CN101455122A - 发光装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种发光装置(1),其在支承基板(10)上具有荧光介质(20)和被覆荧光介质(20)的发光元件(30),发光元件(30)具有相互不平行的2个以上的发光面,将从发光元件(30)发出的光与荧光介质(20)发出的光混合发出。
Description
技术领域
本发明涉及一般照明、液晶用背光等中使用的发光装置,特别是涉及与荧光介质相组合、具有较大面积的白色发光装置。另外,本发明涉及一般照明、液晶用背光等照明领域中利用的发光装置、特别是有机电致发光(EL)发光装置。
背景技术
一般照明或(液晶用)背光中使用的发光装置期待薄型、结构简单、可大面积化、均一的面发光、高效率、高持久性。
有机电致发光(EL)元件可以获得薄型且均一面发光的发光装置。特别是专利文献1等中公知的是将蓝色EL元件的光与荧光层的荧光混合、可以简单地获得白色发光。
专利文献2中公开了具备图23所示蓝色发光的发光元件(薄膜EL元件)130和荧光介质(色变换层)120的发光装置100。该发光装置100在支承基板110上按顺序具有荧光介质(色变换层)120、发光元件130,荧光介质120和发光元件130相对于支承基板110平行。色变换层120由混合分散有将蓝色光能的一部分变换成绿色光能的蓝/绿色光变换材料和将蓝色和绿色光能的各自一部分变换成红色光能的绿/红色光变换材料的单层膜构成。
图23的发光装置中,由发光元件130发出的光(a1+b1,a2+b2)由于发光元件内的光干涉效果的影响,随观察角度的不同,发光光谱不同。
而且,发光元件的光在从正面透过色变换层120时(a1)和从斜方向透过时(a2),色变换层120中发光元件的光的透过距离不同。因此,被色变换层120吸收的光的量不同,由发光元件130发出的光在透过色变换层120时的透射光强度随观察角度而异。
如此,即便由色变换层120发出的荧光(b1,b2)是随观察角度荧光光谱、强度不变的各向同性的发光,由发光元件130发出的光(透射光)(a1,a2)中由于发生发光光谱和发光强度的视角依赖性,因此在混合有发光元件的光和由色变换层产生的光的白色光(a1+b1,a2+b2)的色调中会发生视角依赖性。结果,图23的发光装置未必一定能够获得均一的面发光。
专利文献3公开了具有蓝绿色发光的有机EL发光元件体、蓝色透过层、绿色透过层、吸收蓝绿色发出含有红色光的光的荧光变换层、红色透过层的有机EL彩色显示器。专利文献3中,EL发光元件体按照至少覆盖荧光变换层而形成。
该文献所示的装置由于是彩色显示器,因此并未意图将混合有发光元件的光和荧光变换层的光(例如白色光)取出到外部。因而,使发光元件的光被荧光变换层充分地吸收,或者配置红色透过层、使用红色透过层阻断发光元件的漏光。进而,不可能在整个发光区域上被覆发光元件的阳极(电极)。即,按照各发光色选择地发光,在各透过层或荧光变换层上分别将发光元件的阳极(透明电极)图案化。因此,在本以往技术中,不仅无法获得混合有EL光的透射光和荧光变换层的荧光的发光装置(例如白色发光装置),而且不会出现与视角依赖性有关的课题。
专利文献4和5中公开了使用相邻(并置)于有机EL元件的发光部而形成荧光介质(光变换部)的白色发光装置。所有发光元件的电极并未被覆荧光介质,而且由于由光变换部产生的水分等的脱气作用,有机EL元件会劣化,具有相对于白色发光的视角依赖性的问题。
另外,由于有机EL元件具有以下特征:为自发光元件,完全固体元件、有助于轻量化、薄膜化,可以利用直流低电压进行驱动等,因此不仅作为新一代显示器技术有所发展,即便是作为大面积照明技术,技术开发也有所发展。作为有机EL元件的光取出方式,有底部发光方式和顶部发光方式。前者为在透过性支承基板上形成透明电极,在其上层叠有机发光层、对向电极的构成,有机发光层所发出的光在透明支承基板的方向上被取出。另一方面,后者为在支承基板上形成反射电极,层叠有机发光层、透明性的对向电极的构成,有机发光层所发出的光在透明性对向电极的方向上被取出。
为了照明技术的开发,获得白色发光的技术是必要的。作为该技术之一,有作为有机发光层层叠不同的多个颜色的发光层,使其白色发光的技术。专利文献6中层叠红、绿、蓝的3色发光层,获得白色发光元件。另外,专利文献7公开了层叠有处于互补色关系的2种颜色的白色发光元件。另一方面,有将来自有机发光元件的发光和将该发光的一部分色变换的发光混合,获得白色发光的技术。专利文献2中公开了在蓝色发光元件的外侧具备色变换层,色变换层为混合分散有将蓝色变换成绿色的蓝/绿色变换材料、将蓝色变换成红色的蓝/红色变换材料的单层膜的技术。专利文献8公开了含有发出具有第1光谱的光的有机发光元件、将由上述有机发光元件发出的光的一部分吸收且发出具有第2光谱的光的荧光体层的光源,其特征在于,由上述荧光体层吸收的部分的光并非是由上述有机发光元件发出的光的全部。
一般来说,在有机发光层的外侧设置有例如透明电极、盖层、透明钝化层等数个薄层。由此,在以往的有机EL装置中,有机发光层发出的光在到达观察者眼睛之前会通过设置在有机发光层外侧的上述数层的薄膜。光在通过数层的薄膜时,会产生分光(由于各波长的折射率不同所导致)或聚光(多层膜或布拉格反射膜)。结果,随使用者的观察角度不同,会发生光强度的不同或颜色移动(color shift)。其利用面受限(视角依赖性)。
专利文献9中公开了将有机EL发光层形成为凸状部,由发光层产生的光的法线方向相对于球形突出部的表面相垂直的发光装置。因此,发光强度在突出部表面在任何方向上均变得均一,因而无论观察者从任何方向观察该发光装置,颜色或光强度均不会产生差异。
另外,在有机EL中,在来自发光介质的发光中,由于支承基板和空气的折射率差大,因此其全部反射成分和向上下电极的面方向传播的成分大,按照ITO:2.00、玻璃:1.45、发光层:1.60计算折射率时,上述成分所带来的损失达到80%。为了改善光取出效率,专利文献4中公开了相邻于有机EL发光部具有光变换部的自发光装置。根据该发明,对于前面照射照度而言,由于相邻于光变换部,可以提高120~140%的照度。
专利文献5中公开了在不同于发光介质的光取出方向的方向上设置荧光膜的复合发光装置。该文献中公开了相对于发光介质的光取出方向处于垂直方向的实施方式和荧光膜包围发光介质的实施方式。
【专利文献1】日本特开平3—152897号公报
【专利文献2】日本特开平9—213478号公报
【专利文献3】日本特开平10—177895号公报
【专利文献4】日本特开平2005—56813号公报
【专利文献5】日本特开平2005—71920号公报
【专利文献6】日本特开2004—6165号公报
【专利文献7】日本特开2002—272857号公报
【专利文献8】日本特开2001—223078号公报
【专利文献9】日本特开2005—174914号公报
本发明的目的在于提供视角依赖性小的白色发光装置。
本发明的其它目的在于提供改善了视角依赖性、发光效率和光取出效率的有机EL发光装置。
发明内容
本发明提供以下的发光装置。
1.一种发光装置,其在支承基板上具有荧光介质和被覆所述荧光介质的发光元件,所述发光元件具有相互不平行的2个以上的发光面将从所述发光元件发出的光与所述荧光介质发出的光混合发出。
2.根据上述1所述的发光装置,其中,从相互不平行的2个以上发光面发出的且相对于发光面为法线方向的光透过荧光介质时,荧光介质内的透过距离大致相等。
3.根据上述1或2所述的发光装置,其中,所述荧光介质为凸状。
4.根据上述1~3中任一项所述的发光装置,其中,所述发光元件的一部分被覆所述荧光介质,一部分不被覆。
5.根据上述4所述的发光装置,还在支承基板设有凸状部或凹状部,未被覆所述荧光介质的发光元件形成在所述凸状部或凹状部上。
6.根据上述1~5中任一项所述的发光装置,其在支承基板上还具有凸状部,所述荧光介质以基本均匀的厚度形成在所述凸状部上。
7.根据上述1~6中任一项所述的发光装置,还在所述发光元件和所述荧光介质之间具有透明阻挡层。
8.根据上述1~7中任一项所述的发光装置,其中,所述发光元件的透明电极作为透明阻挡层发挥作用。
9.根据上述1~8中任一项所述的发光装置,其中,在支承基板上设有凹状部,所述发光元件和荧光介质形成于所述凹状部。
10.根据上述1~9中任一项所述的发光装置,其中,从所述发光元件发出的光和从所述荧光介质发出的光由支承基板侧被取出。
11.根据上述1~9中任一项所述的发光装置,其中,从所述发光元件发出的光和从所述荧光介质发出的光由支承基板的相反侧被取出。
12.根据上述1~11中任一项所述的发光装置,其中,所述荧光介质含有纳米晶荧光体。
13.根据上述12所述的发光装置,其中,所述纳米晶荧光体为半导体纳米晶。
14.根据上述1~13中任一项所述的发光装置,其中,所述发光元件为有机EL元件。
15.根据上述1~14中任一项所述的发光装置,其中,混合了从所述发光元件发出的光和从所述荧光介质发出的光的光为白色。
16.一种发光装置,其在支承基板上具有设有相互不平行的2个以上发光面的发光元件和荧光介质,所述荧光介质配置在与取出所述发光元件发出的光的方向不同的方向上,将所述发光元件发出的光与所述荧光介质发出的光混合发出。
17.根据上述16所述的发光装置,其中,所述发光元件的表面为凸状。
18.根据上述16或17所述的发光装置,其中,所述荧光介质的表面为凸状。
19.根据上述17或18所述的发光装置,其中,所述凸状为半球状。
20.根据上述16~19中任一项所述的发光装置,其中,所述荧光介质被配置在与取出所述发光元件发出的光的方向相垂直的方向上。
