JP2003045643A - 発光素子、および表示装置 - Google Patents
発光素子、および表示装置Info
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Abstract
子および表示装置を提供する。 【解決手段】 光透過性基板上に設けられた透明な第1
の電極及び第2の電極に挟持された1層もしくは複数層
の有機薄膜層よりなる有機エレクトロルミネッセンス素
子と、前記光透過性基板が有機エレクトロルミネッセン
ス素子から放射される光を反射する手段とを少なくとも
備える発光素子で、前記反射する手段とは、前記有機エ
レクトロルミネッセンス素子を1画素として複数画素を
備えたとき、各画素からの放射される光が隣接する画素
領域に到達しない手段であり、前記光透過性基板は発光
層より大きい屈折率を有するか、あるいは1.65以上
の屈折率を有する材料により構成する。
Description
ミネッセンス素子からの発光を用い、隣接する有機エレ
クトロルミネッセンス素子からの発光が互いに混合され
る事が無く、光の取り出し効率に優れた発光素子、およ
び表示装置に関する。
素子は、電界を印加することにより、陽極より注入され
た正孔と陰極より注入された電子との再結合エネルギー
により、蛍光性物質が発光する原理を利用した自発光素
子である。イーストマン・コダック社のC.W.Tan
gらによって積層型素子による低電圧駆動有機EL素子
の報告(C.W.Tang, S.A.VanSlyke, Applied Physics Le
tters ,51巻,913頁、1987年など)がなされ
て以来、有機材料を構成材料とする有機EL素子に関す
る研究が盛んに行われている。
リノールアルミニウム)を発光層に、トリフェニルジア
ミン誘導体を正孔輸送層に用いた有機EL素子をガラス
基板上に作成している。積層構造の利点としては、発光
層への正孔の注入効率を高めること、陰極より注入され
た電子をブロックして再結合により生成する励起子の生
成効率を高めること、発光層内で生成した励起子を閉じ
こめることなどが挙げられる。
しては、正孔輸送(注入)層、電子輸送性発光層の2層
型、又は正孔輸送(注入)層、発光層、電子輸送(注
入)層の3層型等がよく知られている。こうした積層型
構造素子では、注入された正孔と電子との再結合効率を
高めるため、素子構造や形成方法の工夫がなされてい
る。
結合の際にスピン統計の依存性より一重項生成の確率に
制限があり、したがって発光確率に上限が生じる。この
上限の値は、凡そ25%と知られている。
の屈折率の影響のため、臨界角以上の出射角の光は、全
反射を起こし外部に取り出すことができない。このため
発光体の屈折率が1.6であるとすると、発光量全体の
20%程度しか有効に利用できず、エネルギーの変換効
率の限界としては一重項生成確率を併せ全体で5%程度
と低効率とならざるをえない(筒井哲夫「有機エレクト
ロルミネッセンスの現状と動向」、月刊ディスプレイ、
vol.1、No.3、p11、1995年9月)。発
光確率に強い制限の生じる有機EL素子に於いては、光
の取り出し効率は致命的ともいえる効率の低下を招くこ
とになる。
は、従来無機EL素子などの、同等な構造を持つ発光素
子に於いて検討されてきた。例えば、特開昭63−31
4795号公報に開示された基板に集光性を持たせるこ
とで効率を向上させる方法は、発光面積の大きな素子に
対しては有効である。しかしながら、ドットマトリクス
ディスプレイ等の画素面積の微小な素子に於いては、集
光性を持たせるレンズの形成加工が困難である。
開示された基板ガラスと発光体との間に中間の屈折率を
持つ平坦層を導入し、反射防止膜を形成する方法は、前
方への光の取り出し効率を改善する効果がある。しかし
ながら、全反射を防ぐことはできない。したがって、屈
折率の大きな無機ELに対しては有効であっても、比較
的低屈折率の発光体である有機EL素子に対しては大き
な改善効果を生まない。
は、基板の有機EL素子と接しない面における全反射を
低減させるために、この面に光を拡散させる機能を持た
せる手法を開示している。しかしながら、この技術も、
従来用いられているガラス基板では有機EL素子とガラ
ス基板との間の界面において全反射される光の割合が大
きいために、その効果は小さい。また、こうした光拡散
機能を有する基板を用いて、有機EL素子を複数並べた
発光素子を作製した場合、有機EL素子から発せられた
光が隣接する画素領域へ到達するために、本来非発光画
素であるはずの画素から光が観測される光もれの問題が
生じる。
