JP2010103120A - 光学基板、発光素子、表示装置およびそれらの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】透明基板上にこの透明基板より屈折率が低い低屈折率層を設け、この低屈折率層上にSi−O−C構造を有する成分を含むゾル溶液をコートし、乾燥後、紫外線照射により密度を増加させ、前記低屈折率層より表面粗さが小さく、Si−O−C構造を有するゾルゲル膜を形成する。
【選択図】図1
Description
Ra1>Ra2
とすることができる。
図1を参照すると、本発明の第1の実施の形態として光学基板の断面図が示されている。すなわち、本発明の光学基板10は透明基板1の一方の面に低屈折率層2と、低屈折率層2の上部にゾルゲル膜3を具備している。
Ra1>Ra2
の関係を満たす必要がある。ここで、表面粗さは中心線平均粗さで定義している。これにより、第一電極20の下地を平滑化させ、電極間の電流リークやショートの発生を抑制すると共に、上記した2つの界面、一つは低屈折率層2とゾルゲル膜3との界面、もう一つはゾルゲル膜3と第一電極層20との界面の乱反射を低減させ、光取り出し効率を向上させることができる。
本実施形態では、第1の実施の形態で述べた光学基板を、有機EL(エレクトロルミネッセンス)素子に用いた例を示す。
本実施形態では、第2の実施の形態で述べた発光素子において、ゾルゲル膜と第一電極との間にバリア層を設けた例を示す。
本実施形態では、第1の実施の形態で述べた光学基板を、無機EL(エレクトロルミネッセンス)素子に用いた例を示す。
透明基板として厚さ0.7mm、屈折率1.52の無アルカリガラス(日本電気硝子製OA−10)を使用し、この透明基板の一方の面に、低屈折率層として、スピンコート法により屈折率1.25、厚さ0.85μmのシリカエアロゲル膜を成膜した。この時の低屈折率層の表面粗さRa1は8nmであった。次に、低屈折率層上にゾルゲル膜として、スピンコート法により屈折率1.50、厚さ0.1μmのシリコン系アルコキシド(東京応化工業製T12−800)を成膜し、光学基板を作製した。ここで、ゾルゲル膜成膜時には積算光量600mJ/cm2の紫外線照射を実施している。この時のゾルゲル膜の表面粗さRa2は5nmとRa1よりも小さくなっていた。
発光層としてAlq3(トリス(8−キノリノール)アルミニウム錯体)にドーパントとしてジシアノメチレンピラン(DCM、ドーピング濃度5wt%)を25nm共蒸着した以外は実施例1と同一の条件で、赤色発光の有機EL素子を形成した。その結果、電流輝度効率は166であり、素子電圧差は0.3Vであった。
発光層として4,4’−ビス(2,2−ジフェニルビニル)ビフェニルを35nm共蒸着した以外は実施例1と同一の条件で、青色発光の有機EL素子を形成した。その結果、電流輝度効率は182であり、素子電圧差は0.3Vであった。
透明基板として厚さ0.7mm、屈折率1.52の無アルカリガラス(日本電気硝子製OA−10)を使用し、この透明基板の一方の面に、低屈折率層として、スピンコート法により屈折率1.25、厚さ0.85μmのシリカエアロゲル膜を成膜した。この時の低屈折率層の表面粗さRa1は8nmであった。次に、ゾルゲル膜として、スピンコート法により屈折率1.50、厚さ0.1μmのシリコン系アルコキシド(東京応化工業製T12−800)を成膜し、光学基板を作製した。ここで、ゾルゲル膜成膜時には積算光量600mJ/cm2の紫外線照射を実施している。この時のゾルゲル膜の表面粗さRa2は5nmとRa1よりも小さくなっていた。
発光層としてAlq3(トリス(8−キノリノール)アルミニウム錯体)にドーパントとしてジシアノメチレンピラン(DCM、ドーピング濃度5wt%)を25nm共蒸着した以外は実施例4と同一の条件で、赤色発光の有機EL素子を形成した。その結果、電流輝度効率は160であり、素子電圧差は0Vであった。
発光層として4,4’−ビス(2,2−ジフェニルビニル)ビフェニルを35nm共蒸着した以外は実施例4と同一の条件で、青色発光の有機EL素子を形成した。その結果、電流輝度効率は171であり、素子電圧差は0Vであった。
