专利名称：发光装置及电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及根据电致发光进行发光的发光装置及电子设备。
背景技术：
作为薄型且质轻的发光源，OLED(organic light emitting diode)，即有机EL(electro luminescent)元件备受关注，并开发有具备多个有机EL元件的图像显示装置。有机EL元件，具有用像素电极和对置电极夹持由有机材料所形成的至少一层的有机薄膜的构造。
在有机EL元件的领域中，已知有利用放大干涉即谐振，来加强发光的光中特定波长的光的技术(例如，专利文献1)。在该技术中，可以提高发光颜色的色纯度，或提高放射光对于发光的光效率。
在有机EL元件中，存在因显示面的外部光线反射而造成显示图像的品质劣化的问题。为了解决该问题，例如提出有在显示面侧配置圆偏光板的方案。然而，由于圆偏光板使在发光层产生的光衰减到一半以下，因此降低了亮度。
另外，还提出有通过将彩色滤光器重叠于有机EL元件上，来降低外部光线反射的方案。该方案，是使彩色滤光器吸收除透过目的波长以外的波长的光的方法。然而，在只使用彩色滤光器的方法中，虽然降低与有机EL元件放出的光不同颜色的光的反射，然而却几乎不降低与有机EL元件放出的光为相同颜色或类似颜色的光的反射率。
此外，在专利文献2中，公开有如下的技术，即按照使在有机发光元件的半透过性反射性的电极的外部光线的反射光相位，与在反射性的电极的外部光线的反射光的相位反转的方式进行调整的技术。
专利文献1国际公开WO01/39554号公开文本。
专利文献2日本专利第3944906号公报 如专利文献2记载的，在将某个面的反射光的相位与在另一面的反射光的相位互相相反的情况下，通过衰减干涉有可能降低反射光。然而，在该条件下，提高有机发光元件的发光中所放出的光的效率是有限的。在专利文献2中，记载有有机发光元件，具备半透过性反射性的电极和反射性的电极，且具有光在这些电极之间往返，使光谐振的谐振器构造，然而例如光在电极之间往返的构造中，由于光学距离等光学因素不合适，光不产生谐振，也不能提高光的利用效率。
发明内容
因此，本发明是为了解决上述问题中的至少一部分问题而作出的，作为以下的方式或优选例是能够实现的。
本发明涉及的发光装置，其特征在于，具备发光元件，其具有第一电极层、第二电极层、配置于上述第一电极层和上述第二电极层之间的发光功能层；反射层，其将在上述发光功能层所发出的光向上述发光功能层反射；半透明半反射层，其隔着上述发光功能层配置在上述反射层的相反侧，并将上述发光功能层所发出的光的一部分向上述发光功能层反射，并使另一部分透过；彩色滤光器，其隔着上述半透明半反射层配置在上述发光功能层的相反侧，并使透过上述半透明半反射层的光透过，从上述反射层到上述半透明半反射层的光学距离d1为公式(1)所计算出的d1a和公式(2)所计算出的d1b之间的值， d1a＝(p+1/2)·λ/2—(φ1—φ2)·λ/4π—nz·tz ...(1) d1b＝m·λ/2+(φ3+φ2)·λ/4π ...(2) 在此，λ相当于上述彩色滤光器的透过率的峰值的波长，φ1，是从上述发光功能层的相反侧传播到上述半透明半反射层的波长λ的光，在上述半透明半反射层的与上述发光功能层的相反侧的界面被反射时的相位变化；φ2，是从上述发光功能层侧传播到上述反射层的波长λ的光，在上述反射层被反射时的相位变化；φ3，是从上述发光功能层侧传播到上述半透明半反射层的波长λ的光，在上述半透明半反射层的上述发光功能层侧的界面被反射时的相位变化；P为正整数；m为正整数；nz为波长λ的光在上述半透明半反射层中的折射率；tz为上述半透明半反射层的厚度。
即，本发明涉及的发光装置，除了具有发光元件和反射层及半透明半反射层的谐振器构造以外，还具备彩色滤光器。从具有谐振器构造的发光元件的反射层到半透明半反射层的光学距离d1，是在用表示降低外部光线反射的适合的条件的公式(1)所计算出的值、和用提高发光中所放出的光的效率的适合的条件的公式(2)所计算出的值之间的值。通过设定这样的光学距离d1，就能够降低外部光线反射，并且提高发光中所放出的光的效率。
从上述反射层到上述半透明半反射层的光学距离d1为公式(1)所计算出的d1a和公式(2)所计算出的d1b的平均值。在这种情况下容易设计。
本发明涉及的发光装置，具备与透过上述半透明半反射层的光的颜色不同的多个上述发光元件；与透过的光的峰值波长λ不同的多个上述彩色滤光器，上述彩色滤光器的每一个，配置在与多个上述发光元件中的任意一个相对应的位置，从而构成一个彩色滤光器和一个发光元件的组合，在上述各组合中，从上述反射层到上述半透明半反射层的光学距离d1为公式(1)所计算出的d1a和公式(2)所计算出的d1b之间的值。
例如，在具备通过半透明半反射层分别放出的蓝色、绿色、红色的光的多个发光元件，和分别透过蓝色、绿色、红色的光的彩色滤光器的发光装置中，在蓝色的彩色滤光器和蓝色的发光元件的组合的光学距离d1为，上述那样的中间值，在绿色的彩色滤光器和绿色的发光元件的组合的光学距离d1为上述那样的中间值，用红色的彩色滤光器和红色的发光元件的组合的光学距离d1也可以是上述那样的中间值。由此，能够在任意的组合中都降低外部光线反射，并且提高发光中所放出的光的效率。
本发明涉及的电子设备，具备上述任意一种发光装置。
图1是表示本发明的第一实施方式涉及的发光装置的简略的剖视图。
图2是简略地表示在图1的发光装置中，当外部光线通过彩色滤光器朝向发光面板的发光元件并到达时的光的轨迹的示意图。
