JP2009049135A - 表示装置 - Google Patents

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二郎 山田
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俊広 福田
Tamao Asaki
玲生 浅木
Gentaro Kano
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Abstract

【課題】共振器構造を備え、更に一層の光取出し効率の向上を図ることができる構造、構成を有する表示装置を提供する。
【解決手段】（Ａ）第１電極２１、有機層２３及び第２電極２２が積層されて成り、第１電極２１と第２電極２２と間で発光層２３で発光した光を共振させて第２電極２２から出射する複数の発光素子１０、並びに、（Ｂ）第２電極２２の上方に固定された透明上部基板３３を具備した表示装置であって、発光層の最大発光位置から第１界面までの距離をＬ1、光学距離をＯＬ1、発光層の最大発光位置から第２界面までの距離をＬ2、光学距離をＯＬ2とし、ｍ1及びｍ2を整数としたとき、これらは所定の式を満たし、透明上部基板３３には光反射部４０が形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、表示装置、より具体的には、共振器構造を有する発光素子を備えた表示装置に関する。
近年、有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、単に、有機ＥＬ素子と略称する）を発光素子として用いた照明装置や有機エレクトロルミネッセンス表示装置（以下、単に、有機ＥＬ表示装置と略称する）が普及しつつある。そして、有機ＥＬ表示装置にあっては、効率良く光を取り出す技術の開発が強く求められている。光取出し効率が低いと、有機ＥＬ素子における実際の発光量を有効に活用していないことになり、消費電力等の点で大きな損失を生じる要因となるからである。
このことから有機ＥＬ表示装置においては、突起構造を設けることで光取出し効率の向上を図る技術が、例えば、特開２００３−０７７６４８号に開示されており、マイクロレンズを設けることで光取出し効率の向上を図る技術が、例えば、特開２００２−１８４５６７号や特表２００５−５３１１０２号に開示されている。また、太陽電池の集光器として用いられる複合放物面集光器（ＣＰＣ，Compound Parabolic Concentrator）の構造を含む各種リフレクターを有する有機ＥＬ表示装置が、同じく、特表２００５−５３１１０２号に開示されている。
また、有機ＥＬ素子において、共振器構造を導入することによって、発光色の色純度を向上させたり、発光効率を高めるなど、発光層で発生する光を制御する試みが行われてきている（例えば、国際公開第０１／３９５５４号参照）。更には、共振器構造の中で発生する光と、それぞれの反射端部で反射して戻ってきた光とを互いに強め合う関係にすることで、発光強度を最大にすることができることが、例えば、特許第３７０３０２８号に開示されている。
特開２００３−０７７６４８号 特開２００２−１８４５６７号 特表２００５−５３１１０２号 国際公開第０１／３９５５４号 特許第３７０３０２８号
上記の特許文献１〜特許文献３にあっては、発光素子内における全反射に起因して無駄になってしまう光を有効利用することで消費電力の低減を図っているが、有機ＥＬ素子における光学条件、具体的には、光取出し効率を向上させるための有機ＥＬ素子の発光層を含む有機層の最適化に関しては、何ら、言及されていない。また、特許文献４〜特許文献５にあっては、共振器構造を導入することによって光取出し効率を高めることができるが、更に一層の光取出し効率の向上が強く求められている。
従って、本発明の目的は、共振器構造を備え、更に一層の光取出し効率の向上を図ることができる構造、構成を有する表示装置を提供することにある。
上記の目的を達成するための本発明の第１の態様あるいは第２の態様に係る表示装置は、
（Ａ）第１電極、有機発光材料から成る発光層を備えた有機層、及び、第２電極が積層されて成り、第１電極と有機層との界面によって構成された第１界面と、第２電極と有機層との界面によって構成された第２界面との間で、発光層で発光した光を共振させて、その一部を第２電極から出射する、複数の発光素子、並びに、
（Ｂ）第２電極と対向する第１面、及び、該第１面と対向する第２面を有し、第２電極の上方に固定された透明上部基板、
を具備した表示装置である。そして、発光層の最大発光位置から第１界面までの距離をＬ1、光学距離をＯＬ1、発光層の最大発光位置から第２界面までの距離をＬ2、光学距離をＯＬ2とし、ｍ1及びｍ2を整数としたとき、以下の式（１−１）、式（１−２）、式（１−３）及び式（１−４）を満たしている。
そして、本発明の第１の態様に係る表示装置は、透明上部基板の第１面から内部に亙り、発光層から第２電極を介して出射され、透明上部基板に入射した光の一部を反射して、透明上部基板の第２面から出射する光反射部（リフレクター部）が形成されていることを特徴とする。
一方、本発明の第２の態様に係る表示装置は、透明上部基板の第１面には、発光層から第２電極を介して出射された光が通過するレンズ部が形成されていることを特徴とする。
０．７｛−Φ1／（２π）＋ｍ1｝≦２×ＯＬ1／λ≦１．２｛−Φ1／（２π）＋ｍ1｝ （１−１）
０．７｛−Φ2／（２π）＋ｍ2｝≦２×ＯＬ2／λ≦１．２｛−Φ2／（２π）＋ｍ2｝ （１−２）
Ｌ1＜Ｌ2 （１−３）
ｍ1＜ｍ2 （１−４）
ここで、
λ ：発光層で発生した光のスペクトルの最大ピーク波長（あるいは又、発光層で発生し た光の内の所望の波長）
Φ1：第１界面で生じる反射光の位相シフト量（単位：ラジアン）
但し、−２π＜Φ1≦０
Φ2：第２界面で生じる反射光の位相シフト量（単位：ラジアン）
但し、−２π＜Φ2≦０
である。
尚、発光層の最大発光位置から第１界面までの距離Ｌ1とは、発光層の最大発光位置から第１界面までの実際の距離（物理的距離）を指し、発光層の最大発光位置から第２界面までの距離Ｌ2とは、発光層の最大発光位置から第２界面までの実際の距離（物理的距離）を指す。また、光学距離とは、光路長とも呼ばれ、一般に、屈折率ｎの媒質中を距離Ｌだけ光線が通過したときのｎ×Ｌを指す。以下においても、同様である。従って、有機層の平均屈折率をｎaveとしたとき、
ＯＬ1＝Ｌ1×ｎave
ＯＬ2＝Ｌ2×ｎave
の関係がある。ここで、平均屈折率ｎaveとは、有機層を構成する各層の屈折率と厚さの積を合計し、有機層の厚さで除したものである。
本発明の第１の態様に係る表示装置において、複数の発光素子の配列はストライプ配列であり、１つの発光素子に対して複数の光反射部が設けられている形態とすることができる。あるいは又、複数の発光素子の配列は、ダイアゴナル配列、デルタ配列、又は、レクタングル配列であり、１つの発光素子に対して１つの光反射部が設けられている形態とすることができる。尚、以上の技術的事項は、後述する本発明の第３の態様に係る表示装置に対しても適用することができる。
上記の好ましい形態を含む本発明の第１の態様に係る表示装置において、
光反射部は、回転体の表面の一部から構成され、
光反射部の下端部は、透明上部基板の第１面内に位置し、
光反射部の上端部は、透明上部基板内部に位置し、且つ、透明上部基板の第２面と平行であり、
回転体の回転軸である光反射部の軸線をｚ軸とし、光反射部の下端部の半径をｒRef-B、光反射部の上端部の半径をｒRef-T、光反射部の下端部から上端部までのｚ軸に沿った距離をＬRefとし、透明上部基板の屈折率をｎSub-Tとしたとき、
（ｒRef-T＋ｒRef-B）／ＬRef≦（ｎSub-T 2−１）-1/2
を満足することが望ましい。そして、この場合、
ｚ軸を含む仮想平面で光反射部を切断したときの光反射部の断面形状は、放物線の一部であり、
放物線の焦点から準線に引いた垂線は、ｚ軸に対して傾いており、
該仮想平面で光反射部を切断したときの該仮想平面と光反射部の下端部の交わる点から放物線の焦点までの距離をＬFocusとしたとき、
０．１≦ｒRef-B／ＬFocus＜０．５
を満足することが望ましく、これによって、有効視覚範囲内における輝度向上を図ることができ、表示装置の一層の消費電力の低減を図りつつ、明るい画面を得ることができる。更には、放物線の焦点から準線に引いた垂線のｚ軸に対する傾斜角θParaは、透明上部基板の屈折率をｎSub-Tとしたとき、
ｓｉｎ（θPara）＜１／ｎSub-T
を満足することが望ましく、あるいは又、放物線の焦点は、透明上部基板の第１面に含まれることが望ましい。尚、ｚ軸を含む仮想平面で光反射部を切断したときの光反射部の断面として対称な２つの形状が得られるが、ｚ軸を含む仮想平面で光反射部を切断したときの光反射部の断面形状を議論するとき、係る２つの形状の内の一方の形状を対象に議論を行う。また、以上の技術的事項は、「透明上部基板」を『透明下部基板』と読み替え、「第２電極」を『第１電極』と読み替え、「ｎSub-T」を『ｎSub-B』と読み替えることで、後述する本発明の第３の態様に係る表示装置に対しても適用することができる。
あるいは又、本発明の第１の態様に係る表示装置において、
光反射部は、回転体の表面の一部から構成され、
光反射部の下端部は、透明上部基板の第１面内に位置し、
光反射部の上端部は、透明上部基板内部に位置し、且つ、透明上部基板の第２面と平行であり、
回転体の回転軸である光反射部の軸線をｚ軸とし、ｚ軸が第２電極と交わる点における第２電極から出射する光の第２電極側においてｚ軸と成す角度をθO-2、透明上部基板の屈折率をｎSub-Tとしたとき、
ｓｉｎ（θO-2）＞１／ｎSub-T
を満足する構成とすることができる。尚、以上の技術的事項は、「透明上部基板」を『透明下部基板』と読み替え、「第２電極」を『第１電極』と読み替え、「ｎSub-T」を『ｎSub-B』と読み替え、「θO-2」を『θO-1』と読み替えることで、後述する本発明の第３の態様に係る表示装置に対しても適用することができる。
一方、本発明の第２の態様に係る表示装置において、複数の発光素子の配列はストライプ配列であり、１つの発光素子に対して複数のレンズ部が設けられている形態とすることができる。あるいは又、複数の発光素子の配列は、ダイアゴナル配列、デルタ配列、又は、レクタングル配列であり、１つの発光素子に対して１つのレンズ部が設けられている形態とすることができる。尚、以上の技術的事項は、後述する本発明の第４の態様に係る表示装置に対しても適用することができる。
あるいは又、上記の好ましい形態を含む本発明の第２の態様に係る表示装置において、
光学軸であるレンズ部の軸線をｚ軸とし、ｚ軸が第２電極と交わる点における第２電極から出射する光の第２電極側においてｚ軸と成す角度をθO-2、透明上部基板の屈折率をｎSub-Tとしたとき、
ｓｉｎ（θO-2）＞１／ｎSub-T
