CN103733244B - 发光器件、显示装置、照明装置和发电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的发光器件包括:发出激发光的激发光源;第一基板,其与上述激发光源相对配置,并且形成有被上述激发光激发而发出荧光的荧光体层和第一低折射率层;和障壁,其包围沿着上述激发光源与上述第一基板的层叠方向的上述荧光体层的侧面。上述障壁的至少与上述荧光体层相对的部分具有光散射性。上述第一低折射率层位于上述荧光体层与上述第一基板之间。上述第一低折射率层的折射率小于上述第一基板的折射率。
Description
技术领域
本发明涉及具备利用激发光发出荧光的荧光体层的发光器件、显示装置、照明装置和发电装置。
本申请主张基于2011年9月16日在日本申请的特愿2011-203454号的优先权,将其内容援引于此。
背景技术
近年来,伴随着社会的高度信息化,平板显示器的需求不断增加。作为平板显示器,例如能够举出非自发光型的液晶显示器(LCD)、白发光型的等离子体显示器(PDP)、无机电致发光(无机EL)显示器、有机电致发光(以下也称作“有机EL”或“有机LED”)显示器等。
在这些平板显示器之中,特别是在液晶显示器中,一般在透射型的液晶显示元件的背面设置照明装置作为光源,通过从背面对液晶元件进行照射,提高视认性(visibility)。
这种液晶显示器中,来自光源的射出光一般是非偏振光,被配置在液晶显示元件的照射光入射侧的偏光板吸收50%以上,因而光源光的利用效率低。另外,在使用白色光源作为光源,在显示面内配置与三原色或四原色对应的微型彩色滤光片,通过加法混色进行彩色显示的彩色液晶显示装置中,超过70%的光被彩色滤光片吸收,因此光源光的利用效率非常低,光利用效率的高效率化成为大的问题。
为了解决该问题,例如已知一种彩色显示装置,包括:以透明电极形成面相对的方式保持固定的间隙配置的一对透明基板;被夹持在该透明基板间的液晶层;液晶显示元件,其具有对由一对透明基板的透明电极形成的矩阵状的像素施加与图像信号对应的电压的电压施加单元;发出蓝色带域至蓝绿色带域的光的照明装置;以蓝色带域至蓝绿色带域的光为激发光发出红色光的波长转换用荧光体;以蓝色带域至蓝绿色带域的光为激发光发出绿色光的波长转换用荧光体;和截断除蓝色带域至蓝绿色带域以外的光的彩色滤光片(例如参照专利文献1)。
另外,也已知一种有机EL元件,包括EL发光元件和波长转换用荧光体,通过在波长转换用荧光体层的侧面设置反射体,能够高效地将朝向侧面而去的光引出到正面(例如,参照专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2000-131683号公报
专利文献2:日本特开平11-329726号公报
专利文献3:日本特开2001-202827号公报
发明内容
发明想要解决的技术问题
然而,在专利文献1中记载的彩色显示装置中,从荧光体层发出的光各向同性地扩散,因此光的一部分在基板与外部的界面处反射,不被引出到外部,被反射的光至少进入相邻像素部,导致产生显示不清晰、模糊,导致显示质量降低。另外,使光从荧光体层引出到外部时,光被例如与不同像素对应的荧光体层与彩色滤光片之间设置的黑矩阵吸收,光损失增大,光利用效率低。
在专利文献2中记载的有机EL元件中,未采用对从荧光体层入射到与外部接触的基板的光的入射角进行控制的结构,因此从荧光体层入射到基板的光中,存在在基板与外部的界面处反射的光成分,无法充分提高显示品质。另外,从荧光体层发出的光中朝向荧光体层的侧面方向而去的成分,有一部分能通过设置于荧光体层的侧面的反射体而被再利用,但是无法高效地引出朝向光源侧发出的光,无法充分提高光利用效率。
另外,在专利文献3中记载的发光元件结构中,在基板与荧光体层之间设置有低折射率层,因此限制了从荧光体层入射到与外部接触的基板的光的入射角,虽然采用了对显示不清晰、模糊进行防止的措施,但是未采用对在基板与荧光体层的界面处反射而回到荧光体层内的光进行再利用的措施,因此无法充分提高光利用效率。
本发明是鉴于上述问题而作出的,其目的在于提供一种使从荧光体层发出的荧光向外部高效地射出而能够高亮度地发光并且抑制产生显示不清晰和模糊的发光器件、显示装置和照明装置。
解决技术问题的技术方案
为了解决上述问题,本发明的几种方案,提供如下所述的发光器件、显示装置、照明装置和发电装置。
即,本发明的一个方案的发光器件包括:发出激发光的激发光源;第一基板,其与上述激发光源相对配置,并且形成有被上述激发光激发而发出荧光的荧光体层和第一低折射率层;和障壁(barrier,分隔壁),其包围沿着上述激发光源与上述第一基板的层叠方向的上述荧光体层的侧面,其中,上述障壁的至少与上述荧光体层相对的部分具有光散射性,上述第一低折射率层位于上述荧光体层与上述基板之间,上述第一低折射率层的折射率小于上述基板的折射率。
本发明的一个方案的发光器件还可以包括位于上述荧光体层的使上述激发光入射的入射面侧的第二基板。
本发明的一个方案的发光器件还可以包括位于上述荧光体层的使上述激发光入射的入射面侧的上述低折射率层。
本发明的一个方案的发光器件还可以包括波长选择透射反射层,其位于上述荧光体层的使上述激发光入射的入射面侧,并构成为至少使上述激发光的峰值波长的光透射,至少使上述荧光体层的发光峰值波长的光反射。
本发明的一个方案的发光器件中也可以是,上述第二低折射率层位于上述荧光体层与上述波长选择透射反射层之间或上述波长选择透射反射层与上述激发光源之间。
本发明的一个方案的发光器件中也可以是,上述荧光体层按每个规定的区域被分割为多个,上述第一低折射率层形成为在上述被分割的多个荧光体层与上述第一基板之间扩展。
本发明的一个方案的发光器件还可以在上述被分割而得的多个荧光体层中的相邻的两个荧光体层之间形成有光吸收层。
本发明的一个方案的发光器件中也可以是,上述光吸收层位于上述障壁的上表面和下表面中的至少一者。
本发明的一个方案的发光器件中也可以是,上述光吸收层形成在上述第一低折射率层与上述第一基板之间。
本发明的一个方案的发光器件中也可以是,上述光吸收层形成为与上述荧光体层相对的面被上述第一低折射率层覆盖。
本发明的一个方案的发光器件中也可以是,上述第一低折射率层的折射率为以下这样的值:使得从上述第一低折射率层向上述第一基板入射的入射光的出射角至少小于能够从上述第一基板射出到外部的入射光的临界角。
本发明的一个方案的发光器件中也可以是,上述第一低折射率层由气体构成。
本发明的一个方案的发光器件还可以包括配置在上述荧光体层的激发光入射面侧且遮蔽上述气体的气体阻挡膜。
本发明的一个方案的发光器件中也可以是,上述障壁的至少与上述荧光体层相对的部分由含有树脂和光散射性颗粒的材料形成。
本发明的一个方案的发光器件中也可以是,上述障壁的至少与上述荧光体层相对的部分为白色。
本发明的一个方案的发光器件中也可以是,上述障壁的至少与上述荧光体层相对的部分呈凹凸形状。
本发明的另一个方案的显示装置包括上述发光器件。
本发明的另一个方案的显示装置中也可以是,上述激发光源射出紫外线波段的激发光,上述荧光体层包括:利用上述激发光发出红色光的构成红色像素的红色荧光体层;利用上述激发光发出绿色光的构成绿色像素的绿色荧光体层;和利用上述激发光发出蓝色光的构成蓝色像素的蓝色荧光体层。
本发明的另一个方案的显示装置中也可以是,上述激发光源射出蓝色的激发光,上述荧光体层包括:利用上述激发光发出红色光的构成红色像素的红色荧光体层;利用上述激发光发出绿色光的构成绿色像素的绿色荧光体层;和使上述激发光散射的构成蓝色像素的散射层。
本发明的另一个方案的显示装置中也可以设置有与上述激发光源对应的有源矩阵驱动元件。
本发明的另一个方案的显示装置中也可以是,使上述荧光从上述第一基板射出到外部。
本发明的另一个方案的显示装置中也可以是,上述激发光源为发光二极管、有机电致发光元件和无机电致发光元件中的任一个。
本发明的另一个方案的显示装置中也可以是,在上述激发光源与上述第一基板之间设置有能够控制上述激发光的透射率的液晶元件,上述激发光源为面状光源。
本发明的另一个方案的显示装置中也可以是,上述激发光源具有指向性。
本发明的另一个方案的显示装置在上述激发光源与上述基板之间还可以包括波长为435nm以上480nm以下时的消光比为10000以上的偏光板。
本发明的另一个方案的显示装置中也可以是,在上述荧光体层与上述第一低折射率层之间和上述第一低折射率层与上述第一基板之间中的至少一者还设置有彩色滤光片。
本发明的又一个方案的照明装置包括上述发光器件。
本发明的又一个方案的发电装置包括上述发光器件和太阳能电池,上述发光器件的激发光源为太阳光。
发明效果
根据本发明的几种个方案,能够提供使从荧光体层发出的荧光向外部高效地射出、能够高亮度地发光并且抑制了显示不清晰和模糊的产生的发光器件、显示装置和照明装置。
附图说明
图1是表示本发明的发光器件的第一实施方式的概略剖视图。
图2是表示现有的发光器件的第一例的概略剖视图。
图3是表示现有的发光器件的第二例的概略剖视图。
图4是表示现有的发光器件的第三例的概略剖视图。
图5是表示现有的发光器件的第四例的概略剖视图。
图6是表示本发明的发光器件的第二实施方式的概略剖视图。
图7是表示本发明的发光器件的第三实施方式的概略剖视图。
图8是表示本发明的发光器件的第四实施方式的概略剖视图。
图9是表示本发明的发光器件的第五实施方式的概略剖视图。
图10是表示本发明的发光器件的第六实施方式的概略剖视图。
图11是表示本发明的发光器件的第七实施方式的概略剖视图。
图12是表示本发明的发光器件的第八实施方式的概略剖视图。
图13是表示本发明的发光器件的第九实施方式的概略剖视图。
图14是表示本发明的发光器件的第十实施方式的概略剖视图。
图15是表示构成本发明的显示装置的第一实施方式的有机EL元件基板的概略剖视图。
图16是表示构成本发明的显示装置的第二实施方式的有机EL元件基板的概略剖视图。
图17是表示构成本发明的显示装置的第三实施方式的有机EL元件基板的概略剖视图。
图18是表示本发明的显示装置的第四实施方式的概略剖视图。
图19是表示本发明的显示装置的第四实施方式的概略俯视图。
图20是表示本发明的显示装置的第五实施方式的概略剖视图。
图21是表示作为本发明的显示装置的第一至第五实施方式的一个应用例的手机的外观图。
图22是表示作为本发明的显示装置的第一至第五实施方式的一个应用例的薄型电视机的外观图。
图23是表示本发明的照明装置的第一实施方式的概略剖视图。
图24A是表示本发明的照明装置的第二实施方式的概略剖视图。
图24B是表示本发明的照明装置的第二实施方式的概略剖视图。
图25是表示本发明的发电装置的一个实施方式的概略剖视图。
具体实施方式
以下,参照附图,对本发明的发光器件、显示装置、照明装置和发电装置的实施方式进行说明。
其中,以下所示的实施方式是为了更好地理解发明的宗旨而进行具体说明的,只要没有特别指出,并不限定本发明。
另外,为了更容易地理解本发明的特征,以下说明中使用的附图中有时为了方便将作为主要部分的局部放大表示,各构成部件的尺寸比率等不一定与实际相同。
“发光器件”
(1)第一实施方式
图1是表示本实施方式的发光器件的第一实施方式的概略剖视图。
发光器件10大致包括:激发光源11、基板14、障壁(barrier,分隔壁)15、低折射率层16。激发光源11发出激发光。基板14隔着平坦化膜12与激发光源11相对配置。在基板14上形成被激发光激发而发出荧光的荧光体层13。障壁15包围沿着激发光源11与基板14的层叠方向的荧光体层13的侧面13a。低折射率层16形成在荧光体层13与基板14之间。低折射率层16的折射率比基板14的折射率小。
障壁15中,至少与荧光体层13相对的部分(障壁15的侧面15a)具有光散射性。
作为障壁15具有光散射性的结构,能够列举障壁15本身由含有树脂和光散射性颗粒的材料形成的结构。或者,作为障壁15具有光散射性的结构,能够列举在障壁15的侧面15a设置有由含有树脂和光散射性颗粒的材料构成的光散射层(光散射膜)的结构。
荧光体层13在基板14的一个面14a上被分割为规定的区域而形成有多个。这些分割形成的多个荧光体层13中,在相邻的两个荧光体层13之间,形成有光吸收层17。另外,光吸收层17形成在低折射率层16与障壁15之间,即障壁15的下表面(低折射率层16侧的面)15b侧。
此处,对现有技术的发光器件的发光进行说明。
图2是表示现有技术的发光器件的第一例的概略剖视图。
发光器件1000大致包括:发出激发光的激发光源1001、隔着平坦化膜1002与激发光源1001相对配置并形成有被激发光激发而发出荧光的荧光体层1003的基板1004。
另外,荧光体层1003在基板1004的一个面1004a上隔着规定的间隔被分割而形成有多个。在这些分割形成的多个荧光体层1003中,相邻的两个荧光体层1003之间,形成有光吸收层1005。
在发光器件1000中,当从激发光源1001将激发光1011射入荧光体层1003时,来自荧光体的荧光从各荧光体层1003各向同性地发光。而且,从荧光体层1003发出的荧光中,向光引出侧(正面方向,基板1004侧)发出的荧光成分的一部分1012(图2中以实线表示。),能够有效地作为发光被引出到外部。
另一方面,从荧光体层1003发出的荧光中,相对于基板1004的法线方向以较大的角度入射到基板1004的荧光成分1013(图2中以虚线表示。),在与外部的界面处反射,进入相邻的荧光体层1003,导致产生显示不清晰、模糊。另外,向荧光体层1003的侧面1003a方向和与光引出侧相反侧(背面侧)发出的荧光成分1014(图2中以点划线表示。)无法有效地作为发光被引出到外部,成为发光的损失。
像这样,从激发光源1001将激发光1011射入荧光体层1003时,来自荧光体的荧光从各荧光体层1003各向同性地发光,因此实际上能够引出至光引出侧的发光为来自荧光体层1003的所有发光的10%左右。
图3是表示现有技术的发光器件的第二例的概略剖视图。图3中,对与图2所示的发光器件1000相同的结构部件标注相同附图标记,省略其说明。
发光器件1100与上述发光器件1000的不同之处在于,在荧光体层1003的侧面1003a设置有由金属等构成的光学反射层1101。
在发光器件1100中,当从激发光源1001将激发光1111射入荧光体层1003时,来自荧光体的荧光从各荧光体层1003各向同性地发光。而且,从荧光体层1003发出的荧光中,向光引出侧(正面方向,基板1004侧)发出的荧光成分的一部分1112(图3中以实线表示。)能够有效地作为发光引出到外部。另外,从荧光体层1003发出的荧光中向荧光体层1003的侧面1003a方向发出的荧光成分1113(图3中以虚线表示。)在光学反射层1101处反射,其一部分能够有效地作为发光被引出到外部。
另一方面,从荧光体层1003发出的荧光中,向激发光源1001侧(背面侧)发出的荧光成分1114(图3中以点划线表示。)无法有效地作为发光引出到外部,成为发光损失,无法高效地引出光。另外,从荧光体层1003发出的荧光中,相对于基板1004的法线方向以较大的角度入射到基板1004的荧光成分1115(图3中以双点划线表示。)在与外部的界面处反射,进入相邻的荧光体层1003,导致产生显示不清晰、模糊。
图4是表示现有技术的发光器件的第三例的概略剖视图。图4中,对与图2所示的发光器件1000相同的结构部件标注相同附图标记,省略其说明。
发光器件1200与上述发光器件1000的不同之处在于,在荧光体层1003与基板1004之间且在光吸收层1005与基板1004之间,设置有低折射率层1201。
在发光器件1200中,当从激发光源1001将激发光1211射入荧光体层1003时,来自荧光体的荧光从各荧光体层1003各向同性地发光。而且,从荧光体层1003发出的荧光中,向光引出侧(正面方向,基板1004侧)发出的荧光成分的一部分1212(图4中以实线表示。)能够有效地作为发光引出到外部。另外,从荧光体层1003发出的荧光中,相对于基板1004的法线方向的角度较大的荧光成分1213(图4中以虚线表示。),在荧光体层1003与低折射率层1201的界面处反射,而不入射到基板1004,因此能够减少入射到基板1004的荧光成分在基板1004与外部的界面处反射,能够抑制产生显示不清晰、模糊。
另一方面,从荧光体层1003发出的荧光中,上述的荧光成分1213和向与光引出侧相反侧(背面侧)发出的荧光成分1214(图4中以点划线表示。)因为未设置将这些荧光成分1213、1214反射而有效利用的部件,因此发光损失大,无法高效地引出光。另外,因为未设置将从荧光体层1003发出的荧光中向荧光体层1003的侧面1003a方向发出的荧光成分1215(图4中以双点划线表示。)反射而加以有效利用的部件,因此无法将该荧光成分1215有效地作为发光引出到外部,成为发光损失。
图5是表示现有技术的发光器件的第四例的概略剖视图。图5中,对与图2所示的发光器件1000、图3所示的发光器件1100和图4所示的发光器件1200相同的结构部件标注相同附图标记,省略其说明。
发光器件1300与上述发光器件1000的不同之处在于,在荧光体层1003的侧面1003a设置有由金属等构成的光学反射层1101,在荧光体层1003与基板1004之间且在光吸收层1005与基板1004之间,设置有低折射率层1201。
在发光器件1300中,当从激发光源1001将激发光1301射入荧光体层1002时,来自荧光体的荧光从各荧光体层1003各向同性地发光。而且,从荧光体层1002发出的荧光中,向光引出侧(正面方向,基板1003侧)发光的荧光成分的一部分1302(图5中以实线表示。),能够有效地作为发光被引出到外部。另外,从荧光体层1003发出的荧光中,向荧光体层1003的侧面1003a方向发出的荧光成分1303(图5中以虚线表示。)的一部分在光学反射层1101处反射,能够有效地作为发光引出到外部。
另一方面,从荧光体层1003发出的荧光中,向荧光体层1003的侧面1003a方向发出的荧光成分1303(图5中以虚线表示。)的剩余部分,在光学反射层1101处正反射(以与入射角相同的角度反射),其反射光再次入射到荧光体层1003的界面时无法改变入射角,无法从荧光体层1003内引出。亦即,产生在荧光体层1003内无限导光的成分,无法有效地作为发光被引出到外部,成为发光的损失,无法高效地引出光。另外,从荧光体层1003发出的荧光中,向激发光源1001侧(背面侧)发出的荧光成分1304(图5中以点划线表示。)无法有效地作为发光被引出到外部,成为发光的损失,无法高效地引出光。
以下,对构成发光器件10的各结构部件和其形成方法进行具体说明,但本实施方式并不限于以下结构部件和形成方法。
作为使荧光体激发的激发光源11,使用发出紫外光、蓝色光的光源。作为这种光源,例如能够列举紫外发光二极管(以下有时简记为“紫外LED”。)、蓝色发光二极管(以下有时简记为“蓝色LED”。)、紫外发光无机电致发光元件(以下有时简记为“紫外发光无机EL元件”。)、蓝色发光无机电致发光元件(以下有时简记为“蓝色发光无机EL元件”。)、紫外发光有机电致发光元件(以下有时简记为“紫外发光有机EL元件”。)、蓝色发光有机电致发光元件(以下有时简记为“蓝色发光有机EL元件”。)。作为激发光源11,可列举如上所述的光源,但并不限于此。
另外,能够通过直接对激发光源11进行开关转换来控制用于显示图像的发光的ON/OFF(是/否),但也能够在激发光源11与荧光体13之间,配置如液晶那样的具有光闸功能的层,通过控制该层来控制发光的ON/OFF(是/否)。另外,也能够控制如液晶那样的具有光闸功能的层和激发光源11两者的ON/OFF(开/关)。
平坦化膜12设置于荧光体层13的上表面(与激发光源11相对的面)13c,荧光体层13的上表面13c被平坦化。由此,能够防止激发光源11与荧光体层13之间产生空隙,且能够提高激发光源11与荧光体层13的紧贴性。
荧光体层13包括吸收来自紫外LED、蓝色LED、紫外发光无机EL元件、蓝色发光无机EL元件、紫外发光有机EL元件、蓝色发光有机EL元件等发光元件的激发光而发出蓝色光、绿色光、蓝色光的红色荧光体层、绿色荧光体层、蓝色荧光体层。
蓝色荧光体层、绿色荧光体层和蓝色荧光体层例如由俯视时矩形状的薄膜构成。
另外,根据需要,优选将发出青色光、黄色光的荧光体添加到构成荧光体层13的各像素中。此处,将发出青色光、黄色光的像素各自的色纯度设定在将色度图上的发出红色光、绿色光、蓝色光的像素的色纯度的点连结而成的三角形的外侧,由此与使用发出红色、绿色、蓝色这三原色的光的像素的显示装置相比,能够将色再现范围进一步扩大。
荧光体层13既可以仅由以下例示的荧光体材料构成,也可以任意含有添加剂等,还可以采用将这些材料分散在高分子材料(粘结用树脂)或无机材料中而得到的结构。
作为构成荧光体层13的荧光体材料,可以使用公知的荧光体材料。这种荧光体材料可分为有机类荧光体材料和无机类荧光体材料。以下列举它们的具体化合物,但本实施方式并不限于这些材料。
有机类荧光体材料中,作为将紫外激发光转换为蓝色发光的蓝色荧光色素,可列举:二苯乙烯类色素:1,4-双(2-甲基苯乙烯基)苯、反式-4,4’-二苯基二苯乙烯;香豆素类色素:7-羟基-4-甲基香豆素、2,3,6,7-四氢-11-氧代-1H,5H,11H-[1]苯并吡喃基[6,7,8-ij]喹嗪-10-羧酸酯(香豆素314)、10-乙酰基-2,3,6,7-四氢-1H,5H,11H-[1]苯并比喃基[6,7,8-ij]喹嗪-11-酮(香豆素334);蒽类色素:9,10-双(苯基乙炔基)蒽、苝等。