21.根据上述16~20中任一项所述的发光装置,其中,在所述支承基板上并列放置2个以上所述发光元件,在所述发光元件之间具有所述荧光介质。
22.根据上述16~21中任一项所述的发光装置,其中,所述荧光介质包埋所述发光元件。
23.根据上述16~22中任一项所述的发光装置,其层叠有2个以上所述发光元件。
24.根据上述16~23中任一项所述的发光装置,将所述发光元件发出的光和所述荧光介质发出的光从所述支承基板侧取出。
25.根据上述16~23中任一项所述的发光装置,其中,将所述发光元件发出的光和所述荧光介质发出的光从所述支承基板的相反侧取出。
26.根据上述16~25中任一项所述的发光装置,其中,所述荧光介质含有纳米晶荧光体。
27.根据上述26所述的发光装置,其中,所述纳米晶荧光体为半导体纳米晶。
28.根据上述16~27中任一项所述的发光装置,其中,混合了所述发光元件发出的光和荧光介质发出的光的光为白色。
本发明可以提供视角依赖性小的发光装置。
另外,本发明的发光装置即便发光元件的输入电压受限,也可以提高每单位面积的发光亮度。
而且,本发明的发光装置由于发光元件的电极连续地被覆荧光介质,因此可以减少由荧光介质产生的水分等对发光元件的不良影响。
根据本发明,可以提供改善了视角依赖性、发光效率和光取出效率的有机EL发光装置。
附图说明
【图1】为表示本发明第1方式发光装置的实施方式1的截面图。
【图2】为CIE—色度图。
【图3】为表示本发明第1方式发光装置的其它实施方式的截面图。
【图4】为表示本发明第1方式发光装置的其它实施方式的截面图。
【图5】为表示本发明第1方式发光装置的其它实施方式的截面图。
【图6】为表示本发明第1方式发光装置的其它实施方式的截面图。
【图7】为表示本发明第1方式发光装置的其它实施方式的截面图。
【图8】为表示本发明第1方式发光装置的实施方式2的截面图。
【图9】为表示本发明第1方式发光装置的其它实施方式的截面图。
【图10】为表示本发明第1方式发光装置的其它实施方式的截面图。
【图11】为表示本发明第1方式发光装置的实施方式3的截面图。
【图12】为表示本发明第1方式发光装置的其它实施方式的截面图,(a)为顶部发光型、(b)为底部发光型。
【图13】(a)为表示以图1的发光装置1作为基本单元、连续地排列的发光装置的截面图,(b)为表示以图4的发光装置3作为基本单元、连续地排列的发光装置的截面图,(c)为表示以图8的发光装置7作为基本单元、连续地排列的发光装置的截面图,(d)为表示以图9的发光装置8作为基本单元、连续地排列的发光装置的截面图,(e)为表示以图10的发光装置9作为基本单元、连续地排列的发光装置的截面图。
【图14】(a)为表示本发明第2方式发光装置的实施方式1的截面图、(b)为表示实施方式1的发光装置的发光面的截面图。
【图15】为表示本发明第2方式的发光装置的其它实施方式的截面图。
【图16】为表示本发明第2方式的发光装置的其它实施方式的截面图。
【图17】为表示本发明第2方式的发光装置的其它实施方式的截面图。
【图18】为表示本发明第2方式的发光装置的实施方式2的截面图。
【图19】为表示本发明第2方式的发光装置的其它实施方式的截面图。
【图20】(a)为表示以图14(a)的发光装置1作为基本单元、连续地排列的发光装置的截面图,(b)为表示以图17的发光装置2作为基本单元、连续地排列的发光装置的截面图,(c)为表示以图18的发光装置3作为基本单元、连续地排列的发光装置的截面图,(d)为表示以图19的发光装置4作为基本单元、连续地排列的发光装置的截面图。
【图21】为实施例10所制作的凸部和荧光介质的图案图。
【图22】为表示实施例15中制作的发光装置的纵方向的图。
【图23】为表示以往发光装置的截面图。
具体实施方式
以下参照附图详细地说明本发明第1方式的发光装置。
图1为表示本发明第1方式的发光装置的实施方式1的截面图。
如图1所示,发光装置1在支承基板10上配置半圆状截面形状的荧光介质(色变换层)20、再使用发光元件30被覆荧光介质20。荧光介质的形状只要具有半圆的截面即可,可以是半球状也可以是半圆柱状。本发明中,“进行被覆”是指发光元件30面对荧光介质20的上面和侧面密合或相邻地连续配置。
发光元件30为由第一电极31、有机发光介质32、第二电极33构成的有机EL元件。优选使第一电极31为防止来自荧光介质20的气体或水分等浸入到发光元件30内的透明电极。即,通过发光元件30的透明电极将荧光介质20完全被覆,可以更加完全地阻断荧光介质20中的劣化成分、提高发光元件30的持久性。
作为这种透明电极优选非晶质的膜。可以形成致密的膜、阻挡性提高。
发光装置1中,由于发光元件30的一截面被覆半圆状的荧光介质20,因此发光元件30具有A、B等多个相互不平行的发光面。本发明中,“发光面”是指相对于荧光介质20以直角入射发光的发光元件30的面,当发光元件30与荧光介质20相接触时,为发光元件30相对于荧光介质20的接触面。
该发光装置1将发光元件30直接发出的光(x1,x2)与将来自发光元件30的光变换由荧光介质20所发出的光(荧光)(y1,y2)混合,从支承基板10侧进行发光(x1+y1,x2+y2)。所混合的发光色优选为白色。通过为白色,可适用于一般照明、液晶背光等。
这里,白色是指图2所示CIE色度图的白色区域。
发光装置1中,由于发光元件30被覆具有半圆状截面形状的荧光介质20上,因此发光元件30即便改变观察角度,发光元件30的发光光谱的变化也很少。
进而,通过为图1的构成,例如由发光面A发出的光(x2)通过荧光介质20的距离与由发光面B发出的光(x1)通过荧光介质20的距离大致相等(基本相等)。这里,“大致相等”是指由2个以上发光面发出的光通过荧光介质20的距离之比为0.8~1.2。脱离该范围时,有发光元件的透射光强度的不均增大,视角依赖性增大(色度变化超过0.01)的顾虑。通过使通过荧光介质20的距离基本相等,由发光面A发出的光(x2)通过荧光介质20后的透射光强度与由发光面B发出的光(x1)通过荧光介质20后的透射光强度变得大致相等。
而且,被发光元件30所发出的光激发的由荧光介质20发出的荧光(y1,y2)的光谱和强度大致相等(各向同性),因此混合有由发光元件30发出的光(透过荧光介质的光)(x1,x2)和由荧光介质20发出的荧光(y1,y2)的光(x1+y1,x2+y2)由于观察角度所导致的光谱变化和发光强度变化很小,因此色变化小(视角依赖性小)。因而,可以获得能够进行基本均匀面发光的发光装置。
荧光介质20的荧光体可以是有机荧光体、无机荧光体的任一种,特别优选纳米晶荧光体。
纳米晶荧光体是指由纳米粒子(粒径1~约50nm)构成的荧光体。由于粒子小,因此透明性高、光散射损失小,因而发光装置的发光效率增高。
纳米晶荧光体优选为半导体纳米晶。
半导体纳米晶的吸收系数大、荧光效率高。因此,能够将荧光介质薄膜化,可以减小荧光介质上的发光元件的变形。因而可获得缺陷少的发光装置。
上述发光装置1的取出光的方向为支承基板侧(底部发光型)。为这种底部发光型时,优选在发光元件30的支承基板10的相反侧上存在反射层(反射电极)(未图示)。例如第二电极33可以兼作反射电极。
予以说明,本实施方式中,虽然荧光介质的截面形状为半圆状,但如以下实施方式所示,荧光介质的形状并非局限于此。荧光介质的截面形状只要具有成为半圆、梯形、环状等凸状的部分即可。由此,可以使至少2个不同的角度下可透过荧光介质的发光元件的发光光谱一致。
例如,如图3所示,发光装置2的荧光介质20的截面形状为梯形状,具有3个发光面A、B、C。由于这些发光面相互不平行,因此可以在3个不同的角度下集中可透过荧光介质的发光元件的发光光谱。
另外,如图4所示,发光装置3的荧光介质20与发光元件30一起相对于支承基板10的面平行地延伸形成。由于荧光介质20的一部分为半圆的截面形状,因此可以减小发光装置3的视角依赖性。另外,由于荧光介质20的存在面积增大,因此对于发光装置的发光而言,可以相对地增强荧光介质20所发出的光,能够调整发光色。
进而,如图5所示,发光装置4在支承基板10上设有截面为半圆形状的凸部40。形成在凸部40上的荧光介质20的厚度大致均一。
这里,“大致均一”是指荧光介质20的厚度不均为±20%以内。当荧光介质20的厚度不均超过±20%时,有发光元件的透射光强度的不均增大、视角依赖性增大(色度变化超过0.01)的顾虑。
另外,如图6所示,发光装置5的凸部40、荧光介质20、发光元件30的截面为梯形状。形成在凸部40上的荧光介质20的厚度大致均一。
发光装置4、5中,通过使荧光介质20的厚度大致均一,不仅可以使透过荧光介质20的发光元件30的发光光谱均一化、还可使透过强度均一化(透过距离的均一化),因此优选。
而且,如图7所示,发光装置6在荧光介质20和发光元件30之间具有透明阻挡层50。通过设置透明阻挡层50,可以阻断荧光介质20中所含的水分、氧、低分子成分等发光元件的劣化成分,提高发光元件30的持久性,因此优选。
本实施方式中,发光元件没有形成在未形成有荧光介质的支承基板上,但如以下实施方式所示,也可以将发光元件形成在未形成有荧光介质的支承基板上。
图8为表示本发明第1形式发光装置的实施方式2的截面图。
如图8所示,发光装置7在发光元件30也形成于未形成荧光介质20的支承基板10上的方面与实施方式1的发光装置1不同。即,发光元件30的一部分被覆荧光介质20,但一部分未被覆。
发光元件30朝向支承基板10发出的光即便由于发光元件30的干涉效果而引起发光色的视角依赖性,因为发光元件30的发光面A和发光面B不平行,因此发光装置7整体的视角依赖性有所减小(至少相比较于发光面平行的情况,视角依赖性也有所改善)。
