有機ＥＬ素子
【課題】光取り出し側の電極にシート抵抗の低い金属膜を用いた上で、該金属膜による共振効果を抑制した白色発光の有機ＥＬ素子を提供する。
【解決手段】金属膜からなる光取り出し側電極４と封止膜６との間に、可視光における透過率を向上させる光学調整層５を配置し、該光学調整層５の光路長を特定の範囲に設定することにより、光取り出し側電極４における共振効果を抑制する。
【解決手段】金属膜からなる光取り出し側電極４と封止膜６との間に、可視光における透過率を向上させる光学調整層５を配置し、該光学調整層５の光路長を特定の範囲に設定することにより、光取り出し側電極４における共振効果を抑制する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共振効果を抑制した有機ＥＬ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子は発光層を含む有機化合物層を２つの電極により挟持する構造からなり、薄膜で自発光を特徴とすることから表示装置や照明を用途とした研究開発が進められている。
【０００３】
有機ＥＬ素子の膜厚は光の波長以下のため、素子構造に応じた光の共振効果が強く発現する。特許文献１では、単色発光素子において、光取り出し側の電極に光透過性の金属膜を用いた共振器構造の導入により発光効率の向上を達成している。しかしながら、白色を呈する発光層を有する有機ＥＬ素子に共振器構造を用いると、特定の波長帯域のみ発光強度が高まるため、適切な白色を示すことができないという課題がある。白色有機ＥＬ素子にＲＧＢのカラーフィルターを通して色の３原色を示す表示装置の場合、共振波長とは異なる発光色の発光効率が著しく低下するため、表示装置の消費電力増大を招く。
【０００４】
前記課題の解決手法として、特許文献２に示されるように光取り出し側の電極にＩＴＯ、ＩＺＯのような透明電極を採用し、光取り出し側の電極における発光光の反射を無くすことで共振効果を抑える手法がある。しかしながら透明電極はシート抵抗が高いため、電源から離れるほど素子にかかる電圧が低下することになり、表示面内において輝度が異なるという問題が発生する。このような問題は、駆動回路が形成された基板とは逆側から光を取り出すトップエミッション方式で顕著である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１０９７７５号公報
【特許文献２】特開２００８−２４３９３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、光取り出し側の電極にシート抵抗の低い金属膜を用いた上で、該金属膜による共振効果を抑制した白色発光の有機ＥＬ素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１は、一対の電極間に、発光層を少なくとも有する有機化合物層が挟持され、白色発光を呈する有機ＥＬ素子において、
光取り出し側電極が光透過性の金属膜からなり、
前記光取り出し側電極と、前記電極よりも光取り出し側に配置された封止膜との間に、可視光における透過率を向上させる光学調整層が設けられており、
前記光学調整層が、少なくとも前記光取り出し側電極に接する位相調整層を有し、前記位相調整層の光路長をＬ1、共振抑制効果を求める中心波長をλ、前記発光層からの光が前記光取り出し側電極において反射する際の位相シフトをφ1［ｒａｄ］、前記発光層からの光が前記光取り出し側電極を透過する際の位相シフトをφ2［ｒａｄ］、前記発光層からの光が前記位相調整層を透過して前記位相調整層よりも光取り出し側の層において反射する際の位相シフトをφ3［ｒａｄ］、前記位相調整層からの光が前記光取り出し側電極を透過する際の位相シフトをφ4［ｒａｄ］、φ＝φ1−（φ2＋φ3＋φ4）、ｍを０以上の整数、とすると、前記Ｌ1は下記式（Ｉ）を満たしていることを特徴とする有機ＥＬ素子である。
【０００８】
式（Ｉ）
Ｌ1＞０
且つ、
（λ／１６）×（８ｍ＋３−４φ／π）≦Ｌ1≦（λ／１６）×（８ｍ＋５−４φ／π）
【発明の効果】
【０００９】
本発明においては、光取り出し側電極にシート抵抗の低い金属膜を用いた上で、該金属膜による共振効果が抑制されているため、低消費電力で適切な白色発光の有機ＥＬ素子が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の有機ＥＬ素子の第１の実施形態の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の有機ＥＬ素子の第１の実施形態における光取り出し側電極の分光反射率を示す図である。
【図３】本発明の有機ＥＬ素子の第２の実施形態の構成を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の有機ＥＬ素子の第２の実施形態における光取り出し側電極の分光反射率を示す図である。
【図５】本発明の実施例１における発光スペクトルを示す図である。
【図６】本発明の実施例２における発光スペクトルを示す図である。
【図７】本発明の実施例１及び２で使用するカラーフィルターの透過率特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る有機ＥＬ素子の実施の形態について図面を参照して説明する。尚、本明細書で特に図示又は記載されない部分に関しては、当該技術分野の周知又は公知技術を適用する。また以下に説明する実施形態は、発明の１つの実施形態であって、これらに限定されるものではない。
【００１２】
本発明の有機ＥＬ素子は白色発光を呈する有機ＥＬ素子であり、一対の電極間に、発光層を少なくとも有する有機化合物を挟持してなり、光取り出し側電極が光透過性の金属膜からなる。そして、該金属膜による共振効果を抑制するため、本発明においては、光取り出し側電極と封止膜との間に光学調整層が設けられている。光学調整層は、金属膜で形成された光取り出し側電極の可視光における透過率を向上させる作用を有する。本発明に係る光学調整層は、少なくとも光取り出し側電極に接して位相調整層を有し、該位相調整層の光路長Ｌ1が特定の範囲内になるように構成することで、上記した共振効果の抑制を図っている。
【００１３】
〔第１の実施形態〕
図１は、本発明の有機ＥＬ素子の第１の実施形態の構成を模式的に示す断面図である。本有機ＥＬ素子は、該素子が形成された基板とは逆側から光を取り出すトップエミッション方式の有機ＥＬ素子である。また、本実施形態は、光学調整層が位相調整層のみからなる構成である。
【００１４】
