(57)【要約】【課題】共振構造を有し、タンデム構造の白色発光素子を用いたトップエミッション方式の発光装置において、光取り出し効率の低下を防止する。【解決手段】赤色発光素子Ｕ１と青色発光素子Ｕ２においては、電荷分離層２０よりも対向電極３０に近い位置に設けられた第２発光層２３を用い、電荷分離層２０よりも反射層１１に近い位置に設けられた第１発光層１６と反射層１１との間に画素電極１６を設ける。青色発光素子Ｕ３においては、電荷分離層２０よりも反射層１０に近い位置に設けられた第１発光部を用い、反射層１０が画素電極を兼ねている。【選択図】図１
2012256503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素が形成された発光装置であって、
前記複数の画素の各々は、
反射層と、
光透過半反射層と、
前記反射層と光透過半反射層との間に形成された複数の発光部と、
前記複数の発光部の間に形成された少なくとも一つの電荷分離層と、
対向電極とを備え、
前記複数の画素のうち、前記電荷分離層よりも前記光透過半反射層に近い位置に設けられた前記発光部で発光する光を取り出す画素については、前記電荷分離層と前記反射層との間に画素電極が設けられており、
前記複数の画素のうち、前記電荷分離層よりも前記反射層に近い位置に設けられた前記発光部で発光する光を取り出す画素については、前記反射層が画素電極として機能する、
ことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記反射層から前記光透過半反射層間の光学的距離をＤ、前記反射層での反射における位相シフトをφＬ、前記光透過半反射層での反射における位相シフトをφＵ、ピーク波長をλ、ｍ１を整数とするとき、前記複数の画素の各々について、
Ｄ＝{（２πｍ１＋φＬ＋φＵ）／４π}λ
という式において、ｍ１≧１を満たすことを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
前記電荷分離層よりも前記反射層に近い位置に設けられた前記発光部で発光する光を取り出す画素については、前記画素電極を兼ねている前記反射層と、前記反射層に近い位置に設けられた前記発光部との間の光学的距離をＬ、前記反射層の界面における位相シフトをφ、ピーク波長をλとするとき、
２Ｌ＝（φ／２π）λ
という式を満たすことを特徴とする請求項１または請求項２記載の発光装置。
【請求項４】
前記電荷分離層よりも前記反射層に近い位置に設けられた前記発光部で発光する光を取り出す画素については、前記画素電極を兼ねている前記反射層と、前記反射層に近い位置に設けられた前記発光部との間に金属酸化物層が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか一記載の発光装置。
【請求項５】
前記反射層は、Ａｌ、Ａｇ、または、これらを主成分とする合金で形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一記載の発光装置。
【請求項６】
前記対向電極から光が射出する側にカラーフィルターを形成したことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一記載の発光装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか一記載の発光装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種の発光素子を利用した発光装置およびこの発光装置を備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、基板上に有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子を発光素子として形成し、発光素子の発光光を基板と反対側に取り出すトップエミッション方式の発光装置が電子機器の表示装置などとして多用されている。トップエミッション方式は、発光素子を挟み、基板側に形成された一方の第１電極（例えば陽極）と基板との間に反射層を形成し、発光素子を挟む他方の第２電極（例えば陰極）側から光を取り出す方式であって、光の利用効率が高い方式である。
【０００３】
トップエミッション方式の発光装置において、白色の有機ＥＬ素子を用い、前記第２電極と反射層との間で所定の波長の光を共振させて、光の取り出し効率を高める技術が開示されている（例えば非特許文献１）。この技術では、共振構造におけるピーク波長をλ、反射層から前記第２電極の光学的距離をＤ、前記反射層での反射における位相シフトをφＬ、前記第２電極での反射における位相シフトをφＵ、整数をｍとしたとき、下記の式を満たす光学構造が提案されている。
Ｄ＝{(２πｍ＋φＬ＋φＵ)／４π}λ・・・（１）
【０００４】
また、前記共振構造を有すると共に、赤色の有機ＥＬ素子、緑色の有機ＥＬ素子および青色の有機ＥＬ素子を中間層を介して積層することによりタンデム構造の白色発光素子とし、カラーフィルターを用いてフルカラーを実現する発光装置が提案されている。
【０００５】
さらに、このようなタンデム構造の白色発光素子を有する発光装置であって、赤色の有機ＥＬ素子、緑色の有機ＥＬ素子および青色の有機ＥＬ素子のうち、２色の有機ＥＬ素子の光路長を同一にし、製造プロセスを簡略化した発光装置が提案されている（特許文献１）。