有机类荧光体材料中,作为将紫外激发光和蓝色激发光转换为绿色发光的绿色荧光色素,可列举:香豆素类色素:2,3,5,6-1H,4H-四氢-8-三氟甲基喹嗪(9,9a,1-gh)香豆素(香豆素153)、3-(2’-苯并噻唑基)-7-二乙基氨基香豆素(香豆素6)、3-(2’-苯并咪唑基)-7-N,N-二乙基氨基香豆素(香豆素7)、10-(苯并噻唑-2-基)-2,3,6,7-四氢-1H,5H,11H-[1]苯并比喃基[6,7,8-ij]喹嗪-11-酮(香豆素545)、香豆素545T、香豆素545P;萘二甲酰亚胺类色素:碱性黄51、溶剂黄11、溶剂黄98、溶剂黄116、溶剂黄43、溶剂黄44;苝类色素:路玛近(Lumogen)黄;路玛近绿;溶剂绿5;荧光素类色素;偶氮类色素;酞菁类色素;蒽醌类色素;喹吖啶酮类色素;异吲哚啉酮类色素;硫靛蓝类色素;二恶嗪类色素等。
有机类荧光体材料中,作为将紫外激发光和蓝色激发光转换为红色发光的红色荧光色素,可列举:花青类色素:4-二氰基亚甲基-2-甲基-6-(对二甲基氨基苯乙烯基)-4H-吡喃;吡啶类色素: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(吡啶1);呫吨类色素:罗丹明B、罗丹明6G、罗丹明3B、罗丹明101、罗丹明110、碱性紫11、磺酰罗丹明101、碱性紫11、碱性红2、苝类色素:路玛近橙、路玛近粉红、路玛近红、溶剂橙55;恶嗪类色素;屈类色素;硫磺素类色素;芘类色素;蒽类色素;吖啶酮类色素;吖啶类色素;芴类色素;三联苯类色素;乙烯类色素;丁二烯类色素;己三烯类色素;恶唑类色素;香豆素类色素;芪类色素;三苯甲烷类色素;噻唑色素;噻嗪色素;萘二甲酰亚胺类色素;蒽醌类色素等。
使用有机荧光体材料作为各色荧光体时,优选使用难以因背光源的蓝色光或紫外光、外部光劣化的色素。在这一点上,特别优选使用耐光性优异且具有高量子产率的苝类色素。
无机类荧光体材料中,作为将紫外激发光转换为蓝色发光的蓝色荧光体,可列举:Sr2P2O7:Sn4+、Sr4Al14O25:Eu2+、BaMgAl10O17:Eu2 +、SrGa2S4:Ce3+、CaGa2S4:Ce3+、(Ba、Sr)(Mg、Mn)Al10O17:Eu2+、(Sr、Ca、Ba2、0Mg)10(PO4)6Cl2:Eu2+、BaAl2SiO8:Eu2+、Sr2P2O7:Eu2+、Sr5(PO4)3Cl:Eu2+、(Sr,Ca,Ba)5(PO4)3Cl:Eu2+、BaMg2Al16O27:Eu2+、(Ba,Ca)5(PO4)3Cl:Eu2+、Ba3MgSi2O8:Eu2+、Sr3MgSi2O8:Eu2+等。
无机类荧光体材料中,作为将紫外激发光和蓝色激发光转换为绿色发光的绿色荧光体,可列举:(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。
无机类荧光体材料中,作为将紫外激发光和蓝色激发光转换为红色发光的红色荧光体,可列举: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。
另外,上述无机类荧光体材料也可以根据需要实施表面改性处理。作为表面改性处理的方法,可列举:硅烷耦联剂等化学处理的方法、通过添加亚微米级的微粒等而进行的物理处理的方法、一并使用这些处理的方法等。
另外,考虑到激发光所致的劣化、发光所致的劣化等稳定性,优选使用无机类荧光体材料。
使用无机类荧光体材料时,优选平均粒径(d50)为0.5μm~50μm。当无机类荧光体材料的平均粒径不足0.5μm时,荧光体的发光效率急剧下降。另外,当无机类荧光体材料的平均粒径超过50μm时,形成平坦化膜非常困难,会在荧光体层13与激发光源11之间产生空隙(激发光源11与荧光体层13(折射率:约2.3)之间的空隙(折射率:1.0)),来自激发光源11的光无法高效地到达荧光体层13,荧光体层13的发光效率下降。此外,还难以进行荧光体层13的平坦化,无法形成液晶层(由于隔着液晶层的电极间的距离不均,因而无法均匀施加电场、液晶层无法统一动作等原因)。
另外,荧光体层13使用将上述的荧光体材料和树脂材料溶解、分散在溶剂中得到的荧光体层形成用涂液,通过旋涂法、浸渍法、刮刀法、排出涂布法、喷涂法等涂布法、喷墨法、凸版印刷法、凹版印刷法、丝网印刷法、微凹版涂布法等印刷法等的公知的湿式处理形成,或者通过将上述材料利用电阻加热蒸镀法、电子束(EB)蒸镀法、分子束外延(MBE)法、溅射法、有机气相蒸镀(OVPD)法等公知的干式处理形成,或者通过将上述材料利用激光转印法等形成。
另外,荧光体层13使用感光性树脂作为高分子树脂,由此能够利用光刻法进行图案化。
此处,作为感光性树脂可以使用丙烯酸类树脂、甲基丙烯酸类树脂、聚乙醇肉桂酸酯类树脂、硬橡胶类树脂等具有反应性乙烯基的感光性树脂(光固化型抗蚀剂材料)的一种或多种的混合物。
另外,也能够利用喷墨法、凸版印刷法、凹版印刷法、丝网印刷法、滴涂法(dispensermethod)等湿式处理、使用荫罩的电阻加热蒸镀法、电子束(EB)蒸镀法、分子束外延(MBE)法、溅射法、有机气相蒸镀(OVPD)法等公知的干式处理或激光转印法等,直接对荧光体材料进行图案化。
作为粘合剂树脂材料,优选为透光性的树脂。另外,作为树脂材料例如能够列举:丙烯酸树脂、三聚氰胺树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂、醇酸树脂、环氧树脂、丁醛树脂、多晶硅树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、黑色素树脂、酚醛树脂、聚乙烯醇、聚乙烯基醇(ポリビニルヒドリン:polyvinylhydrin)、羟乙基纤维素、羟甲基化纤维素、芳香族磺酰胺树脂、尿素树脂、苯代三聚氰胺树脂、三醋酸纤维素(TAC)、聚醚砜、聚醚酮、尼龙、聚苯乙烯、三聚氰胺珠、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚合MBS、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯、四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚四氟乙烯。
荧光体层13的膜厚通常为100nm~100μm左右,但优选1μm~100μm。当膜厚不足100nm时,无法充分吸收来自激发光源11的发光,因此发光效率降低,或者由于需要的颜色中混入蓝色的透射光而导致色纯度劣化。另外,为了提高来自激发光源11的发光的吸收,并且将蓝色的透射光减少到不对色纯度产生不良影响的程度,膜厚优选1μm以上。另外,当膜厚超过100μm时,已经能充分吸收来自激发光源11的蓝色发光,因此不会提高效率,只会消耗材料,增加材料成本。
需要使来自荧光体层13的发光引出到外部,因此基板14需要在荧光体的发光区域使发光透过,作为基板14,例如可列举:由玻璃、石英等构成的无机材料基板、由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚咔唑、聚酰亚胺等构成的塑料基板等,但本实施方式并不限于这些基板。
出于能够无应力地形成弯曲部、折弯部的观点,优选使用塑料基板。另外,出于能够提高阻气性的观点,进一步优选塑料基板上涂布有无机材料的基板。由此,能够消除将塑料基板作为有机EL元件的基板使用时成为最大问题,即由水分的透过导致有机EL元件劣化(已知特别是少量的水分,有机EL元件也会劣化。)。
作为形成障壁15本身的材料(以下称作“障壁材料”。)或形成设置于障壁15的侧面15a的光散射层(光散射膜)的材料(以下称作“光散射膜材料”。),能够使用含有树脂和光散射性颗粒的材料。
作为树脂例如能够列举:丙烯酸树脂(折射率:1.49)、三聚氰胺树脂(折射率:1.57)、尼龙(折射率:1.53)、聚苯乙烯(折射率:1.60)、三聚氰胺珠(折射率:1.57)、聚碳酸酯(折射率:1.57)、聚氯乙烯(折射率:1.60)、聚偏二氯乙烯(折射率:1.61)、聚醋酸乙烯酯(折射率:1.46)、聚乙烯(折射率:1.53)、聚甲基丙烯酸甲酯(折射率:1.49)、聚MBS(折射率:1.54)、中密度聚乙烯(折射率:1.53)、高密度聚乙烯(折射率:1.54)、四氟乙烯(折射率:1.35)、聚三氟氯乙烯(折射率:1.42)、聚四氟乙烯(折射率:1.35)等,但本实施方式不限于这些树脂。
光散射性颗粒可以是无机材料或有机材料的任一种。
作为光散射性颗粒使用无机材料时,例如可列举以选自硅、钛、锆、铝、铟、锌、锡和锑的至少一种金属的氧化物为主要成分的颗粒(微粒)等,但本实施方式并不限于这些无机材料。
另外,作为光散射性颗粒,使用由无机材料构成的颗粒(无机微粒)时,例如能够列举:二氧化硅珠(折射率:1.44)、氧化铝珠(折射率:1.63)、氧化钛珠(锐钛矿型的折射率:2.50,金红石型的折射率:2.70)、氧化锆珠(折射率:2.05)、氧化锌珠(折射率:2.00)、钛酸钡(BaTiO3)(折射率:2.4)等,但本实施方式并不限于这些无机微粒。
使用由有机材料构成的颗粒(有机微粒)作为光散射性颗粒时,例如可列举:聚甲基丙烯酸甲酯珠(折射率:1.49),丙烯酸树脂珠(折射率:1.50),丙烯酸-苯乙烯共聚物珠(折射率:1.54),三聚氰胺珠(折射率:1.57),高折射率三聚氰胺珠(折射率:1.65),聚碳酸酯珠(折射率:1.57),苯乙烯珠(折射率:1.60),桥联聚苯乙烯珠(折射率:1.61),聚氯乙烯珠(折射率:1.60),苯代三聚氰胺密胺甲醛珠(折射率:1.68),有机硅珠(折射率:1.50)等,但本实施方式并不限于这些有机微粒。
为了利用障壁15使蓝色光有效散射,光散射性颗粒的粒径需要处于米氏散射的区域,因此光散射性颗粒的粒径优选为100nm~500nm左右。
另外,障壁材料和光散射膜材料也可以含有光聚合引发剂、二丙二醇单甲醚、1-(2-甲氧基-2-甲基乙氧基)-2-丙醇等消泡剂、均染剂。
另外,障壁15也可以为白色。具体而言,障壁材料和光散射膜材料也可以含有白色抗蚀剂。
作为白色抗蚀剂例如可列举:不具有芳香环的含羧基树脂、光聚合引发剂、氢化环氧化合物、金红石型二氧化钛和含有稀释剂的材料等。
作为构成障壁材料的树脂选择碱性可溶性树脂并添加光聚合性单体、光聚合引发剂、溶剂等,由此能够使障壁材料和光散射膜材料光致抗蚀剂化,能够利用光刻法对障壁15或设置于障壁15的侧面15a的光散射层进行图案化。
低折射率层16设置于荧光体层13与基板14之间,其为具有缩小从荧光体层13各向同性地发出的荧光中入射到基板14的荧光的入射角的性质的层。
作为低折射率层16的材料,例如可列举:折射率为1.35~1.4左右的氟树脂、折射率为1.4~1.5左右的硅酮树脂(siliconeresin)、折射率为1.003~1.3左右的二氧化硅气凝胶(silicaaerogel)、折射率为1.2~1.3左右的多孔质二氧化硅等透明材料,但本实施方式并不限于这些材料。
低折射率层16的折射率优选,从低折射率层16入射到基板14的入射光的射出角(折射角)为小于至少能够从基板14射出到外部的入射光的临界角的值。使从荧光体层13各向同性地发出的荧光透过低折射率层16,由此能够可靠地将透过低折射率层16而入射到基板14的光引出到外部,能够非常高效地将荧光引出到外部。
低折射率层16是在基板14的一个面14a均匀地形成透明材料而成的。
低折射率层16的折射率优选为1.0~1.4的范围。
当低折射率层16的折射率大于1.4时,基板14与低折射率层16的折射率差减小,从低折射率层16入射到基板14的光的大半会在基板14与外部的界面处反射,无法引出到外部。例如,发光器件10具有被分割为规定区域的多个荧光体层13的情况下,在基板14与外部的界面处反射后的光至少进入相邻的两个荧光体层13,有可能产生显示不清晰、模糊。
低折射率层16的折射率越低越好,为了降低折射率,需使低折射率层16中存在空孔或空隙,为此,低折射率层16进一步优选由二氧化硅气凝胶、多孔质二氧化硅等形成。二氧化硅气凝胶的折射率非常低,因此特别予以优选。
二氧化硅气凝胶如美国专利第4402827号公报、日本专利第4279971号、日本特开2001-202827等所公开的那样,是在酒精或二氧化碳等溶剂的存在下,在该溶剂的临界点以上的超临界状态对由经烷氧基硅烷的水解、聚合反应得到的二氧化硅骨架构成的湿润状态的凝胶状化合物进行干燥而制得的。
低折射率层16的膜厚优选为100nm~50μm的范围。
当低折射率层的膜厚比50μm厚时,特别是从荧光体层13斜向入射到低折射率层16的光在到达低折射率层16与基板14的界面之前,向与基板14平行的方向(与基板14的厚度方向垂直的方向)行进的行进距离变长。由此,从基板14引出至外部的荧光的发光区域相对于荧光体层13本身的发光区域扩大,因此特别是对于以高精细为目的的显示装置等而言,不予以优选。另外,也考虑到对制造工艺带来的影响,进一步优选低折射率层16为薄膜。
另外,低折射率层16优选由气体构成。如上所述,低折射率层16的折射率越低越好,但是当由固体、液体、凝胶等材料形成低折射率层16时,如美国专利第4402827号公报、日本专利第4279971号、日本特开2001-202827等所记载的那样,其折射率的下限值为1.003左右。与此相对,若低折射率层16采用例如由氧、氮等气体构成的气体层,折射率就能设为1.0,能够使从荧光体层13各向同性地发出的荧光透过该气体层(低折射率16)而入射到基板14的光可靠地引出到外部,能够非常高效地将荧光引出到外部。
当低折射率层16为气体层时,优选将气体阻挡膜(阻气膜)至少设置在荧光体层的激发光入射面侧,以免气体漏出到发光器件10的外部。气体阻挡膜能够遮蔽气体。
气体阻挡膜例如也可以利用光透射性良好的二氧化硅(SiO2)、氮氧化硅(SiON)形成。
光吸收层17由具有光吸收性的材料构成,与相邻的像素间的区域对应地形成。通过该光吸收层17能够提高显示的对比度。
光吸收层17的膜厚通常为100nm~100μm,但优选为100nm~10μm。另外,为了高效地将向荧光体层13的侧面去的发光引出到外部,光吸收层17的膜厚优选比荧光体层13的膜厚薄。
参照图1对发光器件10的发光进行说明。
在发光器件10中,当从激发光源11将激发光21射入荧光体层13时,来自荧光体的荧光从各荧光体层13各向同性地发出。另外,从荧光体层13发出的荧光中向光引出侧(正面方向,基板14侧)发出的荧光成分的一部分22(图1中以实线表示。)能够有效地作为发光引出到外部。另外,从荧光体层13发出的荧光中在荧光体层13的侧面13a方向发出的荧光成分23(图1中以虚线表示。)在具有光散射性的障壁15的侧面15a处散射,其散射光的一部分能够有效地作为发光引出到外部。另一方面,从荧光体层13发出的荧光中,相对于基板14的法线方向以较大的角度射出并在荧光体层13与低折射率层16的界面处反射的荧光成分24(图1中以点划线表示。)、向与荧光体层13的光引出侧相反的一侧发出的荧光成分25(图1中以双点划线表示。),在具有光散射性的障壁15的侧面15a处散射,作为可被引出到基板14侧的成分被再利用。
在发光器件10中采用没有低折射率层16的结构的情况下,从荧光体层13朝向侧面方向去的荧光成分能够通过具有光散射性的障壁15而被再利用,高效地导向基板14内,但是由于未采用控制入射到基板14的荧光成分的入射角的结构,入射到基板14的荧光成分中无法引出到外部的荧光成分很多,结果导致发光损失很大。另一方面,在发光器件10中,在不存在具有光散射性的障壁15的构造的情况下,从荧光体层13朝向侧面方向去的荧光成分中,相对于基板14的法线方向的角度大的荧光成分被低折射率层16反射,能够防止其射入基板14,抑制在基板14内损失的成分,但由于不是将被低折射率层16反射的荧光成分再利用的构造,结果导致发光损失很大。亦即,采用将低折射率层16和具有光散射性的障壁15组合而成的发光器件10的结构,由此能够非常高效地将从荧光体层13发出的荧光成分引出到外部。
这样,根据发光器件10,障壁15中,至少与荧光体层13相对的部分具有光散射性,并且在荧光体层13与基板14之间形成有折射率小于基板14的低折射率层16,因此能够控制能从荧光体层13入射到基板14侧的光的入射角,能够使入射到基板14侧的光不在基板14与外部的界面处反射而可靠地在光引出侧(正面方向,基板14侧)被引出到外部。结果是,能够提高光利用效率,并且能够防止产生显示不清晰、模糊。另外,从荧光体层13发出的荧光中在荧光体层13与低折射率层16的界面处反射的荧光成分24或向与荧光体层13的光引出侧相反的一侧发出的荧光成分25在具有光散射性的障壁15的侧面15a处散射,作为可被引出到基板14侧的成分被再利用,因此能够进一步提高光利用效率。
(2)第二实施方式
图6是表示本发明的发光器件的第二实施方式的概略剖视图。在图6中对与图1所示的发光器件10相同的结构部件标注相同附图标记,省略其说明。
发光器件30大致包括激发光源11、基板14、障壁15、低折射率层16、光吸收层17和波长选择透射反射层31。激发光源11发出激发光。基板14隔着平坦化膜12与激发光源11相对配置。在基板14上形成被激发光激发而发出荧光的荧光体层13。障壁15包围沿激发光源11与基板14的层叠方向的荧光体层13的侧面13a。低折射率层16形成在荧光体层13与基板14之间。低折射率层16的折射率比基板14的折射率小。光吸收层17形成在低折射率层16与障壁15之间。波长选择透射反射层31形成在荧光体层13的使激发光入射的入射面13b侧。
换而言之,波长选择透射反射层31设置在荧光体层13的激发光的入射面13b上和障壁15的上表面(低折射率层16的相反侧的面)15c上。波长选择透射反射层31是具有至少透过来自激发光源11的激发光的峰值波长的光,至少反射荧光体层13的发光峰值波长的光的特性的层。
从荧光体层13向全部方向各向同性地发出的荧光中,能够使朝向发光器件30的背面侧去的荧光成分被设置在荧光体层13的入射面13b的波长选择透射反射层31高效地向正面方向(基板14侧)反射,并能够提高发光效率(提高向正面方向去的亮度)。
作为波长选择透射反射层31,例如可列举由电介质多层膜、金属薄膜玻璃、石英等构成的无机材料基板、由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚咔唑、聚酰亚胺等构成的塑料基板等,但本实施方式并不限于这些基板。
参照图6对发光器件30的发光进行说明。
在发光器件30中,当从激发光源11将激发光41射入荧光体层13时,来自荧光体的荧光从各荧光体层13各向同性地发出。另外,从荧光体层13发出的荧光中向光引出侧(正面方向,基板14侧)发出的荧光成分的一部分42(图6中以实线表示。)能够有效地作为发光引出到外部。另外,从荧光体层13发出的荧光中在荧光体层13的侧面13a方向发出的荧光成分43(图6中以虚线表示。)在具有光散射性的障壁15的侧面15a处散射,其散射光的一部分能够有效地作为发光引出到外部。另一方面,向与荧光体层13的光引出侧相反的一侧(背面侧)发出的荧光成分44(图6中以点划线表示。)在荧光体层13与波长选择透射反射层31的界面处反射,能够有效地作为发光向光引出侧(正面方向,基板14侧)引出到外部。
这样,根据发光器件30,障壁15中,至少与荧光体层13相对的部分具有光散射性,并且在荧光体层13与基板14之间形成有折射率小于基板14的低折射率层16,因此能够控制能从荧光体层13入射到基板14侧的光的入射角,能够使入射到基板14侧的光不在基板14与外部的界面处反射而可靠地被引出到外部。另外,在荧光体层13的入射面13b侧形成有波长选择透射反射层31,因此从荧光体层13发出的荧光中像背面侧发出的荧光成分44在荧光体层13与波长选择透射反射层31的界面处反射,能够可靠地在光引出侧(正面方向,基板14侧)被引出到外部。于是,能够提高光利用效率,并且能够防止产生显示不清晰、模糊。
(3)第三实施方式
图7是表示本发明的发光器件的第三实施方式的概略剖视图。图7中对与图1所示的发光器件10和图6所示的发光器件30相同的结构部件标注相同附图标记,省略其说明。
发光器件50大致包括激发光源11、基板14、障壁15、低折射率层16、光吸收层17、波长选择透射反射层31和光吸收层51。激发光源11发出激发光。基板14隔着平坦化膜12与激发光源11相对配置。在基板14上形成被激发光激发而发出荧光的荧光体层13。障壁15包围沿激发光源11与基板14的层叠方向的荧光体层13的侧面13a。低折射率层16形成在荧光体层13与基板14之间。低折射率层16的折射率比基板14的折射率小。光吸收层17形成在低折射率层16与障壁15之间。波长选择透射反射层31形成在荧光体层13的使激发光入射的入射面13b侧。第二光吸收层51形成在波长选择透射反射层31与障壁15之间。
作为第二光吸收层51的材料,能够使用与上述光吸收层17同样的材料。
参照图7对发光器件50的发光进行说明。