本発明の有機ＥＬ素子は、駆動回路（図示省略）が形成された絶縁性の基板１上に反射率の高い電極２と、該電極２上に設けられた有機化合物層３と、該有機化合物層３の上に設けられた光透過性の金属膜からなる電極４とを有している。電極４が光取り出し側電極である。通常、電極２がアノード、電極４がカソードとなるが、逆の構成も可能である。
【００１５】
基板１にはガラス基板もしくはＳｉ基板が一般的に用いられる。電極２としては、発光効率向上の観点から反射性が高いことが好ましく、Ｍｇ，Ａｌ，Ａｇ又はその合金などの反射性金属材料が挙げられる。また、電極２がアノードの場合には、正孔注入性の観点からＩＴＯ，ＩＺＯといった仕事関数の高い材料と前記反射性金属材料との積層膜が用いられることも多い。
【００１６】
有機化合物層３は有機ＥＬ層とも呼ばれ、発光層以外に、適宜、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層を含むことができる。各層には公知の材料を使用することができ、成膜手法も蒸着、転写、塗布等公知の成膜手法を用いることができる。尚、本発明の有機ＥＬ素子は白色発光を呈するが、単一で白色光を発光する発光層を用いても、単一光を発光する発光層を複数用いたものでもよい。また、白色とは青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）、赤色（Ｒ）の波長帯域である４６０ｎｍ，５２５ｎｍ，６２０ｎｍ近傍に発光強度を有する発光スペクトルを指す。
【００１７】
電極４は光透過性の金属膜からなるが、材料としてはＭｇ，Ａｌ，Ａｇ又はその合金が挙げられる。電極４よりも光取り出し側には、空気中の酸素又は水分から有機ＥＬ素子を保護する封止膜６が設けられている。封止膜６は光の透過率が高く、防湿性に優れた部材が好ましく、例として窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜が挙げられる。封止膜６の形成方法としては、スパッタ法、ＣＶＤ法等により形成することができる。尚、封止膜６の屈折率は材料にもよるが、概ね１．８から２．０である。
【００１８】
電極４と封止膜６が直接積層され、電極４が金属膜で形成されている従来の有機ＥＬ素子では、電極２と電極４の間で共振構造が形成されるため、共振波長に応じた光が空気中に強く取り出される。例えば共振波長が赤色である長波長側に設定されている有機ＥＬ素子においては、発光層では白色を呈しているにも関わらず、実際に外部に取り出される光は赤色に近くなってしまう。このような有機ＥＬ素子をＲＧＢのカラーフィルターを通して色の３原色を示す表示装置に適用すると、共振波長とは異なる緑色、青色の発光効率が著しく低下するため、表示装置の消費電力は増大する。
【００１９】
前記課題を解決するために、本発明では、電極４と封止膜６との間に電極４における反射率を低下させることで共振効果を抑制する光学調整層５を設ける。光学調整層５は非金属からなる１層以上の層からなり、後述するように２層以上の複数層からなる場合、電極４側に高屈折率層を、封止膜７側に低屈折率層を配置した積層体からなるのが好適である。光学調整層５と封止膜６との間の屈折率差が大きいほど、光学調整層５に要する層数は少なくてよい。尚、高屈折率材料としては可視帯域波長において屈折率が２．０程度以上の材料を指し、ＴｉＯ2，ＭｏＯ3，ＷＯ3等が挙げられる。また、低屈折率材料としては可視波長帯域において屈折率が１．６程度以下の材料を指し、ＳｉＯ2，ＭｇＦ，ＬｉＦ等が一般的に知られている。
【００２０】
本実施形態においては光学調整層５が１層からなる場合を考える。共振効果を抑制する、即ち共振抑制効果を得るには電極４における反射光と光学調整層５より上部における反射光について、強度が等しく、位相が反転していることが望ましい。本実施形態においては、光学調整層５より上部における反射光とは光学調整層５と封止膜６との界面での反射光となる。ここで、強度に関しては光学調整層５と封止膜６との間における屈折率差を調整することで、電極４における反射光と光学調整層５より上部における反射光の強度を揃えることができる。また、波長λにおいて位相が反転する条件は下記式（１）と書ける。φ1は発光層からの発光が電極４において反射する際の位相シフト［ｒａｄ］である。φ2は発光層からの発光が電極４を透過する際の位相シフト［ｒａｄ］、φ3は光学調整層５と封止膜６との界面で反射する際の位相シフト［ｒａｄ］、φ4は光学調整層５からの光が電極４を透過する時の位相シフト［ｒａｄ］である。Ｌ1は光学調整層５の光路長であり、光学調整層５の膜厚に屈折率を乗じることで算出される。ｍは０以上の整数である。λは後述するように、共振効果の抑制を求める中心波長である。
【００２１】
式（１）
φ1／２π−（（φ2＋φ3＋φ4）／２π−２Ｌ1／λ）＝（１／２）×（２ｍ＋１）
ここで、φ＝φ1−（φ2＋φ3＋φ4）として簡便な形にしたものが下記式（２）である。
式（２）
φ／２π＋２Ｌ1／λ＝（１／２）×（２ｍ＋１）
上記式（２）を光路長Ｌ1の定義として表すと、Ｌ1は下記式（３）で示される。
式（３）
Ｌ1＝（２ｍ＋１−φ／π）×（λ／４）
【００２２】
また、実際の有機ＥＬ素子では、正面の取り出し効率とトレードオフの関係にある視野角特性等も考慮すると、必ずしも上記膜厚と厳密に一致させる必要はない。具体的には、Ｌが式（３）を満たす値から±λ／１６の値の範囲内の誤差があってもよい。よって、本発明において、光学調整層５が１層構成の場合、係る光学調整層３は、下記式（Ｉ）を満たしている。
【００２３】
式（Ｉ）
Ｌ1＞０
且つ、
（λ／１６）×（８ｍ＋３−４φ／π）≦Ｌ1≦（λ／１６）×（８ｍ＋５−４φ／π）
【００２４】
共振抑制効果を広帯域に作用させる上では、上記式（Ｉ）を満たす中で、Ｌが最小、即ちｍ＝０であると好適である。よって、好適な有機ＥＬ素子は、下記式（Ｉ’）を満たすように、光学調整層５を設ければよい。
式（Ｉ’）
Ｌ1＞０
且つ、
（λ／１６）×（３−４φ／π）≦Ｌ1≦（λ／１６）×（５−４φ／π）
【００２５】
