JP5410842B2 - 有機電界発光表示装置 - Google Patents
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Description
本発明は、有機電界発光表示装置に関し、特に電極と光透過基板との間に位置する第１屈折層及び第２屈折層の厚さを制御することによって、簡単な構造及び工程ですべての発光波長範囲において輝度及び色座標を改善し、光取出効率及び色再現率を向上させる有機電界発光表示装置（Ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ ｄｉｓｐｌａｙ ｄｅｖｉｃｅ）に関する。
発光装置のうち、特に有機電界発光表示装置のような平板表示装置の光効率は、内部効率（ｉｎｔｅｒｎａｌ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）と外部効率（ｅｘｔｅｒｎａｌ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）で分けられる。その中、内部効率は有機発光物質の光電変換効率に依存される。そして、光取出効率（ｌｉｇｈｔ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）とも呼ばれる外部効率は有機発光素子を構成する各層の屈折率に左右される。その中、外部効率である光取出効率の場合は有機発光素子が陰極選管やＰＤＰなどの表示装置に比べて低いので、それによる輝度、寿命など表示装置の特性面から改善する余地が多い。
このように従来の有機発光素子の光取出効率が他の表示装置に比べて低い最も大きな原因は、前記有機膜により放出される光が臨界角以上に出射した場合、ＩＴＯ電極層のように屈折率の高い層と基板のように屈折率が低い層との間の界面において全反射が起きて外部に取り出すことができないからである。よって、このような界面での全反射によって有機発光素子での実際有機発光層から発生する光はおよそ１／４だけが外部に取り出されることができる。
この光取出効率の低下を防止するための従来の有機電界発光表示装置の一例が特許文献１に開示されている。特許文献１の有機電界発光表示装置は、凸レンズを有する基板を備える。しかしながら、一画素面積は極めて小さく、集光のための凸レンズを基板に形成することは困難である。
このような有機電界発光表示装置の問題点を改善するために、特許文献２、特許文献３、特許文献４には光学的微細空洞（ｏｐｔｉｃａｌ ｍｉｃｒｏｃａｖｉｔｙ）概念を用いた有機電界発光表示装置が開示されている。開示の有機電界発光表示装置では、ガラス基板とＩＴＯ電極との間に多層構造の半透過鏡を形成し、この半透過鏡が反射板としての機能を兼ねた金属陰極とともに光共振器としての機能をする。このとき、前記半透過鏡は高屈折率を有するＴｉＯ２層と低屈折率を有するＳｉＯ２層が互いに積層されて多重層を形成し、この多重層の層数により反射率を調節して光共振機能を設計する。
しかし、このような光共振器は半透過鏡をなす層数が多いほど反射特性が向上されるので層数を増やした方が好ましいが、特定波長に対する反射率を調節するためには積層数と厚さを正確に設計しなければならないので、有機電界発光表示装置の工程が複雑になるという問題がある。
本発明が解決しようとする技術的課題は、上記従来技術の問題点を解決するためのものであって、簡単な構造及び工程によってすべての発光波長範囲において輝度及び色座標を改善し、光取出効率及び色再現率を向上させることができる有機電界発光表示装置を提供することにある。
本発明は、基板と、上記基板上に位置する第１電極と、上記第１電極上に位置し、発光層を含む有機膜層と、上記有機膜層上に位置する第２電極と、上記第１電極下部に位置し、上記発光層から発生する光の光放出方向に沿って位置する第１屈折層及び第２屈折層と、を含み、上記第１電極は透過電極であり、上記第２電極は反射電極であり、上記第１屈折層は、上記第１電極下部に位置し、上記第２屈折層は、上記第１電極と上記基板との間に位置し、上記第１屈折層の屈折率は、上記第２屈折層の屈折率より小さく、かつ、隣接している上記第１電極の屈折率より小さく、上記第２屈折層の屈折率は、上記基板の屈折率より大きく、上記第１屈折層は、０ｎｍを超えて１００ｎｍ以下の厚さを有し、上記第２屈折層は、５０〜８０ｎｍまたは１８０〜２００ｎｍの厚さを有することを特徴とする有機電界発光表示装置を提供する。
上記第２屈折層の屈折率は、上記第１屈折層の屈折率より１．１倍以上大きくてもよい。
上記第１屈折層の屈折率は、１．４以上１．８未満であってもよい。
