JP2007273902A - 有機ｌｅｄ素子 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な方法によって視野角による色度変化の低減が図られた有機ＬＥＤ素子を提供する。
【解決手段】１つの画素内に、ＩＴＯ２の膜厚がＴ_１である第１の部分２ａと、ＩＴＯ２の膜厚がＴ_２である第２の部分２ｂとが、所定の面積比で設けられている。膜厚Ｔ_１と膜厚Ｔ_２の値は、視野角による色度変化を互いに打ち消し合う値となっている。第１の部分２ａと第２の部分２ｂとの膜厚差は、３０ｎｍ〜７０ｎｍであることが好ましい。また、第１の部分２ａと第２の部分２ｂとの段差部分は、なだらかな形状であることが好ましい。
【選択図】図１４

Description

本発明は、有機ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）素子に関する。

有機ＬＥＤ素子は、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子とも呼ばれ、有機物中に注入された電子と正孔が再結合して生じた励起子によって発光が起こる現象を利用した素子である。

近年では、この有機ＬＥＤ素子を用いたディスプレイの開発が盛んに行われている。これは、有機ＬＥＤディスプレイが、液晶ディスプレイに比較して、広い視野角、速い応答速度および高いコントラストなどを有することによるものである。

一般に、有機ＬＥＤ素子は、透明導電膜と金属電極の間に有機膜が挟持された構造を有し、素子の内部で発光した光は、透明電極を介して素子の外部に取り出される。ここで、発光光は、素子の内部で全方位に等しい強度で放射される。すなわち、素子の前方に放射される光と等しい強度の光が、素子の背面方向にも放射される。したがって、外部に取り出す光の量を高めるには、背面に放射された光を前方に反射させ、効率よくこれを取り出すことが必要となる。

しかし、素子の前方に直接向かう光と、反射して前方に戻ってくる光とは、互いに干渉し合う。また、各層を構成する部材の間には屈折率差があるために、界面においても光の反射が起こる。このことを、図２１を用いて説明する。

図２１は、有機ＬＥＤ表示装置の断面模式図である。図に示すように、有機ＬＥＤ表示装置９１は、ガラス基板９２の上に、陽極であるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）９３と、有機膜９４と、陰極であるアルミニウム膜９５とが、この順に積層された有機ＬＥＤ素子９６を有する。ここで、ガラス基板９２の屈折率は１．５５程度、有機膜９４の屈折率は１．８程度、ＩＴＯ９３の屈折率は１．９程度である。

また、有機ＬＥＤ表示装置９１には、ガラス基板９２の上に、有機ＬＥＤ素子９６を封止する封止部材９７が設けられている。尚、図２１において、符号９８は、有機ＬＥＤ素子９６に駆動電圧を印加する電源を模式的に示したものである。

有機ＬＥＤ素子９６に電圧を印加すると、陰極からは電子が、陽極からは正孔がそれぞれキャリアとして注入される。これらのキャリアは有機膜９４の内部で再結合し、これにより発生した励起子によって発光が起こる。

発光領域から放射された光には、有機ＬＥＤ表示装置９１の前方（図の下方向）に向かう光９９の他に、一旦背面方向（図の上方向）に向かった後、アルミニウム膜９５で反射されてから前方に向かう光１００もある。

また、ガラス基板９２とＩＴＯ９３との界面には、大きな屈折率段差があるために、前方に向かった後に、ガラス基板９２で反射されて背面方向に向かい、さらに、アルミニウム膜９５で反射されて再び前方に向かう光１０１もある。

同様に、背面方向に向かった後に、アルミニウム膜９５、ガラス基板９２、アルミニウム膜９５の順で反射される光１０２もある。

これらの光（９９，１００，１０１，１０２）は互いに干渉し合うので、色度が視野角に依存して変化してしまうという問題があった。

こうした問題に対しては、従来より、有機ＬＥＤ素子を構成する各膜の膜厚について、前方放射光と背面放射光の反射光との位相差が、光学干渉の強め合いの条件を満たすように最適化することが行われている（例えば、非特許文献１参照。）。

例えば、発光領域から陰極反射面までの光学的距離をＬ_１、陽極側反射面までの距離をＬ_２とすると、波長λの光に対する干渉の強め合いの条件は、
Ｌ_１＝｛（２ｍ＋１）／４｝λ
Ｌ_２＝｛（ｍ＋１）／２｝λ
（但し、ｍ＝０，１，・・・）
となる。したがって、光学的干渉の影響を受ける発光スペクトルや、外部量子効率が最適となるＬ_２を求め、Ｌ_２を構成する有機膜（正孔注入層や正孔輸送層）とＩＴＯとの膜厚バランスを調整することによって、有機ＬＥＤ素子の外部に取り出される光を大きくすることができる。

宮口 敏、外６名、"有機ＥＬフルカラーディスプレイの開発"、パイオニア アール・アンド・ディー（ＰＩＯＮＥＲ Ｒ＆Ｄ）、第１１巻、第１号、ｐ．２１−２８

しかしながら、光学干渉の強め合いの条件を満たすように膜厚を最適化する方法では、各膜について屈折率に応じた膜厚の厳密な制御が必要となる。一方、色度の視野角依存性に対する要求は高まる傾向にあり、これを膜厚の最適化のみによって対処するのには限界があった。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものである。即ち、本発明の目的は、簡易な方法によって視野角による色度変化の低減が図られた有機ＬＥＤ素子を提供することにある。

