JP2010080117A - Light emitting element, and display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光素子に関し、特にフラットディスプレイなどに用いられる有機EL発光素子に関する。 The present invention relates to a light emitting element, and more particularly to an organic EL light emitting element used for a flat display or the like.
有機EL発光素子を用いた表示装置をフルカラー化する構成としては、青、緑、赤に発光する発光素子を配列した構成が提案されている。この構成において、透明基板の上に直接配置された透明電極、有機EL層および反射電極を順次積層した発光素子の構成を採用し、光出射側に色変換層を設けた構成が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、透明基板の上に直接配置された反射電極、有機EL層および透明電極を順次積層した発光素子の構成を採用し、前記透明電極の上に色変換層を設けた構成が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
As a configuration for full-color display devices using organic EL light emitting elements, a configuration in which light emitting elements that emit blue, green, and red light are arranged has been proposed. In this configuration, a configuration is proposed in which a configuration of a light-emitting element in which a transparent electrode, an organic EL layer, and a reflective electrode are sequentially arranged directly on a transparent substrate is employed, and a color conversion layer is provided on the light emitting side. (For example, refer to Patent Document 1).
In addition, a configuration is proposed in which a configuration of a light-emitting element in which a reflective electrode, an organic EL layer, and a transparent electrode arranged directly on a transparent substrate are sequentially stacked and a color conversion layer is provided on the transparent electrode is proposed. (For example, refer to Patent Document 2).
また、透明基板の上に直接配置された反射電極、透明導電層、有機EL層および透明電極を順次積層した発光素子の構成を採用し、前記透明電極の上に色変換層を設けた構成が提案されている(例えば、特許文献3参照)。
現在、2つの電極を備えた共振器構造を備えた有機EL発光素子において、色変換層を備えることにより、発光色の不要な波長領域の成分を減少させ、取り出される光の色純度を向上させる方法がある。
しかしながら、色変換層を備えることにより不要な波長領域の成分を吸収するため、光取出し効率が低下し、消費電力や素子寿命にとって負荷が大きいといった問題がある。
At present, in an organic EL light emitting device having a resonator structure with two electrodes, by providing a color conversion layer, components in an unnecessary wavelength region of the emitted color are reduced and the color purity of extracted light is improved. There is a way.
However, the provision of the color conversion layer absorbs components in an unnecessary wavelength region, so that there is a problem that the light extraction efficiency is lowered and the load is large for power consumption and element life.
本発明の目的は、光取出し効率を向上させ、かつ色再現性に優れた表示が可能な有機EL発光素子およびそれを用いた有機EL表示装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide an organic EL light emitting element capable of improving the light extraction efficiency and capable of displaying with excellent color reproducibility, and an organic EL display device using the organic EL light emitting element.
本発明に係る発光素子は、1ピクセルがR、G、Bを発光色とする複数のサブピクセルからなり、各サブピクセルが、第1電極と、発光層、第2電極、樹脂層、透明層をこの順に積層した構成であり、且つ、各サブピクセルとも上記第1電極から第2電極に至る積層構造の厚みが等しく設定されており、
一方、前記サブピクセルの内、発光色のスペクトル特性が、必要とされる3原色の中の1色の発光スペクトルからズレているものにおいて、当該サブピクセルの前記積層構造より上に、色ズレを補正する色変換層が設けられていることを特徴とする。
The light-emitting element according to the present invention includes a plurality of sub-pixels each having R, G, and B as emission colors, and each sub-pixel includes a first electrode, a light-emitting layer, a second electrode, a resin layer, and a transparent layer. Are laminated in this order, and the thickness of the laminated structure from the first electrode to the second electrode is set to be equal for each subpixel,
On the other hand, among the sub-pixels, the spectral characteristics of the emission color are deviated from the emission spectrum of one of the three required primary colors. A color conversion layer to be corrected is provided.
