JP5561582B2 - 有機el表示装置 - Google Patents
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Description
以下、図1乃至図6を参照して、本発明の第1の実施の形態について説明する。まず図1(a)(b)(c)により、本実施の形態における有機EL表示装置10全体について説明する。
図1に示すように、有機EL表示装置10は、有機EL素子用基板21と、有機EL素子用基板21の一側の面21aに設けられた有機EL層22とを有する有機EL素子20と、有機EL素子20の有機EL層22側に設けられ、観察側(図1において有機EL表示装置10の上方の側)に位置するカラーフィルタ用基板(透明基板)31とを備えている。このうち有機EL層22は、図1に示すように、有機EL素子用基板21側に位置する陽極23と、カラーフィルタ用基板31側(観察側)に位置する陰極25と、陽極23と陰極25の間に設けられ、白色発光層を含む有機発光層24とを有している。
本実施の形態における有機EL表示装置10はいわゆるトップエミッション型であり、有機EL層22の有機発光層24からの発光が、カラーフィルタ用基板31を透過して観察側へ放射される。
有機EL素子用基板21は、有機EL層22を支持するとともに、外気を遮断することができるものであれば特に限定されるものではないが、安定性、耐久性等が良好なことから、ガラスや透明ポリマーであることが好ましい。なお、本発明においては、上記カラーフィルタ用基板31側から光が取り出されるものであるため、有機EL素子用基板21としては、透明であっても、不透明であっても良い。
陽極23は、有機EL素子用基板21と有機発光層24との間に配置されたものである。陽極23は、上記白色発光層を発光させるための電極をなすものであり、陰極25と反対の電荷をもつ電極である。
陰極25は、陽極23との間に挟まれた有機発光層24に電圧をかけ、有機発光層24の白色発光層で発光を起こさせるために設けられるものである。また、当該白色発光層で発生した光を、カラーフィルタ用基板31側に透過させるものである。したがって、有機発光層24と、カラーフィルタ用基板31との間に配置されるものである。
本発明に用いられる有機発光層24は、少なくとも発光層を有するものであるが、通常、複数層の有機層から構成されるものであり、正孔注入層(図示せず)や電子注入層(図示せず)といった電荷注入層や、発光層に正孔を輸送する正孔輸送層(図示せず)、発光層に電子を輸送する電子輸送層(図示せず)といった電荷輸送層を有するものとすることができる。発光層としては、各発光層が青色光(430nm〜470nm)、緑色光(470nm〜600nm)、および赤色光(600nm〜700nm)の波長域の発光スペクトルを有する3色塗り分けタイプ、白色発光層を有するタイプなどが挙げられる。
本発明に用いられる白色発光層は、白色光を発光することができるものであれば良い。このような白色発光層としては、具体的には、有機発光層24に電圧が加えられた際に、少なくとも青色光(430nm〜470nm)、緑色光(470nm〜600nm)、および赤色光(600nm〜700nm)の波長域の発光スペクトルを有するものであれば良いが、発光スペクトルにおいて緑色光(470nm〜600nm)ピークの最大発光強度と青色光(430nm〜470nm)ピークの最大発光強度の比(緑色光ピークの最大発光強度/青色光ピークの最大発光強度)が、0.3〜0.8の範囲内であることが好ましく、0.3〜0.7の範囲内であることがより好ましく、特に0.3〜0.5の範囲内であることが好ましい。上記緑色光ピークの最大発光強度と青色光ピークの最大発光強度の比が上記範囲内であることにより、上記青色パターンの透過率が大きいことによる消費電力低減効果を、より効果的に発揮することができるからである。また、赤色光(600nm〜700nm)については、赤色光ピークの最大発光強度と青色光ピークの最大発光強度の比が所定の範囲内にあれば良く、強度の比が0.3〜1.0であることが好ましい。
本発明においては、白色発光層と陽極23との間に正孔注入層が形成されていても良い。正孔注入層を設けることにより、白色発光層への正孔の注入が安定化し、発光効率を高めることができるからである。
本発明においては、白色発光層と陰極25との間に電子注入層が形成されていても良い。電子注入層を設けることにより、白色発光層への電子の注入が安定化し、発光効率を高めることができるからである。
