JP5782812B2 - 有機エレクトロルミネッセンス装置および有機エレクトロルミネッセンス素子用対向基板 - Google Patents
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光取り出し効率を向上させる手法としては、例えば、透明基板と空気の界面での全反射を抑制するために、透明基板の光取り出し面側に低屈折率層を形成することが提案されている(例えば特許文献1参照)。
まず、本発明の有機EL装置について説明する。
本発明の有機EL装置は、基板上に有機EL素子が形成された有機EL素子基板と、透明基板上に平坦な反射防止層が形成された対向基板とを有し、上記有機EL素子基板と上記対向基板とが、上記有機EL素子および上記反射防止層が対向するように間隙をおいて配置されていることを特徴とするものである。
図1は、本発明の有機EL装置の一例を示す概略断面図である。図1に示すように、有機EL装置1は、基板2上に有機EL素子6が形成された有機EL素子基板10と、透明基板11上に反射防止層12が形成された対向基板20とを有しており、有機EL素子基板10と対向基板20とが、有機EL素子6および反射防止層12が対向するように間隙をおいて配置され、シール材21によって接着されている。有機EL素子6は、基板2上に形成された背面電極層3と、背面電極層3上に形成され、赤色発光層4R、緑色発光層4Gおよび青色発光層4Bが配列された発光層4と、発光層4上に形成された透明電極層5とを有している。この有機EL装置1は、対向基板20側から光Lを取り出すトップエミッション型であり、有機EL素子基板10と対向基板20との間に空間Sが存在する中空封止となっている。
これに対し本発明においては、対向基板を構成する透明基板や調色層の上に反射防止層が形成され、対向基板が反射防止層が有機EL素子と対向するように配置されているので、発光層からの発光が透明基板や調色層の表面で反射するのを抑制することができ、光取り出し効率を高めることが可能である。
これに対し、中空封止の有機EL装置においては、上述のように有機EL素子基板および対向基板間の空間は不活性ガスで充填されるか真空とされており、空間の屈折率を透明基板の屈折率に近づけることは極めて困難である。
本発明に用いられる対向基板は、透明基板上に平坦な反射防止層が形成されたものである。
対向基板は、透明基板上に反射防止層が形成されたものであればよく、例えば、透明基板と、透明基板上に形成された反射防止層とを有するものや、透明基板と、透明基板上に形成されたカラーフィルタ層および色変換層の少なくともいずれかの調色層と、調色層上に形成された反射防止層とを有するものとすることができる。
以下、対向基板の各構成について説明する。
本発明に用いられる反射防止層は、透明基板上に形成されるものである。本発明における反射防止層は、平坦なものであり、材料の屈折率によって反射防止機能を発現するものである。そのため、本発明における反射防止層には、凹凸等の形状によって反射防止機能を発現するものは含まれない。
なお、平均表面粗さ(Ra)は、デジタルインスツルメンツ製 走査型プローブ顕微鏡(Nano Scope)を用い、スキャン範囲4μmの条件下で測定した値である。
なお、屈折率は、屈折率および消衰係数の波長分散を測定することができるとともに、膜の光学特性を十分に把握できる点から、分光エリプソメトリーを用いて測定した値を用いることとする。
なお、反射防止層の厚みとは、透明基板上にパターン状に形成された調色層上に反射防止層が形成されている場合には、調色層上に位置する反射防止層の厚みをいう。反射防止層の厚みは、透過型電子顕微鏡や走査型電子顕微鏡を用いた電子顕微鏡観察により測定することができる。
また、上記反射防止層中に中空ビーズ等の中空フィラーを分散させてもよい。中空フィラーの内部は空気等で充填されており、反射防止層の屈折率をより低くすることができる。
高屈折率層に用いられる樹脂としては、光透過性を有するものであれば特に限定されるものではなく、任意の樹脂が使用可能であり、熱硬化型樹脂、熱可塑性樹脂、光硬化型樹脂等を用いることができる。熱硬化型樹脂としては、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、尿素樹脂、ジアリルフタレート樹脂、グアナミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アミノアルキッド樹脂、メラミン−尿素共縮合樹脂、ケイ素樹脂、ポリシロキサン樹脂等が挙げられる。これらの樹脂には、必要に応じて、架橋剤、重合開始剤、重合促進剤、溶剤、粘度調整剤等を加えることができる。
高屈折率を有する微粒子としては、例えば、ZnO、TiO2、CeO2、アンチモンがドープされたSnO2、ITO、Al2O3、La2O3、ZrO2、Y2O3等の微粒子を挙げることができる。これらの微粒子は単独で用いてもよく混合して用いてもよい。微粒子の平均粒径としては、例えば10nm〜100nm程度とすることができる。また、分散性の点から、微粒子を有機溶剤または水に分散したコロイド状になったものが好ましく用いられる。
