表示素子
【課題】広い視野角において十分な色再現範囲を維持することができる自発光型の表示素子を提供する。
【解決手段】反射膜と半透明反射層との間に、少なくとも発光層を有する有機層が挟持されるとともに、有機層が発光層で発光した光を共振させる共振器構造の共振部となるように構成された表示素子において、発光層で発生した光が共振部の両端で反射する際に生じる位相シフトをΦラジアン、共振部の光学的距離をＬ、前記光のうちの取り出したい光のスペクトルのピーク波長をλとした場合、（２Ｌ）／λ＋Φ／（２π）＝ｍ（ｍは整数）を満たす範囲で光学的距離Ｌが正の最小値となるように構成することで、表示素子から取り出される光のスペクトルのピーク位置のシフト量が、０°〜６０°の視野角範囲において３０ｎｍ未満となるようにする。
【解決手段】反射膜と半透明反射層との間に、少なくとも発光層を有する有機層が挟持されるとともに、有機層が発光層で発光した光を共振させる共振器構造の共振部となるように構成された表示素子において、発光層で発生した光が共振部の両端で反射する際に生じる位相シフトをΦラジアン、共振部の光学的距離をＬ、前記光のうちの取り出したい光のスペクトルのピーク波長をλとした場合、（２Ｌ）／λ＋Φ／（２π）＝ｍ（ｍは整数）を満たす範囲で光学的距離Ｌが正の最小値となるように構成することで、表示素子から取り出される光のスペクトルのピーク位置のシフト量が、０°〜６０°の視野角範囲において３０ｎｍ未満となるようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、表示素子に関し、特に、有機エレクトロルミネッセンス素子のような自発光型の表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機材料のエレクトロルミネッセンス（Electroluminescence)を利用した素子（以下「有機ＥＬ素子」という。）は、第１電極と第２電極との間に、有機正孔輸送層や有機発光層を積層させてなる有機層を設けてなり、低電圧直流駆動による高輝度発光が可能な自発光型の表示素子として注目されている。
【０００３】
図１に、このような有機ＥＬ素子のうち、透過型の有機ＥＬ素子の要部断面図を示す。この図１に示す有機ＥＬ素子は、透明な基板１上に、透明電極２、有機バッファ層３、有機正孔輸送層４、有機発光層５及び金属電極６を下層から順に積層してなり、有機発光層５において発生した光ｈが基板１側から取り出される。
【０００４】
しかし、この図１に示した有機ＥＬ素子では、各発光色を有する有機発光層５で発生して取り出される各色の光ｈのスペクトルが、図２に示すようにピーク幅が広く、特に赤色の光ｈに関してはピーク波長がより低波長よりである。このため、この有機ＥＬ素子を用いてカラー表示が可能な表示装置を構成した場合、例えばテレビ画像を表示させる程度に十分な色再現範囲を得ることができなかった。
【０００５】
そこで、この問題を解決するために、基板１と透明電極２との間に誘電体ミラー層（図示せず）を設けることで、誘電体ミラー層、有機バッファ層３、有機正孔輸送層４、有機発光層５及び金属電極６からなる共振器構造を設けることが考えられた。この共振器構造を備えた有機ＥＬ素子では、有機発光層５で発生した光ｈが誘電体ミラー層と金属電極６との間を往復し、共振波長の光だけが増幅されて基板１側から取り出される。このため、ピーク強度が高く幅が狭いスペクトルを有する光ｈを取り出すことができ、この有機ＥＬ素子で構成される表示装置の色再現範囲を拡大することが可能になる。
【０００６】
ところが、上述のような共振器構造を備えた有機ＥＬ素子のように、取り出される光ｈのスペクトルのピーク幅が狭くなると、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たり発光強度が低下する等、発光特性の視野角依存性が高くなる。このため、有機ＥＬ素子から取り出される光のスペクトルの幅は、狭くなりすぎないようにする必要がある。しかし、この有機ＥＬ素子においては、上述したような視野角依存性を考慮した設計がなされておらず、広い視野角において、十分な色再現範囲を維持することができなかった。
【０００７】
また、このような有機ＥＬ素子においては、取り出そうとする各色の光ｈ毎に、共振器構造を最適化する必要があり、手間がかかるという問題もあった。
さらに、図１に示した有機ＥＬ素子では、素子の外部から侵入した外光が金属電極６で反射されるため外光反射率が高く、外光下におけるコントラストが低くなる。これを防止する手法として、特開平９−１２７８８５号公報には、図３に示すように、表示面側に１／４波長板と直線偏光板とを組み合わせて配置した構成の有機ＥＬ表示装置が開示されている。すなわち、この有機ＥＬ表示装置は、図１を用いて説明したと同様の構成の有機ＥＬ素子における基板１側に、１／４波長板８と直線偏光板９とを組み合わせて配置することで、外光反射を防止するようにしている。また、反射面となる金属電極を透明電極に置き換えて、有機層と反対側の透明電極側に光吸収層を設け、この光吸収層で外光を吸収することによって外光反射を防止した構成も提案されている。ところが、これらの構成の表示装置においては、表示装置内において発生した発光光の取り出しや反射も妨げられるため、輝度が５０％程度に低下する。
【０００８】
さらに、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色を透過するカラーフィルタを、同色の各発光画素上に配置した構成も提案されている。しかし、このような構成の表示素子では、発光色以外の外光反射を抑えることは可能であっても、各画素の発光色と同じ波長範囲の外光の反射を抑えることはできない。
【０００９】
【特許文献１】特開平９−１２７８８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、この発明の目的は、広い視野角において十分な色再現範囲を維持することができる自発光型の表示素子を提供することにある。
この発明の他の目的は、輝度の低下を招くことなく外光反射を低下させてコントラストの向上を図ることができる自発光型の表示素子を提供することにある。
この発明のさらに他の目的は、広い視野角において十分な色再現範囲を維持することができ、しかも輝度の低下を招くことなく外光反射を低下させてコントラストの向上を図ることができる自発光型の表示素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記のような目的を達成するためのこの発明は、光反射材料からなる第１電極と透明材料からなる第２電極との間に発光層が挟持され、第２電極及び発光層の少なくとも一方が共振器構造の共振部となるように構成された表示素子において、次のように共振部が構成されていることを特徴としている。
【００１２】
第１の表示素子は、発光層で発生した光が前記共振部の両端で反射する際に生じる位相シフトをΦラジアン、共振部の光学的距離をＬ、発光層で発生した光のうちの取り出したい光のスペクトルのピーク波長をλとした場合、下記の式（１）を満たす範囲で共振部の光学的距離Ｌが正の最小値となるように構成されている。
（２Ｌ）／λ＋Φ／（２π）＝ｍ（ｍは整数） （１）
【００１３】
このような構成の第１の表示素子では、共振部の光学的距離Ｌが式（１）を満たしていることから、この共振部において波長λ近傍の光が多重干渉を起こす。しかも、共振部の光学的距離Ｌが、式（１）を満たす範囲で正の最小値となるように構成されているため、取り出される光のスペクトルは、波長λの光が多重干渉する範囲で最も広い幅に保たれる。このため、この表示素子は、取り出される光のスペクトルがある程度の幅を保ちながらも、ピーク強度は多重干渉によって高められたものになる。したがって、この表示素子は、視野角がずれた場合であっても波長λのシフト量が小さく抑えられ、広い視野角の範囲で色純度の向上が図られたものとなる。
【００１４】
また、第２の表示素子は、発光層で発生した光が前記共振部の両端で反射する際に生じる位相シフトをΦラジアン、共振部の光学的距離をＬ´、緑の光のスペクトルのピーク波長をλとした場合、下記の式（２）を満たす整数ｍのうちＬが正の最小値となる整数ｍ１に対して４を加えた下記の式（３）を満たすように光学的距離Ｌ´が設定されている。
（２Ｌ）／λ＋Φ／（２π）＝ｍ（ｍは整数） （２）
（２Ｌ´）／λ＋Φ／（２π）＝ｍ１＋４ （３）
【００１５】
このような構成の第２の表示素子では、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に対応する各波長の光が、共振部において多重干渉する。このため、各色毎に共振部の光学的距離Ｌ´を設定することなく、各発光色のスペクトルのピーク強度を高くすることができる。したがって、各発光色に対応する各表示素子において、共振部の光学的距離Ｌ´を共通化することができる。
【００１６】
第３の表示素子は、発光層で発生した光が前記共振部の両端で反射する際に生じる位相シフトをΦラジアン、共振部の光学的距離をＬ´、緑の光のスペクトルのピーク波長をλとした場合、下記の式（４）を満たす整数ｍのうちＬが正の最小値となる整数ｍ１に対して１０以上の整数ｑを加えた下記の式（５）を満たすように光学的距離Ｌ´が設定されている。
（２Ｌ）／λ＋Φ／（２π）＝ｍ（ｍは整数） （４）
（２Ｌ´）／λ＋Φ／（２π）＝ｍ１＋ｑ （５）
【００１７】
このような表示素子では、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各領域における多数の波長の光が、共振部において多重干渉する。このため、この表示素子を用いて構成されたカラー表示装置では、各発光色に対応する各表示素子において、共振部の光学的距離Ｌ´を共通化することができる。しかも、多重干渉して取り出された各発光色の光が複数のピークで構成されるようになるため、取り出された光ｈの全体的なスペクトル幅が見かけ上広くなる。したがって、この表示素子では、視野角がずれた場合であっても波長λのシフト量が小さく抑えられ、広い視野角の範囲で色純度の向上が図られたものになる。
【００１８】
また、この発明の第４の表示素子は、前記第２電極の上方に、前記共振部で共振して当該第２電極から取り出される光を透過するカラーフィルタを設けたことを特徴としている。
このような構成の表示素子では、共振部で共振して当該第２電極から取り出される光の波長を目的波長とした場合、第２電極側から照射される外光のうち、目的波長を有する外光のみがカラーフィルタを透過して共振部に到達することになる。ここで、この共振部は、目的波長に対する共振器フィルタであるため、この目的波長範囲に対する透過率が非常に高い、すなわちこの目的波長範囲の光に対する反射率が非常に低いことになる。このため、この共振部においては、カラーフィルタを透過した目的波長と同一の波長範囲の外光光の反射が抑えられる。一方、目的波長範囲以外の外光はカラーフィルタによって素子内部への侵入が防止され、またこのカラーフィルタでの反射が抑えられる。この結果、目的波長範囲の発光光の第２電極側からの取り出しを妨げることなく、目的波長範囲の光を含む外光光の反射が防止される。
【００１９】
また、第５〜第７の表示素子は、第４の表示素子と第１〜第３の表示素子をそれぞれ組み合わせた構成を特徴としている。
また、上記のような目的を達成するための他の発明は、第１電極と第２電極との間に発光層が挟持され、第１電極及び第２電極のうちの光が取り出される方のもの及び発光層の少なくとも一方が共振器構造の共振部となるように構成された表示素子において、第１〜第７の表示素子と同様に共振部が構成されていることを特徴としている。
【００２０】
また、上記のような目的を達成するためのさらに他の発明は、基板上に光反射材料からなる第１電極、発光層及び透明材料からなる第２電極が順次積層され、第２電極及び発光層の少なくとも一方が共振器構造の共振部となるように構成された表示素子において、第１〜第７の表示素子と同様に共振部が構成されていることを特徴としている。
【００２１】
また、上記のような目的を達成するためのさらに他の発明は、基板上に光反射材料からなる第１電極、発光層及び透明材料からなる第２電極が順次積層され、第２電極及び発光層の少なくとも一方が共振器構造の共振部となるように構成された表示素子において、第１〜第７の表示素子と同様に共振部が構成されていることを特徴としている。典型的には、発光層が共振器構造の共振部となるように構成され、あるいは、第２電極が共振器構造の共振部となるように構成される。
【００２２】
