WO2011104936A1 - 発光素子、ディスプレイ及び表示装置 - Google Patents

発光素子、ディスプレイ及び表示装置 Download PDF

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WO2011104936A1 PCT/JP2010/069174 JP2010069174W WO2011104936A1 WO 2011104936 A1 WO2011104936 A1 WO 2011104936A1 JP 2010069174 W JP2010069174 W JP 2010069174W WO 2011104936 A1 WO2011104936 A1 WO 2011104936A1
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light
light emitting
organic
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大江 昌人
悦昌 藤田
勇毅 小林
岡本 健
秀謙 尾方
山田 誠
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シャープ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a light emitting element such as an organic electroluminescence (hereinafter also referred to as “organic EL”) element, a display, and a display device.
  • a light emitting element such as an organic electroluminescence (hereinafter also referred to as “organic EL”) element
  • organic EL organic electroluminescence
  • Electroluminescent elements include inorganic EL elements that use inorganic compounds as light emitting materials and organic EL elements that use organic compounds. Among them, organic EL elements can greatly reduce the applied voltage. Research is being actively conducted.
  • the structure of the organic EL element is based on the structure of an anode / light emitter layer / cathode, which is appropriately provided with a hole injection / transport layer and an electron injection / transport layer, such as an anode / hole injection / transport layer / light emitter.
  • a hole injection / transport layer such as an anode / hole injection / transport layer / light emitter.
  • layers / cathodes anodes / hole injection / transport layers / light emitter layers / electron injection / transport layers / cathodes.
  • the hole injection / transport layer has a function of transmitting holes injected from the anode to the light emitter layer
  • the electron injection / transport layer has a function of transmitting electrons injected from the cathode to the light emitter layer. ing.
  • White color filter method that converts white light emission into red, green, and blue using a color filter to produce multicolor light emission (see, for example, Non-Patent Document 1)
  • White or A micro-resonator method or the like that realizes red, green, and blue light to produce multicolor light emission from light emission including various colors is known.
  • Patent Document 3 describes a configuration in which a light scattering layer in which metal fine particles are dispersed is provided between an electrode and a light emitting layer. It is described that with such a configuration, light from the light emitting layer can be scattered by the metal fine particles and extracted to the outside, and the light emission efficiency is improved. Further, when the plasmon phenomenon is induced by the metal fine particles, the light confined in the light emitting layer or each of the surrounding layers can be used, and the light utilization efficiency is further improved.
  • Patent Document 4 shows a configuration in which flat metal particles are arranged in an island shape to carry fluorescent molecules.
  • an object of the present invention is to provide a light emitting element capable of obtaining emitted light with higher luminance and a wide viewing angle, a display including the light emitting element, and a display device.
  • a light emitting device is A light emitting layer; A transmissive electrode layer that transmits at least part of the light emitted from the light emitting layer; A conversion layer for converting the color of the light provided on the opposite side of the light emitting layer with the transmissive electrode layer interposed therebetween; The conversion layer contains particles that express a surface plasmon phenomenon.
  • the particles are not directly affected by the electric field due to the presence of particles outside the electrode as viewed from the light emitting layer, and the plasmon phenomenon appears in the conversion layer, thereby increasing the emission intensity.
  • the viewing angle is widened by light scattering by the particles. Therefore, it is possible to obtain outgoing light with higher brightness and a wider viewing angle.
  • the display according to the present invention includes the light-emitting element according to the present invention.
  • a display device according to the present invention includes the display according to the present invention.
  • the light-emitting element according to the present invention is provided on the opposite side of the light-emitting layer with the light-emitting layer, the transmissive electrode layer that transmits at least part of the light emitted from the light-emitting layer, and the transmissive electrode layer interposed therebetween. And a conversion layer that converts the color of the light, and the conversion layer contains particles that express the surface plasmon phenomenon, thereby obtaining outgoing light with higher brightness and a wider viewing angle. .
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an organic EL element 100 (light emitting element) according to this embodiment.
  • the organic EL element 100 includes a substrate 101, a TFT circuit 102, an insulating film 103, a first electrode layer 104, an edge cover 105, a light emitting layer 109, a second electrode layer 110, a sealing film 111, a sealing layer 112, and a transmission layer 115.
  • the color conversion layer 119 and the sealing substrate 120 are provided.
  • the substrate 101 for example, an inorganic material substrate made of glass, quartz or the like, a plastic substrate including polyethylene terephthalate, polycarbazole, polyimide, or the like, an insulating substrate such as a ceramic substrate including alumina, or the like, or aluminum (Al), iron A method of anodizing the surface of a metal substrate containing (Fe) or the like, or a substrate coated with an insulator containing silicon oxide (SiO 2 ) or an organic insulating material on the substrate, or a metal substrate containing Al or the like And a substrate subjected to insulation treatment.
  • the substrate that can be used in the present invention is not limited to these.
  • a plastic substrate or a metal substrate is preferable for forming a bent portion or a bent portion without stress. More preferred are substrates in which a plastic substrate is coated with an inorganic material, and substrates in which a metal substrate is coated with an inorganic insulating material.
  • leakage (short) due to protrusions on the metal substrate which is the biggest problem when a metal substrate is used as an organic EL substrate (the film thickness of the organic EL is as thin as about 100 to 200 nm, so the pixel portion due to protrusions It is known that leakage (short-circuiting) occurs in the current at (.).
  • a substrate that does not melt at a temperature of 500 ° C. or lower and does not cause distortion is preferable.
  • a general metal substrate has a coefficient of thermal expansion different from that of glass, it is difficult to form a TFT on the metal substrate with a conventional production apparatus, but the linear expansion coefficient is 1 ⁇ 10 ⁇ 5 / ° C. or less.
  • the metal substrate that is an iron-nickel alloy of this type and adjusting the linear expansion coefficient to glass it becomes possible to form TFTs on the metal substrate at low cost using a conventional production apparatus.
  • the TFT circuit is transferred to the plastic substrate, thereby transferring the TFT circuit on the plastic substrate. Is possible.
  • the material of the substrate 101 may be glass. By using glass as the material of the substrate 101, deformation is not caused even by a high-temperature process, and moisture is not transmitted. Therefore, deterioration of the organic EL element can be prevented.
  • the present invention is not limited to these materials and forming methods.
  • the TFT circuit 102 is provided on the substrate 101.
  • the TFT circuit 102 is formed in advance on the substrate 101 before the organic EL element is formed, and functions as a switching device and a driving device.
  • the TFT circuit may be a known TFT circuit.
  • a metal-insulator-metal (MIM) diode may be used instead of the TFT circuit.
  • the active drive type organic EL display employing the organic EL element of the present invention and the TFT circuit that can be mounted on the organic EL display device can be formed using known materials, structures, and forming methods.
  • an active layer material of the TFT circuit for example, amorphous silicon (amorphous silicon), polycrystalline silicon (polysilicon), microcrystalline silicon, inorganic semiconductor materials such as cadmium selenide, zinc oxide, indium oxide-gallium oxide, etc. -Oxide semiconductor materials such as zinc oxide or organic semiconductor materials such as polythiophene derivatives, thiophene oligomers, poly (p-ferylene vinylene) derivatives, naphthacene and pentacene.
  • Examples of the structure of the TFT circuit include a staggered type, an inverted staggered type, a top gate type, and a coplanar type.
  • a method for forming an active layer constituting a TFT circuit (1) a method of ion doping impurities into amorphous silicon formed by a plasma induced chemical vapor deposition (PECVD) method, and (2) a silane (SiH 4 ) gas is used.
  • PECVD plasma induced chemical vapor deposition
  • SiH 4 silane
  • Amorphous silicon is formed by the low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) method used, and the amorphous silicon is crystallized by the solid phase growth method to obtain polysilicon.
  • Si 2 Amorphous silicon is formed by LPCVD using H 6 gas or PECVD using SiH 4 gas, annealed with a laser such as an excimer laser, and amorphous silicon is crystallized to obtain polysilicon, and then ion doping is performed.
  • Method (low temperature process) (4) LPCVD method or A method in which a polysilicon layer is formed by PECVD, a gate insulating film is formed by thermal oxidation at 1000 ° C. or higher, an n + polysilicon gate electrode is formed thereon, and then ion doping is performed (high temperature process). ), (5) a method of forming an organic semiconductor material by an inkjet method or the like, and (6) a method of obtaining a single crystal film of the organic semiconductor material.
  • the gate insulating film of the TFT circuit can be formed using a known material. Examples thereof include SiO 2 formed by PECVD, LPCVD, etc., or SiO 2 obtained by thermally oxidizing a polysilicon film. Further, the signal electrode line, the scanning electrode line, the common electrode line, the first drive electrode, and the second drive electrode of the TFT circuit used in the present invention can be formed of a known material, for example, tantalum (Ta), Aluminum (Al), copper (Cu), etc. are mentioned.
  • the TFT circuit of the organic EL panel according to the present invention can be formed with the above-described configuration, but is not limited to these materials, structures, and formation methods.
  • the insulating film 103 is disposed between the TFT circuit 102 and the first electrode layer 104.
  • the insulating film 103 can be formed of a known material.
  • Inorganic materials, or organic materials such as acrylic resins and resist materials.
  • Examples of the formation method include dry processes such as chemical vapor deposition (CVD) and vacuum deposition, and wet processes such as spin coating. Moreover, it can also pattern by the photolithographic method etc. as needed.
  • the insulating film 103 and the light-blocking insulating film may be combined.
  • Examples of the light-shielding insulating film include those obtained by dispersing pigments or dyes such as phthalocyanine and quinaclonone in polymer resins such as polyimide, color resists, black matrix materials, and inorganic insulating materials such as Ni x Zn y Fe 2 O 4. It is done.
  • the present invention is not limited to these materials and forming methods.
  • a defect of the organic EL element for example, a defect of the pixel electrode, a defect of the light emitting layer, a disconnection of the counter electrode, a pixel electrode
  • short circuit of the counter electrode decrease in breakdown voltage, etc.
  • a planarizing film may be provided over the insulating film.
  • the planarization film can be formed using a known material, and examples thereof include inorganic materials such as silicon oxide, silicon nitride, and tantalum oxide, and organic materials such as polyimide, acrylic resin, and resist material.
  • examples of the method for forming the planarizing film include dry processes such as CVD and vacuum deposition, and wet processes such as spin coating, but the present invention is not limited to these materials and forming methods.
  • the planarizing film may have a single layer structure or a multilayer structure.
  • the light emitting layer 109 is located between the first electrode layer 104 and the second electrode layer 110.
  • the light emitting layer 109 is formed by sequentially stacking a hole transport layer 106, a light emitter layer 107, and an electron transport layer 108.
  • the light emitter layer 107 emits blue light.
  • the light emitting layer provided in the organic EL device according to the present invention is not limited to the configuration of the present embodiment, and may be a single layer structure of the light emitter layer, or a multilayer structure of the light emitter layer, the hole transport layer, and the electron transport layer, For example, the following configurations may be mentioned, but the present invention is not limited thereto.
  • light emitter layer, hole injection layer, hole transport layer, hole prevention layer, electron prevention layer, electron Each of the transport layer and the electron injection layer may have a single layer structure or a multilayer structure.
  • the light emitting layer 109 preferably has a structure that exhibits a microcavity effect. It is more desirable to form the microcavity effect by, for example, setting the thickness so as to match the wavelength of light to be increased.
  • a light emitting layer is sandwiched between a pair of electrode layers. Of these, one electrode layer is made of a mirror surface total reflection material, the other electrode layer is made of a semi-transmission material of a dielectric mirror, and the thickness of the light emitting layer is made different according to the wavelength of light to be enhanced by each RGB light. Form.
  • the light component having a shifted wavelength repeats multiple reflections between the two electrode layers and resonates to be output with a desired wavelength.
  • the emission spectrum can be adjusted by the interference effect.
  • the emission spectrum can be adjusted by adjusting to the desired emission peak wavelength and half width. In addition, it is possible to control the spectrum so that the red and green phosphors can be excited more effectively, and it is possible to improve the color purity of the blue pixels.
  • the light emitter layer 107 may be composed of only an organic light emitting material exemplified below, or may be composed of a combination of a light emitting dopant and a host material, and optionally a hole transport material, an electron transport material, Additives (donor, acceptor, etc.) may be included, and these materials may be dispersed in a polymer material (binding resin) or an inorganic material. From the viewpoint of luminous efficiency and lifetime, those in which a luminescent dopant is dispersed in a host material are preferable.
  • organic light-emitting material examples include known light-emitting materials for organic EL. Such light-emitting materials are classified into low-molecular light-emitting materials, polymer light-emitting materials, and the like. Specific examples of these compounds are given below, but the present invention is not limited to these materials.
  • the organic light emitting material may be classified into a fluorescent material, a phosphorescent material, and the like, and is preferably a phosphorescent material with high light emission efficiency from the viewpoint of reducing power consumption.
  • low-molecular organic light-emitting material examples include aromatic dimethylidene compounds such as 4,4′-bis (2,2′-diphenylvinyl) -biphenyl (DPVBi), 5-methyl-2- [2- [4- ( Oxadiazole compounds such as 5-methyl-2-benzoxazolyl) phenyl] vinyl] benzoxazole, 3- (4-biphenylyl) -4-phenyl-5-t-butylphenyl-1,2,4- Examples thereof include triazole derivatives such as triazole (TAZ), styrylbenzene compounds such as 1,4-bis (2-methylstyryl) benzene, and fluorescent organic materials such as fluorenone derivatives.
  • aromatic dimethylidene compounds such as 4,4′-bis (2,2′-diphenylvinyl) -biphenyl (DPVBi), 5-methyl-2- [2- [4- ( Oxadiazole compounds such as 5-methyl-2-benzoxazolyl) phen
  • polymer light-emitting material examples include polyphenylene vinylene derivatives such as poly (2-decyloxy-1,4-phenylene) (DO-PPP), and polyspiro derivatives such as poly (9,9-dioctylfluorene) (PDAF). Can be mentioned.
  • Examples of the light-emitting dopant optionally contained in the light-emitting layer include known dopant materials for organic EL.
  • Examples of such dopant materials include fluorescent materials such as styryl derivatives, bis [(4,6-difluorophenyl) -pyridinato-N, C2 ′] picolinate iridium (III) (FIrpic), bis (4 ′ , 6′-difluorophenylpolydinato) tetrakis (1-pyrazoyl) borateiridium (III) (FIr 6 ) and the like phosphorescent organic metal complexes.
  • the light emitting layer 109 preferably emits blue light.
  • a known host material for organic EL can be exemplified.
  • host materials include the low-molecular light-emitting materials, the polymer light-emitting materials, 4,4′-bis (carbazole) biphenyl, 9,9-di (4-dicarbazole-benzyl) fluorene (CPF), 3 , 6-bis (triphenylsilyl) carbazole (mCP), carbazole derivatives such as (PCF), aniline derivatives such as 4- (diphenylphosphoyl) -N, N-diphenylaniline (HM-A1), 1,3- And fluorene derivatives such as bis (9-phenyl-9H-fluoren-9-yl) benzene (mDPFB) and 1,4-bis (9-phenyl-9H-fluoren-9-yl) benzene (pDPFB).
  • Charge includes holes and electrons.
  • a hole injection layer, a hole transport layer, an electron transport layer, and an electron injection layer are used for the purpose of more efficiently performing injection of holes and electrons from the electrode and transport (injection) to the light emitter layer.
  • These layers may be composed only of the charge injecting and transporting materials exemplified below, and may optionally contain additives (donors, acceptors, etc.), and these materials are polymeric materials (binding). Resin) or dispersed in an inorganic material.
  • charge injecting and transporting material known materials for organic EL and organic photoconductors can be used. Such charge injecting and transporting materials are classified into hole injecting and transporting materials and electron injecting and transporting materials. Specific examples of these compounds are given below, but the present invention is not limited to these materials.
  • Examples of the material for the hole injection layer and the hole transport layer include oxides such as vanadium oxide (V 2 O 5 ) and molybdenum oxide (MoO 2 ), inorganic p-type semiconductor materials, porphyrin compounds, N, N′— Such as bis (3-methylphenyl) -N, N′-bis (phenyl) -benzidine (TPD), N, N′-di (naphthalen-1-yl) -N, N′-diphenyl-benzidine (NPD), etc.
  • oxides such as vanadium oxide (V 2 O 5 ) and molybdenum oxide (MoO 2 ), inorganic p-type semiconductor materials, porphyrin compounds, N, N′—
  • oxides such as vanadium oxide (V 2 O 5 ) and molybdenum oxide (MoO 2 ), inorganic p-type semiconductor materials, porphyrin compounds, N, N′—
  • TPD bis (3-methylphenyl) -N, N
  • Low molecular weight materials such as aromatic tertiary amine compounds, hydrazone compounds, quinacridone compounds, styrylamine compounds, polyaniline (PANI), polyaniline-camphor sulfonic acid (PANI-CSA), 3,4-polyethylenedioxythiophene / polystyrene mon Phonate (PEDOT / PSS), poly (triphenylamine) derivative (Poly-TPD), polyvinylcarbazole And high molecular weight materials such as (PVCz), poly (p-phenylene vinylene) (PPV), and poly (p-naphthalene vinylene) (PNV).
  • PANI polyaniline
  • PANI-CSA polyaniline-camphor sulfonic acid
  • PEDOT / PSS poly (triphenylamine) derivative
  • Poly-TPD polyvinylcarbazole
  • high molecular weight materials such as (PVCz), poly (p-phenylene vinylene) (PPV), and
  • the material of the hole injection layer has the highest occupied molecular orbital (HOMO) energy level than the material of the hole transport layer.
