(57)【要約】      （修正有）【課題】光共振器構造を採用した青色発光素子において、出射される青色光のカラーフィルタ透過後の色純度を高く確保しながら、その発光効率を高める。【解決手段】青色の発光素子において、発光層６ｂ，６ｇ，６ｒと反射電極２との間に、透明導電層３、正孔注入層４、正孔輸送層５の３つの機能層が挟まれた光共振器が形成されている。光共振器において光取り出し効率スペクトルは、１次ピークが波長４６５ｎｍ、２次ピークが５３０ｎｍ付近に現れている。青色発光材料は、最大ピークの波長が４４５ｎｍであって波長４６５ｎｍに対して短波長側にずれている。青色発光素子には、透明電極に対して出射側にカラーフィルタが設けられている。【選択図】図１
2014013684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明電極と反射電極の間に発光層が設けられた光共振器構造を備え、
当該光共振器構造は、前記透明電極を透過して出射される光の取り出し効率スペクトルが、青色領域内の第１波長において第１極大値を取り、前記第１波長よりも長波長の緑色領域にある第２波長において前記第１極大値よりも小さい第２極大値を取り、
前記発光層は、
前記第１波長よりも１０ｎｍ以上小さい波長において発光強度が最大値を取る発光スペクトルを有する青色の発光材料を含む、
発光素子。
【請求項２】
前記第１波長は、４５０ｎｍ〜４９５ｎｍの範囲内にあり、
前記第２波長は、５００ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲内にある
請求項１記載の発光素子。
【請求項３】
前記発光材料の発光スペクトルにおいて、
発光強度が最大値を取る波長と、前記第１波長との差は、
２５ｎｍ〜３５ｎｍの範囲内である、
請求項１又は２記載の発光素子。
【請求項４】
前記発光材料の発光スペクトルにおいて、
発光強度が最大値を取る波長は４３０ｎｍ以上である、
請求項１〜３のいずれかに記載の発光素子。
【請求項５】
前記発光材料は、
第２波長における発光強度が、
前記最大値に対して０．１６５以下である発光スペクトルを有する、
請求項１〜４のいずれかに記載の発光素子。
【請求項６】
前記発光材料は、
第２波長における発光強度が、
前記最大値に対して０．１以下である発光スペクトルを有する、
請求項１〜５のいずれかに記載の発光素子。
【請求項７】
さらに、前記透明電極の光出射側に、青色カラーフィルタが配置された、
請求項１〜６のいずれかに記載の発光素子。
【請求項８】
青色光を出射する発光素子と、緑色光を出射する発光素子と、赤色光を出射する発光素子とを備える表示装置であって、
前記青色光を出射する発光素子が、請求項１〜７のいずれかに記載の発光素子である、
表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子及び発光素子を備える表示装置に関し、特に、青色発光素子において、電極間に発光層が設けられた光共振器構造を有するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光型のディスプレイとして、基板の上に、複数の有機ＥＬ（Electro Luminescence）素子が配列された有機ＥＬパネルが実用化されている。
各有機ＥＬ素子は、絶縁層の上に陽極、陽極上に有機発光材料からなる発光層を含む機能層が設けられ、その機能層を鋏んで陰極が設けられた基本構造を有している。機能層には、発光層に加えて、必要に応じて、ホール注入層、ホール輸送層、電子注入層、電子輸送層が積層される。
【０００３】
各有機ＥＬ素子は、駆動時には一対の電極間に電圧が印加され、発光層に注入されるホールと電子との再結合に伴って発光する電流駆動型である。フルカラー表示の有機ＥＬ発光装置においては、ＲＧＢ各色を発光する有機ＥＬ素子がサブピクセルを形成し、隣り合うＲＧＢのサブピクセルの組み合わせにより一画素が形成されている。
３色発光法では、有機ＥＬ素子の発光層自体が各色を発光するが、このような光共振器構造(マイクロキャビティ構造）をＲＧＢ各色の有機ＥＬ素子に採用することによって、各色の波長領域の光を選択的に取り出すことができる。
【０００４】
このような光共振器構造を適用した青色発光素子においては、光共振器構造から取り出される光取り出し効率のスペクトルが、青色領域（４５０ｎｍ〜４９５ｎｍ）に最大のピーク（１次ピーク）を有するように設定され、この波長領域の光が選択的に出射される。
例えば特許文献１には、発光素子に光共振器構造を採用することによって、コントラストを向上させる技術が開示されている。特許文献１には、１対の電極で光共振器を構成し、発光層で発生した光が多重干渉を起こして、一種の狭帯域フィルタとして作用させることにより、取り出される光の色純度を向上させることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−８６３５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ディスプレイにおける色再現性を良好にする上で、特に、青色素子から出射される青色光の純度を高めることが望まれる。具体的にはＣＩＥ色度系のＹ値が小さい青色光、例えばＹ値が０．０６〜０．０８程度の青色光を青色素子から出射することが望まれる。
そこで、光共振器構造を有する有機ＥＬ素子において、さらに、対応する色のカラーフィルタ（Color Filter）を配設して、光共振器構造から出射される光を、カラーフィルタ通過させることによって青色光の色純度を高める方法がとられている。しかし、出射光がカラーフィルタを透過するときにカラーフィルタの透過率（ＣＦ透過率）に応じて光強度が減衰するので、その分、カラーフィルタ透過後の発光効率は低くなる。