また、上記のような目的を達成するためのさらに他の発明は、光反射材料からなる第１電極と透明材料からなる第２電極との間に発光層が挟持され、第２電極及び発光層の少なくとも一方が共振器構造の共振部となるように構成された表示素子において、共振部の光学的距離をＬとした場合、視野角が変化したときに取り出される光のスペクトルのピーク波長と、内部発光スペクトル（例えば、後述の実施形態における有機発光層１３ｃで発光させた光を多重干渉させずに取り出した光のスペクトル）のピーク波長との差が、内部発光スペクトルの半値幅（ＦＷＨＭ）の半分以内であるように、光学的距離Ｌが設定される。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように、この発明における請求の範囲１の表示素子によれば、発光光のうちから取り出される光のスペクトルをある程度の幅に保ちながらも、この光のピーク波長λの強度が多重干渉によって高められるように、共振器構造が最適化される。したがって、広い視野角の範囲において、取り出される光の波長λのシフト量を小さく抑えて色純度の向上が図られた表示素子を得ることができる。この結果、この表示素子を用いた表示装置の色再現範囲を、広い視野角範囲において広げることが可能になる。
【００２４】
また、請求の範囲２の表示素子によれば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に対応する各波長の発光光を同一の共振部において共振させることが可能になる。このため、各発光色毎に表示素子の共振部の光学的距離Ｌを設定する必要はなく、共振部の光学的距離Ｌを共通化することができる。
【００２５】
さらに、請求の範囲３の表示素子によれば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各領域における多数のピーク波長の発光光を同一の共振部において多重干渉させることが可能になる。このため、各発光色毎に表示素子の共振部の光学的距離Ｌを設定する必要はなく、共振部の光学的距離Ｌを共通化することができる。しかも、取り出された各色の光に複数の細かいピークを持たせることができるため、各光の全体的なスペクトル幅を広くすることが可能になる。したがって、広い視野角の範囲において、取り出される光の波長λのシフト量を小さく抑えて色純度の向上が図られた表示素子を得ることができる。この結果、この表示素子を用いた表示装置の色再現範囲を、広い視野角範囲において広げることが可能になる。
【００２６】
また、請求の範囲４の表示素子によれば、共振器構造とカラーフィルタとを組み合わせて配置したことで、発光光のうちの取り出したい波長の光の放出を妨げることなく、かつ、これと一致する波長の光を含む全ての波長範囲の外光光の反射を防止することが可能になる。したがって、発光光の輝度を確保しつつ外光下におけるコントラストを大幅に向上させることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ここでは、この発明を有機ＥＬ素子に適用した表示素子の実施形態を説明する。
図４はこの発明の第１実施形態による有機ＥＬ素子を示す。この図４に示す有機ＥＬ素子は、いわゆる上面発光型の有機ＥＬ素子であり、基板１１上に、下層から順に第１電極１２、有機層１３、半透明反射層１４及び第２電極１５が順次積層された構成になっている。
基板１１は、例えば、透明ガラス基板や半導体基板等で構成され、フレキシブルなものであってもよい。
【００２８】
第１電極１２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、例えば白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、クロム（Ｃｒ）、またはタングステン（Ｗ）等の光反射材料で構成されている。また、この第１電極１２は、膜厚が１００ｎｍ〜３００ｎｍの範囲に設定されていることが好ましい。
【００２９】
有機層１３は、例えば、バッファ層１３ａ、正孔輸送層１３ｂ及び電子輸送層を兼ねた有機発光層１３ｃを下層から順次積層してなる。なお、電子輸送層は有機発光層１３ｃとは別の層として設けてもよい。バッファ層１３ａは、リークを防止するための層であり、例えばｍ−ＭＴＤＡＴＡ〔4,4',4"-tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylamine 〕、２−ＴＮＡＴＡ〔4,4',4"-tris(2-naphtylphenylamino)triphenylamine〕等で構成される。なお、バッファ層１３ａは、リークが支障のないレベルであれば省略してもよい。また、正孔輸送層１３ｂ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。そして、有機発光層１３ｃは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）それぞれの発光色を有する各発光材料で構成され、例えばＧの発光色を有する発光材料としてはＡｌｑ３（トリスキノリノールアルミニウム錯体）を用いる。
【００３０】
有機層１３を構成するこれらの各層は、バッファ層１３ａが１５ｎｍ〜３００ｎｍ、正孔輸送層１３ｂが１５ｎｍ〜１００ｎｍ、有機発光層１３ｃが１５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲に設定されることが好ましい。ただし、有機層１３及びこれを構成する各層の膜厚は、その光学的膜厚が後に説明する値になるように設定される。
【００３１】
そして、半透明反射層１４は、カソード電極を構成するもので、例えば、マグネシウム（Ｍｇ）や銀（Ａｇ）、それらの合金等で構成されている。この半透明反射層１４は、膜厚が５ｎｍ〜５０ｎｍの範囲に設定されていることが好ましい。
【００３２】
さらに、第２電極１５は、例えば酸化インジウムスズ（Indium Tin Oxide: ＩＴＯ）やインジウムと亜鉛の酸化物等、一般的に透明電極として用いられている材料で構成される。この第２電極１５は、膜厚が３０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲であることとする。また、この第２電極１５上には、透明誘電体からなるパッシベーション膜（図示せず）が設けられている。この透明誘電体は、好ましくは第２電極１５を構成する材料と同程度の屈折率を有することとする。このような材料として、酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）等を用いることができ、例えば５００ｎｍ〜１００００ｎｍの膜厚で成膜される。
【００３３】
この有機ＥＬ素子では、光反射材料からなる第１電極１２と有機層１３と半透明反射層１４とで共振器構造が構成されており、有機層１３が共振部となっている。このため、第１電極１２と半透明反射層１４との間の光学的距離Ｌ、すなわち有機層１３からなる共振部の光学的膜厚は下記の式（６）を満たすように設定され、その中でも特に正の最小値となる光学的距離Ｌmin が採用されている。ただし、有機発光層１３ｃで発生した光ｈが第１電極１２及び半透明反射層１４で反射する際に生じる位相シフトをΦラジアン、有機発光層１３ｃで発光する光ｈのうちの取り出したい光ｈのスペクトルのピーク波長をλとする。
（２Ｌ）／λ＋Φ／（２π）＝ｍ（ｍは整数） （６）
【００３４】
そして、有機層１３を構成する各層の膜厚は、これを満たすように設定されている。ここで、共振部の光学的距離Ｌは、有機層１３を構成する各層（この第１実施形態においてはバッファ層１３ａ、正孔輸送層１３ｂ及び有機発光層１３ｃ）の各屈折率ｎ１，ｎ２，…，ｎｋと膜厚ｄ１，ｄ２，…，ｄｋとから、下記の式（７）のように求められる。
Ｌ＝ｎ１×ｄ１＋ｎ２×ｄ２＋…＋ｎｋ×ｄｋ （７）
【００３５】
Ｌの計算例を挙げると、バッファ層１３ａが２−ＴＮＡＴＡ、正孔輸送層１３ｂがα−ＮＰＤ、有機発光層１３ｃがＡｌｑ３からなり、それらの厚さがそれぞれｄ１＝３２ｎｍ、ｄ２＝３０ｎｍ、ｄ３＝５０ｎｍであり、λ＝５３５ｎｍとすると、ｎ１＝１．９、ｎ２＝１．８、ｎ３＝１．７であるから、
Ｌ＝１．９×３２＋１．８×３０＋１．７×５０＝２００ｎｍ
となる。
【００３６】
また、Φは次のようにして導出される。すなわち、まず、基板（例えば、Ｓｉ基板）上に反射層（Ｃｒ等）または半透明反射層（Ｍｇ、Ａｇ、Ｍｇ−Ａｇ合金等）を２００ｎｍ以上の膜厚に成膜し、分光エリプソメトリー測定装置（例えば、ＳＯＰＲＡ社製のもの等）を用いてこれらの反射層または半透明反射層の屈折率ｎ及び吸収係数ｋを求める。
【００３７】
反射層側の位相シフトは、そのｎ、ｋと、この反射層と接している有機層の屈折率ｎ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) 等参照）。
また、半透明反射層側の位相シフトも同様に、そのｎ、ｋと、この半透明反射層と接している有機層の屈折率ｎ、半透明反射層の膜厚、その上方の各透明膜の屈折率及び膜厚とを用いて計算することができる。なお、有機層、各透明膜の屈折率も分光エリプソメトリー測定装置を用いて測定可能である。
上記の２つの位相シフトの和がΦである。
Φの値の一例を挙げると、λ＝５３５ｎｍに対してΦ＝−４．７ラジアンである。
【００３８】
このように構成された有機ＥＬ素子では、反射層である第１電極１２と有機層１３と半透明反射層１４とで共振器構造が構成され、共振部である有機層１３が狭帯域フィルタとなり、取り出したいスペクトルのピーク波長λ近傍の光ｈだけが多重干渉によって増強されて第２電極１５側から取り出される。このため、ピーク強度の高いスペクトルを有する光ｈが取り出されることになる。しかも、有機層１３の膜厚（共振部の光学的距離Ｌ）は、第１電極１２と有機層１３と半透明反射層１４とで共振器構造が構成される値のうちの正の最小値に設定されていることから、取り出される光ｈのスペクトルは、波長λの光が多重干渉する範囲で最も広い幅に保たれる。
【００３９】
図５に、このようにして設計された（ここでは式（６）におけるｍ＝０）各発光色を有する有機ＥＬ素子から取り出された各光のスペクトルのシミュレーション例を示す。また、第１電極１２にはクロム、半透明反射層１４には銀−マグネシウム合金を用いた。図６は、同様に設計された各有機層１３の単体フィルタとしての特性を示すスペクトルのシミュレーション例であり、この図のスペクトルと有機発光層１３ｃで発光させた光を多重干渉させずに取り出した光のスペクトル、すなわち図７に示す内部発光スペクトルとを掛け合わせることで、図５に示すスペクトルが得られる。
【００４０】
また比較例として、図８に、式（６）式を満たすが光学的距離Ｌが正の最小値にならない（ここではｍ＝１）有機ＥＬ素子から取り出された光の各スペクトルのシミュレーション例を示す。なお、この比較例の有機ＥＬ素子は、共振部の光学的距離Ｌ以外は、第１の有機ＥＬ素子と同様に構成され、赤（Ｒ）領域の光を発光する有機ＥＬ素子はバッファ層１３ａを２４０ｎｍとし、緑（Ｇ）領域の光を発光する有機ＥＬ素子はバッファ層１３ａを１９０ｎｍとし、青（Ｂ）領域の光を発光する有機ＥＬ素子はバッファ層１３ａを１５０ｎｍとすることで、各有機層１３の膜厚を調整した。図９は、この比較例と同様に設計された各有機層の単体のフィルタとしての特性を示すスペクトルのシミュレーション例であり、この図のスペクトルと有機発光層１３ｃで発光させた光を多重干渉させずに取り出した光のスペクトル、すなわち図７に示す内部発光スペクトルとを掛け合わせることで、図８に示すスペクトルが得られる。
【００４１】
これらの図を比較してわかるように、第１実施形態のようにして有機層１３の膜厚を設定することで、有機ＥＬ素子から取り出される光ｈを多重干渉させながらもそのスペクトルの幅をある程度の広さに保つことが可能になる。このため、第１実施形態の有機ＥＬ素子では、視野角がずれた場合であっても波長λのシフト量が小さく抑えられ、広い視野角の範囲で色純度の向上を図ることができる。
【００４２】
図１０は、第１実施形態による有機ＥＬ素子（ｍ＝０）の視野角依存性を示し、表示面に対して０°（正面）、３０°、６０°の角度で測定された緑（Ｇ）の波長の光のスペクトルである。また、図１１は、比較例の有機ＥＬ素子（ｍ＝１）の視野角依存性を示すグラフである。
【００４３】
図１０及び図１１を比較して分かるように、第１実施形態による有機ＥＬ素子では、視野角が３０°ずれてもスペクトルのピークはほとんどシフトしておらず、６０°ずれた場合であってもスペクトルのピークは１０ｎｍ程度のシフトに収まっている。これに対して比較例の有機ＥＬ素子では、図１１に示すように、視野角が６０°ずれた場合のスペクトルのピークが３０ｎｍ程度も短波長側にシフトし、色が変わってしまっていることが分かる。このことから、第１実施形態による有機ＥＬ素子では、視野角が大きくなっても、取り出された光ｈのスペクトルのピーク位置がシフトする量が、比較例による有機ＥＬ素子よりも小さく抑えられることが確認された。
【００４４】
これは次のような理由による。すなわち、発光面に対して斜め方向θラジアンから見た場合、式（６）は、下記の式（８）のように書き換えられる。
（２Ｌ）／λ´×ｃｏｓθ＋Φ／（２π）＝ｍ（ｍは整数）（８）
ここで、λ´＝λ＋Δλ（λは、発光面を正面から見た場合のフィルタ特性のスペクトルのピーク波長）とすると、式（８）からΔλ＝（１−ｃｏｓθ）λとなり、共振器構造を構成するための有機層の膜厚を規定する整数ｍによらず、フィルタ特性のスペクトルのピークのシフト量Δλは視野角にのみ依存することがわかる。
【００４５】
