(57)【要約】【課題】色度再現範囲を拡大できるエレクトロルミネッセンス素子及びこれを用いた表示装置並びに照明装置を提供すること。【解決手段】金属電極（下部電極；対向電極）１８、第１絶縁層１６、並置された発光層（Ｒ、Ｇ、Ｂ）１４、第２絶縁層（多層干渉膜）１２によって構成された多層膜干渉フィルタ、上部透明電極１０（赤色光、緑色光、青色光それぞれを取り出す赤色光、緑色光、青色光用電極が並置され構成される。）が、この順に絶縁性基板２０に積層され、ＥＬ素子が形成されている。基板２０を介さずに上部透明電極から光が射出される。このＥＬ素子はマトリクス状に駆動回路と共に基板に形成され表示装置、照明装置が形成される。【選択図】図１
2009158140.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤色光を発光する赤色発光層と、
緑色光を発光する緑色発光層と、
青色光を発光する青色発光層と、
前記赤色発光層に対向して設けられ前記赤色光を射出させる赤色光用電極と、
前記緑色発光層に対向して設けられ前記緑色光を射出させる緑色光用電極と、
前記青色発光層に対向して設けられ前記青色光を射出させる青色光用電極と、
前記赤色光用電極、前記緑色光用電極及び前記青色光用電極に対向して、前記赤色発
光層、前記緑色発光層及び前記青色発光層を挟んで設けられた対向電極と、
前記赤色発光層、前記緑色発光層及び前記青色発光層に対向して共通に設けられ、異
なる屈折率をもつ層が交互に積層されてなる多層膜干渉フィルタと
を有し、前記赤色発光層、前記緑色発光層及び前記青色発光層が並置され、前記赤色光用電極、前記緑色光用電極及び前記青色光用電極が並置された、エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
白色光を発光する白色発光層と、
前記白色発光層に対向して設けられ赤色光を射出させる赤色光用電極と、
前記白色発光層に対向して設けられ緑色光を射出させる緑色光用電極と、
前記白色発光層に対向して設けられ青色光を射出させる青色光用電極と、
前記赤色光用電極、前記緑色光用電極及び前記青色光用電極に対向して、前記白色発
光層を挟んで設けられた対向電極と、
前記白色発光層に対向して設けられ、異なる屈折率をもつ層が交互に積層されてなる
多層膜干渉フィルタと
を有し、前記赤色光用電極、前記緑色光用電極及び前記青色光用電極が並置された、エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
前記多層膜干渉フィルタは、高屈折率層と低屈折率層から構成され、前記赤色光、前記緑色光、前記青色光の発光中心波長の何れかの波長λの４分の１の整数倍の光学膜厚をもった前記高屈折率層及び低屈折率層を含む、請求項１又は請求項２に記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
前記波長λが前記緑色光の発光中心波長λgであり、λg／４の整数倍の光学膜厚をもつ前記高屈折率層、前記低屈折率層をそれぞれ、Ｈ、Ｌで表わし、ｍをＨ、Ｌの対の層の繰返しを示す正の整数、ａ、ｂを正の数とする時、前記多層膜干渉フィルタが、（ＨＬ）mＨ（ａＬ）（ｂＨ）（ａＬ）Ｈ（ＬＨ）mによって表わされ、射出される前記赤色光、前記緑色光及び前記青色光の色度点がａ、ｂによって調整された、請求項３記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
前記多層膜干渉フィルタが、前記赤色光用電極、前記緑色光用電極及び前記青色光用電極と、前記赤色発光層、前記緑色発光層及び前記青色発光層との間に設けられた、請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】
前記多層膜干渉フィルタが、前記赤色光用電極、前記緑色光用電極及び前記青色光用電極と、前記白色発光層との間に設けられた、請求項２に記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項７】
前記赤色光の発光中心波長の２分の１の整数倍の光学膜厚を有し、前記赤色光用電極に対向し、前記赤色発光層と前記対向電極の間に配置された赤色光用絶縁層と、前記緑色光の発光中心波長の２分の１の整数倍の光学膜厚を有し、前記緑色光用電極に対向し、前記緑色発光層と前記対向電極の間に配置された緑色光用絶縁層と、前記青色光の発光中心波長の２分の１の整数倍の光学膜厚を有し、前記青色光用電極に対向し、前記青色発光層と前記対向電極の間に配置された青色光用絶縁層とを有し、前記赤色光用絶縁層、前記緑色光用絶縁層及び前記青色光用絶縁層が並置された、請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項８】
前記赤色光の発光中心波長の２分の１の整数倍の光学膜厚を有し、前記赤色光用電極に対向し、前記白色発光層と前記対向電極の間に配置された赤色光用絶縁層と、前記緑色光の発光中心波長の２分の１の整数倍の光学膜厚を有し、前記緑色光用電極に対向し、前記白色発光層と前記対向電極の間に配置された緑色光用絶縁層と、前記青色光の発光中心波長の２分の１の整数倍の光学膜厚を有し、前記青色光用電極に対向し、前記白色発光層と前記対向電極の間に配置された青色光用絶縁層とを有し、前記赤色光用絶縁層、前記緑色光用絶縁層及び前記青色光用絶縁層が並置された、請求項２に記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項９】
前記赤色発光層は前記赤色光の発光中心波長の２分の１の整数倍の光学膜厚を有し、前記緑色発光層は前記緑色光の発光中心波長の２分の１の整数倍の光学膜厚を有し、前記青色発光層は前記青色光の発光中心波長の２分の１の整数倍の光学膜厚を有する、請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１０】
前記赤色発光用電極は前記赤色光の発光中心波長の２分の１の整数倍の光学膜厚を有し、前記緑色発光用電極は前記緑色光の発光中心波長の２分の１の整数倍の光学膜厚を有し、前記青色発光用電極は前記青色光の発光中心波長の２分の１の整数倍の光学膜厚を有する、請求項１又は請求項２に記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１１】
前記対向電極は、前記赤色発光層、前記緑色発光層及び前記青色発光層を挟んで、前記赤色光用電極、前記緑色光用電極及び前記青色光用電極に対向してこれら電極に共通に設けられた共通電極である、請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１２】
前記対向電極は、前記白色発光層を挟んで、前記赤色光用電極、前記緑色光用電極及び前記青色光用電極に対向してこれら電極に共通に設けられた共通電極である、請求項２に記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１３】
前記赤色発光層、前記緑色発光層及び前記青色発光層の２つ蛍光体層の間が絶縁物で充填された、請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１４】
前記対向電極、並置された前記赤色発光層、前記緑色発光層及び前記青色発光層、前記多層膜干渉フィルタ、並置された前記赤色光用電極、前記緑色光用電極及び前記青色光用電極がこの順に基板に積層して素子が形成され、前記基板の前記素子が形成された側から光が射出された、請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１５】
前記対向電極、前記白色発光層、前記多層膜干渉フィルタ、並置された前記赤色光用電極、前記緑色光用電極及び前記青色光用電極がこの順に基板に積層して素子が形成され、前記基板の前記素子が形成された側から光が射出された、請求項２に記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１６】
前記多層膜干渉フィルタが、前記赤色発光層、前記緑色発光層及び前記青色発光層に対向して、前記対向電極を挟んで設けられた、請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１７】
前記多層膜干渉フィルタが、前記白色発光層に対向して、前記対向電極を挟んで設けられた、請求項２に記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１８】
並置された前記赤色光用電極、前記緑色光用電極及び前記青色光用電極、並置された前記赤色発光層、前記緑色発光層及び前記青色発光層、前記対向電極、前記多層膜干渉フィルタ、がこの順に基板に積層して素子が形成され、前記基板の前記素子が形成された側から光が射出された、請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１９】
並置された前記赤色光用電極、前記緑色光用電極及び前記青色光用電極、前記白色発光層、前記対向電極、前記多層膜干渉フィルタ、がこの順に基板に積層して素子が形成され、前記基板の前記素子が形成された側から光が射出された、請求項２に記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２０】
請求項１から請求項１９の何れか１項に記載のエレクトロルミネッセンス素子が２次元マトリックス状に配列された、表示装置。
【請求項２１】
請求項１から請求項１９の何れか１項に記載のエレクトロルミネッセンス素子が２次元マトリックス状に配列された、照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトロルミネッセンス素子及びこれを用いた表示装置並びに照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エレクトロルミネッセンス（以下、ＥＬと称する）素子は、発光層に電界を印加して発生する発光現象を利用した発光素子であり、発光層として有機材料を用いる有機ＥＬ素子と、発光層として無機材料を用いる無機ＥＬ素子がある。
【０００３】
ＥＬ素子を用いる表示装置は、自発光型素子を用いるのでバックライトが不要であり視認性も良好であり応答速度も速く、薄型化、大画面化、軽量化、低消費電力等が可能となるものとして盛んに開発が進められ、携帯電話、パソコン、遊戯機器等の各種の電子機器に使用される表示装置や、カラーイルミネーション、カラー装飾用光源等の種々の用途の照明装置への適用が検討されており、一部実用化に至っている。無機ＥＬ素子は完全固体デバイスであり耐久性に優れ広い分野での利用が期待されている。写真や映画等の映像、遠隔医療やテレビ電話等における電送映像、絵画、印刷物等の正確な色の再現、表示を行なうために、高画質、高性能な表示装置が要求され、表示素子における広色域化の向上を図るに、表示素子の構造や駆動方法等の最適化に関する開発研究がなされている。
【０００４】
フルカラー表示を可能とする表示装置の実現のためには、赤色光、緑色光、青色光を放射させる発光層が必要となるが、無機ＥＬ素子のための青色発光材料の開発は遅れていたが、最近、高輝度な青色発光材料が開発され、フルカラー表示装置の開発研究が盛んになり、実用化が期待されている。
【０００５】
「光学干渉式ＥＬ素子」と題する特許文献１には、以下の記載がある。
【０００６】
図１０は、特許文献１に記載の第１図であり、反射率の小さな光学干渉式ＥＬ素子の拡大概略端面図である。
【０００７】
図１０に反射率の低い光学干渉式ＥＬ素子を符号１０１で全体的に示した。このＥＬ素子は、ａ）二つの層１０４、１０６より成り、ＥＬ光を透過する前部電極電気光学部材１０２と、ｂ）前部電極電気光学部材１０２の後側にあり、一つの層より成る対向電極電気光学部材１０８と、ｃ）前部電極電気光学部材１０２と前記対向電極電気光学部材１０８との間にあり、一つの層より成るＥＬ電気光学部材１１０と、ｄ）前記電気光学部材１０２、１０８、１１０の少なくとも一つに対して界面接触する一つの光学部材（この実施例の場合は、光学部材１１２、１１４、１１６、１１８）とを備え、前記光学部材１１２、１１４、１１６、１１８は、それぞれ、周辺光に対して透過性を備えた少なくとも一つの光学干渉膜１２０、１２２、１２４、１２６から成り、このため、本ＥＬ素子のスペクトル反射率が、電気光学部材１０２、１０８、１１０の厚みと材料に応じて選択した光学干渉膜１２０、１２２、１２４、１２６の厚みと材料により変化させられ、その結果、例えば、ｙ方向やｚ方向で視る人の方へ向かう周辺光ｘの本ＥＬ素子１０１での反射率を、光学干渉膜１２０、１２２、１２４、１２６のそれぞれの界面で部分的に反射される光の光学干渉と、前記電気光学部材１０２、１０８、１１０の各層の界面で部分的に反射される光の光学干渉との組合せにより、減少させるようなＥＬ素子である。
