JP2003115377A - 発光素子、その製造方法およびこれを用いた表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高効率で多色化しても光もれのない発光素子、
これを用いた表示装置およびこれらの製造方法を提供す
る。 【解決手段】有機エレクトロルミネッセンス素子と、回
折格子あるいはゾーンプレートと、フィルター部とを有
し、発光層から発した光が所定の格子間隔で形成された
回折格子あるいはゾーンプレートを透過又は反射するこ
とで出射光が所定の角度範囲に制御され、フィルター部
を通過することで発光層で発した光とは色調若しくは色
度の異なる光として取り出される発光素子を作成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機エレクトロル
ミネッセンス素子、詳しくは青色から赤色まで広い波長
領域の発光色を有する有機エレクトロルミネッセンス
（以下、有機ＥＬと略す）素子とそれを用いた表示装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】有機ＥＬ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．Ｔａｎｇらによる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、アプライドフィジックスレターズ
（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ
ｓ）、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エレクトロルミ
ネッセンス素子に関する研究が盛んに行われている。Ｔ
ａｎｇらは、トリス（８−キノリノール）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。この例のように有機ＥＬ素子の素
子構造としては、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層型等が良く知られている。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。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、有機エ
レクトロルミネッセンス素子に於いては、キャリア再結
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。更に有機エレクト
ロルミネッセンス素子に於いては、その発光体の屈折率
の影響のため、図１に示すように、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エレクトロルミ
ネッセンス素子に於いては、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。

【０００４】この光の取り出し効率を向上させる手法と
しては、従来無機エレクトロルミネッセンス素子など
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、基板に集光性を持たせることで効率を向上
させる方法（特開昭６３−３１４７９５号公報）や、素
子の側面等に反射面を形成する方法（特開平１−２２０
３９４号公報）は、発光面積の大きな素子に対しては有
効であるが、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や
側面の反射面等の形成加工が困難である。更に有機エレ
クトロルミネッセンス素子に於いては発光層の膜厚が数
μｍ以下となるためテーパー状の加工を施し素子側面に
反射鏡を形成することは現在の微細加工の技術では困難
であり、大幅なコストアップをもたらす。

【０００５】また、基板ガラスと発光体の間に中間の屈
折率を持つ平坦層を導入し、反射防止膜を形成する方法
（特開昭６２−１７２６９１号公報）もあるが、この方
法は前方への光の取り出し効率の改善の効果はあるが全
反射を防ぐことはできない。したがって屈折率の大きな
無機エレクトロルミネッセンス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エレクトロルミ
ネッセンス素子に対しては大きな改善効果を生まない。

【０００６】一方、有機ＥＬ素子をディスプレイ用途に
応用する場合に、その発光色の多色化が強く求められ
る。多色化の手法としては次の３つの手法が考えられ
る。

【０００７】第１の方法は、各発光色毎に異なる発光材
料を用いる或いは蛍光色素をドープして有機ＥＬ素子を
作製するものである。第２の方法は、必要な発光色の波
長成分を含む発光が得られる有機ＥＬ素子の発光から、
カラーフィルターにより不必要な波長成分を取り除き、
必要な発光色の光を得る方法（カラーフィルター法）で
ある。第３の方法は、有機ＥＬ素子の発光を吸収し励起
され、必要とする発光色の光を発する蛍光色素を含むフ
ィルターを通して光を取り出す方法（光変換法）であ
る。

【０００８】自然画などの表示に用いられるフルカラー
ディスプレイは、通常赤（R）、緑（G）、青（B)の各色
の画素を配列して構成される。第１の方法でＲＧＢ各色
の画素を形成した例は特開平５−２７５１７２号公報、
特開平５−２５８８５９号公報、特開平２−２５８８６
０号公報などに開示されているが、これらはＲＧＢ各素
子をパターニングして形成する必要があり、工程が非常
に複雑なものになるため、量産性において不利である。

