JP2003197373A

JP2003197373A - エレクトロルミネッセンス表示装置及びその製造方法及び表示装置用透明基体及びその製造方法

Info

Publication number: JP2003197373A
Application number: JP2001393076A
Authority: JP
Inventors: Hisao Haku; 久雄白玖
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2001-12-26
Filing date: 2001-12-26
Publication date: 2003-07-11

Abstract

(57)【要約】【目的】光透過用の透明基体における光の直進性を良
好にし、輝度ならびに色制御に優れたエレクトロルミネ
ッセンス表示装置を提供する。【構成】有機ＥＬ表示装置１は、透明基体２上に形成
された一導電型のキャリアを注入するための透明電極
３、有機材料からなる能動層４、他導電型のキャリアを
注入するための電極５を有して成る。前記能動層４の発
光面に正対する前記透明基体２の第１の領域２ａの屈折
率は、それ以外の第２の領域２ｂの屈折率よりも高くな
っている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、エレクトロルミネッ
センス（ＥＬ）表示装置及びその製造方法及び表示装置
用透明基体及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】平面表示装置として、低消費電力，高効
率，薄型，軽量，低視野角依存性等の特徴を有するエレ
クトロルミネッセンス（ＥＬ）素子を用いたＥＬ表示装
置が注目されている。ＥＬ表示装置には、無機材料から
なる発光層を有する無機ＥＬ表示装置と、有機材料から
なる発光層を有する有機ＥＬ表示装置とがある。無機Ｅ
Ｌ表示装置は、一般に発光部に高電界を印加し、この高
電界中で電子を加速して発光中心に衝突させることによ
り、発光中心を励起させて発光させる自発光型の表示装
置である。一方、有機ＥＬ表示装置は、電子注入電極と
ホール注入電極とから電子とホールとを発光部内へ注入
し、注入された電子およびホールが発光中心で再結合し
て有機分子が励起状態から基底状態へと戻るときに蛍光
を発生する自発光型の表示装置である。有機ＥＬ表示装
置は、発光材料である蛍光物質を選択することにより発
光色を変化させることができ、マルチカラー、フルカラ
ー等の表示装置への応用に対する期待が高まっている。

【０００３】これらのＥＬ表示装置の基体としては、光
を通過させるために透明なガラス基板やプラスチック基
板などが用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般に、ガラスなどの
透明基体は、発光層や透明電極などに比べて格段に分厚
くなっている（数百倍以上）。このため、光の入射界面
で屈折された光は、光路長が長いために大きく曲げられ
て進むと共に、表面側の界面（光の出射界面）で反射さ
れ、横方向にどんどん光が逃げていき、いわゆる迷光を
生ずる。すなわち、ＥＬ表示装置の光透過用の透明基体
にて光の直進が阻害されてしまうことで、隣り合う画素
との境界が不明瞭となり、制御できない混色が発生する
と共に、横方向に光が逃げた分だけ、取り出せる輝度も
低下してしまう。

【０００５】この発明は、上記の事情に鑑み、光透過用
の透明基体における光の直進性を良好にし、輝度ならび
に混色防止性に優れたエレクトロルミネッセンス表示装
置及びその製造方法及び表示装置用透明基体及びその製
造方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明のエレクトロル
ミネッセンス表示装置は、上記の課題を解決するため
に、陽極と陰極との間に発光物質を含む層を設け、前記
陽極及び陰極によって電気エネルギーを前記発光物質に
供給し発光させ、光を透明基体側から出射させるエレク
トロルミネッセンス表示装置において、前記発光物質の
発光面に正対する前記透明基体の第１の領域の屈折率
が、それ以外の第２の領域の屈折率よりも高くされたこ
とを特徴とする。

【０００７】上記の構成であれば、発光物質の発光面に
正対する第１の領域を通る光が第２の領域にさしかかっ
たとしても、その光の多くは第２の領域へ進まずに反射
されて第１の領域から出射されることになる。すなわ
ち、前記透明基体における光の直進性が良好になり、輝
度ならびに混色防止性に優れたものとなる。

