CN102474938B - 发光元件以及使用该发光元件的显示装置 - Google Patents

发光元件以及使用该发光元件的显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种发光元件以及使用该发光元件的显示装置。发光元件包括：反射电极(3)；透明电极(9)，其与反射电极(3)对向配置，使入射的光透射；发光层(7b)，其配置在反射电极(3)和透明电极(9)之间，发出蓝色光；功能层，其包括配置在反射电极(3)和发光层(7b)之间的一层或两层以上的层；以及滤色器12b，其隔着透明电极(9)配置在与发光层(7b)相反的一侧，功能层的光学膜厚为218nm以上且238nm以下。由此，提高光取出效率和发光色的色纯度这两者。

Description

发光元件以及使用该发光元件的显示装置
技术领域
本发明涉及利用了有机材料的电致发光现象的发光元件以及使用该发光元件的显示装置。
背景技术
近年来研究开发得到不断地进展的有机电致发光元件是利用了有机材料的电致发光现象的发光元件。作为使用了该发光元件的显示装置，提出了在基板上排列蓝、绿、红各色发光元件的结构。
关于发光元件，从降低功耗等观点出发，提高光取出效率尤为重要。于是，以往提出了通过对发光元件采用共振器构造来提高光取出效率的技术(例如参照专利文献1)。在专利文献1中公开了：在层叠有下部电极(反射镜)、透明导电层、空穴输送层、发光层、电子输送层、上部电极(半反射镜)的发光元件中，调整反射镜和半反射镜之间的光学距离，以使得蓝、绿、红的光取出效率变为极大。
此外，关于显示装置，除了提高光取出效率之外，实现优异的颜色再现性也尤为重要。为了提高颜色再现性，需要提高各色的发光元件的色纯度。于是，提出了如下技术：通过在发光元件设置滤色器(滤色片，colorfilter)，去掉不需要的波长成分，其结果使发光色的颜色纯度得以提高。
在先技术文献
专利文献1：日本特开2005-116516号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，通过发明人的研究，发现了仅单纯组合共振器构造和滤色器，难以兼顾提高光取出效率和提高发光色的色纯度。
本发明的目的在于提供能够提高光取出效率和发光色的色纯度这两者的发光元件、以及能够通过使用该发光元件实现优异的颜色再现性的显示装置。
用于解决问题的手段
本发明一种方式的发光元件包括：反射电极，其对入射的光进行反射；透明电极，其与所述反射电极对向配置，使入射的光透射；发光层，其配置在所述反射电极和所述透明电极之间，发出蓝色光；功能层，其包括配置在所述反射电极和所述发光层之间的一层或两层以上的层；以及滤色器，其隔着所述透明电极配置在与所述发光层相反的一侧，所述发光元件形成有第一光路和第二光路，所述第一光路是从所述发光层出射的蓝色光的一部分通过所述功能层入射到所述反射电极而被所述反射电极反射后，通过所述功能层、所述发光层、所述透明电极以及所述滤色器出射到外部，所述第二光路是从所述发光层出射的蓝色光的剩余一部分不向所述反射电极侧行进而向所述透明电极侧行进，通过所述透明电极和所述滤色器出射到外部，所述功能层的光学膜厚为218nm以上且238nm以下。
发明的效果
根据发明人的研究，发现了通过采用上述结构，能够兼顾提高光取出效率和提高发光色的色纯度。关于详细内容将在后面使用实验结果详细说明。
附图说明
图1是示意表示本发明一个实施方式的显示装置的像素构造的剖视图。
图2表示蓝色发光元件的设计条件，图2的(a)表示各层的折射率n、消光系数k以及膜厚d，图2的(b)表示使透明导电层的膜厚变化时的光学膜厚的合计L和共振波长λ。
图3表示红色发光元件的设计条件，图3的(a)表示各层的折射率n、消光系数k以及膜厚d，图3的(b)表示使透明导电层的膜厚变化时的光学膜厚的合计L和共振波长λ。
图4是用于比较重视色度进行设计时和重视效率进行设计时的各色的发光元件的光取出效率及色度的图。
图5是表示在各色的发光元件中透明导电层的膜厚和光取出效率的关系的图，图5的(a)表示蓝色发光元件，图5的(b)表示绿色发光元件，图5的(c)表示红色发光元件。
图6针对蓝色发光元件表示光谱强度和波长的关系，图6的(a)表示发光材料的光谱强度，图6的(b)表示重视色度进行设计时的光谱强度，图6的(c)表示重视效率进行设计时的光谱强度。
图7针对绿色发光元件表示光谱强度和波长的关系，图7的(a)表示发光材料的光谱强度，图7的(b)表示重视色度进行设计时的光谱强度，图7的(c)表示重视效率进行设计时的光谱强度。
图8针对红色发光元件表示光谱强度和波长的关系，图8的(a)表示发光材料的光谱强度，图8的(b)表示重视色度进行设计时的光谱强度，图8的(c)表示重视效率进行设计时的光谱强度。
图9是表示重视色度设计蓝色发光元件时的色度的角度依赖性的图，图9的(a)表示透明导电层的膜厚为50nm的情况，图9的(b)表示透明导电层的膜厚为55nm的情况，图9的(c)表示透明导电层的膜厚为60nm的情况。
图10是表示重视效率设计蓝色发光元件时的色度的角度依赖性的图，图10的(a)表示透明导电层的膜厚为95nm的情况，图10的(b)表示透明导电层的膜厚为100nm的情况，图10的(c)表示透明导电层的膜厚为105nm的情况。
