JPH09127885A

JPH09127885A - 表示素子

Info

Publication number: JPH09127885A
Application number: JP7305077A
Authority: JP
Inventors: Nobutoshi Asai; 伸利浅井
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-10-30
Filing date: 1995-10-30
Publication date: 1997-05-16

Abstract

(57)【要約】【課題】素子の発光面から入射する外部光の素子内部
で反射した反射光を阻止し、発光した画素のコントラス
トを改善した表示素子の提供を目的とする。【解決手段】基板６の面に複屈折板21と複屈折板22と
を貼り合わせた１／４波長板23及び直線偏光板11で構成
した円偏光手段49を設けることにより、素子の発光面か
ら入射した外部光Ｌが素子の内部で反射しても、素子の
発光面から反射光が出射するのを阻止することができる
有機ＥＬ素子40。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表示素子に関し、
例えば、自発光の平面型ディスプレイであって、特に、
有機薄膜を電界発光層に用いる有機電界発光ディスプレ
イに好適な表示素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】有機電界発光素子（以下、有機ＥＬ素子
と称することがある。）は、１μｍ以下の膜厚であり、
電流を注入することにより電気エネルギーを光エネルギ
ーに変換して面状に発光するなど、自発光型の表示デバ
イスとして理想的な特徴を有している。

【０００３】図22は、従来の有機ＥＬ素子10の一例を示
す。この有機ＥＬ素子10は、透明基板（例えばガラス基
板）６上に、ＩＴＯ（Indium tin oxide）透明電極５、
ホール輸送層４、発光層３、電子輸送層２、陰極（例え
ばアルミニウム電極）１を例えば真空蒸着法で順次製膜
したものである。

【０００４】そして、陽極である透明電極５と陰極１と
の間に直流電圧７を選択的に印加することによって、透
明電極５から注入されたホールがホール輸送層４を経
て、また陰極１から注入された電子が電子輸送層２を経
て、それぞれ発光層３に到達して電子−ホールの再結合
が生じ、ここから所定波長の発光８が生じ、透明基板６
の側から観察できる。

【０００５】発光層３には、例えば亜鉛錯体を含有させ
ることもできるが、実質的に亜鉛錯体のみからなる層
（但し、複数種の亜鉛錯体の併用が可能）であってよい
し、或いは亜鉛錯体に螢光物質を添加した層であっても
よい。また、亜鉛錯体と他の発光物質であるアントラセ
ン、ナフタリン、フェナントレン、ピレン、クリセン、
ペリレン、ブタジエン、クマリン、アクリジン、スチル
ベン等を併用してよい。こうした亜鉛錯体又は螢光物質
等との混合物は、電子輸送層２に含有させることができ
る。

【０００６】図23は、別の従来例を示すものであり、こ
の例においては、発光層３を省略し、電子輸送層２に上
記の亜鉛錯体又は螢光物質との混合物を含有させ、電子
輸送層２とホール輸送層４との界面から所定波長の発光
18が生じるように構成した有機ＥＬ素子20を示すもので
ある。

【０００７】図24は、上記の有機ＥＬ素子の具体例を示
す。即ち、各有機層（ホール輸送層４、発光層３又は電
子輸送層２）の積層体を陰極１と陽極５との間に配する
が、これらの電極をマトリクス状に交差させてストライ
プ状に設け、輝度信号回路30、シフトレジスタ内蔵の制
御回路31によって時系列に信号電圧を印加し、多数の交
差位置（画素）にてそれぞれ発光させるように構成して
いる。

【０００８】従って、このような構成により、ディスプ
レイとして勿論、画像再生装置としても使用可能とな
る。なお、上記のストライプパターンを赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、青（Ｂ）の各色毎に配し、フルカラー又はマル
チカラー用として構成することができる。

【０００９】こうした有機ＥＬ素子を用いた、複数の画
素からなる表示デバイスにおいて、発光する有機薄膜層
２、３、４は一般に、透明電極５と金属電極１との間に
挟まれており、透明電極５側に発光する。

【００１０】ところが、有機ＥＬ素子では、発光輝度を
良好にするために、金属電極１として、Ｍｇ、ＭｇＡ
ｇ、ＭｇＩｎ、Ａｌ、ＬｉＡｌ等のような光反射率の高
い金属を用い、発光光を反射して出射量（発光輝度）を
高めることが多い。従って、このような素子構造におい
ては、電界発光していない状態では、光反射性の強いミ
ラーとなっており、外界の景色が写ったり反射があり、
また発光した状態でも、コントラストが低下したり、黒
色が表現できなくなり、ディスプレイとして用いるには
致命的な問題点が生じることがあった。

【００１１】このように、従来の有機ＥＬ素子では、入
射した外部光の素子内部での反射によって画素表示に悪
影響が生じ易い。しかしながら、これまでの有機ＥＬ素
子においては、外部光の反射の問題に対する有効な対策
は講じられてはいないのが実情である。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
のような実情に鑑みてなされたものであって、素子内部
に組み込まれた金属電極等の反射性の大きい反射面によ
る光反射を効果的に防止でき、表示素子としての発光時
におけるコントラストの低下等が生じず、十分な発光輝
度を確保できる表示素子を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の目的
を解決するため鋭意検討を重ねた結果、発光素子として
の性能は損なわずに外部光の反射を大幅に減少させるこ
とができる反射防止機構を見出し、本発明に到達したも
のである。

【００１４】即ち、本発明は、光出射面側に円偏光手段
が設けられている表示素子に係るものである。

【００１５】本発明者は、表示素子の光出射面から入射
した外部からの光の素子内部での反射を大幅に低下さ
せ、表示画像等のコントラストを著しく改善する上で、
光出射面に円偏光手段が設けられることが極めて有効で
あることを見出したのである。

【００１６】なお、上記の「表示素子」とは、有機ＥＬ
素子等の素子のみならず、これを組み込んだディスプレ
イ等のデバイスも包含する概念とする（以下、同様）。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明による表示素子は、発光層
の光出射面とは反対側に光反射層が形成されている構造
からなっていてよい。

【００１８】また、円偏光手段が特に、直線偏光板と１
／４波長板とで構成されていることが望ましい。

【００１９】この場合、１／４波長板が、広波長範囲で
ほぼ１／４波長の位相差が得られるように、複数の複屈
折板によって構成されており、特に１／４波長板が複屈
折特性の異なる複数の複屈折板（例えば異なる複屈折板
を貼り合わせること）によって構成されていることが望
ましい。