本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。

本発明は、基板の上に形成された陽極と、
前記陽極の上に形成されて、少なくとも発光層を含む有機層と、
前記有機層の上に形成された陰極とを備えた有機ＬＥＤ素子において、
１つの画素内に、前記基板から前記陰極までの距離が異なる部分が所定の面積比で設けられており、
前記距離は、視野角による色度変化を互いに打ち消し合う値となっていることを特徴とするものである。

本発明においては、前記陽極はＩＴＯであって、
１つの画素内に、前記ＩＴＯの膜厚がＴ_１である第１の部分と、前記ＩＴＯの膜厚がＴ_２である第２の部分とを有し、
前記第１の部分と前記第２の部分とは所定の面積比で設けられていて、
前記Ｔ_１と前記Ｔ_２の値は、視野角による色度変化を互いに打ち消し合う値となっているものとすることができる。
この場合、前記第１の部分と前記第２の部分との段差部分は、なだらかな形状であることが好ましい。
あるいは、前記第１の部分と前記第２の部分との段差部分には、順テーパ形状の絶縁膜が形成されていることが好ましい。

本発明においては、前記陽極は、前記発光層からの光を透過する材料からなり、
前記基板の上の所定箇所には、前記陽極に被覆されるようにして前記陽極と屈折率の近い透明膜が設けられていて、
前記透明膜と前記陽極の積層部分と前記陽極のみからなる単層部分とは、所定の面積比で設けられており、
前記積層部分の膜厚Ｔ_３と前記単層部分の膜厚Ｔ_４の値は、視野角による色度変化を互いに打ち消し合う値となっているものとすることができる。

本発明においては、１つの画素内に、前記有機層の膜厚がＴ_５である第１の部分と、前記有機層の膜厚がＴ_６である第２の部分とを有し、
前記第１の部分と前記第２の部分とは所定の面積比で設けられていて、
前記Ｔ_５と前記Ｔ_６の値は、視野角による色度変化を互いに打ち消し合う値となっているものとすることができる。

本発明によれば、１つの画素内に、基板から陰極までの距離が異なる部分が所定の面積比で設けられており、この距離は、視野角による色度変化を互いに打ち消し合う値となっているので、視野角による色度変化の小さい有機ＬＥＤ素子を得ることができる。

以下の記載では、有機層から発光される光が白色光である場合を例に述べる。一般に、白色光における色度変化が、観察者に最も敏感に認識されるからである。

図１〜図６は、ＩＴＯの膜厚が１３０ｎｍ、１４０ｎｍ、１５０ｎｍ、１６０ｎｍ、１７０ｎｍおよび１８０ｎｍである場合について、色度の視野角依存性を示したものである。尚、有機層の膜厚は、いずれも１４２ｎｍである。また、視野角は、パネルの法線方向に対して、０度、３０度、４５度および６０度と変化させている。

尚、図１〜図６における色度変化は、シミュレーションによって求めたものであり、変調スペクトルから発光スペクトルを求めることによって得られる。シミュレーションの具体的方法について、図２１を用いて説明する。

変調スペクトルは、次のようにして求めた。

図２１で、アルミニウム膜での反射は２回までとし、３回以上の反射は無視して光９９，１００，１０１，１０２の間の干渉のみを考えた。また、ガラス基板９２の裏面での反射は考慮しないこととした。

上記の４種の光（９９，１００，１０１，１０２）の内の１種の光について考えたとき、波長λにおける光の透過強度は、Ｉ_０（λ）を元スペクトル強度、ｎ_ｉをｉ番目の透過層の屈折率、ｎ_ｊをｊ番目の透過層の屈折率とすると、
Ｉ_０（λ）Π｛１−（ｎ_ｉ−ｎ_ｊ）^２／（ｎ_ｉ＋ｎ_ｊ）^２｝ （１）
で表される。

また、この光の位相は、波長λにおいて、
ｅｘｐ｛Σ２π（ｎｄ／λ）｝ （２）
で表される。但し、ｎは透過層の屈折率、ｄは透過層の膜厚である。

式（１）および式（２）を用い、４種の光のそれぞれについて各波長ごとの透過強度と位相を算出し、これらのベクトル和をＩ（λ）とすると、変調スペクトルは｛Ｉ（λ）／Ｉ_０（λ）｝によって得られる。

次に、発光スペクトルは、図２１で光９９のみが外部に取り出されたと仮定したときのスペクトル（元スペクトル）に、対応する膜厚の変調スペクトルを乗じることによって得られる。尚、元スペクトルは、色度に影響を与える４種の光（９９，１００，１０１，１０２）を重ね合わせた合成波の発光スペクトルを、観察者が実際にディスプレイを見たときの発光スペクトルに等しいと近似し、これを対応する変調スペクトルで割ることによって得た。

