JP2013137931A - 発光素子およびその製造方法ならびに表示装置および電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】高い色純度を維持しつつ発光効率および輝度を向上することが可能な発光素子およびその製造方法ならびに表示装置および電子機器を提供する。
【解決手段】本技術の発光素子は、励起光源と、励起光源から照射された励起光を異なる波長の光に変換する波長変換層と、波長変換層の光源とは反対側の面に設けられた第1波長選択膜とを備える。
【選択図】図1
【解決手段】本技術の発光素子は、励起光源と、励起光源から照射された励起光を異なる波長の光に変換する波長変換層と、波長変換層の光源とは反対側の面に設けられた第1波長選択膜とを備える。
【選択図】図1
Description
本技術は、励起光を波長変換して用いる発光素子およびその製造方法ならびにこれを備えた表示装置および電子機器に関する。
近年、広色域フラットパネルディスプレイの発光素子として有機EL(EL;Electro Luminescence)素子を用いたディスプレイが注目されている。
有機EL素子をカラー化する方法としては、3原色である赤色、緑色および青色それぞれに発光する発光層を平面上に配置する方法や、白色に発光する発光層の上方にカラーフィルタを平面上に配置することにより光を3原色に分光する方法が一般的である。前者では発光層は一般的に真空蒸着により形成されるが、3原色の発光層を平面上に配置するためにはメタルマスクを用いて作り分ける必要がある。このため、画素の微細化および大面積化が難しいという問題があった。また、後者では発光層を作り分ける必要が無いため、画素の微細化および大面積化は容易である。しかし、3原色の発光のスペクトルはカラーフィルタの分光スペクトルによって決まることとなる。一般的な色素を用いたカラーフィルタは透過波長がブロードであることに加え、最大透過波長領域に少なからず吸収がある。このため、再現色域が低下すると共に、発光光のロスによって輝度が低下するという問題があった。
一方、例えば特許文献1では、青色光または紫外光を発する発光層を励起光源として用い、この光源と蛍光材料等を用いた波長変換層とを組み合わせることによって3原色を得る方法が開示されている。この方法では発光層は単色でよく3原色を作り分ける必要がないため、画素の微細化および大面積化が可能となる。また、波長変換層の材料として蛍光材料を自由に選択できるため、最適な色再現域の設計および発光効率の向上が可能となる。但し、波長変換層が励起光を十分に吸収できない場合には、この励起光は波長変換層を透過し、波長変換層によって蛍光波長に変換された光と混色して色純度が低下するという問題があった。
この問題を解決するために、例えば特許文献2では、蛍光を透過させ、それ以外の光を遮断するカラーフィルタを用いた構造を有するカラー発光装置が開示されている。また、特許文献3では、発光波長に応じて発光層と反射層の位置を調整して光共振を起こす手法を応用した構造を有する有機EL素子が開示されている。
しかしながら、特許文献2の構造では、蛍光発光を利用した広色域は保たれるが、カラーフィルタによる光吸収によって輝度が低下するという問題があった。また、特許文献3の構造では、発光光の色純度および輝度は向上するものの、発光波長によって各層の光学的特性および配置を厳密に規定する必要があり、構造的な設計自由度が制限されるという問題があった。更に、色純度は共振によって蛍光発光強度を強めたことにより、透過した励起光と比較して相対的に高めたものであり、実際には混色は抑制されていない。
本技術はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、高い色純度を維持しつつ発光効率および輝度を向上させることが可能な発光素子およびその製造方法ならびに表示装置および電子機器を提供することにある。
本技術による発光素子は、励起光源と、励起光源から照射された励起光を異なる波長の光に変換する波長変換層と、波長変換層の励起光源とは反対側の面に設けられた波長選択膜とを備えたものである。
本技術による発光素子の製造方法は、励起光源を形成する工程と、励起光源上に励起光源から照射された励起光を異なる波長の光に変換する波長変換層を形成する工程と、波長変換層の励起光源とは反対側の面に第1波長選択膜を形成する工程とを含むものである。
本技術による表示装置は、上記表示素子を複数備えたものである。
本技術による電子機器は、表示部として上記表示装置を備えたものである。
本技術の発光素子およびその製造方法ならびに表示装置および電子機器では、波長変換層の励起光源とは反対側の面に設けた第1波長選択膜により、波長変換層において未変換の励起光の外部への透過が抑制されると共に、この励起光を波長変換層に再入射させることが可能となる。
本技術の発光素子およびその製造方法ならびに表示装置および電子機器によれば、波長変換層の励起光源とは反対側の面に第1波長選択膜を設けるようにしたので、未変換の励起光の外部への透過が抑制される。よって、波長の異なる光の混合による混色が抑制され、色純度を向上することが可能となる。また、未変換の励起光を再度波長変換層に入射させることが可能となるため、励起光の利用効率が向上すると共に、発光効率が向上する。これにより、高純度且つ高輝度な表示装置および電子機器を提供することが可能となる。
以下、本開示の実施の形態について図面を参照して以下の順に詳細に説明する。
1.第1の実施の形態
(波長変換層の光源側とは反対側の面に波長選択膜を有する発光素子)
2.変形例1
3.第2の実施の形態
(波長変換層の対向する面の両方に波長選択膜を有する発光素子)
4.変形例2
5.適用例
6.実施例
1.第1の実施の形態
(波長変換層の光源側とは反対側の面に波長選択膜を有する発光素子)
2.変形例1
3.第2の実施の形態
(波長変換層の対向する面の両方に波長選択膜を有する発光素子)
4.変形例2
5.適用例
6.実施例
[1.第1の実施の形態]
(基本構成)
図1は、本開示の第1の実施の形態に係る発光素子10の構成を模式的に表したものである。この発光素子10は、光源11(発光層)に対して波長変換部としての波長変換層12および波長選択膜13A(第1波長選択膜)がこの順に配置されたものである。
(基本構成)
図1は、本開示の第1の実施の形態に係る発光素子10の構成を模式的に表したものである。この発光素子10は、光源11(発光層)に対して波長変換部としての波長変換層12および波長選択膜13A(第1波長選択膜)がこの順に配置されたものである。
波長変換層12は、光源11から照射された励起光λ1を異なる波長の光λ2に変換して放出するものである。ここでは、励起光λ1として青色光を用い、赤色または緑色の光λ2に変換する。この波長変換層12は、材料としては蛍光色素や化合物半導体量子ドットあるいは無機ナノクリスタル等が用いられ、これらを例えば樹脂に分散させて層状にあるいは酸化膜などの無機材料中に埋め込まれた状態で層状に形成したものである。
波長選択膜13Aは、特定の波長の光を反射または透過するものであり、本実施の形態では、励起波長の光(青色光)λ1を反射し、それ以外の波長の光(赤色光または緑色光)λ2を透過するものである。この波長選択膜13Aは、例えば屈折率の異なる無機積層膜で構成されており、非常に高い波長選択性を有するものである。波長選択膜13Aの材料としては、例えば二酸化ケイ素(SiO2),酸化チタン(TiO2)および酸化ジルコニウム(ZrO2)等の金属酸化物あるいは金属窒化物を用いることができる。波長選択膜13Aの材料としては、その他、レンズ等の反射防止膜に使用されている材料、具体的にはフッ化カルシウム(CaF2),フッ化マグネシウム(MgF2)等の金属フッ化物等を用いることができる。
