WO2013183696A1 - 蛍光体基板、表示装置および照明装置 - Google Patents

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WO2013183696A1
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勇毅 小林
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シャープ株式会社
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    • H10K59/8792Arrangements for improving contrast, e.g. preventing reflection of ambient light comprising light absorbing layers, e.g. black layers

Definitions

  • the present invention relates to a phosphor substrate, a display device, and a lighting device.
  • FPD thin flat panel display
  • a display device using a thin flat panel display from a display device using a cathode ray tube
  • FPDs There are various types of FPDs.
  • a non-self-luminous liquid crystal display (LCD), a self-luminous plasma display panel (PDP), an inorganic electroluminescence (inorganic EL) display, an organic electroluminescence (organic EL) display, or the like is known.
  • the organic EL display has thin and lightweight elements (organic EL elements) used for display, and additionally has characteristics such as low voltage driving, high luminance, and self-light emission. For this reason, research and development of organic EL elements have been actively conducted.
  • An organic EL display has an organic EL element having an organic light emitting layer that emits blue to blue green light, and a green pixel composed of a phosphor layer that absorbs blue to blue green light emitted from the organic EL element as excitation light and emits green light. And a red pixel composed of a phosphor layer that absorbs blue to blue-green light emitted from the organic EL element as excitation light and emits red light, and a blue pixel composed of a blue color filter for improving color purity.
  • a device capable of full color emission is known (for example, see Patent Document 1).
  • the phosphor substrate having the phosphor layer as described above is provided with a barrier partitioning the phosphor layers for each pixel.
  • the barrier mainly plays a role of preventing light emission bleeding between the phosphor layers and preventing ink bleeding when the phosphor layer is formed by a wet process such as inkjet.
  • the barrier is light-transmitting, there is a problem that light emission from the phosphor layer propagates to the adjacent pixel through the barrier, causing light emission blur.
  • excitation light that is not absorbed by the phosphor layer propagates to the adjacent pixel through the barrier, and excites the phosphor layer of the adjacent pixel to cause crosstalk.
  • a method of coating the side surface of the barrier with a light reflecting film or a light absorbing film is known (for example, see Patent Document 2).
  • the light reflecting film is provided on the side surface of the barrier, if the barrier is not tapered, the light incident angle and the reflection angle are not changed, so that the light extraction efficiency cannot be improved dramatically. There was a problem. Further, in order to change the incident angle and the reflection angle of light, it is necessary to strictly control various parameters including the tapered shape of the barrier, so that the manufacturing process becomes complicated. Further, it is necessary to provide an external insulating film so that the lower electrodes are not short-circuited via the light reflecting film, and the process of providing the external insulating film also contributes to a complicated manufacturing process. Further, when the light absorption film is provided, there is a problem that the light extraction efficiency cannot be improved at all.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a phosphor substrate provided with a barrier that prevents light emission bleeding between adjacent pixels and is excellent in light extraction efficiency.
  • the phosphor substrate of the present invention includes a substrate, a phosphor layer that is provided on the substrate and generates fluorescence by excitation light incident from an excitation light source, and a barrier that surrounds a side surface of the phosphor layer. At least a part of the side surface in contact with the phosphor layer has a light scattering property or a light reflection property, and a light opaque portion is provided in a part of the barrier.
  • a light impermeable portion is provided inside the barrier.
  • the light impermeable portion includes a light absorbing portion and / or a light reflecting portion.
  • the light impermeable portion has a tapered shape.
  • the height of the light impermeable portion is equal to or greater than the film thickness of the phosphor layer.
  • the barrier preferably contains light scattering particles or light reflecting particles.
  • the display device of the present invention includes the phosphor substrate of the present invention, and a light source having a light emitting element that emits excitation light that irradiates the phosphor layer.
  • the display device of the present invention includes a plurality of pixels including at least a red pixel that performs display with red light, a green pixel that performs display with green light, and a blue pixel that performs display with blue light.
  • Ultraviolet light is emitted as the excitation light
  • a red phosphor layer that emits red light using the ultraviolet light as the excitation light is provided in the red pixel, and the ultraviolet light is emitted to the green pixel.
  • a green phosphor layer emitting green light is provided as excitation light
  • a blue phosphor layer emitting blue light using the ultraviolet light as the excitation light is provided in the blue pixel.
  • the display device of the present invention includes a plurality of pixels including at least a red pixel that performs display with red light, a green pixel that performs display with green light, and a blue pixel that performs display with blue light.
  • Blue light is emitted as the excitation light
  • a red phosphor layer that emits red light using the blue light as the excitation light is provided in the red pixel, and the blue light is emitted to the green pixel.
  • a green phosphor layer that emits green light as excitation light is provided, and a scatterer layer that scatters the blue light is provided on the blue pixel.
  • the light source includes an active matrix driving system including a plurality of light emitting elements provided corresponding to the plurality of pixels, and a plurality of driving elements that respectively drive the plurality of light emitting elements.
  • the light source is preferably.
  • the light source is any one of a light emitting diode, an organic electroluminescence element, and an inorganic electroluminescence element.
  • the light source is a planar light source that emits light from a light emission surface, and is emitted from the planar light source for each pixel between the planar light source and the phosphor substrate. It is preferable that a liquid crystal element capable of controlling the light transmittance is provided.
  • the light source has directivity.
  • An illumination device of the present invention includes the phosphor substrate of the present invention and a light source having a light emitting element that emits excitation light that irradiates the phosphor layer.
  • a phosphor substrate having a barrier that prevents light emission bleeding between adjacent pixels and is excellent in light extraction efficiency.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a phosphor substrate.
  • the phosphor substrate 10 according to this embodiment is provided on the substrate 11 and one surface 11a of the substrate 11, and generates fluorescence L2 by excitation light L1 incident from an excitation light source (not shown) provided outside.
  • a body layer 12G green phosphor layer
  • a phosphor layer 12R red phosphor layer
  • a phosphor layer 12B blue phosphor layer
  • a barrier 13 surrounding the side surfaces of the phosphor layers 12R, 12G, and 12B.
  • the excitation light incident surface 12a on which the excitation light L1 of the phosphor layers 12R, 12G, and 12B is incident is exposed from the opening of the partition wall 13. That is, the excitation light incident surface 12a is a surface on which excitation light L1 emitted from an excitation light source (not shown) can enter.
  • the excitation light L1 is converted into fluorescence L2, L3, L4 in the phosphor layers 12R, 12G, 12B, and the fluorescence L2, L3, L4 is emitted from the emission surface 12b of the phosphor layers 12R, 12G, 12B.
  • the phosphor layers 12R, 12G, and 12B are composed of a plurality of phosphor layers that are divided for each dot, and the plurality of phosphor layers 12R, 12G, and 12B emit different colored light depending on the dots. Consists of body materials. The phosphor materials constituting the plurality of phosphor layers 12R, 12G, and 12B may have different refractive indexes.
  • the phosphor layers 12R, 12G, and 12B are made of, for example, a thin film having a rectangular shape in plan view.
  • a wavelength selective transmission / reflection member that transmits the excitation light L1 and reflects the fluorescence L2 emitted from the phosphor layers 12R, 12G, and 12B is formed on the outer surface side of the excitation light incident surface 12a of the phosphor layers 12R, 12G, and 12B. May be.
  • transmitting the excitation light means transmitting at least the light corresponding to the peak wavelength of the excitation light
  • reflecting the fluorescence generated in the phosphor layers 12R, 12G, and 12B means that the phosphor layers 12R and 12G are reflected.
  • 12B at least the light corresponding to each emission peak wavelength is reflected.
  • the barrier 13 at least a part of the side surface 13a in contact with the phosphor layers 12R, 12G, and 12B has a light scattering property or a light reflecting property.
  • the outer shape of the barrier 13 that surrounds the phosphor layers 12R, 12G, and 12B also has a rectangular shape in plan view.
  • At least one of the four side surfaces 13a in contact with 12R, 12G, and 12B has a light scattering property or a light reflecting property.
  • the light scattering property in the present embodiment is a known scattering phenomenon, and examples thereof include Mie scattering, Rayleigh scattering, and multiple scattering.
  • the present embodiment is not limited to this, and the known scattering phenomenon is used. Can be applied. From the viewpoint of improving the light extraction efficiency, it is preferable to apply a scattering phenomenon using backscattering.
  • the light reflectivity in the present embodiment is a known reflection phenomenon, and examples thereof include specular reflection, diffuse reflection, and retroreflection, but the present embodiment is not limited to this and is publicly known. A reflection phenomenon can be applied.
  • the light scattering property and the light reflecting property of the barrier 13 do not necessarily exist independently, and the barrier 13 may have both the light scattering property and the light reflecting property.
  • both the light scattering property and the light reflecting property may be expressed with a single material, or both the light scattering property and the light reflecting property may be expressed with a plurality of materials.
  • both a light scattering property and a light reflecting property are expressed by a plurality of materials, as shown in FIG. 2 and FIG. May be selected as appropriate.
  • the layers having light reflectivity have different reflectivities (one is ⁇ % and the other is ⁇ %), and the layers having light scatter are each having a scattering coefficient. Are different (one is ⁇ and the other is ⁇ ).
  • the barrier 13 when the layer which has light-scattering property is provided continuously, the light-scattering property of each layer differs.
  • the barrier 13 when the barrier 13 has a multi-stage structure, as shown in FIGS. 4 and 5, the barrier 13 may be constituted only by a light reflecting member having different optical characteristics, or a light scattering member having different optical characteristics. Only the barrier 13 may be formed.
  • the optical characteristics mentioned here refer to reflection characteristics, scattering characteristics, and the like, but the present embodiment is not limited to this, and known optical characteristics may be selected as appropriate.
  • the side surface 13a of the barrier 13 having light scattering property or light reflecting property means that a light scattering or light reflecting film is provided on the side surface 13a of the barrier 13.
  • the side surface 13a of the barrier 13 having light scattering property or light reflecting property means that an uneven shape for scattering light is formed on the side surface 13a of the barrier 13.
  • the fact that at least a part of the four side surfaces 13a in contact with the phosphor layers 12R, 12G, and 12B of the barrier 13 has a light scattering property or a light reflecting property is shown in FIGS. 6 (a) to 6 (e).
  • only one side surface 13a may have light scattering or light reflecting properties, two side surfaces 13a may have light scattering or light reflecting properties, or three side surfaces 13a may have It may have light scattering or light reflectivity, or all four side surfaces 13a may have light scattering or light reflectivity. That is, as shown in FIG. 6 (a), only one side surface 13a may be provided with a light scattering or light reflecting region (light-impermeable portion 14), or FIG. ) And (c), the light-opaque portions 14 may be provided on the two side surfaces 13a, and the light-opaque portions 14 are provided on the three side surfaces 13a, as shown in FIG. 6 (d). It may be provided, or, as shown in FIG.
  • the light impermeable portions 14 may be provided on all four side surfaces 13a. Further, as shown in FIGS. 7A to 7C, when two or more side surfaces 13a have light scattering or light reflecting properties, each side surface 13a has light scattering or light reflecting properties.
  • the area (light opaque portion 14) may be continuously distributed. Further, as shown in FIGS. 6A to 6E and the like, the regions having light scattering or light reflectivity (light non-transmissive portion 14) are phosphor layers 12R and 12G on the side surface 13a of the barrier 13. , 12B is not required to be formed only in the region opposite to the area 12B. As shown in FIGS.
  • the light-impermeable portion 14 is formed in a stripe shape along the entire side surface 13a. May be present. In addition, when there are a plurality of pixels, it is easier to produce the light impermeable portion 14 having a stripe shape.
  • the barrier 13 only needs to have at least the side surface 13a having light scattering properties or light reflecting properties, but the entire surface, that is, the side surfaces 13a and the upper surface 13b may have light scattering properties or light reflecting properties. Good. Further, a light impermeable portion 14 is provided inside the barrier 13.
  • the structural member and the formation method of the fluorescent substance substrate 10 are demonstrated concretely, the structural member and the formation method of the fluorescent substance substrate 10 are not limited to these.
  • substrate As the substrate 11, since it is necessary to take out the fluorescence L2, L3, L4 from the phosphor layers 12R, 12G, 12B to the outside, the fluorescence L2, L3, L4 in the emission region of the phosphor layers 12R, 12G, 12B.
  • an inorganic material substrate made of glass, quartz, or the like
  • a plastic substrate made of polyethylene terephthalate, polycarbazole, polyimide, or the like can be cited, but this embodiment is not limited to these substrates Absent.
  • a plastic substrate is preferably used because it is possible to form a curved portion and a bent portion without stress.
  • a substrate obtained by coating a plastic substrate with an inorganic material is more preferable.
  • the phosphor layers 12R, 12G, and 12B absorb the excitation light L1 from an excitation light source such as an ultraviolet light emitting organic EL element, a blue light emitting organic EL element, an ultraviolet light emitting LED, and a blue LED, and emit red, green, and blue light. It consists of a phosphor layer 12R, a green phosphor layer 12G, and a blue phosphor layer 12B.
  • an excitation light source such as an ultraviolet light emitting organic EL element, a blue light emitting organic EL element, an ultraviolet light emitting LED, and a blue LED, and emit red, green, and blue light. It consists of a phosphor layer 12R, a green phosphor layer 12G, and a blue phosphor layer 12B.
  • the excitation light L1 may be emitted from the blue pixel without providing the blue phosphor layer 12B.
  • the directional excitation light L1 can be scattered and isotropically emitted without being provided with the blue phosphor layer
  • a phosphor layer that emits cyan light and yellow light to the pixel.
  • the color reproduction range can be further expanded as compared with a display device that uses pixels that emit three primary colors of red, green, and blue.
  • the phosphor layers 12R, 12G, and 12B may be composed of only the phosphor materials exemplified below, and may optionally contain additives and the like, and these materials are polymer materials (binding resins). Or the structure disperse
  • a known phosphor material can be used as the phosphor material.
  • Such phosphor materials are classified into organic phosphor materials and inorganic phosphor materials. Specific examples of the organic phosphor material and the inorganic phosphor material are illustrated below, but the phosphor material is not limited to these materials.
  • Organic phosphor materials include blue fluorescent dyes, stilbenzene dyes: 1,4-bis (2-methylstyryl) benzene, trans-4,4′-diphenylstilbenzene, coumarin dyes: 7-hydroxy- 4-methylcoumarin and the like can be mentioned.
  • the green fluorescent dye includes coumarin dyes: 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′-benzoimidazolyl) -7-N, N-diethylaminocoumarin (coumarin 7), naphthalimide dyes: basic yellow 51, solvent yellow 11 , Solvent Yellow 116 and the like.
  • red fluorescent dyes cyanine dyes: 4-dicyanomethylene-2-methyl-6- (p-dimethylaminostyryl) -4H-pyran, pyridine dyes: 1-ethyl-2- [4- ( p-dimethylaminophenyl) -1,3-butadienyl] -pyridinium-perchlorate and rhodamine dyes: rhodamine B, rhodamine 6G, rhodamine 3B, rhodamine 101, rhodamine 110, basic violet 11, sulforhodamine 101 and the like It is done.
  • Inorganic phosphor materials include blue phosphors such as Sr 2 P 2 O 7 : Sn 4+ , Sr 4 Al 14 O 25 : Eu 2+ , BaMgAl 10 O 17 : Eu 2+ , SrGa 2 S 4 : Ce 3+ , CaGa 2 S 4 : Ce 3+ , (Ba, Sr) (Mg, Mn) Al 10 O 17 : Eu 2+ , (Sr, Ca, Ba 2 , Mg) 10 (PO 4 ) 6 Cl 2 : Eu 2+ , BaAl 2 SiO 8 : Eu 2+ , Sr 2 P 2 O 7 : Eu 2+ , Sr 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu 2+ , (Sr, Ca, Ba) 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu 2+ , BaMg 2 Al 16 O 27: Eu 2+, (Ba, Ca) 5 (PO 4) 3 Cl: Eu 2+, Ba 3 MgSi 2 O 8: Eu 2+, Sr 3
  • Y 2 O 2 S Eu 3+ , YAlO 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 5.5 F: Mn 4+ , Mg 4 GeO 6 : Mn 4+ , K 5 Eu 2.5 (WO 4 ) 6.25 , Na 5 Eu 2.5 (WO 4 ) 6.25 , K 5 Eu 2.5 (MoO 4 ) 6.25 , Na 5 Eu 2.5 (MoO 4) 6.25 , and the like.
  • the inorganic phosphor material may be subjected to a surface modification treatment as necessary, such as by chemical treatment such as a silane coupling agent, addition of fine particles of submicron order, etc. And the like by physical treatment by or by the combination thereof.
  • a surface modification treatment such as by chemical treatment such as a silane coupling agent, addition of fine particles of submicron order, etc. And the like by physical treatment by or by the combination thereof.
  • an inorganic phosphor material is preferable to use an inorganic phosphor material as the phosphor material.
  • the average particle diameter (d 50 ) is preferably 0.5 to 50 ⁇ m. If the average particle size of the inorganic phosphor material is less than 0.5 ⁇ m, the luminous efficiency of the inorganic phosphor material is drastically lowered. On the other hand, if the average particle size of the inorganic phosphor material exceeds 50 ⁇ m, it becomes difficult to pattern with high resolution.
  • the phosphor layers 12R, 12G, and 12B are formed 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, Known wet processes such as discharge coating methods, spray coating methods, etc., ink jet methods, letterpress printing methods, intaglio printing methods, screen printing methods, microgravure coating methods, etc., resistance heating vapor deposition of the above materials It can be formed by a known dry process such as electron beam (EB) vapor deposition, molecular beam epitaxy (MBE), sputtering, organic vapor deposition (OVPD), or laser transfer.
  • EB electron beam
  • MBE molecular beam epitaxy
  • OVPD organic vapor deposition
  • the phosphor layers 12R, 12G, and 12B can be patterned by a photolithography method using a photosensitive resin (photosensitive resin) as the polymer material (binding resin).
  • a photosensitive resin photosensitive resin
  • a photosensitive resin having a reactive vinyl group such as an acrylic resin, a methacrylic resin, a polyvinyl cinnamate resin, and a hard rubber resin (photo-curable resist material).
  • One type selected from the group consisting of or a mixture of two or more types can be used.
  • the phosphor layers 12R, 12G, and 12B are formed by a wet process such as an ink jet method, a relief printing method, an intaglio printing method, a screen printing method, a resistance heating vapor deposition method using a shadow mask, an electron
  • a wet process such as an ink jet method, a relief printing method, an intaglio printing method, a screen printing method, a resistance heating vapor deposition method using a shadow mask, an electron
  • EB electron beam
  • MBE molecular beam epitaxy
  • sputtering method a sputtering method
  • organic vapor deposition (OVPD) method or a laser transfer method. It is also possible to form.
  • the film thickness of the phosphor layers 12R, 12G, and 12B is usually about 100 nm to 100 ⁇ m, but preferably 1 ⁇ m to 100 ⁇ m. Further, in order to increase the absorption of the excitation light L1 from the excitation light source and reduce the transmitted light of the excitation light L1 to the extent that the color purity is not adversely affected, the film thickness of the phosphor layers 12R, 12G, and 12B is 1 ⁇ m or more. It is preferable that If the phosphor layers 12R, 12G, and 12B have a film thickness of less than 100 nm, it is impossible to sufficiently absorb the excitation light L1 from the excitation light source, resulting in a decrease in luminous efficiency and a required color.
  • the light-scattering particles may be composed of an organic material or an inorganic material, but may be composed of an inorganic material. It is preferable to be configured. This makes it possible to diffuse or scatter the excitation light L1 having directivity from the outside (for example, the excitation light source) more isotropically and effectively. Further, by using an inorganic material, it is possible to form a light scattering layer that is stable to light and heat. Moreover, it is preferable to use what has high transparency as light-scattering particle
  • the light scattering particles are preferably particles in which fine particles having a higher refractive index than the base material are dispersed in a low refractive index base material. Further, in order for blue light to be effectively scattered by the scatterer layer, the particle size of the light-scattering particles needs to be in the Mie scattering region, so the particle size of the light-scattering particles is 100 nm to 500 nm. It is preferable that it is a grade.
  • the inorganic material is, for example, an oxidation of at least one metal selected from the group consisting of silicon, titanium, zirconium, aluminum, indium, zinc, tin and antimony. Examples thereof include particles (fine particles) containing an object as a main component.
  • examples of the inorganic fine particles include silica beads (refractive index: 1.44), alumina beads (refractive index: 1). .63), titanium oxide beads (anatase type refractive index: 2.50, rutile type refractive index: 2.70), zirconia oxide beads (refractive index: 2.05), zinc oxide beads (refractive index: 2.70). 00) and the like.
  • organic fine particles made of an organic material
  • examples of the organic fine particles include polymethyl methacrylate beads (refractive index: 1.49), acrylic beads (refractive index: 1). .50), acrylic-styrene copolymer beads (refractive index: 1.54), melamine beads (refractive index: 1.57), high refractive index melamine beads (refractive index: 1.65), polycarbonate beads (refractive index) : 1.57), styrene beads (refractive index: 1.60), crosslinked polystyrene beads (refractive index: 1.61), polyvinyl chloride beads (refractive index: 1.60), benzoguanamine-melamine formaldehyde beads (refractive index) : 1.68), silicone beads (refractive index: 1.50), and the like.
  • the resin material used by mixing with the light scattering particles described above is preferably a translucent resin.
  • the resin material include melamine resin (refractive index: 1.57), nylon (refractive index: 1.53), polystyrene (refractive index: 1.60), melamine beads (refractive index: 1.57), polycarbonate.