ここで、前記発光層は、積層構造を有していてもよい。
更に望ましくは、前記発光層は、有機EL発光体を含む有機EL層を含むのがよい。
また、前記発光層は、前記有機EL層を挟んでその両側に設けられた電子輸送層と正孔輸送層とをさらに含む構成とすることが出来る。
前記発光層と第1電極の間に、誘電体層を有する構成とすることが望ましい。
また、前記誘電体層は、第1電極で反射された光について透明であり、前記第2電極は透明電極であるのが望ましい。
Here, the light emitting layer may have a laminated structure.
More preferably, the light emitting layer may include an organic EL layer including an organic EL light emitter.
The light emitting layer may further include an electron transport layer and a hole transport layer provided on both sides of the organic EL layer.
It is desirable to have a dielectric layer between the light emitting layer and the first electrode.
The dielectric layer is preferably transparent with respect to light reflected by the first electrode, and the second electrode is a transparent electrode.
また、前記絶縁層は、前記透明電極を含め発光層を封止する封止樹脂であり、前記透明層は樹脂封止したサブピクセルをガラス基板等外囲器内に封着する樹脂であることが望ましい。
前記色変換層は、前記透明層に接着されており、他方、残りのサブピクセルにおいては、前記色変換層と透明層との厚みの合計に等しい厚みに透明層が調整されていることが望ましい。
The insulating layer is a sealing resin that seals the light emitting layer including the transparent electrode, and the transparent layer is a resin that seals the resin-sealed subpixels in an envelope such as a glass substrate. Is desirable.
The color conversion layer is bonded to the transparent layer. On the other hand, in the remaining sub-pixels, the transparent layer is preferably adjusted to a thickness equal to the total thickness of the color conversion layer and the transparent layer. .
また、前記色変換層が設けられるサブピクセルが青色を発光するサブピクセルであり、残りのサブピクセルが赤色と緑色を発光するサブピクセルであるという構成とすることができる。 Further, the sub-pixel provided with the color conversion layer may be a sub-pixel that emits blue light, and the remaining sub-pixels may be sub-pixels that emit red and green light.
本発明に係る発光素子によれば、各サブピクセルとも、積層構造の厚みが等しく設定されているので、例えば多数のサブピクセルを2次元状に配したディスプレイを製造する場合にあっては、個々のサブピクセルごとに成膜条件出しや膜厚を調整するといった面倒な作業が要らなくなり、全サブピクセルに亘って一様な膜厚に設定して、製造することが出来、量産性に富んでいる。その一方で、積層構造の厚みは、共振構造からすればR、G、Bの各色の波長に依存するので、上記のように積層構造の厚みを各サブピクセルについて揃えると、サブピクセルの中には要求される発光スペクトルからズレた発光スペクトルを呈することとなるものが存在する。しかし、本発明では、そのような色ズレの生じるサブピクセルに関しては色変換層を設けることとしているので、外部に取り出される光は、必要とされる発光スペクトル特性を持った光となり、ディスプレイとして利用すれば色再現性の高いものが得られることとなる。その一方で、色ズレが生じていないサブピクセルにおいては、色変換層を設ける必要が無いので、そのサブピクセルからの光取り出し効率を高く維持することが出来る。 According to the light emitting device of the present invention, since the thickness of the laminated structure is set to be equal for each subpixel, for example, when manufacturing a display in which a large number of subpixels are arranged two-dimensionally, This eliminates the need for troublesome operations such as determining the film formation conditions and adjusting the film thickness for each sub-pixel. Yes. On the other hand, the thickness of the laminated structure depends on the wavelength of each color of R, G, and B from the resonant structure. Therefore, when the thickness of the laminated structure is aligned for each subpixel as described above, May exhibit an emission spectrum that deviates from the required emission spectrum. However, in the present invention, since a color conversion layer is provided for the subpixel in which such color misregistration occurs, the light extracted to the outside becomes light having the required emission spectrum characteristics and used as a display. If it does, a thing with high color reproducibility will be obtained. On the other hand, since it is not necessary to provide a color conversion layer in a subpixel in which no color misregistration occurs, the light extraction efficiency from the subpixel can be maintained high.