波長選択膜13Aを構成する積層膜の各膜厚は、例えば5nm〜200nmであることが好ましく、これらを例えば20層〜90層積層することで、総膜厚が0.5μm〜4μmとなる。波長選択膜13Aは、上述した材料のうち屈折率の差が大きな材料を選択し、積層することで積層数を少なくすることができる。
なお、ここで「反射」とは、特定の波長の光を必ずしも100%反射する必要はなく、好ましくは95%以上、より好ましくは99%以上反射するものであればよい。また、「透過」とは、特定の波長の光を必ずしも100%透過する必要はなく、特定の波長を好ましくは85%以上、より好ましくは95%以上透過するものであればよい。
本実施の形態では、上記のような構成を有する波長変換部を発光素子10(図2参照)内に設けることで波長変換層12によって変換された光と未変換の光との混合による混色が抑制される。
(表示装置の全体構成)
次に、上記波長変換部を備えた発光素子10を含む表示装置1の全体構成を説明する。図2は、発光素子10として、赤色発光素子10R,緑色発光素子10G,青色発光素子10Bを備えた表示装置1の断面構成を表したものである。これら発光素子10R,10G,10Bは、基板14との間に、後述する画素駆動回路140(図3参照)の駆動トランジスタTr1および平坦化絶縁膜(図示せず)が設けられている。具体的な構成としては、基板14側から陽極としての下部電極15、隔壁16、上記光源11である発光層11Cを含む有機層および陰極としての上部電極17がこの順に積層され、この上部電極17の上に上記波長変換部が設けられている。
次に、上記波長変換部を備えた発光素子10を含む表示装置1の全体構成を説明する。図2は、発光素子10として、赤色発光素子10R,緑色発光素子10G,青色発光素子10Bを備えた表示装置1の断面構成を表したものである。これら発光素子10R,10G,10Bは、基板14との間に、後述する画素駆動回路140(図3参照)の駆動トランジスタTr1および平坦化絶縁膜(図示せず)が設けられている。具体的な構成としては、基板14側から陽極としての下部電極15、隔壁16、上記光源11である発光層11Cを含む有機層および陰極としての上部電極17がこの順に積層され、この上部電極17の上に上記波長変換部が設けられている。
このような赤色発光素子10R,緑色発光素子10Gおよび青色発光素子10Bは、保護層18により被覆され、更にこの保護層18上に熱硬化型樹脂または紫外線硬化型樹脂などの接着層(図示せず)を間にしてガラスなどよりなる封止用基板19が全面にわたって貼り合わされることにより封止されている。
基板14は、その一主面側に赤色発光素子10R,緑色発光素子10Gおよび青色発光素子10Bが配列形成される支持体であって、公知のものであって良く、例えば、石英、ガラス、金属箔、もしくは樹脂製のフィルムやシートなどが用いられる。この中でも石英やガラスが好ましく、樹脂製の場合には、その材質としてポリメチルメタクリレート(PMMA)に代表されるメタクリル樹脂類、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリブチレンナフタレート(PBN)などのポリエステル類、もしくはポリカーボネート樹脂などが挙げられるが、透水性や透ガス性を抑える積層構造、表面処理を行うことが必要である。
下部電極15は、基板14上に、赤色発光素子10R,緑色発光素子10Gおよび青色発光素子10Bの各々ごとに設けられている。下部電極15は、例えば、積層方向の厚み(以下、単に厚みと言う)が10nm以上1000nm以下であり、モリブデン(Mo),クロム(Cr),金(Au),白金(Pt),ニッケル(Ni),銅(Cu),タングステン(W)あるいは銀(Ag)などの金属元素の単体または合金が挙げられる。また、下部電極15は、これらの金属元素の単体または合金よりなる金属膜と、インジウムとスズの酸化物(Indium Tin Oxide;ITO)、アルミニウムと亜鉛の酸化物(Aluminium doped Zinc Oxide;AZO)、ガリウムと亜鉛の酸化物(Gallium doped Zinc Oxide;GZO)、InZnO(インジウム亜鉛オキシド)等の透明導電膜との積層構造を有していてもよい。
なお、下部電極15が陽極として使われる場合には、下部電極15は正孔注入性の高い材料により構成されていることが望ましい。但し、アルミニウム(Al)合金のように、表面の酸化皮膜の存在や、仕事関数が大きくないことによる正孔注入障壁が問題となる材料においても、適切な正孔注入層11Aを設けることによって下部電極15として使用することが可能である。
隔壁16は、下部電極15と上部電極17との絶縁性を確保すると共に発光領域を所望の形状にするためのものである。隔壁16の材料としては、例えば、SiO2等の無機絶縁材料の他、ポジ型感光性ポリベンゾオキサゾール,ポジ型感光性ポリイミドなどの感光性樹脂が挙げられる。隔壁16には、発光領域に対応して開口が設けられている。なお、有機層11乃至上部電極17は、開口だけでなく隔壁16の上にも設けられていてもよいが、発光が生じるのは隔壁16の開口だけである。また、本実施の形態では、隔壁16は1種類の材料からなる単層構造としたが、隔壁16を複数の材料をからなる積層構造としてもよい。また、隔壁16を形成することなく下部電極15のみをパターニングし、正孔注入層11A以降の有機層11を共通層として設けてもよい。
各発光素子10R,10G,10Bの有機層11は、例えば、下部電極15の側から順に、正孔注入層11A,正孔輸送層11B,発光層11C,電子輸送層11Dおよび電子注入層11Eを積層した構成を有する。この有機層11は各発光素子10R,10G,10Bの共通層として設けられている。
正孔注入層11Aは、発光層11Cへの正孔の注入効率を高めるためのものであると共に、リークを防止するためのバッファ層である。正孔注入層11Aの厚みは、例えば5nm〜100nmであることが好ましく、より好ましくは8nm〜50nmである。
正孔注入層11Aの構成材料は、電極や隣接する層の材料との関係で適宜選択すればよく、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリフェニレンビニレン、ポリチエニレンビニレン、ポリキノリン、ポリキノキサリンおよびそれらの誘導体、芳香族アミン構造を主鎖又は側鎖に含む重合体などの導電性高分子、金属フタロシアニン(銅フタロシアニン等)、カーボンなどが挙げられる。
正孔注入層11Aに用いられる材料が高分子材料である場合には、その高分子材料の重量平均分子量(Mw)は5000〜30万の範囲であればよく、特に1万〜20万程度が好ましい。また、2000〜5000程度のオリゴマーを用いてもよいが、Mwが5000未満では正孔輸送層以後の層を形成する際に、正孔注入層が溶解してしまう虞がある。また30万を超えると材料がゲル化し、成膜が困難になる虞がある。
正孔注入層11Aの構成材料として用いられる典型的な導電性高分子としては、例えばポリアニリン、オリゴアニリンおよびポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT)などのポリジオキシチオフェンが挙げられる。この他、エイチ・シー・スタルク製Nafion(商標)で市販されているポリマー、または商品名Liquion(商標)で溶解形態で市販されているポリマーや、日産化学製エルソース(商標)や、綜研化学製導電性ポリマーベラゾール(商標)などがある。
各赤色発光素子10R,10G,10Bの正孔輸送層11Bは、発光層11Cへの正孔輸送効率を高めるためのものである。正孔輸送層11Bの厚みは、素子の全体構成にもよるが、例えば10nm〜200nmであることが好ましく、さらに好ましくは15nm〜150nmである。