图3是表示在第一实施方式的第一比较例的发光面板的正面(入射角0°)的反射率的模拟结果的图表。
图4是表示第一比较例的入射角45°的发光面板3的反射率的模拟结果的图表。
图5是表示第一实施方式的第二比较例的发光面板的正面(入射角0°)的反射率的模拟结果的图表。
图6是表示在第二比较例的入射角45°的发光面板3的反射率的模拟结果的图表。
图7是表示在第一实施方式的实施例的发光面板的正面(入射角0°)的反射率的模拟结果的图表。
图8是表示实施例的入射角45°的发光面板3的反射率的模拟结果的图表。
图9是表示本发明的第二实施方式涉及的发光装置的简略的剖视图。
图10是表示本发明的第二实施方式的变形例涉及的发光装置的简略的剖视图。
图11是表示本发明的第二实施方式的另一变形例涉及的发光装置的简略的剖视图。
图12是表示适用了本发明的有机EL装置的电子设备的立体图。
图13是表示适用了本发明的有机EL装置的另一电子设备的立体图。
图14是表示适用了本发明的有机EL装置的再一电子设备的立体图。
图中符号说明1、41、51、61...有机EL装置(发光装置)；2(2R、2G、2B)...发光元件；3...发光面板；10...基板；12...反射层；14...绝缘体透明层；18(18R、18G、18B)...第一电极层；20(20R、20G、20B)...发光功能层；22...第二电极层(半透明半反射层)；30...彩色滤光器面板；36(36R、36G、36B)...彩色滤光器。
具体实施例方式 以下参照附图对本发明涉及的各实施方式进行说明。另外，在图中，各部分尺寸的比例与实物适当地不同。
第一实施方式 图1，是表示本发明的第一实施方式涉及的有机EL(发光装置)1的简略剖视图。有机EL装置1，具备发光面板3和彩色滤光器面板30。
发光面板3，如图所示具有多个发光元件(像素)2(2R、2G、2B)。该实施方式的有机EL装置1，作为全彩色图像显示装置而使用。发光元件2R是放出光的颜色为红色的发光元件，发光元件2G是放出光的颜色为绿色的发光元件，发光元件2B是放出光的颜色为蓝色的发光元件。在图1中，只表示了三个的发光元件2，然而实际上，设置有比图示多的多个发光元件。以下，构成要素的标注R、G、B，与发光元件2R、2G、2B相对应。
图示的发光面板3为顶部发光型。发光面板3具有基板10。基板10，可以由例如玻璃那样的透明材料形成，也可以由例如陶瓷或金属那样的不透明材料形成。
在基板10上的至少是与发光元件2重叠的位置上，形成有均匀厚度的反射层12。反射层12，由例如铝或银等反射率较高的材料所形成，将从发光元件2传播来的光(包括在发光元件2的发光)向图1的上方反射。
以覆盖反射层12的方式在基板10上，形成有绝缘体透明层14。绝缘体透明层14，例如，在用SiN等的绝缘体透光性较高的材料所形成。未图示，然而在绝缘体透明层14上，埋设有用于向各发光元件2供电的TFT(薄膜晶体管)以及布线。反射层12上的绝缘体透明层14的厚度，与重叠的发光元件2的发光颜色无关都是一样的。
在绝缘体透明层14上，形成有划分发光元件2的隔壁(隔离物)16。隔壁16，例如由丙烯、环氧树脂或者聚酰亚胺等绝缘性的树脂材料所形成。
各发光元件2，具有第一电极层18、第二电极层22、配置于第一电极层18和第二电极层22之间的发光功能层20。在该实施方式中，第一电极层18(18R、18G、18B)为，分别设置在像素(发光元件2)上的像素电极，例如是阳极。第一电极层18，例如由ITO(indium tin oxide)或ZnO2那样的透明材料所形成。第一电极层18的厚度，与发光颜色对应而不同。即，第一电极层18R、18G、18B，具有互相不同的厚度。
在该实施方式中，发光功能层20，在多个发光元件2上共通地形成，不论发光元件2的发光颜色如何都具有一样的厚度。发光功能层20，至少具有有机发光层。该有机发光层在电流流动时发出白光。即，发出具有红色、绿色及蓝色的光成分的光。有机发光层，可以是单层，也可以由多层(例如，在电流流动时主要以蓝色发光的蓝色发光层，和在电流流动时发出包括红色和绿色的光的黄色发光层)而构成。
虽未图示，然而发光功能层20，除有机发光层以外，还可以具有空穴输送层、空穴注入层、电子块层、空穴块层、电子输送层、电子注入层等层。在发光功能层20由多层构成的情况下，各层不论发光元件2的发光颜色如何也都具有一样的厚度。
第二电极层(半透明半反射层)22，由例如MgAl、MgCu、MgAu、MgAg那样的半透明半反射性的合金或者金属材料所形成。第二电极层22，在该实施方式中，为在多个像素(发光元件)上共通地设置的公共电极，例如是阴极。第二电极层22，不论发光元件2的发光颜色如何都具有一样的厚度。第二电极层22，将从发光功能层20传播来的光的一部分向图的上方透过，而将这些光的另一部分向图的下方，即第一电极层18反射。
在形成于隔壁16的开口(像素开口)的内部，发光功能层20，与第一电极层18接触，在个某发光元件2中，当在第一电极层18和第二电极层22之间流动电流时，则向该发光元件2中的发光功能层20，供给来自第一电极层18的空穴，并供给来自第二电极层22的电子，且空穴与电子结合而发光。因此，在形成于隔壁16的像素开口，大体划定出发光元件2的发光区域，即隔壁16的像素开口划分发光元件2。
虽然只在图2表示，然而在第二电极层22的图的上面，形成有极薄的钝化层27。钝化层27，例如由SiON那样的透明的无机材料所形成，来防止因水分或氧气而造成发光元件2的特别是发光功能层20的劣化。于是形成发光面板3。
