JP2005531896A - カラーフィルタを備えたエレクトロルミネセントデバイス - Google Patents

Abstract

本発明は、基板（１）と、前記基板（１）に接する多孔質層（２）と、前記多孔質層（２）に接すると共に少なくとも第１の電極（３）、エレクトロルミネセント層（４）及び第２の電極（５）から成る積層体とを有し、好適にはインクである着色した材料が前記多孔質層の孔に少なくとも部分的に存在する、エレクトロルミネセントデバイスに関する。前記多孔質層（２）は、黒いマトリクス構造及び／又はカラーフィルタ構造が得られるように、区分化され、複数の異なった着色した材料を含んでもよい。本発明は、エレクトロルミネセントデバイスを製造する方法にも関する。

Description

本発明は、基板と、少なくとも第１の電極、エレクトロルミネセント層及び第２の電極から成る積層体とを有するエレクトロルミネセントデバイスに関する。

種々の原理に基づく電子駆動ディスプレイシステムの種々の実施例が、知られており、広く使われている。

これらの原理の１つによれば、有機発光ダイオード（いわゆるＯＬＥＤ）が光源として使用される。有機発光ダイオードは、複数の機能層により構築される。「Philips Journal of Research，１９９８年，５１巻，ｐｐ４６７」において、ＯＬＥＤの典型的な構造の説明が与えられている。典型的な構造は、透明電極（アノード）としてのＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）層と、伝導ポリマー層と、エレクトロルミネセント層、即ち光放出物質（特に光放出ポリマー）の層と、金属（好適には低い仕事関数を有する金属）の電極（カソード）とを有する。このような構造は、通常、基板（一般にガラス）上に供給される。生成される光は、基板を通過して、見る者に到達する。エレクトロルミネセント層に光放出ポリマーを有するＯＬＥＤは、ｐｏｌｙＬＥＤ又はＰＬＥＤとも呼ばれる。

光出力又は輝度を改善するために、有機ＬＥＤは、他の機能層を有してもよい。このようなＬＥＤは、例えば米国特許出願第２００１／００１９２４２号において説明される。機能層は、例えばカラーフィルタを有してもよい。

本発明の目的は、カラーフィルタを有し、高い光出力を有し、単純で速い方法で製造可能な改善されたエレクトロルミネセントデバイスを提供することである。

この目的は、基板と、前記基板に接する多孔質層と、前記多孔質層に接すると共に少なくとも第１の電極、エレクトロルミネセント層及び第２の電極を有する積層体とを有し、着色した材料が前記多孔質層の孔に少なくとも部分的に存在する、エレクトロルミネセントデバイスにより達成される。

前記多孔質層は、低い屈折率を有し、全反射を妨げるので、エレクトロルミネセントデバイスからの光のカップリングを改善させる。着色した材料を多孔質層の孔に導入することによって、カラーフィルタが単純な態様で得られ、このカラーフィルタは、エレクトロルミネセントデバイスの発光色を変更し、デイライトコントラストを改善する。カラーフィルタの製造が他の層の供給を必要としないことは有利である。

請求項２に記載の有利な実施例は、着色した材料の吸収特性が、エレクトロルミネセント層によって放出される光の発光スペクトルに適応することを可能にする。

請求項３乃至５に記載の有利な実施例は、ブラックマトリクス構造及び／又はカラーフィルタ構造を有するエレクトロルミネセントデバイスが単純な態様で得られることを可能にする。

請求項６に記載の、着色した材料としてのインクの有利な使用は、着色した材料が容易に且つ速く多孔質層の孔に導入されることを可能にする。他の利点は、着色した材料が後の段階で多孔質層に導入されることができるということである。これは非常に経済的であり、用いられる積層体に依存して、着色した材料は前記積層体の（発光）特性に適応することができる。

本発明は、基板と、前記基板に接する多孔質層と、前記多孔質層に接すると共に少なくとも第１の電極、エレクトロルミネセント層及び第２の電極を有する積層体とを有し、着色した材料が前記多孔質層の孔に少なくとも部分的に存在する、エレクトロルミネセントデバイスを製造する方法において、前記着色した材料はインクジェット印刷によって前記多孔質層に導入される方法にも関する。

インクジェット印刷は、カラーフィルタが単純、急速且つ経済的な態様で製造されることを可能にする。これは、特に、ブラックマトリクス及びピクセル形カラーフィルタ構造を有するエレクトロルミネセントデバイスが単純で速い態様で得られることを可能にする。

