JP2008258086A - エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、透明基材と、該透明基材の上に透明陽極と一又は複数の発光層と陰極とを少なくとも備えてなるEL素子であって、透明基材の上に、一又は複数の凹形状体又は凸形状体を備えてなるEL素子を開示する。
【選択図】図4
Description
よって、本発明によるEL素子は、透明基材と、該透明基材の上に透明陽極と一又は複数の発光層と陰極とを少なくとも備えてなるEL素子であって、
透明基材の上に、一又は複数の凹形状体又は凸形状体を備えてなるものである。
本発明によるEL素子及びその製造方法について、図4を用いて説明する。図4は、本発明によるEL素子の一態様を表す断面概略図である。EL素子10は、透明基板11上に、凹形状体又は凸形状体19、透明陽極13、正孔輸送層14、発光層15、電子輸送層16、陰極17が逐次形成されてなる。本発明にあっては、透明基板11上に、凹形状体又は凸形状体19が形成されてなることを特徴とするものである。つまり、本発明によれば、透明基材11に対して垂直方向から測定すると、凹形状体又は凸形状体19の斜面上に形成された透明陽極13、有機層(13乃至16)、陰極17の層厚は、凹形状体又は凸形状体19に形成されていない平坦な透明陽極13、有機層(13乃至16)及び陰極17の各層厚と比較して、見かけ上、厚みがあることとなる。この結果、凹形状体又は凸形状体19のテーパー角(具体的には、凹形状体又は凸形状体の斜面の角度θで表すことができる)を調整することにより、従来の平坦な透明陽極13、有機層の形成方法をそのまま使用することができる。その結果、複雑かつ多数の工程を有することなく、一工程により本発明によるEL素子を製造することができ、また、凹形状体又は凸形状体19の存在により、色純度と発光効率に優れたEL素子を提供することが可能となる。
凹形状体又は凸形状体が、赤色領域、緑色領域又は青色領域の各色を補色(強調)するものとして利用される。凹形状体又は凸形状体は、透明基材の上に一又は複数で形成される。複数形成される場合、凹形状体又は凸形状体は同一または異なる形状であってよい(図8乃至図10)。また、本発明にあっては、透明基材の垂直方向において、この透明基材の上に形成される透明陽極の層厚(dr)と、凹形状体又は凸形状体の上に形成される透明陽極の層厚(d)をそれぞれ測定した場合に、d=dr/cosθの関係を満たす。そして、本発明の好ましい態様によれば、d>drを満たすものが好ましい。
フォトリソグラフィー法により形成される場合、形成用組成物を使用する。
形成用組成物は、例えば、(透明)樹脂を主要成分として含んでなり、具体的には、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリ塩化ビニル樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、マレイン酸樹脂、ポリアミド樹脂等を使用することができる。また、アクリレート系、メタクリレート系の反応性ビニル基を有する光硬化型樹脂等の電離放射線硬化型樹脂、イソネート系、エポキシ系の熱硬化型樹脂、又は光熱併用硬化型樹脂を使用することができる。また、所望の凹凸形成を達成するために、上記樹脂に、を必要に応じて、溶剤、希釈剤、もしくはモノマー等、さらには、適宜な添加剤を包含してもよい。
賦型を使用する方法としては、例えば、先に説明した光硬化もしくは熱硬化性樹脂を透明基材上に滴下し、その上に凹凸の原版金型載せてプレスし、その状態で、紫外線硬化型樹脂の場合は紫外線照射し、熱硬化型樹脂の場合は加熱して、硬化後原版金型を剥離して、凹凸を形成することができる。また、上記樹脂を金型内に流し込み、表面に凹凸を保有している基板を形成してもよい。
透明基材自体に、例えば、ドライエッチング法等を用いて直接凹形状又凸形状を形成してもよい。ドライエッチングは、プラズマエッチング、反応性イオンエッチング等で行われて良い。フォトレジスト法を用いた方法で行うことも可能である。例えば、パターニング、又はパターニングされたメタルマスクで透明基材の一部を保護し、反応性ガスと、透明基材上にレジスト及びメタルマスクで隠されていない部分を反応させてパターニングする方法が挙げられる。
