JP2005322623A - エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】カラーフィルター層における光取り出し効率を高めたEL素子を提供する。
【解決手段】発光層(1)を含み、光取り出し側にカラーフィルター層(4a-4c,5a-5c)と表面基板(9)を含むEL素子において、前記カラーフィルター層(4a-4c,5a-5c)は、前記表面基板側の透明電極(3)から前記表面基板(9)までの間に存在し、3原色発光部と、前記各色発光部間に遮光層(6)を備え、前記遮光層(6)又は前記各色発光部の側面は金属反射層(7)で覆われている。これにより拡散光を各色発色部に反射させることができ、表示面側に効率よく光を取り出すことができる。また、前記金属反射層を前記透明電極と導通させているため、透明電極の電気的抵抗値を下げることができる。
【選択図】 図1
【解決手段】発光層(1)を含み、光取り出し側にカラーフィルター層(4a-4c,5a-5c)と表面基板(9)を含むEL素子において、前記カラーフィルター層(4a-4c,5a-5c)は、前記表面基板側の透明電極(3)から前記表面基板(9)までの間に存在し、3原色発光部と、前記各色発光部間に遮光層(6)を備え、前記遮光層(6)又は前記各色発光部の側面は金属反射層(7)で覆われている。これにより拡散光を各色発色部に反射させることができ、表示面側に効率よく光を取り出すことができる。また、前記金属反射層を前記透明電極と導通させているため、透明電極の電気的抵抗値を下げることができる。
【選択図】 図1
Description
本発明は、表示装置等に使用されるエレクトロルミネッセンス(EL)素子に関する。
近年、ディスプレイデバイスとして平面型のディスプレイが注目されており、一例としてプラズマディスプレイが実用化されている。プラズマディスプレイは大型化が容易であること、高い輝度が得られること、視野角が広いことなどから注目されている。しかし、ディスプレイの構造が複雑であり、その製造工程も複雑であるため、改良が進んではいるものの現時点ではまだ高価なものとなっている。
また、エレクトロルミネッセンス(EL)現象を利用するディスプレイも提案されている。無機ELでは半導体の無機蛍光体に電極を配置し、電圧印加により無機蛍光体の電子とホールの再結合又は励起子により発光するか、又は半導体中の加速された電子が発光中心に衝突し、発光中心となる原子又はイオンが励起され、それが元の状態に戻る際に発光するものである。無機ELディスプレイとして、蛍光体発光層はスパッタなどの気相堆積法により形成し、その上と下を誘電体層により電気的に絶縁した構造とする。このようにEL素子は、上下電極間に蛍光体層を挟み、前記蛍光体層に電界をかけることにより発光する原理を利用して、文字や画像(以下「画像等」という。)を表示する。単一光表示はもちろん可能であるが、単一光を色変換層により色変換してフルカラー表示することもできる。
従来、カラーフィルターの3原色発光部間にブラックマトリックス(遮光)部を設けることは提案されている(下記特許文献1)。
特開2002-318543号公報
しかし、前記特許文献に提案されているブラックマトリックスは、薄いカラーフィルター層と同一面に形成されており、その上に形成された色変換層又は透明樹脂層において、光が横方向に拡散し、光の取り出し効率が低いという問題があった。さらに遮光層では拡散光を吸収してしまう問題があった。
本発明は前記従来の問題を解決するため、カラーフィルター層における光取り出し効率を高め、かつ透明電極での不必要な電力消費を抑えたEL素子を提供する。
本発明のEL素子は、発光層を含み、光取り出し側にカラーフィルター層と表面基板を含むエレクトロルミネッセンス素子において、前記カラーフィルター層は前記発光層上に形成された透明電極から前記表面基板までの間に存在し、3原色発光部と前記各色発光部間に遮光層を備え、前記遮光層の側面は金属反射層で覆われており、前記金属反射層は前記透明電極と導通していることを特徴とする。
