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JP4899929B2 - 表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、表示装置およびこれを有する電子機器に関する。
従来、光の共振作用を利用して、単層の発光層から複数色の発光を取り出す工夫がなされている（例えば、特許文献１）。特許文献１の技術では、簡単な構造でカラー表示装置を実現可能である。しかし、異なる発光色の画素毎に透明電極の膜厚を変える必要があり、例えばエッチングのような製造工程が増え、製造コストの上昇が避けられない。
特許文献２は、共振器構造を用いた上で、共振光路長を発光素子の各色の中心波長の最小公倍数に合わせる技術を開示する。この技術では、共振器構造の効果である光の色純度および取出効率の向上を達成しようとする。また、この技術では、共振器構造を構成する複数の層を、どの色の発光素子でも共通にすることができるので、製造工程を簡易化できる。
特許２７９７８８３号公報 特開２００４−１１１３９８号公報
しかし、特許文献２に開示された構造は、ボトムエミッション方式が前提である。ボトムエミッション方式では、基板を通じて光を放出するので、放出される光の輝度が低下しがちである。また、基板と発光素子の間には、発光素子を駆動するための薄膜トランジスタまたは配線が配置されるので、トップエミッション方式よりもボトムエミッション方式では、大きな開口率を確保することが難しい。
また、この構造は、発光層と基板の間に金属薄膜からなる半透明半反射膜が配置され、負極層と半透明半反射膜の間の光の往復によって、光の色純度が高められている。しかし、所望の透明特性および所望の反射特性を一様に得ることができるように、半透明半反射膜を製造することは困難であり、光の色純度の向上特性を半透明半反射膜にのみ依存するのでは、実際の製品では特性の不安定化を招く。
そこで、本発明は、色純度を向上させることができながらも、製造が容易であり、トップエミッション方式の構造を持つ発光素子を用いた表示装置およびこれを有する電子機器を提供する。
本発明に係る表示装置は、基板と、前記基板に形成された複数の発光素子と、前記基板と前記発光素子の間に配置されて前記発光素子で発した光を反射する反射層とを備え、前記発光素子の各々は、前記反射層に接する透明層と、その上面に配置された発光層と、前記発光層を挟んで前記反射層の反対側にある透明性を有する電極層とを有し、前記発光素子の各々について、前記発光層で発した光のうち特定の色の光が干渉により強められて前記透明性を有する電極層から出射するように、前記反射層と前記透明性を有する電極層の距離が設定されており、前記発光素子は、前記発光層で発した光のうち青色と赤色の光が同時に強められて前記透明性を有する電極層から出射する第１と第２の発光素子を少なくとも有していることを特徴とする。
上記において、「透明性を有する電極層」は、入射する光を透過させる透明電極層、または、入射する光の少なくとも一部を透過させ、入射する光の少なくとも一部を反射させる半透明半反射電極層を意味するものである。例えば、透過率が６０％以上の透明なものと、透過率が６０％未満の半透明半反射性を有するものの両方を含む。本発明に係る表示装置は、トップエミッション方式の構造を持つので、大きな開口率を確保することが容易である。発光素子の各々について、前記発光層で発した光のうち特定の色の光が干渉により強められて前記透明性を有する電極層から出射する。このうち、第１と第２の発光素子については、発光層で発した光のうち、青色と赤色に相当する波長の光が同時に強められて、青色と赤色の純度が向上する。従って、第１と第２の発光素子では透明層を共通にすることができ、これらの発光素子について透明層の製造が容易である。
前記第１の発光素子に形成された透明性を有する電極層の光取り出し側には青い光のみ透過するカラーフィルターを配置し、前記第２の発光素子に形成された透明性を有する電極層の光取り出し側には赤い光のみ透過するカラーフィルターを配置すると好ましい。上記の通り、第１と第２の発光素子については、青色と赤色に相当する波長の光が同時に強められるが、カラーフィルターを配置することにより、青色と赤色のいずれか一方の光を透過させて、色純度を向上させることができる。
また好ましくは、前記発光素子は、前記発光層で発した光のうち緑の色の光が強められて前記透明性を有する電極層から出射する第３の発光素子をさらに有しており、前記第３の発光素子に形成された反射層と透明性を有する電極層の距離が、緑色の光を強めあうように設定されている。この場合には、第３の発光素子については、発光層で発した光のうち、緑色に相当する波長の光が強められて、緑色の純度が向上する。
そして、前記第３の発光素子に形成される前記透明層の厚みが、前記第１および第２の発光層に形成される前記透明層の厚みと同じであると好ましい。第１の発光素子と第２の発光素子と第３の発光素子で透明層の厚さを同じにすることによって、透明層の製造が容易である。
前記第３の発光素子に形成された透明性を有する電極層の光取り出し側には緑の光のみ透過するカラーフィルターを配置すると好ましい。このようなカラーフィルターを配置することにより、緑色の光を透過させて、色純度を向上させることができる。
前記透明層が透明電極と絶縁性透明層からなり、光共振長が透明電極の厚みで調整されると好ましい。つまり、第１の発光素子と第２の発光素子と第３の発光素子で絶縁性透明層の厚さを共通にし、第１および第２の発光素子の透明電極の厚さと、第３の発光素子の透明電極の厚さを異ならせれば、第１および第２の発光素子の光共振長を第３の発光素子の光共振長と異ならせることができる。この場合には、絶縁性透明層の厚さをいずれの発光素子でも共通にできるので、この層の製造が容易である。
前記透明層が透明電極と絶縁性透明層からなり、光共振長が絶縁性透明層の厚みで調整されても好ましい。つまり、第１の発光素子と第２の発光素子と第３の発光素子で透明電極の厚さを共通にし、第１および第２の発光素子の絶縁性透明層の厚さと、第３の発光素子の絶縁性透明層の厚さを異ならせれば、第１および第２の発光素子の光共振長を第３の発光素子の光共振長と異ならせることができる。この場合には、透明電極の厚さをいずれの発光素子でも共通にできるので、透明電極の製造が容易である。
第１の発光素子と第２の発光素子に形成される透明電極の厚みが同一であると好ましい。この場合には、第１の発光素子と第２の発光素子について透明電極を同じ工程で製造することができる。
また、第１、第２および第３の発光素子に形成される透明層の内、絶縁性透明層が共通で形成されると好ましい。この場合には、絶縁性透明層の厚さをいずれの発光素子でも共通にできるので、この層の製造が容易である。
前記反射層および前記透明性を有する電極層の間に形成される有機層が、第１、第２および第３発光素子に渡り共通であってもよい。本発明では第１、第２および第３発光素子の各々について、特定の色の光が干渉により強められるので、このような共通の有機層の発光を利用する場合でも、青色、赤色、緑色の画素を持つ表示装置として、本発明の表示装置を使用することができる。
前記反射層および前記透明性を有する電極層の間に形成される有機層が、第１発光素子では青い発光材料を含み、第２発光素子では赤い発光材料を含み、第３発光素子では緑色の発光材料を含むのであってもよい。本発明では第１、第２および第３発光素子の各々について、特定の色の光が干渉により強められるので、各発光素子について青色、赤色、緑色のいずれかの純度を向上させることができる。
本発明に係る電子機器は、例えば、画像表示装置として、前記のいずれかの表示装置を備える。