−8070号公報は、基板と有機EL素子との間に、ブ
ラックマスクと光拡散層とを設ける手法を開示してい
る。しかしながら、この場合ブラックマスクによって光
の一部が吸収されてしまうため、光取り出し効率がさら
に低下するという問題点がある。
EL素子を用いた発光素子の光もれ防止と光の取り出し
効率の改善方法は未だ不十分である。特に、特開平11
−8070号公報は、光もれを防止するために、懸案で
あった光の取り出し効率を犠牲にする結果となってい
る。したがって、これら両方の要請を満足する技術が望
まれる。そして、この技術の開拓が有機EL素子の実用
化に不可欠である。
あり、有機EL素子を用いた発光素子の光もれ防止と光
の取り出し効率とを改善し、高性能な発光素子、および
表示装置を提供することを目的とする。
めに、請求項1記載の発明は、第1の光透過性基板上に
設けられた透明な第1の電極及び第2の電極に挟持され
た1層もしくは複数層の有機薄膜層よりなる有機エレク
トロルミネッセンス素子と、第1の光透過性基板が有機
エレクトロルミネッセンス素子から放射される光を反射
する反射手段と、を少なくとも備え、反射手段は、有機
エレクトロルミネッセンス素子を1画素として複数画素
を備えたとき、隣接する画素領域への各画素から放射さ
れる光の進入を阻止し、第1の光透過性基板は、1.6
5以上の屈折率を有することを特徴としている。
板上に設けられた透明な第1の電極及び第2の電極に挟
持された1層もしくは複数層の有機薄膜層よりなる有機
エレクトロルミネッセンス素子と、第1の光透過性基板
が有機エレクトロルミネッセンス素子から放射される光
を反射する反射手段と、を少なくとも備え、反射手段
は、有機エレクトロルミネッセンス素子を1画素として
複数画素を備えたとき、隣接する画素領域への各画素か
ら放射される光の進入を阻止し、第1の光透過性基板
は、発光層の屈折率よりも大きな屈折率を有することを
特徴としている。
記載の発明において、第1の光透過性基板の第1の電極
と接する面の反対側の面に、有機エレクトロルミネッセ
ンス素子から放射される光を拡散させる手段を備えたこ
とを特徴としている。
発明において、第1の光透過性基板に、1.65以上の
屈折率を有し、かつ第1の電極と接する面の反対側の面
に、有機エレクトロルミネッセンス素子から放射される
光を拡散させる手段を有する第2の光透過性基板をさら
に備えたことを特徴としている。
発明において、第1の光透過性基板に、発光層の屈折率
よりも大きな屈折率を有し、かつ第1の電極と接する面
の反対側の面に、有機エレクトロルミネッセンスから放
射される光を拡散させる手段を有する第2の光透過性基
板をさらに備えたことを特徴としている。
記載の発明において、第2の光透過性基板の屈折率は、
第1の光透過性基板の屈折率よりも大きいことを特徴と
している。
いずれか1項に記載の発明において、第1の光透過性基
板及び第2の光透過性基板は、樹脂よりなることを特徴
としている。
発明において、第1の光透過性基板と第2の光透過性基
板との間にガスバリア層を有することを特徴としてい
る。
発明において、ガスバリア層は、水蒸気及び/又は酸素
に対してバリア性を有することを特徴としている。
に記載の発明において、ガスバリア層と第1の光透過性
基板との間に1.65以上の屈折率を有するか、もしく
は発光層の屈折率よりも大きな屈折率を有する第3の光
透過性基板を有することを特徴としている。
0のいずれか1項に記載の発明において、反射手段の反
射面と、第1の光透過性基板面とに共に垂直な面で切断
した断面において、1つの有機エレクトロルミネッセン
ス素子を囲む反射手段の内、対向している反射手段の中
心どうしの距離Dと、対向している反射手段の有機エレ
クトロルミネッセンス素子側の反射面の間隔dとをt=
d/Dとして、第1の光透過性基板の第1の電極との接
触面からみた反射手段の高さが、第1の光透過性基板の
第1の電極との接触面から光が空気中へ輻射される面ま
での距離の4t/(1+3t)倍以上であることを特徴
としている。
1のいずれか1項に記載の発明において、反射手段は、
第1の光透過性基板に埋め込まれた金属よりなることを
特徴としている。
載の発明において、埋め込まれた金属は、補助電極とし
ての機能を有することを特徴としている。
13に記載の発明において、埋め込まれた金属は、仕事
関数が4.3eV以下の金属であることを特徴としてい
る。
に設けられた透明な第1の電極及び第2の電極に挟持さ
れた1層もしくは複数層の有機薄膜層よりなる有機エレ
クトロルミネッセンス素子を備え、光透過性基板は、