图11是表示重视色度设计绿色发光元件时的色度的角度依赖性的图。
图12是表示重视效率设计绿色发光元件时的色度的角度依赖性的图。
图13是表示重视色度设计红色发光元件时的色度的角度依赖性的图，图13的(a)表示透明导电层的膜厚为141nm的情况，图13的(b)表示透明导电层的膜厚为144nm的情况，图13的(c)表示透明导电层的膜厚为149nm的情况。
图14是表示重视效率设计红色发光元件时的色度的角度依赖性的图，图14的(a)表示透明导电层的膜厚为131nm的情况，图14的(b)表示透明导电层的膜厚为136nm情况。
图15是表示本发明一个方式的显示装置的功能框的图。
图16是例示本发明一个方式的显示装置的外观的图。
图17是用于说明本发明一个方式的显示装置的制造方法的图。
图18是用于说明本发明一个方式的显示装置的制造方法的图。
标号说明
1基板
2堤
3反射电极
4透明导电层
5空穴注入层
6空穴输送层
7b、7g、7r发光层
8电子输送层
9透明电极
10薄膜封止层
11树脂封止层
12b、12g、12r滤色器
15显示装置
具体实施方式
(本发明的一个方式的概要)
本发明的第一方式的发光元件包括：反射电极，其对入射的光进行反射；透明电极，其与所述反射电极对向配置，使入射的光透射；发光层，其配置在所述反射电极和所述透明电极之间，发出蓝色光；功能层，其包括配置在所述反射电极和所述发光层之间的一层或两层以上的层；以及滤色器，其隔着所述透明电极配置在与所述发光层相反的一侧，所述发光元件形成有第一光路和第二光路，所述第一光路是从所述发光层出射的蓝色光的一部分通过所述功能层入射到所述反射电极而被所述反射电极反射后，通过所述功能层、所述发光层、所述透明电极以及所述滤色器出射到外部，所述第二光路是从所述发光层出射的蓝色光的剩余一部分不向所述反射电极侧行进而向所述透明电极侧行进，通过所述透明电极和所述滤色器出射到外部，所述功能层的光学膜厚为218nm以上且238nm以下。通过该结构，在发出蓝色光的发光元件中，能够兼顾提高光取出效率和提高发光色的色纯度。
本发明的第二方式的发光元件包括：反射电极，其对入射的光进行反射；透明电极，其与所述反射电极对向配置，使入射的光透射；发光层，其配置在所述反射电极和所述透明电极之间，发出蓝色光；功能层，其包括配置在所述反射电极和所述发光层之间的一层或两层以上的层；以及滤色器，其隔着所述透明电极配置在与所述发光层相反的一侧，所述发光元件形成有第一光路和第二光路，所述第一光路是从所述发光层出射的蓝色光的一部分通过所述功能层入射到所述反射电极而被所述反射电极反射后，通过所述功能层、所述发光层、所述透明电极以及所述滤色器出射到外部，所述第二光路是从所述发光层出射的蓝色光的剩余一部分不向所述反射电极侧行进而向所述透明电极侧行进，通过所述透明电极和所述滤色器出射到外部，所述功能层的光学膜厚L满足以下式1。
式1：2L/λ+φ/2π＝m
其中，所述功能层的光学膜厚L的单位为nm，波长λ为256nm以上且280nm以下的值，φ为在所述反射电极的相位位移，m是整数。通过该结构，在发出蓝色光的发光元件中，能够兼顾提高光取出效率和提高发光色的色纯度。
进一步，所述滤色器可以在从所述透明电极入射的蓝色光的光谱强度呈现极大值的第一波长区域，其透射的光谱强度呈现极大值，另一方面，在位于所述第一波长区域长波长侧的第二波长区域和位于所述第一波长区域短波长侧的第三波长区域，其透射的光谱强度取比所述极大值小的值，并且，对于从所述透明电极入射的蓝色光，抑制存在于所述第二波长区域、为了得到目标色度所不需要的、其光谱强度呈现比极大值小的值的光成分的透射，允许存在于所述第一波长区域和所述第三波长区域两个区域的光成分的透射。由此，在从透明电极入射到滤色器的蓝色光中，不需要的光成分的透射被滤色器抑制，并且除了不需要的光成分以外的光成分经由滤色器而被取出到外部。特别是，光谱强度为极大值的光成分被高效地取出，所以能够将调整为目标色度的蓝色光高效率地取出到外部。
本发明的第三方式的发光元件包括：反射电极，其对入射的光进行反射；透明电极，其与所述反射电极对向配置，使入射的光透射；发光层，其配置在所述反射电极和所述透明电极之间，发出红色光；功能层，其包括配置在所述反射电极和所述发光层之间的一层或两层以上的层；以及滤色器，其隔着所述透明电极配置在与所述发光层相反的一侧，所述发光元件形成有第一光路和第二光路，所述第一光路是从所述发光层出射的红色光的一部分通过所述功能层入射到所述反射电极而被所述反射电极反射后，通过所述功能层、所述发光层、所述透明电极以及所述滤色器出射到外部，所述第二光路是从所述发光层出射的红色光的剩余一部分不向所述反射电极侧行进而向所述透明电极侧行进，通过所述透明电极和所述滤色器出射到外部，所述功能层的光学膜厚为384nm以上且400nm以下。通过该结构，在发出红色光的发光元件中，能够兼顾提高光取出效率和提高发光色的色纯度。
