JP2008251542A - 発光装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】トップエミッション型の発光装置において、発光スペクトルの狭帯域化または出射光量の増大を達成する。
【解決手段】基板１１と、基板１１上に形成され、光を反射する光反射層１３と、光反射層１３上に形成され、光を透過させる透明層１と、透明層１上に形成され、光を透過させる透明電極１４と、透明電極１４上に形成され、発光する発光層１５と、発光層１５上に形成され、発光層１５からの光の一部を透過させ、当該光の他の一部を反射する半反射電極１６とを備える。透明層１は消光係数が透明電極１４よりも小さい材料から形成されている。半反射電極１６は仕事関数が４エレクトロンボルト以下である。
【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。

有機ＥＬ（Electro Luminescent）素子や無機ＥＬ素子などのＥＬ素子を備えた発光装置には、その多くの用途で、発光スペクトルの狭帯域化と出射光量の増大とが望まれている。これらの要望に応えることができる発光装置として、ＥＬ素子とその基板との間に誘電体ミラーを配置してマイクロキャビティを構成した発光装置が挙げられる（特許文献１）。この発光装置はボトムエミッション型であり、ＥＬ素子からの光は、その基板を透過して出射する。

特許第３２７４５２７号公報

ＥＬ素子を備えた発光装置において、ＥＬ素子の基板は極めて厚い。したがって、出射光量の増大の観点では、ボトムエミッション型の発光装置よりも、ＥＬ素子からの光が基板とは反対の側に出射するトップエミッション型の発光装置の方が望ましいことになる。また、トップエミッション型の発光装置においても、出射光量の更なる増大が望まれている。また、有機ＥＬ素子を備えた発光装置を、電子写真方式の画像形成装置の露光装置として用いる用途や、画像を表示する表示装置として用いる用途では、発光スペクトルの更なる狭帯域化が望まれている。そこで、特許文献１に記載の技術をトップエミッション型の発光装置に適用することを考える。

しかし、特許文献１に記載の技術を適用したトップエミッション型の発光装置では、その製造において、基板上に形成したＥＬ素子上に誘電体ミラーを形成する必要があり、この形成によってＥＬ素子（例えば発光層）が大きく損傷する虞がある。大きく損傷したＥＬ素子の発光特性は著しく悪くなるため、特許文献１に記載の技術を、トップエミッション型の発光装置に適用することは困難である。

そこで、本発明は、発光スペクトルの狭帯域化または出射光量の増大を達成可能なトップエミッション型の発光装置および電子機器を提供する。

本発明は、基板と、前記基板上に形成され、光を反射する反射層と、前記反射層上に形成され、光を透過させる透明層と、前記透明層上に形成され、光を透過させる第１電極と、前記第１電極上に形成され、発光する発光層と、前記発光層上に形成され、前記発光層からの光の一部を透過させ、当該光の他の一部を反射する第２電極とを備え、前記透明層は消光係数が前記第１電極よりも低い材料から形成されており、前記第２電極は仕事関数が４エレクトロンボルト以下である、ことを特徴とする発光装置を提供する。
この発光装置では、発光層から発した光が第２電極を透過する。したがって、この発光装置は、トップエミッション型の発光装置になり得る。また、この発光装置では、発光層から発した光が光反射層と第２電極または第２電極上の層と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共振構造つまりマイクロキャビティを構成可能である。よって、本発明によれば、発光層上に誘電体ミラーを形成することなくマイクロキャビティを構成可能なトップエミッション型の発光装置を提供することができる。以上より、本発明によれば、発光スペクトルの狭帯域化または出射光量の増大を達成可能なトップエミッション型の発光装置を提供することができる。
また、この発光装置では、反射層と第１電極との間に透明層が存在するため、第１電極を厚くせずとも、透明層を厚くすることにより、光反射層と第２電極または第２電極上の層との距離と発光層の発光主波長とが所定の関係を満たして発光主波長の光が十分に共振するようにすることが可能である。透明層の形成材料の消光係数は第１電極の形成材料の消光係数よりも小さいから、第１電極を厚くするよりは、透明層を厚くした方が、光の吸収を抑制することができる。つまり、この発光装置によれば、出射光量の更なる増大を達成可能である。
なお、第１電極、発光層および第２電極は発光素子を構成する。この発光素子としては、励起子の励起状態を経て発光するＥＬ素子を例示することができる。ＥＬ素子としては、発光層が有機材料から形成された有機ＥＬ素子や、発光層が無機材料から形成された無機ＥＬ素子を例示することができる。

上記の発光装置において、前記透明層の形成材料は二酸化珪素または窒化珪素であるようにしてもよいし、前記反射層の形成材料には、銀、マグネシウムまたはアルミニウムが含まれている、ようにしてもよい。このようにすることにより、上記の効果を確実に得ることができる。なお、発光スペクトルの狭帯域化および出射光量の増大の観点では銀を含む材料が好適であり、発光装置の製造の容易性向上の観点ではアルミニウムを含む材料が好適である。

上記の発光装置において、前記第１電極の厚みは６０ナノメートル未満であり、前記透明層および前記発光層の一方または両方の厚みは、前記反射層と前記第２電極との距離と前記発光層の発光主波長とが所定の関係を満たすように定められている、ようにしてもよい。第１電極の厚みが６０ナノメートル未満であれば、透明層、発光層および第２電極の少なくとも１つを厚くする必要がある。出射光量の増大の観点では、第２電極を厚くするよりは、透明層および発光層の一方または両方を厚くする方が好ましい。以上より明らかなように、この態様によれば、出射光量の更なる増大を達成可能である。なお、ここでいう所定の関係とは、発光主波長の光が光反射層と第２電極との間で往復して十分に増幅されて第２電極から出射する条件であり、この態様における共振条件とほぼ一致している。つまり、この態様における所定の関係の充足は、この態様における共振条件をほぼ満たすことと等価である。

