(57)【要約】【課題】  白色発光ＯＬＥＤを照明光源に利用する場合、電力効率、寿命、色温度および演色性の性能を考慮しなければならない。しかし、電力効率の高い白色発光ＯＬＥＤ光源を得れば色温度が低下する。一方、色温度を高くすると電力効率の低下や演色性の低下が顕著になる。そこで、低コストで電力効率、色温度、演色性が制御できる白色発光有機ＥＬ照明装置の実現が求められている。【解決手段】  本発明の白色発光有機ＥＬ照明は、少なくともＲ＞Ｗ画素領域、Ｇ＞Ｗ画素領域、Ｂ＞Ｗ画素領域を設け、各領域の画素のサイズや形状を変えることにより白色発光の輝度、色温度および演色性を任意に調整・制御された白色有機ＥＬ照明装置を提供できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正孔注入層と、正孔輸送層と、少なくとも赤色、青色および緑色の発光層と、電子輸送層とを積層して形成した白色発光する白色画素を構成し、
前記白色画素は、前記正孔輸送層の膜厚を選択して少なくとも赤色発光が強く光る白色サブ画素と緑色発光が強く光る白色サブ画素と青色発光が強く光る白色サブ画素から成るもので、前記白色画素が複数個配列されたことを特徴とする白色発光有機ＥＬ照明装置。
【請求項２】
前記白色画素は、さらに黄色の発光層を加え黄色発光が強く光る白色サブ画素あるいは橙色発光が強く光る白色サブ画素を含むことを特徴とする請求項１に記載の白色発光有機ＥＬ照明装置。
【請求項３】
前記白色画素を構成する各サブ画素は、それぞれ同一サイズおよび同一形状に形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の白色発光有機ＥＬ照明装置。
【請求項４】
前記白色画素を構成する各サブ画素は、それぞれ異なったサイズあるいは形状に形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の白色発光有機ＥＬ照明装置。
【請求項５】
前記正孔輸送層は、第１正孔輸送層と第２正孔輸送層を積層して構成されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の白色発光有機ＥＬ照明装置。
【請求項６】
フロントハーフミラーと、正孔注入層と、正孔輸送層と、赤色、青色および緑色から選択された１色の発光層と、電子輸送層とを積層して形成した第１層発光層と、センターハーフミラーと、正孔注入層と、正孔輸送層と、赤色、青色および緑色から残された色の発光層と、電子輸送層とを積層して形成した第２層発光層とでタンデム型白色発光する白色画素を構成し、
前記白色画素は、前記１層目の正孔輸送層の膜厚を選択して少なくとも赤色発光が強く光る白色サブ画素と緑色発光が強く光る白色サブ画素と青色発光が強く光る白色サブ画素から成るもので、前記白色画素が複数個配列されたことを特徴とする白色発光有機ＥＬ照明装置。
【請求項７】
前記白色画素は、さらに黄色の発光層を加え黄色発光が強く光る白色サブ画素あるいは橙色発光が強く光る白色サブ画素を含むことを特徴とする請求項６に記載の白色発光有機ＥＬ照明装置。
【請求項８】
前記白色画素を構成する各サブ画素は、それぞれ同一サイズおよび同一形状に形成されることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の白色発光有機ＥＬ照明装置。
【請求項９】
前記白色画素を構成する各サブ画素は、それぞれ異なったサイズあるいは形状に形成されることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の白色発光有機ＥＬ照明装置。
【請求項１０】
前記正孔輸送層は、第１正孔輸送層と第２正孔輸送層を積層して構成されることを特徴とする請求項６から請求項９のいずれかに記載の白色発光有機ＥＬ照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は白色発光有機ＥＬ照明装置に係り、特に高い電力効率および高寿命の性能を有し、かつ色温度および演色性の調整が任意に可能な白色発光有機ＥＬ照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンスデバイス（Organic  Electro-Luminescence  Device:以下、ＯＬＥＤと称する）は、有機ＥＬ材料を多層に薄膜積層した自発光デバイスで、適当な直流電流を流すと発光する。発光色は発光層のドーパント材料を選択することにより、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）はもとより黄色（Ｙ）、橙色（Ｏ）、白色（Ｗ）など任意の発光を実現出来るデバイスで、特にディスプレイに於いては、液晶に代わる低消費電力・高画質・薄型の次世代の画像表示装置として、スマートフォンやＴＶのディスプレイとして既に実用化されている。また、白色有機ＥＬ発光源を応用した照明分野においても、電球に匹敵する高い演色性を持ち、かつ蛍光灯や発光ダイオード（Light  Emitting  Diode：以下、ＬＥＤと称する）に匹敵する電力効率および寿命が実現されており、環境に配慮した次世代光源として、ＬＥＤと同様に注目され、普及が期待されている。
【０００３】
ディスプレイ分野においては、低分子系有機材料を真空中で蒸発させて多層有機薄膜を積層する真空蒸着法（低分子系真空蒸着法）によるフルカラー発光ディスプレイデバイスや白色発光とカラーフイルターを組み合わせたフルカラーディスプレイデバイスの実用化が為されている。また、照明分野においては、白色発光デバイスを用いた照明の実用化が進んでいる。
【０００４】
ＯＬＥＤの有機薄膜の成膜法には、真空蒸着法の他にスクリーン印刷やインクジェットによる塗布法がある。例えば、高分子ポリマー系有機材料を印刷あるいはインクジェットにより塗布する方法、更には低分子系有機材料を溶媒に溶かし塗布する方法によるデバイス作製が試みられている。しかし、塗布法は比較的厚い膜を短時間で塗布できるため短タクト処理が可能であるが、膜厚の制御精度や性能・品質・寿命等において、未だ低分子系真空蒸着法に比べ劣っており、研究開発段階に止まっている。
【０００５】
図１５は、従来のＯＬＥＤ１１０の基本デバイス構成を示す断面図である。従来の低分子系蛍光有機ＥＬ材料を用いたＯＬＥＤ１１０は、ガラス基板１０１上に透明電極１０２、正孔注入層（Hole Injection Layer:以下ＨＩＬ）１０３、正孔輸送層（Hole  Transfer  Layer：以下ＨＴＬ）１０４、発光層（Emission  Layer:以下ＥＭＬ）１０５、電子輸送層（Electron  Transport  Layer：以下ＥＴＬ）１０６および陰極１０７を順次積層したものである（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
透明電極１０２は例えばインジウム−スズ酸化物（Indium  Tin  Oxide：以下ＩＴＯ）であり、ＨＩＬ１０３は例えばＣｕＰｃ（Copper  phthalocyanine）やＬＧ１０１等であり、ＨＴＬ１０４は例えばｐ型電気伝導を示す有機薄膜であるＮＰＢ（N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidine）等である。また、ＥＭＬ１０５は例えばホスト材としてＡｌｑ３（tris-(8-hydroxyquinoline)aluminum(III)）等を用い、それにドーパント材を添加して発光色および発光効率を調整している。また、ＥＴＬ１０６は例えばＡｌｑ３で、陰極界面にＬｉＦ（lithium  fluoride）をドープしたｎ型電気伝導を示す有機薄膜等である。また、陰極１０７は例えば銀マグネシュウム合金あるいはアルミニウム等である。
【０００７】
高効率発光を示すＯＬＥＤを実現するためには、まず、有機ＥＬ材料そのものの性能向上に向けた改善が必要である。最近では、性能向上を図った蛍光材料を用いたＯＬＥＤで、図１５の構造を進化させた薄膜構造、すなわちＨＴＬを伝導率の高いｐ型ドープの第１ＨＴＬ（以下ＨＴＬ１）とノンドープの第２ＨＴＬ（以下ＨＴＬ２）の２層に分割したり、ＥＭＬにホスト（Host）とコホスト（Co-Host）の２種類のホスト材を用いたり、発光中心となる２種類のドーパント（Dopant）材を添加したりしている。また、ＥＴＬとしてＡｌｑ３の他にＢ−ｐｈｅｎ（Bathophenanthroline）を混ぜた２層構成にし、さらに耐湿性を向上させて長寿命化を図るために、および高導電率を持たせてデバイスの低電力化を図るために、陰極界面近傍にＬｉＦを添加した層構造をＥＴＬとして採用している。
【０００８】
また、外部に取り出す光の効率、すなわち外部量子効率を向上させることが、ＯＬＥＤの性能向上には極めて重要である。そのためには、屈折率の異なる多層薄膜からなるデバイス構造での光の透過・屈折・反射を含めた光学調整が十分になされることが重要となる。
【０００９】
例えば、陽極として用いているＩＴＯの屈折率はほぼ２であるが、有機ＥＬ薄膜材料の屈折率は１．６〜１．７台であり、また陰極の金属は光放射に対して反射鏡として働き、またガラス基板の屈折率は１．５であるため、ＥＭＬで発光した光は屈折率の異なる有機ＥＬ薄膜層／ＩＴＯ／ガラス基板を通して外部に取りだされることになる。この場合、外部の屈折率１の空気層とガラス基板との界面、ガラス基板とＩＴＯとの界面、およびＩＴＯと有機ＥＬ薄膜との界面には、それぞれ入射される光と屈折する光の成分がある。この各層での光の屈折により、外部に取り出される光はロスする。
【００１０】
陰極／有機ＥＬ多層薄膜／ＩＴＯ／ガラス基板／空気層からなるＯＬＥＤのデバイス構造では、ガラス基板／空気層間での屈折率の差に起因する光取り出し損失（基板ロス）は約３４％であり、陰極／多層の有機ＥＬ薄膜層／ＩＴＯ／ガラス基板間での多層の有機ＥＬ薄膜層の屈折率の差に起因する光取り出し損失（薄膜ロス）は約４７％であるので、合計で８１％近くがロスしている。従って、外部量子効率は、高々１９％である。
【００１１】
蛍光有機ＥＬ材料の場合は、内部量子効率は、理論的に注入されたすべての電子と正孔が再結合して１００％の電子―正孔対の励起子を作ったとしても、その２５％しか発光に寄与できない。そのため、外部量子効率は、２５％×約２０％で求められ、高々５％にとどまっている。一方、燐光有機ＥＬ材料の場合は、内部量子効率は、理論的には１００％発光に寄与できるため、上記デバイス構造の外部量子効率は２０％まで向上する。
【００１２】
外部量子効率を向上させる方法としては、例えば、ガラス基板の表面に光取り出しフイルムを貼り付けて輝度の向上を図ったり、蛍光有機ＥＬ材料に変えて内部量子効率１００％が期待できる燐光有機ＥＬ材料を採用してＯＬＥＤのデバイス性能の向上を図ろうとしている。
【００１３】
これに加えて、上記ＯＬＥＤのデバイス構造では、内部で発光した光の透過光だけでなく、陰極で反射した光も含めて、効率良くガラス基板に光を入射させる為に、ＩＴＯ及び多層有機ＥＬ薄膜の膜厚を最適化することを考える必要がある。なぜならば、外部に取りだされる光を最大にするためには、この多層有機ＥＬ薄膜層の膜厚をナノメータ単位で調整し、制御する必要がある場合があるからである。低分子系有機ＥＬ材料の薄膜成膜に使われる真空蒸着法はこれらの多層薄膜の膜厚を精密に制御できる成膜技術である。一般に、真空蒸着法は、高分子系有機ＥＬ材料の成膜に用いられる塗布法に比べて、成膜制御が格段に優れている。従って、この面でも、低分子系有機ＥＬ材料を用いたＯＬＥＤが実用化できている理由の一つに挙げられる。
【００１４】
ここで、ＯＬＥＤの輝度および外部量子効率の向上には、多層有機ＥＬ薄膜の膜厚の調整に基づいた光学調整が必要であることの一例を説明する。
【００１５】
発光層の構成が一つからなるシングルユニットの発光ＯＬＥＤである。図１６（Ａ）は赤色(Ｒ)発光ＯＬＥＤの積層薄膜構成図、図１６（Ｂ）はその発光スペクトル図であり、図１７（Ａ）は緑色(Ｇ)発光ＯＬＥＤの積層薄膜構成図、図１７（Ｂ）はその発光スペクトル図であり、図１８（Ａ）は青色(Ｂ)発光ＯＬＥＤの積層薄膜構成図、図１８（Ｂ）はその発光スペクトル図であり、図１９（Ａ）は黄色(Ｙ)発光ＯＬＥＤの積層薄膜構成図、図１９（Ｂ）はその発光スペクトル図である。なお、薄膜構成図には材料とその膜厚を示し、ＯＬＥＤのデバイス構造は図１５と同様とする。また、図示は省略するが、ＨＴＬ１０４は１層とせずにＨＴＬ１とＨＴＬ２の２層に分割することもでき、後述のようにＨＴＬ１とＨＴＬ２で異なった材料を用いる場合、あるいは異なった成膜方法でＨＴＬ１とＨＴＬ２を成膜する場合があるので、ここでは便宜上分けて説明する。
