JP2018078095A - 複数の有機ｅｌ素子を有する白色発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 干渉次数が異なる発光画素を有し、視野角特性が高い発光装置を提供する。
【解決手段】 本開示は、複数種類の発光画素を有し、前記発光画素は、それぞれ、反射電極、電極保護層、発光層を含む有機化合物層、光取出し電極、をこの順で有し、かつ共振器構造を有する発光装置であって、前記複数種類の発光画素のうち少なくとも一種類は、他の種類の発光画素よりも、干渉次数が大きい発光画素であり、前記干渉次数が大きい発光画素の電極保護層は、前記他の種類の発光画素の電極保護層よりも層厚が大きいことを特徴とする発光装置を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の有機ＥＬ素子を有する白色発光装置、画像形成装置、表示装置および撮像装置に関する。

有機ＥＬ素子は、一対の電極とその間に配置されている有機化合物層とを有する素子である。一対の電極は金属反射層を有する反射電極、透明電極である構成が知られている。近年、低電圧で駆動する有機ＥＬ素子が注目を集めている。この有機ＥＬ素子は、面発光特性、軽量、視認性といった優れた特徴を活かし薄型ディスプレイや照明器具、ヘッドマウントディスプレイ、また電子写真方式プリンタのプリントヘッド用光源など発光装置としての実用化が進みつつある。

特に有機ＥＬ表示装置の高精細化の要求は高まりつつあり、白色有機ＥＬ素子とカラーフィルタを使った方式（以後、白＋ＣＦ方式）が知られている。白＋ＣＦ方式は、有機化合物層を基板全面に蒸着して製造するので、高精細メタルマスクを用いる方式に比べて、歩留まりが高い。また、画素サイズおよび画素間のピッチが有機化合物層の蒸着精度の制限を受けないため、高精細化が比較的容易である。

一方、白＋ＣＦ方式は、色ごとに最適な取出し構造とすることができないので光取出し効率が低いこと、カラーフィルタの吸収に起因した輝度率が低下する。そのため、消費電力を低減できる高効率な白色有機ＥＬ素子の実現が望まれている。

特許文献１には、製造工程の煩雑化を抑制しつつ、低消費電力かつ高色純度の白＋ＣＦ方式の発光装置が記載されている。より具体的には、青色発光画素にのみ、透明電極層の上に、補強用導電膜が形成されることで、各色の干渉構造を適切に設計することが記載されている。

一方、特許文献２には、有機発光素子の第１電極を被覆層で覆うことで、第１電極の腐食や表面酸化膜の形成を抑制することが記載されている。尚、絶縁膜から露出している被覆層、すなわち、発光領域部分の被覆層は、除去されることが記載されている。第１電極の反射率低下を抑制するためである。

特開２０１２−２５２８６３号公報 特開２００９−２２４１１８号公報

特許文献１に記載の発光装置は、青色発光画素の干渉を強めることで、消費電力を低減している。しかし、青色発光画素の干渉次数が、赤色及び緑色発光画素の次数と異なるため、白色を表示する場合の視野角特性が低い発光装置であった。

特許文献２に記載の発光装置は、第１電極の腐食、表面酸化を抑制するために被覆層を有する発光装置である。しかし、発光領域における被覆層は第１電極の反射率低下の抑制のために除去されており、被覆層が白色発光の視野角特性の改善に用いられることは記載も示唆もされていなかった。

本発明は、干渉次数の異なる発光素子を備えた表示装置であって、視野角特性が高く、かつ消費電力が抑制された発光装置を提供することを目的とする。

本開示は、複数種類の発光画素を有し、前記発光画素は、それぞれ、反射電極、電極保護層、発光層を含む有機化合物層、光取出し電極、をこの順で有し、かつ共振器構造を有する発光装置であって、前記複数種類の発光画素のうち少なくとも一種類は、他の種類の発光画素よりも、干渉次数が大きい発光画素であり、前記干渉次数が大きい発光画素の電極保護層は、前記他の種類の発光画素の電極保護層よりも層厚が大きいことを特徴とする発光装置を提供する。

本発明によれば、干渉次数の異なる発光素子を備えた表示装置であって、視野角特性が高く、かつ消費電力が抑制された発光装置を提供できる。

実施形態に係る有機発光装置の一例を示す断面模式図である。 実施形態に用いた赤色を発光する発光ドーパント、緑色を発光する発光ドーパント、青色を発光する発光ドーパントのＰＬスペクトルである。 本実施形態に用いたカラーフィルタ７Ｒ、７Ｇ、７Ｂの透過率と波長の関係である。 実施例の有機発光装置及び比較例の有機発光装置の消費電力及び視野角特性（δｕ’ｖ’）の関係である。 実施例Ｄ１１０、Ｄ１１１、Ｄ１１２の消費電力と視野角特性δｕ’ｖ’との関係である。