要約すると、本発明では、製造コストの低廉化が図れながら、それでいて色再現性の高い、更に光取り出し効率の良い発光素子を提供できるのである。 In summary, according to the present invention, it is possible to provide a light-emitting element that can be manufactured at low cost, yet has high color reproducibility and high light extraction efficiency.
以下、本発明の実施の形態に係る発光素子について、添付図面を参照しながら説明する。なお、図面において、実質的に同一の部材には同一の符号を付している。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る発光素子としてトップエミッション型発光素子10の構成を示す断面図である。この発光素子10は、1ピクセルがR、G、Bを発光色とする複数のサブピクセルからなり、基板11の上に、バンク19を介して並列配置されている。先ず、基板11上に、第1の電極として反射電極12が形成されている。反射電極12の上には誘電体層13が、誘電体層13の上には有機EL層を含む多層構造を有する発光層14が形成されている。発光層14は、誘電体層13側から順に、電子輸送層、有機EL層、正孔輸送層が順次積層されて構成されている(図示せず)。発光層14の上には、透明電極15が備えられている。前記反射電極12から透明電極15までの積層部分の厚みは各サブピクセルとも等しく設定されている。
Hereinafter, light-emitting elements according to embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the drawings, substantially the same members are denoted by the same reference numerals.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a top emission type
そして、各サブピクセルとも、透明電極15の上から絶縁層18によって封止されている。発光層は水分や酸素に触れると劣化するので、前記絶縁層18によって、それらの成分の侵入を防止しているのである。絶縁層18は、透明で例えばSiN等の材料が用いられる。
絶縁層18の上には、透明層として樹脂層16が形成され、ガラス板20との間に封着されている。各サブピクセルから発した光はこのガラス板から外部に放出される。トップエミッション型の場合、最外側にはガラス板が用いられるが、ボトムエミッション型の場合は透光性の無い外壁が用いられる。この実施例では、最外側のガラス板、外壁を総称して外囲器という。
Each subpixel is sealed with an
On the
前記各サブピクセルの内、発光色のスペクトル特性が要求される3原色(R、G、B)のいずれかからズレているものにおいて、当該サブピクセルの樹脂層16の上に、色ズレを補正する色変換層17が設けられている。この実施例では、青色のサブピクセル上に、色変換層17を設けている。残りのサブピクセル上には、色変換層は設けていない。色変換層17の主要構成は、どの色の色ズレを補正するかによって決まる。色変換層としてフィルタを用いた場合は、その膜厚によって光取り出し効率の値が異なることとなる。その場合は、色変換層を設けない残りのサブピクセルの光取り出し効率と値を合わせるのが都合がよく、その点で色変換層17の膜厚は定められるべきである。図2は、色変換層の膜厚と外部量子効率(光取り出し効率)との関係を示すグラフである。
Among the sub-pixels, the color deviation is corrected on the
なお、樹脂層16は色変換層17と異なり、膜厚の大小によっては光取り出し効率は左程変化しない(図3参照)。従って、色変換層を設けないサブピクセル上に設ける樹脂層の膜厚は厚くしても光取り出し効率に関しては支障を生じることは無い。この実施例では、図1に見られるように、赤色、緑色のサブピクセル上の樹脂層の厚みを、青色のサブピクセル上の樹脂層16と色変換層17との合計厚みに等しくしている。
The
以下に、この発光素子10を構成する各構成部材について更に詳細に説明する。
<基板>
基板11には、ソーダガラス、無蛍光ガラス、燐酸系ガラス、硼酸系ガラスなどのガラス板、石英、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエチレン、ポリエステル、シリコーン系樹脂などのプラスチック板およびプラスチックフィルム、アルミナなどの金属板および金属ホイル等を用いることができる。
Below, each component which comprises this
<Board>
For the
なお、実施の形態2に示すように基板11側から光を取り出すいわゆるボトムエミッションの場合には、基板11はガラス基板等のように透明基板であることが必要とされる。
<反射電極>
反射電極12は、マグネシウムや銀、あるいはそれらの合金等で構成されている。この反射電極12は、膜厚が5〜50nmであることが好ましい。
In the case of so-called bottom emission in which light is extracted from the
<Reflective electrode>
The
<誘電体層>
誘電体層13は、発光層15で発生した光に対して十分な透光性を有する導電性材料により構成されている。誘電体層13を構成する材料としては、酸化インジウムスズ(Indium Tin Oxide:ITO)や酸化インジウム亜鉛(Indium Zinc Oxide:IZO)などが好ましい。室温で成膜しても良好な導電性を得ることができるからである。
<Dielectric layer>
The
<発光層>