以下、添付の図面を参照し、本発明に係る様々な実施の形態を説明する。ただし、図面においては、各部の寸法の比率は実際のものとは適宜に異なる。
＜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フルカラー型のトップエミッション方式の表示装置を示す断面図である。
この表示装置は、例えばガラスまたは樹脂などから形成された平板である基板１０と、この基板１０上にマトリックス状に配置された多数の発光素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂを具備する（図では、発光素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂを一つずつのみ示す）。添え字Ｒ，Ｇ，Ｂは、それぞれ赤、緑、青を表し、発光層で発する光のうち発光素子から出射するまでに強められる色の成分に対応する。発光素子１２は、有機エレクトロルミネッセント（有機ＥＬ）素子つまりＯＬＥＤ（organic light emitting diode）素子である。
基板１０と発光素子１２の間には、発光素子１２で発した光を反射する反射層１４が配置されている。反射層１４は、反射率の高い金属、例えばアルミニウム、ニッケル、金、白金などから形成されている。図示しないが、基板１０には、発光素子を駆動するための薄膜トランジスタまたは配線が配置される。
反射層１４と発光素子の間には、絶縁性透明層（透明層）１６が配置されている。絶縁性透明層１６は、例えば窒化珪素、酸化珪素、酸窒化珪素、ＺｎＯ２、またはＡｌ２Ｏ３などの透明な材料から形成されている。これらの材料は、ガス透過率が低い無機材料であるので、絶縁性透明層１６は、前記の薄膜トランジスタ、反射層１４、または配線を酸化などの劣化から保護する保護層（パシベーション層）として機能する。
発光素子１２の各々は、第１の電極層である透明な画素電極層（透明層の一部である透明電極）１８、発光機能層２０および第２の電極層である透明性を有する対向電極層（透明性を有する電極層）２２を有する。図では画素電極層を示す符号１８に、この画素電極層に対応する発光素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂに応じて添え字Ｒ，Ｇ，Ｂを付ける。画素電極層１８は、この実施の形態では陽極であり、例えばＩＴＯ（indium tin oxide）、Indium Zinc Oxide、またはIndium Germanium Oxideのような透明材料から形成されている。これらの透明材料は、例えばイオンプレーティングのような製膜法によって発光機能層２０上に形成することができる。
発光機能層２０は、例えば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層（図示せず）を有する有機材料の層である。但し、発光機能層２０がこれらの層をすべて有する必要はなく、少なくとも発光層を有していればよい。その他、正孔または電子が発光層から漏出することを防止する正孔ブロック層または電子ブロック層を発光機能層２０が有していてもよい。発光機能層２０を構成する層は、例えば蒸着のような製膜法によって形成することができる。
対向電極層２２は、この実施の形態では陰極であり、図示しないが二つの層を有する。第１層は仕事関数が低い材料、例えばカルシウムから極めて薄い厚さで形成され、第２層は、先にあげたＩＴＯのような透明材料から形成されている。これらは補助陰極として形成するが、画素周辺部にアルミニウムなどの導電性の高い金属で補助陰極を形成する場合には第２層を形成する必要は無い。第１層は発光機能層２０に接しており、第２層は第１層を挟んで発光機能層２０の反対側に配置される。これらの第１層および第２層は、ともに例えば蒸着のような堆積法によって形成することができる。第１層をカルシウムから形成する場合には、カルシウム薄膜（第１層）に引き続き第２層を形成することにより、第２層の含む酸素により、カルシウムが酸化されて、対向電極層２２は、透過率９０％以上の透明でかつ電子注入性に優れた陰極となる。第２層として反射率の高い金属、例えば銀、またはマグネシウムと銀の合金などを半透明性を有する範囲で製膜しても良い。
発光素子１２は、絶縁性材料から形成されたバンクすなわち隔壁２４によって区分されている。隔壁２４は、例えば二酸化珪素のような無機材料やポリアクリル樹脂やポリイミド樹脂のような有機高分子材料によって形成されている。隔壁２４は、発光素子１２の画素電極層１８の外縁を覆うように、絶縁性透明層１６上に形成されている。
この実施の形態では、画素電極層１８は発光素子１２毎に形成された個別電極であるが、発光機能層２０は複数の発光素子１２に共通である。発光機能層２０は、隔壁２４を覆うとともに、複数の発光素子１２の画素電極層１８のうち隔壁２４で覆われていない中央領域（画素開口）に接している。また、対向電極層２２は複数の発光素子１２に共通な共通電極である。対向電極層２２は、このような発光機能層２０を覆う。
対向電極層２２を覆うように、透明な保護層（パシベーション層）２６が配置されている。保護層２６は、例えば窒化珪素または酸窒化珪素などのガス透過率が低い透明な無機材料から、例えば厚さ２００ｎｍ程度に形成されている。これらの材料は、ガス透過率が低い無機材料であるので、保護層２６は、画素電極層１８の発光層またはその他の層を酸化などの劣化から保護する。
上記の構造には、透明な接着剤２８によってフィルタパネル３０が接合されている。フィルタパネル３０は、例えばガラスまたは樹脂などの透明材料から形成された平板状の基板と、この基板上に形成されたブラックマトリクス３２と、この基板上に形成された複数のカラーフィルタ３４を有する。カラーフィルタ３４は、それぞれ発光素子１２に重ねられており、特定の波長領域の光の多くを透過し、他の波長領域の光の多くを吸収する。図ではカラーフィルタを示す符号３４に、このカラーフィルタが透過する波長領域に応じて添え字Ｒ，Ｇ，Ｂを付ける。例えば、カラーフィルタ３４Ｒは、赤の波長領域（６２０ｎｍ付近）の光の多くを透過し、他の波長領域の光の多くを吸収する。このように発光素子にカラーフィルタ３４を重ねることにより、コントラストおよび色純度を向上させることができる。
複数の発光素子１２に共通する発光機能層２０の発光層は白色光を発する。発光層で発した光のうち一部は、対向電極層２２および保護層２６を透過する。他方、発光層で発した光のうち他の一部は、絶縁性透明層１６を透過して反射層１４で反射する。この実施の形態では、発光素子の各々について、発光層で発した白色光のうち特定の色の光が干渉により強められて対向電極層２２から出射するように、反射層１４と対向電極層２２の距離が設定されている。つまり、発光素子１２Ｂについては、発光層で発した光のうち、青色に相当する波長の光が強められて、青色の純度が向上する。発光素子１２Ｇについては、発光層で発した光のうち、緑色に相当する波長の光が強められ、他の波長の光が弱められて、緑色の純度が向上する。また、発光素子１２Ｒについては、発光層で発した光のうち、赤色に相当する波長の光が強められて、赤色の純度が向上する。
このようにして特定の波長の強められた光成分を有する光が発光素子１２に重なったカラーフィルタ３４を透過し、さらに色純度が向上してカラーフィルタ３４から出射する。
図１に示すように、発光素子１２Ｂに重なる絶縁性透明層１６の材料および厚さ、発光素子１２Ｇに重なる絶縁性透明層１６の材料および厚さ、並びに発光素子１２Ｒに重なる絶縁性透明層１６の材料および厚さは互いに同じである。画素電極層１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂは同じ材料から形成されている。但し、画素電極層１８Ｒ，１８Ｂは同じ厚さを有するが、画素電極層１８Ｇは、画素電極層１８Ｒ，１８Ｂと異なる厚さを有する。具体的な厚さの数値および材料は、後述する実施例の説明で述べる。
