JP6538306B2 - 発光モジュール、発光装置 - Google Patents
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Description
固体発光素子が知られている。固体発光素子は、大気より高い屈折率を有する領域から光を発する。
そこで、上記課題を解決するために、発光素子が光を射出する層と発光素子を封止する窓材の屈折率の差に着眼した。以下に説明する実施の形態には、発光素子と窓材の間に設ける光学接合層の構成について創作された本発明の一態様が含まれる。
本実施の形態では、本発明の一態様の発光モジュールの構成について、図1を参照しながら説明する。
透光性を有する窓材440は、光透過層422を透過してきた発光素子420が発する光の一部を透過する。
光透過層422は、発光素子420が窓材440に向けて発する光を透過する。
発光素子420は、光を光透過層422から窓材440に向けて射出する。
光学接合層430は、発光素子420が射出する光に対し1.5より大きく3.0以下の屈折率を備える材料が好ましい。
本実施の形態の変形例では、本発明の一態様の発光装置の構成について、図8を参照しながら説明する。
また、本実施の形態の他の変形例は、図1を用いて説明した上記の発光モジュールと窓材が1.5以上1.65以下の屈折率を備える点と、光学接合層430が1.5より大きく3.0以下の屈折率を備える点が異なる点の他は、同じ構成を備える。よって、他の変形例の構成を以下のとおり、引き続き図1を用いて説明する。
本実施の形態では、本発明の一態様の発光モジュールの構成について、図2を参照しながら説明する。
光学接合層430Bに用いることができる複屈折を有する材料としては、発光素子420が射出する光に対し1.65以下および1.75以上の複屈折を有する材料が好ましい。例えば、樹脂または液晶を用いることができる。
第1の配向膜435aまたは第2の配向膜435bに適用できる膜としては、複屈折を有する材料を配向するものであればよい。例えば、極性を表面に有する膜、極性を有する置換基を表面に有する膜、立体構造を表面に有する膜、規則的な立体構造を表面に有する膜等を適用できる。
本実施の形態では、本発明の一態様の発光装置の構成について、図4を参照しながら説明する。
本実施の形態で説明する発光装置500は、実施の形態1または実施の形態2で説明する発光モジュールを複数有する。
発光モジュール(550B、550Gまたは550R)は、支持基板510、窓材540、光学接合層530および隔壁518を備える。なお、発光モジュールの構成は、実施の形態1または実施の形態2に記載する説明を参酌することができる。
本実施の形態の変形例では、本発明の一態様の発光装置の構成について、図5を参照しながら説明する。
発光パネル590は、支持基板510と、支持基板510上に表示部501を有する。また、表示部501には、複数の画素502がマトリクス状に配置されている(図5(A))。
シール材505は、発光パネル590の支持基板510と窓材540を貼り合わせる。発光素子(例えば520G)が、支持基板510、窓材540およびシール材505で囲まれた領域に封止されている。
画素502の構成について、図5(B)および図5(C)を参照しながら説明する。
発光パネル590は、発光モジュールを備える(図5(C))。
反射膜、半透過・半反射膜並びに反射膜と半透過・半反射膜の間に設けられた光学調整層は、微小共振器を構成する。
発光素子520B、発光素子520Gおよび発光素子520Rは、いずれも下部電極と上部電極の間に、第1の発光ユニット523a、第2の発光ユニット523b並びに第1の発光ユニット523aと第2の発光ユニット523bの間に中間層524を含む。
隣接する発光素子の間には隔壁518が設けられている。隔壁518は絶縁性の層であり、下部電極521B、下部電極521Gおよび下部電極521Rの端部を覆い、これらの下部電極と重なる開口部を有する。
カラーフィルタ(例えばカラーフィルタ541G)は、発光素子(例えば発光素子520G)が発する光を射出する側に設けられている。
また、外光が使用者側から発光パネル590に入射すると、発光素子520G等に設けられた電極が外光を反射する。これにより、発光素子520G等の発する光を鮮明に見ることができなくなる場合がある。反射防止膜を窓材540の使用者側に設けることにより、これを防止することができる。反射防止膜としては、例えば円偏光板を用いることができる。なお、円偏向板は発光素子が発する光の一部を吸収してしまう場合がある。
なお、窓材540にタッチセンサを形成してもよい。
本実施の形態では、本発明の一態様の発光モジュールの作製方法について、図9を参照しながら説明する。
