JP2007316611A

JP2007316611A - 多色表示装置

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Publication number: JP2007316611A
Application number: JP2007102752A
Authority: JP
Inventors: Toshinori Hasegawa; 利則長谷川
Original assignee: Canon Inc
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Priority date: 2006-04-26
Filing date: 2007-04-10
Publication date: 2007-12-06
Anticipated expiration: 2027-04-10
Also published as: US20070252520A1; JP5241128B2; US7750563B2

Abstract

【課題】陽極及び陰極からなる一対の電極と、この一対の電極に挟持された発光層を含む複数の有機化合物層とから成る有機発光素子を複数備える多色表示装置を提供する。
【解決手段】最も視感度が高い発光色を示す有機発光素子の視野角特性は、発光スペクトルのピーク波長と前記有機発光素子による多重干渉スペクトルのピーク波長とがずらされ、多色表示装置の視野角による表示画像の色ずれが抑制されている。
【選択図】図８

Description

本発明は、陽極及び陰極からなる一対の電極と、この一対の電極に挟持された発光層を含む複数の有機化合物層とから成る有機発光素子（有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、単に素子と省略する場合がある。））を複数備える多色表示装置（以下、単に表示装置と省略する場合がある。）に関する。

表示装置は現在盛んに研究開発されている。表示装置を構成する有機発光素子は、素子内部の種々の屈折率段差により、発光が反射し、光学干渉が生じる。素子を視認する角度により、素子内部での光学干渉長が変化し、発光スペクトルが短波長側にシフトする。すなわち視野角により、赤色の素子は橙色を、緑色の素子は青色を、青色の素子はより一層深い青色を示すようになる。したがって、表示装置を斜め方向から視認すると、各素子の色味が変化し、結果ホワイトバランスが崩れる。

そのため、特許文献１では、素子の光取り出し側に光拡散性のカラーフィルタを設けた表示装置が開示されている。

また、特許文献２では、光共振器構造を備えた素子において、発光スペクトルのピーク波長と共振部による多重干渉スペクトルのピーク波長（共振によって最も強められる波長）とをずらした表示装置が開示されている。その実施の形態では、発光スペクトルのピーク波長に対し、多重干渉スペクトルのピーク波長を赤色で＋１０ｎｍ、緑色で＋４ｎｍ、青色で−１０ｎｍずらすようにそれぞれ設定している。これにより、視野角６０°における白色の色ずれを抑えた表示装置とされている。

ところで、共振器構造は、素子の上下に位置する反射部と光取り出し部との間（共振部）にて発光を共振させるものである。そのため、共振効果の程度に違いがあるものの、全ての素子で共振器構造を備えていると言える。

特開平１１−３２９７４２号公報（３頁、２０−３５行、第１図）特開２００２−３６７７７０号公報（３頁、１７−２５行、第１図）

特許文献１に開示された技術は、発光がカラーフィルタを通過時に拡散され、視野角による色味の変化を緩和できるが、カラーフィルタを形成する工程が必要となる。そのため、表示装置の構成がより複雑になり、生産性が低く、生産コストが高いという課題がある。また、カラーフィルタを用いる場合、発光層から発する光の一部のみが外部に取り出されるため、光取り出し効率が下がってしまうという課題もある。

共振器構造を備えた素子は、共振波長に相当する光を強めて、外部へ取り出す構成である。そのため、ピーク強度が高く、幅が狭いスペクトルを得るためには、発光スペクトルのピーク波長と共振部による多重干渉スペクトルのピーク波長（共振によって最も強められる波長）とを一致させることが好ましい。このとき、高効率でかつ優れた色純度を示す素子が実現可能となる。ところが、上記特許文献２で開示された技術は、視野角による白色の色ずれを抑制することが可能になるが、そのトレードオフとして、ピーク波長を互いに一致させた場合に比べ、発光効率が低下するという課題がある。特に、視感効率が比較的低い発光色を示す素子の発光効率が低下した場合、所望の輝度を得るためには、より大きなエネルギーを投入する必要があり、表示装置の消費電力が上昇する等の課題もある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、例えばカラーフィルタ等の光学フィルタを併用することなく、また低消費電力でありながら、視野角による表示画像の色ずれを抑制した表示装置を提供することにある。

上記した背景技術の課題を解決するための手段として、本発明は、
互いに発光色の異なる複数の有機発光素子を有し、前記有機発光素子は、陰極と、陽極と、前記陰極と前記陽極との間に形成されており、発光層を有する有機化合物層と、を有し、
前記発光層より陰極側にある反射面と、前記発光層より陽極側にある反射面との間の光学距離が、前記発光層で発光した光を共振させる共振器構造の共振部となるように設定されている多色表示装置において、
複数の前記発光色のうち、最も視感度が高い発光色を示す有機発光素子では、前記複数の発光の混合によって表示される白色の視野角による色ずれを抑制するように、前記共振によって最も強められる波長が前記発光層の発光スペクトルのピーク波長よりも長く設定されており、
前記最も視感度が高い発光色以外の発光色を示す有機発光素子では、前記共振によって最も強められる波長が前記発光層の発光スペクトルのピーク波長と一致していることを特徴とする。

