発光素子、照明装置および表示装置
【課題】広い波長帯域で良好に光を取り出すことができるとともに、単色の光に対する輝度および色相の視野角依存性の大幅な低減を図ることができる発光素子ならびにこの発光素子を用いた照明装置および表示装置を提供する。
【解決手段】発光素子は、第１の電極１１と第２の電極１２との間に挟持された、単色の光を発光する発光層１３ａを１箇所含む有機層１３と、発光層１３ａから発光された光を反射させ、第２の電極１２側から射出させるための、第１の電極１１側に設けられた第１の反射界面１７と、第２の電極１２側に第１の電極１１から第２の電極１２に向かう方向の互いに離れた位置に順次設けられた第２の反射界面１８、第３の反射界面１９および第４の反射界面２０とを有する。
【解決手段】発光素子は、第１の電極１１と第２の電極１２との間に挟持された、単色の光を発光する発光層１３ａを１箇所含む有機層１３と、発光層１３ａから発光された光を反射させ、第２の電極１２側から射出させるための、第１の電極１１側に設けられた第１の反射界面１７と、第２の電極１２側に第１の電極１１から第２の電極１２に向かう方向の互いに離れた位置に順次設けられた第２の反射界面１８、第３の反射界面１９および第４の反射界面２０とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、発光素子、照明装置および表示装置に関し、特に、有機材料のエレクトロルミネッセンス（Electroluminescence)を利用した発光素子ならびにこの発光素子を用いた照明装置および表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機材料のエレクトロルミネッセンスを利用した発光素子（以下「有機ＥＬ素子」という。）は低電圧直流駆動による高輝度発光が可能な発光素子として注目され、盛んに研究開発が行われている。この有機ＥＬ素子は、一般に数十〜数百ｎｍ程度の厚さの発光層を含む有機層が反射性電極と透光性電極との間に挟持された構造を有している。このような有機ＥＬ素子において、発光層で発光された光は、素子構造中で干渉し外部に取り出される。従来、このような干渉を利用して有機ＥＬ素子の発光効率を向上させようという試みがなされている。
【０００３】
特許文献１においては、発光層から透光性電極の方向に発せられた光と、反射性電極の方向に発せられた光との干渉を利用し、発光位置から反射層までの距離を発光波長の光が共振するように設定することにより発光効率を高めることが提案されている。
【０００４】
特許文献２においては、透光性電極と基板との界面での光の反射も考慮し、発光位置から反射性電極までの距離と、発光位置から透光性電極と基板との界面までの距離との両方を規定している。
【０００５】
特許文献３においては、光が透光性電極と反射性電極との間で多重反射することにより起こる干渉を利用し、透光性電極と反射性電極との間の層の厚さを望みの波長の光が共振するように設定することにより発光効率を高めている。
【０００６】
特許文献４においては、共振器構造を用いて発光効率を高めた発光素子を組み合わせた表示装置において白色の色度点の視野角特性の向上を図る手法として、有機層の厚さを制御することにより赤（Ｒ）緑（Ｇ）青（Ｂ）３色の減衰のバランスを制御する方法が提案されている。
【０００７】
しかしながら、上記の従来の技術においては、発光効率を高めるために発光された光の干渉を利用する有機ＥＬ素子では、取り出される光ｈの干渉フィルタの帯域幅が狭くなると、発光面を斜め方向から見た場合に光ｈの波長が大きくシフトし、発光強度が低下するなど、発光特性の視野角依存性が高くなる。
【０００８】
これに対し、特許文献５においては、帯域の狭い単色スペクトルを持つ有機発光素子の反射層による発光の位相と射出側に設けられた反射層一層による干渉を中心波長に対して逆位相になるように設定し、視野角による色相変化を抑えることが提案されている。この場合には、一つの素子の発光波長を一つとし、かつ反射界面を一つに限定することによって単色での輝度および視野角特性を維持できているが、色相の変化を抑えるほど十分な帯域はない。また、この帯域を広げようとする場合には、反射率を高くして相殺の度合いを高めることが必要となるが、その際には、効率の著しい低下を引き起こす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−２８９３５８号公報
【特許文献２】特開２０００−２４３５７３号公報
【特許文献３】国際公開ＷＯ０１／０３９５５４号パンフレット
【特許文献４】特許第３５０８７４１号明細書
【特許文献５】特開２００６−２４４７１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本開示が解決しようとする課題は、広い波長帯域で良好に光を取り出すことができるとともに、単色の光に対する輝度および色相の視野角依存性の大幅な低減を図ることができる発光素子を提供することである。
本開示が解決しようとする他の課題は、角度依存性が少なく、配光特性が良好でしかも高い生産性で容易に製造することができる照明装置を提供することである。
本開示が解決しようとするさらに他の課題は、視野角依存性が少なく高画質でしかも高い生産性で容易に製造することができる表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本開示は、
第１の電極と第２の電極との間に挟持された、単色の光を発光する発光層を１箇所含む有機層と、
前記発光層から発光された光を反射させ、前記第２の電極側から射出させるための、前記第１の電極側に設けられた第１の反射界面と、
前記第２の電極側に前記第１の電極から前記第２の電極に向かう方向の互いに離れた位置に順次設けられた第２の反射界面、第３の反射界面および第４の反射界面とを有し、
前記第１の反射界面と前記発光層の発光中心との間の光学距離をＬ１、前記発光中心と前記第２の反射界面との間の光学距離をＬ２、前記発光中心と前記第３の反射界面との間の光学距離をＬ３、前記発光中心と前記第４の反射界面との間の光学距離をＬ４、前記発光層の発光スペクトルの中心波長をλ１としたとき、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３およびＬ４が以下の式（１）〜（８）を全て満足する発光素子である。
２Ｌ１／λ１１＋φ１／２π＝ｎ（ただし、ｎ≧０） （１）
λ１−１５０＜λ１１＜λ１＋８０ （２）
２Ｌ２／λ１２＋φ２／２π＝ｍ （３）
２Ｌ３／λ１３＋φ３／２π＝ｍ’＋１／２ （４）
２Ｌ４／λ１４＋φ４／２π＝ｍ''＋１／２ （５）
λ１−８０＜λ１２＜λ１＋８０ （６）
λ１−１５０＜λ１３＜λ１＋１５０ （７）
λ１−１５０＜λ１４＜λ１＋１５０ （８）
ただし、ｎ、ｍ、ｍ’、ｍ''：整数
λ１、λ１１、λ１２、λ１３、λ１４の単位はｎｍ
φ１：各波長の光が第１の反射界面で反射される際の位相変化
φ２：各波長の光が第２の反射界面で反射される際の位相変化
φ３：各波長の光が第３の反射界面で反射される際の位相変化
φ４：各波長の光が第４の反射界面で反射される際の位相変化
【００１２】
また、本開示は、
互いに異なる単色の光を発光する複数の発光素子を有し、
前記複数の発光素子は、
第１の電極と第２の電極との間に挟持された、単色の光を発光する発光層を１箇所含む有機層と、
前記発光層から発光された光を反射させ、前記第２の電極側から射出させるための、前記第１の電極側に設けられた第１の反射界面と、
前記第２の電極側に前記第１の電極から前記第２の電極に向かう方向の互いに離れた位置に順次設けられた第２の反射界面、第３の反射界面および第４の反射界面とを有し、
前記第１の反射界面と前記発光層の発光中心との間の光学距離をＬ１、前記発光中心と前記第２の反射界面との間の光学距離をＬ２、前記発光中心と前記第３の反射界面との間の光学距離をＬ３、前記発光中心と前記第４の反射界面との間の光学距離をＬ４、前記発光層の発光スペクトルの中心波長をλ１としたとき、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３およびＬ４が前記の式（１）〜（８）を全て満足する照明装置である。
【００１３】
また、本開示は、
互いに異なる単色の光を発光する複数の発光素子を有し、
前記複数の発光素子は、
第１の電極と第２の電極との間に挟持された、単色の光を発光する発光層を１箇所含む有機層と、
前記発光層から発光された光を反射させ、前記第２の電極側から射出させるための、前記第１の電極側に設けられた第１の反射界面と、
前記第２の電極側に前記第１の電極から前記第２の電極に向かう方向の互いに離れた位置に順次設けられた第２の反射界面、第３の反射界面および第４の反射界面とを有し、
前記第１の反射界面と前記発光層の発光中心との間の光学距離をＬ１、前記発光中心と前記第２の反射界面との間の光学距離をＬ２、前記発光中心と前記第３の反射界面との間の光学距離をＬ３、前記発光中心と前記第４の反射界面との間の光学距離をＬ４、前記発光層の発光スペクトルの中心波長をλ１としたとき、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３およびＬ４が前記の式（１）〜（８）を全て満足する表示装置である。
【００１４】
発光層の発光中心とは、その発光層の厚さ方向の発光強度分布のピークが位置する面を意味する。この発光中心は通常、発光層の厚さを二等分する面である。発光層から発光される単色の光は、典型的には、可視光領域の単色の光である。
【００１５】
式（１）は、第１の反射界面と発光層の発光中心との間の光学距離を、発光層の発光スペクトルの中心波長の光が、第１の反射界面と発光層の発光中心との間における干渉によって強め合うように設定する式である。式（２）は、この場合の干渉波長の広帯域化のための条件である。式（３）は、発光層の発光中心と第２の反射界面との間の光学距離を、発光層の発光スペクトルの中心波長に対して干渉波長をずらしながら（λ１２≠λ１）、強め合う条件を設定する式である。式（６）は、この場合の干渉波長の広帯域化のための条件である。式（４）、（５）は、第３の反射界面による光の反射および第４の反射界面による光の反射が、発光層の発光スペクトルの中心波長に対して干渉波長をずらしながら（λ１３≠λ１４≠λ１）、弱め合う条件を設定する式である。式（７）、（８）は、この場合の干渉波長の広帯域化のための条件である。式（１）、（３）、（４）、（５）のλ１１、λ１２、λ１３、λ１４は、式（２）、（６）、（７）、（８）によってλ１より求められる。
【００１６】
ｎ、ｍ、ｍ’、ｍ''は必要に応じて選ばれる。発光素子から取り出すことができる光量を大きくするためにはｎ≦５とするのが好ましい。ｎ、ｍは、最も好ましくはｎ＝０かつｍ＝０である。
【００１７】
この発光素子では、発光素子の干渉フィルタの分光透過率曲線のピークを可視光領域でほぼ平坦とすることができ、あるいは、全ての発光色の帯域の傾斜を互いにほぼ等しくすることができる。このため、この発光素子は、単色の光に対し、視野角が４５度のときの輝度の低下が視野角が０度のときの輝度に対して３０％以下、色度ずれΔｕｖ≦０．０１５とすることができる。
【００１８】
典型的には、第２の反射界面は、消衰係数が０ではない厚さ５ｎｍ以上の金属薄膜によって構成される。この金属薄膜は可視光の透過が可能な半透明反射層として用いることができる。典型的には、第３の反射界面および第４の反射界面は屈折率差によって構成される。
【００１９】
必要に応じて、第１の反射界面、第２の反射界面、第３の反射界面および第４の反射界面に加えて、発光素子の干渉フィルタの分光透過率曲線のピークの平坦性を調整するための第５の反射界面を設けてもよい。また、必要に応じて、第２の反射界面、第３の反射界面、第４の反射界面および第５の反射界面の少なくとも一つを複数の反射界面に分割してもよい。こうすることで、例えば、第２の反射界面による光の反射が強め合う波長帯域を拡大させたり、第３の反射界面による光の反射、第４の反射界面による光の反射および第５の反射界面による光の反射が弱め合う波長帯域を拡大させたりすることができる。これによって、干渉フィルタの分光透過率曲線のピークの平坦部を広げることができ、視野角特性の向上を図ることができる。
【００２０】
この発光素子は上面発光型に構成してもよいし、下面発光型に構成してもよい。上面発光型の発光素子では、基板上に第１の電極、有機層および第２の電極が順次積層される。下面発光型の発光素子では、基板上に第２の電極、有機層および第１の電極が順次積層される。上面発光型の発光素子の基板は不透明であっても透明であってもよく、必要に応じて選ばれる。下面発光型の発光素子の基板は、第２の電極側から射出される光を外部に取り出すために透明とする。
【００２１】
発光素子においては、信頼性の向上や採用する構成などの関係で反射層がさらに形成され、それによって反射界面がさらに形成される場合がある。その場合には、光学動作に必要な第４の反射界面、あるいは第５の反射界面、より一般的には最終反射界面までを形成した後、その上に少なくとも厚さ１μｍ以上の層を形成することによって、以降の干渉の影響をほとんど無視することが可能となる。この際の最終反射界面の外側の材質は、任意のものを使用することが可能で、発光素子の形態に応じて適宜選択される。具体的には、最終反射界面の外側が厚さ１μｍ以上の透明電極層、透明絶縁層、樹脂層、ガラス層、空気層などのいずれか一つまたは二つ以上によって形成されるが、これに限定されるものではない。
【００２２】
照明装置および表示装置は従来公知の構成とすることができ、それらの用途や機能などに応じて適宜構成される。表示装置は、典型的な一つの例では、表示画素毎に対応した表示信号を発光素子に供給するための能動素子（薄膜トランジスタなど）が設けられた駆動基板と、この駆動基板と対向して設けられた封止基板とを有する。発光素子は駆動基板と封止基板との間に配置される。この表示装置は白色表示装置、白黒表示装置、カラー表示装置などのいずれのものであってもよい。カラー表示装置においては、典型的には、駆動基板および封止基板のうちの発光素子の第２の電極側の基板に第２の電極側から射出される光を透過するカラーフィルタが設けられる。
【００２３】
また、本開示は、
第１の電極と第２の電極との間に挟持された、単色の光を発光する発光層を１箇所含む有機層と、
前記発光層から発光された光を反射させ、前記第２の電極側から射出させるための、前記第１の電極側に設けられた第１の反射界面と、
