発光素子
【課題】汎用性が高く白色の表示用発光素子であっても視角特性改善を行うことが可能な発光素子を提供する。
【解決手段】互いに対向する一対の電極2a,2cとこれらの電極2a,2c間に狭持される有機発光層とを備える有機EL素子2と、前記有機発光層よりも光取り出し側に設けられ、光学濃度の視角依存性が等方性材料よりも大きい光学フィルタ4と、を備えてなることを特徴とする発光素子。また、光学フィルタ4通過後の発光色が白色であることを特徴とする。
【解決手段】互いに対向する一対の電極2a,2cとこれらの電極2a,2c間に狭持される有機発光層とを備える有機EL素子2と、前記有機発光層よりも光取り出し側に設けられ、光学濃度の視角依存性が等方性材料よりも大きい光学フィルタ4と、を備えてなることを特徴とする発光素子。また、光学フィルタ4通過後の発光色が白色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、有機EL(エレクトロルミネッセンス)素子を備える発光素子に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、有機材料によって形成される自発光素子である有機EL素子は、例えば、陽極となるインジウム錫酸化物(ITO)等からなる第一電極と、少なくとも有機発光層を有する有機層と、陰極となるアルミニウム(Al)等からなる非透光性の第二電極とを、透光性の支持基板上に順次積層するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。かかる有機EL素子は、第一電極から正孔を注入し、また、第二電極から電子を注入して正孔及び電子が発光層にて再結合することによって光を発するものである。
【0003】
近年、有機EL素子は自発光型で高視認性のディスプレイとして注目されているが、有機EL素子には光学干渉効果によって、素子の発光面を見る角度、つまり視角により色度が変化するという問題点がある。
【0004】
有機EL素子の色度の視角依存性を軽減する方法として、カラーフィルタと光拡散手段とを設ける方法(例えば特許文献2参照)や発光のピーク波長と多重干渉フィルタのピーク波長とをずらす方法(例えば特許文献3参照)などが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開昭59−194393号公報
【特許文献2】特開平11−329742号公報
【特許文献3】特開2002−367770号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、カラーフィルタと光拡散手段を用いる方法では、拡散手段により表示像のボケやコントラストの低下が起こるためディスプレイへの適用には大きな制限が生じ、多重干渉フィルタの波長をずらす方法は、多重干渉フィルタが狭帯域であるため白色の発光素子には適用できないという問題点があった。
【0007】
本発明は、この問題に鑑みなされたものであり、汎用性が高く白色の表示用発光素子であっても視角特性改善を行うことが可能な発光素子を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、前記課題を解決するために、互いに対向する一対の電極とこれらの電極間に狭持される有機発光層とを備える有機EL素子と、前記有機発光層よりも光取り出し側に設けられ、光学濃度の視角依存性が等方性材料よりも大きい光学フィルタと、を備えてなることを特徴とする。
【0009】
また、前記有機EL素子は、色相が略一定でありかつ彩度が大きくなるような色度の視角依存性を有し、前記光学フィルタは、透過色が前記有機EL素子の発光色の補色となるように設定されてなることを特徴とする。
【0010】
また、前記光学フィルタ通過後の発光色が白色であることを特徴とする。
【0011】
また、前記有機EL素子は、色相が略一定でありかつ彩度が小さくなるような色度の視角依存性を有し、前記光学フィルタは、透過色が前記有機EL素子の発光色と同色相となるように設定されてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【0012】
本発明は、有機EL素子を備える発光素子に関し、汎用性が高く白色の表示用発光素子であっても視角改善を行うことが可能となるものである。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の実施形態である発光素子を示す断面図。