发光功能层20发白色光，然而由于光在反射层12和第二电极层22之间的往返，因此各个发光元件2，放出将特定波长的光放大了的光。即，在发光元件2R中放大红色波长的光而放出，在发光元件2G中放大绿色波长的光而放出，在发光元件2B中放大蓝色波长的光而放出。由于该目的，而在发光元件2R、2G、2B中，在反射层12和第二电极层22之间的光学距离d1(d1R、d1G、d1B)是不同的。另外，图中的d1(d1R、d1G、d1B)及d2(d2R、d2G、d2B)，是表示光学距离，而不是表示实际的距离。
在发光面板3上，利用透明的粘接剂28而接合有彩色滤光器面板30。彩色滤光器面板30，具备例如以玻璃那样的透明材料所形成的基板32、形成于基板32的黑色矩阵34、在形成于黑色矩阵34的开口上配置的彩色滤光器36(36R、36G、36B)。粘接剂28，配置在彩色滤光器面板30的彩色滤光器36和发光面板3的钝化层27(参见图2)之间，并相对于发光面板3的各层，平行地支承彩色过滤器面板30中的彩色滤光器36。
彩色滤光器36，分别配置于发光元件2，特别是与第一电极层18重叠的位置。彩色滤光器36，隔着半透明半反射性的第二电极层22，配置在发光功能层20的相反侧，并使透过了重叠的发光元件2的第二电极层22的光透过。以下具体地进行说明。
彩色滤光器36R与发光元件2R重叠，由一个彩色过滤器36R和一个发光元件2R构成一个组合。彩色过滤器36R，具有使红色光透过的功能，其透过率的峰值为610nm的波长。彩色过滤器36R，在放大了透过重叠的发光元件2R的第二电极层22的红色的光中，使红色的光透过，来提高红色的纯度。另外，彩色滤光器36R，吸收大部分绿色和蓝色的光。
彩色滤光器36G与发光元件2G重叠，由一个彩色过滤器36G和一个发光元件2G构成一个组合。彩色过滤器36G，具有使绿色光透过的功能，其透过率的峰值为520nm的波长。彩色过滤器36G，在被放大了的透过重叠的发光元件2G的第二电极层22的绿色的光中，使绿色的光透过，来提高绿色的纯度。另外，彩色滤光器36G，吸收大部分红色和蓝色的光。
彩色滤光器36B与发光元件2B重叠，由一个彩色过滤器36B和一个发光元件2B构成一个组合。彩色过滤器36B，具有使蓝色光透过的功能，其透过率的峰值为470nm的波长。彩色过滤器36B，在被放大了的透过重叠的发光元件2B的第二电极层22的蓝色的光中，使蓝色的光透过，来提高蓝色的纯度。另外，彩色滤光器36B，吸收大部分红色和绿色的光。
图2，是简略地表示当外部光线通过彩色滤光器36朝向发光面板3的发光元件2并到达时的光的轨迹的示意图。透过了彩色滤光器36的外部光线，通过透明的粘接剂28，进而透过钝化层27，而到达半透明半反射性的第二电极层22。外部光线的一部分，在钝化层27和第二电极层22的界面(第二电极层22的在发光功能层20的相反侧的界面)反射。将该反射时的相位变化设为φ1。
另外，外部光线的另一部分，透过半透明半反射性的第二电极层22，进而透过发光功能层20、第一电极层18及绝缘体透明层14，而在反射层12的发光功能层20侧的面上进行反射。将该反射时的相位变化设为φ2。在反射层12的反射光，透过绝缘体透明层14、第一电极层18、发光功能层20，其一部分透过半透明半反射性的第二电极层22，从发光元件2向粘接剂28传播，并与在上述的钝化层27和第二电极层22的界面的反射光干涉。另外，在图2中，省略了在各界面的因光的折射造成的光路变化的图示，光路用直线来表示。
对于通过衰减干涉来降低以上那样的另一个界面的反射光，优选为满足公式(3)。
2·d2＝(p+1/2)·λ—(φ1—φ2)·λ/2π ...(3) 在此，d2是，反射层12的发光功能层20侧的界面和第二电极层22的与发光功能层相反侧的界面之间的光学距离(nm)。光学距离d2，为绝缘体透明层14、第二电极层22以及它们之间的层的折射率和厚度的乘积的总和。
公式(3)的λ，是要使其衰减的光成分的波长(nm)。作为问题的外部光线，由于是透过彩色滤光器36向发光面板3传播的光，因此是彩色滤光器36的透过波长范围的光。因此，作为公式(3)的λ，取相当于彩色滤光器的透过率的峰值的波长是合适的。
公式(3)的φ1，是从发光功能层20的相反侧传播到第二电极层22的波长λ的光，在半透明半反射性的第二电极层22的与发光功能层20相反侧的界面被反射时的相位变化(rad)，φ2是从发光功能层20侧传播到反射层12的波长λ的光，在反射层12被反射时的相位变化(rad)。另外，p为正整数，优选为1。
公式(3)和可以改写成式(4)， d2＝(p+1/2)·λ/2—(φ1—φ2)·λ/4π ...(4) 另外，对于各发光元件2R、2G、2B，可以改写成公式(5)～公式(7)， d2R＝(p+1/2)·λR/2—(φ1R—φ2R)·λR/4π...(5) 在此，d2R，是针对发光元件2R的光学距离d2，λR是相当于彩色滤光器36R的透过率的峰值的波长610nm，φ1R为在波长λR的φ1，φ2R为在波长λR的φ2。
d2G＝(p+1/2)·λG/2—(φ1G—φ2G)·λG/4π...(6) 在此，d2G，是针对发光元件2G的光学距离d2，λG是相当于彩色滤光器36G的透过率的峰值的波长520nm，φ1G为在波长λG的φ1，φ2G为在波长λG的φ2。
d2B＝(p+1/2)·λB/2—(φ1B—φ2B)·λB/4π ...(7) 在此，d2B，是针对发光元件2B的光学距离d2，λB是相当于彩色滤光器36B的透过率的峰值的波长470nm，φ1B为在波长λB的φ1，φ2B为在波长λB的φ2。