本発明によれば、カラーフィルタ等の光学フィルタを併用することなく、視野角による表示画像の色ずれが少なく良好な視野角表示品位を備えながら、低消費電力の表示装置を提供することが可能になる。

以下、本発明を詳細に説明する。なお、本実施形態の多色表示装置（図８等を参照）の基本構成は、従来の多色表示装置と略同様であるため、先ず一般的な有機発光素子を参照しながら本発明の要旨を説明し、後に本実施形態の多色表示装置の構成を説明する。

図１は、一般的な有機発光素子の概略拡大断面図の一例である。この素子は、基板１上に、陽極（反射電極）２、ホール輸送層３、発光層４、電子輸送層５、電子注入層６、陰極（半透明電極）７を順次設けた構成である。この素子に電流を通電することで、陽極２から注入されたホールと陰極７から注入された電子が、発光層４において再結合し、発光を生じる。なお、ホール輸送層３、発光層４、電子輸送層５、電子注入層６の各層を有機化合物層という。

本実施形態では、基板１上に陽極２を形成した構成の一例を示したが、基板１上に陰極７（反射電極）、有機化合物層、陽極（半透明電極）２の順序で構成されていてもよく、電極の選択や、各層の積層順序には、特に制限はない。また、本実施形態では、発光を基板１と反対側の半透明電極７から取り出すトップエミッション型の表示装置を示しているが、本発明は、ボトムエミッション型の表示装置へも適用できる。

このような素子では、基板１上の反射電極２とホール輸送層３との界面と、半透明電極７と電子注入層６との界面とを反射面として両界面の間で共振器構造の共振部が構成される。上下の電極２と７の間の光学距離をＬ、発光のピーク波長をλ、素子からの発光を視認する角度をθ（素子に正対し視認する場合を０°）とする。また、各々の電極２、７にて発光が反射する際の位相シフトの和をφ（ｒａｄ）とした場合、各パラメータ間に＜数１＞を満足する関係があると、共振効果による強めあいを利用できる。

ここで光学距離Ｌは、上下の電極２と７の間にある有機化合物層の光学膜厚（＝屈折率（ｎ）×膜厚（ｄ））の総和（ｎ１ｄ１＋ｎ２ｄ２＋・・・）である。なお、実際に各々の電極２、７にて発光が反射する際、反射界面を構成する電極材料及び有機材料の組み合わせにより、位相シフトの和φは、変化する。

本実施形態では、陽極２及び陰極７の材料として、いずれも銀合金（ＡｇＮｉＣｕ）を用い、厚さはそれぞれ１００ｎｍ、１５ｎｍとした。有機化合物層の光学膜厚（＝ｎ×ｄ）は、表１に示す膜厚設定を変更した２種類の共振器構造に関し、汎用の光学薄膜計算ソフトを用いて多重干渉スペクトルを見積もった結果、図２に示すスペクトルを得た。なお、視認角度は、０°の場合である。これら多重干渉スペクトルのピーク波長（共振によって最も強められる波長）は、Ｔｙｐｅ１の場合５１０．０ｎｍ、Ｔｙｐｅ２の場合５２１．５ｎｍである。

このように有機化合物層の膜厚を変更し共振器構造の光学距離を調整することで、多重干渉スペクトルを調整することが可能となる。

なお、本発明は、陰極７と電子注入層６との界面ではなく、陰極７の基板１と反対側の界面を共振に利用してもよい。この場合、基板１上の反射電極２とホール輸送層３との界面と、陰極７の基板１と反対側の界面とを反射面として両界面の間で共振器構造が構成される。すなわち、発光層４よりも陰極７側の反射面とは、陰極７の基板１と反対側の界面のことである。共振効果による強めあいは、両界面の間の光学距離をＬ’として、上記＜数１＞のＬをＬ’に置き換えた式を満足する必要がある。また、このとき陰極７は、半透明電極ではなく、透明電極であることが好ましい。透明電極は、具体的にはＩＴＯ、ＩＺＯなどの金属酸化物であることが好ましい。

このように、本発明における発光層よりも陰極側の反射面及び発光層よりも陽極側の反射面は、有機発光素子の層構成によって定められる。金属からなる層が配置されている場合には、金属からなる層とそれに接する層との界面が反射面となり、金属からなる層が配置されていない場合には、屈折率差が最も大きい界面が反射面となる。ただし、発光層よりも陰極側の反射面及び発光層よりも陽極側の反射面との間の光学距離が長いと共振による強め合いが起こらないため、本発明では両反射面間の距離は、可干渉距離である必要がある。具体的には、両反射面間の距離は、５μｍ以下であることが好ましい。また、両反射面間の距離を１μｍ以下に設定するとより強い共振効果を利用できて好ましい。

