JP2013206567A - 発光素子、照明装置および表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】広い波長帯域で良好に光を取り出すことができるとともに、単色または複数の色の合成色の光に対する輝度および色相の視野角依存性の大幅な低減を図ることができる発光素子を提供する。
【解決手段】発光素子は、第1の電極11と第2の電極12との間に挟持された有機層13に、可視光領域の単色または2色以上の互いに異なる色の光を発光する第1の発光層13aおよび第2の発光層13bを含む。第1の電極11側に第1の反射界面17を形成する。有機層13と第2の電極12との間に半透明反射層14、第1の透明層15および第2の透明層16を順次有する。第1の透明層15と第2の透明層16との間に第2の反射界面18を形成し、第2の透明層16と第2の電極12との間に第3の反射界面19を形成する。
【選択図】図1
【解決手段】発光素子は、第1の電極11と第2の電極12との間に挟持された有機層13に、可視光領域の単色または2色以上の互いに異なる色の光を発光する第1の発光層13aおよび第2の発光層13bを含む。第1の電極11側に第1の反射界面17を形成する。有機層13と第2の電極12との間に半透明反射層14、第1の透明層15および第2の透明層16を順次有する。第1の透明層15と第2の透明層16との間に第2の反射界面18を形成し、第2の透明層16と第2の電極12との間に第3の反射界面19を形成する。
【選択図】図1
Description
本開示は発光素子、照明装置および表示装置に関し、特に、有機材料のエレクトロルミネッセンス(Electroluminescence)を利用した発光素子ならびにこの発光素子を用いた照明装置および表示装置に関する。
有機材料のエレクトロルミネッセンスを利用した発光素子(以下「有機EL素子」という。)は低電圧直流駆動による高輝度発光が可能な発光素子として注目され、盛んに研究開発が行われている。この有機EL素子は、一般に数十〜数百nm程度の厚さの発光層を含む有機層が反射性電極と透光性電極との間に挟持された構造を有している。このような有機EL素子において、発光層で発光された光は、素子構造中で干渉し外部に取り出される。従来、このような干渉を利用して有機EL素子の発光効率を向上させようという試みがなされている。
特許文献1においては、発光層から透光性電極の方向に発せられた光と、反射性電極の方向に発せられた光との干渉を利用し、発光位置から反射層までの距離を発光波長の光が共振するように設定することにより発光効率を高めることが提案されている。
特許文献2においては、透光性電極と基板との界面での光の反射も考慮し、発光位置から反射性電極までの距離と、発光位置から透光性電極と基板との界面までの距離との両方を規定している。
特許文献3においては、光が透光性電極と反射性電極との間で多重反射することにより起こる干渉を利用し、透光性電極と反射性電極との間の層の厚さを望みの波長の光が共振するように設定することにより発光効率を高めている。
特許文献4においては、共振器構造を用いて発光効率を高めた発光素子を組み合わせた表示装置において白色の色度点の視野角特性の向上を図る手法として、有機層の厚さを制御することにより赤(R)緑(G)青(B)3色の減衰のバランスを制御する方法が提案されている。
しかしながら、上記の従来の技術においては、発光効率を高めるために発光された光の干渉を利用する有機EL素子では、取り出される光hの干渉フィルタの帯域幅が狭くなると、発光面を斜め方向から見た場合に光hの波長が大きくシフトし、発光強度が低下するなど、発光特性の視野角依存性が高くなる。
これに対し、特許文献5においては、帯域の狭い単色スペクトルを持つ有機EL素子の反射層による発光の位相と射出側に設けられた反射層一層による干渉を中心波長に対して逆位相になるように設定し、視野角による色相変化を抑えることが提案されている。
また、順次積層された白色発光層を有する有機発光素子でも、素子内部に上記のような干渉が存在するため、効率良く幅広い波長成分を有する白色発光を取り出すためには、発光位置を反射層に接近させ、特に80nm以下の距離に接近させることが好ましい。発光位置が反射層から離れ、その距離が大きくなると、干渉により、幅広いスペクトルを有する白色発光を得ることが困難となる。
特許文献6においては、発光位置から反射層までの距離と、発光位置から透光性電極と外部層との界面までの距離を規定することにより、効率の良い白色の色度に優れた発光素子が得られることが開示されている。
特許文献7においては、特許文献5と同様の逆位相の干渉を取り入れることによって良好な白色色度点が得られることが報告されている。しかしながら、位相の相殺を広い波長帯域で行うことができないため、特許文献5におけるように単色のような視野角による色相変化抑制については言及されていない。
一方、発光効率を高めるとともに発光寿命の向上を図るために、複数の発光層を中間層を介して積層することにより、発光層が直列に接続された積層構造(いわゆるタンデム構造)を有するように有機層を構成する技術が知られている(例えば、特許文献8〜10参照。)。この種の有機層では、任意の数の発光層を積層させることが可能である。この場合には、特に、青色光を発生させる青色発光層と、緑色光を発生させる緑色発光層と、赤色光を発生させる赤色発光層とを積層させることにより、それらの青色光、緑色光および赤色光の合成光として白色光を発生させることが可能である。
しかしながら、上述のようなタンデム構造を形成した場合、各発光位置から反射層までの距離を全て80nm以下に構成することは難しく、輝度および色相の視野角依存性が非常に高くなるため、照明装置としての配光特性または表示装置としての表示特性の著しい低下を招く。
そこで、本開示が解決しようとする課題は、広い波長帯域で良好に光を取り出すことができるとともに、単色または複数の色の合成色の光に対する輝度および色相の視野角依存性の大幅な低減を図ることができる発光素子を提供することである。
本開示が解決しようとする他の課題は、角度依存性が少なく、配光特性が良好な照明装置を提供することである。
本開示が解決しようとするさらに他の課題は、視野角依存性が少ない高画質の表示装置を提供することである。
上記課題を解決するために、本開示は、
第1の電極と第2の電極との間に挟持された、可視光領域の単色または2色以上の互いに異なる色の光を発光する第1の発光層および第2の発光層を前記第1の電極から前記第2の電極に向かう方向の互いに離れた位置に順次含む有機層と、
前記第1の発光層および前記第2の発光層から発光された光を反射させ、前記第2の電極側から射出させるための、前記第1の電極側に設けられた第1の反射界面と、
前記第2の電極側に前記第1の電極から前記第2の電極に向かう方向の互いに離れた位置に順次設けられた第2の反射界面および第3の反射界面と、
前記有機層と前記第2の反射界面との間に設けられた導電性の半透明反射層とを有し、
前記第1の発光層の発光中心と前記半透明反射層との間の光学距離をL10、前記第2の発光層の発光中心と前記半透明反射層との間の光学距離をL20、前記第1の反射界面と前記第1の発光層の発光中心との間の光学距離をL11、前記第1の反射界面と前記第2の発光層の発光中心との間の光学距離をL21、前記第1の発光層の発光中心と前記第2の反射界面との間の光学距離をL12、前記第2の発光層の発光中心と前記第2の反射界面との間の光学距離をL22、前記第1の発光層の発光中心と前記第3の反射界面との間の光学距離をL13、前記第2の発光層の発光中心と前記第3の反射界面との間の光学距離をL23、前記第1の発光層の発光スペクトルの中心波長をλ1、前記第2の発光層の発光スペクトルの中心波長をλ2としたとき、L10、L20、L11、L21、L12、L22、L13およびL23が以下の式(1)〜(10)を全て満足し、かつ、式(11)および(12)のうちの少なくとも一方を満足する発光素子である。
2L11/λ11+φ1/2π=0 (1)
2L21/λ21+φ1/2π=n(ただし、n≧1) (2)
λ1−150<λ11<λ1+80 (3)
λ2−30<λ21<λ2+80 (4)
2L10/λ10+φ0/2π=m0 +1/2 (5)
2L20/λ20+φ0/2π=n0 (6)
λ1−150<λ10<λ1+80 (7)
λ2−30<λ20<λ2+80 (8)
2L12/λ12+φ2/2π=m’かつ2L13/λ13+φ3/2π=m''(9)
2L22/λ22+φ2/2π=n’+1/2かつ2L23/λ23+φ3/2π=n''または2L22/λ22+φ2/2π=n’かつ2L23/λ23+φ3/2π=n''+1/2 (10)
λ10−30<λ12<λ10+80またはλ10−30<λ13<λ10+80
(11)
λ2−30<λ22<λ2+80またはλ2−30<λ23<λ2+80 (12)
ただし、m0 、m’、m''、n、n0 、n’およびn''は整数
λ1、λ2、λ10、λ11、λ12、λ13、λ21、λ22およびλ23の単位はnm
φ0:各波長の光が前記有機層と前記半透明反射層との界面で反射される際の位相変化
φ1:各波長の光が前記第1の反射界面で反射される際の位相変化
φ2:各波長の光が前記第2の反射界面で反射される際の位相変化
φ3:各波長の光が前記第3の反射界面で反射される際の位相変化
第1の電極と第2の電極との間に挟持された、可視光領域の単色または2色以上の互いに異なる色の光を発光する第1の発光層および第2の発光層を前記第1の電極から前記第2の電極に向かう方向の互いに離れた位置に順次含む有機層と、
前記第1の発光層および前記第2の発光層から発光された光を反射させ、前記第2の電極側から射出させるための、前記第1の電極側に設けられた第1の反射界面と、
前記第2の電極側に前記第1の電極から前記第2の電極に向かう方向の互いに離れた位置に順次設けられた第2の反射界面および第3の反射界面と、
前記有機層と前記第2の反射界面との間に設けられた導電性の半透明反射層とを有し、
前記第1の発光層の発光中心と前記半透明反射層との間の光学距離をL10、前記第2の発光層の発光中心と前記半透明反射層との間の光学距離をL20、前記第1の反射界面と前記第1の発光層の発光中心との間の光学距離をL11、前記第1の反射界面と前記第2の発光層の発光中心との間の光学距離をL21、前記第1の発光層の発光中心と前記第2の反射界面との間の光学距離をL12、前記第2の発光層の発光中心と前記第2の反射界面との間の光学距離をL22、前記第1の発光層の発光中心と前記第3の反射界面との間の光学距離をL13、前記第2の発光層の発光中心と前記第3の反射界面との間の光学距離をL23、前記第1の発光層の発光スペクトルの中心波長をλ1、前記第2の発光層の発光スペクトルの中心波長をλ2としたとき、L10、L20、L11、L21、L12、L22、L13およびL23が以下の式(1)〜(10)を全て満足し、かつ、式(11)および(12)のうちの少なくとも一方を満足する発光素子である。
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λ2−30<λ21<λ2+80 (4)
2L10/λ10+φ0/2π=m0 +1/2 (5)
2L20/λ20+φ0/2π=n0 (6)
λ1−150<λ10<λ1+80 (7)
λ2−30<λ20<λ2+80 (8)
2L12/λ12+φ2/2π=m’かつ2L13/λ13+φ3/2π=m''(9)
2L22/λ22+φ2/2π=n’+1/2かつ2L23/λ23+φ3/2π=n''または2L22/λ22+φ2/2π=n’かつ2L23/λ23+φ3/2π=n''+1/2 (10)
λ10−30<λ12<λ10+80またはλ10−30<λ13<λ10+80
(11)
λ2−30<λ22<λ2+80またはλ2−30<λ23<λ2+80 (12)
ただし、m0 、m’、m''、n、n0 、n’およびn''は整数
λ1、λ2、λ10、λ11、λ12、λ13、λ21、λ22およびλ23の単位はnm