1.65以上の屈折率を有し、かつ光透過性基板の第1
の電極と接する面の反対側の面に、有機エレクトロルミ
ネッセンス素子から放射される光を拡散させる手段を備
えたことを特徴としている。
に設けられた透明な第1の電極及び第2の電極に挟持さ
れた1層もしくは複数層の有機薄膜層よりなる有機エレ
クトロルミネッセンス素子を備え、光透過性基板は、発
光層の屈折率よりも大きな屈折率を有し、かつ光透過性
基板の第1の電極と接する面の反対側の面に、有機エレ
クトロルミネッセンス素子から放射される光を拡散させ
る手段を備えたことを特徴としている。
された複数の第1の配線と、第1の配線と直交する複数
の第2の配線と、第1の配線と第2の配線とによりマト
リクス状に形成された画素領域に対応して配置された請
求項1〜16に記載の発光素子と、第1の配線と第2の
配線とを制御する電圧制御回路と、発光素子に駆動電流
を供給する共通給電線と、を備え、各画素は、画像信号
がゲート電極に印加され、共通給電線と有機エレクトル
ミネッセンスとの導通を制御する薄膜トランジスタを有
することを特徴としている。
載の発明において、発光素子の反射手段は、くし型の金
属板を複数配列して形成し、くし型の金属板の各々が補
助電極として機能することを特徴としている。
載の発明において、発光素子の反射手段は、貫通した穴
を有する金属板を複数配列して形成し、貫通した穴を有
する金属板の各々が補助電極として機能することを特徴
としている。
有機EL素子を用いた発光素子において、光透過性基板
として有機EL素子の発光層の屈折率よりも大きな屈折
率かあるいは1.65よりも大きな屈折率を有する基板
を用いる。それと共に、上記光透過性基板が有機EL素
子から放射される光が隣接する画素領域に到達しないよ
う反射する手段を備える。これにより、光もれが抑制さ
れた発光素子が得られる事を見出した。
いて、光透過性基板として有機EL素子の発光層の屈折
率よりも大きな屈折率かあるいは1.65よりも大きな
屈折率を有する基板を用いる。それと共に、光が空気中
へ放射される面に光を拡散させる機能をもたせる。これ
により、光もれが抑制され、かつ光取り出し効率の改善
された発光素子が得られる事を見出した。
ら発せられた光が有機EL素子−基板界面、基板−空気
界面の2つの界面での損失により、発光層から発せられ
た光のおよそ2割しか有効に取り出せない。光透過性基
板として発光層の屈折率よりも大きな屈折率かあるいは
1.65よりも大きな屈折率を有する基板を用いると、
有機EL素子−基板界面で損失する光の割合を低減する
ことができる。ただ、これだけでは同時に基板−空気界
面で損失する光の割合が増え、全体としては光の取り出
し効率は変化しない。
に光を拡散させる機能をもたせる事により、界面で光が
種々の方向へ出射、反射するために基板から空気中へ出
射されない光の割合が低下し、有機EL素子−基板界面
での損失低減と相まって、光取り出し効率は大きく改善
される。
あるいは発光層の屈折率よりも小さい基板に対し光を拡
散させる機能を付加しただけでは、有機EL素子内に閉
じ込められる光の割合が非常に大きいため、光の取り出
し効率の向上効果は無いに等しく、他の要因により取り
出しの効率は逆に低下することになる。
いよう反射する手段を設けることにより、光もれが改善
される。蓋し、反射手段が無い場合に隣接する画素領域
へ到達する角度で射出されていた光は、放出元となった
有機EL素子が存在する画素領域内に反射されるため光
の損失は少ない。
るには、反射手段により1回反射された光が隣接する画
素領域へ到達しない事が望ましい。反射手段の反射面と
光透過性基板面とに共に垂直な面で切断した断面(図
1)において、1つの有機EL素子を囲む反射手段の中
心どうしの距離Dと、同一有機EL素子側に配置される
2つの反射面の間隔dとが、t=d/Dの関係にあると
する。そして、光透過性基板の第1の電極との接触面か
ら測った上記反射手段の高さをh、光透過性基板の第1
の電極との接触面から光が空気中へ出射される面までの
距離をHとすると、光の基板面方向の光路長とD、dと
の関係から、下記に示す式1が成り立つ。
る事が望ましい事がわかる。
気中へ光が射出される面が通常の平坦な面の場合、空気
との屈折率差から全反射が起こるために、結果として基
板の外への光の取り出し効率は向上しない。これに対
し、この面に光を拡散させる機能をもたせる事により種
々の角度で光が射出、反射を繰り返すため基板の外へ取
り出される光の割合が増加する。上述したように、高い
屈折率を有する基板内への有機EL素子から入射する光
