JPH0945477A - 発光素子及びその製造方法 - Google Patents

発光素子及びその製造方法

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JPH0945477A
JPH0945477A JP7211425A JP21142595A JPH0945477A JP H0945477 A JPH0945477 A JP H0945477A JP 7211425 A JP7211425 A JP 7211425A JP 21142595 A JP21142595 A JP 21142595A JP H0945477 A JPH0945477 A JP H0945477A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 発光素子において、簡便な構成及び製造工程
により、１素子内で多色発光を実現する。 【解決手段】 表面に凹凸を形成した凹凸ガラス基板４
の表面に、誘電層５及び陽極層６を積層してなる陽極基
板７に、活性層１２の素材を塗布し、スペーサを介し
て、表面に陰極層１０を有する陰極基板１１と貼り合わ
せ、発光素子を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディスプレイ、ア
レイ発光素子等に応用可能なＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉ
ｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ，発光ダイオード）、ＥＬ素子
（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）、特に
有機ＥＬ素子に好適な構成及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、有機ＥＬ素子は無機方式に比べ、
可撓性を有する、発光波長の選択範囲が広い、塗布によ
り素子が製造可能である、等の特徴を有し、大面積化が
可能で素子製造コストが安く、低電圧駆動等のメリット
を有することから、その研究が数多く行なわれている。
【０００３】しかしながら、従来からＥＬ素子は各種の
色の発光が可能であるものの、１素子において複数の色
を発光させるには、異なる色に対応した活性層材料を所
望のパターン状に蒸着、或いは塗布することが必要であ
り、非常に製造工程が繁雑であり、特に微少な面積毎に
発光色を変化させることは困難であった。
【０００４】また、複数の色に対応して複数の発光層を
積層する方法もあるが、この場合には、層構造が複雑に
なるという問題があった。さらに、単色の発光層にカラ
ーフィルターを積層させるという手段も提案されている
が、この場合には、カラーフィルターを設けることによ
るコストアップが生じ、同時に、該フィルターの吸収に
より輝度が落ちる、色純度が低下するという問題があっ
た。
【０００５】このような問題を解決する手段として、透
明電極であるＩＴＯ（インジウムティンオキサイド）の
厚みを部分的に変化させ、該厚みにより光学距離が異な
ることを利用して微少面積毎に発光波長を変化させる方
法が報告されている（応用物理学会学術講演会２８ｐ−
Ｎ−１６、１９９３年４月）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記方法によれば、１
素子の中で部分的に発光波長を変化させることができる
が、ＩＴＯの厚みを制御するために蒸着工程を複数回行
なう必要があり、作製工程が複雑になるため、高コスト
になってしまうという問題を有している。
【０００７】また、複数回のマスキング工程により、パ
ターンにズレが生じ易く、ＩＴＯの導電性が不均一にな
り易い。
【０００８】本発明は、上記問題点に鑑み、簡便な製法
で１素子内に多数の色の発光が可能な発光素子を提供す
ることを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の発光素子は、１
素子内において、電極間の距離を部分的に変化させるこ
とにより、複数色の発光を実現したものである。
【００１０】本発明の発光素子において、電極間距離を
部分的に変化させる手段として、好ましくは、陰極層或
いは陽極層の少なくともいずれか一方を、表面に凹凸を