本発明の一態様は、複数種類の有機発光素子を有し、複数の発光画素のうち少なくとも一種類は干渉次数が異なる有機発光素子を備えた発光装置である。この発光装置は、干渉次数が高い有機発光素子が他の有機発光素子よりも厚い電極保護層を有するので、干渉次数が異なる有機発光素子を備えていながら視野角特性が高い発光装置である。尚、干渉次数が高いとは、共振器構造を有する有機発光素子において、強め合わせの次数が大きいことを表す。

電極保護層は、可視光吸収率が有機化合物層よりも高いことが好ましい。

また、干渉次数が高い有機発光素子は、他の有機発光素子よりも、電極保護層の層厚が５ｎｍ以上大きいことが好ましい。視野角特性をより改善することができる。

発光装置は、青色発光画素、緑色発光画素、赤色発光画素を有し、それぞれに共振構造を有してよい。有機発光装置の消費電力を低減するために、青色発光画素の光学距離が青色発光材料の発光波長の３／４であり、緑色発光画素及び赤色発光画素の光学距離が発光材料の発光波長の１／４である。

青色発光画素は他の発光画素と異なる光学距離とするために光学調整層を設けてよい。これにより、青色発光画素の電極間の光学距離は、緑色発光画素、赤色発光画素の電極間の光学距離よりも大きい構成とすることができる。光学調整層を有する発光画素は青色発光画素のみであってよい。青発光画素に光学調整層を設けることで、光学調整層以外の有機層を共通層とすることができる。共通層とは、例えば赤発光画素と緑発光画素のいずれにも存在し、連続で形成されている層を指す。共通層は、連続層ということもできる。

光学調整を設けずに、異なる干渉次数としてもよい。その場合は、有機化合物層のうちのいずれかの層が他の画素と異なる厚さになる。

青色発光画素の電極間の光学距離が３／４λであるため、青色発光画素は、緑色発光画素及び赤色発光画素に比べて、視野角特性が小さくなりやすい。

電極保護層の層厚が大きいことで、電極保護層の層厚が小さい場合に比べて、反射電極からの反射光の強度を小さくできる。その結果、視野角が変化した場合の各色の変化バランスに寄与し、白色の視野角特性が良好となる。本明細書において、視野角特性とは発光装置の正面を視野角０度とし、視野角が大きい場合に発光色に起こる変化の特性を指す。視野角特性が良好であるとは、視野角が大きくなっても色ずれなどの変化が小さいことを指す。

電極保護層の層厚が各色同じ場合は、白色発光時には青色発光だけが他色とは異なる視野角に対する変化を示す。その結果、白色発光時の視野角特性が低い有機発光装置となる。

これに加えて、本発明に係る有機発光装置は、共振構造を有するため、光取出し効率が高いので、消費電力が低減されている。

本発明に係る有機発光装置は、共振構造と、青色発光画素における層厚が他よりも小さい電極保護層と、を有するので、白色発光における視野角特性と消費電力の低減とを両立する有機発光装置である。

以下、本発明の有機ＥＬ素子について、実施形態を挙げて説明する。図１は、本発明に係る有機発光装置の一例を表す断面模式図である。

図１の有機発光装置は、基板１上に、青色発光画素１０Ｂ、緑色発光画素１０Ｇ、赤色発光画素１０Ｒを有している。ＲＧＢはそれぞれの発光色を示している。以後ＲＧＢは発光色に対応する。それぞれの発光画素は、光反射性電極２、有機化合物層４、光取出し電極５、封止層６、カラーフィルタ７を順に有している。

光反射電極２Ｂは、金属電極２１と電極保護層２２Ｂを有している。他の色を発光する画素も同様である。

金属電極２１は発光波長での反射率が８０％以上の金属材料が望ましい。具体的には、ＡｌやＡｇなどの金属やそれらにＳｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｎｄなどを添加した合金が挙げられる。尚、ここでの発光波長とは、発光層から発光されるスペクトル範囲を指す。

電極保護層２２は、正孔注入性が高い材料で構成されることが好ましい。具体的には、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ａｕ、の金属やその合金が挙げられる。電極保護層はスパッタリングなどの方法で作製できる。電極保護層を形成する場合、金属電極がＡｌなど表面酸化膜を形成しやすい金属であっても、表面酸化膜の形成を抑制し、高電圧化を抑制することができる。

青色発光画素は、光学調整層３を有している。光学調整層は、発光層の光に対して透過率が高く且つ吸収が小さい材料で構成される。特に青色領域の光に対する透過率が高く、吸収が小さい材料であることが好ましい。光学調整層は、例えば、絶縁層、透明導電層を有してよく、これらの積層構造でもよい。絶縁層はＳｉＯ_２、ＳｉＯＮ等が挙げられ、透明電極層はＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯ、ＩＧＺＯなどが挙げられる。光学調整層は、青色発光画素のみに設けられてよい。