枠体504と枠体504を囲うシール材505を、窓材540に形成する(図9(A)参照)。
流動性を有する光学接合層530を、枠体504で囲まれた領域に滴下法で形成する(図9(B)参照)。光学接合層530は、例えば液晶表示装置の作製に用いるODF(One Drop Fill)方式の製造装置を用いることができる。ODF方式の製造装置を用いると、支持基板と窓材540の間隔を狭くすることができる。また、大型の発光装置の製造時間を短縮できる。
発光素子が形成された表示部501を備える支持基板510を準備する。次いで、発光素子を光学接合層530に接するように、支持基板510と窓材540の位置を合わせて配置する(図9(C)参照)。
窓材540と支持基板510を、シール材505を用いて貼り合わせる。これにより、発光素子は、窓材540、支持基板510およびシール材505に囲まれた領域に封止される。また、光学接合層530は発光素子と窓材540を光学的に接合する。
本実施の形態の変形例では、発光モジュール作製方法の変形例について、図12を参照しながら説明する。
本実施の形態では、本発明の一態様の発光モジュールに用いることができる発光素子の構成について説明する。具体的には、一対の電極に発光性の有機化合物を含む層が挟持された発光素子の一例について、図6を参照しながら説明する。
発光素子の構成の一例を図6(A)に示す。図6(A)に示す発光素子は、陽極1101と陰極1102の間にEL層が挟まれている。
発光素子の構成の他の一例を図6(C)に示す。図6(C)に例示する発光素子は、陽極1101と陰極1102の間に発光ユニット1103を含むEL層が挟まれている。さらに、陰極1102と発光ユニット1103との間には中間層1104が設けられている。なお、当該発光素子の構成例2の発光ユニット1103には、上述の発光素子の構成例1が備える発光ユニットと同様の構成が適用可能であり、詳細については、発光素子の構成例1の記載を参酌できる。
発光素子の構成の他の一例を図6(D)に示す。図6(D)に例示する発光素子は、陽極1101と陰極1102の間に2つの発光ユニットが設けられたEL層を備えている。さらに、第1の発光ユニット1103aと、第2の発光ユニット1103bとの間には中間層1104が設けられている。
なお、反射膜と反射膜に重なる半透過・半反射膜とで構成された微小共振器(マイクロキャビティ)を、発光素子を挟むように配置してもよい。微小共振器の内部に発光素子を配置することにより、発光素子が発する光が干渉し合い、特定の色を呈する光を効率よく取り出すことができる。
次に、上述した構成を備える発光素子に用いることができる具体的な材料について、陽極、陰極、並びにEL層の順に説明する。
陽極1101は導電性を有する金属、合金、電気伝導性化合物等およびこれらの混合物の単層または積層体で構成される。特に、仕事関数の大きい(具体的には4.0eV以上)材料をEL層に接する構成が好ましい。
陰極1102に接して第1の電荷発生領域1104cを、発光ユニット1103との間に設ける場合、陰極1102は仕事関数の大小に関わらず様々な導電性材料を用いることができる。
上述した発光ユニット1103を構成する各層に用いることができる材料について、以下に具体例を示す。
正孔輸送層は、正孔輸送性の高い物質を含む層である。正孔輸送層は、単層に限られず正孔輸送性の高い物質を含む層を二層以上積層したものでもよい。電子よりも正孔の輸送性の高い物質であればよく、特に10−6cm2/Vs以上の正孔移動度を有する物質が、発光素子の駆動電圧を低減できるため好ましい。
発光層は、発光物質を含む層である。発光層は、単層に限られず発光物質を含む層を二層以上積層したものでもよい。発光物質は蛍光性化合物や、燐光性化合物を用いることができる。発光物質に燐光性化合物を用いると、発光素子の発光効率を高められるため好ましい。
電子輸送層は、電子輸送性の高い物質を含む層である。電子輸送層は、単層に限られず電子輸送性の高い物質を含む層を二層以上積層したものでもよい。正孔よりも電子の輸送性の高い物質であればよく、特に10−6cm2/Vs以上の電子移動度を有する物質が、発光素子の駆動電圧を低減できるため好ましい。
電子注入層は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入層は、単層に限られず電子注入性の高い物質を含む層を二層以上積層したものでもよい。電子注入層を設ける構成とすることで陰極1102からの電子の注入効率が高まり、発光素子の駆動電圧を低減できるため好ましい。
