(57)【要約】【課題】汎用性が高く白色の表示用発光素子であっても視角特性改善を行うことが可能な発光素子を提供する。【解決手段】互いに対向する一対の電極２ａ，２ｃとこれらの電極２ａ，２ｃ間に狭持される有機発光層とを備える有機ＥＬ素子２と、前記有機発光層よりも光取り出し側に設けられ、光学濃度の視角依存性が等方性材料よりも大きい光学フィルタ４と、を備えてなることを特徴とする発光素子。また、光学フィルタ４通過後の発光色が白色であることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する一対の電極とこれらの電極間に狭持される有機発光層とを備える有機ＥＬ素子と、
前記有機発光層よりも光取り出し側に設けられ、光学濃度の視角依存性が等方性材料よりも大きい光学フィルタと、
を備えてなることを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記有機ＥＬ素子は、色相が略一定でありかつ彩度が大きくなるような色度の視角依存性を有し、前記光学フィルタは、透過色が前記有機ＥＬ素子の発光色の補色となるように設定されてなることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記光学フィルタ通過後の発光色が白色であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記有機ＥＬ素子は、色相が略一定でありかつ彩度が小さくなるような色度の視角依存性を有し、前記光学フィルタは、透過色が前記有機ＥＬ素子の発光色と同色相となるように設定されてなることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子を備える発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機材料によって形成される自発光素子である有機ＥＬ素子は、例えば、陽極となるインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等からなる第一電極と、少なくとも有機発光層を有する有機層と、陰極となるアルミニウム（Ａｌ）等からなる非透光性の第二電極とを、透光性の支持基板上に順次積層するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。かかる有機ＥＬ素子は、第一電極から正孔を注入し、また、第二電極から電子を注入して正孔及び電子が発光層にて再結合することによって光を発するものである。
【０００３】
近年、有機ＥＬ素子は自発光型で高視認性のディスプレイとして注目されているが、有機ＥＬ素子には光学干渉効果によって、素子の発光面を見る角度、つまり視角により色度が変化するという問題点がある。
【０００４】
有機ＥＬ素子の色度の視角依存性を軽減する方法として、カラーフィルタと光拡散手段とを設ける方法（例えば特許文献２参照）や発光のピーク波長と多重干渉フィルタのピーク波長とをずらす方法（例えば特許文献３参照）などが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５９−１９４３９３号公報
【特許文献２】特開平１１−３２９７４２号公報
【特許文献３】特開２００２−３６７７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、カラーフィルタと光拡散手段を用いる方法では、拡散手段により表示像のボケやコントラストの低下が起こるためディスプレイへの適用には大きな制限が生じ、多重干渉フィルタの波長をずらす方法は、多重干渉フィルタが狭帯域であるため白色の発光素子には適用できないという問題点があった。
【０００７】
本発明は、この問題に鑑みなされたものであり、汎用性が高く白色の表示用発光素子であっても視角特性改善を行うことが可能な発光素子を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、前記課題を解決するために、互いに対向する一対の電極とこれらの電極間に狭持される有機発光層とを備える有機ＥＬ素子と、前記有機発光層よりも光取り出し側に設けられ、光学濃度の視角依存性が等方性材料よりも大きい光学フィルタと、を備えてなることを特徴とする。
【０００９】
また、前記有機ＥＬ素子は、色相が略一定でありかつ彩度が大きくなるような色度の視角依存性を有し、前記光学フィルタは、透過色が前記有機ＥＬ素子の発光色の補色となるように設定されてなることを特徴とする。
