JP2002093579A - Ｅｌ素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フルカラーＥＬ素子において、背面電極での
太陽光の反射によるコントラストの低下を抑制する。 【解決手段】 フルカラーＥＬ素子の表示面側の透明基
板１と透明電極３との間に、各画素ＲＧＢの位置に対応
して、その画素の発光波長域と略等しい波長域の光のみ
を透過させるフィルター２ａ，２ｂ，２ｃを設けること
により、各画素の光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂを波長域をカット
することなくフルカラーＥＬ素子から出射させるととも
に、背面電極５で反射してフルカラーＥＬ素子から出射
する外光Ｌの強度を低下させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＥＬ素子に関し、
特に、外光によるコントラストの低下を抑制したものに
関する。

【０００２】

【従来の技術】自発光型の平面表示素子の一種に、エレ
クトロルミネセンスを原理とするＥＬ素子がある。画像
や文字を表示するＥＬ素子としては、薄膜状の有機材料
を用いて画素を形成する有機薄膜ＥＬ素子と、薄膜状の
無機材料を用いて画素を形成する無機薄膜ＥＬ素子とが
代表的であるが、いずれも、表示面側の透明電極と背面
電極との間に画素を挟んだ構造をしている点では共通し
ている。

【０００３】背面電極の材料には、抵抗値の低さ等を理
由として、Ａｌ（アルミニウム）が用いられることが多
い。その反面、Ａｌは光の反射率が高いので、ＥＬ素子
に入射した外光がこのＡｌ電極で反射して目に届くこと
により、コントラストの低下を招いてしまう。そこで、
従来から、室内用の緑色ＥＬ素子において、中心波長域
が４９０〜５３０ｎｍ（ナノメートル）のバンドパスフ
ィルターを用いて、室内照明用の蛍光灯の光（５５０ｎ
ｍ付近の波長域の光を多く含んでいる）のＥＬ素子への
入射を遮断することが提案されている（特開２０００−
３７８６号公報）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、近年は、屋外
用の高輝度のＥＬ素子の開発が進展している。また、フ
ルカラーＥＬ素子（互いに異なる蛍光物質を用いたＲＧ
Ｂの画素を平面状に配列したものや、青色の画素の光の
一部を色変換層で赤色光や緑色光に変換するもの）の開
発も進展している。それに伴い、蛍光灯の光のような狭
い波長域の外光によるコントラストの低下を抑制するだ
けでなく、太陽光のような広い波長域の外光によるコン
トラストの低下を抑制することや、フルカラーＥＬ素子
において外光によるコントラストの低下を抑制すること
も必要とされる段階に至っている。

【０００５】本発明は、上述の点に鑑み、太陽光のよう
な広い波長域の外光によるコントラストの低下を防止す
ることや、フルカラーＥＬ素子において外光によるコン
トラストの低下を防止することを課題としてなされたも
のである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本出願人は、表示面側の透明電極と背面電極との間
に、蛍光物質を用いて形成した赤色，緑色及び青色の画
素が挟まれているＥＬ素子（フルカラーＥＬ素子）にお
いて、透明電極と表示面側の透明基板との間に、各画素
の位置に対応して、その画素の発光波長域を含む波長域
の光を透過させるフィルターを設けたものを提案する。

【０００７】このＥＬ素子（本発明に係る第１のＥＬ素
子）では、ＲＧＢの各画素の光は、それぞれその画素の
発光波長域を含む波長域の光を透過させるフィルターを
透過して（すなわち波長域をカットされることなく）Ｅ
Ｌ素子から出射する。

【０００８】他方、このＥＬ素子に向かう外光は、フィ
ルターで波長を選択されてＥＬ素子に入射し、背面電極
で反射され、再びフィルターで波長を選択されてＥＬ素
子から出射する。したがって、外光の波長域が広い（例
えば外光が太陽光である）場合にも、ＥＬ素子から出射
して目に届く外光の強度は、次のような理由から低下す
る。

【０００９】（ａ）外光のうち、各フィルターの透過波
長域以外の波長域の成分は、ＥＬ素子への入射を遮断さ
れる。 （ｂ）外光のうち各フィルターの透過波長域の成分につ
いても、２回フィルターを透過するので、１回だけしか
フィルターを透過しない画素の光と比較して、フィルタ
ーでの強度の低下の度合いが大きい。 （ｃ）斜めからＥＬ素子に入射した外光は、入射時と出
射時とで別々のフィルターで波長を選択される（例え
ば、入射時には赤色の画素の位置に対応したフィルター
を透過し、出射時にはその隣の緑色の画素の位置に対応
したフィルターで吸収される）ことにより、ＥＬ素子か
ら出射しないことがある。