  • the material is preferably a low material, and the material of the hole transport layer is preferably a material having a higher hole mobility than the material of the hole injection layer.
  • an acceptor In order to further improve the hole injection / transport property, it is preferable to dope an acceptor.
  • the acceptor a known acceptor material for organic EL can be used. Although these specific compounds are illustrated below, this invention is not limited to these materials.
  • Acceptor materials include Au, Pt, W, Ir, POC 13 , AsF 6 , Cl, Br, I, vanadium oxide (V 2 O 5 ), molybdenum oxide (MoO 2 ) and other inorganic materials, TCNQ (7, 7 , 8,8, -tetracyanoquinodimethane), TCNQF 4 (tetrafluorotetracyanoquinodimethane), TCNE (tetracyanoethylene), HCNB (hexacyanobutadiene), DDQ (dicyclodicyanobenzoquinone), etc.
  • TNF trinitrofluorenone
  • DNF dinitrofluorenone
  • organic materials such as fluoranyl, chloranil and bromanyl.
  • compounds having a cyano group such as TCNQ, TCNQF 4 , TCNE, HCNB, DDQ and the like are more preferable because they can increase the carrier concentration more effectively.
  • Examples of materials for the electron injection layer and the electron transport layer include inorganic materials that are n-type semiconductors, oxadiazole derivatives, triazole derivatives, thiopyrazine dioxide derivatives, benzoquinone derivatives, naphthoquinone derivatives, anthraquinone derivatives, diphenoquinone derivatives, and fluorenone derivatives. Low molecular materials such as benzodifuran derivatives; polymer materials such as poly (oxadiazole) (Poly-OXZ) and polystyrene derivatives (PSS) are used.
  • examples of the electron injection layer include fluorides such as lithium fluoride (LiF) and barium fluoride (BaF 2 ), and oxides such as lithium oxide (Li 2 O).
  • the material of the electron injection layer is preferably a material having a higher energy level of the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) than the material of the electron transport layer.
  • LUMO lowest unoccupied molecular orbital
  • the material for the transport layer a material having higher electron mobility than the material for the electron injection layer is preferable.
  • the material of the electron injection layer and the electron transport layer with a donor.
  • a known donor material for organic EL can be used. Although these specific compounds are illustrated below, this invention is not limited to these materials.
  • Donor materials include inorganic materials such as alkali metals, alkaline earth metals, rare earth elements, Al, Ag, Cu, In, anilines, phenylenediamines, benzidines (N, N, N ′, N′-tetraphenyl) Benzidine, N, N'-bis- (3-methylphenyl) -N, N'-bis- (phenyl) -benzidine, N, N'-di (naphthalen-1-yl) -N, N'-diphenyl- Benzidine, etc.), triphenylamines (triphenylamine, 4,4 ', 4 "-tris (N, N-diphenyl-amino) -triphenylamine, 4,4', 4" -tris (N-3- Methylphenyl-N-phenyl-amino) -triphenylamine, 4,4 ′, 4 ′′ -tris (N- (1-naphthyl)
  • Light emitting layers such as a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitter layer, an electron transport layer, and an electron injection layer are prepared by forming a light emitting layer forming coating solution obtained by dissolving and dispersing the above-described materials in a solvent.
  • coating methods such as spin coating method, dipping method, doctor blade method, discharge coating method, spray coating method, ink jet method, letterpress printing method, intaglio printing method, screen printing method, printing method such as micro gravure coating method, etc.
  • a known wet process a known dry process such as a resistance heating vapor deposition method, an electron beam (EB) vapor deposition method, a molecular beam epitaxy (MBE) method, a sputtering method, an organic vapor deposition (OVPD) method, or the like, It can be formed by a laser transfer method or the like.
  • the light emitting layer is formed by a wet process, the light emitting layer forming coating solution may contain additives for adjusting the physical properties of the coating solution, such as a leveling agent and a viscosity adjusting agent.
  • the film thickness of each of the above layers is, for example, about 1 to 1000 nm, but preferably 10 to 200 nm. If the film thickness is less than 10 nm, the properties (charge injection characteristics, transport characteristics, confinement characteristics) that are originally required cannot be obtained. In addition, pixel defects due to foreign matters such as dust may occur. On the other hand, if the film thickness exceeds 200 nm, the driving voltage increases due to the resistance component of the light emitting layer, leading to an increase in power consumption.
  • the first electrode layer 104 is formed on the TFT circuit 102 via an insulating film 103.
  • the second electrode layer 110 is formed on the light emitting layer 109.
  • the first electrode layer 104 and the second electrode layer 110 sandwich the light emitting layer 109.
  • the electrode layer (one electrode layer) from which light emission is extracted transmits at least part of the light emitted from the light emitting layer 109 (transparent electrode layer).
  • the electrode layer one electrode layer
  • light emitted from the light emitting layer 109 is extracted from the second electrode layer 110.
  • the present invention is not limited to this, and light may be extracted from the first electrode layer 104 and the second electrode layer 110 may reflect light.
  • the first electrode layer 104 and the second electrode layer 110 function as a pair as an anode or a cathode of the organic EL element. That is, when the first electrode layer 104 is an anode, the second electrode layer 110 is a cathode, and when the first electrode layer 104 is a cathode, the second electrode layer 110 is an anode.
  • Specific compounds and formation methods are exemplified below, but the present invention is not limited to these materials and formation methods.
  • the electrode material for forming the first electrode layer 104 and the second electrode layer 110 a known electrode material can be used.
  • a metal such as gold (Au), platinum (Pt), nickel (Ni) having a work function of 4.5 eV or more, and Oxide (ITO) containing indium (In) and tin (Sn), oxide (SnO 2 ) of tin (Sn), oxide (IZO) containing indium (In) and zinc (Zn), etc. are transparent electrodes As a material.
  • examples thereof include metals such as (Ba) and aluminum (Al), and alloys such as Mg: Ag alloy and Li: Al alloy containing these metals.
  • the first electrode layer 104 and the second electrode layer 110 can be formed by a known method such as an EB vapor deposition method, a sputtering method, an ion plating method, or a resistance heating vapor deposition method using the above materials. Is not limited to these forming methods. If necessary, the formed electrode can be patterned by a photolithographic fee method or a laser peeling method, or a patterned electrode can be directly formed by combining with a shadow mask.
  • the film thickness is preferably 50 nm or more. When the film thickness is less than 50 nm, the wiring resistance is increased, which may increase the drive voltage.
  • the second electrode layer 110 be a translucent electrode.
  • a metal translucent electrode alone or a combination of a metal translucent electrode and a transparent electrode material can be used. Among them, silver is preferable from the viewpoint of reflectance and transmittance.
  • the film thickness of the semitransparent electrode layer is preferably 5 to 30 nm. When the film thickness is less than 5 nm, the light cannot be sufficiently reflected, and the interference effect cannot be obtained sufficiently. On the other hand, when the film thickness exceeds 30 nm, the light transmittance is drastically reduced, so that the luminance and efficiency may be lowered.
  • the first electrode layer 104 it is preferable to use an electrode with high reflectivity that reflects light.
  • electrode materials used at this time include reflective metal electrodes such as aluminum, silver, gold, aluminum-lithium alloys, aluminum-neodymium alloys, and aluminum-silicon alloys, and transparent and reflective metal electrodes (reflective electrodes). And the like.
  • the edge cover 105 also seals the end portion of the first electrode layer 104.
  • an edge cover is provided for the purpose of preventing leakage between the first electrode layer 104 and the second electrode layer 110 at the edge portion of the first electrode layer 104 formed on the substrate 101 side. It is preferable to have.
  • the edge cover 105 can be formed by a known method such as an EB vapor deposition method, a sputtering method, an ion plating method, or a resistance heating vapor deposition method using an insulating material, and a known dry or wet photolithography. It can be patterned by the method.
  • the formation method is not limited to these formation methods.
  • the insulating material is not particularly limited in the present invention, but it is necessary to transmit light.
  • a known material can be used as the insulating material and is not particularly limited in the present invention, but it is necessary to transmit light.
  • SiO, SiON, SiN, SiOC, SiC, HfSiON, ZrO, HfO, LaO etc. are mentioned.
  • the film thickness is preferably 100 to 2000 nm. When the thickness is 100 nm or less, the insulation is not sufficient, and leakage occurs between the first electrode layer 104 and the second electrode layer 110, resulting in an increase in power consumption and non-light emission. On the other hand, when the thickness is 2000 nm or more, the film forming process takes time, and the productivity is deteriorated and the second electrode layer is disconnected at the edge cover.
  • the sealing film 111 is stacked on the second electrode layer 110.
  • the sealing layer 112 is on the sealing film 111.
  • the color conversion layer 119 is formed on the sealing layer 112, and the sealing substrate 120 is provided on the color conversion layer 119.
  • the sealing film and the sealing substrate can be formed by a known sealing material and sealing method.
  • a method of sealing an inert gas such as nitrogen gas or argon gas with glass, metal, or the like can be given.
  • a hygroscopic agent such as barium oxide in the enclosed inert gas because deterioration of the organic EL due to moisture can be effectively reduced.
  • a sealing film can be formed by applying or bonding a resin on the second electrode layer 110 by using a spin coating method, an ODF, or a laminating method.
  • both the sealing film 111 and the sealing substrate 120 may be made of a light transmissive material.
  • the color conversion layer 119 is provided on the opposite side of the light emitting layer 109 with the second electrode layer 110 that transmits light emitted from the light emitting layer 109 interposed therebetween.
  • the color conversion layer 119 is formed on the sealing film 111 via the sealing resin 112.
  • the color conversion layer 119 is composed of two phosphor layers, a red phosphor layer 113 and a green phosphor layer 114.
  • the transmissive layer 115 is a transmissive layer that transmits blue light and adjusts the orientation.
  • fine particles (particles) 116, fine particles (particles) 117, and fine particles (particles) 118 capable of expressing the surface plasmon phenomenon are arranged, respectively. ing.
  • the blue light emitted from the light emitting layer 109 is transported to the color conversion layer 119, and the blue light incident on the red phosphor layer 113 is converted into red and blue light incident on the green phosphor layer 114.
  • the light is emitted after being converted to green.
  • the blue light incident on the transmissive layer 115 is adjusted in orientation and emitted as blue.
  • the red phosphor layer 113 and the green phosphor layer 114 may be composed of only the phosphor materials exemplified below, and may optionally contain additives and the like, and these materials are polymer materials (conjugates). Wear resin) or a structure dispersed in an inorganic material.
  • a known phosphor material can be used as the phosphor material in the present invention.
  • Such phosphor materials are classified into organic phosphor materials and inorganic phosphor materials. Specific examples of these compounds are shown below, but the present invention is not limited to these materials.
  • a coumarin dye 2,3,5,6-1H, 4H-tetrahydro-8-trifluoromethylquinolidine ( 9,9a, 1-gh) coumarin (coumarin 153), 3- (2'-benzothiazolyl) -7-diethylaminocoumarin (coumarin 6), 3- (2'-benzimidazolyl) -7-N, N-diethylaminocoumarin ( Coumarin 7), naphthalimide dyes: basic yellow 51, solvent yellow 11, solvent yellow 116 and the like.
  • cyanine dyes 4-dicyanomethylene-2-methyl-6- (p-dimethylaminostyryl) -4H-pyran
  • pyridine dyes 1-ethyl-2- [4- (p-dimethylaminophenyl) -1,3-butadienyl] -pyridinium-perchlorate
  • rhodamine dyes rhodamine B, rhodamine 6G, rhodamine 3B, rhodamine 101, rhodamine 110, And basic violet 11, sulforhodamine 101 and the like.
  • inorganic phosphor material as a phosphor that converts blue excitation light into green light emission, (BaMg) Al 16 O 27 : Eu 2+ , Mn 2+ , Sr 4 Al 14 O 25 : Eu 2+ (SrBa) Al 12 Si 2 O 8 : Eu 2+ , (BaMg) 2 SiO 4 : Eu 2+ , Y 2 SiO 5 : Ce 3+ , Tb 3+ , Sr 2 P 2 O 7 -Sr 2 B 2 O 5 : Eu 2+, (BaCaMg) 5 (PO 4) 3Cl: Eu 2+, Sr 2 Si 3 O 8 -2SrCl 2: Eu 2+, Zr 2 SiO 4, MgAl 11 O 19: Ce 3+, Tb 3+, Ba 2 SiO 4: Eu 2+ , Sr 2 SiO 4 : Eu 2+ , (BaSr) SiO 4 : Eu 2+ and the like.
  • the red light Y 2 O 2 S: Eu 3+, YA l O 3: Eu 3+, Ca 2 Y 2 (SiO 4) 6: Eu 3+, LiY 9 (SiO 4 ) 6 O 2 : Eu 3+ , YVO 4 : Eu 3+ , CaS: Eu 3+ , Gd 2 O 3 : Eu 3+ , Gd 2 O 2 S: Eu 3+ , Y (P, V) O 4 : Eu 3+ , Mg 4 GeO 5 .
  • inorganic phosphors may be subjected to surface modification treatment as necessary, and as a method thereof, chemical treatment such as silane coupling agent, physical treatment by addition of submicron order fine particles, etc. And those due to the combined use thereof. In consideration of stability such as deterioration due to excitation light and light emission, inorganic materials are preferable.
  • the average particle diameter (d50) is preferably 1 to 50 ⁇ m.
  • the average particle size is 1 ⁇ m or less, the luminous efficiency of the phosphor is drastically reduced. If the thickness is 50 ⁇ m or more, it becomes very difficult to form a flat film, and depletion occurs between the phosphor layer and the organic EL element (organic EL element (refractive index: about 1.7). ) And the inorganic phosphor layer (refractive index: about 2.3) depletion (refractive index: 1.0)) The light from the organic EL element does not efficiently reach the inorganic phosphor layer, and the luminous efficiency of the phosphor layer There arises a problem that a decrease in the amount occurs.
  • photosensitive resin one or more types of photosensitive resin (photo-curable resist material) having a reactive vinyl group such as acrylic acid resin, methacrylic acid resin, polyvinyl cinnamate resin, and hard rubber resin. It is possible to use a mixture of types.
  • the phosphor layer is prepared by using a phosphor layer forming coating solution obtained by dissolving and dispersing the phosphor material and the resin material in a solvent, using a spin coating method, a dipping method, a doctor blade method, a discharge coating method, Known wet processes such as coating methods such as spray coating, ink jet methods, letterpress printing methods, intaglio printing methods, screen printing methods, microgravure coating methods, and the like, and resistance heating vapor deposition method, electron beam ( EB) It can be formed by a known dry process such as a vapor deposition method, a molecular beam epitaxy (MBE) method, a sputtering method, an organic vapor deposition (OVPD) method, or a laser transfer method.
  • a phosphor layer forming coating solution obtained by dissolving and dispersing the phosphor material and the resin material in a solvent
  • a spin coating method such as spray coating, ink jet methods, letterpress printing methods, intaglio printing methods
  • the thickness of the phosphor layer is, for example, about 100 nm to 100 ⁇ m, but preferably 1 to 100 ⁇ m.
  • the film thickness is preferably 1 ⁇ m or more.
  • the film thickness is 100 ⁇ m, the blue light emission from the organic EL element is sufficiently absorbed. Therefore, compared with the case where the thickness is larger than this, the consumption of the material is suppressed while maintaining sufficient efficiency. Cost can be reduced.
  • the phosphor layer it is preferable to flatten the phosphor layer with a flattening film or the like. Thereby, it can prevent depletion between an organic EL element and a fluorescent substance layer, and can raise the adhesiveness of an organic EL element board
  • the red phosphor layer 113 and the green phosphor layer 114 are provided outside the second electrode layer 110 in order to change the color of light emitted from the light emitting layer, and contain fluorescent particles.
  • materials used for this phosphor layer there are inorganic phosphors and organic phosphors, and those in which an organic phosphor is dispersed in a polymer are particularly suitable.
  • this organic fluorescent substance for example, coumarins, rhodamines, fluoresceins, cyanines, porphyrins, naphthalimides, perylenes, quinacridones and the like are preferable because of high fluorescence quantum yield.
  • This organic fluorescent substance may be used alone or in combination of two or more.
  • a transparent resin such as polymethacrylate, polycarbonate, polyvinyl chloride, polyimide, polyamic acid, polyolefin, polystyrene and the like can be preferably used.
  • the red phosphor layer 113 and the green phosphor layer 114 have a function of absorbing isotropic wavelength light emitted from the light emitting layer and isotropic by erasing its directionality.
  • membrane There is no restriction
  • membrane Various methods can be used. For example, after dispersing an organic fluorescent substance in a polymer binder, this is a method such as a casting method, spin coating method, printing method, bar coating method, extrusion molding method, roll molding method, press method, spray method, roll coating method, etc.
  • a fluorescent conversion film can be obtained by forming the film so as to have a film thickness of 500 to 50000 nm, preferably 1000 to 5000 nm.
  • organic solvent examples include dichloromethane, 1,2-dichloroethane, chloroform, acetone, cyclohexanone, toluene, benzene, xylene, N, N-dimethylformamide, dimethyl, and the like.
  • organic solvent examples include sulfoxide; 1,2-dimethoxyethane; diethylene glycol dimethyl ether. These solvents may be used alone or in combination of two or more.
  • the organic EL element 100 is composed of pixels that emit at least red, green, and blue light, and it is possible to obtain a full-color image by appropriately controlling the luminance of these pixels. Further, it is preferable to add phosphors emitting light of cyan and yellow to the pixels as necessary.