本発明にあって、凹形状体又は凸形状体の露出部分を不溶化する処理を施してもよい。具体的には、有機層(発光層等)に不溶化できるものであればいずれの方法を採用することができ、好ましくはプラズマ処理により行うことが好ましい。このプラズマ処理はフッ化物を含むガスを用いて行うものが好ましい。フッ素化ガスの具体例としては、フルオロカーボン(好ましくは四フッ化メタン)、六フッ化硫黄等が挙げられる。
透明基材は、透明陽極の下面として使用されるものである。透明基材の具体例としては、石英、ガラス、シリコンウェハ、TFT(薄膜トランジスタ)が形成されたガラス等の無機透明基材;ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)等の高分子基材が挙げられる。特に、石英、ガラス、シリコンウェハ、またはポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)等の高分子基材が好ましくは挙げられる。これらの基材は、200℃以上の耐熱性を有していることから、製造段階で高温度処理が可能となる。基材の厚みは0.1mm以上2.0mm以下程度であり、好ましくは下限値が0.3mm以上であり、上限値が1.1mm以下程度である。
透明陽極の材料は、金属材料、有機材料、無機材料またはこれらの複合材料であってよいが、好ましくは金属材料である。金属材料の具体例としては、クロム、ニッケル、タングステン、マンガン、インジウム、スズ、亜鉛、アルミニウム、金、銀、タンタル、白金、パラジウム、モリブデン、ニオブ、これらの二種以上の組合せ、又はこれらを主成分とする合金、或いはこれらの組合せを挙げることができる。好ましくは、クロム、ニッケル、タングステン、マンガン、インジウム、スズ、および亜鉛から群から選択されるものが好ましい。本発明の好ましい態様によれば、透明陽極は、一種以上の合金と、一種以上の金属又は合金との積層体により構成されてなるものが好ましい。合金は、特に耐熱性、耐食性に優れたものが好ましく、このような例としては、Cr系(Cr−Al−Mn−Si、Cr−Mn−C−Si等)、Ni−Cr系(Cr−Ni−C−Mn、Cr−Ni−Mn−Si、Cr−Ni−Mo−Mn、Cr−Ni−Ti−Mn、Cr−Ni−Ta−Mn、Cr−Ni−Cu−C等)が挙げられる。また、ニッケル、チタン、タンタル、ジルコニウムを含む合金としては、Ti系(Ti−Al−Sn、Ti−Mn、Ti−Al−V等)、Zr−Ni系(Zr−Sn−Fe、Zr−Sn−Fe−Cr、Ni−Cr−Fe−Ti、Ni−Cr−Mo−Fe、Ni−Cu−Fe、Ni−Cr−Fe、Ni−Mn−Al−Si等)が挙げられる。さらに、アモルファス金属合金も好ましくは利用することができ、その具体例としては、金属−半金属(金属:Fe、Co、Ni、Nb等、半金属はP、B、Si等)型、金属−金属(Fe−Zr、La−Cu、U−Co、Ca−Al等)型の非晶質が挙げられる。
発光層は、赤色領域、緑色領域又は青色領域の色を呈するものが使用される。本発明にあっては、発光層は、一又は複数備えられて良い。発光層を構成する材料は、無機系発光材料、有機系発光材料が挙げられ、本発明にあっては有機系発光材料が好ましくは挙げられる。本発明にあっては、有機系発光材料を用いた場合、有機EL素子となり、無機系発光材料を用いた場合、無機EL素子となる。
発光層中に発光効率の向上及び発光波長を変化させる等の目的で、ドーパントを添加することができる。このようなドーパントとしては、有機系発光材料では、例えば、ペリレン誘導体、クマリン誘導体、ルブレン誘導体、キナクリドン誘導体、スクアリウム誘導体、ポルフィリン誘導体、スチリル系色素、テトラセン誘導体、ピラゾロン誘導体、デカシクレン、フェノキサゾンなどを挙げることができる。また、無機発光材料では先に説明したのと同様であってよい。
陰極は導電性を有するものであれば特に限定はされないが、その具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム−銀合金、Al/Al2 O3 、インジウム、希土類金属などが挙げられる。該陰極はこれらの電極物質を蒸着法又はスパッタリング法により、形成することができる。陰極自体を透明性のものとする場合には、透明陽極に挙げたものを使用してもよい。陰極の層厚さは、10nm以上500nm以下程度であり、好ましくは上限値が50nm以上であり、下限値が300nm以下程度の範囲内である。陰極の層厚をこの範囲内とすることにより、陰極としての機能と耐久性とが付与される。