在发光器件50中,当从激发光源11将激发光61射入荧光体层13时,来自荧光体的荧光从各荧光体层13各向同性地发出。另外,从荧光体层13发出的荧光中向光引出侧(正面方向,基板14侧)发出的荧光成分的一部分62(图7中以实线表示。)能够有效地作为发光被引出到外部。另外,从荧光体层13发出的荧光中在荧光体层13的侧面13a方向发出的荧光成分63(图7中以虚线表示。)在具有光散射性的障壁15的侧面15a处散射,其散射光的一部分能够有效地作为发光引出到外部。另一方面,向与荧光体层13的光引出侧相反的一侧(背面侧)发出的荧光成分64(图7中以点划线表示。)在荧光体层13与波长选择透射反射层31的界面处反射,能够有效地作为发光在光引出侧(正面方向,基板14侧)被引出到外部。
这样,根据发光器件50,障壁15的至少与荧光体层13相对的部分具有光散射性,并且在荧光体层13与基板14之间形成有折射率小于基板14的低折射率层16,因此能够控制能从荧光体层13入射到基板14侧的光的入射角,能够使入射到基板14侧的光不在基板14与外部的界面处反射而可靠地被引出到外部。另外,在荧光体层13的入射面13b侧形成有波长选择透射反射层31,因此能够使从荧光体层13发出的荧光中向背面侧发出的荧光成分64在荧光体层13与波长选择透射反射层31的界面处反射,能够可靠地在光引出侧(正面方向,基板14侧)被引出到外部。于是,能够提高光利用效率,并且能够防止产生显示不清晰、模糊。另外,在波长选择透射反射层31与障壁15之间形成有第二光吸收层51,因此能够进一步提高显示的对比度。
(4)第四实施方式
图8是表示本发明的发光器件的第四实施方式的概略剖视图。图8中对与图1所示的发光器件10和图6所示的发光器件30相同的结构部件标注相同附图标记,省略其说明。
发光器件70大致包括激发光源11、基板14、障壁71、低折射率层16、光吸收层17和波长选择透射反射层31。激发光源11发出激发光。基板14隔着平坦化膜12与激发光源11相对配置。在基板14上形成被激发光激发而发出荧光的荧光体层13。障壁71包围沿激发光源11与基板14的层叠方向的荧光体层13的侧面13a。低折射率层16形成在荧光体层13与基板14之间。低折射率层16的折射率比基板14的折射率小。光吸收层17形成在低折射率层16与障壁15之间。波长选择透射反射层31形成在荧光体层13的使激发光入射的入射面13b侧。
障壁71中,至少与荧光体层13相对的部分(障壁71的侧面71a)具有光散射性。
作为障壁71具有光散射性的结构,能够列举障壁71本身由含有树脂和光散射性颗粒的材料形成的结构,或者,在障壁71的侧面71a设置有由含有树脂和光散射性颗粒的材料构成的光散射层(光散射膜)的结构。
另外,障壁71中,至少与荧光体层13相对的部分(障壁71的侧面71a)呈凹凸形状。具体而言,障壁71的侧面71a以剖面呈V字状的槽连接的方式形成而呈凹凸形状。但是,本实施方式并不限于该凹凸形状。只要是能够将从荧光体层13发出的荧光有效地反射的形状,障壁71的侧面71a的凹凸形状也可以采用任意的形状。
形成障壁71本身的障壁材料或形成设置于障壁71的侧面71a的光散射层(光散射膜)的光散射膜材料,能够利用与上述的障壁15同样的材料。
参照图8对发光器件70的发光进行说明。
在发光器件70中,当从激发光源11将激发光81射入荧光体层13时,来自荧光体的荧光从各荧光体层13各向同性地发出。另外,从荧光体层13发出的荧光中向光引出侧(正面方向,基板14侧)发出的荧光成分的一部分82(图8中以实线表示。)能够有效地作为发光引出到外部。另外,从荧光体层13发出的荧光中在荧光体层13的侧面13a方向发出的荧光成分83(图8中以虚线表示。)在具有光散射性的障壁71的侧面71a处散射,其散射光的一部分能够有效地作为发光被引出到外部。另一方面,向与荧光体层13的光引出侧相反的一侧(背面侧)发出的荧光成分84(图8中以点划线表示。)在荧光体层13与波长选择透射反射层31的界面处反射,能够有效地作为发光在光引出侧(正面方向,基板14侧)被引出到外部。
这样,根据发光器件30,障壁71的至少与荧光体层13相对的部分具有光散射性且至少与荧光体层13相对的部分呈凹凸形状,而且在荧光体层13与基板14之间形成有折射率小于基板14的低折射率层16,因此能够控制能从荧光体层13入射到基板14侧的光的入射角,能够使入射到基板14侧的光不在基板14与外部的界面处反射而可靠地被引出到外部。另外,在荧光体层13的入射面13b侧形成有波长选择透射反射层31,因此使从荧光体层13发出的荧光中向背面侧发出的荧光成分84在荧光体层13与波长选择透射反射层31的界面处反射,能够可靠地在光引出侧(正面方向,基板14侧)被引出到外部。于是,能够提高光利用效率,并且能够防止产生显示不清晰、模糊。
(5)第五实施方式
图9是表示本发明的发光器件的第五实施方式的概略剖视图。图9中对与图1所示的发光器件10和图6所示的发光器件30相同的结构部件标注相同附图标记,省略其说明。
发光器件90大致包括激发光源11、基板14、障壁91、低折射率层16、光吸收层17和波长选择透射反射层31。激发光源11发出激发光。基板14隔着平坦化膜12与激发光源11相对配置。在基板14上形成被激发光激发而发出荧光的荧光体层13。障壁91包围沿激发光源11与基板14的层叠方向的荧光体层13的侧面13a。低折射率层16形成在荧光体层13与基板14之间。低折射率层16的折射率比基板14的折射率小。光吸收层17形成在低折射率层16与障壁15之间。波长选择透射反射层31形成在荧光体层13的使激发光入射的入射面13b侧。
障壁91的至少与荧光体层13相对的部分(障壁91的侧面91a)具有光散射性。
作为障壁91具有光散射性的结构,能够列举障壁91本身由含有树脂和光散射性颗粒的材料形成的结构,或者,在障壁91的侧面91a设置有由含有树脂和光散射性颗粒的材料构成的光散射层(光散射膜)的结构。
另外,障壁91中,至少与荧光体层13相对的部分(障壁91的侧面91a)呈凹凸形状。具体而言,障壁91的侧面91a以剖面呈V字状的槽连接的方式形成而呈凹凸形状。但是,本实施方式并不限于该凹凸形状。只要是能够将从荧光体层13发出的荧光有效地反射的形状,障壁91的侧面91a的凹凸形状也可以采用任意的形状。
形成障壁91本身的障壁材料或形成设置于障壁91的侧面91a的光散射层(光散射膜)的光散射膜材料,能够利用与上述的障壁15同样的材料。
另外,在障壁91中,在其中央部形成有在厚度方向贯通的空隙91b。
参照图9对发光器件90的发光进行说明。
在发光器件90中,当从激发光源11将激发光101射入荧光体层13时,来自荧光体的荧光从各荧光体层13各向同性地发出。另外,从荧光体层13发出的荧光中向光引出侧(正面方向,基板14侧)发出的荧光成分的一部分102(图9中以实线表示。)能够有效地作为发光引出到外部。另外,从荧光体层13发出的荧光中在荧光体层13的侧面13a方向发出的荧光成分103(图9中以虚线表示。)在具有光散射性的障壁91的侧面91a处散射,其散射光的一部分能够有效地作为发光引出到外部。另一方面,向与荧光体层13的光引出侧相反的一侧(背面侧)发出的荧光成分104(图9中以点划线表示。)在荧光体层13与波长选择透射反射层31的界面处反射,能够有效地作为发光在光引出侧(正面方向,基板14侧)被引出到外部。
这样,根据发光器件90,障壁91的至少与荧光体层13相对的部分具有光散射性且至少与荧光体层13相对的部分呈凹凸形状,而且在荧光体层13与基板14之间形成有折射率小于基板14的低折射率层16,因此能够控制能从荧光体层13入射到基板14侧的光的入射角,能够使入射到基板14侧的光不在基板14与外部的界面处反射而可靠地被引出到外部。另外,在荧光体层13的入射面13b侧形成有波长选择透射反射层31,因此从荧光体层13发出的荧光中向背面侧发出的荧光成分104在荧光体层13与波长选择透射反射层31的界面处反射,能够可靠地在光引出侧(正面方向,基板14侧)被引出到外部。于是,能够提高光利用效率,并且能够防止产生显示不清晰、模糊。另外,在障壁91形成有空隙91b,因此能够使发光器件90轻量化。另外,能够减少障壁91的使用量。
(6)第六实施方式
图10是表示本发明的发光器件的第六实施方式的概略剖视图。图10中对与图1所示的发光器件10和图6所示的发光器件30相同的结构部件标注相同附图标记,省略其说明。
发光器件110大致包括激发光源11、基板14、障壁15、低折射率层111、光吸收层112和波长选择透射反射层31。激发光源11发出激发光。基板14隔着平坦化膜12与激发光源11相对配置。在基板14上形成被激发光激发而发出荧光的荧光体层13。障壁15包围沿着激发光源11与基板14的层叠方向的荧光体层13的侧面13a。低折射率层111在荧光体层13与基板14之间被分割为规定的区域而形成有多个。低折射率层111的折射率比基板14的折射率小。光吸收层112形成在基板14与障壁15之间。波长选择透射反射层31形成在荧光体层13的使激发光入射的入射面13b侧。
换而言之,在基板14的一个面14a,低折射率层111被分割为规定的区域而形成有多个,这些分割形成的多个低折射率层111中,在相邻的两个低折射率层111之间,形成有光吸收层112。
作为低折射率层111的材料,可以使用与上述的低折射率层16同样的材料。
作为光吸收层112的材料,能够使用与上述的光吸收层17同样的材料。
参照图10对发光器件110的发光进行说明。
在发光器件110中,当从激发光源11将激发光121射入荧光体层13时,来自荧光体的荧光从各荧光体层13各向同性地发出。另外,从荧光体层13发出的荧光中向光引出侧(正面方向,基板14侧)发出的荧光成分的一部分122(图10中以实线表示。)能够有效地作为发光被引出到外部。另外,从荧光体层13发出的荧光中在荧光体层13的侧面13a方向发出的荧光成分123(图10中以虚线表示。)在具有光散射性的障壁15的侧面15a处散射,其散射光的一部分能够有效地作为发光被引出到外部。另一方面,向与荧光体层13的光引出侧相反的一侧(背面侧)发出的荧光成分124(图10中以点划线表示。)在荧光体层13与波长选择透射反射层31的界面处反射,能够在光引出侧(正面方向,基板14侧)有效地作为发光被引出到外部。
这样,根据发光器件110,障壁15的至少与荧光体层13相对的部分具有光散射性,并且在荧光体层13与基板14之间形成有折射率小于基板14的低折射率层111,因此能够控制能从荧光体层13入射到基板14侧的光的入射角,能够使入射到基板14侧的光不在基板14与外部的界面处反射而可靠地被引出到外部。另外,在荧光体层13的入射面13b侧形成有波长选择透射反射层31,因此使从荧光体层13发出的荧光中向背面侧发出的荧光成分124在荧光体层13与波长选择透射反射层31的界面处反射,能够可靠地在光引出侧(正面方向,基板14侧)被引出到外部。于是,能够提高光利用效率,并且能够防止产生显示不清晰、模糊。另外,在基板14的同一面(一个面14a)上,形成有低折射率层111和光吸收层112,因此能够使发光器件110的总厚度变薄。
(7)第七实施方式
图11是表示本发明的发光器件的第七实施方式的概略剖视图。图11中对与图1所示的发光器件10和图6所示的发光器件30相同的结构部件标注相同附图标记,省略其说明。
发光器件130大致包括激发光源11、基板14、障壁15、低折射率层131、光吸收层132和波长选择透射反射层31。激发光源11发出激发光。基板14隔着平坦化膜12与激发光源11相对配置。在基板14上形成被激发光激发而发出荧光的荧光体层13。障壁15包围沿着激发光源11与基板14的层叠方向的荧光体层13的侧面12a。低折射率层131形成在荧光体层13与基板14之间。低折射率层131的折射率比基板14小。光吸收层132在基板14与障壁15之间以与荧光体层13相对的面(上表面)132a被低折射率层131覆盖的方式形成。波长选择透射反射层31形成在荧光体层13的使激发光入射的入射面12b侧。
换而言之,在基板14的一个面14a,在被夹持于基板14与障壁15之间的区域形成有光吸收层132,该光吸收层132的与荧光体层13相对的面(上表面)132a被低折射率层131覆盖。即,低折射率层131介于形成在基板14的一个面14a的光吸收层132与障壁15之间。
作为低折射率层131的材料,能够使用与上述的低折射率层16同样的材料。
作为光吸收层132的材料,能够使用与上述的光吸收层17同样的材料。
参照图11对发光器件130的发光进行说明。
在发光器件130中,当从激发光源11将激发光141射入荧光体层13时,来自荧光体的荧光从各荧光体层13各向同性地发出。另外,从荧光体层13发出的荧光中向光引出侧(正面方向,基板14侧)发出的荧光成分的一部分142(图11中以实线表示。)能够有效地作为发光被引出到外部。另外,从荧光体层13发出的荧光中在荧光体层13的侧面13a方向发出的荧光成分143(图11中以虚线表示。)在具有光散射性的障壁15的侧面15a处散射,其散射光的一部分能够有效地作为发光被引出到外部。另一方面,向与荧光体层13的光引出侧相反的一侧(背面侧)发出的荧光成分144(图11中以点划线表示。)在荧光体层13与波长选择透射反射层31的界面处反射,能够有效地作为发光在光引出侧(正面方向,基板14侧)被引出到外部。
这样,根据发光器件130,障壁15的至少与荧光体层13相对的部分具有光散射性,并且在荧光体层13与基板14之间形成有折射率小于基板14的低折射率层131,因此能够控制能从荧光体层13入射到基板14侧的光的入射角,能够使入射到基板14侧的光不在基板14与外部的界面处反射而可靠地被引出到外部。另外,在荧光体层13的入射面13b侧形成有波长选择透射反射层31,因此使从荧光体层13发出的荧光中向背面侧发出的荧光成分144在荧光体层13与波长选择透射反射层31的界面处反射,能够可靠地在光引出侧(正面方向,基板14侧)被引出到外部。于是,能够提高光利用效率,并且能够防止产生显示不清晰、模糊。另外,在基板14的一个面14a上,在被夹持于基板14与障壁15之间的区域,形成有光吸收层132,该光吸收层132的与荧光体层13相对的面132a被低折射率层131覆盖,因此在平坦的低折射率层131上均匀地形成有荧光体层13,因此低折射率层131与荧光体层13的紧贴度增加,能够将低折射率层131与荧光体层13的界面处的光损失抑制到最小限度,能够将荧光非常高效地引出到外部。
(8)第八实施方式
图12是表示本发明的发光器件的第八实施方式的概略剖视图。图12中对与图1所示的发光器件10相同的结构部件标注相同附图标记,省略其说明。
发光器件150大致包括激发光源11、基板14、障壁15、低折射率层16、光吸收层17和第二基板151。激发光源11发出激发光。基板14隔着平坦化膜12与激发光源11相对配置。在基板14上形成有被激发光激发而发出荧光的荧光体层13。障壁15包围沿着激发光源11与基板14的层叠方向的荧光体层13的侧面13a。低折射率层16形成在荧光体层13与基板14之间。低折射率层16的折射率比基板14小。光吸收层17形成在低折射率层16与障壁15之间。第二基板151形成在荧光体层13的使激发光入射的入射面13b侧。
即,第二基板151与激发光源11相对,并且设置在荧光体层13的激发光的入射面13b上和障壁15的上表面(低折射率层16的相反侧的面)15c上。
作为第二基板151,可以使用与上述的基板14同样的基板。
参照图12对发光器件150的发光进行说明。
在发光器件150中,当从激发光源11将激发光161入射到荧光体层13时,来自荧光体的荧光从各荧光体层13各向同性地发出。另外,从荧光体层13发出的荧光中向光引出侧(正面方向,基板14侧)发出的荧光成分的一部分162(图12中以实线表示。)能够有效地作为发光被引出到外部。另外,从荧光体层13发出的荧光中向荧光体层13的侧面13a方向发出的荧光成分163(图12中以虚线表示。)在具有光散射性的障壁15的侧面15a处散射,其散射光的一部分能够有效地作为发光被引出到外部。另一方面,从荧光体层13发出的荧光中,相对于基板14的法线方向以较大的角度射出并在荧光体层13与基板14的界面处反射的荧光成分164(图12中以点划线表示。)或向与荧光体层13的光引出侧相反的一侧发出的荧光成分165(图12中以双点划线表示。)在具有光散射性的障壁15的侧面15a处散射,作为可被引出到基板14侧的成分被再利用。
这样,根据发光器件150,障壁15的至少与荧光体层13相对的部分具有光散射性,并且在荧光体层13与基板14之间形成有折射率小于基板14的低折射率层16,因此能够控制能从荧光体层13入射到基板14侧的光的入射角,能够使入射到基板14侧的光不在基板14与外部的界面处反射而可靠地被引出到外部。结果是,能够提高光利用效率,并且能够防止产生显示不清晰、模糊。另外,借助于第二基板151,发光器件150成为被两个基板(基板14和第二基板151)包围的结构,因此能够提高器件的强度。另外,通过采用具有第二基板151的结构,能够从第二基板151侧形成障壁15和荧光体层13,能够实现在基板14与荧光体层13之间非常容易地形成作为理想的低折射率层的气体层的工艺(参照实施例3)。
(9)第九实施方式
图13是表示本发明的发光器件的第九实施方式的概略剖视图。图13中对与图1所示的发光器件10、图6所示的发光器件30、图10所示的发光器件110相同的结构部件标注相同附图标记,省略其说明。
发光器件170大致包括激发光源11、基板14、障壁15、低折射率层111、光吸收层112和波长选择透射反射层31和第二低折射率层171。激发光源11发出激发光。基板14隔着平坦化膜12与激发光源11相对配置。在基板14上形成被激发光激发而发出荧光的荧光体层13。障壁15包围沿激发光源11与基板14的层叠方向的荧光体层13的侧面13a。低折射率层111在荧光体层13与基板14之间被分割为规定的区域而形成有多个。低折射率层111的折射率比基板14小。光吸收层112形成在基板14与障壁15之间。波长选择透射反射层31形成在荧光体层13的使激发光入射的入射面13b侧。第二低折射率层171形成在荧光体层13与障壁15之间。第二低折射率层171的折射率比基板14小。
换而言之,第二折射率层171与波长选择透射反射层31相对,并且设置在荧光体层13的激发光的入射面13b上和障壁15的上表面(低折射率层16的相反侧的面)14c上。
作为第二低折射率层171的材料,可以使用与上述的低折射率层16同样的材料。
参照图13对发光器件170的发光进行说明。
在发光器件170中,当从激发光源11将激发光181射入荧光体层13时,来自荧光体的荧光从各荧光体层13各向同性地发出。另外,从荧光体层13发出的荧光中向光引出侧(正面方向,基板14侧)发出的荧光成分的一部分182(图13中以实线表示。)能够有效地作为发光被引出到外部。另外,从荧光体层13发出的荧光中向荧光体层13的侧面13a方向发出的荧光成分183(图13中以虚线表示。)在具有光散射性的障壁15的侧面15a处散射,其散射光的一部分能够有效地作为发光被引出到外部。另一方面,向与荧光体层13的光引出侧相反的一侧(背面侧)发出的荧光成分184(图13中以点划线表示。)在荧光体层13与第二低折射率层171的界面处反射,能够有效地作为发光在光引出侧(正面方向,基板14侧)被引出到外部。
这样,根据发光器件170,障壁15的至少与荧光体层13相对的部分具有光散射性,并且在荧光体层13与基板14之间形成有折射率小于基板14的低折射率层111,因此能够控制能从荧光体层13入射到基板14侧的光的入射角,能够使入射到基板14侧的光不在基板14与外部的界面处反射而可靠地被引出到外部。另外,在荧光体层13的入射面13b侧形成有第二低折射率层171,因此从荧光体层13发出的荧光中向背面侧发出的荧光成分184中,能够使角度大于荧光体层13与第二低折射率层171的界面的临界角的荧光成分在荧光体层13与第二低折射率层171的界面处反射,可靠地将该荧光成分在光引出侧(正面方向,基板14侧)引出到外部。于是,能够提高光利用效率(提高正面方向的亮度),并且能够防止产生显示不清晰、模糊。另外,在基板14的同一面(一个面14a)上,形成有低折射率层111和光吸收层112,因此能够使发光器件170的总厚度变薄。
(10)第十实施方式
图14是表示本发明的发光器件的第十实施方式的概略剖视图。图14中对与图1所示的发光器件10、图6所示的发光器件30和图10所示的发光器件110相同的结构部件标注相同附图标记,省略其说明。
发光器件190大致包括激发光源11、基板14、障壁15、低折射率层111、光吸收层112和波长选择透射反射层31和第二低折射率层191。激发光源11发出激发光。基板14隔着平坦化膜12与激发光源11相对配置。在基板14上形成被激发光激发而发出荧光的荧光体层13。障壁15包围沿激发光源11与基板14的层叠方向的荧光体层13的侧面13a。低折射率层111在荧光体层13与基板14之间被分割为规定的区域而形成有多个。低折射率层111的折射率比基板14小。光吸收层112形成在基板14与障壁15之间。波长选择透射反射层31形成在荧光体层13的使激发光入射的入射面13b侧。第二低折射率层191形成在波长选择透射反射层31与荧光体层13之间。第二低折射率层191的折射率比基板14小。
换而言之,第二折射率层191与波长选择透射反射层31相对,并且设置在荧光体层13的激发光的入射面13b上。另外,第二低折射率层191在被障壁15分割的区域内,以与波长选择透射反射层31相对的方式设置。
作为第二低折射率层191的材料,可以使用与上述的低折射率层16同样的材料。
参照图14对发光器件190的发光进行说明。
