JP2016143658A - Light emitting element and display device - Google Patents
Light emitting element and display device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016143658A JP2016143658A JP2015021621A JP2015021621A JP2016143658A JP 2016143658 A JP2016143658 A JP 2016143658A JP 2015021621 A JP2015021621 A JP 2015021621A JP 2015021621 A JP2015021621 A JP 2015021621A JP 2016143658 A JP2016143658 A JP 2016143658A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- layer
- organic
- wavelength
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Abstract
Description
本発明は、発光素子および表示装置に関するものである。 The present invention relates to a light emitting element and a display device.
液晶ディスプレイが切り開いた薄型ディスプレイは、目覚ましい進化を遂げ、スマートフォンやタブレットパソコンに代表される新しい市場を切り開いた。有機EL(Electro-Luminescence, OrganicLight Emitting Diode, 以下「有機EL」という。)は、次世代ディスプレイの主流と言われている。 Thin-screen displays that have opened up LCDs have made remarkable progress, opening up new markets such as smartphones and tablet computers. Organic EL (Electro-Luminescence, Organic Light Emitting Diode, hereinafter referred to as “organic EL”) is said to be the mainstream of next-generation displays.
有機EL素子は、陽極/発光体層/陰極の構成を基本とし、これに正孔注入輸送層、電子注入輸送層を適宜設けたもの、例えば陽極/正孔注入輸送層/発光体層/陰極、陽極/正孔注入輸送層/発光体層/電子注入輸送層/陰極等の構成のものが知られている。正孔注入輸送層は、陽極より注入された正孔を発光体層に伝達する機能を有している。また、電子注入輸送層は陰極より注入された電子を発光体層に伝達する機能を有している。 The organic EL element is basically composed of an anode / light emitting layer / cathode, and is provided with a hole injecting / transporting layer and an electron injecting / transporting layer as appropriate, for example, an anode / hole injecting / transporting layer / light emitting layer / cathode. In addition, those having a configuration of anode / hole injection transport layer / light emitting layer / electron injection transport layer / cathode are known. The hole injecting and transporting layer has a function of transmitting holes injected from the anode to the light emitting layer. The electron injection transport layer has a function of transmitting electrons injected from the cathode to the light emitter layer.
そして、該正孔注入輸送層を発光体層と陽極との間に介在させることによって、より低い電界で多くの正孔が発光体層に注入される。さらに、発光体層に陰極又は電子注入輸送層より注入された電子は、正孔注入輸送層が電子を輸送しないので、ホール注入輸送層と発光体層との界面に蓄積され発光効率が上がることが知られている。 Then, by interposing the hole injecting and transporting layer between the light emitting layer and the anode, many holes are injected into the light emitting layer with a lower electric field. Furthermore, electrons injected from the cathode or the electron injection / transport layer into the phosphor layer are accumulated at the interface between the hole injection / transport layer and the phosphor layer because the hole injection / transport layer does not transport electrons, and the luminous efficiency increases. It has been known.
このような有機EL素子を多色発光素子とするには、例えば、(1)青色発光を蛍光変換により緑色又は赤色に変換し、多色発光とする色変換法(例えば、特許文献1、2参照)、(2)白色発光をカラーフィルターにより、赤、緑、青色に変換して多色発光とする白色カラーフィルター法(例えば、非特許文献1参照)、(3)微小共振器により、白色又は様々な色を含む発光から、赤、緑、青色を実現させて多色発光とする微小共振器法等が知られている。 In order to make such an organic EL element a multicolor light emitting element, for example, (1) a color conversion method in which blue light emission is converted into green or red by fluorescence conversion to obtain multicolor light emission (for example, Patent Documents 1 and 2 (2) White color filter method that converts white light emission into red, green, and blue using a color filter to produce multicolor light emission (see, for example, Non-Patent Document 1), (3) White light is produced by a microresonator. Alternatively, a micro-resonator method or the like that realizes red, green, and blue to emit multicolor light from various colors is known.
さて、光の挙動を制御する新しい手法として、フォトニック結晶が注目されている。フォトニック結晶は、光の波長オーダーの構造を持ち、屈折率分布も光の波長オーダーで変化する。そのため、光の波長より十分長い構造を前提とする線形光学とは、まったく異なる現象が発現する。 Now, photonic crystals are attracting attention as a new method for controlling the behavior of light. A photonic crystal has a structure in the order of the wavelength of light, and the refractive index distribution also changes in the order of the wavelength of light. For this reason, a phenomenon completely different from that of linear optics assuming a structure sufficiently longer than the wavelength of light appears.
近年、このフォトニック結晶が着目されているのは微細加工・構造化技術が目覚ましい進展をし、光の波長オーダーの構造体を簡単に作れるようになってきたからである。フォトニック結晶は、その中にある蛍光体の光吸収と発光を増強することができる。 In recent years, this photonic crystal has been attracting attention because microfabrication and structuring techniques have made remarkable progress and it has become possible to easily produce structures in the wavelength order of light. Photonic crystals can enhance the light absorption and emission of the phosphors therein.
しかし、その増強波長は、非特許参考文献1に記載されている通り角度依存性を持つ。ディスプレイは、どの角度から見ても同じ映像に見えなければならない。角度依存性は致命的な欠点である。そのためフォトニック結晶を使ったディスプレイは実現が難しかった。 However, the enhancement wavelength has an angle dependency as described in Non-Patent Reference 1. The display must look the same from any angle. Angular dependence is a fatal drawback. For this reason, it has been difficult to realize a display using photonic crystals.
波長変換方式は、大きく2つの問題点がある。1つは、波長変換層における光取り出し効率が低いことである。波長変換基板で、ディスプレイ前面に取り出せない光は映像として利用できないため輝度が低下する。2つ目の問題点は色純度が低いことである。波長変換後の光の色純度が低いと、ディスプレイの色再現領域が狭くなって美しい画像を映すことができない。 The wavelength conversion method has two major problems. One is that the light extraction efficiency in the wavelength conversion layer is low. The light that cannot be extracted from the front surface of the display by the wavelength conversion substrate cannot be used as an image, so that the luminance decreases. The second problem is that the color purity is low. If the color purity of the light after wavelength conversion is low, the color reproduction area of the display becomes narrow and a beautiful image cannot be projected.
本発明の一つの態様は、従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、より高輝度で色純度の高い発光素子および表示装置を提供することができる。 One embodiment of the present invention has been made in view of the problems of the prior art, and can provide a light-emitting element and a display device with higher luminance and higher color purity.
本発明の一態様における発光素子は、基板と、前記基板上に設けられた発光層と、前記基板上に設けられ、前記発光層から発せられる第1の波長の光を吸収し、第2の波長の光を放出する波長変換層と、を備え、前記波長変換層は、フォトニック結晶を含み、前記フォトニック結晶の光取り出し方向におけるフォトン状態密度が、前記第2の波長に相当するエネルギーの近傍にピークを有することを特徴とする。 A light-emitting element according to one embodiment of the present invention includes a substrate, a light-emitting layer provided over the substrate, a light-emitting layer provided over the substrate, which absorbs light having a first wavelength emitted from the light-emitting layer, A wavelength conversion layer that emits light of a wavelength, wherein the wavelength conversion layer includes a photonic crystal, and a photon density of states in the light extraction direction of the photonic crystal has energy corresponding to the second wavelength. It has a peak in the vicinity.
また、本発明の一態様における発光素子において、前記第2の波長をλとし、前記フォトニック結晶の光取り出し方向におけるフォトン状態密度のピークに対応する角振動数をWとし、前記フォトニック結晶の周期をaとすると、無次元量(λ・W)/aが、0.95以上、1.05以下の範囲内にある構成としてもよい。 In the light-emitting element of one embodiment of the present invention, the second wavelength is λ, the angular frequency corresponding to the peak of the photon density of states in the light extraction direction of the photonic crystal is W, and the photonic crystal If the period is a, the dimensionless amount (λ · W) / a may be in the range of 0.95 to 1.05.
また、本発明の一態様における発光素子において、前記波長変換層は、前記フォトニック結晶と、前記フォトニック結晶の内部に分散された蛍光体材料と、を含む構成としてもよい。 In the light-emitting element of one embodiment of the present invention, the wavelength conversion layer may include the photonic crystal and a phosphor material dispersed inside the photonic crystal.
また、本発明の一態様における発光素子において、前記蛍光体材料の発光スペクトルがピークを示す波長は、前記フォトニック結晶の光取り出し方向におけるフォトン状態密度がピークを示す波長と略一致している構成としてもよい。 In the light-emitting element of one embodiment of the present invention, the wavelength at which the emission spectrum of the phosphor material exhibits a peak substantially matches the wavelength at which the photon density of states in the light extraction direction of the photonic crystal exhibits a peak. It is good.
また、本発明の一態様における発光素子において、前記光取り出し方向は、前記波長変換層の光射出面に垂直な方向である構成としてもよい。 In the light-emitting element of one embodiment of the present invention, the light extraction direction may be a direction perpendicular to the light emission surface of the wavelength conversion layer.
また、本発明の一態様における発光素子において、前記発光層は青色光を発光し、前記第1の波長の光は前記青色光である構成としてもよい。 In the light-emitting element of one embodiment of the present invention, the light-emitting layer may emit blue light, and the first wavelength light may be the blue light.
また、本発明の一態様における発光素子において、前記基板上の前記波長変換層の形成領域とは異なる領域に、前記第1の波長の光を透過する透過層をさらに備える構成としてもよい。 The light-emitting element of one embodiment of the present invention may further include a transmissive layer that transmits light of the first wavelength in a region different from a region where the wavelength conversion layer is formed on the substrate.
また、本発明の一態様における発光素子において、前記波長変換層の少なくとも一部は、前記第1の波長の光を吸収し、緑色光を放出する構成としてもよい。 In the light-emitting element of one embodiment of the present invention, at least a part of the wavelength conversion layer may absorb the light having the first wavelength and emit green light.
また、本発明の一態様における発光素子において、前記波長変換層の少なくとも一部は、前記第1の波長の光を吸収し、赤色光を放出する構成としてもよい。 In the light-emitting element of one embodiment of the present invention, at least a part of the wavelength conversion layer may absorb the light having the first wavelength and emit red light.
本発明の一態様における表示装置は、上記の発光素子を備えたことを特徴とする。 A display device according to one embodiment of the present invention includes the above light-emitting element.
本発明の一つの態様によれば、より高輝度で色純度の高い発光素子および表示装置を実現できる。 According to one embodiment of the present invention, a light-emitting element and a display device with higher luminance and higher color purity can be realized.
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In each drawing used for the following description, the scale of each member is appropriately changed to make each member a recognizable size.
[第1実施形態]
以下、本発明の一実施形態について、図1を用いて詳細に説明する。図1は、本実施形態に係る有機EL素子100(発光素子)の概略断面図である。
有機EL素子100は、基板101、TFT回路102、絶縁膜103、第一電極104a、エッジカバー105、有機層109、第二電極110、封止膜111、封止層112、透過層115、色変換層(波長変換層)119、封止基板120を備えている。
[First Embodiment]
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an organic EL element 100 (light emitting element) according to this embodiment.
The
次に、本実施形態に係る有機EL素子100の構成要素について、それぞれ説明する。
<基板101>
基板101としては、例えば、ガラス、石英等からなる無機材料基板、ポリエチレンテレフタレート、ポリカルバゾール、ポリイミド等を含むプラスティック基板、アルミナ等を含むセラミックス基板等の絶縁性基板、若しくは、アルミニウム(Al)、鉄(Fe)等を含む金属基板、又は、基板上に酸化シリコン(SiO2)、有機絶縁材料等を含む絶縁物を表面にコーティングした基板、Al等を含む金属基板の表面を陽極酸化等の方法で絶縁化処理を施した基板等を挙げることができる。
Next, each component of the
<
As the
しかし、本発明の使用できる基板101はこれらに限定されるものではない。ここで、ストレスなく、湾曲部、折り曲げ部を形成するには、プラスティック基板又は金属基板が好ましい。プラスティック基板に無機材料をコートした基板、金属基板に無機絶縁材料をコートした基板がさらに好ましい。
However, the
有機ELは、特に低量の水分に対しても劣化が起こることが知られているが、上述した基板を用いることにより、プラスティック基板を有機EL基板として用いた場合の最大の問題となる水分の透過による有機EL素子の劣化を解消することが可能となる。 Although it is known that organic EL deteriorates even with a low amount of moisture, the use of the above-described substrate makes it difficult to use water as the biggest problem when a plastic substrate is used as an organic EL substrate. It becomes possible to eliminate the deterioration of the organic EL element due to the transmission.
また、金属基板を有機ELの基板として用いた場合の最大の問題となる金属基板の突起によるリーク(ショート)を解消することが可能となる。有機ELの膜厚は、100〜200nm程度と非常に薄いため、突起による画素部での電流にリーク(ショート)が、顕著に起こることが知られている。 In addition, it is possible to eliminate leakage (short circuit) due to protrusions of the metal substrate, which is the biggest problem when the metal substrate is used as an organic EL substrate. Since the film thickness of the organic EL is as very thin as about 100 to 200 nm, it is known that a leak (short) occurs in the current in the pixel portion due to the protrusion.
また、TFT回路102を形成する場合には、500℃以下の温度で融解せず、歪みも生じない基板が好ましい。また、一般的な金属基板は、ガラスと熱膨張率が異なるため、従来の生産装置で金属基板上にTFTを形成することが困難であるが、線膨張係数が1×10−5/℃以下の鉄−ニッケル系合金である金属基板を用いて、線膨張係数をガラスに合わせ込むことで、金属基板上にTFTを従来の生産装置を用いて安価に形成する事が可能となる。
In the case of forming the
また、プラスティック基板の場合には、耐熱温度が非常に低いため、ガラス基板上にTFT回路102を形成した後、プラスティック基板にTFT回路102を転写することで、プラスティック基板上にTFT回路を転写形成することが可能である。
In the case of a plastic substrate, since the heat-resistant temperature is very low, after forming the
また、基板101の材料としてはガラスであってもよい。基板101の材料をガラスとすることで高温プロセスによっても変形が起こらず、水分を透過させない。そのため、有機EL素子の劣化を防ぐことが可能である。
Further, the material of the
さらに、有機層109からの発光を基板101と逆側から取り出す場合には、基板101としての制約はないが、有機層109から発光した光を基板101側から取り出す場合には、透明又は半透明の基板を使用する必要がある。しかしながら、本発明はこれらの材料及び形成方法に限定されるものではない。
Further, when light emitted from the
<TFT回路102>
TFT回路102は、基板101上に備えられている。
TFT回路102は、有機EL素子を形成する前に、予め基板101上に形成され、スイッチング用及び駆動用として機能する。本発明に係る有機EL素子がTFT回路102を備える場合、TFT回路102の構成としては、公知のTFT回路が挙げられる。また、本発明では、TFT回路102の代わりに金属−絶縁体−金属(MIM)ダイオードとすることもできる。
<
The
The
本発明の有機EL素子を採用したアクティブ駆動型有機ELディスプレイ、有機EL表示装置に搭載可能なTFT回路102は、公知の材料、構造及び形成方法を用いて形成することができる。
The active drive type organic EL display employing the organic EL element of the present invention and the
TFT回路102の活性層の材料としては、例えば、非晶質シリコン(アモルファスシリコン)、多結晶シリコン(ポリシリコン)、微結晶シリコン、セレン化カドミウム等の無機半導体材料、酸化亜鉛、酸化インジウム−酸化ガリウム−酸化亜鉛等の酸化物半導体材料又は、ポリチオフェン誘導体、チオフエンオリゴマー、ポリ(p−フェリレンビニレン)誘導体、ナフタセン、ペンタセン等の有機半導体材料が挙げられる。また、TFT回路の構造としては、例えば、スタガ型、逆スタガ型、トップゲート型、コプレーナ型が挙げられる。
As an active layer material of the
TFT回路102を構成する活性層の形成方法としては、以下に示す方法が挙げられる。
(1)プラズマ誘起化学気相成長(PECVD)法により成膜したアモルファスシリコンに不純物をイオンドーピングする方法
(2)シラン(SiH4)ガスを用いた減圧化学気相成長(LPCVD)法によりアモルファスシリコンを形成し、固相成長法によりアモルファスシリコンを結晶化してポリシリコンを得た後、イオン打ち込み法によりイオンドーピングする方法
(3)Si2H6ガスを用いたLPCVD法又はSiH4ガスを用いたPECVD法によりアモルファスシリコンを形成し、エキシマレーザー等のレーザーによりアニールし、アモルファスシリコンを結晶化してポリシリコンを得た後、イオンドーピングを行なう方法(低温プロセス)
(4)LPCVD法又はPECVD法によりポリシリコン層を形成し、1000℃以上で熱酸化することによりゲート絶縁膜を形成し、その上に、n+ポリシリコンのゲート電極を形成し、その後、イオンドーピングを行なう方法(高温プロセス)
(5)有機半導体材料をインクジェット法等により形成する方法
(6)有機半導体材料の単結晶膜を得る方法
Examples of the method for forming the active layer constituting the
(1) Method of ion doping impurities into amorphous silicon formed by plasma induced chemical vapor deposition (PECVD) method (2) Amorphous silicon by low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) method using silane (SiH 4 ) gas A method of crystallizing amorphous silicon by solid phase growth to obtain polysilicon and then ion doping by ion implantation (3) LPCVD using Si 2 H 6 gas or SiH 4 gas Forming amorphous silicon by PECVD method, annealing with excimer laser or other laser, crystallizing amorphous silicon to obtain polysilicon, then ion doping (low temperature process)
(4) A polysilicon layer is formed by LPCVD method or PECVD method, a gate insulating film is formed by thermal oxidation at 1000 ° C. or higher, an n + polysilicon gate electrode is formed thereon, and then ion doping is performed. To perform (high temperature process)
(5) Method of forming organic semiconductor material by inkjet method or the like (6) Method of obtaining single crystal film of organic semiconductor material
TFT回路102のゲート絶縁膜は、公知の材料を用いて形成することができる。例えば、PECVD法、LPCVD法等により形成されたSiO2又はポリシリコン膜を熱酸化して得られるSiO2等が挙げられる。また、本発明で用いられるTFT回路の信号電極線、走査電極線、共通電極線、第一駆動電極及び第二駆動電極は、公知の材料によって形成することができる。
例えば、タンタル(Ta)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)等が挙げられる。本発明に係る有機ELパネルのTFT回路102は、上記のような構成で形成することができるが、これらの材料、構造及び形成方法に限定されるものではない。
The gate insulating film of the
For example, tantalum (Ta), aluminum (Al), copper (Cu), and the like can be given. The
<絶縁膜103>
絶縁膜103は、TFT回路102と第一電極104aとの間に配置されている。
絶縁膜103は、公知の材料によって形成することができ、例えば、酸化シリコン(SiO2)、窒化シリコン(SiN、又は、Si2N4)、酸化タンタル(TaO、又は、Ta2O5)等の無機材料、又は、アクリル樹脂、レジスト材料等の有機材料等が挙げられる。
また、その形成方法としては、化学気相成長(CVD)法、真空蒸着法等のドライプロセス、スピンコート法等のウエットプロセスが挙げられる。また、必要に応じてフォトリソグラフィー法等によりパターニングすることもできる。
<Insulating
The insulating
The insulating
Examples of the formation method include dry processes such as chemical vapor deposition (CVD) and vacuum deposition, and wet processes such as spin coating. Moreover, it can also pattern by the photolithographic method etc. as needed.
