JP2005005068A

JP2005005068A - 反射防止構造を有する発光素子

Info

Publication number: JP2005005068A
Application number: JP2003165878A
Authority: JP
Inventors: Jui-Fen Pai; パイジュイ−フェン
Original assignee: Toppoly Optoelectronics Corp
Current assignee: TPO Displays Corp
Priority date: 2003-06-11
Filing date: 2003-06-11
Publication date: 2005-01-06

Abstract

【課題】電極機能と反射防止機能とを有する膜層を用いることにより反射防止構造を有する新規な発光素子を提供する。あわせて製造プロセスの省略により、コストを削減する。
【解決手段】反射防止構造２０を有する発光素子は、反射層２１と第一電極２３とを有する反射防止構造と、第二電極５０と、第一電極と第二電極との間に位置された発光層４０とを備えている。第一電極は、電極としての機能と反射防止機能とを同時に有する。環境光が第一電極から反射されて第一反射光Ｌ１が得られ、環境光が反射層からも反射されて第二反射光Ｌ２が得られ、第一反射光と第二反射光との間に位相差があることで環境光の反射を低減する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射防止構造を有する発光素子に関し、特に反射防止層を電極として用いた発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ：ｏｒｇａｎｉｃｌｉｇｈｔｅｍｉｔｔｉｎｇｄｉｏｄｅ）は、有機層を発光層（ａｃｔｉｖｅｌａｙｅｒ）とする発光ダイオードである。近年来、このような発光ダイオードは、だんだん平面パネル表示器（ｆｌａｔｐａｎｅｌｄｉｓｐｌａｙ）に用いられるようになり、これを用いたパネル表示器は、低電圧操作と高輝度と軽量薄型と広視野角と高コントラスト等の利点が得られる。
【０００３】
しかし、有機発光素子は環境光を反射しやすいため、発光素子のコントラストが足りなくなり、素子の性能に悪影響を来たしている。一方、輝度コントラスト（ｌｕｍｉｎａｎｃｅｃｏｎｔｒａｓｔ）を高めるために最も多く用いられる方法は、発光面に偏光片（Ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）を貼り付けることである。しかし、この方法によっては、輝度が大幅に低下し、３０％まで低下してしまうこともある。所要の輝度を確保するため、操作電圧を大幅に上げることが必要となり、これに起因して素子の寿命が短くなる。
【０００４】
上述した問題を回避するため、真空メッキ方式を直接利用し有機発光素子に一層または複数層の薄膜を反射防止層（ａｎｔｉ−ｒｅｆｌｅｃｔｉｎｇｃｏａｔｉｎｇ）として形成し、これにより環境光の反射を低減する。例えば、米国特許第５，０４９，７８０は、反射防止構造を有する発光素子を開示しており、この反射防止構造は、光学干渉原理を利用して作られている。図１は、従来技術による反射防止構造付きの発光素子を示す断面図である。図１に示すように、まず基板１００に反射防止構造２００をメッキした後、陽極（ａｎｏｄｅ）３００と発光層（ｅｍｉｔｔｉｎｇｌａｙｅｒ：ＥＬ）４００と陰極（ｃａｔｈｏｄｅ）５００とを順次メッキしている。この反射防止構造２００は、金属反射層２１０と透明導電層２２０と半透明薄金属層２３０とを含んでいる。この米国特許は、光学干渉原理を利用し、反射防止構造における各層の材質および厚さを適宜に選択することによって、半透明薄金属層２３０が反射する環境光Ｌ１１と金属反射層２１０が反射する環境光Ｌ１２との間に位相差（ｐｈａｓｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）を生じさせる。その結果、輝度コントラストを高め、その輝度を原輝度の５０％以上に維持することができる。
【０００５】
また、米国特許６，４２９，４５１によると、反射型陰極（ｌｉｇｈｔ−ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅｃａｔｈｏｄｅ）と電子輸送層（ｅｌｅｃｔｒｏｎｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎｇｌａｙｅｒ）との間に、ｎ−半導体材料で形成された反射低減層（ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ−ｒｅｄｕｃｉｎｇｌａｙｅｒ）が設けられている。これにより、陰極による環境光反射を低減することができるので、コントラストを向上させることが可能となる。ここで、適用されるｎ−半導体材料は、ＺｎＯまたはＺｎＳである。
【０００６】
【特許文献１】
米国特許第５，０４９，７８０号明細書
【特許文献２】
米国特許第６，４２９，４５１号明細書
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら従来の反射防止構造は形成する層の数が多く、複雑な構造となってしまい、また、製造プロセスも多いためコスト高となってしまう。
【０００８】
本発明の目的の一つは、反射防止構造を有する新規な発光素子を提供する。
【０００９】
本発明の他の目的は、電極機能と反射防止機能とを有する膜層を用いることによって、製造プロセスにおける一つのステップを省略することができ、生産コストの低減が可能となる。
【００１０】
本発明のもう一つの目的は、干渉原理を利用して反射防止構造を製作することで複数の反射光を互いに解消させ、これにより環境光の反射を低減し発光素子の輝度コントラストを向上させることができる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的を達成するために、反射防止構造を有する発光素子は、反射層と第一電極とを有する反射防止構造と、第二電極と、第一電極と第二電極との間に位置された発光層とを備えている。第一電極は、電極としての機能と反射防止機能とを同時に有する。環境光が第一電極から反射されて第一反射光が得られ、環境光が反射層からも反射されて第二反射光が得られ、第一反射光と第二反射光との間に位相差があることで環境光の反射を低減する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図２は、本発明の好ましい実施例の断面図であり、反射防止構造を有する発光素子を示している。図２に示すように、反射防止構造を有する本発明の発光素子は、基板１０と、この基板１０の上に設けられた反射防止構造２０と、この反射防止構造２０の上に設けられた発光層４０と、この発光層４０の上に設けられた電極５０とを有する。