  • Refractive index: 1.57 polyvinyl chloride (refractive index: 1.60), polyvinylidene chloride (refractive index: 1.61), polyvinyl acetate (refractive index: 1.46), polyethylene (refractive index: 1.53), polymethyl methacrylate (refractive index: 1.49), poly MBS (refractive index: 1.54), medium density polyethylene (refractive index: 1.53), high density polyethylene (refractive index: 1. 54), tetrafluoroethylene (refractive index: 1.35), polytrifluoroethylene chloride (refractive index: 1.42), polytetrafluoroethylene (refractive index: 1.35), and the like.
  • the reflective material for forming a light reflective film provided on at least the side surface 13a of the barrier 13 include aluminum, silver, gold, an aluminum-lithium alloy, an aluminum-neodymium alloy, Examples thereof include reflective metals such as aluminum-silicon alloys.
  • aluminum or silver is preferable from the viewpoint of having a high reflectance over the entire visible light region.
  • the reflective material is not limited to the above, but the reflective material preferably has a reflectance of 80% or more in the CIE 1976 L * a * b display system.
  • the barrier 13 has light scattering properties, it is preferable to use the above-mentioned light scattering particles as a reflective material for forming a light scattering film provided at least on the side surface 13a of the barrier 13. Furthermore, the light-scattering particles may be dispersed in a resin and used as necessary.
  • the particle diameter of the light scattering particles needs to be in the Mie scattering region. Is preferably about 100 nm to 500 nm. Even when the light scattering effect is used, the light scattering particles preferably have a diffuse reflectance of 80% or more in the CIE 1976 L * a * b display system.
  • a mask vapor deposition method, a photolithography method, or the like is used as a method for forming a light-scattering film or a light-reflecting film on the barrier 13.
  • the barrier 13 itself may be formed of a material that reflects visible light or a material that scatters visible light.
  • the barrier 13 itself is formed of a material that reflects visible light or a material that scatters visible light, it is preferable to provide a light shielding layer between the substrate 11 and the barrier 13. Thereby, the fall of the contrast by external light can be suppressed.
  • a light-blocking layer may be provided at an interface between the light-scattering film or the light-reflective film and the substrate 11.
  • a light shielding layer may be provided at the interface between the barrier 11 and the light scattering film or the light reflecting film and the substrate 11.
  • a light shielding layer may be provided on the opposite side of the barrier 13 having the light extraction direction (the opposite side to the substrate 11).
  • the height (thickness) of the barrier 13 surrounding the side surfaces of the phosphor layers 12R, 12G, and 12B is preferably larger than the film thickness of the phosphor layers 12R, 12G, and 12B. Thereby, it can prevent that fluorescent substance layer 12R, 12G, 12B contacts with the structure provided in the excitation light source side, and is damaged. Further, when at least the side surface 13a of the barrier 13 has light scattering property or light reflection property, by making the height (thickness) of the barrier 13 larger than the film thickness of the phosphor layers 12R, 12G, 12B, The fluorescent component leaking to the side from the phosphor layers 12R, 12G, and 12B can be efficiently propagated in the light extraction direction (substrate 11 side).
  • Providing liquid repellency to the barrier When patterning the phosphor layer by the dispenser method, ink jet method, etc., it is essential to give the barrier liquid repellency in order to prevent the phosphor solution from overflowing from the barrier and mixing colors between adjacent pixels. is there.
  • Examples of a method for imparting liquid repellency to the barrier include the following methods. (1) Fluorine plasma treatment
  • a barrier is formed by performing plasma treatment on a substrate on which a barrier is formed under a condition that the introduced gas is fluorine-based. To impart liquid repellency.
  • fluorine-based surface modifier By adding a fluorine-based surface modifier to the light-scattering barrier material, liquid repellency can be imparted to the barrier.
  • a fluorine-based surface modifier for example, a UV curable surface modifier Defender (manufactured by DIC), MegaFuck or the like is used.
  • the light impermeable portion 14 provided inside the barrier 13 is a combination of a light absorbing portion or a light reflecting portion. Although it does not specifically limit as a light absorption material which comprises a light absorption part, For example, black particles, such as titanium black and carbon black, are mentioned.
  • a method for forming the light absorbing portion (light non-transmissive portion 14) is not particularly limited. For example, a screen printing method using the above light absorbing material dispersed in a non-photosensitive resin is used. Thus, a method of directly patterning or a method of forming by patterning by a photolithography method or the like using a material obtained by dispersing the light absorbing material in a non-photosensitive resin is used.
  • the light reflecting material constituting the light reflecting portion is not particularly limited, but for example, reflective metals such as aluminum, silver, gold, aluminum-lithium alloy, aluminum-neodymium alloy, aluminum-silicon alloy, etc. Etc. Among these light reflecting materials, aluminum or silver is preferable from the viewpoint of having a high reflectance over the entire visible light region.
  • a method for forming the light reflecting portion (light non-transmissive portion 14) is not particularly limited. For example, a screen printing method or the like using a material in which the light reflecting material is dispersed in a non-photosensitive resin is used.
  • a method of directly patterning, or a method of coating the light reflecting material on a member having no light reflectivity by a dry process such as a vapor deposition method or a sputtering method to form a light reflecting portion is used.
  • a light reflecting portion as the light non-transmissive portion 14 inside the barrier 13
  • the scattered transmitted light is reflected by the light reflecting portion, so that it is possible to prevent the scattered transmitted light from propagating to adjacent pixels. Not only can this be done, but the light extraction efficiency can be improved by returning the scattered transmitted light to the original pixels.
  • the light impermeable portion 14 may be formed by combining the light absorbing portion and the light reflecting portion.
  • the method of combining the light absorption part and the light reflection part that is, the arrangement of the light absorption part and the light reflection part is not particularly limited. For example, as shown in FIG. It is preferable to arrange the light reflecting portions 22 and 22. Thereby, the rate which reuses scattered transmitted light in the light extraction direction can be increased. Further, as shown in FIG.
  • the light absorbing portions 21 and the light reflecting portions 22 may be arranged so as to be alternately connected. In this case, it is preferable that both side surfaces of the light-impermeable portion 14 are formed by the light reflecting portion 22 from the viewpoint of improving light extraction efficiency. Moreover, it is not necessary to make the height and width of the light absorption part 21 and the light reflection part 22 uniform, and the light absorption part 21 and the light reflection part 22 may partially overlap. Furthermore, it is not necessary to arrange the light absorption function of the light absorption part 21 and the light reflection function of the light reflection part 22, and these performances can be determined individually.
  • the light-impermeable portion 14 is not high enough to provide a light-absorbing portion or a light-reflecting portion, or by combining both the light-absorbing portion and the light-reflecting portion, as shown in FIG.
  • the light transmitting portion 15 that can form a sufficient height is formed, and the light reflecting portion 16 is formed so as to cover the light transmitting portion 15, thereby forming the light non-transmitting portion 14.
  • a light transmission part 15 that can form a sufficient height is formed inside, and a light absorption part 17 is formed so as to cover the light transmission part 15, thereby providing a light non-transmission part. It may be 14. Further, as shown in FIG.
  • a light transmission part 15 capable of forming a sufficient height is formed inside, a light absorption part 17 is formed so as to cover the light transmission part 15, and the light absorption is further performed.
  • the light reflecting portion 16 may be formed so as to cover the portion 17 and may be the light non-transmissive portion 14.
  • the height here refers to a height that is at least the film thickness of the phosphor layers 12R, 12G, and 12B. That is, as shown in FIG. 14, when the height of the light-impermeable portion 14 is lower than the thickness of the phosphor layers 12R, 12G, and 12B, the phosphor layer 12R that emits light at a position higher than the light-impermeable portion 14.
  • both the light reflecting portion 16 and the light absorbing portion 17 may be provided inside the light transmitting portion 15.
  • either the light reflecting portion or the light absorbing portion may be provided inside the light transmitting portion 15.
  • the barrier 13 can be more firmly fixed to the light impermeable portion 14 by expressing at least the surface of the light impermeable portion 14 in contact with the barrier 13 by ashing or the like.
  • the transmittance of the light-impermeable portion 14 is ideally 0%, but a member used for a display such as a phosphor material, a color filter material, and a barrier material; an allowable value such as a contrast ratio of the display and a color blur; Since the transmittance and the like of the light impermeable portion 14 allowed for each emission spectrum are not uniquely determined, the upper limit value and the lower limit value of the transmittance of the light opaque portion 14 are also uniquely determined. It is not possible. Therefore, in this embodiment, the transmittance of the light opaque portion 14 can be arbitrarily determined, but at least the transmittance of the light opaque portion 14 must be lower than the transmittance of the resin constituting the barrier 13. I must.
  • the transmittance of the light impermeable portion 14 is higher than the transmittance of the resin constituting the barrier 13, the light impermeable portion 14 has sufficient function to absorb or reflect the light transmitted through the barrier 13. It is because there is a possibility that it cannot be demonstrated.
  • the light-impermeable portion 14 has a tapered shape.
  • the light-impermeable portion 14 has a tapered shape in which the width gradually decreases as the distance from the substrate 11 side increases.
  • the width of the light-impermeable portion 14 is wide on the one surface 11a of the substrate 11 on which the phosphor layers 12R, 12G, and 12B are formed, fluorescence and excitation light propagate through the barrier 13. It is possible to effectively prevent the light from entering adjacent pixels.
  • the light impermeable portion 14 may have a tapered shape in which the width gradually increases as the distance from the substrate 11 side increases. In this case, since the light-impermeable portion 14 bites into the inside of the barrier 13, the function of improving the adhesion between the substrate 11 and the barrier 13 can be achieved.
  • the light-impermeable portion 14 may have a shape in which the width gradually decreases from the upper surface 14 a and the lower surface 14 b toward the central portion in the height direction.
  • the contact area between the substrate 11 and the light impermeable portion 14 is increased, the adhesion between the substrate 11 and the light impermeable portion 14 can be improved, and the light impermeable portion 14 is located inside the barrier 13. Therefore, the function of improving the adhesion between the substrate 11 and the barrier 13 can be achieved.
  • it is difficult to provide the light-impermeable portion 14 on the one surface 11a side of the substrate 11 provided with the phosphor layers 12R, 12G, and 12B as shown in FIG.
  • the phosphor layers 12R, 12G, and You may provide the light impervious part 14 in a part of barrier 13 in the position facing the board
  • the height of the light impermeable portion 14 is closer to the height of the barrier 13 as shown in FIG.
  • the barrier 13 in which the light opaque portion 14 is formed the barrier 13 in which the light opaque portion 14 is formed in advance on a temporary substrate, and one surface 11a of the substrate 11 is prepared.
  • the present embodiment is not limited to this.
  • the present embodiment is not limited to this.
  • the light impermeable portion 14 may be provided at any position within the barrier 13 or the side surface 13a.
  • the light impermeable portion 14 may be provided on the side surface 13 a of the barrier 13.
  • the light impermeable portion 14 may have a multistage structure. For example, in the case of forming the light opaque portion 14 having the shape as shown in FIG. 17, after the tapered light opaque portion 14 shown in FIG. 1 is formed, the tapered light opaque portion shown in FIG. The transmission part 14 may be formed. Further, when it is difficult to form the light-impermeable portion 14 as a continuous body, the light-impermeable portion 14 may be formed separately as shown in FIG. In this case, it is preferable to eliminate the gap as much as possible in order to reduce the fluorescent component entering the adjacent pixels by sewing the gap of the light opaque portion 14.
  • the barrier 13 in which the light opaque portion 14 is provided in advance is formed on a temporary substrate, while one of the substrates 11 is formed.
  • the barrier 13 provided with the light opaque portion 14 is also formed on the surface 11 a, and the barrier 13 provided with the light opaque portion 14 formed on the temporary substrate is formed on the one surface 11 a of the substrate 11.
  • the light impermeable portion 14 may be provided at any position within the barrier 13 or the side surface 13a.
  • the two light-impermeable portions 14 may be shifted from each other in the cross section along the height direction.
  • size of the two light impermeable parts 14 formed separately may differ, and it is not necessary to match an end surface.
  • a light impermeable portion 14 may be provided on the side surface 13 a side of the barrier 13.
  • the light absorption function and the light reflection function at each stage can be arbitrarily determined.
  • the light-impermeable portion 14 when the light-impermeable portion 14 has a two-stage structure, the light-impermeable portion 14 may be formed so that the first stage has a light reflecting function and the second stage has a light absorbing function. Furthermore, when the light-impermeable portion 14 has a multi-stage structure, it is not necessary to arrange the light absorption function and the light reflection function at each stage, and these performances can be arbitrarily determined. As a matter of course, a multi-stage structure may be formed by combining the above-described light transmission portions 15.
  • Color filter In the phosphor substrate 10, it is preferable to provide a color filter between the substrate 11 and the phosphor layers 12R, 12G, and 12B.
  • a conventional color filter is used as the color filter.
  • the red color filter provided so as to face the phosphor layer 12R absorbs excitation light (external light) that excites the phosphor layer 12R. Thereby, it becomes possible to reduce / prevent emission of the phosphor layer 12R due to external light, and to reduce / prevent a decrease in contrast. Further, the red color filter can prevent the excitation light L1 that is not absorbed by the phosphor layer 12R and is transmitted from leaking out. For this reason, it is possible to prevent a decrease in the color purity of the fluorescence L3 due to the light emission from the phosphor layer 12R and the color mixture by the excitation light L1.
  • the green color filter provided so as to face the phosphor layer 12G (green phosphor layer) absorbs excitation light (external light) that excites the phosphor layer 12G. Thereby, it becomes possible to reduce / prevent emission of the phosphor layer 12G due to external light, and to reduce / prevent a decrease in contrast. Further, the green color filter can prevent the excitation light L1 that is not absorbed and transmitted by the phosphor layer 12G from leaking outside. For this reason, it is possible to prevent a decrease in the color purity of the light emission caused by the color mixture of the fluorescence L2 from the phosphor layer 12G and the excitation light L1.
  • the blue color filter provided to face the phosphor layer 12B (blue phosphor layer) absorbs excitation light (external light) that excites the phosphor layer 12B. Thereby, it becomes possible to reduce / prevent emission of the phosphor layer 12B due to external light, and to reduce / prevent a decrease in contrast. Further, the blue color filter can prevent the excitation light L1 that is not absorbed and transmitted by the phosphor layer 12B from leaking outside. For this reason, it is possible to prevent a decrease in the color purity of the light emission caused by the color mixture by the fluorescence L4 from the phosphor layer 12B and the excitation light L1.
  • FIG. 25 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a display device.
  • the display device 30 is schematically configured from a phosphor substrate 10 and a light source substrate 32 bonded on the phosphor substrate 10 with an adhesive layer 31 interposed therebetween.
  • the phosphor substrate 10 includes one pixel, which is a minimum unit that forms an image, by three dots that respectively display red, green, and blue.
  • a dot that performs red display is referred to as a red pixel PR
  • a dot that performs green display is referred to as a green pixel PG
  • a dot that performs blue display is referred to as a blue pixel PB.
  • the light source substrate 32 is generally configured by a substrate 33 and a light source (excitation light source) 34 disposed on a surface of the substrate 33 on the phosphor substrate 10 side (hereinafter referred to as “one surface”) 33a. From the light source 34, for example, ultraviolet light is emitted as the excitation light L1. In the phosphor substrate 10, upon receiving the excitation light L1 emitted from the light source 34, green fluorescence L2 is generated in the green pixel PG, red fluorescence L3 is generated in the red pixel PR, and blue fluorescence L4 is generated in the blue pixel PB. Arise. Then, full color display is performed by these three color lights of red, green and blue.
  • Adhesive layer As an adhesive constituting the adhesive layer 31, for example, a general ultraviolet curable resin, a thermosetting resin, or the like is used.
  • the light source 34 for exciting the phosphors constituting the phosphor layers 12R, 12G, and 12B those that emit ultraviolet light and blue light are preferable.
  • the light source 34 For example, well-known ultraviolet LED, blue LED, ultraviolet light emission inorganic EL element, blue light emission inorganic EL element, ultraviolet light emission organic EL element, blue light emission organic EL element etc. are mentioned. It is done.
  • the ultraviolet light emitted from the light source 34 is preferably emitted with a main emission peak of 360 to 410 nm, and the blue light is preferably emitted with a main emission peak of 435 to 480 nm.
  • the light source 34 desirably has directivity. Directivity refers to the property that the intensity of light varies depending on the direction. The directivity may be provided at the time when light enters the phosphor layers 12R, 12G, and 12B.
  • the light source 34 desirably makes parallel light incident on the phosphor layers 12R, 12G, and 12B.
  • the half width is preferably ⁇ 30 degrees or less, and more preferably the half width is ⁇ 10 degrees or less. This is because when the half-value width is larger than 30 degrees, light emitted from the light source 34 enters other than a desired pixel and excites an undesired phosphor to reduce color purity and contrast.
  • FIG. 26 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of an LED substrate that constitutes the light source substrate 32.
  • the LED substrate 40 includes a substrate 41, a first buffer layer 42, an n-type contact layer 43, a second n-type cladding layer 44, and a first n-type cladding that are sequentially stacked on one surface 41a of the substrate 41.
  • LED other well-known LED, for example, ultraviolet light emission inorganic LED, blue light emission inorganic LED, etc. can be used, However, A specific structure is not limited to said thing.
  • the active layer 46 is a layer that emits light by recombination of electrons and holes, and a known active layer material for LED can be used as the active layer material.
  • a known active layer material for LED can be used as the active layer material.
  • an active layer material for example, as an ultraviolet active layer material, AlGaN, InAlN, In a Al b Ga 1-ab N (0 ⁇ a, 0 ⁇ b, a + b ⁇ 1), blue active layer material Examples thereof include In z Ga 1-z N (0 ⁇ z ⁇ 1), but the present embodiment is not limited to these.
  • As the active layer 46 a single quantum well structure or a multiple quantum well structure is used.
  • the active layer of the quantum well structure may be either n-type or p-type. However, when it is a non-doped (no impurity added) active layer, the half-value width of the emission wavelength is narrowed due to interband emission, and light emission with good color purity is achieved. Since it is obtained, it is preferable.
  • the active layer 46 may be doped with at least one of a donor impurity and an acceptor impurity. If the crystallinity of the active layer doped with the impurity is the same as that of the non-doped layer, the emission intensity between bands can be further increased by doping the donor impurity as compared with the non-doped layer.
  • the acceptor impurity is doped, the peak wavelength can be shifted to the lower energy side by about 0.5 eV from the peak wavelength of interband light emission, but the full width at half maximum is widened.
  • the conductivity type of the active layer is preferably doped with a donor impurity such as Si to be n-type.
  • the second n-type cladding layer 44 and the first n-type cladding layer 45 a known n-type cladding layer material for LED can be used, and a single layer or a multilayer structure may be used.
  • the second n-type cladding layer 44 and the first n-type cladding layer 45 are formed of an n-type semiconductor having a band gap energy larger than that of the active layer 46, the second n-type cladding layer 44 and the first n-type cladding layer 45 are formed.
  • a potential barrier against holes is formed between the mold cladding layer 45 and the active layer 46, and holes can be confined in the active layer 46.
  • the second n-type cladding layer 44 and the first n-type cladding layer 45 can be formed from n-type In x Ga 1-x N (0 ⁇ x ⁇ 1). Is not limited to these.
  • the first p-type cladding layer 47 and the second p-type cladding layer 48 a known p-type cladding layer material for LED can be used, and a single layer or a multilayer structure may be used.
  • the first p-type cladding layer 47 and the second p-type cladding layer 48 are formed of a p-type semiconductor having a band gap energy larger than that of the active layer 46, the first p-type cladding layer 47 and the second p-type cladding layer 48 are formed.
  • a potential barrier against electrons is formed between the mold cladding layer 48 and the active layer 46, and the electrons can be confined in the active layer 46.
  • the first p-type cladding layer 47 and the second p-type cladding layer 48 can be formed from Al y Ga 1-y N (0 ⁇ y ⁇ 1). It is not limited to.
  • n-type contact layer 43 a known contact layer material for LED can be used.
  • a layer for forming an electrode in contact with the second n-type cladding layer 44 and the first n-type cladding layer 45 An n-type contact layer 43 made of n-type GaN can be formed. It is also possible to form a p-type contact layer made of p-type GaN as a layer for forming an electrode in contact with the first p-type cladding layer 47 and the second p-type cladding layer 48. However, this p-type contact layer does not need to be formed if the second n-type cladding layer 44 and the second p-type cladding layer 48 are made of GaN.
  • the n-type cladding layer 44 and the second p-type cladding layer 48) can be used as contact layers.
  • a known film formation process for LEDs can be used, but the present embodiment is not limited to these.
  • a vapor phase growth method such as MOVPE (metal organic vapor phase epitaxy), MBE (molecular beam vapor phase epitaxy), HDVPE (hydride vapor phase epitaxy), for example, sapphire (C plane, A plane, R plane), SiC (including 6H—SiC, 4H—SiC), spinel (MgAl 2 O 4 , especially its (111) plane), ZnO, Si, GaAs, or other oxide single crystal substrates ( It is possible to form on a substrate such as NGO.
  • MOVPE metal organic vapor phase epitaxy
  • MBE molecular beam vapor phase epitaxy
  • HDVPE hydrogen vapor phase epitaxy
  • sapphire C plane, A plane, R plane
  • SiC including 6H—SiC, 4H—SiC
  • spinel MgAl 2 O 4 , especially its (111) plane
  • FIG. 27 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of an organic EL element substrate constituting the light source substrate 32.
  • the organic EL element substrate 60 includes a substrate 61 and an organic EL element 62 provided on one surface 61 a of the substrate 61.
  • the organic EL element 62 is generally configured by a first electrode 63, an organic EL layer 64, and a second electrode 65 provided in order on one surface 61 a of the substrate 61. That is, the organic EL element 62 includes, on one surface 61a of the substrate 61, a pair of electrodes including the first electrode 63 and the second electrode 65, and an organic EL layer 64 sandwiched between the pair of electrodes. I have.