上記の計算手法によって、ＩＴＯの膜厚ごとに正面から観察した発光スペクトルを計算することができる。ＩＴＯの膜厚を変化させると、発光色は、色度座標上で楕円の一部に類似した曲線を描く。そして、ＩＴＯの膜厚を厚くすると、色度座標は、楕円上を時計回りに移動するような挙動を示す。
一方、観察方向を正面（視野角０度)から傾けていくと、発光色の色度座標は、あたかもＩＴＯの膜厚が薄くなったかのように、上記楕円上を反時計回りに移動することが実測から判明している。
そこで、観察角度を変えたときの発光スペクトルのシミュレーションは、観察角度に応じて、ＩＴＯの膜厚が薄くなったときの正面観察における発光スペクトルの計算結果を用いることとした。観察角度がθであるときに、有機膜とＩＴＯ膜の膜厚の合計がｃｏｓθ倍に減少するとし、その減少分をＩＴＯの膜厚の減少として計算すると、得られた値は実測による結果とよく合うことがわかった。但し、ここでθは、ガラス基板からＩＴＯ膜を見たときの観察角度である。ガラス基板と空気の界面では、スネルの法則にしたがって光の屈折が起こるので、θは、実際のディスプレイを観察する角度より小さくなる。例えば、視野角３０度のときθは１９．５度となり、視野角４５度のときθは２８．１度となり、視野角６０度のときθは３５．３度となる。
このようにして計算した視野角による色度変化を図１〜図６に示す。
図１〜図６を用いて、膜厚が厚くなった場合や視野角が大きくなった場合について、さらに説明する。
図１において、視野角が０度、３０度、４５度および６０度であるときの色度座標は、それぞれ（０．３０１，０．３１６）、（０．３１８，０．３２６）、（０．３３４，０．３４４）および（０．３５１，０．３７０）となり、視野角０度を原点とすると、視野角が大きくなるにつれて、色度座標は反時計回りに移動している。この移動方向は、各ＩＴＯの膜厚において同様である。例えば、図６の各視野角における色度座標を示すと、０度の場合は（０．３００，０．３６７）、６０度の場合は（０．３１０，０．３２０）となる。
また、ＩＴＯの各膜厚が変わったときに色度座標がどのように移動するかを、各膜厚の視野角０度の値で示すと、膜厚が１３０ｎｍ、１４０ｎｍ、１５０ｎｍ、１６０ｎｍ、１７０ｎｍおよび１８０ｎｍであるときの色度座標は、それぞれ（０．３１０，０．３１６）、（０．２９４，０．３１９）、（０．２９１，０．３２８）、（０．２９２，０．３４１）、（０．２９６，０．３５４）および（０．３００，０．３６７）となり、ＩＴＯの膜厚が厚くなるにつれて、視野角０度の色度座標は時計回りに移動することがわかる。

図１〜図６を比較すると、ＩＴＯの膜厚が１６０ｎｍであるときに、視野角による色度変化が最も小さくなる（図４）。そして、ＩＴＯの膜厚を１６０ｎｍより薄くすると、上記の曲線は楕円上を反時計回りに移動する（図１〜図３）。一方、ＩＴＯの膜厚を１６０ｎｍより厚くすると、上記の曲線は楕円上を時計回りに移動する（図５〜図６）。このように、基準値から膜厚を薄くする場合と厚くする場合とでは、色度の変化する方向が正反対となる。

以上のことから、本発明者は、色度変化を互いに打ち消し合うような膜厚のＩＴＯを組み合わせて用いることにより、視野角による色度の変化を抑制できると考え、本発明に至った。

図７は、ＩＴＯの膜厚が１３０ｎｍである部分と、ＩＴＯの膜厚が１８０ｎｍである部分とが、面積比にして４：６の割合で設けられた有機ＬＥＤ素子の視野角による色度変化を示したものである。色度の視野角依存性は、図１〜図６と同様のシミュレーションによって求めた。尚、比較のために、膜厚が１３０ｎｍであるＩＴＯのみを用いた場合と、膜厚が１８０ｎｍであるＩＴＯのみを用いた場合についても示している。

図７に示すように、膜厚の異なるＩＴＯを用いた場合の各視野角における色度は、ＩＴＯの膜厚が１３０ｎｍである場合の対応する視野角における色度と、ＩＴＯの膜厚が１８０ｎｍである場合の対応する視野角における色度との平均値となっている。したがって、膜厚の異なるＩＴＯを組み合わせて用いることにより、単一の膜厚のＩＴＯのみを用いた場合に比較して、視野角による色度変化を小さくできることが分かる。

図８〜図１２は、ＩＴＯの膜厚が１３０ｎｍである部分と、ＩＴＯの膜厚が１８０ｎｍである部分との面積比を変えたときの視野角による色度変化を示したものである。色度の視野角依存性は、図１〜図６と同様のシミュレーションによって求めた。尚、有機層の膜厚は、いずれも１４２ｎｍである。また、視野角は、パネルの法線方向に対して、０度、３０度、４５度および６０度と変化させている。

図８〜図１２より、面積比を変えることによって、視野角による色度変化をさらに小さくできることが分かる。尚、これらの図を比較すると、面積比を４：６〜５：５とした場合が色度変化を最も小さくすることができる。この例のように、面積比は、概ね等分程度とすることが好ましいが、素子の構成やパターンなどに応じて最適な面積比を設定することがより好ましい。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に述べる。

実施の形態１．
本実施の形態では、１つの画素内、すなわち、１つの有機ＬＥＤ素子について２種類の膜厚のＩＴＯを用いる。膜厚は、視野角による色度変化を互いに打ち消し合うような値に設定する。そして、膜厚の厚いＩＴＯの部分が、平面で見て円形を呈し、それ以外の部分が膜厚の薄いＩＴＯからなるようにする。但し、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、膜厚の薄いＩＴＯの部分が、平面で見て円形を呈し、それ以外の部分が膜厚の厚いＩＴＯからなるようにしてもよい。

図１３は、本実施の形態における有機ＬＥＤ素子の平面図である。尚、ＩＴＯの形状を説明するために、有機層および陰極については省略している。

図１４は、図１３のＡ−Ａ′線に沿う断面図である。また、図１５は、図１３のＢ−Ｂ′線に沿う断面図である。

図１４および図１５に示すように、ガラス基板１の上には、陽極としてのＩＴＯ２、有機層３および陰極４が形成されており、これらによって有機ＬＥＤ素子５が構成される。また、各有機ＬＥＤ素子５の間のガラス基板１の上には、断面が順テーパ形状である絶縁膜６が形成されている。さらに、ＩＴＯ２のパターンに対して直交する方向の絶縁膜６の上には、断面が逆テーパ形状である隔壁７が形成されている。ここで、絶縁膜６は、ＩＴＯ２と陰極４との短絡を防ぐ目的で設けられる。また、隔壁７は、有機層３および陰極４を分離する目的で設けられる。

