JP2011018451A - 発光表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 発光表示装置において、色純度と発光効率の低い発光色について、優れた色再現性と高い輝度を実現する。
【解決手段】 色純度と発光効率を改善したい発光部を反射電極と半反射電極との間に配置し半反射電極、前記発光部から取り出される光を前記反射電極の反射面と前記半反射電極の反射面との間で干渉により強める。
【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。

特許文献１には、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た多色表示可能な有機ＥＬ表示装置が開示されている。

特許文献２には、光取り出し側から順に第１電極、第１有機化合物層、第２電極、第２有機化合物層、第３電極、第３有機化合物層、第４電極を積層した有機発光装置において、色純度や取り出し効率を最適化する技術が開示されている。具体的には、第４電極を反射電極、第３電極を透明電極、第２電極を半反射電極とし、第４電極と第２電極とで共振器を構成する。

特表平１０−５０３８７８号公報 米国特許５９３２８９５号公報

特許文献１のように、単に複数の発光層を積層するだけでは、色純度や取り出し効率を最適化することができないという課題があった。また、特許文献２のような２層の有機化合物層を含んで共振器とする場合、光路長が長くなるため干渉の次数が高くなる。その結果、十分な色純度と取り出し効率を得ることができない。良好な表示性能を示すフルカラーの表示装置を実現するには赤色、緑色、青色の各発光素子が優れた色純度と高い輝度を有していることが重要である。特に青色発光素子は、赤色や緑色の発光素子に比較して色純度や発光効率が劣っているという課題があり、素子性能の改善が求められていた。

上記目的を達成するため、本発明の表示装置は、
基板上に、前記基板の面に垂直な方向に一対の電極に挟まれた発光部が複数積層された発光表示装置であって、
前記発光部から光を取り出す光取り出し面を有し、
前記複数の発光部のうち、光取り出し面から最も離れた位置にある発光部は、反射電極と半反射電極とに挟まれており、
前記反射電極と前記半反射電極との間の光路長は、前記反射電極と前記半反射電極との間にある発光部で発光する光のうち前記発光表示装置の外に取り出される波長の光を、干渉により強める光路長になっていることを特徴とする。

本発明は複数の発光部が積層された有機ＥＬ素子からなる有機ＥＬ表示装置において、色純度や取り出し効率を高めたい色を発光する発光層を含む発光部を反射電極と半反射電極との間に配置する。そして、前記反射電極と前記半反射電極との光路長を、前記有機ＥＬ表示装置から取り出される光のピーク波長が強めあいの共振条件を満たすように調整する。これにより、反射電極と半反射電極との間に設けられた発光部の発光の色純度と輝度を改善し、色再現性の優れた有機発光表示装置を提供する。

本発明における２層積層の有機ＥＬ表示装置を示す概略断面図である。 本発明における２層積層の有機ＥＬ表示装置を示す部分断面図である。 本発明におけるｎ層積層の有機ＥＬ表示装置を示す概略断面図である。 本発明における３層積層の有機ＥＬ表示装置の実施例を示す概略断面図である。

図１は、トップエミッション型の表示装置の表示素子に用いられる有機ＥＬ素子の概略断面図の一例である。

本表示装置は、２種類の有機ＥＬ素子から構成されている。第１の有機ＥＬ素子には、基板上に反射電極２、第１発光部３、半反射電極４、第２発光部５、光取り出し電極６が基板面に垂直な方向に順次積層されている。第２の有機ＥＬ素子には、基板１上に反射電極２、第３発光部３１、半反射電極４、第４発光部５１、光取り出し電極６が基板面に垂直な方向に順次積層されている。これらの有機ＥＬ素子は保護層９で覆われている。

ここで、反射電極は、有機ＥＬ素子内において反射電極表面の反射率が５０％以上の電極、半反射電極は１０％以上５０％未満の反射率を有する電極であり、透明電極は可視光に対して８０％以上の透過率を有する電極である。