φ0:各波長の光が前記有機層と前記半透明反射層との界面で反射される際の位相変化
φ1:各波長の光が前記第1の反射界面で反射される際の位相変化
φ2:各波長の光が前記第2の反射界面で反射される際の位相変化
φ3:各波長の光が前記第3の反射界面で反射される際の位相変化
また、本開示は、
少なくとも一つの発光素子を有し、
前記発光素子が、
第1の電極と第2の電極との間に挟持された、可視光領域の単色または2色以上の互いに異なる色の光を発光する第1の発光層および第2の発光層を前記第1の電極から前記第2の電極に向かう方向の互いに離れた位置に順次含む有機層と、
前記第1の発光層および前記第2の発光層から発光された光を反射させ、前記第2の電極側から射出させるための、前記第1の電極側に設けられた第1の反射界面と、
前記第2の電極側に前記第1の電極から前記第2の電極に向かう方向の互いに離れた位置に順次設けられた第2の反射界面および第3の反射界面と、
前記有機層と前記第2の反射界面との間に設けられた導電性の半透明反射層とを有し、
前記第1の発光層の発光中心と前記半透明反射層との間の光学距離をL10、前記第2の発光層の発光中心と前記半透明反射層との間の光学距離をL20、前記第1の反射界面と前記第1の発光層の発光中心との間の光学距離をL11、前記第1の反射界面と前記第2の発光層の発光中心との間の光学距離をL21、前記第1の発光層の発光中心と前記第2の反射界面との間の光学距離をL12、前記第2の発光層の発光中心と前記第2の反射界面との間の光学距離をL22、前記第1の発光層の発光中心と前記第3の反射界面との間の光学距離をL13、前記第2の発光層の発光中心と前記第3の反射界面との間の光学距離をL23、前記第1の発光層の発光スペクトルの中心波長をλ1、前記第2の発光層の発光スペクトルの中心波長をλ2としたとき、L10、L20、L11、L21、L12、L22、L13およびL23が式(1)〜(10)を全て満足し、かつ、式(11)および(12)のうちの少なくとも一方を満足する照明装置である。
少なくとも一つの発光素子を有し、
前記発光素子が、
第1の電極と第2の電極との間に挟持された、可視光領域の単色または2色以上の互いに異なる色の光を発光する第1の発光層および第2の発光層を前記第1の電極から前記第2の電極に向かう方向の互いに離れた位置に順次含む有機層と、
前記第1の発光層および前記第2の発光層から発光された光を反射させ、前記第2の電極側から射出させるための、前記第1の電極側に設けられた第1の反射界面と、
前記第2の電極側に前記第1の電極から前記第2の電極に向かう方向の互いに離れた位置に順次設けられた第2の反射界面および第3の反射界面と、
前記有機層と前記第2の反射界面との間に設けられた導電性の半透明反射層とを有し、
前記第1の発光層の発光中心と前記半透明反射層との間の光学距離をL10、前記第2の発光層の発光中心と前記半透明反射層との間の光学距離をL20、前記第1の反射界面と前記第1の発光層の発光中心との間の光学距離をL11、前記第1の反射界面と前記第2の発光層の発光中心との間の光学距離をL21、前記第1の発光層の発光中心と前記第2の反射界面との間の光学距離をL12、前記第2の発光層の発光中心と前記第2の反射界面との間の光学距離をL22、前記第1の発光層の発光中心と前記第3の反射界面との間の光学距離をL13、前記第2の発光層の発光中心と前記第3の反射界面との間の光学距離をL23、前記第1の発光層の発光スペクトルの中心波長をλ1、前記第2の発光層の発光スペクトルの中心波長をλ2としたとき、L10、L20、L11、L21、L12、L22、L13およびL23が式(1)〜(10)を全て満足し、かつ、式(11)および(12)のうちの少なくとも一方を満足する照明装置である。
また、この発明は、
少なくとも一つの発光素子を有し、
前記発光素子が、
第1の電極と第2の電極との間に挟持された、可視光領域の単色または2色以上の互いに異なる色の光を発光する第1の発光層および第2の発光層を前記第1の電極から前記第2の電極に向かう方向の互いに離れた位置に順次含む有機層と、
前記第1の発光層および前記第2の発光層から発光された光を反射させ、前記第2の電極側から射出させるための、前記第1の電極側に設けられた第1の反射界面と、
前記第2の電極側に前記第1の電極から前記第2の電極に向かう方向の互いに離れた位置に順次設けられた第2の反射界面および第3の反射界面と、
前記有機層と前記第2の反射界面との間に設けられた導電性の半透明反射層とを有し、
前記第1の発光層の発光中心と前記半透明反射層との間の光学距離をL10、前記第2の発光層の発光中心と前記半透明反射層との間の光学距離をL20、前記第1の反射界面と前記第1の発光層の発光中心との間の光学距離をL11、前記第1の反射界面と前記第2の発光層の発光中心との間の光学距離をL21、前記第1の発光層の発光中心と前記第2の反射界面との間の光学距離をL12、前記第2の発光層の発光中心と前記第2の反射界面との間の光学距離をL22、前記第1の発光層の発光中心と前記第3の反射界面との間の光学距離をL13、前記第2の発光層の発光中心と前記第3の反射界面との間の光学距離をL23、前記第1の発光層の発光スペクトルの中心波長をλ1、前記第2の発光層の発光スペクトルの中心波長をλ2としたとき、L10、L20、L11、L21、L12、L22、L13およびL23が式(1)〜(10)を全て満足し、かつ、式(11)および(12)のうちの少なくとも一方を満足する表示装置である。
少なくとも一つの発光素子を有し、
前記発光素子が、
第1の電極と第2の電極との間に挟持された、可視光領域の単色または2色以上の互いに異なる色の光を発光する第1の発光層および第2の発光層を前記第1の電極から前記第2の電極に向かう方向の互いに離れた位置に順次含む有機層と、
前記第1の発光層および前記第2の発光層から発光された光を反射させ、前記第2の電極側から射出させるための、前記第1の電極側に設けられた第1の反射界面と、
前記第2の電極側に前記第1の電極から前記第2の電極に向かう方向の互いに離れた位置に順次設けられた第2の反射界面および第3の反射界面と、
前記有機層と前記第2の反射界面との間に設けられた導電性の半透明反射層とを有し、
前記第1の発光層の発光中心と前記半透明反射層との間の光学距離をL10、前記第2の発光層の発光中心と前記半透明反射層との間の光学距離をL20、前記第1の反射界面と前記第1の発光層の発光中心との間の光学距離をL11、前記第1の反射界面と前記第2の発光層の発光中心との間の光学距離をL21、前記第1の発光層の発光中心と前記第2の反射界面との間の光学距離をL12、前記第2の発光層の発光中心と前記第2の反射界面との間の光学距離をL22、前記第1の発光層の発光中心と前記第3の反射界面との間の光学距離をL13、前記第2の発光層の発光中心と前記第3の反射界面との間の光学距離をL23、前記第1の発光層の発光スペクトルの中心波長をλ1、前記第2の発光層の発光スペクトルの中心波長をλ2としたとき、L10、L20、L11、L21、L12、L22、L13およびL23が式(1)〜(10)を全て満足し、かつ、式(11)および(12)のうちの少なくとも一方を満足する表示装置である。
第1の発光層および第2の発光層の発光中心とは、それらの厚さ方向の発光強度分布のピークが位置する面を意味する。単色の光を発光する発光層では、この発光中心は通常、その厚さを二等分する面である。2色以上の互いに異なる色の光を発光する発光層は、各色の光を発光する層の厚さが十分に小さいために発光中心が同一とみなせる場合、この発光中心は通常、その厚さを二等分する面である。
式(1)は、第1の反射界面と第1の発光層の発光中心との間の光学距離を、第1の発光層の発光スペクトルの中心波長の光が第1の反射界面と第1の発光層の発光中心との間における干渉によって強め合うように設定する式である。式(2)は、第1の反射界面と第2の発光層の発光中心との間の光学距離を、第2の発光層の発光スペクトルの中心波長の光が第1の反射界面と第2の発光層の発光中心との間における干渉によって強め合うように設定する式である。式(1)から分かるように、第1の発光層は0次の干渉の位置にあることから、広帯域にわたる波長の光に対して透過率が高く、式(3)のように、第1の発光層の発光スペクトルの中心波長から大きくずれた波長の光に対しても式(1)が成立する。すなわち、干渉波長が大幅に広帯域化する。また、式(2)から分かるように、第2の発光層は1次の干渉の位置にあることから、ある程度の広帯域にわたる波長の光に対して透過率が高く、式(4)のように、第2の発光層の発光スペクトルの中心波長からかなりずれた波長の光に対しても式(2)が成立する。式(5)、(6)は、第1の反射界面と半透明反射層との間でマイクロキャビティ効果を発現し、第1の発光層に対する干渉フィルタの透過率は低められ、第2の発光層に対する干渉フィルタの透過率は高められる条件を示す。このとき、半透明反射層の厚さを制御することにより、第1の発光層からの光の強度と第2の発光層からの光の強度との強度比を変えることが可能である。式(7)は、式(5)に示す条件が、第1の発光層の発光スペクトルの中心波長から大きくずれた波長の光に対しても成立することを示す。また、式(8)は、式(6)に示す条件が、第2の発光層の発光スペクトルの中心波長からかなりずれた波長の光に対しても成立することを示す。式(9)、(10)は、第2の反射界面による光の反射および第3の反射界面による光の反射の少なくとも一方が、第1の発光層の発光スペクトルの中心波長および第2の発光層の発光スペクトルの中心波長に対して干渉波長をずらしながら(λ12≠λ13またはλ22≠λ23)、強め合う条件および弱め合う条件を設定する式である。式(11)、(12)は干渉波長の広帯域化のための条件である。式(1)、(2)、(5)、(6)、(9)、(10)のλ11、λ21、λ10、λ20、λ12、λ22、λ13、λ23は式(3)、(4)、(7)、(8)、(11)、(12)によってλ1、λ2より求められる。
m0 、m’、m''、n、n’、n''は必要に応じて選ばれる。発光素子から取り出すことができる光量を大きくするためにはn≦5とするのが好ましく、最も好ましくはn=1あるいはn=2である。
この発光素子においては、例えば、互いに異なる色の光を発光する二つの発光層の一方の発光スペクトル強度が他方の発光スペクトル強度に対して1.5倍以上大きい場合においても、発光スペクトル強度を高めたい方の発光層を第2の発光層とすることにより、発光素子に必要な発光色のスペクトル強度バランスを得ることができる。
この発光素子によれば、干渉フィルタの分光透過率曲線のピークを可視光領域でほぼ平坦とすることができ、あるいは、全ての発光色の帯域の傾斜を互いにほぼ等しくすることができる。このため、視野角が45度のときの輝度の低下が視野角が0度のときの輝度に対して30%以下、色度ずれΔuv≦0.015とすることができる。
半透明反射層は可視光の透過が可能に構成され、例えば厚さが5nm以下、好ましくは4nm以下、より好ましくは3nm以下の金属膜からなる。
この発光素子は上面発光型に構成してもよいし、下面発光型に構成してもよい。上面発光型の発光素子では、基板上に第1の電極、有機層、半透明反射層および第2の電極が順次積層される。下面発光型の発光素子では、基板上に第2の電極、半透明反射層、有機層および第1の電極が順次積層される。上面発光型の発光素子の基板は不透明であっても透明であってもよく、必要に応じて選ばれる。下面発光型の発光素子の基板は、第2の電極側から射出される光を外部に取り出すために透明とする。発光素子は、典型的な一つの例では、半透明反射層と第2の電極との間に、第1の電極から第2の電極に向かう方向に導電性の第1の透明層および第1の透明層の屈折率と異なる屈折率を有する導電性の第2の透明層を順次含み、第1の透明層と第2の透明層との界面により第2の界面が形成され、第2の透明層と第2の電極との界面により第3の界面が形成される。