【０００８】上記構成のエレクトロルミネッセンス表示
装置において、前記発光物質は有機材料から成っていて
もよい。

【０００９】また、この発明の表示装置用透明基体は、
画素の発光面に正対することとなる第１の領域の屈折率
がそれ以外の第２の領域の屈折率よりも高くされている
ことを特徴とする。前記第１の領域の屈折率と第２の領
域の屈折率との差異が０．１乃至１．０％に設定されて
いるのがよい。また、３０μｍ乃至５０μｍの厚さを有
していてもよい。

【００１０】また、この発明の表示装置用透明基体の製
造方法は、第１の領域にのみイオン注入処理を施すこと
を特徴とする。また、第２の領域にのみイオン交換処理
を施すことを特徴とする。かかる表示装置用透明基体の
製造方法において、当該表示装置用透明基体の表裏両面
から前記イオン注入処理又はイオン交換処理を施すよう
にしてもよい。

【００１１】また、この発明のエレクトロルミネッセン
ス表示装置は、透明基体として前述したいずれかの表示
装置用透明基体を有してもよい。

【００１２】また、この発明のエレクトロルミネッセン
ス表示装置の製造方法は、透明基体を前述したいずれか
の製造方法により製造する工程と、その後にこの透明基
体上に一方側電極と発光物質を含む層と他方側電極とを
形成する工程と、を有することを特徴とする。

【００１３】また、この発明のエレクトロルミネッセン
ス表示装置の製造方法は、透明基体上に一方側電極と発
光物質を含む層と他方側電極とを形成する工程と、その
後に前記透明基体の第１の領域にのみイオン注入処理を
施す工程と、を有することを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】この発明のエレクトロルミネッセ
ンス表示装置及びその製造方法及び表示装置用透明基体
及びその製造方法を図１乃至図７に基づいて説明してい
く。

【００１５】図１（ａ）は、この実施形態のエレクトロ
ルミネッセンス表示装置（以下、有機ＥＬ表示装置とい
う）の基本構造を簡素化して示した平面図であり、同図
（ｂ）は同断面図である。有機ＥＬ表示装置１は、透明
基体２上に形成された一導電型のキャリアを注入するた
めの透明電極３、有機材料からなる能動層４、他導電型
のキャリアを注入するための電極５を有して構成され
る。なお、同図（ｂ）において、発光面の寸法をＡと
し、発光面間隔をＢとする。

【００１６】例えば、横６４０ドット×縦４８０ドット
のＶＧＡ（ＶｉｄｅｏＧｒａｐｈｉｃｓＡｒｒａ
ｙ）仕様の１０インチのモノクロ表示装置を作製する場
合、画素ピッチ、すなわちＡ＋Ｂは約３１８μｍとな
る。フルカラーパネルでは、Ｒ、Ｇ、Ｂの３種類の発光
部を一単位として、一画素を構成させることとなり、横
方向（もしくは縦方向）の発光部は（Ａ＋Ｂ）／３＝約
１０６μｍの繰り返しピッチとなる。ＡとＢの関係は、
通常、開口度と呼ばれるもので、配線スペース等の確保
から６対４（開口度３６％）前後に設定される。

【００１７】透明電極３は、例えば厚さ８００ÅのＩＴ
Ｏからなる。また、電極５は、例えば厚さ３０００Åの
ＭｇＩｎからなる。有機ＥＬ能動層４は、図示はしない
が、透明電極３上に形成されたホール注入層（例えば厚
さ１０００Åのトリフェニルアミン誘電体）と、その上
に順次形成されたホール輸送層（例えば厚さ２００Åの
ジアミン誘導体）と発光層（例えば厚さ２００Åのアル
ミニウムキノリノール錯体にキナクリドンをドープした
もの）とからなる。上記の各層は、真空度を１０^-4Ｐａ
以下にして抵抗加熱ボートを用いた真空蒸着法を用いて
形成することができる。このように形成された有機ＥＬ
能動層４においては、１０Ｖ程度の駆動電圧を印加する
ことにより、約３００ｃｄ／ｍ²の輝度で発光する。