正孔輸送層11Bを構成する高分子材料としては、有機溶媒に可溶な発光材料、例えば、ポリビニルカルバゾール、ポリフルオレン、ポリアニリン、ポリシランまたはそれらの誘導体、側鎖または主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ポリチオフェンおよびその誘導体、ポリピロールなどを用いることができる。更に好ましくは、それぞれ上下に接する正孔注入層11Aおよび発光層11Cとの密着性が良好な材料を用いることが好ましい。
発光層11Cでは、電界をかけることにより電子と正孔との再結合が起こり発光する。発光層11Cの厚みは、素子の全体構成にもよるが、例えば10nm〜200nmであることが好ましく、さらに好ましくは15nm〜100nmである。発光層11Cは低分子材料から形成され、例えばホスト材料とゲスト材料の2種類の材料から構成されている。ホスト材料としては、具体的には、例えばピロール、インドール、カルバゾール、アザインドール、アザカルバゾール、トリアゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、ピラゾール、イミダゾール、チオフェン、ポリアリールアルカン、ピラゾリン、ピラゾロン、フェニレンジアミン、アリールアミン、アミノ置換カルコン、スチリルアントラセン、フルオレノン、ヒドラゾン、スチルベン、シラザン、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物、ポルフィリン系化合物、ポリシラン系化合物、ポリ(N−ビニルカルバゾール)、アニリン系共重合体、チオフェンオリゴマー、ポリチオフェン等の導電性高分子オリゴマー、有機シラン、カーボン膜、ピリジン、ピリミジン、トリアジン、イミダゾール、ピラゾール、トリアゾ−ル、オキサゾ−ル、オキサジアゾ−ル、フルオレノン、アントラキノジメタン、アントロン、ジフェニルキノン、チオピランジオキシド、カルボジイミド、フルオレニリデンメタン、ジスチリルピラジン、フッ素置換芳香族化合物、ナフタレンペリレン等の複素環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン、8−キノリノ−ル誘導体の金属錯体やメタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾ−ルやベンゾチアゾ−ルを配位子とする金属錯体に代表される各種金属錯体及びそれらの誘導体(置換基や縮環を有していてもよい)等が挙げられる。
ゲスト材料としては、発光効率が高い材料、例えば低分子蛍光材料またはりん光色素あるいは金属錯体などの有機発光材料が挙げられる。より具体的には、ピーク波長が約400nm〜500nmの範囲内に有する化合物である。このような化合物としては、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、ナフタセン誘導体、スチリルアミン誘導体、ビス(アジニル)メテンホウ素錯体などの有機物質が用いられる。なかでも、アミノナフタレン誘導体、アミノアントラセン誘導体、アミノクリセン誘導体、アミノピレン誘導体、スチリルアミン誘導体、ビス(アジニル)メテンホウ素錯体から選択されることが好ましい。
また、上記以外材料としては、アントラセン,ナフタレン,フェナントレン,ピレン,テトラセン,コロネン,クリセン,フルオレセイン,ペリレン,フタロペリレン,ナフタロペリレン,ペリノン,フタロペリノン,ナフタロペリノン,ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン,クマリンモキサジアゾール,アルダジン,ビスベンゾキサゾリン,ビススチリル,ピラジン,シクロペンタジエン,キノリン金属錯体,アミノキノリン金属錯体,ベンゾキノリン金属錯体,イミン,ジフェニルエチレン,ビニルアントラセン,ジアミノカルバゾール,ピラン,チオピラン,ポリメチン,メロシアニン,イミダゾールキレート化オキシノイド化合物,キナクリドン,ルブレン等の芳香族炭化水素、または複素環式化合物が挙げられる。更に、三重項励起状態を伴う発光ユニットを用いることができる。三重項励起状態を伴う発光ユニットとしては、イリジウム金属錯体等の金属錯体を含む化合物が多いが、金属錯体の含有も含めこの限りではない。
更にまた、りん光発光材料を用いることができる。具体的には、ベリリウム(Be),ホウ素(B),亜鉛(Zn),カドミウム(Cd),マグネシウム(Mg),金(Au),銀(Ag),パラジウム(Pd),白金(Pt),アルミニウム(Al),ガドリニウム(Ga),イットリウム(Y),スカンジウム(Sc),ルテニウム(Ru),ロジウム(Rh),オスミウム(Os),イリジウム(Ir)等の金属元素を少なくとも1種含む金属錯体が挙げられる。
電子輸送層11Dは、発光層11Cへの電子輸送効率を高めるためのものであり、発光層11Cの全面に設けられている。電子輸送層11Dの厚みは素子の全体構成にもよるが、例えば5nm〜300nmであることが好ましく、さらに好ましくは10nm〜170nmである。
電子輸送層11Dの材料としては、例えば、キノリン、ペリレン、フェナントロリン、ビススチリル、ピラジン、トリアゾール、オキサゾール、フラーレン、オキサジアゾール、フルオレノン、またはこれらの誘導体や金属錯体が挙げられる。具体的には、トリス(8−ヒドロキシキノリン)アルミニウム(略称Alq3)、アントラセン、ナフタレン、フェナントレン、ピレン、アントラセン、ペリレン、ブタジエン、クマリン、C60、アクリジン、スチルベン、1,10−フェナントロリンまたはそれらの誘導体や金属錯体が挙げられる。
また、電子輸送層11Dに用いる有機材料は1種類だけでなく、複数種類を混合または積層して用いてもよい。更にまた、上記化合物は後述する電子注入層11Eに用いてもよい。
電子注入層11Eは、電子注入効率を高めるためのものである。電子注入層11Eの材料としては、例えばリチウム(Li)の酸化物である酸化リチウム(LiO2)や、セシウム(Cs)の複合酸化物である炭酸セシウム(Cs2CO3)、さらにはこれらの酸化物及び複合酸化物の混合物を用いることができる。また、電子注入層11Eは、このような材料に限定されることはなく、例えば、カルシウム(Ca)、バリウム(Ba)等のアルカリ土類金属、リチウム、セシウム等のアルカリ金属、さらにはインジウム(In)、マグネシウム(Mg)等の仕事関数の小さい金属、さらにはこれらの金属の酸化物及び複合酸化物、フッ化物等を、単体でまたはこれらの金属および酸化物及び複合酸化物、フッ化の混合物や合金として安定性を高めて使用してもよい。
上部電極17は、例えば、厚みが2nm以上15nm以下であり、金属導電膜により構成されている。具体的には、Al,Mg,CaまたはNaの合金が挙げられる。中でも、マグネシウムと銀との合金(Mg−Ag合金)は、薄膜での導電性と吸収の小ささとを兼ね備えているので好ましい。Mg−Ag合金におけるマグネシウムと銀との比率は特に限定されないが、膜厚比でMg:Ag=20:1〜1:1の範囲であることが望ましい。また、上部電極17の材料は、AlとLiとの合金(Al−Li合金)でもよい。
更に、上部電極17は、アルミキノリン錯体、スチリルアミン誘導体、フタロシアニン誘導体等の有機発光材料を含有した混合層でもよい。この場合には、さらに第3層としてMgAgのような光透過性を有する層を別途有していてもよい。なお、上部電極17は、アクティブマトリックス駆動方式の場合、有機層11と隔壁16とによって、下部電極15と絶縁された状態で基板14上にベタ膜状に形成されている。
本実施の形態では、上部電極17上のそれぞれ赤色発光素子10Rおよび緑色発光素子10Gに対応する位置に上記波長変換部が設けられている。具体的には、赤色発光素子10Rに対応する位置には、例えば粒径5nmのセレン化カドミウム粒子を含む波長変換層12Rが、緑色発光素子10Gに対応する位置には、例えば粒径3nmのセレン化カドミウム粒子を含む波長変換層12Gが設けられている。これら波長変換層12R,12G上には波長選択膜13Aが共通膜として設けられている。なお、本実施の形態では、光源として青色光を発する発光層11Cを用いているため、青色発光素子10B上には波長変換部は設けていない。青色発光素子10B状の波長変換層12および波長選択膜13Aに対応する位置には、例えばアクリル、ポリスチレンなどの透明樹脂からなる透明層12Xが設けられている。更に、隣接する波長変換層12R、12G及び透明層12Xの間には、光を吸収する例えば、炭素や赤,青,緑の顔料の混合物や、光を反射する例えば、Al、チタン(Ti)、銅(Cu)等の金属などを用いた遮蔽板12Yを設けるのがより望ましい。