有機ＬＥＤ素子５では、ＩＴＯ２の膜厚は均一ではなく、膜厚の厚い第１の部分２ａと、第１の部分より膜厚の薄い第２の部分２ｂとに分けられる。第１の部分２ａの膜厚Ｔ_１は、例えば１８０ｎｍとすることができる。一方、第２の部分２ｂの膜厚Ｔ_２は、例えば１３０ｎｍとすることができる。尚、本実施の形態では、ＩＴＯ２が、さらに膜厚の異なる１または２以上の部分を有していてもよい。

図１３に示すように、第１の部分２ａは、平面で見て円形を呈する。第１の部分２ａと第２の部分２ｂの面積比を変えることにより、視野角による色度変化を変えることができる。したがって、有機ＬＥＤ素子の構成やパターンなどに応じて、最適な面積比とすることが好ましい。本実施の形態では、第１の部分２ａと第２の部分２ｂの面積比を、例えば４：６〜５：５程度とすることができる。

有機ＬＥＤ素子５は、次のようにして形成することができる。

まず、ガラス基板１の上の光の発光領域にＩＴＯ２を設ける。

具体的には、ガラス基板１の上に、第１の部分２ａと第２の部分２ｂの膜厚差（Ｔ_１−Ｔ_２）に相当する膜厚の第１のＩＴＯを成膜する。次いで、第１のＩＴＯを第１の部分２ａの形状にパターニングする。例えば、膜厚５０ｎｍの第１のＩＴＯを蒸着法によって成膜した後、フォトリソグラフィー法を用いて、第１のＩＴＯを円形にパターニングする。尚、図１４および図１５では、パターニングされた第１のＩＴＯを点線で示している。次に、ガラス基板１の上で第１のＩＴＯを被覆するようにして、第２の部分２ｂの膜厚Ｔ_２に相当する膜厚の第２のＩＴＯ（図示せず）を成膜する。例えば、蒸着法を用いて、第２のＩＴＯを１３０ｎｍの膜厚で成膜することができる。次いで、フォトリソグラフィー法によって、第２のＩＴＯを表示画素の形状にパターニングする。以上の工程により、第１の部分２ａと第２の部分２ｂとからなるＩＴＯ２を形成することができる。

第１の部分２ａと第２の部分２ｂの膜厚差（Ｔ_１−Ｔ_２）は、３０ｎｍ〜７０ｎｍであることが好ましい。膜厚差が小さくなりすぎると、視野角による色度変化を打ち消し合う効果があまり期待できなくなる。一方、膜厚差が大きくなりすぎると、ＩＴＯ２に大きな段差が生じて、段差部分における有機層３の膜厚が薄くなる結果、ＩＴＯ２と陰極４の間で短絡が起こりやすくなる。

そこで、本実施の形態においては、第２のＩＴＯを成膜した後に、ＩＴＯ２の表面を研磨することが好ましい。これにより、第１の部分２ａと第２の部分２ｂとの間の段差をなだらかにすることができるので、段差に起因してＩＴＯ２と陰極４の間で短絡が起こるのを防ぐことができる。

ＩＴＯ２を形成した後は、公知の方法にしたがって、ガラス基板１の上の非発光領域に絶縁膜６を形成する。次いで、絶縁膜６の上に隔壁７を形成した後、さらに、有機層３および陰極４を順に形成することによって、有機ＬＥＤ素子５を得ることができる。

ガラス基板１としては、例えば、アルカリガラス、無アルカリガラスまたは石英ガラスなどを用いることができる。尚、本実施の形態においては、ガラス基板以外に、可視光に対する透過率が高い他の基板を用いることもできる。例えば、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリエーテル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリビニルアルコールまたはポリフッ化ビニリデンおよびポリフッ化ビニルなどのフッ素含有ポリマーなどの透明材料からなる基板を用いることができる。

陽極には、透明であって仕事関数の大きな金属若しくはその合金または他の導電性化合物であれば、ＩＴＯ以外の他の材料を用いることもできる。例えば、ＳｎＯ_２またはＺｎＯなどを用いることができる。これらの膜を用いた場合にも、ＩＴＯと同様に、上述した工程にしたがって形成することができる。

絶縁膜６は、表示画素となる位置に開口部を有しており、ＩＴＯ２を分離して電気的に絶縁する。また、ＩＴＯ２と陰極４が短絡するのを防ぐ役割も果たす。絶縁膜６としては、例えばポリイミド系樹脂などを用いることができ、印刷法などによって形成することができる。

隔壁７は、ポリイミドなどの絶縁性樹脂からなり、有機層３および陰極４を分離する目的で設けられる。

尚、隔壁７は、図１では逆テーパ状の断面形状を有しているが、上層に形成する有機層７の分子量によっては、順テーパ状またはアーチ状などの断面形状を有していてもよい。すなわち、低分子量の材料を用いて有機層３を形成する場合には、蒸着法による成膜が一般的となる。そこで、隔壁７の断面形状を逆テーパ状とし、ＩＴＯ２の上部から垂直に材料を堆積させることによって、寸法精度のよい有機層３を形成することができる。一方、高分子量の材料では、インクジェット法などの塗布法を用いて成膜することが必要となる。したがって、ＩＴＯ２の上に塗布液を流し込むために、隔壁７の断面形状を順テーパ状またはアーチ状にすることが望ましい。隔壁７は、所望の断面形状の形成に適したレジスト組成物を用いて形成することができる。

