(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、各色用の発光ドーパントに適したピーク波長を得ることにより、光取り出し効率と色純度の低下を防止し、膜厚の厚いカラーフィルターを用いることなく色純度を高める。【解決手段】赤色発光素子Ｕ１と青色発光素子Ｕ２において、反射層１１および反射層１２と対向電極３０との間の光学的距離を同一に設定し、赤色発光素子Ｕ１の反射層１１を、他の色の発光素子の反射層１２とは異なる材質で形成する。【選択図】図１
2012252933.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、
画素電極と、
光透過半反射層と、
前記反射層と前記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、
前記反射層と前記光透過半反射層との間の光学的距離は、少なくとも二つの画素について同一であり、
前記反射層と前記光透過半反射層との間の光学的距離が同一の二つの画素のうち、一つの画素の前記反射層は、もう一方の画素の反射層とは異なる材質で形成される、
ことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記複数の発光部は、前記画素電極と前記電荷分離層との間に形成された第一の発光部と、前記電荷分離層と前記対向電極との間に形成された第二の発光部とからなることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記反射層と前記光透過半反射層との間の光学的距離が同一の少なくとも二つの画素の反射層のうち、発光波長が長い画素の反射層のほうが反射率が高い材質で形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記対向電極と前記反射層との間には透明層が形成され、
前記反射層と前記光透過半反射層との間の光学的距離が同一の複数の画素において、前記反射層で反射される光の位相シフト量をφ、前記電荷分離層側に設けられ前記反射層と接する層の屈折率をｎ１、前記反射層の屈折率をｎ２、前記反射層の消衰係数をｋ２としたとき、
φ＝ｔａｎ−１{２ｎ１ｋ２／（ｎ１２−ｎ２２−ｋ２２）}
を満たし、
前記反射層と前記光透過半反射層との間の光学的距離が同一の複数の画素の反射層は、発光波長が長い画素ほど前記位相シフト量が小さい材質で形成されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一記載の発光装置。
【請求項５】
前記複数の画素は、緑色で発光する緑色画素と、青色で発光する青色画素と、赤色で発光する赤色画素とからなり、
前記緑色画素と前記青色画素との反射層、または、前記赤色画素と前記緑色画素との反射層が共通の金属材料で形成されることを特徴する請求項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】
前記複数の画素は、緑色で発光する緑色画素と、青色で発光する青色画素と、赤色で発光する赤色画素とからなり、
前記赤色画素または前記緑色画素の反射層は、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇまたはこれらを主成分とする金属材料から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５のいずれか一記載の発光装置。
【請求項７】
前記対向電極の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６のいずれか一記載の発光装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７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、２００〜３００ｎｍ程度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、特許文献１に記載の発光装置では、必ずしも青色用の発光ドーパント、赤色用の発光ドーパントの両者に適したピーク波長を得られるようには設計できない場合がある。その結果、光取り出し効率が低下し、色純度が低下するという問題があった。
【０００９】
また、特許文献１に記載の発光装置では、一つの発光素子で複数のピークが現れるため、濃いカラーフィルター、つまり、膜厚の厚いカラーフィルターを用いないと色純度を高くすることができないという問題があった。
【００１０】
このような事情を背景として、本発明は、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、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、各色用の発光ドーパントに適したピーク波長を得ることにより、光取り出し効率と色純度の低下を防止し、膜厚の厚いカラーフィルターを用いることなく色純度を高め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】
【００１１】
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、画素電極と、光透過半反射層と、  前記反射層と前記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、前記反射層と前記光透過半反射層との間の光学的距離は、少なくとも二つの画素について同一であり、前記反射層と前記光透過半反射層との間の光学的距離が同一の二つの画素のうち、一つの画素の前記反射層は、もう一方の画素の反射層とは異なる材質で形成されることを特徴とする。
【００１２】
本発明においては、前記反射層と光透過半反射層との間の光学的距離が、少なくとも二つの画素について同一に設定されているため、所定の共振構造とすることにより、二つの画素のそれぞれについてピーク波長が得られる。そして、これらの画素において、一つの画素の反射層は、もう一方の画素の反射層とは異なる材質で形成されているので、この一つの画素の発光強度が変化し、いずれかの画素の発光波長側にシフトする。その結果、各色用の発光部に適したピーク波長を得ることができ、光取り出し効率と色純度の低下を防止し、膜厚の厚いカラーフィルターを用いることなく色純度を高める。
