表示素子および表示装置
【課題】ホワイトの視野角依存性を改善することができ、且つ光の取り出し効率が優れた表示素子および表示装置を提供する。
【解決手段】有機ＥＬ素子は、第１電極１１および第２電極１５のうちの光が取り出される方のものおよび有機層１３の少なくとも一方が、発光層１３ｃで発光した光を共振させる共振構造となるように構成されている。発光層１３ｃの内部発光スペクトルのピーク波長と、共振部による多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長とを一致させ、共振部による多重干渉フィルタスペクトルの形状を、ピーク位置を維持したまま変えることによって、視野角が６０°のときのホワイトの色ずれΔｕｖを０．０１５以下とされている。
【解決手段】有機ＥＬ素子は、第１電極１１および第２電極１５のうちの光が取り出される方のものおよび有機層１３の少なくとも一方が、発光層１３ｃで発光した光を共振させる共振構造となるように構成されている。発光層１３ｃの内部発光スペクトルのピーク波長と、共振部による多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長とを一致させ、共振部による多重干渉フィルタスペクトルの形状を、ピーク位置を維持したまま変えることによって、視野角が６０°のときのホワイトの色ずれΔｕｖを０．０１５以下とされている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、表示素子および表示装置に関する。さらに詳しくは、光共振器構造を有する有機ＥＬ素子などの表示素子およびこれを用いた有機ＥＬディスプレイなどの表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶ディスプレイに代わる表示装置として、有機ＥＬ（Electro Luminescence）素子を用いた有機ＥＬディスプレイが注目されている。有機ＥＬディスプレイは、有機材料に電流を流すことで材料自らが発光する自発光型ディスプレイで、バックライトが不要であることに加え、優れた色再現性や高コントラスト、動画に適した応答性、広視野角などの優れた特徴を有している。
【０００３】
有機ＥＬディスプレイに用いる有機ＥＬ素子は、陽極と陰極との間に有機層を配置しており、陽極から正孔が有機層に注入され、陰極から電子が有機層に注入されて、正孔と電子が再結合する部分で光を放出する。有機層は、例えば、正孔と電子が再結合する部分の発光層、陽極から正孔を受け取って発光層まで輸送するために設けられる正孔輸送層、陰極から電子を受け取って発光層まで輸送する電子輸送層などが積層された構造を有する。
【０００４】
有機ＥＬディスプレイでは、有機層と陽極または陰極などとで共振器構造を形成することにより光出力を向上させて消費電力を低減させ、また、多重干渉フィルタにより色純度を上げ、色再現範囲を拡大させたディスプレイが、実用化されている。（例えば特許文献１〜４参照）
【０００５】
共振器構造を備えた有機ＥＬディスプレイでは、ピーク強度が高く幅が狭い光を取り出すことができるので、色純度を上げ、色再現範囲を拡大させることができる。一方、共振器構造を備えた有機ＥＬディスプレイでは、取り出される光のピーク幅が狭くなると、発光面を斜め方向から見た場合に、光の波長が大きくシフトし、発光強度が低下する等の視野角依存性が高くなる。
【０００６】
視野角依存性を改善するため、例えば特許文献５には、発光層の発光主波長よりも厚く、且つ不均一な厚さであり、光透過性反射電極および反射層間で発生しうる光干渉を解消する干渉解消層を設ける技術が記載されている。また、例えば特許文献６には、光散乱性および光反射性を有する層を形成することによって、発光輝度および発光色の角度依存性を小さくする技術が記載されている。
【０００７】
また、例えば、特許文献７には、多重干渉効果を用いた場合のホワイト視野角を改善する技術が開示されている。この技術では、内部発光スペクトルのピーク波長と多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長とを互いにずらすことにより、知覚上非常に認識されやすいホワイトについて視野角依存性を問題ないレベルにする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−２９４４２１号公報
【特許文献２】特開２００７−１３４３４５号公報
【特許文献３】特開２００８−５２４８１９号公報
【特許文献４】特開２００８−５２３５５１号公報
【特許文献５】特開２００８−１４０７１４号公報
【特許文献６】再表２００５／０９４１３０号公報
【特許文献７】特許第３５０８７４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献７に記載の技術では、ホワイトの視野角依存性を重視して、内部発光スペクトルのピーク波長と多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長とを互いにずらすため、光の取り出し効率が低下する。特許文献７に記載の技術では、ホワイトの視野角依存性を改善できるが、その一方で光の取り出し効率が低下し、消費電力が上昇する。
【００１０】
したがって、この発明の目的は、ホワイトの視野角依存性を改善することができ、且つ光の取り出し効率が優れた表示素子および表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決するために、第１の発明は、第１電極と、第２電極と、第１電極と第２電極との間に設けられ、発光層を含む有機層とを備え、第１電極および第２電極のうちの光が取り出される方のものおよび有機層の少なくとも一方が、発光層で発光した光を共振させる共振構造の共振部となるように構成され、発光層の内部発光スペクトルのピーク波長と、共振部による多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長とを一致させ、共振部による多重干渉フィルタスペクトルの形状を、ピーク位置を維持したまま変えることによって、視野角が６０°のときのホワイトの色ずれΔｕｖを０．０１５以下とした表示素子である。
【００１２】
第２の発明は、光反射材料からなる第１電極と、透明材料からなる第２電極と、第１電極と第２電極との間に設けられ、発光層を含む有機層とを備え、第２電極および有機層の少なくとも一方が、発光層で発光した光を共振させる共振構造の共振部となるように構成され、発光層の内部発光スペクトルのピーク波長と、共振部による多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長とを一致させ、共振部による多重干渉フィルタスペクトルの形状を、ピーク位置を維持したまま変えることによって、視野角が６０°のときのホワイトの色ずれΔｕｖを０．０１５以下とした表示素子である。
【００１３】
第３の発明は、基板上に積層された光反射材料からなる第１電極と、第１電極上に積層された発光層を含む有機層と、有機層上に積層された透明材料からなる第２電極とを備え、第２電極および有機層の少なくとも一方が、発光層で発光した光を共振させる共振構造の共振部となるように構成され、発光層の内部発光スペクトルのピーク波長と、共振部による多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長とを一致させ、共振部による多重干渉フィルタスペクトルの形状を、ピーク位置を維持したまま変えることによって、視野角が６０°のときのホワイトの色ずれΔｕｖを０．０１５以下とした表示素子である。
【００１４】
第４の発明は、第１電極と、第２電極と、第１電極と第２電極との間に設けられ、発光層を含む有機層とを備え、第１電極および第２電極のうちの光が取り出される方のものおよび有機層の少なくとも一方が、発光層で発光した光を共振させる共振構造の共振部となるように構成され、発光層の内部発光スペクトルのピーク波長と、共振部による多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長とを一致させ、共振部による多重干渉フィルタスペクトルの形状を、ピーク位置を維持したまま変えることによって、視野角が６０°のときのホワイトの色ずれΔｕｖを０．０１５以下とした表示素子を備えた表示装置である。
【００１５】
第５の発明は、光反射材料からなる第１電極と、透明材料からなる第２電極と、第１電極と第２電極との間に設けられ、発光層を含む有機層とを備え、第２電極および有機層の少なくとも一方が、発光層で発光した光を共振させる共振構造の共振部となるように構成され、発光層の内部発光スペクトルのピーク波長と、共振部による多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長とを一致させ、共振部による多重干渉フィルタスペクトルの形状を、ピーク位置を維持したまま変えることによって、視野角が６０°のときのホワイトの色ずれΔｕｖを０．０１５以下とした表示素子を備えた表示装置である。
【００１６】
第６の発明は、基板上に積層された光反射材料からなる第１電極と、第１電極上に積層された発光層を含む有機層と、有機層上に積層された透明材料からなる第２電極とを備え、第２電極および有機層の少なくとも一方が、発光層で発光した光を共振させる共振構造の共振部となるように構成され、発光層の内部発光スペクトルのピーク波長と、共振部による多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長とを一致させ、共振部による多重干渉フィルタスペクトルの形状を、ピーク位置を維持したまま変えることによって、視野角が６０°のときのホワイトの色ずれΔｕｖを０．０１５以下とした表示素子を備えた表示装置である。
【００１７】
第１〜第６の発明では、発光層の内部発光スペクトルのピーク波長と、共振部による多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長とを一致させ、共振部による多重干渉フィルタスペクトルの形状を、ピーク位置を維持したまま変えるようにしている。これにより、光の取り出し効率の低下を最小限に抑え、視野角依存性があるときの輝度変動量のＲＧＢバランスを調整することができる。よって、ホワイトの視野角依存性を改善でき、且つ、優れた光の取り出し効率を得ることができる。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、ホワイトの視野角依存性を改善することができ、且つ、優れた光の取り出し効率を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の第１の実施の形態による有機ＥＬ素子を示す要部断面図である。
【図２】この発明の第１の実施の形態による有機ＥＬ素子との比較例の有機ＥＬ素子（Ｇ発光）の視野角依存性を示す略線図である。
【図３】この発明の第１の実施の形態による有機ＥＬ素子との比較例の有機ＥＬ素子の視野角依存性を示す略線図である。
【図４】この発明の第１の実施の形態による有機ＥＬ素子（Ｇ発光）の視野角依存性を示す略線図である。
【図５】共振部による多重干渉フィルタスペクトルを説明するための概念図である。
【図６】共振部の構成例を説明するための断面図である。
【図７】従来構造の内部発光スペクトルおよび取り出される光のスペクトルを示す略線図である。
【図８】この発明の第１の実施の形態による有機ＥＬ素子と従来構造の取り出される光のスペクトルを示す略線図である。
【図９】この発明の第１の実施の形態および従来の有機ＥＬ素子のΔｕｖ視野角特性を示す略線図である。
【図１０】この発明の第２の実施の形態による有機ＥＬ素子を示す要部断面図である。
【図１１】この発明の第３の実施の形態による有機ＥＬ素子を示す要部断面図である。
【図１２】この発明の第４の実施の形態による表示装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。以下に説明する実施の形態は、この発明の具体的な例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、この発明の範囲は、以下の説明において、特にこの発明を限定する旨の記載がない限り、実施の形態に限定されないものとする。なお、説明は、以下の順序で行い、実施の形態の全図において、同一または対応する部分には同一の符号を付す。
