JP4880093B2

JP4880093B2 - 発光素子及び表示装置

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Publication number: JP4880093B2
Application number: JP2011518079A
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Inventors: 俊博吉岡; 敏治内田
Original assignee: Pioneer Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2009-06-11
Filing date: 2009-06-11
Publication date: 2012-02-22
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Description

本発明は、発光素子及び表示装置に関する。

ディスプレイ装置や照明装置などの表示装置を構成する発光素子として、電圧を印加するとエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）現象によって自己発光する物質を利用したＥＬ素子が知られている。ＥＬ素子は、上部電極と下部電極の間に有機材料又は無機材料からなる発光層を形成した薄膜状の発光素子であり、上部及び下部電極で発光層に電圧を印加して発光させる構造である。

近年においては、上部電極及び下部電極の一方を全反射ミラーとし、他方を一部の波長を透過する半透過ミラーとすることによって、発光層で発光した光を共振させる共振器構造（いわゆる、マイクロキャビティー構造）の発光素子が開発されている（例えば、特許文献１，２参照）。

しかしながら、共振器構造の薄膜発光素子においては、色フィルタ特性はミラー間距離（共振器光路長）に敏感である。そのため、例えば製造過程における製作誤差によって共振器光路長にバラツキが生じると、正面方向の色座標（色純度）や輝度変動が許容できなくなる場合がある。

共振器構造においては、色純度は比較的余裕のある設計が可能である。一方、青色（Ｂ）や赤色（Ｒ）の発光素子の輝度は、中心波長のシフトによって許容できない輝度変動となる場合がある。例えば、ミラー間距離に対応する膜厚（光路長に相当）が５ｎｍ程度（全体の素子膜厚の５％程度）変化すると、中心波長も５ｎｍ程度変化する場合がある。例えば青色発光素子の場合、中心波長の設計値を４７０ｎｍとしたときに膜厚が５ｎｍ増加すると、シフトした中心波長（例えば４７５ｎｍ）における視感度が２０％以上も変化し、大きな輝度変化ひいては画質低下（輝度ムラ）の原因となる。

特開２００２−３７３７７６号公報特表２００２−５１８８０３号公報

すなわち、本発明が解決しようとする課題には、上述した問題が一例として挙げられる。よって本発明の目的は、共振器構造の発光素子及び表示装置において、例えば膜厚が設計値から外れて共振器光路長が増減したとしても、輝度変動を抑制することのできる技術を提供することが一例として挙げられる。

本発明の発光素子は、請求項１に記載のように、第１反射部材と、第２反射部材と、前記第１反射部材および第２反射部材の間に配置される発光層を有し、前記第１反射部材と前記第２反射部材との間で共振される光の一部を前記第１反射部材又は前記第２反射部材で透過する共振器構造と、前記第１反射部材又は前記第２反射部材で透過した光の一部をさらに透過するバンド吸収フィルタと、を備え、前記バンド吸収フィルタの透過が最小値となる波長は、前記共振器構造からの共振器出力スペクトルの最大値となる波長と、比視感度の最大値となる波長との間に位置していることを特徴とする。

本発明の表示装置は、請求項９に記載の通り、第１反射部材と、第２反射部材と、前記第１反射部材および第２反射部材の間に配置される発光層を有し、前記第１反射部材と前記第２反射部材との間で共振される光の一部を前記第１反射部材又は前記第２反射部材で透過する共振器構造の多数と、前記第１反射部材又は前記第２反射部材で透過した光の一部をさらに透過する、前記多数の共振器構造に共通のバンド吸収フィルタと、を備え、前記バンド吸収フィルタの透過が最小値となる波長は、前記共振器構造からの共振器出力スペクトルの最大値となる波長と、比視感度の最大値となる波長との間に位置していることを特徴とする。

本発明の好ましい第１の実施形態によるＲＧＢ発光素子の縦断面図である。本発明の好ましい第１の実施形態によるＲＧＢ発光素子の平面図である。青色（Ｂ）を対象色としたバンド吸収フィルタの特性を示す図である。青色（Ｂ）を対象色としたバンド吸収フィルタの特性を示す図である。上記発光素子における膜厚と発光スペクトルの関係を示す図である。上記発光素子における膜厚と輝度の関係を示す図である。上記発光素子における膜厚と発光スペクトルの関係を示す図である。上記発光素子における膜厚と輝度の関係を示す図である。上記発光素子における膜厚と発光スペクトルの関係を示す図である。上記発光素子における膜厚と輝度の関係を示す図である。上記発光素子におけるバンド吸収フィルタの吸収変化率と輝度変化率の関係を示す図である。赤色（Ｒ）を対象色としたバンド吸収フィルタの特性を示す図である。赤色（Ｒ）を対象色としたバンド吸収フィルタの特性を示す図である。本発明の好ましい第４の実施形態による発光素子の縦断面図である。本発明の好ましい第５の実施形態による発光素子の縦断面図である。