本発明によるEL素子は上記したものを基本的には含んでなるものであるが、EL素子の機能を効果的に発揮させるために、正孔注入層、正孔輸送層、正孔輸送注入層、電子輸送層、電子注入層、電子輸送注入層等を積層した複数層として形成することができる。
本発明にあっては、正孔注入層を、特に透明陽極と発光層との間に形成することが好ましい。正孔注入層を構成する材料は、透明陽極から発光層への正孔の注入を安定化させることが可能な材料であれば特に限定されない。その具体的としては、ドープされたポリアニリン、ポリフェニレンビニレン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリパラフェニレン、ポリアセチレン等の導電性高分子、又はフェニレンジアミン部位を含む有機材料等の電子供与性化合物と、テトラシアノキノジメタン、テトラシアノエチレン等の電子受容性化合物から成る電荷移動錯体を形成する有機材料等を挙げることができる。正孔輸送層の厚さは、1nm以上300nm以下であり、好ましくは上限が、200nm以下であり、下限が100nm以上である。
本発明にあっては、正孔輸送層を、特に透明陽極と発光層との間に形成することが好ましい。正孔輸送層を構成する材料は、陽極から発光層への正孔の輸送を安定化させることが可能な材料であれば特に限定されない。その具体的としては、N−(1−ナフチル)−N−フェニルべンジン(α−NPD)、トリフェニルジアミン(TPD)等が挙げられる。正孔輸送層は、陰極から注入された電子が、この正孔輸送によってブロックされることが好ましい。正孔注入輸送層の厚さは、1nm以上、300nm以下であり、好ましくは上限が、100nm以下であり、下限が5nm以上である。
本発明の好ましい態様によれば、上記した正孔輸送層と正孔注入層とを兼ね備えた正孔注入輸送層を透明陽極と発光層との間に形成してもよい。正孔注入輸送層を構成する材料は、その機能を発揮するものであれば特に限定されない。その具体的としては、N−(1−ナフチル)−N−フェニルべンジン(α−NPD)、4,4,4−トリス(3−メチルフェニルフェニルアミノ)トリフェニルアミン(MTDATA)、ポリ3,4エチレンジオキシチオフェン(PEDOT)、ポリアニリン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体等が挙げられる。正孔注入輸送層の厚さは、その機能が十分に発揮される膜厚であれば特に限定されないが、一般に、10nm以上300nm以下であり、好ましくは下限値が30nmであり、上限値が200nm以下程度の範囲内であることが好ましい。
電子輸送層は、陰極からの電子を発光層内へ輸送しうるものであり、陰極と発光層の間に形成される。電子輸送層を構成する材料はその機能を発揮するものであれば特に限定されない。具体的には、アルミニウムキノリノール錯体(Alq3)、バソキュプロン(BCP)、バソフェナントロリン(Bphen)等の有機材料を挙げられ、好ましくはバソキュプロン(BCP)、バソフェナントロリン(Bphen)が挙げられる。電子輸送層の厚さは、1nm以上100nm以下であり、好ましくは上限が50nm以下であり、下限が5nm以上である。
電子注入層は、陰極からの電子を発光層へ注入するものであり、陰極と発光層の間に形成される。電子注入層を構成する材料はその機能を有するものであればいずれのものであって良い。その具体例としては、ドープされたポリアニリン、ポリフェニレンビニレン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリパラフェニレン、ポリアセチレン等の導電性高分子、電子供与性化合物と電子受容性化合物からなる電荷移動錯体を形成する有機材料等を挙げることができる。また、本発明の好ましい態様によれば、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の、酸化物またはフッ化物(例えば、LiF、NaF、LiO2、 MgF2、CaF2、SrF2、BaF2等)が挙げられる。これらの材料は、低電圧下での電子注入を容易にし、かつ、耐水性、耐熱性等の耐久性を表示素子に付与する。また、本発明の好ましい態様によれば、4.0eV以下の仕事関数を有する金属材料単体、具体的には、Ba、Ca、Li、Cs、Mg、Sr等を材料として電子注入層を形成してもよい。このような電子注入層の厚さは、0.2nm以上50nm以下、好ましくは下限値が0.2nm以上であり、上限値が20nm以下程度の範囲内とすることが好ましい。