【００１６】
図１６〜図１９を参照して、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｙの各薄膜構成図を比較すると、内部の光を効率良く外部に取り出す為には、金属反射鏡（陰極）から発光層までの距離、すなわちＥＴＬとＥＭＬとＨＴＬまでの全体の膜厚が関係していることが分かる。特に、ＨＴＬの膜厚の最適化がＲ、Ｇ、Ｂ、Ｙの発光スペクトル強度に強く依存する。ＨＴＬ（ＨＴＬ１とＨＴＬ２の合計）の膜厚が、Ｒでは１００nm、Ｇでは５０nm、Ｂでは６０nm、Ｙでは１００nmの場合に最大輝度を得られる。また、ＥＴＬの膜厚が、ＲとＧでは５０nm、Ｂでは２５nm、Ｙでは４０nmの場合に最適となる。ＥＭＬの膜厚が、Ｒでは３０nm、Ｇでは２０nm、Ｂでは３５nm、Ｙでは３０nmの場合に最適となる。従って、これらのＨＴＬ、ＥＴＬおよびＥＭＬの膜厚の最適化が重要である。
【００１７】
そして、正面発光輝度を更に強力に高める方法の一つとして、発光層内の光の共鳴作用を利用した、すなわちマイクロキャビティ効果を取り入れたデバイス構造がある。
【００１８】
このマイクロキャビティ効果により正面輝度を向上させる一例には、スマートフォンの表示装置がある。このスマートフォンの表示装置は、トップエミッタ型ＯＬＥＤで高分解のメタルマスク（Fine  Metal  Mask：ＦＭＭ）を使った蒸着法でＲ、Ｇ、Ｂ画素を塗り分けるフルカラーＯＬＥＤディスプレイを採用しており、輝度の向上および消費電力の低減に効果を発揮している（たとえば、特許文献２参照）。
【００１９】
ＯＬＥＤでマイクロキャビティ効果を効果的に引き出すためには、トップエミッタ型ＯＬＥＤの場合は、ＩＴＯ膜（陽極）の下面に反射率の高い金属薄膜、例えばアルミニウムや銀薄膜を設け、多層に有機ＥＬ薄膜を成層した後、陰極には透過率を高めるために金属薄膜の膜厚を１０nm程度に抑えた構造を採用して、これらの金属薄膜間で光の共鳴効果を起こさせる。これに対して、ボトムエミッタ型ＯＬＥＤの場合は、ＥＭＬで発光した光をＩＴＯ膜（陽極）の下面に反射率が高く、かつ透過率の高い半透過金属薄膜、例えば１０nm厚の銀薄膜を設け、ＯＬＥＤの陰極のAg-Mg合金層間で光の共鳴効果を起こさせる。
【００２０】
何れの構造でもマイクロキャビティ効果を顕在化させるためには、陽極と陰極の金属薄膜間のＩＴＯを含めた多層に積層した有機ＥＬ薄膜の膜厚を精密に調整する必要がある。
【００２１】
以下に、有機ＥＬデバイスのマイクロキャビティ効果について説明する。図２０〜図２３は、一般的なボトムエミッタ型のＲ、Ｇ、Ｂ、Ｙのシングルユニットの発光ＯＬＥＤである。図２０（Ａ）はＲ発光ＯＬＥＤの積層薄膜構成図、図２０（Ｂ）はその発光スペクトルおよび正面発光輝度を示す図であり、図２１（Ａ）はＧ発光ＯＬＥＤの積層薄膜構成図、図２１（Ｂ）はその発光スペクトルおよび正面発光輝度を示す図であり、図２２（Ａ）はＢ発光ＯＬＥＤの積層薄膜構成図、図２２（Ｂ）はその発光スペクトルおよび正面発光輝度を示す図であり、図２３（Ａ）はＹ発光ＯＬＥＤの積層薄膜構成図、図２３（Ｂ）はその発光スペクトルおよび正面発光輝度を示す図である。
【００２２】
各図（Ａ）を参照して、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｙの各ＯＬＥＤは、ＩＴＯ薄膜（陽極）の下面に銀薄膜が設けられる。この銀薄膜は、反射率を９２％以上確保し、かつ透過率９０％を超える半透過膜であり、その膜厚は１０nmである。
【００２３】
また、各図（Ｂ）を参照して、図１６〜図１９に示すマイクロキャビティ効果を有しないＲ、Ｇ、Ｂ、Ｙの発光ＯＬＥＤのスペクトル図とそれぞれ比較すると、マイクロキャビティ効果を有するＲ、Ｇ、Ｂ、Ｙの発光ＯＬＥＤは、ＨＴＬ（ＨＴＬ１とＨＴＬ２の合計）の膜厚が、Ｒでは１２０nm、Ｇでは１２０nm、Ｂでは９０nm、Ｙでは９０nmの場合に最大輝度を得られる。また、ＥＴＬの膜厚が、Ｒでは５０nm、Ｇでは５０nm、Ｂでは２０nm、Ｙでは２０nmの場合に最適となる。ＥＭＬの膜厚が、ＲとＧでは３０nm、Ｂでは３５nm、Ｙでは３５nmの場合に最適となる。この様な条件設定を行うと正面輝度が２倍以上近くまで向上し、それと同時にスペクトル幅が縮小している。すなわち、ＯＬＥＤの内部で発光した光は陰極と陽極の半透明金属膜との間で共鳴現象を起こすことにより、垂直方向に波長のより揃った単一波長に近い光の波となり、ガラス基板に入射する。ガラス基板と空気層の界面では回折成分が減少し、より多くの光が空気中に放出されていることを表している。このマイクロキャビティ効果を使うと、外部に放射される光束が増大し、外部量子効率の向上が図られることになる。従って、単一波長発光に近い発光波長のＯＬＥＤでのマイクロキャビティ効果の有効性は分かった。
【００２４】
それでは、続いて、白色発光ＯＬＥＤではマイクロキャビティ効果を有効に使えるか如何かを考察する。
【００２５】
有機ＥＬ照明の最近の開発および事業化の状況としては、白色発光のＯＬＥＤを作製し、積極的にそれを照明光源に適用しようとする試みがこれまでになされて来ており、電力効率も１００lm/Wを超える白色有機ＥＬ照明デバイスが開発されている。しかしながら、ＬＥＤ照明に比べて普及の速度が遅く、芳しく無い。その理由としては、性能およびコストがまだまだＬＥＤに追いついていないことにある。性能は比肩できる程度にまで進歩してきては要るが、特にコスト面では圧倒的に差を付けられている。そうは云っても、ＬＥＤ同様に固体発光光源であり、地球環境に優しい次世代光源であるので、将来的にはＬＥＤ照明と補完しながら普及して行くものと信じられている。
【００２６】
照明光源の性能の一つである電力効率の観点から見ると、電球は１５lm/W程度の電力効率である。それに対して、蛍光灯の電力効率は１００lm/Wであり、また、ＬＥＤも市販品の電力効率は１００lm/Wと蛍光灯並みの性能をすでに発揮している。しかし、有機ＥＬについては、実験室レベルでは、２ｃｍ角程度の大きさの試作パネルで輝度１,０００cd/m2で１２０lm/Wを超えるものが開発されているが、輝度が３０％低下する寿命、すなわちＴ７０の寿命は１０,０００時間程度に止まっており、ＬＥＤの４０，０００時間に比べると見劣りしていた。
【００２７】
しかしながら、２０１４年頃から１０cm角程度の大きさのパネルで、電力効率４０〜６０lm/W品が徐々に市場に出回り始めている。有機ＥＬ照明は、ＬＥＤや蛍光灯に比べるとまだまだ効率は低いが、輝度３,０００cd/m2でＴ７０が４０，０００時間の製品も上市される様になってきている。ただし、現状では１０ｃｍ角のパネルで数千円以上と価格は未だまだ高く、広く普及する段階までには至っていない。
【００２８】
また、これまでに発表されてきた電力効率の高い有機ＥＬ照明パネルの色温度は３０００〜２８００Ｋ程度の電球色であり、色温度６５００Ｋを超える昼光色あるいは色温度５０００Ｋの昼白色系のパネルを求める要求が根強くある。ここで、白色光源の色温度とＣＩＥとの関係を図２５に示す。図２５を参照して、色温度３０００ＫはCIE（x,y）=（0.435，0.4）、色温度６５００ＫはCIE（x,y）=（0,315，0.32）、色温度５０００ＫはCI（x,y）=（0.345，0.35)の値となる。従って、白色発光の電力効率を云々する場合は同じＣＩＥを示す光源で比較し無ければ、あまり意味をなさない。
【００２９】
演色性についてはJIS  Z８７２６：１９９０（光源の演色性評価方法）としてJISで規格化されている。８色（Ｒ１〜Ｒ８）の色票を照明した時に生じる色ずれを指数として表したもので、演色評価数を平均したものが平均演色評価数（Ra）と定義されている。色ずれが全く起こっていないものをＲａ＝１００としており、太陽光線を照射した時に得られる。
【００３０】
有機ＥＬ照明パネルに限って云えば、高い色温度を実現しようと思うと電力効率および寿命が低下する欠点がある。それに対してＬＥＤは色温度が６５００Ｋと高くなれば電力効率も高くなる。その理由の一つに、白色ＬＥＤはもともと青色発光を蛍光体に照射して橙、赤に色変換しているので、青色発光成分が強く出てくるが、赤色発光成分の効率は低下し、低い色温度では電力効率は下がる。
【００３１】
一方、有機ＥＬパネルで使われている有機ＥＬ材料の青色発光の効率は、緑色や赤色に比べて１桁以上効率が低く、発光しにくい欠点がある。また、比較的効率の良いと云われる青色は波長が４５０nmの純青色から４７０nmの空色へシフトしているので、高い色温度の白色発光は得にくい。その反面、ＯＬＥＤではＲ、Ｇ、Ｂの光の３原色のみで白色発光を創るだけでなく、橙色発光や黄色発光を同時に混ぜ合わせる事が出来るので、所謂、可視光域全域に亘って切れ目のない発光を得ることが出来る。従って、ＬＥＤでは出来ない白色電球に匹敵する高い演色性を持つ白色光源を、電力効率を落とさずに、比較的容易に創りだすことが出来ることが大きな特長として挙げられる。
【００３２】
ＯＬＥＤで白色光源を作る最も一般的な方法としては、青色と黄色の光の補色関係を利用する方法がある。この方法は緑色の発光が欠けているので演色性に問題を抱えているが、長寿命の比較的電力効率の良いデバイスが作れる。もう一つの方法はＲ，Ｇ，Ｂの３色の発光層を積層することである（特許文献２参照）。更に演色性を高め、かつ電力効率を上げるために、黄色あるいは橙色の発光を得ることが出来るドーパントを赤色発光層に加える方法もある。
【００３３】
ここでは、これらのＯＬＥＤは発光ユニットが一つとして括ることが出来るので、シングルユニット発光と呼ぶ。シングルユニット発光のＯＬＥＤは、２〜３層の発光層からなるデバイスである。この場合、発光層内の層の構成をどの様に組み立てるかによって、ＯＬＥＤの効率が左右される。ＯＬＥＤ中に流れる電流は陽極から注入された正孔がＨＩＬ／ＨＴＬ／ＥＭＬ／ＥＴＬへと流れる。また、電子はこの反対に陰極から陽極へと流れる。有機ＥＬの場合、正孔の移動度は１０−４cm2/Vs程度で、電子の移動度は１０−６cm2/Vs程度だといわれており、２桁ほど正孔の移動度が大きい。従って、電子は有機ＥＬ薄膜中を流れにくいといえる。そこで効率よく電子と正孔が再結合し、励起子を形成し発光に寄与させることが大事になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３４】
【特許文献１】特開２００７−３６１２８号公報
【特許文献２】特開２００８−５０３８７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３５】
一般に、蛍光材料を用いた単色発光ＯＬＥＤの電流効率は、Ｂで２〜５cd/A、Ｇで１５〜３０cd/A、Ｒで５〜８cd/A位だと報告されている。これらの電流効率を鑑みるとＢ＜Ｒ＜Ｇの関係にあるので、この順序で陰極からＢ発光層/Ｒ発光層/Ｇ発光層の構成を持つ発光層を形成し、ＨＴＬ/ＨＩＬ/陽極とすることにより、Ｂ、Ｇ、Ｒのそれぞれを効率良く発光させることが出来る。しかしながら、このような構成にしたとしても白色発光の効率は、発光効率の低いＢ発光に律速されることになる。
【００３６】
このことは燐光材料を用いたＯＬＥＤでも現状では変わらなく、電流効率はＢ＜Ｒ＜Ｇの関係にある。ただし、燐光材料を使った場合の理論的な内部量子効率は、蛍光材料に比べて４倍高いものが得られるので、それぞれの電流効率は蛍光材料に比べて１桁高いものが得られている。そのことから考えても、電力効率の高い有機ＥＬ照明パネルを実現するためには、燐光材料の選択および採用が必要である。
【００３７】
蛍光、燐光何れの材料を用いても、特に白色光源を作るにはＢ、Ｇ、Ｒの発光輝度のバランスを考慮することが大事であり、それは色温度を決めることになる。しかし、電流効率の低い青色を明るく光らせるために電流密度を上げていくと、Ｂ発光領域での劣化が激しくなり、ＯＬＥＤとしての寿命が短くなる問題がある。
【００３８】