在光学距离d1(nm)和光学距离d2之间，存在公式(8)所示的关系，其中光学距离d1，是反射层12和第二电极层22之间的光学距离，光学距离d2，是反射层12的发光功能层20侧的界面和第二电极层22的与发光功能层20相反侧的界面之间的光学距离。
d1 ＝d2—nz·tz ＝(p+1/2)·λ/2—(φ1—φ2)·λ/4π—nz·tz ...(8) 在此，nz为波长λ的光在第二电极层22的折射率，tz为第二电极层22的厚度。
因此，对于各发光元件2R、2G、2B，可以改写成公式(8)～公式(11)， d1R＝(p+1/2)·λR/2—(φ1R—φ2R)·λR/4π—n zR·tz ...(9) 在此，d1R，是针对发光元件2R的光学距离d1，nzR是波长λR的光的在第二电极层22的折射率nz。
d1G＝(p+1/2)·λG/2—(φ1G—φ2G)·λG/4π—nzG·tz...(10) 在此，d1G，是针对发光元件2G的光学距离d1，nzG是波长λG的光在第二电极层22的折射率nz。
d1B＝(p+1/2)·λB/2—(φ1B—φ2B)·λB/4π—nzB·tz...(11) 在此，d1B，是针对发光元件2B的光学距离d1，nzB是波长λB的光在第二电极层22的折射率nz。
以上，对为了通过衰减干涉来降低在另一个界面的反射光的合适条件进行了说明。
另一方面，为了放大干涉(谐振)发光元件2的发光中通过第二电极层22向彩色滤光器36侧所放出的期望波长的光，优选为满足公式(12)， d1＝m·λ/2+(φ3+φ2)·λ/4π ...(12) 在此，λ是想使其放大的光成分的波长(nm)。发光元件2的放出光，由于最终是透过彩色滤光器36而放出的，因此作为公式(12)的λ，也取相当于彩色滤光器的透过率的峰值的波长是合适的。
公式(12)的φ3，是从发光功能层20侧向半透明半反射性的第二电极层22传播的波长λ的光，然而是在第二电极层22的在发光功能层20侧的界面被反射时的相位变化(rad)，m为正整数，优选为1。
对于各发光元件2R、2G、2B，公式(12)可以改写成公式(13)～公式(15)。
d1R＝m·λR/2+(φ3R+φ2R)·λR/4π ...(13) 在此，φ3R是在波长λR的φ3。
d1G＝m·λG/2+(φ3G+φ2G)·λG/4π ...(14) 在此，φ3G是在波长λG的φ3。
d1B＝m·λB/2+(φ3B+φ2B)·λB/4π ...(15) 在此，φ3B是在波长λB的φ3。
以上，对为了通过放大干涉来加强在发光元件2的发光中期望波长的光的合适的条件进行了说明。
在该实施方式中，由于兼顾了外部光线反射的降低，以及所需波长的光的利用率的提高，因此将在反射层12和第二电极层22之间的光学距离d1，设定为在用公式(8)求出的d1的值(称为d1a)，和用公式(12)求出的d1的值(称为d1b)的中间值。因此，关于发光元件2R，将光学距离d1R设定在用公式(9)求得的d1R的值和用公式(13)求得的d1R的值的中间值。关于发光元件2G，将光学距离d1G设定在用公式(10)求得的d1G的值和用公式(14)求得的d1G的值的中间值。关于发光元件2B，将光学距离d1B设定在用公式(11)求得的d1B的值和用公式(15)求得的d1B的值的中间值。
第一实施方式的模拟结果 以下，例举具体的材料及参数，来说明对第一实施方式的构造进行了模拟的结果。在以下的模拟中，是使用了株式会社丰田中央研究所制作的光学模拟程序亦即商品名“OptDesigner”，可以推定使用其它的模拟程序也能够获得同样的结果。
第一比较例的模拟结果 首先，通过模拟获得了适于提高所需波长的光的利用率的第一比较例。在该模拟中，选择各层的材料，将该光学特性输入到模拟程序中，并使发光元件2R的发光中的波长λR(610nm)的光成分、发光元件2G的发光中的波长λG(520nm)的光成分、发光元件2B的发光中的波长λB(470nm)的光成分为最大，求出各层的厚度。该模拟中满足以下条件，绝缘体透明层14的厚度、发光功能层20的厚度、第二电极层22的厚度，在发光元件2R、2G、2B是相同的，而第一电极层18的厚度则以与发光元件2R、2G、2B对应而不同。
表1，表示在第一比较例的层材料以及参数。如表1所示，在发光元件2R、2G、2B上作为共通的绝缘体透明层14在使用SiN的情况下，其厚度通过模拟而被计算为90nm。该厚度，是与光学距离d1相关的部分的厚度，即绝缘体透明层14中与反射层12重叠的部分的厚度。
表1
作为第一电极层18在使用ITO的情况下，通过模拟而计算出发光元件2R的第一电极层18R的厚度为108nm，发光元件2G的第一电极层18G的厚度为64.8nm，发光元件2B的第一电极层18B的厚度为27nm。
作为发光元件2R、2G、2B中相同的发光功能层20使用有机发光材料的情况下，其厚度通过模拟而被计算为94nm。该厚度，是与各第一电极层18重叠的部分的厚度。
将这些层的折射率表示于表1。折射率具有波长依赖性，在表1中，表示在波长λR(610nm)、λG(520nm)、λB(470nm)的折射率。例如，用第一电极层18的波长λR的折射率为1.89、波长λG的折射率1.97、波长λB的折射率为2.03。