前記第２の電極側に前記第１の電極から前記第２の電極に向かう方向の互いに離れた位置に順次設けられた第２の反射界面および第３の反射界面とを有し、
前記第１の反射界面と前記発光層の発光中心との間の光学距離をＬ１、前記発光中心と前記第２の反射界面との間の光学距離をＬ２、前記発光中心と前記第３の反射界面との間の光学距離をＬ３、前記発光層の発光スペクトルの中心波長をλ１としたとき、Ｌ１、Ｌ２およびＬ３が以下の式（１）〜（６）を全て満足する発光素子である。
２Ｌ１／λ１１＋φ１／２π＝ｎ（ただし、ｎ≧０） （１）
λ１−１５０＜λ１１＜λ１＋８０ （２）
２Ｌ２／λ１２＋φ２／２π＝ｍ （３）
２Ｌ３／λ１３＋φ３／２π＝ｍ’＋１／２ （４）
λ１−８０＜λ１２＜λ１＋８０ （５）
λ１−１５０＜λ１３＜λ１＋１５０ （６）
ただし、ｎ、ｍ、ｍ’：整数
λ１、λ１１、λ１２、λ１３の単位はｎｍ
φ１：各波長の光が第１の反射界面で反射される際の位相変化
φ２：各波長の光が第２の反射界面で反射される際の位相変化
φ３：各波長の光が第３の反射界面で反射される際の位相変化
【００２４】
また、本開示は、
互いに異なる単色の光を発光する複数の発光素子を有し、
前記複数の発光素子は、
第１の電極と第２の電極との間に挟持された、単色の光を発光する発光層を１箇所含む有機層と、
前記発光層から発光された光を反射させ、前記第２の電極側から射出させるための、前記第１の電極側に設けられた第１の反射界面と、
前記第２の電極側に前記第１の電極から前記第２の電極に向かう方向の互いに離れた位置に順次設けられた第２の反射界面および第３の反射界面とを有し、
前記第１の反射界面と前記発光層の発光中心との間の光学距離をＬ１、前記発光中心と前記第２の反射界面との間の光学距離をＬ２、前記発光中心と前記第３の反射界面との間の光学距離をＬ３、前記発光層の発光スペクトルの中心波長をλ１としたとき、Ｌ１、Ｌ２およびＬ３が前記の式（１）〜（６）を全て満足する照明装置である。
【００２５】
また、本開示は、
互いに異なる単色の光を発光する複数の発光素子を有し、
前記複数の発光素子は、
第１の電極と第２の電極との間に挟持された、単色の光を発光する発光層を１箇所含む有機層と、
前記発光層から発光された光を反射させ、前記第２の電極側から射出させるための、前記第１の電極側に設けられた第１の反射界面と、
前記第２の電極側に前記第１の電極から前記第２の電極に向かう方向の互いに離れた位置に順次設けられた第２の反射界面および第３の反射界面とを有し、
前記第１の反射界面と前記発光層の発光中心との間の光学距離をＬ１、前記発光中心と前記第２の反射界面との間の光学距離をＬ２、前記発光中心と前記第３の反射界面との間の光学距離をＬ３、前記発光層の発光スペクトルの中心波長をλ１としたとき、Ｌ１、Ｌ２およびＬ３が前記の式（１）〜（６）を全て満足する表示装置である。
【００２６】
これらの発光素子、照明装置および表示装置は、第１の反射界面、第２の反射界面および第３の反射界面は必須とするが、第４の反射界面は必須としない点で前記の発光素子、照明装置および表示装置と異なる。第４の反射界面は、発光素子の干渉フィルタの分光透過率曲線のピークの平坦性を調整するために、必要に応じて設けられる。これらの発光素子、照明装置および表示装置のその他のことは、その性質に反しない限り、前記の発光素子、照明装置および表示装置に関連して説明したことが成立する。
【発明の効果】
【００２７】
本開示によれば、広い波長帯域で良好に光を取り出すことができるとともに、単色の光に対する輝度および色相の視野角依存性の大幅な低減を図ることができる発光装置を実現することができる。
【００２８】
また、本開示によれば、角度依存性が少ない、配光特性が良好でしかも高い生産性で容易に製造することができる照明装置および視野角依存性の少ない高画質でしかも高い生産性で容易に製造することができる表示装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１の実施の形態による有機ＥＬ素子を示す断面図である。
【図２】第１の実施の形態による有機ＥＬ素子における第１の反射界面による干渉フィルタの分光透過率曲線を示す略線図である。
【図３】第１の実施の形態による有機ＥＬ素子における第１の反射界面による干渉フィルタならびに第１の反射界面および第２の反射界面の合成干渉フィルタの分光透過率曲線を示す略線図である。
【図４】第１の実施の形態による有機ＥＬ素子における第１の反射界面、第２の反射界面および第３の反射界面の合成干渉フィルタの分光透過率曲線を示す略線図である。
【図５】第１の実施の形態による有機ＥＬ素子における第１の反射界面、第２の反射界面、第３の反射界面および第４の反射界面の合成干渉フィルタの分光透過率曲線を示す略線図である。
【図６】第１の実施の形態による有機ＥＬ素子の輝度の視野角特性を示す略線図である。
【図７】第１の実施の形態による有機ＥＬ素子の色度の視野角特性を示す略線図である。
【図８】λ１＝５７５ｎｍとしたときにλ１１を（２）式の範囲内に設計した場合の図５と同様な分光透過率曲線を示す略線図である。
【図９】第１の実施の形態による有機ＥＬ素子の分光反射特性を示す略線図である。
【図１０】第３の実施の形態による有機ＥＬ素子における第１の反射界面、第２の反射界面、第３の反射界面、第４の反射界面および第５の反射界面の合成干渉フィルタの分光透過率曲線を示す略線図である。
【図１１】第３の実施の形態による有機ＥＬ素子の輝度の視野角特性を示す略線図である。
【図１２】第３の実施の形態による有機ＥＬ素子の色度の視野角特性を示す略線図である。
【図１３】実施例１による上面発光型有機ＥＬ素子を示す断面図である。
【図１４】実施例２による下面発光型有機ＥＬ素子を示す断面図である。
【図１５】第４の実施の形態による有機ＥＬ照明装置を示す断面図である。
【図１６】第５の実施の形態による有機ＥＬ表示装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、発明を実施するための形態（以下「実施の形態」とする）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（有機ＥＬ素子）
２．第２の実施の形態（有機ＥＬ素子）
３．第３の実施の形態（有機ＥＬ素子）
４．第４の実施の形態（有機ＥＬ照明装置）
５．第５の実施の形態（有機ＥＬ表示装置）
【００３１】
〈１．第１の実施の形態〉
［有機ＥＬ素子］
図１は第１の実施の形態による有機ＥＬ素子を示す。
図１に示すように、この有機ＥＬ素子においては、第１の電極１１と第２の電極１２との間に、単色の光を発光する発光層１３ａを１箇所含む有機層１３が挟持されている。発光層１３ａの発光中心を符号Ｏで示す。発光層１３ａの上下の部分の有機層１３には、必要に応じて、従来公知の有機ＥＬ素子と同様に、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層などが設けられる。この場合、第２の電極１２は例えば可視光を透過する透明電極であり、この第２の電極１２側から光が射出される。発光層１３ａは、例えば可視光領域の単色の光を発光するものである。発光層１３ａの発光波長は、この有機ＥＬ素子から発光させようとする光の色に応じて適宜選ばれる。有機層１３と第２の電極１２との間には、第１の電極１１から第２の電極１２に向かう方向に金属薄膜１４、導電性の透明層１５および導電性の透明層１６が順次設けられている。これらの金属薄膜１４、透明層１５および透明層１６は、発光層１３ａから発光する光に対して透明である。透明層１５および透明層１６は、必要に応じて二層以上の層により構成してもよい。第１の電極１１、第２の電極１２、有機層１３、発光層１３ａ、金属薄膜１４、透明層１５および透明層１６は従来公知の材料により構成することができ、必要に応じて選択される。
【００３２】
有機層１３の屈折率は第１の電極１１の屈折率と異なり、これらの屈折率の差により第１の電極１１と有機層１３との間に第１の反射界面１７が形成されている。この第１の反射界面１７は、必要に応じて第１の電極１１から離れた位置に設けてもよい。この第１の反射界面１７は、発光層１３ａから発光された光を反射させ、第２の電極１２側から射出させる役割を有する。金属薄膜１４は、消衰係数が０ではない厚さが５ｎｍ以上の金属材料により形成されている。この金属薄膜１４と有機層１３との間に第２の反射界面１８が形成されている。透明層１５の屈折率は透明層１６の屈折率と異なり、これらの屈折率の差により透明層１５と透明層１６との間に第３の反射界面１９が形成されている。また、透明層１６の屈折率は第２の電極１２の屈折率と異なり、これらの屈折率の差により透明層１６と第２の電極１２との間に第４の反射界面２０が形成されている。
【００３３】
図１には、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３およびＬ４を該当個所に記入した。この有機ＥＬ素子においては、式（１）〜（８）を全て満足するようにＬ１、Ｌ２、Ｌ３およびＬ４が設定されている。
【００３４】
Ｌ１は、発光層１３ａの発光スペクトルの中心波長λ１の光が第１の反射界面１５と発光層１３ａの発光中心Ｏとの間における干渉によって強め合うように設定される。Ｌ２は、発光層１３ａの発光スペクトルの中心波長λ１の光が第２の反射界面１８と発光層１３ａの発光中心Ｏとの間における干渉によって強め合うように設定される。Ｌ３は、発光層１３ａの発光スペクトルの中心波長λ１の光が第３の反射界面１９と発光層１３ａの発光中心Ｏとの間における干渉によって弱め合うように設定される。同様に、Ｌ４は、発光層１３ａの発光スペクトルの中心波長λ１の光が第４の反射界面２０と発光層１３ａの発光中心Ｏとの間における干渉によって弱め合うように設定される。一例として、λ１＝５７５ｎｍである場合におけるこの状態を式で表すと次の通りであり、式（１）〜（４）を満たしている。このとき、発光層１３ａは０次（式（１）のｎ＝０）の干渉が起きる位置にあることから、広帯域にわたって透過率が高く（後述の図２に示す、発光層１３ａに対する第１の反射界面（反射界面１と略記）１７の干渉フィルタの透過率を参照）、式（２）のように干渉波長を発光スペクトルの中心波長λ１から大きくずらすことも可能である。
【００３５】
２Ｌ１／λ１１＋φ１／２π＝０ （１）’
ただし、
λ１−１５０＝４２５＜λ１１＝５４０＜λ１＋８０＝６５５ｎｍ （２）’
【００３６】
ここで、φ１は、第１の電極１１の複素屈折率Ｎ＝ｎ゜−ｊｋ（ｎ゜：屈折率、ｋ：消衰係数）のｎ゜、ｋと、この第１の電極１１と接している有機層１３の屈折率ｎ0 とを用いて計算することができる（例えば、Principles of Optics, Max Born and Emil Wolf,1974(PERGAMON PRESS) などを参照）。有機層１３や透明層１５〜１７などの屈折率は分光エリプソメトリー測定装置を用いて測定することが可能である。
【００３７】
φ１の計算の具体例を以下に示す。第１の電極１１がアルミニウム（Ａｌ）合金からなるとすると、波長５７５ｎｍ（第１の発光層１３ａの発光スペクトルの中心波長λ１に対応する）の光に対してｎ゜＝０．９０８、ｋ＝５．９２７である。有機層１３の屈折率ｎ0 ＝１．７５とすると
φ１＝ｔａｎ-1｛（２ｎ0 ｋ／（ｎ゜2 ＋ｋ2 −ｎ0 2 ））｝
＝ｔａｎ-1（０．５７７）
となる。−２π＜φ１≦０であることを考慮すると、φ１＝−２．６１８ラジアンと求めることができる。このφ１の値を式（１）’に代入してＬ１を求めるとＬ１＝１０１ｎｍとなる。
【００３８】
なお、第１の電極１１の屈折率ｎ゜が有機層１３の屈折率ｎ0 よりも大きいときは、φ１はさらにπラジアンだけシフトし、小さいときはシフト量は０である。
【００３９】
このときの発光層１３ａの第１の反射界面１７による干渉フィルタの状態は強め合う条件にあるため、分光透過率曲線は図２に示すようにピーク部分を持ち、光取出しが向上するが、斜め方向からの観察により、干渉フィルタの波長帯域が短波長方向へシフトし、輝度および色相変化が生じる。
【００４０】
次に、第２の反射界面１８を屈折率ｎ0 ＝１．７５の有機層１３と例えば厚さ６．０ｎｍの金属薄膜１４との間に形成する。また、第３の反射界面１９を透明層１５（例えば、屈折率１．８）とこの透明層１５と異なる屈折率（例えば、屈折率１．５）の透明層１６との間に形成する。また、第４の反射界面１９を透明層１６とこの透明層１６と異なる屈折率（例えば、屈折率１．８）の第２の電極１２との間に形成する。屈折率１．８の透明層１５および第２の電極１２の材料としては、例えば、酸素の組成を選択した酸化インジウムスズ（Indium Tin Oxide: ＩＴＯ）などを用いることができる。屈折率１．５の透明層１５の材料としては、例えば、 を用いることができる。この場合、Ｌ２を例えば１０８ｎｍ、Ｌ３を例えば１８０ｎｍ、Ｌ４を例えば２３０ｎｍと設定するとすると、第２の反射界面１８による反射は強め合う条件（λ１１＝λ１２あるいはλ１１≒＝λ１２）、第３の反射界面１９による光の反射および第４の反射界面２０による光の反射は、中心波長λ１に対して干渉波長をずらしながら（λ１３≠λ１４≠λ１）、弱め合う条件である以下の条件
２Ｌ２／λ１２＋φ２／２π＝ｍ （３）’
２Ｌ３／λ１３＋φ３／２π＝ｍ’＋１／２ （４）’
２Ｌ４／λ１４＋φ４／２π＝ｍ’’＋１／２ （５）’
（λ１２、λλ１３、λ１４の単位はｎｍ）
を満たす。φ２、φ３は上述と同様にして計算することができる。
以上により、式（１）〜（８）の条件が全て満足される。
【００４１】
図３に、第１の反射界面１７および第２の反射界面（反射界面２と略記）１８による干渉フィルタの分光透過率曲線を示す。この場合、第１の反射界面１７と第２の反射界面１８との波長条件が互いに近いため、波長５５０ｎｍ付近では透過率が向上し、増幅効果を発生している。しかしながら、分光透過率曲線のピークは強められるため、緑色の光をバランスよく取り出すことができない。さらに、分光透過率曲線に平坦な部分が得られていないため、視野角特性は輝度および色相とも著しい変化を示す。
【００４２】
図４に、第１の反射界面１７および第２の反射界面１８に加えて第３の反射界面（反射界面３と略記）１９の効果を入れた干渉フィルタの分光透過率曲線を示す。図４より、この状態では、まだ分光透過率曲線は完全に平坦とはなっていない。これは、屈折率差による反射界面１９だけでは、反射強度は低く、金属薄膜１４によって形成された強め合いを十分に相殺することができていないことに起因する。
