表示素子および表示装置ならびに電子機器
【課題】可視光領域における透過率の変化を抑制しつつ、発光効率の改善が可能な表示素子およびこれを用いた表示装置ならびに電子機器を提供する。
【解決手段】光透過性を有する第1電極および第2電極との間に発光層を含む有機層を1または2以上有する表示素子であって、第2電極の、前記発光層とは反対側に設けられた第3電極と、発光層からの光の取り出し効率を改善すると共に、第2電極と第3電極との間に設けられた効率改善層とを備え、第1電極および第3電極は光透過性を有する第1層と、光透過性を有すると共に、第1層よりも屈折率の高い第2層との積層構造を有する表示素子。
【解決手段】光透過性を有する第1電極および第2電極との間に発光層を含む有機層を1または2以上有する表示素子であって、第2電極の、前記発光層とは反対側に設けられた第3電極と、発光層からの光の取り出し効率を改善すると共に、第2電極と第3電極との間に設けられた効率改善層とを備え、第1電極および第3電極は光透過性を有する第1層と、光透過性を有すると共に、第1層よりも屈折率の高い第2層との積層構造を有する表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、有機エレクトロルミネセンス(EL;Electro Luminescence)現象を利用して発光すると共に、透過性を有する表示素子およびこれを備えた表示装置ならびに電子機器に関する。
【背景技術】
【0002】
有機電界表示素子は次世代の表示素子の有力候補として注目されているが、近年、透明ディスプレイとしての応用についても注目が集まっている。
【0003】
透明ディスプレイは、拡張現実(Augmented Reality;AR)、即ち画面内の世界と、画面を通じて視認可能な向こう側の世界との一体感による新しい世界を提供する有力なデバイスであり、技術開発が進められている(例えば、非特許文献1〜3参照)。AR技術の一例としては、例えば非特許文献1では、パネルそのものの透過率を向上する手法が報告されている。具体的には、従来では図14(A)に示したように発光領域101および駆動回路102が全面に配置されていた画素100を、図14(B)に示したように、例えば発光領域101を縮小し、何も形成しない透明領域103を設けることでパネル全体の透過率を向上している。
【0004】
また、透明ディスプレイは、透明であるが故の視認性の確保(例えば、コントラストの向上)が課題となる。この課題を解決するために、例えば、反透過性金属膜を用いた強キャビティ効果を用い、ある程度の光透過性を確保しながら前面方向へ光束を集中して表示する方法が多く用いられている。しかしながら、この方法によって製造された透明ディスプレイでは、パネルの背面側へは表示部の光がほとんど出てこないため、一方向(前面)側は透過性を有するが、背面からは表示を含めた視認性が極めて悪い鏡面状態となっており、透明ディスプレイとは言い難かった。
【0005】
また、上記のような構成を用いた場合には、強キャビティ効果を用いて視認性を確保しているため、視認性のよい前面側でも色度視野角依存性および輝度視野角依存性が大きかった。このため、どの方向から見ても同じ表示画面を確認できるはずの透明ディスプレイの優れた点が活かされないという問題もあった。
【0006】
この問題を解決するために、例えば、特許文献1では、両面の透明電極と発光位置とのキャビティ長を規定することで、両電極側に出射される光の色調差を低減すると共に、光の取り出し効率を向上した有機EL素子が開示されている。この有機EL素子は、発光層を含む有機層を挟持する一対の透明電極の外側にそれぞれ第1透明バッファー領域および第2透明バッファー領域を設け、両バッファー領域側から光を取り出せるようにしたものである。具体的には、発光層の発光界面からの距離と、発光界面から放出される光のPLスペクトルから求められた可干渉距離Lc未満の範囲内に存在する境界面における屈折率段差を約0.6以下となるように設定したものである。
【0007】
また、特許文献2では、基板とは異なる反対側の面に形成される透明電極と、有機層との界面をシランカップリング剤で処理することで、密着性を向上して発光効率を改善する手法が開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0008】
【非特許文献1】Young Woo Song, Sansung SDI, Yongin, Korea,SID 10 DIGEST,144-147
【非特許文献2】Jinkoo Chung, Samsung Mobile Display, Yongin, Korea,SID 10 DIGEST,148-151
【非特許文献3】Sang-Hee Park, ETRI, Daejeon, Korea,SID 10 DIGEST,245-248
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開2006−165034公報
【特許文献2】特開2005−310469公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
しかしながら、特許文献1に開示された構成では、実際には強キャビティ構造となるため両方向における十分な透過性は得られず、また、発光波長によって構成する有機層の総膜厚を変えるという点からも構成が複雑になるという問題があった。また、特許文献2に開示された方法では、固体である有機EL素子上に液体であるシランカップリング剤を塗布し加熱処理して溶媒を除去したのち、素子上に透明電極を作製するため、デバイス特性が担保できないという問題があった。
【0011】
本技術はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、可視光領域における透過率の変化を抑制しつつ発光効率の改善が可能な表示素子およびこれを用いた表示装置ならびに電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本技術による表示素子は、光透過性を有する第1電極および第2電極との間に発光層を含む有機層を1または2以上有する表示素子であって、第2電極の、前記発光層とは反対側に設けられた第3電極と、発光層からの光の取り出し効率を改善すると共に、第2電極と第3電極との間に設けられた効率改善層とを備え、第1電極および第3電極は光透過性を有する第1層と、光透過性を有すると共に、第1層よりも屈折率の高い第2層との積層構造を有するものである。
【0013】
本技術による表示装置は、上記表示素子を複数備えたものである。
【0014】
本技術による電子機器は、表示部として上記表示装置を備えたものである。
【0015】
本技術の表示素子およびこれを備えた表示装置ならびに電子機器では、第1電極と共に発光層を含む1または2以上の有機層を挟持する第2電極の、有機層とは反対側に第3電極を設け、第2電極と第3電極との間に効率改善層を設けるようにした。また、第1電極および第3電極を、光透過性を有する第1層と、光透過性を有すると共に第1層よりも屈折率の高い第2層との積層構造をするようにした。これにより、強キャビティ効果を抑えつつ、光の取り出し効率が向上する。
【発明の効果】
【0016】
本技術の表示素子およびこれを備えた表示装置ならびに電子機器によれば、第1電極および第3電極によって、1または2以上の発光層,第2電極および効率改善層をこの順に挟持し、それぞれ光透過性を有する第1層と、光透過性を有すると共に第1層よりも屈折率の高い第2層との積層構造をするようにした。これにより、強キャビティ効果が抑えられ、視野角依存性が低減されると共に、第1電極側への光の透過率が担保される。また、第2電極と第3電極との間に効率改善層を設けるようにしたので、前面および背面側への光の取り出し効率が向上し、発光効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本開示の第1の実施の形態に係る表示素子の断面図である。
【図2】図1に示した表示素子を備えた表示装置の構成を表す図である。
【図3】図2に示した画素駆動回路の一例を表す図である。
【図4】図2に示した表示装置の断面構成の一例を表す図である。
【図5】本開示の第2の実施の形態に係る表示素子の断面図である。
【図6】変形例に係る表示素子の断面図である。
【図7】上記表示装置を含むモジュールの概略構成を表す平面図である。
【図8】上記表示装置の適用例1の外観を表す斜視図である。
【図9】(A)は適用例2の表側から見た外観を表す斜視図であり、(B)は裏側から見た外観を表す斜視図である。
【図10】適用例3の外観を表す斜視図である。
【図11】適用例4の外観を表す斜視図である。
【図12】(A)は適用例5の開いた状態の正面図、(B)はその側面図、(C)は閉じた状態の正面図、(D)は左側面図、(E)は右側面図、(F)は上面図、(G)は下面図である。
【図13】実施例における各波長と透過率との関係を表した特性図である。
【図14】従来例の構成を表す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
本開示の実施の形態について図面を参照して以下の順に詳細に説明する。
[第1の実施の形態]
1.表示素子
2.表示装置
[第2の実施の形態]
[変形例]
[適用例]
[実施例]
【0019】
[第1の実施の形態]
1.表示素子
図1は本開示の第1の実施の形態に係る表示素子10の断面構成を表したものである。表示素子10は、基板11上に陽極(第1電極)12,発光層13Cを含む有機層13,中間電極(第2電極)14,効率改善層15および陰極(第3電極)16をこの順に積層した構造を有する。本実施の形態における陽極12は、光透過性を有する第1層12Aと、光透過性を有し、第1層12Aよりも屈折率の高い第2層12Bとの積層構造を有し、第2層12Bは有機層13側に設けられている。また、陰極16も陽極12と同様に、光透過性を有する第1層16Aと、光透過性を有し、第1層16Aよりも屈折率の高い第2層12Bとの積層構造を有し、有機層13側に第2層16Bが設けられている。効率改善層15は、ここでは3層構造を有し、有機層13側から陰極16側に、屈折率の低い第1層15A,第1層よりも屈折率の高い第2層15B,第2層よりも屈折率の低い第3層15Cの順に積層されている。
【0020】
この表示素子10は、陽極12から注入された正孔と、陰極14から注入された電子とが発光層13C内で再結合する際に生じた発光光を基板11側および陰極16側の両方から取り出す透明ディスプレイ型の表示素子である。
【0021】
基板11は、その一主面側に複数の表示素子10が配列形成される支持体であって、公知のものであって良く、例えば、石英、ガラス、金属箔、もしくは樹脂製のフィルムやシートなどが用いられる。この中でも石英やガラスが好ましく、樹脂製の場合には、その材質としてポリメチルメタクリレート(PMMA)に代表されるメタクリル樹脂類、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリブチレンナフタレート(PBN)などのポリエステル類、もしくはポリカーボネート樹脂などが挙げられるが、透水性や透ガス性を抑える積層構造、表面処理を行うことが必要である。
【0022】
陽極12は、基板11側から光透過性を有する第1層12A,光透過性を有し、第1層12Aよりも相対的に屈折率の高い第2層12Bの順に積層された構造を有する。陽極12の積層方向の厚み(以下、短に厚みと言う)は、5nm以上3000nm以下であることが好ましい。
【0023】
第1層12Aは、効率よく有機層13への正孔を注入するために電極材料の真空準位からの仕事関数が大きく、且つ、光透過性を有する材料、即ち、光の吸収率が低い材料を用いることが好ましい。具体的な材料としては、インジウムとスズの酸化物(Indium Tin Oxide:ITO),InZnO(Indium Zinc Oxide:インジウム亜鉛オキサイド)酸化亜鉛(ZnO)とアルミニウム(Al)との合金,酸化ニッケル(NiO)等が挙げられる。陽極12は、これら透明導電膜による単層、あるいは複数の層からなる積層構造を有していてもよい。第1層12Aの厚みは、導電性を確保しつつ光の吸収は低い方がよいため、ディスプレイとして駆動できるシート抵抗を実現し、できる限り薄い方が好ましい。具体的には、5nm以上200nm以下であることが好ましい。
【0024】
第2層12Bは、第1層12Aよりも屈折率の高く、例えば、酸化ニオブ(NbO),酸化チタン(TiO),酸化モリブデン(MoO),酸化タンタル(TaO),酸化ジルコニウム(ZrO),酸化ハフニウム(HfO),酸化バナジウム(VO),酸化タングステン(WO),酸化クロム(CrO),酸化亜鉛(ZnO)および酸化スズ(SnO)のうちの少なくとも1種類以上を含む透明膜である。第2層12Bの材料としては、この他、NbOとTiOとの混合物,TiOとZnOとの混合物または酸化ケイ素(SiO)とSnおとの混合物等を用いてもよい。また、第2層12は上記材料の他、副成分としてランタノイド系列の元素の酸化物または酸化物層(自然酸化膜を含む)を含んでいてもよい。ランタノイド系列の元素の酸化物は透過率が高いため、これら酸化物を含むことにより第2層12Bの透過率は良好となり、ディスプレイ全体としての透過率が高く維持される。また、第2層12Bの厚みは、3nm以上100nm以下であることが好ましい。なお、上記酸化物の酸化数はいずれであってもよく、成膜方法および条件等により透過率と屈折率を満足できる条件を適宜選択すればよい。
【0025】
なお、この表示素子10を用いて構成される表示装置1の駆動方式がアクティブマトリックス方式である場合には、陽極12は画素毎にパターニングされ、基板11に設けられた駆動用の薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:TFT)(図示なし)に接続された状態で設けられている。この場合には、陽極12の上には隔壁17(図4参照)が設けられ、隔壁17の開口部から各画素の陽極12の表面が露出されるように構成される。
【0026】
有機層13は、例えば、陽極12側から順に正孔注入層13A,正孔輸送層13B,発光層13C,電子輸送層13Dを積層した構成を有する。これら有機層13は、詳細は後述するが、例えば真空蒸着法やスピンコート法等によって形成される。この有機層13の上面は中間電極14によって被覆されている。有機層13を構成する各層の膜厚および構成材料等は特に限定されないが、一例を以下に示す。
【0027】
正孔注入層13Aは、発光層13Cへの正孔注入効率を高めると共に、リークを防止するためのバッファ層である。正孔注入層13Aの厚みは例えば5nm〜200nmであることが好ましく、さらに好ましくは8nm〜150nmである。正孔注入層13Aの構成材料は、電極や隣接する層の材料との関係で適宜選択すればよく、例えばポリアニリン,ポリチオフェン,ポリピロール,ポリフェニレンビニレン,ポリチエニレンビニレン,ポリキノリン,ポリキノキサリンおよびそれらの誘導体、芳香族アミン構造を主鎖又は側鎖に含む重合体などの導電性高分子、金属フタロシアニン(銅フタロシアニン等),カーボンなどが挙げられる。導電性高分子の具体例としてはオリゴアニリンおよびポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT)などのポリジオキシチオフェンが挙げられる。
【0028】
正孔輸送層13Bは、発光層13Cへの正孔輸送効率を高めるためのものである。正孔輸送層13Bの厚みは、素子の全体構成にもよるが、例えば5nm〜200nmであることが好ましく、さらに好ましくは8nm〜150nmである。正孔輸送層14b1,14bを構成する材料としては、有機溶媒に可溶な発光材料、例えば、ポリビニルカルバゾール,ポリフルオレン,ポリアニリン,ポリシランまたはそれらの誘導体,側鎖または主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体,ポリチオフェンおよびその誘導体,ポリピロールまたはAlq3などを用いることができる。
【0029】
発光層13Cでは、電界がかかると電子と正孔との再結合が起こり発光する。発光層13Cの厚みは、素子の全体構成にもよるが、例えば10nm〜200nmであることが好ましく、さらに好ましくは20nm〜150nmである。発光層13Cは、それぞれ単層あるいは積層構造であってもよく、例えば赤色発光層,緑色発光層および青色発光層を積層した白色発光表示素子としてもよい。なお、各発光層の発光色は赤色,緑色,青色のいずれかに限らず、例えば橙色でもよい。この橙色の発光層と青緑色発光層とを積層することでも白色発光表示素子を構成することができる。
【0030】