本実施形態では、有機層109から発光した光を基板101の逆側(第二電極110側)から取り出す構成となっている。そのため、外光が基板101上に形成されたTFT回路102に入射して、TFT特性に変化が生じることを防ぐ目的で、絶縁膜103が遮光性を兼ね備えていることが好ましい。
In the present embodiment, the light emitted from the
また、絶縁膜103と、遮光性絶縁膜と、を組み合わせてもよい。遮光性絶縁膜としては、フタロシアニン、キナクロドン等の顔料又は染料をポリイミド等の高分子樹脂に分散したもの、カラーレジスト、ブラックマトリクス材料、NixZnyFe2O4等の無機絶縁材料等が挙げられる。しかしながら、本発明はこれらの材料及び形成方法に限定されるものではない。
Alternatively, the insulating
また、基板101上にTFT回路102等を形成した場合には、その表面に凸凹が形成され、この凸凹によって有機EL素子の欠陥(例えば、陽極104の欠損、有機層109の欠損、第二電極110の断線、陽極104と陰極110との短絡、耐圧の低下等)等が発生するおそれがある。これらの欠陥を防止するために、絶縁膜103上に平坦化膜を設けてもよい。
Further, when the
平坦化膜は、公知の材料を用いて形成することができ、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化タンタル等の無機材料、ポリイミド、アクリル樹脂、レジスト材料等の有機材料等が挙げられる。 The planarization film can be formed using a known material, and examples thereof include inorganic materials such as silicon oxide, silicon nitride, and tantalum oxide, and organic materials such as polyimide, acrylic resin, and resist material.
平坦化膜の形成方法としては、CVD法、真空蒸着法等のドライプロセス、スピンコート法等のウエットプロセスが挙げられるが、本発明はこれらの材料及び形成方法に限定されるものではない。また、平坦化膜は、単層構造でも多層構造でもよい。 Examples of the method for forming the planarizing film include dry processes such as CVD and vacuum deposition, and wet processes such as spin coating, but the present invention is not limited to these materials and forming methods. Further, the planarization film may have a single layer structure or a multilayer structure.
<有機層109>
有機層109は、第一電極104aと第二電極110との間に位置する。
有機層109は、正孔輸送層106、発光層107、電子輸送層108が順次積層して構成されている。発光層107は、青色の光(第1の波長の光)を発光している。
<
The
The
本発明に係る有機EL素子が備える有機層109は、本実施形態の構成に限定されず、発光層107の単層構造でも、発光層107と正孔輸送層106、電子輸送層108の多層構造でもよく、例えば、下記の構成が挙げられるが、本発明はこれらにより限定されるものではない。
The
(1)発光体層
(2)正孔輸送層/発光体層
(3)発光体層/電子輸送層
(4)正孔輸送層/発光体層/電子輸送層
(5)正孔注入層/正孔輸送層/発光体層/電子輸送層
(6)正孔注入層/正孔輸送層/発光体層/電子輸送層/電子注入層
(7)正孔注入層/正孔輸送層/発光体層/正孔防止層/電子輸送層
(8)正孔注入層/正孔輸送層/発光体層/正孔防止層/電子輸送層/電子注入層
(9)正孔注入層/正孔輸送層/電子防止層/発光体層/正孔防止層/電子輸送層/電子注入層
(1) Light emitter layer (2) Hole transport layer / light emitter layer (3) Light emitter layer / electron transport layer (4) Hole transport layer / light emitter layer / electron transport layer (5) Hole injection layer / Hole transport layer / light emitter layer / electron transport layer (6) hole injection layer / hole transport layer / light emitter layer / electron transport layer / electron injection layer (7) hole injection layer / hole transport layer / light emission Body layer / hole prevention layer / electron transport layer (8) hole injection layer / hole transport layer / light emitter layer / hole prevention layer / electron transport layer / electron injection layer (9) hole injection layer / hole Transport layer / electron prevention layer / light emitter layer / hole prevention layer / electron transport layer / electron injection layer
ここで、発光層107、正孔注入層、正孔輸送層106、正孔防止層、電子防止層、電子輸送層108及び電子注入層の各層は、単層構造でも多層構造でもよい。
Here, each of the
有機層109は、マイクロキャビティ効果を発現する構造であることが好ましい。マイクロキャビティ効果を発現する構造としては、例えば、その厚さを増強したい光の波長に合致するように、設定することにより形成することがより望ましい。有機EL画素において、一対の電極層で有機層109は挟持されている。そのうち、一つの電極層(第一電極104a)を鏡面の全反射素材とし、もう一つの電極層(第二電極110)を誘電体ミラーの半透過素材とする。さらに、有機層109の厚みを、RGB各光で増強したい光の波長に合わせそれぞれ異なる厚みに形成する。これにより、有機層109で発光した光のうち、波長のずれた光成分は二つの電極層(第一電極104a及び第二電極110)間で多重反射を繰り返し、共振することで、所望の波長に増強されて出力する。
第一電極104a上には透明電極104bが積層されており、第一電極104aと透明電極104bとで陽極104を構成する。
The
A
これにより、有機層109の発光を正面方向に集光する(指向性を持たせる)ことが可能となり、周囲に逃げる発光ロスを低減することが可能となり、正面での発光効率を高めることが可能となる。これにより、より効率良く発光を色変換層119へ輸送することが可能となり、また、正面輝度を高めることが可能となる。
また、干渉効果により発光スペクトルの調整が可能となる。
また、所望の発光ピーク波長、半値幅に調整することにより、発光スペクトルの調整が可能となる。また、赤色、緑色蛍光体をより効果的に励起することが可能なスペクトルに制御できると共に、青色画素の色純度を向上させることが可能となる。
As a result, it is possible to condense the light emitted from the
In addition, the emission spectrum can be adjusted by the interference effect.
Further, the emission spectrum can be adjusted by adjusting to the desired emission peak wavelength and half width. In addition, it is possible to control the spectrum so that the red and green phosphors can be excited more effectively, and it is possible to improve the color purity of the blue pixel.
発光層107は、以下に例示する有機発光材料のみから構成されていてもよい。例えば、発光性のドーパント及びホスト材料の組み合わせから構成されていてもよい。また、任意に正孔輸送材料、電子輸送材料、添加剤(ドナー、アクセプター等)等を含んでいてもよい。また、これらの材料が高分子材料(結着用樹脂)又は無機材料中に分散された構成であってもよい。発光効率及び寿命の観点からは、ホスト材料中に発光性のドーパントが分散されたものが好ましい。
The
有機発光材料としては、有機EL用の公知の発光材料を挙げることができる。このような発光材料は、低分子発光材料、高分子発光材料等に分類され、これらの具体的な化合物を以下に例示するが、本発明はこれらの材料に限定されるものではない。また、有機発光材料としては、蛍光材料、燐光材料等に分類されるものでもよく、低消費電力化の観点で、発光効率の高い燐光材料であることが好ましい。
ここで、具体的な化合物を以下に例示するが、本発明はこれらの化合物に限定されるものではない。
Examples of the organic light emitting material include known light emitting materials for organic EL. Such light-emitting materials are classified into low-molecular light-emitting materials, polymer light-emitting materials, and the like. Specific examples of these compounds are given below, but the present invention is not limited to these materials. The organic light emitting material may be classified into a fluorescent material, a phosphorescent material, and the like, and is preferably a phosphorescent material with high light emission efficiency from the viewpoint of reducing power consumption.
Here, although a specific compound is illustrated below, this invention is not limited to these compounds.
低分子有機発光材料としては、例えば、4,4’−ビス(2,2’−ジフェニルビニル)−ビフェニル(DPVBi)等の芳香族ジメチリデン化合物、5−メチル−2−[2−[4−(5−メチル−2−ベンゾオキサゾリル)フェニル]ビニル]ベンゾオキサゾール等のオキサジアゾール化合物、3−(4−ビフェニルイル)−4−フェニル−5−t−ブチルフェニル−1,2,4−トリアゾール(TAZ)等のトリアゾール誘導体、1,4−ビス(2−メチルスチリル)ベンゼン等のスチリルベンゼン化合物、フルオレノン誘導体等の蛍光性有機材料等が挙げられる。 Examples of the low-molecular organic light-emitting material include aromatic dimethylidene compounds such as 4,4′-bis (2,2′-diphenylvinyl) -biphenyl (DPVBi), 5-methyl-2- [2- [4- ( Oxadiazole compounds such as 5-methyl-2-benzoxazolyl) phenyl] vinyl] benzoxazole, 3- (4-biphenylyl) -4-phenyl-5-t-butylphenyl-1,2,4- Examples include triazole derivatives such as triazole (TAZ), styrylbenzene compounds such as 1,4-bis (2-methylstyryl) benzene, and fluorescent organic materials such as fluorenone derivatives.
高分子発光材料としては、例えば、ポリ(2−デシルオキシ−1,4−フェニレン)(DO−PPP)、等のポリフェニレンビニレン誘導体、ポリ(9,9−ジオクチルフルオレン)(PDAF)等のポリスピロ誘導体が挙げられる。 Examples of the polymer light-emitting material include polyphenylene vinylene derivatives such as poly (2-decyloxy-1,4-phenylene) (DO-PPP), and polyspiro derivatives such as poly (9,9-dioctylfluorene) (PDAF). Can be mentioned.
有機層109に任意に含まれる発光性のドーパントとしては、有機EL用の公知のドーパント材料を挙げるができる。このようなドーパント材料としては、例えば、スチリル誘導体等の蛍光発光材料、ビス[(4,6−ジフルオロフェニル)−ピリジナト−N,C2‘]ピコリネートイリジウム(III)(FIrpic)、ビス(4’,6‘−ジフルオロフェニルポリジナト)テトラキス(1−ピラゾイル)ボレートイリジウム(III)(FIr6)等の燐光発光有機金属錯体等が挙げられる。
Examples of the light-emitting dopant optionally contained in the
なお、本発明において、有機層109は、青色光を発光することが望ましい。
In the present invention, the
また、ドーパントを使用する時のホスト材料としては、有機EL用の公知のホスト材料を挙げるができる。このようなホスト材料としては、上述した低分子発光材料、高分子発光材料、4,4‘−ビス(カルバゾール)ビフェニル、9,9−ジ(4−ジカルバゾール−ベンジル)フルオレン(CPF)、3,6−ビス(トリフェニルシリル)カルバゾール(mCP)、(PCF)等のカルバゾール誘導体、4−(ジフェニルフォスフォイル)−N,N−ジフェニルアニリン(HM−A1)等のアニリン誘導体、1,3−ビス(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)ベンゼン(mDPFB)、1,4−ビス(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)ベンゼン(pDPFB)等のフルオレン誘導体等が挙げられる。 Moreover, as a host material when using a dopant, the well-known host material for organic EL can be mentioned. As such a host material, the above-described low molecular light emitting material, polymer light emitting material, 4,4′-bis (carbazole) biphenyl, 9,9-di (4-dicarbazole-benzyl) fluorene (CPF), 3 , 6-bis (triphenylsilyl) carbazole (mCP), carbazole derivatives such as (PCF), aniline derivatives such as 4- (diphenylphosphoyl) -N, N-diphenylaniline (HM-A1), 1,3- And fluorene derivatives such as bis (9-phenyl-9H-fluoren-9-yl) benzene (mDPFB) and 1,4-bis (9-phenyl-9H-fluoren-9-yl) benzene (pDPFB).
電荷は、正孔と電子とを含む。正孔、電子の電極からの注入と発光層107への輸送(注入)とをより効率よく行なう目的で、正孔注入層、正孔輸送層106、電子輸送層108、電子注入層が用いられる。これらの層は、以下に例示する電荷注入輸送材料のみから構成されていてもよく、任意に添加剤(ドナー、アクセプター等)等を含んでいてもよい。また、これらの材料が高分子材料(結着用樹脂)又は無機材料中に分散された構成であってもよい。
The electric charge includes holes and electrons. For the purpose of more efficiently performing injection of holes and electrons from the electrode and transport (injection) to the
電荷注入輸送材料としては、有機EL用、有機光導電体用の公知のものを使用することができる。このような電荷注入輸送材料は、正孔注入輸送材料及び電子注入輸送材料に分類され、これらの具体的な化合物を以下に例示するが、本発明はこれらの材料に限定されるものではない。 As the charge injecting and transporting material, known materials for organic EL and organic photoconductors can be used. Such charge injecting and transporting materials are classified into hole injecting and transporting materials and electron injecting and transporting materials. Specific examples of these compounds are given below, but the present invention is not limited to these materials.
正孔注入層及び正孔輸送層106の材料としては、例えば、酸化バナジウム(V2O5)、酸化モリブデン(MoO2)等の酸化物、無機p型半導体材料、ポルフィリン化合物、N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ビス(フェニル)−ベンジジン(TPD)、N,N’−ジ(ナフタレン−1−イル)−N,N’−ジフェニル−ベンジジン(NPD)等の芳香族第三級アミン化合物、ヒドラゾン化合物、キナクリドン化合物、スチリルアミン化合物等の低分子材料、ポリアニリン(PANI)、ポリアニリン−樟脳スルホン酸(PANI−CSA)、3,4−ポリエチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンサルフォネイト(PEDOT/PSS)、ポリ(トリフェニルアミン)誘導体(Poly−TPD)、ポリビニルカルバゾール(PVCz)、ポリ(p−フェニレンビニレン)(PPV)、ポリ(p−ナフタレンビニレン)(PNV)等の高分子材料等が挙げられる。
Examples of the material for the hole injection layer and the
また、陽極(第一電極104a)からの正孔の注入及び輸送をより効率よく行なうという観点から、正孔注入層の材料としては、正孔輸送層106の材料より、最高被占分子軌道(HOMO)のエネルギー準位が低い材料であることが好ましい。また、正孔輸送層106の材料としては、正孔注入層の材料より正孔の移動度が、高い材料であることが好ましい。
Further, from the viewpoint of more efficiently injecting and transporting holes from the anode (
また、より正孔の注入・輸送性を向上させるため、アクセプターをドープすることが好ましい。アクセプターとしては、有機EL用の公知のアクセプター材料を使用することができる。これらの具体的な化合物を以下に例示するが、本発明はこれらの材料に限定されるものではない。 In order to improve the hole injection / transport property, it is preferable to dope an acceptor. As the acceptor, a known acceptor material for organic EL can be used. Although these specific compounds are illustrated below, this invention is not limited to these materials.
アクセプター材料としては、Au、Pt、W,Ir、POCl3、AsF6、Cl、Br、I、酸化バナジウム(V2O5)、酸化モリブデン(MoO2)等の無機材料、TCNQ(7,7,8,8,−テトラシアノキノジメタン)、TCNQF4(テトラフルオロテトラシアノキノジメタン)、TCNE(テトラシアノエチレン)、HCNB(ヘキサシアノブタジエン)、DDQ(ジシクロジシアノベンゾキノン)等のシアノ基を有する化合物、TNF(トリニトロフルオレノン)、DNF(ジニトロフルオレノン)等のニトロ基を有する化合物、フルオラニル、クロラニル、ブロマニル等の有機材料が挙げられる。このうち、TCNQ、TCNQF4、TCNE、HCNB、DDQ等のシアノ基を有する化合物がよりキャリア濃度を効果的に増加させることが可能であるためより好ましい。 Acceptor materials include Au, Pt, W, Ir, POCl 3 , AsF 6 , Cl, Br, I, vanadium oxide (V 2 O 5 ), molybdenum oxide (MoO 2 ) and other inorganic materials, TCNQ (7, 7 , 8,8, -tetracyanoquinodimethane), TCNQF 4 (tetrafluorotetracyanoquinodimethane), TCNE (tetracyanoethylene), HCNB (hexacyanobutadiene), DDQ (dicyclodicyanobenzoquinone) and the like. And compounds having a nitro group such as TNF (trinitrofluorenone) and DNF (dinitrofluorenone), and organic materials such as fluoranyl, chloranil and bromanyl. Among these, compounds having a cyano group such as TCNQ, TCNQF 4 , TCNE, HCNB, DDQ and the like are more preferable because they can increase the carrier concentration more effectively.