また、シングルユニット白色発光ＯＬＥＤで正孔―電子のキャリアバランスを考慮し、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの輝度バランスを入れ込んだ白色ポイント、すなわち色温度を持ちながら、電力効率の高い照明パネルを作りこむことは困難である。従って、現状では、シングルユニット白色ＯＬＥＤでは色温度を幾分犠牲にした、例えば電力効率を稼ぐには色温度も３０００Ｋを切る低い照明パネル作りとなっている。
【００３９】
これに対し、色温度を犠牲にしないで電力効率や輝度および寿命を向上させる方法として、ＯＬＥＤのデバイス構造をシングル発光ユニットに変えて、マルチ発光ユニットを持つタンデム構造やマルチホトン構造を採用する方法がある。これらマルチ発光ユニットのＯＬＥＤは、それぞれが一つの発光層として独立しているため、その発光層に最適な多層薄膜構造をとることができ、各発光層に向いた光学調整を行い量子効率の向上を図ることができる。しかしながら、マルチ発光ユニット構造には欠点もあり、プロセスがシングル発光ユニット構造に比べて倍以上に長くなり、生産性、歩留まりの点でも問題が生じる。そのため、付加価値の高い照明パネル向けのデバイス構造といえる。
【００４０】
最近では、燐光発光を用いた２つの発光ユニットからなる２層タンデム構造で１００lm/Wを超える高い電力効率が得られ、Ｔ７０の寿命も４０，０００時間を確保でき、色温度の調整も各ユニット間の発光スペクトルを調整することにより、比較的容易に出来ると言われていることから、有機ＥＬ照明としての量産技術にまで発展してきている。しかしながら、未だコストが高いという問題が残っている。コスト低減のためには、６Ｇ以上の大型ガラス基板を搬送できるラインの構築が求められるが、この問題を解消出来るのは大型投資が可能な僅かな企業に限られる。
【００４１】
そして、このタンデム構造のマルチ発光ユニットであっても、色温度の調節は、あらかじめ各発光ユニットの発光層の光学調整によりなされる。そのため、一度決めたものを変更したい場合には、発光ユニットの基本設計からやり直す必要があり、あらかじめ数種の色温度を持つデバイスの設計に基づいたパネルの生産を手がけ、数種の商品のラインナップで顧客のニーズに応えることになる。従って、商品の品種が増えれば増えるだけコストアップに繋がりかねない問題がある。
【００４２】
図２４には、ボトムエミッタ型のシングルユニットで、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色発光層構成の白色発光ＯＬＥＤの一例を示す。図２４（Ａ）は白色発光ＯＬＥＤの積層薄膜構成図、図２４（Ｂ）はその発光スペクトル図である。なお、図２４（Ａ）の示す白色発光ＯＬＥＤの積層構成は特許文献２に開示されているものと類似である。
【００４３】
図２４（Ａ）を参照して、白色発光ＯＬＥＤにおいて、白色発光のＥＭＬはＲ，Ｇ，Ｂの３層発光層構成であり、その積層順序は陰極側からＢ発光層（EML-B）、Ｒ発光層（EML-R）、Ｇ発光層（EML-G）であり、各膜厚はEML-Bが３５nm、EML-Rが１０nm、EML-Gが１０nmである。また、ＨＴＬ２の膜厚は１０nmと固定し、ＨＴＬ１の膜厚は４０nmの設定である。この設定での発光スペクトルは、図２４（Ｂ）に示す通りであり、ＣＩＥ（x,y）=（0.3394，0.3357）成分からなる色温度が５１６５Ｋのバランスの取れた白色発光である。
【００４４】
ここでは、ＣＩＥ（x,y)=（0.3394，0.33574）をとる白色発光が得られる様にＯＬＥＤの薄膜の膜構成を選択し、Ｒ、Ｇ、Ｂの各発光効率（cd/A）とその時の輝度を調整している。従って、白色発光の電力効率を最大にする為だけの条件下では、Ｒ，Ｇ，Ｂの輝度バランスを考慮せずに発光輝度を最大になる条件に設定する事になる。その条件に合致する様にＨＴＬ１の膜厚を調整すると赤色発光成分の強度が強くなり、色温度は低下する。これに対して、高い色温度を得る様にＨＴＬ１の膜厚を調整すると電力効率は低下することになる。
【００４５】
そのため、顧客の要求を十分満足させる為には、予め、各種異なった色温度および演色性を持つ照明パネル品をラインアップしておくと電力効率はそれに見合った値になる。また、電力効率と寿命を気にする顧客には、色温度や演色性の性能を度外視した照明パネル品も取りそろえて置く必要がある。この様にラインアップを豊富にしても、白色の色温度
や演色性はＯＬＥＤの作製において有機ＥＬ多層薄膜の構成に拠って決定されるので、変化でき得る幅は自と決まって来る。すなわち、図２４に示すデバイス構造の白色発光ＯＬＥＤの作製では、電力効率を向上させることと色温度を調整することとは別個のものと考え、設計しなければならない問題がある。
【００４６】
そこで、電力効率を変えずに任意に色温度を変えることができる有機ＥＬ照明パネルを作製する事が出来れば、上述したユーザの要求をすみやかに満足させることができ、そして、照明の応用範囲を広げる事ができる画期的な照明光源になると期待できる。
【００４７】
本発明は、上記の問題を鑑みて、高輝度領域で寿命を低下させずに電力効率を向上させ、かつ、一定の高い電力効率を保持したまま、所望の色温度や演色性をそれぞれ独立に選択し、制御できる白色発光ＯＬＥＤパネルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００４８】
本発明の白色発光有機ＥＬ照明装置は、正孔注入層と、正孔輸送層と、少なくとも赤色、青色および緑色の発光層と、電子輸送層とを積層して形成した白色発光する白色画素を構成し、前記白色画素は、前記正孔輸送層の膜厚を選択して少なくとも赤色発光が強く光る白色サブ画素と緑色発光が強く光る白色サブ画素と青色発光が強く光る白色サブ画素から成るもので、前記白色画素が複数個配列されたことを特徴とする。
【００４９】
また、本発明の白色発光有機ＥＬ照明装置は、フロントハーフミラーと、正孔注入層と、正孔輸送層と、赤色、青色および緑色から選択された１色の発光層と、電子輸送層とを積層して形成した第１層発光層と、センターハーフミラーと、正孔注入層と、正孔輸送層と、赤色、青色および緑色から残された色の発光層と、電子輸送層とを積層して形成した第２層発光層とでタンデム型白色発光する白色画素を構成し、前記白色画素は、前記１層目の正孔輸送層の膜厚を選択して少なくとも赤色発光が強く光る白色サブ画素と緑色発光が強く光る白色サブ画素と青色発光が強く光る白色サブ画素から成るもので、前記白色画素が複数個配列されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００５０】
本発明の白色発光有機ＥＬ照明装置に依れば、単色発光波長を持つＯＬＥＤで表面輝度を高め、かつ出射光の波長幅を狭めることにより、電力効率を向上させる技術として使われているマイクロキャビティ効果を白色発光ＯＬＥＤにも適用できることを明示し、その効果的な適用によって発光効率を向上させ、白色発光照明パネルでもわずかな設計変更で電力効率や寿命を保持したまま、色温度や演色性をそれぞれ独立に選択し、制御できる。
【００５１】
すなわち、ＯＬＥＤに要求される重要な性能、つまり高電力効率、変化に富む色温度、高い演色性を同時に満足する白色発光ＯＬＥＤのデバイスおよびパネル構造を実現できる。
【００５２】
更に、多少の製造上のコストアップをしても、タンデム型白色発光ＯＬＥＤにもマイクロキャビティ効果を実現でき、それ以上に高付加価値の高い照明パネル構造を実現できる。
【００５３】
更に、色温度の最適化には画素の要素となるＢ＞Ｗサブ画素領域（白色発光の中でＢ発光が強い領域）、Ｇ＞Ｗサブ画素領域（白色発光の中でＧ発光が強い領域）、Ｒ＞Ｗサブ画素領域（白色発光の中でＲ発光が強い領域）の各々のサイズを調整することにより、それぞれの正面輝度の変化が得られ、Ｗ画素としてのＣＩＥの設定が可能となる。これにより、任意の色純度および色温度、または演色性を確保できる。すなわち、本発明の有機ＥＬ照明デバイスは、Ｒ＞Ｗ画素、Ｇ＞Ｗ画素、Ｂ＞Ｗ画素、Ｙ＞Ｗ画素の領域を設けて、各々の画素のサイズや形状を変えることにより白色発光の輝度や色温度、演色性を任意に調整・制御された白色有機ＥＬ照明パネルを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】図１は本発明の第１の実施形態の白色発光ＯＬＥＤを説明する断面図である。
【図２】図２は本発明の第１の実施形態の白色発光ＯＬＥＤの構造を説明する図である。
【図３】図３は本発明の第１の実施形態の白色発光ＯＬＥＤのＲ(608nm),Ｇ(520nm),Ｂ(476nm)成分の正面輝度および白色のスペクトル強度と第２正孔輸送層の膜厚との関係を説明する図である。
【図４】図４はｘｙ色度図である。
【図５】図５（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の第１の実施形態の白色発光ＯＬＥＤのＲ，Ｇ，Ｂの波長スペクトル図である。
【図６】図６（Ａ）は本発明の第１の実施形態の白色発光ＯＬＥＤのＲ，Ｇ，Ｂの各サブ画素構成の一例を説明する図であり、図６（Ｂ）はそのスペクトル図である。
【図７】図７（Ａ）は本発明の第１の実施形態の白色発光ＯＬＥＤのＲ，Ｇ，Ｂの各サブ画素構成の他の例を説明する図であり、図７（Ｂ）はそのスペクトル図である。
【図８】図８は本発明の第２の実施形態のＲ，Ｇ，Ｂ，Ｙの４層発光層構成の白色発光ＯＬＥＤを説明する断面図である。
【図９】図９（Ａ）は一般的な白色発光ＯＬＥＤの構造を説明する図、図９（Ｂ）はそのスペクトル図である。
【図１０】図１０は本発明の第２の実施形態の白色発光ＯＬＥＤの構造を説明する図である。
【図１１】図１１は本発明の第２の実施形態の白色発光ＯＬＥＤのＲ(608nm),Ｇ(520nm),Ｂ(476nm),Ｙ(572nm)成分の正面輝度と第２正孔輸送層の膜厚との関係を説明する図である。
【図１２】図１２（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の第２の実施形態の白色発光ＯＬＥＤのＲ，Ｇ，Ｂ，Ｙの波長スペクトル図である。
【図１３】図１３（Ａ）は本発明の第２の実施形態の白色発光ＯＬＥＤのＲ，Ｇ，Ｂ，Ｙの各サブ画素構成の一例を説明する図であり、図１３（Ｂ）はそのスペクトル図である。
【図１４】図１４（Ａ）は本発明の第２の実施形態の白色発光ＯＬＥＤのＲ，Ｇ，Ｂ，Ｙの各サブ画素構成の他の例を説明する図であり、図１４（Ｂ）はそのスペクトル図である。
【図１５】図１５は従来の基本的なＯＬＥＤの構造を説明する断面図である。
【図１６】図１６（Ａ）は従来の単色Ｒ発光シングルユニットの各薄膜構成を説明する図であり、図１６（Ｂ）はその発光スペクトル図である。
【図１７】図１７（Ａ）は従来の単色Ｇ発光シングルユニットの各薄膜構成を説明する図であり、図１７（Ｂ）はその発光スペクトル図である。
【図１８】図１８（Ａ）は従来の単色Ｂ発光シングルユニットの各薄膜構成を説明する図であり、図１８（Ｂ）はその発光スペクトル図である。
【図１９】図１９（Ａ）は従来の単色Ｙ発光シングルユニットの各薄膜構成を説明する図であり、図１９（Ｂ）はその発光スペクトル図である。
【図２０】図２０（Ａ）はマイクロキャビティ効果を有する従来の単色Ｒ発光シングルユニットの各薄膜構成を説明する図であり、図２０（Ｂ）はその発光スペクトル図である。
【図２１】図２１（Ａ）はマイクロキャビティ効果を有する従来の単色Ｇ発光シングルユニットの各薄膜構成を説明する図であり、図２１（Ｂ）はその発光スペクトル図である。
【図２２】図２２（Ａ）はマイクロキャビティ効果を有する従来の単色Ｂ発光シングルユニットの各薄膜構成を説明する図であり、図２２（Ｂ）はその発光スペクトル図である。
【図２３】図２３（Ａ）はマイクロキャビティ効果を有する従来の単色Ｙ発光シングルユニットの各薄膜構成を説明する図であり、図２３（Ｂ）はその発光スペクトル図である。
【図２４】図２４（Ａ）は一般的なＲ，Ｇ，Ｂ３層発光層構成白色発光ＯＬＥＤの構造を説明する図、図２４（Ｂ）はそのスペクトル図である。
【図２５】図２５は白色光源の色温度とＣＩＥとの関係を説明する図である。
【図２６】図２６（Ａ）は一般的な白色発光ＯＬＥＤのタンデム構造を説明する図、図２６（Ｂ）はその構造を説明する図、図２６（Ｃ）はそのスペクトル図である。