発光層13Cを構成する材料は、それぞれの発光色に応じた材料を用いればよく、例えばポリフルオレン系高分子誘導体や、(ポリ)パラフェニレンビニレン誘導体,ポリフェニレン誘導体,ポリビニルカルバゾール誘導体,ポリチオフェン誘導体,ペリレン系色素,クマリン系色素,ローダミン系色素,あるいは上記高分子に有機EL材料をドープしたものが挙げられる。ドープ材料としては、例えばルブレン,ペリレン,9,10ジフェニルアントラセン,テトラフェニルブタジエン,ナイルレッド,クマリン6等を用いることができる。なお、発光層13Cを構成する材料は、上記材料を2種類以上混合して用いてもよい。また、上記高分子量の材料に限らず、低分子量の材料を組み合わせて用いてもよい。低分子材料の例としては、ベンジン,スチリルアミン,トリフェニルアミン,ポルフィリン,トリフェニレン,アザトリフェニレン,テトラシアノキノジメタン,トリアゾール,イミダゾール,オキサジアゾール,ポリアリールアルカン,フェニレンジアミン,アリールアミン,オキザゾール,アントラセン,フルオレノン,ヒドラゾン,スチルベンあるいはこれらの誘導体、または、ポリシラン系化合物,ビニルカルバゾール系化合物,チオフェン系化合物あるいはアニリン系化合物等の複素環式共役系のモノマーあるいはオリゴマーが挙げられる。
【0031】
発光層13Cを構成する材料としては、上記材料の他に発光性ゲスト材料として、発光効率が高い材料、例えば、低分子蛍光材料,りん光色素あるいは金属錯体等の有機発光材料を用いることができる。
【0032】
なお、発光層13Cは、例えば上述した正孔輸送層13Bを兼ねた正孔輸送性の発光層としてもよく、また、後述する電子輸送層13Dを兼ねた電子輸送性の発光層としてもよい。
【0033】
電子輸送層13Dは、発光層13Cへの電子輸送効率を高めるためのものである。電子輸送層13Dの厚みは素子の全体構成にもよるが、例えば5nm〜200nmであることが好ましく、より好ましくは10nm〜180nmである。
【0034】
電子輸送層13Dの材料としては、優れた電子輸送能を有する有機材料を用いることが好ましい。発光層13Cの輸送効率を高めることにより、後述する電界強度による発光色の変化が抑制される。具体的には、例えばアリールピリジン誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体などを用いることが好ましい。これにより、低い駆動電圧でも高い電子の供給効率が維持される。この他、アルカリ金属,アルカリ土類金属,希土類金属およびその酸化物、複合酸化物,フッ化物,炭酸塩等が挙げられる。
【0035】
中間電極14は、陰極として働き、光透過性が良好で仕事関数が小さい材料、具体的には、アルカリ金属、マグネシウム(Mg)を含むアルカリ土類金属と、これら金属と錯体を形成しやすい有機材料とにより構成されている。このような有機材料としては、例えばBCP(バソクプロイン(4,7−ジフェニル−2,9−ジメチル−1,10−フェナントロリン)),バソフェナントロリン,キノリン,フタロシアニン等の骨格を有する有機材料や電子輸送性を持つ有機材料が挙げられる。中間電極14は、可視光領域に強い吸収を持たない構成である事が望ましいが、膜厚を極めて薄く構成すれば、それらの影響も充分に排除される。このことから中間電極14の厚みは、例えば、10nm以下であることが好ましい。また、酸化物を用いて透明導電膜を形成することによっても光取り出し率を担保することができる。この場合には、ZnO,ITO,IZnO,InSnZnO等を用いる事が可能である。
【0036】
効率改善層15は、発光層13Cにおいて発生した光の両面方向への取り出し効率を向上するものであり、厚みは、10nm以上200nm以下であることが好ましい。本実施の形態における効率改善層15は、屈折率の異なる層を複数積層したものであり、具体的には、陽極12側から屈折率の低い層(第1層15A),屈折率の高い層(第2層15B),屈折率の低い層(第3層15C)の順に積層された構成を有する。なお、ここでの屈折率の高低は、効率改善層15を構成する層における屈折率の差である。また、第1層15Aおよび第3層15Cの屈折率の差は特に問わず、第1層15Aおよび第3層15C共に第2層15Bよりも屈折率が低ければ同一の屈折率を有していてもよい。
【0037】
効率改善層15は有機材料によって構成されている。有機膜の屈折率は、成膜された膜密度,構成する有機材料の分子骨格およびその分子の取り得る立体配座によって規定される。本実施の形態における効率改善層15では、概ね460nmにおいて1.7〜2.2の屈折率を有する有機材料を用いることが好ましい。
【0038】
また、一般的にアクセプタ性の強い有機材料とドナー性の強い有機材料を直接積層することにより、その界面にエキサイプレックス準位を形成しやすい。従って、本実施の形態の効率改善層15は、同じような特性を有するアクセプタ性有機材料からなる層の積層、あるいは、ドナー性有機材料からなる層の積層によって構成することが好ましい。また、これに限らず、界面において新たなエキサイプレックス準位などを生じない組み合わせであれば、適宜積層することが可能である。
【0039】
以上のことから、効率改善層15に用いられる具体的な材料としては、例えば、ヘキサアザトリフェニレンヘキサカルボニトリル(HAT−6CN)や4,4,4−トリス[N,N−(2−ナフチル)フェニルアミノ]トリフェニルアミン(2−TNATA),トリス[4−(2−チエニル)フェニル]アミン(TTPA),ナフチルジアミン(α−NPD)等の3級アミン有機化合物が挙げられる。効率改善層15(第1層15A〜第3層15C)は、これら有機材料のうちいずれか1種類からなる単層,2種類以上を含む混合層としてもよい。この他、電子輸送性材料を用い、上記有機材料からなる層との積層構造としてもよい。また、屈折率や電荷移動度を調整するためにアルカリ金属,Mgを含むアルカリ土類金属を混合した混合層としてもよく、これら有機材料により構成された有機膜の屈折率によって第1層15A,第2層15B,第3層15Cにそれぞれ適用すればよい。
【0040】
なお、第3層15Cは陰極16との密着性を改善するためのものであり、必ずしも設ける必要はない。
【0041】
陰極16は、上述したように陽極12と同様に、透過性を有する第1層16A,第1層よりも相対的に屈折率の高い第2層16Bの2層構造を有し、効率改善層15側から第2層16B,第1層16Aの順に積層されている。陰極16の全体の厚みは、30nm以上2500nm以下であることが好ましく、第1層16Aの厚みは5nm以上30nm以下,第2層16Bの厚みは100nm以上2000nm以下あることが好ましい。第1層16Aおよび第2層16Bの各構成は、それぞれ上記陽極13の第1層13Aおよび第2層13Bと同様の構成を有し、上記材料を適宜用いることができる。
【0042】
(表示装置)
図2は、本実施の形態の表示素子10を備えた表示装置1の構成を表すものである。この表示装置1は、有機ELテレビジョン装置などとして用いられるものであり、例えば、基板11の上に、表示領域110として、複数の表示素子10(例えば、赤色発光表示素子10R,緑色発光表示素子10G,青色発光表示素子10B)がマトリクス状に配置されたものである。表示領域110の周辺には、映像表示用のドライバである信号線駆動回路120および走査線駆動回路130が設けられている。なお、隣り合う表示素子10の組み合わせが一つの画素(ピクセル)を構成している。
【0043】
表示領域110内には画素駆動回路140が設けられている。図3は、画素駆動回路140の一例を表したものである。画素駆動回路140は、陽極12の下層に形成されたアクティブ型の駆動回路である。すなわち、この画素駆動回路140は、駆動トランジスタTr1および書き込みトランジスタTr2と、これらトランジスタTr1,Tr2の間のキャパシタ(保持容量)Csと、第1の電源ライン(Vcc)および第2の電源ライン(GND)の間において駆動トランジスタTr1に直列に接続された表示素子10(例えば、11R,11G,11B)とを有する。駆動トランジスタTr1および書き込みトランジスタTr2は、一般的なTFTにより構成され、その構成は例えば逆スタガ構造(いわゆるボトムゲート型)でもよいしスタガ構造(トップゲート型)でもよく特に限定されない。
【0044】
画素駆動回路140において、列方向には信号線120Aが複数配置され、行方向には走査線130Aが複数配置されている。各信号線120Aと各走査線130Aとの交差点が、各表示素子10のいずれか1つ(サブピクセル)に対応している。各信号線120Aは、信号線駆動回路120に接続され、この信号線駆動回路120から信号線120Aを介して書き込みトランジスタTr2のソース電極に画像信号が供給されるようになっている。各走査線130Aは走査線駆動回路130に接続され、この走査線駆動回路130から走査線130Aを介して書き込みトランジスタTr2のゲート電極に走査信号が順次供給されるようになっている。
【0045】
図4は図2に示した表示領域110の断面構成を表したものである。各表示素子10は、それぞれ、基板11側から、画素駆動回路140の駆動トランジスタTr1および平坦化絶縁膜(図示せず)を間にして、上述のように陽極12,発光層13Cを含む有機層13,中間電極14,屈折率の異なる層が積層された効率改善層15,陰極16がこの順に積層された構成を有し、各表示素子10の間は隔壁17によって区画されている。また、表示素子10は保護層18により被覆され、更にこの保護層18上に熱硬化型樹脂または紫外線硬化型樹脂などの接着層(図示せず)を間にしてガラスなどよりなる封止用基板19が全面にわたって貼り合わされることにより封止されている。保護層18には、窒化ケイ素(代表的には、Si3N4)膜、酸化ケイ素(代表的には、SiO2)膜、窒化酸化ケイ素(SiNxOy:組成比X>Y)膜、酸化窒化ケイ素(SiOxNy:組成比X>Y)膜、またはDLC(Diamond Like Carbon)のような炭素を主成分とする薄膜、CNT(Carbon Nanotube)膜等が用いられる。これらの膜は、単層または積層した構成とすることが好ましい。特に、窒化物からなる保護層は膜質が緻密であり表示素子10に悪影響を及ぼす水分、酸素およびその他不純物に対して極めて高いブロッキング効果を有する。
【0046】
隔壁17は、陽極12と陰極14との絶縁性を確保すると共に発光領域を所望の形状にするためのものである。更に、有機層13をインクジェット方式またはノズルコート方式等の塗布によって形成する際の隔壁としての機能も有している。隔壁17は、例えば、SiO2等の無機絶縁材料よりなる下部隔壁17Aの上に、ポジ型感光性ポリベンゾオキサゾール,ポジ型感光性ポリイミドなどの感光性樹脂よりなる上部隔壁17Bを有している。隔壁17には、発光領域に対応して開口が設けられている。なお、有機層13乃至陰極14は、開口だけでなく隔壁17の上にも設けられていてもよいが、発光が生じるのは隔壁17の開口だけである。
【0047】
保護層18は、例えば厚みが2〜3μmであり、絶縁性材料または導電性材料のいずれにより構成されていてもよい。絶縁性材料としては、無機アモルファス性の絶縁性材料、例えばアモルファスシリコン(α−Si),アモルファス炭化シリコン(α−SiC),アモルファス窒化シリコン(α−Si1-xNx)、アモルファスカーボン(α−C)などが好ましい。このような無機アモルファス性の絶縁性材料は、グレインを構成しないため透水性が低く、良好な保護膜となる。
【0048】
封止用基板19は、表示素子10の陰極14の側に位置しており、接着層(図示せず)と共に表示素子10を封止するものである。封止用基板19は、表示素子10で発生した光に対して透明なガラスなどの材料により構成されている。封止用基板19には、例えば、カラーフィルタおよびブラックマトリクスとしての遮光膜(いずれも図示せず)が設けられていてもよい。また、表示素子10で発生した光を取り出すと共に、各表示素子10間の配線において反射された外光を吸収し、コントラストを改善するようになっていてもよい。但し、表示装置はパネル全体の透過率が担保されるべきであり、カラーフィルタを用いず、表示素子(表示素子)そのもののRGB等の発光色によりフルカラー化が実現できればそのほうが好ましい。ブラックマトリックスについても同様に、パネル全体の透過率を担保すべきであり、素子全体の構成から適宜選択することが好ましい。
【0049】
カラーフィルタは、赤色フィルタ,緑色フィルタおよび青色フィルタ(いずれも図示せず)を有しており、順に配置されている。赤色フィルタ,緑色フィルタおよび青色フィルタは、それぞれ例えば矩形形状で隙間なく形成されている。これら赤色フィルタ,緑色フィルタおよび青色フィルタは、顔料を混入した樹脂によりそれぞれ構成されており、顔料を選択することにより、目的とする赤,緑あるいは青の波長域における光透過率が高く、他の波長域における光透過率が低くなるように調整されている。
【0050】
遮光膜は、例えば黒色の着色剤を混入した光学濃度が1以上の黒色の樹脂膜、または薄膜の干渉を利用した薄膜フィルタにより構成されている。このうち黒色の樹脂膜により構成するようにすれば、安価で容易に形成することができるので好ましい。薄膜フィルタは、例えば、金属,金属窒化物あるいは金属酸化物よりなる薄膜を1層以上積層し、薄膜の干渉を利用して光を減衰させるものである。薄膜フィルタとしては、具体的には、Crと酸化クロム(III)(Cr2O3)とを交互に積層したものが挙げられる。
【0051】
ここで、表示素子10を構成する陽極12から陰極14までの各層は、真空蒸着法、イオンビーム法(EB法)、分子線エピタキシー法(MBE法)、スパッタ法、OVPD(Organic Vapor Phase Deposition)法などのドライプロセスによって形成できる。
【0052】
また、有機層13は、以上の方法に加えてレーザー転写法、スピンコート法、ディッピング法、ドクターブレード法、吐出コート法、スプレーコート法などの塗布法、インクジェット法、オフセット印刷法、凸版印刷法、凹版印刷法、スクリーン印刷法、マイクログラビアコート法などの印刷法などのウエットプロセスによる形成も可能であり、各有機層や各部材の性質に応じて、ドライプロセスとウエットプロセスを併用しても構わない。
【0053】
この表示装置1では、各画素に対して走査線駆動回路130から書き込みトランジスタTr2のゲート電極を介して走査信号が供給されると共に、信号線駆動回路120から画像信号が書き込みトランジスタTr2を介して保持容量Csに保持される。すなわち、この保持容量Csに保持された信号に応じて駆動トランジスタTr1がオンオフ制御され、これにより、表示素子10に駆動電流Idが注入され、正孔と電子とが再結合して発光が起こる。
【0054】
現在、報告されている透明ディスプレイでは、前述のように強キャビティ効果を有する表示素子を用い、発光層において発生した光を前方に集中することによりコントラストを改善し、視認性を向上している。しかしながら、強キャビティ効果を有する表示素子により構成された透明ディスプレイでは、背面側における発光強度は極めて弱く、鏡面状態になっている。このため背面側からの視認性は極めて悪く、透明ディスプレイに求められる前方および背面方向からのインタラクティビティは実現されていなかった。また、視認性のよい前方向においても、色度および輝度等の視野角依存性が大きく、どの方向から見ても同じ表示画面を確認できる透明ディスプレイとして最大の魅力は達成されていなかった。更に、前方から観察した場合のディスプレイの透過率も十分とはいえず、観察者が画面を通じた向こう側の世界と表示部との一体感を得ることは困難であった。
【0055】
これに対して、本実施の形態では、発光層13Cを含む有機層13等を挟持する陽極12および陰極16を、それぞれ光透過性を有する第1層13A,16Aと、透過性を有すると共に、第1層12A,16Aよりも屈折率の高い第2層12B,16Bからなる2層構造とし、この2層のうち屈折率の高い第2層12B,16Bがそれぞれ有機層13側になるように積層した。また、有機層13と陰極16との間に、有機層13側から順に屈折率の低い第1層15A,第1層よりも屈折率の高い第2層15Bおよび第2層15Bよりも屈折率の低い第3層15Cからなる効率改善層15を設けるようにした。これにより、強キャビティ効果が低減されると共に、前面および背面への光の取り出し効率が向上する。
【0056】
このように本実施の形態の表示素子10およびこれを備えた表示装置1では、陽極13を透過性を有する第1層と透過性を有し、第1層13Aよりも屈折率の高い第1層13Bを設け、基板11側から第1層13A,第2層13Bの順に積層するようにしたので強キャビティ効果が低減され、視野角依存性が抑制されると共に、背面(基板11)側からの透過性が向上する。また、発光層13Cを含む有機層13を介して陽極12上に積層された中間電極14の上に、屈折率の低い第1層15Aおよび第1層よりも屈折率の高い第2層15Bをこの順に積層した効率改善層15を設け、更に、透過性を有し、屈折率の高い第2層16B,同じく透過性を有し、第2層16Bよりも屈折率の低い第1層16Aの順に積層された陰極16を設けるようにした。これにより、両面方向への光の取り出し効率が向上すると共に、発光効率が改善する。即ち、両方向(前面および背面)における透過率が向上すると共に、視野角依存性(特に色度視野角依存性)が低減され、視認性を向上することが可能となる。具体的には各波長(可視光領域450nm〜700nm)における透過率の差が0.5以下、換言すると可視光領域における透過率の最大値と最小値との相対比が0.5以上とすることができる。また、表示素子10、特に電極12,14,16の透過性が向上するため、透過率の高い表示装置を作製することが可能となる。