絶縁性透明層１６の材料および厚さがいずれの発光素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂについても共通であり、画素電極層１８Ｒ，１８Ｂの材料および厚さが共通であるので、発光素子１２Ｒについての反射層１４と対向電極層２２の間の光学的距離は、発光素子１２Ｂについての反射層１４と対向電極層２２の間の光学的距離にほぼ等しい（但し、屈折率には波長依存性があるので、青波長と赤波長については、光学的距離はわずかに異なる）。発光素子１２Ｒ，１２Ｂでの発光機能層２０の発光層で発した白色光はともに、反射層１４で反射した赤色および青色の光成分によって増加的な干渉を受けて、対向電極層２２から出射するので、発光素子１２Ｒ，１２Ｂについては、赤色と青色の波長の光が強められる。従って、発光素子１２Ｒ，１２Ｂの両方から放出される光は、同じスペクトルを呈する。カラーフィルタ３４Ｒまたは３４Ｂを透過することによって、これらの光のうち赤色または青色の光の純度が向上させられて放出される。
この実施の形態では、発光素子１２Ｂと発光素子１２Ｒでは、反射層１４側の画素電極層１８Ｒ，１８Ｂが共通であり、反射層１４と発光素子の間の絶縁性透明層１６も共通である。従って、これらの発光素子の層の製造が容易である。また、絶縁性透明層１６の材料および厚さがいずれの発光素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂについても共通であるので、絶縁性透明層１６の製造が容易である。
＜第１の実施の形態の変形例＞
図２は、第１の実施の形態の変形例に係るフルカラー型のトップエミッション方式の表示装置を示す断面図である。図２において第１の実施の形態と共通する構成要素を示すために同一の符号が使用されており、それらの詳細な説明は省略する。
この変形例では、いずれの発光素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂの画素電極層１８Ｒ，１８Ｂ，１８Ｇとも同じ材料で同じ厚さに形成されている。発光素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂのいずれについても絶縁性透明層１６は、同じ材料から形成されている。但し、発光素子１２Ｒ，１２Ｂに重なった絶縁性透明層１６は同じ厚さを有するが、発光素子１２Ｇに重なった絶縁性透明層１６は、発光素子１２Ｒ，１２Ｂに重なった絶縁性透明層１６と異なる厚さを有する。
絶縁性透明層１６の材料および厚さが発光素子１２Ｒ，１２Ｂについて共通であり、画素電極層１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂの材料および厚さが共通であるので、発光素子１２Ｒについての反射層１４と対向電極層２２の間の光学的距離は、発光素子１２Ｂについての反射層１４と対向電極層２２の間の光学的距離にほぼ等しい（但し、屈折率には波長依存性があるので、青波長と赤波長については、光学的距離はわずかに異なる）。発光素子１２Ｒ，１２Ｂでの発光機能層２０の発光層で発した白色光は、反射層１４で反射した赤色および青色の光成分によって増加的な干渉を受けて、対向電極層２２から出射するので、発光素子１２Ｒ，１２Ｂについては、赤色と青色の波長の光が強められている。従って、発光素子１２Ｒ，１２Ｂの両方から放出される光は、同じスペクトルを呈する。カラーフィルタ３４Ｒまたは３４Ｂを透過することによって、これらの光のうち赤色または青色の光の純度が向上させられて放出される。
この変形例でも、発光素子１２Ｂと発光素子１２Ｒでは、反射層１４側の画素電極層１８Ｒ，１８Ｂが共通であり、反射層１４と発光素子の間の絶縁性透明層１６も共通である。従って、これらの発光素子の層の製造が容易である。また、画素電極層１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂの材料および厚さが共通であるので、これらの製造が容易である。
＜第１の実施の形態の第１の実施例＞
図１に示す第１の実施の形態の構造を有する表示装置について、シミュレーションにより光学特性を調査した。
シミュレーションの条件は以下の通りである。絶縁性透明層１６は、窒化珪素により厚さ５０ｎｍに均一に形成する。発光素子１２Ｇの画素電極層１８Ｇは、ＩＴＯにより厚さ６０ｎｍに形成する。発光素子１２Ｒ，１２Ｂの画素電極層１８Ｒ，１８Ｂは、ＩＴＯにより厚さ１３０ｎｍに形成する。対向電極層２２は透明とする（以下、対向電極層２２を透明としたものをハーフミラーを設けない実施例と呼ぶ）。
他の実施例として、対向電極層２２の第２層をマグネシウムと銀の合金から形成して半透明半反射膜（ハーフミラー）とし、他の条件を上記と同じにした表示装置を想定する。この場合には、対向電極層２２は発光機能層２０の発光層で発した光のうち一部を発光層に向けて反射し、他の一部を透過することになる。この実施例では、対向電極層２２の透過率は６０％未満である（以下、対向電極層２２を半透明半反射膜としたものをハーフミラーを設けた実施例と呼ぶ）。
図３は、等エネルギー白色光（可視波長帯内で発光強度の波長依存性がない白色光、つまり可視波長帯内の各波長の強さが同じ仮想的な白色光）を発光層が発すると仮定して、上記の条件のハーフミラーを設けない実施例とハーフミラーを設けた実施例において、保護層２６を透過しカラーフィルタ３４を透過していない光のスペクトルをシミュレーションで得た結果を示す。図３において、曲線Ｇａは、対向電極層２２を透明にした（ハーフミラーを設けない）実施例で、発光素子１２Ｇの発光および反射層１４での反射で得られる光のスペクトルを示す。曲線Ｇｂは、対向電極層２２に上述のハーフミラーを設けた実施例で、発光素子１２Ｇの発光、反射層１４での反射、対向電極層２２での反射で得られる光のスペクトルを示す。曲線ＢＲａは、対向電極層２２を透明にした実施例で、発光素子１２Ｂまたは１２Ｒの発光および反射層１４での反射で得られる光のスペクトルを示す。曲線ＢＲｂは、対向電極層２２に上述のハーフミラーを設けた実施例で、発光素子１２Ｂまたは１２Ｒの発光、反射層１４での反射、対向電極層２２での反射で得られる光のスペクトルを示す。
図３から明らかなように、対向電極層２２にハーフミラーを設けた場合も設けない場合も、発光素子１２Ｇについては緑色の波長の光の純度が向上し、発光素子１２Ｂ，１２Ｒについては青色および赤色の波長の光の純度が向上する。ハーフミラーを設けない場合には、ハーフミラーを設けた場合に比較して、ピークの強度が劣るものの、所望の波長領域の光が十分に他より高くなっている。従って、実際の発光層の材料によっては、ハーフミラーを設けない場合でも、所望の波長領域の光の取り出し効率の向上が期待できる。
上記と同じシミュレーション条件で、図４に発光スペクトルを示す発光層を用いて、保護層２６を透過した光のスペクトルおよびカラーフィルタ３４を透過した光のスペクトルをシミュレーションにより調査した。図４に示すように、この発光層は、青色とオレンジ色の波長において強度のピークを持つ実在の２ピークの白色発光層である。
図５は、第１の実施の形態で、図４に発光スペクトルを示す発光層を用いて、保護層２６を透過した光のスペクトルおよびカラーフィルタ３４を透過した光のスペクトルをシミュレーションにより調査した結果を示す。図５は、対向電極層２２を透明にし、ハーフミラーを設けない実施例での結果を示す。