【０００８】
この実施例では、電気光学部材１０２、１０８、１１０と光学部材１１２、１１４、１１６、１１８は、ガラス基板１２８の上に被覆加工したものである。前部電極電気光学部材２の層１０４、１０６は、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）と金よりなる透明な層でもよい。対向電極電気光学部材８は、アルミニウムより形成してもよい。ＥＬ電気光学部材１０はＺｎＳ：Ｍｎでもよい。
【０００９】
この発明の実施例のいくつかにあっては、光学部材１１２、１１４、１１６、１１８の少なくとも一つは、可視光に関して部分的な吸収性のある少なくとももう一つの別の膜１３０、１３２、１３４、１３６をそれぞれ有し、本ＥＬ素子１０１のスペクトル反射率とスペクトル吸収率を、光学部材１１２、１１４、１１６、１１８のほぼ透明な膜１２０、１２２、１２４、１２６と光を部分的に吸収する膜１３０、１３２、１３４、１３６との厚みと材料を、電気光学部材１０２、１０８、１１０の各層の厚みと材料とに組合せることにより、変化させる。これにより例えばＸ方向やＺ方向で視る人に向かって進む周辺光のこのＥＬ素子での反射率は、光を部分的に吸収する光学干渉膜１３０、１３２、１３４、１３６がひき起す光の光学干渉吸収により更に減少させられる。
【００１０】
絶縁破壊に対してＥＬ電気光学部材１１０を安定化させるために、ＥＬ素子１０１に更に次の部材を備えてもよい。すなわち、ａ）前部電極電気光学部材２とＥＬ電気光学部材１１０との間にあり、少なくとも一つの層（本実施例では二つの層１４０と１４２）から成る第１の誘電性電気光学部材１３８と、ｂ）対向電極電気光学部材１０８とＥＬ電気光学部材１１０との間にあり、少なくとも一つの層（実施例では二つの層１４６と１４８）から成る第２の誘電性電気光学部材１４４とを備え、ｃ）また、電気光学部材１０２、１０８、１１０、１３８、１４４の少なくとも一つに、光学部材１１２、１１４、１１６、１１８、１５０、１５２のうちの少なくとも一つを設けてもよい。すなわち、第１の誘電性電気光学部材１３８と第２の誘電性電気光学部材１４４とが備わっているとき、これらに、膜１５４と１５６から成りまた必要に応じて膜１５８と１６０とを有する光学部材１５０と１５２のうち少なくとも一つを設けてもよい。膜１５４、１５６はほぼ透明であり、また膜１５８、１６０は可視光に関して部分的な吸収性をそなえている。
【００１１】
「光干渉フィルタを含む薄膜エレクトロルッミネセンス装置」と題する特許文献２には、以下の記載がある。
【００１２】
特許文献２の発明は、光透過性を有する電極層と光反射電極層により、蛍光体層或いは蛍光体層と誘電体層の構造体に電圧が印加されるように構成されると共に、前記構造体内における、光の取出側に、前記蛍光体層より放射される発光波長の任意の波長λを選択的に透過する多層膜の光干渉フィルタを、前記構造体に屈折率の低い誘電体膜１と屈折率の高い誘電体膜２を交互にλ／４＝膜厚・屈折率の式に従って誘電体膜２、誘電体膜１の順に２層以上積層し、更に、誘電体膜１より高い屈折率を有する蛍光体層をλ／２・Ｎ（Ｎは１以上の整数）＝膜厚・屈折率の式に従って積層し、更に、誘電体膜３をλ／４・正数＝膜厚・屈折率の式に従って誘電体膜３を積層した構成にしたことを特徴とする光干渉フィルタを含む構成にする。
【００１３】
図１１は、特許文献２に記載の第１図であり、薄膜エレクトロルミネセンス装置の基本構成断面図である。
ガラス基板２０１の上に透明電極２０２を成膜し、その上に、発光波長に対する屈折率ｎ1が２．４程度で誘電率ε1膜厚ｄ1の第１誘電体層（ａ）２０４ａとして成膜する。次に、この上に、屈折率ｎ2が１．５程度の光学薄膜（例えば、ＭｇＦ2（ｎ1＝１．３８）、ＳｉＯ2（ｎ1＝１．５２））を膜厚ｄ2で第１誘電体層（ｂ）２０４ｂとして成膜し、再び第１誘電体層（ａ）と同じ誘電体薄膜を第１誘電体層（ｃ）２０４ｃとして順に積層し、再び屈折率ｎ2で膜厚ｄ2の第１誘電体層（ｄ）２０４ｄを順に積層し、更にこの上に、屈折率ｎ3が２．４程度で膜厚ｄ3の蛍光体層２０５を成膜し、屈折率ｎ4の値がｎ3に似かよった２．４±０．２程度の膜厚ｄ4の誘電体薄膜を第２誘電体層２０６として成膜し、反射鏡層と電極層を兼ねた背面電極２０７を形成する。ここで、第１誘電体層（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）と蛍光体層と第２誘電体層の発光波長λ0に対する屈折率ｎ1とｎ2とｎ3とｎ4は、エリプソメータによって測定した。更に、それぞれの誘電体層の膜厚ｄ1、ｄ2、ｄ4と蛍光体層の膜厚ｄ3は多層膜光干渉フィルタの設計法に従って、ｎi・ｄi＝λ0／４（ｉ＝１、２）、ｎ3・ｄ3＝λ0／２・Ｎ、ｎ4・ｄ4＝λ0／２・Ｎ（Ｎは、正数（１、２、３…））なる式が満足されるように決定された。すなわち、エレクトロルミネセンスと光干渉多層膜フィルタを兼ね備えたＥＬ素子を形成したことになる。
【００１４】
「多色発光素子とその基板」と題するには、以下の記載がある。
【００１５】
特許文献３の発明の目的は、スペクトル幅と発光特性を改善した有機発光素子を提供することにある。この課題を解決する特許文献３の発明は次のとおりである。
【００１６】
第１に、発光機能を有する有機薄膜からなる発光層と、該発光層の両面に形成された反射鏡とで微小光共振器が構成され、該微小光共振器は前記反射鏡間の光学的距離が異なる画素を少なくとも２個以上有することを特徴とする多色発光素子にある。
【００１７】
第２に、透明基体上に半透明反射層，透明導電層，有機薄膜からなる発光層，電極が順次に形成された多色発光素子であって、半透明反射層と電極の間の光学的距離が異なる画素を少なくとも２個以上有する微小光共振器を含むことを特徴とする多色発光素子にある。
【００１８】
第３に、透明基体上に半透明反射層，透明導電層，有機薄膜からなる発光層，電極が順次に形成された多色発光素子であって、半透明反射層と電極の間に構成が微小光共振器として作用し、複数の異なる発光スペクトルの光を同一基板上の素子から取り出すことを特徴とする多色発光素子にある。
【００１９】
第４に、透明基体上に半透明反射層を有し、該半透明反射層上に透明導電層が配置され、該透明導電層上に有機薄膜からなる発光層が設けられており、その上に電極が形成された有機発光素子であって、前記半透明反射層は発光層での発光の一部を透明基体側に透過し、発光の一部を発光層側に反射する反射機能を有し、該半透明反射層は発光層背面の電極とで光共振器として作用し、且つ半透明反射層と電極との間の光学的距離が異なるように構成されていることを特徴とする多色発光素子にある。
【００２０】
第５に、透明基体上に半透明反射層を有し、該半透明反射層上に透明導電層が配置され、該透明導電層上にホール注入層，有機薄膜からなる発光層が設けられており、その上に電極が形成された有機発光素子であって、前記半透明反射層は発光層での発光の一部を透明基体側に透過し、発光の一部を発光層側に反射する反射機能を有し、該半透明反射層は発光層背面の電極とで光共振器として作用し、且つ半透明反射層と電極との間の光学的距離が異なるように構成されていることを特徴とする多色発光素子にある。
【００２１】
なお、ＥＬデバイスに使用される発光材料として、種々の材料が検討されており、例えば、非特許文献１には、ＢａＡｌ2Ｓ4：Ｅｕを用いたＥＬデバイスの典型的なＥＬスペクトルが記載されており、非特許文献２には、ＺｎＳ／Ｍｎ，ＡｇのＥＬスペクトルが記載されている。
【００２２】
【特許文献１】特許第２５２９７４１号公報（第５頁左欄第３０行〜第６頁左欄第１４行、第１図）
【特許文献２】特許第２６８９６６１号公報（第２頁右欄第２０行〜第３頁左欄第２４行、第１図）
【特許文献３】特許第２７９７８８３号公報（段落０００５〜００１２、図１）
【非特許文献１】N. Miura et al, “High-Luminance Blue-Emitting BaAl2S4:Eu Thin-Film Electroluminescent Device”, Jpn. J. Appl. Phys., Vol.38(1999)L1291 - L1292（図３）
【非特許文献２】A. N. Krasnov et al, “Increased luminance of ZnS/Mn thin-film electroluminescent displays due to Ag Co-doping”, Thin Solid Films 467(2004)247 - 252（図７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
無機ＥＬ素子は、最近まで高輝度の青色材料がなかったことからフルカラー化が遅れ、実用化への道が遠いとされてきたが、非特許文献１に記載されたバリウムチオアルミネートを母材とした高輝度青色発光材料によって、その実用化への道が開かれた。
【００２４】
Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の３色の発光材料が入手できる状況に至った無機ＥＬ素子であるが、昨今のフラットディスプレイに要求される特性である、色度再現範囲を拡大させ広色域特性の向上（色純度の向上）させる観点から、発光材料の発光中心波長を与える準位間の遷移とこれ以外の準位に起因する発光成分、及び、発光材料のブロードな発光スペクトルに起因し、発光中心波長以外の発光波長成分よって色度再現範囲が狭くなる（色純度が低下する。）という問題がある。有機ＥＬ素子の発光層から放射される発光は、一般に、ブロードな発光スペクトルを与えるので、上記と同様の問題があり、通常、向きＥＬ素子の場合と同じように、Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれの発光層に対して色フィルタが設けられているので、素子構造を複雑なものとし、製造工程を複雑化している。
【００２５】
色度再現範囲をあらわすために、一般に、国際照明委員会（ＣＩＥ）が定めたＣＩＥ９３で定められたｘｙ色度図が使用される。色度再現範囲は、ＣＩＥｘｙ色度図にＲ、Ｇ、Ｂの３原色の色座標をプロットしたときに表示される三角形の内側に面積によって表わされ、例えば、ＮＴＳＣ（National Television System）色座標（ハイビジョン（高精細度テレビジョン放送；ＨＤＴＶ）規格の色度座標）、Ｒ（０．６７，０．３３）、Ｇ（０．２１，０．７１）、Ｂ（０．１４，０．０８）によって与えられる三角形の面積と比較して、「色再現性はＮＴＳＣ比７０％」のように表現され、ＣＲＴではＮＴＳＣ比７０％と言われている。
【００２６】
色度再現範囲を拡大し広色域化させること（広色域特性の向上）は、表示素子の構造にも関連し、素子の改善が必要となる。
【００２７】
無機ＥＬ発光素子は、非特許文献１によって記載された高輝度な青色発光のＢａＡｌ2Ｓ4：Ｅｕによりフルカラーディスプレイデバイスとしての期待が高まっているが、このＢａＡｌ2Ｓ4：Ｅｕを用いた無機ＥＬ素子による青色発光は、ＬＥＤ等のように半値幅の狭い離散的な発光を得ることができず、比較的ブロードな発光である。また、緑色発光を示す実用域にあるＺｎＳ：Ｔｂに関しては、Ｔｂの5Ｄ4→7Ｆ5への遷移に相当する５４５ｎｍ付近に非常に強い急峻なピークを有するが、この発光ピーク以外にも４８８ｎｍ、５８８ｎｍ、６２０ｎｍ付近にもそれぞれ、7Ｆ6、7Ｆ4、7Ｆ3が関与する発光ピークが観測される。これらの発光は色度再現範囲を狭くする（色純度を落とす）要因になっている。
【００２８】
また、色度再現範囲を拡大（色純度を向上）並びに発光効率を高める目的で、特許文献２に、ファブリペロー型の干渉フィルタを含む構造の薄膜エレクトロルッミネセンス装置が記載されているが、この構造に基づいてフルカラー表示を可能とする装置を構成するためには、ＥＬ素子を構成する、赤色光（Ｒ）を放射するＲ画素、緑色光（Ｇ）を放射するＧ画素、青色光（Ｂ）を放射するＢ画素の各画素について、干渉フィルタの設計を行なう必要がある。
【００２９】
本発明は、上述したような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、色度再現範囲を拡大させ広色域特性の向上を図ることができるエレクトロルミネッセンス素子及びこれを用いた表示装置並びに照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