【０００６】
この発光装置は、同一の光学距離で複数のピークが現れるように、前記（１）式においてｍの値が２以上となる共振構造を有している。前記タンデム構造を採用する場合には、発光素子の膜厚を薄くすると特性が低下するため、２００以上の膜厚を確保した方が好ましい。また、光学距離を変えて各色ごとにピークが現れるようにすると、製造工程が増えてしまう。したがって、前記タンデム構造を採用する場合において、特性の低下を防ぎ、製造工程を簡略化するためには、上述のように、前記（１）式においてｍの値が２以上となる共振構造を有することが好ましいと言える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−３０２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記（１）式においてｍの値が大きくなる程、その共振構造によって得られるピーク波長の発光スペクトルは狭くなる。その結果、光エネルギーが減少するので光取り出し効率が低下してしまい、消費電力が高くなるという問題があった。
【０００９】
このような事情を背景として、本発明は、前記（１）式を満たす共振構造を有し、タンデム構造の白色発光素子を用いたトップエミッション方式の発光装置において、光取り出し効率の低下を防止し、消費電力が高くなることを抑制するという課題の解決を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以上の課題を解決するために、本発明に係る発光装置は、複数の画素が形成されたものであって、前記複数の画素の各々は、反射層と、光透過半反射層と、前記反射層と光透過半反射層との間に形成された複数の発光部と、前記複数の発光部の間に形成された少なくとも一つの電荷分離層と、対向電極とを備え、前記複数の画素のうち、前記電荷分離層よりも前記反射層に近い位置に設けられた前記発光部で発光する光を取り出す画素については、前記反射層が前記画素電極を兼ねており、前記複数の画素のうち、前記電荷分離層よりも前記光透過半反射層に近い位置に設けられた前記発光部で発光する光を取り出す画素については、前記電荷分離層と前記反射層との間に画素電極が設けられており、前記複数の画素のうち、前記電荷分離層よりも前記反射層に近い位置に設けられた前記発光部で発光する光を取り出す画素については、前記反射層が画素電極として機能することを特徴とする。
【００１１】
本発明においては、前記反射層と光透過半反射層との間に形成された複数の発光部と、前記複数の発光部の間に形成された少なくとも一つの電荷分離層と、対向電極とを備えた構造を有しているため、各色の画素についてほぼ共通の構造となっており、製造プロセスの簡略化が図られる。しかも、前記電荷分離層よりも前記光透過半反射層に近い位置に設けられた発光部で発光する光を取り出す画素については、前記電荷分離層よりも前記反射層に近い位置に設けられた発光部と、前記反射層との間に、前記画素電極が設けられている。従って、前記画素電極の層厚を調整することにより、光取り出し効率の高い光学構造が実現できる。また、前記電荷分離層よりも前記反射層に近い位置に設けられた発光部で発光する光を取り出す画素については、前記反射層が前記画素電極を兼ねている。従って、前記画素電極を兼ねた反射層から前記反射層に近い位置に設けられた発光部までの層間距離を短くすることができ、光取り出し効率の高い光学構造が実現できる。その結果、消費電力を低減させることができる。
【００１２】
本発明に係る発光装置として、前記反射層から前記光透過半反射層間の光学的距離をＤ、前記反射層での反射における位相シフトをφＬ、前記光透過半反射層での反射における位相シフトをφＵ、ピーク波長をλ、ｍ１を整数とするとき、いずれの色の画素についても、下記（２）式
Ｄ＝{（２πｍ１＋φＬ＋φＵ）／４π}λ・・・（２）
において、ｍ１≧１を満たすようにしてもよい。
【００１３】
本発明によれば、前記反射層と光透過半反射層との間に形成された複数の発光部と、前記複数の発光部の間に形成された少なくとも一つの電荷分離層と、対向電極とを備えた構造を有していると共に、上記（２）式においてはｍ１≧１を満たすので、発光スペクトルの幅が広い特性を示し、光エネルギーの増大により、光取り出し効率を高くすることができる。その結果、消費電力を低減させることができる。
【００１４】
本発明に係る発光装置として、前記電荷分離層よりも前記反射層に近い位置に設けられた前記発光部で発光する光を取り出す画素については、前記画素電極を兼ねている前記反射層と、前記反射層に近い位置に設けられた前記発光部との間の光学的距離をＬ、前記反射層の界面における位相シフトをφ、ピーク波長をλとするとき、下記（３）式、
２Ｌ＝（φ／２π）λ・・・（３）
を満たすようにしてもよい。
【００１５】
本発明によれば、前記反射層と光透過半反射層との間に形成された複数の発光部と、前記複数の発光部の間に形成された少なくとも一つの電荷分離層と、対向電極とを備えた構造を有していると共に、上記（３）式を満たしているので、反射層と発光部の位置関係が、光取り出し効率が高くなる位置関係にあり、光取り出し効率が高くなる。その結果、消費電力を低減させることができる。
