JP2007157732A - 発光素子およびこれを用いた表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外光反射または外景の映り込みを低減することにより画質を向上させることができる発光素子を提供する。
【解決手段】発光層１３Ｂで発生した光を第１端部Ｐ１と第２端部Ｐ２との間で共振させて第２端部Ｐ２の側から取り出す共振器構造を有する。第２端部Ｐ２の側から入射される共振波長における外光Ｈの反射率が２０％以下となるように、第１端部Ｐ１の側と第２端部Ｐ２の側とにおける外光の反射光ｈ１，ｈ２について、強度と位相とがそれぞれ調整されており、具体的には、強度がほぼ同じで位相がほぼ反転するように構成されている。反射光ｈ１，ｈ２の強度は、第１電極１２および第２電極１４の材料および厚みにより調整される。反射光ｈ１，ｈ２の位相は、第１端部Ｐ１と第２端部Ｐ２との間の光学的距離Ｌにより調整される。
【選択図】図５

Description

本発明は、発光層で発生した光を第１端部と第２端部との間で共振させる共振器構造を有する発光素子およびこれを用いた表示装置に係り、特に、そのような共振器構造を備えた有機発光素子およびこれを用いた表示装置に関する。

近年、液晶ディスプレイに代わる表示装置として、有機発光素子を用いた有機発光ディスプレイが注目されている。有機発光ディスプレイは、自発光型であるので視野角が広く、消費電力が低いという特性を有し、また、高精細度の高速ビデオ信号に対しても十分な応答性を有するものと考えられており、実用化に向けて開発が進められている。

これまで、有機発光素子については、共振器構造を導入することにより発光色の色純度を向上させたり、発光効率を高めるなど、発光層で発生する光を制御する試みが行われてきた（例えば、特許文献１参照。）。
国際公開第０１／３９５５４号パンフレット

しかしながら、有機発光素子には、表示面の外光反射または外景の映り込みにより表示画像の画質が劣化してしまうという問題が残されていた。これを解決するため、例えば表示面側に円偏光板を配置することが提案されている。ところが、この構成では、発光層で発生した光も円偏光板によって５０％以下に減衰させられるので、輝度が低下し、輝度を確保すると消費電力の上昇またはディスプレイの短寿命化を招いてしまう。

また、各発光色に合わせた光吸収性のカラーフィルタ、あるいは蛍光性のカラーフィルタを併用するという方法も提案されている。この方法では、画素の発光色以外での波長での反射率は大きく低下するものの、発光色近辺での波長での反射率はそれほど低下しないので、外光の影響を十分に取り除くことができない。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、外光反射または外景の映り込みを低減することにより画質を向上させることができる発光素子およびこれを用いた表示装置を提供することにある。

本発明による発光素子は、発光層で発生した光を第１端部と第２端部との間で共振させる共振器構造を有し、少なくとも第２端部の側から光を取り出すものであって、第２端部の側から入射される共振波長における外光の反射率が２０％以下であるものである。

本発明による表示装置は、発光層で発生した光を第１端部と第２端部との間で共振させる共振器構造を有し、少なくとも第２端部の側から光を取り出す発光素子を用いたものであって、発光素子の第２端部の側から入射される共振波長における外光の反射率が２０％以下であるものである。

本発明による発光素子および表示装置では、共振波長における外光の反射率が２０％以下であるようにしたので、発光色近辺の波長における外光の反射率が小さくなり、外景の映り込みが防止される。

以上説明したように請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の発光素子または請求項８ないし請求項１４のいずれか１項に記載の表示装置によれば、第２端部の側から入射される共振波長における外光の反射率が２０％以下となるようにしたので、外光反射または外景の映り込みを低減させることができ、画質を向上させることができる。

特に、請求項３または請求項４記載の発光素子若しくは請求項１０または請求項１１記載の表示装置によれば、半透過性反射層の消衰係数を０．５以上としたので、半透過性反射層の反射率のとり得る値の範囲を広くすることができる。よって、共振波長における外光の反射率が２０％以下となるように、第１端部の側と第２端部の側とにおける反射光の強度を容易に調整することができる。

また、特に、請求項５記載の発光素子または請求項１２記載の表示装置によれば、半透過性反射層の屈折率を１以下としたので、半透過性反射層における吸収を小さくすることができ、発光層で発生した光を効率よく取り出すことができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