  • the first electrode 63 and the second electrode 65 function as a pair of anodes or cathodes of the organic EL element 62.
  • the optical distance between the first electrode 63 and the second electrode 65 is adjusted to constitute a microresonator structure (microcavity structure).
  • the organic EL layer 64 is sequentially stacked from the first electrode 63 side toward the second electrode 65 side, and includes a hole injection layer 66, a hole transport layer 67, an organic light emitting layer 68, a hole prevention layer 69, and an electron transport.
  • a layer 70 and an electron injection layer 71 are included.
  • the hole injection layer 66, the hole transport layer 67, the organic light emitting layer 68, the hole prevention layer 69, the electron transport layer 70, and the electron injection layer 71 may each have a single layer structure or a multilayer structure.
  • the hole injection layer 66, the hole transport layer 67, the organic light emitting layer 68, the hole prevention layer 69, the electron transport layer 70, and the electron injection layer 71 may each be an organic thin film or an inorganic thin film.
  • the hole injection layer 66 efficiently injects holes from the first electrode 63.
  • the hole transport layer 67 efficiently transports holes to the organic light emitting layer 68.
  • the electron transport layer 70 efficiently transports electrons to the organic light emitting layer 68.
  • the electron injection layer 71 efficiently injects electrons from the second electrode 65.
  • the hole injection layer 66, the hole transport layer 67, the electron transport layer 70, and the electron injection layer 71 correspond to a carrier injection transport layer.
  • the organic EL element 62 is not limited to the above configuration, and the organic EL layer 64 has a multilayer structure of an organic light emitting layer and a carrier injecting and transporting layer, even if the organic EL layer 64 has a single layer structure of an organic light emitting layer. Also good.
  • Specific examples of the configuration of the organic EL element 62 include the following.
  • each of the injection layer, the hole transport layer, the hole prevention layer, the electron prevention layer, the electron transport layer, and the electron injection layer may have a single layer structure or a multilayer structure.
  • each of the organic light emitting layer, hole injection layer, hole transport layer, hole prevention layer, electron prevention layer, electron transport layer, and electron injection layer may be either an organic thin film or an inorganic thin film.
  • An edge cover 72 is formed so as to cover the end face of the first electrode 63. That is, the edge cover 72 is formed on one surface 61 a of the substrate 61 between the first electrode 63 and the second electrode 65 in order to prevent leakage between the first electrode 63 and the second electrode 65. It is provided so as to cover the edge portion of the formed first electrode 63.
  • each structural member which comprises the organic EL element substrate 60, and its formation method are demonstrated concretely, this embodiment is not limited to these structural members and a formation method.
  • the substrate 61 for example, an inorganic material substrate made of glass, quartz or the like, a plastic substrate made of polyethylene terephthalate, polycarbazole, polyimide, or the like, an insulating substrate such as a ceramic substrate made of alumina, or the like, or aluminum (Al), iron A metal substrate made of (Fe) or the like, or a substrate coated with an insulating material made of silicon oxide (SiO 2 ), an organic insulating material or the like on the substrate, or a metal substrate made of aluminum or the like is anodized.
  • substrate etc. which performed the insulation process by this method are mentioned, this embodiment is not limited to these board
  • a substrate in which a plastic substrate is coated with an inorganic material and a substrate in which a metal substrate is coated with an inorganic insulating material are preferable.
  • a substrate coated with such an inorganic material deterioration of the organic EL due to the permeation of water, which is the biggest problem when a plastic substrate is used as the substrate of the organic EL element substrate (organic EL is particularly low in quantity) It is known that degradation also occurs with respect to the moisture of water).
  • leakage (short) due to protrusions on the metal substrate which is the biggest problem when a metal substrate is used as the substrate of the organic EL element substrate (because the film thickness of the organic EL layer is very thin, about 100 to 200 nm, It is known that a leak (short circuit) is remarkably generated in the current in the pixel portion.
  • a substrate that does not melt at a temperature of 500 ° C. or lower and does not cause distortion as the substrate 61.
  • a general metal substrate has a coefficient of thermal expansion different from that of glass, it is difficult to form a TFT on a 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 matching 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 on the glass substrate is transferred to the plastic substrate, thereby transferring the TFT onto the plastic substrate. be able to.
  • the TFT formed on the substrate 61 is formed in advance on one surface 61a of the substrate 61 before the organic EL element 62 is formed, and functions as a pixel switching element and an organic EL element driving element.
  • a known TFT can be cited.
  • a metal-insulator-metal (MIM) diode can also be used.
  • TFTs that can be used in active drive organic EL display devices and organic EL display devices can be formed using known materials, structures, and formation methods.
  • the material of the active layer constituting the TFT include inorganic semiconductor materials such as amorphous silicon (amorphous silicon), polycrystalline silicon (polysilicon), microcrystalline silicon, cadmium selenide, zinc oxide, indium oxide-oxide Examples thereof include oxide semiconductor materials such as gallium-zinc oxide, and organic semiconductor materials such as polythiophene derivatives, thiophene oligomers, poly (p-ferylene vinylene) derivatives, naphthacene, and pentacene.
  • the TFT structure include a staggered type, an inverted staggered type, a top gate type, and a coplanar type.
  • an active layer forming method for forming a TFT (1) a method of ion doping impurities into amorphous silicon formed by plasma induced chemical vapor deposition (PECVD), and (2) a silane (SiH 4 ) gas is used.
  • PECVD plasma induced chemical vapor deposition
  • SiH 4 silane
  • amorphous silicon by low pressure chemical vapor deposition (LPCVD), crystallizing amorphous silicon by solid phase growth to obtain polysilicon, and then ion doping by ion implantation, (3) Si 2 H Amorphous silicon is formed by LPCVD using 6 gases or PECVD using SiH 4 gas, annealed by a laser such as an excimer laser, etc., and amorphous silicon is crystallized to obtain polysilicon, followed by ion doping (Low temperature process), (4) LPCVD method or The polysilicon layer is formed by ECVD method, a gate insulating film formed by thermal oxidation at 1000 ° C.
  • LPCVD low pressure chemical vapor deposition
  • a method of performing ion doping high temperature Process
  • a method of forming an organic semiconductor material by an inkjet method a method of obtaining a single crystal film of the organic semiconductor material.
  • the gate insulating film constituting the TFT in this embodiment can be formed using a known material.
  • As the gate insulating film for example, PECVD method, and a SiO 2 or polysilicon film formed by the LPCVD method or the like insulating film made of SiO 2 or the like obtained by thermal oxidation.
  • the signal electrode line, the scanning electrode line, the common electrode line, the first drive electrode, and the second drive electrode of the TFT in this embodiment can be formed using a known material.
  • the material of the signal electrode line, the scan electrode line, the common electrode line, the first drive electrode, and the second drive electrode include tantalum (Ta), aluminum (Al), copper (Cu), and the like.
  • the TFT of the organic EL element substrate 60 can be configured as described above, but the present embodiment is not limited to these materials, structures, and formation methods.
  • the interlayer insulating film that can be used in the active drive organic EL display device and the organic EL display device can be formed using a known material.
  • a material of the interlayer insulating film for example, inorganic materials such as silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (SiN or Si 2 N 4 ), tantalum oxide (TaO or Ta 2 O 5 ), acrylic resin, resist material Organic materials, etc. are mentioned.
  • Examples of the method for forming the interlayer insulating film include a dry process such as a chemical vapor deposition (CVD) method and a vacuum deposition method, and a wet process such as a spin coating method. If necessary, the interlayer insulating film can be patterned by a photolithography method or the like.
  • the organic EL element 62 When light emitted from the organic EL element 62 is extracted from the side opposite to the substrate 61 (second electrode 65 side), external light is incident on the TFT formed on the one surface 61a of the substrate 61, and the TFT characteristics. In order to prevent the change from occurring, it is preferable to form a light-shielding insulating film having light-shielding properties. Further, the interlayer insulating film and the light-shielding insulating film can be used in combination.
  • Examples of the material of the light-shielding insulating film include, for example, pigments or dyes such as phthalocyanine and quinaclonone dispersed in a polymer resin such as polyimide, color resists, black matrix materials, and inorganic insulating materials such as Ni x Zn y Fe 2 O 4 Although materials etc. are mentioned, this embodiment is not limited to these materials and a formation method.
  • the active drive type organic EL display device when a TFT or the like is formed on one surface 61a of the substrate 61, an unevenness is formed on the surface, and the unevenness causes an organic EL element 82 defect (for example, a pixel electrode defect). There is a risk that a defect of the organic EL layer, a disconnection of the second electrode, a short circuit between the first electrode and the second electrode, a decrease in breakdown voltage, or the like) may occur.
  • a planarizing film may be provided on the interlayer insulating film.
  • planarization film can be formed using a known material.
  • the material for the planarizing film include inorganic materials such as silicon oxide, silicon nitride, and tantalum oxide, and organic materials such as polyimide, acrylic resin, and resist material.
  • the method for forming the planarization film include a dry process such as a CVD method and a vacuum deposition method, and a wet process such as a spin coating method.
  • the present embodiment is limited to these materials and the formation method. is not.
  • the planarization film may have either a single layer structure or a multilayer structure.
  • the first electrode 63 and the second electrode 65 function as a pair of anodes or cathodes of the organic EL element 62. That is, when the first electrode 63 is an anode, the second electrode 65 is a cathode, and when the first electrode 63 is a cathode, the second electrode 65 is an anode.
  • an electrode material for forming the first electrode 63 and the second electrode 65 a known electrode material can be used.
  • As an electrode material for forming the anode gold (Au), platinum (Pt), nickel (Ni) or the like having a work function of 4.5 eV or more from the viewpoint of more efficiently injecting holes into the organic EL layer 64.
  • ITO Metal, oxide
  • SnO 2 oxide of tin
  • IZO oxide of indium (In) and zinc (Zn)
  • Transparent electrode materials and the like Metal, oxide (ITO) composed of indium (In) and tin (Sn), oxide (SnO 2 ) of tin (Sn), oxide (IZO) composed of indium (In) and zinc (Zn) Transparent electrode materials and the like.
  • lithium (Li), calcium (Ca), cerium (Ce) having a work function of 4.5 eV or less from the viewpoint of more efficiently injecting electrons into the organic EL layer 64.
  • metals such as barium (Ba) and aluminum (Al), or alloys such as Mg: Ag alloys and Li: Al alloys containing these metals.
  • the first electrode 63 and the second electrode 65 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. Moreover, the electrode formed by the photolithographic method and the laser peeling method can also be patterned as needed, and the electrode patterned directly by combining with a shadow mask can also be formed.
  • the film thickness of the first electrode 63 and the second electrode 65 is preferably 50 nm or more. When the film thickness is less than 50 nm, the wiring resistance increases and the drive voltage may increase.
  • the microcavity effect is used for the purpose of improving the color purity of the display device, the light emission efficiency, the front luminance, etc., or when the light emitted from the organic EL layer 64 is extracted from the first electrode 63 or the second electrode 65 side. It is preferable to use a translucent electrode as the first electrode 63 or the second electrode 65.
  • a translucent electrode As a material for the semitransparent electrode, a metal semitransparent electrode alone or a combination of a metal translucent electrode and a transparent electrode material can be used. In particular, as a material for the semitransparent electrode, silver is preferable from the viewpoint of reflectance and transmittance.
  • the film thickness of the translucent electrode is preferably 5 to 30 nm.
  • the film thickness of the translucent electrode is less than 5 nm, the light cannot be sufficiently reflected, and the interference effect cannot be obtained sufficiently.
  • the film thickness of the translucent electrode exceeds 30 nm, the light transmittance is rapidly decreased, so that the luminance and light emission efficiency of the display device may be decreased.
  • the electrode having high reflectivity include a reflective metal electrode (reflective electrode) made of, for example, aluminum, silver, gold, aluminum-lithium alloy, aluminum-neodymium alloy, aluminum-silicon alloy, and the like. The electrode etc. which combined are mentioned.
  • the charge injection / transport layer is a charge injection layer (hole injection layer 66, electron injection layer 71) for the purpose of more efficiently injecting charges (holes, electrons) from the electrode and transporting (injection) to the light emitting layer.
  • a charge transport layer (a hole transport layer 67, an electron transport layer 70), and may be composed of only the charge injecting and transporting material exemplified below, optionally including additives (donor, acceptor, etc.)
  • a structure in which these materials are dispersed in a polymer material (binding resin) or an inorganic material may be used.
  • charge injecting and transporting material known charge injecting and transporting materials for organic EL elements 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 this embodiment is not limited to these materials. .
  • oxides such as vanadium oxide (V 2 O 5 ) and molybdenum oxide (MoO 2 ), and inorganic p-type semiconductor materials are used.
  • a porphyrin compound N, N′-bis (3-methylphenyl) -N, N′-bis (phenyl) -benzidine (TPD), N, N′-di (naphthalen-1-yl) -N, N ′ -Diphenyl-benzidine ( ⁇ -NPD), 4,4 ', 4 "-tris (carbazol-9-yl) triphenylamine (TCTA), N, N-dicarbazolyl-3,5-benzene (m-CP), 4,4 ′-(cyclohexane-1,1-diyl) bis (N, N-di-p-tolylaniline) (TAPC), 2,2′-bis (N, N-diphenylamine) -9,9′- Spirobifluorene (DPAS) N1, N1 ′-(biphenyl-4,4′-diyl) bis (N1-phenyl-N4, N4-di-m-tolylbenzene-1,
  • the energy level of the highest occupied molecular orbital (HOMO) is higher than that of the material of the hole transport layer 67 from the viewpoint of more efficiently injecting and transporting holes from the anode. It is preferable to use a low material. Further, as the material for the hole transport layer 67, a material having higher hole mobility than the material for the hole injection layer 66 is preferably used.
  • the hole injection layer 66 and the hole transport layer 67 may optionally contain an additive (donor, acceptor, etc.).
  • the hole injection layer 66 and the hole transport layer 67 preferably include an acceptor.
  • the acceptor a known acceptor material for organic EL elements can be used. Although these specific compounds are illustrated below, this embodiment is not limited to these materials.
  • the acceptor may be either an inorganic material or an organic material.
  • the inorganic material include gold (Au), platinum (Pt), tungsten (W), iridium (Ir), phosphorus oxychloride (POCl 3 ), hexafluoroarsenate ion (AsF 6 ⁇ ), chlorine (Cl), Examples include bromine (Br), iodine (I), vanadium oxide (V 2 O 5 ), molybdenum oxide (MoO 2 ), and the like.
  • organic materials include 7,7,8,8, -tetracyanoquinodimethane (TCNQ), tetrafluorotetracyanoquinodimethane (TCNQF 4 ), tetracyanoethylene (TCNE), hexacyanobutadiene (HCNB), and dicyclohexane.
  • Compounds having a cyano group such as dicyanobenzoquinone (DDQ); compounds having a nitro group such as trinitrofluorenone (TNF) and dinitrofluorenone (DNF); fluoranil; chloranil; bromanyl and the like.
  • compounds having a cyano group such as TCNQ, TCNQF 4 , TCNE, HCNB, and DDQ are preferable because the effect of increasing the hole concentration is higher.
  • the hole blocking layer 69, the electron transport layer 70, and the electron injection layer 71 known materials are used. If the material is a low molecular material, an inorganic material that is an n-type semiconductor; 1,3-bis [2- (2,2′-bipyridin-6-yl) -1,3,4-oxadiazo-5-yl] benzene (Bpy-OXD), 1,3-bis (5- (4- (tert-butyl) phenyl) Oxadiazole derivatives such as -1,3,4-oxadiazol-2-yl) benzene (OXD7); 3- (4-biphenyl) -4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4 -Triazole derivatives such as triazole (TAZ); thiopyrazine dioxide derivative; benzoquinone derivative; naphthoquinone derivative; anthraquinone derivative; diphenoquinone derivative; fluorenone derivative; Quin
  • a material for the electron injection layer 71 a material having a higher energy level of the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) than that of the material for the electron transport layer 70 is used from the viewpoint of more efficiently injecting and transporting electrons from the cathode. Is preferred. Further, as the material of the electron transport layer 70, a material having higher electron mobility than the material of the electron injection layer 71 is preferably used.
  • LUMO lowest unoccupied molecular orbital
  • the electron transport layer 70 and the electron injection layer 71 may optionally contain an additive (donor, acceptor, etc.).
  • the electron transport layer 70 and the electron injection layer 71 preferably include a donor.
  • a donor the well-known donor material for organic EL elements can be used. Although these specific compounds are illustrated below, this embodiment is not limited to these materials.
  • the donor may be either an inorganic material or an organic material.
  • the inorganic material include alkali metals such as lithium, sodium and potassium; alkaline earth metals such as magnesium and calcium; rare earth elements; aluminum (Al); silver (Ag); copper (Cu); It is done.
  • the organic material include a compound having an aromatic tertiary amine skeleton, a condensed polycyclic compound which may have a substituent such as phenanthrene, pyrene, perylene, anthracene, tetracene and pentacene, tetrathiafulvalene (TTF), Examples include dibenzofuran, phenothiazine, and carbazole.
  • Compounds having an aromatic tertiary amine skeleton include anilines; phenylenediamines; N, N, N ′, N′-tetraphenylbenzidine, N, N′-bis- (3-methylphenyl) -N, N Benzidines such as' -bis- (phenyl) -benzidine, N, N'-di (naphthalen-1-yl) -N, N'-diphenyl-benzidine; 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 Triphenylamines such as-(1-naphthyl) -N-phenyl-amino) -triphenylamine; N, N'-di- (4-methyl-
  • the above-mentioned condensed polycyclic compound “has a substituent” means that one or more hydrogen atoms in the condensed polycyclic compound are substituted with a group other than a hydrogen atom (substituent).
  • the number of is not particularly limited, and all hydrogen atoms may be substituted with a substituent.
  • the position of the substituent is not particularly limited. Examples of the substituent include an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkenyloxy group having 2 to 10 carbon atoms, and an aryl group having 6 to 15 carbon atoms. An aryloxy group having 6 to 15 carbon atoms, a hydroxyl group, a halogen atom, and the like.
  • the alkyl group may be linear, branched or cyclic.
  • Examples of the linear or branched alkyl group include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, and n-pentyl group.
  • the cyclic alkyl group may be monocyclic or polycyclic, cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, cyclooctyl group, cyclononyl group, cyclodecyl group, norbornyl group, isobornyl group Group, 1-adamantyl group, 2-adamantyl group, tricyclodecyl group and the like.
  • Examples of the alkoxy group include a monovalent group in which an alkyl group is bonded to an oxygen atom.
  • Examples of the alkenyl group include an alkyl group having 2 to 10 carbon atoms in which one single bond (C—C) between carbon atoms is substituted with a double bond (C ⁇ C).
  • Examples of the alkenyloxy group include a monovalent group in which the alkenyl group is bonded to an oxygen atom.
  • the aryl group may be monocyclic or polycyclic, and the number of ring members is not particularly limited, and preferred examples include a phenyl group, a 1-naphthyl group, a 2-naphthyl group, and the like.
  • Examples of the aryloxy group include a monovalent group in which an aryl group is bonded to an oxygen atom.
  • Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
  • a compound having an aromatic tertiary amine skeleton, a condensed polycyclic compound which may have a substituent, and an alkali metal are preferable because the effect of increasing the electron concentration is higher.
  • the organic light emitting layer 68 may be composed only of the 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. Moreover, the structure by which these each material was disperse
  • organic light emitting material a known light emitting material for an organic EL element can be used.
  • 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 embodiment is not limited to these materials.
  • Low molecular light emitting materials (including host materials) used for the organic light emitting layer 68 include aromatic dimethylidene compounds such as 4,4′-bis (2,2′-diphenylvinyl) -biphenyl (DPVBi); 5-methyl Oxadiazole compounds such as -2- [2- [4- (5-methyl-2-benzoxazolyl) phenyl] vinyl] benzoxazole; 3- (4-biphenyl) -4-phenyl-5-t- Triazole derivatives such as butylphenyl-1,2,4-triazole (TAZ); styrylbenzene compounds such as 1,4-bis (2-methylstyryl) benzene; thiopyrazine dioxide derivatives, benzoquinone derivatives, naphthoquinone derivatives, anthraquinone derivatives , Fluorescent organic materials such as diphenoquinone derivatives and fluorenone derivatives; azomethine zinc complexes, (8- Mud
  • Polymer light emitting materials used for the organic light emitting layer 68 include poly (2-decyloxy-1,4-phenylene) (DO-PPP), poly [2,5-bis- [2- (N, N, N— Triethylammonium) ethoxy] -1,4-phenyl-alt-1,4-phenyllene] dibromide (PPP-NEt 3+ ), poly [2- (2′-ethylhexyloxy) -5-methoxy-1,4- Phenylenevinylene] (MEH-PPV), poly [5-methoxy- (2-propanoxysulfonide) -1,4-phenylenevinylene] (MPS-PPV), poly [2,5-bis- (hexyloxy) 1,4-phenylene- (1-cyanovinylene)] (CN-PPV) and other polyphenylene vinylene derivatives; poly (9,9-dioctylfluorene) (PDAF) and other polyphen
  • the organic light emitting material is preferably a low molecular light emitting material, and a phosphorescent material having high light emission efficiency is preferably used from the viewpoint of reducing power consumption.
  • a well-known dopant for organic EL elements can be used.
  • the dopant in the case of an ultraviolet light emitting material, p-quaterphenyl, 3,5,3,5-tetra-tert-butylsecphenyl, 3,5,3,5-tetra-tert-butyl-p- Examples thereof include fluorescent light emitting materials such as quinckphenyl.
  • a fluorescent light emitting material such as a styryl derivative; bis [(4,6-difluorophenyl) -pyridinato-N, C2 ′] picolinate iridium (III) (FIrpic), bis (4 ′, 6 And phosphorescent organic metal complexes such as' -difluorophenylpolydinato) tetrakis (1-pyrazoyl) borate iridium (III) (FIr6).