【００１８】前記透明基体２における前記Ａに対応する
領域、すなわち有機ＥＬ能動層４の発光面に正対する領
域（以下、この領域を第１の領域２ａという）と、前記
Ｂに対応する領域（以下、この領域を第２の領域２ｂと
いう）とにおいて、第１の領域２ａの屈折率は第２の領
域２ｂの屈折率よりも高くされている。前記第１の領域
２ａの屈折率と第２の領域２ｂの屈折率との差異は、例
えば０．１乃至１．０％に設定される。

【００１９】第１の領域２ａの屈折率が第２の領域２ｂ
の屈折率よりも高くされたことにより、第１の領域２ａ
を通る光が第２の領域２ｂにさしかかったとしても、そ
の光の多くは第２の領域２ｂへ進まずに反射されて第１
の領域２ａから出射されることになる。すなわち、前記
透明基体２における光の直進性が良好になり、輝度なら
びに混色防止性に優れたものとなる。

【００２０】次に、前記有機ＥＬ表示装置１の製造方法
を図２に基づいて説明する。この製造方法では、同図
（ａ）に示すように、透明基体２上に、透明電極３、有
機ＥＬ能動層４、電極５を順次形成し、その後に透明基
体２の第１の領域２ａにのみイオン注入処理を施すよう
にしている。透明基体２としては、厚さ３０μｍの薄板
ガラス（松浪硝子工業社ＡＦ４５）を用いた。同図
（ｂ）に示すように、透明基体２における表面の第２の
領域（Ｂに対応した部分）２ｂに樹脂等でマスキング６
を施す。その後、イオン加速器を用い、同図（ｃ）に示
すように、第１の領域（Ａに対応した部分）２ａにの
み、Ｌｉイオンを注入する。Ｌｉイオンの注入時間を変
化させることにより、所望の屈折率を得ることができ
る。また、透明基体２の厚みに応じた加速エネルギーに
てイオン注入の深さの均一性を保つようにする。イオン
注入後、同図（ｄ）に示すように、マスク６をエッチャ
ント等により除去する。

【００２１】イオン注入量を１０¹⁶個／ｃｍ²から１０
¹⁸個／ｃｍ²まで変化させて屈折率を変化させることを
試みた。また、加速エネルギーを１００ｋｅＶから２Ｍ
ｅＶまで変化させてイオン注入の深さを変化させること
を試みた。イオン注入処理によって、図３に示すごと
く、屈折率は放物線状に変化した。

【００２２】図４は、屈折率変化における中心部Ｃの屈
折率と、画素から発光された光における第１の領域（Ａ
に対応した部分）２ａでの輝度との関係を示したグラフ
である。イオン注入前の薄板ガラスの屈折率は１．５２
６（図４の左端データ）であり、第１の領域２ａの屈折
率を増加させていくと、第１の領域２ａでの輝度が増加
していくことが分かる。すなわち、迷光が低減され、輝
度の改善が図れたことになる。また、フルカラー時の隣
り合う画素において、境界を明確にでき、混色を防止で
きることを確認できた。

【００２３】なお、中心部Ｃの屈折率が１．５３２より
越えるところでは、イオン注入処理によって薄板ガラス
のひずみが大きくなり破損することとなった。イオンの
注入量を増やしすぎると、このように薄板ガラスが破損
してしまうため、このイオン注入による屈折率変化手法
では、屈折率の変化量を０．１乃至０．４％程度とする
のがよいと考えられる。なお、注入するイオンとしては
Ｌｉの他に、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕなどの金属イオンや、Ｎ
イオンを用いても同様の効果が得られる。

【００２４】また、透明基体２の片面からイオン注入す
る場合の注入深さは３０μｍ程度が限界であり、用いる
透明基体２厚みは３０μｍ程度となるが、前もって透明
基体２の両面からイオン注入をしておくのであれば、透
明基体２として５０μｍ前後のもの使用できる。そし
て、このように前もってイオン注入により屈折率を調整
した透明基体２（片面・両面は問わない）を用い、透明
電極３、能動層４、電極５を形成して有機ＥＬ表示装置
１を製造することも可能である。