第1の電荷発生領域1104c、及び第2の電荷発生領域は、正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質を含む領域である。なお、電荷発生領域は、同一膜中に正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質を含有する場合だけでなく、正孔輸送性の高い物質を含む層とアクセプター性物質を含む層とが積層されていても良い。但し、第1の電荷発生領域を陰極側に設ける積層構造の場合には、正孔輸送性の高い物質を含む層が陰極1102と接する構造となり、第2の電荷発生領域を陽極側に設ける積層構造の場合には、アクセプター性物質を含む層が陽極1101と接する構造となる。
電子リレー層1104bは、第1の電荷発生領域1104cにおいてアクセプター性物質がひき抜いた電子を速やかに受け取ることができる層である。従って、電子リレー層1104bは、電子輸送性の高い物質を含む層であり、またそのLUMO準位は、第1の電荷発生領域1104cにおけるアクセプター性物質のアクセプター準位と、当該電子リレー層が接する発光ユニット1103のLUMO準位との間に位置する。具体的には、およそ−5.0eV以上−3.0eV以下とするのが好ましい。
電子注入バッファーは、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入バッファー1104aは、第1の電荷発生領域1104cから発光ユニット1103への電子の注入を容易にする層である。電子注入バッファー1104aを第1の電荷発生領域1104cと発光ユニット1103の間に設けることにより、両者の注入障壁を緩和することができる。
発光素子の作製方法の一態様について説明する。下部電極上にこれらの層を適宜組み合わせてEL層を形成する。EL層は、それに用いる材料に応じて種々の方法(例えば、乾式法や湿式法等)を用いることができ、例えば、真空蒸着法、転写法、印刷法、インクジェット法またはスピンコート法などを選んで用いればよい。また、各層で異なる方法を用いて形成してもよい。EL層上に上部電極を形成し、発光素子を作製する。
本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器について、図7を参照しながら説明する。
テレビジョン装置7100は、スタンド7105が支持する筐体7101に組み込まれた表示部7103を有する(図7(A)参照)。また、本発明の一態様の発光モジュールを備える表示部7103を有し、画像を表示できる。
情報処理装置の一例として、コンピュータを図7(B)に示す。コンピュータは、本体7201、筐体7202、表示部7203、キーボード7204、外部接続ポート7205、ポインティングデバイス7206等を備える。また、本発明の一態様の発光モジュールを備える表示部7203を有し、画像を表示できる。
携帯型遊技機の一例を図7(C)に示す。例示する携帯型遊技機は、筐体7301と、連結部7303により開閉可能に連結されている筐体7302の2つの筐体で構成されている。筐体7301には第1の表示部7304が組み込まれ、筐体7302には第2の表示部7305が組み込まれている。また、本発明の一態様の発光モジュールを備える第1の表示部7304および第2の表示部7305を有し、画像を表示できる。
携帯電話機の一例を図7(D)に示す。携帯電話機7400は、筐体7401に組み込まれた表示部7402の他、操作ボタン7403、外部接続ポート7404、スピーカ7405、マイク7406などを備えている。また、本発明の一態様の発光モジュールを備える表示部7402を有し、画像を表示できる。
折りたたみ式の携帯情報端末の一例を図7(E)に示す。携帯情報端末7450は、ヒンジ7454で接続された筐体7451Lと筐体7451Rを備えている。また、操作ボタン7453、左側スピーカ7455Lおよび右側スピーカ7455Rの他、携帯情報端末7450の側面には図示されていない外部接続ポート7456を備える。なお、筐体7451Lに設けられた表示部7452Lと、筐体7451Rに設けられた表示部7452Rが互いに対峙するようにヒンジ7454を折り畳むと、2つの表示部を筐体で保護することができる。また、本発明の一態様の発光モジュールを備える表示部7452Lと表示部7452Rを有し、画像を表示できる。
照明装置の一例を図7(F)に示す。照明装置7500は、筐体7501に組み込まれた発光装置7503a、発光装置7503b、発光装置7503cおよび発光装置7503dを備える。照明装置7500は、天井や壁等に取り付けることが可能である。また、本発明の一態様の発光モジュールを備える発光装置を有する。
発光モジュール(例えば、550B、550Gおよび550R)を水平方向(図10の紙面左右方向)に26μm間隔、垂直方向(図10の紙面奥行き方向)に78μm間隔でマトリクス状に配置して、発光パネル590Bを作製した。発光パネル590Bの表示部の開口率を44.43%にした。