【００１３】
本発明の特徴として、反射防止構造２０に含まれる一つの反射防止層を電極として作用させ、つまり同時に反射防止層および電極として作用させる。詳しくは、反射防止構造２０は、反射層２１と透明導電層２２と第一電極２３とを含み、それぞれはスパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）或いは電子銃蒸着メッキ（ｅ−ｇｕｎｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）により形成されている。
【００１４】
好ましくは、反射層２１の反射率が８０％を超え、厚さが４００Å〜５０００Åである。適用される反射層２１は、金属層であり、例えばＡｌ，Ａｇ，Ａｕ，Ｃｒ，Ｍｏ等の高反射率金属から構成されている。好ましくは、透明導電層２２の透過率が８０％を超え、厚さが３００Å〜３０００Åである。適用される透明導電層２２は、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍｔｉｎｏｘｉｄｅ：インジウム−錫酸化物），ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍｚｉｎｃｏｘｉｄｅ：インジウム−亜鉛酸化物），Ａｌ：ＳｉＯ_２またはＣｒ：ＳｉＯ_２である。第一電極２３は、電極として作用するだけでなく、反射防止機能もあり、更に半反射および半透過の効果も得られる。これら半反射および半透過の効果を得るために、第一電極２３の厚さを薄くするのが好ましく、最も好ましい厚さは５０Å〜１０００Åである。
【００１５】
本発明の反射防止構造２０は、光干渉特性を有する。環境光が本発明の発光素子に入射するとき、第一電極２３は、一部の環境光を反射して第一反射光Ｌ１を形成させ、一部の環境光をその下の透明導電層２２へ透過させ、反射層２１から反射されて第二反射光Ｌ２が形成される。ここで、光学干渉原理を利用して反射防止構造における各層の材質および厚みを適宜に選択することによって、第一反射光Ｌ１と第二反射光Ｌ２との間に位相差を生じさせることができる。これにより、環境光の反射を低減することで輝度コントラストを向上することが可能となる。好ましくは、第一反射光Ｌ１と第二反射光Ｌ２との間の位相差が１８０度となるように調整を行う。このように、本発明により環境光の反射を大幅に低減することができるので、操作電圧を大幅に上げる必要がなく輝度コントラストを向上することが可能となり、発光素子の寿命が長くなる。
【００１６】
干渉原理を利用して環境光の反射を低減する従来の発光素子と比較して、本発明の第一電極は、電極として作用するだけでなく、反射防止の機能も持っている。これにより、一部の環境光が反射されるが、他の一部の環境光が透過する。このように、従来技術では第一電極としての層と半反射半透過層とをそれぞれ必要とするのに対して、本発明では第一電極としての層を作るだけで両方の効果が得られるので、製造プロセスにおける一つのステップを省略することができ、生産コストを低減することができる。
【００１７】
そして、本発明の発光層４０は、無機または有機の材質で構成されている。発光層４０が有機の材質で構成された場合に、本発明の発光素子は有機発光素子となる。この際、第一電極は陽極としても陰極としてもよく、特に制限されることがない。第一電極２３を陽極として第二電極５０を陰極として用いた場合、第一電極２３の仕事関数は、好ましくは４．６ｅＶを超え、例えば４．７ｅＶ〜５．０ｅＶである。適用される第一電極（陽極）２３は、Ａｌ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｐｔ，Ｎｉ，Ａｕ等の金属であり、或いはＴｉＮ，ＣｒＮ等の導電セラミックである。適用される第二電極（陰極）５０は、ＬｉＦ／ＡｌまたはＣａ／Ａｌである。
【００１８】
一方、第一電極２３を陰極として第二電極５０を陽極として用いた場合、第一電極２３の仕事関数は、好ましくは２ｅＶ〜３ｅＶであり、例えば２．６ｅＶ〜２．７ｅＶである。適用される第一電極２３は、金属例えばＣａ，Ｍｇ，Ｌｉ，Ａｌであり、或いはＡｌ／Ｌｉ合金である。
【００１９】
【発明の効果】
上述したように、本発明の反射防止構造は、反射層と第一電極とを有しており、第一電極は反射防止機能および電極機能を同時に持っている。また、本発明は、光干渉原理に基づいて、反射層から反射される環境光と第一電極から反射される環境光との間に位相差を生じさせることによって、環境光の反射を低減することができ、素子の輝度コントラストを向上することが可能となる。更に、本発明によれば、第一電極としての層を作るだけで反射防止機能および電極機能が同時に得られるので、製造プロセスにおける一つのステップを省略することができ、生産コストを低減することが可能となる。
【００２０】
本発明は、好ましい実施例に基づいて以上のように説明されたが、このような説明は、本発明を制限するためではなく、当該分野の技術者は、本発明の精神および範囲内で本発明を変更および修正することが可能であるので、本発明の保護範囲は、添付の特許請求の範囲によって決めるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】反射防止構造を有する従来の発光素子を示す断面図である。
【図２】反射防止構造を有する本発明の好ましい実施例の発光素子を示す断面図である。
【符号の説明】
１００基板
２００反射防止構造
２１０金属反射層
２２０透明導電層
２３０半透明薄金属層
３００陽極
４００有機発光層（ＥＬ）
５００陰極
Ｌ１１半透明薄金属層２３０から反射された環境光
Ｌ１２金属反射層２１０から反射された環境光
１０基板
２０反射防止構造
２１反射層
２２透明導電層
２３第一電極
４０発光層
５０第二電極
Ｌ１第一反射光
Ｌ２第二反射光