本発明の好ましい態様によれば、電子輸送層と電子注入層とを兼ね備えた電子輸送注入層の形態で形成されることが好ましい。この場合、電子輸送層の構成材料と、電子注入層の構成材料とを混合して用いて層を形成することができる。例えば、上記した電子輸送層の構成有機材料である、Alq3(アルミニウムキノリノール錯体)、BCP(バソキュプロン)、Bphen(バソフェナントロリン)と、電子注入層の構成材料である、Ba、Ca、Li、Cs、Mg、Sr等のアルカリ金属またはアルカリ土類金属との共蒸着した層が挙げられる。この共蒸着からなる電子輸送注入層は、モル比で有機材料:金属が1:1〜1:3、好ましくは1:1〜1:2程度である。この共蒸着からなる電子輸送注入層の厚さは、5nm〜200nm、好ましくは10nm〜80nmである。この共蒸着からなる電子輸送注入層は、電子移動度が大きく、透光性が金属単体に比べ高いため、上記厚さを実現することが可能となる。
発光層及びその他の層を形成する方法は、各層を構成する材料を、例えば、蒸着法、印刷法、インクジェット法等によるパターン状に形成する方法、各層を構成する材料を組成物として塗布する方法、例えば、スピンコーティング法、キャスティング法、ディッピング法、バーコート法、ブレードコート法、ロールコート法、グラビアコート法、フレキソ印刷法、スプレーコート法、自己組織化法(交互吸着法、自己組織化単分子膜法)等の塗布方法が挙げられる。一般的に、低分子材料は蒸着法を、高分子材料はそれ以外の方法、特に塗布法を利用して形成することができる。
本発明によるEL素子は、図4に示す通り、R(赤色領域)、G(緑色領域)、B(青色領域)の画素毎に、形成されてよい。また、本発明の好ましい態様によれば、以下の態様のものが挙げられる。これらの態様は、基本的な層構成は図4に示すものと同様である。
本発明の好ましい態様によれば、R(赤色領域)、G(緑色領域)、B(青色領域)の画素全てが形成されてなるEL素子を提供することができる。
より具体的には、このEL素子は、発光層が、赤色領域、緑色領域又は青色領域の色を呈するものであり、及び、前記発光層が、赤色領域、緑色領域又は青色領域の色を呈するものであり、及び、前記凹形状体又は前記凸形状体が、前記赤色領域、緑色領域又は青色領域の各色を補色するものである。三色塗り分けEL素子の内容を図8により説明する。図8は、本発明によるEL素子の一態様を表す断面概略図である。EL素子20は、透明基板11上に、凹形状体又は凸形状体19a、19b及び19cが形成され、その上に、透明陽極13a、13b及び13cが形成され、その上に、正孔輸送層14が形成されてなる。正孔輸送層14の上に、発光層15a、15b及び15cが、凹形状体又は凸形状体19a、19b及び19cに対応して形成されてなる。これにより、発光層の赤色領域、緑色領域又は青色領域の各色を補色する。そして、これら発光層15a、15b及び15cの上に、電子輸送層16、陰極17が逐次形成されてなる。
本発明の好ましい態様によれば、R、G及びBをそれぞれ実現できる一又は複数のカラーフィルターを備えてなるEL素子を提供することができる。より具体的には、このEL素子は、
透明基材と透明陽極の間に一又は複数のカラーフィルターをさらに備えてなり、
前記発光層が白色を呈するものであり、
カラーフィルターが、赤色領域、緑色領域又は青色領域の色を呈するものであり、
及び
凹形状体又は凸形状体が、赤色領域、緑色領域又は青色領域の各色を補色するものである。
カラーフィルターと発光層を備えたEL素子の内容を図9により説明する。図9は、本発明によるEL素子の一態様を表す断面概略図である。EL素子30は、透明基板11上に、カラーフィルター21(R、G、B)が形成される。このカラーフィルター21の上に、カラーフィルター21のR、G、Bに対応して、凹形状体又は凸形状体19a、19b及び19cが形成される。これにより、カラーフィルター21の赤色領域、緑色領域及び青色領域の各色を補色(強調)する。そして、これらの上に、透明陽極13a、13b及び13cが形成され、その上に、正孔輸送層14、発光層15、電子輸送層16、陰極17が逐次形成されてなる。
発光層から白色を形成させる手段としては、R(赤色領域)、G(緑色領域)、B(青色領域)の各発光層を積層させることにより実現することができる。これら発光層の内容については先の述べたのと同様であってよい。