在发光器件190中,当从激发光源11将激发光201射入荧光体层13时,来自荧光体的荧光从各荧光体层13各向同性地发出。另外,从荧光体层13发出的荧光中向光引出侧(正面方向,基板14侧)发出的荧光成分的一部分202(图14中以实线表示。)能够有效地作为发光被引出到外部。另外,从荧光体层13发出的荧光中向荧光体层13的侧面13a方向发出的荧光成分203(图14中以虚线表示。)在具有光散射性的障壁15的侧面15a处散射,其散射光的一部分能够有效地作为发光被引出到外部。另一方面,向与荧光体层13的光引出侧相反的一侧(背面侧)发出的荧光成分204(图14中以点划线表示。)在荧光体层13与第二低折射率层191的界面处反射,能够有效地作为发光在光引出侧(正面方向,基板14侧)被引出到外部。
这样,根据发光器件190,障壁15的至少与荧光体层13相对的部分具有光散射性,并且在荧光体层13与基板14之间形成有折射率小于基板14的低折射率层111,因此能够控制能从荧光体层13入射到基板14侧的光的入射角,能够使入射到基板14侧的光不在基板14与外部的界面处反射而可靠地将该光引出到外部。另外,在荧光体层13的入射面13b侧形成有第二低折射率层191,因此从荧光体层13发出的荧光中向背面侧发出的荧光成分204中,能够使角度大于荧光体层13与第二低折射率层191的界面的临界角的荧光成分在荧光体层13与第二低折射率层191的界面处反射,可靠地将该荧光成分在光引出侧(正面方向,基板14侧)引出到外部。于是,能够提高光利用效率(提高正面方向的亮度),并且能够防止产生显示不清晰、模糊。
另外,在基板14的同一面(一个面14a)上,形成有低折射率层111和光吸收层112,因此能够使发光器件190的总厚度变薄。
“显示装置”
接着,对包括荧光体基板和光源的显示装置的实施方式进行详细说明。
本实施方式的显示装置中,荧光体基板是指上述的发光器件的第一至第十实施方式中的形成有荧光体层13、障壁15、低折射率层16和光吸收层17等的基板14。另外,在本实施方式的显示装置中,光源是指上述的发光器件的第一实施方式至第十实施方式中的形成有激发光源11的基板(发光元件基板)。
本实施方式的显示装置中,作为光源,能够利用公知的紫外LED、蓝色LED、紫外发光无机EL元件、蓝色发光无机EL元件、紫外发光有机EL元件、蓝色发光有机EL元件等,但本实施方式并不限于上述光源,能够使用利用公知的材料、公知的制造方法制得的光源。
此处,作为紫外光,优选主发光峰值为360nm~410nm的发光,作为蓝色光优选主发光峰值为410nm~470nm的发光。
(1)第一实施方式
图15是表示构成本发明的显示装置的第一实施方式的有机EL元件基板的概略剖视图。
本实施方式的显示装置大致包括:由上述发光器件的第一至第十实施方式中的形成有荧光体层13、障壁15、低折射率层16和光吸收层17等的基板14构成的荧光体基板;和在该荧光体基板上隔着上述的发光器件的第一至第十实施方式中的平坦化膜12等贴合而成的有机EL元件基板(光源)210。
有机EL元件基板210大致包括基板211和设置在基板211的一个面211a上的有机EL元件212。
有机EL元件212大致包括依次设置在基板211的一个面211a上的第一电极213、有机EL层214和第二电极215。换而言之,有机EL元件212在基板211的一个面211a上具备:由第一电极213和第二电极215构成的一对电极;和被夹持在这一对电极间的有机EL层214。
第一电极213和第二电极215作为有机EL元件212的阳极或阴极成对地发挥作用。
第一电极213与第二电极215之间的光学距离被调整为构成微共振器结构(微腔结构)。
有机EL层214包括从第一电极213侧向第二电极215侧依次层叠的空穴注入层216、空穴输送层217、发光层218、空穴防止层219、电子输送层220和电子注入层221。
空穴注入层216、空穴输送层217、发光层218、空穴防止层219、电子输送层220和电子注入层221分别可以采用单层结构和多层结构中的任一种。另外,空穴注入层216、空穴输送层217、发光层218、空穴防止层219、电子输送层220和电阻注入层221分别可以采用有机薄膜和无机薄膜中的任一种。
空穴注入层216高效地注入来自第一电极213的空穴。
空穴输送层217高效地向发光层218输送空穴。
电子输送层220高效地向发光层218输送电子。
电子注入层221高效地注入来自第二电极215的电子。
空穴注入层216、空穴输送层217、电子输送层220和电子注入层221与载流子注入输送层对应。
另外,有机EL元件212并不限于上述的结构,有机EL层214既可以是发光层的单层结构,也可以是发光层和载流子注入输送层的多层结构。作为有机EL元件212的结构,具体而言能够列举如下:
(1)在第一电极213与第二电极215之间仅设置有发光层的结构
(2)从第一电极213侧向第二电极215侧依次层叠有空穴输送层和发光层的结构
(3)从第一电极213侧向第二电极215侧依次层叠有发光层和电子输送层的结构
(4)从第一电极213侧向第二电极215侧依次层叠有空穴输送层、发光层和电子输送层的结构
(5)从第一电极213侧向第二电极215侧依次层叠有空穴注入层、空穴输送层、发光层和电子输送层的结构
(6)从第一电极213侧向第二电极215侧依次层叠有空穴注入层、空穴输送层、发光层、电子输送层和电子注入层的结构
(7)从第一电极213侧向第二电极215侧依次层叠有空穴注入层、空穴输送层、发光层、空穴防止层和电子输送层的结构
(8)从第一电极213侧向第二电极215侧依次层叠有空穴注入层、空穴输送层、发光层、空穴防止层、电子输送层和电子注入层的结构
(9)从第一电极213侧向第二电极215侧依次层叠有空穴注入层、空穴输送层、电子防止层、发光层、空穴防止层、电子输送层和电子注入层的结构
这些发光层、空穴注入层、空穴输送层、空穴防止层、电子防止层、电子输送层和电子注入层各层可以是单层结构和多层结构中的任一种。另外,发光层、空穴注入层、空穴输送层、空穴防止层、电子防止层、电子输送层和电子注入层各层分别可以采用有机薄膜和无机薄膜中的任一种。
另外,以覆盖第一电极213的端面的方式形成有边缘罩(edgecover)222。即边缘罩222是为了防止第一电极213与第二电极215之间引起漏电(1eak)而在第一电极213与第二电极215之间,以覆盖形成在基板211的一个面211a的第一电极213的边缘部的方式设置。
以下,对构成有机EL元件基板210的各构成部件和其形成方法进行具体说明,但本实施方式并不限于这些结构部件和形成方法。
作为基板211,例如可以列举:由玻璃、石英等构成的无机材料基板;由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚咔唑、聚酰亚胺等构成的塑料基板;由氧化铝等构成的陶瓷基板等绝缘性基板;或由铝(A1)、铁(Fe)等构成的金属基板;或在这些基板上在表面涂布有由二氧化硅(SiO2)、有机绝缘材料等构成的绝缘物的基板;对由铝等构成的金属基板的表面使用阳极氧化等方法实施过绝缘化处理的基板等,但本实施方式并不限于这些基板。这些基板中,优选使用塑料基板或金属基板,因为能够无应力地形成弯曲部、折弯部。
另外,优选在塑料基板上涂布无机材料的基板、在金属基板上涂布无机绝缘材料的基板。使用这种涂布无机材料的基板,由此能够消除将塑料基板作为有机EL元件基板的基板使用时有可能产生的水分向有机EL的透过。另外,能够消除将金属基板作为有机EL元件基板的基板使用时有可能产生的金属基板的突起所致的漏电(短路)(已知有机EL层的膜厚是100nm~200nm,非常薄,因此突起所致的像素部的电流发生泄漏(短路)。)。
另外,形成TFT的情况下,作为基板211,优选使用500℃以下的温度下不熔化且不发生变形的基板。另外,一般的金属基板的热膨胀率与玻璃不同,因此使用现有技术的生产装置难以在金属基板上形成TFT,但是使用线膨胀系数为1×10-5/℃以下的铁-镍类合金的金属基板,使线膨胀系数与玻璃一致,由此能够在金属基板上使用现有技术的生产装置价格低廉地形成TFT。
另外,当采用塑料基板的情况下,由于耐热温度非常低,因此在玻璃基板上形成有TFT后,在塑料基板上转印玻璃基板上的TFT,由此能够在塑料基板上转印形成TFT。
进一步,从与基板211相反的一侧引出来自有机EL层214的发光时,不存在作为基板的限制,但从基板211侧引出来自有机EL层214的发光时,为了将来自EL层214的发光引出到外部,需要使用透明或半透明的基板。
形成于基板211的TFT在形成有机EL元件212之前预先形成在基板211的一个面211a,作为像素开关转换用元件和有机EL元件驱动用元件发挥作用。
作为本实施方式的TFT,能够列举公知的TFT。另外,也可以使用金属-绝缘体-金属(MIM)二极管来代替TFT。
有源驱动型有机EL显示装置、有机EL显示装置中能够使用的TFT能够利用公知的材料、结构和形成方法形成。
作为构成TFT的活性层的材料,例如能够列举:非晶硅(amorphoussilicon)、多晶硅(polysilicon)、微晶硅、硒化镉等无机半导体材料、氧化锌、氧化铟-氧化镓-氧化锌等氧化物半导体材料、或聚噻吩衍生物、噻吩低聚物、聚(对-亚苯基亚乙烯基)衍生物、并四苯、并五苯等有机半导体材料。另外,作为TFT结构,例如可列举:交错型、反交错型、顶栅极型、共面型等。
作为构成TFT的活性层的形成方法,可列举:(1)利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法形成的非晶硅中离子掺杂杂质的方法;(2)利用使用硅烷(SiH4)气体进行的低压化学气相沉积法(LPCVD)形成非晶硅并利用固相生长法使非晶硅晶体化而得到多晶硅后通过离子注入法进行离子掺杂的方法;(3)利用使用Si2H6进行的LPCVD法或使用SiH4进行的PECVD法形成非晶硅并利用准分子激光等激光进行退火,使非晶硅晶体化而得到多晶硅后,进行离子掺杂的方法(低温工艺);(4)利用LPCVD法或PECVD法形成多晶硅层并通过在1000℃以上进行热氧化形成栅极绝缘膜,在其上形成n+多晶硅的栅极电极,之后进行离子掺杂的方法(高温工艺);(5)利用喷墨法等形成有机半导体材料的方法;(6)得到有机半导体材料的单晶膜的方法等。
构成本实施方式的TFT的栅极绝缘膜能够使用公知的材料形成。作为栅极绝缘膜例如可列举由通过PECVD法、LPCVD法等形成的SiO2或使多晶硅膜热氧化而得到的SiO2等构成的绝缘膜。
另外,本实施方式的TFT的信号电极线、扫描电极线、共用电极线、第一驱动电极和第二驱动电极可以使用公知的材料形成。作为这些信号电极线、扫描电极线、共用电极线、第一驱动电极和第二驱动电极的材料,例如可列举钽(Ta)、铝(Al)、铜(Cu)等。有机EL元件基板210的TFT能够采用上述的结构,但本实施方式并不限于这些材料、结构和形成方法。
有源驱动型有机EL显示装置、有机EL显示装置中能够使用的层间绝缘膜能够利用公知的材料形成。作为层间绝缘膜的材料,例如可列举二氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiN或Si2N4)、氧化钽(TaO或Ta2O5)等无机材料或丙烯酸树脂、抗蚀剂材料等有机材料等。
另外,作为层间绝缘膜的形成方法,可列举化学气相沉积法(CVD)法、真空蒸镀法等干式工艺、旋涂法等湿式工艺。另外,根据需要,也能够利用光刻法等,对层间绝缘膜进行图案化。
从与基板211相反的一侧(第二基板215侧)引出来自有机EL元件212的发光时,出于防止外光入射到形成在基板211的一个面211a的TFT而导致TFT的特性发生变化的目的,优选形成兼备遮光性的遮光性绝缘膜。另外,也能够组合利用上述的层间绝缘膜和遮光性绝缘膜。作为遮光性绝缘膜的材料,例如可列举使酞菁、喹吖啶酮等颜料或染料分散在聚酰亚胺等高分子树脂而形成的材料、彩色抗蚀剂、黑矩阵材料、NixZnyFe2O4等无机绝缘材料等,但本实施方式并不限于这些材料和形成方法。
在有源驱动型有机EL显示装置中,在基板211的一个面211a形成有TFT等时,在其表面形成有凹凸,由于该凹凸,在有机EL元件212中,例如有可能发生像素电极的缺损、有机EL层的缺损、第二电极的断线、第一电极和第二电极的短路、耐压的降低等。为了防止这些现象,也可以在层间绝缘膜上形成平坦化膜。
这种平坦化膜可以利用公知的材料形成。作为平坦化膜的材料,例如可列举氧化硅、氮化硅、氧化钽等无机材料、聚酰亚胺、丙烯酸树脂、抗蚀剂材料等有机材料等。作为平坦化膜的形成方法,例如可列举CVD法、真空蒸镀法等干式工艺、旋涂法等湿式工艺等,但本实施方式并不限于这些材料和形成方法。另外,平坦化膜可以是单层结构和多层结构的任一种。
第一电极213和第二电极215作为有机EL元件212的阳极或阴极成对地发挥作用。亦即,当将第一电极213作为阳极时,第二电极215为阴极,而当将第一电极213作为阴极时,第二电极215为阳极。
作为形成第一电极213和第二电极215的电极材料能够使用公知的电极材料。作为形成阳极的电极材料,从更加高效地进行空穴向有机EL层214的注入的观点出发,可列举功函数为4.5eV以上的金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)等金属和由铟(In)和锡(Sn)构成的氧化物(ITO)、锡(Sn)的氧化物(SnO2)、铟(In)和锌(Zn)的氧化物(IZO)等透明电极材料等。
另外,作为形成阴极的电极材料,从更加高效地进行电子向有机EL层214注入的观点出发,可列举功函数为4.5eV以下的锂(Li)、钙(Ca)、铈(Ce)、钡(Ba)、铝(Al)等金属或含有这些金属的Mg:Ag合金、Li:Al合金等合金。
第一电极213和第二电极215能够使用上述材料,利用EB蒸镀法、溅射法、离子电镀法、电阻加热蒸镀法等公知的方法形成,但本实施方式并不限于这些形成方法。另外,根据需要,也能够利用光刻法、激光剥离法对所形成的电极进行图案化,通过与荫罩组合也能够直接形成已进行图案化的电极。
第一电极213和第二电极215的膜厚优选为50nm以上。
当膜厚不足50nm时,配线电阻增大,有可能导致驱动电压上升。
出于提高显示装置的色纯度、提高发光效率、提高正面亮度等目的,使用微腔效应时,在将来自有机EL层214的发光从第一电极213或第二电极215侧引出的情况下,优选作为第一电极213或第二电极215使用半透明电极。
作为半透明电极的材料,能够使用金属的半透明电极单质或将金属的半透明电极和透明电极材料组合得到的材料。作为半透明电极的材料,出于反射率和透射率的观点,优选银。
半透明电极的膜厚优选为5nm~30nm。当半透明电极的膜厚不足5nm时,光无法充分反射,无法获得充分的干涉效果。另外,当半透明电极的膜厚超过30nm时,光的透射率急剧下降,因此显示装置的亮度和发光效率有可能下降。
另外,作为第一电极213或第二电极215,优选使用可使光反射的反射率高的电极。作为反射率高的电极,例如可列举由铝、银、金、铝-锂合金、铝-钕合金、铝-硅合金等构成的反射性金属电极(反射电极)、将该反射性金属电极和透明电极组合而得到的电极等。
电荷注入输送层出于更加高效地从电极注入电荷(空穴、电子)和向发光层输送(注入)电荷(空穴、电子)的目的,被分类为电荷注入层(空穴注入层216、电子注入层221)和电荷输送层(空穴输送层217、电子输送层220),既可以仅由以下例示的电荷注入输送材料构成,也可以含有任意的添加剂(施主、受主等),还可以采用将这些材料分散在高分子材料(粘结用树脂)或无机材料中的结构。
作为电荷注入输送材料,能够使用有机EL元件用、有机光导电体用的公知的电荷注入输送材料。这种电荷注入输送材料被分类为空穴注入输送材料和电子注入输送材料,下面示出它们的具体化合物的例子,但本实施方式并不限于这些材料。
作为空穴注入层216和空穴输送层217的材料,使用公知的材料,例如可列举:氧化钒(V2O5)、氧化钼(MoO3)等氧化物或无机p型半导体材料;卟啉化合物,N,N’-双(3-甲基苯基)-N,N’-双(苯基)-联苯胺(TPD)、N,N’-二(萘-1-基)-N,N’-二苯基-联苯胺(α-NPD)、4,4’,4”-三(咔唑-9-基)三苯胺(TCTA)、N,N-二咔唑基-3,5-苯(m-CP)、4,4’-(环己烷-1,1-二基)双(N,N-二-对-甲基苯基-苯胺)(TAPC)、2,2’-双(N,N-二苯胺)-9,9’-螺二芴(DPAS)、N1,N1’-(联苯-4,4’-二基)双(N1-苯基-N4,N4-二-间-甲基苯基-1,4-二胺)(DNTPD)、N3,N3,N3”’,N3”’-四-对-甲苯基-[1,1’:2’,1”:2”,1”’-四联苯]-3,3”’-二胺(BTPD)、4,4’-(二苯基硅烷二基)双(N,N-二-对-甲基苯基-苯胺)(DTASi)、2,2-双(4-咔唑-9-基-苯基)金刚烷(Ad-Cz)等芳香族叔胺化合物;腙化合物、喹吖啶酮化合物、苯乙烯胺化合物等低分子量含氮化合物;聚苯胺(PANI),聚苯胺-樟脑磺酸(PANI-CSA)、3,4-聚乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT/PSS)、聚(三苯胺)衍生物(Poly-TPD)、聚乙烯咔唑(PVCz)、聚(对苯乙烯撑)(PPV)、聚(对萘乙烯)(PNV)等高分子化合物;2-甲基-9,10-双(萘-2-基)蒽(MADN)等芳香烃化合物等。
作为空穴注入层216的材料,从更高效地从阳极注入和输送空穴的观点出发,优选使用最高占据分子轨道(HOMO)的能级比空穴输送层217的材料低的材料。另外,作为空穴输送层217的材料,优选使用空穴的迁移率比空穴注入层216的材料高的材料。
空穴注入层216和空穴输送层217可以包含任意的添加剂(施主、受主等)。
而且,为了进一步提高空穴的注入性和输送性,空穴注入层216和空穴输送层217优选含有受主。作为受主,能够使用有机EL元件用的公知的受主材料。下面示出它们具体化合物的例子,但本实施方式并不限于这些材料。
受主可以是无机材料和有机材料中的任一种。
作为无机材料,可列举:金(Au)、铂(Pt)、钨(W)、铱(Ir)、三氯氧磷(POCl3)、六氟化砷酸离子(AsF6 -)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、氧化钒(V2O5)、氧化钼(MoO3)等。
作为有机材料,可列举:7,7,8,8-四氰基对醌二甲烷(TCNQ)、四氟四氰基醌二甲烷(TCNQF4)、四氰乙烯(TCNE)、六氰基丁二烯(HCNB)、二氯二氰基苯醌(DDQ)等具有氰基的化合物;三硝基芴酮(TNF)、二硝基芴酮(DNF)等具有硝基的化合物;四氟代对苯醌;四氯代对苯醌;四溴代对苯醌等。
其中,优选TCNQ、TCNQF4、TCNE、HCNB、DDQ等具有氰基的化合物,因为它们使空穴浓度增加的效果更佳。
作为空穴防止层219、电子输送层220和电子注入层221的材料,使用公知的材料,当采用低分子材料时,可列举:作为n型半导体的无机材料;1,3-双[2-(2,2’-联吡啶-6-基)-1,3,4-恶二唑-5-基]苯(Bpy-OXD)、1,3-双(5-(4-(叔丁基)苯基)-1,3,4-恶二唑-2-基)苯(OXD7)等恶二唑衍生物;3-(4-联苯基)-4-苯基-5-叔丁基苯基-1,2,4-三唑(TAZ)等三唑衍生物;硫代二氧化吡嗪衍生物;苯醌衍生物;萘醌衍生物;蒽醌衍生物;联苯醌衍生物;芴酮衍生物;苯并二呋喃衍生物;8-羟基喹啉-锂(Liq)等喹啉衍生物;2,7-双[2-(2,2’-联吡啶-6-基)-1,3,4-恶二唑-5-基]-9,9-二甲基芴(Bpy-FOXD)等芴衍生物;1,3,5-三[(3-吡啶基)-苯-3-基]苯(TmPyPB)、1,3,5-三[(3-吡啶基)-苯-3-基]苯(TpPyPB)等苯衍生物;2,2’,2”-(1,3,5-苯三基)-三(1-苯基-1-H-苯并咪唑)(TPBI)等苯并咪唑衍生物;3,5-二(芘-1-基)吡啶(PYl)等吡啶衍生物;3,3’,5,5’-四[(间吡啶基)-苯-3-基]联苯基(BP4mPy)等联苯衍生物;4,7-二苯基-1,10-菲啰啉(BPhen)、2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲啰啉(BCP)等菲啰啉衍生物;三(2,4,6-三甲基-3-(吡啶-3-基)苯基)硼烷(3TPYMB)等三苯基硼烷衍生物;二苯基-双(4-(吡啶-3-基)苯基)硅烷(DPPS)等四苯基硅烷衍生物;聚恶二唑(Poly-OXZ),聚苯乙烯衍生物(PSS)等。特别是,作为电子注入层221的材料,可列举:氟化锂(LiF)、氟化钡(BaF2)等氟化物;氧化锂(Li2O)等氧化物等。
作为电子注入层221的材料,从更加高效地从阴极注入和输送电子的观点出发,优选使用最低未占分子轨道(LUMO)的能级比电子输送层220的材料高的材料。另外,作为电子输送层220的材料,优选使用电子迁移率比电子输送层221的材料高的材料。
电子输送层220和电子注入层221可以包含任意的添加剂(施主、受主等)。
而且,为了进一步提高电子的输送性和注入性,电子输送层220和电子注入层221优选含有施主。作为施主,能够使用有机EL元件用的公知的施主材料。下面示出它们具体化合物的例子,但本实施方式并不限于这些材料。
施主可以是无机材料和有机材料的任一种。
作为无机材料,可列举:锂、钠、钾等碱金属;镁、钙等碱土金属;稀土金属;铝(Al);银(Ag);铜(Cu);铟(In)等。
