JP2007280677A - 発光装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】目的とする光の色の純度を向上させることが可能な発光装置を提供する。
【解決手段】発光装置１０は、基板１４と、基板１４上の複数箇所に形成された光反射層
２２と、光反射層２２を覆うように基板１４上に形成された透明な誘電体層２４と、誘電
体層２４上の光反射層２２に重なる箇所にそれぞれ形成された複数の発光素子１２Ｒ，１
２Ｇ，１２Ｂとを備える。発光素子の各々は、透明な画素電極２６と、画素電極２６より
も誘電体層２４から離れており画素電極２６に対向する半透明な対向電極３６と、画素電
極２６と対向電極３６の間に介在する発光層３２とを有する。発光層３２での発光に起因
する放出光が対向電極３６を通って放出される。画素電極２６は、対向電極３６からの放
出光の色に応じた厚さを有しており、画素電極２６の各々は、これに重なった光反射層２
２の全体に重なるように、この光反射層２２よりも大きな面積を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光装置および電子機器に関する。

近年、ノートパソコン、携帯電話機、電子手帳等の電子機器において、情報を表示する
手段として複数のエレクトロルミネッセンス（以下、ＥＬと称す）素子を備える発光装置
が提案されている。ＥＬ素子では、対向する一対の電極の間にＥＬ層（発光層）が配置さ
れている。

ＥＬ装置の分野において、反射する層同士の間に発光層を配置することによって、特定
波長の光を反射により共振させ、その特定波長の光の強度を増幅することが知られている
。例えば、特許文献１には、ガラス基板全面に形成された誘電体からなる半透明反射膜と
、その上に形成されたＳｉＯ_２からなるスペーサと、その上に形成された透明電極と、そ
の上に形成された正孔注入層と、その上に形成された発光層と、その上に形成された反射
電極とを有するＥＬ装置が開示されている。この発光層は、どの画素においても共通の材
料から形成されており白色光を発するが、目的とする出力色を異ならせるために、透明電
極の厚さまたはＳｉＯ_２のスペーサの厚さは、目的とする出力色により異なる。従って、
同じ白色発光材料から発光層を形成しても、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の出力
色が得られる。

また、特許文献２には、反射電極と透明電極の間に、Ｒ，Ｇ，Ｂの発光素子についてそ
れぞれ異なる材料から形成された発光層を含む有機層と、半透明な反射層が配置された表
示装置が開示されている。半透明な反射層はすべての発光層に対して同じ構造であるが、
出力色の色純度を向上させることを目的として、Ｒ光の発光層を含む有機層はＲ光の共振
に適した厚さを有し、Ｇ光の発光層を含む有機層はＧ光の共振に適した厚さを有し、Ｂ光
の発光層を含む有機層はＢ光の共振に適した厚さを有する。従って、色純度が高い光を放
出することができ、これによって表示装置の色再現性を向上させることが可能となる。

さらに、特許文献３には、反射電極と半透明電極の間に、発光層を含む有機層と、透明
導電層が配置された表示装置が開示されている。この表示装置では、Ｒ光の有機層に重な
る透明導電層はＲ光の共振に適した厚さを有し、Ｇ光の有機層に重なる透明導電層はＧ光
の共振に適した厚さを有し、Ｂ光の有機層に重なる透明導電層はＢ光の共振に適した厚さ
を有する。

特許第２７９７８８３号公報 国際公開第０１／０３９５５４号パンフレット 特開２００５−１１６５１６号公報

特許文献１に記載の技術では、透明電極の厚さまたはＳｉＯ_２のスペーサの厚さが、目
的とする出力色に応じて異なる。しかし、上述したように基板の上に半透明反射膜、スペ
ーサ、透明電極、正孔注入層、発光層および反射電極をこの順序で積層するこの技術では
、個々の透明電極の縁に重なった箇所では、共振構造の要素となる正孔注入層、発光層お
よび反射電極が折れ曲がりやすい（段差が生じやすい）ために、その透明電極の中央に重
なった箇所に比べて、これらの層の各々の厚さが小さくなりがちである。また、透明電極
そのものも、中央の厚さが定常的であるのに対して縁の近辺では厚さが不安定になりがち
である。共振構造では、反射する層同士の間の光学距離によって、共振構造から放出され
る光の波長が異なるので、このような層の厚さのばらつきがあると、目的とする出力光波
長だけでなく他の波長の光が多く出力されてしまう。つまり目的とする色に他の色が混ざ
ってしまう。

特許文献２または特許文献３に記載の技術では、反射電極が個々の発光ドットに対応す
る画素電極となると考えられ、個々の反射電極の縁に重なった箇所では、共振構造の要素
となる層、例えば有機層が折れ曲がりやすい（段差が生じやすい）ために、その反射電極
の中央に重なった箇所に比べて、これらの層の各々の厚さが小さくなりがちであると考え
られる。従って、特許文献１に記載の技術と同様に、目的とする出力光波長だけでなく他
の波長の光が多く出力されてしまうと考えられる。

そこで、本発明は、目的とする光の色の純度を向上させることが可能な発光装置および
これを用いた電子機器を提供する。

本発明に係る発光装置は、基板と、前記基板上の複数箇所に形成された光反射層と、前
記光反射層を覆うように前記基板上に形成された透明な誘電体層と、前記誘電体層上の前
記光反射層に重なる箇所にそれぞれ形成された複数の発光素子とを備え、前記発光素子の
各々は、透明な画素電極と、前記画素電極よりも前記誘電体層から離れており前記画素電
極に対向する半透明な対向電極と、前記画素電極と前記対向電極の間に介在する発光層と
を有し、前記発光層での発光に起因する放出光が前記対向電極を通って放出され、前記画
素電極は、前記対向電極からの放出光の色に応じた厚さを有しており、前記画素電極の各
々は、これに重なった前記光反射層の全体に重なるように、この光反射層よりも大きな面
積を有する。