即ち、本発明は、赤色光を発光する赤色発光層と、緑色光を発光する緑色発光層と、青色光を発光する青色発光層と、前記赤色発光層に対向して設けられ前記赤色光を射出させる赤色光用電極と、前記緑色発光層に対向して設けられ前記緑色光を射出させる緑色光用電極と、前記青色発光層に対向して設けられ前記青色光を射出させる青色光用電極と、前記赤色光用電極、前記緑色光用電極及び前記青色光用電極に対向して、前記赤色発光層、前記緑色発光層及び前記青色発光層を挟んで設けられた対向電極（後述の第１実施の形態における１８、後述の第２実施の形態における３０）と、前記赤色発光層、前記緑色発光層及び前記青色発光層に対向して共通に設けられ、異なる屈折率をもつ層が交互に積層されてなる多層膜干渉フィルタ（後述の第１の実施の形態における１２、後述の第２実施の形態における４２）とを有し、前記赤色発光層、前記緑色発光層及び前記青色発光層が並置され、前記赤色光用電極、前記緑色光用電極及び前記青色光用電極が並置された、エレクトロルミネッセンス素子装置に係るものである。
【００３１】
また、本発明は、白色光を発光する白色発光層と、前記白色発光層に対向して設けられ赤色光を射出させる赤色光用電極と、前記白色発光層に対向して設けられ緑色光を射出させる緑色光用電極と、前記白色発光層に対向して設けられ青色光を射出させる青色光用電極と、前記赤色光用電極、前記緑色光用電極及び前記青色光用電極に対向して、前記白色発光層を挟んで設けられた対向電極（後述の第１実施の形態における１８、後述の第２実施の形態における３０）と、前記白色発光層に対向して設けられ、異なる屈折率をもつ層が交互に積層されてなる多層膜干渉フィルタ（後述の第１の実施の形態における１２、後述の第２実施の形態における４２）とを有し、前記赤色光用電極、前記緑色光用電極及び前記青色光用電極が並置された、エレクトロルミネッセンス素子に係るものである。
【００３２】
また、本発明は、上記記載のエレクトロルミネッセンス素子が２次元マトリックス状に配列された、表示装置に係るものである。
【００３３】
また、本発明は、上記記載のエレクトロルミネッセンス素子が２次元マトリックス状に配列された、照明装置に係るものである。
【発明の効果】
【００３４】
本発明のエレクトロルミネッセンス素子によれば、前記赤色発光層、前記緑色発光層及び前記青色発光層に対向して共通に設けられ、異なる屈折率をもつ層が交互に積層されてなる多層膜干渉フィルタを有するので、少ない工程によって素子を製造することができ、前記赤色光、前記緑色光及び前記青色光が、狭小化された半値幅をもった波長分布の光として、エレクトロルミネッセンス素子における、赤色光（Ｒ）を放射するＲ画素、緑色光（Ｇ）を放射するＧ画素、青色光（Ｂ）を放射するＢ画素からそれぞれ、出射され、色度再現範囲を拡大させ広色域特性の向上を図ることができるエレクトロルミネッセンス素子を提供することができる。
【００３５】
また、本発明のエレクトロルミネッセンス素子によれば、前記白色発光層に対向して設けられ、異なる屈折率をもつ層が交互に積層されてなる多層膜干渉フィルタを有するので、少ない工程によって素子を製造することができ、前記赤色光、前記緑色光及び前記青色光が、狭小化された半値幅をもった波長分布の光として、エレクトロルミネッセンス素子における、赤色光（Ｒ）を放射するＲ画素、緑色光（Ｇ）を放射するＧ画素、青色光（Ｂ）を放射するＢ画素からそれぞれ、出射され、色度再現範囲を拡大させ広色域特性の向上を図ることができるエレクトロルミネッセンス素子を提供することができる。
【００３６】
また、本発明の表示装置によれば、上記エレクトロルミネッセンス素子を使用しているので、色度再現範囲を拡大させ広色域特性の向上を図ることができる表示装置を提供することができる。
【００３７】
また、本発明の照明装置によれば、上記エレクトロルミネッセンス素子を使用しているので、色度再現範囲を拡大させ広色域特性の向上を図ることができる照明装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
本発明のエレクトロルミネッセンス素子では、前記多層膜干渉フィルタは、高屈折率層と低屈折率層から構成され、前記赤色光、前記緑色光、前記青色光の発光中心波長の何れかの波長λの４分の１の整数倍の光学膜厚をもった前記高屈折率層及び低屈折率層を含む構成とするのがよい。このような構成よれば、前記高屈折率層及び低屈折率層を含む構成によって、前記多層膜干渉フィルタの高光反射であり低光吸収のミラー層を形成することができる。ここで、膜Ａの光学膜厚は、（膜Ａの物理的厚さｄ）×（膜Ａの屈折率ｎ）＝ｄ×ｎによって定義される。
【００３９】
また、前記波長λが前記緑色光の発光中心波長λgであり、λg／４の整数倍の光学膜厚をもつ前記高屈折率層、前記低屈折率層をそれぞれ、Ｈ、Ｌで表わし、ｍをＨ、Ｌの対の層の繰返しを示す正の整数、ａ、ｂを正の数とする時、前記多層膜干渉フィルタが、（ＨＬ）mＨ（ａＬ）（ｂＨ）（ａＬ）Ｈ（ＬＨ）mによって表わされ、射出される前記赤色光、前記緑色光及び前記青色光の色度点がａ、ｂによって調整された構成とするのがよい。このような構成よれば、前記赤色光、前記緑色光及び前記青色光が、狭小化された半値幅をもった波長分布の光、即ち、狭帯域化された光として、エレクトロルミネッセンス素子における、赤色光（Ｒ）を放射するＲ画素、緑色光（Ｇ）を放射するＧ画素、青色光（Ｂ）を放射するＢ画素からそれぞれ、出射され、色度再現範囲を拡大させ広色域特性の向上を図ることができる。
【００４０】
また、前記多層膜干渉フィルタが、前記赤色光用電極、前記緑色光用電極及び前記青色光用電極と、前記赤色発光層、前記緑色発光層及び前記青色発光層との間に設けられた構成とするのがよい。このような構成より、前記多層膜干渉フィルタを、前記赤色光用電極、前記緑色光用電極及び前記青色光用電極に接触させ、前記赤色発光層、前記緑色発光層及び前記青色発光層に接触させて設けるので、前記多層膜干渉フィルタは、光の損失を少なくしてフィルタ動作することができる。
【００４１】
また、前記多層膜干渉フィルタが、前記赤色光用電極、前記緑色光用電極及び前記青色光用電極と、前記白色発光層との間に設けられた構成とするのがよい。このような構成より、前記多層膜干渉フィルタを、前記赤色光用電極、前記緑色光用電極及び前記青色光用電極に接触させ、前記白色発光層に接触させて設けるので、前記多層膜干渉フィルタは、光の損失を少なくしてフィルタ動作することができる。
【００４２】
また、前記赤色光の発光中心波長の２分の１の整数倍の光学膜厚を有し、前記赤色光用電極に対向し、前記赤色発光層と前記対向電極の間に配置された赤色光用絶縁層（後述の第１実施の形態における１６）と、前記緑色光の発光中心波長の２分の１の整数倍の光学膜厚を有し、前記緑色光用電極に対向し、前記緑色発光層と前記対向電極の間に配置された緑色光用絶縁層（後述の第１実施の形態における１６）と、前記青色光の発光中心波長の２分の１の整数倍の光学膜厚を有し、前記青色光用電極に対向し、前記青色発光層と前記対向電極の間に配置された青色光用絶縁層（後述の第１実施の形態における１６）とを有し、前記赤色光用絶縁層、前記緑色光用絶縁層及び前記青色光用絶縁層が並置された構成とするのがよい。このような構成よれば、前記対向電極の方向に向けて放射された光に関してはその干渉の影響を、前記赤色光用絶縁層、前記緑色光用絶縁層及び前記青色光用絶縁層によって、抑制することができる。
【００４３】
また、前記赤色光の発光中心波長の２分の１の整数倍の光学膜厚を有し、前記赤色光用電極に対向し、前記白色発光層と前記対向電極の間に配置された赤色光用絶縁層（後述の第１実施の形態における１６）と、前記緑色光の発光中心波長の２分の１の整数倍の光学膜厚を有し、前記緑色光用電極に対向し、前記白色発光層と前記対向電極の間に配置された緑色光用絶縁層（後述の第１実施の形態における１６）と、前記青色光の発光中心波長の２分の１の整数倍の光学膜厚を有し、前記青色光用電極に対向し、前記白色発光層と前記対向電極の間に配置された青色光用絶縁層（後述の第１実施の形態における１６）とを有し、前記赤色光用絶縁層、前記緑色光用絶縁層及び前記青色光用絶縁層が並置された構成とするのがよい。このような構成よれば、前記対向電極の方向に向けて放射された光に関してはその干渉の影響を、前記赤色光用絶縁層、前記緑色光用絶縁層及び前記青色光用絶縁層によって、抑制することができる。
【００４４】
また、前記赤色発光層は前記赤色光の発光中心波長の２分の１の整数倍の光学膜厚を有し、前記緑色発光層は前記緑色光の発光中心波長の２分の１の整数倍の光学膜厚を有し、前記青色発光層は前記青色光の発光中心波長の２分の１の整数倍の光学膜厚を有する構成とするのがよい。このような構成よれば、前記対向電極の方向に向けて放射された光に関してはその干渉の影響を、前記赤色発光層、前記緑色光発光層及び前記青色発光層によって、抑制することができる。
【００４５】
また、前記赤色発光用電極は前記赤色光の発光中心波長の２分の１の整数倍の光学膜厚を有し、前記緑色発光用電極は前記緑色光の発光中心波長の２分の１の整数倍の光学膜厚を有し、前記青色発光用電極は前記青色光の発光中心波長の２分の１の整数倍の光学膜厚を有する構成とするのがよい。このような構成よれば、前記赤色発光層、前記緑色光発光層及び前記青色発光層によって、干渉の影響を抑制することができる。
【００４６】
また、前記対向電極は、前記赤色発光層、前記緑色発光層及び前記青色発光層を挟んで、前記赤色光用電極、前記緑色光用電極及び前記青色光用電極に対向してこれら電極に共通に設けられた共通電極である構成とするのがよい。このような構成よれば、少ない工程によって前記共通電極を形成することができる。
【００４７】
また、前記対向電極は、前記白色発光層を挟んで、前記赤色光用電極、前記緑色光用電極及び前記青色光用電極に対向してこれら電極に共通に設けられた共通電極である構成とするのがよい。このような構成よれば、少ない工程によって前記共通電極を形成することができる。
【００４８】
また、前記赤色発光層、前記緑色発光層及び前記青色発光層の２つ蛍光体層の間が絶縁物で充填された構成とするのがよい。このような構成より、前記絶縁物として、電気的及び光学的に隣接する蛍光体層を分離独立させる機能を有するものを使用することによって、前記赤色発光層、前記緑色発光層及び前記青色発光層の隣接する蛍光体層を電気的に分離独立させると共に、光学的クロストークを抑制することができ、エレクトロルミネッセンス素子における、赤色光（Ｒ）を放射するＲ画素、緑色光（Ｇ）を放射するＧ画素、青色光（Ｂ）を放射するＢ画素での独立した発光作用を確保することができる。
【００４９】
また、前記対向電極、並置された前記赤色発光層、前記緑色発光層及び前記青色発光層、前記多層膜干渉フィルタ、並置された前記赤色光用電極、前記緑色光用電極及び前記青色光用電極がこの順に基板に積層して素子が形成され、前記基板の前記素子が形成された側から光が射出された構成とするのがよい。このような構成より、前記基板の前記素子が形成された側、即ち、前記赤色光用電極、前記緑色光用電極及び前記青色光用電極から光が射出されるので、エレクトロクロミック素子の開口率（ＥＬ素子の面積対する光が射出される面積の割合）を大きくすることができ、ＥＬ素子の輝度向上を図ることができる。
【００５０】
また、前記対向電極、前記白色発光層、前記多層膜干渉フィルタ、並置された前記赤色光用電極、前記緑色光用電極及び前記青色光用電極がこの順に基板に積層して素子が形成され、前記基板の前記素子が形成された側から光が射出された構成とするのがよい。このような構成より、前記基板の前記素子が形成された側、即ち、前記赤色光用電極、前記緑色光用電極及び前記青色光用電極から光が射出されるので、エレクトロクロミック素子の開口率（ＥＬ素子の面積対する光が射出される面積の割合）を大きくすることができ、ＥＬ素子の輝度向上を図ることができる。
【００５１】
また、前記多層膜干渉フィルタが、前記赤色発光層、前記緑色発光層及び前記青色発光層に対向して、前記対向電極を挟んで設けられた構成とするのがよい。このような構成より、前記多層膜干渉フィルタを、前記赤色発光層、前記緑色発光層及び前記青色発光層に対向させて、光が射出される前記対向電極に接触させて設けるので、前記多層膜干渉フィルタは、光の損失を少なくしてフィルタ動作することができる。
【００５２】
また、前記多層膜干渉フィルタが、前記白色発光層に対向して、前記対向電極を挟んで設けられた構成とするのがよい。このような構成より、前記多層膜干渉フィルタを、前記白色発光層に対向させて、光が射出される前記対向電極に接触させて設けるので、前記多層膜干渉フィルタは、光の損失を少なくしてフィルタ動作することができる。
【００５３】
また、並置された前記赤色光用電極、前記緑色光用電極及び前記青色光用電極、並置された前記赤色発光層、前記緑色発光層及び前記青色発光層、前記対向電極、前記多層膜干渉フィルタ、がこの順に基板に積層して素子が形成され、前記基板の前記素子が形成された側から光が射出された構成とするのがよい。このような構成より、前記基板の前記素子が形成された側、即ち、前記対向電極から光が射出されるので、エレクトロクロミック素子の開口率（ＥＬ素子の面積対する光が射出される面積の割合）を大きくすることができ、ＥＬ素子の輝度向上を図ることができる。