【０００９】これに対し、第２、第３の方式はパターニ
ングされたカラーフィルターあるいは光変換層を用いれ
ば、有機ＥＬ素子のパターニングは必要無いことから、
容易にフルカラーディスプレイを実現できる。フルカラ
ーディスプレイを第２の方式で実現した例としては、特
開平７−２２０８７１号公報に白色発光層を有する有機
ＥＬ素子にカラーフィルターを組み合わせた例が開示さ
れている。また第３の方式で実現した例は、特開平３−
１５２８９７号公報あるいは特開平１１−１２１１６４
号公報にて開示されているものが挙げられる。

【００１０】しかし、第２、第３の方法を用いて、カラ
ーフィルターあるいは光変換層に隣接あるいは極めて近
接した位置に有機ＥＬ素子が配置される場合、カラーフ
ィルターあるいは光変換層を作製するプロセスが数回の
フォトリソグラフィー工程を必要とするなど極めて複雑
なプロセスとなる上に、形成後の表面には凹凸が形成さ
れてしまい平坦化層による平坦化を行ってもその影響は
消しきれず、画素ショートなどの問題が発生する。また
カラーフィルターあるいは光変換層から放出される化合
物の影響を避けるために保護層を挟み込む必要があるな
ど、有機ＥＬ素子の性能面、製造コスト面における問題
があり量産性を有するものではなかった。

【００１１】これを解決する方法としてカラーフィルタ
ーあるいは光変換層を基板の反対面など有機ＥＬ素子か
ら離れた位置に配置する方法があるが、従来の技術では
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ていた。この光もれを
解決するために、基板と有機ＥＬ素子の間にブラックマ
スクと光拡散層を設ける手法が検討されているが（特開
平１１−８０７０号公報）、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。

【００１２】したがって簡便なプロセスで高い量産性を
有し、光もれ防止と高い光の取り出し効率を実現した有
機ＥＬ素子を用いた発光素子および表示装置を得る方法
は未だ得られておらず、この方法の開拓が強く求められ
ていた。

【００１３】本発明の目的は、高精細なパターニングが
簡便な工程で実現可能でありかつ光もれを防止し、光の
取り出し効率を改善した発光素子およびこれを用いた表
示装置およびこれらの製造方法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは前記課題を
解決するために鋭意検討した結果、陽極と陰極間に発光
層を含む一層又は複数層の有機薄膜層を有する有機エレ
クトロルミネッセンス素子と、前記有機エレクトロルミ
ネッセンス素子内あるいはこれに隣接して設けられた回
折格子あるいはゾーンプレートと、前記有機エレクトロ
ルミネッセンス素子と前記回折格子の外部に設けられた
フィルター部からなり、発光層から発した光がフィルタ
ー部を通過することで発光層で発した光とは色調若しく
は色度の異なる光として取り出されるようにすること
で、高精細なパターニングが簡便な工程で実現可能であ
りかつ光もれ防止と光の取り出し効率を改善した発光素
子およびこれを用いた表示装置およびこれらの製造方法
を提供できることを見出した。

【００１５】すなわち本発明はア〜ク記載の発光素子お
よびこれを用いた表示装置およびそれらの製造方法であ
る。

【００１６】ア：陽極と陰極間に発光層を含む一層又は
複数層の有機薄膜層を有する有機エレクトロルミネッセ
ンス素子と、前記有機エレクトロルミネッセンス素子内
あるいはこれに隣接して設けられた回折格子あるいはゾ
ーンプレートと、前記有機エレクトロルミネッセンス素
子と前記回折格子の外部に設けられたフィルター部から
なり、発光層から発した光がフィルター部を通過するこ
とで発光層で発した光とは色調若しくは色度の異なる光
として取り出される事を特徴とする発光素子。

【００１７】イ：同一画素を形成する有機エレクトロル
ミネッセンス素子の陽極若しくは陰極のうち、一方の電
極が可視光域で透明であり光を取り出すことができ、も
う一方の電極が可視光を反射する電極であり、この反射
電極に回折格子あるいはゾーンプレートが形成されてい
るア記載の発光素子。

【００１８】ウ：同一画素を形成する有機エレクトロル
ミネッセンス素子の陽極若しくは陰極のうち、一方の電
極が可視光域で透明であり光を取り出すことができ、も
う一方の電極が可視光を反射する電極であり、透明電極
側に回折格子あるいはゾーンプレートが形成されている
ア記載の発光素子。

