JP2010003577A - 積層型発光表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 発光効率が高く、輝度調整がなされた積層型発光表示装置を提供する。
【解決手段】 ＥＬ層の発光領域と反射電極の反射面との間の光学的距離Ｌは、発光色毎に干渉条件式（１）を満たし、前記光取り出し電極側の反射界面と前記反射電極の反射面との間の光学的距離Ｌｔは、干渉条件式（２）を満たすか、或いは前記条件式（３）を満たし、且つｍ’が８以上であるように構成した積層型発光表示装置。
２Ｌ／λ＋δ／２π＝ｍ 干渉条件式（１）
Ｌｔ＝（λ／２）・ｋ 干渉条件式（２）
２Ｌｔ／λ＋δ／２π＝ｍ’ 干渉条件式（３）
【選択図】 図１
【解決手段】 ＥＬ層の発光領域と反射電極の反射面との間の光学的距離Ｌは、発光色毎に干渉条件式（１）を満たし、前記光取り出し電極側の反射界面と前記反射電極の反射面との間の光学的距離Ｌｔは、干渉条件式（２）を満たすか、或いは前記条件式（３）を満たし、且つｍ’が８以上であるように構成した積層型発光表示装置。
２Ｌ／λ＋δ／２π＝ｍ 干渉条件式（１）
Ｌｔ＝（λ／２）・ｋ 干渉条件式（２）
２Ｌｔ／λ＋δ／２π＝ｍ’ 干渉条件式（３）
【選択図】 図１
Description
本発明は、有機化合物を用いた発光素子を利用した積層型表示装置に関するものであり、さらに詳しくは、有機化合物からなる薄膜に電界を印加することにより光を放出する有機ＥＬ素子を用いた表示装置に関する。
有機ＥＬ素子（有機発光素子、有機エレクトロルミネッセンス素子）が現在盛んに研究開発されている。最近では、表示装置の共通の区域から各色を発光できるように、有機ＥＬ媒体を積層して配列した高解像度多色表示装置の研究開発が進められている。
そのため特許文献１では、各積層体から各色の光を発光させるために、夫々の層に個別のバイアス電圧を入力できるように構成され、多色表示する表示装置が開示されている。
特表平１０−５０３８７８号公報
しかし、上記複数の発光層を積層させて構成する従来技術では、単に積層させるだけでは、発光効率や輝度調整がされていないという課題があった。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、発光効率や輝度調整がなされた積層型発光表示装置の提供を目的とするものである。
上記課題を解決するために、以下を提供する。
基板と、
前記基板上に形成された反射電極及び光取り出し電極と、
前記電極間に配置され、夫々が一対の電極に狭持された、複数の積層されたＥＬ層とを有する積層型発光表示装置において、
前記ＥＬ層の発光領域と反射電極の反射面との間の光学的距離は、発光色毎に干渉条件式（１）を満たし、
前記光取り出し電極側の反射界面と前記反射電極の反射面との間の光学的距離は、干渉条件式（２）を満たすか、或いは前記条件式（３）を満たし、且つｍ’が８以上であるように構成されていること特徴とする積層型発光表示装置。
２Ｌ／λ＋δ／２π＝ｍ 干渉条件式（１）
Ｌｔ＝（λ／２）・ｋ 干渉条件式（２）
２Ｌｔ／λ＋δ／２π＝ｍ’ 干渉条件式（３）
（式中、Ｌは反射電極の反射面と発光層の発光領域の間の光学的距離、Ｌｔは反射電極の反射面と光取り出し電極側の反射界面との間の光学的距離、λは取り出される光のピーク波長、δは反射電極における位相シフト量であり、ｍ、ｍ’、ｋは整数）
前記基板上に形成された反射電極及び光取り出し電極と、
前記電極間に配置され、夫々が一対の電極に狭持された、複数の積層されたＥＬ層とを有する積層型発光表示装置において、
前記ＥＬ層の発光領域と反射電極の反射面との間の光学的距離は、発光色毎に干渉条件式（１）を満たし、
前記光取り出し電極側の反射界面と前記反射電極の反射面との間の光学的距離は、干渉条件式（２）を満たすか、或いは前記条件式（３）を満たし、且つｍ’が８以上であるように構成されていること特徴とする積層型発光表示装置。
２Ｌ／λ＋δ／２π＝ｍ 干渉条件式（１）
Ｌｔ＝（λ／２）・ｋ 干渉条件式（２）
２Ｌｔ／λ＋δ／２π＝ｍ’ 干渉条件式（３）
（式中、Ｌは反射電極の反射面と発光層の発光領域の間の光学的距離、Ｌｔは反射電極の反射面と光取り出し電極側の反射界面との間の光学的距離、λは取り出される光のピーク波長、δは反射電極における位相シフト量であり、ｍ、ｍ’、ｋは整数）
発光色毎に、発光領域と反射電極の反射面との間の光学的距離及び反射電極の反射面と光取り出し電極側の反射界面との間の光学的距離を最適化することにより、発光効率が高く、輝度調整がなされた積層型発光表示装置を提供することができた。
以下、本発明を詳細に説明する。
図５はｎ層積層系の有機ＥＬ素子を用いた積層型表示装置の概略部分拡大断面図の一例である。
また、図１は２層積層系の有機ＥＬ素子を用いた表示装置の概略部分拡大断面図の一例である。