【００４３】
図５に、第１の反射界面１７、第２の反射界面１８および第３の反射界面１９に加えてさらに第４の反射界面（反射界面４と略記）２０の効果を入れた干渉フィルタの分光透過率曲線を示す。図５より、緑色の光の領域に、ほぼ平坦な干渉フィルタが形成されていることが分かる。また、この状態での緑色の光の輝度および色度の視野角特性を図６および図７に示す。図６および図７から明らかなように、４５度の視野角において０度の視野角における輝度の８５％以上を維持しており、色度ずれもΔｕｖ≦０．０１５が実現されている。
【００４４】
図５はλ１１＝５４０ｎｍとしたときの計算結果であるが（（２）’式参照）、λ１１が（２）式の範囲内にあるときは同様な結果が得られる。すなわち、図８に、λ１＝５７５ｎｍとしたときに、λ１１を（２）式の範囲内で設計した場合の干渉フィルタの分光透過率曲線を示す。図８に示すように、λ１１が（２）式の範囲内にあるときは、緑色の光の領域に、ほぼ平坦な干渉フィルタが形成されていることが分かる。
【００４５】
以上のように、この第１の実施の形態によれば、有機ＥＬ素子は、第１の電極１１と第２の電極１２との間に挟持された有機層１３が、単色の光、典型的には可視光領域の単色の光を発光する発光層１３ａを有し、第１の電極１１側に第１の反射界面１７が、光が射出される第２の電極１２側に第２の反射界面１８、第３の反射界面１９および第４の反射界面２０が形成されている。そして、図１に示す各距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３およびＬ４が、式（１）〜（８）を全て満足するように設定されている。この結果、この有機ＥＬ素子は、干渉フィルタの透過率が単色の光、例えば緑色の光の波長帯域で高く、この波長帯域で良好に光を取り出すことができる。また、この有機ＥＬ素子は、例えば緑色の光に対する輝度および色相の視野角依存性の大幅な低減を図ることができる。また、この有機ＥＬ素子は、透明層１５、１６の厚さを一定としても、発光層１３ａの厚さなどの設計により発光色を選択することができる。このため、発光色の異なる有機ＥＬ素子を製造する場合、例えば発光層１３ａの厚さを変えるだけで足りるので、発光色の異なる有機ＥＬ素子を高い生産性で容易に製造することができる。また、この有機ＥＬ素子は干渉フィルタの透過率が高いので、低消費電力である。
【００４６】
第２の反射界面１８は光を増幅する位置に形成されているが、この第２の反射界面１８に厚さ５ｎｍ以上の金属薄膜１４が形成されていることにより、マイクロキャビティ（微小共振器）の増幅効果に加えて、金属薄膜１４の消衰係数により多重反射の際に吸収が起こることによって外光の反射抑制効果を付与することが可能である。このときの分光反射特性を図９に示す。加えて、この有機ＥＬ素子の光の射出側にカラーフィルターを設けると、さらに反射を抑制することが可能となる。この外光反射の抑制効果により、この有機ＥＬ素子は外光下でも鮮明な表示を行うことが可能である。
【００４７】
〈２．第２の実施の形態〉
［有機ＥＬ素子］
第２の実施の形態による有機ＥＬ素子においては、第１の実施の形態による有機ＥＬ素子における第３の反射界面１９および第４の反射界面２０をそれぞれ前後二つの反射界面に分けることによって、式（４）、（５）で示される逆位相の干渉条件の波長帯域を広げる。すなわち、例えば、式（４）については、第３の反射界面１９を前後にそれぞれΔだけ離れた二つの反射界面に分けると、Ｌ３がＬ３＋Δ、Ｌ３−Δとなるため、式（４）が成立するλ１３の帯域が広がる。式（５）についても同様である。
【００４８】
この第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様な利点に加えて、式（４）、（５）で示される逆位相の干渉条件の波長帯域を広げることができるので、有機ＥＬ素子の視野角特性のより一層の向上を図ることができるという利点を得ることができる。
【００４９】
〈３．第３の実施の形態〉
［有機ＥＬ素子］
有機ＥＬ素子に広い視野角範囲が要求される場合には、干渉フィルタの分光透過率曲線に広帯域での平坦性が必要な場合がある。このような場合には、第３の反射界面１９および第４の反射界面２０による干渉の中心波長を互いに離すことで対応することになるが、それらの中心波長の差が大きくなると、干渉フィルタの分光透過率曲線におけるピークの平坦性が失われ、視野角特性の維持が困難となる。この対策として、第１の実施の形態による有機ＥＬ素子における第３の反射界面１９および第４の反射界面２０に加えて新たな第５の反射界面を設けることにより、視野角特性の改善が可能である。
【００５０】
第５の反射界面に対しては、発光層１３ａの発光スペクトルの中心波長λ１±１５ｎｍの範囲で、強め合う条件が存在する。図１０の（ａ）は、第５の反射界面がない第１の実施の形態による有機ＥＬ素子を示す。このとき、λ１３およびλ１４は、５０ｎｍ以上の差を持たせて広帯域に対応させるため、干渉フィルタの分光透過率曲線は、その中央部に凹みを生じ、視野角が大きくなると凹凸を持つ輝度変動が発生する。
【００５１】
これに対し、図１０の（ｂ）に示すように、第５の反射界面を設け、この第５の反射界面をこの発光層１３ａの発光スペクトルの中心波長に対して強め合う条件で設定すると、干渉フィルタの分光透過率曲線のピーク部が広帯域で平坦となることが分かる。
【００５２】
第５の反射層を形成したこの第３の実施の形態による有機ＥＬ素子における緑色の光の輝度および色度の視野角特性を図１１および図１２に示す。図１１および図１２より、この有機ＥＬ素子によれば、第１の実施の形態による有機ＥＬ素子に比べて輝度および色度の視野角特性がさらに改善されていることが分かる。
【００５３】
この第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様な利点に加えて、式（４）、（５）で示される逆位相の干渉条件の波長帯域を広げることができるので、有機ＥＬ素子の輝度および色度の視野角特性のより一層の向上を図ることができるという利点を得ることができる。
【００５４】
〈実施例１〉
実施例１は第１の実施の形態に対応する実施例である。
図１３は実施例１による有機ＥＬ素子を示す。この有機ＥＬ素子は上面発光型の有機ＥＬ素子である。図１３に示すように、この有機ＥＬ素子においては、基板２１上に下層から順に第１の電極１１、有機層１３、金属薄膜１４、透明層１５、透明層１６および第２の電極１２が順次積層され、第２の電極１２上にパッシベーション膜２２が設けられている。有機層１３は発光層１３ａを含む。
【００５５】
基板２１は、例えば、透明ガラス基板や半導体基板（例えば、シリコン基板）などで構成され、フレキシブルなものであってもよい。第１の電極１１は、反射層を兼ねたアノード電極として用いられるもので、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）などの光反射材料で構成されている。この第１の電極１１は、厚さが１００〜３００ｎｍの範囲に設定されていることが好ましい。第１の電極１２は透明電極としてもよく、この場合は、基板２０との間に第１の反射界面１７を形成する目的で、例えばＰｔ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｗなどの光反射材料からなる反射層を設けるのが好ましい。
【００５６】
有機層１３は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層１３ａ、電子輸送層および電子注入層が下層から順次積層された構造を有する。正孔注入層は、例えばヘキサアザトリフェニレン（ＨＡＴ）などで構成される。正孔輸送層は、例えばα−ＮＰＤ〔N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl-〔1,1'-biphenyl 〕- 4,4'-diamine〕で構成される。発光層１３ａは、赤、緑または青の発光色を有する発光材料からなる。赤の発光色を有する発光材料としては、例えば、ホスト材料としてのルブレンにピロメテンホウ素錯体をドーピングしたものを用いることができる。緑の発光色を有する発光材料としては、例えば、Ａｌｑ３（トリスキノリノールアルミニウム錯体）を用いることができる。青の発光色を有する発光材料は、例えば次のようにして形成される。具体的には、ホスト材料としてＡＤＮ（９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン）を蒸着し、膜厚２０ｎｍの膜を形成する。その際、ＡＤＮにジアミノクリセン誘導体をドーパント材料として相対膜厚比で５％ドーピングすることによりこの膜を青色発光層として用いることができる。電子輸送層は、例えばＢＣＰ（２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン）などで構成される。電子注入層は、例えばフッ化リチウム（ＬｉＦ）などで構成される。
【００５７】
有機層１３を構成する各層の厚さは、正孔注入層が１〜２０ｎｍ、正孔輸送層が１５〜１００ｎｍ、発光層１３ａが５〜５０ｎｍ、電子注入層および電子輸送層は１５〜２００ｎｍの範囲に設定されることが好ましい。有機層１３およびこれを構成する各層の厚さは、その光学的膜厚が前記の動作を可能とするような値に設定される。
【００５８】
第２の反射界面１８は、有機層１３上に金属薄膜１４を形成して形成する。第３の反射界面１９は、透明層１５と透明層１６との屈折率差を利用して形成する。また、第４の反射界面２０は、透明層１６と第２の電極１２との屈折率差を利用して形成する。これらの透明層１５、１６は１層の層からなる必要はなく、必要とされる平坦な波長帯域および視野角特性に応じて、屈折率が異なる２層以上の透明層の積層構造としてもよい。
【００５９】
光が取り出される第２の電極１２は、一般的に透明電極材料として用いられているＩＴＯやインジウムと亜鉛の酸化物などで構成され、カソード電極として用いられる。この第２の電極１２の厚さは例えば３０〜３０００ｎｍの範囲とする。
【００６０】
パッシベーション膜２２は透明誘電体で構成される。この透明誘電体は、必ずしも第２の電極１２を構成する材料と同程度の屈折率とする必要はなく、第２の電極１２により透明層１６を兼用する場合には、この第２の電極１２とパッシベーション膜２１との界面をそれらの屈折率差を用いて第４の反射界面２０として機能させることも可能である。このような透明誘電体としては、例えば二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）などを用いることができる。パッシベーション膜２２の厚さは例えば５００〜１００００ｎｍである。
【００６１】
金属薄膜１４は、例えば、マグネシウム（Ｍｇ）、銀（Ａｇ）あるいはそれらの合金などの金属材料により構成され、好適には、厚さ５ｎｍ以上に設定される。この金属薄膜１４を反射層として用いることにより、通常の干渉よりも強度の高い増幅効果を付与することが可能である。また、この金属薄膜１４により形成される第２の反射界面１８により、広い波長帯域、高透過率を両立させることができる。
【００６２】
〈実施例２〉
実施例２は第１の実施の形態に対応する実施例である。
図１４は実施例２による有機ＥＬ素子を示す。この有機ＥＬ素子は下面発光型有機ＥＬ素子である。図１４に示すように、この有機ＥＬ素子においては、透明な基板２１上に下層から順にパッシベーション膜２２、第２の電極１２、透明層１６、透明層１５、金属薄膜１４、有機層１３および第１の電極１１が順次積層されている。この場合、第２の電極１２側から射出される光は基板２１を透過して外部に取り出される。その他のことは実施例１と同様である。
【００６３】
〈４．第４の実施の形態〉
［有機ＥＬ照明装置］
図１５は第４の実施の形態による有機ＥＬ照明装置を示す。
図１５に示すように、この有機ＥＬ照明装置においては、透明な基板３０上に第１〜第３の実施の形態のいずれかによる第１の有機ＥＬ素子Ｄ１、第２の有機ＥＬ素子Ｄ２および第１の有機ＥＬ素子Ｄ３が搭載されている。この場合、これらの第１の有機ＥＬ素子Ｄ１、第２の有機ＥＬ素子Ｄ２および第１の有機ＥＬ素子Ｄ３は第２の電極１２側を下にして基板３０上に搭載されている。このため、第２の電極１２側から射出される光は基板３０を透過して外部に取り出される。これらの第１の有機ＥＬ素子Ｄ１、第２の有機ＥＬ素子Ｄ２および第１の有機ＥＬ素子Ｄ３を間に挟んで基板３０と対向するように封止基板３１が設けられており、この封止基板３１および基板３０の外周部が封止材３２により封止されている。この有機ＥＬ照明装置の平面形状は必要に応じて選択されるが、例えば正方形または長方形である。図１５においては、一組の第１の有機ＥＬ素子Ｄ１、第２の有機ＥＬ素子Ｄ２および第１の有機ＥＬ素子Ｄ３だけが示されているが、必要に応じて、複数組みを基板３０上に所望の配置で搭載してもよい。この有機ＥＬ照明装置の第１の有機ＥＬ素子Ｄ１、第２の有機ＥＬ素子Ｄ２および第１の有機ＥＬ素子Ｄ３以外の構成の詳細および上記以外の構成は従来公知の有機ＥＬ照明装置と同様である。
【００６４】
この第４の実施の形態によれば、第１〜第３の実施の形態のいずれかによる第１の有機ＥＬ素子Ｄ１、第２の有機ＥＬ素子Ｄ２および第３の有機ＥＬ素子Ｄ３を用いている。このため、角度依存性が少ない、言い換えれば照明方向による強度や色の変化が極めて少ない、良好な配光特性を有する面光源となる有機ＥＬ照明装置を実現することができる。また、発光層１３ａの設計により第１の有機ＥＬ素子Ｄ１、第２の有機ＥＬ素子Ｄ２および第１の有機ＥＬ素子Ｄ３の発光色を選択することにより、白色発光のほか、種々の発光色を得ることができる。このため、演色性に優れた有機ＥＬ照明装置を実現することができる。また、この有機ＥＬ照明装置は高い生産性で容易に製造することができる。
【００６５】
〈５．第５の実施の形態〉
［有機ＥＬ表示装置］
図１６は第５の実施の形態による有機ＥＬ表示装置を示す。この有機ＥＬ表示装置はアクティブマトリクス型である。