  • phosphors emitting light of cyan and yellow to the pixels as necessary.
  • the color reproduction range can be further expanded compared to a display and a display device that use pixels that emit three primary colors of green and blue.
  • each phosphor layer it is preferable to form a black matrix between each phosphor layer, between the phosphor layer and the light distribution characteristic adjusting layer.
  • the fine particles 116, 117, and 118 include the following, but are not limited thereto.
  • the fine particles 116, 117, and 118 may be anything that can induce a surface plasmon phenomenon.
  • the “surface plasmon phenomenon” refers to a state in which electrons of fine particles such as metal particles resonate with an electric field of light. The surface plasmon phenomenon is caused when light is incident from a material with a high refractive index to a material with a low refractive index at a critical angle or less and totally reflected, and oozes out into a material with a low refractive index, or an aperture whose diameter is smaller than the wavelength of light. It is also excited when electrons such as metal particles resonate with near-field light (evanescent light) that oozes from the opening when light enters the part.
  • near-field light evanescent light
  • the fine particles 116, 117, and 118 may be metal.
  • metals include Au, Ag, Al, Pt, Cu, Mn, Mg, Ca, Li, Yb, Eu, Sr, Ba, Na, and the like, and alloys formed by appropriately selecting two or more of these metals.
  • Mg: Ag, Al: Li, Al: Ca, Mg: Li can be mentioned.
  • the fine particles 116, 117, and 118 are metal
  • the particle diameter is set to 1000 nm, preferably 600 nm or less
  • surface plasmons are sufficiently induced by interacting with near-field light. More preferably, metal particles that are surface plasmon excited by red and green fluorescence induced by blue excitation light are suitable. Even with metal fine particles that are directly excited by blue excitation light, the excitation light is enhanced and effective in enhancing fluorescence.
  • the light-emitting layer 109 When light generated in the light-emitting layer 109 is totally reflected by light incident at a critical angle or less from a light-emitting layer having a high refractive index to a light-scattering layer having a low refractive index, for example, the number near the interface of the light scattering layer having a low refractive index.
  • Near-field light is generated in a region of 100 nm or less.
  • the near-field light and the free electrons of the metal fine particles dispersed in the light scattering layer interact, light is emitted by the free electrons resonating and oscillated, and the emitted light is scattered out of the light scattering layer.
  • the intensity peak of the emitted light varies depending on the particle diameter of the metal fine particle or the ratio of the major axis to the minor axis of the particle.
  • the desired wavelength can be obtained. Scattered light can be extracted outside.
  • the same effect can be obtained when metal fine particles of several types having different ratios of the minor axis of the particle to the major axis of the particle are dispersed in the light scattering layer. Therefore, the fine particles 116, 117, and 118 may be spherical or non-spherical.
  • At least two cross-sections of the fine particles 116, 117, and 118 may be different in shape, for example, cylindrical, flat, needle, conical, triangular, triangular, quadrangular, or quadrangular. However, it is not limited to these. If the fine particles 116, 117, and 118 are spherical, the locally generated plasmons are isotropic. If the fine particles 116, 117, and 118 have different shapes in at least two cross sections orthogonal to each other, local plasmons are anisotropic, but if the dispersion of particles is uniform, the light generated from the phosphor layer is isotropic in the end. It becomes the target.
  • the fine particles 116, 117, and 118 may be made of a metal and a dielectric.
  • a substantially spherical core portion made of a dielectric material and a metal thin film formed on the surface of the core portion may be used.
  • a dielectric is neither a conductor nor a semiconductor, and is an insulator that does not conduct electricity to direct current.
  • Polymers such as polystyrene and silica are applicable. However, it is not limited to these.
  • the desired wavelength can be reduced. Scattered light can be extracted outside.
  • a plurality of fine metal particles may be aggregated. That is, a cluster formed by aggregating a plurality of fine particles may be used. Plasmons may be enhanced by aggregation of a plurality of fine particles.
  • the fine particles 116 and 117 are mixed with fluorescent particles in the phosphor layers of the red phosphor layer 113 and the green phosphor layer 114.
  • the presence of microparticles 116, 117 and fluorescent particles can enhance fluorescence conversion.
  • the first factor is the enhancement of the electric field in the vicinity of the particles that occurs when surface plasmons are excited in the metal nanoparticles by incident light. Since nearby molecules are excited more efficiently under this enhanced electric field, the absorption rate of incident light (molecular excitation efficiency) effectively increases, and the emission intensity increases in proportion to this.
  • the strength of the enhanced electric field and the range (distance) covered by the enhanced electric field greatly depend on the size and shape of the metal nanoparticles.
  • the second factor is the action of increasing the quantum yield of luminescence itself, and its qualitative interpretation is as follows. That is, the light-emitting dipole of the excited molecule excites the surface plasmon free electron vibration mode of the adjacent metal (this means that the energy of the excited molecule is transferred to the metal), and induces luminescence in the metal particle. Give a dipole. Since the net emission probability of the system is proportional to the square of the total dipole moment, an increase in luminous efficiency (quantum yield) can be expected if the induced dipole size is larger than the dipole of the original excited molecule.
  • the fine particles 116, 117, 118 and the fluorescent particles are preferably close to each other.
  • the distance between the fine particles 116, 117, 118 and the fluorescent particles is preferably several nanometers or less.
  • fine particles 116 and 117 and fluorescent particles are mixed, but the present invention is not limited to this.
  • a color filter that converts white light into a desired color may be used as the color conversion layer, and the color filter may include particles that express the surface plasmon phenomenon.
  • the size of the fine particles 116 included in the red phosphor layer 113, the size of the fine particles 117 included in the green phosphor layer 114, and the size of the fine particles 118 included in the transmission layer 115 may be different. For example, by optimizing the size of the particles contained in each of the red phosphor layer 113, the green phosphor layer 114, and the transmission layer 115, the luminance of light having a predetermined wavelength can be increased more effectively.
  • the configuration in which the fine particles 116, 117, and 118 are dispersed in the red phosphor layer 113, the green phosphor layer 114, and the transmission layer 115 is described, but the present invention is not limited to this.
  • the particles expressing the surface plasmon phenomenon may be disposed on the surface of the phosphor layer and the transmission layer on the side close to the light emitting layer.
  • a film of particles exhibiting a surface plasmon phenomenon may be formed on the surface of the phosphor layer and the transmission layer on the side close to the light emitting layer.
  • a color filter can be provided between the light extraction side substrate and the phosphor layer.
  • a conventional color filter can be used as the color filter.
  • the color filter by providing the color filter, the color purity of the red pixel, the green pixel, and the blue pixel can be increased, and the color reproduction range of the organic EL display and the organic EL display device can be expanded.
  • the red color filter disposed on the red phosphor layer and the green color filter disposed on the green phosphor layer absorb the blue component and ultraviolet component of external light, so the phosphor layer emits light by external light. Can be reduced or prevented, and a decrease in contrast can be reduced or prevented.
  • a polarizing plate can be provided on the light extraction side.
  • the polarizing plate a combination of a conventional linear polarizing plate and a ⁇ / 4 plate can be used.
  • the polarizing plate it is possible to prevent external light reflection from the electrodes of the organic EL display and the organic EL display device, and external light reflection on the surface of the substrate or the sealing substrate.
  • the contrast of the organic EL display device can be improved.
  • the light emitting layer 109 is an organic electroluminescent light emitting layer
  • a light emitting diode such as a blue light emitting diode
  • blocking and transmission of light emitted by the liquid crystal may be controlled.
  • a display for example, organic EL display etc.
  • a display apparatus for example, organic display apparatus etc.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing the structure of an organic EL display device 700 which is an embodiment of the display device according to the present invention.
  • the organic EL display device 700 includes an organic EL panel 701, a video signal driving corridor 702, a scanning circuit 703, a CPU 704, a controller 705, and an organic EL power supply circuit 706.
  • CPU 704 receives an image signal from a tuner or the like (not shown). Based on the image signal, a signal indicating a driving method of the video signal driving circuit 702 and the scanning circuit 703 is created, and the signal is sent to the controller 705.
  • the controller 705 drives the video signal driving circuit 702 and the scanning circuit 703 based on the signal. Specifically, the scanning circuit 703 sends a scanning signal to a scanning line in the organic EL panel 701, and the video signal driving circuit 702 sends a video signal to a data line in the organic EL panel. At this time, the organic EL power supply circuit 706 supplies an appropriate voltage to the video signal driving circuit 702 and the scanning circuit 703.
  • the display device according to the present invention is not limited to an organic EL display device, and may be a liquid crystal display device, for example.
  • the member number 701 is a liquid crystal panel
  • the member number 706 is a liquid crystal power supply circuit.
  • the light emitting layer may emit blue light
  • the conversion layer may be a phosphor layer that converts the blue light into fluorescence
  • the phosphor layer includes a red phosphor layer that converts blue light emitted from the light emitting layer into red, and a green phosphor layer that converts blue light emitted from the light emitting layer into green. Also good.
  • the light-emitting element according to the present invention further includes a pair of electrode layers sandwiching the light-emitting layer, one of the pair of electrode layers being the transmissive electrode layer, and the pair of electrode layers and the light-emitting layer being It is desirable that the structure exhibits a microcavity effect.
  • the brightness and color purity of the output light are greatly improved due to the expression of the microcavity effect.
  • the light-emitting element according to the present invention may further include a transmissive layer that transmits the blue light without converting the color, and the transmissive layer may include the particles.
  • the luminance of blue light passing through the transmission layer can be improved.
  • the size of the particles contained in the red phosphor layer may be different from the size of the particles contained in the green phosphor layer.
  • the phosphor layer further includes a transmissive layer that transmits the blue light without converting the color, and the phosphor layer includes a red phosphor layer that converts blue light emitted from the light emitting layer into red, and a light emitting layer.
  • a green phosphor layer for converting emitted blue light into green, the size of the particles contained in the red phosphor layer, the size of the particles contained in the green phosphor layer, and the above contained in the transmission layer The size of the particles may be different.
  • the luminance of light having a predetermined wavelength can be more effectively increased by optimizing the size of the particles contained in each of the red phosphor layer, the green phosphor layer, and the transmission layer. .
  • the particles may be mixed with the fluorescent particles in the phosphor layer or the transmission layer, or may be disposed on the surface close to the light emitting layer.
  • grain may be formed in the surface of the near side to the said light emitting layer in the said fluorescent substance layer or the said permeation
  • the particles may be a metal.
  • the above particles may be spherical or have different shapes in at least two cross-sections orthogonal to each other.
  • the particles may be formed by agglomerating a plurality of particles, or may be composed of a metal and a dielectric.
  • the light emitting layer may be an organic electroluminescence light emitting layer.
  • Example 1 Below, the organic EL element 200 of a present Example is demonstrated.
  • the organic EL element 200 of this example was manufactured as follows.
  • a glass substrate having a thickness of 0.7 mm was used as the substrate 11 of the TFT circuit.
  • An anode 12 as a first electrode layer is formed on the substrate 11. After a silver film was formed to a thickness of 100 nm by a sputtering method, an ITO (indium soot) film was formed thereon to a thickness of 20 nm by a sputtering method. Patterning was performed on 90 2 mm-wide stripes by photolithography. Next, after depositing 200 nm of SiO 2 by sputtering, patterning was performed so that only the edge portion 10 ⁇ m of the anode 12 was covered with SiO 2 . After patterning was completed, ultrasonic cleaning was performed in pure water for 10 minutes, ultrasonic cleaning in acetone for 10 minutes, and vapor cleaning using isopropyl alcohol for 5 minutes, followed by drying at 100 ° C. for 1 hour.
  • the organic layer 13 has a multilayer structure including a hole injection layer / hole transport layer / organic light emitting layer / hole prevention layer / electron transport layer / electron injection layer.
  • TAPC 1,1-bis-di-4-tolylamino-phenyl-cyclohexane
  • N, N′-di-1-naphthyl-N, N′-diphenyl-1,1′-biphenyl-1,1′-biphenyl-4,4′-diamine is obtained by resistance heating vapor deposition.
  • a hole transport layer was formed by forming a film so as to have a film thickness of 40 nm.
  • 1,4-bis-triphenylsilyl-benzene (host material) and bis [(4,6-difluorophenyl) -pyridinato-N, C2 ′] picolinate iridium (III) (FIrpic ) (Blue phosphorescent light emitting dopant) were co-deposited at a deposition rate of 1.5 ⁇ / sec and 0.2 ⁇ / sec, respectively, to form a film having a film thickness of 30 nm, thereby forming an organic luminescent layer.
  • the organic light emitting layer was a blue light emitting layer.
  • a hole blocking layer was formed using 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (BCP) to a thickness of 10 nm.
  • a film was formed using tris (8-hydroxyquinoline) aluminum (Alq3) to a thickness of 30 nm to form an electron transport layer.
  • LiF lithium fluoride
  • cathode 14 As a second electrode layer was formed on the organic layer 13.
  • the substrate 11 on which the anode 12 and the organic layer 13 were formed was fixed in a metal deposition chamber.
  • the surface of the organic layer 13 is covered with a shadow mask for forming a cathode so that a striped cathode 14 having a width of 2 mm can be formed in a direction perpendicular to the stripe of the anode 12, and vacuum deposition is performed.
  • Magnesium and silver were co-deposited under the conditions of 0.1 ⁇ / sec and 0.9 ⁇ / sec, respectively, to form a desired pattern so as to have a film thickness of 1 nm, and the cathode 14 was formed.
  • silver was vapor-deposited under conditions of 1 kg / sec to form a desired pattern so as to have a film thickness of 19 nm.
  • the organic EL element is a reflective electrode for the anode 12 and a semi-transmissive electrode for the cathode 14, so that a microcavity effect appears between the anode 12 and the cathode 14, and light emission has a peak at 460 nm and a half-value width.
  • the front luminance is increased, and the light emission energy from the light emitting layer 13 can be more efficiently transported to the phosphor layer.
  • SiO 2 was deposited to a thickness of 3 ⁇ m by plasma CVD to form an inorganic protective layer.
  • the inorganic protective layer was patterned from the edge of the display portion to a sealing area of 2 mm in the vertical and horizontal directions.
  • the organic EL part 1 is produced by the steps according to the above (1. Selection of the substrate 11), (2. Formation of the anode 12), (3. Formation of the organic layer 13), (4. Formation of the cathode 14). did.
  • a glass substrate having a thickness of 0.7 mm was used as the substrate 15.
  • a red phosphor layer 16, a green phosphor layer 17, and a transmission layer 18 each having a width of 3 mm were formed on the substrate 15.
  • the obtained mixture is transferred to a mortar and red phosphor K 5 Eu 2.5 (WO 4 ) 6 .
  • 20 g of 25 was added and mixed well, and then heated in an oven at 70 ° C. for 2 hours and further in an oven at 120 ° C. for 2 hours to obtain surface-modified K 5 Eu 2.5 (WO 4 ) 6.25 .
  • the obtained red phosphor-forming coating solution was applied to a desired position with a width of 3 mm on the glass by a screen printing method. After the application, it was dried by heating in a vacuum oven (200 ° C., 10 mmHg) for 4 hours to form a red phosphor layer 16 containing particles 19.
  • the obtained mixture is transferred to a mortar, 20 g of green phosphor Ba 2 SiO 4 : Eu 2+ is added, and after thoroughly mixed, heated in an oven at 70 ° C. for 2 hours and further in an oven at 120 ° C. for 2 hours, Surface-modified Ba 2 SiO 4 : Eu 2+ was obtained.
  • the obtained green phosphor forming coating solution was applied to a desired position with a width of 3 mm on the glass by a screen printing method. After application, the green phosphor layer 17 containing the particles 20 was formed by heating and drying in a vacuum oven (200 ° C., 10 mmHg) for 4 hours.
  • the obtained coating liquid for forming an adjustment layer was applied to a desired position with a width of 3 mm on the glass by a screen printing method. After the application, it was dried by heating in a vacuum oven (200 ° C., 10 mmHg) for 4 hours to form a transmissive layer 18 containing particles 21 and not containing a phosphor.
  • the phosphor part 2 was produced by the steps according to the above (1. Selection of the substrate 15) and (2. Formation of the phosphor layers 16, 17 and the transmission layer 18).
  • an organic EL display device was completed by connecting terminals formed around the organic EL element substrate 11 to an external power source.
  • FIG. 2 is a schematic diagram partially showing a cross-sectional configuration of the organic EL element of this example.
  • the organic EL element 200 was configured by bonding the organic EL part 1 and the phosphor part 2 together.
  • the organic EL part 1 was configured by sequentially laminating an anode layer 12, an organic layer 13, and a cathode layer 14 on a TFT substrate 11.
  • a glass substrate having a thickness of 0.7 mm was used as the TFT substrate 11.
  • the organic layer 13 has a multilayer structure including a hole injection layer / hole transport layer / organic light emitting layer / hole prevention layer / electron transport layer / electron injection layer.
  • the organic light emitting layer was formed from organic molecules that emit blue light.
  • a red phosphor layer 16, a green phosphor layer 17, and a transmission layer 18 each having a width of 3 mm were formed on the substrate 15.
  • a sealing substrate 22 is provided on the phosphor part 2.
  • spherical Au particles 19 having a size of 50 nm were uniformly mixed in the red phosphor layer 16.
  • 20 nm-sized spherical Au particles 20 were uniformly mixed in the green phosphor layer 17.
  • the transmissive layer 18 did not contain fluorescent particles, and 2 nm spherical Au particles 21 were mixed uniformly.
  • the organic layer 13 emitted blue light by applying a voltage to the anode layer 12 and the cathode layer 14.