【００１３】
本発明に係る発光装置として、前記複数の発光部は、前記画素電極と前記電荷分離層との間に形成された第一の発光部と、前記電荷分離層と前記対向電極との間に形成された第二の発光部とからなることが好ましい。本発明によれば、各画素に共通の構造を用いることができるので、製造プロセスが簡略化される。
【００１４】
本発明に係る発光装置として、前記反射層と前記光透過半反射層との間の光学的距離が同一の少なくとも二つの画素の反射層のうち、発光波長が長い画素の反射層のほうが反射率が高い材質で形成してもよい。本発明によれば、短波長側の領域の発光強度が低下すると共に、長波長側の発光強度が向上し、発光スペクトルが長波長側にシフトする。その結果、光取り出し効率が向上し、かつ、色純度が高くなる。
【００１５】
本発明に係る発光装置として、前記対向電極と前記反射層との間には透明層が形成され、前記反射層と前記光透過半反射層との間の光学的距離が同一の複数の画素において、前記反射層で反射される光の位相シフト量をφ、前記電荷分離層側に設けられ前記反射層と接する層の屈折率をｎ１、前記反射層の屈折率をｎ２、前記反射層の消衰係数をｋ２としたとき、φ＝ｔａｎ−１{２ｎ１ｋ２／（ｎ１２−ｎ２２−ｋ２２）}・・・（２）を満たし、前記反射層と前記光透過半反射層との間の光学的距離が同一の複数の画素の反射層は、発光波長が長い画素ほど前記位相シフト量が小さい材質で形成することが好ましい。
本発明によれば、短波長側の領域の発光強度が低下すると共に、長波長側の発光強度が向上し、発光スペクトルが長波長側にシフトする。その結果、光取り出し効率が向上し、かつ、色純度が高くなる。なお、「電荷分離層側に設けられ前記反射層と接する層」は対向電極と反射層との間に形成された透明層、あるいは対向電極であってもよい。
【００１６】
本発明に係る発光装置として、前記複数の画素は、緑色で発光する緑色画素と、青色で発光する青色画素と、赤色で発光する赤色画素とからなり、前記緑色画素と前記青色画素との反射層、または、前記赤色画素と前記緑色画素との反射層が共通の金属材料で形成することが好ましい。この発明によれば、緑色画素と青色画素の反射層、または、赤色画素と緑色画素の反射層を、共通の金属材料で形成するので、消費電力に影響与える発光色の光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。
【００１７】
本発明に係る発光装置として、前記複数の画素は、緑色で発光する緑色画素と、青色で発光する青色画素と、赤色で発光する赤色画素とからなり、前記赤色画素または前記緑色画素の反射層は、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇまたはこれらを主成分とする金属材料から形成することが好ましい。この発明によれば、全ての色の画素における反射層をＡｌで形成する場合に比べて、長波長側の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。
【００１８】
本発明に係る発光装置として、前記対向電極の光が射出する側にカラーフィルターを形成することが好ましい。この発明によれば、対向電極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、上述した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、上述した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、蛍光Ｂユニット、電子輸送層、ＬＧ１０１、電荷分離層、赤色用有機ＥＬ素子、緑色用有機ＥＬ素子、リン光ＲＧユニット、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＝{(２πｍ＋φＬ＋φＵ)／４π}λで表したとき、各色のピーク波長に対する、整数ｍ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】赤色発光素子と青色発光素子の反射層を双方ともにＡｌで形成し、対向電極を双方ともにＭｇＡｇで形成した上で、赤色発光素子では上記整数ｍ＝２の場合の光学構造を有し、青色発光素子では上記整数ｍ＝３の場合の光学構造を有するように構成した場合の発光スペクトルを示す図である。
【図５】Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇの各波長に対する位相シフトの変化を示す図である。
【図６】Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇの各波長に対する屈折率の変化を示す図である。
【図７】Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇの各波長に対する消衰係数の変化を示す図である。
【図８】Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇの各波長に対する反射率の変化を示す図である。
【図９】赤色発光素子の反射層をＣｕに変更した場合の発光スペクトルの変化を示す図である。
【図１０】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１１】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１２】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１３】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画素の反射層の材料を示した図である。
【図１４】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１５】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１６】比較例１、比較例２、実施例１および実施例２のＣＩＥ色度を示した図である。