１．第１の実施の形態（有機ＥＬ素子の第１の例）
２．第２の実施の形態（有機ＥＬ素子の第２の例）
３．第３の実施の形態（有機ＥＬ素子の第３の例）
４．第４の実施の形態（有機ＥＬ素子を用いた表示装置の例）
５．他の実施の形態（変形例）
【００２１】
１．第１の実施の形態
（有機ＥＬ素子の構成）
この発明の第１の実施の形態による有機ＥＬ素子の構成について説明する。図１は、有機ＥＬ素子の断面構造を示す。この有機ＥＬ素子は、いわゆる上面発光型の有機ＥＬ素子であり、基板１１上に、下層から順に第１電極１２、有機層１３、半透明反射層１４および第２電極１５が順次積層された構成になっている。有機層１３は、バッファ層１３ａ、正孔輸送層１３ｂおよび電子輸送層を兼ねた有機発光層１３ｃとが、基板１１側からこの順で積層された構成となっている。
【００２２】
詳細は後述するが、この有機ＥＬ素子は、第１電極１２と有機層１３との界面と、半透明反射層１４と有機層１３との界面との間で、有機発光層１３ｃで発光した光を共振させて、第２の電極１５側から光を取り出す共振器構造とされている。
【００２３】
[基板]
基板１１は、例えば、透明ガラス基板や半導体基板等で構成され、フレキシブルなものであってもよい。
【００２４】
[第１電極]
第１電極１２は、反射層を兼ねたアノード電極として用いられるものである。第１電極１２は、例えば白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、クロム（Ｃｒ）、またはタングステン（Ｗ）等の光反射材料で構成されている。また、第１電極１２の膜厚としては、１００ｎｍ〜３００ｎｍの範囲に設定されていることが好ましい。
【００２５】
[有機層]
有機層１３は、例えば、バッファ層１３ａ、正孔輸送層１３ｂおよび電子輸送層を兼ねた有機発光層１３ｃを下層から順次積層した構造を有する。なお、電子輸送層は有機発光層１３ｃとは別の層として設けてもよい。バッファ層１３ａはリークを防止するための層である。バッファ層１３ａは、例えば、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ〔４，４’，４’’−ｔｒｉｓ（３−ｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｏ）ｔｒｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ；４，４’，４’’−トリス［３−メチルフェニル（フェニル）アミノ］トリフェニルアミン〕、２−ＴＮＡＴＡ〔４，４’,４’’−ｔｒｉｓ（２−ｎａｐｈｔｙｌｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｏ）ｔｒｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ；４，４’,４’’−トリス［２−ナフチル（フェニル）アミノ］トリスフェニルアミン〕等で構成される。
【００２６】
なお、バッファ層１３ａはリークが支障のないレベルであれば省略してもよい。また、正孔輸送層１３ｂは、例えばα−ＮＰＤ〔Ｎ，Ｎ’−ｄｉ（１−ｎａｐｈｔｈｙｌ）−Ｎ，Ｎ’−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−（１，１’−ｂｉｐｈｅｎｙｌ）−４，４’−ｄｉａｍｉｎｅ；Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン〕で構成される。そして、有機発光層１３ｃは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）それぞれの発光色を有する各発光材料で構成され、例えばＧの発光色を有する発光材料としてはＡｌｑ３（トリスキノリノールアルミニウム錯体）を用いる。
【００２７】
有機層１３を構成する各層の膜厚は、例えば、バッファ層１３ａが１５ｎｍ〜３００ｎｍ、正孔輸送層１３ｂが１５ｎｍ〜１００ｎｍ、有機発光層１３ｃが１５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲に設定されることが好ましい。ただし、有機層１３およびこれを構成する各層の膜厚は、その光学的膜厚が後に説明する値になるように設定される。
【００２８】
[半透明反射層]
半透明反射層１４は、カソード電極を構成するものである。半透明反射層１４は、例えば、マグネシウム（Ｍｇ）、銀（Ａｇ）、またはこれらの合金などで構成される。半透明反射層１４の膜厚としては、例えば５ｎｍ〜５０ｎｍの範囲に設定されていることが好ましい。
【００２９】
[第２電極]
第２電極１５は、一般的に透明電極として用いられている材料で構成される。このような材料としては、例えば酸化インジウムスズ（Indium Tin Oxide：ＩＴＯ）やインジウムと亜鉛の酸化物などが挙げられる。第２電極１５の膜厚は、例えば３０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲に設定される。
【００３０】
第２電極１５上には、透明誘電体からなるパッシベーション膜（図示省略）が設けられている。この透明誘電体は、好ましくは第２電極１５を構成する材料と同程度の屈折率を有するものとなる。このような材料としては、酸化シリコン（ＳｉＯ2）、窒化シリコン（ＳｉＮ）などを用いることができる。パッシベーション膜は、例えば５００ｎｍ〜１００００ｎｍの膜厚で成膜される。
【００３１】
[共振器構造]
この有機ＥＬ素子では、光反射材料からなる第１電極１２と有機層１３と半透明反射層１４とで共振器構造が構成されており、有機層１３が共振部となっている。
【００３２】
第１電極１２と半透明反射層１４との間の光学的距離、すなわち有機層１３からなる共振部の光学的膜厚をＬとする。有機発光層１３ｃで発生した光ｈが第１電極１２および半透明反射層１４で反射する際に生じる位相シフトをΦラジアンとする。有機発光層１３ｃで発光する光ｈの波長をλとすると、多重干渉の１回分の位相遅れ量δは、下記（式１）で表される。
【００３３】
δ＝２π・２Ｌ／λ＋Φ・・・（式１）
【００３４】
また下記（式２）が成立するλは、狭帯域フィルタである多重干渉フィルタのピーク波長となる。
【００３５】
δ＝２π・ｍ（ただし、ｍは整数である）・・・（式２）
【００３６】
（式２）が成立するλをλｍａｘとし、（式１）および（式２）から下記（式３）が得られる。光学的距離Ｌは（式３）を満たすように設定される。
【００３７】
２Ｌ／λｍａｘ＋Φ／２π＝ｍ・・・（式３）
【００３８】
有機層１３を構成する各層の膜厚は、（式３）を満たすように設定されている。共振部の光学的距離Ｌは、有機層１３を構成する各層（この第１の実施の形態においては、バッファ層１３ａ、正孔輸送層１３ｂおよび有機発光層１３ｃ）の各屈折率ｎ１、ｎ２、・・・、ｎｋと、膜厚ｄ１、ｄ２、・・・、ｄｋとから、下記（式４）のように求められる。
【００３９】
Ｌ＝ｎ１×ｄ１＋ｎ２×ｄ２＋・・・＋ｎｋ×ｄｋ・・・（式４）
【００４０】
光学的距離Ｌの計算の１例を挙げる。例えば、有機層１３が以下のように構成されている場合のＬの計算の例について説明する。
【００４１】
バッファ層１３ａ：
材料：２−ＴＮＡＴＡ、膜厚ｄ１＝３２ｎｍ、屈折率ｎ１＝１．９
正孔輸送層１３ｂ：
材料：α―ＮＰＤ、膜厚ｄ２＝３０ｎｍ、屈折率ｎ２＝１．８
有機発光層１３ｃ：
材料：Ａｌｑ３、膜厚ｄ３＝５０ｎｍ、屈折率ｎ３＝１．７
【００４２】
このとき、有機層１３の光学的距離Ｌは、Ｌ＝１．９×３２＋１．８×３０＋１．７×５０＝２００ｎｍとなる。
【００４３】
また、有機発光層１３ｃで発生した光ｈが第１電極１２および半透明反射層１４で反射する際に生じる位相シフトΦは、次のようにして導出される。すなわち、まず、基板（例えば、Ｓｉ基板）上に反射層（Ｃｒ等）または半透明反射層（Ｍｇ、Ａｇ、Ｍｇ−Ａｇ合金等）を２００ｎｍ以上の膜厚に成膜し、分光エリプソメトリー測定装置（例えば、ＳＯＰＲＡ社製のもの等）を用いてこれらの反射層または半透明反射層の屈折率ｎおよび吸収係数ｋを求める。
【００４４】
反射層側の位相シフトは、そのｎ、ｋと、この反射層と接している有機層の屈折率ｎとを用いて計算することができる（例えば、Principles of Optics,MaxBorn and Emil Wolf,1974(PERGAMON PRESS）等参照）。
【００４５】
また、半透明反射層側の位相シフトも同様に、そのｎ、ｋと、この半透明反射層と接している有機層の屈折率ｎ、半透明反射層の膜厚、その上方の各透明膜の屈折率および膜厚とを用いて計算することができる。なお、有機層、各透明膜の屈折率も分光エリプソメトリー測定装置を用いて測定可能である。
【００４６】
上記の２つの位相シフトの和がΦである。Φの値の一例を挙げると、λ＝５３５ｎｍに対してΦ＝−４．７ラジアンである。
【００４７】
[有機ＥＬ素子の特徴]
この発明の第１の実施の形態による有機ＥＬ素子では、発光層の内部発光スペクトルのピーク波長と、共振部による多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長とを一致させている。そして、共振部による多重干渉フィルタスペクトルの形状を、ピーク位置を維持したまま変えることによって、視野角が６０°のときのホワイトの色ずれΔｕｖを０．０１５以下としている。なお、発光層の内部スペクトルとは、発光層で発光させた光を多重干渉させずに取り出した光のスペクトルのことである。
【００４８】
この有機ＥＬ素子において、ホワイトの色ずれΔｕｖの上限値を０．０１５としたことの技術的意義は、以下の通りである。ＴＶモニターや、プロジェクターなどの色再現範囲を重視するディスプレイにおいては、ホワイトのばらつきを３〜５ＪＮＤ（ジェンド）に抑える必要がある。その範囲はｕｖ単位で０．０１１以上０．０１９以下であり、中心値は０．０１５となる。したがって、０．０１５が色ずれに関する人間感覚の許容限度であると考えられる。
【００４９】
この発明の第１の実施の形態の有機ＥＬ素子の特徴について具体例１〜具体例３を挙げて説明する。なお、具体例３がこの発明に対応するものであり、具体例１および具体例２はこの発明の理解を容易にするために例示する比較例である。
【００５０】
＜具体例１＞
図２は、内部発光スペクトルのピーク波長と共振部による多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長とを一致させたときの緑色発光色の取り出される光のスペクトルの視野角依存性を計算したものである。ただし（式３）においてｍ＝１である。なお、この例は、光の取り出し効率を最大にとったものである。
【００５１】
図２において、Initialが示す発光スペクトルが内部発光スペクトルである。０°が示す発光スペクトルが、視野角０°における、内部発光スペクトルと共振部による多重干渉フィルタスペクトルとを掛け合わせることにより取り出される光のスペクトルである。３０°に示す発光スペクトルが、視野角３０°における、内部発光スペクトルと共振部による多重干渉フィルタスペクトルとを掛け合わせることにより取り出される光のスペクトルである。６０°に示す発光スペクトルが、視野角６０°における、内部発光スペクトルと共振部による多重干渉フィルタスペクトルとを掛け合わせることにより取り出される光のスペクトルである。（以下の図３〜図４でも同様）
【００５２】
具体例１では、図２からわかるように、視野角が大きくなるに従って、取り出される光のスペクトルのピークは短波長側にシフトし、ピーク強度も減少している。
【００５３】
＜具体例２＞
図３は、共振部による多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長を内部発光スペクトルのピーク波長よりも−１０ｎｍ短波長側にシフトした場合において、緑色発光色の取り出される光のスペクトルの視野角依存性を計算したものである。ただし（式３）においてｍ＝１である。
【００５４】
具体例２では、共振部の光学的距離Ｌに、具体例１の共振部の光学的距離Ｌとは異なる光学的距離Ｌを選び、これにより、多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長を内部発光スペクトルのピーク波長よりも−１０ｎｍ短波長側にシフトするようにしている。