低屈折率層並びにゾルゲル膜を形成しない透明基板を用いて、実施例1と同一の条件で緑色発光素子を作成した。本比較例の電流輝度効率並びに素子電圧値を各実施例の緑色発光素子の基準値とした。
低屈折率層並びにゾルゲル膜を形成しない透明基板を用いて、実施例2と同一の条件で赤色発光素子を作成した。本比較例の電流輝度効率並びに素子電圧値を各実施例の赤色発光素子の基準値とした。
低屈折率層並びにゾルゲル膜を形成しない透明基板を用いて、実施例3と同一の条件で青色発光素子を作成した。本比較例の電流輝度効率並びに素子電圧値を各実施例の青色発光素子の基準値とした。
透明基板として厚さ0.7mm、屈折率1.52の無アルカリガラス(日本電気硝子製OA−10)を使用し、この透明基板の一方の面に、低屈折率層として、スピンコート法により屈折率1.25、厚さ0.85μmのシリカエアロゲル膜を成膜した。この時の低屈折率層の表面粗さRa1は8nmであった。次に、低屈折率層上にスパッタリング法により屈折率1.50、厚さ0.1μmのシリコン酸化膜を成膜し、光学基板を作製した。この時のシリコン酸化膜の表面粗さRa2は8nmとRa1と比べて変化がなかった。この光学基板上に実施例1と同一の条件で緑色発光の有機EL素子を形成した。その結果、電流輝度効率は120であり、素子電圧差は0.1Vであった。また、4箇所ある発光部のうち、1箇所は電極間リーク電流が大きく、所定の発光が得られなかった。
透明基板として厚さ0.7mm、屈折率1.52の無アルカリガラス(日本電気硝子製OA−10)を使用し、この透明基板の一方の面に、低屈折率層として、スピンコート法により屈折率1.25、厚さ0.85μmのシリカエアロゲル膜を成膜した。この時の低屈折率層の表面粗さRa1は8nmであった。次に、低屈折率層上にスパッタリング法により屈折率1.50、厚さ0.1μmのシリコン酸化膜を成膜し、光学基板を作製した。この時のシリコン酸化膜の表面粗さRa2は8nmとRa1と比べて変化がなかった。この光学基板上に実施例2と同一の条件で赤色発光の有機EL素子を形成した。その結果、電流輝度効率は116であり、素子電圧差は0Vであった。また、4箇所ある発光部のうち、2箇所は電極間リーク電流が大きく、所定の発光が得られなかった。
透明基板として厚さ0.7mm、屈折率1.52の無アルカリガラス(日本電気硝子製OA−10)を使用し、この透明基板の一方の面に、低屈折率層として、スピンコート法により屈折率1.25、厚さ0.85μmのシリカエアロゲル膜を成膜した。この時の低屈折率層の表面粗さRa1は8nmであった。次に、低屈折率層上にスパッタリング法により屈折率1.50、厚さ0.1μmのシリコン酸化膜を成膜し、光学基板を作製した。この時のシリコン酸化膜の表面粗さRa2は8nmとRa1と比べて変化がなかった。この光学基板上に実施例3と同一の条件で青色発光の有機EL素子を形成した。その結果、電流輝度効率は118であり、素子電圧差は0.1Vであった。また、4箇所ある発光部のうち、1箇所は電極間リーク電流が大きく、所定の発光が得られなかった。
透明基板として厚さ0.7mm、屈折率1.52の無アルカリガラス(日本電気硝子製OA−10)を使用し、この透明基板の一方の面に、低屈折率層として、スピンコート法により屈折率1.25、厚さ0.85μmのシリカエアロゲル膜を設け、光学基板を作製した。この光学基板上に第一電極としてITOをスパッタリング法によってシート抵抗15Ω/□以下となるように成膜し、所定のパターンを得るために塩酸、硝酸、水からなるエッチャントを用いウエットエッチングを行った。しかし、低屈折率層であるシリカエアロゲル膜のポーラスな膜質に起因して、非エッチング領域にまでエッチャントが回り込み所定のITOパターンを得ることができなかった。
2 低屈折率層
3 ゾルゲル膜
3’ ゾルゲル膜前駆体
4 バリア層
8 紫外線
10 光学基板
20 第一電極
30 第二電極
40 絶縁膜
50 有機発光層
60 無機発光層
70 有機白色発光層
80 有機青色発光層
100 画素駆動TFT回路部
101 ポリシリコン
102 ドレイン電極
103 ソース電極
104 ゲート電極
105 ゲート酸化膜
106 第一層間膜
107 第二層間膜