【０００７】
本発明は、光共振器構造を採用した青色発光素子において、出射される青色光のカラーフィルタ透過後の色純度を高く確保しながら、その発光効率を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の一態様にかかる発光素子は、透明電極と反射電極の間に発光層が設けられた光共振器構造を備え、当該光共振器構造は、透明電極を透過して出射される光の取り出し効率が、青色領域（４５０ｎｍ〜４９５ｎｍ）内の第１波長において第１極大値を取り、第１波長よりも長波長側の緑色領域（４９５ｎｍ〜５７０ｎｍ）にある第２波長において第１極大値よりも小さい第２極大値を取るものであって、発光層の青色発光材料として、第１波長よりも１０ｎｍ以上小さい波長において発光強度が最大値を取る発光スペクトルを有するものを用いることとした。
【発明の効果】
【０００９】
上記態様の発光素子によれば、発光層の青色発光材料の発光スペクトルにおいて、ピーク波長が、光共振器構造における光取り出し効率の極大波長よりも１０ｎｍ以上小さい波長（短波長）にあるので、緑色領域（波長５３０ｎｍ付近）の発光強度が従来よりも低い。
従って、光共振器構造の有機ＥＬ素子から出射される青色光は、緑色の成分が少なく、色純度が高くなるので、カラ―フィルタとして透過率の高いものを用いても、必要な色純度の基準を確保できる。
【００１０】
よって、上記態様にかかる発光素子によれば、出射される青色光のカラーフィルタ透過後の色純度を高く確保しながら、その発光効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の態様に係る表示装置の素子断面構造を模式的に示す図である。
【図２】青色有機発光素子に形成された光共振器構造を示す図である。
【図３】（ａ）は光共振器を構成する各層の膜厚などの例、（ｂ）は青色発光材料、カラーフィルタの例を示す表である。
【図４】実施例と比較例にかかる青色発光材料の発光スぺクトルを示すグラフである。
【図５】実施例と比較例にかかる青色発光素子の光共振器から光取り出し効率スペクトル及び青色発光材料の発光スぺクトルを示すグラフである。
【図６】実施例及び比較例にかかる青色発光素子のＥＬスペクトル（カラーフィルタ透過前）を示すグラフである。
【図７】青色の発光素子に設けられるカラーフィルタＣＦ１〜ＣＦ４の透過スペクトルを示すグラフである。
【図８】実施例及び比較例にかかる青色発光素子のカラーフィルタ透過後のＥＬスペクトルを示すグラフである。
【図９】（ａ）は実施例及び比較例にかかる各発光素子においてカラーフィルタ透過率を示す図、（ｂ）はカラーフィルタ透過後のＥＬ相対強度比を示す図である。
【図１０】（ａ）は、実施例及び比較例において、ピーク強度に対する波長５３０ｎｍの強度比とＣＦ透過後のＥＬ相対強度比との関係を示すグラフ、（ｂ）は、ピーク強度に対する波長５３０ｎｍの強度比とＣＦ透過率との関係を示すグラフである。
【図１１】実施の形態に係る表示装置の機能ブロックを示す図である。
【図１２】実施の形態に係る表示装置の外観を例示する図である。
【図１３】実施の形態に係る表示装置の製造方法を説明する図である。
【図１４】実施の形態に係る表示装置の製造方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜本発明に到った経緯＞
光共振器構造を採用した青色発光素子では、青色光を効率よく取りだすことができるが、光共振器構造からの光取り出し効率のスペクトルにおいては、一般に、１次ピークが青色領域内の波長４６５ｎｍ付近にあり、それより長波長側の５３０ｎｍ付近に２次ピークが現れる。
【００１３】
ここで、発光層に用いる青色発光材料を選択する際に、光共振器構造による光取り出し効率の１次ピーク波長（４６５ｎｍ付近）と、材料のＰＬ（Photo Luminescence）スペクトルの最大強度となる波長とを合わせるのが一般的である。
しかし、青色発光材料の発光スペクトルは、最大ピークから長波長側にテーリングし、波長５３０ｎｍ付近でもある程度の発光強度を有しているので、光共振器から出射される光のスペクトル（ＥＬスペクトル）には、波長４９６ｎｍ〜５７０ｎｍの範囲内の緑色成分も含まれる。青色光にこの緑色成分が多く含まれると、青色光の色純度が低下する（Ｙ値が大きくなる）。
【００１４】
そこで、素子出射する青色光の色純度を高めるために、光共振器の出射側にカラーフィルタを設けてこれを透過させることが行われているが、色純度の低い青色光を高い純度に変えることのできるカラーフィルタは光透過率も低いので、カラーフィルタを透過させた後の発光強度が低下し、発光効率が低下することになる。
このような点に着目し、本発明者は、光共振器から出射される青色光における緑色領域の強度を低減させる方法を検討した結果、青色発光材料の発光スペクトル（ＰＬ（Photo Luminescence）スペクトル）のピーク波長に注目し、光共振器構造による光取り出し効率の１次ピーク波長から、低波長側に１０ｎｍ以上ずれた波長（４３０ｎｍ〜４５５ｎｍの波長領域）にピーク波長を有する発光材料を用いることによって、緑色領域の発光強度が低く抑えられることがわかり、また、それによって、透過率の高いカラーフィルタを用いても色純度の高い青色光が得られるので、発光強度が高められることもわかった。
【００１５】
このような知見に基づいて本発明に到った。
＜発明の態様＞