発光層14としては、一層の場合に限られず多層構造であってもよい。また、発光層は、有機発光体を含む有機EL層を含んでもよい。さらに、有機EL層を挟んで電子輸送層と正孔輸送層をさらに含んでもよい。またさらに、電子注入層、及び/又は、正孔注入層を備えてもよい。電子注入層及び正孔注入層は、蒸着法、スピンコート法、キャスト法などにより形成できる。
<Light emitting layer>
The
<電子輸送層>
電子輸送能を有する電子輸送層の具体例としては、特開平5−163488号公報のニトロ置換フルオレノン誘導体、チオピランジオキサイド誘導体、ジフェキノン誘導体、ペリレンテトラカルボキシル誘導体、アントラキノジメタン誘導体、フレオレニリデンメタン誘導体、アントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ペリノン誘導体、キノリン錯体誘導体などの化合物を使用することができる。
<Electron transport layer>
Specific examples of the electron transporting layer having electron transporting ability include nitro-substituted fluorenone derivatives, thiopyrandioxide derivatives, diphequinone derivatives, perylenetetracarboxyl derivatives, anthraquinodimethane derivatives, fluorenylidene of JP-A-5-163488. Compounds such as methane derivatives, anthrone derivatives, oxadiazole derivatives, perinone derivatives, quinoline complex derivatives, and the like can be used.
<有機EL層>
有機EL層の具体例としては、特開平5−163488号公報に記載のオキシノイド化合物、ペリレン化合物、クマリン化合物、アザクマリン化合物、オキサゾール化合物、オキサジアゾール化合物、ペリノン化合物、ピロロピロール化合物、ナフタレン化合物、アントラセン化合物、フルオレン化合物、フルオランテン化合物、テトラセン化合物、ピレン化合物、コロネン化合物、キノロン化合物及びアザキノロン化合物、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、ローダミン化合物、クリセン化合物、フェナントレン化合物、シクロペンタジエン化合物、スチルベン化合物、ジフェニルキノン化合物、スチリル化合物、ブタジエン化合物、ジシアノメチレンピラン化合物、ジシアノメチレンチオピラン化合物、フルオレセイン化合物、ピリリウム化合物、チアピリリウム化合物、セレナピリリウム化合物、テルロピリリウム化合物、芳香族アルダジエン化合物、オリゴフェニレン化合物、チオキサンテン化合物、アンスラセン化合物、シアニン化合物、アクリジン化合物、8−ヒドロキシキノリン化合物の金属鎖体、2、2‘−ビピリジン化合物の金属鎖体、シッフ塩とIII族金属との鎖体、オキシン金属鎖体、希土類鎖体などの蛍光物質を使用することができる。有機EL層は蒸着法、スピンコート法、キャスト法などにより形成できる。
<Organic EL layer>
Specific examples of the organic EL layer include oxinoid compounds, perylene compounds, coumarin compounds, azacoumarin compounds, oxazole compounds, oxadiazole compounds, perinone compounds, pyrrolopyrrole compounds, naphthalene compounds, anthracenes described in JP-A-5-163488. Compound, fluorene compound, fluoranthene compound, tetracene compound, pyrene compound, coronene compound, quinolone compound and azaquinolone compound, pyrazoline derivative and pyrazolone derivative, rhodamine compound, chrysene compound, phenanthrene compound, cyclopentadiene compound, stilbene compound, diphenylquinone compound, styryl Compounds, butadiene compounds, dicyanomethylenepyran compounds, dicyanomethylenethiopyran compounds, fluorescein compounds, Metal compounds of lithium compounds, thiapyrylium compounds, serenapyrylium compounds, telluropyrylium compounds, aromatic aldadiene compounds, oligophenylene compounds, thioxanthene compounds, anthracene compounds, cyanine compounds, acridine compounds, 8-hydroxyquinoline compounds, 2, 2 ′ -Fluorescent materials such as metal chains of bipyridine compounds, chains of Schiff salts and Group III metals, oxine metal chains, and rare earth chains can be used. The organic EL layer can be formed by vapor deposition, spin coating, casting, or the like.
