界発光素子（１）に対し、その光取出し面としての陰極上に、シリンダーレンズを装着することに代えて、以下のように、有機電界発光素子（１）上に、光路長調整層、半透過層、及びシリンダーレンズをこの順で配することにより、実施例１における有機電界発光表示装置を製造した。
【００７０】
有機電界発光素子（１）の陰極上に、Ａｌｑ３（ｔｒｉｓ−（８−ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎｅ）ａｌｕｍｉｎｕｍ）を、真空蒸着により厚みが１８３ｎｍとなるように成膜し、光路長調整層を形成した。
次に、光路長調整層上に、Ａｇを、真空蒸着により厚みが１２ｎｍとなるように成膜し、半透過層を形成した。
次に、半透過層上に、光学部材として、十分に径の大きい（半径１０ｍｍ）、屈折率１．８のシリンダーレンズをマッチングオイル（屈折率＝１．８）で装着した。
以上により、実施例１における有機電界発光表示装置を製造した。
この実施例１における有機電界発光表示装置においては、Ａｌ陽極を反射電極、Ａｇ陰極を半透過電極として、該反射電極と前記半透過電極とで形成される共振波長λ１が６３７ｎｍである第１の共振器構造を有していた。
また、前記反射電極、Ａｇ半透過層とで形成される共振波長λ２が６２５ｎｍである第２の共振器構造を有していた。
【００７１】
（実施例２）
実施例１において、光路長調整層の厚みを１８３ｎｍから２３４ｎｍに変えたこと以外は、実施例１と同様にして、実施例２における有機電界発光表示装置を製造した。
この実施例２における有機電界発光表示装置においては、Ａｌ陽極を反射電極、Ａｇ陰極を半透過電極として、該反射電極と前記半透過電極とで形成される共振波長λ１が６２７ｎｍである第１の共振器構造を有していた。
また、前記反射電極、Ａｇ半透過層とで形成される共振波長λ２が６８８ｎｍである第２の共振器構造を有していた。
【００７２】
（実施例３）
実施例１において、光路長調整層の厚みを１８３ｎｍから１３２ｎｍに変えたこと以外は、実施例１と同様にして、実施例３における有機電界発光表示装置を製造した。
この実施例３における有機電界発光表示装置においては、Ａｌ陽極を反射電極、Ａｇ陰極を半透過電極として、該反射電極と前記半透過電極とで形成される共振波長λ１が６２７ｎｍである第１の共振器構造を有していた。
また、前記反射電極、Ａｇ半透過層とで形成される共振波長λ２が５６５ｎｍである第２の共振器構造を有していた。
【００７３】
[１次のマイクロキャビティ構造を有する有機電界発光表示装置（ｍ＝１）]
（比較例２）
比較例１において、第１のホール輸送層の厚みを２２３．９ｎｍから５４ｎｍに変えたこと以外は、比較例１と同様にして、比較例２における有機電界発光表示装置を製造した。
【００７４】
（実施例４）
比較例２において、作製した有機電界発光素子に対し、その光取出し面としての陰極上に、シリンダーレンズを装着することに代えて、以下のように、有機電界発光素子上に、光路長調整層、半透過層、及びシリンダーレンズをこの順で配することにより、実施例１における有機電界発光表示装置を製造した。
【００７５】
有機電界発光素子の陰極上に、Ａｌｑ３（ｔｒｉｓ−（８−ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎｅ）ａｌｕｍｉｎｕｍ）を、真空蒸着により厚みが１８３ｎｍとなるように成膜し、光路長調整層を形成した。
次に、光路長調整層上に、Ａｇを、真空蒸着により厚みが１２ｎｍとなるように成膜し、半透過層を形成した。
次に、半透過層上に、光学部材として、十分に径の大きい（半径１０ｍｍ）、屈折率１．８のシリンダーレンズをマッチングオイル（屈折率＝１．８）で装着した。
以上により、実施例１における有機電界発光表示装置を製造した。
この実施例１における有機電界発光表示装置においては、Ａｌ陽極を反射電極、Ａｇ陰極を半透過電極として、該反射電極と前記半透過電極とで形成される共振波長λ１が６２６ｎｍである第１の共振器構造を有していた。
また、前記反射電極、Ａｇ半透過層とで形成される共振波長λ２が６２６ｎｍである第２の共振器構造を有していた。
【００７６】
（評価）
実施例１〜４及び比較例１〜２における有機電界発光表示装置の光学特性を説明する。
図４は、２次のマイクロキャビティ構造を有する有機電界発光表示装置（ｍ＝２）において、第１の共振器構造及び第２の共振器構造を有しないシングル共振の構成とした比較例１における有機電界発光表示装置と、第１の共振器構造及び第２の共振器構造を有する２重共振の構成とした実施例１における有機電界発光表示装置との配光分布を示す図である。
該図４から理解されるように、実施例１における有機電界発光表示装置は、比較例１における有機電界発光表示装置に比べ、放射角度が広角側である領域において、放射強度が単調に低下せずピークとして表れている長波長側にシフトした光の放射強度を、大幅に低下させることができている。
したがって、本願発明における有機電界発光表示装置は、従来、半球状レンズを配した有機電界発光表示装置において、単調に光強度が低下する自然な配光分布にならず、マイクロキャビティ構造における光路長及び発光の中心波長に応じた特定の角度で光強度の高低を繰り返す不自然な配光分布となる問題を抑制することができている。
【００７７】
また、このように配光分布を適正化したことに基づき、実施例１〜４における有機電界発光表示装置は、比較例１〜２における有機電界発光表示装置よりも、視る角度により色が変化して視える色ずれの問題を大幅に解消することができている。
実施例１〜４及び比較例１〜２における有機電界発光表示装置において、屈折率１．８のシリンダーレンズ内の放射角度を０°（有機層各層に垂直方向）から８９°まで振った時の色度変化を測定した結果を図５Ａ〜図５Ｆに示す。なお、図５Ａは、比較例１における有機電界発光表示装置の色度変化を示す図である。図５Ｂは、実施例１における有機電界発光表示装置の色度変化を示す図である。図５Ｃは、実施例２における有機電界発光表示装置の色度変化を示す図である。図５Ｄは、実施例３における有機電界発光表示装置の色度変化を示す図である。図５Ｅは、比較例２における有機電界発光表示装置の色度変化を示す図である。図５Ｆは、実施例４における有機電界発光表示装置の色度変化を示す図である。
比較例１（図５Ａ）の色度変化（＝軌道内での各色度座標の変化の大きさ）と比較し、第１の共振器構造、第２の共振器構造を有する実施例１（図５Ｂ）の色度変化は明らかに小さくなっていることが確認出来た。又、実施例２（図５Ｃ）、実施例３（図５Ｄ）に示すように、前記λ１／λ２が、０．９〜１．１の範囲であれば、比較例１と比較して色度変化が同等〜小さい範囲に収まっていることが確認出来た。
また、比較例２（図５Ｅ）の色度変化と比較し、第１の共振器構造、第２の共振器構造を有する実施例４（図５Ｆ）の色度変化は明らかに小さくなっていることが確認出来た。
【００７８】
以上説明した実施例１〜４及び比較例１〜２の結果は、赤色（約６３０ｎｍ）１画素について行ったものであるが、青色（約４７０ｎｍ）及び緑色（約５３０ｎｍ）についても同様の結果が得られた。
即ち、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）のＲＧＢの３画素を有するデバイスを作製した場合、ＲＧＢ３画素についてレンズを配置する場合は、図７に示すように、ＲＧＢ３画素の一つ一つの各画素をレンズで取り囲んでもよく、図７に示すように、ＲＧＢ３画素を一単位としてレンズで取り囲んでもよい。また、図８に示すように、画素が正方形でなく、辺の長さが異なる長方形の場合には長い方の辺を発光部分（発光層）の１辺の最大長さａとして採用する。
また、画素の形状については、特に制限はなく、目的に応じて適宜変更することができ、図９に示すように、正方形状の画素２１にレンズ２２を配置する態様、図１０に示すように、長方形状の画素２１にレンズ２２を配置する態様、図１１に示すように、円形状の画素２１にレンズ２２を配置する態様、図１２に示すように、三角形状の画素２１にレンズ２２を配置する態様、などが挙げられる。
また、実施例１及び比較例１では、発光部分（発光層）の１辺の最大長さａが２ｍｍの有機電界発光素子を作製して評価を行ったが、前記比（φ／ａ）が維持されていれば光学的性質は等価である。