【００１９】エ：前記回折格子あるいはゾーンプレート
の全体が光透過性を有することを特徴とするウ記載の発
光素子。

【００２０】オ：回折格子が二次元周期を持つことを特
徴とするアないしエ記載の発光素子。

【００２１】カ：光透過性基板の一方の面に電極、有機
薄膜層および回折格子あるいはゾーンプレートが形成さ
れ、他方の面にフィルター部が配置されることを特徴と
するアないしオ記載の発光素子。

【００２２】キ：電極、有機薄膜層および回折格子ある
いはゾーンプレートが基板上に形成され、基板に対して
電極、有機薄膜層および回折格子あるいはゾーンプレー
トと同じ側でこれらに直接接しない位置にフィルター部
が配置されることを特徴とするアないしオ記載の発光素
子。

【００２３】ク：フィルター部が前記発光層から発した
光を吸収し、吸収した光とは異なる波長の光を発する蛍
光物質あるいはりん光物質を含むことを特徴とするアな
いしキ記載の発光素子。

【００２４】ケ：フィルター部の光射出面に光を散乱さ
せる機能を有する事を特徴とする、アないしク記載の発
光素子。

【００２５】コ：アないしケ記載の発光素子を複数並置
したことを特徴とする表示装置。

【００２６】サ：前記有機エレクトロルミネッセンス素
子および前記回折格子あるいはゾーンプレートと、前記
フィルター部を個別に作成した後、互いを貼り合わせる
ことを特徴とするアないしケ記載の発光素子の製造方
法。

【００２７】シ：前記有機エレクトロルミネッセンス素
子および前記回折格子あるいはゾーンプレートと、前記
フィルター部を個別に作成した後、互いを貼り合わせる
ことを特徴とするコ記載の表示装置の製造方法。

【００２８】以下、本発明を詳細に説明する。

【００２９】特許第２９９１１８３号に開示されている
通り、有機ＥＬ素子と回折格子あるいはゾーンプレート
を組み合わせることにより光の取出し効率を向上させる
ことができる。さらに本発明者らは検討の結果、有機Ｅ
Ｌ素子の発光波長に対して適切な格子間隔を有する回折
格子を用いることで取り出される光の出射角を数度以内
に制限できることを見出した。

【００３０】本発明の回折格子としては反射型、透過型
のいずれでも用いることができる。反射型の回折格子を
用いる場合、図２に示すような素子構造、即ち基板面上
に反射型の回折格子を形成し陰極と兼用し、その上に有
機層、透明電極による陽極を形成する構造を用いること
ができる。ここに用いる反射型の回折格子は、回折格子
としての機能を有するものであれば如何なる形状のもの
でも構わない。矩形の断面を持つラミナリー型、あるい
はテーパーの付いた断面を持つ刃型格子を基板上に形成
し、その上に陰極を形成し反射面を兼用してもよい。ま
た、陰極を反射係数の異なる二種の陰極材料よりストラ
イプ状に形成することも、あるいは陰極自身をストライ
プ状のパターンとして回折格子を形成することが可能で
ある。

【００３１】また透過型の回折格子を利用する場合は図
３に示すように、基板に回折格子を形成した後、陽極、
有機層、陰極の順に積層し素子を形成できる。この場合
透過型回折格子は振幅型、位相型の何れでもかまわず、
またその形状も如何なるものでも構わない。例えば位相
型の場合、基板面上に溝を形成した後屈折率の異なる透
明材料の層を形成しこれを平坦化した後、通常の方法に
より陽極、有機層、陰極の順に積層することができる。
振幅型の場合は基板面上に光を透過しない材料を用いス
トライプを形成することも、また陽極自身をストライプ
とすることもできるが、この場合陽極材料自身は透明、
不透明の何れでもよい。例えば陽極として金電極を用い
これをストライプ状に加工し、この上に有機層、陰極と
形成し素子を作成することができる。

【００３２】透過型の回折格子を用いた場合には、回折
格子へ入射する光は透過光と反射光に分かれるが、反射
光の出射角が小さくなり陰極による反射により再び小さ
い入射角で入射されるため、反射型と同様に最終的には
素子外部に取り出すことができる。

