CN1192276C - 电光学装置及其制造方法以及电子机器 - Google Patents
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Abstract
一种电光学装置及其制造方法以及电子机器，包括发光元件3。配置有波长校正层21、平面型偏振光束分光部4、以及偏振板22。可以实现在不降低发光元件所射出的光强度的情况下可以减少外部光反射。
Description
技术领域
本发明涉及一种电光学装置及其制造方法，以及具有该电光学装置的电子机器，特别涉及具有发光元件的有机EL装置等的电光学装置及其制造方法，以及电子机器。
背景技术
至今为止，在液晶装置、有机EL(电致发光：electroluminescence)装置等电光学装置中，具有在基板上叠加了多个电路元件、电极、液晶或者EL元件等的构成。例如在有机EL装置中，具有由阳极和阴极的电极层夹住包含发光物质的发光层的构成的发光元件，它利用了使从阳极侧注入的空穴和从阴极侧注入的电子在具有荧光能的发光层内再结合，从激励状态失势时要发光的现象。
在这种有机EL装置中，当发光元件所发出的光从基板相反侧射出时，由于入射到EL屏上的外部光因发光元件反射而成为反射光，所以降低了发光元件的对比度，而造成对视觉辨识产生不良影响。因此，为了防止这样的问题，采用了在EL屏的表面一侧设置作为波长校正板的1/4波长板以及圆偏振光板的构成。
在这种构成中，外部光的1/2被偏振板遮蔽，而与偏振板的偏振轴一致的剩下的1/2透过偏振板。透过偏振板的外部光，虽然因发光元件反射而再次到达偏振板，但由于2次通过了1/4波长板，所以偏振轴扭转了90°，因而就被偏振板吸收，其结果可以抑制外部光所产生的几乎全部的外部光反射。
但是，在上述的现有电光学装置中，存在以下的问题。
虽然可以基本上抑制外部光反射，但从发光元件发出的光也因偏振板而被吸收了1/2，因而存在因内部的发光强度下降而造成显示变暗的问题。
发明内容
因此，本发明正是考虑到以上问题的发明，其目的在于提供一种在不使发光元件所发出的光强度降低的情况下，能抑制外部光反射的电光学装置及其制造方法、以及具有该电光学装置的电子机器。
为了达到上述目的，本发明采用以下的构成。
本发明的电光学装置，是具有发光元件的电光学装置，其特征在于，配置了波长校正部、平面型偏振光束分光部、以及偏振板。
因此，在本发明中，从和基板相反侧入射的光的1偏振光分量由偏振板有效吸收，而反射光只有一半。另一方面，在发光层所产生的光，一半偏振光分量透过平面型偏振光束分光部和偏振板，直接射出外表面。剩余一半偏振光分量由平面型偏振光束分光部反射，由波长校正板和发光元件的例如金属电极将偏振方向扭转90°后再次入射到平面型偏振光束分光部，然后射出外表面。这样，在发光层所产生的光全部射出外表面，可以防止发光强度的降低。因此，由于在将外部光抑制到一半以下的状态下，所以发光元件发出的光可以全部射出，可以提高视觉辨认性。
另外，在本发明中，平面型偏振光束分光部构成密封发光元件的密封层。
这样在本发明中，由于可以密封发光元件，所以可以防止元件构成材料的氧化使得发光元件劣化的情况发生，可以消除因元件劣化而引起的长期稳定性差、和寿命短的不良情况。
另外，在本发明中，密封层是将由无机化合物形成并在给定方向具有各向同性的经摩擦处理的折射率的层、和由有机化合物形成并具有各向异性的折射率的层交替地多层叠加而形成。
这样在本发明中，根据实施摩擦处理的方向和光的偏振光分量，可以将所入射的光分离成相互垂直的2个直线偏振光，或者转动方向相反的2个圆偏振光。另外，无机化合物形成的层作为针对发光元件的隔气层。有机化合物形成的层，作为隔气层和发光元件之间的绝缘层。