保護層18は、例えば厚みが2〜3μmであり、絶縁性材料または導電性材料のいずれにより構成されていてもよい。絶縁性材料としては、無機アモルファス性の絶縁性材料、例えばアモルファスシリコン(α−Si),アモルファス炭化シリコン(α−SiC),アモルファス窒化シリコン(α−Si1-xNx)、アモルファスカーボン(α−C)などが好ましい。このような無機アモルファス性の絶縁性材料は、グレインを構成しないため透水性が低く、良好な保護膜となる。
封止用基板19は、赤色発光素子10R,緑色発光素子10Gおよび青色発光素子10Bの上部電極17の側に位置しており、接着層(図示せず)と共に各発光素子10R,10G,10Bを封止するものである。光を封止基板の上方から取り出すトップエミッション方式では、封止用基板19は、各発光素子10R,10G,10Bで発生した光に対して透明なガラスなどの材料により構成されている。封止用基板19には、例えば、ブラックマトリクスとしての遮光膜(図示せず)が設けられており、波長変換層12R,12Gでそれぞれ変換された光を取り出すと共に、赤色発光素子10R,緑色発光素子10G,青色発光素子10B並びにその間の配線において反射された外光を吸収し、コントラストを改善するようになっている。なお、光を下部電極から取り出すボトムエミッション方式では、封止基板40の可視光に対する透過性は問わない。
以上、本実施の形態における発光素子10は、下部電極15から注入された正孔と陰極15から注入された電子が発光層14B内で再結合する際に生じた発光光を基板14と反対側(陰極15側)から光を取り出す上面発光型(トップエミッション型)の発光素子である。上面発光型の発光素子11を用いることにより表示装置の発光部の開口率を向上する。なお、本開示の発光素子11は、このような構成に限定されることはなく、例えば基板14側から光を取り出す透過型、即ち下面発光型(ボトムエミッション型)の発光素子としてもよい。その際には、波長変換部は基板14と有機層11との間に有機層11側から波長変換層12、波長選択膜13Aの順に積層した構成とする。
(表示装置の平面構成)
図3は、本実施の形態の発光素子10を備えた表示装置1の平面構成を表したものである。この表示装置1は、有機ELテレビジョン装置などとして用いられるものであり、例えば、基板14の上に、表示領域110として、複数の発光素子10(例えば、赤色発光素子10R,緑色発光素子10G,青色発光素子10B)がマトリクス状に配置されたものである。表示領域110の周辺には、映像表示用のドライバである信号線駆動回路120および走査線駆動回路130が設けられている。なお、隣り合う発光素子10の組み合わせが一つの画素(ピクセル)を構成している。
図3は、本実施の形態の発光素子10を備えた表示装置1の平面構成を表したものである。この表示装置1は、有機ELテレビジョン装置などとして用いられるものであり、例えば、基板14の上に、表示領域110として、複数の発光素子10(例えば、赤色発光素子10R,緑色発光素子10G,青色発光素子10B)がマトリクス状に配置されたものである。表示領域110の周辺には、映像表示用のドライバである信号線駆動回路120および走査線駆動回路130が設けられている。なお、隣り合う発光素子10の組み合わせが一つの画素(ピクセル)を構成している。
表示領域110内には画素駆動回路140が設けられている。図4は、画素駆動回路140の一例を表したものである。画素駆動回路140は、下部電極15の下層に形成されたアクティブ型の駆動回路である。即ち、この画素駆動回路140は、駆動トランジスタTr1および書き込みトランジスタTr2と、これらトランジスタTr1,Tr2の間のキャパシタ(保持容量)Csと、第1の電源ライン(Vcc)および第2の電源ライン(GND)の間において駆動トランジスタTr1に直列に接続された発光素子10(例えば、11R,11G,11B)とを有する。駆動トランジスタTr1および書き込みトランジスタTr2は、一般的なTFTにより構成され、その構成は例えば逆スタガ構造(いわゆるボトムゲート型)でもよいしスタガ構造(トップゲート型)でもよく特に限定されない。
画素駆動回路140において、列方向には信号線120Aが複数配置され、行方向には走査線130Aが複数配置されている。各信号線120Aと各走査線130Aとの交差点が、各発光素子10のいずれか1つ(サブピクセル)に対応している。各信号線120Aは、信号線駆動回路120に接続され、この信号線駆動回路120から信号線120Aを介して書き込みトランジスタTr2のソース電極に画像信号が供給されるようになっている。各走査線130Aは走査線駆動回路130に接続され、この走査線駆動回路130から走査線130Aを介して書き込みトランジスタTr2のゲート電極に走査信号が順次供給されるようになっている。
(製造方法)
この表示装置1は、例えば次のようにして製造することができる。例えば、発光素子10を構成する下部電極15から上部電極17までの各層は、真空蒸着法、イオンビーム法(EB法)、分子線エピタキシー法(MBE法)、スパッタ法、OVPD(Organic Vapor Phase Deposition)法などのドライプロセスによって形成できる。
この表示装置1は、例えば次のようにして製造することができる。例えば、発光素子10を構成する下部電極15から上部電極17までの各層は、真空蒸着法、イオンビーム法(EB法)、分子線エピタキシー法(MBE法)、スパッタ法、OVPD(Organic Vapor Phase Deposition)法などのドライプロセスによって形成できる。
また、有機層11は、以上の方法に加えてレーザー転写法、スピンコート法、ディッピング法、ドクターブレード法、吐出コート法、スプレーコート法などの塗布法、インクジェット法、オフセット印刷法、凸版印刷法、凹版印刷法、スクリーン印刷法、マイクログラビアコート法などの印刷法などのウエットプロセスによる形成も可能であり、各有機層や各部材の性質に応じて、ドライプロセスとウエットプロセスを併用しても構わない。
図5は、この表示装置1の製造方法の流れを表したものである。まず、上述した材料よりなる基板14の上に駆動トランジスタTr1を含む画素駆動回路140を形成し、例えば感光性樹脂よりなる平坦化絶縁膜(図示せず)を設ける。
(下部電極15を形成する工程)
次いで、基板14の全面に例えばITOよりなる透明導電膜を形成し、この透明導電膜をパターニングすることにより、下部電極15を赤色発光素子10R,緑色発光素子10Gおよび青色発光素子10Bの各々ごとに形成する(ステップS101)。その際、下部電極15を、平坦化絶縁膜(図示せず)のコンタクトホール(図示せず)を介して駆動トランジスタTr1のドレイン電極と導通させる。
次いで、基板14の全面に例えばITOよりなる透明導電膜を形成し、この透明導電膜をパターニングすることにより、下部電極15を赤色発光素子10R,緑色発光素子10Gおよび青色発光素子10Bの各々ごとに形成する(ステップS101)。その際、下部電極15を、平坦化絶縁膜(図示せず)のコンタクトホール(図示せず)を介して駆動トランジスタTr1のドレイン電極と導通させる。
(隔壁16を形成する工程)
続いて、下部電極15上および平坦化絶縁膜(図示せず)上に、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition;化学気相成長)法により、SiO2 等の無機絶縁材料を成膜し、隔壁16を形成する(ステップS102)。