電子注入層及び電子輸送層の材料としては、例えば、n型半導体である無機材料、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、チオピラジンジオキシド誘導体、ベンゾキノン誘導体、ナフトキノン誘導体、アントラキノン誘導体、ジフェノキノン誘導体、フルオレノン誘導体、ベンゾジフラン誘導体等の低分子材料;ポリ(オキサジアゾール)(Poly−OXZ)、ポリスチレン誘導体(PSS)等の高分子材料等が使用される。特に、電子注入層には、特にフッ化リチウム(LiF)、フッ化バリウム(BaF2)等のフッ化物、酸化リチウム(Li2O)等の酸化物等が挙げられる。 Examples of materials for the electron injection layer and the electron transport layer include inorganic materials that are n-type semiconductors, oxadiazole derivatives, triazole derivatives, thiopyrazine dioxide derivatives, benzoquinone derivatives, naphthoquinone derivatives, anthraquinone derivatives, diphenoquinone derivatives, and fluorenone derivatives. Low molecular materials such as benzodifuran derivatives; polymer materials such as poly (oxadiazole) (Poly-OXZ) and polystyrene derivatives (PSS) are used. In particular, examples of the electron injection layer include fluorides such as lithium fluoride (LiF) and barium fluoride (BaF 2 ), and oxides such as lithium oxide (Li 2 O).
電子の陰極(第二電極110)からの注入・輸送をより効率よく行なうという観点から、電子注入層の材料としては、電子輸送層108の材料より、最低空分子軌道(LUMO)のエネルギー準位が高い材料が好ましく、電子輸送層108の材料としては、電子注入層の材料より電子移動度が高い材料が好ましい。
From the viewpoint of more efficient injection / transport of electrons from the cathode (second electrode 110), the material of the electron injection layer is the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) energy level than the material of the
また、より電子の注入効率及び電子の輸送性を向上させるため、電子注入層及び電子輸送層108の材料に、ドナーをドープすることが好ましい。ドナーとしては、有機EL用の公知のドナー材料を使用することができる。これらの具体的な化合物を以下に例示するが、本発明はこれらの材料に限定されるものではない。
In order to improve the electron injection efficiency and the electron transport property, it is preferable to dope the material of the electron injection layer and the
ドナー材料としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素、Al、Ag、Cu、In等の無機材料、アニリン類、フェニレンジアミン類、ベンジジン類(N,N,N’,N’−テトラフェニルベンジジン、N,N’−ビス−(3−メチルフェニル)−N,N’−ビス−(フェニル)−ベンジジン、N,N’−ジ(ナフタレン−1−イル)−N,N’−ジフェニル−ベンジジン等)、トリフェニルアミン類(トリフェニルアミン、4,4’, 4“−トリス(N,N−ジフェニル−アミノ)−トリフェニルアミン、4,4’, 4”−トリス(N−3−メチルフェニル−N−フェニル−アミノ)−トリフェニルアミン、4,4’, 4”−トリス(N−(1−ナフチル)−N−フェニル−アミノ)−トリフェニルアミン等)、トリフェニルジアミン類(N,N’−ジ−(4−メチル−フェニル)−N,N’−ジフェニル−1,4−フェニレンジアミン)等の芳香族3級アミンを骨格にもつ化合物、フェナントレン、ピレン、ペリレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン等の縮合多環化合物(ただし、縮合多環化合物は置換基を有してもよい)、TTF(テトラチアフルバレン)類、ジベンゾフラン、フェノチアジン、カルバゾール等の有機材料がある。このうち、芳香族3級アミンを骨格にもつ化合物、縮合多環化合物、アルカリ金属がよりキャリア濃度を効果的に増加させることが可能であるためより好ましい。 Donor materials include inorganic materials such as alkali metals, alkaline earth metals, rare earth elements, Al, Ag, Cu, and In, anilines, phenylenediamines, benzidines (N, N, N ′, N′-tetraphenyl) Benzidine, N, N′-bis- (3-methylphenyl) -N, N′-bis- (phenyl) -benzidine, N, N′-di (naphthalen-1-yl) -N, N′-diphenyl- Benzidine, etc.), triphenylamines (triphenylamine, 4,4 ', 4 "-tris (N, N-diphenyl-amino) -triphenylamine, 4,4', 4" -tris (N-3- Methylphenyl-N-phenyl-amino) -triphenylamine, 4,4 ′, 4 ″ -tris (N- (1-naphthyl) -N-phenyl-amino) -triphenylamine, etc.), triphenyldi Compounds having aromatic tertiary amine skeleton such as amines (N, N′-di- (4-methyl-phenyl) -N, N′-diphenyl-1,4-phenylenediamine), phenanthrene, pyrene, perylene There are organic materials such as condensed polycyclic compounds such as anthracene, tetracene and pentacene (however, the condensed polycyclic compound may have a substituent), TTFs (tetrathiafulvalene), dibenzofuran, phenothiazine and carbazole. Among these, a compound having an aromatic tertiary amine as a skeleton, a condensed polycyclic compound, and an alkali metal are more preferable because the carrier concentration can be increased more effectively.
正孔注入層、正孔輸送層106、発光層107、電子輸送層108、電子注入層等の有機層109は、上述したこられの各層の材料を溶剤に溶解、分散させた発光層形成用塗液を用いて、スピンコーティング法、ディッピング法、ドクターブレード法、吐出コート法、スプレーコート法等の塗布法、インクジェット法、凸版印刷法、凹版印刷法、スクリーン印刷法、マイクログラビアコート法等の印刷法等による公知のウエットプロセス、上記の材料を抵抗加熱蒸着法、電子線(EB)蒸着法、分子線エピタキシー(MBE)法、スパッタリング法、有機気相蒸着(OVPD)法等の公知のドライプロセス、又は、レーザー転写法等により形成することができる。
The
なお、ウエットプロセスにより有機層109を形成する場合には、発光層形成用塗液は、レベリング剤、粘度調整剤等の塗液の物性を調整するための添加剤を含んでいてもよい。
When the
各層の膜厚は、例えば1〜1000nm程度であるが、10〜200nmが好ましい。膜厚が10nm未満であると、本来必要とされる、電荷の注入特性、輸送特性、閉じ込め特性などが得なれない。また、ゴミ等の異物による画素欠陥が生じるおそれがある。また、膜厚が200nmを超えると有機層109の抵抗成分により駆動電圧の上昇が生じ、消費電力の上昇に繋がる。
The thickness of each layer is, for example, about 1 to 1000 nm, but preferably 10 to 200 nm. If the film thickness is less than 10 nm, the charge injection characteristics, transport characteristics, confinement characteristics, and the like that are originally required cannot be obtained. In addition, pixel defects due to foreign matters such as dust may occur. On the other hand, when the film thickness exceeds 200 nm, the drive voltage increases due to the resistance component of the
<第一電極104a及び第二電極110>
第一電極104aは、TFT回路102上に、絶縁膜103を介して形成されている。第二電極110は、有機層109上に形成されている。第一電極104aと第二電極110とは、有機層109を挟持している。
<
The
第一電極104a及び第二電極110のうち、発光を取り出す側の第二電極110は、有機層109から発光される光の少なくとも一部を透過させる透過電極層でなければならない。本実施形態では、第二電極110から、有機層109により発光した光を取り出すものとする。なお、本発明はこれに限定されるものではなく、第一電極104aから光を取り出し、第二電極110は光を反射させるものであってもよい。
Of the
第一電極104a及び第二電極110は、有機EL素子100の陽極又は陰極として対で機能する。つまり、第一電極104aを陽極とした場合には、第二電極110は陰極となり、第一電極104aを陰極とした場合には、第二電極110は陽極となる。
The
以下に、具体的な化合物及び形成方法を例示するが、本発明はこれらの材料及び形成方法に限定されるものではない。第一電極104a及び第二電極110を形成する電極材料としては公知の電極材料を使用することができる。
Specific compounds and formation methods are exemplified below, but the present invention is not limited to these materials and formation methods. A known electrode material can be used as an electrode material for forming the
陽極104を形成する電極材料としては、有機層109への正孔の注入をより効率よく行なう観点から、仕事関数が4.5eV以上の金(Au)、白金(Pt)、ニッケル(Ni)等の金属、及び、インジウム(In)及び錫(Sn)を含む酸化物(ITO)、錫(Sn)の酸化物(SnO2)、インジウム(In)及び亜鉛(Zn)を含む酸化物(IZO)等が透明電極材料として挙げられる。
As an electrode material for forming the
また、陰極を形成する電極材料としては、有機層109への電子の注入をより効率よく行なう観点から、仕事関数が4.5eV以下のリチウム(Li)、カルシウム(Ca)、セリウム(Ce)、バリウム(Ba)、アルミニウム(Al)等の金属、又は、これらの金属を含有するMg:Ag合金、Li:Al合金等の合金が挙げられる。
In addition, as an electrode material for forming the cathode, lithium (Li), calcium (Ca), cerium (Ce), a work function of 4.5 eV or less, from the viewpoint of more efficiently injecting electrons into the
第一電極104a及び第二電極110は、上記の材料を用いてEB蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、抵抗加熱蒸着法等の公知の方法により形成することができるが、本発明はこれらの形成方法に限定されるものではない。
The
また、必要に応じて、フォトリソグラフフィー法、レーザー剥離法により、形成した電極をパターン化することもでき、シャドーマスクと組み合わせることで直接パターン化した電極を形成することもできる。その膜厚は、50nm以上が好ましい。膜厚が50nm未満の場合には、配線抵抗が高くなることから、駆動電圧の上昇が生じるおそれがある。 If necessary, the formed electrode can be patterned by a photolithographic fee method or a laser peeling method, or a patterned electrode can be directly formed by combining with a shadow mask. The film thickness is preferably 50 nm or more. When the film thickness is less than 50 nm, the wiring resistance is increased, which may increase the drive voltage.
色純度の向上、発光効率の向上、正面輝度の向上等の目的でマイクロキャビティ効果を発現する構成を採用する場合には、第二電極110を半透明電極とすることが好ましい。半透明電極の材料として、金属の半透明電極単体、又は、金属の半透明電極及び透明電極材料の組み合わせとすることが可能であり、中でも、反射率・透過率の観点から、銀が好ましい。
In the case of adopting a configuration that exhibits the microcavity effect for the purpose of improving color purity, light emission efficiency, frontal brightness, and the like, the
半透明電極層の膜厚は、5〜30nmが好ましい。膜厚が5nm未満の場合には、光の反射が十分行なえず、干渉の効果を十分得ることができない。また、膜厚が30nmを超える場合には、光の透過率が急激に低下することから輝度、効率が低下するおそれがある。 The film thickness of the semitransparent electrode layer is preferably 5 to 30 nm. When the film thickness is less than 5 nm, the light cannot be sufficiently reflected, and the interference effect cannot be obtained sufficiently. On the other hand, when the film thickness exceeds 30 nm, the light transmittance is drastically reduced, so that the luminance and efficiency may be lowered.
また、第一電極104aとしては、光を反射する反射率の高い電極を使用することが好ましい。この際に使用する電極材料としては、例えば、アルミニウム、銀、金、アルミニウム−リチウム合金、アルミニウム−ネオジウム合金、アルミニウム−シリコン合金等の反射性金属電極、透明電極と反射性金属電極(反射電極)とを組み合わせた電極等が挙げられる。
Further, as the
<エッジカバー105>
エッジカバー105は、陽極104の端部を封止している。
有機EL素子100において、基板101側に形成された第一電極104aのエッジ部で、第一電極104aと第二電極110との間でリークを起こすことを防止する目的でエッジカバー105を有することが好ましい。ここで、エッジカバー105は、絶縁材料を用いてEB蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、抵抗加熱蒸着法等の公知の方法により形成することができ、公知のドライ及びウエット法のフォトリソグラフィー法によりパターン化をすることができる。
<
The
The
なお、本発明に係る有機EL素子がエッジカバー105を備える場合、その形成方法はこれらの形成方法に限定されるものではない。
In addition, when the organic EL element which concerns on this invention is provided with the
また、絶縁材料は、公知の材料を使用することができ、本発明では特に限定されないが、光を透過する必要があり、例えば、SiO、SiON、SiN、SiOC、SiC、HfSiON、ZrO、HfO、LaO等が挙げられる。また、膜厚としては、100〜2000nmが好ましい。膜厚が100nm以下であると、絶縁性が十分ではなく、第一電極104aと第二電極110との間でリークが起こり、消費電力の上昇、非発光の原因となる。また、膜厚が2000nm以上であると、成膜プロセスに時間がかかり、生産性の悪化、エッジカバー105での第二電極110の断線の原因となる。
In addition, a known material can be used as the insulating material and is not particularly limited in the present invention, but it is necessary to transmit light. For example, SiO, SiON, SiN, SiOC, SiC, HfSiON, ZrO, HfO, LaO etc. are mentioned. Moreover, as a film thickness, 100-2000 nm is preferable. When the film thickness is 100 nm or less, the insulation is not sufficient, and leakage occurs between the
<封止膜111、封止層112、封止基板120>
封止膜111は、第二電極110の上部に積層している。封止層112は封止膜111上にある。後述のように色変換層119が封止層112上に形成されており、色変換層119の光射出面119Aに封止基板120が設けられている。
<
The sealing
このように、本発明に係るディスプレイ、表示装置及び本発明に係る有機EL素子を採用した有機EL照明には、封止膜111又は封止基板120を設けることが好ましい。封止膜111及び封止基板120は、公知の封止材料及び封止方法により形成することができる。例えば、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスをガラス、金属等で封止する方法が挙げられる。さらに、封入した不活性ガス中に酸化バリウム等の吸湿剤等を混入する方がより水分による有機ELの劣化を効果的に低減できるため好ましい。
Thus, it is preferable to provide the
さらに、第二電極110上に樹脂をスピンコート法、ODF、ラミレート法を用いて塗布する、又は、貼り合わせることによって封止膜111とすることもできる。さらに、第二電極110上に、プラズマCVD法、イオンプレーティング法、イオンビーム法、スパッタ法等により、SiO、SiON、SiN等の無機膜を形成した後、樹脂をスピンコート法、ODF、ラミレート法を用いて塗布する、又は、貼り合わせることによって封止膜111とすることもできる。
この封止膜111により、外部からの素子内への酸素又は水分の混入を防止することができ、有機EL素子の寿命が向上する。
Further, the sealing
The sealing
また、本発明は、これらの部材又は形成方法に限定されるものではない。
また、基板101と逆側(第二電極110側)から光を取り出す場合は、封止膜111、封止基板120共に光透過性の材料を使用すればよい。
The present invention is not limited to these members or forming methods.
In the case where light is extracted from the side opposite to the substrate 101 (
<色変換層119、透過層115>
色変換層119は、有機層109から発光される光を透過させる第二電極110を挟んで、有機層109とは反対側に設けられている。色変換層119は、封止膜111の上部に、封止層112を介して形成されている。色変換層119は、赤色蛍光体層113、緑色蛍光体層114の二つの蛍光体層から構成されている。
<
The
また、透過層115は、青色光を透過させ配向を調整する透過層である。有機EL素子において、有機層109の放出する青色光は色変換層119に輸送され、赤色蛍光体層113に入射する青色光(第1の波長の光)は赤色光(第2の波長の光)に変換され、緑色蛍光体層114に入射する青色光は緑色光(第2の波長の光)に変換された上で出射する。
透過層115に入射する青色光は、配向を調整され、青色のまま出射する。
The
The blue light incident on the
ここで、赤色蛍光体層113、緑色蛍光体層114自体が、屈折率がナノメートルオーダーの長さの範囲で変化するフォトニック結晶としての構造を持つ。赤色蛍光体層113、緑色蛍光体層114が、フォトニック結晶となっていることで、光取出方向に発光する出射光の強度が増強され、より高輝度の出射光を得ることができる。また、出射光のスペクトルが急峻なピークになるため、色純度の高い出射光を得ることができる。
Here, the
赤色蛍光体層113及び緑色蛍光体層114は、それ自体がフォトニック結晶となっているが、さらに以下に例示する蛍光体材料を含む。このフォトニック結晶を構成する材料は、互いに異なる屈折率を持つ二つ以上の材料から構成されていて、任意に添加剤等を含んでいてもよい。このフォトニック結晶の構造及び作成方法は、本発明の主要部分であるため後に詳述する。
The
また、赤色蛍光体層113、緑色蛍光体層114、透過層115どうしの間には、ブラックマトリックスBMを形成することが好ましい。
Further, it is preferable to form a black matrix BM between the
本発明の蛍光体材料としては、公知の蛍光体材料を使用することができる。このような蛍光体材料は、有機系蛍光体材料と無機系蛍光体材料に分類され、これらの具体的な化合物を以下に例示するが、本発明はこれらの材料に限定されるものではない。 As the phosphor material of the present invention, a known phosphor material can be used. Such phosphor materials are classified into organic phosphor materials and inorganic phosphor materials. Specific examples of these compounds are shown below, but the present invention is not limited to these materials.
<有機系蛍光体材料>
青色の励起光を、緑色発光に変換する蛍光色素としては、クマリン系色素:2,3,5,6−1H、4H−テトラヒドロ−8−トリフロメチルキノリジン(9,9a、1−gh)クマリン(クマリン153)、3−(2′−ベンゾチアゾリル)―7−ジエチルアミノクマリン(クマリン6)、3−(2′−ベンゾイミダゾリル)―7−N,N−ジエチルアミノクマリン(クマリン7)、ナフタルイミド系色素:ベーシックイエロー51、ソルベントイエロー11、ソルベントイエロー116等が挙げられる。
また、より好ましくは、発光スペクトルが急峻なピークを持つボディピィ系色素、スクアライン系色素、テルビウム錯体色素などが挙げられる。発光スペクトルが急峻な色素は、本発明において発光効率向上の効果が高いからである。詳細は後述する。
<Organic phosphor material>
As fluorescent dyes that convert blue excitation light into green light emission, coumarin dyes: 2,3,5,6-1H, 4H-tetrahydro-8-trifluoromethylquinolidine (9,9a, 1-gh) Coumarin (coumarin 153), 3- (2′-benzothiazolyl) -7-diethylaminocoumarin (coumarin 6), 3- (2′-benzoimidazolyl) -7-N, N-diethylaminocoumarin (coumarin 7), naphthalimide dye : Basic yellow 51, solvent yellow 11, solvent yellow 116, and the like.