  • the green light emitting material include phosphorescent organic metal complexes such as tris (2-phenylpyridinate) iridium (Ir (ppy) 3 ).
  • host material can be used also as a hole transport material or an electron transport material, for example, a hole transport material and an electron transport material can also be used as a host material.
  • a known wet process, dry process, and laser transfer method are used. Etc. are used.
  • a coating method such as a spin coating method, a dipping method, a doctor blade method, a discharge coating method, a spray coating method, or the like using a liquid in which a material constituting each layer is dissolved or dispersed in a solvent; an inkjet method; Examples thereof include a printing method such as a relief printing method, an intaglio printing method, a screen printing method, and a micro gravure coating method.
  • the liquid used in the above coating method and printing method may contain additives for adjusting the physical properties of the liquid, such as a leveling agent and a viscosity modifier.
  • a resistance heating vapor deposition method As the dry process, 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 phase vapor deposition (OVPD) method, or the like, using the material constituting each of the above layers is used. It is done.
  • the thickness of each of the hole injection layer 66, the hole transport layer 67, the organic light emitting layer 68, the hole prevention layer 69, the electron transport layer 70, and the electron injection layer 71 is usually about 1 to 1000 nm. 200 nm is preferred. If the film thickness is less than 10 nm, the physical 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, when the film thickness exceeds 200 nm, the drive voltage increases due to the resistance component of the organic EL layer 64, and as a result, power
  • the edge cover 72 can be formed using an insulating material by a known method such as an EB vapor deposition method, a sputtering method, an ion plating method, a resistance heating vapor deposition method, or the like, by a known dry method or a wet photolithography method. Patterning can be performed, but the present embodiment is not limited to these forming methods.
  • a known method such as an EB vapor deposition method, a sputtering method, an ion plating method, a resistance heating vapor deposition method, or the like, by a known dry method or a wet photolithography method. Patterning can be performed, but the present embodiment is not limited to these forming methods.
  • the insulating material constituting the edge cover 72 a known material is used, but in this embodiment, the insulating material is not particularly limited. Since the edge cover 72 needs to transmit light, examples of the insulating material constituting the edge cover 72 include SiO, SiON, SiN, SiOC, SiC, Hf
  • the film thickness of the edge cover 72 is preferably 100 to 2000 nm. If the film thickness is less than 100 nm, the insulation is not sufficient, and a leak occurs between the first electrode 63 and the second electrode 65, resulting in an increase in power consumption and non-light emission. On the other hand, if the film thickness exceeds 2000 nm, the film forming process takes a long time, resulting in a decrease in production efficiency and disconnection of the second electrode 65 by the edge cover 72.
  • the organic EL element 62 has a microcavity structure (optical microresonator structure) due to an interference effect between the first electrode 63 and the second electrode 65, or a microcavity structure (optical microresonator structure) formed of a dielectric multilayer film. ).
  • the microresonator structure is configured by the first electrode 63 and the second electrode 65
  • the light emission of the organic EL layer 64 is caused in the front direction (light extraction direction) due to the interference effect between the first electrode 63 and the second electrode 65. It can be condensed.
  • the directivity can be given to light emission of the organic EL layer 64, the light emission loss escaping to the periphery can be reduced, and the light emission efficiency can be increased. Thereby, it is possible to more efficiently propagate the emission energy generated in the organic EL layer 64 to the phosphor layer, and the front luminance of the display device can be increased.
  • the emission spectrum of the organic EL layer 64 can also be adjusted, and the desired emission peak wavelength and half width can be adjusted. Thereby, it is possible to control the red phosphor and the green phosphor to a spectrum that can be excited more effectively, and the color purity of the blue pixel can be improved.
  • the display device of this embodiment is electrically connected to an external drive circuit (scanning line electrode circuit (source driver), data signal electrode circuit (gate driver), power supply circuit).
  • an external drive circuit scanning line electrode circuit (source driver), data signal electrode circuit (gate driver), power supply circuit.
  • the substrate 61 constituting the organic EL element substrate 60 a glass substrate coated with an insulating material, more preferably a metal substrate or a plastic substrate coated with an insulating material, more preferably a metal substrate.
  • a substrate obtained by coating an insulating material on an upper or plastic substrate is used.
  • the organic EL element substrate 60 may be driven by connecting the organic EL element 62 directly to an external circuit. Further, a switching circuit such as a TFT is arranged in the pixel, and the organic EL element substrate 60 is an external drive circuit (scanning line electrode circuit (source driver)) for driving the organic EL element 62 to a wiring to which the TFT or the like is connected. , Data signal electrode circuit (gate driver), power supply circuit).
  • the active substrate constituting the organic EL element constituting the active drive organic EL display device is on a glass substrate, more preferably on a metal substrate, on a plastic substrate, more preferably on a metal substrate or on a plastic substrate.
  • TFTs are arranged at a plurality of scanning signal lines, data signal lines, and intersections between the scanning signal lines and the data signal lines.
  • the organic EL element 62 is driven by a voltage-driven digital gradation method, and two TFTs, a switching TFT 81 and a driving TFT 82, are arranged for each pixel, and the driving TFT 82 and the light emitting element are emitted.
  • the first electrode provided in the portion 83 is electrically connected through a contact hole formed in the planarization film.
  • a capacitor for making the gate potential of the driving TFT 82 constant in one pixel is arranged so as to be connected to the gate electrode of the driving TFT 82.
  • the present embodiment is not particularly limited to these, and the driving method may be the voltage-driven digital gradation method described above or the current-driven analog gradation method.
  • the number of TFTs is not particularly limited, and the organic EL element 62 may be driven by the two TFTs described above.
  • the organic EL element 62 may be driven using two or more TFTs having a built-in compensation circuit therein.
  • FIG. 29 is a schematic configuration diagram of a display device 90 including the phosphor substrate 10 and the organic EL element substrate 60 described above.
  • the display device 90 includes an organic EL element substrate 60, a phosphor substrate 10 disposed so as to face the organic EL element substrate 60, and a pixel unit 91 provided in a region where the organic EL element substrate 60 and the phosphor substrate 10 face each other.
  • a flexible printed circuit (FPC) and an external drive circuit 97 are schematically configured.
  • the external driving circuit 97 sequentially selects the scanning lines (scanning lines) of the pixel portion 91 by the gate signal side driving circuit 92, and the data signal side for each pixel element arranged along the selected scanning line. Pixel data is written by the drive circuit 93. That is, the gate signal side driving circuit 92 sequentially drives the scanning lines, and the data signal side driving circuit 93 outputs the pixel data to the data lines, whereby the driven scanning lines and the data lines from which the data are output intersect. The pixel element arranged at the position to be driven is driven.
  • FIG. 30 is a cross-sectional view of an organic EL element substrate 100 using an active matrix driving type organic EL layer 110. 30, the same components as those of the organic EL element substrate 60 shown in FIG. 27 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the organic EL element substrate 100 has a TFT (driving element) 130 formed on one surface 120 a of the substrate 120. That is, the gate electrode 131 and the gate line 132 are formed, and the gate insulating film 133 is formed on the substrate 120 so as to cover the gate electrode 131 and the gate line 132.
  • An active layer (not shown) is formed on the gate insulating film 133, and a source electrode 134, a drain electrode 135, and a data line 136 are formed on the active layer, and the source electrode 134, the drain electrode 135, and the data line 136 are connected to each other.
  • a planarization film 137 is formed so as to cover it.
  • planarization film 137 does not have to have a single layer structure, and may have a structure in which another interlayer insulating film and a planarization film are combined.
  • a contact hole 138 that penetrates the planarization film or the interlayer insulating film and reaches the drain electrode 135 is formed, and the organic material that is electrically connected to the drain electrode 135 through the contact hole 138 is formed on the planarization film 137.
  • An anode (first electrode) 63 of the EL layer 110 is formed.
  • the configuration of the organic EL layer 110 itself is the same as that of the organic EL layer 64 described above.
  • the TFT 130 is formed on the substrate 120 before the organic EL layer 110 is formed, and functions as a pixel switching element and an organic EL element driving element.
  • Examples of the TFT 130 used in this embodiment include known TFTs, which can be formed using known materials, structures, and formation methods.
  • a metal-insulator-metal (MIM) diode can be used instead of the TFT 130.
  • Examples of the material of the active layer of the TFT 130 include inorganic semiconductor materials such as amorphous silicon (amorphous silicon), polycrystalline silicon (polysilicon), microcrystalline silicon, cadmium selenide, zinc oxide, indium oxide-gallium oxide- Examples thereof include 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 130 include a staggered type, an inverted staggered type, a top gate type, and a coplanar type.
  • the method for forming the active layer constituting the TFT 130 (1) a method of ion doping impurities into amorphous silicon formed by plasma induced chemical vapor deposition (PECVD), and (2) a silane (SiH 4 ) gas is used.
  • PECVD plasma induced chemical vapor deposition
  • SiH 4 silane
  • amorphous silicon by low pressure chemical vapor deposition (LPCVD), crystallizing amorphous silicon by solid phase epitaxy to obtain polysilicon, and then ion doping by ion implantation, (3) Si 2 H
  • LPCVD low pressure chemical vapor deposition
  • SiH 4 gas amorphous silicon is formed by LPCVD using 6 gases or PECVD using SiH 4 gas, annealed by a laser such as an excimer laser, and amorphous silicon is crystallized to obtain polysilicon, followed by ion doping (Low temperature process),
  • LPCVD method How other form a polysilicon layer by PECVD, the gate insulating film formed by thermal oxidation at 1000 ° C.
  • the gate insulating film 133 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.
  • the data line 136, the gate line 132, the source electrode 134, and the drain electrode 135 can be formed using a known conductive material such as tantalum (Ta), aluminum (Al), or copper (Cu). It is done.
  • the TFT 130 can be configured as described above, but is not limited to these materials, structures, and formation methods.
  • the interlayer insulating film used in this embodiment can be formed using a known material.
  • the method for forming the interlayer insulating film include a dry process such as a chemical vapor deposition (CVD) method and a vacuum deposition method, and a wet process such as a spin coating method. Moreover, it can also pattern by the photolithographic method etc. as needed.
  • the interlayer insulating film and the light-shielding insulating film can be used in combination.
  • the light-shielding insulating film is not particularly limited.
  • a pigment or dye such as phthalocyanine or quinacridone dispersed in a polymer resin such as polyimide, a color resist, a black matrix material, Ni x Zn y Fe
  • a polymer resin such as polyimide, a color resist, a black matrix material, Ni x Zn y Fe
  • inorganic insulating materials such as 2 O 4 .
  • the TFT 130 formed on the substrate 120, various wirings, and electrodes form irregularities on the surface, and the irregularities cause defects (for example, the anode (first electrode) 63 and the cathode (for example, the anode (first electrode) 63).
  • the second electrode) 65 may be broken or disconnected, the organic EL layer 110 may be broken, the anode (first electrode) 63 and the cathode (second electrode) 65 may be short-circuited, or the breakdown voltage may be reduced. Therefore, it is desirable to provide the planarizing film 137 on the interlayer insulating film for the purpose of preventing these defects.
  • the planarization film 137 can be formed using a known material.
  • an inorganic material such as silicon oxide, silicon nitride, or tantalum oxide, an organic material such as polyimide, acrylic resin, or a resist material is used.
  • a method for forming the planarizing film 137 is not particularly limited, and for example, a dry process such as a CVD method or a vacuum deposition method, or a wet process such as a spin coating method is used. Further, the planarization film 137 may have a single layer structure or a multilayer structure.
  • the organic EL layer 110 is preferably covered with a sealing film 140.
  • the sealing film 140 can be formed by a known sealing material and sealing method. Specifically, the sealing film 140 can be formed by applying a resin on the surface opposite to the substrate 120 using a spin coating method, an ODF, a lamination method, or the like. Alternatively, after forming an inorganic film such as SiO, SiON, SiN, etc. by plasma CVD, ion plating, ion beam, sputtering, etc., resin is further added using spin coating, ODF, lamination, etc.
  • the sealing film 140 can be formed by coating, or a sealing substrate can be attached. Such a sealing film 140 can prevent oxygen and moisture from being mixed into the organic EL layer 110 from the outside, and the life of the organic EL element substrate 100 is improved.
  • FIG. 31 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of an inorganic EL element substrate constituting the light source substrate 32.
  • the inorganic EL element substrate 150 is roughly configured by a substrate 151 and an inorganic EL element 152 provided on one surface 151 a of the substrate 151.
  • the inorganic EL element 152 includes a first electrode 153, a first dielectric layer 154, a light emitting layer 155, a second dielectric layer 156, and a second electrode 157, which are sequentially stacked on one surface 151a of the substrate 151. Yes.
  • the first electrode 153 and the second electrode 157 function as a pair as an anode or a cathode of the inorganic EL element 152.
  • the inorganic EL element 152 a known inorganic EL element such as an ultraviolet light emitting inorganic EL element, a blue light emitting inorganic EL element, or the like can be used, but the specific configuration is not limited to the above. Absent.
  • each structural member which comprises the inorganic EL element substrate 150, and its formation method are demonstrated concretely, this embodiment is not limited to these structural members and a formation method.
  • the substrate 151 a substrate similar to the substrate 61 constituting the organic EL element substrate 60 is used.
  • the first electrode 153 and the second electrode 157 function as a pair as an anode or a cathode of the inorganic EL element 152. That is, when the first electrode 153 is an anode, the second electrode 157 is a cathode, and when the first electrode 153 is a cathode, the second electrode 157 is an anode.
  • a metal such as aluminum (Al), gold (Au), platinum (Pt), nickel (Ni), and an oxide made of indium (In) and tin (Sn) (ITO), tin (Sn) oxide (SnO 2 ), indium (In) and oxide (IZO) composed of zinc (Zn), and the like can be cited as transparent electrode materials. It is not limited.
  • a transparent electrode such as ITO is good for the electrode on the light extraction side, and a reflective electrode made of aluminum or the like is preferably used for the electrode on the opposite side to the light extraction direction.
  • the first electrode 153 and the second electrode 157 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. Moreover, the electrode formed by the photolithographic method and the laser peeling method can also be patterned as needed, and the electrode patterned by combining with a shadow mask can also be formed.
  • the film thicknesses of the first electrode 153 and the second electrode 157 are preferably 50 nm or more. When the film thicknesses of the first electrode 153 and the second electrode 157 are less than 50 nm, the wiring resistance becomes high and the drive voltage may increase.
  • a known dielectric material for inorganic EL elements can be used as the first dielectric layer 154 and the second dielectric layer 156.
  • a known dielectric material for inorganic EL elements include tantalum pentoxide (Ta 2 O 5 ), silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), aluminum titanate ( Examples include AlTiO 3 ), barium titanate (BaTiO 3 ), and strontium titanate (SrTiO 3 ).
  • the present embodiment is not limited to these dielectric materials.
  • first dielectric layer 154 and the second dielectric layer 156 may have a single layer structure made of one kind selected from the above dielectric materials, or a multilayer structure in which two or more kinds are laminated. Also good.
  • the film thickness of the first dielectric layer 154 and the second dielectric layer 86 is preferably about 200 to 500 nm.
  • the light emitting layer 155 a known light emitting material for an inorganic EL element can be used.
  • a light emitting material for example, ZnF 2 : Gd as an ultraviolet light emitting material, BaAl 2 S 4 : Eu, CaAl 2 S 4 : Eu, ZnAl 2 S 4 : Eu, Ba 2 SiS 4 as a blue light emitting material.
  • the thickness of the light emitting layer 155 is preferably about 300 to 1000 nm.
  • a sealing film or a sealing substrate for sealing a light emitting element such as an organic EL element, an LED, or an inorganic EL element is provided. It is preferable.
  • the sealing film and the sealing substrate can be formed by a known sealing material and sealing method. Specifically, the sealing film can be formed by applying a resin on the surface opposite to the substrate constituting the light source by using a spin coat method, an ODF, a laminate method, or the like. Alternatively, after forming an inorganic film such as SiO, SiON, SiN, etc.
  • a sealing film can be formed by coating, or a sealing substrate can be attached. Such a sealing film or a sealing substrate can prevent entry of oxygen and moisture from the outside into the light-emitting element, thereby improving the life of the light source.
  • the display device 30 is preferably provided with a polarizing plate on the light extraction side (the other surface 11b side of the substrate 11 of the phosphor substrate 10).
  • the polarizing plate is preferably a combination of a conventional linear polarizing plate and a ⁇ / 4 plate. By providing the polarizing plate, it is possible to prevent external light reflection from the electrodes of the display device 30 and external light reflection on the surface (the other surface 33b) of the substrate 11 or the substrate 33 (sealing substrate). The contrast of 30 can be improved.
  • a liquid crystal element may be provided between the phosphor substrate 10 and the light source 34.
  • the liquid crystal element is not particularly limited, and a known liquid crystal element can be used.
  • the liquid crystal element includes a pair of polarizing plates, a pair of electrodes, a pair of alignment films, and a substrate. A liquid crystal cell is sandwiched between a pair of alignment films.
  • one optically anisotropic layer is disposed between the liquid crystal cell and one polarizing plate, or two optically anisotropic layers are disposed between the liquid crystal cell and both polarizing plates. It may be.
  • the liquid crystal element has a function as an optical shutter that selectively transmits light emitted from the light source 34.
  • the type of the liquid crystal cell is not particularly limited, but can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include a TN mode, a VA mode, an OCB mode, an IPS mode, and an ECB mode.
  • the liquid crystal element may be passively driven or may be of an active drive type using a switching element such as a TFT. It is preferable to combine the switching of the liquid crystal element and the switching of the light source 34 because power consumption can be further reduced.
  • the display device of the present embodiment it is possible to realize an excellent display device that improves light extraction efficiency and greatly improves conversion efficiency, has excellent viewing angle characteristics, and can reduce power consumption.
  • the above display device can also be applied to, for example, a ceiling light (illumination device) 160 shown in FIG.
  • a ceiling light 160 illustrated in FIG. 32 is a lighting device including a light emitting unit 161, a hanging line 162, and a power cord 163.
  • the light emitting unit 161 is composed of the display device described above.
  • the ceiling light 160 includes the above-described display device as the light emitting unit 161, so that the lighting device is excellent in luminous efficiency.
  • the above display device can also be applied to, for example, an illumination stand (illumination device) 170 shown in FIG.
  • a lighting stand 170 shown in FIG. 33 is a lighting device including a light emitting unit 171, a stand 172, a main switch 173, and a power cord 174.
  • the light emitting unit 171 is composed of the above display device.
  • the illumination stand 170 includes the above display device as the light emitting unit 171 and thereby becomes an illumination device having excellent light emission efficiency.
  • the display device described above can be applied to various electronic devices.
  • electronic devices including the above display device will be described with reference to FIGS.
  • the above display device can be applied to, for example, the mobile phone shown in FIG.
  • a cellular phone 180 illustrated in FIG. 34 includes a voice input unit 181, a voice output unit 182, an antenna 183, an operation switch 184, a display unit 185, a housing 186, and the like.
  • the above display device can be preferably applied as the display unit 185. By applying the above display device to the display portion 185 of the mobile phone 180, an image can be displayed with good light emission efficiency.
  • a thin television 190 illustrated in FIG. 35 includes a display portion 191, a speaker 192, a cabinet 193, a stand 194, and the like.
  • the above display device can be suitably applied as the display unit 191.
  • an image can be displayed with good light emission efficiency.
  • the above display device can be applied to, for example, a portable game machine shown in FIG.
  • a portable game machine 200 shown in FIG. 36 includes operation buttons 201 and 202, an external connection terminal 203, a display unit 204, a housing 205, and the like.
  • the above display device can be suitably applied as the display unit 204.
  • an image can be displayed with good luminous efficiency.
  • the above display device can be applied to, for example, a notebook computer shown in FIG.
  • a notebook computer 210 illustrated in FIG. 37 includes a display portion 211, a keyboard 212, a touch pad 213, a main switch 214, a camera 215, a recording medium slot 216, a housing 217, and the like.
  • the above display device can be preferably applied as the display unit 211. By applying the above display device to the display portion 211 of the notebook computer 210, an image can be displayed with good luminous efficiency.
  • a tablet terminal 220 illustrated in FIG. 38 includes a display unit (touch panel) 221, a camera 222, a housing 223, and the like.
  • the above display device can be preferably applied as the display unit 221. By applying the above display device to the display unit 221 of the tablet terminal 220, an image can be displayed with good light emission efficiency.
  • FIG. 39 is a schematic view showing the phosphor substrate of Experimental Example 1, (a) is a plan view, and (b) is a cross-sectional view taken along line AA of (a).
  • the substrate 23 a glass substrate having a thickness of 0.7 mm and a 10 cm ⁇ 10 cm square was used. After washing with water, pure water ultrasonic cleaning was performed for 10 minutes, acetone ultrasonic cleaning was performed for 10 minutes, and isopropyl alcohol vapor cleaning was performed for 5 minutes, followed by drying at 100 ° C. for 1 hour. Next, an epoxy-based positive photosensitive resin was applied to the entire surface of one surface 231a of the substrate 231 by spin coating. Then, it baked at 90 degreeC for 2 minutes, and formed the coating film with a film thickness of 15 micrometers.
  • the coating film is covered with a light shielding mask for forming a barrier frame of 2 rows ⁇ 2 columns in which the width of the barrier 232 is 50 ⁇ m and the pitch of the barrier 232 is 100 ⁇ m, and i-line (340 mJ / cm 2 ).
  • the film was exposed.
  • the coating film is developed for 1 minute, rinsed with pure water, and then baked at 150 ° C. for 1 hour, whereby the barrier 232 is formed from the substrate 231 side. Patterning was performed so as to form a taper shape with the width gradually becoming smaller as the distance from the center increases.