【００５５】
図３からわかるように、具体例１と比べて、この例では、取り出される光のスペクトルは、短波長側へシフトするとともに、ピーク強度が低下している。
【００５６】
＜具体例３＞
図４は、内部発光スペクトルのピーク波長と共振部による多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長とを一致させ、発光層１３ｃの位置をシフトさせた場合に、緑色発光色の取り出される光のスペクトルの視野角依存性を計算したものである。ただし（式３）においてｍ＝１である。なお、具体例３では、発光層１３ｃの位置を厚さ方向でシフトさせ、共振部による多重干渉フィルタスペクトルの形状を、ピーク位置を維持したまま変えるようにしている。
【００５７】
具体例３では、発光層１３ｃの位置を厚さ方向（基板１１側または基板１１とは反対側）でシフトさせることによって、視野角６０°において、視野角０°の輝度に対する輝度低下を、具体例２と同様にしている（後述するが、具体的には４０％に低下）。なお、このとき、発光層１３ｃの位置をシフトする前と、発光層１３ｂの位置をシフトする前とで、共振部の光学的距離Ｌを一定にしている。
【００５８】
図４からわかるように、具体例３では、取り出される光のスペクトルのピーク強度の低下は、具体例２と比べて僅かである。
【００５９】
表１に、具体例１、具体例２および具体例３における、輝度変動量を計算したものを示す。
【００６０】
【表１】
【００６１】
表１に示すように、具体例２では、視野角６０°の輝度を、視野角０°の輝度に対して４０％にするために、内部発光スペクトルのピーク波長から、−１０ｎｍ短波長側へ多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長をシフトしている。具体例２では、視野角０°の輝度が、ピーク波長のシフト量０ｎｍの具体例１の視野角０°の輝度に対して、１２％低下する。
【００６２】
一方、表１に示すように、具体例３では、発光層１３ｃの位置を厚さ方向でシフトさせることより、視野角６０°での輝度を、視野角０°に対する輝度に対して４０％にしている。このとき、具体例３では、具体例１に対する視野角０°の輝度低下を５％に抑えることができる。すなわち、具体例３では、ピーク強度の低下を僅かにして、視野角を大きくしたときの輝度変動量を制御できる。
【００６３】
一方、ホワイトの色度は、ＲＧＢ単色の色度と、ホワイト輝度バランスとが与えられて決定される。すなわち、ＲＧＢ単色の色度をそれぞれ、Ｒ：（ｘｒ，ｙｒ）、Ｇ：（ｘｇ，ｙｇ）、Ｂ：（ｘｂ，ｙｂ）とし、ホワイト輝度バランスをＹｒ：Ｙｇ：Ｙｂ（ただし、Ｙｒ＋Ｙｇ＋Ｙｂ＝１）とする。
【００６４】
この場合、ホワイトの色度（ｘｗ，ｙｗ）は、ｘｗ＝ｘｗ´／（ｘｗ´＋１＋ｚｗ´）、ｙｗ＝１／（ｘｗ´＋１＋ｚｗ´）できる。ただし、ｘｗ´＝ｘｒ×Ｙｒ／ｙｒ＋ｘｇ×Ｙｇ／ｙｇ＋ｘｂ×Ｙｂ／ｙｂ、ｚｗ´＝（１−ｘｒ−ｙｒ）×Ｙｒ／ｙｒ＋（１−ｘｇ−ｙｇ）×Ｙｇ／ｙｇ＋（１−ｘｂ−ｙｂ）×Ｙｂ／ｙｂである。
【００６５】
視野角が変わったときには、単色の色度（ｘｒ，ｙｒ）、（ｘｇ，ｙｇ）、（ｘｂ，ｙｂ）が短波長側に変化するとともに、輝度も変動して、ホワイト輝度バランスＹｒ：Ｙｇ：Ｙｂが変化し、上式に従ってホワイトの色度がずれる。そこで、視野角があるときの輝度変動量を変化させて、ホワイト輝度バランスの変化量を調整することにより、ホワイトの色ずれを改善する。
【００６６】
この発明の第１の実施の形態では、内部発光スペクトルのピーク波長と共振部による多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長とを一致させ、共振部による多重干渉フィルタスペクトルの形状を、ピーク位置を維持したまま変えるようにしている。これにより、多重干渉フィルタによる光束のロストを最小限に抑えつつ、視野角があるときの輝度変動量を変化させて、ホワイト輝度バランスの変化量を調整することにより、ホワイトの色ずれの視野角依存性を減少できる。
【００６７】
図５は、この発明の第１の実施の形態による有機ＥＬ素子の共振部による多重干渉フィルタスペクトルについて説明するための概念図である。図５に示すように、この発明の第１の実施の形態による有機ＥＬ素子では、共振部による多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長（（式３）におけるλｍａｘ）と、内部発光スペクトルのピーク波長とを一致させるようにしている。
【００６８】
そして、共振部による多重干渉フィルタスペクトルの形状を、ピーク位置を維持したまま変えるようにしている。すなわち、図５において、点線に示すピーク位置に、共振部による多重干渉フィルタスペクトルの透過率の最大値が常に存在するように、多重干渉フィルタスペクトルの透過率を変えるようにしている。
【００６９】
これにより、視野角があるときの輝度変動量を変化させて、ホワイト輝度バランスの変化量を調整し、多重干渉フィルタによる光束のロストを最小限に抑え、視野角があるときの、ホワイトの色ずれを改善するようにしている。この第１の実施の形態では、具体的には、視野角が６０°のときのホワイトの色ずれΔｕｖを０．０１５以下としている。
【００７０】
このときの、各発光色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の有機ＥＬ素子の各共振構造の一例の構成を以下に示す。なお、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、以下の図６に示す膜厚を示す。
【００７１】
Ｒ：Ｌ１＝２３０ｎｍ、Ｌ２＝４５ｎｍ、Ｌ３＝２０ｎｍ、Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＝２９５ｎｍ
Ｇ：Ｌ１＝１９０ｎｍ、Ｌ２＝３０ｎｍ、Ｌ３＝３０ｎｍ、Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＝２５０ｎｍ
Ｂ：Ｌ１＝１４０ｎｍ、Ｌ２＝３０ｎｍ、Ｌ３＝３０ｎｍ、Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＝２００ｎｍ
【００７２】
この例では、共振部による多重干渉フィルタによる光束のロストを最小限に抑えることができ、ホワイトの色ずれを改善できる。具体的には、視野角が６０°のときのホワイトの色ずれΔｕｖを０．０１５以下としている。
【００７３】
一方、例えば、背景技術で例示した特許文献７（特許第３５０８７４１号公報）に記載の例では、以下のようにして視野角があるときのホワイトの色ずれを改善している。すなわち、内部発光スペクトルのピーク波長と、多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長とを、互いにずらすようにして、視野角があるときの輝度変動量を変化させて、ホワイト輝度バランスの変化量を調整することにより、ホワイトの色ずれを改善する。
【００７４】
しかしながら、この例では、内部スペクトルのピーク波長と多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長とを互いにずらしているため、光束のロストが大きくなってしまい、光の取り出し効率が低下してしまう。
【００７５】
このときの、各発光色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の有機ＥＬ素子の各共振構造の一例の構成を示す。
【００７６】
Ｒ：Ｌ１＝２００ｎｍ、Ｌ２＝４５ｎｍ、Ｌ３＝４０ｎｍ、Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＝２８５ｎｍ
Ｇ：Ｌ１＝１８０ｎｍ、Ｌ２＝３０ｎｍ、Ｌ３＝５５ｎｍ、Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＝２６５ｎｍ
Ｂ：Ｌ１＝２０ｎｍ、Ｌ２＝３０ｎｍ、Ｌ３＝１４０ｎｍ、Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＝１９０ｎｍ
【００７７】
この例では、ホワイトの色ずれを改善できるが、光の取り出し効率が低下してしまう。
【００７８】
さらに、ホワイトの色ずれの改善結果の具体的な一例を図７〜図９を参照して説明する。図７に示すような内部発光スペクトルおよび取り出される光のスペクトルの場合、赤（Ｒ）の共振構造の発光層１３ｃの位置を＋１０ｎｍ、緑（Ｇ）の共振構造の発光層１３ｃの位置を＋１０ｎｍ、青（Ｂ）の共振構造の発光層１３ｃの位置を−１０ｎｍずらす。
【００７９】
なお、＋は上方（すなわち基板１１と反対側）、−は下方（すなわち基板１１側）である。また、図７において、添え字でＩｎｔｅｒｎａｌと表記するものは、内部発光スペクトルに対応し、添え字でｏｕｔｐｕｔと表記するものは、取り出される光のスペクトルに対応する。
【００８０】
図８に示すように、発光層１３ｃの位置を上記のようにずらすことで、発光層１３ｃの位置をずらす前の取り出される光のスペクトルと、発光層１３ｃの位置をずらした後の取り出される光のスペクトルとで形状が変化する。Ｒ形状変更、Ｇ形状変更、Ｂ形状変更で示すスペクトルが、発光層１３ｃの位置をずらした後の取り出される光のスペクトルである。なお、図８において、Ｒ従来、Ｇ従来、Ｂ従来で示す、取り出される光のスペクトルは、共振部による多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長と、内部発光スペクトルのピーク波長とを一致させて、光の取り出し効率を最大にした従来の共振構造に対応する。
【００８１】
このときのホワイトの色ずれを図９に示す。図９において線ｐは、発光層１３ｃの位置をずらした後のホワイトの色ずれを示す。図９において線ｑは、従来の共振構造のホワイトの色ずれを示す。
【００８２】
線ｐに示すように、発光層１３ｃの位置を上記のようにずらすことによって、ホワイトの色ずれは、視野角３０°でΔｕｖ＝０．０６、視野角６０°でΔｕｖ＝０．０１２となり、ホワイトの色ずれを減少させることができた。
【００８３】
すなわち、ホワイトの色ずれを、線ｑに示す、従来の共振構造のホワイトの色ずれに比べて大幅に減少させることができた。なお、発光層１３ｃの位置をずらすことにより、視野角があるときのホワイトの色ずれを改善しているので、発光位置の変更による、必要電流の増加はほとんどない。
【００８４】
（効果）
この発明の第１の実施の形態によれば、内部発光スペクトルのピーク波長と共振部による多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長とを一致させ、共振部による多重干渉フィルタスペクトルの形状を、ピーク位置を維持したまま変えるようにしている。これにより、輝度変動量のＲＧＢバランスを調整することができ、ホワイトの視野角依存性を大幅に減少させることができる。また、光の取り出し効率も優れた特性を有する。
【００８５】
なお、従来では、内部発光スペクトルのピーク波長と多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長とを互いにずらすことによって、ホワイトの視野角依存性を減少させるようにしていた。しかしながら、内部発光スペクトルのピーク波長と多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長とを互いにずらすようにして、ホワイトの視野依存性を減少するようにすると、光の取り出し効率が大幅に低下してしまう。
【００８６】
さらに、この発明の第１の実施の形態において、Ｒ発光では、ピーク波長より長波長側の波長域において、多重干渉フィルタスペクトルの透過率を大きくすることが好ましい。また、ＢおよびＧ発光では、ピーク波長より短波長側の波長域において、多重干渉フィルタスペクトルの透過率を大きくなるようにすることが好ましい。これにより、各色の色度をより深い色にすることができる。
【００８７】
２．第２の実施の形態