More preferably, body pi dyes, squaraine dyes, terbium complex dyes and the like having a sharp peak in the emission spectrum can be used. This is because a dye having a sharp emission spectrum has a high effect of improving the light emission efficiency in the present invention. Details will be described later.
また、青色の励起光を、赤色の発光に変換する蛍光色素としては、シアニン系色素:4−ジシアノメチレン−2−メチル−6−(p−ジメチルアミノスチルリル)−4H−ピラン、ピリジン系色素: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]−ピリジニウム−パークロレート、及びローダミン系色素:ローダミンB、ローダミン6G、ローダミン3B、ローダミン101、ローダミン110、ベーシックバイオレット11、スルホローダミン101等が挙げられる。
In addition, as a fluorescent dye that converts blue excitation light into red light emission, cyanine dyes: 4-dicyanomethylene-2-methyl-6- (p-dimethylaminostyryl) -4H-pyran, pyridine dyes : 1-ethyl-2- [4- (p-dimethylaminophenyl) -1,3-butadienyl] -pyridinium-perchlorate and rhodamine dyes: rhodamine B, rhodamine 6G, rhodamine 3B,
また、それ以外の蛍光色素でも構わない。
例えば、クマリン類、ローダミン類、フルオレセイン類、シアニン類、ポリフィリン類、ナフタルイミド類、ペリレン類、キナクリドン類等が、蛍光量子収率が高いので好ましい。
また、より好ましくは、発光スペクトルが急峻なピークを持つボディピィ系色素、スクアライン系色素、ユーロピウム錯体色素などが挙げられる。発光スペクトルが急峻な色素は、本発明において発光効率向上の効果が高いからである。詳細は後述する。特に好ましいものは、ポリマーバインダー中に分散された状態で蛍光量子収率が0.3以上のものである。この有機蛍光物質は一種用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
Other fluorescent dyes may be used.
For example, coumarins, rhodamines, fluoresceins, cyanines, porphyrins, naphthalimides, perylenes, quinacridones and the like are preferable because of high fluorescence quantum yield.
More preferably, body pi dyes, squaraine dyes, europium complex dyes, etc. having a sharp peak in the emission spectrum can be used. This is because a dye having a sharp emission spectrum has a high effect of improving the light emission efficiency in the present invention. Details will be described later. Particularly preferred are those having a fluorescence quantum yield of 0.3 or more when dispersed in a polymer binder. This organic fluorescent substance may be used alone or in combination of two or more.
<無機系蛍光体材料>
青色の励起光を、緑色の発光に変換する蛍光体としては、(BaMg)Al16O27:Eu2+,Mn2+、Sr4Al14O25:Eu2+、(SrBa)Al12Si2O8:Eu2+、(BaMg)2SiO4:Eu2+、Y2SiO5:Ce3+,Tb3+、Sr2P2O7−Sr2B2O5:Eu2+、(BaCaMg)5(PO4)3Cl:Eu2+、Sr2Si3O8−2SrCl2:Eu2+、Zr2SiO4、MgAl11O19:Ce3+,Tb3+、Ba2SiO4:Eu2+、Sr2SiO4:Eu2+、(BaSr)SiO4:Eu2+等が挙げられる。
<Inorganic phosphor material>
As phosphors that convert blue excitation light into green light emission, (BaMg) Al 16 O 27 : Eu 2+ , Mn 2+ , Sr 4 Al 14 O 25 : Eu 2+ , (SrBa) Al 12 Si 2 O 8 : Eu 2+ , (BaMg) 2 SiO 4 : Eu 2+ , Y 2 SiO 5 : Ce 3+ , Tb 3+ , Sr 2 P 2 O 7 -Sr 2 B 2 O 5 : Eu 2+ , (BaCaMg) 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu 2+ , Sr 2 Si 3 O 8 -2 SrCl 2 : Eu 2+ , Zr 2 SiO 4 , MgAl11O 19 : Ce 3+ , Tb 3+ , Ba 2 SiO 4 : Eu 2+ , Sr 2 SiO 4 : Eu 2+ , ( BaSr) SiO 4 : Eu 2+ and the like.
また、青色の励起光を、赤色の発光に変換する蛍光体としては、Y2O2S:Eu3+、YAlO3:Eu3+、Ca2Y2(SiO4)6:Eu3+、LiY9(SiO4)6O2:Eu3+、YVO4:Eu3+、CaS:Eu3+、Gd2O3:Eu3+、Gd2O2S:Eu3+、Y(P,V)O4:Eu3+、Mg4GeO5.5F:Mn4+、Mg4GeO6:Mn4+、K5Eu2.5(WO4)6.25、Na5Eu2.5(WO4)6.25、K5Eu2.5(MoO4)6.25、Na5Eu2.5(MoO4)6.25等が挙げられる。 Moreover, as a fluorescent substance which converts blue excitation light into red light emission, Y 2 O 2 S: Eu 3+ , YAlO 3 : Eu 3+ , Ca 2 Y 2 (SiO 4 ) 6 : Eu 3+ , LiY 9 ( SiO 4 ) 6 O 2 : Eu 3+ , YVO 4 : Eu 3+ , CaS: Eu 3+ , Gd 2 O 3 : Eu 3+ , Gd 2 O 2 S: Eu 3+ , Y (P, V) O 4 : Eu 3+ , Mg 4 GeO 5.5 F: Mn 4+ , Mg 4 GeO 6 : Mn 4+ , K 5 Eu 2.5 (WO 4 ) 6.25 , Na 5 Eu 2.5 (WO 4 ) 6.25 , K 5 Eu 2.5 (MoO 4 ) 6.25 , Na 5 Eu 2.5 (MoO 4 ) 6.25, and the like.
また、無機系蛍光体は、必要に応じて表面改質処理を施してもよい。その方法としては、シランカップリング剤等の化学的処理によるもの、サブミクロンオーダーの微粒子等の添加による物理的処理によるもの、さらにそれらの併用によるもの等が挙げられる。励起光による劣化、発光による劣化等の安定性を考慮すると、無機材料が好ましい。無機材料を使用する場合には、蛍光体粒子の平均粒径が、1〜50μmであることが好ましい。なお、蛍光体粒子の平均粒径が1μm以下であると、蛍光体の発光効率が急激に低下する。 The inorganic phosphor may be subjected to a surface modification treatment as necessary. Examples of the method include a chemical treatment such as a silane coupling agent, a physical treatment by adding fine particles of submicron order, and a combination thereof. In consideration of stability such as deterioration due to excitation light and light emission, inorganic materials are preferable. When using an inorganic material, it is preferable that the average particle diameter of fluorescent substance particles is 1-50 micrometers. When the average particle diameter of the phosphor particles is 1 μm or less, the luminous efficiency of the phosphor is drastically lowered.
また、蛍光体粒子の平均粒径が50μm以上であると、平坦な樹脂膜を形成することが非常に困難となってしまう。この場合、屈折率が約1.7の有機層109と、屈折率が約2.3の無機材料からなる赤色蛍光体層113、緑色蛍光体層114および透過層115と、の間に、屈折率が1.0の空乏ができてしまう。空乏ができてしまうと、有機層109からの光が効率よく無機蛍光層に届かず、色変換層119の発光効率の低下が起こるという問題が生じる。
Further, if the average particle size of the phosphor particles is 50 μm or more, it becomes very difficult to form a flat resin film. In this case, the
また、有機層109上は、平坦化膜等で平坦化することが好ましい。これにより、有機層109と色変換層119及び透過層115との間に空乏ができることを防止でき、かつ、有機EL部1と蛍光体部2との密着性を上げることができる。
Further, the
有機EL素子100は少なくとも赤色、緑色、青色を発光する画素から構成され、それらの輝度を適時制御することで、フルカラー映像を得ることが可能である。
また、必要に応じて、シアン、イエローに発光する蛍光体を画素に加えることが好ましい。ここで、シアン、イエローに発光する画素のそれぞれの色純度を、色度図上での赤色、緑色、青色に発光する画素の色純度の点で結ばれる三角形より外側にすることで、赤色、緑色、青色の3原色を発光する画素を使用するディスプレイ、表示装置より色再現範囲をさらに広げることが可能となる。
The
Further, it is preferable to add phosphors emitting light of cyan and yellow to the pixels as necessary. Here, by setting the color purity of each pixel emitting light to cyan and yellow outside the triangle connected by the color purity points of red, green, and blue light emitting pixels on the chromaticity diagram, red, The color reproduction range can be further expanded compared to a display and a display device that use pixels that emit three primary colors of green and blue.
<赤色蛍光体層113、緑色蛍光体層114の詳細構造>
前述の通り、赤色蛍光体層113、緑色蛍光体層114はフォトニック結晶としての構造を持つ。フォトニック結晶とは、屈折率が光の波長のオーダーで周期的に変化する構造体である。例えば、1次元方向に屈折率が変化する1次元フォトニック結晶は、例えば屈折率が異なる二種類の誘電体膜を交互に積み重ねた誘電体多層膜によって実現できる。
<Detailed structure of
As described above, the
3次元フォトニック結晶は、同じ粒径(光の波長オーダーの粒径)を持つシリカまたはポリマー球などを、自己組織化などを利用することで、周期的に敷き詰めることで実現できる。フォトニック結晶は、その周期や材料の屈折率を制御することで、光との相互作用を様々に制御できる。 A three-dimensional photonic crystal can be realized by periodically spreading silica or polymer spheres having the same particle size (particle size in the order of the wavelength of light) by utilizing self-organization. The photonic crystal can control the interaction with light in various ways by controlling the period and the refractive index of the material.
本発明は、1次元フォトニック結晶及び3次元フォトニック結晶のどちらでも実現可能である。
(1次元フォトニック結晶)
図2は、赤色蛍光体層113、緑色蛍光体層114(1次元フォトニック結晶)を示す図である。
1次元フォトニック結晶は、別名「誘電多層膜」とも言われる。1次元フォトニック結晶は、屈折率の異なる2つ以上の材料を周期的に積層することで得られる。
The present invention can be realized with either a one-dimensional photonic crystal or a three-dimensional photonic crystal.
(1D photonic crystal)
FIG. 2 is a diagram showing the
The one-dimensional photonic crystal is also called “dielectric multilayer film”. A one-dimensional photonic crystal can be obtained by periodically laminating two or more materials having different refractive indexes.
図2に示すように、赤色蛍光体層113は、屈折率が1.35のフッ素樹脂からなる低屈折率層113Aと、屈折率が1.76の高屈折率層113Bと、を同じ膜厚で周期的に積層した構成とされている。緑色蛍光体層114は、屈折率が1.35のフッ素樹脂からなる低屈折率層114Aと、屈折率が1.76の高屈折率層114Bと、を同じ膜厚で周期的に積層された構成とされている。ここで、赤色蛍光体層113と緑色蛍光体層114とでは、高屈折率層及び低屈折率層の積層ピッチが互いに異なる。
As shown in FIG. 2, the
1次元フォトニック結晶は、例えば、上記の蛍光体材料と樹脂材料とを溶剤に溶解、分散させた蛍光体層形成用塗液を用いて、フォトリソグラフィーを複数回行うことで作成できる。各々の感光性樹脂としては、アクリル酸系樹脂、メタクリル酸系樹脂、ポリ桂皮酸ビニル系樹脂、硬ゴム系樹脂等の反応性ビニル基を有する感光性樹脂(光硬化型レジスト材料)の一種類又は複数種類の混合物を使用することが可能である。 A one-dimensional photonic crystal can be produced, for example, by performing photolithography a plurality of times using a phosphor layer forming coating solution in which the above phosphor material and resin material are dissolved and dispersed in a solvent. As each photosensitive resin, one kind of photosensitive resin (photo-curable resist material) having a reactive vinyl group such as acrylic resin, methacrylic resin, polyvinyl cinnamate resin, and hard rubber resin. Or it is possible to use several types of mixtures.
ここで、蛍光体材料は、複数種類使う樹脂材料の少なくとも1種類に分散させていればよい。各層の膜厚を制御するために、例えば樹脂の塗布時にスピンコーティング法を用い、基板の回転速度であるスピンレートを制御することが好ましい。 Here, the phosphor material may be dispersed in at least one kind of resin materials to be used. In order to control the film thickness of each layer, it is preferable to control the spin rate, which is the rotation speed of the substrate, by using, for example, a spin coating method when applying the resin.
これらの製膜方法において有機溶媒を使用する場合には、有機溶媒として、例えばジクロロメタン;1,2−ジクロロエタン;クロロホルム;アセトン;シクロヘキサノン;トルエン;ベンゼン;キシレン;N,N−ジメチルホルムアミド;ジメチルスルホキシド;1,2−ジメトキシエタン;ジエチレングリコールジメチルエーテル等が挙げられる。これらの溶媒は、それぞれ単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。 When an organic solvent is used in these film forming methods, examples of the organic solvent include dichloromethane, 1,2-dichloroethane, chloroform, acetone, cyclohexanone, toluene, benzene, xylene, N, N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide; 1,2-dimethoxyethane; and diethylene glycol dimethyl ether. These solvents may be used alone or in combination of two or more.
また、フォトリソグラフィー法以外にも、スピンコーティング法、ディッピング法、ドクターブレード法、吐出コート法、スプレーコート法等の塗布法、インクジェット法、凸版印刷法、凹版印刷法、スクリーン印刷法、マイクログラビアコート法等の印刷法等による公知のウエットプロセス、上記の材料を抵抗加熱蒸着法、電子線(EB)蒸着法、分子線エピタキシー(MBE)法、スパッタリング法、有機気相蒸着(OVPD)法等の公知のドライプロセス、又は、レーザー転写法等により形成することができる。 In addition to the photolithography method, spin coating method, dipping method, doctor blade method, discharge coating method, spray coating method and other coating methods, ink jet method, letterpress printing method, intaglio printing method, screen printing method, microgravure coating Known wet processes such as printing methods, etc., such as resistance heating vapor deposition, electron beam (EB) vapor deposition, molecular beam epitaxy (MBE), sputtering, organic vapor deposition (OVPD), etc. It can be formed by a known dry process or a laser transfer method.
色変換層119の全体の膜厚は、例えば、1〜100μmが好ましい。膜厚を1μm以上とすることで、有機層109からの青色発光を十分吸収することができる。これにより、発光効率の向上、必要とされる色に青色の透過光が混じることを抑制することによる色純度の向上といった効果を得ることができる。
The total film thickness of the
さらに、有機層109からの発光の吸収を高め、色純度の悪影響を及ぼさない程度に青色の透過光を低減する為には、色変換層119の膜厚を1μm以上とすることが好ましい。また、色変換層119の膜厚が100μmであれば、有機層109からの青色発光を十分吸収することから、これ以上の厚さとする場合に比べて、十分な効率を維持しつつ、材料の消費を抑え、材料コストを低下させることができる。
Furthermore, in order to increase absorption of light emission from the
色変換層119の膜厚として、より好ましくは5〜100μmであることが好ましい。膜厚を5μmとすることで、1周期で数100nmのフォトニック結晶の周期的な構造を十分多く確保でき、フォトニック結晶としての性質が強くなるからである。
The film thickness of the
(1次元フォトニック結晶の例)
図3は、光の取り出し方向と垂直な方向に高屈折率材料と低屈折率材料とを交互に積層した赤色蛍光体層113及び緑色蛍光体層114における、以下の3つの角度毎の状態密度を示すグラフである。ここでは、光取出し方向が0度方向(法線方向)、光の取り出し方向から30度の角度をなす方向、光の取り出し方向から60度の角度をなす方向、の3つの角度における、光の状態密度を示す。
(Example of one-dimensional photonic crystal)
FIG. 3 shows the following density of states for each of the following three angles in the
赤色蛍光体層113及び緑色蛍光体層114は、それぞれ、屈折率が1.35の低屈折率樹脂であるフッ素樹脂と、屈折率が1.76の高屈折率樹脂と、を同じ膜厚で周期的に積層して構成したものである。
Each of the
なお、光の取り出し方向とは、色変換層119と封止基板120の境界面に垂直で、色変換層119から封止基板120へ向かう方向のことである。この方向へ向かう光は、ほぼ100%、素子の外に取り出すことができる。そのため、この光の取り出し方向への発光を増やすことで、光の取り出し効率を向上できる。
Note that the light extraction direction is a direction perpendicular to the boundary surface between the
ここで、ωは光の角振動数、aは1次元フォトニック結晶の周期である。
aは、高屈折率層と低屈折率層を1層ずつ積み上げたときの合計2層の厚さを示す。
ωa/2πC=0.295のときに、0度方向の状態密度がピークを持つ。
Here, ω is the angular frequency of light, and a is the period of the one-dimensional photonic crystal.
a shows the thickness of a total of two layers when a high refractive index layer and a low refractive index layer are stacked one by one.
When ωa / 2πC = 0.295, the state density in the 0 degree direction has a peak.