実際、発光部分（発光層）の１辺の最大長さａが２μｍの有機電界発光素子を作製し、同様に評価した。なお、この際、厚み（ｄ）が２０μｍのガラス基板を用いて実験を行った。その結果、発光部分（発光層）の１辺の最大長さａが２ｍｍの場合と同様な光学的性質が得られた。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明の有機電界発光表示装置は、優れた光取出し効率を有するとともに、配光分布を適正化することができ、視る角度により色が変動することを抑制することができるので、例えば、コンピュータ、車載用表示器、野外表示器、家庭用機器、業務用機器、家電用機器、交通関係表示器、時計表示器、カレンダ表示器、ルミネッセントスクリーン、音響機器等をはじめとする各種分野において好適に使用することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１ 基板
２ 反射電極
３ 正孔注入層
４ 発光層
５ 電子注入層
６ 半透過電極
７ 光路長調整層
８ 半透過層
２１ 画素
２２ レンズ
２３ ガラス基板
１００ 有機電界発光表示装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画素上に半球状レンズを有する多重共振構造の有機電界発光表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機電界発光表示装置（有機ＥＬディスプレイ）は自発光型の表示装置であり、ディスプレイや照明の用途に用いられる。有機ＥＬディスプレイは、従来のＣＲＴやＬＣＤと比較して視認性が高い、視野角依存性がないといった表示性能の利点を有する。また、ディスプレイを軽量化、薄層化できるといった利点もある。また、有機ＥＬ照明は、軽量化、薄層化という利点に加え、フレキシブル基板を用いることで、これまで実現できなかった形状の照明を実現できる可能性を持っている。
【０００３】
このように有機電界発光表示装置は、優れた特徴を有するが、一般に、発光層を含め表示装置を構成する各層の屈折率は空気より高い。例えば、有機電界発光表示装置では、発光層などの有機薄膜層の屈折率は１．６〜２．１である。このため、発光した光は界面で全反射しやすく、その光取出し効率は２０％に満たない場合もあり、大部分の光を損失している。
例えば、一般的に知られる有機電界発光表示装置における有機電界発光表示部は、基板上に、一対の電極層の間に配される有機化合物層を備えて構成されている。該有機化合物層は、発光層を含み、有機電界発光表示装置は、該発光層から発光される光を光取出し面側から出射させている。この場合、光取出し面や電極層と有機化合物層の界面において、臨界角以上の光である全反射成分を取出すことができないため、光の取り出し効率が低いという問題がある。
【０００４】
このようなことから、光取出し効率を向上させるため、発光層から発光される光の光路を制御し、該発光層から発光される光を光取出し面側から出射させるレンズ等の光取出し部材を、光路上に配する有機電界発光表示装置が提案されている。
例えば、２つの電極間に発光層を有してなる有機エレクトロルミネッセンス素子の発光面側にマイクロレンズ部材を設けることが提案されている（特許文献１参照）。この方法によれば、有機電界発光素子から出射される広角の成分も光学部材と空気との界面で全反射することなく、空気中に取り出すことができるため、光取出し効率を大幅に向上させることができる。
【０００５】
また、マイクロキャビティ構造を有する有機電界発光表示装置が提案されている。例えば、対向する電極を金属反射ミラー及び金属半透過ミラーで構成することにより、金属反射ミラーと金属半透過ミラーとの間でマイクロキャビティ構造を構成することが提案されている（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。この構成によれば、マイクロキャビティの多重干渉効果及びパーセル効果により、発光スペクトル幅の狭帯域化、発光スペクトルピークの調整、及び有機電界発光表示装置における自然放出発光量の増大等を可能にする。有機発光層における燐光及び蛍光発光材料固有の発光スペクトルは、必ずしも、ディスプレイに必要な狭帯域特性、及び発光スペクトルのピーク特性等を有しておらず、マイクロキャビティ構造を備えることにより、ディスプレイに好適な発光スペクトル特性を得ることができる。
【０００６】
しかしながら、マイクロキャビティ構造を有する有機電界発光表示装置の光取出し面側に、マイクロレンズを配置すると、以下のような問題があった。
即ち、マイクロキャビティ構造を有する有機電界発光表示装置においては、強度の角度分布としての配光分布に、多重干渉効果による複数の強度ピークが現れる（図１参照）。このことは、次の問題を生じさせる。なお、図１は、マイクロキャビティ構造を有する有機電界発光表示部の光取出し面側にマイクロレンズを配する構成の有機電界発光表示装置における配光分布を示すものであり、該図１において、横軸は、放射角度を表し、縦軸は、放射強度分布を表している。
まず、放射角度即ち配光角度の増加に対し、単調に光強度が低下する自然な配光分布にならず、マイクロキャビティ構造における光路長及び発光の中心波長に応じた特定の角度で光強度の高低を繰り返す不自然な配光分布となる問題がある。
また、強め合う光の波長が、配光角度の広角化に応じて長波長側に変動するため、角度により色が変動する問題がある。
【０００７】
これらの問題は、マイクロキャビティ構造を有する有機電界発光表示装置の光取出し面と空気との界面が、有機電界発光表示装置における有機電界発光素子の各層と平行な平面を有する場合は、前記問題となる光の殆どの成分が全反射により、有機電界発光表示装置の外部に取り出されないため、大きな問題とはならなかった。
しかしながら、前記有機電界発光表示装置の光取出し面上にマイクロレンズ部材を配置し、光取出し効率を向上させる場合には、前記問題となる光のほとんどの成分が全反射を受けることなく、マイクロレンズ部材内部に入射され、マイクロレンズ面から外部に取り出されるため、大きな問題となる。
【０００８】
ところで、マイクロキャビティ構造を有機電界発光表示装置に関し、共振構造を２重に有する多重共振構造の有機電界発光表示装置が知られている（特許文献４参照）。
この有機電界発光表示装置は、全反射ミラーと、第１波長を選択的に反射する第１ハーフミラー層と、前記第１波長と異なる第２波長を選択的に反射する第２ハーフミラー層とを備え、これらで構成される第１共振部と第２共振部とで、それぞれ異なる基本波長に対して共振させることとしている。
この有機電界発光表示装置は、第１共振部と第２共振部とにおける、異なる基本波長を合成し、例えば、青色（λ１）と橙色（λ２）とを示す基本波長の光を加法混色して白色発光させるものであり、特定の角度で光強度の高低を繰り返す不自然な配光分布となる問題及び角度により色が変動する問題を解決するものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４-３９５００号公報
【特許文献２】特開平８-８０６１号公報
【特許文献３】特開平６−２７５６８１号公報
【特許文献４】特開２００３−１２３９８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、優れた光取出し効率を有するとともに、配光分布を適正化することができ、視る角度により色が変動することを抑制することができる有機電界発光表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
＜１＞ 反射電極及び半透過電極からなる対向電極と、該対向電極間に配される発光層と、前記半透過電極の光取出し面側に配される半透過層とを有し、前記発光層から発光される光を前記反射電極と前記半透過電極との間で干渉させて前記光取出し面から出射させる第１の共振器構造と、前記光を前記反射電極と前記半透過層との間で干渉させて前記光取出し面から出射させる第２の共振器構造とを有する有機電界発光表示部と、前記有機電界発光表示部の光取出し面上に配される半球状レンズとを有し、前記第１の共振器構造における第１の共振波長をλ１とし、前記第２の共振器構造における第２の共振波長をλ２としたとき、前記λ１と前記λ２との比、λ１／λ２が０．９〜１．１であることを特徴とする有機電界発光表示装置である。
＜２＞ 半透過電極と半透過層との間に光路長調整層を含む前記＜１＞に記載の有機電界発光表示装置である。