有機層３は、少なくとも発光層を含み、電子と正孔が再結合して生じた励起子によって白色発光を起こす層である。具体的には、正孔輸送層、発光層および電子輸送層からなる３層型の構造とすることができる。また、有機層３は、発光層が正孔輸送性または電子輸送性を併せ持つ２層型の構造とすることもできる。さらに、ＩＴＯ２からの正孔注入障壁を低くするために、正孔輸送層とＩＴＯ２の間に、ＩＴＯ２とのイオン化ポテンシャルの差が小さい正孔注入層がさらに１層設けられた構造とすることもできる。これらの膜は、蒸着法によって成膜することができるが、少なくとも１つの膜を、スプレー法、インクジェット法、スピンコート法および転写法などの湿式塗布法によって形成してもよい。

正孔輸送層としては、例えば、Ｎ，Ｎ'−ビス（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ'−ジフェニル−１，１'−ビフェニル−４，４'−ジアミン（ＮＰＤ）、Ｎ，Ｎ'−ジフェニル−Ｎ，Ｎ'−ビス［Ｎ−フェニル−Ｎ−（２−ナフチル）−４'−アミノビフェニル−４−イル］−１，１'−ビフェニル−４，４'−ジアミン（ＮＰＴＥ）、１，１−ビス［（ジ−４−トリルアミノ）フェニル］シクロヘキサン（ＨＴＭ２）およびＮ，Ｎ'−ジフェニル−Ｎ，Ｎ'−ビス（３−メチルフェニル）−１，１'−ジフェニル−４，４'−ジアミン（ＴＰＤ）などが挙げられる。

電子輸送層としては、例えば、２，５−ビス（１−ナフチル）−１，３，４−オキサジアゾール（ＢＮＤ）および２−（４−ｔ−ブチルフェニル）−５−（４−ビフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（ＰＢＤ）などが挙げられる。

発光層には、注入された電子と正孔が再結合できる場を提供し、且つ、発光効率の高い材料を用いる。具体的には、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム錯体（Ａｌｑ_３）、ビス（８−ヒドロキシ）キナルジンアルミニウムフェノキサイド（Ａｌｑ′_２ＯＰｈ）、ビス（８−ヒドロキシ）キナルジンアルミニウム−２，５−ジメチルフェノキサイド（ＢＡｌｑ）、モノ（２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオナート）リチウム錯体（Ｌｉｑ）、モノ（８−キノリノラート）ナトリウム錯体（Ｎａｑ）、モノ（２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオナート）リチウム錯体、モノ（２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオナート）ナトリウム錯体およびビス（８−キノリノラート）カルシウム錯体（Ｃａｑ_２）などのキノリン誘導体の金属錯体、テトラフェニルブタジエン、フェニルキナクドリン（ＱＤ）、アントラセン、ペリレン並びにコロネンなどの蛍光性物質が挙げられる。

上記の蛍光性物質は、それ自体で発光が可能なホスト物質と組み合わせて、ドーパントとして使用することが好ましい。これにより、ホスト物質の発光波長特性を変化させることができ、長波長に移行した発光が可能になるとともに、素子の発光効率および安定性を向上させることが可能となる。

ホスト物質としては、キノリノラト錯体が好ましく、特に、８−キノリノールおよびその誘導体を配位子としたアルミニウム錯体が好ましい。

陰極４には、仕事関数の小さな金属またはその合金が用いられる。具体的には、アルカリ金属、アルカリ土類金属および周期表第３族の金属などが挙げられる。この内、安価で化学的安定性のよい材料であることから、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）またはこれらの合金などが好ましく用いられる。これらの膜は、例えば、蒸着法などにとって成膜し、隔壁７によってパターニングされた陰極４とすることができる。また、フォトリフォグラフィー法を用いてパターニングされた陰極４とすることもできる。

尚、陰極４を形成した後は、ガラス基板１を他のガラス基板（図示せず）と重ね合わせ、シール材（図示せず）を介してこれらを接着した後に、重ね合わせた基板の外周部付近における不要な部分を切断除去する。その後、必要な電気的接続を行うことによって、有機ＬＥＤディスプレイとすることができる。ここで、ガラス基板１に対向させる基板は、ガラス基板に限られるものではない。例えば、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリエーテル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリビニルアルコールまたはポリフッ化ビニリデンおよびポリフッ化ビニルなどのフッ素含有ポリマーなどの他の透明材料からなる基板を用いることもできるし、また、アルミニウムなどの金属材料からなる基板を用いることもできる。

このように、本実施の形態では、１つの画素内に膜厚の異なるＩＴＯを所定の面積比で設け、さらに、これらの膜厚（Ｔ_１，Ｔ_２）を視野角による色度変化を互いに打ち消し合う値としている。これにより、視野角による色度変化の方向が異なる光が、１つの画素から同時に取り出されるようになる。視認者には、これらの光が混合して認識されることになるので、単一の膜厚のＩＴＯのみを用いた場合に比較して、視野角による色度変化を低減することが可能となる。

尚、図１３〜図１５の例では、膜厚の厚いＩＴＯの部分が、平面で見て円形を呈し、それ以外の部分が膜厚の薄いＩＴＯからなる構造について述べた。しかしながら、本実施の形態はこれに限られるものではない。本実施の形態は、１つの画素内に膜厚の異なるＩＴＯが所定の面積比で設けられており、さらに、これらの膜厚が視野角による色度変化を互いに打ち消し合う値となっていればよい。したがって、膜厚の厚い部分（または、薄い部分）が、平面で見て円形以外の他の形状であってもよい。