【図２７】図２７（Ａ）はフロントにハーフミラーを設けた白色発光ＯＬＥＤのタンデム構造を説明する図、図２７（Ｂ）はその構造を説明する図である。
【図２８】図２８（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ図２７に示した白色発光ＯＬＥＤのＢ(476nm),Ｇ(520nm),Ｒ(608nm),Ｙ(560nm)成分のマイクロキャビティ効果を示すスペクトルを説明する図である。
【図２９】図２９（Ａ）は、センターにハーフミラーを設けた白色発光ＯＬＥＤのタンデム構造を説明する図、図２９（Ｂ）はその構造を説明する図である。
【図３０】図３０（Ａ）〜（Ｄ）は、図２９に示した白色発光ＯＬＥＤのＢ(476nm),Ｇ(520nm)，Ｒ(608nm),Ｙ(560nm)成分のマイクロキャビティ効果を示すスペクトルを説明する図である。
【図３１】図３１は、フロントハーフミラーとセンターにハーフミラーを設けた白色発光ＯＬＥＤのタンデム構造を説明する図である。
【図３２】図３２（Ａ）は図３１に示した白色発光ＯＬＥＤ本発明の構造を説明する図、図３２（Ｂ）は白色発光ＯＬＥＤのＲ(608nm),Ｇ(520nm),Ｂ(476nm),Ｙ(560nm)成分の正面輝度と第２正孔輸送層の膜厚との関係を説明する図である。
【図３３】図３３（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の第３の実施形態の白色発光ＯＬＥＤのＢ(476nm),Ｇ(520nm)，Ｒ(608nm),Ｙ(560nm)成分のマイクロキャビティ効果を示すスペクトルを説明する図である。
【図３４】図３４は、本発明の第３の実施形態の白色発光ＯＬＥＤの構造を説明する図である。
【図３５】図３５（Ａ）は本発明の第３の実施形態の白色発光ＯＬＥＤのＲ，Ｇ，Ｂ，Ｙの各サブ画素構成の一例を説明する図であり、図３７（Ｂ）はそのスペクトル図である。
【図３６】図３６（Ａ）は本発明の第３の実施形態の白色発光ＯＬＥＤのＲ，Ｇ，Ｂ，Ｙの各サブ画素構成の他の例を説明する図であり、図３６（Ｂ）はそのスペクトル図である。
【図３７】図３７（Ａ）（Ｂ）は、各サブ画素構成の他の例におけるスペクトル図である。
【図３８】図３８（Ａ）（Ｂ）は、各サブ画素構成のさらに他の例におけるスペクトル図である。
【図３９】図３９はｘｙ色度図である。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
図１〜図１４を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００５６】
〔第１の実施形態〕
図１は、本発明の第１の実施形態の有機エレクトロルミネッセンスデバイス（Organic  Electro-Luminescence  Device:以下、ＯＬＥＤと称する）の構造を説明する断面図である。第１の実施形態のＯＬＥＤは、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)の３色発光からなる白色発光有機ＥＬ照明装置にマイクロキャビティ効果を働かせる構造である。
【００５７】
基板１１は、例えばガラスまたはプラスチックなどの絶縁性材料による透明基板である。基板１１には金属を所望の形状にパターンニングしたバスライン（不図示）が設けられる。
【００５８】
第１電極１２は、基板１１上に設けられた半透明金属薄膜である。例えば、Ａｇ−Ｍｇ合金膜等からなり、透過率の高い半透過性を有し、且高い反射率を維持できる金属薄膜としての膜厚は１０〜３０nmに設けられる。尚、以下の説明では、図１（図２以降も同様）の断面図で紙面の上端方向を上（方）、下端方向を下（方）、右端方向を右（方）、左端方向を左（方）として説明する。
【００５９】
第２透明電極１３は、ＯＬＥＤ１の陽極となる透明電極である。例えば、インジウム−スズ酸化物（Indium  Tin  Oxide：ＩＴＯ）膜である。ＩＴＯ膜１３は基板１１上に、例えば６０ｎｍの膜厚に設けられ、図６、図７、図１３、図１４に示される様な画素の所望の形状にパターニングされる。
【００６０】
ＩＴＯ膜１３上には、将来白色画素およびサブ画素領域を確定するパターニングされた絶縁膜１４、例えばポリイミド膜１４が設けられる。例えば、１００nmの膜厚に設けられ、所望の形状にパターニングされる。ここでは、右方のパターニングされた領域を第１サブ画素領域１４ａとし、中央のパターニングされた領域を第２サブ画素領域１４ｂとし、左方のパターニングされた領域を第３サブ画素領域１４ｃとする。
【００６１】
ポリイミド膜でパターン化されたＩＴＯ膜１３上には、正孔注入層（ＨＩＬ）１５が塗布法によりメタルマスクを用いないで全面に塗布される。例えば、１０nmの膜厚に塗布される。
【００６２】
ＨＩＬ１５上には、第１正孔輸送層（ＨＴＬ１）１６の第一層１６ａが塗布法によりメタルマスクを用いないで全面に形成される。例えば、ＨＴＬ１の第一層１６ａは１０nmの膜厚に、第１サブ画素領域１４ａ、第２サブ画素領域１４ｂ、第３サブ画素領域１４ｃ内に形成される。ＨＴＬ１の第一層１６ａは、将来、白色発光の中で青色発光強度が強い「Ｂ＞Ｗサブ画素」となる層である。
【００６３】
続いて、ＨＴＬ１の第一層１６ａ上には、ＨＴＬ１の第二層１６ｂが塗布法によりパターニング形成される。例えば、ＨＴＬ１の第二層１６ｂは３０nmの膜厚に、第２サブ画素領域１４ｂ、第３サブ画素領域１４ｃ内にメタルマスクを用いてパターニング形成される。ＨＴＬ１の第二層１６ｂは、将来、白色発光の中で緑色発光強度が強い「Ｇ＞Ｗサブ画素」となる層である。
【００６４】
さらに続いて、ＨＴＬ１の第二層１６ｂ上には、ＨＴＬ１の第三層１６ｃが塗布法によりパターニング形成される。例えば、ＨＴＬ１の第三層１６ｃは５０nmの膜厚に、第３サブ画素領域１４ｃ内にメタルマスクを用いてパターニング形成される。ＨＴＬ１の第三層１６ｃは、将来、白色発光の中で赤色発光強度が強い「Ｒ＞Ｗサブ画素」となる層である。
【００６５】
なお、以下、白色有機ＥＬ照明パネルにおいて、白色発光する基本の白色画素を「Ｗ画素」とし、Ｗ画素の中でも赤色発光が強い領域をここでは便宜上「Ｒ＞Ｗ画素」と呼び、またＷ画素の中でも緑色発光が強い領域をここでは便宜上「Ｇ＞Ｗ画素」と呼び、さらにＷ画素の中でも青色発光が強い領域をここでは便宜上「Ｂ＞Ｗ画素」と呼ぶ事にする。
【００６６】
ＨＴＬ１ １６の上には、真空蒸着法により第２正孔輸送層（ＨＴＬ２）１７を積層する。このように、順次、ＯＬＥＤを構成する複数の有機薄膜が積層される。
【００６７】
ＯＬＥＤ１は、第１電極１２側から、ＩＴＯ膜１３、ポリイミド膜１４、ＨＩＬ１５、ＨＴＬ１ １６（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ）までは大気中で処理される。そして、これ以後のＨＩＬ２ １７、発光層（Emissive  Layer：以下ＥＭＬ）１８、電子輸送層（Electron  Transport  Layer：以下ＥＴＬ）１９は真空中で処理される。ＥＭＬ１８は、緑色発光層（ＧＥＭＬ）１８ａ、赤色発光層（ＲＥＭＬ）１８ｂ、青色発光層（ＢＥＭＬ）１８ｃで構成され、ＨＴＬ２上にこの順番に積層される。
【００６８】
ＥＴＬ１９はＥＭＬ１８上に設けられ、例えばＡｌｑ３などからなり膜厚は４５nm程度である。なお、ＥＴＬ１９とＥＭＬ１８の間に、正孔注入防止壁ＨＢ（Hole  Blocking  Layer）を設けてもよい。ＨＢは、例えばＮＰＢなどからなり膜厚は５nm程度である。蛍光材料を用いたＯＬＥＤはＨＢを必ずしも必要でないが、燐光材料を用いる場合に於いてはＨＢを設ける事により電流効率を向上させる事が出来るので、ＨＢを設ける事は必須である。
【００６９】
ＥＬ層（ＥＴＬ１９）の上には、第３電極２０が設けられる。第３電極２０は、ＯＬＥＤの陰極となる。第３電極２０は、例えばアルミニウム（Ａｌ）層あるいは銀（Ａｇ）層などからなり、膜厚は１００nmである。
【００７０】
ＥＬ層は、第２電極１３から注入されたホールと、第３電極２０から注入された電子とが発光層１８、すなわちＢＥＭＬ１８ｃ／ＲＥＭＬ１８ｂ／ＧＥＭＬ１８ｃ層の内部で再結合し、発光層１８を形成する有機分子を励起して励起子が生じる。この励起子が放射失活する過程で発光層から光が放たれる。この光の一部は、第３電極２０に反射されるものがある。また、内部で発光した大部分の光は、直接に透明な第２電極１３を透過し、第１電極１２で反射されて第３電極２０側に戻る成分と、第１電極１２を透過してガラス基板１１に入射し、ガラス基板１１を介して外部へ放出される成分である。ＥＬ層内部で多重反射された光は共鳴現象、つまりマイクロキャビティ効果によって直進性の高い波となり、その波長幅も狭められる。
【００７１】
ここで、図２〜図５を用いて、ボトムエミッタ型のシングルユニット白色発光ＯＬＥＤのマイクロキャビティ効果の有無と、陽極と陰極の金属薄膜間のＩＴＯ膜を含めた多層積層有機ＥＬ薄膜の膜厚との関係について説明する。
【００７２】
図２は、ボトムエミッタ型のシングルユニットで、マイクロキャビティ効果を有するＲ，Ｇ，Ｂの３色発光層構成の白色ＯＬＥＤの積層薄膜構成図である。図３は、図２に示す白色ＯＬＥＤのＨＴＬ１を０〜１３０nmまで変化させた場合の白色発光正面輝度の変化及び白色発光に含まれるＲ（608nm），Ｇ（520nm），Ｂ（475nm）の各発光成分の正面輝度変化のシミュレーション結果を示す図である。図４はｘｙ色度図である。図５（Ａ）は赤色の発光輝度を示すスペクトル図であり、図５（Ｂ）は緑色の発光輝度を示すスペクトル図であり、図５（Ｃ）は青色の発光輝度を示すスペクトル図である。
【００７３】
図３を参照して、このＯＬＥＤは、ＨＴＬ１の膜厚が４０nm近傍でＣＩＥ(x,y)=（0.3394,0.3357）を示す白色発光が得られた（図４の黒塗の星印を参照）。この白色発光をＲ，Ｇ，Ｂに分解してみると、ＨＴＬ１の膜厚が１０nm近傍で青色(Ｂ)発光の最大値を、ＨＴＬ１の膜厚が４０nm近傍で緑色(Ｇ)発光の最大値を、ＨＴＬ１の膜厚が９０nm近傍で赤色(Ｒ)の正面輝度の最大値を示す事が解る。このことから白色発光の色温度を変化させたい場合には、ＨＴＬ１の膜厚を所望の厚みに設定することで達成できる事が解る。しかしながら、一旦ＨＴＬ１の膜厚を設定してしまうと色温度は決まってしまい、任意に調節する事は出来無くなる。一方、色温度を変えたい場合には、ＨＴＬ１の厚みを変えた白色発光ＯＬＥＤを新たに作製しなければならない。色温度を変化させるためにＨＴＬ１の膜厚を変えると白色発光輝度も変わり、電力効率も下がってしまうというマイナス要因が出て来る。
【００７４】
そこで、電力効率を変えずに任意に色温度を変えることができる有機ＥＬ照明パネルが作製する事が出来れば、ユーザの要求をすみやかに満足させることが出来、照明の応用範囲を広げることが出来る画期的な照明光源になると期待できる。
【００７５】
これまでに、トップエミッタ型のＲ，Ｇ，Ｂの三色発光からなる白色発光ＯＬＥＤにマイクロキャビティ効果を働かせる考えはある（例えば、特開２０１２−２３８８５４の図４を参照）。しかしながら、このトップエミッタ型の三色発光からなる白色発光ＯＬＥＤは、Ｒ，Ｇ，Ｂの各波長のマイクロキャビティ効果を発揮させるための光学長の調整を陽極に用いられているＩＴＯ膜の膜厚で行っている。ＩＴＯ膜の膜厚は、Ｒ，Ｇ，Ｂの各波長に対応する厚みで制御され、その他の多層積層膜はＲ，Ｇ，ＢのそれぞれのＯＬＥＤで同一の膜厚を採用している。特に、赤色発光のＯＬＥＤではＩＴＯ膜の膜厚は１００nm以上と厚くなる。ＩＴＯ膜の膜厚が厚くなるとＩＴＯ膜での透過率が低下して光の減衰が起きるが、このデバイスはトップエミッタ型ＯＬＥＤであるので陰極側の外部へ取り出す光に対する影響は少ないものと判断出来る。
【００７６】
しかしながら、ボトムエミッタ型ＯＬＥＤでこの様な手法を採用すると、ＩＴＯ膜を通過する光の減衰がそのまま外部に取りだされる光の効率に寄与するので、効果的なマイクロキャビティ効果は生み出せなくなる。従って、ＩＴＯの膜厚を光学長の調整に用いる事は難しい。
【００７７】
そこで、本発明の白色発光ＯＬＥＤは、図２に示す様に、ボトムエミッタ型のＲ，Ｇ，Ｂの３色発光構成の白色発光ＯＬＥＤでマイクロキャビティ効果の機能を持たせるためにＩＴＯ膜の下面に半透過Ａｇ膜を１０nmの膜厚で設置し、ＨＴＬ（ＨＴＬ１およびＨＴＬ２）の膜厚を変化させて、光学長調整を行う構成になっている。
