JP2004311046A

JP2004311046A - 透過型発光素子

Info

Publication number: JP2004311046A
Application number: JP2003098922A
Authority: JP
Inventors: Shinjiro Okada; 伸二郎岡田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-04-02
Filing date: 2003-04-02
Publication date: 2004-11-04

Abstract

【課題】部分的に発光部を有するとともに透過性を有し、かつ発光が面の一方向にのみ発光し、反射型液晶表示素子の前面照明等を実現できる透過型発光素子を提供する。
【解決手段】透光性基板１上に透光性領域９と遮光性領域８とを有し、該透光性領域９の面積が該遮光性領域８の面積よりも大きく、遮光性領域８の少なくとも一部に発光部を有する透過型発光素子。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は透過型の光源として利用可能な透過型発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば特許文献１〜５等に示されるように、透過型発光素子を含めた発光素子及びその利用方法として種々のものが知られている。
【０００３】
しかしながら、従来の発光素子は、透過型においては基本的には全面が透明であり基板の両面に光が出射するため、また透過型でない場合においては金属電極等によりほぼ全面が非透明であるため、反射型液晶表示素子の前面照明等を実現できていないのが実状である。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−０１５４１５号公報
【特許文献２】
特開２００２−１９６６８８号公報
【特許文献３】
特開２００１−１７６６７０号公報
【特許文献４】
特開平５−１１４４８２号公報
【特許文献５】
特開２００１−２１５５００号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、部分的に発光部を有するとともに透過性を有し、かつ発光が面の一方向にのみ発光し、反射型液晶表示素子の前面照明等を実現できる透過型発光素子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】
即ち、本発明の透過型発光素子は、透光性基板上に透光性領域と遮光性領域とを有し、該透光性領域の面積が該遮光性領域の面積よりも大きく、遮光性領域の少なくとも一部に発光部を有することを特徴とする。
【０００７】
本発明の透過型発光素子においては、発光部が透明電極と遮光性電極に挟持された有機エレクトロルミネッセンス材料からなることが好ましい。
【０００８】
また、透光性領域が非発光性であることが好ましい。
【０００９】
また、遮光性電極の最短隣接距離が、発光部から基板面までの距離よりも短いことが好ましく、透光性基板の厚みより短いことがより好ましい。
【００１０】
また、遮光性電極が透光性電極と遮光層からなることが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面を用いて詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の透過型発光素子の一例を示す概略図であり、図１（ａ）は断面図、図１（ｂ）〜（ｄ）は遮光性領域の形成パターンの例を示す図である。図１において、１は透光性基板、２は発光部、３は透光性媒体、４は遮光性電極、５は保護基板、６は遮光性電極４のバスライン、７は透明電極、８は遮光性領域、９は透光性領域である。
【００１３】
図１において、遮光性領域８は、遮光性電極４及びバスライン６によって形成されており、遮光性領域８以外の領域が透光性領域９となる。遮光性領域８のパターンは、図１（ｂ）に示すマトリックス状の他、例えば、図１（ｃ）（ｄ）に示すような幾つかのパターンが考えられる。また、透光性領域９には、透光性を有する物質、例えばαＮＰＤやＣＢＰ（化１参照）などが積層されている。
【００１４】
本発明の発光素子は、透光性領域９の面積が遮光性領域８の面積よりも大きいため、透光性基板１を通して可視光を通過させることができる。遮光性領域８の面積は用途によって異なるが、目視にて感知されない程度とすることが好ましく、基板面の３３％以下とするのが好ましい。また、遮光性領域８に、透明電極７と遮光性電極４の間に発光材料２が挟持されてなる発光部が形成されており、かつ透光性領域９が非発光性であるため、発光部からの光は、遮光性電極４側には出射せず、透明電極７側にのみ出射し、指向性発光を面から取り出すことができる。
【００１５】
その結果、本発明の素子は、基板の一方（透明電極７側）のみに発光し、かつ、その発光の反射光を、基板の非発光側（遮光性電極４側）から観察することができ、例えば、反射型の液晶素子の前面照明等の透過型の光源として用いることができる。尚、透明電極７と遮光性電極４との積層順を逆にしても、同様の効果が得られる。
【００１６】