上記第１屈折層及び上記第２屈折層は、それぞれニオビウムオキサイド（Ｎｂ２Ｏ５）、タンタルオキサイド（Ｔａ２Ｏ５）、チタンオキサイド（Ｔｉ２Ｏ５、ＴｉＯ２）、シリコンナイトライド（ＳｉｘＮｙ）、シリコンオキサイド（ＳｉＯ２）、アンチモンオキサイド（Ｓｂ２Ｏ３）、アルミニウムオキサイド（Ａｌ２Ｏ３）、ジルコニウムオキサイド（ＺｒＯ２）、マグネシウムオキサイド（ＭｇＯ）、ハフニウムダイオキサイド（ＨｆＯ２）、または合成ポリマーを含むことができる。
また、本発明は、複数の色に対応した複数個の単位画素領域を備える基板と、上記基板の上記複数個の単位画素領域上に位置し、第１電極と発光層が順に積層された有機膜層及び第２電極を含む複数個の有機電界発光素子と、上記第１電極下部に位置し、上記発光層から発生する光の光放出方向に順に位置する第１屈折層及び第２屈折層と、を含み、上記第１電極は透過電極であり、上記第２電極は反射電極であり、上記第１屈折層は、上記第１電極下部に位置し、上記第２屈折層は、上記第１電極と上記基板との間に位置し、上記第１屈折層の屈折率は、上記第２屈折層の屈折率より小さく、かつ、隣接している上記第１電極の屈折率より小さく、上記第２屈折層の屈折率は、上記基板の屈折率より大きく、上記第１屈折層は０ｎｍを超えて１００ｎｍ以下の厚さを有し、上記第２屈折層は、５０〜８０ｎｍまたは１８０〜２００ｎｍの厚さを有することを特徴とする有機電界発光表示装置を提供する。
上記第１屈折層及び上記第２屈折層は、各単位画素領域で同一厚さを有することができる。
上記発光色の波長が相対的に長い発光層を有する上記単位画素領域の上記有機膜層の厚さが、発光色の波長が相対的に短い発光層を有する上記単位画素領域の上記有機膜層の厚さよりも厚くてもよい。
上記第２屈折層の屈折率は、上記第１屈折層の屈折率よりも１．１倍以上大きくてもよい。
上記第１屈折層の屈折率は、１．４以上１．８未満であってもよい。
上記第１屈折層及び上記第２屈折層は、それぞれニオビウムオキサイド（Ｎｂ２Ｏ５）、タンタルオキサイド（Ｔａ２Ｏ５）、チタンオキサイド（Ｔｉ２Ｏ５、ＴｉＯ２）、シリコンナイトライド（ＳｉｘＮｙ）、シリコンオキサイド（ＳｉＯ２）、アンチモンオキサイド（Ｓｂ２Ｏ３）、アルミニウムオキサイド（Ａｌ２Ｏ３）、ジルコニウムオキサイド（ＺｒＯ２）、マグネシウムオキサイド（ＭｇＯ）、ハフニウムダイオキサイド（ＨｆＯ２）、または合成ポリマーを含むことができる。
光放出方向に沿って、前記第２屈折層上にカラーフィルタがさらに位置していてもよい。
以上説明したように本発明によれば、電極と光透過基板との間に位置する第１屈折層及び第２屈折層の厚さを制御することで、簡単な構造及び工程によってすべての発光波長範囲において輝度及び色座標を改善し、光取出効率及び色再現率を向上させることができる有機電界発光表示装置及び当該装置の製造方法を提供することができる。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
図１は本発明の第１実施形態に係る有機電界発光表示装置の断面図である。本実施形態では光が下部基板方向に取り出されるボトム（ｂｏｔｔｏｍ）発光型有機電界発光表示装置を説明する。
まず、図１に示すように、基板１００上に第２屈折層１０１及び前記第２屈折層上に第１屈折層１０２が位置し、前記第１屈折層１０２上に第１電極１０３、発光層を含む有機膜層１０４及び第２電極１０５を含む有機電界発光素子が位置する。前記第２電極１０５の上部に密封部材（図示せず）をさらに備えることができる。
前記基板１００は光を透過する材質で形成される。前記基板１００は透明なガラスで形成するか、またはポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリアニリン（ＰＡＮＩ）、またはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のような透明な高分子物質などで形成することができる。
前記第２屈折層１０１と前記第１屈折層１０２との界面と、または前記第２屈折層１０１と前記基板１００との界面と前記第２電極１０５の界面において前記有機膜層１０４の発光層から発光した光の一部が反射されながら光学的共振を起こす。このような光学的共振により前記発光層から発生する光を表示装置の外部に抽出して光取出効率を増加させる。
