発光装置
【課題】各種ごとに異なる色で発光する複数種の発光素子を具備する発光装置において、発光効率を低下させることなく、発光強度バラツキや、色バラツキを改善すること。
【解決手段】各種ごとに異なる色で発光する複数種の発光素子２を具備する発光装置において、第二電極８（半透明電極）の上面から保護層３の上面までの第一の区間と、有機層４の上面から保護層３の上面までの第二の区間と、第一電極７の上面から保護層３の上面までの第三の区間とした場合、第一〜第三の区間のうちのいずれかの区間内を伝搬する光の進行波と反射波が互いに強度を強め合うように、各区間の光学距離を設定する。
【解決手段】各種ごとに異なる色で発光する複数種の発光素子２を具備する発光装置において、第二電極８（半透明電極）の上面から保護層３の上面までの第一の区間と、有機層４の上面から保護層３の上面までの第二の区間と、第一電極７の上面から保護層３の上面までの第三の区間とした場合、第一〜第三の区間のうちのいずれかの区間内を伝搬する光の進行波と反射波が互いに強度を強め合うように、各区間の光学距離を設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置に関するものであり、特に、各種ごとに異なる色で発光する複数種の発光素子を具備する発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近時、上述のエレクトロルミネッセンス発光素子（以下「発光素子」と呼称）に多くの研究者が注目しており、特に、この発光素子を画像表示装置や照明装置に適用しようとする研究が活発化している。
【０００３】
一般的に、発光素子を構成する材料は、環境耐性に劣るという特性があり、外気からの適切な保護（封止）を行う必要があった。従来から、発光素子を外気から遮断して封止する手法として、封止基板を封止樹脂によって接着する手法や、発光素子を保護層で覆う手法、あるいは両者を併用する手法などが存在していた。
【０００４】
これらの手法の中で、後者の手法、すなわち発光素子を保護層で覆う手法にあっては、水分や空気の遮断性の高い無機系材料を使用することができるので、発光素子の長寿命化を実現することができるという特徴があった。
【０００５】
ところで、発光素子を覆う保護層の膜厚が薄い場合には水または酸素の遮断が不十分となり、一方、保護層の膜厚が厚い場合にはある程度以上の成膜時間を必要とするために製造タクトが低下するといった問題が生じる可能性があった。また、保護層の膜厚が厚い場合には、膜応力に起因する剥がれが発生する可能性があった。したがって、水または酸素の遮断を十分なものとし、製造タクトを低下させることなく、あるいは膜応力に起因する剥がれを防止するため、保護層の膜厚は、その全面を所定の範囲内（例えば３００ｎｍ〜３μｍ）の同一膜厚で形成するのが一般的であった。
【０００６】
なお、発光素子の封止を保護層によって行う従来技術として、例えば以下に示す特許文献１，２などがある。例えば、特許文献１では、屈折率が大気以上３．５以下の材料を用いて保護層による封止を行っている。また、特許文献２では、封止膜の表面に大気に接する状態で反射防止膜を備えるようにしている。
【特許文献１】特開２００２−２３１４４３号公報
【特許文献２】特開２００２−２５２０８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
発光素子を構成する材料をその光学的特性で２つに分けると、発光層、電荷輸送層、電荷注入層、透明電極、保護層等を構成する可視領域の波長帯で屈折率が比較的高い値を呈する透明材料と、電極や電子注入層等を構成する可視領域の波長帯で複素屈折率の実部が虚部よりも小さな値を呈する金属材料（不透明材料）と、がある。前者（透明材料）と後者（不透明材料）との境界面では大きな屈折率差があるため、大きな光反射が発生する。すなわち、後者は前者との間で、反射層として作用する。また、素子外部と接する保護層の表面でも大きな光反射が発生する。したがって、複数の反射面との間で光干渉が発生し、発光層で発生した光を素子外部に取り出す効率（以下「光取出し効率」と呼称）が各層の膜厚の差異によって変化する。
【０００８】
カラー画像表示装置を、基板の反対側から光を取り出すトップエミッション型の発光素子で構成する場合、基板側から順に、不透明陽極、有機層（電荷（正孔／電子）注入層、電荷（正孔／電子）輸送層等の機能層を含む）、透明または半透明陰極、保護層の順番で構成される。なお、半透明陰極としては、金属材料を用いる場合が多く、一方、透明陰極を用いる場合には電子注入層に金属材料を使用する場合が多い。また、基板から順に、不透明陰極、有機層、透明または半透明陽極、保護層の順番で構成される場合がある。
【０００９】
最近は、光を基板側と基板の反対側の両側から取り出すデュアルエミッション型の発光素子もあり、この場合は、基板側から順に、透明または半透明陽極、有機層、透明または半透明陰極、保護層の順番で構成される。また、基板側から順に、透明または半透明陰極、有機層、透明または半透明陽極、保護層の順番で構成される場合もある。
【００１０】
上述のように構成された発光素子では、特に、光反射の大きな境界面が存在する。例えば、トップエミッション型で透明陰極を用いるタイプの場合では、
（ａ） 素子外部と接する保護層表面（保護層の上面）
（ｂ） 保護層側の電子注入層境界面（電子注入層の上面）
（ｃ） 発光層側の電子注入層境界面（電子注入層の下面）
（ｄ） 発光層側の陽極境界面（陽極の上面）
のそれぞれが光反射の大きな境界面となる。
【００１１】
また、例えば、トップエミッション型で半透明陰極を用いるタイプの場合では、
（ａ） 素子外部と接する保護層表面（保護層の上面）
（ｂ） 保護層側の陰極境界面（陰極の上面）
（ｃ） 発光層側の陰極境界面（陰極の下面）
（ｄ） 発光層側の陽極境界面（陽極の上面）
のそれぞれが光反射の大きな境界面となる。
【００１２】
また、例えばデュアルエミッション型で透明陽極と透明陰極を用いるタイプの場合で、電子注入層を金属材料で形成する場合では、
（ａ） 素子外部と接する保護層表面（保護層の上面）
（ｂ） 保護層側の電子注入層境界面（電子注入層の上面）
（ｃ） 発光層側の電子注入層境界面（電子注入層の下面）
（ｄ） 基板側の陽極境界面（陽極の下面）
のそれぞれが光反射の大きな境界面となる。
【００１３】
また、例えばデュアルエミッション型で透明陽極と半透明陰極を用いるタイプの場合では、
（ａ） 素子外部と接する保護層表面（保護層の上面）
（ｂ） 保護層側の陰極境界面（陰極の上面）
（ｃ） 発光層側の陰極境界面（陰極の下面）
（ｄ） 基板側の陽極境界面（陽極の下面）
のそれぞれが光反射の大きな境界面となる。
【００１４】
上記に示した各境界面において、４者の場合に共通して、発光層の膜厚を各発光素子の発光波長に合わせて異なった膜厚として調整することにより、（ｂ）〜（ｃ）間、（ｃ）〜（ｄ）および（ｂ）〜（ｄ）間で生ずる各発光素子の光干渉の度合いを増大させることができる。
【００１５】
しかしながら、保護層の膜厚は上述したような理由により、各発光素子で一定であるために、４者の場合に共通して、（ａ）〜（ｂ）間、（ａ）〜（ｃ）間および（ａ）〜（ｄ）の光干渉の度合いに対応させて各発光素子ごとに保護層の膜厚を調整することができない。したがって、従来の発光素子では、光取出し効率の極大となる波長が発光層で発生する光のピーク波長と大きく異なることとなり、その結果、発光強度が低下するだけでなく、色純度が悪化して色再現性が低下するといった問題点があった。
【００１６】
また、従来の発光素子では、保護層の膜厚には面内バラツキがあり、保護層の平均膜厚値が光取出し効率が極大となる膜厚値からずれると、同一の膜厚バラツキであっても、大きな発光強度バラツキや、大きな色バラツキが発生するといった問題点があった。
【００１７】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、良好な色純度および色再現性を確保し、発光強度バラツキや、色バラツキを改善した発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の一実施形態に係る発光装置は、第一電極と、光を透過する第二電極と、前記第一電極の上面と前記第二電極の下面との間に配置される発光層と、を有し、各種ごとに異なる色で発光する複数種の発光素子と、複数種の前記発光素子を共通に被覆し、前記第二電極の上面側に被着される保護層と、前記複数種の発光素子のうち、少なくとも１種の発光素子の第二電極の上面側に被着される調整層と、を備え、前記第二電極の上面側に被着される層の最上層の上面と前記第二電極の上面との間の区間を第一の区間、前記第二電極の下面と前記最上層の上面との間の区間を第二の区間、前記第一電極の上面と前記最上層の上面との間の区間を第三の区間とするとき、前記複数種の発光素子の各々に関して、第一〜第三の区間のいずれかの区間内を伝播する光の進行波と反射波が互いに強度を強め合うように、前記区間の光学距離が設定されている。
【００１９】
また、本発明の他の実施形態に係る発光装置は、第一電極と、光を透過する第二電極と、前記第一電極と前記第二電極との間に配置される発光層と、前記第一電極と前記第二電極との間に配置される反射層と、を有し、各種ごとに異なる色で発光する複数種の発光素子と、前記複数種の発光素子を共通に被覆し、前記発光素子の第二電極側に被着される保護層と、前記複数種の発光素子のうち、少なくとも１種の発光素子の第二電極の上面側に被着される調整層と、を備え、前記第二電極の上面側に被着される層の最上層の上面と前記反射層の上面との間の区間を第一の区間、前記反射層の下面と前記最上層の上面との間の区間を第二の区間、前記第一電極の上面と前記最上層の上面との間の区間を第三の区間とするとき、前記複数種の発光素子の各々に関して、前記第一〜第三の区間のいずれかの区間内を伝播する光の進行波と反射波が互いに強度を強め合うように、前記区間の光学距離が設定されている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、良好な色純度および色再現性を確保し、発光強度バラツキや、色バラツキを改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明にかかる発光装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１にかかる発光装置の構造を示す模式図であり、図９および図１０は、従来技術にかかる発光装置の構造を示す模式図である。図１、図９および図１０に示す発光装置は、基板の反対側から光を取り出すトップエミッション型の構造をそれぞれ示すものである。例えば、図９に示す従来技術にかかる発光装置では、基板１０１上に形成された複数種の発光素子１０２に対して封止（保護）基板１０４を樹脂１０３によって接着し、複数種の発光素子１０２（青色発光用の発光素子、赤色発光用の発光素子、緑色発光用の発光素子）を外気から遮断するような構成が採られている。また、図１０に示す従来技術にかかる発光装置では、基板１０１上に形成された複数種の発光素子１０２が保護層１０５によって覆われるような構成が採られている。なお、図１０に示す構成においては、発光素子の特性や寿命などに影響を与える水および酸素を十分に遮断し、製造タクトを低下させず、膜応力に起因する剥がれを防止する観点から、保護層の膜厚は、３００ｎｍ〜３μｍの範囲の同一膜厚で形成されるものが一般的な構成となっている。
【００２３】
一方、本発明の実施の形態１にかかる発光装置は、図１に示すように、一対の電極５の間に発光層を含む多層構造の有機層４を積層してなる複数種（赤色発光用、緑色発光用、青色発光用）の発光素子２が基板１８上に形成されている。一対の電極５は、光の少なくとも一部を有機層４側に反射する第一電極７と、光の少なくとも一部を透過する第二電極８とから構成される。第一電極７としては、光を反射する材料であれば、透明、半透明、不透明のいずれの導電材料であってもよいが、光の反射率を高めるためには、第一電極７を半透明電極もしくは不透明電極とすることが好ましい。また第二電極８としては、光を透過する導電材料であればいずれの材料であってもよいが、光の透過率を高めるためには、第二電極８を半透明電極、透明電極とすることが好ましい。
【００２４】
第二電極８の上には調整層１が形成され、調整層１の上には調整層１および発光素子２の全体を被覆する保護層３が形成される。このように、この実施の形態１の発光装置は、後述する実施の形態２と異なり、調整層１が第二電極８と最上層である保護層３との間に形成されている。なお、一対の電極５の間に形成される各層は、有機材料以外の材料（例えば無機材料）により形成されていても構わない。
【００２５】
また、図１では、有機層４が、下部から上部に向かって、例えば、電荷（正孔／電子）注入層９、電荷（正孔／電子）輸送層１０、発光層１６、電荷（電子／正孔）輸送層１２および電荷（電子／正孔）注入層１１からなる５層構造を一例として示しているが、有機層４の構造は、この５層構造に限定されるものではなく、種々の条件に応じて２層構造、３層構造や４層構造あるいは発光層のみの１層構造等、その他の構造が採用される。
【００２６】
ここで、種々の条件とは、例えば、第一電極および第二電極の反射特性（不透明、半透明または透明）や、極性（陽極または陰極）や、発光色の種類（赤色、緑色、青色）などが該当する。これらの条件が異なると、各層に用いられる材料が異なる。一例を示すとすれば、Ａｌｑ３（アルミノキノリール錯体）などの材料は、緑色の発光を示すとともに電子輸送性にも優れている。したがって、緑色に発光する発光素子では、発光層及び電子輸送層が、Ａｌｑ３などの単一の材料で構成される場合がある。また、透明電極を用いる場合には金属の電子注入層を用いる場合が多い。
【００２７】
つぎに、図１に示す発光装置を構成する各層の製造手法や、その組成などについて説明する。図１において、保護層３の材料としては、シリコン窒化膜等の水および酸素に対する透過係数の低い物質が用いられる。保護層３の膜厚は３００ｎｍ〜３μｍ程度であり、膜厚の合計が１００〜２００ｎｍ程度である一対の電極５および有機層４に比してかなりの厚さを有している。したがって、保護層３の成膜においては、製造タクトを低下させないためにも高速成膜が必要となる。また、膜の緻密性や、良好なステップカバレッジ（段差被覆性）を確保する観点から、成膜手法にはＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などの化学的手法が用いられる。
【００２８】