【００１０】このように、外光の波長域が広い場合に
も、ＥＬ素子から出射して目に届く外光の強度が低下す
るので、外光によるコントラストの低下が抑制される。

【００１１】しかも、ＲＧＢの各画素の光はそれぞれ波
長域をカットされることなくＥＬ素子から出射するの
で、波長域のカットによる輝度の低下を招くこともな
い。

【００１２】なお、各フィルターとしては、対応する画
素の発光波長域と略等しい波長域の光のみを透過させる
ものを設けることが一層好適である。それにより、画素
からの光の波長域のカットによる輝輝度の低下を招くこ
となく、ＥＬ素子から出射する外光の強度を著しく低下
させること（したがってコントラストの低下を十分に抑
制すること）ができるようになる。

【００１３】次に、本出願人は、表示面側の透明電極と
背面電極との間に、蛍光物質を用いて形成した画素が挟
まれているＥＬ素子において、表示面側に、光を拡散す
る拡散体を設けたものを提案する。

【００１４】このＥＬ素子（本発明に係る第２のＥＬ素
子）では、各画素の光は、それぞれ表示面側の拡散体で
拡散されてＥＬ素子から出射する。

【００１５】他方、このＥＬ素子に向かう外光は、拡散
体で拡散されてＥＬ素子に入射し、背面電極で反射さ
れ、再び拡散体で拡散されてＥＬ素子から出射する。こ
のように、外光は、拡散体で２回拡散されることによ
り、ＥＬ素子から様々な方向に分散して出射する。した
がって、外光の波長域が広い（例えば外光が太陽光であ
る）場合にも、ＥＬ素子から出射して目に届く外光の強
度は著しく低下する。

【００１６】このように、外光の波長域が広い場合に
も、ＥＬ素子から出射して目に届く外光の強度が著しく
低下するので、外光によるコントラストの低下が十分に
抑制される。

【００１７】しかも、各画素の光は拡散されてＥＬ素子
から出射するので、ＥＬ素子の視野角特性も改善され
る。

【００１８】さらに、この拡散体の存在により、各画素
の光のうちＥＬ素子と外界との境界面で全反射してＥＬ
素子から出射しない光の割合が低下するので、光の取り
出し効率も向上する。

【００１９】なお、このように表示面側に拡散体を設け
るためには、例えば、例えば表示面側の透明基板の表面
に、薄板状の拡散体を貼るようにすればよい。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下では、フルカラー有機薄膜Ｅ
Ｌ素子に本発明を適用した例について説明する。図１
は、本発明を適用したフルカラー有機薄膜ＥＬ素子（本
発明に係る第１のＥＬ素子を適用したもの）の構造例を
示す図である。表示面側の透明なガラス基板１と背面側
の基板６との間に、透明な陽極（ＩＴＯ（インジウム−
スズ酸化物）電極）３と陰極（Ａｌ電極）５とに挟まれ
て、有機層（有機正孔輸送層，有機発光層及び有機電子
輸送層）４が存在する。有機層４には、ＲＧＢの各画素
が存在する。ＩＴＯ電極３とガラス基板１との間には、
ＲＧＢの各画素の位置に対応して、それぞれカラーフィ
ルター２ａ，２ｂ，２ｃが存在する。

【００２１】図２は、カラーフィルター２ａ〜２ｃ，Ｉ
ＴＯ電極３，有機層４及びＡｌ電極５の部分の構造を、
表示面側の斜め方向から見た図である。ＩＴＯ電極３
は、３本のＩＴＯ電極３ａ，３ｂ及び３ｃを１グループ
とした複数のグループから成っている。

【００２２】有機層４も、有機層４ａ，４ｂ及び４ｃを
１グループとした複数のグループから成っている。有機
層４ａは、各ＩＴＯ電極３ａの下側に、互いに間隔をあ
けて複数存在している。有機層４ｂ，４ｃも、それぞれ
同様にして各ＩＴＯ電極３ｂ，３ｃの下側に存在してい
る。有機層４ａ，４ｂ，４ｃの有機発光層にはそれぞれ
赤色，緑色，青色の蛍光物質が用いられており、この有
機層４ａ，４ｂ，４ｃがそれぞれ図１のＲＧＢの画素を
構成している。

【００２３】カラーフィルター２ａ，２ｂ，２ｃは、そ
れぞれ有機層４ａ，４ｂ，４ｃの位置に対応して、ＩＴ
Ｏ電極３の上側（図１のガラス基板１の下側）に存在し
ている。