を満足することが望ましい。尚、以上の技術的事項は、「第２電極」を『第１電極』と読み替え、「θO-2」を『θO-1』と読み替え、「ｎSub-T」を『ｎSub-B』と読み替えることで、後述する本発明の第４の態様に係る表示装置に対しても適用することができる。
以上に説明した好ましい形態、構成を含む本発明の第１の態様あるいは第２の態様に係る表示装置において、第１電極の平均光反射率は５０％以上、好ましくは８０％以上であり、第２電極の平均光透過率は５０％乃至９０％、好ましくは６０％乃至９０％であることが望ましい。尚、以上の技術的事項は、「第２電極」を『第１電極』と読み替え、「第２電極」を『第１電極』と読み替えることで、後述する本発明の第３の態様あるいは第４の態様に係る表示装置に対しても適用することができる。
また、本発明の第１の態様あるいは第２の態様に係る表示装置において、第１電極は光反射材料から成り、第２電極は半光透過材料から成り、最も光取出し効率を高くし得るｍ1＝０，ｍ2＝１である形態とすることができる。本発明の第１の態様あるいは第２の態様に係る表示装置、あるいは、後述する第５の態様に係る表示装置にあっては、正孔輸送層（正孔供給層）よりも電子輸送層（電子供給層）を厚くすることで、低い駆動電圧で高効率化に必要十分な発光層への電子供給が可能となる。即ち、アノード電極に相当する第１電極と発光層との間に正孔輸送層を配置し、しかも、電子輸送層よりも薄い膜厚で形成することで、正孔の供給を増大させることが可能となる。そして、これにより、正孔と電子の過不足がなく、且つ、キャリア供給量も十分多いキャリアバランスを得ることができるため、高い発光効率を得ることができる。また、正孔と電子の過不足がないことで、キャリアバランスが崩れ難く、駆動劣化が抑制され、発光寿命を長くすることができる。
更には、以上に説明した好ましい形態、構成を含む本発明の第１の態様あるいは第２の態様に係る表示装置において、第２電極と透明上部基板の間には、第２電極側から、保護膜及び接着層が形成されている形態とすることができる。ここで、保護膜を構成する材料として、発光層で発光した光に対して透明であり、緻密で、水分を透過させない材料を用いることが好ましく、具体的には、例えば、アモルファスシリコン（α−Ｓｉ）、アモルファス炭化シリコン（α−ＳｉＣ）、アモルファス窒化シリコン（α−Ｓｉ1-xＮx）、アモルファス酸化シリコン（α−Ｓｉ1-yＯy）、アモルファスカーボン（α−Ｃ）、アモルファス酸化・窒化シリコン（α−ＳｉＯＮ）、Ａｌ2Ｏ3を挙げることができるし、接着層を構成する材料として、アクリル系接着剤、エポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤、シアノアクリレート系接着剤といった熱硬化型接着剤や、紫外線硬化型接着剤を挙げることができる。尚、後述する本発明の第３の態様〜第５の態様に係る表示装置にあっても、第２電極の上方に第２基板を配し、第１電極と第２基板の間には、第１電極側から、上述した保護膜及び接着層が形成されている形態とすることができる。
上記の目的を達成するための本発明の第３の態様あるいは第４の態様に係る表示装置は、
（Ａ）第１面、及び、該第１面と対向する第２面を有する透明下部基板、並びに、
（Ｂ）透明下部基板の第１面上、若しくは、透明下部基板の第１面の上方に設けられ、第１電極、有機発光材料から成る発光層を備えた有機層、及び、第２電極が積層されて成り、第１電極と有機層との界面によって構成された第１界面と、第２電極と有機層との界面によって構成された第２界面との間で、発光層で発光した光を共振させて、その一部を第１電極から出射する、複数の発光素子、
を具備した表示装置である。そして、発光層の最大発光位置から第１界面までの距離をＬ1、光学距離をＯＬ1、発光層の最大発光位置から第２界面までの距離をＬ2、光学距離をＯＬ2とし、ｍ1及びｍ2を整数としたとき、以下の式（２−１）、式（２−２）、式（２−３）及び式（２−４）を満たす。
そして、本発明の第３の態様に係る表示装置は、透明下部基板の第１面から内部に亙り、発光層から第１電極を介して出射され、透明下部基板に入射した光の一部を反射して、透明下部基板の第２面から出射する光反射部（リフレクター部）が形成されていることを特徴とする。
一方、本発明の第４の態様に係る表示装置は、透明下部基板の第１面には、発光層から第１電極を介して出射された光が通過するレンズ部が形成されていることを特徴とする。
０．７｛−Φ1／（２π）＋ｍ1｝≦２×ＯＬ1／λ≦１．２｛−Φ1／（２π）＋ｍ1｝ （２−１）
０．７｛−Φ2／（２π）＋ｍ2｝≦２×ＯＬ2／λ≦１．２｛−Φ2／（２π）＋ｍ2｝ （２−２）
Ｌ1＞Ｌ2 （２−３）
ｍ1＞ｍ2 （２−４）
ここで、
λ ：発光層で発生した光のスペクトルの最大ピーク波長（あるいは又、発光層で発生し た光の内の所望の波長）
Φ1：第１界面で生じる反射光の位相シフト量（単位：ラジアン）
但し、−２π＜Φ1≦０
Φ2：第２界面で生じる反射光の位相シフト量（単位：ラジアン）
但し、−２π＜Φ2≦０
である。
本発明の第３の態様あるいは第４の態様に係る表示装置において、第１電極は半光透過材料から成り、第２電極は光反射材料から成り、最も光取出し効率を高くし得るｍ1＝１，ｍ2＝０である形態とすることができる。本発明の第３の態様あるいは第４の態様に係る表示装置にあっても、正孔輸送層よりも電子輸送層を厚くすることで、低い駆動電圧で高効率化に必要十分な発光層への電子供給が可能となる。即ち、アノード電極に相当する第２電極と発光層との間に正孔輸送層を配置し、しかも、電子輸送層よりも薄い膜厚で形成することで、正孔の供給を増大させることが可能となる。そして、これにより、正孔と電子の過不足がなく、且つ、キャリア供給量も十分多いキャリアバランスを得ることができるため、高い発光効率を得ることができる。また、正孔と電子の過不足がないことで、キャリアバランスが崩れ難く、駆動劣化が抑制され、発光寿命を長くすることができる。
上記の目的を達成するための本発明の第５の態様に係る表示装置は、第１電極、有機発光材料から成る発光層を備えた有機層、及び、第２電極が積層されて成り、第１電極と有機層との界面によって構成された第１界面と、第２電極と有機層との界面によって構成された第２界面との間で、発光層で発光した光を共振させて、その一部を第２電極から出射する、複数の発光素子を具備した表示装置であって、
発光層の最大発光位置から第１界面までの距離をＬ1、光学距離をＯＬ1、発光層の最大発光位置から第２界面までの距離をＬ2、光学距離をＯＬ2とし、ｍ1及びｍ2を整数としたとき、以下の式（３−１）、式（３−２）、式（３−３）及び式（３−４）を満たすことを特徴とする。
０．７｛−Φ1／（２π）＋ｍ1｝≦２×ＯＬ1／λ≦１．２｛−Φ1／（２π）＋ｍ1｝ （３−１）
０．７｛−Φ2／（２π）＋ｍ2｝≦２×ＯＬ2／λ≦１．２｛−Φ2／（２π）＋ｍ2｝ （３−２）
Ｌ1＜Ｌ2 （３−３）
ｍ1＜ｍ2 （３−４）
ここで、
λ ：発光層で発生した光のスペクトルの最大ピーク波長（あるいは又、発光層で発生し た光の内の所望の波長）
Φ1：第１界面で生じる反射光の位相シフト量（単位：ラジアン）
但し、−２π＜Φ1≦０
Φ2：第２界面で生じる反射光の位相シフト量（単位：ラジアン）
但し、−２π＜Φ2≦０
である。
本発明の第５の態様に係る表示装置において、第１電極の平均光反射率は５０％以上、好ましくは８０％以上であり、第２電極の平均光透過率は５０％乃至９０％、好ましくは６０％乃至９０％であることが望ましい。
上記の好ましい形態を含む本発明の第５の態様に係る表示装置において、第１電極は光反射材料から成り、第２電極は半光透過材料から成り、最も光取出し効率を高くし得るｍ1＝０，ｍ2＝１である構成とすることができる。
本発明の第１の態様、第２の態様あるいは第５の態様に係る表示装置（これらの表示装置を総称して、『上面発光型の表示装置』と呼ぶ場合がある）における第１電極、あるいは又、本発明の第３の態様〜第４の態様に係る表示装置（これらの表示装置を総称して、『下面発光型の表示装置』と呼ぶ場合がある）における第２電極（これらの電極を、便宜上、『光反射電極』と呼ぶ場合がある）を構成する材料（光反射材料）として、光反射電極をアノード電極として機能させる場合、例えば、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、タンタル（Ｔａ）といった仕事関数の高い金属あるいは合金（例えば、銀を主成分とし、０．３重量％乃至１重量％のパラジウム（Ｐｄ）と、０．３重量％〜１重量％の銅（Ｃｕ）とを含むＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕ合金や、Ａｌ−Ｎｄ合金）を挙げることができる。更には、アルミニウム（Ａｌ）及びアルミニウムを含む合金等の仕事関数の値が小さく、且つ、光反射率の高い導電材料を用いる場合には、適切な正孔注入層を設けるなどして正孔注入性を向上させることで、アノード電極として用いることができる。光反射電極の厚さとして、０．１μｍ乃至１μｍを例示することができる。あるいは又、誘電体多層膜やアルミニウム（Ａｌ）といった光反射性の高い反射膜上に、インジウムとスズの酸化物（ＩＴＯ）やインジウムと亜鉛の酸化物（ＩＺＯ）等の正孔注入特性に優れた透明導電材料を積層した構造とすることもできる。一方、光反射電極をカソード電極として機能させる場合、仕事関数の値が小さく、且つ、光反射率の高い導電材料から構成することが望ましいが、アノード電極として用いられる光反射率の高い導電材料に適切な電子注入層を設けるなどして電子注入性を向上させることで、カソード電極として用いることもできる。
一方、本発明の第１の態様、第２の態様あるいは第５の態様に係る表示装置（上面発光型の表示装置）における第２電極、あるいは又、本発明の第３の態様〜第４の態様に係る表示装置（下面発光型の表示装置）における第１電極（これらの電極を、便宜上、『半光透過電極』と呼ぶ場合がある）を構成する材料（半光透過材料）として、半光透過電極をカソード電極として機能させる場合、発光光を透過し、しかも、有機層に対して電子を効率的に注入できるように仕事関数の値の小さな導電材料から構成することが望ましく、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ナトリウム（Ｎａ）、マグネシウムと銀との合金（Ｍｇ−Ａｇ合金）、アルミニウム（Ａｌ）とリチウム（Ｌｉ）の合金（Ａｌ−Ｌｉ合金）等の仕事関数の小さい金属あるいは合金を挙げることができ、中でも、Ｍｇ−Ａｇ合金が好ましく、マグネシウムと銀との体積比として、Ｍｇ：Ａｇ＝５：１〜３０：１を例示することができる。半光透過電極の厚さとして、４ｎｍ乃至５０ｎｍ、好ましくは、４ｎｍ乃至２０ｎｍ、より好ましくは６ｎｍ乃至１２ｎｍを例示することができる。あるいは又、半光透過電極を、有機層側から、上述した材料層と、例えばＩＴＯやＩＺＯから成る所謂透明電極（例えば、厚さ３×１０-8ｍ乃至１×１０-6ｍ）との積層構造とすることもできる。あるいは又、半光透過電極に対して、低抵抗材料から成るバス電極（補助電極）を設け、半光透過電極全体として低抵抗化を図ってもよい。一方、半光透過電極をアノード電極として機能させる場合、発光光を透過し、しかも、仕事関数の値の大きな導電材料から構成することが望ましい。