【００２０】また、１／４波長板が、直線偏光板の偏光
軸に対して45度若しくはそれと同等の傾斜の偏光軸を有
していることが望ましい。

【００２１】本発明の表示素子は、具体的には、円偏光
手段が素子の光出射側に設けられ、外部からの入射光は
通すが、前記入射光がこの素子の内部で反射した反射光
を外部へ出さないために遮蔽するようになっている。

【００２２】また、光学的に透明な基体の上に、第１の
電極と発光層と光反射率の高い第２の電極とが積層さ
れ、これらが積層された反対側の前記基体の上に円偏光
手段が設けられ、電界発光素子として構成することがで
きる。

【００２３】また、光学的に透明な基体の上に、第１の
電極と発光層と光反射率の高い第２の電極とが積層さ
れ、これらの積層体と前記基体との間に円偏光手段が設
けられ、電界発光素子として構成することができる。こ
の場合は、透明基体の少なくとも一部が円偏光手段を兼
ねていてよい。

【００２４】これらの電界発光素子では、ストライプ状
の複数の第１の電極（例えばＩＴＯ透明電極）上に、発
光層を含む少なくとも一層のストライプ状の複数の有機
層と、前記第１の電極に交差したストライプ状の複数の
第２の電極（例えば光反射性の強いＡｌ等の金属電極）
とが設けられていることが望ましく、有機電界発光素子
（有機ＥＬ素子）又はディスプレイに好適である。これ
は、パッシブマトリクス型（単純マトリクス型）のディ
スプレイに好適である。

【００２５】

【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明す
る。

【００２６】図１〜図17は、本発明を有機ＥＬ素子に適
用した第１の実施例を示すものである。

【００２７】図１は、本実施例による有機ＥＬ素子40に
おいて、発光面である透明基板６側に、１／４波長板23
及び直線偏光板11が順次配置された状態の模式図であ
る。

【００２８】そして、外部光Ｌが直線偏光板11及び１／
４波長板23によって構成された円偏光手段49を通過し、
有機ＥＬ素子40の金属電極１の内面で反射されるが、こ
の反射光は円偏光手段49によって遮蔽され、外部光入射
側へ戻ることはない。このことを理解するために、本発
明者が本発明に至る過程で検討した内容を図21について
説明する。

【００２９】図21には、光ピックアップのレーザ光の戻
りを防止する光学系が示されているが、これは光学の技
術分野ではよく知られたものである。

【００３０】即ち、図21に示す光学系によれば、反射面
13に対して光入射側に、１／４波長板12、直線偏光板11
が順次配置され、直線偏光板11の外部から入射した光Ｌ
が反射面（反射板）13で反射して、入射時とは反対方向
へ反射光が戻る様子を示している。これを次に説明す
る。

【００３１】まず、直線偏光板11は図示の如く縦方向の
偏光軸11ａを有しているので、直線偏光板11に入射する
ランダムな偏光の光Ｌは、偏光軸11ａに合致する直線偏
光の成分のみが通って直線偏光14となる。そして、１／
４波長板12は、上記した直線偏光板11の偏光軸11ａに対
して45度傾斜した複屈折の主軸12ａを有している。

【００３２】従って、直線偏光板11にランダム偏光の光
Ｌが入射すると、直線偏光板11を通り、縦方向に偏光さ
れた偏光光14は、１／４波長板12を通過する際に、１／
４波長板12の複屈折特性によって、図示の如くに右（又
は左）円偏光15となって反射面13へ入射する。即ち、直
線偏光板11と１／４波長板12とで円偏光手段19を構成し
ており、この双方が組み合わせられることにより円偏光
が実現される。

【００３３】そして、反射面13で反射された反射光16
は、入射時とは逆方向の左（又は右）偏光となって戻
り、再度１／４波長板12へ入射する。この入射光16は、
１／４波長板12の複屈折特性により、この１／４波長板
12を通過後は、最初に直線偏光板11から入射直後の縦方
向の偏光と直交する図示のような横方向偏光の反射光17
に変化する。

【００３４】従って、この偏光光17は、直線偏光板11の
偏光軸11ａとは異なる偏光方向を有しているため、直線
偏光板11で遮蔽され、直線偏光板11の外へは出られなく
なる。

【００３５】しかしながら、こうした反射（戻り）防止
のための光学系は、光ピックアップ用としては利用され
てはいるが、上述した有機ＥＬ素子においてはその特殊
性の故に、そのままでは適用できないことが判明した。

【００３６】即ち、レーザ光のように単色光ではなく、
可視光の全域に亘る波長領域においては、図21に示した
如き従来の１／４波長板12では単板での使用であるため
に、図３の曲線26や27に示す結果と同様に特定の波長で
しか（換言すれば特定の波長以外では）１／４波長の位
相差が得られない。

【００３７】このため、可視光全域に亘って戻り光を遮
断することはできず、所望の反射防止効果が得られな
い。従って、図４に曲線ａで示す如く、可視光のほぼ中
心の 550nm近傍の波長光についてのみ反射を防止するこ
とができるにすぎない。

【００３８】しかしながら、本発明者は、ほぼ可視光の
全域で１／４波長の位相差が得られるような特殊な複屈
折板が開発されていることに着目し、これを有機ＥＬ素
子に巧みに利用することにより、前記した入射光の素子
内部での反射による戻り光を効果的かつ十二分に遮蔽で
きる構造を案出したのである。

【００３９】即ち、図１に示すように、直線偏光板11に
外部から入射するランダムな偏光成分を有する外部光Ｌ
のうち、直線偏光板11の偏光軸11ａに合致する縦方向の
直線偏光成分のみが直線偏光板11を通過して入射し、こ
の入射した縦方向の直線偏光14は、45度傾斜の複屈折主
軸23ａを有する１／４波長板23を通過する際に右（又は
左）円偏光15に変化し、この右（又は左）円偏光15は有
機ＥＬ素子40の電極１の内面で反射し、左（又は右）円
偏光16となって反射し、再び１／４波長板23を通過時に
横方向の直線偏光17に変化し、直線偏光板11により外部
への出射を遮られる。