図１６に示すように、この有機ＥＬ表示装置においては、駆動基板４０と封止基板４１とが互いに対向して設けられ、これらの駆動基板４０および封止基板４１の外周部が封止材４２により封止されている。駆動基板４０においては、例えば透明ガラス基板上に第１〜第３の実施の形態のいずれかによる第１の有機ＥＬ素子Ｄ１、第２の有機ＥＬ素子Ｄ２および第３の有機ＥＬ素子Ｄ３からなる画素が二次元アレイ状に形成されている。駆動基板４０上には、各画素毎に画素駆動用の能動素子としての薄膜トランジスタが形成されている。駆動基板４０上にはさらに、各画素の薄膜トランジスタを駆動するための走査線、電流供給線およびデータ線が縦横に形成されている。各画素の薄膜トランジスタには表示画素毎に対応した表示信号が供給され、この表示信号に応じて画素が駆動され、画像が表示される。この有機ＥＬ表示装置の第１の有機ＥＬ素子Ｄ１、第２の有機ＥＬ素子Ｄ２および第１の有機ＥＬ素子Ｄ３以外の構成の詳細および上記以外の構成は従来公知の有機ＥＬ表示装置と同様である。
【００６６】
この有機ＥＬ表示装置は、白黒の表示装置だけでなく、カラー表示装置としても用いることができる。この有機ＥＬ表示装置をカラー表示装置として用いる場合には、駆動基板４０側、具体的には例えば第１の有機ＥＬ素子Ｄ１、第２の有機ＥＬ素子Ｄ２および第１の有機ＥＬ素子Ｄ３の第２の電極１２と駆動基板４０との間にＲＧＢのカラーフィルタが設けられる。
【００６７】
この第５の実施の形態によれば、第１〜第３の実施の形態のいずれかによる第１の有機ＥＬ素子Ｄ１、第２の有機ＥＬ素子Ｄ２および第３の有機ＥＬ素子Ｄ３を用いている。このため、輝度および色相の視野角による変動が極めて少ない高画質の有機ＥＬ表示装置を実現することができる。また、この有機ＥＬ表示装置は高い生産性で容易に製造することができる。
【００６８】
以上、実施の形態および実施例について具体的に説明したが、本技術は、上述の実施の形態および実施例に限定されるものではなく、各種の変形が可能である。
例えば、上述の実施の形態および実施例において挙げた数値、構造、構成、形状、材料などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれらと異なる数値、構造、構成、形状、材料などを用いてもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１１…第１の電極、１２…第２の電極、１３…有機層、１３ａ…発光層、１４…金属薄膜、１５…透明層、１６…透明層、１７…第１の反射界面、１８…第２の反射界面、１９…第３の反射界面、２０…第４の反射界面、２１…基板、２２…パッシベーション膜、３０…基板、３１……封止基板、３２…封止材、４０…駆動基板、４１…封止基板、４２…封止材、Ｏ…発光位置
【技術分野】
【０００１】
本開示は、発光素子、照明装置および表示装置に関し、特に、有機材料のエレクトロルミネッセンス（Electroluminescence)を利用した発光素子ならびにこの発光素子を用いた照明装置および表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機材料のエレクトロルミネッセンスを利用した発光素子（以下「有機ＥＬ素子」という。）は低電圧直流駆動による高輝度発光が可能な発光素子として注目され、盛んに研究開発が行われている。この有機ＥＬ素子は、一般に数十〜数百ｎｍ程度の厚さの発光層を含む有機層が反射性電極と透光性電極との間に挟持された構造を有している。このような有機ＥＬ素子において、発光層で発光された光は、素子構造中で干渉し外部に取り出される。従来、このような干渉を利用して有機ＥＬ素子の発光効率を向上させようという試みがなされている。
【０００３】
特許文献１においては、発光層から透光性電極の方向に発せられた光と、反射性電極の方向に発せられた光との干渉を利用し、発光位置から反射層までの距離を発光波長の光が共振するように設定することにより発光効率を高めることが提案されている。
【０００４】
特許文献２においては、透光性電極と基板との界面での光の反射も考慮し、発光位置から反射性電極までの距離と、発光位置から透光性電極と基板との界面までの距離との両方を規定している。
【０００５】
特許文献３においては、光が透光性電極と反射性電極との間で多重反射することにより起こる干渉を利用し、透光性電極と反射性電極との間の層の厚さを望みの波長の光が共振するように設定することにより発光効率を高めている。
【０００６】
特許文献４においては、共振器構造を用いて発光効率を高めた発光素子を組み合わせた表示装置において白色の色度点の視野角特性の向上を図る手法として、有機層の厚さを制御することにより赤（Ｒ）緑（Ｇ）青（Ｂ）３色の減衰のバランスを制御する方法が提案されている。
【０００７】
しかしながら、上記の従来の技術においては、発光効率を高めるために発光された光の干渉を利用する有機ＥＬ素子では、取り出される光ｈの干渉フィルタの帯域幅が狭くなると、発光面を斜め方向から見た場合に光ｈの波長が大きくシフトし、発光強度が低下するなど、発光特性の視野角依存性が高くなる。
【０００８】
これに対し、特許文献５においては、帯域の狭い単色スペクトルを持つ有機発光素子の反射層による発光の位相と射出側に設けられた反射層一層による干渉を中心波長に対して逆位相になるように設定し、視野角による色相変化を抑えることが提案されている。この場合には、一つの素子の発光波長を一つとし、かつ反射界面を一つに限定することによって単色での輝度および視野角特性を維持できているが、色相の変化を抑えるほど十分な帯域はない。また、この帯域を広げようとする場合には、反射率を高くして相殺の度合いを高めることが必要となるが、その際には、効率の著しい低下を引き起こす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−２８９３５８号公報
【特許文献２】特開２０００−２４３５７３号公報
【特許文献３】国際公開ＷＯ０１／０３９５５４号パンフレット
【特許文献４】特許第３５０８７４１号明細書
【特許文献５】特開２００６−２４４７１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本開示が解決しようとする課題は、広い波長帯域で良好に光を取り出すことができるとともに、単色の光に対する輝度および色相の視野角依存性の大幅な低減を図ることができる発光素子を提供することである。
本開示が解決しようとする他の課題は、角度依存性が少なく、配光特性が良好でしかも高い生産性で容易に製造することができる照明装置を提供することである。
本開示が解決しようとするさらに他の課題は、視野角依存性が少なく高画質でしかも高い生産性で容易に製造することができる表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本開示は、
第１の電極と第２の電極との間に挟持された、単色の光を発光する発光層を１箇所含む有機層と、
前記発光層から発光された光を反射させ、前記第２の電極側から射出させるための、前記第１の電極側に設けられた第１の反射界面と、
前記第２の電極側に前記第１の電極から前記第２の電極に向かう方向の互いに離れた位置に順次設けられた第２の反射界面、第３の反射界面および第４の反射界面とを有し、
前記第１の反射界面と前記発光層の発光中心との間の光学距離をＬ１、前記発光中心と前記第２の反射界面との間の光学距離をＬ２、前記発光中心と前記第３の反射界面との間の光学距離をＬ３、前記発光中心と前記第４の反射界面との間の光学距離をＬ４、前記発光層の発光スペクトルの中心波長をλ１としたとき、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３およびＬ４が以下の式（１）〜（８）を全て満足する発光素子である。
２Ｌ１／λ１１＋φ１／２π＝ｎ（ただし、ｎ≧０） （１）
λ１−１５０＜λ１１＜λ１＋８０ （２）
２Ｌ２／λ１２＋φ２／２π＝ｍ （３）
２Ｌ３／λ１３＋φ３／２π＝ｍ’＋１／２ （４）
２Ｌ４／λ１４＋φ４／２π＝ｍ''＋１／２ （５）
λ１−８０＜λ１２＜λ１＋８０ （６）
λ１−１５０＜λ１３＜λ１＋１５０ （７）
λ１−１５０＜λ１４＜λ１＋１５０ （８）
ただし、ｎ、ｍ、ｍ’、ｍ''：整数
λ１、λ１１、λ１２、λ１３、λ１４の単位はｎｍ
φ１：各波長の光が第１の反射界面で反射される際の位相変化
φ２：各波長の光が第２の反射界面で反射される際の位相変化
φ３：各波長の光が第３の反射界面で反射される際の位相変化
φ４：各波長の光が第４の反射界面で反射される際の位相変化
【００１２】
また、本開示は、
互いに異なる単色の光を発光する複数の発光素子を有し、
前記複数の発光素子は、
第１の電極と第２の電極との間に挟持された、単色の光を発光する発光層を１箇所含む有機層と、
前記発光層から発光された光を反射させ、前記第２の電極側から射出させるための、前記第１の電極側に設けられた第１の反射界面と、
前記第２の電極側に前記第１の電極から前記第２の電極に向かう方向の互いに離れた位置に順次設けられた第２の反射界面、第３の反射界面および第４の反射界面とを有し、
前記第１の反射界面と前記発光層の発光中心との間の光学距離をＬ１、前記発光中心と前記第２の反射界面との間の光学距離をＬ２、前記発光中心と前記第３の反射界面との間の光学距離をＬ３、前記発光中心と前記第４の反射界面との間の光学距離をＬ４、前記発光層の発光スペクトルの中心波長をλ１としたとき、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３およびＬ４が前記の式（１）〜（８）を全て満足する照明装置である。
【００１３】
また、本開示は、
互いに異なる単色の光を発光する複数の発光素子を有し、
前記複数の発光素子は、
第１の電極と第２の電極との間に挟持された、単色の光を発光する発光層を１箇所含む有機層と、
前記発光層から発光された光を反射させ、前記第２の電極側から射出させるための、前記第１の電極側に設けられた第１の反射界面と、
前記第２の電極側に前記第１の電極から前記第２の電極に向かう方向の互いに離れた位置に順次設けられた第２の反射界面、第３の反射界面および第４の反射界面とを有し、
前記第１の反射界面と前記発光層の発光中心との間の光学距離をＬ１、前記発光中心と前記第２の反射界面との間の光学距離をＬ２、前記発光中心と前記第３の反射界面との間の光学距離をＬ３、前記発光中心と前記第４の反射界面との間の光学距離をＬ４、前記発光層の発光スペクトルの中心波長をλ１としたとき、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３およびＬ４が前記の式（１）〜（８）を全て満足する表示装置である。
【００１４】
発光層の発光中心とは、その発光層の厚さ方向の発光強度分布のピークが位置する面を意味する。この発光中心は通常、発光層の厚さを二等分する面である。発光層から発光される単色の光は、典型的には、可視光領域の単色の光である。
【００１５】
式（１）は、第１の反射界面と発光層の発光中心との間の光学距離を、発光層の発光スペクトルの中心波長の光が、第１の反射界面と発光層の発光中心との間における干渉によって強め合うように設定する式である。式（２）は、この場合の干渉波長の広帯域化のための条件である。式（３）は、発光層の発光中心と第２の反射界面との間の光学距離を、発光層の発光スペクトルの中心波長に対して干渉波長をずらしながら（λ１２≠λ１）、強め合う条件を設定する式である。式（６）は、この場合の干渉波長の広帯域化のための条件である。式（４）、（５）は、第３の反射界面による光の反射および第４の反射界面による光の反射が、発光層の発光スペクトルの中心波長に対して干渉波長をずらしながら（λ１３≠λ１４≠λ１）、弱め合う条件を設定する式である。式（７）、（８）は、この場合の干渉波長の広帯域化のための条件である。式（１）、（３）、（４）、（５）のλ１１、λ１２、λ１３、λ１４は、式（２）、（６）、（７）、（８）によってλ１より求められる。
【００１６】
ｎ、ｍ、ｍ’、ｍ''は必要に応じて選ばれる。発光素子から取り出すことができる光量を大きくするためにはｎ≦５とするのが好ましい。ｎ、ｍは、最も好ましくはｎ＝０かつｍ＝０である。
【００１７】
この発光素子では、発光素子の干渉フィルタの分光透過率曲線のピークを可視光領域でほぼ平坦とすることができ、あるいは、全ての発光色の帯域の傾斜を互いにほぼ等しくすることができる。このため、この発光素子は、単色の光に対し、視野角が４５度のときの輝度の低下が視野角が０度のときの輝度に対して３０％以下、色度ずれΔｕｖ≦０．０１５とすることができる。
【００１８】
典型的には、第２の反射界面は、消衰係数が０ではない厚さ５ｎｍ以上の金属薄膜によって構成される。この金属薄膜は可視光の透過が可能な半透明反射層として用いることができる。典型的には、第３の反射界面および第４の反射界面は屈折率差によって構成される。
【００１９】
必要に応じて、第１の反射界面、第２の反射界面、第３の反射界面および第４の反射界面に加えて、発光素子の干渉フィルタの分光透過率曲線のピークの平坦性を調整するための第５の反射界面を設けてもよい。また、必要に応じて、第２の反射界面、第３の反射界面、第４の反射界面および第５の反射界面の少なくとも一つを複数の反射界面に分割してもよい。こうすることで、例えば、第２の反射界面による光の反射が強め合う波長帯域を拡大させたり、第３の反射界面による光の反射、第４の反射界面による光の反射および第５の反射界面による光の反射が弱め合う波長帯域を拡大させたりすることができる。これによって、干渉フィルタの分光透過率曲線のピークの平坦部を広げることができ、視野角特性の向上を図ることができる。
【００２０】
この発光素子は上面発光型に構成してもよいし、下面発光型に構成してもよい。上面発光型の発光素子では、基板上に第１の電極、有機層および第２の電極が順次積層される。下面発光型の発光素子では、基板上に第２の電極、有機層および第１の電極が順次積層される。上面発光型の発光素子の基板は不透明であっても透明であってもよく、必要に応じて選ばれる。下面発光型の発光素子の基板は、第２の電極側から射出される光を外部に取り出すために透明とする。
【００２１】
発光素子においては、信頼性の向上や採用する構成などの関係で反射層がさらに形成され、それによって反射界面がさらに形成される場合がある。その場合には、光学動作に必要な第４の反射界面、あるいは第５の反射界面、より一般的には最終反射界面までを形成した後、その上に少なくとも厚さ１μｍ以上の層を形成することによって、以降の干渉の影響をほとんど無視することが可能となる。この際の最終反射界面の外側の材質は、任意のものを使用することが可能で、発光素子の形態に応じて適宜選択される。具体的には、最終反射界面の外側が厚さ１μｍ以上の透明電極層、透明絶縁層、樹脂層、ガラス層、空気層などのいずれか一つまたは二つ以上によって形成されるが、これに限定されるものではない。