このような共振器構造を備える素子において、０°〜６０°の範囲で視野角を変化させた場合、多重干渉スペクトルのピーク波長は、＜数１＞に従い、短波長側へシフトする。表２は、Ｔｙｐｅ１の素子における多重干渉スペクトルのピーク波長が視野角により変化する様子を示したもので、視野角が０°より６０°へと大きく変化するにつれて、ピーク波長が短波長側へシフトする。

素子の発光スペクトルは、視野角による多重干渉スペクトルの変化に起因し、視野角依存特性が生じる。図３及び図４には、一例としてピーク波長５１０ｎｍの緑色の発光を示し、膜厚設定がＴｙｐｅ１及びＴｙｐｅ２の素子構成における発光スペクトルの視野角の変化を示す。この場合、Ｔｙｐｅ１では、発光スペクトルのピーク波長と多重干渉スペクトルのピーク波長とが一致している。また、Ｔｙｐｅ２では、発光スペクトルのピーク波長に比して多重干渉スペクトルのピーク波長（共振によって最も強められる波長）を＋１１．５ｎｍずらした設定になる。すなわち、多重干渉スペクトルのピーク波長が発光スペクトルのピーク波長よりも長く設定されている。なお発光スペクトルのピーク波長と多重干渉スペクトルのピーク波長とが±３ｎｍの範囲にあれば、それらのピーク波長は、一致しているとみなすことができる。また、表３には、素子構成の違いによる発光スペクトルのピーク波長と視野角０°の輝度を１として規格化した相対的な輝度の変化を示す。また、下記＜数２＞より算出され、視野角０°での色度との差を表す色度差δも合わせて示す。

（ｘ_i,ｙ_i：視野角ｉ°での色度座標、ｘ_0,ｙ₀：視野角０°での色度座標）

このように、素子の共振器構造を変化させ、発光スペクトルのピーク波長と多重干渉スペクトルのピーク波長との重ね合わせを変化させることで、視野角による相対輝度や色度変化が異なる。すなわち、これらピーク波長の重ね合わせを調整することで、視野角による発光特性の変化をコントロールすることが可能となる。

ここでは一例として発光スペクトルのピーク波長に比して多重干渉スペクトルのピーク波長を＋１１．５ｎｍずらした場合を示したが、それぞれのピーク波長のずらし量には、特に制限がなく、必要に応じ任意の値に設定することができる。また、同様に発光色に関しても、なんら制限はなく、様々な発光色を示す素子に適用することができる。

複数の異なる発光色を示す各々の素子の発光を混合し、その合成色として白色を得る場合、合成される白色光の色度（ｘ_w，ｙ_w）及び輝度Ｙ_wは、下記のように算出することができる。具体的には、発光の色度を（ｘ_i，ｙ_i）、輝度をＹ_i（ｉ＝１，２，・・・）とすると、下記＜数３＞を用いて算出することができる。

このように、合成色の色度は、混合する各々の素子の色度と明るさの関係で決定される。例えば、視野角０°にて、赤色（０．６７，０．３３）、緑色（０．２１，０．７１）、青色（０．１４，０．０８）の色度を示す赤・緑・青の三色を混合する。そして、色度（０．３２，０．３３）の白色を得るためには、赤・緑・青の各単色を輝度比が赤：緑：青＝３：６：１の割合で混合する必要がある。三色の中でもとりわけ緑色の輝度比率が高く、これは緑色の色度のｙ座標が比較的大きいことに起因する。

一般に白色の色度座標は、ｘ、ｙ座標いずれも略０．３程度であり、そのため、＜数２＞における色度ｘ_w、ｙ_wの計算式は、いずれも分子と分母が、略１：３の比率の関係にある必要がある。両式においてその分母は、各発光色の明るさを色度のｙ座標で割ったＳ値の総和である。色度のｙ座標が比較的小さい赤色や青色では、特別高い輝度を設定することなく、大きなＳ値を得ることができる。一方、色度のｙ座標が比較的大きい緑色では、その色度のｙ座標に応じて輝度を高く設定することが分子に比して３倍程度大きな分母を保つために必要となる。三色の中でもとりわけ緑色の輝度比率を高く設定する必要があるのは、これらの理由による。

色度座標について考えてみると、各発光スペクトルＰ（λ）と、図５に示すスペクトル三刺激値

から下記＜数５＞により定まる三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚを用いて、＜数６＞のように算出される。