作为有机材料,可列举:具有芳香族叔胺骨架的化合物、可以含有菲、芘、苝、蒽、并四苯、并五苯等取代基的稠合多环化合物、四硫富瓦烯(TTF)类、二苯并呋喃、吩噻嗪、咔唑等。
作为具有芳香族叔胺骨架的化合物,可列举:苯胺类;苯二胺类;N,N,N’,N’-四苯基联苯胺、N,N’-双-(3-甲基苯基)-N,N’-双-(苯基)-联苯胺、N,N’-二(萘-1-基)-N,N’-二苯基-联苯胺等联苯胺类;三苯胺、4,4’,4”-三(N,N-二苯基-氨基)-三苯胺、4,4’,4”-三(N-3-甲基苯基-N-苯基-氨基)-三苯胺、4,4’,4”-三(N-(1-萘基)-N-苯基-氨基)-三苯胺等三苯胺类;N,N’-二-(4-甲基-苯基)-N,N’-二苯基-1,4-苯二胺等三苯基二胺类等。
上述的稠合多环化合物“具有取代基”是指,稠合多环化合物中的一个以上的氢原子被氢原子以外的基团(取代基)取代,取代基的数量没有特别限制,也可以是所有氢原子被取代基取代。而且,取代基的位置也没有特别限制。
作为取代基,可列举:碳原子数量1~10的烷基、碳原子数量1~10的烷氧基、碳原子数量2~10的烯基、碳原子数量2~10的烯氧基、碳原子数6~15的芳基、碳原子数6~15的芳氧基、羟基、卤素原子等。
烷基可以是直链状、支链状和环状的任一种。
作为直链状或支链状的烷基,可列举:甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、1-甲基丁基、正己基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、2,2-二甲基丁基、2,3-二甲基丁基、正庚基、2-甲基己基、3-甲基己基、2,2-二甲基戊基、2,3-二甲基戊基、2,4-二甲基戊基、3,3-二甲基戊基、3-乙基戊基、2,2,3-三甲基丁基、正辛基、异辛基、壬基、癸基等。
环状的烷基可以是单环状和多环状中的任一种,可列举:环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、环壬基、环癸基、降冰片基、异冰片基、1-金刚烷基、2-金刚烷基、三环癸基等。
作为烷氧基,可列举烷基与氧原子键合而成的一价的基团。
作为烯基,可列举在碳原子数为2~10的烷基中碳原子间的一个单键(C-C)被双键(C=C)取代而得到的基团。
作为烯氧基,可列举烯基与氧原子键合而成的一价的基团。
芳基可以是单环状和多环状的任一种,环中原子个数没有特别限制,优选可列举:苯基、1-萘基、2-萘基等。
作为芳氧基,可列举芳基与氧原子键合而成的一价的基团。
作为卤素原子,可列举氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等。
其中,从使电子浓度增加的效果更高的角度出发,作为施主,优选具有芳香族叔胺骨架的化合物、也可以具有取代基的稠合多环化合物、碱金属。
发光层218既可以仅由以下例示的有机发光材料构成,也可以由发光性的掺杂物和主体材料的组合构成,还可以含有任意的空穴输送材料、电子输送材料、添加剂(施主、受主等)。另外,也可以采用这些各材料分散在高分子材料(粘结用树脂)或无机材料中而形成的结构。出于发光效率和耐久性的观点,发光层218的材质优选使发光性的掺杂物分散在主体材料中形成的材料。
作为有机发光材料,可以使用有机EL元件用的公知的发光材料。
这种发光材料被分类为低分子发光材料、高分子发光材料等,下面示出它们的具体化合物的例子,但本实施方式并不限于这些材料。
作为发光层218中使用的低分子发光材料(包含主体材料)可列举:4,4’-双(2,2’-二苯乙烯基)-联苯(DPVBi)等芳香族二次甲基化合物;5-甲基-2-[2-[4-(5-甲基-2-苯并恶唑基)苯基]乙烯基]苯并恶唑等恶二唑化合物;3-(4-联苯基)-4-苯基-5-叔丁基苯基-1,2,4-三唑(TAZ)等三唑衍生物;1,4-双(2-甲基苯乙烯基)苯等苯乙烯基苯化合物;硫代二氧化吡嗪衍生物、苯醌衍生物、萘醌衍生物、蒽醌衍生物、联苯醌衍生物、芴酮衍生物等荧光性有机材料;甲亚胺锌络合物、(8-羟基喹啉)铝络合物(Alq3)等荧光发光有机金属络合物;BeBq(双(苯并羟基喹啉)铍络合物)、4,4’-双-(2,2-二-对-甲苯基-乙烯基)-联苯(DTVBi)、三(1,3-二苯基-1,3-丙二酮)(单菲咯啉)Eu(III)(Eu(DBM)3(Phen));二苯乙烯衍生物;三[4-(9-苯基芴-9-基)苯基]胺(TFTPA)等三苯胺衍生物;二氨基咔唑衍生物;联苯乙烯基衍生物;芳香族二胺衍生物;喹吖啶酮类化合物;苝化合物;香豆素类化合物;二苯乙烯基亚芳基衍生物(DPVBi);齐聚噻吩衍生物(BMA-3T);4,4’-二(三苯基甲硅烷基)-联苯(BSB)、二苯基-二(邻甲苯基)硅烷(UGH1)、1,4-双三苯基甲硅烷基苯(UGH2)、1,3-双(三苯基甲硅烷基)苯(UGH3)、三苯基-(4-(9-苯基-9H-芴-9-基)苯基)硅烷(TPSi-F)等硅烷衍生物;9,9-二(4-二咔唑-苄基)芴(CPF)、3,6-双(三苯基甲硅烷基)咔唑(mCP)、4,4’-双(咔唑-9-基)联苯(CBP)、4,4’-双(咔唑-9-基)-2,2’-二甲基联苯(CDBP)、N,N-二咔唑基-3,5-苯(m-CP)、3-(二苯基磷酰基)-9-苯基-9H-咔唑(PPO1)、3,6-二(9-咔唑基)-9-(2-乙基己基)咔唑(TCz1)、9,9’-(5-(三苯基甲硅烷基)-1,3-亚苯基)双(9H-咔唑)(SimCP)、双(3,5-二(9H-咔唑-9-基)苯基)二苯基硅烷(SimCP2)、3-(二苯基磷酰基)-9-(4-二苯基磷酰基)苯基)-9H-咔唑(PPO21)、2,2-双(4-咔唑基苯基)-1,1-联苯(4CzPBP)、3,6-双(二苯基磷酰基)-9-苯基-9H-咔唑(PPO2)、9-(4-叔丁基苯基)-3,6-双(三苯基甲硅烷基)-9H-咔唑(CzSi)、3,6-双[(3,5-二苯基)苯基]-9-苯基-咔唑(CzTP)、9-(4-叔丁基苯基)-3,6-二三苯甲基-9H-咔唑(CzC)、9-(4-叔丁基苯基)-3,6-双(9-(4-甲氧苯基)-9H-芴-9-基)-9H-咔唑(DFC)、2,2’-双(4-咔唑-9-基)苯基)-联苯(BCBP)、9,9’-((2,6-二苯基-苯并[1,2-b:4,5-b’]二呋喃-3,7-二基)双(4,1-亚苯基))双(9H-咔唑)(CZBDF)等咔唑衍生物;4-(二苯基磷酰基)-N,N-二苯基苯胺(HM-A1)等苯胺衍生物;1,3-双(9-苯基-9H-芴-9-基)苯(mDPFB)、1,4-双(9-苯基-9H-芴-9-基)苯(pDPFB)、2,7-双(咔唑-9-基)-9,9-二甲基芴(DMFL-CBP)、2-[9,9-二(4-甲基苯基)-芴-2-基]-9,9-二(4-甲基苯基)芴(BDAF)、2-(9,9-螺二芴-2-基)-9,9-螺二芴(BSBF)、9,9-双[4-(芘基)苯基]-9H-芴(BPPF)、2,2’-二芘基-9,9-螺二芴(Spiro-Pye),2,7-二芘基-9,9-螺二芴(2,2’-Spiro-Pye)、2,7-双[9,9-二(4-甲基苯基)-芴-2-基]-9,9-二(4-甲基苯基)芴(TDAF)、2,7-双(9,9-螺二芴-2-基)-9,9-螺二芴(TSBF)、9,9-螺二芴-2-基-二苯基-氧化磷(SPPO1)等芴衍生物;1,3-二(芘-1-基)苯(m-Bpye)等芘衍生物;丙烷-2,2’-二基双(4,1-亚苯基)二苯甲酸酯(MMA1)等苯甲酸酯衍生物;4,4’-双(二苯基氧化磷)联苯(PO1)、2,8-双(二苯基磷酰基)二苯并〔b,d〕噻吩(PPT)等氧化磷衍生物;4,4”-二(三苯基甲硅烷基)-对三联苯(BST)等三联苯衍生物;2,4-双(苯氧基)-6-(3-甲基二苯胺)-1,3,5-三嗪(BPMT)等三嗪衍生物等。
作为发光层218中使用的高分子发光材料,可列举:聚(2-癸氧基-1,4-亚苯基)(DO-PPP)、聚[2,5-双-[2-(N,N,N-三乙基铵)乙氧基]-1,4-苯基-邻-1,4-亚苯基]二溴化物(PPP-NEt3+)、聚[2-(2’-乙基己氧基)-5-甲氧基-1,4-亚苯基亚乙烯基](MEH-PPV)、聚[5-甲氧基-(2-磺酰化丙氧基)-1,4-亚苯基亚乙烯基](MPS-PPV),聚[2,5-双-(己氧基)-1,4-亚苯基-(1-氰基亚乙烯基)](CN-PPV)等聚亚苯基亚乙烯基衍生物;聚(9,9-二辛基芴)(PDAF)等聚螺环衍生物;聚(N-乙烯基咔唑)(PVK)等咔唑衍生物等。
有机发光材料优选为低分子发光材料,出于低耗电化的观点,优选使用发光效率高的磷光材料。
作为发光层218中使用的发光性的掺杂物,能够使用有机EL元件用的公知的掺杂物。作为这种掺杂物,当采用紫外发光材料时,可列举:对四联苯、3,5,3,5-四叔丁基六联苯、3,5,3,5-四叔丁基对五联苯等荧光发光材料等。另外,当采用蓝色发光材料时,可列举:苯乙烯衍生物等荧光发光材料;双[(4,6-二氟苯基)-吡啶-N,C2’]吡啶甲酸铱(III)(FIrpic)、双(4’,6’-二氟苯基吡啶)四(1-吡唑基)硼酸铱(III)(Fir6)等磷光发光有机金属络合物等。另外,当采用绿色发光材料时,可列举三(2-苯基吡啶)合铱(Ir(ppy)3)等磷光发光有机金属络合物等。
另外,已对构成有机EL层214的各层的材料进行了说明,其中例如主体材料也能够作为空穴输送材料或电子输送材料使用,空穴输送材料和电子输送材料也能够作为主体材料使用。
作为空穴注入层216、空穴输送层217、发光层218、空穴防止层219、电子输送层220和电子注入层221的各层的形成方法,能使用公知的湿式工艺、干式工艺、激光转印法等。
作为湿式工艺,可列举:使用将构成上述的各层的材料溶解或分散在溶剂中而得到的液体的、旋涂法、浸渍法、刮刀法、排出涂布法、喷涂法等涂布法;喷墨法、凸版印刷法、凹版印刷法、丝网印刷法、微凹版涂布法等印刷法等。
上述的涂布法或印刷法中使用的液体可以含有均染剂、粘度调节剂等用于调整液体的物性的添加剂。
作为干式工艺,能利用使用构成上述各层的材料的、电阻加热蒸镀法、电子束(EB)蒸镀法、分子束外延(MBE)法、溅射法、有机气相蒸镀(OVPD)法等。
空穴注入层216、空穴输送层217、发光层218、空穴防止层219、电子输送层220和电子注入层221的各层的膜厚通常为1nm~1000nm左右,但优选10nm~200nm。当膜厚不足10nm时,无法得到本来所需要的物性(电荷的注入特性、输送特性、锁定特性)。另外,有可能产生尘土等异物所致的像素缺陷。另一方面,当膜厚超过200nm时,驱动电压由于有机EL层214的电阻成分而上升,结果导致耗电上升。
边缘罩222能够使用绝缘材料通过EB蒸镀法、溅射法、离子电镀法、电阻加热蒸镀法等公知的方法形成,并且能够利用公知的干式或湿式的光刻法进行图案化,但本实施方式并不限于这些形成方法。
另外,作为构成边缘罩222的绝缘材料,能够利用公知的材料,但在本实施方式中绝缘材料没有特别限制。边缘罩222需要使光透射,因此作为构成边缘罩222的绝缘材料,例如可列举:SiO、SiON、SiN、SiOC、SiC、HfSiON、ZrO、HfO、LaO等。
边缘罩222的膜厚优选为100nm~2000nm。当膜厚不足100nm时,绝缘性不充分,第一电极213与第二电极215之间发生漏电,导致耗电上升,不发光。另一方面,当膜厚超过2000nm时,成膜工艺花费时间,导致生产效率降低,引起边缘罩222所致的第二电极215的断线。
此处,有机EL元件212优选具有基于第一电极213和第二电极215的干涉效应的微腔结构(光学微共振器结构)或基于电介质多层膜的微腔结构(光学微共振器结构)。当由第一电极213和第二电极215构成微共振器结构时,通过第一电极213和第二电极215的干涉效应,能够使有机EL层214的发光聚集到正面方向(光引出方向)。此时,能够使有机EL层214的发光具有指向性(方向性),因此能够减少漏到周围的发光损失,能够提高其发光效率。由此,能够使有机EL层214中产生的发光能量更加高效地向荧光体层传播,能够提高显示装置的正面亮度。
另外,也能够通过第一电极213和第二电极215的干涉效应来调整有机EL层214的发光光谱,能够调整到期望的发光峰值波长和半高宽。由此,能够控制为能够更加有效地激发红色荧光体和绿色荧光体的光谱,并且能够提高蓝色像素的色纯度。
另外,本实施方式的显示装置与外部驱动电路(扫描线电极电路、数据信号电极电路、电源电路)电连接。
此处,作为构成有机EL元件基板210的基板211,能够使用在玻璃基板上涂布有绝缘材料的基板,进一步优选,在金属基板上或塑料基板上涂布有绝缘材料的基板,更进一步优选在金属基板上或塑料基板上涂布有绝缘材料的基板。
另外,本实施方式的显示装置既可以直接将有机EL元件基板210与外部电路连接而驱动,也可以在像素内配置TFT等开关电路,并且将TFT等所连接的配线与用于驱动有机EL元件基板210的外部驱动电路(扫描线电极电路(源极驱动器)、数据信号电极电路(栅极驱动器)、电源电路)电连接。
本实施方式中,优选在荧光体基板与有机EL元件基板210之间,设置有彩色滤光片。作为彩色滤光片,能够使用现有技术的彩色滤光片。
这样,通过设置彩色滤光片,能够提高红色像素、蓝色像素、绿色像素的色纯度,能够扩大显示装置的色再现范围。另外,形成在蓝色荧光体层上的蓝色彩色滤光片、形成在绿色荧光体层上的绿色彩色滤光片、形成在红色荧光体上的红色彩色滤光片,吸收外光中所含的激发光成分,因此能够减少或防止外光所致的荧光体层的发光,能够减少或防止对比度的下降。另外,通过形成在蓝色荧光体层上的蓝色彩色滤光片、形成在绿色荧光体层上的绿色彩色滤光片、形成在红色荧光体上的红色彩色滤光片,能够防止未被荧光体层吸收而要透射的激发光泄漏到外部,因此能够防止显示的色纯度因来自荧光体层的发光和激发光所致的混色而降低。
根据本实施方式的显示装置,能够实现提高光引出效率从而大幅提高转换效率、视角特性优异且可低耗电化的优质显示装置。
(2)第二实施方式
图16是表示构成本发明的显示装置的第二实施方式的有机EL元件基板的概略剖视图。
本实施方式的显示装置大致包括:由上述发光器件的第一至第十实施方式中的形成有荧光体层13、障壁15、低折射率层16和光吸收层17等的基板14构成的荧光体基板;和在该荧光体基板上隔着上述的发光器件的第一至第十实施方式中的平坦化膜12等贴合而成的LED基板(光源)230。
LED基板230大致包括:基板231、依次在基板211的一个面211a上层叠的第一阻挡层232、n型接触层233、第二n型包覆层234、第一n型包覆层235、活性层236、第一p型包覆层237、第二p型包覆层238和第二阻挡层239、形成在n型接触层233上的阴极240和形成在第二阻挡层239上的阳极241。
另外,作为LED,能够使用其他的公知的LED,例如紫外发光无机LED、蓝色发光无机LED等,但具体结构并不限于上述结构。
以下,对LED基板230的各结构部件进行详细说明。
活性层236是通过电子与空穴的再结合进行发光的层,作为活性层材料,能够使用LED用的公知的活性层材料。作为这种活性层材料,例如作为紫外活性层材料,可列举:A1GaN、InAlN、InaAlbGa1-a-bN(0≤a、0≤b、a+b≤1),作为蓝色活性层材料,可列举InzGa1-zN(0<z<1)等,但本实施方式并不限于这些材料。
另外,作为活性层236,能够使用单量子阱结构或多量子阱结构。量子阱结构的活性层可以是n型、p型中的任一种,但尤其是采用无掺杂(不添加杂质)的活性层时,发光波长的半高宽由于能带间发光而变窄,可得到色纯度良好的发光,因此予以优选。
另外,活性层236中可以掺杂施主杂质和受主杂质中的至少一种。当掺杂有杂质的活性层的结晶性与无掺杂的活性层的结晶性相同时,通过掺杂施主杂质,与无掺杂的活性层相比能够进一步增强能带间发光强度。当掺杂受主杂质时,能够使峰值波长与能带间发光的峰值波长相比向低能侧移动约0.5eV,但是半高宽变宽。当掺杂受主杂质和施主杂质两者时,与只掺杂受主杂质的活性层的发光强度相比,能够使其发光强度进一步增大。特别是形成掺杂有受主杂质的活性层时,优选还掺杂Si等施主杂质而使活性层的导电型成为n型。
作为第二n型包覆层234和第一n型包覆层235,能够使用LED用的公知的n型包覆层材料,既可以是单层,也可以是多层结构。用带隙能量比活性层236大的n型半导体来构成第二n型包覆层234和第一n型包覆层235时,第二n型包覆层234和第一n型包覆层235与活性层236之间产生针对空穴的电势壁垒,能够将空穴闭锁在活性层236。例如,能够由n型InxGa1-xN(0≤x<1)形成第二n型包覆层234和第一n型包覆层235,但本实施方式不限于这些材料。
作为第一p型包覆层237和第二p型包覆层238,能够使用LED用的公知的p型包覆层材料,既可以是单层,也可以是多层结构。用带隙能量比活性层236大的p型半导体来构成第一p型包覆层237和第二p型包覆层238时,第一p型包覆层237和第二p型包覆层238与活性层236之间产生针对电子的电势壁垒,能够将电子闭锁在活性层236。例如,能够由AlyGa1-yN(0≤y≤1)形成第一p型包覆层237和第二p型包覆层238,但本实施方式不限于这些材料。
作为n型接触层233,能够使用LED用的公知的接触层材料,例如能够形成由n型GaN构成的n型接触层233,作为与第二n型包覆层234和第一n型包覆层235接触而形成电极的层。另外,也能够形成由p型GaN构成的p型接触层,作为与第一p型包覆层237和第二p型包覆层238接触而形成电极的层。其中,若第二n型包覆层234、第二p型包覆层238已由GaN形成,就无需特别地形成该p型接触层,也能够将第二包覆层(第二n型包覆层234、第二p型包覆层238)作为接触层。
作为本实施方式中使用的上述各层的形成方法,能够使用LED用的公知的成膜工艺,但本实施方式并不限于这些。例如能够利用MOVPE(有机金属气相沉积法)、MBE(分子束气相沉积法)、HDVPE(氢化物气相沉积法)等气相沉积法形成在蓝宝石(包含C面、A面、R面)、SiC(也包含6H-SiC、4H-SiC)、尖晶石(MgAl2O4、特别是其(111)面)、ZnO、Si、GaAs或其他的氧化物单晶基板(NGO等)等基板上。
根据本实施方式的显示装置,能够实现提高光引出效率从而大幅提高转换效率、视角特性优异且可低耗电化的优质显示装置。
(3)第三实施方式
图17是表示构成本发明的显示装置的第三实施方式的有机EL元件基板的概略剖视图。
本实施方式的显示装置大致包括:由上述发光器件的第一至第十实施方式中的形成有荧光体层13、障壁15、低折射率层16和光吸收层17等的基板14构成的荧光体基板;和在该荧光体基板上隔着上述的发光器件的第一至第十实施方式中的平坦化膜12等贴合而成的无机EL元件基板(光源)250。
无机EL元件基板250大致由基板251和设置在基板251的一个面251a上的无机EL元件252构成。
无机EL元件252大致由依次层叠于基板251的一个面251a上的第一电极253、第一电介质层254、发光层255、第二电介质层256和第二电极257构成。
第一电极253和第二电极257作为无机EL元件252的阳极或阴极成对地发挥作用。
其中,作为无机EL元件252,能够使用公知的无机EL元件,例如紫外发光无机EL元件、蓝色发光无机EL元件等,但具体结构不限于上述结构。
以下,对构成无机EL元件基板250的各结构部件和其形成方法进行具体说明,但本实施方式并不限于这些结构部件和形成方法。
作为基板251,能够使用与构成上述的有机EL元件基板210的基板211同样的基板。
第一电极253和第二电极257作为无机EL元件252的阳极或阴极成对地发挥作用。亦即,当第一电极253作为阳极时,第二电极257为阴极,而当第一电极253作为阴极时,第二电极257为阳极。
第一电极253和第二电极257中,作为透明电极材料可列举铝(Al)、金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)等金属和由铟(In)和锡(Sn)构成的氧化物(ITO)、锡(Sn)的氧化物(SnO2)、由铟(In)和锌(Zn)构成的氧化物(IZO)等,但本实施方式并不限于这些材料。光引出侧的电极优选使用ITO等透明电极,与光引出方向相反侧的电极优选使用由铝等构成的反射电极。
第一电极253和第二电极257能够使用上述材料,利用EB蒸镀法、溅射法、离子电镀法、电阻加热蒸镀法等公知的方法形成,但本实施方式并不限于这些形成方法。另外,根据需要,也能够利用光刻法、激光剥离法对所形成的电极进行图案化,也能够通过与荫罩组合来形成图案化后的电极。
第一电极253和第二电极257的膜厚优选为50nm以上。
当膜厚不足50nm时,配线电阻增大,有可能导致驱动电压上升。
作为第一电介质层254和第二电介质层256,能够使用无机EL元件用的公知的电介质材料。作为这种电介质材料,例如可列举:五氧化二钽(Ta2O5)、二氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)、氧化铝(Al2O3)、钛酸铝(AlTiO3)、钛酸钡(BaTiO3)和钛酸锶(SrTiO3)等,但本实施方式并不限于这些电介质材料。
另外,第一电介质层254和第二电介质层256既可以是由选自上述电介质材料的一种材料构成的单层结构,也可以是将选自上述电介质材料的两种以上的材料层叠形成的多层结构。