次に、カラーフィルタ用基板31について詳述する。カラーフィルタ用基板31の材料は、有機EL層22からの発光を観察側に取り出すことができ、かつ水分および酸素を効率的に遮断することができる限り特に限定されるものではない。ただし、封止材40との密着性、および光透過性、安定性や耐久性等を考慮すると、ガラスやポリマー等を使用することが好ましい。
またカラーフィルタ用基板31の非表示領域33は、カラーフィルタ用基板31の一側の面31aにおける一側の非表示領域33aと(図1(b)参照)、カラーフィルタ用基板31の他側の面31bにおいて図1(c)に示す点線領域の外側にある他側の非表示領域33bと、カラーフィルタ用基板31の側面31cと(図1(a)参照)を含んでいる。図1(b)および図1(c)に示すように、一側の非表示領域33aおよび他側の非表示領域33bは、カラーフィルタ用基板31の周縁に位置する領域と、表示領域32a,32b間に位置する領域とからなる。
図2は、図1(a)の集光部34を拡大して示す図である。図2に示すように、集光部34は、カラーフィルタ用基板31の一側の面31aの一部を切り欠くことにより形成された三角形状スクラッチ部34aからなる。このように一側の面31aの一部を切り欠くことにより、後述するように、カラーフィルタ用基板31内部で全反射を繰り返して伝播する光を三角形状スクラッチ部34aから取り出すことができる。三角形状スクラッチ部34aを形成するための切欠方法としては種々の加工方法を用いることができ、例えば、機械切削、サンドブラストおよびエッチングなどを用いることができる。
また図2に示すように、光発電素子35は、三角形状スクラッチ部34aを覆うよう設けられた太陽電池35aを有している。このように、三角形状スクラッチ部34aを覆うよう太陽電池35aを設けることにより、三角形状スクラッチ部34aに集光された光を太陽電池35aに入射させることができる。太陽電池35aに光が入射すると、太陽電池35aにより光が電気に変換される。このようにして生成された電気は、前述のとおり、一対の導電体39を介して有機EL層22の駆動回路に供給される。
このうちpn接合型太陽電池としては、シリコン系(単結晶、多結晶、アモルファス、薄膜など)、化合物系(GaAs系、カルコパイライト系など)など様々なタイプを挙げることができ、例えば、登録実用新案第2023397号公報または登録実用新案第2511509号公報に記載の太陽電池を挙げることができる。
また色素増感型太陽電池としては、2枚の透明電極間に色素を吸着させた二酸化チタン層と電解溶液とを挟み込んだ構造を有するグレッツエル型を挙げることができる。この場合、色素としてはルテニウム錯体などを用いることができ、電解溶液としてはヨウ素を溶かした電解溶液を用いることができる。このような色素増感型太陽電池として、例えば、特許第4278615号明細書または特許第3683899号明細書に記載の色素増感型太陽電池を挙げることができる。
反射材36の材料は、光を反射できるものであれば特に限定されないが、例えば各種金属材料、特にアルミニウム、ニッケル、クロムなどを挙げることができる。反射材36の厚さは、十分な反射強度を得ることができるとともに、カラーフィルタ用基板31の表面から剥離しない程度の厚さであれば特に限定されない。反射材36の形成方法も特に限定されず、真空蒸着法、スパッタリング法、CVD法、無電界めっき溶液法、電界めっき溶液法、コーティング法、イオンプレーティング法などを用いることにより、カラーフィルタ用基板31の表面に緻密に反射材36を形成してもよく、若しくは、金属薄膜などからなる反射材36を貼付などによりカラーフィルタ用基板31の表面に設けてもよい。このようにして形成された反射材36において、好ましくは、波長550nmの光に対する反射率が70%以上となっている。
次にカラーフィルタ層37について説明する。図1(a)(c)に示すように、カラーフィルタ用基板31の他側の面31bには、有機EL層22からの光を補正し、または色純度を高めるための複数のカラーフィルタ層37が設けられており、また各カラーフィルタ層37の間にはブラックマトリクス層38が設けられている。これらカラーフィルタ用基板31と複数のカラーフィルタ層37とブラックマトリクス層38とにより、カラーフィルタ30が構成されている。なお図1(c)に示すように、ブラックマトリクス層38により囲われている領域が、カラーフィルタ用基板31の他側の表示領域32bとなっている。