【００７８】
上述のように、図３を参照して、白色発光の正面輝度をＲ，Ｇ，Ｂの成分に分解したスペクトルのＨＴＬ１の膜厚の依存性を見ると、Ｂでは１０nm、Ｇでは４０nm、Ｒでは９０nm近傍に各ピークが見られる事が解る。
【００７９】
このことから、Ｒ，Ｇ，Ｂのそれぞれのピーク位置に合致する様にＨＴＬ１の膜厚を設定すると、Ｒについては、図５（Ａ）に示される様に、マイクロキャビティ効果を持たない白色発光スペクトル（図２４（Ｂ）参照）に比べて６０８nm近傍にピークを持つ赤色発光の正面輝度が強く表われる白色発光が得られる。赤色の正面輝度の増大によって、図４を参照して、ＣＩＥ(x,y)は（0.3394，0.3357）から（0.3957，0.2728）に変化する。また、Ｇについては、図５（Ｂ）に示される様に、マイクロキャビティ効果を持たない白色発光スペクトルに比べて５２０nm近傍にピークを持つ緑色発光の正面輝度が強く表われる白色発光が得られる。緑色の正面輝度の増大によって、図４を参照して、ＣＩＥ(x,y)は（0.3394，0.3357）から（0.2390，0.4181）に変化する。さらに、Ｂについては、図５（Ｃ）に示される様に、マイクロキャビティ効果を持たない白色発光スペクトルに比べて５１０nm近傍にピークを持つ青色発光の正面輝度が強く表われる白色発光が得られる。青色の正面輝度の増大によって、図４を参照して、ＣＩＥ(x,y)は（0.3394，0.3357）から（0.1813，02356）に変化する。
【００８０】
以上のことから解る様に、白色発光ＯＬＥＤでもＨＴＬ１の膜厚を最適化することによりＲ，Ｇ，Ｂのそれぞれの発光輝度が強く得られ、白色発光デバイスを造ることが出来ることを示唆している。
【００８１】
本発明はこのマイクロキャビティ効果を積極的に白色有機ＥＬパネル作製に取りいれる事によって、通常のデバイス構造で得られる白色発光にマイクロキャビティ効果により顕在化した発光を重乗させた効果が得られる為、高い電力効率を維持しながら、色温度や演色性を制御できる。
【００８２】
白色発光の色温度はＣＩＥのｘ値、ｙ値を制御することによってＣＩＥ(ｘ,ｙ)の白色点を決める事によって決まる。また、演色性については白色発光のスペクトル分布を調整する事によって高める事ができる。例えば、太陽光と同じ連続スペクトルを持つ光源は最も演色性が高い。それに準じたスペクトル分布を持つ電球は、演色性は高いが、蛍光灯や青色発光を基調としたて白色ＬＥＤは演色性が劣る。有機ＥＬの白色発光を創り出す場合に於いては発光層の構成をＲ，Ｇ，Ｂ３波長構成だけでは不十分であるので、発光層をＲ，Ｇ，Ｂ，Ｙの４波長構成とすることにより高めることができる。
【００８３】
図６は本実施形態のＯＬＥＤ１の製造方法に従って作製された白色発光ＯＬＥＤを示している。
【００８４】
基本のＷ画素としては、赤色発光が強く光る白色サブ画素（Ｒ＞Ｗ画素）、緑色発光が強く光る白色サブ画素（Ｇ＞Ｗ画素）、青色発光が強く光る白色サブ画素（Ｂ＞Ｗ画素）を各サブ画素として備える。有機ＥＬ照明装置は、このＷ画素を複数配列された照明パネルを設計して作り込むことにある。各サブ画素のサイズは白色照明として利用する場合に不自由を感じない大きさで有れば良い。例えば、数ミリ程度も有れば良い。ここでは、画素およびサブ画素の形状は四角形としているが、それ以外の形状、例えば三角形でも円形でも良い。
【００８５】
また、そのパネルのＷ画素のＣＩＥ(Ｗ)は、Ｒ＞Ｗサブ画素のＣＩＥ(Ｒ)と、Ｇ＞Ｗサブ画素のＣＩＥ(Ｇ)と、Ｂ＞Ｗサブ画素のＣＩＥ(Ｂ)の３つのサブ画素構成から成り、以下の式（数１）で定義することができる。
【００８６】
【数１】
2017059537.tif 000003
【００８７】
図６（Ａ）を参照して、白色照明は、各サブ画素のサイズが等しい四角形とし、ＲとＧを左右に並べて配置し、その中央上部にＢを配置する。上述のように、Ｒ，Ｇ，Ｂの各サブ画素のＣＩＥバランスは白色以外に偏っているが、画素全体のＣＩＥバランスはＣＩＥ(x,y)=（0.2754，0.3007）であり取れている（図４の斜線でハッチングした星印を参照）。色温度は９８８７Ｋである。その白色発光のスペクトルは図６（Ｂ）に示す。このデバイスはＲ，Ｇ，Ｂ３波長構成であるので、５８０nm近傍の発光が欠落しているので、演色性はＲａ＝５９．１％であり、不足している。
【００８８】
図７は、本実施形態のＯＬＥＤ１の製造方法に従って作製されたもので、他の形態に変化させた白色発光ＯＬＥＤを示している。
【００８９】
Ｒ＞Ｗ，Ｇ＞Ｗ，Ｂ＞Ｗの各サブ画素のサイズを別の態様に変化させることにより、色温度や演色性の調整をすることができる。Ｒ＞Ｗサブ画素，Ｇ＞Ｗサブ画素，Ｂ＞Ｗサブ画素のそれぞれのサイズを変化させ、それぞれのサブ画素から得られるＣＩＥ（ｘ，ｙ）を考慮し、所望の色温度あるいは演色性を満足させるものである。
【００９０】
例えば、図７（Ａ）を参照して、Ｂ＞Ｗサブ画素のサイズを一番大きくし、その次にＲ＞Ｗサブ画素、Ｇ＞Ｗサブ画素を最小のサイズにした場合に、それぞれのサブ画素で得られるＣＩＥを組み合わせてＷ画素のＣＩＥとし、ＣＩＥの調整がサブ画素サイズの調整により可能となる。具体的には、一例として各画素のサイズをＢ：Ｒ：Ｇ＝３：２：１の比率に設定する。
【００９１】
そのパネルのＷ画素は、Ｒ＞Ｗサブ画素のＣＩＥ(Ｒ)、Ｇ＞Ｗサブ画素のＣＩＥ(Ｇ)、Ｂ＞Ｗサブ画素のＣＩＥ(Ｂ)にそれぞれの画素の輝度成分、すなわち各画素の面積成分を考慮した３つのサブ画素構成から為り、以下の式（数２）で再定義できる。
【００９２】
【数２】
2017059537.tif 000004
【００９３】
ここで、Srは赤色発光が強く光る白色サブ画素（Ｒ＞Ｗサブ画素）の面積、Sgは緑色発光が強く光る白色サブ画素（Ｇ＞Ｗサブ画素）の面積、Sbは青色発光が強く光る白色サブ画素（Ｂ＞Ｗサブ画素）の面積を表している。Stは各画素面積の合計を表し、すなわち、St=Sr+Sg+Sbである。
【００９４】
図７（Ｂ）にＲ，Ｇ，Ｂのそれぞれの画素サイズをＢ：Ｒ：Ｇ＝３：２：１に変えた場合のスペクトルを示す。この時のＣIＥ(x,y)=（0.2642，0.2735）である（図４の白塗の星印を参照）。色温度は１３８３３Ｋであり、演色性はＲａ＝４７．９％である。
【００９５】
ここで、図示は省略するが、実施例の追加としては画素サイズをそれぞれに変化させ比率をＢ：Ｒ：Ｇ＝１：１４：２に変えた場合に得られる白色発光ＯＬＥＤはＣＩＥ(x,y)=（0.3683，0.2842）、色温度が３３８５Ｋ、演色性がＲａ＝４０．５％を得られ、暖色系の白色照明パネルを作製することもできる。
【００９６】
以下に、図６および図７の白色発光ＯＬＥＤを効果的に実現するための本発明の白色発光ＯＬＥＤ１の製造方法を説明する。
【００９７】
本発明の第１の実施形態の白色発光ＯＬＥＤ１は、ＩＴＯ膜１３の全面に半透明金属膜１２を備えることにより、マイクロキャビティ効果を有するサブ画素として使われるものである。Ｒ，Ｇ，Ｂの各波長のマイクロキャビティ効果を強調した領域をサブ画素、例えばＲ＞Ｗサブ画素（第３サブ画素領域１４ｃ）、Ｇ＞Ｗサブ画素（第２サブ画素領域１４ｂ）、Ｂ＞Ｗサブ画素（第１サブ画素領域１４ａ）として作りだすには、マイクロキャビティ効果を生み出す多層薄膜構成からなるＯＥＬＤデバイス構造において、ＨＴＬ１薄膜層の膜厚をＲ，Ｇ，Ｂ画素にそれぞれ適した膜厚に変化させることだけで、Ｗ画素の中にＲ，Ｇ，Ｂそれぞれのマイクロキャビティ効果を生み出す事が出来る。従って、本発明の基本要素プロセスは、Ｒ＞Ｗサブ画素，Ｇ＞Ｗサブ画素，Ｂ＞Ｗサブ画素のＨＴＬ１でそれぞれ異なる膜厚を持つ領域をパターン化して作り込むことにある。
【００９８】
その各サブ画素の領域は膜厚をそれぞれ所定の厚みにしたＨＴＬ１を、図１に示したデバイスの断面図から解る様に、予めパターンしたものを基板として採用することで実現出来る。
【００９９】
また、ディスプレイとは異なり、照明パネルは性能もさることながらコスト重視が強く要求されるので、膜厚の異なったＨＴＬ１をパターン化するには、ディスプレイで通常使われているメタルマスクによる選択成膜はコスト的には不利である。従って、ＨＴＬ１のパターニングには３回塗布のスクリーン印刷法が適していると考えられる。
【０１００】
ガラス基板上に半透過の膜厚１０nmを持つＡｇ薄膜をスパッタあるいは蒸着で成膜した後にＩＴＯ膜厚６０nmをスパッタ成膜したものを基板として用いる。
【０１０１】
そのＩＴＯ付き基板に予め絶縁材料、例えばポリイミド材を１００nm塗布し、Ｒ＞Ｗサブ画素、Ｇ＞Ｗサブ画素、Ｂ＞Ｗサブ画素の各サブ画素の境界およびＷ画素間の境界にはポリイミド膜（絶縁膜）で出来たバンクが設けられる。このバンクの形成はフォトリソによるパターニングで形成が可能である。各領域の形状、サイズはどの様な仕様の白色有機ＥＬパネルを造るかの設計によって決められる。
【０１０２】
その上にスクリーン印刷で所望の膜厚１０nmのＨＩＬを全面に塗布した後、Ｂ＞Ｗサブ画素となる領域を含めた全面に１０nm厚のｐ型ポリマー材、例えばＰＤＯＴ/ＰＳＳあるいは溶液に容解できるｐ型低分子材を塗布する。その後にＧ＞Ｗサブ画素となる領域に同じ材料を再度所望の膜厚４０nmをパターニング塗布する。さらに、Ｒ＞Ｗサブ画素となる領域に同じ材料を用いて９０nm厚をパターニング塗布し、Ｂ＞Ｗサブ画素、Ｇ＞Ｗサブ画素、Ｒ＞Ｗサブ画素領域を確定する。
【０１０３】
この様な塗布方式により正孔注入層、ＨＩＬおよび第１正孔輸送層、ＨＴＬ１をスクリーン印刷法で塗布し、パターニングした後に、ｐ型低分子材料、例えばＮＰＢを真空蒸着法により所望の膜厚１０nmを成膜し、第２正孔輸送層(ＨＴＬ２)とし、その後順次発光層(ＥＭＬ)、電子輸送層(ＥＴＬ)を成膜し形成した後、陰極としてＡｇを蒸着成膜しマイクロキャビティ効果付き白色有機ＥＬ照明パネルとする。
【０１０４】
なお、有機ＥＬ薄膜形成に高分子系あるいは容液タイプの低分子系有機ＥＬ材を用いた塗布法と低分子系有機ＥＬ材を用いた真空蒸着法のハイブリッド材をコンビネーションで成膜する方法は、厚い膜厚を必要とするＨＴＬの成膜に塗布法と蒸着法を併用することにより、デバイス性能を高性能に維持しながら、生産性を向上させることが出来るメリットがある。すなわち、第１の（先の）成膜工程でＨＴＬ全体の大半の膜厚（ＨＴＬ全体の２分の１以上の膜厚）を有するＨＴＬ１を塗布法により成膜しタクトの短縮を図る。そして、ＨＴＬとしての残りの膜厚分の膜厚を有するＨＴＬ２を第２の（後の）成膜工程で蒸着法により成膜する。この場合蒸着法であるので膜厚の精密な制御が可能となりデバイスの高性能化を実現できる。
【０１０５】
ＯＬＥＤの有機薄膜の成膜方法において、生産性を考慮した場合は塗布法が好適であるが、多層の有機薄膜の積層構造を形成することが困難である。そのため、一般的に、塗布法で成膜する場合にはＨＴＬとＥＴＬの２層積層構造のＯＬＥＤが開発され、実用化段階を迎えている。一方、有機薄膜が多層に積層された構造では、各有機薄膜を塗布法で成膜することが困難であるため、一例として、各有機薄膜に低分子有機材料を用いた真空蒸着法が多層薄膜積層構造の有機ＥＬ照明パネルの作製にも採用されている。
【０１０６】
〔第２の実施形態〕
上述した第１の実施形態であるＲ，Ｇ，Ｂ３色発光構成からなる白色発光ＯＬＥＤに比べて、更に演色性の向上を図ったデバイス構造にするには、発光波長構成をＲ，Ｇ，Ｂ，Ｙの４色発光層とした白色発光ＯＬＥＤのデバイス構造が考えられる。後述の図９に示すように、この白色発光のスペクトルは、図２４に示したＲ、Ｇ、Ｂ３色発光構成の白色発光のスペクトルで欠落していたＹ発光が補充されている。従って、太陽光に近いほぼ連続波長の発光が得られているので、演色性は高まっている。
【０１０７】
なお、Ｙに代えて発光波長構成をＲ，Ｇ，Ｂ，Ｏ（橙色）の４色発光層としてもよい。なぜならば、図４のＣＩＥ図に示されている様に黄色(Ｙ)の波長は５６０〜５７５nm帯にあり、橙色(Ｏ)の波長は５７０〜５８５nm帯に有る。即ち、ＹとＯとを明確に区別をすることは難しいと考えられ、つまり有機ＥＬでの発光では単一波長の発光が出ているのでなく、幅を持った帯状のスペクトルにあるからである。従って、第２の実施形態では、後述の図１１に示すように、Ｙの波長を５７２nmに固定し、即ちＹとＯとの境界の波長を用いて実施している。よって、ＲＧＢＹあるいはＲＧＢＯを示すデータである。