  • a red phosphor layer 233 and a blue scatterer layer 234 having a film thickness of 7 ⁇ m were formed in a pattern defined by the barrier 232 to obtain a phosphor substrate 230.
  • red phosphor layer forming coating solution and a blue scatterer layer forming coating solution were prepared.
  • a red phosphor layer-forming coating solution 30 g of polyvinyl alcohol 10 wt% aqueous solution is added to 30 g of red phosphor K 5 Eu 2.5 (WO 4 ) 6.25 having an average particle diameter of 2 ⁇ m, and dispersed by a disperser. Stir.
  • a red phosphor layer forming coating solution was obtained.
  • the blue scatterer layer-forming coating solution 30 g of a polyvinyl alcohol 10 wt% aqueous solution was added to 30 g of silica particles (refractive index: 1.65) having an average particle size of 1.5 ⁇ m, and the mixture was stirred by a disperser. This obtained the coating liquid for blue scatterer layer formation.
  • the substrate 231 was washed with UV / O 3 , and then the substrate 231 was subjected to fluorine plasma treatment to impart liquid repellency to the barrier 232 and impart lyophilicity to the substrate 231.
  • a red phosphor layer forming coating solution and a blue scatterer layer forming coating solution were applied in a pattern to the inside of a frame-shaped barrier 232 provided on the substrate 231 by a dispenser method.
  • the substrate 231 coated with the red phosphor layer forming coating solution and the blue scatterer layer forming coating solution was dried by heating in a vacuum oven (200 ° C., 10 mmHg) for 4 hours to obtain a film thickness of 7 ⁇ m.
  • Red phosphor layers 233A and 233B and blue scatterer layers 234A and 234B were formed.
  • the excitation light incident surface side (the side opposite to the substrate 231) of the red phosphor layers 233A and 233B and the blue scatterer layer 234A is shielded, and only the blue scatterer layer 234B is irradiated with the blue excitation light. did.
  • blue scattered light was observed from the blue scatterer layer 234B.
  • blue scattered light was also observed from the blue scatterer layer 234A, and further red light was observed from the red phosphor layers 233A and 233B.
  • blue scattered light from the blue scatterer layer 234B propagates through the barrier 232 and enters the adjacent blue scatterer layer 234A and red phosphor layers 233A and 233B.
  • Blue scattered light is emitted in the light extraction direction (substrate 231 side) by the scattering particles, and in the red phosphor layers 233A and 233B, the red phosphor layers 233A and 233B are excited by the blue scattered light, and the red phosphor layer This is considered to be caused by red light emitted from 233A and 233B. This caused crosstalk.
  • red light component was observed from the red phosphor layers 233A and 233B, and a weak red light component was also observed from the blue scatterer layers 234A and 234B. This is because the blue scattered light from the blue scatterer layer 234B is emitted from the red phosphor layers 233A and 233B without being absorbed by the red phosphor layers 233A and 233B, while the red color is scattered by the blue scattered light.
  • the red light emitted from the red phosphor layers 233A and 233B propagates through the barrier 232 and enters the adjacent blue scatterer layers 234A and 234B. This is considered to be because red light was emitted in the light extraction direction by the light scattering particles of 234A and 234B. Thereby, the color purity was lowered.
  • FIG. 40A and 40B are schematic views showing the phosphor substrate of Experimental Example 2, wherein FIG. 40A is a plan view and FIG. 40B is a cross-sectional view taken along line BB of FIG.
  • a glass substrate having a thickness of 0.7 mm and a 10 cm ⁇ 10 cm square was used as the substrate 241.
  • pure water ultrasonic cleaning was performed for 10 minutes
  • acetone ultrasonic cleaning was performed for 10 minutes
  • isopropyl alcohol vapor cleaning was performed for 5 minutes, followed by drying at 100 ° C. for 1 hour.
  • a negative resist containing carbon black was applied to the entire surface of one surface 241a of the substrate 241 by spin coating. Then, it baked at 90 degreeC for 1 hour, and formed the light-impermeable film
  • the light-impermeable film was covered with a light-shielding mask for patterning in a line surrounding each pixel on the substrate 241 and irradiated with i-line (300 mJ / cm 2 ) to expose the light-impermeable film. .
  • the light-impermeable film is developed for 1 minute, rinsed with pure water, and then baked at 150 ° C. for 1 hour, whereby the light-impermeable portion 242 is formed.
  • patterning was performed so as to form a tapered shape in which the width gradually decreased as the distance from the substrate 241 side was increased. Note that the width of the light-impermeable portion 242 in the portion in contact with the one surface 241a of the substrate 241 was set to 30 ⁇ m.
  • an epoxy-based positive photosensitive resin was applied by spin coating so as to cover the entire surface of one surface 241a of the substrate 241 on which the light-impermeable portion 242 was patterned. Then, it baked at 90 degreeC for 2 minutes, and formed the coating film with a film thickness of 15 micrometers. Next, the coating film is covered with a light shielding mask for forming a barrier frame of 2 rows ⁇ 2 columns in which the width of the barrier 243 is 50 ⁇ m and the pitch of the barrier 243 is 100 ⁇ m, and i-line (300 mJ / cm 2 ). And the coating film was exposed.
  • the coating film is developed for 1 minute, rinsed with pure water, and then baked at 120 ° C. for 1 hour, whereby the barrier 243 is formed from the substrate 241 side. Patterning was performed so as to form a taper shape in which the width gradually decreased with increasing distance.
  • a red phosphor layer 244 and a blue scatterer layer 245 having a film thickness of 7 ⁇ m were patterned in the region partitioned by the barrier 242 to obtain a phosphor substrate 240.
  • the excitation light incident surface side (the side opposite to the substrate 241) of the red phosphor layers 244A and 244B and the blue scatterer layer 245A is shielded, and only the blue scatterer layer 245B is irradiated with the blue excitation light. did.
  • blue scattered light was observed from the blue scatterer layer 245B, and blue scattered light was observed from the blue scatterer layer 245A as in Experimental Example 1.
  • neither red light nor blue light was observed from the red phosphor layers 244A, 244B.
  • the light-impermeable portion 242 is provided inside the barrier 243 between the red phosphor layers 244A and 244B and the blue scatterer layers 245A and 245B, and thus the blue scattering emitted from the blue scatterer layer 245B. This is considered to be because light was absorbed by the light opaque portion 242 and did not enter the red phosphor layers 244A and 244B. On the other hand, the light-impermeable portion 242 is not provided between pixels of the same color (between the red phosphor layer 244A and the red phosphor layer 244B and between the blue scatterer layer 245A and the blue scatterer layer 245B).
  • the blue scattered light emitted from the blue scatterer layer 245B is incident on the adjacent blue scatterer layer 245A via the barrier 243 between the blue scatterer layer 245A and the blue scatterer layer 245B. It is considered that blue scattered light was also observed from the layer 245A.
  • the light non-transmission portion 242 is provided only between pixels of different colors (between the red phosphor layers 244A and 244B and the blue scatterer layers 245A and 245B), light is transmitted between the pixels of different colors. Although transmission can be prevented, light transmission cannot be prevented between pixels of the same color.
  • the light opaque portion 242 may be provided only between pixels of different colors.
  • the case where the light opaque portion 242 is provided at the center between the pixels is illustrated, but the light opaque portion 242 may be provided anywhere as long as it is inside the barrier 243.
  • the probability of scattering / reflecting light is increased and the light extraction efficiency can be improved. It is preferable to provide it at the center.
  • the outermost portion of the barrier 243 corresponding to the outermost pixel in the pixel region does not cause a color blur, it is not always necessary to provide the light opaque portion 242 at the outermost portion.
  • FIG. 41A and 41B are schematic views showing the phosphor substrate of Experimental Example 3, wherein FIG. 41A is a plan view and FIG. 41B is a cross-sectional view taken along line CC of FIG.
  • the substrate 251 a glass substrate having a thickness of 0.7 mm and a 10 cm ⁇ 10 cm square was used. After washing with water, pure water ultrasonic cleaning was performed for 10 minutes, acetone ultrasonic cleaning was performed for 10 minutes, and isopropyl alcohol vapor cleaning was performed for 5 minutes, followed by drying at 100 ° C. for 1 hour. Next, a white positive resist containing titanium oxide and barium sulfate was applied to the entire surface of one surface 251a of the substrate 251 by spin coating. Then, it baked at 80 degreeC for 30 minutes, and formed the coating film with a film thickness of 15 micrometers.
  • the coating film is covered with a light-shielding mask for forming a barrier frame of 2 rows ⁇ 2 columns in which the width of the barrier 252 is 50 ⁇ m and the pitch of the barrier 252 is 100 ⁇ m, and i-line (300 mJ / cm 2 ). And the coating film was exposed. Subsequently, using an alkali developer as a developer, the coating film is developed for 1 minute, rinsed with pure water, and then baked at 120 ° C. for 1 hour, whereby the barrier 252 is formed from the substrate 251 side. Patterning was performed so as to form a taper shape in which the width gradually decreased with increasing distance. Next, in the same manner as in Experimental Example 1, a red phosphor layer 253 and a blue scatterer layer 254 having a film thickness of 7 ⁇ m were patterned in the region partitioned by the barrier 252 to obtain a phosphor substrate 250.
  • the red phosphor layers 253A and 253B and the blue scatterer layer 254A are shielded from the excitation light incident surface side (the side opposite to the substrate 251), and only the blue scatterer layer 254B is irradiated with the blue excitation light. did.
  • blue scattered light was observed from the blue scatterer layer 254B with a light extraction efficiency 1.1 times that of Experimental Example 1. This is considered to be because the scattered light component directed from the blue scatterer layer 254B to the side is scattered and reflected by the barrier 252 and the blue scattered light is emitted in the light extraction direction.
  • blue scattered light was observed from the blue scatterer layer 254A, and further red light was observed from the red phosphor layers 253A and 253B.
  • FIG. 42A and 42B are schematic views showing the phosphor substrate of Experimental Example 4, wherein FIG. 42A is a plan view and FIG. 42B is a cross-sectional view taken along the line DD in FIG.
  • the substrate 261 a glass substrate having a thickness of 0.7 mm and a 10 cm ⁇ 10 cm square was used. After washing with water, pure water ultrasonic cleaning was performed for 10 minutes, acetone ultrasonic cleaning was performed for 10 minutes, and isopropyl alcohol vapor cleaning was performed for 5 minutes, followed by drying at 100 ° C. for 1 hour.
  • thermosetting resin containing carbon black was applied in a line shape having a width of 30 ⁇ m and a thickness of 10 ⁇ m. Thereafter, baking was performed at 150 ° C. for 1 hour, and a light-impermeable portion 262 having a taper shape in which the width gradually decreased as the distance from the substrate 261 side became 10 ⁇ m.
  • a white positive resist containing titanium oxide and barium sulfate was applied by spin coating so as to cover the entire surface of one surface 261a of the substrate 261 on which the light opaque portion 262 was patterned. Then, it baked at 80 degreeC for 30 minutes, and formed the coating film with a film thickness of 15 micrometers. Next, the coating film is covered with a light shielding mask for forming a barrier frame of 2 rows ⁇ 2 columns in which the width of the barrier 263 is 50 ⁇ m and the pitch of the barrier 263 is 100 ⁇ m, and i-line (300 mJ / cm 2 ). The film was exposed.
  • the coating film is developed for 1 minute, rinsed with pure water, and then baked at 120 ° C. for 1 hour, whereby the barrier 263 is formed from the substrate 261 side. Patterning was performed so as to form a taper shape with the width gradually becoming smaller as the distance from the center increases.
  • a red phosphor layer 264 and a blue scatterer layer 265 having a film thickness of 7 ⁇ m were patterned in the region partitioned by the barrier 263 to obtain a phosphor substrate 260.
  • the excitation light incident surface side (the side opposite to the substrate 261) of the red phosphor layers 264A and 264B and the blue scatterer layer 265A is shielded, and only the blue scatterer layer 265B is irradiated with the blue excitation light. did.
  • blue scattered light was observed from the blue scatterer layer 265B, and blue scattered light was also observed from the blue scatterer layer 265A as in Experimental Example 2.
  • neither red light nor blue light was observed from the red phosphor layers 264A, 264B.
  • the light-impermeable portion 262 is provided inside the barrier 263 between the red phosphor layers 264A and 264B and the blue scatterer layers 265A and 265B, and thus the blue scattering emitted from the blue scatterer layer 265B. This is probably because the light was absorbed by the light-impermeable portion 262 and did not enter the red phosphor layers 264A and 264B. On the other hand, the light-impermeable portion 262 is not provided between pixels of the same color (between the red phosphor layer 264A and the red phosphor layer 264B and between the blue scatterer layer 265A and the blue scatterer layer 265B).
  • the blue scattered light emitted from the blue scatterer layer 265B enters the adjacent blue scatterer layer 265A via the barrier 263 between the blue scatterer layer 265A and the blue scatterer layer 265B, and the blue scatterer It is considered that blue scattered light was also observed from the layer 265A.
  • the light opaque portion 262 is provided only between pixels of different colors (between the red phosphor layers 264A and 264B and the blue scatterer layers 265A and 265B), light is transmitted between the pixels of different colors. Although transmission can be prevented, light transmission cannot be prevented between pixels of the same color. However, for example, when all RGB pixels are lit as in a lighting device, or when only the same color pixels are lit, there is no effect of light transmission between pixels of the same color.
  • the light opaque portion 262 may be provided only between pixels of different colors. In this experimental example, the case where the light opaque portion 262 is provided at the center between the pixels is illustrated, but the light opaque portion 262 may be provided anywhere within the barrier 263.
  • the light non-transmission part 262 is provided in the central part inside the barrier 263, the probability of scattering / reflecting light is increased and the light extraction efficiency can be improved. It is preferable to provide it at the center.
  • the outermost portion of the barrier 263 corresponding to the outermost pixel in the pixel region does not cause a color blur, the light opaque portion 262 is not necessarily provided at the outermost portion.
  • FIG. 43A and 43B are schematic views showing the phosphor substrate of Experimental Example 5, in which FIG. 43A is a plan view and FIG. 43B is a cross-sectional view taken along line EE of FIG.
  • the substrate 271 a glass substrate having a thickness of 0.7 mm and a 10 cm ⁇ 10 cm square was used. After washing with water, pure water ultrasonic cleaning was performed for 10 minutes, acetone ultrasonic cleaning was performed for 10 minutes, and isopropyl alcohol vapor cleaning was performed for 5 minutes, followed by drying at 100 ° C. for 1 hour. Next, a negative resist containing carbon black was applied to the entire surface of one surface 271a of the substrate 271 by spin coating.
  • the light-impermeable film membrane with a film thickness of 10 micrometers.
  • the light-impermeable film was covered with a light-shielding mask for patterning in a lattice shape surrounding each pixel on the substrate 271 and irradiated with i-line (300 mJ / cm 2 ) to expose the light-impermeable film. .
  • the light-impermeable film is developed for 1 minute, rinsed with pure water, and then baked at 150 ° C. for 1 hour, whereby the light-impermeable portion 272 is formed.
  • Patterning was performed so as to form a shape perpendicular to one surface 271a of the substrate 271. Note that the width of the light-impermeable portion 272 in the portion in contact with the one surface 271a of the substrate 271 was set to 30 ⁇ m.
  • a white positive resist containing titanium oxide and barium sulfate was applied by spin coating so as to cover the entire surface of one surface 271a of the substrate 271 on which the light-impermeable portion 272 was patterned. Then, it baked at 80 degreeC for 30 minutes, and formed the coating film with a film thickness of 15 micrometers. Next, the coating film is covered with a light-shielding mask for forming a barrier frame of 2 rows ⁇ 2 columns in which the width of the barrier 273 is 50 ⁇ m and the pitch of the barrier 273 is 100 ⁇ m, and i-line (300 mJ / cm 2 ). And the coating film was exposed.
  • the coating film is developed for 1 minute, rinsed with pure water, and then baked at 120 ° C. for 1 hour, whereby the barrier 273 is formed from the substrate 271 side. Patterning was performed so as to form a taper shape in which the width gradually decreased with increasing distance.
  • a red phosphor layer 274 and a blue scatterer layer 275 having a film thickness of 7 ⁇ m were patterned in a region partitioned by the barrier 273 to obtain a phosphor substrate 270.
  • the red phosphor layers 274A and 274B and the blue scatterer layer 275A are shielded from the excitation light incident surface side (the side opposite to the substrate 271), and only the blue scatterer layer 275B is irradiated with the blue excitation light. did.
  • blue scattered light is observed from the blue scatterer layer 275B with 1.3 times the light extraction efficiency of Experimental Example 4, and from other pixels, that is, from the red phosphor layers 274A and 274B and the blue scatterer layer 275A. No luminescence was observed.
  • the reason why the light extraction efficiency is improved as compared with Experimental Example 4 is that light can be extracted more efficiently by surrounding all four surfaces of the pixel with the barrier 273.
  • the outermost portion of the barrier 273 corresponding to the outermost pixel in the pixel region does not cause a color blur, so the light non-transmissive portion 272 is not necessarily provided at the outermost portion. There is no need to provide.
  • FIG. 44A and 44B are schematic views showing the phosphor substrate of Experimental Example 6, in which FIG. 44A is a plan view and FIG. 44B is a cross-sectional view taken along line FF in FIG.
  • the substrate 281 a glass substrate having a thickness of 0.7 mm and a 10 cm ⁇ 10 cm square was used. After washing with water, pure water ultrasonic cleaning was performed for 10 minutes, acetone ultrasonic cleaning was performed for 10 minutes, and isopropyl alcohol vapor cleaning was performed for 5 minutes, followed by drying at 100 ° C. for 1 hour.
  • silver paste was applied in a grid shape having a width of 20 ⁇ m and a thickness of 20 ⁇ m by screen printing so as to surround the red pixel and the blue pixel, respectively. Thereafter, baking was performed at 120 ° C. for 1 hour, and a light-impermeable portion 282 having a taper shape with a film thickness of 20 ⁇ m and gradually becoming narrower as the distance from the substrate 281 side was formed.
  • a white positive resist containing titanium oxide and barium sulfate was applied by spin coating so as to cover the entire surface of one surface 281a of the substrate 281 on which the light opaque portion 282 was patterned. Then, it baked at 80 degreeC for 30 minutes, and formed the coating film with a film thickness of 15 micrometers. Next, the coating film is covered with a light-shielding mask for forming a barrier frame of 2 rows ⁇ 2 columns in which the width of the barrier 283 is 50 ⁇ m and the pitch of the barrier 283 is 100 ⁇ m, and i-line (300 mJ / cm 2 ). The film was exposed.
  • the coating film is developed for 1 minute, rinsed with pure water, and then baked at 120 ° C. for 1 hour, whereby the barrier 283 is formed from the substrate 281 side. Patterning was performed so as to form a taper shape with the width gradually becoming smaller as the distance from the center increases.
  • a 7 ⁇ m-thick red phosphor layer 284 and blue scatterer layer 285 were patterned in the region partitioned by the barrier 283 to obtain a phosphor substrate 280.
  • the excitation light incident surface side (the side opposite to the substrate 281) of the red phosphor layers 284A and 284B and the blue scatterer layer 285A is shielded, and only the blue scatterer layer 285B is irradiated with the blue excitation light. did.
  • blue scattered light is observed from the blue scatterer layer 285B with a light extraction efficiency 1.1 times that of Experimental Example 5, and the other pixels, that is, the red phosphor layers 284A and 284B and the blue scatterer layer 285A. No luminescence was observed.
  • the light extraction efficiency is improved as compared with Experimental Example 5 because the light non-transmissive portion 282 has light reflectivity, and thus the blue scattered light that has been transmitted without being scattered and reflected by the barrier 283 is reflected by the light. This is considered to be because the blue scattered light was reflected in the light extraction direction after being reflected by the non-transmissive portion 282.
  • the bright room CR was lower than that of Experimental Example 5. This is considered to be caused by the fact that external light was reflected by the light impermeable portion 282 and that external light was scattered and reflected by the barrier 283 provided so as to cover the light impermeable portion 282.
  • the light absorbing portions are provided as the light opaque portions 262 and 272
  • the light opaque portions are not necessarily provided at the outermost portions of the barriers 263 and 273 corresponding to the outermost pixels in the pixel region.
  • the light reflecting portion is provided as the light non-transmissive portion 282. Therefore, in order to improve the light extraction efficiency, the barrier 283 corresponding to the outermost pixel is provided. It is preferable to provide a light-impermeable portion 282 at the outermost portion.
  • [Experimental Example 7] 45 is a schematic view showing a phosphor substrate of Experimental Example 7, (a) is a plan view, and (b) is a cross-sectional view taken along the line GG of (a).
  • the substrate 291 a glass substrate having a thickness of 0.7 mm and a 10 cm ⁇ 10 cm square was used. After washing with water, pure water ultrasonic cleaning was performed for 10 minutes, acetone ultrasonic cleaning was performed for 10 minutes, and isopropyl alcohol vapor cleaning was performed for 5 minutes, followed by drying at 100 ° C. for 1 hour. Next, a negative resist containing carbon black was applied to the entire surface of one surface 291a of the substrate 291 by spin coating.
  • the light absorption film 292 was covered with a light shielding mask for patterning in a lattice shape surrounding each pixel on the substrate 291 and irradiated with i-line (300 mJ / cm 2 ) to expose the light absorption film 292. .
  • the light absorption film 292 is developed for 1 minute, rinsed with pure water, and then baked at 150 ° C. for 1 hour, whereby the light absorption film 292 is vertically aligned. It was patterned so as to form a proper shape.
  • the width of the light absorption film 292 in the portion in contact with one surface 291a of the substrate 291 was set to 60 ⁇ m.