〔第１の実施の形態〕
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る発光素子である有機発光素子を用いた表示装置の断面構造を表すものである。この表示装置は、極薄型の有機発光カラーディスプレイ装置などとして用いられるものであり、例えば、駆動パネル１０と封止パネル２０とが対向配置され、接着層３０により全面が貼り合わされている。駆動パネル１０は、ガラスなどの絶縁材料よりなる駆動用基板１１の上に、赤色の光を発生する有機発光素子１０Ｒと、緑色の光を発生する有機発光素子１０Ｇと、青色の光を発生する有機発光素子１０Ｂとが、順に全体としてマトリクス状に設けられている。

この有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂは、例えば、駆動用基板１１の側から、陽極としての第１電極１２、有機層１３、および陰極としての第２電極１４がこの順に積層され、第２電極１４の上には、必要に応じて保護膜１５が形成されている。

第１電極１２は、反射層としての機能も兼ねており、できるだけ高い反射率を有するようにすることが発光効率を高める上で望ましい。例えば、金属などの消衰係数の高い材料を用いる場合には、できるだけ実部屈折率の低い材料を用いて、積層方向の厚み（以下、単に厚みと言う）を光が透過しない程度、具体的には概ね１００ｎｍ以上とすれば、反射率を高くすることができるので好ましい。具体的には、厚みを例えば２００ｎｍ程度とし、白金（Ｐｔ），金（Ａｕ），クロム（Ｃｒ）またはタングステン（Ｗ）などの仕事関数の高い金属元素の単体または合金により構成することが好ましい。なお、第１電極１２には、光学定数に実質的な差を生じない程度に別の元素を添加してもよい。

有機層１３は、有機発光素子１０の発光色によって構成が異なっている。図２は、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｂにおける有機層１３の構成を拡大して表すものである。有機発光素子１０Ｒ，１０Ｂの有機層１３は、正孔輸送層１３Ａ，発光層１３Ｂおよび電子輸送層１３Ｃが第１電極１２の側からこの順に積層された構造を有している。正孔輸送層１３Ａは、発光層１３Ｂへの正孔注入効率を高めるためのものである。本実施の形態では、正孔輸送層１３Ａが正孔注入層を兼ねている。発光層１３Ｂは、電流の注入により光を発生するものである。電子輸送層１３Ｃは、発光層１３Ｂへの電子注入効率を高めるためのものである。

有機発光素子１０Ｒの正孔輸送層１３Ａは、例えば、厚みが４５ｎｍ程度であり、ビス［（Ｎ−ナフチル）−Ｎ−フェニル］ベンジジン（α−ＮＰＤ）により構成されている。有機発光素子１０Ｒの発光層１３Ｂは、例えば、厚みが５０ｎｍ程度であり、２，５−ビス［４−［Ｎ−（４−メトキシフェニル）―Ｎ−フェニルアミノ］］スチリルベンゼン―１，４−ジカーボニトリル（ＢＳＢ）により構成されている。有機発光素子１０Ｒの電子輸送層１３Ｃは、例えば、厚みが３０ｎｍ程度であり、８−キノリノールアルミニウム錯体（Ａｌｑ₃ ）により構成されている。

有機発光素子１０Ｂの正孔輸送層１３Ａは、例えば、厚みが３０ｎｍ程度であり、α−ＮＰＤにより構成されている。有機発光素子１０Ｂの発光層１３Ｂは、例えば、厚みが３０ｎｍ程度であり、４，４−ビス（２，２−ジフェニルビニン）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）により構成されている。有機発光素子１０Ｂの電子輸送層１３Ｃは、例えば、厚みが３０ｎｍ程度であり、Ａｌｑ₃ により構成されている。

図３は、有機発光素子１０Ｇにおける有機層１３の構成を拡大して表すものである。有機発光素子１０Ｇの有機層１３は、正孔輸送層１３Ａおよび発光層１３Ｂが第１電極１２の側からこの順に積層された構造を有している。正孔輸送層１３Ａは、正孔注入層を兼ねており、発光層１３Ｂは、電子輸送層を兼ねている。

有機発光素子１０Ｇの正孔輸送層１３Ａは、例えば、厚みが５０ｎｍ程度であり、α−ＮＰＤにより構成されている。有機発光素子１０Ｇの発光層１３Ｂは、例えば、厚みが６０ｎｍ程度であり、Ａｌｑ₃ にクマリン６（Ｃ６；Coumarin６）を１体積％混合したものにより構成されている。