另外，在本发明中，所述平面型偏振光束分光部，叠加成使具有所述各向同性的折射率的层中的所述摩擦方向大致相同。
这样在本发明中，根据实施摩擦处理的方向和光的偏振光分量，可以将入射光分离成反射光和透射光。
然后，在本发明中，所述波长校正部，是将使手征成分沿给定方向取向的液晶性有机化合物的层以将所述手征性成分的取向方向错开给定的角度的方式多层叠加而形成。
这样在本发明中，根据手征成分的取向偏离，例如可以构成1/4波长板。
也可以采用对偏振板的表面实施防眩(non-glare)处理和减少反射处理中的至少一个处理的构成。
这样在本发明中，可以减少外部光的外部光反射，提高对比度。
本发明的电子机器，具有上述电光学装置。
这样在本发明中，可以获得不降低发光元件的发光强度而减少了外部光反射的显示明亮的电子机器。
另一方面，本发明的电光学装置的制造方法，是包括发光元件的电光学装置的制造方法，其特征在于，分别包含设置波长校正部、平面型偏振光束分光部、以及偏振板的工序。
这样，在本发明中，从和基板相反侧入射的光的1偏振光分量由偏振板有效吸收，而反射光只有一半。另一方面，在发光层所产生的光，一半偏振光分量透过平面型偏振光束分光部和偏振板，直接射出表侧。剩余一半偏振光分量由平面型偏振光束分光部反射，由波长校正板和发光元件的例如金属电极将偏振方向扭转90°后再次入射到平面型偏振光束分光部，然后射出表侧。这样，在发光层所产生的光全部射出表侧，可以防止发光强度的降低。因此，由于所以在将外部光抑制到一半以下的状态下，发光元件发出的光可以全部射出，可以提高视觉辨识。
另外，本发明也可以采用包括通过所述平面型偏振光束分光部将所述发光元件密封的密封层形成工序。
这样在本发明中，由于可以密封发光元件，所以可以防止元件构成材料的氧化使得发光元件劣化的情况发生，可以消除因元件劣化而引起的长期稳定性差、和寿命短的不良情况。
另外，在本发明中，所述密封层形成工序，包括将由无机化合物形成并在给定方向具有各向同性的经摩擦处理的折射率的层、和由有机化合物形成并具有各向异性的折射率的层交替地多层叠加的工序。
这样在本发明中，根据实施摩擦处理的方向和光的偏振光分量，可以将所入射的光分离成相互垂直的2个直线偏振光，或者转动方向相反的2个圆偏振光。另外，无机化合物形成的层作为针对发光元件的隔气层。有机化合物形成的层，作为隔气层和发光元件之间的绝缘层。
在本发明中，可以将所述各向同性的折射率的层中的所述摩擦方向大致相同地进行叠加，形成所述平面型偏振光束分光部。
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在本发明中，可以将使手征成分沿给定方向取向的液晶性有机化合物的层以将所述手征性成分的取向方向错开给定的角度的方式多层叠加，形成所述波长校正部。
这样在本发明中，根据手征成分的取向偏离，例如可以构成1/4波长板。
另外，在本发明中，可以包括至少对所述偏振板的表面实施防眩处理和减少反射处理中的一种处理的工序。
这样在本发明中，可以减少外部光的外部光反射，提高对比度。
附图说明
图1是本发明的实施例的图，在基板上设置了发光元件、波长校正层、偏振光束分光器、偏振板的有机EL装置的概略剖面图。
图2是偏振光束分光器的构成的放大图。
图3是外部光的偏振光分量的光路图。
图4是发光元件发出的光的偏振光分量的光路图。
图5是具有有机EL装置的电子机器的一例的图，分别为(a)携带电话、(b)手表型电子机器、(c)便携式信息处理装置的立体图。
其中：1-有机EL装置；2-基板；3-发光元件；4-密封层(平面型偏振光束分光器)；21-波长校正层(波长校正部)；22-偏振板。
具体实施方式