本发明的第四方式的发光元件包括：反射电极，其对入射的光进行反射；透明电极，其与所述反射电极对向配置，使入射的光透射；发光层，其配置在所述反射电极和所述透明电极之间，发出红色光；功能层，其包括配置在所述反射电极和所述发光层之间的一层或两层以上的层；以及滤色器，其隔着所述透明电极配置在与所述发光层相反的一侧，所述发光元件形成有第一光路和第二光路，所述第一光路是从所述发光层出射的红色光的一部分通过所述功能层入射到所述反射电极而被所述反射电极反射后，通过所述功能层、所述发光层、所述透明电极以及所述滤色器出射到外部，所述第二光路是从所述发光层出射的红色光的剩余一部分不向所述反射电极侧行进而向所述透明电极侧行进，通过所述透明电极和所述滤色器出射到外部，所述功能层的光学膜厚L满足以下式1。
式1：2L/λ+φ/2π＝m
其中，所述功能层的光学膜厚L的单位为nm，波长λ为452nm以上且470nm以下的值，φ为在所述反射电极的相位位移，m是整数。通过该结构，在发出红色光的发光元件中，能够兼顾提高光取出效率和提高发光色的色纯度。
本发明的第五方式的显示装置是在基板上排列有各自发蓝色光、绿色光、红色光的发光元件的显示装置，所述发蓝色光的发光元件是所述第一方式的发光元件。通过该结构，由于蓝色光的光取出效率提高，所以能够降低显示装置的功耗，并且，由于蓝色光的色纯度提高，所以能够提高图像的颜色再现性。
进一步，所述发红色光的发光元件可以是所述第三方式的发光元件。通过该结构，由于红色光的光取出效率和色纯度提高，所以能够进一步降低显示装置的功耗、并且进一步提高图像的颜色再现性。
本发明的第六方式的显示装置是在基板上排列有各自发蓝色光、绿色光、红色光的发光元件的显示装置，所述发蓝色光的发光元件是所述第二方式的发光元件。通过该结构，由于蓝色光的光取出效率提高，所以能够降低显示装置的功耗，并且，由于蓝色光的色纯度提高，所以能够提高图像的颜色再现性。
进一步，所述发红色光的发光元件可以是所述第四方式的发光元件。通过该结构，由于红色光的光取出效率和色纯度提高，所以能够进一步降低显示装置的功耗、并且进一步提高图像的颜色再现性。
(显示装置和发光元件的结构)
下面参照附图详细说明本发明一个实施方式的具体例子。
图1是示意表示本发明一个实施方式的显示装置的像素构造的剖视图。显示装置是蓝(B)、绿(G)、红(R)的各像素在行方向和列方向呈矩阵状规则地配置而成的有机EL显示器。各像素由使用了有机材料的发光元件构成。
蓝色发光元件是将基板1、反射电极3、透明导电层4、空穴注入层5、空穴输送层6、发光层7b、电子输送层8、透明电极9、薄膜封止层10、树脂封止层11、滤色器12b按该顺序层叠而成的元件。即，在反射电极3和透明电极9之间配置有发光层7b。在反射电极3和发光层7b之间配置有包括三层(透明导电层4、空穴注入层5、空穴输送层6)的功能层。
绿色发光元件除了发光层7g和滤色器12g之外，具有与蓝色发光元件同样的结构。红色发光元件也是除了发光层7r和滤色器12r之外，具有与蓝色发光元件同样的结构。在该例子中，各色发光元件共用基板1，电子输送层8、透明电极9、薄膜封止层10、树脂封止层11分别共用地形成。
此外，在各色发光元件中，由于存在反射电极3和透明电极9，实现了单侧反射方式的共振器构造。在发光元件形成有第一光路和第二光路，第一光路是从发光层7b、7g、7r出射的光的一部分通过功能层入射到反射电极3，通过反射电极3反射后，通过功能层、发光层7b、7g、7r、透明电极9出射到外部；第二光路是从发光层7b、7g、7r出射的光的剩余一部分不是向反射电极3侧行进而是向透明电极9侧行进，通过透明电极9出射到外部。透过透明电极9出射到外部的光包含沿第一光路行进的光(下面称为“反射光”)和沿第二光路行进的光(下面称为“直接光”)这两者的成分。通过调整发光层7b、7g、7r和反射电极4之间的距离，使得该直接光和反射光通过干涉效应相互增强，由此能够提高发光元件的光取出效率。对于距离的调整，可以通过对在发光层7b、7g、7r和反射电极3之间配置的功能层的膜厚进行调整来实现。
具体而言，在蓝色发光元件中，通过使透明导电层4的膜厚为50nm以上且60nm以下，使空穴注入层5的膜厚为40nm，使空穴输送层6的膜厚为20nm，由此使这些光学膜厚的合计L成为218nm以上且238nm以下。所谓光学膜厚是指通过各层膜厚d和各层的折射率n的乘积得到的物理量。在蓝色发光元件中，优选使透明导电层4的膜厚为55nm。上述的50nm以上且60nm以下的范围是对于设计值55nm预计产生-5nm到+5nm的范围的制造误差而得到的。
在绿色发光元件中，使透明导电层4的膜厚为90nm，对于空穴注入层5和空穴输送层6的膜厚，使其与蓝色发光元件相同。
在红色发光元件中，使透明导电层4的膜厚为141nm以上且149nm以下，对于空穴注入层5和空穴输送层6的膜厚，使其与蓝色发光元件相同，由此使这些光学膜厚的合计L成为384nm以上且400nm以下。在红色发光元件中，优选使透明导电层4的膜厚为144nm。上述的141nm以上且149nm以下的范围是对于设计值144nm预计产生-3nm到+5nm的范围的制造误差而得到的。
这样，在各色的发光元件中将功能层的膜厚调整为包含上述制造误差的范围，由此能够在提高发光色的色纯度的同时，能够提高光取出效率。下面说明其理由。
(实验和模拟)
发明人比较了重视色度进行设计的情况和重视效率进行设计的情况的各色的发光元件的光取出效率和色度。