＜３＞ 半透過電極及び半透過層の形成材料が、金属材料である前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の有機電界発光表示装置である。
＜４＞ 第１の共振器構造及び第２の共振器構造で構成されるマイクロキャビティ構造の次数が、１次及び２次のいずれかである前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の有機電界発光表示装置である。
＜５＞ λ１が下記（１）式を満たすとともに、λ２が下記（５）式を満たし、かつ、下記（５）式におけるｍ２と下記（１）式におけるｍ１との差である、ｍ２−ｍ１が１以上の整数である前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の有機電界発光表示装置である。
【数１】
ただし、前記式（１）において、Ｌ１は、第１の共振器を構成する各層の、屈折率と厚みとの積の和を示し、Θは、前記反射電極で反射される際に生じる位相シフトを示し、Φ１は、前記半透過電極で反射される際に生じる位相シフトを示し、ｍ１は、Ｌ１が正となる１以上の整数を示す。
【数２】
ただし、前記式（５）において、Ｌ２は、第２の共振器を構成する各層の、屈折率と厚みとの積の和を示し、Θは、前記反射電極で反射される際に生じる位相シフトを示し、Φ２は、前記半透過層で反射される際に生じる位相シフトを示し、ｍ２は、Ｌ２が正となる２以上の整数を示す。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、従来における前記諸問題を解決でき、前記目的を達成することができ、優れた光取出し効率を有するとともに、配光分布を適正化することができ、視る角度により色が変動することを抑制することができる有機電界発光表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、マイクロキャビティ構造を有する有機電界発光表示部の光取出し面側にマイクロレンズを配する構成の有機電界発光表示装置における配光分布を示す図である。
【図２】図２は、本発明の有機電界発光表示装置の一例を示す概略平面図である。
【図３】図３は、本発明の有機電界発光表示装置の他の一例を示す概略断面図である。
【図４】図４は、実施例１及び比較例１における有機電界発光表示装置の配光分布を示す図である。
【図５Ａ】図５Ａは、比較例１における有機電界発光表示装置の色度変化を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、実施例１における有機電界発光表示装置の色度変化を示す図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、実施例２における有機電界発光表示装置の色度変化を示す図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、実施例３における有機電界発光表示装置の色度変化を示す図である。
【図５Ｅ】図５Ｅは、比較例２における有機電界発光表示装置の色度変化を示す図である。
【図５Ｆ】図５Ｆは、実施例４における有機電界発光表示装置の色度変化を示す図である。
【図６】図６は、ＲＧＢ３画素にレンズを配置した状態を示す図である。
【図７】図７は、ＲＧＢ３画素にレンズを配置した状態を示す他の図である。
【図８】図８は、画素が長方形の場合の１辺の最大長さａの求め方を示す図である。
【図９】図９は、正方形状の画素にレンズを配置した状態を示す図である。
【図１０】図１０は、長方形状の画素にレンズを配置した状態を示す図である。
【図１１】図１１は、円形状の画素にレンズを配置した状態を示す図である。
【図１２】図１２は、三角形状の画素にレンズを配置した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（有機電界発光表示装置）
本発明の有機電界発光表示装置は、有機電界発光表示部と、半球状レンズとを少なくとも有する。
【００１５】
＜有機電界発光表示部＞
前記有機電界発光表示部は、有機電界発光素子を含み、該有機電界発光素子は、対向電極と、該対向電極間に配される発光層と、前記光透過電極の光取出し面側に配される半透過層とを有し、光路長調整層、必要に応じて、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層などから選択される機能層とを有する。
また、ガラス基板、バリア層、その他必要に応じて、その他の部材を有する。また、前記有機電界発光表示部は、第１の共振器構造と第２の共振器構造とを有する。
前記有機電界発光表示部は、赤（Ｒ）、緑（Ｂ）及び青（Ｂ）のいずれかを含む画素（有機電界発光素子）を有して構成される。
このような画素の構成としては、例えば「月刊ディスプレイ」、２０００年９月号、３３〜３７ページに記載されているように、前記発光層を、赤色、緑色、又は青色に対応する光をそれぞれ発光する発光層とした画素を形成し、これら赤色、緑色、及び青色のいずれかの画素を配する３色発光法など、公知の構成を適用することができる。
【００１６】
−−対向電極−−
前記対向電極は、反射電極及び半透過電極から構成される。
【００１７】
前記反射電極としては、前記発光層から発光される光を光取出し面側に反射させる機能を有する電極として構成される。
【００１８】
前記反射電極の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、十分な光反射率を得るために、５０ｎｍ以上とすることが好ましい。
【００１９】
前記反射電極及び前記半透過電極としては、陽極及び陰極のいずれかとして形成され、それぞれの電極により、前記有機電界発光素子における陽極と陰極とを構成する。
【００２０】
前記陽極は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層などに正孔を供給するものであり、金属、合金、金属酸化物などを用いることができ、好ましくは仕事関数が４ｅＶ以上の材料である。
具体例的な形成材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができうるが、例えば、アルミニウム、金、銀、クロム、ニッケル等の金属材料が好ましい。
【００２１】
前記陽極としては、通常、ソーダライムガラス、無アルカリガラス、透明樹脂基板などの上に層形成したものが用いられる。ガラスを用いる場合、その材質については、ガラスからの溶出イオンを少なくするため、無アルカリガラスを用いることが好ましい。また、ソーダライムガラスを用いる場合、シリカなどのバリアコートを施したものを使用することが好ましい。
前記陽極の作製には、材料によって種々の方法が用いられるが、例えば、電子ビーム法、スパッタリング法、抵抗加熱蒸着法などの方法で形成される。
【００２２】
前記陰極は、電子注入層、電子輸送層、発光層などに電子を供給するものであり、電子注入層、電子輸送層、発光層などの陰極と隣接する層との密着性やイオン化ポテンシャル、安定性等を考慮して選ばれる。
前記陰極の材料としては、金属、合金、金属酸化物などを用いることができ、好ましくは、仕事関数が４ｅＶ以下の材料である。
具体的な形成材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することできるが、アルカリ金属（例えばＬｉ、Ｎａ、Ｋ等）又はそのフッ化物、アルカリ土類金属（例えばＭｇ、Ｃａ等）又はそのフッ化物、金、銀、鉛、アルミニウム、ナトリウム−カリウム合金又はそれらの混合金属、リチウム−アルミニウム合金又はそれらの混合金属、マグネシウム−銀合金又はそれらの混合金属、インジウム、イッテリビウム等の希土類金属などの金属材料が好ましい。
【００２３】
前記陰極の作製には、材料によって種々の方法が用いられるが、例えば電子ビーム法、スパッタリング法、抵抗加熱蒸着法などの方法で形成される。
前記陽極及び陰極のシート抵抗は、低い方が好ましく、数百Ω／□以下が好ましい。
【００２４】
−−半透過層−−
前記半透過層は、前記半透過電極の光取出し面側に配され、前記発光層から発光される光及び前記反射電極から反射される光の一部を透過させるとともに、前記各光の他の一部を反射させる機能を有する。
前記半透過層の光透過率としては、前記機能を有する限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００２５】