【００４０】こうした反射（戻り）防止のメカニズム
は、図21で述べたものと同様であるが、本実施例で用い
る１／４波長板23は、図１に示す如く、複屈折特性の異
なる２枚の複屈折板21と複屈折板22とを貼り合わせて構
成されていることが特徴的であり、これにより、ほぼ可
視光全域で１／４波長の位相差が得ることができる。

【００４１】図２は、図１に模式的に示した有機ＥＬ素
子40の具体例の要部を示す拡大断面図であり、透明基板
６の一方の面上には、ＩＴＯ透明電極５、ホール輸送層
４、発光層３、電子輸送層２及び金属電極１が積層さ
れ、また、上記の複屈折板21と複屈折板22とは透明基板
６の光出射側に貼り合わされている。

【００４２】ここで、複屈折板21と22は、互いに板厚が
異なっていて、複屈折分散を異ならせている。そして、
位相差が相殺されるように貼り合わせると、２波長で位
相差量を任意の値にすることが可能である。３枚であれ
ば３波長と言うように、周波数によって色が変わるため
光学系におけるレンズの組み合わせで色収差を補正する
方法と同じように位相差を調節することができる。な
お、複屈折板21と複屈折板22との間及び複屈折板22と直
線偏光板11との間には、空間が存在していてもよい。

【００４３】ここで、位相差板（複屈折板）の位相差Δ
ｎｄと複屈折率（ｎ_e、ｎ_o）との間には、一般に次の
関係が成り立つ。 Δｎｄ＝（ｎ_e−ｎ_o）×ｄ（但し、Δｎは複屈折、ｎ_eは異常光の屈折率、ｎ_oは
常光の屈折率、ｄは板厚である。）

【００４４】また、位相差板の持つ複屈折（Δｎ）は、
一般に次式で表されるように、波長（λ）に依存する。 Δｎ（λ）＝Ａ＋Ｂ／（λ²−λ_O ²）（但し、Ａ、Ｂは定数、λ_Oは吸収端である。）

【００４５】このように、一般に、複屈折の位相差の波
長依存性はほぼ屈折率分散に等しく、複屈折位相差の波
長依存性を示す図３の曲線のような変化を呈する。即
ち、複屈折の位相差の波長依存性は、複屈折板21の複屈
折率分散曲線26及び複屈折板22の複屈折率分散曲線27共
に、短波長側の青色領域で大きく、長波長側の赤色領域
では小さくなっている。

【００４６】この場合、１／４波長板の理想的な複屈折
率分散特性は、各波長の１／４に相当する複屈折位相差
（即ち、例えば波長 400nmでの 100nmと波長 700nmでの
175nmとを結ぶ直線で表される値）であるから、図３の
曲線26及び27で示される複屈折板21及び複屈折板22の屈
折率分散では、１／４波長の位相差が得られる波長域は
狭くなる。

【００４７】即ち、１／４波長板が、例えば図１及び図
２において、複屈折板21のみである場合は、図３におけ
る屈折率分散曲線26と１／４波長板の屈折率分散線25と
が交わる約500nm の波長域付近でしか１／４波長の位相
差が得られない。同様に、１／４波長板が被複屈折板22
のみである場合は、約460nm の波長域付近でしか１／４
波長の位相差が得られない。従って、そのままでは、１
／４波長の位相差が得られる波長領域が極めて限られた
ものとなり、図１に示した反射防止（戻り防止）の効果
を広波長域で得ることはできない。

【００４８】このように、１枚の複屈折板だけでは、１
／４波長の位相差が得られる波長域はかなり狭くなる。
従って、特定の波長でしか１／４波長の位相差が得られ
ず、その波長以外の波長光が入射したときには、上記し
た偏光方向の変化が得られないため、図４に示すよう
に、複屈折板が１枚の場合には反射率が曲線ａのように
短波長側及び長波長側で大きく増加してしまう。

【００４９】これに対し、複屈折板21と複屈折板22とを
図１及び図２に示したように貼り合わせると、図３に曲
線24で示すように特異な複屈折率分散特性を得ることが
できる。即ち、各複屈折板の厚みを変えて位相差を相殺
し、１／４波長位相差線（屈折率分散線）25にごく接近
した変化曲線を得ることができる。こうした重ね合わせ
効果自体は公知ではあるが、本発明者はその効果を有機
ＥＬ素子にはじめて適用し、非常に有用な結果を実現さ
せたのである。

【００５０】即ち、図３に示すように、ほぼ全波長域に
亘って（特に 460nm〜660nm 領域で）１／４波長の位相
差がほぼ得られ、図１に示した偏光方向の変化を確実に
実現し、反射光17が偏光板11を通過せずに十分に遮蔽さ
れることになる。従って、十分な反射防止効果が得ら
れ、図４における曲線ｂのように反射率を広波長域でほ
ぼゼロとし、しかも短波長側及び長波長側でも反射率が
非常に小さくなる。

【００５１】図４は、複屈折位相差に伴う反射率の波長
による変化を示すグラフであるが、１／４波長の位相差
をほぼ可視光の中心波長である 550nmにした複屈折板を
100％反射率のミラー上に載せた場合の計算結果であ
る。この場合は、青色や赤色の波長域では反射が強く、
有機ＥＬ素子の表示面がいわゆるラベンダー色に見えて
しまう。そして、可視光域での平均的な反射率は５〜10
％程度である。

【００５２】これに対し、本実施例のように２枚の複屈
折板が貼り合わされた場合は、２つの波長で１／４波長
の位相差に合わせることができ、その周辺でも１／４波
長からあまりずれない（図３参照）ため、可視光域のほ
ぼ全域で反射防止が可能になる。そして、上記と同様の
計算においてその平均的な反射率は１〜２％程度とな
り、目視的にもほとんど黒色に見える。

【００５３】このことから、図１及び図２のように、可
視光の広い波長域で１／４波長の位相差に調節可能な複
屈折板21及び22を用いた円偏光手段49を有機ＥＬ素子40
の発光面に貼り合わせれば、可視光のほぼ全域での光の
戻りを阻止することができる。そして、この戻り防止効
果は、複屈折板21、22の各厚みｄをコントロールして１
／４波長の位相差を確実に再現することによって、十分
なものとなる。