【００２２】
照明装置および表示装置は従来公知の構成とすることができ、それらの用途や機能などに応じて適宜構成される。表示装置は、典型的な一つの例では、表示画素毎に対応した表示信号を発光素子に供給するための能動素子（薄膜トランジスタなど）が設けられた駆動基板と、この駆動基板と対向して設けられた封止基板とを有する。発光素子は駆動基板と封止基板との間に配置される。この表示装置は白色表示装置、白黒表示装置、カラー表示装置などのいずれのものであってもよい。カラー表示装置においては、典型的には、駆動基板および封止基板のうちの発光素子の第２の電極側の基板に第２の電極側から射出される光を透過するカラーフィルタが設けられる。
【００２３】
また、本開示は、
第１の電極と第２の電極との間に挟持された、単色の光を発光する発光層を１箇所含む有機層と、
前記発光層から発光された光を反射させ、前記第２の電極側から射出させるための、前記第１の電極側に設けられた第１の反射界面と、
前記第２の電極側に前記第１の電極から前記第２の電極に向かう方向の互いに離れた位置に順次設けられた第２の反射界面および第３の反射界面とを有し、
前記第１の反射界面と前記発光層の発光中心との間の光学距離をＬ１、前記発光中心と前記第２の反射界面との間の光学距離をＬ２、前記発光中心と前記第３の反射界面との間の光学距離をＬ３、前記発光層の発光スペクトルの中心波長をλ１としたとき、Ｌ１、Ｌ２およびＬ３が以下の式（１）〜（６）を全て満足する発光素子である。
２Ｌ１／λ１１＋φ１／２π＝ｎ（ただし、ｎ≧０） （１）
λ１−１５０＜λ１１＜λ１＋８０ （２）
２Ｌ２／λ１２＋φ２／２π＝ｍ （３）
２Ｌ３／λ１３＋φ３／２π＝ｍ’＋１／２ （４）
λ１−８０＜λ１２＜λ１＋８０ （５）
λ１−１５０＜λ１３＜λ１＋１５０ （６）
ただし、ｎ、ｍ、ｍ’：整数
λ１、λ１１、λ１２、λ１３の単位はｎｍ
φ１：各波長の光が第１の反射界面で反射される際の位相変化
φ２：各波長の光が第２の反射界面で反射される際の位相変化
φ３：各波長の光が第３の反射界面で反射される際の位相変化
【００２４】
また、本開示は、
互いに異なる単色の光を発光する複数の発光素子を有し、
前記複数の発光素子は、
第１の電極と第２の電極との間に挟持された、単色の光を発光する発光層を１箇所含む有機層と、
前記発光層から発光された光を反射させ、前記第２の電極側から射出させるための、前記第１の電極側に設けられた第１の反射界面と、
前記第２の電極側に前記第１の電極から前記第２の電極に向かう方向の互いに離れた位置に順次設けられた第２の反射界面および第３の反射界面とを有し、
前記第１の反射界面と前記発光層の発光中心との間の光学距離をＬ１、前記発光中心と前記第２の反射界面との間の光学距離をＬ２、前記発光中心と前記第３の反射界面との間の光学距離をＬ３、前記発光層の発光スペクトルの中心波長をλ１としたとき、Ｌ１、Ｌ２およびＬ３が前記の式（１）〜（６）を全て満足する照明装置である。
【００２５】
また、本開示は、
互いに異なる単色の光を発光する複数の発光素子を有し、
前記複数の発光素子は、
第１の電極と第２の電極との間に挟持された、単色の光を発光する発光層を１箇所含む有機層と、
前記発光層から発光された光を反射させ、前記第２の電極側から射出させるための、前記第１の電極側に設けられた第１の反射界面と、
前記第２の電極側に前記第１の電極から前記第２の電極に向かう方向の互いに離れた位置に順次設けられた第２の反射界面および第３の反射界面とを有し、
前記第１の反射界面と前記発光層の発光中心との間の光学距離をＬ１、前記発光中心と前記第２の反射界面との間の光学距離をＬ２、前記発光中心と前記第３の反射界面との間の光学距離をＬ３、前記発光層の発光スペクトルの中心波長をλ１としたとき、Ｌ１、Ｌ２およびＬ３が前記の式（１）〜（６）を全て満足する表示装置である。
【００２６】
これらの発光素子、照明装置および表示装置は、第１の反射界面、第２の反射界面および第３の反射界面は必須とするが、第４の反射界面は必須としない点で前記の発光素子、照明装置および表示装置と異なる。第４の反射界面は、発光素子の干渉フィルタの分光透過率曲線のピークの平坦性を調整するために、必要に応じて設けられる。これらの発光素子、照明装置および表示装置のその他のことは、その性質に反しない限り、前記の発光素子、照明装置および表示装置に関連して説明したことが成立する。
【発明の効果】
【００２７】
本開示によれば、広い波長帯域で良好に光を取り出すことができるとともに、単色の光に対する輝度および色相の視野角依存性の大幅な低減を図ることができる発光装置を実現することができる。
【００２８】
また、本開示によれば、角度依存性が少ない、配光特性が良好でしかも高い生産性で容易に製造することができる照明装置および視野角依存性の少ない高画質でしかも高い生産性で容易に製造することができる表示装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１の実施の形態による有機ＥＬ素子を示す断面図である。
【図２】第１の実施の形態による有機ＥＬ素子における第１の反射界面による干渉フィルタの分光透過率曲線を示す略線図である。
【図３】第１の実施の形態による有機ＥＬ素子における第１の反射界面による干渉フィルタならびに第１の反射界面および第２の反射界面の合成干渉フィルタの分光透過率曲線を示す略線図である。
【図４】第１の実施の形態による有機ＥＬ素子における第１の反射界面、第２の反射界面および第３の反射界面の合成干渉フィルタの分光透過率曲線を示す略線図である。
【図５】第１の実施の形態による有機ＥＬ素子における第１の反射界面、第２の反射界面、第３の反射界面および第４の反射界面の合成干渉フィルタの分光透過率曲線を示す略線図である。
【図６】第１の実施の形態による有機ＥＬ素子の輝度の視野角特性を示す略線図である。
【図７】第１の実施の形態による有機ＥＬ素子の色度の視野角特性を示す略線図である。
【図８】λ１＝５７５ｎｍとしたときにλ１１を（２）式の範囲内に設計した場合の図５と同様な分光透過率曲線を示す略線図である。
【図９】第１の実施の形態による有機ＥＬ素子の分光反射特性を示す略線図である。
【図１０】第３の実施の形態による有機ＥＬ素子における第１の反射界面、第２の反射界面、第３の反射界面、第４の反射界面および第５の反射界面の合成干渉フィルタの分光透過率曲線を示す略線図である。
【図１１】第３の実施の形態による有機ＥＬ素子の輝度の視野角特性を示す略線図である。
【図１２】第３の実施の形態による有機ＥＬ素子の色度の視野角特性を示す略線図である。
【図１３】実施例１による上面発光型有機ＥＬ素子を示す断面図である。
【図１４】実施例２による下面発光型有機ＥＬ素子を示す断面図である。
【図１５】第４の実施の形態による有機ＥＬ照明装置を示す断面図である。
【図１６】第５の実施の形態による有機ＥＬ表示装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、発明を実施するための形態（以下「実施の形態」とする）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（有機ＥＬ素子）
２．第２の実施の形態（有機ＥＬ素子）
３．第３の実施の形態（有機ＥＬ素子）
４．第４の実施の形態（有機ＥＬ照明装置）
５．第５の実施の形態（有機ＥＬ表示装置）
【００３１】
〈１．第１の実施の形態〉
［有機ＥＬ素子］
図１は第１の実施の形態による有機ＥＬ素子を示す。
図１に示すように、この有機ＥＬ素子においては、第１の電極１１と第２の電極１２との間に、単色の光を発光する発光層１３ａを１箇所含む有機層１３が挟持されている。発光層１３ａの発光中心を符号Ｏで示す。発光層１３ａの上下の部分の有機層１３には、必要に応じて、従来公知の有機ＥＬ素子と同様に、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層などが設けられる。この場合、第２の電極１２は例えば可視光を透過する透明電極であり、この第２の電極１２側から光が射出される。発光層１３ａは、例えば可視光領域の単色の光を発光するものである。発光層１３ａの発光波長は、この有機ＥＬ素子から発光させようとする光の色に応じて適宜選ばれる。有機層１３と第２の電極１２との間には、第１の電極１１から第２の電極１２に向かう方向に金属薄膜１４、導電性の透明層１５および導電性の透明層１６が順次設けられている。これらの金属薄膜１４、透明層１５および透明層１６は、発光層１３ａから発光する光に対して透明である。透明層１５および透明層１６は、必要に応じて二層以上の層により構成してもよい。第１の電極１１、第２の電極１２、有機層１３、発光層１３ａ、金属薄膜１４、透明層１５および透明層１６は従来公知の材料により構成することができ、必要に応じて選択される。
【００３２】
有機層１３の屈折率は第１の電極１１の屈折率と異なり、これらの屈折率の差により第１の電極１１と有機層１３との間に第１の反射界面１７が形成されている。この第１の反射界面１７は、必要に応じて第１の電極１１から離れた位置に設けてもよい。この第１の反射界面１７は、発光層１３ａから発光された光を反射させ、第２の電極１２側から射出させる役割を有する。金属薄膜１４は、消衰係数が０ではない厚さが５ｎｍ以上の金属材料により形成されている。この金属薄膜１４と有機層１３との間に第２の反射界面１８が形成されている。透明層１５の屈折率は透明層１６の屈折率と異なり、これらの屈折率の差により透明層１５と透明層１６との間に第３の反射界面１９が形成されている。また、透明層１６の屈折率は第２の電極１２の屈折率と異なり、これらの屈折率の差により透明層１６と第２の電極１２との間に第４の反射界面２０が形成されている。
【００３３】
図１には、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３およびＬ４を該当個所に記入した。この有機ＥＬ素子においては、式（１）〜（８）を全て満足するようにＬ１、Ｌ２、Ｌ３およびＬ４が設定されている。
【００３４】
Ｌ１は、発光層１３ａの発光スペクトルの中心波長λ１の光が第１の反射界面１５と発光層１３ａの発光中心Ｏとの間における干渉によって強め合うように設定される。Ｌ２は、発光層１３ａの発光スペクトルの中心波長λ１の光が第２の反射界面１８と発光層１３ａの発光中心Ｏとの間における干渉によって強め合うように設定される。Ｌ３は、発光層１３ａの発光スペクトルの中心波長λ１の光が第３の反射界面１９と発光層１３ａの発光中心Ｏとの間における干渉によって弱め合うように設定される。同様に、Ｌ４は、発光層１３ａの発光スペクトルの中心波長λ１の光が第４の反射界面２０と発光層１３ａの発光中心Ｏとの間における干渉によって弱め合うように設定される。一例として、λ１＝５７５ｎｍである場合におけるこの状態を式で表すと次の通りであり、式（１）〜（４）を満たしている。このとき、発光層１３ａは０次（式（１）のｎ＝０）の干渉が起きる位置にあることから、広帯域にわたって透過率が高く（後述の図２に示す、発光層１３ａに対する第１の反射界面（反射界面１と略記）１７の干渉フィルタの透過率を参照）、式（２）のように干渉波長を発光スペクトルの中心波長λ１から大きくずらすことも可能である。
【００３５】
２Ｌ１／λ１１＋φ１／２π＝０ （１）’
ただし、
λ１−１５０＝４２５＜λ１１＝５４０＜λ１＋８０＝６５５ｎｍ （２）’
【００３６】
ここで、φ１は、第１の電極１１の複素屈折率Ｎ＝ｎ゜−ｊｋ（ｎ゜：屈折率、ｋ：消衰係数）のｎ゜、ｋと、この第１の電極１１と接している有機層１３の屈折率ｎ0 とを用いて計算することができる（例えば、Principles of Optics, Max Born and Emil Wolf,1974(PERGAMON PRESS) などを参照）。有機層１３や透明層１５〜１７などの屈折率は分光エリプソメトリー測定装置を用いて測定することが可能である。
【００３７】
φ１の計算の具体例を以下に示す。第１の電極１１がアルミニウム（Ａｌ）合金からなるとすると、波長５７５ｎｍ（第１の発光層１３ａの発光スペクトルの中心波長λ１に対応する）の光に対してｎ゜＝０．９０８、ｋ＝５．９２７である。有機層１３の屈折率ｎ0 ＝１．７５とすると
φ１＝ｔａｎ-1｛（２ｎ0 ｋ／（ｎ゜2 ＋ｋ2 −ｎ0 2 ））｝
＝ｔａｎ-1（０．５７７）
となる。−２π＜φ１≦０であることを考慮すると、φ１＝−２．６１８ラジアンと求めることができる。このφ１の値を式（１）’に代入してＬ１を求めるとＬ１＝１０１ｎｍとなる。
【００３８】
なお、第１の電極１１の屈折率ｎ゜が有機層１３の屈折率ｎ0 よりも大きいときは、φ１はさらにπラジアンだけシフトし、小さいときはシフト量は０である。
【００３９】
このときの発光層１３ａの第１の反射界面１７による干渉フィルタの状態は強め合う条件にあるため、分光透過率曲線は図２に示すようにピーク部分を持ち、光取出しが向上するが、斜め方向からの観察により、干渉フィルタの波長帯域が短波長方向へシフトし、輝度および色相変化が生じる。
【００４０】
次に、第２の反射界面１８を屈折率ｎ0 ＝１．７５の有機層１３と例えば厚さ６．０ｎｍの金属薄膜１４との間に形成する。また、第３の反射界面１９を透明層１５（例えば、屈折率１．８）とこの透明層１５と異なる屈折率（例えば、屈折率１．５）の透明層１６との間に形成する。また、第４の反射界面１９を透明層１６とこの透明層１６と異なる屈折率（例えば、屈折率１．８）の第２の電極１２との間に形成する。屈折率１．８の透明層１５および第２の電極１２の材料としては、例えば、酸素の組成を選択した酸化インジウムスズ（Indium Tin Oxide: ＩＴＯ）などを用いることができる。屈折率１．５の透明層１５の材料としては、例えば、 を用いることができる。この場合、Ｌ２を例えば１０８ｎｍ、Ｌ３を例えば１８０ｎｍ、Ｌ４を例えば２３０ｎｍと設定するとすると、第２の反射界面１８による反射は強め合う条件（λ１１＝λ１２あるいはλ１１≒＝λ１２）、第３の反射界面１９による光の反射および第４の反射界面２０による光の反射は、中心波長λ１に対して干渉波長をずらしながら（λ１３≠λ１４≠λ１）、弱め合う条件である以下の条件
２Ｌ２／λ１２＋φ２／２π＝ｍ （３）’