【０１０８】
便宜上、ここではＲ，Ｇ，Ｂ，Ｙの４色発光層の場合として説明する。なお、以下、第１の実施形態と重複する部分の説明は省略する。
【０１０９】
図８は、本発明の第２の実施形態の有機エレクトロルミネッセンスデバイス１の構造を説明する断面図である。第２の実施形態のＯＬＥＤ３０は、赤(Ｒ)，緑(Ｇ)，青(Ｂ)，黄色(Ｙ)の４色発光からなる白色発光ＯＬＥＤにマイクロキャビティ効果を働かせる構造である。Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｙの４色発光構成の白色発光ＯＬＥＤは、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色発光構成からなる白色発光ＯＬＥＤ１に比べて、更に演色性の向上を図ったデバイス構造である。
【０１１０】
ここで、図９〜図１１を用いて、ボトムエミッタ型のシングルユニット白色発光ＯＬＥＤのマイクロキャビティ効果の有無と、陽極と陰極の金属薄膜間のＩＴＯ膜を含めた多層積層有機ＥＬ薄膜の膜厚との関係について説明する。
【０１１１】
図９（Ａ）はボトムエミッタ型のシングルユニットで、マイクロキャビティ効果の無いＲ，Ｇ，Ｂ，Ｙの４色発光層構成の白色ＯＬＥＤの積層薄膜構成図で、図９（Ｂ）はそのスペクトル図である。図１０は、ボトムエミッタ型のシングルユニットで、マイクロキャビティ効果を有するＲ，Ｇ，Ｂ，Ｙの４色発光層構成の白色ＯＬＥＤの積層薄膜構成図である。図１１は、図１０に示す白色ＯＬＥＤのＨＴＬ１を０〜１１０nmまで変化させた場合の白色発光に含まれるＲ，Ｇ，Ｂ，Ｙの各発光成分の正面輝度変化のシミュレーション結果を示す図である。図１２（Ａ）は赤色の発光輝度を示すスペクトル図で、図１２（Ｂ）は緑色の発光輝度を示すスペクトル図で、図１２（Ｃ）は青色の発光輝度を示すスペクトル図で、図１２（Ｄ）は黄色の発光輝度を示すスペクトル図である。
【０１１２】
なお、図９に示すマイクロキャビティ効果の無いＲＧＢＹの４色発光層構成の白色ＯＬＥＤは、ＣＩＥ(x,y)=（0.3384，0.3871）である（図４の黒塗の三角形を参照）。色温度は５７１２Ｋであり、演色性はＲａ＝８４．５％である。
【０１１３】
図１１を参照して、このＯＬＥＤ３０は、ＨＴＬ１の膜厚が８０nm近傍で白色発光の輝度の最大値を示した。この白色発光をＲ，Ｇ，Ｂ，Ｙに分解してみると、ＨＴＬ１の膜厚が１０nm近傍で青色(Ｂ)発光の最大値を、ＨＴＬ１の膜厚が４０nm近傍で緑色(Ｇ)発光の最大値を、ＨＴＬ１の膜厚が９０nm近傍で赤色(Ｒ)発光の最大値を、ＨＴＬ１の膜厚が７０nm近傍で黄色(Ｙ)発光の正面輝度の最大値を示すことが解る。
【０１１４】
このことから、Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｙのそれぞれのピーク位置に合致するようにＨＴＬ１の膜厚を設定すると、Ｒについては、図１２（Ａ）に示される様に、マイクロキャビティ効果を持たない白色発光スペクトル（図９（Ｂ）参照）に比べて、６１０nm近傍にピークを持つ赤色発光の正面輝度が強く表われる白色発光が得られる。赤色の正面輝度の増大によって、図４を参照して、ＣＩＥ(x,y)は（0.3384，0.3871）から（0.4626，0.3657）に変化する。また、Ｇについては、図１２(Ｂ)に示される様に、マイクロキャビティ効果を持たない白色発光スペクトルに比べて、５１０nm近傍にピークを持つ緑色発光の正面輝度が強く表われる白色発光が得られる。緑色の正面輝度の増大によって、図４を参照して、ＣＩＥ(x,y)は（0.3384，0.3871）から（0.3226，0.4709）に変化する。さらに、Ｂについては、図１２（Ｃ）に示される様に、マイクロキャビティ効果を持たない白色発光スペクトルに比べて、４７０nm近傍にピークを持つ青色発光の正面輝度が強く表われる白色発光が得られる。青色の正面輝度の増大によって、図４を参照して、ＣＩＥ(x,y)は（0.3384，0.3871）から（0.2560，0.3024）に変化する。さらに、Ｙについては、図１２（Ｄ）に示される様に、マイクロキャビティ効果を持たない白色発光スペクトルに比べて、５５０nm近傍にピークを持つ青色発光の正面輝度が強く表われる白色発光が得られる。黄色の正面輝度の増大によって、図４を参照して、ＣＩＥ(x,y)は（0.3384，0.3871）から（0.3996，0.4675）に変化する。
【０１１５】
以上のことから解る様に、白色発光ＯＬＥＤ３０でもＨＴＬ１の膜厚を最適化することにより、Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｙのそれぞれの発光輝度が強く得られ白色発光デバイスを造ることが出来ることを示唆している。
【０１１６】
図１３（Ａ）は本実施形態のＯＬＥＤの製造方法に従って作製された白色発光ＯＬＥＤの画素構成を、図１３（Ｂ）はその白色スペクトルをそれぞれ示している。
【０１１７】
基本のＷ画素としては、Ｒ＞Ｗ画素，Ｇ＞Ｗ画素，Ｂ＞Ｗ画素，黄色発光が強く光る白色サブ画素（Ｙ＞Ｗサブ画素）を各サブ画素として備える。なお、Ｙに代えて発光波長構成をＲ，Ｇ，Ｂ，Ｏ（橙色）の４色発光層とした場合には、Ｙ＞Ｗサブ画素に代えて、橙色発光が強く光る白色サブ画素（Ｏｒ＞Ｗサブ画素）を備えることとなる。
【０１１８】
また、そのパネルのＷ画素のＣＩＥ(Ｗ)は、Ｒ＞Ｗサブ画素のＣＩＥ(Ｒ)と、Ｇ＞Ｗサブ画素のＣＩＥ(Ｇ)と、Ｂ＞Ｗサブ画素のＣＩＥ(Ｂ)と、Ｙ＞Ｗサブ画素のＣＩＥ(Ｙ)の４つのサブ画素構成から成り、以下の式(数３)で定義することができる。
【０１１９】
【数３】
2017059537.tif 000005
【０１２０】
図１３（Ａ）を参照して、白色照明は、各サブ画素のサイズが等しい四角形とし、ＲとＧを左右に並べて配置し、その上部にＢとＹを左右に並べて配置する。Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｙの各サブ画素のＣＩＥバランスは白色以外に偏っているが、画素全体のＣＩＥバランスはＣＩＥ(x,y)=（0.3692，0.4032）でありバランスが取れている（図４の斜線でハッチングした三角形を参照）。色温度は４４６３Ｋで、演色性Ｒａ＝７９．７％である。
【０１２１】
図１４（Ａ）は、本実施形態のＯＬＥＤの製造方法に従って作製されたもので、他の形態に変化させた白色発光ＯＬＥＤの画素構成を、図１４（Ｂ）はそのスペクトルをそれぞれ示している。
【０１２２】
Ｒ＞Ｗ，Ｇ＞Ｗ，Ｂ＞Ｗ，Ｙ＞Ｗの各サブ画素のサイズを別の態様に変化させ、それぞれのサブ画素から得られるＣＩＥ(ｘ,ｙ)を考慮することにより、所望の色温度あるいは演色性を満足させるものである。例えば、図１４を参照して、Ｂ＞Ｗサブ画素のサイズを一番大きくし、その次にＲ＞Ｗサブ画素、Ｇ＞Ｗサブ画素を最小のサイズにした場合、つまりＢ：Ｒ：Ｙ：Ｇ＝４：３：２：１に比率を設定した一例の場合、それぞれのサブ画素で得られるＣＩＥを組み合わせてＷ画素のＣIＥとし、ＣＩＥの調整がサブ画素サイズの調整により可能となる。この時のＣIＥ(x,y)=（0.3647，0.3752）である（図４の白塗の三角形を参照）。色温度は４４４４Ｋで、演色性はＲａ＝８３．１％である。
【０１２３】
そのパネルのＷ画素は、Ｒ＞Ｗサブ画素のＣＩＥ(Ｒ)，Ｇ＞Ｗサブ画素のＣＩＥ(Ｇ)，Ｂ＞Ｗサブ画素のＣＩＥ(Ｂ)，Ｙ＞Ｗサブ画素のＣＩＥ(Ｙ)にそれぞれの画素の輝度成分、すなわち各画素の面積成分を考慮した４つのサブ画素構成から為り、以下の式(数４)で再定義できる。
【０１２４】
【数４】
2017059537.tif 000006
【０１２５】
ここで、Srは赤色発光が強く光る白色サブ画素（Ｒ＞Ｗサブ画素）の面積、Sgは緑色発光が強く光る白色サブ画素（Ｇ＞Ｗサブ画素）の面積、Sbは青色発光が強く光る白色サブ画素（Ｂ＞Ｗサブ画素）の面積、Sｙは黄色発光が強く光る白色サブ画素（Ｙ＞Ｗサブ画素）の面積を表している。Stは各画素面積の合計を表し、すなわち、St=Sr+Sg+Sb+Syである。
【０１２６】
以下に、図１３および図１４の白色発光ＯＬＥＤを効果的に実現するための本発明の白色発光ＯＬＥＤ１の製造方法を説明する。なお、第１の実施形態と異なる部分のみを説明する。
【０１２７】
膜厚の異なった所定のＨＴＬ１をパターニング形成する工程のうち、Ｒ，Ｇ，Ｂ、Ｙの４つのサブ画素が形成できる様な膜厚の異なったＨＴＬ１を塗布形成することが異なる。それに伴い、発光層の構成工程において、Ｒ，Ｇ，Ｂの３層構成からＲ，Ｇ，Ｂ，Ｙの４層構成に変わることが異なる。
【０１２８】
〔第３の実施形態〕
上述したＯＬＥＤに比べて、より電力効率及び色温度・演色性の向上を図るデバイス構造として、２層タンデム型白色発光デバイスが考えられる。以下、図２６〜図３９を参照して、タンデム型白色発光有機ＥＬ照明パネルについて詳細に説明する。
【０１２９】
図２６（Ａ）は、２つの発光ユニットを縦方向に積層した２層タンデム型白色発光デバイス４０である。２層タンデム型白色発光デバイス４０は、Ｂ発光のみから成る第１層発光ユニットデバイス４１と、Ｇ／Ｙ／Ｒの３つの発光である３層発光層から成る第２層発光ユニットデバイス４２とを、タンデム型構造にしたものである。一般的に、第１層発光ユニットデバイス４１と第２層発光ユニットデバイス４２との電気的な接続は、透明の伝導性有機薄膜あるいは透明・半透明の導電性無機薄膜電極、例えばＩＴＯや半透明金属で接続する。なお、第１層発光ユニットデバイス構造で用いる電子輸送層（以下、ＥＴＬと称する場合もある）と第２層発光ユニットデバイス構造で用いる正孔注入層（以下、ＨＩＬと称する場合もある）とを直接接続しても、電気的には接続可能である。ただし、ＥＴＬとＨＩＬとの間には、バンド構造の違いから電位差が生じ、電圧ロスが生まれるが、高々０．５Ｖ程度であるので、問題はない。
【０１３０】
図２６（Ｂ）は、図２６（Ａ）に示すタンデム型構造の積層膜構成図である。図２６（Ｂ）に示す白色発光デバイスの構成は、第１層発光層にＢ発光（図２６（Ｂ）の層番号Ｎｏ．６）を用い、第２層発光層にＲ発光（図２６（Ｂ）の層番号Ｎｏ．１０）／Ｙ発光（図２６（Ｂ）の層番号Ｎｏ．１１）／Ｇ発光（図２６（Ｂ）の層番号Ｎｏ．１２）を用いる。第１層発光層と第２層発光層は、Ｎ型伝導を示す有機ＥＬ薄膜（以下、ＥＴＬと称する場合もある。なお、図２６（Ｂ）の層番号Ｎｏ．７である。）と、Ｐ型伝導を示す有機ＥＬ薄膜（以下、ＨＩＬ２と称する場合もある。なお、図２６（Ｂ）の層番号Ｎｏ．８である。）とを直接コンタクトすることにより、電気的に接続される。本発明では、このＮ型コンダクターとしてのＥＴＬとＰ型コンダクターとしてのＨＩＬ２の２層が、コンダクター層を兼ねた構造になっている。
【０１３１】
図２６（Ｃ）は、第１正孔輸送層（以下、ＨＴＬ1と称する場合もある）の膜厚を５０ｎｍとした時のデバイスの発光スペクトル図である。図２６（Ａ）に示す２層タンデム型白色発光デバイスは、ＣＩＥ（ｘ，ｙ）＝（０．３２１２，０．３７０６）である。色温度は、５９２９Ｋの白色発光であり、演色性は、Ｒａ＝７１％であり、昼光色に近い昼白色光源である。なお、図２６に示した２層タンデム型白色発光デバイスではマイクロキャビティ効果を得ることはできない。
【０１３２】
ここで、本発明では、マイクロキャビティ効果を得るため、ハーフミラーを所定の位置に設けることについて検討を行った。
【０１３３】
まず、ハーフミラーをフロントハーフミラーとして用いる場合を検討した。図２７（Ａ）は、図２６（Ａ）に示したタンデム型白色発光デバイスに、ハーフミラー（フロントハーフミラー）を挟んだ構造である。例えば、ガラス基板とＩＴＯ膜の間に１０nmのＡｇのハーフミラー（フロントハーフミラー４３）を挟む。図２７（Ｂ）は、図２７（Ａ）に示すタンデム型構造の積層膜構成図である。ここでは、図２７（Ａ）に示す２層タンデム型白色発光デバイスの第１正孔輸送層（以下、ＨＴＬ１と称する場合もある）を、１０〜１１０nmの範囲で変化させ、マイクロキャビティ効果を付与出来るかを調べた。図２８には、ＨＴＬ１を変化させた場合の、白色発光に含まれるＲ（608nm）、Ｇ（520nm）、Ｂ（476nm）、Ｙ（560nm）の発光輝度を示すスペクトル図を示す。
【０１３４】