有機化合物層４は、例えば、正孔輸送層４１、発光層４２、電子輸送層４３を有してよい。正孔輸送層、電子輸送層は、単層であっても複数層であってよい。発光層４２は、白色を発光する発光層である。発光層は１つの層で構成されてもよいし、複数層で形成されていてもよい。複数層で形成される場合は、複数の発光層が互いに接していてもよいし、層の間に他の層を介してもよい。

発光層が複数の発光層である場合、２つの発光層であっても、３つの発光層であっても、それ以上であってもよい。

２つの発光層を有する場合は、第一発光層は青色発光材料を有する発光層、第二発光層は緑色発光材料及び赤色発光材料を有する発光層であってよい。第一発光層は第二発光層よりも光反射電極側に配置されていることが好ましい。第一発光層と第二発光層との間に中間層を有してもよい。

３つの発光層を有する場合、赤色発光材料を有する発光層、青色発光材料を有する発光層、緑色発光材料を有する発光層を有してよい。光反射電極側から、赤色発光材料を有する発光層、青色発光材料を有する発光層、緑色発光材料を有する発光層の順で配置されていることが好ましい。赤色発光材料を有する発光層と青色発光材料を有する発光層との間に中間層を有してもよい。

有機化合物層の各層は、１種類の化合物で構成されてもよいし、複数種類の化合物で構成されてもよい。具体的には、発光層がホストとゲストとを有していてもよい。ホストは発光層内で最も重量比の大きい化合物であり、ゲストは主たる発光を担う化合物である。

ホストは、公知の有機化合物を用いることができる。例えば、ナフタレン誘導体、クリセン誘導体、アントラセン誘導体、ピレン誘導体、フルオレン誘導体、フルオランテン誘導体、金属錯体、トリフェニレン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、ジベンゾフラン誘導体等が挙げられる。これら誘導体単独からなる有機化合物であっても、これら誘導体を複数組み合わせた有機化合物であってもよい。中でも、ナフタレンとピレンとを有する有機化合物、フルオレンとピレンとを有する有機化合物、クリセンとトリフェニレンとを有する有機化合物が好ましい。

ゲストは、フルオレン誘導体、アントラセン誘導体、クリセン誘導体、ピレン誘導体、フルオランテン誘導体、金属錯体が好ましい。中でも、９位及び１０位にアリールアミンを有するアントラセン誘導体、アリールアミンを有するクリセン誘導体、フルオランテン誘導体、金属錯体が好ましい。金属錯体は、イリジウム錯体が好ましく用いられ、フェニルイソキノリンを配位子に有することが好ましい。

有機化合物層のうち正孔輸送層は、公知の正孔輸送材料を有してよい。例えば、ナフタレン誘導体、フェナンスレン誘導体、クリセン誘導体、ピレン誘導体、フルオレン誘導体、フルオランテン誘導体、金属錯体、トリフェニレン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、アリールアミン誘導体等が挙げられる。これら誘導体単独からなる有機化合物であっても、これら誘導体を複数組み合わせた有機化合物であってもよい。またそれぞれの間に窒素原子を有してもよい。中でも、ビフェニル基を有するアリールアミンが好ましい。ビフェニル基の一部が環を形成して、カルバゾリル基となってもよい。

正孔輸送層の層厚は、発光層と反射電極との間の光学距離に影響する。青色発光画素において発光層と光反射電極との間の光学距離は、２８５ｎｍ以上が好ましい。また、２８５ｎｍ以上３５０ｎｍ以下であってよい。光学距離は物理距離と屈折率との積で求められ、屈折率は４５０ｎｍの光の屈折率とする。

発光層と光反射電極との間の光学距離を上記の距離とすることで、視野角特性をさらに改善することができる。

有機化合物層のうち電子輸送層は、公知の電子輸送材料を有してよい。ナフタレン誘導体、フェナンスレン誘導体、クリセン誘導体、ピレン誘導体、フルオレン誘導体、フルオランテン誘導体、金属錯体、トリフェニレン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、カルバゾール誘導体等が挙げられる。これら誘導体単独からなる有機化合物であっても、これら誘導体を複数組み合わせた有機化合物であってもよい。中でも、ナフタレンとクリセンとを有する有機化合物、カルバゾリル基と窒素原子を有する複素環とを有する有機化合物が好ましい。当該窒素原子を有する複素環は、ピリジン、ジアジン、トリアジンが好ましく、ジアジンが特に好ましい。

電子輸送層の層厚は、発光層と光透過電極との間の光学距離に影響する。発光層から光透過電極との間の光学距離は、７５ｎｍ以下が好ましい。４０ｎｍ以上７５ｎｍ以下であってよい。光学距離は物理距離と屈折率との積で求められ、屈折率は４５０ｎｍの光の屈折率とする。

発光層と光透過電極との間の光学距離を上記の距離とすることで、視野角特性をさらに改善することができる。

光取出し電極５は、その表面に到達した光の一部を透過するとともに他の一部を反射する性質（すなわち半透過反射性）を持った半透過反射層として機能する。光取出し電極は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、これらを含んだ合金から形成されてよい。具体的にはマグネシウムや銀などの単体金属、マグネシウムや銀を主成分とする合金が挙げられる。