本実施形態において、前記第１屈折層１０２の屈折率をｎ１、前記第２屈折層１０１の屈折率をｎ２とした場合、ｎ１がｎ２よりも小さい。また、前記第１屈折層１０２は０ｎｍを超えて１００ｎｍ以下の厚さを有する。前記第１屈折層１０２の厚さが１００ｎｍを超えた場合には、前記第１屈折層１０２の厚さを変えても光取出効率及び色再現率の向上にほぼ有意差がなく、むしろ前記第１屈折層１０２の厚さが厚くなるほど前記発光層から発光した光を吸収し、光取出に良くない影響を与える。したがって、前記第１屈折層１０２は、できるだけ厚くないように形成するが、前記第１電極１０３のパターニング時、下部の前記第２屈折層１０１を保護する厚さである０ｎｍを超えて１００ｎｍ以下の厚さで形成する。
前記第１屈折層１０２の厚さが１００ｎｍ以下である場合は、前記第２屈折層１０１は０ｎｍを超えて３５０ｎｍ以下の厚さを有することが好ましい。前記第２屈折層１０１が前記厚さを超える場合には、前記第２屈折層１０１内での光吸収率が増加されることができる。特に好ましくは、前記第２屈折層１０１は２０〜１００ｎｍまたは１５０〜３５０ｎｍの厚さを有することができ、より好ましくは５０〜８０ｎｍまたは１８０〜２００ｎｍ厚さを有することができるが、この場合、光取出効率及び色再現率が他の厚さの場合と比べて大きく増加し、約４００〜８００ｎｍの波長範囲内にある赤色、緑色、及び青色などの光に対して前記第１屈折層１０２及び前記第２屈折層１０１の厚さをすべて等しく適用しても光取出効率及び色再現率を向上させることができる。
前記第１屈折層１０２及び前記第２屈折層１０１は透明な物質で形成し、より詳しくは、ニオビウムオキサイド（Ｎｂ２Ｏ５）、タンタルオキサイド（Ｔａ２Ｏ５）、チタンオキサイド（Ｔｉ２Ｏ５）、シリコンナイトライド（ＳｉｘＮｙ）、シリコンオキサイド（ＳｉＯ２）、アンチモンオキサイド（Ｓｂ２Ｏ３）、アルミニウムオキサイド（Ａｌ２Ｏ３）、ジルコニウムオキサイド（ＺｒＯ２）、マグネシウムオキサイド（ＭｇＯ）、ハフニウムダイオキサイド（ＨｆＯ２）、または合成ポリマーなどを用いて形成することができ、前記第１屈折層１０２の屈折率ｎ１が前記第２屈折層１０１の屈折率ｎ２よりも小さくなるように前記材料を選択的に組み合わせする。このとき、前記ｎ１は１．４〜１．８未満であることが好ましく、ｎ２はｎ１の１．１倍以上の値を有するように、前記第１屈折層１０２及び前記第２屈折層１０１の材料を選択することが好ましい。また、ｎ１は前記第１電極１０３の屈折率よりも小さいことが好ましい。上記のように、ｎ２がｎ１の１，１倍以上の値を有することで、第１屈折層１０２及び前記第２屈折層１０１の組み合わせを用いて共振効果を効率的に発生させることができる。また、上記の合成ポリマーは、例えば、ポリイミド、ポリウレタン等を含むものが挙げられる。
前記第１屈折層１０２及び前記第２屈折層１０１は、ゾルゲル法、スピンコーティング法、スプレー法、ロールコーティング法、イオンビーム蒸着（ｉｏｎ ｂｅａｍ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、電子ビーム蒸着（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、レーザアブレイション（ｌａｓｅｒ ａｂｌａｔｉｏｎ）法、化学気相蒸着法（ＣＶＤ）またはスパッタリング法などを用いて形成することができ、大面積成膜時に均一性と安全性を確保するためにスパッタリング法を用いて形成することが好ましい。
一方、前記第２屈折層１０１と前記基板１００との間に、前記第１屈折層１０２と同じ層をさらに位置することもでき、前記第１屈折層１０２及び前記第２屈折層１０１の積層構造または前記第１屈折層１０２／前記第２屈折層１０２／前記第１屈折層１０２の積層構造を繰り返し形成することができる。
続いて、前記第１電極１０３は光が透過する方向に位置しているので、透過電極で形成する。前記第１電極１０３はアノード電極とすることができ、アノード電極の場合、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＴＯ（Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ（Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）または透明な導電性物質を用いて形成することができる。または前記第１電極１０３はカソード電極とすることができ、このときは仕事関数が低い導電性の金属であるＭｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ａｇ及びこれらの合金からなる群から選択された１種の物質を用いて光を透過するほどの薄い厚さで形成することができる。
