表示装置
【課題】良好な発光特性を備え、より容易かつ安定に製造することが可能な表示装置を提供する。
【解決手段】基板１０上に設けられる複数種類の画素（２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ）が、基板１０上に設けられる第一電極２１と、第二電極２７と、第一電極２１と第二電極２７との間に挟持され少なくとも発光層を含む有機化合物層と、からなる白色有機発光素子２０を有し、基板１０が、第一電極２１の下方に設けられる反射層３を画素ごとに有し、白色有機発光素子２０上に、画素（２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ）から出力される光の色を画素の種類ごとに異ならせる色変換部材（３２、３３）が設けられる。そして、複数種類の画素１０のうち少なくとも一種類の画素において、前記色変換部材を透過する光に対して、前記発光層と反射層３との膜厚方向の距離が、前記発光層と反射層３との間における光学干渉による光の強めあい条件を満足する距離である。
【解決手段】基板１０上に設けられる複数種類の画素（２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ）が、基板１０上に設けられる第一電極２１と、第二電極２７と、第一電極２１と第二電極２７との間に挟持され少なくとも発光層を含む有機化合物層と、からなる白色有機発光素子２０を有し、基板１０が、第一電極２１の下方に設けられる反射層３を画素ごとに有し、白色有機発光素子２０上に、画素（２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ）から出力される光の色を画素の種類ごとに異ならせる色変換部材（３２、３３）が設けられる。そして、複数種類の画素１０のうち少なくとも一種類の画素において、前記色変換部材を透過する光に対して、前記発光層と反射層３との膜厚方向の距離が、前記発光層と反射層３との間における光学干渉による光の強めあい条件を満足する距離である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置、特に、（有機エレクトロルミネッセンス素子、以下、単に「素子」と記載する場合がある。）有機発光素子を利用した表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、有機発光素子について盛んに研究開発がなされている。ここで有機発光素子は、陽極と陰極とからなる一対の電極と、この一対の電極の間に設けられ少なくとも発光層を含む単数あるいは複数の有機化合物層とからなる電子素子である。
【０００３】
最近、従来から使用されているブラウン管（ＣＲＴ）や液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等に替わる表示装置として、発光色が異なる複数の有機発光素子を用いた複数の発光色を示す表示装置が注目されている。ここで有機発光素子は、自発光デバイスであるため、有機発光素子を用いた表示装置は、コントラストや色再現性に関して優れた性能を示す。
【０００４】
有機発光素子を用いたフルカラーの発光装置として、例えば、発光色が白色である有機発光素子を用いた有機発光装置がある。この表示装置は、具体的には、装置上内に設けられている全ての画素について、白色発光する有機発光素子を一様に形成し、この有機発光素子が出力する白色光をカラーフィルタ等の光変換部材により赤、緑、青の３原色に変換する方式の表示装置である。
【０００５】
発光色が白色である有機発光素子を用いた有機発光装置の具体例として、特許文献１にて提案されている表示装置がある。この表示装置は、基板側に設けられている反射層上に透明バリア層を設け、この透明バリア層の膜厚を適宜設定するという構成を採用している。これにより、全ての画素において画素を構成する有機発光素子が一様の構成でありながら、発光色別に異なる光学干渉条件によって、効率よく赤、緑、青等の発光を出力させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−０９３４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし特許文献１にて提案されている表示装置では、反射層上に設ける透明バリア層の膜厚を画素の種類毎に変更する必要がある。ここで透明バリア層の膜厚の変更を実現するためには、基板を作製する際にフォトリソグラフィ処理工程を追加し、パターニングとエッチング処理を複数回繰り返し行う必要がある。そのため、工程が複雑になり、表示装置の製造のスループットが低いという課題があった。
【０００８】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、良好な発光特性を備え、より容易かつ安定に製造することが可能な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】
【０００９】
本発明の表示装置は、基板と、
前記基板上に設けられる複数種類の画素と、から構成され、
前記画素が、基板上に設けられる第一電極と、第二電極と、前記第一電極と前記第二電極との間に挟持され少なくとも発光層を含む有機化合物層と、からなる白色有機発光素子を有し、
前記基板が、前記第一電極の下方に設けられる反射層を前記画素ごとに有し、
前記白色有機発光素子上に色変換部材が設けられ、
前記色変換部材により前記白色有機発光素子から出力された光のスペクトルを変化させることで、前記画素から出力される光の色が前記画素の種類ごとに異なっており、
前記複数種類の画素のうち少なくとも一種類の画素において、前記色変換部材を透過する光に対して、前記発光層と前記反射層との膜厚方向の距離が、前記発光層と前記反射層との間における光学干渉による光の強めあい条件を満足する距離であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、良好な発光特性を備え、より容易かつ安定に製造することが可能な表示装置を提供することができる。即ち、本発明の表示装置は、画素の種類毎に、反射層と発光領域（発光層）との間の光学距離が異なるように設定しているため、光学干渉効果を利用して発光層からの発光を所望の発色を示す発光へ変換することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の表示装置における実施形態の例を示す断面模式図である。
【図２】実施例１で作製された表示装置が有するカラーフィルタの分光透過特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の表示装置は、基板と、この基板上に設けられる複数種類の画素と、から構成される。
【００１３】
本発明の表示装置において、装置を構成する画素は、基板上に設けられる第一電極と、第二電極と、前記第一電極と前記第二電極との間に挟持され少なくとも発光層を含む有機化合物層と、からなる白色有機発光素子を有している。
【００１４】
また本発明の表示装置において、装置を構成する基板は、第一電極の下方に設けられる反射層を前記画素ごとに有している。
【００１５】
ここで白色有機発光素子上には色変換部材が設けられ、この色変換部材により白色有機発光素子から出力された光のスペクトルを変化させることができる。これにより、画素から出力される光の色は、画素の種類ごとに異なっている。
【００１６】
そして本発明の表示装置において、複数種類の画素のうち少なくとも一種類の画素において、前記色変換部材を透過する光に対して、発光層と反射層との膜厚方向の距離が、発光層と反射層との間における光学干渉による光の強めあい条件を満足する距離である。好ましくは、色変換部材を透過する光のうち最も透過率が高い波長の光に対して、発光層と反射層との膜厚方向の距離が、発光層と反射層との間における光学干渉による光の強めあい条件を満足する距離とする。
【００１７】
本発明においては、反射層の膜厚方向の配置位置が画素の種類ごとに異なっており、各画素において、前記色変換部材を透過する光に対して、発光層と反射層との膜厚方向の距離が、発光層と反射層との間における光学干渉による光の強めあい条件を満足する距離であることが好ましい。
【００１８】
以下、図面を参照しながら、本発明の表示装置を具体的に説明する。ただし、本発明は以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
【００１９】
図１は、本発明の表示装置における実施形態の例を示す断面模式図である。図１の表示装置１は、基板１０上に各画素ごとに白色有機発光素子２０が設けられている。また図１の表示装置１は、赤色を出力する赤色画素２Ｒと、緑色を出力する緑色画素２Ｇと、青色を出力する青色画素２Ｂと、を有している。ここで各画素（２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ）には、それぞれ有機発光素子２０が含まれている。
【００２０】
図１の表示装置１において、基板１０は、基材１１と、駆動回路１２と、層間絶縁層１３、１５、１６と、配線層１４と、反射層３と、平坦化層１７と、コンタクトホール１８と、から構成される部材である。ここで、本発明において、反射層３は各画素においてそれぞれ設けられる部材である。一方、本発明においては、全ての画素において配線層１４を必ずしも設ける必要はない。