本発明において、カラーフィルターは、R(赤色領域)、G(緑色領域)、B(青色領域)の各色のものが規則的に配列したものであり、各色の着色剤(顔料又は染料)とバインダー樹脂で構成されている。カラーフィルターの各色の部分は、ブラックマトリクスがある場合、その開孔部毎に設けたものであってもよい。カラーフィルターの層厚は、0.5μm以上10μm以下程度であり、好ましくは下限値が1μm以上であり、上限値が3.0μm以下程度である。
本発明にあっては、ブラックマトリクスを形成することができる。ブラックマトリクスは、画素毎に発光する区域を区画すると共に、発光する区域どうしの境界における外光の反射を防止し、画像、映像のコントラストを高める目的で備えることができる。ブラックマトリクスは、一般に、黒色の細線で構成された、縦横の格子状等、もしくは一方向のみの格子状等の、開孔部を有するパターン状に形成することができる。EL素子の発光による光は、このブラックマトリクス層3の開孔部を経由し、観察側に到達する。
カラーフィルター層又は色変換層の表面には、(透明)平坦化層を設けることができる。透明平坦化層は、透明樹脂により形成することができる。透明樹脂としては、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリ塩化ビニル樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、マレイン酸樹脂、ポリアミド樹脂等を使用することができる。また、アクリレート系、メタクリレート系の反応性ビニル基を有する光硬化型樹脂等の電離放射線硬化型樹脂、イソネート系、エポキシ系の硬化型樹脂、熱硬化型樹脂を使用することができる。平坦化層の形成には、透明樹脂を必要に応じ、溶剤、希釈剤、もしくはモノマー等、さらには、適宜な添加剤と共に混合して、適宜なコーティング手段により一様に塗布し、乾燥させるか、又は、電離放射線照射又は加熱により硬化させることによって形成することができる。
本発明の好ましい態様によれば、R、G及びBをそれぞれ実現できる一又は複数のカラーフィルターと、青色領域色変換層を備えてなるEL素子を提供することができる。より具体的には、このEL素子は、透明基材と透明陽極の間に一又は複数のカラーフィルターをさらに備えてなり、
前記発光層が白色を呈するものであり、
カラーフィルターが、赤色領域、緑色領域又は青色領域の色を呈するものであり、
緑色領域カラーフィルターの上に、青色領域色変換層を備えてなり、
赤色領域カラーフィルターの上に存在する前記凹形状体又は前記凸形状体が、赤色領域の色を補色(強調)し、
緑色領域カラーフィルターの上に存在する前記凹形状体又は前記凸形状体が、青色領域の色を補色(強調)し、
青色領域カラーフィルターの上に存在する前記凹形状体又は前記凸形状体が、青色領域の色を補色(強調)するものである。
カラーフィルターと発光層と青色領域色変換層を備えたEL素子の内容を図10により説明する。図10は、本発明によるEL素子の一態様を表す断面概略図である。EL素子30は、透明基板11上に、カラーフィルター21(R、G、B)が形成される。緑色領域カラーフィルターの上に、青色領域色変換層23が形成されている。青色領域色変換層23の存在により、青色領域の色を緑色領域の色に変換することができる。カラーフィルター21の上に、カラーフィルター21のR、G、Bに対応して、凹形状体又は凸形状体19a、19b及び19cが形成される。赤色領域Rカラーフィルターの上に存在する凹形状体又は凸形状体は、赤色領域の色を補色(強調)する。緑色領域Gカラーフィルターの上に存在する凹形状体又は凸形状体は、青色領域の色を補色(強調)する。そして、青色領域Bカラーフィルターの上に存在する凹形状体又は凸形状体は、青色領域の色を補色(強調)する。さらに、これらの凹形状体又は凸形状体の上に、透明陽極13a、13b及び13cが形成され、その上に、正孔輸送層14、発光層15、電子輸送層16、陰極17が逐次形成されてなる。
本発明にあっては、緑色領域カラーフィルターの上に、青色領域色変換層が備えられてなる。
色変換層に用いられる蛍光色素は、発光層から発せられる近紫外領域または可視領域の光、特に青色または青緑色領域の光を吸収して異なる波長の可視光を蛍光として発光するものである。本発明の如く青色領域の発光層が用いられることから、緑色領域の蛍光を発する蛍光色素の一種類以上と組み合わせを用いることが好ましい。