なお、ＣＶＤ法以外にも、例えば蒸着法を適用し、メタルマスクを用いて複数種の発光素子ごとに塗分（塗り分け）を行うことも考えられる。しかしながら、保護層に適した材料には融点、沸点の高い材料が多く、蒸着法では熱による有機層へのダメージが大きく、かつ、化学反応を伴っていないために緻密な膜形成が難しいため、ＣＶＤ法が好ましい。一方、ＣＶＤ法にメタルマスクを用いることも考えられるが、メタルマスクエッジにおける成膜回り込みが大きく、また、所定の磁場をかけるために、メタルマスクを固定する際に磁石使用し難いため、メタルマスクは使用しないことが好ましい。
【００２９】
つぎに、透明電極、不透明電極および半透明電極の差異について説明する。透明電極は、可視光線の多くを通過させるような光特性と比較的大きな電気伝導性とを備えた材料で形成される。一方、不透明電極は、可視光線のほとんどを遮断する光特性と大きな電気伝導性とを備えた材料で形成される。半透明電極は、透明電極と不透明電極との中間的な特性を有するものであるが、可視光線を通過させるような光特性を有している必要があり、このような光特性を得るために膜厚を薄くすることで実現している。
【００３０】
透明電極に好適な材料としては、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：インジウム錫酸化物）や、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ：インジウム亜鉛酸化物）などが代表的である。また、その膜厚として、好ましい膜厚は５０ｎｍ以上であり、より好ましい膜厚は１００ｎｍ〜３００ｎｍの範囲にある。また、不透明電極に好適な材料としては、例えばＡｌなどが代表的であり、好ましい膜厚は５０ｎｍ以上であり、より好ましい膜厚は１００ｎｍ〜３００ｎｍの範囲にある。また、半透明電極に好適な材料としては、例えばＬｉなどのアルカリ金属、Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａなどのアルカリ土類金属、あるいはＡｌ，Ｓｉ，Ａｇなどが代表的であり、好ましい膜厚は１００ｎｍ以下であり、より好ましい膜厚は５ｎｍ〜５０ｎｍの範囲にある。
【００３１】
調整層１は、各発光素子の発光波長において、保護層３の下に配置され、素子外部への光取出し効率が大きくなるように調整する役割を果たしている。したがって、調整層１は各発光素子の種類（発光波長）によって塗り分けを行うことができる。なお、調整層１の成膜手法としては、例えば、メタルマスクを用いた蒸着法がある。
【００３２】
また、調整層１の材料としては、スチリルアリーレン、ポリシラン等の透明有機材料や酸化チタン、硫化亜鉛等の透明無機材料が好適である。これらの材料の中で、特に、有機材料は蒸着温度を低くすることができるので、基板の温度上昇による発光素子へのダメージを小さく抑えることができ、メタルマスクの温度上昇でメタルマスクが変形することに起因するパターンぼけを抑制し易いという利点を有している。
【００３３】
さらに、この実施の形態の発光装置は、第二電極８に接して調整層１が形成されるので、有機層４や第二電極８の製造装置と同一チャンバまたは同一真空度の装置で調整層１を成膜することができるので、製造装置の規模がコンパクトになり、かつ、製造工程を高タクト化できるという利点も併せ有している。
【００３４】
図２は、屈折率の異なる境界面に入射した入射光の反射現象を説明するための図である。同図において、屈折率ｎ1の媒体から屈折率ｎ2の媒体に向かって入射角θｉで入射した光が、境界面において反射角θｒ（＝θｉ）で反射するとき、これらのｎ1，ｎ2，θｉと、境界面における反射係数ｒとの間には、次式で示される関係が成り立つ。
【００３５】
ｒ＝[ｎ1・ｃｏｓ(θｉ)−[ｎ22−ｎ12・ｓｉｎ2(θｉ)]1/2]
／[ｎ1・ｃｏｓ(θｉ)＋[ｎ22−ｎ12・ｓｉｎ2(θｉ)]1/2]・・・（１）
特に、入射光が境界面に垂直に入射する場合には、（１）式において、θｉ＝０°とすればよく、次式のように簡略化される。
【００３６】
ｒ＝(ｎ1−ｎ2)／(ｎ1＋ｎ2)
＝[１−(ｎ2/ｎ1)]／[１＋(ｎ2/ｎ1)] ・・・（２）
（２）式から理解されるように、境界面における屈折率比が大きいほど反射係数が大きくなる。また、境界面における屈折率の大小関係によって、境界面における反射波の位相が変化する。例えば、ｎ1＜ｎ2の場合にはｒは負の実数で区間境界面での位相変化量φは、
φ＝ａｒｇ(ｒ)＝π
となる。またｎ1＞ｎ2の場合にはｒは正の実数で区間境界面での位相変化量φは、
φ＝ａｒｇ(ｒ)＝０
となる。
【００３７】
なお、第二電極８の上面から保護層３の上面までの区間や、有機層４の上面から保護層３の上面までの区間のように、区間外に他の光反射の大きな境界面が存在する場合には、反射係数ｒは（１）式または（２）式のように単純ではなく、区間外の材料の屈折率と膜厚の関数式で与えられるが、区間境界面での位相変化量φが反射係数ｒの偏角で与えられることは共通している。
【００３８】
つぎに、図１に示した発光装置において、各発光素子の種類（発光波長）ごとに調整する調整層１の好適な膜厚について説明する。図１において、第一電極７が不透明陽極、第二電極８が半透明陰極として構成されている場合、光反射の大きな境界面を列挙すると、つぎのようになる。
【００３９】
（ａ） 素子外部と接する保護層３の表面（保護層３の上面）
（ｂ） 第二電極８の保護層３側の境界面（第二電極８の上面）
（ｃ） 第二電極８の有機層４側の境界面（第二電極８の下面）
（ｄ） 第一電極７の有機層４側の境界面（第一電極７の上面）
上記に示したような各境界面において、図１に図示するように、第二電極８の上面から保護層３の上面までの区間を第一の区間とし、有機層４の上面から保護層３の上面までの区間を第二の区間とし、第一電極７の上面から保護層３の上面までの区間を第三の区間とし、それぞれの区間で光学距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を定義する。また、発光素子の発光波長をλとする。さらに、各区間の光学距離Ｌiは、区間内の各層の屈折率ｎiと膜厚ｄiを用いて、次式のように表記することができる。
【００４０】
Ｌi＝Σｎi・ｄi ・・・（３）
いま、調整層１側から調整層１と第二電極８との境界面に光が入射して調整層１側に反射する光の位相変化φ1とするとき、上記第一の区間内の光の進行波と反射波が互いに強度を強め合うように光学距離Ｌ1を設定するため、調整層１の膜厚を制御する。より具体的には、例えば、赤色用、青色用、緑色用の発光素子の各々について、調整層１の膜厚が次式を満足するような膜厚に設定されていることが好適である。
【００４１】
｜Ｌ1＋（φ1／π−２ｍ）λ／４｜＜λ／８ ・・・（４）
（−π＜φ1≦π、ｍ＝０，１，２，・・・）
（４）式において、φ1は境界面で反射する際の位相変化であり、ｍは任意の正の整数であり、（４）式を満足するｍが存在すればよい。また、｜α｜はαの絶対値を示している。
【００４２】
なお、光の進行波とは発光層から保護膜側に向けて出射される光を波動として捉えたときの表現であり、光の反射波とは区間内で反射して保護膜側に向けて出射される光を波動として捉えたときの表現である。また、右辺の「λ／８」という指標は、調整層１の膜厚が所望の膜厚に設定されているか否かを判定するためのしきい値である。（４）式の左辺がλ／８より大きくなると、区間内を伝搬する進行波と反射波との間の干渉は弱められる。
【００４３】
同様に、第二電極８側から第二電極８と有機層４との境界面に光が入射して第二電極８側に反射する反射光の位相変化をφ2とするとき、上記第二の区間内の光の進行波と反射波が互いに強度を強め合うように光学距離Ｌ2を設定するため、調整層１の膜厚を制御する。より具体的には、例えば、赤色用、青色用、緑色用の発光素子の各々について、調整層１の膜厚が次式を満足するような膜厚に設定されていることが好適である。
【００４４】
｜Ｌ2＋（φ2／π−２ｍ）λ／４｜＜λ／８ ・・・（５）
（−π＜φ2≦π、ｍ＝０，１，２，・・・）
また、有機層４側から有機層４と第一電極７との境界面に光が入射して有機層４側に反射する光の位相変化をφ3とするとき、上記第三の区間内の光の進行波と反射波が互いに強度を強め合うように光学距離Ｌ3を設定するため、調整層１の膜厚を制御する。より具体的には、例えば、赤色用、青色用、緑色用の発光素子の各々について、調整層１の膜厚が次式を満足するような膜厚に設定されていることが好適である。
【００４５】
｜Ｌ3＋（φ3／π−２ｍ）λ／４｜＜λ／８ ・・・（６）
（−π＜φ3≦π、ｍ＝０，１，２，・・・）
なお、ｎは従来周知のエリプソメトリー法によって測定される。また、λは分光光度計によって測定される。更にφについては次の方法で決定される。すなわち、対応する区間外（例えばφ1を算出する場合は第一の区間外、φ2の場合は第二の区間外、φ3の場合は第三の区間外、後述するφ4の場合は第四の区間外）であって、光が通過する領域に存在する層、部材のｎとｄを測定し、その数値を用いて光学薄膜における特性マトリクス法によって反射係数ｒを算出し、かかる反射係数ｒの偏角をとることによって求められる。
【００４６】
なお、上記の（４）〜（６）式に示される全ての条件を満たすように、調整層１の膜厚が設定されていることが、より好ましい。しかしながら、上記（４）〜（６）式に示される条件のうちのいずれか一つの条件を満足させることによっても、従来の発光装置に比して、発光強度バラツキや、色バラツキを改善することができる。
【００４７】
また、調整層１の屈折率をｎ1とし、調整層１に接する両側の層のうち、一方側の層である保護層３の屈折率をｎ2とし、他方側の層である第二電極８の屈折率をｎ3とするとき、これらの屈折率の間に、ｎ3＜ｎ1＜ｎ2、またはｎ2＜ｎ1＜ｎ3の関係が成り立つような材料を選択することにより、第二電極８と調整層１との境界面での光反射が低下し、その結果、保護層３における光干渉が弱められるので、保護層３の膜厚変動による光取出し効率の変動を抑制することができる。表１を参照すると、第二電極８をマグネシウムにより形成し、保護層３をシリコン窒化膜により形成する場合、調整層１をシリコン酸窒化膜、アルミナ、シリコン酸化膜、フッ化アルミニウム、フッ化バリウム、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム等により形成すれば、ｎ3＜ｎ1＜ｎ2を満足することが判る。なお、屈折率の大小は複素屈折率の実部の大小で判断される。
【表１】
【００４８】
また、調整層１の屈折率ｎ1と調整層１に接する一方側の層である保護層３の屈折率ｎ2との間に、０．６≦（ｎ1／ｎ2）≦１．９の関係が成り立つような材料を選択することにより、調整層１と保護層３との境界面での光反射が低下し、その結果、保護層３における光干渉が弱められるので、保護層３の膜厚変動による光取出し効率の変動をより効果的に抑制することができる。
【００４９】
なお、上述した事項は、図１において、第二電極８が半透明電極として構成されている場合における調整層１の好適な膜厚の条件について説明するものであったが、第二電極８が透明電極として構成されている場合であっても、上述の考え方を適用することができる。この場合、例えば、（４）式における位相変化φ2は、第二電極８側から電荷（電子）注入層１１の下面側の境界面に光が入射して第二電極８側に反射する光の位相変化とすればよく、また、（４）式における光学距離Ｌ2は、電荷（電子）注入層１１の下面から保護層３の上面までの区間の光学距離とすればよい。
【００５０】
また、第二電極８が半透明陽極として構成されている場合や、透明陽極として構成されている場合についても、上述の考え方を適用することができる。例えば、第二電極８が半透明陽極として構成されている場合であれば、陰極と陽極とが入れ替わるだけであり、第二電極８が半透明陰極の場合と同様な条件となる。また、第二電極８が透明陽極として構成されている場合であれば、第二電極８が透明陰極の場合と同様な条件となる。
【００５１】
一方、デュアルエミッション型の発光素子において、例えば第一電極７が透明陽極、第二電極８が半透明陰極として構成されている場合には、光反射の大きな境界面を列挙すると、以下に示すとおりである。
【００５２】
（ａ） 素子外部と接する保護層３の表面（保護層３の上面）
（ｂ） 第二電極８の保護層３側の境界面（第二電極８の上面）
（ｃ） 第二電極８の有機層４側の境界面（第二電極８の下面）
（ｄ） 第一電極７の基板１８側の境界面（第一電極７の下面）
上記に示した各境界面のうち、（ａ）〜（ｃ）の境界面は、第一電極７が不透明陽極、第二電極８が半透明陰極として構成されている場合の光反射の大きな境界面と同一であり、（ｄ）の境界面のみが異なっている。そこで、第一電極７の下面から保護層３の上面までの区間を第四の区間（光学距離Ｌ4）として新たに定義する。なお、この第四の区間の光学距離Ｌ4は、当該区間内の各層の屈折率および膜厚に基づき、前述の（３）式を用いて算出することができる。
【００５３】
このとき、有機層４側から第一電極８と基板１８との境界面に光が入射して有機層４側に反射する光の位相変化φ4とすれば、第四の区間内の光の進行波と反射波が互いに強度を強め合うように光学距離Ｌ4を設定するため、調整層１の膜厚が制御されることが好ましい。例えば、赤色用、青色用、緑色用の発光素子の各々について、調整層１の膜厚が次式を満足するような厚さに設定されていることが好適である。
【００５４】
｜Ｌ4＋（φ4／π−２ｍ）λ／４｜＜λ／８ ・・・（７）
（−π＜φ4≦π、ｍ＝０，１，２，・・・）
調整層１は、上記の（４）〜（７）式に示される全ての条件を満足するような膜厚に設定されていることが好ましいが、上記（４）〜（７）式に示される条件のうちのいずれか一つの条件を満足させることによっても、従来の発光装置に比して、発光強度バラツキや、色バラツキを改善することができる。
【００５５】
以上説明したように、この実施の形態の発光装置によれば、第二電極の上面から保護層の上面までを第一の区間とし、第二電極の下面から最上層の上面までを第二の区間とし、第一電極の上面から最上層の上面までを第三の区間とした場合、第一〜第三の区間のいずれかの区間内を伝搬する光の進行波と反射波が互いに強度を強め合うように各区間の光学距離が設定されているので、良好な色純度および色再現性を確保し、発光強度バラツキや、色バラツキを改善することができる。
【００５６】
また、第一電極の下面から最上層の上面までの第四の区間とし、第一〜第四の区間のいずれかの区間内を伝搬する光の進行波と反射波が互いに強度を強め合うように、区間の光学距離が設定されているので、良好な色純度および色再現性を確保し、発光強度バラツキや、色バラツキを改善することができる。上述の式は全ての発光素子について満足することが好ましい。
【００５７】
なお、調整層１の膜厚は保護層３の膜厚よりも薄い方が好ましい。その理由は、調整層１の膜厚が大きいと、均一な膜形成が困難となるため、調整層１が設けられる複数種の発光素子の全てについて、上述した式を満足することが難しくなり、生産性の低下が生じるおそれがあるからである。特に、調整層１の膜厚を保護層３の膜厚の５０％以下に設定することが好ましい。