  • Blue light becomes light having high luminance and high color purity by the microcavity effect, and is transported to the phosphor portion 2. Blue light is converted into red and green by the fluorescent molecules mixed in the phosphor layer.
  • the metal particles 19, 20, and 21 the surface plasmon effect was expressed and high-luminance outgoing light was obtained.
  • Example 2 Below, the organic EL element 300 of a present Example is demonstrated. Since the organic EL element 300 of the present embodiment is manufactured in the same manner as the organic EL element 200 of the first embodiment, the description of the manufacturing process is omitted.
  • FIG. 3 is a schematic diagram partially showing a cross-sectional configuration of the organic EL element of this example.
  • the organic EL element 300 was configured by bonding the organic EL part 1 and the phosphor part 2 together.
  • the organic EL part 1 was configured by sequentially laminating an anode layer 12, an organic layer 13, and a cathode layer 14 on a TFT substrate 11.
  • a sealing substrate 22 is provided on the phosphor part 2. Since the configuration of each member is the same as that of the organic EL element 200, detailed description is omitted, and only differences from the organic EL element 200 will be described.
  • cylindrical Au particles 23 mainly having a diameter of 30 nm and a height of 50 nm were uniformly mixed so that adjacent Au particles were approximately 30 nm.
  • cylindrical Ag particles 24 having a diameter of 15 nm and a height of 30 nm were uniformly mixed in the green phosphor layer 17 so that adjacent Ag particles were approximately 20 nm.
  • the transmissive layer 18 did not contain fluorescent particles, and was mainly mixed with Al particles 25 having a diameter of 10 nm and a height of 5 nm so that adjacent Ag particles were approximately 10 nm.
  • the luminance of the organic EL element 300 is improved by about 5 to 10%, and a desired voltage is applied to a desired striped electrode by an external power source. As a result, a desired good image could be obtained.
  • Example 3 Below, the organic EL element 400 of a present Example is demonstrated. Since the organic EL element 400 of the present embodiment is manufactured in the same manner as the organic EL element 200 of the first embodiment, the description of the manufacturing process is omitted.
  • FIG. 4 is a schematic diagram partially showing a cross-sectional configuration of the organic EL element of this example.
  • the organic EL element 400 was configured by bonding the organic EL part 1 and the phosphor part 2 together.
  • the organic EL part 1 was configured by sequentially laminating an anode layer 12, an organic layer 13, and a cathode layer 14 on a TFT substrate 11.
  • a sealing substrate 22 is provided on the phosphor part 2. Since the configuration of each member is the same as that of the organic EL element 200, detailed description is omitted, and only differences from the organic EL element 200 will be described.
  • the green phosphor layer 17 has, on the surface on the side where the excitation light from the organic layer is incident, in addition to the green fluorescent particles, mainly 20 nm-sized cylindrical Ag particles 27, and adjacent Au particles are approximately 10 nm. It arranged so that it might become.
  • the transmission layer 18 did not contain fluorescent particles, and mainly Al particles 28 having a size of 2 nm were uniformly and uniformly arranged so that adjacent Al particles were approximately 2 nm.
  • the luminance of the organic EL element 400 is improved by about 5 to 10%, and a desired voltage is applied to a desired striped electrode by an external power source. As a result, a desired good image could be obtained.
  • Example 4 Below, the organic EL element 500 of a present Example is demonstrated. Since the organic EL element 500 of the present embodiment is manufactured in the same manner as the organic EL element 200 of the first embodiment, the description of the manufacturing process is omitted.
  • FIG. 5 is a schematic diagram partially showing a cross-sectional configuration of the organic EL element of this example.
  • the organic EL element 500 was configured by bonding the organic EL part 1 and the phosphor part 2 together.
  • the organic EL part 1 was configured by sequentially laminating an anode layer 12, an organic layer 13, and a cathode layer 14 on a TFT substrate 11.
  • a sealing substrate 22 is provided on the phosphor part 2. Since the configuration of each member is the same as that of the organic EL element 200, detailed description is omitted, and only differences from the organic EL element 200 will be described.
  • An Au thin film 29 having a thickness of about 30 nm was disposed on the surface of the red phosphor layer 16 on the side where the excitation light from the organic layer is incident.
  • an Ag thin film 30 having a thickness of about 10 nm was disposed on the surface on the side where the excitation light from the organic layer is incident.
  • an Al thin film 31 having a thickness of about 2 nm is disposed on the surface on the side where the excitation light from the organic layer is incident.
  • the luminance of the organic EL element 500 is improved by about 5 to 10%, and a desired voltage is applied to a desired striped electrode by an external power source. As a result, a desired good image could be obtained.
  • FIG. 6 is a schematic diagram partially showing a cross-sectional configuration of the liquid crystal display element of this example.
  • the liquid crystal display element 600 was constituted by a backlight unit 60, a liquid crystal unit 61, and a phosphor unit 62.
  • the backlight unit 60 is configured by arranging blue light emitting diode elements 601 on a plane as shown in FIG.
  • the blue light emitting diode element 601 includes a light emitting unit 602 and a light guide unit 603.
  • the liquid crystal part 61 was configured by sequentially laminating a polarizing plate 604, a TFT substrate 605, an electrode layer 606, an alignment film 607, a liquid crystal layer 608, and an alignment film 609.
  • the red phosphor layer 16, the green phosphor layer 17, and the transmission layer 18 were formed on the substrate 610, respectively.
  • the sealing substrate 22 was provided on the phosphor part 62.
  • Metal particles 19, 20, and 21 are mixed in the red phosphor layer 16, the green phosphor layer 17, and the transmission layer 18, respectively.
  • the configuration of each member is the same as that of the phosphor part 2 in the organic EL element 200, and thus detailed description thereof is omitted.
  • liquid crystal display element 600 Regarding the production of the liquid display element 600, a liquid crystal unit 61 different from the production of the organic EL element 200 will be described.
  • the liquid crystal part 61 was produced as follows.
  • An unpolished glass substrate was selected as the TFT substrate 605.
  • a scan electrode was formed on the unpolished glass substrate using Al, and the surface of the scan electrode was covered with an alumina film which was an anodic oxide film of Al.
  • a gate insulating (gate SiN) film and an amorphous silicon (a-Si) film were formed so as to cover the scanning electrodes.
  • an n-type a-Si film, a pixel electrode, and a signal electrode were formed on the a-Si film.
  • a common electrode was provided in the same layer as the pixel electrode and the signal electrode.
  • the pixel electrode and the signal electrode are both parallel to the striped common electrode and intersect with the scanning electrode, and a thin film transistor and a metal electrode group are formed on one substrate.
  • a thin film transistor and a metal electrode group are formed on one substrate.
  • an electric field is applied between the pixel electrode and the common electrode on the substrate, and the direction thereof is substantially parallel to the substrate interface, so that a so-called IPS (In-Plane Switch) type liquid crystal element is formed.
  • IPS In-Plane Switch
  • the electrodes on the substrate are all formed using Al, but the present invention is not limited to this, and any metal having a low electrical resistance, such as chromium or copper, may be used.
  • the number of pixels is 40 ( ⁇ 3) ⁇ 30, the horizontal direction of the pixel pitch (ie, between the common electrodes) is 80 ⁇ m, and the vertical direction (ie, between the gate electrodes) is 240 ⁇ m.
  • the width of the common electrode was 12 ⁇ m, and the gap between the adjacent common electrodes was narrower than 68 ⁇ m, thereby ensuring a high aperture ratio.
  • a polarizing plate 604 was provided on the TFT substrate 605 having a thin film transistor, and a polarizing plate 611 was provided on the substrate 610 opposed to the TFT substrate 605.
  • the polarizing axis of the polarizing plate 604 and the polarizing axis of the polarizing plate 611 were made to be orthogonal to each other.