前記半透過層の形成材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、銀、 マグネシウム-銀、アルミニウム等の金属材料が好ましい。
前記半透過層の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、例えば電子ビーム法、スパッタリング法、抵抗加熱蒸着法などの方法が挙げられる。
【００２６】
−−光路長調整層−−
前記光路長調整層は、前記半透過電極と前記半透過層との間に配され、入射される光の光路長である、該光路長調整層内を進行する光の長さを調整する機能を有する。
前記光路長調整層としては、前記機能を有するものであれば特に制約はなく、例えば、反射電極層から半透過層までの光路長を、発光層における発光波長をλとしたとき、λ／２の整数倍となるように調整するものなどが挙げられる。
前記光路長調整層としては、このような態様であれば、形状、構造、大きさ等について、特に制約はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００２７】
前記光路長調整層の形成材料としては、入射光の波長や光強度に有意な影響を与えないものであれば、特に制約はなく、光学的に透明な無機及び有機の各種の材料、例えば、ポリアクリレート、ポリメタクリ酸メチル、ポリイミドなどの透明樹脂が挙げられる
【００２８】
−−発光層−−
前記発光層の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、電界印加時に陽極又は正孔注入層、正孔輸送層から正孔を注入することができると共に、陰極又は電子注入層、電子輸送層から電子を注入することができる機能や、注入された電荷を移動させる機能、正孔と電子の再結合の場を提供して発光させる機能を有する層を形成することができるものなどを用いることができる。
【００２９】
前記発光層の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばベンゾオキサゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、スチリルベンゼン誘導体、ポリフェニル誘導体、ジフェニルブタジエン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、ナフタルイミド誘導体、クマリン誘導体、ペリレン誘導体、ペリノン誘導体、オキサジアゾール誘導体、アルダジン誘導体、ピラリジン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、ビススチリルアントラセン誘導体、キナクリドン誘導体、ピロロピリジン誘導体、チアジアゾロピリジン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、スチリルアミン誘導体、芳香族ジメチリディン化合物、８−キノリノール誘導体の金属錯体や希土類錯体に代表される各種金属錯体；ポリチオフェン、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン等のポリマー化合物、などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
前記発光層の厚みは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、１ｎｍ〜５μｍが好ましく、５ｎｍ〜１μｍがより好ましく、１０ｎｍ〜５００ｎｍが更に好ましい。
前記発光層の形成方法は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば抵抗加熱蒸着、電子ビーム、スパッタリング、分子積層法、コーティング法（スピンコート法、キャスト法、ディップコート法など）、ＬＢ法などの方法が挙げられる。これらの中でも、抵抗加熱蒸着、コーティング法が特に好ましい。
【００３０】
−−正孔注入層、正孔輸送層−−
前記正孔注入層及び正孔輸送層の材料としては、陽極から正孔を注入する機能、正孔を輸送する機能、陰極から注入された電子を障壁する機能のいずれかを有しているものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記正孔注入層及び正孔輸送層の材料としては、例えばカルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリディン系化合物、ポルフィリン系化合物、ポリシラン系化合物、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）誘導体、アニリン系共重合体、チオフェンオリゴマー、ポリチオフェン等の導電性高分子オリゴマー、などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００３１】
前記正孔注入層及び正孔輸送層は、上述した材料の１種又は２種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
前記正孔注入層及び正孔輸送層の形成方法としては、例えば真空蒸着法、ＬＢ法、前記正孔注入輸送剤を溶媒に溶解又は分散させてコーティングする方法（スピンコート法、キャスト法、ディップコート法など）が用いられる。コーティング法の場合、樹脂成分と共に溶解乃至分散することができる。
前記樹脂成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリブチルメタクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂、ポリブタジエン、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）樹脂、炭化水素樹脂、ケトン樹脂、フェノキシ樹脂、ポリアミド樹脂、エチルセルロース、酢酸ビニル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリウレタン樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
前記正孔注入層及び正孔輸送層の厚みは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば１ｎｍ〜５μｍが好ましく、５ｎｍ〜１μｍがより好ましく、１０ｎｍ〜５００ｎｍが更に好ましい。
【００３２】
−−電子注入層、電子輸送層−−
前記電子注入層及び電子輸送層の材料としては、陰極から電子を注入する機能、電子を輸送する機能、陽極から注入された正孔を障壁する機能のいずれか有しているものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記電子注入層及び電子輸送層の材料としては、例えばトリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、フルオレノン誘導体、アントラキノジメタン誘導体、アントロン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド誘導体、フルオレニリデンメタン誘導体、ジスチリルピラジン誘導体、ナフタレンペリレン等の複素環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン誘導体、８−キノリノール誘導体の金属錯体やメタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾールやベンゾチアゾールを配位子とする金属錯体に代表される各種金属錯体、などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００３３】
前記電子注入層及び電子輸送層は、上述した材料の１種又は２種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
前記電子注入層及び電子輸送層の形成方法としては、例えば真空蒸着法やＬＢ法、前記電子注入輸送剤を溶媒に溶解乃至分散させてコーティングする方法（スピンコート法、キャスト法、ディップコート法など）などが用いられる。コーティング法の場合、樹脂成分と共に溶解乃至分散することができ、前記樹脂成分としては、例えば、正孔注入輸送層の場合に例示したものが適用できる。