【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１８】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１９】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、青色発光素子Ｕ２および緑色発光素子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、青色発光素子Ｕ２および緑色発光素子Ｕ３にて発生した光は第１基板１０とは反対側、つまり、図１の下から上に向かって進行する。第１基板１０には、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１０には、赤色発光素子Ｕ１、青色発光素子Ｕ２および緑色発光素子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、青色発光素子Ｕ２および緑色発光素子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、青色発光素子Ｕ２および緑色発光素子Ｕ３は、第１基板の上に形成された反射層１１または反射層１２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、ＯＬＥＤ層の蛍光Ｂユニット１６およびリン光ＲＧ２３とを備える。以下、詳細に説明する。
【００２３】
図１に示すように、第１基板上には反射層１１および反射層１２が形成される。反射層は、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）、Ａｕ（金）、Ｃｕ（銅）などの単体金属、またはＡｕ、Ｃｕまたは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の反射層１１はＣｕで形成され、青色発光素子Ｕ２および緑色発光素子Ｕ３の反射層１２はＡｌで形成される。このように、本実施形態においては、赤色発光素子Ｕ１の反射層１１が他の色の発光素子の反射層１２とは異なる金属材料で形成されている。詳しくは後述する。
【００２４】
反射層１１および反射層１２上には、透明層１３が形成される。透明層１３はＳｉＯ２またはＳｉＮで形成され、本実施形態では、赤色発光素子Ｕ１、緑色発光素子Ｕ２および青色発光素子Ｕ３の透明層１３は、ＳｉＮで形成されている。
【００２５】
透明層１３上には、画素電極（陽極）１４が形成される。本実施形態では、画素電極１４はＩＴＯの透明導電膜から形成される。また、本実施形態では、反射層１１および反射層１２と対向電極３０との距離は画素電極１４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と青色発光素子Ｕ２における画素電極１４の膜厚が同一で、緑色発光素子Ｕ３における画素電極１４の膜厚は、他の色の発光素子における画素電極１４の膜厚よりも薄く設定されている。詳しくは後述する。
【００２６】
画素電極１４上には、正孔輸送層（ＨＴＬ：Hole transport layer、他にも正孔輸送層があるので、正孔輸送層１５を正孔輸送層（ＨＴＬ１）１５と示す）１５が形成される。正孔輸送層（ＨＴＬ１）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。
【００２７】
正孔輸送層（ＨＴＬ１）１５上には、蛍光Ｂユニット１６が形成される。蛍光Ｂユニット１６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。
【００２８】
蛍光Ｂユニット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、他にも電子輸送層があるので、電子輸送層１７を電子輸送層（ＥＴＬ１）１７と示す）１７、ＬＧ１０１（ヘキサアザトリフェニレンヘキサカルポニトリル、図２参照。）１８が形成される。電子輸送層（ＥＴＬ１）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。正孔輸送層（ＨＴＬ：Hole transport layer、正孔輸送層１９を正孔輸送層（ＨＴＬ２）１９と示す）１９が形成される。
電子輸送層（ＥＴＬ１）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。正孔輸送層（ＨＴＬ２）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。
【００２９】
電荷分離層２０上には、リン光ＲＧユニット２３が形成される。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。
【００３０】
リン光ＲＧユニット２３上には、ホールブロック層（ＨＢＬ：Hole 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。
【００３１】
ホールブロック層２４上には、電子輸送層（ＥＴＬ２）２５が形成される。電子輸送層（ＥＴＬ２）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。
【００３２】
電子輸送層（ＥＴＬ２）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。
【００３３】
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３２が配置される。第２基板３２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３２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３２は、封止層３１を介して第１基板と貼り合わされる。
【００３４】
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。
【００３５】