上記の発光装置において、前記第２電極上に形成され、第２電極からの光の一部を透過させ、当該光の他の一部を反射する導電性半反射層を備え、前記導電性半反射層は、光の反射率が前記第２電極よりも高い金属材料から形成されている、ようにしてもよい。この態様によれば、仕事関数が４エレクトロンボルト以下の第２電極を厚く形成し、導電性半反射層を不要とする構成に比べて、第２電極以上の層で吸収される光を低減することができる。したがって、この発光装置によれば、出射光量の更なる増大を達成可能である。

上記の態様において、前記導電性半反射層の形成材料には、銀、マグネシウムまたはアルミニウムが含まれている、ようにしてもよい。このようにすることにより、上記の効果を確実に得ることができる。なお、発光スペクトルの狭帯域化の観点では、銀よりもアルミニウム、アルミニウムよりもマグネシウムの方が好適であり、出射光量の増大の観点では、アルミニウムよりもマグネシウム、マグネシウムよりも銀の方が好適である。

また上記の態様において、前記第１電極の厚みは６０ナノメートル未満であり、前記透明層、前記発光層および前記導電性半反射層の少なくとも１つの厚みは、前記反射層と前記導電性半反射層との距離と前記発光層の発光主波長とが所定の関係を満たすように定められている、ようにしてもよい。第１電極の厚みが６０ナノメートル未満であれば、透明層、発光層、第２電極および導電性半反射層の少なくとも１つを厚くする必要がある。出射光量の増大の観点では、第２電極を厚くするよりは、透明層、発光層および導電性半反射層の少なくとも１つを厚くする方が好ましい。以上より明らかなように、この態様によれば、出射光量の更なる増大を達成可能である。なお、ここでいう所定の関係とは、発光主波長の光が光反射層と導電性半反射層との間で往復して十分に増幅されて導電性半反射層から出射する条件であり、この態様における共振条件とほぼ一致している。つまり、この態様における所定の関係の充足は、この態様における共振条件をほぼ満たすことと等価である。

また、本発明は、上記の発光装置または上記の各態様を備える電子機器を提供する。この電子機器によれば、発光装置の発光スペクトルの狭帯域化または出射光量の増大に起因する各種の効果が得られる。

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。

＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る発光装置１０の一部を示す断面図である。この発光装置１０は、基板１１上に配置された多数の発光素子１２を有する。図においては、三つの発光素子１２のみを例示する。各発光素子１２は、有機ＥＬ素子すなわちＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）素子である。つまり、発光装置１０は有機ＥＬ装置である。

基板１１は例えばガラスから形成されており、その厚さは例えば５００μｍである。基板１１上には、光を全反射する光反射層１３が形成されている。光反射層１３は、光の共振を可能とするものであり、光反射率が高い材料から形成されており、その上面は平滑であり、その厚みは例えば２００ｎｍである。光反射層１３の形成材料は具体的には銀であるが、本実施の形態を変形し、アルミニウムとしてもよいし、銀またはアルミニウムの一方または両方を含む合金としてもよい。

光反射層１３上には光を透過させる透明層１が形成されており、透明層１上には複数の発光素子１２が形成されている。各発光素子１２は、光反射層１３上に形成された透明電極（第１電極）１４と、透明電極１４上に形成された厚みが１７０ｎｍの発光層１５と、発光層１５上に形成された半透明の半反射電極（第２電極）１６とを有する。透明電極１４は、入射光を透過させる電極であり、屈折率が１．７のＩＴＯ（Indium Tin Oxide）から形成されており、その厚みは、透明電極１４が電極として十分に機能することができる最小限の厚み（導電性を確保可能な最小限の厚み）以上であり、６０ｎｍ未満である。ＩＴＯの消光係数は大きいから、後述の共振における光のロスを低減するには、透明電極１４をできるだけ薄くすべきである。このため、本実施の形態では、透明電極１４の厚みを３０ｎｍとしてある。

透明層１はＩＴＯに比較して消光係数が小さい材料から形成されており、その厚みは１３５ｎｍである。透明層１の形成材料は、具体的には屈折率が１．４９の二酸化珪素であるが、本実施の形態を変形し、屈折率が１．８７の窒化珪素から形成してもよい。この場合には、透明層１の厚みは１０５ｎｍとなる。

発光層１５は、正孔と電子との再結合による励起子の励起を経て発光する発光層を当該発光層に正孔を注入する正孔注入層上に積層して形成されている。このことから明らかなように、本実施の形態では、透明電極１４が陽極となり、半反射電極１６が陰極となるが、本実施の形態を変形し、陰陽を逆転させてもよい。正孔注入層の厚みは５０ｎｍであり、その形成材料の屈折率は例えば１．４５である。正孔注入層上の発光層の厚みは１２０ｎｍであり、その形成材料の屈折率は例えば１．６７である。なお、発光層１５を発光素子１２毎に区画する隔壁を形成してもよいし、形成しなくてもよい。また、本実施の形態を変形し、発光層１５が正孔注入層を含まないようにしてもよいし、発光層１５が正孔輸送層、電子注入層または電子輸送層を含むようにしてもよい。