図１ないし図３に示した第２電極１４は、半透過性反射層としての機能を兼ねている。すなわち、この有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂは、第１電極１２の発光層１３Ｂ側の端面を第１端部Ｐ１、第２電極１４の発光層１３Ｂ側の端面を第２端部Ｐ２とし、有機層１３を共振部として、発光層１３Ｂで発生した光を共振させて第２端部Ｐ２の側から取り出す共振器構造を有している。このように共振器構造を有するようにすれば、発光層１３Ｂで発生した光が多重干渉を起こし、一種の狭帯域フィルタとして作用することにより、取り出される光のスペクトルの半値幅が減少し、色純度を向上させることができるので好ましい。また、封止パネル２０から入射した外光についても多重干渉により減衰させることができ、後述するカラーフィルター２２（図１参照）との組合せにより有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂにおける外光の反射率を極めて小さくすることができるので好ましい。

そのためには、共振器の第１端部Ｐ１と第２端部Ｐ２との間の光学的距離Ｌは数３を満たすようにし、共振器の共振波長（取り出される光のスペクトルのピーク波長）と、取り出したい光のスペクトルのピーク波長とを一致させることが好ましい。光学的距離Ｌは、実際には、数３を満たす正の最小値となるように選択することが好ましい。

（数３）
（２Ｌ）／λ＋Φ／（２π）＝ｍ
（式中、Ｌは第１端部Ｐ１と第２端部Ｐ２との間の光学的距離、Φは第１端部Ｐ１および第２端部Ｐ２で生じる反射光の位相シフト（ｒａｄ）、λは第２端部Ｐ２の側から取り出したい光のスペクトルのピーク波長、ｍはＬが正となる整数をそれぞれ表す。なお、数３においてＬおよびλは単位が共通すればよいが、例えば（ｎｍ）を単位とする。）

第２電極１４は、例えば金属材料により構成される。金属材料は消衰係数が大きく、第２電極１４における光吸収が生じてしまうので、光吸収が小さくなる材料を選択することが好ましい。自己吸収によるロスは、その光がどこにも放出されないので発光効率の低下を招いてしまうからである。図４は、消衰係数を−４ｉとし、実部屈折率を０．１以上１．１以下で０．１刻みで変化させた場合の、厚みに対する光吸収率を表しており、一般的な光学多層薄膜における吸収率計算方法により求めたものである（例えば、Principles of Optics, Max Born and Emil Wolf, 1974 (PERGAMON PRESS) 等参照）。図４からは、実部屈折率が小さいほど光吸収が小さくなり、好ましいことが分かる。すなわち、ロスを小さくするには例えば、銀（Ａｇ）（０．０５５−３．３２ｉ：５５０ｎｍ），アルミニウム（Ａｌ）（０．７−５．０ｉ：５００ｎｍ），マグネシウム（Ｍｇ）（０．５７−３．４７ｉ：５４６ｎｍ），カルシウム（Ｃａ）（０．７−５．０ｉ：５００ｎｍ），ナトリウム（Ｎａ）（０．０２９−２．３２ｉ：５４６ｎｍ），金（０．０３５−２．４０ｉ：５４６ｎｍ），銅（Ｃｕ）（０．９１−２．４０ｉ：５４０ｎｍ），白金（０．９２−２．６ｉ：５００ｎｍ）など、実部屈折率が概ね１以下となる材料により第２電極１４を構成することが好ましい。特に、本実施の形態のように第２電極１４が陰極として使われる場合には、上記の例のうち、仕事関数の小さい材料、例えばアルミニウム，マグネシウム，カルシウム，ナトリウムなどの単体または合金が適している。なお、第２電極１４には、光学定数に実質的な差を生じない程度に別の元素を添加してもよい。

また、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂでは、第２端部Ｐ２の側から入射される共振波長における外光の反射率が２０％以下となるように調整されている。具体的には、共振波長における外光の反射率が２０％以下となるように、第１端部Ｐ１の側と第２端部Ｐ２の側とにおける外光の反射光について、強度と位相とがそれぞれ調整されており、例えば、強度がほぼ同じで位相がほぼ反転するように構成されている。従来の高コントラスト化されたＣＲＴ（陰極線管；Cathode Ray Tube）を用いた表示装置と同等レベルの画質を得るためには、外光反射率を２０％以下とする必要があるからである。更に、第２端部Ｐ２の側から入射される共振波長における外光の反射率は１５％以下となるように調整されることが好ましく、５％以下となるように調整されていればより好ましい。ここで、第１端部Ｐ１の側における外光の反射光とは、第１端部Ｐ１の側で生じるすべての反射光の合成波を意味し、第２端部Ｐ２の側における外光の反射光とは、第２端部Ｐ２の側で生じるすべての反射光の合成波を意味する。本実施の形態では、図５に示したように、第１端部Ｐ１の側における外光Ｈの反射光ｈ１は、第１電極１２と有機層１３との界面で生じる反射光であり、第２端部Ｐ２の側における外光Ｈの反射光ｈ２は、第２電極１４と有機層１３との界面で生じる反射光と発光層１３Ｂと第２電極１４の有機層１３に接していない側の界面で生じる反射光との合成波である。