図２８（Ａ）は、第１正孔輸送層（ＨＴＬ１）の膜厚を１０nmとした場合の、青色の発光輝度を示すスペクトル図であり、青色発光の鋭いピークを持つスペクトルが得られる。この構造では、青色発光層と陰極までの距離、更に青色発光層とＩＴＯ膜上のハーフミラー４３との距離が、それぞれ青色発光の波長の整数倍に設定したときに、陰極電極とフロントハーフミラー４３との距離も青色発光の波長の整数倍になり、キャビティに合致した波長の青色発光のみが主としてマイクロキャビティ効果を付与され、高い輝度で外部に取り出されることになる。なお、赤色、緑色および黄色発光のときも同様である。
【０１３５】
図２８（Ｂ）は、ＨＴＬ1の膜厚を５０nmとした場合の、緑色の発光輝度を示すスペクトル図であり、緑色発光が鋭いスペクトルを示す。図２８（Ｃ）は、ＨＴＬ１の膜厚を１１０nmとした場合の、赤色の発光輝度を示すスペクトル図であり、上述の緑色発光の鋭いスペクトルに良く似たスペクトルが得られる。図２８（Ｄ）は、ＨＴＬ1の膜厚を９０nmとした場合の、黄色の発光輝度を示すスペクトル図である。なお、この場合には、上述の緑色発光の鋭いスペクトルに良く似たスペクトルが得られなかった。
【０１３６】
以上より、フロントハーフミラーを備えた２層白色タンデム型発光デバイス構造では、上述の単一発光ユニット型白色発光デバイスで取り扱った手法と同様の方法では、白色を構成する波長、即ち、Ｂ、Ｇ、Ｒ、Ｙのすべての発光にマイクロキャビティ効果を付与させる事は出来ず、Ｂ、Ｇの特定の波長のみにだけマイクロキャビティ効果が付与されることが分かった。
【０１３７】
次に、ハーフミラーをセンターハーフミラーとして用いる場合を検討した。図２９（Ａ）は、図２６（Ａ）に示したタンデム型白色発光デバイスに、ハーフミラー（センターハーフミラー４４）を挟んだ構造である。例えば、第１層発光ユニットデバイスと第２層発光ユニットデバイスを接続するコンダクター間に、Ａｇのハーフミラー（センターハーフミラー４４）を設ける。図２９（Ｂ）は、図２９（Ａ）に示すタンデム型構造の積層膜構成図である。ここでは、図２９（Ａ）に示す２層タンデム型白色発光デバイスの第１正孔輸送層（ＨＴＬ１）を、１０〜１１０nmの範囲で変化させ、マイクロキャビティ効果を付与出来るかを調べた。図３０には、ＨＴＬ１を変化させた場合の、白色発光に含まれるＲ（608nm）、Ｇ（520nm）、Ｂ（476nm）、Ｙ（560nm）の発光輝度を示すスペクトル図を示す。
【０１３８】
図３０（Ａ）は、ＨＴＬ１の膜厚を１０nmとした場合の、青色の発光輝度を示すスペクトル図である。図３０（Ｂ）は、ＨＴＬ１の膜厚を５０nmとした場合の、緑色の発光輝度を示すスペクトル図である。図３０（Ｃ）は、ＨＴＬ１の膜厚を９０nmとした場合の、赤色の発光輝度を示すスペクトル図である。図３０（Ｄ）は、ＨＴＬ１の膜厚を１１０nmとした場合の、黄色の発光輝度を示すスペクトル図である。図３０（Ａ）〜（Ｄ）より、この構造では、Ｂ発光、Ｇ発光、Ｙ発光、Ｒ発光に対応したキャビティ効果が付与されているか否かを判断できないスペクトルを、それぞれ得たことが分かった。
【０１３９】
そこで、本発明者らは、フロントハーフミラー４３とセンターハーフミラー４４の両方を挿入する場合について、更に検討した。マイクロキャビティ効果をより効果的に調べるには、単一の各発光波長、例えばＢ発光では４７６nm、Ｇ発光で５２０nm、Ｙ発光では５６０nm、Ｒ発光では６０８nmの発光波長のピーク強度の推移に注力する必要がある。そのため、本発明では、Ｂ発光を４７６nm、Ｇ発光を５２０nm、Ｙ発光を５６０nm、Ｒ発光を６０８nmに固定した。
【０１４０】
本発明では、図３１に示す、マイクロキャビティ効果を付与させたフロントハーフミラー４３とセンターハーフミラー４４の両方を備えたタンデム型白色発光デバイス構造とする。また、図３２（Ａ）に示す積層膜構成図とする。
【０１４１】
なお、この構造を実現する為に、図２６に示すハーフミラーを設けていない２層タンデム型白色発光デバイスの構造を基本構成とし、また、図２６（Ｂ）に示す積層膜構成および各膜厚を基本構成とした。
【０１４２】
図３２（Ｂ）は、第１正孔輸送層（ＨＴＬ１）の膜厚を１０〜１３０nmまで変化させた場合のＢ発光、Ｇ発光、Ｙ発光、Ｒ発光のピーク強度の変化を示した図である。図３２（Ｂ）より、Ｂ発光はＨＴＬ１の膜厚が１０nmの近傍でＢ発光の最大値を、Ｇ発光はＨＴＬ１の膜厚が５０nm近傍でＧ発光の最大値を、Ｙ発光はＨＴＬ１の膜厚が８０nm近傍でＹ発光の最大値を、Ｒ発光はＨＴＬ１の膜厚が１１０nm近傍でＲ発光の最大値を示すことが分かる。
【０１４３】
図３１に示すフロントハーフミラー４３とセンターハーフミラー４４の両方を備えたタンデム型白色発光デバイスは、図３３（Ａ）に示すＢ発光のスペクトルを示し、ＣＩＥ（ｘ,ｙ）＝（０．３００８,０．２７７７）である（図３９に示すＣＩＥ図の黒塗りの三角形を参照）。色温度は、８３２７Ｋであり、演色性はＲａ＝６０．６％である。また、図３３（Ｂ）に示すＧ発光のスペクトルであり、ＣＩＥ（ｘ，ｙ）＝（０．３３７６，０．４９９２）である（図３９に示すＣＩＥ図のハッチングが斜線の三角形を参照）。色温度は５４１８Ｋであり、演色性はＲａ＝５９．１％である。また、図３３（Ｄ）に示すＹ発光のスペクトルであり、ＣＩＥ（ｘ，ｙ）＝（０．３９７０，０．４８４２）である（図３９に示すＣＩＥ図の白塗りの三角形を参照）。色温度は４２２３Ｋであり、演色性はＲａ＝５２．４％である。また、図３３（Ｃ）に示すＲ発光のスペクトルであり、ＣＩＥ（ｘ，ｙ）＝（０．４４４４，０．３３５６）である（図３９に示すＣＩＥ図のハッチングが点々の三角形を参照）。色温度は２２７７Ｋであり、演色性はＲａ＝５６．７％である。
【０１４４】
図３３より、次のことが分かった。フロントハーフミラー４３とセンターハーフミラー４４の両方を備えたタンデム型白色発光デバイスでは、さらに第１正孔輸送層（ＨＴＬ１）の膜厚を最適値に設定することにより、マイクロキャビティ効果を持たないタンデム型白色発光デバイス（図２６）に比べて、４７６nm近傍にピークを持つ青色（Ｂ）発光の正面輝度が強く表れる白色発光が得られる。すなわち、白色発光（Ｗ）の中でもＢ発光（Ｂ）が強く表れる発光、すなわちＢ＞Ｗの関係にある発光が得られる。青色の正面輝度の増大により、図３９を参照して、ＣＩＥ（ｘ，ｙ）は（０．３２１２，０．３７０６）から（０．３００８,０．２７７７）に変化する。
【０１４５】
また、５２０nm近傍にピークを持つ緑色（Ｇ）発光の正面輝度が強く表れる白色発光が得られる。すなわち、白色発光（Ｗ）の中でもＧ発光（Ｇ）が強く表れる発光、すなわちＧ＞Ｗの関係にある発光が得られる。緑色の正面輝度の増大により、図３９を参照して、ＣＩＥ（ｘ，ｙ）は（０．３２１２，０．３７０６）から（０．３３７６，０．４９９２）に変化する。
【０１４６】
さらに、５６０nm近傍にピークを持つ黄色（Ｙ）発光の正面輝度が強く表れる白色発光が得られる。すなわち、白色発光（Ｗ）の中でもＹ発光（Ｙ）が強く表れる発光、すなわちＹ＞Ｗの関係にある発光が得られる。黄色の正面輝度の増大により、図３９を参照して、ＣＩＥ（ｘ，ｙ）は（０．３２１２，０．３７０６）から（０．３９７０，０．４８４２）に変化する。
【０１４７】
さらに、６０８nm近傍にピークを持つ赤色（Ｒ）発光の正面輝度が強く表れる白色発光が得られる。すなわち、白色発光（Ｗ）の中でもＲ発光（Ｒ）が強く表れる発光、すなわちＲ＞Ｗの関係にある発光が得られる。赤色の正面輝度の増大により、図３９を参照して、ＣＩＥ（ｘ，ｙ）は（０．３２１２，０．３７０６）から（０．４４４４，０．３３５６）に変化する。
【０１４８】
以上の結果から、本発明者らは、単一発光ユニットを縦方向に積層した複数の発光層を持たせたタンデム型白色発光デバイス（タンデム型白色発光有機ＥＬ照明パネル）の作製では、上述の第１、２の実施形態と同様に、ＨＴＬ１膜厚をそれぞれのＢ、Ｇ、Ｒ、Ｙ発光に対応した最適値に設定し、マイクロキャビティ効果を最大限に引き出すことができることを知見した。すなわち、単一発光ユニット構造に適用したＨＴＬ１膜厚をそれぞれのＢ、Ｇ、Ｒ、Ｙ発光に対応した最適値に設定することにより、マイクロキャビティ効果を最大限に引き出すことができるデバイス構造を、タンデム型白色発光デバイスにも適用できることが分かる。以下に、その具体的な構造などについて説明する。
【０１４９】
図３４は、本発明の第３の実施形態のＯＬＥＤの構造を説明する断面図である。第３の実施形態のＯＬＥＤは、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)、黄色（Ｙ）の４色発光からなるタンデム型白色発光有機ＥＬ照明装置にマイクロキャビティ効果を働かせる構造である。また、フロントハーフミラーとセンターハーフミラーの両方を備える構造である。また、図３２（Ａ）に示す積層膜構成図とする。
【０１５０】
なお、タンデム型白色発光構造は、複数の発光ユニットから成り、その各発光ユニットは必ずしも一つの白色発光から構成されているものでなくて良い。また、積層された各単一発光ユニットはそれぞれ異なった発光ユニットから構成されて、総合して白色発光を示すものでも良い。具体的には、第１発光ユニットには赤色（Ｒ）緑色（Ｇ）青色（Ｂ）から選択された１色を用い、第２発光ユニットには残る色と追加される黄色（Ｙ）を用いるとよい。
【０１５１】
図３４に示すように、例えば、ガラス基板３１からみて、第１発光ユニット４１は青色（Ｂ）の単一発光層から成り、その上に積層された第２発光ユニット４２は緑色（Ｇ）と黄色（Ｙ）と赤色（Ｒ）発光が合成された複数の発光からなる層を持つ構造である。これにより、高輝度で高寿命の白色有機発光が得られる。その結果、それを用いた白色有機ＥＬ照明パネルは、単一発光白色有機ＥＬ照明パネルよりも高性能の照明パネルが実現出来る。
【０１５２】
続いて、図３４のタンデム型白色発光ＯＬＥＤを効果的に実現するための構造、その効果についてより詳細に説明する。
【０１５３】
一般的なタンデム型白色発光ユニットデバイス構成を持つ有機ＥＬ白色パネルは、第１発光層にＢ発光（図３２の層番号Ｎｏ．７）を、第２発光層にＲ発光（図３２の層番号Ｎｏ．２）／Ｙ発光（図３２の層番号Ｎｏ．１３）／Ｇ発光（図３２の層番号Ｎｏ．１４）を用いる。第１発光層と第２発光層は、Ｎ型伝導を示す有機ＥＬ薄膜（ＥＴＬ（図３２の層番号Ｎｏ．８））とＰ型伝導を示す有機ＥＬ薄膜（ＨＩＬ２（図３２の層番号Ｎｏ．１０））とが、直接的に接続されているか、その間に導電性薄膜層を挿入して電気的に接続されている。
【０１５４】
本発明のデバイスは、図３４に示す構造でマイクロキャビティ効果を効果的に生み出す為に、一般的な従来のタンデム型白色発光デバイス構造に加えて、ガラス基板３１（図３２の層番号Ｎｏ．１）とＩＴＯ透明電極３２（図３２の層番号Ｎｏ．３）との間に、半透明の導電性銀（Ａｇ（図３２の層番号Ｎｏ．２））薄膜を第１のハーフミラー４３（フロントハーフミラー）として挿入する。このフロントハーフミラー４３は、Ａｇ膜厚を１０nmとすることにより、金属膜で有りながら半透明性を確保する。また、Ａｇ薄膜を用いているので、高い反射率を維持できる。
【０１５５】
更に、Ｎ型コンダクターとしてのＥＴＬ（図３２の層番号Ｎｏ．８）とＰ型コンダクターとしてのＨＩＬ２（図３２の層番号Ｎｏ．１０）との間にも、膜厚１０nmのＡｇ薄膜（図３２の層番号Ｎｏ．９）の第２のハーフミラー４４（センターハーフミラー）を設ける。このセンターハーフミラー４４は、Conductor Electrodeとして働き、且つミラーとしての働きを生み出す為に挿入される。フロントハーフミラー４３とセンターハーフミラー４４間で挟まれた第１発光ユニットと、センターハーフミラー４４と陰極間で挟まれた第２発光ユニットで発光した光は、各々のミラー間で反射および透過を繰り返し、ガラス基板３１（図３２の層番号Ｎｏ．１）を通して外部に光が放射される。従って、フロントハーフミラー４３（図３２の層番号Ｎｏ．２）とセンターハーフミラー４４（図３２の層番号Ｎｏ．９）との間の膜厚を最適に調整する事により、マイクロキャビティ効果を最大限に引き出すことができる。
【０１５６】
特に、マイクロキャビティ効果を効果的に引き出すための膜厚調整で重要なのは、第１発光層のＢ発光では、ＥＭＬ−Ｂ（図３２の層番号Ｎｏ．７）〜センターハーフミラー４４（図３２の層番号Ｎｏ．９）までの間の距離と、ＥＭＬ−Ｂ（図３２の層番号Ｎｏ．７）〜陰極３３（図３２の層番号Ｎｏ．１７）までの間の距離とが、Ｂ波長の整数倍になる様に調整する事が重要である。また、第２発光ユニットでは、ＥＭＬ−Ｒ（図３２の層番号Ｎｏ．１２）〜陰極３３（図３２の層番号Ｎｏ．１７）までの間の距離の調整が重要となる。