108 段差緩和膜
109 エッジ保護膜
110 TFT形成基板
200 赤色出射光
201 緑色出射光
202 青色出射光
210 白色出射光
220 赤色カラーフィルタ
221 緑色カラーフィルタ
222 青色カラーフィルタ
230 赤色変換フィルタ
231 緑色変換フィルタ
301 低屈折率体
302 透明導電性膜
Claims (31)
- 透明基板上に、該透明基板より屈折率が低く、その屈折率が1.003〜1.400の範囲にあるシリカエアロゲルからなる低屈折率層を設ける工程と、
該低屈折率層上にSi−O−C構造を有する成分を含むゾル溶液をコートする工程と、
乾燥後、紫外線照射により密度を増加させ、前記低屈折率層より屈折率が大きいゾルゲル膜を形成する工程を有し、
前記ゾルゲル膜が赤外吸収スペクトルにおいてSi−O−Cに由来する波数1107±2cm-1の吸収Aと、Si−O−Siに由来する波数1070±2cm-1の吸収Bを有し、吸収Aと吸収Bとの強度比A/Bが0.5〜1.0の範囲にあり、
前記低屈折率層の表面粗さをRa1、前記低屈折率層上の前記ゾルゲル膜の表面粗さをRa2としたとき、Ra1>Ra2で表される関係を満たすことを特徴とする光学基板の製造方法。 - 前記ゾル溶液のSi−O−C構造を有する成分がSi−H基を有する、請求項1に記載の光学基板の製造方法。
- 前記ゾル溶液のSi−O−C構造を有する成分がシリコン系アルコキシドである、請求項1又は2に記載の光学基板の製造方法。
- 透明基板上に、該透明基板より屈折率が低く、その屈折率が1.003〜1.400の範囲にあるシリカエアロゲルからなる低屈折率層を設ける工程と、
該低屈折率層上にSi−O−C構造を有する成分を含むゾル溶液をコートする工程と、
乾燥後、紫外線照射により密度を増加させ、前記低屈折率層より屈折率が大きいゾルゲル膜を形成する工程と、
該ゾルゲル膜上に第一電極を形成する工程と、
該第一電極上に発光層を形成する工程と、
該発光層上に第二電極を形成する工程とを有し、
前記ゾルゲル膜が赤外吸収スペクトルにおいてSi−O−Cに由来する波数1107±2cm-1の吸収Aと、Si−O−Siに由来する波数1070±2cm-1の吸収Bを有し、吸収Aと吸収Bとの強度比A/Bが0.5〜1.0の範囲にあり、
前記低屈折率層の表面粗さをRa1、前記低屈折率層上の前記ゾルゲル膜の表面粗さをRa2としたとき、Ra1>Ra2で表される関係を満たすことを特徴とする発光素子の製造方法。 - 前記ゾル溶液のSi−O−C構造を有する成分がSi−H基を有する、請求項4に記載の発光素子の製造方法。
- 前記ゾル溶液のSi−O−C構造を有する成分がシリコン系アルコキシドである、請求項5又は6に記載の発光素子の製造方法。
- 駆動手段を備えた透明基板上に、該透明基板より屈折率が低く、その屈折率が1.003〜1.400の範囲にあるシリカエアロゲルからなる低屈折率層を設ける工程と、
該低屈折率層上にSi−O−C構造を有する成分を含むゾル溶液をコートする工程と、
乾乾燥後、紫外線照射により密度を増加させ、前記低屈折率層より屈折率が大きいゾルゲル膜を形成する工程と、
該ゾルゲル膜上に第一電極を形成する工程と、
該第一電極上に発光層を形成する工程と、
該発光層上に第二電極を形成する工程とを有し、
前記ゾルゲル膜が赤外吸収スペクトルにおいてSi−O−Cに由来する波数1107±2cm-1の吸収Aと、Si−O−Siに由来する波数1070±2cm-1の吸収Bを有し、吸収Aと吸収Bとの強度比A/Bが0.5〜1.0の範囲にあり、
前記低屈折率層の表面粗さをRa1、前記低屈折率層上の前記ゾルゲル膜の表面粗さをRa2としたとき、Ra1>Ra2で表される関係を満たすことを特徴とする表示装置の製造方法。 - 前記ゾル溶液のSi−O−C構造を有する成分がSi−H基を有する、請求項7に記載の表示装置の製造方法。
- 前記ゾル溶液のSi−O−C構造を有する成分がシリコン系アルコキシドである、請求項7又は8に記載の表示装置の製造方法。
- 透明基板と、
該透明基板上に設けられた当該透明基板より屈折率が低く、その屈折率が1.003〜1.400の範囲にあるシリカエアロゲルからなる低屈折率層と、