【００５８】
また、本実施形態においては、調整層を３種全ての発光素子に対して設けるようにしたが、必ずしも全ての種類の発光素子に調整層を設ける必要はなく、これに代えて、調整層を１種もしくは２種の発光素子に対して設けるようにしてもよい。
【００５９】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２にかかる発光装置の構造を示す模式図である。同図に示す発光装置は、調整層１が素子外部と保護層３との間に介在する場合の構造を示すものである。したがって、この実施の形態の発光装置では、実施の形態１とは異なり、調整層１が最上層として構成されている。なお、その他の構造は、実施の形態１の構造と同一あるいは同等であり、これらの各部には同一符号を付して示している。
【００６０】
この実施の形態の発光装置は、上述のように、調整層１が最上層に構成されている点以外は、基本的に実施の形態１の発光装置と同等の構造を有しており、実施の形態１と同等な作用および効果を得ることができる。
【００６１】
この実施の形態の発光装置では、保護層３を形成した後に調整層１を形成するため、例えば、酸素アシスト蒸着法等の手法を用いることができる。酸素アシスト蒸着法は、発光素子にダメージを与え易いという不利点を有しているが、この実施の形態の発光装置では、発光素子全体を保護層３によって被膜した後に、この酸素アシスト蒸着法を適用することができるので、発光素子へのダメージを大幅に低減できる。したがって、この実施の形態の発光装置では、緻密で透明性が高く、かつ、環境耐性に優れた調整層を成膜することができる。
【００６２】
なお、調整層１の屈折率ｎ1と、調整層１に接する両側の層のうち、一方側の層である保護層３の屈折率ｎ2と、他方側の層となる素子外部（外気）の屈折率ｎ3との間に、ｎ3＜ｎ1＜ｎ2の関係が成り立つような材料を選択することにより、調整層１と素子外部との境界面での光反射が低下し、その結果、保護層３における光干渉が弱められるので、保護層３の膜厚変動による光取出し効率の変動を抑制することができる。素子外部の屈折率ｎ３は、素子外部が大気であれば約１．０である。この場合、表１を参照すると、保護層３をシリコン窒化膜により、調整層１をシリコン酸窒化膜、アルミナ等により形成すれば、ｎ3＜ｎ1＜ｎ2を満足する。
【００６３】
（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３にかかる発光装置の構造を示す模式図である。同図に示す発光装置は、実施の形態１の構造において、保護層３が第一の保護層６と第二の保護層１９との２層により構成されている場合の構造を示すものである。なお、その他の構造は、実施の形態１の構造と同一あるいは同等であり、これらの各部には同一符号を付して示している。
【００６４】
この実施の形態の発光装置は、上述のように、保護層３が第一の保護層６と第二の保護層１９との２層により構成されている以外は実施の形態１の発光装置と同等の構造を有しているので、実施の形態１と同等な作用および効果を得ることができる。
【００６５】
図４において、第二の保護層１９を低屈折率材料により、第一の保護層６を高屈折率材料により形成すれば、第二の保護層１９によって第一の保護層６と素子外部との間の屈折率差が緩和され、第一の保護層６内の光干渉を弱めることができ、その結果、第一の保護層６の膜厚変動による光取出し効率の変動を抑制する役割を果たすことができる。
【００６６】
なお、第二の保護層１９は、素子外部と第一の保護層６との間の屈折率差を緩和し、第一の保護層６の光干渉を弱める作用の他に、外部から素子に向かう外部光の反射を防止するための反射防止膜として作用させることもできる。
【００６７】
また、この実施の形態の発光装置では、保護層３が第一の保護層６と第二の保護層１９との２層により構成されている場合の例について示したが、２層に限定されるものではなく、３層以上の多層構造を有していてもよい。特に、多層構造になるにしたがって、素子外部と発光素子との間の屈折率差の勾配を小さくすることができ、保護層内の光干渉を弱めることができるので、保護層の膜厚変動による光取出し効率の変動をより効果的に抑制することができる。
【００６８】
以上説明したように、この実施の形態の発光装置によれば、外気を遮断する保護層を複数の層に構成するようにしているので、保護層の膜厚変動による光取出し効率の変動を効果的に抑制することができる。
【００６９】
（実施の形態４）
図５は、本発明の実施の形態４にかかる発光装置の構造を示す模式図である。同図に示す発光装置は、図３に示す実施の形態２の構造において、発光素子２を覆う第一の保護層である保護層３と保護層３の上部に構成された調整層１とをさらに保護するための第二の保護層１９をさらに備えている場合の構造を示すものである。なお、その他の構造は、実施の形態２の構造と同一あるいは同等であり、これらの各部には同一符号を付して示している。
【００７０】
この実施の形態の発光装置は、図２の保護層３に相当する第一の保護層６および調整層１の両者全体を覆う第二の保護層１９をさらに備えている点を除いて、実施の形態２の発光装置と同等の構造を有しているので、実施の形態２と同等な作用および効果を得ることができる。
【００７１】
なお、この実施の形態の発光装置では、第一の保護層６と第二の保護層１９との間に調整層１が介在するように構成される場合の例について示したが、この構成に限定されるものではなく、第二の保護層１９が２層以上の多層構造を有していてもよい。この場合、多層構造になるにしたがって、素子外部と発光素子との間の屈折率差の勾配が小さくなり、保護層内の光干渉が弱められるので、第一の保護層６の膜厚変動による光取出し効率の変動をより効果的に抑制することができる。
【００７２】
以上説明したように、この実施の形態の発光装置によれば、調整層を第一の保護層と第二の保護層との間に介在するようにしているので、第一の保護層の膜厚変動による光取出し効率の変動を効果的に抑制することができる。
【００７３】
なお、図５において、第二の保護層１９は、素子外部と第一の保護層６との間の屈折率差を緩和し、第一の保護層６の光干渉を弱める作用の他に、外部から素子に向かう外部光の反射を防止するための反射防止膜として作用させることもできる。
【００７４】
（実施の形態５）
図６は、本発明の実施の形態５にかかる発光装置の構造を示す模式図である。同図に示す発光装置は、実施の形態１の構造において、第二電極８が透明電極により構成されている場合を示すものである。この場合、第二電極８に接する電荷注入層１１が反射層として作用する。なお、その他の構造は、実施の形態１の構造と同一あるいは同等であり、これらの各部には同一符号を付して示している。
【００７５】
透明電極である第二電極に接する電荷注入層１１の材料としては、半透明電極と同様の材料が適しており、電荷注入層１１の好ましい膜厚は５０ｎｍ以下であり、より好ましい膜厚は１ｎｍ〜３０ｎｍの範囲にある。
【００７６】
また、透明電極の屈折率が１．７〜２．３程度なのに対して、金属材料からなる電荷注入材料の屈折率（複素屈折率）は、その実部が０．０１〜１程度、虚部が１〜１０程度であり、透明電極よりも実部が小さく、虚部が大きな値となっている。一般に、電荷注入層１１が反射層として機能するためには、第二電極８よりも複素屈折率の実部が小さい材料、または、複素屈折率の虚部が大きい材料により形成される必要がある。
【００７７】
つぎに、図６に示した発光装置において、各発光素子の発光波長ごとに調整する調整層１の好適な膜厚について説明する。同図において、光反射の大きな境界面を列挙すると、つぎのようになる。
【００７８】
（ａ） 素子外部と接する保護層３の表面（保護層３の上面）
（ｂ） 電荷注入層１１の保護層３側の境界面（電荷注入層１１の上面）
（ｃ） 電荷注入層１１の有機層４側の境界面（電荷注入層１１の下面）
（ｄ） 第一電極７の有機層４側の境界面（第一電極の上面）
これらの各境界面において、図６に図示するように、電荷注入層１１の上面から保護層３の上面までの第一の区間（光学距離Ｌ1）と、電荷注入層１１の下面から保護層３の上面までの第二の区間（光学距離Ｌ2）と、第一電極７の上面から保護層３の上面までの第三の区間（光学距離Ｌ3）とを、（３）式に基づいてそれぞれ定義するとき、第一〜第三の区間内の光の進行波と反射波が互いに強度を強め合うように各区間の光学距離を設定するため、調整層１の膜厚が制御されればよい。
【００７９】
また、調整層１は、各発光素子に関して、上述の（４）式〜（６）式に示される条件を満たすように、調整層１の膜厚が設定されていることが好ましいが、上記（４）式〜（６）式に示される条件のうちのいずれか一つの条件を満足させることによっても、他の実施形態と同様に、従来の発光装置に比して、発光強度バラツキや、色バラツキを改善することができる。
【００８０】
また、必ずしも全ての種類の発光素子に調整層１を設ける必要はなく、１種もしくは２種の発光素子に対して調整層１を設けるようにしてもよいことは他の実施形態と同様である。
【００８１】
一方、発光素子がデュアルエミッション型の場合であって、例えば第一電極７が透明電極として構成されている場合には、光反射の大きな境界面は、つぎのようになる。
【００８２】
（ａ） 素子外部と接する保護層３の表面（保護層３の上面）
（ｂ） 電荷注入層１１の保護層３側の境界面（電荷注入層１１の上面）
（ｃ） 電荷注入層１１の有機層４側の境界面（電荷注入層１１の下面）
（ｄ） 第一電極７の基板１８側の境界面（第一電極７の下面）
したがって、発光素子がデュアルエミッション型の場合には、（３）式に基づいて定義される第一電極７の下面から保護層３の上面までの第四の区間（光学距離Ｌ4）を加えた、第一〜第四の区間内の光の進行波と反射波が互いに強度を強め合うように各区間の光学距離を設定するため、調整層１の膜厚が制御されればよい。
【００８３】
なお、第一〜第四の区間の光学距離Ｌ1〜Ｌ4は、例えば、調整層１の膜厚が上記（４）式〜（７）式を満足するような厚さに設定されていることが好ましいが、これらの膜厚条件のうちのいずれか一つの条件を満足させることによっても、他の実施形態と同様に、従来の発光装置に比して、発光強度バラツキや、色バラツキを改善することができる。
【００８４】
また、他の実施形態と同様に、必ずしも全ての種類の発光素子に調整層１を設ける必要はなく、１種もしくは２種の発光素子に対して調整層１を設けるようにしてもよい。
【００８５】
以上説明したように、この実施の形態の発光装置によれば、電荷注入層の上面から保護層の上面までを第一の区間とし、電荷注入層の下面から最上層の上面までを第二の区間とし、第一電極の上面から最上層の上面までを第三の区間とした場合、第一〜第三のいずれかの区間内を伝搬する光の進行波と反射波が互いに強度を強め合うように各区間の光学距離が設定されているので、良好な色純度および色再現性を確保し、発光強度バラツキや、色バラツキを改善することができる。
【００８６】
また、この実施の形態の発光装置によれば、第一電極の下面から最上層の上面までの第四の区間とした場合、第一〜第四のいずれかの区間内を伝搬する光の進行波と反射波が互いに強度を強め合うように各区間の光学距離が設定されているので、良好な色純度および色再現性を確保し、発光強度バラツキや、色バラツキを改善することができる。
【００８７】
（実施例１）
つぎに、本発明の実施例１について説明する。本実施例においては、赤色用の発光素子においては調整層１がなくても光出力が最大となるように保護層３の膜厚を４４０ｎｍとし、緑色用の発光素子および青色用の発光素子においては、光出力が最大となる保護層膜厚が赤色用の発光素子と同じ４４０ｎｍとなるように調整層１を形成している。図７は、図１に示す発光装置の保護層膜厚に対する光出力特性を示すグラフである。図７において、「三角」でプロットした曲線は赤色の発光素子の特性を示し、「四角」でプロットした曲線は緑色の発光素子の特性を示し、「菱形」でプロットした曲線は青色の発光素子の特性を示している。なお、各層の材料および膜厚は、以下のとおりである。
【００８８】
（ａ） 正孔注入層９：無
（ｂ） 正孔輸送層１０
材料： ＮＰＢ
膜厚： ６０ｎｍ（赤）、４０ｎｍ（緑、青）
（ｃ） 発光層１６
ホスト材料： Ａｌｑ３（赤、緑）、ＳＤＰＶＢｉ（青）
ホスト膜厚： ６０ｎｍ（赤、緑）、３０ｎｍ（青）
ドーパント材料： ＤＣＪＴＢ(赤)、クマリン（緑）、スチリルアミン（青）
（ｄ） 電子輸送層１２：無
（ｅ） 電子注入層１１
材料： マグネシウム
膜厚： １０ｎｍ
（ｆ） 陰極８
材料： ＩＴＯ
膜厚： ２００ｎｍ
（ｇ） 調整層１
材料：スチリルアリーレン
膜厚：無（赤）、２０ｎｍ（緑）、６０ｎｍ（青）
（ｈ） 保護層３
材料：シリコン窒化膜
膜厚：４００ｎｍ
一方、図１１は、赤色、緑色および青色の各発光素子のいずれも調整層を有さない場合の保護層膜厚に対する光出力特性を示す図である。図７および図１１における光出力は、図５に示す赤、緑、青の最大光出力がそれぞれ“１”となるように正規化している。なお、図１１に示す発光装置の各発光素子上に形成されている各保護層の膜厚が４４０ｎｍ［赤］、４７０ｎｍ［緑］、５１０ｎｍ［青］の時に各色の光出力が最大となっている。
【００８９】
図７と図１１のグラフを比較すると、図７のグラフにおける光出力の最大値Ｐｍａｘは、ＰＲｍａｘ＝１．００［赤：基準値］、ＰＧｍａｘ＝０．９９［緑］、ＰＢｍａｘ＝０．９８［青］であり、調整層を具備することで、最大値付近の値を維持させることができる。また、図７において、０．９×Ｐｍａｘ＜Ｐ＜Ｐｍａｘを満足する保護層の膜厚範囲Ｗは、ＷＲ＝７２ｎｍ（±８．１％）、ＷＧ＝４９ｎｍ（±５．４％）、ＷＢ＝５９ｎｍ（±６．６％）であり、かつ、赤、緑、青の全色で重なっている。一方、図１１では、保護層の膜厚範囲Ｗが、赤と青とで全く重なっていない。このことは、発光装置において、各発光素子の発光波長ごとに調整する調整層を備えることによって、保護層の膜厚分布が±５．４％まで許容できるように改善されたことを示している。
【００９０】
また、表２には、本実施例の電子注入層１１、陰極８、調整層１、保護層３の屈折率と、光学距離Ｌ１示す。
【表２】
【００９１】