【００２１】
一方、図１の表示装置１において、白色有機発光素子２０は、第一電極２１（下部電極）と、ホール輸送層２２と、第一発光層２３と、第二発光層２４と、電子輸送層２５と、電子注入層２６と、第二電極２７（上部電極）と、から構成される部材である。
【００２２】
以下、図１の表示装置１に含まれる基板１０の構成部材について説明する。基材１１は、特に限定されるものではないが、金属、セラミックス、ガラス、石英、シリコン等が用いられる。またプラスティックシート等のフレキシブルシートを用いたフレキシブル基板とすることをも可能である。
【００２３】
基材１１上に設けられる駆動回路１２は、有機発光素子２０を駆動・発光させるために設けられる部材である。図１の表示装置１において、駆動回路１２は、層間絶縁層１３に被覆されると共に、コンタクトホール１８によって第一電極２１と電気的に接続されている。本発明において、駆動回路１２の構成材料は、特に限定されるものではないが、公知の導電性材料が用いられる。
【００２４】
層間絶縁層１３は、駆動回路１２を被覆する機能を有すると共に、駆動回路１２と駆動回路１２との間、及び駆動回路１２と配線層１４又は反射層３との間を電気的に分離する目的で設けられる。層間絶縁層１３の構成材料として、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ2）等の無機絶縁性材料が挙げられる。
【００２５】
反射層３は、層間絶縁層１３上に設けられる部材であって、白色有機発光素子（の発光層）から出力された光（白色光）を反射する機能を備えている。ここで反射層３は、層間絶縁層１３上であって層間絶縁層１３に接する態様で設けてもよいが、本発明はこれに限定されるものではない。図１の表示装置１を構成する緑色画素２Ｇや青色画素２Ｂのように、層間絶縁層１３と反射層３（３Ｇ、３Ｂ）との間に、介在層として配線層１４や層間絶縁層１５、１６を設けてもよい。また各画素（２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ）にそれぞれ設けられている反射層３（３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ）は、図１に示されるように、膜厚方向の設置位置が画素の種類ごとに異なっていてもよい。尚、ここで言う配置位置とは、第一電極２１に対する反射層３（３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ）の膜厚方向の相対的な配置位置を言う。
【００２６】
反射層３の構成材料として、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）等の金属材料、これら金属材料を複数種組み合わせた合金材料が挙げられる。また屈折率の異なる無機材料を複数積層して形成した誘電体ミラー等を反射層３として用いてもよい。尚、光の反射率が高い材料を反射層３の構成材料として使用すると、発光の取り出し効率を高めることができるので好ましい。
【００２７】
配線層１４は、信号や電源を供給するために層間絶縁層１３と反射層３との間に設けられる部材である。尚、配線層１４は、以下に説明するように、導電性の材料からなる部材であるが、同じ導電性の部材である駆動回路１２や反射層３とは異なる部材である。ところで近年、表示装置の小型化、高解像度化、狭額縁化に伴い、基材１１上に設けられる駆動回路１２、配線層１４は、複数層にわたって積層される態様でレイアウトされていたり高度に集積化されていたりすることがある。本発明において、配線層１４は、層間絶縁層を挟んで複数の層にわたって形成されていてもよい。例えば、図１の青色画素２Ｂのように、層間絶縁層１５を挟んで２層にわたって配線層１４を設けてもよい。ただし本発明の表示装置において、配線層１４は、必ずしも全ての画素に設ける必要はない。例えば、図１に示されるように、配線層１４を設けない画素（赤色画素２Ｒ）があってもよい。
【００２８】
配線層１４の構成材料として、例えば、アルミニウム（Ａｌ）等の導電性材料が用いられる。尚、反射層３Ｒ、３Ｇ、３Ｂをそれぞれ導電性が高い材料で形成して配線層１４としての機能（信号や電源を供給する機能）を持たせてもよい。
【００２９】
また所定の画素に設けられる反射層３を形成する際に、この反射層３の形成工程と他の画素に設けられる配線層１４の形成工程とを同時に行ってもよい。例えば、図１の表示装置１の製造するにあたり、層間絶縁層１３上に、反射層３Ｒ及び配線層１４の基礎となる導電性薄膜を成膜してフォトリソグラフィーによるパターン形成を行って反射層３Ｒ及び配線層１４を一括して形成する。こうすることで、赤色画素２Ｒの領域に反射層３Ｒを形成する工程と、他の画素領域に配線層１４を形成する工程と、を同時に行ってもよい。また図１の表示装置１の製造するにあたり、層間絶縁層１５上に、反射層３Ｇと配線層１４とを設ける際にも同様の方法を採用することができる。
【００３０】
層間絶縁層１５、１６は、層間絶縁層１３と反射層３との間に配線層１４を設けた際に、配線層１４と配線層１４との間及び反射層３と配線層１４との間をそれぞれ電気的に分離する目的で設けられる。層間絶縁層１５，１６の構成材料としては、層間絶縁層１３と同様に、酸化シリコン（ＳｉＯ2）等の無機絶縁性材料が挙げられる。
【００３１】
平坦化層１７は、駆動回路１２や配線層１４等を設けたことによって生じた凹凸を埋めて基板１０を平坦にするために設けられる。平坦化層１７の構成材料として、例えば、ポリイミド等の有機絶縁性材料や、酸化シリコン（ＳｉＯ2）等の無機絶縁性材料が用いられる。
【００３２】
次に、図１の表示装置１に含まれる白色有機発光素子２０の構成部材について説明する。図１の表示装置１において、白色有機発光素子２０は、下部電極（第一電極２１）と、上部電極（第二電極２７）と、下部電極と上部電極との間に配置される有機化合物層と、から構成される。
【００３３】
本発明において、下部電極である図１中の第一電極２１は、陽極としての機能を有しているが、これに限定されるものではなく、陰極としての機能を持たせてもよい。また第一電極２１は、発光層（第一発光層２３、第二発光層２４）から反射層（３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ）へ向かう光及び反射層（３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ）にて反射された光を透過することができる透明電極層である。第一電極２１の構成材料として、例えば、金属酸化物導電膜、具体的には、酸化インジウムと酸化錫との化合物膜（ＩＴＯ）や、酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物膜等を用いることができる。
【００３４】
本発明において、第一電極２１の形成方法としては特に限定されないが、例えば、スパッタ法を利用して形成される。
【００３５】
有機化合物層は、少なくとも発光層を有する構成であればその層構成は特に限定されるものではない。例えば、図１の表示装置１に示されるように、ホール輸送層２２と、第一発光層２３と、第二発光層２４と、電子輸送層２５と、電子注入層２６と、がこの順に積層されてなる積層体としてもよい。ここで有機化合物層に含まれ得る層としては、発光層の他に、ホール注入層、ホール輸送層、電子ブロック層、ホールブロック層、電子輸送層、電子注入層等が挙げられる。尚、本発明においては、有機化合物層は、形成工程の簡便化という観点から、各画素においてその層構成が共通しているのが好ましい。
【００３６】
ところで図１の表示装置１には、発光層が２層（第一発光層２３、第二発光層２４）で構成されているが、本発明においてはこれに限定されるものではない。一方、白色有機発光素子２０が白色光を出力することを考慮すると、発光層は白色発光する白色発光層とする。ここで白色発光層を設ける方法としては、赤色、緑色、青色の発光材料を全て一の発光層に含ませる方法、発光色が赤色、緑色あるいは青色又はマゼンダ、シアンあるいは黄色である複数の発光層を適宜組み合わせて設ける方法等が挙げられる。
【００３７】
ホール輸送層２２、第一発光層２３、第二発光層２４又は電子輸送層２５に用いられる有機化合物としては、低分子材料であってもよいし、高分子材料であってもよい。また低分子材料と高分子材料との両方を用いて層を形成してもよい。
【００３８】
ここで第一発光層２３、第二発光層２４において使用される発光材料としては、蛍光発光材料、燐光発光材料等が挙げられるが特に限定されるものではない。必要に応じて周知の材料を使用できる。尚、本発明では、第一発光層２３には二種類の発光ドーパントが、第二発光層２４には一種類の発光ドーパントが、それぞれ含まれているが、これらの発光ドーパントとして、公知のものを使用することができる。
【００３９】