この発明の第２の実施の形態による有機ＥＬ素子について説明する。図１０はこの発明の第２の実施の形態による有機ＥＬ素子を示す。図１０に示す有機ＥＬ素子は、図１に示す第１の実施の形態による有機ＥＬ素子において、半透明反射層１４と第２電極１５と、第２電極１５の上端界面（例えば、大気層との界面）とで共振器構造を構成したものである。第２電極１５の端面と大気層との界面での反射率は１０％程度と大きく、ここでは、透明材料からなる第２電極１５を共振部とした共振器の効果を利用する。
【００８８】
このため、大気層と半透明反射層１４との間の距離、すなわち第２電極１５からなる共振部の光学的距離がＬ（ここでは、第１の実施の形態と区別してＬ２とする）となる。
【００８９】
なお、第２電極１５上に、この第２電極１５と同等の屈折率を有する透明誘電体からなるパッシベーション膜が設けられている場合には、このパッシベーション膜と第２電極１５とが共振部となる。その他のことは第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【００９０】
（効果）
この発明の第２の実施の形態による有機ＥＬ素子は、この発明の第１の実施の形態による有機ＥＬ素子と同様の効果を得ることができる。
【００９１】
３．第３の実施の形態
図１１はこの発明の第３の実施の形態による有機ＥＬ素子を示す。図１１に示す有機ＥＬ素子は、第１電極１２を光反射材料からなるカソード電極とし、第２電極１５を透明電極からなるアノード電極とし、第１電極１２側から順次有機発光層１３ｃ、正孔輸送層１３ｂおよびバッファ層１３ａを積層したものである。この場合、有機層１３と第２電極１５とを合わせて一つの共振部とし、有機発光層１３ｃで発生した光を有機層１３の下端（第１電極１２との境界面）と第２電極１５の上端（大気層との境界面）とで反射させる。有機層１３と第２電極１５との光学的距離がＬとなる。
【００９２】
なお、第２電極１５上に、この第２電極１５と同等の屈折率を有する透明誘電体からなるパッシベーション膜が設けられている場合には、このパッシベーション膜と第２電極１５とが共振部となる。その他のことは第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【００９３】
（効果）
この発明の第３の実施の形態による有機ＥＬ素子は、この発明の第１の実施の形態による有機ＥＬ素子と同様の効果を得ることができる。
【００９４】
４．第４の実施の形態
（表示装置の構成）
この発明の第４の実施の形態による表示装置について説明する。図１２は、この発明の第４の実施の形態による表示装置の断面構造を示す。この発明の第４の実施の形態による表示装置は、例えば、アクティブマトリックス型の表示装置であり、所謂、上面発光型（トップエミッション型）の表示装置である。
【００９５】
この表示装置は、基板１１上に少なくとも第１電極１２、有機層１３、第１電極１５とが順次積層された積層構造の有機ＥＬ素子２１を有する。この有機ＥＬ素子２１としては、第１〜第３の実施の形態の有機ＥＬ素子を用いることができる。
【００９６】
有機ＥＬ素子２１では、第１電極１２との間に、必要な電圧−電流を加えると、第１電極１２から正孔が第２電極１５から電子が発光層１３ｃに注入され、発光層１３ｃで正孔と電子とが再結合することにより発光する。なお、有機ＥＬ素子２１の構成については、上述したので、詳細な説明を省略する。
【００９７】
第２電極１５上には、パッシベーション膜３１が設けられ、このパッシベーション膜３１上に、熱硬化型樹脂、紫外線硬化型樹脂などの電離放射線硬化型樹脂などの接着層１７が設けられている。この接着層１７に対して、ガラスなどの封止基板１８が全面にわたって貼り合わされることにより、有機ＥＬ素子２１を封止している。有機ＥＬ素子２１は、基板１１に形成されたＴＦＴ層１９上に、マトリックス状に複数個配置されている。
【００９８】
ＴＦＴ層１７には、有機ＥＬ素子２１を駆動するための薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Thin Film Transister）が配置されている。薄膜トランジスタは、例えば、プラズマＣＶＤによる製膜とフォトリソグラフィによるパターン形成を繰り返すことにより形成される。
【００９９】
表示装置の１画素は、Ｒサブ画素、Ｇサブ画素およびＢサブ画素の３つのサブ画素で構成され、有機ＥＬ素子２１Ｒ、有機ＥＬ素子２１Ｂおよび有機ＥＬ素子２１Ｇは、それぞれ１つのサブ画素を構成する。有機ＥＬ素子２１Ｒは、赤色光Ｒを発光しＲサブ画素を構成する。有機ＥＬ素子２１Ｇは、緑色光Ｇを発光しＧサブ画素を構成する。有機ＥＬ素子２１Ｂは、青色光Ｂを発光しＢサブ画素を構成する。各有機ＥＬ素子２１は、薄膜トランジスタに接続され、発光のＯＮおよびＯＦＦが制御される。
【０１００】
（効果）
この発明の第４の実施の形態による表示装置では、ホワイトの視野角依存性を大幅に減少させることができる。また、光の取り出し効率も優れた特性を有する。
【０１０１】
５．他の実施の形態（変形例）
この発明の実施の形態について、具体的に説明したが、この発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【０１０２】
例えば、上述の実施の形態において挙げた数値、構造、形状、材料等はあくまでも例にすぎず、必要に応じて、これらと異なる数値、構造、形状、材料等を用いてもよい。
【０１０３】
例えば、第１の実施の形態においては、アノード電極を、高仕事関数の金属膜からなる第１電極１２で構成したが、アノード電極は、誘電体多層膜やアルミニウム（Ａｌ）等の反射膜の上部に透明導電膜を重ねた２層構造にしてもよい。この場合、この反射膜がこの発明における第１電極となる。そして、透明導電膜は、共振部の一部を構成するものとなる。
【０１０４】
また、第３の実施の形態において、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｒ等の高仕事関数を有する材料からなる半透明反射層（図示せず）を、有機層１３と第２電極１５との間に設けてもよい。この場合は、共振部の構造は、第１の実施の形態および第２の実施の形態と同様になる。
【０１０５】
さらに、第１〜第３の実施の形態においては、この発明を上面発光型の有機ＥＬ素に適用した場合について説明したが、この発明は、透明な基板１１を用いた透過型の有機ＥＬ素子に適用することも可能である。また、基板１１上の薄膜トランジスタに接続された有機ＥＬ素子にも適用することが可能である。
【０１０６】
また、必要に応じて、第１〜第３の各実施の形態を組み合わせて有機ＥＬ素子を構成することも可能である。例えば、第２の実施の形態を第１の実施の形態と組み合わせて有機ＥＬ素子を構成してもよい。
【０１０７】
また、第２の実施の形態で説明した共振部の構成は、有機層１３からなる共振部にも適用可能である。しかし、第２の実施の形態で説明した共振部は、その膜厚が比較的厚くなることを考慮すると、膜厚が厚くなる方向への自由度が比較的高い第２電極１５を共振部とする構成に好適である。また、第１の実施の形態で説明した共振部の構造は、第２電極１５（およびその上部のパッシベーション膜）からなる共振部にも適用可能である。
【０１０８】
また、（式３）の整数項ｍはＲＧＢ各色で視野角特性が同様の変化をすることから、同一であることが望ましいが、この発明を用いることで、０と１や１と２などの異なる整数の組み合わせを採用することが可能である。
【符号の説明】
【０１０９】
１１・・・基板
１２・・・第１電極
１３・・・有機層
１３ａ・・・バッファ層
１３ｂ・・・正孔輸送層
１３ｃ・・・有機発光層
１４・・・半透明反射層
１５・・・第２電極
１７・・・接着層
１８・・・封止基板
１９・・・ＴＦＴ層
２１・・・有機ＥＬ素子
３１・・・パッシベーション膜
【技術分野】
【０００１】
この発明は、表示素子および表示装置に関する。さらに詳しくは、光共振器構造を有する有機ＥＬ素子などの表示素子およびこれを用いた有機ＥＬディスプレイなどの表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶ディスプレイに代わる表示装置として、有機ＥＬ（Electro Luminescence）素子を用いた有機ＥＬディスプレイが注目されている。有機ＥＬディスプレイは、有機材料に電流を流すことで材料自らが発光する自発光型ディスプレイで、バックライトが不要であることに加え、優れた色再現性や高コントラスト、動画に適した応答性、広視野角などの優れた特徴を有している。
【０００３】
有機ＥＬディスプレイに用いる有機ＥＬ素子は、陽極と陰極との間に有機層を配置しており、陽極から正孔が有機層に注入され、陰極から電子が有機層に注入されて、正孔と電子が再結合する部分で光を放出する。有機層は、例えば、正孔と電子が再結合する部分の発光層、陽極から正孔を受け取って発光層まで輸送するために設けられる正孔輸送層、陰極から電子を受け取って発光層まで輸送する電子輸送層などが積層された構造を有する。
【０００４】
有機ＥＬディスプレイでは、有機層と陽極または陰極などとで共振器構造を形成することにより光出力を向上させて消費電力を低減させ、また、多重干渉フィルタにより色純度を上げ、色再現範囲を拡大させたディスプレイが、実用化されている。（例えば特許文献１〜４参照）
【０００５】
共振器構造を備えた有機ＥＬディスプレイでは、ピーク強度が高く幅が狭い光を取り出すことができるので、色純度を上げ、色再現範囲を拡大させることができる。一方、共振器構造を備えた有機ＥＬディスプレイでは、取り出される光のピーク幅が狭くなると、発光面を斜め方向から見た場合に、光の波長が大きくシフトし、発光強度が低下する等の視野角依存性が高くなる。
【０００６】
視野角依存性を改善するため、例えば特許文献５には、発光層の発光主波長よりも厚く、且つ不均一な厚さであり、光透過性反射電極および反射層間で発生しうる光干渉を解消する干渉解消層を設ける技術が記載されている。また、例えば特許文献６には、光散乱性および光反射性を有する層を形成することによって、発光輝度および発光色の角度依存性を小さくする技術が記載されている。
【０００７】
また、例えば、特許文献７には、多重干渉効果を用いた場合のホワイト視野角を改善する技術が開示されている。この技術では、内部発光スペクトルのピーク波長と多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長とを互いにずらすことにより、知覚上非常に認識されやすいホワイトについて視野角依存性を問題ないレベルにする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−２９４４２１号公報
【特許文献２】特開２００７−１３４３４５号公報
【特許文献３】特開２００８−５２４８１９号公報
【特許文献４】特開２００８−５２３５５１号公報
【特許文献５】特開２００８−１４０７１４号公報
【特許文献６】再表２００５／０９４１３０号公報
【特許文献７】特許第３５０８７４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献７に記載の技術では、ホワイトの視野角依存性を重視して、内部発光スペクトルのピーク波長と多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長とを互いにずらすため、光の取り出し効率が低下する。特許文献７に記載の技術では、ホワイトの視野角依存性を改善できるが、その一方で光の取り出し効率が低下し、消費電力が上昇する。
【００１０】
したがって、この発明の目的は、ホワイトの視野角依存性を改善することができ、且つ光の取り出し効率が優れた表示素子および表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決するために、第１の発明は、第１電極と、第２電極と、第１電極と第２電極との間に設けられ、発光層を含む有機層とを備え、第１電極および第２電極のうちの光が取り出される方のものおよび有機層の少なくとも一方が、発光層で発光した光を共振させる共振構造の共振部となるように構成され、発光層の内部発光スペクトルのピーク波長と、共振部による多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長とを一致させ、共振部による多重干渉フィルタスペクトルの形状を、ピーク位置を維持したまま変えることによって、視野角が６０°のときのホワイトの色ずれΔｕｖを０．０１５以下とした表示素子である。
【００１２】