本発明の一態様にかかる発光素子は、透明電極と反射電極の間に発光層が設けられた光共振器構造を備え、当該光共振器構造は、透明電極を透過して出射される光の取り出し効率が、青色領域内の第１波長において第１極大値を取り、第１波長よりも高波長領域にある第２波長において第１極大値よりも小さい第２極大値を取るものであって、発光層の青色発光材料として、第１波長よりも１０ｎｍ以上小さい波長において発光強度が最大値を取る発光スペクトルを有するものを用いることとした。
【００１６】
ここで、発光材料の発光スペクトルは、材料を成膜して発光させたときに得られるＰＬスペクトルを指す。
この発光素子によれば、光共振器構造の有機ＥＬ素子から出射される青色光は、緑色領域である５３０ｎｍ付近の強度が小さく、緑色成分が少ないので、カラ―フィルタとして透過率の高いものを用いても、必要とされる色純度を確保できる。
【００１７】
従って、本態様にかかる発光素子によれば、必要な色純度を確保しながら、カラ―フィルタ透過後の発光効率を高くすることができる。
なお、下記の具体例では、第１波長が４６５ｎｍである場合について示しているが、第１波長が４６５ｎｍの近傍領域である４５０ｎｍ〜４９５ｎｍの範囲内、第２波長が５３０ｎｍの近傍領域である５００ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲内にある場合は、同様に実施可能であって、同様の効果が得られる。
【００１８】
上記発光材料の発光スペクトルにおいて、発光強度が最大値を取る波長と、前記第１波長との差は、２５ｎｍ〜３５ｎｍの範囲内であれば、特に、色純度を確保しながらカラ―フィルタ透過後の発光効率を高くする効果が得られる。
上記発光材料の発光スペクトルにおいて、発光強度が最大値を取る波長は４３０ｎｍ以上であることが好ましい。
【００１９】
また、上記発光材料は、色純度を確保しながら、カラ―フィルタ透過後の発光効率を高くする上で、第２波長における発光強度が、最大値に対して０．１６５以下である発光スペクトルを有することが好ましい。
さらに、上記発光材料は、第２波長における発光強度が、最大値に対して０．１以下である発光スペクトルを有することが好ましい。
【００２０】
上記発光素子において、さらに、透明電極の光出射側に、青色カラーフィルタが配置されていてもよい。
青色光を出射する発光素子と、緑色光を出射する発光素子と、赤色光を出射する発光素子とを備える表示装置において、青色光を出射する発光素子に、上記態様の発光素子を用いてもよい。
【００２１】
＜実施の形態＞
［表示装置および発光素子の全体構成］
図１は、実施の態様に係る表示パネルの素子断面構造を模式的に示す図である。
この表示パネルは、有機ＥＬディスプレイであって、青（Ｂ）、緑（Ｇ）および赤（Ｒ）の各ＥＬ発光素子が、行方向及び列方向にマトリックス状に規則的に配置されてなる。
【００２２】
図１においては、１画素を形成する３色（左からＢ，Ｇ，Ｒ）の発光素子が示されている。隣接する発光素子同士の間には両者を仕切るバンク１２が介在している。
青色の発光素子は、基板１、反射電極２、透明導電層３、正孔注入層４、正孔輸送層５、発光層６ｂ、電子輸送層７、透明電極８、薄膜封止層９、樹脂封止層１０、カラーフィルタ１３ｂをこの順に積層したものである。
【００２３】
すなわち、反射電極２と透明電極９との間に、発光層６ｂを含む５つの機能層（透明導電層４、正孔注入層４、正孔輸送層５、発光層６ｂ、電子輸送層７）が積層されている。
緑色の発光素子は、発光層６ｇおよびカラーフィルタ１３ｇを除き、青色の発光素子と同様の構成を有する。赤色の発光素子も、発光層６ｒおよびカラーフィルタ１３ｒを除き、青色の発光素子と同様の構成を有する。
【００２４】
基板１、電子輸送層７、透明電極８、薄膜封止層９、樹脂封止層１０は、複数の発光素子に共通に形成されている。
基板１及び各層の構成について、以下に具体例を挙げて説明する。
＜基板＞
基板１は、例えば、ベース基板にＴＦＴ層が形成されてなるＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板である。
【００２５】
ベース基板は、例えば、ソーダガラス、無蛍光ガラス、燐酸系ガラス、硼酸系ガラスからなるガラス板、石英板、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエチレン、ポリエステル、シリコーン系樹脂からなるプラスチック板、プラスチックフィルム、アルミナなどの金属板などである。
＜バンク＞
バンク１２は、絶縁性材料により形成されている。有機溶剤耐性を有する材料であることが好ましい。バンク１２はエッチング処理、ベーク処理などされることがあるので、それらの処理に対する耐性の高い材料で形成されることが好ましい。
【００２６】
バンク１２の材料は、樹脂などの有機材料であっても、ガラスなどの無機材料であっても良い。有機材料としては、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ノボラック型フェノール樹脂などを使用することができる。また、無機材料としては、シリコンオキサイド（ＳｉＯ2）、シリコンナイトライド（Ｓｉ3Ｎ4）などを使用することができる。
＜反射電極＞
反射電極２は、基板１に配されたＴＦＴに電気的に接続されており、発光素子の正極として機能すると共に、発光層６ｂ，６ｇ，６ｒから反射電極２に向けて出射された光を反射する機能を有する。
【００２７】
反射電極２は、例えば、Ａｇ（銀）、ＡＰＣ（銀、パラジウム、銅の合金）、ＡＲＡ（銀、ルビジウム、金の合金）、Ａｌ(アルミニウム)、ＭｏＣｒ（モリブデンとクロムの合金）、ＮｉＣｒ（ニッケルとクロムの合金）等で形成される。反射電極２の材料で反射機能を持たせてもよいし、反射電極２の表面部分に反射コーティングを施すことにより反射性を発揮させてもよい。