本表示装置は、複数の積層構成の有機ＥＬ素子からなり、この積層構成の有機ＥＬ素子がマトリクス状に配置された構成となっている。それぞれの有機ＥＬ素子は、基板１上に、一対の電極によって狭持される発光層を含むＥＬ層が積層された構成となっている。具体的には、基板１上に、第１反射電極２と、ホール注入層、ホール輸送層、第１発光層、電子輸送層、電子注入層からなる第１ＥＬ層３が積層されている。更にその上に、第２電極４と、ホール注入層、ホール輸送層、第２発光層、電子輸送層、電子注入層からなる第２ＥＬ層５と、第３電極６と、保護層９とが順次積層された構成となっている。例えば青、緑の順に積層された表示素子においては、青、緑のＥＬ発光をする第１ＥＬ層３１、第２ＥＬ層５１が、それぞれ反射電極側から順に積層されている。さらに隣の画素は例えば、青、赤の順に積層された表示素子においては、青、赤のＥＬ発光をする第１ＥＬ層３、第２ＥＬ層５が、それぞれ反射電極側から順に積層されている。隣り合う画素間は、７の素子分離膜により分離されている。７の素子分離膜については各素子を分離し、絶縁出来れば特に限定されない。より好ましくは外光反射の点を考慮すると、ブラックマトリクスを用いることが好ましい。
図１における１の基板は、１０の支持体、１１のＴＦＴ駆動回路、１２の平坦化膜からなるアクティブマトリックス駆動の表示装置であるが、ＴＦＴ駆動回路が不要なパッシブマトリックス駆動であってもよい。
ここで、第２電極４、第３電極６などの電極は透明であることが好ましい。さらに、第２電極４のように上下の異なるＥＬ層３，５の間に位置する電極は、一層構成で共通電極として機能してもよい。また、第２電極を、導電層／絶縁層／導電層のように構成することにより上下のＥＬ層を独立駆動できるようにしてもよい。
これらのＥＬ素子に電流を通電することで、陽極から注入されたホールと陰極から注入された電子が、青緑それぞれの発光層において再結合し、そこで青緑それぞれの光を放出することになる。
この発光した光は、１の基板側、もしくは、９の保護層側、どちらからでも取り出すことが可能である。ここで、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、９の保護層側から光を取り出す、いわゆるトップエミッション型の構成の表示装置が有利である。図１はトップエミッション構成であるが、第３電極６を反射電極とし、第１反射電極２を透明電極として透明支持体１０の側から光を取り出す、ボトムエミッション型の構成としても本発明を実施することは可能であり，特に限定されるものではない。
ところで、反射性金属層と半透明金属層の２電極間に有機ＥＬ層を配置し、反射性金属層と半透明金属との間の光学的距離を最適に設計することにより共振構造とした発光表示装置が提案されている。また、このような共振構造とすれば発光効率、輝度調整を最適化可能であることも知られている。しかし、従来知られたものは単層のＥＬ層を対象としたもので、積層型を対象としたものではなかった。積層型の場合、互いの共振構造で影響を及ぼし合ってしまうため各発光色で干渉条件を最適化することは容易ではない。
本出願人は、このような積層型発光表示装置に特有の課題に着目し、以下のように光学設計することにより積層型発光表示装置においても各発光色で干渉条件を最適化できることを見出した。
図２は３層積層系の有機ＥＬ素子を用いた表示装置の概略部分拡大断面図の一例である。図２を用いて本発明の干渉条件式について説明する。
図２の各ＥＬ層内の発光層からのＥＬ発光が生じた場合、その光は、構成する各層の屈折率の違いにより、反射、屈折、透過、吸収等を繰り返して外部に取り出されることになる。ここで、干渉の影響を考えた場合には、発光位置から直接取り出し方向に向かう光（Ａ）と反射電極の反射面で反射して取り出し方向へ向かう光（Ｂ）との干渉効果が最も大きくなる。特に、第２から第４電極及び、保護層が透明の場合、ＡとＢの光、すなわち、発光領域から反射電極の反射面までの光学的距離Ｌを調節することで、干渉で強めあう波長を制御することが可能となる。そこで、反射電極に近い順にそれぞれの発光層の発光領域と反射電極の反射面との間の光学的距離をＬ１、Ｌ２・・・、対応する各発光層での多重干渉スペクトルのピーク波長をλ１、λ２・・・とする。この時、以下の関係式（１）を満たすことで、干渉による取り出し効率の向上が見込まれることとなる。
２Ｌｉ／λｉ＋δ／２π＝ｍｉ（３層系の場合、ｉ＝１，２，３） （１）
（式中、δは、反射電極における位相シフト量δ、ｍｉは自然数である。）
前記式（１）は、文献Ｄｅｐｐｅ Ｊ．Ｍｏｄｅｒｎ．Ｏｐｔｉｃｓ Ｖｏｌ ４１，Ｎｏ２，ｐ３２５ （１９９４）において、共振構造でのＥＬ発光スペクトルの干渉の強め合いの条件より導出されている。
２Ｌｉ／λｉ＋δ／２π＝ｍｉ（３層系の場合、ｉ＝１，２，３） （１）
（式中、δは、反射電極における位相シフト量δ、ｍｉは自然数である。）
前記式（１）は、文献Ｄｅｐｐｅ Ｊ．Ｍｏｄｅｒｎ．Ｏｐｔｉｃｓ Ｖｏｌ ４１，Ｎｏ２，ｐ３２５ （１９９４）において、共振構造でのＥＬ発光スペクトルの干渉の強め合いの条件より導出されている。