第１発光部は、第１色を発光する第１発光層を有し、第２発光部は第２色を発光する第２発光層を有している。同様に、第３発光部は第３色を発光する第３発光層、第４発光部は第４色をＥＬ発光する第４発光層をそれぞれ有している。第１色から第４色は、互いに異なる色である必要はなく、寿命の短い発光材料が発する色を重複して用いても良い。それぞれの発光部は、ホール注入層（ＨＩＬ）、ホール輸送層（ＨＴＬ）、電子輸送層（ＥＴＬ）、電子注入層（ＥＩＬ）等を有していても良い。

図１における基板１は、支持体１０、ＴＦＴ駆動回路１１、平坦化膜１２からなる。なお、実施例はアクティブマトリックス駆動の表示装置として説明を行うが、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。

半反射電極４のように発光部の間に挟まれた電極は、電極を挟む発光部の両方に共通する共通電極として１層だけ設けてもよいし、別々に設けた電極の間に絶縁層を挟んでそれぞれの発光部を独立駆動できるようにしてもよい。

これらの有機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、それぞれの発光層において再結合し、それぞれの光を放出することになる。

図１では基板と反対側が光取り出し面であるトップエミッション型の表示装置を示しているが、基板１側が光取り出し面であるボトムエミッション型も可能である。ボトムエミッション型の表示装置の場合、図１の構成において光取り出し電極６を反射電極に、反射電極２を透明電極に置き換え、ガラス等の透明な支持体１０を用いる。ただし、アクティブマトリ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トップエミッション構成の表示装置の方が有利である。

図２は、図１に示した２層の発光部が積層された（２層積層系）有機ＥＬ素子の部分断面図の一例である。図２を例にとり、本発明の干渉による光の強めあいについて説明する。図２において、図１と共通の部材には、同じ符号を付してある。以下、全ての図面において同様である。

干渉によって光が強められるとは、発光層を構成する発光材料特有の発光スペクトル（ＰＬスペクトル）のある波長λの光が２つの反射面の間で反射し、その反射光が互いに干渉して強めあう現象である。このような干渉によって強められた後、表示装置外へ取り出される光のスペクトルは、波長λでＰＬスペクトルよりも強い強度を有している。

続いて、干渉による強めあいの具体例を示す。図２の第１発光部３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、および吸収係数の違いにより、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。その取り出される光量は様々な経路を通ってきた光が互いに干渉し、強め合うことで増大する。

第１発光部３の発光位置からは、半反射電極４を透過し直接取り出し方向へ向かう光（Ａ）、反射電極２の反射面で反射して取り出し方向へ向かう光（Ｂ）、（Ｃ）の経路が考えられる。ここで、各発光部で発光した光をなるべく低減することなく取り出すため、半反射電極４よりも光取り出し側に配置される電極は、いずれも透明電極とするのが好ましい。実際には、その他の各層の界面においても光は反射されるが、本明細書では、取り出し光への影響が大きいと考えられるＡ〜Ｃの経路の光についてのみ言及する。

前述したように、Ａ、Ｂ、Ｃが互いに干渉することによる影響が最も大きくなる。特に半反射電極が金属薄膜等からなる場合、発光位置から反射電極の反射面（第１反射面）までの光路長と、反射電極の反射面から半反射電極の反射電極側の反射面（第２反射面）までの光路長を調節することで、干渉で強め合う波長を制御することが可能となる。

図２において、第１発光部３の発光位置と反射電極２の第１反射面との間の光路長をＬ０、第１反射面と第２反射面との間の光路長をＬとする。ここで、発光層の多重干渉スペクトルのピーク波長、すなわち表示装置の外へ取り出される光のピーク波長をλとして、それぞれの光路長を下記の干渉条件を示す式（１）および（２）を満たすように適宜調整すると、波長λの光を効率良く取り出すことができる。
ｍ−０．１≦２Ｌ０／λ＋δ／２π≦ｍ＋０．１ 式（１）
ｍ’−０．１≦２Ｌ／λ＋（δ＋Φ）／２π≦ｍ’＋０．１ 式（２）
式中の、ｍ、ｍ’は自然数である。