【００２８】
＜透明導電層＞
透明導電層３は、反射電極２と正孔注入層４との間に介在してこれらの接合性を良好にすると共に、製造過程において反射電極２の形成直後に反射電極２が自然酸化するのを防止する保護層として機能する。
透明導電層３の材料は、発光層６ｂ，６ｇ，６ｒで発生した光に対して十分な透光性を有する導電性材料により形成されればよく、例えば、ＩＴＯやＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）などが好ましい。
【００２９】
＜正孔注入層＞
正孔注入層４は、正孔を発光層６ｂ，６ｇ，６ｒに注入する機能を有する。例えば、酸化タングステン（ＷＯx）、酸化モリブデン（ＭｏＯx）、酸化モリブデンタングステン（ＭｏxＷyＯz）などの遷移金属の酸化物で形成される。遷移金属の酸化物で形成することで、電圧−電流密度特性を向上させ、また、電流密度を高めて発光強度を高めることができる。
【００３０】
なお、これ以外に、従来から知られているＰＥＤＯＴ（ポリチオフェンとポリスチレンスルホン酸との混合物）などの導電性ポリマー材料を用いてもよい。
＜正孔輸送層＞
正孔輸送層５の材料は、例えば、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、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、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、ポリフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、ブタジエン化合物、ポリスチレン誘導体、ヒドラゾン誘導体、トリフェニルメタン誘導体、テトラフェニルベンジン誘導体である。特に好ましくは、ポリフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物である。
【００３１】
＜発光層＞
発光層６ｂ，６ｇ，６ｒの材料としては、一般的に、オキシノイド化合物、ペリレン化合物、クマリン化合物、アザクマリン化合物、オキサゾール化合物、オキサジアゾール化合物、ペリノン化合物、ピロロピロール化合物、ナフタレン化合物、アントラセン化合物、フルオレン化合物、フルオランテン化合物、テトラセン化合物、ピレン化合物、コロネン化合物、キノロン化合物及びアザキノロン化合物、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、ローダミン化合物、クリセン化合物、フェナントレン化合物、シクロペンタジエン化合物、スチルベン化合物、ジフェニルキノン化合物、スチリル化合物、ブタジエン化合物、ジシアノメチレンピラン化合物、ジシアノメチレンチオピラン化合物、フルオレセイン化合物、ピリリウム化合物、チアピリリウム化合物、セレナピリリウム化合物、テルロピリリウム化合物、芳香族アルダジエン化合物、オリゴフェニレン化合物、チオキサンテン化合物、アンスラセン化合物、シアニン化合物、アクリジン化合物、８−ヒドロキシキノリン化合物の金属錯体、２−ビピリジン化合物の金属錯体、シッフ塩とＩＩＩ族金属との錯体、オキシン金属錯体、希土類錯体等の蛍光物質が用いられる。
【００３２】
青色の発光層６ｂの材料については、後で述するように、４３０ｎｍ〜４５５ｎｍに発光ピークを有する材料を選択して用いる。
＜電子輸送層＞
電子輸送層７の材料は、例えば、ニトロ置換フルオレノン誘導体、チオピランジオキサイド誘導体、ジフェキノン誘導体、ペリレンテトラカルボキシル誘導体、アントラキノジメタン誘導体、フレオレニリデンメタン誘導体、アントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ペリノン誘導体、キノリン錯体誘導体である。
【００３３】
＜透明電極＞
透明電極８は、発光素子の負極として機能する。透明電極８の材料は、発光層６ｂ，６ｇ，６ｒで発生した光に対して十分な透光性を有する導電性材料により形成されればよく、例えば、ＩＴＯやＩＺＯなどが好ましい。
＜薄膜封止層＞
薄膜封止層９は、基板１との間に挟まれた各層が水分や空気に晒されることを防止する機能を有する。薄膜封止層９の材料は、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）や樹脂等である。
【００３４】
＜樹脂封止層＞
樹脂封止層１０は、基板１から薄膜封止層９までの各層からなる背面パネルと、カラーフィルタ１３ｂ，１３ｇ，１３ｒが形成された前面パネルとを貼り合わせるとともに、各層が水分や空気に晒されることを防止する機能を有する。樹脂封止層１０の材料は、例えば、樹脂接着剤等である。
【００３５】
＜カラーフィルタ＞
カラーフィルタ１３ｂ，１３ｇ，１３ｒは、各色の発光素子の透明電極８よりも出射側に設けられ、各色の発光素子から出射された光を透過させて純度の高い色の光を得る機能を有する。
＜光共振器構造＞
ＲＧＢ各色の発光素子において、透明電極８と反射電極２との間に各色の発光層６ｂ，６ｇ，６ｒが存在し、以下のように、発光層６ｂ，６ｇ，６ｒからの光を共振させて透明電極８側から出射させる光共振器構造が形成されている。
【００３６】
発光層６ｂ，６ｇ，６ｒにおいて発生した光は、透明電極８から外部に出射されるが、その光には、発光層６ｂ，６ｇ，６ｒから透明電極８に向けて直接出射される「直接光」と、発光層６ｂ，６ｇ，６ｒから反射電極２に向けて出射され、反射電極２で反射されてから透明電極８に向かう「反射光」の両方の成分が含まれる。