【００５４】有機ＥＬ素子において、各層が平坦な膜と
して作製されることが高性能化には必要であり、その結
果、最後に作製される金属電極１はミラーの様に極めて
平坦で乱反射が起こらないようにし、そこでの光反射量
を十分にしている。しかしながら、このような鏡面があ
る場合には、外光の反射が生じ易く、また反射による表
示への悪影響（コントラストの劣化等）が目立ち易い。
しかし、反面、そうした鏡面が存在するため、上記した
幾何光学的な解析結果が良く成り立つことになり、円偏
光板49による反射防止効果が確実に得られ、有機ＥＬ素
子にとって極めて有効である。

【００５５】次に、本実施例による有機ＥＬ素子40を更
に詳細に説明する。図５は、上記のように構成された有
機ＥＬ素子40の概略平面図である。透明基板６の上面に
はＩＴＯ透明電極５が同一パターンでストライプ状に形
成され、これらの透明電極５の上にはこれらの電極とマ
トリクス状に直交してＳｉＯ₂絶縁膜９が同一パターン
でストライプ状に形成されている。そして、絶縁膜９−
９間には、ホール輸送層４、発光層３、電子輸送層２、
金属電極１がこの順でほぼ同じパターンに積層され、こ
の積層体が絶縁膜９と同一方向にて同一パターンでスト
ライプ状に形成されている。

【００５６】このようにマトリクス状に各層が積層され
た透明基板６の面には、図６に示すように、上記した複
屈折板21と複屈折板22とを貼り合わせた１／４波長板2
3、及び直線偏光板11からなる円偏光手段39が貼り付け
られている。その状態を示した図６は、図５のＡ−Ａ線
断面におけるａ部の拡大図である。上下の電極の交差部
が個々の画素ＰＸである。そして、このａ部のＢ−Ｂ線
拡大断面図を横断面図として示したのが図７である。

【００５７】次に、図５〜図７に示した本実施例による
有機ＥＬ素子を図８〜図16に示す製造工程について更に
詳細に説明する。

【００５８】図８は、製造工程を示す要部の拡大断面図
である。図８に示すように、透明基板６（厚さＴ＝1.1m
m のフロートガラス）の片面にＩＴＯ（Indium Tin Oxi
de）をスパッタ法により成膜した後、図９（図８のIX−
IX線断面図）のように、エッチングにより、透明電極５
を幅ｗ₁＝２mm、ピッチｗ₂＝2.54mmで８本を単位とし
てストライプパターンに形成する。これら透明電極５は
それぞれ、１本の両端の抵抗を約 300Ωとする。

【００５９】次に、図10のように、後述する有機積層体
を絶縁するためのマスクとして、ＳｉＯ₂絶縁膜９をＳ
ｉＯ₂の全面蒸着後のエッチングで例えば10本のストラ
イプ状に形成する。その幅ｗ₃は１mm、ピッチｗ₄は2.
54mm、膜厚ｔは 100nmとする。

【００６０】このＳｉＯ₂の蒸着は、図11に示すような
真空蒸着装置32を使用する。この装置の内部には、アー
ム33の下に固定された一対の支持手段34が設けられ、こ
の双方の固定手段34、34の間には、透明基板６を下向き
にし、後述するマスク37、38又は39をセットできるステ
ージ機構（図示省略）が設けられている。そして、透明
基板及びマスクの下方には、所定個数（５個）の各種蒸
着源35を配置する。蒸着源35は、電源36による抵抗加熱
方式又は電子ビーム加熱方式で加熱される。

【００６１】ＳｉＯ₂絶縁膜９を形成した透明基板６
は、有機溶剤、紫外線（ＵＶ）オゾン処理により表面を
十分に清浄した後、上記真空蒸着装置32により赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色を発光するストライ
プを隣接して形成するため、有機層及び金属電極を各色
毎に同じ蒸着マスクを用いて次の手順で行った。

【００６２】まず、真空蒸着装置32の中に透明基板６と
赤（Ｒ）色用のマスク37をセットする。図12は、その透
明基板６とマスク37の位置関係を示した一部分の拡大断
面図である。図示のように、蒸着は絶縁膜９−９間の領
域にマスク37のスリット状の開口部37ａを位置合わせ
（マスク掛け）する。マスク37の開口部37ａは、絶縁膜
９−９間の領域に対して３本おきの間隔で形成されてい
る。従って、このマスク掛けにより、赤（Ｒ）の発光体
領域以外は遮蔽される。

【００６３】このように、赤（Ｒ）色用のマスク37を掛
けてから、真空蒸着装置を３×10^-6Torrの真空度に保
ち、下記構造式のトリフェニルジアミン誘導体ＴＰＤ
（Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）１，１’−ビ
フェニル−４，４’−ジアミン）を蒸着レート 0.3nm/s
で50nmの厚さに蒸着し、ホール輸送層４Ｒを形成する。

【００６４】続いて、同じマスク37をそのまま用いて、
下記構造式のＡｌｑ₃（トリス−（８−ヒドロキシキノ
リン）アルミニウム）とレーザ色素ＤＣＭ（４−ジシア
ノメチレン−６−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−２
−メチル−４Ｈ−ピラン）をそれぞれ 0.3nm/s及び0.03
nm/sの蒸着レートで20nmの厚さに蒸着し、発光層３Ｒを
ホール輸送層４Ｒ上にほぼ同じパターンに積層する。

【００６５】続いて、同じマスク37をそのまま用いて、
下記構造式のＡｌｑ₃（トリス−（８−ヒドロキシキノ
リン）アルミニウム）を蒸着レート 0.3nm/sで40nmの厚
さに蒸着し、電子輸送層２Ｒを発光層３Ｒ上にほぼ同じ
パターンに積層し、最後にマグネシウムと銀を蒸着レー
ト２nm/sの共蒸着で 200nmの厚さに蒸着し、電子輸送層
２Ｒ上にほぼ同じパターンに電極１を積層する。

【００６６】

【化１】

【００６７】

【化２】

【００６８】

【化３】

【００６９】次に、図13のように、緑（Ｇ）色用のマス
ク38に掛け替える。このマスク38は、図示のように、上
記の赤（Ｒ）色用のマスク37による積層領域に隣接する
絶縁膜９−９間の領域にスリット状の開口部38ａが一致
するように、位置合わせされる。マスク38は上記した赤
（Ｒ）色用のマスク37と同じパターンに形成され、緑
（Ｇ）以外の発光領域を遮蔽する。