１基板
２陽極
３有機層
３１ホール注入層
３２ホール輸送層
３３発光層
３４電子輸送層
４陰極
５隔壁部
６バンド吸収フィルタ
７フィルタ支持基板

以下、本発明の好ましい実施形態による発光素子及び表示装置について、添付図面を参照しながら詳しく説明する。以下の説明では、赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）にそれぞれ発光する発光素子を備えた表示装置を一例に挙げて説明する。但し、以下に説明する実施形態によって本発明の技術的範囲は何ら限定解釈されることはない。

（第１の実施形態）
図１及び図２は、共通の基板１に赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）に発光する３個の発光素子（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を配置してＲＧＢユニットを形成した一例を示す。図１は、発光素子（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の縦断面図であり、図２は、平面図である。なお、実際の表示装置は、基板１に多数の発光素子（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を配列して表示領域を形成し、図示しない表示領域外に配置された駆動回路によってパッシブ駆動又は素子毎にも駆動回路を配置してアクティブ駆動される構成である。

本実施形態による発光素子（Ｒ，Ｇ，Ｂ）は、図１に示すように、第１反射部材としての陽極２、有機層３、第２反射部材としての陰極４を基板上に積層し、成膜面側から発光を取り出すいわゆるトップエミッション構造である。これらＲＧＢの発光素子は、バンクと称する隔壁部５によって区画されている。なお、陰極４上にさらに封止膜などの有機層あるいは無機層を積層する場合がある。

さらに、前記発光が取り出される成膜面と対向する位置に、共振器構造からの光の一部をさらに波長選択的に透過するバンド吸収フィルタ（ＢＥＦ）６が配置されている。このバンド吸収フィルタ６は、好ましくは、図１に示すようにＲＧＢの各発光素子に共通のフィルタである。バンド吸収フィルタ６は、図示しない支持部材によって固定配置されるフィルタ支持部材によって支持されている。図１には、例えば透明材料で形成された基板（フィルタ支持基板）７によってフィルタ支持部材を構成した例を示す。フィルタ支持部材は、基板に限定されることはなく、透明フィルムなどであってもよい。さらに、例えば外光反射を防止するための構造や材料を付加してもよい。

陽極２は、反射電極２１と透明電極２２の２層構造である。陽極２のホール注入層３１に接する材料としては、仕事関数の高い材料が用いられる。具体的には、反射電極２１の材料として、例えばＡｌ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇなどの金属またはそれらを含む合金や金属間化合物などを用いることができる。反射電極２１の厚みは、例えば１００ｎｍである。反射電極２１は、４００〜７００ｎｍの波長の光に対する反射率の平均値が例えば８０％以上であり高い反射率が望ましい。また、透明電極２２の材料として、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）やＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）などの金属酸化物などを用いることができる。透明電極２２の厚みは、例えば７５ｎｍである。なお、図１及び図２では図示を省略しているが、陽極２には引き出し電極（配線電極）が接続されている。なお、陽極２は、反射電極２１の単層構造であってもよい。

有機層３は、一部の層が無機材料で構成されることもあり得る。また、更に分割して多層化すること、或いは単一の層で複数の層の機能を有するように積層数を減らすこともできる。図１に示す有機層３は、陽極２側から順に、ホール注入層３１、ホール輸送層３２、発光層３３、電子輸送層３４が積層された多層構造である。有機層３は、少なくとも発光層３３を有していればよいが、効率的にエレクトロルミネッセンス現象を促進させるために、ホール注入層３１、ホール輸送層３２、電子輸送層３４などを配置することが好ましい。