【図2】比較例1である発光素子を示す断面図。
【図3】比較例1及び比較例2の色度の視角依存性を示すCIE色度図。
【図4】比較例3である発光素子を示す断面図。
【図5】比較例3の色度の視角依存性を示すCIE色度図。
【図6】比較例3の等方性フィルタの光学特性を示す図。
【図7】実施例1の光学フィルタの光学特性を示す図。
【図8】実施例1の色度の視角依存性を示すCIE色度図。
【図9】実施例2の色度の視角依存性を示すCIE色度図。
【図10】実施例2の光学フィルタの光学特性を示す図。
【図11】本発明の他の実施形態である発光素子を示す断面図。
【図12】本発明の他の実施形態である発光素子を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の実施形態について添付図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では視角は表示の正面、つまり素子面に垂直な方向を0°としている。発光素子は、支持基板1と、有機EL素子2と、封止基板3と、光学フィルタ4と、を備えている。
【0015】
支持基板1は、防湿性が高く、透光性のガラスや高バリア性ポリマー等からなるものであり、封止基板5とともに発光素子に機械的強度を与え外部環境から保護するケースを構成する。
【0016】
有機EL素子2は、支持基板1上に形成されるものであり、第一電極2a,有機層2b及び第二電極2cを順次積層して形成される。
【0017】
第一電極2aは、有機層2bに正孔を注入する陽極となるものであり、支持基板1上にインジウム錫酸化物(ITO)やインジウム亜鉛酸化物(IZO)あるいは酸化亜鉛(ZnO)等の透光性導電材料をスパッタ法等の手段によって層状に形成してなり、フォトリソグラフィー法等の手段によって所定の形状にパターニングされる。
【0018】
有機層2bは、少なくとも正孔及び電子の再結合によって光を発する有機発光層を有するものであれば良いが、本発明の実施形態においては正孔注入層,正孔輸送層,有機発光層及び電子輸送層を順次積層して形成してなるものである。
【0019】
第二電極2cは、有機層2bに電子を注入する陰極となるものであり、有機層2b上に例えばAl等の低抵抗の導電材料を蒸着法等の手段によって層状に形成してなる反射電極である。
【0020】
封止基板3は、支持基板1と同様に防湿性の高いガラス等から構成されるもので、本実施形態においては凹形状となるように形成される。封止基板3は、周壁部3aが紫外線硬化型の接着剤5を介して支持基板1と接着固定され、有機EL素子2を気密的に収納する収納空間を構成する。なお前記収納空間内には、前記収納空間内及び有機EL素子2に含まれる水分を吸着する吸湿剤が配設されることが望ましい。
【0021】
光学フィルタ4は、例えば2枚の基板間に色素を溶解させた液晶を封入してなるものである。前記各基板は液晶分子が特定の方向に配向するように表面処理を行った透明基板であり、本実施形態においては液晶分子軸が前記基板に垂直になるように液晶を配向する垂直配向タイプと称されるものである。また、前記基板は流動性のある前記液晶の形状の保持と機械的な強度を与える。前記液晶は、光学的な異方性を有し、光学濃度の視角依存性が等方性材料よりも大きくなるように設定されている。また、前記基板は接着剤によってシールされ、水分の浸入や前記液晶の流出が防止されている。
【0022】
以上の各部により発光素子が構成されている。かかる発光素子は、いわゆるボトムエミッション型であり、有機EL素子2から発せられる光を支持基板1側から取り出し光学フィルタ4を介して出射する。
【0023】
以下、さらに比較例及び実施例を上げ本発明の具体的な効果を説明する。
【0024】
(比較例1)
図2は従来のように光学フィルタを設けない比較例1としての有機EL素子を示している。比較例1は、視角0°時の色度が白色の発光を示すものである。
【0025】
(比較例2)
比較例2は、前述の比較例1と同様に従来のように光学フィルタを設けない有機EL素子である。比較例2は、視角0°時の色度が青みがかった白色の発光を示すものである。
【0026】
図3は、比較例1及び比較例2の色度の視角依存性を示すCIE色度図である。なお、図中の標準光源D65は、CIEで規定されている光源D65の色度であり、良好な白色の目安となるものである。比較例1は、視角0°時では比較的D65に近く良好な色度を示すものの、視角が大きくなるにつれて青みがかってくる。比較例2は視角0°時では青みがかっており、視角が大きくなるにつれて青みが濃くなっていく。