なお、式（１）および式（２）において、２Ｌ０／λ＋δ／２π＝ｍ、かつ２Ｌ／λ＋（δ＋Φ）／２π＝ｍ’が成立する場合に最も高い干渉強めあいの効果を得ることができる。なお、前記式（１）及び（２）は、文献Ｄｅｐｐｅ Ｊ．Ｍｏｄｅｒｎ．Ｏｐｔｉｃｓ Ｖｏｌ ４１，Ｎｏ２，ｐ３２５（１９９４）において、共振器での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。

また位相シフト量δ、Φについては、それぞれ反射電極、半反射電極のｎ（屈折率）、ｋ（吸収係数）とこれら一対の電極に狭持され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。これは、例えば、「光学の原理」Ｐｒｉｃｉｐｌｅｓ ｏｆ Ｏｐｔｉｃｓ ，Ｍａｘ Ｂｏｒｎ ａｎｄ Ｅｍｉｌ Ｗｏｌｆ参照に記載されている。

上記反射電極および半反射電極が金属膜からなる場合、金属反射での位相シフト量δ、Φは、それぞれπラジアンと近似できるので、式（１）及び（２）は下記式（１）’及び（２）’となる。
（λ／４）・（２ｍ−１．２）≦Ｌ０≦（λ／４）・（２ｍ−０．８） 式（１）’
（λ／２）・（ｍ’−１．１）≦Ｌ≦（λ／２）・（ｍ’−０．９） 式（２）’
式（１）’および式（２）’において、発光位置と反射面との間の光路長Ｌ０がλ／４の奇数倍、かつ、反射電極の反射面と半反射電極の反射面との間の光路長Ｌがλ／２の自然数倍のとき、干渉により波長λの光を最も強め合うことができる。しかし、上記不等式の範囲であれば、十分な干渉強めあいの効果を得ることができる。

なお、Ｌ０、Ｌの値を決めるうえで、発光位置（発光中心）の特定が必要となる。発光位置は、使用する発光層の材料によって異なるが、使用する発光層のホスト材料、ゲスト材料の構造からおおよそ特定することができる。つまり、発光層を構成する材料に応じて、発光層と反射電極との界面、あるいは半反射電極との界面、もしくは発光層の中心を発光位置として、Ｌ０、Ｌの値を決めることができる。膜厚方向に発光強度の分布がある場合は、最大発光位置を発光位置としてＬ０、Ｌの値を補正するのが好ましい。

前記関係式（１）及び（２）を同時に満たす場合よりも効果は小さいが、半反射電極よりも光取り出し側に配置された発光部での発光については、反射電極による反射光と半反射電極による反射光との干渉を利用して光取り出し効率の向上を図ることができる。

図２の第２発光部５での発光位置と反射電極の反射面との間の光路長をＬ２（２）、半反射電極の光取り出し側の反射面との間の光路長をＬ１（２）、第２発光部に含まれる発光層から取り出される光のピーク波長をλ（２）とする。このとき、次の関係式を満たすように各層の膜厚を設計すれば、λ（２）の発光を強めて取り出す事ができる。ｋ（２）およびｋ’（２）は自然数である。
ｋ（２）−０．１≦２Ｌ１（２）／λ（２）＋Φ／２π≦ｋ（２）＋０．１ 式（３）’
ｋ’（２）−０．１≦２Ｌ２（２）／λ（２）＋δ／２π≦ｋ’（２）＋０．１ 式（４）’
式（３）’、（４）’において、２Ｌ１（２）／λ（２）＋Φ／２π＝ｋ（２）、および２Ｌ２（２）／λ（２）＋δ／２π＝ｋ’（２）が成立する場合に最も高い干渉効果を得ることができるが、不等号の範囲であれば十分な干渉効果を得ることができる。