本発明によれば、発光層から発した光が光反射層と各発光素子の半透明な対向電極の間
で往復することによって、特定波長の光の強度が増幅される。すなわち各発光素子と誘電
体層と光反射層は共振構造つまりマイクロキャビティを構成する。光を共振させるため、
共振構造内での光路の光学距離は共振させるべき光の波長に比例するように設定される。
従って、画素電極は対向電極からの放出光の色に応じた厚さを有しており、各発光素子に
対して共振構造は放出光の色に適した光学距離を有することになる。個々の画素電極の縁
に重なった箇所では、共振構造の要素となる発光層および対向電極が折れ曲がりやすい（
段差が生じやすい）ために、その画素電極の中央に重なった箇所に比べて、発光層および
対向電極の各々の厚さが小さくなりがちである。また、画素電極そのものも、中央の厚さ
が定常的であるのに対して縁の近辺では厚さが不均一になりがちである。しかし、本発明
によれば、発光素子の画素電極の各々は、これに重なった光反射層の全体に重なるように
、この光反射層よりも大きな面積を有する。従って、光反射層と各発光素子の半透明な対
向電極の間で往復する光は、画素電極の縁およびこの縁に重なった箇所を通過しない。つ
まり画素電極の縁およびこの縁に重なった箇所が共振構造から除外され、光学距離が定常
的な箇所を共振構造として利用することができる。このようにして、目的とする波長の光
に他の波長の光が混ざるおそれが減少し、目的とする色の純度を向上させることが可能で
ある。

好ましくは、他の発光素子の放出光のピーク波長よりも放出光のピーク波長が長い発光
素子の前記画素電極は、同一材料の複数の層が積層されて形成されており、この画素電極
のうち前記基板から遠い方の層は、この画素電極のうち前記基板に近い方の層の全体を覆
うように、この近い方の層よりも大きな面積を有する。
上記の通り、光を共振させるため、共振構造内での光路の光学距離は共振させるべき光
の波長に比例するように設定される。従って、放出光のピーク波長が他の発光素子よりも
長い発光素子の画素電極は、他の発光素子の画素電極よりも厚さが大きい。つまりＲ光を
放出する発光素子の画素電極は、Ｇ光を放出する発光素子の画素電極よりも厚く、Ｇ光を
放出する発光素子の画素電極は、Ｂ光を放出する発光素子の画素電極よりも厚い。このよ
うな厚い画素電極を同一材料の複数の層で形成すれば、それらの層のいずれかは、他の発
光素子の画素電極（またはその中の層）と同一工程で形成することができて、製造時間を
短縮化することができる。このような厚い画素電極のうち、基板から遠い方の層は、この
画素電極のうち基板に近い方の層の全体を覆うように、この近い方の層よりも大きな面積
を有するので、基板に近い方の層よりも小さい場合に比べて、この画素電極の縁の付近に
おける厚さが不均一な箇所を小さくすることができる。従って、目的とする波長の光に他
の波長の光が混ざるおそれがさらに減少し、目的とする色の純度を向上させることが可能
である。

好ましくは、放出光が赤色の発光素子の前記画素電極は同一材料の三層が積層されて形
成されており、放出光が緑色の発光素子の前記画素電極は同一材料の二層が積層されて形
成されており、放出光が青色の発光素子の前記画素電極は単層である。この構造によれば
、Ｒ光を放出する発光素子の画素電極のうちの一層、およびＧ光を放出する発光素子の画
素電極のうち一層は、Ｂ光を放出する発光素子の画素電極と同一工程で形成することがで
き、Ｒ光を放出する発光素子の画素電極のうちの他の一層は、Ｇ光を放出する発光素子の
画素電極のうち他の一層と同一工程で形成することができる。従って、製造時間を短縮化
することができる。

好ましくは、この発光装置は、前記発光素子を挟んで前記基板とは反対側に配置された
遮光膜をさらに備え、前記遮光膜には、前記発光素子から発せられた光を透過させる複数
の光透過部が形成され、前記光反射層の各々は、前記光透過部のいずれかの全体に重なる
ように、この光透過部よりも大きな面積を有する。この構成では、発光素子から放出され
た光は、遮光膜に形成された光透過部を通過する。光透過部は、これに重なった光反射層
よりも小さいので、光反射層の縁で反射されたり、光反射層の縁に重なった箇所を通過し
た光が、光透過部を通過することが抑制される。また、画素電極の縁およびこの縁に重な
った箇所を通過した光が光反射層で反射されても、そのような光が光透過部を通過するこ
とが抑制される。

さらに、前記光反射層よりも前記基板に近い位置に、前記発光素子を駆動するための薄
膜トランジスタが配置され、前記光反射層よりも前記薄膜トランジスタに近い位置に、前
記薄膜トランジスタを覆う遮光層が配置されていると好ましい。この構成では、光反射層
よりも基板に近い位置に配置された薄膜トランジスタが、光反射層よりも薄膜トランジス
タよりも近い位置に配置された遮光層によって覆われる。従って、外光または発光素子の
発光が薄膜トランジスタに到達することが抑制され、光電流が薄膜トランジスタに流れて
薄膜トランジスタが誤動作することが防止される。

本発明に係る電子機器は、本発明に係る上記の発光装置を例えば表示部として備えるこ
とを特徴とする。このような電子機器によれば、出力される光の色純度が高い表示を実現
することが可能となる。このような電子機器として、発光装置を表示装置に適用したパー
ソナルコンピュータ、携帯電話機、および携帯情報端末などが該当する。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明に係る実施の形態を説明する。これらの図面
においては、各層や各部材の寸法の比率は、実際のものとは適宜に異なっている。

＜発光装置＞
図１は、本発明の実施の形態に係るフルカラー発光型の発光装置１０の一部を示す断面
図である。この発光装置１０は、基板１４上にマトリクス状に配置された多数の発光素子
１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂとしての有機ＥＬ素子すなわちＯＬＥＤ（organic light emitti
ng diode）素子を有する有機ＥＬ装置である。図においては、三つの発光素子１２Ｒ，１
２Ｇ，１２Ｂのみを例示する。