第１電極や第２電極の形成方法として、例えば、電子ビーム蒸着法や熱フィラメント蒸着法、真空蒸着法を含む蒸着法、スパッタリング法、化学的気相成長法（ＣＶＤ法）やイオンプレーティング法とエッチング法との組合せ；スクリーン印刷法やインクジェット印刷法、メタルマスク印刷法といった各種印刷法；メッキ法（電気メッキ法や無電解メッキ法）；リフトオフ法；レーザアブレーション法；ゾル・ゲル法等を挙げることができる。各種印刷法やメッキ法によれば、直接、所望の形状（パターン）を有する第１電極や第２電極を形成することが可能である。尚、有機層を形成した後、第１電極や第２電極を形成する場合、特に真空蒸着法のような成膜粒子のエネルギーが小さな成膜方法、あるいは又、ＭＯＣＶＤ法といった成膜方法に基づき形成することが、有機層のダメージ発生を防止するといった観点から好ましい。有機層にダメージが発生すると、リーク電流の発生による「滅点」と呼ばれる非発光画素（あるいは非発光副画素）が生じる虞がある。また、有機層の形成からこれらの電極の形成までを大気に暴露することなく実行することが、大気中の水分による有機層の劣化を防止するといった観点から好ましい。
第１電極及び第２電極は入射した光の一部を吸収し、残りを反射する。従って、反射光に位相シフトが生じる。この位相シフト量Φ1，Φ2は、第１電極及び第２電極を構成する材料の複素屈折率の実数部分と虚数部分の値を、例えばエリプソメータを用いて測定し、これらの値に基づく計算を行うことで求めることができる（例えば、"Principles of Optic", Max Born and Emil Wolf, 1974(PERGAMON PRESS) 参照）。尚、有機層、その他の屈折率もエリプソメータを用いて測定することで求めることができる。
本発明の第１の態様あるいは第３の態様に係る表示装置における光反射部は、例えば、透明上部基板あるいは透明下部基板に形成された光反射層から構成されている。ここで、光反射層として、アルミニウム（Ａｌ）層、アルミニウム合金層（例えば、Ａｌ−Ｎｄ層）、クロム（Ｃｒ）層、銀（Ａｇ）層、銀合金層（例えば、Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕ層、Ａｇ−Ｓｍ−Ｃｕ層）を挙げることができ、例えば、電子ビーム蒸着法や熱フィラメント蒸着法、真空蒸着法を含む蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法やイオンプレーティング法；メッキ法（電気メッキ法や無電解メッキ法）；リフトオフ法；レーザアブレーション法；ゾル・ゲル法等によって形成することができる。光反射部を備えた透明上部基板あるいは透明下部基板は、構成する材料にも依るが、例えば、第１面に凹部をスタンパを用いて形成し、あるいは又、第１面に凹部を切削加工に基づき形成し、係る凹部の露出した表面に光反射層を形成した後、凹部を埋め込むといった方法で作製することができる。
本発明の第１の態様あるいは第３の態様に係る表示装置において、例えば、発光素子の発光領域の平面形状が矩形であり、係る発光領域の一辺の長さをＬp、この一辺と直交する他方の辺の長さをα×Ｌp（但し、係数α＞１）としたとき、１つの発光素子に対して設ける複数の光反射部の具体的な数として、係数αの整数部、あるいは、（係数αの整数部−１）を例示することができる。
本発明の第１の態様あるいは第３の態様に係る表示装置において、光反射部は回転体の表面の一部から構成されており、回転体の回転軸である光反射部の軸線をｚ軸としたとき、ｚ軸を含む仮想平面で光反射部を切断したときの光反射部の断面形状は、放物線の一部から構成されていることが好ましいが、それ以外から構成されていてもよく、回転体として、例えば、球面、回転楕円面、回転放物面とすることもできるし、３次以上の多項式、二葉線、三葉線、四葉線、連珠形、蝸牛線、正葉線、螺獅線、疾走線、公算曲線、引弧線、懸垂線、擺線、餘擺線、星芒形、半３次放物線、リサジュー曲線、アーネシー曲線、外サイクロイド、心臓形、内サイクロイド、クロソイド曲線、螺線に例示される曲線の一部を回転させて得られる曲面とすることもできる。また、場合によっては、１本の線分、あるいは、複数の線分の組合せ、線分と曲線の組合せを回転させて得られる面とすることもできる。
本発明の第２の態様あるいは第４の態様に係る表示装置におけるレンズ部を構成する材料として、例えば、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ポリアリレート樹脂（ＰＡＲ）、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、アクリル系樹脂、ＡＢＳ樹脂といったプラスチックや、ガラスを挙げることができる。レンズ部を凸レンズから構成する場合、レンズ部を構成する凸レンズは、球面レンズであってもよいが、非球面レンズとすることがより好ましい。また、凸レンズは、平凸レンズ、両凸レンズ、メニスカス凸レンズから構成することができる。レンズ部は、周知の方法に基づき形成することができる。
本発明の第２の態様あるいは第４の態様に係る表示装置において、例えば、発光素子の発光領域の平面形状が矩形であり、係る発光領域の一辺の長さをＬp、この一辺と直交する他方の辺の長さをα×Ｌp（但し、係数α＞１）としたとき、１つの発光素子に対して設ける複数のレンズ部の具体的な数として、係数αの整数部、あるいは、（係数αの整数部−１）を例示することができる。
本発明の第１の態様〜第５の態様に係る表示装置（以下、これらを総称して、単に、本発明の表示装置と呼ぶ）にあっては、複数の発光素子は第１基板上に形成されている。ここで、第１基板として、あるいは又、第２基板として、高歪点ガラス基板、ソーダガラス（Ｎａ2Ｏ・ＣａＯ・ＳｉＯ2）基板、硼珪酸ガラス（Ｎａ2Ｏ・Ｂ2Ｏ3・ＳｉＯ2）基板、フォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ2）基板、鉛ガラス（Ｎａ2Ｏ・ＰｂＯ・ＳｉＯ2）基板、表面に絶縁層が形成された各種ガラス基板、石英基板、表面に絶縁層が形成された石英基板、表面に絶縁層が形成されたシリコン基板、ポリメチルメタクリレート（ポリメタクリル酸メチル，ＰＭＭＡ）やポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）に例示される有機ポリマー（高分子材料から構成された可撓性を有するプラスチック・フィルムやプラスチック・シート、プラスチック基板といった高分子材料の形態を有する）を挙げることができる。但し、下面発光型の表示装置にあっては、第１基板は、発光素子が出射する光に対して透明であることが要求される。また、下面発光型の表示装置にあっては、第１基板は、透明下部基板を兼ねていてもよい。第１基板が、透明下部基板を兼ねていない場合、透明下部基板を構成する材料として、上述の材料を挙げることができる。また、本発明の第１の態様〜第２の態様に係る表示装置にあっては、透明上部基板を構成する材料として、上述の材料を挙げることができる。第１基板と第２基板の構成材料、透明上部基板、透明下部基板は、同じであっても、異なっていてもよい。
本発明の表示装置として、有機エレクトロルミネッセンス表示装置（有機ＥＬ表示装置と略称する）を挙げることができ、有機ＥＬ表示装置をカラー表示の有機ＥＬ表示装置としたとき、有機ＥＬ表示装置を構成する有機ＥＬ素子のそれぞれによって、副画素が構成される。ここで、１画素は、例えば、赤色を発光する赤色発光副画素、緑色を発光する緑色発光副画素、及び、青色を発光する青色発光副画素の３種類の副画素から構成されている。従って、この場合、有機ＥＬ表示装置を構成する有機ＥＬ素子の数をＮ×Ｍ個とした場合、画素数は（Ｎ×Ｍ）／３である。あるいは又、本発明の表示装置として、その他、液晶表示装置用のバックライト装置や面状光源装置を含む照明装置を挙げることができる。
有機層は有機発光材料から成る発光層を備えているが、具体的には、例えば、正孔輸送層と発光層と電子輸送層との積層構造、正孔輸送層と電子輸送層を兼ねた発光層との積層構造、正孔注入層と正孔輸送層と発光層と電子輸送層と電子注入層との積層構造から構成することができる。有機層の形成方法として、真空蒸着法等の物理的気相成長法（ＰＶＤ法）；スクリーン印刷法やインクジェット印刷法といった印刷法；転写用基板上に形成されたレーザ吸収層と有機層の積層構造に対してレーザを照射することでレーザ吸収層上の有機層を分離して、有機層を転写するといったレーザ転写法、各種の塗布法を例示することができる。有機層を真空蒸着法に基づき形成する場合、例えば、所謂メタルマスクを用い、係るメタルマスクに設けられた開口を通過した材料を堆積させることで有機層を得ることができる。
光反射電極は、例えば、層間絶縁層上に設けられている。そして、この層間絶縁層は、第１基板上に形成された発光素子駆動部を覆っている。発光素子駆動部は、１又は複数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）から構成されており、ＴＦＴと第１電極とは、層間絶縁層に設けられたコンタクトプラグを介して電気的に接続されている。層間絶縁層の構成材料として、ＳｉＯ2、ＢＰＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＡｓＳＧ、ＰｂＳＧ、ＳｉＯＮ、ＳＯＧ（スピンオングラス）、低融点ガラス、ガラスペーストといったＳｉＯ2系材料；ＳｉＮ系材料；ポリイミド等の絶縁性樹脂を、単独あるいは適宜組み合わせて使用することができる。層間絶縁層の形成には、ＣＶＤ法、塗布法、スパッタリング法、各種印刷法等の公知のプロセスが利用できる。下面発光型の表示装置にあっては、層間絶縁層は、発光素子からの光に対して透明な材料から構成する必要があるし、発光素子駆動部は発光素子からの光を遮らないように形成する必要がある。
有機層の上方には、有機層への水分の到達防止を目的として、上述したとおり、絶縁性あるいは導電性の保護膜を設けることが好ましい。保護膜は、特に真空蒸着法のような成膜粒子のエネルギーが小さい成膜方法、あるいは又、ＭＯＣＶＤ法といった成膜方法に基づき形成することが、下地に対して及ぼす影響を小さくすることができるので好ましい。あるいは又、有機層の劣化による輝度の低下を防止するために、成膜温度を常温に設定し、更には、保護膜の剥がれを防止するために保護膜のストレスが最小になる条件で保護膜を成膜することが望ましい。また、保護膜の形成は、既に形成されている電極を大気に暴露することなく形成することが好ましく、これによって、大気中の水分や酸素による有機層の劣化を防止することができる。更には、表示装置が上面発光型である場合、保護膜は、有機層で発生した光を例えば８０％以上、透過する材料から構成することが望ましく、具体的には、無機アモルファス性の絶縁性材料、例えば、上述した材料を例示することができる。このような無機アモルファス性の絶縁性材料は、グレインを生成しないため、透水性が低く、良好な保護膜を構成する。尚、保護膜を導電材料から構成する場合、保護膜を、ＩＴＯやＩＺＯのような透明導電材料から構成すればよい。