【００２５】図５は、表示装置用透明基体８の製造方法
（図５（ａ）乃至（ｃ））及びこの表示装置用透明基体
８を用いた有機ＥＬ表示装置の製造方法（同図（ｄ））
を示した工程図である。この製造方法では、表示装置用
透明基体８における第１の領域（後で形成される有機Ｅ
Ｌ能動層４の発光面に正対する領域）８ａと、第２の領
域（その他の領域）８ｂとにおいて、前記第２の領域８
ｂにのみイオン交換処理を施し、第２の領域８ｂの屈折
率を第１の領域８ａの屈折率（表示装置用透明基体８の
当初屈折率）よりも低下させる。そして、このようにし
て得られた表示装置用透明基体８上に一導電型のキャリ
アを注入するための透明電極３、有機材料からなる能動
層４、他導電型のキャリアを注入するための電極５を順
次形成していく（図５（ｄ）参照）。

【００２６】表示装置用透明基体８として、厚さ７００
μｍのガラス（ショット社Ｂ−２７０）を用いた。表示
装置用透明基体８の両面には、第１の領域８ａ（Ａに対
応した部分）に対応させてＴｉ等でマスキング９を施
す。その後、４００℃程度の硝酸カリ（ＫＮＯ₃）溶融
塩中に数十時間浸漬させることにより、第２の領域８ｂ
にのみ、ガラス中のＮａイオンをＫイオンと交換させて
屈折率を下げることができる。その際に浸漬温度を変化
させることにより、所望の屈折率を得ることができる。
また、透明基体２の厚みに応じ、浸漬時間を変化させる
ことにより、交換領域の深さの均一性を保つ。

【００２７】具体的な浸漬温度を４００℃から５００℃
まで変えて屈折率を変化させることを試みた。また、浸
漬時間を５０時間から１００時間まで変化させて交換領
域の深さを変化させることを試みた。なお、侵漬中に電
界をかけることにより浸漬時間の短縮を図ることができ
る。イオン交換処理によって、図６に示すごとく、屈折
率は放物線状に変化した。

【００２８】図７は、屈折率変化における中心部Ｄの屈
折率と、画素から発光された光における第１の領域（Ａ
に対応した部分）８ａでの輝度との関係を示したグラフ
である。イオン交換前のガラスの屈折率は１．５２３
（図７の右端データ）であり、第２の領域８ｂの屈折率
を低下させていくと、第１の領域８ａでの輝度が増加し
ていくことが分かる。すなわち、迷光が低減され、輝度
の改善が図れたことになる。また、フルカラー時の隣り
合う画素において、境界を明確にでき、混色を防止でき
ることを確認できた。

【００２９】なお、中心部Ｄの屈折率が１．５０３より
下回るところでは、イオン交換処理によってガラスのひ
ずみが大きくなり破損することとなった。イオンの交換
量を増やしすぎると、このようにガラスが破損してしま
うため、このイオン交換による屈折率変化手法では、屈
折率の変化量を０．３乃至１．０％程度とするのがよい
と考えられる。なお、交換するイオンとしては、Ｋの他
に、Ｔｌ（タリウム）などのイオン半径が大きく電子分
極率の大きい元素を用いても同等の効果が得られる。

【００３０】なお、かかる発明は、発光部として色純度
の制御性に優れる有機材料を使用した有機ＥＬ表示素子
に特に有用であるが、同様の構造をもつ無機ＥＬ表示素
子にも適用することができる。また、透明基体としてガ
ラスを挙げたが、透明樹脂にも適用し得る。また、薄膜
トランジスタ（ＴＦＴ）を用いるいわゆるアクティブタ
イプの表示装置においても、かかる発明を適用すること
ができる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、発光物質の発光面に正対する透明基体の第１の領域
の屈折率が、それ以外の第２の領域の屈折率よりも高く
されたので、第１の領域を通る光が第２の領域にさしか
かったとしても、その光の多くは第２の領域へ進まずに
反射されて第１の領域から出射されることになる。すな
わち、透明基体における光の直進性が良好になり、輝度
ならびに混色防止性に優れたものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】同図（ａ）はこの発明の実施形態のエレクトロ
ルミネッセンス表示装置を示した平面図であり、同図
（ｂ）は同断面図である。