基板１４としては、ガラス基板の他に、シリコン基板、石英基板、セラミックス基板、
金属基板、プラスチック基板、プラスチックフィルム基板等、公知の様々な基板を使用し
うる。基板１４上には、発光素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂをそれぞれ駆動するための複数
の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１６および発光素子を駆動するための各種の配線（図示せ
ず）が配置されている。詳細な図示は省略するが、ＴＦＴ１６およびこれらの配線は公知
の手法で基板１４上に形成されている。

ＴＦＴ１６は、基板１４上に形成された絶縁層１８で覆われている。絶縁層１８は、例
えば酸化珪素のような絶縁体で形成されている。絶縁層１８は、複数の同種または異種の
材料から形成された層から構成されていてもよい。

ＴＦＴ１６を覆うように遮光層２０が配置されている。遮光層２０は、図１の上方から
の光（例えば外光または発光素子から発せられた光）がＴＦＴ１６に到達することを予防
する。遮光層２０は、例えば金属から形成することができる。このような金属としては、
アルミニウム、クロム、銀、タンタルなどがある。遮光層２０は光の反射率が高くてもよ
い。図１の上方からの光が遮光層２０で反射しても、後述するブラックマトリクス（遮光
膜４０）によって、その反射光は外には放出されないからである。

遮光層２０とＴＦＴ１６の間には上述した絶縁層１８が介在しており、絶縁層１８は遮
光層２０の上にも重なっている。図１において絶縁層１８の上には、光反射層２２が形成
されている。光反射層２２は、反射率が高い材料、例えばアルミニウム、銀またはこれら
の一方または両方を含む合金から形成されており、その上面は平滑である。光反射層２２
は、発光素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂの各々の下に配置されている。

光反射層２２の各々を覆うように、絶縁層１８上には透明な誘電体層２４が形成されて
いる。誘電体層２４は、例えば、窒化珪素、酸化珪素、酸窒化珪素のような透明な無機誘
電体から形成してもよいし、例えばアクリル樹脂のような透明な有機誘電体から形成して
もよい。図１では、発光素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂの各々につき一つの誘電体層２４が
配置されているが、これらの発光素子に共通な一つの誘電体層２４を配置してもよい。

誘電体層２４上の光反射層２２に重なる箇所には、複数の発光素子１２Ｒ，１２Ｇ，１
２Ｂがそれぞれ形成されている。以下の説明中、符号に付ける添え字Ｒ，Ｇ，Ｂは、発光
素子が放出する光の色すなわち、赤、緑、青をそれぞれ表し、適宜省略することもある。

発光素子１２は外部から視認されるドットである。発光素子１２の各々は、透明な画素
電極２６と、画素電極２６よりも誘電体層２４から離れており画素電極２６に対向する半
透明な対向電極３６と、画素電極２６と対向電極３６の間に介在する発光層３２とを有す
る。発光素子１２の各々には一つずつ画素電極２６が設けられている一方、複数の発光素
子１２に共通の一つの対向電極３６が設けられている。この実施の形態では、画素電極２
６が陽極であって対向電極３６が陰極であるが、逆に画素電極２６が陰極であって対向電
極３６が陽極でもよい。

画素電極２６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂは、例えば、ＩＴＯ（indium tin oxide）、ＩＺＯ
（indium zinc oxide）、またはＺｎＯ_２のよう光透過性を有する酸化導電材料から形
成されている。発光素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂの放出光の色によって、画素電極２６の
厚さは異なる。これについてはさらに詳細に後述する。

画素電極２６の各々は、図１においてその真下にあるＴＦＴ１６に図示しないスルーホ
ールを介して接続されている。スルーホールは、誘電体層２４、絶縁層１８および遮光層
２０を通過し、ＴＦＴ１６に達する。

陽極である画素電極２６と発光層３２の間には、正孔輸送層３０が配置されている。他
方、陰極である対向電極３６と発光層３２の間には、電子輸送層３４が介在する。発光素
子１２の構成要素として、これら以外に、正孔注入層、電子ブロック層、電子注入層、正
孔ブロック層を形成してもよい。

対向電極３６は、電子を注入しやすいように、仕事関数が低い材料によって形成される
。詳細には図示しないが、例えば、対向電極３６はカルシウム層とアルミニウム層から形
成されている。電子輸送層３４に近い方がカルシウム製の極めて薄い第２対向電極層であ
り、電子輸送層３４に遠い方がアルミニウム製で、より厚い第１対向電極層である。対向
電極３６はハーフミラーである。つまりここに照射された光の一部を透過し、他の一部を
反射する。従って、発光層３２での発光に起因する放出光は、対向電極３６を通って外部
に放出される。つまり、この発光装置１０は、基板１４と反対側に光が放出されるトップ
エミッションタイプである。

正孔輸送層３０、発光層３２、電子輸送層３４、対向電極３６は、いずれの発光素子１
２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂについても共通であり、これらの各々は一様な厚さを有する。発光
層３２は、この内部での正孔と電子の結合により白色の光つまり波長帯域が広い光を発す
る。この発光層３２は低分子タイプであり、例えば蒸着によって形成することができる。
発光層３２は単層でもよいが、広い波長帯域にわたってエネルギーが強い光を発する発光
層を製造するのは困難なことが多いので、例えば青色の光を発する発光材料とオレンジ色
の光を発する発光材料の組合せのように、複数の発光層の組合せであってもよい。このよ
うに、発光層３２は白色の光を発するが、後述する共振構造によって発光素子１２Ｒは赤
色の光を放出し、発光素子１２Ｇは緑色の光を放出し、発光素子１２Ｂは青色の光を放出
する。

対向電極３６には、透明な樹脂、例えばエポキシ系の樹脂である透明接着剤３８によっ
てブラックマトリクスすなわち遮光膜４０が接着されている。但し、発光層３２などを空
気または水分から保護して、発光素子１２の寿命を向上させるために、対向電極３６と透
明接着剤３８の間に、例えば窒化珪素のような空気の透過率が低い無機材料から形成され
た封止層（図示せず）を配置してもよい。