またδについては、反射電極のｎ（屈折率），ｋ（吸収係数）とこの反射層に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、「光学の原理」 Ｐｒｉｃｉｐｌｅｓ ｏｆ Ｏｐｔｉｃｓ，Ｍａｘ Ｂｏｒｎ ａｎｄ Ｅｍｉｌ Ｗｏｌｆ 等参照）
以下では簡略化のためｍの添え字は略す。すなわち、式（１）を２Ｌ／λ＋δ／２π＝ｍとする。
以下では簡略化のためｍの添え字は略す。すなわち、式（１）を２Ｌ／λ＋δ／２π＝ｍとする。
ここで、金属反射での位相シフト量δは、ほぼπラジアンと考えてよいので、式（１）は近似的に下記式（２）となる。以下では簡略化のためｍの添え字は略す。
Ｌ＝（λ／４）・（２ｍ−１） （ｍ：整数） （２）
従って、発光位置から反射面までの光学距離Ｌがλ／４の奇数倍のとき、光が干渉効果により強め合うことになる。
Ｌ＝（λ／４）・（２ｍ−１） （ｍ：整数） （２）
従って、発光位置から反射面までの光学距離Ｌがλ／４の奇数倍のとき、光が干渉効果により強め合うことになる。
例えば，詳細は実施例で述べるが、図１の２層積層構成ではｍ１＝１となるように青色発光層を積層し、ｍ２＝２となるように赤色発光層または緑色発光層を積層することが出来る。さらに図２の３層積層構成では、ｍ１＝１となるように青色発光層を積層し、ｍ２＝２となるように緑色発光層を積層し、ｍ３＝３となるように赤色発光層を積層することも出来る。このようにｍ１＜ｍ２＜ｍ３…＜ｍｎを満たせば積層数やｍの値については特に限定されない。
発光層の積層順については特に限定されないが、以下に述べるように視野角特性を保つという観点で、より好ましくは光ピーク波長の短い順に発光層が反射電極側から積層されていることが好ましい。
視野角特性とｍ値との関係については、ｍが小さい方が視野角特性がよい。
すなわち、発光面に対して斜め方向θラジアンから見た場合、式（１）は次式のように書き換えられる。
２Ｌ・ＣＯＳθ／（λ―Δλ）＋δ／２π＝ｍ （３）
ここでΔλは、発光面を正面から見た場合の発光スペクトルのピーク波長λに対して、斜め方向θから見た場合のピーク波長のシフト量である。（３）式より、
Δλ＝λ―２Ｌ・ＣＯＳθ／（ｍ−δ／２π） （４）
となり、ｍが小さいほどΔλが小さいということになる。
２Ｌ・ＣＯＳθ／（λ―Δλ）＋δ／２π＝ｍ （３）
ここでΔλは、発光面を正面から見た場合の発光スペクトルのピーク波長λに対して、斜め方向θから見た場合のピーク波長のシフト量である。（３）式より、
Δλ＝λ―２Ｌ・ＣＯＳθ／（ｍ−δ／２π） （４）
となり、ｍが小さいほどΔλが小さいということになる。
以上より、ｍが小さい方が広い視野角において十分な色再現範囲を確保することができる。
図１に示したように発光ピーク波長が長いほどｍの値が大きくなる傾向にあるので、発光波長が短い発光層ほど第１反射電極２に近い位置に配置した方が視野角特性の向上につなげることができる。３層積層系では第１反射電極２に近い順に青，緑、赤の発光層を配置するのが好ましい。
次に、発光層から反射電極と反対側の光取り出し方向に向かう光の一部は、屈折率差の大きい保護層９と空気層の界面で大きな反射光Ｃ，Ｄとなる。このような光が，反射電極で反射し、Ａ，Ｂの光と干渉してしまうと、（１）の条件式のような光学設計ができなくなる。したがって、Ａ，Ｂの光とＣ，Ｄの光が干渉するのをなるべく防ぐ必要がある。
そこでＣとＤとが弱め合う条件は、
Ｌｔ＝（λ／２）・ｋ （ｋ：整数） （５）
ここでＬｔは図２で示すように、反射電極２の反射面と、保護層９の空気層との境界面（光取り出し電極である第３電極６側の反射界面）の間の光学的距離である。
Ｌｔ＝（λ／２）・ｋ （ｋ：整数） （５）
ここでＬｔは図２で示すように、反射電極２の反射面と、保護層９の空気層との境界面（光取り出し電極である第３電極６側の反射界面）の間の光学的距離である。
（５）を満たすようにＬｔを設計してもよいが、以下のように干渉条件式（６）を満たしても実効的な干渉効果が働かないように設計してもよい。
つまり、干渉効果が起こらない条件は、
２Ｌｔ／λ＋δ／２π＝ｍ’ （６）
または、δ〜πとして、
Ｌｔ＝（λ／４）・（２ｍ’−１） （ｍ’：整数） （７）
において、Ｌｔが２μｍ以上で干渉しづらくなるという条件より、
（λ／４）・（２ｍ’−１）＞２０００（単位はｎｍ）となる。
つまり、干渉効果が起こらない条件は、
２Ｌｔ／λ＋δ／２π＝ｍ’ （６）
または、δ〜πとして、
Ｌｔ＝（λ／４）・（２ｍ’−１） （ｍ’：整数） （７）
において、Ｌｔが２μｍ以上で干渉しづらくなるという条件より、
（λ／４）・（２ｍ’−１）＞２０００（単位はｎｍ）となる。
これを整理して、ｍ’＞（４０００／λ）＋１／２が得られる。λが最大の赤の場合が一番厳しい条件となり、λ＝６１０ｎｍとしてｍ’＞７．０５よりｍ’は８以上となる。つまり、ｍ‘を８以上として設計すれば実効的な干渉効果を起こらないようにすることができる。緑，青の場合のｍ’は実施例で示すように赤の場合よりも大きな値となる。