半反射電極１６は、全ての発光層１５に共通する厚みが５ｎｍの電極であり、全ての発光層１５を覆っている。また、半反射電極１６は、光の共振を可能とするハーフミラーであり、発光層１５からの光の一部を透過させ、当該光の他の一部を反射する。また、半反射電極１６は、電子注入性の金属から形成されており、その仕事関数は４ｅＶ（エレクトロンボルト）以下である。半反射電極１６の形成材料は具体的にはカルシウムであるが、本実施の形態を変形し、半反射電極１６をリチウム、ストロンチウム、バリウム、セシウム、イッテルビウムまたはサマリウムとしてもよい。

半反射電極１６上には半透明の導電性半反射層１７が形成されている。導電性半反射層１７は、半反射電極１６からの光の一部を透過させ、当該光の他の一部を反射するものであり、半反射電極１６を覆っており、半反射電極１６に比較して光反射率が高く消光係数の小さい金属から形成されており、その厚みは８ｎｍである。導電性半反射層１７の形成材料は具体的には銀であるが、本実施の形態を変形し、導電性半反射層１７をマグネシウム、プラチナまたはアルミニウムから形成してもよい。

導電性半反射層１７上には透明補助電極１８が形成されている。透明補助電極１８は、半反射電極１６の導電性を補助する透明電極であり、導電性半反射層１７を覆っている。透明補助電極１８はＩＴＯで形成されているが、本実施の形態を変形し、インジウムジンクオキサイドまたはインジウムゲルマニウムオキサイドで形成してもよい。透明補助電極１８の厚みは１００ｎｍであるが、十分な導電性が得られる範囲内で任意に定めてよい。なお、発光素子１２に重ならない部分において、透明補助電極１８の上にまたは透明補助電極１８に代えて金属補助電極を設けてもよい。金属補助電極は、半反射電極１６の導電性を補助する金属電極であり、不透明で導電率の高い金属から形成される。

透明補助電極１８上には封止層１９が形成されている。封止層１９は全ての発光素子１２を外気から保護するものであり、透明な無機材料から形成されている。従って、発光層１５での発光に起因する放出光は、半反射電極１６、導電性半反射層１７、透明補助電極１８および封止層１９を通じて出射する。一方、光反射層１３が存在するため、放出光が基板１１から出射することはない。つまり、発光装置１０は、発光素子１２からの光が基板１１とは反対の側に出射するトップエミッション型の発光装置である。なお、本実施の形態では成膜によって封止層１９が形成される膜封止が採用されているが、本実施の形態を変形し、他の公知の封止方式を採用してもよい。

各発光素子１２は、光反射層１３、透明層１および導電性半反射層１７とともに、共振構造、つまりマイクロキャビティを構成する。そのため、光反射層１３と導電性半反射層１７との距離である共振距離（Ｌ）とマイクロキャビティ内の各層の厚み及び屈折率は、波長がλの光が光反射層１３と導電性半反射層１７との間で往復して波長がλの光が増幅されて発光装置１０から出射する条件である共振条件をほぼ満たすように定められている。

具体的には、各マイクロキャビティにおいて、光反射層１３と導電性半反射層１７との間の光路長をｄとしたとき、ｄ＝３／４・λとなるように、Ｌが定められている。λは発光層１５の発光主波長であり、具体的には６３０ｎｍである。したがって、Ｌは、ｄが３／４・６３０＝４７２．５ｎｍに略一致するように定められている。なお、上記の条件式（ｄ＝３／４・λ）は３次光を対象としたものであり、本実施の形態を変形して異なる次数の光を対象とする場合には上記の条件式も異なる。

図２は、発光素子１２から放出されて発光装置１０から出射した光（出射光）のスペクトルを示す図である。図３は図２の出射光の特性を示す図である。これらの図に示すように、出射光のスペクトルの半値幅は４９．６ｎｍとなった。この半値幅は、従来のトップエミッション型の発光装置（従来装置）における出射光のスペクトルの半値幅以下である。つまり、発光装置１０は、発光スペクトルの狭帯域化を達成している。

また、発光素子１２の全放出光束に対する出射光束の割合である全光束取り出し効率は０．２９９となった。この効率は、従来装置における効率より高い。つまり、発光装置１０は、出射光量の増大を達成している。なお、出射光のＣＩＥ１９３１による色度のｘ値であるＣＩＥ１９３１ｘは０．６８８、出射光のＣＩＥ１９３１による色度のｙ値であるＣＩＥ１９３１ｙは０．３１１となった。

また、出射光のうち、出射面の法線とのなす角が±１５度の範囲内の方向（正面方向）に進行する光（正面出射光）については、半値幅が４８．３ｎｍ、発光素子１２の全放出光の光パワーに対する光パワーの割合である正面方向パワー取り出し効率は０．０３１４３となった。つまり、発光装置１０は、正面出射光についても、発光スペクトルの狭帯域化および出射光量の増大を達成している。

また、真正面に進行する出射光（真正面出射光）に対する上記±１５度の範囲の縁を進行する出射光（正面縁出射光）の色差である真縁色差は０．００５となった。これは十分に小さな値であり、出射光の色度が眺める方向にあまり依存しないことを示している。なお、真縁色差は、真正面出射光と正面縁出射光とのＣＩＥ１９３１ｘの差の２乗と、真正面出射光と正面縁出射光とのＣＩＥ１９３１ｙの差の２乗との和の正の平方根である。