上式より色度のｙ座標は、発光スペクトルＰ（λ）と三刺激値スペクトル

との重なり合い具合で決定される事がわかる。ところで、三刺激値スペクトル＜数７＞は、標準視感度Ｖ（λ）と等しく、色度のｙ座標が大きい発光色は、その視感度が高いとみなすことができる。そのため、複数の発光色を示す各々の素子の発光を混合して白色を得る場合、色度のｙ座標が大きい、すなわち視感度が高い発光色の素子ほど、その発光輝度を、前記視感度が高い発光色以外の発光色を示す素子に比して高く設定する必要がある。

ここでは、一例として赤・緑・青の三色を混合し白色を得る事例を示したが、混合する発光色の数に特に制限はなく、赤とシアン、あるいは青と黄等のように二色以上複数の発光色を混合して白色を得る場合も同様に考えることが可能である。

発光色毎の視野角による発光特性の変化量に関して考えてみる。例えば赤・緑・青の三色の素子で比較すると、青色＞緑色＞赤色の順序で視野角特性の変化が大きくなる。表４は、発光スペクトルのピーク波長と多重干渉スペクトルのピーク波長とを一致させた赤・緑・青の発光を示す３つの素子の視野角によるピーク波長の変化を示したものである。

複数の発光色を示す各々の素子の発光を混合し白色を得る場合、短波長の発光、例えば青色を示す素子に必要な発光輝度の割合は低い。そのため、短波長の発光を示す素子は、比較的視野角による発光特性の変化が大きいが、その輝度は相対的に低いため、合成色となる白色表示の視野角特性変化への影響は少ない。一方、５００〜５５０ｎｍにピーク波長を有する、例えば緑色の発光を示す素子では、その発光スペクトルの短波長側は、波長に対し屈折率が急激に変化する領域に重なるため、視野角による発光特性の変化を生じやすい。また、このような波長領域（５００〜５５０ｎｍ）は、視感度が比較的高い領域に相当し、先に記した理由により、複数の発光色を混合し、その合成色として白色を得る場合、これら視感度が高い発光を示す素子を、より一層明るく発光させる必要がある。そのため、合成色として得る白色の視野角特性の変化の一因として、視感度が高い発光を示す素子の視野角特性の変化がある。

本発明では、表示画像の色ずれが生じる一因となる、相対的に最も視感度が高い発光を示す素子の視野角による特性変化に着目した。すなわち、相対的に最も視感度が高い発光を示す素子の視野角を調整し、表示装置上に再現される画像の視野角による色ずれを抑制しようとするものである。

具体的には、発光スペクトルのピーク波長と多重干渉スペクトルのピーク波長との重ね合わせにより、視野角による特性変化を調整できることに着目した。これにより相対的に最も視感度が高い発光を示す素子の視野角特性を調整し、視野角が変化した場合でも良好な画像表示が可能な表示装置を実現できる。

例えば、赤・緑・青の三色とも発光スペクトルのピーク波長と多重干渉スペクトルのピーク波長とを一致させた表示装置を考える。このとき、赤・緑・青の三色の素子は、視野角０°にて、赤色（０．６５，０．３５）、緑色（０．１４，０．６８）、青色（０．１４，０．０８）の色度を示す。これら赤・緑・青の三色を輝度比が赤：緑：青＝３．７：５．４：０．９で混合し、色度（０．３２，０．３３）の白色表示を得た。

この表示装置の視野角０°における各色の輝度を１とした場合の視野角による輝度の相対変化は、図６のようになる。この場合、視野角０°〜６０°の範囲での相対輝度の差異は、視野角３０°において赤色と緑色の差異が１０．８％と最大となり、このときの白色表示の色度差は、０．０２６である。

続いて緑色の発光を示す素子のみ、発光スペクトルのピーク波長に比して多重干渉スペクトルのピーク波長を＋１１．５ｎｍになるように重なりを調整する。この素子は、視野角０°での色度（０．１７，０．７０）の緑色の発光を示す。この緑色の発光を示す素子と、先の例で示した赤色（０．６５，０．３５）及び、青色（０．１４，０．０８）を示す素子とを組み合わせ表示装置を構成し、輝度比が赤：緑：青＝３．７：５．５：１．０で混合し、白色表示を得た。この表示装置の視野角０°における各色の輝度を１とした場合の視野角による輝度の相対変化は、図７のようになる。この場合、視野角０°〜６０°の範囲での相対的な輝度の差異は、視野角３０°において赤色と緑色の差異が、４．３％となり、このときの白色表示における色度差は０．０１７であった。一般に色度差が０．０２以上となると、色味の違いとして認識される。このことから、緑色の発光を示す素子の発光スペクトルのピーク波長と多重干渉スペクトルのピーク波長との重ね合わせ具合を調整し、色度差を０．０２以下に抑えた表示装置は、視野角による色味の変化が少ない表示装置と言える。また、視野角０°〜６０°の範囲での相対的な輝度の差異が１０％より大きいと色度差が０．０２以上となる。このことから、視野角に対する各発光色における輝度の変化の最大差異が、０°以上６０°以下の視野角の範囲で１０％以内である表示装置は、視野角による色味の変化が少ない表示装置と言える。