以上の諸条件を満たすようＬ及びＬｔを設計することにより、Ａ，Ｂの光は干渉で強め合い、Ｃ，Ｄの光による干渉を少なくできるので、積層型発光表示装置においても最適な光学設計が行えるようになる。このような光学設計を、発光色毎に行なうのである。
以下、図面を参照しながら本発明を具体的に説明する。図３は、トップエミッション型のアクティブマトリックス有機ＥＬ表示装置の概略断面図であり、図３における１の基板は、１０の支持体、１１のＴＦＴ駆動回路、１２の平坦化膜からなる。本発明で用いる支持体１０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を作成して、フレキシブル表示装置とすることも可能である。この上に反射電極層が形成してある。この反射電極層は、２の第１反射電極と１００の透明導電膜からなり、１３のコンタクトホールにより反射電極層と駆動回路との接点をとっている。２の第１反射電極の材料としては、透明導電膜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％以上である材料が望ましい。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（銀合金、アルミニウム合金を含む）等が用いられる。また、２の第１反射電極は１０１ホール輸送層に注入できればよく、直接注入できるのであれば、特に透明電極を有しなくともよい。透明導電膜としては、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）等を用いることが出来る。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、複素屈折率のκが０．０５以下、好ましくは０．０１以下であることが望ましい。複素屈折率のκは、吸収の程度を示しており、このκが小さいことにより多重反射による減衰を抑えることが出来るからである。本発明における透明導電膜の厚さは、その屈折率や表示装置の発光色にも依存するが、１０１のホール輸送層の厚さが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。
１０１のホール輸送層、１０２の発光層、１０３の電子輸送層、１０４の電子注入層に用いられる有機化合物としては、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。
ホール輸送性材料としては、陽極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、必要に応じて陽極とホール輸送層の間にホール注入層を狭持しても良い。ホール注入輸送性能を有する低分子およ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、ピラゾロン誘導体等が挙げられる。さらに、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、およびポリ（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。
発光材料としては、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。
電子輸送性材料としては、注入された電子を発光層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、ホール輸送材料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、キノリン誘導体等が挙げられる。さらに、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が、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。
また、電子注入材料としては、前述した電子輸送性材料に、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、電子注入性を付与することが出来る。１０４の電子注入層は、必要不可欠な層ではないが、この後に１０５の透明電極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からなる層は、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、広範囲な結着性樹脂より選択でき、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等が挙げられる。さらに、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、ポリビニルアセタール樹脂等が挙げられる。さらに、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、シリコーン樹脂、ポリスルホン樹脂、尿素樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、これらは単独または共重合体ポリマーとして１種または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。