  • the silver paste is formed in a grid shape having a width of 20 ⁇ m and a thickness of 20 ⁇ m by screen printing so as to surround the red pixel and the blue pixel, respectively. Applied. Thereafter, baking was performed at 120 ° C. for 1 hour, and a light-impermeable portion 293 having a taper shape with a film thickness of 20 ⁇ m and gradually becoming narrower as the distance from the substrate 291 side was formed.
  • a white positive resist containing titanium oxide and barium sulfate was applied by spin coating so as to cover the entire surface of one surface 291a of the substrate 291 on which the light opaque portion 293 was patterned. Then, it baked at 80 degreeC for 30 minutes, and formed the coating film with a film thickness of 15 micrometers.
  • the i-line 300 mJ / cm 2
  • a light-shielding mask for forming a 2 ⁇ 2 barrier frame in which the barrier 294 has a width of 50 ⁇ m and the barrier 294 has a pitch of 100 ⁇ m. And the coating film was exposed.
  • the coating film is developed for 1 minute, rinsed with pure water, and then baked at 120 ° C. for 1 hour, whereby the barrier 294 is formed from the substrate 291 side. Patterning was performed so as to form a taper shape in which the width gradually decreased with increasing distance.
  • a red phosphor layer 295 and a blue scatterer layer 296 having a film thickness of 7 ⁇ m were formed in a pattern on a region partitioned by the barrier 294, whereby a phosphor substrate 290 was obtained.
  • the red phosphor layers 295A and 295B and the blue scatterer layer 296A are shielded from the excitation light incident surface side (the side opposite to the substrate 291), and only the blue scatterer layer 296B is irradiated with the blue excitation light. did.
  • blue scattered light is observed from the blue scatterer layer 296B with a light extraction efficiency 1.1 times that of Experimental Example 5, and the other pixels, that is, the red phosphor layers 295A and 295B and the blue scatterer layer 296A. No luminescence was observed.
  • the light extraction efficiency is improved as compared with Experimental Example 5 because the light non-transmissive portion 293 has light reflectivity, and thus the blue scattered light that has been transmitted without being scattered and reflected by the barrier 294 is reflected by the light. This is considered to be because the blue scattered light was reflected in the light extraction direction after being reflected by the opaque portion 293. Moreover, it became higher than Experimental Example 6 about bright room CR. This is because the light absorbing film 292 is wider than the width of the light-reflective light-impermeable portion 293 and the light-scattering barrier 294, so that external light is not reflected or scattered by the light-impermeable portion 293 and the barrier 294. This is considered to be due to absorption by the light absorption film 292.
  • the light absorbing portions are provided as the light opaque portions 262 and 272
  • the light opaque portions are not necessarily provided at the outermost portions of the barriers 263 and 273 corresponding to the outermost pixels in the pixel region.
  • a light reflecting portion is provided as the light non-transmissive portion 293. Therefore, in order to improve the light extraction efficiency, the barrier 294 corresponding to the outermost pixel is provided. It is preferable to provide a light-impermeable portion 293 at the outermost portion.
  • FIG. 46A and 46B are schematic views showing the phosphor substrate of Experimental Example 8, in which FIG. 46A is a plan view and FIG. 46B is a cross-sectional view taken along line HH of FIG. 46A.
  • the substrate 301 a glass substrate having a thickness of 0.7 mm and a 10 cm ⁇ 10 cm square was used. After washing with water, pure water ultrasonic cleaning was performed for 10 minutes, acetone ultrasonic cleaning was performed for 10 minutes, and isopropyl alcohol vapor cleaning was performed for 5 minutes, followed by drying at 100 ° C. for 1 hour. Next, a negative resist containing carbon black was applied to the entire surface of one surface 301a of the substrate 301 by spin coating. Then, it baked at 90 degreeC for 1 hour, and formed the light-impermeable film
  • the light-impermeable film was covered with a light-shielding mask for patterning in a lattice shape surrounding each pixel on the substrate 301, irradiated with i-line (300 mJ / cm 2 ), and the light-impermeable film was exposed. .
  • the light-impermeable film is developed for 1 minute, rinsed with pure water, and then baked at 150 ° C. for 1 hour, whereby the light-impermeable portion 302 is formed. Patterning was performed so as to form a shape perpendicular to one surface 301 a of the substrate 301. Note that the width of the light-impermeable portion 302 in the portion in contact with the one surface 301a of the substrate 301 was set to 15 ⁇ m.
  • a white positive resist containing titanium oxide and barium sulfate was applied by spin coating so as to cover the entire surface 301a of the substrate 301 on which the light opaque portion 302 was patterned. Then, it baked at 80 degreeC for 30 minutes, and formed the coating film with a film thickness of 15 micrometers.
  • the i-line 300 mJ / cm 2 is applied to the coating film by covering the light-shielding mask for forming a 2 ⁇ 2 barrier frame in which the width of the barrier 303 is 25 ⁇ m and the pitch of the barrier 303 is 100 ⁇ m. The film was exposed.
  • FIG. 47A and 47B are schematic views showing the phosphor substrate of Experimental Example 9, wherein FIG. 47A is a plan view and FIG. 47B is a cross-sectional view taken along the line II of FIG.
  • the substrate 31 a glass substrate having a thickness of 0.7 mm and a 10 cm ⁇ 10 cm square was used. After washing with water, pure water ultrasonic cleaning was performed for 10 minutes, acetone ultrasonic cleaning was performed for 10 minutes, and isopropyl alcohol vapor cleaning was performed for 5 minutes, followed by drying at 100 ° C. for 1 hour. Next, a negative resist containing carbon black was applied to the entire surface of one surface 311a of the substrate 311 by spin coating. Then, it baked at 90 degreeC for 1 hour, and formed the light-impermeable film
  • the light-impermeable film was covered with a light-shielding mask for patterning in a lattice shape surrounding each pixel on the substrate 311 and irradiated with i-line (250 mJ / cm 2 ) to expose the light-impermeable film.
  • a light-shielding mask for patterning in a lattice shape surrounding each pixel on the substrate 311 and irradiated with i-line (250 mJ / cm 2 ) to expose the light-impermeable film.
  • i-line 250 mJ / cm 2
  • the width of the portion in contact with the one surface 311 a of the substrate 311 is 10 ⁇ m
  • the width of the upper surface (the surface opposite to the surface in contact with the one surface 311 a of the substrate 311) 312 a was 15 ⁇ m.
  • the entire surface of the substrate 311 provided with the light-impermeable portion 312 was subjected to microwave plasma treatment, so that the surface of the light-impermeable portion 312 was roughened.
  • a white positive resist containing titanium oxide and barium sulfate was applied by spin coating so as to cover the entire surface of one surface 311a of the substrate 311 on which the light opaque portion 312 was patterned. Then, it baked at 80 degreeC for 30 minutes, and formed the coating film with a film thickness of 15 micrometers.
  • the coating film is covered with a light-shielding mask for forming a barrier frame of 2 rows ⁇ 2 columns in which the width of the barrier 313 is 25 ⁇ m and the pitch of the barrier 313 is 100 ⁇ m, and i-line (300 mJ / cm 2 ).
  • the film was exposed.
  • the coating film was developed for 1 minute using an alkali developer as the developer, the barrier 313 without any twisting or peeling could be patterned.
  • baking was performed at 120 ° C. for 1 hour, so that the barrier 313 was patterned so as to have a tapered shape that gradually became narrower as it moved away from the substrate 311 side. .
  • a red phosphor layer 314 and a blue scatterer layer 315 having a thickness of 7 ⁇ m were formed in a pattern in a region partitioned by the barrier 313, whereby a phosphor substrate 310 was obtained.
  • the excitation light incident surface side (the side opposite to the substrate 311) of the red phosphor layers 314A and 314B and the blue scatterer layer 315A is shielded, and only the blue scatterer layer 315B is irradiated with the blue excitation light. did.
  • blue scattered light was observed from the blue scatterer layer 314B, and no light emission was observed from the other pixels, that is, the red phosphor layers 314A and 314B and the blue scatterer layer 315A.
  • the light non-transmission part 312 has a function of improving the adhesion between the barrier 313 and the substrate 311, so that the light non-transmission part 312 is not exposed to the outermost part of the barrier 313 corresponding to the outermost pixel. It is preferable to provide the transmission part 312.
  • FIG. 48A and 48B are schematic views showing the phosphor substrate of Experimental Example 10, in which FIG. 48A is a plan view and FIG. 48B is a cross-sectional view taken along line JJ of FIG.
  • the substrate 321 a glass substrate having a thickness of 0.7 mm and a 10 cm ⁇ 10 cm square was used. After washing with water, pure water ultrasonic cleaning was performed for 10 minutes, acetone ultrasonic cleaning was performed for 10 minutes, and isopropyl alcohol vapor cleaning was performed for 5 minutes, followed by drying at 100 ° C. for 1 hour. Next, a negative resist was applied to the entire surface of one surface 321a of the substrate 321 by spin coating. Then, it baked at 90 degreeC for 1 hour, and formed the light transmissive film
  • the light transmission film was covered with a light shielding mask for patterning in a lattice shape surrounding each pixel on the substrate 321, and irradiated with i-line (250 mJ / cm 2 ) to expose the light transmission film.
  • a light shielding mask for patterning in a lattice shape surrounding each pixel on the substrate 321, and irradiated with i-line (250 mJ / cm 2 ) to expose the light transmission film.
  • i-line 250 mJ / cm 2
  • the width of the portion in contact with one surface 321a of the substrate 321 is 10 ⁇ m, and the width of the upper surface (the surface opposite to the surface in contact with one surface 321a of the substrate 321) is 9 ⁇ m. It was.
  • a pattern of silver 323 with a film thickness of 100 nm was formed on the surface of the light transmission part 322 by vacuum vapor deposition.
  • a white positive resist containing titanium oxide and barium sulfate was applied by spin coating so as to cover the entire surface of one surface 321a of the substrate 321 on which the light transmission part 322 was patterned. Then, it baked at 80 degreeC for 30 minutes, and formed the coating film with a film thickness of 15 micrometers.
  • the coating film is covered with a light-shielding mask for forming a 2 ⁇ 2 barrier frame in which the width of the barrier 324 is 25 ⁇ m and the pitch of the barrier 324 is 100 ⁇ m, and i-line (300 mJ / cm 2 ).
  • the film was exposed.
  • the coating film was developed for 1 minute using an alkali developer as a developer, the barrier 324 having no twist or peeling could be patterned.
  • baking was performed at 120 ° C. for 1 hour, so that the barrier 324 was patterned so as to have a tapered shape that gradually became narrower as it moved away from the substrate 321 side. .
  • the excitation light incident surface side (the side opposite to the substrate 321) of the red phosphor layers 326A and 326B and the blue scatterer layer 327A is shielded, and only the blue scatterer layer 327B is irradiated with the blue excitation light. did.
  • blue scattered light was observed from the blue scatterer layer 327B, and no light emission was observed from the other pixels, that is, the red phosphor layers 326A and 326B and the blue scatterer layer 327A.
  • the shape of the light-impermeable portion 312 is made to increase the adhesion with the substrate 311.
  • the adhesion with the substrate 321 is good and a thick film can be formed. Even if the light transmitting portion 322 is used, the barrier 324 that exhibits the same effect can be formed. Further, a light absorbing film made of carbon black or the like may be provided on the surface of the light transmitting portion 322 instead of the light reflecting film made of silver 323 or the like. In this experimental example, since the light transmission part 322 has a function of improving the adhesion between the barrier 324 and the substrate 321, the light transmission is also performed at the outermost portion of the barrier 324 corresponding to the outermost pixel. A portion 322 is preferably provided.
  • Example 11 (Example of blue organic EL + phosphor system) 49A and 49B are schematic views showing the phosphor substrate of Experimental Example 11, in which FIG. 49A is a plan view and FIG. 49B is a cross-sectional view taken along line KK in FIG. "Production of phosphor substrate"
  • the substrate 331 a glass substrate having a thickness of 0.7 mm and a 10 cm ⁇ 10 cm square was used. After washing with water, pure water ultrasonic cleaning was performed for 10 minutes, acetone ultrasonic cleaning was performed for 10 minutes, and isopropyl alcohol vapor cleaning was performed for 5 minutes, followed by drying at 100 ° C. for 1 hour.
  • a negative resist containing carbon black was applied to the entire surface of one surface 331a of the substrate 331 by spin coating. Then, it baked at 90 degreeC for 1 hour, and formed the light-impermeable film
  • the light-impermeable film was covered with a light-shielding mask for patterning in a lattice shape surrounding each pixel on the substrate 331, irradiated with i-line (250 mJ / cm 2 ), and the light-impermeable film was exposed.
  • a light-shielding mask for patterning in a lattice shape surrounding each pixel on the substrate 331, irradiated with i-line (250 mJ / cm 2 ), and the light-impermeable film was exposed.
  • an alkali developer as a developer
  • the light-impermeable film is developed for 1 minute, rinsed with pure water, and then baked at 150 ° C. for 1 hour, so that the distance from the substrate 331 side increases.
  • a light-impermeable portion 332 having a tapered shape that gradually increases in width was formed.
  • the width of the portion in contact with the one surface 331a of the substrate 331 is 10 ⁇ m, and the width of the upper surface (the surface opposite to the surface in contact with the one surface 331a of the substrate 331) 332a. was 15 ⁇ m.
  • the entire surface of the light-impermeable portion 332 was roughened by subjecting the entire substrate 331 provided with the light-impermeable portion 332 to microwave plasma treatment.
  • a white positive resist containing titanium oxide and barium sulfate was applied by spin coating so as to cover the entire surface of one surface 331a of the substrate 331 on which the light-impermeable portion 332 was patterned. Then, it baked at 80 degreeC for 30 minutes, and formed the coating film with a film thickness of 15 micrometers.
  • the coating film is covered with a light-shielding mask for forming a 3 ⁇ 3 barrier frame in which the width of the barrier 333 is 25 ⁇ m and the pitch of the barrier 333 is 100 ⁇ m, and i-line (300 mJ / cm 2 ). And the coating film was exposed. Subsequently, when the coating film was developed for 1 minute using an alkali developer as a developer, the barrier 333 having no twist or peeling could be patterned. Subsequently, after rinsing with pure water, baking was performed at 120 ° C. for 1 hour, so that the barrier 333 was patterned so as to have a tapered shape that gradually became narrower as it moved away from the substrate 331 side. .
  • a red phosphor layer 334, a green phosphor layer 335, and a blue scatterer layer 336 having a thickness of 10 ⁇ m were formed in a pattern in a region partitioned by the barrier 333 to obtain a phosphor substrate 330.
  • red phosphor layer 334 the green phosphor layer 335, and the blue scatterer layer 336
  • a red phosphor layer forming coating solution In order to form the red phosphor layer 334, the green phosphor layer 335, and the blue scatterer layer 336, a red phosphor layer forming coating solution, a green phosphor layer forming coating solution, and a blue scatterer layer forming coating solution are used.
  • a red phosphor layer-forming coating solution 30 g of polyvinyl alcohol 10 wt% aqueous solution is added to 30 g of red phosphor K 5 Eu 2.5 (WO 4 ) 6.25 having an average particle diameter of 2 ⁇ m, and dispersed by a disperser. Stir.
  • a red phosphor layer forming coating solution was obtained.
  • a green phosphor layer-forming coating solution 30 g of a polyvinyl alcohol 10 wt% aqueous solution was added to 30 g of a green phosphor Ba 2 SiO 4 : Eu 2+ having an average particle diameter of 2 ⁇ m, and the mixture was stirred by a disperser. Thus, a green phosphor layer forming coating solution was obtained.
  • the blue scatterer layer-forming coating solution 30 g of a polyvinyl alcohol 10 wt% aqueous solution was added to 30 g of silica particles (refractive index: 1.65) having an average particle size of 1.5 ⁇ m, and the mixture was stirred by a disperser. This obtained the coating liquid for blue scatterer layer formation.
  • the substrate 331 was washed with UV / O 3 , and then the substrate 331 was subjected to fluorine plasma treatment to impart liquid repellency to the barrier 333 and impart lyophilicity to the substrate 331.
  • the red phosphor layer forming coating solution, the green phosphor layer forming coating solution, and the blue scatterer layer forming coating solution are placed inside the frame-shaped barrier 333 provided on the substrate 331 by the dispenser method. A pattern was applied.
  • the substrate 331 coated with the red phosphor layer forming coating solution, the green phosphor layer forming coating solution, and the blue scatterer layer forming coating solution is applied for 4 hours in a vacuum oven (conditions of 200 ° C. and 10 mmHg).
  • red phosphor layers 334A, 334B, 334C, green phosphor layers 335A, 335B, 335C, and blue scatterer layers 336A, 336B, 336C having a thickness of 10 ⁇ m were formed.
  • the substrate 331 is used.
  • An acrylic resin was applied to the entire surface of the one surface 331a by spin coating so as to have a thickness of 20 ⁇ m, and heated at 120 ° C. for 30 minutes to form a planarization layer 337.
  • a wavelength selective reflection film 338 having a thickness of 2 ⁇ m was formed, and a phosphor substrate 330 in which a red phosphor layer 334, a green phosphor layer 335, and a blue scatterer layer 336 were patterned was obtained.
  • the wavelength selective reflection film 338 was designed to transmit 80% or more of blue excitation light and reflect 95% or more of red fluorescence and green fluorescence.
  • a silver film is formed on a 0.7 mm thick glass substrate by a sputtering method so as to have a film thickness of 100 nm, and then a reflective film is formed. Subsequently, a film thickness of 20 nm is formed on the reflective film by a sputtering method.
  • ITO indium-tin oxide
  • a reflective electrode anode
  • the first electrode was patterned in a stripe shape so as to have a width of 30 ⁇ m and a pitch of 50 ⁇ m by a conventional photolithography method.
  • SiO 2 was laminated on the glass substrate by a sputtering method so as to have a film thickness of 200 nm. Subsequently, SiO 2 was patterned to cover only the edge portion of the first electrode by a conventional photolithography method, thereby forming an edge cover. Here, the short side was covered with SiO 2 by 2 ⁇ m from the end of the first electrode. After washing with water, pure water ultrasonic cleaning was performed for 10 minutes, acetone ultrasonic cleaning was performed for 10 minutes, and isopropyl alcohol vapor cleaning was performed for 5 minutes, followed by drying at 120 ° C. for 1 hour.
  • this glass substrate was fixed to a substrate holder in a resistance heating evaporation apparatus, and the pressure was reduced to a vacuum of 1 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa or less, and an organic EL layer including an organic light emitting layer was formed by resistance heating evaporation.
  • a hole injection layer having a thickness of 100 nm was formed by resistance heating vapor deposition using 1,1-bis-di-4-tolylamino-phenyl-cyclohexane (TAPC) as a hole injection material.
  • 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 was used to form a 40 nm-thick hole transport layer by resistance heating vapor deposition.
  • a blue organic light emitting layer having a thickness of 30 nm was formed on the hole transport layer.
  • a hole blocking layer having a thickness of 10 nm was formed on the blue organic light emitting layer by using 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (BCP).
  • BCP 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline
  • an electron transport layer having a thickness of 30 nm was formed on the hole blocking layer using tris (8-hydroxyquinoline) aluminum (Alq 3 ).
  • an electron injection layer having a thickness of 0.5 nm was formed on the electron transport layer using lithium fluoride (LiF).
  • a second electrode made of a translucent electrode was formed on the electron injection layer.
  • the glass substrate on which each of the above parts was formed was fixed in a metal vapor deposition chamber.
  • a shadow mask for forming the second electrode (a mask in which openings are open so that the second electrode can be formed in a stripe shape having a width of 30 ⁇ m and a pitch of 50 ⁇ m in a direction facing the stripe of the first electrode) and glass
  • a shadow mask for forming the second electrode a mask in which openings are open so that the second electrode can be formed in a stripe shape having a width of 30 ⁇ m and a pitch of 50 ⁇ m in a direction facing the stripe of the first electrode
  • glass By aligning the substrate and co-depositing magnesium and silver on the surface of the electron injection layer by vacuum evaporation at a deposition rate of 0.1 ⁇ / sec and 0.9 ⁇ / sec, Further, magnesium silver having a thickness of 1 nm was formed in a desired pattern.
  • the second electrode was formed.
  • a microcavity effect (interference effect) appears between the reflective electrode (first electrode) and the semi-transmissive electrode (second electrode), and the front luminance can be increased. It is possible to more efficiently propagate the light emission energy from the light to the phosphor layer and the scatterer layer. Further, the emission peak was adjusted to 460 nm and the half-value width to 50 nm by the microcavity effect.
  • an inorganic protective layer made of SiO 2 having a thickness of 3 ⁇ m was formed by patterning from the edge of the display portion to the sealing area of 2 mm in the vertical and horizontal directions by a plasma CVD method.
  • the blue organic EL element substrate provided with the blue organic EL element was produced as described above.
  • the blue organic EL element substrate and the phosphor substrate 330 were aligned with an alignment marker formed outside the display unit.
  • the phosphor substrate 330 is preliminarily coated with a thermosetting resin. The two substrates are brought into close contact with each other through the thermosetting resin and heated at 80 ° C. for 2 hours to cure the thermosetting resin. It was.
  • the above-described bonding step was performed in a dry air environment (water content: ⁇ 80 ° C.) for the purpose of preventing deterioration of the organic EL element due to moisture.
  • terminals formed in the periphery were connected to an external power source to obtain an organic EL display device.
  • a blue organic EL element is used as an excitation light source which can be arbitrarily switched by applying a desired current to a desired stripe-shaped electrode from an external power source, and the red phosphor layer 334 converts blue excitation light into red.
  • the red phosphor layer 334 converts blue excitation light into red.
  • the side emission is extracted in the light extraction direction by the barrier 333, and the red phosphor layer
  • the red phosphor layer Among the isotropic light emission from 334, the green phosphor layer 335, and the blue scatterer layer 336, the light emitted to the side opposite to the light extraction direction is extracted in the light extraction direction by the wavelength selective reflection film 338.