また電子注入層２６の構成材料として、例えば、フッ化リチウムや、アルカリ金属、アルカリ土類金属等のような広く一般に用いられる電子注入材料を用いることができる。また、電子輸送性の有機材料中に、アルカリ金属やアルカリ土類金属、もしくはその化合物を０．１％〜数十％含有させることにより、電子注入層とすることもできる。その際、電子注入層２６の膜厚を１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度とすると、この後に形成する第二電極２７、封止層３１及びカラーフィルタ（３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂ）の成膜ダメージを緩和できるため好ましい。
【００４０】
本発明の表示装置において、有機化合物層を構成する各層は、一般には、真空蒸着法、イオン化蒸着法、スパッタリング、プラズマあるいは、適当な溶媒に溶解させて公知の塗布法（例えば、スピンコーティング、ディッピング、キャスト法、インクジェット法等）により形成することができる。
【００４１】
本発明において、上部電極である図１中の第二電極２７は、陰極としての機能を有していが、これに限定されるものではなく、第一電極を陰極とした場合は陽極としての機能を持たせてもよい。第二電極２７としては、例えば、透明な金属酸化物導電膜、具体的には、酸化インジウムと酸化錫の化合物膜（ＩＴＯ）や、酸化インジウムと酸化亜鉛の化合物（ＩＺＯ）等が挙げられる。これら透明な金属酸化物からなる導電膜を第二電極２７に適用する場合、その膜厚は１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下、より好ましくは、３０ｎｍ以上３００ｎｍの範囲で設定しておく。そうすると、電極のシート抵抗の低減と高い光学透過率とを両立できるため好ましい。
【００４２】
尚、上述した「透明」とは、可視光に対する透過率が７０％〜１００％であることであり、より具体的には、消衰係数κが０．０５以下、好ましくは、０．０１以下であることをいう。このように減衰係数が小さければ小さいほど透明導電層として機能しつつ発光の減衰を抑える観点では好ましい。
【００４３】
また、透明な金属酸化物導電膜の代わりに、半透明状にした金属薄膜を用いることもできる。この場合、具体的には、銀、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム等の金属単体や、これら金属単体を複数種組み合わせた合金を用いる。特に、銀とマグネシウムとからなる合金（銀マグネシウム）は、電子注入性及び発光の反射性の観点から好ましい。また、半透明状の金属薄膜を採用する際にその膜厚は、２ｎｍ以上５０ｎｍ以下程度とする。そうすると、発光の一部が透過するため、発光の取り出し効率の観点で好ましい。
【００４４】
本発明において、第二電極２７の形成方法としては特に限定されないが、例えば、スパッタ法を利用して形成される。
【００４５】
図１の表示装置１において、有機発光素子２０を構成する第二電極２７上には、有機発光素子２０を封止するための封止層３１が設けられている。そしてこの封止層３１上には、カラーフィルタ基板３２と各色のカラーフィルタ（３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂ）とからなる色変換部材が設けられている。
【００４６】
封止層３１は、有機発光素子２０を封止して保護するために設けられている。封止層３１の構成材料として、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ2）、窒素化シリコン（ＳｉＮ）等の光透過性の無機材料が挙げられる。
【００４７】
色変換部材を構成するカラーフィルタ基板３２、カラーフィルタ（３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂ）は、第一発光層２３又は第二発光層２４から発せられた光を、赤、緑、青の３原色のいずれかに変調して外部へ出力させるために設けられる。ここでカラーフィルタ（３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂ）は、例えば、樹脂に所望の色（赤色、緑色又は青色）の顔料が混入されてなる部材である。また各色のカラーフィルタ（３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂ）は、それぞれ第一電極２１、第二電極２７に対応した位置に設けられている。
【００４８】
尚、本発明において、カラーフィルタの種類は、例えば、図１の表示装置１で示されるように三種類であるがこれに制限されるものではなく、必要に応じて二種類に減らしたり四種類以上に増やしたりすることが可能である。
【００４９】
次に、光学干渉条件について説明する。有機発光素子では、光学距離Ｌが、下記数式（１）を満足すると、光学干渉による光の強めあい条件を利用することが可能となる。
【００５０】
【数１】
【００５１】
式（１）において、λは、共振波長であり、Ｌは、光学距離であり、φｔは、上下各電極で発光が反射する際の位相シフトの和（ｒａｄ）であり、ｍは、正の整数である。
【００５２】
式（１）中の光学距離Ｌは、発光層内の発光領域から基板１０が有する反射層３までにある各層の屈折率ｎとその膜厚ｄとの積ｎｄの総和（ｎ1ｄ1＋ｎ2ｄ2＋・・・・）で表される。
【００５３】
尚、ｍは、整数であることが望ましい。ただし干渉による光の強めあいが発現するものであれば、厳密に整数にする必要はなく、±１０％の範囲内の誤差は許容される。
【００５４】
また、反射界面での位相シフトΦにおいて、反射界面を形成する２つの材料のうち、光が入射する側にある材料を媒質Ｉ、他方の材料を媒質ＩＩとし、それぞれの光学定数を（ｎ1，ｋ1）、（ｎ2，ｋ2）とする。そうすると、Φは、下記式（２）で表すことができる。尚、これら光学定数は、例えば、分光エリプソメーター等を用いて測定することができる。
【００５５】
【数２】
（ただし、０≦φ＜２π）
【００５６】
本発明においては、表示装置に備える複数種の画素のうち少なくとも一種類の画素に関して、光学距離が式（１）を満足するように反射層３の位置を設定されていればよい。尚、本発明において、光学距離が式（１）を満足するように反射層３の位置を設定する画素の種類は、特に制限はない。どの画素においても適用可能であるが、適用される画素の種類は多ければ多いほど好ましい。
【００５７】
ここで表示装置に含まれる全ての種類の画素に関し、式（１）を満足するように光学距離を設定すると、光学干渉効果を最大限に活用できるので、好ましい。この場合、相対的に発光効率の低い画素については、式（１）中のｍの値を他の画素よりも小さく設定（例えば、ｍ＝１）し、反射層から発光層までの間の光学距離を短く設定するのが好ましい。式（１）を満足すると共に、次数をより低く設定して光学距離を短くするほど、より強い光学干渉を利用できるためである。
【００５８】
ところで、本発明において、発光層と反射層３との膜厚方向の相対的距離を調整する方法としては、例えば、反射層３と発光層との間に設けられる層の膜厚を調整する方法、反射層３と層間絶縁層１３との間に設ける介在層の膜厚を調整する方法がある。反射層３と発光層との間に設けられる層の膜厚を調整する方法としては、例えば、図１の表示装置を構成する層間絶縁層（１５、１６）、平坦化層１７、第一電極２１及びホール輸送層２２について、数式（１）を満足するように膜厚を調整する。一方、反射層３と層間絶縁層１３との間に設ける介在層の膜厚を調整する方法としては、例えば、図１の表示装置を構成する配線層１４を所定の画素に限定して所望の膜厚で形成する。
【００５９】
本発明の表示装置は、照明や、電子機器のディスプレイとして、また、表示装置用のバックライト等の様々な用途に適用することができる。電子機器のディプレイとしては、テレビ受像機、パーソナルコンピュータのディスプレイ、撮像装置の背面表示部、携帯電話の表示部、携帯ゲーム機の表示部等が挙げられる。その他、携帯音楽再生装置の表示部、携帯情報端末（ＰＤＡ）の表示部、カーナビゲーションシステムの表示部等の用途がある。
【実施例】
【００６０】
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００６１】
［実施例１］
図１に示される表示装置を、以下に説明する方法で作製した。
【００６２】
シリコン基板（基材１１）上に、駆動回路１２を形成した後、基材１１及び駆動回路１２上に、酸化シリコン（ＳｉＯ2）を成膜して層間絶縁層１３を形成した。このとき層間絶縁層１３の膜厚を２００ｎｍとした。尚、層間絶縁層１３は、酸化シリコン膜の成膜後に平坦化処理を行った。
【００６３】
次に、スパッタリング法より、アルミニウム合金からなる膜（ＡｌＮｄ膜）を成膜した。このときＡｌＮｄ膜の膜厚を６０ｎｍとした。次に、このＡｌＮｄ膜を所定のパターン形状になるように加工して、赤色画素２Ｒを設ける領域においては反射層３Ｒを、他の画素（緑色画素２Ｇ，青色画素２Ｂ）を設ける領域においては配線層１４を、それぞれ形成した。次に、層間絶縁層１３、反射層３Ｒ及び配線層１４上に、酸化シリコン（ＳｉＯ2）を成膜して層間絶縁層１５を形成した。このとき層間絶縁層１５の膜厚を２３４ｎｍとした。尚、層間絶縁層１５は、酸化シリコン膜の成膜後に平坦化処理を行った。
【００６４】