本発明のこれらの及び他の側面は、２つの図及び１つの例を参照して説明され明らかにされる。

図１に示すように、エレクトロルミネセントデバイスは、基板１を有し、これは、好適には、透明ガラスプレート又は透明ポリマーフォイルの形を取る。基板１上には、エレクトロルミネセントデバイスによって放出される光に対して透明な多孔質層２が設けられる。この多孔質層２は、低い屈折率を有し、エレクトロルミネセントデバイスからの改善された光出力を生じる。このことは、全反射が妨げられるという事実に帰されることができる。多孔質層２の層厚さは、好適には１〜１０μｍの範囲にある。

多孔質層２の孔径は、ナノメートル範囲にあり、好適には２０〜１００ｎｍの範囲にある。多孔質層２は好適にはコロイド層である、即ち、これは、コロイド又はコロイド溶液から調製される。コロイド又はコロイド溶液は、光学顕微鏡の下では見えない非常に小さい粒子を含む不均一材料系であり、これらの粒子は液体又はガス媒体中に分散する。これらの粒子は、非常に高い質量対表面積比によって特徴付けられる。従って、コロイド層２は、コロイド溶液の非常に小さい粒子から成り、この粒子の大きさは１ｎｍ〜４００ｎｍの範囲に亘る。代替的に、多孔質層２は、エーロゲルを含んでもよい。

積層体は多孔質層２に接しており、この積層体は、少なくとも、好適には透明である第１の電極３、エレクトロルミネセント層４及び第２の電極５を有する。第１の電極３はアノードとして働き、第２の電極５はカソードとして働く。電極３、５はそれらが二次元のアレイを形成するように設けられる。

第１の電極３は、例えば、ｐドープシリコン又はインジウム添加スズ酸化物（ＩＴＯ）を含んでもよい。第２の電極５は、例えば、アルミニウム、銅、銀若しくは金等の金属、合金又はｎドープシリコンを含んでもよい。第２の電極５が２つ以上の伝導層を有することが好ましい可能性がある。第２の電極５が、アルカリ土類金属、例えばカルシウム又はバリウムの第１層と、アルミニウムの第２の層とを有することが特に好ましい可能性がある。

エレクトロルミネセント層４は、発光ポリマー又は小さい有機分子を含む。エレクトロルミネセント層４において用いられる材料の種類に依存して、デバイスは、ＬＥＰ（発光ポリマー）、ｐｏｌｙＬＥＤ又はＳＭＯＬＥＤ（小分子有機発光ダイオード）と呼ばれる。好適には、エレクトロルミネセント層４は、発光ポリマーを含む。発光ポリマーとしては、例えば、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）（ＰＰＶ）、置換されたＰＰＶ（例えばジアルコキシ置換ＰＰＶ）又はドーピングしたＰＰＶ等を使用することができる。

代替的に、積層体はホール輸送層及び／又は電子輸送層等の追加の層を有してもよい。ホール輸送層は、第１の電極３とエレクトロルミネセント層４との間に構成される。電子輸送層は、第２の電極５とエレクトロルミネセント層４との間にある。両方の層は、好適には伝導性ポリマーを含む。

エレクトロルミネセント層４は、赤、緑及び青の色の光を放出する複数のカラーピクセルに分割されてもよい。着色した光を生成するためには、エレクトロルミネセント層４の材料が蛍光染料を添加されてもよく、又は、着色した光を放出するポリマーがエレクトロルミネセント層４の材料として用いられる。異なった実施例においては、広い波長範囲の光を放出するポリマーがエレクトロルミネセント層４において用いられ、多孔質層２のカラーフィルタ構造が、この光から、三原色のうちの何れか（赤、緑又は青）を生成するのに用いられる。

典型的には数ボルトである適切な電圧が電極３、５に印加されると、正及び負の電荷担体が注入され、これらはエレクトロルミネセント層４に移動して、そこでこれらは再結合し、これにより光を生成する。この光は、見る者に到達する前に第１の透明電極３、多孔質層２及び基板１を通過する。エレクトロルミネセント層４に蛍光染料が添加されていれば、電子正孔再結合によって生成される光は、染料を励起し、今度はこの染料が、三原色のうちの１つの光を放出する。

多孔質層２の孔には、着色した材料が少なくとも部分的に供給される。本発明において、用語「着色」は、赤、黄色、緑、青等の通常の色だけでなく、黒も含む。多孔質層２が着色した材料を含んでいれば、カラーフィルタが得られる。２つ以上の着色した材料が多孔質層の孔に導入されることは好ましい可能性がある。有利には、図２に示すように、このことは、多孔質層２の区分への分割及びカラーフィルタ構造の形成を生じる。これらの区分は、例えば、ストライプ及び／又はピクセルという形をとってもよい。好適には、多孔質層２は、ストライプ形及びピクセル形の区分を有し、特に、これらのストライプ形の区分が黒い材料によって形成され、ピクセル形の区分が赤、緑又は青の材料によって形成されることが好ましい。本実施例において、このような区分化は、多孔質層２中におけるブラックマトリクス構造及びカラーフィルタ構造を生じる。ストライプ形区分は、好適には５０〜１００μｍの幅を有する。ピクセル形区分は、好適には２００×３００μｍの大きさを有する。