<正孔輸送層>
正孔輸送層の具体例としては、特願平3−333517号に記載のトリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、ポリフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、ブタジエン化合物、ポリスチレン誘導体、ヒドラゾン誘導体、トリフェニルメタン誘導体、テトラフェニルベンジン誘導体などを使用することができるが、特に好ましくは、ポリフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物である。
<Hole transport layer>
Specific examples of the hole transport layer include triazole derivatives, oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, polyarylalkane derivatives, pyrazoline derivatives and pyrazolone derivatives, phenylenediamine derivatives, arylamine derivatives described in Japanese Patent Application No. 3-333517. Amino-substituted chalcone derivatives, oxazole derivatives, styrylanthracene derivatives, fluorenone derivatives, hydrazone derivatives, stilbene derivatives, porphyrin compounds, aromatic tertiary amine compounds and styrylamine compounds, butadiene compounds, polystyrene derivatives, hydrazone derivatives, triphenylmethane derivatives, Tetraphenylbenzine derivatives and the like can be used, but particularly preferred are polyphyrin compounds, aromatic tertiary amine compounds and styrylamine compounds. .
<透明電極>
透明電極15は、発光層14で発生した光に対して、特定の波長の光のみを透過する導電性材料により構成されていることが好ましい。透明電極15を構成する材料としては、酸化インジウムスズ(Indium Tin Oxide:ITO)や酸化インジウム亜鉛(Indium Zinc Oxide:IZO)などが好ましい。室温で成膜しても良好な導電性を得ることができるからである。
<Transparent electrode>
The
<色変換層>
色変換層17は、発光層14で発光した光の一部を透過させ、一部を吸収し、吸収した波長とは異なる波長の光を放出する機能を有する。この色変換層14としては、着色透明フィルタ、ダイクロイックミラー、バンドパスフィルタなどを用いることができる。また、色変換層14の構成材料の例としては、有機顔料、粒子添加有機顔料、金属酸化物、その金属酸化物を含有した樹脂、無機または有機の蛍光色素などを用いることができる。
<Color conversion layer>
The
<透明層>
透明層16は、発光層14で発光した光を殆ど減衰することなく透過する機能を有する。そのため、透明層としては、酸化窒化シリコン、窒化シリコンまたは樹脂のいずれかを用いることが出来る。
透明層の厚みは、図3にも示したように、光取り出し効率に与える影響は少ないので、各サブピクセルの間で透明層の膜厚を揃えなくてもよい。ただし、透明層16はサブピクセルを外囲器内に封着するという役目も有しているので、最低膜厚として、500nm程度は必要とされる。
<Transparent layer>
The
As shown in FIG. 3, the thickness of the transparent layer has little influence on the light extraction efficiency. Therefore, the thickness of the transparent layer does not have to be uniform between the sub-pixels. However, since the
<絶縁層>
絶縁層18としては、SiNかSiONを薄膜形成したものが用いられる。絶縁層18は、発光層への水分や酸素の侵入を防止する封止機能が必要であると共に、発光層14から発した光の出射路上にあるので、透過率の高いことも要求される。そのためには、屈折率が発光層14、透明層15と近似し、反射界面を形成し無いことが必要である。
(実施例1)
本発明の実施例1に係る有機EL素子10について、以下の条件により光学的シミュレーションを行った。
<Insulating layer>
As the insulating
Example 1
About the
この有機EL素子を構成する各構成部材として、光反射層(反射電極12に相当)としてAgPdCu合金(略称:APC)を用いた。ITO(誘電体層13に相当)を70nm、正孔注入層を30nm、中間層(電子輸送層に相当)を20nm、有機EL層を70nm、正孔注入層を厚さ20nm、ITO(透明電極15に相当)を厚さ100nmで順次積層した。さらに、赤色、緑色のサブピクセル上の樹脂層16は厚み3500nm、青色のサブピクセル上の樹脂層16は、厚み500nmとし、色変換層17は3000nmとした。