【0057】
更に、発光効率が改善され視認性を向上することにより、消費電力を低減することも可能となる。
【0058】
また、本実施の形態では、効率改善層15の第3層15Cとして、第2層15Bと陰極16との間に第2層15Bよりも屈折率の低い層を設けるようにしたので、陰極16との密着性も向上し、長期信頼性が向上する。
【0059】
ところで、フルカラー表示装置では、赤色(R),緑色(G),青色(B)等の各色を個々に発光する表示素子を用いるか、白色発光表示素子およびカラーフィルタを組み合わせることによりフルカラーを実現している。各色の表示素子を用いた表示装置では、その製造工程において赤色発光層,緑色発光層,青色発光層等をそれぞれ塗り分ける必要があり、製造工程が長く、繁雑になる。これに対して、白色発光表示素子およびカラーフィルタを組み合わせた表示装置では、表示素子を構成する各層をベタ膜で形成することが可能となるため、製造工程が短く簡易である。このため、白色発光表示素子を用いた表示装置の方が、製造歩留まりが高く、コストも低減できる構造として有望である。
【0060】
しかしながら、上述したような強キャビティ構造を有する表示素子では、白色を構成しているいくつかの発光ピーク波長および白色の発光スペクトル全てにおいて満足できる光路長は存在しない。このため、R,G,B各色の発光層の発光中心と、反射面を形成している電極界面との光学距離は、R,G,Bそれぞれにおいて異なる。このため、強キャビティ構造は各発光色ごとに適切な膜厚に調整された表示素子、即ち、赤色,緑色および青色等の発光層を単層備えた表示素子において有効な構造であった。このため製造歩留まりが高く、コストの低減が可能な表示装置には適さなかった。
【0061】
これに対して、本実施の形態のように、強キャビティ効果を積極的に用いない表示素子10では、R,G,B各色における最適な光学干渉距離は、強キャビティ素子と比較して光学長のマージンを大きく取れる。このため、強キャビティ構造を有する表示素子よりも白色発光表示素子を構成する上で有利である。即ち、本実施の形態の表示素子10では、上記効果に加えて、本実施の形態の表示素子10を備えた表示装置において製造歩留まりおよびコストを低減することが可能となる。
【0062】
なお、白色発光表示素子を用いてフルカラー表示装置を構成する場合にはカラーフィルタを用いる必要がある。特に、透明ディスプレイの表示素子として白色発光表示素子を用いる場合には双方向からの発光色に差が生じるおそれがあるため、前面および背面に2枚のカラーフィルタを設ける必要があるが、上述した理由によりパネル全体の透過率が低下するおそれがある。但し、このような透明ディスプレイは、双方向で異なる表示を行う表示装置に適用することができると考えられる。例えば、ノートPC(Personal Computer)の表示パネルとして透明ディスプレイを用い、文字キャラクタの表示を行う場合には、観察者とは反対側の文字は反転し、そもそもインタラクティビティは期待できない。このような場合には、観察者側のみにカラーフィルタを設け、反対側にはカラーフィルタを設けない素子構成が可能であり、上述したような白色発光表示素子を用いたフルカラー表示装置にとっては好適な使用状況になると考えられる。また、文字キャラクタが極めて少ない映像情報を表示する広告媒体や環境に付加価値をもたらす表示装置(例えば、自然風景の表示による空間的な広がりを表現する環境創生デバイスなど)にとっては、本方式は魅力的なデバイスになると考えられる。
【0063】
[第2の実施の形態]
図5は本開示の第2の実施の形態に係る表示素子20の断面構成を表したものである。本実施の形態における表示素子20は、陽極12および中間電極14との間に、発光層を含む有機層2層(有機層21,22)を接続層23を介して積層した、いわゆるタンデム構造となっている点が上記第1の実施の形態とは異なる。有機層21,22は、上記第1の実施の形態における有機層13と同様の構成を有し、陽極12側から、それぞれ正孔注入層21A,22A,正孔輸送層21A,22B,発光層21C,22C,電子輸送層21D,22Dの順に積層されている。本実施の形態における有機層21,22は上記第1の実施の形態における有機層21の各層において記載した膜厚および構成材料等を適宜選択すればよい。なお、発光層21C,22Cは、それぞれ単層あるいは積層構造であってもよく、例えば発光層21Cを赤色発光層と緑色発光層の積層、発光層22Cを青色発光層の単層として白色発光表示素子としてもよい。この他、発光層21Cを橙色発光層、発光層22Cを青緑発光層として白色発光表示素子としてもよい。
【0064】
接続層23は、有機層21および有機層22を接続するためのものである。接続層23の材料としては、従来のタンデム構造を有する表示素子において各有機層間に設けられている層を構成する材料、例えばバソクプロイン(BCP)とセシウム(Cs)あるいはAlq3とリチウム(Li)等を用いることができる。なお、接続層23は下記の構成をとることにより、接続機能に加えて光電変換機能が付加される。これにより表示素子20の発光効率が向上すると共に、寿命特性も改善される。
【0065】
接続層23は、例えば陽極12側から電子注入層22A,中間層22B,正孔注入層22Cの順に積層された構成を有し、接続層23全体の膜厚は、素子の構成によるが、例えば1nm〜100nmであることが好ましく、より好ましくは10nm〜50nmである。
【0066】
接続層23を構成する材料は、隣接する有機層21の電子輸送層21Dおよび有機層22の正孔注入層22Aの特性によって適宜選択される。以下に電子注入層23A,中間層23Bおよび正孔注入層23Cの材料の一例を説明する。
【0067】
電子注入層23Aは電子ドナー性を有するものであり、その材料としては、例えば、N型ドーパントをドープした電子輸送性材料、具体的には、例えば上記電子輸送層21Dに挙げた材料を用いることができる。N型ドープ材料としては、例えばアルカリ金属,アルカリ土類金属,またはこれらの酸化物,複合酸化物,フッ化物および有機錯体等が挙げられる。
【0068】
特に、有機層21の電子輸送層21Dの電子移動度が比較的大きく、電子輸送層21Dと電子注入層23Aとの間に大きな注入障害がない場合には、電気陰性度が小さく電子ドナー性に優れた材料が挙げられる。この中でも、膜状態における可視光領域での光吸収が小さい材料が好ましい。具体的には、例えばLi,Na,K,Rb,Cs等のアルカリ金属またはBe,Mg,Ca,Sr,Ba,Ra等のアルカリ土類金属が挙げられる。
【0069】
電子注入層23A(電子ドナーユニット)は上記アルカリ金属またはアルカリ土類金属を単体で形成してもよいが、Ag,In,Al,Si,Ge,Au,CuまたはZn等との共蒸着膜を形成することによって膜状態の安定性を向上することができる。なお、共蒸着膜は上記金属を3種類以上用いた混合膜として形成してもよい。その場合には、光学的な光吸収ロスをできるだけ抑えるために、機能を発揮でき、且つ、膜として安定性を確保したうえで、できるだけ膜厚を薄くすることが好ましい。例えば、5nm以下が好適な膜厚である。また、共蒸着によって形成した電子ドナー性ユニット23Aは、上記アルカリ金属またはアルカリ土類金属と有機材料とを用いた混合膜を形成してもよい。混合する有機材料としては、高い電子輸送性を有する材料が好ましいが、絶縁性の高い材料や正孔輸送性材料でも構わない。例えば、Alq3やα−NPD等の材料を用いることができる。また、アルカリ金属およびアルカリ土類金属の膜内での安定性の観点では、これらアルカリ金属およびアルカリ土類金属と金属錯体を形成する有機材料を用いることが好ましい。具体的には、例えば、バソフェナントロリンまたはバソクプロインやオキサジアゾール骨格等の錯形成をしやすい骨格を有する有機材料が挙げられる。
【0070】
中間層23Bは光電変換機能を有するものであり、光電変換機能を有する材料を少なくとも1種類含んでいる。これにより、有機層21および有機層22への陽極12側および陰極14側からそれぞれ注入される正孔および電子の輸送効率が向上する。このような材料としては、中間層23B(光電変換ユニット)の最低電子非占有軌道(LUMO)のエネルギー準位が隣接する電子注入層23A(電子ドナーユニット)および正孔注入層23C(電子アクセプタユニット)のLUMOの真空準位から見て浅い値と同等以下であることが好ましく、より好ましくはより浅い準位となる材料である。更に、光電変換ユニット23Bの最高電子占有軌道(HOMO)のエネルギー準位が隣接する電子ドナーユニット23Aおよび電子アクセプタユニット23CのHOMOの真空準位から見て深い値と同等以下であることが好ましく、より好ましくはより深い準位となる材料である。
【0071】
具体的には、下記式(1)で示したペリレン誘導体、式(2)で示したポルフィリン誘導体、式(3)で示したフタロシアニン誘導体、式(4)で示したナフタロシアニン誘導体、式(5)で示したペンタセン誘導体を用いることが好ましい。
【0072】
【化1】
(Z1〜Z4は、それぞれ独立にカルボニル基を有する基あるいはその誘導体である。Z1およびZ2、Z3およびZ4はそれぞれ窒素または酸素を介した環状構造を形成してもよい。)
【0073】
【化2】
(Z5〜Z8は、それぞれ独立に芳香族環基、複素環基あるいはその誘導体である。)
【0074】
【化3】
(R1〜R23はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜12個の炭化水素基あるいはそれらの誘導体である。M1は周期律表4〜14族の金属原子、あるいは該金属原子および酸素原子、ハロゲン原子またはシアノ基、メトキシ基等を配位子として含む原子団である。)
【0075】
【化4】
(M2は周期律表4〜14族の金属原子、あるいは該金属原子および酸素原子、ハロゲン原子またはシアノ基メトキシ基等を配位子として含む原子団である。)
【0076】
【化5】
(R17〜R30はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜12個の炭化水素基あるいはそれらの誘導体である。)
【0077】
なお、上記周期律表4〜14族の金属原子のうち、4族(特に、Ti)、5族(特に、V)、6族(特に、Mo)、7族(特に、Mn)、8族(Fe,Ru,Os)、9族(Co,Rh,Ir)、10族(Ni,Pd,Pt)、11族(特に、Cu)、12族(特に、Zn)、13族(特に、Al)、14族(特に、Pb)を用いることが好ましい。
【0078】
式(1)に示したペリレン誘導体の具体例としては、以下の式(1−1)〜式(1−3)等の化合物が挙げられる。
【0079】
【化6】
【0080】
式(2)に示したポルフィリン誘導体の具体例としては、以下の式(2−1)〜式(1−4)等の化合物が挙げられる。
【0081】
【化7】
【0082】
式(3)に示したフタロシアニン誘導体の具体例としては、以下の式(3−1)〜式(1−17)等の化合物が挙げられる。
【0083】
【化8】
【0084】
【化9】
【0085】
式(4)に示したナフタロシアニン誘導体の具体例としては、以下の式(4−1)等の化合物が挙げられる。
【0086】
【化10】
【0087】
式(5)に示したペンタセン誘導体の具体例としては、以下の式(5−1)に示した化合物等が挙げられる。
【0088】
【化11】
【0089】
上記化合物の他に光電変換機能を有する材料としては、式(6−1)〜式(6−4)に示した炭素原子数60以上のフラーレン,カーボンナノチューブ、グラフェンあるいはそれらの誘導体等が挙げられる。
【0090】
【化12】
【0091】
正孔注入層23C(電子アクセプタユニット)は電子アクセプタ性を有するものであり、その材料としては、例えば、P型ドーパントをドープした正孔輸送性材料が用いられる。正孔輸送性材料は、例えば上記正孔輸送層13Bに挙げた材料を用いることができる。P型ドープ材料としては、例えば7,7,8,8−テトラシアノ−2,3,5,6−テトラフルオロキノジメタン(F4−TCNQ)およびヘキサアザシアノトリフェニレン(HAT−6CN)等が挙げられる。
【0092】
特に、有機層22の正孔注入層22Aと電子アクセプタユニット23Cとの間に、大きな注入障害がない場合には、上述した電子ドナーユニット23Aにおける材料選択と同様の考え方を用いることができ、例えば電子アクセプタ性に優れた有機材料を用いることができる。具体的には、アザトリフェニレンあるいはTCNQ等の骨格を有する電子アクセプタ性有機材料を単層あるいは金属等との混合膜として形成することが可能である。これに限らず、正孔移動度の大きな有機材料を、電子アクセプタ性有機材料と同様に単層あるいは金属等との混合膜で形成してもよい。ここで金属とは、例えばアルカリ金属,Mgを含むアルカリ土類金属あるいは周期律表でIIIB族およびIVB族の金属である。また、上記電子ドナーユニット23Aと同様に、膜状態における可視光領域での光吸収が小さい材料が好ましい。更に、膜厚についても光学的な光吸収ロスをできるだけ抑えるために、機能を発揮でき、且つ、膜として安定性を確保したうえで、できるだけ膜厚を薄くすることが好ましく、例えば、30nm以下が好適な膜厚である。
【0093】
なお、上記N型ドープ材料,光電変換性材料およびP型ドープ材料は一例であり、接続層23内において第1発光ユニット層14Aおよび有機層22に電子あるいは正孔をそれぞれ効率よく輸送することが可能であればよい。また、電子ドナーユニット23Aおよび電子アクセプタユニット23Cは必ずしも上記ドープ材料を含んでいる必要はなく、各ユニット23A,23Cがその性質を担保することが可能であれば単独材料により構成されていても構わない。
【0094】
更に、接続層23は、電子ドナーユニット23Aあるいは電子アクセプタユニット23Cが光電変換ユニット23Bを兼ねていてもよい。また、電子ドナーユニット23Aまたは電子アクセプタユニット層23Cのどちらか一方がなくてもよく2層で構成されてもよい。あるいは両方の層がなく、光電変換ユニット23Bのみでもよい。
【0095】
本実施の形態の表示素子20では、有機層を2層(有機層21,22)を接続層23を介して積層したタンデム構造をするようにしたので、上記第1の実施の形態の表示素子10の効果に加えて、更に発光効率が向上するという効果を奏する。また、接続層23として光電変換機能を有する層(中間層23B)を用いることにより、より発光効率が向上すると共に、寿命特性も改善される。なお、接続層23は中間層23Bを設けず、電子注入層23Aおよび正孔注入層23Cの2層構造としても、従来のタンデム構造の表示素子よりも寿命特性は向上する。
【0096】
[変形例]
図6は本実施の形態の変形例に係る表示素子30の断面構成を表したものである。本変形例における表示素子30は接続層33を4層構造としたものである。具体的には、接続層33のうち、中間層33B(光電変換ユニット)を2層(第1層33a、第2層33b)積層したものである。なお、第1層33aは電子アクセプタ光電変換ユニットであり、第2層33bは電子ドナー光電変換性ユニットである。このように光電変換ユニット33Bを2層としても上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、接続層33をこのような構成とすることにより、有機層21,22を構成する層を少なくしても上記第2の実施の形態と同様の効果を得ることが可能である。但し、長期駆動における安定性が低下する可能性があるため、発光効率および長期駆動における安定性等を鑑みて、適宜素子構成を選択する必要がある。
【0097】
[適用例]
以下、上記実施の形態および変形例で説明した表示素子を備えた表示装置の適用例について説明する。上記実施の形態の表示装置は、テレビジョン装置,デジタルカメラ,ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置あるいはビデオカメラなど、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、画像あるいは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置に適用することが可能である。
【0098】
(モジュール)