【００２４】Ａｌ電極５は、ＩＴＯ電極３と直交する方
向に揃った有機層４ａ，４ｂ及び４ｃのグループの下側
に１本ずつ存在している。各カラーフィルター２ａ〜２
ｃ，各ＩＴＯ電極３ａ〜３ｃ，各有機層４ａ〜４ｃ，各
Ａｌ電極５間の隙間には、それぞれブラックマスク（図
１にはその一部をブラックマスク７として表している）
が存在している。

【００２５】図３は、ＲＧＢの各画素（有機層４ａ，４
ｂ，４ｃ）の発光スペクトルを示す。ＲＧＢの各画素の
光の波長域は、それぞれ約５１０〜８００ｎｍ，４６０
〜７００ｎｍ，３８０〜６６０ｎｍである。また、ＲＧ
Ｂの各画素の光のピーク波長はそれぞれ６２０ｎｍ，５
３５ｎｍ，４６０ｎｍであり、ＲＧＢの各画素の光の色
度座標値（ｘ，ｙ）はそれぞれ（０．６２４，０．３７
４），（０．２６９，０．６２８），（０．１３７，
０．０８４）である。

【００２６】カラーフィルター２ａ，２ｂ，２ｃは、そ
れぞれ図３に示したＲＧＢの画素の発光波長域と略等し
い波長域の光を透過させるバンドパスフィルターであ
る。したがって、カラーフィルター２ａ〜２ｃは、互い
の透過率スペクトルの裾が重なり合っているので、分光
特性はあまりよくない（すなわち色純度を高める機能は
有しない）。しかし、ＲＧＢの各画素の光をそれぞれ波
長域をカットすることなく透過させるので、波長域のカ
ットによる輝度の低下を招かないようになっている。

【００２７】カラーフィルター２ａ〜２ｃは、カラー液
晶パネルにおける一般的なカラーフィルターの形成方法
である次の（１）〜（４）のうちのいずれかの方法で形
成されている。

【００２８】（１）染色法（ゼラチンのような水溶性高
分子材料に重クロム酸を加えて感光性を付与した染色基
材を、ガラス基板１に塗布し、フォトリソグラフィ方式
でパターニングした後、染料で着色する方法）。

【００２９】（２）顔料分散法（顔料を分散させた感光
性の樹脂をガラス基板１に塗布してマスク露光・現像に
よってパターニングを行う方法か、あるいは、顔料を分
散させた樹脂をガラス基板１に塗布し、その上にポジレ
ジストを塗布して、ポジレジストのマスク露光・現像，
樹脂のエッチングよってパターニングを行う方法）。

【００３０】（３）印刷法（インキをガラス基板１に印
刷する方法）。 （４）印刷法（ガラス基板１上に透明導電膜をパターニ
ングし、顔料を分散させた樹脂を電気泳動法でこの透明
導電膜上に析出させる方法）。

【００３１】ＩＴＯ電極３は、このようにしてカラーフ
ィルター２ａ〜２ｃを生成した後、電子ビーム蒸着やス
パッタリングのような物理気相成長法によってカラーフ
ィルター２ａ〜２ｃの上に形成されている。有機層４
は、電子ビーム蒸着のような物理気相成長法あるいは原
子層エピタキシのような化学気相成長法によってＩＴＯ
電極３の上に形成されている。Ａｌ電極５は、電子ビー
ム蒸着のような物理気相成長法によって背面側の基板６
上に形成されている。このようにして有機層４を形成し
たガラス基板１とＡｌ電極５を形成した基板６とが、透
明な熱可塑性樹脂によって貼り合わされている。

【００３２】図４Ａは、この有機薄膜ＥＬ素子における
各画素の光の出射の様子を示す。ＲＧＢの各画素の光Ｌ
ｒ，Ｌｇ，Ｌｂは、前述のように、それぞれ波長域をカ
ットされることなくフィルター２ａ，２ｂ，２ｃを透過
して、有機薄膜ＥＬ素子から出射する。

【００３３】他方、図４Ｂは、この有機薄膜ＥＬ素子に
おける外光の入出射の様子を示す。有機薄膜ＥＬ素子に
向かう外光Ｌは、それぞれフィルター２ａ〜２ｃのうち
のいずれかで波長を選択されて有機薄膜ＥＬ素子に入射
し、Ａｌ電極５で反射され、再びフィルター２ａ〜２ｃ
のうちのいずれかで波長を選択されて有機薄膜ＥＬ素子
から出射する。したがって、外光Ｌの波長域が広い（例
えば外光Ｌが太陽光である）場合にも、この有機薄膜Ｅ
Ｌ素子から出射して目に届く外光Ｌの強度は、次のよう
な理由から著しく低下する。