As each constituent member constituting this organic EL element, an AgPdCu alloy (abbreviation: APC) was used as a light reflecting layer (corresponding to the reflecting electrode 12). ITO (equivalent to dielectric layer 13) 70 nm, hole injection layer 30 nm, intermediate layer (equivalent to electron transport layer) 20 nm, organic EL layer 70 nm, hole
図2、図3には、発光層からの発光に関する光学的シミュレーション結果を示す。図2は、色変換層としてカラーフィルタ(CF)の厚さに対する外部量子効率との関係を示すグラフである。図3は、透明層の厚さに対する外部量子効率との関係を示すグラフである。図2によれば、外部量子効率は透明層の膜厚に依存しないことがわかる。また、図3によれば、外部量子効率は色変換層の膜厚に依存し、膜厚が厚くなればなるほど外部量子効率が小さくなることが分かる。 2 and 3 show optical simulation results regarding light emission from the light emitting layer. FIG. 2 is a graph showing the relationship between the thickness of the color filter (CF) as the color conversion layer and the external quantum efficiency. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the thickness of the transparent layer and the external quantum efficiency. As can be seen from FIG. 2, the external quantum efficiency does not depend on the film thickness of the transparent layer. Further, according to FIG. 3, it can be seen that the external quantum efficiency depends on the film thickness of the color conversion layer, and the external quantum efficiency decreases as the film thickness increases.
本発明は、平面光源及びフラットディスプレイなどに用いられる有機EL表示装置に利用可能である。 The present invention can be used for an organic EL display device used for a flat light source, a flat display, and the like.
10 発光素子
11 基板
12 反射電極
13 誘電体層
14 発光層
15 透明電極
16 透明層
17 色変換層
18 絶縁層
DESCRIPTION OF
Claims (15)
且つ、各サブピクセルとも上記第1電極から第2電極に至る積層構造の厚みが等しく設定されており、一方、前記サブピクセルの内、発光色のスペクトル特性が、本来要求される3原色の中の1色の発光スペクトルからズレているものにおいて、当該サブピクセルの前記積層構造より上に、色ズレを補正する色変換層が設けられていることを特徴とする発光素子。 Each pixel is composed of a plurality of sub-pixels having R, G, and B emission colors, and each sub-pixel has a configuration in which a first electrode, a light-emitting layer, a second electrode, an insulating layer, and a transparent layer are stacked in this order. In addition, the thickness of the laminated structure from the first electrode to the second electrode is set to be equal for each subpixel, and among the subpixels, the spectral characteristics of the emission color are among the three primary colors originally required. A light-emitting element having a color conversion layer that corrects a color shift is provided above the stacked structure of the subpixel.
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- 2008-09-24 JP JP2008244375A patent/JP2010080117A/en active Pending
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