このうち赤色着色層に用いられる着色剤としては、例えば、ペリレン系顔料、レーキ顔料、アゾ系顔料、キナクリドン系顔料、アントラキノン系顔料、アントラセン系顔料、イソインドリン系顔料等が挙げられる。これらの顔料は単独で用いてもよく2種以上を混合して用いてもよい。
青色着色層に用いられる着色剤としては、例えば、銅フタロシアニン系顔料、アントラキノン系顔料、インダンスレン系顔料、インドフェノール系顔料、シアニン系顔料、ジオキサジン系顔料等が挙げられる。これらの顔料は単独で用いてもよく2種以上を混合して用いてもよい。
緑色着色層に用いられる着色剤としては、例えば、ハロゲン多置換フタロシアニン系顔料もしくはハロゲン多置換銅フタロシアニン系顔料等のフタロシアニン系顔料、トリフェニルメタン系塩基性染料、イソインドリン系顔料、イソインドリノン系顔料等が挙げられる。これらの顔料もしくは染料は単独で用いてもよく2種以上を混合して用いてもよい。
また、図6(b)に示すように、反射材36を、有機EL素子用基板21の非表示領域にさらに設けてもよい。これによって、さらに多くの光を集光部34に導くことができる。
さらに、図示はしないが、反射材36を、カラーフィルタ用基板31の非表示領域33a,33bのうち、表示領域32a,32b間に位置する領域に設けてもよい。これによって、さらに多くの光を集光部34に導くことができる。
次に図7を参照して、本発明の第2の実施の形態について説明する。ここで図7は、本発明の第2の実施の形態における有機EL素子を示す縦断面図である。
図7に示すように、有機EL表示装置10は、観察側に位置する一側の面31aと、他側の面31bとを有するカラーフィルタ用基板(透明基板)31と、カラーフィルタ用基板31の他側の面31bに設けられた有機EL素子20と、を備えている。このうち有機EL素子20は、有機EL素子用基板21と、有機EL素子用基板21とカラーフィルタ用基板31との間に設けられた有機EL層22とを有している。この有機EL層22は、有機EL素子用基板21側に位置する陽極23と、カラーフィルタ用基板31側(観察側)に位置する陰極25と、陽極23と陰極25の間に設けられた有機発光層24とを有している。また図7に示すように、カラーフィルタ用基板31と有機EL素子20との間には、有機EL素子20の有機EL層22からの光を補正し、または色純度を高めるための複数のカラーフィルタ層37が設けられており、また各カラーフィルタ層37の間にはブラックマトリクス層38が設けられている。図1乃至図6に示す第1の実施の形態の場合と同様に、これらカラーフィルタ用基板31、カラーフィルタ層37およびブラックマトリクス層38によりカラーフィルタ30が構成されている。
本実施の形態における有機EL表示装置10はいわゆるボトムエミッション型であり、カラーフィルタ用基板31の他側の面31bに設けられた有機EL素子20の有機発光層24からの発光が、カラーフィルタ30を透過して観察側(図7において有機EL表示装置10の下方の側)へ放射される。
3色塗り分けタイプの有機EL層22が設けられた有機EL素子用基板21と、カラーフィルタ用基板31とを封止材40により張り合わせ、トップエミッション構造の有機EL表示装置10を作製した。カラーフィルタ用基板31の側面31cに、Alからなる反射材36を蒸着後、光発電素子35を、カラーフィルタ用基板31の観察側の面31aにおける非表示領域33aに設置した。また、光発電素子35と有機EL表示装置10の有機EL層22の電極とをCu配線でつなぎ、光発電素子35により生成された電力を有機EL層22の電極に供給する回路を作製した。なお本実施例1においては、カラーフィルタ用基板31にカラーフィルタ層37を設けなかった。
反射材36をカラーフィルタ用基板31の非表示領域33全域にわたって設けたこと以外は、実施例1と同様にして、有機EL表示装置10の消費電力量を測定した。測定された消費電力量は90であった。
カラーフィルタ用基板31にカラーフィルタ層37を設けたこと以外は、実施例2と同様にして、有機EL表示装置10の消費電力量を測定した。測定された消費電力量は102であった。
有機EL表示装置10をボトムエミッション構造としたこと以外は、実施例3と同様にして、有機EL表示装置10の消費電力量を測定した。測定された消費電力量は107であった。
光発電素子35を設置しなかったこと、および、カラーフィルタ用基板31の側面31cに反射材36を設けなかったこと以外は、実施例1と同様にして、有機EL表示装置10の消費電力量を測定した。測定された消費電力量は110であった。