前記有機膜層１０４は発光層を含み、発光層以外に正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層、正孔抑制層、及び電子抑制層から選択された一つ以上の層をさらに含むこともできる。
前記発光層を形成する物質は、特に制限はないが、公知のホスト材料及びドーパント材料から任意に選択された物質で形成することができる。
前記ホスト材料としては、４、４’−Ｎ、Ｎ’−ジカルバゾール−ビフェニル（４、４’−Ｎ、Ｎ’ｄｉｃａｒｂａｚｏｌｅ−ｂｉｐｈｅｎｙｌ：ＣＢＰ）、ビス−（２−メチル−８−キノリナト）−（４−フェニルフェノレートアルミニウム）（ｂｉｓ（２−ｍｅｔｈｙｌ−８−ｑｕｉｎｏｌｉｎａｔｏ）−４−ｐｈｅｎｙｌｐｈｅｎｏｌａｔｅ ａｌｕｍｉｎｕｍ：ＢＡｌｑ）、２、９−ジメチル−４、７−ジフェニル−１、１０−フェナントロリン（２、９−ｄｉｍｅｔｈｙｌ−４、７−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−１、１０−ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ：ＢＣＰ）、Ｎ、Ｎ’−ジカルバゾリル−１、４−ジメテン−ベンゼン（Ｎ、Ｎ’−ｄｉｃａｒｂａｚｏｌｙｌ−１、４−ｄｉｍｅｔｈｅｎｅ−ｂｅｎｚｅｎｅ：ＤＣＢ）、ルブレン（ｒｕｂｒｅｎｅ）、９、１０−ビス（２−ナフチル）アントラセン（９、１０−ｂｉｓ２−ｎａｐｈｔｈｙｌａｎｔｒａｃｅｎｅ：ＡＮＤ）などがある。前記ドーパンド材料としては、４、４’−ビス（２、２’−ジフェニルビニル）−１、１’ビフェニル（４、４’−ｂｉｓ（２、２’−ｄｉｐｈｅｎｙｌ ｖｉｎｙｌ）−１、１’−ｂｉｐｈｅｎｙｌ：ＤＰＶＢｉ）、ジスチリルアミン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、ジスチリルビフェニル誘導体（ｄｉｓｔｙｒｙｌｂｉｐｈｅｎｙｌ：ＤＳＢＰ）、１０−（１、３−ベンゾチアゾール−２−ｙ１）−１、１、７、７−テトラメチル２、３、６、７−テトラハイドロ−１Ｈ、５Ｈ、１１Ｈ−ピラノ（２、３−ｆ）ピリド（３、２、１−ｉｊ）キノリン−１１−ｏｎｅ（Ｃ５４５Ｔ）、キナクリドン（Ｑｕｉｎａｃｒｉｄｏｎｅ）誘導体、トリ（２−フェニルピリジン）イリジウム（Ｉｒ（ＰＰｙ）３）、ＰＱＩｒ、Ｂｔｐ２Ｉｒ（ａｃａｃ）、４−（ジシアノメチレン）−２−トト−ブチル（６−１、１、７、７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＪＴＢ）、４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ）、２、３、７、８、１２、１３、１７、１８−オキタエチル−２１Ｈ、２３Ｈ−ポルフィリン−白金錯体（ＰｔＯＥＰ）、Ｉｒ（ｐｉｑ）２（ａｃａｃ）、ＲＤ３（Ｋｏｄａｋ社）、ＥＫ８（Ｋｏｄａｋ社）などがある。
前記正孔注入層は、４、４’、４”−トリス（３−メチルフェニルアミノ）トリフェニルアミノ（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、１、３、５−トリス［４−（３−メチルフェニルアミノ）フェニル］ベンゼン（ｍ−ＭＴＤＡＴＢ）、フタロシアニン銅（ＣｕＰｃ）、またはＮ、Ｎ’−ジ（４−（Ｎ、Ｎ’−ジフェニルアミノ）フェニル−Ｎ、Ｎ’−ジフェニルベンジジン（ＤＮＴＰＤ）などで形成することができ、前記正孔輸送層は、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（ＴＰＤ）、Ｎ、Ｎ’−ジ−ナフタリン−１−イル）−Ｎ、Ｎ’−ジフェニルベンジジン（α−ＮＰＤ）または４、４’−ビス（１−ナフチルフェニルアミノ）ビフェニル（ＮＰＢ）などで形成することができる。
前記電子抑制層は、ＢＡｌｑ、ＢＣＰ、ＣＦ−Ｘ、３−（４−ｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニル）−１、２、４−トリアゾール（ＴＡＺ）またはスピロ−ＴＡＺを用いて形成することができ、前記正孔抑制層１６０は、２−（４−ビフェニル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１、３、４−オキシジアゾール（ＰＢＤ）、スピロ−ＰＢＤまたはＴＡＺなどで形成することができる。
前記電子輸送層は、ＴＡＺ、ＰＢＤ、ｓｐｉｒｏ−ＰＢＤ、Ａｌｑ３、ＢＡｌｑ、またはＳＡｌｑなどで形成することができ、前記電子注入層はＬｉＦ、ガリウム混合物（Ｇａ ｃｏｍｐｌｅｘ）、ＬｉｑまたはＣｓＦなどで形成することができる。