第２の発明は、光反射材料からなる第１電極と、透明材料からなる第２電極と、第１電極と第２電極との間に設けられ、発光層を含む有機層とを備え、第２電極および有機層の少なくとも一方が、発光層で発光した光を共振させる共振構造の共振部となるように構成され、発光層の内部発光スペクトルのピーク波長と、共振部による多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長とを一致させ、共振部による多重干渉フィルタスペクトルの形状を、ピーク位置を維持したまま変えることによって、視野角が６０°のときのホワイトの色ずれΔｕｖを０．０１５以下とした表示素子である。
【００１３】
第３の発明は、基板上に積層された光反射材料からなる第１電極と、第１電極上に積層された発光層を含む有機層と、有機層上に積層された透明材料からなる第２電極とを備え、第２電極および有機層の少なくとも一方が、発光層で発光した光を共振させる共振構造の共振部となるように構成され、発光層の内部発光スペクトルのピーク波長と、共振部による多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長とを一致させ、共振部による多重干渉フィルタスペクトルの形状を、ピーク位置を維持したまま変えることによって、視野角が６０°のときのホワイトの色ずれΔｕｖを０．０１５以下とした表示素子である。
【００１４】
第４の発明は、第１電極と、第２電極と、第１電極と第２電極との間に設けられ、発光層を含む有機層とを備え、第１電極および第２電極のうちの光が取り出される方のものおよび有機層の少なくとも一方が、発光層で発光した光を共振させる共振構造の共振部となるように構成され、発光層の内部発光スペクトルのピーク波長と、共振部による多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長とを一致させ、共振部による多重干渉フィルタスペクトルの形状を、ピーク位置を維持したまま変えることによって、視野角が６０°のときのホワイトの色ずれΔｕｖを０．０１５以下とした表示素子を備えた表示装置である。
【００１５】
第５の発明は、光反射材料からなる第１電極と、透明材料からなる第２電極と、第１電極と第２電極との間に設けられ、発光層を含む有機層とを備え、第２電極および有機層の少なくとも一方が、発光層で発光した光を共振させる共振構造の共振部となるように構成され、発光層の内部発光スペクトルのピーク波長と、共振部による多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長とを一致させ、共振部による多重干渉フィルタスペクトルの形状を、ピーク位置を維持したまま変えることによって、視野角が６０°のときのホワイトの色ずれΔｕｖを０．０１５以下とした表示素子を備えた表示装置である。
【００１６】
第６の発明は、基板上に積層された光反射材料からなる第１電極と、第１電極上に積層された発光層を含む有機層と、有機層上に積層された透明材料からなる第２電極とを備え、第２電極および有機層の少なくとも一方が、発光層で発光した光を共振させる共振構造の共振部となるように構成され、発光層の内部発光スペクトルのピーク波長と、共振部による多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長とを一致させ、共振部による多重干渉フィルタスペクトルの形状を、ピーク位置を維持したまま変えることによって、視野角が６０°のときのホワイトの色ずれΔｕｖを０．０１５以下とした表示素子を備えた表示装置である。
【００１７】
第１〜第６の発明では、発光層の内部発光スペクトルのピーク波長と、共振部による多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長とを一致させ、共振部による多重干渉フィルタスペクトルの形状を、ピーク位置を維持したまま変えるようにしている。これにより、光の取り出し効率の低下を最小限に抑え、視野角依存性があるときの輝度変動量のＲＧＢバランスを調整することができる。よって、ホワイトの視野角依存性を改善でき、且つ、優れた光の取り出し効率を得ることができる。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、ホワイトの視野角依存性を改善することができ、且つ、優れた光の取り出し効率を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の第１の実施の形態による有機ＥＬ素子を示す要部断面図である。
【図２】この発明の第１の実施の形態による有機ＥＬ素子との比較例の有機ＥＬ素子（Ｇ発光）の視野角依存性を示す略線図である。
【図３】この発明の第１の実施の形態による有機ＥＬ素子との比較例の有機ＥＬ素子の視野角依存性を示す略線図である。
【図４】この発明の第１の実施の形態による有機ＥＬ素子（Ｇ発光）の視野角依存性を示す略線図である。
【図５】共振部による多重干渉フィルタスペクトルを説明するための概念図である。
【図６】共振部の構成例を説明するための断面図である。
【図７】従来構造の内部発光スペクトルおよび取り出される光のスペクトルを示す略線図である。
【図８】この発明の第１の実施の形態による有機ＥＬ素子と従来構造の取り出される光のスペクトルを示す略線図である。
【図９】この発明の第１の実施の形態および従来の有機ＥＬ素子のΔｕｖ視野角特性を示す略線図である。
【図１０】この発明の第２の実施の形態による有機ＥＬ素子を示す要部断面図である。
【図１１】この発明の第３の実施の形態による有機ＥＬ素子を示す要部断面図である。
【図１２】この発明の第４の実施の形態による表示装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。以下に説明する実施の形態は、この発明の具体的な例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、この発明の範囲は、以下の説明において、特にこの発明を限定する旨の記載がない限り、実施の形態に限定されないものとする。なお、説明は、以下の順序で行い、実施の形態の全図において、同一または対応する部分には同一の符号を付す。
１．第１の実施の形態（有機ＥＬ素子の第１の例）
２．第２の実施の形態（有機ＥＬ素子の第２の例）
３．第３の実施の形態（有機ＥＬ素子の第３の例）
４．第４の実施の形態（有機ＥＬ素子を用いた表示装置の例）
５．他の実施の形態（変形例）
【００２１】
１．第１の実施の形態
（有機ＥＬ素子の構成）
この発明の第１の実施の形態による有機ＥＬ素子の構成について説明する。図１は、有機ＥＬ素子の断面構造を示す。この有機ＥＬ素子は、いわゆる上面発光型の有機ＥＬ素子であり、基板１１上に、下層から順に第１電極１２、有機層１３、半透明反射層１４および第２電極１５が順次積層された構成になっている。有機層１３は、バッファ層１３ａ、正孔輸送層１３ｂおよび電子輸送層を兼ねた有機発光層１３ｃとが、基板１１側からこの順で積層された構成となっている。
【００２２】
詳細は後述するが、この有機ＥＬ素子は、第１電極１２と有機層１３との界面と、半透明反射層１４と有機層１３との界面との間で、有機発光層１３ｃで発光した光を共振させて、第２の電極１５側から光を取り出す共振器構造とされている。
【００２３】
[基板]
基板１１は、例えば、透明ガラス基板や半導体基板等で構成され、フレキシブルなものであってもよい。
【００２４】
[第１電極]
第１電極１２は、反射層を兼ねたアノード電極として用いられるものである。第１電極１２は、例えば白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、クロム（Ｃｒ）、またはタングステン（Ｗ）等の光反射材料で構成されている。また、第１電極１２の膜厚としては、１００ｎｍ〜３００ｎｍの範囲に設定されていることが好ましい。
【００２５】
[有機層]
有機層１３は、例えば、バッファ層１３ａ、正孔輸送層１３ｂおよび電子輸送層を兼ねた有機発光層１３ｃを下層から順次積層した構造を有する。なお、電子輸送層は有機発光層１３ｃとは別の層として設けてもよい。バッファ層１３ａはリークを防止するための層である。バッファ層１３ａは、例えば、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ〔４，４’，４’’−ｔｒｉｓ（３−ｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｏ）ｔｒｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ；４，４’，４’’−トリス［３−メチルフェニル（フェニル）アミノ］トリフェニルアミン〕、２−ＴＮＡＴＡ〔４，４’,４’’−ｔｒｉｓ（２−ｎａｐｈｔｙｌｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｏ）ｔｒｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ；４，４’,４’’−トリス［２−ナフチル（フェニル）アミノ］トリスフェニルアミン〕等で構成される。
【００２６】
なお、バッファ層１３ａはリークが支障のないレベルであれば省略してもよい。また、正孔輸送層１３ｂは、例えばα−ＮＰＤ〔Ｎ，Ｎ’−ｄｉ（１−ｎａｐｈｔｈｙｌ）−Ｎ，Ｎ’−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−（１，１’−ｂｉｐｈｅｎｙｌ）−４，４’−ｄｉａｍｉｎｅ；Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン〕で構成される。そして、有機発光層１３ｃは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）それぞれの発光色を有する各発光材料で構成され、例えばＧの発光色を有する発光材料としてはＡｌｑ３（トリスキノリノールアルミニウム錯体）を用いる。
【００２７】
有機層１３を構成する各層の膜厚は、例えば、バッファ層１３ａが１５ｎｍ〜３００ｎｍ、正孔輸送層１３ｂが１５ｎｍ〜１００ｎｍ、有機発光層１３ｃが１５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲に設定されることが好ましい。ただし、有機層１３およびこれを構成する各層の膜厚は、その光学的膜厚が後に説明する値になるように設定される。
【００２８】
[半透明反射層]
半透明反射層１４は、カソード電極を構成するものである。半透明反射層１４は、例えば、マグネシウム（Ｍｇ）、銀（Ａｇ）、またはこれらの合金などで構成される。半透明反射層１４の膜厚としては、例えば５ｎｍ〜５０ｎｍの範囲に設定されていることが好ましい。
【００２９】
[第２電極]
第２電極１５は、一般的に透明電極として用いられている材料で構成される。このような材料としては、例えば酸化インジウムスズ（Indium Tin Oxide：ＩＴＯ）やインジウムと亜鉛の酸化物などが挙げられる。第２電極１５の膜厚は、例えば３０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲に設定される。
【００３０】
第２電極１５上には、透明誘電体からなるパッシベーション膜（図示省略）が設けられている。この透明誘電体は、好ましくは第２電極１５を構成する材料と同程度の屈折率を有するものとなる。このような材料としては、酸化シリコン（ＳｉＯ2）、窒化シリコン（ＳｉＮ）などを用いることができる。パッシベーション膜は、例えば５００ｎｍ〜１００００ｎｍの膜厚で成膜される。
【００３１】
[共振器構造]
この有機ＥＬ素子では、光反射材料からなる第１電極１２と有機層１３と半透明反射層１４とで共振器構造が構成されており、有機層１３が共振部となっている。
【００３２】
第１電極１２と半透明反射層１４との間の光学的距離、すなわち有機層１３からなる共振部の光学的膜厚をＬとする。有機発光層１３ｃで発生した光ｈが第１電極１２および半透明反射層１４で反射する際に生じる位相シフトをΦラジアンとする。有機発光層１３ｃで発光する光ｈの波長をλとすると、多重干渉の１回分の位相遅れ量δは、下記（式１）で表される。
【００３３】
δ＝２π・２Ｌ／λ＋Φ・・・（式１）
【００３４】