上記実施の形態および変形例の表示装置は、例えば、図7に示したようなモジュールとして、後述する適用例1〜5などの種々の電子機器に組み込まれる。このモジュールは、例えば、基板11の一辺に、保護層18および封止用基板19から露出した領域210を設け、この露出した領域210に、信号線駆動回路120および走査線駆動回路130の配線を延長して外部接続端子(図示せず)を形成したものである。外部接続端子には、信号の入出力のためのフレキシブルプリント配線基板(FPC;Flexible Printed Circuit)220が設けられていてもよい。
【0099】
(適用例1)
図8は、上記実施の形態および変形例の表示装置が適用されるテレビジョン装置の外観を表したものである。このテレビジョン装置は、例えば、フロントパネル310およびフィルターガラス320を含む映像表示画面部300を有しており、この映像表示画面部300は、上記実施の形態等に係る表示装置により構成されている。
【0100】
(適用例2)
図9は、上記実施の形態および変形例の表示装置が適用されるデジタルカメラの外観を表したものである。このデジタルカメラは、例えば、フラッシュ用の発光部410、表示部420、メニュースイッチ430およびシャッターボタン440を有しており、その表示部420は、上記実施の形態等に係る表示装置により構成されている。
【0101】
(適用例3)
図10は、上記実施の形態および変形例の表示装置が適用されるノート型パーソナルコンピュータの外観を表したものである。このノート型パーソナルコンピュータは、例えば、本体510,文字等の入力操作のためのキーボード520および画像を表示する表示部530を有しており、その表示部530は、上記実施の形態等に係る表示装置により構成されている。
【0102】
(適用例4)
図11は、上記実施の形態および変形例の表示装置が適用されるビデオカメラの外観を表したものである。このビデオカメラは、例えば、本体部610,この本体部610の前方側面に設けられた被写体撮影用のレンズ620,撮影時のスタート/ストップスイッチ630および表示部640を有しており、その表示部640は、上記実施の形態等に係る表示装置により構成されている。
【0103】
(適用例5)
図12は、上記実施の形態および変形例の表示装置が適用される携帯電話機の外観を表したものである。この携帯電話機は、例えば、上側筐体710と下側筐体720とを連結部(ヒンジ部)730で連結したものであり、ディスプレイ740,サブディスプレイ750,ピクチャーライト7630およびカメラ770を有している。そのディスプレイ740またはサブディスプレイ750は、上記実施の形態等に係る表示装置により構成されている。
【0104】
[実施例]
(実施例1)
次に、本開示の実施例について説明する。以下に示す実施例1−1〜1−4は第1の実施の形態(,第2の実施の形態および変形例)に対応するものである。比較例1−1は効率改善層15を単層としたもの、比較例1−2は効率改善層15の積層順序を上記実施の形態等とは逆、具体的には屈折率の大きな第2層,第2層よりも屈折率の小さい第1層,第2層の順に積層したもの、比較例1−3は陽極13を強キャビティ効果を具現化できる構成としたものであり、その他の構成は、実施例1−1〜1−4と同様である。
【0105】
(実施例1−1〜1−4,比較例1−1〜1−3)
まず、30mm×30mmのガラス板からなる基板11上に、陽極12の第1層12Aとして、ITO層(膜厚約20nm)を形成したのち、SiO2蒸着により2mm×2mmの発光領域以外を絶縁膜(図示せず)でマスクした表示素子用のセルを作製した。次に陽極12の第2層12Bとして、NbOを30nm成膜した。成膜条件はDCスパッタ装置を用い、ガス組成比(Ar:O=40:0.3)、パワー0.5kWで成膜した。
【0106】
続いて、発光層13Cを含む有機層13を形成した。まず、真空蒸着法により、正孔注入層13Aとして式(6)に示したHAT−6CNを蒸着速度0.2〜0.4nm/sec,8nmの膜厚で形成した。続いて、正孔輸送層13Bとして式(7)に示したα−NPDを蒸着速度0.2〜0.4nm/sec,35nmの膜厚で形成したのち、ホストとして式(8)に示したADNを用いてドーパントは発光層13Cを膜厚30nmで形成した。なお、ドーパントとしてはBD−052x(出光興産株式会社)を用いた。次に、電子輸送層13Dとして、ETS007(出光興産株式会社)を膜厚90nmで蒸着した。
【0107】
【化13】
【0108】
【化14】
【0109】
【化15】
【0110】
続いて、陰極に相当するコンタクト性を向上し、電子注入性を担保する中間電極14を作製した。具体的には、式(9)に示したバソクプロイン(BCP)とCaを2:1の膜厚比で4nm形成した。
【0111】
【化16】
【0112】
次に、効率改善層15を真空蒸着法により形成した、まず、第1層15Aとして例えば、HAT−6CNを蒸着速度0.2〜0.4nm/sec,8nmの膜厚で形成した。続いて、第2層15Bとして、例えば2TANATAを蒸着速度0.2〜0.4nm/sec,40nmの膜厚で形成したのち、第3層15Cとして、例えばHAT−6CNを蒸着速度0.2〜0.4nm/sec,8nmの膜厚で形成した。
【0113】
最後に、陰極16の第2層16BとしてNbO膜を陽極13の第2層13Bと同様の条件を用いて、膜厚30nmで成膜したのち、陰極16の第1層16AとしてIZOをスパッタリング法にて膜厚2μmで成膜し、表示素子10(20,30)を作製した。
【0114】
以上のように作製した表示素子10(20,30)について、基板11側(背面側)における発光効率を測定し、比較例1を100とした場合の相対効率改善率(%)を算出した。表1は実施例1−1〜1−4および比較例1−1〜1−3の中間電極14および効率改善層15(15A〜15C)の構成材料,460nmにおける屈折率および相対効率改善率(%)を示したものである。
【0115】
【表1】
【0116】
表1から、単に陽極13および中間電極14に弱キャビティとなる材料を用いた比較例1−1と比較して、中間電極14と陰極16との間に効率変換層15を設けた実施例1−1〜1−4において、背面側の発光効率が改善されたことがわかる。また、比較例1−1よりも効率改善層15の積層順序を逆に積層した比較例1−2では相対効率改善率低かった。このことから透明ディスプレイパネルの両面、特に背面方向への光の取り出し率を向上するためには、効率改善層15の積層順序、即ち、屈折率の相対関係が重要であることがわかる。具体的には、中間電極14側から、低い層,高い層,低い層の順に積層することにより、前面および背面の両面へ効率的に光を取り出すことができる。なお、3層目、即ち相対的に屈折率の低い第3層15Cは陰極16との密着性を向上するためのものであり、ここには示していないが、第3層15Cを設けなくても背面側の発光効率は、特に変化しない。即ち、中間電極14と陰極16との間に、中間電極14側から相対的に屈折率の低い第1層15A,相対的に屈折率の高い第2層15Bを設けることにより、背面側の発光効率を改善し、450nm〜700nmにおける透過率変化を抑えながら発光効率の改善が可能な表示素子が得られる。
【0117】
なお、比較例1−3は、中間電極14に用いたMgAg(10:1)による強キャビティ効果により、ここには示していないが一方向、即ち陰極16側(前面側)の輝度は他の実施例および比較例よりも高くなった。しかしながら、表1に示したように他方向、即ち基板11側(背面側)の輝度は、例えば実施例1と比較すると3割程度低下している。このように、強キャビティ効果を用いた表示素子によって構成されるディスプレイでは一方向からの視認性が極端に低下すると共に、電極に反射性を有する材料を用いることによってその透過率も半分程度に低下し、透明感が損なわれる。
【0118】
(実施例2)
次に、実施例1および比較例1と同様の構成および膜厚を有する表示素子(実施例2および比較例2)における実用領域(可視光領域;450nm〜700nm)の透過率を測定した。図13(A),(B)はそれぞれ実施例2および比較例2の各波長における透過率の測定結果を表した特性図である。
【0119】
図13(A),(B)から青色発光光領域の取り出し率は実施例2および比較例2は共に高いが、比較例2の緑色発光領域および赤色発光領域の透過率は、実施例2の透過率よりも大幅に低いことがわかる。即ち、表示素子を本実施の形態のように構成することで、従来の構成を有する表示素子よりも各波長における透過率の差が大幅に低減されることがわかる。具体的には、450nm〜700nmにおける透過率の差(最大透過率と最小透過率との相対比)は、比較例2では0.9程度であるのに対し、実施例2では0.35程度、相対比としては約0.65に改善されている。比較例2における各波長における透過率の差は、効率改善層15を構成する積層構造のインピーダンスがマッチングしていないためであると考えられる。このように各波長における透過率の違いを有する比較例2のような構成は、緑色発光表示素子、赤色発光表示素子や白色発光表示素子には適していないことがわかる。
【0120】
なお、本実施例1,2では、発光層を含む有機層を1組備えた表示素子(第1の実施の形態に対応)を用いて評価を行ったが、第2の実施の形態のように発光層を含む有機層を複数備え、各有機層の間に接続層を設けたタンデム構造を有する表示素子においても、本実施例の結果と同程度の相対効率改善率が得られた。
【0121】
以上、第1の実施の形態,第2の実施の形態および変形例を挙げて本技術を説明したが、本技術は、上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形することが可能である。
【0122】
例えば、上記実施の形態等では、TFT基板を用いたアクティブマトリックス方式の表示装置について説明したが、これに限らずパッシブマトリックス方式の表示装置としてもよい。更にまた、アクティブマトリックス駆動のための画素駆動回路の構成は、上記実施の形態で説明したものに限られず、必要に応じて容量素子やトランジスタを追加してもよい。その場合、画素駆動回路の変更に応じて、上述した信号線駆動回路120や走査線駆動回路130のほかに、必要な駆動回路を追加してもよい。
【0123】
また、上記実施の形態等において説明した各層の材料および厚み、または成膜方法および成膜条件などは限定されるものではなく、他の材料および厚みとしてもよく、または他の成膜方法および成膜条件としてもよい。例えば、各層の膜厚は、表示素子を構成する有機膜,透明導電膜,透明酸化膜等の全体の膜厚構成から、光学的に最適な値を適宜採用すればよい。
【0124】
また、上記実施の形態等では、表示素子10R,10G,10B等の構成を具体的に挙げて説明したが、全ての層を備える必要はなく、また、他の層を更に備えていてもよい。例えば、正孔注入層13A上に正孔輸送層13Bを形成せず、直接発光層13Cを形成してもよい。
【0125】
なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
(1)光透過性を有する第1電極および第2電極との間に発光層を含む有機層を1または2以上有する表示素子であって、前記第2電極の、前記発光層とは反対側に設けられた第3電極と、前記発光層からの光の取り出し効率を改善すると共に、前記第2電極と第3電極との間に設けられた効率改善層とを備え、前記第1電極および第3電極は光透過性を有する第1層と、光透過性を有すると共に、前記第1層よりも屈折率の高い第2層との積層構造を有する表示素子。
(2)前記第1電極および第3電極の第2層は、それぞれ前記発光層側に設けられている、前記(1)に記載の表示素子。
(3)前記第1電極および第3電極の第2層は、酸化ニオブ,酸化チタン,酸化モリブデン,酸化タンタル,酸化ジルコニウム,酸化バナジウム,酸化タングステン,酸化クロム,酸化亜鉛および酸化スズのうちの少なくとも1種を含む、前記(1)または(2)に記載の表示素子。
(4)前記第1電極および第3電極の第2層は、酸化ニオブと酸化チタンとの混合物,酸化チタンと酸化亜鉛の混合物,または酸化ケイ素と酸化スズとの混合物を含む、前記(1)乃至(3)のいずれか1つに記載の表示素子。
(5)前記効率改善層は、有機材料を含む第1層と、有機材料を含むと共に、前記第1層よりも屈折率の高い第2層との少なくとも2層構造を有する、前記(1)乃至(4)のいずれか1つに記載の表示素子。
(6)前記効率改善層は、前記第1電極側から第1層,第2層の順に積層されている、前記(5)に記載の表示素子。
(7)450nm〜700nmにおける光の透過率の最大値と最小値との相対比が0.5以上である、前記(1)乃至(6)のいずれか1つに記載の表示素子。
(8)前記複数の発光層は接続層を介して積層されている、前記(1)乃至(7)のいずれか1つに記載の表示素子。
(9)表示素子を複数備えた表示装置であって、前記表示素子は、光透過性を有する第1電極および第2電極との間に設けられた1または2以上の発光層を有し、前記第2電極の、前記発光層とは反対側に設けられた第3電極と、前記発光層からの光の取り出し効率を改善すると共に、前記第2電極と第3電極との間に設けられた効率改善層とを備え、前記第1電極および第3電極は光透過性を有する第1層と、光透過性を有すると共に、前記第1層よりも屈折率の高い第2層との積層構造を有する表示装置。
(10)表示部に表示素子を複数備えた表示装置を有する電子機器であって、前記表示素子は、光透過性を有する第1電極および第2電極との間に設けられた1または2以上の発光層を有し、前記第2電極の、前記発光層とは反対側に設けられた第3電極と、前記発光層からの光の取り出し効率を改善すると共に、前記第2電極と第3電極との間に設けられた効率改善層とを備え、前記第1電極および第3電極は光透過性を有する第1層と、光透過性を有すると共に、前記第1層よりも屈折率の高い第2層との積層構造を有する電子機器。
【符号の説明】
【0126】
1…表示装置、10,20,30…表示素子、11…基板、12…陽極、13,21,22…有機層、13A…正孔注入層、13B…正孔輸送層、13C…発光層、13D…電子供給層、14…中間電極、15…効率改善層、16…陰極、17…隔壁、18…保護層、19…封止用基板、23,33…接続層、23A,33A…電子注入層(電子ドナーユニット)、23B,33B…中間層(光電変換ユニット)、23C,33C…正孔注入層(電子アクセプタユニット)。
【技術分野】
【0001】
本開示は、有機エレクトロルミネセンス(EL;Electro Luminescence)現象を利用して発光すると共に、透過性を有する表示素子およびこれを備えた表示装置ならびに電子機器に関する。
【背景技術】
【0002】
有機電界表示素子は次世代の表示素子の有力候補として注目されているが、近年、透明ディスプレイとしての応用についても注目が集まっている。
【0003】
透明ディスプレイは、拡張現実(Augmented Reality;AR)、即ち画面内の世界と、画面を通じて視認可能な向こう側の世界との一体感による新しい世界を提供する有力なデバイスであり、技術開発が進められている(例えば、非特許文献1〜3参照)。AR技術の一例としては、例えば非特許文献1では、パネルそのものの透過率を向上する手法が報告されている。具体的には、従来では図14(A)に示したように発光領域101および駆動回路102が全面に配置されていた画素100を、図14(B)に示したように、例えば発光領域101を縮小し、何も形成しない透明領域103を設けることでパネル全体の透過率を向上している。
【0004】
また、透明ディスプレイは、透明であるが故の視認性の確保(例えば、コントラストの向上)が課題となる。この課題を解決するために、例えば、反透過性金属膜を用いた強キャビティ効果を用い、ある程度の光透過性を確保しながら前面方向へ光束を集中して表示する方法が多く用いられている。しかしながら、この方法によって製造された透明ディスプレイでは、パネルの背面側へは表示部の光がほとんど出てこないため、一方向(前面)側は透過性を有するが、背面からは表示を含めた視認性が極めて悪い鏡面状態となっており、透明ディスプレイとは言い難かった。
【0005】
また、上記のような構成を用いた場合には、強キャビティ効果を用いて視認性を確保しているため、視認性のよい前面側でも色度視野角依存性および輝度視野角依存性が大きかった。このため、どの方向から見ても同じ表示画面を確認できるはずの透明ディスプレイの優れた点が活かされないという問題もあった。
【0006】
この問題を解決するために、例えば、特許文献1では、両面の透明電極と発光位置とのキャビティ長を規定することで、両電極側に出射される光の色調差を低減すると共に、光の取り出し効率を向上した有機EL素子が開示されている。この有機EL素子は、発光層を含む有機層を挟持する一対の透明電極の外側にそれぞれ第1透明バッファー領域および第2透明バッファー領域を設け、両バッファー領域側から光を取り出せるようにしたものである。具体的には、発光層の発光界面からの距離と、発光界面から放出される光のPLスペクトルから求められた可干渉距離Lc未満の範囲内に存在する境界面における屈折率段差を約0.6以下となるように設定したものである。
【0007】