进而,与发光装置1同样地从荧光介质20的侧面入射的光的一部分被利用于荧光介质20的光变换,相比较于发光装置1,从侧面入射的光增多,因此由荧光介质20发出的荧光强度增高。
另外,图9所示的发光装置8在支承基板10上与荧光介质20相邻的位置上设有凹部70,结果发光元件30的形状为凹状。该装置8中,发光元件30形成在支承基板10的凹部70以及荧光介质20上。
另外,如图10所示,发光装置9在支承基板10上与荧光介质20相邻的位置上设置凸部80,结果发光元件30的形状为凸状。该装置9中,发光元件30形成在支承基板10的凸部80以及荧光介质20上。
发光装置8、9中,由支承基板10上的发光元件30发出的光即便改变观察角度,发光光谱变化也小,因此发光装置8、9整体的发光的视角依赖性与发光装置7相比,有所改善。
在之前的实施方式中,发光装置为底部发光型,但如以下的实施方式所示,还可以是将光从支承基板的相反侧取出的顶部发光型。为顶部发光型时,优选在发光元件的支承基板侧存在反射层。
图11为表示本发明第1形式的发光装置的实施方式3的截面图。
如图11所示,发光装置11在支承基板10上设有反射层90,利用反射层90将来自荧光介质20和发光元件30的发光反射,从支承基板10的相反侧取出(顶部发光型),在此方面与实施方式1、2的发光装置(底部发光型)不同。
为这种顶部发光型时,发光元件优选为两面发光元件。
由于发光元件30的发光面A和发光面B相互不平行,因此向支承基板10的相反侧发出的光成为随角度不同、发光光谱不会不同的均匀的各向同性的发光。
另一方面,向发光面A和发光面B的支承基板10侧发出的光激发荧光介质20,荧光介质20发出荧光。该荧光由反射层90反射,被放射到与支承基板10的相反侧。
至少混合有发光元件30的光和荧光介质20的荧光的光与发光面A和发光面B平行的情况相比,视角依赖性有所减小。
而且,如图12(a)所示的发光装置12,可以在支承基板10上设置凹部72、按顺序将发光元件30和荧光介质20埋入在支承基板10内,将光从支承基板10的相反侧取出(顶部发光型)。另外,如图12(b)所示的发光装置13,可以在发光装置12中使发光元件30为两面发光元件、设置反射层90,将光从支承基板10侧取出(底部发光型)。
进而,以上的实施方式中,发光元件为有机EL元件,但并非局限于此,还可以是无机EL、LED等。但是,通过使发光元件为有机EL元件,通过在低电压下选择发光材料、周边材料、元件构成等,发光光谱的调整变得容易。
予以说明,之前的发光装置仅图示了本发明的特征部分,除此之外,还可以含有密封材料等。
本发明第1形式的发光装置含有至少1个实施方式1~3所示的发光装置1~9、11~13作为基本单元,通常成为重复该基本单元的构成。具体例子示于图13中。
图13(a)为以图1的发光装置1为基本单元、连续地排列的发光装置。
图13(b)为以图4的发光装置3为基本单元、连续地排列的发光装置。
图13(c)为以图8的发光装置7为基本单元、连续地排列的发光装置。
图13(d)为以图9的发光装置8为基本单元、连续地排列的发光装置。
图13(e)为以图10的发光装置9为基本单元、连续地排列的发光装置。
这里,各单元的荧光介质可以相同,也可不同。
通过这些各单元的重复,可以获得总体上没有视角依赖性的发光装置。
除此之外,上述的发光装置即便限定发光装置的驱动电压,每单位显示面积的发光元件的发光面积增大,因此可以提高每单位面积的发光亮度
以下,说明本发明的第2形式。
本发明第2形式的发光装置在支承基板上有具有相互不平行的2个以上发光面的发光元件和荧光介质。当将发光元件形成为凹凸状时,可以具有相互不平行的2个以上的发光面。荧光介质配置在与取出发光元件所发之光的方向不同的方向上。不同的方向可以为2个以上。另外,荧光介质可以至少配置在与取出光的方向不同的方向上,还可以配置在取出光的方向上。发光装置将发光元件所发出的光和荧光介质所发出的荧光混合而发光。
以下,参照附图详细地说明本发明第2行式的发光装置。
图14(a)为表示本发明第2行式的发光装置的实施方式1的截面图。
如图14(a)所示,发光装置1设有在支承基板10上设有凸部20,在该凸部20上设有按顺序层叠下部电极32、发光介质34、上部电极36而成的发光元件30。进而,在支承基板10上的凸部20以外的部分上设有荧光介质40。
发光元件30的表面由凸部20形成,发光元件30如图14(b)所示,具有A、B等多个相互不平行的发光面。即,本实施方式中,通过在支承基板10上形成凸部20形成具有相互不平行的发光面的发光元件30。
本发明的第2形式中,“发光面”是指相对于凸部20直角地入射发光的发光元件30的面,当发光元件30与凸部20相接触时,为发光元件30相对于凸部20的接触面。
该发光装置1中,发光元件30等方向地发出光。将支承基板10侧发出的光x1直接取出到外面。荧光介质40侧发出的光x2、x3被荧光介质40变换,在等方向上发出变换光。将支承基板10侧发出的变换光y取出到外面。将发光元件30所发出的光x1和荧光介质40所发出的光(荧光)y混合,由支承基板10侧发出。混合色优选为白色。通过为白色,可以优选地适用于一般照明、液晶背光等。
发光元件30和荧光介质40发出蓝色、绿色和红色的光时,可以使混合光为白色。发光元件30和荧光介质40所发出的光的颜色组合并无特别限定,优选发光元件发出蓝绿色的光,荧光介质发出红色的光。
图14(a)所示的发光装置1中,发光介质34、上部电极36形成至凸部20以外的部分,但也可以仅为凸部20上。相反,下部电极32可以在支承基板上延长。此时,由于在下部电极和上部电极之间挟持绝缘性的荧光介质,因此发光元件仅在凸部上发光。
作为荧光介质40的荧光体,可以是有机荧光体、无机荧光体的任一种,特别优选纳米晶荧光体。
纳米晶荧光体是指由纳米粒子(粒径1~约50nm)构成的荧光体。由于粒子小,因此透明性高、光散射损失小,因而发光装置的发光效率增高。
纳米晶荧光体优选为半导体纳米晶。
半导体纳米晶的吸收系数大、荧光效率高。因此,可以将荧光介质薄膜化,可以减小荧光介质上的发光元件的变形。因而,可以获得缺陷少的发光装置。
发光装置1的取出光的方向(x1,y)为支承基板侧(底部发光型)。为这种底部发光型时,优选在发光元件30的支承基板10的相反侧上存在反射层(未图示)。通常,使支承基板10为透明基板、使下部电极32为透明电极、使上部电极36为反射电极。
本实施方式中,凸部20的截面为半圆状,例如为半球状、筒状。优选凸部20为半球状。
凸部20的形状,即发光元件的形状并非局限于半圆状,发光元件的截面形状可以具有成为梯形、环状等凸状的部分。
例如,如图15所示,发光元件30的截面形状为梯形状,具有3个发光面A、B、C。这些发光面由于相互不平行,因此可以在3个不同的角度下集中发光元件的发光光谱。
发光装置1的发光元件30由1个层叠体30构成,如图16所示,可以由2个以上层叠体32、34构成。通过由2个以上的层叠体构成,2色以上的发光元件的混色也成为可能。另外,发光元件30可以是同一的发光色、还可以是2个以上的发光色。
本实施方式的发光装置1为底部发光型,但例如还可以是图17所示的将光从支承基板10相反侧取出的顶部发光型。图17所示的装置2中,使下部电极32为反射电极,形成在支承基板10上。在下部电极32的上面形成荧光介质40,进而形成发光介质34和上部电极36,形成发光元件30。为顶部发光型时,通常上部电极36为透明电极。
图17所示的发光装置2中,发光介质34、上部电极36仅形成在凸部20上,但发光介质34或上部电极36可以形成至凸部20以外的部分。
作为以大面积的照明用途的技术,重要的是组合进行EL元件的视角改善和光取出的改善。如本实施方式所示,通过使发光元件的发光面为突起状、优选球形状,可以寻求视角的改善,而且通过在突起状发光元件周围并置荧光介质,可以取出在面方向上传播的成分。
图18为表示本发明第2形式的发光装置的实施方式2的截面图。
本装置3中,通过将荧光介质40形成为凸状、在其上形成发光元件30,形成具有相互不平行的发光面的发光元件30。
进而,通过上部电极36进行平坦化。
予以说明,该发光装置3为底部发光型,为顶部发光型者为图19所示的发光装置4。
该图所示的发光装置4在荧光介质40包埋发光元件30的方面与实施方式1大大不同。
该装置中,通过将反射性的下部电极形成为凸状,在其上形成发光元件,形成具有相互不平行的发光面的发光元件30。
如上述的发光装置4所示,通过制成将发光元件包埋于荧光介质的构成,由于荧光介质覆盖了发光元件整体,因此可期待作为元件整体的效率改善。
发光装置通常为含有至少1个上述实施方式所示发光装置1、2、3、4作为基本单元,重复该基本单元而构成。具体例子示于图20。
图20(a)为以图14(a)的发光装置1为基本单元、连续地排列的发光装置。
图20(b)为以图17的发光装置2为基本单元、连续地排列的发光装置。
图20(c)为以图18的发光装置3为基本单元、连续地排列的发光装置。
图20(d)为以图19的发光装置4为基本单元、连续地排列的发光装置。
这里,各单元的荧光介质可以相同也可不同。
通过这些各单元的重复,获得整体上没有视角依赖性的发光装置。
另外,上述发光装置即便限定发光装置的驱动电压,由于每单位显示面积的发光元件的发光面积增大,因此可以提高每单位面积的发光亮度。
接着,说明构成本发明发光装置的各构件。
1.发光元件
发光元件优选可获得面状发光的EL元件。
EL元件为在2个电极之间挟持发光层的构成。通过在电极间施加电压,发光层发光,成为面状发光元件。作为EL元件有无机EL元件和有机EL元件,本发明中,更优选驱动电压低、根据发光层的种类可获得各种发光色的有机EL元件。