ところが、後述の理由により、ｍが小さい方が、フィルタ特性のスペクトルがなだらかで幅広く、すなわちブロードになるため、取り出される光のスペクトルのピークのシフト量が小さくなる。このため、第１実施形態による有機ＥＬ素子では、広い視野角の範囲で色純度の向上が図られる。この結果、この有機ＥＬ素子を用いて構成された直視型のカラー表示装置では、広い視野角において十分な色再現範囲を確保することができる。
【００４６】
上述のようにｍが小さい方がフィルタ特性のスペクトルがブロードになるのは、次のような理由による。アノード電極、すなわち第１電極１２とカソード電極、すなわち半透明反射層１４とで生じる反射光の位相シフトの和をΦラジアン、有機層１３の光学的距離をＬ、光の波長をλとするとき、多重干渉の１回分の位相遅れ量をδとすると、
δ＝２π・２Ｌ／λ＋Φ （９）
である。ここで、
δ＝２π・ｍ（ｍは整数） （10）
が成り立つλが狭帯域フィルターのピーク波長となる。これをλmax とすると、式（９）、（10）から、
２Ｌ／λmax ＋Φ／２π＝ｍ（ｍは整数） （11）
を得る。式（９）で有機層１３の光学的距離Ｌが小さくなると、λの変化量に対するδの変化量が減少することから理解できるように、ｍの小さい方が狭帯域フィルターのスペクトルの幅がブロードになる。
【００４７】
図１２に、色彩光度計（トプコン社製ＢＭ−７）により実測した第１実施形態による有機ＥＬ素子から取り出される光の色度座標（本発明）を示す。また比較例として、ＣＲＴ（cathode-ray tube）の色度座標（ＣＲＴ）及び図１を用いて説明した従来の有機ＥＬ素子から取り出される光のスペクトルに相当する色度座標（従来）を示す。ここで、図１２中、一番外側の線の曲線部はスペクトル軌跡（spectrum locus）、直線部は純紫軌跡（purple boundary)を示す。これらの色度座標を比較して分かるように、第１実施形態による有機ＥＬ素子の色度座標は、従来のものと比較して大幅に色再現範囲が拡大しており、ＣＲＴとほぼ同じ色再現範囲が確保されることが確認された。
【００４８】
図１３は、この発明の第２の実施形態による有機ＥＬ素子を示す。この図１３に示す有機ＥＬ素子は、図４に示す第１実施形態による有機ＥＬ素子において、半透明反射層１４と第２電極１５と、第２電極１５の上端界面（例えば、大気層との界面）とで共振器構造を構成したものである。第２電極１５の端面と大気層との界面での反射率は１０％程度と大きく、ここでは、透明材料からなる第２電極１５を共振部とした共振器の効果を利用する。
【００４９】
このため、大気層と半透明反射層１４との間の距離、すなわち第２電極１５からなる共振部の光学的距離Ｌ（ここでは、第１実施形態と区別してＬ2 とする）は、下記の式（12）を満たすｍのうち、特にＬ1 が正の最小値になるｍ（そのｍをｍ１と書く）に対して４を加えた下記の式（13）を満たすような光学的距離Ｌ2 が採用されている。ただし、有機発光層１３ｃで発生した光ｈが共振部（第２電極１５）の両端で反射する際に生じる位相シフトをΦラジアン、光のスペクトルのピーク波長をλとする。なお、第２電極１５上に、この第２電極１５と同等の屈折率を有する透明誘電体からなるパッシベーション膜が設けられている場合には、このパッシベーション膜と第２電極１５とが共振部となる。
（２Ｌ1 ）／λ＋Φ／（２π）＝ｍ（ｍは整数） （12）
（２Ｌ2 ）／λ＋Φ／（２π）＝ｍ１＋４ （13）
【００５０】
このように設計された共振部（すなわち第２電極１５）は、図１４に示すように、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各領域に対応する各波長の光を多重干渉させるものになる。このため、各色毎に、共振部の光学的距離Ｌ2 を設定する必要はなく、各発光色に対応する各有機ＥＬ素子において、第２電極１５からなる共振部の光学的距離Ｌ2 を共通化することができる。
【００５１】
図１５は、この発明の第３の実施形態による有機ＥＬ素子を示す。この図１５に示す有機ＥＬ素子は、図４に示す第１実施形態による有機ＥＬ素子において、半透明反射層１４と第２電極１５と、第２電極１５の上端界面（例えば大気層）とで共振器構造を構成したものである。
【００５２】
この有機ＥＬ素子の、大気層と半透明反射層１４との間の距離、すなわち第２電極１５からなる共振部の光学的距離Ｌ（ここでは第１実施形態及び第２実施形態と区別してＬ3 とする）は、下記の式（14）を満たすｍのうち、特にＬ1 が正の最小値になるｍ（そのｍをｍ１と書く）に対して１０以上の整数ｑ、好ましくは１８以上の整数ｑ１を加えた式（15）を満たすような光学的距離Ｌ3 が採用されている。ただし、有機発光層１３ｃで発生した光ｈが共振部（第２電極１５）の両端で反射する際に生じる位相シフトをΦラジアン、光のスペクトルのピーク波長をλとする。なお、第２電極１５上に、この第２電極１５と同等の屈折率を有する透明誘電体からなるパッシベーション膜が設けられている場合には、このパッシベーション膜と第２電極１５とが共振部となる。
（２Ｌ1 ）／λ＋Φ／（２π）＝ｍ（ｍは整数） （14）
（２Ｌ3 ）／λ＋Φ／（２π）＝ｍ１＋ｑ （15）
【００５３】
このように設計された共振部（すなわち第２電極１５）は、図１６に示すように、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各領域における多数の波長の光を多重干渉させるものになる。このため、第２実施形態と同様に、各色毎に共振部の光学的距離Ｌ3 を設定する必要がなく、各発光色に対応する各有機ＥＬ素子において、共振部の光学的距離Ｌ3 を共通化することができる。しかも、図１７に示すように、多重干渉して取り出された光ｈ（図１７においては緑（Ｇ）領域の光）が複数の細かいピークを持つようになるため、取り出された光ｈの全体的なスペクトル幅が実質的に広くなる。このため、第１実施形態による有機ＥＬ素子と同様に、広い視野角の範囲で色純度の向上を図ることができる。この結果、この有機ＥＬ素子を用いて構成された直視型のカラー表示装置は、広い視野角において十分な色再現性を示すものになる。
【００５４】
なお、第２実施形態及び第３実施形態は、第１実施形態と組み合わせてまたは単独で適用することが可能である。また、第２実施形態及び第３実施形態で説明した共振部の構成は、有機層１３からなる共振部にも適用可能である。しかし、第２実施形態及び第３実施形態で説明した共振部は、その膜厚が比較的厚くなることを考慮すると、膜厚が厚くなる方向への自由度が比較的高い第２電極１５を共振部とする構成に好適である。また、第１実施形態で説明した共振部の構造は、第２電極１５（及びその上部のパッシベーション膜）からなる共振部にも適用可能である。
【００５５】
さらに、上記各実施形態は、図４に示したような上面発光型の有機ＥＬ素子への適用に限定されるものではない。例えば、アノード電極は、高仕事関数の金属膜からなる第１電極１２で構成したが、アノード電極は、誘電体多層膜やアルミニウム（Ａｌ）等の反射膜の上部に透明導電膜を重ねた２層構造にしてもよい。この場合、この反射膜がこの発明における第１電極となる。そして、透明導電膜は、共振部の一部を構成するものとなる。
【００５６】
また、図１８に示すように、第１電極１２を光反射材料からなるカソード電極とし、第２電極１５を透明電極からなるアノード電極とし、第１電極１２側から順次有機発光層１３ｃ、正孔輸送層１３ｂ及びバッファ層１３ｃを積層してなる構成にも適用可能である。この場合、有機層１３と第２電極１５とを合わせて一つの共振部とし、有機発光層１３ｃで発生した光を有機層１３の下端（第１電極１２との境界面）と第２電極１４の上端（大気層との境界面）とで反射させる。また、このような構成において、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｒ等の高仕事関数を有する材料からなる半透明反射層（図示せず）を、有機層１３と第２電極１５との間に設けられた構成のものにも適用することができる。この場合は、共振部の構造は、第１実施形態から第３実施形態と同様になる。
【００５７】
さらに、図面を用いての説明は省略したが、この発明は、上面発光型の有機ＥＬ素子に限定されることはなく、透明な基板１１を用いた透過型の有機ＥＬ素子にも適用可能である。また、基板１１上の薄膜トランジスタに接続された有機ＥＬ素子にも適用可能である。
【００５８】
図１９は、この発明の第４実施形態による有機ＥＬ素子を示す要部断面図である。この図１９に示す有機ＥＬ素子は、図４に示す第１実施形態による上面発光型の有機ＥＬ素子に、さらにカラーフィルタを設けた構成を有する。すなわち、有機層１３を共振部として、第１電極１２からなる反射層と有機層１３と半透明反射層１４とで共振器構造が構成され、この半透明反射層１４上に、第２電極（透明電極）１５及びパッシベーション膜１６を介してカラーフィルタ２０が配置されている。
【００５９】
特に、このカラーフィルタ２０は、この有機ＥＬ素子から取り出したいスペクトルのピーク波長λ近傍の光ｈのみを透過するものであることとする。つまり、赤（Ｒ）領域の光を発光する素子には赤（Ｒ）領域の光のみを透過するカラーフィルタ２０Ｒが設けられ、緑（Ｇ）領域の光を発光する素子には緑（Ｂ）領域の光のみを透過するカラーフィルタ２０Ｇが設けられ、青（Ｂ）領域の光を発光する素子には青（Ｂ）領域の光のみを透過するカラーフィルタ２０Ｂが設けられている。
【００６０】
そして、有機層１３からなる共振部の光学的距離Ｌは、第１実施形態で説明したように、取り出される光のスペクトルのピーク波長λ近傍の光ｈが多重干渉する範囲で最も広い幅に保たれるように設計されている。またさらに、各カラーフィルタ２０における透過率の高い波長範囲に対して、各有機層１３から取り出したい光ｈの波長範囲を一致させることが望ましい。
【００６１】
このような構成の有機ＥＬ素子では、表示面側（すなわちカラーフィルタ２０側）から照射される外光Ｈのうち、この有機ＥＬ素子から取り出したいスペクトルのピーク波長λ近傍の光Ｈ1 のみがカラーフィルタ２０を透過して共振部（ここでは有機層１３）に達し、その他の波長の外光がカラーフィルタ２０よりも素子の内部側に侵入することが防止される。
【００６２】
ここで、この共振部（すなわち有機層１３）は、取り出したいピーク波長λ近傍の光を透過させる狭帯域フィルタであるため、このピーク波長λ近傍の外光Ｈ1 に対する透過率が非常に高い、すなわち外光Ｈ1 に対する反射率が非常に低い。したがって、カラーフィルタ２０から侵入した上記ピーク波長λ近傍の外光Ｈ1 は、有機層１３においてその反射が抑えられ、再度カラーフィルタ２０を透過して外部に放出されることが防止される。
【００６３】
図２０に、カラーフィルタを配置していない構造の有機ＥＬ素子（すなわち図４に示した有機ＥＬ素子）の外光反射率のシミュレーション結果を示す。図２０中、Ｂは青（Ｂ）色発光の有機ＥＬ素子の外光反射を示し、Ｇは緑（Ｇ）色発光の有機ＥＬ素子の外光反射を示し、Ｒは赤（Ｇ）色発光の有機ＥＬ素子の外光反射を示す。図２０に示すように、各有機ＥＬ素子とも、各発光色のピーク波長λ付近における外光反射率が低く抑えられていることがわかる。すなわち、青色発光の有機ＥＬ素子においては、青（Ｂ）領域の外光反射が低く抑えられており、赤色発光及び緑色発光の有機ＥＬ素子においても、同様にその表示目的とする波長領域の外光反射が抑えられている。
【００６４】
また、図２１に、各有機ＥＬ素子に配置したカラーフィルタ（２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂ）の透過特性を示す。図２１中、Ｂは青（Ｂ）色発光の有機ＥＬ素子に配置されるカラーフィルタの透過特性を示し、Ｇは緑（Ｇ）色発光の有機ＥＬ素子に配置されるカラーフィルタの透過特性を示し、Ｒは赤（Ｒ）色発光の有機ＥＬ素子に配置されるカラーフィルタの透過特性を示す。図２１に示すように、各カラーフィルタとも、各発光色のピーク波長λ付近の透過率が高い。
【００６５】
ここで、カラーフィルタが配置されていない図４に示す有機ＥＬ素子の外光反射率をＲ（λ）とし、カラーフィルタの透過率をＴ（λ）とした場合、カラーフィルタが設けられている図１９に示す有機ＥＬ素子の外光反射率Ｒｔ（λ）は、下記の式（16）のように表される。
Ｒｔ（λ）＝Ｔ（λ）×Ｒ（λ）×Ｔ（λ） （16）
【００６６】
図２２に、図１９に示した有機ＥＬ素子の外光反射率として、式（16）式に基づいて、図２０及び図２１のグラフを合成したシミュレーション結果を示す。図２２中、Ｂは青（Ｂ）色発光の有機ＥＬ素子の外光反射を示し、Ｇは緑（Ｇ）色発光の有機ＥＬ素子の外光反射を示し、Ｒは赤（Ｇ）色発光の有機ＥＬ素子の外光反射を示している。図２２に示すように、各有機ＥＬ素子とも、各発光色のピーク波長λを含む広い波長領域における外光反射率が低く抑えられることがわかる。
【００６７】