次に、スパッタリング法より、アルミニウム合金からなる膜（ＡｌＮｄ膜）を成膜した。このときＡｌＮｄ膜の膜厚を６０ｎｍとした。次に、このＡｌＮｄ膜を所定のパターン形状になるように加工して、緑色画素２Ｇを設ける領域においては反射層３Ｇを、青色画素２Ｂを設ける領域においては配線層１４を、それぞれ形成した。次に、層間絶縁層１５、反射層３Ｇ及び配線層１４上に、酸化シリコン（ＳｉＯ2）を成膜して層間絶縁層１６を形成した。このとき層間絶縁層１６の膜厚を１７０ｎｍとした。尚、層間絶縁層１６は、酸化シリコン膜の成膜後に平坦化処理を行った。
【００６５】
次に、スパッタリング法より、アルミニウム合金からなる膜（ＡｌＮｄ膜）を成膜した。このときＡｌＮｄ膜の膜厚を６０ｎｍとした。次に、このＡｌＮｄ膜を所定のパターン形状になるように加工して、青色画素２Ｂを設ける領域において反射層３Ｂを形成した。次に、層間絶縁層１６及び反射層３Ｂ上に、酸化シリコン（ＳｉＯ2）を成膜して平坦化層１７を形成した。このとき平坦化層１７の膜厚を７７ｎｍとした。尚、平坦化層１７は、酸化シリコン膜の成膜後に平坦化処理を行った。次に、平坦化層１７及び層間絶縁層（１６、１５、１３）の一部を加工して、コンタクトホール１８を、各画素（２Ｒ、２Ｇ，２Ｂ）につき１つずつ形成した。
【００６６】
次に、スパッタリング法により、平坦化層１７上に、ＩＴＯを成膜してＩＴＯ膜を形成した。このときＩＴＯ膜の膜厚を４６ｎｍとした。次に、このＩＴＯ膜を、所定のパターン形状になるように加工して、各画素（２Ｒ、２Ｇ，２Ｂ）を設ける領域において第一電極２１を形成した。尚、この第一電極２１は、陽極として機能し、コンタクトホール１８を通じて駆動回路１２と電気接続されている。
【００６７】
次に、真空蒸着法により、全ての画素において、下記式に示される化合物［Ｉ］を成膜しホール輸送層２２を形成した。
【００６８】
【化１】
【００６９】
このときホール輸送層２２の膜厚を１９ｎｍとし、成膜時の真空度を１×１０-4Ｐａとし、蒸着レートを０．２ｎｍ／ｓｅｃとした。尚、このホール輸送層２２は、各画素に共通する層として形成されている。
【００７０】
次に、真空蒸着法により、ホール輸送層２２上に、シアン色の発光を示すドーパントを含む発光層（第一発光層２３）を形成した。このとき第一発光層２３の膜厚を１０ｎｍとした。次に、真空蒸着法により、第一発光層２３上に、イエロー色の発光を示すドーパントを含む発光層（第二発光層２４）を形成した。このとき第二発光層２４の膜厚を１４ｎｍとした。
【００７１】
次に、真空蒸着法により、第二発光層２４上に、バソフェナントロリン（Ｂｐｈｅｎ）を成膜して電子輸送層２５を形成した。このとき、電子輸送層２５の膜厚を１３ｎｍとし、蒸着時の真空度を１×１０-4Ｐａとし、蒸着レートを０．２ｎｍ／ｓｅｃとした。
【００７２】
次に、真空蒸着法により、電子輸送層２５上に、ＢｐｈｅｎとＣｓ2Ｃｏ3とを重量比にして９０：１０（＝Ｂｐｈｅｎ：Ｃｓ2Ｃｏ3）の割合で共蒸着して電子注入層２６を形成した。このとき、電子注入層２６の膜厚を４６ｎｍとし、蒸着時の真空度を３×１０-4Ｐａとし、蒸着レートを０．２ｎｍ／ｓｅｃとした。
【００７３】
次に、電子注入層２６まで成膜した基板を、真空を破ることなくスパッタ装置に移動した後、スパッタ法により、電子注入層２６上にＩＴＯを成膜し第二電極２７を形成した。このとき、第二電極２７の膜厚を３４ｎｍとした。尚、この第二電極２７は、陰極として機能する。
【００７４】
次に、第二電極２７まで成膜した基板を、真空を破ることなく別のＣＶＤ装置に移動した後、ＣＶＤ法により、第二電極２７上にＳＩＮを成膜して封止層３１を形成した。このとき封止層３１の膜厚を２０００ｎｍとした。
【００７５】
次に、封止層３１上にアクリル樹脂からなる薄膜を膜厚５００ｎｍで形成した後、各画素領域に対応する位置に各色のカラーフィルタ（赤色カラーフィルタ３３Ｒ、緑色カラーフィルタ３３Ｇ、青色カラーフィルタ３３Ｂ）を、膜厚２μｍで形成した。尚、図２は、本実施例で作製された表示装置が有するカラーフィルタの分光透過特性を示す図である。
この後、透明なアクリル樹脂を膜厚５００ｎｍで成膜してカラーフィルタ基板３２を形成した。以上により、表示装置を得た。
【００７６】
本実施例で作製した表示装置において、各画素における共振波長及びｍは、下記表１に示される通りである。
【００７７】
【表１】
【００７８】
表１より、本実施例で作製した表示装置は、赤色画素、緑色画素、青色画素において、それぞれｍ＝３、ｍ＝２、ｍ＝１の強め合いの条件を適用することができる。ただし、赤色画素におけるｍ＝３の光の強めあい条件は、ｍ＝１、２での強め合いの条件に比べ弱く、表示装置の発光特性への寄与は弱い。
【００７９】
また本実施例で作製した表示装置について、ＮＴＳＣ比に基づいて得られる色再現範囲及び消費電力をそれぞれ評価した。結果を表６に示す。
【００８０】
［実施例２］
実施例１において、層間絶縁層１３上に成膜されたＡｌＮｄ膜を、所定のパターン形状になるように加工して、全ての画素（赤色画素２Ｒ、緑色画素２Ｇ，青色画素２Ｂ）を設ける領域において配線層１４を、それぞれ形成した。また層間絶縁層１５上に成膜されたＡｌＮｄ膜を、所定のパターン形状になるように加工した。これにより赤色画素２Ｒを設ける領域において反射層３Ｒを形成し、緑色画素２Ｇを設ける領域において反射層３Ｇを形成し、青色画素２Ｂを設ける領域において配線層１４を、それぞれ形成した。そして層間絶縁層１５、層間絶縁層１６、平坦化層１７、第一電極２１、ホール輸送層２２、第一発光層２３、第二発光層２４、電子輸送層２５、電子注入層２６及び第二電極２７の膜厚を、それぞれ下記表２に示されるように変更した。
【００８１】
【表２】
【００８２】
これらを除いては、実施例１と同様の方法により表示装置を作製した。本実施例で作製した表示装置において、各画素における共振波長及びｍは、下記表３に示される通りである。
【００８３】
【表３】
【００８４】
表３より、本実施例で作製した表示装置は、緑色画素、青色画素において、それぞれｍ＝２、ｍ＝１の強め合いの条件を適用することができる。
【００８５】
また本実施例で作製した表示装置について、ＮＴＳＣ比に基づいて得られる色再現範囲及び消費電力をそれぞれ評価した。結果を表６に示す。ところで、表示装置の色再現範囲と消費電力との間にはトレードオフの関係があり、色再現範囲が広くなると消費電力が高くなる一方で、色再現範囲が狭くなると消費電力が下がる傾向にある。そこで実施例１とほぼ同等の色再現範囲となるように、各層の膜厚を表２に示されるように変更した。
【００８６】
［比較例１］
実施例１において、各色の画素において、基板１０内に反射層（３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ）を設けなかった。また第一電極２１を形成する際に、ＩＴＯの代わりにアルミニウム合金（ＡｌＮｄ）を使用した。そして第一電極２１、ホール輸送層２２、第一発光層２３、第二発光層２４、電子輸送層２５、電子注入層２６及び第二電極２７の膜厚を、それぞれ下記表４に示されるように変更した。尚、下記表４のように各層の膜厚を変更するのは色再現範囲が実施例１とほぼ同等となるようにするためである。
【００８７】
【表４】
【００８８】
これらを除いては実施例１と同様の方法により表示装置を作製した。つまり、本比較例において、作成される表示装置を構成する第一電極２１は、反射電極として機能する。ここで本比較例で作製した表示装置において、各画素における共振波長及びｍは、下記表５に示される通りである。
【００８９】
【表５】
【００９０】
また本実施例で作製した表示装置について、ＮＴＳＣ比に基づいて得られる色再現範囲及び消費電力をそれぞれ評価した。結果を表６に示す。
【００９１】
【表６】
【００９２】
表６より、実施例１及び２の表示装置は、比較例１に比べて、ほぼ同等の色再現性において、消費電力を半分以下に低減できる。このように、基板に含まれる配線層の一部を有機発光素子から出力される光を反射する反射層として各画素の光学距離を適宜調整することにより、良好な発光特性を示す表示装置が実現できる。
【００９３】
また上記実施例は、ＲＧＢの色を、最終的にカラーフィルタ（色変換部材）を介して取り出す例であるが、このカラーフィルタを用いずにＲＧＢ個別の発光層を用いて本発明にて示される干渉構成を組み合わせた場合でも同様に本発明の作用効果を奏する。
【符号の説明】
【００９４】
１：表示装置、２Ｒ（２Ｇ、２Ｂ）：反射層、３Ｒ（３Ｇ、３Ｂ）：反射層、１０：基板、１１：基材、１２：駆動回路、１３（１５、１６、１７）：層間絶縁層、１４：配線層、１８：コンタクトホール、２０：白色有機発光素子、２１：第一電極、２２：ホール輸送層、２３：第一発光層、２４：第二発光層、２５：電子輸送層、２６：電子注入層、２７：第二電極、３１：封止層、３２：カラーフィルタ基板、３３Ｒ（３３Ｇ、３３Ｂ）：カラーフィルタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置、特に、（有機エレクトロルミネッセンス素子、以下、単に「素子」と記載する場合がある。）有機発光素子を利用した表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、有機発光素子について盛んに研究開発がなされている。ここで有機発光素子は、陽極と陰極とからなる一対の電極と、この一対の電極の間に設けられ少なくとも発光層を含む単数あるいは複数の有機化合物層とからなる電子素子である。
【０００３】