【００１６】
本発明に係る発光装置として、前前記電荷分離層よりも前記反射層に近い位置に設けられた前記発光部で発光する光を取り出す画素については、前記画素電極を兼ねている前記反射層と、前記反射層に近い位置に設けられた前記発光部との間に金属酸化物層が形成してもよい。本発明によれば、前記反射層と前記反射層に近い位置に設けられた発光部との間に金属酸化物層を形成しているので、前記反射層に画素電極としての機能を持たせることが可能となる。
【００１７】
本発明に係る発光装置として、前記反射層を、Ａｌ、Ａｇ、または、これらを主成分とする合金で形成するようにしてもよい。本発明によれば、反射層における反射率が高く、高い光取り出し効率が得られる。
【００１８】
本発明に係る発光装置として、前記対向電極から光が射出する側にカラーフィルターを設けることもできる。本発明に係る発光装置においては、前記電極の上層にカラーフィルターを設けた簡単な構造を実現にしつつ、光の取り出し効率を改善でき、消費電力を低減させることができる。
【００１９】
本発明に係る電子機器は、前記発光装置を備えていることを特徴とする。本発明に係る電子機器においては、前記発光装置を備えているので、消費電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る発光装置の概要を示す模式的な断面図である。
【図２】図１における正孔輸送層、第１発光層、電子輸送層、電荷発生層、電荷分離層、赤色用有機ＥＬ素子、緑色用有機ＥＬ素子、第２発光層、およびホールブロックに用いられた材料を示す図である。
【図３】反射層と対向電極との間の光学的距離をＤ、反射層での反射における位相シフトをφＬ、対向電極での反射における位相シフトをφＵ、定在波のピーク波長をλ、整数をｍとすると、光学構造をＤ＝{(２πｍ１＋φＬ＋φＵ)／４π}λで表したとき、各色のピーク波長に対する、整数ｍ１と、反射層から対向電極までの膜厚との関係を示す図である。
【図４】発光位置と光取り出し効率の関係を算出するためのシミュレーションモデルを示す図である。
【図５】反射層と対向電極の層間距離が２２０ｎｍの場合の、波長と、反射層から発光層までの距離と、光取り出し効率との関係を示す図である。
【図６】反射層と対向電極との間の光学的距離をＤ、反射層での反射における位相シフトをφＬ、対向電極での反射における位相シフトをφＵ、定在波のピーク波長をλ、整数をｍとすると、光学構造をＤ＝{(２πｍ１＋φＬ＋φＵ)／４π}λで表したとき、ピーク波長を４９０ｎｍとした時に、整数ｍ１の値と光取り出し効率との関係を示す図である。
【図７】本実施形態のパネルシミュレーションに用いたカラーフィルターの透過率を示す図である。
【図８】本発明の実施例１および実施例２の各層の材料と膜厚を示した図である。
【図９】比較例１と比較例２の各層の材料と膜厚を示した図である。
【図１０】比較例１、比較例２、実施例１および実施例２のカラーフィルターと各素子構造を示した図である。
【図１１】比較例１、比較例２、実施例１および実施例２の消費電力を示した図である。
【図１２】比較例１、比較例２、実施例１および実施例２のＮＴＳＣ面積比を示した図である。
【図１３】比較例と実施例の赤色領域と青色領域の光取り出し効率を示す図である。
【図１４】比較例と実施例の緑色領域の光取り出し効率を示す図である。
【図１５】図１の実施形態に係る発光装置を表示装置として採用したモバイル型のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。
【図１６】図１の実施形態に係る発光装置を表示装置として採用した携帯電話機の構成を示す斜視図である。
【図１７】図１の実施形態に係る発光装置を表示装置として採用した携帯情報端末の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る様々な実施の形態を説明する。図面においては、各部の寸法の比率は実際のものとは適宜に異ならせてある。
＜Ａ：発光装置の構造＞
図１は、本発明の一実施形態に係る発光装置Ｅ１の概要を示す模式的な断面図である。発光装置Ｅ１は、複数の赤色発光素子Ｕ１、緑色発光素子Ｕ２および青色発光素子Ｕ３が第１基板の面上に配列された構成であるが、図１においては、説明の便宜上、各色の発光素子が一つずつ例示されている。
本実施形態の発光装置Ｅ１は、トップエミッション型であり、赤色発光素子Ｕ１、緑色発光素子Ｕ２および青色発光素子Ｕ３にて発生した光は第１基板とは反対側、つまり、図１の下から上に向かって進行する。図１には図示を省略するが、第１基板は、ガラスなどの光透過性を有する板材のほか、セラミックスや金属のシートなど不透明な板材を採用することができる。
また、第１基板には、赤色発光素子Ｕ１、緑色発光素子Ｕ２および青色発光素子Ｕ３に給電して発光させるための配線が配置されているが、配線の図示は省略する。また、第１基板には、赤色発光素子Ｕ１、緑色発光素子Ｕ２および青色発光素子Ｕ３に給電するための回路が配置されているが、回路の図示は省略する。
【００２２】
赤色発光素子Ｕ１、緑色発光素子Ｕ２および青色発光素子Ｕ３は、第１基板の上に形成された反射層１１または反射層兼画素電極１０と、画素電極１４（陽極）と、光取り出し側半透明反射層としての対向電極３０（陰極）と、第１発光層１６および第２発光層２３とを備える。以下、詳細に説明する。