【００５４】
また、並置された前記赤色光用電極、前記緑色光用電極及び前記青色光用電極、前記白色発光層、前記対向電極、前記多層膜干渉フィルタ、がこの順に基板に積層して素子が形成され、前記基板の前記素子が形成された側から光が射出された構成とするのがよい。このような構成より、前記基板の前記素子が形成された側、即ち、前記対向電極から光が射出されるので、エレクトロクロミック素子の開口率（ＥＬ素子の面積対する光が射出される面積の割合）を大きくすることができ、ＥＬ素子の輝度向上を図ることができる。
【００５５】
また、前記白色蛍光体層は、単一材料から前記赤色光、前記緑色光及び前記青色光を放射可能な材料によって形成された層、前記赤色発光層、前記緑色発光層及び前記青色発光層を積層して構成された層、前記赤色光を発光する材料、前記緑色光を発光する材料及び前記青色光を発光する材料の３つを混合した層の何れかによって構成することができる。このような構成よれば、より少ない工程によって前記白色蛍光体層を形成することができる。
【００５６】
本発明によるＥＬ素子は、異なる高、低の屈折率をもつ層が交互に積層されてなり、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の波長帯の光を透過させる多層膜干渉フィルタが、並置された赤色発光層、緑色発光層及び青色発光層に積層され、或いは、白色発光層に積層されて形成され、ＥＬ素子は、赤色光（Ｒ）を放射するＲ画素、緑色光（Ｇ）を放射するＧ画素、青色光（Ｂ）を放射するＢ画素から構成され、Ｒ、Ｇ、Ｂ画素の各画素は、これらに対応するＥＬ副（サブ）素子によって形成されている。同一の基板上に複数のＥＬ素子が２次元マトリクス状に配列して形成され、フルカラー化を実現した面発光デバイスが実現される。この面発光デバイスは表示装置、照明装置として構成される。
【００５７】
ＥＬ素子を用いて基板に構成された表示装置、照明装置は、基板に形成された単純マトリックス方式（パッシブマトリクス方式）又はアクティブマトリックス方式の駆動用回路によって駆動される。
【００５８】
例えば、アクティブマトリックス型の表示装置では、予め薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)が形成された基板（ＴＦＴ基板）上に、ＴＦＴに接続させた状態で無機又は有機ＥＬ素子が形成され、陽極又は陰極となる基板側に形成された下部電極に対して、これと逆の極性として形成された上部電極を透明導電膜で構成することにより、素子内で生じた発光が上部電極側から取り出され、基板と離れた上部電極側から発光を取り出す、いわゆるトップエミッション型のＥＬ素子とすることによって、エレクトロクロミック素子の開口率（ＥＬ素子の面積対する光が射出される面積の割合）を大きくすることができ、ＥＬ素子の輝度向上を図ることができる。
【００５９】
本発明のＥＬ素子の第１の構成では、赤色発光層（赤色光を発光する層）、緑色発光層（緑色光を発光する層）及び青色発光層（青色光を発光する層）が並置され、赤色発光層、緑色発光層及び青色発光層にそれぞれ対向して、赤色光用電極（赤色光を射出させ取り出すための層）、緑色光用電極（緑色光を射出させ取り出すための層）及び青色光用電極（青色光を射出させ取り出すための層）が並置され、赤色光用電極、緑色光用電極及び青色光用電極に対向して、赤色発光層、緑色発光層及び青色発光層を挟んで対向電極が設けられ、異なる屈折率をもつ層が交互に積層されてなる多層膜干渉フィルタが、赤色発光層、緑色発光層及び青色発光層に対向して共通に設けられている。
【００６０】
本発明のＥＬ素子の第２の構成では、赤色発光層、緑色発光層及び青色発光層を、赤色光、緑色光及び青色光を放射する白色蛍光体層に置き換えた構成とする。白色蛍光体層は、単一材料から赤色光、緑色光及び青色光を放射可能な材料によって形成された層、赤色発光層、緑色発光層及び青色発光層を積層して構成された層、赤色光を発光する材料、緑色光を発光する材料及び青色光を発光する材料の３つを混合した層の何れかによって構成することができる。
【００６１】
第１及び第２の構成において、多層膜干渉フィルタは、高屈折率層と低屈折率層から構成され、赤色光、緑色光、青色光の発光中心波長の何れかの波長λの４分の１の整数倍の光学膜厚をもった高屈折率層及び低屈折率層を含んでいる。上記の波長λとして、例えば、緑色光の発光中心波長λgが選択され、λg／４の整数倍の光学膜厚をもつ高屈折率層、低屈折率層をそれぞれ、Ｈ、Ｌで表わし、ｍをＨ、Ｌの対の層の繰返しを示す正の整数、ａ、ｂを正の数とする時、多層膜干渉フィルタは、（ＨＬ）mＨ（ａＬ）（ｂＨ）（ａＬ）Ｈ（ＨＬ）mによって表わされ、ＥＬ素子から射出される赤色光、緑色光及び青色光の色度点をａ、ｂによって調整することができる。なお、上記の波長λとして、緑色光又は青色光の発光中心波長を選択することもできる。上記の波長λとして阻止帯域の中央であるλgを選択することによって帯域幅を狭く設計することができる、即ち、多層膜干渉フィルタを構成するに必要な膜総数を減らすことができるという利点が得られる。
【００６２】
ｍ、ａ、ｂは、例えば、多層膜干渉フィルの絶縁耐性を考慮した上で、ＥＬ素子から放射される赤色発光、緑色発光、青色発光によって再現可能な色再現範囲をできるだけ拡大するように、シミュレーションにより、又は、実験的に決定することができる。
【００６３】
第１及び第２の構成において、赤色発光層が赤色光の発光中心波長の２分の１の整数倍の光学膜厚（赤色光学膜厚）を有し、緑色発光層が緑色光の発光中心波長の２分の１の整数倍の光学膜厚（緑色光学膜厚）を有し、青色発光層が青色光の発光中心波長の２分の１の整数倍の光学膜厚（青色光学膜厚）を有するものとする。赤色発光層、緑色発光層及び青色発光層を上記の白色蛍光体層に置き換えた構成とする場合には、赤色光用電極、緑色光用電極及び青色光用電極にそれぞれ対向する位置における白色蛍光体層が、上記の赤色光学膜厚、緑色光学膜厚、青色光学膜厚となるように構成される。
【００６４】
第１及び第２の構成において、赤色発光用電極が赤色光の発光中心波長の２分の１の整数倍の光学膜厚を有し、緑色発光用電極が緑色光の発光中心波長の２分の１の整数倍の光学膜厚を有し、青色発光用電極が青色光の発光中心波長の２分の１の整数倍の光学膜厚を有するものとする。
【００６５】
第１及び第２の構成において、対向電極は、赤色発光層、緑色発光層及び青色発光層を挟んで、或いは、上記の白色発光層を挟んで、赤色光用電極、緑色光用電極及び青色光用電極に対向してこれら電極に共通に設けられた共通電極として形成されている。
【００６６】
第１及び第２の構成において、赤色発光層、緑色発光層、青色発光層の蛍光体層の間が、電気的及び光学的に隣接する蛍光体層を分離独立させる機能を有する絶縁物によって充填され、赤色発光層、緑色発光層及び青色発光層の隣接する蛍光体層が電気的に分離独立され、隣接する蛍光体層間での光学的クロストークが抑制され、ＥＬ素子における、赤色光（Ｒ）を放射するＲ画素、緑色光（Ｇ）を放射するＧ画素、青色光（Ｂ）を放射するＢ画素が独立した発光作用を行なう構成とする。
【００６７】
ＥＬ素子が無機ＥＬ素子として構成される場合には、第１及び第２の構成において、以下の構成をとるものとする。
【００６８】
多層膜干渉フィルタは、赤色光用電極、緑色光用電極及び青色光用電極と、赤色発光層、前記緑色発光層及び青色発光層との間、或いは、赤色光用電極、緑色光用電極及び青色光用電極と白色発光層との間に配置される。
【００６９】
赤色光用絶縁層は、赤色光の発光中心波長の２分の１の整数倍の光学膜厚を有し、赤色光用電極に対向し赤色発光層と対向電極の間に配置され、緑色光用絶縁層は、緑色光の発光中心波長の２分の１の整数倍の光学膜厚を有し、緑色光用電極に対向し緑色発光層と対向電極の間に配置され、青色光用絶縁層は、青色光の発光中心波長の２分の１の整数倍の光学膜厚を有し、青色光用電極に対向し青色発光層と対向電極の間に配置され、赤色光用絶縁層、緑色光用絶縁層及び青色光用絶縁層は並置されている。この構成において、赤色発光層、緑色発光層及び青色発光層を、上記白色発光層に置き換えることもできる。
【００７０】
対向電極；、並置された赤色発光層、緑色発光層及び青色発光層；、多層膜干渉フィルタ、並置された赤色光用電極、緑色光用電極及び青色光用電極；がこの順に基板に積層されてＥＬ素子が形成され、或いは、対向電極；、白色発光層；、多層膜干渉フィルタ；、並置された赤色光用電極、緑色光用電極及び青色光用電極；がこの順に基板に積層されてＥＬ素子が形成され、光が基板を通過することなくＥＬ素子が形成された側（即ち、対向電極の側）から光が射出される構成とする。
【００７１】
ＥＬ素子が無機ＥＬ素子として構成される場合には、第１及び第２の構成において、以下の構成をとるものとする。
【００７２】
多層膜干渉フィルタは、赤色発光層、緑色発光層及び青色発光層に対向して、或いは、白色発光層に対向して、対向電極を挟んで配置される。
【００７３】
並置された赤色光用電極、緑色光用電極及び青色光用電極；、並置された赤色発光層、緑色発光層及び青色発光層；、対向電極；、多層膜干渉フィルタ；がこの順に基板に積層されてＥＬ素子が形成され、或いは、並置された赤色光用電極、緑色光用電極及び青色光用電極；、白色発光層；、対向電極；、多層膜干渉フィルタ；がこの順に基板に積層されてＥＬ素子が形成され、光が基板を通過することなくＥＬ素子が形成された側（即ち、赤色光用電極、緑色光用電極及び青色光用電極の側）から光が射出される構成とする。
【００７４】
本発明によるＥＬ素子は、携帯電話の表示部、パソコン等の電子機器の表示部に使用することができ、カラー表示が可能で明るい高い表示品質を実現することができる。
【００７５】
ＥＬ素子が形成される基板は、平板基板に限らず、折り曲げ可能なフレキシブル基板とすることもでき、ＥＬ素子を任意には配列させ種々の形状の基板形状とすることができ、カラー表示が可能な表示装置、カラーイルミネーション照明、カラー装飾用光源等種々の照明装置に広く適用することができる。本発明の表示装置、照明装置によれば、陰極と陽極とに電圧を印加してこれらの間に電界を生じさせることで、発光層を赤色、緑色、青色の何れかの色で発光させることができる。よってこの発光を利用してカラー表示、照明を行なうことができる。
【００７６】
以下、図面を参照しながら本発明による実施の形態について詳細に説明する。
【００７７】
先ず、無機ＥＬ素子、有機ＥＬ素子に共通する構成要素、基板、多層膜干渉フィルタについて説明する。
【００７８】
基板について：
ＥＬ素子が形成される基板として、ガラスのような透明基板や、シリコン基板、更にはフィルム状のフレキシブル基板等の中から適宜選択して使用することができる。ＥＬ素子を用いて構成された表示装置、照明装置の駆動方式がアクティブマトリックス方式である場合、基板として、各ＥＬ素子のＲ、Ｇ、Ｂ画素毎に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成されたＴＦＴ基板が用いられる。この場合、各ＥＬ素子のＲ、Ｇ、Ｂ画素は、ＴＦＴを用いて駆動する構造となる。この場合、表示装置、照明装置では、基板と離れた一方の側からのみ発光を取り出す構成のトップエミッション型のＥＬ素子を用いることが、素子（画素）の開口率上有利となる。即ち、ＥＬ発光の利用効率を高くする点で有利である。基板に、ＥＬ素子の駆動用の画素回路を形成しても、ＥＬ発光の利用効率の低下を招くことはない。
【００７９】
ガラスのような透明基板の側から発光を取り出そうとするバックエミッション型のＥＬ素子では、透明基板中を導波して失われる導波光が発生するため、また、透明基板にＥＬ素子の駆動用の画素回路を形成すると、光取り出し領域が制限されＥＬ発光の利用効率が低下してしまう。
【００８０】
なお、ＥＬ素子が、基板の両方の側から発光を取り出す両面発光型とする場合には、この基板は光透過性を有する材料で構成される透明基板である。ＥＬ素子が形成される基板は、平板基板に限らず、折り曲げ可能なフレキシブル基板とすることもできる。
【００８１】
多層膜干渉フィルタについて：
多層膜干渉フィルタは、高屈折率層と低屈折率層から構成され、赤色光、緑色光、青色光の発光中心波長の何れかの波長λの４分の１の整数倍の光学膜厚をもった高屈折率層及び低屈折率層を含んでいる。上記の波長λとして、例えば、緑色光の発光中心波長λgが選択され、λg／４の整数倍の光学膜厚をもつ高屈折率層、低屈折率層をそれぞれ、Ｈ、Ｌで表わし、ｍをＨ、Ｌの対の層の繰返しを示す正の整数、ａ、ｂを正の数とする。
【００８２】