以下说明有机EL元件。
有机EL以以下所示的构成为基本构造。
第一电极/有机发光介质/第二电极
以下说明各构成。
(1)有机发光介质
有机发光介质可以定义为电子与空穴再结合、含有能够进行EL发光的有机发光层的介质。该有机发光介质例如可以在第一电极上层叠以下各层而构成。
(i)有机发光层
(ii)空穴注入层/有机发光层
(iii)有机发光层/电子注入层
(iv)空穴注入层/有机发光层/电子注入层
(v)有机半导体层/有机发光层
(vi)有机半导体层/电子阻挡层/有机发光层
(vii)空穴注入层/有机发光层/附着改善层
这些中,(iv)的构成可以获得更高的发光亮度,由于持久性也优异,因此通常优选使用。
(a)蓝色发光层
蓝系发光层通常由主材料和蓝色系掺杂物构成。主材料优选为苯乙烯衍生物、蒽衍生物或芳香族胺。苯乙烯衍生物特别优选选自二苯乙烯衍生物、三苯乙烯衍生物、四苯乙烯衍生物和苯乙烯胺衍生物中的至少1种。蒽衍生物优选为非对称蒽系化合物。芳香族胺优选为具有2~4个被芳香族取代的氮原子的化合物,特别优选具有2~4个被芳香族取代的氮原子、且具有至少1个烯基的化合物。作为蓝色系掺杂物,蓝色系掺杂物优选选自苯乙烯胺、胺取代苯乙烯化合物、胺取代稠合芳香族环和含稠合芳香族环的化合物中的至少1种。此时,蓝色系掺杂物可以由不同的多个化合物构成。上述苯乙烯胺和胺取代苯乙烯化合物可以举出下述通式〔1〕~〔2〕所示的化合物,上述含稠合芳香族环的化合物可以举出下述通式〔3〕所示的化合物。
〔式中,Ar5、Ar6和Ar7各自独立地表示碳原子数6~40的取代或无取代的芳香族基团,这些中的至少1个含有苯乙烯基,p表示1~3的整数。〕
〔式中,Ar15及びAr16各自独立地表示碳原子数6~30的亚芳基,E1和E2各自独立地表示碳原子数6~30的芳基或烷基、氢原子或氰基,q表示1~3的整数。U和/或V为含有氨基的取代基,该氨基优选为芳基氨基。〕
〔式中,A表示碳原子数1~16的烷基或烷氧基、碳原子数6~30的取代或未取代的芳基、碳原子数6~30的取代或未取代的烷基氨基、或碳原子数6~30的取代或未取代的芳基氨基,B表示碳原子数10~40的稠合芳香族环基,r表示1~4的整数。〕
(b)绿色系发光层
绿色系发光层从抑制连续照明时的色变化的观点出发,主材料优选使用与在蓝色系发光层中所用主材料相同的材料。
掺杂物优选为下述式〔4〕所示的、取代蒽构造与被具有取代基的苯环取代的胺构造连接的芳香族胺衍生物。
(式中,A1和A2各自独立地表示氢原子、取代或无取代的碳数1~10的烷基、取代或无取代的环碳数5~50的芳基、取代或无取代的环碳数3~20的环烷基、取代或无取代的碳数1~10的烷氧基、取代或无取代的环碳数5~50的芳基氧基、取代或无取代的环碳数5~50的芳基氨基、取代或无取代的碳数1~10的烷基氨基或卤原子,p和q分别为1~5的整数,s为1~9的整数。p和q分别为2以上时,多个A1、A2可以分别相同或不同,还可以相互连接形成饱和或不饱和的环。没有A1和A2两者为氢原子的情况。
R1表示取代或无取代的碳数3~10的仲或叔烷基,t为1~9的整数。t为2以上时,多个R1可以相同也可不同。R2为氢原子、取代或无取代的碳数1~10的烷基、取代或无取代的环碳数5~50的芳基、取代或无取代的环碳数3~20的环烷基、取代或无取代的碳数1~10的烷氧基、取代或无取代的环碳数5~50的芳基氧基、取代或无取代的环碳数5~50的芳基氨基、取代或无取代的碳数1~10的烷基氨基或卤原子,u为0~8的整数。u为2以上时,多个R2可以相同也可不同。s+t+u为2~10的整数。)
(c)橙色~红色系发光层
从抑制连续照明时的色变化的观点出发,主材料优选使用与蓝色系发光层所用主材料相同的材料。
掺杂物可以使用具有至少一个荧蒽骨架或苝骨架的荧光性化合物,例如可以举出下述式〔5〕所示的化合物。
〔式中,X21~X24各自独立地表示碳原子数1~20的烷基、取代或无取代的碳原子数6~30的芳基,X21和X22和/或X23和X24可以借助碳—碳键或—O—、—S—键合。X25~X36为氢原子,直链、支链或环状的碳原子数1~20的烷基,直链、支链或环状的碳原子数1~20的烷氧基,取代或无取代的碳原子数6~30的芳基,取代或无取代的碳原子数6~30的芳基氧基,取代或无取代的碳原子数6~30的芳基氨基,取代或无取代的碳原子数1~30的烷基氨基,取代或无取代的碳原子数7~30的芳基烷基氨基或取代或无取代碳原子数8~30的烯基,相邻取代基和X25~X36可以键合形成环状构造。优选各式中的取代基X25~X36的至少1个含有胺或烯基。〕
蓝色系发光层的膜厚优选为5~30nm、更优选为5~20nm。小于5nm时,有发光层形成变难、色度的调整变难的顾虑;超过30nm时,有驱动电压上升的顾虑。
绿色系发光层的膜厚优选为5~30nm、更优选为5~20nm。小于5nm时,有发光效率降低的顾虑;超过30nm时,有驱动电压上升的顾虑。
橙色~红色系发光层的膜厚优选为5~40nm、更优选为10~30nm。小于5nm时,有发光效率降低的顾虑;超过30nm时,有驱动电压上升的顾虑。
(d)空穴注入层
另外,在有机发光介质的空穴注入层中优选使用在施加1×104~1×106V/cm范围的电压时测定的空穴迁移率为1×10-6cm2/V·秒以上、离子化能量为5.5eV以下的化合物。通过设置这种空穴注入层,向有机发光层的空穴注入变得良好,可获得高的发光亮度,或者能够低电压驱动。
作为这种空穴注入层的构成材料,具体地可以举出卟啉化合物、芳香族叔胺化合物、苯乙烯胺化合物、芳香族二甲川系化合物、稠合芳香族环化合物,例如4,4’—双[N—(1—萘基)—N—苯基氨基]联苯(略记为NPD。)、4,4’,4’’—三[N—(3—甲基苯基)—N—苯基氨基]三苯基胺(略记为MTDATA。)等的有机化合物。
另外,作为空穴注入层的构成材料还优选使用p型—Si或p型—SiC等的无机化合物。予以说明,还优选在上述空穴注入层和阳极层之间、或者上述空穴注入层和有机发光层之间设置导电率为1×10-10S/cm以上的有机半导体层。通过设置这种有机半导体层,向有机发光层的空穴注入变得更加良好。
(e)空穴输送层
作为空穴输送层的材料,可以使用上述材料,还可以使用卟啉化合物(公开于日本特开昭63—2956965号公报等)、芳香族叔胺化合物和苯乙烯胺化合物(参照美国专利第4127412号说明书、日本特开昭53—27033号公报、日本特开昭54—58445号公报、日本特开昭54—149634号公报、日本特开昭54—64299号公报、日本特开昭55—79450号公报、日本特开昭55—144250号公报、日本特开昭56—119132号公报、日本特开昭61—295558号公报、日本特开昭61—98353号公报、日本特开昭63—295695号公报等)、芳香族叔胺化合物。另外,可以举出美国专利第5061569号所记载的分子内具有2个稠合芳香族环的例如4,4’—双(N—(1—萘基)—N—苯基氨基)联苯或日本特开平4—308688号公报所记载的3个三苯基胺单元连接成星型的4,4’,4”—三(N—(3—甲基苯基)—N—苯基氨基)三苯基胺等。进而,除了作为发光层的材料示出的上述芳香族二甲川系化合物之外,p型Si、p型SiC等无机化合物也可作为空穴输送层的材料使用。
该空穴输送层可以由上述材料的1种或2种以上形成的一层构成,另外,空穴输送层还可以是层叠由其它种化合物形成的空穴输送层而成。空穴输送层的膜厚并无特别限定,优选为20~200nm。
(f)有机半导体层
有机半导体层为辅助向发光层的空穴注入或电子注入的层,优选具有10-10S/cm以上的导电率。作为这种有机半导体层的材料,可以使用含噻吩寡聚物或日本特开平8—193191号公报所记载的含芳基胺寡聚物等导电性寡聚物、含芳基胺树枝状化合物等的导电性树枝状化合物等。有机半导体层的膜厚并无特别限定,优选为10~1000nm。
(g)电子输送层
在阴极和黄色~红色系发光层之间可以设置电子输送层等。电子输送层为辅助向发光层的电子注入的层,电子迁移率大。电子输送层是为了缓和能量水平的急剧变化等调整能量水平而设置的。作为电子输送层中使用的材料,优选8—羟基喹啉或其衍生物的金属络合物。上述8—羟基喹啉或其衍生物的金属络合物的具体例为含有喔星(oxine)(一般为8—喹啉醇或8—羟基喹啉)的螯合物的金属螯合物氧化物化合物,例如可以使用三(8—喹啉醇)铝。而且,作为噁二唑衍生物可以举出下述通式〔6〕~〔8〕所示的电子传递化合物。
(式中,Ar17、Ar18、Ar19、Ar21、Ar22和Ar25分别表示具有或没有取代基的芳基,Ar17和Ar18、Ar19和Ar21、Ar22和Ar25可相互相同或不同。Ar20、Ar23和Ar24分别表示具有或没有取代基的亚芳基,Ar23和Ar24可相互相同或不同。)
作为这些通式〔6〕~〔8〕的芳基可以举出苯基、联苯基、蒽基、苝基、芘基等。另外,作为亚芳基可以举出亚苯基、亚萘基、亚联苯基(biphenylene)、亚蒽基、亚苝基、亚芘基等。作为它们的取代基可以举出碳数1~10的烷基、碳数1~10的烷氧基或氰基等。该电子传递化合物优选使用薄膜形成性良好者。而且,作为这些电子传递性化合物的具体例子可以举出下述化合物。
上述式中,Me为甲基、tBu为叔丁基。
电子注入层或电子输送层的膜厚并无特别限定,优选为1~100nm。
作为最接近于阳极的有机层的蓝色系发光层、空穴输送层或空穴注入层优选含有氧化剂。在发光层、空穴输送层或空穴注入层中所含的优选氧化剂为吸电子性或受电子体。优选为路易斯酸、各种醌衍生物、二氰基醌二甲烷衍生物、由芳香族胺和路易斯酸形成的盐类。特别优选的路易斯酸为氯化铁、氯化锑、氯化铝等。