【００２３】
赤色発光素子Ｕ１および緑色発光素子Ｕ２においては、第１基板上に、図１に示すように、反射層１１が形成される。反射層１１は、光反射性を有する材料によって形成される。この種の材料としては、例えばＡｌ（アルミニウム）、Ａｇ（銀）などの単体金属、またはＡｌ、Ａｇを主成分とする合金などが好適に採用される。本実施形態では、赤色発光素子Ｕ１および緑色発光素子Ｕ２の反射層１１はＡｌで形成される。
【００２４】
一方、青色発光素子Ｕ３においては、第１基板上に、図１に示すように、反射層兼画素電極１０が形成される。反射層兼画素電極１０は、反射層として機能すると共に、画素電極（陽極）として機能する。反射層兼画素電極１０には、ＭｏＯｘ（酸化モリブデン）とＡｌ（アルミニウム）を積層した材料、または、ａ−ＩＴＯ（アモルファスＩＴＯ）とＡｇ（銀）を積層した材料が用いられる。本実施形態では、反射層兼画素電極１０がＡｌ形成され、後述するように、この反射層兼画素電極１０上に、ＭｏＯｘで形成された正孔注入層１４が積層される。
【００２５】
赤色発光素子Ｕ１および緑色発光素子Ｕ２の反射層１１には、透明層１２が形成され、この透明層１２上には画素電極（陽極）１３が形成される。上述したように、青色発光素子Ｕ３においては、反射層兼画素電極１０が画素電極（陽極）としての機能を有しているため、青色発光素子Ｕ３には透明層１２と画素電極（陽極）１３は形成されない。
赤色発光素子Ｕ１および緑色発光素子Ｕ２の透明層１２は、ＳｉＯ２またはＳｉＮで形成され、本実施形態では、透明層１２は、ＳｉＮで形成されている。
赤色発光素子Ｕ１および緑色発光素子Ｕ２の透明層１２上には、画素電極（陽極）１３が形成される。本実施形態では、赤色発光素子Ｕ１および緑色発光素子Ｕ２の画素電極１３はＩＴＯの透明導電膜から形成される。
また、本実施形態では、赤色発光素子Ｕ１および緑色発光素子Ｕ２の反射層１１と対向電極３０との距離は画素電極１３の膜厚で調節している。本実施形態においては、赤色発光素子Ｕ１の画素電極１３の膜厚の方が、緑色発光素子Ｕ２の画素電極１３の膜厚よりも厚くなるように設定されている。詳しくは後述する。
【００２６】
赤色発光素子Ｕ１および緑色発光素子Ｕ２の画素電極１３上、および、青色発光素子Ｕ３の反射層兼画素電極１０上には、正孔注入層１４が形成される。本実施形態では、正孔注入層１４はＭｏＯｘ（酸化モリブデン）で形成されている。
特に、青色発光素子Ｕ３の反射層兼画素電極１０を、反射層として機能させると共に、画素電極として機能させるために、このＭｏＯｘ（酸化モリブデン）で形成された正孔注入層１４を反射層兼画素電極１０上に積層することが好ましい。
【００２７】
なお、正孔注入層１４から上の層構造および各層に用いられる材料は、赤色発光素子Ｕ１、緑色発光素子Ｕ２および青色発光素子Ｕ３において共通である。
【００２８】
正孔注入層１４には、正孔輸送層（ＨＴＬ：Hole transport layer）１５が形成される。正孔輸送層１５には、図２に示すようにα−ＮＰＤ（（Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル）ベンジジン）が用いられる。なお、図２においては正孔輸送層１５を「ＨＴＬ１」と示している。
【００２９】
正孔輸送層１５上には、第１発光層１６が形成される。第１発光層１６は、蛍光Ｂユニットで形成される。蛍光Ｂユニットは、正孔と電子が結合して発光する有機ＥＬ物質から形成されている。本実施形態では、有機ＥＬ物質は低分子材料であって、青色のホスト材料（Ｂ−Ｈｏｓｔ）には、図２に示すように、１０，１０’−ジ（ビフェニル−２−イル）−９,９’−ビアントラセンが用いられる。また、青色のドーパント材料（Ｂ−Ｄｏｐａｎｔ）には、図２に示すように、４,４’−ビス［２−｛４−（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）フェニル｝ビニル］ビフェニルが用いられる。
【００３０】
第１発光層１６上には、電荷分離層（ＣＧＬ：Carrier Generation Layer）２０が形成される。電荷分離層２０は、電子輸送層（ＥＴＬ：Electron Transport Layer）１７、電荷発生層１８、および、正孔輸送層（ＨＴＬ：Hole transport layer）１９が形成される。
電子輸送層１７には、図２に示すように、Ａｌｑ３（トリス（８−キノリノラト）アルミニウム）が用いられる。図２においては、電子輸送層１７を「ＥＴＬ１」と示している。
電荷発生層１８には、図２に示すようにＬＧ１０１（ヘキサアザトリフェニレンヘキサカルポニトリル）が用いられる。
正孔輸送層１９には、図２に示すようにα−ＮＰＤ（（Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル）ベンジジン）が用いられる。図２においては、正孔輸送層１９を「ＨＴＬ２」と示している。
【００３１】