発光モジュール(例えば、550B、550Gおよび550R)は、透光性を備える窓材540と、窓材540に向けて光透過層522から光を射出する発光素子(例えば、520B、520Gおよび520R)と、窓材540と光透過層522の間に光学接合層530と、を有する。なお、光透過層522は発光素子の上部電極を兼ねる。また、発光素子は一辺の長さが13μmと68μmのおよそ矩形の発光領域を備える。
乾燥窒素を光学接合層の代わりに窓材と光透過層の間に満たした発光モジュールを備える発光パネルを作製した。これを比較例に用いた。
発光素子(例えば、520B、520Gまたは520R)は、下部電極、上部電極並びにその間に2つの発光ユニット(523a、523b)および当該発光ユニットに挟持される中間層524を備える。
厚さ5nmまたは8nmのチタン膜が積層された厚さ200nmのアルミニウム膜を反射膜に用いた。なお、反射膜は下部電極521に電力を供給する配線を兼ねる。また、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(略称:ITSO)膜を下部電極521に用いた。
厚さ70nmのインジウム錫酸化物(略称:ITO)が積層された厚さ15nmの銀マグネシウム合金膜を、上部電極を兼ねる光透過層522に用いた。銀マグネシウム合金膜は銀とマグネシウムを重量比10:1(=Ag:Mg)で共蒸着して形成した。
発光性の有機化合物を含む層523は、2つのEL層(第1のEL層1503aと第2のEL層1503b)の間に中間層1504を挟んで形成した。なお、この構造をタンデム構造という。
窓材540と光透過層522の間に乾燥窒素が満たされた発光モジュールを備える発光パネル(比較例)と、本発明の一態様の発光パネル(実施例)を、同じ条件で駆動した。比較例の発光パネルの電流効率に対する実施例の発光パネルの電流効率の比を算出した。
比較例の発光パネルの電流効率に対する実施例の発光パネルの電流効率の比を図11に示す。なお、同じ条件でした実験の回数をNで図中に記した。左端は比較例の発光パネルの電流効率を1とすることを示すグラフである。次いで左側から順番に、光学接合層に液晶1、液晶2または液晶3を用いた発光パネルの比較例に対する電流効率の比を図示した。
415 配線
418 隔壁
418s 側面
420 発光素子
421 下部電極
422 光透過層
422a 上部電極
422b 保護層
423 発光性の有機化合物を含む層
423e 発光領域
430 光学接合層
430B 光学接合層
430L レンズ状の曲面
431 肉薄部
431B 肉薄部
432 肉厚部
432B 肉厚部
435a 配向膜
435b 配向膜
440 窓材
448 隔壁
450A 発光モジュール
450B 発光モジュール
450C 発光モジュール
500 発光装置
500B 発光装置
500C 発光装置
501 表示部
502 画素
502B 副画素
502G 副画素
502R 副画素
503g ゲート側駆動回路部
503s ソース側駆動回路部
505 シール材
508 配線
510 支持基板
511 トランジスタ
512 トランジスタ
513 nチャネル型トランジスタ
514 pチャネル型トランジスタ
516 絶縁層
518 隔壁
519 スペーサ
520B 発光素子
520G 発光素子
520R 発光素子
521 下部電極
521B 下部電極
521G 下部電極
521R 下部電極
522 光透過層
523 発光性の有機化合物を含む層
523a 発光ユニット
523b 発光ユニット
524 中間層
530 光学接合層
530d 光学接合材料
540 窓材
541G カラーフィルタ
545T クマリン
548 隔壁
550B 発光モジュール
550G 発光モジュール
550R 発光モジュール
580 駆動回路
590 発光パネル
590B 発光パネル
1101 陽極
1102 陰極
1103 発光ユニット
1103a 発光ユニット
1103b 発光ユニット
1104 中間層
1104a 電子注入バッファー
1104b 電子リレー層
1104c 電荷発生領域
1113 正孔注入層
1114 正孔輸送層
1115 発光層
1116 電子輸送層
1117 電子注入層
1503a EL層
1503b EL層
1504 中間層
1504a 電子注入バッファー層
1504b 電子リレー層
1504c 電荷発生領域
1511 正孔注入層
1512 正孔輸送層
1513 発光層
1514a 電子輸送層
1514b 電子輸送層
1522 正孔輸送層
1523a 発光層
1523b 発光層
1524a 電子輸送層
1524b 電子輸送層
1525 電子注入層
1610 シリンジ
1615 ニードル
7100 テレビジョン装置
7101 筐体