另外,第一电介质层254和第二电介质层256的膜厚优选为200nm~500nm左右。
作为发光层255,能够使用无机EL元件用的公知的发光材料。作为这种发光材料,例如作为紫外发光材料,可列举:ZnF2:Gd,作为蓝色发光材料可列举:BaAl2S4:Eu、CaAl2S4:Eu、ZnAl2S4:Eu、Ba2SiS4:Ce、ZnS:Tm、SrS:Ce、SrS:Cu、CaS:Pb、(Ba,Mg)Al2S4:Eu等,但本实施方式并不限于这些发光材料。
另外,发光层255的膜厚优选为300nm~1000nm左右。
根据本实施方式的显示装置,能够实现提高光引出效率从而大幅提高转换效率、视角特性优异且可低耗电化的优质显示装置。
另外,作为光源的结构,上述的第一实施方式中例示了有机EL元件基板,第二实施方式中例示了LED基板,第三实施方式中例示了无机EL元件基板。它们的结构例中,优选设置有对有机EL元件、LED、无机EL元件等发光元件进行密封的密封膜或密封基板。
密封膜和密封基板能够利用公知的密封材料和密封方法形成。具体而言也能够利用旋涂法、ODF、层压(laminate)法等在与构成光源的基板的相反侧的表面上涂布树脂,由此形成密封膜。或者,也能够利用等离子体CVD法、离子电镀法、离子束法、溅射法等形成SiO、SiON、SiN等的无机膜之后,进一步利用旋涂法、ODF、层压法等涂布树脂,由此形成密封膜,或者将密封基板贴合。
利用这种密封膜或密封基板,能够防止氧或水分从外部混入发光元件内,提高光源的寿命。
另外,将光源与荧光体基板接合时,也能够使用一般的紫外线固化树脂、热固化树脂等粘合。
另外,在荧光体基板上直接形成有光源的情况下,例如可列举用玻璃板、金属板等来密封氮气、氩气等不活泼气体的方法。另外,当在封入的不活泼气体中混入氧化钡等吸湿剂时,能够更加有效地减少水分所致的有机EL元件的劣化,因此予以优选。
其中,本实施方式并不限于这些部件和形成方法。另外,从基板的相反侧引出光时,需要同时使用密封膜、密封基板和光透射性的材料。
(4)第四实施方式
图18是表示本发明的显示装置的第四实施方式的概略剖视图。图19是表示本发明的显示装置的第四实施方式的概略俯视图。图18中,对与图1所示的发光器件10和图15所示的有机EL元件基板210相同的结构部件标注相同附图标记,省略其说明。
本实施方式的显示装置260大致包括:与上述发光器件的第一至第十实施方式中的形成有荧光体层13、障壁15、低折射率层16和光吸收层17等的基板14结构相同的荧光体基板261;和在该荧光体基板261上隔着上述的发光器件的第一至第十实施方式中的平坦化膜12等贴合而成的有源矩阵驱动型的有机EL元件基板(光源)262。
有机EL元件262中,作为切换是否向各个红色像素PR、绿色像素PG、蓝色像素PB照射光的方法,能够使用利用TFT进行的有源矩阵驱动方式。
当有机EL元件基板262发出蓝色光时,蓝色像素PB具有使蓝色光散射的光散射层263。
(有源矩阵驱动型有机EL元件基板)
以下,对有源矩阵驱动型的有机EL元件基板262进行详细说明。
有机EL元件基板262在基板211的一个面211a形成有TFT264。即,在基板211的一个面211a形成有栅极电极265和栅极线266,并且以覆盖该栅极电极265和栅极线266的方式,在基板211的一个面211a上形成有栅极绝缘膜267。在栅极绝缘膜267上形成有活性层(未图示),在活性层上形成有源极电极268、漏极电极269和数据线270,并且以覆盖这些源极电极268、漏极电极269和数据线270的方式形成有平坦化膜271。
其中,平坦化膜271可以不采用单层结构,可以采用将其他的层间绝缘膜和平坦化膜组合在一起的结构。另外,形成有贯通平坦化膜271或层间绝缘膜到达漏极电极269的接触孔272,在平坦化膜271上形成有经接触孔272与漏极电极269电连接的有机EL元件212的第一电极213。有机EL元件212的结构与上述的第一实施方式相同。
TFT264在形成有机EL元件212前,预先形成在基板211的一个面211a,作为像素开关用元件和有机EL元件驱动用元件发挥作用。
作为TFT264,可列举公知的TFT,能够利用公知的材料、结构和形成方法形成。另外,在本实施方式中,也能够用金属-绝缘体-金属(MIM)二极管来替代TFT264。
作为构成TFT264的活性层的材料,能够使用与上述第一实施方式同样的方法。
作为构成TFT264的活性层的形成方法,能够使用与上述的第一实施方式同样的方法。
构成TFT264的栅极绝缘膜267能够使用公知的材料形成。作为栅极绝缘膜267,例如可列举利用PECVD法、LPCVD法等形成的SiO2或使多硅膜热氧化而得到的SiO2等。
另外,构成TFT264的数据线270、栅极线266、源极电极268和漏极电极269能够使用公知的导电性材料形成。作为这些数据线270、栅极线266、源极电极268和漏极电极269的材料,例如可列举钽(Ta)、铝(Al)、铜(Cu)等。
TFT264能够采用上述的结构,但本实施方式并不限于上述材料、结构和形成方法。
本实施方式中使用的层间绝缘膜可列举与上述第一实施方式同样的层间绝缘膜。
另外,作为层间绝缘膜的形成方法,可列举与上述第一实施方式同样的方法。
当从与基板211相反的一侧(第二电极215侧)引出来自有机EL元件212的发光时,出于防止外光入射到形成在基板211的一个面211a的TFT264而导致TFT264的电特性发生变化的目的,优选使用兼备遮光性的遮光性绝缘膜。另外,也能够将上述的层间绝缘膜和遮光性绝缘膜组合使用。作为遮光性绝缘膜的材料,可列举与上述第一实施方式相同的材料。
显示装置260中,由于形成在基板211的一个面211a上的TFT264、各种配线、电极等,在其表面形成有凹凸,由于该凹凸,有可能在有机EL元件212中导致例如第一电极213或第二电极215的缺陷或断线、有机EL层214的缺陷、第一电极213与第二电极215的短路、耐压降低等问题。为了防止这些现象发生,优选在层间绝缘膜上设置平坦化膜271。
平坦化膜271能够用公知的材料形成。作为平坦化膜271的材料,可列举与上述第一实施方式同样的材料。
另外,平坦化膜271可以是单层结构和多层结构中的任一种。
另外,在有机EL元件212的表面(与荧光体基板261相对的面),设置有用于密封有机EL元件212的密封膜273。
另外,显示装置260如图19所示,包括:形成在有机EL元件基板262上的像素部274、栅极信号侧驱动电路276、数据信号侧驱动电路275、信号配线277及电流供给线278;和与有机EL元件基板262连接的柔性印制电路板(以下有时简记为“FPC”。)279及外部驱动电路290。
有机EL元件基板262经FPC279与用于驱动有机EL元件214的包含扫描线电极电路、数据信号电极电路、电源电路等的外部驱动电路290电连接。本实施方式中,TFT264等开关电路配置在像素部274内,与TFT264等连接的数据线270、栅极线266等配线,分别与用于驱动有机EL元件212的数据信号侧驱动电路275、栅极信号侧驱动电路276连接,这些驱动电路经信号配线277与外部驱动电路290连接。在像素部274内配置有多个栅极线266和多个数据线270,在栅极线266与数据线270的交叉部附近配置有TFT264。
有机EL元件212以电压驱动数字灰度等级方式被驱动,按每个像素,配置有开关用TFT和驱动用TFT两种TFT,驱动用TFT与有机EL元件214的第一电极213经形成在平坦化膜271的接触孔272电连接。另外,在一个像素内,用于使驱动用TFT的栅极电极成为固定电位的电容器(图示省略)被配置为与驱动用TFT的栅极电极连接。然而,本实施方式并不限定于此,驱动方式既可以采用上述的电压驱动数字灰度等级方式,也可以采用电流驱动模拟灰度等级方式。另外,TFT的数量也无特别限制,既可以使用上述的两个TFT来驱动有机EL元件214,也可以出于防止TFT264特性(迁移率、阈值电压)的偏差的目的,利用在像素内内置有补偿电路的两个以上的TFT来驱动有机EL元件214。
根据显示装置260,能够实现提高光引出效率从而大幅提高转换效率、视角特性优异且可低耗电化的优质显示装置。
由于在本实施方式中采用有源矩阵驱动型的有机EL元件基板262,因此能够实现显示质量优异的显示装置。另外,与无源驱动相比能够延长有机EL元件214的发光时间,能够减少用于得到期望亮度的驱动电流,因此能够谋求低耗电化。另外,由于采用从与有机EL元件基板262相反的一侧(荧光体基板261侧)引出光的结构,因此,能够与TFT和各种配线等的形成区域无关地扩大发光区域,能够提高像素的开口率。
(5)第五实施方式
图20是表示本发明的显示装置的第五实施方式的概略俯视图。图20中,对与图1所示的发光器件10、图15所示的有机EL元件基板210和图18所示的显示装置260相同的结构部件标注相同的附图标记,省略其说明。
本实施方式的显示装置300大致包括:与上述发光器件的第一至第十实施方式的形成有荧光体层13、障壁15、低折射率层16和光吸收层17等的基板14结构相同的荧光体基板301;有机EL元件基板(光源)302;和液晶元件303。
构成有机EL元件302的有机EL元件212未按每个像素分割,而是作为所有像素共用的面状光源发挥作用。
另外,发光元件303采用能够按每个像素控制利用一对电极对液晶层施加的电压的结构,按每个像素控制从有机EL元件212的所有面射出的光的透射率。换而言之,液晶元件303具有光闸的功能,使来自有机EL元件基板302的光按每个像素有选择地透射。
作为液晶元件303,能够使用公知的液晶元件。液晶元件303例如包括:一对偏光板311、312;透明电极313、314;取向膜315、316;和基板317,具有液晶318被夹持在取向膜315、316间的结构。
另外,可以在液晶单元与偏光板311、312中任一者之间设置有光学各向异性层,或者在液晶单元与偏光板311、312两者之间,均设置有光学各向异性层。显示装置300中,优选在光引出侧设置偏光板。
作为偏光板311、312,能够使用将现有的直线偏光板和λ/4板组合而成的偏光板。通过设置偏光板311、312,能够防止来自显示装置300的电极的外光反射以及外光在基板或密封基板的表面处的反射,能够提高显示装置300的对比度。
另外,作为偏光板311、312,可适当地使用波长为435nm以上且480nm以下时的消光比为10000以上的偏光板。
作为液晶单元的种类没有特别限制,能够根据目的适当选择。作为液晶单元,例如可列举TN模式、VA模式、OCB模式、IPS模式、ECB模式等。
另外,液晶元件303既可以是无源驱动,也可以是利用TFT等开关元件的有源驱动。
根据显示装置300,能够实现提高光引出效率从而大幅提高转换效率、视角特性优异且可低耗电化的优质显示装置。
另外,在本实施方式中,通过将基于液晶元件303的像素的开关转换和作为面状光源发挥作用的有机EL元件基板302组合使用,能够进一步减少耗电。
“手机”
上述的第一至第五实施方式的显示装置例如能够适用于图21所示的手机。
手机310包括:主体311、显示部312、声音输入部313、声音输出部314、天线315、操作开关316等。而且,作为显示部312能够适当地应用上述第一至第五实施方式的显示装置。通过将上述第一至第五实施方式的显示装置应用于手机310的显示部312,能够使用更少的耗电来显示高亮度的影像。
“薄型电视机”
上述的第一至第五实施方式的显示装置例如能够应用于图22所示的薄型电视机。
薄型电视机320包括主体机壳321、显示部322、扬声器323、底座324等。而且,作为显示部322,能够适当地应用上述第一至第五实施方式的显示装置。将上述第一至第五实施方式的显示装置应用于薄型电视机320的显示部322,由此能够使用更少的耗电来显示高亮度的影像。
“照明装置”
(1)第一实施方式
图23是表示本发明的照明装置的第一实施方式的概略剖视图。
本实施方式的照明装置330大致由光学薄膜331、荧光基板332、有机EL元件333、热扩散片334、密封基板335、密封树脂336、散热件337、驱动用电路338、配线339和吊挂部340构成。
有机EL元件333大致由阳极341、有机EL层342和阴极343构成。
照明装置330中,作为荧光体基板332,能够使用与上述的发光器件的第一至第十实施方式中的形成有荧光体层13、障壁15、低折射率层16和光吸收层17等的基板14结构相同的荧光体基板,因此能够实现灯光明亮且低耗电的照明装置。
(2)第二实施方式
图24A和图24B是表示本发明的照明装置的第二实施方式的概略剖视图。
照明装置350具有大致由发出激发光的激发光源351和荧光体基板352构成的发光器件353。
荧光体基板352大致包括:基板354、形成在基板354的一个面354a上且与激发光源351相对配置的被激发光激发而发出荧光的荧光体层355、包围沿着激发光源351与基板354的层叠方向的荧光体层355的侧面355a的障壁356和形成在荧光体层355与基板354之间且折射率比基板354小的低折射率层357。
障壁356中,至少与荧光体层355相对的部分(障壁356的侧面356a)具有光散射性。
作为障壁356具有光散射性的结构,能够列举障壁356本身由含有树脂和光散射性颗粒的材料形成的结构,或者,在障壁356的侧面356a设置有由含有树脂和光散射性颗粒的材料构成的光散射层(光散射膜)的结构。
作为激发光源351,可列举与上述的发光器件的第一至第十实施方式的激发光源11同样的激发光源。
作为基板354,可列举与上述的发光器件的第一至第十实施方式的基板14同样的基板。
作为荧光体层355,可列举与上述的发光器件的第一至第十实施方式的荧光体层13同样的荧光体层。
作为障壁356,可列举与上述的发光器件的第一至第十实施方式的障壁15同样的障壁。
作为低折射率层357,可列举与上述的发光器件的第一至第十实施方式的低折射率层16同样的低折射率层。
参照图24A,对照明装置350的发光进行说明。
在照明装置350中,当使激发光361从激发光源351入射到荧光体层355时,来自荧光体的荧光从各荧光体层355各向同性地发出。另外,从荧光体层355发出的荧光中向光引出侧(正面方向,基板354侧)发出的荧光成分的一部分362(图24A中以实线表示。)能够有效地作为发光引出到外部。另外,从荧光体层355发出的荧光中在荧光体层355的侧面355a方向发出的荧光成分363(图24A中以虚线表示。)在具有光散射性的障壁356的侧面356a处散射,其散射光的一部分能够有效地作为发光引出到外部。
另外,从荧光体层355发出的荧光中,相对于基板354的法线方向以较大的角度射出并在荧光体层355与基板354的界面处反射的荧光成分,或向与荧光体层355的光引出侧相反的一侧(背面侧)发出的荧光成分,在具有光散射性的障壁356的侧面356a处散射,再次作为可被引出到基板354侧的成分被重复利用。
这样,根据照明装置350,障壁356中,至少与荧光体层355相对的部分(侧面356a)具有光散射性,并且在荧光体层355与基板354之间形成有折射率小于基板354的低折射率层357,因此能够控制能从荧光体层355入射到基板354侧的光的入射角,能够使入射到基板354侧的光不在基板354与外部的界面处反射而可靠地引出到外部。结果是,能够提高光利用效率。另外,从荧光体层355发出的荧光中在荧光体层355与基板354的界面处反射的荧光成分,或向与荧光体层355的光引出侧相反的一侧发出的荧光成分,在具有光散射性的障壁356的侧面356a处散射,再次作为可被引出到基板354侧的成分被重复利用,因此能够进一步提高光利用效率。因此,照明装置350成为灯光明亮且低耗电的照明装置。
另外,图24A中,示出的是构成荧光体基板352的各层呈水平面状的情形,但本实施方式并不限于此。构成荧光体基板352的各层也可以如图24B所示,呈凸向光引出侧(正面方向,基板354侧)的曲面状。
“发电装置”
图25是表示本发明的发电装置的一实施方式的概略剖视图。
发电装置370大致包括:以太阳光371为激发光源并具有荧光体基板372的发光器件373;和与发光器件373相对配置的太阳能电池元件374。
荧光体基板372大致包括:第一基板375;形成在第一基板375的一个面375a上且与太阳光371相对配置的被激发光激发而发出荧光的荧光体层376;包围沿着荧光体基板372的层叠方向的荧光体层376的侧面376a的障壁377;在第一基板375的一个面375a上形成在被障壁377分割而成的区域的第一低折射率层378;形成在荧光体层376的使激发光入射的入射面376b侧的波长选择透射反射层379;在波长选择透射反射层379的与荧光体层376相对的面379a上形成在被障壁377分割而成的区域的第二低折射率层380;和在荧光体层376的入射面376b侧设置在波长选择透射反射层379上的第二基板381。
障壁377中,至少与荧光体层376相对的部分(障壁377的侧面377a)具有光散射性。
作为障壁377具有光散射性的结构,能够列举障壁377本身由含有树脂和光散射性颗粒的材料形成的结构,或者,在障壁377的侧面377a设置有由含有树脂和光散射性颗粒的材料构成的光散射层(光散射膜)的结构。
作为第一基板375和第二基板381,可列举与上述的发光器件的第一至第十实施方式的基板14同样的基板。
作为荧光体层376,可列举与上述的发光器件的第一至第十实施方式的荧光体层13同样的荧光体层。
作为障壁377,可列举与上述的发光器件的第一至第十实施方式的障壁15同样的障壁。
作为第一低折射率层378和第二低折射率层380,可列举与上述的发光器件的第一至第十实施方式的低折射率层16同样的激发光源。
作为波长选择透射反射层379,可列举与上述的发光器件的第二至第十实施方式的波长选择透射反射层31同样的激发光源。
作为太阳能电池元件374,能够使用公知的太阳能电池元件,例如能够利用非晶硅太阳能电池元件、多晶硅太阳能电池元件、单晶硅太阳能电池元件等各种各样的太阳能电池元件。在这些太阳能电池元件中,特别优选使用InGaP、GaAs、InGaAs、A1GaAs、Cu(In,Ga)Se2、Cu(In,Ga)(Se,S)2、CuInS2、CdTe、CdS等的化合物类太阳能电池元件或Si、InGaAs等量子点太阳能电池元件。
参照图25,对发电装置370的发光进行说明。
在发电装置370中,当激发光391从太阳光371入射到荧光体层376时,来自荧光体的荧光从各荧光体层376各向同性地发出。另外,从荧光体层376发出的荧光中向光引出侧(正面方向、第一基板375侧)发出的荧光成分的一部分392(图25中以实线表示。)能够有效地作为发光引出到外部。另外,从荧光体层376发出的荧光中在荧光体层376的侧面376a方向发出的荧光成分393(图25中以虚线表示。)在具有光散射性的障壁377的侧面377a处散射,其散射光的一部分能够有效地作为发光引出到外部。另外,从荧光体层376发出的荧光中,向与荧光体层376的光引出侧相反的一侧(背面侧)发出的荧光成分394在荧光体层376与第二低折射率层380的界面处反射,能够可靠地引出到外部。
而且,引出到光引出侧(正面方向、第一基板375侧)的光入射到太阳能电池元件374,在太阳能电池元件374中发生光电转换而发电。
这样,根据发电装置370,障壁377中,至少与荧光体层376相对的部分具有光散射性,并且在荧光体层376与第一基板375之间形成有折射率小于第一基板375的第一低折射率层378,因此能够控制能从荧光体层376入射到第一基板375侧的光的入射角,能够使入射到第一基板375侧的光可靠地被引出到外部而不在第一基板375与外部的界面处反射。另外,在荧光体层376的入射面376b侧形成有波长选择透射反射层379,并且在波长选择透射反射层379的与荧光体层376相对的面379a形成有第二低折射率层380,因此使得从荧光体层376发出的荧光中向背面侧发出的成分394在荧光体层376与第二低折射率层380的界面处反射,能够可靠地引出到外部。由此,能够使太阳光有效地从荧光体基板372入射到太阳能电池374,因此能够提高太阳能电池374的发电效率。
另外,本发明的方案的技术范围并不限于上述的实施方式,在不脱离本发明的方案的宗旨的范围内能够施加各种变更。
例如,上述实施方式中说明的显示装置中,优选在光引出侧设置偏光板。作为偏光板,能够使用将现有技术的直线偏光板和λ/4板组合而成的偏光板。通过设置这种偏光板,能够防止来自显示装置的电极的外光反射,或者外光在基板或密封基板的表面处的反射,并且能够提高显示装置的对比度。另外,有关荧光体基板、显示装置的各结构部件的形状、数量、配置、材料、形成方法等的具体记载并不限于上述的实施方式,能够作出适当变更。
实施例
以下,通过实施例和比较例,进一步对本发明的方案进行具体说明,但本发明的方案并不限于以下的实施例。
“比较例1”
将厚度0.7mm的玻璃基板水洗后,进行10分钟的纯水超声波清洗、10分钟的丙酮超声波清洗、5分钟的异丙醇蒸汽清洗,然后在100℃下干燥1小时。
接着,在玻璃基板的一面,形成膜厚100μm的绿色荧光体层。
此处,形成绿色荧光体层时,首先在平均粒径5nm的气相二氧化硅0.16g中,加入15g的乙醇和0.22g的γ-缩水甘油氧丙基三乙氧基硅烷,在敞开室温下搅拌1小时。将该混合物和20g的绿色荧光体Ca0.97Mg0.03:ZrO3:Ho移到乳钵,充分研磨混合后,在70℃的加热炉中加热2小时,进一步在120℃的加热炉中加热2小时,得到表面改性后的Ba2SiO4:Eu2+。