必要に応じて、第1の反射界面、第2の反射界面および第3の反射界面に加えて一つまたは複数の反射界面を設けてもよい。また、必要に応じて、第1の反射界面、第2の反射界面および第3の反射界面の少なくとも一つを複数の反射界面に分割してもよい。こうすることで、第2の反射界面による光の反射および第3の反射界面による光の反射が弱め合う波長帯域を拡大させ、各発光領域に対する干渉フィルタの分光透過率曲線のピークの平坦部を広げることにより視野角特性の向上を図ることができる。
第1の発光層および第2の発光層のうちの、2色以上の互いに異なる色の光を発光する発光層の発光中心が同一とみなせない場合には、例えば、それぞれの発光中心に対して式(5)が成立するようにすればよい。あるいは、発光素子が、発光素子の干渉フィルタの分光透過率曲線のピークの平坦性を維持するための反射界面を、第2の反射界面および第3の反射界面とは別に、さらに有するようにする。ここで、2色以上の互いに異なる色の光を発光する発光層の発光中心が同一とみなせなくなる原因は、各色の光を発光する層の厚さが大きくなることやこれらの層の積層順などである。第2の反射界面および第3の反射界面とは別に反射界面を設けることにより、広角で良好な視野角特性を得ることもできる。
この発光素子においては、信頼性の向上や採用する構成などの関係で反射層がさらに形成され、それによって反射界面がさらに形成される場合がある。その場合には、光学動作に必要な第3の反射界面までを形成した後、その上に少なくとも厚さ1μm以上の層を形成することによって、以降の干渉の影響をほとんど無視することが可能となる。この際の第3の反射界面の外側の材質は、任意のものを使用することが可能で、発光素子の形態に応じて適宜選択される。具体的には、第3の反射界面の外側が厚さ1μm以上の透明電極層、透明絶縁層、樹脂層、ガラス層、空気層などのいずれか一つまたは二つ以上によって形成されるが、これに限定されるものではない。
本開示の照明装置および表示装置は従来公知の構成とすることができ、それらの用途や機能などに応じて適宜構成される。表示装置は、典型的な一つの例では、表示画素毎に対応した表示信号を発光素子に供給するための能動素子(薄膜トランジスタなど)が設けられた駆動基板と、この駆動基板と対向して設けられた封止基板とを有する。発光素子は駆動基板と封止基板との間に配置される。この表示装置は白色表示装置、白黒表示装置、カラー表示装置などのいずれのものであってもよい。カラー表示装置においては、典型的には、駆動基板および封止基板のうちの発光素子の第2の電極側の基板に第2の電極側から射出される光を透過するカラーフィルタが設けられる。
本開示によれば、広い波長帯域で良好に光を取り出すことができるとともに、単色または可視光領域の2色以上の互いに異なる色の合成色に対する輝度および色相の視野角依存性の大幅な低減を図ることができる発光素子を実現することができる。
また、本開示によれば、上記の優れた発光素子を用いていることにより、角度依存性が少ない、配光特性が良好な照明装置および視野角依存性の少ない高画質の表示装置を実現することができる。
以下、発明を実施するための形態(以下「実施の形態」とする)について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
1.第1の実施の形態(有機EL素子)
2.第2の実施の形態(有機EL素子)
3.第3の実施の形態(有機EL素子)
4.第4の実施の形態(照明装置)
5.第5の実施の形態(表示装置)
6.第6の実施の形態(表示装置)
1.第1の実施の形態(有機EL素子)
2.第2の実施の形態(有機EL素子)
3.第3の実施の形態(有機EL素子)
4.第4の実施の形態(照明装置)
5.第5の実施の形態(表示装置)
6.第6の実施の形態(表示装置)
〈1.第1の実施の形態〉
[有機EL素子]
図1は第1の実施の形態による有機EL素子を示す。
図1に示すように、この有機EL素子においては、第1の電極11と第2の電極12との間に、第1の電極11から第2の電極12に向かう方向の互いに離れた位置に第1の発光層13aおよび第2の発光層13bを順次含む有機層13が挟持されている。第1の発光層13aの上下および第2の発光層13bの上下の部分の有機層13には、必要に応じて、従来公知の有機EL素子と同様に、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層などが設けられる。この場合、第2の電極12は可視光を透過する透明電極であり、この第2の電極12側から光が射出される。第1の発光層13aおよび第2の発光層13bは、単色または可視光領域の2色以上の互いに異なる色の光を発光するものである。第1の発光層13aおよび第2の発光層13bの発光波長はこの有機EL素子から発光させようとする光の色に応じて適宜選ばれる。ここでは、第1の発光層13aは可視光領域の互いに異なる2色の光を発光し、第2の発光層13bは単色光を発光するものとする。この場合、第1の発光層13aは互いに異なる色の光を発光する二つの発光層a1、a2により構成されている。例えば、この有機EL素子を白色発光素子として使用する場合には、第1の発光層13aから緑色(G)および赤色(R)の光を発光させる。この場合、発光層a1から緑色の光を発光させ、発光層a2から赤色の光を発光させる。また、第2の発光層13bから青色(B)の光を発光させる。発光層a1、a2の厚さはこれらの発光層a1、a2の発光中心が同一とみなせる程度に十分小さく選ばれている。有機層13と第2の電極12との間には、第1の電極11から第2の電極12に向かう方向に、いずれも導電性の半透明反射層14、第1の透明層15および第2の透明層16が順次設けられている。これらの半透明反射層14、第1の透明層15および第2の透明層16は、必要に応じてそれぞれ二層以上の層により構成してもよい。第1の電極11、第2の電極12、有機層13、第1の発光層13a、第2の発光層13b、第1の透明層15および第2の透明層16は従来公知の材料により構成することができ、必要に応じて選択される。半透明反射層14は、好適には、厚さが5nm以下の金属膜により構成される。
[有機EL素子]
図1は第1の実施の形態による有機EL素子を示す。
図1に示すように、この有機EL素子においては、第1の電極11と第2の電極12との間に、第1の電極11から第2の電極12に向かう方向の互いに離れた位置に第1の発光層13aおよび第2の発光層13bを順次含む有機層13が挟持されている。第1の発光層13aの上下および第2の発光層13bの上下の部分の有機層13には、必要に応じて、従来公知の有機EL素子と同様に、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層などが設けられる。この場合、第2の電極12は可視光を透過する透明電極であり、この第2の電極12側から光が射出される。第1の発光層13aおよび第2の発光層13bは、単色または可視光領域の2色以上の互いに異なる色の光を発光するものである。第1の発光層13aおよび第2の発光層13bの発光波長はこの有機EL素子から発光させようとする光の色に応じて適宜選ばれる。ここでは、第1の発光層13aは可視光領域の互いに異なる2色の光を発光し、第2の発光層13bは単色光を発光するものとする。この場合、第1の発光層13aは互いに異なる色の光を発光する二つの発光層a1、a2により構成されている。例えば、この有機EL素子を白色発光素子として使用する場合には、第1の発光層13aから緑色(G)および赤色(R)の光を発光させる。この場合、発光層a1から緑色の光を発光させ、発光層a2から赤色の光を発光させる。また、第2の発光層13bから青色(B)の光を発光させる。発光層a1、a2の厚さはこれらの発光層a1、a2の発光中心が同一とみなせる程度に十分小さく選ばれている。有機層13と第2の電極12との間には、第1の電極11から第2の電極12に向かう方向に、いずれも導電性の半透明反射層14、第1の透明層15および第2の透明層16が順次設けられている。これらの半透明反射層14、第1の透明層15および第2の透明層16は、必要に応じてそれぞれ二層以上の層により構成してもよい。第1の電極11、第2の電極12、有機層13、第1の発光層13a、第2の発光層13b、第1の透明層15および第2の透明層16は従来公知の材料により構成することができ、必要に応じて選択される。半透明反射層14は、好適には、厚さが5nm以下の金属膜により構成される。
有機層13の屈折率は第1の電極11の屈折率と異なり、これらの屈折率の差により第1の電極11と有機層13との間に第1の反射界面17が形成されている。この第1の反射界面17は、必要に応じて第1の電極11から離れた位置に設けてもよい。この第1の反射界面17は、第1の発光層13aおよび第2の発光層13bから発光された光を反射させ、第2の電極12側から射出させる役割を有する。第1の透明層15の屈折率と第2の透明層16の屈折率とは互いに異なり、これらの屈折率の差により第1の透明層15と第2の透明層16との間に第2の反射界面18が形成されている。また、第2の透明層16の屈折率と第2の電極12の屈折率とは互いに異なり、これらの屈折率の差により第2の透明層16と第2の電極12との間に第3の反射界面19が形成されている。
図1には、L10、L11、L12、L13、L20、L21、L22およびL23を該当個所に記入した。この有機EL素子においては、式(1)〜(10)を全て満足し、かつ、式(11)および(12)のうちの少なくとも一方を満足するようにL10、L11、L12、L13、L20、L21、L22およびL23が設定されている。
この有機EL素子が白色発光素子である場合を例に取ってより具体的に説明する。
この白色発光の有機EL素子においては、第1の発光層13aが緑色および赤色の光を発光し、第2の発光層13bが青色の光を発光し、これらの色の合成色として白色光を取り出す。第1の発光層13aの発光スペクトルの中心波長λ1は例えば575nm、第2の発光層13bの発光スペクトルの中心波長λ2は例えば460nmである。
この白色発光の有機EL素子においては、第1の発光層13aが緑色および赤色の光を発光し、第2の発光層13bが青色の光を発光し、これらの色の合成色として白色光を取り出す。第1の発光層13aの発光スペクトルの中心波長λ1は例えば575nm、第2の発光層13bの発光スペクトルの中心波長λ2は例えば460nmである。
L11は、第1の発光層13aの発光スペクトルの中心波長λ1の光が第1の反射界面15と第1の発光層13aの発光中心との間における干渉によって強め合うように設定される。L11は例えば101nmである。また、L21は、第2の発光層13bの発光スペクトルの中心波長λ2の光が第1の反射界面17と第2の発光層13bの発光中心との間における干渉によって強め合うように設定される。L21は例えば312nmである。この状態を式で表すと次の通りであり、式(1)〜(4)を満たしている。このとき、第1の発光層13aは0次(式(1)’参照)の干渉が起きる位置にあることから、広帯域の干渉波長にわたって透過率が高く(図2に示す、第1の発光層13aに対する第1の反射界面15の干渉フィルタの透過率を参照)、式(3)’のように干渉波長を発光スペクトルの中心波長λ1から大きくずらすことが可能である。また、第2の発光層13bは1次(式(2)’参照)の干渉の位置にあることから、ある程度の広帯域にわたる干渉波長の光に対して透過率が高く、式(4)’のように干渉波長を発光スペクトルの中心波長λ2からかなりずらすことが可能である。
2L11/λ11+φ1/2π=0 (1)’
2L21/λ21+φ1/2π=1 (2)’
ただし、
λ1−150=425<λ11=540<λ1+80=655nm (3)’
λ2−30=430<λ21=480<λ2+80=460+80=540nm
(4)’
2L21/λ21+φ1/2π=1 (2)’
ただし、
λ1−150=425<λ11=540<λ1+80=655nm (3)’