以下参照图1～图5说明本发明的电光学装置及其制造方法以及电子机器。在此，例如把有机EL装置作为本发明的电光学装置一例进行说明。
图1所示的有机EL装置(电光学装置)1，在基板2上设置有发光元件3，并在发光元件3的与基板2相反一侧，依次设置有波长校正层(波长校正部)21、密封发光元件3的密封层4、以及吸收型的偏振板22。
作为基板2的材料，可以采用具聚稀烃、聚酯、聚炳稀酸酯、聚碳酸脂、聚醚砜、聚酮醚等塑料和玻璃等透明材料，在此采用的是玻璃。
发光元件3大致由在基板2上形成的阳极5、空穴输送层6、有机发光层8、电子输送层9、阴极10所构成。另外，虽然在图中未画出，但在阳极5上形成有将与空穴输送层6结合的表面露出的绝缘层。
作为阳极5的材料，可以采用铝(Al)、金(Au)、银(Ag)、锰(Mg)、镍(Ni)、锌-钒(ZnV)、铟(In)、锡(Sn)等物质、或这些元素的化合物或者混合物、或包含金属填料的导电性粘接剂等构成，在此采用的是ITO(Indium Tin Oxide)。该阳极5的形成最好采用溅射、离子镀、真空蒸镀法等方法，但也可以采用旋转涂料器、凹版印刷涂料器、刮刀涂料器等进行印刷、筛网印刷、苯胺印刷等方法。此外，上述阳极5的材料虽然采用的是透光性(透明)材料，也可以采用反射性材料。再具体地说，只要基板2和阳极5中至少任一方具有反射性即可。
作为空穴输送层6，例如将咔唑聚合体和TPD：三苯化合物共同蒸镀，形成厚度为10～1000nm(优选100～700nm)的膜。作为其它方法，空穴输送层6例如也可以用喷墨法，将空穴注入的、包含输送层材料的组成物墨水喷吐到阳极5上，然后经过干燥处理和热处理在阳极5上形成。此外，作为组成物墨水，例如可以采用将聚乙烯二羟基噻吩等聚噻吩衍生物和聚苯乙烯磺酸等的混合物溶解在水等极性溶剂中形成。
绝缘膜，例如在用CVD法将SiO2堆积在整个基板上之后，可以采用光刻技术及蚀刻技术进行图形成形。
有机发光层8，和上述空穴输送层6同样，用喷墨法，将包含发光层用材料的组成物墨水喷吐到空穴输送层6上，然后经过干燥处理和热处理在空穴输送层6上形成。作为构成有机发光层8的发光材料，可以采用芴系高分子衍生物、(聚)对苯撑乙烯撑、聚亚苯基衍生物、聚芴衍生物、聚乙烯咔唑、聚噻吩衍生物、二萘嵌苯系色素、氧杂萘邻铜系色素、若丹明系色素、其他可溶于苯衍生物的低分子有机EL材料、高分子有机EL材料。
另外，作为电子输送层9，采用金属和有机配位子形成的金属络合物化合物，优选将Alg3(三(8-羟基喹啉)化铝：Tris-(8-quinolinolate)aluminum络合物)、Znq2(二(8-羟基喹啉)化锡：Bis-(8-quinolinolate)tin络合物)、Bebq2(二(8-羟基喹啉)化铍：Bis-(8-quinolinolate)beryllium络合物)、Zn-BTZ(2-(o-hydroxyphenyl)benzothiazole tin)、二萘嵌苯衍生物等蒸镀叠加为厚度为10～1000nm(优选100～700nm)的膜。
阴极10为下部(基板侧)阴极层和上部(密封层侧)阴极层叠加构成，作为下部阴极层，为了有效向电子输送层9进行电子注入，可以采用功函数比上部阴极层低的金属，例如钙。另外，上部阴极层，因为要保护下部阴极层，优选采用功函数比下部阴极层相对要大一些的构成。例如可以采用铝等。这些下部阴极层和上部阴极层，优选采用例如蒸镀法、溅射法、CVD法等形成，特别优选采用蒸镀法形成，可以防止有机发光层8的热、紫外线、电子束、等离子束所造成的损伤。