設けた基板上に作製する。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１に本発明の発光素子の一例の
断面図を示す。図中、４は表面に凹凸を設けたガラス基
板、５は誘電層、６は陽極層、９はガラス基板、１０は
陰極層、１２は活性層である。
【００１２】本発明において、陽極層６には、高仕事関
数の電極素材を用いることが好ましく、不透明電極の場
合にはＺｎＯ、透明電極の場合にはＣｕＩ，ＩＴＯ，Ｓ
ｎＯ2等が好ましく用いられる。一方、陰極層１０に
は、好ましくは、低仕事関数の電極素材を用い、例えば
Ｍｇ，Ｍｇ−Ａｇ合金，Ｎａ，Ｌｉ，Ｉｎ，Ａｌ，Ａｕ
等が使用される。
【００１３】本発明において、活性層１２は、一層構成
であっても良いし、複数層構成であっても良く、例えば
陽極層６から正孔が注入される正孔注入層、及び陰極層
１０から電子が注入される電子注入層からなり、上記正
孔注入層と電子注入層のいずれかが発光層となる。ま
た、蛍光体を含有する蛍光体層を正孔注入層と電子注入
層との間に設けても良い。また、混合一層構成で正孔注
入層，電子注入層，蛍光層を兼ねた構成も可能である。
【００１４】上記活性層には例えば、トリス（８−キノ
リラート）アルミニウム錯体の発光層とトリフェニルア
ミン誘導体（ＴＰＡＣ）層との積層構造、また上記発光
層としてベリリウム錯体、亜鉛錯体等を利用することが
できる。
【００１５】また、低分子色素系の素材として、例え
ば、種々のトリフェニルアミン誘導体が正孔注入発光層
として、種々のオキシジアゾール誘導体が電子注入発光
層として利用できる。また、ポリフェニレンビニレン
（ＰＰＶ）のような共役ポリマー系の材料、トリフェニ
ルアミン誘導体を主鎖に有するポリカーボネートやポリ
ビニルカルバゾール等の電荷輸送ポリマー系など各種の
材料が利用可能である。
【００１６】更に、本発明の発光素子は有機発光素子に
好適な構成であるが、無機発光素子にも好ましく適用さ
れる。
【００１７】また、本発明の発光素子においては、図１
に示すように、陽極層６とガラス基板４との間に誘電層
５を設けることが好ましい。誘電層は、ＳｉＯ2，Ｓｉ
Ｏ等屈折率の異なる層の積層により特定の波長の反射透
過率を高く（低く）することができる。あるいは単にハ
ーフミラーを使用することも可能である。
【００１８】本発明の発光素子の作製工程の一例を図２
に沿って説明する。
【００１９】ａ）凹凸型１の作製（図２（ａ）） 先ず、石英ガラス板を洗浄後、シランカップリング剤塗
布、レジスト塗布、プリベーキング、露光及び現像、ポ
ストベーキング、エッチング、レジスト剥離、エッチン
グ深さ測定確認を行なう。作製する多段パターンに合わ
せて露光を行ないこれを複数回繰り返す。
【００２０】ｂ）凹凸ガラス基板４の作製（図２
（ｂ）） 必要に応じてシランカップリングしたガラス基板上に紫
外線硬化樹脂を塗布し、該樹脂側を上記凹凸型の凹凸表
面に圧接して紫外線により硬化させ、凹凸の転写された
成形樹脂が積層された凹凸ガラス基板４を作製する。
【００２１】ｃ）凹凸ガラス基板４上に、必要に応じて
誘電層５を形成した後、例えば蒸着により陽極層６を作
製し、陽極基板７とする（図２（ｃ））。
【００２２】ｄ）もう一方のガラス基板９上に陰極層１
０をパターニングし、陰極基板１１とする（図２
（ｄ））。
【００２３】ｅ）陽極層６上に活性層の素材を塗布し、
上記陰極基板１１を、陰極層１０を内側にして、スペー
サを介して陽極基板７に圧接させて固定し、本発明の発
光素子とする（図２（ｅ））。
【００２４】このように陽極層と陰極層との距離を制御
することにより、量産性良く、光共振器を構成すること
ができ、特定の波長のみを増幅発光させることが可能と
なる。
【００２５】上記説明においては、凹凸ガラス基板１
を、石英ガラスからなる凹凸型１を用いて形成したが、
該凹凸型１をそのまま凹凸ガラス基板として用いること
もできる。
【００２６】また、上記紫外線硬化樹脂に凹凸パターン
の深さに合わせて複数回露光を行ない、樹脂の硬化レベ
ルに対応させた凹凸を作製することによっても、多段の
凹凸を得ることができる。また、紫外線硬化樹脂の代わ
りに熱硬化樹脂を塗布し、熱により硬化させて凹凸を形
成することもできる。
【００２７】さらに、上記には２枚の基板を貼り合わせ
る例を示したが、一方の基板に電極層、活性層を順次積
層しても構わない、この場合に、活性層材料を２度塗布
領域を変えて塗布したり、場所により粘度を変えて塗布
することにより、両電極層間の距離を変化させることが