電荷分離層２０上には、第２発光層２３が形成される。本実施形態では、第２発光層として、リン光ＲＧユニットが用いられる。リン光ＲＧユニット２３は、正孔と電子が結合して発光する有機ＥＬ物質から形成されている。本実施形態では、有機ＥＬ物質は低分子材料であって、赤色用の有機ＥＬ素子２１と、緑色用の有機ＥＬ素子２２とから成る。赤色用の有機ＥＬ素子２１は、図２に示すように、赤色ホスト材料（ＴＣＴＡ：１，４，７−トリアザシクロノナン−Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリアセテート）と、赤色ドーパント（Ｉｒ（ＭＤＱ）２（ａｃａｃ）：ビス（２−メチル−ジベンゾ［ｆ．ｈ］キノキサリン）（アセチルアセトネート）イリジウム（III））から成る。
また、緑色用の有機ＥＬ素子２２は、図２に示すように、緑色ホスト材料（ＴＰＢｉ：１,３，５−トリス（Ｎ−フェニルベンズイミダゾール−２−イル）ベンゼン）と、緑色ドーパント材料（Ｉｒ（ｐｐｙ）３：トリス（２−フェニルピリジナート）イリジウム（III））から成る。
【００３２】
第２発光層２３上には、ホールブロック層（ＨＢＬ：lHole Block Layer）２４が形成される。ホールブロック層２４には、ＴＰＢｉ（１,３，５−トリス（Ｎ−フェニルベンズイミダゾール−２−イル）ベンゼン）が用いられる。
【００３３】
ホールブロック層２４上には、電子輸送層２５が形成される。電子輸送層２５には、図２に示すように、Ａｌｑ３（トリス（８−キノリノラト）アルミニウム）が用いられる。図２には、電子輸送層２５は「ＥＴＬ２」として示している。
【００３４】
電子輸送層２５上には、光取り出し側半透明反射層としての対向電極（陰極）３０が形成される。本実施形態では、対向電極３０は、ＭｇＡｇ（マグネシウム銀合金）で形成される。
【００３５】
対向電極３０上には、封止層３１が形成される。封止層３１には、透明の樹脂材料、例えば、ＳｉＯ２またはＳｉＮが用いられる。本実施形態では、封止層３１はＳｉＮで形成される。また、封止層３１上には、第２基板が配置される。図１には第２基板の図示を省略するが、第２基板は、ガラスなどの光透過性を有する材料で形成される。第２基板のうち第１基板との対向面には、図示しないカラーフィルターおよび遮光膜が形成される。遮光膜は、各発光素子Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３に対向して開口が形成された遮光体の膜体である。開口内にはカラーフィルターが形成される。カラーフィルターおよび遮光膜が形成された第２基板は、封止層３１を介して第１基板と貼り合わされる。
【００３６】
本実施形態では、赤色発光素子Ｕ１に対応する開口内には赤色光を選択的に透過させる赤色用カラーフィルターが形成され、青色発光素子Ｕ２に対応する開口内には青色光を選択的に透過させる青色用カラーフィルターが形成され、緑色発光素子Ｕ３に対応する開口内には緑色光を選択的に透過させる緑色用カラーフィルターが形成される。以上が本実施形態の発光装置の構造である。
【００３７】
＜Ｂ：光学構造＞
次に、本実施形態の発光装置Ｅ１における光学構造について説明する。本実施形態における発光装置Ｅ１は、赤色発光素子Ｕ１および緑色発光素子Ｕ２の反射層１１、および、青色発光素子Ｕ３の反射層兼画素電極１０から、光取り出し側半透明反射層としての対向電極３０までの光学的距離を所定値に設定することにより、反射層１１および反射層兼画素電極１０から対向電極３０に定在波を発生させる共振構造を採用している。
【００３８】
具体的には、反射層１１および反射層兼画素電極１０と対向電極３０との間の光学的距離をＤ、反射層１１および反射層兼画素電極１０での反射における位相シフトをφＬ、対向電極３０での反射における位相シフトをφＵ、定在波のピーク波長をλ、整数をｍ1とすると、下記の式を満たす構造となっている。
Ｄ＝{(２πｍ1＋φＬ＋φＵ)／４π}λ・・・（４）
【００３９】
上記（４）式で、Ａｌの反射層１１および反射層兼画素電極１０とＭｇＡｇの対向電極３０の間の層の屈折率ｎを１．８として、反射層１１および反射層兼画素電極１０から対向電極３０間の光学的距離Ｄと、整数ｍ1、および、赤色、緑色、青色の各色を想定してピーク波長をプロットした図が図３である。
【００４０】
図３に楕円で囲った領域に示すように、上記（４）式でｍ1＝２の場合の赤色のピーク波長と、上記（３）式でｍ1＝３の場合の青色のピーク波長は、同じＡｌ〜ＭｇＡｇ間距離でピークが得られることがわかる。
【００４１】
また、反射層１１および反射層兼画素電極１０と対向電極３０との間には、前記（４）式で用いた整数ｍ1に１を加えた数分の箇所で光取り出し効率が高くなる箇所が存在する。これは、反射界面から発光位置までにおける干渉効果から算出可能であり、下記式（５）で特徴付けられる。
Ｌ＝｛（２πｍ2＋φ）／４π｝λ・・・（５）
ここで、Ｌは反射層から発光層までの光学的距離（但し、Ｄ＞Ｌ）、φは反射層界面における位相シフト、λはピーク波長、ｍ2は整数である。
【００４２】
参考に、図４に示すようなシミュレーションモデルを用いて、発光位置と光取り出し効率との関係を計算した結果について説明する。図４に示すように、このシミュレーションモデルでは、反射層（Ａｌ）から対向電極（ＭｇＡｇ）までの層間間隔を２２０ｎｍとし、反射層（Ａｌ）から発光層までの中間層の屈折率を１．８、また、発光層から対向電極（ＭｇＡｇ）までの中間層の屈折率を１．８とし、反射層（Ａｌ）から発光層までの層間間隔を変数xとして光取り出し効率を計算した。