本発明は、カラーフィルター層の遮光層の側面を金属反射層で覆い、前記各色発色部側の光を反射させることにより、カラーフィルター層における光取り出し効率を高めたEL素子を提供できる。遮光層はもともと光を吸収しやすいため、拡散された光は吸収されて表示面側に出にくいが、金属反射面を設けることにより拡散光を各色発色部に反射させることにより、表示面側に効率よく光を取り出すことができる。すなわち、透明電極を通過し、カラーフィルター層に入射した光は、直接又は金属反射層で反射させて表示面側に取り出すことができる。
加えて、前記金属反射層を前記透明電極と導通させているため、透明電極の電気的抵抗値を下げることができ、不必要な透明電極内でのジュール熱による電力消費を抑えることができる。
本発明のカラーフィルター層は、3原色発光部と、前記各色発光部間に遮光層を備え、前記遮光層の側面を金属反射層で覆い、前記各色発色部側の光を反射させる。
前記金属反射層は、前記透明電極と導通して透明電極への電気抵抗を下げることができ、不必要な透明電極での電力消費を少なくし、供給電力を高くすることもできる。
また、前記金属反射層及び前記遮光層の表面基板側には、黒色層を設けたことが好ましい。これにより、表示画面の反射が防げ、良質な画像を形成できる。
前記金属反射層は、厚さが0.05μm以上1μm以下の範囲のアルミニウムで形成されていることが好ましい。前記アルミニウム反射膜は、例えば蒸着法又はスパッタリング法で形成できる。また、全反射に限らず、ハーフミラーのような反射であってもよい。
前記金属反射層は、厚さが1μm以上10μm以下の範囲の銀電極で形成してもよい。
本発明においては、発光層と透明電極との間に蛍光物質の拡散を防ぐ拡散防止層を設けてもよい。拡散防止層としては、例えばAl2O3を厚さ0.1μm以上1μm以下の範囲に形成する。
(実施形態1)
以下図面を用いて説明する。図1は本発明の一実施形態におけるEL素子の発光部からの光取り出し部10を示す断面図である。厚み0.4μmのBaAl2S4:Euからなる蛍光体発光層1の上に、厚み0.5μmのAl2O3からなる拡散防止層2をスパッタ法により全体に形成した。その上に厚み0.5μm、幅150μmのインジウム−スズ酸化物合金(ITO)層からなる透明電極3をスパッタ法により平行に形成した。
以下図面を用いて説明する。図1は本発明の一実施形態におけるEL素子の発光部からの光取り出し部10を示す断面図である。厚み0.4μmのBaAl2S4:Euからなる蛍光体発光層1の上に、厚み0.5μmのAl2O3からなる拡散防止層2をスパッタ法により全体に形成した。その上に厚み0.5μm、幅150μmのインジウム−スズ酸化物合金(ITO)層からなる透明電極3をスパッタ法により平行に形成した。
透明電極3の間にはポリメチルメタクリレート樹脂(PMMA:住友化学工業製、屈折率1.49)とグラファイト少量混錬して得た電気的に絶縁性のあるペーストを用いて厚さ16μmの遮光層6を印刷法により形成した。なお、遮光層6はこのペーストの表面張力を用いて傾斜しており、75度の傾斜であった。
アルミニウム金属反射層7は、透明電極3上中央部と遮光層6上中央部に光感光性のポリビニルピロリドン(PVP)を用いて、マスキングを行い、10-3Paの真空中で透明電極3と電気的接続がとれるように透明電極3上の端部と遮光層6の傾斜部に蒸着形成した。このあと、過酸化水素水にてPVP層を膨潤剥離させてリフトオフ法にて余分なアルミニウムを除去した。このときのアルミニウム金属反射層7の厚さは0.1μmであった。厚さが0.05μmを下回る場合十分な反射強度を得ることができず、1μmを超える場合アルミニウム金属反射層の剥離が起きるため、アルミニウム金属反射層の厚さは0.05〜1μmが好ましい。
次に透明電極3の上であって、かつ金属反射膜7の間に、厚み12μmの赤色変換層4aと、厚み3μmの赤色カラーフィルター層5aをスクリーン印刷法により、緑色フィルタ層、赤色フィルタ層、青色フィルタ層の順番で各々印刷した。スクリーン印刷版は400メッシュ/インチのものを使用した。印刷後溶媒を徐々に蒸発させ、170℃、60分で乾燥した。積層したフィルタは厚み13μmの緑色変換層4bと、厚み4μmの緑色カラーフィルター層5bを積層し、別の部分には厚み12μmの透明樹脂層4c(前記発光層は青色発光のため色変換は不要)と、厚み3μmの青色カラーフィルター層5cを積層した。
ここで使用した各顔料は次のとおりである。
(1)緑:ハロゲン化銅フタロシアニン系顔料(C.I.ピグメントグリーン36)。
(2)赤:アントラキノン系顔料(C.I.ピグメントレッド177)