カラーフィルタ用基板31の非表示領域33に反射材36を設けなかったこと以外は、実施例2と同様にして、有機EL表示装置10の消費電力量を測定した。測定された消費電力量は108であった。
カラーフィルタ用基板31の非表示領域33に反射材36を設けなかったこと以外は、実施例3と同様にして、有機EL表示装置10の消費電力量を測定した。測定された消費電力量は117であった。
カラーフィルタ用基板31の非表示領域33に反射材36を設けなかったこと以外は、実施例4と同様にして、有機EL表示装置10の消費電力量を測定した。測定された消費電力量は119であった。
20 有機EL素子
21 有機EL素子用基板
21a 有機EL素子用基板の一側の面
22 有機EL層
23 陽極
24 有機発光層
25 陰極
26 バリア膜
30 カラーフィルタ
31 カラーフィルタ用基板
31a カラーフィルタ用基板の一側の面
31b カラーフィルタ用基板の他側の面
31c カラーフィルタ用基板の側面
32 カラーフィルタ用基板の表示領域
32a 一側の面の表示領域
32b 他側の面の表示領域
33 カラーフィルタ用基板の非表示領域
33a 一側の面の非表示領域
33b 他側の面の非表示領域
34 集光部
34a 三角形状スクラッチ部
34b 半楕円形状スクラッチ部
34c 半円形状スクラッチ部
34d 四角形状スクラッチ部
34e 三角形状レンズ部
34f 半楕円形状レンズ部
34g 半円形状レンズ部
34h 四角形状レンズ部
35 光発電素子
35a 太陽電池
36 反射材
37 カラーフィルタ層
38 ブラックマトリクス層
39 導電体
40 封止材
41 収納空間
42 オーバーコート層
Claims (5)
- 有機EL素子用基板と、当該有機EL素子用基板の一側の面に設けられた有機EL層とを有する有機EL素子と、
有機EL素子の有機EL層側に設けられ、観察側に位置する透明基板と、を備え、
有機EL層は、陽極と、陰極と、陽極と陰極の間に設けられた有機発光層とを有し、
透明基板は、有機EL層の有機発光層からの光が観察側へ向けて放射される表示領域と、有機EL層の有機発光層からの光が観察側へ向けて放射されない非表示領域と、に区画され、
透明基板の非表示領域に、光を集光する集光部と、集光部からの光によって発電する光発電素子とを設け、
透明基板の非表示領域のうち集光部および光発電素子が設けられている領域以外の領域に、有機発光層からの光を反射して集光部に導く反射材を設け、
集光部は、透明基板の観察側の面に形成されたスクラッチ部またはレンズ部からなり、
集光部が形成された場所における全反射の臨界角は、透明基板の観察側の面のその他の場所における全反射の臨界角と異なることを特徴とする有機EL表示装置。 - 前記透明基板はカラーフィルタ用基板からなり、
カラーフィルタ用基板の表示領域に、カラーフィルタ層を設けたことを特徴とする請求項1に記載の有機EL表示装置。 - 前記有機EL素子用基板と前記透明基板との間に封止材が設けられ、この封止材によって有機EL素子用基板と透明基板との間に前記有機EL層を収納する収納空間が形成されることを特徴とする請求項1に記載の有機EL表示装置。
- 観察側に位置する一側の面と、他側の面とを有する透明基板と、
透明基板の他側の面に設けられた有機EL素子と、を備え、
有機EL素子は、有機EL素子用基板と、当該有機EL素子用基板と前記透明基板との間に設けられた有機EL層とを有し、
有機EL層は、陽極と、陰極と、陽極と陰極の間に設けられた有機発光層とを有し、
透明基板は、有機EL層の有機発光層からの光が観察側へ向けて放射される表示領域と、有機EL層の有機発光層からの光が観察側へ向けて放射されない非表示領域と、に区画され、
透明基板の非表示領域に、光を集光する集光部と、集光部からの光によって発電する光発電素子とを設け、
透明基板の非表示領域のうち集光部および光発電素子が設けられている領域以外の領域に、有機発光層からの光を反射して集光部に導く反射材を設け、
集光部は、透明基板の一側の面に形成されたスクラッチ部またはレンズ部からなり、
集光部が形成された場所における全反射の臨界角は、透明基板の一側の面のその他の場所における全反射の臨界角と異なることを特徴とする有機EL表示装置。 - 前記透明基板はカラーフィルタ用基板からなり、
カラーフィルタ用基板の表示領域に、カラーフィルタ層を設けたことを特徴とする請求項4に記載の有機EL表示装置。
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