反射层12和第二电极层22之间的光学距离d1，计算为以下三项乘积之和，即，绝缘体透明层14的厚度和折射率的乘积、第一电极层18的厚度和折射率的乘积、以及发光功能层20的厚度和折射率的乘积。根据该计算，发光元件2R的光学距离d1R为541.620nm，发光元件2G的光学距离d1G为468.876nm，发光元件2B的光学距离d1B为399.750nm。
另外，适于提高所需波长的光的利用率的光学距离d1R、d1G、d1B为，如上所述，可以利用公式(13)～公式(15)进行计算。并将应代入公式(13)～公式(15)的参数表示于表2。作为与φ3(φ3R、φ3G、φ3B)相关的第二电极层22，为使用厚度12.5nm的MgAg合金(Mg和Ag的比例为1:10)。该厚度，是与各第一电极层18重叠的部分的厚度。
表2
将表2的参数适当地代入公式(13)～公式(15)进行了计算。根据按照该公式(13)～公式(15)的计算，发光元件2R的光学距离d1R是540.430nm，发光元件2G的光学距离d1G是451.590nm，发光元件2B的光学距离d1B是402.558nm。于是，用模拟所获得的构造的光学距离d1R、d1G、d1B，与用公式(13)～公式(15)获得的那些是基本一致的。
如上所述，确定绝缘体透明层14、第一电极层18、发光功能层20、第二电极层22的条件，是通过模拟计算了在发光面板3的正面的反射率。该反射率为，假定等能量白色光透过彩色滤光器36而到达了发光面板3，该反射光透过了彩色滤光器36的结果的光的强度与原来的等能量白色光的强度之比。
图3，是表示在第一比较例的发光面板3的正面(入射角0°)的反射率的模拟结果的图表。在图3中，曲线R表示关于发光元件2R及彩色滤光器36R的反射率，曲线G表示关于发光元件2G及彩色滤光器36G的反射率，曲线B表示关于发光元件2B及彩色滤光器36B的反射率。该第一比较例，虽然适于提高所需波长的光的利用率，然而由于反射率的降低而未计算出，因此关于发光元件2R及彩色滤光器36R的反射率(曲线R)，关于发光元件2G及彩色滤光器36G的反射率(曲线G)较高。
另外，隔着彩色过滤器36综合地观察了多个发光元件2时的反射率亦即可见度反射率是，在发光面板3的正面(入射角0°)时，积分而得到图3的图表。该可见度反射率被计算为5.17％。
外部光线反射不只是来自正面的外部光线，还需要考虑以其它的入射角的外部光线反射。因此，利用模拟计算了入射角45°的发光面板3的反射率。模拟的条件，与入射角0°的模拟相同，反射率是，假定等能量白色光透过彩色滤光器36而到达了发光面板3，该反射光透过了彩色滤光器36的结果的光的强度与原来的等能量白色光的强度之比。
图4，是表示在第一比较例的入射角45°的发光面板3的反射率的模拟结果的图表。在图4中，曲线R表示关于发光元件2R及彩色过滤器36R的反射率，曲线G表示关于发光元件2G及彩色过滤器36G的反射率，曲线B表示关于发光元件2B及彩色过滤器36B的反射率。
另外，隔着彩色滤光器36的可见度反射率，在与发光面板3倾斜了45°的角度(入射角45°)时，积分而得到图4的图表。该可见度反射率，被计算为2.55％。在第一比较例的入射角0°的可见度反射率和入射角45°的可见度反射率的平均值为3.86％。
第二比较例的模拟结果 其次，通过模拟获得了适于外部光线反射降低的第二比较例。在该模拟中满足以下条件，绝缘体透明层14的厚度、发光功能层20的厚度、第二电极层22的厚度，在发光元件2R、2G、2B是相同的，并且与第一比较例是相同的值，而第一电极层18的厚度则以与发光元件2R、2G、2B对应而不同。而且，在该模拟中，按照使来自发光元件2R的反射光中的波长λR(610nm)的光成分、来自发光元件2R的反射光中的波长λG(520nm)的光成分、来自发光元件2B的反射光中的波长λB(470nm)的光成分为最小的方式，求出发光元件2R、2G、2B的第一电极层18R、18G、18B的厚度，以及在发光元件2R、2G、2B中相同的半透明半反射性的第二电极层22的厚度。
表3，表示在第二比较例的层的材料以及参数。关于绝缘体透明层14及光功能层20的参数和表1相同。
表3
作为第一电极层18在使用ITO的情况下，通过模拟而计算出发光元件2R的第一电极层18R的厚度为86.4nm，发光元件2G的第一电极层18G的厚度为43.2nm，发光元件2B的第一电极层18B的厚度为27nm。
作为发光元件2R、2G、2B共同的半反射性的第二电极层22，在使用上述的MgAg合金的情况下，其厚度通过模拟计算为12.5nm。该厚度，是与光学距离d2相关的部分的厚度，即与各第一电极层18重叠的部分的厚度。如上所述，公式(8)～公式(11)的tz是第二电极层22的厚度。
如表3所示，在波长λR(610nm)的第二电极层22的折射率(公式(9)的nzR)是1.232，在波长λG(520nm)的第二电极层22的折射率(公式(10)的nzG)是1.4042，在波长λB(470nm)的第二电极层22的折射率(公式(11)的nzB)是1.68989。
反射层12的发光功能层20侧的界面和第二电极层的与发光功能层20相反侧的界面之间的光学距离d2，计算为以下三项的乘积之和，即，绝缘体透明层14的厚度与折射率的乘积、第一电极层18的厚度和折射率的乘积、发光功能层20的厚度和折射率的乘积。根据该计算，发光元件2R的光学距离d2R为516.196nm、发光元件2G的光学距离d2G为443.877nm、发光元件2B的光学距离d2B为420.986nm。