【００７０】このようにして緑（Ｇ）色用のマスク38掛
けをしてから、真空蒸着装置を３×10^-6Torrの真空度に
保ち、まず、上記したトリフェニルジアミン誘導体ＴＰ
Ｄを蒸着レート 0.3nm/sで50nmの厚さに蒸着し、ホール
輸送層４Ｇを形成する。

【００７１】続いて、同じマスク38をそのまま用いて、
上記したＡｌｑ₃を蒸着レート 0.3nm/sで50nmの厚さに
蒸着し、ホール輸送層４Ｇ上にほぼ同じパターンに発光
層３Ｇを積層する。この発光層は電子輸送層２Ｇを兼用
するものである。

【００７２】更に、この上にマグネシウムと銀を蒸着レ
ート２nm/sの共蒸着でそれぞれ 200nmの厚さに蒸着し、
発光層３Ｇ（及び電子輸送層２Ｇ）とほぼ同じパターン
に電極１を積層する。

【００７３】次に、図14のように、青（Ｂ）色用のマス
ク39に掛け替える。このマスク39は、図示のように、上
記の緑（Ｇ）色用のマスク38による積層領域に隣接する
絶縁膜９−９間の領域にスリット状の開口部39ａが一致
するように、位置合わせされる。マスク39は赤（Ｒ）色
用及び緑（Ｇ）色用のマスクと同じパターンに形成さ
れ、青（Ｂ）以外の発光領域を遮蔽する。

【００７４】このように青（Ｂ）色用のマスク39を掛け
てから、真空蒸着装置を３×10^-6Torrの真空度に保ちな
がら、まず上記したトリフェニルジアミン誘導体ＴＰＤ
を蒸着レート 0.3nm/sで50nmの厚さに蒸着し、ホール輸
送層４Ｂを形成する。

【００７５】続いて、同じマスク39をそのまま用いて、
下記構造式のＺｎ（ｏｘｚ）₂（２−（ｏ−ヒドロキシ
フェニル）−ベンズオキサゾールの亜鉛錯体）を蒸着レ
ート0.3nm/sで50nmの厚さに蒸着し、ホール輸送層４Ｂ
上にほぼ同じパターンに発光層３Ｂを積層する。この発
光層は電子輸送層２Ｂを兼用するものである。

【００７６】最後に、マグネシウムと銀を蒸着レート２
nm/sの共蒸着で 300nmの厚さに蒸着し、発光層３Ｂ（及
び電子輸送層２Ｂ）上にほぼ同じパターンに電極１を積
層する。

【００７７】

【化４】

【００７８】図15は、上記した製造工程において、蒸着
により有機層から電極（陰極）までを各色毎に所定の色
用の同じマスクを使用して積層して得られる有機ＥＬ素
子を示す。このようにして得られた有機ＥＬ素子の基板
６の裏面上に、図16の如く、複屈折板21、22及び直線偏
光板11を順次貼り合わせ、円偏光板49を一体に形成し
た。

【００７９】円偏光板49として利用したものは、複屈折
板21、22からなる２枚積層広帯域１／４波長板23（日東
電工株式会社製）と直線偏光板11を貼り合わせたもので
ある。これらの材料は、方解石や雲母等の光学結晶薄板
からなる。

【００８０】以上の製造プロセスにおいて、マスクの掛
け替えは、真空状態下で真空中のまま、或いは真空を破
って蒸着膜が大気に曝される状態下で行ったが、初期の
発光性能に大きな差はなかった。

【００８１】次に、上記に得られた有機ＥＬ素子40につ
いて、外光の反射率の測定を行った。

【００８２】即ち、Ｈｅ−Ｎｅレーザ及びＡｒイオンレ
ーザを有機ＥＬ素子の透明基板の発光面側から照射した
ところ、上記した円偏光手段49を用いない場合は、反射
率が75％以上であったが、上記のように円偏光手段49を
貼り合わせて作製した本実施例のものは反射率は２％以
下まで低下することが確認された。

【００８３】また、これらの有機ＥＬ素子の非発光状態
を測定して比較した。測定方法としては、40Ｗの蛍光灯
４本を天井で点灯させ、その２ｍ下方で有機ＥＬ素子を
ほぼ真上向きにし、覗き込むようにして発光面（パネ
ル）を見た。

【００８４】その結果、非発光状態では、円偏光手段49
を用いないものは、金属電極の金属光沢が見られ、天井
の像が写っているのが見られたが、本実施例のものは金
属電極がほぼ黒色に観測された。

【００８５】そして、有機ＥＬ素子を発光させた状態で
は、本実施例のものは、赤、緑、青の各色の発光色の色
純度が良く、発光部分周囲の非発光部分が黒く見え、発
光部分と非発光部分との明暗がくっきりと明確に観察さ
れ、コントラストが非常に良好であった。一方、円偏光
手段49を用いていないものは、発光輝度は本実施例のも
のに比べて２倍以上あったが、色がはっきりせず、ま
た、外界の像が映し出され、非常に見づらいものであっ
た。

【００８６】このように、本実施例によれば、複屈折板
21と複屈折板22とを貼り合わせた１／４波長板23及び直
線偏光板11で構成された円偏光手段49が有機ＥＬ素子の
透明基板の発光面とは反対側の面上に設けられているた
め、入射した外部光の有機ＥＬ素子内部での反射を大幅
に低下させ、可視光域のほぼ全域で反射防止が可能とな
る。従って、素子の発光状態においても、発光部分と非
発光部がはっきりと見分けられ、コントラストが非常に
良好であり、発光色の色純度が良くなる。

【００８７】上記した本実施例による有機ＥＬ素子25を
いわゆるダイナミックドライブ方式で、電流制御回路部
を有する図17に示す駆動回路により点灯させた。

【００８８】この駆動回路は、オペアンプＯＰＡを用い
て、コラムを流れる素子電流（画素ＰＸを流れる電流）
ｉを外部からの輝度信号によって制御できるように構成
したものである。