【００１０】
また、前記光学フィルタ通過後の発光色が白色であることを特徴とする。
【００１１】
また、前記有機ＥＬ素子は、色相が略一定でありかつ彩度が小さくなるような色度の視角依存性を有し、前記光学フィルタは、透過色が前記有機ＥＬ素子の発光色と同色相となるように設定されてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、有機ＥＬ素子を備える発光素子に関し、汎用性が高く白色の表示用発光素子であっても視角改善を行うことが可能となるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態である発光素子を示す断面図。
【図２】比較例１である発光素子を示す断面図。
【図３】比較例１及び比較例２の色度の視角依存性を示すＣＩＥ色度図。
【図４】比較例３である発光素子を示す断面図。
【図５】比較例３の色度の視角依存性を示すＣＩＥ色度図。
【図６】比較例３の等方性フィルタの光学特性を示す図。
【図７】実施例１の光学フィルタの光学特性を示す図。
【図８】実施例１の色度の視角依存性を示すＣＩＥ色度図。
【図９】実施例２の色度の視角依存性を示すＣＩＥ色度図。
【図１０】実施例２の光学フィルタの光学特性を示す図。
【図１１】本発明の他の実施形態である発光素子を示す断面図。
【図１２】本発明の他の実施形態である発光素子を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について添付図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では視角は表示の正面、つまり素子面に垂直な方向を０°としている。発光素子は、支持基板１と、有機ＥＬ素子２と、封止基板３と、光学フィルタ４と、を備えている。
【００１５】
支持基板１は、防湿性が高く、透光性のガラスや高バリア性ポリマー等からなるものであり、封止基板５とともに発光素子に機械的強度を与え外部環境から保護するケースを構成する。
【００１６】
有機ＥＬ素子２は、支持基板１上に形成されるものであり、第一電極２ａ，有機層２ｂ及び第二電極２ｃを順次積層して形成される。
【００１７】
第一電極２ａは、有機層２ｂに正孔を注入する陽極となるものであり、支持基板１上にインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）やインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）あるいは酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の透光性導電材料をスパッタ法等の手段によって層状に形成してなり、フォトリソグラフィー法等の手段によって所定の形状にパターニングされる。
【００１８】
有機層２ｂは、少なくとも正孔及び電子の再結合によって光を発する有機発光層を有するものであれば良いが、本発明の実施形態においては正孔注入層，正孔輸送層，有機発光層及び電子輸送層を順次積層して形成してなるものである。
【００１９】
第二電極２ｃは、有機層２ｂに電子を注入する陰極となるものであり、有機層２ｂ上に例えばＡｌ等の低抵抗の導電材料を蒸着法等の手段によって層状に形成してなる反射電極である。
【００２０】
封止基板３は、支持基板１と同様に防湿性の高いガラス等から構成されるもので、本実施形態においては凹形状となるように形成される。封止基板３は、周壁部３ａが紫外線硬化型の接着剤５を介して支持基板１と接着固定され、有機ＥＬ素子２を気密的に収納する収納空間を構成する。なお前記収納空間内には、前記収納空間内及び有機ＥＬ素子２に含まれる水分を吸着する吸湿剤が配設されることが望ましい。
【００２１】
光学フィルタ４は、例えば２枚の基板間に色素を溶解させた液晶を封入してなるものである。前記各基板は液晶分子が特定の方向に配向するように表面処理を行った透明基板であり、本実施形態においては液晶分子軸が前記基板に垂直になるように液晶を配向する垂直配向タイプと称されるものである。また、前記基板は流動性のある前記液晶の形状の保持と機械的な強度を与える。前記液晶は、光学的な異方性を有し、光学濃度の視角依存性が等方性材料よりも大きくなるように設定されている。また、前記基板は接着剤によってシールされ、水分の浸入や前記液晶の流出が防止されている。
【００２２】
以上の各部により発光素子が構成されている。かかる発光素子は、いわゆるボトムエミッション型であり、有機ＥＬ素子２から発せられる光を支持基板１側から取り出し光学フィルタ４を介して出射する。