前記有機膜層１０４は、熱真空蒸着、気相蒸着、スピンコーティング、ディップコーティング、ドクターブルレイディング、インクジェットプリンティング、または熱転写法などを用いて形成することができる。
前記第２電極１０５は反射電極で形成される。前記第２電極１０５はカソード電極とすることができ、カソード電極の場合、仕事関数が低い導電性の金属であるマグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）及びこれらの合金からなる群から選択された１種の物質を用いて光を反射できるような厚さで形成することができる。または前記第２電極１０５はアノード電極とすることができ、この場合は、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）またはこれらの合金膜で反射膜を形成し、前記反射膜上にＩＴＯ、ＩＺＯ、ＴＯまたはＺｎＯなどの透明膜が積層された構造とすることができる。
図２は本発明の第２実施形態に係る有機電界発光表示装置の断面図である。前記第１実施形態とは異なって前面（ｔｏｐ）発光型の構造である。以下に特別に記載したことを除いては前記第１実施形態を参照するものとする。
図２に示すように、基板２００上に第１電極２０１が位置する。前記第１電極２０１は反射電極で形成する。前記第１電極２０１上に発光層を含む有機膜層２０２が位置する。前記有機膜層２０２上に第２電極２０３が位置する。前記第２電極２０３は透過電極で形成する。
本実施形態では、光が第２電極２０３を透過して放出されるので、前記第２電極２０３上に第１屈折層２０４が位置し、前記第１屈折層２０４上に第２屈折層２０５が位置する。前記第１実施形態のように前記第１屈折層２０４の屈折率ｎ１が前記第２屈折層２０５の屈折率ｎ２よりも小さく、前記第１屈折層２０４は０超〜１００ｎｍの厚さを有する。一方、前記第２屈折層２０５は、０超〜３５０ｎｍの厚さを有することが好ましく、より好ましくは２０〜１００ｎｍまたは１５０〜３５０ｎｍ、特に好ましくは５０〜８０ｎｍまたは１８０〜２００ｎｍの厚さを有することができる。
図３は第３実施形態に係る有機電界発光表示装置を示す断面図である。基板上に第１電極と電気的に接続する薄膜トランジスタを含む能動型有機電界発光表示装置であり、ボトム発光型構造である。以下特別に記載したことを除いては前記の実施形態を参照する。
図３に示すように、基板３００上に半導体層３０１、ゲート絶縁膜３０２、ゲート電極３０３、及びソース／ドレーン電極３０４、３０５を含む薄膜トランジスタ３０６が位置する。前記ソース／ドレーン電極３０４、３０５上に保護膜３０７が位置することができる。
前記保護膜３０７上に第２屈折層３０８が位置し、前記第２屈折層３０８上に第１屈折層３０９が位置する。
前記第１屈折層３０９上に第１電極３１０が位置し、前記第１電極３１０は前記薄膜トランジスタ３０６の前記ソース及びドレーン電極３０４、３０５のうちいずれか一つに電気的に接続している。前記第１電極３１０は透過電極で形成する。
前記第１電極３１０上に発光層を含む有機膜層３１１が位置し、前記有機膜層３１１上に第２電極３１２が位置する。前記第２電極３１２は反射電極で形成する。
一方、前面発光型能動型有機電界発光表示装置では、前記第１電極３１０を反射電極及び前記第２電極３１２を透過電極で形成し、前記第１屈折層３０９が前記第２電極３１２上部に、前記第１屈折層３０９上に前記第２屈折層３０８が位置する。また本実施形態と異なって前記第１屈折層３０９及び前記第２屈折層３０８を前記ゲート絶縁膜３０２と前記基板３００との間に位置させることも可能である。
図４は本発明の第４実施形態に係る有機電界発光表示装置を示す断面図である。赤色、緑色及び青色の画素を含むフルカラー有機電界発光表示装置であり、ボトム発光型の構造である。以下の特別に記載したことを除いては前記の実施形態を参照するものとする。
図４に示すように、赤色Ｒ、緑色Ｇ及び青色Ｂの単位画素領域を有する基板４００が位置する。前記基板４００上に第２屈折層４０１及び前記第２屈折層上に第１屈折層４０２が位置する。前記実施形態のように前記第１屈折層４０２の屈折率ｎ１が前記第２屈折層４０１の屈折率ｎ２よりも小さく、前記第１屈折層４０２は０超〜１００ｎｍの厚さを有する。一方、前記第２屈折層４０１は０超〜３５０ｎｍの厚さを有することが好ましい。より好ましくは２０〜１００ｎｍまたは１５０〜３５０ｎｍ、特に好ましくは５０〜８０ｎｍまたは１８０〜２００ｎｍの厚さを有することができるが、この場合に光取出効率及び色再現率が他の厚さの場合と比べて大きく増加し、約４００〜８００ｎｍの範囲内にある赤色、緑色及び青色などの光に対して前記第１屈折層４０２及び前記第２屈折層４０１の厚さをすべて等しく適用しても光取出効率及び色再現率を向上させることができる。これによって、前記第１屈折層４０２及び前記第２屈折層４０１を各画素別に形成する必要がないので製造工程が簡単である。