一方、有機層１３内で発生した発光光のうち、取り出したいピーク波長λ近傍の光ｈは、そのまま狭帯域フィルタ（有機層１３）を透過し、さらにカラーフィルタ２０を透過して表示光として取り出される。このため、有機ＥＬ素子内で発生した発光光の輝度は、カラーフィルタの透過率のみによって規制される。しかし、各有機ＥＬ素子には、その有機ＥＬ素子で発生する発光光のうちの取り出したいピーク波長λ近傍の光の透過率が高いカラーフィルタが設けられている。このため、カラーフィルタを配置したことによる発光光の取り出し効率の低下は低く抑えられ、輝度の低下を最小限に抑えることができる。
【００６８】
以上の結果、この有機ＥＬ素子においては、発光色のうちの取り出したいピーク波長λ近傍の光ｈの取り出しを妨げることなく、かつ、このピーク波長λ近傍の光を含む外光光Ｈの反射が防止される。したがって、発光光の輝度を確保しつつ外光下におけるコントラストを大幅に向上させることが可能になる。
【００６９】
しかも、この有機ＥＬ素子においては、各カラーフィルタ２０における透過率の高い波長範囲に対して、この有機層１３で共振して取り出される波長範囲を一致させているため、カラーフィルタ２０を透過した波長範囲の外光Ｈ1 の反射を、有機層１３において効果的に抑えることができる。
しかも、第１実施形態と同様に、有機ＥＬ素子から取り出される光ｈを多重干渉させながらも、そのスペクトルの幅をある程度の広さに保つことが可能になるため、広い視野角の範囲で色純度の向上を図ることもできる。
【００７０】
なお、この第４実施形態においては、図４に示す第１実施形態による上面発光型の有機ＥＬ素子に対して、さらにカラーフィルタを設けた構成の有機ＥＬ素子について説明を行った。しかし、この発明はこれに限定されることはなく、第１実施形態、第２実施形態または第３実施形態において説明した各構成の有機ＥＬ素子にカラーフィルタを設けた構成とすることができる。ただし、各有機ＥＬ素子に配置されるカラーフィルタは、上述したような透過率特性を有するものであることとする。
【００７１】
そして、第２実施形態で説明した各構成に対してカラーフィルタを設けた構成の有機ＥＬ素子においては、上述したと同様に発光光の輝度を確保しつつ外光下におけるコントラストを大幅に向上させることが可能になるとともに、第２実施形態と同様の効果、すなわち各発光色に対応する共振部の光学的距離Ｌを共通化することができるといった効果を得ることができる。
【００７２】
また、第３実施形態で説明した各構成に対してカラーフィルタを設けた構成の有機ＥＬ素子においては、上述したと同様に発光光の輝度を確保しつつ外光下におけるコントラストを大幅に向上させることが可能になるとともに、第３実施形態と同様の効果、すなわち広い視野角の範囲で色純度の向上を図ることができると言った効果を得ることができる。
【００７３】
なお、第４実施形態による有機ＥＬ素子を、基板側から発光光を取り出す構造の有機ＥＬ素子にも適用する場合には、例えば図２３に示すように、透明基板３１側から順に、透明材料からなる第２電極３２、アノード電極を兼ねる半透明反射層３３、バッファ層３４ａ、正孔輸送層３４ｂ及び有機発光層３４ｃからなる有機層３４、反射層を兼ねるカソード電極である第１電極３５を積層させ、透明基板３１を挟んでこれらの層と反対側に、適宜選択されたカラーフィルタ２０を組み合わせて配置する。なお、カラーフィルタ２０は、透明基板３１と第２電極３２との間に配置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】従来の有機ＥＬ素子の構成を示す要部断面図である。
【図２】従来の有機ＥＬ素子から取り出された各色のスペクトルを示す略線図である。
【図３】外光反射の防止を目的とした従来の表示素子の構成例を示す略線図である。
【図４】この発明の第１実施形態による有機ＥＬ素子を示す要部断面図である。
【図５】この発明の第１実施形態による有機ＥＬ素子から取り出された各光のスペクトルのシミュレーション例を示す略線図である。
【図６】この発明の第１実施形態による有機ＥＬ素子における有機層単体のフィルタ特性を示すスペクトルのシミュレーション例を示す略線図である。
【図７】この発明の第１実施形態による有機ＥＬ素子における内部発光スペクトルのシミュレーション例を示す略線図である。
【図８】従来の有機ＥＬ素子から取り出された各光のスペクトルのシミュレーション例を示す略線図である。
【図９】従来の有機ＥＬ素子における有機層単体のフィルタ特性を示すスペクトルのシミュレーション例を示す略線図である。
【図１０】この発明の第１実施形態による有機ＥＬ素子（Ｇ発光）の視野角依存性を示す略線図である。
【図１１】従来の有機ＥＬ素子（Ｇ発光）の視野角依存性を示す略線図である。
【図１２】この発明の第１実施形態による有機ＥＬ素子及びその比較例の色度座標を示す略線図である。
【図１３】この発明の第２実施形態による有機ＥＬ素子を示す要部断面図である。
【図１４】この発明の第２実施形態による有機ＥＬ素子における有機層単体のフィルタ特性を示すスペクトルのシミュレーション例を示す略線図である。
【図１５】この発明の第３実施形態による有機ＥＬ素子を示す要部断面図である。
【図１６】この発明の第３実施形態による有機ＥＬ素子における有機層単体のフィルタ特性を示すスペクトルのシミュレーション例を示す略線図である。
【図１７】この発明の第３実施形態による有機ＥＬ素子（Ｇ発光）から取り出された光のスペクトルのシミュレーション例を示す略線図である。
【図１８】この発明が適用される他の有機ＥＬ素子を示す要部断面図である。
【図１９】この発明の第４実施形態による有機ＥＬ素子を示す要部断面図である。
【図２０】この発明の第４実施形態による有機ＥＬ素子においてカラーフィルタなしの場合の外光反射特性を示すスペクトルのシミュレーション例を示す略線図である。
【図２１】この発明の第４実施形態による有機ＥＬ素子に設けた各カラーフィルタの透過特性を示すスペクトルを示す略線図である。
【図２２】この発明の第４の実施形態による有機ＥＬ素子における外光反射特性を示すスペクトルのシミュレーション例を示す略線図である。
【図２３】この発明の第４実施形態による有機ＥＬ素子の他の構成例を示す要部断面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１２，３５…第１電極、１３，３４…有機層、１３ｃ，３４ｃ…有機発光層、１４，３３…半透明反射層、１５，３２…第２電極、２０…カラーフィルタ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、表示素子に関し、特に、有機エレクトロルミネッセンス素子のような自発光型の表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機材料のエレクトロルミネッセンス（Electroluminescence)を利用した素子（以下「有機ＥＬ素子」という。）は、第１電極と第２電極との間に、有機正孔輸送層や有機発光層を積層させてなる有機層を設けてなり、低電圧直流駆動による高輝度発光が可能な自発光型の表示素子として注目されている。
【０００３】
図１に、このような有機ＥＬ素子のうち、透過型の有機ＥＬ素子の要部断面図を示す。この図１に示す有機ＥＬ素子は、透明な基板１上に、透明電極２、有機バッファ層３、有機正孔輸送層４、有機発光層５及び金属電極６を下層から順に積層してなり、有機発光層５において発生した光ｈが基板１側から取り出される。
【０００４】
しかし、この図１に示した有機ＥＬ素子では、各発光色を有する有機発光層５で発生して取り出される各色の光ｈのスペクトルが、図２に示すようにピーク幅が広く、特に赤色の光ｈに関してはピーク波長がより低波長よりである。このため、この有機ＥＬ素子を用いてカラー表示が可能な表示装置を構成した場合、例えばテレビ画像を表示させる程度に十分な色再現範囲を得ることができなかった。
【０００５】
そこで、この問題を解決するために、基板１と透明電極２との間に誘電体ミラー層（図示せず）を設けることで、誘電体ミラー層、有機バッファ層３、有機正孔輸送層４、有機発光層５及び金属電極６からなる共振器構造を設けることが考えられた。この共振器構造を備えた有機ＥＬ素子では、有機発光層５で発生した光ｈが誘電体ミラー層と金属電極６との間を往復し、共振波長の光だけが増幅されて基板１側から取り出される。このため、ピーク強度が高く幅が狭いスペクトルを有する光ｈを取り出すことができ、この有機ＥＬ素子で構成される表示装置の色再現範囲を拡大することが可能になる。
【０００６】
ところが、上述のような共振器構造を備えた有機ＥＬ素子のように、取り出される光ｈのスペクトルのピーク幅が狭くなると、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たり発光強度が低下する等、発光特性の視野角依存性が高くなる。このため、有機ＥＬ素子から取り出される光のスペクトルの幅は、狭くなりすぎないようにする必要がある。しかし、この有機ＥＬ素子においては、上述したような視野角依存性を考慮した設計がなされておらず、広い視野角において、十分な色再現範囲を維持することができなかった。
【０００７】
また、このような有機ＥＬ素子においては、取り出そうとする各色の光ｈ毎に、共振器構造を最適化する必要があり、手間がかかるという問題もあった。
さらに、図１に示した有機ＥＬ素子では、素子の外部から侵入した外光が金属電極６で反射されるため外光反射率が高く、外光下におけるコントラストが低くなる。これを防止する手法として、特開平９−１２７８８５号公報には、図３に示すように、表示面側に１／４波長板と直線偏光板とを組み合わせて配置した構成の有機ＥＬ表示装置が開示されている。すなわち、この有機ＥＬ表示装置は、図１を用いて説明したと同様の構成の有機ＥＬ素子における基板１側に、１／４波長板８と直線偏光板９とを組み合わせて配置することで、外光反射を防止するようにしている。また、反射面となる金属電極を透明電極に置き換えて、有機層と反対側の透明電極側に光吸収層を設け、この光吸収層で外光を吸収することによって外光反射を防止した構成も提案されている。ところが、これらの構成の表示装置においては、表示装置内において発生した発光光の取り出しや反射も妨げられるため、輝度が５０％程度に低下する。
【０００８】
さらに、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色を透過するカラーフィルタを、同色の各発光画素上に配置した構成も提案されている。しかし、このような構成の表示素子では、発光色以外の外光反射を抑えることは可能であっても、各画素の発光色と同じ波長範囲の外光の反射を抑えることはできない。
【０００９】
【特許文献１】特開平９−１２７８８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、この発明の目的は、広い視野角において十分な色再現範囲を維持することができる自発光型の表示素子を提供することにある。
この発明の他の目的は、輝度の低下を招くことなく外光反射を低下させてコントラストの向上を図ることができる自発光型の表示素子を提供することにある。
この発明のさらに他の目的は、広い視野角において十分な色再現範囲を維持することができ、しかも輝度の低下を招くことなく外光反射を低下させてコントラストの向上を図ることができる自発光型の表示素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記のような目的を達成するためのこの発明は、光反射材料からなる第１電極と透明材料からなる第２電極との間に発光層が挟持され、第２電極及び発光層の少なくとも一方が共振器構造の共振部となるように構成された表示素子において、次のように共振部が構成されていることを特徴としている。
【００１２】
第１の表示素子は、発光層で発生した光が前記共振部の両端で反射する際に生じる位相シフトをΦラジアン、共振部の光学的距離をＬ、発光層で発生した光のうちの取り出したい光のスペクトルのピーク波長をλとした場合、下記の式（１）を満たす範囲で共振部の光学的距離Ｌが正の最小値となるように構成されている。
（２Ｌ）／λ＋Φ／（２π）＝ｍ（ｍは整数） （１）
【００１３】
このような構成の第１の表示素子では、共振部の光学的距離Ｌが式（１）を満たしていることから、この共振部において波長λ近傍の光が多重干渉を起こす。しかも、共振部の光学的距離Ｌが、式（１）を満たす範囲で正の最小値となるように構成されているため、取り出される光のスペクトルは、波長λの光が多重干渉する範囲で最も広い幅に保たれる。このため、この表示素子は、取り出される光のスペクトルがある程度の幅を保ちながらも、ピーク強度は多重干渉によって高められたものになる。したがって、この表示素子は、視野角がずれた場合であっても波長λのシフト量が小さく抑えられ、広い視野角の範囲で色純度の向上が図られたものとなる。
【００１４】
また、第２の表示素子は、発光層で発生した光が前記共振部の両端で反射する際に生じる位相シフトをΦラジアン、共振部の光学的距離をＬ´、緑の光のスペクトルのピーク波長をλとした場合、下記の式（２）を満たす整数ｍのうちＬが正の最小値となる整数ｍ１に対して４を加えた下記の式（３）を満たすように光学的距離Ｌ´が設定されている。
（２Ｌ）／λ＋Φ／（２π）＝ｍ（ｍは整数） （２）
（２Ｌ´）／λ＋Φ／（２π）＝ｍ１＋４ （３）
【００１５】