図４は、発光装置１０の変形例（第１変形例）に係る発光装置からの出射光のスペクトルを示す図である。図５は、図４の出射光の特性を示す図である。この発光装置では、導電性半反射層１７を備えていない代わりに、半反射電極１６の厚みを１５ｎｍとしてある。この発光装置では、出射光のスペクトルの半値幅は５７．４ｎｍ、全光束取り出し効率は０．２７２となった。また、正面出射光については、半値幅は５５．４ｎｍ、正面方向パワー取り出し効率は０．０２７０９となった。つまり、この発光装置は、発光スペクトルの狭帯域化および出射光量の増大を達成している。

発光装置１０と第１変形例に係る発光装置との間で半値幅や全光束取り出し効率、正面方向パワー取り出し効率を比較すれば明らかなように、発光スペクトルの狭帯域化および出射光量の増大の観点では、半反射電極１６を厚くして導電性半反射層１７を不要とするよりも、半反射電極１６を薄くして導電性半反射層１７を必須とする方が好適である。

図６は、発光装置１０の別の変形例（第２変形例）に係る発光装置からの出射光のスペクトルを示す図である。図７は、図６の出射光の特性を示す図である。この発光装置の光反射層１３はアルミニウムから形成されている。この発光装置では、出射光のスペクトルの半値幅は５１．３ｎｍ、全光束取り出し効率は０．２２４となった。また、正面出射光については、半値幅は４９．６ｎｍ、正面方向パワー取り出し効率は０．０２５９３となった。つまり、この発光装置は、発光スペクトルの狭帯域化および出射光量の増大を達成している。

発光装置１０と第２変形例に係る発光装置との間で半値幅や全光束取り出し効率、正面方向パワー取り出し効率を比較すれば明らかなように、発光スペクトルの狭帯域化および出射光量の増大の観点では、光反射層１３の形成材料として、アルミニウムよりも銀の方が好適である。一方、発光装置の製造の容易性向上の観点では、銀よりもアルミニウムの方が好適である。

図８は、発光装置１０のさらに別の変形例（第３変形例）に係る発光装置からの出射光のスペクトルを示す図である。図９は、図８の出射光の特性を示す図である。この発光装置において、光反射層１３はアルミニウムから形成されており、透明層１は窒化珪素から形成されている。透明層１の厚みは１０５ｎｍである。この発光装置では、出射光のスペクトルの半値幅は５５．２ｎｍ、全光束取り出し効率は０．２８１となった。また、正面出射光については、半値幅は５３．８ｎｍ、正面方向パワー取り出し効率は０．０２５１６となった。つまり、この発光装置は、発光スペクトルの狭帯域化および出射光量の増大を達成している。

第２変形例と第３変形例との間で半値幅を比較すれば明らかなように、発光スペクトルの狭帯域化の観点では、透明層１の形成材料として、窒化珪素よりも二酸化珪素の方が好適である。なお、全光束取り出し効率については窒化珪素の方が好適であり、正面方向パワー取り出し効率については二酸化珪素の方が好適である。

図１０は、発光装置１０や各変形例に係る発光装置と比較すべき従来例（第１従来例）に係る発光装置からの出射光のスペクトルを示す図である。図１１は、図１０の出射光の特性を示す図である。第１従来例は、第１変形例に係る発光装置において、光反射層１３をアルミニウムから形成し、透明電極１４を厚くして透明層１を不要としたものである。透明電極１４の厚さは１２５ｎｍである。

第１従来例に係る発光装置では、出射光のスペクトルの半値幅は６０．６ｎｍ、全光束取り出し効率は０．２０２となった。また、正面出射光については、半値幅は５９．０ｎｍ、正面方向パワー取り出し効率は０．０１９２３となった。これらの数値を発光装置１０やその変形例に係る各発光装置における数値と比較すると、発光スペクトルの狭帯域化の観点でも、出射光量の増大の観点でも、発光装置１０やその変形例に係る各発光装置の方が優れていることが分かる。このことから、発光スペクトルの狭帯域化および出射光量の増大の観点では、透明電極１４を厚くして透明層１を不要とした構成よりも、透明電極１４を薄くして消光係数が小さい透明層１を必須とした構成の方が優れているといえる。

なお、発光スペクトルの狭帯域化の観点では、導電性半反射層１７の材料として、銀よりもアルミニウム、アルミニウムよりもマグネシウムの方が好適である。一方、出射光量の増大の観点では、導電性半反射層１７の材料として、アルミニウムよりもマグネシウム、マグネシウムよりも銀の方が好適である。また、光反射層１３の形成材料がマグネシウムの場合にも上述した各種の効果が得られる。

＜第２の実施の形態＞
図１２は、本発明の第２の実施の形態に係る発光装置２０の一部を示す断面図である。この発光装置２０はフルカラー画像の表示に好適な発光装置であり、透明層２上にマトリクス状に配置された多数の画素を有する。各画素は、赤色に近い色のＲ光を発する発光素子２２Ｒと、緑色に近い色のＧ光を発する発光素子２２Ｇと、青色に近い色のＢ光を発する発光素子２２Ｂとを１つずつ有する。透明層２より下側の構成は発光装置１０における透明層１より下側の構成と同様である。

透明層２が発光装置１０の透明層１と異なる点は、厚みが一様でない点である。透明層２の厚みは、発光素子２２Ｒの下側では１３０ｎｍ、発光素子２２Ｇの下側では１３５ｎｍ、発光素子２２Ｂの下側では３５ｎｍである。厚みが異なる層の形成は、例えば、同一の材料による成膜を複数回に分けて行うことにより実現可能である。