赤色蛍光体層113、緑色蛍光体層114に含まれる蛍光体の発光スペクトルが、ωa/2πC=0.295に相当する波長を含む場合、このピーク波長の光が増幅され、蛍光増強現象が起こる。ωa/2πC=0.295に相当する波長において蛍光色素の発光スペクトルがピークを持つ場合、このピーク波長で、0度方向への発光が非常に強くなる。ここで、「発光スペクトル」は一様な溶媒中における発光スペクトルのことを示す。
When the emission spectra of the phosphors included in the
一方、このピーク波長における他の角度方向の状態密度は、より高周波数側(短波長側) にピークを持つため、図3に示す通りピークを持たない。それゆえ、他の角度方向には蛍光増強が起こらない。すなわち、蛍光体によって放出される光(例えば緑色光または赤色光)のうち、0度方向に進む光の割合を増やすことができる。 On the other hand, the density of states in other angular directions at this peak wavelength has a peak on the higher frequency side (short wavelength side), and therefore does not have a peak as shown in FIG. Therefore, no fluorescence enhancement occurs in other angular directions. That is, it is possible to increase the proportion of light traveling in the 0 degree direction among light emitted by the phosphor (for example, green light or red light).
一例として、蛍光色素として赤色発光のルモゲンレッドを用いた場合を挙げる。
図3は、赤色蛍光体層113、緑色蛍光体層114(1次元フォトニック結晶)における角度毎の状態密度を示す図である。図4にルモゲンレッドの発光スペクトルを示す。
As an example, a case where luminogen red which emits red light is used as a fluorescent dye is given.
FIG. 3 is a diagram showing the state density for each angle in the
図4に示すように、この蛍光色素は603nmに発光スペクトルピークを持つ。
蛍光スペクトルピーク波長と0度方向の状態密度のピークとを重ねるには、603nm、つまり角周波数ω=3.13×1015をωa/2πC=0.295に代入してaを求めればよい。すると、a=178nmとなる。
すなわち、高屈折率層113Bと低屈折率層113Aは約89nm(= a/2) の厚さで交互に積層すれば良い。すると、ルモゲンレッドの発光が0度方向に増強されて、光取出し効率が向上する。しかも、603nm前後の狭い範囲内のみ増強が起こるので色純度も向上する。
As shown in FIG. 4, this fluorescent dye has an emission spectrum peak at 603 nm.
In order to overlap the peak wavelength of the fluorescence spectrum with the peak of the state density in the 0 degree direction, 603 nm, that is, the angular frequency ω = 3.13 × 10 15 may be substituted for ωa / 2πC = 0.295 to obtain a. Then, a = 178 nm.
That is, the high
このように、変換光の波長をλとし、フォトニック結晶の光取り出し方向におけるフォトン状態密度のピークに対応する角振動数をWとし、フォトニック結晶の周期をaとしたときに、無次元量(λ・W)/aが0.95以上、1.05以下の範囲内にあればよい。 Thus, when the wavelength of the converted light is λ, the angular frequency corresponding to the peak of the photon state density in the light extraction direction of the photonic crystal is W, and the period of the photonic crystal is a, the dimensionless amount (Λ · W) / a may be in the range of 0.95 or more and 1.05 or less.
また、フォトン状態密度のピークに相当する波長は、必ずしも蛍光色素の発光スペクトルのピークで無くても良い。
例えば、ディスプレイ向けの赤色画素には620nm程度の波長の光が最もよいとされている。このとき、ルモゲンレッドを赤色の蛍光色素として使用したとしても、敢えて発光スペクトルのピークである603nmからずらして、620nmを状態密度のピークに相当する波長としても良い。すなわち、各層の膜厚を約91.5nmにすると、より色再現領域の広い高画質のディスプレイを得ることができる。
In addition, the wavelength corresponding to the peak of the photon state density is not necessarily the peak of the emission spectrum of the fluorescent dye.
For example, it is said that light having a wavelength of about 620 nm is best for red pixels for display. At this time, even if lumogen red is used as a red fluorescent dye, the wavelength may be shifted from 603 nm, which is the peak of the emission spectrum, and 620 nm may be a wavelength corresponding to the peak of the state density. That is, when the thickness of each layer is about 91.5 nm, a high-quality display with a wider color reproduction region can be obtained.
また、本発明として最も効果が高いと考えられるのが、希土類元素を使った蛍光色素を用いた場合である。希土類の一つであるユーロピウムを用いたユーロピウム錯体は、612nmに半値幅10nm以下の急峻なピークを持つ。このピークに、状態密度のピークに相当する波長を合わせると、612nmの発光増強ができて、色純度を非常に高くすることができる。上述の図2に示す構成の場合、各層の膜厚を約90nmにすればよい。 Further, the case where the fluorescent dye using rare earth elements is used is considered to be most effective as the present invention. A europium complex using one of the rare earths, europium, has a steep peak at 612 nm with a half-width of 10 nm or less. When the wavelength corresponding to the peak of state density is combined with this peak, the emission enhancement of 612 nm can be achieved and the color purity can be made very high. In the configuration shown in FIG. 2 described above, the thickness of each layer may be about 90 nm.
本発明は蛍光増強できる波長域が比較的狭いが、ユーロウム錯体など希土類錯体は、発光スペクトルが狭い範囲に偏っているため、発光スペクトル全体に対する、蛍光増強可能な波長域の割合が高い。そのため、目的の方向にのみ発光をより集中させ、かつ発光効率自体の向上の割合もより高い。すなわち本発明は、急峻なピークを持つ蛍光色素特に希土類錯体と特に相性が良く、効果が高い。その他にもボディピイ系色素など急峻な発光スペクトルのピークを持つ蛍光体とも相性が良い。 In the present invention, the wavelength range in which fluorescence can be enhanced is relatively narrow. However, since rare earth complexes such as euromum complexes are biased in a narrow emission spectrum, the ratio of the wavelength range in which fluorescence can be enhanced is high with respect to the entire emission spectrum. Therefore, the light emission is more concentrated only in the target direction, and the rate of improvement of the light emission efficiency itself is higher. That is, the present invention is particularly compatible with fluorescent dyes having a sharp peak, particularly rare earth complexes, and is highly effective. In addition, it has good compatibility with phosphors having a steep emission spectrum peak such as body pi dyes.
(1次元フォトニック結晶を用いた場合の本特許の実施の立証)
発光素子の波長変換層の部分を他の層から剥離して、膜の断面方向に切断し、その断面を見る。その断面を、SEMやTEM等で観測し、周期的に異なる2つ以上の材料が光の波長オーダー(特に100nm〜400nm)の間隔で並んでいた場合、その波長変換層は、フォトニック結晶であるとみなすことができる。また、その複数の材料の少なくとも1つに波長変換材料が含まれていることで、フォトニック結晶を用いた波長変換材料であることを確認できる。
(Demonstration of the implementation of this patent when using a one-dimensional photonic crystal)
A portion of the wavelength conversion layer of the light emitting element is peeled from another layer, cut in the cross-sectional direction of the film, and the cross section is viewed. When the cross section is observed with SEM, TEM, etc., when two or more materials that are periodically different are arranged at intervals of the wavelength order of light (especially 100 nm to 400 nm), the wavelength conversion layer is a photonic crystal. Can be considered. Moreover, since the wavelength conversion material is contained in at least one of the plurality of materials, it can be confirmed that the wavelength conversion material uses a photonic crystal.
(3次元フォトニック結晶)
(人工オパール)
3次元フォトニック結晶は、例えばSiO2やTiO2ナノ粒子を硬化前の液体状の樹脂に分散させて、封止層112上に堆積させることで自己組織化的に形成することができる。ナノ粒子は、最密重点構造つまり面心立方格子状に周期構造を作り、3次元フォトニック結晶となる。自己組織化的に形成する以外にもフォトリソグラフィー法、スピンコーティング法、ディッピング法、ドクターブレード法、吐出コート法、スプレーコート法等の塗布法、インクジェット法、凸版印刷法、凹版印刷法、スクリーン印刷法、マイクログラビアコート法等の印刷法等による公知のウエットプロセス、上記の材料を抵抗加熱蒸着法、電子線(EB)蒸着法、分子線エピタキシー(MBE)法、スパッタリング法、有機気相蒸着(OVPD)法等の公知のドライプロセス、又は、レーザー転写法等により形成することができる。
(3D photonic crystal)
(Artificial opal)
The three-dimensional photonic crystal can be formed in a self-organizing manner, for example, by dispersing SiO 2 or TiO 2 nanoparticles in a liquid resin before curing and depositing on the
図5に、TiO2ナノ粒子(屈折率2.72)と、フッ素樹(屈折率1.35)と、を用いた場合の3次元フォトニック結晶(人工オパール)の角度毎の状態密度を示す。
自己組織化によって人工オパールを作成した時、面心立方格子の構造を持つ人工オパールは、赤色蛍光体層113、緑色蛍光体層114の底面が、面心立方格子の(1,1,1) 面となるように形成される。したがって、光取り出し方向は[1,1,1] 面である。
FIG. 5 shows the state density for each angle of the three-dimensional photonic crystal (artificial opal) when TiO 2 nanoparticles (refractive index: 2.72) and fluorine tree (refractive index: 1.35) are used. .
When an artificial opal is created by self-organization, the artificial opal having a face-centered cubic lattice structure has (1,1,1) that the bottom surfaces of the
ここで、ωは光の角振動数、aは面心立方格子の格子定数である。
ωa/2πC=0.46のときに、[111]方向の状態密度がピークを持つ。
赤色蛍光体層113、緑色蛍光体層114に含まれる蛍光体の発光スペクトルが、ωa/2πC=0.46に相当する波長を含む場合、このピーク波長の光([111]方向の光)が増幅され、蛍光増強現象が起こる。
Here, ω is the angular frequency of light, and a is the lattice constant of the face-centered cubic lattice.
When ωa / 2πC = 0.46, the state density in the [111] direction has a peak.
When the emission spectra of the phosphors included in the
ここで、ωa/2πC=0.46に相当する波長において蛍光色素の発光スペクトルがピークを持つ場合、このピーク波長で、0度方向への発光が非常に強くなる。ここで、「発光スペクトル」は一様な溶媒中における発光スペクトルのことを示す。 Here, when the emission spectrum of the fluorescent dye has a peak at a wavelength corresponding to ωa / 2πC = 0.46, the light emission in the 0 degree direction becomes very strong at this peak wavelength. Here, the “emission spectrum” indicates an emission spectrum in a uniform solvent.
一方、このピーク波長における他の角度方向の状態密度は、異なる波長にピークを持つため、蛍光色素の発光スペクトルとピークが重ならず、他の角度方向への発光は、[111]方向ほど増強されない。すなわち、蛍光色素によって放出される光のうち、[111]方向に進む光の割合を増やすことができる。 On the other hand, since the density of states in other angular directions at this peak wavelength has peaks at different wavelengths, the emission spectrum of the fluorescent dye does not overlap with the peak, and the emission in other angular directions is enhanced by the [111] direction. Not. That is, the proportion of light traveling in the [111] direction among the light emitted by the fluorescent dye can be increased.
一例として、蛍光色素として赤色発光のルモゲンレッドを用いた場合を挙げる。
図4は、ルモゲンレッドの発光スペクトルを示すグラフである。
図4に示すように、赤色発光のルモゲンレッドである蛍光色素は、603nmに発光スペクトルピークを持つ。蛍光スペクトルピーク波長と、0度方向の状態密度のピークと、を重ねるには、a=178nmにすればよい。すなわち面心立方格子の構造から考えると、63nmのナノ球を用いればよい。
As an example, a case where luminogen red which emits red light is used as a fluorescent dye is given.
FIG. 4 is a graph showing an emission spectrum of lumogen red.
As shown in FIG. 4, the fluorescent dye that is red-emitting lumogen red has an emission spectrum peak at 603 nm. In order to overlap the peak wavelength of the fluorescence spectrum with the peak of the state density in the 0 degree direction, a = 178 nm may be set. That is, considering the structure of a face-centered cubic lattice, 63 nm nanospheres may be used.
また、状態密度のピークに相当する波長は、必ずしも蛍光色素の発光スペクトルのピークで無くても良い。例えば、ディスプレイ向けの赤色画素には、620nm程度の波長の光が最もよいとされている。このとき、ルモゲンレッドを赤色の蛍光色素として使用したとしても、敢えて発光スペクトルのピークである603nmからずらして、620nmを状態密度のピークに相当する波長としても良い。すなわち、各層の膜厚を約91.5nmにすると、より色再現領域の広い高画質のディスプレイを得ることができる。 Further, the wavelength corresponding to the peak of the state density is not necessarily the peak of the emission spectrum of the fluorescent dye. For example, light having a wavelength of about 620 nm is best for red pixels for display. At this time, even if lumogen red is used as a red fluorescent dye, the wavelength may be shifted from 603 nm, which is the peak of the emission spectrum, and 620 nm may be a wavelength corresponding to the peak of the state density. That is, when the thickness of each layer is about 91.5 nm, a high-quality display with a wider color reproduction region can be obtained.
なお、1次元フォトニック結晶と同様に、非常に急峻な発光スペクトルピークを持つ蛍光色素(例えばユーロピウム錯体・テルビウム錯体)のピーク波長と光取り出し方向の状態密度のピークを重ねることで、光取り出し効率向上と発光効率の向上が可能である。 Similar to the one-dimensional photonic crystal, the light extraction efficiency is obtained by superimposing the peak wavelength of the fluorescent dye (for example, europium complex / terbium complex) having a very steep emission spectrum peak and the state density peak in the light extraction direction. Improvement and luminous efficiency can be improved.
(無次元化・一般化)
一般化して言えば、フォトニック結晶の次元に関わらず、光取出しを行いたい角度におけるフォトンの状態密度のピークWとすると、フォトニック結晶の周期(格子定数)aと、蛍光増強したい波長λとは、
(Dimensionless / generalized)
Generally speaking, regardless of the dimension of the photonic crystal, the peak W of the density of photons at the angle at which light is to be extracted is assumed to be the period (lattice constant) a of the photonic crystal and the wavelength λ to be enhanced in fluorescence. Is
つまり、2πC=/ω=λとなればよいので、 In other words, since 2πC = / ω = λ,
また、±5%の誤差は許容範囲内である。このことを、 Further, the error of ± 5% is within the allowable range. This
つまり、色変換層119は、フォトニック結晶を含み、フォトニック結晶の光取り出し方向におけるフォトン状態密度が、赤色光、緑色光に相当するエネルギーの近傍にピークを有する。
That is, the
(3次元フォトニック結晶を用いた場合の本特許の実施の立証)
発光素子の波長変換層の部分を他の層から剥離して、膜の断面方向に切断し、その断面を見る。その断面をSEMやTEM等で観測し、周期的にナノ粒子が周期的に配列していた場合、フォトニック結晶であるとみなすことができる。
(Demonstration of the implementation of this patent when using a three-dimensional photonic crystal)
A portion of the wavelength conversion layer of the light emitting element is peeled from another layer, cut in the cross-sectional direction of the film, and the cross section is viewed. When the cross section is observed with SEM, TEM, or the like, and the nanoparticles are periodically arranged, it can be regarded as a photonic crystal.
また、人工オパールの場合は、赤色蛍光体層113または緑色蛍光体層114に占める体積占有率が、70〜74%程度である場合、ほぼ周期的な構造を持つと言える。3次元空間に球を最も密に詰めたときに、必ず最密充填構造(面心立方格子または六方最密充填) の周期構造に配列されるからである。
Further, in the case of an artificial opal, it can be said that the artificial opal has a substantially periodic structure when the volume occupation ratio in the
また、そのナノ粒子か、その構造を固定する樹脂材料の少なくとも1つに波長変換材料が含まれていることで、フォトニック結晶を用いた波長変換材料であることを確認できる。 Moreover, it can confirm that it is a wavelength conversion material using a photonic crystal because the wavelength conversion material is contained in at least 1 of the resin material which fixes the nanoparticle or the structure.
<その他の構成要素>
以上の構成要素の他に、光の取り出し側の封止基板120と、赤色蛍光体層113、緑色蛍光体層114及び透過層115と、の間にカラーフィルターを設けることができる。カラーフィルターとしては、従来のカラーフィルターを使用することが可能である。ここで、カラーフィルターを設けることによって、赤色画素、緑色画素、青色画素の色純度を高めることが可能となり、有機ELディスプレイ及び有機EL表示装置の色再現範囲を拡大することができる。
<Other components>
In addition to the above components, a color filter can be provided between the sealing
また、赤色蛍光体層113上に配置された赤色カラーフィルター、緑色蛍光体層114上に配置された緑色カラーフィルターが、外光の青色成分、紫外成分を吸収するため、外光による蛍光体層の発光を低減又は防止することが可能となり、コントラストの低下を低減又は防止することができる。
Further, since the red color filter disposed on the
また、光取り出し側に偏光板を設けることができる。偏光板としては、従来の直線偏光板とλ/4板とを組み合わせたものを使用することが可能である。ここで、偏光板を設けることによって、有機ELディスプレイ、有機EL表示装置の電極における外光反射、基板又は封止基板の表面での外光反射を防止することが可能であり、有機ELディスプレイ及び有機EL表示装置のコントラストを向上させることができる。 A polarizing plate can be provided on the light extraction side. As the polarizing plate, a combination of a conventional linear polarizing plate and a λ / 4 plate can be used. Here, by providing the polarizing plate, it is possible to prevent external light reflection on the electrodes of the organic EL display and the organic EL display device, and external light reflection on the surface of the substrate or the sealing substrate. The contrast of the organic EL display device can be improved.
なお、本実施形態においては、有機層109が有機エレクトロルミネッセンス発光層の場合について説明しているが、これに限られない。例えば、有機層109として青色発光ダイオード等の発光ダイオード(LED)を採用してもよい。また、LEDを採用する場合、液晶によって発光した光の遮断と透過とを制御してもよい。
In the present embodiment, the case where the
<効果>
発明に係る有機EL素子118は、赤色蛍光体層113および緑色蛍光体層114にフォトニック結晶を形成し、波長変換した光の進行方向を、意図的に取り出し方向に集中させることで、波長変換後の光の取り出し効率を向上する。ひいては、発光素子全体の消費電力の低減につながる。
<Effect>
The organic EL element 118 according to the invention forms a photonic crystal in the
有機ELディスプレイは、より高精細化が求められているが、高精細化が進むと、画素間を遮るバンクの数も増加し、非発光の領域の割合が増える。そのため、同じサイズでも高精細なディスプレイの方が、消費電力が上がってしまう。本発明はこのような高精細ディスプレイの消費電力低減に、特に効果を発揮する。 The organic EL display is required to have higher definition. However, as the definition increases, the number of banks that block between pixels also increases, and the proportion of non-light-emitting regions increases. Therefore, the power consumption of a high-definition display with the same size increases. The present invention is particularly effective in reducing the power consumption of such a high-definition display.