遮光膜４０は、ガラスまたはプラスチックから形成された透明な保護板４２の片面に配
置されている。遮光膜４０は、黒色顔料を含有した樹脂、金属（例えばチタンまたはクロ
ム等）またはその酸化物で形成されている。遮光膜４０には複数の貫通した開口つまり光
透過部が形成されており、発光素子１２から放出された光は光透過部を通じて図の上方に
放出される。遮光膜４０の光透過部の各々には、カラーフィルタ４４Ｒ，４４Ｇまたは４
４Ｂが配置されている。カラーフィルタの各々は、これに重なった発光素子の放出光のピ
ーク波長の光を他の発光素子のピーク波長の光よりも多く透過させる。例えば、カラーフ
ィルタ４４Ｒは、発光素子１２Ｒの放出光のピーク波長の光（赤色の光）を緑色または青
色の光よりも多く透過させる。これらのカラーフィルタ４４Ｒ，４４Ｇ，４４Ｂは、カラ
ーフィルタ相互の間の光の色の混合を防止するために光を遮断する遮光膜４０で包囲され
て互いに遮蔽されている。

次に光の共振構造について説明する。この実施の形態によれば、発光層３２から発した
光が光反射層２２と発光素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂの各々の半透明な対向電極３６の間
で往復することによって、特定波長の光の強度が増幅される。従って、発光層３２自体は
白色の光を発するが、発光素子１２Ｒは波長が長い赤色の光を放出し、発光素子１２Ｇは
緑色の光を放出し、発光素子１２Ｂは波長が短い青色の光を放出する。すなわち発光素子
１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂの各々と誘電体層２４と光反射層２２は共振構造つまりマイクロ
キャビティを構成する。光を共振させるため、共振構造内での光路の光学距離は共振させ
るべき光の波長に比例するように設定される。従って、画素電極２６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂ
は対向電極３６からの放出光の色に応じた厚さを有しており、各発光素子１２Ｒ，１２Ｇ
，１２Ｂに対して共振構造は放出光の色に適した光学距離を有することになる。

具体的には、放出光のピーク波長が他の発光素子よりも長い発光素子の画素電極２６は
、他の発光素子の画素電極２６よりも厚さが大きい。つまりＲ光を放出する発光素子１２
Ｒの画素電極２６Ｒは、Ｇ光を放出する発光素子１２Ｇの画素電極２６Ｇよりも厚く、Ｇ
光を放出する発光素子１２Ｇの画素電極２６Ｇは、Ｂ光を放出する発光素子１２Ｂの画素
電極２６Ｂよりも厚い。

最も厚い画素電極２６Ｒは同一材料の三層を有する。すなわち第１の画素電極層２８ａ
、第２の画素電極層２８ｂおよび第３の画素電極層２８ｃが積層されて形成されている。
二番目に厚い画素電極２６Ｇは同一材料の二層を有する。すなわち、第２の画素電極層２
８ｂおよび第３の画素電極層２８ｃが積層されて形成されている。最も薄い画素電極２６
Ｂは単層すなわち第３の画素電極層２８ｃを有する。

画素電極層の序数（第１〜第３）は、形成される順序を示す。つまり、画素電極層のう
ち、画素電極２６Ｒの第１の画素電極層２８ａが最初に形成される。

この後に、画素電極２６Ｒ，２６Ｇの第２の画素電極層２８ｂが同一工程で同時に形成
される。画素電極２６Ｒでは第２の画素電極層２８ｂは第１の画素電極層２８ａを覆い、
画素電極２６Ｇでは第２の画素電極層２８ｂは誘電体層２４に直接形成されるが、画素電
極２６Ｒ，２６Ｇの第２の画素電極層２８ｂは互いに同じ厚さを有する。但し、ここでの
「厚さ」という用語は、厚さが定常的な箇所での厚さを意味しており、厚さが不安定な画
素電極層の縁の付近の厚さは除外する。

最後に、画素電極２６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂの第３の画素電極層２８ｃが同一工程で同時
に形成される。画素電極２６Ｒ，２６Ｇでは第３の画素電極層２８ｃは第２の画素電極層
２８ｂを覆い、画素電極２６Ｂでは第３の画素電極層２８ｃは誘電体層２４に直接形成さ
れるが、画素電極２６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂの第３の画素電極層２８ｃは互いに同じ厚さを
有する。但し、ここでの「厚さ」という用語は、厚さが定常的な箇所での厚さを意味して
おり、厚さが不安定な画素電極層の縁の付近の厚さは除外する。

画素電極２６の個々の層は、スパッタリング、ＣＶＤ（chemical vapor deposition
）などの蒸着、またはその他の公知の様々な成膜技術によって形成される。また、各層の
パターニングには、例えばフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術が利用される。
誘電体層２４は、フォトリソグラフィで使用する現像液およびエッチング液に耐える材質
であり、光反射層２２が現像液およびエッチング液によりおかされやすい材料で形成され
ていても誘電体層２４によって光反射層２２を保護することができる。

以上のように厚い画素電極２６を同一材料の複数の層で形成すれば、それらの層のいず
れかは、他の発光素子の画素電極２６（またはその中の層）と同一工程で形成することが
できて、製造時間を短縮化することができる。つまり、Ｒ光を放出する発光素子１２Ｒの
画素電極２６Ｒのうちの第３の画素電極層２８ｃおよびＧ光を放出する発光素子１２Ｇの
画素電極２６Ｇのうち第３の画素電極層２８ｃは、Ｂ光を放出する発光素子１２Ｂの画素
電極２６Ｂと同一工程で形成することができ、Ｒ光を放出する発光素子１２Ｒの画素電極
２６Ｒのうちの第２の画素電極層２８ｂは、Ｇ光を放出する発光素子１２Ｇの画素電極２
６Ｇのうち第２の画素電極層２８ｂと同一工程で形成することができる。