前記電子注入層又は電子輸送層の厚みは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、１ｎｍ〜５μｍが好ましく、５ｎｍ〜１μｍがより好ましく、１０ｎｍ〜５００ｎｍが更に好ましい。
【００３４】
−第１の共振器構造−
前記第１の共振器構造は、前記発光層から発光させる光を前記反射電極と前記半透過電極との間で干渉させて前記光取出し面から出射させる構造を有する。
前記第１の共振器構造における共振波長をλ１としたとき、λ１は、下記式（１）を満たすものとされる。
【数３】
ただし、前記式（１）において、Ｌ１は、第１の共振器を構成する各層の、屈折率と厚みとの積の和を示し、下記式（２）により表される。また、Θは、前記反射電極で反射される際に生じる位相シフトを示し、Φ１は、前記半透過電極で反射される際に生じる位相シフトを示し、ｍ１は、Ｌ１が正となる１以上の整数を示す。
【００３５】
【数４】
ただし、前記式（２）において、ｎｋは、前記有機電界発光素子におけるｋ番目の層における屈折率を示し、ｄｋは、有機電界発光素子におけるｋ番目の層における厚みを示し、前記ｋは、１以上の整数を示す。例えば、前記反射電極と前記半透過電極との間に配される層が、前記発光層、前記電子注入層、前記正孔輸送層の３層である場合、ｋ＝３となる。
【００３６】
ここで前記Θは、第１の共振器構造内において前記反射電極に接触する前記機能層又は発光層の屈折率、前記反射電極の複素屈折率に対し、次の式（３）で一義的に決まる定数である。
【数５】
【００３７】
ここで前記Φ１は、第１の共振器構造内において前記半透過電極に接触する前記機能層又は発光層の屈折率、前記半透過電極の複素屈折率に対し、次の式（４）で一義的に決まる定数である。
【数６】
【００３８】
前記ｍ１をマイクロキャビティ構造の次数と定義すると、マイクロキャビティ構造の次数は、１次以上であればよく、１次〜２次が特に好ましい。
前記マイクロキャビティ構造を有すると、多重干渉効果及びパーセル効果により、発光スペクトル幅の狭帯域化、発光スペクトルピークの調整、及び有機電界発光表示装置における自然放出発光量の増大等を可能とし、ディスプレイに好適な発光スペクトル特性を得ることができる。
ところが、１次以上のマイクロキャビティ構造においては、有機電界発光表示装置の構成により配光分布が不自然になる。そのため、本発明を好適に用いることができる。
【００３９】
ここで、前記マクロキャビティ構造とは、光出射側の半透過電極又は半透過反射層と光出射と逆側の反射電極層とが干渉する構造を意味する。
【００４０】
前記マイクロキャビティ構造が１次であるとは、光学長Ｌ（λ）が１λ（ただし、λは発光波長を表す）であり、金属反射層間をラウンドトリップする光が強め合う条件となる最小の光学長であることを意味する。
前記マイクロキャビティ構造が２次であるとは、光学長Ｌ（λ）が２λ（ただし、λは発光波長を表す）であり、金属反射層間をラウンドトリップする光が強め合う条件となる最小の光学長から２番目に短い光学長であることを意味する。
即ち、前記マイクロキャビティ構造がｍ次（ただし、ｍは、整数である）であるとは、光学長Ｌ（λ）がｍλ（ただし、λは発光波長を表す）であり、金属反射層間をラウンドトリップする光が強め合う条件となる最小の光学長からｍ番目に短い光学長であることを意味する。
【００４１】
−第２の共振器構造−
前記第２の共振器構造は、前記発光層から発光させる光を前記反射電極と前記半透過層との間で干渉させて前記光取出し面から出射させる構造を有する。
前記第２の共振器構造における共振波長をλ２としたとき、λ２は、下記式（５）を満たすものとされる。
【数７】
ただし、前記式（５）において、Ｌ２は、第２の共振器を構成する各層の、屈折率と厚みとの積の和を示し、下記式（６）により表される。また、Θは、前記反射電極で反射される際に生じる位相シフトを示し、Φ２は、前記半透過層で反射される際に生じる位相シフトを示し、ｍ２は、Ｌ２が正となる２以上の整数を示す。
【００４２】
【数８】
ただし、前記式（６）において、ｎｌは、前記有機電界発光素子におけるｌ番目の層における屈折率を示し、ｄｌは、有機電界発光素子におけるｌ番目の層における厚みを示し、前記ｌは、３以上の整数を示す。例えば、前記反射電極と前記半透過層との間に配される層が、前記発光層、前記電子注入層、前記正孔輸送層、前記半透過電極、前記光路長調整層の５層である場合、ｌ＝５となる。
【００４３】
前記Θとしては、前記式（１）におけるΘについて説明した事項を適用することができる。
【００４４】
ここで前記Φ2は、第２の共振器構造内において前記半透過層に接触する前記光路長調整層の屈折率、前記半透過層の複素屈折率に対し、次の式（７）で一義的に決まる定数である。
【数９】
【００４５】
前記ｍ２としては、前記式（１）におけるｍ１と同様に、前記第２の共振器構造（マイクロキャビティ構造）の次数が対応する。
また、前記ｍ２の値を変えることにより、後述するλ１とλ２とを関係付ける場合、前記ｍ２及び前記ｍ１に対して、ｍ２−ｍ１が１以上の正の整数とする。このように前記ｍ２の値を設定することで、後述するλ１とλ２との関係を決めることができる。
【００４６】
前記λ１と前記λ２とは、ほぼ等しい関係にあることが必要であり、前記λ１と前記λ２との比、λ１／λ２を０．９〜１．１とするように関係付けられる。
前記λ１／λ２が、０．９〜１．１の数値範囲から外れると、視る角度による色の変動が大きくなり、また光取り出し効率も低下して、本発明の効果が得られない。
前記λ１／λ２としては、０．９５〜１．０５が好ましく、理想的には１である。
前記λ１／λ２が前記数値範囲であると、広角側の光が長波長側にシフトすることを抑制することができる。
【００４７】
また、前記λ１及び前記λ２は、前記発光層から発光される光の主要発光波長λ０にほぼ等しい必要がある。
【００４８】
＜半球状レンズ＞
前記半球状レンズは、光取出し面上に配され、前記発光層から発光される光の光路を制御する機能を有する。
前記光取出し面としては、ボトムエミッション型ではガラス基板などが挙げられる。トップエミッション型ではバリア層などが挙げられる。
【００４９】
前記半球状レンズとしては、その形状、配列、大きさ、材質などについては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、前記形状としては、例えば球状、半球状、楕円状、台形状などが挙げられる。これらの中でも、半球状レンズが正面輝度の向上率の点で特に好ましい。
前記半球状レンズの配列としては、例えば正方格子状、ハニカム状などが挙げられる。
前記半球状レンズの材質としては、透明樹脂、ガラス、透明結晶、透明セラミックなどが挙げられる。
前記半球状レンズの大きさとしては、半球状レンズの場合には、その有効直径が１０μｍ〜１，０００μｍが好ましく、２０μｍ〜２００μｍがより好ましい。
【００５０】
また、前記半球状レンズとしては、前記発光層の１辺の最大長さａと、前記半球状レンズの有効直径φとの比（φ／ａ）が１．０以上が好ましく、１．２以上がより好ましく、レンズの有効直径の増加による光取出し効率の向上効果がほぼ収束することから２．５以上が特に好ましい。
前記比（φ／ａ）が、１．０未満であると、レンズのない面積が多くなるため、取り出し効率が上がらない。
レンズの有効直径φが、発光層の１辺の最大長さａよりも大きすぎると、有機ＥＬディスプレイとしたときの開口率が低下してしまうので、図２に示すように、公知の一般的な有機ＥＬディスプレイの開口率（Ｂ／Ａ）が約５％であり、該開口率が５％でガラス基板上に正方格子状にレンズを配置した場合の前記比（φ／ａ）が４．４７であることから、上限値は４．４７以下であることが好ましい。前記比（φ／ａ）が４．４７を超えると、最低必要な明るさを確保できなくなることがある。ことが好ましい。
ここで、前記発光層の１辺の最大長さは、発光層の形状などに応じて異なり適宜選択することができ、例えば１辺の長さが等しい場合（例えば正方形）にはいずれの１辺であってもよいが、１辺の長さが異なる場合（例えば長方形）には最も長い辺を採用する。
前記半球状レンズの有効直径とは、レンズとして有効に機能する部分の直径を意味し、レンズ全体がレンズとして有効に機能する場合には、レンズ直径と同意である。
【００５１】
前記半球状レンズの作製方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばインクジェット法、インプリント法、フォトリソグラフィ法、などが挙げられる。