多層膜干渉フィルタは、（ＨＬ）mＨ（ａＬ）（ｂＨ）（ａＬ）Ｈ（ＨＬ）mによって表わされる。（ＨＬ）mは、Ｈは光学膜厚（層厚）Ｈをもつ高屈折率層を示し、Ｌは光学膜厚（層厚）Ｌをもつ低屈折率層を示し、（ＨＬ）mは、層Ｈと層Ｌの対をｍ回繰り返すことを示し、例えば、ｍ＝３の場合、ＨＬＨＬＨＬからなる６層の積層膜を示しその全厚は３×（（層厚Ｈ）＋（層厚Ｌ））である。また、層（ａＬ）、層（ｂＨ）の厚さはそれぞれ、ａ×（層厚Ｌ）、ｂ×（層厚Ｈ）である。
【００８３】
層（ＨＬ）mＨ、層Ｈ（ＨＬ）mはそれぞれ、高光反射であり低光吸収のミラー層を形成する。また、層（ａＬ）（ｂＨ）（ａＬ）は、ミラー層に挟まれたスペーサ層であり、透過率を最大にしたい赤色光、緑色光、青色光の光の波長と一致し、かつ色度再現範囲ができるだけ拡大するように、ａ、ｂが決定される。
【００８４】
以上のようにして、（ＨＬ）mＨ（ａＬ）（ｂＨ）（ａＬ）Ｈ（ＨＬ）mによって表わされる多層膜干渉フィルタによって、赤色光、緑色光及び青色光を狭帯域化（ｍを大きくするとＥＬ素子から取り出される光の波長分布の半値幅はより小さくなる。）することができ、ＥＬ素子から射出される赤色光、緑色光及び青色光の色度点はａ、ｂによって調整することができる。
【００８５】
なお、低屈折率層を構成する低屈折率材料として、ＣａＦ2（ｎ＝１．２３〜１．４５）、ＬｉＦ（ｎ＝１．３）、ＡｌＦ3（ｎ＝１．３８）、ＭｇＦ2（ｎ＝１．３８）、ＳｉＯ2（ｎ＝１．４５）、ＬａＦ3（ｎ＝１．５９）、ＮｄＦ3（ｎ＝１．６１）、ＣｅＦ3（ｎ＝１．６３）、Ａｌ2Ｏ3（ｎ＝１．６３）、ＭｇＯ（ｎ＝１．７４）、Ｙ2Ｏ3（ｎ＝１．８７）、ＡｌＮ（ｎ＝１．９４）、Ｓｉ3Ｎ4（ｎ＝１．９５）、ＨｆＯ2（ｎ＝１．９５）等を用いることができる。
【００８６】
また、高屈折率層を構成する高屈折率材料として、ＺｒＯ2（ｎ＝２．０５）、ＺｎＯ（ｎ＝２．１）、Ｔａ2Ｏ5（ｎ＝２．１６）、ＣｅＯ2（ｎ＝２．２）、Ｎｂ2Ｏ5（ｎ＝２．２）、ＴｉＯ2（ｎ＝２．３０）、ＢａＴｉＯ3（ｎ＝２．３）、ＺｎＳｅ（ｎ＝２．４０）、Ｓｉ（ｎ＝３．４）、Ｇｅ（ｎ＝４．０）、ＳｒＴｉＯ3（ｎ＝２．４１）、ＰｂＴｅ（ｎ＝５．６７）等を用いることができる。
【００８７】
以上示した例では、低屈折率材料と高屈折率材料を（  ）内に示す屈折率ｎ＝２を境目として示したが、屈折率の高低の境目は任意である。
【００８８】
第１の実施の形態
図１は、本発明の第１の実施の形態における、無機ＥＬ素子の構成を模式的に示す断面図であり、図１（Ａ）はＲ、Ｇ、Ｂの３色の発光層を用いた素子の断面図、図１（Ｂ）は白色発光層を用いた素子の断面図である。
【００８９】
図１は、無機ＥＬ素子を用いた表示装置（又は、照明装置）において、図１（Ａ）は、１画素を構成するＲ、Ｇ、Ｂの３色の発光層１４がｘ方向に直線状に配列され、この直線状配列がｙ方向に繰り返された構成における、ｘ方向での１素子の断面図を示し、図１（Ｂ）は発光層として白色発光層２４を用いた構成における、ｘ方向での１素子の断面図を示している。
【００９０】
ＥＬ素子は、赤色光（Ｒ）を放射するＲ画素、緑色光（Ｇ）を放射するＧ画素、青色光（Ｂ）を放射するＢ画素から構成され、Ｒ、Ｇ、Ｂ画素は、これらに対応するＥＬ副（サブ）素子によって形成されている。
【００９１】
図１（Ａ）に示すように、金属電極（下部電極；対向電極）１８、第１絶縁層１６、並置された発光層（Ｒ、Ｇ、Ｂ）１４、第２絶縁層（多層干渉膜）１２によって構成された多層膜干渉フィルタ、上部透明電極１０（赤色光を取り出すための赤色光用電極、緑色光を取り出すための緑色光用電極及び青色光を取り出すための青色光用電極が並置され構成される。）が、この順に電気絶縁性基板２０に積層され、ＥＬ素子が形成されている。基板２０を介さずに上部透明電極１０から光が射出されるので、ＥＬ素子の光取り出し効率を大きくすることができ、輝度向上を図ることができる。ＥＬ素子は、表示装置における１画素、照明装置における１画素即ち１光源を構成し、通常は、基板２０に２次元マトリクス状に複数配列されて使用される。以下、無機ＥＬ素子を構成する各要素について、基板２０側から順に説明する。
【００９２】
基板（ガラス基板）２０上に形成される下部電極１８は、光反射性に優れた導電性材料であるアルミニウム（Ａｌ）用いて形成され光反射層（全反射層）を兼ねており、上部電極（透明電極）１と共に発光層（Ｒ、Ｇ、Ｂ）１４に電圧を印加するための電極として作用する。下部電極１８は、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応する発光層１４に対向して共通に設けられる。なお、下部電極１８は、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応する各発光層１４に対向して個別に独立させて設けてもよい。
【００９３】
また、下部電極１８は、光反射性に優れた金属薄膜からなる単層構造で形成してもよいし、光反射性が良好でない金属等の導電膜上に光反射性に優れた金属薄膜が形成された２層構造としてもよい。光反射性に優れた金属薄膜は、例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミ（Ａｌ）、或いはこれを含む合金等を用いて形成されている。
【００９４】
下部電極１８は、例えば、ＥＬ素子が使用される表示装置、照明装置の駆動方式に適する形状でパターニングされ形成される。例えば、駆動方式が単純マトリックス型である場合には、この下部電極１８は、例えば、ストライプ状に形成される。また、駆動方式が、Ｒ、Ｇ、Ｂサブ画素に対応するＥＬ副（サブ）素子毎にＴＦＴを備えたアクティブマトリックス型である場合には、下部電極１８は、複数配列されたＥＬ副（サブ）画素毎に対応させてパターニングされ形成され、ＥＬ副（サブ）画素毎に設けられたＴＦＴに対してそれぞれが接続される状態で形成される。
【００９５】
先述した高屈折率材料によって形成されたＲ、Ｇ、Ｂに対応する発光層（無機発光層）１４Ｒに対応する発光層１４に対向して設けられる第１絶縁層１６の厚さは、ＥＬ素子から取り出そうとする赤色光の波長の２分の１の整数倍の光学膜厚を与えるものとし、Ｇに対応する発光層１４に対向して設けられる第１絶縁層１６の厚さは、ＥＬ素子から取り出そうとする緑色光の波長の２分の１の整数倍の光学膜厚を与えるものとし、Ｂに対応する発光層１４に対向して設けられる第１絶縁層１６の厚さは、ＥＬ素子から取り出そうとする青色光の波長の２分の１の整数倍の光学膜厚を与えるものとする。このような厚さとすることによって、干渉の影響を抑制することができる。
【００９６】
Ｒ、Ｇ、Ｂに対応する発光層（無機発光層）１４がそれぞれに対向する第１絶縁層１６上に形成されている。無機発光層として、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＣｄＳ、ＳｒＳ等を母材とし希土類元素をドープしたＥＬ蛍光体をはじめ、ＢａＡｌ2Ｓ4：Ｅｕ等の３元系蛍光体等の各種の公知の無機材料を用いることができ、無機発光層を挟む電極間に電圧を印加することにより、各色のカラー発光が可能である。Ｒ、Ｇ、Ｂに対応する無機発光層を構成する材料を以下に例示する。
【００９７】
赤色発光層として、例えば、ＺｎＳ：Ｍｎ、ＺｎＳ：Ｓｍ、ＣａＳ：Ｅｕ、ＭｇＣａＳ：Ｅｕ、ＭｇＧａ2Ｏ4：Ｅｕ、ＳｒＳｂ2Ｏ4：Ｍｎ、ＳｒＳｂ2Ｏ4：Ｅｕ、ＳｒＳｂ2Ｏ6：Ｍｎ、ＳｒＳｂ2Ｏ6：Ｅｕ等を使用することができる。
【００９８】
緑色発光層として、例えば、ＺｎＳ：Ｔｂ、ＣａＳ：Ｃｅ、ＺｎＭｇＳ：Ｍｎ、ＳｒＧａ2Ｓ4：Ｅｕ等を使用することができる。
【００９９】
青色発光層として、を使用することができる。例えば、ＺｎＳ：Ｔｍ、ＳｒＳ：Ｃｅ、ＣａＳ：Ｐｂ、Ｃｅ2Ｇａ2Ｓ4：Ｃｅ、Ｓｒ2Ｇａ2Ｓ4：Ｃｅ、ＳｒＳ：Ｃｕ、ＢａＡｌ2Ｓ4：Ｅｕ等を使用することができる。
【０１００】
以上では、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応する発光層（無機発光層）１４とこれら各層に対応して個別に設けられた第１絶縁層１６を有する構成について説明したが、この個別に設けられた第１絶縁層１６に共通に無機発光層（白色蛍光体層）を設ける構成とすることもできる。
【０１０１】
図１（Ｂ）に示すように、図１（Ａ）に示す発光層（無機発光層（Ｒ、Ｇ，Ｂ））１４に換えて、無機発光層として白色蛍光体層を使用することもでき、この構成によるＥＬ素子は照明装置に好適に使用することができる。
【０１０２】
白色蛍光体層は、単一材料から赤色光、緑色光及び青色光を放射可能な材料（例えば、ＧａxＺｒ1-xＯ3：Ｅｕ，Ｔｂ（０．８≦ｘ≦２．０））によって形成された層、赤色発光層、緑色発光層及び青色発光層を積層して構成された層、赤色光を発光する材料、緑色光を発光する材料及び青色光を発光する材料の３つを混合した層の何れかによって構成することができる。このような構成よれば、より少ない工程によって白色蛍光体層を形成することができる。
【０１０３】
Ｒに対応する無機発光層１４の厚さは、ＥＬ素子から取り出そうとする赤色光の波長の２分の１の整数倍の光学膜厚を与えるものとし、Ｇに対応する無機発光層１４の厚さは、ＥＬ素子から取り出そうとする緑色光の波長の２分の１の整数倍の光学膜厚を与えるものとし、Ｂに対応する無機発光層１４の厚さは、ＥＬ素子から取り出そうとする青色光の波長の２分の１の整数倍の光学膜厚を与えるものとする。このような厚さとすることによって、干渉の影響を抑制することができる。
【０１０４】
以下の説明では、赤色発光層としてＺｎＳ：Ｍｎ、青色発光層としてＢａＡｌ2Ｓ4：Ｅｕ、緑色発光層としてＺｎＳ：Ｔｂを使用するものとする。
【０１０５】
第２絶縁層（多層干渉膜）１２によって構成された多層膜干渉フィルタは、低屈折率材料として、ＳｉＯ2（ｎ＝１．４５）を用い、高屈折率材料としてＮｂ2Ｏ5（ｎ＝２．２）を用いて、先述の（ＨＬ）mＨ（ａＬ）（ｂＨ）（ａＬ）Ｈ（ＨＬ）mにおいて、ｍ＝１、ａ＝２．２５、ｂ＝３．１として、形成されている。（ＨＬ）Ｈ（２．２５Ｌ）（３．１Ｈ）（２．２５Ｌ）Ｈ（ＨＬ）によって表わされる多層膜干渉フィルタの各層の厚さは、後述する図２（Ａ）に示されている。多層膜干渉フィルタは、並置された発光層（Ｒ、Ｇ、Ｂ）１４の各発光層に共通に設けるので、ＥＬ素子の生産性を高めることができる。
【０１０６】
上部透明電極１０は、ＥＬ素子から光が取り出される側に設けられ、光透過性の良好な透明導電膜、又は、光反射性と共に光透過性をもつ金属薄膜によって形成され、光反射層を兼ねた金属電極（下部電極；対向電極）１８と上部透明電極１０の間でキャビティ(光共振器)構造が形成されている。金属薄膜上に、導電性を補足するための透明導電膜を積層させて２層構造としてもよい。ＩＴＯ、ＩＺＯ（Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ）、ＺｎＯ、ＡＺＯ、酸化錫（ＳｎＯ2）等によって形成され、光透過性の良好な透明導電膜を用いることにより、発光の取り出し量を高めて輝度の向上を図ることができる。また、金属薄膜は、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｍｇ−Ａｇ合金等によって形成される。
【０１０７】
上部透明電極１０は、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応する各発光層（無機発光層）１４に対応して個別に独立させて設けられ、Ｒに対応する上部透明電極１０の厚さは、ＥＬ素子から取り出そうとする赤色光の波長の２分の１の整数倍の光学膜厚を与えるものとし、Ｇに対応する上部透明電極１０の厚さは、ＥＬ素子から取り出そうとする緑色光の波長の２分の１の整数倍の光学膜厚を与えるものとし、Ｂに対応する上部透明電極１０の厚さは、ＥＬ素子から取り出そうとする青色光の波長の２分の１の整数倍の光学膜厚を与えるものとする。このような厚さとすることによって、干渉の影響を抑制することができる。
【０１０８】
なお、上部透明電極１０と金属電極（下部電極；対向電極）１８との間に、駆動電源が接続されており、電圧を印加することにより赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の発光が生じこれらが加色されて射出される。
【０１０９】
また、上部透明電極１０は、ＥＬ素子を用いて構成された表示装置が、単純マトリックス型である場合には、金属電極（下部電極；対向電極）１８のストライプと交差するストライプ状に形成され、これらが交差して積層された部分がＥＬ素子となる。また、この表示装置が、アクティブマトリックス型である場合には、上部透明電極１０は、連続した電極として形成してよく、Ｒ、Ｇ，Ｂ画素に共通で各ＥＬ素子の共通の電極として用いられる。
【０１１０】