＜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、反射層１１および反射層１２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１２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。
【００３６】
具体的には、反射層１１および反射層１２から対向電極３０間の光学的距離をＤ、反射層１１および反射層１２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ｍとすると、下記の式を満たす構造となっている。
Ｄ＝{(２πｍ＋φＬ＋φＵ)／４π}λ・・・（３）
【００３７】
上記（３）式で、Ａｌの反射層１２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１２から対向電極３０間の光学的距離Ｄと、整数ｍ、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。
【００３８】
図３に楕円で囲った領域に示すように、上記（３）式でｍ＝２の場合の赤色のピーク波長と、上記（３）式でｍ＝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。
【００３９】
従って、図１に示すようなタンデム構造の発光装置において、赤色発光素子Ｕ１と青色発光素子Ｕ２の反射層を双方ともにＡｌで形成し、対向電極３０を双方ともにＭｇＡｇで形成した上で、赤色発光素子Ｕ１では上記（３）式でｍ＝２の場合の光学構造を有し、青色発光素子Ｕ２では上記（３）式でｍ＝３の場合の光学構造を有するように構成した場合の発光スペクトルを図４に示す。図４に示すように、図１に示すようなタンデム構造の発光装置において、赤色発光素子Ｕ１と青色発光素子Ｕ２の反射層と対向電極を同じ材料で形成し、反射層から対向電極までの光学的距離を同じに設定した場合でも、青色領域と赤色領域の発光を取り出せることがわかる。
【００４０】
但し、この場合には、反射層から対向電極の距離を青色領域の発光ピークに合わせると、赤色発光ドーパントに対して適正なピーク波長よりも短波長側に寄ってしまうことがある。その結果、光取り出し効率が低下し、色純度が悪くなる場合がある。また、赤色発光素子、青色発光素子の色分離は、カラーフィルターのみで行うため、カットオフ特性の高いカラーフィルターが必要になる。
【００４１】
そこで、本実施形態では、赤色発光素子Ｕ１における反射層１１の材料を、青色発光素子Ｕ２における反射層１２とは異なる材料で形成した。具体的には、赤色発光素子Ｕ１における反射層１１は、青色領域の波長における反射率が低く、かつ、赤色領域の位相シフト量が小さい材料を用いた。このような材料を用いると、赤色発光素子Ｕ１において、ピーク波長を長波長側へシフトさせることができる。
【００４２】
位相シフトとピーク波長の関係は、以下のような式で表される。まず、上記（３）式を変形すると、
λ＝４Ｄπ／(２πｍ＋φＬ＋φＵ) ・・・（４）
となる。つまり、同一膜厚であっても、反射界面での位相シフトが小さい場合、定在波のピーク波長は長波長側へシフトすることがわかる。
【００４３】
位相シフトは、位相シフト量をφ[rad]、反射層と対向電極の間の層の屈折率をｎ１、反射膜の屈折率をｎ２、反射膜の消衰係数をｋ２とすると、下記の式で表すことができる。
φ＝ｔａｎ−１{２ｎ１ｋ２／（ｎ１２−ｎ２２−ｋ２２）} ・・・（５）
透明層などの反射層と対向電極の間の層の屈折率をｎ１を１．８として、代表的な金属材料であるＡｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇで位相シフト量を計算した結果を図５に示す。なお、各金属材料であるＡｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇの各波長に対する屈折率ｎの変化を図６に、また、消衰係数ｋの変化を図７に示す。
図５から明らかなように、金属材料としてＡｌを使用した場合に比べて、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇを使用した方が、位相シフト量が小さいことがわかる。
【００４４】
また、屈折率が１．８の媒質と各種金属反射膜の界面における反射率を図８に示す。光取り出し効率を上げるためには、反射率が高い方が良い。図８に示すように、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇは、赤色の領域（６００ｎｍ以上）の波長で高い反射率を有しているのがわかる。
【００４５】
このように、上述したような共振構造を有し、かつ、タンデム構造の発光素子の場合に、赤色発光素子Ｕ１において、ピーク波長を長波長側へシフトさせるには、赤色発光素子Ｕ１の反射層１１の金属材料として、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇが適している。
【００４６】
一例として、赤色発光素子Ｕ１の反射層１１をＣｕに変更した場合の発光スペクトルを図９に示す。図９に示すように、赤色発光素子Ｕ１の反射層１１をＣｕに変更した場合、青色領域（４５０〜４７０ｎｍの領域）の発光強度が低下していることがわかる。また、赤色領域（６００ｎｍ付近の領域）の発光スペクトル強度が向上し、かつ、長波長側にシフトしていることがわかる。従って、赤色発光素子Ｕ１の反射層１１をＣｕに変更した場合には、赤色発光素子Ｕ１にとって、光取り出し効率が向上し、かつ、色純度が高くなることがわかる。
【００４７】
そこで、本実施形態においては、赤色発光素子Ｕ１に用いる反射層１１には、位相シフトが小さいＣｕ、Ａｕ、または、Ａｇを採用することにより、４５０〜４７０ｎｍの青色領域の発光強度を低下させると共に、６００ｎｍ以上の長波長側である赤色領域の光の取出し効率を改善するように構成した。５２０〜５６０ｎｍの波長である緑色を発光する緑色発光素子Ｕ３、および、４５０〜４７０ｎｍの波長である青色を発光する青色発光素子Ｕ２に用いる反射層１２については、いずれもＡｌを採用した。
【００４８】