共振構造の具体的な一例での材料およびそれらの厚さは次の通りである。ここに挙げる
材料および数値は例示のために説明するのであって、本発明を限定する意図ではない。誘
電体層２４は、窒化珪素（屈折率１．８）によって厚さ３０ｎｍに形成することができる
。第１の画素電極層２８ａは、ＩＴＯ（屈折率１．９５）によって厚さ３０ｎｍに形成す
ることができる。第２の画素電極層２８ｂは、ＩＴＯによって厚さ３５ｎｍに形成するこ
とができる。第３の画素電極層２８ｃは、ＩＴＯによって厚さ３０ｎｍに形成することが
できる。従って、画素電極２６Ｒの厚さは９５ｎｍ、画素電極２６Ｇの厚さは６５ｎｍ、
画素電極２６Ｂの厚さは３０ｎｍである。但し、ここでの「厚さ」という用語は、厚さが
定常的な箇所での厚さを意味しており、厚さが不安定な画素電極層の縁の付近の厚さは除
外する。

図２（Ａ）は、発光装置１０の一つの画素５０の平面図である。図示のように一つの画
素５０には、放出光が異なる三つの発光素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂが設けられている。

図２（Ｂ）は、遮光膜４０、遮光層２０、ＴＦＴ１６および上記の配線を省略した発光
装置１０の一つの画素の平面図である。図１および図２（Ｂ）に示すように、画素電極２
６の各々は、これに重なった光反射層２２の全体に重なるように、この光反射層２２より
も大きな面積を有する。また、画素電極２６を構成する層のうち最も基板１４に近い層（
画素電極２６Ｒでは第１の画素電極層２８ａ、画素電極２６Ｇでは第２の画素電極層２８
ｂ、画素電極２６Ｂでは第３の画素電極層２８ｃ）は、これに重なった光反射層２２の全
体に重なるように、この光反射層２２よりも大きな面積を有する。

図１に示すように、個々の画素電極２６の縁に重なった箇所では、共振構造の要素とな
る正孔輸送層３０、発光層３２、電子輸送層３４および対向電極３６が折れ曲がりやすい
（段差が生じやすい）ために、その画素電極２６の中央に重なった箇所に比べて、これら
の層の各々の厚さが小さくなりがちである。また、画素電極２６そのものも、中央の厚さ
が定常的であるのに対して縁の近辺では厚さが不均一になりがちである。しかし、この実
施の形態によれば、発光素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂの画素電極２６の各々は、これに重
なった光反射層２２の全体に重なるように、この光反射層２２よりも大きな面積を有する
。従って、光反射層２２と各発光素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂの半透明な対向電極３６の
間で往復する光は、画素電極２６の縁およびこの縁に重なった箇所を通過しない。つまり
画素電極２６の縁およびこの縁に重なった箇所が共振構造から除外され、光学距離が定常
的な箇所を共振構造として利用することができる。このようにして、目的とする波長の光
に他の波長の光が混ざるおそれが減少し、目的とする色の純度を向上させることが可能で
ある。

また、図１および図２（Ｂ）に示すように、複数層から形成された画素電極２６Ｒのう
ち、基板１４に遠い第３の画素電極層２８ｃは、これよりも基板１４に近い第２の画素電
極層２８ｂの全体を覆うように、第２の画素電極層２８ｂよりも大きな面積を有し、第２
の画素電極層２８ｂは、これよりも基板１４に近い第１の画素電極層２８ａの全体を覆う
ように、第１の画素電極層２８ａよりも大きな面積を有する。さらに複数層から形成され
た画素電極２６Ｇのうち、基板１４に遠い第３の画素電極層２８ｃは、これよりも基板１
４に近い第２の画素電極層２８ｂの全体を覆うように、第２の画素電極層２８ｂよりも大
きな面積を有する。このように、厚い画素電極２６のうち、基板１４から遠い方の層は、
この画素電極２６のうち基板１４に近い方の層の全体を覆うように、この近い方の層より
も大きな面積を有するので、基板１４に近い方の層よりも小さい場合に比べて、この画素
電極２６の縁の付近における厚さが不均一な箇所を小さくすることができる。従って、目
的とする波長の光に他の波長の光が混ざるおそれがさらに減少し、目的とする色の純度を
向上させることが可能である。

さらに、図１および図２（Ｂ）に示すように、光反射層２２の各々は、遮光膜４０に形
成された光透過部（カラーフィルタ４４が配置されている）のいずれかの全体に重なるよ
うに、この光透過部よりも大きな面積を有する。つまり光透過部はこれに重なった光反射
層２２よりも小さいので、外部から視認できる光束は遮光膜４０の光透過部により規定さ
れ、遮光膜４０により共振構造の縁の部分が隠される。従って、光反射層２２の縁で反射
されたり、光反射層２２の縁に重なった箇所を通過した光が、光透過部を通過することが
抑制される。また、画素電極２６の縁およびこの縁に重なった箇所を通過した光が光反射
層２２で反射されても、そのような光が光透過部を通過することが抑制される。このよう
にして、一つの発光素子内での輝度および色度のバラツキが視認されることが防止される
。また、遮光膜４０の光透過部は、これに重なった光反射層２２よりも小さいので、外部
に放出される光束の指向性を高めることが可能である。

上述したように、発光素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂの各々は、共振構造を構成する。共
振構造では、その内部での発光については特定の波長の光が増幅され他の波長の光が減衰
されるように対向電極３６から放出される。また、共振構造では、外光についてはその特
定の波長の光が非常に多く透過されてほとんど反射せず、他の波長の光はあまり透過され
ずに多く反射される。つまり、発光素子の放出光のピーク波長の光が外部から共振構造に
照射されると、これをほとんど反射しない。このような事象は、例えば特許文献２に記載
されている。

図３は、実施の形態での発光素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂの各々が形成する共振構造の
反射スペクトルを示す。共振構造の材料およびそれらの厚さは上記の具体例の通りであり
、図３のグラフはシミュレーションによって得た。図３において、実線は発光素子１２Ｒ
の共振構造の反射スペクトル、太い破線は発光素子１２Ｇの共振構造の反射スペクトル、
細い破線は発光素子１２Ｂの共振構造の反射スペクトルを表す。