反射光ｈ１，ｈ２の強度は、第１電極１２および第２電極１４の材料および厚みを選択することにより調整される。図６は、消衰係数を−４ｉとして、実部屈折率を０．１以上１．１以下で０．１刻みで変化させた場合の、厚みに対する光反射率を表しており、一般的な光学多層薄膜の反射率計算方法によって求めたものである。図６からは、厚みまたは材料を変えることにより、光反射率を０％から最大９０％まで変化させることができ、また、屈折率が小さいほど光反射率のとり得る範囲が広くなることがわかる。特に、屈折率を１以下とすれば光反射率を０％から約７０％以上まで変化させることができ、好ましい。

図７は、屈折率を０．５として、消衰係数を０から−５．０まで０．５刻みで変化させた場合の、厚みに対する光反射率、図８は、屈折率を０．５とし、消衰係数を０から−５．０まで０．５刻みで変化させた場合の、厚みに対する光吸収率をそれぞれ表している。これらの光反射率および光吸収率は、一般的な光学多層薄膜の計算方法によって求めたものである。図７に示したように、消衰係数を−０．５以下（０．５以上）とすれば光反射率を０％から約８０％以上まで変化させることができ、好ましい。さらに、消衰係数を−２．０以下（２以上）とすれば光反射率のとり得る値の範囲が広くなり、０％から約９０％以上まで変化させることができるので、より好ましい。ただし、図８に示したように光吸収率も大きくなってしまうので、光吸収率がなるべく小さくなるように厚みを調整することが好ましい。

また、位相については、第１端部Ｐ１と第２端部Ｐ２との間の光学的距離Ｌが数２を満たすようにすれば、図５に示した反射光ｈ１と、反射光ｈ２とがほぼ反転するように調整される。

図１に示した保護膜１５は、例えば、厚みが５００ｎｍ以上１００００ｎｍ以下であり、透明誘電体からなるパッシベーション膜である。保護膜１５は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ₂ ），窒化シリコン（ＳｉＮ）などにより構成されている。

封止パネル２０は、図１に示したように、駆動パネル１０の第２電極１４の側に位置しており、接着層３０と共に有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを封止する封止用基板２１を有している。封止用基板２１は、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ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２１には、例えば、カラーフィルター２２が設けられており、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂで発生した光を取り出すと共に、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ並びにその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る。

カラーフィルター２２は、封止用基板２１のどちら側の面に設けられてもよいが、駆動パネル１０の側に設けられることが好ましい。カラーフィルター２２が表面に露出せず、接着層３０により保護することができるからである。カラーフィルター２２は、赤色フィルター２２Ｒ，緑色フィルター２２Ｇおよび青色フィルター２２Ｂを有しており、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂに対応して順に配置されている。

赤色フィルター２２Ｒ，緑色フィルター２２Ｇおよび青色フィルター２２Ｂ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ー２２Ｒ，緑色フィルター２２Ｇおよび青色フィルター２２Ｂ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。

さらに、カラーフィルター２２における透過率の高い波長範囲と、共振器構造から取り出す光のスペクトルのピーク波長λとは一致している。これにより、封止パネル２０から入射する外光ｈのうち、取り出す光のスペクトルのピーク波長λに等しい波長を有するもののみがカラーフィルター２２を透過し、その他の波長の外光ｈが有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂに侵入することが防止される。

この有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂは、例えば、次のようにして製造することができる。

図９および図１０は、この表示装置の製造方法を工程順にを表すものである。まず、図９（Ａ）に示したように、上述した材料よりなる駆動用基板１１の上に、例えば直流スパッタリングにより、上述した材料よりなる第１電極１２を上述した厚みで成膜し、例えばリソグラフィ技術を用いて選択的にエッチングし、所定の形状にパターニングする。その後、同じく図９（Ａ）に示したように、例えば蒸着法により、上述した厚みおよび材料よりなる正孔輸送層１３Ａ，発光層１３Ｂ，電子輸送層１３Ｃおよび第２電極１４を順次成膜し、図２および図３に示したような有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを形成する。その後、第２電極１４の上に、必要に応じて保護膜１５を形成する。これにより、駆動パネル１０が形成される。