なお、光学距離Ｌ１は電子注入層１１の上面から保護層３の上面までの区間により定義される。電子注入層１１を構成する材料のマグネシウムは陰極８を構成するＩＴＯに比べると屈折率が小さいため、ＩＴＯとマグネシウムとの境界面で大きな反射が発生する。また、表２を参照すると、本実施例においては赤色用の発光素子でｍ＝４、緑色用の発光素子でｍ＝５、青色用の発光素子でｍ＝６のとき、｜Ｌ1＋（φ1／π−２ｍ）λ／４｜＜λ／８（−π＜φ1≦π）を満足していることがわかる。一方、調整層１が存在しない場合は、青色用及び緑色用の発光素子において上述の式を満足するｍが存在していない。それ故、図７のケースにおいては、全ての発光素子に関して進行波と反射波が互いに強度を強め合うように光学距離Ｌ１が設定されていることになり、その結果、良好な色純度および色再現性を確保し、発光強度バラツキや、色バラツキが改善されている。一方、図１１のケースにおいては、一部の発光素子において、進行波と反射波とが強度を強めあう関係になっておらず、発光強度のバラツキが大きくなる。
【００９２】
（実施例２）
つぎに、本発明の実施例２について説明する。図８は、図４に示す発光装置の保護層膜厚に対する光出力特性を示すグラフである。図８において、「三角」でプロットした曲線は赤色の発光素子の特性を示し、「四角」でプロットした曲線は緑色の発光素子の特性を示し、「菱形」でプロットした曲線は青色の発光素子の特性を示している。なお、各層の材料および膜厚のうち、図７に示す特性の発光装置と異なるパラメータのみを示すと、つぎのようになる。
【００９３】
（ａ） 保護層３（第一の保護層）
材料：シリコン窒化膜
膜厚：４８０〜６００ｎｍ（図８の横軸）
（ｂ） 調整層１
材料：スチリルアリーレン
膜厚： １０ｎｍ（赤）、無（緑）、５ｎｍ（青）
（ｃ） 第二の保護層１９
材料：シリコン酸化膜
膜厚：９０ｎｍ
図８における縦軸（光出力）の最大値も、図７に示したグラフと同様に、図５に示す赤、緑、青の最大光出力がそれぞれ“１”となるように正規化している。図８と図７のグラフとを比較すると、図８のグラフにおける光出力の最大値Ｐｍａｘは、ＰＲｍａｘ＝０．８８［赤］、ＰＧｍａｘ＝０．８８［緑］、ＰＢｍａｘ＝０．９６［青］であり、図７のグラフにおける各色の最大値に比して、やや低下している。しかしながら、図８において、０．９×Ｐｍａｘ＜Ｐ＜Ｐｍａｘを満足する保護層の膜厚範囲Ｗは、ＷＲ＝１０２ｎｍ（±９．４％）、ＷＧ＝９５ｎｍ（±８．８％）、ＷＢ＝８８ｎｍ（±８．1％）であり、かつ、赤、緑、青の全色で重なっている。このことは、調整層１と第二の保護層１９とを備えることによって、実施例１に示した保護層３の膜厚分布が、さらに±８．１％まで許容できるように改善されたことを示している。
【００９４】
なお、上述の（４）式〜（７）式においては、境界面で反射が生ずる際の位相変化量φを考慮していたが、上記の実施例を含み、発光装置の正面輝度を重視して設計する場合には、この位相変化量φが略０であることが多い。この場合には、上述の（４）式〜（７）式は、位相変化量を考慮することなく、次式のように修正することができる。
【００９５】
｜Ｌ−ｍλ／２｜＜λ／８ ・・・（８）
（Ｌ＝Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3またはＬ4，ｍ＝０，１，２，・・・）
なお、位相変化量φが略０に限らず、例えば−π／４＜φ＜π／４を満足するような範囲内にとどまっている場合には、その影響度が小さくなる。したがって、このような場合であっても、上述の（８）式を用いて、調整層１の膜厚を設定することができる。
【００９６】
また、発光装置の視野角依存を抑制することを重視して設計する場合には、この位相変化量が略πであることが多い。この場合は、上述の（４）式〜（７）式中の位相変化量にπを代入して、次式のように記述することができる。
【００９７】
｜Ｌ−（２ｍ−１）λ／４｜＜λ／８ ・・・（９）
（Ｌ＝Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3またはＬ4，ｍ＝０，１，２，・・・）
また、位相変化量φが略πに限らず、例えば−π＜φ＜−３π／４または３π／４＜φ＜πを満足するような範囲内にとどまっている場合には、その影響度が小さくなる。したがって、このような場合であっても、上述の（９）式を用いて、調整層１の膜厚を設定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
以上のように、この発明にかかる発光装置は、画像表示装置用の光源として有用であり、特に、この画像表示装置の発光強度バラツキや、色バラツキなどを改善したい場合に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる発光装置の構造を示す模式図である。
【図２】屈折率の異なる境界面に入射した入射光の反射現象を説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態２にかかる発光装置の構造を示す模式図である。
【図４】本発明の実施の形態３にかかる発光装置の構造を示す模式図である。
【図５】本発明の実施の形態４にかかる発光装置の構造を示す模式図である。
【図６】本発明の実施の形態５にかかる発光装置の構造を示す模式図である。
【図７】図１に示す発光装置の保護層膜厚に対する光出力特性を示すグラフである。
【図８】図４に示す発光装置の保護層膜厚に対する光出力特性を示すグラフである。
【図９】従来技術にかかる発光装置の構造を示す模式図である。
【図１０】従来技術にかかる発光装置の構造を示す模式図である。
【図１１】赤色、緑色および青色の各発光素子のいずれも調整層を有さない場合の保護層膜厚に対する光出力特性を示す図である。
【符号の説明】
【０１００】
１ 調整層
２，１０２ 発光素子
３，１０５ 保護層
４ 有機層
５ 一対の電極
６ 第一の保護層
７ 第一電極
８ 第二電極
９ 正孔注入層
１０ 正孔輸送層
１１ 電子注入層
１２ 電子輸送層
１６ 発光層
１８，１０１，１０４ 基板
１９ 第二の保護層
１０３ 樹脂
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置に関するものであり、特に、各種ごとに異なる色で発光する複数種の発光素子を具備する発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近時、上述のエレクトロルミネッセンス発光素子（以下「発光素子」と呼称）に多くの研究者が注目しており、特に、この発光素子を画像表示装置や照明装置に適用しようとする研究が活発化している。
【０００３】
一般的に、発光素子を構成する材料は、環境耐性に劣るという特性があり、外気からの適切な保護（封止）を行う必要があった。従来から、発光素子を外気から遮断して封止する手法として、封止基板を封止樹脂によって接着する手法や、発光素子を保護層で覆う手法、あるいは両者を併用する手法などが存在していた。
【０００４】
これらの手法の中で、後者の手法、すなわち発光素子を保護層で覆う手法にあっては、水分や空気の遮断性の高い無機系材料を使用することができるので、発光素子の長寿命化を実現することができるという特徴があった。
【０００５】
ところで、発光素子を覆う保護層の膜厚が薄い場合には水または酸素の遮断が不十分となり、一方、保護層の膜厚が厚い場合にはある程度以上の成膜時間を必要とするために製造タクトが低下するといった問題が生じる可能性があった。また、保護層の膜厚が厚い場合には、膜応力に起因する剥がれが発生する可能性があった。したがって、水または酸素の遮断を十分なものとし、製造タクトを低下させることなく、あるいは膜応力に起因する剥がれを防止するため、保護層の膜厚は、その全面を所定の範囲内（例えば３００ｎｍ〜３μｍ）の同一膜厚で形成するのが一般的であった。
【０００６】
なお、発光素子の封止を保護層によって行う従来技術として、例えば以下に示す特許文献１，２などがある。例えば、特許文献１では、屈折率が大気以上３．５以下の材料を用いて保護層による封止を行っている。また、特許文献２では、封止膜の表面に大気に接する状態で反射防止膜を備えるようにしている。
【特許文献１】特開２００２−２３１４４３号公報
【特許文献２】特開２００２−２５２０８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
発光素子を構成する材料をその光学的特性で２つに分けると、発光層、電荷輸送層、電荷注入層、透明電極、保護層等を構成する可視領域の波長帯で屈折率が比較的高い値を呈する透明材料と、電極や電子注入層等を構成する可視領域の波長帯で複素屈折率の実部が虚部よりも小さな値を呈する金属材料（不透明材料）と、がある。前者（透明材料）と後者（不透明材料）との境界面では大きな屈折率差があるため、大きな光反射が発生する。すなわち、後者は前者との間で、反射層として作用する。また、素子外部と接する保護層の表面でも大きな光反射が発生する。したがって、複数の反射面との間で光干渉が発生し、発光層で発生した光を素子外部に取り出す効率（以下「光取出し効率」と呼称）が各層の膜厚の差異によって変化する。
【０００８】
カラー画像表示装置を、基板の反対側から光を取り出すトップエミッション型の発光素子で構成する場合、基板側から順に、不透明陽極、有機層（電荷（正孔／電子）注入層、電荷（正孔／電子）輸送層等の機能層を含む）、透明または半透明陰極、保護層の順番で構成される。なお、半透明陰極としては、金属材料を用いる場合が多く、一方、透明陰極を用いる場合には電子注入層に金属材料を使用する場合が多い。また、基板から順に、不透明陰極、有機層、透明または半透明陽極、保護層の順番で構成される場合がある。
【０００９】
最近は、光を基板側と基板の反対側の両側から取り出すデュアルエミッション型の発光素子もあり、この場合は、基板側から順に、透明または半透明陽極、有機層、透明または半透明陰極、保護層の順番で構成される。また、基板側から順に、透明または半透明陰極、有機層、透明または半透明陽極、保護層の順番で構成される場合もある。
【００１０】
上述のように構成された発光素子では、特に、光反射の大きな境界面が存在する。例えば、トップエミッション型で透明陰極を用いるタイプの場合では、
（ａ） 素子外部と接する保護層表面（保護層の上面）
（ｂ） 保護層側の電子注入層境界面（電子注入層の上面）
（ｃ） 発光層側の電子注入層境界面（電子注入層の下面）
（ｄ） 発光層側の陽極境界面（陽極の上面）
のそれぞれが光反射の大きな境界面となる。
【００１１】
また、例えば、トップエミッション型で半透明陰極を用いるタイプの場合では、
（ａ） 素子外部と接する保護層表面（保護層の上面）
（ｂ） 保護層側の陰極境界面（陰極の上面）
（ｃ） 発光層側の陰極境界面（陰極の下面）
（ｄ） 発光層側の陽極境界面（陽極の上面）
のそれぞれが光反射の大きな境界面となる。
【００１２】
また、例えばデュアルエミッション型で透明陽極と透明陰極を用いるタイプの場合で、電子注入層を金属材料で形成する場合では、
（ａ） 素子外部と接する保護層表面（保護層の上面）
（ｂ） 保護層側の電子注入層境界面（電子注入層の上面）
（ｃ） 発光層側の電子注入層境界面（電子注入層の下面）
（ｄ） 基板側の陽極境界面（陽極の下面）
のそれぞれが光反射の大きな境界面となる。
【００１３】
また、例えばデュアルエミッション型で透明陽極と半透明陰極を用いるタイプの場合では、
（ａ） 素子外部と接する保護層表面（保護層の上面）
（ｂ） 保護層側の陰極境界面（陰極の上面）
（ｃ） 発光層側の陰極境界面（陰極の下面）
（ｄ） 基板側の陽極境界面（陽極の下面）
のそれぞれが光反射の大きな境界面となる。
【００１４】
上記に示した各境界面において、４者の場合に共通して、発光層の膜厚を各発光素子の発光波長に合わせて異なった膜厚として調整することにより、（ｂ）〜（ｃ）間、（ｃ）〜（ｄ）および（ｂ）〜（ｄ）間で生ずる各発光素子の光干渉の度合いを増大させることができる。
【００１５】
しかしながら、保護層の膜厚は上述したような理由により、各発光素子で一定であるために、４者の場合に共通して、（ａ）〜（ｂ）間、（ａ）〜（ｃ）間および（ａ）〜（ｄ）の光干渉の度合いに対応させて各発光素子ごとに保護層の膜厚を調整することができない。したがって、従来の発光素子では、光取出し効率の極大となる波長が発光層で発生する光のピーク波長と大きく異なることとなり、その結果、発光強度が低下するだけでなく、色純度が悪化して色再現性が低下するといった問題点があった。
【００１６】
また、従来の発光素子では、保護層の膜厚には面内バラツキがあり、保護層の平均膜厚値が光取出し効率が極大となる膜厚値からずれると、同一の膜厚バラツキであっても、大きな発光強度バラツキや、大きな色バラツキが発生するといった問題点があった。
【００１７】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、良好な色純度および色再現性を確保し、発光強度バラツキや、色バラツキを改善した発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の一実施形態に係る発光装置は、第一電極と、光を透過する第二電極と、前記第一電極の上面と前記第二電極の下面との間に配置される発光層と、を有し、各種ごとに異なる色で発光する複数種の発光素子と、複数種の前記発光素子を共通に被覆し、前記第二電極の上面側に被着される保護層と、前記複数種の発光素子のうち、少なくとも１種の発光素子の第二電極の上面側に被着される調整層と、を備え、前記第二電極の上面側に被着される層の最上層の上面と前記第二電極の上面との間の区間を第一の区間、前記第二電極の下面と前記最上層の上面との間の区間を第二の区間、前記第一電極の上面と前記最上層の上面との間の区間を第三の区間とするとき、前記複数種の発光素子の各々に関して、第一〜第三の区間のいずれかの区間内を伝播する光の進行波と反射波が互いに強度を強め合うように、前記区間の光学距離が設定されている。
【００１９】
また、本発明の他の実施形態に係る発光装置は、第一電極と、光を透過する第二電極と、前記第一電極と前記第二電極との間に配置される発光層と、前記第一電極と前記第二電極との間に配置される反射層と、を有し、各種ごとに異なる色で発光する複数種の発光素子と、前記複数種の発光素子を共通に被覆し、前記発光素子の第二電極側に被着される保護層と、前記複数種の発光素子のうち、少なくとも１種の発光素子の第二電極の上面側に被着される調整層と、を備え、前記第二電極の上面側に被着される層の最上層の上面と前記反射層の上面との間の区間を第一の区間、前記反射層の下面と前記最上層の上面との間の区間を第二の区間、前記第一電極の上面と前記最上層の上面との間の区間を第三の区間とするとき、前記複数種の発光素子の各々に関して、前記第一〜第三の区間のいずれかの区間内を伝播する光の進行波と反射波が互いに強度を強め合うように、前記区間の光学距離が設定されている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、良好な色純度および色再現性を確保し、発光強度バラツキや、色バラツキを改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明にかかる発光装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１にかかる発光装置の構造を示す模式図であり、図９および図１０は、従来技術にかかる発光装置の構造を示す模式図である。図１、図９および図１０に示す発光装置は、基板の反対側から光を取り出すトップエミッション型の構造をそれぞれ示すものである。例えば、図９に示す従来技術にかかる発光装置では、基板１０１上に形成された複数種の発光素子１０２に対して封止（保護）基板１０４を樹脂１０３によって接着し、複数種の発光素子１０２（青色発光用の発光素子、赤色発光用の発光素子、緑色発光用の発光素子）を外気から遮断するような構成が採られている。また、図１０に示す従来技術にかかる発光装置では、基板１０１上に形成された複数種の発光素子１０２が保護層１０５によって覆われるような構成が採られている。なお、図１０に示す構成においては、発光素子の特性や寿命などに影響を与える水および酸素を十分に遮断し、製造タクトを低下させず、膜応力に起因する剥がれを防止する観点から、保護層の膜厚は、３００ｎｍ〜３μｍの範囲の同一膜厚で形成されるものが一般的な構成となっている。