在显示装置中，按各颜色确定目标色度。所谓重视色度是指如下设计方法：设定发光层和反射电极之间的距离，以使出射光的色度接近目标色度，在此基础上设定滤色器的特性，以使出射光的色度进一步接近目标色度。另一方面，所谓重视效率是指如下设计方法：设定发光层和反射电极之间的距离，使得出射光的强度成为最大，在此基础上，设定滤色器的特性，使得出射光的色度接近目标色度。
对于提高发光元件的光取出效率，会认为重视效率进行设计是上策。但是，比较了重视色度和重视效率之后，发现与所预想的相反，重视色度进行设计的结果，光取出效率变高。
(条件)
图2表示蓝色发光元件的设计条件，图2的(a)示出各层的折射率n、消光系数k和膜厚d，图2的(b)示出使透明导电层的膜厚变化时的光学膜厚的合计L和共振波长λ。在此，使透明导电层4的材料为ITO(IndiumTin Oxide：氧化铟锡)，使发光层7b的材料为サメイシヨン(SUMATION)社制的BP105。
如图2所示，在蓝色发光元件中，在重视色度进行设计的情况下，透明导电层4的膜厚d为50nm以上且60nm以下，此时的光学膜厚的合计L是218nm以上且238nm以下。另一方面，在重视效率进行设计的情况下，透明导电层4的膜厚d为95nm以上且105nm以下，此时的光学膜厚的合计L是310nm以上且330nm以下。
图3示出红色发光元件的设计条件。在红色发光元件中，仅发光层7r的材料和透明导电层4的膜厚与蓝色发光元件不同。在此，使发光层7r的材料为サメイシヨン(SUMATION)社制的RP158。此外，绿色发光元件的设计条件没有特别图示，但使发光层7g的材料为サメイシヨン(SUMATION)社制的GP1200。
如图3所示，在红色发光元件中，在重视色度进行设计的情况下，透明导电层4的膜厚d为141nm以上且149nm以下，此时的光学膜厚的合计L是384nm以上且400nm以下。另一方面，在重视效率进行设计的情况下，透明导电层4的膜厚d为131nm以上且136nm以下，此时的光学膜厚的合计L是365nm以上且375nm以下。
(光取出效率及色度的比较)
图4是用于比较重视色度进行设计时和重视效率进行设计时的各色的发光元件的光取出效率及色度的图。
在蓝色发光元件中，使重视色度时的透明导电层4的膜厚为55nm，使重视效率时的透明导电层4的膜厚为100nm。
首先，在不设置滤色器的情况下进行比较，在重视色度的情况下，色度(x，y)成为(0.13，0.13)，而在重视效率的情况下，色度(x，y)成为(0.13，0.31)。在此，色度(x，y)表示CIE色度图上的位置。在显示装置中，蓝色的目标色度被设定在(0.15，0.06～0.09)附近，所以与重视效率的情况相比，重视色度的情况下更接近目标色度。此外，在重视色度的情况下，光取出效率成为1.9cd/A，而在重视效率的情况下，光取出效率成为4.9cd/A。即，与重视色度的情况相比，重视效率的情况下的光取出效率更高。
然后，在设置了用于使出射光的色度进一步接近目标色度的滤色器的情况下进行比较，在重视色度的情况下，色度(x，y)成为(0.13，0.09)，而在重视效率的情况下，色度(x，y)成为(0.12，0.09)。这样，通过设置滤色器，重视色度和重视效率都能够接近目标色度，其结果，能够提高发光色的色纯度。另一方面，在重视色度的情况下，光取出效率成为1.1cd/A，而在重视效率的情况下，光取出效率成为0.37cd/A。即，当设置了滤色器时，重视效率的情况与重视色度的情况相比，结果光取出效率会降低。
图4中的滤色器(CF)的透射率是指设置了滤色器时的光取出效率相对于不设置滤色器时的光取出效率之比。在蓝色发光元件中，重视色度的情况下，CF透射率是56％，而在重视效率的情况下，CF透射率是7.6％。这表示重视色度的情况下即使设置滤色器，光取出效率也不怎么下降，而在重视效率的情况下，设置滤色器时，光取出效率会大幅度地降低。如图4所示，虽然不如蓝色发光元件那么显著，但对于绿色发光元件和红色发光元件也可以观察到同样的倾向。
图5是表示各色的发光元件中透明导电层的膜厚和光取出效率的关系的图，图5的(a)对蓝色发光元件进行表示，图5的(b)对绿色发光元件进行表示，图5的(c)对红色发光元件进行表示。
如图5的(a)所示，对于蓝色，不设置滤色器时，在95nm～105nm的膜厚的范围，光取出效率最大。另一方面，当设置滤色器时，在50nm～85nm的膜厚的范围，光取出效率最大，在膜厚100nm时光取出效率最小。从该结果可知，即使是重视效率进行设计，当为了接近目标色度而设置滤色镜时，光取出效率也会大幅度地降低。相反，可知在重视色度进行设计的情况下(膜厚为50nm～60nm的范围)，即使设置滤色镜，光取出效率的降低也较少。
如图5的(b)所示，对于绿色，不设置滤色器时，在107nm附近膜厚的范围，光取出效率最大。另一方面，当设置滤色器时，在90nm附近的膜厚的范围，光取出效率最大，在膜厚107nm时光取出效率稍稍降低。由此可知，在重视色度进行设计的情况下(膜厚为90nm附近的范围)，即使设置滤色镜，光取出效率的降低也较少。