前記インプリント法では、例えば離型剤及びＵＶ硬化樹脂を含む組成物を透明なモールド上に塗布した後に、該透明なモールドを有機電界発光素子上に圧着し、ＵＶ光を照射した後、離型することによって有機電界発光素子上にレンズを形成することができる。
【００５２】
＜バリア層＞
前記バリア層としては、大気中の酸素、水分、窒素酸化物、硫黄酸化物、オゾン等の透過を防ぐという機能を有する限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記バリア層の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、などが挙げられる。
前記バリア層の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、５ｎｍ〜１，０００ｎｍが好ましく、７ｎｍ〜７５０ｎｍがより好ましく、１０ｎｍ〜５００ｎｍが特に好ましい。前記バリア層の厚みが、５ｎｍ未満であると、大気中の酸素及び水分の透過を防ぐバリア機能が不充分であることがあり、１，０００ｎｍを超えると、光線透過率が低下し、透明性を損なうことがある。
前記バリア層の光学的性質は、光線透過率が８０％以上であることが好ましく、８５％以上がより好ましく、９０％以上が更に好ましい。
前記バリア層の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ＣＶＤ法、真空蒸着法、などが挙げられる。
【００５３】
＜基板＞
前記基板としては、その形状、構造、大きさ等を適宜選択すればよく、一般的には、基板の形状としては、板状であることが好ましい。基板の構造としては、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよく、また、単一部材で形成されていてもよいし、２以上の部材で形成されていてもよい。前記基板は、無色透明であっても、有色透明であってもよいが、発光層から発せられる光を散乱又は減衰等させることがない点で、無色透明であることが好ましい。
【００５４】
前記基板の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、ガラス等の無機材料；ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂等のポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリイミド樹脂、ポリシクロオレフィン樹脂、ノルボルネン樹脂、ポリ（クロロトリフルオロエチレン）樹脂等の有機材料、などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００５５】
前記基板としてガラスを用いる場合には、その材質については、ガラスからの溶出イオンを少なくするため、無アルカリガラスを用いることが好ましい。また、ソーダライムガラスを用いる場合には、シリカなどのバリアコートを施したもの（例えば、バリアフィルム基板）を使用することが好ましい。有機材料の場合には、耐熱性、寸法安定性、耐溶剤性、電気絶縁性、及び加工性に優れていることが好ましい。
【００５６】
前記熱可塑性基板を用いる場合には、更に必要に応じて、ハードコート層、アンダーコート層などを設けてもよい。
【００５７】
本発明の有機電界発光表示装置は、フルカラーで表示し得る装置として構成されてもよい。本発明の有機電界発光表示装置をフルカラータイプのものとする方法としては、例えば「月刊ディスプレイ」、２０００年９月号、３３〜３７ページに記載されているように、色の３原色（青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）、赤色（Ｒ））に対応する光をそれぞれ発光する層構造を基板上に配置する３色発光法、白色発光用の層構造による白色発光をカラーフィルタを通して３原色に分ける白色法、青色発光用の層構造による青色発光を蛍光色素層を通して赤色（Ｒ）及び緑色（Ｇ）に変換する色変換法、などが知られている。
【００５８】
また、上記方法により得られる異なる発光色の層構造を複数組み合わせて用いることにより、所望の発光色の平面型光源を得ることができる。例えば、青色及び黄色の発光素子を組み合わせた白色発光光源、青色、緑色、赤色の発光素子を組み合わせた白色発光光源、等である。
【００５９】
以上のように構成される、本発明の有機電界発光表示装置の実施の形態を図を用いて説明する。
図３は、本発明の一の実施形態に係る有機電界発光表示装置１００の概略を説明するための概略断面図である。
該有機電界発光表示装置１００は、基板１上に、反射電極２、正孔注入層３、発光層４、電子注入層５、半透過電極６、光路長調整層７、半透過層８とをこの順に有し、光取出し面としての半透過層８上に半球状レンズ２２が配されている。
この有機電界発光表示装置１００においては、反射電極２、孔注入層３、発光層４、電子注入層５、及び半透過電極６で構成される第１の共振器構造を有するとともに、反射電極２、孔注入層３、発光層４、電子注入層５、半透過電極６、光路長調整層７、及び半透過層８で構成される第２の共振器構造を有する。
【００６０】
このように構成される有機電界発光表示装置１００においては、光軸（有機電界発光表示装置を構成する各層に垂直な）方向では、第１の共振器の共振波長λ１と第２の共振器の共振波長λ２はλ１／λ２＝０．９〜１．１となるように設定されており、ほぼ等しい共振波長（λ１、λ２）を有するため、この共振波長にほぼ等しい波長を有する発光層４からの発光は、前記第１の共振器のみの場合と比較して光の干渉効果が増大し強め合うことによって、出射光強度が増大される。これに対し、光軸方向からの放射角度が大きくなる方向では、第２の共振器の共振波長の長波長側へのずれ量は、第１の共振器の共振波長の長波長側へのずれ量より小さくなるため、第１の共振器のみの場合と比較して、共振波長の長波長側へのずれ量を小さくすることが出来る。この結果として、視る角度（放射角度）による色の変動量を抑制することができる。
全反射されることなく半透過層８を透過した光は、半球状レンズ２２に入射し全反射されることなく外部に取り出されるため、光取り出し効率を向上させることが出来る。
【００６１】
本発明の有機電界発光表示装置は、例えば、コンピュータ、車載用表示器、野外表示器、家庭用機器、業務用機器、家電用機器、交通関係表示器、時計表示器、カレンダ表示器、ルミネッセントスクリーン、音響機器等をはじめとする各種分野において好適に使用することができる。
【実施例】
【００６２】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
【００６３】
[２次のマイクロキャビティ構造を有する有機電界発光表示装置（ｍ＝２）]
（比較例１）
以下のようにして、比較例１における有機電界発光表示装置を製造した。
【００６４】
＜有機電界発光素子の作製＞
ガラス基板として、厚みが０．７ｍｍ、屈折率が１．５のイーグル２０００（コーニング社製）を用いた。
次に、ガラス基板上に、陽極としてアルミニウム（Ａｌ）を、厚みが１００ｎｍとなるように、真空蒸着により形成した。
次に、Ａｌ膜上に、ホール注入層として２−ＴＮＡＴＡ〔４，４’，４”−トリス（２−ナフチルフェニルアミノ）トリフェニルアミン〕とＭｎＯ３を７：３の割合で、厚みが２０ｎｍとなるように、真空蒸着により形成した。
次に、ホール注入層上に、第１のホール輸送層として２−ＴＮＡＴＡにＦ４−ＴＣＮＱ（２，３，５，６−ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏ−７，７，８，８ｔｅｔｒａｃｙａｎｏｑｕｉｎｏｄｉｍｅｔｈａｎｅ）を１．０％ドープして２１０ｎｍの厚さとなるように、真空蒸着により形成した。
次に、第１のホール輸送層上に、第２のホール輸送層としてα−ＮＰＤ〔Ｎ，Ｎ’−（ジナフチルフェニルアミノ）ピレン〕を、厚みが１０ｎｍとなるように、真空蒸着により形成した。
【００６５】
次に、第３のホール輸送層上に、発光層を、ホスト材料としてＢＡｌｑ（Ａｌｕｍｉｎｕｍ(ＩＩＩ)ｂｉｓ（２-ｍｅｔｈｙｌ-８-ｑｕｉｎｏｌｉｎａｔｏ)−４−ｐｈｅｎｙｌｐｈｅｎｏｌａｔｅ）、発光材料として下記構造式で表される発光材料Ａを、９５：５の割合で、厚みが３０ｎｍとなるように、真空共蒸着により形成した。