図２は、発光素子に形成された光共振器構造における直接光と反射光を示す図である。
【００３７】
なお、当図では青色の発光層６ｂを有する青色素子を示しているが、赤色、緑色の素子においても同様である。
発光素子の光共振器構造においては、発光層６から出射された光の一部が、反射電極２側に進行することなく、透明電極８側に進行し、透明電極８を通じて有機発光素子の外部に出射される第１光路Ｃ１と、発光層６から出射された光の残りの一部が、反射電極２側に進行し、反射電極２により反射された後、発光層６および透明電極８を通じて有機発光素子の外部に出射される第２光路Ｃ２とが形成される。
【００３８】
この直接光と反射光との干渉によって、各色に対応する光成分が強め合うように、発光層６と反射電極２との間の光学距離Ｌが設定されている。
この光学距離Ｌは、発光層６ｂ，６ｇ，６ｒと反射電極２との間に挟まれた３つの機能層（透明導電層３、正孔注入層４、正孔輸送層５）の合計の光学膜厚（膜厚と屈折率との積、ｎｍ）である。
【００３９】
【数１】
2014013684.tif 000003
【００４０】
ここで、λは各色の共振波長である。
Φは反射電極２における位相シフト［ラジアン］であって、下記数２で表わされる。
ｍは整数である。
【００４１】
【数２】
2014013684.tif 000004
【００４２】
ここで、ｎ１は正孔注入層４の屈折率、ｎ0は反射電極３の屈折率、ｋ0は反射電極３の消衰係数である。
なお、図１，２に示す例では、発光層６ｂ，６ｇ，６ｒと反射電極２との間に、透明導電層３、正孔注入層４および正孔輸送層５の３つの機能層が挟まれているが、これ以外の機能層の構成もあり得る。その場合でも、発光層６ｂ，６ｇ，６ｒと反射電極２との間に挟まれる機能層の光学膜厚の合計Ｌが上記式を満たすように設定することによって、同様の光共振器構造を実現することができる。
【００４３】
また、透明導電層３、正孔注入層４、正孔輸送層５の膜厚は、各ＥＬ素子における中央部の膜厚を指すこととする。すなわち、図１，２においては、各ＥＬ素子内で、透明導電層３、正孔注入層４、正孔輸送層５の膜厚が均一に図示されているが、各層の膜厚は素子内で均一とは限らず、バンク１２に近い周辺部では中央部よりも膜厚が大きくなっている場合や、逆に周辺部で膜厚が小さくなっている場合もあり得る。そのような場合でも、中央部には膜厚がほぼ均一な領域が存在するので、その中央部の膜厚を指すこととする。
【００４４】
[表示装置の全体構成および外観]
図１１は、実施の形態に係る表示装置の機能ブロックを示す図である。図１２は、実施の形態に係る表示装置の外観を例示する図である。
表示装置２０は、有機ＥＬパネル２１と、これに電気的に接続された駆動制御部２２とを備える。有機ＥＬパネル２１は、図１に示す画素構造を有するものである。
【００４５】
駆動制御部２２は、各有機ＥＬ素子の反射電極２と透明電極８との間に電圧を印加する駆動回路２３と、駆動回路２３の動作を制御する制御回路２４とを備える。
[パネルの製造方法]
図１３および図１４は、実施の形態に係る表示装置の製造方法を説明する図である。
まず、基板１上に反射電極２を形成する（図１３（ａ））。次に、反射電極２上に、透明導電層３を形成する（図１３（ｂ））。
【００４６】
透明導電層３は、例えば、スパッタリング法を用いて基板１の全面に形成し、その後、画素毎にパターニングすることにより得られる。
次に、透明導電層３上に、例えば、正孔注入層４、バンク１２、正孔輸送層５を形成する（図１３（ｃ））。
次に、正孔輸送層５上に、例えば、インクジェット法などの印刷法により発光層６ｂ、６ｇ、６ｒを形成する（図１３（ｄ））。
【００４７】
次に、発光層６ｂ、６ｇ、６ｒ上に電子輸送層７を形成する（図１４（ａ））。
次に、電子輸送層７上に、蒸着法やスパッタリング法により透明電極８を形成する（図１４（ｂ））。
次に、透光性電極８上に蒸着法やスパッタリング法により薄膜封止層９を形成し、カラーフィルタ１３ｂ、１３ｇ、１３ｒとブラックマトリクス１３ｂｒが形成された基板１１を、樹脂封止層１０を介して貼り合わせる（図１４（ｃ））。
【００４８】
以上の工程により、表示装置を製造することができる。
[青色発光素子]
以下、青色発光素子の構成について詳述する。
＜青色発光素子における各層の膜厚など＞
青色発光素子においては、反射電極２と透明電極８と間に発光層６ｂを含む機能層が挟まれた光共振器を有している。そして、光共振器における光学距離Ｌは、共振波長λを青色波長領域の範囲内にある値（ここでは４６５ｎｍ）であって、上記数１式を満たすように設定される。
【００４９】
青色発光素子において、光共振器を構成する各層の膜厚は、例えば、図３（ａ）の表に示す値に設定される。
この青色発光素子の光共振器において、波長ごとの光取り出し効率を算出すると、図５、６で破線で示す曲線のようになる。当図において最大になる１次ピークが波長４６５ｎｍのところに表われ、５３０ｎｍ付近に２次ピークが表われている。
【００５０】
このように青色発光素子の光共振器においては、通常、光取り出し効率のスペクトルが、青色領域内の第１波長において第１の極大値を取り、第１波長よりも高波長領域側にある第２波長において第１の極大値よりも小さい第２極大値を取る。
＜青色発光層６ｂ＞
青色発光層６ｂの発光材料として、発光スペクトルのピーク波長（発光ピーク波長）が４３０〜４５５ｎｍの範囲内にある発光材料を用いる。
【００５１】
ここでいる「発光スペクトル」は、発光材料をフォトルミネッセンス法（ＰＬ法）で測定した内部量子効率のスペクトルである。
発光ピーク波長が４３０ｎｍ〜４５５ｎｍの範囲にある発光材料の具体例としては、図３（ｂ）の表に示すSample１〜Sample４を挙げることができる。