表示装置の消費電力について考えてみると、表示装置を構成する各々の素子が高効率であるほど、消費電力の低減が図れる。高効率な素子を実現する一つの手段として、発光スペクトルのピーク波長と多重干渉スペクトルのピーク波長とを一致させる方法があり、これにより発光の取り出し効率が高く、高効率な素子を実現できる。そのため、本発明の表示装置は、発光スペクトルのピーク波長と多重干渉スペクトルのピーク波長との重ね合わせを調整し、相対的に最も視感度が高い発光を示す素子のみの前記ピーク波長を互いにずらせた。その他の発光色を示す素子は、前記ピーク波長を互いに一致させた。これにより相対的に最も視感度が高い発光を示す素子では、前記ピーク波長を互いに一致させた場合に比べ、発光効率が低下するが、その他の発光色を示す素子は、前記ピーク波長を互いに一致させており、高効率な素子となる。その結果、視野角による特性変化が少なく良好な視野角視認性を備えながら、低消費電力の表示装置を提供することが可能になる。

また、素子からの発光は、図２において、基板１側、若しくは、陰極７側、どちらからでも取り出すことが可能である。しかし、アクティブマトリックス駆動の表示装置を考えた場合、開口率の確保という観点から、陰極７側から光を取り出す、いわゆるトップエミッション構成の表示装置が有利である。

図８は、トップエミッション型のアクティブマトリックス表示装置の概略断面図であり、図８における基板１は、支持体１１、ＴＦＴ駆動回路１２、平坦化膜１３からなる。本発明で用いる支持体としては、特に限定するものではないが、金属、セラミックス、ガラス、石英等の支持体が用いられる。また、プラスチックシート等のフレキシブルシート上にＴＦＴ駆動回路を形成して、フレキシブル表示装置とすることも可能である。この上に陽極２０が形成されている。この陽極２０は、反射性金属２１と透明導電膜２２からなり、コンタクトホール１４により陽極２０とＴＦＴ駆動回路１２との接点をとっている。反射性金属２１としては、透明導電膜２２との界面における反射率が少なくとも５０％以上、好ましくは８０％以上であることが望ましい。すなわち、本実施形態における発光層よりも陽極側の反射面とは、反射性金属２１と透明導電膜２２との界面のことである。反射性金属２１を構成する材料としては、特に限定されるものではないが、例えば銀やアルミニウムやクロム等の金属や、それらの合金等が用いられる。透明導電膜２２としては、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膜（ＩＺＯ）等を用いることができる。なお、ここで用いている「透明」とは、可視光に対して８０〜１００％の透過率を有していることであり、より具体的には、消衰係数のκが０．０５以下、好ましくは０．０１以下であることが多重反射による減衰を抑える観点で望ましい。本発明における透明導電膜２２の厚さは、その屈折率や表示装置の発光色にも依存するが、ホール輸送層３の厚さが１０〜２００ｎｍ、好ましくは１０〜１００ｎｍの範囲に入るように設定することが望ましい。これは、消費電力の観点から、低電圧で駆動したほうが有利だからである。この陽極２０は、各素子にパターニングされ、素子分離膜２３により分離されている。なお、素子分離膜２３としては、例えばカーボンブラックを含んだ樹脂等の外光を吸収する部材で構成されることが、素子間での外光反射を防止し、より高コントラストの表示装置を実現させるために好ましい。

ホール輸送層３、発光層４、電子輸送層５、電子注入層６に用いられる有機化合物材料としては、低分子材料で構成されても、高分子材料で構成されても、両者を用いて構成されてもよく、特に限定されるものではない。必要に応じてこれまで知られている材料を使用することができる。

以下にこれらの化合物例を挙げる。

ホール輸送層３としては、陽極２０からのホールの注入を容易にし、また注入されたホールを発光層４に輸送するに優れたモビリティを有することが好ましい。また、必要に応じて陽極２０とホール輸送層３との間にホール注入層を挟持してもよい。ホール注入・輸送性能を有する低分子及び高分子系材料としては、トリアリールアミン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体が挙げられる。また、オキサゾール誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、及びポリ（ビニルカルバゾール）、ポリ（シリレン）、ポリ（チオフェン）、その他導電性高分子が挙げられる。もちろんこれらに限定されるものではない。以下に、具体例の一部を示す。