図５において、曲線Ｇ１は、発光素子１２Ｇの発光および反射層１４での反射で得られ、保護層２６を透過しカラーフィルタ３４Ｇを透過していない光のスペクトルを示す。曲線Ｇ２は、発光素子１２Ｇの発光および反射層１４での反射で得られ、保護層２６さらにはカラーフィルタ３４Ｇを透過した光のスペクトルを示す。曲線ＢＲ１は、発光素子１２Ｂまたは１２Ｒの発光および反射層１４での反射で得られ、保護層２６を透過しカラーフィルタ３４Ｂまたは３４Ｒを透過していない光のスペクトルを示す。曲線Ｂ２は、発光素子１２Ｂの発光および反射層１４での反射で得られ、保護層２６さらにはカラーフィルタ３４Ｂを透過した光のスペクトルを示す。曲線Ｒ２は、発光素子１２Ｒの発光および反射層１４での反射で得られ、保護層２６さらにはカラーフィルタ３４Ｒを透過した光のスペクトルを示す。
図５において曲線Ｂ２，Ｇ２，Ｒ２から明らかなように、カラーフィルタ３４Ｂ，３４Ｇ，３４Ｒを透過した光については、それぞれ青色、緑色、赤色の波長領域の光が、他の波長領域の光よりも強くなっている。従って、青色、緑色、赤色の画素を持つ画像表示装置として、この実施例の表示装置を使用することができる。
なお、この実施例の２ピークの白色発光層を用いる場合には、図４に示すように、元の発光層での発光のスペクトルでは、５５０ｎｍ付近の波長での強度が弱いので、５５０ｎｍに近く元の強度が高い５００ｎｍ付近の波長での強度が強まるように、画素電極層１８Ｇおよび絶縁性透明層１６の厚さを設定することが好ましい。画素電極層１８ＧをＩＴＯにより厚さ６０ｎｍに形成したのは、このためである。
このハーフミラーを設けない実施例においては、通常のボトムエミッション構造の白色発光素子の発した光の赤色成分の輝度に対するカラーフィルタ３４Ｒを透過した赤色光の輝度の割合（取り出し効率）は０．１５２であり、その白色発光素子の発した光の緑色成分の輝度に対するカラーフィルタ３４Ｇを透過した緑色光の輝度の割合は０．２９２であり、その白色発光素子の発した光の青色成分の輝度に対するカラーフィルタ３４Ｂを透過した青色光の輝度の割合は０．０４６であった。この実施例のカラーフィルタ透過後の光のＮＴＳＣ比は６８％であった。また、この実施例での発光素子の２０％減衰寿命（輝度が初期の輝度の８０％に減衰するまでの期間）は２０００時間であった。
一方、ハーフミラーを設けた実施例においては、通常のボトムエミッション構造の白色発光素子の発した光の赤色成分の輝度に対するカラーフィルタ３４Ｒを透過した赤色光の輝度の割合（取り出し効率）は０．１４６であり、その白色発光素子の発した光の緑色成分の輝度に対するカラーフィルタ３４Ｇを透過した緑色光の輝度の割合は０．３７であり、その白色発光素子の発した光の青色成分の輝度に対するカラーフィルタ３４Ｂを透過した青色光の輝度の割合は０．０４３であった。この実施例のカラーフィルタ透過後の光のＮＴＳＣ比は８９％であった。また、この実施例での発光素子の２０％減衰寿命は２３００時間であった。
＜第１の実施の形態の第２の実施例＞
図６に発光スペクトルを示す発光層を用いて、保護層２６を透過した光のスペクトルおよびカラーフィルタ３４を透過した光のスペクトルをシミュレーションにより調査した。図６に示すように、この発光層は、青色と緑色と赤色の波長において強度のピークを持つ実在の３ピークの白色発光層である。
図７は、第１の実施の形態で、図６に発光スペクトルを示す発光層を用いて、保護層２６を透過した光のスペクトルおよびカラーフィルタ３４を透過した光のスペクトルをシミュレーションにより調査した結果を示す。図７は、対向電極層２２を透明にし、ハーフミラーを設けない実施例での結果を示す。
シミュレーションの条件は以下の通りである。絶縁性透明層１６は、窒化珪素により厚さ５０ｎｍに均一に形成する。発光素子１２Ｇの画素電極層１８Ｇは、ＩＴＯにより厚さ７０ｎｍに形成する。発光素子１２Ｒ，１２Ｂの画素電極層１８Ｒ，１８Ｂは、ＩＴＯにより厚さ１３０ｎｍに形成する。対向電極層２２は透明とする。従って、第１の実施例と、この実施例では、画素電極層１８Ｇの厚さだけが異なる。
図７において、曲線Ｇ１，Ｇ２，ＢＲ１，Ｂ２，Ｒ２の意味は、図５と同じである。図７において曲線Ｂ２，Ｇ２，Ｒ２から明らかなように、カラーフィルタ３４Ｂ，３４Ｇ，３４Ｒを透過した光については、それぞれ青色、緑色、赤色の波長領域の光が、他の波長領域の光よりも強くなっている。従って、青色、緑色、赤色の画素を持つ画像表示装置として、この実施例の表示装置を使用することができる。
このハーフミラーを設けない実施例においては、通常のボトムエミッション構造の白色発光素子の発した光の赤色成分の輝度に対するカラーフィルタ３４Ｒを透過した赤色光の輝度の割合（取り出し効率）は０．１５２であり、その白色発光素子の発した光の緑色成分の輝度に対するカラーフィルタ３４Ｇを透過した緑色光の輝度の割合は０．５１６であり、その白色発光素子の発した光の青色成分の輝度に対するカラーフィルタ３４Ｂを透過した青色光の輝度の割合は０．０５２であった。この実施例のカラーフィルタ透過後の光のＮＴＳＣ比は８５％であった。また、この実施例での発光素子の２０％減衰寿命は２５００時間であった。
一方、ハーフミラーを設けた実施例においては、通常のボトムエミッション構造の白色発光素子の発した光の赤色成分の輝度に対するカラーフィルタ３４Ｒを透過した赤色光の輝度の割合（取り出し効率）は０．１２１であり、その白色発光素子の発した光の緑色成分の輝度に対するカラーフィルタ３４Ｇを透過した緑色光の輝度の割合は０．６９であり、その白色発光素子の発した光の青色成分の輝度に対するカラーフィルタ３４Ｂを透過した青色光の輝度の割合は０．０４９であった。この実施例のカラーフィルタ透過後の光のＮＴＳＣ比は１０２％であった。また、この実施例での発光素子の２０％減衰寿命は２０００時間であった。
＜第２の実施の形態＞
図８は、本発明の第２の実施の形態に係るフルカラー型のトップエミッション方式の表示装置を示す断面図である。図８において第１の実施の形態と共通する構成要素を示すために同一の符号が使用されており、それらの詳細な説明は省略する。
図８に示すように、発光素子１２Ｂに重なる絶縁性透明層１６の材料および厚さ、発光素子１２Ｇに重なる絶縁性透明層１６の材料および厚さ、並びに発光素子１２Ｒに重なる絶縁性透明層１６の材料および厚さは互いに同じである。画素電極層１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂは同じ材料から形成されている。さらに、画素電極層１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂは同じ厚さを有する。具体的な厚さの数値および材料は、後述する実施例の説明で述べる。
絶縁性透明層１６の材料および厚さがいずれの発光素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂについても共通であり、画素電極層１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂの材料および厚さが共通であるので、反射層１４と対向電極層２２の間の光学的距離は、いずれの発光素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂについても、ほぼ同じである（但し、屈折率には波長依存性があるので、青波長、緑波長、赤波長については、光学的距離はわずかに異なる）。発光素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂでの発光機能層２０の発光層で発した白色光はいずれも、反射層１４で反射した赤色、緑色および青色の光成分によって増加的な干渉を受けて、対向電極層２２から出射するので、発光素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂのいずれについても、赤色、緑色および青色の波長の光が強められる。従って、発光素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂから放出される光は、同じスペクトルを呈する。カラーフィルタ３４Ｒ，３４Ｇまたは３４Ｂを透過することによって、これらの光のうち赤色、緑色または青色の光の純度が向上させられて放出される。