このような構成の第２の表示素子では、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に対応する各波長の光が、共振部において多重干渉する。このため、各色毎に共振部の光学的距離Ｌ´を設定することなく、各発光色のスペクトルのピーク強度を高くすることができる。したがって、各発光色に対応する各表示素子において、共振部の光学的距離Ｌ´を共通化することができる。
【００１６】
第３の表示素子は、発光層で発生した光が前記共振部の両端で反射する際に生じる位相シフトをΦラジアン、共振部の光学的距離をＬ´、緑の光のスペクトルのピーク波長をλとした場合、下記の式（４）を満たす整数ｍのうちＬが正の最小値となる整数ｍ１に対して１０以上の整数ｑを加えた下記の式（５）を満たすように光学的距離Ｌ´が設定されている。
（２Ｌ）／λ＋Φ／（２π）＝ｍ（ｍは整数） （４）
（２Ｌ´）／λ＋Φ／（２π）＝ｍ１＋ｑ （５）
【００１７】
このような表示素子では、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各領域における多数の波長の光が、共振部において多重干渉する。このため、この表示素子を用いて構成されたカラー表示装置では、各発光色に対応する各表示素子において、共振部の光学的距離Ｌ´を共通化することができる。しかも、多重干渉して取り出された各発光色の光が複数のピークで構成されるようになるため、取り出された光ｈの全体的なスペクトル幅が見かけ上広くなる。したがって、この表示素子では、視野角がずれた場合であっても波長λのシフト量が小さく抑えられ、広い視野角の範囲で色純度の向上が図られたものになる。
【００１８】
また、この発明の第４の表示素子は、前記第２電極の上方に、前記共振部で共振して当該第２電極から取り出される光を透過するカラーフィルタを設けたことを特徴としている。
このような構成の表示素子では、共振部で共振して当該第２電極から取り出される光の波長を目的波長とした場合、第２電極側から照射される外光のうち、目的波長を有する外光のみがカラーフィルタを透過して共振部に到達することになる。ここで、この共振部は、目的波長に対する共振器フィルタであるため、この目的波長範囲に対する透過率が非常に高い、すなわちこの目的波長範囲の光に対する反射率が非常に低いことになる。このため、この共振部においては、カラーフィルタを透過した目的波長と同一の波長範囲の外光光の反射が抑えられる。一方、目的波長範囲以外の外光はカラーフィルタによって素子内部への侵入が防止され、またこのカラーフィルタでの反射が抑えられる。この結果、目的波長範囲の発光光の第２電極側からの取り出しを妨げることなく、目的波長範囲の光を含む外光光の反射が防止される。
【００１９】
また、第５〜第７の表示素子は、第４の表示素子と第１〜第３の表示素子をそれぞれ組み合わせた構成を特徴としている。
また、上記のような目的を達成するための他の発明は、第１電極と第２電極との間に発光層が挟持され、第１電極及び第２電極のうちの光が取り出される方のもの及び発光層の少なくとも一方が共振器構造の共振部となるように構成された表示素子において、第１〜第７の表示素子と同様に共振部が構成されていることを特徴としている。
【００２０】
また、上記のような目的を達成するためのさらに他の発明は、基板上に光反射材料からなる第１電極、発光層及び透明材料からなる第２電極が順次積層され、第２電極及び発光層の少なくとも一方が共振器構造の共振部となるように構成された表示素子において、第１〜第７の表示素子と同様に共振部が構成されていることを特徴としている。
【００２１】
また、上記のような目的を達成するためのさらに他の発明は、基板上に光反射材料からなる第１電極、発光層及び透明材料からなる第２電極が順次積層され、第２電極及び発光層の少なくとも一方が共振器構造の共振部となるように構成された表示素子において、第１〜第７の表示素子と同様に共振部が構成されていることを特徴としている。典型的には、発光層が共振器構造の共振部となるように構成され、あるいは、第２電極が共振器構造の共振部となるように構成される。
【００２２】
また、上記のような目的を達成するためのさらに他の発明は、光反射材料からなる第１電極と透明材料からなる第２電極との間に発光層が挟持され、第２電極及び発光層の少なくとも一方が共振器構造の共振部となるように構成された表示素子において、共振部の光学的距離をＬとした場合、視野角が変化したときに取り出される光のスペクトルのピーク波長と、内部発光スペクトル（例えば、後述の実施形態における有機発光層１３ｃで発光させた光を多重干渉させずに取り出した光のスペクトル）のピーク波長との差が、内部発光スペクトルの半値幅（ＦＷＨＭ）の半分以内であるように、光学的距離Ｌが設定される。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように、この発明における請求の範囲１の表示素子によれば、発光光のうちから取り出される光のスペクトルをある程度の幅に保ちながらも、この光のピーク波長λの強度が多重干渉によって高められるように、共振器構造が最適化される。したがって、広い視野角の範囲において、取り出される光の波長λのシフト量を小さく抑えて色純度の向上が図られた表示素子を得ることができる。この結果、この表示素子を用いた表示装置の色再現範囲を、広い視野角範囲において広げることが可能になる。
【００２４】
また、請求の範囲２の表示素子によれば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に対応する各波長の発光光を同一の共振部において共振させることが可能になる。このため、各発光色毎に表示素子の共振部の光学的距離Ｌを設定する必要はなく、共振部の光学的距離Ｌを共通化することができる。
【００２５】
さらに、請求の範囲３の表示素子によれば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各領域における多数のピーク波長の発光光を同一の共振部において多重干渉させることが可能になる。このため、各発光色毎に表示素子の共振部の光学的距離Ｌを設定する必要はなく、共振部の光学的距離Ｌを共通化することができる。しかも、取り出された各色の光に複数の細かいピークを持たせることができるため、各光の全体的なスペクトル幅を広くすることが可能になる。したがって、広い視野角の範囲において、取り出される光の波長λのシフト量を小さく抑えて色純度の向上が図られた表示素子を得ることができる。この結果、この表示素子を用いた表示装置の色再現範囲を、広い視野角範囲において広げることが可能になる。
【００２６】
また、請求の範囲４の表示素子によれば、共振器構造とカラーフィルタとを組み合わせて配置したことで、発光光のうちの取り出したい波長の光の放出を妨げることなく、かつ、これと一致する波長の光を含む全ての波長範囲の外光光の反射を防止することが可能になる。したがって、発光光の輝度を確保しつつ外光下におけるコントラストを大幅に向上させることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ここでは、この発明を有機ＥＬ素子に適用した表示素子の実施形態を説明する。
図４はこの発明の第１実施形態による有機ＥＬ素子を示す。この図４に示す有機ＥＬ素子は、いわゆる上面発光型の有機ＥＬ素子であり、基板１１上に、下層から順に第１電極１２、有機層１３、半透明反射層１４及び第２電極１５が順次積層された構成になっている。
基板１１は、例えば、透明ガラス基板や半導体基板等で構成され、フレキシブルなものであってもよい。
【００２８】
第１電極１２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、例えば白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、クロム（Ｃｒ）、またはタングステン（Ｗ）等の光反射材料で構成されている。また、この第１電極１２は、膜厚が１００ｎｍ〜３００ｎｍの範囲に設定されていることが好ましい。
【００２９】
有機層１３は、例えば、バッファ層１３ａ、正孔輸送層１３ｂ及び電子輸送層を兼ねた有機発光層１３ｃを下層から順次積層してなる。なお、電子輸送層は有機発光層１３ｃとは別の層として設けてもよい。バッファ層１３ａは、リークを防止するための層であり、例えばｍ−ＭＴＤＡＴＡ〔4,4',4"-tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylamine 〕、２−ＴＮＡＴＡ〔4,4',4"-tris(2-naphtylphenylamino)triphenylamine〕等で構成される。なお、バッファ層１３ａは、リークが支障のないレベルであれば省略してもよい。また、正孔輸送層１３ｂ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。そして、有機発光層１３ｃは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）それぞれの発光色を有する各発光材料で構成され、例えばＧの発光色を有する発光材料としてはＡｌｑ３（トリスキノリノールアルミニウム錯体）を用いる。
【００３０】
有機層１３を構成するこれらの各層は、バッファ層１３ａが１５ｎｍ〜３００ｎｍ、正孔輸送層１３ｂが１５ｎｍ〜１００ｎｍ、有機発光層１３ｃが１５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲に設定されることが好ましい。ただし、有機層１３及びこれを構成する各層の膜厚は、その光学的膜厚が後に説明する値になるように設定される。
【００３１】
そして、半透明反射層１４は、カソード電極を構成するもので、例えば、マグネシウム（Ｍｇ）や銀（Ａｇ）、それらの合金等で構成されている。この半透明反射層１４は、膜厚が５ｎｍ〜５０ｎｍの範囲に設定されていることが好ましい。
【００３２】
さらに、第２電極１５は、例えば酸化インジウムスズ（Indium Tin Oxide: ＩＴＯ）やインジウムと亜鉛の酸化物等、一般的に透明電極として用いられている材料で構成される。この第２電極１５は、膜厚が３０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲であることとする。また、この第２電極１５上には、透明誘電体からなるパッシベーション膜（図示せず）が設けられている。この透明誘電体は、好ましくは第２電極１５を構成する材料と同程度の屈折率を有することとする。このような材料として、酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）等を用いることができ、例えば５００ｎｍ〜１００００ｎｍの膜厚で成膜される。
【００３３】
この有機ＥＬ素子では、光反射材料からなる第１電極１２と有機層１３と半透明反射層１４とで共振器構造が構成されており、有機層１３が共振部となっている。このため、第１電極１２と半透明反射層１４との間の光学的距離Ｌ、すなわち有機層１３からなる共振部の光学的膜厚は下記の式（６）を満たすように設定され、その中でも特に正の最小値となる光学的距離Ｌmin が採用されている。ただし、有機発光層１３ｃで発生した光ｈが第１電極１２及び半透明反射層１４で反射する際に生じる位相シフトをΦラジアン、有機発光層１３ｃで発光する光ｈのうちの取り出したい光ｈのスペクトルのピーク波長をλとする。
（２Ｌ）／λ＋Φ／（２π）＝ｍ（ｍは整数） （６）
【００３４】
そして、有機層１３を構成する各層の膜厚は、これを満たすように設定されている。ここで、共振部の光学的距離Ｌは、有機層１３を構成する各層（この第１実施形態においてはバッファ層１３ａ、正孔輸送層１３ｂ及び有機発光層１３ｃ）の各屈折率ｎ１，ｎ２，…，ｎｋと膜厚ｄ１，ｄ２，…，ｄｋとから、下記の式（７）のように求められる。
Ｌ＝ｎ１×ｄ１＋ｎ２×ｄ２＋…＋ｎｋ×ｄｋ （７）
【００３５】
Ｌの計算例を挙げると、バッファ層１３ａが２−ＴＮＡＴＡ、正孔輸送層１３ｂがα−ＮＰＤ、有機発光層１３ｃがＡｌｑ３からなり、それらの厚さがそれぞれｄ１＝３２ｎｍ、ｄ２＝３０ｎｍ、ｄ３＝５０ｎｍであり、λ＝５３５ｎｍとすると、ｎ１＝１．９、ｎ２＝１．８、ｎ３＝１．７であるから、
Ｌ＝１．９×３２＋１．８×３０＋１．７×５０＝２００ｎｍ
となる。
【００３６】
また、Φは次のようにして導出される。すなわち、まず、基板（例えば、Ｓｉ基板）上に反射層（Ｃｒ等）または半透明反射層（Ｍｇ、Ａｇ、Ｍｇ−Ａｇ合金等）を２００ｎｍ以上の膜厚に成膜し、分光エリプソメトリー測定装置（例えば、ＳＯＰＲＡ社製のもの等）を用いてこれらの反射層または半透明反射層の屈折率ｎ及び吸収係数ｋを求める。
【００３７】
反射層側の位相シフトは、そのｎ、ｋと、この反射層と接している有機層の屈折率ｎ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) 等参照）。