<ディスプレイ、表示装置>
また、本発明に係る発光素子を備えるディスプレイ(例えば、有機ELディスプレイ等)、表示装置(例えば、有機表示装置等)も、本発明の範疇にある。これによって、より高輝度で、視野角の広い、高画質なディスプレイ、表示装置を実現することができる。
<Display, display device>
Moreover, a display (for example, organic EL display etc.) provided with the light emitting element which concerns on this invention, and a display apparatus (for example, organic display apparatus etc.) are also in the category of this invention. Accordingly, it is possible to realize a high-quality display and display device with higher brightness and wider viewing angle.
ここで、図6を用いて、本発明に係る表示装置の一例について説明する。
図6は、本発明に係る表示装置の一実施形態である有機EL表示装置(表示装置)700の構造を模式的に示す図である。有機EL表示装置700は、有機ELパネル701、映像信号駆動回路702、走査回路703、CPU704、コントローラ705、有機EL電源回路706を備えている。
Here, an example of the display device according to the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 6 is a diagram schematically showing the structure of an organic EL display device (display device) 700 which is an embodiment of the display device according to the present invention. The organic
CPU704は、図示しないチューナー等から画像信号を受け取る。画像信号に基づいて映像信号駆動回路702及び走査回路703の駆動方法を示す信号を作成し、信号をコントローラ705に送る。コントローラ705は信号に基づいて映像信号駆動回路702及び走査回路703を駆動させる。具体的には、走査回路703は走査信号を有機ELパネル701中の走査線に送り込む。また、映像信号駆動回路702は有機ELパネル中のデータ線に映像信号を送り込む。このとき、有機EL電源回路706は適切な電圧を映像信号駆動回路702及び走査回路703に供給する。
The
なお、本発明に係る表示装置は有機EL表示装置に限定されず、例えば液晶表示装置でもよい。 The display device according to the present invention is not limited to the organic EL display device, and may be a liquid crystal display device, for example.
本発明に係る表示装置が液晶表示装置である場合、符号701は液晶パネルとなり、符号706は液晶電源回路となる。
When the display device according to the present invention is a liquid crystal display device,
なお、本発明に係る発光素子において、上記発光層107は、青色光を発光するものであり、上記色変換層119は青色光を蛍光変換する蛍光体層であってもよい。
In the light emitting device according to the present invention, the
また、蛍光体層は、発光層107より放出される青色光を赤色に変換する赤色蛍光体層113と、発光層107より放出される青色光を緑色に変換する緑色蛍光体層114と、から構成されてもよい。
The phosphor layer includes a
上記の構成によれば、発光層107で青色光を放出し、その青色光を赤色蛍光体層113と緑色蛍光体層114とにより、それぞれ赤色光、緑色光に変換する色変換法である。フォトニック結晶中に蛍光色素を配置させることで、光取り出し方向にだけ、特定波長(フォトニック結晶の光取り出し方向に関する状態密度のピーク波長)からの発光を増強できる。これにより、高輝度で色純度の高い出射光を得ることができる。
According to said structure, it is the color conversion method which discharge | releases blue light with the
また、本発明に係る発光素子において、発光層107を挟持する第一電極104a及び第二電極110を備え、第二電極110が半透過電極層である。また、第一電極104a、第二電極110及び発光層107は、マイクロキャビティ効果を発現する構造であることが望ましい。この構成によれば、マイクロキャビティ効果の発現により、出力する光の輝度と色純度は大きく向上する。
In addition, the light-emitting element according to the present invention includes the
また、本発明に係る発光素子において、青色光の色を変換せずに透過する透過層115をさらに備え、透過層115は上述したTiO2ナノ粒子を含む構成とすることもできる。この構成によれば、透過層115を通過する青色光の輝度を向上させることができる。
The light-emitting element according to the present invention may further include a
色変換層119は、有機層109より放出される青色光を赤色に変換する赤色蛍光体層113、有機層109より放出される青色光を緑色に変換する緑色蛍光体層114を含む。赤色蛍光体層113に含まれる蛍光体粒子の大きさと、緑色蛍光体層114に含まれる蛍光体粒子の大きさと、透過層115に含まれる金属ナノ粒子の大きさと、がそれぞれ異なってもよい。
The
この構成によれば、赤色蛍光体層113、緑色蛍光体層114、透過層115それぞれに含まれる粒子の大きさを最適化することにより、より効果的に所定の波長を有する光の輝度を上げることができる。
According to this configuration, the luminance of light having a predetermined wavelength is more effectively increased by optimizing the size of the particles contained in each of the
また、本発明に係る発光素子において、粒子は、色変換層119内又は透過層115において、蛍光粒子と混在していても、又は有機層109に近い側の表面に配置されていてもよい。
In the light-emitting element according to the present invention, the particles may be mixed with the fluorescent particles in the
また、色変換層119内又は透過層115の有機層109に近い側の表面に、粒子の膜を形成していてもよい。
このように、いずれの構成によっても高輝度な出射光を得ることができる。
In addition, a particle film may be formed in the
As described above, high-luminance outgoing light can be obtained with any configuration.
また、本発明に係る発光素子において、粒子は、金属である構成とすることができる。粒子は、球状であっても、又は相直交する少なくとも2つの断面が異なる形状であってもよい。
また、粒子は、複数の粒子が凝集することにより形成されていても、金属と誘電体とで構成されていてもよい。
このように、いずれの構成によっても、高輝度な出射光を得ることができる。
In the light-emitting element according to the present invention, the particles may be a metal. The particles may be spherical or may have shapes that differ in at least two cross-sections that are orthogonal to each other.
Further, the particles may be formed by aggregation of a plurality of particles, or may be composed of a metal and a dielectric.
Thus, with any configuration, it is possible to obtain high-luminance outgoing light.
また、本発明に係る発光素子において、有機層109は、有機エレクトロルミネッセンス発光層であってもよい。この構成によれば、より高輝度で、かつ視野角の広い、有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることができる。
In the light emitting device according to the present invention, the
<システム>
また、本発明に係る発光素子を備える表示装置を持つシステムの一例として、図7(A)〜(C)に示すシステムが考えられる。
図7(A)に示すように、システム1000は、前面に本発明に係る発光素子1001を備え、本体部分1002にバッテリーや通信用のモジュール等を内蔵する。システム1000は、例えば、スマートフォトン、タブレットパソコン、電子書籍、電子アルバム、電子教科書、電子辞書などであるが、これに限られるものではない。バッテリー駆動の場合、バッテリー容量が限られているので、本発明に係る発光素子1001を用いて消費電力低減を行うことで使用時間を延ばすことができる。
<System>
In addition, as an example of a system having a display device including a light emitting element according to the present invention, a system shown in FIGS. 7A to 7C can be considered.
As shown in FIG. 7A, a
また、図7(B)に示すように、システム1100は、前面に本発明に係る発光素子1101を備え、本体部分1102にチューナーを内蔵するテレビである。テレビは大型であるほど消費電力が大きくなるため、本発明に係る発光素子1101を用いることで消費電力を大きく削減できる。
Further, as shown in FIG. 7B, a
また、図7(C)に示すように、システム1200は、文字盤1202の部分に本発明に係る発光素子1201を用いた時計である。文字盤1202の部分に本発明に係る発光素子1201を用いることで、時間の表示機能だけでなく、天気予報など様々な情報を表示することができる。
Further, as shown in FIG. 7C, a
また、本発明に係る発光素子は、同様に図8(A)〜(C)に示すような形態にも用いることができる。
本発明に係る発光素子は、例えば、図8(A)に示すような曲げることができるフレキシブルディスプレイ(システム1300)、図8(B)に示すような長方形ではない楕円形のディスプレイ(システム1400)、または図8(C)に示すような折りたたみ式のディスプレイ(システム1500)にも用いることができる。
In addition, the light-emitting element according to the present invention can be used in the same manner as shown in FIGS.
The light-emitting element according to the present invention includes, for example, a flexible display (system 1300) that can be bent as shown in FIG. 8A and an elliptical display (system 1400) that is not rectangular as shown in FIG. 8B. Or a folding display (system 1500) as shown in FIG.
システム1300は、図8(A)に示すように、タブレットパソコンやスマートフォンの他時計などのウェアラブルディスプレイであり、本体部分1302の前面に本発明に係る発光素子1301を備えている。ウェアラブルディスプレイに適用すれば、フレキシブルなので、装着性が向上する。
As shown in FIG. 8A, the
システム1400は、図8(B)に示すように、本体部分1402の前面に本発明に係る発光素子1401を備えた楕円形のディスプレイであり、インテリア性を向上したテレビや電子広告としても利用できる。
As shown in FIG. 8B, the
システム1500は、図8(C)に示すように、本体部分1502の前面に本発明に係る発光素子1501を備えた折り畳み可能なディスプレイである。折りたたみ可能という利点を活かして、例えば文庫本型・新書型の電子ブックとして利用できる。
As shown in FIG. 8C, the
以下に、本実施例の有機EL素子100について説明する。
本実施例の有機EL素子100は、以下のように製作した。
Below, the
The
<有機EL素子100の製作>
まず、有機EL部1および蛍光体部2をそれぞれ作製した。
<Production of
First, the organic EL part 1 and the phosphor part 2 were respectively produced.
<有機EL部1>
(1.基板101の選定)
TFT回路の基板101として厚み0.7mmのガラス基板を使用した。
<Organic EL part 1>
(1. Selection of substrate 101)
A glass substrate having a thickness of 0.7 mm was used as the
図9(A)〜(D)、及び図9(A)、(B)は、有機EL部1の製造工程を示す図である。
(2.陽極の形成)
まず、図9(A)に示すように、基板101の上に陽極104を形成する。スパッタ法により銀からなる第一電極104aを膜厚100nmとなるように成膜した後、その上にスパッタ法によりITO(インジウムースズ)からなる透明電極104bを膜厚20nmとなるように成膜した。フォトリソグラフィー法により、90本の2mm幅のストライプにパターンニングを行なった。
FIGS. 9A to 9D and FIGS. 9A and 9B are diagrams illustrating a manufacturing process of the organic EL unit 1.
(2. Formation of anode)
First, as illustrated in FIG. 9A, the
次に、スパッタ法によりSiO2を200nm積層した後、陽極104のエッジ部分(幅10μm)をSiO2で覆うようにパターンニングを行い、図9(B)に示すように、エッジカバー105を形成した。パターニング完了後、純水中で10分間の超音波洗浄、アセトン中で10分間の超音波洗浄をそれぞれ行う。その後、さらにイソプロピルアルコールを用いて蒸気洗浄を5分間行なった後、100℃条件下において1時間乾燥させた。
Next, after depositing 200 nm of SiO 2 by sputtering, patterning is performed so that the edge portion (width 10 μm) of the
(3.有機層109の形成)
上記(2.陽極104の形成)の操作を行なった基板101を、インライン型抵抗加熱蒸着装置内の基板ホルダーに固定して、1×10−4Pa以下の真空に減圧して、有機層109を形成した。本実施例において、有機層109は、正孔注入層/正孔輸送層/有機発光層/正孔防止層/電子輸送層/電子注入層を含む多層構造とした。
(3. Formation of the organic layer 109)
The
まず、抵抗加熱蒸着法により1,1−ビス−ジ−4−トリルアミノ−フェニル−シクロヘキサン(TAPC)を膜厚100nmとなるように成膜し、正孔注入層を形成した。
次に、抵抗加熱蒸着法によりN,N‘−di−l−ナフチル−N,N’−ジフェニル−1,1‘−ビフェニル−1,1’−ビフェニル−4,4‘−ジアミン(NPD)を膜厚40nmとなるように成膜し、図9(C)に示すように、正孔輸送層106を形成した。
First, 1,1-bis-di-4-tolylamino-phenyl-cyclohexane (TAPC) was formed to a thickness of 100 nm by resistance heating vapor deposition to form a hole injection layer.
Next, N, N′-di-1-naphthyl-N, N′-diphenyl-1,1′-biphenyl-1,1′-biphenyl-4,4′-diamine (NPD) is obtained by resistance heating vapor deposition. A film was formed to a thickness of 40 nm, and a
続いて、1,4−ビス−トリフェニルシリル−ベンゼン(UGH−2)(ホスト材料)とビス[(4,6−ジフルオロフェニル)−ピリジナト−N,C2‘]ピコリネートイリジウム(III)(FIrpic)(青色燐光発光ドーパント)を、それぞれ蒸着速度を1.5Å/sec、0.2Å/sec条件下で共蒸着して膜厚30nmとなるように成膜し、図9(D)に示すように発光層107を形成した。本実施形態において、発光層107は青色発光層とした。
Subsequently, 1,4-bis-triphenylsilyl-benzene (UGH-2) (host material) and bis [(4,6-difluorophenyl) -pyridinato-N, C2 ′] picolinate iridium (III) (FIrpic ) (Blue phosphorescent light-emitting dopant) were co-deposited at a deposition rate of 1.5 Å / sec and 0.2 Å / sec to form a film thickness of 30 nm, as shown in FIG. A
次に、2,9−ジメチルー4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(BCP)を用いて膜厚10nmとなるように成膜し、正孔防止層を形成した。さらに、トリス(8−ヒドロキシキノリン)アルミニウム(Alq3)を用いて膜厚30nmとなるように成膜し、図9(E)に示すように電子輸送層108を形成した。
Next, 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (BCP) was used to form a film with a thickness of 10 nm to form a hole blocking layer. Further, tris (8-hydroxyquinoline) aluminum (Alq 3 ) was used to form a film with a thickness of 30 nm, so that an
最後に、フッ化リチウム(LiF)を用いて膜厚0.5nmとなるように成膜し、電子注入層を形成した。
このようにして、基板101上に有機層109を形成した。
Finally, lithium fluoride (LiF) was used to form a film with a thickness of 0.5 nm to form an electron injection layer.
In this way, an
(4.陰極110の形成)
図10(A)に示すように、有機層109の上に陰極(第二電極)110を形成する。
陰極を形成するにあたり、まず、陽極104と有機層109の形成された基板101を金属蒸着用チャンバーに固定した。
(4. Formation of cathode 110)
As shown in FIG. 10A, a cathode (second electrode) 110 is formed on the
In forming the cathode, first, the
次に、陽極104のストライプと垂直な方向に2mm幅のストライプ状の陰極110を形成できるように、開口部が設けられている陰極形成用シャドーマスクを有機層109表面にかぶせる。その後、真空蒸着法により、マグネシウム、銀をそれぞれ0.1Å/sec、0.9Å/sec条件の下、共蒸着して膜厚1nmとなるように所望のパターンに成膜し、陰極110を形成した。
Next, a surface of the
続いて、銀を1Å/sec条件下で蒸着し、膜厚19nmとなるように所望のパターンを形成した。この銀の層を設けることにより、マイクロキャビティ効果が強調され、陰極110での配線抵抗による電圧降下を防止できる。
Subsequently, silver was vapor-deposited under the conditions of 1 kg / sec to form a desired pattern so as to have a film thickness of 19 nm. By providing this silver layer, the microcavity effect is emphasized, and a voltage drop due to wiring resistance at the
本実施例において、有機EL素子100は、陽極104を反射電極、陰極110を半透過電極としたことで、陽極104と陰極110の間でマイクロキャビティ効果が発現する。これにより、発光はピーク460nm、半値幅50nmに調整される上、正面輝度が高まり、有機層109からの発光エネルギーをより効率良く色変換層119に輸送することが可能である。
In the present embodiment, the
次に、プラズマCVD法により、SiO2を膜厚が3μmとなるように成膜し、図10(B)に示すように、無機材料からなる封止膜111を形成した。シャドーマスクを用いて、封止膜111を表示部の端から上下左右2mmの封止エリアまでパターニングを行なった。
Next, SiO 2 was formed to a thickness of 3 μm by plasma CVD, and a
以上の(1.基板101の選定)、(2.陽極104の形成)、(3.有機層109の形成)、(4.陰極110の形成)に従ったステップにより、有機EL部1を作製した。 The organic EL part 1 is manufactured by the steps according to the above (1. Selection of the substrate 101), (2. Formation of the anode 104), (3. Formation of the organic layer 109), (4. Formation of the cathode 110). did.
<蛍光体部2の製作>
図10(C)は、蛍光体部2の製造工程を示す図である。
(1.封止基板120の選定)
図10(C)に示すように、封止基板120として厚み0.7mmのガラス基板を使用した。封止基板120上に、3mm幅の赤色蛍光体層113、緑色蛍光体層114、透過層115をそれぞれ形成した。
<Production of phosphor part 2>
FIG. 10C is a diagram illustrating a manufacturing process of the phosphor portion 2.