例えば、図１の構成において、青の色純度と輝度とを高め、さらに寿命を延ばす場合は、第１の有機ＥＬ素子の第１発光部３に青、第２発光部５に緑を発光する発光層を配置する。そして第２の有機ＥＬ素子の第１発光部３１に青、第２発光部５１には赤を発光する発光層を配置する。そして、各層の膜厚が式（１）（２）（３）’（４）’を満たすようにすれば、青の色純度、輝度および寿命の改善とともに、赤、緑についても輝度を高めることができる。隣り合う有機ＥＬ素子は、素子分離膜７により互いに分離しておくと良い。素子分離膜７に用いる材料は、各素子を分離し絶縁できれば特に限定されないが、外光反射の点を考慮すると、光を吸収する黒色の材料を用いることが好ましい。

以上、２層積層系について説明してきたが、ｎ層積層系の有機ＥＬ素子についても同様に設計することができる。ｎ層積層系の有機ＥＬ素子について、概略部分断面図（図３）を用いて説明する。

半反射電極 図３では、支持体１から、反射電極２、第１発光部３、半反射電極４、第２発光部５、第３電極６という順に、第ｎ電極３００、第ｎ発光部３０１、光取り出し電極３０２まで順次積層されている。ｎは２以上の自然数である。

このとき、第１発光部３の発光に関して共振器となるように反射電極２、第１発光部３、半反射電極４を順次積層している部分については、前述の２層系と同様に設計すればよい。半反射電極４よりも光取り出し側に積層した第ｉ発光部３０５に関しても、干渉条件を考慮して好適に積層することが出来る。ここで、ｉは反射電極の側から数えた発光部の積層順を示している。

第ｉ発光部３０５の発光位置と前記半反射電極の光取り出し側反射面との間の光路長をＬ１（ｉ）、前記第ｉ発光部の発光位置と前記反射電極の反射面との間の光路長をＬ２（ｉ）とする。そして、第ｉ発光部に含まれる発光層の多重干渉スペクトルのピーク波長をλ（ｉ）とする。このとき、半反射電極４で反射する光については以下の関係式（３）を満たし、かつ、半反射電極４を透過して反射電極２で反射する光については関係式（４）を満たすように構成する。
ｋ（ｉ）−０．１≦２Ｌ１（ｉ）／λ（ｉ）＋Φ／２π≦ｋ（ｉ）＋０．１ （３）
ｋ’（ｉ）−０．１≦２Ｌ２（ｉ）／λ（ｉ）＋δ／２π≦ｋ’（ｉ）＋０．１ （４）
ここで、式中のδは反射電極で反射する際に生じる位相シフト量、Φは前記半反射電極で反射する際に生じる位相シフト量、ｋ（ｉ）、ｋ’（ｉ）は、それぞれ自然数である。

このように構成することで、第ｉ発光部で放出された光と、前記反射電極によって反射された光と、前記半反射電極で反射された光とが互いに共振して強め合い、波長λ（ｉ）の光を高い色純度かつ高い輝度で取り出すことができる。特に、式（３）、（４）において、Ｌ１（ｉ）、Ｌ２（ｉ）のそれぞれが、２Ｌ１（ｉ）／λ（ｉ）＋Φ／２π＝ｋ（ｉ）、２Ｌ２（ｉ）／λ（ｉ）＋δ／２π＝ｋ’（ｉ）を満たすとき、波長λ（ｉ）の光を干渉により最も強めることができる。

反射電極と半反射電極との間に配置される第１発光部に青色に発光する発光層を配置すれば、反射電極と半反射電極とで形成される共振器により、高い色純度かつ強い輝度の光に調整することができる。そこで、第１発光部に青色発光層を配置し、青色発光位置と前記反射電極の反射面との間の光路長Ｌ０が式（１）を満たすように形成する。さらに、反射電極の反射面と半反射電極の反射面との間の光路長Ｌが式（２）を満たすように形成することにより、赤色や緑色に比較して色純度や発光効率が劣る青色発光素子の特性を優先的に改善することができる。これにより、優れたフルカラー表示装置を実現することが可能となる。また、緑の色純度や輝度を高めたい場合は、第１発光部に緑色発光層を配置し、青を配置した場合と同様に光路長Ｌ０、Ｌを調整すればよい。