１０５、１１１の透明電極としては、前述したＩＴＯやＩＺＯ等の酸化物導電膜を使用することが出来る。１０３，１０９の電子輸送層、及び、１０４，１１０の電子注入層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。また、透明電極は、スパッタリングにより形成することが出来る。
９の保護層は、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、フッ素樹脂等が挙げられる。さらに、ポリパラキシレン、ポリエチレン、シリコーン樹脂、ポリスチレン樹脂等の高分子膜、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、保護層内に吸湿材を含有させても良い。
なお、透明基板上に透明電極を形成し、その上に有機ＥＬ層、反射性電極を積層したボトムエミッション構成においても本発明を実施することは可能であり、特に限定されるものではない。
また、ここでは、いわゆるダブルへテロ構成のＥＬ素子を例にとり説明してきたが、シングルへテロ構成のＥＬ素子にも適応可能である。
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明していくが、本発明はこれらに限定されるものではない。
＜実施例１＞
図１に示す構造の２層積層系の赤緑青３色からなる表示装置を以下に示す方法で作製し、図３のような構成とした。
図１に示す構造の２層積層系の赤緑青３色からなる表示装置を以下に示す方法で作製し、図３のような構成とした。
ガラス基板である支持体１０上に、低温ポリシリコンからなるＴＦＴ駆動回路１１を形成し、その上にアクリル樹脂からなる平坦化膜１２を形成して基板１とした。この上に第１反射電極２としての銀合金（ＡｇＰｄＣｕ）を約１００ｎｍスパッタリング法にて形成してパターニングし、さらに、透明導電膜１００としてのスパッタリング法にてＩＺＯを３０ｎｍ成膜してパターニングし、陽極を形成した。さらに、アクリル樹脂により図１の素子分離膜７を形成し陽極付き基板を作製した。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、煮沸洗浄後乾燥した。さらに、ＵＶ／オゾン洗浄してから有機化合物を真空蒸着により成膜した。
次に、図３のホール輸送層１０１として下記構造式で示される化合物［I］を、各画素に３０ｎｍの厚さで成膜した。この際の真空度は１×１０−４Ｐａ、蒸着レートは、０．３ｎｍ／ｓｅｃである。
次に、発光層１０２として、シャドーマスクを用いて、青の発光層を成膜した。青の発光層としては、ホストとして下記に示す［II］と発光性化合物［III］を共蒸着（重量比８０：２０）して、２０ｎｍの発光層１０２を設けた。蒸着時の真空度は１×１０−４Ｐａ、成膜速度は０．１ｎｍ／ｓｅｃの条件で成膜した。
更に電子輸送層１０３としてバソフェナントロリン（Ｂｐｈｅｎ）を真空蒸着法にて１０ｎｍの膜厚に形成した。蒸着時の真空度は１×１０−４Ｐａ、成膜速度は０．３ｎｍ／ｓｅｃの条件であった。
次に、電子注入層１０４として、ＢｐｈｅｎとＣｓ２ＣＯ３を共蒸着（重量比９０：１０）して１０ｎｍの膜厚に形成した。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。
この電子注入層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に移動し、シャドーマスクを用いてＩＴＯを成膜し、透明電極１０５とした。膜厚は以下に作成する第２番目の発光層が、赤発光層の場合は１３０ｎｍ、緑発光層の場合は９０ｎｍとした。
次に、真空を破ること無しに蒸着装置に移動し、ホール注入層１０６として、ＧａＰｃを、各画素に２ｎｍの厚さで成膜した。この際の真空度は１×１０−４Ｐａ、蒸着レートは、０．１ｎｍ／ｓｅｃである。
次に、ホール輸送層１０７として前記構造式で示される化合物［I］を、各画素に１０ｎｍの厚さで成膜した。この際の真空度は１×１０−４Ｐａ、蒸着レートは、０．３ｎｍ／ｓｅｃである。