【0027】
(比較例3)
図4は、比較例2の有機EL素子の光取り出し側に一般的な等方性フィルタ6を設けた比較例3としての発光素子を示している。
【0028】
図5は、比較例1〜比較例3の色度の視角依存性を示すCIE色度図である。比較例3は、比較例1及び2よりも視角0°時の色度は良好となっているが、色度の視角依存性は大きいままである。
【0029】
図6は、等方性フィルタ6の光学特性を示すものである。図6に示すように、等方性フィルタ6であっても視角が大きくなった場合には、光線がフィルタ内を斜めに通過するのでその光学濃度は視角0°の場合よりも大きくなる。しかしその増加量は材料の屈折率で決まっており、視角50°の場合は理論上1.56倍未満であり、一般的な材料では1.22倍までである。ここで、等方性フィルタ6の光学濃度の増加に限界があることの原理を簡単に説明する。等方性材料の光学濃度は光路の長さに比例し(ランバート・ベールの法則)、その比例係数は光が通過する方向に関わらず一定である。一方で、異なる材質に入射した光線の角度は、次のスネルの法則に従う。
sinθ1/sinθ2=n2/n1
これから空気中から角度θ1で厚さt2,屈折率n2の媒質中に入射した光に対する光路長をL2として、光学濃度Dの増加率RDは次の式で計算される。
RD=Dθ1/D0=L2/T2
=1/cosθ2
ここで、θ2=asin(sinθ1/n2)とし、空気の屈折率n1は1.0とした。
したがって、光学濃度Dの増加率RDは媒質の屈折率が小さいほど多くなるが、入射角θ1が50°の場合は最も屈折率が低い真空(n2=1.0)でも増加率RDは1.556であり、一般的には水(n2=1.33)の1.22程度までとなる。
【0030】
これに対し、ディスプレイに使用されている液晶や特殊な配向性ポリマーなどの異方性材料の中には、光学濃度の視角依存性が等方性材料よりも大きくなるものが存在する。
【実施例1】
【0031】
実施例1は、前述の実施形態に示した発光素子であって、図1に示すように有機EL素子2の光取り出し側に光学フィルタ4を配設した発光素子である。なお、有機EL素子2として比較例1と同様の色度の視角依存性を有する有機EL素子を用いた。図7は、実施例1における異方性の光学フィルタ4の光学特性を示すものである。光学フィルタ4として、比較例3における等方性フィルタ6に含有されるのと同様の色素を液晶に溶解して垂直配向タイプの基板に封入した光学フィルタを用いた。この光学フィルタは光学濃度Dの増加率RD=1.6と等方性材料よりも高くなっている。
【0032】
図8は、実施例1の色度の視角依存性を示すCIE色度図である。実施例1は、光学フィルタ4を用いない比較例1に対して正面色度が良好であり、かつ色度の視角依存性も大幅に軽減している。本発明のように、色度に視角依存性を有する有機EL素子2に、光学濃度の視角依存性が等方性材料よりも大きい光学フィルタ4を組み合わせることにより、その色度の視角依存性を補正して良好な色度特性を得ることができることは図8からも明らかである。なお、図8の光学フィルタの色度の視角特性は標準光源D65の白色光を光学フィルタに通した後の色度の視角特性である。
【0033】
なお、有機EL素子2と光学フィルタ4とを組み合わせて発光素子を構成する場合、図8に示すように光学フィルタ4は視角が大きくなっても色相が大きく変化しないため、本発明の効果を十分に得るためには有機EL素子2として発光色の色相が視角に伴って大きく変化しない有機EL素子を用いることが望ましい。なお、有機EL素子の各層の膜厚や発光材料の種類や濃度などを適宜調整することで、色相が大きく変化しない有機EL素子を作製することができる。
【0034】
色相が大きく変化しない有機EL素子には、光学設計の条件によってその色度の視角依存性が視角とともに彩度が大きくなるものと視角とともに彩度が小さくなるものとの2種類が存在する。光学フィルタ4は視角とともに光学濃度が増加しこれに伴って一般的に彩度も上昇するので、無彩色あるいは淡彩色の発光を得たい場合は、視角とともに彩度が高くなる有機EL素子とこの有機EL素子の発光色の補色となる光学フィルタとを有機EL素子2及び光学フィルタ4として組み合わせるのが適当である。また、彩度の高い発光色を得たい場合は、有機EL素子2として正面で最も彩度が高く視角とともに彩度が小さくなる有機EL素子を用い、光学フィルタ4としてこの有機EL素子の発光色と同色相の光学フィルタを組み合わせるのが適当である。