できる。
【００２８】ここで、発光波長λ、活性層の実行屈折率
ｎに対して、陽極層と陰極層との距離ｄを ｎｄ＝λ｛（１／４）＋（ｍ／２）｝ （ｍ：整数、ｎ：屈折率） となるように設定すれば、該距離ｄに対応して異なる波
長λの基板に垂直な発光を得ることができる。この距離
ｄは、活性層の厚みによるものだけでなく、活性層に蛍
光層を加えた構成によるものでも構わない。他の波長に
対して斜め方向に発光が見られる場合があるが、立体角
方向に発光されるため、垂直方向に比べ発光強度は弱
く、実質的な影響はない。また、垂直方向の発光を抑え
るように光路長を調整し、斜め方向の光を利用すること
も可能である。
【００２９】
【実施例】
［実施例１］本発明第１の実施例として、図１に示した
発光素子を図２に示した工程に沿って作製した。
【００３０】先ず、ドライエッチングにより石英ガラス
に凹凸を形成し、凹凸型１を作製した。次に、ガラス基
板２の表面に紫外線硬化樹脂３を塗布し、上記凹凸型１
を該紫外線硬化樹脂３に圧接して紫外線により硬化さ
せ、凹凸ガラス基板４を作製した。
【００３１】上記凹凸ガラス基板４にＴｉＯ2，ＳｉＯ2
を多層蒸着して誘電層５とし、ＩＴＯを蒸着して陽極層
６を作製し陽極基板７とした。
【００３２】一方ガラス基板９にインジウムを蒸着して
光を完全に反射するように陰極層１０をパターニングし
て陰極基板１１を形成した。
【００３３】陽極基板７の凹凸面に２色の発光が可能な
ように、活性層１２として、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾ
ール）にテトラフェニルペンタジエン（青、ＰＬ＝４６
０ｎｍ）及びＮ，Ｎ−ジメトキシフェニル−Ｎ−（ナフ
トスチリル）アミン（青、ＰＬ＝４３５ｎｍ）を分散さ
せたテトラヒドロフラン（ＴＨＦ溶液）をスピンナーに
て塗布し、レベリングにより表面を平坦にした。
【００３４】陽極基板７と陰極基板１１を圧接させて発
光素子を作製し、発光した光に対して陽極層６と陰極層
１０間で共振器を構成するようにした。本実施例におい
ては、両電極層間がそれぞれ（３／４）λとなるように
制御し、凹凸の差をほぼ３０ｎｍとした。
【００３５】このようにして作製した発光素子に１０Ｖ
の電圧を印加すると、陽極基板７の凹凸に対応して青色
（４６０ｎｍ）と緑色（５３０ｎｍ）の２種類の発光が
得られた。
【００３６】本実施例においては、凹凸は陽極基板側に
設けたが、陰極基板側に設けても同様の効果が期待でき
る。
【００３７】また、本実施例では２種類の活性材料を混
合した例を示したが、ブロードな発光波長特性を有する
活性材料（例えばトリス（８−キノリラート）アルミニ
ウム）を用いても良く、積層型の発光層でも良い。
【００３８】［実施例２］実施例１と同様にして、凹凸
を３段に形成し、ＲＧＢの３色発光素子基板を形成し、
集光レンズ系と組合せて投影型ディスプレイを作製し
た。図３にその概要図を示す。図中、３１は本実施例の
発光素子であり、発光部３２とドライバー部３３を有す
る。
【００３９】本ディスプレイにおいては、発光部３２で
発光された光は、集光レンズ３４によりスクリーン３５
上に照射され、発光素子３１上の画像パターンに応じた
画像を作製する。ここで発光素子３１は、３６に示すよ
うにＲＧＢに応じた凹凸が作製されているため、フィル
ターなしでカラー画像を形成することができる。
【００４０】［実施例３］本発明の発光素子は、一対の
電極により、光共振器を構成しているため、電極間の距
離に対応して複数波長の発光が得られるが、この光共振
器構造故に外部に出射される光が電極層に対して例えば
垂直方向になるという特性がある。即ち、その場合には
斜め方向からその発光が確認しにくく視野角が狭いとい
う問題は避けられない。
【００４１】本発明第３の実施例では、この問題に対処
したもので、実施例１の発光素子の陰極基板にイオン打
ち込みにより屈折率分布を形成し、マイクロレンズを作
製したものである。図４のその断面図を示す。本実施例
では、陰極層１０を通過して発っせられた平行光は、マ
イクロレンズ４１により広がり、斜め方向からも発光を
良く確認することができた。
【００４２】また、紫外線硬化樹脂を塗布してパターン
状に紫外線を照射し、凹凸面を作製したり、或いは凹凸
面を圧接して樹脂表面に凹凸を形成し、図５に見られる
ようなマイクロレンズ４１を作製しても良い。ここで
は、斜め方向に出射する他の波長の光を遮断するため、