作为最接近于阴极的有机层的黄色~红色系发光层、电子输送层或电子注入层优选含有还原剂。优选的还原剂为碱金属、碱土类金属、碱金属氧化物、碱土类氧化物、稀土类氧化物、碱金属卤化物、碱土类卤化物、稀土类卤化物、由碱金属和芳香族化合物形成的络合物。特别优选的碱金属为Cs、Li、Na、K。
(h)无机化合物层
还可以与阳极和/或阴极相邻具有无机化合物层。无机化合物层作为附着改善层发挥功能。作为无机化合物层中使用的优选无机化合物为碱金属氧化物、碱土类氧化物、稀土类氧化物、碱金属卤化物、碱土类卤化物、稀土类卤化物、SiOX、AlOX、SiNX、SiON、AlON、GeOX、LiOX、LiON、TiOX、TiON、TaOX、TaON、TaNX、C等各种氧化物、氮化物、氧化氮化物。作为接近阳极的层的成分,特别优选SiOX、AlOX、SiNX、SiON、AlON、GeOX、C形成稳定的注入界面层。另外,作为接近阴极的层的成分,特别优选LiF、MgF2、CaF2、MgF2、NaF。无机化合物层的膜厚并无特别限定,优选为0.1nm~100nm。
形成含有发光层的各有机层和无机化合物层的方法并无特别限定,例如可以使用蒸镀法、旋涂法、浇铸法、LB法等公知的方法。另外,所得有机EL元件的特性变得均一、另外制造时间可以缩短,因此优选用同一方法形成电子注入层和发光层,例如用蒸镀法制膜电子注入层时,优选发光层也用蒸镀法进行制膜。
(i)电子注入层
另外,有机发光介质的电子注入层中优选使用在施加1×104~1×106V/cm范围的电压时测定的电子迁移率为1×10-6cm2/V·秒以上、离子化能量超过5.5eV的化合物。通过设置这种电子注入层,向有机发光层的电子注入变得良好、可以获得高的发光亮度,或者可以低电压驱动。作为这种电子注入层的构成材料具体地可以举出8—羟基喹啉的金属络合物(Al螯合物:Alq)或其衍生物、或者噁二唑衍生物等。
(j)附着改善层
另外,有机发光介质的附着改善层可以看作该电子注入层的一方式,即为在电子注入层中与阴极的粘合性特别良好的材料所形成的层,优选由8—羟基喹啉的金属络合物或其衍生物等构成。予以说明,优选与上述电子注入层相接触设置导电率为1×10-10S/cm以上的有机半导体层。通过设置这种有机半导体层,向有机发光层的电子注入性变得更加良好。
另外,对于有机发光介质的厚度而言,优选可以在5nm~5μm的范围内设定。其理由为当有机发光介质的厚度小于5nm时,有发光亮度或持久性降低的情况,另一方面,当有机发光介质的厚度超过5μm时,有印加电压的值增高的情况。因此,更优选使有机发光层的厚度为10nm~3μm的范围内的值、进一步优选为20nm~1μm的范围内的值。
(2)第一或第二电极
使用第一或第二电极作为阳极时,使用满足空穴注入所必需功函数的金属。作为功函数的值优选4.6eV以上,具体地可以举出金、银、铜、铱、钼、铌、镍、锇、钯、铂、钌、钽、钨或铝等金属或它们的合金、铟和/或锡的氧化物(以下略记为ITO)、铟和/或锌的氧化物(以下略记为IZO)等的金属氧化物、碘化铜、聚吡咯、聚苯胺、聚(3—甲基噻吩)等导电性高分子和它们的层叠体。
另外,使用第二或第一电极作为阴极时,使用功函数小(4eV以下)的金属、合金、导电性化合物和它们的混合物作为电极物质。这种电极物质的具体例子可以举出钠、钠—钾合金、镁、锂、镁/银合金、铝/氧化铝、铝/锂合金、铟、稀土类金属等的1种或2种以上。
各电极的膜厚为5~1000nm、优选为10~500nm的范围。另外,对于低功函数层而言,在1~100nm、优选5~50nm的范围、更优选5~30nm的范围设定。分别来说,当超过上限的膜厚时,从高效取出来自有机发光层的发光的观点出发不优选。另外,当小于下限的膜厚时,由于导电性显著降低,因此不优选。
有机EL元件的各层的形成方法可以使用利用以往公知的方法例如真空蒸镀法、溅射、旋涂法等的形成方法。
2.支承基板
本发明的发光装置的基板(有时称作支承基板。)为用于支承发光元件、荧光体层的构件,因此优选机械强度、尺寸稳定性优异。
作为这种基板,可以举出由无机材料构成的基板,例如玻璃板、金属板、陶瓷板等,作为优选的无机材料可以举出玻璃材料、氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化钇、氧化锗、氧化锌、氧化镁、氧化钙、氧化锶、氧化钡、氧化铅、氧化钠、氧化锆、氧化钠、氧化锂、氧化硼、氮化硅、石灰钠玻璃、含钡·锶的玻璃、铅玻璃、铝硅酸玻璃、硼硅酸玻璃、钡硼硅酸玻璃等。
另外,作为构成基板的优选有机材料可以举出聚碳酸酯树脂、丙烯酸树脂、氯乙烯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚酰亚胺树脂、聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、有机硅树脂、氟树脂、聚乙烯醇系树脂、聚乙烯基吡咯烷酮树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、氰酸酯树脂、蜜胺树脂、马来树脂、乙酸乙烯酯酯树脂、聚缩醛树脂(Polyacetal resin)、纤维素树脂等。
另外,为了避免水分侵入有机EL表示装置内,由这些材料形成的基板优选进一步形成无机膜或涂布氟树脂,从而实施防湿处理或疎水性处理。
使用聚合物等有机材料时特别有效。
另外,为了避免水分侵入有机发光介质,优选减小基板的含水率和透气系数。具体地说,优选使支承基板的含水率为0.0001重量%以下的值和使透气系数为1×10-13cc·cm/cm2·sec·cmHg以下的值。
予以说明,在借助基板取出EL发光时(包括作为密封用构件使用的情况),例如在上述基板材料中,特别优选使用在波长400~700nm下透光率为70%以上的基板材料。
3.荧光介质
荧光介质接收来自有机EL元件的光,发出长波长的光(荧光)。
荧光介质含有荧光体或荧光体和基底树脂。
荧光体可以举出无机荧光体和有机荧光体。
(1)无机荧光体
无机荧光体中可以使用由金属化合物等无机化合物构成、吸收可见光、发出比所吸收的光更长的荧光者。特别优选透明性高、散射损失小的纳米晶荧光体。在这种纳米晶荧光体表面上为了提高在后述基底树脂中的分散性,例如可以用长链烷基或磷酸等的有机物对表面进行修饰。
具体地说,可以使用以下的纳米晶荧光体。
(a)在金属氧化物掺杂有过渡金属离子的纳米晶荧光体
作为在金属氧化物掺杂有过渡金属离子的纳米晶荧光体,可以举出在Y2O3、Gd2O3、ZnO、Y3Al5O12、Zn2SiO4等金属氧化物掺杂有Eu2+、Eu3+、Ce3+、Tb3+等吸收可见光的过渡金属离子的荧光体。
(b)在金属硫族元素物中掺杂有过渡金属离子的纳米晶荧光体
作为在金属硫族元素物中掺杂有过渡金属离子的纳米晶荧光体,可以举出在ZnS、CdS、CdSe等金属氧族元素化物中掺杂有Eu2+、Eu3+、Ce3+、Tb3+等吸收可见光的过渡金属离子的荧光体。为了防止S或Se等由于后述基底树脂的反应成分所导致的脱离,可以用二氧化硅等金属氧化物或有机物等进行表面修饰。
(c)利用半导体的带隙、吸收可见光进行发光的纳米晶荧光体(半导体纳米晶)
半导体纳米晶例如可以举出CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、InP等。这些物质如日本特表2002—510866号公报等文献所记载,通过对粒径进行纳米尺寸化,可以控制带隙,结果可以改变吸收—荧光波长。为了防止S或Se等由于后述基底树脂的反应成分所导致的脱离,可以用二氧化硅等金属氧化物或有机物等进行表面修饰。
例如,可以用ZnS等带隙能量更高的半导体材料的壳被覆CdSe纳米晶荧光体的表面。由此,易于表现所产生的电子封闭在中心微粒子内的效果。
予以说明,上述纳米晶荧光体可以单独使用1种,还可以组合使用2种以上。
这种半导体纳米晶的吸收系数大、荧光效率高。因此,能够将荧光介质薄膜化,可以减小荧光介质上的发光元件的变形。因此,可以获得缺陷少的发光装置。
(2)有机荧光体
有机荧光体具体地可以举出1,4—双(2—甲基苯乙烯)苯(以下Bis—MSB)、反式—4,4’—二苯基茋(以下DPS)等茋系色素,7—羟基—4—甲基香豆素(以下香豆素4)、2,3,5,6—1H,4H—四氢—8—三氟甲基喹嗪并(9,9a,1—gh)香豆素(以下香豆素153)、3—(2’—苯并噻唑)—7—二乙基氨基香豆素(以下香豆素6)、3—(2’—苯并咪唑)—7—N,N—二乙基氨基香豆素(以下香豆素7)等香豆素系色素,基础黄51等香豆素色素系染料、直接黄11、直接黄116等萘亚胺色素、苝系色素。
另外,还可以使用4—二氰基亚甲基—2—甲基—6—(对二甲基氨基苯乙烯基)—4H—吡喃(以下DCM)等花青系色素、1—乙基—2—(4—(对二甲基氨基苯基)—1,3—丁二烯基)—吡啶—高氯酸盐(以下吡啶1)等吡啶系色素、罗丹明B、罗丹明6G等罗丹明系色素、噁嗪系色素。
进而,各种染料(直接染料、酸性染料、碱性染料、分散染料等)只要具有荧光性,则可以选择。
予以说明,还可以预先将上述荧光色素混炼于聚甲基丙烯酸酯、聚氯乙烯、氯乙烯乙酸乙烯酯共聚合体、醇酸树脂、芳香族磺酰胺树脂、尿素树脂、蜜胺树脂、苯并三聚氰胺树脂等颜料树脂中进行颜料化。
另外,这些荧光色素或颜料还可以根据需要单独使用或混合使用。
作为本发明发光装置的荧光介质使用时,特别优选含有苝系色素。苝系色素是荧光性高、高光持久性的色素,而且在分子内没有反应性高的不饱和键。因此,基底树脂等受到周围的影响小,因而可以抑制发光装置的不均匀劣化(烧结)。结果能够以高变换效率获得高持久性的荧光介质。