また下記（式２）が成立するλは、狭帯域フィルタである多重干渉フィルタのピーク波長となる。
【００３５】
δ＝２π・ｍ（ただし、ｍは整数である）・・・（式２）
【００３６】
（式２）が成立するλをλｍａｘとし、（式１）および（式２）から下記（式３）が得られる。光学的距離Ｌは（式３）を満たすように設定される。
【００３７】
２Ｌ／λｍａｘ＋Φ／２π＝ｍ・・・（式３）
【００３８】
有機層１３を構成する各層の膜厚は、（式３）を満たすように設定されている。共振部の光学的距離Ｌは、有機層１３を構成する各層（この第１の実施の形態においては、バッファ層１３ａ、正孔輸送層１３ｂおよび有機発光層１３ｃ）の各屈折率ｎ１、ｎ２、・・・、ｎｋと、膜厚ｄ１、ｄ２、・・・、ｄｋとから、下記（式４）のように求められる。
【００３９】
Ｌ＝ｎ１×ｄ１＋ｎ２×ｄ２＋・・・＋ｎｋ×ｄｋ・・・（式４）
【００４０】
光学的距離Ｌの計算の１例を挙げる。例えば、有機層１３が以下のように構成されている場合のＬの計算の例について説明する。
【００４１】
バッファ層１３ａ：
材料：２−ＴＮＡＴＡ、膜厚ｄ１＝３２ｎｍ、屈折率ｎ１＝１．９
正孔輸送層１３ｂ：
材料：α―ＮＰＤ、膜厚ｄ２＝３０ｎｍ、屈折率ｎ２＝１．８
有機発光層１３ｃ：
材料：Ａｌｑ３、膜厚ｄ３＝５０ｎｍ、屈折率ｎ３＝１．７
【００４２】
このとき、有機層１３の光学的距離Ｌは、Ｌ＝１．９×３２＋１．８×３０＋１．７×５０＝２００ｎｍとなる。
【００４３】
また、有機発光層１３ｃで発生した光ｈが第１電極１２および半透明反射層１４で反射する際に生じる位相シフトΦは、次のようにして導出される。すなわち、まず、基板（例えば、Ｓｉ基板）上に反射層（Ｃｒ等）または半透明反射層（Ｍｇ、Ａｇ、Ｍｇ−Ａｇ合金等）を２００ｎｍ以上の膜厚に成膜し、分光エリプソメトリー測定装置（例えば、ＳＯＰＲＡ社製のもの等）を用いてこれらの反射層または半透明反射層の屈折率ｎおよび吸収係数ｋを求める。
【００４４】
反射層側の位相シフトは、そのｎ、ｋと、この反射層と接している有機層の屈折率ｎとを用いて計算することができる（例えば、Principles of Optics,MaxBorn and Emil Wolf,1974(PERGAMON PRESS）等参照）。
【００４５】
また、半透明反射層側の位相シフトも同様に、そのｎ、ｋと、この半透明反射層と接している有機層の屈折率ｎ、半透明反射層の膜厚、その上方の各透明膜の屈折率および膜厚とを用いて計算することができる。なお、有機層、各透明膜の屈折率も分光エリプソメトリー測定装置を用いて測定可能である。
【００４６】
上記の２つの位相シフトの和がΦである。Φの値の一例を挙げると、λ＝５３５ｎｍに対してΦ＝−４．７ラジアンである。
【００４７】
[有機ＥＬ素子の特徴]
この発明の第１の実施の形態による有機ＥＬ素子では、発光層の内部発光スペクトルのピーク波長と、共振部による多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長とを一致させている。そして、共振部による多重干渉フィルタスペクトルの形状を、ピーク位置を維持したまま変えることによって、視野角が６０°のときのホワイトの色ずれΔｕｖを０．０１５以下としている。なお、発光層の内部スペクトルとは、発光層で発光させた光を多重干渉させずに取り出した光のスペクトルのことである。
【００４８】
この有機ＥＬ素子において、ホワイトの色ずれΔｕｖの上限値を０．０１５としたことの技術的意義は、以下の通りである。ＴＶモニターや、プロジェクターなどの色再現範囲を重視するディスプレイにおいては、ホワイトのばらつきを３〜５ＪＮＤ（ジェンド）に抑える必要がある。その範囲はｕｖ単位で０．０１１以上０．０１９以下であり、中心値は０．０１５となる。したがって、０．０１５が色ずれに関する人間感覚の許容限度であると考えられる。
【００４９】
この発明の第１の実施の形態の有機ＥＬ素子の特徴について具体例１〜具体例３を挙げて説明する。なお、具体例３がこの発明に対応するものであり、具体例１および具体例２はこの発明の理解を容易にするために例示する比較例である。
【００５０】
＜具体例１＞
図２は、内部発光スペクトルのピーク波長と共振部による多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長とを一致させたときの緑色発光色の取り出される光のスペクトルの視野角依存性を計算したものである。ただし（式３）においてｍ＝１である。なお、この例は、光の取り出し効率を最大にとったものである。
【００５１】
図２において、Initialが示す発光スペクトルが内部発光スペクトルである。０°が示す発光スペクトルが、視野角０°における、内部発光スペクトルと共振部による多重干渉フィルタスペクトルとを掛け合わせることにより取り出される光のスペクトルである。３０°に示す発光スペクトルが、視野角３０°における、内部発光スペクトルと共振部による多重干渉フィルタスペクトルとを掛け合わせることにより取り出される光のスペクトルである。６０°に示す発光スペクトルが、視野角６０°における、内部発光スペクトルと共振部による多重干渉フィルタスペクトルとを掛け合わせることにより取り出される光のスペクトルである。（以下の図３〜図４でも同様）
【００５２】
具体例１では、図２からわかるように、視野角が大きくなるに従って、取り出される光のスペクトルのピークは短波長側にシフトし、ピーク強度も減少している。
【００５３】
＜具体例２＞
図３は、共振部による多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長を内部発光スペクトルのピーク波長よりも−１０ｎｍ短波長側にシフトした場合において、緑色発光色の取り出される光のスペクトルの視野角依存性を計算したものである。ただし（式３）においてｍ＝１である。
【００５４】
具体例２では、共振部の光学的距離Ｌに、具体例１の共振部の光学的距離Ｌとは異なる光学的距離Ｌを選び、これにより、多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長を内部発光スペクトルのピーク波長よりも−１０ｎｍ短波長側にシフトするようにしている。
【００５５】
図３からわかるように、具体例１と比べて、この例では、取り出される光のスペクトルは、短波長側へシフトするとともに、ピーク強度が低下している。
【００５６】
＜具体例３＞
図４は、内部発光スペクトルのピーク波長と共振部による多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長とを一致させ、発光層１３ｃの位置をシフトさせた場合に、緑色発光色の取り出される光のスペクトルの視野角依存性を計算したものである。ただし（式３）においてｍ＝１である。なお、具体例３では、発光層１３ｃの位置を厚さ方向でシフトさせ、共振部による多重干渉フィルタスペクトルの形状を、ピーク位置を維持したまま変えるようにしている。
【００５７】
具体例３では、発光層１３ｃの位置を厚さ方向（基板１１側または基板１１とは反対側）でシフトさせることによって、視野角６０°において、視野角０°の輝度に対する輝度低下を、具体例２と同様にしている（後述するが、具体的には４０％に低下）。なお、このとき、発光層１３ｃの位置をシフトする前と、発光層１３ｂの位置をシフトする前とで、共振部の光学的距離Ｌを一定にしている。
【００５８】
図４からわかるように、具体例３では、取り出される光のスペクトルのピーク強度の低下は、具体例２と比べて僅かである。
【００５９】
表１に、具体例１、具体例２および具体例３における、輝度変動量を計算したものを示す。
【００６０】
【表１】
【００６１】
表１に示すように、具体例２では、視野角６０°の輝度を、視野角０°の輝度に対して４０％にするために、内部発光スペクトルのピーク波長から、−１０ｎｍ短波長側へ多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長をシフトしている。具体例２では、視野角０°の輝度が、ピーク波長のシフト量０ｎｍの具体例１の視野角０°の輝度に対して、１２％低下する。
【００６２】
一方、表１に示すように、具体例３では、発光層１３ｃの位置を厚さ方向でシフトさせることより、視野角６０°での輝度を、視野角０°に対する輝度に対して４０％にしている。このとき、具体例３では、具体例１に対する視野角０°の輝度低下を５％に抑えることができる。すなわち、具体例３では、ピーク強度の低下を僅かにして、視野角を大きくしたときの輝度変動量を制御できる。
【００６３】
一方、ホワイトの色度は、ＲＧＢ単色の色度と、ホワイト輝度バランスとが与えられて決定される。すなわち、ＲＧＢ単色の色度をそれぞれ、Ｒ：（ｘｒ，ｙｒ）、Ｇ：（ｘｇ，ｙｇ）、Ｂ：（ｘｂ，ｙｂ）とし、ホワイト輝度バランスをＹｒ：Ｙｇ：Ｙｂ（ただし、Ｙｒ＋Ｙｇ＋Ｙｂ＝１）とする。
【００６４】
この場合、ホワイトの色度（ｘｗ，ｙｗ）は、ｘｗ＝ｘｗ´／（ｘｗ´＋１＋ｚｗ´）、ｙｗ＝１／（ｘｗ´＋１＋ｚｗ´）できる。ただし、ｘｗ´＝ｘｒ×Ｙｒ／ｙｒ＋ｘｇ×Ｙｇ／ｙｇ＋ｘｂ×Ｙｂ／ｙｂ、ｚｗ´＝（１−ｘｒ−ｙｒ）×Ｙｒ／ｙｒ＋（１−ｘｇ−ｙｇ）×Ｙｇ／ｙｇ＋（１−ｘｂ−ｙｂ）×Ｙｂ／ｙｂである。
【００６５】
視野角が変わったときには、単色の色度（ｘｒ，ｙｒ）、（ｘｇ，ｙｇ）、（ｘｂ，ｙｂ）が短波長側に変化するとともに、輝度も変動して、ホワイト輝度バランスＹｒ：Ｙｇ：Ｙｂが変化し、上式に従ってホワイトの色度がずれる。そこで、視野角があるときの輝度変動量を変化させて、ホワイト輝度バランスの変化量を調整することにより、ホワイトの色ずれを改善する。
【００６６】
この発明の第１の実施の形態では、内部発光スペクトルのピーク波長と共振部による多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長とを一致させ、共振部による多重干渉フィルタスペクトルの形状を、ピーク位置を維持したまま変えるようにしている。これにより、多重干渉フィルタによる光束のロストを最小限に抑えつつ、視野角があるときの輝度変動量を変化させて、ホワイト輝度バランスの変化量を調整することにより、ホワイトの色ずれの視野角依存性を減少できる。
【００６７】
図５は、この発明の第１の実施の形態による有機ＥＬ素子の共振部による多重干渉フィルタスペクトルについて説明するための概念図である。図５に示すように、この発明の第１の実施の形態による有機ＥＬ素子では、共振部による多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長（（式３）におけるλｍａｘ）と、内部発光スペクトルのピーク波長とを一致させるようにしている。
【００６８】
そして、共振部による多重干渉フィルタスペクトルの形状を、ピーク位置を維持したまま変えるようにしている。すなわち、図５において、点線に示すピーク位置に、共振部による多重干渉フィルタスペクトルの透過率の最大値が常に存在するように、多重干渉フィルタスペクトルの透過率を変えるようにしている。
【００６９】
これにより、視野角があるときの輝度変動量を変化させて、ホワイト輝度バランスの変化量を調整し、多重干渉フィルタによる光束のロストを最小限に抑え、視野角があるときの、ホワイトの色ずれを改善するようにしている。この第１の実施の形態では、具体的には、視野角が６０°のときのホワイトの色ずれΔｕｖを０．０１５以下としている。
【００７０】
このときの、各発光色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の有機ＥＬ素子の各共振構造の一例の構成を以下に示す。なお、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、以下の図６に示す膜厚を示す。
【００７１】
Ｒ：Ｌ１＝２３０ｎｍ、Ｌ２＝４５ｎｍ、Ｌ３＝２０ｎｍ、Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＝２９５ｎｍ
Ｇ：Ｌ１＝１９０ｎｍ、Ｌ２＝３０ｎｍ、Ｌ３＝３０ｎｍ、Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＝２５０ｎｍ
Ｂ：Ｌ１＝１４０ｎｍ、Ｌ２＝３０ｎｍ、Ｌ３＝３０ｎｍ、Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＝２００ｎｍ