また、特許文献2では、基板とは異なる反対側の面に形成される透明電極と、有機層との界面をシランカップリング剤で処理することで、密着性を向上して発光効率を改善する手法が開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0008】
【非特許文献1】Young Woo Song, Sansung SDI, Yongin, Korea,SID 10 DIGEST,144-147
【非特許文献2】Jinkoo Chung, Samsung Mobile Display, Yongin, Korea,SID 10 DIGEST,148-151
【非特許文献3】Sang-Hee Park, ETRI, Daejeon, Korea,SID 10 DIGEST,245-248
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開2006−165034公報
【特許文献2】特開2005−310469公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
しかしながら、特許文献1に開示された構成では、実際には強キャビティ構造となるため両方向における十分な透過性は得られず、また、発光波長によって構成する有機層の総膜厚を変えるという点からも構成が複雑になるという問題があった。また、特許文献2に開示された方法では、固体である有機EL素子上に液体であるシランカップリング剤を塗布し加熱処理して溶媒を除去したのち、素子上に透明電極を作製するため、デバイス特性が担保できないという問題があった。
【0011】
本技術はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、可視光領域における透過率の変化を抑制しつつ発光効率の改善が可能な表示素子およびこれを用いた表示装置ならびに電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本技術による表示素子は、光透過性を有する第1電極および第2電極との間に発光層を含む有機層を1または2以上有する表示素子であって、第2電極の、前記発光層とは反対側に設けられた第3電極と、発光層からの光の取り出し効率を改善すると共に、第2電極と第3電極との間に設けられた効率改善層とを備え、第1電極および第3電極は光透過性を有する第1層と、光透過性を有すると共に、第1層よりも屈折率の高い第2層との積層構造を有するものである。
【0013】
本技術による表示装置は、上記表示素子を複数備えたものである。
【0014】
本技術による電子機器は、表示部として上記表示装置を備えたものである。
【0015】
本技術の表示素子およびこれを備えた表示装置ならびに電子機器では、第1電極と共に発光層を含む1または2以上の有機層を挟持する第2電極の、有機層とは反対側に第3電極を設け、第2電極と第3電極との間に効率改善層を設けるようにした。また、第1電極および第3電極を、光透過性を有する第1層と、光透過性を有すると共に第1層よりも屈折率の高い第2層との積層構造をするようにした。これにより、強キャビティ効果を抑えつつ、光の取り出し効率が向上する。
【発明の効果】
【0016】
本技術の表示素子およびこれを備えた表示装置ならびに電子機器によれば、第1電極および第3電極によって、1または2以上の発光層,第2電極および効率改善層をこの順に挟持し、それぞれ光透過性を有する第1層と、光透過性を有すると共に第1層よりも屈折率の高い第2層との積層構造をするようにした。これにより、強キャビティ効果が抑えられ、視野角依存性が低減されると共に、第1電極側への光の透過率が担保される。また、第2電極と第3電極との間に効率改善層を設けるようにしたので、前面および背面側への光の取り出し効率が向上し、発光効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本開示の第1の実施の形態に係る表示素子の断面図である。
【図2】図1に示した表示素子を備えた表示装置の構成を表す図である。
【図3】図2に示した画素駆動回路の一例を表す図である。
【図4】図2に示した表示装置の断面構成の一例を表す図である。
【図5】本開示の第2の実施の形態に係る表示素子の断面図である。
【図6】変形例に係る表示素子の断面図である。
【図7】上記表示装置を含むモジュールの概略構成を表す平面図である。
【図8】上記表示装置の適用例1の外観を表す斜視図である。
【図9】(A)は適用例2の表側から見た外観を表す斜視図であり、(B)は裏側から見た外観を表す斜視図である。
【図10】適用例3の外観を表す斜視図である。
【図11】適用例4の外観を表す斜視図である。
【図12】(A)は適用例5の開いた状態の正面図、(B)はその側面図、(C)は閉じた状態の正面図、(D)は左側面図、(E)は右側面図、(F)は上面図、(G)は下面図である。
【図13】実施例における各波長と透過率との関係を表した特性図である。
【図14】従来例の構成を表す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
本開示の実施の形態について図面を参照して以下の順に詳細に説明する。
[第1の実施の形態]
1.表示素子
2.表示装置
[第2の実施の形態]
[変形例]
[適用例]
[実施例]
【0019】
[第1の実施の形態]
1.表示素子
図1は本開示の第1の実施の形態に係る表示素子10の断面構成を表したものである。表示素子10は、基板11上に陽極(第1電極)12,発光層13Cを含む有機層13,中間電極(第2電極)14,効率改善層15および陰極(第3電極)16をこの順に積層した構造を有する。本実施の形態における陽極12は、光透過性を有する第1層12Aと、光透過性を有し、第1層12Aよりも屈折率の高い第2層12Bとの積層構造を有し、第2層12Bは有機層13側に設けられている。また、陰極16も陽極12と同様に、光透過性を有する第1層16Aと、光透過性を有し、第1層16Aよりも屈折率の高い第2層12Bとの積層構造を有し、有機層13側に第2層16Bが設けられている。効率改善層15は、ここでは3層構造を有し、有機層13側から陰極16側に、屈折率の低い第1層15A,第1層よりも屈折率の高い第2層15B,第2層よりも屈折率の低い第3層15Cの順に積層されている。
【0020】
この表示素子10は、陽極12から注入された正孔と、陰極14から注入された電子とが発光層13C内で再結合する際に生じた発光光を基板11側および陰極16側の両方から取り出す透明ディスプレイ型の表示素子である。
【0021】
基板11は、その一主面側に複数の表示素子10が配列形成される支持体であって、公知のものであって良く、例えば、石英、ガラス、金属箔、もしくは樹脂製のフィルムやシートなどが用いられる。この中でも石英やガラスが好ましく、樹脂製の場合には、その材質としてポリメチルメタクリレート(PMMA)に代表されるメタクリル樹脂類、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリブチレンナフタレート(PBN)などのポリエステル類、もしくはポリカーボネート樹脂などが挙げられるが、透水性や透ガス性を抑える積層構造、表面処理を行うことが必要である。
【0022】
陽極12は、基板11側から光透過性を有する第1層12A,光透過性を有し、第1層12Aよりも相対的に屈折率の高い第2層12Bの順に積層された構造を有する。陽極12の積層方向の厚み(以下、短に厚みと言う)は、5nm以上3000nm以下であることが好ましい。
【0023】
第1層12Aは、効率よく有機層13への正孔を注入するために電極材料の真空準位からの仕事関数が大きく、且つ、光透過性を有する材料、即ち、光の吸収率が低い材料を用いることが好ましい。具体的な材料としては、インジウムとスズの酸化物(Indium Tin Oxide:ITO),InZnO(Indium Zinc Oxide:インジウム亜鉛オキサイド)酸化亜鉛(ZnO)とアルミニウム(Al)との合金,酸化ニッケル(NiO)等が挙げられる。陽極12は、これら透明導電膜による単層、あるいは複数の層からなる積層構造を有していてもよい。第1層12Aの厚みは、導電性を確保しつつ光の吸収は低い方がよいため、ディスプレイとして駆動できるシート抵抗を実現し、できる限り薄い方が好ましい。具体的には、5nm以上200nm以下であることが好ましい。
【0024】
第2層12Bは、第1層12Aよりも屈折率の高く、例えば、酸化ニオブ(NbO),酸化チタン(TiO),酸化モリブデン(MoO),酸化タンタル(TaO),酸化ジルコニウム(ZrO),酸化ハフニウム(HfO),酸化バナジウム(VO),酸化タングステン(WO),酸化クロム(CrO),酸化亜鉛(ZnO)および酸化スズ(SnO)のうちの少なくとも1種類以上を含む透明膜である。第2層12Bの材料としては、この他、NbOとTiOとの混合物,TiOとZnOとの混合物または酸化ケイ素(SiO)とSnおとの混合物等を用いてもよい。また、第2層12は上記材料の他、副成分としてランタノイド系列の元素の酸化物または酸化物層(自然酸化膜を含む)を含んでいてもよい。ランタノイド系列の元素の酸化物は透過率が高いため、これら酸化物を含むことにより第2層12Bの透過率は良好となり、ディスプレイ全体としての透過率が高く維持される。また、第2層12Bの厚みは、3nm以上100nm以下であることが好ましい。なお、上記酸化物の酸化数はいずれであってもよく、成膜方法および条件等により透過率と屈折率を満足できる条件を適宜選択すればよい。
【0025】
なお、この表示素子10を用いて構成される表示装置1の駆動方式がアクティブマトリックス方式である場合には、陽極12は画素毎にパターニングされ、基板11に設けられた駆動用の薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:TFT)(図示なし)に接続された状態で設けられている。この場合には、陽極12の上には隔壁17(図4参照)が設けられ、隔壁17の開口部から各画素の陽極12の表面が露出されるように構成される。
【0026】
有機層13は、例えば、陽極12側から順に正孔注入層13A,正孔輸送層13B,発光層13C,電子輸送層13Dを積層した構成を有する。これら有機層13は、詳細は後述するが、例えば真空蒸着法やスピンコート法等によって形成される。この有機層13の上面は中間電極14によって被覆されている。有機層13を構成する各層の膜厚および構成材料等は特に限定されないが、一例を以下に示す。
【0027】
正孔注入層13Aは、発光層13Cへの正孔注入効率を高めると共に、リークを防止するためのバッファ層である。正孔注入層13Aの厚みは例えば5nm〜200nmであることが好ましく、さらに好ましくは8nm〜150nmである。正孔注入層13Aの構成材料は、電極や隣接する層の材料との関係で適宜選択すればよく、例えばポリアニリン,ポリチオフェン,ポリピロール,ポリフェニレンビニレン,ポリチエニレンビニレン,ポリキノリン,ポリキノキサリンおよびそれらの誘導体、芳香族アミン構造を主鎖又は側鎖に含む重合体などの導電性高分子、金属フタロシアニン(銅フタロシアニン等),カーボンなどが挙げられる。導電性高分子の具体例としてはオリゴアニリンおよびポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT)などのポリジオキシチオフェンが挙げられる。
【0028】
正孔輸送層13Bは、発光層13Cへの正孔輸送効率を高めるためのものである。正孔輸送層13Bの厚みは、素子の全体構成にもよるが、例えば5nm〜200nmであることが好ましく、さらに好ましくは8nm〜150nmである。正孔輸送層14b1,14bを構成する材料としては、有機溶媒に可溶な発光材料、例えば、ポリビニルカルバゾール,ポリフルオレン,ポリアニリン,ポリシランまたはそれらの誘導体,側鎖または主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体,ポリチオフェンおよびその誘導体,ポリピロールまたはAlq3などを用いることができる。
【0029】
発光層13Cでは、電界がかかると電子と正孔との再結合が起こり発光する。発光層13Cの厚みは、素子の全体構成にもよるが、例えば10nm〜200nmであることが好ましく、さらに好ましくは20nm〜150nmである。発光層13Cは、それぞれ単層あるいは積層構造であってもよく、例えば赤色発光層,緑色発光層および青色発光層を積層した白色発光表示素子としてもよい。なお、各発光層の発光色は赤色,緑色,青色のいずれかに限らず、例えば橙色でもよい。この橙色の発光層と青緑色発光層とを積層することでも白色発光表示素子を構成することができる。
【0030】
発光層13Cを構成する材料は、それぞれの発光色に応じた材料を用いればよく、例えばポリフルオレン系高分子誘導体や、(ポリ)パラフェニレンビニレン誘導体,ポリフェニレン誘導体,ポリビニルカルバゾール誘導体,ポリチオフェン誘導体,ペリレン系色素,クマリン系色素,ローダミン系色素,あるいは上記高分子に有機EL材料をドープしたものが挙げられる。ドープ材料としては、例えばルブレン,ペリレン,9,10ジフェニルアントラセン,テトラフェニルブタジエン,ナイルレッド,クマリン6等を用いることができる。なお、発光層13Cを構成する材料は、上記材料を2種類以上混合して用いてもよい。また、上記高分子量の材料に限らず、低分子量の材料を組み合わせて用いてもよい。低分子材料の例としては、ベンジン,スチリルアミン,トリフェニルアミン,ポルフィリン,トリフェニレン,アザトリフェニレン,テトラシアノキノジメタン,トリアゾール,イミダゾール,オキサジアゾール,ポリアリールアルカン,フェニレンジアミン,アリールアミン,オキザゾール,アントラセン,フルオレノン,ヒドラゾン,スチルベンあるいはこれらの誘導体、または、ポリシラン系化合物,ビニルカルバゾール系化合物,チオフェン系化合物あるいはアニリン系化合物等の複素環式共役系のモノマーあるいはオリゴマーが挙げられる。
【0031】
発光層13Cを構成する材料としては、上記材料の他に発光性ゲスト材料として、発光効率が高い材料、例えば、低分子蛍光材料,りん光色素あるいは金属錯体等の有機発光材料を用いることができる。
【0032】
なお、発光層13Cは、例えば上述した正孔輸送層13Bを兼ねた正孔輸送性の発光層としてもよく、また、後述する電子輸送層13Dを兼ねた電子輸送性の発光層としてもよい。
【0033】
電子輸送層13Dは、発光層13Cへの電子輸送効率を高めるためのものである。電子輸送層13Dの厚みは素子の全体構成にもよるが、例えば5nm〜200nmであることが好ましく、より好ましくは10nm〜180nmである。
【0034】
電子輸送層13Dの材料としては、優れた電子輸送能を有する有機材料を用いることが好ましい。発光層13Cの輸送効率を高めることにより、後述する電界強度による発光色の変化が抑制される。具体的には、例えばアリールピリジン誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体などを用いることが好ましい。これにより、低い駆動電圧でも高い電子の供給効率が維持される。この他、アルカリ金属,アルカリ土類金属,希土類金属およびその酸化物、複合酸化物,フッ化物,炭酸塩等が挙げられる。
【0035】
中間電極14は、陰極として働き、光透過性が良好で仕事関数が小さい材料、具体的には、アルカリ金属、マグネシウム(Mg)を含むアルカリ土類金属と、これら金属と錯体を形成しやすい有機材料とにより構成されている。このような有機材料としては、例えばBCP(バソクプロイン(4,7−ジフェニル−2,9−ジメチル−1,10−フェナントロリン)),バソフェナントロリン,キノリン,フタロシアニン等の骨格を有する有機材料や電子輸送性を持つ有機材料が挙げられる。中間電極14は、可視光領域に強い吸収を持たない構成である事が望ましいが、膜厚を極めて薄く構成すれば、それらの影響も充分に排除される。このことから中間電極14の厚みは、例えば、10nm以下であることが好ましい。また、酸化物を用いて透明導電膜を形成することによっても光取り出し率を担保することができる。この場合には、ZnO,ITO,IZnO,InSnZnO等を用いる事が可能である。
【0036】
効率改善層15は、発光層13Cにおいて発生した光の両面方向への取り出し効率を向上するものであり、厚みは、10nm以上200nm以下であることが好ましい。本実施の形態における効率改善層15は、屈折率の異なる層を複数積層したものであり、具体的には、陽極12側から屈折率の低い層(第1層15A),屈折率の高い層(第2層15B),屈折率の低い層(第3層15C)の順に積層された構成を有する。なお、ここでの屈折率の高低は、効率改善層15を構成する層における屈折率の差である。また、第1層15Aおよび第3層15Cの屈折率の差は特に問わず、第1層15Aおよび第3層15C共に第2層15Bよりも屈折率が低ければ同一の屈折率を有していてもよい。
【0037】