図３から明らかなように、発光素子１２Ｒの共振構造は、赤色の波長の光がほとんど反
射されず、他の波長の光がより多く反射された。発光素子１２Ｇの共振構造は、緑色の波
長の光がほとんど反射されず、他の波長の光がより多く反射された。発光素子１２Ｂの共
振構造は、青色の波長の光がほとんど反射されず、他の波長の光がより多く反射された。
このように、共振構造では、内部での発光では強められる波長の光が外部から照射される
と、ほとんど反射しなかった。つまり、発光素子の放出光のピーク波長の光が外部から共
振構造に照射されると、これをほとんど反射しないことが確認された。

図４は、実施の形態で使用されるカラーフィルタ４４Ｒ，４４Ｇ，４４Ｂの透過スペク
トルを示す。図４において、実線はカラーフィルタ４４Ｒの透過スペクトル、太い破線は
カラーフィルタ４４Ｇの透過スペクトル、細い破線はカラーフィルタ４４Ｂの透過スペク
トルを表す。

図４から明らかなように、カラーフィルタ４４Ｒは、これが重なっている発光素子１２
Ｒの放出光のピーク波長の光つまり赤色の光を他の発光素子１２Ｇ，１２Ｂの放出光のピ
ーク波長の光つまり緑色および青色の光よりも多く透過させる。カラーフィルタ４４Ｇは
、これが重なっている発光素子１２Ｇの放出光のピーク波長の光つまり緑色の光を他の発
光素子１２Ｒ，１２Ｂの放出光のピーク波長の光つまり赤色および青色の光よりも多く透
過させる。カラーフィルタ４４Ｂは、これが重なっている発光素子１２Ｂの放出光のピー
ク波長の光つまり青色の光を他の発光素子１２Ｒ，１２Ｇの放出光のピーク波長の光つま
り赤色および緑色の光よりも多く透過させる。このように、カラーフィルタ４４の各々は
、対応する発光素子の放出光のピーク波長の光を他の波長の光よりも多く透過させるので
、目的とする色の純度を向上させることが可能である。

また、図３を参照して上記したように、共振構造では、放出光のピーク波長の光が外部
から照射されると、これをほとんど反射しない。このような共振構造にカラーフィルタを
重ねることによって、発光装置１０は外光の反射が抑制されてコントラストを高めること
が可能である。具体的には、カラーフィルタ４４Ｒは外光のうち赤色の波長の光を透過し
他の波長の光を吸収するので、発光素子１２Ｒには赤色の外光が到達しうる。しかし、発
光素子１２Ｒの共振構造は赤色の光を顕著に透過し、ほとんど反射しないので、発光素子
１２Ｒからカラーフィルタ４４Ｒには赤色の光がほとんど進行しない。結果的に、カラー
フィルタ４４Ｒに外光が照射されても、いずれの波長の光もわずかしか反射しないことに
なる。同様に、カラーフィルタ４４Ｇは外光のうち緑色の波長の光を透過し他の波長の光
を吸収し、発光素子１２Ｇの共振構造は緑色の光をほとんど反射しないので、カラーフィ
ルタ４４Ｇに外光が照射されても、いずれの波長の光もわずかしか反射しないことになる
。同様に、カラーフィルタ４４Ｂは外光のうち青色の波長の光を透過し他の波長の光を吸
収し、発光素子１２Ｂの共振構造は青色の光をほとんど反射しないので、カラーフィルタ
４４Ｂに外光が照射されても、いずれの波長の光もわずかしか反射しないことになる。

図１に示すように、この実施の形態では、光反射層２２よりも基板１４に近い位置に、
発光素子１２を駆動するためのＴＦＴ１６が配置され、光反射層２２よりもＴＦＴ１６に
近い位置に、ＴＦＴ１６を覆う遮光層２０が配置されている。この構成では、光反射層２
２よりも基板１４に近い位置に配置されたＴＦＴ１６が、光反射層２２よりもＴＦＴ１６
よりも近い位置に配置された遮光層２０によって覆われる。従って、外光または発光素子
１２の発光がＴＦＴ１６に到達することが抑制され、光電流がＴＦＴ１６に流れてＴＦＴ
１６が誤動作することが防止される。

図１に示す実施の形態では、光反射層２２の各々の中央部分には、遮光層２０が重なっ
ていないが、光反射層２２の全部に遮光層２０が重なっていてもよい。

上述した共振構造の誘電体層２４は、画素電極２６よりも低い屈折率の透明誘電体から
形成することが好ましい。もし、誘電体層２４の材料の屈折率が画素電極２６よりも高い
場合には、発光層３２の発光位置から光反射層２２までの光学距離（屈折率と厚さの積の
合計）のうち誘電体層２４の光学距離の割合が高くなり、画素電極２６Ｒ，２６Ｇ，２６
Ｂの厚さを小さくしなければならない。逆に、誘電体層２４の材料の屈折率が画素電極２
６よりも低い場合には、画素電極２６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂの厚さを大きくすることができ
て、画素電極を製造しやすくなる。このような観点から、例えばＩＴＯで画素電極２６を
形成する場合に、誘電体層２４の材料としては、窒化珪素、酸化珪素、酸窒化珪素、また
はアクリル樹脂が好ましい。但し、このような屈折率の条件は絶対的な基準ではなく、例
えば酸化チタンのような屈折率が比較的高い材料を誘電体層２４に使用してもよい。

上述した通り、この実施の形態では、画素電極２６の各々が光反射層２２よりも大きな
面積を有すること、および光反射層２２の各々が遮光膜４０に形成された光透過部（カラ
ーフィルタ４４が配置されている）よりも大きな面積を有することにより、目的とする色
の純度を向上させることが可能である。この効果を確認するシミュレーションを行った。
シミュレーションでの、共振構造の材料およびそれらの厚さは上記の具体例の通りにした
。図５および図６はシミュレーションによって得られた結果を示す。