＜Ｃ：パネルシミュレーション＞
次に、赤色発光素子Ｕ１の反射層１１に、位相シフトが小さいＣｕを用いた際の消費電力の低減と色域の拡大を確認するために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、図１に示した発光装置Ｅ１とほぼ同様の構成を有し、いずれの色の発光素子にも反射層としてＡｌを採用した比較例１および比較例２とを比較した。
また、このシミュレーションにおいては、図１０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１０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。
【００４９】
＜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と同じ構造で、各層の厚さは図１１に示すように設定した。特に、赤色発光素子Ｕ１の反射層１１にはＣｕを用い、膜厚は１００ｎｍとした。また、青色発光素子Ｕ２および緑色発光素子Ｕ３の反射層１２にはＡｌを用い膜厚は１００ｎｍとした。赤色発光素子Ｕ１および青色発光素子Ｕ２の画素電極１４は、ＩＴＯで形成し、膜厚は１４０ｎｍとした。緑色発光素子Ｕ３の画素電極１４は、ＩＴＯで形成し、膜厚は７０ｎｍとした。カラーフィルターには、薄いカラーフィルターＣＦ１−Ｒ、ＣＦ１−Ｇ、ＣＦ１−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厚いカラーフィルターＣＦ２−Ｒ、ＣＦ２−Ｇ、ＣＦ２−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、全ての発光装置の反射層にＡｌを用いたところが実施例１の発光装置と異なっている。比較例１の各層の厚さは図１２に示すように設定した。カラーフィルターには、薄いカラーフィルターＣＦ１−Ｒ、ＣＦ１−Ｇ、ＣＦ１−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厚いカラーフィルターＣＦ２−Ｒ、ＣＦ２−Ｇ、ＣＦ２−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画素の材料を図１３に示す。
【００５０】
＜Ｃ−５：パネルシミュレーションの結果＞
図１４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、比較例２の消費電力は１．６２、実施例１の消費電力は１、実施例２の消費電力は１．５８であった。このように、消費電力については使用するカラーフィルターへの依存度が大きく、実施例の方が若干ではあるが消費電力が低減されていることがわかる。
【００５１】
また、図１５に示すように、色域（ＮＴＳＣ面積比）は、比較例１が９２、比較例２が１０４、実施例１が９９、実施例２が１０８であった。このように、色域については、赤色発光素子の色純度が高くなった影響で、比較例よりも実施例の方が色域が広くなっていることがわかる。
【００５２】
さらに、図１６に赤色発光素子のＣＩＥ色度を示す。図１６に示すように、実施例の方が比較例よりもＮＴＳＣ座標の頂点に近いことがわかる。
【００５３】
以上のように、前記（３）式においてｍの値が２以上となる共振構造を有し、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、赤色発光素子の反射層についてはＣｕを用い、他の色の発光素子の反射層についてはＡｌを用いたことにより、各色用の発光ドーパントに適したピーク波長を得ることができ、光取り出し効率を高め、膜厚の厚いカラーフィルターを用いることなく色純度を高めることができた。
【００５４】
＜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１７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。
【００５５】
図１８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。
【００５６】
図１９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。
【００５７】
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１７から図１９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。
【００５８】
なお、上述した実施形態においては、前記（３）式において、整数ｍが２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ｍが３以上となる場合にも適用可能である。
【００５９】
さらに、上述した実施形態においては、赤色発光素子の反射層として、Ｃｕ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、赤色発光素子の反射層として、ＡｕまたはＡｇ、あるいは、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇのうち少なくとも一つを主成分とする合金であればいい。
【００６０】
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】
【００６１】
１０……第１基板、１１……反射層、１２……反射層、１３……透明層、１４……画素電極、１５……正孔輸送層、１６……蛍光Ｂユニット、１７……電子輸送層、１８……ＬＧ１０１、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…リン光ＲＧユニット、２４…ホールブロック層、２５…電子輸送層、３０…対向電極、３１……封止層、３２……第２基板、Ｅ１……発光装置、Ｕ１…赤色発光素子、Ｕ２…青色発光素子、Ｕ３…緑色発光素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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