本発明によるEL素子は、エリアカラー、フルカラーを実現することができるEL画像表示装置に使用される。駆動方式はパッシブ方式又はアクティブ方式のいずれであってもよく、発光表示方向は、トップエミッション方式又はボトムエミッション方式のいずれにも態様することができる。
ブラックマトリックスの形成
透明基材として、150mm×150mm、厚み0.7mmの無アルカリガラス(日本電気硝子(株)製)を準備した。この透明基材を定法にしたがって洗浄した後、透明基材の片側全面にスパッタリング法により酸化窒化複合クロムの薄膜(厚み0.2μm)を形成し、この複合クロム薄膜上に感光性レジストを塗布し、マスク露光、現像、複合クロム薄膜のエッチングを行って、80μm×280μmの長方形状の開口部を、上記の80μm開口辺方向に100μmピッチ、280μm開口辺方向に300μmピッチでマトリックス状に備えたブラックマトリックスを形成した。
次に、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の3種の着色層用感光性塗料を用いて各色の着色層を形成した。すなわち、ブラックマトリックスが形成された上記の透明基材全面に、緑色着色層用の感光性塗料をスピンコート法により塗布し、プリベーク(80℃、3分間)を行った。その後、所定の着色層用フォトマスクを用いて露光した。次いで、現像液(0.05%KOH水溶液)にて現像を行い、次いで、ポストベーク(100℃、30分間)を行なった。これにより、300μmピッチでブラックマトリックスの開口部上に位置するように帯状(幅90μm)の緑色着色層(厚み1.5μm)を、ブラックマトリックスパターンの280μm開口辺方向に延設した。
同様に、赤色着色層の感光性塗料を用いて、300μmピッチでブラックマトリックスの開口部上に位置するように帯状(幅85μm)の赤色着色層(厚み1.5μm)を、ブラックマトリックスパターンの280μm開口辺方向に延設した。
さらに、青色着色層の感光性塗料を用いて、300μmピッチでブラックマトリックスの開口部上に位置するように帯状(幅85μm)の青色着色層(厚み1.5μm)を、ブラックマトリックスパターンの280μm開口辺方向に延設した。
上記Green、Red及びBlueの組み合わせで、Whiteの色度 x=0.313 y=0.323 Y=26.3のカラーフィルターが得られた。
白色有機ELの輝度及び色度を測定するために、着色層の含まれないモノクロフィルターを作成した。すなわち、上記手法でブラックマトリックスを作成後、着色層を形成せずにブラックマトリックス上に平坦化層を形成した。
着色層が形成された上に、ネガ型のアクリレート系光硬化性樹脂(JSR(株) 製、商品名;NN803)をスピンコート法により塗布し、プリベーク(80℃、30分)を行った。その後、所定の平坦化層用フォトマスクを用いて露光した。次いで、現像液(0.05%KOH水溶液)にて現像を行い、ついで、ポストベーク(200℃、60分)を行った。これにより、上記の着色層を覆うように透明保護層(厚み1.5μm)を形成した。形成した透明平坦化層は、透明かつ均一な膜であった。
[実施例1]
ネガ型の透明なアクリレート系光硬化型樹脂をスピンコート法により上記カラーフィルター上に厚み2.5μmで塗布し、プリベーク(100℃、3分間)した。次いで、この塗布膜を上記フォトマスクを介して露光(し、現像液(0.05質量%水酸化カリウム水溶液)にて現像を行い、次いで、ポストベーク(230℃、60分間)を行なった。これにより、Green画素領域内に、複数個の円錐台形凸部を形成した。この円錐台形凸部のテーパー角は平均26°であった。尚、この測定は、凸部の断面をSEMで観察し、写真よりテーパー角度を測定した。同様の凸部を、上記手法でRed画素領域内、及びBlue画素領域内に形成した。
実施例1で使用したものと同じ透明樹脂を上記カラーフィルター上に厚み5.0μmで塗布し、実施例1と同じプロセスでGreen画素領域内に複数個の円錐台形凸部を形成した。この円錐台形凸部のテーパー角は平均45°であった。同様の凸部を、上記手法でRed画素領域内、及びBlue画素領域内に形成した。
上記カラーフィルターのGreen、Red及びBlue画素領域内に、それぞれ形状の異なる円錐台形凸部を形成した。