共振器構造とする場合、ＲＧＢの各発光素子にはそれぞれ好ましい共振器光路長がある。図１の構造の場合は、反射電極２１と陰極４の反射面の離間距離が共振器光路長である。一例として、赤色（Ｒ）の好ましい共振器光路長を得るための積層膜厚は３００ｎｍであり、緑色（Ｇ）の好ましい共振器光路長を得るための積層膜厚は２３５ｎｍであり、青色（Ｂ）の好ましい共振器光路長を得るための積層膜厚は２００ｎｍである。これら共振器光路長は、例えば有機層３の膜厚によって調整する。但し、既述したように、製作工程において膜厚が設計値から外れることを完全に防止することは困難である。特に、塗布法によって有機層３を成膜する場合に膜厚制御が難しい。例えば、インクジェット法で成膜する場合、素子間に５％以上の膜厚のバラツキが生じる場合がある。

図１に示す構造は、一例として、ホール注入層３１の厚みを変えて共振器光路長を調整している。具体的には、赤色（Ｇ）のホール注入層３１の厚み（設計値）は、例えば１２５ｎｍであり、緑色（Ｇ）のホール注入層３１の厚み（設計値）は、例えば６５ｎｍであり、青色（Ｂ）のホール注入層３１の厚み（設計値）は、例えば２０ｎｍである。ホール輸送層３２、発光層３３、電子輸送層３４については、ＲＧＢの共振器構造で同じ厚みにしている。ホール輸送層３２の厚み（設計値）は、例えば３０ｎｍであり、発光層３３の厚み（設計値）は、例えば３０ｎｍであり、電子輸送層３４の厚み（設計値）は、例えば４０ｎｍである。

ホール注入層３１及びホール輸送層３２としては、正孔の輸送特性が高い材料で形成されていればよく、一例として、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）などのフタロシアニン化合物、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ等のスターバースト型アミン、ベンジジン型アミンの多量体、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］−ビフェニル（ＮＰＢ）、Ｎ−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン（ＰＰＤ）等の芳香族第三級アミン、４−（ジ−Ｐ−トリルアミノ）−４’−［４−（ジ−Ｐ−トリルアミノ）スチリル］スチルベンゼン等のスチルベン化合物、トリアゾール誘導体、スチリルアミン化合物、バッキーボール、Ｃ₆₀等のフラーレンなどの有機材料が用いられる。また、ポリカーボネート等の高分子材料中に低分子材料を分散させた高分子分散系の材料を使用してもよい。但し、これらの材料に限定されることはない。

発光層３３としては、赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）のエレクトロルミネッセンス現象を発生する材料を用いることができる。発光層３３の材料の一例としては、（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム錯体（Ａｌｑ₃）などの蛍光性有機金属化合物、４，４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニル）−ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）などの芳香族ジメチリディン化合物、１，４−ビス（２−メチルスチリル）ベンゼンなどのスチリルベンゼン化合物、３−（４−ビフェニル）−４−フェニル−５−ｔ−ブチルフェニル−１，２，４−トリアゾール（ＴＡＺ）などのトリアゾール誘導体、アントラキノン誘導体、フルオノレン誘導体等の蛍光性有機材料、ポリパラフィニレンビニレン（ＰＰＶ）系、ポリフルオレン系、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）系などの高分子材料、白金錯体やイリジウム錯体などの燐光性有機材料を用いることができる。但し、これらの材料に限定されることはない。また、有機材料でなくともよく、エレクトロルミネッセンス現象を発生する無機材料を用いてもよい。

電子輸送層３４としては、電子の輸送特性が高い材料で形成されていればよく、一例として、ＰｙＰｙＳＰｙＰｙ等のシラシクロペンタジエン（シロール）誘導体、ニトロ置換フルオレノン誘導体、アントラキノジメタン誘導体などの有機材料、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム（Ａｌｑ₃）などの８−キノリノール誘導体の金属錯体、メタルフタロシアニン、３−（４−ビフェニル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−１，２，４−トリアゾール（ＴＡＺ）などのトリアゾール系化合物、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔ−ブチル）−１，３，４−オキサジアゾ−ル（ＰＢＤ）などのオキサジアゾール系化合物、バッキーボール、Ｃ₆₀、カーボンナノチューブなどのフラーレンを使用することができる。但し、これらの材料に限定されることはない。