此外，图中虽然未画出，本实施例的有机EL装置1，是有源矩阵型，实际上有多条数据线和多条扫描线配置成网格状，在由这些数据线和扫描线分隔而配置成矩阵状的各象素上，经开关三极管和驱动三极管等的驱动用TFT，与上述发光元件3连接。并且，当通过数据线和扫描线提供驱动信号时在电极之间产生电流，使发光元件3发光，并向基板2的相反侧(密封层4侧)射出光，将该象素点亮。
波长校正层21，例如是将对厚度5μm左右的液晶性有机化合物进行摩擦处理而添加了手征成分的层，使摩擦方向的配置方向错开90°地进行叠加从而制成给定厚度的膜，并经紫外线照射进行固化，因而，同样可以起到使入射光的偏振方向扭转45°的1/4波长板的功能。作为该液晶性有机化合物，可以采用液晶性丙烯酸盐单体或液晶聚合物。
密封层4，如图2所示，在发光元件3上，在特定方向上经摩擦处理并隔着波长校正层21覆盖发光元件3的无机层11、与在无机层11上制膜形成的有机层12为多层(数十～数百层)相互交替叠加的构成。另外，在密封层4中，有机层12，使摩擦方向相同地叠加有多层，通过这一构成，密封层4就构成了使入射光的与摩擦方向相应的偏振光分量透过，而对剩余一半偏振光分量进行反射的平面型偏振光束分光部(以下称为适宜偏振光束分光部4)。此外，波长校正层21与偏振光束分光部4的偏振轴配置成具有45°的夹角。作为无机层11，优选采用对发光元件3具有隔气性质并且具有各向同性的折射率的透光性的材料(例如氮化硅、Si3N4等陶瓷)。作为有机层12，优选采用在特性方向上具有各向异性的折射率的透光材料(例如上述液晶性有机化合物)。在此，假定构成无机层11的材料的玻璃转移温度为Tg，而构成有机层12的材料成为液晶层的温度为TLC，则应选择这些材料使得Tg＞TLC的关系成立。
以下简单说明形成密封层4的工艺。对于形成有波长校正层21的膜的基板2上的发光元件3，首先采用溅射法、CVD法等形成无机层11的膜，然后对无机层11在一定方向上进行摩擦处理(A)。然后，在经摩擦处理的无机层11上涂敷有机层12的材料并进行加热(B)。这时的加热温度T，设定成Tg＞T＞TLc，是在使有机层12构成液晶层，并且无机层11不会变成玻璃的结晶状态下实施。然后，通过多次反复进行上述(A)、(B)的工序，从而可以形成无机层11及有机层12交替叠加的密封层(偏振光束分光部)4。
吸收型的偏振板22，配置成在透过光的偏振方向一致的情况下与偏振光束分光部4重叠，使1偏振光分量能透过偏振板22和偏振光束分光部4。此外，实际上，最好使偏振板22转动调整偏振轴，使发光元件3的发光强度达到最大。另外，在图1中，对偏振板22的上面侧(和偏振光束分光部4相反一侧，外部光侧)实施减少反射涂层(减少反射处理)。
然后，利用图3和图4说明上述构成的有机EL装置1的作用。图3表示外部光的偏振光分量的光路，图4表示发光元件3所产生的光的偏振光分量的光路。为了方便起见，在这些图中，对偏振板22、偏振光束分光部4、波长校正层21、发光元件3进行了简化。另外，箭头22a、4a、21a分别表示偏振板22、偏振光束分光部4、波长校正层21的偏振轴。
如图3所示，外部光中，偏振板22的偏振轴22a与偏振光方向一致的一半偏振光分量31a，透过偏振板22、偏振光束分光部4，并通过波长校正层21后经发光元件3(在本实施例中的基板2的铝反射膜)反射，再次通过波长校正层21后，偏振光方向扭转了90°。因此，该光受到偏振光束分光部4反射，其反射光又经两次通过波长校正层21之后将偏振光方向扭转了90°，并透过偏振光束分光部4的偏振轴4a和偏振板22后作为外部光反射而射出外表面。另外，剩余的一半偏振光分量31b，不透过偏振板22而被吸收。因此，该有机EL装置1，可以将外部光反射减少一半。