なお、上部透明電極１０、発光層１４、第１絶縁層１６の各層において、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応する層の間は、蛍光体層を電気的に分離独立させると共に、光学的クロストークを抑制するため、電気的及び光学的に隣接する蛍光体層を分離独立させる機能を有する絶縁物２２によって充填されており、赤色光（Ｒ）を放射するＲ画素、緑色光（Ｇ）を放射するＧ画素、青色光（Ｂ）を放射するＢ画素での独立した発光作用が確保されている。ＥＬ素子を用いて照明装置を構成する場合には、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応する層の間が少なくとも、電気的に分離独立されていればよい。
【０１１１】
以上説明した構成を有する無機ＥＬ素子では、並置された発光層（Ｒ、Ｇ、Ｂ）１４の各発光層に共通に設けた第２の絶縁層１２は、（ＨＬ）mＨ（ａＬ）（ｂＨ）（ａＬ）Ｈ（ＨＬ）mによって表わされる多層干渉膜によって構成され、多層膜干渉フィルタとして作用し、赤色光、緑色光及び青色光を狭帯域化（ｍを大きくするとＥＬ素子から取り出される光の波長分布の半値幅はより小さくなる。）することができ、ＥＬ素子から射出される赤色光、緑色光及び青色光の色度点はａ、ｂによって調整することができる。
【０１１２】
なお、ｍを大きくすると取り出せる光の波長分布はよりシャープとなるが、第２絶縁層のトータル厚さが厚くなりすぎ、発光開始電圧が上昇して、絶縁破壊の原因となるため、ｍの値は１〜２とするのが望ましい (１μｍ程度の第２の絶縁層を用いると３００Ｖ程度の電圧が必要である。) 。後述するように、シミュレーションの結果、ａの値は２〜２．５の範囲が望ましく、２．２５程度とすると色純度が高くなる。また、ｂの値は２．７〜３．３の範囲が望ましく、３．１とするともっとも色度再現範囲が広く（色純度が高く）なる。この結果、無機発光層１４の不要な準位からの発光を光学干渉により消し去ることができ、色度再現範囲を拡大する（色純度を高める）ことができ、広色域の無機ＥＬ素子を実現することができる。
【０１１３】
なお、マトリクス状に配列して基板上に形成された上述した無機ＥＬ素子が使用された表示装置、照明装置は、図示しない単純マトリックス型又はアクティブマトリックス型の駆動方式によって駆動される。
【０１１４】
図２は、本発明の第１の実施の形態における、図１（Ａ）に示す無機ＥＬ素子の構成の具体例を説明する図であり、図２（Ａ）は、図１（Ａ）に示す無機ＥＬ素子を構成する各層の厚さ及び屈折率を示す層構成、図２（Ｂ）は層構造を模式的に示す断面図である。
【０１１５】
図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示す各層の厚さを反映させて、図１（Ａ）を示したものであり、図２（Ｂ）における発光層（Ｒ、Ｇ、Ｂ）１４を連接させた構成とすれば、図２（Ａ）に示す各層の厚さを反映した図１（Ｂ）に対応した構成となる。
【０１１６】
図２（Ａ）に示すように、無機ＥＬ素子の層構成は次のとおりである。赤色発光層、緑色発光層、青色発光層としてそれぞれ、ＺｎＳ：Ｍｎ、ＺｎＳ：Ｔｂ、ＢａＡｌ2Ｓ4：Ｅｕを用いこれら蛍光体の屈折率はｎ＝２．３とし、赤色光、緑色光、青色光のそれぞれの発光中心波長を、λr＝６３０ｎｍ、λg＝５４５ｎｍ、λb＝４５５ｎｍとした。また、第２絶縁層（多層干渉膜）１２を、高屈折率材料Ｎｂ2Ｏ5（屈折率ｎ＝２．２）と低屈折率材料ＳｉＯ2（屈折率ｎ＝１．４５）を用いて構成した。第１絶縁層１６としてＮｂ2Ｏ5を用い、上部透明電極１０としてＩＴＯ（屈折率ｎ＝２）を用いた。
【０１１７】
図２（Ａ）に示す無機ＥＬ素子の層構成の各層の厚さは、以下のようにして決定した。
【０１１８】
Ｒ、Ｇ、Ｂに対応する上部透明電極１０の厚さは、
Ｒ：（λr／２）×１／２＝１５８ｎｍ
Ｇ：（λg／２）×１／２＝１３６ｎｍ
Ｂ：（λb／２）×１／２＝１１４ｎｍ
とした。
【０１１９】
Ｒ、Ｇ、Ｂに対応する発光層（Ｒ、Ｇ、Ｂ）１４の厚さは、
Ｒ：（λr／２）×５／２．３＝６８５ｎｍ
Ｇ：（λg／２）×５／２．３＝５９２ｎｍ
Ｂ：（λb／２）×５／２．３＝４９５ｎｍ
とした。
【０１２０】
Ｒ、Ｇ、Ｂに第１絶縁層１６の厚さは、
Ｒ：（λr／２）×１／２．２＝１４３ｎｍ
Ｇ：（λg／２）×１／２．２＝１２４ｎｍ
Ｂ：（λb／２）×１／２．２＝１０３ｎｍ
とした。
【０１２１】
第２絶縁層（多層干渉膜）１２を構成する層は、ｍ＝１、ａ＝２．２５、ｂ＝３．１とし、ガラス基板２０の側から層−１〜層−９（層−５に関して対称である。）が積層され、層−１〜層−５の厚さは、
層−１：（λg／４）×１／２．２＝６２ｎｍ
層−２：（λg／４）×１／１．４５＝９４ｎｍ
層−３：（λg／４）×１／２．２＝６２ｎｍ
層−４：ａ×（λg／４）×１／１．４５＝２１１ｎｍ
層−５：ｂ×（λg／４）×1／２．２＝１９２ｎｍ
層−６：ａ×（λg／４）×１／１．４５＝２１１ｎｍ
層−７：（λg／４）×１／２．２＝６２ｎｍ
層−８：（λg／４）×１／１．４５＝９４ｎｍ
層−９：（λg／４）×１／２．２＝６２ｎｍ
とした。
【０１２２】
ここでは、第２絶縁層（多層干渉膜）１２を構成する層−１〜層−９の厚さをλg＝５４５ｎｍを用いて決定したが、λr＝６３０ｎｍ又はλb＝４５５ｎｍを用いて決定することもできる。干渉膜の設計は、設計波長を中心として短波長側及び長波長側に帯域が広がるため、抑止帯をλr＝６３０ｎｍ又はλb＝４５５ｎｍを中心に設計すると、それぞれ帯域幅を６３０ｎｍ±２５ｎｍ、４５５ｎｍ±２５０ｎｍ程度を広い帯域で設計する必要があり、第２絶縁層（多層干渉膜）１２を構成するに必要な膜総数が非常に多くなってしまうという欠点が生じる。
【０１２３】
第２の実施の形態
図３は、本発明の第２の実施の形態における、有機ＥＬ素子の構成を模式的に示す断面図であり、有機ＥＬ素子を用いた表示装置（又は、照明装置）にいて、１画素を構成するＲ、Ｇ、Ｂの３色の発光層１４がｘ方向に直線状に配列され、この直線状配列がｙ方向に繰り返された構成における、ｘ方向での１素子の断面図を示している。
【０１２４】
以下、有機ＥＬ素子を構成する各構成要素を基板側から順に説明するが、基板、多層膜干渉フィルタに関しては第１の実施の形態で先述した無機ＥＬ素子と同様の構成とされるので、同じ説明は繰り返さない。
【０１２５】
基板４０に形成される光反射層（全反射層）４４は、例えば、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、これら元素を含む合金等の光反射性金属材料からなり、光反射層４４上に透明絶縁膜４６が形成されている。下部電極として陽極３８が、透明絶縁膜４６上に形成されている。下部電極（陽極３８）は、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応する有機発光層３４に対向して個別に独立して形成されている。
【０１２６】
下部電極（陽極３８）としては、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｍｇ−Ａｇ合金等の金属、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ等の透明導電膜、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ［ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン)／ポリ(４−スチレンスルホナート）］のような有機導電膜等によって形成することができる。この中でも仕事関数が高い材料を用いる方が、有機層中への正孔の注入障壁が低減できるので好適である。下部電極（陽極３８）は、上記材料を用いた単層構造でよく、積層構造でもよい。
【０１２７】
また、下部電極（陽極３８）は、有機ＥＬが用いられる表示装置、照明装置の駆動方式に適した形状でパターニングされ形成されている。例えば、駆動方式が単純マトリックス型である場合には、下部電極（陽極３８）は、例えば、ストライプ状に形成される。また、駆動方式が、Ｒ、Ｇ、Ｂ画素毎にＴＦＴを備えたアクティブマトリックス型である場合には、下部電極（陽極３８）は、複数配列されたＲ、Ｇ、Ｂ画素毎に対応させてパターニングされ形成され、Ｒ、Ｇ、Ｂ画素毎に設けられたＴＦＴに対してそれぞれが接続される状態で形成される。
【０１２８】
正孔輸送層３６が、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応する有機発光層３４に対向して個別に独立して形成された下部電極（陽極３８）上に連続した層として形成されている。正孔輸送層３６を構成する材料として、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（３−メチルフェニル）−１，１’−ジフェニル−４，４’−ジアミン（トリフェニルジアミン誘導体、ＴＰＤ）、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）等が用いられる。また、これらに限定されることなく、ポリマー前駆体がポリテトラヒドロチオフェニルフェニレンであるポリフェニレンビニレン、１、１−ビス−（ ４−Ｎ、Ｎ−ジトリルアミノフェニル）シクロヘキサン等を用いることもできる。
【０１２９】
なお、後述する正孔注入層が、正孔輸送層３６をかねてもよく、例えば、ポリオレフィン誘導体である３、４−ポリエチレンジオシチオフェン／ポリスチレンスルフォン酸（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）を正孔注入材料として用い、これを有機溶剤を主溶媒として分散させてなる分散液を所定領域に吐出した後、乾燥させることにより正孔注入層を形成することができる。
【０１３０】
なお、陽極３８と正孔輸送層３６の間に正孔輸送層に接触させて正孔注入層を設けてもよい。正孔注入層は、例えば、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）、４，４’，４”−トリス（ナフチルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（ＴＮＡＴＡ）、４，４’，４”−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）］等の層によって形成することができる。
【０１３１】
有機発光層（Ｒ、Ｇ、Ｂ）３４が、正孔輸送層３６上に形成されているが、有機発光層３４として、公知の有機材料を用いることができ、以下のものを使用することができ、有機発光層を挟む電極間に電流を注入することにより、各色のカラー発光が可能である。
【０１３２】
有機発光層３４として、例えば、分子量が１０００以上の高分子材料を用いることが好ましく、具体的には、ポリフルオレン誘導体、ポリフェニレン誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリチオフェン誘導体、又は、これらの高分子材料に、ペリレン系色素、クマリン系色素、ローダミン系色素、例えば、ルブレン、ペリレン、９、１０−ジフェニルアントラセン、テトラフェニルブタジエン、ナイルレッド、クマリン６、キナクリドン等をドープしたものが用いられる。なお、このような高分子材料としては、二重結合のπ 電子がポリマー鎖上で非極在化しているπ共役系高分子材料が、導電性高分子でもあることから発光性能に優れ好適に用いられる。特に、その分子内にフルオレン骨格を有する化合物、すなわちポリフルオレン系化合物がより好適に用いられる。また、このような材料以外にも、共役系高分子有機化合物の前駆体と、発光特性を変化させるための少なくとも１種の蛍光色素とを含んでなる有機ＥＬ素子用組成物も、発光層の形成材料として使用可能である。
【０１３３】
具体的に、有機発光層（Ｒ、Ｇ、Ｂ）３４の赤色発光層、緑色発光層、青色発光層は、以下のようにして形成することができる。
【０１３４】
赤色系統の発光層（赤色発光層）は、例えば、青色系統又は緑色系統の発光層（青色又は緑色発光層）に、ニールレッド（Nile-red）、ＤＣＭ誘導体｛DCM:4-Dicyanmethylene-2-methyl-6(p-dimethylaminostyryl)-4H-pyran｝、ＤＣＪＴ｛４−（ジシアノメチレン）−２−ｔ−ブチル−６−（ジュロリジルスチリル）−ピラン｝等のピラン誘導体、スクアリリウム誘導体、ポルフィリン誘導体、クロリン誘導体、ユーロジリン誘導体、ローダミン誘導体等の既知の赤色色素化合物をドーピングした層として形成することができる。
【０１３５】
緑色系統の発光層（緑色発光層）は、例えば、青色系統の発光層（青色発光層）に、クマリン等のクマリン（Coumarin-6、Coumarin-7）誘導体、キナクリドン誘導体等の既知の緑色色素化合物をドーピングした層として形成することができる。