陰極４の材料としては、電子輸送層３４に接する領域の仕事関数が低く陰極全体の反射及び透過の損失が小さい材料を用いることができる。具体的には、陰極４の材料として、Ａｌ、Ｍｇ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃａ、Ｌｉなどの金属またはその化合物、あるいはそれらを含む合金などを単層あるいは積層して用いることができる。また、電子輸送層３４に接する領域に薄いフッ化リチウムや酸化リチウムなどを形成し、電子注入特性を制御することもある。陰極４の厚みは、例えば１０ｎｍである。前述したように、本実施形態は、成膜面側すなわち陰極側から光を出力するトップエミッション構造である。従って、陰極４は、４００〜７００ｎｍの波長の光に対する透過率の平均値が例えば２０％以上の半透過性の電極である。透過率は、例えば電極の膜厚などによって調整することができる。なお、図１及び図２では図示を省略しているが、陰極４には引き出し電極（配線電極）が接続されている。

陰極４上にさらに封止膜を積層する場合には、例えば水蒸気や酸素の透過率が小さい透明の無機材料で形成することができる。封止膜の材料としては、一例として窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）、窒化酸化ケイ素（ＳｉＯｘＮｙ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮｘ）などを用いることができる。

バンクと称する隔壁部５の材料としては、一例としてフッ素成分を含有する感光性樹脂を用いることができる。フッ素成分を含有することにより、液状材料に対して撥液性を発揮することができるので、塗布法を用いて成膜する場合の液流れ（いわゆるオーバーラップ）を抑制することができる。さらに、隔壁部５は、遮光性を有する材料で形成するのが好ましい。

また、バンド吸収フィルタ（ＢＥＦ）６としては、例えば略ガウシアン形状の吸収特性を有する単一バンド吸収のフィルタを用いることができる。バンド吸収フィルタ６は、下記の吸収特性を有していれば形状や材料が限定されることはない。一例として、バンド吸収フィルタ６は、フィルム状や板状のフィルタを表示面に貼り付けるようにしてもよく、また下記の吸収特性を有する色素を表示面に塗布又は付着させることによってフィルタを構成してもよい。但し、単一バンド吸収のフィルタであることから、青色（Ｂ），赤色（Ｒ），緑色（Ｇ）の中のいずれを対象色とするかによって、フィルタの吸収特性が異なる。以下の説明は、好ましい例として、青色（Ｂ）を対象色とした場合について説明する。なお、以下の説明においては、説明の便宜上、発光強度が最大となる波長を中心波長と称する。

図３に示すように、青色（Ｂ）を対象色とした場合、共振器構造からの出力スペクトル（以下、「共振器出力スペクトル」と称す）Ｓ１の中心波長（λＢ）が４７０ｎｍ±１０ｎｍである。また、±１０ｎｍと幅をもたせたのは、ＮＴＳＣ色純度を得るための中心波長（λＢ）が共振器出力スペクトルＳ１の幅やＰＬ形状に依存するためである。また、膜厚のバラツキによる中心波長（λＢ）のシフト幅も考慮した。一方、比視感度スペクトルの中心波長は、明所視標準で５５５ｎｍである。この場合において、本実施形態では、好ましい一例として、吸収の中心波長（λａ）が例えば４９５ｎｍの透過スペクトルＳ２を有するバンド吸収フィルタ６を用いる。さらに好ましくは、ベース吸収０％としたときに、ピーク吸収が６０％以上である。また、図３には、設計値通りの膜厚を形成したときに、バンド吸収フィルタ６を通じて出力される光のスペクトル（以下、発光出力スペクトル）Ｓ３を示している。

さらに詳しくは、バンド吸収フィルタ６の吸収スペクトルＳ２は、共振器出力スペクトルＳ１に接近しており、共振器出力スペクトルＳ１の中心波長（λＢ）から長波長側に向かって単調に吸収率が増加している。そして、重要な要素として、共振器出力スペクトルＳ１の中心波長付近の透過率変化が、輝度変動を抑制するのに充分であることが好ましい。具体的には、図４に示すように、中心波長（λＢ）における透過率をＴ（０）とし、前記中心波長から＋１０ｎｍの波長における透過率をＴ（１０）としたときに、透過率の比ΔＴ［＝Ｔ（１０）／Ｔ（０）］が好ましくは０．９以下、さらに好ましくは０．７以下、より好ましくは０．６以下である。