の割合は、従来の屈折率の低い基板を用いた場合と比べ
て増加しているため、全体として光の取り出し効率は大
きく向上する。
照しながら詳細に説明する。
1の電極、第2の電極の両電極間に少なくとも発光層を
含む1層あるいは複数層の有機層を有する構造でありさ
えすればよく、特にその構造に制約を受けない。第1の
電極、第2の電極は、いずれかが陽極、他方が陰極の役
割を果たす。第1の電極が陽極、第2の電極が陰極であ
る場合、有機EL素子の構造例を図2〜図5に示す。
性基板1、第1の電極(陽極)2、発光層4、第2の電
極(陰極)6が積層される。図3に示す発光素子は、下
から順に光透過性基板1、第1の電極2、正孔輸送層
3、発光層4、電子輸送層5、第2の電極6が積層され
る。図4に示す発光素子は、下から順に光透過性基板
1、第1の電極2、正孔輸送層3、発光層4、第2の電
極6が積層される。図5に示す発光素子は、下から順に
光透過性基板1、第1の電極2、発光層4、電子輸送層
5、第2の電極6が積層される。
に電荷注入特性の向上や絶縁破壊を抑制あるいは発光効
率を向上させる目的で、弗化リチウム、弗化マグネシウ
ム、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素等の無機の誘電
体、絶縁体からなる薄膜層、あるいは有機層と電極材料
又は金属との混合層、あるいはポリアニリン、ポリアセ
チレン誘導体、ポリジアセチレン誘導体、ポリビニルカ
ルバゾール誘導体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体
等の有機高分子薄膜を挿入しても構わない。
限定されず、通常発光材料として使用されている化合物
であれば何を使用してもよい。
ル)アルミニウム錯体(Alq3)[化1]、ビスジフ
ェニルビニルビフェニル(BDPVBi)[化2]、
1,3−ビス(p−t−ブチルフェニル−1,3,4−
オキサジアゾールイル)フェニル(OXD−7)[化
3]、N,N' −ビス(2,5−ジ−t−ブチルフェニ
ル)ペリレンテトラカルボン酸ジイミド(BPPC)
[化4]、1,4ビス(N−p−トリル−N−4−(4
−メチルスチリル)フェニルアミノ)ナフタレン[化
5]等の低分子発光材料の他、ポリフェニレンビニレン
系ポリマーなどの高分子系発光材料も使用可能である。
た層を発光材料として用いることもできる。
ノリノール金属錯体に、4−ジシアノメチレン−2−メ
チル−6−(p−ジメチルアミノスチリル)−4H−ピ
ラン(DCM)[化6]、2,3−キナクリドン[化
7]などのキナクリドン誘導体、3−(2' −ベンゾチ
アゾール)−7−ジエチルアミノクマリン[化8]など
のクマリン誘導体をドープした層、あるいは電子輸送材
料ビス(2−メチル−8−ヒドロキシキノリン)−4−
フェニルフェノール−アルミニウム錯体[化9]にペリ
レン[化10]等の縮合多環芳香族をドープした層、あ
るいは正孔輸送材料4,4' −ビス(m−トリルフェニ
ルアミノ)ビフェニル(TPD)[化11]に、ルブレ
ン[化12]等をドープした層等を用いることができ
る。
定されず、通常正孔輸送材料として使用されている化合
物であれば何を使用してもよい。
ェニル)−1,1−シクロヘキサン[化13]、TPD
[化11]、N,N' −ジフェニル−N−N−ビス(1
−ナフチル)−1,1' −ビフェニル)−4,4' −ジ
アミン(NPB)[化14]等のトリフェニルジアミン
類や、スターバースト型分子([化15]〜[化17]
等)等が挙げられる。
定されず、通常電子輸送材として使用されている化合物
であれば何を使用してもよい。
(4−t−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジア
ゾール(Bu−PBD)[化18]、OXD−7[化
3]等のオキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体
([化19]、[化20]等)、キノリノール系の金属
錯体([化1]、[化9]、[化21]〜[化24]
等)が挙げられる。
送層に注入する役割を担うものであり、4.5eV以上
の仕事関数を有することが効果的である。本発明に用い
られる陽極材料の具体例としては、酸化インジウム錫合
金(ITO)、酸化錫(NESA)、金、銀、白金、銅
等が適用できる。
に電子を注入する目的で、仕事関数の小さい材料が好ま
しい。陰極材料は特に限定されないが、具体的にはイン
ジウム、アルミニウム、マグネシウム、マグネシウム−
インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、ア