第１発光部以外の発光部の発光については、必要に応じて上記（３）、（４）を満たす光路長に調節すればよい。全ての発光部について行えば、より素子性能向上が見込まれるため好ましい。

以上説明したように、第１発光部についてはＬ０およびＬを前記干渉条件の式を満たすよう設計することにより、取り出したい光を効率良く取り出すことのできる光学設計が容易に行なえるようになる。

上記光路長の調節は、各発光部の膜厚を設計することにより可能である。また、Ｌ１（ｉ）およびＬ２（ｉ）は、光路長調節層として光吸収係数の小さい物質を透明電極で挟んだ電極を用いることで、好適に光路長を調節することが可能である。このような光吸収係数の小さな物質として例えば石英を用いることができるが特に限定されない。

例えば、図１の２層積層構成では関係式（３）においてｋ（１）＝１となるように青色発光層を積層し、ｋ（２）＝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４の３層積層構成では、ｋ（１）＝１となるように青色発光層を積層し、ｋ（２）＝２となるように緑色発光層を積層し、ｋ（３）＝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ｋ（１）＜ｋ（２）＜ｋ（３）・・・＜ｋ（ｎ）を満たせば、積層数やｋ（ｉ）の値については特に限定されない。

また、多層積層系の有機ＥＬ素子を用いた表示装置において、第ｉ発光部（ｉ≧２）に含まれる発光色は特に限定されない。しかし、以下に述べるように視野角特性を保つという観点で、より好ましくは取り出す光の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ｋ（ｉ）値との関係については、ｋ（ｉ）が小さい方が視野角特性がよい。すなわち、発光位置に対して斜め方向θラジアンから見た場合、式（３）は次式のように書き換えられる。
ｋ（ｉ）-０．１≦２Ｌ１（ｉ）・ｃｏｓθ／（λ（ｉ）―Δλ（ｉ））＋Φ／２π≦ｋ（ｉ）+０．１ 式（５）
ここでΔλ（ｉ）は、発光位置を正面から見た場合の発光スペクトルのピーク波長λ（ｉ）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。（５）式より、
λ（ｉ）―２Ｌ１（ｉ）・ｃｏｓθ／（ｋ（ｉ）−Φ／２π-０．１）≦Δλ（ｉ）≦λ（ｉ）―２Ｌ１（ｉ）・ｃｏｓθ／（ｋ（ｉ）−Φ／２π+０．１） 式（６）
となり、ｋ（ｉ）が小さいほどΔλ（ｉ）が小さいということになる。

以上より、ｋ（ｉ）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。発光ピーク波長が長いほどｋｉ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層積層系では反射電極２に近い順に青色、緑色、赤色の発光層を配置するのが好ましい。

以下、図面を参照しながら本発明に係る発光表示装置を具体的に説明する。図４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表示装置を構成する有機ＥＬ素子の概略断面図であり、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。この上に反射電極層が形成されている。この反射電極層は、２の反射電極と１００の透明導電膜から構成されている。反射電極２と駆動回路とはコンタクトホール１３を介して電気的に接続されている。反射電極２は、透明導電膜１００との界面における反射率が５０％以上、好ましくは８０％以上の材料を用いるのが望ましい。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の反射電極層はホール輸送層１０１にホールを注入できればよく、直接注入できるのであれば、透明電極１００を有しなくともよい。