次に、図３の発光層１０８に対応する図１の発光層５、発光層５１として、シャドーマスクを用いて、赤、緑それぞれの発光層を成膜した。赤の発光層としては、ホストとしてＡｌｑ３と、発光性化合物ＤＣＭ［４−（ｄｉｃｙａｎｏｍｅｔｈｙｌｅｎｅ）−２−ｍｅｔｈｙｌ−６（ｐ−ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏｓｔｙｒｙｌ）−４Ｈ−ｐｙｒａｎ］を共蒸着（重量比９９：１）する。ここでは、４０ｎｍの発光層５を設けた。緑の発光層としては、ホストとしてＡｌｑ３と発光性化合物クマリン６を共蒸着（重量比９９：１）して、２０ｎｍの発光層５１を設けた。蒸着時の真空度は１×１０−４Ｐａ、成膜速度は０．１ｎｍ／ｓｅｃの条件で成膜した。
次に、図３の電子輸送層１０９としてバソフェナントロリン（Ｂｐｈｅｎ）を真空蒸着法にて１０ｎｍの膜厚に形成した。蒸着時の真空度は１×１０−４Ｐａ、成膜速度は０．３ｎｍ／ｓｅｃの条件であった。
次に、電子注入層１１０として、ＢｐｈｅｎとＣｓ２ＣＯ３を共蒸着（重量比９０：１０）してそれぞれ１０ｎｍ、２０ｎｍの膜厚に形成した。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。
この電子注入層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に移動し、シャドーマスクを用いてＩＴＯを４０ｎｍ成膜し，透明電極１１１とした。さらに保護膜９として、窒化酸化シリコンを１２００ｎｍ成膜し、表示装置を得た。
この様にして得られた表示装置において、各色に対する多重干渉スペクトルピーク波長と、ｍが異なる場合の設計値を表１に示す。
まず、干渉条件については、図３から各色について以下のようになる。
ここで、各層の屈折率はＩＺＯのみ２．１でそれ以外の材料は１．９である。発光位置は発光層とホール輸送層界面とした。光学的距離は（各層の屈折率×各層膜厚）で表わされる。
青：
反射層からの各積層材料構成：ＩＺＯ＋ＨＴＬ
Ｌｂ＝２．１×３０＋１．９×３０＝１２０＝１１５×（２ｍ−１）より、ｍ＝１．０２となり、ほぼλ／４設計。
反射層からの各積層材料構成：ＩＺＯ＋ＨＴＬ
Ｌｂ＝２．１×３０＋１．９×３０＝１２０＝１１５×（２ｍ−１）より、ｍ＝１．０２となり、ほぼλ／４設計。
赤：
反射層からの各積層材料構成：Ｌｂ＋ＥＭＬ＋ＥＴＬ＋ＥＩＬ＋ＩＴＯ＋ＨＴＬ
Ｌｒ＝Ｌｂ＋１．９×（２０＋１０＋１０＋１３０＋１０）＝４６２＝１５２．５×（２ｍ−１）より、ｍ＝２．０１となり、ほぼ３λ／４設計。
反射層からの各積層材料構成：Ｌｂ＋ＥＭＬ＋ＥＴＬ＋ＥＩＬ＋ＩＴＯ＋ＨＴＬ
Ｌｒ＝Ｌｂ＋１．９×（２０＋１０＋１０＋１３０＋１０）＝４６２＝１５２．５×（２ｍ−１）より、ｍ＝２．０１となり、ほぼ３λ／４設計。
尚、ＨＩＬについては膜厚が薄いので省略した。
緑：
反射層からの各積層材料構成：Ｌｂ＋ＥＭＬ＋ＥＴＬ＋ＥＩＬ＋ＩＴＯ＋ＨＴＬ
Ｌｇ＝Ｌｂ＋１．９×（２０＋１０＋１０＋９０＋１０）＝３８６＝１３０×（２ｍ−１）より、ｍ＝１．９８となり、ほぼ３λ／４設計。
反射層からの各積層材料構成：Ｌｂ＋ＥＭＬ＋ＥＴＬ＋ＥＩＬ＋ＩＴＯ＋ＨＴＬ
Ｌｇ＝Ｌｂ＋１．９×（２０＋１０＋１０＋９０＋１０）＝３８６＝１３０×（２ｍ−１）より、ｍ＝１．９８となり、ほぼ３λ／４設計。
次に非干渉条件については以下のようになる。
赤について計算すると
反射層からの各積層材料構成：Ｌｒ＋ＥＭＬ＋ＥＴＬ＋ＥＩＬ＋ＩＴＯ＋保護層
Ｌｔ＝Ｌｒ＋１．９×（４０＋１０＋１０＋４０＋１２００）＝２９３２＝１５２．５×（２ｍ’−１）より、ｍ’〜１０となり、８以上となるので非干渉条件を満たす。
反射層からの各積層材料構成：Ｌｒ＋ＥＭＬ＋ＥＴＬ＋ＥＩＬ＋ＩＴＯ＋保護層
Ｌｔ＝Ｌｒ＋１．９×（４０＋１０＋１０＋４０＋１２００）＝２９３２＝１５２．５×（２ｍ’−１）より、ｍ’〜１０となり、８以上となるので非干渉条件を満たす。
同様な計算を緑、青について行うと、ｍ’の値はそれぞれ１１，１３となり，赤の場合と同様に８以上となるので非干渉条件を満たす。
比較例としては保護層の厚みを実施例の１２００ｎｍに対して７７０ｎｍとした時、同様な計算により赤の場合ｍ〜７となり非干渉条件を満たさない。
以上より、本実施例の表示装置は干渉条件式を満たし、青についてはλ／４設計、緑，赤については３λ／４設計で色設計が行なえることがわかる。
このように得られた表示装置を正面から見たところ、各色ともに発光効率が高く、良好な色度の発光色を得た。また、斜めから見たところ、良好な視野角特性であった。
一方比較例の表示装置は、色再現範囲が狭く、この表示装置を斜めから見たところ、色づれがあることを確認した。
＜実施例２＞
図４に示す、３層積層系の赤緑青３色からなる表示装置を以下に示す方法で作製した。
図４に示す、３層積層系の赤緑青３色からなる表示装置を以下に示す方法で作製した。
まず、実施例１の２層積層系のうちの反射基板側から青発光層、緑発光層までは同様な方法で作成し、その上に赤発光層を積層し３層系とした。