ルミニウム−リチウム合金、アルミニウム−スカンジウ
ム−リチウム合金、マグネシウム−銀合金等が使用でき
る。
は特に限定されない。従来公知の真空蒸着法、スピンコ
ーティング法等による形成方法を用いることができる。
本発明の有機EL素子に用いる、上記の化合物を含有す
る有機薄膜層は、真空蒸着法、分子線蒸着法(MBE
法)あるいは溶媒に溶かした溶液のディッピング法、ス
ピンコーティング法、キャスティング法、バーコート
法、ロールコート法等の塗布法による公知の方法で形成
することができる。
送層、電子輸送層の膜厚は特に制限されないが、一般に
膜厚が薄すぎるとピンホール等の欠陥が生じやすい。逆
に厚すぎると高い印加電圧が必要となり効率が悪くなる
ため、通常は数nm〜1μmの範囲が好ましい。
屈折率より大きい屈折率か1.65よりも大きい屈折率
を有する。このような基板に用いることの出来る材料の
例としては、FD−11、LaK3、BaF10、La
F2、SF13、SFS1などの高屈折率光学ガラスや
サファイアガラス、チタニアガラス、ZnSe等の無機
材料の他、ポリエーテルスルホン(PES)系樹脂など
に代表される含硫黄系樹脂等が挙げられる。
1の電極と接しない面に光を拡散させる機能を付与する
か、又は第1の電極と接しない面に上記の基板材料から
なる光を拡散させる機能を有する第2の光透過性基板を
備えることにより、光取り出し効率を向上させることが
できる。
に凹凸形状をもたせる手法の他、基板材料とは異なる屈
折率を有する材料、例えば光透過性樹脂や屈折率の低い
ガラスからなる光透過性微小球や光透過性ファイバ、あ
るいはシリンドリカルレンズ等を光が放出される面に配
列させる手法等により実現することが出来る。
基板に用いることのできる材料であればどのような材料
を用いても形成することが可能である。特に、第2の光
透過性基板の屈折率が光透過性基板の屈折率以上となる
組み合わせがより好適である。
なる基板を用いた場合、有機EL素子の特性に悪影響を
与える気体が上記光透過性基板内へ侵入する事を妨げる
ために、上記光透過性基板と第2の光透過性基板との間
にガスバリア層を設けることで有機EL素子の劣化を抑
制することができる。このガスバリア層としては、水及
び酸素に対してガスバリア性を有する材料を用いるのが
効果的でありSiO2、SiNx、SiOxNyなどを
スパッタリングなどの従来既知の成膜法により形成した
薄膜が使用可能である。
の接着性を向上させるために、第3の光透過性基板をガ
スバリア層と上記光透過性基板との間に備えることも有
効である。この第3の光透過性基板に用いることの出来
る材料としては、上記光透過性基板を形成するのに用い
ることの出来る材料が挙げられる。
から光透過性基板に導入された光を反射し隣接する画素
領域へ到達することを妨げる機能を有していればどのよ
うなものでも用いることができる。例えば、光透過性基
板の基板材料よりも低い屈折率を有する材料が光透過性
基板に埋め込まれた壁状突起や、光透過性基板に有機E
L素子から得られる光を反射しうる金属が埋め込まれて
形成されるミラーが挙げられる。
は、反射手段の反射面と光透過性基板面とに共に垂直な
面で切断した断面において、1つの有機EL素子を囲む
反射手段の中心どうしの距離Dと、同一有機EL素子側
に配置される2つの反射面の間隔dとがt=d/Dの関
係にある場合に、光透過性基板の第1の電極との接触面
からみた上記反射手段の高さが、光透過性基板の第1の
電極との接触面から光が空気中へ輻射される面までの距
離の4t/(1+3t)倍以上である事が望ましいのは
上述した通りである。
属により形成した場合、反射手段同士を適切な方向へ導
通されるよう形成し、これに第1の電極が電気的に接続
される構造とすることにより、反射手段に第1の電極の
補助電極としての機能を付与することができる。これに
より、第1の電極の配線抵抗を低減することができ、発
光素子全体の消費電力の低減が実現できる。
は、有機EL素子から得られる光を反射する性質を有す
る金属、あるいはこれらの合金ならばどのようなもので
も用いることができる。しかしながら、第1の電極と金
属部分とが電気的に接続されており、光透過性を有する
第1の電極を陽極として有機EL素子を駆動する場合、
金、銀などの有機EL素子の有機薄膜層に対し正孔注入
可能な金属を用いると、金属部分と有機薄膜層との間に
絶縁体を配する必要が生じる。
上昇要因となる。このことから、反射手段に用いられる
金属は、有機薄膜層に正孔注入できない仕事関数4.3
eV以下の金属であることが望ましい。このような金属