封止層６は、有機発光装置を水分などから保護する層である。封止層は単層であっても複数層で構成されてもよい。封止層は、例えば、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、Ａｌ_２Ｏ_３等で構成されてよい。封止層は、蒸着法、スパッタリング法、原子層堆積法等で形成されてよい。

カラーフィルタ７は、発光のうち任意の波長以外をカットするフィルタである。カラーフィルタは公知の方法で形成することができる。各発光画素の発光色に対応したカラーフィルタを備えてよい。

本発明に係る有機発光装置の各画素の電極間の光学距離は、強め合わせの干渉構造となっている。強め合わせの干渉構造は、共振構造ということもできる。

発光素子において、特に正面方向の輝度が高くなるように各有機化合物層の膜厚を設定することで、光学干渉により発光色が制御され、より高効率に正面方向に光が放射される。波長λの光に対して設計した場合、発光層の発光位置から光反射材料の反射面までの距離ｄ_０をｄ_０＝ｉλ／４ｎ_０（ｉ＝１，３，５，・・・）に調整することで強め合わせの干渉とすることができる。

その結果、波長λの光の放射分布に正面方向の成分が多くなり、正面輝度が向上する。尚、ｎ_０は、発光位置から反射面までの層の波長λにおける有効屈折率である。

発光位置から光反射電極の反射面までの間の光学距離Ｌｒは、反射面での波長λの光が反射する際の位相シフト量の和をφｒ［ｒａｄ］とすると、以下の式（１）で示される。尚、光学距離Ｌは、有機化合物層の各層の屈折率ｎ_ｊと各層の厚さｄ_ｊの積の総和である。つまり、Ｌは、Σｎ_ｊ×ｄ_ｊと表せ、またｎ_０×ｄ_０とも表せられる。尚、φは負の値である。
Ｌｒ＝（２ｍ−（φｒ／π））×（λ／４） （１）
上記式（１）中、ｍは０以上の整数である。尚、φ＝−πでｍ＝０ではＬ＝λ／４、ｍ＝１ではＬ＝３λ／４となる。以後、上記式のｍ＝０の条件をλ／４の干渉条件と、上記式のｍ＝１の条件を３λ／４干渉条件と記載する。

発光位置から光取出し電極の反射面までの間の光学距離Ｌｓは、射面での波長λの光が反射する際の位相シフトの和をφｓ［ｒａｄ］とすると、以下の式（２）で示される。下記式（２）中、ｍ’は０以上の整数である。
Ｌｓ＝（２ｍ’−（φｓ／π））×（λ／４）＝−（φｓ／π）×（λ／４） （２）

よって、全層干渉Ｌは、下記式（３）の通りである。
Ｌ＝（Ｌｒ＋Ｌｓ）＝（２ｍ−（φ／π））×（λ／４） （３）
ここで、φは波長λの光が該光反射電極と該光取出し電極で反射する際の位相シフトの和（φｒ＋φｓ）である。

この時、実際の有機ＥＬ素子では、正面の取り出し効率とトレードオフの関係にある視野角特性等を考慮すると、上記式と厳密に一致させなくてもよい。具体的には、Ｌが式（３）を満たす値から±λ／８の値の範囲内の誤差があってもよい。

よって、本発明に係る有機発光装置において、下記式（４）を満たすことが好ましい。さらに好ましくは、Ｌが式（３）を満たす値から±λ／１６の値の範囲内であればよく、下記式（４）を満たすことが好ましい。
（λ／８）×（４ｍ−（２φ／π）−１）＜Ｌ＜（λ／８）×（４ｍ−（２φ／π）＋１） （４）
（λ／１６）×（８ｍ−（４φ／π）−１）＜Ｌ＜（λ／１６）×（８ｍ−（４φ／π）＋１） （４’）

有機発光装置において、高い色再現特性を有し、且つ発光効率のよい白色光を放射するためには、青色を発光する発光層から光反射電極２０Ｂを３λ／４の干渉条件とし、緑色を発光する発光層から光反射電極２０Ｇをλ／４の干渉条件とすることが好ましい。

青色発光画素における全層干渉条件は、青色発光材料が発するピーク波長をλ_ｂとし、光反射性電極のおける波長λ_ｂの光が、反射する際の位相シフトをφ_ｂとした場合、光学距離Ｌ_ｂは、下記式（５）、さらには下記式（５’）を満たすことが好ましい。
（λ_ｂ／８）×（３−（２φ_ｂ／π））＜Ｌ_ｂ＜（λ_ｂ／８）×（５−（２φ_ｂ／π）） （５）
（λ_ｂ／１６）×（７−（４φ_ｂ／π））＜Ｌ_ｂ＜（λ_ｂ／１６）×（９−（４φ_ｂ／π）） （５’）
式（５）は、Ｌ_ｂが３λ_ｂ／４±λ_ｂ／８であることをおおよそ表している。式（５’）は、Ｌ_ｂが３λ_ｂ／４±λ_ｂ／１６であることをおおよそ表している。したがって、Ｌ_ｂは３λ_ｂ／４±λ_ｂ／８であってよい。またＬ_ｂは３λ_ｂ／４±λ_ｂ／１６であってよい。