【００３３】回折格子の寸法としては、目的とするＥＬ
素子の光の波長域に対し取出し効率が向上し、取り出さ
れる光の出射角が数度以内となる範囲にある。格子間隔
は目的とする波長の光学長の０．５倍程度が望ましい。

【００３４】また、通常の回折格子の場合はストライプ
に平行な方向に対しては回折効果が起らないためこの方
向の光取出しを向上させ、光もれを抑制することができ
ない。この点を改良するために二次元の回折格子が使用
可能である。あるいは溝のパターンを同心円上に描いた
回折格子もまた使用可能である。この場合、同心円上の
溝の間隔は周期的であっても図４に示すようなゾーンプ
レートを形成する間隔規則に則っていてもよい。またこ
れらの形成法も前記回折格子の場合に準じ、基板の形状
を加工する場合、電極自身でパターン化する場合の何れ
の方法も可能であり、溝の形状等も如何なるものも可能
である。

【００３５】こうして回折格子あるいはゾーンプレート
により、発光層からの光は出射角数度以内で取り出され
る。これにより、本発明のフィルター部は、電極、有機
薄膜層および回折格子あるいはゾーンプレートに直接接
しない位置、すなわちこれらとの間に光透過性基板を挟
んだ位置や基板の同じ側でこれらから離された位置に配
置しても、光もれが発生しない。光透過性基板を挟んだ
位置に配置する場合、基板上に有機ＥＬ素子が作成され
た後に別途作製したフィルター部を貼り付けるだけで済
むため、プロセスが非常に簡便となる。基板に対して有
機薄膜層、その他と同じ側の離れた位置に配置する場合
には、フィルター部に封止部材の役割を兼ねさせること
が可能であり、さらにプロセスを簡便にできる。またこ
の場合、フィルター部と電極、有機薄膜層および回折格
子あるいはソーンプレートの間は光透過性を有する媒質
で満たされていてもよく、この媒質は気体、液体、固体
のいずれであってもよい。

【００３６】本発明のフィルター部は発光層から発した
光が通過する際に、色調あるいは色度の異なる光に変換
する機能を有するものであり、色材単体あるいは適切な
バインダーに溶解または分散した状態のいずれの形態で
形成されていても良い。フィルター部に用いられる色材
は、所望の波長域の吸収あるいは発光の得られるもので
あれば、どのような物でも用いる事ができる。例えば、
フタロシアニンブルーやフタロシアニングリーンなどの
フタロシアニン系色素、ジスアゾイエローなどのアゾ系
色素、ジブロモアントアントロンなどの多環キノン系色
素、ジオキサンバイオレットなどのジオキサン系色素と
いった顔料の他、１，４−ビス（２−メチルスチリン）
ベンゼン、トランス−４，４’−ジフェニルスチルベン
の等スチルベン系色素、７−ヒドロキシ−４−メチルク
マリン、２，３，５，６−１Ｈ，４Ｈ−テトラヒドロ−
８−トリフルオロメチルキノリジノ（９，９ａ，１−ｇ
ｈ）クマリン、３−（２’−ベンゾチアゾリル）−７−
ジエチルアミノクマリン、３−（２’−ベンズイミダゾ
リル）−７−Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノクマリン等のクマ
リン系色素、２−（６−（ジエチルアミノ）−３−（ジ
エチルイミノ）−３Ｈ−キサンテン−９−イル）ベンゼ
ンカルボン酸等のローダミン系色素、等のクマリン色
素、ベーシックイエロー５１、およびソルベントイエロ
ー１１、ソルベントイエロー１１６等のナフタルイミド
色素、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−ピラン等のシアニン
系色素、１−エチル−２−（４−（ｐ−ジメチルアミノ
フェニル）−１，３−ブタジエニル）−ピリジウム−パ
ークロレート等のピリジン系色素、ローダミンＢ、ロー
ダミン６Ｇ等のローダミン系色素、などの他にオキサジ
ン系色素、モノアゾ系色素、アントラキノン系色素とい
った染料も用いる事ができる。また上記有機系の色材の
他、Ｆｅ_２Ｏ_３系顔料、ＣｏＯ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＴｉＯ_２
−Ｃｒ_２Ｏ_３系顔料、ＣｏＯ−Ａｌ_２Ｏ_３系顔料といっ
た無機系の色材も用いる事が出来る。また、前記色素を
樹脂中にあらかじめ練りこんで顔料化したものを用いて
もよい。また、これらの色素又は顔料は、必要に応じ
て、単独または二種以上を混合して使用することができ
る。一方、バインダーは、透明な材料が好ましい。例と
しては、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリレー
ト、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ポリビ
ニルピロリドン、ヒドロキシエチルセルロース、カルボ
キシメチルセルロース等の透明樹脂（高分子）が挙げら
れる。なお、フィルター部のパターニングのために、フ
ォトリソグラフィー法が適用できる透明な感光性樹脂も
使用可能である。例としては、アクリル酸系、メタクリ
ル酸系、ポリケイ皮酸ビニル系、環ゴム系等の反応性ビ
ニル基を有する光硬化型レジスト材料が挙げられる。ま
た、印刷法を用いてパターニングする場合には、ポリ塩
化ビニル樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、アルキ
ド樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステ
ル樹脂、マレイン酸樹脂、ポリアミド樹脂のモノマー、
オリゴマー、ポリマー、また、ポリメチルメタクリレー
ト、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリビニル
アルコール、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシエチル
セルロース、カルボキシメチルセルロース等の透明樹脂
を用いて印刷インキ化される。フィルター部の形成方法
は特に限定されず、従来公知の真空蒸着法、分子線蒸着
法（ＭＢＥ法）またはスパッタリング法、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、スクリーン印刷法等の塗布法などを用いることがで
きる。また本発明のフィルター部に封止部材の役割を兼
ねさせる場合、フィルター部に窒化シリコンなどからな
るガスバリア層を設けてもよい。