【００３４】（ａ）外光Ｌのうち、各フィルター２ａ〜
２ｃの透過波長域（ＲＧＢの各画素の発光波長域と略等
しい波長域）以外の波長域の成分は、この有機薄膜ＥＬ
素子への入射を遮断される。 （ｂ）外光Ｌのうち各フィルター２ａ〜２ｃの透過波長
域の成分についても、２回フィルター２ａ〜２ｃを透過
するので、１回だけしかフィルター２ａ〜２ｃを透過し
ない画素の光と比較して、フィルターでの強度の低下の
度合いが大きい。 （ｃ）斜めからこの有機薄膜ＥＬ素子に入射した外光Ｌ
は、入射時と出射時とで別々のフィルター２ａ〜２ｃで
波長を選択される（例えば、図４Ｂにも示すように、入
射時にはフィルター２ａを透過し、出射時にはその隣の
フィルター２ｂで吸収される）ことにより、この有機薄
膜ＥＬ素子から出射しないことがある。

【００３５】このように、この有機薄膜ＥＬ素子では、
外光の波長域が広い場合にも、有機薄膜ＥＬ素子から出
射して目に届く外光の強度が著しく低下するので、外光
によるコントラストの低下が十分に抑制される。

【００３６】しかも、前述のようにＲＧＢの各画素の光
はそれぞれ波長域をカットされることなく有機薄膜ＥＬ
素子から出射するので、波長域のカットによる輝度の低
下を招くこともない。

【００３７】なお、この例ではカラーフィルター２ａ，
２ｂ，２ｃの透過波長域をそれぞれＲＧＢの画素の発光
波長域と略等しくしているが、別の例として、カラーフ
ィルター２ａ，２ｂ，２ｃの透過波長域をそれぞれＲＧ
Ｂの画素の発光波長域よりも幾分広くしてもよい。その
場合にも、やはり、有機薄膜ＥＬ素子から出射して目に
届く外光の強度が低下するので、外光によるコントラス
トの低下が抑制される。

【００３８】次に、図５は、本発明を適用した別のフル
カラー有機薄膜ＥＬ素子（本発明に係る第２のＥＬ素子
を適用したもの）の構造例を示しており、図１と共通す
る部分には同一の符号を付している。この有機薄膜ＥＬ
素子では、ＩＴＯ電極３とガラス基板１との間にはカラ
ーフィルターは存在しておらず、その代わりに、ガラス
基板１の外側の表面に、薄板状のディフューザー（拡散
体）８が貼られている。

【００３９】ディフューザー８は、入射光を拡散させて
出射する光学素子である。ディフューザーの例として
は、ホログラフィック・ディフューザー（表面の微細な
ホログラムパターンによって光を拡散させるものであ
り、可視光の全波長域に亘って高透過率が実現される）
や、薄板状の乳白ガラス（オパールガラス）や、摺りガ
ラスが挙げられる。

【００４０】図６Ａは、この有機薄膜ＥＬ素子における
各画素の光の出射の様子を示す。ＲＧＢの各画素の光Ｌ
ｒ，Ｌｇ，Ｌｂは、それぞれディフューザー８で拡散さ
れて有機薄膜ＥＬ素子から出射する。

【００４１】他方、図６Ｂは、この有機薄膜ＥＬ素子に
おける外光の入出射の様子を示す。有機薄膜ＥＬ素子に
向かう外光Ｌは、ディフューザー８で拡散されて有機薄
膜ＥＬ素子に入射し、Ａｌ電極５で反射され、再びディ
フューザー８で拡散されて有機薄膜ＥＬ素子から出射す
る。このように、外光Ｌは、ディフューザー８で２回拡
散されることにより、有機薄膜ＥＬ素子から様々な方向
に分散して出射する。したがって、外光Ｌの波長域が広
い（例えば外光Ｌが太陽光である）場合にも、有機薄膜
ＥＬ素子から出射して目に届く外光の強度は著しく低下
する。

【００４２】このように、この有機薄膜ＥＬ素子でも、
やはり、外光の波長域が広い場合にも、有機薄膜ＥＬ素
子から出射して目に届く外光の強度が著しく低下するの
で、外光によるコントラストの低下が十分に抑制され
る。

【００４３】しかも、各画素の光は拡散されて有機薄膜
ＥＬ素子から出射するので、有機薄膜ＥＬ素子の視野角
特性も改善される。

【００４４】さらに、ディフューザー８の存在により、
各画素の光のうち有機薄膜ＥＬ素子と外界との境界面で
全反射して有機薄膜ＥＬ素子から出射しない光の割合が
低下するので、光の取り出し効率も向上する。