共振効果は有機化合物層３から見た電極４側の反射率により決定されるため、本実施形態の電極４での反射率の計算結果を図２に示す。電極４としてＡｇを厚さ１２ｎｍ、封止膜６としてＳｉＮを用いた場合の結果を示す。従来例として光学調整層５が無い場合（Ａｇ（１２）／ＳｉＮ）は、可視波長帯域において１０乃至３０％程度の反射率が存在し、長波長側に行くほど反射率は上がることが分かる。λを６００ｎｍとして、該波長を中心に共振効果を抑制することを目的とし、式（Ｉ）を満たすよう光学調整層５としてＴｉＯ2を厚さ３５ｎｍ，１７０ｎｍで用いた場合の反射率も図２に示す。変数の具体的な数値は下記表１に示すが、ｍ＝０でＬ1が式（Ｉ）を満たすのがＴｉＯ2の厚さが３５ｎｍの場合であり、ｍ＝１でＬ1が式（Ｉ）を満たすのがＴｉＯ2の厚さが１７０ｎｍの場合である。図２より光学調整層５として厚さ３５ｎｍのＴｉＯ2を用いた場合（Ａｇ（１２）／ＴｉＯ2（３５）／ＳｉＮ）、全波長において従来例よりも反射率が低下していることが分かる。一方、光学調整層５として厚さ１７０ｎｍのＴｉＯ2を用いた場合（Ａｇ（１２）／ＴｉＯ2（１７０）／ＳｉＮ）、６００ｎｍ近傍においては反射率が低下しているものの、短波長側においては従来例よりも反射率が上がっている。どちらも６００ｎｍにおける反射率を低下させる効果はあるものの、広帯域に反射率を低下させるにはｍ＝０が好適であることが分かる。尚、本実施形態において反射率が１０％以上存在しているのは、電極４における反射強度が光学調整層５と封止膜６との間における反射強度よりも高いため、電極４における反射光を完全には抑制できていないからである。尚、可視波長帯域とはおよそ４００ｎｍ乃至７００ｎｍの波長帯域を示す。また、位相シフトや反射率計算は一般的な光学多層薄膜の計算により求めることができる（例えばＰｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ Ｏｐｔｉｃｓ， Ｍａｘ Ｂｏｒｎ ａｎｄ Ｅｍｉｌ Ｗｏｌｆ， １９７４参照）。
【００２６】
【表１】
【００２７】
〔第２の実施形態〕
図３は、本発明の有機ＥＬ素子の第２の実施形態の構成を模式的に示す断面図である。本実施形態も第１の実施形態と同様にトップエミッション方式の有機ＥＬ素子であるが、本実施形態では、光学調整層を２層構成としている点で第１の実施形態と異なる。以下、第１の実施形態と異なる構成について説明し、第１の実施形態と共通する構成については説明を省略する。
【００２８】
本実施形態においては光学調整層５が位相調整層７と反射調整層８とからなる。ここで、第１の実施形態における光学調整層５は、本実施形態における位相調整層７に相当する。即ち、本実施形態は、第１の実施形態の光学調整層５と封止膜６との間に、更に反射調整層８を設けた構成と言うことができる。よって、本実施形態に係る位相調整層７は、第１の実施形態の光学調整層５と同様に、式（Ｉ）を満たし、好ましくは式（Ｉ’）を満たす構成とする。また、本実施形態において、位相調整層７は屈折率が２．０程度以上の高屈折率材料で形成し、反射調整層８は屈折率が１．６程度以下の低屈折率材料で形成する。
【００２９】
本実施形態における位相調整層７として高屈折率材料であるＴｉＯ2を、反射調整層８には低屈折率材料であるＳｉＯ2を用いた場合の共振抑制効果を示す。反射調整層８の光路長Ｌ2はλ＝３００ｎｍ乃至８００ｎｍに対して１／４λとする。反射調整層８の光路長Ｌ2を１／４λとすると、位相調整層７より上部における反射強度を広帯域に高められるため、目的とする波長λは可視波長帯域よりも広くとることができる。より具体的には反射調整層８の光路長Ｌ2は下記式（ＩＩ）を満たすことが好ましい。反射調整層８の光路長Ｌ2は屈折率をｎ、膜厚をｄとした時、ｎ×ｄで示されるのであるから、下記Ｌ2を満たすように、反射調整層８の材料と膜厚を調整すればよい。但し、φ＝０とする。
【００３０】
式（ＩＩ）
７５≦Ｌ2≦２００
【００３１】
電極４として厚さ１２ｎｍのＡｇを、位相調整層７に厚さ３０ｎｍのＴｉＯ2を、反射調整層８に厚さ８０ｎｍのＳｉＯ2を、封止膜６としてＳｉＮを用いた場合の、電極４での反射率の計算結果を図４に示す。共振効果は有機化合物層３から見た電極４側の反射率により決定される。本構成における光学調整層５各層の膜厚決定の流れを述べる。先ず、反射調整層８のＳｉＯ2（ｎ＝１．４５）膜厚について前記式（ＩＩ）を満たすよう８０ｎｍとした。反射調整層８の膜厚が決まると位相シフトφ［ｒａｄ］が計算により求まるためλ＝５４０ｎｍにおいて式（Ｉ）を満たすよう位相調整層７のＴｉＯ2の膜厚を３０ｎｍと決定した。位相調整層７の各変数の具体的な数値は下記表２に示す。
【００３２】
【表２】
【００３３】
図４より、本例の構成（Ａｇ（１２）／ＴｉＯ2（３０）／ＳｉＯ2（８０）／ＳｉＮ）は、従来例として光学調整層５が無い場合（Ａｇ（１２）／ＳｉＮ）よりも可視波長帯域において全体的に反射率が低下していることが分かる。
【００３４】
本発明の有機ＥＬ素子は、表示装置に用いることができる。本実施形態に係る表示装置は、有機ＥＬ素子の発光を制御する制御回路をさらに有し、有機ＥＬ素子を例えば、パッシブ駆動或いはアクティブマトリクス駆動で発光させる。アクティブマトリクス駆動の場合、トランジスタやＭＩＭなどのスイッチング素子を備えている。
【００３５】
表示装置としては、テレビ受像機、パーソナルコンピュータの表示部に用いられる。他には、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表示部や電子ビューファインダに用いられてもよい。撮像装置は、撮像するための撮像光学系やＣＭＯＳセンサなどの撮像素子をさらに有している。その他に、表示装置としては、携帯電話の表示部、携帯ゲーム機の表示部等に用いられてもよいし、さらには、携帯音楽再生装置の表示部、携帯情報端末（ＰＤＡ）の表示部、カーナビゲーションシステムの表示部に用いられてもよい。
【実施例】
【００３６】
（実施例１）
本実施例ではオレンジ色発光層と青色発光層を積層して白色発光とした有機ＥＬ素子を作製した。以下図１を参考に具体的な作製手順を示す。
【００３７】
ガラスからなる駆動回路（図示省略）が形成された基板１上に電極２として、Ａｌをスパッタリング法により形成し、フォトリソ法により電極形状にパターニングした。電極２をアノードとした。電極２上に設けられた有機化合物層３は正孔輸送層、オレンジ色発光層、青色発光層、電子輸送層、電子注入層からなる。
【００３８】
先ず、正孔輸送層としてＮＰＢを蒸着法により成膜した。次いで、オレンジ色発光層としてはホストにＮＰＢを用いて、発光ドーパントとしてＤＣＭ２、アシストドーパントとしてＲｕｂｒｅｎｅを共に蒸着法により成膜した。青色発光層にはホスト材料としてＴＢＡＤＮを用いて、発光ドーパントとしてＴＢＰ、アシストドーパントとしてＮＰＢと共に蒸着法により成膜した。電子輸送層としてＡｌｑを蒸着法により成膜し、さらに、電子注入層としてＡｌｑとＣｓとを蒸着法により共に成膜した。
【００３９】
上記有機化合物層の形成材料は以下の通りである。
ＮＰＢ：Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンジジン（Ｎ，Ｎ’−ｄｉ（１−ｎａｐｈｔｈｙｌ）−Ｎ，Ｎ’−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−ｂｅｎｚｉｄｉｎｅ）