図５は、実施の形態において、発光層３２での発光に起因し共振構造で共振されて対向
電極３６を透過した光のスペクトル、つまりカラーフィルタ４４を透過していない光のス
ペクトルを示す。図５において、実線は発光素子１２Ｒの共振構造からの放出光のスペク
トル、太い破線は発光素子１２Ｇの共振構造からの放出光のスペクトル、細い破線は発光
素子１２Ｂの共振構造からの放出光のスペクトルを表す。

図６は、実施の形態において、さらにカラーフィルタ４４を透過した光のスペクトルを
示す。使用したカラーフィルタ４４は図４に示す透過特性を持つ。図６において、実線は
発光素子１２Ｒの共振構造から放出されてカラーフィルタ４４Ｒを透過した光のスペクト
ル、太い破線は発光素子１２Ｇの共振構造から放出されてカラーフィルタ４４Ｇを透過し
た光のスペクトル、細い破線は発光素子１２Ｂの共振構造から放出されてカラーフィルタ
４４Ｂを透過した光のスペクトルを表す。図５および図６の縦軸の強度は、カラーフィル
タ４４Ｂを透過していない発光素子１２Ｂの共振構造からの放出光のピークの強度を１０
０％として規格化してある。

発光素子１２Ｒの共振構造から放出されてカラーフィルタ４４Ｒを透過した光のＮＴＳ
Ｃ（National Television Standards Committee）の色座標は（０．６６６， ０．３２
７）、発光素子１２Ｇの共振構造から放出されてカラーフィルタ４４Ｇを透過した光の色
座標は（０．２２９， ０．６８２）、発光素子１２Ｂの共振構造から放出されてカラー
フィルタ４４Ｂを透過した光の色座標は（０．１３３， ０．０８６）であった。この結
果、ＮＴＳＣ比は１００．５％と計算された。

比較のために、図７に示すように実施の形態を変形した比較例を想定した。図７の比較
例では、画素電極２６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂの第３の画素電極層２８ｃの面積が光反射層２
２の面積と等しく、第３の画素電極層２８ｃがちょうど光反射層２２に重なっている。他
の特徴は図１の実施の形態と同様である。図７の比較例では、画素電極をなす層のうち最
も外側にある第３の画素電極層２８ｃの面積が光反射層２２の面積と等しいので、三層構
造の画素電極２６Ｒおよび二層構造の画素電極２６Ｇの縁の付近の厚さが不均一な箇所が
、光反射層２２に重なってしまう。従って、光反射層２２と各発光素子１２Ｒ，１２Ｇの
半透明な対向電極３６の間で往復する光は、画素電極２６の縁およびこの縁に重なった箇
所を通過する。つまり画素電極２６の縁およびこの縁に重なった箇所が共振構造に含まれ
、光学距離が不安定な箇所が共振構造として利用されることになる。このようにして、目
的とする波長の光に他の波長の光が混ざる。

この比較例について、上記と同様にシミュレーションを行った。図８および図９はシミ
ュレーションによって得られた結果を示す。

図８は、図７の比較例において、発光層３２での発光に起因し共振構造で共振されて対
向電極３６を透過した光のスペクトル、つまりカラーフィルタ４４を透過していない光の
スペクトルを示す。図８において、実線は発光素子１２Ｒの共振構造からの放出光のスペ
クトル、太い破線は発光素子１２Ｇの共振構造からの放出光のスペクトル、細い破線は発
光素子１２Ｂの共振構造からの放出光のスペクトルを表す。

図５と図８を比較すると明らかなように、発光素子１２Ｂの共振構造からの放出光のス
ペクトルは実施の形態と比較例で同じであるが、比較例での発光素子１２Ｇの共振構造か
らの放出光のスペクトルには青色の成分がより多く影響していた。これは、画素電極２６
Ｂの厚さの不安定な箇所、特に青色の波長の共振に適した箇所が共振構造に含まれていた
ためである。また、比較例での発光素子１２Ｒの共振構造からの放出光のスペクトルには
青色の成分および緑色の成分がより多く影響していた。これは、画素電極２６Ｂの厚さの
不安定な箇所、特に青色の波長の共振に適した箇所と緑色の波長の共振に適した箇所が共
振構造に含まれていたためである。このように比較例では、得られる色の純度が実施の形
態よりも劣る。

図９は、図７の比較例において、さらにカラーフィルタ４４を透過した光のスペクトル
を示す。図９において、実線は発光素子１２Ｒの共振構造から放出されてカラーフィルタ
４４Ｒを透過した光のスペクトル、太い破線は発光素子１２Ｇの共振構造から放出されて
カラーフィルタ４４Ｇを透過した光のスペクトル、細い破線は発光素子１２Ｂの共振構造
から放出されてカラーフィルタ４４Ｂを透過した光のスペクトルを表す。図８および図９
の縦軸の強度は、カラーフィルタ４４Ｂを透過していない発光素子１２Ｂの共振構造から
の放出光のピークの強度を１００％として規格化してある。カラーフィルタの使用によっ
て、図８で見られた色の純度の欠点は目立たなくなったが、ＮＴＳＣ比は実施の形態より
も劣り、８５．６％と計算された。

＜変形例＞
例示した発光装置は、発光素子として有機ＥＬ素子すなわちＯＬＥＤ素子を用いるが、
本発明の範囲をＯＬＥＤ素子に限定する意図ではなく、無機ＥＬ素子、発光ダイオードま
たはその他の適切な発光素子を使用してもよい。また例示した発光装置の構造の細部は本
発明の理解を容易にするために具体的に説明したものであり、本発明をこれらに限定する
意図でなく、他の構造であってもよい。