続いて、下部電極15上および平坦化絶縁膜(図示せず)上に、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition;化学気相成長)法により、SiO2 等の無機絶縁材料を成膜し、隔壁16を形成する(ステップS102)。
隔壁16を形成したのち、基板14の下部電極15および隔壁16を形成した側の表面を酸素プラズマ処理し、その表面に付着した有機物等の汚染物を除去して濡れ性を向上させる。具体的には、基板14を所定温度、例えば70〜80℃程度に加熱し、続いて大気圧下で酸素を反応ガスとするプラズマ処理(O2プラズマ処理)を行う(ステップS103)。
(正孔注入層11Aを形成する工程)
プラズマ処理を行ったのち、隔壁16に囲まれた領域内に、上述した材料よりなる正孔注入層11Aを形成する(ステップS104)。この正孔注入層11Aは、スピンコート法やスリット印刷および液滴吐出法などの塗布法により形成する。特に、隔壁16に囲まれた領域に正孔注入層11Aの形成材料を選択的に配してもよく、その場合は液滴吐出法であるインクジェット方式や、ノズルコート方式や、グラビア印刷・フレキソ印刷等で選択的に印刷する方法を用いることが好ましい。
プラズマ処理を行ったのち、隔壁16に囲まれた領域内に、上述した材料よりなる正孔注入層11Aを形成する(ステップS104)。この正孔注入層11Aは、スピンコート法やスリット印刷および液滴吐出法などの塗布法により形成する。特に、隔壁16に囲まれた領域に正孔注入層11Aの形成材料を選択的に配してもよく、その場合は液滴吐出法であるインクジェット方式や、ノズルコート方式や、グラビア印刷・フレキソ印刷等で選択的に印刷する方法を用いることが好ましい。
(正孔輸送層11Bを形成する工程)
正孔注入層11Aを形成したのち、正孔注入層11Aの上に、上述した高分子材料を含む正孔輸送層11Bを形成する(ステップS105)。この正孔輸送層11Bは、スピンコート法やスリット印刷および液滴吐出法などの塗布法により形成する。
正孔注入層11Aを形成したのち、正孔注入層11Aの上に、上述した高分子材料を含む正孔輸送層11Bを形成する(ステップS105)。この正孔輸送層11Bは、スピンコート法やスリット印刷および液滴吐出法などの塗布法により形成する。
(発光層11C,電子輸送層11D,電子注入層11Eおよび上部電極17を形成する工程)
正孔輸送層11Bを形成したのち、蒸着法により、上述した材料よりなる発光層11C,電子輸送層11D,電子注入層11Eおよび上部電極17を形成する(ステップS106,S107,S108,S109)。
正孔輸送層11Bを形成したのち、蒸着法により、上述した材料よりなる発光層11C,電子輸送層11D,電子注入層11Eおよび上部電極17を形成する(ステップS106,S107,S108,S109)。
なお発光層11C,電子輸送層11D,電子注入層11Eおよび上部電極17の形成は、望ましくは、大気に暴露されることなく同一の成膜装置内において連続して行われる。これにより大気中の水分による有機層11の劣化が防止される。
(波長変換部を形成する工程)
続いて、上部電極17を形成したのち、上部電極17上に上述した材料よりなる遮光膜を形成する。続いて、赤色発光素子10Rに対応する位置に波長変換層12Rを形成する。波長変換層12Rの材料は、例えば感光性を有する組成から成り、この材料をスピンコートなどにより塗布したのちフォトリソグラフィ技術によりパターニングして焼成することにより波長変換層12Rを形成する。続いて、波長変換層12Rと同様にして、波長変換層12Gを形成する(ステップS110)。次いで、波長変換層12Rおよび波長変換層12G上に、上述して材料を用いて波長選択膜を、例えばCVD法、スパッタ法、蒸着法を用いて形成する(ステップS111)。
続いて、上部電極17を形成したのち、上部電極17上に上述した材料よりなる遮光膜を形成する。続いて、赤色発光素子10Rに対応する位置に波長変換層12Rを形成する。波長変換層12Rの材料は、例えば感光性を有する組成から成り、この材料をスピンコートなどにより塗布したのちフォトリソグラフィ技術によりパターニングして焼成することにより波長変換層12Rを形成する。続いて、波長変換層12Rと同様にして、波長変換層12Gを形成する(ステップS110)。次いで、波長変換層12Rおよび波長変換層12G上に、上述して材料を用いて波長選択膜を、例えばCVD法、スパッタ法、蒸着法を用いて形成する(ステップS111)。
続いて、下地に対して影響を及ぼすことのない程度に、成膜粒子のエネルギーが小さい成膜方法、例えば蒸着法やCVD法により保護層18を形成する。例えば、アモルファス窒化シリコンからなる保護層18を形成する場合には、CVD法によって2μm〜3μmの膜厚に形成する。この際、有機層11の劣化による輝度の低下を防止するため、成膜温度を常温に設定すると共に、保護層18の剥がれを防止するために膜のストレスが最小になる条件で成膜することが望ましい。
次いで、保護層18を形成したのち、例えば、上述した材料よりなる封止用基板19を保護層18の上に、接着層(図示せず)を形成し、この接着層を間にして封止用基板19を貼り合わせる。以上により図2乃至図3に示した表示装置1が完成する。
この表示装置1では、各画素に対して走査線駆動回路130から書き込みトランジスタTr2のゲート電極を介して走査信号が供給されると共に、信号線駆動回路120から画像信号が書き込みトランジスタTr2を介して保持容量Csに保持される。即ち、この保持容量Csに保持された信号に応じて駆動トランジスタTr1がオンオフ制御され、これにより、赤色発光素子10R,緑色発光素子10G,青色発光素子10Bに駆動電流Idが注入され、正孔と電子とが再結合して発光が起こる。この光は、下面発光(ボトムエミッション)の場合には下部電極15および基板14を透過して、上面発光(トップエミッション)の場合には上部電極17,波長変換部および封止用基板19を透過して取り出される。
従来の発光素子では、前述の特許文献1のように青色光または紫外光を励起光として用い、これを波長変換層と組み合わせることで3原色を得ていた。しかしながら、このような構成では、波長変換層内で吸収されず未変換の励起光も波長変換層を透過し、波長変換層によって波長変換された赤色光または緑色光と混色し、色純度が低下するという問題があった。
これに対し、本実施の形態では、光源である有機層11の上層、ここでは、上部電極17の上に波長変換層12と、蛍光波長を選択的に透過し、励起光波長を反射する波長選択膜13Aとからなる波長変換部を設けるようにした。これにより、波長変換層12において吸収されず、未変換の励起光は波長選択膜13Aによって反射され、外部への透過が抑制される。また、この励起光を波長変換層12に再入射させることが可能となる。
以上のように本実施の形態では、光源である有機層11上に波長変換層12と波長選択膜13Aがこの順に積層された波長変換部を設けるようにしたので、未変換の励起光の外部への透過が抑制される。よって、波長の異なる光の混合による混色が抑制され、色純度を向上することが可能となる。
また、未変換のまま波長変換層12を透過した励起光は波長選択膜13Aによって反射される。これにより、再び波長変換層12内に戻り蛍光に波長変換することが可能となる。よって、発光層11Cで発した励起光の利用効率が向上し、発光効率を向上させることが可能となる。
以上のことから、高純度且つ高輝度な表示装置および電子機器を提供することが可能となる。
以下に、第1の実施の形態の変形例1、第2の実施の形態およびその変形例2について説明する。なお、第1の実施の形態と同一の構成要素については同一符号を付してその説明は省略する。
[2.変形例1]