発光材料２としては特に限定されないが、有機エレクトロルミネッセンス材料を用いることができる。具体的には、高分子材料、たとえば、ポリパラフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリフルオレン、もしくはその誘導体であってもよく、アルミキノリノール、クマリン、ペリレンなどの蛍光発光性の低分子化合物でもよく、イリジウムフェニルピリジン、イリジウムフェニルイソキノリン、オクタエチルポルフィリンの白金錯体などの燐光性発光材料でも良い。また、これらの化合物の混合層ないしは積層構造にしても良い。
【００１７】
遮光性電極４は、金属電極でもよいし、遮光層を有する透明電極でもよい。遮光性電極４は透明電極７に比べ透過率が低ければ指向性発光が可能であるので、用途によっては必ずしも透過率がゼロでなくてもよく、波長依存性を用いて特定の波長のみ吸収するものでも良い。一方、透明電極７としては、インジウムチンオキサイド（ＩＴＯ）の薄膜等を使用することができる。
【００１８】
また、図４に示すように、遮光性電極４の最短隣接距離（エッジ間距離）Ｌ１を、発光部から基板面までの距離Ｌ２よりも短く、より好ましくは透光性基板１の厚みより短くすることで、発光面に輝度むらを効果的に防止でき、好ましい。尚、図４における１６は、電源ボックスである。
【００１９】
図５は、本発明の発光素子を読書用の前面照明に用いる例を示す図である。
【００２０】
図５において、４１は紙、４２はインク部分（文字部分）であり、矢印は発光素子より発光された光線の光路を模式的に示したものである。発光素子からの発光は透明電極７側の紙面に照射され、インク部分４２では吸収が起こり反射光が減るが、インクのない部分では光の反射・散乱が起こるために、発光素子を裏側（遮光性電極４側）から観察することで原稿上の文字等の情報内容を読み取ることができる。
【００２１】
図６は、本発明の発光素子を反射型の液晶素子の前面照明として用いる例を示す図である。
【００２２】
反射型液晶表示素子は外光を反射板で反射して明状態をつくり、液晶分子の旋光性を利用して反射光を偏光板で遮光することで暗状態を作り出している。したがって外光のない夜間は、表示機能が著しく落ちてしまうという欠点があった。また、反射板を半透過状態にして背面に背面光源を配置することで夜間の照明を行うこともできるが、この場合には反射率が落ちてしまうこと、さらには背面照明の利用効率が悪いという欠点があった。本発明の透過型発光素子を液晶表示素子の前面に設置することで効率の良い前面照明を得ることができる。
【００２３】
図６（ａ）は反射型液晶素子の構成例を示す図である。図６（ａ）において５１，４５は偏光板でクロスニコル状態（直交暗視状態）に配置されている。５２，５４はガラス基板、５３，５８はガラス基板５２，５４を接着するシーリング部材である。５６は反射板であり、偏光板５１側から入光した光を反射する。５７，５９はＩＴＯで作られた透明導電膜、６０，６１はポリイミド樹脂を用いた配向膜、６２はネマチック液晶層、６３は上下ガラス基板５２，５４間隔を保持するガラス製のスペーサービーズである。ここで用いる誘電率異方性が正のネマティック液晶としてはメルク社製のＭＬＣ−６２２５−１００（誘電率異方性＝＋３．８、１ｋＨｚ，２０℃）やＭＬＣ−６２５６（誘電率異方性＝＋８．９、１ｋＨｚ，２０℃）がある。それぞれ実効電圧３．２ボルト、２．５ボルトで駆動される。
【００２４】
ここで用いる反射型液晶表示装置は本例のようなツイステッドネマティック型のものに限らず外光の反射率を液晶層の電気光学効果によって制御するすべてのタイプの液晶素子に関して用いることができる。
【００２５】
図６（ｂ）は、図６（ａ）の液晶素子上の表示面（観察面側）に本発明の発光素子１５を配置した状態を示す図である。発光素子１５を前面に配置し、電界印加発光させることで夜間などの外光がない場合においても良好な視認性が得られるとともに、外光がある場合には電界発光させないで、反射型の表示も得ることができる。
【００２６】
さらに、偏光板５１と発光素子１５の順番を入れ替えると、偏光板５１を通さず、ＥＬ発光が液晶層６２へ入射するために、偏光板５１の吸収などによる入射光の減衰がなく、液晶層６２へ入射する成分を増やすことができるため、視認性がさらに良い反射型液晶表示素子を実現できる。
【００２７】
【実施例】
＜実施例１＞
図２に示す有機ＥＬ発光素子を作成した。図２（ａ）は全体図、図２（ｂ）は図２（ａ）の部分拡大図、図２（ｃ）は図２（ｂ）の部分断面図である。
【００２８】
厚さ０．７ｍｍの透明ガラス基板（透光性基板１）上に、１００ｎｍのＩＴＯ（透明電極７）をマトリックス状にパターニングして、透光性領域９の透過率がＩＴＯ膜の吸収によって妨げられないようにした。そのＩＴＯ基板上に、透明電極７を覆う様に、以下のホール輸送層１０、発光層１１、ホールブロック層１２、電子輸送層１３、及び遮光性電極４（金属電極層ａ、金属電極層ｂ）を１０^−４Ｐａの真空チャンバー内で抵抗加熱による真空蒸着し、連続製膜した。遮光性電極４は、幅３３μｍ、最短隣接距離（エッジ間距離）が０．３ｍｍとなる様にマトリックス状に形成した。
ホール輸送層１０（４０ｎｍ）：αＮＰＤ
発光層１１（３０ｎｍ）：ＣＢＰ：化合物１（重量比５重量％）
ホールブロック層１２（１０ｎｍ）：ＢＣＰ
電子輸送層１３（２０ｎｍ）：Ａｌｑ
金属電極層ａ（１５ｎｍ）：ＡｌＬｉ合金（Ｌｉ含有量１．８重量％）
金属電極層ｂ（１００ｎｍ）：Ａｌ
有機層に使用した化合物は以下の通りである。
【００２９】
【化１】