作为苝系色素的具体例子可以举出下述式(I)~(III)的化合物。
(式中,R1~R4分别为氢、直链烷基、支链烷基、环烷基的任一种,可以被取代。R5~R8为苯基、杂芳香族基、直链烷基、支链烷基的任一种,可以被取代。R9、R10分别为氢、直链烷基、支链烷基、环烷基的任一种,可以被取代。R11~R14分别表示氢、直链烷基、支链烷基、环烷基的任一种,可以被取代。)
(3)基底树脂
基底树脂为分散荧光体的树脂,可以使用非固化型树脂、热固化型树脂或光固化型树脂。具体地可以举出寡聚物或聚合物形态的蜜胺树脂、酚醛树脂、醇酸树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、马来酸树脂、聚酰胺系树脂或聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素等及以形成它们的单体作为构成成分的共聚物。
进而,可以使用光固化型树脂。光固化型树脂通常使用含有感光剂的具有反应性乙烯基的丙烯酸酸、甲基丙烯酸系的光聚合型、聚桂皮酸乙烯酯等光交联型等。予以说明,当不含感光剂时,可以使用热固化型者。
这些基底树脂可以单独使用一种类树脂,还可以混合使用多种类。
荧光介质的制作通过使用碾磨法或超声波分散法等公知的方法将荧光体和基底树脂混合·分散而成的分散液进行。此时,可以使用基底树脂的良溶剂。通过公知的成膜方法、例如光刻法和丝网印刷法、喷墨法等在支承基板上将该分散液制作荧光介质。
荧光介质的厚度为0.1μm~1mm、优选为0.5μm~500μm、更优选为1μm~100μm。
荧光体的材质、粒径和基底树脂的配比可以根据有机EL元件的发光进行各种最佳化。
4.透明阻挡层
为了防止水分、氧、单体等低分子有机成分侵入发光元件、特别是有机EL元件所导致的劣化而配置。优选选择无机氧化物、无机氮化物、无机氧氮化物的膜。
具体地可以举出SiOx,SiNx,SiOxNy,AlOx,TiOx,TaOx,ZnOx,ZrOx,CeOx,ZrSiOx(式中,x表示0.1~2、y表示0.5~1.3)。
膜厚优选为1nm~10μm、更优选为10nm~5μm。
小于1nm时,阻挡性不充分,超过10μm时,有内部应力增大、发生裂痕的顾虑。
可见光透射率优选为50%以上、更优选为70%以上、进一步优选为80%。
该膜可以使用电子束蒸镀、溅射、离子镀等方法进行成膜。
5.反射层
优选可见光反射率高的层。例如优选Ag、Al、Mg、Au、Cu、Fe、In、Ni、Pb、Pt、W、Zn或含有它们的合金等的膜。特别是Ag、Al、Mg或含有它们的合金的膜的可见光反射率为约80%以上,因此更为优选。
膜厚优选为1nm~10μm、更优选为10nm~5μm。
小于1nm时,膜的均一性不充分,超过10μm时,有内部应力增大、发生裂痕的顾虑。
该膜可以使用电子束蒸镀、阻抗加热蒸镀、溅射、离子镀等的方法进行成膜。
6.凸部
凸部优选由紫外线固化树脂、热固化树脂等透明的材料形成,选择支承基板的材料或荧光介质的基底树脂材料。
通常将这些材料分散于适当的溶剂中进行离子化,使用光刻法、丝网印刷法、喷墨法等装置在支承基板上形成凸部的前体图案,进行烧成,从而将其固化,形成凸部。
7.其它
在如此获得的发光装置中,可以在光取出侧的最外部配置光扩散层或亮度提高膜,提高光取出效率,进一步提高面内发光均一性。
[实施例]
制造例1
半导体纳米晶荧光介质材料1的调制
将乙酸镉二水和物0.5g、十四烷基膦酸(TDPA)1.6g加入5ml的三辛基膦(TOP)中。在氮气环境下将溶液加热至230℃,搅拌1小时。冷却至60℃后,加入含有硒0.2g的TOP溶液2ml,作为原料溶液。
将三辛基膦氧化物(TOPO)10g放入三口烧瓶中,在195℃下真空干燥1小时。使用氮气返回至大气压,在氮气环境下直接加热至270℃,在搅拌体系的同时加入上述原料溶液1.5ml。反应(核成长反应)在随时确认反应溶液的荧光光谱的同时进行。当纳米晶在615nm具有荧光峰时,将反应溶液冷却至60℃,停止反应的进行。
加入丁醇20ml使半导体纳米晶(核)沉淀,通过离心分离进行减压干燥。
将TOPO5g放入三口烧瓶中,在195℃下真空干燥1小时。使用氮气返回至大气压,在氮气环境下直接冷却至60℃,加入TOP0.5ml和己烷0.5ml中混悬的上述半导体纳米晶(核)0.05g。在减压下、100℃下搅拌1小时后,加热至160℃,使用氮气返回至大气压(溶液A)。
用30分钟的时间将另外调制的溶液B(将二乙基锌的1N浓度正己烷溶液0.7ml和双(三甲基甲硅烷基)硫化物0.13g溶解于TOP3ml)滴加至保持于160℃的溶液A中。降温至90℃后继续搅拌2小时。降温至60℃、加入丁醇20ml,使半导体纳米晶(核:CdSe/壳:ZnS)沉淀,通过离心分离进行分离、进行减压干燥。
接着,将所得半导体纳米晶作为基底树脂分散于氨酯系热固化型树脂(十条化学制MIG2500)中,按照半导体纳米晶的对固态成分浓度达到9wt%(体积比率2vol%)进行分散,调制使用了半导体纳米晶:(CdSe)ZnS的红色荧光介质材料1。
制造例2
半导体纳米晶荧光介质材料2的调制
为了合成磷化铟(InP)半导体纳米晶,在氩气气流下约200℃下将新的In(OH)30.02g(0.1mmol)溶解于HPA0.5g(3mmol)和TOPO3.5g中。接着,将溶液冷却至120~130℃,向反应体系内流入氩气,减压20~30分钟后,进而流入氩气10~15分钟。为了除去被反应体系所吸收的全部水和氧,重复3次该氩气气流和减压的过程。将反应混合物加热至300℃后,注入含有P(TMS)30.0277g(0.1mmol)、TOP1.8g和甲苯0.2g的储备溶液2g。为了使纳米晶成长,将反应混合物冷却至250℃。在纳米晶到达所需粒径后,将覆套式电阻加热器迅速地取出,将反应溶剂冷却,使反应停止。在溶液的温度为小于80℃后,加入甲醇10ml,使纳米晶从反应混合物中沉淀。利用离心分离和倾析分离沉淀物。纳米晶进行作为沉淀物的保存或减压干燥。使用该反应的纳米晶的粒径分布广、标准偏差超过20%。
接着,将所得半导体纳米晶分散于作为基底树脂的氨酯系热固化型树脂(十条化学制MIG2500)中,按照半导体纳米晶的相对固态成分浓度达到9wt%(体积比率2vol%)进行分散,调制使用了半导体纳米晶:InP的荧光介质材料2。
制造例3
使用了有机荧光体(苝系色素)的荧光介质材料3的调制
作为苝系色素,将下述式(Ia)所示化合物0.3wt%(相对固态成分)、下述式(IIa)所示化合物0.6wt%(相对固态成分)和下述式(IIIa)所示化合物0.6wt%(相对固态成分)分别与制造例1同样地溶解于基底树脂中,调制使用了苝系色素的荧光介质材料3。
[化9]
制造例4
使用了有机荧光体(苝系色素)的荧光介质材料4的调制
将式(IIa)所示化合物0.6wt%(相对固态成分)与制造例1同样地溶解于基底树脂中,调制使用了苝系色素的荧光介质材料4。
实施例1
在100mm×100mm×1.1mm厚度的蓝板玻璃基板(ジオマテイツク社制)上,使用30μm线、10μm间隔的线图案版丝网印刷制造例1中调制的荧光介质材料1,在80℃下干燥后,在180℃下将其固化。通过进行180℃处理,荧光介质流动,形成具有图13(a)所示截面形状的荧光介质图案。
接着,在异丙醇中进行5分钟超声波洗涤后,进行30分钟UV臭氧洗涤。
首先,在IZO电极上以膜厚25nm蒸镀作为空穴注入层发挥功能的HI膜。在HI膜的成膜之后,以膜厚10nm蒸镀作为空穴输送层发挥功能的HT膜。在HT膜的成膜后,以膜厚10nm共蒸镀化合物BH和化合物BD,使其膜厚比达到10:0.5,作为蓝色发光层。接着,以膜厚10nm共蒸镀化合物BH和化合物GD,使其膜厚比达到10:0.8,作为绿色发光层。在该膜上成膜膜厚10nm的三(8—喹啉醇)铝膜(以下略记为“Alq膜”。)作为电子输送层。之后,蒸镀1nmLiF作为电子注入层、蒸镀150nmAl作为阴极,层叠蓝绿发光的有机EL元件。测定该蓝绿发光有机EL元件的发光光谱时,在蓝区域457nm和绿区域528nm处具有发光峰。
进而,在该有机EL元件上使用粘合材料粘贴0.3mm厚度的玻璃基板(与前述相同),密封有机EL元件,获得发光装置(图13(a)未图示密封材料)。
接着,在该装置的IZO电极和Al电极上施加DC7V的电压(IZO电极:(+)、Al电极:(—))时,有机EL元件的发光与荧光介质的荧光混合,获得白色发光。
这里,由正面色度和斜45°分别使用色彩色差计(CS100、ミノルタ制)进行测定时,所观察的CIE色度差异为0.01以内。
实施例2
在实施例1中,除了使用30μm线、30μm间隔的线图案版形成制造例1中调制的荧光介质材料1之外同样,获得具有图13(c)所示图案的(未图示密封材料)发光装置。
接着,在该装置的IZO电极和Al电极上施加DC7V的电压(IZO电极:(+)、Al电极:(—))时,有机EL元件的发光与荧光介质的荧光混合,获得白色发光。
这里,由正面色度和斜45°分别使用色彩色差计(CS100、ミノルタ制)进行测定时,所观察的CIE色度差异为0.01以内。
实施例3
在实施例1中,除了使用制造例2中调制的荧光介质材料2之外同样,获得具有图13(c)所示图案的(未图示密封材料)发光装置。
接着,在该装置的IZO电极和Al电极上施加DC7V的电压(IZO电极:(+)、Al电极:(—))时,有机EL元件的发光与荧光介质的荧光混合,获得白色发光。
这里,由正面色度和斜45°分别使用色彩色差计(CS100、ミノルタ制)进行测定时,所观察的CIE色度差异为0.01以内。