図6は、上記第1の実施の形態の変形例である発光素子20を含む表示装置2Bの断面構成を表したものである。この発光素子20Bは、励起光として紫外光(例えば波長が300nm以上400nm以下の光)を用いた点およびそれによる青色発光素子20Bの上部電極17上に波長変換層12および波長選択膜13Aからなる波長変換部を設けた点が上記第1の実施の形態と異なる。
図6は、上記第1の実施の形態の変形例である発光素子20を含む表示装置2Bの断面構成を表したものである。この発光素子20Bは、励起光として紫外光(例えば波長が300nm以上400nm以下の光)を用いた点およびそれによる青色発光素子20Bの上部電極17上に波長変換層12および波長選択膜13Aからなる波長変換部を設けた点が上記第1の実施の形態と異なる。
青色発光素子20B上に設けられた波長変換部は、上記実施の形態における赤色発光素子10Rおよび緑色発光素子10Gにおける波長変換部と同様の構成を有している。この青色発光素子20B上の波長変換部を構成する波長変換層12Bの材料には、例えば粒径2.5nmのセレン化カドミウムなどを用いることができる。また、波長選択膜13Aは赤色発光素子20Rおよび緑色発光素子20Gと共通のベタ膜として形成される。
本変形例における光源21では発光層21Cは、上述したように紫外光を発するものである。この発光層21Cの材料としては、例えば例えばホスト材料としてN,N’−ジフェニル−N,N’−ビス−(3メチルフエニル)−(1,1’ビフェニル:l−4,4’−ジアミン(TPDA)、トランス−4,4’−ジフェニルスチルベン(DPS)、ゲスト材料としてp−クォーターフェニル(PQP)、1,4−ビス(4−エチルスチリル)ベンゼン(PESB)、1,4−ビス(2,2−ジ−p−トリルビニル)ベンゼン(DTVB)が挙げられる。
本変形例では、励起光として青色光よりもより大きなエネルギーを有する紫外光を用いることでより発光効率の高い表示装置を提供することが可能となる。また、上記実施の形態のように、青色発光素子20Bに対応する位置の波長選択膜を除去する必要がなく、各色の発光素子20R,20G,20B全てにおいて共通の構造であるため、上記実施の形態と比較して製造工程をより簡略化することが可能となる。
[3.第2の実施の形態]
図7は、本開示の第2の実施の形態に係る発光素子30を模式的に表したものである。この発光素子30は、波長変換部として波長変換層12を波長選択膜13A(第1波長選択膜)と波長選択膜13B(第2波長選択膜)とで挟持した構成を有する。図8は、図7に示した発光素子を備えた表示装置3の断面構成を表したものであり、本実施の形態における発光素子30は、波長変換部以外は上記第1の実施の形態と同様の構成を有する。
図7は、本開示の第2の実施の形態に係る発光素子30を模式的に表したものである。この発光素子30は、波長変換部として波長変換層12を波長選択膜13A(第1波長選択膜)と波長選択膜13B(第2波長選択膜)とで挟持した構成を有する。図8は、図7に示した発光素子を備えた表示装置3の断面構成を表したものであり、本実施の形態における発光素子30は、波長変換部以外は上記第1の実施の形態と同様の構成を有する。
波長選択膜13Bは、波長選択膜13Aと同様に特定の波長の光を反射または透過するものであり、本実施の形態では、励起波長の光λ1を透過し、それ以外の波長の光λ2を反射するものである。この波長選択膜13Aは、例えば屈折率の異なる無機積層膜で構成されており、非常に高い波長選択性を有するものである。波長選択膜13Aを構成する積層膜の各膜厚は、例えば5nm〜200nmであることが好ましく、これらを例えば20層〜90層積層することで、総膜厚が0.5μm〜4μmとなる。
波長選択膜13Bの材料としては、例えば二酸化ケイ素(SiO2),酸化チタン(TiO2)および酸化ジルコニウム(ZrO2)等の金属酸化物あるいは金属窒化物を用いることができる。この他、レンズ等の反射防止膜に使用されている材料、具体的にはフッ化カルシウム(CaF2),フッ化マグネシウム(MgF2)等の金属フッ化物等を用いることができる。波長選択膜13Bは、上述した材料のうち屈折率の差が大きな材料を選択し、積層することで積層数を少なくすることができる。なお、ここでは波長選択膜13Bを青色発光素子30Bの領域に設けていないが、あっても構わない。波長選択膜13Bを青色発光素子30B上にも設けベタ膜とすることで、波長選択膜13Bの加工工程が省かれ、製造工程が簡略化される。
本実施の形態の発光素子30および表示装置3では、励起光源である有機層11と波長変換層12との間に、励起光λ1である青色光を透過し、それ以外の波長の光λ2である赤色光および緑色光を反射する波長選択膜13Bを設けるようにした。これにより、波長変換層12において発光素子30の下方側に照射される赤色光および緑色光は波長選択膜13Bによって表示方向である上方へ反射される。よって、第1の実施の形態の効果に加えて、波長変換層12によって変換された光の利用効率が向上するため、さらなる発光効率の向上が可能となる。
[4.変形例2]
図9は、上記第2の実施の形態の変形例である発光素子40を含む表示装置4の断面構成を表したものである。この発光素子40は、上記変形例1と同様に、励起光として紫外光を用いた点およびこれによる青色発光素子40の上部電極17上に波長変換部を設けた点が上記第2の実施の形態と異なる。
図9は、上記第2の実施の形態の変形例である発光素子40を含む表示装置4の断面構成を表したものである。この発光素子40は、上記変形例1と同様に、励起光として紫外光を用いた点およびこれによる青色発光素子40の上部電極17上に波長変換部を設けた点が上記第2の実施の形態と異なる。
本変形例では、励起光として青色光よりもより大きなエネルギーを有する紫外光を用い、更に、有機層21と波長変換層12との間に波長選択膜13Bを設けるようにした。これにより、製造工程を簡略化しつつ、上記変形例1および第2の実施の形態の表示装置2,3よりも、より発光効率の高い表示装置4を提供することが可能となる。
[5.適用例]
(モジュールおよび適用例)
以下、上記実施の形態で説明した表示装置の適用例について説明する。上記実施の形態の表示装置は、テレビジョン装置,デジタルカメラ,ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置あるいはビデオカメラなど、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、画像あるいは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置に適用することが可能である。
(モジュールおよび適用例)
以下、上記実施の形態で説明した表示装置の適用例について説明する。上記実施の形態の表示装置は、テレビジョン装置,デジタルカメラ,ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置あるいはビデオカメラなど、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、画像あるいは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置に適用することが可能である。
(モジュール)
上記第1,第2の実施の形態および変形例1,2の表示装置は、例えば、図10に示したようなモジュールとして、後述する適用例1〜5などの種々の電子機器に組み込まれる。このモジュールは、例えば、基板14の一辺に、保護層18および封止用基板19から露出した領域210を設け、この露出した領域210に、信号線駆動回路120および走査線駆動回路130の配線を延長して外部接続端子(図示せず)を形成したものである。外部接続端子には、信号の入出力のためのフレキシブルプリント配線基板(FPC;Flexible Printed Circuit)220が設けられていてもよい。