接着,在10g的表面改性后的Ca0.97Mg0.03:ZrO3:Ho中添加被溶解在水/二甲基亚砜=1/1的混合溶液(300g)的聚乙烯醇30g,并利用分散机搅拌,调制出绿色荧光体形成用涂液。
然后,利用丝网印刷法,将绿色荧光体形成用涂液以3mm宽度涂布在玻璃基板的一面上的期望位置。
接着,在真空加热炉(200℃、10mmHg的条件)中,加热干燥4小时,形成绿色荧光体层,得到包括玻璃基板和形成在其一面上的绿色荧光体层的比较例1的荧光体基板。
然后,在用遮光膜覆盖绿色荧光体层的侧面的状态下,以蓝色LED为激发光,使450nm的光从比较例1的荧光体基板的背面入射时,荧光从该荧光体基板的侧面射出,从正面观察该荧光体基板时,确认了荧光体基板的周围变模糊。
另外,利用市售的亮度计(BM-7:TopconTechnohouseCorporation制),以蓝色LED为激发光,使450nm的光从比较例1的荧光体基板的背面入射时,测量了从该荧光体基板的正面引出的荧光的25℃时的亮度转换功率。结果是,作为激发光的蓝色LED的亮度为1000cd/m2,而光通过绿色荧光体层后,成为547nm处具有发光峰值的绿色的发光,亮度为1023cd/m2。换而言之,比较例1的荧光体基板的亮度转换效率为100%。
“比较例2”
在与比较例1同样的玻璃基板的一面,利用溅射法,形成膜厚50μm的低折射率层。
作为低折射率层的材料,使用折射率为1.35~1.4左右的氟树脂。
接着,与比较例1同样地,在低折射率层上形成绿色荧光体层,得到包括玻璃基板和在其一面上形成的低折射率层和绿色荧光体层的比较例2的荧光体基板。
然后,在用遮光膜覆盖绿色荧光体层的侧面的状态下,以蓝色LED为激发光,使450nm的光从比较例2的荧光体基板的背面入射时,荧光不从该荧光体基板的侧面射出,在从正面观看该荧光体基板时,确认了荧光体基板的周围未变模糊。
另外,与比较例1同样地,以蓝色LED为激发光,使450nm的光从比较例2的荧光体基板的背面入射时,测量了从该荧光体基板的正面引出的荧光的25℃时的亮度转换功率。结果是,作为激发光的蓝色LED的亮度为1000cd/m2,而光通过绿色荧光体层后,成为547nm处具有发光峰值的绿色的发光,亮度为816cd/m2。换而言之,比较例1的荧光体基板的亮度转换效率为80%。
“比较例3”
与比较例2同样,在玻璃基板的一面,利用溅射法,形成有膜厚50μm的低折射率层。
作为低折射率层的材料,使用折射率为1.35~1.4左右的氟树脂。
接着,与比较例1同样地,在低折射率层上形成绿色荧光体层。
接着,在绿色荧光体层的侧面,利用溅射法,均匀形成膜厚50μm的铝全反射膜,得到包括玻璃基板、在其一面上形成的低折射率层和绿色荧光体层、和在绿色荧光体层的侧面形成的铝全反射膜的比较例3的荧光体基板。
然后,以蓝色LED为激发光,使450nm的光从比较例3的荧光体基板的背面入射时,荧光不从该荧光体基板的侧面射出,在从正面观看该荧光体基板时,与比较例2同等地,确认了荧光体基板的周围未变模糊。
另外,与比较例1同样地,以蓝色LED为激发光,使450nm的光从比较例3的荧光体基板的背面入射时,测量了从该荧光体基板的正面引出的荧光的25℃时的亮度转换功率。结果是,作为激发光的蓝色LED的亮度为1000cd/m2,而光通过绿色荧光体层后,成为547nm处具有发光峰值的绿色的发光,亮度为2692cd/m2。即,比较例3的荧光体基板的亮度转换效率为260%,观测到了亮度提高至比较例1的荧光体基板的2.6倍。
“实施例1”
与比较例2同样,在玻璃基板的一面,利用溅射法,形成有膜厚50μm的低折射率层。
作为低折射率材料层的材料,使用折射率为1.35~1.4左右的氟树脂。
接着,在低折射率层上形成障壁(光散射膜)。以下,详细说明障壁的形成方法。
首先,将由环氧类树脂(折射率:1.59)、丙烯酸类树脂(折射率:1.49)、金红石型氧化钛(折射率:2.71、粒径250nm)、光聚合引发剂和芳香族类溶剂组成的白色感光性组成物搅拌混合,调制出负型抗蚀剂。
接着,在玻璃基板的一面形成的低折射率材料层上,利用旋涂法,涂布负型抗蚀剂。
然后,在80℃下进行10分钟的预烘焙,形成膜厚50μm的涂膜。
在该涂膜上包覆能够形成期望图像图案的掩模后,对涂膜照射i射线(300mJ/cm2),进行曝光。
接着,利用碱性显影液进行显影,得到形成有障壁的像素图案状的结构物。
接着,使用热风循环式干燥炉,在140℃下进行60分钟后烘焙,形成分隔像素的障壁。
然后,在被障壁包围的开口部内形成绿色荧光体层。
此处,使用与比较例1同样的绿色荧光体形成用涂液,利用滴涂法,在开口部内形成膜厚50μm的绿色荧光体层,得到包括玻璃基板、形成在其一面上的低折射率层、绿色荧光体层和障壁的实施例1的荧光体基板。
然后,以蓝色LED为激发光,使450nm的光从实施例1的荧光体基板的背面入射时,荧光不从该荧光体基板的侧面射出,在从正面观看该荧光体基板时,与比较例2和3同等地,确认了荧光体基板的周围未变模糊。
另外,与比较例1同样地,以蓝色LED为激发光,使450nm的光从实施例1的荧光体基板的背面入射时,测量了从该荧光体基板的正面引出的荧光的25℃下的亮度转换功率。结果是,作为激发光的蓝色LED的亮度为1000cd/m2,而光通过绿色荧光体层后,成为547nm处具有发光峰值的绿色的发光,亮度为2901cd/m2。即,实施例1的荧光体基板的亮度转换效率为290%,观测到了亮度提高至比较例1的荧光体基板的2.9倍。
“实施例2”
与比较例2同样,在玻璃基板的一面,利用溅射法,形成膜厚50μm的低折射率层。
作为低折射率材料层的材料,使用折射率为1.35~1.4左右的氟树脂。
接着,与实施例1同样地,在低折射率材料层上形成障壁后,在被障壁包围的开口部内形成绿色荧光体层。
接着,在绿色荧光体层之上的使激发光入射的一侧的面,作为波长选择透射反射层,利用溅射法,以100nm的膜厚形成利用EB蒸镀法交替形成六层的氧化钛(TiO2:折射率=2.30)和氧化硅(SiO2:折射率=1.47)的膜而制得的电介质多层膜,得到包括玻璃基板、形成在其一面上的低折射率层、绿色荧光体层、障壁和波长选择透射反射层的实施例2的荧光体基板。
然后,以蓝色LED为激发光,使450nm的光从实施例2的荧光体基板的背面入射时,荧光不从该荧光体基板的侧面射出,在从正面观看该荧光体基板时,与实施例1同等地,确认了荧光体基板的周围未变模糊。
另外,与比较例1同样地,以蓝色LED为激发光,使450nm的光从实施例2的荧光体基板的背面入射时,测量了从该荧光体基板的正面引出的荧光的25℃时的亮度转换功率。结果是,作为激发光的蓝色LED的亮度为1000cd/m2,而光通过绿色荧光体层后,成为547nm处具有发光峰值的绿色的发光,亮度为3835cd/m2。即,实施例2的荧光体基板的亮度转换效率为380%,观测到了亮度提高至比较例1的荧光体基板的3.8倍。
“实施例3”
在与比较例1同样的玻璃基板一面,作为波长选择透射反射层,利用溅射法,以100nm的膜厚形成利用EB蒸镀法交替形成六层的氧化钛(TiO2:折射率=2.30)和氧化硅(SiO2:折射率=1.47)的膜而制得的电介质多层膜。
接着,在波长选择透射反射层面上,利用与实施例1同样的形成方法,形成膜厚50μm的障壁(光散射层),然后利用与实施例1同样的滴涂法,在被障壁包围的开口部内的玻璃基板上,形成膜厚20μm的绿色荧光体层。
接着,在障壁的与玻璃基板相对的表面一面,利用滴涂法,形成由苯酚树脂构成的透明的热固化性粘合层,在该障壁的表面,贴合与比较例1同样的另一个玻璃基板,并在25度环境下放置3小时,然后在180度环境的加热炉中放置40分钟,由此使粘合层热固化,得到包括玻璃基板、形成在其一面的波长选择透射反射层、形成在其一面的障壁、被障壁包围的开口部内的玻璃基板上形成的荧光体层、和隔着荧光体层和空气层在障壁的表面隔着粘合层形成的另一个玻璃基板的实施例3的荧光体基板。
然后,以蓝色LED为激发光,使450nm的光从实施例3的荧光体基板的背面入射时,荧光不从该荧光体基板的侧面射出,在从正面观看该荧光体基板时,与实施例1同等地,确认了荧光体基板的周围未变模糊。
另外,与比较例1同样地,以蓝色LED为激发光,使450nm的光从实施例3的荧光体基板的背面入射时,测量了从该荧光体基板的正面引出的荧光的25℃时的亮度转换功率。结果是,作为激发光的蓝色LED的亮度为1000cd/m2,而光通过绿色荧光体层后,成为547nm处具有发光峰值的绿色的发光,亮度为4522cd/m2。换而言之,实施例3的荧光体基板的亮度转换效率为450%,观测到了亮度提高至比较例1的荧光体基板的4.5倍。
表1表示比较例1~3和实施例1~3的荧光体基板的亮度、亮度转换效率、各例与比较例1的比较以及关于荧光体基板周围的模糊的结果。
[表1]
(※)在不用遮光膜覆盖荧光体层的侧面的状态下未出现模糊
“实施例4”[蓝色有机EL+荧光体方式]
与比较例2同样,在玻璃基板的一面,利用溅射法,形成膜厚50μm的低折射率层。
作为低折射率材料层的材料,使用折射率为1.35~1.4左右的氟树脂。
接着,在低折射率材料层上形成障壁(光散射膜)。以下,详细说明障壁的形成方法。
首先,将由环氧类树脂(折射率:1.59)、丙烯酸类树脂(折射率:1.49)、金红石型氧化钛(折射率:2.71、粒径250nm)、光聚合引发剂和芳香族类溶剂组成的白色感光性组成物搅拌混合,调制出负型抗蚀剂。
接着,在玻璃基板的一面形成的低折射率材料层上,利用旋涂法,涂布负型抗蚀剂。
然后,在80℃下进行10分钟的预烘焙,形成膜厚50μm的涂膜。
在该涂膜上包覆能够形成期望图像图案的掩模后,对涂膜照射i射线(300mJ/cm2),使其曝光。
接着,利用碱性显影液进行显影,得到形成有障壁的像素图案状的结构物。
接着,使用热风循环式干燥炉,在140℃下进行60分钟后烘焙,
形成分隔像素的障壁。
接着,在被障壁包围的开口部内,形成红色荧光体层、绿色荧光体层和蓝色散射体层。以下,详细说明红色荧光体层、绿色荧光体层和蓝色散射体层的形成方法。
形成红色荧光体层时,首先在平均粒径5nm的气相二氧化硅0.16g中,加入15g的乙醇和0.22g的γ-缩水甘油氧丙基三乙氧基硅烷,在敞开室温下搅拌1小时。将该混合物和20g的红色荧光体K5Eu2.5(WO4)6.25移到乳钵,充分研磨混合后,在70℃的加热炉中加热2小时,进一步在120℃的加热炉中加热2小时,得到表面改性后的K5Eu2.5(WO4)6.25。
接着,在10g的表面改性后的K5Eu2.5(WO4)6.25中添加被溶解在水/二甲基亚砜=1/1的混合溶液(300g)的聚乙烯醇30g,并利用分散机搅拌,调制出红色荧光体形成用涂液。
然后,利用滴涂法,将红色荧光体形成用涂液涂布在障壁的规定的开口部内。
接着,在真空加热炉(200℃、10mmHg的条件)中,加热干燥4小时,形成膜厚50μm的红色荧光体层。
形成绿色荧光体层时,首先在平均粒径5nm的气相二氧化硅0.16g中,加入15g的乙醇和0.22g的γ-缩水甘油氧丙基三乙氧基硅烷,在敞开室温下搅拌1小时。将该混合物和20g的绿色荧光体Ba2SiO4:Eu2 +移到乳钵,充分研磨混合后,在70℃的加热炉中加热2小时,进一步在120℃的加热炉中加热2小时,得到表面改性后的Ba2SiO4:Eu2+。
接着,在10g的表面改性后的Ba2SiO4:Eu2+中添加被溶解在水/二甲基亚砜=1/1的混合溶液(300g)的聚乙烯醇30g,并利用分散机搅拌,调制出绿色荧光体形成用涂液。
然后,利用滴涂法,将绿色荧光体形成用涂液涂布在障壁的规定的开口部内。
接着,在真空加热炉(200℃、10mmHg的条件)中,加热干燥4小时,形成膜厚50μm的绿色荧光体层。
形成蓝色散射体层时,将20g的平均粒径1.5μm的二氧化硅颗粒(折射率:1.65)中,添加被溶解在水/二甲基亚砜=1/1的混合溶液(300g)的聚乙烯醇30g,并利用分散机搅拌,调制出蓝色散射体形成用涂液。
然后,利用滴涂法,将蓝色散射体形成用涂液涂布在障壁的规定的开口部内。
接着,在真空加热炉(200℃、10mmHg的条件)中,加热干燥4小时,形成膜厚50μm的蓝色散射体层。
接着,在红色荧光体层、绿色荧光体层和蓝色散射体层之上的使激发光入射的一侧的面,作为波长选择透射反射层,利用溅射法,以100nm的膜厚形成利用EB蒸镀法交替形成六层的氧化钛(TiO2:折射率=2.30)和氧化硅(SiO2:折射率=1.47)的膜而制得的电介质多层膜,得到包括玻璃基板、形成在其一面上的低折射率层、红色荧光体层、绿色荧光体层、蓝色散射体层、障壁和波长选择透射反射层的荧光体基板。
另一方面,在厚度0.7mm的玻璃基板上,利用溅射法,进行由银构成的膜厚100nm的反射电极的成膜,在该反射电极上,利用溅射法,进行膜厚20nm的铟锡氧化物(ITO)的成膜,由此形成第一电极(阳极)。
然后,利用现有技术的光刻法,按160μm第一电极的宽度、200μm的间距,进行90条条纹的图案化。
接着,在第一电极上,利用溅射法,层叠200nm的SiO2,利用现有技术的光刻法,以仅覆盖第一电极的边缘部的方式使其图案化。
此处,采用了用SiO2从第一电极的端部起按10μm宽度覆盖短边的结构。
将其水洗后,进行10分钟的纯水超声波清洗、10分钟的丙酮超声波清洗、5分钟的异丙醇蒸汽清洗,然后在120℃下干燥1小时。
接着,将形成有第一电极的基板固定到直列(Inline)型电阻加热蒸镀装置内的基板保持器上,减压至1×10-4pa以下的真空,形成包含有机发光层的构成有机EL层的各层。以下,详细说明构成有机EL层的各层的形成方法。
首先,作为空穴注入材料,使用1,1-双-二-4-甲苯基氨基-苯基-环己烷(TAPC),利用电阻加热蒸镀法形成膜厚100nm的空穴注入层。
接着,作为空穴输送材料,使用N,N’-二-1-萘基-N,N’-二苯基-1,1’-联苯基-1,1’-联苯基-4,4’-二胺(NPD),利用电阻加热蒸镀法,形成膜厚40nm的空穴输送层。
接着,在空穴输送层上的期望像素位置,形成蓝色的有机发光层(厚度30nm)。该蓝色的有机发光层是分别在蒸镀速度 下将1,4-双-三苯基甲硅烷基-苯(UGH-2)(主体材料)和双[(4,6-二氟苯基)-吡啶-N,C2’]吡啶甲酸铱(III)(FIrpic)(蓝色磷光发光掺杂物)一起蒸镀而形成的。
接着,在有机发光层之上,使用2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲啰啉(BCP),形成空穴防止层(厚度:10nm)。
接着,在空穴防止层上,使用三(8-羟基喹啉)铝(Alq3)形成电子输送层(厚度:30nm)。
接着,在电子输送层上,使用氟化锂(LiF),形成电子注入层(厚度:0.5nm)。
通过以上处理,形成了构成有机EL层的各层。
然后,形成半透明电极作为第二电极。
首先,将基板固定在金属蒸镀用腔室内,将半透明电极形成用的荫罩和基板进行对位。其中,作为荫罩,使用设置有开口部的掩模,使得能够在与第一电极的条纹相对的方向,以宽度500μm、间距600μm的条纹状形成第二电极。
接着,在电子注入层的表面,利用真空蒸镀法,分别以 的蒸镀速度将镁和银一起蒸镀,由此以期望的图案形成镁银(厚度:1nm)。
然后,在其上,出于增强干涉效应的目的和防止第二电极的配线电阻所致的电压下降的目的,以的蒸镀速度按期望的图案形成银(厚度:19nm)。
通过以上的处理,形成了半透明电极。
此处,在第一电极与第二电极之间,能够显现微腔效应(干涉效应),并提高正面亮度。由此,能够使来自有机EL层的发光能量高效地向光引出部侧传播。另外,同样由于微腔效应,发光峰值调整为460nm,半高宽调整为50nm。
接着,利用等离子体CVD法,使用荫罩在从显示部的端部起上下左右2mm的密封区域,进行厚度3μm的由SiO2构成的无机保护层的图案化。
通过以上的处理,得到了形成有有机EL元件的有机EL元件基板。
然后,利用形成在像素配置位置的外侧的对位标记,对如上所述那样制得的有机EL元件基板和荧光体基板进行对位。其中,预先已在荧光体基板涂布了热固化树脂。
对有机EL元件基板和荧光体基板进行对位后,通过热固化树脂使两基板紧贴,并且在80℃下加热2小时,由此使热固化树脂固化而将有机EL元件基板和荧光体基板贴合。其中,为了防止有机层因水分而劣化,两基板的贴合工序在干气环境下(水分量:-80℃)下进行。
最后,将形成在周边的端子与外部电源连接,由此完成实施例3的有机EL显示装置。
此处,由外部电源对期望的条纹状电极施加期望的电流,由此使蓝色发光有机EL元件成为能够任意地进行开关转换的激发光源,在红色荧光体层中使蓝色光转换为红色光,在绿色荧光体层中使蓝色光转换为绿色光,由此得到红色、绿色的各向同性发光,并且经蓝色散射层,获得各向同性的蓝色发光。由此,能够实现全彩显示,能够获得良好的图像、视角特性优异的图像。
“实施例5”[有源驱动型蓝色有机EL+荧光体方式]
与实施例4同样,制得荧光体基板。
在100×100mm方形的玻璃基板上,利用PECVD法,形成非晶硅半导体膜。
接着,实施晶体化处理,由此形成多晶硅半导体膜。
然后,利用光刻法,将多晶硅半导体膜图案化成多个岛状。
接着,在图案化后的多晶硅半导体层上,依次形成栅极绝缘膜和栅极电极层,并利用光刻法进行图案化。
然后,在图案化后的多晶硅半导体膜中掺杂磷等杂质元素,由此形成源极区域和漏极区域,制得TFT元件。然后,形成平坦化膜。平坦化膜是依次将利用PECVD法形成的氮化硅膜和利用旋涂法形成的丙烯酸类树脂层层叠而形成的。
以下,对平坦化膜的形成方法进行详细说明。
首先,形成氮化硅膜后,对氮化硅膜和栅极绝缘膜统一进行蚀刻,形成通至源极和/或漏极区域的接触孔,接着,形成源极配线。
然后,形成丙烯酸类树脂层,在与栅极绝缘膜和氮化硅膜中穿孔得到的漏极区域的接触孔相同的位置,形成通至漏极区域的接触孔,由此完成有源矩阵基板。
平坦化膜的功能由丙烯酸类树脂层实现。其中,用于使TFT的栅极电位成为固定电位的电容器是通过使层间绝缘膜等绝缘膜介于开关用TFT的漏极与驱动用TFT的源极之间而形成的。
在有源矩阵基板上,贯通平坦化层地形成分别使驱动用TFT、红色发光有机EL元件的第一电极、绿色发光有机EL元件的第一电极和蓝色发光有机EL元件的第一电极电连接的接触孔。
接着,利用溅射法,以电连接至接触孔的方式,形成各像素的第一电极(阳极),该接触孔将与用于驱动各发光像素的TFT连接的平坦化层贯通。
第一电极是将膜厚150nm的Al(铝)膜和膜厚20nm的IZO(氧化铟-氧化锌)层叠而形成的。
接着,利用现有技术的光刻法,将第一电极图案化成与各像素对应的形状。
此处,第一电极的面积为300μm×160μm。而且,形成在100mm×100mm的方形的基板上。显示部为80mm×80mm,在显示部的上下左右设置2mm宽度的密封区域,在显示部的短边侧,进一步在密封区域的外侧,分别设置2mm的端子引出部。在显示部的两个长边中的靠近折弯处(翻盖处)的一个长边的外侧设置2mm的端子引出部。
接着,在第一电极上,利用溅射法,层叠200nm的SiO2,并利用现有技术的光刻法,以仅覆盖第一电极的边缘部的方式进行图案化。
此处,采用了用SiO2覆盖四边的从第一电极的端部起10μm的结构,形成了边缘罩。
接着,对形成有第一电极的有源矩阵基板进行清洗。
作为有源矩阵基板的清洗方法,例如使用丙酮、异丙醇,进行10分钟的超声波清洗,接着进行了30分钟的UV-臭氧清洗。
接着,将形成有第一电极的有源矩阵基板固定到直列(Inline)型电阻加热蒸镀装置内的基板保持器上,减压至1×10-4pa以下的真空,形成包含有机发光层的构成有机EL层的各层。以下,详细说明构成有机EL层的各层的形成方法。
首先,作为空穴注入材料,使用1,1-双-二-4-甲苯基氨基-苯基-环己烷(TAPC),利用电阻加热蒸镀法形成膜厚100nm的空穴注入层。
接着,作为空穴输送材料,使用N,N’-二-1-萘基-N,N’-二苯基-1,1’-联苯基-1,1’-联苯基-4,4’-二胺(NPD),利用电阻加热蒸镀法,形成膜厚40nm的空穴输送层。
接着,在空穴输送层上的期望像素位置,形成蓝色的有机发光层(厚度30nm)。该蓝色的有机发光层是分别在蒸镀速度 下将1,4-双-三苯基甲硅烷基-苯(UGH-2)(主体材料)和双[(4,6-二氟苯基)-吡啶-N,C2’]吡啶甲酸铱(III)(FIrpic)(蓝色磷光发光掺杂物)一起蒸镀而形成的。
接着,在有机发光层之上,使用2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲啰啉(BCP),形成空穴防止层(厚度:10nm)。
接着,在空穴防止层上,使用三(8-羟基喹啉)铝(Alq3)形成电子输送层(厚度:30nm)。
接着,在电子输送层上,使用氟化锂(LiF),形成电子注入层(厚度:0.5nm)。
通过以上处理,形成了构成有机EL层的各层。
然后,形成半透明电极作为第二电极。
首先,将形成有有机EL层的有源矩阵基板固定在金属蒸镀用腔室内,将半透明电极形成用的荫罩和基板进行对位。其中,作为荫罩,使用设置有开口部的掩模,使得能够在与第一电极的条纹相对的方向,形成2mm宽度的条纹状的第二电极。
接着,在电子注入层的表面,利用真空蒸镀法,分别以 的蒸镀速度将镁和银一起蒸镀,由此以期望的图案形成镁银(厚度:1nm)。