着色した材料がインクであることは特に好ましい。適切なインクは、通常、有機溶媒、１つ又は複数の結合剤、伝導塩に加えて、必要に応じて、他の補助剤及び添加剤を有する。部分的に、これらは水性の形でも用いられる。適切なインクは、加えて、顔料又は染料を含む。染料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．アシッドレッド１１８、Ｃ．Ｉ．アシッドレッド２５４、Ｃ．Ｉ．アシッドグリーン２５、Ｃ．Ｉ．アシッドブルー１１３、Ｃ．Ｉ．アシッドブルー１８５、Ｃ．Ｉ．アシッドブルー７、Ｃ．Ｉ．アシッドブルー７又はＣ．Ｉ．アシッドブラック１９４が用いられることができる。顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．顔料レッド１７７、Ｃ．Ｉ．顔料レッド５、Ｃ．Ｉ．顔料レッド１２、Ｃ．Ｉ．顔料グリーン３６、Ｃ．Ｉ．顔料ブルー２０９又はＣ．Ｉ．顔料ブルー１６が用いられることができる。好適には、インク中の染料又は顔料の量は、インクの全体重量に対して０．１〜２０重量％の範囲にある。

孔の中に１つ又は複数の着色したインクを含む多孔質層２を製造するために、有利には、インクジェット印刷を使用することができる。インクジェット印刷は、種々の基板が非接触の態様でコーティングされることができる既知の方法である。インクジェット印刷は、例えば、液晶ディスプレイスクリーンのカラーフィルタを製造するために用いられる。

第１に、基板１が例えばゾル−ゲル法又はスピンコーティング法により提供され、この基板１は、例えばＳｉＯ_２又は金属酸化物の多孔質層２を有する。この多孔質層２がコロイド層であれば、例えば、水性コロイド溶液が最初に調製され、その後、この溶液はスピンコーティングによって基板１に塗布される。１５０〜１８０℃の範囲の温度での乾燥の後、基板１に堅固に付着する透明多孔質層２が得られる。

インクは直接多孔質層２上に供給される。これが可能なのは、例えば、多孔質層２を含む基板１がインクジェットプリンタ中に存在するからである。毛管力のため、インクは少なくとも部分的に多孔質層２の孔に入り込む。多孔質層２の層厚さとインクジェット印刷の間に多孔質層２に堆積するインクの量とに依存して、多孔質層２のより小さい又はより大きな数の孔がインクを含むこととなる。また、印刷プロセスの精度は、前記の２つの因子によって決定される。この方法は、次の乾燥プロセスが不要であり、従って、着色したインクが、着色材料として多孔質層２の孔に速く且つ経済的に導入されることができるという利点がある。

多孔質層２がブラックマトリクス構造及びカラーフィルタ又はカラーフィルタ構造を有するならば、好適には、ストライプ形の区分が格子を形成するように、黒いインクが最初に供給される。続いて、着色したインクが供給される。

エレクトロルミネセント層４によって放出される光の波長に、及び、エレクトロルミネセントデバイスの使用に依存して多孔質層２は、１つ、２つ又は３つの異なった着色した材料を含んでもよい。

エレクトロルミネセントデバイスの断面図である。 孔に着色した材料を有する区分化された多孔質層を示す。

Claims (7)

1. 基板と、前記基板に接する多孔質層と、前記多孔質層に接すると共に少なくとも第１の電極、エレクトロルミネセント層及び第２の電極を有する積層体とを有し、着色した材料が前記多孔質層の孔に少なくとも部分的に存在する、エレクトロルミネセントデバイス。
2. 前記多孔質層は少なくとも２つの着色した材料を含むことを特徴とする請求項１に記載のエレクトロルミネセントデバイス。
3. 前記多孔質層は区分化されることを特徴とする請求項２に記載のエレクトロルミネセントデバイス。
4. 前記多孔質層の前記区分は種々の形状を有することを特徴とする請求項３に記載のエレクトロルミネセントデバイス。
5. 前記多孔質層の前記区分はストライプ及び／又はピクセルの形をとることを特徴とする請求項４に記載のエレクトロルミネセントデバイス。
6. 前記着色した材料はインクであることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のエレクトロルミネセントデバイス。
7. 基板と、前記基板に接する多孔質層と、前記多孔質層に接すると共に少なくとも第１の電極、エレクトロルミネセント層及び第２の電極から成る積層体とを有し、着色した材料が前記多孔質層の孔に少なくとも部分的に存在するエレクトロルミネセントデバイスを製造する方法において、前記着色した材料はインクジェット印刷によって前記多孔質層に導入されることを特徴とする方法。

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