【実施例2】
【0035】
実施例2は、実施例1とは異なる特性の有機EL素子及び光学フィルタを有機EL素子2及び光学フィルタ4として組み合わせた発光素子である。実施例2における有機EL素子は、図9に示すように視角0°時で色度が黄色みを帯びていて視角が大きくなるとともに黄色が濃くなる色度の視角依存性を有する。図10は、この有機EL素子の光取り出し側に配設される光学フィルタの光学特性を示している。実施例2における光学フィルタは、色素を液晶に溶解して垂直配向タイプの基板に封入したものであり、実施例2においても光学フィルタの光学濃度Dの増加率RD=1.6と等方性材料よりも高くなっている。
【0036】
(比較例4)
比較例4は、実施例2と同様の有機EL素子に光学フィルタと同様の色素を用いた等方性フィルタを組み合わせた発光素子である。
【0037】
図9は、実施例2及び比較例4の色度の視角依存性を示すCIE色度図である。比較例4は、視角0°時の色度は良好であるものの色度の視角依存性は大きい。実施例2は、視角0°時の色度が良好であり、かつ比較例4に対して色度の視角依存性も大幅に軽減している。本発明のように、色度に視角依存性を有する有機EL素子2に光学濃度の視角依存性が等方性材料よりも大きい光学フィルタ4を組み合わせることにより、その色度の視角依存性を補正して良好な色度特性を得ることができることは図9からも明らかである。
【0038】
なお、本実施形態において光学フィルタ4として色素を溶解させた液晶を用いたものを示したが、本発明の光学フィルタはこれに限定されるものではなく、光学濃度の視角依存性が等方性材料より大きくなるものであれば適用でき、例えば液晶ポリマーのような配向性高分子を色素で染色したものや、物理的な処理(延伸等)によって異方性を付与したポリマー材料などを用いても良い。このような材料それ自体で形状を保持できるような場合には、支持基板上に直接塗布形成したり、フィルム状に成形した光学フィルタを接着層や粘着層を介して支持基板に貼り付けても良い。また、光学フィルタの配設位置も支持基板の有機EL素子形成面側としても良い。図11及び図12はこれらの他の実施形態を示すものである。図11において、光学フィルタ14は色素で染色した配向性ポリマーからなり、粘着層15を介して支持基板1上に貼り付けられている。図12において、光学フィルタ24は色素を混合した配向性ポリマーからなり、支持基板1の有機EL素子2の形成面側に配設されている。なお、光学フィルタ24と有機EL素子2との間には保護膜25が形成される。
【0039】
さらに、本実施形態は、有機EL素子2からの発光を支持基板1側から取り出すボトムエミッション型の発光素子であったが、本発明は支持基板とは反対側に光を取り出すトップエミッション型の発光素子にも適用可能である。この場合、光の取り出し方向に応じて光学フィルタの配設位置を支持基板とは反対の側とするのが当然の措置となる。
【産業上の利用可能性】
【0040】
本発明は、有機EL素子を備える発光素子に関し、特に白色の表示用発光素子に好適である。本発明が適用された発光素子は表示器あるいは照明装置に備えられる。
【符号の説明】
【0041】
1 支持基板
2 有機EL素子
2a 第一電極
2b 有機層
2c 第二電極
3 封止基板
4,14,24 光学フィルタ
【技術分野】
【0001】
本発明は、有機EL(エレクトロルミネッセンス)素子を備える発光素子に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、有機材料によって形成される自発光素子である有機EL素子は、例えば、陽極となるインジウム錫酸化物(ITO)等からなる第一電極と、少なくとも有機発光層を有する有機層と、陰極となるアルミニウム(Al)等からなる非透光性の第二電極とを、透光性の支持基板上に順次積層するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。かかる有機EL素子は、第一電極から正孔を注入し、また、第二電極から電子を注入して正孔及び電子が発光層にて再結合することによって光を発するものである。
【0003】
近年、有機EL素子は自発光型で高視認性のディスプレイとして注目されているが、有機EL素子には光学干渉効果によって、素子の発光面を見る角度、つまり視角により色度が変化するという問題点がある。
【0004】