ＤＣＭ２：４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（９−ジュロリジル）エチニル−４Ｈ−ピラン
Ｒｕｂｒｅｎｅ：５，６，１１，１２−テトラフェニルテトラセン
ＴＢＡＤＮ：ターシャリー−ブチル置換ジナフチルアントラセン（ｔｅｒｔ−ｂｕｔｙｌ ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ ｄｉｎａｐｈｔｈｙｌａｎｔｈｒａｃｅｎｅ）
ＴＢＰ：１，４，７，１０−テトラ−ターシャリー−ブチルペリレン（１，４，７，１０−ｔｅｔｒａ−ｔｅｒｔ−ｂｕｔｙｌｐｅｒｙｌｅｎｅ）
Ａｌｑ：トリス（８−ヒドロキシキノリナト）アルミニウム（Ｔｒｉｓ（８−ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎａｔｏ）ａｌｕｍｉｎｕｍ）
【００４０】
電極４（カソード）にはＡｇをＭｇと共に蒸着法により成膜した。Ｍｇを微量にすることで、光学特性はＡｇを用いた時と変わらない結果となる。電極４の上には光学調整層５として、ＴｉＯ2を３５ｎｍの厚さにスパッタ法により成膜し、封止膜６としてＣＶＤ法によりＳｉＮを成膜した。
【００４１】
また、比較例１として、光学調整層５を形成しない以外は上記と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。
【００４２】
図５は本実施例１及び比較例１の発光スペクトルを示したものである。比較例１が長波長側で共振効果が起きているため短波長側の発光強度が弱まっているのに対して、実施例１は可視波長帯域全体においてバランスよく発光している。実施例１と比較例１の有機ＥＬ素子について、図７で表された透過率特性を有するＲＧＢのカラーフィルターを用いた表示装置を作製した場合の色再現範囲及び画像表示中の消費電流を表３に示す。
【００４３】
色再現範囲は以下のように求められる。先ず、図７で表されるＲＧＢのカラーフィルターの透過率特性と図５で表される白色有機ＥＬ素子の発光スペクトルによって、Ｒ，Ｇ，Ｂの各画素の発光スペクトルを求める。次に、Ｒ，Ｇ，Ｂの発光スペクトルそれぞれから、Ｒ，Ｇ，Ｂの各画素の色度を求める。そして、Ｒ，Ｇ，Ｂの各画素の色度を結んでできた三角形の面積を求める。この三角形の面積の、ＮＴＳＣ色度座標のＲ（０．６７，０．３３），Ｇ（０．２１，０．７１），Ｂ（０．１４，０．０８）の三角形の面積に対する比が色再現範囲である。色再現範囲は実施例１の方が５％広く、実施例１の方が総じて優れた表示装置であることが分かる。
【００４４】
一方、消費電流は、Ｒ、Ｇ，Ｂの各画素を用いて、白色（Ｄ６５）を表示する際に必要な電流を表している。消費電流はＲＧＢそれぞれの発光画素に必要な消費電流と、その合計とを示すが、広帯域にバランス良く発光している実施例１の方が青色画素の必要電流が少なくて済むため、消費電流の合計は比較例１よりも１８％少ない。
【００４５】
【表３】
【００４６】
（実施例２）
光学調整層として、実施例１の光学調整層を位相調整層７とし、さらに反射調整層８を設けて図３の構成とした以外は実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。位相調整層７として電極４上に、厚さ３０ｎｍのＴｉＯ2をスパッタ法により成膜し、さらに反射調整層８として厚さ８０ｎｍのＳｉＯ2をスパッタ法により成膜し、封止膜６としてＣＶＤ法によりＳｉＮを成膜した。光学調整層５以外の構成については、実施例１と同様にして作製した。
【００４７】
図６は本実施例２及び、先に示した比較例１の発光スペクトルを示したものである。実施例２は共振効果の抑制により短波長側から長波長側まで可視波長帯域全体においてバランスよく発光している。一方、比較例１は共振効果により５００乃至６００ｎｍにおける発光強度は強いものの、５００ｎｍ以下もしくは６００ｎｍ以上の発光強度が弱くなっている。
【００４８】
実施例２の有機ＥＬ素子について、ＲＧＢのカラーフィルターを用いた表示装置を作製し、先に作製した比較例１の有機ＥＬ素子を用いた表示装置と色再現範囲、及び画像表示中の消費電流を比較したのが表４である。消費電流はＲＧＢそれぞれの発光画素に必要な電流及びその合計を示すが、広帯域にバランス良く発光している実施例２の方が赤色及び青色画素の必要電流が少なくて済むため、消費電流は比較例１よりも２３％少ない。また、色再現範囲は実施例２の方が５％広く、実施例２の方が総じて優れた表示装置であることが分かる。尚、色再現範囲は、消費電流は実施例１と同様の方法で算出あるいは測定した。
【００４９】
【表４】
【符号の説明】
【００５０】
２，４：電極、３：有機化合物層、５：光学調整層、６：封止膜、７：位相調整層、８：反射調整層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共振効果を抑制した有機ＥＬ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子は発光層を含む有機化合物層を２つの電極により挟持する構造からなり、薄膜で自発光を特徴とすることから表示装置や照明を用途とした研究開発が進められている。
【０００３】
有機ＥＬ素子の膜厚は光の波長以下のため、素子構造に応じた光の共振効果が強く発現する。特許文献１では、単色発光素子において、光取り出し側の電極に光透過性の金属膜を用いた共振器構造の導入により発光効率の向上を達成している。しかしながら、白色を呈する発光層を有する有機ＥＬ素子に共振器構造を用いると、特定の波長帯域のみ発光強度が高まるため、適切な白色を示すことができないという課題がある。白色有機ＥＬ素子にＲＧＢのカラーフィルターを通して色の３原色を示す表示装置の場合、共振波長とは異なる発光色の発光効率が著しく低下するため、表示装置の消費電力増大を招く。
【０００４】
前記課題の解決手法として、特許文献２に示されるように光取り出し側の電極にＩＴＯ、ＩＺＯのような透明電極を採用し、光取り出し側の電極における発光光の反射を無くすことで共振効果を抑える手法がある。しかしながら透明電極はシート抵抗が高いため、電源から離れるほど素子にかかる電圧が低下することになり、表示面内において輝度が異なるという問題が発生する。このような問題は、駆動回路が形成された基板とは逆側から光を取り出すトップエミッション方式で顕著である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１０９７７５号公報