また、緑色及び赤色画素における全層干渉条件は、緑色発光材料が発するピーク波長をλ_ｇとし、光反射性電極での波長λ_ｇの光が反射する際の位相シフトをφ_ｇとした場合、光学距離Ｌ_ｇは、下記式（６）さらには下記式（６’）を満たすことが好ましい。
（λ_ｇ／８）×（−１−（２φ_ｇ／π））＜Ｌ_ｇ＜（λ_ｇ／８）×（１−（２φ_ｇ／π）） （６）
（λ_ｇ／１６）×（−１−（４φ_ｇ／π））＜Ｌ_ｇ＜（λ_ｇ／１６）×（１−（４φ_ｇ／π）） （６’）
式（６）は、Ｌ_ｇがλ_ｇ／４±λ_ｇ／８であることをおおよそ表している。式（６’）は、Ｌ_ｇがλ_ｇ／４±λ_ｇ／１６であることをおおよそ表している。したがって、Ｌ_ｇは、λ_ｇ／４±λ_ｇ／８であってよい。またＬ_ｇは、λ_ｇ／４±λ_ｇ／１６であってよい。

一方、緑色発光画素及び赤色発光画素の全層干渉条件は、赤色発光材料が発するピーク波長に基づいて、構成されてもよい。具体的には、下記式（７）および式（７’）であってよい。
（λ_ｒ／８）×（−１−（２φ_ｒ／π））＜Ｌ_ｒ＜（λ_ｒ／８）×（１−（２φ_ｒ／π）） （７）
（λ_ｒ／１６）×（−１−（４φ_ｒ／π））＜Ｌ_ｒ＜（λ_ｒ／１６）×（１−（４φ_ｒ／π）） （７’）
λ_ｒは、赤色発光材料が発するピーク波長であり、φ_ｒは波長λ_ｒの光が光反射電極で反射する場合の位相シフトの和である。

発光層をそれぞれ第一発光層、第二発光層と表す場合には、第一発光層の発光のピーク波長をλ_１、第二発光層の発光のピーク波長をλ_２とする表すことができる。そして第一発光層は、反射電極との光学距離が３λ_１／４±λ_１／８であり、前記第二発光層は、反射電極との距離がλ_２／４±λ_２／８である。

青色発光画素を３λ／４条件とし、緑色発光画素及び赤色発光画素をλ／４とすることで、消費電力が低減された有機発光装置となる。

発光装置は、赤色発光画素、緑色発光画素、青色発光画素を有し、これらの素子がデルタ配列、ベイヤー配列、ストライプ配列されていてよい。

また、発光色ごとに発光面積を異ならせてもよく、青色発光画素の発光面積が他の画素の発光面積よりも大きいことが好ましい。

青色を発する発光層は、蛍光発光化合物を有し、緑色、赤色を発する発光層は、燐光発光化合物を有することが好ましい。

本実施形態に係る発光装置は、照明装置、表示装置、露光装置に用いられてよい。照明装置に用いた場合、視野角特性が高く、演色性が高い照明装置が提供できる。

表示装置は、発光装置に画像情報を送る通信部を有してよい。また、表示部に重ねて位置指定手段を有してよい。位置指定手段は、抵抗膜方式、静電容量方式、赤外線方式のいずれであってもよい。また表示装置は、ヘッドマウントディスプレイに用いられてもよい。

＜解析の計算条件＞
本実施形態では、シミュレーションを用いて本発明の効果を説明する。図２は、本実施形態に用いた赤色を発光する発光ドーパント（ＲＤ）、緑色を発光する発光ドーパント（ＧＤ）、青色を発光する発光ドーパント（ＢＤ）のＰＬスペクトルである。ＰＬスペクトルは最大ピーク値で規格化している。赤色を発光する発光ドーパントをＲＤ、緑色を発光する発光ドーパントをＧＤ、青色を発光する発光ドーパントをＢＤと記す。

図３は、本実施形態に用いたカラーフィルタ７Ｒ、７Ｇ、７Ｂの透過率と波長の関係である。ＰＬスペクトル及びカラーフィルタは、例示されたスペクトルを有する材料に限定されず、色域（ｇａｍｕｔ）などの表示装置特性を最適化できる組み合わせを用いればよい。