【００７２】
この例では、共振部による多重干渉フィルタによる光束のロストを最小限に抑えることができ、ホワイトの色ずれを改善できる。具体的には、視野角が６０°のときのホワイトの色ずれΔｕｖを０．０１５以下としている。
【００７３】
一方、例えば、背景技術で例示した特許文献７（特許第３５０８７４１号公報）に記載の例では、以下のようにして視野角があるときのホワイトの色ずれを改善している。すなわち、内部発光スペクトルのピーク波長と、多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長とを、互いにずらすようにして、視野角があるときの輝度変動量を変化させて、ホワイト輝度バランスの変化量を調整することにより、ホワイトの色ずれを改善する。
【００７４】
しかしながら、この例では、内部スペクトルのピーク波長と多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長とを互いにずらしているため、光束のロストが大きくなってしまい、光の取り出し効率が低下してしまう。
【００７５】
このときの、各発光色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の有機ＥＬ素子の各共振構造の一例の構成を示す。
【００７６】
Ｒ：Ｌ１＝２００ｎｍ、Ｌ２＝４５ｎｍ、Ｌ３＝４０ｎｍ、Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＝２８５ｎｍ
Ｇ：Ｌ１＝１８０ｎｍ、Ｌ２＝３０ｎｍ、Ｌ３＝５５ｎｍ、Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＝２６５ｎｍ
Ｂ：Ｌ１＝２０ｎｍ、Ｌ２＝３０ｎｍ、Ｌ３＝１４０ｎｍ、Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＝１９０ｎｍ
【００７７】
この例では、ホワイトの色ずれを改善できるが、光の取り出し効率が低下してしまう。
【００７８】
さらに、ホワイトの色ずれの改善結果の具体的な一例を図７〜図９を参照して説明する。図７に示すような内部発光スペクトルおよび取り出される光のスペクトルの場合、赤（Ｒ）の共振構造の発光層１３ｃの位置を＋１０ｎｍ、緑（Ｇ）の共振構造の発光層１３ｃの位置を＋１０ｎｍ、青（Ｂ）の共振構造の発光層１３ｃの位置を−１０ｎｍずらす。
【００７９】
なお、＋は上方（すなわち基板１１と反対側）、−は下方（すなわち基板１１側）である。また、図７において、添え字でＩｎｔｅｒｎａｌと表記するものは、内部発光スペクトルに対応し、添え字でｏｕｔｐｕｔと表記するものは、取り出される光のスペクトルに対応する。
【００８０】
図８に示すように、発光層１３ｃの位置を上記のようにずらすことで、発光層１３ｃの位置をずらす前の取り出される光のスペクトルと、発光層１３ｃの位置をずらした後の取り出される光のスペクトルとで形状が変化する。Ｒ形状変更、Ｇ形状変更、Ｂ形状変更で示すスペクトルが、発光層１３ｃの位置をずらした後の取り出される光のスペクトルである。なお、図８において、Ｒ従来、Ｇ従来、Ｂ従来で示す、取り出される光のスペクトルは、共振部による多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長と、内部発光スペクトルのピーク波長とを一致させて、光の取り出し効率を最大にした従来の共振構造に対応する。
【００８１】
このときのホワイトの色ずれを図９に示す。図９において線ｐは、発光層１３ｃの位置をずらした後のホワイトの色ずれを示す。図９において線ｑは、従来の共振構造のホワイトの色ずれを示す。
【００８２】
線ｐに示すように、発光層１３ｃの位置を上記のようにずらすことによって、ホワイトの色ずれは、視野角３０°でΔｕｖ＝０．０６、視野角６０°でΔｕｖ＝０．０１２となり、ホワイトの色ずれを減少させることができた。
【００８３】
すなわち、ホワイトの色ずれを、線ｑに示す、従来の共振構造のホワイトの色ずれに比べて大幅に減少させることができた。なお、発光層１３ｃの位置をずらすことにより、視野角があるときのホワイトの色ずれを改善しているので、発光位置の変更による、必要電流の増加はほとんどない。
【００８４】
（効果）
この発明の第１の実施の形態によれば、内部発光スペクトルのピーク波長と共振部による多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長とを一致させ、共振部による多重干渉フィルタスペクトルの形状を、ピーク位置を維持したまま変えるようにしている。これにより、輝度変動量のＲＧＢバランスを調整することができ、ホワイトの視野角依存性を大幅に減少させることができる。また、光の取り出し効率も優れた特性を有する。
【００８５】
なお、従来では、内部発光スペクトルのピーク波長と多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長とを互いにずらすことによって、ホワイトの視野角依存性を減少させるようにしていた。しかしながら、内部発光スペクトルのピーク波長と多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長とを互いにずらすようにして、ホワイトの視野依存性を減少するようにすると、光の取り出し効率が大幅に低下してしまう。
【００８６】
さらに、この発明の第１の実施の形態において、Ｒ発光では、ピーク波長より長波長側の波長域において、多重干渉フィルタスペクトルの透過率を大きくすることが好ましい。また、ＢおよびＧ発光では、ピーク波長より短波長側の波長域において、多重干渉フィルタスペクトルの透過率を大きくなるようにすることが好ましい。これにより、各色の色度をより深い色にすることができる。
【００８７】
２．第２の実施の形態
この発明の第２の実施の形態による有機ＥＬ素子について説明する。図１０はこの発明の第２の実施の形態による有機ＥＬ素子を示す。図１０に示す有機ＥＬ素子は、図１に示す第１の実施の形態による有機ＥＬ素子において、半透明反射層１４と第２電極１５と、第２電極１５の上端界面（例えば、大気層との界面）とで共振器構造を構成したものである。第２電極１５の端面と大気層との界面での反射率は１０％程度と大きく、ここでは、透明材料からなる第２電極１５を共振部とした共振器の効果を利用する。
【００８８】
このため、大気層と半透明反射層１４との間の距離、すなわち第２電極１５からなる共振部の光学的距離がＬ（ここでは、第１の実施の形態と区別してＬ２とする）となる。
【００８９】
なお、第２電極１５上に、この第２電極１５と同等の屈折率を有する透明誘電体からなるパッシベーション膜が設けられている場合には、このパッシベーション膜と第２電極１５とが共振部となる。その他のことは第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【００９０】
（効果）
この発明の第２の実施の形態による有機ＥＬ素子は、この発明の第１の実施の形態による有機ＥＬ素子と同様の効果を得ることができる。
【００９１】
３．第３の実施の形態
図１１はこの発明の第３の実施の形態による有機ＥＬ素子を示す。図１１に示す有機ＥＬ素子は、第１電極１２を光反射材料からなるカソード電極とし、第２電極１５を透明電極からなるアノード電極とし、第１電極１２側から順次有機発光層１３ｃ、正孔輸送層１３ｂおよびバッファ層１３ａを積層したものである。この場合、有機層１３と第２電極１５とを合わせて一つの共振部とし、有機発光層１３ｃで発生した光を有機層１３の下端（第１電極１２との境界面）と第２電極１５の上端（大気層との境界面）とで反射させる。有機層１３と第２電極１５との光学的距離がＬとなる。
【００９２】
なお、第２電極１５上に、この第２電極１５と同等の屈折率を有する透明誘電体からなるパッシベーション膜が設けられている場合には、このパッシベーション膜と第２電極１５とが共振部となる。その他のことは第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【００９３】
（効果）
この発明の第３の実施の形態による有機ＥＬ素子は、この発明の第１の実施の形態による有機ＥＬ素子と同様の効果を得ることができる。
【００９４】
４．第４の実施の形態
（表示装置の構成）
この発明の第４の実施の形態による表示装置について説明する。図１２は、この発明の第４の実施の形態による表示装置の断面構造を示す。この発明の第４の実施の形態による表示装置は、例えば、アクティブマトリックス型の表示装置であり、所謂、上面発光型（トップエミッション型）の表示装置である。
【００９５】
この表示装置は、基板１１上に少なくとも第１電極１２、有機層１３、第１電極１５とが順次積層された積層構造の有機ＥＬ素子２１を有する。この有機ＥＬ素子２１としては、第１〜第３の実施の形態の有機ＥＬ素子を用いることができる。
【００９６】
有機ＥＬ素子２１では、第１電極１２との間に、必要な電圧−電流を加えると、第１電極１２から正孔が第２電極１５から電子が発光層１３ｃに注入され、発光層１３ｃで正孔と電子とが再結合することにより発光する。なお、有機ＥＬ素子２１の構成については、上述したので、詳細な説明を省略する。
【００９７】
第２電極１５上には、パッシベーション膜３１が設けられ、このパッシベーション膜３１上に、熱硬化型樹脂、紫外線硬化型樹脂などの電離放射線硬化型樹脂などの接着層１７が設けられている。この接着層１７に対して、ガラスなどの封止基板１８が全面にわたって貼り合わされることにより、有機ＥＬ素子２１を封止している。有機ＥＬ素子２１は、基板１１に形成されたＴＦＴ層１９上に、マトリックス状に複数個配置されている。
【００９８】
ＴＦＴ層１７には、有機ＥＬ素子２１を駆動するための薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Thin Film Transister）が配置されている。薄膜トランジスタは、例えば、プラズマＣＶＤによる製膜とフォトリソグラフィによるパターン形成を繰り返すことにより形成される。
【００９９】
表示装置の１画素は、Ｒサブ画素、Ｇサブ画素およびＢサブ画素の３つのサブ画素で構成され、有機ＥＬ素子２１Ｒ、有機ＥＬ素子２１Ｂおよび有機ＥＬ素子２１Ｇは、それぞれ１つのサブ画素を構成する。有機ＥＬ素子２１Ｒは、赤色光Ｒを発光しＲサブ画素を構成する。有機ＥＬ素子２１Ｇは、緑色光Ｇを発光しＧサブ画素を構成する。有機ＥＬ素子２１Ｂは、青色光Ｂを発光しＢサブ画素を構成する。各有機ＥＬ素子２１は、薄膜トランジスタに接続され、発光のＯＮおよびＯＦＦが制御される。
【０１００】
（効果）
この発明の第４の実施の形態による表示装置では、ホワイトの視野角依存性を大幅に減少させることができる。また、光の取り出し効率も優れた特性を有する。
【０１０１】
５．他の実施の形態（変形例）
この発明の実施の形態について、具体的に説明したが、この発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【０１０２】
例えば、上述の実施の形態において挙げた数値、構造、形状、材料等はあくまでも例にすぎず、必要に応じて、これらと異なる数値、構造、形状、材料等を用いてもよい。
【０１０３】
例えば、第１の実施の形態においては、アノード電極を、高仕事関数の金属膜からなる第１電極１２で構成したが、アノード電極は、誘電体多層膜やアルミニウム（Ａｌ）等の反射膜の上部に透明導電膜を重ねた２層構造にしてもよい。この場合、この反射膜がこの発明における第１電極となる。そして、透明導電膜は、共振部の一部を構成するものとなる。
【０１０４】
また、第３の実施の形態において、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｒ等の高仕事関数を有する材料からなる半透明反射層（図示せず）を、有機層１３と第２電極１５との間に設けてもよい。この場合は、共振部の構造は、第１の実施の形態および第２の実施の形態と同様になる。
【０１０５】
さらに、第１〜第３の実施の形態においては、この発明を上面発光型の有機ＥＬ素に適用した場合について説明したが、この発明は、透明な基板１１を用いた透過型の有機ＥＬ素子に適用することも可能である。また、基板１１上の薄膜トランジスタに接続された有機ＥＬ素子にも適用することが可能である。