  • liquid crystal layer 608 the liquid crystal molecules were arranged so that the major axis directions of the liquid crystal molecules in the vicinity of the upper and lower interfaces were substantially parallel to each other and the angle formed with the applied electric field direction was 15 degrees.
  • liquid crystal having positive dielectric anisotropy composed mainly of a compound having three fluoro groups at its ends was sealed.
  • the cell gap was 3.8 ⁇ m with the liquid crystal sealed.
  • G1220DU manufactured by Nitto Denko Corporation was used for the polarizing plates 604 and 611, and the liquid crystal layer was sandwiched between two polarizing plates.
  • one polarization transmission axis is arranged substantially parallel to the rubbing direction, and the other is arranged so as to be orthogonal to the rubbing direction.
  • the rubbing direction is a major axis direction of liquid crystal molecules in the vicinity of the interface. Thereby, normally closed characteristics were obtained.
  • the driving LSI was connected to the panel thus obtained to produce an active matrix driving element.
  • the luminance of the liquid crystal display element 600 is improved by about 5 to 10%, and a desired voltage is applied to a desired pixel electrode by an external power source. Thus, a desired good image could be obtained.
  • the present invention can be suitably used for display devices, particularly organic EL displays and organic EL display devices.

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Abstract

 本発明に係る発光素子は、発光層(109)と、発光層(109)から発光される光の一部を透過する電極層(110)と、電極層(110)を挟んで、発光層(109)とは反対側に設けられた、色変換層(113、114)、透過層(115)を有し、色変換層(113、114)と透過層(115)は、表面プラズモン現象を発現する粒子(116、117、118)を含有する。

Description

発光素子、ディスプレイ及び表示装置
 本発明は有機エレクトロルミネッセンス(以下、「有機EL」ともいう。)素子等の発光素子、ディスプレイ及び表示装置に関する。
 一般に、エレクトロルミネッセンス素子は自己発光性であるため視認性が高く、かつ完全固体素子であるため、耐衝撃性に優れるとともに、取扱いが容易であることから、各種表示装置における発光素子としての利用が注目されている。エレクトロルミネッセンス素子には、発光材料に無機化合物を用いた無機EL素子と有機化合物を用いた有機EL素子とがあり、このうち、有機EL素子は、印加電圧を大幅に低減できるため、その実用化研究が積極的になされている。
 有機EL素子の構成については、陽極/発光体層/陰極の構成を基本とし、これに正孔注入輸送層、電子注入輸送層を適宜設けたもの、例えば陽極/正孔注入輸送層/発光体層/陰極、陽極/正孔注入輸送層/発光体層/電子注入輸送層/陰極等の構成のものが知られている。正孔注入輸送層は、陽極より注入された正孔を発光体層に伝達する機能を有し、また、電子注入輸送層は陰極より注入された電子を発光体層に伝達する機能を有している。そして、該正孔注入輸送層を発光体層と陽極との間に介在させることによって、より低い電界で多くの正孔が発光体層に注入され、さらに、発光体層に陰極又は電子注入輸送層より注入された電子は、正孔注入輸送層が電子を輸送しないので、ホール注入輸送層と発光体層との界面に蓄積され発光効率が上がることが知られている。このような有機EL素子を多色発光素子とするには、例えば(1)青色発光を蛍光変換により緑色又は赤色に変換し、多色発光とする色変換法(例えば、特許文献1、2参照)、(2)白色発光をカラーフィルターにより、赤、緑、青色に変換して多色発光とする白色カラーフィルター法(例えば、非特許文献1参照)、(3)微小共振器により、白色又は様々な色を含む発光から、赤、緑、青色を実現させて多色発光とする微小共振器法等が知られている。
 一方、特許文献3には、電極と発光層との間に金属微粒子を分散させた光散乱層を設ける構成が記載されている。このような構成により、発光層からの光を金属微粒子により散乱させて外部へ取り出すことが可能となり、発光効率が向上すると記載されている。また、金属微粒子によりプラズモン現象が誘起される場合には、発光層又はその周囲の各層に閉じ込められた光を利用することができ、さらに光の利用効率が向上するとある。また、特許文献4には平板状金属粒子をアイランド状に配置し、蛍光分子を担持する構成を示している。
日本国公開特許公報「特開平3-152897号公報(1991年06月28日公開)」 日本国公開特許公報「特開平5-255860号公報(1993年10月6日公開)」 日本国公開特許公報「特開2007-165284号公報(2007年6月28日公開)」 日本国公開特許公報「特開2007-139540号公報(2007年6月7日公開)」
Semicond.Sci.Technol.第6巻,第305~323ページ,1991年
 しかし、従来の技術において、出射強度が十分でなく、また、視野角が狭いという問題点があり、より高画質なディスプレイを実現するためには、より高輝度で、かつ視野角の広い出射光を得ることが望ましい。
 そこで、本発明はこのような事情に鑑みて、より高輝度で、かつ視野角の広い出射光を得ることができる発光素子及びそれを備えたディスプレイ、表示装置を提供することを目的とする。
 本発明に係る発光素子は、上記の課題を解決するために、
 発光層と、
 上記発光層から発光される光の少なくとも一部を透過する透過電極層と、
 上記透過電極層を挟んで、上記発光層とは反対側に設けられた、当該光の色を変換する変換層とを備え、
 上記変換層は、表面プラズモン現象を発現する粒子を含有することを特徴とする。
 上記の構成によれば、発光層から見て電極の外側に粒子があることにより当該粒子は電界の作用を直接受けず、上記変換層において、プラズモン現象が発現することにより、出射強度は大きくなる。また、粒子により光が散乱することで視野角は広くなる。よって、より高輝度で、視野角の広い出射光を得ることができる。
 また、本発明に係るディスプレイは本発明に係る発光素子を備えていることを特徴とする。また、本発明に係る表示装置は、本発明に係るディスプレイを備えていることを特徴とする。
 上記構成によれば、より高輝度で、かつ視野角の広い、高画質のディスプレイ、表示装置を実現することができる。
 本発明に係る発光素子は、発光層と、上記発光層から発光される光の少なくとも一部を透過する透過電極層と、上記透過電極層を挟んで、上記発光層とは反対側に設けられた、当該光の色を変換する変換層とを備え、上記変換層は、表面プラズモン現象を発現する粒子を含有することにより、より高輝度で、かつ視野角の広い出射光を得ることができる。
本発明の一実施形態に係る有機EL素子の概略断面図である。 本発明の実施例1に係る有機EL素子の概略断面図である。 本発明の実施例2に係る有機EL素子の概略断面図である。 本発明の実施例3に係る有機EL素子の概略断面図である。 本発明の実施例4に係る有機EL素子の概略断面図である。 本発明の実施例5に係る液晶表示素子の概略断面図である。 本発明の一実施形態に係る有機EL表示装置の構成を模式的に示す図である。
 以下、本発明の一実施形態について、図1を用いて詳細に説明する。図1は、本実施形態に係る有機EL素子100(発光素子)の概略断面図である。
 有機EL素子100は、基板101、TFT回路102、絶縁膜103、第一電極層104、エッジカバー105、発光層109、第二電極層110、封止膜111、封止層112、透過層115、色変換層119、封止基板120を備えている。
 次に、本実施形態に係る有機EL素子100の構成要素について、それぞれ説明する。
 <基板101>
 基板101としては、例えば、ガラス、石英等からなる無機材料基板、ポリエチレンテレフタレート、ポリカルバゾール、ポリイミド等を含むプラスティック基板、アルミナ等を含むセラミックス基板等の絶縁性基板、若しくは、アルミニウム(Al)、鉄(Fe)等を含む金属基板、又は、基板上に酸化シリコン(SiO)、有機絶縁材料等を含む絶縁物を表面にコーティングした基板、Al等を含む金属基板の表面を陽極酸化等の方法で絶縁化処理を施した基板等を挙げることができる。しかし、本発明の使用できる基板はこれらに限定されるものではない。
 ここで、ストレス無く湾曲部、折り曲げ部を形成するには、プラスティック基板、又は金属基板が好ましい。プラスティック基板に無機材料をコートした基板、金属基板に無機絶縁材料をコートした基板がさらに好ましい。これにより、プラスティック基板を有機EL基板として用いた場合の最大の問題となる水分の透過による有機EL素子の劣化(有機ELは、特に低量の水分に対しても劣化が起こることが知られている。)を解消することが可能となる。また、金属基板を有機ELの基板として用いた場合の最大の問題となる金属基板の突起によるリーク(ショート)(有機ELの膜厚は、100~200nm程度と非常に薄いため、突起による画素部での電流にリーク(ショート)が、顕著に起こることが知られている。)を解消することが可能となる。
 また、TFT回路を形成する場合には、500℃以下の温度で融解せず、歪みも生じない基板が好ましい。また、一般的な金属基板は、ガラスと熱膨張率が異なるため、従来の生産装置で金属基板上にTFTを形成することが困難であるが、線膨張係数が1×10-5/℃以下の鉄-ニッケル系合金である金属基板を用いて、線膨張係数をガラスに合わせ込むことで金属基板上にTFTを従来の生産装置を用いて安価に形成する事が可能となる。また、プラスティック基板の場合には、耐熱温度が非常に低いため、ガラス基板上にTFT回路を形成した後、プラスティック基板にTFT回路を転写することで、プラスティック基板上にTFT回路を転写形成することが可能である。
 また、基板101の材料としてはガラスであってもよい。基板101の材料をガラスとすることで高温プロセスによっても変形が起こらず、水分を透過させないため、有機EL素子の劣化を防ぐことが可能である。
 さらに、発光層からの発光を基板と逆側から取り出す場合には、基板としての制約はないが、発光層から発光した光を基板側から取り出す場合には、透明又は半透明の基板を使用する必要がある。しかしながら、本発明はこれらの材料及び形成方法に限定されるものではない。
 <TFT回路102>
 TFT回路102は、基板101上に備えられている。
 TFT回路102は、有機EL素子を形成する前に、予め基板101上に形成され、スイッチング用及び駆動用として機能する。本発明に係る有機EL素子がTFT回路を備える場合、TFT回路の構成としては、公知のTFT回路が挙げられる。また、本発明では、TFT回路の代わりに金属-絶縁体-金属(MIM)ダイオードとすることもできる。
 本発明の有機EL素子を採用したアクティブ駆動型有機ELディスプレイ、有機EL表示装置に搭載可能なTFT回路は、公知の材料、構造及び形成方法を用いて形成することができる。TFT回路の活性層の材料としては、例えば、非晶質シリコン(アモルファスシリコン)、多結晶シリコン(ポリシリコン)、微結晶シリコン、セレン化カドミウム等の無機半導体材料、酸化亜鉛、酸化インジウム-酸化ガリウム-酸化亜鉛等の酸化物半導体材料又は、ポリチオフェン誘導体、チオフエンオリゴマー、ポリ(p-フェリレンビニレン)誘導体、ナフタセン、ペンタセン等の有機半導体材料が挙げられる。また、TFT回路の構造としては、例えば、スタガ型、逆スタガ型、トップゲート型、コプレーナ型が挙げられる。
 TFT回路を構成する活性層の形成方法としては、(1)プラズマ誘起化学気相成長(PECVD)法により成膜したアモルファスシリコンに不純物をイオンドーピングする方法、(2)シラン(SiH)ガスを用いた減圧化学気相成長(LPCVD)法によりアモルファスシリコンを形成し、固相成長法によりアモルファスシリコンを結晶化してポリシリコンを得た後、イオン打ち込み法によりイオンドーピングする方法、(3)Siガスを用いたLPCVD法又はSiHガスを用いたPECVD法によりアモルファスシリコンを形成し、エキシマレーザー等のレーザーによりアニールし、アモルファスシリコンを結晶化してポリシリコンを得た後、イオンドーピングを行なう方法(低温プロセス)、(4)LPCVD法又はPECVD法によりポリシリコン層を形成し、1000℃以上で熱酸化することによりゲート絶縁膜を形成し、その上に、n+ポリシリコンのゲート電極を形成し、その後、イオンドーピングを行なう方法(高温プロセス)、(5)有機半導体材料をインクジェット法等により形成する方法、(6)有機半導体材料の単結晶膜を得る方法等が挙げられる。
 TFT回路のゲート絶縁膜は、公知の材料を用いて形成することができる。例えば、PECVD法、LPCVD法等により形成されたSiO又はポリシリコン膜を熱酸化して得られるSiO等が挙げられる。また、本発明で用いられるTFT回路の信号電極線、走査電極線、共通電極線、第一駆動電極及び第二駆動電極は、公知の材料によって形成することができ、例えば、タンタル(Ta)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)等が挙げられる。本発明に係る有機ELパネルのTFT回路は、上記のような構成で形成することができるが、これらの材料、構造及び形成方法に限定されるものではない。
 <絶縁膜103>
 絶縁膜103は、TFT回路102と第一電極層104との間に配置されている。
 絶縁膜103は、公知の材料によって形成することができ、例えば、酸化シリコン(SiO)、窒化シリコン(SiN、又は、Si)、酸化タンタル(TaO、又は、Ta)等の無機材料、又は、アクリル樹脂、レジスト材料等の有機材料等が挙げられる。また、その形成方法としては、化学気相成長(CVD)法、真空蒸着法等のドライプロセス、スピンコート法等のウエットプロセスが挙げられる。また、必要に応じてフォトリソグラフィー法等によりパターニングすることもできる。
 本実施形態では、発光層109から発光した光を基板の逆側(第二電極層110側)から取り出すので、外光が基板上に形成されたTFT回路に入射して、TFT特性に変化が生じることを防ぐ目的で、遮光性を兼ね備えた遮光性絶縁膜とすることが好ましい。また、絶縁膜103と遮光性絶縁膜とを組み合わせてもよい。遮光性絶縁膜としては、フタロシアニン、キナクロドン等の顔料又は染料をポリイミド等の高分子樹脂に分散したもの、カラーレジスト、ブラックマトリクス材料、NiZnFe等の無機絶縁材料等が挙げられる。しかしながら、本発明はこれらの材料及び形成方法に限定されるものではない。
 また、基板上にTFT等を形成した場合には、その表面に凸凹が形成され、この凸凹によって有機EL素子の欠陥(例えば、画素電極の欠損、発光層の欠損、対向電極の断線、画素電極と対向電極の短絡、耐圧の低下等)等が発生するおそれがある。これらの欠陥を防止するために、絶縁膜上に平坦化膜を設けてもよい。
 平坦化膜は、公知の材料を用いて形成することができ、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化タンタル等の無機材料、ポリイミド、アクリル樹脂、レジスト材料等の有機材料等が挙げられる。平坦化膜の形成方法としては、CVD法、真空蒸着法等のドライプロセス、スピンコート法等のウエットプロセスが挙げられるが、本発明はこれらの材料及び形成方法に限定されるものではない。また、平坦化膜は、単層構造でも多層構造でもよい。
 <発光層109>
 発光層109は、第一電極層104と第二電極層110との間に位置する。
 発光層109は、正孔輸送層106、発光体層107、電子輸送層108が順次積層して構成されている。発光体層107は、青色の光を発光している。
 本発明に係る有機EL素子が備える発光層は、本実施形態の構成に限定されず、発光体層の単層構造でも、発光体層と正孔輸送層、電子輸送層の多層構造でもよく、例えば、下記の構成が挙げられるが、本発明はこれらにより限定されるものではない。
(1)発光体層
(2)正孔輸送層/発光体層
(3)発光体層/電子輸送層
(4)正孔輸送層/発光体層/電子輸送層
(5)正孔注入層/正孔輸送層/発光体層/電子輸送層
(6)正孔注入層/正孔輸送層/発光体層/電子輸送層/電子注入層
(7)正孔注入層/正孔輸送層/発光体層/正孔防止層/電子輸送層
(8)正孔注入層/正孔輸送層/発光体層/正孔防止層/電子輸送層/電子注入層
(9)正孔注入層/正孔輸送層/電子防止層/発光体層/正孔防止層/電子輸送層/電子注入層
 ここで、発光体層、正孔注入層、正孔輸送層、正孔防止層、電子防止層、電子輸送層及び電子注入層の各層は、単層構造でも多層構造でもよい。
 発光層109は、マイクロキャビティ効果を発現する構造であることが好ましい。マイクロキャビティ効果を発現する構造としては、例えば、その厚さを増強したい光の波長に合致するように、設定することにより形成することがより望ましい。有機EL画素において、一対の電極層で、発光層は挟持されている。そのうち一つの電極層を鏡面の全反射素材とし、もう一つの電極層を誘電体ミラーの半透過素材とし、さらに発光層の厚みを、RGB各光で増強したい光の波長に合わせそれぞれ異なる厚みに形成する。これにより、発光層で発光した光のうち、波長のずれた光成分は二つの電極層間で多重反射を繰り返し、共振することで、所望の波長に増強されて出力する。これにより、発光層の発光を正面方向に集光する(指向性を持たせる)ことが可能となり、周囲に逃げる発光ロスを低減することが可能となり、正面での発光効率を高めることが可能となる。これにより、より効率良く発光を色変換層へ輸送することが可能となり、また、正面輝度を高めることが可能となる。また、干渉効果により発光スペクトルの調整が可能となる。また、所望の発光ピーク波長、半値幅に調整することにより発光スペクトルの調整が可能となる。また、赤色、緑色蛍光体をより効果的に励起することが可能なスペクトルに制御することが可能となると共に、青色画素の色純度を向上させることが可能となる。
 発光体層107は、以下に例示する有機発光材料のみから構成されていてもよく、発光性のドーパント及びホスト材料の組み合わせから構成されていてもよく、任意に正孔輸送材料、電子輸送材料、添加剤(ドナー、アクセプター等)等を含んでいてもよく、また、これらの材料が高分子材料(結着用樹脂)又は無機材料中に分散された構成であってもよい。発光効率・寿命の観点からは、ホスト材料中に発光性のドーパントが分散されたものが好ましい。
 有機発光材料としては、有機EL用の公知の発光材料を挙げることができる。このような発光材料は、低分子発光材料、高分子発光材料等に分類され、これらの具体的な化合物を以下に例示するが、本発明はこれらの材料に限定されるものではない。また、有機発光材料としては、蛍光材料、燐光材料等に分類されるものでもよく、低消費電力化の観点で、発光効率の高い燐光材料であることが好ましい。
 ここで、具体的な化合物を以下に例示するが、本発明はこれらの化合物に限定されるものではない。