【化４】
【００６６】
次に、発光層上に、第１の電子輸送層としてＢＡｌｑ（Ａｌｕｍｉｎｕｍ(ＩＩＩ)ｂｉｓ（２−ｍｅｔｈｙｌ−８−ｑｕｉｎｏｌｉｎａｔｏ）−４−ｐｈｅｎｙｌｐｈｅｎｏｌａｔｅ）を、厚みが４９ｎｍとなるように、真空蒸着により形成した。
次に、第１の電子輸送層上に、第２の電子輸送層としてＢＣＰ（２，９−ｄｉｍｅｔｈｙｌ−４，７−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−１,１０−ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎ）を、厚みが１ｎｍとなるように、真空蒸着により形成した。
次に、第２の電子輸送層上に、第１の電子注入層としてＬｉＦを、厚みが１ｎｍとなるように、真空蒸着により形成した。
次に、第１の電子注入層上に、第２の電子注入層としてＡlを、厚みが１．５ｎｍとなるように、真空蒸着により形成した。
次に、電子注入層上に、陰極として、Ａｇを、厚みが２０ｎｍとなるように、真空蒸着により形成した。作製したＡｇ膜の発光層からみた反射率は４７％、透過率は４５％であった。
以上により、有機電界発光素子（１）を作製した。
得られた有機電界発光素子（１）は、２次のマイクロキャビティ構造を有していた。
【００６７】
作製した有機電界発光素子（１）は、緑（約６２７ｎｍ）の発光に最適化したものであり、有機電界発光素子の発光部分（発光層）は１辺の最大長さａが２ｍｍであった。
【００６８】
＜有機電界発光表示装置の製造＞
次に、作製した有機電界発光素子（１）に対し、その光取出し面としての陰極上に、光学部材として、十分に径の大きい（半径１０ｍｍ）、屈折率１．８のシリンダーレンズをマッチングオイル（屈折率＝１．８）で装着した。
以上により、比較例１における有機電界発光表示装置を製造した。
【００６９】
（実施例１）
比較例１において、作製した有機電界発光素子（１）に対し、その光取出し面としての陰極上に、シリンダーレンズを装着することに代えて、以下のように、有機電界発光素子（１）上に、光路長調整層、半透過層、及びシリンダーレンズをこの順で配することにより、実施例１における有機電界発光表示装置を製造した。
【００７０】
有機電界発光素子（１）の陰極上に、Ａｌｑ３（ｔｒｉｓ−（８−ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎｅ）ａｌｕｍｉｎｕｍ）を、真空蒸着により厚みが１８３ｎｍとなるように成膜し、光路長調整層を形成した。
次に、光路長調整層上に、Ａｇを、真空蒸着により厚みが１２ｎｍとなるように成膜し、半透過層を形成した。
次に、半透過層上に、光学部材として、十分に径の大きい（半径１０ｍｍ）、屈折率１．８のシリンダーレンズをマッチングオイル（屈折率＝１．８）で装着した。
以上により、実施例１における有機電界発光表示装置を製造した。
この実施例１における有機電界発光表示装置においては、Ａｌ陽極を反射電極、Ａｇ陰極を半透過電極として、該反射電極と前記半透過電極とで形成される共振波長λ１が６３７ｎｍである第１の共振器構造を有していた。
また、前記反射電極、Ａｇ半透過層とで形成される共振波長λ２が６２５ｎｍである第２の共振器構造を有していた。
【００７１】
（実施例２）
実施例１において、光路長調整層の厚みを１８３ｎｍから２３４ｎｍに変えたこと以外は、実施例１と同様にして、実施例２における有機電界発光表示装置を製造した。
この実施例２における有機電界発光表示装置においては、Ａｌ陽極を反射電極、Ａｇ陰極を半透過電極として、該反射電極と前記半透過電極とで形成される共振波長λ１が６２７ｎｍである第１の共振器構造を有していた。
また、前記反射電極、Ａｇ半透過層とで形成される共振波長λ２が６８８ｎｍである第２の共振器構造を有していた。
【００７２】
（実施例３）
実施例１において、光路長調整層の厚みを１８３ｎｍから１３２ｎｍに変えたこと以外は、実施例１と同様にして、実施例３における有機電界発光表示装置を製造した。
この実施例３における有機電界発光表示装置においては、Ａｌ陽極を反射電極、Ａｇ陰極を半透過電極として、該反射電極と前記半透過電極とで形成される共振波長λ１が６２７ｎｍである第１の共振器構造を有していた。
また、前記反射電極、Ａｇ半透過層とで形成される共振波長λ２が５６５ｎｍである第２の共振器構造を有していた。
【００７３】
[１次のマイクロキャビティ構造を有する有機電界発光表示装置（ｍ＝１）]
（比較例２）
比較例１において、第１のホール輸送層の厚みを２２３．９ｎｍから５４ｎｍに変えたこと以外は、比較例１と同様にして、比較例２における有機電界発光表示装置を製造した。
【００７４】
（実施例４）
比較例２において、作製した有機電界発光素子に対し、その光取出し面としての陰極上に、シリンダーレンズを装着することに代えて、以下のように、有機電界発光素子上に、光路長調整層、半透過層、及びシリンダーレンズをこの順で配することにより、実施例１における有機電界発光表示装置を製造した。
【００７５】
有機電界発光素子の陰極上に、Ａｌｑ３（ｔｒｉｓ−（８−ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎｅ）ａｌｕｍｉｎｕｍ）を、真空蒸着により厚みが１８３ｎｍとなるように成膜し、光路長調整層を形成した。
次に、光路長調整層上に、Ａｇを、真空蒸着により厚みが１２ｎｍとなるように成膜し、半透過層を形成した。
次に、半透過層上に、光学部材として、十分に径の大きい（半径１０ｍｍ）、屈折率１．８のシリンダーレンズをマッチングオイル（屈折率＝１．８）で装着した。
以上により、実施例１における有機電界発光表示装置を製造した。
この実施例１における有機電界発光表示装置においては、Ａｌ陽極を反射電極、Ａｇ陰極を半透過電極として、該反射電極と前記半透過電極とで形成される共振波長λ１が６２６ｎｍである第１の共振器構造を有していた。
また、前記反射電極、Ａｇ半透過層とで形成される共振波長λ２が６２６ｎｍである第２の共振器構造を有していた。
【００７６】
（評価）
実施例１〜４及び比較例１〜２における有機電界発光表示装置の光学特性を説明する。
図４は、２次のマイクロキャビティ構造を有する有機電界発光表示装置（ｍ＝２）において、第１の共振器構造及び第２の共振器構造を有しないシングル共振の構成とした比較例１における有機電界発光表示装置と、第１の共振器構造及び第２の共振器構造を有する２重共振の構成とした実施例１における有機電界発光表示装置との配光分布を示す図である。
該図４から理解されるように、実施例１における有機電界発光表示装置は、比較例１における有機電界発光表示装置に比べ、放射角度が広角側である領域において、放射強度が単調に低下せずピークとして表れている長波長側にシフトした光の放射強度を、大幅に低下させることができている。
したがって、本願発明における有機電界発光表示装置は、従来、半球状レンズを配した有機電界発光表示装置において、単調に光強度が低下する自然な配光分布にならず、マイクロキャビティ構造における光路長及び発光の中心波長に応じた特定の角度で光強度の高低を繰り返す不自然な配光分布となる問題を抑制することができている。
【００７７】
また、このように配光分布を適正化したことに基づき、実施例１〜４における有機電界発光表示装置は、比較例１〜２における有機電界発光表示装置よりも、視る角度により色が変化して視える色ずれの問題を大幅に解消することができている。
実施例１〜４及び比較例１〜２における有機電界発光表示装置において、屈折率１．８のシリンダーレンズ内の放射角度を０°（有機層各層に垂直方向）から８９°まで振った時の色度変化を測定した結果を図５Ａ〜図５Ｆに示す。なお、図５Ａは、比較例１における有機電界発光表示装置の色度変化を示す図である。図５Ｂは、実施例１における有機電界発光表示装置の色度変化を示す図である。図５Ｃは、実施例２における有機電界発光表示装置の色度変化を示す図である。図５Ｄは、実施例３における有機電界発光表示装置の色度変化を示す図である。図５Ｅは、比較例２における有機電界発光表示装置の色度変化を示す図である。図５Ｆは、実施例４における有機電界発光表示装置の色度変化を示す図である。