【００２３】
一方、本発明の実施の形態１にかかる発光装置は、図１に示すように、一対の電極５の間に発光層を含む多層構造の有機層４を積層してなる複数種（赤色発光用、緑色発光用、青色発光用）の発光素子２が基板１８上に形成されている。一対の電極５は、光の少なくとも一部を有機層４側に反射する第一電極７と、光の少なくとも一部を透過する第二電極８とから構成される。第一電極７としては、光を反射する材料であれば、透明、半透明、不透明のいずれの導電材料であってもよいが、光の反射率を高めるためには、第一電極７を半透明電極もしくは不透明電極とすることが好ましい。また第二電極８としては、光を透過する導電材料であればいずれの材料であってもよいが、光の透過率を高めるためには、第二電極８を半透明電極、透明電極とすることが好ましい。
【００２４】
第二電極８の上には調整層１が形成され、調整層１の上には調整層１および発光素子２の全体を被覆する保護層３が形成される。このように、この実施の形態１の発光装置は、後述する実施の形態２と異なり、調整層１が第二電極８と最上層である保護層３との間に形成されている。なお、一対の電極５の間に形成される各層は、有機材料以外の材料（例えば無機材料）により形成されていても構わない。
【００２５】
また、図１では、有機層４が、下部から上部に向かって、例えば、電荷（正孔／電子）注入層９、電荷（正孔／電子）輸送層１０、発光層１６、電荷（電子／正孔）輸送層１２および電荷（電子／正孔）注入層１１からなる５層構造を一例として示しているが、有機層４の構造は、この５層構造に限定されるものではなく、種々の条件に応じて２層構造、３層構造や４層構造あるいは発光層のみの１層構造等、その他の構造が採用される。
【００２６】
ここで、種々の条件とは、例えば、第一電極および第二電極の反射特性（不透明、半透明または透明）や、極性（陽極または陰極）や、発光色の種類（赤色、緑色、青色）などが該当する。これらの条件が異なると、各層に用いられる材料が異なる。一例を示すとすれば、Ａｌｑ３（アルミノキノリール錯体）などの材料は、緑色の発光を示すとともに電子輸送性にも優れている。したがって、緑色に発光する発光素子では、発光層及び電子輸送層が、Ａｌｑ３などの単一の材料で構成される場合がある。また、透明電極を用いる場合には金属の電子注入層を用いる場合が多い。
【００２７】
つぎに、図１に示す発光装置を構成する各層の製造手法や、その組成などについて説明する。図１において、保護層３の材料としては、シリコン窒化膜等の水および酸素に対する透過係数の低い物質が用いられる。保護層３の膜厚は３００ｎｍ〜３μｍ程度であり、膜厚の合計が１００〜２００ｎｍ程度である一対の電極５および有機層４に比してかなりの厚さを有している。したがって、保護層３の成膜においては、製造タクトを低下させないためにも高速成膜が必要となる。また、膜の緻密性や、良好なステップカバレッジ（段差被覆性）を確保する観点から、成膜手法にはＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などの化学的手法が用いられる。
【００２８】
なお、ＣＶＤ法以外にも、例えば蒸着法を適用し、メタルマスクを用いて複数種の発光素子ごとに塗分（塗り分け）を行うことも考えられる。しかしながら、保護層に適した材料には融点、沸点の高い材料が多く、蒸着法では熱による有機層へのダメージが大きく、かつ、化学反応を伴っていないために緻密な膜形成が難しいため、ＣＶＤ法が好ましい。一方、ＣＶＤ法にメタルマスクを用いることも考えられるが、メタルマスクエッジにおける成膜回り込みが大きく、また、所定の磁場をかけるために、メタルマスクを固定する際に磁石使用し難いため、メタルマスクは使用しないことが好ましい。
【００２９】
つぎに、透明電極、不透明電極および半透明電極の差異について説明する。透明電極は、可視光線の多くを通過させるような光特性と比較的大きな電気伝導性とを備えた材料で形成される。一方、不透明電極は、可視光線のほとんどを遮断する光特性と大きな電気伝導性とを備えた材料で形成される。半透明電極は、透明電極と不透明電極との中間的な特性を有するものであるが、可視光線を通過させるような光特性を有している必要があり、このような光特性を得るために膜厚を薄くすることで実現している。
【００３０】
透明電極に好適な材料としては、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：インジウム錫酸化物）や、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ：インジウム亜鉛酸化物）などが代表的である。また、その膜厚として、好ましい膜厚は５０ｎｍ以上であり、より好ましい膜厚は１００ｎｍ〜３００ｎｍの範囲にある。また、不透明電極に好適な材料としては、例えばＡｌなどが代表的であり、好ましい膜厚は５０ｎｍ以上であり、より好ましい膜厚は１００ｎｍ〜３００ｎｍの範囲にある。また、半透明電極に好適な材料としては、例えばＬｉなどのアルカリ金属、Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａなどのアルカリ土類金属、あるいはＡｌ，Ｓｉ，Ａｇなどが代表的であり、好ましい膜厚は１００ｎｍ以下であり、より好ましい膜厚は５ｎｍ〜５０ｎｍの範囲にある。
【００３１】
調整層１は、各発光素子の発光波長において、保護層３の下に配置され、素子外部への光取出し効率が大きくなるように調整する役割を果たしている。したがって、調整層１は各発光素子の種類（発光波長）によって塗り分けを行うことができる。なお、調整層１の成膜手法としては、例えば、メタルマスクを用いた蒸着法がある。
【００３２】
また、調整層１の材料としては、スチリルアリーレン、ポリシラン等の透明有機材料や酸化チタン、硫化亜鉛等の透明無機材料が好適である。これらの材料の中で、特に、有機材料は蒸着温度を低くすることができるので、基板の温度上昇による発光素子へのダメージを小さく抑えることができ、メタルマスクの温度上昇でメタルマスクが変形することに起因するパターンぼけを抑制し易いという利点を有している。
【００３３】
さらに、この実施の形態の発光装置は、第二電極８に接して調整層１が形成されるので、有機層４や第二電極８の製造装置と同一チャンバまたは同一真空度の装置で調整層１を成膜することができるので、製造装置の規模がコンパクトになり、かつ、製造工程を高タクト化できるという利点も併せ有している。
【００３４】
図２は、屈折率の異なる境界面に入射した入射光の反射現象を説明するための図である。同図において、屈折率ｎ1の媒体から屈折率ｎ2の媒体に向かって入射角θｉで入射した光が、境界面において反射角θｒ（＝θｉ）で反射するとき、これらのｎ1，ｎ2，θｉと、境界面における反射係数ｒとの間には、次式で示される関係が成り立つ。
【００３５】
ｒ＝[ｎ1・ｃｏｓ(θｉ)−[ｎ22−ｎ12・ｓｉｎ2(θｉ)]1/2]
／[ｎ1・ｃｏｓ(θｉ)＋[ｎ22−ｎ12・ｓｉｎ2(θｉ)]1/2]・・・（１）
特に、入射光が境界面に垂直に入射する場合には、（１）式において、θｉ＝０°とすればよく、次式のように簡略化される。
【００３６】
ｒ＝(ｎ1−ｎ2)／(ｎ1＋ｎ2)
＝[１−(ｎ2/ｎ1)]／[１＋(ｎ2/ｎ1)] ・・・（２）
（２）式から理解されるように、境界面における屈折率比が大きいほど反射係数が大きくなる。また、境界面における屈折率の大小関係によって、境界面における反射波の位相が変化する。例えば、ｎ1＜ｎ2の場合にはｒは負の実数で区間境界面での位相変化量φは、
φ＝ａｒｇ(ｒ)＝π
となる。またｎ1＞ｎ2の場合にはｒは正の実数で区間境界面での位相変化量φは、
φ＝ａｒｇ(ｒ)＝０
となる。
【００３７】
なお、第二電極８の上面から保護層３の上面までの区間や、有機層４の上面から保護層３の上面までの区間のように、区間外に他の光反射の大きな境界面が存在する場合には、反射係数ｒは（１）式または（２）式のように単純ではなく、区間外の材料の屈折率と膜厚の関数式で与えられるが、区間境界面での位相変化量φが反射係数ｒの偏角で与えられることは共通している。
【００３８】
つぎに、図１に示した発光装置において、各発光素子の種類（発光波長）ごとに調整する調整層１の好適な膜厚について説明する。図１において、第一電極７が不透明陽極、第二電極８が半透明陰極として構成されている場合、光反射の大きな境界面を列挙すると、つぎのようになる。
【００３９】
（ａ） 素子外部と接する保護層３の表面（保護層３の上面）
（ｂ） 第二電極８の保護層３側の境界面（第二電極８の上面）
（ｃ） 第二電極８の有機層４側の境界面（第二電極８の下面）
（ｄ） 第一電極７の有機層４側の境界面（第一電極７の上面）
上記に示したような各境界面において、図１に図示するように、第二電極８の上面から保護層３の上面までの区間を第一の区間とし、有機層４の上面から保護層３の上面までの区間を第二の区間とし、第一電極７の上面から保護層３の上面までの区間を第三の区間とし、それぞれの区間で光学距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を定義する。また、発光素子の発光波長をλとする。さらに、各区間の光学距離Ｌiは、区間内の各層の屈折率ｎiと膜厚ｄiを用いて、次式のように表記することができる。
【００４０】
Ｌi＝Σｎi・ｄi ・・・（３）
いま、調整層１側から調整層１と第二電極８との境界面に光が入射して調整層１側に反射する光の位相変化φ1とするとき、上記第一の区間内の光の進行波と反射波が互いに強度を強め合うように光学距離Ｌ1を設定するため、調整層１の膜厚を制御する。より具体的には、例えば、赤色用、青色用、緑色用の発光素子の各々について、調整層１の膜厚が次式を満足するような膜厚に設定されていることが好適である。
【００４１】
｜Ｌ1＋（φ1／π−２ｍ）λ／４｜＜λ／８ ・・・（４）
（−π＜φ1≦π、ｍ＝０，１，２，・・・）
（４）式において、φ1は境界面で反射する際の位相変化であり、ｍは任意の正の整数であり、（４）式を満足するｍが存在すればよい。また、｜α｜はαの絶対値を示している。
【００４２】
なお、光の進行波とは発光層から保護膜側に向けて出射される光を波動として捉えたときの表現であり、光の反射波とは区間内で反射して保護膜側に向けて出射される光を波動として捉えたときの表現である。また、右辺の「λ／８」という指標は、調整層１の膜厚が所望の膜厚に設定されているか否かを判定するためのしきい値である。（４）式の左辺がλ／８より大きくなると、区間内を伝搬する進行波と反射波との間の干渉は弱められる。
【００４３】
同様に、第二電極８側から第二電極８と有機層４との境界面に光が入射して第二電極８側に反射する反射光の位相変化をφ2とするとき、上記第二の区間内の光の進行波と反射波が互いに強度を強め合うように光学距離Ｌ2を設定するため、調整層１の膜厚を制御する。より具体的には、例えば、赤色用、青色用、緑色用の発光素子の各々について、調整層１の膜厚が次式を満足するような膜厚に設定されていることが好適である。
【００４４】
｜Ｌ2＋（φ2／π−２ｍ）λ／４｜＜λ／８ ・・・（５）
（−π＜φ2≦π、ｍ＝０，１，２，・・・）
また、有機層４側から有機層４と第一電極７との境界面に光が入射して有機層４側に反射する光の位相変化をφ3とするとき、上記第三の区間内の光の進行波と反射波が互いに強度を強め合うように光学距離Ｌ3を設定するため、調整層１の膜厚を制御する。より具体的には、例えば、赤色用、青色用、緑色用の発光素子の各々について、調整層１の膜厚が次式を満足するような膜厚に設定されていることが好適である。
【００４５】
｜Ｌ3＋（φ3／π−２ｍ）λ／４｜＜λ／８ ・・・（６）
（−π＜φ3≦π、ｍ＝０，１，２，・・・）
なお、ｎは従来周知のエリプソメトリー法によって測定される。また、λは分光光度計によって測定される。更にφについては次の方法で決定される。すなわち、対応する区間外（例えばφ1を算出する場合は第一の区間外、φ2の場合は第二の区間外、φ3の場合は第三の区間外、後述するφ4の場合は第四の区間外）であって、光が通過する領域に存在する層、部材のｎとｄを測定し、その数値を用いて光学薄膜における特性マトリクス法によって反射係数ｒを算出し、かかる反射係数ｒの偏角をとることによって求められる。
【００４６】
なお、上記の（４）〜（６）式に示される全ての条件を満たすように、調整層１の膜厚が設定されていることが、より好ましい。しかしながら、上記（４）〜（６）式に示される条件のうちのいずれか一つの条件を満足させることによっても、従来の発光装置に比して、発光強度バラツキや、色バラツキを改善することができる。
【００４７】
また、調整層１の屈折率をｎ1とし、調整層１に接する両側の層のうち、一方側の層である保護層３の屈折率をｎ2とし、他方側の層である第二電極８の屈折率をｎ3とするとき、これらの屈折率の間に、ｎ3＜ｎ1＜ｎ2、またはｎ2＜ｎ1＜ｎ3の関係が成り立つような材料を選択することにより、第二電極８と調整層１との境界面での光反射が低下し、その結果、保護層３における光干渉が弱められるので、保護層３の膜厚変動による光取出し効率の変動を抑制することができる。表１を参照すると、第二電極８をマグネシウムにより形成し、保護層３をシリコン窒化膜により形成する場合、調整層１をシリコン酸窒化膜、アルミナ、シリコン酸化膜、フッ化アルミニウム、フッ化バリウム、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム等により形成すれば、ｎ3＜ｎ1＜ｎ2を満足することが判る。なお、屈折率の大小は複素屈折率の実部の大小で判断される。
【表１】