【００２３】
以下、さらに比較例及び実施例を上げ本発明の具体的な効果を説明する。
【００２４】
（比較例１）
図２は従来のように光学フィルタを設けない比較例１としての有機ＥＬ素子を示している。比較例１は、視角０°時の色度が白色の発光を示すものである。
【００２５】
（比較例２）
比較例２は、前述の比較例１と同様に従来のように光学フィルタを設けない有機ＥＬ素子である。比較例２は、視角０°時の色度が青みがかった白色の発光を示すものである。
【００２６】
図３は、比較例１及び比較例２の色度の視角依存性を示すＣＩＥ色度図である。なお、図中の標準光源Ｄ６５は、ＣＩＥで規定されている光源Ｄ６５の色度であり、良好な白色の目安となるものである。比較例１は、視角０°時では比較的Ｄ６５に近く良好な色度を示すものの、視角が大きくなるにつれて青みがかってくる。比較例２は視角０°時では青みがかっており、視角が大きくなるにつれて青みが濃くなっていく。
【００２７】
（比較例３）
図４は、比較例２の有機ＥＬ素子の光取り出し側に一般的な等方性フィルタ６を設けた比較例３としての発光素子を示している。
【００２８】
図５は、比較例１〜比較例３の色度の視角依存性を示すＣＩＥ色度図である。比較例３は、比較例１及び２よりも視角０°時の色度は良好となっているが、色度の視角依存性は大きいままである。
【００２９】
図６は、等方性フィルタ６の光学特性を示すものである。図６に示すように、等方性フィルタ６であっても視角が大きくなった場合には、光線がフィルタ内を斜めに通過するのでその光学濃度は視角０°の場合よりも大きくなる。しかしその増加量は材料の屈折率で決まっており、視角５０°の場合は理論上１．５６倍未満であり、一般的な材料では１．２２倍までである。ここで、等方性フィルタ６の光学濃度の増加に限界があることの原理を簡単に説明する。等方性材料の光学濃度は光路の長さに比例し（ランバート・ベールの法則）、その比例係数は光が通過する方向に関わらず一定である。一方で、異なる材質に入射した光線の角度は、次のスネルの法則に従う。
ｓｉｎθ１／ｓｉｎθ２＝ｎ２／ｎ１
これから空気中から角度θ１で厚さｔ２，屈折率ｎ２の媒質中に入射した光に対する光路長をＬ２として、光学濃度Ｄの増加率ＲＤは次の式で計算される。
ＲＤ＝Ｄθ１／Ｄ０＝Ｌ２／Ｔ２
＝１／ｃｏｓθ２
ここで、θ２＝ａｓｉｎ（ｓｉｎθ１／ｎ２）とし、空気の屈折率ｎ１は１．０とした。
したがって、光学濃度Ｄの増加率ＲＤは媒質の屈折率が小さいほど多くなるが、入射角θ１が５０°の場合は最も屈折率が低い真空（ｎ２＝１．０）でも増加率ＲＤは１．５５６であり、一般的には水（ｎ２＝１．３３）の１．２２程度までとなる。
【００３０】
これに対し、ディスプレイに使用されている液晶や特殊な配向性ポリマーなどの異方性材料の中には、光学濃度の視角依存性が等方性材料よりも大きくなるものが存在する。
【実施例１】
【００３１】
実施例１は、前述の実施形態に示した発光素子であって、図１に示すように有機ＥＬ素子２の光取り出し側に光学フィルタ４を配設した発光素子である。なお、有機ＥＬ素子２として比較例１と同様の色度の視角依存性を有する有機ＥＬ素子を用いた。図７は、実施例１における異方性の光学フィルタ４の光学特性を示すものである。光学フィルタ４として、比較例３における等方性フィルタ６に含有されるのと同様の色素を液晶に溶解して垂直配向タイプの基板に封入した光学フィルタを用いた。この光学フィルタは光学濃度Ｄの増加率ＲＤ＝１．６と等方性材料よりも高くなっている。
【００３２】
図８は、実施例１の色度の視角依存性を示すＣＩＥ色度図である。実施例１は、光学フィルタ４を用いない比較例１に対して正面色度が良好であり、かつ色度の視角依存性も大幅に軽減している。本発明のように、色度に視角依存性を有する有機ＥＬ素子２に、光学濃度の視角依存性が等方性材料よりも大きい光学フィルタ４を組み合わせることにより、その色度の視角依存性を補正して良好な色度特性を得ることができることは図８からも明らかである。なお、図８の光学フィルタの色度の視角特性は標準光源Ｄ６５の白色光を光学フィルタに通した後の色度の視角特性である。
【００３３】
なお、有機ＥＬ素子２と光学フィルタ４とを組み合わせて発光素子を構成する場合、図８に示すように光学フィルタ４は視角が大きくなっても色相が大きく変化しないため、本発明の効果を十分に得るためには有機ＥＬ素子２として発光色の色相が視角に伴って大きく変化しない有機ＥＬ素子を用いることが望ましい。なお、有機ＥＬ素子の各層の膜厚や発光材料の種類や濃度などを適宜調整することで、色相が大きく変化しない有機ＥＬ素子を作製することができる。