すなわち、Green画素領域内には実施例1で形成したものと同様の円錐台形凸部を形成した。そして、Blue画素領域内には実施例2で形成したものと同様の円錐台形凸部を形成した。Red画素領域内には円錐台形凸部は形成しなかった。
実施例1で使用したものと同じ透明樹脂を上記モノクロフィルター上に厚み2.5μmで塗布し、実施例1と同じプロセスで全画素領域内に複数個の円錐台形凸部を形成した。この円錐台形凸部のテーパー角は平均26°であった。
実施例1で使用したものと同じ透明樹脂を上記モノクロフィルター上に厚み5.0μmで塗布し、実施例1と同じプロセスで全画素領域内に複数個の円錐台形凸部を形成した。この円錐台形凸部のテーパー角は平均45°であった。
比較例として、上記カラーフィルター上の、Green、Red及びBlue全ての画素領域内に凸部を形成しないもの(従来のカラーフィルター)を比較例とした。
比較例として、上記モノクロフィルター上の全ての画素領域内に凸部を形成しないものを比較例とした。
次に、上記の透明保護層上の全面にスパッタリング法によりクロム薄膜(厚み0.2μm)を形成し、このクロム薄膜上に感光性レジストを塗布し、マスク露光、現像、クロム薄膜のエッチングを行って、補助電極を形成した。この補助電極は、カラーフィルターのストライプ状着色層と平行に形成されたストライプ状のパターンであり、幅15μmでブラックマトリックス上に位置し、透明基材周縁部の端子部では幅が60μmのものとした。
次いで、上記の補助電極を覆うように透明保護層上にイオンプレーティング法により膜厚150nmの酸化インジウムスズ(ITO)電極膜を形成し、このITO電極膜上に感光性レジストを塗布し、マスク露光、現像、ITO電極膜のエッチングを行って、透明電極層を形成した。この透明電極層は、透明基材上から透明保護層上に乗り上げ、各色の着色層と平行に、形成された幅85μmの帯状パターンであり、幅方向の一方のエッジ部位は透明保護層の平坦部に位置し、他方のエッジ部位は上記の補助電極上に位置するものであった。
感光性を有するポリイミド系樹脂(東レ製 DL1602)を、スピンコート法により上記基板上に1μmの厚みで塗布し、プリベーク(100℃、30分間)、マスク露光、現像、ポストベーク(230℃、30分間)行って絶縁層を形成した。この絶縁層は、ブラックマトリックスの開口部に、絶縁層の開口部が位置するように配置され、絶縁層の開口部は、ブラックマトリックス開口部よりも大きい90μm×290μmの長方形状とした。
次いで、上記の隔壁をマスクとして、真空蒸着法により正孔注入層、発光層、電子注入層からなる白色発光の有機EL素子層を形成した。
すなわち、まず、N,N′−ジフェニル−N,N′−ビス(3−メチルフェニル)−〔1,1′−ビフェニル〕−4,4′−ジアミンを、画像表示領域に相当する開口部を備えたマスクを介して60nm厚まで蒸着して成膜することによって、隔壁がマスクパターンとなり、各隔壁間のみを正孔注入層の形成材料が通過して透明電極層上に正孔注入層が形成された。
同様にして、4,4′−ビス(2,2′−ジフェニルビニル)ビフェニル(蛍光ピーク波長:465nm(固体))を40nm厚まで蒸着して成膜した。このとき、同時にルブレン(アルドリッチ(株)製、蛍光ピーク波長:585nm(ジメチルホルムアミド0.1重量%溶液))を少量含有させた。これにより白色蛍光層を形成した。
このようにして形成された白色発光の有機EL素子層は、幅280μmの帯状パターンとして各隔壁間に存在(各レンチキュラーレンズ素子上に存在)するものであり、隔壁の上部表面にも同様の層構成でダミーの有機EL素子層が形成された。
次に、画像表示領域よりも広い所定の開口部を備えたマスクを介して上記の隔壁が形成されている領域に真空蒸着法によりマグネシウムと銀を同時に蒸着(マグネシウムの蒸着速度=1.3〜1.4nm/秒、銀の蒸着速度=0.1nm/秒)して成膜した。これにより、隔壁がマスクとなって、マグネシウム/銀混合物からなる背面電極層(厚み200nm)が白色発光の有機EL素子層上に形成された。この背面電極層は、幅280μmの帯状パターンとして有機EL素子層上に存在するものであり、隔壁の上部表面にもダミーの背面電極層が形成された。
[評価1]
実施例4〜5及び比較例2として作成した有機ELの、色度及び輝度を測定し、その結果を表1に記載した。
凸部を形成しなかったもの(比較例2)と比較して、テーパー角26°の円錐台形凸部を形成したものは(実施例4)はGreen領域(500〜550nm)の輝度が向上した。