画素間に隔壁５１を設けることによって色の均一性の高
いディスプレイを構成した。隔壁５１は画素に対応する
部分を開けた厚膜印刷によって作製が可能である。
【００４３】［実施例４］本発明第４の実施例は、実施
例２のマイクロレンズの代わりに、微粒子により光の散
乱を行なう例である。本実施例の素子の断面を図６に示
す。
【００４４】本実施例においては、陰極基板１１の外側
に、微粒子を混ぜた紫外線硬化樹脂を塗布硬化させて、
微粒子混合層５１を設ける。
【００４５】本実施例の電極層に電圧を印加して発光さ
せると、陰極層１０に垂直に出射した光は微粒子混合層
５１により散乱され、斜め方向からも発光を確認するこ
とができ、視野角の広いディスプレイが得られた。
【００４６】本実施例では異なる２色の発光の例を示し
たが、凹凸を３段に形成し、３色の発光材料を混合、或
いは３色波長に広がるブロードな発光特性を有する発光
材料により、３色を発光させることも可能である。
【００４７】実施例では、電極層間で共振構造を作製し
たが、本発明はこれに限らず、外部に反射層を形成し、
厚みを制御することにより、外部共振構造を構成するこ
とができ、同様の効果が得られる。
【００４８】［実施例５］個々が円形で３列（即ち３
色）の発光部を有するラインヘッドを作製した。垂直方
向への発光指向性を利用し、銀塩フィルム上に発光部と
ほぼ同じ径の露光面を形成することができ、これにより
感光層への集光のために従来必要であったセルフォック
を不要とすることができた。
【００４９】また、図５に示す隔壁５１を併用すること
によって、より性能の高い素子を構成することができ
た。
【００５０】ラインヘッドとしては、１列の発光部で順
に発光色が変化するように構成することもできる。
【００５１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
簡便な工程により、フィルター等を用いることなく同じ
素子内で多数色の発光が可能な発光素子が提供される。
本発明の発光素子は量産が容易で低コストで提供するこ
とが可能である。
【００５２】本発明の素子をカラーバックライトとして
利用すると、液晶等を透過率変調素子として積層するこ
とにより、カラーフィルター不要の高光利用率カラーデ
ィスプレイを構成することも可能である。
【００５３】また、本発明の素子をセンサーと組合せる
ことにより、一体型の低コストカラースキャナーセンサ
ーを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第１の実施例の発光素子の断面図であ
る。
【図２】本発明第１の実施例の発光素子の製造工程を示
す図である。
【図３】本発明第２の実施例の投影型ディスプレイの概
要図である。
【図４】本発明第３の実施例の発光素子の断面図であ
る。
【図５】本発明第３の実施例の応用例を示す断面図であ
る。
【図６】本発明第４の実施例の発光素子の断面図であ
る。
【符号の説明】
１ 凹凸型 ２ ガラス基板 ３ 紫外線硬化樹脂 ４ 凹凸ガラス基板 ５ 誘電層 ６ 陽極層 ７ 陽極基板 ９ ガラス基板 １０ 陰極層 １１ 陰極基板 １２ 活性層 ３１ 発光素子 ３２ 発光部 ３３ ドライバー部 ３４ 集光レンズ ３５ スクリーン ４１ マイクロレンズ ５１ 隔壁 ６１ 微粒子混合層
フロントページの続き (72)発明者 毛利 明広 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも、陽極層、活性層、及び陰極
    層を積層してなる発光素子であって、上記陽極層と陰極
    層との距離が部分的に異なり、該距離に対応して異なる
    波長特性の光を発することを特徴とする発光素子。
  2. 【請求項２】 陽極層及び陰極層の少なくとも一方が表
    面に凹凸を有する基板上に形成されている請求項１の発
    光素子。
  3. 【請求項３】 少なくとも一方の表面に凹凸を有する一
    対の基板に、それぞれ陽極層或いは陰極層を形成し、該
    基板を対向配置してその間隙に発光層を挟持することを
    特徴とする発光素子の製造方法。
JP21142595A 1995-07-28 1995-07-28 発光素子 Expired - Fee Related JP3420399B2 (ja)

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