発光素子からの光が通過する透明上部基板や第１基板（透明下部基板）には、必要に応じて、カラーフィルターや遮光膜（ブラックマトリクス）を形成してもよい。
本発明の第１の態様〜第４の態様に係る表示装置にあっては、発光素子における全反射に起因した光取出し効率の低下といった問題を光反射部やレンズ部を備えることで解決し、しかも、本発明の第１の態様〜第５の態様に係る表示装置にあっては、発光素子の有機層と第１電極と第２電極によって構成される光の干渉条件あるいは共振条件を所望の条件、Ｌ1＜Ｌ2且つｍ1＜ｍ2を満足することによって、即ち、発光層の最大発光位置を半光透過電極よりも光反射電極に近づけることにより、光取出し効率を大幅に向上させることができる。
以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明する。
実施例１は、本発明の第１の態様及び第５の態様に係る表示装置、具体的には、有機ＥＬ表示装置に関する。実施例１の表示装置（以下、有機ＥＬ表示装置と呼ぶ場合がある）の模式的な一部断面図を図１に示し、光反射部の模式図を図２に示し、有機層等の模式図を図３の（Ａ）に示す。実施例１の有機ＥＬ表示装置は、アクティブマトリックス型のカラー表示の有機ＥＬ表示装置であり、上面発光型である。即ち、上部電極に相当する第２電極を通して光が出射される。
実施例１の有機ＥＬ表示装置、あるいは、後述する実施例２〜実施例４の有機ＥＬ表示装置は、発光素子（具体的には、有機ＥＬ素子）１０を、複数（例えば、Ｎ×Ｍ＝２８８０×５４０）、有する。尚、１つの発光素子１０は、１つの副画素を構成する。従って、有機ＥＬ表示装置は、（Ｎ×Ｍ）／３の画素を有する。ここで、１画素は、赤色を発光する赤色発光副画素、緑色を発光する緑色発光副画素、及び、青色を発光する青色発光副画素の３種類の副画素から構成されている。
図１及び図３の（Ａ）に示すように、実施例１あるいは後述する実施例２の有機ＥＬ表示装置は、本発明の第１の態様、第２の態様、第５の態様に係る表示装置に沿って表現すれば、
（Ａ）第１電極２１、有機発光材料から成る発光層２３Ａを備えた有機層２３、及び、第２電極２２が積層されて成り、第１電極２１と有機層２３との界面によって構成された第１界面２１Ａと、第２電極２２と有機層２３との界面によって構成された第２界面２２Ａとの間で、発光層２３Ａで発光した光を共振させて、その一部を第２電極２２から出射する、複数の発光素子１０、
を具備した表示装置である。
そして、本発明の第１の態様あるいは第２の態様に係る表示装置に沿って表現すれば、更に、
（Ｂ）第２電極２２と対向する第１面３３Ａ、及び、この第１面３３Ａと対向する第２面３３Ｂを有し、第２電極２２の上方に固定された透明上部基板３３、
を具備している。
実施例１、あるいは、後述する実施例２〜実施例４の有機ＥＬ表示装置における各発光素子（有機ＥＬ素子）１０は、より具体的には、
（ａ）第１電極２１、
（ｂ）開口部２５を有し、開口部２５の底部に第１電極２１が露出した絶縁層２４、
（ｃ）開口部２５の底部に露出した第１電極２１の部分の上に少なくとも設けられ、有機発光材料から成る発光層を備えた有機層２３、及び、
（ｄ）第２電極２２、
を具備している。
実施例１あるいは後述する実施例２においては、第１電極２１をアノード電極として用い、第２電極２２をカソード電極として用いる。第１電極２１は、光反射材料、具体的には、Ａｌ−Ｎｄ合金から成り、第２電極２２は、半光透過材料、具体的には、マグネシウム（Ｍｇ）を含む導電材料、より具体的には、厚さ１０ｎｍのＭｇ−Ａｇ合金から成る。第１電極２１は、真空蒸着法とエッチング法との組合せに基づき形成されている。また、第２電極２２は、特に真空蒸着法のような成膜粒子のエネルギーが小さい成膜方法によって成膜されている。第１電極２１及び第２電極２２の屈折率測定結果、第１電極２１の光反射率測定結果、第２電極２２の光透過率測定結果を、以下の表１に示す。尚、測定は、波長５３０ｎｍにおいて行った結果である。
また、実施例１あるいは後述する実施例２〜実施例４において、絶縁層２４は、平坦性に優れ、しかも、有機層２３の水分による劣化を防止して発光輝度を維持するために吸水率の低い絶縁材料、具体的には、ポリイミド樹脂から構成されている。更には、有機層２３は、例えば、正孔輸送層、及び、電子輸送層を兼ねた発光層の積層構造から構成されているが、図面では１層で表す場合がある。
実施例１あるいは後述する実施例２〜実施例４において、有機ＥＬ素子を構成する第１電極２１は、ＣＶＤ法に基づき形成されたＳｉＯ2から成る層間絶縁層１６（より具体的には、上層層間絶縁層１６Ｂ）上に設けられている。そして、この層間絶縁層１６は、第１基板１１上に形成された有機ＥＬ素子駆動部を覆っている。有機ＥＬ素子駆動部は、複数のＴＦＴから構成されており、ＴＦＴと第１電極２１とは、層間絶縁層（より具体的には、上層層間絶縁層１６Ｂ）に設けられたコンタクトプラグ１８、配線１７、コンタクトプラグ１７Ａを介して電気的に接続されている。尚、図面においては、１つの有機ＥＬ素子駆動部につき、１つのＴＦＴを図示した。ＴＦＴは、第１基板１１上に形成されたゲート電極１２、第１基板１１及びゲート電極１２上に形成されたゲート絶縁膜１３、ゲート絶縁膜１３上に形成された半導体層に設けられたソース／ドレイン領域１４、並びに、ソース／ドレイン領域１４の間であって、ゲート電極１２の上方に位置する半導体層の部分が相当するチャネル形成領域１５から構成されている。尚、図示した例にあっては、ＴＦＴをボトムゲート型としたが、トップゲート型であってもよい。ＴＦＴのゲート電極１２は、走査回路（図示せず）に接続されている。
実施例１あるいは後述する実施例２〜実施例４において、第２電極２２上には、有機層２３への水分の到達防止を目的として、真空蒸着法に基づき、窒化シリコン（Ｓｉ1-xＮx）から成る絶縁性の保護膜３１が設けられている。保護膜３１の上には透明上部基板（本発明の第５の態様における第２基板）３３が配されているが、保護膜３１と透明上部基板３３とは、アクリル系接着剤から成る接着層３２によって接着されている。保護膜３１及び接着層３２の屈折率測定結果を、以下の表１に示す。尚、屈折率は、波長５３０ｎｍにおける測定結果である。
［表１］
第１電極２１の屈折率
実数部：０．７５５
虚数部：５．４６６
第２電極２２の屈折率
実数部：０．６１７
虚数部：３．９０４
第１電極２１の光反射率：８５
第２電極２２の光透過率：５７％
保護膜３１の屈折率
実数部：１．８７
虚数部：０
接着層３２の屈折率
実数部：１．５３
虚数部：０
実施例１あるいは後述する実施例２〜実施例４において、第１基板１１や透明上部基板３３、第２基板、あるいは又、後述する透明下部基板３５は、ソーダガラスから構成されている。
そして、実施例１あるいは後述する実施例２において、図３の（Ａ）に示すように、発光層２３Ａの最大発光位置から第１界面２１Ａまでの距離をＬ1、光学距離をＯＬ1、発光層２３Ａの最大発光位置から第２界面２２Ａまでの距離をＬ2、光学距離をＯＬ2とし、ｍ1及びｍ2を整数としたとき、以下の式（１−１）、式（１−２）、式（１−３）及び式（１−４）［あるいは式（３−１）、式（３−２）、式（３−３）及び式（３−４）］を満たしている。
０．７｛−Φ1／（２π）＋ｍ1｝≦２×ＯＬ1／λ≦１．２｛−Φ1／（２π）＋ｍ1｝ （１−１），（３−１）
０．７｛−Φ2／（２π）＋ｍ2｝≦２×ＯＬ2／λ≦１．２｛−Φ2／（２π）＋ｍ2｝ （１−２），（３−２）
Ｌ1＜Ｌ2 （１−３），（３−３）
ｍ1＜ｍ2 （１−４），（３−４）
ここで、
λ ：発光層２３Ａで発生した光のスペクトルの最大ピーク波長（あるいは又、発光層２ ３Ａで発生した光の内の所望の波長）
Φ1：第１界面２１Ａで生じる反射光の位相シフト量（単位：ラジアン）
但し、−２π＜Φ1≦０
Φ2：第２界面２２Ａで生じる反射光の位相シフト量（単位：ラジアン）
但し、−２π＜Φ2≦０
である。
そして、実施例１の有機ＥＬ表示装置にあっては、透明上部基板３３の第１面３３Ａから内部に亙り、発光層２３Ａから第２電極２２を介して出射され、透明上部基板３３に入射した光の一部を反射して、透明上部基板３３の第２面３３Ｂから出射する光反射部（リフレクター部）４０が形成されている。図５に模式的な配置図を示すように、複数の発光素子１０の配列はストライプ配列であり、１つの発光素子１０に対して複数の光反射部４０が設けられている。具体的には、発光素子１０の発光領域の平面形状は矩形であり、係る発光領域の一辺の長さをＬp、この一辺と直交する他方の辺の長さをα×Ｌp（但し、係数α＞１であり、実施例１にあっては、α＝３）としたとき、１つの発光素子１０に対して設けられた複数の光反射部４０の具体的な数を、係数αの整数部、即ち、「３」とした。
具体的には、光反射部４０は、Ａｌ−Ｎｄ層から成る光反射層から構成されている。光反射部４０は、例えば、透明上部基板３３の第１面３３Ａに凹部４１を切削加工に基づき形成し、係る凹部４１の露出した表面に、例えば、真空蒸着法に基づき光反射層を形成した後、凹部４１を、例えば、アクリル系樹脂から成る充填材料４２で埋め込むといった方法で作製することができる。尚、充填材料４２を用いる代わりに、接着層３２によって、透明上部基板３３を貼り合わせると同時に凹部４１を埋め込んでもよい。
実施例１の有機ＥＬ表示装置にあっては、図２に光反射部の模式図を示し、図４に概念図を示すように、光反射部４０は、回転体の表面の一部から構成されている。そして、光反射部４０の下端部４０Ａは、透明上部基板３３の第１面３３Ａ内に位置し、光反射部４０の上端部４０Ｂは、透明上部基板３３内部に位置し、且つ、透明上部基板３３の第２面３３Ｂと平行である。ここで、回転体の回転軸である光反射部４０の軸線をｚ軸とし、光反射部４０の下端部４０Ａの半径をｒRef-B、光反射部４０の上端部４０Ｂの半径をｒRef-T、光反射部４０の下端部４０Ａから上端部４０Ｂまでのｚ軸に沿った距離をＬRefとし、透明上部基板の屈折率をｎSub-Tとしたとき、
（ｒRef-T＋ｒRef-B）／ＬRef≦（ｎSub-T 2−１）-1/2
を満足している。ＬRef，ｒRef-T，ｒRef-Bの具体的な数値を、以下の表２に例示する。
そして、この場合、ｚ軸を含む仮想平面で光反射部４０を切断したときの光反射部４０の断面形状は、放物線の一部である。ここで、放物線の焦点から準線に引いた垂線は、ｚ軸に対して傾いており、この仮想平面で光反射部４０を切断したときのこの仮想平面と光反射部４０の下端部４０Ａの交わる点から放物線の焦点までの距離をＬFocusとしたとき、
０．１≦ｒRef-B／ＬFocus＜０．５
を満足している。更には、放物線の焦点から準線に引いた垂線のｚ軸に対する傾斜角θParaは、透明上部基板３３の屈折率をｎSub-Tとしたとき、
ｓｉｎ（θPara）＜１／ｎSub-T