【００３０】
この素子は、遮光性電極４が形成されている領域が遮光性領域８、それ以外の領域が透光性領域９であり、透光性領域９の面積が遮光性領域８の面積よりも大きい（透光性領域９の面積：８１％、遮光性領域８の面積：１９％）。
【００３１】
透明電極７側を陽極に遮光性電極４側を陰極にして１０Ｖの電圧を印加したところ電流密度が７０ｍＡ／ｃｍ^２、電力効率が３ｌｍ／Ｗ、輝度が１５００ｃｄ／ｍ^２、電流効率が５．７ｃｄ／Ａであり、発光色は６２３ｎｍに発光ピークを持つ赤色発光であった。
【００３２】
このような素子によって、基板の透明電極７側のみに発光し、かつ、反射光を透過することのできるＥＬ素子を作ることができた。
【００３３】
＜実施例２＞
図３に示す、発光色の異なる発光層を基板上に分散配置した素子を作成した。図３（ａ）は全体図、図３（ｂ）は図３（ａ）の部分拡大図である。
【００３４】
本実施例では、遮光性領域８ａを赤色発光部とし、遮光性領域８ｂを緑色発光部とした。遮光性領域８ａの素子構成は実施例１と同様であり、遮光性領域８ｂの素子構成は、化合物１に代えて以下に示す化合物２を用いた以外は実施例１と同様である。
【００３５】
【化２】

【００３６】
遮光性領域８ｂ（緑色発光部）に１２Ｖの電圧を印加したところ、電流密度が４４０ｍＡ／ｃｍ^２、電力効率が１４．６ｌｍ／Ｗ、輝度が６００００ｃｄ／ｍ^２の発光を示した。
【００３７】
遮光性領域８ａ，８ｂを構成する遮光性電極は、間隙１４によって分割されて、独立した点灯動作が可能となっており、遮光性領域８ａ，８ｂを同時に発光させることで黄色の発光が得られ、遮光性領域８ａ，８ｂを個別に発光させることで赤色または緑色の発光が得られるので三色の発光がこの素子から取り出せることになる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明のように、本発明の透過型発光素子は、部分的に発光部を有するとともに透過性を有し、かつ発光が面の一方向にのみ発光するので、透過型の照明、前面配置型の照明、反射型液晶表示素子の前面照明を実現することができる。また、このような発光体を積層して用いることにより立体表示も行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の透過型発光素子の一例を示す概略図である。
【図２】実施例１の有機ＥＬ発光素子を示す図である。
【図３】実施例２の有機ＥＬ発光素子を示す図である。
【図４】本発明の透過型発光素子の一例を示す概略図である。
【図５】本発明の発光素子を読書用の前面照明に用いる例を示す図である。
【図６】本発明の発光素子を反射型の液晶素子の前面照明として用いる例を示す図である。
【符号の説明】
１透光性基板
２発光材料
３透光性媒体
４遮光性電極
５保護基板
６バスライン
７透明電極
８遮光性領域
９透光性領域
１０ホール輸送層
１１発光層
１２ホールブロック層
１３電子輸送層
１４間隙
１５発光素子
１６電源ボックス

Claims

透光性基板上に透光性領域と遮光性領域とを有し、該透光性領域の面積が該遮光性領域の面積よりも大きく、遮光性領域の少なくとも一部に発光部を有することを特徴とする透過型発光素子。