实施例4
在实施例1中,除了使用制造例3中调制的荧光介质材料3之外同样,获得具有图13(a)所示图案的(未图示密封材料)发光装置。
接着,在该装置的IZO电极和Al电极上施加DC7V的电压(IZO电极:(+)、Al电极:(—))时,有机EL元件的发光与荧光介质的荧光混合,获得白色发光。
这里,由正面色度和斜45°分别使用色彩色差计(CS100、ミノルタ制)进行测定时,所观察的CIE色度差异为0.01以内。
实施例5
在实施例1中,除了使用制造例3中调制的荧光介质材料3、作为有机EL元件的发光层以膜厚10nm共蒸镀化合物BH和化合物BD,使其达到10:0.5的膜厚比,制作在蓝区域457nm上具有发光峰的有机EL元件之外,同样操作,获得具有图13(a)所示图案的(未图示密封材料)发光装置。
接着,在该装置的IZO电极和Al电极上施加DC7V的电压(IZO电极:(+)、Al电极:(—))时,有机EL元件的发光与荧光介质的荧光混合,获得白色发光。
这里,由正面色度和斜45°分别使用色彩色差计(CS100、ミノルタ制)进行测定时,所观察的CIE色度差异为0.01以内。
实施例6
在实施例1中,除了使用制造例4中调制的荧光介质材料4、作为有机EL元件的发光层在蓝色发光层上以膜厚10nm共蒸镀化合物BH和化合物BD,使其达到10:0.5的膜厚比,接着,作为红色发光层以膜厚20nm共蒸镀化合物BH和化合物RD,使其达到20:3的膜厚比,制作在蓝区域457nm和红区域615nm处具有发光峰的有机EL元件之外,同样操作,获得具有图13(c)所示图案的(未图示密封材料)发光装置。
接着,在该装置的IZO电极和Al电极上施加DC7V的电压(IZO电极:(+)、Al电极:(—))时,有机EL元件的发光与荧光介质的荧光混合,获得白色发光。
这里,由正面色度和斜45°分别使用色彩色差计(CS100、ミノルタ制)进行测定时,所观察的CIE色度差异为0.01以内。
实施例7
在实施例1中,除了使用成膜了2000膜厚的A膜的100mm×100mm×1.1mm厚蓝板玻璃基板(ジオマテイツク社制),阴极使用IZO,进而使用SiON膜进行密封之外,同样操作,获得为图13(a)所示的图案、顶部发光型的发光装置。
接着,在该装置的IZO电极和Al电极上施加DC7V的电压(下部IZO电极:(+)、上部IZO电极:(—))时,有机EL元件的发光与荧光介质的荧光混合,获得白色发光。
这里,由正面色度和斜45°分别使用色彩色差计(CS100、ミノルタ制)进行测定时,所观察的CIE色度差异为0.01以内。
实施例8
在实施例1中,使用30μm线、30μm间隔的线图案版在支承基板上将制造例1中调制的荧光介质材料1形成具有图13(c)所示图案的荧光介质。
接着,用市售的光致抗蚀剂覆盖荧光介质上和形成有荧光介质的支承基板面以外的支承基板,进行氟酸处理,在荧光介质图案的间隔内形成凹状的凹陷。
使用有机碱(乙醇胺)除去光致抗蚀剂后,与实施例1同样地进行IZO成膜、有机EL形成、密封,获得图13(d)的(未图示密封材料)发光装置。
接着,在该装置的IZO电极和Al电极上施加DC7V的电压(IZO电极:(+)、Al电极:(—))时,有机EL元件的发光与荧光介质的荧光混合,获得白色发光。
这里,由正面色度和斜45°分别使用色彩色差计(CS100、ミノルタ制)进行测定时,所观察的CIE色度差异为0.01以内。
实施例9
实施例1中,使用30μm线、30μm间隔的线图案版在支承基板上将制造例1中调制的荧光介质材料1形成具有图13(c)所示图案的荧光介质。
接着,在荧光介质图案的间隙中使用氨酯系热固化型树脂(十条化学制MIG2500)墨液利用30μm线、30μm间隔的线图案版进行丝网印刷,在80℃下干燥后,在180℃使其固化,在荧光介质的间隙内形成透明的凸部。以下与实施例1同样,进行IZO成膜、有机EL形成、密封,获得图13(e)的(未图示密封材料)发光装置。
接着,在该装置的IZO电极和Al电极上施加DC7V的电压(IZO电极:(+)、Al电极:(—))时,有机EL元件的发光与荧光介质的荧光混合,获得白色发光。
这里,由正面色度和斜45°分别使用色彩色差计(CS100、ミノルタ制)进行测定时,所观察的CIE色度差异为0.01以内。
比较例1
接着,在该装置的IZO电极和Al电极上施加DC7V的电压(IZO电极:(+)、Al电极:(—))时,有机EL元件的发光与荧光介质的荧光混合,获得白色发光。
这里,由正面色度和斜45°分别使用色彩色差计(CS100、ミノルタ制)进行测定时,所观察的CIE色度差异超过0.01,发光的均一性差于实施例。认为这是由于有机EL发光元件的发光光谱和透过荧光介质的有机EL元件光的透过强度随角度而不同。
进而白色发光亮度为实施例1的80%左右。认为这是由于相比较于实施例1,有机EL元件的发光面积小。
发光元件中有很多水分等的影响所产生的暗点。可知ITO膜(结晶质)的阻挡性差于IZO(非晶质)。
制造例5(红色荧光材料1的调制)
将乙酸镉二水和物(0.5g)、十四烷基膦酸(TDPA)(1.6g)加入5ml的三辛基膦(TOP)中。在氮气环境下将溶液加热至230℃,搅拌1小时。冷却至60℃后,加入含有硒0.2g的TOP溶液2ml作为原料溶液。
将三辛基膦氧化物(TOPO)10g放入三口烧瓶中,在195℃下真空干燥1小时。使用氮气返回至大气压,在氮气环境下直接加热至270℃,在搅拌体系的同时加入上述原料溶液1.5ml。反应(核成长反应)在随时确认反应溶液的荧光光谱的同时进行。当纳米晶在615nm具有荧光峰时,将反应溶液冷却至60℃,停止反应的进行。加入丁醇20ml使半导体纳米晶(核)沉淀,通过离心分离进行分离进行减压干燥。
将TOPO5g放入三口烧瓶中,在195℃下真空干燥1小时。使用氮气返回至大气压,在氮气环境下直接冷却至60℃,加入TOP(0.5ml)和己烷0.5ml中混悬的上述半导体纳米晶(核)(0.05g)。在减压下、100℃下搅拌1小时后,加热至160℃,使用氮气返回至大气压(溶液A)。
用30分钟的时间将另外调制的溶液B(将二乙基锌的1N浓度正己烷溶液0.7ml和双(三甲基甲硅烷基)硫化物0.13g溶解于TOP3ml)滴加至保持于160℃的溶液A中。降温至90℃后继续搅拌2小时。降温至60℃、加入丁醇20ml,使半导体纳米晶(核:CdSe/壳:ZnS)沉淀,通过离心分离进行分离、进行减压干燥。
接着,将所得半导体纳米晶分散于作为基底树脂的丙烯酸系负型紫外线热固化性树脂(新日铁化学制V259)中,按照半导体纳米晶的相对固态成分浓度达到9wt%(体积比率2vol%)进行分散,调制使用了半导体纳米晶:(CdSe)ZnS的红色荧光介质材料1。
制造例6(红色荧光材料2的调制)
在制造例5中,除了使基底树脂为氨酯系热固化树脂(十条化学制MIG2500)之外,利用相同的方法调制红色荧光材料2。
制造例7(绿色荧光材料3的调制)
在制造例5中,除了进行核成长反应至纳米晶在530nm具有荧光峰之外,使用相同的制造法合成半导体纳米晶(核:CdSe/壳:ZnS),获得绿色荧光材料3。
制造例8(绿色荧光材料4的调制)
在制造例6中,除了进行核成长反应至纳米晶在530nm具有荧光峰之外,使用相同的制造法合成半导体纳米晶(核:CdSe/壳:ZnS),获得绿色荧光材料4。
实施例10
在25mm×75mm×0.7mm厚的蓝板玻璃基板上隔着光掩模对制造例5获得的红色荧光材料1进行曝光/显影处理,使得在100μm见方内残留外周15μm宽度的外框,获得70μm见方的开口部,在180℃下进行加热使其固化,制作膜厚5μm的荧光变换部。之后,使用丝网图案版,在70μm的开口部印刷氨酯系热固化型树脂(十条化学制MIG2500)。在80℃下干燥后,在180℃下进行热处理,从而树脂流动,形成具有图21所示截面形状的中央部膜厚10μm树脂图案。
接着,将该基板移动至溅射装置,以约2000的膜厚全面地形成ITO(铟—锡氧化物)层。在其上旋涂正型抗蚀剂(HPR204:富士フイルムア—チ制),按照仅树脂图案部残留ITO,隔着光掩模进行紫外线曝光,利用TMAH(四甲基氢氧化铵)的显影液进行显影,在130℃下烘焙,获得抗蚀剂图案。然后,使用47%氢溴酸形成的ITO刻蚀试剂盒将露出部分的ITO刻蚀。接着,利用以乙醇胺为主成分的剥离液(N303:长濑产业制)处理抗蚀剂,获得ITO图案(下部透明电极:阳极)。
接着,在异丙醇中进行超声波洗涤5分钟后,进行UV臭氧洗涤30分钟
首先以膜厚25nm蒸镀作为空穴注入层发挥功能的HI膜。在HI膜的成膜后,以膜厚10nm蒸镀作为空穴输送层发挥功能的HT膜。在HT膜的成膜后,以膜厚10nm共蒸镀化合物BH和化合物BD,达到10:0.5的膜厚比,作为蓝色发光层。接着,以膜厚10nm共蒸镀化合物BH和化合物GD,达到10:0.8的膜厚比,作为绿色发光层。在该膜上成膜膜厚10nm的三(8—喹啉醇)铝膜(以下略记为“Alq膜”。)作为电子输送层。之后,蒸镀1nmLiF作为电子注入层,蒸镀150nmAl作为阴极(上部反射电极),层叠蓝绿发光的有机EL元件。另外单独地在玻璃基板上制作该蓝绿发光有机EL元件,测定发光光谱时,在蓝区域457nm和绿区域528nm处具有发光峰。
进而,在该有机EL元件上使用粘合材料粘贴0.3mm厚的玻璃基板(赠送),密封有机EL元件,获得有机EL发光装置(图20(a)未图示密封部)。
接着,在该装置的ITO电极和Al电极施加DC7V的电压(ITO电极:(+)、Al电极:(—))时,有机EL元件的发光与荧光介质的荧光混合,获得白色发光。