【図２】この発明の実施形態のエレクトロルミネッセン
ス表示装置を製造する工程を示した説明図である。

【図３】イオン注入による屈折率変化を示したグラフで
ある。

【図４】屈折率変化における中心部Ｃの屈折率と、画素
から発光された光のうち第１の領域における輝度との関
係を示したグラフである。

【図５】この発明の実施形態の表示用透明基体及びエレ
クトロルミネッセンス表示装置を製造する工程を示した
説明図である。

【図６】イオン交換による屈折率変化を示したグラフで
ある。

【図７】屈折率変化における中心部Ｄの屈折率と、画素
から発光された光のうち第１の領域における輝度との関
係を示したグラフである。

【符号の説明】

１エレクトロルミネッセンス表示装置２透明基体２ａ第１の領域２ｂ第２の領域３透明電極４能動層５電極８表示装置用透明基体８ａ第１の領域８ｂ第２の領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】陽極と陰極との間に発光物質を含む層を
設け、前記陽極及び陰極によって電気エネルギーを前記
発光物質に供給し発光させ、光を透明基体側から出射さ
せるエレクトロルミネッセンス表示装置において、前記
発光物質の発光面に正対する前記透明基体の第１の領域
の屈折率が、それ以外の第２の領域の屈折率よりも高く
されたことを特徴とするエレクトロルミネッセンス表示
装置。
【請求項２】請求項１に記載のエレクトロルミネッセ
ンス表示装置において、前記発光物質は有機材料から成
ることを特徴とするエレクトロルミネッセンス表示装
置。
【請求項３】画素の発光面に正対することとなる第１
の領域の屈折率がそれ以外の第２の領域の屈折率よりも
高くされていることを特徴とする表示装置用透明基体。
【請求項４】請求項３に記載の表示装置用透明基体に
おいて、前記第１の領域の屈折率と第２の領域の屈折率
との差異が０．１乃至１．０％に設定されていることを
特徴とする表示装置用透明基体。
【請求項５】請求項３又は請求項４に記載の表示装置
用透明基体において、３０μｍ乃至５０μｍの厚さを有
することを特徴とする表示装置用透明基体。
【請求項６】請求項３乃至請求項５のいずれかに記載
の表示装置用透明基体を製造する方法であって、前記第
１の領域にのみイオン注入処理を施すことを特徴とする
表示装置用透明基体の製造方法。
【請求項７】請求項３乃至請求項５のいずれかに記載
の表示装置用透明基体を製造する方法であって、前記第
２の領域にのみイオン交換処理を施すことを特徴とする
表示装置用透明基体の製造方法。
【請求項８】請求項６又は請求項７に記載の表示装置
用透明基体の製造方法において、当該表示装置用透明基
体の表裏両面から前記イオン注入処理又はイオン交換処
理を施すことを特徴とする表示装置用透明基体の製造方
法。
【請求項９】請求項１又は請求項２に記載のエレクト
ロルミネッセンス表示装置において、透明基体として請
求項３乃至請求項５のいずれかに記載の表示装置用透明
基体を有することを特徴とするエレクトロルミネッセン
ス表示装置。
【請求項１０】請求項１又は請求項２に記載のエレク
トロルミネッセンス表示装置を製造する方法において、
透明基体を請求項６乃至請求項８のいずれかに記載の製
造方法により製造する工程と、その後に前記透明基体上
に一方側電極と発光物質を含む層と他方側電極とを形成
する工程と、を有することを特徴とするエレクトロルミ
ネッセンス表示装置の製造方法。
【請求項１１】請求項１又は請求項２に記載のエレク
トロルミネッセンス表示装置を製造する方法において、
透明基体上に一方側電極と発光物質を含む層と他方側電
極とを形成する工程と、その後に前記透明基体の第１の
領域にのみイオン注入処理を施す工程と、を有すること
を特徴とするエレクトロルミネッセンス表示装置の製造
方法。