発光素子２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂは、それぞれ、発光装置１０の発光素子１２と同様の構成を有する。例えば、発光素子２２Ｒは、透明電極２４Ｒと半反射電極２６とで発光層２５Ｒを挟んで構成されており、透明電極２４Ｒ、発光層２５Ｒおよび半反射電極２６の形成材料および厚みは、透明電極１４、発光層１５および半反射電極１６と同様である。

ただし、発光素子２２Ｇの発光層２５Ｇの発光主波長は５５０ｎｍであり、発光素子２２Ｂの発光層２５Ｂの発光主波長は４８０ｎｍである。また、発光層２５Ｇおよび発光層２５Ｂに含まれる正孔注入層上の発光層の厚みは、それぞれ、８０ｎｍである。一方、透明電極２４Ｇおよび２４Ｂの厚みは、それぞれ、３０ｎｍである。よって、図に示すように、発光層２５Ｒ，２５Ｇおよび２５Ｂの上面は面一にならず、半反射電極２６には凹凸がある。

発光素子２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂよりも上側の構成は、半反射電極２６に沿った凹凸がある点を除いて、発光装置１０における発光素子１２の上側の構成と略同様である。すなわち、半反射電極２６の上に銀製の導電性半反射層２７が、その上に透明補助電極２８が、その上に封止層２９が積層されている。透明補助電極２８および封止層２９の形成材料および厚みは、発光装置１０における透明補助電極１８および封止層１９と同様である。導電性半反射層２７の厚みは、発光素子２２Ｒの上側では８ｎｍ、発光素子２２Ｇの上側では１５ｎｍ、発光素子２２Ｂの上側では１８ｎｍである。

発光装置２０からの出射光のスペクトルのうち、発光素子２２Ｒから放出されて発光装置２０から出射したＲ光のスペクトルは、図２に示すもの（発光装置１０からの出射光のスペクトル）と同様となる。したがって、発光装置２０は、Ｒ光について、発光スペクトルの狭帯域化および出射光量の増大を達成している。

図１３は、発光素子２２Ｇから放出されて発光装置２０から出射したＧ光のスペクトルを示す図である。図１４は、図１３の出射光の特性を示す図である。これらの図に示すように、Ｇ光のスペクトルの半値幅は３０．９ｎｍとなった。この半値幅は、従来装置におけるＧ光のスペクトルの半値幅以下である。また、発光素子２２Ｇの全放出光束に対する出射光束の割合である全光束取り出し効率は０．３１１となった。この効率は、従来装置におけるＧ光に関する全光束取り出し効率より高い。つまり、発光装置２０は、Ｇ光について、発光スペクトルの狭帯域化および出射光量の増大を達成している。なお、図１４から、発光装置２０が、正面出射光（Ｇ光）についても、発光スペクトルの狭帯域化および出射光量の増大を達成している、ということが分かる。

図１５は、発光素子２２Ｂから放出されて発光装置２０から出射したＢ光のスペクトルを示す図である。図１６は、図１５の出射光の特性を示す図である。これらの図に示すように、Ｂ光のスペクトルの半値幅は１７．８ｎｍとなった。この半値幅は、従来装置におけるＢ光のスペクトルの半値幅以下である。また、発光素子２２Ｂの全放出光束に対する出射光束の割合である全光束取り出し効率は０．１２３となった。この効率は、従来装置におけるＢ光に関する全光束取り出し効率より高い。つまり、発光装置２０は、Ｂ光について、発光スペクトルの狭帯域化および出射光量の増大を達成している。なお、図１６から、発光装置２０が、正面出射光（Ｂ光）についても、発光スペクトルの狭帯域化および出射光量の増大を達成している、ということが分かる。

以上より、発光装置２０は、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の全てについて、発光スペクトルの狭帯域化および出射光量の増大を達成している、といえる。なお、発光装置２０についても、発光装置１０に対する変形と同様の変形を行うことができる。

図１７は、発光装置２０の変形例（第４変形例）に係る発光装置からの出射光（Ｇ光）のスペクトルを示す図である。図１８は、図１７の出射光の特性を示す図である。この発光装置では、導電性半反射層２７を備えていない代わりに、半反射電極２６の厚みを２２ｎｍとしてある。この発光装置では、Ｇ光のスペクトルの半値幅は４７．９ｎｍ、全光束取り出し効率は０．２９６となった。また、正面出射光については、半値幅は４７．４ｎｍ、正面方向パワー取り出し効率は０．０３１５７となった。つまり、この発光装置は、発光スペクトルの狭帯域化および出射光量の増大を達成している。以上より、発光スペクトルの狭帯域化および出射光量の増大の観点では、半反射電極２６を厚くして導電性半反射層２７を不要とするよりも、半反射電極２６を薄くして導電性半反射層２７を必須とする方が好適である、という傾向は、発光素子の発光主波長に依存しない、ということが分かる。

図１９および図２１は、それぞれ、発光装置２０の変形例（第５変形例）に係る発光装置からの出射光のスペクトルを示す図である。図１９のスペクトルは図２０に示す特性のＧ光のものであり、図２１のスペクトルは図２２に示す特性のＢ光のものである。この発光装置では、光反射層１３はアルミニウムから形成されており、半反射電極２６の厚みが発光層２５Ｇの上側では２２ｎｍ、発光層２５Ｂの上側では１７ｎｍとなっており、導電性半反射層２７が不要となっている。