(1. Selection of sealing substrate 120)
As shown in FIG. 10C, a glass substrate having a thickness of 0.7 mm was used as the sealing
(2.赤色蛍光体層113、緑色蛍光体層114、透過層115の形成)
A:赤色蛍光体層113の形成
まず、フッ素樹脂(硬化時の屈折率1.35)と、ルモゲンレッド(フッ素樹脂に対して0.5重量パーセント)を溶媒に溶解した赤色蛍光体形成用塗液1を作成する。得られた赤色蛍光体形成用塗液1を、スピンコートにより、ガラス基板上に3mm幅で所望の位置に塗布した。このときスピンレートは、2000rpmで塗布した。その後、真空オーブン(200℃、10mmHg)で4時間ほど加熱及び乾燥処理を行い、ルモゲンレッドを含む膜厚が約89nmの赤色蛍光体層113を形成した。
(2. Formation of
A: Formation of
高屈折率樹脂(硬化時の屈折率1.76)と、ルモゲンレッド(フッ素樹脂に対して0.5重量パーセント)を溶媒に溶解した赤色蛍光体形成用塗液2を作成する。得られた赤色蛍光体形成用塗液2を、スピンコートにより、ガラス基板上に3mm幅で、フッ素樹脂層の上に塗布した。このときスピンレートは2000rpmで塗布した。その後、真空オーブン(200℃、10mmHg)で4時間ほど加熱及び乾燥処理を行い、ルモゲンレッドを含む膜厚が約89nmの赤色蛍光体層113を形成した。
A red phosphor forming coating solution 2 is prepared by dissolving a high refractive index resin (refractive index of 1.76 at curing) and lumogen red (0.5 weight percent with respect to the fluororesin) in a solvent. The obtained red phosphor-forming coating solution 2 was applied onto a fluororesin layer with a width of 3 mm on a glass substrate by spin coating. At this time, the spin rate was applied at 2000 rpm. Thereafter, heating and drying were performed in a vacuum oven (200 ° C., 10 mmHg) for about 4 hours to form a
上述のフッ素樹脂層を作る工程と高屈折率層を作る工程を10回ずつ繰り返して、約1.8μmの赤色蛍光体層113を作成した。
The step of forming the above-mentioned fluororesin layer and the step of forming the high refractive index layer were repeated 10 times to produce a
B:緑色蛍光体層114の形成
まず、PMMA(ポリメタクリル酸メチル・アクリル樹脂)と、クマリン6(フッ素樹脂に対して0.5重量パーセント)を溶媒に溶解した緑色蛍光体形成用塗液を作成する。得られた緑色蛍光体形成用塗液を、スピンコートにより、ガラス基板上に3mm幅で所望の位置に塗布した。このときスピンレートは500rpmで塗布した。その後、真空オーブン(200℃、10mmHg)で4時間ほど加熱および乾燥処理を行い、クマリン6を含む膜厚が約1.8μmの緑色蛍光体層114を形成した。
B: Formation of
C:透過層115の形成
まず、粒径0.1〜1μmのTiO2ナノ粒子が分散されたPMMA(ポリメタクリル酸メチル・アクリル樹脂)を溶媒に溶解した青色透過層用塗液を作成する。得られた青色透過層用塗液を、スピンコートにより、ガラス基板上に3mm幅で所望の位置に塗布した。このときスピンレートは500rpmで塗布した。その後、真空オーブン(200℃、10mmHg)で4時間ほど加熱及び乾燥処理を行い、膜厚が約1.8μmの透過層115を形成した。mHg)で4時間加熱乾燥し、蛍光体を含まない透過層115を形成した。
ここで、透過層115には粒径0.1〜1μmのTiO2ナノ粒子が分散されている。これは青色光の透過方向を赤色蛍光体層113及び緑色蛍光体層114に近付けるためである。
C: Formation of
Here, TiO 2 nanoparticles having a particle diameter of 0.1 to 1 μm are dispersed in the
以上の(1.封止基板120の選定)、(2.赤色蛍光体層113、緑色蛍光体層114、透過層115の形成)に従ったステップにより、蛍光体部2を作製した。
The phosphor part 2 was produced by the steps according to the above (1. Selection of the sealing substrate 120) and (2. Formation of the
<有機EL素子100の組み立て>
図10(D)は、有機EL部1と蛍光体部2との貼り合わせ工程を示す図である。
図10(D)に示すように、上記のように作製した有機EL部1と蛍光体部2とを、表示部の外に設置されている位置合わせマーカーにより、位置合わせを行なった。なお、蛍光体部2には、事前に熱硬化樹脂が塗布されており、熱硬化樹脂を介して有機EL部1と蛍光体部2とを密着させ、90℃条件下で2時間加熱することにより硬化を行なった。
なお、この位置合わせは、有機ELの水分による劣化を防止する目的で、ドライエアー環境下(水分量:−80℃)で行なった。
<Assembly of
FIG. 10D is a diagram showing a bonding process between the organic EL portion 1 and the phosphor portion 2.
As shown in FIG. 10D, the organic EL part 1 and the phosphor part 2 produced as described above were aligned using an alignment marker installed outside the display part. The phosphor portion 2 is preliminarily coated with a thermosetting resin, and the organic EL portion 1 and the phosphor portion 2 are brought into close contact with each other through the thermosetting resin and heated at 90 ° C. for 2 hours. Was cured.
This alignment was performed in a dry air environment (water content: −80 ° C.) for the purpose of preventing deterioration of the organic EL due to water.
最後に、有機EL部1の基板101の周辺に形成している端子を外部電源に接続することで、有機EL素子100を完成させた。
Finally, the
このように、有機EL部1と、蛍光体部2とを貼り合わせることにより有機EL素子100を製造した。
有機EL部1は、基板101上に、陽極104、有機層109、陰極層4が逐次積層することにより構成した。基板101として、厚さ0.7mmのガラス基板を用いた。陽極104として、銀及びITOを含む鏡面の全反射性電極を使用した。有機層109としては、正孔注入層/正孔輸送層/有機発光層/正孔防止層/電子輸送層/電子注入層を含む多層構造とした。有機層109としては、青色発光をする有機分子から形成した。陰極110としては、マグネシウム−銀半透過反射電極を使用した。
Thus, the
The organic EL unit 1 was configured by sequentially laminating an
蛍光体部2としては、封止基板120上に、3mm幅の赤色蛍光体層113、緑色蛍光体層114、透過層115をそれぞれ形成した。蛍光体部2上部には、封止基板22を設けた。封止基板120としては、厚さ0.7mmのガラス基板を用いた。
As the phosphor portion 2, a
陽極104と陰極110とに、電圧を印加することにより、有機層109は青色光を発光した。青色光はマイクロキャビティ効果により、高輝度・高色純度を有する光となり、蛍光体部2に輸送される。赤色蛍光体層113及び緑色蛍光体層114に混在している蛍光分子により、青色光は赤色と緑色に変換される。
By applying voltage to the
赤色蛍光体層113では蛍光色素ルモゲンレッドが所定の状態密度を持つフォトニック結晶中に分散されていることから、ルモゲンレッドのピーク波長である603nm前後の発光が増強される。これにより、赤色蛍光体層113から高輝度かつ高色純度な出射光が得られた。
In the
〔有機EL素子100の特徴〕
色変換層119をフォトニック結晶にしない従来の有機EL表示素子に比べ、本発明に係る有機EL素子100において、赤色画素の輝度は略5〜10%向上し、外部電源により所望の電圧を所望のストライプ状電極に印加することにより所望の良好な画像を得ることができた。
[Features of organic EL element 100]
Compared to a conventional organic EL display element in which the
〔実施例2における有機EL素子の構成〕
以下に、本実施例の有機EL素子について説明する。
本実施例の有機EL素子は、以下のように製作した。
[Configuration of Organic EL Element in Example 2]
Below, the organic EL element of a present Example is demonstrated.
The organic EL device of this example was manufactured as follows.
実施例2においても、有機EL部1と蛍光体部2とを貼り合わせることにより有機EL素子を構成した。有機EL部1は、基板101上に、陽極104、有機層109、陰極層4が逐次積層することにより構成した。基板101として、厚さ0.7mmのガラス基板を用いた。陽極104として、銀及びITOを含む鏡面の全反射性電極を使用した。有機層109としては、正孔注入層/正孔輸送層/有機発光層/正孔防止層/電子輸送層/電子注入層を含む多層構造とした。
Also in Example 2, the organic EL element was configured by bonding the organic EL part 1 and the phosphor part 2 together. The organic EL unit 1 was configured by sequentially laminating an
有機層109としては、青色発光をする有機分子から形成した。陰極110としては、マグネシウム−銀半透過反射電極を使用した。蛍光体部2としては、封止基板120上に、3mm幅の赤色蛍光体層113、緑色蛍光体層114、透過層115をそれぞれ形成した。蛍光体部2上部には、封止基板22を設けた。封止基板120としては、厚さ0.7mmのガラス基板を用いた。各部材の構成は有機EL素子100と同じであるため、詳細な説明を省略し、有機EL素子100と異なるところについてのみ、説明する。
The
まず、有機EL部1を、それぞれ実施例1同じ方法で、(1.基板101の選定)、(2.陽極104の形成)、(3.有機層109の形成)、(4.陰極110の形成)に従ったステップにより、作製した。 First, the organic EL unit 1 was subjected to the same method as in Example 1 (1. Selection of substrate 101), (2. Formation of anode 104), (3. Formation of organic layer 109), (4. Prepared by steps according to (formation).
次に、蛍光体部2を作成した。
蛍光体部2の作成方法も、実施例1と同じだが、赤色蛍光体層113内のフォトニック結晶の周期が異なる。実施例2においては、赤色蛍光体層113内に形成するフォトニック結晶の高屈折率層と低屈折率層の膜厚を約91.5nmにするため、スピンレート1900rpmでスピンコートした。このとき、低屈折率層と高屈折率層にそれぞれ実施例1と同じ樹脂を用い、蛍光色素も同じルモゲンレッドを使用した。このようにして作成した有機EL部1と蛍光体部2とを実施例1と同じ方法で組み立てることにより、有機EL素子200を作製した。
Next, the phosphor part 2 was created.
The method for creating the phosphor portion 2 is also the same as that in the first embodiment, but the period of the photonic crystal in the
〔実施例2における有機EL素子の特徴〕
赤色蛍光体層113をフォトニック結晶にしない従来の有機EL表示素子に比べ、本実施例における有機EL素子では、赤色画素の輝度が略5〜10%向上し、外部電源により所望の電圧を所望のストライプ状電極に印加することにより所望の良好な画像を得ることができた。
特に、610〜630nmの赤色光が増強されているため、赤色の色再現領域が広がり、より鮮やかな画像を得ることができた。
[Characteristics of Organic EL Element in Example 2]
Compared with a conventional organic EL display element in which the
In particular, since the red light of 610 to 630 nm is enhanced, the red color reproduction area is widened and a more vivid image can be obtained.
〔実施例3における有機EL素子の構成〕
以下に、本実施例の有機EL素子について説明する。
本実施例の有機EL素子は、以下のように製作した。
[Configuration of Organic EL Element in Example 3]
Below, the organic EL element of a present Example is demonstrated.
The organic EL device of this example was manufactured as follows.
実施例3においても、有機EL部1と蛍光体部2とを貼り合わせることにより有機EL素子を構成した。有機EL部1は、基板101上に、陽極104、有機層109、陰極層4が逐次積層することにより構成した。基板101として、厚さ0.7mmのガラス基板を用いた。陽極104として、銀及びITOを含む鏡面の全反射性電極を使用した。有機層109としては、正孔注入層/正孔輸送層/有機発光層/正孔防止層/電子輸送層/電子注入層を含む多層構造とした。有機層109としては、青色発光をする有機分子から形成した。陰極110としては、マグネシウム−銀半透過反射電極を使用した。
Also in Example 3, the organic EL element was configured by bonding the organic EL part 1 and the phosphor part 2 together. The organic EL unit 1 was configured by sequentially laminating an
蛍光体部2としては、封止基板120上に、3mm幅の赤色蛍光体層113、緑色蛍光体層114、透過層115をそれぞれ形成した。蛍光体部2の上部には、封止基板22を設けた。封止基板120としては、厚さ0.7mmのガラス基板を用いた。各部材の構成は有機EL素子100と同じであるため、詳細な説明を省略し、有機EL素子100と異なるところについてのみ、説明する。
As the phosphor portion 2, a
まず、有機EL部1を、それぞれ実施例1同じ方法で、(1.基板101の選定)、(2.陽極104の形成)、(3.有機層109の形成)、(4.陰極110の形成)に従ったステップにより、作製した。 First, the organic EL unit 1 was subjected to the same method as in Example 1 (1. Selection of substrate 101), (2. Formation of anode 104), (3. Formation of organic layer 109), (4. Prepared by steps according to (formation).
次に、蛍光体部2を作成した。
本実施例に係る蛍光体部2では、緑色蛍光体層114もフォトニック結晶としての構造を持つ。作成方法は、実施例1及び実施例2と同様である。
高屈折率層と低屈折率層の膜厚が約77nmであり、蛍光色素はクマリン6を用いる。すると、光取出し方向に波長520nmの緑色光を蛍光増強できる。また、赤色蛍光体層113は、実施例1と同じ方法で作製した。
このようにして作成した有機EL部1と蛍光体部2とを実施例1と同じ方法で組み立て有機EL素子を作製した。
Next, the phosphor part 2 was created.
In the phosphor part 2 according to the present embodiment, the
The film thickness of the high refractive index layer and the low refractive index layer is about 77 nm, and coumarin 6 is used as the fluorescent dye. Then, the fluorescence of green light having a wavelength of 520 nm can be enhanced in the light extraction direction. The
The organic EL part 1 and the phosphor part 2 thus produced were assembled in the same manner as in Example 1 to produce an organic EL element.
〔実施例3における有機EL素子の特徴〕
緑色蛍光体層114と赤色蛍光体層113をフォトニック結晶にしない従来の有機EL表示素子に比べて、本実施例における有機EL素子では、緑色画素の輝度が略5%、赤色画素の輝度が略5〜10%向上し、外部電源により所望の電圧を所望のストライプ状電極に印加することにより所望の良好な画像を得ることができた。特に視感度の高い緑色光が増強されているため、より明るい画像を得ることができた。
[Characteristics of Organic EL Element in Example 3]
Compared to a conventional organic EL display element in which the
〔実施例4における有機EL素子の構成〕
以下に、本実施例の有機EL素子について説明する。
本実施例の有機EL素子は、以下のように製作した。
実施例4においても、有機EL部1と蛍光体部2とを貼り合わせることにより有機EL素子を構成した。
[Configuration of Organic EL Element in Example 4]
Below, the organic EL element of a present Example is demonstrated.
The organic EL device of this example was manufactured as follows.
Also in Example 4, the organic EL element was comprised by bonding the organic EL part 1 and the fluorescent substance part 2 together.
有機EL部1は、基板101上に、陽極104、有機層109、陰極層4が逐次積層することにより構成した。基板101として、厚さ0.7mmのガラス基板を用いた。陽極104として、銀及びITOを含む鏡面の全反射性電極を使用した。
有機層109としては、正孔注入層/正孔輸送層/有機発光層/正孔防止層/電子輸送層/電子注入層を含む多層構造とした。有機層109としては、青色発光をする有機分子から形成した。陰極110としては、マグネシウム−銀半透過反射電極を使用した。蛍光体部2としては、封止基板120上に、3mm幅の赤色蛍光体層113、緑色蛍光体層114、透過層115をそれぞれ形成した。蛍光体部2の上部には、封止基板22を設けた。封止基板120としては、厚さ0.7mmのガラス基板を用いた。
The organic EL unit 1 was configured by sequentially laminating an
The
各部材の構成は有機EL素子100と同じであるため、詳細な説明を省略し、有機EL素子100と異なるところについてのみ、説明する。
Since the configuration of each member is the same as that of the
まず、有機EL部1を、それぞれ実施例1同じ方法で、(1.基板101の選定)、(2.陽極104の形成)、(3.有機層109の形成)、(4.陰極110の形成)に従ったステップにより、作製した。 First, the organic EL unit 1 was subjected to the same method as in Example 1 (1. Selection of substrate 101), (2. Formation of anode 104), (3. Formation of organic layer 109), (4. Prepared by steps according to (formation).
次に、蛍光体部2を作成した。
本実施例に係る蛍光体部2では、赤色蛍光体層113がフォトニック結晶としての構造を持つ作成方法は、実施例1〜実施例3と異なる。本実施例においては、粒径約63nm のTiO2ナノ粒子を用いる。TiO2ナノ粒子の作製方法としては、ゾルーゲル法を用いた。TiO2ナノ粒子を水に分散し、赤色蛍光体層113に塗布し、3日間室温で乾燥させ、自己組織化により、TiO2ナノ粒子を面心立方格子型の結晶状に並べた。
Next, the phosphor part 2 was created.
In the phosphor part 2 according to the present embodiment, the production method of the
その後、ルモゲンレッドを含むフッ素樹脂を浸透させた後、真空オーブン(200℃、10mmHg)で4時間ほど加熱および乾燥処理することで硬化させた。このようにして赤色蛍光体層113を作製し、緑色蛍光体層114と透過層115を実施例1と同じ方法で作成することで、蛍光体部2を作製した。このようにして作成した有機EL部1と蛍光体部2とを実施例1と同じ方法で組み立て有機EL素子を作製した。
Then, after infiltrating a fluororesin containing lumogen red, it was cured by heating and drying in a vacuum oven (200 ° C., 10 mmHg) for about 4 hours. In this way, the
〔実施例4における有機EL素子の特徴〕
赤色蛍光体層113をフォトニック結晶にしない従来の有機EL表示素子に比べ、本実施例における有機EL素子では、赤色画素の輝度が略5%向上し、外部電源により所望の電圧を所望のストライプ状の電極に印加することにより所望の良好な画像を得ることができた。粒径をあらかじめ制御してから赤色蛍光体層113を作製するために、スピンコートで一層ずつ塗布する実施例1〜3の方法より簡単に作製することができた。
[Characteristics of Organic EL Element in Example 4]
Compared to a conventional organic EL display element in which the
〔実施例5における有機EL素子の構成〕
以下に、本実施例の有機EL素子について説明する。
本実施例の有機EL素子は、以下のように製作した。
[Configuration of Organic EL Element in Example 5]
Below, the organic EL element of a present Example is demonstrated.