【特許文献２】特開２００８−２４３９３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、光取り出し側の電極にシート抵抗の低い金属膜を用いた上で、該金属膜による共振効果を抑制した白色発光の有機ＥＬ素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１は、一対の電極間に、発光層を少なくとも有する有機化合物層が挟持され、白色発光を呈する有機ＥＬ素子において、
光取り出し側電極が光透過性の金属膜からなり、
前記光取り出し側電極と、前記電極よりも光取り出し側に配置された封止膜との間に、可視光における透過率を向上させる光学調整層が設けられており、
前記光学調整層が、少なくとも前記光取り出し側電極に接する位相調整層を有し、前記位相調整層の光路長をＬ1、共振抑制効果を求める中心波長をλ、前記発光層からの光が前記光取り出し側電極において反射する際の位相シフトをφ1［ｒａｄ］、前記発光層からの光が前記光取り出し側電極を透過する際の位相シフトをφ2［ｒａｄ］、前記発光層からの光が前記位相調整層を透過して前記位相調整層よりも光取り出し側の層において反射する際の位相シフトをφ3［ｒａｄ］、前記位相調整層からの光が前記光取り出し側電極を透過する際の位相シフトをφ4［ｒａｄ］、φ＝φ1−（φ2＋φ3＋φ4）、ｍを０以上の整数、とすると、前記Ｌ1は下記式（Ｉ）を満たしていることを特徴とする有機ＥＬ素子である。
【０００８】
式（Ｉ）
Ｌ1＞０
且つ、
（λ／１６）×（８ｍ＋３−４φ／π）≦Ｌ1≦（λ／１６）×（８ｍ＋５−４φ／π）
【発明の効果】
【０００９】
本発明においては、光取り出し側電極にシート抵抗の低い金属膜を用いた上で、該金属膜による共振効果が抑制されているため、低消費電力で適切な白色発光の有機ＥＬ素子が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の有機ＥＬ素子の第１の実施形態の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の有機ＥＬ素子の第１の実施形態における光取り出し側電極の分光反射率を示す図である。
【図３】本発明の有機ＥＬ素子の第２の実施形態の構成を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の有機ＥＬ素子の第２の実施形態における光取り出し側電極の分光反射率を示す図である。
【図５】本発明の実施例１における発光スペクトルを示す図である。
【図６】本発明の実施例２における発光スペクトルを示す図である。
【図７】本発明の実施例１及び２で使用するカラーフィルターの透過率特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る有機ＥＬ素子の実施の形態について図面を参照して説明する。尚、本明細書で特に図示又は記載されない部分に関しては、当該技術分野の周知又は公知技術を適用する。また以下に説明する実施形態は、発明の１つの実施形態であって、これらに限定されるものではない。
【００１２】
本発明の有機ＥＬ素子は白色発光を呈する有機ＥＬ素子であり、一対の電極間に、発光層を少なくとも有する有機化合物を挟持してなり、光取り出し側電極が光透過性の金属膜からなる。そして、該金属膜による共振効果を抑制するため、本発明においては、光取り出し側電極と封止膜との間に光学調整層が設けられている。光学調整層は、金属膜で形成された光取り出し側電極の可視光における透過率を向上させる作用を有する。本発明に係る光学調整層は、少なくとも光取り出し側電極に接して位相調整層を有し、該位相調整層の光路長Ｌ1が特定の範囲内になるように構成することで、上記した共振効果の抑制を図っている。
【００１３】
〔第１の実施形態〕
図１は、本発明の有機ＥＬ素子の第１の実施形態の構成を模式的に示す断面図である。本有機ＥＬ素子は、該素子が形成された基板とは逆側から光を取り出すトップエミッション方式の有機ＥＬ素子である。また、本実施形態は、光学調整層が位相調整層のみからなる構成である。
【００１４】
本発明の有機ＥＬ素子は、駆動回路（図示省略）が形成された絶縁性の基板１上に反射率の高い電極２と、該電極２上に設けられた有機化合物層３と、該有機化合物層３の上に設けられた光透過性の金属膜からなる電極４とを有している。電極４が光取り出し側電極である。通常、電極２がアノード、電極４がカソードとなるが、逆の構成も可能である。
【００１５】
基板１にはガラス基板もしくはＳｉ基板が一般的に用いられる。電極２としては、発光効率向上の観点から反射性が高いことが好ましく、Ｍｇ，Ａｌ，Ａｇ又はその合金などの反射性金属材料が挙げられる。また、電極２がアノードの場合には、正孔注入性の観点からＩＴＯ，ＩＺＯといった仕事関数の高い材料と前記反射性金属材料との積層膜が用いられることも多い。
【００１６】
有機化合物層３は有機ＥＬ層とも呼ばれ、発光層以外に、適宜、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層を含むことができる。各層には公知の材料を使用することができ、成膜手法も蒸着、転写、塗布等公知の成膜手法を用いることができる。尚、本発明の有機ＥＬ素子は白色発光を呈するが、単一で白色光を発光する発光層を用いても、単一光を発光する発光層を複数用いたものでもよい。また、白色とは青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）、赤色（Ｒ）の波長帯域である４６０ｎｍ，５２５ｎｍ，６２０ｎｍ近傍に発光強度を有する発光スペクトルを指す。
【００１７】
電極４は光透過性の金属膜からなるが、材料としてはＭｇ，Ａｌ，Ａｇ又はその合金が挙げられる。電極４よりも光取り出し側には、空気中の酸素又は水分から有機ＥＬ素子を保護する封止膜６が設けられている。封止膜６は光の透過率が高く、防湿性に優れた部材が好ましく、例として窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜が挙げられる。封止膜６の形成方法としては、スパッタ法、ＣＶＤ法等により形成することができる。尚、封止膜６の屈折率は材料にもよるが、概ね１．８から２．０である。
【００１８】
電極４と封止膜６が直接積層され、電極４が金属膜で形成されている従来の有機ＥＬ素子では、電極２と電極４の間で共振構造が形成されるため、共振波長に応じた光が空気中に強く取り出される。例えば共振波長が赤色である長波長側に設定されている有機ＥＬ素子においては、発光層では白色を呈しているにも関わらず、実際に外部に取り出される光は赤色に近くなってしまう。このような有機ＥＬ素子をＲＧＢのカラーフィルターを通して色の３原色を示す表示装置に適用すると、共振波長とは異なる緑色、青色の発光効率が著しく低下するため、表示装置の消費電力は増大する。