前記第１屈折層４０２上に、各単位画素領域別に第１電極４０３Ｒ、４０３Ｇ、４０３Ｂが位置する。前記第１電極４０３Ｒ、４０３Ｇ、４０３Ｂは透過電極である。前記第１電極４０３Ｒ、４０３Ｇ、４０３Ｂ間には画素領域を定義する絶縁膜４０４が位置する。
前記第１電極４０３Ｒ、４０３Ｇ、４０３Ｂ上に赤色、緑色または青色発光層を含む有機膜層４０５Ｒ、４０５Ｇ、４０５Ｂがそれぞれ位置する。前記有機膜層４０５Ｒ、４０５Ｇ、４０５Ｂを形成する工程は、高精細マスクを用いた真空蒸着法、インクジェットプリント法またはレーザ熱転写法を用いて形成することができる。前記有機膜層４０５Ｒ、４０５Ｇ、４０５Ｂは同一厚さで形成することもできるが、共振効果を最大とするためには、発光色波長が長い単位画素領域の有機膜層の厚さが、発光層波長が短い単位画素領域の有機膜層の厚さよりも長くすることが好ましい。
前記絶縁膜４０４上にセパレータ４０６が位置することができる。前記有機膜層４０５Ｒ、４０５Ｇ、４０５Ｂ上には、前記セパレータ４０６から分離した第２電極４０７が位置する。前記第２電極４０７は反射電極である。
一方、前面発光型能動型有機電界発光表示装置では、前記第１電極４０３Ｒ、４０３Ｇ、４０３Ｂを反射電極で形成し、前記第２電極４０７を透過電極で形成する。また、前記第１屈折層４０２が前記第２電極４０７上部に位置し、前記第１屈折層４０２上に前記第２屈折層４０１が位置する。
また、前記基板４００と前記第２屈折層４０１との間に、赤色、緑色及び青色のカラーフィルタ４０８Ｒ、４０８Ｇ、４０８Ｂが各単位画素領域にそれぞれ位置することができる。前記カラーフィルタ４０８Ｒ、４０８Ｇ、４０８Ｂによって色純度がさらに向上できる。それぞれのカラーフィルタ間にはブラックマトリックス４０９を位置させることができる。
以下、本発明の理解を高めるために好適な実験例を提示する。なお、下記の実験例は、本発明の理解を高めるためのものであって、本発明が下記の実験例によって限定されるものではない。
［実験例１〜４］
ガラス基板上に、第２屈折層として屈折率が２．４であるＮｂ２Ｏ５を表１に記載された厚さでそれぞれ形成した。前記第２屈折層上に第１屈折層として屈折率が１．４５であるＳｉ０２を３０ｎｍの厚さで形成した。前記第１屈折層上に第１電極としてＩＴＯを５０ｎｍ厚さで形成した。前記第１電極上に正孔注入層としてＤＮＴＰＤを７５ｎｍ厚さで形成し、前記正孔注入層上に正孔輸送層としてＮＰＢを１５ｎｍ厚さで形成した。前記正孔輸送層上にＡＮＤ（ホスト）／ＥＫ８（Ｋｏｄａｋ社）（ドーパンド）を用いて２５ｎｍ厚さで青色発光層を形成した。続いて、前記青色発光層上に電子輸送層としてＡｌｑ３を２５ｎｍ厚さで形成し、前記電子輸送層上に電子注入層としてＬｉＦを５ｎｍ厚さで形成した。前記電子注入層上に第２電極としてＡｌを８０ｎｍの厚さとした。
ガラス基板上に、第２屈折層として屈折率が２．４であるＮｂ２Ｏ５を表１に記載された厚さでそれぞれ形成した。前記第２屈折層上に第１屈折層として屈折率が１．４５であるＳｉ０２を３０ｎｍの厚さで形成した。前記第１屈折層上に第１電極としてＩＴＯを５０ｎｍ厚さで形成した。前記第１電極上に正孔注入層としてＤＮＴＰＤを７５ｎｍ厚さで形成し、前記正孔注入層上に正孔輸送層としてＮＰＢを１５ｎｍ厚さで形成した。前記正孔輸送層上にＡＮＤ（ホスト）／ＥＫ８（Ｋｏｄａｋ社）（ドーパンド）を用いて２５ｎｍ厚さで青色発光層を形成した。続いて、前記青色発光層上に電子輸送層としてＡｌｑ３を２５ｎｍ厚さで形成し、前記電子輸送層上に電子注入層としてＬｉＦを５ｎｍ厚さで形成した。前記電子注入層上に第２電極としてＡｌを８０ｎｍの厚さとした。
［実験例５〜８］
前記実験例１〜４の第１屈折層を９０ｎｍ厚さとした以外は前記実験例１〜４とそれぞれ同一条件とした。
前記実験例１〜４の第１屈折層を９０ｎｍ厚さとした以外は前記実験例１〜４とそれぞれ同一条件とした。
［比較例１］
前記実験例１から第１屈折層及び第２屈折層を除去した。
前記実験例１から第１屈折層及び第２屈折層を除去した。
［比較例２〜５］
前記実験例１の第１屈折層を１２０ｎｍ厚さとした以外は前記実験例１〜４とそれぞれ同一条件とした。