The organic EL device of this example was manufactured as follows.
実施例5においても、有機EL部1と蛍光体部2とを貼り合わせることにより有機EL素子を構成した。有機EL部1は、基板101上に、陽極104、有機層109、陰極層4が逐次積層することにより構成した。基板101として、厚さ0.7mmのガラス基板を用いた。陽極104として、銀及びITOを含む鏡面の全反射性電極を使用した。有機層109としては、正孔注入層/正孔輸送層/有機発光層/正孔防止層/電子輸送層/電子注入層を含む多層構造とした。有機発光層としては、青色発光をする有機分子から形成した。陰極層4としては、マグネシウム−銀半透過反射電極を使用した。
Also in Example 5, the organic EL element was comprised by bonding the organic EL part 1 and the fluorescent substance part 2 together. The organic EL unit 1 was configured by sequentially laminating an
蛍光体部2としては、封止基板120上に、3mm幅の赤色蛍光体層113、緑色蛍光体層114、透過層115をそれぞれ形成した。蛍光体部2上部には、封止基板22を設けた。封止基板120としては、厚さ0.7mmのガラス基板を用いた。各部材の構成は有機EL素子100と同じであるため、詳細な説明を省略し、有機EL素子100と異なるところについてのみ、説明する。
As the phosphor portion 2, a
まず、有機EL部1を、それぞれ実施例1同じ方法で、(1.基板101の選定)、(2.陽極104の形成)、(3.有機層109の形成)、(4.陰極110の形成)に従ったステップにより、作製した。 First, the organic EL unit 1 was subjected to the same method as in Example 1 (1. Selection of substrate 101), (2. Formation of anode 104), (3. Formation of organic layer 109), (4. Prepared by steps according to (formation).
次に、蛍光体部2を作成した。本実施例に係る蛍光体部2は、実施例4の蛍光体部2とほぼ同じであるため、異なるところのみ説明する。実施例4の蛍光体部2と異なることは、粒径約65nmのTiO2ナノ粒子を用いたことである。これにより、603nmの光を増強した実施例4よりも長波長の620nmの光を増強することで、色再現領域をさらに拡げることができる。 Next, the phosphor part 2 was created. Since the phosphor portion 2 according to the present embodiment is substantially the same as the phosphor portion 2 according to the fourth embodiment, only different portions will be described. The difference from the phosphor part 2 of Example 4 is that TiO 2 nanoparticles having a particle diameter of about 65 nm were used. As a result, the color reproduction region can be further expanded by enhancing the light of 620 nm having a longer wavelength than that of Example 4 in which the light of 603 nm is enhanced.
〔実施例5における有機EL素子の特徴〕
色変換層119をフォトニック結晶にしない従来の有機EL表示素子に比べ、本実施例における有機EL素子では、赤色画素の輝度が略5%向上し、外部電源により所望の電圧を所望のストライプ状電極に印加することにより所望の良好な画像を得ることができた。粒径をあらかじめ制御してから色変換層119を作製するために、スピンコートで一層ずつ塗布する実施例1〜3の方法より簡単に作製することができた。
[Characteristics of Organic EL Element in Example 5]
Compared with a conventional organic EL display element in which the
〔液晶表示装置900の構成〕
以下に、図11を用いて本実施例における液晶表示装置900について説明する。
[Configuration of Liquid Crystal Display Device 900]
Hereinafter, the liquid
まず、液晶表示装置(表示装置)900の構成について説明する。
図11は、本実施例の液晶表示装置の断面構成を部分的に示す模式図である。
液晶表示装置900は、バックライト部90、液晶部91、蛍光体部92によって構成した。バックライト部90は、図11に示すように、青色発光ダイオード素子901を平面上に配列させることによって構成した。青色発光ダイオード素子901は、発光部902と、導光部903とを含む。
First, the configuration of the liquid crystal display device (display device) 900 will be described.
FIG. 11 is a schematic diagram partially showing a cross-sectional configuration of the liquid crystal display device of this example.
The liquid
液晶部91は、偏光板904、TFT基板905、電極層906、配向膜907、液晶層908、配向膜909を逐次積層することによって構成した。蛍光体部92としては、基板910上に、赤色蛍光体層913、緑色蛍光体層914、青色透過層915をそれぞれ形成した。蛍光体部92の上部には、封止基板922を設けた。赤色蛍光体層913、緑色蛍光体層914、青色透過層915は、実施例1に記載の方法でそれぞれ作成した。
蛍光体部92において、各部材の構成は有機EL素子100における蛍光体部2と同じであるため、詳細な説明を省略する。
The
In the
〔液晶表示装置900の製作〕
液晶表示装置900の製作について、有機EL素子100の製作と異なる液晶部91について説明する。液晶部91を次のように作製した。TFT基板905として、無研磨ガラス基板を選定した。無研磨ガラス基板上に、Alを使用して走査電極を形成し、走査電極の表面をAlの陽極酸化膜であるアルミナ膜で被覆した。次に、走査電極を覆うように、ゲート絶縁(ゲートSiN)膜とアモルファスシリコン(a−Si)膜とを形成した。
[Production of liquid crystal display device 900]
Regarding the production of the liquid
さらに、a−Si膜上にn型a−Si膜、画素電極及び信号電極を形成した。続いて、画素電極及び信号電極と同層に共通電極を付設した。画素電極及び信号電極は、いずれもストライプ状の共通電極と平行で、かつ走査電極と交差するような構造とし、一方の基板上に薄膜トランジスタ及び金属電極群を形成した。これらによって、基板上の画素電極、共通電極の間で電界がかかり、かつその方向が基板界面にほぼ平行になる構成とし、いわゆるIPS(In−Plane Switchig)方式液晶素子を形成した。 Further, an n-type a-Si film, a pixel electrode, and a signal electrode were formed on the a-Si film. Subsequently, a common electrode was provided in the same layer as the pixel electrode and the signal electrode. The pixel electrode and the signal electrode were both parallel to the stripe-shaped common electrode and intersected with the scanning electrode, and a thin film transistor and a metal electrode group were formed on one substrate. Thus, an electric field is applied between the pixel electrode and the common electrode on the substrate, and the direction thereof is substantially parallel to the substrate interface, so that a so-called IPS (In-Plane Switch) type liquid crystal element is formed.
基板上の電極はいずれもAlを使用して形成したが、これに限られず、例えばクロム、銅等、電気抵抗の低い金属性のものであればよい。 The electrodes on the substrate are all formed using Al, but the present invention is not limited to this, and any electrode having a low electrical resistance, such as chromium or copper, may be used.
本実施例において、画素数は40(×3)×30で、画素ピッチの横方向(即ちコモン電極間)は80μm、縦方向(即ちゲート電極間)は240μmとした。コモン電極の幅は12μmで隣接するコモン電極の間隙の68μmよりも狭くすることによって、高い開口率を確保した。 In this embodiment, the number of pixels is 40 (× 3) × 30, the horizontal direction of the pixel pitch (ie, between the common electrodes) is 80 μm, and the vertical direction (ie, between the gate electrodes) is 240 μm. The width of the common electrode was 12 μm, and the gap between the adjacent common electrodes was narrower than 68 μm, thereby ensuring a high aperture ratio.
また薄膜トランジスタを有するTFT基板905には、偏光板904が設けられ、TFT基板905と相対向する基板910上には、偏光板911が設けられた。偏光板904の偏光軸と、偏光板911の偏光軸とは、お互いに直交するようにした。
In addition, a
液晶層908には、上下界面近傍での液晶分子の長軸方向が互いにほぼ平行に、かつ印加電界方向とのなす角度を15度となるように、液晶分子を配列させた。液晶セルには、末端に3つのフルオロ基を有する化合物を主成分とした誘電異方性が正の液晶を封入した。液晶封入状態でセルギャップが3. 8μmになるように作製した。
In the
偏光板904、偏光板911には、日東電工社製G1220DUを使用し、二枚の偏光板によって液晶層を挟む構造とした。偏光板904、偏光板911のうち、一方の偏光透過軸はラビング方向にほぼ平行とし、もう一方はラビング方向と直交するように配置した。ラビング方向とは、界面近傍での液晶分子長軸方向である。これにより、ノーマリクローズ特性を得た。
G1220DU manufactured by Nitto Denko Corporation was used for the
このように得られたパネルに駆動LSIを接続し、アクティブマトリクス駆動素子を作製した。 A drive LSI was connected to the panel thus obtained to produce an active matrix drive element.
〔液晶表示装置900の特徴〕
蛍光体層に金属粒子が含まれていない従来の液晶表示装置に比べ、液晶表示装置900において、輝度は略5〜10%向上し、外部電源により所望の電圧を所望の画素電極に印加することにより所望の良好な画像を得ることができた。
[Features of the liquid crystal display device 900]
Compared with a conventional liquid crystal display device in which the phosphor layer does not contain metal particles, the luminance is improved by about 5 to 10% in the liquid
本実施例に係るシステム1000について図12を用いて説明する。
システム1000は、例えば、スマートフォトン、タブレットパソコン、電子書籍、電子アルバム、電子教科書、電子辞書などであるが、これに限られるものではない。今回は、電子書籍を想定し、A5サイズの有機EL素子を用いて、システム1000を作製した。システム1000は、発光素子1001(有機EL素子100)、タッチパネル1003、タッチパネル用配線1004、発光素子用配線1005、バッテリー1006、中央演算装置1007 及び記録媒体1008を載せた基板1011背面カバー1009、及び表面カバー1010 と、を有する。
A
The
なお、このときシステム1000 はスピーカー、カメラ、または通信アンテナを有していてもよい。図12 に示したように、まず、バッテリー1006、中央演算装置1007、記録媒体1008など電子書籍の動作に必要なチップを載せた基板1011 を、背面カバー1009 に取りつける。さらにその上に、発光素子1001、タッチパネル1003 の順に配置する。タッチパネル用配線1004 と1005 を基板1011 に接続し、表面カバー1010 を取りつけた。
At this time, the
〔システム1000の特徴〕
蛍光体層に金属粒子が含まれていない従来の発光素子を用いた場合に比べ、正面方向の輝度は略10%向上した。特に、本発明は、フォトニック結晶構造を利用することで正面方向への輝度を特に高めているため、使用時に手で持って見る方向を調節でき、斜め方向から見ることが少ない電子書籍に適している。
[Features of System 1000]
The luminance in the front direction was improved by about 10% as compared with the case where a conventional light emitting element in which no metal particles were contained in the phosphor layer was used. In particular, the present invention uses a photonic crystal structure to particularly increase the brightness in the front direction, so that the viewing direction can be adjusted by hand during use and is suitable for electronic books that are less likely to be viewed from an oblique direction. ing.
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。各実施形態の構成を適宜組み合わせてもよい。 As described above, the preferred embodiments according to the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to the examples. It is obvious for those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope of the technical idea described in the claims. It is understood that it belongs to. You may combine the structure of each embodiment suitably.
W…ピーク、101,910,1011…基板、107…発光層、115…透過層、119…色変換層(波長変換層)、119A…光射出面、700…有機EL表示装置(表示装置)、900…液晶表示装置(表示装置)、1001,1101,1201,1301,1401,1501…発光素子 W ... Peak, 101, 910, 1011 ... Substrate, 107 ... Light emitting layer, 115 ... Transmission layer, 119 ... Color conversion layer (wavelength conversion layer), 119A ... Light exit surface, 700 ... Organic EL display device (display device), 900 ... Liquid crystal display device (display device), 1001, 1101, 1201, 1301, 1401, 1501 ... Light emitting element
Claims (10)
前記基板上に設けられた発光層と、
前記基板上に設けられ、前記発光層から発せられる第1の波長の光を吸収し、第2の波長の光を放出する波長変換層と、を備え、
前記波長変換層は、フォトニック結晶を含み、
前記フォトニック結晶の光取り出し方向におけるフォトン状態密度が、前記第2の波長に相当するエネルギーの近傍にピークを有することを特徴とする発光素子。 A substrate,
A light emitting layer provided on the substrate;
A wavelength conversion layer that is provided on the substrate and absorbs light of a first wavelength emitted from the light emitting layer and emits light of a second wavelength;
The wavelength conversion layer includes a photonic crystal,
The light-emitting element, wherein a photon density of states in the light extraction direction of the photonic crystal has a peak in the vicinity of energy corresponding to the second wavelength.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015021621A JP2016143658A (en) | 2015-02-05 | 2015-02-05 | Light emitting element and display device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015021621A JP2016143658A (en) | 2015-02-05 | 2015-02-05 | Light emitting element and display device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016143658A true JP2016143658A (en) | 2016-08-08 |
Family
ID=56570689
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015021621A Pending JP2016143658A (en) | 2015-02-05 | 2015-02-05 | Light emitting element and display device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2016143658A (en) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101804072B1 (en) * | 2016-11-30 | 2017-12-01 | 김두식 | Wavelength conversion film for display of electronic home appliance |
WO2018179540A1 (en) * | 2017-03-28 | 2018-10-04 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Light-emitting element and light-emitting device |
KR20200049990A (en) * | 2018-10-30 | 2020-05-11 | 재단법인대구경북과학기술원 | Multilayered filters for controlling color purity and manufacturing method thereof |
JP2020524298A (en) * | 2018-01-15 | 2020-08-13 | エルジー・ケム・リミテッド | Display device |
CN113196875A (en) * | 2018-12-27 | 2021-07-30 | 夏普株式会社 | Display device and method for manufacturing display device |
CN114039009A (en) * | 2020-12-23 | 2022-02-11 | 广东聚华印刷显示技术有限公司 | Light conversion film, light conversion substrate, and light emitting diode |
CN114141934A (en) * | 2021-11-22 | 2022-03-04 | 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 | Display panel and manufacturing method thereof |
WO2022074499A1 (en) * | 2020-10-09 | 2022-04-14 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Light-emitting apparatus, electronic equipment, and illumination apparatus |
-
2015
- 2015-02-05 JP JP2015021621A patent/JP2016143658A/en active Pending
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101804072B1 (en) * | 2016-11-30 | 2017-12-01 | 김두식 | Wavelength conversion film for display of electronic home appliance |
WO2018179540A1 (en) * | 2017-03-28 | 2018-10-04 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Light-emitting element and light-emitting device |
JP2020524298A (en) * | 2018-01-15 | 2020-08-13 | エルジー・ケム・リミテッド | Display device |
KR20200049990A (en) * | 2018-10-30 | 2020-05-11 | 재단법인대구경북과학기술원 | Multilayered filters for controlling color purity and manufacturing method thereof |
KR102106817B1 (en) | 2018-10-30 | 2020-05-14 | 재단법인대구경북과학기술원 | Multilayered filters for controlling color purity and manufacturing method thereof |
CN113196875A (en) * | 2018-12-27 | 2021-07-30 | 夏普株式会社 | Display device and method for manufacturing display device |
CN113196875B (en) * | 2018-12-27 | 2024-06-11 | 夏普株式会社 | Display device and method for manufacturing display device |
WO2022074499A1 (en) * | 2020-10-09 | 2022-04-14 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Light-emitting apparatus, electronic equipment, and illumination apparatus |
CN114039009A (en) * | 2020-12-23 | 2022-02-11 | 广东聚华印刷显示技术有限公司 | Light conversion film, light conversion substrate, and light emitting diode |
CN114039009B (en) * | 2020-12-23 | 2023-09-22 | 广东聚华印刷显示技术有限公司 | Light conversion film, light conversion substrate, and light emitting diode |
CN114141934A (en) * | 2021-11-22 | 2022-03-04 | 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 | Display panel and manufacturing method thereof |
CN114141934B (en) * | 2021-11-22 | 2023-12-05 | 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 | Display panel and manufacturing method thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5538519B2 (en) | Light emitting element, display and display device | |
US8908125B2 (en) | Fluorescent substrate and method for producing the same, and display device | |
US9099409B2 (en) | Organic electroluminescent display device, electronic apparatus including the same, and method for producing organic electroluminescent display device | |
WO2012108384A1 (en) | Fluorescent substrate, and display device and lighting device using same | |
WO2012090786A1 (en) | Light-emitting device, display device, and illumination device | |
WO2013039072A1 (en) | Light-emitting device, display apparatus, illumination apparatus, and electricity-generating apparatus | |
WO2011125363A1 (en) | Organic electroluminescence element, organic electroluminescence display, and organic electroluminescence display apparatus | |
WO2014084012A1 (en) | Scatterer substrate | |
WO2013111696A1 (en) | Fluorescent material substrate, display apparatus, and electronic apparatus | |
WO2012026209A1 (en) | Organic light emitting device and antistatic method for same | |
WO2013021941A1 (en) | Phosphor substrate, display device, and electronic device | |
JP2016143658A (en) | Light emitting element and display device | |
WO2012081568A1 (en) | Fluorescent substrate, display device, and lighting device | |
WO2011145418A1 (en) | Phosphor display device, and phosphor layer | |
JP2017037121A (en) | Color conversion substrate and display device | |
WO2012121372A1 (en) | Display element and electronic device | |
WO2013073521A1 (en) | Organic electroluminescent display device, electronic apparatus using same, and method for producing organic electroluminescent display device | |
WO2012043611A1 (en) | Organic el display device and method for manufacturing same | |
US8547013B2 (en) | Organic EL display device with a color converting layer | |
WO2013039027A1 (en) | Display apparatus, electronic device, and illumination apparatus | |
WO2012081536A1 (en) | Light-emitting device, display device, electronic apparatus, and illumination device | |
JP2016004721A (en) | Light emission element | |
WO2012043172A1 (en) | Phosphor substrate, and display device and lighting device each equipped with same | |
WO2011145358A1 (en) | Phosphor substrate, light-emitting element, and display device using same | |
WO2012144426A1 (en) | Fluorescent light body substrate and display device |