としては、インジウム、アルミニウム、マグネシウム、
マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミ
ニウム合金、アルミニウム−リチウム合金、アルミニウ
ム−スカンジウム−リチウム合金、マグネシウム−銀合
金等が挙げられる。
するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施
例に限定されない。
図6、図7に示す。図6は、第2の電極6および有機層
12を一部斜め方向に切欠した斜視図である。図7は、
図6に示す発光素子を縦方向に垂直に切断した縦断面図
である。マグネシウム−銀合金からなるくし型金属部
(反射手段)7を基板形成用枠の中に200μm周期に
互いに接触しないよう同一方向へ並べて配置した。くし
型金属部7の各部分のサイズは、a1=190μm、a
2=90μm、a3=a4=100μm、a5=480
μmである。
ン溶液を静かにキャストした後、溶媒を蒸発させ厚さ5
00μmの光透過性基板1を得た。得られた光透過性基
板1の上面に粗面化処理を行い光拡散部11を形成した
後、枠から取り外し、基板形成用枠の底面に接していた
面上に、ITOをくし型金属部7のくしの歯に当たる部
分の上をわたる80μm幅、120μ間隔のストライプ
状でシート抵抗が20Ω/□になるようにスパッタリン
グ法により製膜し、第1の電極2とした。
14]を真空蒸着法にて20nm形成した。その上に発
光層4として[化1]を真空蒸着法により50nm形成
した。
空蒸着法にて20nm形成した。図では、これら正孔輸
送層3、発光層4、および電子輸送層5を一体として有
機層12と表現した。
銀合金をマスクを通した真空蒸着法によって、くし型金
属部7のくしの歯の隙間部の上を通り、第1の電極2の
ストライプと直交するストライプとなるよう幅80μ
m、間隔120μmに200nm形成して発光素子を作
製した。この素子の各有機EL素子に直流電圧10Vを
順次印加したところ、光もれのない14000cd/ m
2 の発光が得られた。
図8に示す。基板形成用枠内の光透過性基板1の上面に
粗面化処理を行う代わりに、膜厚100μmで一方の面
にSiO2 をスパッタリングにより200nmの膜厚に
形成してガスバリア層9とし、他方の面に粗面化処理を
行ったPES系樹脂からなる第2の光透過性基板8を、
ガスバリア層9と光透過性基板1の上面とが接するよう
に圧着した。この他は、実施例1と同様の手法により発
光素子を作製した。この素子の各有機EL素子に直流電
圧10Vを順次印加したところ、光もれのない1300
0cd/ m2 の発光が得られた。
図9に示す。第2の光透過性基板8の膜厚を80μmと
しガスバリア層9の上にPES系樹脂からなる膜厚18
μmの第3の光透過性基板10を圧着した後、この第3
の光透過性基板10を基板形成用枠内の光透過性基板1
の上面に圧着した。これ以外は、実施例2と同様の手法
により発光素子を作製した。この素子の各有機EL素子
に直流電圧10Vを順次印加したところ、光もれのない
13700cd/ m2 の発光が得られた。
図10に示す。図10は、第2の電極6および有機層1
2を一部斜め方向に切欠した斜視図である。マグネシウ
ム−銀合金からなる貫通した穴を有する金属部(反射手
段)7´を基板形成用枠の中に200μm周期に互いに
接触しないよう同一方向へ並べて配置した。貫通した穴
を有する金属部7´の構造を図11に示す。各部分のサ
イズは、a1=190μm、a2=90μm、a3=a
4=100μm、a5=480μmである。
ン溶液を静かにキャストした後、溶媒を蒸発させ厚さ5
00μmの光透過性基板1を得た。得られた光透過性基
板1の上面に粗面化処理を行い光拡散部11を形成した
後、枠から取り外し、基板形成用枠の底面に接していた
面上に、ITOを貫通した穴を有する金属部7´の穴の
部分の上をわたる80μm幅、120μ間隔のストライ
プ状でシート抵抗が20Ω/□になるようにスパッタリ
ング法により製膜し、第1の電極2とした。
14]を真空蒸着法にて20nm形成した。その上に発
光層4として[化1]を真空蒸着法により50nm形成
した。
空蒸着法にて20nm形成した。図では、これら正孔輸
送層3、発光層4、および電子輸送層5を一体として有
機層12と表現した。
銀合金をマスクを通した真空蒸着法によって、貫通した
穴を有する金属部7´の穴の上を通り、第1の電極2の
ストライプと直交するストライプとなるよう幅80μ
m、間隔120μmに200nm形成して発光素子を作