ガラス基板である支持体１０上に、低温ポリシリコンからなるＴＦＴ駆動回路１１を形成し、その上にアクリル樹脂からなる平坦化膜１２を形成して基板１とした。この上に第１反射電極２としての銀合金（ＡｇＰｄＣｕ）を約１００ｎｍスパッタリング法にて形成してパターニングし、さらに、透明導電膜１００としてのスパッタリング法にてＩＺＯを３０ｎｍ成膜してパターニングし、陽極を形成した。さらに、アクリル樹脂により図１の素子分離膜７を形成し陽極付き基板を作製した。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、煮沸洗浄後乾燥した。さらに、ＵＶ／オゾン洗浄してから有機化合物を真空蒸着により成膜した。
次に図３のホール輸送層１０１として実施例１で用いた化合物［I］を、各画素に３０ｎｍの厚さで成膜した。この際の真空度は１×１０−４Ｐａ、蒸着レートは、０．３ｎｍ／ｓｅｃである。
次に、１番目の発光層１０２として、シャドーマスクを用いて、青の発光層を成膜した。青の発光層としては、ホストとして実施例１で用いた［II］と発光性化合物［III］を共蒸着（重量比８０：２０）して、２０ｎｍの発光層１０２を設けた。蒸着時の真空度は１×１０−４Ｐａ、成膜速度は０．１ｎｍ／ｓｅｃの条件で成膜した。
更に電子輸送層１０３としてバソフェナントロリン（Ｂｐｈｅｎ）を真空蒸着法にて１０ｎｍの膜厚に形成した。蒸着時の真空度は１×１０−４Ｐａ、成膜速度は０．３ｎｍ／ｓｅｃの条件であった。
次に、電子注入層１０４として、ＢｐｈｅｎとＣｓ２ＣＯ３を共蒸着（重量比９０：１０）して１０ｎｍの膜厚に形成した。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。
この電子注入層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に移動し、シャドーマスクを用いてＩＴＯを９０ｎｍで成膜し、透明電極１０５とした。
次に、真空を破ること無しに蒸着装置に移動し、ホール注入層１０６として、ＧａＰｃを、各画素に２ｎｍの厚さで成膜した。この際の真空度は１×１０−４Ｐａ、蒸着レートは、０．１ｎｍ／ｓｅｃである。
次に、ホール輸送層１０７として実施例１で用いた化合物［I］を、各画素に１０ｎｍの厚さで成膜した。この際の真空度は１×１０−４Ｐａ、蒸着レートは、０．３ｎｍ／ｓｅｃである。
次に、２番目の発光層１０８として、シャドーマスクを用いて、緑の発光層を成膜した。緑の発光層としては、ホストとしてＡｌｑ３と発光性化合物クマリン６を共蒸着（重量比９９：１）して、２０ｎｍの発光層１０８を設けた。蒸着時の真空度は１×１０−４Ｐａ、成膜速度は０．１ｎｍ／ｓｅｃの条件で成膜した。
次に、電子輸送層１０９としてバソフェナントロリン（Ｂｐｈｅｎ）を真空蒸着法にて１０ｎｍの膜厚に形成した。蒸着時の真空度は１×１０−４Ｐａ、成膜速度は０．３ｎｍ／ｓｅｃの条件であった。
次に、電子注入層１１０として、ＢｐｈｅｎとＣｓ２ＣＯ３を共蒸着（重量比９０：１０）して２０ｎｍの膜厚に形成した。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。
この電子注入層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に移動し、シャドーマスクを用いてＩＴＯを１４０ｎｍ成膜し、透明電極１１１とした。
ここまでは実施例１と同様な構成である。次にこの透明電極１１１上に、さらに、ホール注入層１１２、ホール輸送層１１３、３番目の赤発光層１１４、電子輸送層１１５、電子注入層１１６、透明電極１１７、保護層９の順に以下のように成膜して積層した。
まず、ホール注入層１１２として、ＧａＰｃを、各画素に２ｎｍの厚さで成膜した。この際の真空度は１×１０−４Ｐａ、蒸着レートは、０．１ｎｍ／ｓｅｃである。
次に、ホール輸送層１１３として実施例１で用いた化合物［I］を、各画素に１０ｎｍの厚さで成膜した。この際の真空度は１×１０−４Ｐａ、蒸着レートは、０．３ｎｍ／ｓｅｃである。
次に、３番目の発光層１１４として、シャドーマスクを用いて、赤の発光層を成膜した。赤の発光層としては、ホストとしてＡｌｑ３と、発光性化合物ＤＣＭ ［４−（ｄｉｃｙａｎｏｍｅｔｈｙｌｅｎｅ）−２−ｍｅｔｈｙｌ−６（ｐ−ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏｓｔｙｒｙｌ）−４Ｈ−ｐｙｒａｎ］を共蒸着（重量比９９：１）した。ここでは、４０ｎｍの発光層を設けた。
次に、電子輸送層１１５としてバソフェナントロリン（Ｂｐｈｅｎ）を真空蒸着法にて１０ｎｍの膜厚に形成した。蒸着時の真空度は１×１０−４Ｐａ、成膜速度は０．３ｎｍ／ｓｅｃの条件であった。
次に、電子注入層１１６として、ＢｐｈｅｎとＣｓ２ＣＯ３を共蒸着（重量比９０：１０）して１０ｎｍの膜厚に形成した。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。
この電子注入層１１６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に移動し、陰極としてシャドーマスクを用いてＩＴＯを４０ｎｍ成膜し，透明電極１１７とした。