λ2−30=430<λ21=480<λ2+80=460+80=540nm
(4)’
ここで、φ1は、第1の電極11の複素屈折率N=n−jk(n:屈折率、k:消衰係数)のn、kと、この第1の電極11と接している有機層13の屈折率n0 とを用いて計算することができる(例えば、Principles of Optics, Max Born and Emil Wolf,1974(PERGAMON PRESS) などを参照)。有機層13、第1の透明層15、第2の透明層16などの屈折率は分光エリプソメトリー測定装置を用いて測定することが可能である。
φ1の計算の具体例を以下に示す。第1の電極11がアルミニウム(Al)合金からなるとすると、波長575nm(第1の発光層13aの発光スペクトルの中心波長λ1に対応する)の光に対してn=0.908、k=6.415である。有機層13の屈折率n0 =1.75とすると
φ1=tan-1{(2n0 k/(n2 +k2 −n0 2 ))}
=tan-1(0.577)
となる。−2π<φ1≦0であることを考慮すると、φ1=−2.618ラジアンと求めることができる。このφ1の値を式(1)’に代入してL11を求めるとL11=113nmとなる。また、このφ1の値を式(2)’に代入してL21を求めるとL21=340nmとなる。
φ1=tan-1{(2n0 k/(n2 +k2 −n0 2 ))}
=tan-1(0.577)
となる。−2π<φ1≦0であることを考慮すると、φ1=−2.618ラジアンと求めることができる。このφ1の値を式(1)’に代入してL11を求めるとL11=113nmとなる。また、このφ1の値を式(2)’に代入してL21を求めるとL21=340nmとなる。
なお、第1の電極11の屈折率nが有機層13の屈折率n0 よりも大きいときは、φ1はさらにπラジアンだけシフトし、小さいときはシフト量は0である。
次に、有機層13上に、厚さ5nm以下の金属膜からなる半透明反射層14を以下の式(5)’、(6)’を満たす位置に設ける。半透明反射層14は、例えば、マグネシウム(Mg)、銀(Ag)あるいはそれらの合金(MgAgなど)などからなる金属膜で構成され、厚さが5nm以下、3〜4nm以下に設定されていることが好ましい。半透明反射層14としては、具体的には、例えば、厚さが4nmのMgAg膜を用いる。第1の発光層13aの発光中心と半透明反射層14との間の光学距離L10は例えば279nm、第2の発光層13bの発光中心と第2の反射界面18との間の光学距離L20は例えば74nmである。
2L10/λ10+φ0/2π=1/2 (5)’
2L20/λ20+φ0/2π=0 (6)’
ただし、
λ1−150=425<λ10=640<λ1+80=655nm (7)’
λ2−30=430<λ20=480<λ2+80=460+80=540nm
(8)’
2L20/λ20+φ0/2π=0 (6)’
ただし、
λ1−150=425<λ10=640<λ1+80=655nm (7)’
λ2−30=430<λ20=480<λ2+80=460+80=540nm
(8)’
この条件は、第1の反射界面17と半透明反射層14との間でマイクロキャビティ効果を発現し、第1の発光層13aに対する干渉フィルタの透過率は低められ、第2の発光層13bに対する干渉フィルタの透過率は高める(増幅する)条件である。このとき、半透明反射層14の厚さを制御することにより、第1の発光層13aから発光する光の強度と第2の発光層13bから発光する光の強度との強度比を変えることが可能となる。
この様子を図2に示す。第1の発光層13aでは、半透明反射層14での逆位相(式(5)参照)の影響により、干渉フィルタの透過率曲線は凹み、第2の発光層13bの干渉フィルタの透過率は高められるため、光取出しが向上し、第1の発光層13aからの光のスペクトル強度と第2の発光層13bからの光のスペクトル強度とのスペクトル強度バランスを調整することが可能である。しかしながら、この有機EL素子の発光面に対して斜め方向から観察すると、干渉フィルタの透過率が短波長方向へシフトし、輝度および色相変化が生じることになる。
次に、有機層13に対して第2の電極12側に、第1の電極11に近い方に第2の反射界面18、遠い方に第3の反射界面19を形成する。具体的には、第1の透明層15(例えば、屈折率2.0)とこの第1の透明層15と異なる屈折率(例えば、屈折率1.8)の第2の透明層16との間に第2の反射界面18を形成する。また、第2の透明層16(例えば、屈折率1.8)とこの第2の透明層16と異なる屈折率の第2の電極12(例えば、屈折率2.0)との間に第3の反射界面19を形成する。屈折率2.0の第1の透明層15および第2の電極12の材料としては酸化インジウムスズ(Indium Tin Oxide: ITO)を用いることができ、屈折率1.8の第2の透明層16の材料としては例えば酸素の組成を変えたITOなどを用いることができる。第1の発光層13aの発光中心と第2の反射界面18との間の光学距離をL12(例えば、331nm)、第2の発光層13bの発光中心と第3の反射界面19との間の光学距離をL22(例えば、128nm)、第1の発光層13aの発光中心と第3の反射界面19との間の光学距離をL13(例えば、487nm)および第2の発光層13bの発光中心と第3の反射界面19との間の光学距離をL23(例えば、282nm)と設定すると、第2の反射界面18および第3の反射界面19からの反射は少なくとも一方が、第1の発光層13aおよび第2の発光層13bの中心波長に対して干渉波長をずらしながら(λ12≠λ13またはλ22≠λ23)、強め合う条件と弱め合う条件、さらに、広帯域の対応を示す不等式が加えられ、
2L12/λ12+φ2/2π=1
2L22/λ22+φ2/2π=1/2
2L13/λ13+φ3/2π=2
2L23/λ23+φ3/2π=1
λ12=662nm<λ10+30=670nm
λ22=512nm<λ2+80=540nm
λ13=649nm<λ10+30=670nm
となり、式(1)〜(12)の条件を全て満足するようになる。
2L12/λ12+φ2/2π=1
2L22/λ22+φ2/2π=1/2
2L13/λ13+φ3/2π=2
2L23/λ23+φ3/2π=1
λ12=662nm<λ10+30=670nm
λ22=512nm<λ2+80=540nm
λ13=649nm<λ10+30=670nm
となり、式(1)〜(12)の条件を全て満足するようになる。
図3に、第1の反射界面17と半透明反射層14および第2の反射界面18とで得られる干渉フィルタの分光透過率を示す。図3より、緑色(G)および赤色(R)の領域では、増幅効果により透過率曲線の平坦性が向上しているが、依然として凹の状態が残っていることが分かる。また、青色(B)の領域は、逆位相により透過率曲線はブロード化し、ピークが低下する。
図4に、第1の反射界面17、半透明反射層14および第2の反射界面18に加えて、第3の反射界面19の効果を入れた干渉フィルタの分光透過率を示す。図4から分かるように、透過率曲線は、青色(B)の領域では、ピーク波長よりも短波長領域での増幅によりピーク波長が短波長化すると同時にピーク強度が向上し、長波長領域の傾斜はほとんど変化しない。これにより、強度および視野角特性の向上を図ることができる。また、緑色(G)および赤色(R)の領域は、透過率曲線の平坦性がさらに向上した干渉フィルタが形成されている様子が分かる。また、この状態での輝度および色度視野角特性を図5および図6に示す。図5および図6から明らかなように、45度の視野角において0度の視野角における輝度85%以上を維持しており、色度ずれもΔuv≦0.015が実現されている。
以上のように、この第1の実施の形態によれば、有機EL素子は、第1の電極11と第2の電極12との間に挟持された有機層13が単色または可視光領域の2色以上の互いに異なる色の光を発光する第1の発光層13aおよび第2の発光層13bを有する。また、第1の電極11側には第1の反射界面17が形成されている。また、光が射出される第2の電極12側では、有機層13上に半透明反射層14、第1の透明層15および第2の透明層16が順次形成され、第2の透明層16上に第2の電極12が形成されている。第1の透明層15と第2の透明層16との間に第2の反射界面18が、第2の透明層16と第2の電極12との間に第3の反射界面19が形成されている。そして、図1に示す各距離L10、L11、L12、L13、L20、L21、L22およびL23が、式(1)〜(10)を全て満足し、かつ、式(11)および(12)のうちの少なくとも一方を満足するように設定されている。このため、例えば、互いに異なる色の光を発光する二つの発光層の一方の発光スペクトル強度が他方の発光スペクトル強度に対して1.5倍以上大きい場合においても、発光スペクトル強度を高めたい方の発光層を第2の発光層13b、他方の発光層を第1の発光層13aとすることにより、有機EL素子に必要な発光色のスペクトル強度バランスを得ることができる。また、この有機EL素子は干渉フィルタの透過率が広い波長帯域で高く、広い波長帯域で良好に光を取り出すことができる。このため、この有機EL素子によれば、良好な色相を持つ白色発光素子を実現することができる。また、この有機EL素子は、単色または2色以上の互いに異なる色の合成色に対する輝度および色相の視野角依存性の大幅な低減を図ることができる。また、この有機EL素子は、第1の発光層13aおよび第2の発光層13bの設計により発光色を選択することができる。また、この有機EL素子は干渉フィルタの透過率が高いので、低消費電力である。
〈2.第2の実施の形態〉
[有機EL素子]
第2の実施の形態による有機EL素子においては、第1の実施の形態による有機EL素子における第2の反射界面18および第3の反射界面19をそれぞれ前後二つの反射界面に分けることによって、式(9)、(10)で示される逆位相の干渉条件の波長帯域を広げる。すなわち、例えば、式(9)については、第2の反射界面18を前後にそれぞれΔだけ離れた二つの反射界面に分けると、L12がL12+Δ、L12−Δとなるため、式(9)が成立するλ12の帯域が広がる。式(10)についても同様である。
[有機EL素子]
第2の実施の形態による有機EL素子においては、第1の実施の形態による有機EL素子における第2の反射界面18および第3の反射界面19をそれぞれ前後二つの反射界面に分けることによって、式(9)、(10)で示される逆位相の干渉条件の波長帯域を広げる。すなわち、例えば、式(9)については、第2の反射界面18を前後にそれぞれΔだけ離れた二つの反射界面に分けると、L12がL12+Δ、L12−Δとなるため、式(9)が成立するλ12の帯域が広がる。式(10)についても同様である。
この第2の実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様な利点に加えて、式(9)、(10)で示される逆位相の干渉条件の波長帯域を広げることができるので、有機EL素子の視野角特性のより一層の向上を図ることができるという利点を得ることができる。
〈3.第3の実施の形態〉
[有機EL素子]
第1の実施の形態による有機EL素子における第1の発光層13aの発光層a1、a2の部分は、この有機EL素子の製造方法や必要とされる特性などの関係で複数の層の積層構造とすることがあるため、厚さが大きくなる場合がある。また、緑色発光用の発光層a1および赤色発光用の発光層a2の積層の順番としては、第1の電極11側から発光波長の短い順、すなわち第1の実施の形態のように第1の電極11側から緑色発光用の発光層a1および赤色発光用の発光層a2の順に積層することが望ましいが、緑色発光用の発光層a1および赤色発光用の発光層a2の積層の順序を逆にする場合もありうる。このような場合には、発光層a1の発光中心と発光層a2の発光中心とを同一とみることが難しいため、広角での視野角特性の維持が困難となる。この対策として、発光層a1の発光中心と発光層a2の発光中心との双方に対して式(5)が成立するようにすればよい。また、第1の実施の形態による有機EL素子における第1の反射界面17、第2の反射界面18および第3の反射界面19に加えて、新たな第4の反射界面を設けることにより、視野角特性の改善が可能である。