また、半透明反射層側の位相シフトも同様に、そのｎ、ｋと、この半透明反射層と接している有機層の屈折率ｎ、半透明反射層の膜厚、その上方の各透明膜の屈折率及び膜厚とを用いて計算することができる。なお、有機層、各透明膜の屈折率も分光エリプソメトリー測定装置を用いて測定可能である。
上記の２つの位相シフトの和がΦである。
Φの値の一例を挙げると、λ＝５３５ｎｍに対してΦ＝−４．７ラジアンである。
【００３８】
このように構成された有機ＥＬ素子では、反射層である第１電極１２と有機層１３と半透明反射層１４とで共振器構造が構成され、共振部である有機層１３が狭帯域フィルタとなり、取り出したいスペクトルのピーク波長λ近傍の光ｈだけが多重干渉によって増強されて第２電極１５側から取り出される。このため、ピーク強度の高いスペクトルを有する光ｈが取り出されることになる。しかも、有機層１３の膜厚（共振部の光学的距離Ｌ）は、第１電極１２と有機層１３と半透明反射層１４とで共振器構造が構成される値のうちの正の最小値に設定されていることから、取り出される光ｈのスペクトルは、波長λの光が多重干渉する範囲で最も広い幅に保たれる。
【００３９】
図５に、このようにして設計された（ここでは式（６）におけるｍ＝０）各発光色を有する有機ＥＬ素子から取り出された各光のスペクトルのシミュレーション例を示す。また、第１電極１２にはクロム、半透明反射層１４には銀−マグネシウム合金を用いた。図６は、同様に設計された各有機層１３の単体フィルタとしての特性を示すスペクトルのシミュレーション例であり、この図のスペクトルと有機発光層１３ｃで発光させた光を多重干渉させずに取り出した光のスペクトル、すなわち図７に示す内部発光スペクトルとを掛け合わせることで、図５に示すスペクトルが得られる。
【００４０】
また比較例として、図８に、式（６）式を満たすが光学的距離Ｌが正の最小値にならない（ここではｍ＝１）有機ＥＬ素子から取り出された光の各スペクトルのシミュレーション例を示す。なお、この比較例の有機ＥＬ素子は、共振部の光学的距離Ｌ以外は、第１の有機ＥＬ素子と同様に構成され、赤（Ｒ）領域の光を発光する有機ＥＬ素子はバッファ層１３ａを２４０ｎｍとし、緑（Ｇ）領域の光を発光する有機ＥＬ素子はバッファ層１３ａを１９０ｎｍとし、青（Ｂ）領域の光を発光する有機ＥＬ素子はバッファ層１３ａを１５０ｎｍとすることで、各有機層１３の膜厚を調整した。図９は、この比較例と同様に設計された各有機層の単体のフィルタとしての特性を示すスペクトルのシミュレーション例であり、この図のスペクトルと有機発光層１３ｃで発光させた光を多重干渉させずに取り出した光のスペクトル、すなわち図７に示す内部発光スペクトルとを掛け合わせることで、図８に示すスペクトルが得られる。
【００４１】
これらの図を比較してわかるように、第１実施形態のようにして有機層１３の膜厚を設定することで、有機ＥＬ素子から取り出される光ｈを多重干渉させながらもそのスペクトルの幅をある程度の広さに保つことが可能になる。このため、第１実施形態の有機ＥＬ素子では、視野角がずれた場合であっても波長λのシフト量が小さく抑えられ、広い視野角の範囲で色純度の向上を図ることができる。
【００４２】
図１０は、第１実施形態による有機ＥＬ素子（ｍ＝０）の視野角依存性を示し、表示面に対して０°（正面）、３０°、６０°の角度で測定された緑（Ｇ）の波長の光のスペクトルである。また、図１１は、比較例の有機ＥＬ素子（ｍ＝１）の視野角依存性を示すグラフである。
【００４３】
図１０及び図１１を比較して分かるように、第１実施形態による有機ＥＬ素子では、視野角が３０°ずれてもスペクトルのピークはほとんどシフトしておらず、６０°ずれた場合であってもスペクトルのピークは１０ｎｍ程度のシフトに収まっている。これに対して比較例の有機ＥＬ素子では、図１１に示すように、視野角が６０°ずれた場合のスペクトルのピークが３０ｎｍ程度も短波長側にシフトし、色が変わってしまっていることが分かる。このことから、第１実施形態による有機ＥＬ素子では、視野角が大きくなっても、取り出された光ｈのスペクトルのピーク位置がシフトする量が、比較例による有機ＥＬ素子よりも小さく抑えられることが確認された。
【００４４】
これは次のような理由による。すなわち、発光面に対して斜め方向θラジアンから見た場合、式（６）は、下記の式（８）のように書き換えられる。
（２Ｌ）／λ´×ｃｏｓθ＋Φ／（２π）＝ｍ（ｍは整数）（８）
ここで、λ´＝λ＋Δλ（λは、発光面を正面から見た場合のフィルタ特性のスペクトルのピーク波長）とすると、式（８）からΔλ＝（１−ｃｏｓθ）λとなり、共振器構造を構成するための有機層の膜厚を規定する整数ｍによらず、フィルタ特性のスペクトルのピークのシフト量Δλは視野角にのみ依存することがわかる。
【００４５】
ところが、後述の理由により、ｍが小さい方が、フィルタ特性のスペクトルがなだらかで幅広く、すなわちブロードになるため、取り出される光のスペクトルのピークのシフト量が小さくなる。このため、第１実施形態による有機ＥＬ素子では、広い視野角の範囲で色純度の向上が図られる。この結果、この有機ＥＬ素子を用いて構成された直視型のカラー表示装置では、広い視野角において十分な色再現範囲を確保することができる。
【００４６】
上述のようにｍが小さい方がフィルタ特性のスペクトルがブロードになるのは、次のような理由による。アノード電極、すなわち第１電極１２とカソード電極、すなわち半透明反射層１４とで生じる反射光の位相シフトの和をΦラジアン、有機層１３の光学的距離をＬ、光の波長をλとするとき、多重干渉の１回分の位相遅れ量をδとすると、
δ＝２π・２Ｌ／λ＋Φ （９）
である。ここで、
δ＝２π・ｍ（ｍは整数） （10）
が成り立つλが狭帯域フィルターのピーク波長となる。これをλmax とすると、式（９）、（10）から、
２Ｌ／λmax ＋Φ／２π＝ｍ（ｍは整数） （11）
を得る。式（９）で有機層１３の光学的距離Ｌが小さくなると、λの変化量に対するδの変化量が減少することから理解できるように、ｍの小さい方が狭帯域フィルターのスペクトルの幅がブロードになる。
【００４７】
図１２に、色彩光度計（トプコン社製ＢＭ−７）により実測した第１実施形態による有機ＥＬ素子から取り出される光の色度座標（本発明）を示す。また比較例として、ＣＲＴ（cathode-ray tube）の色度座標（ＣＲＴ）及び図１を用いて説明した従来の有機ＥＬ素子から取り出される光のスペクトルに相当する色度座標（従来）を示す。ここで、図１２中、一番外側の線の曲線部はスペクトル軌跡（spectrum locus）、直線部は純紫軌跡（purple boundary)を示す。これらの色度座標を比較して分かるように、第１実施形態による有機ＥＬ素子の色度座標は、従来のものと比較して大幅に色再現範囲が拡大しており、ＣＲＴとほぼ同じ色再現範囲が確保されることが確認された。
【００４８】
図１３は、この発明の第２の実施形態による有機ＥＬ素子を示す。この図１３に示す有機ＥＬ素子は、図４に示す第１実施形態による有機ＥＬ素子において、半透明反射層１４と第２電極１５と、第２電極１５の上端界面（例えば、大気層との界面）とで共振器構造を構成したものである。第２電極１５の端面と大気層との界面での反射率は１０％程度と大きく、ここでは、透明材料からなる第２電極１５を共振部とした共振器の効果を利用する。
【００４９】
このため、大気層と半透明反射層１４との間の距離、すなわち第２電極１５からなる共振部の光学的距離Ｌ（ここでは、第１実施形態と区別してＬ2 とする）は、下記の式（12）を満たすｍのうち、特にＬ1 が正の最小値になるｍ（そのｍをｍ１と書く）に対して４を加えた下記の式（13）を満たすような光学的距離Ｌ2 が採用されている。ただし、有機発光層１３ｃで発生した光ｈが共振部（第２電極１５）の両端で反射する際に生じる位相シフトをΦラジアン、光のスペクトルのピーク波長をλとする。なお、第２電極１５上に、この第２電極１５と同等の屈折率を有する透明誘電体からなるパッシベーション膜が設けられている場合には、このパッシベーション膜と第２電極１５とが共振部となる。
（２Ｌ1 ）／λ＋Φ／（２π）＝ｍ（ｍは整数） （12）
（２Ｌ2 ）／λ＋Φ／（２π）＝ｍ１＋４ （13）
【００５０】
このように設計された共振部（すなわち第２電極１５）は、図１４に示すように、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各領域に対応する各波長の光を多重干渉させるものになる。このため、各色毎に、共振部の光学的距離Ｌ2 を設定する必要はなく、各発光色に対応する各有機ＥＬ素子において、第２電極１５からなる共振部の光学的距離Ｌ2 を共通化することができる。
【００５１】
図１５は、この発明の第３の実施形態による有機ＥＬ素子を示す。この図１５に示す有機ＥＬ素子は、図４に示す第１実施形態による有機ＥＬ素子において、半透明反射層１４と第２電極１５と、第２電極１５の上端界面（例えば大気層）とで共振器構造を構成したものである。
【００５２】
この有機ＥＬ素子の、大気層と半透明反射層１４との間の距離、すなわち第２電極１５からなる共振部の光学的距離Ｌ（ここでは第１実施形態及び第２実施形態と区別してＬ3 とする）は、下記の式（14）を満たすｍのうち、特にＬ1 が正の最小値になるｍ（そのｍをｍ１と書く）に対して１０以上の整数ｑ、好ましくは１８以上の整数ｑ１を加えた式（15）を満たすような光学的距離Ｌ3 が採用されている。ただし、有機発光層１３ｃで発生した光ｈが共振部（第２電極１５）の両端で反射する際に生じる位相シフトをΦラジアン、光のスペクトルのピーク波長をλとする。なお、第２電極１５上に、この第２電極１５と同等の屈折率を有する透明誘電体からなるパッシベーション膜が設けられている場合には、このパッシベーション膜と第２電極１５とが共振部となる。
（２Ｌ1 ）／λ＋Φ／（２π）＝ｍ（ｍは整数） （14）
（２Ｌ3 ）／λ＋Φ／（２π）＝ｍ１＋ｑ （15）
【００５３】
このように設計された共振部（すなわち第２電極１５）は、図１６に示すように、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各領域における多数の波長の光を多重干渉させるものになる。このため、第２実施形態と同様に、各色毎に共振部の光学的距離Ｌ3 を設定する必要がなく、各発光色に対応する各有機ＥＬ素子において、共振部の光学的距離Ｌ3 を共通化することができる。しかも、図１７に示すように、多重干渉して取り出された光ｈ（図１７においては緑（Ｇ）領域の光）が複数の細かいピークを持つようになるため、取り出された光ｈの全体的なスペクトル幅が実質的に広くなる。このため、第１実施形態による有機ＥＬ素子と同様に、広い視野角の範囲で色純度の向上を図ることができる。この結果、この有機ＥＬ素子を用いて構成された直視型のカラー表示装置は、広い視野角において十分な色再現性を示すものになる。
【００５４】
なお、第２実施形態及び第３実施形態は、第１実施形態と組み合わせてまたは単独で適用することが可能である。また、第２実施形態及び第３実施形態で説明した共振部の構成は、有機層１３からなる共振部にも適用可能である。しかし、第２実施形態及び第３実施形態で説明した共振部は、その膜厚が比較的厚くなることを考慮すると、膜厚が厚くなる方向への自由度が比較的高い第２電極１５を共振部とする構成に好適である。また、第１実施形態で説明した共振部の構造は、第２電極１５（及びその上部のパッシベーション膜）からなる共振部にも適用可能である。
【００５５】
さらに、上記各実施形態は、図４に示したような上面発光型の有機ＥＬ素子への適用に限定されるものではない。例えば、アノード電極は、高仕事関数の金属膜からなる第１電極１２で構成したが、アノード電極は、誘電体多層膜やアルミニウム（Ａｌ）等の反射膜の上部に透明導電膜を重ねた２層構造にしてもよい。この場合、この反射膜がこの発明における第１電極となる。そして、透明導電膜は、共振部の一部を構成するものとなる。
【００５６】
また、図１８に示すように、第１電極１２を光反射材料からなるカソード電極とし、第２電極１５を透明電極からなるアノード電極とし、第１電極１２側から順次有機発光層１３ｃ、正孔輸送層１３ｂ及びバッファ層１３ｃを積層してなる構成にも適用可能である。この場合、有機層１３と第２電極１５とを合わせて一つの共振部とし、有機発光層１３ｃで発生した光を有機層１３の下端（第１電極１２との境界面）と第２電極１４の上端（大気層との境界面）とで反射させる。また、このような構成において、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｒ等の高仕事関数を有する材料からなる半透明反射層（図示せず）を、有機層１３と第２電極１５との間に設けられた構成のものにも適用することができる。この場合は、共振部の構造は、第１実施形態から第３実施形態と同様になる。
【００５７】
さらに、図面を用いての説明は省略したが、この発明は、上面発光型の有機ＥＬ素子に限定されることはなく、透明な基板１１を用いた透過型の有機ＥＬ素子にも適用可能である。また、基板１１上の薄膜トランジスタに接続された有機ＥＬ素子にも適用可能である。
【００５８】