また、図９（Ｂ）に示したように、例えば、上述した材料よりなる封止用基板２１の上に、赤色フィルター２２Ｒの材料をスピンコートなどにより塗布し、フォトリソグラフィ技術によりパターニングして焼成することにより赤色フィルター２２Ｒを形成する。続いて、同じく図９（Ｂ）に示したように、赤色フィルター２２Ｒと同様にして、青色フィルター２２Ｂおよび緑色フィルター２２Ｇを順次形成する。これにより、封止パネル２０が形成される。

封止パネル２０および駆動パネル１０を形成したのち、図１０（Ａ）に示したように、保護膜１５の上に、接着層３０を形成する。そののち、図１０（Ｂ）に示したように、駆動パネル１０と封止パネル２０とを接着層３０を介して貼り合わせる。その際、封止パネル２０のうちカラーフィルター２２を形成した側の面を、駆動パネル１０と対向させて配置することが好ましい。以上により、駆動パネル１０と封止パネル２０とが接着され、図１ないし図３に示した表示装置が完成する。

この表示装置では、第１電極１２と第２電極１４との間に所定の電圧が印加されると、発光層１３Ｂに電流が注入され、正孔と電子とが再結合することにより、主として発光層１３Ｂの界面において発光が起こる。この光は、第１電極１２と第２電極１４との間で多重反射し、第２電極１４，保護層１５，カラーフィルター２２および封止用基板２１を透過して取り出される。このとき、封止用基板２１の側から外光が入射するが、共振波長以外の外光はカラーフィルター２２により吸収されると共に、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂにおける多重干渉により減衰される。一方、共振波長の外光は、カラーフィルター２２を透過して有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂに入射し、第２電極１４および第１電極１２において主に反射する。ただし、本実施の形態では、第１端部Ｐ１の側すなわち第１電極１２と第２端部Ｐ２の側すなわち第２電極１４とにおける外光の反射光について、強度と位相とをそれぞれ調整することにより、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂにおける反射率が２０％以下となるように構成されているので、封止用基板２１を透過して取り出される反射光はごくわずかとなる。したがって、外光反射または外景の映り込みが低減される。

このように、本実施の形態によれば、第２端部Ｐ２の側すなわち第２電極１４の側から入射される共振波長における外光Ｈの反射率が２０％以下となるようにしたので、外光反射または外景の映り込みを低減させることができ、画質を向上させることができる。

特に、第２電極１４の消衰係数を０．５以上、更には２以上とするようにすれば、第２電極１４の光反射率のとり得る値の範囲を広くすることができる。よって、共振波長における外光Ｈの反射率が２０％以下となるように、第１端部Ｐ１の側と第２端部Ｐ２の側とにおける反射光ｈ１，ｈ２の強度を容易に調整することができる。

また、特に、第２電極１４の屈折率を１以下とするようにすれば、第２電極１４における吸収を小さくすることができ、発光層１３Ｂで発生した光を効率よく取り出すことができる。

［第２の実施の形態］
図１１は本発明の第２の実施の形態に係る表示素子である有機発光素子の断面構造を表すものである。この有機発光素子４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂは、第１電極１２と有機層１３との間に、正孔注入用薄膜層１６が形成されていることを除いては、第１の実施の形態で説明した有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂと同一である。したがって、同一の構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。

正孔注入用薄膜層１６は、有機層１３への正孔注入効率を高めるためのものであり、第１電極１２よりも仕事関数の高い材料により構成されている。また、正孔注入用薄膜層１６は、第１電極１２を形成した後の製造工程においても陽極１２がダメージを受けることを緩和するという保護膜としての機能も有している。正孔注入用薄膜層１６を構成する材料としては、例えば、クロム，ニッケル（Ｎｉ），コバルト（Ｃｏ），モリブデン（Ｍｏ），白金あるいはシリコン（Ｓｉ）などの金属、またはこれらのうちの少なくとも１種を含む合金、またはこれら金属あるいは合金の酸化物あるいは窒化物、またはＩＴＯ（Indium-Tin Oxide：インジウム（Ｉｎ）およびスズ（Ｓｎ）の酸化物混合膜）などの透明導電性材料が挙げられる。正孔注入用薄膜層１６の厚みは、構成材料の光の透過率と導電率とに応じて決定することが好ましい。例えば、酸化クロム（ＩＩＩ）（Ｃｒ₂ Ｏ₃ ）などの導電率のあまり高くない酸化物や窒化物により構成する場合は薄い方が好ましく、例えば５ｎｍ程度とされることが好ましい。また、導電率が高く透過率が低い金属により構成する場合にも薄い方が好ましく、例えば数ｎｍとされることが好ましい。一方、導電率、透過率ともに高いＩＴＯにより構成する場合には数ｎｍ〜数十ｎｍ程度まで厚くすることが可能である。本実施の形態では、正孔注入用薄膜層１６は、例えば、酸化クロム（ＩＩ）（ＣｒＯ）により構成されている。