[有機EL素子]
第1の実施の形態による有機EL素子における第1の発光層13aの発光層a1、a2の部分は、この有機EL素子の製造方法や必要とされる特性などの関係で複数の層の積層構造とすることがあるため、厚さが大きくなる場合がある。また、緑色発光用の発光層a1および赤色発光用の発光層a2の積層の順番としては、第1の電極11側から発光波長の短い順、すなわち第1の実施の形態のように第1の電極11側から緑色発光用の発光層a1および赤色発光用の発光層a2の順に積層することが望ましいが、緑色発光用の発光層a1および赤色発光用の発光層a2の積層の順序を逆にする場合もありうる。このような場合には、発光層a1の発光中心と発光層a2の発光中心とを同一とみることが難しいため、広角での視野角特性の維持が困難となる。この対策として、発光層a1の発光中心と発光層a2の発光中心との双方に対して式(5)が成立するようにすればよい。また、第1の実施の形態による有機EL素子における第1の反射界面17、第2の反射界面18および第3の反射界面19に加えて、新たな第4の反射界面を設けることにより、視野角特性の改善が可能である。
第4の反射界面に対しては、発光層a1および発光層a2の積層順によって、これらの発光層a1および発光層a2の中心波長±15nmの範囲で、強め合いまたは弱め合いの両方の条件が存在する。図7Aは第1の実施の形態による有機EL素子を示すが、この場合は緑色発光用の発光層a1および赤色発光用の発光層a2とも十分に厚さが小さく、発光層a1の発光中心と発光層a2の発光中心とを同一とみなすことができる。これに対し、図7Bに示すように、緑色発光用の発光層a1および赤色発光用の発光層a2の厚さがそれぞれ20nmと比較的大きい場合には、これらの発光層a1、a2の発光中心は互いにずれているとみなされる。この結果、図8に示すように、緑色発光用の発光層a1および赤色発光用の発光層a2に対応するそれぞれの干渉フィルタの分光透過率曲線には互いに逆方向の傾斜が発生する。このため、視野角が大きくなると緑色の光の透過率は減少し、反対に赤色の光の透過率は増加し、色のずれが発生する。
そこで、この第3の実施の形態による有機EL素子においては、図9に示すように、第2の透明層16上にこの第2の透明層16と屈折率が異なる別の導電性の第3の透明層20を設け、この第3の透明層20上に第2の電極12を設ける。そして、この第3の透明層20と第2の電極12との間に第4の反射界面21を形成する。この第4の反射界面21は、第1の発光層13aの発光スペクトルの中心波長λ1の光に対して強め合う条件となるような位置に設定する。これによって、緑色発光用の発光層a1および赤色発光用の発光層a2に対応するそれぞれの干渉フィルタの分光透過率曲線は図10に示すようになり、緑色および赤色のそれぞれの色の光に対して、ピーク部が平坦な干渉フィルタを形成することができることが分かる。
緑色発光用の発光層a1および赤色発光用の発光層a2の積層順を逆にした場合には、第4の反射界面21を、第1の発光層13aの発光スペクトルの中心波長λ1に対して弱め合う条件となる位置に形成することにより上記と同様の効果を得ることができる。
第4の反射界面21を形成したこの第3の実施の形態による有機EL素子の輝度および色度の視野角特性を図11および図12に示す。図11および図12より、この有機EL素子によれば、第1の実施の形態による有機EL素子に比べて輝度および色度の視野角特性がさらに改善されていることが分かる。
〈実施例1〉
実施例1は第1の実施の形態に対応する実施例である。
図13は実施例1による有機EL素子を示す。この有機EL素子は上面発光型の有機EL素子である。図13に示すように、この有機EL素子においては、基板22上に下層から順に第1の電極11、有機層13、半透明反射層14、第1の透明層15、第2の透明層16および第2の電極12が順次積層され、第2の電極12上にパッシベーション膜23が設けられている。
実施例1は第1の実施の形態に対応する実施例である。
図13は実施例1による有機EL素子を示す。この有機EL素子は上面発光型の有機EL素子である。図13に示すように、この有機EL素子においては、基板22上に下層から順に第1の電極11、有機層13、半透明反射層14、第1の透明層15、第2の透明層16および第2の電極12が順次積層され、第2の電極12上にパッシベーション膜23が設けられている。
基板22は、例えば、透明ガラス基板や半導体基板(例えば、シリコン基板)などで構成され、フレキシブルなものであってもよい。第1の電極11は、反射層を兼ねたアノード電極として用いられるもので、例えば、アルミニウム(Al)、アルミニウム合金、白金(Pt)、金(Au)、クロム(Cr)、タングステン(W)などの光反射材料で構成されている。この第1の電極11は、厚さが100〜300nmの範囲に設定されていることが好ましい。第1の電極12は透明電極としてもよく、この場合は、基板22との間に第1の反射界面17を形成する目的で、例えばPt、Au、Cr、Wなどの光反射材料からなる反射層を設けるのが好ましい。
有機層13は、正孔注入層13c、正孔輸送層13d、第1の発光層13a、電子輸送層13e、電子注入層13f、接続層13g、正孔輸送層13h、第2の発光層13b、電子輸送層13iおよび電子注入層13jが下層から順次積層された構造を有する。正孔注入層13cは、例えばヘキサアザトリフェニレン(HAT)などで構成される。正孔輸送層13dは、例えばα−NPD〔N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl-〔1,1'-biphenyl 〕- 4,4'-diamine〕で構成される。第1の発光層13aの緑色発光用の発光層a1は例えばAlq3(トリスキノリノールアルミニウム錯体)で構成され、赤色発光用の発光層a2は例えばホスト材料としてのルブレンにピロメテンホウ素錯体をドーピングしたもので構成される。電子輸送層13eは、例えばBCP(2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン)などで構成される。電子注入層13fは、例えばフッ化リチウム(LiF)などで構成される。接続層13gは、例えば、Mgを5%ドープしたAlq3、ヘキサアザトリフェニレン(HAT)などで構成される。正孔注入層を兼用する正孔輸送層13hは、例えばα−NPDで構成される。第2の発光層13bは、青(B)の発光色を有する発光材料で構成される。具体的には、ホスト材料としてADN(9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン)を蒸着し、膜厚20nmの膜を形成する。その際、ADNにジアミノクリセン誘導体をドーパント材料として相対膜厚比で5%ドーピングすることによりこの膜を青色発光層として用いることができる。電子輸送層13iは、例えばBCPで構成される。電子注入層13jは、例えばLiFで構成される。
有機層13を構成する各層の厚さは、正孔注入層13cが1〜20nm、正孔輸送層13dが15〜100nm、第1の発光層13aおよび第2の発光層13bがそれぞれ5〜50nm、電子注入層13f、13jおよび電子輸送層13e、13iは15〜200nmの範囲に設定されることが好ましい。有機層13およびこれを構成する各層の厚さは、その光学的膜厚が前記の動作を可能とするような値に設定される。
第2の反射界面18は、有機層13上に第1の透明層15および第2の透明層16を順次形成し、第1の透明層15と第2の透明層16との屈折率差を利用して形成する。また、第3の反射界面19は、第2の透明層16と第2の電極12との屈折率差を利用して形成する。第1の透明層15および第2の透明層16は1層の層からなる必要はなく、必要とされる平坦な波長帯域および視野角特性に応じて、屈折率が異なる2層以上の透明層の積層構造としてもよい。
光が取り出される第2の電極12は、一般的に透明電極材料として用いられているITOやインジウムと亜鉛の酸化物などで構成され、カソード電極として用いられる。この第2の電極12の厚さは例えば30〜3000nmの範囲とする。
なお、第2の電極12により第2の透明層16を兼用することも可能であり、この場合には、有機層13と第2の電極12との間に第2の反射界面18が形成される。
パッシベーション膜23は透明誘電体で構成される。この透明誘電体は、必ずしも第2の電極12を構成する材料と同程度の屈折率とする必要はなく、上述のように第2の電極12により第2の透明層16を兼用する場合には、この第2の電極12とパッシベーション膜23との界面をそれらの屈折率差を用いて第2の反射界面18または第3の反射界面19として機能させることも可能である。このような透明誘電体としては、例えば二酸化シリコン(SiO2 )、窒化シリコン(SiN)などを用いることができる。パッシベーション膜23の厚さは例えば500〜10000nmである。
〈実施例2〉
実施例2は第1の実施の形態に対応する実施例である。
図14は実施例2による有機EL素子を示す。この有機EL素子は下面発光型の有機EL素子である。図14に示すように、この有機EL素子においては、透明な基板20上に下層から順にパッシベーション膜23、第2の電極12、第1の透明層15、半透明反射層14、有機層13および第1の電極11が順次積層されている。この場合、第2の電極12側から射出される光は基板22を透過して外部に取り出される。実施例1の第2の透明層16は第2の電極12が兼用している。そして、第1の透明層15と第2の電極12との間に第2の反射界面18が形成され、第2の電極12とパッシベーション膜23との間に第3の反射界面19が形成されている。その他のことは実施例1と同様である。
実施例2は第1の実施の形態に対応する実施例である。
図14は実施例2による有機EL素子を示す。この有機EL素子は下面発光型の有機EL素子である。図14に示すように、この有機EL素子においては、透明な基板20上に下層から順にパッシベーション膜23、第2の電極12、第1の透明層15、半透明反射層14、有機層13および第1の電極11が順次積層されている。この場合、第2の電極12側から射出される光は基板22を透過して外部に取り出される。実施例1の第2の透明層16は第2の電極12が兼用している。そして、第1の透明層15と第2の電極12との間に第2の反射界面18が形成され、第2の電極12とパッシベーション膜23との間に第3の反射界面19が形成されている。その他のことは実施例1と同様である。
〈4.第4の実施の形態〉
[照明装置]
図15は第4の実施の形態による照明装置を示す。
図15に示すように、この照明装置においては、透明な基板30上に第1〜第3の実施の形態のいずれかによる有機EL素子31が搭載されている。この場合、この有機EL素子31は第2の電極12側を下にして基板30上に搭載されている。このため、第2の電極12側から射出される光は基板30を透過して外部に取り出される。この有機EL素子31を間に挟んで基板30と対向するように封止基板32が設けられており、この封止基板32および基板30の外周部が封止材33により封止されている。この照明装置の平面形状は必要に応じて選択されるが、例えば正方形または長方形である。図15においては、一つの有機EL素子31だけが示されているが、必要に応じて、複数の有機EL素子31を基板30上に所望の配置で搭載してもよい。この照明装置の有機EL素子31以外の構成の詳細および上記以外の構成は従来公知の照明装置と同様である。
[照明装置]
図15は第4の実施の形態による照明装置を示す。