如图5的(c)所示，对于红色，不设置滤色器时，在131nm～136nm的膜厚的范围，光取出效率最大。另一方面，当设置滤色器，在141nm～149nm的膜厚的范围，光取出效率最大。由此可知，即使是重视效率进行设计，当为了接近目标色度而设置滤色镜时，结果光取出效率也会大幅度地降低。相反，可知在重视色度进行设计的情况下(膜厚为141nm～149nm的范围)，即使设置滤色镜，光取出效率的降低也较少。
图6针对蓝色发光元件示出光谱强度和波长的关系，图6的(a)示出发光材料的光谱强度，图6的(b)示出重视色度进行设计时的光谱强度，图6的(c)示出重视效率进行设计时的光谱强度。由此可知，在不设置滤色器的情况下，与重视效率时相比，重视色度时的光谱的半值宽度更窄，与之相应地不需要的波长成分少。因此，为了接近目标色度(提高发光色的色纯度)只需轻微的光谱矫正就足够，能够与之相应地利用透射率高的滤色器。相反地，在重视效率的情况下，为了接近目标色度却必须加强力度矫正光谱，不得不利用透射率低的滤色器。可以认为这就是上述状况成为重视色度进行设计时与重视光取出效率进行设计时相比能够提高发光色的色纯度、且提高光取出效率的理由。如图7和图8所示，关于绿色发光元件和红色发光元件，虽然不如蓝色发光元件那么显著，但也可以观察到同样的倾向。
如图6的(b)所示，着眼于重视色度的情况下的滤色器的特性，可以说为如下状况。
(1)在从透明电极9入射的蓝色光的光谱强度呈现极大值的第一波长区域(460nm以上且480以下)，滤色器透射的光谱强度呈现极大值。另一方面，在位于第一波长区域的长波长侧的第二波长区域(大于480nm)、以及位于第一波长区域的短波长侧的第三波长区域(小于460nm)，滤色器透射的光谱强度取小于该极大值的值(参照图6的(b)的单点划线)。
(2)关于从透明电极9入射的蓝色光，抑制了存在于第二波长区域(大于480nm)、对于获得目标色度并非所需要的光成分、其光谱强度呈现小于极大值的值的光成分(光谱强度大致小于0.6)的透射(参照图6的(b)的虚线和实线的差分)。此外，允许存在于第一波长区域(460nm以上且480nm以下)以及第三波长区域(小于460nm)的两个区域的光成分的透射(参照图6的(b)的虚线和实线的差分)。
由此，在从透明电极入射到滤色器的蓝色光中，不需要的光成分的透射被滤色器抑制，并且，除了不需要的光成分之外的光成分经由滤色器而被取出到外部。尤其是能高效地取出光谱强度为极大值的光成分，所以能够将调整为目标色度的蓝色光高效地取出到外部。
(结论)
如上所述，在蓝色发光元件中，通过使透明导电层4的膜厚d为50nm以上且60nm以下，能够提高发光色的色纯度，并且能够提高光取出效率。该效果认为是通过直接光和反射光的干涉影响而获得的。这样，可以说透明导电层4的膜厚d为50nm以上且60nm以下并不重要，此时的透明导电层4、空穴注入层5以及空穴输送层6的光学膜厚的合计L是重要的。因此，在蓝色发光元件中，使透明导电层4、空穴注入层5以及空穴输送层6的光学膜厚的合计L为218nm以上且238nm以下即可，只要满足该条件，就能够获得同样的效果。
此外，在绿色发光元件中，通过使透明导电层4的膜厚d为90nm，能够提高发光色的色纯度，并且能够提高光取出效率。
此外，在红色发光元件中，通过使透明导电层4的膜厚d为141nm以上且149nm以下，能够提高发光色的色纯度，并且能够提高光取出效率。基于与蓝色发光元件同样的理由，在红色发光元件中，使透明导电层4、空穴注入层5以及空穴输送层6的光学膜厚的合计L为384nm以上且400nm以下即可，只要满足该条件，就能够获得同样的效果。
而且，在使用这些发光元件的显示装置中，各色的发光元件的光取出效率高、且发光色的色纯度高，所以能够实现降低功耗和提高图像的颜色再现性。
在图1的结构中，在发光层7b、7g、7r与反射电极3之间配置有包括透明导电层4、空穴注入层5以及空穴输送层6这三层的功能层，但发光元件也可以具有除此以外的结构。在此情况下，只要发光层7b、7g、7r与反射电极3之间配置的功能层的光学膜厚L处于上述范围，就能够获得同样的效果。
此外，通过共振器构造的一般分析方法，能够从上述结果导出如下事项。在共振器构造中，透明导电层4、空穴注入层5以及空穴输送层6的光学膜厚的合计L(nm)、共振波长λ(nm)、相位位移φ(弧度)满足以下的式1。
式1
2L/λ+φ/2π＝m
其中，m为整数。
在反射电极3的相位位移φ可以通过以下的式2求出。
式2
φ＝tan-1{2n1K0/(n1 2-n0 2-k0 2)}
其中，n1为透明导电层4的折射率，n0为反射电极3的折射率，k0为反射电极3的消光系数。
在图2的(b)中示出蓝色发光元件的共振波长λ，图3的(b)中示出红色发光元件的共振波长λ。这些共振波长λ是使用上述式1、式2求出的。在此，φ/2π＝-0.7，m＝1。
图2的(b)示出通过将蓝色光的波长视为256nm以上且280nm以下，能够实现重视色度的设计。即，通过设计成光学膜厚的合计L(nm)满足式1，能够提高发光色的色纯度，并且能够提高光取出效率。其中，使此时的波长λ为256nm以上且280nm以下的值，使m为整数。