以上のように、本実施形態は、上記の吸収条件を満たすバンド吸収フィルタ６を用いて、共振器構造から出力される光の一部をさらに吸収する構成とした。すなわち、共振器出力スペクトルＳ１の中心波長（λＢ）が高視感度側（〜４８０ｎｍ）にシフトする場合は発光出力が減少するように、中心波長（λＢ）が低視感度側（〜４６０ｎｍ）にシフトする場合は発光出力が増加するように、中心波長（λＢ）付近の形状をバンド吸収フィルタ６によって制御する構成とした。かかる構成としたことにより、例えば膜厚が±１０ｎｍの範囲内で設計値から外れて共振器光路長にバラツキが生じたとしても、輝度変動を抑制することができる。この場合において、色度座標のＮＴＳＣの色純度からのズレΔｕ’ｖ’は０．０５以内またはＮＴＳＣの色再現範囲を拡大する色度座標であり、カラー表示のための良好な色純度を満たしている。

以下、より具体的なシミュレーション結果を参照しながら、輝度変動が抑制されることについて説明する。但し、以下のシミュレーション結果は一例であり、本実施形態を何ら限定するものではない。

共振器出力スペクトルＳ１の中心波長（λＢ）の設計値を例えば４７２ｎｍとした場合において、図５（ａ）には膜厚が設計値から−１ｎｍとなった場合のシミュレーション結果を示す。また、図５（ｂ）には、設計値通りの膜厚となった場合のシミュレーション結果を示す。また、図５（ｃ）には、膜厚が設計値から＋１ｎｍとなった場合のシミュレーション結果を示す。バンド吸収フィルタ６は、吸収の中心波長（λａ）が５００ｎｍ、吸収係数σが１０ｎｍの略ガウシアン形状の吸収特性を有するものを用いた。透過率の比ΔＴ［＝Ｔ（１０）／Ｔ（０）］は概ね０．９である。

なお、図５に記載した各スペクトルの内、スペクトルＳ１０は、バンド吸収フィルタ６の透過スペクトルであり、スペクトルＳ１１は、バンド吸収フィルタ６を通じて出力される発光出力スペクトルである。また、スペクトルＳ１２は、比較として、バンド吸収フィルタ６を設けない場合の発光出力スペクトルである。さらに、スペクトルＳ１３は、共振器構造を用いないで発光させた場合の内部発光であるフォトルミネッセンススペクトルである。

さらに、膜厚が設計値付近で増減した場合の正面輝度の変化をシミュレーションした結果を図６に示す。

図５のシミュレーション結果のように、上記の条件を満たすバンド吸収フィルタ６を用いたことにより、共振器出力スペクトルＳ１の中心波長（λＢ）が高視感度側にシフトする場合は発光出力が減少し、中心波長（λＢ）が低視感度側にシフトする場合は発光出力が増加するように制御される。このように制御すると、膜厚の増減によって発光強度は変動するものの、図６のシミュレーション結果のように、膜厚の増減に対する輝度変動が抑制される。すなわち、バンド吸収フィルタ６を用いない場合は、設計値付近における膜厚変化±１ｎｍによって±５％の輝度変化が生じるのに対し、バンド吸収フィルタ６を用いた場合は、設計値における輝度は１０％程度減少するものの、膜厚変化±１ｎｍに対して輝度変化が±３％程度に抑制される。なお、設計値はフィルタ透過後の発光が、輝度及び色度に対して最適化されたものである。

他の例として、図７は、吸収の中心波長が４９５ｎｍ、吸収係数σが１０ｎｍの略ガウシアン形状の吸収特性を有するバンド吸収フィルタ６を用いた場合のシミュレーション結果である。透過率の比ΔＴ［＝Ｔ（１０）／Ｔ（０）］は概ね０．７である。この場合も、スペクトルの挙動は図５と同様の傾向にあるが、透過率の比ΔＴの値を小さくした分、膜厚の増減に伴う発光出力の変動幅が大きくなっている。その結果、図８のシミュレーション結果のように、膜厚の増減に対する輝度変動は、設計値における輝度は２０％程度減少するものの、膜厚変化±１ｎｍに対して輝度変化が±１％程度に抑制される。すなわち、共振器出力スペクトルＳ１の中心波長付近の透過率変化が大きいバンド吸収フィルタ６を用いることで、より確実に輝度変動を抑制することができる。