図15に示すように、この照明装置においては、透明な基板30上に第1〜第3の実施の形態のいずれかによる有機EL素子31が搭載されている。この場合、この有機EL素子31は第2の電極12側を下にして基板30上に搭載されている。このため、第2の電極12側から射出される光は基板30を透過して外部に取り出される。この有機EL素子31を間に挟んで基板30と対向するように封止基板32が設けられており、この封止基板32および基板30の外周部が封止材33により封止されている。この照明装置の平面形状は必要に応じて選択されるが、例えば正方形または長方形である。図15においては、一つの有機EL素子31だけが示されているが、必要に応じて、複数の有機EL素子31を基板30上に所望の配置で搭載してもよい。この照明装置の有機EL素子31以外の構成の詳細および上記以外の構成は従来公知の照明装置と同様である。
この第4の実施の形態によれば、第1〜第3の実施の形態のいずれかによる有機EL素子31を用いていることにより、角度依存性が少ない、言い換えれば照明方向による強度や色の変化が極めて少ない、良好な配光特性を有する面光源となる照明装置を実現することができる。また、第1の発光層13aおよび第2の発光層13bの設計により有機EL素子31の発光色を選択することにより、白色発光のほか、種々の発光色を得ることができ、演色性に優れた照明装置を実現することができる。
〈5.第5の実施の形態〉
[表示装置]
図16は第5の実施の形態による表示装置を示す。この表示装置はアクティブマトリクス型である。
[表示装置]
図16は第5の実施の形態による表示装置を示す。この表示装置はアクティブマトリクス型である。
図16に示すように、この表示装置においては、駆動基板40と封止基板41とが互いに対向して設けられ、これらの駆動基板40および封止基板41の外周部が封止材42により封止されている。駆動基板40においては、例えば透明ガラス基板上に第1〜第3の実施の形態のいずれかによる有機EL素子43からなる画素が二次元アレイ状に形成されている。駆動基板40上には、各画素毎に画素駆動用の能動素子としての薄膜トランジスタが形成されている。駆動基板40上にはさらに、各画素の薄膜トランジスタを駆動するための走査線、電流供給線およびデータ線が縦横に形成されている。各画素の薄膜トランジスタには表示画素毎に対応した表示信号が供給され、この表示信号に応じて画素が駆動され、画像が表示される。この表示装置の有機EL素子43以外の構成の詳細および上記以外の構成は従来公知の表示装置と同様である。
この表示装置は、白黒の表示装置だけでなく、カラー表示装置としても用いることができる。この表示装置をカラー表示装置として用いる場合には、駆動基板40側、具体的には例えば有機EL素子43の第2の電極12と駆動基板40との間にRGBのカラーフィルタが設けられる。
この第5の実施の形態によれば、第1〜第3の実施の形態のいずれかによる有機EL素子31を用いていることにより、輝度および色相の視野角による変動が極めて少ない高画質の表示装置を実現することができる。
〈6.第6の実施の形態〉
[表示装置]
第6の実施の形態による表示装置は、本開示による有機EL素子(典型的には第1の実施の形態による白色有機EL素子)を基板上に配列形成してなるアクティブマトリックス方式の表示装置である。図17にこの表示装置50の全体構成を示す。
[表示装置]
第6の実施の形態による表示装置は、本開示による有機EL素子(典型的には第1の実施の形態による白色有機EL素子)を基板上に配列形成してなるアクティブマトリックス方式の表示装置である。図17にこの表示装置50の全体構成を示す。
図17に示すように、この表示装置50の基板51上には、表示領域51aとその周辺領域51bとが設けられている。表示領域51aには、複数の走査線52と複数の信号線53とが縦横に配線されており、それぞれの交差部に対応して1つの画素aが設けられた画素アレイ部として構成されている。これら各画素aには有機EL素子54が設けられている。また、周辺領域51bには、走査線52を走査駆動する走査線駆動回路55と、輝度情報に応じた映像信号(すなわち入力信号)を信号線53に供給する信号線駆動回路56とが配置されている。
各画素aに設けられる画素回路は、例えば有機EL素子54、駆動トランジスタTr1、書き込みトランジスタ(サンプリングトランジスタ)Tr2および保持容量Csで構成されている。そして、走査線駆動回路55による駆動により、書き込みトランジスタTr2を介して信号線53から書き込まれた映像信号が保持容量Csに保持され、保持された信号量に応じた電流が有機EL素子54に供給され、この電流値に応じた輝度で有機EL素子54が発光する。なお、駆動用の薄膜トランジスタTr2と保持容量Csとは、共通の電源供給線(Vcc)57に接続されている。
なお、以上のような画素回路の構成はあくまでも一例であり、必要に応じて画素回路内に容量素子を設けたり、さらに複数のトランジスタを設けて画素回路を構成してもよい。また、周辺領域51bには、画素回路の変更に応じて必要な駆動回路が追加される。
なお、この表示装置50は、図18に示すような、封止された構成のモジュール形状のものをも含む。例えば、画素アレイ部である表示領域51aを囲むようにシーリング部59が設けられ、このシーリング部59を接着剤として、透明なガラスなどの対向部(封止基板60)に貼り付けられて形成された表示モジュールが該当する。この透明な封止基板60には、カラーフィルタ、保護膜、遮光膜などが設けられてもよい。なお、表示領域51aが形成された表示モジュールとしての基板51には、外部から表示領域51a(画素アレイ部)への信号などを入出力するためのフレキシブルプリント基板61が設けられていてもよい。
なお、有機EL素子54は、TFT基板を用いたアクティブマトリックス方式の表示装置50に用いることに限定されず、パッシブ方式の表示装置に用いる有機EL素子としても適用可能であり、同様の効果を得ることができる。パッシブ方式の表示装置である場合には、第1の電極11および第2の電極12の一方が信号線として構成され、他方が走査線として構成される。
この第6の実施の形態においては、有機EL素子54が、基板51と反対側に設けた第2の電極12側から発光を取り出す上面発光型である場合について説明したが、基板51を透明材料で構成することにより、有機EL素子を、発光を基板51側から取り出す下面発光型としたもよい。この場合、図1を用いて説明した積層構造において、透明材料からなる基板11上の第1の電極11を、例えばITOのような仕事関数が大きい透明電極材料を用いて構成する。これにより、基板51側および基板51と反対側の両方から発光光が取り出される。また、このような構成において第2の電極12を反射材料で構成することにより、基板11側からのみ発光光が取り出される。この場合、第2の電極12の最上層にAuGeやAu、Ptなどの封止電極を付けてもよい。
以上説明した表示装置は、例えば、図19〜図23に示す様々な電子機器、例えば、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話機などの携帯端末装置、ビデオカメラなど、電子機器に入力された映像信号もしくは電子機器内で生成した映像信号を画像もしくは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置に適用することが可能である。さらに、有機EL素子54は低電圧駆動が可能であり、正面への光取り出し効率を増強するものであるため、特に図24に示すデジタル一眼レフカメラにおける電子式ビューファインダーや図25に示すヘッドマウントディスプレイなど、低電圧駆動が必要とされ、ディスプレイに対する視聴角度が限定されているような応用にに対して非常に有効であり特に適している。以下に、この表示装置が適用される電子機器のいくつかの例について説明する。
図19は、この表示装置が適用されるテレビを示す斜視図である。本適用例に係るテレビは、フロントパネル102やフィルターガラス103などから構成される映像表示画面部101を含み、その映像表示画面部101としてこの表示装置を用いることにより作製される。
図20は、この表示装置が適用されるデジタルカメラを示す斜視図であり、図20Aは表側から見た斜視図、図20Bは裏側から見た斜視図である。このデジタルカメラは、フラッシュ用の発光部111、表示部112、メニュースイッチ113、シャッターボタン114などを含み、その表示部112としてこの表示装置を用いることにより作製される。
図21は、この表示装置が適用されるノート型パーソナルコンピュータを示す斜視図である。このノート型パーソナルコンピュータは、本体121に、文字などを入力するとき操作されるキーボード122、画像を表示する表示部123などを含み、その表示部123としてこの表示装置を用いることにより作製される。
図22は、この表示装置が適用されるビデオカメラを示す斜視図である。このビデオカメラは、本体部131、前方を向いた側面に被写体撮影用のレンズ132、撮影時のスタート/ストップスイッチ133、表示部134などを含み、その表示部134としてこの表示装置を用いることにより作製される。
図23は、この表示装置が適用される携帯端末装置、例えば携帯電話機を示し、図23Aは開いた状態での正面図、図23Bはその側面図、図23Cは閉じた状態での正面図、図23Dは左側面図、図23Eは右側面図、図23Fは上面図、図23Gは下面図である。この携帯電話機は、上側筐体141、下側筐体142、連結部(ここではヒンジ部)143、ディスプレイ144、サブディスプレイ145、ピクチャーライト146、カメラ147などを含み、そのディスプレイ144やサブディスプレイ145としてこの表示装置を用いることにより作製される。
図24は、この表示装置が適用されるデジタル一眼レフカメラを示し、図24Aは正面図、図24Bは背面図である。このデジタル一眼レフカメラは、カメラ本体部151、撮影レンズユニット152、グリップ部153、モニタ154、電子式ビューファインダー155などを含み、その電子式ビューファインダー155としてこの表示装置を用いることにより作製される。
図25は、この表示装置が適用されるヘッドマウントディスプレイを示す斜視図である。このヘッドマウントディスプレイは、表示部161、耳掛け部162などを含み、その表示部161としてこの表示装置を用いることにより作製される。
以上、実施の形態について具体的に説明したが、本技術は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、各種の変形が可能である。
例えば、上述の実施の形態において挙げた数値、構造、構成、形状、材料などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれらと異なる数値、構造、構成、形状、材料などを用いてもよい。
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
(1)第1の電極と第2の電極との間に挟持された、可視光領域の単色または2色以上の互いに異なる色の光を発光する第1の発光層および第2の発光層を前記第1の電極から前記第2の電極に向かう方向の互いに離れた位置に順次含む有機層と、
前記第1の発光層および前記第2の発光層から発光された光を反射させ、前記第2の電極側から射出させるための、前記第1の電極側に設けられた第1の反射界面と、
前記第2の電極側に前記第1の電極から前記第2の電極に向かう方向の互いに離れた位置に順次設けられた第2の反射界面および第3の反射界面と、
前記有機層と前記第2の反射界面との間に設けられた導電性の半透明反射層とを有し、
前記第1の発光層の発光中心と前記半透明反射層との間の光学距離をL10、前記第2の発光層の発光中心と前記半透明反射層との間の光学距離をL20、前記第1の反射界面と前記第1の発光層の発光中心との間の光学距離をL11、前記第1の反射界面と前記第2の発光層の発光中心との間の光学距離をL21、前記第1の発光層の発光中心と前記第2の反射界面との間の光学距離をL12、前記第2の発光層の発光中心と前記第2の反射界面との間の光学距離をL22、前記第1の発光層の発光中心と前記第3の反射界面との間の光学距離をL13、前記第2の発光層の発光中心と前記第3の反射界面との間の光学距離をL23、前記第1の発光層の発光スペクトルの中心波長をλ1、前記第2の発光層の発光スペクトルの中心波長をλ2としたとき、L10、L20、L11、L21、L12、L22、L13およびL23が以下の式(1)〜(10)を全て満足し、かつ、式(11)および(12)のうちの少なくとも一方を満足する発光素子。