 低分子有機発光材料としては、例えば、4,4’-ビス(2,2’-ジフェニルビニル)-ビフェニル(DPVBi)等の芳香族ジメチリデン化合物、5-メチル-2-[2-[4-(5-メチル-2-ベンゾオキサゾリル)フェニル]ビニル]ベンゾオキサゾール等のオキサジアゾール化合物、3-(4-ビフェニルイル)-4-フェニル-5-t-ブチルフェニル-1,2,4-トリアゾール(TAZ)等のトリアゾール誘導体、1,4-ビス(2-メチルスチリル)ベンゼン等のスチリルベンゼン化合物、フルオレノン誘導体等の蛍光性有機材料等が挙げられる。
 高分子発光材料としては、例えば、ポリ(2-デシルオキシ-1,4-フェニレン)(DO-PPP)、等のポリフェニレンビニレン誘導体、ポリ(9,9-ジオクチルフルオレン)(PDAF)等のポリスピロ誘導体が挙げられる。
 発光層に任意に含まれる発光性のドーパントとしては、有機EL用の公知のドーパント材料を挙げるができる。このようなドーパント材料としては、例えば、スチリル誘導体等の蛍光発光材料、ビス[(4,6-ジフルオロフェニル)-ピリジナト-N,C2‘]ピコリネートイリジウム(III)(FIrpic)、ビス(4’,6‘-ジフルオロフェニルポリジナト)テトラキス(1-ピラゾイル)ボレートイリジウム(III)(FIr)等の燐光発光有機金属錯体等が挙げられる。
 なお、本発明において、発光層109は、青色光を発光することが望ましい。
 また、ドーパントを使用する時のホスト材料としては、有機EL用の公知のホスト材料を挙げるができる。このようなホスト材料としては、上述した低分子発光材料、高分子発光材料、4,4‘-ビス(カルバゾール)ビフェニル、9,9-ジ(4-ジカルバゾール-ベンジル)フルオレン(CPF)、3,6-ビス(トリフェニルシリル)カルバゾール(mCP)、(PCF)等のカルバゾール誘導体、4-(ジフェニルフォスフォイル)-N,N-ジフェニルアニリン(HM-A1)等のアニリン誘導体、1,3-ビス(9-フェニル-9H-フルオレン-9-イル)ベンゼン(mDPFB)、1,4-ビス(9-フェニル-9H-フルオレン-9-イル)ベンゼン(pDPFB)等のフルオレン誘導体等が挙げられる。
 電荷は、正孔と電子とを含む。正孔、電子の電極からの注入と発光体層への輸送(注入)とをより効率よく行なう目的で、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層が用いられる。これらの層は、以下に例示する電荷注入輸送材料のみから構成されていてもよく、任意に添加剤(ドナー、アクセプター等)等を含んでいてもよく、これらの材料が高分子材料(結着用樹脂)又は無機材料中に分散された構成であってもよい。
 電荷注入輸送材料としては、有機EL用、有機光導電体用の公知のものを使用することができる。このような電荷注入輸送材料は、正孔注入輸送材料及び電子注入輸送材料に分類され、これらの具体的な化合物を以下に例示するが、本発明はこれらの材料に限定されるものではない。
 正孔注入層及び正孔輸送層の材料としては、例えば、酸化バナジウム(V)、酸化モリブデン(MoO)等の酸化物、無機p型半導体材料、ポルフィリン化合物、N,N’-ビス(3-メチルフェニル)-N,N’-ビス(フェニル)-ベンジジン(TPD)、N,N’-ジ(ナフタレン-1-イル)-N,N’-ジフェニル-ベンジジン(NPD)等の芳香族第三級アミン化合物、ヒドラゾン化合物、キナクリドン化合物、スチリルアミン化合物等の低分子材料、ポリアニリン(PANI)、ポリアニリン-樟脳スルホン酸(PANI-CSA)、3,4-ポリエチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンサルフォネイト(PEDOT/PSS)、ポリ(トリフェニルアミン)誘導体(Poly-TPD)、ポリビニルカルバゾール(PVCz)、ポリ(p-フェニレンビニレン)(PPV)、ポリ(p-ナフタレンビニレン)(PNV)等の高分子材料等が挙げられる。
 また、陽極からの正孔の注入及び輸送をより効率よく行なうという観点から、正孔注入層の材料としては、正孔輸送層の材料より、最高被占分子軌道(HOMO)のエネルギー準位が低い材料であることが好ましく、正孔輸送層の材料としては、正孔注入層の材料より正孔の移動度が、高い材料であることが好ましい。
 また、より正孔の注入・輸送性を向上させるため、アクセプターをドープすることが好ましい。アクセプターとしては、有機EL用の公知のアクセプター材料を使用することができる。これらの具体的な化合物を以下に例示するが、本発明はこれらの材料に限定されるものではない。
 アクセプター材料としては、Au、Pt、W,Ir、POCl3、AsF、Cl、Br、I、酸化バナジウム(V)、酸化モリブデン(MoO)等の無機材料、TCNQ(7,7,8,8,-テトラシアノキノジメタン)、TCNQF(テトラフルオロテトラシアノキノジメタン)、TCNE(テトラシアノエチレン)、HCNB(ヘキサシアノブタジエン)、DDQ(ジシクロジシアノベンゾキノン)等のシアノ基を有する化合物、TNF(トリニトロフルオレノン)、DNF(ジニトロフルオレノン)等のニトロ基を有する化合物、フルオラニル、クロラニル、ブロマニル等の有機材料が挙げられる。この内、TCNQ、TCNQF、TCNE、HCNB、DDQ等のシアノ基を有する化合物がよりキャリア濃度を効果的に増加させることが可能であるためより好ましい。
 電子注入層及び電子輸送層の材料としては、例えば、n型半導体である無機材料、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、チオピラジンジオキシド誘導体、ベンゾキノン誘導体、ナフトキノン誘導体、アントラキノン誘導体、ジフェノキノン誘導体、フルオレノン誘導体、ベンゾジフラン誘導体等の低分子材料;ポリ(オキサジアゾール)(Poly-OXZ)、ポリスチレン誘導体(PSS)等の高分子材料等が使用される。特に、電子注入層には、特にフッ化リチウム(LiF)、フッ化バリウム(BaF)等のフッ化物、酸化リチウム(LiO)等の酸化物等が挙げられる。
 電子の陰極からの注入・輸送をより効率よく行なうという観点から、電子注入層の材料としては、電子輸送層の材料より、最低空分子軌道(LUMO)のエネルギー準位が高い材料が好ましく、電子輸送層の材料としては、電子注入層の材料より電子移動度が高い材料が好ましい。
 また、より電子の注入効率及び電子の輸送性を向上させるため、電子注入層及び電子輸送層の材料に、ドナーをドープすることが好ましい。ドナーとしては、有機EL用の公知のドナー材料を使用することができる。これらの具体的な化合物を以下に例示するが、本発明はこれらの材料に限定されるものではない。
 ドナー材料としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素、Al、Ag、Cu、In等の無機材料、アニリン類、フェニレンジアミン類、ベンジジン類(N,N,N’,N’-テトラフェニルベンジジン、N,N’-ビス-(3-メチルフェニル)-N,N’-ビス-(フェニル)-ベンジジン、N,N’-ジ(ナフタレン-1-イル)-N,N’-ジフェニル-ベンジジン等)、トリフェニルアミン類(トリフェニルアミン、4,4’,4“-トリス(N,N-ジフェニル-アミノ)-トリフェニルアミン、4,4’,4”-トリス(N-3-メチルフェニル-N-フェニル-アミノ)-トリフェニルアミン、4,4’,4”-トリス(N-(1-ナフチル)-N-フェニル-アミノ)-トリフェニルアミン等)、トリフェニルジアミン類(N,N’-ジ-(4-メチル-フェニル)-N,N’-ジフェニル-1,4-フェニレンジアミン)等の芳香族3級アミンを骨格にもつ化合物、フェナントレン、ピレン、ペリレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン等の縮合多環化合物(ただし、縮合多環化合物は置換基を有してもよい)、TTF(テトラチアフルバレン)類、ジベンゾフラン、フェノチアジン、カルバゾール等の有機材料がある。このうち、芳香族3級アミンを骨格にもつ化合物、縮合多環化合物、アルカリ金属がよりキャリア濃度を効果的に増加させることが可能であるためより好ましい。
 正孔注入層、正孔輸送層、発光体層、電子輸送層、電子注入層等の発光層は、上述したこられの層の材料を溶剤に溶解、分散させた発光層形成用塗液を用いて、スピンコーティング法、ディッピング法、ドクターブレード法、吐出コート法、スプレーコート法等の塗布法、インクジェット法、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等の印刷法等による公知のウエットプロセス、上記の材料を抵抗加熱蒸着法、電子線(EB)蒸着法、分子線エピタキシー(MBE)法、スパッタリング法、有機気相蒸着(OVPD)法等の公知のドライプロセス、又は、レーザー転写法等により形成することができる。なお、ウエットプロセスにより発光層を形成する場合には、発光層形成用塗液は、レベリング剤、粘度調整剤等の塗液の物性を調整するための添加剤を含んでいてもよい。
 上記各層の膜厚は、例えば1~1000nm程度であるが、10~200nmが好ましい。膜厚が10nm未満であると、本来必要とされる物性(電荷の注入特性、輸送特性、閉じ込め特性)が得なれない。また、ゴミ等の異物による画素欠陥が生じるおそれがある。また、膜厚が200nmを超えると発光層の抵抗成分により駆動電圧の上昇が生じ、消費電力の上昇に繋がる。
 <第一電極層104及び第二電極層110(一対の電極層)>
 第一電極層104は、TFT回路102上に、絶縁膜103を介して形成されている。
 第二電極層110は、発光層109上に形成されている。
 第一電極層104と第二電極層110とは、上記発光層109を挟持している。
 第一電極層104及び第二電極層110のうち、発光を取り出す側の電極層(一方の電極層)は、発光層109から発光される光の少なくとも一部を透過させるもの(透過電極層)でなければならない。本実施形態では、第二電極層110から、発光層109により発光した光を取り出すものとする。なお、本発明はこれに限定されるものではなく、第一電極層104から光を取り出し、第二電極層110は光を反射させるものであってもよい。
 第一電極層104及び第二電極層110は、有機EL素子の陽極又は陰極として対で機能する。つまり、第一電極層104を陽極とした場合には、第二電極層110は陰極となり、第一電極層104を陰極とした場合には、第二電極層110は陽極となる。以下に、具体的な化合物及び形成方法を例示するが、本発明はこれらの材料及び形成方法に限定されるものではない。
 第一電極層104及び第二電極層110を形成する電極材料としては公知の電極材料を使用することができる。陽極である場合には、発光層への正孔の注入をより効率よく行なう観点から、仕事関数が4.5eV以上の金(Au)、白金(Pt)、ニッケル(Ni)等の金属、及び、インジウム(In)及び錫(Sn)を含む酸化物(ITO)、錫(Sn)の酸化物(SnO)、インジウム(In)及び亜鉛(Zn)を含む酸化物(IZO)等が透明電極材料として挙げられる。また、陰極を形成する電極材料としては、発光層への電子の注入をより効率よく行なう観点から、仕事関数が4.5eV以下のリチウム(Li)、カルシウム(Ca)、セリウム(Ce)、バリウム(Ba)、アルミニウム(Al)等の金属、又は、これらの金属を含有するMg:Ag合金、Li:Al合金等の合金が挙げられる。
 第一電極層104及び第二電極層110は、上記の材料を用いてEB蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、抵抗加熱蒸着法等の公知の方法により形成することができるが、本発明はこれらの形成方法に限定されるものではない。また、必要に応じて、フォトリソグラフフィー法、レーザー剥離法により、形成した電極をパターン化することもでき、シャドーマスクと組み合わせることで直接パターン化した電極を形成することもできる。その膜厚は、50nm以上が好ましい。膜厚が50nm未満の場合には、配線抵抗が高くなることから、駆動電圧の上昇が生じるおそれがある。
 色純度の向上、発光効率の向上、正面輝度の向上等の目的でマイクロキャビティ効果を発現する構成を採用する場合には、第二電極層110を半透明電極とすることが好ましい。当該半透明電極の材料として、金属の半透明電極単体、又は、金属の半透明電極及び透明電極材料の組み合わせとすることが可能であり、中でも、反射率・透過率の観点から、銀が好ましい。半透明電極層の膜厚は、5~30nmが好ましい。膜厚が5nm未満の場合には、光の反射が十分行なえず、干渉の効果を十分得ることができない。また、膜厚が30nmを超える場合には、光の透過率が急激に低下することから輝度、効率が低下するおそれがある。また、第一電極層104としては、光を反射する反射率の高い電極を使用することが好ましい。この際に使用する電極材料としては、例えば、アルミニウム、銀、金、アルミニウム-リチウム合金、アルミニウム-ネオジウム合金、アルミニウム-シリコン合金等の反射性金属電極、透明電極と反射性金属電極(反射電極)とを組み合わせた電極等が挙げられる。
 <エッジカバー105>
 エッジカバー105は、また、第一電極層104の端部を封止している。
 有機EL素子100において、基板101側に形成された第一電極層104のエッジ部で、第一電極層104と第二電極層110との間でリークを起こすことを防止する目的でエッジカバーを有することが好ましい。ここで、エッジカバー105は、絶縁材料を用いてEB蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、抵抗加熱蒸着法等の公知の方法により形成することができ、公知のドライ及びウエット法のフォトリソグラフィー法によりパターン化をすることができる。なお、本発明に係る有機EL素子がエッジカバーを備える場合、その形成方法はこれらの形成方法に限定されるものではない。また、絶縁材料は、公知の材料を使用することができ、本発明では特に限定されないが、光を透過する必要があり、例えば、SiO、SiON、SiN、SiOC、SiC、HfSiON、ZrO、HfO、LaO等が挙げられる。また、膜厚としては、100~2000nmが好ましい。100nm以下であると、絶縁性が十分ではなく、第一電極層104と第二電極層110との間でリークが起こり、消費電力の上昇、非発光の原因となる。また、2000nm以上であると、成膜プロセスに時間がかかり生産性の悪化、エッジカバーでの第二電極層の断線の原因となる。
 <封止膜111、封止層112、封止基板120>
 封止膜111は、第二電極層110の上部に積層している。封止層112は封止膜111上にある。後述のように色変換層119が封止層112上に形成されており、色変換層119の上部に封止基板120が設けられている。
 このように、本発明に係るディスプレイ、表示装置、及び、本発明に係る有機EL素子を採用した有機EL照明には、封止膜又は封止基板を設けることが好ましい。封止膜及び封止基板は、公知の封止材料及び封止方法により形成することができる。例えば、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスをガラス、金属等で封止する方法が挙げられる。さらに、封入した不活性ガス中に酸化バリウム等の吸湿剤等を混入する方がより水分による有機ELの劣化を効果的に低減できるため好ましい。さらに、第二電極層110上に樹脂をスピンコート法、ODF、ラミレート法を用いて塗布する、又は、貼り合わせることによって封止膜とすることもできる。さらに、第二電極層110上に、プラズマCVD法、イオンプレーティング法、イオンビーム法、スパッタ法等により、SiO、SiON、SiN等の無機膜を形成した後、さらに、樹脂をスピンコート法、ODF、ラミレート法を用いて塗布する、又は、貼り合わせることによって封止膜とすることもできる。この封止膜により、外部からの素子内への酸素又は水分の混入を防止することができ、有機EL素子の寿命が向上する。また、本発明は、これらの部材又は形成方法に限定されるものではない。また、基板101と逆側(第二電極層110側)から光を取り出す場合は、封止膜111、封止基板120共に光透過性の材料を使用すればよい。
 <色変換層119、透過層115>
 色変換層119は、発光層109から発光される光を透過させる第二電極層110を挟んで、発光層109とは反対側に設けられている。
 色変換層119は、封止膜111の上部に、封止樹脂112を介して形成されている。
 色変換層119は、赤色蛍光体層113、緑色蛍光体層114の二つの蛍光体層から構成されている。また、透過層115は、青色光を透過させ配向を調整する透過層である。赤色蛍光体層113、緑色蛍光体層114、透過層115の中には、表面プラズモン現象を発現することができる微粒子(粒子)116、微粒子(粒子)117、微粒子(粒子)118がそれぞれ配置されている。
 有機EL素子100において、発光層109の放出する青色光は、色変換層119に輸送され、赤色蛍光体層113に入射する青色光は、赤色に変換され、緑色蛍光体層114に入射する青色光は、緑色に変換された上で出射する。透過層115に入射する青色光は、配向を調整され、青色のまま出射する。赤色蛍光体層113、緑色蛍光体層114、透過層115の中に、微粒子116、微粒子117、微粒子118を配置させることにより、表面プラズモン現象が発現し、出射光の強度が増強され、より高輝度の出射光を得ることができる。
 赤色蛍光体層113及び緑色蛍光体層114は、以下に例示する蛍光体材料のみから構成されていてもよく、任意に添加剤等を含んでいてもよく、これらの材料が高分子材料(結着用樹脂)又は無機材料中に分散された構成であってもよい。
 また、蛍光体層間には、ブラックマトリックスを形成することが好ましい。
 本発明に蛍光体材料としては、公知の蛍光体材料を使用することができる。このような蛍光体材料は、有機系蛍光体材料と無機系蛍光体材料に分類され、これらの具体的な化合物を以下に例示するが、本発明はこれらの材料に限定されるものではない。
 有機系蛍光体材料としては、青色の励起光を、緑色発光に変換する蛍光色素としては、クマリン系色素:2,3,5,6-1H、4H-テトラヒドロ-8-トリフロメチルキノリジン(9,9a、1-gh)クマリン(クマリン153)、3-(2′-ベンゾチアゾリル)―7-ジエチルアミノクマリン(クマリン6)、3-(2′-ベンゾイミダゾリル)―7-N,N-ジエチルアミノクマリン(クマリン7)、ナフタルイミド系色素:ベーシックイエロー51、ソルベントイエロー11、ソルベントイエロー116等が挙げられる。また、青色の励起光を、赤色の発光に変換する蛍光色素としては、シアニン系色素:4-ジシアノメチレン-2-メチル-6-(p-ジメチルアミノスチルリル)-4H-ピラン、ピリジン系色素:1-エチル-2-[4-(p-ジメチルアミノフェニル)-1,3-ブタジエニル]-ピリジニウム-パークロレート、及びローダミン系色素:ローダミンB、ローダミン6G、ローダミン3B、ローダミン101、ローダミン110、ベーシックバイオレット11、スルホローダミン101等が挙げられる。
 また、無機系蛍光体材料としては、青色の励起光を、緑色の発光に変換する蛍光体としては、(BaMg)Al1627:Eu2+,Mn2+、SrAl1425:Eu2+、(SrBa)Al12Si:Eu2+、(BaMg)SiO:Eu2+、YSiO:Ce3+,Tb3+、Sr-Sr:Eu2+、(BaCaMg)(PO)3Cl:Eu2+、SrSi-2SrCl:Eu2+、ZrSiO、MgAl1119:Ce3+,Tb3+、BaSiO:Eu2+、SrSiO:Eu2+、(BaSr)SiO:Eu2+等が挙げられる。また、青色の励起光を、赤色の発光に変換する蛍光体としては、YS:Eu3+、YA:Eu3+、Ca(SiO)6:Eu3+、LiY(SiO:Eu3+、YVO:Eu3+、CaS:Eu3+、Gd:Eu3+、GdS:Eu3+、Y(P,V)O:Eu3+、MgGeOF:Mn4+、MgGeO:Mn4+、KEu2.5(WO6.25、NaEu2.5(WO6.25、KEu2.5(MoO6.25、NaEu2.5(MoO6.25等が挙げられる。また、無機系蛍光体は、必要に応じて表面改質処理を施してもよく、その方法としてはシランカップリング剤等の化学的処理によるもの、サブミクロンオーダーの微粒子等の添加による物理的処理によるもの、さらにそれらの併用によるもの等が挙げられる。励起光による劣化、発光による劣化等の安定性を考慮すると、無機材料が好ましい。さらに無機材料を使用する場合には、平均粒径(d50)が、1~50μmであることが好ましい。平均粒径が1μm以下であると、蛍光体の発光効率が急激に低下する。また、50μm以上であると、平坦な膜を形成することが非常に困難となり、蛍光体層と、有機EL素子との間に空乏が出来てしまい(有機EL素子(屈折率:約1.7)と無機蛍光体層(屈折率:約2.3)の間に空乏(屈折率:1.0))有機EL素子からの光が効率よく無機蛍光層に届かず、蛍光体層の発光効率の低下が起こるという問題が生じる。
 また、高分子樹脂として、感光性の樹脂を使用することで、フォトリソグラフィー法により、パターン化が可能となる。