此外，同样地，图3的(b)示出通过将红色光的波长视为452nm以上且470nm以下，从而能够实现重视色度的设计。即，通过设计成光学膜厚的合计L(nm)满足式1，能够提高发光色的色纯度，并且能够提高光取出效率。其中，使此时的波长λ为452nm以上且470nm以下的值，使m为整数。
(色度的角度依赖性的比较)
发明人进一步比较了重视色度进行设计的情况和重视效率进行设计的情况的发光元件的色度的角度依赖性。
图9是表示重视色度而设计了蓝色发光元件时的色度的角度依赖性的图，图9的(a)表示透明导电层的膜厚为50nm的情况，图9的(b)表示透明导电层的膜厚为55nm的情况，图9的(c)表示透明导电层的膜厚为60nm的情况。另一方面，图10是表示重视效率而设计了蓝色发光元件时的色度的角度依赖性的图，图10的(a)表示透明导电层的膜厚为95nm的情况，图10的(b)表示透明导电层的膜厚为100nm的情况，图10的(c)表示透明导电层的膜厚为105nm的情况。对于角度，将从正面观察发光元件时作为0°(deg)。图9、图10中，以角度为0°时的色度为基准，示出从该基准的色度的偏差ΔCIE。
如图9、图10所示，在蓝色发光元件中，在不设置滤色器的情况下，重视效率时色度的偏差大，但重视色度时色度的偏差小。因此，重视效率的情况下必须通过由滤色器对色度进行大强度的矫正，这就成了不得不利用透射率低的滤色器的理由。此外，即使在设置了滤色器的情况下，与重视效率的情况相比，依然是重视色度的情况下的色度的偏差小。这样，通过使透明导电层4的膜厚d为50nm以上且60nm以下，即通过使透明导电层4、空穴注入层5以及空穴输送层6的光学膜厚的合计L为218nm以上且238nm以下，能够减小蓝色发光元件的色度的角度依赖性。
图11是表示重视色度而设计了绿色发光元件的情况下的色度的角度依赖性的图。另一方面，图12是表示重视效率而设计了绿色发光元件的情况下的色度的角度依赖性的图。如图11、图12所示，在绿色发光元件中，通过使透明导电层4的膜厚d为90nm以下，也能够减小绿色发光元件的色度的角度依赖性。
图13是表示重视色度而设计了红色发光元件的情况下的色度的角度依赖性的图，图13的(a)表示透明导电层的膜厚为141nm的情况，图13的(b)表示透明导电层的膜厚为144nm的情况，图13的(c)表示透明导电层的膜厚为149nm的情况。另一方面，图14是表示重视效率而设计了红色发光元件的情况下的色度的角度依赖性的图，图14的(a)表示透明导电层的膜厚为131nm的情况，图14的(b)表示透明导电层的膜厚为136nm的情况。如图13、图14所示，在红色发光元件中，通过使透明导电层4的膜厚d为141nm以上且149nm以下，也即是使光学膜厚的合计L为384nm以上且400nm以下，能够减小红色发光元件的色度的角度依赖性。在不设置滤色器的情况下，透明导电层4的膜厚d为149nm时，色度的偏差比较大。因此，更优选使透明导电层4的膜厚d为141nm以上且144nm以下、也即是使光学膜厚的合计L为384nm以上且390nm以下。
根据以上所述，重视色度进行设计的情况与重视效率进行设计的情况相比，能够减小色度的角度依赖性。通过使用这样重视色度而设计的发光元件，能够实现视野角大的显示装置。
(各层的具体例)
<基板>
基板1例如是TFT(Thin Film Transistor：薄膜晶体管)基板。基板1的材料例如是钠玻璃、非荧光玻璃、磷酸系玻璃、硼酸系玻璃等玻璃板以及石英板、以及丙烯酸系树脂、苯乙烯系树脂、聚碳酸酯系树脂、环氧系树脂、聚乙烯、聚酯、硅系树脂等塑料板或塑料膜、以及氧化铝等金属板或金属箔等。
<堤>
堤2只要由绝缘性材料形成即可，优选具有有机溶剂耐性的材料。此外，堤2有时被蚀刻处理、烘培处理等，所以优选由对这些处理的耐性高的材料形成。堤2的材料既可以是树脂等有机材料，也可以是玻璃等无机材料。作为有机材料，可以使用丙烯酸系树脂、聚酰亚胺系树脂、酚醛清漆型酚醛树脂等，作为无机材料，可以使用硅氧化物(SiO2)、硅氮化物(Si3N4)等。
<反射电极>
反射电极3与配置于基板1的TFT电连接，作为发光元件的正极发挥功能，并且具有反射从发光层7b、7g、7r向反射电极3出射的光的功能。反射功能既可以通过反射电极3的构成材料来发挥，也可以是通过对反射电极3的表面部分实施反射涂层来发挥。反射电极3例如由Ag(银)、APC(银、钯、铜合金)、ARA(银、铷、金合金)、MoCr(钼和铬的合金)、NiCr(镍和铬的合金)等形成。
(透明导电层)
透明导电层4介于反射电极3和空穴注入层5之间，使它们的接合性良好，并且在制作过程中作为防止刚形成反射电极3后反射电极3自然氧化的保护层发挥作用。透明导电层4的材料通过对发光层7b、7g、7r产生的光具有足够的透光性的导电性材料来形成即可，例如优选ITO、IZO(Indium Zinc Oxide：氧化铟锌)。这是因为即使在室温下成膜也能够获得良好的导电性。
<空穴注入层>
空穴注入层5具有将空穴注入到发光层7b、7g、7r的功能。例如，由氧化钨(WOx)、氧化钼(MoOx)、氧化钼钨(MoxWyOz)等过渡金属的氧化物形成。通过由过渡金属氧化物形成，能够提高电压-电流密度特性，此外，能够提高电流密度，提高发光强度。除此之外，也可以使用以往公知的PEDOT(聚噻吩和聚苯乙烯磺酸的混合物)等导电性聚合物材料。
<空穴输送层>