2L11/λ11+φ1/2π=0 (1)
2L21/λ21+φ1/2π=n(ただし、n≧1) (2)
λ1−150<λ11<λ1+80 (3)
λ2−30<λ21<λ2+80 (4)
2L10/λ10+φ0/2π=m0 +1/2 (5)
2L20/λ20+φ0/2π=n0 (6)
λ1−150<λ10<λ1+80 (7)
λ2−30<λ20<λ2+80 (8)
2L12/λ12+φ2/2π=m’かつ2L13/λ13+φ3/2π=m''(9)
2L22/λ22+φ2/2π=n’+1/2かつ2L23/λ23+φ3/2π=n''または2L22/λ22+φ2/2π=n’かつ2L23/λ23+φ3/2π=n''+1/2 (10)
λ10−30<λ12<λ10+80またはλ10−30<λ13<λ10+80
(11)
λ2−30<λ22<λ2+80またはλ2−30<λ23<λ2+80 (12)
ただし、m0 、m’、m''、n、n0 、n’およびn''は整数
λ1、λ2、λ10、λ11、λ12、λ13、λ21、λ22およびλ23の単位はnm
φ0:各波長の光が前記有機層と前記半透明反射層との界面で反射される際の位相変化
φ1:各波長の光が前記第1の反射界面で反射される際の位相変化
φ2:各波長の光が前記第2の反射界面で反射される際の位相変化
φ3:各波長の光が前記第3の反射界面で反射される際の位相変化
(2)前記発光素子の干渉フィルタの分光透過率曲線のピークがほぼ平坦または全ての発光色の帯域の傾斜が互いにほぼ等しい前記(1)に記載の発光素子。
(3)視野角が45度のときの輝度の低下が視野角が0度のときの輝度に対して30%以下、色度ずれΔuv≦0.015である前記(1)または(2)に記載の発光素子。
(4)n=1である前記(1)から(3)のいずれかに記載の発光素子。
(5)前記半透明反射層は金属膜からなる前記(1)から(4)のいずれかに記載の発光素子。
(6)前記金属膜の厚さは5nm以下である前記(5)に記載の発光素子。
(7)基板上に前記第1の電極、前記有機層、前記半透明反射層および前記第2の電極が順次積層されている前記(1)から(6)のいずれかに記載の発光素子。
(8)前記第3の反射界面の外側が厚さ1μm以上の透明電極層、透明絶縁層、樹脂層、ガラス層または空気層によって形成されている前記(7)に記載の発光素子。
(9)基板上に前記第2の電極、前記半透明反射層、前記有機層および前記第1の電極が順次積層されている前記(1)から(6)のいずれかに記載の発光素子。
(10)前記第3の反射界面の外側が厚さ1μm以上の透明電極層、透明絶縁層、樹脂層、ガラス層または空気層によって形成されている前記(9)に記載の発光素子。
(11)前記半透明反射層と前記第2の電極との間に、前記第1の電極から前記第2の電極に向かう方向に導電性の第1の透明層および前記第1の透明層の屈折率と異なる屈折率を有する導電性の第2の透明層を順次含み、前記第1の透明層と前記第2の透明層との界面により前記第2の界面が形成され、前記第2の透明層と前記第2の電極との界面により前記第3の界面が形成されている前記(1)から(10)のいずれかに記載の発光素子。
(12)前記第1の反射界面、前記第2の反射界面および前記第3の反射界面の少なくとも一つが複数の反射界面に分割されている前記(1)から(11)のいずれかに記載の発光素子。
(13)前記第1の発光層および前記第2の発光層のうちの、2色以上の互いに異なる色の光を発光する発光層の発光中心が同一とみなせない場合に、前記発光素子の干渉フィルタの分光透過率曲線のピークの平坦性を維持するための反射界面をさらに有する前記(1)から(11)のいずれかに記載の発光素子。
(1)第1の電極と第2の電極との間に挟持された、可視光領域の単色または2色以上の互いに異なる色の光を発光する第1の発光層および第2の発光層を前記第1の電極から前記第2の電極に向かう方向の互いに離れた位置に順次含む有機層と、
前記第1の発光層および前記第2の発光層から発光された光を反射させ、前記第2の電極側から射出させるための、前記第1の電極側に設けられた第1の反射界面と、
前記第2の電極側に前記第1の電極から前記第2の電極に向かう方向の互いに離れた位置に順次設けられた第2の反射界面および第3の反射界面と、
前記有機層と前記第2の反射界面との間に設けられた導電性の半透明反射層とを有し、
前記第1の発光層の発光中心と前記半透明反射層との間の光学距離をL10、前記第2の発光層の発光中心と前記半透明反射層との間の光学距離をL20、前記第1の反射界面と前記第1の発光層の発光中心との間の光学距離をL11、前記第1の反射界面と前記第2の発光層の発光中心との間の光学距離をL21、前記第1の発光層の発光中心と前記第2の反射界面との間の光学距離をL12、前記第2の発光層の発光中心と前記第2の反射界面との間の光学距離をL22、前記第1の発光層の発光中心と前記第3の反射界面との間の光学距離をL13、前記第2の発光層の発光中心と前記第3の反射界面との間の光学距離をL23、前記第1の発光層の発光スペクトルの中心波長をλ1、前記第2の発光層の発光スペクトルの中心波長をλ2としたとき、L10、L20、L11、L21、L12、L22、L13およびL23が以下の式(1)〜(10)を全て満足し、かつ、式(11)および(12)のうちの少なくとも一方を満足する発光素子。
2L11/λ11+φ1/2π=0 (1)
2L21/λ21+φ1/2π=n(ただし、n≧1) (2)
λ1−150<λ11<λ1+80 (3)
λ2−30<λ21<λ2+80 (4)
2L10/λ10+φ0/2π=m0 +1/2 (5)
2L20/λ20+φ0/2π=n0 (6)
λ1−150<λ10<λ1+80 (7)
λ2−30<λ20<λ2+80 (8)
2L12/λ12+φ2/2π=m’かつ2L13/λ13+φ3/2π=m''(9)
2L22/λ22+φ2/2π=n’+1/2かつ2L23/λ23+φ3/2π=n''または2L22/λ22+φ2/2π=n’かつ2L23/λ23+φ3/2π=n''+1/2 (10)
λ10−30<λ12<λ10+80またはλ10−30<λ13<λ10+80
(11)
λ2−30<λ22<λ2+80またはλ2−30<λ23<λ2+80 (12)
ただし、m0 、m’、m''、n、n0 、n’およびn''は整数
λ1、λ2、λ10、λ11、λ12、λ13、λ21、λ22およびλ23の単位はnm
φ0:各波長の光が前記有機層と前記半透明反射層との界面で反射される際の位相変化
φ1:各波長の光が前記第1の反射界面で反射される際の位相変化
φ2:各波長の光が前記第2の反射界面で反射される際の位相変化
φ3:各波長の光が前記第3の反射界面で反射される際の位相変化
(2)前記発光素子の干渉フィルタの分光透過率曲線のピークがほぼ平坦または全ての発光色の帯域の傾斜が互いにほぼ等しい前記(1)に記載の発光素子。
(3)視野角が45度のときの輝度の低下が視野角が0度のときの輝度に対して30%以下、色度ずれΔuv≦0.015である前記(1)または(2)に記載の発光素子。
(4)n=1である前記(1)から(3)のいずれかに記載の発光素子。
(5)前記半透明反射層は金属膜からなる前記(1)から(4)のいずれかに記載の発光素子。
(6)前記金属膜の厚さは5nm以下である前記(5)に記載の発光素子。
(7)基板上に前記第1の電極、前記有機層、前記半透明反射層および前記第2の電極が順次積層されている前記(1)から(6)のいずれかに記載の発光素子。
(8)前記第3の反射界面の外側が厚さ1μm以上の透明電極層、透明絶縁層、樹脂層、ガラス層または空気層によって形成されている前記(7)に記載の発光素子。
(9)基板上に前記第2の電極、前記半透明反射層、前記有機層および前記第1の電極が順次積層されている前記(1)から(6)のいずれかに記載の発光素子。
(10)前記第3の反射界面の外側が厚さ1μm以上の透明電極層、透明絶縁層、樹脂層、ガラス層または空気層によって形成されている前記(9)に記載の発光素子。
(11)前記半透明反射層と前記第2の電極との間に、前記第1の電極から前記第2の電極に向かう方向に導電性の第1の透明層および前記第1の透明層の屈折率と異なる屈折率を有する導電性の第2の透明層を順次含み、前記第1の透明層と前記第2の透明層との界面により前記第2の界面が形成され、前記第2の透明層と前記第2の電極との界面により前記第3の界面が形成されている前記(1)から(10)のいずれかに記載の発光素子。
(12)前記第1の反射界面、前記第2の反射界面および前記第3の反射界面の少なくとも一つが複数の反射界面に分割されている前記(1)から(11)のいずれかに記載の発光素子。
(13)前記第1の発光層および前記第2の発光層のうちの、2色以上の互いに異なる色の光を発光する発光層の発光中心が同一とみなせない場合に、前記発光素子の干渉フィルタの分光透過率曲線のピークの平坦性を維持するための反射界面をさらに有する前記(1)から(11)のいずれかに記載の発光素子。
11…第1の電極、12…第2の電極、13…有機層、13a…第1の発光層、13b…第2の発光層、14…半透明反射層、15…第1の透明層、16…第2の透明層、17…第1の反射界面、18…第2の反射界面、19…第3の反射界面、20…第3の透明層、21…第4の反射界面、22…基板、23…パッシベーション膜、30…基板、31…有機EL素子、32…封止基板、33…封止材、40…駆動基板、41…封止基板、42…封止材、43…有機EL素子
Claims (17)
- 第1の電極と第2の電極との間に挟持された、可視光領域の単色または2色以上の互いに異なる色の光を発光する第1の発光層および第2の発光層を前記第1の電極から前記第2の電極に向かう方向の互いに離れた位置に順次含む有機層と、
前記第1の発光層および前記第2の発光層から発光された光を反射させ、前記第2の電極側から射出させるための、前記第1の電極側に設けられた第1の反射界面と、
前記第2の電極側に前記第1の電極から前記第2の電極に向かう方向の互いに離れた位置に順次設けられた第2の反射界面および第3の反射界面と、
前記有機層と前記第2の反射界面との間に設けられた導電性の半透明反射層とを有し、
前記第1の発光層の発光中心と前記半透明反射層との間の光学距離をL10、前記第2の発光層の発光中心と前記半透明反射層との間の光学距離をL20、前記第1の反射界面と前記第1の発光層の発光中心との間の光学距離をL11、前記第1の反射界面と前記第2の発光層の発光中心との間の光学距離をL21、前記第1の発光層の発光中心と前記第2の反射界面との間の光学距離をL12、前記第2の発光層の発光中心と前記第2の反射界面との間の光学距離をL22、前記第1の発光層の発光中心と前記第3の反射界面との間の光学距離をL13、前記第2の発光層の発光中心と前記第3の反射界面との間の光学距離をL23、前記第1の発光層の発光スペクトルの中心波長をλ1、前記第2の発光層の発光スペクトルの中心波長をλ2としたとき、L10、L20、L11、L21、L12、L22、L13およびL23が以下の式(1)〜(10)を全て満足し、かつ、式(11)および(12)のうちの少なくとも一方を満足する発光素子。
2L11/λ11+φ1/2π=0 (1)
2L21/λ21+φ1/2π=n(ただし、n≧1) (2)
λ1−150<λ11<λ1+80 (3)
λ2−30<λ21<λ2+80 (4)
2L10/λ10+φ0/2π=m0 +1/2 (5)
2L20/λ20+φ0/2π=n0 (6)
λ1−150<λ10<λ1+80 (7)
λ2−30<λ20<λ2+80 (8)
2L12/λ12+φ2/2π=m’かつ2L13/λ13+φ3/2π=m''(9)