有機EL素子の色度の視角依存性を軽減する方法として、カラーフィルタと光拡散手段とを設ける方法(例えば特許文献2参照)や発光のピーク波長と多重干渉フィルタのピーク波長とをずらす方法(例えば特許文献3参照)などが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開昭59−194393号公報
【特許文献2】特開平11−329742号公報
【特許文献3】特開2002−367770号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、カラーフィルタと光拡散手段を用いる方法では、拡散手段により表示像のボケやコントラストの低下が起こるためディスプレイへの適用には大きな制限が生じ、多重干渉フィルタの波長をずらす方法は、多重干渉フィルタが狭帯域であるため白色の発光素子には適用できないという問題点があった。
【0007】
本発明は、この問題に鑑みなされたものであり、汎用性が高く白色の表示用発光素子であっても視角特性改善を行うことが可能な発光素子を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、前記課題を解決するために、互いに対向する一対の電極とこれらの電極間に狭持される有機発光層とを備える有機EL素子と、前記有機発光層よりも光取り出し側に設けられ、光学濃度の視角依存性が等方性材料よりも大きい光学フィルタと、を備えてなることを特徴とする。
【0009】
また、前記有機EL素子は、色相が略一定でありかつ彩度が大きくなるような色度の視角依存性を有し、前記光学フィルタは、透過色が前記有機EL素子の発光色の補色となるように設定されてなることを特徴とする。
【0010】
また、前記光学フィルタ通過後の発光色が白色であることを特徴とする。
【0011】
また、前記有機EL素子は、色相が略一定でありかつ彩度が小さくなるような色度の視角依存性を有し、前記光学フィルタは、透過色が前記有機EL素子の発光色と同色相となるように設定されてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【0012】
本発明は、有機EL素子を備える発光素子に関し、汎用性が高く白色の表示用発光素子であっても視角改善を行うことが可能となるものである。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の実施形態である発光素子を示す断面図。
【図2】比較例1である発光素子を示す断面図。
【図3】比較例1及び比較例2の色度の視角依存性を示すCIE色度図。
【図4】比較例3である発光素子を示す断面図。
【図5】比較例3の色度の視角依存性を示すCIE色度図。
【図6】比較例3の等方性フィルタの光学特性を示す図。
【図7】実施例1の光学フィルタの光学特性を示す図。
【図8】実施例1の色度の視角依存性を示すCIE色度図。
【図9】実施例2の色度の視角依存性を示すCIE色度図。
【図10】実施例2の光学フィルタの光学特性を示す図。
【図11】本発明の他の実施形態である発光素子を示す断面図。
【図12】本発明の他の実施形態である発光素子を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の実施形態について添付図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では視角は表示の正面、つまり素子面に垂直な方向を0°としている。発光素子は、支持基板1と、有機EL素子2と、封止基板3と、光学フィルタ4と、を備えている。
【0015】
支持基板1は、防湿性が高く、透光性のガラスや高バリア性ポリマー等からなるものであり、封止基板5とともに発光素子に機械的強度を与え外部環境から保護するケースを構成する。
【0016】
有機EL素子2は、支持基板1上に形成されるものであり、第一電極2a,有機層2b及び第二電極2cを順次積層して形成される。
【0017】
第一電極2aは、有機層2bに正孔を注入する陽極となるものであり、支持基板1上にインジウム錫酸化物(ITO)やインジウム亜鉛酸化物(IZO)あるいは酸化亜鉛(ZnO)等の透光性導電材料をスパッタ法等の手段によって層状に形成してなり、フォトリソグラフィー法等の手段によって所定の形状にパターニングされる。
【0018】
有機層2bは、少なくとも正孔及び電子の再結合によって光を発する有機発光層を有するものであれば良いが、本発明の実施形態においては正孔注入層,正孔輸送層,有機発光層及び電子輸送層を順次積層して形成してなるものである。