【００４８】
また、調整層１の屈折率ｎ1と調整層１に接する一方側の層である保護層３の屈折率ｎ2との間に、０．６≦（ｎ1／ｎ2）≦１．９の関係が成り立つような材料を選択することにより、調整層１と保護層３との境界面での光反射が低下し、その結果、保護層３における光干渉が弱められるので、保護層３の膜厚変動による光取出し効率の変動をより効果的に抑制することができる。
【００４９】
なお、上述した事項は、図１において、第二電極８が半透明電極として構成されている場合における調整層１の好適な膜厚の条件について説明するものであったが、第二電極８が透明電極として構成されている場合であっても、上述の考え方を適用することができる。この場合、例えば、（４）式における位相変化φ2は、第二電極８側から電荷（電子）注入層１１の下面側の境界面に光が入射して第二電極８側に反射する光の位相変化とすればよく、また、（４）式における光学距離Ｌ2は、電荷（電子）注入層１１の下面から保護層３の上面までの区間の光学距離とすればよい。
【００５０】
また、第二電極８が半透明陽極として構成されている場合や、透明陽極として構成されている場合についても、上述の考え方を適用することができる。例えば、第二電極８が半透明陽極として構成されている場合であれば、陰極と陽極とが入れ替わるだけであり、第二電極８が半透明陰極の場合と同様な条件となる。また、第二電極８が透明陽極として構成されている場合であれば、第二電極８が透明陰極の場合と同様な条件となる。
【００５１】
一方、デュアルエミッション型の発光素子において、例えば第一電極７が透明陽極、第二電極８が半透明陰極として構成されている場合には、光反射の大きな境界面を列挙すると、以下に示すとおりである。
【００５２】
（ａ） 素子外部と接する保護層３の表面（保護層３の上面）
（ｂ） 第二電極８の保護層３側の境界面（第二電極８の上面）
（ｃ） 第二電極８の有機層４側の境界面（第二電極８の下面）
（ｄ） 第一電極７の基板１８側の境界面（第一電極７の下面）
上記に示した各境界面のうち、（ａ）〜（ｃ）の境界面は、第一電極７が不透明陽極、第二電極８が半透明陰極として構成されている場合の光反射の大きな境界面と同一であり、（ｄ）の境界面のみが異なっている。そこで、第一電極７の下面から保護層３の上面までの区間を第四の区間（光学距離Ｌ4）として新たに定義する。なお、この第四の区間の光学距離Ｌ4は、当該区間内の各層の屈折率および膜厚に基づき、前述の（３）式を用いて算出することができる。
【００５３】
このとき、有機層４側から第一電極８と基板１８との境界面に光が入射して有機層４側に反射する光の位相変化φ4とすれば、第四の区間内の光の進行波と反射波が互いに強度を強め合うように光学距離Ｌ4を設定するため、調整層１の膜厚が制御されることが好ましい。例えば、赤色用、青色用、緑色用の発光素子の各々について、調整層１の膜厚が次式を満足するような厚さに設定されていることが好適である。
【００５４】
｜Ｌ4＋（φ4／π−２ｍ）λ／４｜＜λ／８ ・・・（７）
（−π＜φ4≦π、ｍ＝０，１，２，・・・）
調整層１は、上記の（４）〜（７）式に示される全ての条件を満足するような膜厚に設定されていることが好ましいが、上記（４）〜（７）式に示される条件のうちのいずれか一つの条件を満足させることによっても、従来の発光装置に比して、発光強度バラツキや、色バラツキを改善することができる。
【００５５】
以上説明したように、この実施の形態の発光装置によれば、第二電極の上面から保護層の上面までを第一の区間とし、第二電極の下面から最上層の上面までを第二の区間とし、第一電極の上面から最上層の上面までを第三の区間とした場合、第一〜第三の区間のいずれかの区間内を伝搬する光の進行波と反射波が互いに強度を強め合うように各区間の光学距離が設定されているので、良好な色純度および色再現性を確保し、発光強度バラツキや、色バラツキを改善することができる。
【００５６】
また、第一電極の下面から最上層の上面までの第四の区間とし、第一〜第四の区間のいずれかの区間内を伝搬する光の進行波と反射波が互いに強度を強め合うように、区間の光学距離が設定されているので、良好な色純度および色再現性を確保し、発光強度バラツキや、色バラツキを改善することができる。上述の式は全ての発光素子について満足することが好ましい。
【００５７】
なお、調整層１の膜厚は保護層３の膜厚よりも薄い方が好ましい。その理由は、調整層１の膜厚が大きいと、均一な膜形成が困難となるため、調整層１が設けられる複数種の発光素子の全てについて、上述した式を満足することが難しくなり、生産性の低下が生じるおそれがあるからである。特に、調整層１の膜厚を保護層３の膜厚の５０％以下に設定することが好ましい。
【００５８】
また、本実施形態においては、調整層を３種全ての発光素子に対して設けるようにしたが、必ずしも全ての種類の発光素子に調整層を設ける必要はなく、これに代えて、調整層を１種もしくは２種の発光素子に対して設けるようにしてもよい。
【００５９】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２にかかる発光装置の構造を示す模式図である。同図に示す発光装置は、調整層１が素子外部と保護層３との間に介在する場合の構造を示すものである。したがって、この実施の形態の発光装置では、実施の形態１とは異なり、調整層１が最上層として構成されている。なお、その他の構造は、実施の形態１の構造と同一あるいは同等であり、これらの各部には同一符号を付して示している。
【００６０】
この実施の形態の発光装置は、上述のように、調整層１が最上層に構成されている点以外は、基本的に実施の形態１の発光装置と同等の構造を有しており、実施の形態１と同等な作用および効果を得ることができる。
【００６１】
この実施の形態の発光装置では、保護層３を形成した後に調整層１を形成するため、例えば、酸素アシスト蒸着法等の手法を用いることができる。酸素アシスト蒸着法は、発光素子にダメージを与え易いという不利点を有しているが、この実施の形態の発光装置では、発光素子全体を保護層３によって被膜した後に、この酸素アシスト蒸着法を適用することができるので、発光素子へのダメージを大幅に低減できる。したがって、この実施の形態の発光装置では、緻密で透明性が高く、かつ、環境耐性に優れた調整層を成膜することができる。
【００６２】
なお、調整層１の屈折率ｎ1と、調整層１に接する両側の層のうち、一方側の層である保護層３の屈折率ｎ2と、他方側の層となる素子外部（外気）の屈折率ｎ3との間に、ｎ3＜ｎ1＜ｎ2の関係が成り立つような材料を選択することにより、調整層１と素子外部との境界面での光反射が低下し、その結果、保護層３における光干渉が弱められるので、保護層３の膜厚変動による光取出し効率の変動を抑制することができる。素子外部の屈折率ｎ３は、素子外部が大気であれば約１．０である。この場合、表１を参照すると、保護層３をシリコン窒化膜により、調整層１をシリコン酸窒化膜、アルミナ等により形成すれば、ｎ3＜ｎ1＜ｎ2を満足する。
【００６３】
（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３にかかる発光装置の構造を示す模式図である。同図に示す発光装置は、実施の形態１の構造において、保護層３が第一の保護層６と第二の保護層１９との２層により構成されている場合の構造を示すものである。なお、その他の構造は、実施の形態１の構造と同一あるいは同等であり、これらの各部には同一符号を付して示している。
【００６４】
この実施の形態の発光装置は、上述のように、保護層３が第一の保護層６と第二の保護層１９との２層により構成されている以外は実施の形態１の発光装置と同等の構造を有しているので、実施の形態１と同等な作用および効果を得ることができる。
【００６５】
図４において、第二の保護層１９を低屈折率材料により、第一の保護層６を高屈折率材料により形成すれば、第二の保護層１９によって第一の保護層６と素子外部との間の屈折率差が緩和され、第一の保護層６内の光干渉を弱めることができ、その結果、第一の保護層６の膜厚変動による光取出し効率の変動を抑制する役割を果たすことができる。
【００６６】
なお、第二の保護層１９は、素子外部と第一の保護層６との間の屈折率差を緩和し、第一の保護層６の光干渉を弱める作用の他に、外部から素子に向かう外部光の反射を防止するための反射防止膜として作用させることもできる。
【００６７】
また、この実施の形態の発光装置では、保護層３が第一の保護層６と第二の保護層１９との２層により構成されている場合の例について示したが、２層に限定されるものではなく、３層以上の多層構造を有していてもよい。特に、多層構造になるにしたがって、素子外部と発光素子との間の屈折率差の勾配を小さくすることができ、保護層内の光干渉を弱めることができるので、保護層の膜厚変動による光取出し効率の変動をより効果的に抑制することができる。
【００６８】
以上説明したように、この実施の形態の発光装置によれば、外気を遮断する保護層を複数の層に構成するようにしているので、保護層の膜厚変動による光取出し効率の変動を効果的に抑制することができる。
【００６９】
（実施の形態４）
図５は、本発明の実施の形態４にかかる発光装置の構造を示す模式図である。同図に示す発光装置は、図３に示す実施の形態２の構造において、発光素子２を覆う第一の保護層である保護層３と保護層３の上部に構成された調整層１とをさらに保護するための第二の保護層１９をさらに備えている場合の構造を示すものである。なお、その他の構造は、実施の形態２の構造と同一あるいは同等であり、これらの各部には同一符号を付して示している。
【００７０】
この実施の形態の発光装置は、図２の保護層３に相当する第一の保護層６および調整層１の両者全体を覆う第二の保護層１９をさらに備えている点を除いて、実施の形態２の発光装置と同等の構造を有しているので、実施の形態２と同等な作用および効果を得ることができる。
【００７１】
なお、この実施の形態の発光装置では、第一の保護層６と第二の保護層１９との間に調整層１が介在するように構成される場合の例について示したが、この構成に限定されるものではなく、第二の保護層１９が２層以上の多層構造を有していてもよい。この場合、多層構造になるにしたがって、素子外部と発光素子との間の屈折率差の勾配が小さくなり、保護層内の光干渉が弱められるので、第一の保護層６の膜厚変動による光取出し効率の変動をより効果的に抑制することができる。
【００７２】
以上説明したように、この実施の形態の発光装置によれば、調整層を第一の保護層と第二の保護層との間に介在するようにしているので、第一の保護層の膜厚変動による光取出し効率の変動を効果的に抑制することができる。
【００７３】
なお、図５において、第二の保護層１９は、素子外部と第一の保護層６との間の屈折率差を緩和し、第一の保護層６の光干渉を弱める作用の他に、外部から素子に向かう外部光の反射を防止するための反射防止膜として作用させることもできる。
【００７４】
（実施の形態５）
図６は、本発明の実施の形態５にかかる発光装置の構造を示す模式図である。同図に示す発光装置は、実施の形態１の構造において、第二電極８が透明電極により構成されている場合を示すものである。この場合、第二電極８に接する電荷注入層１１が反射層として作用する。なお、その他の構造は、実施の形態１の構造と同一あるいは同等であり、これらの各部には同一符号を付して示している。
【００７５】
透明電極である第二電極に接する電荷注入層１１の材料としては、半透明電極と同様の材料が適しており、電荷注入層１１の好ましい膜厚は５０ｎｍ以下であり、より好ましい膜厚は１ｎｍ〜３０ｎｍの範囲にある。
【００７６】
また、透明電極の屈折率が１．７〜２．３程度なのに対して、金属材料からなる電荷注入材料の屈折率（複素屈折率）は、その実部が０．０１〜１程度、虚部が１〜１０程度であり、透明電極よりも実部が小さく、虚部が大きな値となっている。一般に、電荷注入層１１が反射層として機能するためには、第二電極８よりも複素屈折率の実部が小さい材料、または、複素屈折率の虚部が大きい材料により形成される必要がある。
【００７７】
つぎに、図６に示した発光装置において、各発光素子の発光波長ごとに調整する調整層１の好適な膜厚について説明する。同図において、光反射の大きな境界面を列挙すると、つぎのようになる。
【００７８】
（ａ） 素子外部と接する保護層３の表面（保護層３の上面）
（ｂ） 電荷注入層１１の保護層３側の境界面（電荷注入層１１の上面）
（ｃ） 電荷注入層１１の有機層４側の境界面（電荷注入層１１の下面）
（ｄ） 第一電極７の有機層４側の境界面（第一電極の上面）
これらの各境界面において、図６に図示するように、電荷注入層１１の上面から保護層３の上面までの第一の区間（光学距離Ｌ1）と、電荷注入層１１の下面から保護層３の上面までの第二の区間（光学距離Ｌ2）と、第一電極７の上面から保護層３の上面までの第三の区間（光学距離Ｌ3）とを、（３）式に基づいてそれぞれ定義するとき、第一〜第三の区間内の光の進行波と反射波が互いに強度を強め合うように各区間の光学距離を設定するため、調整層１の膜厚が制御されればよい。
【００７９】
また、調整層１は、各発光素子に関して、上述の（４）式〜（６）式に示される条件を満たすように、調整層１の膜厚が設定されていることが好ましいが、上記（４）式〜（６）式に示される条件のうちのいずれか一つの条件を満足させることによっても、他の実施形態と同様に、従来の発光装置に比して、発光強度バラツキや、色バラツキを改善することができる。
【００８０】
また、必ずしも全ての種類の発光素子に調整層１を設ける必要はなく、１種もしくは２種の発光素子に対して調整層１を設けるようにしてもよいことは他の実施形態と同様である。
【００８１】
一方、発光素子がデュアルエミッション型の場合であって、例えば第一電極７が透明電極として構成されている場合には、光反射の大きな境界面は、つぎのようになる。
【００８２】
（ａ） 素子外部と接する保護層３の表面（保護層３の上面）
（ｂ） 電荷注入層１１の保護層３側の境界面（電荷注入層１１の上面）
（ｃ） 電荷注入層１１の有機層４側の境界面（電荷注入層１１の下面）
（ｄ） 第一電極７の基板１８側の境界面（第一電極７の下面）
したがって、発光素子がデュアルエミッション型の場合には、（３）式に基づいて定義される第一電極７の下面から保護層３の上面までの第四の区間（光学距離Ｌ4）を加えた、第一〜第四の区間内の光の進行波と反射波が互いに強度を強め合うように各区間の光学距離を設定するため、調整層１の膜厚が制御されればよい。
【００８３】
なお、第一〜第四の区間の光学距離Ｌ1〜Ｌ4は、例えば、調整層１の膜厚が上記（４）式〜（７）式を満足するような厚さに設定されていることが好ましいが、これらの膜厚条件のうちのいずれか一つの条件を満足させることによっても、他の実施形態と同様に、従来の発光装置に比して、発光強度バラツキや、色バラツキを改善することができる。