本実施の形態のように正孔注入用薄膜層１６を設けた場合には、第１端部Ｐ１の側における外光Ｈの反射光ｈ１は、第１電極１２と正孔注入用薄膜層１６との界面で生じる反射光と正孔注入用薄膜層１６と有機層１３との界面で生じる反射光との合成波である。いずれの界面における反射光が大きくなるかは、正孔注入用薄膜層１６の材料による。例えば、正孔注入用薄膜層１６を酸化クロム（ＩＩ）などのように光学定数が有機層１３に近いものにより構成した場合には、第１電極１２と正孔注入用薄膜層１６との界面で生じる反射光の方が大きくなり、正孔注入用薄膜層１６も共振部に含まれ、第１端部Ｐ１は第１電極１２と正孔注入用薄膜層１６との界面となる。また、例えば、正孔注入用薄膜層１６を白金（Ｐｔ）などのような金属により構成した場合には、正孔注入用薄膜層１６と有機層１３との界面で生じる反射光の方が大きくなり、正孔注入用薄膜層１６は共振部には含まれず、第１端部Ｐ１は正孔注入用薄膜層１６と有機層１３との界面となる。

このように構成しても、上記第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

更に、本発明の具体的な実施例について説明する。

（実施例１）
上記第２の実施の形態と同様の構成を有する有機発光素子４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂをそれぞれ作製した。その際、第１電極１２は、アルミニウムまたはアルミニウムを９８質量％含むアルミニウム系合金により構成し、厚みは２００ｎｍとした。正孔注入用薄膜層１６は、酸化クロム（ＩＩ）により構成し、厚みは４ｎｍとした。有機層１３は、上記実施の形態で例示した材料により構成し、その合計厚みは、有機発光素子４０Ｒでは１２５ｎｍ、有機発光素子４０Ｇでは１１０ｎｍ、有機発光素子４０Ｂでは９３ｎｍとした。なお、有機層１３のうち第２電極１４と接している層、すなわち有機発光素子４０Ｒ，４０Ｂでは電子輸送層１３Ｃ、有機発光素子４０Ｇでは発光層１３Ｂの屈折率は、いずれもほぼ１．７である。第２電極１４は、第１電極１２と同様の材料により構成し、厚みは１７ｎｍとした。保護膜１５は、屈折率１．５の材料により構成した。このように第１電極１２および第２電極１４などの材料および厚さ、並びに有機層１３の光学的距離Ｌを調整することにより、共振波長における外光Ｈの第１電極１２での反射光ｈ１と、第２電極１４での反射光ｈ２とが、ほぼ同一の強度を有しかつ位相がほぼ反転するようにした。作製した有機発光素子４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂについて、第２電極１４の側から入射角０度で外光を入射させ、その反射率をそれぞれ調べた。図１２に有機発光素子４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂの反射スペクトルを示す。図１２に示したように、有機発光素子４０Ｒについては、共振波長６３０ｎｍ近傍における外光の反射率は２％となった。有機発光素子４０Ｇについては、共振波長５４０ｎｍ近傍における外光の反射率は０．５％となった。有機発光素子４０Ｂについては、共振波長４５０ｎｍ近傍における外光の反射率は２％となった。

（実施例２）
有機層１３および第２電極１４の厚みと保護膜１５の材料とを変えたことを除き、実施例１と同様にして有機発光素子４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂをそれぞれ作製し、共振波長における第１電極１２での反射光ｈ１と、第２電極１４での反射光ｈ２とが、ほぼ同一の強度を有しかつ位相がほぼ反転するようにした。有機層１３の合計厚みは、有機発光素子４０Ｒでは１２８ｎｍ、有機発光素子４０Ｇでは１１２ｎｍ、有機発光素子４０Ｂでは９５ｎｍとした。第２電極１４の厚みは１７ｎｍとした。保護膜１５は、屈折率１．９の材料により構成した。作製した有機発光素子４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂについて、第２電極１４の側から外光を入射角０度で入射させ、その反射率をそれぞれ調べた。図１３に、有機発光素子４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂの反射スペクトルを示す。図１３に示したように、有機発光素子４０Ｒについては、共振波長６３０ｎｍ近傍における外光の反射率は２％となり、実施例１と同じ結果を得ることができた。有機発光素子４０Ｇについては、共振波長５４０ｎｍ近傍における外光の反射率は０．５％となり、実施例１と同じ結果を得ることができた。有機発光素子４０Ｂについては、共振波長４５０ｎｍ近傍における外光の反射率は３％となり、実施例１とほぼ同じ結果を得ることができた。