を満足している。尚、放物線の焦点は、透明上部基板３３の第１面３３Ａに含まれている。ここで、放物線の焦点から準線に引いた垂線をＹ’軸、放物線の焦点から準線に垂直に下ろした線分の垂直二等分線をＸ’軸とするガウス座標を想定したとき、放物線の方程式は、画素ピッチを１００μｍとしたときを例にとると、
ｙ’＝３．５７×１０-3・ｘ’2
で表すことができる。
尚、光反射部４０の形状を分析したとき、放物線の方程式ｙ’＝ｋ・ｘ’2（但し、ｋは定数）からｙ’の値が±５μｍの範囲内でばらついている場合にも、係る形状は放物線に包含される。後述する実施例３においても同様である。
あるいは又、実施例１の有機ＥＬ表示装置において、光反射部４０は、回転体の表面の一部から構成され、光反射部４０の下端部４０Ａは、透明上部基板３３の第１面３３Ａ内に位置し、光反射部４０の上端部４０Ｂは、透明上部基板３３内部に位置し、且つ、透明上部基板３３の第２面３３Ｂと平行である。そして、回転体の回転軸である光反射部４０の軸線をｚ軸とし、ｚ軸が第２電極２２と交わる点における第２電極２２から出射する光の第２電極２２側においてｚ軸と成す角度をθO-2、透明上部基板３３の屈折率をｎSub-Tとしたとき、
ｓｉｎ（θO-2）＞１／ｎSub-T
を満足する。
［表２］
ＬRef ：８１（μｍ）
ｒRef-T：５０（μｍ）
ｒRef-B：３０．６（μｍ）
ＬFocus：４２（μｍ）
θPara ：４１．８度
θO-2 ：４１．８度
ｎSub-T：１．５
実施例１あるいは後述する実施例２において、各有機層２３は、具体的には、赤色発光副画素を構成する赤色発光有機ＥＬ素子における赤色発光有機層、緑色発光副画素を構成する緑色発光有機ＥＬ素子における緑色発光有機層、及び、青色発光副画素を構成する青色発光有機ＥＬ素子における青色発光有機層から構成されている。
具体的には、赤色発光有機層は、第１電極側から、
［正孔注入層］（厚さ１０ｎｍ） ：ＬＧケミカル社製 ＬＧＨＩＬ
［正孔輸送層］（厚さ２６ｎｍ） ：出光興産株式会社製 ＨＴ３２０
［発光層］ （厚さ５０ｎｍ） ：出光興産株式会社製 ＲＨ００１ 及び
東レ株式会社製 Ｄ１２５（０．５％ドープ）
［電子輸送層］（厚さ２２０ｎｍ）：出光興産株式会社製 ＥＴ０８５
から構成されている。尚、最大発光位置は、電子輸送層と発光層との界面に存在している。
また、緑色発光有機層は、第１電極側から、
［正孔注入層］（厚さ１０ｎｍ） ：ＬＧケミカル社製 ＬＧＨＩＬ
［正孔輸送層］（厚さ３５ｎｍ） ：出光興産株式会社製 ＨＴ３２０
［発光層］ （厚さ３０ｎｍ） ：出光興産株式会社製 ＢＨ２３２ 及び
ＧＤ２０６（１０％ドープ）
［電子輸送層］（厚さ１７５ｎｍ）：出光興産株式会社製 ＥＴＳ０８５
から構成されている。尚、最大発光位置は、正孔輸送層と発光層との界面に存在している。
更には、青色発光有機層は、第１電極側から、
［正孔注入層］（厚さ１０ｎｍ） ：ＬＧケミカル社製 ＬＧＨＩＬ
［正孔輸送層］（厚さ２４ｎｍ） ：出光興産株式会社製 ＨＴ３２０
［発光層］ （厚さ３０ｎｍ） ：出光興産株式会社製 ＢＨ２３２ 及び
ＢＤ２１８（１０％ドープ）
［電子輸送層］（厚さ１４１ｎｍ）：出光興産株式会社製 ＥＴ０８５
から構成されている。尚、最大発光位置は、正孔輸送層と発光層との界面に存在している。
赤色発光有機層、緑色発光有機層及び青色発光有機層におけるλ，Ｌ1，ＯＬ1，２ＯＬ1／λ，Ｌ2，ＯＬ2，２ＯＬ2／λ，ｎave，｛−２Φ1／（２π）＋ｍ1｝，｛−２Φ2／（２π）＋ｍ2｝の値を、以下の表３に例示する。但し、ｍ1＝０，ｍ2＝１である。
［表３］
Figure 2009049135
以下、実施例１の有機ＥＬ表示装置の発光素子１０に関する詳細を説明する。ここで、実施例１のｍ1＝０且つｍ2＝１の条件と対比するために、比較例１として、ｍ1＝１且つｍ2＝０の条件を有する発光素子を考える。尚、比較例１の発光素子の有機層等の模式図を図３の（Ｂ）に示す。即ち、図３の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、実施例１にあっては、第１界面寄りで発光し、比較例１にあっては、第２界面寄りで発光する。
図１１に、緑色発光素子において、実施例１及び比較例１のそれぞれの場合における窒化シリコン（Ｓｉ1-xＮx）から成る保護膜３１中での発光エネルギー分布の計算結果を示す。尚、実施例１によって得られた発光エネルギー分布を曲線「Ａ」で示し、比較例１によって得られた発光エネルギー分布を曲線「Ｂ」で示す。尚、図１１の横軸は、保護膜３１中を進行する光が、保護膜３１の頂面に衝突するときの保護膜３１の頂面の法線との成す角度である。尚、便宜上、この角度を『保護膜中の進行角度』と呼ぶ。発光エネルギー分布は、各波長毎に共振（干渉）による所望媒質中への光取出し効率を計算し、媒質中の発光強度を掛け合わせて、所望媒質中での光強度を得た後、全波長域に亙り積分し、特定角度でのトータルエネルギーを計算することで得ることができる。
ところで、窒化シリコン（Ｓｉ1-xＮx）の屈折率は約１．８であり、透明上部基板３３の屈折率は約１．４５である。従って、図１１から、保護膜中の進行角度が約３４度までの光は、光反射部あるいは後述するレンズ部を設けなくとも、保護膜３１から透明上部基板３３を経由して空気中に出射できる光である。一方、保護膜中の進行角度が３４度〜５３度までの光は、保護膜３１から接着剤及び透明上部基板３３へは入射するが、透明上部基板３３と空気との界面で全反射を起こし、空気中に出射できない光である。 また、５３度以上の光は、保護膜と接着剤との界面で全反射を起こし、接着剤及び透明上部基板３３へも入射できない光である。従って、光反射部あるいは後述するレンズ部によって、進路を曲げられて、光取出し効率の向上に寄与する光は、保護膜中の進行角度が３４度〜５３度までの光である。
そして、図１１から、保護膜中の進行角度が３４度〜５３度までの光にあっては、比較例１に比べて、実施例１の方が顕著に高い発光エネルギー分布を有している。従って、光反射部やレンズ部を設けることで、透明上部基板３３から出射する光のエネルギー（取り出すことのできる光のエネルギー）に関して、比較例１よりも実施例１の方が多くなる。全体のキャビティー効果を考えるときに、反射界面両端部でのｍ＝１キャビティー効果と共に、第１界面側での干渉効果（次数ｍ1）と第２界面側での干渉効果（次数ｍ2）の３つが重なったモードになっていることを考える必要があることを見出した。即ち、干渉次数ｍ1、ｍ2が０の場合は法線方向でのみ光を強め合う条件となり、そのほかの方向で強め合う条件は存在しない。一方、ｍ1、ｍ2が１の場合には、法線方向の他に、斜め方向６２度〜６４度でも強め合う条件となり、光反射部（リフレクター部）によっても空気中に取り出すことができない光エネルギーが多くなってしまう。干渉の効果は反射率が高いほど大きくなるため、高反射率側の干渉の次数をより低くすることで、光反射部（リフレクター部）によって取り出すことができる光を多くできることになる。
正確に見積もるために、保護膜３１から接着層（屈折率約１．５）３２中に出射された光の発光エネルギー分布を計算した結果を、図１２に示す。尚、実施例１によって得られた発光エネルギー分布を曲線「Ａ」で示し、比較例１によって得られた発光エネルギー分布を曲線「Ｂ」で示す。光反射部やレンズ部によって接着層３２から出射された光を全て空気中に出射することができると仮定した場合、比較例１に比べて、実施例１にあっては、約１．４倍の光エネルギーを取り出すことができる。
従って、光取出し効率を向上させる光反射部やレンズ部と組み合わせて有機ＥＬ発光素子を構成した場合、反射率の高い光反射電極に近い側で発光させて、適切な共振あるいは干渉条件を選択することによって、取り出される光エネルギーを大幅に高めることができ、消費電力を低減することができる。あるいは又、図１３の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、法線方向の輝度（視野角０度における輝度）は同じでも、視野角特性に優れた有機ＥＬ表示装置を実現することができる。尚、図１３の（Ａ）は、実施例１における相対輝度を示し、図１３の（Ａ）中、曲線「Ａ」は、光反射部４０を備えた有機ＥＬ表示装置のデータであり、曲線「Ａ’」は、光反射部４０を備えていない有機ＥＬ表示装置のデータを参考のために示す。また、図１３の（Ｂ）は、比較例１における相対輝度を示し、図１３の（Ｂ）中、曲線「Ｂ」は、光反射部４０を備えた有機ＥＬ表示装置のデータであり、曲線「Ｂ’」は、光反射部４０を備えていない有機ＥＬ表示装置のデータを参考のために示す。尚、図１３の（Ａ）及び（Ｂ）のグラフは、図１２にて得られた発光エネルギー分布に従って光反射部に入射する光線の追跡シミュレーションを行い、光反射部を経由して最終的に空気中に出射されるエネルギー角度分布を計算し、輝度に変換して得られたグラフである。
また、比較のために、ｒRef-B＝ＬFocus／２である光反射部を有する有機ＥＬ表示装置を試作した（比較例２）。尚、このような条件を満足する光反射部は、複合放物面集光器（ＣＰＣ）と呼ばれる。また、放物線の焦点から準線に引いた垂線がｚ軸と一致する光反射部を有する有機ＥＬ表示装置を試作した（比較例３）。比較例２、比較例３におけるＬRef，ｒRef-T，ｒRef-Bの値は、実施例１と同じとした。実施例１における光取出しエネルギー、正面輝度の値（視野角０度における輝度）、視野角４５度における輝度を１．００としたときの、比較例２及び比較例３のそれぞれの値を、以下の表４に示す。
［表４］
実施例１ 比較例２ 比較例３
光取出しエネルギー １．００ ０．８８ ０．７５
視野角０度における輝度 １．００ ０．８４ ０．９５
視野角４５度における輝度 １．００ ０．９５ ０．７５
実施例２は、本発明の第２の態様及び第５の態様に係る表示装置、具体的には、有機ＥＬ表示装置に関する。実施例２の有機ＥＬ表示装置の模式的な一部断面図を図６に示し、レンズ部の模式図を図７に示す。尚、有機層の概念図は、図３の（Ａ）に示したと同様である。実施例２の有機ＥＬ表示装置も、アクティブマトリックス型のカラー表示の有機ＥＬ表示装置であり、上面発光型である。即ち、上部電極に相当する第２電極を通して光が出射される。
実施例２の有機ＥＬ表示装置にあっては、透明上部基板３３の第１面３３Ａに、発光層２３Ａから第２電極２２を介して出射された光が通過するレンズ部５０が形成されている。図５に模式的な配置図を示したと同様に、複数の発光素子１０の配列はストライプ配列であり、１つの発光素子１０に対して複数のレンズ部５０が設けられている。具体的には、発光素子１０の発光領域の平面形状は矩形であり、係る発光領域の一辺の長さをＬp、この一辺と直交する他方の辺の長さをα×Ｌp（但し、係数α＞１であり、実施例１にあっては、α＝３）としたとき、１つの発光素子１０に対して設けられた複数のレンズ部５０の具体的な数を、係数αの整数部、即ち、「３」とした。また、レンズ部５０は平凸レンズ（非球面レンズ）から構成されており、周知の方法で形成されている。後述する実施例４においても同様である。