この実施の形態では、発光素子１２Ｂと発光素子１２Ｇと発光素子１２Ｒでは、反射層１４側の画素電極層１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂが共通であり、反射層１４と発光素子の間の絶縁性透明層１６も共通である。従って、これらの発光素子の層の製造が容易である。
＜第２の実施の形態の第１の実施例＞
図８に示す第２の実施の形態の構造を有する表示装置について、シミュレーションにより光学特性を調査した。
シミュレーションの条件は以下の通りである。絶縁性透明層１６は、窒化珪素により厚さ５７０ｎｍに均一に形成する。画素電極層１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂは、ＩＴＯにより厚さ１００ｎｍに形成する。対向電極層２２は透明とする（ハーフミラーを設けない実施例）。
他の実施例として、対向電極層２２の第２層をマグネシウムと銀の合金から形成して半透明半反射膜（ハーフミラー）とし、他の条件を上記と同じにした表示装置を想定する。この場合には、対向電極層２２は発光機能層２０の発光層で発した光のうち一部を発光層に向けて反射し、他の一部を透過することになる。この実施例では、対向電極層２２の透過率は６０％未満である（ハーフミラーを設けた実施例）。
図９は、等エネルギー白色光を発光層が発すると仮定して、上記の条件のハーフミラーを設けない実施例とハーフミラーを設けた実施例において、保護層２６を透過しカラーフィルタ３４を透過していない光のスペクトルをシミュレーションで得た結果を示す。図９において、曲線ＲＧＢａは、対向電極層２２を透明にした（ハーフミラーを設けない）実施例で、発光素子１２Ｒ，１２Ｇまたは１２Ｂの発光および反射層１４での反射で得られる光のスペクトルを示す。曲線ＲＧＢｂは、対向電極層２２に上述のハーフミラーを設けた実施例で、発光素子１２Ｒ，１２Ｇまたは１２Ｂの発光、反射層１４での反射、対向電極層２２での反射で得られる光のスペクトルを示す。
図９から明らかなように、対向電極層２２にハーフミラーを設けた場合も設けない場合も、いずれの発光素子についても、赤色、緑色および青色の波長の光の純度が向上する。ハーフミラーを設けない場合には、ハーフミラーを設けた場合に比較して、ピークの強度が劣るものの、各ピーク波長についての半値幅は広いので、パワーはそれほど変わらないことが予想される。従って、実際の発光層の材料によっては、ハーフミラーを設けない場合でも、所望の波長領域の光の取り出し効率の向上が期待できる。
上記と同じシミュレーション条件で、図４に発光スペクトルを示す２ピークの白色発光層を用いて、保護層２６を透過した光のスペクトルおよびカラーフィルタ３４を透過した光のスペクトルをシミュレーションにより調査した。
図１０は、第２の実施の形態で、図４に発光スペクトルを示す２ピークの白色発光層を用いて、保護層２６を透過した光のスペクトルおよびカラーフィルタ３４を透過した光のスペクトルをシミュレーションにより調査した結果を示す。図１０は、対向電極層２２を透明にし、ハーフミラーを設けない実施例での結果を示す。
図１０において、曲線ＲＧＢ１は、発光素子１２Ｒ，１２Ｇまたは１２Ｂの発光および反射層１４での反射で得られ、保護層２６を透過しカラーフィルタ３４を透過していない光のスペクトルを示す。曲線Ｒ２は、発光素子１２Ｒの発光および反射層１４での反射で得られ、保護層２６さらにはカラーフィルタ３４Ｒを透過した光のスペクトルを示す。曲線Ｇ２は、発光素子１２Ｇの発光および反射層１４での反射で得られ、保護層２６さらにはカラーフィルタ３４Ｇを透過した光のスペクトルを示す。曲線Ｂ２は、発光素子１２Ｂの発光および反射層１４での反射で得られ、保護層２６さらにはカラーフィルタ３４Ｂを透過した光のスペクトルを示す。
図１０において曲線Ｂ２，Ｇ２，Ｒ２から明らかなように、カラーフィルタ３４Ｂ，３４Ｇ，３４Ｒを透過した光については、それぞれ青色、緑色、赤色の波長領域の光が、他の波長領域の光よりも強くなっている。従って、青色、緑色、赤色の画素を持つ画像表示装置として、この実施例の表示装置を使用することができる。
ただし、今回組み合わせたカラーフィルタが液晶向けの透過特性をもつため、各画素で受け持つ発光色以外の波長の光がカラーフィルタを透過してしまっていることが分かる。それでもこの実施例のカラーフィルタ透過後の光のＮＴＳＣ比は８０％を達成した。
このハーフミラーを設けない実施例においては、通常のボトムエミッション構造の白色発光素子の発した光の赤色成分の輝度に対するカラーフィルタ３４Ｒを透過した赤色光の輝度の割合（取り出し効率）は０．１３４であり、その白色発光素子の発した光の緑色成分の輝度に対するカラーフィルタ３４Ｇを透過した緑色光の輝度の割合は０．１５７であり、その白色発光素子の発した光の青色成分の輝度に対するカラーフィルタ３４Ｂを透過した青色光の輝度の割合は０．０７５であった。緑色光の取り出し効率は、第１の実施の形態の実施例と比べて、かなり低かった。また、この実施例での発光素子の２０％減衰寿命は１０４０時間であった。
一方、ハーフミラーを設けた実施例においては、通常のボトムエミッション構造の白色発光素子の発した光の赤色成分の輝度に対するカラーフィルタ３４Ｒを透過した赤色光の輝度の割合（取り出し効率）は０．１２３であり、その白色発光素子の発した光の緑色成分の輝度に対するカラーフィルタ３４Ｇを透過した緑色光の輝度の割合は０．１５５であり、その白色発光素子の発した光の青色成分の輝度に対するカラーフィルタ３４Ｂを透過した青色光の輝度の割合は０．０７４であった。この実施例のカラーフィルタ透過後の光のＮＴＳＣ比は８０％であった。また、この実施例での発光素子の２０％減衰寿命は１０００時間であった。ハーフミラーを設けない実施例の方が寿命は長い。
＜第２の実施の形態の第２の実施例＞
図６に発光スペクトルを示す３ピークの白色発光層を用いて、保護層２６を透過した光のスペクトルおよびカラーフィルタ３４を透過した光のスペクトルをシミュレーションにより調査した。
図１１は、第２の実施の形態で、図６に発光スペクトルを示す３ピークの白色発光層を用いて、保護層２６を透過した光のスペクトルおよびカラーフィルタ３４を透過した光のスペクトルをシミュレーションにより調査した結果を示す。図１１は、対向電極層２２を透明にし、ハーフミラーを設けない実施例での結果を示す。また、シミュレーションの条件は、第２の実施の形態の第１の実施例と同じである。
図１１において、曲線ＲＧＢ１，Ｂ２，Ｇ２，Ｒ２の意味は、図１０と同じである。図１１において曲線Ｂ２，Ｇ２，Ｒ２から明らかなように、カラーフィルタ３４Ｂ，３４Ｇ，３４Ｒを透過した光については、それぞれ青色、緑色、赤色の波長領域の光が、他の波長領域の光よりも強くなっている。従って、青色、緑色、赤色の画素を持つ画像表示装置として、この実施例の表示装置を使用することができる。