１００の透明導電膜の役割は、１０１のホール輸送層へのホール注入性を向上させることである。また、反射電極２に向かう光、及び反射電極２に反射された光をなるべく多く透過させる必要がある。そのため透明導電膜は、可視光に対して８０〜１００％の透過率を有しており、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できるからである。１００の透明導電膜の材質としては、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。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（ＨＴＬ）、１０２の発光層（ＥＭＬ）、１０３の電子輸送層（ＥＴＬ）、１０４の電子注入層（ＥＩＬ）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よい。また、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に知られている材料を使用することができる。

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の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。発光材料としては、発光効率の高い公知の蛍光色素や燐光材料が用いられる。

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。

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の半反射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により形成することができる。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が挙げられる。１０５の半反射電極の役割は、１０４の電子注入層へ良好に電子を注入し、また、１０２の発光層から発した光の一部を反射し、一部を透過させることである。そのため１０５の半反射電極は、可視光に対して２０〜８０％の透過率を有し、また、１０４の電子注入層との界面及び、１０６のホール注入層との界面における反射率が１０〜５０％であることが好ましい。１０５の半反射電極の材質としては、アルミニウム、銀、マグネシウム、カルシウム等の金属単体やそれらの合金を用いることができる。特に、銀とマグネシウムの合金（銀マグネシウム）は、電子注入性と、発光の反射率の観点で好ましい。また半反射電極の膜厚としては、例えば２ｎｍ以上５０ｎｍ以下の膜厚から選択すると、所望の透過特性、反射特性を得やすい点で好ましい。

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、各電極はスパッタリングにより形成することが出来る。

また、表示装置の最上層に酸素や水分等との接触を防止する目的で保護層を設けてもよい。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。

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）
本発明における第１の実施例は、図４に示した構成の３層積層系の表示装置であって、第１発光部を青色発光層、第２発光部を緑色発光層、第３発光部を赤色発光層を含むように積層し、第１発光部について、干渉条件式（１）、（２）を満たすように調整した。

支持体としてのガラス支持体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としてスパッタリング法にてＩＴＯを１００ｎｍ成膜してパターニングし、陽極を形成した。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、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４９ｎｍ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、２８ｎｍ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２４ｎｍ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、シャドーマスクを用いて、ＢｐｈｅｎとＣｓ_２ＣＯ_３を共蒸着（重量比９０：１０）して２７ｎｍ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Ａｇを５ｎｍの膜厚で、さらにＩＴＯを８４ｎｍの膜厚で成膜し、これらの電極を合わせて半反射電極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の膜厚で形成した。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、５４ｎｍ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１０８として、シャドーマスクを用いて、緑発光層を成膜した。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、３８ｎｍの膜厚で形成した。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２０ｎｍ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、シャドーマスクを用いて、ＢｐｈｅｎとＣｓ_２ＣＯ_３を共蒸着（重量比９０：１０）してそれぞれ３９ｎｍの膜厚で形成した。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５４ｎｍ成膜し、透明電極１１１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１１２として、ＧａＰｃを、各画素に２ｎｍの膜厚で形成した。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として前記構造式で示される化合物［Ｉ］を、１２０ｎｍ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１１４として、シャドーマスクを用いて、赤発光層を成膜した。赤発光層としては、ホストとしてＡｌｑ３と、発光性化合物ＤＣＭ［４−（ｄｉｃｙａｎｏｍｅｔｈｙｌｅｎｅ）−２−ｍｅｔｈｙｌ−６（ｐ−ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏｓｔｙｒｙｌ）−４Ｈ−ｐｙｒａｎ］を用いた。これらを共蒸着（重量比９９：１）して、２６ｎｍの膜厚で形成した。

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２０ｎｍ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、シャドーマスクを用いて、ＢｐｈｅｎとＣｓ_２ＣＯ_３を共蒸着（重量比９０：１０）してそれぞれ４２ｎｍの膜厚で形成した。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６３ｎｍ成膜し、光取り出し電極１１７とし、表示装置を得た。