効率改善層15は有機材料によって構成されている。有機膜の屈折率は、成膜された膜密度,構成する有機材料の分子骨格およびその分子の取り得る立体配座によって規定される。本実施の形態における効率改善層15では、概ね460nmにおいて1.7〜2.2の屈折率を有する有機材料を用いることが好ましい。
【0038】
また、一般的にアクセプタ性の強い有機材料とドナー性の強い有機材料を直接積層することにより、その界面にエキサイプレックス準位を形成しやすい。従って、本実施の形態の効率改善層15は、同じような特性を有するアクセプタ性有機材料からなる層の積層、あるいは、ドナー性有機材料からなる層の積層によって構成することが好ましい。また、これに限らず、界面において新たなエキサイプレックス準位などを生じない組み合わせであれば、適宜積層することが可能である。
【0039】
以上のことから、効率改善層15に用いられる具体的な材料としては、例えば、ヘキサアザトリフェニレンヘキサカルボニトリル(HAT−6CN)や4,4,4−トリス[N,N−(2−ナフチル)フェニルアミノ]トリフェニルアミン(2−TNATA),トリス[4−(2−チエニル)フェニル]アミン(TTPA),ナフチルジアミン(α−NPD)等の3級アミン有機化合物が挙げられる。効率改善層15(第1層15A〜第3層15C)は、これら有機材料のうちいずれか1種類からなる単層,2種類以上を含む混合層としてもよい。この他、電子輸送性材料を用い、上記有機材料からなる層との積層構造としてもよい。また、屈折率や電荷移動度を調整するためにアルカリ金属,Mgを含むアルカリ土類金属を混合した混合層としてもよく、これら有機材料により構成された有機膜の屈折率によって第1層15A,第2層15B,第3層15Cにそれぞれ適用すればよい。
【0040】
なお、第3層15Cは陰極16との密着性を改善するためのものであり、必ずしも設ける必要はない。
【0041】
陰極16は、上述したように陽極12と同様に、透過性を有する第1層16A,第1層よりも相対的に屈折率の高い第2層16Bの2層構造を有し、効率改善層15側から第2層16B,第1層16Aの順に積層されている。陰極16の全体の厚みは、30nm以上2500nm以下であることが好ましく、第1層16Aの厚みは5nm以上30nm以下,第2層16Bの厚みは100nm以上2000nm以下あることが好ましい。第1層16Aおよび第2層16Bの各構成は、それぞれ上記陽極13の第1層13Aおよび第2層13Bと同様の構成を有し、上記材料を適宜用いることができる。
【0042】
(表示装置)
図2は、本実施の形態の表示素子10を備えた表示装置1の構成を表すものである。この表示装置1は、有機ELテレビジョン装置などとして用いられるものであり、例えば、基板11の上に、表示領域110として、複数の表示素子10(例えば、赤色発光表示素子10R,緑色発光表示素子10G,青色発光表示素子10B)がマトリクス状に配置されたものである。表示領域110の周辺には、映像表示用のドライバである信号線駆動回路120および走査線駆動回路130が設けられている。なお、隣り合う表示素子10の組み合わせが一つの画素(ピクセル)を構成している。
【0043】
表示領域110内には画素駆動回路140が設けられている。図3は、画素駆動回路140の一例を表したものである。画素駆動回路140は、陽極12の下層に形成されたアクティブ型の駆動回路である。すなわち、この画素駆動回路140は、駆動トランジスタTr1および書き込みトランジスタTr2と、これらトランジスタTr1,Tr2の間のキャパシタ(保持容量)Csと、第1の電源ライン(Vcc)および第2の電源ライン(GND)の間において駆動トランジスタTr1に直列に接続された表示素子10(例えば、11R,11G,11B)とを有する。駆動トランジスタTr1および書き込みトランジスタTr2は、一般的なTFTにより構成され、その構成は例えば逆スタガ構造(いわゆるボトムゲート型)でもよいしスタガ構造(トップゲート型)でもよく特に限定されない。
【0044】
画素駆動回路140において、列方向には信号線120Aが複数配置され、行方向には走査線130Aが複数配置されている。各信号線120Aと各走査線130Aとの交差点が、各表示素子10のいずれか1つ(サブピクセル)に対応している。各信号線120Aは、信号線駆動回路120に接続され、この信号線駆動回路120から信号線120Aを介して書き込みトランジスタTr2のソース電極に画像信号が供給されるようになっている。各走査線130Aは走査線駆動回路130に接続され、この走査線駆動回路130から走査線130Aを介して書き込みトランジスタTr2のゲート電極に走査信号が順次供給されるようになっている。
【0045】
図4は図2に示した表示領域110の断面構成を表したものである。各表示素子10は、それぞれ、基板11側から、画素駆動回路140の駆動トランジスタTr1および平坦化絶縁膜(図示せず)を間にして、上述のように陽極12,発光層13Cを含む有機層13,中間電極14,屈折率の異なる層が積層された効率改善層15,陰極16がこの順に積層された構成を有し、各表示素子10の間は隔壁17によって区画されている。また、表示素子10は保護層18により被覆され、更にこの保護層18上に熱硬化型樹脂または紫外線硬化型樹脂などの接着層(図示せず)を間にしてガラスなどよりなる封止用基板19が全面にわたって貼り合わされることにより封止されている。保護層18には、窒化ケイ素(代表的には、Si3N4)膜、酸化ケイ素(代表的には、SiO2)膜、窒化酸化ケイ素(SiNxOy:組成比X>Y)膜、酸化窒化ケイ素(SiOxNy:組成比X>Y)膜、またはDLC(Diamond Like Carbon)のような炭素を主成分とする薄膜、CNT(Carbon Nanotube)膜等が用いられる。これらの膜は、単層または積層した構成とすることが好ましい。特に、窒化物からなる保護層は膜質が緻密であり表示素子10に悪影響を及ぼす水分、酸素およびその他不純物に対して極めて高いブロッキング効果を有する。
【0046】
隔壁17は、陽極12と陰極14との絶縁性を確保すると共に発光領域を所望の形状にするためのものである。更に、有機層13をインクジェット方式またはノズルコート方式等の塗布によって形成する際の隔壁としての機能も有している。隔壁17は、例えば、SiO2等の無機絶縁材料よりなる下部隔壁17Aの上に、ポジ型感光性ポリベンゾオキサゾール,ポジ型感光性ポリイミドなどの感光性樹脂よりなる上部隔壁17Bを有している。隔壁17には、発光領域に対応して開口が設けられている。なお、有機層13乃至陰極14は、開口だけでなく隔壁17の上にも設けられていてもよいが、発光が生じるのは隔壁17の開口だけである。
【0047】
保護層18は、例えば厚みが2〜3μmであり、絶縁性材料または導電性材料のいずれにより構成されていてもよい。絶縁性材料としては、無機アモルファス性の絶縁性材料、例えばアモルファスシリコン(α−Si),アモルファス炭化シリコン(α−SiC),アモルファス窒化シリコン(α−Si1-xNx)、アモルファスカーボン(α−C)などが好ましい。このような無機アモルファス性の絶縁性材料は、グレインを構成しないため透水性が低く、良好な保護膜となる。
【0048】
封止用基板19は、表示素子10の陰極14の側に位置しており、接着層(図示せず)と共に表示素子10を封止するものである。封止用基板19は、表示素子10で発生した光に対して透明なガラスなどの材料により構成されている。封止用基板19には、例えば、カラーフィルタおよびブラックマトリクスとしての遮光膜(いずれも図示せず)が設けられていてもよい。また、表示素子10で発生した光を取り出すと共に、各表示素子10間の配線において反射された外光を吸収し、コントラストを改善するようになっていてもよい。但し、表示装置はパネル全体の透過率が担保されるべきであり、カラーフィルタを用いず、表示素子(表示素子)そのもののRGB等の発光色によりフルカラー化が実現できればそのほうが好ましい。ブラックマトリックスについても同様に、パネル全体の透過率を担保すべきであり、素子全体の構成から適宜選択することが好ましい。
【0049】
カラーフィルタは、赤色フィルタ,緑色フィルタおよび青色フィルタ(いずれも図示せず)を有しており、順に配置されている。赤色フィルタ,緑色フィルタおよび青色フィルタは、それぞれ例えば矩形形状で隙間なく形成されている。これら赤色フィルタ,緑色フィルタおよび青色フィルタは、顔料を混入した樹脂によりそれぞれ構成されており、顔料を選択することにより、目的とする赤,緑あるいは青の波長域における光透過率が高く、他の波長域における光透過率が低くなるように調整されている。
【0050】
遮光膜は、例えば黒色の着色剤を混入した光学濃度が1以上の黒色の樹脂膜、または薄膜の干渉を利用した薄膜フィルタにより構成されている。このうち黒色の樹脂膜により構成するようにすれば、安価で容易に形成することができるので好ましい。薄膜フィルタは、例えば、金属,金属窒化物あるいは金属酸化物よりなる薄膜を1層以上積層し、薄膜の干渉を利用して光を減衰させるものである。薄膜フィルタとしては、具体的には、Crと酸化クロム(III)(Cr2O3)とを交互に積層したものが挙げられる。
【0051】
ここで、表示素子10を構成する陽極12から陰極14までの各層は、真空蒸着法、イオンビーム法(EB法)、分子線エピタキシー法(MBE法)、スパッタ法、OVPD(Organic Vapor Phase Deposition)法などのドライプロセスによって形成できる。
【0052】
また、有機層13は、以上の方法に加えてレーザー転写法、スピンコート法、ディッピング法、ドクターブレード法、吐出コート法、スプレーコート法などの塗布法、インクジェット法、オフセット印刷法、凸版印刷法、凹版印刷法、スクリーン印刷法、マイクログラビアコート法などの印刷法などのウエットプロセスによる形成も可能であり、各有機層や各部材の性質に応じて、ドライプロセスとウエットプロセスを併用しても構わない。
【0053】
この表示装置1では、各画素に対して走査線駆動回路130から書き込みトランジスタTr2のゲート電極を介して走査信号が供給されると共に、信号線駆動回路120から画像信号が書き込みトランジスタTr2を介して保持容量Csに保持される。すなわち、この保持容量Csに保持された信号に応じて駆動トランジスタTr1がオンオフ制御され、これにより、表示素子10に駆動電流Idが注入され、正孔と電子とが再結合して発光が起こる。
【0054】
現在、報告されている透明ディスプレイでは、前述のように強キャビティ効果を有する表示素子を用い、発光層において発生した光を前方に集中することによりコントラストを改善し、視認性を向上している。しかしながら、強キャビティ効果を有する表示素子により構成された透明ディスプレイでは、背面側における発光強度は極めて弱く、鏡面状態になっている。このため背面側からの視認性は極めて悪く、透明ディスプレイに求められる前方および背面方向からのインタラクティビティは実現されていなかった。また、視認性のよい前方向においても、色度および輝度等の視野角依存性が大きく、どの方向から見ても同じ表示画面を確認できる透明ディスプレイとして最大の魅力は達成されていなかった。更に、前方から観察した場合のディスプレイの透過率も十分とはいえず、観察者が画面を通じた向こう側の世界と表示部との一体感を得ることは困難であった。
【0055】
これに対して、本実施の形態では、発光層13Cを含む有機層13等を挟持する陽極12および陰極16を、それぞれ光透過性を有する第1層13A,16Aと、透過性を有すると共に、第1層12A,16Aよりも屈折率の高い第2層12B,16Bからなる2層構造とし、この2層のうち屈折率の高い第2層12B,16Bがそれぞれ有機層13側になるように積層した。また、有機層13と陰極16との間に、有機層13側から順に屈折率の低い第1層15A,第1層よりも屈折率の高い第2層15Bおよび第2層15Bよりも屈折率の低い第3層15Cからなる効率改善層15を設けるようにした。これにより、強キャビティ効果が低減されると共に、前面および背面への光の取り出し効率が向上する。
【0056】
このように本実施の形態の表示素子10およびこれを備えた表示装置1では、陽極13を透過性を有する第1層と透過性を有し、第1層13Aよりも屈折率の高い第1層13Bを設け、基板11側から第1層13A,第2層13Bの順に積層するようにしたので強キャビティ効果が低減され、視野角依存性が抑制されると共に、背面(基板11)側からの透過性が向上する。また、発光層13Cを含む有機層13を介して陽極12上に積層された中間電極14の上に、屈折率の低い第1層15Aおよび第1層よりも屈折率の高い第2層15Bをこの順に積層した効率改善層15を設け、更に、透過性を有し、屈折率の高い第2層16B,同じく透過性を有し、第2層16Bよりも屈折率の低い第1層16Aの順に積層された陰極16を設けるようにした。これにより、両面方向への光の取り出し効率が向上すると共に、発光効率が改善する。即ち、両方向(前面および背面)における透過率が向上すると共に、視野角依存性(特に色度視野角依存性)が低減され、視認性を向上することが可能となる。具体的には各波長(可視光領域450nm〜700nm)における透過率の差が0.5以下、換言すると可視光領域における透過率の最大値と最小値との相対比が0.5以上とすることができる。また、表示素子10、特に電極12,14,16の透過性が向上するため、透過率の高い表示装置を作製することが可能となる。
【0057】
更に、発光効率が改善され視認性を向上することにより、消費電力を低減することも可能となる。
【0058】
また、本実施の形態では、効率改善層15の第3層15Cとして、第2層15Bと陰極16との間に第2層15Bよりも屈折率の低い層を設けるようにしたので、陰極16との密着性も向上し、長期信頼性が向上する。
【0059】
ところで、フルカラー表示装置では、赤色(R),緑色(G),青色(B)等の各色を個々に発光する表示素子を用いるか、白色発光表示素子およびカラーフィルタを組み合わせることによりフルカラーを実現している。各色の表示素子を用いた表示装置では、その製造工程において赤色発光層,緑色発光層,青色発光層等をそれぞれ塗り分ける必要があり、製造工程が長く、繁雑になる。これに対して、白色発光表示素子およびカラーフィルタを組み合わせた表示装置では、表示素子を構成する各層をベタ膜で形成することが可能となるため、製造工程が短く簡易である。このため、白色発光表示素子を用いた表示装置の方が、製造歩留まりが高く、コストも低減できる構造として有望である。
【0060】
しかしながら、上述したような強キャビティ構造を有する表示素子では、白色を構成しているいくつかの発光ピーク波長および白色の発光スペクトル全てにおいて満足できる光路長は存在しない。このため、R,G,B各色の発光層の発光中心と、反射面を形成している電極界面との光学距離は、R,G,Bそれぞれにおいて異なる。このため、強キャビティ構造は各発光色ごとに適切な膜厚に調整された表示素子、即ち、赤色,緑色および青色等の発光層を単層備えた表示素子において有効な構造であった。このため製造歩留まりが高く、コストの低減が可能な表示装置には適さなかった。
【0061】
これに対して、本実施の形態のように、強キャビティ効果を積極的に用いない表示素子10では、R,G,B各色における最適な光学干渉距離は、強キャビティ素子と比較して光学長のマージンを大きく取れる。このため、強キャビティ構造を有する表示素子よりも白色発光表示素子を構成する上で有利である。即ち、本実施の形態の表示素子10では、上記効果に加えて、本実施の形態の表示素子10を備えた表示装置において製造歩留まりおよびコストを低減することが可能となる。
【0062】
なお、白色発光表示素子を用いてフルカラー表示装置を構成する場合にはカラーフィルタを用いる必要がある。特に、透明ディスプレイの表示素子として白色発光表示素子を用いる場合には双方向からの発光色に差が生じるおそれがあるため、前面および背面に2枚のカラーフィルタを設ける必要があるが、上述した理由によりパネル全体の透過率が低下するおそれがある。但し、このような透明ディスプレイは、双方向で異なる表示を行う表示装置に適用することができると考えられる。例えば、ノートPC(Personal Computer)の表示パネルとして透明ディスプレイを用い、文字キャラクタの表示を行う場合には、観察者とは反対側の文字は反転し、そもそもインタラクティビティは期待できない。このような場合には、観察者側のみにカラーフィルタを設け、反対側にはカラーフィルタを設けない素子構成が可能であり、上述したような白色発光表示素子を用いたフルカラー表示装置にとっては好適な使用状況になると考えられる。また、文字キャラクタが極めて少ない映像情報を表示する広告媒体や環境に付加価値をもたらす表示装置(例えば、自然風景の表示による空間的な広がりを表現する環境創生デバイスなど)にとっては、本方式は魅力的なデバイスになると考えられる。
【0063】
[第2の実施の形態]