【００３７】ここで、この有機エレクトロルミネッセン
ス素子に於ける電極としては、陽極は正孔を正孔輸送層
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
の金属又は酸化物、並びにこれらの混合物が適用でき
る。また陰極としては、電子輸送帯又は発光層に電子を
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、並びにこれらの混合
物等が使用できる。陽極及び陰極の形成方法は特に限定
されない。従来公知の真空蒸着法、分子線蒸着法（ＭＢ
Ｅ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や、塗布熱分解法などの
公知の方法で形成することができる。

【００３８】ここでこれらの電極は、陽極、陰極のうち
何れかの電極が可視光の領域に於いて透明でもう一方が
高反射率を有するものとする。また、これらの電極の厚
さは電極として本来の機能を果たす厚さであれば特に限
定されることはないが、好ましくは０．０２μｍ〜２μ
ｍの範囲にあることが望ましい。

【００３９】本発明における有機ＥＬ素子の素子構造
は、上記電極間に有機層を１層あるいは２層以上積層し
た構造であり、特にその構造に制約を受けない。例とし
ては、陽極、発光層、陰極、陽極、正孔輸送層、発
光層、電子輸送層、陰極、陽極、正孔輸送層、発光
層、陰極、あるいは陽極、発光層、電子輸送層、陰極
等の構造が挙げられる。またこれらの有機層間及び有機
層電極間に、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。

【００４０】本発明に用いられる発光材料としては特に
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。例えば、下記のトリス
（８−キノリノール）アルミニウム錯体（Ａｌｑ３）
［１］やビスジフェニルビニルビフェニル（ＢＤＰＶＢ
ｉ）［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）［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（ＢＰ
ＰＣ）［４］、１，４ビス（ｐ−トリル−ｐ−メチルス
チリルフェニル）ナフタレン［５］などである。

【００４１】

【化１】

【００４２】また、電荷輸送材料に蛍光材料をドープし
た層を発光材料として用いることもできる。例えば、前
記のＡｌｑ３［１］などのキ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）［６］、２，
３−キナクリドン［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［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［９］にペリレン［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）［１
１］にルブレン［１２］等をドープした層等を用いるこ
とができる。

【００４３】

【化２】

【００４４】本発明に用いられる正孔輸送材料は特に限
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。例えば、ビス（ジ（ｐ
−トリル）アミノフェニル）−１，１−シクロヘキサン
［１３］、ＴＰＤ［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）［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（［１５］〜［１
７］等）等が挙げられる。