【００４３】
図４のシミュレーションモデルに基づく、光取り出し効率の計算結果を図５に示す。図５に示すように、光取り出し効率が１．６〜１．８となる箇所、つまり、光取り出し効率が最も高い箇所は、２箇所存在することがわかる。つまり、上記式（５）を満足する発光位置は２箇所であることがわかる。
【００４４】
反射層（Ａｌ）から対向電極（ＭｇＡｇ）までの層間間隔が２２０ｎｍの時にピーク波長が得られるのは、図３におけるｍ1＝１の時の青色のピーク波長（４６０ｎｍ）の場合に相当する。
【００４５】
Ｎ＝１．８、Ａｌの＝４６０ｎｍにおける光学定数をｎ２＝０．５、消衰係数をｋ２＝４．５とすると、位相シフトは以下の式で与えられる。
φ＝ｔａｎ−１{２Ｎｋ２／（Ｎ２−ｎ２２−ｋ２２）}
これに光学定数を代入すると、φ≒２．４［ｒａｄ］となる。これを（５）式に代入すると、Ｌが式（６）として与えられる。
Ｌ＝｛（２πｍ2＋２．４）／４π｝*４６０
＝｛（ｍ2／２）＋０．１９｝*４６０・・・（６）
上記（６）式においてｍ2＝０とすると、
Ｌ  ＝０．１９*４６０＝８７．９ｎｍ
反射界面から発光点までの距離をｄとすると、ｄ＝Ｌ／Ｎであるため、
ｄ＝８７．９／１．８≒４８．８ｎｍ
となって、図５に示す結果と一致していることがわかる。
【００４６】
そこで、本実施形態では、タンデム構造の発光装置Ｅ１において、青色発光素子Ｕ３の反射層兼画素電極（陰極）１０に近い側の第１発光層１６に蛍光Ｂユニットを配置し、上記（４）式においてｍ1＝１の場合の光学構造となるように、光学的距離Ｄ等のパラメータを設定した。また、青色発光素子Ｕ３において、反射層と第１発光層１６との層間距離を上述のように４０ｎｍ程度とするために、反射層と画素電極（陰極）とを兼用可能な反射層兼画素電極１０を用い、この反射層兼画素電極１０をＡｌにより形成した。
【００４７】
次に、タンデム構造の発光装置において、光取り出し効率を高くすることができる発光層の位置について説明する。タンデム構造の発光装置は、２つの発光層の間に電荷発生層を配置した構造を有しており、共振構造を用いる場合には、各色の画素別に、発光層を光取り出し効率の高い位置に配置することにより、消費電力を低減することができる。
フルカラーディスプレイを実現する場合には、発光層を各色の画素において同一の層厚となるように成膜し、光路長については、基板上に形成される透明層や透明導電層の層厚を調整することにより、所望のピーク波長の光を高い光取り出し効率で発光させる。
この場合、基板側の反射層に用いられる材料としては、可視光領域全てで高い反射率を有するＡｌやＡｇが用いられることが多い。
【００４８】
反射層としてＡｌを用いた場合には、画素電極に用いるＩＴＯとＡｌの反射層を直接接触させると電蝕を起こすため、Ａｌの反射層とＩＴＯとの間に透明層を挿入する必要が生じる。従って、透明層の層厚の分だけ、反射層から発光層までの距離が長くなってしまう。例えば、上記（４）式でｍ1＝１の場合の光学構造によって青色のピーク波長を取り出そうとする場合には、反射層から発光層までの距離を上述したように４０ｎｍ程度の短い層間距離に設定する必要があるが、反射層にＡｌを用い、画素電極としてＩＴＯを用いた場合には、そのような設定は困難となる。
【００４９】
また、反射層としてＡｇを用いることも考えられるが、Ａｇはエッチングが難しい材料であり、Ａｇ上にＩＴＯなどの透明導電膜を形成することが困難である。また、発光層を各色の画素において同一の層厚となるように成膜する場合には、基板上に形成される透明層や透明導電層の層厚を調整することにより光路長を調整す必要があるが、Ａｇ上に透明層や透明導電膜を形成して層間距離を調整することが困難である。
【００５０】
従来のタンデム構造の発光装置では、このような理由から、上記（４）式でｍ1＝２以上となるような、各層の層厚が厚く、反射層から半透過反射層間の光学的距離が長くなるような光学構造を採用することが多かった。
【００５１】
しかしながら、上記（４）式におけるｍ1の値が大きい共振構造の場合には、ｍ1の値が小さい共振構造と比較して、光取り出し効率が低下する。ここで、上記（４）式におけるｍ1の値と、光取り出し効率との関係を図６に示す。図６に示すように、ｍ1の値が変化してもピーク高さは変わらない。しかし、ｍ1の値が大きくなると光取り出し効率が急峻になり、面積的には小さくなる。従って、光エネルギーとしては弱くなり、光取り出し効率が低下することがわかる。
【００５２】
そこで、本実施形態では、いずれの色の画素においても、上記（４）式におけるｍ1の値が１となる光学構造を有するように構成した。まず、青色発光素子Ｕ３においては、上述したように、反射層と画素電極とを兼用した反射層兼画素電極１０をＡｌで形成し、反射層兼画素電極１０から第１発光層１６までの層間距離を４０ｎｍ程度に設定した。
また、赤色発光素子Ｕ１と緑色発光素子Ｕ２においては、反射層１１としてＡｌを用い、透明層１２とＩＴＯの画素電極１３を形成し、ＩＴＯの画素電極１３の層厚を調整することにより、赤色発光素子Ｕ１と緑色発光素子Ｕ２のそれぞれにおいて、上記（４）式におけるｍ1の値が１となる光学構造でそれぞれ最適な光路長が得られるように構成した。
【００５３】
＜Ｃ：パネルシミュレーション＞