なお、図３（ｂ）の表において、Sample５は、比較例にかかる青色発光材料（ＴＡＴａ）であって、その発光ピーク波長は４６５ｎｍである。
【００５２】
図４に、実施例にかかるSample１〜４及び比較例にかかるSample５の各青色発光材料についての発光スぺクトル（ＰＬスペクトル）を示す。図４（ａ）〜（ｅ）に示す各発光スペクトルは、最大ピーク強度を基準１としている。
このような発光材料を、蒸着法もしくは湿式塗布法で成膜することによって、青色発光層６ｂを形成することができる。
図４（ａ）〜（ｅ）に示す各波形からわかるように、青色発光材料の発光スペクトルにおいて、ピーク波形は高波長側にテーリングしており、通常、ピーク波長から数十ｎｍ程度高い波長領域においても、ある程度の発光強度を有している。
【００５３】
Sample１〜４に用いた青色発光材料の発光スペクトルにおいて、最大ピークの発光強度１に対して、５３０ｎｍにおける発光強度ｈ1〜ｈ4は、０．１６５より小さい値である。
なお、比較例にかかるSample５に用いた青色発光材料の発光スペクトルでは、５３０ｎｍにおける発光強度ｈ5は約０．１７である。
＜青色カラ―フィルタ１３ｂ＞
青色カラ―フィルタ１３ｂは、青色波長領域の光は透過させ、緑色領域の光成分をカットして、青色光の純度を高める機能を持つフィルタである。
【００５４】
青色用のカラ―フィルタ１３ｂは、青色発光素子から出射されてフィルタ通過した後の青色光の純度が一定基準を満たすように、すなわち、フィルタ透過後の青色光のｙ値が、要求される基準以下となるように選択される。
＜青色発光素子による効果＞
本実施形態にかかる青色発光素子は、上記のように、最大波長４６５ｎｍにおいて光取り出し効率が最大値を取り、波長５３０ｎｍにおいて光取り出し効率が第２の極大値を取る光共振器構造を備え、発光層６ｂの発光材料として、発光ピーク波長が４３０ｎｍ〜４５５ｎｍの範囲にあるものを用いている。
【００５５】
この４３０ｎｍ〜４５５ｎｍは、光共振器の光取り出し効率が最大となる波長４６５ｎｍに対して１０ｎｍ〜３５ｎｍ小さい波長である。
これによって、発光層６ｂの青色発光材料として発光ピーク波長が４６５ｎｍのものを用いた場合と比べて、光共振器構造から出射される青色光に含まれる緑色領域の成分は少なくなる。
【００５６】
従って、カラーフィルタ１３ｂとして、透過率が比較的高いものを用いても、カラーフィルタ透過後の青色光のＹ値が小さくなるので、カラーフィルタ透過後のＥＬ発光効率は高くなる。
このような効果は、以下のシミュレーションによって確かめられる。
［青色発光素子のＥＬ発光シミュレーション］
青色発光素子の光共振器構造において、光取り出し効率の１次ピークが４６５ｎｍになるように機能層の光学膜厚Ｌを設定した条件下で、上記図３（ｂ）に示すSample１〜５の各青色発光材料を青色発光層に用いた場合について、以下のようにシミュレーションによって、ＥＬ発光スペクトル（カラーフィルタ透過前及び透過後）を求めた。
【００５７】
図５に、青色発光素子の光共振器から光取り出し効率スペクトル（キャビティスペクトル）をシミュレーションした結果を点線で示している。この効率は、発光層から発せられた光に対して、光共振器の前方に取り出される光の割合である。
光共振器からの光取り出し効率のスペクトルにおいて、１次ピーク（最大値）が波長４６５ｎｍのところにあり、２次ピークが波長５３０ｎｍのところに表われ、さらに長波長側に、３次ピークも表われている。
【００５８】
ＥＬスペクトル算出：
実施例（Sample１〜４）と比較例（Sample５）の各サンプルについて、発光素子から出射されるＥＬスペクトル（カラーフィルタ透過前）を算出する。
このＥＬスペクトルは、各実施例及び比較例の各サンプルのＰＬスペクトル（図５参照）と、光共振器光取り出し効率（図５中の点線）とを掛け合わせることによって得られる。
【００５９】
算出された各Sample１〜５のカラーフィルタ透過前のＥＬスペクトルは、図４（ａ）〜（ｅ）にＥＬ（ＣＦなし）で示している。
図７（ａ）に、青色の発光素子に設けられるカラーフィルタＣＦ１〜ＣＦ４の透過スペクトル（ＣＦスペクトル）を示す。
図７（ａ）のＣＦスペクトルに示されるように、青色カラーフィルタは、青色光の純度を高めるために、青色波長領域の光を選択的に透過させ、緑色波長領域の光成分をカットする機能を有するが、ＣＦ１〜ＣＦ４の透過率の特性は互いに異なっている。
【００６０】
図７（ｂ）に、各カラーフィルタの特性値を示す。
図７（ｂ）に示されるように、最大透過率は、ＣＦ１が一番高く、ＣＦ２，ＣＦ３，ＣＦ４の順に低くなっている。
波長５００ｎｍ、５３０ｎｍにおける透過率も、ＣＦ１が一番高く、ＣＦ２，ＣＦ３，ＣＦ４の順に低くなっている。
【００６１】
透過率が最大透過率の半分になる波長は、ＣＦ１が５１２ｎｍで、ＣＦ２，ＣＦ３，ＣＦ４の順に短波長側に寄っている。
このように、ＣＦ１は、透過率が高いが、緑色波長領域をカットする機能も小さい。そして、カラーフィルタＣＦ２，ＣＦ３，ＣＦ４の順に、透過率は低くなり、緑色波長領域をカットする機能は高くなる。
【００６２】
カラーフィルタの選択：
各サンプルごとに、ＣＦ１〜４の中から、適したカラーフィルタを選択するが、このときのカラーフィルタの選択基準については、カラーフィルタ透過後のＥＬ発光のｙ値が一定基準以下となる条件下で、できるだけ透過率が高くなるように選択する。
この基準については、一般にＹ値が０．０６〜０．０８となるように、カラーフィルタを選択する。この０．０６はＥＢＵ規格の目標値であり、０．０８はＮＴＳＣの目標値である。
【００６３】