このハーフミラーを設けない実施例においては、通常のボトムエミッション構造の白色発光素子の発した光の赤色成分の輝度に対するカラーフィルタ３４Ｒを透過した赤色光の輝度の割合（取り出し効率）は０．０８３であり、その白色発光素子の発した光の緑色成分の輝度に対するカラーフィルタ３４Ｇを透過した緑色光の輝度の割合は０．３６１であり、その白色発光素子の発した光の青色成分の輝度に対するカラーフィルタ３４Ｂを透過した青色光の輝度の割合は０．１０３であった。第２の実施の形態の第２の実施例と比較して、緑と青でかなり効率が良くなっている。この実施例のカラーフィルタ透過後の光のＮＴＳＣ比は７５％であった。また、この実施例での発光素子の２０％減衰寿命は１３００時間であった。
一方、ハーフミラーを設けた実施例においては、通常のボトムエミッション構造の白色発光素子の発した光の赤色成分の輝度に対するカラーフィルタ３４Ｒを透過した赤色光の輝度の割合（取り出し効率）は０．１であり、その白色発光素子の発した光の緑色成分の輝度に対するカラーフィルタ３４Ｇを透過した緑色光の輝度の割合は０．３８９であり、その白色発光素子の発した光の青色成分の輝度に対するカラーフィルタ３４Ｂを透過した青色光の輝度の割合は０．１２２であった。この実施例のカラーフィルタ透過後の光のＮＴＳＣ比は８０％であった。また、この実施例での発光素子の２０％減衰寿命は１６００時間であった。
いずれの実施例においても、カラーフィルターを工夫すれば、さらに表色範囲を広げることができると考えられる。
＜第３の実施の形態＞
図１２は、本発明の第３の実施の形態に係るフルカラー型のトップエミッション方式の表示装置を示す断面図である。図１２において第１の実施の形態と共通する構成要素を示すために同一の符号が使用されており、それらの詳細な説明は省略する。
第１および第２の実施の形態では、複数の発光素子１２に共通な白色の光を発する発光機能層２０が設けられているのに対し、この実施の形態では、発光素子１２毎に独立した発光機能層１２０が設けられている。各発光機能層１２０は、隔壁２４に設けられた開口内に配置されている。図の発光機能層１２０の添え字Ｒ，Ｇ，Ｂは、それぞれ赤、緑、青を表し、発光機能層１２０の発光層で発する光の色の成分に対応する。例えば、発光機能層１２０Ｒの発光層は、赤色の光を発する。発光機能層１２０は、例えば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層（図示せず）を有する有機材料の層である。但し、発光機能層１２０がこれらの層をすべて有する必要はなく、少なくとも発光層を有していればよい。その他、正孔または電子が発光層から漏出することを防止する正孔ブロック層または電子ブロック層を発光機能層１２０が有していてもよい。
発光層で発した光のうち一部は、対向電極層２２および保護層２６を透過する。他方、発光層で発した光のうち他の一部は、絶縁性透明層１６を透過して反射層１４で反射する。この実施の形態では、発光素子の各々について、発光層で発した色の光が干渉により強められて対向電極層２２から出射するように、反射層１４と対向電極層２２の距離が設定されている。つまり、発光素子１２Ｂについては、発光層で発した青色に相当する波長の光が強められて、青色の純度が向上する。発光素子１２Ｇについては、発光層で発した緑色に相当する波長の光が強められ、他の波長の光が弱められて、緑色の純度が向上する。また、発光素子１２Ｒについては、発光層で発した赤色に相当する波長の光が強められて、赤色の純度が向上する。
図１２に示すように、発光素子１２Ｂに重なる絶縁性透明層１６の材料および厚さ、発光素子１２Ｇに重なる絶縁性透明層１６の材料および厚さ、並びに発光素子１２Ｒに重なる絶縁性透明層１６の材料および厚さは互いに同じである。画素電極層１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂは同じ材料から形成されている。但し、画素電極層１８Ｒ，１８Ｂは同じ厚さを有するが、画素電極層１８Ｇは、画素電極層１８Ｒ，１８Ｂと異なる厚さを有する。具体的な厚さの数値および材料は、後述する実施例の説明で述べる。
絶縁性透明層１６の材料および厚さがいずれの発光素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂについても共通であり、画素電極層１８Ｒ，１８Ｂの材料および厚さが共通であるので、発光素子１２Ｒについての反射層１４と対向電極層２２の間の光学的距離は、発光素子１２Ｂについての反射層１４と対向電極層２２の間の光学的距離にほぼ等しい（但し、屈折率には波長依存性があるので、青波長と赤波長については、光学的距離はわずかに異なる）。発光素子１２Ｒ，１２Ｂでの発光機能層１２０Ｒ，１２０Ｂの発光層で発した光はともに、反射層１４で反射した赤色および青色の光成分によって増加的な干渉を受けるが、元々発光機能層１２０Ｒは赤色の光を発し、発光機能層１２０Ｂは青色の光を発するので、発光素子１２Ｒは赤色を呈し、発光素子１２Ｂは青色を呈する。
この実施の形態では、発光素子１２Ｂと発光素子１２Ｒでは、反射層１４側の画素電極層１８Ｒ，１８Ｂが共通であり、反射層１４と発光素子の間の絶縁性透明層１６も共通である。従って、これらの発光素子の層の製造が容易である。また、絶縁性透明層１６の材料および厚さがいずれの発光素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂについても共通であるので、絶縁性透明層１６の製造が容易である。
変形例として、発光素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂの画素電極層１８Ｒ，１８Ｂ，１８Ｇとも同じ材料で同じ厚さに形成し、発光素子１２Ｒ，１２Ｂに重なった絶縁性透明層１６は同じ材料で同じ厚さに形成し、発光素子１２Ｇに重なった絶縁性透明層１６を発光素子１２Ｒ，１２Ｂに重なった絶縁性透明層１６と異なる厚さに形成してもよい。この変形例でも、発光素子１２Ｂと発光素子１２Ｒでは、反射層１４側の画素電極層１８Ｒ，１８Ｂが共通であり、反射層１４と発光素子の間の絶縁性透明層１６も共通である。従って、これらの発光素子の層の製造が容易である。また、画素電極層１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂの材料および厚さが共通であるので、これらの製造が容易である。
＜第３の実施の形態の実施例＞
図１２に示す第３の実施の形態の構造を有する表示装置について、シミュレーションにより光学特性を調査した。
シミュレーションの条件は以下の通りである。絶縁性透明層１６は、窒化珪素により厚さ５０ｎｍに均一に形成する。発光素子１２Ｇの画素電極層１８Ｇは、ＩＴＯにより厚さ５０ｎｍに形成する。発光素子１２Ｒ，１２Ｂの画素電極層１８Ｒ，１８Ｂは、ＩＴＯにより厚さ１３０ｎｍに形成する。対向電極層２２は透明とする（ハーフミラーを設けない実施例）。
図１３は、第３の実施の形態で、保護層２６を透過した光のスペクトルをシミュレーションにより調査した結果を示す。図１３は、対向電極層２２を透明にし、ハーフミラーを設けない実施例での結果を示す。
図１３において、曲線Ｒは、発光素子１２Ｒの発光および反射層１４での反射で得られ保護層２６を透過した光のスペクトルを示す。曲線Ｇは、発光素子１２Ｇの発光および反射層１４での反射で得られ保護層２６を透過した光のスペクトルを示す。曲線Ｂは、発光素子１２Ｂの発光および反射層１４での反射で得られ保護層２６を透過した光のスペクトルを示す。
図１３において曲線Ｒ，Ｇ，Ｂから明らかなように、カラーフィルタを使用しなくても、すばらしいスペクトルを実現できた。この実施例の光のＮＴＳＣ比は７０．５３％であった。