【００１９】
前記課題を解決するために、本発明では、電極４と封止膜６との間に電極４における反射率を低下させることで共振効果を抑制する光学調整層５を設ける。光学調整層５は非金属からなる１層以上の層からなり、後述するように２層以上の複数層からなる場合、電極４側に高屈折率層を、封止膜７側に低屈折率層を配置した積層体からなるのが好適である。光学調整層５と封止膜６との間の屈折率差が大きいほど、光学調整層５に要する層数は少なくてよい。尚、高屈折率材料としては可視帯域波長において屈折率が２．０程度以上の材料を指し、ＴｉＯ2，ＭｏＯ3，ＷＯ3等が挙げられる。また、低屈折率材料としては可視波長帯域において屈折率が１．６程度以下の材料を指し、ＳｉＯ2，ＭｇＦ，ＬｉＦ等が一般的に知られている。
【００２０】
本実施形態においては光学調整層５が１層からなる場合を考える。共振効果を抑制する、即ち共振抑制効果を得るには電極４における反射光と光学調整層５より上部における反射光について、強度が等しく、位相が反転していることが望ましい。本実施形態においては、光学調整層５より上部における反射光とは光学調整層５と封止膜６との界面での反射光となる。ここで、強度に関しては光学調整層５と封止膜６との間における屈折率差を調整することで、電極４における反射光と光学調整層５より上部における反射光の強度を揃えることができる。また、波長λにおいて位相が反転する条件は下記式（１）と書ける。φ1は発光層からの発光が電極４において反射する際の位相シフト［ｒａｄ］である。φ2は発光層からの発光が電極４を透過する際の位相シフト［ｒａｄ］、φ3は光学調整層５と封止膜６との界面で反射する際の位相シフト［ｒａｄ］、φ4は光学調整層５からの光が電極４を透過する時の位相シフト［ｒａｄ］である。Ｌ1は光学調整層５の光路長であり、光学調整層５の膜厚に屈折率を乗じることで算出される。ｍは０以上の整数である。λは後述するように、共振効果の抑制を求める中心波長である。
【００２１】
式（１）
φ1／２π−（（φ2＋φ3＋φ4）／２π−２Ｌ1／λ）＝（１／２）×（２ｍ＋１）
ここで、φ＝φ1−（φ2＋φ3＋φ4）として簡便な形にしたものが下記式（２）である。
式（２）
φ／２π＋２Ｌ1／λ＝（１／２）×（２ｍ＋１）
上記式（２）を光路長Ｌ1の定義として表すと、Ｌ1は下記式（３）で示される。
式（３）
Ｌ1＝（２ｍ＋１−φ／π）×（λ／４）
【００２２】
また、実際の有機ＥＬ素子では、正面の取り出し効率とトレードオフの関係にある視野角特性等も考慮すると、必ずしも上記膜厚と厳密に一致させる必要はない。具体的には、Ｌが式（３）を満たす値から±λ／１６の値の範囲内の誤差があってもよい。よって、本発明において、光学調整層５が１層構成の場合、係る光学調整層３は、下記式（Ｉ）を満たしている。
【００２３】
式（Ｉ）
Ｌ1＞０
且つ、
（λ／１６）×（８ｍ＋３−４φ／π）≦Ｌ1≦（λ／１６）×（８ｍ＋５−４φ／π）
【００２４】
共振抑制効果を広帯域に作用させる上では、上記式（Ｉ）を満たす中で、Ｌが最小、即ちｍ＝０であると好適である。よって、好適な有機ＥＬ素子は、下記式（Ｉ’）を満たすように、光学調整層５を設ければよい。
式（Ｉ’）
Ｌ1＞０
且つ、
（λ／１６）×（３−４φ／π）≦Ｌ1≦（λ／１６）×（５−４φ／π）
【００２５】
共振効果は有機化合物層３から見た電極４側の反射率により決定されるため、本実施形態の電極４での反射率の計算結果を図２に示す。電極４としてＡｇを厚さ１２ｎｍ、封止膜６としてＳｉＮを用いた場合の結果を示す。従来例として光学調整層５が無い場合（Ａｇ（１２）／ＳｉＮ）は、可視波長帯域において１０乃至３０％程度の反射率が存在し、長波長側に行くほど反射率は上がることが分かる。λを６００ｎｍとして、該波長を中心に共振効果を抑制することを目的とし、式（Ｉ）を満たすよう光学調整層５としてＴｉＯ2を厚さ３５ｎｍ，１７０ｎｍで用いた場合の反射率も図２に示す。変数の具体的な数値は下記表１に示すが、ｍ＝０でＬ1が式（Ｉ）を満たすのがＴｉＯ2の厚さが３５ｎｍの場合であり、ｍ＝１でＬ1が式（Ｉ）を満たすのがＴｉＯ2の厚さが１７０ｎｍの場合である。図２より光学調整層５として厚さ３５ｎｍのＴｉＯ2を用いた場合（Ａｇ（１２）／ＴｉＯ2（３５）／ＳｉＮ）、全波長において従来例よりも反射率が低下していることが分かる。一方、光学調整層５として厚さ１７０ｎｍのＴｉＯ2を用いた場合（Ａｇ（１２）／ＴｉＯ2（１７０）／ＳｉＮ）、６００ｎｍ近傍においては反射率が低下しているものの、短波長側においては従来例よりも反射率が上がっている。どちらも６００ｎｍにおける反射率を低下させる効果はあるものの、広帯域に反射率を低下させるにはｍ＝０が好適であることが分かる。尚、本実施形態において反射率が１０％以上存在しているのは、電極４における反射強度が光学調整層５と封止膜６との間における反射強度よりも高いため、電極４における反射光を完全には抑制できていないからである。尚、可視波長帯域とはおよそ４００ｎｍ乃至７００ｎｍの波長帯域を示す。また、位相シフトや反射率計算は一般的な光学多層薄膜の計算により求めることができる（例えばＰｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ Ｏｐｔｉｃｓ， Ｍａｘ Ｂｏｒｎ ａｎｄ Ｅｍｉｌ Ｗｏｌｆ， １９７４参照）。
【００２６】
【表１】
【００２７】
〔第２の実施形態〕
図３は、本発明の有機ＥＬ素子の第２の実施形態の構成を模式的に示す断面図である。本実施形態も第１の実施形態と同様にトップエミッション方式の有機ＥＬ素子であるが、本実施形態では、光学調整層を２層構成としている点で第１の実施形態と異なる。以下、第１の実施形態と異なる構成について説明し、第１の実施形態と共通する構成については説明を省略する。
【００２８】
本実施形態においては光学調整層５が位相調整層７と反射調整層８とからなる。ここで、第１の実施形態における光学調整層５は、本実施形態における位相調整層７に相当する。即ち、本実施形態は、第１の実施形態の光学調整層５と封止膜６との間に、更に反射調整層８を設けた構成と言うことができる。よって、本実施形態に係る位相調整層７は、第１の実施形態の光学調整層５と同様に、式（Ｉ）を満たし、好ましくは式（Ｉ’）を満たす構成とする。また、本実施形態において、位相調整層７は屈折率が２．０程度以上の高屈折率材料で形成し、反射調整層８は屈折率が１．６程度以下の低屈折率材料で形成する。
【００２９】