実施例２の有機ＥＬ表示装置にあっては、図７に光反射部の模式図を示すように、レンズ部５０は凸レンズから構成されている。そして、光学軸であるレンズ部５０の軸線をｚ軸とし、ｚ軸が第２電極２２と交わる点における第２電極２２から出射する光の第２電極２２側においてｚ軸と成す角度をθO-2、透明上部基板３３の屈折率をｎSub-Tとしたとき、
ｓｉｎ（θO-2）＞１／ｎSub-T
を満足している。尚、θO-2の値、及び、ｎSub-Tの値は、表２に示したとおりである。
実施例３は、本発明の第３の態様に係る表示装置、具体的には、有機ＥＬ表示装置に関する。実施例３の有機ＥＬ表示装置の模式的な一部断面図を図８に示し、有機層等の概念図を図９に示す。実施例３の有機ＥＬ表示装置も、アクティブマトリックス型のカラー表示の有機ＥＬ表示装置であるが、下面発光型である。即ち、下部電極に相当する第１電極を通して光が出射される。
実施例３あるいは後述する実施例４の有機ＥＬ表示装置は、
（Ａ）第１面１１Ａ、及び、この第１面１１Ａと対向する第２面１１Ｂを有する透明下部基板（実施例３にあっては、第１基板１１が兼ねている）、並びに、
（Ｂ）透明下部基板（第１基板１１）の第１面１１Ａ上に設けられ、第１電極２１、有機発光材料から成る発光層２３Ａを備えた有機層２３、及び、第２電極２２が積層されて成り、第１電極２１と有機層２３との界面によって構成された第１界面２１Ａと、第２電極２２と有機層２３との界面によって構成された第２界面２２Ａとの間で、発光層２３Ａで発光した光を共振させて、その一部を第１電極２１から出射する、複数の発光素子１０、
を具備した表示装置である。
尚、実施例３あるいは後述する実施例４の下面発光型の表示装置にあっては、層間絶縁層１６は、発光素子１０からの光に対して透明な材料から構成する必要があるし、発光素子駆動部は発光素子１０からの光を遮らないように形成する必要がある。図８及び図１０においては、発光素子駆動部の図示を省略している。また、保護膜３１と第２基板３４とは、アクリル系接着剤から成る接着層３２によって接着されている。
実施例３あるいは後述する実施例４においては、第２電極２２をアノード電極として用い、第１電極２１をカソード電極として用いる。第２電極２２は、光反射材料、具体的には、Ａｌ−Ｎｄ合金から成り、第１電極２１は、半光透過材料、具体的には、マグネシウム（Ｍｇ）を含む導電材料、より具体的には、厚さ１０ｎｍのＭｇ−Ａｇ合金から成る。第２電極２２は、特に真空蒸着法のような成膜粒子のエネルギーが小さい成膜方法によって成膜されている。また、第１電極２１は、真空蒸着法とエッチング法との組合せに基づき形成されている。第１電極２１及び第２電極２２の屈折率測定結果、第１電極２１の平均光反射率測定結果、第２電極２２の平均光透過率測定結果は、表１に示したと同様である。但し、表１において、「第１電極２１」を『第２電極２２』と読み替え、「第２電極２２」を『第１電極２１』と読み替える。
そして、実施例３あるいは後述する実施例４において、図９に示すように、発光層２３Ａの最大発光位置から第１界面２１Ａまでの距離をＬ1、光学距離をＯＬ1、発光層２３Ａの最大発光位置から第２界面２２Ａまでの距離をＬ2、光学距離をＯＬ2とし、ｍ1及びｍ2を整数としたとき、以下の式（２−１）、式（２−２）、式（２−３）及び式（２−４）を満たす。
０．７｛−Φ1／（２π）＋ｍ1｝≦２×ＯＬ1／λ≦１．２｛−Φ1／（２π）＋ｍ1｝ （２−１）
０．７｛−Φ2／（２π）＋ｍ2｝≦２×ＯＬ2／λ≦１．２｛−Φ2／（２π）＋ｍ2｝ （２−２）
Ｌ1＞Ｌ2 （２−３）
ｍ1＞ｍ2 （２−４）
ここで、
λ ：発光層２３Ａで発生した光のスペクトルの最大ピーク波長（あるいは又、発光層２ ３Ａで発生した光の内の所望の波長）
Φ1：第１界面２１Ａで生じる反射光の位相シフト量（単位：ラジアン）
但し、−２π＜Φ1≦０
Φ2：第２界面２２Ａで生じる反射光の位相シフト量（単位：ラジアン）
但し、−２π＜Φ2≦０
である。
そして、実施例３の有機ＥＬ表示装置にあっては、透明下部基板（第１基板１１）の第１面１１Ａから内部に亙り、発光層２３Ａから第１電極２１を介して出射され、透明下部基板（第１基板１１）に入射した光の一部を反射して、透明下部基板（第１基板１１）の第２面１１Ｂから出射する光反射部（リフレクター部）６０が形成されている。図５に模式的な配置図を示したと同様に、複数の発光素子１０の配列はストライプ配列であり、１つの発光素子１０に対して複数の光反射部６０が設けられている。具体的には、発光素子１０の発光領域の平面形状は矩形であり、係る発光領域の一辺の長さをＬp、この一辺と直交する他方の辺の長さをα×Ｌp（但し、係数α＞１であり、実施例３にあっては、α＝３）としたとき、１つの発光素子１０に対して設けられた複数の光反射部６０の具体的な数を、係数αの整数部、即ち、「３」とした。
具体的には、光反射部６０は、Ａｌ−Ｎｄ層から成る光反射層から構成されている。光反射部６０は、例えば、第１１の第１面１１Ａに凹部６１を切削加工に基づき形成し、係る凹部６１の露出した表面に、例えば、真空蒸着法に基づき光反射層を形成した後、凹部６１を、例えば、アクリル系樹脂から成る充填材料６２あるいはゲート絶縁膜１３で埋め込むといった方法で作製することができる。
実施例３の有機ＥＬ表示装置にあっては、光反射部６０は、回転体の表面の一部から構成されている。そして、光反射部６０の下端部６０Ａは、透明下部基板（第１基板１１）の第１面１１Ａ内に位置し、光反射部６０の上端部６０Ｂは、透明下部基板（第１基板１１）内部に位置し、且つ、透明下部基板（第１基板１１）の第２面１１Ｂと平行である。ここで、回転体の回転軸である光反射部６０の軸線をｚ軸とし、光反射部６０の下端部６０Ａの半径をｒRef-B、光反射部６０の上端部６０Ｂの半径をｒRef-T、光反射部６０の下端部６０Ａから上端部６０Ｂまでのｚ軸に沿った距離をＬRefとし、透明上部基板の屈折率をｎSub-Tとしたとき、
（ｒRef-T＋ｒRef-B）／ＬRef≦（ｎSub-T 2−１）-1/2
を満足している。ＬRef，ｒRef-T，ｒRef-Bの具体的な数値は、表２に示したとおりである。
そして、この場合、図４に示したと同様に、ｚ軸を含む仮想平面で光反射部６０を切断したときの光反射部６０の断面形状は、放物線の一部である。ここで、放物線の焦点から準線に引いた垂線は、ｚ軸に対して傾いており、この仮想平面で光反射部６０を切断したときのこの仮想平面と光反射部６０の下端部６０Ａの交わる点から放物線の焦点までの距離をＬFocusとしたとき、
０．１≦ｒRef-B／ＬFocus＜０．５
を満足している。更には、放物線の焦点から準線に引いた垂線のｚ軸に対する傾斜角θParaは、透明下部基板（第１基板１１）の屈折率をｎSub-Bとしたとき、
ｓｉｎ（θPara）＜１／ｎSub-B
を満足している。尚、放物線の焦点は、透明下部基板（第１基板１１）の第１面１１Ａに含まれている。ここで、放物線の焦点から準線に引いた垂線をＹ’軸、放物線の焦点から準線に垂直に下ろした線分の垂直二等分線をＸ’軸とするガウス座標を想定したとき、放物線の方程式は、画素ピッチを１００μｍとしたときを例にとると、
ｙ’＝３．５７×１０-3・ｘ’2
で表すことができる。
あるいは又、実施例３の有機ＥＬ表示装置において、光反射部６０は、回転体の表面の一部から構成され、光反射部６０の下端部６０Ａは、透明下部基板（第１基板１１）の第１面１１Ａ内に位置し、光反射部６０の上端部６０Ｂは、透明下部基板（第１基板１１）内部に位置し、且つ、透明下部基板（第１基板１１）の第２面１１Ｂと平行である。そして、回転体の回転軸である光反射部６０の軸線をｚ軸とし、ｚ軸が第１電極２１と交わる点における第１電極２１から出射する光の第１電極２１側においてｚ軸と成す角度をθO-1、透明下部基板（第１基板１１）の屈折率をｎSub-Bとしたとき、
ｓｉｎ（θO-1）＞１／ｎSub-B
を満足する。
実施例３あるいは後述する実施例４においても、各有機層２３は、具体的には、赤色発光副画素を構成する赤色発光有機ＥＬ素子における赤色発光有機層、緑色発光副画素を構成する緑色発光有機ＥＬ素子における緑色発光有機層、及び、青色発光副画素を構成する青色発光有機ＥＬ素子における青色発光有機層から構成されている。尚、赤色発光有機層、緑色発光有機層、青色発光有機層の積層順は、上下が逆である点を除き、実施例１にて説明した赤色発光有機層、緑色発光有機層、青色発光有機層の積層構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
赤色発光有機層、緑色発光有機層及び青色発光有機層におけるλ，Ｌ1，ＯＬ1，２ＯＬ1／λ，Ｌ2，ＯＬ2，２ＯＬ2／λ，ｎave，｛−２Φ1／（２π）＋ｍ1｝，｛−２Φ2／（２π）＋ｍ2｝の値は、表３に示したとおりである。但し、ｍ1＝１，ｍ2＝０である。
実施例４は、本発明の第４の態様に係る表示装置、具体的には、有機ＥＬ表示装置に関する。実施例４の有機ＥＬ表示装置の模式的な一部断面図を図１０に示す。尚、有機層の概念図は、図９に示したと同様である。実施例４の有機ＥＬ表示装置も、アクティブマトリックス型のカラー表示の有機ＥＬ表示装置であり、下面発光型である。即ち、下部電極に相当する第１電極を通して光が出射される。
実施例４の有機ＥＬ表示装置にあっては、実施例３と異なり、第１基板１１と透明下部基板３５とは、接着層３６を介して接着されており、発光素子１０は、透明下部基板３５の第１面３５Ａの上方に設けられている。そして、透明下部基板３５の第１面３５Ａには、発光層２３Ａから第１電極２１を介して出射された光が通過するレンズ部７０が形成されている。図５に模式的な配置図を示したと同様に、複数の発光素子１０の配列はストライプ配列であり、１つの発光素子１０に対して複数のレンズ部７０が設けられている。具体的には、発光素子１０の発光領域の平面形状は矩形であり、係る発光領域の一辺の長さをＬp、この一辺と直交する他方の辺の長さをα×Ｌp（但し、係数α＞１であり、実施例１にあっては、α＝３）としたとき、１つの発光素子１０に対して設けられた複数のレンズ部７０の具体的な数を、係数αの整数部、即ち、「３」とした。
実施例４の有機ＥＬ表示装置にあっては、レンズ部７０は非球面の凸レンズから構成されている。そして、光学軸であるレンズ部７０の軸線をｚ軸とし、ｚ軸が第１電極２１と交わる点における第１電極２１から出射する光の第１電極２１側においてｚ軸と成す角度をθO-1、透明下部基板３５の屈折率をｎSub-Bとしたとき、
ｓｉｎ（θO-1）＞１／ｎSub-B
を満足している。尚、θO-1の値、及び、ｎSub-Bの値は、表２に示したとおりである。
以下、実施例１の有機ＥＬ表示装置の製造方法の概要を、図１４の（Ａ）〜（Ｃ）、図１５の（Ａ）〜（Ｂ）、及び、図１６を参照して説明する。
［工程−１００］