このハーフミラーを設けない実施例においては、通常のボトムエミッション構造の赤色を発する発光層を持つ発光素子の発した光の輝度に対する発光素子１２Ｒの発光および反射層１４での反射で得られ保護層２６を透過した赤色光の輝度の割合（取り出し効率）は０．４５２であり、通常のボトムエミッション構造の緑色を発する発光層を持つ発光素子の発した光の輝度に対する発光素子１２Ｇの発光および反射層１４での反射で得られ保護層２６を透過した緑色光の輝度の割合は１．０９６であり、通常のボトムエミッション構造の青色を発する発光層を持つ発光素子の発した光の輝度に対する発光素子１２Ｂの発光および反射層１４での反射で得られ保護層２６を透過した青色光の輝度の割合は０．３２であった。カラーフィルタを用いない分、大変効率が高くなっている。また、この実施例での発光素子の２０％減衰寿命の平均は３６５４時間であった。
一方、対向電極層２２の第２層をマグネシウムと銀の合金から形成して半透明半反射膜（ハーフミラー）とし、他の条件を上記と同じにした実施例（ハーフミラーを設けた実施例）においては、通常のボトムエミッション構造の赤色を発する発光層を持つ発光素子の発した光の輝度に対する発光素子１２Ｒの発光および反射層１４と対向電極層２２での反射で得られ保護層２６を透過した赤色光の輝度の割合（取り出し効率）は０．６０５であり、通常のボトムエミッション構造の緑色を発する発光層を持つ発光素子の発した光の輝度に対する発光素子１２Ｇの発光および反射層１４と対向電極層２２での反射で得られ保護層２６を透過した緑色光の輝度の割合は０．９２４であり、通常のボトムエミッション構造の青色を発する発光層を持つ発光素子の発した光の輝度に対する発光素子１２Ｂの発光および反射層１４と対向電極層２２での反射で得られ保護層２６を透過した青色光の輝度の割合は０．１９９であった。この実施例での光のＮＴＳＣ比は９５％であった。また、この実施例での発光素子の２０％減衰寿命の平均は３３８６時間であった。
＜第４の実施の形態＞
図１４は、本発明の第４の実施の形態に係るフルカラー型のトップエミッション方式の表示装置を示す断面図である。図１４において第３の実施の形態と共通する構成要素を示すために同一の符号が使用されており、それらの詳細な説明は省略する。
図１４に示すように、発光素子１２Ｂに重なる絶縁性透明層１６の材料および厚さ、発光素子１２Ｇに重なる絶縁性透明層１６の材料および厚さ、並びに発光素子１２Ｒに重なる絶縁性透明層１６の材料および厚さは互いに同じである。画素電極層１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂは同じ材料から形成されている。さらに、画素電極層１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂは同じ厚さを有する。具体的な厚さの数値および材料は、後述する実施例の説明で述べる。
絶縁性透明層１６の材料および厚さがいずれの発光素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂについても共通であり、画素電極層１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂの材料および厚さが共通であるので、反射層１４と対向電極層２２の間の光学的距離は、いずれの発光素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂについても、ほぼ同じである（但し、屈折率には波長依存性があるので、青波長、緑波長、赤波長については、光学的距離はわずかに異なる）。発光素子１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂでの発光機能層１２０の発光層で発した光はいずれも、反射層１４で反射した赤色、緑色および青色の光成分によって増加的な干渉を受けるが、元々発光機能層１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂが異なる色の光を発するので、発光素子１２Ｒは赤色を呈し、発光素子１２Ｇは緑色を呈し、発光素子１２Ｂは青色を呈する。
この実施の形態では、発光素子１２Ｂと発光素子１２Ｇと発光素子１２Ｒでは、反射層１４側の画素電極層１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂが共通であり、反射層１４と発光素子の間の絶縁性透明層１６も共通である。従って、これらの発光素子の層の製造が容易である。
＜第４の実施の形態の実施例＞
図１４に示す第４の実施の形態の構造を有する表示装置について、シミュレーションにより光学特性を調査した。
シミュレーションの条件は以下の通りである。絶縁性透明層１６は、窒化珪素により厚さ５８０ｎｍに均一に形成する。画素電極層１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂは、ＩＴＯにより厚さ１００ｎｍに形成する。対向電極層２２は透明とする（ハーフミラーを設けない実施例）。
図１５は、第４の実施の形態で、保護層２６を透過した光のスペクトルをシミュレーションにより調査した結果を示す。図１５は、対向電極層２２を透明にし、ハーフミラーを設けない実施例での結果を示す。
図１５において、曲線Ｒ，Ｇ，Ｂの意味は、図１３と同じである。図１５において曲線Ｒ，Ｇ，Ｂから明らかなように、カラーフィルタを使用しなくても、青色、緑色、赤色の画素を持つ画像表示装置として、この実施例の表示装置を使用することができる。この実施例の光のＮＴＳＣ比は６８．９％であった。
このハーフミラーを設けない実施例においては、通常のボトムエミッション構造の赤色を発する発光層を持つ発光素子の発した光の輝度に対する発光素子１２Ｒの発光および反射層１４での反射で得られ保護層２６を透過した赤色光の輝度の割合（取り出し効率）は０．３５３であり、通常のボトムエミッション構造の緑色を発する発光層を持つ発光素子の発した光の輝度に対する発光素子１２Ｇの発光および反射層１４での反射で得られ保護層２６を透過した緑色光の輝度の割合は０．７２７であり、通常のボトムエミッション構造の青色を発する発光層を持つ発光素子の発した光の輝度に対する発光素子１２Ｂの発光および反射層１４での反射で得られ保護層２６を透過した青色光の輝度の割合は０．６１であった。カラーフィルタを用いない分、大変効率が高くなっている。また、この実施例での発光素子の２０％減衰寿命の平均は２１００時間であった。
一方、対向電極層２２の第２層をマグネシウムと銀の合金から形成して半透明半反射膜（ハーフミラー）とし、他の条件を上記と同じにした実施例（ハーフミラーを設けた実施例）においては、通常のボトムエミッション構造の赤色を発する発光層を持つ発光素子の発した光の輝度に対する発光素子１２Ｒの発光および反射層１４と対向電極層２２での反射で得られ保護層２６を透過した赤色光の輝度の割合（取り出し効率）は０．２６７であり、通常のボトムエミッション構造の緑色を発する発光層を持つ発光素子の発した光の輝度に対する発光素子１２Ｇの発光および反射層１４と対向電極層２２での反射で得られ保護層２６を透過した緑色光の輝度の割合は０．７８５であり、通常のボトムエミッション構造の青色を発する発光層を持つ発光素子の発した光の輝度に対する発光素子１２Ｂの発光および反射層１４と対向電極層２２での反射で得られ保護層２６を透過した青色光の輝度の割合は０．６３４であった。この実施例での光のＮＴＳＣ比は７７．２％であった。また、この実施例での発光素子の２０％減衰寿命の平均は２０１０時間であった。
＜まとめ＞
図１６は、以上の実施例での測定結果のまとめを示す。
＜その他＞
上記の実施の形態として、有機ＥＬ装置を例示して説明してきたが、無機ＥＬ装置も本発明の範囲内にある。