次に、本実施形態の発光装置と、比較例の装置とを用いて行ったパネルシミュレーションについて説明する。
このシミュレーションにおいては、図１に示した発光装置Ｅ１と同様の構成の実施例１および実施例２と、比較のために用意した比較例１および比較例２を用いた。比較例は、図１に示した発光装置Ｅ１とほぼ同様の構成ではあるが、各色の画素が上記（４）式においてｍ1＝２または３となる光学構造を有している。
【００５４】
また、このシミュレーションにおいては、図７に示すように、薄いカラーフィルターであるＣＦ１と、厚いカラーフィルターであるＣＦ２の２種類のカラーフィルターを用いた。薄いカラーフィルターであるＣＦ１は、図７に示すように、赤色のカラーフィルターＣＦ１−Ｒとして、６００ｎｍ以上の光に対する透過率が９５％のカラーフィルターを用いた。緑色のカラーフィルターＣＦ１−Ｇとしては、５２０〜５６０ｎｍの光に対する透過率が８５〜９０％のカラーフィルターを用いた。青色のカラーフィルターＣＦ１−Ｂとしては、４３０〜４７０ｎｍの光に対する透過率が８０〜８５％のカラーフィルターを用いた。
厚いカラーフィルターＣＦ２は、赤色のカラーフィルターＣＦ２−Ｒとして、６００ｎｍ以上の光に対する透過率が９０％のカラーフィルターを用いた。緑色のカラーフィルターＣＦ２−Ｇとしては、５２０〜５６０ｎｍの光に対する透過率が６５〜７０％のカラーフィルターを用いた。青色のカラーフィルターＣＦ２−Ｂとしては、４３０〜４７０ｎｍの光に対する透過率が６０〜６５％のカラーフィルターを用いた。
【００５５】
＜Ｃ−１：実施例１の構造＞
実施例１の発光装置は、図１に示した発光装置Ｅ１とほぼ同じ構造で、赤色発光素子Ｕ１と緑色発光素子Ｕ２において、正孔注入層１４が設けられていないところが図１に示した発光装置Ｅ１と異なる。各層の膜厚は図８に示した。赤色発光素子Ｕ１と緑色発光素子Ｕ２の反射層１１にはＡｌを用い、膜厚は１００ｎｍとした。赤色発光素子Ｕ１と緑色発光素子Ｕ２は、共に反射層１１上に透明層１２と画素電極１４を有しており、透明層１２はＳｉＮで形成し、画素電極１４はＩＴＯで形成した。透明層１２の層厚は、赤色発光素子Ｕ１と緑色発光素子Ｕ２ともに２５ｎｍであり、赤色発光素子Ｕ１の画素電極１４は２０ｎｍに、緑色発光素子Ｕ２の画素電極１４は７０ｎｍに設定されている。
青色発光素子Ｕ３については、反射層兼画素電極１０をＡｌで形成し、膜厚は１００ｎｍとした。反射層兼画素電極１０上には、正孔注入層１４をＭｏＯ３で形成し、膜厚は２ｎｍとした。反射層兼画素電極１０から第１発光層１６までの層間距離は４２ｎｍにせっていした。
カラーフィルターには、厚いカラーフィルターＣＦ２−Ｒ、ＣＦ２−Ｇ、ＣＦ２−Ｂを用いた。
＜Ｃ−２：実施例２の構造＞
実施例２の発光装置は、各層の厚さは実施例１の発光装置と同じであり、カラーフィルターとして薄いカラーフィルターＣＦ１−Ｒ、ＣＦ１−Ｇ、ＣＦ１−Ｂを用いたところが実施例１と異なっている。
＜Ｃ−３：比較例１の構造＞
比較例１の発光装置は、実施例１の発光装置とほぼ同じ構造であるが、全ての画素に画素電極としてのＩＴＯと、透明層とを備えているところが実施例１および実施例２と異なっている。また、比較例１の発光装置は、赤色発光素子と緑色発光素子が上記（４）式におけるｍ１の値が２の場合の光学構造を有し、青色発光素子が上記（４）式におけるｍ１の値が３の場合の光学構造を有しているところが実施例１および実施例２と異なっている。
各層の構成と膜厚を図９に示す。図９に示すように、赤色発光素子と青色発光素子の反射層はＡｌで形成し、層厚を１５０ｎｍとした。緑色発光素子については反射層をＡｌで形成して、層厚を１００ｎｍとした。透明層については、いずれの発光素子においても５０ｎｍとした。
ＩＴＯの画素電極は、赤色発光素子と青色発光素子については２００ｎｍとし、緑色発光素子について１４０ｎｍとした。
カラーフィルターには、厚いカラーフィルターＣＦ２−Ｒ、ＣＦ２−Ｇ、ＣＦ２−Ｂを用いた。
＜Ｃ−４：比較例２の構造＞
比較例２の発光装置は、各層の厚さは比較例１の発光装置と同じであり、カラーフィルターとして薄いカラーフィルターＣＦ１−Ｒ、ＣＦ１−Ｇ、ＣＦ１−Ｂを用いたところが比較例１と異なっている。
各例のカラーフィルターおよび各素子構造を図１０に示す。
【００５６】
＜Ｃ−５：パネルシミュレーションの結果＞
図１１に示すように、比較例１の消費電力を１．００として規格化すると、実施例１の消費電力は０．７１であり、消費電力を３割程度低減することができた。また、比較例２の消費電力が０．６１であるのに対して、実施例２の消費電力は０．４５であり、消費電力を２割程度低減することができた。
【００５７】
また、図１２に示すように、色域（ＮＴＳＣ面積比）は、比較例１が１０３．９％であるのに対して、実施例１が１０１．９％であった。また、比較例２が９２．５１％であるのに対して、実施例２が９２．７％であった。このように、厚いカラーフィルターを用いた実施例１は、同じカラーフィルターを用いた比較例１に比べて、色域が若干低下するものの、ほぼ同程度であった。また、薄いカラーフィルターを用いた実施例２は、同じカラーフィルターを用いた比較例２とほぼ同程度であった。
このように、色域については、実施例１および実施例２ともに、比較例とほぼ同程度であった。
【００５８】