低屈折率層および高屈折率層の積層数としては、反射防止層の厚みが上述の範囲内となり、所望の反射防止機能が得られるように適宜調整される。
本発明においては、透明基板と反射防止層との間に、カラーフィルタ層および色変換層の少なくともいずれかの調色層が形成されていてもよい。調色層は、カラーフィルタ層であってもよく、色変換層であってもよく、カラーフィルタ層および色変換層が積層されたものであってもよい。カラーフィルタ層および色変換層の両方が形成される場合には、透明基板上にカラーフィルタ層が形成され、カラーフィルタ層上に色変換層が形成される。
以下、カラーフィルタ層および色変換層について説明する。
本発明に用いられるカラーフィルタ層は、透明基板上に形成されるものであり、発光層からの光を色補正する層である。
カラーフィルタ層の膜厚としては、発光層からの光を色補正することができる厚みであれば特に限定されるものではなく、使用する材料やその濃度等を考慮して適宜設定される。
カラーフィルタ層の形成方法としては、一般的なカラーフィルタ層の形成方法と同様とすることができ、例えばフォトリソグラフィー法、インクジェット法、印刷法等が挙げられる。
本発明に用いられる色変換層は、透明基板上に形成されるものであり、発光層からの光を吸収し、可視光領域蛍光を発光する層である。
色変換層の膜厚としては、発光層からの光を十分に吸収して蛍光を発することができる厚みであれば特に限定されるものではなく、使用する蛍光色素、蛍光色素の濃度等を考慮して適宜設定される。
色変換層の形成方法としては、一般的な色変換層の形成方法と同様とすることができ、例えばフォトリソグラフィー法、インクジェット法、印刷法等が挙げられる。
本発明に用いられる透明基板は、上記反射防止層および調色層を形成可能であり、可視光に対して透明な基板であれば特に限定されるものではなく、光学フィルタに用いられる一般的な透明基板と同様とすることができる。
本発明においては、調色層上にオーバーコート層が形成されていてもよい。オーバーコート層は、調色層を保護するとともに、調色層の表面をならして平坦な面とし、さらにはパターン状に形成された調色層および遮光部による段差を解消して平坦化を図るために設けられるものである。図4に例示するように、カラーフィルタ層13(調色層)上にオーバーコート層15が形成されている場合には、オーバーコート層15上に反射防止層12が形成されることから、反射防止層12を均一な厚みで形成することができ、反射防止層12の光学特性を均一にすることが可能である。
オーバーコート層の厚みとしては、平坦化が可能な厚みであれば特に限定されるものではなく、一般的なオーバーコート層の膜厚と同様とすることができる。
オーバーコート層の形成方法としては、一般的なオーバーコート層の形成方法と同様とすることができる。
本発明においては、カラーフィルタ層や色変換層のパターンを区画するように、透明基板上にパターン状に遮光部が形成されていてもよい。遮光部は、発光領域を区画するとともに、発光領域どうしの境界における外光の反射を防止し、画像のコントラストを高めるために設けられるものである。有機EL装置が表示装置である場合には、遮光部は、画素を区画するとともに、画素どうしの境界における外光の反射を防止し、画像のコントラストを高めるために設けられる。
遮光部の材料、厚み、形成方法については、一般的な遮光部と同様とすることができる。
本発明に用いられる有機EL素子基板は、基板上に有機EL素子が形成されたものである。
有機EL素子基板は、基板上に有機EL素子が形成されたものであればよく、例えば、基板と、基板上に形成された背面電極層、背面電極層上に形成され、少なくとも発光層を含む有機EL層、有機EL層上に形成された透明電極層を有する有機EL素子とを備えることができる。
以下、有機EL素子基板の各構成について説明する。
本発明における有機EL素子基板に用いられる基板としては、後述する有機EL素子等を支持することができるものであればよく、有機EL素子に一般的に用いられるものを使用することができる。
本発明においては対向基板側から光が取り出されるため、基板は光透過性を有していていてもよく有さなくてもよい。
基板としては、例えば、石英ガラス、パイレックス(登録商標)ガラス、合成石英板等の可撓性のないリジッド材、あるいは、樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有するフレキシブル材等を用いることができる。また、樹脂フィルムにバリア層が形成されたものを用いてもよい。
本発明に用いられる有機EL素子は、基板上に形成された背面電極層と、背面電極層上に形成され、少なくとも発光層を含む有機EL層と、有機EL層上に形成された透明電極層とを有するものとすることができる。以下、有機EL素子の各構成について説明する。