【０１０６】
また、必要に応じて、第１〜第３の各実施の形態を組み合わせて有機ＥＬ素子を構成することも可能である。例えば、第２の実施の形態を第１の実施の形態と組み合わせて有機ＥＬ素子を構成してもよい。
【０１０７】
また、第２の実施の形態で説明した共振部の構成は、有機層１３からなる共振部にも適用可能である。しかし、第２の実施の形態で説明した共振部は、その膜厚が比較的厚くなることを考慮すると、膜厚が厚くなる方向への自由度が比較的高い第２電極１５を共振部とする構成に好適である。また、第１の実施の形態で説明した共振部の構造は、第２電極１５（およびその上部のパッシベーション膜）からなる共振部にも適用可能である。
【０１０８】
また、（式３）の整数項ｍはＲＧＢ各色で視野角特性が同様の変化をすることから、同一であることが望ましいが、この発明を用いることで、０と１や１と２などの異なる整数の組み合わせを採用することが可能である。
【符号の説明】
【０１０９】
１１・・・基板
１２・・・第１電極
１３・・・有機層
１３ａ・・・バッファ層
１３ｂ・・・正孔輸送層
１３ｃ・・・有機発光層
１４・・・半透明反射層
１５・・・第２電極
１７・・・接着層
１８・・・封止基板
１９・・・ＴＦＴ層
２１・・・有機ＥＬ素子
３１・・・パッシベーション膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極と、
第２電極と、
上記第１電極と上記第２電極との間に設けられ、発光層を含む有機層とを備え、
上記第１電極および上記第２電極のうちの光が取り出される方のものおよび上記有機層の少なくとも一方が、上記発光層で発光した光を共振させる共振構造の共振部となるように構成され、
上記発光層の内部発光スペクトルのピーク波長と、上記共振部による多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長とを一致させ、
上記共振部による多重干渉フィルタスペクトルの形状を、ピーク位置を維持したまま変えることによって、視野角が６０°のときのホワイトの色ずれΔｕｖを０．０１５以下とした表示素子。
【請求項２】
光反射材料からなる第１電極と、
透明材料からなる第２電極と、
上記第１電極と上記第２電極との間に設けられ、発光層を含む有機層とを備え、
上記第２電極および上記有機層の少なくとも一方が、上記発光層で発光した光を共振させる共振構造の共振部となるように構成され、
上記発光層の内部発光スペクトルのピーク波長と、上記共振部による多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長とを一致させ、
上記共振部による多重干渉フィルタスペクトルの形状を、ピーク位置を維持したまま変えることによって、視野角が６０°のときのホワイトの色ずれΔｕｖを０．０１５以下とした表示素子。
【請求項３】
基板上に積層された光反射材料からなる第１電極と、
該第１電極上に積層された発光層を含む有機層と、
該有機層上に積層された透明材料からなる第２電極とを備え、
上記第２電極および上記有機層の少なくとも一方が、上記発光層で発光した光を共振させる共振構造の共振部となるように構成され、
上記発光層の内部発光スペクトルのピーク波長と、上記共振部による多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長とを一致させ、
上記共振部による多重干渉フィルタスペクトルの形状を、ピーク位置を維持したまま変えることによって、視野角が６０°のときのホワイトの色ずれΔｕｖを０．０１５以下とした表示素子。
【請求項４】
上記発光層で発生した光が上記共振部の両端で反射する際に生じる位相シフトをΦラジアン、上記共振部の光学的距離をＬ、上記発光層で発生した光のうちの取り出したい光のスペクトルのピーク波長をλｍａｘとした場合、下記の式を満たすように構成された請求項１〜３の何れか一項記載の表示素子。
（式）
２Ｌ／λｍａｘ＋Φ／２π＝ｍ
（ただし、ｍは整数である）
【請求項５】
ｍ＝０または１である請求項４記載の表示素子。
【請求項６】
上記第１電極、上記有機層および上記第２電極が、基板上にこの順で積層された構造を有する請求項１記載の表示素子。
【請求項７】
第１電極と、
第２電極と、
上記第１電極と上記第２電極との間に設けられ、発光層を含む有機層とを備え、
上記第１電極および上記第２電極のうちの光が取り出される方のものおよび上記有機層の少なくとも一方が、上記発光層で発光した光を共振させる共振構造の共振部となるように構成され、
上記発光層の内部発光スペクトルのピーク波長と、上記共振部による多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長とを一致させ、
上記共振部による多重干渉フィルタスペクトルの形状を、ピーク位置を維持したまま変えることによって、視野角が６０°のときのホワイトの色ずれΔｕｖを０．０１５以下とした表示素子
を備えた表示装置。
【請求項８】
光反射材料からなる第１電極と、
透明材料からなる第２電極と、
上記第１電極と上記第２電極との間に設けられ、発光層を含む有機層とを備え、
上記第２電極および上記有機層の少なくとも一方が、上記発光層で発光した光を共振させる共振構造の共振部となるように構成され、
上記発光層の内部発光スペクトルのピーク波長と、上記共振部による多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長とを一致させ、
上記共振部による多重干渉フィルタスペクトルの形状を、ピーク位置を維持したまま変えることによって、視野角が６０°のときのホワイトの色ずれΔｕｖを０．０１５以下とした表示素子
を備えた表示装置。
【請求項９】
基板上に積層された光反射材料からなる第１電極と、
該第１電極上に積層された発光層を含む有機層と、
該有機層上に積層された透明材料からなる第２電極とを備え、
上記第２電極および上記有機層の少なくとも一方が、上記発光層で発光した光を共振させる共振構造の共振部となるように構成され、
上記発光層の内部発光スペクトルのピーク波長と、上記共振部による多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長とを一致させ、
上記共振部による多重干渉フィルタスペクトルの形状を、ピーク位置を維持したまま変えることによって、視野角が６０°のときのホワイトの色ずれΔｕｖを０．０１５以下とした表示素子
を備えた表示装置。
【請求項１】
第１電極と、
第２電極と、
上記第１電極と上記第２電極との間に設けられ、発光層を含む有機層とを備え、
上記第１電極および上記第２電極のうちの光が取り出される方のものおよび上記有機層の少なくとも一方が、上記発光層で発光した光を共振させる共振構造の共振部となるように構成され、
上記発光層の内部発光スペクトルのピーク波長と、上記共振部による多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長とを一致させ、
上記共振部による多重干渉フィルタスペクトルの形状を、ピーク位置を維持したまま変えることによって、視野角が６０°のときのホワイトの色ずれΔｕｖを０．０１５以下とした表示素子。
【請求項２】
光反射材料からなる第１電極と、
透明材料からなる第２電極と、
上記第１電極と上記第２電極との間に設けられ、発光層を含む有機層とを備え、
上記第２電極および上記有機層の少なくとも一方が、上記発光層で発光した光を共振させる共振構造の共振部となるように構成され、
上記発光層の内部発光スペクトルのピーク波長と、上記共振部による多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長とを一致させ、
上記共振部による多重干渉フィルタスペクトルの形状を、ピーク位置を維持したまま変えることによって、視野角が６０°のときのホワイトの色ずれΔｕｖを０．０１５以下とした表示素子。
【請求項３】
基板上に積層された光反射材料からなる第１電極と、
該第１電極上に積層された発光層を含む有機層と、
該有機層上に積層された透明材料からなる第２電極とを備え、
上記第２電極および上記有機層の少なくとも一方が、上記発光層で発光した光を共振させる共振構造の共振部となるように構成され、
上記発光層の内部発光スペクトルのピーク波長と、上記共振部による多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長とを一致させ、
上記共振部による多重干渉フィルタスペクトルの形状を、ピーク位置を維持したまま変えることによって、視野角が６０°のときのホワイトの色ずれΔｕｖを０．０１５以下とした表示素子。
【請求項４】
上記発光層で発生した光が上記共振部の両端で反射する際に生じる位相シフトをΦラジアン、上記共振部の光学的距離をＬ、上記発光層で発生した光のうちの取り出したい光のスペクトルのピーク波長をλｍａｘとした場合、下記の式を満たすように構成された請求項１〜３の何れか一項記載の表示素子。
（式）
２Ｌ／λｍａｘ＋Φ／２π＝ｍ
（ただし、ｍは整数である）
【請求項５】
ｍ＝０または１である請求項４記載の表示素子。
【請求項６】
上記第１電極、上記有機層および上記第２電極が、基板上にこの順で積層された構造を有する請求項１記載の表示素子。
【請求項７】
第１電極と、
第２電極と、
上記第１電極と上記第２電極との間に設けられ、発光層を含む有機層とを備え、
上記第１電極および上記第２電極のうちの光が取り出される方のものおよび上記有機層の少なくとも一方が、上記発光層で発光した光を共振させる共振構造の共振部となるように構成され、
上記発光層の内部発光スペクトルのピーク波長と、上記共振部による多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長とを一致させ、
上記共振部による多重干渉フィルタスペクトルの形状を、ピーク位置を維持したまま変えることによって、視野角が６０°のときのホワイトの色ずれΔｕｖを０．０１５以下とした表示素子
を備えた表示装置。
【請求項８】
光反射材料からなる第１電極と、
透明材料からなる第２電極と、
上記第１電極と上記第２電極との間に設けられ、発光層を含む有機層とを備え、
上記第２電極および上記有機層の少なくとも一方が、上記発光層で発光した光を共振させる共振構造の共振部となるように構成され、
上記発光層の内部発光スペクトルのピーク波長と、上記共振部による多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長とを一致させ、
上記共振部による多重干渉フィルタスペクトルの形状を、ピーク位置を維持したまま変えることによって、視野角が６０°のときのホワイトの色ずれΔｕｖを０．０１５以下とした表示素子
を備えた表示装置。
【請求項９】
基板上に積層された光反射材料からなる第１電極と、
該第１電極上に積層された発光層を含む有機層と、
該有機層上に積層された透明材料からなる第２電極とを備え、
上記第２電極および上記有機層の少なくとも一方が、上記発光層で発光した光を共振させる共振構造の共振部となるように構成され、
上記発光層の内部発光スペクトルのピーク波長と、上記共振部による多重干渉フィルタスペクトルのピーク波長とを一致させ、
上記共振部による多重干渉フィルタスペクトルの形状を、ピーク位置を維持したまま変えることによって、視野角が６０°のときのホワイトの色ずれΔｕｖを０．０１５以下とした表示素子
を備えた表示装置。
【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２０１０−２８７５２４（Ｐ２０１０−２８７５２４Ａ）
【公開日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４２０４６（Ｐ２００９−１４２０４６）
【出願日】平成２１年６月１５日（２００９．６．１５）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月１５日（２００９．６．１５）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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