最近、従来から使用されているブラウン管（ＣＲＴ）や液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等に替わる表示装置として、発光色が異なる複数の有機発光素子を用いた複数の発光色を示す表示装置が注目されている。ここで有機発光素子は、自発光デバイスであるため、有機発光素子を用いた表示装置は、コントラストや色再現性に関して優れた性能を示す。
【０００４】
有機発光素子を用いたフルカラーの発光装置として、例えば、発光色が白色である有機発光素子を用いた有機発光装置がある。この表示装置は、具体的には、装置上内に設けられている全ての画素について、白色発光する有機発光素子を一様に形成し、この有機発光素子が出力する白色光をカラーフィルタ等の光変換部材により赤、緑、青の３原色に変換する方式の表示装置である。
【０００５】
発光色が白色である有機発光素子を用いた有機発光装置の具体例として、特許文献１にて提案されている表示装置がある。この表示装置は、基板側に設けられている反射層上に透明バリア層を設け、この透明バリア層の膜厚を適宜設定するという構成を採用している。これにより、全ての画素において画素を構成する有機発光素子が一様の構成でありながら、発光色別に異なる光学干渉条件によって、効率よく赤、緑、青等の発光を出力させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−０９３４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし特許文献１にて提案されている表示装置では、反射層上に設ける透明バリア層の膜厚を画素の種類毎に変更する必要がある。ここで透明バリア層の膜厚の変更を実現するためには、基板を作製する際にフォトリソグラフィ処理工程を追加し、パターニングとエッチング処理を複数回繰り返し行う必要がある。そのため、工程が複雑になり、表示装置の製造のスループットが低いという課題があった。
【０００８】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、良好な発光特性を備え、より容易かつ安定に製造することが可能な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】
【０００９】
本発明の表示装置は、基板と、
前記基板上に設けられる複数種類の画素と、から構成され、
前記画素が、基板上に設けられる第一電極と、第二電極と、前記第一電極と前記第二電極との間に挟持され少なくとも発光層を含む有機化合物層と、からなる白色有機発光素子を有し、
前記基板が、前記第一電極の下方に設けられる反射層を前記画素ごとに有し、
前記白色有機発光素子上に色変換部材が設けられ、
前記色変換部材により前記白色有機発光素子から出力された光のスペクトルを変化させることで、前記画素から出力される光の色が前記画素の種類ごとに異なっており、
前記複数種類の画素のうち少なくとも一種類の画素において、前記色変換部材を透過する光に対して、前記発光層と前記反射層との膜厚方向の距離が、前記発光層と前記反射層との間における光学干渉による光の強めあい条件を満足する距離であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、良好な発光特性を備え、より容易かつ安定に製造することが可能な表示装置を提供することができる。即ち、本発明の表示装置は、画素の種類毎に、反射層と発光領域（発光層）との間の光学距離が異なるように設定しているため、光学干渉効果を利用して発光層からの発光を所望の発色を示す発光へ変換することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の表示装置における実施形態の例を示す断面模式図である。
【図２】実施例１で作製された表示装置が有するカラーフィルタの分光透過特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の表示装置は、基板と、この基板上に設けられる複数種類の画素と、から構成される。
【００１３】
本発明の表示装置において、装置を構成する画素は、基板上に設けられる第一電極と、第二電極と、前記第一電極と前記第二電極との間に挟持され少なくとも発光層を含む有機化合物層と、からなる白色有機発光素子を有している。
【００１４】
また本発明の表示装置において、装置を構成する基板は、第一電極の下方に設けられる反射層を前記画素ごとに有している。
【００１５】
ここで白色有機発光素子上には色変換部材が設けられ、この色変換部材により白色有機発光素子から出力された光のスペクトルを変化させることができる。これにより、画素から出力される光の色は、画素の種類ごとに異なっている。
【００１６】
そして本発明の表示装置において、複数種類の画素のうち少なくとも一種類の画素において、前記色変換部材を透過する光に対して、発光層と反射層との膜厚方向の距離が、発光層と反射層との間における光学干渉による光の強めあい条件を満足する距離である。好ましくは、色変換部材を透過する光のうち最も透過率が高い波長の光に対して、発光層と反射層との膜厚方向の距離が、発光層と反射層との間における光学干渉による光の強めあい条件を満足する距離とする。
【００１７】
本発明においては、反射層の膜厚方向の配置位置が画素の種類ごとに異なっており、各画素において、前記色変換部材を透過する光に対して、発光層と反射層との膜厚方向の距離が、発光層と反射層との間における光学干渉による光の強めあい条件を満足する距離であることが好ましい。
【００１８】
以下、図面を参照しながら、本発明の表示装置を具体的に説明する。ただし、本発明は以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
【００１９】
図１は、本発明の表示装置における実施形態の例を示す断面模式図である。図１の表示装置１は、基板１０上に各画素ごとに白色有機発光素子２０が設けられている。また図１の表示装置１は、赤色を出力する赤色画素２Ｒと、緑色を出力する緑色画素２Ｇと、青色を出力する青色画素２Ｂと、を有している。ここで各画素（２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ）には、それぞれ有機発光素子２０が含まれている。
【００２０】
図１の表示装置１において、基板１０は、基材１１と、駆動回路１２と、層間絶縁層１３、１５、１６と、配線層１４と、反射層３と、平坦化層１７と、コンタクトホール１８と、から構成される部材である。ここで、本発明において、反射層３は各画素においてそれぞれ設けられる部材である。一方、本発明においては、全ての画素において配線層１４を必ずしも設ける必要はない。
【００２１】
一方、図１の表示装置１において、白色有機発光素子２０は、第一電極２１（下部電極）と、ホール輸送層２２と、第一発光層２３と、第二発光層２４と、電子輸送層２５と、電子注入層２６と、第二電極２７（上部電極）と、から構成される部材である。
【００２２】
以下、図１の表示装置１に含まれる基板１０の構成部材について説明する。基材１１は、特に限定されるものではないが、金属、セラミックス、ガラス、石英、シリコン等が用いられる。またプラスティックシート等のフレキシブルシートを用いたフレキシブル基板とすることをも可能である。
【００２３】
基材１１上に設けられる駆動回路１２は、有機発光素子２０を駆動・発光させるために設けられる部材である。図１の表示装置１において、駆動回路１２は、層間絶縁層１３に被覆されると共に、コンタクトホール１８によって第一電極２１と電気的に接続されている。本発明において、駆動回路１２の構成材料は、特に限定されるものではないが、公知の導電性材料が用いられる。
【００２４】
層間絶縁層１３は、駆動回路１２を被覆する機能を有すると共に、駆動回路１２と駆動回路１２との間、及び駆動回路１２と配線層１４又は反射層３との間を電気的に分離する目的で設けられる。層間絶縁層１３の構成材料として、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ2）等の無機絶縁性材料が挙げられる。
【００２５】
反射層３は、層間絶縁層１３上に設けられる部材であって、白色有機発光素子（の発光層）から出力された光（白色光）を反射する機能を備えている。ここで反射層３は、層間絶縁層１３上であって層間絶縁層１３に接する態様で設けてもよいが、本発明はこれに限定されるものではない。図１の表示装置１を構成する緑色画素２Ｇや青色画素２Ｂのように、層間絶縁層１３と反射層３（３Ｇ、３Ｂ）との間に、介在層として配線層１４や層間絶縁層１５、１６を設けてもよい。また各画素（２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ）にそれぞれ設けられている反射層３（３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ）は、図１に示されるように、膜厚方向の設置位置が画素の種類ごとに異なっていてもよい。尚、ここで言う配置位置とは、第一電極２１に対する反射層３（３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ）の膜厚方向の相対的な配置位置を言う。
【００２６】