有機EL層は、少なくとも発光層を含む1層もしくは複数層の有機層を有するものである。有機EL層を構成する層としては、発光層の他に、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層等が挙げられる。
発光層の発光は、単色であってもよく、複数色であってもよい。発光層は、例えば、白色発光する白色発光層であってもよく、青色発光する青色発光層であってもよく、三原色をそれぞれ発光する赤色発光層、緑色発光層および青色発光層を有する発光層であってもよく。
有機EL層としては、有機EL素子に用いられる一般的な有機EL層と同様とすることができる。
透明電極層および背面電極層としては、有機EL素子に一般的に用いられるものを使用することができる。
また、透明電極層および背面電極層は、基板上に一様に形成されていてもよくパターン状に形成されていてもよく、本発明の有機EL装置の用途や駆動方法に応じて適宜選択される。
本発明においては、基板上にパターン状に形成された背面電極層の開口部に絶縁層が形成されていてもよい。絶縁層は、透明電極層と背面電極層とが直接接触することを防ぐために設けられるものである。
絶縁層としては、有機EL素子に一般的に用いられるものを使用することができる。
本発明における有機EL素子基板には、TFTが形成されていてもよい。本発明の有機EL装置はトップエミッション型であるので、有機EL素子基板にTFTが形成されていても、TFTによって発光領域が制限されることはない。
TFTとしては、有機EL素子に一般的に用いられるものを使用することができる。
本発明においては、通常、対向基板および有機EL素子基板の間であって、対向基板および有機EL素子基板の外周に、シール材が配置される。シール材は、対向基板および有機EL素子基板を接着し、有機EL素子を封止するために設けられるものである。
シール材に用いられる材料としては、対向基板および有機EL素子基板を接着し、有機EL素子が大気中の水分等と接触するのを抑制することができるものであればよく、有機EL素子に一般的に用いられるものを使用することができる。
本発明においては、有機EL素子基板と対向基板とが間隙をおいて配置される。なお、有機EL素子基板と対向基板とが間隙をおいて配置されているとは、有機EL素子基板および対向基板が直に接触しておらず、有機EL素子基板および対向基板間に空間が存在している状態をいう。
なお、有機EL素子基板および対向基板の間隔とは、有機EL素子基板の有機EL素子側面における有機EL素子が形成されている部分の最表面と、対向基板の反射防止層側面における有機EL素子と対向する部分の最表面との間隔をいう。
本発明の有機EL装置は、例えば、表示装置、照明装置等に用いることができる。中でも、表示装置に好適であり、特に携帯機器に好ましく使用される。
また、本発明の有機EL装置のカラー表示は、フルカラー、エリアカラー、モノカラーのいずれであってもよい。
本発明の有機EL装置の駆動方法としては、パッシブマトリクスおよびアクティブマトリクスのいずれも適用することができる。
次に、本発明の有機EL素子用対向基板について説明する。本発明の有機EL素子用対向基板は、その構成により2つの実施態様に分けられる。以下、各実施態様について説明する。
本実施態様の有機EL素子用対向基板(以下、単に対向基板と称する場合がある。)は、透明基板と、上記透明基板上に形成された平坦な反射防止層とを有し、上記透明基板の外周の少なくとも一部に上記反射防止層が形成されていない接着用領域が配置されていることを特徴とするものである。
有機EL装置においては、有機EL素子基板と対向基板とを接着する際、気密性を高めるために、有機EL素子基板を構成する基板と対向基板を構成する透明基板とをシール材を介して直に接着することが好ましい。本実施態様においては、透明基板の外周に反射防止層が形成されていない接着用領域が配置されており、接着用領域では通常、透明基板が露出していることから、透明基板上に直にシール材を配置することができる。そのため、本実施態様の対向基板を有機EL装置に用いる場合には、図1に示すように、対向基板20の接着用領域にシール材21を配置し、有機EL素子基板10を構成する基板2と対向基板20を構成する透明基板11とをシール材21を介して直に接着することができる。
本実施態様における接着用領域は、透明基板の外周の少なくとも一部に配置されるものであり、反射防止層が形成されていない領域である。本実施態様の対向基板を有機EL装置に用いる場合には、接着用領域にシール剤が配置される。
図3に例示するように、透明基板11が外周に凸部を有する場合には、通常、凸部が形成されている領域が接着用領域となる。