Claims

反射層と反射防止機能を有する第一電極とを有する反射防止構造と、第二電極と、前記第一電極と前記第二電極との間に位置された発光層と、を備え、
環境光が前記第一電極から反射されて第一反射光が得られ、環境光が前記反射層からも反射されて第二反射光が得られ、前記第一反射光と前記第二反射光との間に位相差があることで環境光の反射を低減することを特徴とする反射防止構造を有する発光素子。
前記反射層は金属層であり、反射率が８０％を超えており、厚さが４００Å〜５０００Åであることを特徴とする請求項１に記載の反射防止構造を有する発光素子。
前記反射防止構造は、更に透明導電層を含み、前記透明導電層は反射層と第一電極との間に位置され、透過率が８０％を超えており、厚さが３００Å〜３０００Åであることを特徴とする請求項１に記載の反射防止構造を有する発光素子。
前記第一電極の厚さが５０Å〜１０００Åであることを特徴とする請求項１に記載の反射防止構造を有する発光素子。
前記発光層が有機材料であることを特徴とする請求項１に記載の反射防止構造を有する発光素子。
第一電極は陽極であり、その仕事関数が４．６ｅＶを超えており、そして金属または導電セラミックからなり、第二電極は陰極であることを特徴とする請求項５に記載の反射防止構造を有する発光素子。
前記第一電極はＡｌ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｐｔ，Ｎｉ，Ａｕ，ＴｉＮ又はＣｒＮであることを特徴とする請求項６に記載の反射防止構造を有する発光素子。
前記第一電極は陰極であり、その仕事関数が２ｅＶ〜３ｅＶであり、更に前記第一電極はＣａ，Ｍｇ，Ｌｉ，Ａｌ或いはＡｌ／Ｌｉ合金からなる金属であり、第二電極は陽極であることを特徴とする請求項５に記載の反射防止構造を有する発光素子。