他の例として、図９は、吸収の中心波長が４９５ｎｍ、吸収係数σが１５ｎｍの略ガウシアン形状の吸収特性を有するバンド吸収フィルタ６を用いた場合のシミュレーション結果である。透過率の比ΔＴ［＝Ｔ（１０）／Ｔ（０）］は概ね０．６である。この場合も、スペクトルの挙動は図５及び図７と同様の傾向にあるが、透過率の比ΔＴの値をさらに小さくした分、膜厚の増減に伴う発光出力の変動幅が大きくなっている。その結果、図１０のシミュレーション結果のように、膜厚の増減に対する輝度変動は、設計値における輝度は３５％程度減少するものの、十分な色純度を保ったまま輝度変化をほぼゼロにできていることが分かる。すなわち、共振器出力スペクトルＳ１の中心波長付近の透過率変化がさらに大きいバンド吸収フィルタ６を用いることで、さらに確実に輝度変動を抑制することができる。

図１１は、共振器出力スペクトルＳ１の中心波長（λＢ）におけるバンド吸収フィルタ６の吸収変化率Ｒ_Ａと、膜厚変動に対する輝度変化率ＲＬ（％）の関係をシミュレーションした結果を示している。吸収変化率Ｒ_Ａは、中心波長（λＢ）における吸収スペクトルの勾配を、波長λＢの吸収率で除したものであり、Ｒ_Ａ［１／ｎｍ］＝〔ｄＡ（λＢ）／dλ〕／Ａ（λＢ）の計算式によって算出することができる。また、輝度変化率ＲＬ（％）は、ＮＴＳＣ色純度を満たす最適膜厚をｄ０としたときに、ｄ０±２ｎｍの膜厚ズレに対する輝度の変化率である。より詳しくは、輝度変化率ＲＬ［％］＝〔ｄ０±２ｎｍにおける輝度最大〜最少の差〕／〔ｄ０における輝度〕×１００によって算出した値である。図１１に結果を示すように、青色（Ｂ）の発光素子における吸収変化率Ｒ_Ａ［１／ｎｍ］は−０．０１以下が好ましく、さらに好ましくは−０．０２以下である。

なお、図１に示した発光素子は、反射電極及び半透過電極によって第１及び第２の反射部材を構成しているが、これに限定されることはなく、電極とは別の反射膜を形成するようにしてもよい。この場合、電極とは別の反射膜の素子側の陽極及び陰極は、透明電極とするのが好ましい。

（第２の実施形態）
本実施形態は、第１の実施形態の変形例であり、バンド吸収フィルタ６で制御する対象色を赤色（Ｒ）にした実施形態である。

図１２に示すように、赤色（Ｒ）を対象色とした場合、共振器出力スペクトルＳ１の中心波長（λＲ）が６２０±２０ｎｍである。±２０ｎｍと幅をもたせたのは、ＮＴＳＣ色純度を得るための中心波長（λＲ）が共振器出力スペクトルＳ１の幅やＰＬ形状に依存するためである。また、膜厚のバラツキによる中心波長（λＲ）のシフト幅も考慮した。一方、比視感度の中心波長は、明所視標準で５５５ｎｍである。この場合において、本実施形態では、好ましい一例として、吸収の中心波長（λａ）が例えば５９０ｎｍの透過スペクトルＳ２を有するバンド吸収フィルタ６を用いる。さらに好ましくは、ベース吸収０％としたときに、ピーク吸収が６０％以上である。また、図１２には、設計値通りの膜厚を形成したときに、バンド吸収フィルタ６を通じて出力される発光出力スペクトルＳ３を示している。

より詳しくは、バンド吸収フィルタ６の吸収スペクトルＳ２は、共振器出力スペクトルＳ１に接近しており、共振器出力スペクトルＳ１の中心波長（λＲ）から長波長側に向かって単調に吸収率が減少している。そして、重要な要素として、共振器出力スペクトルＳ１の中心波長付近の透過率変化が、輝度変動を抑制するのに充分であることが好ましい。具体的には、図１３に示すように、中心波長（λＲ）における透過率をＴ（０）とし、前記中心波長から−１０ｎｍの波長における透過率をＴ（−１０）としたときに、透過率の比ΔＴ［＝Ｔ（−１０）／Ｔ（０）］が好ましくは０．９以下、さらに好ましくは０．７以下、より好ましくは０．６以下である。

さらに、図１１と同様にして、共振器出力スペクトルＳ１の中心波長（λＲ）におけるバンド吸収フィルタ６の吸収変化率Ｒ_Ａと、膜厚変動に対する輝度変化率ＲＬ（％）の関係をシミュレーションした結果、赤色（Ｒ）の発光素子における吸収変化率Ｒ_Ａ［１／ｎｍ］は＋０．０１以上が好ましく、さらに好ましくは＋０．０２以上である。