空穴输送层6的材料例如是日本特开平5-163488号中所记载的三唑衍生物、噁二唑衍生物、咪唑衍生物、聚芳烷烃(poly arylalkane)衍生物、吡唑啉衍生物及吡唑啉酮衍生物、苯二胺衍生物、芳基胺衍生物、氨基取代苯基苯乙烯酮衍生物、噁唑衍生物、苯乙烯基蒽衍生物、芴酮衍生物、腙衍生物、均二苯代乙烯衍生物、卟啉化合物、芳香族第三级胺化合物及苯乙烯基胺化合物、丁二烯化合物、聚苯乙烯衍生物、腙衍生物、三苯甲烷衍生物、四苯基联苯胺衍生物。特别优选卟啉化合物、芳香族第三级胺化合物以及苯乙烯基胺化合物。
<发光层>
发光层7b、7g、7r的材料例如是日本特开平5-163488号中所记载的类喔星(oxinoid)化合物、苝化合物、香豆素化合物、氮杂香豆素化合物、噁唑化合物、噁二唑化合物、紫环酮(perinone)化合物、吡咯并吡咯化合物、萘化合物、蒽化合物(アントラセン化合物)、芴化合物、荧蒽化合物、并四苯化合物、芘化合物、晕苯化合物、喹诺酮化合物及氮杂喹诺酮化合物、吡唑啉衍生物及吡唑啉酮衍生物、若丹明化合物、(chrysene)化合物、菲化合物、环戊二烯化合物、茋化合物、二苯基苯醌化合物、苯乙烯基化合物、丁二烯化合物、双氰亚甲基吡喃化合物、双氰亚甲基噻喃化合物、荧光素化合物、吡喃鎓化合物、噻喃鎓化合物、硒吡喃鎓化合物、碲吡喃鎓化合物、芳香族坎利酮化合物、低聚亚苯基化合物、噻吨化合物、蒽化合物(アンスラセン化合物)、花青苷化合物、吖啶化合物、8-羟基喹啉化合物的金属配合物、2，2’-联吡啶化合物的金属配合物、席夫碱与III族金属的配合物、8-羟基喹啉(喔星)金属配合物、稀土类配合物等荧光物质等。
<电子输送层>
电子输送层8的材料例如是日本特开平5-163488号记载的硝化芴酮衍生物、噻喃二氧化物(thiopyran dioxide)衍生物、联苯醌衍生物、二萘嵌苯四羧酸(perylenetetracarboxylic)衍生物、蒽醌二甲烷(anthraquinodimethane)衍生物、亚芴基甲烷(fluorenylidenemethane)衍生物、蒽酮衍生物、噁二唑衍生物、二萘嵌苯衍生物、喹啉络合物衍生物。
<透明电极>
透明电极9作为发光元件的负极发挥作用。透明电极9的材料由对发光层7b、7g、7r产生的光具有足够的透光性的导电性材料形成即可，例如优选ITO、IZO等。
<薄膜封止层>
薄膜封止层10具有防止在其与基板1之间所夹着的各层暴露于水分、空气中的功能。薄膜封止层10的材料例如是氮化硅(SiN)、氮氧化硅(SiON)、树脂等。
<树脂封止层>
树脂封止层11使包括从基板1到薄膜封止层10的各层的背面面板和形成有滤色器12b、12g、12r的前面面板贴合，并且具有防止各层暴露于水分、空气中的功能。树脂封止层11的材料例如是树脂粘接剂等。
<滤色器>
滤色器12b、12g、12r具有矫正从发光元件出射的光的色度的功能。
(显示装置)
图15是表示本发明的一个实施方式的显示装置的功能块的图。图16是例示本发明的一个实施方式的显示装置的外观的图。显示装置15具有有机EL面板16和与其电连接的驱动控制单元17。有机EL面板16具有图1所示的构造。驱动控制单元17包括在各发光元件的反射电极和透明电极之间施加电压的驱动电路18～21和控制驱动电路18～21的动作的控制电路22。
(显示装置的制造方法)
下面说明显示装置的制造方法。图17、图18是用于说明本发明的一个实施方式的显示装置的制造方法的图。
首先，在基板1上通过蒸镀法、溅射法形成反射电极3(图17的(a))。然后，在反射电极3上通过蒸镀法、溅射法形成透明电极4(图17的(b))。此时，使透明导电层4的膜厚按R、G、B各色适当不同。
然后，在透明导电层4上例如通过蒸镀法、溅射法形成空穴注入层5，形成堤2，进一步在空穴注入层5上例如通过喷墨法等印刷法形成空穴输送层6(图17的(c))。此时，使空穴注入层5和空穴输送层6的膜厚在R、G、B各色是相同的。
然后，在空穴输送层6上例如通过喷墨法等印刷法形成发光层7b、7g、7r(图17的(d))。此时，使有机发光层7b、7g、7r的膜厚按R、G、B各色适当不同。
然后，在发光层7b、7g、7r上通过蒸镀法、溅射法形成电子输送层8(图18的(a))。此时，使电子输送层5的膜厚在R、G、B各色是相同的。
然后，在电子输送层8上通过蒸镀法、溅射法形成透明电极9(图18的(b))。透明电极9的膜厚例如为90nm以上且110nm以下。
然后，在透明电极9上通过蒸镀法、溅射法形成薄膜封止层10，使用树脂封止层11贴合形成有滤色器12b、12g、12r的基板(图18的(c))。这些封止层的膜厚例如为900nm以上且1100nm以下。
通过以上工序，能够制造显示装置。
产业上的可利用性
本发明例如可以用于有机EL显示器。

Claims (9)

1.一种发光元件，包括：
反射电极，其对入射的光进行反射；
透明电极，其与所述反射电极对向配置，使入射的光透射；
发光层，其配置在所述反射电极和所述透明电极之间，发出蓝色光；
功能层，其包括配置在所述反射电极和所述发光层之间的一层或两层以上的层；以及
滤色器，其隔着所述透明电极配置在与所述发光层相反的一侧，