図5は本開示の第2の実施の形態に係る表示素子20の断面構成を表したものである。本実施の形態における表示素子20は、陽極12および中間電極14との間に、発光層を含む有機層2層(有機層21,22)を接続層23を介して積層した、いわゆるタンデム構造となっている点が上記第1の実施の形態とは異なる。有機層21,22は、上記第1の実施の形態における有機層13と同様の構成を有し、陽極12側から、それぞれ正孔注入層21A,22A,正孔輸送層21A,22B,発光層21C,22C,電子輸送層21D,22Dの順に積層されている。本実施の形態における有機層21,22は上記第1の実施の形態における有機層21の各層において記載した膜厚および構成材料等を適宜選択すればよい。なお、発光層21C,22Cは、それぞれ単層あるいは積層構造であってもよく、例えば発光層21Cを赤色発光層と緑色発光層の積層、発光層22Cを青色発光層の単層として白色発光表示素子としてもよい。この他、発光層21Cを橙色発光層、発光層22Cを青緑発光層として白色発光表示素子としてもよい。
【0064】
接続層23は、有機層21および有機層22を接続するためのものである。接続層23の材料としては、従来のタンデム構造を有する表示素子において各有機層間に設けられている層を構成する材料、例えばバソクプロイン(BCP)とセシウム(Cs)あるいはAlq3とリチウム(Li)等を用いることができる。なお、接続層23は下記の構成をとることにより、接続機能に加えて光電変換機能が付加される。これにより表示素子20の発光効率が向上すると共に、寿命特性も改善される。
【0065】
接続層23は、例えば陽極12側から電子注入層22A,中間層22B,正孔注入層22Cの順に積層された構成を有し、接続層23全体の膜厚は、素子の構成によるが、例えば1nm〜100nmであることが好ましく、より好ましくは10nm〜50nmである。
【0066】
接続層23を構成する材料は、隣接する有機層21の電子輸送層21Dおよび有機層22の正孔注入層22Aの特性によって適宜選択される。以下に電子注入層23A,中間層23Bおよび正孔注入層23Cの材料の一例を説明する。
【0067】
電子注入層23Aは電子ドナー性を有するものであり、その材料としては、例えば、N型ドーパントをドープした電子輸送性材料、具体的には、例えば上記電子輸送層21Dに挙げた材料を用いることができる。N型ドープ材料としては、例えばアルカリ金属,アルカリ土類金属,またはこれらの酸化物,複合酸化物,フッ化物および有機錯体等が挙げられる。
【0068】
特に、有機層21の電子輸送層21Dの電子移動度が比較的大きく、電子輸送層21Dと電子注入層23Aとの間に大きな注入障害がない場合には、電気陰性度が小さく電子ドナー性に優れた材料が挙げられる。この中でも、膜状態における可視光領域での光吸収が小さい材料が好ましい。具体的には、例えばLi,Na,K,Rb,Cs等のアルカリ金属またはBe,Mg,Ca,Sr,Ba,Ra等のアルカリ土類金属が挙げられる。
【0069】
電子注入層23A(電子ドナーユニット)は上記アルカリ金属またはアルカリ土類金属を単体で形成してもよいが、Ag,In,Al,Si,Ge,Au,CuまたはZn等との共蒸着膜を形成することによって膜状態の安定性を向上することができる。なお、共蒸着膜は上記金属を3種類以上用いた混合膜として形成してもよい。その場合には、光学的な光吸収ロスをできるだけ抑えるために、機能を発揮でき、且つ、膜として安定性を確保したうえで、できるだけ膜厚を薄くすることが好ましい。例えば、5nm以下が好適な膜厚である。また、共蒸着によって形成した電子ドナー性ユニット23Aは、上記アルカリ金属またはアルカリ土類金属と有機材料とを用いた混合膜を形成してもよい。混合する有機材料としては、高い電子輸送性を有する材料が好ましいが、絶縁性の高い材料や正孔輸送性材料でも構わない。例えば、Alq3やα−NPD等の材料を用いることができる。また、アルカリ金属およびアルカリ土類金属の膜内での安定性の観点では、これらアルカリ金属およびアルカリ土類金属と金属錯体を形成する有機材料を用いることが好ましい。具体的には、例えば、バソフェナントロリンまたはバソクプロインやオキサジアゾール骨格等の錯形成をしやすい骨格を有する有機材料が挙げられる。
【0070】
中間層23Bは光電変換機能を有するものであり、光電変換機能を有する材料を少なくとも1種類含んでいる。これにより、有機層21および有機層22への陽極12側および陰極14側からそれぞれ注入される正孔および電子の輸送効率が向上する。このような材料としては、中間層23B(光電変換ユニット)の最低電子非占有軌道(LUMO)のエネルギー準位が隣接する電子注入層23A(電子ドナーユニット)および正孔注入層23C(電子アクセプタユニット)のLUMOの真空準位から見て浅い値と同等以下であることが好ましく、より好ましくはより浅い準位となる材料である。更に、光電変換ユニット23Bの最高電子占有軌道(HOMO)のエネルギー準位が隣接する電子ドナーユニット23Aおよび電子アクセプタユニット23CのHOMOの真空準位から見て深い値と同等以下であることが好ましく、より好ましくはより深い準位となる材料である。
【0071】
具体的には、下記式(1)で示したペリレン誘導体、式(2)で示したポルフィリン誘導体、式(3)で示したフタロシアニン誘導体、式(4)で示したナフタロシアニン誘導体、式(5)で示したペンタセン誘導体を用いることが好ましい。
【0072】
【化1】
(Z1〜Z4は、それぞれ独立にカルボニル基を有する基あるいはその誘導体である。Z1およびZ2、Z3およびZ4はそれぞれ窒素または酸素を介した環状構造を形成してもよい。)
【0073】
【化2】
(Z5〜Z8は、それぞれ独立に芳香族環基、複素環基あるいはその誘導体である。)
【0074】
【化3】
(R1〜R23はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜12個の炭化水素基あるいはそれらの誘導体である。M1は周期律表4〜14族の金属原子、あるいは該金属原子および酸素原子、ハロゲン原子またはシアノ基、メトキシ基等を配位子として含む原子団である。)
【0075】
【化4】
(M2は周期律表4〜14族の金属原子、あるいは該金属原子および酸素原子、ハロゲン原子またはシアノ基メトキシ基等を配位子として含む原子団である。)
【0076】
【化5】
(R17〜R30はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜12個の炭化水素基あるいはそれらの誘導体である。)
【0077】
なお、上記周期律表4〜14族の金属原子のうち、4族(特に、Ti)、5族(特に、V)、6族(特に、Mo)、7族(特に、Mn)、8族(Fe,Ru,Os)、9族(Co,Rh,Ir)、10族(Ni,Pd,Pt)、11族(特に、Cu)、12族(特に、Zn)、13族(特に、Al)、14族(特に、Pb)を用いることが好ましい。
【0078】
式(1)に示したペリレン誘導体の具体例としては、以下の式(1−1)〜式(1−3)等の化合物が挙げられる。
【0079】
【化6】
【0080】
式(2)に示したポルフィリン誘導体の具体例としては、以下の式(2−1)〜式(1−4)等の化合物が挙げられる。
【0081】
【化7】
【0082】
式(3)に示したフタロシアニン誘導体の具体例としては、以下の式(3−1)〜式(1−17)等の化合物が挙げられる。
【0083】
【化8】
【0084】
【化9】
【0085】
式(4)に示したナフタロシアニン誘導体の具体例としては、以下の式(4−1)等の化合物が挙げられる。
【0086】
【化10】
【0087】
式(5)に示したペンタセン誘導体の具体例としては、以下の式(5−1)に示した化合物等が挙げられる。
【0088】
【化11】
【0089】
上記化合物の他に光電変換機能を有する材料としては、式(6−1)〜式(6−4)に示した炭素原子数60以上のフラーレン,カーボンナノチューブ、グラフェンあるいはそれらの誘導体等が挙げられる。
【0090】
【化12】
【0091】
正孔注入層23C(電子アクセプタユニット)は電子アクセプタ性を有するものであり、その材料としては、例えば、P型ドーパントをドープした正孔輸送性材料が用いられる。正孔輸送性材料は、例えば上記正孔輸送層13Bに挙げた材料を用いることができる。P型ドープ材料としては、例えば7,7,8,8−テトラシアノ−2,3,5,6−テトラフルオロキノジメタン(F4−TCNQ)およびヘキサアザシアノトリフェニレン(HAT−6CN)等が挙げられる。
【0092】
特に、有機層22の正孔注入層22Aと電子アクセプタユニット23Cとの間に、大きな注入障害がない場合には、上述した電子ドナーユニット23Aにおける材料選択と同様の考え方を用いることができ、例えば電子アクセプタ性に優れた有機材料を用いることができる。具体的には、アザトリフェニレンあるいはTCNQ等の骨格を有する電子アクセプタ性有機材料を単層あるいは金属等との混合膜として形成することが可能である。これに限らず、正孔移動度の大きな有機材料を、電子アクセプタ性有機材料と同様に単層あるいは金属等との混合膜で形成してもよい。ここで金属とは、例えばアルカリ金属,Mgを含むアルカリ土類金属あるいは周期律表でIIIB族およびIVB族の金属である。また、上記電子ドナーユニット23Aと同様に、膜状態における可視光領域での光吸収が小さい材料が好ましい。更に、膜厚についても光学的な光吸収ロスをできるだけ抑えるために、機能を発揮でき、且つ、膜として安定性を確保したうえで、できるだけ膜厚を薄くすることが好ましく、例えば、30nm以下が好適な膜厚である。
【0093】
なお、上記N型ドープ材料,光電変換性材料およびP型ドープ材料は一例であり、接続層23内において第1発光ユニット層14Aおよび有機層22に電子あるいは正孔をそれぞれ効率よく輸送することが可能であればよい。また、電子ドナーユニット23Aおよび電子アクセプタユニット23Cは必ずしも上記ドープ材料を含んでいる必要はなく、各ユニット23A,23Cがその性質を担保することが可能であれば単独材料により構成されていても構わない。
【0094】
更に、接続層23は、電子ドナーユニット23Aあるいは電子アクセプタユニット23Cが光電変換ユニット23Bを兼ねていてもよい。また、電子ドナーユニット23Aまたは電子アクセプタユニット層23Cのどちらか一方がなくてもよく2層で構成されてもよい。あるいは両方の層がなく、光電変換ユニット23Bのみでもよい。
【0095】
本実施の形態の表示素子20では、有機層を2層(有機層21,22)を接続層23を介して積層したタンデム構造をするようにしたので、上記第1の実施の形態の表示素子10の効果に加えて、更に発光効率が向上するという効果を奏する。また、接続層23として光電変換機能を有する層(中間層23B)を用いることにより、より発光効率が向上すると共に、寿命特性も改善される。なお、接続層23は中間層23Bを設けず、電子注入層23Aおよび正孔注入層23Cの2層構造としても、従来のタンデム構造の表示素子よりも寿命特性は向上する。
【0096】
[変形例]
図6は本実施の形態の変形例に係る表示素子30の断面構成を表したものである。本変形例における表示素子30は接続層33を4層構造としたものである。具体的には、接続層33のうち、中間層33B(光電変換ユニット)を2層(第1層33a、第2層33b)積層したものである。なお、第1層33aは電子アクセプタ光電変換ユニットであり、第2層33bは電子ドナー光電変換性ユニットである。このように光電変換ユニット33Bを2層としても上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、接続層33をこのような構成とすることにより、有機層21,22を構成する層を少なくしても上記第2の実施の形態と同様の効果を得ることが可能である。但し、長期駆動における安定性が低下する可能性があるため、発光効率および長期駆動における安定性等を鑑みて、適宜素子構成を選択する必要がある。
【0097】
[適用例]
以下、上記実施の形態および変形例で説明した表示素子を備えた表示装置の適用例について説明する。上記実施の形態の表示装置は、テレビジョン装置,デジタルカメラ,ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置あるいはビデオカメラなど、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、画像あるいは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置に適用することが可能である。
【0098】
(モジュール)
上記実施の形態および変形例の表示装置は、例えば、図7に示したようなモジュールとして、後述する適用例1〜5などの種々の電子機器に組み込まれる。このモジュールは、例えば、基板11の一辺に、保護層18および封止用基板19から露出した領域210を設け、この露出した領域210に、信号線駆動回路120および走査線駆動回路130の配線を延長して外部接続端子(図示せず)を形成したものである。外部接続端子には、信号の入出力のためのフレキシブルプリント配線基板(FPC;Flexible Printed Circuit)220が設けられていてもよい。
【0099】
(適用例1)
図8は、上記実施の形態および変形例の表示装置が適用されるテレビジョン装置の外観を表したものである。このテレビジョン装置は、例えば、フロントパネル310およびフィルターガラス320を含む映像表示画面部300を有しており、この映像表示画面部300は、上記実施の形態等に係る表示装置により構成されている。
【0100】
(適用例2)
図9は、上記実施の形態および変形例の表示装置が適用されるデジタルカメラの外観を表したものである。このデジタルカメラは、例えば、フラッシュ用の発光部410、表示部420、メニュースイッチ430およびシャッターボタン440を有しており、その表示部420は、上記実施の形態等に係る表示装置により構成されている。
【0101】
(適用例3)
図10は、上記実施の形態および変形例の表示装置が適用されるノート型パーソナルコンピュータの外観を表したものである。このノート型パーソナルコンピュータは、例えば、本体510,文字等の入力操作のためのキーボード520および画像を表示する表示部530を有しており、その表示部530は、上記実施の形態等に係る表示装置により構成されている。
【0102】
(適用例4)
図11は、上記実施の形態および変形例の表示装置が適用されるビデオカメラの外観を表したものである。このビデオカメラは、例えば、本体部610,この本体部610の前方側面に設けられた被写体撮影用のレンズ620,撮影時のスタート/ストップスイッチ630および表示部640を有しており、その表示部640は、上記実施の形態等に係る表示装置により構成されている。
【0103】
(適用例5)
図12は、上記実施の形態および変形例の表示装置が適用される携帯電話機の外観を表したものである。この携帯電話機は、例えば、上側筐体710と下側筐体720とを連結部(ヒンジ部)730で連結したものであり、ディスプレイ740,サブディスプレイ750,ピクチャーライト7630およびカメラ770を有している。そのディスプレイ740またはサブディスプレイ750は、上記実施の形態等に係る表示装置により構成されている。
【0104】
[実施例]
(実施例1)
次に、本開示の実施例について説明する。以下に示す実施例1−1〜1−4は第1の実施の形態(,第2の実施の形態および変形例)に対応するものである。比較例1−1は効率改善層15を単層としたもの、比較例1−2は効率改善層15の積層順序を上記実施の形態等とは逆、具体的には屈折率の大きな第2層,第2層よりも屈折率の小さい第1層,第2層の順に積層したもの、比較例1−3は陽極13を強キャビティ効果を具現化できる構成としたものであり、その他の構成は、実施例1−1〜1−4と同様である。
【0105】
(実施例1−1〜1−4,比較例1−1〜1−3)
まず、30mm×30mmのガラス板からなる基板11上に、陽極12の第1層12Aとして、ITO層(膜厚約20nm)を形成したのち、SiO2蒸着により2mm×2mmの発光領域以外を絶縁膜(図示せず)でマスクした表示素子用のセルを作製した。次に陽極12の第2層12Bとして、NbOを30nm成膜した。成膜条件はDCスパッタ装置を用い、ガス組成比(Ar:O=40:0.3)、パワー0.5kWで成膜した。
【0106】
続いて、発光層13Cを含む有機層13を形成した。まず、真空蒸着法により、正孔注入層13Aとして式(6)に示したHAT−6CNを蒸着速度0.2〜0.4nm/sec,8nmの膜厚で形成した。続いて、正孔輸送層13Bとして式(7)に示したα−NPDを蒸着速度0.2〜0.4nm/sec,35nmの膜厚で形成したのち、ホストとして式(8)に示したADNを用いてドーパントは発光層13Cを膜厚30nmで形成した。なお、ドーパントとしてはBD−052x(出光興産株式会社)を用いた。次に、電子輸送層13Dとして、ETS007(出光興産株式会社)を膜厚90nmで蒸着した。