この発光装置では、Ｇ光については、半値幅が４９．９ｎｍ、全光束取り出し効率が０．２２５となり、その一部である正面出射光については、半値幅が４７．６ｎｍ、正面方向パワー取り出し効率が０．０２７１８となった。また、Ｂ光については、半値幅が２５．１ｎｍ、全光束取り出し効率が０．０６５となり、その一部である正面出射光については、半値幅が２４．６ｎｍ、正面方向パワー取り出し効率が０．００９６３となった。つまり、この発光装置は、Ｇ光およびＢ光について、発光スペクトルの狭帯域化および出射光量の増大を達成している。

図２３および図２５は、それぞれ、発光装置２０と比較すべき従来例（第２従来例）に係る発光装置からの出射光のスペクトルを示す図である。図２３のスペクトルは図２４に示す特性のＧ光のものであり、図２５のスペクトルは図２６に示す特性のＢ光のものである。第２従来例は、第５変形例に係る発光装置から、透明層２を取り除き、発光素子２２Ｇに係るマイクロキャビティについては透明電極２４Ｇの厚みを適切に定めて共振条件を満たすようにし、発光素子２２Ｂに係るマイクロキャビティについては透明電極２４Ｂの厚みを適切に定めて共振条件を満たすようにし、半反射電極２６の厚みを１５ｎｍとしたものである。透明電極２４Ｇの厚みは１１５ｎｍであり、透明電極２４Ｂの厚みは６０ｎｍである。

この発光装置では、Ｇ光について、出射光のスペクトルの半値幅は５６．２ｎｍ、全光束取り出し効率は０．２２８、正面出射光のスペクトルの半値幅は５４．２ｎｍ、正面方向パワー取り出し効率は０．０２３５４となった。また、Ｂ光について、出射光のスペクトルの半値幅は２８．７ｎｍ、全光束取り出し効率は０．０９２、正面出射光のスペクトルの半値幅は２７．０ｎｍ、正面方向パワー取り出し効率は０．０１０５７となった。

これらの数値を発光装置２０や第４変形例に係る発光装置おける数値と比較すると、発光スペクトルの狭帯域化の観点でも、出射光量の増大の観点でも、発光装置２０や第４変形例に係る発光装置の方が優れていることが分かる。また、これらの数値を第５変形例に係る発光装置おける数値と比較すると、発光スペクトルの狭帯域化の観点では、第５変形例に係る発光装置の方が優れていることが分かる。なお、Ｇ光の正面方向に限れば、発光スペクトルの狭帯域化の観点でも、出射光量の増大の観点でも、第５変形例に係る発光装置の方が優れていることが分かる。

＜他の変形＞
上述した各種の発光装置では、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、他の適切な発光素子を使用してもよい。他の適切な発光素子の一例としては、無機ＥＬ素子を挙げることができる。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。

＜応用＞
上述した各種の発光装置は様々な電子機器に応用可能である。例えば、発光装置１０およびその変形例に係る各種の発光装置は、画像形成装置の像担持体の感光面に光を照射するライン型の露光装置や、画像を示す画像データの供給を受けて当該画像データに応じた輝度で各発光素子を発光させることによって当該画像を表示する表示装置として利用可能である。露光装置として利用される場合には、発光素子１２が像担持体の感光面の進行方向を横切る方向に並ぶことになる。表示装置として利用される場合には、発光素子１２がマトリクス状に配置されることになる。また例えば、発光装置２０およびその変形例に係る各種の発光装置は、表示装置として利用可能である。

［画像形成装置］
図２７は、発光装置１０を露光装置として用いた画像形成装置の一例を示す縦断面図である。この画像形成装置は、ベルト中間転写体方式を利用したタンデム型のフルカラー画像形成装置である。

この画像形成装置では、同様な構成の４個の露光装置１０Ｋ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｙが、同様な構成である４個の感光体ドラム（像担持体）１１０Ｋ，１１０Ｃ，１１０Ｍ，１１０Ｙの露光位置にそれぞれ配置されている。露光装置１０Ｋ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｙは上述した発光装置１０である。

この図に示すように、この画像形成装置には、駆動ローラ１２１と従動ローラ１２２が設けられており、これらのローラ１２１，１２２には無端の中間転写ベルト１２０が巻回されて、矢印に示すようにローラ１２１，１２２の周囲を回転させられる。図示しないが、中間転写ベルト１２０に張力を与えるテンションローラなどの張力付与手段を設けてもよい。

この中間転写ベルト１２０の周囲には、互いに所定間隔をおいて４個の外周面に感光層を有する感光体ドラム１１０Ｋ，１１０Ｃ，１１０Ｍ，１１０Ｙが配置される。添え字Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙはそれぞれ黒、シアン、マゼンタ、イエローの顕像を形成するために使用されることを意味している。他の部材についても同様である。感光体ドラム１１０Ｋ，１１０Ｃ，１１０Ｍ，１１０Ｙは、中間転写ベルト１２０の駆動と同期して回転駆動される。

各感光体ドラム１１０（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）の周囲には、コロナ帯電器１１１（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）と、露光装置１０（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）と、現像器１１４（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）が配置されている。コロナ帯電器１１１（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）は、対応する感光体ドラム１１０（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）の外周面を一様に帯電させる。露光装置１０（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）は、感光体ドラムの帯電させられた外周面に静電潜像を書き込む。各露光装置１０（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）は、複数のＥＬ素子の配列方向が感光体ドラム１１０（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）の母線（主走査方向）に沿うように設置される。静電潜像の書き込みは、上記の複数のＥＬ素子により光を感光体ドラムに照射することにより行う。現像器１１４（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）は、静電潜像に現像剤としてのトナーを付着させることにより感光体ドラムに顕像すなわち可視像を形成する。