本実施形態における位相調整層７として高屈折率材料であるＴｉＯ2を、反射調整層８には低屈折率材料であるＳｉＯ2を用いた場合の共振抑制効果を示す。反射調整層８の光路長Ｌ2はλ＝３００ｎｍ乃至８００ｎｍに対して１／４λとする。反射調整層８の光路長Ｌ2を１／４λとすると、位相調整層７より上部における反射強度を広帯域に高められるため、目的とする波長λは可視波長帯域よりも広くとることができる。より具体的には反射調整層８の光路長Ｌ2は下記式（ＩＩ）を満たすことが好ましい。反射調整層８の光路長Ｌ2は屈折率をｎ、膜厚をｄとした時、ｎ×ｄで示されるのであるから、下記Ｌ2を満たすように、反射調整層８の材料と膜厚を調整すればよい。但し、φ＝０とする。
【００３０】
式（ＩＩ）
７５≦Ｌ2≦２００
【００３１】
電極４として厚さ１２ｎｍのＡｇを、位相調整層７に厚さ３０ｎｍのＴｉＯ2を、反射調整層８に厚さ８０ｎｍのＳｉＯ2を、封止膜６としてＳｉＮを用いた場合の、電極４での反射率の計算結果を図４に示す。共振効果は有機化合物層３から見た電極４側の反射率により決定される。本構成における光学調整層５各層の膜厚決定の流れを述べる。先ず、反射調整層８のＳｉＯ2（ｎ＝１．４５）膜厚について前記式（ＩＩ）を満たすよう８０ｎｍとした。反射調整層８の膜厚が決まると位相シフトφ［ｒａｄ］が計算により求まるためλ＝５４０ｎｍにおいて式（Ｉ）を満たすよう位相調整層７のＴｉＯ2の膜厚を３０ｎｍと決定した。位相調整層７の各変数の具体的な数値は下記表２に示す。
【００３２】
【表２】
【００３３】
図４より、本例の構成（Ａｇ（１２）／ＴｉＯ2（３０）／ＳｉＯ2（８０）／ＳｉＮ）は、従来例として光学調整層５が無い場合（Ａｇ（１２）／ＳｉＮ）よりも可視波長帯域において全体的に反射率が低下していることが分かる。
【００３４】
本発明の有機ＥＬ素子は、表示装置に用いることができる。本実施形態に係る表示装置は、有機ＥＬ素子の発光を制御する制御回路をさらに有し、有機ＥＬ素子を例えば、パッシブ駆動或いはアクティブマトリクス駆動で発光させる。アクティブマトリクス駆動の場合、トランジスタやＭＩＭなどのスイッチング素子を備えている。
【００３５】
表示装置としては、テレビ受像機、パーソナルコンピュータの表示部に用いられる。他には、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表示部や電子ビューファインダに用いられてもよい。撮像装置は、撮像するための撮像光学系やＣＭＯＳセンサなどの撮像素子をさらに有している。その他に、表示装置としては、携帯電話の表示部、携帯ゲーム機の表示部等に用いられてもよいし、さらには、携帯音楽再生装置の表示部、携帯情報端末（ＰＤＡ）の表示部、カーナビゲーションシステムの表示部に用いられてもよい。
【実施例】
【００３６】
（実施例１）
本実施例ではオレンジ色発光層と青色発光層を積層して白色発光とした有機ＥＬ素子を作製した。以下図１を参考に具体的な作製手順を示す。
【００３７】
ガラスからなる駆動回路（図示省略）が形成された基板１上に電極２として、Ａｌをスパッタリング法により形成し、フォトリソ法により電極形状にパターニングした。電極２をアノードとした。電極２上に設けられた有機化合物層３は正孔輸送層、オレンジ色発光層、青色発光層、電子輸送層、電子注入層からなる。
【００３８】
先ず、正孔輸送層としてＮＰＢを蒸着法により成膜した。次いで、オレンジ色発光層としてはホストにＮＰＢを用いて、発光ドーパントとしてＤＣＭ２、アシストドーパントとしてＲｕｂｒｅｎｅを共に蒸着法により成膜した。青色発光層にはホスト材料としてＴＢＡＤＮを用いて、発光ドーパントとしてＴＢＰ、アシストドーパントとしてＮＰＢと共に蒸着法により成膜した。電子輸送層としてＡｌｑを蒸着法により成膜し、さらに、電子注入層としてＡｌｑとＣｓとを蒸着法により共に成膜した。
【００３９】
上記有機化合物層の形成材料は以下の通りである。
ＮＰＢ：Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンジジン（Ｎ，Ｎ’−ｄｉ（１−ｎａｐｈｔｈｙｌ）−Ｎ，Ｎ’−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−ｂｅｎｚｉｄｉｎｅ）
ＤＣＭ２：４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（９−ジュロリジル）エチニル−４Ｈ−ピラン
Ｒｕｂｒｅｎｅ：５，６，１１，１２−テトラフェニルテトラセン
ＴＢＡＤＮ：ターシャリー−ブチル置換ジナフチルアントラセン（ｔｅｒｔ−ｂｕｔｙｌ ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ ｄｉｎａｐｈｔｈｙｌａｎｔｈｒａｃｅｎｅ）
ＴＢＰ：１，４，７，１０−テトラ−ターシャリー−ブチルペリレン（１，４，７，１０−ｔｅｔｒａ−ｔｅｒｔ−ｂｕｔｙｌｐｅｒｙｌｅｎｅ）
Ａｌｑ：トリス（８−ヒドロキシキノリナト）アルミニウム（Ｔｒｉｓ（８−ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎａｔｏ）ａｌｕｍｉｎｕｍ）
【００４０】
電極４（カソード）にはＡｇをＭｇと共に蒸着法により成膜した。Ｍｇを微量にすることで、光学特性はＡｇを用いた時と変わらない結果となる。電極４の上には光学調整層５として、ＴｉＯ2を３５ｎｍの厚さにスパッタ法により成膜し、封止膜６としてＣＶＤ法によりＳｉＮを成膜した。
【００４１】
また、比較例１として、光学調整層５を形成しない以外は上記と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。
【００４２】
図５は本実施例１及び比較例１の発光スペクトルを示したものである。比較例１が長波長側で共振効果が起きているため短波長側の発光強度が弱まっているのに対して、実施例１は可視波長帯域全体においてバランスよく発光している。実施例１と比較例１の有機ＥＬ素子について、図７で表された透過率特性を有するＲＧＢのカラーフィルターを用いた表示装置を作製した場合の色再現範囲及び画像表示中の消費電流を表３に示す。
【００４３】
色再現範囲は以下のように求められる。先ず、図７で表されるＲＧＢのカラーフィルターの透過率特性と図５で表される白色有機ＥＬ素子の発光スペクトルによって、Ｒ，Ｇ，Ｂの各画素の発光スペクトルを求める。次に、Ｒ，Ｇ，Ｂの発光スペクトルそれぞれから、Ｒ，Ｇ，Ｂの各画素の色度を求める。そして、Ｒ，Ｇ，Ｂの各画素の色度を結んでできた三角形の面積を求める。この三角形の面積の、ＮＴＳＣ色度座標のＲ（０．６７，０．３３），Ｇ（０．２１，０．７１），Ｂ（０．１４，０．０８）の三角形の面積に対する比が色再現範囲である。色再現範囲は実施例１の方が５％広く、実施例１の方が総じて優れた表示装置であることが分かる。