【００４５】

【化３】

【００４６】本発明に用いられる電子輸送材料は特に限
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。例えば、２−（４−ビフ
ェニリル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，
３，４−オキサジアゾール（Ｂｕ−ＰＢＤ）［１８］、
ＯＸＤ−７［３］等のオキサジアゾール誘導体、トリア
ゾール誘導体（［１９］、［２０］等）、キノリノール
系の金属錯体（［１］、［９］、［２１］〜［２４］
等）が挙げられる。

【００４７】

【化４】

【００４８】本発明の有機ＥＬ素子に於ける各層の形成
方法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、前記の化合物を含
有する有機薄膜層は、真空蒸着法、分子線蒸着法（ＭＢ
Ｅ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。

【００４９】本発明に於ける有機ＥＬ素子の各有機層の
膜厚は特に制限されないが、通常は数１０ｎｍから１μ
ｍの範囲が好ましい。

【００５０】

【発明の実施の形態】以下本発明を、実施例をもとに詳
細に説明するが、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。

【００５１】［実施例１］以下に実施例１の素子の作製
手順について説明する。５０ｍｍ×２５ｍｍのガラス基
板（ＨＯＹＡ製、ＮＡ４５、１．１ｍｍ厚）上に、Ｇ線
用レジスト（クラリアント製、ＡＺＴＦＰ６５０Ｆ５）
をスピンコート法により塗布し、レーザー干渉露光法に
より２８０ｎｍピッチのライン＆スペースパターンを形
成した。次にその基板に、反応性ガスエッチングを施し
溝を形成した。その後、酸化チタンをターゲットとして
スパッタリング法により溝の上に高屈折率層を５００ｎ
ｍ形成後、通常の光学研磨を行いこの面を平坦化した。
この上に陽極／正孔注入層／発光層／電子輸送層／陰極
により構成される素子を形成した。光学研磨を行った面
にＩＴＯをスパッタリングによって１００ｎｍ積層し
た。この際、メタルマスクを用いＩＴＯを２００μｍラ
イン、１００μｍギャップのストライプパターンになる
ように形成した。このときのシート抵抗は２０Ω／□で
あった。有機層の形成は抵抗加熱式真空蒸着を用いて行
った。真空槽の上部に設置した基板に対し、下方２５０
ｍｍの距離にモリブデン製のボートを設置、基板への入
射角は３８度の配置にし、基板回転は毎分３０回転とし
た。圧力が５×１０^−７ Ｔｏｒｒに到達した時点で蒸
着を開始、基板横に装着した水晶振動子式膜厚制御装置
により蒸着速度を制御した。蒸着速度は毎秒０．１５ｎ
ｍに設定して行った。正孔注入層として化合物［１４］
を上記条件にて４０ｎｍ形成したのち、発光層として
［２］を７０ｎｍ、電子輸送層として［１］を４０ｎｍ
順次同条件にて蒸着した。つぎに陰極としてマグネシウ
ム−銀合金をそれぞれ独立のボートより同時に蒸着し陰
極を形成した。このとき、マグネシウム対銀の蒸着速度
がそれぞれ毎秒１．０ｎｍ、０．２ｎｍとなるように上
記膜厚制御装置にて制御し、膜厚は２００ｎｍとした。
蒸着時にメタルマスクを用い、２００μｍライン、１０
０μｍギャップのストライプパターンをＩＴＯのストラ
イプパターンと直交する方向に形成し陰極とした。この
ガラス基板の回折格子、電極、有機層を形成した面の対
面にフィルター部材を圧着した。フィルター部材として
は、図６に示すようにポリビニルアルコールフィルム中
に埋め込まれる形で、３−（２’−ベンゾチアゾリル）
−７−ジエチルアミノクマリンとポリ塩化ビニル樹脂の
混合物（フィルター部Ａ）、ローダミン含有顔料とポリ
塩化ビニル樹脂の混合物（フィルター部Ｂ）、銅フタロ
シアニン含有光硬化型レジスト（フィルター部Ｃ）の３
種が順に並んで２００μｍライン、１００μｍギャップ
のストライプを形成し、フィルター部Ｃの部分は図７に
示すように基板と張り合わせる面の対面を粗面化したも
の（図中の光拡散部８）を用いた。フィルター部材は各
フィルター部がＩＴＯラインに重なる位置に固定した。
こうして得られた素子に８Ｖの直流電圧を印加したとこ
ろ、フィルター部Ａ、Ｂ、Ｃからそれぞれ緑色、赤橙
色、青色の発光がそれぞれ１８０、４５、５３ｃｄ／ｍ
^２の輝度で得られ、光もれのない良好な表示が観測され
た。