使用色彩色差计(CS100、ミノルタ制),以各实施例的正面亮度和色调为基准,将色调的偏差和亮度的相对值示于表1中。
比较例2
在实施例10中,除了在制作发光元件部之前不制作突起形状的树脂图案之外,通过与实施例10相同的方法制作有机EL发光装置。与实施例10同样地评价有机EL发光装置的色度和亮度。将结果示于表1。由表1的结果可知,与实施例10相比,由于视角,色度和亮度发生变化。
实施例11
在25mm×75mm×0.7mm厚的蓝板玻璃基板(ジオマテイツク社制)上使用100μm间距的丝网版印刷氨酯系热固化型树脂(十条化学制MIG2500)呈70μm见方形状。在80℃下干燥后,在180℃下进行热处理,整理形状。之后,利用溅射在整个面上成膜Al 100nm。
之后,使用制造例7调制的绿色荧光材料3,使用与实施例10相同的光掩模进行曝光/显影,制作荧光变换部。
接着,使用连接有有机EL蒸镀装置和ITO成膜用离子镀装置腔室的簇型成膜装置进行成膜。对于有机EL发光装置的各层,与实施例10同样地使用真空蒸镀成膜各层。但本实施例中,取代绿色发光层,以膜厚20nm共蒸镀化合物BH和化合物RD、使得达到20:3的膜厚比作为红色发光层,制作蓝红色发光元件。另外,代替Al电极,蒸镀10nmMg:Ag(9:1组成)金属。之后,在真空下将基板移动至离子镀腔室,成膜ITO。进而,作为密封膜,同样使用腔室改变离子镀对SiON膜进行成膜,获得顶部发光型的有机EL发光装置(图20(b)未图示密封部)。予以说明,在玻璃基板上另外单独地制作蓝红发光元件,测定发光光谱时,在蓝区域457nm、红区域615nm处具有发光峰。
接着,在该装置的ITO电极和Al电极施加DC7V的电压(ITO电极:(+)、Al电极:(—))时,有机EL元件的发光与荧光介质的荧光混合,获得白色发光。
使用色彩色差计(CS100、ミノルタ制),由正面和斜45度测定色度和亮度。将结果示于表1。
比较例3
在实施例11中,除了不制造做发光元件部之前的突起形状的树脂图案之外,通过同样的方法制作有机EL发光装置。与实施例11同样地对所得有机EL装置进行色度和亮度的评价。将结果示于表1。由表1的结果可知,与实施例11相比,由于视角,色调和亮度变化。
实施例12
在25mm×75mm×0.7mm厚的蓝板玻璃基板上将通过制造例6获得的红色荧光材料2涂布在元件制作区域整个面上,在80℃下干燥后,在180℃下使其热固化。之后,使用相同的材料,使用100μm间距的丝网版进行印刷呈70μm见方形状。在80℃下干燥后,在180℃下进行热处理,整理突起形状。
之后,利用与实施例10相同的方法制作有机EL发光装置(图20(c)未图示密封部)。
接着,在该装置的ITO电极和Al电极施加DC7V的电压(ITO电极:(+)、Al电极:(—))时,有机EL元件的发光与荧光介质的荧光混合,获得白色发光。
使用色彩色差计(CS100、ミノルタ制)从正面和斜45度测定色调和亮度,结果示于表1中。
比较例4
实施例12中,除了不制造做发光元件部之前的突起形状的荧光树脂图案之外,通过同样的方法制作有机EL发光装置。与实施例12同样地对所得有机EL发光装置进行色度和亮度的评价。将结果示于表1。由表1的结果可知,与实施例12相比,由于视角,色调和亮度变化。
实施例13
在25mm×75mm×100μm厚的聚酰亚胺片材上将通过制造例8获得的绿色荧光材料4涂布在元件制作区域整个面上,在80℃下干燥后,在180℃下使其热固化。之后,使用相同的材料,使用丝网版进行印刷,在100μm见方内的外周15μm宽度框架形状中呈70μm见方形状。在80℃下干燥后,在180℃下进行热处理,形成框架(堤坝)。
之后,按照与实施例10相同的顺序在框架的内部制作发光元件。之后,将主发光装置移动至经氮取代的手套箱(glove box),将上述发光装置转印于转印用基板上,制作有机EL发光装置(图20(d)未图示密封部)。作为转印用基板使用将乙烯—丙烯酸乙酯树脂8重量%、乙烯乙酸乙烯酯树脂8重量%的甲苯溶液涂布在玻璃基板(25mm×75mm×0.7mm厚)上,在150℃下加热30分钟,从而进行溶剂干燥,形成热可塑性树脂层(2μm)所准备的基板。
接着,在该装置的ITO电极和Al电极施加DC7V的电压(ITO电极:(+)、Al电极:(—))时,有机EL元件的发光与荧光介质的荧光混合,获得白色发光。
使用色彩色差计(CS100、ミノルタ制)从正面和斜45度测定色度和亮度,结果示于表1中。由表1的结果可知,与比较例2相比,视角依赖性降低、光取出效率提高。
比较例5
在实施例13中,除了不制造做发光元件部之前的突起形状的荧光树脂图案之外,通过同样的方法制作有机EL发光装置。与实施例13同样地进行有机EL发光装置的色调和亮度的评价。将结果示于表1。由表1的结果可知,由于视角,色度和亮度变化。
实施例14
根据实施例11制作发光元件,进而制作连接于其上部的发光元件,制作顶部发光型的发光装置。
实施例15
根据实施例11制作有机EL发光装置。在制作发光元件时,在成膜最终工序的上部电极(ITO)时,按照与相邻的发光元件下部电极相连,预先改变下部电极的图案和有机层的掩蔽。横方向示于图20(b)中、纵方向示于图22中。
【表1】
产业实用性
本发明的发光装置可以作为一般照明、(液晶用)背光的光源利用。
Claims (28)
1.一种发光装置,其特征在于,
在支承基板上,具有荧光介质和被覆所述荧光介质的发光元件,
所述发光元件具有相互不平行的2个以上的发光面,
将从所述发光元件发出的光与所述荧光介质发出的光混合发出。
2.根据权利要求1所述的发光装置,其中,从相互不平行的2个以上的发光面发出且相对于发光面为法线方向的光透过荧光介质时,荧光介质内的透过距离大致相等。
3.根据权利要求1或2所述的发光装置,其中,所述荧光介质为凸状。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的发光装置,其中,所述发光元件的一部分被覆所述荧光介质,一部分不被覆。
5.根据权利要求4所述的发光装置,还在支承基板设有凸状部或凹状部,未被覆所述荧光介质的发光元件形成在所述凸状部或凹状部上。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的发光装置,在支承基板上还具有凸状部,
所述荧光介质以基本均匀的厚度形成在所述凸状部上。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的发光装置,还在所述发光元件和所述荧光介质之间具有透明阻挡层。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的发光装置,其中,所述发光元件的透明电极作为透明阻挡层发挥作用。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的发光装置,其中,在支承基板上设有凹状部,所述发光元件和荧光介质形成于所述凹状部。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的发光装置,其中,从所述发光元件发出的光和从所述荧光介质发出的光由支承基板侧被取出。
11.根据权利要求1~9中任一项所述的发光装置,其中,从所述发光元件发出的光和从所述荧光介质发出的光由支承基板的相反侧被取出。
12.根据权利要求1~11中任一项所述的发光装置,其中,所述荧光介质含有纳米晶荧光体。
13.根据权利要求12所述的发光装置,其中,所述纳米晶荧光体为半导体纳米晶体。
14.根据权利要求1~13中任一项所述的发光装置,其中,所述发光元件为有机EL元件。
15.根据权利要求1~14中任一项所述的发光装置,其中,混合了从所述发光元件发出的光和从所述荧光介质发出的光的光为白色。
16.一种发光装置,其特征在于,
在支承基板上,具有设有相互不平行的2个以上的发光面的发光元件和荧光介质,
所述荧光介质被配置在与取出所述发光元件发出的光的方向不同的方向上,
将所述发光元件发出的光与所述荧光介质发出的光混合发出。
17.根据权利要求16所述的发光装置,其中,所述发光元件的表面为凸状。
18.根据权利要求16或17所述的发光装置,其中,所述荧光介质的表面为凸状。
19.根据权利要求17或18所述的发光装置,其中,所述凸状为半球状。
20.根据权利要求16~19中任一项所述的发光装置,其中,所述荧光介质被配置在与取出所述发光元件发出的光的方向相垂直的方向上。
21.根据权利要求16~20中任一项所述的发光装置,其中,在所述支承基板上并列放置有2个以上的所述发光元件,
在所述发光元件之间具有所述荧光介质。
22.根据权利要求16~21中任一项所述的发光装置,其中,所述荧光介质包埋所述发光元件。
23.根据权利要求16~22中任一项所述的发光装置,其中,层叠有2个以上的所述发光元件。
24.根据权利要求16~23中任一项所述的发光装置,将所述发光元件发出的光和所述荧光介质发出的光从所述支承基板侧取出。
25.根据权利要求16~23中任一项所述的发光装置,其中,将所述发光元件发出的光和所述荧光介质发出的光从所述支承基板的相反侧取出。
26.根据权利要求16~25中任一项所述的发光装置,其中,所述荧光介质含有纳米晶荧光体。
27.根据权利要求26所述的发光装置,其中,所述纳米晶荧光体为半导体纳米晶体。
28.根据权利要求16~27中任一项所述的发光装置,其中,混合了所述发光元件所发出的光和荧光介质所发出的光的光为白色。
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