本実施態様においては、透明基板と反射防止層との間に調色層が形成されていてもよい。また、カラーフィルタ層や色変換層のパターンを区画するように、透明基板上にパターン状に遮光部が形成されていてもよい。さらに、調色層上にオーバーコート層が形成されていてもよい。なお、調色層、遮光部、オーバーコート層については、上記「A.有機EL装置 1.対向基板」の項に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
本実施態様の有機EL素子用対向基板は、透明基板と、上記透明基板上に形成された、カラーフィルタ層および色変換層の少なくともいずれかの調色層と、上記調色層上に形成された平坦な反射防止層とを有することを特徴とするものである。
[実施例1]
(対向基板の作製)
まず、ガラス基板上に遮光部および3色のカラーフィルタ層(赤色カラーフィルタ層、緑色カラーフィルタ層、青色カラーフィルタ層)が形成された光学フィルタを準備した。次に、光学フィルタのカラーフィルタ層上にフッ素樹脂を含む塗工液を塗布し、減圧乾燥を施し、低圧水銀ランプを用いて塗膜を露光した。これによって、0.1μmの厚さの反射防止層を形成した。
実施例1と同様の光学フィルタを準備し、対向基板とした。この対向基板は反射防止層を有さないものである。
実施例1および比較例1の対向基板について、測色機にて反射率を測定した。図7に赤色カラーフィルタ層が形成されている領域の反射率、図8に緑色カラーフィルタ層が形成されている領域の反射率をそれぞれ示す。図7および図8中、参考として光学フィルタを構成するガラス基板の反射率を示した。
比較例1に対して実施例1の対向基板では、反射率をおよそ半減させることができた。
(有機EL素子基板の作製)
スイッチング素子としてのTFTを有する厚さ1.7mmの無アルカリガラス基板を準備した。その無アルカリガラス基板上に、ITO(20nm)/Ag(100nm)/ITO(20nm)の積層構造からなる厚さ140nmの反射型陽極を所定のパターンで形成した。
次いで、パターン状の反射型陽極が形成された基板上に隔壁を各発光層の区分けのために形成した。
実施例1の対向基板と上記有機EL素子基板とを貼り合わせて、有機EL装置を作製した。
比較例1の対向基板を用いたこと以外は、実施例2と同様にして有機EL装置を作製した。
実施例2および比較例2の有機EL装置について輝度を測定したところ、比較例2に対して実施例2は輝度が高くなった。
2 … 基板
3 … 背面電極層
4 … 発光層
5 … 透明電極層
6 … 有機EL素子
10 … 有機EL素子基板
11 … 透明基板
12 … 反射防止層
13… カラーフィルタ層
14 … 遮光部
15 … オーバーコート層
16 … 接着用領域
20 … 対向基板
21 … シール材
L … 光
S … 有機EL素子基板および対向基板間の空間
Claims (4)
- 基板上に発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子が形成された有機エレクトロルミネッセンス素子基板と、透明基板上に光透過性を有する平坦な反射防止層が前記発光層の発光領域に対応してパターン状に形成された対向基板とを有し、
前記有機エレクトロルミネッセンス素子基板と前記対向基板とが、前記有機エレクトロルミネッセンス素子および前記反射防止層が対向するように間隙をおいて配置されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。 - 前記透明基板と前記反射防止層との間に、カラーフィルタ層および色変換層の少なくともいずれかの調色層が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
- 発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子基板と対向する有機エレクトロルミネッセンス素子用対向基板であって、
透明基板と、前記透明基板上に前記発光層の発光領域に対応してパターン状に形成された光透過性を有する平坦な反射防止層と、を有し、
前記透明基板の外周の少なくとも一部に前記反射防止層が形成されていない接着用領域が配置されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子用対向基板。 - 発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子基板と対向する有機エレクトロルミネッセンス素子用対向基板であって、
透明基板と、前記透明基板上に形成された、カラーフィルタ層および色変換層の少なくともいずれかの調色層と、前記調色層上に前記発光層の発光領域に対応してパターン状に形成された光透過性を有する平坦な反射防止層とを有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子用対向基板。
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