另外，反射层12和第二电极层22间的光学距离d1，计算为以下三项乘积之和，即，绝缘体透明层14的厚度和折射率的乘积、第一电极层18的厚度和折射率的乘积、发光功能层20的厚度和折射率的乘积。根据该计算，发光元件2R的光学距离d1R为500.769nm、发光元件2G的光学距离d1G为426.324nm、发光元件2B的光学距离d1B为399.750nm。
适于通过衰减干涉而降低在另一个界面的期望波长的反射光的光学距离d2R、d2G、d2B为，如上所述，可以利用公式(5)～公式(7)计算，适于通过衰减干涉而降低在另一个界面的期望波长的反射光的光学距离d1R、d1G、d1B为，如上所述，可以用公式(9)～公式(11)计算。并将应代入公式(5)～公式(7)的参数表示于表4。
表4
将表4的参数适当地代入到公式(5)～公式(11)进行计算。根据按照该公式(5)～公式(7)的计算，发光元件2R的光学距离d2R为466.238nm、发光元件2G的光学距离d2G的为389.690nm、发光元件2B的光学距离d2B的为360.354nm。根据按照公式(8)～公式(11)的计算，发光元件2R的光学距离d1R为450.838nm、发光元件2G的光学距离d1G为381.137nm、发光元件2B的光学距离d1B为339.118nm。
这样，用模拟获得的构造的光学的距离d1R、d1G、d1B，与由公式(8)～公式(11)获得的那些有大约45nm～大约60nm差异。这样的差异，实际上被认为是由于在公式(8)～公式(11)中未考虑的在其它界面的反射。
如上所述，确定绝缘体透明层14、第一电极层18、发光功能层20、第二电极层22的条件，与第一比较例同样，是通过模拟计算了在发光面板3的正面的反射率。
图5，是表示在第二比较例的发光面板3的正面(入射角0°)的反射率的模拟结果的图表。在图5中，曲线R表示关于发光元件2R及彩色滤光器36R的反射率，曲线G表示关于发光元件2G及彩色滤光器36G的反射率、曲线B表示关于发光元件2B和彩色滤光器36B的反射率。该第二比较例，是为了降低反射率而计算出的，因此关于发光元件2R及彩色滤光器36R的反射率(曲线R)、关于发光元件2G及彩色滤光器36G的反射率(曲线G)、也低于图3的第一比较例。
另外，隔着彩色滤光器36综合地观察了多个发光元件2时的反射率亦即可见度反射率是，在发光面板3的正面(入射角0°)时，积分而得到图5的图表。该可见度反射率被计算为2.69％。
外部光线反射不只是来自正面的外部光线，需要考虑以其它的入射角的外部光线反射。因此，利用模拟计算了入射角45°的发光面板3的反射率。模拟条件，与入射角为0°的模拟相同，反射率是，假定等能量的白色光透过彩色滤光器36而到达了发光面板3，该反射光透过了彩色滤光器36的结果光的强度与原来的等能量白色光的强度之比。
图6，是表示在第二比较例的入射角45°的发光面板3的反射率的模拟结果的图表。在图6中，曲线R表示关于发光元件2R及彩色滤光器36R的反射率，曲线G表示关于发光元件2G及彩色滤光器36G的反射率，曲线B表示关于发光元件2B及彩色滤光器36B的反射率。
另外，隔着彩色滤光器36的可见度反射率，在与发光面板3倾斜了45°(入射角45°)时，积分而得到图6的图表。该可见度反射率被计算为4.18％。在第二比较例入射角0°的可见度反射率和在入射角45°的可见度反射率的平均值为3.44％。
如上所述，第二比较例，是为了降低反射率所计算出的。然而，如将图4与图6进行比较所明确的那样，在入射角45°时，关于在第二实施例的发光元件2R及彩色滤光器36R的反射率，和关于发光元件2G及彩色滤光器36G的反射率，也比第一比较例差。以下对其理由进行考察。
从彩色滤光器面板30侧对发光面板3以入射角45°入射的外部光线，透过折射率2左右的钝化层27并折射，并从第二电极层22以20°左右的入射角，入射到发光功能层20。因此，入射到发光功能层20的光的波长，变为原来的外部光线(透过了彩色过滤器的外部光线)的波长的大约0.94倍。例如，相当于透过了彩色滤光器36R的外部光线的透过率的峰值的波长λR(610nm)移为573.4nm、波长λG(520nm)移为488.8nm、波长λB(470nm)移为441.8nm。因此，可以认为通过光学距离的合理化，即使降低透过了彩色滤光器的外部光线的在正面(入射角为0°)的反射率，也不影响在入射角45°的反射率，反而比其它的情况更差。
另外，对于第一比较例和第二比较例，调查了为了得到相同亮度、200坎德拉时所需的耗电量。第二比较例，适于降低反射率，然而为了提高光的利用效率而未计算，因此比第一比较例消耗更多的电量。调查的结果显示，第二比较例的耗电量是第一比较例的耗电量的1.2倍。
表5，是表示针对第一比较例和第二比较例所计算的光学距离d1、d2。表中，将利用公式(9)～公式(11)所求出的d1的值称为d1a，将利用公式(13)～公式(15)所求出的d1的值称为d1b。如从表5所明确的那样，对于任何发光元件2R、2G、2B，d1b都大于d1a。
表5
实施例的模拟结果 实施例，设定了相当于第一比较例和第二比较例的中间条件的参数。在上述第一比较例和第二比较例中，只是发光元件2R的第一电极层18R的厚度，与发光元件2G的第一电极层18G的厚度不同。在实施例中，将发光元件2R的第一电极层18R的厚度作为第一比较例的108nm和第二比较例的86.4nm的平均值97.2nm，并将发光元件2G的第一电极层18G的厚度作为第一比较例的64.8nm和第二比较例的43.2nm的平均值54nm，将其它的参数作成与第一比较例及第二比较例相同。表6，表示在实施例中的层的材料及参数。
表6