【０１３６】
青色系統の発光層（青色発光層）は、例えば、ペリレン（Perylene）、オキサジアゾール誘導体、シクロペンタジエン誘導体、ピラゾロキノリン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、オリゴチオフェン誘導体等の既知の青色色素化合物をドーピングした層として形成することができる。
【０１３７】
なお、これらのドープする色素化合物は、通常、後述する電子輸送層３２にドープされて利用されるが、青色発光層の形成にペリレンを用いる場合 は、後述する正孔輸送層３６にドープしてもよい。また、これらの各色発光用のドープ材料は上述のものに限るものではなく、赤色、緑色、青色の何れかを発光するものであれば、その他の材料を用いてもよい。赤色、緑色、青色の３原色を発光可能な化合物を選択することによって、発光効率の高い、発色性の良好なカラー発光を可能とすることができる。
【０１３８】
Ｒに対応する無機発光層３４の厚さは、ＥＬ素子から取り出そうとする赤色光の波長の２分の１の整数倍の光学膜厚を与えるものとし、Ｇに対応する無機発光層３４の厚さは、ＥＬ素子から取り出そうとする緑色光の波長の２分の１の整数倍の光学膜厚を与えるものとし、Ｂに対応する無機発光層３４の厚さは、ＥＬ素子から取り出そうとする青色光の波長の２分の１の整数倍の光学膜厚を与えるものとする。このような厚さとすることによって、干渉の影響を抑制することができる。
【０１３９】
なお、図３に示す例では、有機発光層３４を明示するために、有機発光層３４を後述する電子輸送層３２と別に示しているが、色素化合物を電子輸送層３２にドープして有機発光層を形成する場合は、実際の有機発光層は、有機発光層と電子輸送層は同じ層を形成している。
【０１４０】
電子輸送層３２は、例えば、キノリノールアルミ錯体（アルミキノリノール錯体（Ａｌｑ３）（トリス（８クイノリノレートアルミニウム）、tris(8-quinolinolate)aluminum）、亜鉛のオキサゾール錯体（オキサジアゾール誘導体（ＯＸＤ，ＰＢＤ））、亜鉛の２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾール錯体、トリアゾール誘導体（ＴＡＺ）、フェナンスロリン誘導体（バソクプロイン、バソフェナントロリン）等の材料を用いて形成される。
【０１４１】
陰極３０が、透明な上部電極（対向電極）として、光反射性と共に光透過性をもつ金属薄膜によって形成され、下部電極（陽極３８）側の光反射層４４と上部電極（陰極３０）との間にキャビティ（光共振器）構造が形成されている。金属薄膜上に、導電性を補足するための透明導電膜を積層させて２層構造として上部電極（陰極３０）を形成してもよい。
【０１４２】
上部電極は、光透過性及び光反射性を有しハーフミラーとして構成された陰極３０として用いられ、上部電極（陰極３０）を構成する材料としては、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｍｇ−Ａｇ合金等の金属、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ等の透明導電膜、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ［ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（４−スチレンスルホナート）］のような有機導電膜等によって形成することができる。この中でも、例えば、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｃａ等の活性な金属とＡｇ、Ａｌ、Ｉｎ等の金属との合金等の仕事関数が小さい導電性材料が選択して用いられ、これらを積層した構造としてもよい。上部電極（陰極３０）は、発光層で生じた発光を取り出す側となるハーフミラーとして用いられるため、その光透過率が膜厚等で調整されている。
【０１４３】
また、上部電極（陰極３０）は、ＥＬ素子を用いて構成された表示装置、照明装置が、単純マトリックス型である場合には、下部電極のストライプと交差するストライプ状に形成され、これらが交差して積層された部分がＥＬ素子となる。また、この表示装置が、アクティブマトリックス型である場合には、上部電極（陰極３０）は、連続した電極として形成してよく、Ｒ、Ｇ，Ｂ画素に共通で各ＥＬ素子の共通の電極として用いられる。
【０１４４】
なお、発光層３４、下部電極（陽極３８）の各層において、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応する層の間は、発光層を電気的に分離独立させると共に、光学的クロストークを抑制するため、電気的及び光学的に隣接する発光層を分離独立させる機能を有する絶縁物４８によって充填されており、赤色光（Ｒ）を放射するＲ画素、緑色光（Ｇ）を放射するＧ画素、青色光（Ｂ）を放射するＢ画素での独立した発光作用が確保されている。ＥＬ素子を用いて照明装置を構成する場合には、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応する層の間が少なくとも、電気的に分離独立されていればよい。
【０１４５】
なお、上部電極（陰極３０）と電子輸送層３２の間に電子輸送層に接触させて電子注入層を設けてもよい。通常、透明導電膜として用いられるＩＴＯは、仕事関数が５ｅＶ程度もあり、陽極には好適であるものの陰極には適さない。このため、上部電極を透明な陰極３０とする構成では、有機発光層３４と透明導電膜からなる上部電極との間に、仕事関数の低い金属と電子輸送性の有機材料とを混合させた電子注入層を積層させることによって、電子注入性を高めた構成とするのが望ましい。
【０１４６】
電子注入層としては、例えば、Ｌｉ、Ｃｓ、Ｃａ、Ｍｇ等アルカリ金属やアルカリ土類金属の薄膜、ＬｉＦ、ＣｓＦ、ＣａＦ2、ＭｇＦ2、Ｌｉ2Ｏ、Ｃｓ2Ｏ等、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の化合物、又は、これらの材料を、電子輸送層を構成する材料にドーピングした層等を形成して使用することができる。
【０１４７】
上部電極（陰極３０）の面に、第１の実施の形態と同様の構成の多層干渉膜４２が、Ｒ、Ｇ、Ｂの有機発光層３４に共有されて、多層膜干渉フィルタとして形成されている。多層干渉膜４２の上面は、透明保護層５０によって外部環境から保護されている。
【０１４８】
なお、多層干渉膜４２は、
有機発光層（Ｒ、Ｇ、Ｂ）３４の赤色発光層、緑色発光層、青色発光層から放射される赤色発光、緑色発光、青色発光の中心波長を用いて、第１の実施の形態における多層干渉膜（第２絶縁層）１２の場合と同様にして、高屈折材料、低屈折材料が選択され、これらｍ、ａ、ｂ、屈折材料の膜厚が決定される。
【０１４９】
以上の説明では、上部電極（透明電極）は、電子輸送層３２の側に設けられ陰極３０として作用し、光反射層４４が下面に形成された下部電極は、正孔輸送層３６の側に設けられ陽極３８として作用する。上部電極と下部電極 との間には、電流注入用の駆動電源が接続されており、上部電極と下部電極との間に電流を注入することにより赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の発光が生じこれらが加色されて、上部電極から射出される。
【０１５０】
なお、第１の実施の形態と同様に、有機発光層（赤色光を発光する有機発光層Ｒ、緑色光を発光する有機発光層Ｇ、青色光を発光する有機発光層Ｂ）３４は、有機白色発光層に置き換えることもでき、有機白色発光層は、単一材料から赤色光、緑色光及び青色光を放射可能な材料によって形成された層、有機赤色発光層、有機緑色発光層及び有機青色発光層を積層して構成された層、赤色光を発光する有機材料、緑色光を発光する材料及び青色光を発光する有機材料の３つを混合した層の何れかによって構成することができる。このような構成よれば、より少ない工程によって有機白色発光層を形成することができ、図１（Ｂ）に対応した構成を有するＥＬ素子を形成することができる。
【０１５１】
以上説明した有機ＥＬ素子の上部及び下部電極の内側に形成される発光部は、例えば、下部電極上に下層から順に、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層、電子注入層が積層される構成、下部電極上に下層から順に、正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層が積層される構成、下部電極上に有機発光層が積層される構成の何れかの構成によって形成され、下部電極上に少なくとも有機発光層を有すればよい。即ち、発光部において、有機発光層以外の層は必要に応じて設ければよく、例えば、正孔輸送層や電子輸送層は省略することもできる。また、各層は、それぞれが複数層からなる積層構造であってもよい。
【０１５２】
以上説明したように、下部電極（陽極３８）側の光反射層４４と上部電極（陰極３０）との間をスペーサとするキャビティ（光共振器）構造が形成され、正孔輸送層３６や有機発光層３４は、Ｒ、Ｇ、Ｂ画素の何れも同じ材料から構成されているが、下部電極（陽極３８）の厚さは、Ｒ、Ｇ、Ｂ画素で相違させており、厚さは、Ｂ画素＜Ｇ画素＜Ｒ画素であり、Ｒ、Ｇ、Ｂ画素における光共振器のスペーサの光学膜厚（光学長）は、Ｒ、Ｇ、Ｂ画素で相違させている。言い換えれば、下部電極（陽極３８）の厚さは、光共振器の光学膜厚（光学長）が、Ｒ、Ｇ、Ｂ画素から所定の色光が出射されるように調整されている。
【０１５３】
このように構成された有機ＥＬ素子では、下部電極（陽極３８）から正孔輸送層３６及び有機発光層３４を通して上部電極（陰極３０）に電流が流れると、その電流量に応じて有機発光層３４から発光する。そして、有機発光層３４から出射された光は上部電極（陰極３０）を透過して、観測者側に出射される一方、有機発光層３４から基板４０に向けて出射された光は、下部電極（陽極３８）の下層に形成された反射層４４によって反射され、上部電極（陰極３０）を透過して観測者側に出射される。その際、有機発光層３４から出射された光は、反射層４４と上部電極（陰極３０）の間で多重反射され、光共振器のスペーサの光学膜厚（光学長）が１／４波長の整数倍に相当する光の波長分布の半値幅を狭小化（即ち、色度を向上）させることができる。Ｒ画素から赤色光が出射され、Ｇ画素から緑色光が出射され、Ｂ画素から青色光が出射され、多層干渉膜（第２絶縁層）４２入射されそれぞれの色の光の波長分布の半値幅が狭小化され、多層干渉膜４２を通過しそれぞれ加色されて有機ＥＬ素子から放射される。
【０１５４】
なお、以上の説明では、下部電極を陽極、上部電極を陰極とした構成の有機ＥＬ素子を説明したが、下部電極を陰極、上部電極を陽極とした有機ＥＬ素子への適用も可能であり、同様の性能を得ることができる。この場合、下部電極（陰極）の上部には、上述した構成要素の積層順（正孔輸送層３６→有機発光層（Ｒ、Ｇ、Ｂ）３４→電子輸送層３２）と逆順（電子輸送層３２→有機発光層（Ｒ、Ｇ、Ｂ）３４→正孔輸送層３６）とし積層し上部電極（陽極）を設けた構成とする。
【０１５５】
また、上部電極が陽極として用いられる場合、上部電極を構成する材料としては、Ｎｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｓｅ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｎｂやこれらの合金、ＳｎＯ2、ＩＴＯ、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化チタン（ＴｉＯ2）等の仕事関数が大きい導電性材料が選択して用いられる。
【０１５６】
また、下部電極を陰極として用いられる場合、下部電極を構成する材料として、上部電極を陰極３０として構成した際に使用される先述した材料を使用することができる。
【０１５７】
以上説明したように、第２の実施の形態では、有機ＥＬ素子を構成する正孔輸送層や発光層等の有機機能層の材質は、対応する色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）にかかわらず共通であり、下部電極の厚さによって、いずれの色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に対応するかが決定されている。すなわち、Ｒ、Ｇ、Ｂ画素に対応して光共振器構造を構成し、下部電極の厚さによって、光共振器の光学膜厚（光学長）を赤色光、緑色光、青色光の何れかに対応する値に設定する。従って、有機ＥＬ素子を製造する際に、発光色に固有の材料を使用せず、Ｒ、Ｇ、Ｂ画素間で同一の材料を用いるので、生産性を向上することができる。