この様にして得られた表示装置の設計値をまとめたものを表１に示す。本実施例の表示装置は第１の発光層１０２を青の発光層とし、第２、第３の発光層１０８、１１４を緑、赤の発光層とし、夫々の発光部について反射電極２側への発光が干渉条件を満たすように層厚を最適に調整している。

干渉条件については以下の表２に示すような多重干渉スペクトルのピーク波長と、次数ｍが異なる場合の設計値を参照した。

なお、発光位置は青色については発光層と電子輸送層との界面とし、緑色と赤色については発光層とホール輸送層との界面とした。光路長は（各層の屈折率×各層膜厚）で表される。各層の屈折率の波長依存特性を以下の表３に示す。

本実施例の表示装置は第１の発光層１０２を青の発光層とし、第２、第３の発光層１０８、１１４を緑、赤の発光層とし、第１の発光部について共振器となる式（１）（２）を満たすように層厚を最適に調節している。

本実施例の反射電極２から半反射電極４までの光路長及び、第１発光部３の発光面から反射電極２までの光路長を求めると、以下のようになる。なお、発光位置は発光層と電子輸送層との界面とした。
反射電極２から半反射電極４までの積層材料構成：ＩＴＯ＋ＨＴＬ＋ＥＭＬ＋ＥＴＬ＋ＥＩＬ
Ｌ＝１．９２×１００＋１．８９×４９＋１．８９×２８＋１．７７×２４＋１．７９×２７＝４２８．３＝４５０／２×（ｍ’−１）より、ｍ’＝２．９０となり、ほぼ設計ピーク波長のλ倍の光路長の値となっている。
反射電極から発光面までの積層材料構成：ＩＴＯ＋ＨＴＬ＋ＥＭＬ
Ｌｂ＝１．９２×１００＋１．８９×４９＋１．８９×２８＝３３７．５＝１１２．５×（２ｍ−１）より、ｍ＝２．００となり、ほぼ設計ピーク波長の３／４倍の光路長の値となっている。

この表示装置によって発光される色再現範囲（ＮＴＳＣ比）、１００ｃｄ／ｃｍ２で全面白を表示した時の消費電力（単位：ｍＷ）は表４のようになった。

＜比較例１＞
一方、この表示装置に対して図４において第１の発光層１０２を赤の発光層とし、第２、第３の発光層１０８、１１４を緑、青の発光層とした。さらに、夫々の発光部について反射電極２側への干渉条件式を満たすように層厚を最適に調節し実施例１と同様の方法で作製したものを比較例とした。比較例の表示装置の設計値をまとめたものを表５に示す。

この表示装置によって発光される色再現範囲（ＮＴＳＣ比）、１００ｃｄ／ｃｍ２で全面白を表示した時の消費電力（単位：ｍＷ）は表６のようになった。

以上より、本実施例の表４と比較例の表６とを比較すると本実施例の表示装置は比較例の表示装置よりも、優れた色再現性と低消費電力で高い信頼性を得ることができた。

また、本実施例の表４と実施例１の表５とを比較すると本実施例は色再現性をさらに向上させることができた。また、斜めから見たところ、良好な視野角特性であった。

（実施例２）
本発明における第２の実施例は、第２発光部について式（３）（４）を満たすように設計した他は、実施例１と同様に作製した。

表示装置の設計値をまとめたものを表７に示す。本実施例の表示装置は第１の発光層１０２を青の発光層とし、第２、第３の発光層１０８、１１４を緑、赤の発光層とし、第１の発光部について共振器となる干渉条件を満たすように層厚を最適に調節した。さらに、第２の発光部については第１反射電極２側への発光が干渉条件式を満たすように層厚を最適に調節している。すなわち、実施例１における計算例と同様に光路長は（各層の屈折率×各層膜厚）で表され、干渉条件式が最適化されるような層厚を選択している。

この表示装置によって発光される色再現範囲（ＮＴＳＣ比）、１００ｃｄ／ｃｍ２で全面白を表示した時の消費電力（単位：ｍＷ）は表８のようになった。

以上より、本実施例の表８と比較例の表６とを比較すると本実施例の表示装置は比較例の表示装置よりも、優れた色再現性と高い信頼性を得ることができた。また、斜めから見たところ、良好な視野角特性であった。