発光層４としては、発光効率の高い蛍光色素や燐光材料が用いられる。以下に具体例の一部を示す。

電子輸送層５としては、注入された電子を発光層４に輸送する機能を有するものから任意に選ぶことができ、ホール輸送層３のキャリア移動度とのバランス等を考慮し選択される。電子注入・輸送性能を有する材料としては、オキサジアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、チアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、ピラジン誘導体、トリアゾール誘導体、トリアジン誘導体、ペリレン誘導体、キノリン誘導体が挙げられる。また、キノキサリン誘導体、フルオレノン誘導体、アントロン誘導体、フェナントロリン誘導体、有機金属錯体等が挙げられる。しかし、もちろんこれらに限定されるものではない。以下に、具体例の一部を示す。

電子注入層６としては、前述した電子輸送材料に、アルカリ金属やアルカリ土類金属、若しくはその化合物を０．１〜数十％含有させることにより、電子注入性を付与することが出来る。電子注入層６は、必要不可欠な層ではないが、この後に陰極７を形成する際の成膜時に受けるダメージを考慮すると、良好な電子注入性を確保するために１０〜１００ｎｍ程度挿入した方が好ましい。

本発明の有機化合物層は、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、ＬＢ法、インクジェット法等）により薄膜を形成する。特に塗布法で成膜する場合は、適当な結着樹脂と組み合わせて膜を形成することもできる。上記結着樹脂としては、広範囲な結着樹脂より選択できる。例えば、ポリビニルカルバゾール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ブチラール樹脂が挙げられる。また、ポリビニルアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ポリスルホン樹脂、尿素樹脂等が挙げられる。しかし、これらに限定されるものではない。また、これらは単独又は共重合体ポリマーとして１種又は２種以上混合してもよい。さらに必要に応じて、公知の可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等の添加剤を併用してもよい。

陰極７としては、銀やアルミニウム等の金属やそれらの合金等の薄膜による半透明電極、また半透明電極と例えばＩＴＯやＩＺＯ等のような酸化物導電膜の組み合わせが用いられる。電子輸送層５、及び電子注入層６との組み合わせにより、電子注入性が良好な組み合わせを適宜選択することが望ましい。陰極７は、各発光素子に共通材料、膜厚構成でも、発光素子ごとに個別の膜厚、材料構成であってもよい。また、陰極７は、如何なる方法で成膜されてもよく、スパッタリングや蒸着等により形成することが出来る。

保護層８は、酸素や水分等との接触を防止する目的で設けられる。保護層８としては、窒化シリコン、窒化酸化シリコン等の金属窒化物膜や、酸化タンタル等の金属酸化物膜、ダイヤモンド薄膜、また、フッ素樹脂、ポリパラキシレン、ポリエチレン、シリコン樹脂、ポリスチレン樹脂等の高分子膜が挙げられる。さらには、光硬化性樹脂等が挙げられる。また、ガラス、気体不透過性フィルム、金属などをカバーし、適当な封止樹脂により素子自体をパッケージングすることもできる。また、防湿性を高める為に、保護層８内に吸湿材を含有させてもよい。

上記した実施形態は、ＴＦＴ駆動回路１２が陽極となる構成で説明してきたが、図９に示すような逆構成でもよい。すなわち、反射性電極７１、透明導電膜７２、電子注入層６、電子輸送層５、発光層４、ホール輸送層３、半透明陽極２、保護層８を順次積層したものでも可能である。このとき、発光層４よりも陰極側の反射面とは反射性電極７１と透明導電膜７２の界面のことであり、発光層４よりも陽極側の反射面とはホール輸送層３と半透明陽極２との界面のことである。

以下、実施例により本発明を更に説明していくが、本発明はこれらに限定されるものではない。

＜実施例１＞
図８に示す構造の赤・緑・青の３色からなる表示装置を以下に示す方法で作製した。

支持体としてのガラス基板１１上に、低温ポリシリコンからなるＴＦＴ駆動回路１２を形成し、その上にアクリル樹脂からなる平坦化膜１３を形成して基板１とした。この上に反射性金属２１として銀合金（ＡｇＣｕＮｄ）をスパッタリング法にて約１００ｎｍの膜厚に形成してパターニングし、さらに、透明導電膜２２としてのＩＺＯをスパッタリング法にて１０ｎｍの膜厚に成膜してパターニングし、陽極２０を形成した。さらに、アクリル樹脂により素子分離膜２３を形成し陽極付き基板を作成した。これをイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で超音波洗浄し、次いで、煮沸洗浄した後に乾燥した。さらに、ＵＶ／オゾン洗浄してから有機化合物材料を真空蒸着により成膜する。

共通のホール輸送層３として下記構造式で示される化合物［Ｉ］を、１５ｎｍの膜厚ですべての発光素子に成膜した。この際の真空度は１×１０^-4Ｐａ、蒸着レートは、０．２ｎｍ／ｓｅｃである。