２Ｌ３／λ１３＋φ３／２π＝ｍ’＋１／２ （４）’
２Ｌ４／λ１４＋φ４／２π＝ｍ’’＋１／２ （５）’
（λ１２、λλ１３、λ１４の単位はｎｍ）
を満たす。φ２、φ３は上述と同様にして計算することができる。
以上により、式（１）〜（８）の条件が全て満足される。
【００４１】
図３に、第１の反射界面１７および第２の反射界面（反射界面２と略記）１８による干渉フィルタの分光透過率曲線を示す。この場合、第１の反射界面１７と第２の反射界面１８との波長条件が互いに近いため、波長５５０ｎｍ付近では透過率が向上し、増幅効果を発生している。しかしながら、分光透過率曲線のピークは強められるため、緑色の光をバランスよく取り出すことができない。さらに、分光透過率曲線に平坦な部分が得られていないため、視野角特性は輝度および色相とも著しい変化を示す。
【００４２】
図４に、第１の反射界面１７および第２の反射界面１８に加えて第３の反射界面（反射界面３と略記）１９の効果を入れた干渉フィルタの分光透過率曲線を示す。図４より、この状態では、まだ分光透過率曲線は完全に平坦とはなっていない。これは、屈折率差による反射界面１９だけでは、反射強度は低く、金属薄膜１４によって形成された強め合いを十分に相殺することができていないことに起因する。
【００４３】
図５に、第１の反射界面１７、第２の反射界面１８および第３の反射界面１９に加えてさらに第４の反射界面（反射界面４と略記）２０の効果を入れた干渉フィルタの分光透過率曲線を示す。図５より、緑色の光の領域に、ほぼ平坦な干渉フィルタが形成されていることが分かる。また、この状態での緑色の光の輝度および色度の視野角特性を図６および図７に示す。図６および図７から明らかなように、４５度の視野角において０度の視野角における輝度の８５％以上を維持しており、色度ずれもΔｕｖ≦０．０１５が実現されている。
【００４４】
図５はλ１１＝５４０ｎｍとしたときの計算結果であるが（（２）’式参照）、λ１１が（２）式の範囲内にあるときは同様な結果が得られる。すなわち、図８に、λ１＝５７５ｎｍとしたときに、λ１１を（２）式の範囲内で設計した場合の干渉フィルタの分光透過率曲線を示す。図８に示すように、λ１１が（２）式の範囲内にあるときは、緑色の光の領域に、ほぼ平坦な干渉フィルタが形成されていることが分かる。
【００４５】
以上のように、この第１の実施の形態によれば、有機ＥＬ素子は、第１の電極１１と第２の電極１２との間に挟持された有機層１３が、単色の光、典型的には可視光領域の単色の光を発光する発光層１３ａを有し、第１の電極１１側に第１の反射界面１７が、光が射出される第２の電極１２側に第２の反射界面１８、第３の反射界面１９および第４の反射界面２０が形成されている。そして、図１に示す各距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３およびＬ４が、式（１）〜（８）を全て満足するように設定されている。この結果、この有機ＥＬ素子は、干渉フィルタの透過率が単色の光、例えば緑色の光の波長帯域で高く、この波長帯域で良好に光を取り出すことができる。また、この有機ＥＬ素子は、例えば緑色の光に対する輝度および色相の視野角依存性の大幅な低減を図ることができる。また、この有機ＥＬ素子は、透明層１５、１６の厚さを一定としても、発光層１３ａの厚さなどの設計により発光色を選択することができる。このため、発光色の異なる有機ＥＬ素子を製造する場合、例えば発光層１３ａの厚さを変えるだけで足りるので、発光色の異なる有機ＥＬ素子を高い生産性で容易に製造することができる。また、この有機ＥＬ素子は干渉フィルタの透過率が高いので、低消費電力である。
【００４６】
第２の反射界面１８は光を増幅する位置に形成されているが、この第２の反射界面１８に厚さ５ｎｍ以上の金属薄膜１４が形成されていることにより、マイクロキャビティ（微小共振器）の増幅効果に加えて、金属薄膜１４の消衰係数により多重反射の際に吸収が起こることによって外光の反射抑制効果を付与することが可能である。このときの分光反射特性を図９に示す。加えて、この有機ＥＬ素子の光の射出側にカラーフィルターを設けると、さらに反射を抑制することが可能となる。この外光反射の抑制効果により、この有機ＥＬ素子は外光下でも鮮明な表示を行うことが可能である。
【００４７】
〈２．第２の実施の形態〉
［有機ＥＬ素子］
第２の実施の形態による有機ＥＬ素子においては、第１の実施の形態による有機ＥＬ素子における第３の反射界面１９および第４の反射界面２０をそれぞれ前後二つの反射界面に分けることによって、式（４）、（５）で示される逆位相の干渉条件の波長帯域を広げる。すなわち、例えば、式（４）については、第３の反射界面１９を前後にそれぞれΔだけ離れた二つの反射界面に分けると、Ｌ３がＬ３＋Δ、Ｌ３−Δとなるため、式（４）が成立するλ１３の帯域が広がる。式（５）についても同様である。
【００４８】
この第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様な利点に加えて、式（４）、（５）で示される逆位相の干渉条件の波長帯域を広げることができるので、有機ＥＬ素子の視野角特性のより一層の向上を図ることができるという利点を得ることができる。
【００４９】
〈３．第３の実施の形態〉
［有機ＥＬ素子］
有機ＥＬ素子に広い視野角範囲が要求される場合には、干渉フィルタの分光透過率曲線に広帯域での平坦性が必要な場合がある。このような場合には、第３の反射界面１９および第４の反射界面２０による干渉の中心波長を互いに離すことで対応することになるが、それらの中心波長の差が大きくなると、干渉フィルタの分光透過率曲線におけるピークの平坦性が失われ、視野角特性の維持が困難となる。この対策として、第１の実施の形態による有機ＥＬ素子における第３の反射界面１９および第４の反射界面２０に加えて新たな第５の反射界面を設けることにより、視野角特性の改善が可能である。
【００５０】
第５の反射界面に対しては、発光層１３ａの発光スペクトルの中心波長λ１±１５ｎｍの範囲で、強め合う条件が存在する。図１０の（ａ）は、第５の反射界面がない第１の実施の形態による有機ＥＬ素子を示す。このとき、λ１３およびλ１４は、５０ｎｍ以上の差を持たせて広帯域に対応させるため、干渉フィルタの分光透過率曲線は、その中央部に凹みを生じ、視野角が大きくなると凹凸を持つ輝度変動が発生する。
【００５１】
これに対し、図１０の（ｂ）に示すように、第５の反射界面を設け、この第５の反射界面をこの発光層１３ａの発光スペクトルの中心波長に対して強め合う条件で設定すると、干渉フィルタの分光透過率曲線のピーク部が広帯域で平坦となることが分かる。
【００５２】
第５の反射層を形成したこの第３の実施の形態による有機ＥＬ素子における緑色の光の輝度および色度の視野角特性を図１１および図１２に示す。図１１および図１２より、この有機ＥＬ素子によれば、第１の実施の形態による有機ＥＬ素子に比べて輝度および色度の視野角特性がさらに改善されていることが分かる。
【００５３】
この第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様な利点に加えて、式（４）、（５）で示される逆位相の干渉条件の波長帯域を広げることができるので、有機ＥＬ素子の輝度および色度の視野角特性のより一層の向上を図ることができるという利点を得ることができる。
【００５４】
〈実施例１〉
実施例１は第１の実施の形態に対応する実施例である。
図１３は実施例１による有機ＥＬ素子を示す。この有機ＥＬ素子は上面発光型の有機ＥＬ素子である。図１３に示すように、この有機ＥＬ素子においては、基板２１上に下層から順に第１の電極１１、有機層１３、金属薄膜１４、透明層１５、透明層１６および第２の電極１２が順次積層され、第２の電極１２上にパッシベーション膜２２が設けられている。有機層１３は発光層１３ａを含む。
【００５５】
基板２１は、例えば、透明ガラス基板や半導体基板（例えば、シリコン基板）などで構成され、フレキシブルなものであってもよい。第１の電極１１は、反射層を兼ねたアノード電極として用いられるもので、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）などの光反射材料で構成されている。この第１の電極１１は、厚さが１００〜３００ｎｍの範囲に設定されていることが好ましい。第１の電極１２は透明電極としてもよく、この場合は、基板２０との間に第１の反射界面１７を形成する目的で、例えばＰｔ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｗなどの光反射材料からなる反射層を設けるのが好ましい。
【００５６】
有機層１３は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層１３ａ、電子輸送層および電子注入層が下層から順次積層された構造を有する。正孔注入層は、例えばヘキサアザトリフェニレン（ＨＡＴ）などで構成される。正孔輸送層は、例えばα−ＮＰＤ〔N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl-〔1,1'-biphenyl 〕- 4,4'-diamine〕で構成される。発光層１３ａは、赤、緑または青の発光色を有する発光材料からなる。赤の発光色を有する発光材料としては、例えば、ホスト材料としてのルブレンにピロメテンホウ素錯体をドーピングしたものを用いることができる。緑の発光色を有する発光材料としては、例えば、Ａｌｑ３（トリスキノリノールアルミニウム錯体）を用いることができる。青の発光色を有する発光材料は、例えば次のようにして形成される。具体的には、ホスト材料としてＡＤＮ（９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン）を蒸着し、膜厚２０ｎｍの膜を形成する。その際、ＡＤＮにジアミノクリセン誘導体をドーパント材料として相対膜厚比で５％ドーピングすることによりこの膜を青色発光層として用いることができる。電子輸送層は、例えばＢＣＰ（２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン）などで構成される。電子注入層は、例えばフッ化リチウム（ＬｉＦ）などで構成される。
【００５７】
有機層１３を構成する各層の厚さは、正孔注入層が１〜２０ｎｍ、正孔輸送層が１５〜１００ｎｍ、発光層１３ａが５〜５０ｎｍ、電子注入層および電子輸送層は１５〜２００ｎｍの範囲に設定されることが好ましい。有機層１３およびこれを構成する各層の厚さは、その光学的膜厚が前記の動作を可能とするような値に設定される。
【００５８】
第２の反射界面１８は、有機層１３上に金属薄膜１４を形成して形成する。第３の反射界面１９は、透明層１５と透明層１６との屈折率差を利用して形成する。また、第４の反射界面２０は、透明層１６と第２の電極１２との屈折率差を利用して形成する。これらの透明層１５、１６は１層の層からなる必要はなく、必要とされる平坦な波長帯域および視野角特性に応じて、屈折率が異なる２層以上の透明層の積層構造としてもよい。
【００５９】
光が取り出される第２の電極１２は、一般的に透明電極材料として用いられているＩＴＯやインジウムと亜鉛の酸化物などで構成され、カソード電極として用いられる。この第２の電極１２の厚さは例えば３０〜３０００ｎｍの範囲とする。
【００６０】
パッシベーション膜２２は透明誘電体で構成される。この透明誘電体は、必ずしも第２の電極１２を構成する材料と同程度の屈折率とする必要はなく、第２の電極１２により透明層１６を兼用する場合には、この第２の電極１２とパッシベーション膜２１との界面をそれらの屈折率差を用いて第４の反射界面２０として機能させることも可能である。このような透明誘電体としては、例えば二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）などを用いることができる。パッシベーション膜２２の厚さは例えば５００〜１００００ｎｍである。
【００６１】
金属薄膜１４は、例えば、マグネシウム（Ｍｇ）、銀（Ａｇ）あるいはそれらの合金などの金属材料により構成され、好適には、厚さ５ｎｍ以上に設定される。この金属薄膜１４を反射層として用いることにより、通常の干渉よりも強度の高い増幅効果を付与することが可能である。また、この金属薄膜１４により形成される第２の反射界面１８により、広い波長帯域、高透過率を両立させることができる。
【００６２】
〈実施例２〉
実施例２は第１の実施の形態に対応する実施例である。
図１４は実施例２による有機ＥＬ素子を示す。この有機ＥＬ素子は下面発光型有機ＥＬ素子である。図１４に示すように、この有機ＥＬ素子においては、透明な基板２１上に下層から順にパッシベーション膜２２、第２の電極１２、透明層１６、透明層１５、金属薄膜１４、有機層１３および第１の電極１１が順次積層されている。この場合、第２の電極１２側から射出される光は基板２１を透過して外部に取り出される。その他のことは実施例１と同様である。
【００６３】
〈４．第４の実施の形態〉
［有機ＥＬ照明装置］
図１５は第４の実施の形態による有機ＥＬ照明装置を示す。
図１５に示すように、この有機ＥＬ照明装置においては、透明な基板３０上に第１〜第３の実施の形態のいずれかによる第１の有機ＥＬ素子Ｄ１、第２の有機ＥＬ素子Ｄ２および第１の有機ＥＬ素子Ｄ３が搭載されている。この場合、これらの第１の有機ＥＬ素子Ｄ１、第２の有機ＥＬ素子Ｄ２および第１の有機ＥＬ素子Ｄ３は第２の電極１２側を下にして基板３０上に搭載されている。このため、第２の電極１２側から射出される光は基板３０を透過して外部に取り出される。これらの第１の有機ＥＬ素子Ｄ１、第２の有機ＥＬ素子Ｄ２および第１の有機ＥＬ素子Ｄ３を間に挟んで基板３０と対向するように封止基板３１が設けられており、この封止基板３１および基板３０の外周部が封止材３２により封止されている。この有機ＥＬ照明装置の平面形状は必要に応じて選択されるが、例えば正方形または長方形である。図１５においては、一組の第１の有機ＥＬ素子Ｄ１、第２の有機ＥＬ素子Ｄ２および第１の有機ＥＬ素子Ｄ３だけが示されているが、必要に応じて、複数組みを基板３０上に所望の配置で搭載してもよい。この有機ＥＬ照明装置の第１の有機ＥＬ素子Ｄ１、第２の有機ＥＬ素子Ｄ２および第１の有機ＥＬ素子Ｄ３以外の構成の詳細および上記以外の構成は従来公知の有機ＥＬ照明装置と同様である。
【００６４】