このように、赤色（Ｒ）を対象色とした場合であっても、共振器出力スペクトルＳ１の中心波長（λＲ）が高視感度側にシフトする場合は発光出力が減少するように、中心波長（λＲ）が低視感度側にシフトする場合は発光出力が増加するように、中心波長（λＲ）付近の形状をバンド吸収フィルタ６によって制御することができる。従って、青色（Ｂ）の場合と同様に、例えば膜厚が±１０ｎｍの範囲内で設計値から外れて共振器光路長にバラツキが生じたとしても、輝度変動を抑制することができる。

（第３の実施形態）
本実施形態は、第１及び第２の実施形態の変形例であり、バンド吸収フィルタ６で制御する対象色を青色（Ｂ）と赤色（Ｒ）の両方にした実施形態である。

すなわち、第１の実施形態の吸収特性を有するバンド吸収フィルタと、第２の実施形態の吸収特性を有するバンド吸収フィルタの両方を準備し、２層積層した構成とする。この場合、青色（Ｂ）と赤色（Ｒ）で塗り分けのないフィルタで輝度変動抑制効果を得ることが可能となる。但し、２層積層する構成に限定されることはなく、青色（Ｂ）及び赤色（Ｒ）の発光素子に各々配置した構成とすることもできる。このような構成にすれば、青色（Ｂ）及び赤色（Ｒ）の両方の輝度変動を抑制することが可能となる。

さらに、２つのフィルタを準備することに限定されず、例えば第１の実施形態の吸収特性の条件と、第２の実施形態の吸収特性の条件の両方を満たす２バンド吸収の単一フィルタを用いることもできる。

（第４の実施形態）
なお、第１〜第３の実施形態では、ホール注入層３１の厚みを変えてＲＧＢの共振器光路長を調整した一例を説明した。但し、これに限定されることはなく、図１４に示すように、発光層３３の厚みを変えてＲＧＢの共振器光路長を調整するようにしてもよい。

（第５の実施形態）
さらに、第１〜第４の実施形態では、トップエミッション構造の発光素子を一例に挙げて説明した。しかし、この構造に限定されることはなく、図１５に示すように、ボトムエミッション構造であってもよい。図１５は、図１の反射電極２１を半透過電極とし、陰極４を反射電極とすることによって、ボトムエミッション構造とした例を示す。この場合のバンド吸収フィルタ６は、図１５に示すように基板１に配置してもよく、あるいは図１に示したようなフィルタ支持基板７を用いて基板１と対向するように配置してもよい。但し、構造が限定されることはない。

（第６の実施形態）
続いて、図１に示したＲＧＢ発光素子を製造する手順について、一例を説明する。
まず、例えば蒸着やスパッタ法などを用いて反射電極２１、透明電極２２を順に成膜する。これら電極２１，２２のパターニングは、例えばフォトリソグラフィー法によって行うことができる。次に、例えばフッ素成分を含有する感光性樹脂を基板１上に塗布し、乾燥させて成膜した後、例えばフォトリソグラフィー法によって図１に示すようなパターンを有する隔壁部５を形成する。例えばパッシブ型の場合は、電極２１，２２をストライプ状に形成した後、隔壁部５を形成する。一方、例えばアクティブ型の場合は、駆動回路毎に接続されたアイランド状に電極２１，２２を形成した後、隔壁部５を形成する。

次に、ホール注入層３２の液体材料を、例えばインクジェットノズルなどを用いて隔壁部５によって区画された領域内に塗布し、乾燥させて成膜する。ホール輸送層３２、発光層３３についても、同様に塗布法によって各素子毎に塗り分けて成膜する。膜厚は、例えば液体材料の塗布量によって調節することができる。次に、蒸着法を用いて電子輸送層３４及び陰極４を順に形成する。陰極４のパターニングは、メタルマスクなどのマスクを用いるか、又は隔壁部５のバンク形状を利用して行うことができる。例えばパッシブ型の場合、陰極４をストライプ状にパターニングすることができる。一方、例えばアクティブ型の場合は、パターニングを行わずに、いわゆるベタ電極とすることができる。

最後に、例えばフィルム状のバンド吸収フィルタ６を貼り付けたフィルタ支持基板７を、発光が取り出される成膜面と対向する位置に配置することにより、図１及び図２に示したＲＧＢ発光素子を製造することができる。