発光層４として、シャドーマスクを用いて、赤・緑・青それぞれの発光層４１、４２、４３を成膜した。赤色の発光層４１としては、ホストとしてＡｌｑ３と、
発光性化合物ＤＣＭ［４−（ｄｉｃｙａｎｏｍｅｔｈｙｌｅｎｅ）−２−ｍｅｔｈｙｌ−６（ｐ−ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏｓｔｙｒｙｌ）−４Ｈ−ｐｙｒａｎ］とを共蒸着（重量比９９：１）して３０ｎｍの膜厚に成膜した。緑色の発光層４２としては、ホストとしてＡｌｑ３と、発光性化合物クマリン６とを共蒸着（重量比９９：１）して４２ｎｍの膜厚に成膜した。青色の発光層４３としては、ホストとして下記に示す化合物［ＩＩ］と発光性化合物［ＩＩＩ］とを共蒸着（重量比８０：２０）して１０ｎｍの膜厚に成膜した。蒸着時の真空度は１×１０^-4Ｐａ、成膜速度は０．２ｎｍ／ｓｅｃの条件で成膜した。

共通の電子輸送層５として、バソフェナントロリン（Ｂｐｈｅｎ）を真空蒸着法にて１０ｎｍの膜厚に成膜した。蒸着時の真空度は１×１０^-4Ｐａ、成膜速度は０．２ｎｍ／ｓｅｃの条件であった。

更に共通の電子注入層６として、ＢｐｈｅｎとＣｓ₂ＣＯ₃を共蒸着（重量比９０：１０）して赤色の発光部で５２ｎｍ、緑色の発光部で１４ｎｍ、青色の発光部で２２ｎｍの膜厚に成膜した。蒸着時の真空度は３×１０^-4Ｐａ、成膜速度は０．２ｎｍ／ｓｅｃの条件であった。

陰極７として、銀（Ａｇ）を１５ｎｍの膜厚に成膜した。蒸着時の真空度は１×１０^-4Ｐａ、成膜速度は０．２ｎｍ／ｓｅｃの条件であった。赤・緑・青の各々の素子の膜厚構成に関しては、表５にまとめて示す。

陰極７まで成膜した基板を、真空を破ること無しにスパッタ装置へ移動して保護層８として、窒化酸化シリコンを１５００ｎｍの膜厚に成膜して、表示装置を得た。

このときの赤・緑・青の各々の素子における発光スペクトルのピーク波長と多重干渉スペクトルのピーク波長との関係を表６に示す。表６よりみられるように、本実施例では、赤・緑・青の三色の中で最も視感度が高い緑色の素子では、発光スペクトルのピーク波長に比して多重干渉スペクトルのピーク波長を＋１１ｎｍずらして設定した。また、赤色と青色の素子では、発光スペクトルのピーク波長と多重干渉スペクトルのピーク波長とを一致するように設定した。これにより、緑色の素子では、前記ピーク波長を互いに一致させた場合に比して、視野角による発光特性の変化が抑制される。

このように得られた表示装置の特性（消費電力、視野角による白色の色度変化）を評価した。結果を表７に示す。

＜比較例１＞
本比較例では、緑色の素子の有機化合物層の膜厚を調整し、緑色の素子も発光スペクトルのピーク波長と多重干渉スペクトルのピーク波長とを一致するように調整した。それ以外は、実施例１と同様にして表示装置を作製した。すなわち、本比較例は、赤・緑・青のすべての素子に関し、発光スペクトルのピーク波長と多重干渉スペクトルのピーク波長とを一致させた表示装置に関する。このときの赤・緑・青の各々の素子を構成する各層の膜厚は、表５にまとめて示す。また、赤・緑・青の各々の素子における発光スペクトルのピーク波長と多重干渉スペクトルのピーク波長との関係を表６に示す。

＜比較例２＞
本比較例は、赤・緑・青の３色からなる表示装置において、視感度が最も高くはない赤色の素子に関し、発光スペクトルのピーク波長と多重干渉スペクトルのピーク波長とをずらした設定とした。その他の緑色と青色の素子に関しては、比較例１と同様に前記ピーク波長を互いに一致させた。赤色の素子のピーク波長のずらし量は、白色表示色度の視野角０°〜６０°の範囲での変化が、実施例１とほぼ同様となるように設定した。それ以外は、実施例１と同様にして表示装置を作製した。このときの赤・緑・青の各々の素子を構成する各層の膜厚は、表５にまとめて示す。また、赤・緑・青の各々の素子における発光スペクトルのピーク波長と多重干渉スペクトルのピーク波長との関係を表６に示す。

＜比較例３＞
本比較例は、赤・緑・青の３色からなる表示装置において、視感度が最も高い緑色の素子に関し、発光スペクトルのピーク波長と多重干渉スペクトルのピーク波長とを一致させた設定とした。その他の赤色と青色の素子に関しては、前記ピーク波長を互いにずらした設定とした。赤色と青色の素子におけるピーク波長のずらし量は、白色表示色度の視野角０°〜６０°の範囲での変化が、実施例１とほぼ同様となるように設定した。それ以外は、実施例１と同様にして表示装置を作製した。このときの赤・緑・青の各々の素子を構成する各層の膜厚は、表５にまとめて示す。また、赤・緑・青の各々の素子における発光スペクトルのピーク波長と多重干渉スペクトルのピーク波長との関係を表６に示す。