【００３４】
色相が大きく変化しない有機ＥＬ素子には、光学設計の条件によってその色度の視角依存性が視角とともに彩度が大きくなるものと視角とともに彩度が小さくなるものとの２種類が存在する。光学フィルタ４は視角とともに光学濃度が増加しこれに伴って一般的に彩度も上昇するので、無彩色あるいは淡彩色の発光を得たい場合は、視角とともに彩度が高くなる有機ＥＬ素子とこの有機ＥＬ素子の発光色の補色となる光学フィルタとを有機ＥＬ素子２及び光学フィルタ４として組み合わせるのが適当である。また、彩度の高い発光色を得たい場合は、有機ＥＬ素子２として正面で最も彩度が高く視角とともに彩度が小さくなる有機ＥＬ素子を用い、光学フィルタ４としてこの有機ＥＬ素子の発光色と同色相の光学フィルタを組み合わせるのが適当である。
【実施例２】
【００３５】
実施例２は、実施例１とは異なる特性の有機ＥＬ素子及び光学フィルタを有機ＥＬ素子２及び光学フィルタ４として組み合わせた発光素子である。実施例２における有機ＥＬ素子は、図９に示すように視角０°時で色度が黄色みを帯びていて視角が大きくなるとともに黄色が濃くなる色度の視角依存性を有する。図１０は、この有機ＥＬ素子の光取り出し側に配設される光学フィルタの光学特性を示している。実施例２における光学フィルタは、色素を液晶に溶解して垂直配向タイプの基板に封入したものであり、実施例２においても光学フィルタの光学濃度Ｄの増加率ＲＤ＝１．６と等方性材料よりも高くなっている。
【００３６】
（比較例４）
比較例４は、実施例２と同様の有機ＥＬ素子に光学フィルタと同様の色素を用いた等方性フィルタを組み合わせた発光素子である。
【００３７】
図９は、実施例２及び比較例４の色度の視角依存性を示すＣＩＥ色度図である。比較例４は、視角０°時の色度は良好であるものの色度の視角依存性は大きい。実施例２は、視角０°時の色度が良好であり、かつ比較例４に対して色度の視角依存性も大幅に軽減している。本発明のように、色度に視角依存性を有する有機ＥＬ素子２に光学濃度の視角依存性が等方性材料よりも大きい光学フィルタ４を組み合わせることにより、その色度の視角依存性を補正して良好な色度特性を得ることができることは図９からも明らかである。
【００３８】
なお、本実施形態において光学フィルタ４として色素を溶解させた液晶を用いたものを示したが、本発明の光学フィルタはこれに限定されるものではなく、光学濃度の視角依存性が等方性材料より大きくなるものであれば適用でき、例えば液晶ポリマーのような配向性高分子を色素で染色したものや、物理的な処理（延伸等）によって異方性を付与したポリマー材料などを用いても良い。このような材料それ自体で形状を保持できるような場合には、支持基板上に直接塗布形成したり、フィルム状に成形した光学フィルタを接着層や粘着層を介して支持基板に貼り付けても良い。また、光学フィルタの配設位置も支持基板の有機ＥＬ素子形成面側としても良い。図１１及び図１２はこれらの他の実施形態を示すものである。図１１において、光学フィルタ１４は色素で染色した配向性ポリマーからなり、粘着層１５を介して支持基板１上に貼り付けられている。図１２において、光学フィルタ２４は色素を混合した配向性ポリマーからなり、支持基板１の有機ＥＬ素子２の形成面側に配設されている。なお、光学フィルタ２４と有機ＥＬ素子２との間には保護膜２５が形成される。
【００３９】
さらに、本実施形態は、有機ＥＬ素子２からの発光を支持基板１側から取り出すボトムエミッション型の発光素子であったが、本発明は支持基板とは反対側に光を取り出すトップエミッション型の発光素子にも適用可能である。この場合、光の取り出し方向に応じて光学フィルタの配設位置を支持基板とは反対の側とするのが当然の措置となる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、有機ＥＬ素子を備える発光素子に関し、特に白色の表示用発光素子に好適である。本発明が適用された発光素子は表示器あるいは照明装置に備えられる。
【符号の説明】
【００４１】
１  支持基板
２  有機ＥＬ素子
２ａ  第一電極
２ｂ  有機層
２ｃ  第二電極
３  封止基板
４，１４，２４  光学フィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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