上記第1,第2の実施の形態および変形例1,2の表示装置は、例えば、図10に示したようなモジュールとして、後述する適用例1〜5などの種々の電子機器に組み込まれる。このモジュールは、例えば、基板14の一辺に、保護層18および封止用基板19から露出した領域210を設け、この露出した領域210に、信号線駆動回路120および走査線駆動回路130の配線を延長して外部接続端子(図示せず)を形成したものである。外部接続端子には、信号の入出力のためのフレキシブルプリント配線基板(FPC;Flexible Printed Circuit)220が設けられていてもよい。
(適用例1)
図11は、上記第1,第2の実施の形態および変形例1,2の表示装置が適用されるテレビジョン装置の外観を表したものである。このテレビジョン装置は、例えば、フロントパネル310およびフィルターガラス320を含む映像表示画面部300を有しており、この映像表示画面部300は、上記実施の形態に係る表示装置により構成されている。
図11は、上記第1,第2の実施の形態および変形例1,2の表示装置が適用されるテレビジョン装置の外観を表したものである。このテレビジョン装置は、例えば、フロントパネル310およびフィルターガラス320を含む映像表示画面部300を有しており、この映像表示画面部300は、上記実施の形態に係る表示装置により構成されている。
(適用例2)
図12は、上記第1,第2の実施の形態および変形例1,2の表示装置が適用されるデジタルカメラの外観を表したものである。このデジタルカメラは、例えば、フラッシュ用の発光部410、表示部420、メニュースイッチ430およびシャッターボタン440を有しており、その表示部420は、上記実施の形態に係る表示装置により構成されている。
図12は、上記第1,第2の実施の形態および変形例1,2の表示装置が適用されるデジタルカメラの外観を表したものである。このデジタルカメラは、例えば、フラッシュ用の発光部410、表示部420、メニュースイッチ430およびシャッターボタン440を有しており、その表示部420は、上記実施の形態に係る表示装置により構成されている。
(適用例3)
図13は、上記第1,第2の実施の形態および変形例1,2の表示装置が適用されるノート型パーソナルコンピュータの外観を表したものである。このノート型パーソナルコンピュータは、例えば、本体510,文字等の入力操作のためのキーボード520および画像を表示する表示部530を有しており、その表示部530は、上記実施の形態に係る表示装置により構成されている。
図13は、上記第1,第2の実施の形態および変形例1,2の表示装置が適用されるノート型パーソナルコンピュータの外観を表したものである。このノート型パーソナルコンピュータは、例えば、本体510,文字等の入力操作のためのキーボード520および画像を表示する表示部530を有しており、その表示部530は、上記実施の形態に係る表示装置により構成されている。
(適用例4)
図14は、上記第1,第2の実施の形態および変形例1,2の表示装置が適用されるビデオカメラの外観を表したものである。このビデオカメラは、例えば、本体部610,この本体部610の前方側面に設けられた被写体撮影用のレンズ620,撮影時のスタート/ストップスイッチ630および表示部640を有しており、その表示部640は、上記実施の形態に係る表示装置により構成されている。
図14は、上記第1,第2の実施の形態および変形例1,2の表示装置が適用されるビデオカメラの外観を表したものである。このビデオカメラは、例えば、本体部610,この本体部610の前方側面に設けられた被写体撮影用のレンズ620,撮影時のスタート/ストップスイッチ630および表示部640を有しており、その表示部640は、上記実施の形態に係る表示装置により構成されている。
(適用例5)
図15は、上記第1,第2の実施の形態および変形例1,2の表示装置が適用される携帯電話機の外観を表したものである。この携帯電話機は、例えば、上側筐体710と下側筐体720とを連結部(ヒンジ部)730で連結したものであり、ディスプレイ740,サブディスプレイ750,ピクチャーライト760およびカメラ770を有している。そのディスプレイ740またはサブディスプレイ750は、上記実施の形態等に係る表示装置により構成されている。
図15は、上記第1,第2の実施の形態および変形例1,2の表示装置が適用される携帯電話機の外観を表したものである。この携帯電話機は、例えば、上側筐体710と下側筐体720とを連結部(ヒンジ部)730で連結したものであり、ディスプレイ740,サブディスプレイ750,ピクチャーライト760およびカメラ770を有している。そのディスプレイ740またはサブディスプレイ750は、上記実施の形態等に係る表示装置により構成されている。
[6.実施例]
前述した製造方法に従い、励起光源として青色光(実施例1)または紫外光(実施例2)を発光する有機層11を設け、上部電極17と、保護層18との間に、上部電極17側から波長変換層12、波長選択膜13Aの順に積層された波長変換部を設けた発光素子10R,10G,10Bを作成した。また比較例として、上部電極17条に波長変換層12のみを形成した赤色,緑色,青色発光素子からなる表示装置を作成した。また、実施例1および実施例2と同様の構成を有する波長変換部の波長変換層12の下層に波長選択膜13Bを設けた表示装置を実施例3および実施例4としてそれぞれ作成した。なお、ここで用いた波長選択膜13Aの構成を表1(実施例1,第1の実施の形態に相当)および表2(実施例2,変形例1に相当)に示した。更に、波長選択膜13Bの構成を表3(実施例3,第2の実施の形態に相当)および表4(実施例4,変形例2に相当)に示した。
前述した製造方法に従い、励起光源として青色光(実施例1)または紫外光(実施例2)を発光する有機層11を設け、上部電極17と、保護層18との間に、上部電極17側から波長変換層12、波長選択膜13Aの順に積層された波長変換部を設けた発光素子10R,10G,10Bを作成した。また比較例として、上部電極17条に波長変換層12のみを形成した赤色,緑色,青色発光素子からなる表示装置を作成した。また、実施例1および実施例2と同様の構成を有する波長変換部の波長変換層12の下層に波長選択膜13Bを設けた表示装置を実施例3および実施例4としてそれぞれ作成した。なお、ここで用いた波長選択膜13Aの構成を表1(実施例1,第1の実施の形態に相当)および表2(実施例2,変形例1に相当)に示した。更に、波長選択膜13Bの構成を表3(実施例3,第2の実施の形態に相当)および表4(実施例4,変形例2に相当)に示した。
図16(A)は比較例における赤色発光素子,緑色発光素子および青色発光素子の発光スペクトルを表したものである。この比較例では赤色発光素子および緑色発光素子の発光スペクトルにおいて、450nm付近にピークがあることがわかる。即ち、赤色発光素子および緑色発光素子において青色光が混色していることがわかる。これに対して、図16(B)に示した赤色発光素子,緑色発光素子および青色発光素子の発光スペクトル(実施例1)では、赤色発光素子および緑色発光素子共に、青色光のピークは消失している。即ち、波長変換層12上に波長選択膜13Aを設けたことにより混色が防止され、色純度が向上していることがわかる。なお、ここには示していないが、実施例2および波長選択膜13Aに加えて波長変換層12の下に波長選択膜13Bを設けた実施例3,4についても図16(B)と同様の結果が得られている。
図17は、実施例(実線)および比較例(一点破線)における表示装置の色域(xy色度図)を表したものである。本実施例のように、波長変換部として波長変換層と波長選択膜を組み合わせることで表示装置の表示可能な色域を拡大することができた。
以上、第1および第2の実施の形態、変形例1,2および実施例を挙げて本技術を説明したが、本技術は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形が可能である。