＜比較例４＞
本比較例は、赤・緑・青の３色からなる表示装置において、全ての発光色の素子に関し、発光スペクトルのピーク波長と多重干渉スペクトルのピーク波長を互いにずらした設定とした。それ以外は、実施例１と同様にして表示装置を作製した。このときの赤・緑・青の各々の素子を構成する各層の膜厚は、表５にまとめて示す。また、赤・緑・青の各々の素子における発光スペクトルのピーク波長と多重干渉スペクトルのピーク波長との関係を表６に示す。

表７には、各色とも発光スペクトルのピーク波長と多重干渉スペクトルのピーク波長とを一致させた比較例１の表示装置の消費電力、及び視野角による白色表示の色度差に対する実施例１及び比較例１〜４に該当する表示装置が示す表示特性の相対変化を示す。白色表示の色度差としては、＜数２＞を用いて算出し、視野角０°〜６０°の範囲で最も大きな色度差値を基に、比較例１との相対変化を示した。

表７よりみられるように、実施例１の表示装置は、比較例１〜４の表示装置に比して、消費電力及び視野角による色度差が低減されていることが判る。これは、発光スペクトルのピーク波長と多重干渉スペクトルのピーク波長との重ね合わせを調整して、視野角による特性変化の抑制を最も視感度が高い発光を示す素子のみに施し、その他の発光色を示す素子では、前記ピーク波長を互いに一致させたことによる。これにより最も視感度が高い発光を示す素子では、前記ピーク波長を互いに一致させた場合に比べ、発光効率が低下するが、その他の発光色を示す素子は、前記ピーク波長を互いに一致させており、高効率な素子となる。その結果、視野角による表示画像の色ずれが少なく良好な視野角表示品位を備えながら、低消費電力の表示装置を提供することが可能になる。

一般の有機発光素子を示す概略断面図である。Ｔｙｐｅ１及びＴｙｐｅ２の有機発光素子における多重干渉スペクトルを示す図である。Ｔｙｐｅ１の有機発光素子の視野角による発光スペクトルの変化を示す図である。Ｔｙｐｅ２の有機発光素子の視野角による発光スペクトルの変化を示す図である。スペクトル三刺激値を示す図である。赤・緑・青の各々の有機発光素子の視野角の輝度変化を示す図である。赤・緑・青の各々の有機発光素子の視野角の輝度変化を示す図である。トップエミッション型のアクティブマトリックス表示装置の概略断面図である。図８と逆構成のトップエミッション型のアクティブマトリックス表示装置の概略断面図である。

符号の説明

１基板
２、２０陽極
３ホール輸送層
４発光層
５電子輸送層
６電子注入層
７陰極
８保護層
１１支持体
１２ＴＦＴ駆動回路
１３平坦化膜
１４コンタクトホール
２１反射性陽極
２２透明導電膜
２３素子分離膜
４１赤色の発光層
４２緑色の発光層
４３青色の発光層
７１反射性陰極
７２透明導電膜

Claims

互いに発光色の異なる複数の有機発光素子を有し、前記有機発光素子は、陰極と、陽極と、前記陰極と前記陽極との間に形成されており、発光層を有する有機化合物層と、を有し、
前記発光層より陰極側にある反射面と、前記発光層より陽極側にある反射面との間の光学距離が、前記発光層で発光した光を共振させる共振器構造の共振部となるように設定されている多色表示装置において、
複数の前記発光色のうち、最も視感度が高い発光色を示す有機発光素子では、前記複数の発光の混合によって表示される白色の視野角による色ずれを抑制するように、前記共振によって最も強められる波長が前記発光層の発光スペクトルのピーク波長よりも長く設定されており、
前記最も視感度が高い発光色以外の発光色を示す有機発光素子では、前記共振によって最も強められる波長が前記発光層の発光スペクトルのピーク波長と一致していることを特徴とする多色表示装置。
前記互いに発光色の異なる複数の有機発光素子は、赤色の発光を示す有機発光素子と、緑色の発光を示す有機発光素子と、青色の発光を示す有機発光素子を含み、
前記最も視感度が高い発光色を示す有機発光素子は、前記緑色の発光を示す有機発光素子であることを特徴とする請求項１に記載の多色表示装置。
視野角に対する各発光色における輝度の変化の最大差異が、０°以上６０°以下の視野角の範囲で１０％以内であることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか1項に記載の多色表示装置。
前記白色の色度差が、０°以上６０°以下の視野角の範囲で０．０２以下の色度差であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか1項に記載の多色表示装置。