この第４の実施の形態によれば、第１〜第３の実施の形態のいずれかによる第１の有機ＥＬ素子Ｄ１、第２の有機ＥＬ素子Ｄ２および第３の有機ＥＬ素子Ｄ３を用いている。このため、角度依存性が少ない、言い換えれば照明方向による強度や色の変化が極めて少ない、良好な配光特性を有する面光源となる有機ＥＬ照明装置を実現することができる。また、発光層１３ａの設計により第１の有機ＥＬ素子Ｄ１、第２の有機ＥＬ素子Ｄ２および第１の有機ＥＬ素子Ｄ３の発光色を選択することにより、白色発光のほか、種々の発光色を得ることができる。このため、演色性に優れた有機ＥＬ照明装置を実現することができる。また、この有機ＥＬ照明装置は高い生産性で容易に製造することができる。
【００６５】
〈５．第５の実施の形態〉
［有機ＥＬ表示装置］
図１６は第５の実施の形態による有機ＥＬ表示装置を示す。この有機ＥＬ表示装置はアクティブマトリクス型である。
図１６に示すように、この有機ＥＬ表示装置においては、駆動基板４０と封止基板４１とが互いに対向して設けられ、これらの駆動基板４０および封止基板４１の外周部が封止材４２により封止されている。駆動基板４０においては、例えば透明ガラス基板上に第１〜第３の実施の形態のいずれかによる第１の有機ＥＬ素子Ｄ１、第２の有機ＥＬ素子Ｄ２および第３の有機ＥＬ素子Ｄ３からなる画素が二次元アレイ状に形成されている。駆動基板４０上には、各画素毎に画素駆動用の能動素子としての薄膜トランジスタが形成されている。駆動基板４０上にはさらに、各画素の薄膜トランジスタを駆動するための走査線、電流供給線およびデータ線が縦横に形成されている。各画素の薄膜トランジスタには表示画素毎に対応した表示信号が供給され、この表示信号に応じて画素が駆動され、画像が表示される。この有機ＥＬ表示装置の第１の有機ＥＬ素子Ｄ１、第２の有機ＥＬ素子Ｄ２および第１の有機ＥＬ素子Ｄ３以外の構成の詳細および上記以外の構成は従来公知の有機ＥＬ表示装置と同様である。
【００６６】
この有機ＥＬ表示装置は、白黒の表示装置だけでなく、カラー表示装置としても用いることができる。この有機ＥＬ表示装置をカラー表示装置として用いる場合には、駆動基板４０側、具体的には例えば第１の有機ＥＬ素子Ｄ１、第２の有機ＥＬ素子Ｄ２および第１の有機ＥＬ素子Ｄ３の第２の電極１２と駆動基板４０との間にＲＧＢのカラーフィルタが設けられる。
【００６７】
この第５の実施の形態によれば、第１〜第３の実施の形態のいずれかによる第１の有機ＥＬ素子Ｄ１、第２の有機ＥＬ素子Ｄ２および第３の有機ＥＬ素子Ｄ３を用いている。このため、輝度および色相の視野角による変動が極めて少ない高画質の有機ＥＬ表示装置を実現することができる。また、この有機ＥＬ表示装置は高い生産性で容易に製造することができる。
【００６８】
以上、実施の形態および実施例について具体的に説明したが、本技術は、上述の実施の形態および実施例に限定されるものではなく、各種の変形が可能である。
例えば、上述の実施の形態および実施例において挙げた数値、構造、構成、形状、材料などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれらと異なる数値、構造、構成、形状、材料などを用いてもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１１…第１の電極、１２…第２の電極、１３…有機層、１３ａ…発光層、１４…金属薄膜、１５…透明層、１６…透明層、１７…第１の反射界面、１８…第２の反射界面、１９…第３の反射界面、２０…第４の反射界面、２１…基板、２２…パッシベーション膜、３０…基板、３１……封止基板、３２…封止材、４０…駆動基板、４１…封止基板、４２…封止材、Ｏ…発光位置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極と第２の電極との間に挟持された、単色の光を発光する発光層を１箇所含む有機層と、
前記発光層から発光された光を反射させ、前記第２の電極側から射出させるための、前記第１の電極側に設けられた第１の反射界面と、
前記第２の電極側に前記第１の電極から前記第２の電極に向かう方向の互いに離れた位置に順次設けられた第２の反射界面、第３の反射界面および第４の反射界面とを有し、
前記第１の反射界面と前記発光層の発光中心との間の光学距離をＬ１、前記発光中心と前記第２の反射界面との間の光学距離をＬ２、前記発光中心と前記第３の反射界面との間の光学距離をＬ３、前記発光中心と前記第４の反射界面との間の光学距離をＬ４、前記発光層の発光スペクトルの中心波長をλ１としたとき、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３およびＬ４が以下の式（１）〜（８）を全て満足する発光素子。
２Ｌ１／λ１１＋φ１／２π＝ｎ（ただし、ｎ≧０） （１）
λ１−１５０＜λ１１＜λ１＋８０ （２）
２Ｌ２／λ１２＋φ２／２π＝ｍ （３）
２Ｌ３／λ１３＋φ３／２π＝ｍ’＋１／２ （４）
２Ｌ４／λ１４＋φ４／２π＝ｍ''＋１／２ （５）
λ１−８０＜λ１２＜λ１＋８０ （６）
λ１−１５０＜λ１３＜λ１＋１５０ （７）
λ１−１５０＜λ１４＜λ１＋１５０ （８）
ただし、ｎ、ｍ、ｍ’、ｍ''：整数
λ１、λ１１、λ１２、λ１３、λ１４の単位はｎｍ
φ１：各波長の光が第１の反射界面で反射される際の位相変化
φ２：各波長の光が第２の反射界面で反射される際の位相変化
φ３：各波長の光が第３の反射界面で反射される際の位相変化
φ４：各波長の光が第４の反射界面で反射される際の位相変化
【請求項２】
前記発光素子の干渉フィルタの分光透過率曲線のピークが可視光領域でほぼ平坦または傾斜が互いにほぼ等しい請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
視野角が４５度のときの輝度の低下が視野角が０度のときの輝度に対して３０％以下、色度ずれΔｕｖ≦０．０１５である請求項２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記第２の反射界面は消衰係数が０ではない厚さ５ｎｍ以上の金属薄膜によって構成され、前記第３の反射界面および前記第４の反射界面は屈折率差によって構成されている請求項３に記載の発光素子。
【請求項５】
前記発光素子の干渉フィルタの分光透過率曲線のピークの平坦性を調整するための第５の反射界面をさらに有する請求項４に記載の発光素子。
【請求項６】
前記第２の反射界面、前記第３の反射界面、前記第４の反射界面および前記第５の反射界面の少なくとも一つが複数の反射界面に分割されている請求項５に記載の発光素子。
【請求項７】
ｎ＝０かつｍ＝０である請求項６に記載の発光素子。
【請求項８】
基板上に前記第１の電極、前記有機層および前記第２の電極が順次積層されている請求項１に記載の発光素子。
【請求項９】
前記第２の電極側に設けられた最終反射界面の外側が厚さ１μｍ以上の透明電極層、透明絶縁層、樹脂層、ガラス層または空気層によって形成されている請求項８に記載の発光素子。
【請求項１０】
基板上に前記第２の電極、前記有機層および前記第１の電極が順次積層されている請求項１に記載の発光素子。
【請求項１１】
前記第２の電極側に設けられた最終反射界面の外側が厚さ１μｍ以上の透明電極層、透明絶縁層、樹脂層、ガラス層または空気層によって形成されている請求項１０に記載の発光素子。
【請求項１２】
互いに異なる単色の光を発光する複数の発光素子を有し、
前記複数の発光素子は、
第１の電極と第２の電極との間に挟持された、単色の光を発光する発光層を１箇所含む有機層と、
前記発光層から発光された光を反射させ、前記第２の電極側から射出させるための、前記第１の電極側に設けられた第１の反射界面と、
前記第２の電極側に前記第１の電極から前記第２の電極に向かう方向の互いに離れた位置に順次設けられた第２の反射界面、第３の反射界面および第４の反射界面とを有し、
前記第１の反射界面と前記発光層の発光中心との間の光学距離をＬ１、前記発光中心と前記第２の反射界面との間の光学距離をＬ２、前記発光中心と前記第３の反射界面との間の光学距離をＬ３、前記発光中心と前記第４の反射界面との間の光学距離をＬ４、前記発光層の発光スペクトルの中心波長をλ１としたとき、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３およびＬ４が以下の式（１）〜（８）を全て満足する照明装置。
２Ｌ１／λ１１＋φ１／２π＝ｎ（ただし、ｎ≧０） （１）
λ１−１５０＜λ１１＜λ１＋８０ （２）
２Ｌ２／λ１２＋φ２／２π＝ｍ （３）
２Ｌ３／λ１３＋φ３／２π＝ｍ’＋１／２ （４）
２Ｌ４／λ１４＋φ４／２π＝ｍ''＋１／２ （５）
λ１−８０＜λ１２＜λ１＋８０ （６）
λ１−１５０＜λ１３＜λ１＋１５０ （７）
λ１−１５０＜λ１４＜λ１＋１５０ （８）
ただし、ｎ、ｍ、ｍ’、ｍ''：整数
λ１、λ１１、λ１２、λ１３、λ１４の単位はｎｍ
φ１：各波長の光が第１の反射界面で反射される際の位相変化
φ２：各波長の光が第２の反射界面で反射される際の位相変化
φ３：各波長の光が第３の反射界面で反射される際の位相変化
φ４：各波長の光が第４の反射界面で反射される際の位相変化
【請求項１３】
互いに異なる単色の光を発光する複数の発光素子を有し、
前記複数の発光素子は、
第１の電極と第２の電極との間に挟持された、単色の光を発光する発光層を１箇所含む有機層と、
前記発光層から発光された光を反射させ、前記第２の電極側から射出させるための、前記第１の電極側に設けられた第１の反射界面と、
前記第２の電極側に前記第１の電極から前記第２の電極に向かう方向の互いに離れた位置に順次設けられた第２の反射界面、第３の反射界面および第４の反射界面とを有し、
前記第１の反射界面と前記発光層の発光中心との間の光学距離をＬ１、前記発光中心と前記第２の反射界面との間の光学距離をＬ２、前記発光中心と前記第３の反射界面との間の光学距離をＬ３、前記発光中心と前記第４の反射界面との間の光学距離をＬ４、前記発光層の発光スペクトルの中心波長をλ１としたとき、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３およびＬ４が以下の式（１）〜（８）を全て満足する表示装置。
２Ｌ１／λ１１＋φ１／２π＝ｎ（ただし、ｎ≧０） （１）
λ１−１５０＜λ１１＜λ１＋８０ （２）
２Ｌ２／λ１２＋φ２／２π＝ｍ （３）
２Ｌ３／λ１３＋φ３／２π＝ｍ’＋１／２ （４）
２Ｌ４／λ１４＋φ４／２π＝ｍ''＋１／２ （５）
λ１−８０＜λ１２＜λ１＋８０ （６）
λ１−１５０＜λ１３＜λ１＋１５０ （７）
λ１−１５０＜λ１４＜λ１＋１５０ （８）
ただし、ｎ、ｍ、ｍ’、ｍ''：整数
λ１、λ１１、λ１２、λ１３、λ１４の単位はｎｍ
φ１：各波長の光が第１の反射界面で反射される際の位相変化
φ２：各波長の光が第２の反射界面で反射される際の位相変化
φ３：各波長の光が第３の反射界面で反射される際の位相変化
φ４：各波長の光が第４の反射界面で反射される際の位相変化
【請求項１４】
表示画素毎に対応した表示信号を前記発光素子に供給するための能動素子が設けられた駆動基板と、この駆動基板と対向して設けられた封止基板とを有し、前記発光素子が前記駆動基板と前記封止基板との間に配置されている請求項１３に記載の表示装置。
【請求項１５】
前記駆動基板および前記封止基板のうちの前記発光素子の前記第２の電極側の基板に前記第２の電極側から射出される光を透過するカラーフィルタが設けられている請求項１４に記載の表示装置。
【請求項１６】
第１の電極と第２の電極との間に挟持された、単色の光を発光する発光層を１箇所含む有機層と、
前記発光層から発光された光を反射させ、前記第２の電極側から射出させるための、前記第１の電極側に設けられた第１の反射界面と、
前記第２の電極側に前記第１の電極から前記第２の電極に向かう方向の互いに離れた位置に順次設けられた第２の反射界面および第３の反射界面とを有し、
前記第１の反射界面と前記発光層の発光中心との間の光学距離をＬ１、前記発光中心と前記第２の反射界面との間の光学距離をＬ２、前記発光中心と前記第３の反射界面との間の光学距離をＬ３、前記発光層の発光スペクトルの中心波長をλ１としたとき、Ｌ１、Ｌ２およびＬ３が以下の式（１）〜（６）を全て満足する発光素子。
２Ｌ１／λ１１＋φ１／２π＝ｎ（ただし、ｎ≧０） （１）
λ１−１５０＜λ１１＜λ１＋８０ （２）
２Ｌ２／λ１２＋φ２／２π＝ｍ （３）
２Ｌ３／λ１３＋φ３／２π＝ｍ’＋１／２ （４）
λ１−８０＜λ１２＜λ１＋８０ （５）
λ１−１５０＜λ１３＜λ１＋１５０ （６）
ただし、ｎ、ｍ、ｍ’：整数
λ１、λ１１、λ１２、λ１３の単位はｎｍ
φ１：各波長の光が第１の反射界面で反射される際の位相変化
φ２：各波長の光が第２の反射界面で反射される際の位相変化
φ３：各波長の光が第３の反射界面で反射される際の位相変化
【請求項１７】
前記発光素子の干渉フィルタの分光透過率曲線のピークが可視光領域でほぼ平坦または傾斜が互いにほぼ等しい請求項１６に記載の発光素子。
【請求項１８】
視野角が４５度のときの輝度の低下が視野角が０度のときの輝度に対して３０％以下、色度ずれΔｕｖ≦０．０１５である請求項１７に記載の発光素子。
【請求項１９】
互いに異なる単色の光を発光する複数の発光素子を有し、
前記複数の発光素子は、
第１の電極と第２の電極との間に挟持された、単色の光を発光する発光層を１箇所含む有機層と、
前記発光層から発光された光を反射させ、前記第２の電極側から射出させるための、前記第１の電極側に設けられた第１の反射界面と、
前記第２の電極側に前記第１の電極から前記第２の電極に向かう方向の互いに離れた位置に順次設けられた第２の反射界面および第３の反射界面とを有し、
前記第１の反射界面と前記発光層の発光中心との間の光学距離をＬ１、前記発光中心と前記第２の反射界面との間の光学距離をＬ２、前記発光中心と前記第３の反射界面との間の光学距離をＬ３、前記発光層の発光スペクトルの中心波長をλ１としたとき、Ｌ１、Ｌ２およびＬ３が以下の式（１）〜（６）を全て満足する照明装置。
２Ｌ１／λ１１＋φ１／２π＝ｎ（ただし、ｎ≧０） （１）
λ１−１５０＜λ１１＜λ１＋８０ （２）
２Ｌ２／λ１２＋φ２／２π＝ｍ （３）
２Ｌ３／λ１３＋φ３／２π＝ｍ’＋１／２ （４）
λ１−８０＜λ１２＜λ１＋８０ （５）
λ１−１５０＜λ１３＜λ１＋１５０ （６）
ただし、ｎ、ｍ、ｍ’：整数
λ１、λ１１、λ１２、λ１３の単位はｎｍ
φ１：各波長の光が第１の反射界面で反射される際の位相変化