図１６は、膜厚の厚いＩＴＯの部分（第１の部分２０１ａ）が、平面で見て矩形を呈し、それ以外の部分が膜厚の薄いＩＴＯ（第２の部分２０１ｂ）からなるようにした例である。尚、図１６において、図１３と同じ符号を用いた部分は同じものであることを示している。

図１６で、ＩＴＯ２０１の形状以外の部分については、図１３〜図１５と同様とすることができる。尚、膜厚の薄いＩＴＯの部分が、平面で見て矩形を呈し、それ以外の部分が膜厚の厚いＩＴＯからなるようにしてもよい。

図１６で、第１の部分２０１ａと第２の部分２０１ｂとの膜厚差（Ｔ_１−Ｔ_２）は、３０ｎｍ〜７０ｎｍとすることが好ましい。また、これらの面積比は、例えば４：６〜５：５程度とすることができるが、有機ＬＥＤ素子の構成やパターンなどに応じて、最適な値に設定することが好ましい。

図１６の構造であっても、単一の膜厚のＩＴＯのみを用いた場合に比較して、視野角による色度変化を低減することができる。

また、本実施の形態においては、１画素を２分割または４分割し、分割した各画素単位に膜厚の異なるＩＴＯを設けてもよい。この場合にも、１つの画素内に膜厚の異なるＩＴＯが所定の面積比で設けられており、さらに、これらの膜厚が視野角による色度変化を互いに打ち消し合う値となっていれば、上記と同様の効果を得ることができる。但し、この場合には、円形や矩形のパターンを形成する場合に比較して、より高い精度で画素の位置合わせを行うことが必要となる。

図１７は、１つの画素１１を２分割し、一方の画素単位１１ａにおけるＩＴＯの膜厚を厚くし、他方の画素単位１１ｂにおけるＩＴＯの膜厚を薄くした例である。尚、図１７において、図１３と同じ符号を用いた部分は同じものであることを示している。

図１７では、膜厚の厚い第１の部分２０２ａと、膜厚の薄い第２の部分２０２ｂとの膜厚差（Ｔ_１−Ｔ_２）は、３０ｎｍ〜７０ｎｍとすることが好ましい。また、これらの面積比は、例えば４：６〜５：５程度とすることができるが、有機ＬＥＤ素子の構成やパターンなどに応じて、最適な値に設定することが好ましい。

図１７の構造であっても、単一の膜厚のＩＴＯのみを用いた場合に比較して、視野角による色度変化を低減することができる。

ところで、上述の通り、ＩＴＯの膜厚差に起因して、ＩＴＯと陰極との間で短絡が起こるのを防ぐためには、ＩＴＯを研磨することによって段差をなだらかにすることが好ましい。しかしながら、ＩＴＯを研磨しなくても短絡が発生するのを防ぐことができる。

図１８は、図１７のＣ−Ｃ′線に沿う断面図である。この例では、ＩＴＯ２０２の段差部分に、断面が順テーパ形状の絶縁膜１２を設けている。この構成によれば、ＩＴＯ２０２の段差を絶縁膜１２によって被覆するので、ＩＴＯ２０２の急峻な段差を、絶縁膜１２のなだらかな段差に変えることができる。したがって、ＩＴＯ２０２に研磨を行わなくても、陰極４との間で短絡が起こるのを防ぐことができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、膜厚の異なるＩＴＯを所定の面積比で述べる例について述べた。これに対して、本実施の形態では、ＩＴＯの膜厚は一定とした状態で、ＩＴＯの下層に、パターニングされた窒化ケイ素（ＳｉＮ_ｘ）膜を設けることを特徴とする。

図１９は、本実施の形態における有機ＬＥＤ素子の断面図である。図に示すように、ガラス基板２１の上には、パターニングされたＳｉＮ_ｘ膜２２、陽極としてのＩＴＯ２３、有機層２４および陰極２５が形成されており、これらによって有機ＬＥＤ素子２６が構成される。また、各有機ＬＥＤ素子２６の間の支持基板２１の上には、断面が順テーパ形状である絶縁膜２７が形成されている。

有機ＬＥＤ素子２６では、ＩＴＯ２３は均一な膜厚で形成される。一方、ＳｉＮ_ｘ膜２２には、組成を調整することによって、ＩＴＯ２３の屈折率（１．９）に近い屈折率を有するものを用いる。このようにすることにより、ＳｉＮ_ｘ膜２２とＩＴＯ２３との積層部分２８について、実施の形態１におけるＩＴＯの膜厚が厚い部分と同様に考えることができる。

すなわち、積層部分２８の膜厚Ｔ_３と、ガラス基板２１の上にＩＴＯ２３が形成された部分（以下、本実施の形態においては、単層部分と称する。）２９の膜厚Ｔ_４とを、視野角による色度変化を互いに打ち消し合う膜厚とし、さらに、これらの部分が所定の面積比となるようにすることによって、１つの画素から、視野角による色度変化の方向が異なる光を同時に取り出すことができる。すると、視認者には、これらの光が混合して認識されることになるので、ＳｉＮ_ｘ膜２２を形成しない場合に比較して、視野角による色度変化を低減することが可能となる。

図１９の例では、ＳｉＮ_ｘ膜２２の形状を、平面で見て円形とすることができる。例えば、図１３の円形部分と類似の形状でＳｉＮ_ｘ膜２２を形成することができる。但し、本実施の形態はこれに限られるものではなく、例えば、図１６の矩形部分と類似の形状でＳｉＮ_ｘ膜２２を形成することもできる。さらに、１画素を２分割し、一方の画素単位をＳｉＮ_ｘ膜とＩＴＯとの積層膜とし、他方の画素単位をＩＴＯの単層膜としてもよい。