【０１５７】
図３２（Ａ）に示すように、ＨＴＬ２（図３２の層番号Ｎｏ．６）〜陰極３３（図３２の層番号Ｎｏ．７）までの各薄膜層の厚みを最適に設定すると、第１正孔輸送層（ＨＴＬ１）（図３２の層番号Ｎｏ．５）の膜厚を変えるだけで、各波長の発光は最大限にマイクロキャビティ効果を生み出すことができる。
【０１５８】
また、図３２（Ｂ）に示すように、ＨＴＬ１の膜厚を変化させた時、Ｂ、Ｇ、Ｙ、Ｒのそれぞれの発光波長における、外部に取り出されるスペクトル強度が変化する。図３２（Ｂ）より、Ｂ発光のスペクトル強度は１０nmの近傍で、Ｇ発光のスペクトル強度は５０nmの近傍で、Ｙ発光のスペクトル強度は８０nmの近傍で、Ｒ発光のスペクトル強度は１１０nmの近傍で、それぞれ最大とするピークが表れる。すなわち、ＨＴＬ１の膜厚をそれぞれのピーク値に設定すると、それに対応した波長のスペクトル強度はマイクロキャビティ効果を最大限に生み出せた事を示している。
【０１５９】
図３３（Ａ）は、ＨＴＬ１の膜厚を１０nmとし、Ｂ発光のスペクトル強度をマイクロキャビティ効果で強調させた時の白色発光のスペクトルを示している。Ｂ発光波長近傍に強いピークが表れている。このため、ＣＩＥ（Ｘ，Ｙ）は（０．３００８、０，２７７８）を示し、高い色温度は８３２７Ｋを示す白色発光である。これはＢ発光が強い白色発光、すなわちＢ＞Ｗが実現できたといえる。
【０１６０】
図３３（Ｂ）は、ＨＴＬ１の膜厚を５０nmとし、Ｇ発光のスペクトル強度をマイクロキャビティ効果で強調させた時の白色発光のスペクトルを示している。Ｇ発光波長近傍に強いピークが表れている。このため、ＣＩＥ（Ｘ、Ｙ）は（０．３３７６、０，４９９２）を示し、色温度は５４１８Ｋを示す昼光色に近い白色発光である。これはＧ発光が強い白色発光、すなわちＧ＞Ｗが実現できたといえる。
【０１６１】
図３３（Ｃ）は、ＨＴＬ１の膜厚を８０nmとし、Ｙ発光のスペクトル強度をマイクロキャビティ効果で強調させた時の白色発光のスペクトルを示している。Ｙ発光波長に強いピークが表れている。このため、ＣＩＥ（Ｘ、Ｙ）は（０．３９７０、０，４８４２）を示し、色温度は４２２３Ｋを示す昼白色に近い白色発光である。これはＹ発光が強い白色発光、すなわちＹ＞Ｗが実現できたといえる。
【０１６２】
図３３（Ｄ）は、ＨＴＬ１の膜厚を１１０nmとし、Ｒ発光のスペクトル強度をマイクロキャビティ効果で強調させた時の白色発光のスペクトルを示している。Ｒ発光波長に強いピークが表れている。このため、ＣＩＥ（Ｘ、Ｙ）は（０．４４４５、０，３３５６）を示し、色温度は２２７７Ｋを示す暖色である。
【０１６３】
なお、本発明のタンデム型白色発光ＯＬＥＤは、上述の第１の実施形態に示した製造方法と同様の製造方法を用いて、製造できる。例えば、図３４に示すように、ガラス基板上に半透明の１０nm膜厚のＡｇ薄膜を成膜し、更にその上に６０nm膜厚のＩＴＯ膜を成膜したものを基板として準備する。そして、その上に１０nm、５０nm、８０nm、１１０nmと膜厚の異なる高分子有機ＥＬ（ＨＴＬ１）膜を塗布法でパターン形成する。なお、パターン形成は、順次、それぞれの画素に適応したＨＴＬ1膜と画素面積になる様に予め作り込めばよく、これを基板とする。
【０１６４】
さらにこの基板上に、図３２（Ａ）に示すＨＴＬ２（図３２の層番号Ｎｏ．６）〜陰極（図３２の層番号Ｎｏ．１７）までの構造を、真空蒸着法により、それぞれの有機ＥＬ薄膜を成膜する。これにより、Ｂ＞Ｗ画素、Ｇ＞Ｗ画素、Ｙ＞Ｗ画素、Ｒ＞Ｗ画素のそれぞれを持った領域の白色発光パネルが作製出来る。なお、それぞれの画素の大きさ、形状を変えることにより、その白色発光パネルのＣＩＥ、色温度を任意に変えることができる。
【０１６５】
図３５（Ａ）は本実施形態のＯＬＥＤの製造方法に従って作製された白色発光ＯＬＥＤの画素構成を、図３５（Ｂ）はその白色スペクトルをそれぞれ示している。
【０１６６】
基本のＷ画素としては、Ｒ＞Ｗ画素，Ｇ＞Ｗ画素，Ｂ＞Ｗ画素，Ｙ＞Ｗサブ画素を各サブ画素として備える。なお、Ｙに代えて発光波長構成をＲ，Ｇ，Ｂ，Ｏ（橙色）の４色発光層とした場合には、Ｙ＞Ｗサブ画素に代えて、橙色発光が強く光る白色サブ画素（Ｏｒ＞Ｗサブ画素）を備えることとなる。
【０１６７】
図３５（Ａ）を参照して、白色照明は、各サブ画素のサイズが等しい四角形とし、ＲとＧを左右に並べて配置し、その上部にＢとＹを左右に並べて配置する。Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｙの各サブ画素のＣＩＥバランスは白色以外に偏っているが、画素全体のＣＩＥバランスはＣＩＥ(ｘ，ｙ)=（０．３８１２，０．３８６７）でありバランスが取れている。色温度は４０５２Ｋで、演色性Ｒａ＝８１．８％の白色発光パネルを得られる。
【０１６８】
なお、図２６（Ｃ）に示すマイクロキャビティ効果の無い白色発光のスペクトルと比較すると、色温度は低温側にシフトしていることがわかる。
【０１６９】
図３６（Ａ）は、本実施形態のＯＬＥＤの製造方法に従って作製されたもので、他の形態に変化させた白色発光ＯＬＥＤの画素構成を、図３６（Ｂ）はそのスペクトルをそれぞれ示している。
【０１７０】
Ｒ＞Ｗ，Ｇ＞Ｗ，Ｂ＞Ｗ，Ｙ＞Ｗの各サブ画素のサイズを別の態様に変化させ、それぞれのサブ画素から得られるＣＩＥ(ｘ,ｙ)を考慮することにより、所望の色温度あるいは演色性を満足させるものである。例えば、図３６を参照して、Ｂ＞Ｗサブ画素のサイズを一番大きくし、その次にＲ＞Ｗサブ画素、Ｇ＞Ｗサブ画素を最小のサイズにした場合、つまりＲ：Ｇ：Ｂ：Ｙ＝４：３：２：１に比率を設定した一例の場合、それぞれのサブ画素で得られるＣＩＥを組み合わせてＷ画素のＣIＥとし、ＣＩＥの調整がサブ画素サイズの調整により可能となる。この時のＣIＥ（ｘ、ｙ）は（０．３６９０、０．３５３２）である。色温度は４１６１Ｋで、演色性はＲａ＝８６．９％の暖色発光パネルを得られる。
【０１７１】
そのパネルのＷ画素は、Ｒ＞Ｗサブ画素のＣＩＥ(Ｒ)，Ｇ＞Ｗサブ画素のＣＩＥ(Ｇ)，Ｂ＞Ｗサブ画素のＣＩＥ(Ｂ)，Ｙ＞Ｗサブ画素のＣＩＥ(Ｙ)にそれぞれの画素の輝度成分、すなわち各画素の面積成分を考慮した４つのサブ画素構成から為り、以下の式(数５)で定義できる。
【０１７２】
【数５】
2017059537.tif 000007
【０１７３】
【数６】
2017059537.tif 000008
【０１７４】
【数７】
2017059537.tif 000009
【０１７５】
ここで、ＣＩＥｘ（Ｗ）は白色画素のＸ値、ＣＩＥｙ（Ｗ）は白色画素のＹ値、ＣＩＥｘ（Ｒ）はＲ＞Ｗの画素のＸ値、ＣＩＥｙ（Ｒ）はＲ＞Ｗの画素のＹ値、ＣＩＥｘ（Ｇ）はＧ＞Ｗの画素のＸ値、ＣＩＥｙ（Ｇ）はＧ＞Ｗの画素のＹ値、ＣＩＥｘ（Ｂ）はＢ＞Ｗの画素のＸ値、ＣＩＥｙ（Ｂ）はＢ＞Ｗの画素のＹ値、ＣＩＥｘ（Ｙ）はＹ＞Ｗの画素のＸ値、ＣＩＥｙ（Ｙ）はＹ＞Ｗの画素のＹ値である。
【０１７６】
Ｓｔは白色画素の面積、ＳｒはＲ＞Ｗ画素の面積、ＳｇはＧ＞Ｗ画素の面積、ＳｂはＢ＞Ｗ画素の面積、ＳｙはＹ＞Ｗ画素の面積である。
【０１７７】
図３７（Ａ）は、本実施形態のＯＬＥＤの製造方法に従って作製されたもので、他の形態に変化させた白色発光ＯＬＥＤの画素構成を、図３７（Ｂ）はそのスペクトルをそれぞれ示している。
【０１７８】
なお、画素比率をＲ：Ｂ：Ｇ：Ｙ＝４：１：１：４に設定した場合、図３７（Ａ）に示すように、ＣＩＥ（ｘ、ｙ）は（０．４１４４、０．３８８７）である。色温度は３２９０Ｋであり、演色性はＲａ＝８６．９％であり、暖色発光パネルが得られる。
【０１７９】
図３８（Ａ）は、本実施形態のＯＬＥＤの製造方法に従って作製されたもので、他の形態に変化させた白色発光ＯＬＥＤの画素構成を、図３８（Ｂ）はそのスペクトルをそれぞれ示している。
【０１８０】
本例では、画面比率をＲ：Ｇ：Ｂ：Ｙ＝１：１：７：１に設定した場合、図３８（Ｂ）に示すように、ＣＩＥ（ｘ、ｙ）は（０．３３３５、０．３２２１）である。色温度は５４３６Ｋであり、演色性はＲａ＝８２．１％であり、昼光色の白色発光パネルが得られる。
【０１８１】
以上のとおり、本発明によれば、各々の画素の組み合わせを変えるだけで、ＣＩＥおよび色温度の異なる白色照明パネルが容易に作製する事ができる。
【０１８２】
従って、本発明は、上述の単一白色発光ユニットデバイスを持つ有機ＥＬ白色照明パネルで示したＣＩＥ，色温度を任意に変えることが出来る白色照明パネルを、同様に、タンデム型白色有機ＥＬ照明パネルにも適用できる。これにより、電力効率が高く、色温度、演色性を任意に調節できる、より高性能な白色有機ＥＬパネルを提供できる。その基本的な技術思想は、Ｂ、Ｇ、Ｙ、Ｒの発光をそれぞれの画素でマイクロキャビティ効果を効果的に引き出すデバイス構造にある。特に、ＨＴＬ１層の膜厚を調整すること、最適な画素サイズにパターニングすることにより、有機ＥＬ白色照明パネルを実現できる。
【符号の説明】
【０１８３】
１    有機エレクトロルミネッセンスデバイス
１１    基板
１２    第１電極
１３    第２透明電極
１４    絶縁膜
１５    正孔注入層
１６    第１正孔輸送層
１７    第２正孔輸送層
１８    発光層
１９    電子輸送層
２０    第３電極
３１    基板
３２    ＩＴＯ透明電極
３３    陰極
４１    第１発光ユニット
４２    第２発光ユニット
４３    フロントハーフミラー
４４    センターハーフミラー
【図１】
2017059537.tif 000010
【図２】
2017059537.tif 000011
【図３】
2017059537.tif 000012
【図５】
2017059537.tif 000013
【図６】
2017059537.tif 000014
【図７】
2017059537.tif 000015
【図８】
2017059537.tif 000016
【図９】
2017059537.tif 000017
【図１０】
2017059537.tif 000018
【図１１】
2017059537.tif 000019
【図１２】
2017059537.tif 000020
【図１３】
2017059537.tif 000021
【図１４】
2017059537.tif 000022
【図１５】
2017059537.tif 000023
【図１６】
2017059537.tif 000024
【図１７】
2017059537.tif 000025
【図１８】
2017059537.tif 000026
【図１９】
2017059537.tif 000027
【図２０】
2017059537.tif 000028
【図２１】
2017059537.tif 000029
【図２２】
2017059537.tif 000030
【図２３】
2017059537.tif 000031
【図２４】
2017059537.tif 000032
【図２５】
2017059537.tif 000033
【図２６】
2017059537.tif 000034
【図２７】
2017059537.tif 000035
【図２８】
2017059537.tif 000036
【図２９】
2017059537.tif 000037
【図３０】
2017059537.tif 000038
【図３１】
2017059537.tif 000039
【図３２】
2017059537.tif 000040
【図３３】
2017059537.tif 000041
【図３４】
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【図３５】
2017059537.tif 000043
【図３６】
2017059537.tif 000044
【図３７】
2017059537.tif 000045
【図３８】
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【図４】
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【図３９】
2017059537.tif 000048