すなわち、共振波長における外光Ｈの第１端部Ｐ１の側での反射光ｈ１と、第２端部Ｐ２の側での反射光ｈ２とについて、強度と位相とを調整すれば、反射率を２０％以下とすることができ、画質を改善できることがわかった。

以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態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、上記実施の形態においては、駆動用基板１１の上に、第１電極１２，有機層１３および第２電極１４を駆動用基板１１の側から順で積層し、封止パネル２０の側から光を取り出すようにした場合について説明したが、積層順序を逆にして、駆動用基板１１の上に、第２電極１４，有機層１３および第１電極１２を駆動用基板１１の側から順に積層し、駆動用基板１１の側から光を取り出すようにすることもできる。

また、例えば、上記実施の形態では、第１電極１２を陽極、第２電極１４を陰極とする場合について説明したが、陽極および陰極を逆にして、第１電極１２を陰極、第２電極１４を陽極としてもよい。この場合、第２電極１４の材料としては、仕事関数が高い金，銀，白金，銅などの単体または合金が好適であるが、正孔注入用薄膜層１６を設けることによって他の材料を用いることもできる。また、第２電極１４には、光学定数に実質的な差を生じない程度に別の元素を添加してもよい。さらに、第１電極１２を陰極、第２電極１４を陽極とすると共に、駆動用基板１１の上に、第２電極１４，有機層１３および第１電極１２を駆動用基板１１の側から順に積層し、駆動用基板１１の側から光を取り出すようにすることもできる。

また、上記実施の形態では、有機発光素子の構成を具体的に挙げて説明したが、正孔注入用薄膜層１６，保護膜１５などの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。例えば第１電極１２を、誘電体多層膜またはＡｌなどの反射膜の上部に透明導電膜を積層した２層構造とすることもできる。この場合、この反射膜の発光層側の端面が共振部の端部を構成し、透明導電膜は共振部の一部を構成することになる。

さらにまた、上記実施の形態では、第２電極１４が半透過性反射層により構成されている場合について説明したが、第２電極１４は、半透過性反射層と透明電極とが第１電極の側から順に積層された構造としてもよい。この透明電極は、半透過性反射層の電気抵抗を下げるためのものであり、発光層で発生した光に対して十分な透光性を有する導電性材料により構成されている。透明電極を構成する材料としては、例えば、ＩＴＯまたはインジウムと亜鉛（Ｚｎ）と酸素とを含む化合物が好ましい。室温で成膜しても良好な導電性を得ることができるからである。透明電極の厚みは、例えば３０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下とすることができる。また、この場合、半透過性反射層を一方の端部とし、透明電極を挟んで半透過性電極に対向する位置に他方の端部を設け、透明電極を共振部とする共振器構造を形成するようにしてもよい。さらに、そのような共振器構造を設ける場合には、保護膜１５を、透明電極を構成する材料と同程度の屈折率を有する材料により構成すれば、保護膜１５を共振部の一部とすることができ、好ましい。

さらに、本発明は、第２電極１４を透明電極により構成すると共に、この透明電極の有機層１３と反対側の端面の反射率が大きくなるように構成し、第１電極１２の発光層１３Ｂ側の端面を第１端部、透明電極の有機層と反対側の端面を第２端部とした共振器構造を構成した場合についても適用することができる。例えば、保護膜１５または接着層３０との境界面での反射率を大きくして、この境界面を第２端部としてもよい。また、保護膜１５および接着層３０を設けずに、透明電極を大気層に接触させ、透明電極と大気層との境界面の反射率を大きくして、この境界面を第２端部とするようにしてもよい。