反射層３の構成材料として、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）等の金属材料、これら金属材料を複数種組み合わせた合金材料が挙げられる。また屈折率の異なる無機材料を複数積層して形成した誘電体ミラー等を反射層３として用いてもよい。尚、光の反射率が高い材料を反射層３の構成材料として使用すると、発光の取り出し効率を高めることができるので好ましい。
【００２７】
配線層１４は、信号や電源を供給するために層間絶縁層１３と反射層３との間に設けられる部材である。尚、配線層１４は、以下に説明するように、導電性の材料からなる部材であるが、同じ導電性の部材である駆動回路１２や反射層３とは異なる部材である。ところで近年、表示装置の小型化、高解像度化、狭額縁化に伴い、基材１１上に設けられる駆動回路１２、配線層１４は、複数層にわたって積層される態様でレイアウトされていたり高度に集積化されていたりすることがある。本発明において、配線層１４は、層間絶縁層を挟んで複数の層にわたって形成されていてもよい。例えば、図１の青色画素２Ｂのように、層間絶縁層１５を挟んで２層にわたって配線層１４を設けてもよい。ただし本発明の表示装置において、配線層１４は、必ずしも全ての画素に設ける必要はない。例えば、図１に示されるように、配線層１４を設けない画素（赤色画素２Ｒ）があってもよい。
【００２８】
配線層１４の構成材料として、例えば、アルミニウム（Ａｌ）等の導電性材料が用いられる。尚、反射層３Ｒ、３Ｇ、３Ｂをそれぞれ導電性が高い材料で形成して配線層１４としての機能（信号や電源を供給する機能）を持たせてもよい。
【００２９】
また所定の画素に設けられる反射層３を形成する際に、この反射層３の形成工程と他の画素に設けられる配線層１４の形成工程とを同時に行ってもよい。例えば、図１の表示装置１の製造するにあたり、層間絶縁層１３上に、反射層３Ｒ及び配線層１４の基礎となる導電性薄膜を成膜してフォトリソグラフィーによるパターン形成を行って反射層３Ｒ及び配線層１４を一括して形成する。こうすることで、赤色画素２Ｒの領域に反射層３Ｒを形成する工程と、他の画素領域に配線層１４を形成する工程と、を同時に行ってもよい。また図１の表示装置１の製造するにあたり、層間絶縁層１５上に、反射層３Ｇと配線層１４とを設ける際にも同様の方法を採用することができる。
【００３０】
層間絶縁層１５、１６は、層間絶縁層１３と反射層３との間に配線層１４を設けた際に、配線層１４と配線層１４との間及び反射層３と配線層１４との間をそれぞれ電気的に分離する目的で設けられる。層間絶縁層１５，１６の構成材料としては、層間絶縁層１３と同様に、酸化シリコン（ＳｉＯ2）等の無機絶縁性材料が挙げられる。
【００３１】
平坦化層１７は、駆動回路１２や配線層１４等を設けたことによって生じた凹凸を埋めて基板１０を平坦にするために設けられる。平坦化層１７の構成材料として、例えば、ポリイミド等の有機絶縁性材料や、酸化シリコン（ＳｉＯ2）等の無機絶縁性材料が用いられる。
【００３２】
次に、図１の表示装置１に含まれる白色有機発光素子２０の構成部材について説明する。図１の表示装置１において、白色有機発光素子２０は、下部電極（第一電極２１）と、上部電極（第二電極２７）と、下部電極と上部電極との間に配置される有機化合物層と、から構成される。
【００３３】
本発明において、下部電極である図１中の第一電極２１は、陽極としての機能を有しているが、これに限定されるものではなく、陰極としての機能を持たせてもよい。また第一電極２１は、発光層（第一発光層２３、第二発光層２４）から反射層（３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ）へ向かう光及び反射層（３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ）にて反射された光を透過することができる透明電極層である。第一電極２１の構成材料として、例えば、金属酸化物導電膜、具体的には、酸化インジウムと酸化錫との化合物膜（ＩＴＯ）や、酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物膜等を用いることができる。
【００３４】
本発明において、第一電極２１の形成方法としては特に限定されないが、例えば、スパッタ法を利用して形成される。
【００３５】
有機化合物層は、少なくとも発光層を有する構成であればその層構成は特に限定されるものではない。例えば、図１の表示装置１に示されるように、ホール輸送層２２と、第一発光層２３と、第二発光層２４と、電子輸送層２５と、電子注入層２６と、がこの順に積層されてなる積層体としてもよい。ここで有機化合物層に含まれ得る層としては、発光層の他に、ホール注入層、ホール輸送層、電子ブロック層、ホールブロック層、電子輸送層、電子注入層等が挙げられる。尚、本発明においては、有機化合物層は、形成工程の簡便化という観点から、各画素においてその層構成が共通しているのが好ましい。
【００３６】
ところで図１の表示装置１には、発光層が２層（第一発光層２３、第二発光層２４）で構成されているが、本発明においてはこれに限定されるものではない。一方、白色有機発光素子２０が白色光を出力することを考慮すると、発光層は白色発光する白色発光層とする。ここで白色発光層を設ける方法としては、赤色、緑色、青色の発光材料を全て一の発光層に含ませる方法、発光色が赤色、緑色あるいは青色又はマゼンダ、シアンあるいは黄色である複数の発光層を適宜組み合わせて設ける方法等が挙げられる。
【００３７】
ホール輸送層２２、第一発光層２３、第二発光層２４又は電子輸送層２５に用いられる有機化合物としては、低分子材料であってもよいし、高分子材料であってもよい。また低分子材料と高分子材料との両方を用いて層を形成してもよい。
【００３８】
ここで第一発光層２３、第二発光層２４において使用される発光材料としては、蛍光発光材料、燐光発光材料等が挙げられるが特に限定されるものではない。必要に応じて周知の材料を使用できる。尚、本発明では、第一発光層２３には二種類の発光ドーパントが、第二発光層２４には一種類の発光ドーパントが、それぞれ含まれているが、これらの発光ドーパントとして、公知のものを使用することができる。
【００３９】
また電子注入層２６の構成材料として、例えば、フッ化リチウムや、アルカリ金属、アルカリ土類金属等のような広く一般に用いられる電子注入材料を用いることができる。また、電子輸送性の有機材料中に、アルカリ金属やアルカリ土類金属、もしくはその化合物を０．１％〜数十％含有させることにより、電子注入層とすることもできる。その際、電子注入層２６の膜厚を１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度とすると、この後に形成する第二電極２７、封止層３１及びカラーフィルタ（３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂ）の成膜ダメージを緩和できるため好ましい。
【００４０】
本発明の表示装置において、有機化合物層を構成する各層は、一般には、真空蒸着法、イオン化蒸着法、スパッタリング、プラズマあるいは、適当な溶媒に溶解させて公知の塗布法（例えば、スピンコーティング、ディッピング、キャスト法、インクジェット法等）により形成することができる。
【００４１】
本発明において、上部電極である図１中の第二電極２７は、陰極としての機能を有していが、これに限定されるものではなく、第一電極を陰極とした場合は陽極としての機能を持たせてもよい。第二電極２７としては、例えば、透明な金属酸化物導電膜、具体的には、酸化インジウムと酸化錫の化合物膜（ＩＴＯ）や、酸化インジウムと酸化亜鉛の化合物（ＩＺＯ）等が挙げられる。これら透明な金属酸化物からなる導電膜を第二電極２７に適用する場合、その膜厚は１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下、より好ましくは、３０ｎｍ以上３００ｎｍの範囲で設定しておく。そうすると、電極のシート抵抗の低減と高い光学透過率とを両立できるため好ましい。
【００４２】
尚、上述した「透明」とは、可視光に対する透過率が７０％〜１００％であることであり、より具体的には、消衰係数κが０．０５以下、好ましくは、０．０１以下であることをいう。このように減衰係数が小さければ小さいほど透明導電層として機能しつつ発光の減衰を抑える観点では好ましい。
【００４３】
また、透明な金属酸化物導電膜の代わりに、半透明状にした金属薄膜を用いることもできる。この場合、具体的には、銀、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム等の金属単体や、これら金属単体を複数種組み合わせた合金を用いる。特に、銀とマグネシウムとからなる合金（銀マグネシウム）は、電子注入性及び発光の反射性の観点から好ましい。また、半透明状の金属薄膜を採用する際にその膜厚は、２ｎｍ以上５０ｎｍ以下程度とする。そうすると、発光の一部が透過するため、発光の取り出し効率の観点で好ましい。
【００４４】
本発明において、第二電極２７の形成方法としては特に限定されないが、例えば、スパッタ法を利用して形成される。
【００４５】