積層部分２８と単層部分２９との膜厚差（Ｔ_３−Ｔ_４）は、３０ｎｍ〜７０ｎｍとすることが好ましい。換言すると、ＳｉＮ_ｘ膜２２の膜厚を３０ｎｍ〜７０ｎｍとすることが好ましい。また、積層部分２８と単層部分２９との面積比は、例えば４：６〜５：５程度とすることができるが、有機ＬＥＤ素子の構成やパターンなどに応じて、最適な値に設定することが好ましい。

有機ＬＥＤ素子２６は、次のようにして形成することができる。

まず、ガラス基板２１の上にＳｉＮ_ｘ膜２２を形成する。例えば、蒸着法によってＳｉＮ_ｘ膜を成膜した後、ドライエッチングによって所定の形状にパターニングする。このとき、エッチング条件を調整して、断面形状が順テーパ状になるようにする。これにより、ＩＴＯ２３を形成した後で研磨を行わなくても、積層部分２８と単層部分２９との段差をなだらかにすることができるので、ＩＴＯ２３と陰極２５の間で短絡が起こるのを防ぐことができる。

ＳｉＮ_ｘ膜２２を形成した後は、発光領域にＩＴＯ２３を設ける。具体的には、ＳｉＮ_ｘ膜２２を被覆するようにしてガラス基板２１の上にＩＴＯを成膜した後、フォトリソグラフィー法を用いてパターニングすればよい。その後は、実施の形態１と同様にすることによって、有機ＬＥＤ素子２６を得ることができる。

尚、本実施の形態においては、ＩＴＯの屈折率に近い透明膜であれば、ＳｉＮ_ｘ膜２２に代えて用いることができる。

実施の形態３．
実施の形態１では、膜厚の異なるＩＴＯを所定の面積比で述べる例について述べた。これに対して、本実施の形態では、ＩＴＯの膜厚は一定とした状態で、有機層の膜厚を変えることを特徴とする。

図２０は、本実施の形態における有機ＬＥＤ素子の断面図である。図に示すように、ガラス基板３１の上には、陽極としてのＩＴＯ３２、有機層３３および陰極３４が形成されており、これらによって有機ＬＥＤ素子３５が構成される。また、各有機ＬＥＤ素子３５の間の支持基板３１の上には、断面が順テーパ形状である絶縁膜３６が形成されている。

有機ＬＥＤ素子３５では、ＩＴＯ３２は均一な膜厚で形成される。一方、有機層３３の膜厚は均一ではなく、膜厚の厚い第１の部分３３ａ（膜厚Ｔ_５）と、第１の部分より膜厚の薄い第２の部分３３ｂ（膜厚Ｔ_６）とに分けられる。第１の部分３３ａと第２の部分３３ｂとの膜厚差（Ｔ_５−Ｔ_６）は、３０ｎｍ〜７０ｎｍとすることが好ましい。また、第１の部分３３ａと第２の部分３３ｂとの面積比は、例えば４：６〜５：５程度とすることができる。但し、有機ＬＥＤ素子の構成やパターンなどに応じて、最適な面積比に設定することが好ましい。尚、本実施の形態では、有機層３３が、さらに膜厚の異なる１または２以上の部分を有していてもよい。

図２０の構成によれば、第１の部分３３ａおよび第２の部分３３ｂについて、実施の形態１におけるＩＴＯの膜厚が厚い部分および薄い部分とそれぞれ同様に考えることができる。

すなわち、第１の部分３３ａの膜厚Ｔ_５と第２の部分３３ｂの膜厚Ｔ_６を、それぞれ視野角による色度変化を互いに打ち消し合う膜厚とし、さらに、これらの部分が所定の面積比となるようにすることによって、１つの画素から、視野角による色度変化の方向が異なる光を同時に取り出すことができる。すると、視認者には、これらの光が混合して認識されることになるので、有機層を一定の膜厚で形成した場合に比較して、視野角による色度変化を低減することが可能となる。

図２０の例では、第１の部分３３ａの形状を、平面で見て円形とすることができる。例えば、図１３の円形部分と類似の形状で第１の部分３３ａを形成することができる。但し、本実施の形態はこれに限られるものではなく、例えば、図１６の矩形部分と類似の形状で第１の部分３３ａを形成することもできる。さらに、１画素を２分割し、一方の画素単位を第１の部分３３ａとし、他方の画素単位を第２の部分３３ｂとしてもよい。

有機ＬＥＤ素子３５は、次のようにして形成することができる。

まず、ガラス基板３１の上の発光領域にＩＴＯ３２を設ける。具体的には、ガラス基板３１の上にＩＴＯを蒸着法によって成膜した後、フォトリソグラフィー法を用いてパターニングすればよい。

ＩＴＯ３２を形成した後は、公知の方法にしたがって、ガラス基板３１の上の非発光領域に絶縁膜３６を形成する。次いで、絶縁膜３６の上に隔壁３７を形成した後、さらに、有機層３３を形成する。

有機層３３は、正孔輸送層、発光層および電子輸送層からなる３層型の構造とすることができる。また、正孔輸送層と陽極の間に、陽極とのイオン化ポテンシャルの差が小さい正孔注入層がさらに１層設けられた構造とすることもできる。

本実施の形態においては、正孔輸送層および正孔注入層の少なくとも一方の膜厚を部分的に厚く形成することが好ましい。例えば、正孔輸送層を蒸着法によって成膜した後、第２の部分３３ｂに対応する部分をメタルマスクで覆った状態で、さらに正孔輸送層を成膜する。これにより、メタルマスクで覆われていない部分の正孔輸送層を厚く形成することができる。次いで、メタルマスクを取り除いてから、蒸着法によって発光層および電子輸送層を順に成膜する。