また、テーパー角45°の円錐台形凸部を形成したものは(実施例5)はBlue領域(450〜500nm)の輝度が向上した。
円錐台形凸部を形成していないもの(比較例2)は、Red領域(550〜650nm)の輝度が高い。
続いて、実施例1〜3及び比較例1として作成した有機ELの、色度及び輝度を測定し、その結果を表2に記載した。
円錐台形凸部を形成しなかったもの(比較例1)と比較して、テーパー角26°の凸部を形成したものは(実施例1)、特にGreen画素の輝度が向上したが、Red画素の輝度が低下した。
また、円錐台形凸部を形成しなかったもの(比較例1)と比較して、テーパー角45°の凸部を形成したものは(実施例2)、特にBlue画素の輝度が向上したが、Red及びGreen画素の輝度が低下した。
Red画素の輝度は、円錐台形凸部を形成しないもの(比較例1)でもっとも良い値を示した。
円錐台形凸部を形成しなかったもの(比較例1)と比較して、Whiteの輝度及びNTSC比が向上した。
Claims (12)
- 透明基材と、該透明基材の上に、透明陽極と、一又は複数の発光層と、陰極とを少なくとも備えてなるEL素子であって、
透明基材の上に、一又は複数の凹形状体又は凸形状体を備えてなる、EL素子。 - 前記透明基材の垂直方向において、前記透明基材の上に形成される透明陽極の層厚(dr)と、前記凹形状体又は前記凸形状体の上に形成される前記透明陽極の層厚(d)をそれぞれ測定した場合に、数式d>drを満たすものである、請求項1に記載のEL素子。
- 前記凹形状体又は前記凸形状体が、円錐体、角錐体、円錐台、角錐台、又はこれらの頭頂部位が曲線処理されてなるもの、及びこれらの混合物から選択されてなるものである、請求項1又は2に記載のEL素子。
- 前記凹形状体又は前記凸形状体が、画素領域と同一の範囲に形成されてなる、請求項1〜3のいずれか一項に記載のEL素子。
- 前記凹形状体又は前記凸形状体が複数存在する場合、相互に隣り合う前記凹形状体又は前記凸形状体の頂点間距離が、5μm以上100μm以下である、請求項1〜4のいずれか一項に記載のEL素子。
- 前記凹形状体又は前記凸形状体が複数存在する場合、相互に隣り合う前記凹形状体又は前記凸形状体の垂直方向の高さが、0.5μm以上10μm以下である、請求項1〜5のいずれか一項に記載のEL素子。
- 前記凹形状体又は前記凸形状体が複数存在する場合、前記凹形状体又は前記凸形状体が規則的又は不規則に配置されてなる、請求項1〜6のいずれか一項に記載のEL素子。
- 前記凹形状体又は前記凸形状体が、フォトリソグラフィー法又は凹形状又は凸形状を有する賦型を用いて前記透明基材の上に形成されてなり、或いは前記透明基材自体を凹形状又は凸形状に形成したものである、請求項1〜7のいずれか一項に記載のEL素子。
- 前記発光層が、赤色領域、緑色領域又は青色領域の色を呈するものであり、及び、前記凹形状体又は前記凸形状体が、赤色領域、緑色領域又は青色領域の各色を補色するものである、請求項1〜8のいずれか一項に記載のEL素子。
- 前記透明基材と前記透明陽極の間に一又は複数のカラーフィルターをさらに備えてなり、
前記発光層が白色を呈するものであり、
前記カラーフィルターが、赤色領域、緑色領域又は青色領域の色を呈するものであり、及び
前記凹形状体又は前記凸形状体が、赤色領域、緑色領域又は青色領域の各色を補色するものである、請求項1〜9のいずれか一項に記載のEL素子。 - 前記透明基材と前記透明陽極の間に一又は複数のカラーフィルターをさらに備えてなり、
前記発光層が白色を呈するものであり、
前記カラーフィルターが、赤色領域、緑色領域又は青色領域の色を呈するものであり、
前記緑色領域カラーフィルターの上に、青色領域色変換層を備えてなり、
前記赤色領域カラーフィルターの上に存在する前記凹形状体又は前記凸形状体が、赤色領域の色を補色し、
前記緑色領域カラーフィルターの上に存在する前記凹形状体又は前記凸形状体が、青色領域の色を補色し、
前記青色領域カラーフィルターの上に存在する前記凹形状体又は前記凸形状体が、青色領域の色を補色するものである、請求項1〜10のいずれか一項に記載のEL素子。 - 請求項1〜11のいずれか一項に記載のEL素子を備えてなる、EL画像表示装置。
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