ここで、実施例にかかるSample１〜４から出射される青色光は、上記のように緑色成分が比較的少ないので、カラーフィルタ１３ｂで緑色成分をあまりカットしなくても、純度の良好な青色光を得ることができる。
従って、実施例にかかるSample１〜４では、カラーフィルタ１３ｂとして、比較的透過率の高いカラーフィルタ（ＣＦ１，２，３）が選択される。
【００６４】
特に、Sample３のように、カラーフィルタ透過前のＥＬスペクトルにおいて、緑色成分が少ないものでは、透過率の高いカラーフィルタＣＦ１が選択される。
一方、比較例にかかる青色素子から出射される青色光は、緑色成分が比較的多く含まれているので、青色光の純度を高めるために、透過率の低いカラーフィルタ（ＣＦ５）が選択される。
【００６５】
図３（ｂ）の表には、このようにして、Sample１〜５についてＣＦ１〜４の中から選択されたカラーフィルタ番号が記載されている。
カラーフィルタ透過後のＥＬスペクトル算出：
Sample１〜５におけるＥＬスペクトル（カラーフィルタ透過前）と、選択されたカラーフィルタの透過スペクトルから、カラーフィルタ透過後のＥＬスペクトルを算出する。このカラーフィルタ透過後のＥＬ発光強度スペクトルは、各波長ごとに、ＥＬ発光強度（カラーフィルタ透過前）に、カラーフィルタの透過率を掛け合わせることによって算出される。
【００６６】
算出された各Sample１〜５のカラーフィルタ透過後のＥＬスペクトルは、図４（ａ）〜（ｅ）にＥＬ（ＣＦあり）で示している。
[考察]
上記シミュレーションの結果に基づいて、以下のように考察した。
１．ここでは、説明を簡略にするため、実施例にかかるSample３と、比較例にかかるSample５の２つを対比しながら説明する。
【００６７】
図５に、実施例（Ｓ３）と比較例（Ｓ５）の青色発光材料の発光スぺクトルを示している。当図に示すように、実施例にかかる青色発光材料（Ｓ３）は、発光スペクトルの最大ピーク波長が４４５ｎｍであって、比較例の青色発光材料（Ｓ５）の最大ピークの波長４６５ｎｍと比べて、短波長側にずれている。
そして、実施例にかかる青色発光材料（Ｓ３）の５３０ｎｍにおける発光強度ｈ3は、比較例の青色発光材料（Ｓ５）の５３０ｎｍにおける発光強度ｈ5よりも小さい。
【００６８】
図６は、実施例（Sample３）及び比較例（Sample５）にかかる青色発光素子のＥＬスペクトル（カラーフィルタ透過前）を示している。
図６から、比較例（Sample５）と比べて実施例（Sample３）では、ＥＬスペクトル（カラーフィルタ透過前）が、４９５ｍ〜５７０ｎｍの範囲で強度が小さく、緑色の成分が少ないことがわかる。従って、実施例（Sample３）では、透過率の高いカラーフィルタＣＦ１を用いても、カラーフィルタ透過後のＥＬ発光のｙ値が基準以下となるが、比較例（Sample５）では、カラーフィルタ透過後のＥＬ発光のｙ値を一定基準以下とするために、透過率の低いカラーフィルタＣＦ４が用いられることになる。
【００６９】
図８には、実施例にかかるSample３と、比較例にかかるSample５のカラーフィルタ透過後のＥＬスペクトルを示している。
実施例にかかるSample３と比較例にかかるSample５のカラーフィルタ透過後のＥＬスペクトルを比べると、共に波長４９５ｎｍ〜５７０ｎｍの領域の緑色成分が少なく、青色の純度が共に良好であるが、実施例にかかるSample３の方が高い光強度を示している。
【００７０】
２．図９（ａ）は、Sample１〜５の各発光素子においてカラーフィルタ透過率を示す図である。
横軸はサンプル１〜５の青色発光材料の発光ピーク波長を示し、縦軸は各サンプルにおけるカラーフィルタ透過率（ＣＦ透過率）の値を示している。
ここに示すＣＦ透過率の値は、各Sampleから出るＥＬ発光の中でカラーフィルタを透過する割合を示すものであって、青色波長領域全体について、ＥＬ発光強度に対してカラーフィルタを透過して出射されるＥＬ発光強度の割合を算出したものである。
【００７１】
図９（ａ）に示されるように、実施例にかかるSample１〜４では、比較例にかかるSample５ではと比べて、ＣＦ透過率が高い値を示している。
図９（ｂ）は、各Sample１〜５においてカラーフィルタ透過後のＥＬ相対強度比を示す図である。
横軸は、Sample１〜５で用いている青色発光材料の発光ピーク波長を示している。
【００７２】
縦軸は、各Sample１〜５についてのカラーフィルタ透過後のＥＬ相対強度比を示している。ここに示すカラーフィルタ透過後のＥＬ相対強度比は、波長ごとにカラーフィルタ透過後のＥＬ発光強度に視感度を掛け合わせたものを、青色波長領域全体にわたって積分して求めたものであり、Sample５のカラーフィルタ透過後のＥＬ発光強度を基準１とした比率である。
【００７３】
図９（ｂ）に示されるように、実施例にかかるSample１〜４では、比較例にかかるSample５と比べて、カラーフィルタ透過後のＥＬ相対強度比が高い値を示している。
これは、上述したように、実施例のSample１〜４で用いているカラーフィルタ（ＣＦ２〜４）のＣＦ透過率が、比較例にかかるSample５で用いているカラーフィルタ（ＣＦ５）よりも、ＣＦ透過率が良好であるためと考えられる。
【００７４】
図９（ａ）中の曲線は、発光材料のピーク波長とＣＦ透過率との関係の傾向を示す。また、図９（ｂ）中の曲線は、発光材料のピーク波長とＥＬ相対強度比との関係の傾向を示す。これらの曲線では、発光材料のピーク波長が４３０ｎｍ〜４５５ｎｍの範囲内、特に、４４０ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲内でＣＦ透過率が高く、カラーフィルタ透過後のＥＬ強度が高い値を示し、カラーフィルタ透過後の発光効率も高いことを示している。