該低屈折率層上にSi−O−C構造を有する成分を含むゾル溶液をコートし、乾燥後、紫外線照射により密度を増加させて形成されたゾルゲル膜を有し、
前記ゾルゲル膜が赤外吸収スペクトルにおいてSi−O−Cに由来する波数1107±2cm-1の吸収Aと、Si−O−Siに由来する波数1070±2cm-1の吸収Bを有し、吸収Aと吸収Bとの強度比A/Bが0.5〜1.0の範囲にあり、
前記低屈折率層の表面粗さをRa1、前記低屈折率層上の前記ゾルゲル膜の表面粗さをRa2としたとき、Ra1>Ra2で表される関係を満たし、
前記ゾルゲル膜の屈折率が前記低屈折率層よりも大きいことを特徴とする光学基板。 - 前記ゾルゲル膜の厚みが0.05〜1.0μmであることを特徴とする請求項10に記載の光学基板。
- 前記ゾルゲル膜は、乾燥後のSi−H基を有する前駆体に紫外線を照射して形成されたことを特徴とする請求項10又は11に記載の光学基板。
- 前記透明基板がプラスチック基板であることを特徴とする請求項10から12のいずれかに記載の光学基板。
- 前記ゾルゲル膜上にバリア層を有する請求項10から13のいずれかに記載の光学基板。
- 前記透明基板が薄膜トランジスタを具備した基板であることを特徴とする請求項10から14のいずれかに記載の光学基板。
- 透明基板と、
該透明基板上に設けられた当該透明基板より屈折率が低く、その屈折率が1.003〜1.400の範囲にあるシリカエアロゲルからなる低屈折率層と、
該低屈折率層上にSi−O−C構造を有する成分を含むゾル溶液をコートし、乾燥後、紫外線照射により密度を増加させて形成されたゾルゲル膜と、
該ゾルゲル膜上の第一電極と、
該第一電極上の発光層と、
該発光層上の第二電極とを有し、
前記ゾルゲル膜が赤外吸収スペクトルにおいてSi−O−Cに由来する波数1107±2cm-1の吸収Aと、Si−O−Siに由来する波数1070±2cm-1の吸収Bを有し、吸収Aと吸収Bとの強度比A/Bが0.5〜1.0の範囲にあり、
前記低屈折率層の表面粗さをRa1、前記低屈折率層上の前記ゾルゲル膜の表面粗さをRa2としたとき、Ra1>Ra2で表される関係を満たし、
前記ゾルゲル膜の屈折率が前記低屈折率層よりも大きいことを特徴とする発光素子。 - 前記ゾルゲル膜の厚みが0.05〜1.0μmであることを特徴とする請求項16に記載の発光素子。
- 前記ゾルゲル膜は、乾燥後のSi−H基を有する前駆体に紫外線を照射して形成されたことを特徴とする請求項16又は17に記載の発光素子。
- 前記透明基板がプラスチック基板であることを特徴とする請求項16から18のいずれかに記載の光学素子。
- 前記ゾルゲル膜上にバリア層を有し、該バリア層上に前記第一電極を有する請求項16から19のいずれかに記載の光学素子。
- 前記透明基板が薄膜トランジスタを具備した基板であることを特徴とする請求項16から20のいずれかに記載の発光素子。
- 前記透明基板に色変換フィルタが設けられたことを特徴とする請求項16から21のいずれかに記載の発光素子。
- 前記透明基板にカラーフィルタが設けられたことを特徴とする請求項16から22のいずれかに記載の発光素子。
- 前記発光層からの発光が単色光であることを特徴とする請求項16から23のいずれかに記載の発光素子。
- 前記単色光が白色光である、請求項24に記載の発光素子。
- 前記単色光が青色光である、請求項24に記載の発光素子。
- 前記発光素子は有機エレクトロルミネッセンス素子である、請求項16から26のいずれかに記載に発光素子。
- 請求項16から27のいずれかに記載の発光素子と該発光素子を駆動する手段とが透明基板上に設けられたことを特徴とする表示装置。
- 前記駆動手段は薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項28に記載の表示装置。
- 前記薄膜トランジスタによる凸部を緩和する段差緩和膜を具備することを特徴とする請求項29に記載の表示装置。
- 前記低屈折率層の膜厚が4μm以下であることを特徴とする請求項28、29又は30に記載の表示装置。
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