さらに保護膜９として、窒化酸化シリコンを１２００ｎｍ成膜し、Ｂ，Ｇ，Ｒ３層積層の表示装置を得た。
この装置についての干渉条件は、青と緑については実施例１と同じ構成なので同一結果となり、満たされる。
赤について：
反射層からの各積層材料構成：ＥＭＬ＋ＥＴＬ＋ＥＩＬ＋ＩＴＯ＋ＨＴＬ
Ｌｒ＝Ｌｇ＋１．９×（２０＋１０＋２０＋１４０＋１０）＝７６６＝１５２．５×（２ｍ−１）より、ｍ＝３．０１となり、ほぼ５λ／４設計。
反射層からの各積層材料構成：ＥＭＬ＋ＥＴＬ＋ＥＩＬ＋ＩＴＯ＋ＨＴＬ
Ｌｒ＝Ｌｇ＋１．９×（２０＋１０＋２０＋１４０＋１０）＝７６６＝１５２．５×（２ｍ−１）より、ｍ＝３．０１となり、ほぼ５λ／４設計。
次に非干渉条件については以下のようになる。赤については、
反射層からの各積層材料構成：ＥＭＬ＋ＥＴＬ＋ＥＩＬ＋ＩＴＯ＋ＨＴＬ＋ＥＭＬ＋ＥＴＬ＋ＥＩＬ＋ＩＴＯ＋保護層
Ｌｔ＝Ｌｇ＋１．９×（２０＋１０＋２０＋１４０＋１０＋４０＋１０＋１０＋４０＋１２００）＝３２３６＝１５２．５×（２ｍ’−１）より、ｍ’〜１１となり、８以上となるので非干渉条件を満たす。
反射層からの各積層材料構成：ＥＭＬ＋ＥＴＬ＋ＥＩＬ＋ＩＴＯ＋ＨＴＬ＋ＥＭＬ＋ＥＴＬ＋ＥＩＬ＋ＩＴＯ＋保護層
Ｌｔ＝Ｌｇ＋１．９×（２０＋１０＋２０＋１４０＋１０＋４０＋１０＋１０＋４０＋１２００）＝３２３６＝１５２．５×（２ｍ’−１）より、ｍ’〜１１となり、８以上となるので非干渉条件を満たす。
同様な計算を緑、青について行うと、ｍ’の値はそれぞれ１２，１４となり，赤の場合と同様に８以上となるので非干渉条件を満たす。
比較例としては保護層の厚みを実施例の１２００ｎｍに対して５００ｎｍとした時、同様な計算により赤の場合ｍ〜７となり非干渉条件を満たさない。
比較例としては保護層の厚みを実施例の１２００ｎｍに対して５００ｎｍとした時、同様な計算により赤の場合ｍ〜７となり非干渉条件を満たさない。
以上より、本実施例の表示装置は干渉条件式を満たし、青についてはλ／４設計、緑については３λ／４設計，赤については５λ／４設計で色設計が行なえることがわかる。
このように得られた表示装置を正面から見たところ、各色ともに発光効率が高く、良好な色度の発光色を得た。また、斜めから見たところ、良好な視野角特性であった。
一方比較例の表示装置は、色再現範囲が狭く、この表示装置を斜めから見たところ、色ずれがあることを確認した。
１ 基板
２ 第１反射電極
３ 第１ＥＬ層
４ 第２電極
５ 第２ＥＬ層
６ 第３電極
７ 素子分離膜
８ 第４電極
９ 保護層
１０ 支持体
１１ ＴＦＴ駆動回路
１２ 平坦化膜
１３ コンタクトホール
３１ 第１ＥＬ層
５１ 第２ＥＬ層
２ 第１反射電極
３ 第１ＥＬ層
４ 第２電極
５ 第２ＥＬ層
６ 第３電極
７ 素子分離膜
８ 第４電極
９ 保護層
１０ 支持体
１１ ＴＦＴ駆動回路
１２ 平坦化膜
１３ コンタクトホール
３１ 第１ＥＬ層
５１ 第２ＥＬ層
Claims (4)
- 基板と、
前記基板上に形成された反射電極及び光取り出し電極と、
前記電極間に配置され、夫々が一対の電極に狭持された、複数の積層されたＥＬ層とを有する積層型発光表示装置において、
前記ＥＬ層の発光領域と反射電極の反射面との間の光学的距離は、発光色毎に干渉条件式（１）を満たし、
前記光取り出し電極側の反射界面と前記反射電極の反射面との間の光学的距離は、干渉条件式（２）を満たすか、或いは前記条件式（３）を満たし、且つｍ’が８以上であるように構成されていること特徴とする積層型発光表示装置。
２Ｌ／λ＋δ／２π＝ｍ 干渉条件式（１）
Ｌｔ＝（λ／２）・ｋ 干渉条件式（２）
２Ｌｔ／λ＋δ／２π＝ｍ’ 干渉条件式（３）
（式中、Ｌは反射電極の反射面と発光層の発光領域の間の光学的距離、Ｌｔは反射電極の反射面と光取り出し電極側の反射界面との間の光学的距離、λは取り出される光のピーク波長、δは反射電極における位相シフト量であり、ｍ、ｍ’、ｋは整数） - トップエミッション型の積層型発光表示装置であって、
前記反射電極は前記ＥＬ層に対して前記基板側に配置され、前記光取り出し電極は前記ＥＬ層に対して前記基板と反対側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の積層型発光表示装置。 - ボトムエミッション型の積層型発光表示装置であって、
前記光取り出し電極は前記ＥＬ層に対して前記基板側に配置され、前記反射電極は前記ＥＬ層に対して前記基板と反対側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の積層型発光表示装置。 - 前記ＥＬ層を狭持する一対の電極のうち、少なくとも一方は共通電極であることを特徴とする請求項１に記載の積層型発光表示装置。
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