さらに、図１３および図１４に光取り出し効率を示す。図１３に示すように、青色発光素子については、比較例と実施例のピーク高さがほぼ同じであるが、実施例の方が発光スペクトルがブロードであることがわかる。従って、面積としては大きくなり、光エネルギーは実施例の方が大きく、光取り出し効率が高いことがわかる。
【００５９】
また、図１３に示すように、赤色発光素子については、比較例と実施例のピーク高さがほほ同じであるが、実施例の方が発光スペクトルがブロードであることがわかる。従って、面積としては大きくなり、光エネルギーは実施例の方が大きく、光取り出し効率が高いことがわかる。
【００６０】
また、図１４に示すように、緑色発光素子については、比較例と実施例は、ピーク高さ、光取り出し効率ともにほぼ同じであった。
【００６１】
以上のように、本実施形態においては、タンデム構造の白色発光素子を用いたトップエミッション方式の発光装置において、いずれの色の画素についても前記（４）式においてｍの値が１となる共振構造を有するように構成したので、タンデム構造を採用して製造プロセスを簡略化しつつ、光取り出し効率を高めることができた。
【００６２】
＜Ｄ：応用例＞
次に、本発明に係る発光装置を利用した電子機器について説明する。図１５は、上述の実施形態に係る発光装置Ｅ１を表示装置として採用したモバイル型のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。パーソナルコンピュータ２０００は、表示装置としての発光装置Ｅ１と本体部２０１０とを備える。本体部２０１０には、電源スイッチ２００１およびキーボード２００２が設けられている。この発光装置Ｅ１は有機ＥＬ素子を使用しているので、視野角が広く見易い画面を表示できる。
【００６３】
図１６に、上述の実施形態に係る発光装置Ｅ１を適用した携帯電話機の構成を示す。携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１およびスクロールボタン３００２、ならびに表示装置としての発光装置Ｅ１を備える。スクロールボタン３００２を操作することによって、発光装置Ｅ１に表示される画面がスクロールされる。
【００６４】
図１７に、上述の実施形態に係る発光装置Ｅ１を適用した携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistant）の構成を示す。情報携帯端末４０００は、複数の操作ボタン４００１および電源スイッチ４００２、ならびに表示装置としての発光装置Ｅ１を備える。電源スイッチ４００２を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が発光装置Ｅ１に表示される。
【００６５】
なお、本発明に係る発光装置が適用される電子機器としては、図１５から図１７に示したもののほか、デジタルスチルカメラ、テレビ、ビデオカメラ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電子ペーパー、電卓、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、プリンター、スキャナー、複写機、ビデオプレーヤ、タッチパネルを備えた機器等などが挙げられる。
【００６６】
なお、上述した実施形態においては、前記（４）式において、いずれの色の画素も、整数ｍ１が１となる場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものでなく、整数ｍ１が２以上となる場合にも適用可能である。
【００６７】
さらに、上述した実施形態においては、反射層および反射層兼画素電極の例として、Ａｌを用いた例について説明したが、本発明はこれに限定されるものでなく、Ａｇの単体金属、あるいは、Ａｌ、Ａｇのうち少なくとも一つを主成分とする合金でもよい。
【００６８】
また、上述した実施形態においては、緑色発光素子と青色発光素子の反射層を同じ材料で形成し、赤色発光素子の反射層を異なる材料で形成する例について説明したが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。例えば、赤色発光素子と緑色発光素子の反射層を同じ材料で形成し、青色発光素子の反射層を異なる材料で形成するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１０……反射層兼画素電極、１１……反射層、１２……透明層、１３……画素電極、１４……正孔注入層、１５……正孔輸送層、１６……第１発光層、１７……電子輸送層、１８……電荷発生層、１９……正孔輸送層、２０……電荷分離層、２１…赤色用有機ＥＬ素子、２２…緑色用有機ＥＬ素子、２３…第２発光層、２４…ホールブロック層、２５…電子輸送層、３０…対向電極、３１……封止層、Ｅ１……発光装置、Ｕ１…赤色発光素子、Ｕ２…緑色発光素子、Ｕ３…青色発光素子
【図１】
2012256503.tif 000003
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2012256503.tif 000017
【図１６】
2012256503.tif 000018
【図１７】
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