本実施形態では、半透過電極及び各電荷輸送層の膜厚とＢＤ、ＧＤ及びＲＤのエキシトン生成割合γ_ｂ、γ_ｇ及びγ_ｒを変数として多目的最適化計算を行った。表１に各電荷輸送層膜厚とＧＤのエキシトン生成割合γの下限値と上限値を示す。以下の解析において、特に言及しない限り、発光層は第一発光層と第二発光層とを有し、第一発光層及び第二発光層の膜厚はそれぞれ１０ｎｍである。一方の発光層はＢＤのみ、他方の発光層はＧＤとＲＤの混合ドープ（以後、ＧＤ＋ＲＤと記載）である。

キャリアバランスを１とし、エキシトン生成割合の和が１（γ_ｂ＋γ_ｇ＋γ_ｒ＝１）となるよう各γを調整した。また、ＢＤとＧＤとＲＤのバルクでの発光収率をすべて０．８２と仮定した。ここでバルクでの発光収率は、光学干渉が存在しない場合における発光ドーパントの発光収率である。光学シミュレーションは、ＣＰＳ法を用いた。ＣＰＳ法は、ＯＬＥＤの分野で広く知られた手法である。

多目的最適化アルゴリズムはＮＥＳＡ＋で行い、消費電力と視野角特性が最小になるように最適化計算を行った。また、各実験の成功条件を表１に示した。値は正面方向の発光特性を示している。また、視野角特性（δｕ’ｖ’）は、基板法線方向から３０°の角度での色度変化の最大値である。解析結果にて示す消費電力と視野角特性の関係図は、成功した実験値で構成されるパレート最適解である。

表２には、本解析での消費電力算出の前提となる、表示装置仕様を示した。画素の開口率を５０％とし、副画素の開口率をＲ、Ｇ、Ｂとも一律の１６．７％とした。本解析では、表１に示した仕様の表示装置が色温度６５００Ｋの白色光（ＣＩＥ（ｘ、ｙ）＝（０．３１３、０．３２９））で且つ輝度５００ｃｄ／ｃｍ^２を放射するのに必要な電力を計算した。具体的には、Ｗの色度及び発光効率を求め、Ｒ、Ｇ、Ｂの必要電流を算出した。本解析では駆動電圧を１０．０Ｖと仮定して、必要電流値から消費電力の計算を行った。

＜解析結果＞
表３に本発明の実施例Ｄ１１０と、比較例Ｄ１００，Ｄ１０１をそれぞれ示した。実施例の発光装置は、青色発光画素の電極保護層の層厚が、他の発光画素における電極保護層の層厚よりも大きい。一方、比較例では、青色発光画素の電極保護層の層厚が、他の発光画素における電極保護層の層厚以下となっている。

実施例及び比較例において、青色発光画素の光学調整層は、基板側からＳｉＯ_２、ＩＺＯの順に構成した。ＩＺＯの膜厚は４０ｎｍと固定し、ＳｉＯ_２の膜厚を４５から９０の範囲とした。発光層は、基板側から順に第一発光層、第二発光層を積層した構成であり、それぞれの膜厚は１０ｎｍと固定した。

図４は、実施例の有機発光装置及び比較例の有機発光装置の消費電力及び視野角特性（δｕ’ｖ’）の関係である。縦軸は消費電力を表し、横軸は視野角特性を表す。視野角特性は値が小さいほど視野角特性が良好であることを示す。

また実施例、比較例の双方において、視野角特性と消費電力の低減とはトレードオフの関係にある。

実施例である素子Ｄ１１０は、δｕ’ｖ’値が小さくなっても、すなわち視野角特性が良好な領域であっても、消費電力の増加が抑えられている。具体的には、δｕ’ｖ’が０．００６で約２５０ｍＷとなり、比較例に比べて、消費電力が約２０％低減されている。

表４には、青色発光画素の電極保護層の層厚と緑色発光画素及び赤色発光画素の電極保護層の層厚とがそれぞれの特定の値である場合の視野角特性δｕ’ｖ’の関係を示した。

表４における有機発光装置の構成は、発光層は表３と同様に、第一発光層をＢＤ、第二発光層をＧＤ＋ＲＤとし、膜厚をそれぞれ１０ｎｍとした。その他の膜厚及びエキシトン生成割合は表１の範囲で計算を行った。青色発光画素に設けられる光学調整層はＩＺＯのみとし、その膜厚を６５〜９５ｎｍの範囲で最適化を行った。

表４は、青色発光画素の電極保護層の層厚と、緑色および赤色発光画素の電極保護層の層厚と、の関係における視野角特性を示した。

表４の値は、上記構成及び変数範囲で多目的最適化計算を行った結果で、同一消費電力（２００±１ｍＷ）における、色ずれδｕ’ｖ’値である。

表４では、青色発光画素の電極保護層の層厚が大きくなるほどδｕ’ｖ’値が小さくなる、すなわち視野角特性が低くなる。緑色発光画素及び赤色発光画素の電極保護層の層厚が小さくなるほどδｕ’ｖ’値が小さくなる。