然后,在其上,出于增强干涉效应的目的和防止第二电极的配线电阻所致的电压下降的目的,以的蒸镀速度按期望的图案形成银(厚度:19nm)。
通过以上的处理,形成了半透明电极。
此处,在第一电极与第二电极之间,能够显现微腔效应(干涉效应),并提高正面亮度。由此,能够使来自有机EL层的发光能量高效地向光引出部侧传播。另外,同样由于微腔效应,发光峰值调整为460nm,半高宽调整为50nm。
接着,利用等离子体CVD法,使用荫罩在从显示部的端部起上下左右2mm的密封区域,进行由厚度3μm的SiO2构成的无机保护层的图案化。
通过以上的处理,得到了形成有有机EL元件的有源驱动型有机EL元件基板。
然后,利用形成在像素配置位置的外侧的对位标记,对如上所述那样制得的有源驱动型有机EL元件基板和荧光体基板进行对位。
其中,预先已在荧光体基板涂布了热固化树脂。
对有源驱动型有机EL元件基板和荧光体基板进行对位后,通过热固化树脂使两基板紧贴,并且在90℃下加热2小时,由此使热固化树脂固化而将有机EL元件基板和荧光体基板贴合。其中,为了防止有机层因水分而劣化,两基板的贴合工序在干气环境下(水分量:-80℃)下进行。
接着,在光引出方向的基板,贴合偏光板,得到有源驱动型有机EL元件。
最后,将形成在短边侧的端子经源极驱动器与电源电路连接,并且将形成在长边侧的端子经栅极驱动器与外部电源连接,由此完成具有80×80mm的显示部的有源驱动型有机EL显示装置。
此处,由外部电源对期望的条纹状电极施加期望的电流,由此使蓝色发光有机EL元件成为能够任意地进行开关转换的激发光源,在红色荧光体层中使蓝色光转换为红色光,在绿色荧光体层中使蓝色光转换为绿色光,由此得到红色、绿色的各向同性发光,并且经蓝色散射层,获得各向同性的蓝色发光。由此,能够实现全彩显示,能够获得良好的图像、视角特性优异的图像。
“实施例6”[蓝色LED+荧光体方式]
与实施例4同样,制得荧光体基板。
利用TMG(三甲基镓)和NH3,在设置于反应容器的蓝宝石基板的C面,在550℃下使由GaN构成的缓冲层生长(沉积)到60nm的膜厚。
接着,将温度提升至1050℃,除TMG、NH3外还使用SiH4,使由Si掺杂n型GaN构成的n型接触层生长到5μm的膜厚。
接着,在原料气体中添加TMA(三甲基铝),同样在1050℃下使由Si掺杂n型Al0.3Ga0.7N层构成的第二包覆层生长到0.2μm的膜厚。
接着,将温度降低至850℃,利用TMG、TMI(三甲基铟)、NH3和SiH4,使由Si掺杂n型In0.01Ga0.99N构成的第一n型包覆层生长到60nm的膜厚。
接着,利用TMG、TMI和NH3,在850℃下使由无掺杂In0.05Ga0.95N构成的活性层生长到5nm的膜厚。进一步,除TMG、TMI、NH3外,还新利用CPMg(环戊二烯基镁),在850℃下使由Mg掺杂p型In0.01Ga0.99N构成的第一p型包覆层生长到60nm的膜厚。
接着,将温度提升至1100℃,使用TMG、TMA、NH3、CPMg,使由Mg掺杂p型Al0.3Ga0.7N构成的第二p型包覆层生长到150nm的膜厚。
然后,在1100℃下利用TMG、NH3和CPMg,使由Mg掺杂p型GaN构成的p型接触层生长到600nm的膜厚。
结束以上操作后,将温度降低至室温,从反应容器中取出晶片,在720℃下进行晶片的退火处理,使p型层低电阻化。
接着,在最上层的p型接触层的表面形成规定形状的掩模,进行蚀刻,直至n型接触层的表面露出。
蚀刻后,在n型接触层的表面形成有钛(Ti)和铝(Al)构成的负电极、在p型接触层的表面,形成由镍(Ni)和金(Au)构成的正电极。
形成正电极后,使晶片分离成350μm方形的芯片后,在另外准备的形成有用于与外部电路连接的配线的基板上,用UV固化树脂固定LED芯片,使LED芯片与基板上的配线电连接,得到包括蓝色LED的光源基板。
然后,利用形成在像素配置位置的外侧的对位标记,对如上所述那样制得的光源基板和荧光体基板进行对位。其中,预先已在荧光体基板涂布了热固化树脂。
接着,对光源基板和荧光体基板进行对位后,通过热固化树脂使两基板紧贴,并且在80℃下加热2小时,由此使热固化树脂固化而将有机EL元件基板和荧光体基板贴合。其中,为了防止有机层因水分而劣化,两基板的贴合工序在干气环境下(水分量:-80℃)下进行。
最后,将形成在周边的端子与外部电源连接,由此完成实施例5的LED显示装置。
此处,由外部电源对期望的条纹状电极施加期望的电流,由此使蓝色发光有机EL元件成为能够任意地进行开关转换的激发光源,在红色荧光体层中使蓝色光转换为红色光,在绿色荧光体层中使蓝色光转换为绿色光,由此得到红色、绿色的各向同性发光,并且通过设置蓝色散射层,获得各向同性的蓝色发光。由此,能够实现全彩显示,能够获得良好的图像、视角特性优异的图像。
“实施例7”[蓝色有机EL+液晶+荧光体方式]
在0.7mm玻璃基板的一面,利用溅射法,形成膜厚50μm的低折射率层。
作为低折射率材料层的材料,使用折射率为1.35~1.4左右的氟树脂。
接着,在低折射率材料层上形成障壁(光散射膜)。以下,详细说明障壁的形成方法。
首先,将由环氧类树脂(折射率:1.59)、丙烯酸类树脂(折射率:1.49)、金红石型氧化钛(折射率:2.71、粒径250nm)、光聚合引发剂和芳香族类溶剂组成的白色感光性组成物搅拌混合,调制出负型抗蚀剂。
接着,在玻璃基板的一面形成的低折射率材料层上,利用旋涂法,涂布负型抗蚀剂。
然后,在80℃下进行10分钟的预烘焙,形成膜厚50μm的涂膜。
在该涂膜上包覆能够形成期望图像(像素)图案的掩模后,对涂膜照射i射线(300mJ/cm2),进行曝光。
接着,利用碱性显影液进行显影,得到形成有障壁的像素图案状的结构物。
接着,使用热风循环式干燥炉,在140℃下进行60分钟后烘焙,形成分隔像素的障壁。
接着,在被障壁包围的开口部内,形成红色荧光体层、绿色荧光体层和蓝色散射体层。以下,详细说明红色荧光体层、绿色荧光体层和蓝色荧光体层的形成方法。
形成红色荧光体层时,首先,将[2-[2-[4-(二甲基氨基)苯基]乙烯基]-6-甲基-4H-吡喃-4-亚基]-丙二腈(DCM)(0.02mol/kg(固体成分比))和环氧类热固化树脂混合,并利用分散机搅拌,调制出红色荧光体形成用涂液。
然后,利用滴涂法,将红色荧光体形成用涂液涂布在障壁的规定的开口部内。
接着,在真空加热炉(150℃的条件)中,加热干燥1小时,形成膜厚2μm的红色荧光体层。
此处,红色荧光体层的剖面形状因低反射层的拨水处理所致的效果,呈半圆柱状的形状。
形成绿色荧光体层时,首先,将2,3,6,7-四氢-11-氧代-1H,5H,11H-[1]苯并吡喃基[6,7,8-ij]喹嗪-10-羧酸(香豆素519)(0.02mol/kg(固体成分比))和环氧类热固化树脂混合,并利用分散机搅拌,调制出绿色荧光体形成用涂液。
然后,利用滴涂法,将绿色荧光体形成用涂液涂布在障壁的规定的开口部内。
接着,在真空加热炉(150℃的条件)中,加热干燥1小时,形成膜厚2μm的绿色荧光体层。
此处,绿色荧光体层的剖面形状因低反射层的拨水处理所致的效果,呈半圆柱状的形状。
形成蓝色荧光体层时,首先,7-羟基-4-甲基香豆素(香豆素4)(0.02mol/kg(固体成分比))和环氧类热固化树脂混合,并利用分散机搅拌,调制出蓝色荧光体形成用涂液。
然后,利用滴涂法,将蓝色荧光体形成用涂液涂布在障壁的规定的开口部内。
接着,在真空加热炉(150℃的条件)中,加热干燥1小时,形成膜厚2μm的蓝色荧光体层。
此处,蓝色荧光体层的剖面形状因低反射层的拨水处理所致的效果,呈半圆柱状的形状。
接着,在红色荧光体层、绿色荧光体层和蓝色荧光体层之上的使激发光入射的一侧的面,作为波长选择透射反射层,利用溅射法,以100nm的膜厚形成利用EB蒸镀法交替形成六层的氧化钛(TiO2:折射率=2.30)和氧化硅(SiO2:折射率=1.47)的膜而制得的电介质多层膜。
然后,在波长选择透射反射层上,利用旋涂法,使用丙烯酸类树脂形成平坦化膜,在该平坦化膜上,利用现有技术的方法形成偏振薄膜、透明电极和配光膜,得到包括玻璃基板、形成在玻璃基板的一面上的低折射率层、红色荧光体层、绿色荧光体层、蓝色散射体层、障壁和波长选择透射反射层等的荧光体基板。
接着,在玻璃基板上,利用现有技术的方法,形成包括TFT的开关元件。
接着,以经接触孔与上述TFT电接触的方式,形成膜厚100nm的ITO透明电极。
接着,利用通常的光刻法,对透明电极进行图案化,使得其具有与预先制得的有机EL部的像素相同的间隔。
接着,利用印刷法形成取向膜。
接着,通过厚度10μm的间隔物将形成有TFT的基板和荧光体基板粘合,在两基板间注入TN模式的液晶材料,完成液晶和荧光体部。
另一方面,在厚度0.7mm的玻璃基板上,利用溅射法,进行由银构成的膜厚100nm的反射电极的成膜,在该反射电极上,利用溅射法,进行膜厚20nm的铟锡氧化物(ITO)的成膜,由此形成第一电极(阳极)。
然后,利用现有技术的光刻法,进行图案化,使得第一电极的宽度成为期望的大小。
接着,在第一电极上,利用溅射法,层叠200nm的SiO2,利用现有技术的光刻法,以仅覆盖第一电极的边缘部的方式使其图案化。
此处,采用了用SiO2覆盖短边的从第一电极的端部起10μm的结构。
将其水洗后,进行10分钟的纯水超声波清洗、10分钟的丙酮超声波清洗、5分钟的异丙醇蒸汽清洗,然后在120℃下干燥1小时。
接着,将形成有第一电极的基板固定到直列(Inline)型电阻加热蒸镀装置内的基板保持器上,减压至1×10-4pa以下的真空,形成包含有机发光层的构成有机EL层的各层。以下,详细说明构成有机EL层的各层的形成方法。
首先,作为空穴注入材料,使用1,1-双-二-4-甲苯基氨基-苯基-环己烷(TAPC),利用电阻加热蒸镀法形成膜厚100nm的空穴注入层。
接着,作为空穴输送材料,使用咔唑联苯(CBP),利用电阻加热蒸镀法,形成膜厚10nm的空穴输送层。
接着,在空穴输送层上的期望像素位置,形成近紫外有机发光层(厚度:30nm)。该近紫外有机发光层是在蒸镀速度下将3,5-双(4-叔丁基-苯基)-4-苯基-[1,2,4]三唑(TAZ)(近紫外磷光发光材料)蒸镀而形成的。
接着,在有机发光层之上,使用2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲啰啉(BCP),形成空穴防止层(厚度:20nm)。
接着,在空穴防止层上,使用三(8-羟基喹啉)铝(Alq3)形成电子输送层(厚度:30nm)。
接着,在电子输送层上,使用氟化锂(LiF),形成电子注入层(厚度:0.5nm)。
通过以上处理,形成了构成有机EL层的各层。
然后,形成半透明电极作为第二电极。
首先,将基板固定在金属蒸镀用腔室内,将半透明电极形成用的荫罩和基板进行对位。其中,作为荫罩,使用设置有开口部的荫罩,使得能够在与第一电极的条纹相对的方向,形成宽度500μm、间距600μm的条纹状的第二电极。
接着,在电子注入层的表面,利用真空蒸镀法,分别以 的蒸镀速度将镁和银一起蒸镀,由此以期望的图案形成镁银(厚度:1nm)。
然后,在其上,出于增强干涉效应的目的和防止第二电极的配线电阻所致的电压下降的目的,以的蒸镀速度按期望的图案形成银(厚度:19nm)。
通过以上的处理,形成了半透明电极。
此处,在第一电极与第二电极之间,能够显现微腔效应(干涉效应),并提高正面亮度。由此,能够使来自有机EL层的发光能量高效地向光引出部侧传播。另外,同样由于微腔效应,发光峰值调整为370nm,半高宽调整为30nm。
接着,利用等离子体CVD法,使用荫罩在从显示部的端部起上下左右2mm的密封区域,进行厚度3μm的由SiO2构成的无机保护层的图案化。
通过以上的处理,得到了形成有有机EL元件的有机EL元件基板。
然后,利用形成在像素配置位置的外侧的对位标记,对如上所述那样制得的有机EL元件基板和荧光体基板进行对位。其中,预先已在荧光体基板涂布了热固化树脂。
对有机EL元件基板和荧光体基板进行对位后,通过热固化树脂使两基板紧贴,并且在80℃下加热2小时,由此使热固化树脂固化而将有机EL元件基板和荧光体基板贴合。其中,为了防止有机层因水分而劣化,两基板的贴合工序在干气环境下(水分量:-80℃)下进行。
最后,将形成在周边的端子与外部电源连接,由此完成实施例6的有机EL显示装置。
此处,由外部电源对期望的条纹状电极施加期望的电流,由此使蓝色发光有机EL元件成为能够任意地进行开关转换的激发光源,在红色荧光体层中使蓝色光转换为红色光,在绿色荧光体层中使蓝色光转换为绿色光,由此得到红色、绿色的各向同性发光,并且通过设置蓝色散射层,获得各向同性的蓝色发光。由此,能够实现全彩显示,能够获得良好的图像、视角特性优异的图像。
产业上的可利用性
本发明的方案能够适用于发光器件、利用了该发光器件的各种显示装置和照明装置。
附图标记
10、30、50、70、90、110、130、150、170、190、……发光器件、11……激发光源、12……平坦化膜、13……荧光体层、14······基板、15、71、91……障壁、16、111、131……低折射率层、17、132……光吸收层、31……波长选择透射反射层、51……第二光吸收层、151……第二基板、171、191……第二低折射率层、210……有机EL元件基板、211……基板、212……有机EL元件、213……第一电极、214……有机EL层、215……第二电极、216……空穴注入层、217……空穴输送层、218……发光层、219……空穴防止层、220……电子输送层、221……电子注入层、222……边缘罩、230……LED基板、231……基板、232……第一缓冲层、233……n型接触层、234……第二n型包覆层、235……第一n型包覆层、236……活性层、237……第一p型包覆层、238……第二p型包覆层、239……第二缓冲层、240……阴极、241……阳极、250……无机EL元件基板、251……基板、252……无机EL元件、253……第一电极、254……第一电介质层、255……发光层、256……第二电介质层、257……第二电极、260、300……显示装置、261、301……荧光体层、262、302······有机EL元件基板、263……光散射层、264……TFT、265……栅极电极、266……栅极线、267……栅极绝缘膜、268……源极电极、269……漏极电极、270……数据线、271……平坦化膜、272……接触孔、273……密封膜、274……像素部、275……数据信号侧驱动电路、276……栅极信号侧驱动电路、277……信号配线、278……电流供给线、279……柔性印制电路板、290······外部驱动电路、303……液晶元件、311、312……偏光板、313、314……透明电极、315、316……取向膜、317……基板、318······液晶、330……照明装置、331……光学薄膜、332……荧光体基板、333……有机EL元件、334……热扩散片、335……密封基板、336……密封树脂、337……散热件、338……驱动用电路、339……配线、340……吊挂部、341……阳极、342……有机EL层、343……阴极、350……照明装置、351……激发光源、352……荧光体基板、353……发光器件、354……基板、355……荧光体层、356……障壁、357……低折射率层、370……发电装置、371……太阳光、372……荧光体基板、373……发光器件、374……太阳能电池、375……第一基板、376……荧光体层、377……障壁、378……第一低折射率层、379……波长选择透射反射层、380……第二低折射率层、381……第二基板。
Claims (27)
1.一种发光器件,其特征在于,包括:
发出激发光的激发光源;
第一基板,其与所述激发光源相对配置,并且形成有被所述激发光激发而发出荧光的荧光体层和第一低折射率层;和
障壁,其包围沿着所述激发光源与所述第一基板的层叠方向的所述荧光体层的侧面,其中
所述障壁的至少与所述荧光体层相对的部分具有光散射性,
所述第一低折射率层位于所述荧光体层与所述第一基板之间,
所述第一低折射率层的折射率小于所述第一基板的折射率,
所述发光器件还包括位于所述荧光体层的使所述激发光入射的入射面侧的第二低折射率层。
2.一种发光器件,其特征在于,包括:
发出激发光的激发光源;
第一基板,其与所述激发光源相对配置,并且形成有被所述激发光激发而发出荧光的荧光体层和第一低折射率层;和
障壁,其包围沿着所述激发光源与所述第一基板的层叠方向的所述荧光体层的侧面,其中
所述障壁的至少与所述荧光体层相对的部分具有光散射性,
所述第一低折射率层位于所述荧光体层与所述第一基板之间,
所述第一低折射率层的折射率小于所述第一基板的折射率,
所述发光器件还包括波长选择透射反射层,其位于所述荧光体层的使所述激发光入射的入射面侧,并构成为至少使所述激发光的峰值波长的光透射,至少使所述荧光体层的发光峰值波长的光反射。
3.一种发光器件,其特征在于,包括:
发出激发光的激发光源;
第一基板,其与所述激发光源相对配置,并且形成有被所述激发光激发而发出荧光的荧光体层和第一低折射率层;和
障壁,其包围沿着所述激发光源与所述第一基板的层叠方向的所述荧光体层的侧面,其中
所述障壁的至少与所述荧光体层相对的部分具有光散射性,
所述第一低折射率层位于所述荧光体层与所述第一基板之间,
所述第一低折射率层的折射率小于所述第一基板的折射率,
所述障壁的至少与所述荧光体层相对的部分呈凹凸形状。
4.如权利要求1至3中任一项所述的发光器件,其特征在于:
在所述荧光体层的使所述激发光入射的入射面侧,还设置有第二基板。
5.如权利要求2所述的发光器件,其特征在于:
所述发光器件还包括位于所述荧光体层的使所述激发光入射的入射面侧的第二低折射率层,
所述第二低折射率层位于所述荧光体层与所述波长选择透射反射层之间或所述波长选择透射反射层与所述激发光源之间。
6.如权利要求1至3中任一项所述的发光器件,其特征在于:
所述荧光体层按每个规定的区域被分割为多个,所述第一低折射率层形成为在所述被分割而得的多个荧光体层与所述第一基板之间扩展。
7.如权利要求6所述的发光器件,其特征在于,还包括:
在所述被分割而得的多个荧光体层中的相邻的两个荧光体层之间配置的光吸收层。
8.如权利要求7所述的发光器件,其特征在于:
所述光吸收层位于所述障壁的上表面和下表面中的至少一者。
9.如权利要求7所述的发光器件,其特征在于:
所述光吸收层位于所述第一低折射率层与所述第一基板之间。
10.如权利要求9所述的发光器件,其特征在于:
所述光吸收层的与所述荧光体层相对的面被所述第一低折射率层覆盖。
11.如权利要求1至3中任一项所述的发光器件,其特征在于:
所述第一低折射率层的折射率为以下这样的值:使得从所述第一低折射率层向所述第一基板入射的入射光的出射角至少小于能够从所述第一基板射出到外部的入射光的临界角。
12.如权利要求1至3中任一项所述的发光器件,其特征在于:
所述第一低折射率层由气体构成。
13.如权利要求12所述的发光器件,其特征在于,还包括:
配置在所述荧光体层的激发光入射面侧且遮蔽所述气体的气体阻挡膜。
14.如权利要求1至3中任一项所述的发光器件,其特征在于:
所述障壁的至少与所述荧光体层相对的部分由含有树脂和光散射性颗粒的材料形成。
15.如权利要求1至3中任一项所述的发光器件,其特征在于:
所述障壁的至少与所述荧光体层相对的部分为白色。
16.一种显示装置,其特征在于,包括:
权利要求1至3中任一项所述的发光器件。
17.如权利要求16所述的显示装置,其特征在于:
所述激发光源射出紫外线波段的激发光,
所述荧光体层包括:利用所述激发光发出红色光的构成红色像素的红色荧光体层;利用所述激发光发出绿色光的构成绿色像素的绿色荧光体层;和利用所述激发光发出蓝色光的构成蓝色像素的蓝色荧光体层。
18.如权利要求16所述的显示装置,其特征在于:
所述激发光源射出蓝色的激发光,
所述荧光体层包括:利用所述激发光发出红色光的构成红色像素的红色荧光体层;利用所述激发光发出绿色光的构成绿色像素的绿色荧光体层;和使所述激发光散射的构成蓝色像素的散射层。
19.如权利要求16所述的显示装置,其特征在于:
设置有与所述激发光源对应的有源矩阵驱动元件。
20.如权利要求19所述的显示装置,其特征在于:
使所述荧光从所述第一基板射出到外部。
21.如权利要求16所述的显示装置,其特征在于:
所述激发光源为发光二极管、有机电致发光元件和无机电致发光元件中的任一个。
22.如权利要求16~21中任一项所述的显示装置,其特征在于:
在所述激发光源与所述第一基板之间还包括能够控制所述激发光的透射率的液晶元件,
所述激发光源为面状光源。
23.如权利要求16~21中任一项所述的显示装置,其特征在于:
所述激发光源具有指向性。
24.如权利要求16~21中任一项所述的显示装置,其特征在于:
在所述激发光源与所述第一基板之间还包括波长为435nm以上480nm以下时的消光比为10000以上的偏光板。
25.如权利要求16~21中任一项所述的显示装置,其特征在于:
在所述荧光体层与所述第一低折射率层之间和所述第一低折射率层与所述第一基板之间中的至少一者还设置有彩色滤光片。
26.一种照明装置,其特征在于,包括:
权利要求1~15中任一项所述的发光器件。
27.一种发电装置,其特征在于:
包括:权利要求1~15中任一项所述的发光器件:和太阳能电池元件,所述发光器件的激发光源为太阳光。
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