 感光性樹脂としては、アクリル酸系樹脂、メタクリル酸系樹脂、ポリ桂皮酸ビニル系樹脂、硬ゴム系樹脂等の反応性ビニル基を有する感光性樹脂(光硬化型レジスト材料)の一種類又は複数種類の混合物を使用することが可能である。
 また、蛍光体層は、上記の蛍光体材料と樹脂材料とを溶剤に溶解、分散させた蛍光体層形成用塗液を用いて、スピンコーティング法、ディッピング法、ドクターブレード法、吐出コート法、スプレーコート法等の塗布法、インクジェット法、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等の印刷法等による公知のウエットプロセス、上記の材料を抵抗加熱蒸着法、電子線(EB)蒸着法、分子線エピタキシー(MBE)法、スパッタリング法、有機気相蒸着(OVPD)法等の公知のドライプロセス、又は、レーザー転写法等により形成することができる。
 蛍光体層の膜厚は、例えば、100nm~100μm程度であるが、1~100μmが好ましい。膜厚が100nm以上とすることで、有機ELからの青色発光を十分吸収することができ、発光効率の向上、必要とされる色に青色の透過光が混じることを抑制することによる色純度の向上といった効果を得ることができる。さらにこの有機ELからの発光の吸収を高め、色純度の悪影響を及ぼさない程度に青色の透過光を低減する為には、膜厚として、1μm以上とすることが好ましい。また、膜厚が100μmであれば、有機EL素子からの青色発光を十分吸収することから、これ以上の厚さとする場合に比べて、十分な効率を維持しつつ、材料の消費を抑え、材料コストを低下させることができる。
 また、蛍光体層上は、平坦化膜等で、平坦化することが好ましい。これにより、有機EL素子と蛍光体層との間に空乏ができることを防止でき、かつ、有機EL素子基板と蛍光体層基板との密着性を上げることができる。
 赤色蛍光体層113及び緑色蛍光体層114は、発光層より放出される光の色を変えるために、第二電極層110の外部に設けられるものであって、蛍光粒子を含んでいる。この蛍光体層に用いられる材料としては無機蛍光体及び有機蛍光体があり、特に有機蛍光物質をポリマー中に分散したものが好適である。この有機蛍光物質としては、例えばクマリン類、ローダミン類、フルオレセイン類、シアニン類、ポリフィリン類、ナフタルイミド類、ペリレン類、キナクリドン類等が、蛍光量子収率が高いので好ましい。特に好ましいものは、ポリマーバインダー中に分散された状態で蛍光量子収率が0.3以上のものである。この有機蛍光物質は一種用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。また、ポリマーバインダーとしては、透明性樹脂、例えばポリメタクリレート、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリイミド、ポリアミック酸、ポリオレフィン、ポリスチレン等を好ましく採用することができる。
 赤色蛍光体層113、緑色蛍光体層114は、発光層より放出される中心波長λの光を吸収し、その方向性を消去して等方化する機能を有している。このような蛍光変換膜の作製方法については特に制限はなく、様々な方法を使用することができる。例えばポリマーバインダー中に有機蛍光物質を分散させたのち、これをキャスティング法、スピンコート法、印刷法、バーコート法、押出し成形法、ロール成形法、プレス法、スプレー法、ロールコート法等の方法を用いて、例えば、500~50000nm、好ましくは1000~5000nmの膜厚になるように製膜することにより、蛍光変換膜が得られる。これらの製膜方法において有機溶媒を使用する場合には、該有機溶媒としては、例えばジクロロメタン;1,2-ジクロロエタン;クロロホルム;アセトン;シクロヘキサノン;トルエン;ベンゼン;キシレン;N,N-ジメチルホルムアミド;ジメチルスルホキシド;1,2-ジメトキシエタン;ジエチレングリコールジメチルエーテル等が挙げられる。これらの溶媒は、それぞれ単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。
 有機EL素子100は少なくとも赤色、緑色、青色を発光する画素から構成され、それらの輝度を適時制御することで、フルカラー映像を得ることが可能である。また、必要に応じて、シアン、イエローに発光する蛍光体を画素に加えることが好ましい。ここで、シアン、イエローに発光する画素のそれぞれの色純度を、色度図上での赤色、緑色、青色に発光する画素の色純度の点で結ばれる三角形より外側にすることで、赤色、緑色、青色の3原色を発光する画素を使用するディスプレイ、表示装置より色再現範囲をさらに広げることが可能となる。
 また、各蛍光体層間、蛍光体層と配光特性調整層間には、ブラックマトリックスを形成することが好ましい。
 <微粒子(粒子)116、117、118>
 微粒子116、117、118は、以下に示すものを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。微粒子116、117、118は、表面プラズモン現象を誘起できるものであればよい。「表面プラズモン現象」とは、光の電界に金属粒子等の微粒子の電子が共鳴する状態をいう。表面プラズモン現象は、屈折率の大きい物質から屈折率の小さい物質へ光が臨界角以下で入射して全反射し、屈折率の小さい物質へ浸み出す場合、又は光の波長より径が小さい開口部に光が入射したときにその開口部から浸み出す場合の近接場光(エバネッセント光)に金属粒子等の電子が共鳴することによっても励起される。
 微粒子116、117、118は、金属であってもよい。金属としては、例えばAu、Ag、Al、Pt、Cu、Mn、Mg、Ca、Li、Yb、Eu、Sr、Ba、Na等、及びこれらの金属の中から適宜二種以上選び形成された合金、例えば、Mg:Ag,Al:Li,Al:Ca,Mg:Liを挙げることができる。
 微粒子116、117、118が金属の場合、粒子径を、例えば、1000nm、好ましくは600nm以下にすると近接場光と相互作用して十分に表面プラズモンを誘起させる。より好ましくは青色の励起光で誘起される赤、緑色の蛍光に表面プラズモン励起される金属粒子であれば好適である。青色の励起光において直接励起される金属微粒子でも励起光が増強され蛍光の増強に効果的である。
 発光層109で発生した光が、例えば屈折率の大きい発光層から屈折率の小さい光散乱層へ臨界角以下で光が入射して全反射すると、屈折率の小さい光散乱層の界面近傍の数百nm以下の領域に近接場光が発生する。この近接場光と光散乱層に分散する金属微粒子の自由電子とが相互作用し、共鳴振動する自由電子により光が放射され、その放射光が光散乱層の外へ散乱される。放射光の強度ピークは金属微粒子の粒子径又は粒子の長軸と短軸の比の大きさによって異なる。
 そこで、粒子径が、例えば1000nm、好ましくは600nm以下に分布する金属微粒子を蛍光変換層に分散させることにより、発光層109から放射される光が異なる波長が混在していても、所望の波長の散乱光を外部へ取り出すことができる。あるいは、粒子の長径に対する粒子の短径の比が異なる数種類の形の金属微粒子を光散乱層に分散させた場合にも同様の効果を得ることができる。よって、微粒子116、117、118は、球状であっても、球状以外の形状であってもよい。微粒子116、117、118の相直交する少なくとも二つの断面が異なる形状、例えば、円柱状、平板状、針状、円錐状、三角柱、三角錐状、四角柱、四角錐状であることができるが、これらに限定されるものではない。微粒子116、117、118が球状であれば局所的に生じるプラズモンは等方的である。微粒子116、117、118が相直交する少なくとも二つの断面が異なる形状であれば局所的プラズモンは異方的であるが、粒子の分散が均一であれば、結局蛍光体層から生じる光は等方的となる。
 また、微粒子116、117、118は、金属と誘電体とで構成されていてもよい。例えば、誘電体から成る略球状のコア部と、コア部の表面に成膜された金属薄膜とで構成させてもよい。誘電体とは、導体でも半導体でもなく、直流に対して電気を通さない絶縁体である。ポリスチレンなどのポリマー及びシリカなどが該当する。ただし、これらに限定されるものではない。このとき、コア部と金属薄膜のサイズが異なる複数種の金属微粒子が光散乱層に混在するように構成すると、発光層から放射される光が異なる波長が混在していても、所望の波長の散乱光を外部へ取り出すことができる。
 また、金属微粒子を、微粒子が複数個凝集していてもよい。つまり、微粒子が複数個凝集することにより形成されたクラスターでもよい。微粒子が複数個凝集していることによって、プラズモンが増強される場合もある。
 また、本実施形態では、微粒子116、117は、赤色蛍光体層113、緑色蛍光体層114の蛍光体層内において、蛍光粒子と混在している。微粒子116、117及び蛍光粒子が存在すると、蛍光変換を増強することができる。微粒子116、117による蛍光変換の増強作用の原因には二種類の因子がある。第一の因子は、入射光により金属ナノ粒子中に表面プラズモンが励起されたときに生ずる粒子近傍の電場の増強である。近傍の分子はこの増強電場の下でより効率的に励起されるため、実効的に入射光の吸収率(分子の励起効率)が増加し、これに比例して発光強度も強くなる。この増強電場の強さ及び増強電場が及ぶ範囲(距離)は金属ナノ粒子のサイズ及び形状に大きく依存する。
 第二の因子は、発光の量子収率そのものを増加させる作用であり、その定性的な解釈は次のとおりである。すなわち、励起分子の発光双極子が隣接する金属の表面プラズモン的な自由電子の振動モードを励起し(これにより励起分子のエネルギーが金属に移動したことになる)、金属粒子中に発光性の誘起双極子を与える。系の正味の発光確率は全双極子モーメントの二乗に比例するため、誘起双極子の大きさが元の励起分子の双極子よりも大きくなれば発光効率(量子収率)の増加が期待できる。
 微粒子116、117、118と蛍光粒子とは互いに近傍にあることが好ましく、例えば、微粒子116、117、118と蛍光粒子との距離が数ナノメートル以下であることが好ましい。
 なお、本実施形態では、微粒子116、117及び蛍光粒子が混在しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、発光層の発光が白色光の場合、色変換層として白色光を所望の色に変換するカラーフィルターを使い、このカラーフィルターに表面プラズモン現象を発現する粒子を含ませてもよい。
 また、赤色蛍光体層113に含まれる微粒子116の大きさと、緑色蛍光体層114に含まれる微粒子117の大きさと、透過層115に含まれる微粒子118の大きさとが、異なっていてもよい。例えば、赤色蛍光体層113、緑色蛍光体層114、透過層115それぞれに含まれる粒子の大きさを最適化することにより、より効果的に所定の波長を有する光の輝度を上げることができる。
 本実施形態では微粒子116、117、118が赤色蛍光体層113、緑色蛍光体層114、透過層115の中に分散している構成について説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明に係る有機EL素子では、表面プラズモン現象を発現する粒子は、蛍光体層及び透過層の発光層に近い側の表面に配置されていてもよい。また、表面プラズモン現象を発現する粒子の膜を蛍光体層及び透過層の発光層に近い側の表面に形成してもよい。このように構成することで金属微粒子を蛍光体層に分散する必要がなく、より容易に表示素子を製作することができる。
 <その他の構成要素>
 以上の構成要素の他に、光取り出し側の基板と蛍光体層との間にカラーフィルターを設けることができる。カラーフィルターとしては、従来のカラーフィルターを使用することが可能である。ここで、カラーフィルターを設けることによって、赤色画素、緑色画素、青色画素の色純度を高めることが可能となり、有機ELディスプレイ及び有機EL表示装置の色再現範囲を拡大することができる。また、赤色蛍光体層上に配置された赤色カラーフィルター、緑色蛍光体層上に配置された緑色カラーフィルターが、外光の青色成分、紫外成分を吸収するため、外光による蛍光体層の発光を低減又は防止することが可能となり、コントラストの低下を低減又は防止することができる。
 また、光取り出し側に偏光板を設けることができる。偏光板としては、従来の直線偏光板とλ/4板とを組み合わせたものを使用することが可能である。ここで、偏光板を設けることによって、有機ELディスプレイ、有機EL表示装置の電極からの外光反射、基板又は封止基板の表面での外光反射を防止することが可能であり、有機ELディスプレイ及び有機EL表示装置のコントラストを向上させることができる。
 なお、本実施形態においては、発光層109が有機エレクトロルミネッセンス発光層の場合について説明しているが、これに限られない。例えば、発光層として青色発光ダイオード等の発光ダイオード(LED)を採用してもよい。また、LEDを採用する場合、液晶によって発光した光の遮断と透過とを制御してもよい。
 <ディスプレイ、表示装置>
 また、本発明に係る発光素子を備えるディスプレイ(例えば有機ELディスプレイ等)、表示装置(例えば有機表示装置等)も、本発明の範疇にある。これによって、より高輝度で、視野角の広い、高画質なディスプレイ、表示装置を実現することができる。
 ここで図7を用いて、本発明に係る表示装置の一例について説明する。図7は本発明に係る表示装置の一実施形態である有機EL表示装置700の構造を模式的に示す図である。
 有機EL表示装置700は、有機ELパネル701、映像信号駆動回廊702、走査回路703、CPU704、コントローラ705、有機EL電源回路706を備えている。
 CPU704は、図示しないチューナ等から画像信号を受け取る。当該画像信号に基づいて映像信号駆動回路702及び走査回路703の駆動方法を示す信号を作成し、当該信号をコントローラ705に送る。コントローラ705は当該信号に基づいて映像信号駆動回路702及び走査回路703を駆動させる。具体的には、走査回路703は走査信号を有機ELパネル701中の走査線に送り込み、また、映像信号駆動回路702は有機ELパネル中のデータ線に映像信号を送り込む。このとき、有機EL電源回路706は適切な電圧を映像信号駆動回路702及び走査回路703に供給する。
 なお、本発明に係る表示装置は有機EL表示装置に限定されず、例えば液晶表示装置でもよい。本発明に係る表示装置が液晶表示装置である場合、部材番号701は液晶パネルとなり、部材番号706は液晶電源回路となる。
 なお、本発明に係る発光素子において、上記発光層は、青色光を発光するものであり、上記変換層は当該青色光を蛍光変換する蛍光体層であってもよい。
 また、上記蛍光体層は、上記発光層より放出される青色光を赤色に変換する赤色蛍光体層及び、上記発光層より放出される青色光を緑色に変換する緑色蛍光体層から構成されてもよい。
 上記の構成によれば、発光層で青色光を放出し、その青色光を赤色蛍光体層と緑色蛍光体層とによりそれぞれ赤色光、緑色光に変換する色変換法において、蛍光物質の近傍にプラズモン現象が発現する粒子を配置させることにより、励起効率と量子収率との向上により、蛍光の変換効率が向上して、出射強度がさらに大きくなり、より高輝度な出射光を得ることができる。
 また、本発明に係る発光素子において、上記発光層を挟持する一対の電極層を備え、上記一対の電極層のうち一方が、上記透過電極層であり、上記一対の電極層及び上記発光層は、マイクロキャビティ効果を発現する構造であることが望ましい。
 上記構成によれば、マイクロキャビティ効果の発現により、出力する光の輝度と色純度は大きく向上する。
 また、本発明に係る発光素子において、上記青色光の色を変換せずに透過する透過層をさらに備え、上記透過層は上記粒子を含む構成とすることもできる。
 上記構成によれば、透過層を通過する青色光の輝度を向上させることができる。
 また、本発明に係る発光素子において、上記赤色蛍光体層に含まれる上記粒子の大きさと上記緑色蛍光体層に含まれる上記粒子の大きさとが異なってもよい。
 また、上記青色光の色を変換せずに透過する透過層をさらに備え、上記蛍光体層は、上記発光層より放出される青色光を赤色に変換する赤色蛍光体層及び、上記発光層より放出される青色光を緑色に変換する緑色蛍光体層であり、上記赤色蛍光体層に含まれる上記粒子の大きさと上記緑色蛍光体層に含まれる上記粒子の大きさと上記透過層に含まれる上記粒子の大きさとが異なってもよい。
 上記構成によれば、赤色蛍光体層、緑色蛍光体層、透過層それぞれに含まれる粒子の大きさを最適化することにより、より効果的に所定の波長を有する光の輝度を上げることができる。
 また、本発明に係る発光素子において、上記粒子は、上記蛍光体層内又は上記透過層において、蛍光粒子と混在していても、又は上記発光層に近い側の表面に配置されていてもよい。また、上記蛍光体層内又は上記透過層の上記発光層に近い側の表面に、上記粒子の膜を形成していてもよい。
 上記いずれの構成によっても、高輝度な出射光を得ることができる。
 また、本発明に係る発光素子において、上記粒子は、金属である構成とすることができる。
 上記粒子は、球状であっても、又は相直交する少なくとも2つの断面が異なる形状であってもよい。
 また、上記粒子は、粒子が複数個凝集することにより形成されていても、金属と誘電体とで構成されていてもよい。
 上記いずれの構成によっても、高輝度な出射光を得ることができる。
 また、本発明に係る発光素子において、上記発光層は、有機エレクトロルミネッセンス発光層であってもよい。
 上記構成によれば、より高輝度で、かつ視野角の広い、有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることができる。
 <実施例1>
 以下に、本実施例の有機EL素子200について説明する。本実施例の有機EL素子200は、以下のように製作した。
 〔有機EL素子200の製作〕
 1.有機EL部1の製作
 まず、有機EL部1を作製した。
 (1.基板11の選定)
 TFT回路の基板11として厚み0.7mmのガラス基板を使用した。
 (2.陽極12の形成)
 基板11の上に、第一電極層としての陽極12を形成する。スパッタ法により銀を膜厚100nmとなるように成膜した後、その上にスパッタ法によりITO(インジウムースズ)を膜厚20nmとなるように成膜した。フォトリソグラフィー法により、90本の2mm幅のストライプにパターンニングを行なった。次に、スパッタ法によりSiOを200nm積層した後、陽極12のエッジ部10μmのみ、短辺をSiOで覆うように、パターンニングを行った。パターニング完了後純水中で10分間超音波洗浄、アセトン中で10分間超音波洗浄、イソプロピルアルコールを用いて蒸気洗浄を5分間行なった後、100℃条件下において1時間乾燥させた。
 (3.有機層13の形成)
 上記(2.陽極12の形成)の操作を行なった基板11を、インライン型抵抗加熱蒸着装置内の基板ホルダーに固定して、1×10-4Pa以下の真空に減圧して、有機層13を形成した。本実施例において、有機層13は、正孔注入層/正孔輸送層/有機発光層/正孔防止層/電子輸送層/電子注入層を含む多層構造とした。
 まず、抵抗加熱蒸着法により1,1-ビス-ジ-4-トリルアミノ-フェニル-シクロヘキサン(TAPC)を膜厚100nmとなるように成膜し、正孔注入層を形成した。
 次に、抵抗加熱蒸着法によりN,N‘-di-l-ナフチル-N,N’-ジフェニル-1,1‘-ビフェニル-1,1’-ビフェニル-4,4‘-ジアミン(NPD)を膜厚40nmとなるように成膜し、正孔輸送層を形成した。
 続いて、1,4-ビス-トリフェニルシリル-ベンゼン(UGH-2)(ホスト材料)とビス[(4,6-ジフルオロフェニル)-ピリジナト-N,C2‘]ピコリネートイリジウム(III)(FIrpic)(青色燐光発光ドーパント)を、それぞれ蒸着速度を1.5Å/sec、0.2Å/sec条件下で共蒸着して膜厚30nmとなるように成膜し、有機発光層を形成した。本有機発光層は、青色発光層とした。
 その次に、2,9-ジメチルー4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン(BCP)を用いて膜厚10nmとなるように成膜し、正孔防止層を形成した。
 さらに、トリス(8-ヒドロキシキノリン)アルミニウム(Alq3)を用いて膜厚30nmとなるように成膜し、電子輸送層を形成した。
 最後に、フッ化リチウム(LiF)を用いて膜厚0.5nmとなるように成膜し、電子注入層を形成した。
 (4.陰極14の形成)
 有機層13の上に、第二電極層としての陰極14を形成した。
 まず、上記陽極12と有機層13の形成された基板11を金属蒸着用チャンバーに固定した。
 次に、上記陽極12のストライプと垂直な方向に2mm幅のストライプ状陰極14を形成できるように開口部が設けられている陰極形成用シャドーマスクを有機層13表面にかぶせ、真空蒸着法により、マグネシウム、銀をそれぞれ0.1Å/sec、0.9Å/sec条件下、共蒸着して膜厚1nmとなるように所望のパターンに成膜し、陰極14を形成した。