【0019】
第二電極2cは、有機層2bに電子を注入する陰極となるものであり、有機層2b上に例えばAl等の低抵抗の導電材料を蒸着法等の手段によって層状に形成してなる反射電極である。
【0020】
封止基板3は、支持基板1と同様に防湿性の高いガラス等から構成されるもので、本実施形態においては凹形状となるように形成される。封止基板3は、周壁部3aが紫外線硬化型の接着剤5を介して支持基板1と接着固定され、有機EL素子2を気密的に収納する収納空間を構成する。なお前記収納空間内には、前記収納空間内及び有機EL素子2に含まれる水分を吸着する吸湿剤が配設されることが望ましい。
【0021】
光学フィルタ4は、例えば2枚の基板間に色素を溶解させた液晶を封入してなるものである。前記各基板は液晶分子が特定の方向に配向するように表面処理を行った透明基板であり、本実施形態においては液晶分子軸が前記基板に垂直になるように液晶を配向する垂直配向タイプと称されるものである。また、前記基板は流動性のある前記液晶の形状の保持と機械的な強度を与える。前記液晶は、光学的な異方性を有し、光学濃度の視角依存性が等方性材料よりも大きくなるように設定されている。また、前記基板は接着剤によってシールされ、水分の浸入や前記液晶の流出が防止されている。
【0022】
以上の各部により発光素子が構成されている。かかる発光素子は、いわゆるボトムエミッション型であり、有機EL素子2から発せられる光を支持基板1側から取り出し光学フィルタ4を介して出射する。
【0023】
以下、さらに比較例及び実施例を上げ本発明の具体的な効果を説明する。
【0024】
(比較例1)
図2は従来のように光学フィルタを設けない比較例1としての有機EL素子を示している。比較例1は、視角0°時の色度が白色の発光を示すものである。
【0025】
(比較例2)
比較例2は、前述の比較例1と同様に従来のように光学フィルタを設けない有機EL素子である。比較例2は、視角0°時の色度が青みがかった白色の発光を示すものである。
【0026】
図3は、比較例1及び比較例2の色度の視角依存性を示すCIE色度図である。なお、図中の標準光源D65は、CIEで規定されている光源D65の色度であり、良好な白色の目安となるものである。比較例1は、視角0°時では比較的D65に近く良好な色度を示すものの、視角が大きくなるにつれて青みがかってくる。比較例2は視角0°時では青みがかっており、視角が大きくなるにつれて青みが濃くなっていく。
【0027】
(比較例3)
図4は、比較例2の有機EL素子の光取り出し側に一般的な等方性フィルタ6を設けた比較例3としての発光素子を示している。
【0028】
図5は、比較例1〜比較例3の色度の視角依存性を示すCIE色度図である。比較例3は、比較例1及び2よりも視角0°時の色度は良好となっているが、色度の視角依存性は大きいままである。
【0029】
図6は、等方性フィルタ6の光学特性を示すものである。図6に示すように、等方性フィルタ6であっても視角が大きくなった場合には、光線がフィルタ内を斜めに通過するのでその光学濃度は視角0°の場合よりも大きくなる。しかしその増加量は材料の屈折率で決まっており、視角50°の場合は理論上1.56倍未満であり、一般的な材料では1.22倍までである。ここで、等方性フィルタ6の光学濃度の増加に限界があることの原理を簡単に説明する。等方性材料の光学濃度は光路の長さに比例し(ランバート・ベールの法則)、その比例係数は光が通過する方向に関わらず一定である。一方で、異なる材質に入射した光線の角度は、次のスネルの法則に従う。
sinθ1/sinθ2=n2/n1
これから空気中から角度θ1で厚さt2,屈折率n2の媒質中に入射した光に対する光路長をL2として、光学濃度Dの増加率RDは次の式で計算される。
RD=Dθ1/D0=L2/T2
=1/cosθ2
ここで、θ2=asin(sinθ1/n2)とし、空気の屈折率n1は1.0とした。
したがって、光学濃度Dの増加率RDは媒質の屈折率が小さいほど多くなるが、入射角θ1が50°の場合は最も屈折率が低い真空(n2=1.0)でも増加率RDは1.556であり、一般的には水(n2=1.33)の1.22程度までとなる。
【0030】
これに対し、ディスプレイに使用されている液晶や特殊な配向性ポリマーなどの異方性材料の中には、光学濃度の視角依存性が等方性材料よりも大きくなるものが存在する。
【実施例1】