先ず、第１基板１１上に、副画素毎にＴＦＴを、周知の方法で作製する。ＴＦＴは、第１基板１１上に形成されたゲート電極１２、第１基板１１及びゲート電極１２上に形成されたゲート絶縁膜１３、ゲート絶縁膜１３上に形成された半導体層に設けられたソース／ドレイン領域１４、並びに、ソース／ドレイン領域１４の間であって、ゲート電極１２の上方に位置する半導体層の部分が相当するチャネル形成領域１５から構成されている。尚、図示した例にあっては、ＴＦＴをボトムゲート型としたが、トップゲート型であってもよい。ＴＦＴのゲート電極１２は、走査回路（図示せず）に接続されている。次に、第１基板１１上に、ＴＦＴを覆うように、ＳｉＯ2から成る下層層間絶縁層１６ＡをＣＶＤ法にて成膜した後、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術に基づき、下層層間絶縁層１６Ａに開口１６’を形成する（図１４の（Ａ）参照）。
［工程−１１０］
次いで、下層層間絶縁層１６Ａ上に、真空蒸着法とエッチング法との組合せに基づき、アルミニウムから成る配線１７を形成する。尚、配線１７は、開口１６’内に設けられたコンタクトプラグ１７Ａを介して、ＴＦＴのソース／ドレイン領域１４に電気的に接続されている。配線１７は、信号供給回路（図示せず）に接続されている。そして、全面にＳｉＯ2から成る上層層間絶縁層１６ＢをＣＶＤ法にて成膜する。次いで、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術に基づき、上層層間絶縁層１６Ｂ上に開口１８’を形成する（図１４の（Ｂ）参照）。
［工程−１２０］
その後、上層層間絶縁層１６Ｂ上に、真空蒸着法とエッチング法との組合せに基づき、Ａｌ−Ｎｄ合金から成る第１電極２１を形成する（図１４の（Ｃ）参照）。尚、第１電極２１は、開口１８’内に設けられたコンタクトプラグ１８を介して、配線１７に電気的に接続されている。
［工程−１３０］
次いで、開口部２５を有し、開口部２５の底部に第１電極２１が露出した絶縁層２４を、第１電極２１を含む層間絶縁層１６上に形成する（図１５の（Ａ）参照）。具体的には、スピンコーティング法及びエッチング法に基づき、厚さ１μｍのポリイミド樹脂から成る絶縁層２４を、層間絶縁層１６の上、及び、第１電極２１の周辺部の上に形成する。尚、開口部２５を囲む絶縁層２４の部分は、なだらかな斜面を構成していることが好ましい。
［工程−１４０］
次に、開口部２５の底部に露出した第１電極２１の部分の上から、開口部２５を取り囲む絶縁層２４の部分に亙り、有機層２３を形成する（図１５の（Ｂ）参照）。尚、有機層２３は、例えば、有機材料から成る正孔輸送層、電子輸送層を兼ねた発光層が順次積層されている。具体的には、絶縁層２４を一種のスペーサとし、絶縁層２４の上に各副画素を構成する有機層２３を形成するためのメタルマスク（図示せず）を絶縁層２４の突起部の上に載置した状態で、抵抗加熱に基づき、有機材料を真空蒸着する。有機材料は、メタルマスクに設けられた開口を通過し、副画素を構成する開口部２５の底部に露出した第１電極２１の部分の上から、開口部２５を取り囲む絶縁層２４の部分の上に亙り堆積する。
［工程−１５０］
その後、表示領域の全面に第２電極２２を形成する（図１６参照）。第２電極２２は、Ｎ×Ｍ個の有機ＥＬ素子を構成する有機層２３の全面を覆っている。但し、第２電極２２は、有機層２３及び絶縁層２４によって第１電極２１とは絶縁されている。第２電極２２は、有機層２３に対して影響を及ぼすことのない程度に成膜粒子のエネルギーが小さい成膜方法である真空蒸着法に基づき形成されている。また、有機層２３を大気に暴露することなく、有機層２３の形成と同一の真空蒸着装置内において連続して第２電極２２の形成を行うことで、大気中の水分や酸素による有機層２３の劣化を防止することができる。具体的には、Ｍｇ−Ａｇ（体積比１０：１）の共蒸着膜を厚さ１０ｎｍ成膜することで、第２電極２２を得ることができる。
［工程−１６０］
次いで、第２電極２２上に、窒化シリコン（Ｓｉ1-xＮx）から成る絶縁性の保護膜３１を真空蒸着法に基づき形成する。保護膜３１の形成は、第２電極２２を大気に暴露することなく、第２電極２２の形成と同一の真空蒸着装置内において連続して行うことで、大気中の水分や酸素による有機層２３の劣化を防止することができる。その後、保護膜３１と透明上部基板３３とを、アクリル系接着剤から成る接着層３２によって接着する。最後に、外部回路との接続を行うことで、有機ＥＬ表示装置を完成させることができる。
尚、実施例２〜実施例４における有機ＥＬ表示装置も、実質的に同様の方法で製造することができる。
以上、好ましい実施例に基づき本発明を説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。実施例における有機ＥＬ表示装置や有機ＥＬ素子の構成、構造、有機ＥＬ表示装置や有機ＥＬ素子を構成する材料等は例示であり、適宜変更することができる。実施例３にあっては、第１基板１１と別に透明下部基板を配してもよいし、実施例４にあっては、第１基板１１は透明下部基板を兼ねていてもよい。
光反射部４０を有する例えば透明上部基板３３の別の作製方法を、以下、図１７を参照して説明する。具体的には、先ず、光反射部４０と相補的な形状を有するスタンパ（雌型）６３を、電鋳、エッチング、その他の切削加工等の公知技術を利用して形成する。そして、例えば、光透過性を有するガラス基板３３’上に、紫外線硬化型の樹脂組成物６４を塗布して（図１７の（Ａ）参照）、この樹脂組成物６４をスタンパ６３を用いて賦形する。具体的には、この樹脂組成物６４にスタンパ６３を押し付けた状態で紫外線を照射することで、樹脂組成物硬化物６４Ａを得た後（図１７の（Ｂ）参照）、スタンパ６３を取り除くことで、樹脂組成物硬化物６４Ａの表面に光反射部４０の形状を有する凹凸部を形成することができる。その後、樹脂組成物硬化物６４Ａの表面に、ＡｌやＡｇ等の光反射率の高い金属反射層（又は多層薄膜）４０Ｃを、例えば真空蒸着法によって形成する。そして、金属反射層４０Ｃが積層された樹脂組成物硬化物６４Ａの一部（凸部）を、例えばラッピング加工によって切削削除する（図１７の（Ｄ）参照）。その後、凹部４１を充填材料６２あるいは接着層３２で埋め込むことで、光反射部４０を有する透明上部基板３３を得ることができる。
図１は、実施例１の表示装置の模式的な一部断面図である。 図２は、実施例１の表示装置における光反射部の模式図である。 図３の（Ａ）は、実施例１の表示装置における有機層等の模式図であり、図３の（Ｂ）は、比較例１の表示装置における有機層等の模式図である。 図４は、実施例１の表示装置における光反射部の概念図である。 図５は、実施例１の表示装置における光反射部や、実施例２の表示装置におけるレンズ部等の模式的な配置図である。 図６は、実施例２の表示装置の模式的な一部断面図である。 図７は、実施例２の表示装置におけるレンズ部の模式図である。 図８は、実施例３の表示装置の模式的な一部断面図である。 図９は、実施例３の表示装置における有機層等の模式図である。 図１０は、実施例４の表示装置の模式的な一部断面図である。 図１１は、実施例１及び比較例１のそれぞれの場合における窒化シリコン（Ｓｉ1-xＮx）から成る保護膜中での発光エネルギー分布の計算を示すグラフである。 図１２は、実施例１及び比較例１のそれぞれにおいて、保護膜から接着層中に出射された光の発光エネルギー分布を計算したグラフである。 図１３の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、実施例１及び比較例１における相対輝度の視野角依存性を示すグラフである。 図１４の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、実施例１の有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法の概要を説明するための第１基板等の模式的な一部端面図である。 図１５の（Ａ）及び（Ｂ）は、図１４の（Ｃ）に引き続き、実施例１の有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法の概要を説明するための第１基板等の模式的な一部端面図である。 図１６は、図１５の（Ｂ）に引き続き、実施例１の有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法の概要を説明するための第１基板等の模式的な一部端面図である。 図１７の（Ａ）〜（Ｄ）は、光反射部を有する透明上部基板の製造方法の概要を説明するためのガラス基板等の模式的な一部端面図である。
符号の説明
１０・・・発光素子（有機エレクトロルミネッセンス素子、１１・・・第１基板、１１Ａ・・・第１基板の第１面、１１Ｂ・・・第１基板の第２面、１２・・・ゲート電極、１３・・・ゲート絶縁膜、１４・・・ソース／ドレイン領域、１５・・・チャネル形成領域、１６・・・層間絶縁層、１６Ａ・・・下層層間絶縁層、１６’，１８’・・・開口、１６Ｂ・・・上層層間絶縁層、１７・・・配線、１７Ａ，１８・・・コンタクトプラグ、２１・・・第１電極、２１Ａ・・・第１界面、２２・・・第２電極、２２Ａ・・・第２界面、２３・・・有機層、２３Ａ・・・発光層、２４・・・絶縁層、２５・・・補助配線、２６・・・開口部、３１・・・保護膜、３２，３６・・・接着層、３３・・・透明上部基板、３３Ａ・・・透明上部基板の第１面、３３Ｂ・・・透明上部基板の第２面、３３’・・・ガラス基板、３４・・・第２基板、３５・・・透明下部基板、３５Ａ・・・透明下部基板の第１面、３５Ｂ・・・透明下部基板の第２面、４０，６０・・・光反射部、４０Ａ，６０Ａ・・・光反射部の下端部、４０Ｂ，６０Ｂ・・・光反射部の上端部、４０Ｃ・・・金属反射層（多層薄膜）、４１，６１・・・凹部、４２，６２・・・充填材料、５０，７０・・・レンズ部、６３・・・スタンパ（雌型）、６４・・・樹脂組成物、６４Ａ・・・樹脂組成物硬化物

Claims (18)

  1. （Ａ）第１電極、有機発光材料から成る発光層を備えた有機層、及び、第２電極が積層されて成り、第１電極と有機層との界面によって構成された第１界面と、第２電極と有機層との界面によって構成された第２界面との間で、発光層で発光した光を共振させて、その一部を第２電極から出射する、複数の発光素子、並びに、
    （Ｂ）第２電極と対向する第１面、及び、該第１面と対向する第２面を有し、第２電極の上方に固定された透明上部基板、
    を具備した表示装置であって、
    発光層の最大発光位置から第１界面までの距離をＬ1、光学距離をＯＬ1、発光層の最大発光位置から第２界面までの距離をＬ2、光学距離をＯＬ2とし、ｍ1及びｍ2を整数としたとき、以下の式（１−１）、式（１−２）、式（１−３）及び式（１−４）を満たし、
    透明上部基板の第１面から内部に亙り、発光層から第２電極を介して出射され、透明上部基板に入射した光の一部を反射して、透明上部基板の第２面から出射する光反射部が形成されていることを特徴とする表示装置。
    ０．７｛−Φ1／（２π）＋ｍ1｝≦２×ＯＬ1／λ≦１．２｛−Φ1／（２π）＋ｍ1｝ （１−１）
    ０．７｛−Φ2／（２π）＋ｍ2｝≦２×ＯＬ2／λ≦１．２｛−Φ2／（２π）＋ｍ2｝ （１−２）
    Ｌ1＜Ｌ2 （１−３）
    ｍ1＜ｍ2 （１−４）
    ここで、