【００５２】［実施例２］回折格子パターンを、２７５
ｎｍピッチで作成した以外は実施例１と全く同様にして
素子を作成した。この素子に８Ｖの直流電圧を印加した
ところ、フィルター部Ａ、Ｂ、Ｃからそれぞれ緑色、赤
橙色、青色の発光がそれぞれ２４０、６０、７０ｃｄ／
ｍ^２の輝度で得られ、光もれのない良好な表示が観測さ
れた。

【００５３】［実施例３］実施例１と同様の手法により
ガラス基板上に、２８０ｎｍピッチのパターンを形成し
た。次にその基板に、反応性ガスエッチングを施し溝を
形成した。この上に陰極としてマグネシウム−銀合金を
実施例１と同様な条件で２００ｎｍ蒸着し、その後、電
子輸送層、発光層、正孔輸送層、ＩＴＯを実施例１と同
様の条件で順次積層した。このＩＴＯ上に実施例１で用
いたのと同じフィルター部材をスペーサーを挟んでフィ
ルター部材とＩＴＯの間に０．１ミリの空隙ができるよ
うに張り合わせた。この際、各フィルター部がＩＴＯラ
インに重なる位置にあわせて密着させ固定した。この素
子に８Ｖの直流電圧を印加したところ、フィルター部
Ａ、Ｂ、Ｃからそれぞれ緑色、赤橙色、青色の発光がそ
れぞれ１６０、４０、４７ｃｄ／ｍ^２の輝度で得られ、
光もれのない良好な表示が観測された。

【００５４】［実施例４］回折格子パターンを、２７５
ｎｍピッチで作成した以外は実施例３と全く同様にして
素子を作成した。この素子に８Ｖの直流電圧を印加した
ところ、フィルター部Ａ、Ｂ、Ｃからそれぞれ緑色、赤
橙色、青色の発光がそれぞれ２２０、５５、６７ｃｄ／
ｍ^２の輝度で得られ、光もれのない良好な表示が観測さ
れた。

【００５５】［実施例５］二次元格子として図５に示す
パターンを使用する以外は、実施例２と全く同様に素子
を作成した。この素子に８Ｖの直流電圧を印加したとこ
ろ、フィルター部Ａ、Ｂ、Ｃからそれぞれ緑色、赤橙
色、青色の発光がそれぞれ２８０、７０、８０ｃｄ／ｍ
^２の輝度で得られ、光もれのない良好な表示が観測され
た。

【００５６】［実施例６］二次元格子として図５に示す
パターンを使用する以外は、実施例４と全く同様に素子
を作成した。この素子に８Ｖの直流電圧を印加したとこ
ろ、フィルター部Ａ、Ｂ、Ｃからそれぞれ緑色、赤橙
色、青色の発光がそれぞれ３００、７５、９０ｃｄ／ｍ
^２の輝度で得られ、光もれのない良好な表示が観測され
た。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明の発光素
子、これを用いた表示装置およびこれらの製造方法によ
り、光の取り出し効率が改善された発光が得られ、高精
細なパターニングが簡便な工程で実現できかつ光もれの
抑制された良好な表示が実現されることから、本発明の
効果は大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】通常素子の断面図である。