【００４４】
一方、消費電流は、Ｒ、Ｇ，Ｂの各画素を用いて、白色（Ｄ６５）を表示する際に必要な電流を表している。消費電流はＲＧＢそれぞれの発光画素に必要な消費電流と、その合計とを示すが、広帯域にバランス良く発光している実施例１の方が青色画素の必要電流が少なくて済むため、消費電流の合計は比較例１よりも１８％少ない。
【００４５】
【表３】
【００４６】
（実施例２）
光学調整層として、実施例１の光学調整層を位相調整層７とし、さらに反射調整層８を設けて図３の構成とした以外は実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。位相調整層７として電極４上に、厚さ３０ｎｍのＴｉＯ2をスパッタ法により成膜し、さらに反射調整層８として厚さ８０ｎｍのＳｉＯ2をスパッタ法により成膜し、封止膜６としてＣＶＤ法によりＳｉＮを成膜した。光学調整層５以外の構成については、実施例１と同様にして作製した。
【００４７】
図６は本実施例２及び、先に示した比較例１の発光スペクトルを示したものである。実施例２は共振効果の抑制により短波長側から長波長側まで可視波長帯域全体においてバランスよく発光している。一方、比較例１は共振効果により５００乃至６００ｎｍにおける発光強度は強いものの、５００ｎｍ以下もしくは６００ｎｍ以上の発光強度が弱くなっている。
【００４８】
実施例２の有機ＥＬ素子について、ＲＧＢのカラーフィルターを用いた表示装置を作製し、先に作製した比較例１の有機ＥＬ素子を用いた表示装置と色再現範囲、及び画像表示中の消費電流を比較したのが表４である。消費電流はＲＧＢそれぞれの発光画素に必要な電流及びその合計を示すが、広帯域にバランス良く発光している実施例２の方が赤色及び青色画素の必要電流が少なくて済むため、消費電流は比較例１よりも２３％少ない。また、色再現範囲は実施例２の方が５％広く、実施例２の方が総じて優れた表示装置であることが分かる。尚、色再現範囲は、消費電流は実施例１と同様の方法で算出あるいは測定した。
【００４９】
【表４】
【符号の説明】
【００５０】
２，４：電極、３：有機化合物層、５：光学調整層、６：封止膜、７：位相調整層、８：反射調整層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極間に、発光層を少なくとも有する有機化合物層が挟持され、白色発光を呈する有機ＥＬ素子において、
光取り出し側電極が光透過性の金属膜からなり、
前記光取り出し側電極と、前記電極よりも光取り出し側に配置された封止膜との間に、可視光における透過率を向上させる光学調整層が設けられており、
前記光学調整層が、少なくとも前記光取り出し側電極に接する位相調整層を有し、前記位相調整層の光路長をＬ1、共振抑制効果を求める中心波長をλ、前記発光層からの光が前記光取り出し側電極において反射する際の位相シフトをφ1［ｒａｄ］、前記発光層からの光が前記光取り出し側電極を透過する際の位相シフトをφ2［ｒａｄ］、前記発光層からの光が前記位相調整層を透過して前記位相調整層よりも光取り出し側の層において反射する際の位相シフトをφ3［ｒａｄ］、前記位相調整層からの光が前記光取り出し側電極を透過する際の位相シフトをφ4［ｒａｄ］、φ＝φ1−（φ2＋φ3＋φ4）、ｍを０以上の整数、とすると、前記Ｌは下記式（Ｉ）を満たしていることを特徴とする有機ＥＬ素子。
式（Ｉ）
Ｌ1＞０
且つ、
（λ／１６）×（８ｍ＋３−４φ／π）≦Ｌ1≦（λ／１６）×（８ｍ＋５−４φ／π）
【請求項２】
前記光学調整層が、前記位相調整層の光取り出し側に反射調整層を有し、前記反射調整層の光路長Ｌ2が、下記式（ＩＩ）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
式（ＩＩ）
７５≦Ｌ2≦２００
【請求項３】
前記光学調整層は低屈折率層と高屈折率層の積層体からなることを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項４】
前記有機ＥＬ素子が基板上に形成され、前記基板とは逆側から光を取り出すトップエミッション方式であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１】
一対の電極間に、発光層を少なくとも有する有機化合物層が挟持され、白色発光を呈する有機ＥＬ素子において、
光取り出し側電極が光透過性の金属膜からなり、
前記光取り出し側電極と、前記電極よりも光取り出し側に配置された封止膜との間に、可視光における透過率を向上させる光学調整層が設けられており、
前記光学調整層が、少なくとも前記光取り出し側電極に接する位相調整層を有し、前記位相調整層の光路長をＬ1、共振抑制効果を求める中心波長をλ、前記発光層からの光が前記光取り出し側電極において反射する際の位相シフトをφ1［ｒａｄ］、前記発光層からの光が前記光取り出し側電極を透過する際の位相シフトをφ2［ｒａｄ］、前記発光層からの光が前記位相調整層を透過して前記位相調整層よりも光取り出し側の層において反射する際の位相シフトをφ3［ｒａｄ］、前記位相調整層からの光が前記光取り出し側電極を透過する際の位相シフトをφ4［ｒａｄ］、φ＝φ1−（φ2＋φ3＋φ4）、ｍを０以上の整数、とすると、前記Ｌは下記式（Ｉ）を満たしていることを特徴とする有機ＥＬ素子。
式（Ｉ）
Ｌ1＞０
且つ、
（λ／１６）×（８ｍ＋３−４φ／π）≦Ｌ1≦（λ／１６）×（８ｍ＋５−４φ／π）
【請求項２】
前記光学調整層が、前記位相調整層の光取り出し側に反射調整層を有し、前記反射調整層の光路長Ｌ2が、下記式（ＩＩ）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
式（ＩＩ）
７５≦Ｌ2≦２００
【請求項３】
前記光学調整層は低屈折率層と高屈折率層の積層体からなることを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項４】
前記有機ＥＬ素子が基板上に形成され、前記基板とは逆側から光を取り出すトップエミッション方式であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−５１１５５（Ｐ２０１３−５１１５５Ａ）
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８９１１０（Ｐ２０１１−１８９１１０）
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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