なお、色純度を上げるために透明樹脂層4cの替わりに、青:銅フタロシアニン系顔料(C.I.ピグメントブルー15:6)を用いたカラーフィルター層をさらに形成することも可能である。
(1)緑:ハロゲン化銅フタロシアニン系顔料(C.I.ピグメントグリーン36)。
(2)赤:アントラキノン系顔料(C.I.ピグメントレッド177)
なお、色純度を上げるために透明樹脂層4cの替わりに、青:銅フタロシアニン系顔料(C.I.ピグメントブルー15:6)を用いたカラーフィルター層をさらに形成することも可能である。
次に、遮光層6とアルミニウム金属反射層7の上にグラファイト材料からなる厚さ2μm、幅50μmのブラックマトリックス8を形成した。
ブラックマトリックス8はガラス基板の表面に、平均粒径0.3μmのグラファイト5重量%とPMMA樹脂15重量%とベンジルアルコール80重量%配合し90℃20分の攪拌混合により粘度15Pa・Secのペーストを作製し、このペーストを印刷法でコーティング乾燥して120℃で焼き付けた。なお、このブラックマトリックスは表面ガラス9上に形成することも可能である。
最後に表面ガラス9を配置した。
図2は図1に示す光取り出し部10をEL素子20に組み込んだ断面図である。このEL素子20は、背面ガラス11の上の背面電極12と、厚み30μmのBaTiO3からなる誘電体層1と、厚み0.6μmのBaTiO3有機酸からなる平滑層14を備え、その上に光取り出し部10を積層している。このEL素子20に対して、1kHz、180Vの交流電圧を印加したところ、アルミニウム金属反射層7のないものに比べて、約20%の輝度向上が認められた。
なお、本発明の一実施形態では背面電極上の誘電体層として30μmのBaTiO3を用いたがこれら誘電体層は厚膜である必要はなく、スパッタ装置を用いたSrTiO3など7
μm相当の厚さの誘電体層でも良い。
μm相当の厚さの誘電体層でも良い。
また、本発明の一実施形態ではその側壁を厚さ0.1μmのアルミニウム金属反射層7で覆ったが、電極としては電気的抵抗値が低く、反射率の高い金属であれば良く、例えば、光硬化性の銀ペーストを用いて1μm以上、10μm以下の銀電極も使用できる。
1 蛍光体発光層
2 拡散防止層
3 透明電極
4a 赤色変換層
4b 緑色変換層
4c 透明樹脂層
5a 赤色カラーフィルター層
5b 緑色カラーフィルター層
5c 青色カラーフィルター層
6 遮光層
7 アルミニウム金属反射層
8 ブラックマトリックス
9 表面ガラス
10 光取り出し部
20 EL素子
2 拡散防止層
3 透明電極
4a 赤色変換層
4b 緑色変換層
4c 透明樹脂層
5a 赤色カラーフィルター層
5b 緑色カラーフィルター層
5c 青色カラーフィルター層
6 遮光層
7 アルミニウム金属反射層
8 ブラックマトリックス
9 表面ガラス
10 光取り出し部
20 EL素子
Claims (5)
- 発光層を含み、光取り出し側にカラーフィルター層と表面基板を含むエレクトロルミネッセンス素子において、
前記カラーフィルター層は前記発光層上に形成された透明電極から前記表面基板までの間に存在し、3原色発光部と前記各色発光部間に遮光層を備え、
前記遮光層の側面は金属反射層で覆われており、前記金属反射層は前記透明電極と導通していることを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子。 - 前記金属反射層及び前記遮光層の表面基板側には、黒色層を設けた請求項1に記載のエレクトロルミネッセンス素子。
- 前記金属反射層は、厚さが0.05μm以上1μm以下の範囲のアルミニウムで形成されている請求項1に記載のエレクトロルミネッセンス素子。
- 前記金属反射層は、厚さが1μm以上10μm以下の範囲の銀電極で形成されている請求項1に記載のエレクトロルミネッセンス素子。
- 前記カラーフィルター層には、さらに赤色変換層、緑色変換層及び透明樹脂層が積層されている請求項1に記載のエレクトロルミネッセンス素子。
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Legal Events
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