製した。この素子の各有機EL素子に直流電圧10Vを
順次印加したところ、光もれのない14500cd/ m
2 の発光が得られた。
図12に示す。基板形成用枠内の光透過性基板1の上面
に粗面化処理を行う代わりに、膜厚100μmで一方の
面にSiO2 をスパッタリングにより200nmの膜厚
に形成してガスバリア層9とし、他方の面に粗面化処理
を行ったPES系樹脂からなる第2の光透過性基板8
を、ガスバリア層9と光透過性基板1の上面とが接する
ように圧着した。この他は、実施例4と同様の手法によ
り発光素子を作製した。この素子の各有機EL素子に直
流電圧10Vを順次印加したところ、光もれのない12
900cd/ m2 の発光が得られた。
図13に示す。第2の光透過性基板8の膜厚を80μm
としガスバリア層9の上にPES系樹脂からなる膜厚1
8μmの第3の光透過性基板10を圧着した後、この第
3の光透過性基板10を基板形成用枠内の光透過性基板
1の上面に圧着した。これ以外は、実施例5と同様の手
法により発光素子を作製した。この素子の各有機EL素
子に直流電圧10Vを順次印加したところ、光もれのな
い13500cd/ m2 の発光が得られた。
表示装置について説明する。図14に示すように、本発
明の発光素子の駆動回路を各画素(単位発光素子)ごと
に、発光部に電流を供給するためのTFT(薄膜トラン
ジスタ)13、画像信号を蓄えるコンデンサ14、コン
デンサ14への電荷の蓄積を制御するスイッチングトラ
ンジスタ15を設ける。
トランジスタ15のゲートに電圧が印加され、ソース−
ドレイン間が導通する。この状態で縦配線に電圧を印加
すると、コンデンサ14に電荷を蓄えることができる。
このコンデンサ14の電荷により、TFT13のゲート
に電圧を印加することで、ソース−ドレイン間が導通
し、電源が発光部に供給される。
則的に配置することにより、アクティブマトリクス型表
示装置を得ることができる。横配線、縦配線が接続され
た図示しない電圧制御回路は、画像信号に基づいて、各
画素の発光時間を算出し、横配線、縦配線に印加する電
圧、時間、タイミングを決定して、各発光素子を駆動す
る。
適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれ
に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内に
おいて、種々変形実施が可能である。
によれば、有機EL素子を用いた発光素子において、光
もれがなく、光の取り出し効率の優れた発光素子を実現
することが可能となる。したがって、高輝度、低電圧駆
動の表示装置を実現することができる。
る。
る。
る。
る。
ある。
ある。
ある。
ある。
である。
ある。
である。
である。
Claims (19)
- 【請求項1】 第1の光透過性基板上に設けられた透明
な第1の電極及び第2の電極に挟持された1層もしくは
複数層の有機薄膜層よりなる有機エレクトロルミネッセ
ンス素子と、 前記第1の光透過性基板が前記有機エレクトロルミネッ
センス素子から放射される光を反射する反射手段と、を
少なくとも備え、 前記反射手段は、前記有機エレクトロルミネッセンス素
子を1画素として複数画素を備えたとき、隣接する画素
領域への各画素から放射される光の進入を阻止し、 前記第1の光透過性基板は、1.65以上の屈折率を有
することを特徴とする発光素子。 - 【請求項2】 第1の光透過性基板上に設けられた透明
な第1の電極及び第2の電極に挟持された1層もしくは
複数層の有機薄膜層よりなる有機エレクトロルミネッセ
ンス素子と、 前記第1の光透過性基板が前記有機エレクトロルミネッ
センス素子から放射される光を反射する反射手段と、を
少なくとも備え、 前記反射手段は、前記有機エレクトロルミネッセンス素
子を1画素として複数画素を備えたとき、隣接する画素
領域への各画素から放射される光の進入を阻止し、 前記第1の光透過性基板は、発光層の屈折率よりも大き
な屈折率を有することを特徴とする発光素子。 - 【請求項3】 前記第1の光透過性基板の前記第1の電
極と接する面の反対側の面に、前記有機エレクトロルミ
ネッセンス素子から放射される光を拡散させる手段を備
えたことを特徴とする請求項1又は2に記載の発光素
子。 - 【請求項4】 前記第1の光透過性基板に、1.65以
上の屈折率を有し、かつ前記第1の電極と接する面の反
対側の面に、前記有機エレクトロルミネッセンス素子か
ら放射される光を拡散させる手段を有する第2の光透過
性基板をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載