δｕ’ｖ’値が０．００７以下となることで視野角特性は高い。そのためには、青色発光画素の電極保護層の層厚は５ｎｍ以上であることが好ましい。

本発明において、有機発光装置は、青色発光画素が３λ／４条件の干渉、緑色発光画素及び赤色発光画素がλ／４条件の干渉である。干渉次数が大きいほど広角側での輝度低下が大きくなるため、緑色発光画素及び赤色発光画素に比べて青色発光画素の輝度低下が顕著となる。つまり、本構成における白表示時の色ずれ（δｕ’ｖ’値）は、青色発光画素の輝度低下に起因している。青色発光画素の電極保護層の層厚が小さいほど、反射電極からの反射光の強度は大きくなり、干渉の強度が強くなる。その結果、正面方向の輝度は増加するが、視野角特性は悪くなる。

３λ／４条件の青色発光画素においては、電極保護層の層厚を大きくすることが好ましく、λ／４条件の緑色発光画素及び赤色発光画素においては、電極保護層の層厚を小さくすることが好ましい。

この構成により、強め合わせの干渉により消費電力の低減を行った場合であっても、視野角特性を良好とすることができる。

図５は、実施例Ｄ１１０、Ｄ１１１、Ｄ１１２の消費電力と視野角特性δｕ’ｖ’との関係である。実施例Ｄ１１０乃至Ｄ１１２は、表５の構成とした。

Ｄ１１０とＤ１１１とは第一発光層と第二発光層との積層順が異なっている以外は、同じ構成である。

実施例Ｄ１１２は、基板側から第一発光層、第二発光層、第三発光層をこの順で有し、第一発光層はＲＤを有し、第二発光層はＢＤを有し、第三発光層はＧＤを有する。実施例Ｄ１１２においては、第一発光層と第二発光層との間に中間層を配置している。中間層の層厚は４―１０ｎｍの範囲で最適化を行った。

図５における実施例Ｄ１１０乃至Ｄ１１２から、発光層の積層構成の差異により、消費電力と視野角特性とにおける曲線が変化することがわかる。

Ｄ１１０とＤ１１１とを視野角特性が良好である領域ｕ’ｖ’０．００５６において比較する。ｕ’ｖ’０．００５６においては、素子Ｄ１１０と素子Ｄ１１１の消費電力はそれぞれ約２７５ｍＷ、２１０ｍＷであり、その差は約２５％である。Ｄ１１１は、視野角特性が良好かつ消費電力が小さい。一方、視野角特性が悪い領域（δｕ’ｖ’が０．０１５〜０．０１）では、素子Ｄ１１０と素子Ｄ１１１の消費電力はそれぞれ、約２００ｍＷ、１９０ｍＷであり、これらの差は約５％程度である。

Ｄ１１１は、視野角特性が良好な領域において、消費電力が小さいので、消費電力の低減と視野角特性の両立に好ましい構成である。したがって、光反射電極側からＧＤ＋ＲＤの発光層、ＢＤの発光層の順に積層する構成が好ましい。

本発明に係る有機発光装置は、表示装置や画像表示装置に用いられてよい。表示装置または画像表示装置は、本発明の有機発光装置と、この有機発光装置に接続されている能動素子とを有してよい。能動素子は、具体的にはトランジスタ、ＭＩＭ素子が挙げられる。能動素子は、有機発光装置の発光のタイミングを制御するスイッチング素子であっても、有機発光装置の輝度を制御する増幅素子であってもよい。

本発明に係る有機発光装置は、照明装置に用いられてもよい。照明装置は、有機発光装置と有機発光装置に接続されているコンバーター回路等の電流変換回路とを有してよい。また、照明装置は、筐体と有機発光装置とを有してもよい。筐体は放熱部を有してもよい。放熱部は筐体の熱を外部へ放出する。放熱部は、金属板であっても、比熱の高い流体であってもよい。

以上説明した通り、本発明に係る有機発光装置によれば、白色発光における視野角特性と消費電力の低減とを両立する有機発光装置を提供できる。

１ 基板
２ 光反射電極
２１ 金属電極
２２ 電極保護層
３ 光学調整層
４ 有機化合物層
５ 光取出し電極
６ 封止層
７ カラーフィルタ
１０ 発光画素

Claims (18)