7103 表示部
7105 スタンド
7107 情報入出力パネル
7109 操作キー
7110 リモートコントローラ
7201 本体
7202 筐体
7203 表示部
7204 キーボード
7205 外部接続ポート
7206 ポインティングデバイス
7301 筐体
7302 筐体
7303 連結部
7304 表示部
7305 表示部
7306 スピーカ部
7307 記録媒体挿入部
7308 LEDランプ
7309 操作キー
7310 接続端子
7311 センサ
7312 マイクロフォン
7400 携帯電話機
7401 筐体
7402 表示部
7403 操作ボタン
7404 外部接続ポート
7405 スピーカ
7406 マイク
7450 携帯情報端末
7451L 筐体
7451R 筐体
7452L 表示部
7452R 表示部
7453 操作ボタン
7454 ヒンジ
7455L 左側スピーカ
7455R 右側スピーカ
7456 外部接続ポート
7500 照明装置
7501 筐体
7503a 発光装置
7503b 発光装置
7503c 発光装置
7503d 発光装置
Claims (6)
- 透光性を備える窓材と、
前記窓材に向けて光透過層から光を射出する発光素子と、
前記窓材と前記光透過層の間の光学接合層と、
前記光学接合層と前記窓材との間に設けられた第1の配向膜と、
前記光学接合層と前記光透過層との間に設けられた第2の配向膜と、を有し、
前記光学接合層は、肉厚部および肉薄部を備え、
前記肉厚部は、前記発光素子と重なり、
前記肉薄部は、前記肉厚部より薄く且つ前記肉厚部に沿って設けられ、
前記発光素子は、上部電極、前記上部電極と重なる下部電極および前記上部電極と前記下部電極に挟持される発光性の有機化合物を含む層を備え、
前記光学接合層が、前記発光性の有機化合物を含む層の屈折率以上であり、前記窓材の屈折率より高い屈折率を備え、
前記光学接合層の屈折率は、前記窓材に向かって低くなるように配向され、
前記光学接合層は、液晶材料を有する、発光モジュール。 - 透光性を備える窓材と、
前記窓材に向けて光透過層から光を射出する発光素子と、
前記窓材と前記光透過層の間の光学接合層と、
前記発光素子を囲む隔壁と、
前記光学接合層と前記窓材との間に設けられた第1の配向膜と、
前記光学接合層と前記光透過層との間に設けられた第2の配向膜と、を有し、
前記光学接合層は、肉厚部および肉薄部を備え、
前記肉厚部は、前記発光素子と重なり、
前記肉薄部は、前記肉厚部より薄く且つ前記肉厚部に沿って設けられ、
前記発光素子は、上部電極、前記上部電極と重なる下部電極および前記上部電極と前記下部電極に挟持される発光性の有機化合物を含む層を備え、
前記光学接合層が、前記発光性の有機化合物を含む層の屈折率以上であり、前記窓材の屈折率より高い屈折率を備え、
前記光学接合層の屈折率は、前記窓材に向かって低くなるように配向され、
前記隔壁は、下端を前記下部電極に接し、側面を前記発光性の有機化合物を含む層に接し、且つ前記発光素子が光を射出する方向に向かって広がる開口を有し、
前記光学接合層は、液晶材料を有する、発光モジュール。 - 透光性を備える窓材と、
前記窓材に向けて光透過層から光を射出する発光素子と、
前記窓材と前記光透過層の間の光学接合層と、
前記発光素子を囲む第1の隔壁と、
前記光学接合層を間に挟んで前記第1の隔壁と対向する第2の隔壁と、
前記光学接合層と前記窓材との間に設けられた第1の配向膜と、
前記光学接合層と前記光透過層との間に設けられた第2の配向膜と、を有し、
前記光学接合層は、肉厚部および肉薄部を備え、
前記肉厚部は、前記発光素子と重なり、
前記肉薄部は、前記肉厚部より薄く且つ前記肉厚部に沿って設けられ、
前記発光素子は、上部電極、前記上部電極と重なる下部電極および前記上部電極と前記下部電極に挟持される発光性の有機化合物を含む層を備え、
前記光学接合層が、前記発光性の有機化合物を含む層の屈折率以上であり、前記窓材の屈折率より高い屈折率を備え、
前記光学接合層の屈折率は、前記窓材に向かって低くなるように配向され、
前記第1の隔壁は、前記肉薄部と重なり、
前記第2の隔壁は、前記肉薄部と重なり、
前記光学接合層は、液晶材料を有する、発光モジュール。 - 前記発光素子は、800μm2以上1500μm2未満の発光領域を備え、
前記肉薄部が、前記発光領域の端部に沿って設けられる、請求項1乃至請求項3のいずれか一に記載の発光モジュール。 - 前記窓材の前記光学接合層側の面は、凹凸を有する、請求項1乃至請求項4のいずれかに一に記載の発光モジュール。
- 請求項1乃至請求項5のいずれか一に記載の発光モジュールを複数有する発光装置。
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