【0031】
実施例1は、前述の実施形態に示した発光素子であって、図1に示すように有機EL素子2の光取り出し側に光学フィルタ4を配設した発光素子である。なお、有機EL素子2として比較例1と同様の色度の視角依存性を有する有機EL素子を用いた。図7は、実施例1における異方性の光学フィルタ4の光学特性を示すものである。光学フィルタ4として、比較例3における等方性フィルタ6に含有されるのと同様の色素を液晶に溶解して垂直配向タイプの基板に封入した光学フィルタを用いた。この光学フィルタは光学濃度Dの増加率RD=1.6と等方性材料よりも高くなっている。
【0032】
図8は、実施例1の色度の視角依存性を示すCIE色度図である。実施例1は、光学フィルタ4を用いない比較例1に対して正面色度が良好であり、かつ色度の視角依存性も大幅に軽減している。本発明のように、色度に視角依存性を有する有機EL素子2に、光学濃度の視角依存性が等方性材料よりも大きい光学フィルタ4を組み合わせることにより、その色度の視角依存性を補正して良好な色度特性を得ることができることは図8からも明らかである。なお、図8の光学フィルタの色度の視角特性は標準光源D65の白色光を光学フィルタに通した後の色度の視角特性である。
【0033】
なお、有機EL素子2と光学フィルタ4とを組み合わせて発光素子を構成する場合、図8に示すように光学フィルタ4は視角が大きくなっても色相が大きく変化しないため、本発明の効果を十分に得るためには有機EL素子2として発光色の色相が視角に伴って大きく変化しない有機EL素子を用いることが望ましい。なお、有機EL素子の各層の膜厚や発光材料の種類や濃度などを適宜調整することで、色相が大きく変化しない有機EL素子を作製することができる。
【0034】
色相が大きく変化しない有機EL素子には、光学設計の条件によってその色度の視角依存性が視角とともに彩度が大きくなるものと視角とともに彩度が小さくなるものとの2種類が存在する。光学フィルタ4は視角とともに光学濃度が増加しこれに伴って一般的に彩度も上昇するので、無彩色あるいは淡彩色の発光を得たい場合は、視角とともに彩度が高くなる有機EL素子とこの有機EL素子の発光色の補色となる光学フィルタとを有機EL素子2及び光学フィルタ4として組み合わせるのが適当である。また、彩度の高い発光色を得たい場合は、有機EL素子2として正面で最も彩度が高く視角とともに彩度が小さくなる有機EL素子を用い、光学フィルタ4としてこの有機EL素子の発光色と同色相の光学フィルタを組み合わせるのが適当である。
【実施例2】
【0035】
実施例2は、実施例1とは異なる特性の有機EL素子及び光学フィルタを有機EL素子2及び光学フィルタ4として組み合わせた発光素子である。実施例2における有機EL素子は、図9に示すように視角0°時で色度が黄色みを帯びていて視角が大きくなるとともに黄色が濃くなる色度の視角依存性を有する。図10は、この有機EL素子の光取り出し側に配設される光学フィルタの光学特性を示している。実施例2における光学フィルタは、色素を液晶に溶解して垂直配向タイプの基板に封入したものであり、実施例2においても光学フィルタの光学濃度Dの増加率RD=1.6と等方性材料よりも高くなっている。
【0036】
(比較例4)
比較例4は、実施例2と同様の有機EL素子に光学フィルタと同様の色素を用いた等方性フィルタを組み合わせた発光素子である。
【0037】
図9は、実施例2及び比較例4の色度の視角依存性を示すCIE色度図である。比較例4は、視角0°時の色度は良好であるものの色度の視角依存性は大きい。実施例2は、視角0°時の色度が良好であり、かつ比較例4に対して色度の視角依存性も大幅に軽減している。本発明のように、色度に視角依存性を有する有機EL素子2に光学濃度の視角依存性が等方性材料よりも大きい光学フィルタ4を組み合わせることにより、その色度の視角依存性を補正して良好な色度特性を得ることができることは図9からも明らかである。
【0038】