【図２】本発明に於ける反射型回折格子による素子構造
の説明図である。

【図３】本発明に於ける透過型回折格子による素子構造
の説明図である。

【図４】ゾーンプレートの説明図である。

【図５】実施例５、６に使用した二次元格子のパターン
の図である。

【図６】本発明に用いるフィルター部材の拡大図であ
る。

【図７】フィルター部７Ｃの断面図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 陽極 ３ 発光層 ４ 陰極 ５ 回折格子 ６ フィルター部 ７ フィルター部材 ７Ａ フィルター部Ａ ７Ｂ フィルター部Ｂ ７Ｃ フィルター部Ｃ ８ 光拡散部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｂ 33/12 Ｈ０５Ｂ 33/12 Ｅ 33/14 33/14 Ａ 33/24 33/24 33/26 33/26 Ｚ (72)発明者 小田 敦 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 Ｆターム(参考） 3K007 AB03 BB06 CC01 DB03 5C094 AA05 AA06 AA08 AA09 AA10 AA43 AA48 BA27 BA32 CA19 CA24 DA12 DA13 EA04 EA05 EA06 EB02 ED03 ED13 FA01 FA02 FB01 FB20 GB10 5G435 AA02 AA03 AA04 AA17 BB05 CC09 CC12 FF02 FF03 FF06 GG12 HH06 KK05

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】陽極と陰極間に発光層を含む一層又は複数
   層の有機薄膜層を有する有機エレクトロルミネッセンス
   素子と、前記有機エレクトロルミネッセンス素子内ある
   いはこれに隣接して設けられた回折格子あるいはゾーン
   プレートと、前記有機エレクトロルミネッセンス素子と
   前記回折格子あるいはゾーンプレートの外部に設けられ
   たフィルター部からなり、発光層から発した光がフィル
   ター部を通過することで発光層で発した光とは色調若し
   くは色度の異なる光として取り出される事を特徴とする
   発光素子。
2. 【請求項２】同一画素を形成する有機エレクトロルミネ
   ッセンス素子の陽極若しくは陰極のうち、一方の電極が
   可視光域で透明であり光を取り出すことができ、もう一
   方の電極が可視光を反射する電極であり、この反射電極
   に回折格子あるいはゾーンプレートが形成されている請
   求項１記載の発光素子。
3. 【請求項３】同一画素を形成する有機エレクトロルミネ
   ッセンス素子の陽極若しくは陰極のうち、一方の電極が
   可視光域で透明であり光を取り出すことができ、もう一
   方の電極が可視光を反射する電極であり、透明電極側に
   回折格子あるいはゾーンプレートが形成されている請求
   項１記載の発光素子。
4. 【請求項４】前記回折格子あるいはゾーンプレートの全
   体が光透過性を有することを特徴とする請求項３記載の
   発光素子。
5. 【請求項５】回折格子が二次元周期を持つことを特徴と
   する請求項１ないし４記載の発光素子。
6. 【請求項６】光透過性基板の一方の面に電極、有機薄膜
   層および回折格子あるいはゾーンプレートが形成され、
   他方の面にフィルター部が配置されることを特徴とする
   請求項１ないし５記載の発光素子。
7. 【請求項７】電極、有機薄膜層および回折格子あるいは
   ゾーンプレートが基板上に形成され、該基板に対して電
   極、有機薄膜層および回折格子あるいはゾーンプレート
   と同じ側でこれらに直接接しない位置にフィルター部が
   配置されることを特徴とする請求項１ないし５記載の発
   光素子。
8. 【請求項８】フィルター部が前記発光層から発した光を
   吸収し、吸収した光とは異なる波長の光を発する蛍光物
   質あるいはりん光物質を含むことを特徴とする請求項１
   ないし７記載の発光素子。
9. 【請求項９】フィルター部の光射出面に光を散乱させる
   機能を有する事を特徴とする請求項１ないし８記載の発
   光素子。
10. 【請求項１０】請求項１ないし９記載の発光素子を複数
    並置したことを特徴とする表示装置。
11. 【請求項１１】前記有機エレクトロルミネッセンス素子
    および前記回折格子あるいはゾーンプレートと、前記フ
    ィルター部を個別に作成した後、互いを貼り合わせるこ
    とを特徴とする請求項１ないし９記載の発光素子の製造
    方法。
12. 【請求項１２】前記有機エレクトロルミネッセンス素子
    および前記回折格子あるいはゾーンプレートと、前記フ
    ィルター部を個別に作成した後、互いを貼り合わせるこ
    とを特徴とする請求項１０記載の表示装置の製造方法。