例えば、上記実施の形態等において説明した各層の材料および厚み、または成膜方法および成膜条件などは限定されるものではなく、他の材料および厚みとしてもよく、または他の成膜方法および成膜条件としてもよい。
また、上記実施の形態等では、励起光源として有機EL発光素子を用いたが、これに限らず、光源として発光ダイオード(LED)、バックライトに青色光源を用いた液晶素子等その他のディスプレイとして応用可能な素子を用いることができる。
更にまた、上記実施の形態等では、アクティブマトリクス型の表示装置の場合について説明したが、本技術はパッシブマトリクス型の表示装置への適用も可能である。更にまた、アクティブマトリクス駆動のための画素駆動回路の構成は、上記実施の形態で説明したものに限られず、必要に応じて容量素子やトランジスタを追加してもよい。その場合、画素駆動回路の変更に応じて、上述した信号線駆動回路120や走査線駆動回路130のほかに、必要な駆動回路を追加してもよい。
なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
(1)励起光源と、前記励起光源から照射された励起光の波長を変換する波長変換層と、前記波長変換層の前記光源とは反対側の面に設けられた第1波長選択膜とを備えた発光素子。
(2)前記第1波長選択膜は、前記励起光の波長を有する光を反射すると共に、前記励起光以外の波長を有する光を透過する、前記(1)に記載の発光素子。
(3)前記励起光源と、前記波長変換層との間に第2波長選択膜を有する、前記(1)または(2)に記載の発光素子。
(4)前記第2波長選択膜は、前記励起光の波長を有する光を透過すると共に、前記励起光以外の波長を有する光を反射する、前記(3)のいずれか1つに記載の発光素子。
(5)前記第1波長選択膜および第2波長選択膜は、屈折率の異なる材料を用いた積層構造を有する、前記(4)のいずれか1つに記載の発光素子。
(6)前記励起光の発光波長は300nm以上500nm以下である、前記(1)乃至(5)のいずれか1つに記載の発光素子。
(7)前記励起光の発光波長は少なくとも紫外領域または青領域を含む、前記(1)乃至(6)のいずれか1つに記載の発光素子。
(8)前記波長変換層は無機ナノクリスタルを含有する、前記(1)乃至(7)のいずれか1つに記載の発光素子。
(9)前記励起光源は蛍光材料を含有する発光層を含む有機層である、前記(1)乃至(8)のいずれか1つに記載の発光素子。
(10)励起光源を形成する工程と、前記励起光源上に前記励起光源から照射された励起光を異なる波長の光に変換する波長変換層を形成する工程と、前記波長変換層の前記励起光源とは反対側の面に第1波長選択膜を形成する工程とを含む発光素子の製造方法。
(11)発光素子を複数備え、前記発光素子は、励起光源と、前記励起光源から照射された励起光を異なる波長の光に変換する波長変換層と、前記波長変換層の前記励起光源とは反対側の面に設けられた第1波長選択膜とを備えた表示装置。
(12)表示部に発光素子を複数備えた表示装置を有し、前記発光素子は、励起光源と、前記励起光源から照射された励起光を異なる波長の光に変換する波長変換層と、前記波長変換層の前記励起光源とは反対側の面に設けられた第1波長選択膜とを備えた電子機器。
(1)励起光源と、前記励起光源から照射された励起光の波長を変換する波長変換層と、前記波長変換層の前記光源とは反対側の面に設けられた第1波長選択膜とを備えた発光素子。
(2)前記第1波長選択膜は、前記励起光の波長を有する光を反射すると共に、前記励起光以外の波長を有する光を透過する、前記(1)に記載の発光素子。
(3)前記励起光源と、前記波長変換層との間に第2波長選択膜を有する、前記(1)または(2)に記載の発光素子。
(4)前記第2波長選択膜は、前記励起光の波長を有する光を透過すると共に、前記励起光以外の波長を有する光を反射する、前記(3)のいずれか1つに記載の発光素子。
(5)前記第1波長選択膜および第2波長選択膜は、屈折率の異なる材料を用いた積層構造を有する、前記(4)のいずれか1つに記載の発光素子。
(6)前記励起光の発光波長は300nm以上500nm以下である、前記(1)乃至(5)のいずれか1つに記載の発光素子。
(7)前記励起光の発光波長は少なくとも紫外領域または青領域を含む、前記(1)乃至(6)のいずれか1つに記載の発光素子。
(8)前記波長変換層は無機ナノクリスタルを含有する、前記(1)乃至(7)のいずれか1つに記載の発光素子。
(9)前記励起光源は蛍光材料を含有する発光層を含む有機層である、前記(1)乃至(8)のいずれか1つに記載の発光素子。
(10)励起光源を形成する工程と、前記励起光源上に前記励起光源から照射された励起光を異なる波長の光に変換する波長変換層を形成する工程と、前記波長変換層の前記励起光源とは反対側の面に第1波長選択膜を形成する工程とを含む発光素子の製造方法。
(11)発光素子を複数備え、前記発光素子は、励起光源と、前記励起光源から照射された励起光を異なる波長の光に変換する波長変換層と、前記波長変換層の前記励起光源とは反対側の面に設けられた第1波長選択膜とを備えた表示装置。
(12)表示部に発光素子を複数備えた表示装置を有し、前記発光素子は、励起光源と、前記励起光源から照射された励起光を異なる波長の光に変換する波長変換層と、前記波長変換層の前記励起光源とは反対側の面に設けられた第1波長選択膜とを備えた電子機器。
1,2,3,4…表示装置、10,20,30,40…発光素子、11…光源、12…波長変換層、13A,13B…波長選択膜、14…基板、15…下部電極、16…隔壁、11A…正孔注入層、11B…正孔輸送層、11C…発光層、11D…電子輸送層、11E…電子注入層、17…上部電極、38…保護層、19…封止用基板。
Claims (12)
- 励起光源と、
前記励起光源から照射された励起光を異なる波長の光に変換する波長変換層と、
前記波長変換層の前記励起光源とは反対側の面に設けられた第1波長選択膜と
を備えた発光素子。 - 前記第1波長選択膜は、前記励起光の波長を有する光を反射すると共に、前記励起光以外の波長を有する光を透過する、請求項1に記載の発光素子。
- 前記励起光源と、前記波長変換層との間に第2波長選択膜を有する、請求項1に記載の発光素子。
- 前記第2波長選択膜は、前記励起光の波長を有する光を透過すると共に、前記励起光以外の波長を有する光を反射する、請求項3に記載の発光素子。
- 前記第1波長選択膜および第2波長選択膜は、屈折率の異なる材料を用いた積層構造を有する、請求項4に記載の発光素子。
- 前記励起光の発光波長は300nm以上500nm以下である、請求項1に記載の発光素子。
- 前記励起光の発光波長は少なくとも紫外領域または青領域を含む、請求項1に記載の発光素子。
- 前記波長変換層は無機ナノクリスタルを含有する、請求項1に記載の発光素子。
- 前記励起光源は蛍光材料を含有する発光層を含む有機層である、請求項1に記載の発光素子。
- 励起光源を形成する工程と、
前記励起光源上に前記励起光源から照射された励起光を異なる波長の光に変換する波長変換層を形成する工程と、
前記波長変換層の前記励起光源とは反対側の面に第1波長選択膜を形成する工程と
を含む発光素子の製造方法 - 発光素子を複数備え、
前記発光素子は、
励起光源と、
前記励起光源から照射された励起光を異なる波長の光に変換する波長変換層と、
前記波長変換層の前記励起光源とは反対側の面に設けられた第1波長選択膜と
を備えた表示装置。 - 表示部に発光素子を複数備えた表示装置を有し、
前記発光素子は、
励起光源と、
前記励起光源から照射された励起光を異なる波長の光に変換する波長変換層と、
前記波長変換層の前記励起光源とは反対側の面に設けられた第1波長選択膜と
を備えた電子機器。
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