    λ ：発光層で発生した光のスペクトルの最大ピーク波長
    Φ1：第１界面で生じる反射光の位相シフト量（単位：ラジアン）
    但し、−２π＜Φ1≦０
    Φ2：第２界面で生じる反射光の位相シフト量（単位：ラジアン）
    但し、−２π＜Φ2≦０
    である。
  2. 複数の発光素子の配列はストライプ配列であり、
    １つの発光素子に対して複数の光反射部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
  3. 光反射部は、回転体の表面の一部から構成され、
    光反射部の下端部は、透明上部基板の第１面内に位置し、
    光反射部の上端部は、透明上部基板内部に位置し、且つ、透明上部基板の第２面と平行であり、
    回転体の回転軸である光反射部の軸線をｚ軸とし、光反射部の下端部の半径をｒRef-B、光反射部の上端部の半径をｒRef-T、光反射部の下端部から上端部までのｚ軸に沿った距離をＬRefとし、透明上部基板の屈折率をｎSub-Tとしたとき、
    （ｒRef-T＋ｒRef-B）／ＬRef≦（ｎSub-T 2−１）-1/2
    を満足することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
  4. ｚ軸を含む仮想平面で光反射部を切断したときの光反射部の断面形状は、放物線の一部であり、
    放物線の焦点から準線に引いた垂線は、ｚ軸に対して傾いており、
    該仮想平面で光反射部を切断したときの該仮想平面と光反射部の下端部の交わる点から放物線の焦点までの距離をＬFocusとしたとき、
    ０．１≦ｒRef-B／ＬFocus＜０．５
    を満足することを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
  5. 放物線の焦点から準線に引いた垂線のｚ軸に対する傾斜角θParaは、透明上部基板の屈折率をｎSub-Tとしたとき、
    ｓｉｎ（θPara）＜１／ｎSub-T
    を満足することを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
  6. 放物線の焦点は、透明上部基板の第１面に含まれることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
  7. 光反射部は、回転体の表面の一部から構成され、
    光反射部の下端部は、透明上部基板の第１面内に位置し、
    光反射部の上端部は、透明上部基板内部に位置し、且つ、透明上部基板の第２面と平行であり、
    回転体の回転軸である光反射部の軸線をｚ軸とし、ｚ軸が第２電極と交わる点における第２電極から出射する光の第２電極側においてｚ軸と成す角度をθO-2、透明上部基板の屈折率をｎSub-Tとしたとき、
    ｓｉｎ（θO-2）＞１／ｎSub-T
    を満足することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
  8. （Ａ）第１電極、有機発光材料から成る発光層を備えた有機層、及び、第２電極が積層されて成り、第１電極と有機層との界面によって構成された第１界面と、第２電極と有機層との界面によって構成された第２界面との間で、発光層で発光した光を共振させて、その一部を第２電極から出射する、複数の発光素子、並びに、
    （Ｂ）第２電極と対向する第１面、及び、該第１面と対向する第２面を有し、第２電極の上方に固定された透明上部基板、
    を具備した表示装置であって、
    発光層の最大発光位置から第１界面までの距離をＬ1、光学距離をＯＬ1、発光層の最大発光位置から第２界面までの距離をＬ2、光学距離をＯＬ2とし、ｍ1及びｍ2を整数としたとき、以下の式（１−１）、式（１−２）、式（１−３）及び式（１−４）を満たし、
    透明上部基板の第１面には、発光層から第２電極を介して出射された光が通過するレンズ部が形成されていることを特徴とする表示装置。
    ０．７｛−Φ1／（２π）＋ｍ1｝≦２×ＯＬ1／λ≦１．２｛−Φ1／（２π）＋ｍ1｝ （１−１）
    ０．７｛−Φ2／（２π）＋ｍ2｝≦２×ＯＬ2／λ≦１．２｛−Φ2／（２π）＋ｍ2｝ （１−２）
    Ｌ1＜Ｌ2 （１−３）
    ｍ1＜ｍ2 （１−４）
    ここで、
    λ ：発光層で発生した光のスペクトルの最大ピーク波長
    Φ1：第１界面で生じる反射光の位相シフト量（単位：ラジアン）
    但し、−２π＜Φ1≦０
    Φ2：第２界面で生じる反射光の位相シフト量（単位：ラジアン）
    但し、−２π＜Φ2≦０
    である。
  9. 複数の発光素子の配列はストライプ配列であり、
    １つの発光素子に対して複数のレンズ部が設けられていることを特徴とする請求項８に記載の表示装置。
  10. 光学軸であるレンズ部の軸線をｚ軸とし、ｚ軸が第２電極と交わる点における第２電極から出射する光の第２電極側においてｚ軸と成す角度をθO-2、透明上部基板の屈折率をｎSub-Tとしたとき、
    ｓｉｎ（θO-2）＞１／ｎSub-T
    を満足することを特徴とする請求項８に記載の表示装置。
  11. 第１電極の平均光反射率は５０％以上であり、
    第２電極の平均光透過率は５０％乃至９０％であることを特徴とする請求項１又は請求項８に記載の表示装置。
  12. 第１電極は光反射材料から成り、第２電極は半光透過材料から成り、
    ｍ1＝０，ｍ2＝１であることを特徴とする請求項１又は請求項８に記載の表示装置。
  13. 第２電極と透明上部基板の間には、第２電極側から、保護膜及び接着層が形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項８に記載の表示装置。
  14. （Ａ）第１面、及び、該第１面と対向する第２面を有する透明下部基板、並びに、
    （Ｂ）透明下部基板の第１面上、若しくは、透明下部基板の第１面の上方に設けられ、第１電極、有機発光材料から成る発光層を備えた有機層、及び、第２電極が積層されて成り、第１電極と有機層との界面によって構成された第１界面と、第２電極と有機層との界面によって構成された第２界面との間で、発光層で発光した光を共振させて、その一部を第１電極から出射する、複数の発光素子、
    を具備した表示装置であって、
    発光層の最大発光位置から第１界面までの距離をＬ1、光学距離をＯＬ1、発光層の最大発光位置から第２界面までの距離をＬ2、光学距離をＯＬ2とし、ｍ1及びｍ2を整数としたとき、以下の式（２−１）、式（２−２）、式（２−３）及び式（２−４）を満たし、
    透明下部基板の第１面から内部に亙り、発光層から第１電極を介して出射され、透明下部基板に入射した光の一部を反射して、透明下部基板の第２面から出射する光反射部が形成されていることを特徴とする表示装置。
    ０．７｛−Φ1／（２π）＋ｍ1｝≦２×ＯＬ1／λ≦１．２｛−Φ1／（２π）＋ｍ1｝ （２−１）
    ０．７｛−Φ2／（２π）＋ｍ2｝≦２×ＯＬ2／λ≦１．２｛−Φ2／（２π）＋ｍ2｝ （２−２）
    Ｌ1＞Ｌ2 （２−３）
    ｍ1＞ｍ2 （２−４）
    ここで、
    λ ：発光層で発生した光のスペクトルの最大ピーク波長
    Φ1：第１界面で生じる反射光の位相シフト量（単位：ラジアン）
    但し、−２π＜Φ1≦０
    Φ2：第２界面で生じる反射光の位相シフト量（単位：ラジアン）
    但し、−２π＜Φ2≦０
    である。
  15. （Ａ）第１面、及び、該第１面と対向する第２面を有する透明下部基板、並びに、
    （Ｂ）透明下部基板の第１面上、若しくは、透明下部基板の第１面の上方に設けられ、第１電極、有機発光材料から成る発光層を備えた有機層、及び、第２電極が積層されて成り、第１電極と有機層との界面によって構成された第１界面と、第２電極と有機層との界面によって構成された第２界面との間で、発光層で発光した光を共振させて、その一部を第１電極から出射する、複数の発光素子、
    を具備した表示装置であって、
    発光層の最大発光位置から第１界面までの距離をＬ1、光学距離をＯＬ1、発光層の最大発光位置から第２界面までの距離をＬ2、光学距離をＯＬ2とし、ｍ1及びｍ2を整数としたとき、以下の式（２−１）、式（２−２）、式（２−３）及び式（２−４）を満たし、
    透明下部基板の第１面には、発光層から第１電極を介して出射された光が通過するレンズ部が形成されていることを特徴とする表示装置。
    ０．７｛−Φ1／（２π）＋ｍ1｝≦２×ＯＬ1／λ≦１．２｛−Φ1／（２π）＋ｍ1｝ （２−１）
    ０．７｛−Φ2／（２π）＋ｍ2｝≦２×ＯＬ2／λ≦１．２｛−Φ2／（２π）＋ｍ2｝ （２−２）
    Ｌ1＞Ｌ2 （２−３）
    ｍ1＞ｍ2 （２−４）
    ここで、
    λ ：発光層で発生した光のスペクトルの最大ピーク波長
    Φ1：第１界面で生じる反射光の位相シフト量（単位：ラジアン）
    但し、−２π＜Φ1≦０
    Φ2：第２界面で生じる反射光の位相シフト量（単位：ラジアン）
    但し、−２π＜Φ2≦０
    である。
  16. 第１電極、有機発光材料から成る発光層を備えた有機層、及び、第２電極が積層されて成り、第１電極と有機層との界面によって構成された第１界面と、第２電極と有機層との界面によって構成された第２界面との間で、発光層で発光した光を共振させて、その一部を第２電極から出射する、複数の発光素子を具備した表示装置であって、
    発光層の最大発光位置から第１界面までの距離をＬ1、光学距離をＯＬ1、発光層の最大発光位置から第２界面までの距離をＬ2、光学距離をＯＬ2とし、ｍ1及びｍ2を整数としたとき、以下の式（３−１）、式（３−２）、式（３−３）及び式（３−４）を満たすことを特徴とする表示装置。
    ０．７｛−Φ1／（２π）＋ｍ1｝≦２×ＯＬ1／λ≦１．２｛−Φ1／（２π）＋ｍ1｝ （３−１）
    ０．７｛−Φ2／（２π）＋ｍ2｝≦２×ＯＬ2／λ≦１．２｛−Φ2／（２π）＋ｍ2｝ （３−２）
    Ｌ1＜Ｌ2 （３−３）
    ｍ1＜ｍ2 （３−４）
    ここで、
    λ ：発光層で発生した光のスペクトルの最大ピーク波長
    Φ1：第１界面で生じる反射光の位相シフト量（単位：ラジアン）
    但し、−２π＜Φ1≦０
    Φ2：第２界面で生じる反射光の位相シフト量（単位：ラジアン）
    但し、−２π＜Φ2≦０
    である。
  17. 第１電極の平均光反射率は５０％以上であり、
    第２電極の平均光透過率は５０％乃至９０％であることを特徴とする請求項１６に記載の表示装置。
  18. 第１電極は光反射材料から成り、第２電極は半光透過材料から成り、
    ｍ1＝０，ｍ2＝１であることを特徴とする請求項１６に記載の表示装置。
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