【0107】
【化13】
【0108】
【化14】
【0109】
【化15】
【0110】
続いて、陰極に相当するコンタクト性を向上し、電子注入性を担保する中間電極14を作製した。具体的には、式(9)に示したバソクプロイン(BCP)とCaを2:1の膜厚比で4nm形成した。
【0111】
【化16】
【0112】
次に、効率改善層15を真空蒸着法により形成した、まず、第1層15Aとして例えば、HAT−6CNを蒸着速度0.2〜0.4nm/sec,8nmの膜厚で形成した。続いて、第2層15Bとして、例えば2TANATAを蒸着速度0.2〜0.4nm/sec,40nmの膜厚で形成したのち、第3層15Cとして、例えばHAT−6CNを蒸着速度0.2〜0.4nm/sec,8nmの膜厚で形成した。
【0113】
最後に、陰極16の第2層16BとしてNbO膜を陽極13の第2層13Bと同様の条件を用いて、膜厚30nmで成膜したのち、陰極16の第1層16AとしてIZOをスパッタリング法にて膜厚2μmで成膜し、表示素子10(20,30)を作製した。
【0114】
以上のように作製した表示素子10(20,30)について、基板11側(背面側)における発光効率を測定し、比較例1を100とした場合の相対効率改善率(%)を算出した。表1は実施例1−1〜1−4および比較例1−1〜1−3の中間電極14および効率改善層15(15A〜15C)の構成材料,460nmにおける屈折率および相対効率改善率(%)を示したものである。
【0115】
【表1】
【0116】
表1から、単に陽極13および中間電極14に弱キャビティとなる材料を用いた比較例1−1と比較して、中間電極14と陰極16との間に効率変換層15を設けた実施例1−1〜1−4において、背面側の発光効率が改善されたことがわかる。また、比較例1−1よりも効率改善層15の積層順序を逆に積層した比較例1−2では相対効率改善率低かった。このことから透明ディスプレイパネルの両面、特に背面方向への光の取り出し率を向上するためには、効率改善層15の積層順序、即ち、屈折率の相対関係が重要であることがわかる。具体的には、中間電極14側から、低い層,高い層,低い層の順に積層することにより、前面および背面の両面へ効率的に光を取り出すことができる。なお、3層目、即ち相対的に屈折率の低い第3層15Cは陰極16との密着性を向上するためのものであり、ここには示していないが、第3層15Cを設けなくても背面側の発光効率は、特に変化しない。即ち、中間電極14と陰極16との間に、中間電極14側から相対的に屈折率の低い第1層15A,相対的に屈折率の高い第2層15Bを設けることにより、背面側の発光効率を改善し、450nm〜700nmにおける透過率変化を抑えながら発光効率の改善が可能な表示素子が得られる。
【0117】
なお、比較例1−3は、中間電極14に用いたMgAg(10:1)による強キャビティ効果により、ここには示していないが一方向、即ち陰極16側(前面側)の輝度は他の実施例および比較例よりも高くなった。しかしながら、表1に示したように他方向、即ち基板11側(背面側)の輝度は、例えば実施例1と比較すると3割程度低下している。このように、強キャビティ効果を用いた表示素子によって構成されるディスプレイでは一方向からの視認性が極端に低下すると共に、電極に反射性を有する材料を用いることによってその透過率も半分程度に低下し、透明感が損なわれる。
【0118】
(実施例2)
次に、実施例1および比較例1と同様の構成および膜厚を有する表示素子(実施例2および比較例2)における実用領域(可視光領域;450nm〜700nm)の透過率を測定した。図13(A),(B)はそれぞれ実施例2および比較例2の各波長における透過率の測定結果を表した特性図である。
【0119】
図13(A),(B)から青色発光光領域の取り出し率は実施例2および比較例2は共に高いが、比較例2の緑色発光領域および赤色発光領域の透過率は、実施例2の透過率よりも大幅に低いことがわかる。即ち、表示素子を本実施の形態のように構成することで、従来の構成を有する表示素子よりも各波長における透過率の差が大幅に低減されることがわかる。具体的には、450nm〜700nmにおける透過率の差(最大透過率と最小透過率との相対比)は、比較例2では0.9程度であるのに対し、実施例2では0.35程度、相対比としては約0.65に改善されている。比較例2における各波長における透過率の差は、効率改善層15を構成する積層構造のインピーダンスがマッチングしていないためであると考えられる。このように各波長における透過率の違いを有する比較例2のような構成は、緑色発光表示素子、赤色発光表示素子や白色発光表示素子には適していないことがわかる。
【0120】
なお、本実施例1,2では、発光層を含む有機層を1組備えた表示素子(第1の実施の形態に対応)を用いて評価を行ったが、第2の実施の形態のように発光層を含む有機層を複数備え、各有機層の間に接続層を設けたタンデム構造を有する表示素子においても、本実施例の結果と同程度の相対効率改善率が得られた。
【0121】
以上、第1の実施の形態,第2の実施の形態および変形例を挙げて本技術を説明したが、本技術は、上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形することが可能である。
【0122】
例えば、上記実施の形態等では、TFT基板を用いたアクティブマトリックス方式の表示装置について説明したが、これに限らずパッシブマトリックス方式の表示装置としてもよい。更にまた、アクティブマトリックス駆動のための画素駆動回路の構成は、上記実施の形態で説明したものに限られず、必要に応じて容量素子やトランジスタを追加してもよい。その場合、画素駆動回路の変更に応じて、上述した信号線駆動回路120や走査線駆動回路130のほかに、必要な駆動回路を追加してもよい。
【0123】
また、上記実施の形態等において説明した各層の材料および厚み、または成膜方法および成膜条件などは限定されるものではなく、他の材料および厚みとしてもよく、または他の成膜方法および成膜条件としてもよい。例えば、各層の膜厚は、表示素子を構成する有機膜,透明導電膜,透明酸化膜等の全体の膜厚構成から、光学的に最適な値を適宜採用すればよい。
【0124】
また、上記実施の形態等では、表示素子10R,10G,10B等の構成を具体的に挙げて説明したが、全ての層を備える必要はなく、また、他の層を更に備えていてもよい。例えば、正孔注入層13A上に正孔輸送層13Bを形成せず、直接発光層13Cを形成してもよい。
【0125】
なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
(1)光透過性を有する第1電極および第2電極との間に発光層を含む有機層を1または2以上有する表示素子であって、前記第2電極の、前記発光層とは反対側に設けられた第3電極と、前記発光層からの光の取り出し効率を改善すると共に、前記第2電極と第3電極との間に設けられた効率改善層とを備え、前記第1電極および第3電極は光透過性を有する第1層と、光透過性を有すると共に、前記第1層よりも屈折率の高い第2層との積層構造を有する表示素子。
(2)前記第1電極および第3電極の第2層は、それぞれ前記発光層側に設けられている、前記(1)に記載の表示素子。
(3)前記第1電極および第3電極の第2層は、酸化ニオブ,酸化チタン,酸化モリブデン,酸化タンタル,酸化ジルコニウム,酸化バナジウム,酸化タングステン,酸化クロム,酸化亜鉛および酸化スズのうちの少なくとも1種を含む、前記(1)または(2)に記載の表示素子。
(4)前記第1電極および第3電極の第2層は、酸化ニオブと酸化チタンとの混合物,酸化チタンと酸化亜鉛の混合物,または酸化ケイ素と酸化スズとの混合物を含む、前記(1)乃至(3)のいずれか1つに記載の表示素子。
(5)前記効率改善層は、有機材料を含む第1層と、有機材料を含むと共に、前記第1層よりも屈折率の高い第2層との少なくとも2層構造を有する、前記(1)乃至(4)のいずれか1つに記載の表示素子。
(6)前記効率改善層は、前記第1電極側から第1層,第2層の順に積層されている、前記(5)に記載の表示素子。
(7)450nm〜700nmにおける光の透過率の最大値と最小値との相対比が0.5以上である、前記(1)乃至(6)のいずれか1つに記載の表示素子。
(8)前記複数の発光層は接続層を介して積層されている、前記(1)乃至(7)のいずれか1つに記載の表示素子。
(9)表示素子を複数備えた表示装置であって、前記表示素子は、光透過性を有する第1電極および第2電極との間に設けられた1または2以上の発光層を有し、前記第2電極の、前記発光層とは反対側に設けられた第3電極と、前記発光層からの光の取り出し効率を改善すると共に、前記第2電極と第3電極との間に設けられた効率改善層とを備え、前記第1電極および第3電極は光透過性を有する第1層と、光透過性を有すると共に、前記第1層よりも屈折率の高い第2層との積層構造を有する表示装置。
(10)表示部に表示素子を複数備えた表示装置を有する電子機器であって、前記表示素子は、光透過性を有する第1電極および第2電極との間に設けられた1または2以上の発光層を有し、前記第2電極の、前記発光層とは反対側に設けられた第3電極と、前記発光層からの光の取り出し効率を改善すると共に、前記第2電極と第3電極との間に設けられた効率改善層とを備え、前記第1電極および第3電極は光透過性を有する第1層と、光透過性を有すると共に、前記第1層よりも屈折率の高い第2層との積層構造を有する電子機器。
【符号の説明】
【0126】
1…表示装置、10,20,30…表示素子、11…基板、12…陽極、13,21,22…有機層、13A…正孔注入層、13B…正孔輸送層、13C…発光層、13D…電子供給層、14…中間電極、15…効率改善層、16…陰極、17…隔壁、18…保護層、19…封止用基板、23,33…接続層、23A,33A…電子注入層(電子ドナーユニット)、23B,33B…中間層(光電変換ユニット)、23C,33C…正孔注入層(電子アクセプタユニット)。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光透過性を有する第1電極および第2電極との間に発光層を含む有機層を1または2以上有する表示素子であって、
前記第2電極の、前記発光層とは反対側に設けられた第3電極と、
前記発光層からの光の取り出し効率を改善すると共に、前記第2電極と第3電極との間に設けられた効率改善層とを備え、
前記第1電極および第3電極は光透過性を有する第1層と、光透過性を有すると共に、前記第1層よりも屈折率の高い第2層との積層構造を有する
表示素子。
【請求項2】
前記第1電極および第3電極の第2層は、それぞれ前記発光層側に設けられている、請求項1に記載の表示素子。
【請求項3】
前記第1電極および第3電極の第2層は、酸化ニオブ,酸化チタン,酸化モリブデン,酸化タンタル,酸化ジルコニウム,酸化バナジウム,酸化タングステン,酸化クロム,酸化亜鉛および酸化スズのうちの少なくとも1種を含む、請求項1に記載の表示素子。
【請求項4】
前記第1電極および第3電極の第2層は、酸化ニオブと酸化チタンとの混合物,酸化チタンと酸化亜鉛の混合物,または酸化ケイ素と酸化スズとの混合物を含む、請求項1に記載の表示素子。
【請求項5】
前記効率改善層は、少なくとも有機材料を含む第1層と、有機材料を含むと共に、前記第1層よりも屈折率の高い第2層との2層構造を有する、請求項1に記載の表示素子。
【請求項6】
前記効率改善層は、前記第1電極側から第1層,第2層の順に積層されている、請求項5に記載の表示素子。
【請求項7】
450nm〜700nmにおける光の透過率の最大値と最小値との相対比が0.5以上である、請求項1に記載の表示素子。
【請求項8】
前記複数の発光層は接続層を介して積層されている、請求項1に記載の表示素子。
【請求項9】
表示素子を複数備えた表示装置であって、
前記表示素子は、
光透過性を有する第1電極および第2電極との間に発光層を含む有機層を1または2以上有し、
前記第2電極の、前記発光層とは反対側に設けられた第3電極と、
前記発光層からの光の取り出し効率を改善すると共に、前記第2電極と第3電極との間に設けられた効率改善層とを備え、
前記第1電極および第3電極は光透過性を有する第1層と、光透過性を有すると共に、前記第1層よりも屈折率の高い第2層との積層構造を有する
表示装置。
【請求項10】
表示部に表示素子を複数備えた表示装置を有する電子機器であって、
前記表示素子は、
光透過性を有する第1電極および第2電極との間に発光層を含む有機層を1または2以上有し、
前記第2電極の、前記発光層とは反対側に設けられた第3電極と、
前記発光層からの光の取り出し効率を改善すると共に、前記第2電極と第3電極との間に設けられた効率改善層とを備え、
前記第1電極および第3電極は光透過性を有する第1層と、光透過性を有すると共に、前記第1層よりも屈折率の高い第2層との積層構造を有する
電子機器。
【請求項1】
光透過性を有する第1電極および第2電極との間に発光層を含む有機層を1または2以上有する表示素子であって、
前記第2電極の、前記発光層とは反対側に設けられた第3電極と、
前記発光層からの光の取り出し効率を改善すると共に、前記第2電極と第3電極との間に設けられた効率改善層とを備え、
前記第1電極および第3電極は光透過性を有する第1層と、光透過性を有すると共に、前記第1層よりも屈折率の高い第2層との積層構造を有する
表示素子。
【請求項2】
前記第1電極および第3電極の第2層は、それぞれ前記発光層側に設けられている、請求項1に記載の表示素子。
【請求項3】
前記第1電極および第3電極の第2層は、酸化ニオブ,酸化チタン,酸化モリブデン,酸化タンタル,酸化ジルコニウム,酸化バナジウム,酸化タングステン,酸化クロム,酸化亜鉛および酸化スズのうちの少なくとも1種を含む、請求項1に記載の表示素子。
【請求項4】
前記第1電極および第3電極の第2層は、酸化ニオブと酸化チタンとの混合物,酸化チタンと酸化亜鉛の混合物,または酸化ケイ素と酸化スズとの混合物を含む、請求項1に記載の表示素子。
【請求項5】
前記効率改善層は、少なくとも有機材料を含む第1層と、有機材料を含むと共に、前記第1層よりも屈折率の高い第2層との2層構造を有する、請求項1に記載の表示素子。
【請求項6】
前記効率改善層は、前記第1電極側から第1層,第2層の順に積層されている、請求項5に記載の表示素子。
【請求項7】
450nm〜700nmにおける光の透過率の最大値と最小値との相対比が0.5以上である、請求項1に記載の表示素子。
【請求項8】
前記複数の発光層は接続層を介して積層されている、請求項1に記載の表示素子。
【請求項9】
表示素子を複数備えた表示装置であって、
前記表示素子は、
光透過性を有する第1電極および第2電極との間に発光層を含む有機層を1または2以上有し、
前記第2電極の、前記発光層とは反対側に設けられた第3電極と、
前記発光層からの光の取り出し効率を改善すると共に、前記第2電極と第3電極との間に設けられた効率改善層とを備え、
前記第1電極および第3電極は光透過性を有する第1層と、光透過性を有すると共に、前記第1層よりも屈折率の高い第2層との積層構造を有する
表示装置。
【請求項10】
表示部に表示素子を複数備えた表示装置を有する電子機器であって、
前記表示素子は、
光透過性を有する第1電極および第2電極との間に発光層を含む有機層を1または2以上有し、
前記第2電極の、前記発光層とは反対側に設けられた第3電極と、
前記発光層からの光の取り出し効率を改善すると共に、前記第2電極と第3電極との間に設けられた効率改善層とを備え、
前記第1電極および第3電極は光透過性を有する第1層と、光透過性を有すると共に、前記第1層よりも屈折率の高い第2層との積層構造を有する
電子機器。
【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13】
【図14】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【公開番号】特開2012−238544(P2012−238544A)
【公開日】平成24年12月6日(2012.12.6)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−108213(P2011−108213)
【出願日】平成23年5月13日(2011.5.13)
【出願人】(000002185)ソニー株式会社 (34,172)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成24年12月6日(2012.12.6)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年5月13日(2011.5.13)
【出願人】(000002185)ソニー株式会社 (34,172)
【Fターム(参考)】
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