【００４５】なお、この例ではＩＴＯ電極３とガラス基
板１との間にカラーフィルターを設けていないが、図１
に示したようにＩＴＯ電極３とガラス基板１との間にカ
ラーフィルターを設けた有機薄膜ＥＬ素子において、さ
らにガラス基板１にディフューザー８を貼ってもよい。

【００４６】また、ガラス基板１にディフューザー８を
貼る代わりに、ガラス基板１の外側の表面を加工するこ
とにより、この表面自体にディフューザーを形成しても
よい。

【００４７】また、以上の各例ではフルカラー有機薄膜
ＥＬ素子に本発明を適用しているが、フルカラー無機薄
膜ＥＬ素子にも本発明を適用してよい。また、本発明に
係る第２のＥＬ素子は、単色有機薄膜ＥＬ素子や単色無
機薄膜ＥＬ素子にも適用してよい。

【００４８】また、本発明は、以上の例に限らず、本発
明の要旨を逸脱することなく、その他様々の構成をとり
うることはもちろんである。

【００４９】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る第１のＥＬ
素子によれば、外光の波長域が広い場合にも、ＥＬ素子
から出射して目に届く外光の強度が低下するので、外光
によるコントラストの低下を抑制できるという効果が得
られる。

【００５０】しかも、ＲＧＢの各画素の光はそれぞれ波
長域をカットされることなくＥＬ素子から出射するの
で、波長域のカットによる輝度の低下を招かないという
効果も得られる。

【００５１】なお、各フィルターとして、対応する画素
の発光波長域と略等しい波長域の光のみを透過させるも
のを設けた場合には、画素の光の波長域のカットによる
輝度の低下を招くことなく、ＥＬ素子から出射する外光
の強度を著しく低下させること（したがってコントラス
トの低下を十分に抑制すること）ができるという効果が
得られる。

【００５２】次に、本発明に係る第２のＥＬ素子によれ
ば、外光の波長域が広い場合にも、ＥＬ素子から出射し
て目に届く外光の強度が低下するので、外光によるコン
トラストの低下を抑制できるという効果が得られる。

【００５３】しかも、各画素の光は拡散されてＥＬ素子
から出射するので、ＥＬ素子の視野角特性を改善できる
という効果も得られる。

【００５４】さらに、各画素の光のうちＥＬ素子と外界
との境界面で全反射してＥＬ素子から出射しない光の割
合が低下するので、光の取り出し効率が向上するという
効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した有機薄膜ＥＬ素子の構造例を
示す断面図である。

【図２】図１の有機薄膜ＥＬ素子の部分的な構造例を示
す斜視図である。

【図３】図１の有機薄膜ＥＬ素子の発光スペクトルを示
す図である。

【図４】図１の有機薄膜ＥＬ素子における画素の光の出
射の様子と外光の入出射の様子とを示す図である。

【図５】本発明を適用した別の有機薄膜ＥＬ素子の構造
例を示す断面図である。

【図６】図５の有機薄膜ＥＬ素子における画素の光の出
射の様子と外光の入出射の様子とを示す図である。

【符号の説明】

１ ガラス基板、 ２ａ，２ｂ，２ｃ カラーフィルタ
ー、 ３，３ａ，３ｂ，３ｃ 陽極（ＩＴＯ電極）、
４，４ａ，４ｂ，４ｃ 有機層、 ５ 陰極（Ａｌ電
極）、 ６ 背面側の基板、 ７ ブラックマスク、
８ ディフューザー

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表示面側の透明電極と背面電極との間
   に、蛍光物質を用いて形成した赤色，緑色及び青色の画
   素が挟まれているＥＬ素子において、 前記透明電極と表示面側の透明基板との間に、各々の前
   記画素の位置に対応して、該画素の発光波長域を含む波
   長域の光を透過させるフィルターが設けられていること
   を特徴とするＥＬ素子。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のＥＬ素子において、 前記フィルターは、前記発光波長域と略等しい波長域の
   光のみを透過させることを特徴とするＥＬ素子。
3. 【請求項３】 表示面側の透明電極と背面電極との間
   に、蛍光物質を用いて形成した画素が挟まれているＥＬ
   素子において、 表示面側に、光を拡散する拡散体が設けられていること
   を特徴とするＥＬ素子。
4. 【請求項４】 請求項３に記載のＥＬ素子において、 表示面側の透明基板の表面に、薄板状の前記拡散体が貼
   られていることを特徴とするＥＬ素子。