另一方面，如图4所示，发光元件3所产生的光中，一半偏振光分量32a，在通过波长校正层21后，偏振光方向扭转了45°，这样由于偏振光束分光部4的偏振轴4a及偏振板22的偏振轴22a与偏振光方向一致，所以透过偏振光束分光部4和偏振板22后，射出而外表面。另外，剩余的一半偏振光分量32b，由偏振光束分光部4反射后通过波长校正层21，再由发光元件3(在本实施例中的基板2的铝反射膜)反射，再次通过波长校正层21后，偏振光方向扭转了90°。因此，由于该偏振光分量32b的偏振光方向与偏振光束分光部4的偏振轴4a和偏振板22的偏振轴22a一致，所以透过偏振光束分光部4的偏振轴4a和偏振板22后而射出外表面。也就是说，发光元件3所产生的光全部射出外表面，因而发光强度不会降低。
这样，在本实施例中，通过设置偏振板22、偏振光束分光部4、波长校正层21，即使是从基板的电极一侧取出光的有机EL装置，也可以将外部光反射抑制到一半，同时可以防止发光强度的降低，因而可以解决显示变暗等问题从而提高了视觉辨认性。另外，在本实施例中，由于在偏振板22上涂有减少反射涂层，所以可以进一步抑制外部光反射，即使在明亮的地方也可以进一步提高视觉辨认性。此外，如果对偏振板22实施防眩处理，因可以减缓景色的映入，所以可以使显示更加容易辨认。
另外，在本实施例中，由于是由密封发光元件3的密封层构成偏振光束分光部，所以可以防止发光元件构成材料的氧化引起的发光元件劣化，可以消除因元件劣化而引起的长期稳定性低、和寿命短的不良情况。并且，由于不需要分别设置形成偏振光束分光部及密封层的工艺，所以可以提高制造效率。
以下说明具有上述实施例的有机EL装置1的电子机器的例子。
图5(a)表示携带电话的立体图。在图5(a)中，符号1000表示携带电话本体，符号1001表示采用上述有机EL装置1的显示部。
图5(b)表示手表型电子机器的立体图。在图5(b)中，符号1100表示手表本体，符号1101表示采用上述有机EL装置1的显示部。
图5(c)表示字处理机、笔记本电脑等便携式信息处理装置的立体图。在图5(c)中，符号1200表示信息处理装置，符号1202表示键盘等输入部，符号1204表示信息处理装置本体，符号1206表示采用上述有机EL装置1的显示部。
图5(a)～(b)所示的电子机器，由于具有上述实施例的有机EL装置1，所以可以实现具有不降低发光强度、视觉辨认性好的长寿命的显示部的电子机器。
此外，本发明的技术范围，并不限定于上述实施例，只要不脱离本发明的要旨的范围，就可以进行各种变形。
例如，在上述实施例中，作为发光元件3的构成，是从基板2上依次形成阳极5、空穴输送层6、有机发光层8、电子输送层8、阴极10，但本发明并不限定于此，也可以采用相反顺序配置构成。另外，偏振光束分光部4虽然是由密封层构成，除此之外，例如也可以采用将胆甾型液晶封入到单元中的显示屏。此外，在上述实施例中所举出的材料只不过是一个例子，可以进行适当变更。在上述实施例中，作为发光元件虽然是以包含有机加工物的情况为例，本发明也可以广泛应用于具有镜面感的发光型显示器中。
另外，除上述实施例以外，在偏振板22和偏振光束分光部4之间也可以追加设置具有与波长校正层21同样功能的波长校正层。这时，最好使偏振轴交叉45°来配置偏振板22和偏振光束分光部4。
如上所述，在本发明中，在抑制外部光反射的同时可以防止发光强度的降低，提高视觉辨认性。另外，在本发明中，可以消除因元件劣化而引起的长期稳定性差、和寿命短的不良情况，同时可以提高制造效率。另外，在本发明中，可以获得长寿命、视觉辨认性好和制造效率高的电光学装置。
Claims (15)