反射层12和第二电极层22之间的光学距离d1，计算为以下三项的乘积之和，即，绝缘体透明层14的厚度与折射率的乘积，第一电极层18的厚度与折射率的乘积，发光功能层20的厚度与折射率的乘积。根据该计算，发光元件2R的光学距离d1R为521.208nm、发光元件2G的光学距离d1G为447.600nm、发光元件2B的光学距离d1B为399.750nm。将这些值表示于表5。
如从表5所明确的那样，实施例的光学距离d1(d1R、d1G、d1B)，处于利用理论公式所计算的第一比较例的光学距离d1b和利用理论公式所计算的第二比较例的光学距离d1a的中间。另外，实施例的光学距离d1(d1R、d1G、d1B)，是作为第一比较例的折射率和厚度的总和所计算的光学距离d1，以及作为第二比较例的折射率和厚度的总和所计算的光学距离d2的平均值。
图7，是表示在实施例的发光面板3的正面(入射角0°)的反射率的模拟结果的图表。在图7中，曲线R表示关于发光元件2R和彩色滤光器36R的反射率，曲线G表示关于发光元件2G和彩色滤光器36G的反射率，曲线B表示关于发光元件2B和彩色滤光器36B的反射率。在该实施例中，关于发光元件2R及彩色滤光器36R的反射率(曲线R)，关于发光元件2G及彩色滤光器36G的反射率(曲线G)，虽然高于图5的第二比较例，然而能够降低到图3的第一比较例的一半左右。
另外，隔着彩色过滤器36综合地观察了多个发光元件2时的反射率以及可见度反射率是，在发光面板3的正面(入射角0°)时，积分而得到图7的图表。该可见度反射率被计算为3.54％。
外部光线发射不只是来自正面的外部光线，需要考虑以其它入射角的外部光线反射。因此，利用模拟计算了入射角45°的发光面板3的反射率。模拟的条件，与入射角0°的模拟相同，反射率是，假定等能量的白色光透过彩色滤光器36而到达了发光面板3，该反射光透过彩色滤光器36的结果的光的强度与原来的等能量白色光的强度之比。
图8，是表示在实施例的入射角45°的发光面板3的反射率的模拟结果的图表。在图8中，曲线R表示关于发光元件2R和彩色滤光器36R的反射率，曲线G表示关于发光元件2G和彩色滤光器36G的反射率，曲线B表示关于发光元件2B和彩色滤光器36B的反射率。
另外，隔着彩色滤光器36的可见度反射率是，在与发光面板3倾斜了45°的角度(入射角45°)，积分而得到图8的图表。该可见度反射率，被计算为3.19％。在这点上，实施例比第二比较例好。在实施例的入射角0°的可见度反射率与在入射角45°的可见度反射率的平均值为3.37％，比第一比较例和第二比较例都好。
此外，对于实施例，也调查了为了得到与第一比较例和第二比较例相同的亮度、200坎德拉时所需的耗电量。调查的结果显示，在实施例的耗电量仅仅是在第一比较例的耗电量的1.03倍。即，以与第一比较例相差不大的耗电量就能够实现与第一比较例相同的照度。
表7，表示通过模拟获得的第一比较例、第二比较例以及实施例的性能。
表7 如上所述，通过将光学距离d1设定为利用表示降低外部光线反射的适合的条件的公式所计算出的值和利用表示提高发光中所放出的光的效率的合适的条件的公式所计算出的值之间的值，从而能够降低外部光线反射，并且提高发光中所放出的光的效率。
在第一实施方式中，与发光元件2R、2G、2B对应，使第一电极层18的厚度不同。然而，本发明不限定于该实施方式，可以与发光元件2R、2G、2B对应，使绝缘体透明层14的厚度不同。另外，只要可能，也可以与发光元件2R、2G、2B对应而使发光功能层20的厚度不同。
第二实施方式 图9，是表示本发明的第二实施方式的有机EL装置(发光装置)41的简略的剖视图。以下，在图中，为了表示与第一实施方式共通的构成要素，而使用相同的符号，且不对它们进行详细地说明。在第一实施方式中，发白色光的发光功能层20，相同地配置于发光元件2R、2G、2B中，然而在图9所示的第二实施方式中，在发光元件2R、2G、2B上，分别设有专用的发光功能层20R、20G、20B。每一个发光功能层20R、20G、20B，被配置在隔壁16的图像开口内。发光功能层20R发红色光，发光功能层20G发绿色光，发光功能层20B发蓝色光。
在该实施方式中，是与发光元件2R、2G、2B对应地使第一电极层的厚度不同。而且，与第一实施方式相同，为了兼顾降低外部光线反射的降低，以及提高期望波长的光的利用效率，因此将在反射层12和第二电极层22之间的光学距离d1，设定为在用公式(8)求出的d1的值(称为d1a)和用公式(12)求出的d1的值(称为d1b)的中间值。因此，对于发光元件2R，将光学距离d1R，设定为在用公式(9)求出的d1R的值和用公式(13)求出的d1R的值的中间值。对于发光元件2G，将光学距离d1G，设定为在用公式(10)求出的d1G的值和用公式(14)求出的d1G的值的中间值。关于发光元件2B，将光学距离d1B，设定为在用公式(11)求出的d1B的值和公用式(15)求出的d1B的值的中间值。
如上所述，通过将光学距离d1设定为利用表示降低外部光线反射适合的条件的公式计算出的值和用表示提高发光中放出的光的效率的适合的条件的公式所计算出的值之间的值，从而能够降低外部光线反射，并且提高发光中所放出的光的效率。
图10，是表示本发明的第二实施方式的变形例的有机EL装置(发光装置)51的简略的剖视图。在该变形例中，由于与发光元件2R、2G、2B对应使发光功能层20R、20G、20B的厚度不同，因此将光学距离d1R、d1G、d1B设定为上述的中间值。