【００８９】即ち、ストライプ状のコラム電極（上記し
た電極１）とストライプ状のライン電極（上記した透明
電極５）とが上下でマトリクス状に交差して、この交差
位置にそれぞれのピクセル（画素）ＰＸがパッシブマト
リクス型構造に形成されている。各ピクセルＰＸは、順
方向に接続されたダイオードＤとして等価的にみなせ
る。そして、一方のコラム電極１はそれぞれの電流制御
回路部41に接続されると共に、他方のライン電極５はそ
れぞれ駆動電源Ｖ_Cに接続され、制御信号ＣＳによって
駆動される。この駆動回路とその動作を更に詳細に説明
する。

【００９０】電流制御回路部41は、多数のピクセルＰＸ
のそれぞれに流れる電流ｉを電圧Ｖ_mとしてモニターで
きる基準抵抗Ｒ_refと；この基準抵抗Ｒ_refとピクセル
ＰＸとの間に接続された電流制御素子としてのＦＥＴ(F
ield Effect Transistor）と；前記のモニターされた電
圧Ｖ_mと電流制御回路部41に対し外部のＰＲＯＭ(Progr
ammable Read Only Memory）から供給される輝度信号電
圧Ｖ_Sとを比較してＦＥＴに対する制御電圧Ｖ_CSを出力
する演算増幅素子（オペアンプ）ＯＰＡと；を有してい
る。

【００９１】ＰＲＯＭには、有機ＥＬ素子40で表示した
い映像情報が予めプログラムされてメモリされている。
これは、パーソナルコンピュータＰＣで操作されるマイ
クロプロセッシングユニットＭＰＵからの指示によりＰ
ＲＯＭに入力され、上記映像情報がサンプリングされて
所定の輝度信号電圧Ｖ_SがＰＲＯＭから出力される。こ
の輝度信号電圧は抵抗器ｒで所望の電圧値に調整され、
この調整された電圧Ｖ_SAがオペアンプＯＰＡの＋端子に
入力される。

【００９２】一方、ピクセルＰＸを点灯させるために、
電源Ｖ_CとピクセルＰＸとの間に駆動トランジスタ（こ
こではＮＰＮバイポーラトランジスタ）Ｔｒが接続さ
れ、このトランジスタのベースにスイッチング用の制御
電圧ＣＳが選択的に印加され、各ライン電極５が逐次切
り替えられる。従って、制御電圧ＣＳによってトランジ
スタＴｒがオンしたタイミングで、そのライン電極５に
電源電圧Ｖ_Cが印加され、これによってコラム電極１と
の間に電流ｉが流れ、ピクセルＰＸが点灯することにな
る。

【００９３】こうした点灯動作は、ライン電極５に電源
電圧Ｖ_Cが印加されると同時に、上記した輝度信号電圧
によるＦＥＴのオン状態が続く間（即ち、電流ｉが流れ
る期間中）は継続され、こうした動作が各ライン毎に輝
度信号に対応して行われるため、目的とするディスプレ
イ画像がＥＬ素子40から得られる。

【００９４】この場合、ピクセルＰＸを通して流れる電
流ｉは、そこに要求される発光輝度に相当して流れるよ
うにしているが、これは上記の電流制御回路部41によっ
て実現可能である。これを以下に説明する。

【００９５】オペアンプＯＰＡの＋端子には、上記した
輝度信号電圧Ｖ_SAが入力されると共に、その−端子に
は、基準抵抗Ｒ_refを電流ｉが流れることにより、基準
抵抗Ｒ _refの両端に生じる電位差（上記のモニターされ
た検出電圧Ｖ_m）が入力される。

【００９６】そして、Ｖ_SA＞Ｖ_mの条件下では、オペア
ンプＯＰＡの出力Ｖ_CSが上昇し、ＦＥＴのゲート電位Ｖ
_Gが上昇し、Ｖ_m−Ｖ_Gが小さくなってＦＥＴのソース
−ドレイン抵抗を下げて電流ｉを増加させる。このよう
にｉが増加してｉ・Ｒ_ref＝Ｖ_mがＶ_SAに達すると、そ
れ以上はＶ_CSが上昇しなくなり、ＦＥＴの抵抗値が安定
し、ｉは一定値Ｖ_m／Ｒ_refに安定する。

【００９７】従って、ＰＲＯＭからの輝度信号電圧が印
加されている間は、その輝度信号電圧Ｖ_SAと検出電圧Ｖ
_mとが一致するまで、可変抵抗としてのＦＥＴを介して
電流ｉが流れ、ピクセルＰＸには目的とする電流量とな
るまで電流が流れるから、所望の発光輝度が常に得られ
ることになる。

【００９８】電源Ｖ_C側のライン電極５の切り替え動作
を説明すると、クロックジェネレータからなる発振器Ｃ
ＬＫからの発振パルスがカウンタＣＴ₁に入力され、同
じビット数のカウンタＣＴ₂との組み合わせによって所
定のカウント数毎にスイッチング用ラインセレクタＬＳ
が作動され、所定の選択ラインにＴＴＬレベルの電圧が
出力される。この出力は、インバータＩＮＶによって反
転され、この反転出力が制御信号ＣＳとしてトランジス
タＴｒのベースに印加されるが、この印加によってオン
したトランジスタＴｒを介して電源電圧Ｖ_Cが上述した
ようにライン電極５に供給される。

【００９９】上記したように、図17の駆動回路によっ
て、画素ＰＸを流れる電流量を制御するため、各画素の
輝度を正確にコントロールし、常に鮮明な発光（画像表
示）を実現することができる。

【０１００】なお、図17の駆動回路は一例であって、例
えば、電流制御回路部41に電圧ホールド回路を設けた
り、構成素子を適宜変更する等、電流制御を一層正確に
行うように構成することができる。また、輝度信号電圧
を外部から供給するための回路も種々変更してよく、ラ
インセンサＬＳと連動してＰＲＯＭを作動させてもよ
い。また、ＰＲＯＭでは映像信号がサンプルホールドさ
れるか、或いはサンプリング後にＡ／Ｄ変換されてよ
い。更に、これらの変更を含む図17の駆動回路を設けず
に、従来から行われている印加電圧の制御による輝度制
御を行うこともできる。

【０１０１】上記の駆動回路により一画素当たり、緑色
の画素には15〜20ボルト、赤色と青色の画素には20〜30
ボルトの電圧を60μｓ〜数秒間隔で逐次パルス点灯でき
ることが確認された。