＜電子機器＞
次に、本発明の表示装置を画像表示装置として備えた各種電子機器について、図１７を参照して説明する。図１７（ａ）は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図１７（ａ）において、符号６００は携帯電話本体を示し、符号６０１は前記のいずれかの表示装置を用いた表示部を示している。図１７（ｂ）は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図１７（ｂ）において、符号７００は情報処理装置、符号７０１はキーボードなどの入力部、符号７０３は情報処理装置本体、符号７０２は前記のいずれかの表示装置を用いた表示部を示している。図１７（ｃ）は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図１７（ｃ）において、符号８００は時計本体を示し、符号８０１は前記のいずれかの表示装置を用いた表示部を示している。
図１７（ａ）〜（ｃ）に示すそれぞれの電子機器は、前記のいずれかの表示装置を表示部として備えたものであるため、色純度の高い表示を実現することができる。
本発明に係る表示装置が適用される電子機器としては、図１７に示したもののほか、情報携帯端末（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、ビデオプレーヤ、タッチパネルを備えた機器等の画像表示装置を有する機器が挙げられる。
本発明の第１の実施の形態に係るフルカラー型のトップエミッション方式の表示装置を示す断面図である。 第１の実施の形態の変形例に係るフルカラー型のトップエミッション方式の表示装置を示す断面図である。 等エネルギー白色光を発光層が発すると仮定して、第１の実施の形態の実施例において、光のスペクトルを調査した結果を示すグラフである。 実在の２ピークの白色発光層の発光スペクトルを示すグラフである。 第１の実施の形態で、図４に発光スペクトルを示す発光層を用いて、光のスペクトルを調査した結果を示すグラフである。 実在の３ピークの白色発光層の発光スペクトルを示すグラフである。 第１の実施の形態で、図６に発光スペクトルを示す発光層を用いて、光のスペクトルを調査した結果を示すグラフである。 本発明の第２の実施の形態に係るフルカラー型のトップエミッション方式の表示装置を示す断面図である。 等エネルギー白色光を発光層が発すると仮定して、第２の実施の形態の実施例において、光のスペクトルを調査した結果を示すグラフである。 第２の実施の形態で、図４に発光スペクトルを示す発光層を用いて、光のスペクトルを調査した結果を示すグラフである。 第２の実施の形態で、図６に発光スペクトルを示す発光層を用いて、光のスペクトルを調査した結果を示すグラフである。 本発明の第３の実施の形態に係るフルカラー型のトップエミッション方式の表示装置を示す断面図である。 第３の実施の形態で、光のスペクトルを調査した結果を示すグラフである。 本発明の第４の実施の形態に係るフルカラー型のトップエミッション方式の表示装置を示す断面図である。 第４の実施の形態で、光のスペクトルを調査した結果を示すグラフである。 実施の形態に係る実施例での測定結果のまとめを示す。 本発明の表示装置を画像表示装置として備えた各種電子機器を示す斜視図である。
符号の説明
１０…基板、１２（１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ）…発光素子、１４…反射層、１６…絶縁性透明層（透明層）、１８（１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂ）…画素電極層（透明層の一部である透明電極）、２０…発光機能層、２２…対向電極層（透明性を有する電極層）、２４…隔壁、２６…保護層、２８…接着剤、３０…フィルタパネル、３２…ブラックマトリクス、３４（３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂ）…カラーフィルタ、１２０（１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂ）…発光機能層。

Claims (9)

  1. 基板と、
    前記基板に形成された複数の発光素子と、
    前記基板と前記発光素子の間に配置されて前記発光素子で発した光を反射する反射層とを備え、
    前記発光素子の各々は、前記反射層に接する透明層と、その上面に配置された発光層と、前記発光層を挟んで前記反射層の反対側にある透明性を有する電極層とを有し、
    前記発光素子の各々について、前記発光層で発した光のうち特定の色の光が干渉により強められて前記透明性を有する電極層から出射するように、前記反射層と前記透明性を有する電極層の距離が設定されており、
    前記発光素子は、前記発光層で発した光のうち青色と赤色の光が同時に強められて前記透明性を有する電極層から出射する第１と第２の発光素子と、前記発光層で発した光のうち緑の色の光が強められて前記透明性を有する電極層から出射する第３の発光素子を有しており、
    前記第１と第２の発光素子の透明層は、同じ厚さを有しており、
    前記第３の発光素子の前記透明層は、前記第１と第２の発光素子の透明層と異なる厚さを有していることを特徴とする表示装置。
  2. 前記第１の発光素子に形成された透明性を有する電極層の光取り出し側には青い光のみ透過するカラーフィルターを配置し、
    前記第２の発光素子に形成された透明性を有する電極層の光取り出し側には赤い光のみ透過するカラーフィルターを配置し、
    前記第３の発光素子に形成された透明性を有する電極層の光取り出し側には緑の光のみ透過するカラーフィルターを配置したことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
  3. 前記透明層が透明電極と絶縁性透明層からなり、
    前記第１と第２の発光素子の前記透明電極は、同じ厚さを有しており、
    前記第３の発光素子の前記透明電極は、前記第１と第２の発光素子の前記透明電極より厚い厚さを有していることを特徴とする請求項１又は２記載の表示装置。
  4. 前記第１、第２および第３の発光素子の前記絶縁性透明層の厚みが同一であることを特徴とする請求項３記載の表示装置。
  5. 前記透明層が透明電極と絶縁性透明層からなり、
    前記第１と第２の発光素子の前記絶縁性透明層は、同じ厚さを有しており、
    前記第３の発光素子の前記絶縁性透明層は、前記第１と第２の発光素子の前記絶縁性透明層より厚い厚さを有していることを特徴とする請求項１または２記載の表示装置。
  6. 前記第１、第２および第３の発光素子の前記透明電極の厚みが同一であることを特徴とする請求項５記載の表示装置。
  7. 前記反射層および前記透明性を有する電極層の間に形成される有機層が、第１、第２および第３発光素子に渡り共通であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の表示装置。
  8. 前記反射層および前記透明性を有する電極層の間に形成される有機層が、第１発光素子では青い発光材料を含み、第２発光素子では赤い発光材料を含み、第３発光素子では緑色の発光材料を含むことを特徴とする請求項１乃至６に記載の表示装置。
  9. 請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の表示装置を備える電子機器。
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