本発明の第１の実施の形態に係る発光素子である有機発光素子を用いた表示装置の構成を表す断面図である。 図１に示した有機発光素子における有機層の構成を拡大して表す断面図である。 図１に示した有機発光素子における有機層の構成を拡大して表す断面図である。 消衰係数を−４ｉとし、実部屈折率を０．１以上１．１以下で０．１刻みで変化させた場合の、厚みに対する光吸収率を表す図である。 図１に示した有機発光素子での外光の反射を模式的に表す断面図である。 消衰係数を−４ｉとし、実部屈折率を０．１以上１．１以下で０．１刻みで変化させた場合の、厚みに対する光反射率を表す図である。 屈折率を０．５とし、消衰係数を０から−５．０まで０．５刻みで変化させた場合の、厚みに対する光反射率を表す図である。 屈折率を０．５とし、消衰係数を０から−５．０まで０．５刻みで変化させた場合の、厚みに対する光吸収率を表す図である。 図１に示した表示装置の製造方法を工程順に表す断面図である。 図９に続く工程を表す断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る発光素子である有機発光素子の構成を表す断面図である。 本発明の実施例１の有機発光素子における外光の反射スペクトルを表す図である。 本発明の実施例２の有機発光素子における外光の反射スペクトルを表す図である。

符号の説明

１０…駆動パネル、１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ，４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂ…有機発光素子、１１…駆動用基板、１２…第１電極、１３…有機層、１３Ａ…正孔輸送層、１３Ｂ…発光層、１３Ｃ…電子輸送層、１４…第２電極、１５…保護膜、１６…正孔注入用薄膜層、２０…封止パネル、２１…封止用基板、２２…カラーフィルター、２２Ｒ…赤色フィルター、２２Ｇ…緑色フィルター、２２Ｂ…青色フィルター、３０…接着層

Claims (14)

1. 発光層で発生した光を第１端部と第２端部との間で共振させる共振器構造を有し、少なくとも前記第２端部の側から光を取り出す発光素子であって、
   前記第２端部の側から入射される共振波長における外光の反射率が２０％以下であることを特徴とする発光素子。
2. 前記外光の反射率が２０％以下となるように、前記第１端部の側と前記第２端部の側とにおける前記外光の反射光について、強度と位相とがそれぞれ調整されていることを特徴とする請求項１記載の発光素子。
3. 前記第１端部と前記第２端部との間に、前記発光層を含む有機層を有することを特徴とする請求項１記載の発光素子。
4. 前記第２端部に半透過性反射層を有し、この半透過性反射層の消衰係数は０．５以上であることを特徴とする請求項１記載の発光素子。
5. 前記半透過性反射層は、屈折率が１以下であることを特徴とする請求項４記載の発光素子。
6. 前記第１端部および前記第２端部で生じる反射光の位相シフトをΦ、前記第１端部と前記第２端部との間の光学的距離をＬ、前記第２端部の側から取り出したい光のスペクトルのピーク波長をλとすると、
   前記光学的距離は、数１を満たすことを特徴とする請求項１記載の発光素子。
   （数１）
   （２Ｌ）／λ＋Φ／（２π）＝ｍ （ｍはＬが正となる整数）
7. 前記第２端部の側から取り出される光を透過させるカラーフィルターを備えたことを特徴とする請求項１記載の発光素子。
8. 発光層で発生した光を第１端部と第２端部との間で共振させる共振器構造を有し、少なくとも前記第２端部の側から光を取り出す発光素子を備えた表示装置であって、
   前記第２端部の側から入射される共振波長における外光の反射率が２０％以下であることを特徴とする表示装置。
9. 前記外光の反射率が２０％以下となるように、前記第１端部の側と前記第２端部の側とにおける前記外光の反射光について、強度と位相とがそれぞれ調整されていることを特徴とする請求項８記載の表示装置。
10. 前記第１端部と前記第２端部との間に、前記発光層を含む有機層を有することを特徴とする請求項８記載の表示装置。
11. 前記第２端部に半透過性反射層を有し、この半透過性反射層の消衰係数は０．５以上であることを特徴とする請求項８記載の表示装置。
12. 前記半透過性反射層は、屈折率が１以下であることを特徴とする請求項１１記載の表示装置。
13. 前記第１端部および前記第２端部で生じる反射光の位相シフトをΦ、前記第１端部と前記第２端部との間の光学的距離をＬ、前記第２端部の側から取り出したい光のスペクトルのピーク波長をλとすると、
    前記光学的距離は、数２を満たすことを特徴とする請求項８記載の表示装置。
    （数２）
    （２Ｌ）／λ＋Φ／（２π）＝ｍ （ｍはＬが正となる整数）
14. 前記第２端部の側から取り出される光を透過させるカラーフィルターを備えたことを特徴とする請求項８記載の表示装置。

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