図１９は、この発明の第４実施形態による有機ＥＬ素子を示す要部断面図である。この図１９に示す有機ＥＬ素子は、図４に示す第１実施形態による上面発光型の有機ＥＬ素子に、さらにカラーフィルタを設けた構成を有する。すなわち、有機層１３を共振部として、第１電極１２からなる反射層と有機層１３と半透明反射層１４とで共振器構造が構成され、この半透明反射層１４上に、第２電極（透明電極）１５及びパッシベーション膜１６を介してカラーフィルタ２０が配置されている。
【００５９】
特に、このカラーフィルタ２０は、この有機ＥＬ素子から取り出したいスペクトルのピーク波長λ近傍の光ｈのみを透過するものであることとする。つまり、赤（Ｒ）領域の光を発光する素子には赤（Ｒ）領域の光のみを透過するカラーフィルタ２０Ｒが設けられ、緑（Ｇ）領域の光を発光する素子には緑（Ｂ）領域の光のみを透過するカラーフィルタ２０Ｇが設けられ、青（Ｂ）領域の光を発光する素子には青（Ｂ）領域の光のみを透過するカラーフィルタ２０Ｂが設けられている。
【００６０】
そして、有機層１３からなる共振部の光学的距離Ｌは、第１実施形態で説明したように、取り出される光のスペクトルのピーク波長λ近傍の光ｈが多重干渉する範囲で最も広い幅に保たれるように設計されている。またさらに、各カラーフィルタ２０における透過率の高い波長範囲に対して、各有機層１３から取り出したい光ｈの波長範囲を一致させることが望ましい。
【００６１】
このような構成の有機ＥＬ素子では、表示面側（すなわちカラーフィルタ２０側）から照射される外光Ｈのうち、この有機ＥＬ素子から取り出したいスペクトルのピーク波長λ近傍の光Ｈ1 のみがカラーフィルタ２０を透過して共振部（ここでは有機層１３）に達し、その他の波長の外光がカラーフィルタ２０よりも素子の内部側に侵入することが防止される。
【００６２】
ここで、この共振部（すなわち有機層１３）は、取り出したいピーク波長λ近傍の光を透過させる狭帯域フィルタであるため、このピーク波長λ近傍の外光Ｈ1 に対する透過率が非常に高い、すなわち外光Ｈ1 に対する反射率が非常に低い。したがって、カラーフィルタ２０から侵入した上記ピーク波長λ近傍の外光Ｈ1 は、有機層１３においてその反射が抑えられ、再度カラーフィルタ２０を透過して外部に放出されることが防止される。
【００６３】
図２０に、カラーフィルタを配置していない構造の有機ＥＬ素子（すなわち図４に示した有機ＥＬ素子）の外光反射率のシミュレーション結果を示す。図２０中、Ｂは青（Ｂ）色発光の有機ＥＬ素子の外光反射を示し、Ｇは緑（Ｇ）色発光の有機ＥＬ素子の外光反射を示し、Ｒは赤（Ｇ）色発光の有機ＥＬ素子の外光反射を示す。図２０に示すように、各有機ＥＬ素子とも、各発光色のピーク波長λ付近における外光反射率が低く抑えられていることがわかる。すなわち、青色発光の有機ＥＬ素子においては、青（Ｂ）領域の外光反射が低く抑えられており、赤色発光及び緑色発光の有機ＥＬ素子においても、同様にその表示目的とする波長領域の外光反射が抑えられている。
【００６４】
また、図２１に、各有機ＥＬ素子に配置したカラーフィルタ（２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂ）の透過特性を示す。図２１中、Ｂは青（Ｂ）色発光の有機ＥＬ素子に配置されるカラーフィルタの透過特性を示し、Ｇは緑（Ｇ）色発光の有機ＥＬ素子に配置されるカラーフィルタの透過特性を示し、Ｒは赤（Ｒ）色発光の有機ＥＬ素子に配置されるカラーフィルタの透過特性を示す。図２１に示すように、各カラーフィルタとも、各発光色のピーク波長λ付近の透過率が高い。
【００６５】
ここで、カラーフィルタが配置されていない図４に示す有機ＥＬ素子の外光反射率をＲ（λ）とし、カラーフィルタの透過率をＴ（λ）とした場合、カラーフィルタが設けられている図１９に示す有機ＥＬ素子の外光反射率Ｒｔ（λ）は、下記の式（16）のように表される。
Ｒｔ（λ）＝Ｔ（λ）×Ｒ（λ）×Ｔ（λ） （16）
【００６６】
図２２に、図１９に示した有機ＥＬ素子の外光反射率として、式（16）式に基づいて、図２０及び図２１のグラフを合成したシミュレーション結果を示す。図２２中、Ｂは青（Ｂ）色発光の有機ＥＬ素子の外光反射を示し、Ｇは緑（Ｇ）色発光の有機ＥＬ素子の外光反射を示し、Ｒは赤（Ｇ）色発光の有機ＥＬ素子の外光反射を示している。図２２に示すように、各有機ＥＬ素子とも、各発光色のピーク波長λを含む広い波長領域における外光反射率が低く抑えられることがわかる。
【００６７】
一方、有機層１３内で発生した発光光のうち、取り出したいピーク波長λ近傍の光ｈは、そのまま狭帯域フィルタ（有機層１３）を透過し、さらにカラーフィルタ２０を透過して表示光として取り出される。このため、有機ＥＬ素子内で発生した発光光の輝度は、カラーフィルタの透過率のみによって規制される。しかし、各有機ＥＬ素子には、その有機ＥＬ素子で発生する発光光のうちの取り出したいピーク波長λ近傍の光の透過率が高いカラーフィルタが設けられている。このため、カラーフィルタを配置したことによる発光光の取り出し効率の低下は低く抑えられ、輝度の低下を最小限に抑えることができる。
【００６８】
以上の結果、この有機ＥＬ素子においては、発光色のうちの取り出したいピーク波長λ近傍の光ｈの取り出しを妨げることなく、かつ、このピーク波長λ近傍の光を含む外光光Ｈの反射が防止される。したがって、発光光の輝度を確保しつつ外光下におけるコントラストを大幅に向上させることが可能になる。
【００６９】
しかも、この有機ＥＬ素子においては、各カラーフィルタ２０における透過率の高い波長範囲に対して、この有機層１３で共振して取り出される波長範囲を一致させているため、カラーフィルタ２０を透過した波長範囲の外光Ｈ1 の反射を、有機層１３において効果的に抑えることができる。
しかも、第１実施形態と同様に、有機ＥＬ素子から取り出される光ｈを多重干渉させながらも、そのスペクトルの幅をある程度の広さに保つことが可能になるため、広い視野角の範囲で色純度の向上を図ることもできる。
【００７０】
なお、この第４実施形態においては、図４に示す第１実施形態による上面発光型の有機ＥＬ素子に対して、さらにカラーフィルタを設けた構成の有機ＥＬ素子について説明を行った。しかし、この発明はこれに限定されることはなく、第１実施形態、第２実施形態または第３実施形態において説明した各構成の有機ＥＬ素子にカラーフィルタを設けた構成とすることができる。ただし、各有機ＥＬ素子に配置されるカラーフィルタは、上述したような透過率特性を有するものであることとする。
【００７１】
そして、第２実施形態で説明した各構成に対してカラーフィルタを設けた構成の有機ＥＬ素子においては、上述したと同様に発光光の輝度を確保しつつ外光下におけるコントラストを大幅に向上させることが可能になるとともに、第２実施形態と同様の効果、すなわち各発光色に対応する共振部の光学的距離Ｌを共通化することができるといった効果を得ることができる。
【００７２】
また、第３実施形態で説明した各構成に対してカラーフィルタを設けた構成の有機ＥＬ素子においては、上述したと同様に発光光の輝度を確保しつつ外光下におけるコントラストを大幅に向上させることが可能になるとともに、第３実施形態と同様の効果、すなわち広い視野角の範囲で色純度の向上を図ることができると言った効果を得ることができる。
【００７３】
なお、第４実施形態による有機ＥＬ素子を、基板側から発光光を取り出す構造の有機ＥＬ素子にも適用する場合には、例えば図２３に示すように、透明基板３１側から順に、透明材料からなる第２電極３２、アノード電極を兼ねる半透明反射層３３、バッファ層３４ａ、正孔輸送層３４ｂ及び有機発光層３４ｃからなる有機層３４、反射層を兼ねるカソード電極である第１電極３５を積層させ、透明基板３１を挟んでこれらの層と反対側に、適宜選択されたカラーフィルタ２０を組み合わせて配置する。なお、カラーフィルタ２０は、透明基板３１と第２電極３２との間に配置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】従来の有機ＥＬ素子の構成を示す要部断面図である。
【図２】従来の有機ＥＬ素子から取り出された各色のスペクトルを示す略線図である。
【図３】外光反射の防止を目的とした従来の表示素子の構成例を示す略線図である。
【図４】この発明の第１実施形態による有機ＥＬ素子を示す要部断面図である。
【図５】この発明の第１実施形態による有機ＥＬ素子から取り出された各光のスペクトルのシミュレーション例を示す略線図である。
【図６】この発明の第１実施形態による有機ＥＬ素子における有機層単体のフィルタ特性を示すスペクトルのシミュレーション例を示す略線図である。
【図７】この発明の第１実施形態による有機ＥＬ素子における内部発光スペクトルのシミュレーション例を示す略線図である。
【図８】従来の有機ＥＬ素子から取り出された各光のスペクトルのシミュレーション例を示す略線図である。
【図９】従来の有機ＥＬ素子における有機層単体のフィルタ特性を示すスペクトルのシミュレーション例を示す略線図である。
【図１０】この発明の第１実施形態による有機ＥＬ素子（Ｇ発光）の視野角依存性を示す略線図である。
【図１１】従来の有機ＥＬ素子（Ｇ発光）の視野角依存性を示す略線図である。
【図１２】この発明の第１実施形態による有機ＥＬ素子及びその比較例の色度座標を示す略線図である。
【図１３】この発明の第２実施形態による有機ＥＬ素子を示す要部断面図である。
【図１４】この発明の第２実施形態による有機ＥＬ素子における有機層単体のフィルタ特性を示すスペクトルのシミュレーション例を示す略線図である。
【図１５】この発明の第３実施形態による有機ＥＬ素子を示す要部断面図である。
【図１６】この発明の第３実施形態による有機ＥＬ素子における有機層単体のフィルタ特性を示すスペクトルのシミュレーション例を示す略線図である。
【図１７】この発明の第３実施形態による有機ＥＬ素子（Ｇ発光）から取り出された光のスペクトルのシミュレーション例を示す略線図である。
【図１８】この発明が適用される他の有機ＥＬ素子を示す要部断面図である。
【図１９】この発明の第４実施形態による有機ＥＬ素子を示す要部断面図である。
【図２０】この発明の第４実施形態による有機ＥＬ素子においてカラーフィルタなしの場合の外光反射特性を示すスペクトルのシミュレーション例を示す略線図である。
【図２１】この発明の第４実施形態による有機ＥＬ素子に設けた各カラーフィルタの透過特性を示すスペクトルを示す略線図である。
【図２２】この発明の第４の実施形態による有機ＥＬ素子における外光反射特性を示すスペクトルのシミュレーション例を示す略線図である。
【図２３】この発明の第４実施形態による有機ＥＬ素子の他の構成例を示す要部断面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１２，３５…第１電極、１３，３４…有機層、１３ｃ，３４ｃ…有機発光層、１４，３３…半透明反射層、１５，３２…第２電極、２０…カラーフィルタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射膜と半透明反射層との間に、少なくとも発光層を有する有機層が挟持されるとともに、前記有機層が前記発光層で発光した光を共振させる共振器構造の共振部となるように構成された表示素子において、
前記発光層で発生した光が前記共振部の両端で反射する際に生じる位相シフトをΦラジアン、前記共振部の光学的距離をＬ、前記光のうちの取り出したい光のスペクトルのピーク波長をλとした場合、式
（２Ｌ）／λ＋Φ／（２π）＝ｍ（ｍは整数）
を満たす範囲で前記光学的距離Ｌが正の最小値となるように構成することで、前記表示素子から取り出される光のスペクトルのピーク位置のシフト量が、０°〜６０°の視野角範囲において３０ｎｍ未満となるようにした
ことを特徴とする表示素子。
【請求項２】
反射膜と半透明反射層との間に、少なくとも発光層を有する有機層が挟持されるとともに、前記有機層が前記発光層で発光した光を共振させる共振器構造の共振部となるように構成された表示素子において、
前記半透明反射層の上方に、前記共振部で共振して当該半透明反射層側から取り出される光を透過するカラーフィルタが設けられるとともに、
前記発光層で発生した光が前記共振部の両端で反射する際に生じる位相シフトをΦラジアン、前記共振部の光学的距離をＬ、前記光のうちの取り出したい光のスペクトルのピーク波長をλとした場合、式
（２Ｌ）／λ＋Φ／（２π）＝ｍ（ｍは整数）
を満たす範囲で前記光学的距離Ｌが正の最小値となるように構成することで、前記表示素子から取り出される光のスペクトルのピーク位置のシフト量が、０°〜６０°の視野角範囲において３０ｎｍ未満となるようにした
ことを特徴とする表示素子。
【請求項３】
基板上に光反射材料からなる第１電極、透明導電膜、少なくとも発光層を有する有機層及び第２電極が順次積層され、前記第２電極側から光が取り出されるとともに、前記透明導電膜及び前記有機層が前記発光層で発光した光を共振させる共振器構造の共振部となるように構成された表示素子において、
前記発光層で発生した光が前記共振部の両端で反射する際に生じる位相シフトをΦラジアン、前記共振部の光学的距離をＬ、前記光のうちの取り出したい光のスペクトルのピーク波長をλとした場合、式