【００７５】
以上のように、シミュレーションに基づいて考察することによって、青色発光層の発光材料として、ピーク波長が４３０ｎｍ〜４５５ｎｍの範囲（光共振器の取り出し効率のピーク波長４６５ｎｍに対して１０ｎｍ〜３５ｎｍ短い波長範囲）にあるものは、透過率の高い青色カラーフィルタを用いても色純度の高い青色光が得られ、青色カラーフィルタ透過後の出射光の発光効率が高くなることがわかる。
【００７６】
また、特にピーク波長が４４０ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲（光共振器の取り出し効率のピーク波長４６５ｎｍに対して１５ｎｍ〜２５ｎｍ短い波長範囲）にある発光材料は、その効果が高いこともわかる。
なお、図９から、青色発光層の発光材料のピーク波長が４３０ｎｍ未満あるいは４５５ｎｍを超える場合は、青色カラーフィルタ透過後のＥＬ発光の発光効率向上効果があまり得られないことがわかる。
【００７７】
青色発光層の発光材料のピーク波長が４３０ｎｍ未満で効果が得られにくいのは、短波長領域なので光の視感度が低いこと、並びに光共振器構造の１次ピークとの重なりが少なくなることなどによると考えられる。
３．図１０（ａ）は、各サンプルにおいて、横軸にピーク強度に対する波長５３０ｎｍの強度比、縦軸にＣＦ透過後のＥＬ相対強度比を示している。図１０（ｂ）は、横軸にピーク強度に対する波長５３０ｎｍの強度比、縦軸にＣＦ透過率を示している。
【００７８】
実施例にかかるSample１〜４では、比較例にかかるSample５と比べて、波長５３０ｎｍにおける強度比が比較的小さく、ＣＦ透過率が高く、ＣＦ透過後のＥＬ相対強度比も高いことがわかる。
上記図５〜８を参照しながら行った考察と、図１０に示す結果から、青色カラーフィルタを透過させて色純度の高い青色光を出射させるには、比較例ではＥＬ素子から出射される青色光に含まれる５３０ｎｍ付近の光強度が比較的大きいので、その成分を除くために、ＣＦ透過率の低いカラーフィルタを使用することになるのに対して、実施例の場合は、ＥＬ素子から出射される青色光に含まれる５３０ｎｍ付近の光強度が小さいので、ＣＦ透過率の高いカラーフィルタを用いても、色純度の高い青色光を得られると考察される。
【００７９】
また、図１０（ａ）中の曲線は、発光材料の発光スペクトルにおけるピーク強度に対する波長５３０ｎｍの強度比と、ＥＬ相対強度比との関係の傾向を示し、図１０（ｂ）中の曲線は、発光材料の発光スペクトルにおけるピーク強度に対する波長５３０ｎｍの強度比と、ＣＦ透過率との関係の傾向を示す。
これらの曲線から、発光材料の発光スペクトルにおいて、ピーク強度に対する波長５３０ｎｍの強度比が小さいほど、ＥＬ相対強度比及びＣＦ透過率が高いことがわかる。
【００８０】
また、カラーフィルタ透過後の発光効率を高くする上で、発光材料の発光スペクトルにおいて、ピーク強度に対する波長５３０ｎｍの強度比が０．１６５以下であることが好ましく、０．１以下がより好ましいことがわかる。
[第１波長及び第２波長について]
上記説明では、光共振器の光取り出し効率スペクトルにおいて、４６５ｎｍで第１極大値、５３０ｎｍで第２極大値を取る場合について説明したが、光共振器からの光の取り出し効率スペクトルが、４６５ｎｍの近傍である４５５ｎｍ〜４７５ｎｍ、あるいは４５０〜４９５ｎｍ内の第１波長において第１極大値を取り、５００ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲内の第２波長において第２極大値を取るものであれば、発光層の青色発光材料として、第１波長よりも１０ｎｍ以上短い波長においてピーク（発光強度が最大値）を取る発光スペクトルを有するものを用いることによって、同様の効果が得られる。
【００８１】
また、光共振器の取り出し効率のピーク波長に対して１５ｎｍ〜２５ｎｍ短い波長範囲にある発光材料を用いれば特に効果が高いことも同様である。
ただし、この場合も、青色発光材料の発光強度のピーク波長は４３０ｎｍ以上であることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明にかかる発光素子を用いた発光装置は、携帯電話用やテレビなどのディスプレイに適している。特に、青色発光素子において高純度で青色を発光することが要求されるディスプレイに有用である。
【符号の説明】
【００８３】
１    基板
２    反射電極
３    透明導電層
４    正孔注入層
５    正孔輸送層
６ｂ，６ｇ，６ｒ  発光層
７    電子輸送層
８    透明電極
９    薄膜封止層
１０    樹脂封止層
１１  基板
１２    バンク
１３ｂ，１３ｇ，１３ｒ  カラーフィルタ
【図１】
2014013684.tif 000005
【図２】
2014013684.tif 000006
【図３】
2014013684.tif 000007
【図４】
2014013684.tif 000008
【図５】
2014013684.tif 000009
【図６】
2014013684.tif 000010
【図７】
2014013684.tif 000011
【図８】
2014013684.tif 000012
【図９】
2014013684.tif 000013
【図１０】
2014013684.tif 000014
【図１１】
2014013684.tif 000015
【図１２】
2014013684.tif 000016
【図１３】
2014013684.tif 000017
【図１４】
2014013684.tif 000018