図１の表示装置１において、有機発光素子２０を構成する第二電極２７上には、有機発光素子２０を封止するための封止層３１が設けられている。そしてこの封止層３１上には、カラーフィルタ基板３２と各色のカラーフィルタ（３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂ）とからなる色変換部材が設けられている。
【００４６】
封止層３１は、有機発光素子２０を封止して保護するために設けられている。封止層３１の構成材料として、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ2）、窒素化シリコン（ＳｉＮ）等の光透過性の無機材料が挙げられる。
【００４７】
色変換部材を構成するカラーフィルタ基板３２、カラーフィルタ（３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂ）は、第一発光層２３又は第二発光層２４から発せられた光を、赤、緑、青の３原色のいずれかに変調して外部へ出力させるために設けられる。ここでカラーフィルタ（３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂ）は、例えば、樹脂に所望の色（赤色、緑色又は青色）の顔料が混入されてなる部材である。また各色のカラーフィルタ（３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂ）は、それぞれ第一電極２１、第二電極２７に対応した位置に設けられている。
【００４８】
尚、本発明において、カラーフィルタの種類は、例えば、図１の表示装置１で示されるように三種類であるがこれに制限されるものではなく、必要に応じて二種類に減らしたり四種類以上に増やしたりすることが可能である。
【００４９】
次に、光学干渉条件について説明する。有機発光素子では、光学距離Ｌが、下記数式（１）を満足すると、光学干渉による光の強めあい条件を利用することが可能となる。
【００５０】
【数１】
【００５１】
式（１）において、λは、共振波長であり、Ｌは、光学距離であり、φｔは、上下各電極で発光が反射する際の位相シフトの和（ｒａｄ）であり、ｍは、正の整数である。
【００５２】
式（１）中の光学距離Ｌは、発光層内の発光領域から基板１０が有する反射層３までにある各層の屈折率ｎとその膜厚ｄとの積ｎｄの総和（ｎ1ｄ1＋ｎ2ｄ2＋・・・・）で表される。
【００５３】
尚、ｍは、整数であることが望ましい。ただし干渉による光の強めあいが発現するものであれば、厳密に整数にする必要はなく、±１０％の範囲内の誤差は許容される。
【００５４】
また、反射界面での位相シフトΦにおいて、反射界面を形成する２つの材料のうち、光が入射する側にある材料を媒質Ｉ、他方の材料を媒質ＩＩとし、それぞれの光学定数を（ｎ1，ｋ1）、（ｎ2，ｋ2）とする。そうすると、Φは、下記式（２）で表すことができる。尚、これら光学定数は、例えば、分光エリプソメーター等を用いて測定することができる。
【００５５】
【数２】
（ただし、０≦φ＜２π）
【００５６】
本発明においては、表示装置に備える複数種の画素のうち少なくとも一種類の画素に関して、光学距離が式（１）を満足するように反射層３の位置を設定されていればよい。尚、本発明において、光学距離が式（１）を満足するように反射層３の位置を設定する画素の種類は、特に制限はない。どの画素においても適用可能であるが、適用される画素の種類は多ければ多いほど好ましい。
【００５７】
ここで表示装置に含まれる全ての種類の画素に関し、式（１）を満足するように光学距離を設定すると、光学干渉効果を最大限に活用できるので、好ましい。この場合、相対的に発光効率の低い画素については、式（１）中のｍの値を他の画素よりも小さく設定（例えば、ｍ＝１）し、反射層から発光層までの間の光学距離を短く設定するのが好ましい。式（１）を満足すると共に、次数をより低く設定して光学距離を短くするほど、より強い光学干渉を利用できるためである。
【００５８】
ところで、本発明において、発光層と反射層３との膜厚方向の相対的距離を調整する方法としては、例えば、反射層３と発光層との間に設けられる層の膜厚を調整する方法、反射層３と層間絶縁層１３との間に設ける介在層の膜厚を調整する方法がある。反射層３と発光層との間に設けられる層の膜厚を調整する方法としては、例えば、図１の表示装置を構成する層間絶縁層（１５、１６）、平坦化層１７、第一電極２１及びホール輸送層２２について、数式（１）を満足するように膜厚を調整する。一方、反射層３と層間絶縁層１３との間に設ける介在層の膜厚を調整する方法としては、例えば、図１の表示装置を構成する配線層１４を所定の画素に限定して所望の膜厚で形成する。
【００５９】
本発明の表示装置は、照明や、電子機器のディスプレイとして、また、表示装置用のバックライト等の様々な用途に適用することができる。電子機器のディプレイとしては、テレビ受像機、パーソナルコンピュータのディスプレイ、撮像装置の背面表示部、携帯電話の表示部、携帯ゲーム機の表示部等が挙げられる。その他、携帯音楽再生装置の表示部、携帯情報端末（ＰＤＡ）の表示部、カーナビゲーションシステムの表示部等の用途がある。
【実施例】
【００６０】
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００６１】
［実施例１］
図１に示される表示装置を、以下に説明する方法で作製した。
【００６２】
シリコン基板（基材１１）上に、駆動回路１２を形成した後、基材１１及び駆動回路１２上に、酸化シリコン（ＳｉＯ2）を成膜して層間絶縁層１３を形成した。このとき層間絶縁層１３の膜厚を２００ｎｍとした。尚、層間絶縁層１３は、酸化シリコン膜の成膜後に平坦化処理を行った。
【００６３】
次に、スパッタリング法より、アルミニウム合金からなる膜（ＡｌＮｄ膜）を成膜した。このときＡｌＮｄ膜の膜厚を６０ｎｍとした。次に、このＡｌＮｄ膜を所定のパターン形状になるように加工して、赤色画素２Ｒを設ける領域においては反射層３Ｒを、他の画素（緑色画素２Ｇ，青色画素２Ｂ）を設ける領域においては配線層１４を、それぞれ形成した。次に、層間絶縁層１３、反射層３Ｒ及び配線層１４上に、酸化シリコン（ＳｉＯ2）を成膜して層間絶縁層１５を形成した。このとき層間絶縁層１５の膜厚を２３４ｎｍとした。尚、層間絶縁層１５は、酸化シリコン膜の成膜後に平坦化処理を行った。
【００６４】
次に、スパッタリング法より、アルミニウム合金からなる膜（ＡｌＮｄ膜）を成膜した。このときＡｌＮｄ膜の膜厚を６０ｎｍとした。次に、このＡｌＮｄ膜を所定のパターン形状になるように加工して、緑色画素２Ｇを設ける領域においては反射層３Ｇを、青色画素２Ｂを設ける領域においては配線層１４を、それぞれ形成した。次に、層間絶縁層１５、反射層３Ｇ及び配線層１４上に、酸化シリコン（ＳｉＯ2）を成膜して層間絶縁層１６を形成した。このとき層間絶縁層１６の膜厚を１７０ｎｍとした。尚、層間絶縁層１６は、酸化シリコン膜の成膜後に平坦化処理を行った。
【００６５】
次に、スパッタリング法より、アルミニウム合金からなる膜（ＡｌＮｄ膜）を成膜した。このときＡｌＮｄ膜の膜厚を６０ｎｍとした。次に、このＡｌＮｄ膜を所定のパターン形状になるように加工して、青色画素２Ｂを設ける領域において反射層３Ｂを形成した。次に、層間絶縁層１６及び反射層３Ｂ上に、酸化シリコン（ＳｉＯ2）を成膜して平坦化層１７を形成した。このとき平坦化層１７の膜厚を７７ｎｍとした。尚、平坦化層１７は、酸化シリコン膜の成膜後に平坦化処理を行った。次に、平坦化層１７及び層間絶縁層（１６、１５、１３）の一部を加工して、コンタクトホール１８を、各画素（２Ｒ、２Ｇ，２Ｂ）につき１つずつ形成した。
【００６６】
次に、スパッタリング法により、平坦化層１７上に、ＩＴＯを成膜してＩＴＯ膜を形成した。このときＩＴＯ膜の膜厚を４６ｎｍとした。次に、このＩＴＯ膜を、所定のパターン形状になるように加工して、各画素（２Ｒ、２Ｇ，２Ｂ）を設ける領域において第一電極２１を形成した。尚、この第一電極２１は、陽極として機能し、コンタクトホール１８を通じて駆動回路１２と電気接続されている。
【００６７】
次に、真空蒸着法により、全ての画素において、下記式に示される化合物［Ｉ］を成膜しホール輸送層２２を形成した。
【００６８】
【化１】
【００６９】
このときホール輸送層２２の膜厚を１９ｎｍとし、成膜時の真空度を１×１０-4Ｐａとし、蒸着レートを０．２ｎｍ／ｓｅｃとした。尚、このホール輸送層２２は、各画素に共通する層として形成されている。
【００７０】
次に、真空蒸着法により、ホール輸送層２２上に、シアン色の発光を示すドーパントを含む発光層（第一発光層２３）を形成した。このとき第一発光層２３の膜厚を１０ｎｍとした。次に、真空蒸着法により、第一発光層２３上に、イエロー色の発光を示すドーパントを含む発光層（第二発光層２４）を形成した。このとき第二発光層２４の膜厚を１４ｎｍとした。
【００７１】
次に、真空蒸着法により、第二発光層２４上に、バソフェナントロリン（Ｂｐｈｅｎ）を成膜して電子輸送層２５を形成した。このとき、電子輸送層２５の膜厚を１３ｎｍとし、蒸着時の真空度を１×１０-4Ｐａとし、蒸着レートを０．２ｎｍ／ｓｅｃとした。
【００７２】