 続いて、銀を1Å/sec条件下で蒸着し、膜厚19nmとなるように所望のパターンを形成した。この銀の層を設けることにより、マイクロキャビティ効果が強調され、陰極14での配線抵抗による電圧降下を防止できる。
 本実施例において、有機EL素子は、陽極12に反射性電極、陰極14に半透過電極としたことで、陽極12と陰極14の間でマイクロキャビティ効果が発現し、発光はピーク460nm、半値幅50nmに調整される上、正面輝度が高まり、発光層13からの発光エネルギーをより効率良く蛍光体層に輸送することが可能である。
 次にプラズマCVD法により、SiOを膜厚3μmとなるように成膜し、無機保護層を形成した。シャドーマスクを用いて、無機保護層を表示部の端から上下左右2mmの封止エリアまでパターニングを行なった。
 以上の(1.基板11の選定)、(2.陽極12の形成)、(3.有機層13の形成)、(4.陰極14の形成)に従ったステップにより、有機EL部1を作製した。
 2.蛍光体部2の製作
 (1.基板15の選定)
 基板15として厚み0.7mmのガラス基板を使用した。基板15上に3mm幅の赤色蛍光体層16、緑色蛍光体層17、透過層18をそれぞれ形成した。
 (2.蛍光体層16、17、透過層18の形成)
 A.赤色蛍光体層16の形成
 まず、平均粒径5nmのコロイド状二酸化ケイ素0.16gにエタノール15g、及びγ-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン0.22gを加え、開放系において室温条件下1時間攪拌した。
 次に、得られた混合物を乳鉢に移し、赤色蛍光体KEu2.5(WO)6.25を20g加え、よくすり混ぜた後、70℃のオーブンで2時間、さらに120℃のオーブンで2時間加熱し、表面改質したKEu2.5(WO6.25を得た。
 さらに、得られた表面改質したKEu2.5(WO6.25 10gに、水/ジメチルスルホキシド=1/1の混合溶液(300g)で溶解されたポリビニルアルコール30gを加え、分散機により攪拌し、赤色蛍光体形成用塗液を作製した。
 なお、赤色蛍光体形成用塗液中に、主に50nmサイズのAu粒子19を1mg加え、均一に分散させた。
 得られた赤色蛍光体形成用塗液を、スクリーン印刷法で、上記ガラス上に3mm幅で所望の位置に塗布した。塗布後真空オーブン(200℃、10mmHg)で4時間加熱乾燥し、粒子19を含む赤色蛍光体層16を形成した。
 B.緑色蛍光体層17の形成
 まず、平均粒径5nmのコロイド状二酸化ケイ素0.16gにエタノール15g、及びγ-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン0.22gを加え、開放系において室温条件下1時間攪拌した。
 次に、得られた混合物を乳鉢に移し、緑色蛍光体BaSiO:Eu2+を20g加え、よくすり混ぜた後、70℃のオーブンで2時間、さらに120℃のオーブンで2時間加熱し、表面改質したBaSiO:Eu2+を得た。
 さらに、得られた表面改質したBaSiO:Eu2+ 10gに、水/ジメチルスルホキシド=1/1の混合溶液(300g)で溶解されたポリビニルアルコール30gを加え、分散機により攪拌し、緑色蛍光体形成用塗液を作製した。
 なお、緑色蛍光体形成用塗液中に、主に20nmサイズのAu粒子20を1mg加え、均一に分散させた。
 得られた緑色蛍光体形成用塗液を、スクリーン印刷法で、上記ガラス上に3mm幅で所望の位置に塗布した。塗布後真空オーブン(200℃、10mmHg)で4時間加熱乾燥し、粒子20を含む緑色蛍光体層17を形成した。
 C.青色透過層18の形成
 まず、水/ジメチルスルホキシド=1/1の混合溶液(300g)で溶解されたポリビニルアルコール30gを加え、主に2nmサイズのAg粒子21を1mg混ぜ、分散機により攪拌して、調整層形成用塗液を作製した。
 得られた調整層形成用塗液を、スクリーン印刷法で、上記ガラス上に3mm幅で所望の位置に塗布した。塗布後真空オーブン(200℃、10mmHg)で4時間加熱乾燥し、蛍光体を含まない、粒子21を含む透過層18を形成した。
 以上の(1.基板15の選定)、(2.蛍光体層16、17、透過層18の形成)に従ったステップにより、蛍光体部2を作製した。
 3.有機EL素子200の組み立て
 上記のように作製した有機EL部1と蛍光体部2とを、表示部の外に設置されている位置合わせマーカーにより、位置合わせを行なった。なお、蛍光体基板には、事前に熱硬化樹脂が塗布されており、熱硬化樹脂を介して両基板を密着し、90℃条件下で2時間加熱することにより硬化を行なった。なお、この位置合わせは、有機ELの水分による劣化を防止する目的でドライエアー環境下(水分量:-80℃)で行なった。
 最後に、有機EL素子基板11の周辺に形成している端子を外部電源に接続することで、有機EL表示装置を完成した。
 〔有機EL素子200の構成〕
 次に、図2を用いて本実施例における有機EL素子200の構成について説明する。図2は、本実施例の有機EL素子の断面構成を部分的に示す模式図である。
 有機EL素子200を、有機EL部1と、蛍光体部2とを張り合わせることにより構成した。有機EL部1は、TFT基板11上に、陽極層12、有機層13、陰極層14が逐次積層することにより構成した。TFT基板11として、厚さ0.7mmのガラス基板を用いた。陽極層12として、銀及びITOを含む鏡面の全反射性電極を使用した。有機層13としては、正孔注入層/正孔輸送層/有機発光層/正孔防止層/電子輸送層/電子注入層を含む多層構造とした。有機発光層としては、青色発光をする有機分子から形成した。陰極層14としては、マグネシウム-銀半透過反射電極を使用した。蛍光体部2としては、基板15上に、3mm幅の赤色蛍光体層16、緑色蛍光体層17、透過層18をそれぞれ形成した。蛍光体部2上部には、封止基板22を設けた。基板15としては、厚さ0.7mmのガラス基板を用いた。赤色蛍光体層16には、赤色蛍光性粒子の他に、50nmサイズの球状Au粒子19が均一に混入させた。緑色蛍光体層17には、緑色蛍光性粒子の他に、20nmサイズの球状Au粒子20が均一に混入させた。透過層18には、蛍光性粒子を含ませず、2nmサイズの球状Au粒子21が均一に混入させた。
 陽極層12と陰極層14とに、電圧を印加することにより、有機層13は青色光を発光した。青色光はマイクロキャビティ効果により、高輝度・高色純度を有する光となり、蛍光体部2に輸送される。蛍光体層中に混在している蛍光分子により、青色光は赤色と緑色に変換される。金属粒子19、20、21により、表面プラズモン効果が発現し、高輝度な出射光が得られた。
 〔有機EL素子200の特徴〕
 蛍光体層に金属粒子が含まれていない従来の有機EL表示装置に比べ、有機EL素子200において、輝度は略5~10%向上し、外部電源により所望の電圧を所望のストライプ状電極に印加することにより所望の良好な画像を得ることができた。
 <実施例2>
 以下に、本実施例の有機EL素子300について説明する。本実施例の有機EL素子300は、実施例1における有機EL素子200と同じように製作されたものであるため、製作過程については、説明を省略する。
 〔有機EL素子300の構成〕
 次に、図3を用いて本実施例における有機EL素子300の構成について説明する。図3は、本実施例の有機EL素子の断面構成を部分的に示す模式図である。
 有機EL素子300を、有機EL部1と、蛍光体部2とを張り合わせることにより構成した。有機EL部1は、TFT基板11上に、陽極層12、有機層13、陰極層14が逐次積層することにより構成した。蛍光体部2としては、基板15上に、3mm幅の赤色蛍光体層16、緑色蛍光体層17、透過層18をそれぞれ形成した。蛍光体部2上部には、封止基板22を設けた。各部材の構成は有機EL素子200と同じであるため、詳細な説明を省略し、有機EL素子200と異なるところについてのみ、説明する。
 赤色蛍光体層16には、赤色蛍光性粒子の他に、主に直径30nmで高さ50nmサイズの円柱状Au粒子23を、隣接するAu粒子が略30nmになるように均一に混入させた。緑色蛍光体層17には、緑色蛍光性粒子の他に、直径15nmで高さ30nmサイズの円柱状Ag粒子24を、隣接するAg粒子が略20nmになるように均一に混入させた。透過層18には、蛍光性粒子は含まれず、主に直径10nmで高さ5nmサイズのAl粒子25を、隣接するAg粒子が略10nmになるようにが均一に混入させた。
 〔有機EL素子300の特徴〕
 蛍光体層に金属粒子が含まれていない従来の有機EL表示装置に比べ、有機EL素子300において、輝度は略5~10%向上し、外部電源により所望の電圧を所望のストライプ状電極に印加することにより所望の良好な画像を得ることができた。
 <実施例3>
 以下に、本実施例の有機EL素子400について説明する。本実施例の有機EL素子400は、実施例1における有機EL素子200と同じように製作されたものであるため、製作過程については、説明を省略する。
 〔有機EL素子400の構成〕
 次に、図4を用いて本実施例における有機EL素子400の構成について説明する。図4は、本実施例の有機EL素子の断面構成を部分的に示す模式図である。
 有機EL素子400を、有機EL部1と、蛍光体部2とを張り合わせることにより構成した。有機EL部1は、TFT基板11上に、陽極層12、有機層13、陰極層14が逐次積層することにより構成した。蛍光体部2としては、基板15上に、3mm幅の赤色蛍光体層16、緑色蛍光体層17、透過層18をそれぞれ形成した。蛍光体部2上部には、封止基板22を設けた。各部材の構成は有機EL素子200と同じであるため、詳細な説明を省略し、有機EL素子200と異なるところについてのみ、説明する。
 赤色蛍光体層16の、有機層からの励起光が入射する側の表面に、主に50nmサイズの円柱状Au粒子26を、隣接するAu粒子が略30nmになるように均一に配列させた。緑色蛍光体層17には、有機層からの励起光が入射する側の表面に、緑色蛍光性粒子の他に、主に20nmサイズの円柱状Ag粒子27を、隣接するAu粒子が略10nmになるように均一に配列させた。透過層18には、蛍光性粒子は含まれず、主に2nmサイズのAl粒子28を、隣接するAl粒子が略2nmになるようにが均一に均一に配列させた。
 〔有機EL素子400の特徴〕
 蛍光体層に金属粒子が含まれていない従来の有機EL表示装置に比べ、有機EL素子400において、輝度は略5~10%向上し、外部電源により所望の電圧を所望のストライプ状電極に印加することにより所望の良好な画像を得ることができた。
 <実施例4>
 以下に、本実施例の有機EL素子500について説明する。本実施例の有機EL素子500は、実施例1における有機EL素子200と同じように製作されたものであるため、製作過程については、説明を省略する。
 〔有機EL素子500の構成〕
 次に、図5を用いて本実施例における有機EL素子500の構成について説明する。図5は、本実施例の有機EL素子の断面構成を部分的に示す模式図である。
 有機EL素子500を、有機EL部1と、蛍光体部2とを張り合わせることにより構成した。有機EL部1は、TFT基板11上に、陽極層12、有機層13、陰極層14が逐次積層することにより構成した。蛍光体部2としては、基板15上に、3mm幅の赤色蛍光体層16、緑色蛍光体層17、透過層18をそれぞれ形成した。蛍光体部2上部には、封止基板22を設けた。各部材の構成は有機EL素子200と同じであるため、詳細な説明を省略し、有機EL素子200と異なるところについてのみ、説明する。
 赤色蛍光体層16の、有機層からの励起光が入射する側の表面に、厚さ約30nmのAu薄膜29を配置させた。緑色蛍光体層17には、有機層からの励起光が入射する側の表面に、厚さ約10nmのAg薄膜30を配置させた。透過層18には、有機層からの励起光が入射する側の表面に、厚さ約2nmのAl薄膜31を配置させた。
 〔有機EL素子500の特徴〕
 蛍光体層に金属粒子が含まれていない従来の有機EL表示装置に比べ、有機EL素子500において、輝度は略5~10%向上し、外部電源により所望の電圧を所望のストライプ状電極に印加することにより所望の良好な画像を得ることができた。
 <実施例5>
 〔液晶表示素子600の構成〕
 以下に、図6を用いて本実施例における液晶表示素子600について説明する。まず、液晶表示素子600の構成について説明する。図6は、本実施例の液晶表示素子の断面構成を部分的に示す模式図である。
 液晶表示素子600は、バックライト部60、液晶部61、蛍光体部62によって構成した。
 バックライト部60は、図6に示すように、青色発光ダイオード素子601を平面上に配列させることによって構成した。青色発光ダイオード素子601は、発光部602と、導光部603とを含む。
 液晶部61は、偏光板604、TFT基板605、電極層606、配向膜607、液晶層608、配向膜609が逐次積層することによって構成した。
 蛍光体部62としては、基板610上に、赤色蛍光体層16、緑色蛍光体層17、透過層18をそれぞれ形成した。蛍光体部62の上部には、封止基板22を設けた。赤色蛍光体層16、緑色蛍光体層17、透過層18には、金属粒子19、20、21がそれぞれ混入されている。蛍光体部62において、各部材の構成は有機EL素子200における蛍光体部2と同じであるため、詳細な説明を省略する。
 〔液晶表示素子600の製作〕
 液体表示素子600の製作について、有機EL素子200の製作と異なる液晶部61について説明する。液晶部61を次のように作製した。
 TFT基板605として、無研磨ガラス基板を選定した。当該無研磨ガラス基板上に、Alを使用して走査電極を形成し、前記走査電極の表面をAlの陽極酸化膜であるアルミナ膜で被覆した。次に、走査電極を覆うように、ゲート絶縁(ゲートSiN)膜とアモルファスシリコン(a-Si)膜とを形成した。さらに、上記a-Si膜上にn型a-Si膜、画素電極及び信号電極を形成した。続いて、上記画素電極及び上記信号電極と同層に共通電極を付設した。上記画素電極及び上記信号電極は、いずれもストライプ状の上記共通電極と平行で、かつ上記走査電極と交差するような構造とし、一方の基板上に薄膜トランジスタ及び金属電極群を形成した。これらによって、基板上の上記画素電極、上記共通電極の間で電界がかかり、かつその方向が基板界面にほぼ平行になる構成とし、いわゆるIPS(In-Plane Switchig)方式液晶素子を形成した。
 基板上の電極はいずれもAlを使用して形成したが、これに限られず、例えばクロム、銅等、電気抵抗の低い金属性のものであればよい。
 本実施例において、画素数は40(×3)×30で、画素ピッチの横方向(即ちコモン電極間)は80μm、縦方向(即ちゲート電極間)は240μmとした。コモン電極の幅は12μmで隣接するコモン電極の間隙の68μmよりも狭くすることによって、高い開口率を確保した。
 また薄膜トランジスタを有するTFT基板605には、偏光板604が設けられ、TFT基板605と相対向する基板610上には、偏光板611が設けられた。偏光板604の偏光軸と、偏光板611の偏光軸とは、お互いに直交するようにした。
 液晶層608には、上下界面近傍での液晶分子の長軸方向が互いにほぼ平行に、かつ印加電界方向とのなす角度を15度となるように、液晶分子を配列させた。液晶セルには、末端に3つのフルオロ基を有する化合物を主成分とした誘電異方性が正の液晶を封入した。液晶封入状態でセルギャップが3.8μmになるように作製した。偏光板604、偏光板611には、日東電工社製G1220DUを使用し、二枚の偏光板によって液晶層を挟む構造とした。偏光板604、偏光板611のうち、一方の偏光透過軸はラビング方向にほぼ平行とし、もう一方はラビング方向と直交するように配置した。ラビング方向とは、界面近傍での液晶分子長軸方向である。これにより、ノーマリクローズ特性を得た。
 このように得られたパネルに駆動LSIを接続し、アクティブマトリクス駆動素子を作製した。
 〔液晶表示素子600の特徴〕
 蛍光体層に金属粒子が含まれていない従来の液晶表示装置に比べ、液晶表示素子600において、輝度は略5~10%向上し、外部電源により所望の電圧を所望の画素電極に印加することにより所望の良好な画像を得ることができた。
 本発明は、表示装置、特に有機ELディスプレイ、有機EL表示装置に好適に利用することができる。
 1 有機EL部
 2 蛍光体部
 11 基板
 12 陽極(電極層)
 13 有機層(発光層)
 14 陰極(電極層)
 15 基板
 16 赤色蛍光体層(変換層)
 17 緑色蛍光体層(変換層)
 18 青色透過層(透過層)
 19~28 金属粒子(粒子)
 29~31 金属薄膜(粒子の膜)
 104 第一電極層(電極層)
 109 発光層
 110 第二電極層(電極層)
 113 赤色蛍光体層(変換層)
 114 緑色蛍光体層(変換層)
 115 透過層
 116 微粒子(粒子)
 117 微粒子(粒子)
 118 微粒子(粒子)

Claims (20)

  1.  発光層と、
     上記発光層から発光される光の少なくとも一部を透過する透過電極層と、
     上記透過電極層を挟んで、上記発光層とは反対側に設けられた、当該光の色を変換する変換層とを備え、
     上記変換層は、表面プラズモン現象を発現する粒子を含有することを特徴とする発光素子。
  2.  上記発光層は、青色光を発光するものであり、上記変換層は当該青色光を蛍光変換する蛍光体層であることを特徴とする請求項1に記載の発光素子。
  3.  上記青色光の色を変換せずに透過する透過層をさらに備え、上記透過層は上記粒子を含むことを特徴とする請求項2に記載の発光素子。
  4.  上記発光層を挟持する一対の電極層を備え、
     上記一対の電極層のうち一方が、上記透過電極層であり、
     上記一対の電極層及び上記発光層は、マイクロキャビティ効果を発現する構造であることを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の発光素子。
  5.  上記蛍光体層は、
     上記発光層より放出される青色光を赤色に変換する赤色蛍光体層及び
     上記発光層より放出される青色光を緑色に変換する緑色蛍光体層であることを特徴とする請求項2に記載の発光素子。
  6.  上記赤色蛍光体層に含まれる上記粒子の大きさと上記緑色蛍光体層に含まれる上記粒子の大きさとが異なることを特徴とする請求項5に記載の発光素子。
  7.  上記蛍光体層は、
     上記発光層より放出される青色光を赤色に変換する赤色蛍光体層及び
     上記発光層より放出される青色光を緑色に変換する緑色蛍光体層であり、
     上記赤色蛍光体層に含まれる上記粒子の大きさと上記緑色蛍光体層に含まれる上記粒子の大きさと上記透過層に含まれる上記粒子の大きさとが異なることを特徴とする請求項3に記載の発光素子。
  8.  上記粒子は、上記蛍光体層内において、蛍光粒子と混在していることを特徴とする請求項1~7のいずれか一項に記載の発光素子。
  9.  上記粒子は、上記蛍光体層の上記発光層に近い側の表面に配置されていることを特徴とする請求項1~7のいずれか一項に記載の発光素子。
  10.  上記粒子は、上記透過層の上記発光層に近い側の表面に配置されていることを特徴とする請求項3又は7に記載の発光素子。
  11.  上記粒子の膜が、上記蛍光体層の上記発光層に近い側の表面に形成されていることを特徴とする請求項1~10のいずれか一項に記載の発光素子。
  12.  上記粒子の膜が、上記透過層の上記発光層に近い側の表面に形成されていることを特徴とする請求項3、7及び10のいずれか1項に記載の発光素子。
  13.  上記粒子は、金属であることを特徴とする請求項1~12のいずれか一項に記載の発光素子。
  14.  上記粒子は、球状であることを特徴とする請求項1~13のいずれか1項に記載の発光素子。
  15.  上記粒子は、相直交する少なくとも2つの断面が異なる形状であることを特徴とする請求項1~13のいずれか1項に記載の発光素子。
  16.  上記粒子は、粒子が複数個凝集していることを特徴とする請求項1~15のいずれか1項に記載の発光素子。
  17.  上記粒子は、金属と誘電体とで構成されていることを特徴とする請求項1~16のいずれか一項に記載の発光素子。
  18.  上記発光層が、有機エレクトロルミネッセンス発光層であることを特徴とする請求項1~17のいずれか1項に記載の発光素子。
  19.  請求項1~18のいずれか一項に記載の発光素子を備えることを特徴とするディスプレイ。
  20.  請求項19に記載のディスプレイを備えることを特徴とする表示装置。
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