1.一种电致发光装置，包括发光元件，其特征在于，配置了由1/4波长板形成的波长校正部、平面型偏振光束分光部以及偏振板，所述发光元件设置在基板上，所述波长校正部、平面型偏振光束分光部以及偏振板依次设置在所述发光元件的与基板相反的一侧，所述平面型偏振光束分光部用于使偏振方向与该平面型偏振光束分光部偏振轴的方向一致的光通过而使偏振方向与该平面型偏振光束分光部偏振轴方向垂直的光反射回去，所述偏振板配置成在透过光的偏振方向一致的情况下与所述平面型偏振光束分光部重叠，所述波长校正部与所述平面型偏振光束分光部的偏振轴配置成具有45°的夹角。
2.根据权利要求1所述的电致发光装置，其特征在于，所述平面型偏振光束分光部，构成密封所述发光元件的密封层。
3.根据权利要求2所述的电致发光装置，其特征在于，所述平面型偏振光束分光部，是将由无机化合物形成并在给定方向经摩擦处理的具有各向同性的折射率的层和由有机化合物形成并具有各向异性的折射率的层交替地多层叠加而形成。
4.根据权利要求3所述的电致发光装置，其特征在于，在交替地多层叠加而形成所述平面型偏振光束分光部时，使具有所述各向同性的折射率的层中的所述摩擦方向大致相同。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的电致发光装置，其特征在于，
所述波长校正部，是将使手征成分沿给定方向取向的液晶性有机化合物的层以将所述手征性成分的取向方向错开给定的角度的方式多层叠加而形成。
6.根据权利要求1～4中任意一项所述的电致发光装置，其特征在于，至少对所述偏振板的表面实施防眩处理和减少反射处理中的一种处理。
7.根据权利要求5所述的电致发光装置，其特征在于，至少对所述偏振板的表面实施防眩处理和减少反射处理中的一种处理。
8.一种电子机器，其特征在于，具有权利要求1～6中任意一项所述的电致发光装置。
9.一种电致发光装置的制造方法，是包括发光元件的电致发光装置的制造方法，其特征在于，包括分别设置由1/4波长板形成的波长校正部、平面型偏振光束分光部以及偏振板的工序，其中，首先将所述发光元件设置在基板上，然后将所述波长校正部、平面型偏振光束分光部以及偏振板依次设置在所述发光元件的与基板相反的一侧，并使所述偏振板配置成在透过光的偏振方向一致的情况下与所述平面型偏振光束分光部重叠，所述平面型偏振光束分光部用于使偏振方向与该平面型偏振光束分光部偏振轴的方向一致的光通过而使偏振方向与该平面型偏振光束分光部偏振轴方向垂直的光反射回去，所述波长校正部与所述平面型偏振光束分光部的偏振轴配置成具有45°的夹角。
10.根据权利要求9所述的电致发光装置的制造方法，其特征在于，包括通过所述平面型偏振光束分光部将所述发光元件密封的密封层形成工序。
11.根据权利要求10所述的电致发光装置的制造方法，其特征在于，所述密封层形成工序，包括将由无机化合物形成并在给定方向经摩擦处理的具有各向同性的折射率的层和由有机化合物形成并具有各向异性的折射率的层交替地多层叠加的工序。
12.根据权利要求11所述的电致发光装置的制造方法，其特征在于，将所述各向同性的折射率的层以所述摩擦方向大致相同的方式进行叠加，形成所述平面型偏振光束分光部。
13.根据权利要求9～12中任意一项所述的电致发光装置的制造方法，其特征在于，将使手征成分沿给定方向取向的液晶性有机化合物的层以将所述手征性成分的取向方向错开给定的角度的方式多层叠加，形成所述波长校正部。
14.根据权利要求9～12中任意一项所述的电致发光装置的制造方法，其特征在于，包括至少对所述偏振板的表面实施防眩处理和减少反射处理中的一种处理的工序。
15.根据权利要求13所述的电致发光装置的制造方法，其特征在于，包括至少对所述偏振板的表面实施防眩处理和减少反射处理中的一种处理的工序。
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