次に、真空蒸着法により、電子輸送層２５上に、ＢｐｈｅｎとＣｓ2Ｃｏ3とを重量比にして９０：１０（＝Ｂｐｈｅｎ：Ｃｓ2Ｃｏ3）の割合で共蒸着して電子注入層２６を形成した。このとき、電子注入層２６の膜厚を４６ｎｍとし、蒸着時の真空度を３×１０-4Ｐａとし、蒸着レートを０．２ｎｍ／ｓｅｃとした。
【００７３】
次に、電子注入層２６まで成膜した基板を、真空を破ることなくスパッタ装置に移動した後、スパッタ法により、電子注入層２６上にＩＴＯを成膜し第二電極２７を形成した。このとき、第二電極２７の膜厚を３４ｎｍとした。尚、この第二電極２７は、陰極として機能する。
【００７４】
次に、第二電極２７まで成膜した基板を、真空を破ることなく別のＣＶＤ装置に移動した後、ＣＶＤ法により、第二電極２７上にＳＩＮを成膜して封止層３１を形成した。このとき封止層３１の膜厚を２０００ｎｍとした。
【００７５】
次に、封止層３１上にアクリル樹脂からなる薄膜を膜厚５００ｎｍで形成した後、各画素領域に対応する位置に各色のカラーフィルタ（赤色カラーフィルタ３３Ｒ、緑色カラーフィルタ３３Ｇ、青色カラーフィルタ３３Ｂ）を、膜厚２μｍで形成した。尚、図２は、本実施例で作製された表示装置が有するカラーフィルタの分光透過特性を示す図である。
この後、透明なアクリル樹脂を膜厚５００ｎｍで成膜してカラーフィルタ基板３２を形成した。以上により、表示装置を得た。
【００７６】
本実施例で作製した表示装置において、各画素における共振波長及びｍは、下記表１に示される通りである。
【００７７】
【表１】
【００７８】
表１より、本実施例で作製した表示装置は、赤色画素、緑色画素、青色画素において、それぞれｍ＝３、ｍ＝２、ｍ＝１の強め合いの条件を適用することができる。ただし、赤色画素におけるｍ＝３の光の強めあい条件は、ｍ＝１、２での強め合いの条件に比べ弱く、表示装置の発光特性への寄与は弱い。
【００７９】
また本実施例で作製した表示装置について、ＮＴＳＣ比に基づいて得られる色再現範囲及び消費電力をそれぞれ評価した。結果を表６に示す。
【００８０】
［実施例２］
実施例１において、層間絶縁層１３上に成膜されたＡｌＮｄ膜を、所定のパターン形状になるように加工して、全ての画素（赤色画素２Ｒ、緑色画素２Ｇ，青色画素２Ｂ）を設ける領域において配線層１４を、それぞれ形成した。また層間絶縁層１５上に成膜されたＡｌＮｄ膜を、所定のパターン形状になるように加工した。これにより赤色画素２Ｒを設ける領域において反射層３Ｒを形成し、緑色画素２Ｇを設ける領域において反射層３Ｇを形成し、青色画素２Ｂを設ける領域において配線層１４を、それぞれ形成した。そして層間絶縁層１５、層間絶縁層１６、平坦化層１７、第一電極２１、ホール輸送層２２、第一発光層２３、第二発光層２４、電子輸送層２５、電子注入層２６及び第二電極２７の膜厚を、それぞれ下記表２に示されるように変更した。
【００８１】
【表２】
【００８２】
これらを除いては、実施例１と同様の方法により表示装置を作製した。本実施例で作製した表示装置において、各画素における共振波長及びｍは、下記表３に示される通りである。
【００８３】
【表３】
【００８４】
表３より、本実施例で作製した表示装置は、緑色画素、青色画素において、それぞれｍ＝２、ｍ＝１の強め合いの条件を適用することができる。
【００８５】
また本実施例で作製した表示装置について、ＮＴＳＣ比に基づいて得られる色再現範囲及び消費電力をそれぞれ評価した。結果を表６に示す。ところで、表示装置の色再現範囲と消費電力との間にはトレードオフの関係があり、色再現範囲が広くなると消費電力が高くなる一方で、色再現範囲が狭くなると消費電力が下がる傾向にある。そこで実施例１とほぼ同等の色再現範囲となるように、各層の膜厚を表２に示されるように変更した。
【００８６】
［比較例１］
実施例１において、各色の画素において、基板１０内に反射層（３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ）を設けなかった。また第一電極２１を形成する際に、ＩＴＯの代わりにアルミニウム合金（ＡｌＮｄ）を使用した。そして第一電極２１、ホール輸送層２２、第一発光層２３、第二発光層２４、電子輸送層２５、電子注入層２６及び第二電極２７の膜厚を、それぞれ下記表４に示されるように変更した。尚、下記表４のように各層の膜厚を変更するのは色再現範囲が実施例１とほぼ同等となるようにするためである。
【００８７】
【表４】
【００８８】
これらを除いては実施例１と同様の方法により表示装置を作製した。つまり、本比較例において、作成される表示装置を構成する第一電極２１は、反射電極として機能する。ここで本比較例で作製した表示装置において、各画素における共振波長及びｍは、下記表５に示される通りである。
【００８９】
【表５】
【００９０】
また本実施例で作製した表示装置について、ＮＴＳＣ比に基づいて得られる色再現範囲及び消費電力をそれぞれ評価した。結果を表６に示す。
【００９１】
【表６】
【００９２】
表６より、実施例１及び２の表示装置は、比較例１に比べて、ほぼ同等の色再現性において、消費電力を半分以下に低減できる。このように、基板に含まれる配線層の一部を有機発光素子から出力される光を反射する反射層として各画素の光学距離を適宜調整することにより、良好な発光特性を示す表示装置が実現できる。
【００９３】
また上記実施例は、ＲＧＢの色を、最終的にカラーフィルタ（色変換部材）を介して取り出す例であるが、このカラーフィルタを用いずにＲＧＢ個別の発光層を用いて本発明にて示される干渉構成を組み合わせた場合でも同様に本発明の作用効果を奏する。
【符号の説明】
【００９４】
１：表示装置、２Ｒ（２Ｇ、２Ｂ）：反射層、３Ｒ（３Ｇ、３Ｂ）：反射層、１０：基板、１１：基材、１２：駆動回路、１３（１５、１６、１７）：層間絶縁層、１４：配線層、１８：コンタクトホール、２０：白色有機発光素子、２１：第一電極、２２：ホール輸送層、２３：第一発光層、２４：第二発光層、２５：電子輸送層、２６：電子注入層、２７：第二電極、３１：封止層、３２：カラーフィルタ基板、３３Ｒ（３３Ｇ、３３Ｂ）：カラーフィルタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に設けられる複数種類の画素と、から構成され、
前記画素が、基板上に設けられる第一電極と、第二電極と、前記第一電極と前記第二電極との間に挟持され少なくとも発光層を含む有機化合物層と、からなる白色有機発光素子を有し、
前記基板が、前記第一電極の下方に設けられる反射層を前記画素ごとに有し、
前記白色有機発光素子上に色変換部材が設けられ、
前記色変換部材により前記白色有機発光素子から出力された光のスペクトルを変化させることで、前記画素から出力される光の色が前記画素の種類ごとに異なっており、
前記複数種類の画素のうち少なくとも一種類の画素において、前記色変換部材を透過する光に対して、前記発光層と前記反射層との膜厚方向の距離が、前記発光層と前記反射層との間における光学干渉による光の強めあい条件を満足する距離であることを特徴とする、表示装置。
【請求項２】
前記反射層の膜厚方向の配置位置が前記画素の種類ごとに異なっており、
前記複数種類の画素のそれぞれにおいて、前記色変換部材を透過する光に対して、前記発光層と前記反射層との膜厚方向の距離が、前記発光層と前記反射層との間における光学干渉による光の強めあい条件を満足する距離であることを特徴とする、請求項１に記載の表示装置。
【請求項１】
基板と、
前記基板上に設けられる複数種類の画素と、から構成され、
前記画素が、基板上に設けられる第一電極と、第二電極と、前記第一電極と前記第二電極との間に挟持され少なくとも発光層を含む有機化合物層と、からなる白色有機発光素子を有し、
前記基板が、前記第一電極の下方に設けられる反射層を前記画素ごとに有し、
前記白色有機発光素子上に色変換部材が設けられ、
前記色変換部材により前記白色有機発光素子から出力された光のスペクトルを変化させることで、前記画素から出力される光の色が前記画素の種類ごとに異なっており、
前記複数種類の画素のうち少なくとも一種類の画素において、前記色変換部材を透過する光に対して、前記発光層と前記反射層との膜厚方向の距離が、前記発光層と前記反射層との間における光学干渉による光の強めあい条件を満足する距離であることを特徴とする、表示装置。
【請求項２】
前記反射層の膜厚方向の配置位置が前記画素の種類ごとに異なっており、
前記複数種類の画素のそれぞれにおいて、前記色変換部材を透過する光に対して、前記発光層と前記反射層との膜厚方向の距離が、前記発光層と前記反射層との間における光学干渉による光の強めあい条件を満足する距離であることを特徴とする、請求項１に記載の表示装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１３−５８４４６（Ｐ２０１３−５８４４６Ａ）
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９７２６２（Ｐ２０１１−１９７２６２）
【出願日】平成２３年９月９日（２０１１．９．９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月９日（２０１１．９．９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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