2L22/λ22+φ2/2π=n’+1/2かつ2L23/λ23+φ3/2π=n''または2L22/λ22+φ2/2π=n’かつ2L23/λ23+φ3/2π=n''+1/2 (10)
λ10−30<λ12<λ10+80またはλ10−30<λ13<λ10+80
(11)
λ2−30<λ22<λ2+80またはλ2−30<λ23<λ2+80 (12)
ただし、m0 、m’、m''、n、n0 、n’およびn''は整数
λ1、λ2、λ10、λ11、λ12、λ13、λ21、λ22およびλ23の単位はnm
φ0:各波長の光が前記有機層と前記半透明反射層との界面で反射される際の位相変化
φ1:各波長の光が前記第1の反射界面で反射される際の位相変化
φ2:各波長の光が前記第2の反射界面で反射される際の位相変化
φ3:各波長の光が前記第3の反射界面で反射される際の位相変化 - 前記発光素子の干渉フィルタの分光透過率曲線のピークがほぼ平坦または全ての発光色の帯域の傾斜が互いにほぼ等しい請求項1に記載の発光素子。
- 視野角が45度のときの輝度の低下が視野角が0度のときの輝度に対して30%以下、色度ずれΔuv≦0.015である請求項2に記載の発光素子。
- n=1である請求項3に記載の発光素子。
- 前記半透明反射層は金属膜からなる請求項4に記載の発光素子。
- 前記金属膜の厚さは5nm以下である請求項5に記載の発光素子。
- 基板上に前記第1の電極、前記有機層、前記半透明反射層および前記第2の電極が順次積層されている請求項1に記載の発光素子。
- 前記第3の反射界面の外側が厚さ1μm以上の透明電極層、透明絶縁層、樹脂層、ガラス層または空気層によって形成されている請求項7に記載の発光素子。
- 基板上に前記第2の電極、前記半透明反射層、前記有機層および前記第1の電極が順次積層されている請求項1に記載の発光素子。
- 前記第3の反射界面の外側が厚さ1μm以上の透明電極層、透明絶縁層、樹脂層、ガラス層または空気層によって形成されている請求項9に記載の発光素子。
- 前記半透明反射層と前記第2の電極との間に、前記第1の電極から前記第2の電極に向かう方向に導電性の第1の透明層および前記第1の透明層の屈折率と異なる屈折率を有する導電性の第2の透明層を順次含み、前記第1の透明層と前記第2の透明層との界面により前記第2の界面が形成され、前記第2の透明層と前記第2の電極との界面により前記第3の界面が形成されている請求項1に記載の発光素子。
- 前記第1の反射界面、前記第2の反射界面および前記第3の反射界面の少なくとも一つが複数の反射界面に分割されている請求項1に記載の発光素子。
- 前記第1の発光層および前記第2の発光層のうちの、2色以上の互いに異なる色の光を発光する発光層の発光中心が同一とみなせない場合に、前記発光素子の干渉フィルタの分光透過率曲線のピークの平坦性を維持するための反射界面をさらに有する請求項1に記載の発光素子。
- 少なくとも一つの発光素子を有し、
前記発光素子が、
第1の電極と第2の電極との間に挟持された、可視光領域の単色または2色以上の互いに異なる色の光を発光する第1の発光層および第2の発光層を前記第1の電極から前記第2の電極に向かう方向の互いに離れた位置に順次含む有機層と、
前記第1の発光層および前記第2の発光層から発光された光を反射させ、前記第2の電極側から射出させるための、前記第1の電極側に設けられた第1の反射界面と、
前記第2の電極側に前記第1の電極から前記第2の電極に向かう方向の互いに離れた位置に順次設けられた第2の反射界面および第3の反射界面と、
前記有機層と前記第2の反射界面との間に設けられた導電性の半透明反射層とを有し、
前記第1の発光層の発光中心と前記半透明反射層との間の光学距離をL10、前記第2の発光層の発光中心と前記半透明反射層との間の光学距離をL20、前記第1の反射界面と前記第1の発光層の発光中心との間の光学距離をL11、前記第1の反射界面と前記第2の発光層の発光中心との間の光学距離をL21、前記第1の発光層の発光中心と前記第2の反射界面との間の光学距離をL12、前記第2の発光層の発光中心と前記第2の反射界面との間の光学距離をL22、前記第1の発光層の発光中心と前記第3の反射界面との間の光学距離をL13、前記第2の発光層の発光中心と前記第3の反射界面との間の光学距離をL23、前記第1の発光層の発光スペクトルの中心波長をλ1、前記第2の発光層の発光スペクトルの中心波長をλ2としたとき、L10、L20、L11、L21、L12、L22、L13およびL23が以下の式(1)〜(10)を全て満足し、かつ、式(11)および(12)のうちの少なくとも一方を満足する照明装置。
2L11/λ11+φ1/2π=0 (1)
2L21/λ21+φ1/2π=n(ただし、n≧1) (2)
λ1−150<λ11<λ1+80 (3)
λ2−30<λ21<λ2+80 (4)
2L10/λ10+φ0/2π=m0 +1/2 (5)
2L20/λ20+φ0/2π=n0 (6)
λ1−150<λ10<λ1+80 (7)
λ2−30<λ20<λ2+80 (8)
2L12/λ12+φ2/2π=m’かつ2L13/λ13+φ3/2π=m''(9)
2L22/λ22+φ2/2π=n’+1/2かつ2L23/λ23+φ3/2π=n''または2L22/λ22+φ2/2π=n’かつ2L23/λ23+φ3/2π=n''+1/2 (10)
λ10−30<λ12<λ10+80またはλ10−30<λ13<λ10+80
(11)
λ2−30<λ22<λ2+80またはλ2−30<λ23<λ2+80 (12)
ただし、m0 、m’、m''、n、n0 、n’およびn''は整数
λ1、λ2、λ10、λ11、λ12、λ13、λ21、λ22およびλ23の単位はnm
φ0:各波長の光が前記有機層と前記半透明反射層との界面で反射される際の位相変化
φ1:各波長の光が前記第1の反射界面で反射される際の位相変化
φ2:各波長の光が前記第2の反射界面で反射される際の位相変化
φ3:各波長の光が前記第3の反射界面で反射される際の位相変化 - 少なくとも一つの発光素子を有し、
前記発光素子が、
第1の電極と第2の電極との間に挟持された、可視光領域の単色または2色以上の互いに異なる色の光を発光する第1の発光層および第2の発光層を前記第1の電極から前記第2の電極に向かう方向の互いに離れた位置に順次含む有機層と、
前記第1の発光層および前記第2の発光層から発光された光を反射させ、前記第2の電極側から射出させるための、前記第1の電極側に設けられた第1の反射界面と、
前記第2の電極側に前記第1の電極から前記第2の電極に向かう方向の互いに離れた位置に順次設けられた第2の反射界面および第3の反射界面と、
前記有機層と前記第2の反射界面との間に設けられた導電性の半透明反射層とを有し、
前記第1の発光層の発光中心と前記半透明反射層との間の光学距離をL10、前記第2の発光層の発光中心と前記半透明反射層との間の光学距離をL20、前記第1の反射界面と前記第1の発光層の発光中心との間の光学距離をL11、前記第1の反射界面と前記第2の発光層の発光中心との間の光学距離をL21、前記第1の発光層の発光中心と前記第2の反射界面との間の光学距離をL12、前記第2の発光層の発光中心と前記第2の反射界面との間の光学距離をL22、前記第1の発光層の発光中心と前記第3の反射界面との間の光学距離をL13、前記第2の発光層の発光中心と前記第3の反射界面との間の光学距離をL23、前記第1の発光層の発光スペクトルの中心波長をλ1、前記第2の発光層の発光スペクトルの中心波長をλ2としたとき、L10、L20、L11、L21、L12、L22、L13およびL23が以下の式(1)〜(10)を全て満足し、かつ、式(11)および(12)のうちの少なくとも一方を満足する表示装置。
2L11/λ11+φ1/2π=0 (1)
2L21/λ21+φ1/2π=n(ただし、n≧1) (2)
λ1−150<λ11<λ1+80 (3)
λ2−30<λ21<λ2+80 (4)
2L10/λ10+φ0/2π=m0 +1/2 (5)
2L20/λ20+φ0/2π=n0 (6)
λ1−150<λ10<λ1+80 (7)
λ2−30<λ20<λ2+80 (8)
2L12/λ12+φ2/2π=m’かつ2L13/λ13+φ3/2π=m''(9)
2L22/λ22+φ2/2π=n’+1/2かつ2L23/λ23+φ3/2π=n''または2L22/λ22+φ2/2π=n’かつ2L23/λ23+φ3/2π=n''+1/2 (10)
λ10−30<λ12<λ10+80またはλ10−30<λ13<λ10+80
(11)
λ2−30<λ22<λ2+80またはλ2−30<λ23<λ2+80 (12)
ただし、m0 、m’、m''、n、n0 、n’およびn''は整数
λ1、λ2、λ10、λ11、λ12、λ13、λ21、λ22およびλ23の単位はnm
φ0:各波長の光が前記有機層と前記半透明反射層との界面で反射される際の位相変化
φ1:各波長の光が前記第1の反射界面で反射される際の位相変化
φ2:各波長の光が前記第2の反射界面で反射される際の位相変化
φ3:各波長の光が前記第3の反射界面で反射される際の位相変化 - 表示画素毎に対応した表示信号を前記発光素子に供給するための能動素子が設けられた駆動基板と、この駆動基板と対向して設けられた封止基板とを有し、前記発光素子が前記駆動基板と前記封止基板との間に配置されている請求項15に記載の表示装置。
- 前記駆動基板および前記封止基板のうちの前記発光素子の前記第2の電極側の基板に前記第2の電極側から射出される光を透過するカラーフィルタが設けられている請求項16に記載の表示装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012071027A JP2013206567A (ja) | 2012-03-27 | 2012-03-27 | 発光素子、照明装置および表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012071027A JP2013206567A (ja) | 2012-03-27 | 2012-03-27 | 発光素子、照明装置および表示装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013206567A true JP2013206567A (ja) | 2013-10-07 |
Family
ID=49525478
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012071027A Pending JP2013206567A (ja) | 2012-03-27 | 2012-03-27 | 発光素子、照明装置および表示装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2013206567A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019079624A (ja) * | 2017-10-20 | 2019-05-23 | 株式会社Joled | 発光装置 |
JP2020123589A (ja) * | 2020-04-22 | 2020-08-13 | 株式会社Joled | 発光装置、表示装置および照明装置 |
-
2012
- 2012-03-27 JP JP2012071027A patent/JP2013206567A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019079624A (ja) * | 2017-10-20 | 2019-05-23 | 株式会社Joled | 発光装置 |
JP2020123589A (ja) * | 2020-04-22 | 2020-08-13 | 株式会社Joled | 発光装置、表示装置および照明装置 |
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