以上のように、第１〜第６の実施形態によれば、共振器構造を有する発光素子において、共振器構造からの共振器出力スペクトルの最大値となる波長と、比視感度の最大値となる波長との間に透過が最小値となる波長を有するバンド吸収フィルタによって、共振器構造からの光の一部をさらに波長選択的に透過する構成としたことにより、共振器光路長の変動に起因する輝度変動を抑制することができる。換言すると、膜厚が設計値から外れても、輝度変動が少ないので、ひいては膜厚バラツキの許容幅が広がることになり、歩留まりの向上及び低コスト化を実現することができる。

上記実施形態に従う技術は、有機薄膜発光素子の他、積層素子構造を有する無機薄膜発光素子（電場発光、発光ダイオード）に適用することができる。また発光素子を面上にアレイ化して配置した発光型表示装置に適用することができる。また、第１及び第２反射部材の両側から発光を取り出す構造であってもよい。さらに、ＲＧＢの三色に限定されることもなく、一色又は二色あるいは他の色を含んでいてもよい。

以上、本発明を具体的な実施形態に則して詳細に説明したが、形式や細部についての種々の置換、変形、変更等が、特許請求の範囲の記載により規定されるような本発明の精神及び範囲から逸脱することなく行われることが可能であることは、当該技術分野における通常の知識を有する者には明らかである。従って、本発明の範囲は、前述の実施形態及び添付図面に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものに基づいて定められるべきである。

Claims

第１反射部材と、第２反射部材と、前記第１反射部材および第２反射部材の間に配置される発光層を有し、前記第１反射部材と前記第２反射部材との間で共振される光の一部を前記第１反射部材又は前記第２反射部材で透過する共振器構造と、
前記第１反射部材又は前記第２反射部材で透過した光の一部をさらに透過するバンド吸収フィルタと、を備え、
前記バンド吸収フィルタの透過が最小値となる波長は、
前記共振器構造からの共振器出力スペクトルの最大値となる波長と、比視感度の最大値となる波長との間に位置していることを特徴とする発光素子。
前記共振器出力スペクトルの最大値となる波長が４７０±１０ｎｍの範囲内であり、
前記共振器出力スペクトルの最大値となる波長における前記バンド吸収フィルタの透過率をＴ（０）とし、最大値となる波長から＋１０ｎｍの波長における透過率をＴ（１０）としたときに、透過率の比ΔＴ［＝Ｔ（１０）／Ｔ（０）］が０．９以下であることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
前記透過率の比ΔＴが０．７以下であることを特徴とする請求項２に記載の発光素子。
前記バンド吸収フィルタの透過変化率Ｒ_Ａが−０．０１［１／ｎｍ］以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光素子。
前記共振器出力スペクトルの最大値となる波長が６２０±２０ｎｍの範囲内であり、
前記共振器出力スペクトルの最大値となる波長における前記バンド吸収フィルタの透過率をＴ（０）とし、最大値となる波長から−１０ｎｍの波長における透過率をＴ（−１０）としたときに、透過率の比ΔＴ［＝Ｔ（−１０）／Ｔ（０）］が０．９以下であることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
前記透過率の比ΔＴが０．７以下であることを特徴とする請求項５に記載の発光素子。
前記バンド吸収フィルタの透過変化率Ｒ_Ａが＋０．０１［１／ｎｍ］以上であることを特徴とする請求項１，５，６のいずれか１項に記載の発光素子。
色度座標のＮＴＳＣの色純度からのズレΔｕ’ｖ’が０．０５以内であるか、またはＮＴＳＣの色再現範囲を拡大する色度座標であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の発光素子。
第１反射部材と、第２反射部材と、前記第１反射部材および第２反射部材の間に配置される発光層を有し、前記第１反射部材と前記第２反射部材との間で共振される光の一部を前記第１反射部材又は前記第２反射部材で透過する共振器構造の多数と、
前記第１反射部材又は前記第２反射部材で透過した光の一部をさらに透過する、前記多数の共振器構造に共通のバンド吸収フィルタと、を備え、
前記バンド吸収フィルタの透過が最小値となる波長は、
前記共振器構造からの共振器出力スペクトルの最大値となる波長と、比視感度の最大値となる波長との間に位置していることを特徴とする表示装置。