前記実験例１の第１屈折層を１２０ｎｍ厚さとした以外は前記実験例１〜４とそれぞれ同一条件とした。
以下の表１及び２は、実験例１〜実験例４及び５〜８による有機電界発光表示装置の色座標及び輝度値を示す。以下の表３及び４は、比較例１及び２〜比較例５による有機電界発光表示装置の色座標及び輝度値を示す。
表１〜４に示すように、実験例１〜４及び実験例５〜８において第１屈折層の厚さを３０ｎｍ及び９０ｎｍとした場合には輝度が多少減少したが、色座標のｙ値が比較例１に比べて大きく減少したり、ｙ値に大きい有意差がないのに輝度が増加したりすることを確認することができる。青色の場合には輝度が多少減少してもｙ値は小さいほど色再現率が向上する。したがって、前記第１屈折層の厚さを１００ｎｍ以下にした場合は色再現率及び光取出効率が向上する。その反面、比較例２〜５において第２屈折層の厚さを１２０ｎｍとした場合には、第２屈折層の厚さを調節すると比較例１に比べて輝度は増加するものの、色座標のｙ値が比較例１に比べて大きく増加することを確認することができる。上記のように、ｙ値が増加する場合は輝度が増加しても色再現という面からは好ましくない。
［実験例９〜２０］
ガラス基板上に第２屈折層として屈折率が２．４であるＮｂ２Ｏ５を表５の厚さでそれぞれ形成した。前記第２屈折層上に第１屈折層として屈折率が１．４５であるＳｉ０２を３０ｎｍの厚さで形成した。前記第１屈折層上に第１電極としてＩＴＯを５０ｎｍ厚さで形成した。前記第１電極上に正孔注入層としてＤＮＴＰＤを赤色画素は１４５ｎｍ、緑色画素は１００ｎｍ、青色画素は７５ｎｍ厚さで形成し、前記正孔注入層上に正孔輸送層としてＮＰＢを１５ｎｍ厚さで形成した。前記正孔輸送層上に赤色発光層ではルブレン（ホスト）／ＲＤ３（Ｋｏｄａｋ社）（ドーパンド）を用いて４５ｎｍ、緑色発光層ではＡｌｑ３（ホスト）／Ｃ５４５Ｔ（ドーパンド）を用いて４５ｎｍ、青色発光層ではＡＮＤ（ホスト）／ＥＫ８（Ｋｏｄａｋ社）（ドーパンド）を用いて２５ｎｍ厚さでそれぞれ形成した。続いて、前記発光層上に電子輸送層としてＡｌｑ３を２５ｎｍ厚さで形成し、前記電子輸送層上に電子注入層としてＬｉＦを５ｎｍ厚さで形成した。前記電子注入層上に第２電極としてＡｌを８０ｎｍの厚さで形成した。
ガラス基板上に第２屈折層として屈折率が２．４であるＮｂ２Ｏ５を表５の厚さでそれぞれ形成した。前記第２屈折層上に第１屈折層として屈折率が１．４５であるＳｉ０２を３０ｎｍの厚さで形成した。前記第１屈折層上に第１電極としてＩＴＯを５０ｎｍ厚さで形成した。前記第１電極上に正孔注入層としてＤＮＴＰＤを赤色画素は１４５ｎｍ、緑色画素は１００ｎｍ、青色画素は７５ｎｍ厚さで形成し、前記正孔注入層上に正孔輸送層としてＮＰＢを１５ｎｍ厚さで形成した。前記正孔輸送層上に赤色発光層ではルブレン（ホスト）／ＲＤ３（Ｋｏｄａｋ社）（ドーパンド）を用いて４５ｎｍ、緑色発光層ではＡｌｑ３（ホスト）／Ｃ５４５Ｔ（ドーパンド）を用いて４５ｎｍ、青色発光層ではＡＮＤ（ホスト）／ＥＫ８（Ｋｏｄａｋ社）（ドーパンド）を用いて２５ｎｍ厚さでそれぞれ形成した。続いて、前記発光層上に電子輸送層としてＡｌｑ３を２５ｎｍ厚さで形成し、前記電子輸送層上に電子注入層としてＬｉＦを５ｎｍ厚さで形成した。前記電子注入層上に第２電極としてＡｌを８０ｎｍの厚さで形成した。
［実験例２１〜３２］
前記実験例９〜２０で第２屈折層として屈折率が２．１であるＴａ２Ｏ５を用いた以外には前記実験例９〜２０とそれぞれ同一条件とした。
前記実験例９〜２０で第２屈折層として屈折率が２．１であるＴａ２Ｏ５を用いた以外には前記実験例９〜２０とそれぞれ同一条件とした。
［実験例３３〜４４］
前記実験例９〜２０で第２屈折層として屈折率が２．３であるＴｉＯ２を用いた以外には前記実験例９〜２０とそれぞれ同一条件とした。
前記実験例９〜２０で第２屈折層として屈折率が２．３であるＴｉＯ２を用いた以外には前記実験例９〜２０とそれぞれ同一条件とした。
［実験例４５〜５０］
前記実験例９で第２屈折層として屈折率が１．８であるＳｉＮを用いて表８の厚さでそれぞれ形成した以外には前記実験例９と同一条件で形成した。
前記実験例９で第２屈折層として屈折率が１．８であるＳｉＮを用いて表８の厚さでそれぞれ形成した以外には前記実験例９と同一条件で形成した。
［比較例６］
前記実験例９で第１屈折層及び第２屈折層を除去した以外には前記実験例９と同一条件で形成した。
前記実験例９で第１屈折層及び第２屈折層を除去した以外には前記実験例９と同一条件で形成した。
以下の表５〜８は、実験例９〜５０による有機電界発光表示装置において赤色、緑色及び青色の色座標及び輝度値を示す。以下の表９は比較例６による有機電界発光表示装置の赤色、緑色及び青色の色座標及び輝度値を示す。