このような４色の単色顕像形成ステーションにより形成された黒、シアン、マゼンタ、イエローの各顕像は、中間転写ベルト１２０上に順次一次転写されることにより、中間転写ベルト１２０上で重ね合わされて、この結果フルカラーの顕像が得られる。中間転写ベルト１２０の内側には、４つの一次転写コロトロン（転写器）１１２（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）が配置されている。一次転写コロトロン１１２（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）は、感光体ドラム１１０（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）の近傍にそれぞれ配置されており、感光体ドラム１１０（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）から顕像を静電的に吸引することにより、感光体ドラムと一次転写コロトロンの間を通過する中間転写ベルト１２０に顕像を転写する。

最終的に画像を形成する対象としてのシート１０２は、ピックアップローラ１０３によって、給紙カセット１０１から１枚ずつ給送されて、駆動ローラ１２１に接した中間転写ベルト１２０と二次転写ローラ１２６の間のニップに送られる。中間転写ベルト１２０上のフルカラーの顕像は、二次転写ローラ１２６によってシート１０２の片面に一括して二次転写され、定着部である定着ローラ対１２７を通ることでシート１０２上に定着される。この後、シート１０２は、排紙ローラ対１２８によって、装置上部に形成された排紙カセット上へ排出される。

図２８は、発光装置１０をライン型の露光装置として用いた他の画像形成装置の一例を示す縦断面図である。この画像形成装置は、ベルト中間転写体方式を利用したロータリ現像式のフルカラー画像形成装置である。

この図に示す画像形成装置において、感光体ドラム（像担持体）１６５の周囲には、コロナ帯電器１６８、ロータリ式の現像ユニット１６１、露光装置１６７、中間転写ベルト１６９が設けられている。

コロナ帯電器１６８は、感光体ドラム１６５の外周面を一様に帯電させる。露光装置１６７は、感光体ドラム１６５の帯電させられた外周面に静電潜像を書き込む。露光装置１６７は、上述した発光装置１０であり、複数のＥＬ素子の配列方向が感光体ドラム１６５の母線（主走査方向）に沿うように設置される。静電潜像の書き込みは、上記の複数のＥＬ素子により光を感光体ドラムに照射することにより行う。

現像ユニット１６１は、４つの現像器１６３Ｙ，１６３Ｃ，１６３Ｍ，１６３Ｋが９０°の角間隔をおいて配置されたドラムであり、軸１６１ａを中心にして反時計回りに回転可能である。現像器１６３Ｙ，１６３Ｃ，１６３Ｍ，１６３Ｋは、それぞれイエロー、シアン、マゼンタ、黒のトナーを感光体ドラム１６５に供給して、静電潜像に現像剤としてのトナーを付着させることにより感光体ドラム１６５に顕像すなわち可視像を形成する。

無端の中間転写ベルト１６９は、駆動ローラ１７０ａ、従動ローラ１７０ｂ、一次転写ローラ１６６およびテンションローラに巻回されて、これらのローラの周囲を矢印に示す向きに回転させられる。一次転写ローラ１６６は、感光体ドラム１６５から顕像を静電的に吸引することにより、感光体ドラムと一次転写ローラ１６６の間を通過する中間転写ベルト１６９に顕像を転写する。

具体的には、感光体ドラム１６５の最初の１回転で、露光装置１６７によりイエロー（Ｙ）像のための静電潜像が書き込まれて現像器１６３Ｙにより同色の顕像が形成され、さらに中間転写ベルト１６９に転写される。また、次の１回転で、露光装置１６７によりシアン（Ｃ）像のための静電潜像が書き込まれて現像器１６３Ｃにより同色の顕像が形成され、イエローの顕像に重なり合うように中間転写ベルト１６９に転写される。そして、このようにして感光体ドラム９が４回転する間に、イエロー、シアン、マゼンタ、黒の顕像が中間転写ベルト１６９に順次重ね合わせられ、この結果フルカラーの顕像が転写ベルト１６９上に形成される。最終的に画像を形成する対象としてのシートの両面に画像を形成する場合には、中間転写ベルト１６９に表面と裏面の同色の顕像を転写し、次に中間転写ベルト１６９に表面と裏面の次の色の顕像を転写する形式で、フルカラーの顕像を中間転写ベルト１６９上で得る。

画像形成装置には、シートが通過させられるシート搬送路１７４が設けられている。シートは、給紙カセット１７８から、ピックアップローラ１７９によって１枚ずつ取り出され、搬送ローラによってシート搬送路１７４を進行させられ、駆動ローラ１７０ａに接した中間転写ベルト１６９と二次転写ローラ１７１の間のニップを通過する。二次転写ローラ１７１は、中間転写ベルト１６９からフルカラーの顕像を一括して静電的に吸引することにより、シートの片面に顕像を転写する。二次転写ローラ１７１は、図示しないクラッチにより中間転写ベルト１６９に接近および離間させられるようになっている。そして、シートにフルカラーの顕像を転写する時に二次転写ローラ１７１は中間転写ベルト１６９に当接させられ、中間転写ベルト１６９に顕像を重ねている間は二次転写ローラ１７１から離される。

上記のようにして画像が転写されたシートは定着器１７２に搬送され、定着器１７２の加熱ローラ１７２ａと加圧ローラ１７２ｂの間を通過させられることにより、シート上の顕像が定着する。定着処理後のシートは、排紙ローラ対１７６に引き込まれて矢印Ｆの向きに進行する。両面印刷の場合には、シートの大部分が排紙ローラ対１７６を通過した後、排紙ローラ対１７６が逆方向に回転させられ、矢印Ｇで示すように両面印刷用搬送路１７５に導入される。そして、二次転写ローラ１７１により顕像がシートの他面に転写され、再度定着器１７２で定着処理が行われた後、排紙ローラ対１７６でシートが排出される。