【００８４】
また、他の実施形態と同様に、必ずしも全ての種類の発光素子に調整層１を設ける必要はなく、１種もしくは２種の発光素子に対して調整層１を設けるようにしてもよい。
【００８５】
以上説明したように、この実施の形態の発光装置によれば、電荷注入層の上面から保護層の上面までを第一の区間とし、電荷注入層の下面から最上層の上面までを第二の区間とし、第一電極の上面から最上層の上面までを第三の区間とした場合、第一〜第三のいずれかの区間内を伝搬する光の進行波と反射波が互いに強度を強め合うように各区間の光学距離が設定されているので、良好な色純度および色再現性を確保し、発光強度バラツキや、色バラツキを改善することができる。
【００８６】
また、この実施の形態の発光装置によれば、第一電極の下面から最上層の上面までの第四の区間とした場合、第一〜第四のいずれかの区間内を伝搬する光の進行波と反射波が互いに強度を強め合うように各区間の光学距離が設定されているので、良好な色純度および色再現性を確保し、発光強度バラツキや、色バラツキを改善することができる。
【００８７】
（実施例１）
つぎに、本発明の実施例１について説明する。本実施例においては、赤色用の発光素子においては調整層１がなくても光出力が最大となるように保護層３の膜厚を４４０ｎｍとし、緑色用の発光素子および青色用の発光素子においては、光出力が最大となる保護層膜厚が赤色用の発光素子と同じ４４０ｎｍとなるように調整層１を形成している。図７は、図１に示す発光装置の保護層膜厚に対する光出力特性を示すグラフである。図７において、「三角」でプロットした曲線は赤色の発光素子の特性を示し、「四角」でプロットした曲線は緑色の発光素子の特性を示し、「菱形」でプロットした曲線は青色の発光素子の特性を示している。なお、各層の材料および膜厚は、以下のとおりである。
【００８８】
（ａ） 正孔注入層９：無
（ｂ） 正孔輸送層１０
材料： ＮＰＢ
膜厚： ６０ｎｍ（赤）、４０ｎｍ（緑、青）
（ｃ） 発光層１６
ホスト材料： Ａｌｑ３（赤、緑）、ＳＤＰＶＢｉ（青）
ホスト膜厚： ６０ｎｍ（赤、緑）、３０ｎｍ（青）
ドーパント材料： ＤＣＪＴＢ(赤)、クマリン（緑）、スチリルアミン（青）
（ｄ） 電子輸送層１２：無
（ｅ） 電子注入層１１
材料： マグネシウム
膜厚： １０ｎｍ
（ｆ） 陰極８
材料： ＩＴＯ
膜厚： ２００ｎｍ
（ｇ） 調整層１
材料：スチリルアリーレン
膜厚：無（赤）、２０ｎｍ（緑）、６０ｎｍ（青）
（ｈ） 保護層３
材料：シリコン窒化膜
膜厚：４００ｎｍ
一方、図１１は、赤色、緑色および青色の各発光素子のいずれも調整層を有さない場合の保護層膜厚に対する光出力特性を示す図である。図７および図１１における光出力は、図５に示す赤、緑、青の最大光出力がそれぞれ“１”となるように正規化している。なお、図１１に示す発光装置の各発光素子上に形成されている各保護層の膜厚が４４０ｎｍ［赤］、４７０ｎｍ［緑］、５１０ｎｍ［青］の時に各色の光出力が最大となっている。
【００８９】
図７と図１１のグラフを比較すると、図７のグラフにおける光出力の最大値Ｐｍａｘは、ＰＲｍａｘ＝１．００［赤：基準値］、ＰＧｍａｘ＝０．９９［緑］、ＰＢｍａｘ＝０．９８［青］であり、調整層を具備することで、最大値付近の値を維持させることができる。また、図７において、０．９×Ｐｍａｘ＜Ｐ＜Ｐｍａｘを満足する保護層の膜厚範囲Ｗは、ＷＲ＝７２ｎｍ（±８．１％）、ＷＧ＝４９ｎｍ（±５．４％）、ＷＢ＝５９ｎｍ（±６．６％）であり、かつ、赤、緑、青の全色で重なっている。一方、図１１では、保護層の膜厚範囲Ｗが、赤と青とで全く重なっていない。このことは、発光装置において、各発光素子の発光波長ごとに調整する調整層を備えることによって、保護層の膜厚分布が±５．４％まで許容できるように改善されたことを示している。
【００９０】
また、表２には、本実施例の電子注入層１１、陰極８、調整層１、保護層３の屈折率と、光学距離Ｌ１示す。
【表２】
【００９１】
なお、光学距離Ｌ１は電子注入層１１の上面から保護層３の上面までの区間により定義される。電子注入層１１を構成する材料のマグネシウムは陰極８を構成するＩＴＯに比べると屈折率が小さいため、ＩＴＯとマグネシウムとの境界面で大きな反射が発生する。また、表２を参照すると、本実施例においては赤色用の発光素子でｍ＝４、緑色用の発光素子でｍ＝５、青色用の発光素子でｍ＝６のとき、｜Ｌ1＋（φ1／π−２ｍ）λ／４｜＜λ／８（−π＜φ1≦π）を満足していることがわかる。一方、調整層１が存在しない場合は、青色用及び緑色用の発光素子において上述の式を満足するｍが存在していない。それ故、図７のケースにおいては、全ての発光素子に関して進行波と反射波が互いに強度を強め合うように光学距離Ｌ１が設定されていることになり、その結果、良好な色純度および色再現性を確保し、発光強度バラツキや、色バラツキが改善されている。一方、図１１のケースにおいては、一部の発光素子において、進行波と反射波とが強度を強めあう関係になっておらず、発光強度のバラツキが大きくなる。
【００９２】
（実施例２）
つぎに、本発明の実施例２について説明する。図８は、図４に示す発光装置の保護層膜厚に対する光出力特性を示すグラフである。図８において、「三角」でプロットした曲線は赤色の発光素子の特性を示し、「四角」でプロットした曲線は緑色の発光素子の特性を示し、「菱形」でプロットした曲線は青色の発光素子の特性を示している。なお、各層の材料および膜厚のうち、図７に示す特性の発光装置と異なるパラメータのみを示すと、つぎのようになる。
【００９３】
（ａ） 保護層３（第一の保護層）
材料：シリコン窒化膜
膜厚：４８０〜６００ｎｍ（図８の横軸）
（ｂ） 調整層１
材料：スチリルアリーレン
膜厚： １０ｎｍ（赤）、無（緑）、５ｎｍ（青）
（ｃ） 第二の保護層１９
材料：シリコン酸化膜
膜厚：９０ｎｍ
図８における縦軸（光出力）の最大値も、図７に示したグラフと同様に、図５に示す赤、緑、青の最大光出力がそれぞれ“１”となるように正規化している。図８と図７のグラフとを比較すると、図８のグラフにおける光出力の最大値Ｐｍａｘは、ＰＲｍａｘ＝０．８８［赤］、ＰＧｍａｘ＝０．８８［緑］、ＰＢｍａｘ＝０．９６［青］であり、図７のグラフにおける各色の最大値に比して、やや低下している。しかしながら、図８において、０．９×Ｐｍａｘ＜Ｐ＜Ｐｍａｘを満足する保護層の膜厚範囲Ｗは、ＷＲ＝１０２ｎｍ（±９．４％）、ＷＧ＝９５ｎｍ（±８．８％）、ＷＢ＝８８ｎｍ（±８．1％）であり、かつ、赤、緑、青の全色で重なっている。このことは、調整層１と第二の保護層１９とを備えることによって、実施例１に示した保護層３の膜厚分布が、さらに±８．１％まで許容できるように改善されたことを示している。
【００９４】
なお、上述の（４）式〜（７）式においては、境界面で反射が生ずる際の位相変化量φを考慮していたが、上記の実施例を含み、発光装置の正面輝度を重視して設計する場合には、この位相変化量φが略０であることが多い。この場合には、上述の（４）式〜（７）式は、位相変化量を考慮することなく、次式のように修正することができる。
【００９５】
｜Ｌ−ｍλ／２｜＜λ／８ ・・・（８）
（Ｌ＝Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3またはＬ4，ｍ＝０，１，２，・・・）
なお、位相変化量φが略０に限らず、例えば−π／４＜φ＜π／４を満足するような範囲内にとどまっている場合には、その影響度が小さくなる。したがって、このような場合であっても、上述の（８）式を用いて、調整層１の膜厚を設定することができる。
【００９６】
また、発光装置の視野角依存を抑制することを重視して設計する場合には、この位相変化量が略πであることが多い。この場合は、上述の（４）式〜（７）式中の位相変化量にπを代入して、次式のように記述することができる。
【００９７】
｜Ｌ−（２ｍ−１）λ／４｜＜λ／８ ・・・（９）
（Ｌ＝Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3またはＬ4，ｍ＝０，１，２，・・・）
また、位相変化量φが略πに限らず、例えば−π＜φ＜−３π／４または３π／４＜φ＜πを満足するような範囲内にとどまっている場合には、その影響度が小さくなる。したがって、このような場合であっても、上述の（９）式を用いて、調整層１の膜厚を設定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
以上のように、この発明にかかる発光装置は、画像表示装置用の光源として有用であり、特に、この画像表示装置の発光強度バラツキや、色バラツキなどを改善したい場合に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる発光装置の構造を示す模式図である。
【図２】屈折率の異なる境界面に入射した入射光の反射現象を説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態２にかかる発光装置の構造を示す模式図である。
【図４】本発明の実施の形態３にかかる発光装置の構造を示す模式図である。
【図５】本発明の実施の形態４にかかる発光装置の構造を示す模式図である。
【図６】本発明の実施の形態５にかかる発光装置の構造を示す模式図である。
【図７】図１に示す発光装置の保護層膜厚に対する光出力特性を示すグラフである。
【図８】図４に示す発光装置の保護層膜厚に対する光出力特性を示すグラフである。
【図９】従来技術にかかる発光装置の構造を示す模式図である。
【図１０】従来技術にかかる発光装置の構造を示す模式図である。
【図１１】赤色、緑色および青色の各発光素子のいずれも調整層を有さない場合の保護層膜厚に対する光出力特性を示す図である。
【符号の説明】
【０１００】
１ 調整層
２，１０２ 発光素子
３，１０５ 保護層
４ 有機層
５ 一対の電極
６ 第一の保護層
７ 第一電極
８ 第二電極
９ 正孔注入層
１０ 正孔輸送層
１１ 電子注入層
１２ 電子輸送層
１６ 発光層
１８，１０１，１０４ 基板
１９ 第二の保護層
１０３ 樹脂
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一電極と、光を透過する第二電極と、前記第一電極の上面と前記第二電極の下面との間に配置される発光層と、を有し、各種ごとに異なる色で発光する複数種の発光素子と、
複数種の前記発光素子を共通に被覆し、前記第二電極の上面側に被着される保護層と、
前記複数種の発光素子のうち、少なくとも１種の発光素子の第二電極の上面側に被着される調整層と、を備え、
前記第二電極の上面側に被着される層の最上層の上面と前記第二電極の上面との間の区間を第一の区間、前記第二電極の下面と前記最上層の上面との間の区間を第二の区間、前記第一電極の上面と前記最上層の上面との間の区間を第三の区間とするとき、
前記複数種の発光素子の各々に関して、第一〜第三の区間のいずれかの区間内を伝播する光の進行波と反射波が互いに強度を強め合うように、前記区間の光学距離が設定されていることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
第一電極と、光を透過する第二電極と、前記第一電極と前記第二電極との間に配置される発光層と、前記第一電極と前記第二電極との間に配置される反射層と、を有し、各種ごとに異なる色で発光する複数種の発光素子と、
前記複数種の発光素子を共通に被覆し、前記発光素子の第二電極側に被着される保護層と、
前記複数種の発光素子のうち、少なくとも１種の発光素子の第二電極の上面側に被着される調整層と、を備え、
前記第二電極の上面側に被着される層の最上層の上面と前記反射層の上面との間の区間を第一の区間、前記反射層の下面と前記最上層の上面との間の区間を第二の区間、前記第一電極の上面と前記最上層の上面との間の区間を第三の区間とするとき、
前記複数種の発光素子の各々に関して、前記第一〜第三の区間のいずれかの区間内を伝播する光の進行波と反射波が互いに強度を強め合うように、前記区間の光学距離が設定されていることを特徴とする発光装置。
【請求項３】
前記第一電極は、光を透過する材料により形成されており、且つ、前記第一電極の下面と前記最上層の上面との間の区間を第四の区間とするとき、
前記複数種の発光素子の各々に関して、前記第一〜第四の区間のいずれかの区間内を伝播する光の進行波と反射波が互いに強度を強め合うように、前記区間の光学距離が設定されてい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】
前記発光素子の発光波長をλ、前記最上層側から前記第二電極の上面に入射した光が前記第二電極の上面で前記最上層側に反射する際の位相変化をφ1、前記第一の区間の光学距離をＬ1、前記第二電極の上面側から前記第二電極の下面に入射した光が前記第二電極の下面で前記第二電極の上面側に反射する際の位相変化をφ2、前記第二の区間の光学距離をＬ2、前記発光層側から前記第一電極の上面に入射した光が前記第一電極の上面で前記発光層側に反射する際の位相変化をφ3、前記第三の区間の光学距離をＬ3とするとき、下記式の少なくとも１つの式を満足する０以上の整数ｍが存在することを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
｜Ｌ1＋（φ1／π−２ｍ）λ／４｜＜λ／８（−π＜φ1≦π）
｜Ｌ2＋（φ2／π−２ｍ）λ／４｜＜λ／８（−π＜φ2≦π）
｜Ｌ3＋（φ3／π−２ｍ）λ／４｜＜λ／８（−π＜φ3≦π）
【請求項５】
前記発光素子の発光波長をλ、前記最上層側から前記反射層の上面に入射した光が前記反射層の上面で最上層側に反射する際の位相変化をφ1、前記第一の区間の光学距離をＬ1、前記第二電極側から前記反射層の下面に入射した光が前記反射層の下面で前記第二電極側に反射する際の位相変化をφ2、前記第二の区間の光学距離をＬ2、前記発光層側から前記第一電極の上面に入射する光が前記第一電極の上面で前記発光層側に反射する際の位相変化をφ3、前記第三の区間の光学距離をＬ3とするとき、下記式の少なくとも１つの式を満足する０以上の整数ｍが存在することを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
｜Ｌ1＋（φ1／π−２ｍ）λ／４｜＜λ／８（−π＜φ1≦π）
｜Ｌ2＋（φ2／π−２ｍ）λ／４｜＜λ／８（−π＜φ2≦π）
｜Ｌ3＋（φ3／π−２ｍ）λ／４｜＜λ／８（−π＜φ3≦π）
【請求項６】