（実施例３）
本発明における第３の実施例は、３層積層系の赤緑青３色からなる表示装置を図４のような構成とし、各層を実施例１と同様の方法で作製した。

表示装置の設計値をまとめたものを表９に示す。本実施例の表示装置は第１の発光層１０２を青の発光層とし、第２、第３の発光層１０８、１１４を緑、赤の発光層とし、第１の発光部について共振器となる干渉条件を満たすように層厚を最適に調節した。さらに、第２、第３の発光部については式（３）および（４）を満たすように層厚を最適に調節している。

この表示装置によって発光される色再現範囲（ＮＴＳＣ比）、１００ｃｄ／ｃｍ２で全面白を表示した時の消費電力（単位：ｍＷ）は表１０のようになった。

以上より、本実施例の表１０と比較例の表６とを比較すると本実施例の表示装置は比較例の表示装置よりも、優れた色再現性と高い信頼性を得ることができた。

また、本実施例の表１０と実施例２の表８とを比較すると本実施例の表示装置は消費電力をさらに抑えることができ、より高い信頼性を得ることができた。また、斜めから見たところ、良好な視野角特性であった。

１ 基板
２ 反射電極
３ 第１発光部
４ 半反射電極
５ 第２発光部
２１ 透明電極
２２ 光路長調整層
３１ 第１発光部
５１ 第２発光部

Claims (4)

1. 基板上に、前記基板の面に垂直な方向に一対の電極に挟まれた発光部が複数積層された発光表示装置であって、
   前記発光部から光を取り出す光取り出し面を有し、
   前記複数の発光部のうち、光取り出し面から最も離れた位置にある発光部は、反射電極と半反射電極とに挟まれており、
   前記反射電極と前記半反射電極との間の光路長は、前記反射電極と前記半反射電極との間にある発光部で発光する光のうち前記発光表示装置の外に取り出される光を、干渉により強める光路長になっていることを特徴とする発光表示装置。
2. 前記反射電極と前記半反射電極との光路長は、式（１）および（２）を満たすよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の発光表示装置。
   ｍ−０．１≦２Ｌ０／λ＋δ／２π≦ｍ＋０．１ （１）
   ｍ’−０．１≦２Ｌ／λ＋（δ＋Φ）／２π＝ｍ’＋０．１ （２）
   （式中、Ｌ０は前記反射電極と前記半反射電極との間に配置される発光部の発光位置と前記反射電極の反射面との間の光路長、Ｌは前記反射電極の反射面と前記半反射電極の反射面との間の光路長、λは取り出される光のピーク波長、δは反射電極で反射する際に生じる位相シフト量、Φは半反射電極で反射する際に生じる位相シフト量、ｍ、ｍ’は自然数である。）
3. 前記複数の発光部のうち、少なくとも基板側から数えてｉ番目の発光部は、
   式（３）および（４）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の発光表示装置。
   ｋ（ｉ）−０．１≦２Ｌ１（ｉ）／λ（ｉ）＋Φ／２π≦ｋ（ｉ）＋０．１ （３）
   ｋ’（ｉ）−０．１≦２Ｌ２（ｉ）／λ（ｉ）＋δ／２π≦ｋ’（ｉ）＋０．１ （４）
   （式中、Ｌ１（ｉ）は前記発光部の発光位置と前記半反射電極の反射面との光路長、Ｌ２（ｉ）は前記発光部の発光位置と前記反射電極の反射面との光路長、λ（ｉ）は取り出される光のピーク波長、ｋ（ｉ）、ｋ’（ｉ）は自然数、ｉは前記基板側から数えた発光部の積層順を表し、２以上の自然数である。）
4. 前記反射電極と前記半反射電極との間に配置される発光部が青色発光層を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発光表示装置。