【０１０２】図18及び図19は、本発明を有機ＥＬ素子に
適用した第２及び第３の実施例をそれぞれ示す要部の拡
大断面図である。

【０１０３】これらの実施例の場合は、上述した第１の
実施例が円偏光手段49を基板６の発光面とは反対側に設
けたのに対し、図示の如く、円偏光手段49を透明基板６
の内面と有機層との間に設け、基板６が円偏光板49を兼
ねている（或いは、円偏光板49が基板６を兼ねている）
ようにして、有機ＥＬ素子51を構成したものである。

【０１０４】即ち、図18の例では、透明基板６と、有機
層（ＩＴＯ透明電極、ホール輸送層４、発光層３、電子
輸送層２）及び電極層１からなる積層体との間に、円偏
光板49を設けている。円偏光板49は、上述した第１の実
施例の場合と同様に、反射面となる電極１側からみて、
複屈折板21、複屈折板22、直線偏光板11の順に貼り合わ
されたものである。

【０１０５】また、図19の有機ＥＬ素子52の場合は、有
機層のうち、電子輸送層２が発光層を兼ねているもので
あり（これは、図２の実施例にも適用してよい。）、こ
れにも本発明を適用することが可能であり、円偏光手段
49の配置は図18の場合と同じである。

【０１０６】有機ＥＬ素子の製造工程において、透明基
板６が最も高温に加熱されるのは、ＩＴＯ透明電極５を
基板６上に蒸着で積層する工程である。但し、ＩＴＯ透
明電極５は、イオンアシスト蒸着法やスパッタリング法
により、透明基板６を強制的に加熱しなくてもかなり低
抵抗値の成膜が可能である。

【０１０７】従って、図18又は図19の有機ＥＬ素子の作
製において、基板６上にフィルム状の円偏光板49を貼り
付けた後、上記の方法により、温度80℃以下で、 150nm
厚、40Ω／cm²のＩＴＯ透明電極を形成することが可能
であるから、この温度条件下では円偏光板49のフィルム
耐熱性は十分であり、円偏光板49は変質することなく素
子内に保持されることになる。

【０１０８】従って、透明基板６に円偏光板49を設け、
この上に直接有機ＥＬ素子を形成することが可能とな
る。実際に、本実施例において、透明基板６上に２枚積
層型広帯域の複屈折板23（日東電工株式会社製）及び直
線偏光板11を形成した面上に、ＩＴＯ透明電極５をスパ
ッタリング法で 150nmの厚さに形成し、ＳｉＯ₂９を 1
50nmの厚さに形成し、上述した第１の実施例と同様のパ
ターンを作製した。そして、この上に、第１の実施例と
同様の製造工程により、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）
の各色のストライプ状積層体をそれぞれ蒸着法で形成
し、図19の有機ＥＬ素子52を作製した。

【０１０９】このようにして作製した有機ＥＬ素子52に
光を当て、基板６の発光面側から見ると、光の反射はな
く、ほぼ真っ黒に見えた。更に、第１の実施例と同様
に、この有機ＥＬ素子52をダイナミックドライブ方式で
電流制御回路部を有する駆動回路（図17）により点灯さ
せた。その結果、第１の実施例とほぼ同様に、コントラ
スト良く発光した。こうした結果は、図18の素子でも同
様であった。

【０１１０】従って、これらの実施例によれば、上述し
た第１の実施例と同様の効果が奏せられる上に、円偏光
板49を予め基板６に設け、この上に素子を作り込むこと
ができ、また透明基板６と有機層等の積層体との間に円
偏光板49を安定的に保持できる。

【０１１１】図20は、本発明の第４の実施例を示すもの
であり、光透過型の液晶ディスプレイに本発明を適用し
たものである。

【０１１２】即ち、ガラスなどの透明な基板42ａの内面
上に、ＩＴＯ（indium tin oxide：インジウムに錫をド
ープした導電性酸化物）などの透明電極層43ａ、及び液
晶配向膜として高コントラスト良好なドメインを実現す
る例えばＳｉＯ斜方蒸着層44ａを順次積層した積層体１
Ａと；これと同様に、基板42ｂの内面上に、透明電極層
43ｂ、例えばＳｉＯ斜方蒸着層44ｂを順次積層した積層
体１Ｂと；を液晶配向膜である例えばＳｉＯ斜方蒸着層
44ａ、44ｂが互いに対向するように配し、所定のセルギ
ャップｄを実現するための粒状のスペーサ45を挟むこと
により液晶セルを構成し、そのセルギャップに強誘電性
液晶46を注入し、周囲を接着剤で封じた構造を有してい
る。

【０１１３】そして、図示の如く、透明基板42ｂ側の面
に複屈折板21と複屈折板22から成る１／４波長板23及び
直線偏光板11で構成された円偏光板49を貼り合わせたも
のである。

【０１１４】光透過型の液晶は例えばパーソナルコンピ
ュータ等に使用されており、印加電圧による電気信号に
応じて、液晶46がスイッチングしてバックライトＢＬを
透過又は遮断して、文字や像を表示する機能を有してい
る。

【０１１５】そして、円偏光手段49を設けることによ
り、透過する光ＢＬのうち円偏光成分が図示のように直
線偏光47（図１の直線偏光17に相当）となって出射す
る。また、一方、外部からの入射光48は、円偏光手段49
との境界をなす基板42ｂの面またはセル50内部の各界面
で反射しても、円偏光手段49により、反射光46（図１の
円偏光16に相当）は偏光軸が偏光板11とは異なる直線偏
光47となり、偏光板11を通過しない。

【０１１６】従って、この例においても、素子内部の反
射防止や良好なコントラストが得られる等、上述した第
１の実施例と同様の効果が得られる。

【０１１７】以上、本発明の実施例を説明したが、上述
した実施例は本発明の技術的思想に基づいて種々の変形
が可能である。

【０１１８】例えば、円偏光手段に用いる直線偏光板は
横方向の偏光軸を有するものでもよく、複屈折板も上述
した実施例とは異なる厚みで２枚以上の複屈折板を貼り
合わせたものでもよく、要は１／４波長の位相差が得ら
れるものであればよい。