以上、画像形成装置を例示したが、発光装置１０は、他の電子写真方式の画像形成装置にも応用可能である。例えば、中間転写ベルトを使用せずに感光体ドラムから直接シートに顕像を転写するタイプの画像形成装置や、モノクロの画像を形成する画像形成装置、像担持体として感光体ベルトを用いる画像形成装置にも応用可能である。上述と同様の応用は、発光装置１０の変形例に係る各種の発光装置についても可能である。

また例えば、発光装置２０を有する電子機器としては、パーソナルコンピュータ、携帯電話機、携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistant）、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。これらと同様の応用は、発光装置２０の変形例に係る各種の発光装置や、発光装置１０、発光装置１０の変形例に係る各種の発光装置についても可能である。なお、カラーフィルタや色変換層を用いることにより、発光装置１０や発光装置１０の変形例に係る各種の発光装置を応用した表示装置においてフルカラー画像を表示することも可能である。

本発明の第１の実施の形態に係る発光装置１０の一部を示す断面図である。 発光装置１０の発光素子１２から放出されて発光装置１０から出射した光（出射光）のスペクトルを示す図である。 図２の出射光の特性を示す図である。 発光装置１０の変形例（第１変形例）に係る発光装置からの出射光のスペクトルを示す図である。 図４の出射光の特性を示す図である。 発光装置１０の別の変形例（第２変形例）に係る発光装置からの出射光のスペクトルを示す図である。 図６の出射光の特性を示す図である。 発光装置１０のさらに別の変形例（第３変形例）に係る発光装置からの出射光のスペクトルを示す図である。 図８の出射光の特性を示す図である。 発光装置１０や各変形例に係る発光装置と比較すべき従来例（第１従来例）に係る発光装置からの出射光のスペクトルを示す図である。 図１０の出射光の特性を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る発光装置２０の一部を示す断面図である。 発光装置２０の発光素子２２Ｇから放出されて発光装置２０から出射したＧ光のスペクトルを示す図である。 図１３の出射光の特性を示す図である。 発光素子２２Ｂから放出されて発光装置２０から出射したＢ光のスペクトルを示す図である。 図１５の出射光の特性を示す図である。 発光装置２０の変形例（第４変形例）に係る発光装置からの出射光（Ｇ光）のスペクトルを示す図である。 図１７の出射光の特性を示す図である。 発光装置２０の別の変形例（第５変形例）に係る発光装置からの出射光（Ｇ光）のスペクトルを示す図である。 図１９の出射光の特性を示す図である。 発光装置２０の別の変形例（第５変形例）に係る発光装置からの出射光（Ｂ光）のスペクトルを示す図である。 図２１の出射光の特性を示す図である。 発光装置２０と比較すべき従来例（第２従来例）に係る発光装置からの出射光（Ｇ光）のスペクトルを示す図である。 図２３の出射光の特性を示す図である。 発光装置２０と比較すべき従来例（第２従来例）に係る発光装置からの出射光（Ｂ光）のスペクトルを示す図である。 図２５の出射光の特性を示す図である。 発光装置１０を露光装置として用いた画像形成装置の一例を示す縦断面図である。 発光装置１０を露光装置として用いた他の画像形成装置の一例を示す縦断面図である。

符号の説明

１，２…透明層、１０，２０…発光装置、１２，２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ…発光素子、１１…基板、１３…光反射層、１４，２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂ…透明電極（第１電極）、１５，２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂ…発光層、１６，２６…半反射電極（第２電極）、１７，２７…導電性半反射層、１８，２８…透明補助電極、１９，２９…封止層。

Claims (8)

1. 基板と、
   前記基板上に形成され、光を反射する反射層と、
   前記反射層上に形成され、光を透過させる透明層と、
   前記透明層上に形成され、光を透過させる第１電極と、
   前記第１電極上に形成され、発光する発光層と、
   前記発光層上に形成され、前記発光層からの光の一部を透過させ、当該光の他の一部を反射する第２電極とを備え、
   前記透明層は消光係数が前記第１電極よりも小さい材料から形成されており、
   前記第２電極は仕事関数が４エレクトロンボルト以下である、
   ことを特徴とする発光装置。
2. 前記透明層の形成材料は二酸化珪素または窒化珪素である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 前記反射層の形成材料には、銀、マグネシウムまたはアルミニウムが含まれている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
4. 前記第１電極の厚みは６０ナノメートル未満であり、
   前記透明層および前記発光層の一方または両方の厚みは、前記反射層と前記第２電極との距離と前記発光層の発光主波長とが所定の関係を満たすように定められている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
5. 前記第２電極上に形成され、第２電極からの光の一部を透過させ、当該光の他の一部を反射する導電性半反射層を備え、
   前記導電性半反射層は、光の反射率が前記第２電極よりも高い金属材料から形成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
6. 前記導電性半反射層の形成材料には、銀、マグネシウムまたはアルミニウムが含まれている、
   ことを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
7. 前記第１電極の厚みは６０ナノメートル未満であり、
   前記透明層、前記発光層および前記導電性半反射層の少なくとも１つの厚みは、前記反射層と前記導電性半反射層との距離と前記発光層の発光主波長とが所定の関係を満たすように定められている、
   ことを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の発光装置を備える電子機器。

Images