图11，为表示关于本发明的第二实施方式的变形例的有机EL装置(发光装置)61的概略的剖视图。在该变形例中，对应于发光元件2R、2G、2B，通过使绝缘体透明层14的厚度，将光学距离d1R、d1G、d1B设定为上述的中间值。
(其它的变形) 在上述的实施方式中，透明的第一电极层18是阳极，半透明半反射性的第二电极层22是阴极，然而也可以是第一电极层18是阴极，第二电极层22是阳极。
在上述的实施方式中，第一电极层18和反射层12是不同的层，然而也可以将第一电极层18兼用作反射层。
在上述的实施方式中，第二电极层22是半透明半反射层，然而也可以将第二电极层22作成透明，且隔着第二电极层22，在发光功能层20的相反侧设置另外的半透明半反射层。
上述的实施方式涉及的发光装置，是顶部发光型，然而本发明涉及的发光装置，也可以是底部发光型。即，将反射层配置在发光功能层离基板较远的层上，而将半透明半反射层配置在发光功能层离基板较近的层上。
上述的实施方式涉及的发光装置，是有机EL装置，然而本发明涉及的发光装置也可以是无机EL装置。
也可以将反射层12和第二电极层22之间的光学距离d1，设为用公式(8)求出的d1的值(称为d1a)，和用公式(12)求出的d1的值(称为d1b)的平均值。。在这种情况下设计是容易的。
(应用) 接下来，对于适用了本发明的有机EL装置的电子设备进行说明。图12，是表示将上述实施方式的发光装置应用于图像显示装置的便携型个人计算机的构成的立体图。个人计算机2000，具备作为显示装置的有机EL装置1和本体部2010。在本体部2010上，设置有电源开关2001和键盘2002。
图13，表示适用了上述实施方式的发光装置的移动电话。移动电话3000，具备多个操作按键3001和滚动按键3002，以及作为显示装置的有机EL装置1。通过操作滚动按键3002，而使在有机EL装置1上所显示的画面滚动。
图14，表示适用了上述实施方式的发光装置的便携式信息终端(PDAPersonal Digital Assistants)。便携式信息终端4000，具备多个操作按键4001和电源开关4002，以及作为显示装置的有机EL装置1。操作电源开关4002时，则通讯录或日程表这样的各种信息就显示于有机EL装置1。
作为适用了本发明的有机EL装置的电子设备，除了图12至图14所示的以外，还能列举出具备数字照相机、电视机、摄像机、车辆导航装置、记录器、电子笔记本、电子纸、计算器、文字处理机、工作站、电视电话、POS终端、视频播放器、具备触摸面板的设备等等。
权利要求
1.一种发光装置，其特征在于，具备
发光元件，其具有第一电极层、第二电极层、配置于上述第一电极层和上述第二电极层之间的发光功能层；
反射层，其将在上述发光功能层所发出的光向上述发光功能层反射；
半透明半反射层，其隔着上述发光功能层配置在上述反射层的相反侧，并将上述发光功能层所发出的光的一部分向上述发光功能层反射，并使另一部分透过；
彩色滤光器，其隔着上述半透明半反射层配置在上述发光功能层的相反侧，并使透过上述半透明半反射层的光透过，
从上述反射层到上述半透明半反射层的光学距离d1为公式(1)所计算出的d1a和公式(2)所计算出的d1b之间的值，
d1a＝(p+1/2)·λ/2—(φ1—φ2)·λ/4π—nz·tz...(1)
d1b＝m·λ/2+(φ3+φ2)·λ/4π...(2)
在此，λ相当于上述彩色滤光器的透过率的峰值的波长，
φ1，是从上述发光功能层的相反侧传播到上述半透明半反射层的波长λ的光，在上述半透明半反射层的与上述发光功能层的相反侧的界面被反射时的相位变化；
φ2，是从上述发光功能层侧传播到上述反射层的波长λ的光，在上述反射层被反射时的相位变化；
φ3，是从上述发光功能层侧传播到上述半透明半反射层的波长λ的光，在上述半透明半反射层的上述发光功能层侧的界面被反射时的相位变化；
P为正整数；
m为正整数；
nz为波长λ的光在上述半透明半反射层中的折射率；
tz为上述半透明半反射层的厚度。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，
从上述反射层到上述半透明半反射层的光学距离d1为公式(1)所计算出的d1a和公式(2)所计算出的d1b的平均值。
3.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，具备
与透过上述半透明半反射层的光的颜色不同的多个上述发光元件；
与透过的光的峰值波长λ不同的多个上述彩色滤光器，
上述彩色滤光器的每一个，配置在与多个上述发光元件中的任意一个相对应的位置，从而构成一个彩色滤光器和一个发光元件的组合，
在上述各组合中，从上述反射层到上述半透明半反射层的光学距离d1为公式(1)所计算出的d1a和公式(2)所计算出的d1b之间的值。
4.一种电子设备，其特征在于，
具备权利要求1至3中的任意一项所述的发光装置。
全文摘要
本发明提供一种发光装置及电子设备，其能够降低外部光线反射，并且提高发光中所放出的光的效率。该发光装置，除了具有发光源元件和反射层及半透明半反射层的谐振器构造以外，还具备彩色滤光器。从具有谐振器构造的发光元件的反射层到半透明半反射层的光学距离(d1)，是在用表示降低外部光线反射的适合的条件的公式所计算出的值和用提高发光中所放出的光的效率的适合的条件的公式所计算出的值之间的值。
文档编号H05B33/22GK101394697SQ20081014967
公开日2009年3月25日 申请日期2008年9月16日 优先权日2007年9月18日
发明者小林英和 申请人:精工爱普生株式会社