例示した発光装置は、低分子タイプの発光層を持つＯＬＥＤ素子を用いるが、本発明に
おいて高分子タイプの発光層を持つＯＬＥＤ素子を使用してもよい。

例示した発光装置は、発光素子に共通な発光層から発せられた白色の光から目的の波長
の光を共振構造によって外部に取り出す。しかし、本発明において、Ｒ，Ｇ，Ｂの光をそ
れぞれ発する発光層を使用し、各発光素子がＲ，Ｇ，Ｂのいずれかの発光層を有するよう
にしてもよい。この場合にも、共振構造の光学距離は、対応する発光素子の発光層が発す
る光を増幅するように、設計されるので、実施の形態に関して上述したのと同様に、異な
る厚さの画素電極が使用される。

＜電子機器＞
次に、本発明に係る発光装置を利用した電子機器について説明する。図１０は、以上に
説明した発光装置１０を表示装置として採用したモバイル型のパーソナルコンピュータの
構成を示す斜視図である。パーソナルコンピュータ２０００は、表示装置としての発光装
置１０と本体部２０１０とを備える。本体部２０１０には、電源スイッチ２００１および
キーボード２００２が設けられている。

図１１に、実施形態に係る発光装置１０を適用した携帯電話機の構成を示す。携帯電話
機３０００は、複数の操作ボタン３００１およびスクロールボタン３００２、ならびに表
示装置としての発光装置１０を備える。スクロールボタン３００２を操作することによっ
て、発光装置１０に表示される画面がスクロールされる。

図１２に、実施形態に係る発光装置１０を適用した携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal
Digital Assistant）の構成を示す。情報携帯端末４０００は、複数の操作ボタン４００
１および電源スイッチ４００２、ならびに表示装置としての発光装置１０を備える。電源
スイッチ４００２を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が発光装置
１０に表示される。

なお、本発明に係る発光装置が適用される電子機器としては、図１０から図１２に示し
たもののほか、デジタルスチルカメラ、テレビ、ビデオカメラ、カーナビゲーション装置
、ページャ、電子手帳、電子ペーパー、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、
テレビ電話、ＰＯＳ端末、プリンタ、スキャナ、複写機、ビデオプレーヤ、タッチパネル
を備えた機器等などが挙げられる。

本発明の実施の形態に係るフルカラー発光型の発光装置の一部を示す断面図である。 （Ａ）は図１の発光装置の一つの画素の平面図であり、（Ｂ）は一部の部品の図示を省略した図１の発光装置の一つの画素の平面図である。 図１の発光装置において発光素子の各々が形成する共振構造の反射スペクトルを示すグラフである。 図１の発光装置で使用されるカラーフィルタの透過スペクトルを示すグラフである。 図１の発光装置において発光層での発光に起因し共振構造で共振されているが、カラーフィルタを透過していない光のスペクトルを示すグラフである。 図１の発光装置において発光層での発光に起因し共振構造で共振され、さらにカラーフィルタを透過した光のスペクトルを示すグラフである。 比較例の発光装置の一部を示す断面図である。 図７の発光装置において発光層での発光に起因し共振構造で共振されているが、カラーフィルタを透過していない光のスペクトルを示すグラフである。 図７の発光装置において発光層での発光に起因し共振構造で共振され、さらにカラーフィルタを透過した光のスペクトルを示すグラフである。 本発明に係る電子機器の具体的な形態を示す斜視図である。 本発明に係る電子機器の具体的な形態を示す斜視図である。 本発明に係る電子機器の具体的な形態を示す斜視図である。

符号の説明

１０…発光装置、１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ…発光素子、１４…基板、１６…薄膜トラン
ジスタ（ＴＦＴ）、１８…絶縁層、２０…遮光層、２２…光反射層、２４…誘電体層、２
６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂ…画素電極、２８ａ…第１の画素電極層、２８ｂ…第２の画素電極
層、２８ｃ…第３の画素電極層、３０…正孔輸送層、３２…発光層、３４…電子輸送層、
３６…対向電極、３８…透明接着剤、４０…遮光膜、４２…保護板、４４Ｒ，４４Ｇ，４
４Ｂ…カラーフィルタ、５０…画素。

Claims (6)

1. 基板と、
   前記基板上の複数箇所に形成された光反射層と、
   前記光反射層を覆うように前記基板上に形成された透明な誘電体層と、
   前記誘電体層上の前記光反射層に重なる箇所にそれぞれ形成された複数の発光素子とを
   備え、
   前記発光素子の各々は、
   透明な画素電極と、
   前記画素電極よりも前記誘電体層から離れており前記画素電極に対向する半透明な対向
   電極と、
   前記画素電極と前記対向電極の間に介在する発光層とを有し、
   前記発光層での発光に起因する放出光が前記対向電極を通って放出され、
   前記画素電極は、前記対向電極からの放出光の色に応じた厚さを有しており、
   前記画素電極の各々は、これに重なった前記光反射層の全体に重なるように、この光反
   射層よりも大きな面積を有することを特徴とする発光装置。
2. 他の発光素子の放出光のピーク波長よりも放出光のピーク波長が長い発光素子の前記画
   素電極は、同一材料の複数の層が積層されて形成されており、この画素電極のうち前記基
   板から遠い方の層は、この画素電極のうち前記基板に近い方の層の全体を覆うように、こ
   の近い方の層よりも大きな面積を有することを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 放出光が赤色の発光素子の前記画素電極は同一材料の三層が積層されて形成されており
   、放出光が緑色の発光素子の前記画素電極は同一材料の二層が積層されて形成されており
   、放出光が青色の発光素子の前記画素電極は単層であることを特徴とする請求項２に記載
   の発光装置。
4. 前記発光素子を挟んで前記基板とは反対側に配置された遮光膜をさらに備え、
   前記遮光膜には、前記発光素子から発せられた光を透過させる複数の光透過部が形成さ
   れ、
   前記光反射層の各々は、前記光透過部のいずれかの全体に重なるように、この光透過部
   よりも大きな面積を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載
   の発光装置。
5. 前記光反射層よりも前記基板に近い位置に、前記発光素子を駆動するための薄膜トラン
   ジスタが配置され、
   前記光反射層よりも前記薄膜トランジスタに近い位置に、前記薄膜トランジスタを覆う
   遮光層が配置されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の
   発光装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の発光装置を備える電子機器。

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