（２Ｌ）／λ＋Φ／（２π）＝ｍ（ｍは整数）
を満たす範囲で前記光学的距離Ｌが正の最小値となるように構成することで、前記表示素子から取り出される光のスペクトルのピーク位置のシフト量が、０°〜６０°の視野角範囲において３０ｎｍ未満となるようにした
ことを特徴とする表示素子。
【請求項４】
基板上に光反射材料からなる第１電極、透明導電膜、少なくとも発光層を有する有機層及び第２電極が順次積層され、前記第２電極側から光が取り出されるとともに、前記透明導電膜及び前記有機層が前記発光層で発光した光を共振させる共振器構造の共振部となるように構成された表示素子において、
前記第２電極の上方に、前記共振部で共振して当該第２電極側から取り出される光を透過するカラーフィルタが設けられるとともに、
前記発光層で発生した光が前記共振部の両端で反射する際に生じる位相シフトをΦラジアン、前記共振部の光学的距離をＬ、前記光のうちの取り出したい光のスペクトルのピーク波長をλとした場合、式
（２Ｌ）／λ＋Φ／（２π）＝ｍ（ｍは整数）
を満たす範囲で前記光学的距離Ｌが正の最小値となるように構成することで、前記表示素子から取り出される光のスペクトルのピーク位置のシフト量が、０°〜６０°の視野角範囲において３０ｎｍ未満となるようにした
ことを特徴とする表示素子。
【請求項５】
反射膜と半透明反射層との間に、少なくとも発光層を有する有機層が挟持されるとともに、前記有機層が前記発光層で発光した光を共振させる共振器構造の共振部となるように構成された表示素子において、
前記発光層で発生した光が前記共振部の両端で反射する際に生じる位相シフトをΦラジアン、前記共振部の光学的距離をＬ、前記光のうちの取り出したい光のスペクトルのピーク波長をλとした場合、式
（２Ｌ）／λ＋Φ／（２π）＝ｍ（ｍは整数）
を満たす範囲で前記光学的距離Ｌが正の最小値となるように構成することで、０°〜６０°の視野角範囲における発光強度が、０°における発光強度の５０％以上となるようにした
ことを特徴とする表示素子。
【請求項６】
反射膜と半透明反射層との間に、少なくとも発光層を有する有機層が挟持されるとともに、前記有機層が前記発光層で発光した光を共振させる共振器構造の共振部となるように構成された表示素子において、
前記半透明反射層の上方に、前記共振部で共振して当該半透明反射層側から取り出される光を透過するカラーフィルタが設けられるとともに、
前記発光層で発生した光が前記共振部の両端で反射する際に生じる位相シフトをΦラジアン、前記共振部の光学的距離をＬ、前記光のうちの取り出したい光のスペクトルのピーク波長をλとした場合、式
（２Ｌ）／λ＋Φ／（２π）＝ｍ（ｍは整数）
を満たす範囲で前記光学的距離Ｌが正の最小値となるように構成することで、０°〜６０°の視野角範囲における発光強度が、０°における発光強度の５０％以上となるようにした
ことを特徴とする表示素子。
【請求項７】
基板上に光反射材料からなる第１電極、透明導電膜、少なくとも発光層を有する有機層及び第２電極が順次積層され、前記第２電極側から光が取り出されるとともに、前記透明導電膜及び前記有機層が前記発光層で発光した光を共振させる共振器構造の共振部となるように構成された表示素子において、
前記発光層で発生した光が前記共振部の両端で反射する際に生じる位相シフトをΦラジアン、前記共振部の光学的距離をＬ、前記光のうちの取り出したい光のスペクトルのピーク波長をλとした場合、式
（２Ｌ）／λ＋Φ／（２π）＝ｍ（ｍは整数）
を満たす範囲で前記光学的距離Ｌが正の最小値となるように構成することで、０°〜６０°の視野角範囲における発光強度が、０°における発光強度の５０％以上となるようにした
ことを特徴とする表示素子。
【請求項８】
基板上に光反射材料からなる第１電極、透明導電膜、少なくとも発光層を有する有機層及び第２電極が順次積層され、前記第２電極側から光が取り出されるとともに、前記透明導電膜及び前記有機層が前記発光層で発光した光を共振させる共振器構造の共振部となるように構成された表示素子において、
前記第２電極の上方に、前記共振部で共振して当該第２電極側から取り出される光を透過するカラーフィルタが設けられるとともに、
前記発光層で発生した光が前記共振部の両端で反射する際に生じる位相シフトをΦラジアン、前記共振部の光学的距離をＬ、前記光のうちの取り出したい光のスペクトルのピーク波長をλとした場合、式
（２Ｌ）／λ＋Φ／（２π）＝ｍ（ｍは整数）
を満たす範囲で前記光学的距離Ｌが正の最小値となるように構成することで、０°〜６０°の視野角範囲における発光強度が、０°における発光強度の５０％以上となるようにした
ことを特徴とする表示素子。
【請求項１】
反射膜と半透明反射層との間に、少なくとも発光層を有する有機層が挟持されるとともに、前記有機層が前記発光層で発光した光を共振させる共振器構造の共振部となるように構成された表示素子において、
前記発光層で発生した光が前記共振部の両端で反射する際に生じる位相シフトをΦラジアン、前記共振部の光学的距離をＬ、前記光のうちの取り出したい光のスペクトルのピーク波長をλとした場合、式
（２Ｌ）／λ＋Φ／（２π）＝ｍ（ｍは整数）
を満たす範囲で前記光学的距離Ｌが正の最小値となるように構成することで、前記表示素子から取り出される光のスペクトルのピーク位置のシフト量が、０°〜６０°の視野角範囲において３０ｎｍ未満となるようにした
ことを特徴とする表示素子。
【請求項２】
反射膜と半透明反射層との間に、少なくとも発光層を有する有機層が挟持されるとともに、前記有機層が前記発光層で発光した光を共振させる共振器構造の共振部となるように構成された表示素子において、
前記半透明反射層の上方に、前記共振部で共振して当該半透明反射層側から取り出される光を透過するカラーフィルタが設けられるとともに、
前記発光層で発生した光が前記共振部の両端で反射する際に生じる位相シフトをΦラジアン、前記共振部の光学的距離をＬ、前記光のうちの取り出したい光のスペクトルのピーク波長をλとした場合、式
（２Ｌ）／λ＋Φ／（２π）＝ｍ（ｍは整数）
を満たす範囲で前記光学的距離Ｌが正の最小値となるように構成することで、前記表示素子から取り出される光のスペクトルのピーク位置のシフト量が、０°〜６０°の視野角範囲において３０ｎｍ未満となるようにした
ことを特徴とする表示素子。
【請求項３】
基板上に光反射材料からなる第１電極、透明導電膜、少なくとも発光層を有する有機層及び第２電極が順次積層され、前記第２電極側から光が取り出されるとともに、前記透明導電膜及び前記有機層が前記発光層で発光した光を共振させる共振器構造の共振部となるように構成された表示素子において、
前記発光層で発生した光が前記共振部の両端で反射する際に生じる位相シフトをΦラジアン、前記共振部の光学的距離をＬ、前記光のうちの取り出したい光のスペクトルのピーク波長をλとした場合、式
（２Ｌ）／λ＋Φ／（２π）＝ｍ（ｍは整数）
を満たす範囲で前記光学的距離Ｌが正の最小値となるように構成することで、前記表示素子から取り出される光のスペクトルのピーク位置のシフト量が、０°〜６０°の視野角範囲において３０ｎｍ未満となるようにした
ことを特徴とする表示素子。
【請求項４】
基板上に光反射材料からなる第１電極、透明導電膜、少なくとも発光層を有する有機層及び第２電極が順次積層され、前記第２電極側から光が取り出されるとともに、前記透明導電膜及び前記有機層が前記発光層で発光した光を共振させる共振器構造の共振部となるように構成された表示素子において、
前記第２電極の上方に、前記共振部で共振して当該第２電極側から取り出される光を透過するカラーフィルタが設けられるとともに、
前記発光層で発生した光が前記共振部の両端で反射する際に生じる位相シフトをΦラジアン、前記共振部の光学的距離をＬ、前記光のうちの取り出したい光のスペクトルのピーク波長をλとした場合、式
（２Ｌ）／λ＋Φ／（２π）＝ｍ（ｍは整数）
を満たす範囲で前記光学的距離Ｌが正の最小値となるように構成することで、前記表示素子から取り出される光のスペクトルのピーク位置のシフト量が、０°〜６０°の視野角範囲において３０ｎｍ未満となるようにした
ことを特徴とする表示素子。
【請求項５】
反射膜と半透明反射層との間に、少なくとも発光層を有する有機層が挟持されるとともに、前記有機層が前記発光層で発光した光を共振させる共振器構造の共振部となるように構成された表示素子において、
前記発光層で発生した光が前記共振部の両端で反射する際に生じる位相シフトをΦラジアン、前記共振部の光学的距離をＬ、前記光のうちの取り出したい光のスペクトルのピーク波長をλとした場合、式
（２Ｌ）／λ＋Φ／（２π）＝ｍ（ｍは整数）
を満たす範囲で前記光学的距離Ｌが正の最小値となるように構成することで、０°〜６０°の視野角範囲における発光強度が、０°における発光強度の５０％以上となるようにした
ことを特徴とする表示素子。
【請求項６】
反射膜と半透明反射層との間に、少なくとも発光層を有する有機層が挟持されるとともに、前記有機層が前記発光層で発光した光を共振させる共振器構造の共振部となるように構成された表示素子において、
前記半透明反射層の上方に、前記共振部で共振して当該半透明反射層側から取り出される光を透過するカラーフィルタが設けられるとともに、
前記発光層で発生した光が前記共振部の両端で反射する際に生じる位相シフトをΦラジアン、前記共振部の光学的距離をＬ、前記光のうちの取り出したい光のスペクトルのピーク波長をλとした場合、式
（２Ｌ）／λ＋Φ／（２π）＝ｍ（ｍは整数）
を満たす範囲で前記光学的距離Ｌが正の最小値となるように構成することで、０°〜６０°の視野角範囲における発光強度が、０°における発光強度の５０％以上となるようにした
ことを特徴とする表示素子。
【請求項７】
基板上に光反射材料からなる第１電極、透明導電膜、少なくとも発光層を有する有機層及び第２電極が順次積層され、前記第２電極側から光が取り出されるとともに、前記透明導電膜及び前記有機層が前記発光層で発光した光を共振させる共振器構造の共振部となるように構成された表示素子において、
前記発光層で発生した光が前記共振部の両端で反射する際に生じる位相シフトをΦラジアン、前記共振部の光学的距離をＬ、前記光のうちの取り出したい光のスペクトルのピーク波長をλとした場合、式
（２Ｌ）／λ＋Φ／（２π）＝ｍ（ｍは整数）
を満たす範囲で前記光学的距離Ｌが正の最小値となるように構成することで、０°〜６０°の視野角範囲における発光強度が、０°における発光強度の５０％以上となるようにした
ことを特徴とする表示素子。
【請求項８】
基板上に光反射材料からなる第１電極、透明導電膜、少なくとも発光層を有する有機層及び第２電極が順次積層され、前記第２電極側から光が取り出されるとともに、前記透明導電膜及び前記有機層が前記発光層で発光した光を共振させる共振器構造の共振部となるように構成された表示素子において、
前記第２電極の上方に、前記共振部で共振して当該第２電極側から取り出される光を透過するカラーフィルタが設けられるとともに、
前記発光層で発生した光が前記共振部の両端で反射する際に生じる位相シフトをΦラジアン、前記共振部の光学的距離をＬ、前記光のうちの取り出したい光のスペクトルのピーク波長をλとした場合、式
（２Ｌ）／λ＋Φ／（２π）＝ｍ（ｍは整数）
を満たす範囲で前記光学的距離Ｌが正の最小値となるように構成することで、０°〜６０°の視野角範囲における発光強度が、０°における発光強度の５０％以上となるようにした
ことを特徴とする表示素子。
【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１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【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１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２００６−１４７５９８（Ｐ２００６−１４７５９８Ａ）
【公開日】平成１８年６月８日（２００６．６．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−４８６１４（Ｐ２００６−４８６１４）
【出願日】平成１８年２月２４日（２００６．２．２４）
【分割の表示】特願２００１−５４０５６８（Ｐ２００１−５４０５６８）の分割
【原出願日】平成１２年１１月２２日（２０００．１１．２２）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月８日（２００６．６．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月２４日（２００６．２．２４）
【分割の表示】特願２００１−５４０５６８（Ｐ２００１−５４０５６８）の分割
【原出願日】平成１２年１１月２２日（２０００．１１．２２）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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