所述发光元件形成有第一光路和第二光路，所述第一光路是从所述发光层出射的蓝色光的一部分通过所述功能层入射到所述反射电极而被所述反射电极反射后，通过所述功能层、所述发光层、所述透明电极以及所述滤色器出射到外部，所述第二光路是从所述发光层出射的蓝色光的剩余一部分不向所述反射电极侧行进而向所述透明电极侧行进，通过所述透明电极和所述滤色器出射到外部，
所述功能层的光学膜厚为218nm以上且238nm以下，
所述功能层的光学膜厚不包含在不设置所述滤色器的情况下的光取出效率成为最大的膜厚的范围内、且包含在设置了所述滤色器的情况下的光取出效率成为最大的膜厚的范围内。
2.一种发光元件，包括：
反射电极，其对入射的光进行反射；
透明电极，其与所述反射电极对向配置，使入射的光透射；
发光层，其配置在所述反射电极和所述透明电极之间，发出蓝色光；
功能层，其包括配置在所述反射电极和所述发光层之间的一层或两层以上的层；以及
滤色器，其所述透明电极配置在与所述发光层相反的一侧，
所述发光元件形成有第一光路和第二光路，所述第一光路是从所述发光层出射的蓝色光的一部分通过所述功能层入射到所述反射电极而被所述反射电极反射后，通过所述功能层、所述发光层、所述透明电极以及所述滤色器出射到外部，所述第二光路是从所述发光层出射的蓝色光的剩余一部分不向所述反射电极侧行进而向所述透明电极侧行进，通过所述透明电极和所述滤色器出射到外部，
所述功能层的光学膜厚L满足以下式1，
式1:2L/λ+φ/2π＝m
其中，所述功能层的光学膜厚L的单位为nm，波长λ为256nm以上且280nm以下的值，φ为在所述反射电极的相位位移，m是整数，
所述功能层的光学膜厚不包含在不设置所述滤色器的情况下的光取出效率成为最大的膜厚的范围内、且包含在设置了所述滤色器的情况下的光取出效率成为最大的膜厚的范围内。
3.根据权利要求1或2所述的发光元件，
所述滤色器，
在从所述透明电极入射的蓝色光的光谱强度呈现极大值的第一波长区域，其透射的光谱强度呈现极大值，另一方面，在位于所述第一波长区域长波长侧的第二波长区域和位于所述第一波长区域短波长侧的第三波长区域，其透射的光谱强度取比所述极大值小的值，
并且，对于从所述透明电极入射的蓝色光，
抑制存在于所述第二波长区域、为了得到目标色度所不需要的成分、其光谱强度呈现比极大值小的值的光成分的透射，
允许存在于所述第一波长区域和所述第三波长区域两个区域的光成分的透射。
4.一种发光元件，包括：
反射电极，其对入射的光进行反射；
透明电极，其与所述反射电极对向配置，使入射的光透射；
发光层，其配置在所述反射电极和所述透明电极之间，发出红色光；
功能层，其包括配置在所述反射电极和所述发光层之间的一层或两层以上的层；以及
滤色器，其隔着所述透明电极配置在与所述发光层相反的一侧，
所述发光元件形成有第一光路和第二光路，所述第一光路是从所述发光层出射的红色光的一部分通过所述功能层入射到所述反射电极而被所述反射电极反射后，通过所述功能层、所述发光层、所述透明电极以及所述滤色器出射到外部，所述第二光路是从所述发光层出射的红色光的剩余一部分不向所述反射电极侧行进而向所述透明电极侧行进，通过所述透明电极和所述滤色器出射到外部，
所述功能层的光学膜厚为384nm以上且400nm以下，
所述功能层的光学膜厚不包含在不设置所述滤色器的情况下的光取出效率成为最大的膜厚的范围内、且包含在设置了所述滤色器的情况下的光取出效率成为最大的膜厚的范围内。
5.一种发光元件，包括：
反射电极，其对入射的光进行反射；
透明电极，其与所述反射电极对向配置，使入射的光透射；
发光层，其配置在所述反射电极和所述透明电极之间，发出红色光；
功能层，其包括配置在所述反射电极和所述发光层之间的一层或两层以上的层；以及
滤色器，其隔着所述透明电极配置在与所述发光层相反的一侧，
所述发光元件形成有第一光路和第二光路，所述第一光路是从所述发光层出射的红色光的一部分通过所述功能层入射到所述反射电极而被所述反射电极反射后，通过所述功能层、所述发光层、所述透明电极以及所述滤色器出射到外部，所述第二光路是从所述发光层出射的红色光的剩余一部分不向所述反射电极侧行进而向所述透明电极侧行进，通过所述透明电极和所述滤色器出射到外部，
所述功能层的光学膜厚L满足以下式1，
式1:2L/λ+φ/2π＝m
其中，所述功能层的光学膜厚L的单位为nm，波长λ为452nm以上且470nm以下的值，φ为在所述反射电极的相位位移，m是整数，
所述功能层的光学膜厚不包含在不设置所述滤色器的情况下的光取出效率成为最大的膜厚的范围内、且包含在设置了所述滤色器的情况下的光取出效率成为最大的膜厚的范围内。
6.一种显示装置，在基板上排列有各自发蓝色光、绿色光、红色光的发光元件，
所述发蓝色光的发光元件是权利要求1所述的发光元件。
7.根据权利要求6所述的显示装置，
所述发红色光的发光元件是权利要求4所述的发光元件。
8.一种显示装置，在基板上排列有各自发蓝色光、绿色光、红色光的发光元件，
所述发蓝色光的发光元件是权利要求2所述的发光元件。
9.根据权利要求8所述的显示装置，
所述发红色光的发光元件是权利要求5所述的发光元件。
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