の発光素子。 - 【請求項5】 前記第1の光透過性基板に、前記発光層
の屈折率よりも大きな屈折率を有し、かつ前記第1の電
極と接する面の反対側の面に、前記有機エレクトロルミ
ネッセンスから放射される光を拡散させる手段を有する
第2の光透過性基板をさらに備えたことを特徴とする請
求項2に記載の発光素子。 - 【請求項6】 前記第2の光透過性基板の屈折率は、前
記第1の光透過性基板の屈折率よりも大きいことを特徴
とする請求項4又は5に記載の発光素子。 - 【請求項7】 前記第1の光透過性基板及び前記第2の
光透過性基板は、樹脂よりなることを特徴とする請求項
4から6のいずれか1項に記載の発光素子。 - 【請求項8】 前記第1の光透過性基板と前記第2の光
透過性基板との間にガスバリア層を有することを特徴と
する請求項7に記載の発光素子。 - 【請求項9】 前記ガスバリア層は、水蒸気及び/又は
酸素に対してバリア性を有することを特徴とする請求項
8に記載の発光素子。 - 【請求項10】 前記ガスバリア層と前記第1の光透過
性基板との間に1.65以上の屈折率を有するか、もし
くは前記発光層の屈折率よりも大きな屈折率を有する第
3の光透過性基板を有することを特徴とする請求項8又
は9に記載の発光素子。 - 【請求項11】 前記反射手段の反射面と、前記第1の
光透過性基板面とに共に垂直な面で切断した断面におい
て、1つの前記有機エレクトロルミネッセンス素子を囲
む反射手段の内、対向している反射手段の中心どうしの
距離Dと、該対向している反射手段の該有機エレクトロ
ルミネッセンス素子側の反射面の間隔dとをt=d/D
として、 前記第1の光透過性基板の前記第1の電極との接触面か
らみた前記反射手段の高さが、前記第1の光透過性基板
の前記第1の電極との接触面から前記光が空気中へ輻射
される面までの距離の4t/(1+3t)倍以上である
ことを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記
載の発光素子。 - 【請求項12】 前記反射手段は、前記第1の光透過性
基板に埋め込まれた金属よりなることを特徴とする請求
項1から11のいずれか1項に記載の発光素子。 - 【請求項13】 前記埋め込まれた金属は、補助電極と
しての機能を有することを特徴とする請求項12に記載
の発光素子。 - 【請求項14】 前記埋め込まれた金属は、仕事関数が
4.3eV以下の金属であることを特徴とする請求項1
2又は13に記載の発光素子。 - 【請求項15】 光透過性基板上に設けられた透明な第
1の電極及び第2の電極に挟持された1層もしくは複数
層の有機薄膜層よりなる有機エレクトロルミネッセンス
素子を備え、 前記光透過性基板は、1.65以上の屈折率を有し、か
つ前記光透過性基板の前記第1の電極と接する面の反対
側の面に、前記有機エレクトロルミネッセンス素子から
放射される光を拡散させる手段を備えたことを特徴とす
る発光素子。 - 【請求項16】 光透過性基板上に設けられた透明な第
1の電極及び第2の電極に挟持された1層もしくは複数
層の有機薄膜層よりなる有機エレクトロルミネッセンス
素子を備え、 前記光透過性基板は、発光層の屈折率よりも大きな屈折
率を有し、かつ前記光透過性基板の前記第1の電極と接
する面の反対側の面に、前記有機エレクトロルミネッセ
ンス素子から放射される光を拡散させる手段を備えたこ
とを特徴とする発光素子。 - 【請求項17】 同一方向へ配置された複数の第1の配
線と、 前記第1の配線と直交する複数の第2の配線と、 前記第1の配線と前記第2の配線とによりマトリクス状
に形成された画素領域に対応して配置された請求項1〜
16に記載の発光素子と、 前記第1の配線と前記第2の配線とを制御する電圧制御
回路と、 前記発光素子に駆動電流を供給する共通給電線と、を備
え、 前記各画素は、画像信号がゲート電極に印加され、前記
共通給電線と前記有機エレクトルミネッセンスとの導通
を制御する薄膜トランジスタを有することを特徴とする
表示装置。 - 【請求項18】 前記発光素子の反射手段は、くし型の
金属板を複数配列して形成し、該くし型の金属板の各々
が補助電極として機能することを特徴とする請求項17
に記載の表示装置。 - 【請求項19】 前記発光素子の反射手段は、貫通した
穴を有する金属板を複数配列して形成し、該貫通した穴
を有する金属板の各々が補助電極として機能することを
特徴とする請求項17に記載の表示装置。
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