  • the organic EL display device could be driven with low power consumption.
  • a dielectric multilayer film is exemplified as the wavelength selective reflection film 338, but the wavelength selective reflection film 338 is not limited to this.
  • the wavelength selective reflection film 338 include a metal thin film, a metal thin film glass, an inorganic material made of quartz, a plastic substrate made of polyethylene terephthalate, polycarbazole, polyimide, or the like.
  • a screen printing method, a resistance heating vapor deposition method, a molecular beam epitaxy (MBE) method, a sputtering method, or the like is used as a method for forming the wavelength selective reflection film 338.
  • Example 12 (Example of blue organic EL + phosphor system) "Production of phosphor substrate" A glass substrate having a thickness of 0.7 mm and a 10 cm ⁇ 10 cm square was used as the substrate. After washing with water, pure water ultrasonic cleaning was performed for 10 minutes, acetone ultrasonic cleaning was performed for 10 minutes, and isopropyl alcohol vapor cleaning was performed for 5 minutes, followed by drying at 100 ° C. for 1 hour. Next, a negative resist was applied to the entire surface of one surface of the substrate by spin coating. Then, it baked at 90 degreeC for 30 minutes, and formed the light transmissive film
  • the light transmissive film was covered with a light shielding mask for patterning in a lattice shape surrounding each pixel on the substrate, irradiated with i-line (250 mJ / cm 2 ), and the light transmissive film was exposed.
  • the light transmission film is developed for 1 minute, rinsed with pure water, and then baked at 150 ° C. for 1 hour, so that the width gradually increases as the distance from the substrate side increases.
  • a light transmitting portion having a taper shape in which the width becomes narrower was formed. In the light transmitting portion, the width of the portion in contact with one surface of the substrate was 10 ⁇ m, and the width of the upper surface (the surface opposite to the surface in contact with one surface of the substrate) was 9 ⁇ m.
  • silver was patterned in a film thickness of 100 nm on the surface of the light transmitting portion by vacuum deposition to obtain a light non-transmitting portion.
  • a white positive resist containing titanium oxide and barium sulfate was applied by spin coating so as to cover the entire surface of one surface of the substrate on which the light-impermeable portion was patterned. Then, it baked at 80 degreeC for 30 minutes, and formed the coating film with a film thickness of 15 micrometers.
  • the coating film is covered with a light shielding mask for forming a 3 ⁇ 3 barrier frame having a barrier width of 25 ⁇ m and a barrier pitch of 100 ⁇ m, and irradiated with i-line (300 mJ / cm 2 ).
  • the coating film was exposed. Subsequently, when the coating film was developed for 1 minute using an alkaline developer as the developer, the barrier without any twisting or peeling could be patterned. Subsequently, after rinsing with pure water, baking was performed at 120 ° C. for 1 hour, so that the barrier was patterned so as to have a tapered shape in which the width gradually decreased with increasing distance from the substrate side. Next, a red phosphor layer, a green phosphor layer, and a blue scatterer layer having a film thickness of 10 ⁇ m were formed in a pattern in a region partitioned by the barrier.
  • a wavelength selective reflection film having a thickness of 2 ⁇ m was formed, and a phosphor substrate on which a red phosphor layer, a green phosphor layer, and a blue scatterer layer were patterned was obtained.
  • the wavelength selective reflection film was designed to transmit 80% or more of blue excitation light and reflect 95% or more of red fluorescence and green fluorescence.
  • a silver film is formed on a 0.7 mm thick glass substrate by a sputtering method so as to have a film thickness of 100 nm, and then a reflective film is formed. Subsequently, a film thickness of 20 nm is formed on the reflective film by a sputtering method.
  • ITO indium-tin oxide
  • a reflective electrode anode
  • the first electrode was patterned in a stripe shape so as to have a width of 30 ⁇ m and a pitch of 50 ⁇ m by a conventional photolithography method.
  • SiO 2 was laminated on the glass substrate by a sputtering method so as to have a film thickness of 200 nm by a sputtering method.
  • SiO 2 was patterned to cover only the edge portion of the first electrode by a conventional photolithography method, thereby forming an edge cover.
  • the short side was covered with SiO 2 by 2 ⁇ m from the end of the first electrode.
  • pure water ultrasonic cleaning was performed for 10 minutes
  • acetone ultrasonic cleaning was performed for 10 minutes
  • isopropyl alcohol vapor cleaning was performed for 5 minutes, followed by drying at 120 ° C. for 1 hour.
  • this glass substrate was fixed to a substrate holder in a resistance heating evaporation apparatus, and the pressure was reduced to a vacuum of 1 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa or less, and an organic EL layer including an organic light emitting layer was formed by resistance heating evaporation.
  • a hole injection layer having a thickness of 100 nm was formed by resistance heating vapor deposition using 1,1-bis-di-4-tolylamino-phenyl-cyclohexane (TAPC) as a hole injection material.
  • 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 was used to form a 40 nm-thick hole transport layer by resistance heating vapor deposition.
  • a blue organic light emitting layer having a thickness of 30 nm was formed on the hole transport layer.
  • a hole blocking layer having a thickness of 10 nm was formed on the blue organic light emitting layer by using 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (BCP).
  • BCP 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline
  • an electron transport layer having a thickness of 30 nm was formed on the hole blocking layer using tris (8-hydroxyquinoline) aluminum (Alq 3 ).
  • an electron injection layer having a thickness of 0.5 nm was formed on the electron transport layer using lithium fluoride (LiF).
  • a second electrode made of a translucent electrode was formed on the electron injection layer.
  • the glass substrate on which each of the above parts was formed was fixed in a metal vapor deposition chamber.
  • a shadow mask for forming the second electrode (a mask in which openings are open so that the second electrode can be formed in a stripe shape having a width of 30 ⁇ m and a pitch of 50 ⁇ m in a direction facing the stripe of the first electrode) and glass
  • a shadow mask for forming the second electrode a mask in which openings are open so that the second electrode can be formed in a stripe shape having a width of 30 ⁇ m and a pitch of 50 ⁇ m in a direction facing the stripe of the first electrode
  • glass By aligning the substrate and co-depositing magnesium and silver on the surface of the electron injection layer by vacuum evaporation at a deposition rate of 0.1 ⁇ / sec and 0.9 ⁇ / sec, Further, magnesium silver having a thickness of 1 nm was formed in a desired pattern.
  • the second electrode was formed.
  • a microcavity effect (interference effect) appears between the reflective electrode (first electrode) and the semi-transmissive electrode (second electrode), and the front luminance can be increased. It is possible to more efficiently propagate the light emission energy from the light to the phosphor layer and the scatterer layer. Further, the emission peak was adjusted to 460 nm and the half-value width to 50 nm by the microcavity effect.
  • an inorganic protective layer made of SiO 2 having a thickness of 3 ⁇ m was formed by patterning from the edge of the display portion to the sealing area of 2 mm in the vertical and horizontal directions by a plasma CVD method.
  • the blue organic EL element substrate provided with the blue organic EL element was produced as described above.
  • the blue organic EL element substrate and the phosphor substrate were aligned with an alignment marker formed outside the display unit.
  • the thermosetting resin was previously apply
  • the above-described bonding step was performed in a dry air environment (water content: ⁇ 80 ° C.) for the purpose of preventing deterioration of the organic EL element due to moisture.
  • terminals formed in the periphery were connected to an external power source to obtain an organic EL display device.
  • a blue organic EL element is used as an excitation light source that can be arbitrarily switched by applying a desired current to a desired stripe electrode by an external power source, and blue excitation light is converted into red light by a red phosphor layer.
  • blue excitation light is converted into green light in the green phosphor layer and allowing the blue excitation light to pass through the blue scatterer layer, isotropic blue light emission could be obtained.
  • full-color display with no crosstalk and no color blur is possible, and a good image can be obtained.
  • the side emission is taken out in the light extraction direction by the barrier, and the red phosphor layer, the green phosphor Out of the isotropic light emission from the light scattering layer and the blue scatterer layer, the light emitted from the side opposite to the light extraction direction is extracted in the light extraction direction by the wavelength selective reflection film, so that the organic EL display device has low power consumption. It was possible to drive with.
  • FIG. 50A and 50B are schematic views showing the phosphor substrate of Experimental Example 13, wherein FIG. 50A is a plan view and FIG. 50B is a sectional view taken along line LL in FIG. "Production of phosphor substrate"
  • the substrate 341 a glass substrate having a thickness of 0.7 mm and a 10 cm ⁇ 10 cm square was used. After washing with water, pure water ultrasonic cleaning was performed for 10 minutes, acetone ultrasonic cleaning was performed for 10 minutes, and isopropyl alcohol vapor cleaning was performed for 5 minutes, followed by drying at 100 ° C. for 1 hour. Next, an acrylic resin containing hollow particles was applied to the entire surface of one surface 341a of the substrate 341 by spin coating.
  • a negative resist containing carbon black was applied on the entire surface of the low refractive index layer 342 by spin coating. Then, it baked at 90 degreeC for 1 hour, and formed the light shielding film with a film thickness of 1 micrometer.
  • the light shielding film was covered with a light shielding mask for patterning in a lattice shape surrounding each pixel on the substrate 341, and irradiated with i-line (350 mJ / cm 2 ) to expose the light shielding film.
  • i-line 350 mJ / cm 2
  • the light-transmitting film is developed for 1 minute, rinsed with pure water, and then baked at 220 ° C. for 1 hour to form a light-shielding layer 343 having a width of 30 ⁇ m.
  • a pattern was formed.
  • a negative resist was applied to the entire surface of one surface 341a of the substrate 341 by spin coating. Then, it baked at 90 degreeC for 30 minutes, and formed the light transmissive film
  • the light transmissive film was covered with a light shielding mask for patterning in a lattice shape surrounding each pixel on the substrate 341, irradiated with i-line (250 mJ / cm 2 ), and the light transmissive film was exposed.
  • the light-transmitting film is developed for 1 minute, rinsed with pure water, and then baked at 150 ° C. for 1 hour to form a substrate on the light-shielding layer 343.
  • a light-transmitting portion 344 having a tapered shape whose width gradually decreases as the distance from the 341 side is increased, and a pattern is formed.
  • the width of the portion on the one surface 341a side of the substrate 341 was 10 ⁇ m, and the width of the upper surface (the surface opposite to the one surface 341a side of the substrate 341) 344a was 9 ⁇ m.
  • silver was patterned in a film thickness of 100 nm on the surface of the light transmission part 344 by a vacuum vapor deposition method to obtain a light non-transmission part 345.
  • a white positive resist containing titanium oxide and barium sulfate was applied by spin coating so as to cover the entire surface of one surface 341a of the substrate 341 on which the light opaque portion 345 was patterned. Then, it baked at 80 degreeC for 30 minutes, and formed the coating film with a film thickness of 15 micrometers.
  • the coating film is covered with a light-shielding mask for forming a 3 ⁇ 3 barrier frame in which the width of the barrier 346 is 25 ⁇ m and the pitch of the barrier 346 is 100 ⁇ m, and i-line (300 mJ / cm 2 ).
  • the film was exposed.
  • the coating film was developed for 1 minute using an alkaline developer as the developer, the barrier without any twisting or peeling could be patterned.
  • baking was performed at 120 ° C. for 1 hour, so that the barrier 346 was patterned so as to have a tapered shape that gradually became narrower as it moved away from the substrate 341 side.
  • a red phosphor layer 347, a green phosphor layer 348, and a blue scatterer layer 349 having a film thickness of 10 ⁇ m were formed in a pattern defined by the barrier 346.
  • an acrylic resin was applied to the entire surface of one surface 341a of 341 by spin coating so as to have a thickness of 20 ⁇ m, and heated at 120 ° C. for 30 minutes, thereby forming a planarization layer 350.
  • a wavelength selective reflection film 352 having a thickness of 2 ⁇ m was formed, and a phosphor substrate 340 in which a red phosphor layer 347, a green phosphor layer 348, and a blue scatterer layer 349 were patterned was obtained.
  • the wavelength selective reflection film 352 was designed to transmit 80% or more of blue excitation light and reflect 95% or more of red fluorescence and green fluorescence.
  • a silver film is formed on a 0.7 mm thick glass substrate by a sputtering method so as to have a film thickness of 100 nm, and then a reflective film is formed. Subsequently, a film thickness of 20 nm is formed on the reflective film by a sputtering method.
  • ITO indium-tin oxide
  • a reflective electrode anode
  • the first electrode was patterned in a stripe shape so as to have a width of 30 ⁇ m and a pitch of 50 ⁇ m by a conventional photolithography method.
  • SiO 2 was laminated on the glass substrate by a sputtering method so as to have a film thickness of 200 nm. Subsequently, SiO 2 was patterned to cover only the edge portion of the first electrode by a conventional photolithography method, thereby forming an edge cover. Here, the short side was covered with SiO 2 by 2 ⁇ m from the end of the first electrode. After washing with water, pure water ultrasonic cleaning was performed for 10 minutes, acetone ultrasonic cleaning was performed for 10 minutes, and isopropyl alcohol vapor cleaning was performed for 5 minutes, followed by drying at 120 ° C. for 1 hour.
  • this glass substrate was fixed to a substrate holder in a resistance heating evaporation apparatus, and the pressure was reduced to a vacuum of 1 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa or less, and an organic EL layer including an organic light emitting layer was formed by resistance heating evaporation.
  • a hole injection layer having a thickness of 100 nm was formed by resistance heating vapor deposition using 1,1-bis-di-4-tolylamino-phenyl-cyclohexane (TAPC) as a hole injection material.
  • 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 was used to form a 40 nm-thick hole transport layer by resistance heating vapor deposition.
  • a blue organic light emitting layer having a thickness of 30 nm was formed on the hole transport layer.
  • a hole blocking layer having a thickness of 10 nm was formed on the blue organic light emitting layer by using 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (BCP).
  • BCP 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline
  • an electron transport layer having a thickness of 30 nm was formed on the hole blocking layer using tris (8-hydroxyquinoline) aluminum (Alq 3 ).
  • an electron injection layer having a thickness of 0.5 nm was formed on the electron transport layer using lithium fluoride (LiF).
  • a second electrode made of a translucent electrode was formed on the electron injection layer.
  • the glass substrate on which each of the above parts was formed was fixed in a metal vapor deposition chamber.
  • a shadow mask for forming the second electrode (a mask in which openings are open so that the second electrode can be formed in a stripe shape having a width of 30 ⁇ m and a pitch of 50 ⁇ m in a direction facing the stripe of the first electrode) and glass
  • a shadow mask for forming the second electrode a mask in which openings are open so that the second electrode can be formed in a stripe shape having a width of 30 ⁇ m and a pitch of 50 ⁇ m in a direction facing the stripe of the first electrode
  • glass By aligning the substrate and co-depositing magnesium and silver on the surface of the electron injection layer by vacuum evaporation at a deposition rate of 0.1 ⁇ / sec and 0.9 ⁇ / sec, Further, magnesium silver having a thickness of 1 nm was formed in a desired pattern.
  • the second electrode was formed.
  • a microcavity effect (interference effect) appears between the reflective electrode (first electrode) and the semi-transmissive electrode (second electrode), and the front luminance can be increased. It is possible to more efficiently propagate the light emission energy from the light to the phosphor layer and the scatterer layer. Further, the emission peak was adjusted to 460 nm and the half-value width to 50 nm by the microcavity effect.
  • an inorganic protective layer made of SiO 2 having a thickness of 3 ⁇ m was formed by patterning from the edge of the display portion to the sealing area of 2 mm in the vertical and horizontal directions by a plasma CVD method.
  • the blue organic EL element substrate provided with the blue organic EL element was produced as described above.
  • the blue organic EL element substrate and the phosphor substrate were aligned with an alignment marker formed outside the display unit.
  • the thermosetting resin was previously apply
  • the above-described bonding step was performed in a dry air environment (water content: ⁇ 80 ° C.) for the purpose of preventing deterioration of the organic EL element due to moisture.
  • terminals formed in the periphery were connected to an external power source to obtain an organic EL display device.
  • a blue organic EL element is used as an excitation light source which can be arbitrarily switched by applying a desired current to a desired stripe-shaped electrode from an external power source, and blue excitation light is converted into red by a red phosphor layer 347.
  • blue excitation light is converted into green light in the green phosphor layer 348 and allowing the blue excitation light to pass through the blue scatterer layer 349, it was possible to obtain isotropic blue light emission. .
  • full-color display with no crosstalk and no color blur is possible, and a good image can be obtained.
  • the side emission is extracted in the light extraction direction by the barrier 346, and the red phosphor layer 347, out of the isotropic emission from the green phosphor layer 348 and the blue scatterer layer 349, the emission to the side opposite to the light extraction direction is extracted in the light extraction direction by the wavelength selective reflection film 352.
  • the organic EL display device could be driven with low power consumption.
  • the phosphor layer is sandwiched between the low refractive index layers, the loss due to the fluorescence being reflected a plurality of times by the wavelength selective reflection film 352 can be reduced, so that the light extraction efficiency is further improved than in Experimental Example 12.
  • I was able to increase it.
  • outside light was scattered by the barrier 346 to reduce the bright room contrast.
  • a light shielding layer 343 is provided between the barrier 346 and the substrate 341. External light was absorbed by the light shielding layer 343, and the bright room contrast could be improved.
  • a layer using hollow particles was formed as the low refractive index layer.
  • the present invention is not limited to this, and the low refractive index layer may be a single resin layer such as a fluororesin. Airgel or the like may be used. Moreover, since a refractive index is so low that it is preferable, you may use gas as a low-refractive-index layer.
  • FIG. 30 An active drive type blue organic EL element substrate as shown in FIG. 30 was produced.
  • a glass substrate having a thickness of 0.7 mm and a size of 100 mm ⁇ 100 mm was used as a substrate, and an amorphous silicon semiconductor film was formed on the glass substrate by PECVD.
  • the amorphous silicon semiconductor film was crystallized to form a polycrystalline silicon semiconductor film.
  • the polycrystalline silicon semiconductor film was patterned into a plurality of islands by photolithography. Subsequently, a gate insulating film and a gate electrode layer were formed in this order on the patterned polycrystalline silicon semiconductor layer, and patterning was performed by a photolithography method.
  • the patterned polycrystalline silicon semiconductor film was doped with an impurity element such as phosphorus to form a source region and a drain region, and a TFT element was manufactured. Thereafter, a planarizing film was formed.
  • a silicon nitride film formed by PECVD method and an acrylic resin layer formed by spin coating method were laminated in this order.
  • the silicon nitride film and the gate insulating film are etched together to form a contact hole that leads to the source region and / or the drain region, and then a source wiring is formed.
  • an acrylic resin layer was formed, and a contact hole leading to the drain region was formed at the same position as the contact hole of the drain region drilled in the gate insulating film and the silicon nitride film, and then a source wiring was formed.
  • an acrylic resin layer was formed, and a contact hole communicating with the drain region was formed at the same position as the contact hole of the drain region formed in the gate insulating film and the silicon nitride film, thereby obtaining an active matrix substrate.
  • the function as a planarizing film is realized by an acrylic resin layer.
  • the capacitor for setting the gate potential of the TFT element to a constant potential was formed by interposing an insulating film such as an interlayer insulating film between the drain of the switching TFT element and the source of the driving TFT element.
  • a driving TFT element, a first electrode of a red light-emitting organic EL element, a first electrode of a green light-emitting organic EL element, and a first electrode of a blue light-emitting organic EL element are formed on the active matrix substrate through the planarization film. Contact holes for electrical connection were provided.
  • the first electrode (anode) of each pixel is formed by sputtering so as to be electrically connected to the contact hole provided through the planarization film connected to the TFT element for driving each pixel. Formed.
  • the first electrode is formed by laminating a reflective electrode Al (aluminum) with a thickness of 150 nm and a transparent electrode IZO (indium oxide-zinc oxide) with a thickness of 20 nm by sputtering, and has a shape corresponding to each pixel. Patterning was performed by photolithography. Here, the area of the first electrode was set to 70 ⁇ m ⁇ 70 ⁇ m.
  • the display unit is 80 mm ⁇ 80 mm
  • a sealing area having a width of 2 mm is provided on the top, bottom, left and right of the display unit, and 2 mm each outside the sealing area on the short side.
  • the terminal extraction part was provided.
  • a 2 mm terminal lead-out portion was provided for bending.
  • the above active matrix substrate was cleaned.
  • ultrasonic cleaning using acetone and isopropyl alcohol was performed for 10 minutes, and then UV-ozone cleaning was performed for 30 minutes.
  • this substrate was fixed to a substrate holder in an in-line type resistance heating deposition apparatus, and the pressure was reduced to a vacuum of 1 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa or less, and an organic layer including an organic light emitting layer was formed by resistance heating deposition.
  • a hole injection layer having a thickness of 100 nm was formed by resistance heating vapor deposition using 1,1-bis-di-4-tolylamino-phenyl-cyclohexane (TAPC) as a hole injection material.
  • TAPC 1,1-bis-di-4-tolylamino-phenyl-cyclohexane
  • N, N′-di-l-naphthyl-N, N′-diphenyl-1,1′-biphenyl-1,1′-biphenyl-4,4′-diamine was used to form a 40 nm-thick hole transport layer by resistance heating vapor deposition.
  • a blue organic light emitting layer having a thickness of 30 nm was formed on the hole transport layer.
  • a hole blocking layer having a thickness of 10 nm was formed on the blue organic light emitting layer by using 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (BCP).
  • BCP 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline
  • an electron transport layer having a thickness of 30 nm was formed on the hole blocking layer using tris (8-hydroxyquinoline) aluminum (Alq 3 ).
  • an electron injection layer having a thickness of 0.5 nm was formed on the electron transport layer using lithium fluoride (LiF).
  • a second electrode made of a translucent electrode was formed on the electron injection layer.