前記発光素子の発光波長をλ、前記最上層側から前記第二電極の上面に入射する光が前記第二電極の上面で前記最上層側に反射する際の位相変化をφ1、前記第一の区間の光学距離をＬ1、前記第二電極の上面側から該第二電極の下面に入射する光が前記第二電極の下面で前記第二電極の上面側に反射する際の位相変化をφ2、前記第二の区間の光学距離をＬ2、前記発光層側から前記第一電極の上面に入射する光が前記第一電極の上面で前記発光層側に反射する際の位相変化をφ3、前記第三の区間の光学距離をＬ3、前記発光層側から前記第一電極の下面に入射する光が前記第一電極の下面で前記発光層側に反射する際の位相変化をφ4、前記第四の区間の光学距離をＬ4とするとき、下記式の少なくとも１つの式を満足する０以上の整数ｍが存在することを特徴とする請求項１に係る請求項３に記載の発光装置。
｜Ｌ1＋（φ1／π−２ｍ）λ／４｜＜λ／８（−π＜φ1≦π）
｜Ｌ2＋（φ2／π−２ｍ）λ／４｜＜λ／８（−π＜φ2≦π）
｜Ｌ3＋（φ3／π−２ｍ）λ／４｜＜λ／８（−π＜φ3≦π）
｜Ｌ4＋（φ4／π−２ｍ）λ／４｜＜λ／８（−π＜φ4≦π）
【請求項７】
前記発光素子の発光波長をλ、前記最上層側から前記反射層の上面に入射する光が前記反射層の上面で前記最上層側に反射する際の位相変化をφ1、前記第一の区間の光学距離をＬ1、前記第二電極側から前記反射層の下面に入射する光が前記反射層の下面で前記第二電極側に反射する際の位相変化をφ2、前記第二の区間の光学距離をＬ2、前記発光層側から前記第一電極の上面に入射する光が前記第一電極の上面で前記発光層側に反射する際の位相変化をφ3、前記第三の区間の光学距離をＬ3、前記発光層側から前記第一電極の下面に入射する光が前記第一電極の下面で前記発光層側に反射する際の位相変化をφ4、前記第四の区間の光学距離をＬ4とするとき、下記式の少なくとも１つの式を満足する０以上の整数ｍが存在することを特徴とする請求項２に係る請求項３に記載の発光装置。
｜Ｌ1＋（φ1／π−２ｍ）λ／４｜＜λ／８（−π＜φ1≦π）
｜Ｌ2＋（φ2／π−２ｍ）λ／４｜＜λ／８（−π＜φ2≦π）
｜Ｌ3＋（φ3／π−２ｍ）λ／４｜＜λ／８（−π＜φ3≦π）
｜Ｌ4＋（φ4／π−２ｍ）λ／４｜＜λ／８（−π＜φ4≦π）
【請求項８】
前記調整層は前記保護層よりも厚みが小さいことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の発光装置。
【請求項９】
前記調整層の厚みは前記保護層の厚みの略５０％以下に設定されていることを特徴とする請求項８に記載の発光装置。
【請求項１０】
前記調整層は前記保護層よりも前記第２の電極側に位置していることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の発光装置。
【請求項１１】
前記保護層は前記調整層よりも前記第２の電極側に位置していることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の発光装置。
【請求項１２】
前記保護層は複数層構造を有しており、前記調整層は該保護層の層間に介在されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載の発光装置。
【請求項１３】
前記調整層の屈折率ｎ1と該調整層の両側領域の各屈折率ｎ2、ｎ3との間に、ｎ3＜ｎ1＜ｎ2、またはｎ2＜ｎ1＜ｎ3の関係があることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一つに記載の発光装置。
【請求項１４】
前記調整層の屈折率ｎ1と該調整層に接する一方側領域の屈折率ｎ2との間に、０．６≦（ｎ1／ｎ2）≦１．９の関係があることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一つに記載の発光装置。
【請求項１５】
前記複数種の発光素子は、少なくとも青色発光素子、赤色発光素子、緑色発光素子の３種を備えていることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一つに記載の発光装置。
【請求項１６】
前記発光層は、有機材料により形成されていることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一つに記載の発光装置。
【請求項１７】
前記調整層は、有機材料により形成されていることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一つに記載の発光装置。
【請求項１８】
前記保護層が多層構造を有していることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか一つに記載の発光装置。
【請求項１９】
前記調整層が多層構造を有していることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか一つに記載の発光装置。
【請求項１】
第一電極と、光を透過する第二電極と、前記第一電極の上面と前記第二電極の下面との間に配置される発光層と、を有し、各種ごとに異なる色で発光する複数種の発光素子と、
複数種の前記発光素子を共通に被覆し、前記第二電極の上面側に被着される保護層と、
前記複数種の発光素子のうち、少なくとも１種の発光素子の第二電極の上面側に被着される調整層と、を備え、
前記第二電極の上面側に被着される層の最上層の上面と前記第二電極の上面との間の区間を第一の区間、前記第二電極の下面と前記最上層の上面との間の区間を第二の区間、前記第一電極の上面と前記最上層の上面との間の区間を第三の区間とするとき、
前記複数種の発光素子の各々に関して、第一〜第三の区間のいずれかの区間内を伝播する光の進行波と反射波が互いに強度を強め合うように、前記区間の光学距離が設定されていることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
第一電極と、光を透過する第二電極と、前記第一電極と前記第二電極との間に配置される発光層と、前記第一電極と前記第二電極との間に配置される反射層と、を有し、各種ごとに異なる色で発光する複数種の発光素子と、
前記複数種の発光素子を共通に被覆し、前記発光素子の第二電極側に被着される保護層と、
前記複数種の発光素子のうち、少なくとも１種の発光素子の第二電極の上面側に被着される調整層と、を備え、
前記第二電極の上面側に被着される層の最上層の上面と前記反射層の上面との間の区間を第一の区間、前記反射層の下面と前記最上層の上面との間の区間を第二の区間、前記第一電極の上面と前記最上層の上面との間の区間を第三の区間とするとき、
前記複数種の発光素子の各々に関して、前記第一〜第三の区間のいずれかの区間内を伝播する光の進行波と反射波が互いに強度を強め合うように、前記区間の光学距離が設定されていることを特徴とする発光装置。
【請求項３】
前記第一電極は、光を透過する材料により形成されており、且つ、前記第一電極の下面と前記最上層の上面との間の区間を第四の区間とするとき、
前記複数種の発光素子の各々に関して、前記第一〜第四の区間のいずれかの区間内を伝播する光の進行波と反射波が互いに強度を強め合うように、前記区間の光学距離が設定されてい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】
前記発光素子の発光波長をλ、前記最上層側から前記第二電極の上面に入射した光が前記第二電極の上面で前記最上層側に反射する際の位相変化をφ1、前記第一の区間の光学距離をＬ1、前記第二電極の上面側から前記第二電極の下面に入射した光が前記第二電極の下面で前記第二電極の上面側に反射する際の位相変化をφ2、前記第二の区間の光学距離をＬ2、前記発光層側から前記第一電極の上面に入射した光が前記第一電極の上面で前記発光層側に反射する際の位相変化をφ3、前記第三の区間の光学距離をＬ3とするとき、下記式の少なくとも１つの式を満足する０以上の整数ｍが存在することを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
｜Ｌ1＋（φ1／π−２ｍ）λ／４｜＜λ／８（−π＜φ1≦π）
｜Ｌ2＋（φ2／π−２ｍ）λ／４｜＜λ／８（−π＜φ2≦π）
｜Ｌ3＋（φ3／π−２ｍ）λ／４｜＜λ／８（−π＜φ3≦π）
【請求項５】
前記発光素子の発光波長をλ、前記最上層側から前記反射層の上面に入射した光が前記反射層の上面で最上層側に反射する際の位相変化をφ1、前記第一の区間の光学距離をＬ1、前記第二電極側から前記反射層の下面に入射した光が前記反射層の下面で前記第二電極側に反射する際の位相変化をφ2、前記第二の区間の光学距離をＬ2、前記発光層側から前記第一電極の上面に入射する光が前記第一電極の上面で前記発光層側に反射する際の位相変化をφ3、前記第三の区間の光学距離をＬ3とするとき、下記式の少なくとも１つの式を満足する０以上の整数ｍが存在することを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
｜Ｌ1＋（φ1／π−２ｍ）λ／４｜＜λ／８（−π＜φ1≦π）
｜Ｌ2＋（φ2／π−２ｍ）λ／４｜＜λ／８（−π＜φ2≦π）
｜Ｌ3＋（φ3／π−２ｍ）λ／４｜＜λ／８（−π＜φ3≦π）
【請求項６】
前記発光素子の発光波長をλ、前記最上層側から前記第二電極の上面に入射する光が前記第二電極の上面で前記最上層側に反射する際の位相変化をφ1、前記第一の区間の光学距離をＬ1、前記第二電極の上面側から該第二電極の下面に入射する光が前記第二電極の下面で前記第二電極の上面側に反射する際の位相変化をφ2、前記第二の区間の光学距離をＬ2、前記発光層側から前記第一電極の上面に入射する光が前記第一電極の上面で前記発光層側に反射する際の位相変化をφ3、前記第三の区間の光学距離をＬ3、前記発光層側から前記第一電極の下面に入射する光が前記第一電極の下面で前記発光層側に反射する際の位相変化をφ4、前記第四の区間の光学距離をＬ4とするとき、下記式の少なくとも１つの式を満足する０以上の整数ｍが存在することを特徴とする請求項１に係る請求項３に記載の発光装置。
｜Ｌ1＋（φ1／π−２ｍ）λ／４｜＜λ／８（−π＜φ1≦π）
｜Ｌ2＋（φ2／π−２ｍ）λ／４｜＜λ／８（−π＜φ2≦π）
｜Ｌ3＋（φ3／π−２ｍ）λ／４｜＜λ／８（−π＜φ3≦π）
｜Ｌ4＋（φ4／π−２ｍ）λ／４｜＜λ／８（−π＜φ4≦π）
【請求項７】
前記発光素子の発光波長をλ、前記最上層側から前記反射層の上面に入射する光が前記反射層の上面で前記最上層側に反射する際の位相変化をφ1、前記第一の区間の光学距離をＬ1、前記第二電極側から前記反射層の下面に入射する光が前記反射層の下面で前記第二電極側に反射する際の位相変化をφ2、前記第二の区間の光学距離をＬ2、前記発光層側から前記第一電極の上面に入射する光が前記第一電極の上面で前記発光層側に反射する際の位相変化をφ3、前記第三の区間の光学距離をＬ3、前記発光層側から前記第一電極の下面に入射する光が前記第一電極の下面で前記発光層側に反射する際の位相変化をφ4、前記第四の区間の光学距離をＬ4とするとき、下記式の少なくとも１つの式を満足する０以上の整数ｍが存在することを特徴とする請求項２に係る請求項３に記載の発光装置。
｜Ｌ1＋（φ1／π−２ｍ）λ／４｜＜λ／８（−π＜φ1≦π）
｜Ｌ2＋（φ2／π−２ｍ）λ／４｜＜λ／８（−π＜φ2≦π）
｜Ｌ3＋（φ3／π−２ｍ）λ／４｜＜λ／８（−π＜φ3≦π）
｜Ｌ4＋（φ4／π−２ｍ）λ／４｜＜λ／８（−π＜φ4≦π）
【請求項８】
前記調整層は前記保護層よりも厚みが小さいことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の発光装置。
【請求項９】
前記調整層の厚みは前記保護層の厚みの略５０％以下に設定されていることを特徴とする請求項８に記載の発光装置。
【請求項１０】
前記調整層は前記保護層よりも前記第２の電極側に位置していることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の発光装置。
【請求項１１】
前記保護層は前記調整層よりも前記第２の電極側に位置していることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の発光装置。
【請求項１２】
前記保護層は複数層構造を有しており、前記調整層は該保護層の層間に介在されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載の発光装置。
【請求項１３】
前記調整層の屈折率ｎ1と該調整層の両側領域の各屈折率ｎ2、ｎ3との間に、ｎ3＜ｎ1＜ｎ2、またはｎ2＜ｎ1＜ｎ3の関係があることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一つに記載の発光装置。
【請求項１４】
前記調整層の屈折率ｎ1と該調整層に接する一方側領域の屈折率ｎ2との間に、０．６≦（ｎ1／ｎ2）≦１．９の関係があることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一つに記載の発光装置。
【請求項１５】
前記複数種の発光素子は、少なくとも青色発光素子、赤色発光素子、緑色発光素子の３種を備えていることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一つに記載の発光装置。
【請求項１６】
前記発光層は、有機材料により形成されていることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一つに記載の発光装置。
【請求項１７】
前記調整層は、有機材料により形成されていることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一つに記載の発光装置。
【請求項１８】
前記保護層が多層構造を有していることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか一つに記載の発光装置。
【請求項１９】
前記調整層が多層構造を有していることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか一つに記載の発光装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００６−１７３０９２（Ｐ２００６−１７３０９２Ａ）
【公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３１４１１２（Ｐ２００５−３１４１１２）
【出願日】平成１７年１０月２８日（２００５．１０．２８）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月２８日（２００５．１０．２８）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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