【０１１９】また、電極、ホール輸送層、発光層、電子
輸送層のそれぞれの厚さは、素子の動作電圧を考慮して
決められるものであり、上述の実施例に限定されるもの
ではない。これら各層の組成や配置、画素のパターン及
びレイアウト等は様々に変化させることができる。反射
率の高い電極材料は、ＭｇＡｇ以外にもＡｌ、Ａｌ合金
等、公知の材質が採用可能である。

【０１２０】また、素子の各層の作製法も通常の真空蒸
着法、ラングミュアブロジェット（ＬＢ）蒸着法をはじ
め、ディップコーティング法、スピンコーティング法、
真空気体蒸着法、有機分子線エピタキシ法（ＯＭＢＥ）
が採用可能である。なお、ホール輸送層又は電子輸送層
には螢光物質を含有させておいてもよい。

【０１２１】また、本発明の光学的素子は、パッシブマ
トリクス（単純マトリクス）方式だけでなく、アクティ
ブマトリクス方式の素子にも適用可能である。また、モ
ノカラー用の撮像素子として応用してもよく、そして、
上述したディスプレイ以外にも、例えば、文字板などの
光源として利用することも可能であり、この場合はマト
リクス状にする必要はなく、また発光領域を分割しても
よい。また、上述のＥＬ以外の自発光型の素子に適用し
てよい。

【０１２２】

【発明の作用効果】本発明は、光出射面に円偏光手段が
設けられているので、素子の出射面から入射した外部か
らの光の素子内部での反射を大幅に減少させることがで
き、表示画像等のコントラストを著しく改善することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による有機ＥＬ素子を模
式的に示した斜視図である。

【図２】同有機ＥＬ素子の要部の拡大断面図である。

【図３】複屈折位相差の波長依存性を示すグラフであ
る。

【図４】同複屈折位相差に伴う反射率の波長による変化
を示すグラフである。

【図５】同有機ＥＬ素子の概略平面図である。

【図６】同図５のＡ−Ａ線に沿うａ部の拡大断面図であ
る。

【図７】同Ｂ−Ｂ線に沿うａ部の拡大断面図である。

【図８】同有機ＥＬ素子の製造工程を示す要部の拡大断
面図である。

【図９】同他の製造工程を示す拡大断面図（図８のIX−
IX線断面図）である。

【図10】同他の製造工程を示す拡大断面図である。

【図11】同製造工程に使用可能な真空蒸着装置の概略図
である。

【図12】同他の製造工程を示す拡大断面図である。

【図13】同他の製造工程を示す拡大断面図である。

【図14】同他の製造工程を示す拡大断面図である。

【図15】同他の製造工程を示す拡大断面図である。

【図16】同他の製造工程を示す拡大断面図である。

【図17】同有機ＥＬ素子の駆動回路図である。

【図18】本発明の第２の実施例による有機ＥＬ素子の要
部の拡大断面図である。

【図19】本発明の第３の実施例による有機ＥＬ素子の要
部の拡大断面図である。

【図20】本発明の第４の実施例による液晶表示素子の要
部の拡大断面図である。

【図21】反射防止手段を模式的に示した斜視図である。

【図22】従来例による有機ＥＬ素子の概略断面図であ
る。

【図23】同他の有機ＥＬ素子の概略断面図である。

【図24】同有機ＥＬ素子の具体例を示す概略断面図であ
る。

【符号の説明】

１・・・電極（陰極）２・・・電子輸送層３・・・発光層４・・・ホール輸送層５・・・透明電極（陽極）６・・・透明基板 11・・・直線偏光板 11ａ・・・縦方向偏光軸 12、23・・・１／４波長板 12ａ、23ａ・・・45度傾斜偏光軸 13・・・反射面 14・・・縦方向偏光 15・・・右円偏光 16・・・左円偏光 17・・・横方向偏光 21、22・・・複屈折板 23・・・１／４波長板 24・・・複屈折板21、22を貼り合わせたときの複屈折分
散曲線 25・・・１／４波長の位相差が得られる複屈折分散線 26・・・複屈折板21の複屈折率分散曲線 27・・・複屈折板22の複屈折率分散曲線 40、50、51・・・有機ＥＬ素子 49・・・円偏光手段（円偏光板）Ｌ、ＢＬ・・・光ａ・・・単層の複屈折板の場合の反射率曲線ｂ・・・複屈折板を複数貼り合わせた場合の反射率曲線ＰＸ・・・画素

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光出射面側に円偏光手段が設けられてい
る発光素子。
【請求項２】発光層の光出射面とは反対側に光反射層
が形成されている、請求項１に記載した表示素子。
【請求項３】円偏光手段が直線偏光板と１／４波長板
とで構成されている、請求項１に記載した表示素子。
【請求項４】１／４波長板が、広波長範囲でほぼ１／
４波長の位相差が得られるように、複数の複屈折板によ
って構成されている、請求項３に記載した表示素子。
【請求項５】１／４波長板が複屈折特性の異なる複数
の複屈折板によって構成されている、請求項４に記載し
た表示素子。
【請求項６】１／４波長板が、直線偏光板の偏光軸に
対して45度若しくはそれと同等の傾斜の偏光軸を有す
る、請求項３に記載した表示素子。
【請求項７】円偏光手段が素子の光出射側に設けら
れ、外部からの入射光は通すが、前記入射光がこの素子
の内部で反射した反射光を外部へ出さないために遮蔽す
るようになっている、請求項１に記載した表示素子。
【請求項８】光学的に透明な基体の上に、第１の電極
と発光層と光反射率の高い第２の電極とが積層され、こ
れらが積層された反対側の前記基体の上に円偏光手段が
設けられ、電界発光素子として構成された、請求項１に
記載した表示素子。
【請求項９】光学的に透明な基体の上に、第１の電極
と発光層と光反射率の高い第２の電極とが積層され、こ
れらの積層体と前記基体との間に円偏光手段が設けら
れ、電界発光素子として構成された、請求項１に記載し
た表示素子。
【請求項10】ストライプ状の複数の第１の電極上に、
発光層を含む少なくとも一層のストライプ状の複数の有
機層と、前記第１の電極に交差したストライプ状の複数
の第２の電極とが設けられている、請求項８又は９に記
載した表示素子。
【請求項11】有機電界発光素子又はディスプレイであ
る、請求項10に記載した表示素子。