φ２：各波長の光が第２の反射界面で反射される際の位相変化
φ３：各波長の光が第３の反射界面で反射される際の位相変化
【請求項２０】
互いに異なる単色の光を発光する複数の発光素子を有し、
前記複数の発光素子は、
第１の電極と第２の電極との間に挟持された、単色の光を発光する発光層を１箇所含む有機層と、
前記発光層から発光された光を反射させ、前記第２の電極側から射出させるための、前記第１の電極側に設けられた第１の反射界面と、
前記第２の電極側に前記第１の電極から前記第２の電極に向かう方向の互いに離れた位置に順次設けられた第２の反射界面および第３の反射界面とを有し、
前記第１の反射界面と前記発光層の発光中心との間の光学距離をＬ１、前記発光中心と前記第２の反射界面との間の光学距離をＬ２、前記発光中心と前記第３の反射界面との間の光学距離をＬ３、前記発光層の発光スペクトルの中心波長をλ１としたとき、Ｌ１、Ｌ２およびＬ３が以下の式（１）〜（６）を全て満足する表示装置。
２Ｌ１／λ１１＋φ１／２π＝ｎ（ただし、ｎ≧０） （１）
λ１−１５０＜λ１１＜λ１＋８０ （２）
２Ｌ２／λ１２＋φ２／２π＝ｍ （３）
２Ｌ３／λ１３＋φ３／２π＝ｍ’＋１／２ （４）
λ１−８０＜λ１２＜λ１＋８０ （５）
λ１−１５０＜λ１３＜λ１＋１５０ （６）
ただし、ｎ、ｍ、ｍ’：整数
λ１、λ１１、λ１２、λ１３の単位はｎｍ
φ１：各波長の光が第１の反射界面で反射される際の位相変化
φ２：各波長の光が第２の反射界面で反射される際の位相変化
φ３：各波長の光が第３の反射界面で反射される際の位相変化
【請求項１】
第１の電極と第２の電極との間に挟持された、単色の光を発光する発光層を１箇所含む有機層と、
前記発光層から発光された光を反射させ、前記第２の電極側から射出させるための、前記第１の電極側に設けられた第１の反射界面と、
前記第２の電極側に前記第１の電極から前記第２の電極に向かう方向の互いに離れた位置に順次設けられた第２の反射界面、第３の反射界面および第４の反射界面とを有し、
前記第１の反射界面と前記発光層の発光中心との間の光学距離をＬ１、前記発光中心と前記第２の反射界面との間の光学距離をＬ２、前記発光中心と前記第３の反射界面との間の光学距離をＬ３、前記発光中心と前記第４の反射界面との間の光学距離をＬ４、前記発光層の発光スペクトルの中心波長をλ１としたとき、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３およびＬ４が以下の式（１）〜（８）を全て満足する発光素子。
２Ｌ１／λ１１＋φ１／２π＝ｎ（ただし、ｎ≧０） （１）
λ１−１５０＜λ１１＜λ１＋８０ （２）
２Ｌ２／λ１２＋φ２／２π＝ｍ （３）
２Ｌ３／λ１３＋φ３／２π＝ｍ’＋１／２ （４）
２Ｌ４／λ１４＋φ４／２π＝ｍ''＋１／２ （５）
λ１−８０＜λ１２＜λ１＋８０ （６）
λ１−１５０＜λ１３＜λ１＋１５０ （７）
λ１−１５０＜λ１４＜λ１＋１５０ （８）
ただし、ｎ、ｍ、ｍ’、ｍ''：整数
λ１、λ１１、λ１２、λ１３、λ１４の単位はｎｍ
φ１：各波長の光が第１の反射界面で反射される際の位相変化
φ２：各波長の光が第２の反射界面で反射される際の位相変化
φ３：各波長の光が第３の反射界面で反射される際の位相変化
φ４：各波長の光が第４の反射界面で反射される際の位相変化
【請求項２】
前記発光素子の干渉フィルタの分光透過率曲線のピークが可視光領域でほぼ平坦または傾斜が互いにほぼ等しい請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
視野角が４５度のときの輝度の低下が視野角が０度のときの輝度に対して３０％以下、色度ずれΔｕｖ≦０．０１５である請求項２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記第２の反射界面は消衰係数が０ではない厚さ５ｎｍ以上の金属薄膜によって構成され、前記第３の反射界面および前記第４の反射界面は屈折率差によって構成されている請求項３に記載の発光素子。
【請求項５】
前記発光素子の干渉フィルタの分光透過率曲線のピークの平坦性を調整するための第５の反射界面をさらに有する請求項４に記載の発光素子。
【請求項６】
前記第２の反射界面、前記第３の反射界面、前記第４の反射界面および前記第５の反射界面の少なくとも一つが複数の反射界面に分割されている請求項５に記載の発光素子。
【請求項７】
ｎ＝０かつｍ＝０である請求項６に記載の発光素子。
【請求項８】
基板上に前記第１の電極、前記有機層および前記第２の電極が順次積層されている請求項１に記載の発光素子。
【請求項９】
前記第２の電極側に設けられた最終反射界面の外側が厚さ１μｍ以上の透明電極層、透明絶縁層、樹脂層、ガラス層または空気層によって形成されている請求項８に記載の発光素子。
【請求項１０】
基板上に前記第２の電極、前記有機層および前記第１の電極が順次積層されている請求項１に記載の発光素子。
【請求項１１】
前記第２の電極側に設けられた最終反射界面の外側が厚さ１μｍ以上の透明電極層、透明絶縁層、樹脂層、ガラス層または空気層によって形成されている請求項１０に記載の発光素子。
【請求項１２】
互いに異なる単色の光を発光する複数の発光素子を有し、
前記複数の発光素子は、
第１の電極と第２の電極との間に挟持された、単色の光を発光する発光層を１箇所含む有機層と、
前記発光層から発光された光を反射させ、前記第２の電極側から射出させるための、前記第１の電極側に設けられた第１の反射界面と、
前記第２の電極側に前記第１の電極から前記第２の電極に向かう方向の互いに離れた位置に順次設けられた第２の反射界面、第３の反射界面および第４の反射界面とを有し、
前記第１の反射界面と前記発光層の発光中心との間の光学距離をＬ１、前記発光中心と前記第２の反射界面との間の光学距離をＬ２、前記発光中心と前記第３の反射界面との間の光学距離をＬ３、前記発光中心と前記第４の反射界面との間の光学距離をＬ４、前記発光層の発光スペクトルの中心波長をλ１としたとき、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３およびＬ４が以下の式（１）〜（８）を全て満足する照明装置。
２Ｌ１／λ１１＋φ１／２π＝ｎ（ただし、ｎ≧０） （１）
λ１−１５０＜λ１１＜λ１＋８０ （２）
２Ｌ２／λ１２＋φ２／２π＝ｍ （３）
２Ｌ３／λ１３＋φ３／２π＝ｍ’＋１／２ （４）
２Ｌ４／λ１４＋φ４／２π＝ｍ''＋１／２ （５）
λ１−８０＜λ１２＜λ１＋８０ （６）
λ１−１５０＜λ１３＜λ１＋１５０ （７）
λ１−１５０＜λ１４＜λ１＋１５０ （８）
ただし、ｎ、ｍ、ｍ’、ｍ''：整数
λ１、λ１１、λ１２、λ１３、λ１４の単位はｎｍ
φ１：各波長の光が第１の反射界面で反射される際の位相変化
φ２：各波長の光が第２の反射界面で反射される際の位相変化
φ３：各波長の光が第３の反射界面で反射される際の位相変化
φ４：各波長の光が第４の反射界面で反射される際の位相変化
【請求項１３】
互いに異なる単色の光を発光する複数の発光素子を有し、
前記複数の発光素子は、
第１の電極と第２の電極との間に挟持された、単色の光を発光する発光層を１箇所含む有機層と、
前記発光層から発光された光を反射させ、前記第２の電極側から射出させるための、前記第１の電極側に設けられた第１の反射界面と、
前記第２の電極側に前記第１の電極から前記第２の電極に向かう方向の互いに離れた位置に順次設けられた第２の反射界面、第３の反射界面および第４の反射界面とを有し、
前記第１の反射界面と前記発光層の発光中心との間の光学距離をＬ１、前記発光中心と前記第２の反射界面との間の光学距離をＬ２、前記発光中心と前記第３の反射界面との間の光学距離をＬ３、前記発光中心と前記第４の反射界面との間の光学距離をＬ４、前記発光層の発光スペクトルの中心波長をλ１としたとき、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３およびＬ４が以下の式（１）〜（８）を全て満足する表示装置。
２Ｌ１／λ１１＋φ１／２π＝ｎ（ただし、ｎ≧０） （１）
λ１−１５０＜λ１１＜λ１＋８０ （２）
２Ｌ２／λ１２＋φ２／２π＝ｍ （３）
２Ｌ３／λ１３＋φ３／２π＝ｍ’＋１／２ （４）
２Ｌ４／λ１４＋φ４／２π＝ｍ''＋１／２ （５）
λ１−８０＜λ１２＜λ１＋８０ （６）
λ１−１５０＜λ１３＜λ１＋１５０ （７）
λ１−１５０＜λ１４＜λ１＋１５０ （８）
ただし、ｎ、ｍ、ｍ’、ｍ''：整数
λ１、λ１１、λ１２、λ１３、λ１４の単位はｎｍ
φ１：各波長の光が第１の反射界面で反射される際の位相変化
φ２：各波長の光が第２の反射界面で反射される際の位相変化
φ３：各波長の光が第３の反射界面で反射される際の位相変化
φ４：各波長の光が第４の反射界面で反射される際の位相変化
【請求項１４】
表示画素毎に対応した表示信号を前記発光素子に供給するための能動素子が設けられた駆動基板と、この駆動基板と対向して設けられた封止基板とを有し、前記発光素子が前記駆動基板と前記封止基板との間に配置されている請求項１３に記載の表示装置。
【請求項１５】
前記駆動基板および前記封止基板のうちの前記発光素子の前記第２の電極側の基板に前記第２の電極側から射出される光を透過するカラーフィルタが設けられている請求項１４に記載の表示装置。
【請求項１６】
第１の電極と第２の電極との間に挟持された、単色の光を発光する発光層を１箇所含む有機層と、
前記発光層から発光された光を反射させ、前記第２の電極側から射出させるための、前記第１の電極側に設けられた第１の反射界面と、
前記第２の電極側に前記第１の電極から前記第２の電極に向かう方向の互いに離れた位置に順次設けられた第２の反射界面および第３の反射界面とを有し、
前記第１の反射界面と前記発光層の発光中心との間の光学距離をＬ１、前記発光中心と前記第２の反射界面との間の光学距離をＬ２、前記発光中心と前記第３の反射界面との間の光学距離をＬ３、前記発光層の発光スペクトルの中心波長をλ１としたとき、Ｌ１、Ｌ２およびＬ３が以下の式（１）〜（６）を全て満足する発光素子。
２Ｌ１／λ１１＋φ１／２π＝ｎ（ただし、ｎ≧０） （１）
λ１−１５０＜λ１１＜λ１＋８０ （２）
２Ｌ２／λ１２＋φ２／２π＝ｍ （３）
２Ｌ３／λ１３＋φ３／２π＝ｍ’＋１／２ （４）
λ１−８０＜λ１２＜λ１＋８０ （５）
λ１−１５０＜λ１３＜λ１＋１５０ （６）
ただし、ｎ、ｍ、ｍ’：整数
λ１、λ１１、λ１２、λ１３の単位はｎｍ
φ１：各波長の光が第１の反射界面で反射される際の位相変化
φ２：各波長の光が第２の反射界面で反射される際の位相変化
φ３：各波長の光が第３の反射界面で反射される際の位相変化
【請求項１７】
前記発光素子の干渉フィルタの分光透過率曲線のピークが可視光領域でほぼ平坦または傾斜が互いにほぼ等しい請求項１６に記載の発光素子。
【請求項１８】
視野角が４５度のときの輝度の低下が視野角が０度のときの輝度に対して３０％以下、色度ずれΔｕｖ≦０．０１５である請求項１７に記載の発光素子。
【請求項１９】
互いに異なる単色の光を発光する複数の発光素子を有し、
前記複数の発光素子は、
第１の電極と第２の電極との間に挟持された、単色の光を発光する発光層を１箇所含む有機層と、
前記発光層から発光された光を反射させ、前記第２の電極側から射出させるための、前記第１の電極側に設けられた第１の反射界面と、
前記第２の電極側に前記第１の電極から前記第２の電極に向かう方向の互いに離れた位置に順次設けられた第２の反射界面および第３の反射界面とを有し、
前記第１の反射界面と前記発光層の発光中心との間の光学距離をＬ１、前記発光中心と前記第２の反射界面との間の光学距離をＬ２、前記発光中心と前記第３の反射界面との間の光学距離をＬ３、前記発光層の発光スペクトルの中心波長をλ１としたとき、Ｌ１、Ｌ２およびＬ３が以下の式（１）〜（６）を全て満足する照明装置。
２Ｌ１／λ１１＋φ１／２π＝ｎ（ただし、ｎ≧０） （１）
λ１−１５０＜λ１１＜λ１＋８０ （２）
２Ｌ２／λ１２＋φ２／２π＝ｍ （３）
２Ｌ３／λ１３＋φ３／２π＝ｍ’＋１／２ （４）
λ１−８０＜λ１２＜λ１＋８０ （５）
λ１−１５０＜λ１３＜λ１＋１５０ （６）
ただし、ｎ、ｍ、ｍ’：整数
λ１、λ１１、λ１２、λ１３の単位はｎｍ
φ１：各波長の光が第１の反射界面で反射される際の位相変化
φ２：各波長の光が第２の反射界面で反射される際の位相変化
φ３：各波長の光が第３の反射界面で反射される際の位相変化
【請求項２０】
互いに異なる単色の光を発光する複数の発光素子を有し、
前記複数の発光素子は、
第１の電極と第２の電極との間に挟持された、単色の光を発光する発光層を１箇所含む有機層と、
前記発光層から発光された光を反射させ、前記第２の電極側から射出させるための、前記第１の電極側に設けられた第１の反射界面と、
前記第２の電極側に前記第１の電極から前記第２の電極に向かう方向の互いに離れた位置に順次設けられた第２の反射界面および第３の反射界面とを有し、
前記第１の反射界面と前記発光層の発光中心との間の光学距離をＬ１、前記発光中心と前記第２の反射界面との間の光学距離をＬ２、前記発光中心と前記第３の反射界面との間の光学距離をＬ３、前記発光層の発光スペクトルの中心波長をλ１としたとき、Ｌ１、Ｌ２およびＬ３が以下の式（１）〜（６）を全て満足する表示装置。
２Ｌ１／λ１１＋φ１／２π＝ｎ（ただし、ｎ≧０） （１）
λ１−１５０＜λ１１＜λ１＋８０ （２）
２Ｌ２／λ１２＋φ２／２π＝ｍ （３）
２Ｌ３／λ１３＋φ３／２π＝ｍ’＋１／２ （４）
λ１−８０＜λ１２＜λ１＋８０ （５）
λ１−１５０＜λ１３＜λ１＋１５０ （６）
ただし、ｎ、ｍ、ｍ’：整数
λ１、λ１１、λ１２、λ１３の単位はｎｍ
φ１：各波長の光が第１の反射界面で反射される際の位相変化
φ２：各波長の光が第２の反射界面で反射される際の位相変化
φ３：各波長の光が第３の反射界面で反射される際の位相変化
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−１９５２２６（Ｐ２０１２−１９５２２６Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５９６６６（Ｐ２０１１−５９６６６）
【出願日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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