1. 複数種類の発光画素を有し、前記発光画素は、それぞれ、反射電極、電極保護層、発光層を含む有機化合物層、光取出し電極、をこの順で有し、かつ共振器構造を有する発光装置であって、
   前記複数種類の発光画素のうち少なくとも一種類は、他の種類の発光画素よりも、干渉次数が大きい発光画素であり、
   前記干渉次数が大きい発光画素の電極保護層は、前記他の種類の発光画素の電極保護層よりも層厚が大きいことを特徴とする発光装置。
2. 前記電極保護層の可視光吸収率が、前記有機化合物層の可視光吸収率よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 前記干渉次数が大きい発光画素が有する前記電極保護層の層厚は、５ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
4. 前記干渉次数が大きい発光画素が有する前記電極保護層の層厚は、前記他の種類の発光画素が有する電極保護層の層厚よりも、５ｎｍ以上大きいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発光装置。
5. 前記電極保護層は、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ａｕを有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発光装置。
6. 前記干渉次数が大きい発光画素が、青色発光画素であり、前記他の種類の発光画素が、緑色発光画素および赤色発光画素であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の発光装置。
7. 前記青色発光画素は、前記電極保護層と前記有機化合物層との間に光学調整層を有することを特徴とする請求項６に記載の発光装置。
8. 前記複数種類の発光画素は、それぞれ、カラーフィルタを有し、
   前記有機化合物層は、青色発光材料を有する第一発光層と第二発光層とを有し、前記第一発光層と前記第二発光層とで白色を発光する層であり、
   前記第一発光層と反射電極との光学距離が下記式（１）を満たし、前記第二発光層と反射電極との光学距離が下記式（２）を満たすことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の発光装置。
   （λ_ｂ／８）×（３−（２φ_ｂ／π））＜Ｌ_ｂ＜（λ_ｂ／８）×（５−（２φ_ｂ／π）） （１）
   式（１）において、λ_ｂは前記第一発光層の発光のピーク波長である。φ_ｂ（＜０）［ｒａｄ］は波長λ_ｂの光の前記反射電極における位相シフト量である。
   （λ_ｇ／８）×（−１−（２φ_ｇ／π））＜Ｌ_ｇ＜（λ_ｇ／８）×（１−（２φ_ｇ／π）） （２）
   式（２）において、λ_ｇは前記第二発光層の発光のピーク波長である。φ_ｇ（＜０）［ｒａｄ］は前記波長λ_ｇの光の前記反射電極における位相シフト量である。
9. 前記複数種類の発光画素は、それぞれ、カラーフィルタを有し、
   前記有機化合物層は、青色発光材料を有する第一発光層と第二発光層とを有し、前記第一発光層と前記第二発光層とで白色を発光する層であり、
   前記第一発光層の発光のピーク波長をλ_１、前記第二発光層の発光のピーク波長をλ_２とする場合、
   前記第一発光層は、反射電極との光学距離が３λ_１／４±λ_１／８であり、前記第二発光層は、反射電極との距離がλ_２／４±λ_２／８であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の発光装置。
10. 前記光学距離は、前記第一発光層または前記第二発光層の前記反射電極側の面と、前記反射電極の反射面との距離であることを特徴とする請求項８または９に記載の発光装置。
11. 前記第一発光層と、前記第二発光層との間に配置されている中間層をさらに有することを特徴とする請求項８に記載の発光装置。
12. 前記青色発光画素は、前記反射電極と前記光取出し電極との光学距離が、下記式（１）を満たし、前記緑色発光画素は、前記反射電極と前記光取出し電極との光学距離が、下記式（２）を満たすことを特徴とする請求項６に記載の発光装置。
    （λ_ｂ／８）×（３−（２φ_ｂ／π））＜Ｌ_ｂ＜（λ_ｂ／８）×（５−（２φ_ｂ／π）） （１）
    式（１）において、λ_ｂは前記青色発光画素の発光層の発光のピーク波長である。φ_ｂ（＜０）［ｒａｄ］は前記λ_ｂの光の前記光反射電極及び前記光取出し電極における位相シフト量の和である。
    （λ_ｇ／８）×（−１−（２φ_ｇ／π））＜Ｌ_ｇ＜（λ_ｇ／８）×（１−（２φ_ｇ／π）） （２）
    式（２）において、λ_ｇは前記緑色発光画素の発光層の発光のピーク波長である。φ_ｇ（＜０）［ｒａｄ］は前記λ_ｇの光の前記光反射電極及び前記光取出し電極における位相シフト量の和である。
13. 前記青色発光画素の発光層の発光波長をλ_ｂ、前記緑色発光画素の発光層の発光波長をλ_ｇとする場合、
    前記青色発光画素は、前記反射電極と前記光取出し電極との光学距離が、３λ_ｂ／４±λ_ｂ／８であり、前記第二発光層は、反射電極との距離がλ_ｇ／４±λ_ｇ／８であることを特徴とする請求項６に記載の発光装置。
14. 前記青色発光画素、前記緑色発光画素及び前記赤色発光画素が、デルタ配列で配置されていることを特徴とする請求項６に記載の発光装置。
15. 前記青色発光画素の発光面積が、前記緑色発光画素の発光面積よりも大きいことを特徴とする請求項６に記載の発光装置。
16. 請求項１乃至１５の発光装置と、前記発光装置に画像情報を送る通信部と、を有することを特徴とする表示装置。
17. 請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の発光装置と、前記発光装置に接続されている能動素子とを有することを特徴とする表示装置。
18. 請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の発光装置と、前記発光装置に接続されている電流変換回路とを有することを特徴とする照明装置。

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