有機層３３を形成するのに、電子輸送層ではなく、正孔輸送層や正孔注入層の膜厚を部分的に変える方が好ましいのは、一般に、これらの層を変える方が、素子特性に与える影響が小さいと考えられるからである。すなわち、正孔の移動度は電子に比較して大きいことから、膜厚を変えることによる電圧の上昇は、正孔輸送層や正孔注入層の膜厚を大きくした場合の方が小さくて済む。また、発光位置から陰極までの距離は、発光光の干渉に影響を与えるため、電子輸送層の膜厚を変えると、光の取り出し効率が変わってしまうおそれがある。さらには、発光位置から陰極までの距離の適正値は、発光色によって異なるので、電子輸送層の膜厚を変えることにより、発光色の色味に変化が生じるおそれもある。

有機層３３を形成した後は、実施の形態１と同様にすることによって、有機ＬＥＤ素子３５を得ることができる。

以上述べたように、本発明によれば、１つの画素内に、基板から陰極までの距離が異なる部分が所定の面積比で設けられており、この距離は、視野角による色度変化を互いに打ち消し合う値となっているので、視野角による色度変化の小さい有機ＬＥＤ素子を得ることができる。

尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々変形して実施することができる。

すなわち、本発明は、基板の上に形成された陽極と、この陽極の上に形成されて、少なくとも発光層を含む有機層と、この有機層の上に形成された陰極とを備えた有機ＬＥＤ素子において、１つの画素内に、基板から陰極までの距離が異なる部分が所定の面積比で設けられており、この距離は、視野角による色度変化を互いに打ち消し合う値となっていることを特徴とするものである。したがって、実施の形態１〜３では、発光層からの光は陽極の側から取り出されるものとしたが、陰極の側から取り出されてもよく、さらに、陽極および陰極の両方の側から取り出されるようにしてもよい。この場合、陰極には、陽極と同様にＩＴＯなどの透明電極を用いる。

色度の視野角依存性を示す図である。 色度の視野角依存性を示す図である。 色度の視野角依存性を示す図である。 色度の視野角依存性を示す図である。 色度の視野角依存性を示す図である。 色度の視野角依存性を示す図である。 色度の視野角依存性を示す図である。 色度の視野角依存性を示す図である。 色度の視野角依存性を示す図である。 色度の視野角依存性を示す図である。 色度の視野角依存性を示す図である。 色度の視野角依存性を示す図である。 実施の形態１における有機ＬＥＤ素子の平面図の一例である。 図１３のＡ−Ａ′線に沿う断面図である。 図１３のＢ−Ｂ′線に沿う断面図である。 実施の形態１における有機ＬＥＤ素子の平面図の他の例である。 実施の形態１における有機ＬＥＤ素子の平面図の他の例である。 図１７のＣ−Ｃ′線に沿う断面図である。 実施の形態２における有機ＬＥＤ素子の平面図である。 実施の形態３における有機ＬＥＤ素子の平面図である。 有機ＬＥＤ表示装置の断面模式図である。

符号の説明

１，２１，３１ ガラス基板
２，２０１，２０２，２３，３２ ＩＴＯ
３，２４，３３ 有機層
４，２５，３４ 陰極
５，２６，３５ 有機ＬＥＤ素子
６，２７，３６ 絶縁膜
７ 隔壁
２２ ＳｉＮ_ｘ膜

Claims (6)

1. 基板の上に形成された陽極と、
   前記陽極の上に形成されて、少なくとも発光層を含む有機層と、
   前記有機層の上に形成された陰極とを備えた有機ＬＥＤ素子において、
   １つの画素内に、前記基板から前記陰極までの距離が異なる部分が所定の面積比で設けられており、
   前記距離は、視野角による色度変化を互いに打ち消し合う値となっていることを特徴とする有機ＬＥＤ素子。
2. 前記陽極はＩＴＯであって、
   １つの画素内に、前記ＩＴＯの膜厚がＴ_１である第１の部分と、前記ＩＴＯの膜厚がＴ_２である第２の部分とを有し、
   前記第１の部分と前記第２の部分とは所定の面積比で設けられていて、
   前記Ｔ_１と前記Ｔ_２の値は、視野角による色度変化を互いに打ち消し合う値となっていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＬＥＤ素子。
3. 前記第１の部分と前記第２の部分との段差部分は、なだらかな形状であることを特徴とする請求項２に記載の有機ＬＥＤ素子。
4. 前記第１の部分と前記第２の部分との段差部分には、順テーパ形状の絶縁膜が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の有機ＬＥＤ素子。
5. 前記陽極は、前記発光層からの光を透過する材料からなり、
   前記基板の上の所定箇所には、前記陽極に被覆されるようにして前記陽極と屈折率の近い透明膜が設けられていて、
   前記透明膜と前記陽極の積層部分と前記陽極のみからなる単層部分とは、所定の面積比で設けられており、
   前記積層部分の膜厚Ｔ_３と前記単層部分の膜厚Ｔ_４の値は、視野角による色度変化を互いに打ち消し合う値となっていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＬＥＤ素子。
6. １つの画素内に、前記有機層の膜厚がＴ_５である第１の部分と、前記有機層の膜厚がＴ_６である第２の部分とを有し、
   前記第１の部分と前記第２の部分とは所定の面積比で設けられていて、
   前記Ｔ_５と前記Ｔ_６の値は、視野角による色度変化を互いに打ち消し合う値となっていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＬＥＤ素子。

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