なお、本実施形態において光学フィルタ4として色素を溶解させた液晶を用いたものを示したが、本発明の光学フィルタはこれに限定されるものではなく、光学濃度の視角依存性が等方性材料より大きくなるものであれば適用でき、例えば液晶ポリマーのような配向性高分子を色素で染色したものや、物理的な処理(延伸等)によって異方性を付与したポリマー材料などを用いても良い。このような材料それ自体で形状を保持できるような場合には、支持基板上に直接塗布形成したり、フィルム状に成形した光学フィルタを接着層や粘着層を介して支持基板に貼り付けても良い。また、光学フィルタの配設位置も支持基板の有機EL素子形成面側としても良い。図11及び図12はこれらの他の実施形態を示すものである。図11において、光学フィルタ14は色素で染色した配向性ポリマーからなり、粘着層15を介して支持基板1上に貼り付けられている。図12において、光学フィルタ24は色素を混合した配向性ポリマーからなり、支持基板1の有機EL素子2の形成面側に配設されている。なお、光学フィルタ24と有機EL素子2との間には保護膜25が形成される。
【0039】
さらに、本実施形態は、有機EL素子2からの発光を支持基板1側から取り出すボトムエミッション型の発光素子であったが、本発明は支持基板とは反対側に光を取り出すトップエミッション型の発光素子にも適用可能である。この場合、光の取り出し方向に応じて光学フィルタの配設位置を支持基板とは反対の側とするのが当然の措置となる。
【産業上の利用可能性】
【0040】
本発明は、有機EL素子を備える発光素子に関し、特に白色の表示用発光素子に好適である。本発明が適用された発光素子は表示器あるいは照明装置に備えられる。
【符号の説明】
【0041】
1 支持基板
2 有機EL素子
2a 第一電極
2b 有機層
2c 第二電極
3 封止基板
4,14,24 光学フィルタ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
互いに対向する一対の電極とこれらの電極間に狭持される有機発光層とを備える有機EL素子と、
前記有機発光層よりも光取り出し側に設けられ、光学濃度の視角依存性が等方性材料よりも大きい光学フィルタと、
を備えてなることを特徴とする発光素子。
【請求項2】
前記有機EL素子は、色相が略一定でありかつ彩度が大きくなるような色度の視角依存性を有し、前記光学フィルタは、透過色が前記有機EL素子の発光色の補色となるように設定されてなることを特徴とする請求項1に記載の発光素子。
【請求項3】
前記光学フィルタ通過後の発光色が白色であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の発光素子。
【請求項4】
前記有機EL素子は、色相が略一定でありかつ彩度が小さくなるような色度の視角依存性を有し、前記光学フィルタは、透過色が前記有機EL素子の発光色と同色相となるように設定されてなることを特徴とする請求項1に記載の発光素子。
【請求項1】
互いに対向する一対の電極とこれらの電極間に狭持される有機発光層とを備える有機EL素子と、
前記有機発光層よりも光取り出し側に設けられ、光学濃度の視角依存性が等方性材料よりも大きい光学フィルタと、
を備えてなることを特徴とする発光素子。
【請求項2】
前記有機EL素子は、色相が略一定でありかつ彩度が大きくなるような色度の視角依存性を有し、前記光学フィルタは、透過色が前記有機EL素子の発光色の補色となるように設定されてなることを特徴とする請求項1に記載の発光素子。
【請求項3】
前記光学フィルタ通過後の発光色が白色であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の発光素子。
【請求項4】
前記有機EL素子は、色相が略一定でありかつ彩度が小さくなるような色度の視角依存性を有し、前記光学フィルタは、透過色が前記有機EL素子の発光色と同色相となるように設定されてなることを特徴とする請求項1に記載の発光素子。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【公開番号】特開2011−70921(P2011−70921A)
【公開日】平成23年4月7日(2011.4.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−221002(P2009−221002)
【出願日】平成21年9月25日(2009.9.25)
【出願人】(000231512)日本精機株式会社 (1,561)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成23年4月7日(2011.4.7)
【国際特許分類】
【出願日】平成21年9月25日(2009.9.25)
【出願人】(000231512)日本精機株式会社 (1,561)
【Fターム(参考)】
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