表５〜９に示すように、実験例９〜５０において第１屈折層の厚さを６０ｎｍに固定し、第２屈折層の厚さを変化させた結果、前記第２屈折層の厚さが０超〜３５０ｎｍであるすべての範囲において赤色及び緑色の場合は輝度値が比較例６に比べて上昇し、青色の場合は色座標のｙ値が小さくなったり、輝度値が増加したりすることを確認することができる。特に、前記第２屈折層の厚さが２０〜１００ｎｍまたは１５０〜３５０ｎｍ、特に好ましくは５０〜８０ｎｍまたは１８０〜２００ｎｍである範囲においてその効果が他の厚さの場合と比べて大きいことを確認することができる。
以上説明したように、低屈折層である第１屈折層の厚さを１００ｎｍ以下で形成すると、光取出効率及び色再現率を向上させることができ、これに加えて、高屈折層である第２屈折層の厚さを０超〜３５０ｎｍ、より好ましくは２０〜１００ｎｍまたは１５０〜３５０ｎｍ、特に好ましくは５０〜８０ｎｍまたは１８０〜２００ｎｍ厚さで形成すると、同一厚さを適用しても赤色、緑色及び青色など４００〜８００ｎｍの波長範囲内のすべての光に対して光取出効率及び色座標を改善して色再現率を向上させることができる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
１０１、２０５、３０８、４０１ 第２屈折層
１０２、２０４、３０９、４０２ 第１屈折層
１０３、２０１。３１０、４０３Ｒ、４０３Ｇ、４０３Ｂ 第１電極
１０４、２０２、３１１、４０５Ｒ、４０５Ｇ、４０５Ｂ 有機膜層
１０５、２０３、３１２、４０７ 第２電極
１０２、２０４、３０９、４０２ 第１屈折層
１０３、２０１。３１０、４０３Ｒ、４０３Ｇ、４０３Ｂ 第１電極
１０４、２０２、３１１、４０５Ｒ、４０５Ｇ、４０５Ｂ 有機膜層
１０５、２０３、３１２、４０７ 第２電極
Claims (6)
- 複数の色に対応した複数個の単位画素領域を備える基板と、
前記基板の前記複数個の単位画素領域上に位置し、第１電極と発光層が順に積層された有機膜層及び第２電極を含む複数個の有機電界発光素子と、
前記第１電極下部に位置し、前記発光層から発生する光の光放出方向に順に位置する第１屈折層及び第２屈折層と、
を含み、
前記有機電界発光素子、前記第１屈折層及び前記第２屈折層により光学的共振が生じ、
前記第１電極は透過電極であり、前記第２電極は反射電極であり、
前記第１屈折層及び前記第２屈折層が交互に積層された積層体が前記第１電極と前記基板との間に位置し、かつ、前記第１電極の下部に隣接して前記第１屈折層が位置し、前記基板上に前記第１屈折層または前記第２屈折層が位置し、
前記第１屈折層の屈折率は、前記第２屈折層の屈折率より小さく、かつ、隣接している前記第１電極の屈折率より小さく、
前記第２屈折層の屈折率は、前記基板の屈折率より大きく、
前記第１屈折層は０ｎｍを超えて３０ｎｍ以下の厚さを有し、
前記第２屈折層は、５０〜８０ｎｍまたは１８０〜２００ｎｍの厚さを有し、
発光色の波長が相対的に長い発光層を有する前記単位画素領域の前記有機膜層の厚さが、発光色の波長が相対的に短い発光層を有する前記単位画素領域の前記有機膜層の厚さよりも厚いことを特徴とする、有機電界発光表示装置。 - 前記第１屈折層及び前記第２屈折層は、各単位画素領域で略同一の厚さを有することを特徴とする、請求項１に記載の有機電界発光表示装置。
- 前記第２屈折層の屈折率は、前記第１屈折層の屈折率よりも１．１倍以上大きいことを特徴とする請求項１または２記載の有機電界発光表示装置。
- 前記第１屈折層の屈折率は、１．４以上１．８未満であることを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の有機電界発光表示装置。
- 前記第１屈折層及び前記第２屈折層は、それぞれニオビウムオキサイド、タンタルオキサイド、チタンオキサイド、シリコンナイトライド、シリコンオキサイド、アンチモンオキサイド、アルミニウムオキサイド、ジルコニウムオキサイド、マグネシウムオキサイド、ハフニウムダイオキサイド、または合成ポリマーを含むことを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載の有機電界発光表示装置。
- 光放出方向に沿って、前記第２屈折層上にさらにカラーフィルタが形成されることを特徴とする、請求項１〜５の何れか１項に記載の有機電界発光表示装置。
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