【０１５８】
なお、マトリクス状に配列して基板上に形成された上述した有機ＥＬ素子が使用された表示装置、照明装置は、図示しない単純マトリックス型又はアクティブマトリックス型の駆動方式によって駆動される。
【０１５９】
実施例
図２（Ａ）に示す層構成を有し、ｍ＝１、ａ＝２．２５、ｂ＝３．１として、先述したように、層−１：（λg／４）×１／２．２＝６２ｎｍ、層−２：（λg／４）×１／１．４５＝９４ｎｍ、層−３：（λg／４）×１／２．２＝６２ｎｍ、層−４：ａ×（λg／４）×１／１．４５＝２１１ｎｍ、層−５：ｂ×（λg／４）×1／２．２＝１９２ｎｍ、層−６：ａ×（λg／４）×１／１．４５＝２１１ｎｍ、層−７：（λg／４）×１／２．２＝６２ｎｍ、層−８：（λg／４）×１／１．４５＝９４ｎｍ、層−９：（λg／４）×１／２．２＝６２ｎｍの厚さをもつ層−１〜層−９が積層された第２絶縁層（多層干渉膜）１２に関する、分光透過特性をＴＦＣａｌｃTM（Software Spectra, Inc.）を使用して、シミュレーションによって求めた。
【０１６０】
上述の多層干渉膜に、波長λとλ＋ｄλの間の強度をＥ（λ）ｄλとするとき、Ｅ（λ）がλによらず一定である白色光（Ｅ（λ）＝Ｅw（λ）＝一定）を、多層干渉膜に垂直入射させた時の分光透過特性（透過スペクトル）を求めた。
【０１６１】
図４は、本発明の実施例における、多層干渉膜（第２絶縁層）の分光透過特性を説明する図であり、白色光を多層干渉膜に垂直入射させた時の透過スペクトルであり、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は透過率を示し、図４に示す結果から明らかなように、Ｒ、Ｇ、Ｂの波長帯で大きな透過率を示し、それらの半値幅がそれぞれ、約１０ｎｍ、約１３ｎｍ、約２５ｎｍであるＲ、Ｇ、Ｂの波長帯の光が出射され、この多層干渉膜が、Ｒ、Ｇ、Ｂの波長帯に対する良好な特性をもったバンドパスフィルタとして作用することを明確に示している。
【０１６２】
上述の多層干渉膜の層−４における係数ａ、層−５における係数、層−６における係数ａを変化させて、赤色発光層としてＺｎＳ：Ｍｎ、青色発光層としてＢａＡｌ2Ｓ4：Ｅｕ、緑色発光層としてＺｎＳ：Ｔｂを使用し、後述するように、発光層が図７（Ａ）、図８（Ａ）、図９（Ａ）に示す発光スペクトルを有するものとして、上記と同様のシミュレーションを行ない、多層干渉膜から出射される光のスペクトルを求め、この出射される光のＲ、Ｇ、Ｂの色座標をＣＩＥｘｙ色度図にプロットすると、そのプロットされる位置は、係数ａ、ｂによって変化し、この色度図にプロットされたＲ、Ｇ、Ｂの色座標を３頂点とする三角形の面積によって、色再現範囲の広さ（色純度の高低）が変化する。
【０１６３】
図５は、本発明の実施例における、多層干渉膜（第２絶縁層）の膜構成を規定するａ値を変化させた時（但し、ｂ＝３．１とする。）のＣＩＥ色度図における色度点の動きを説明する図である。
【０１６４】
図６は、本発明の実施例における、多層干渉膜（第２絶縁層）の構成を規定するｂ値を変化させた時（但し、ａ＝２．２５とする。）のＣＩＥ色度図における色度点の動きを説明する図である。
【０１６５】
図５に示すように、ｂ＝３．１として、ａ＝２→ａ＝２．５とａを変化させると、Ｒ、Ｇ、Ｂの色座標の変化は、次の通りである。Ｒの色座標に関しては、ａ＝２→ａ＝２．２５→ａ＝２．５の変化の間でｘ及びｙ座標は大きくなる方向に変化している。Ｇの色座標に関しては、ａ＝２→ａ＝２．２５の変化の間でｘ座標は小さくｙ座標は大きくなる方向に変化し、ａ＝２．２５→ａ＝２．５の変化の間でｘ座標は大きくｙ座標は小さくなる方向に変化している。Ｂの色座標に関しては、ａ＝２→ａ＝２．２５の変化の間でｘ座標は略変化せずｙ座標は小さくなる方向に変化し、ａ＝２．２５→ａ＝２．５の変化の間でｙ座標は略変化せずｘ座標は僅かに小さく変化している。
【０１６６】
図６に示すように、ａ＝２．２５として、ｂ＝２．７→ｂ＝３．３とｂを変化させると、Ｒ、Ｇ、Ｂの色座標の変化は、次の通りである。Ｒの色座標に関しては、ｂ＝２．７→ｂ＝３．１→ｂ＝３．３の変化の間でｘ及びｙ座標は大きくなる方向に変化している。
Ｇの色座標に関しては、ｂ＝２．７→ｂ＝３．１の変化の間でｘ座標は小さくｙ座標は大きくなる方向に変化し、ｂ＝２．７→ａ＝３．３の変化の間でｘ座標は僅かに大きくｙ座標は僅かに小さくなる方向に変化している。Ｂの色座標に関しては、ｂ＝２．７→ｂ＝３．１の変化の間でｘ座標は略変化せずｙ座標は小さくなる方向に変化し、ｂ＝３．１→ｂ＝３．３の変化の間でｙ座標は略変化せずｘ座標は僅かに小さくなる方向に変化している。
【０１６７】
図５、図６に示す結果から、ａ＝２．２５、ｂ＝３．１のとき、Ｒ、Ｇ、Ｂの最適な色度点（座標）が得られ、その座標は、Ｒ（０．６９４，０．３０６）、Ｇ（０．３１９，０．５６８）、Ｂ（０．１５０，０．０５５）であることが判明した。この時、色再現性範囲をＮＴＳＣ色座標（Ｒ（０．６７，０．３３）、Ｇ（０．２１，０．７１）、Ｂ（０．１４，０．０８））の三角形と面積と比較すると、色再現性はＮＴＳＣ比７４．８％となり、この値は、ＮＴＳＣ比７０％といわれているＣＲＴよりも優れている。
【０１６８】
次に、ｍ＝１、ａ＝２．２５、ｂ＝３．１として、先述した層−１〜層−９が積層された第２絶縁層（多層干渉膜）１２に、実際のＲ、Ｂ、Ｇの発光層から発光が入射された場合の、多層干渉膜から出射される光のスペクトルを、先述したＴＦＣａｌｃTM（Software Spectra, Inc.）を使用して、シミュレーションによって求めた。
【０１６９】
図７は、本発明の実施例における、多層干渉膜（第２絶縁層）による青色蛍光体の発光スペクトルの変化を説明する図であり、図７（Ａ）は多層干渉膜に入射する前の青色蛍光体の発光スペクトル、図７（Ｂ）は多層干渉膜を出射した後の青色蛍光体の発光スペクトルを示す図である。
【０１７０】
図７（Ａ）は、多層干渉膜に入射される青色発光を与えるＢａＡｌ2Ｓ4の発光スペクトルを示す（非特許文献１に記載の図３を参照。）が、その半値幅は約３０ｎｍと大きい。図７（Ｂ）に示すように、多層干渉膜から出射される光のスペクトルは、多層干渉膜の作用によって狭小化されており、その半値幅は、入射前のスペクトルの半値幅約３０ｎｍの半分以下である約１３ｎｍとなっている。
【０１７１】
図８は、本発明の実施例における、多層干渉膜（第２絶縁層）による緑色蛍光体の発光スペクトルの変化を説明する図であり、図８（Ａ）は多層干渉膜に入射する前の緑色蛍光体の発光スペクトル、図８（Ｂ）は多層干渉膜を出射した後の緑色蛍光体の発光スペクトルを示す図である。
【０１７２】
図８（Ａ）は多層干渉膜に入射される緑色発光を与えるＺｎＳ：Ｔｂの発光スペクトル（実測のスペクトル）であり、Ｔｂの5Ｄ4→7Ｆ5への遷移に相当する半値幅が約１０ｎｍの急峻な主ピーク、7Ｆ6、7Ｆ4、7Ｆ3が関与する副次的な発光ピークが存在しており、色再現範囲を狭くする（色純度を低下させる）原因となっている。
【０１７３】
図８（Ｂ）に示すように、多層干渉膜から出射される光のスペクトルは、多層干渉膜の作用によって狭小化されており、その半値幅は、入射前のスペクトルの半値幅約１０ｎｍより狭い約８ｎｍとなっており、図８（Ａ）のスペクトルに存在する副次的な発光ピークの強度は弱められており、緑色の色度点を（０．３１５，０．４９１）から（０．３１９，０．５７０）程度までへと改善することが可能である。
【０１７４】
図９は、本発明の実施例における、多層干渉膜（第２絶縁層）による赤色蛍光体の発光スペクトルの変化を説明する図であり、図９（Ａ）は多層干渉膜に入射する前の赤色蛍光体の発光スペクトル、図９（Ｂ）は多層干渉膜を出射した後の赤色蛍光体の発光スペクトルを示す図である。
【０１７５】
図９（Ａ）は、多層干渉膜に入射される赤色発光を与えるＺｎＳ：Ｍｎの発光スペクトルを示す（非特許文献２に記載の図７を参照。）が、その半値幅は約８０ｎｍと大きく、赤色というよりオレンジ色の発光を与えている。
【０１７６】
図９（Ｂ）に示すように、多層干渉膜から出射される光のスペクトルは、多層干渉膜の作用によって狭小化されており、半値幅が約１８ｎｍ、約２５ｎｍの２つのピークからなっている。
【０１７７】
図１（Ａ）に示す構造のＥＬ素子、例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂの各蛍光体層を構成する材料を混合して形成された白色発光層、又は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各蛍光体層が積層され形成された白色発光層を有する図１（Ｂ）に示すＥＬ素子においては、多層干渉膜から出射される光のスペクトルは、図４に示す多層干渉膜の分光透過特性をＯＴ（λ）とし、図７（Ａ）に示される青色光のスペクトルをＥb（λ）とし、図８（Ａ）に示される緑色光のスペクトルをＥg（λ）とし、図９（Ａ）に示される赤色光のスペクトルをＥr（λ）とする時、ＯＴ（λ）×｛Ｅg（λ）＋Ｅb（λ）＋Ｅr（λ）｝で与えられる。
【０１７８】
以上説明したように、本発明によれば、Ｒ、Ｇ、Ｂの発光層に対して共通に同じ多層干渉膜を配置することによって、副次的な準位間の遷移に起因する発光をフィルタリングして、ＥＬ素子からの出射を抑制することができ、ＬＥＤによる発光等に比べてブロードな発光スペクトル特性をもつ無機、有機ＥＬ素子から放射される光の波長を制限制御し、且つ、放射光の半値幅を狭くすることが可能となるため、色再現範囲を拡大させて色域の広いＥＬ素子を実現することができる。
【０１７９】
以上、発光層としてＺｎＳ：Ｍｎ、ＺｎＳ：Ｔｂ、ＢａＡｌ2Ｓ4：Ｅｕを用い、低屈折率材料としてＳｉＯ2（ｎ＝１．４５）、高屈折率材料としてＮｂ2Ｏ5（ｎ＝２．２）を用いて、（ＨＬ）mＨ（ａＬ）（ｂＨ）（ａＬ）Ｈ（ＨＬ）mにおいて、ｍ＝１、ａ＝２．２５、ｂ＝３．１とした多層干渉膜を中心として、本発明を実施の形態について説明したが、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、これらの発光層、高低の屈折率材料は適宜選択可能であり、これらの選択に応じて、ｍ、ａ、ｂの好適な値を決定することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１８０】
以上説明したように、本発明によれば、色度再現範囲を拡大させ広色域特性の向上を図ることができるエレクトロルミネッセンス素子及びこれを用いた表示装置並びに照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１８１】
【図１】本発明の第１の実施の形態における、無機ＥＬ素子の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】同上、図１（Ａ）に示す無機ＥＬ素子の構成の具体例を説明する図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態における、有機ＥＬ素子の構成を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の実施例における、多層干渉膜の分光透過特性を説明する図である。
【図５】同上、多層干渉膜の膜構成を規定するａ値を変化させた時（但し、ｂ＝３．１とする。）のＣＩＥ色度図における色度点の動きを説明する図である。
【図６】同上、多層干渉膜の構成を規定するｂ値を変化させた時（但し、ａ＝２．２５とする。）のＣＩＥ色度図における色度点の動きを説明する図である。
【図７】同上、多層干渉膜による青色蛍光体の発光スペクトルの変化を説明する図である。
【図８】同上、多層干渉膜による緑色蛍光体の発光スペクトルの変化を説明する図である。
【図９】同上、多層干渉膜による赤色蛍光体の発光スペクトルの変化を説明する図である。
【図１０】従来技術における、反射率の小さな光学干渉式ＥＬ素子の拡大概略端面図である。
【図１１】同上、薄膜エレクトロルミネセンス装置の基本構成断面図である。
【符号の説明】
【０１８２】
１０…上部透明電極、１２…第２絶縁層（多層干渉膜）、１４…発光層（Ｒ、Ｇ、Ｂ）、
１６…第１絶縁層、１８…金属電極（下部電極；対向電極）、２０…絶縁性基板、
２２…絶縁物質、２４…白色発光層、３０…陰極（上部電極；対向電極）、
３２…電子輸送層、３４…有機発光層（Ｒ、Ｇ、Ｂ）、３６…正孔輸送層、
３８…陽極（下部電極）、４０…基板、４２…多層干渉膜、４４…反射層、
４６…透明絶縁膜、４８…絶縁層、５０…透明保護層
【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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