比較例１（図５Ａ）の色度変化（＝軌道内での各色度座標の変化の大きさ）と比較し、第１の共振器構造、第２の共振器構造を有する実施例１（図５Ｂ）の色度変化は明らかに小さくなっていることが確認出来た。又、実施例２（図５Ｃ）、実施例３（図５Ｄ）に示すように、前記λ１／λ２が、０．９〜１．１の範囲であれば、比較例１と比較して色度変化が同等〜小さい範囲に収まっていることが確認出来た。
また、比較例２（図５Ｅ）の色度変化と比較し、第１の共振器構造、第２の共振器構造を有する実施例４（図５Ｆ）の色度変化は明らかに小さくなっていることが確認出来た。
【００７８】
以上説明した実施例１〜４及び比較例１〜２の結果は、赤色（約６３０ｎｍ）１画素について行ったものであるが、青色（約４７０ｎｍ）及び緑色（約５３０ｎｍ）についても同様の結果が得られた。
即ち、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）のＲＧＢの３画素を有するデバイスを作製した場合、ＲＧＢ３画素についてレンズを配置する場合は、図７に示すように、ＲＧＢ３画素の一つ一つの各画素をレンズで取り囲んでもよく、図７に示すように、ＲＧＢ３画素を一単位としてレンズで取り囲んでもよい。また、図８に示すように、画素が正方形でなく、辺の長さが異なる長方形の場合には長い方の辺を発光部分（発光層）の１辺の最大長さａとして採用する。
また、画素の形状については、特に制限はなく、目的に応じて適宜変更することができ、図９に示すように、正方形状の画素２１にレンズ２２を配置する態様、図１０に示すように、長方形状の画素２１にレンズ２２を配置する態様、図１１に示すように、円形状の画素２１にレンズ２２を配置する態様、図１２に示すように、三角形状の画素２１にレンズ２２を配置する態様、などが挙げられる。
また、実施例１及び比較例１では、発光部分（発光層）の１辺の最大長さａが２ｍｍの有機電界発光素子を作製して評価を行ったが、前記比（φ／ａ）が維持されていれば光学的性質は等価である。
実際、発光部分（発光層）の１辺の最大長さａが２μｍの有機電界発光素子を作製し、同様に評価した。なお、この際、厚み（ｄ）が２０μｍのガラス基板を用いて実験を行った。その結果、発光部分（発光層）の１辺の最大長さａが２ｍｍの場合と同様な光学的性質が得られた。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明の有機電界発光表示装置は、優れた光取出し効率を有するとともに、配光分布を適正化することができ、視る角度により色が変動することを抑制することができるので、例えば、コンピュータ、車載用表示器、野外表示器、家庭用機器、業務用機器、家電用機器、交通関係表示器、時計表示器、カレンダ表示器、ルミネッセントスクリーン、音響機器等をはじめとする各種分野において好適に使用することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１ 基板
２ 反射電極
３ 正孔注入層
４ 発光層
５ 電子注入層
６ 半透過電極
７ 光路長調整層
８ 半透過層
２１ 画素
２２ レンズ
２３ ガラス基板
１００ 有機電界発光表示装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射電極及び半透過電極からなる対向電極と、該対向電極間に配される発光層と、前記半透過電極の光取出し面側に配される半透過層とを有し、
前記発光層から発光される光を前記反射電極と前記半透過電極との間で干渉させて前記光取出し面から出射させる第１の共振器構造と、
前記光を前記反射電極と前記半透過層との間で干渉させて前記光取出し面から出射させる第２の共振器構造とを有する有機電界発光表示部と、
前記有機電界発光表示部の光取出し面上に配される半球状レンズとを有し、
前記第１の共振器構造における第１の共振波長をλ１とし、前記第２の共振器構造における第２の共振波長をλ２としたとき、前記λ１と前記λ２との比、λ１／λ２が０．９〜１．１であることを特徴とする有機電界発光表示装置。
【請求項２】
半透過電極と半透過層との間に光路長調整層を含む請求項１に記載の有機電界発光表示装置。
【請求項３】
半透過電極及び半透過層の形成材料が、金属材料である請求項１から２のいずれかに記載の有機電界発光表示装置。
【請求項４】
第１の共振器構造及び第２の共振器構造とで構成されるマイクロキャビティ構造の次数が、１次及び２次のいずれかである請求項１から３のいずれかに記載の有機電界発光表示装置。
【請求項５】
λ１が下記（１）式を満たすとともに、λ２が下記（５）式を満たし、かつ、下記（５）式におけるｍ２と下記（１）式におけるｍ１との差である、ｍ２−ｍ１が１以上の整数である請求項１から４のいずれかに記載の有機電界発光表示装置。
【数１０】
ただし、前記式（１）において、Ｌ１は、第１の共振器を構成する各層の、屈折率と厚みとの積の和を示し、Θは、前記反射電極で反射される際に生じる位相シフトを示し、Φ１は、前記半透過電極で反射される際に生じる位相シフトを示し、ｍ１は、Ｌ１が正となる１以上の整数を示す。
【数１１】
ただし、前記式（５）において、Ｌ２は、第２の共振器を構成する各層の、屈折率と厚みとの積の和を示し、Θは、前記反射電極で反射される際に生じる位相シフトを示し、Φ２は、前記半透過層で反射される際に生じる位相シフトを示し、ｍ２は、Ｌ２が正となる２以上の整数を示す。
【請求項１】
反射電極及び半透過電極からなる対向電極と、該対向電極間に配される発光層と、前記半透過電極の光取出し面側に配される半透過層とを有し、
前記発光層から発光される光を前記反射電極と前記半透過電極との間で干渉させて前記光取出し面から出射させる第１の共振器構造と、
前記光を前記反射電極と前記半透過層との間で干渉させて前記光取出し面から出射させる第２の共振器構造とを有する有機電界発光表示部と、
前記有機電界発光表示部の光取出し面上に配される半球状レンズとを有し、
前記第１の共振器構造における第１の共振波長をλ１とし、前記第２の共振器構造における第２の共振波長をλ２としたとき、前記λ１と前記λ２との比、λ１／λ２が０．９〜１．１であることを特徴とする有機電界発光表示装置。
【請求項２】
半透過電極と半透過層との間に光路長調整層を含む請求項１に記載の有機電界発光表示装置。
【請求項３】
半透過電極及び半透過層の形成材料が、金属材料である請求項１から２のいずれかに記載の有機電界発光表示装置。
【請求項４】
第１の共振器構造及び第２の共振器構造とで構成されるマイクロキャビティ構造の次数が、１次及び２次のいずれかである請求項１から３のいずれかに記載の有機電界発光表示装置。
【請求項５】
λ１が下記（１）式を満たすとともに、λ２が下記（５）式を満たし、かつ、下記（５）式におけるｍ２と下記（１）式におけるｍ１との差である、ｍ２−ｍ１が１以上の整数である請求項１から４のいずれかに記載の有機電界発光表示装置。
【数１０】
ただし、前記式（１）において、Ｌ１は、第１の共振器を構成する各層の、屈折率と厚みとの積の和を示し、Θは、前記反射電極で反射される際に生じる位相シフトを示し、Φ１は、前記半透過電極で反射される際に生じる位相シフトを示し、ｍ１は、Ｌ１が正となる１以上の整数を示す。
【数１１】
ただし、前記式（５）において、Ｌ２は、第２の共振器を構成する各層の、屈折率と厚みとの積の和を示し、Θは、前記反射電極で反射される際に生じる位相シフトを示し、Φ２は、前記半透過層で反射される際に生じる位相シフトを示し、ｍ２は、Ｌ２が正となる２以上の整数を示す。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図５Ｄ】
【図５Ｅ】
【図５Ｆ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図５Ｄ】
【図５Ｅ】
【図５Ｆ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−７６７９９（Ｐ２０１１−７６７９９Ａ）
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２５３８４（Ｐ２００９−２２５３８４）
【出願日】平成２１年９月２９日（２００９．９．２９）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月２９日（２００９．９．２９）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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