  • the glass substrate on which each of the above parts was formed was fixed in a metal vapor deposition chamber.
  • align the shadow mask for forming the second electrode (a mask with an opening so that the second electrode can be formed in a stripe shape with a width of 2 mm facing the first electrode stripe) and the glass substrate.
  • magnesium and silver are vapor-deposited at a rate of 0.1 ⁇ / sec and 0.9 ⁇ / sec, respectively, by a vacuum evaporation method. A 1 nm thick magnesium silver was formed in the desired pattern.
  • the second electrode was formed.
  • a microcavity effect (interference effect) appears between the reflective electrode (first electrode) and the semi-transmissive electrode (second electrode), and the front luminance can be increased. It is possible to more efficiently propagate the light emission energy from the light to the phosphor layer and the scatterer layer. Further, the emission peak was adjusted to 460 nm and the half-value width to 50 nm by the microcavity effect.
  • an inorganic protective layer made of SiO 2 having a thickness of 3 ⁇ m was formed by patterning from the edge of the display portion to the sealing area of 2 mm in the vertical and horizontal directions by a plasma CVD method.
  • an active drive type blue organic EL element substrate provided with a blue organic EL element was produced.
  • the active drive type blue organic EL element substrate and the phosphor substrate were aligned with an alignment marker formed outside the display unit.
  • the thermosetting resin was previously apply
  • the above-described bonding step was performed in a dry air environment (water content: ⁇ 80 ° C.) for the purpose of preventing deterioration of the organic EL element due to moisture.
  • a polarizing plate was bonded to the substrate on the light extraction side.
  • the terminal formed on the short side is connected to the power supply circuit via the source driver, and the terminal formed on the long side is connected to the external power supply via the gate driver, and the display unit has an 80 mm ⁇ 80 mm square.
  • An active drive type blue organic EL display device was obtained.
  • a blue organic EL element is used as an excitation light source that can be arbitrarily switched by applying a desired current to a desired stripe electrode by an external power source, and blue excitation light is converted into red light by a red phosphor layer.
  • blue excitation light is converted into green light in the green phosphor layer and allowing the blue excitation light to pass through the blue scatterer layer, isotropic blue light emission could be obtained.
  • full-color display with no crosstalk and no color blur is possible, and a good image can be obtained.
  • the side emission is taken out in the light extraction direction by the barrier, and the red phosphor layer, the green phosphor Of the isotropic light emission from the light emitting layer and the blue scatterer layer, the light emitted to the side opposite to the light extraction direction is extracted in the light extraction direction by the wavelength selective reflection film. Can be driven with low power consumption.
  • TMA trimethylaluminum
  • a first n-type cladding layer made of Si-doped n-type In 0.01 Ga 0.99 N is used using TMG, TMI (trimethylindium), NH 3 and SiH 4 .
  • the film was grown at a film thickness of 60 nm.
  • an active layer made of non-doped In 0.05 Ga 0.95 N was grown at a thickness of 5 nm at 850 ° C. using TMG, TMI and NH 3 .
  • a first p-type cladding layer made of Mg-doped p-type In 0.01 Ga 0.99 N at 850 ° C. newly using CPMg (cyclopentadienyl magnesium) was grown at a film thickness of 60 nm.
  • a second p-type cladding layer made of Mg-doped p-type Al 0.3 Ga 0.7 N is grown at a thickness of 150 nm using TMG, TMA, NH 3 , and CPMg. I let you.
  • a p-type contact layer made of Mg-doped p-type GaN was grown at a film thickness of 600 nm using TMG, NH 3 and CPMg at 1100 ° C.
  • the temperature was lowered to room temperature, the wafer was taken out from the reaction vessel, and the wafer was annealed at 720 ° C. to reduce the resistance of the p-type layer.
  • a mask having a predetermined shape was formed on the surface of the uppermost p-type contact layer, and etching was performed until the surface of the n-type contact layer was exposed. After the etching, a negative electrode made of titanium (Ti) and aluminum (Al) was formed on the surface of the n-type contact layer, and a positive electrode made of nickel (Ni) and gold (Au) was formed on the surface of the p-type contact layer.
  • the prepared LED chip After electrode formation, after separating the wafer into 350 ⁇ m square chips, the prepared LED chip is fixed with a UV curable resin on a substrate on which wiring for connecting to an external circuit prepared separately is formed, The LED chip and the wiring on the substrate were electrically connected to produce a light source substrate (blue LED substrate) made of blue LEDs.
  • the light source substrate and the phosphor substrate produced as described above were aligned using an alignment marker formed outside the display unit.
  • the phosphor substrate is pre-coated with a thermosetting resin.
  • the two substrates are brought into close contact with each other through the thermosetting resin and heated at 80 ° C. for 2 hours to cure the thermosetting resin. It was.
  • the above bonding process was performed in a dry air environment (water content: ⁇ 80 ° C.).
  • a blue LED display device was obtained by connecting terminals formed in the periphery to an external power source.
  • a blue LED can be used as an excitation light source that can be arbitrarily switched by applying a desired current to a desired striped electrode from an external power source, and blue excitation light is converted into red light by a red phosphor layer. Then, isotropic blue light emission could be obtained by converting the blue excitation light into green light in the green phosphor layer and allowing the blue excitation light to pass through the blue scatterer layer. As a result, full-color display with no crosstalk and no color blur is possible, and a good image can be obtained.
  • the side emission is taken out in the light extraction direction by the barrier, and the red phosphor layer, the green phosphor Out of the isotropic emission from the layer and the blue scatterer layer, the emission to the opposite side of the light extraction direction is extracted in the light extraction direction by the wavelength selective reflection film, so the blue LED display device has low power consumption. It was possible to drive with.
  • the present invention provides a high-quality display device and lighting device that prevents light emission bleeding between adjacent pixels and prevents crosstalk with a phosphor substrate having a barrier that excels in light extraction efficiency. it can.

Abstract

 隣接する画素間における発光にじみを防止するとともに、光の取り出し効率に優れる障壁を備えた蛍光体基板を提供する。 基板11と、基板11上に設けられ、励起光源から入射した励起光により蛍光を生じる蛍光体層12R,12G,12Bと、蛍光体層12R,12G,12Bの側面を囲む障壁13と、を備え、障壁13の蛍光体層12R,12G,12Bと接する側面13aのうち少なくとも一部が光散乱性または光反射性を有し、障壁13の一部に光不透過部14が設けられている蛍光体基板10。

Description

蛍光体基板、表示装置および照明装置
本発明は、蛍光体基板、表示装置および照明装置に関する。
近年、従来主流であったブラウン管を使用した表示装置から、薄型のフラットパネルディスプレイ(FPD)の表示装置へのニーズが高まりつつある。FPDには様々な種類のものがある。例えば、非自発光型の液晶ディスプレイ(LCD)、自発光型のプラズマディスプレイパネル(PDP)、無機エレクトロルミネッセンス(無機EL)ディスプレイ、または、有機エレクトロルミネッセンス(有機EL)ディスプレイ等が知られている。中でも、有機ELディスプレイは、表示に使用する素子(有機EL素子)が薄型かつ軽量であり、加えて低電圧駆動、高輝度および自発光等の特性を有している。そのため、有機EL素子の研究開発が盛んに行われている。
有機ELディスプレイとしては、青色~青緑色発光する有機発光層を有する有機EL素子と、有機EL素子からの青色~青緑色発光を励起光として吸収し、緑色を発光する蛍光体層からなる緑色画素と、有機EL素子からの青色~青緑色発光を励起光として吸収し、赤色に発光する蛍光体層からなる赤色画素と、色純度を向上させるための青色カラーフィルターからなる青色画素と、を備え、フルカラー発光可能なものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
上記のような蛍光体層を備えた蛍光体基板には、画素毎に蛍光体層間を仕切る障壁が設けられることが多い。障壁は、主に、蛍光体層間における発光にじみ防止や、インクジェット等のウエットプロセスで蛍光体層を形成する場合のインクにじみ防止等の役割を果たす。しかしながら、障壁が光透過性である場合には、蛍光体層の発光が障壁を介して隣接する画素へ伝播し、発光にじみが生じるという課題があった。また、蛍光体層に吸収されなかった励起光が同じく障壁を介して隣接する画素へ伝播し、隣接する画素の蛍光体層を励起してクロストークが生じるという課題があった。それらの課題を解決するための方法としては、例えば、障壁の側面を光反射膜または光吸収膜で被膜する方法が知られている(例えば、特許文献2参照)。
日本国特許公報「特許第2795932号公報」 日本国公開特許公報「特開2008-277186号公報」
しかしながら、障壁の側面に光反射膜を設けた場合、障壁がテーパー形状をなしていないと、光の入射角と反射角が不変であるため、光の取り出し効率を飛躍的に向上させることができないという課題があった。また、光の入射角と反射角を変えるためには、障壁のテーパー形状を含めて、種々のパラメータを厳密に制御する必要があるため、製造プロセスが煩雑になる。また、下部電極同士が光反射膜を介して短絡しないように、外部絶縁膜を設ける必要があり、外部絶縁膜を設ける工程も、製造プロセスが煩雑になる一因となる。さらに、光吸収膜を設けた場合、光の取り出し効率を全く向上させることができないという課題があった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、隣接する画素間における発光にじみを防止するとともに、光の取り出し効率に優れる障壁を備えた蛍光体基板を提供することを目的とする。
本発明の蛍光体基板は、基板と、前記基板上に設けられ、励起光源から入射した励起光により蛍光を生じる蛍光体層と、前記蛍光体層の側面を囲む障壁と、を備え、前記障壁の前記蛍光体層と接する側面のうち少なくとも一部が光散乱性または光反射性を有し、前記障壁の一部に光不透過部が設けられていることを特徴とする。
本発明の蛍光体基板において、前記障壁の内部に光不透過部が設けられていることが好ましい。
本発明の蛍光体基板において、前記光不透過部は、光吸収部および/または光反射部からなることが好ましい。
本発明の蛍光体基板において、前記光不透過部は、テーパー形状をなしていることが好ましい。
本発明の蛍光体基板において、前記光不透過部の高さは、前記蛍光体層の膜厚以上であることが好ましい。
本発明の蛍光体基板において、前記障壁は、光散乱性粒子または光反射性粒子を含有することが好ましい。
本発明の表示装置は、本発明の蛍光体基板と、前記蛍光体層に照射する励起光を射出する発光素子を有する光源と、を備えたことを特徴とする。
本発明の表示装置において、赤色光による表示を行う赤色画素と、緑色光による表示を行う緑色画素と、青色光による表示を行う青色画素と、を少なくとも含む複数の画素が備えられ、前記光源から前記励起光としての紫外光が射出され、前記蛍光体層として、前記赤色画素に前記紫外光を前記励起光として赤色光を発する赤色蛍光体層が設けられ、前記緑色画素に前記紫外光を前記励起光として緑色光を発する緑色蛍光体層が設けられ、前記青色画素に前記紫外光を前記励起光として青色光を発する青色蛍光体層が設けられたことが好ましい。
本発明の表示装置において、赤色光による表示を行う赤色画素と、緑色光による表示を行う緑色画素と、青色光による表示を行う青色画素と、を少なくとも含む複数の画素が備えられ、前記光源から前記励起光としての青色光が射出され、前記蛍光体層として、前記赤色画素に前記青色光を前記励起光として赤色光を発する赤色蛍光体層が設けられ、前記緑色画素に前記青色光を前記励起光として緑色光を発する緑色蛍光体層が設けられ、前記青色画素に前記青色光を散乱させる散乱体層が設けられたことが好ましい。
本発明の表示装置において、前記光源は、前記複数の画素に対応して設けられた複数の発光素子と、前記複数の発光素子をそれぞれ駆動する複数の駆動素子と、を備えたアクティブマトリクス駆動方式の光源であることが好ましい。
本発明の表示装置において、前記光源は、発光ダイオード、有機エレクトロルミネセンス素子、無機エレクトロルミネセンス素子のいずれかであることが好ましい。
本発明の表示装置において、前記光源は、光射出面から光を射出する面状光源であり、前記面状光源と前記蛍光体基板との間に、前記画素毎に前記面状光源から射出された光の透過率を制御可能な液晶素子が設けられたことが好ましい。
本発明の表示装置において、前記光源は、指向性を有することが好ましい。
本発明の照明装置は、本発明の蛍光体基板と、前記蛍光体層に照射する励起光を射出する発光素子を有する光源と、を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、隣接する画素間における発光にじみを防止するとともに、光の取り出し効率に優れる障壁を備えた蛍光体基板を提供することができる。
蛍光体基板の一実施形態を示す概略断面図である。 障壁の一実施形態を示す概略平面図である。 障壁の一実施形態を示す概略平面図である。 障壁の一実施形態を示す概略平面図である。 障壁の一実施形態を示す概略平面図である。 光不透過部の一実施形態を示す概略平面図である。 光不透過部の一実施形態を示す概略平面図である。 光不透過部の一実施形態を示す概略平面図である。 光不透過部の一実施形態を示す概略断面図である。 光不透過部の一実施形態を示す概略断面図である。 光不透過部の一実施形態を示す概略断面図である。 光不透過部の一実施形態を示す概略断面図である。 光不透過部の一実施形態を示す概略断面図である。 光不透過部における不具合を説明する概略断面図である。 光不透過部の一実施形態を示す概略断面図である。 光不透過部の一実施形態を示す概略断面図である。 光不透過部の一実施形態を示す概略断面図である。 光不透過部の一実施形態を示す概略断面図である。 光不透過部の一実施形態を示す概略断面図である。 光不透過部の一実施形態を示す概略断面図である。 光不透過部の一実施形態を示す概略断面図である。 光不透過部の一実施形態を示す概略断面図である。 光不透過部の一実施形態を示す概略断面図である。 光不透過部の一実施形態を示す概略断面図である。 表示装置の一実施形態を示す概略断面図である。 光源基板を構成するLED基板の一実施形態を示す概略断面図である。 光源基板を構成する有機EL素子基板の一実施形態を示す概略断面図である。 表示装置の1画素(サブ画素)の等価回路を示す図である。 表示装置の一実施形態を示す平面模式図である。 アクティブマトリクス駆動型の有機EL層を用いた有機EL素子基板の断面図である。 光源基板を構成する無機EL素子基板の一実施形態を示す概略断面図である。 表示装置の一適用例であるシーリングライトを示す外観図である。 表示装置の一適用例である照明スタンドを示す外観図である。 表示装置の一適用例である携帯電話を示す外観図である。 表示装置の一適用例である薄型テレビを示す外観図である。 表示装置の一適用例である携帯型ゲーム機を示す外観図である。 表示装置の一適用例であるノートパソコンを示す外観図である。 表示装置の一適用例であるタブレット端末を示す外観図である。 実験例1の蛍光体基板を示す概略図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のA-A線に沿う断面図である。 実験例2の蛍光体基板を示す概略図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のB-B線に沿う断面図である。 実験例3の蛍光体基板を示す概略図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のC-C線に沿う断面図である。 実験例4の蛍光体基板を示す概略図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のD-D線に沿う断面図である。 実験例5の蛍光体基板を示す概略図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のE-E線に沿う断面図である。 実験例6の蛍光体基板を示す概略図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のF-F線に沿う断面図である。 実験例7の蛍光体基板を示す概略図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のG-G線に沿う断面図である。 実験例8の蛍光体基板を示す概略図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のH-H線に沿う断面図である。 実験例9の蛍光体基板を示す概略図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のI-I線に沿う断面図である。 実験例10の蛍光体基板を示す概略図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のJ-J線に沿う断面図である。 実験例11の蛍光体基板を示す概略図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のK-K線に沿う断面図である。 実験例13の蛍光体基板を示す概略図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のL-L線に沿う断面図である。
以下、図面を参照して、本発明に係る蛍光体基板、並びに、それを用いた表示装置および照明装置の実施形態について説明する。
なお、以下に示す実施形態は、発明の趣旨をよりよく理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴を分かりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。
[蛍光体基板]
図1は、蛍光体基板の一実施形態を示す概略断面図である。
本実施形態に係る蛍光体基板10は、基板11と、基板11の一方の面11a上に設けられ、外部に設けられた励起光源(図示略)から入射した励起光L1により蛍光L2を生じる蛍光体層12G(緑色蛍光体層)、励起光L1により蛍光L3を生じる蛍光体層12R(赤色蛍光体層)、および、励起光L1により蛍光L4を生じる蛍光体層12B(青色蛍光体層)と、蛍光体層12R,12G,12Bの側面を囲む障壁13とから概略構成されている。
蛍光体層12R,12G,12Bの励起光L1が入射する励起光入射面12aは、隔壁13の開口部から露出している。すなわち、励起光入射面12aは、励起光源(図示略)から射出された励起光L1が入射可能な面である。励起光L1は蛍光体層12R,12G,12Bにおいて、蛍光L2,L3,L4に変換され、蛍光L2,L3,L4は蛍光体層12R,12G,12Bの射出面12bから射出される。
蛍光体層12R,12G,12Bは、ドット毎に分割された複数の蛍光体層からなり、複数の蛍光体層12R,12G,12Bは、ドットによって異なる色の色光を発光するために、異なる蛍光体材料で構成されている。なお、これら複数の蛍光体層12R,12G,12Bを構成する蛍光体材料は、互いにその屈折率が異なっていてもよい。
蛍光体層12R,12G,12Bは、例えば、平面視矩形状の薄膜からなる。蛍光体層12R,12G,12Bの励起光入射面12aの外面側に、励起光L1を透過し、蛍光体層12R,12G,12Bから放射された蛍光L2を反射する波長選択透過反射部材が形成されていてもよい。なお、励起光を透過するとは、励起光のピーク波長にあたる光を少なくとも透過することを意味し、また、蛍光体層12R,12G,12Bで生じた蛍光を反射するとは、蛍光体層12R,12G,12Bからのそれぞれの発光ピーク波長にあたる光を少なくとも反射することを意味する。
障壁13は、蛍光体層12R,12G,12Bと接する側面13aのうち少なくとも一部が光散乱性または光反射性を有している。例えば、蛍光体層12R,12G,12Bが平面視矩形状をなしている場合、蛍光体層12R,12G,12Bを囲む障壁13の外形も平面視矩形状をなすので、障壁13の蛍光体層12R,12G,12Bと接する4つの側面13aのうち少なくとも1つが光散乱性または光反射性を有している。本実施形態における光散乱性とは、公知の散乱現象のことであり、例えば、ミー散乱、レイリー散乱、多重散乱等が挙げられるが、本実施形態はこれに限定されず、公知の散乱現象を適用することができる。光取出し効率を向上させるという観点では、後方散乱を利用した散乱現象を適用することが好ましい。また、本実施形態における光反射性とは、公知の反射現象のことであり、例えば、鏡面反射、拡散反射、再帰性反射等が挙げられるが、本実施形態はこれに限定されず、公知の反射現象を適用することができる。また、本実施形態において、障壁13の光散乱性と光反射性は必ずしも独立して存在する必要はなく、障壁13が光散乱性と光反射性の両方を有していてもよい。その場合、単一の材料で光散乱性と光反射性の両方を発現させてもよいし、複数の材料で光散乱性と光反射性の両方を発現させてもよい。さらに付け加えると、複数の材料で光散乱性と光反射性の両方を発現させる場合、図2および図3に示すように、障壁13を多段構造にして、各段に光散乱性と光反射性を適宜選択してもよい。例えば、図2(c)に示すように、光反射性を有する層は、それぞれ反射率が異なっており(一方が○%、他方が□%)、光散乱性を有する層は、それぞれ散乱係数が異なっている(一方が△、他方が◇)。なお、図3(c)、(f)に示すように、光散乱性を有する層が連続して設けられる場合、それぞれの層の光散乱性は異なっている。
また、障壁13が多段構造の場合、図4および図5に示すように、異なる光学特性を有する光反射性部材だけで障壁13を構成してもよいし、異なる光学特性を有する光散乱性部材だけで障壁13を構成してもよい。ここで言う光学特性とは反射特性や散乱特性等を指すが、本実施形態はこれに限定されず、公知の光学特性を適宜選択してもよい。
障壁13の側面13aが、光散乱性または光反射性を有するとは、障壁13の側面13aに光散乱性または光反射性の膜が設けられていることを言う。また、障壁13の側面13aが、光散乱性または光反射性を有するとは、障壁13の側面13aに、光を散乱させるための凹凸形状が形成されていることを言う。
また、障壁13の蛍光体層12R,12G,12Bと接する4つの側面13aのうち少なくとも一部が光散乱性または光反射性を有しているとは、図6(a)~(e)に示すように、1つの側面13aのみが光散乱または光反射性を有していてもよいし、2つの側面13aが光散乱または光反射性を有していてもよいし、3つの側面13aが光散乱または光反射性を有していてもよいし、4つ全ての側面13aが光散乱または光反射性を有していてもよい。すなわち、図6(a)に示すように、1つの側面13aのみに光散乱または光反射性を有している領域(光不透過部14)が設けられていてもよいし、図6(b)、(c)に示すように、2つの側面13aに光不透過部14が設けられていてもよいし、図6(d)に示すように、3つの側面13aに光不透過部14が設けられていてもよいし、図6(e)に示すように、4つ全ての側面13aに光不透過部14が設けられていてもよい。
また、図7(a)~(c)に示すように、2つ以上の側面13aが光散乱または光反射性を有している場合、各側面13aの光散乱または光反射性を有している領域(光不透過部14)が連続的に分布していてもよい。
さらに、図6(a)~(e)等に示すように、光散乱または光反射性を有している領域(光不透過部14)は、障壁13の側面13aにおける蛍光体層12R,12G,12Bと対向する領域のみに形成されている必要はなく、図8(a)~(e)に示すように、光不透過部14は、ストライプ状をなして、1つの側面13a全面に沿在していてもよい。なお、画素が複数ある場合、光不透過部14がストライプ状をなしている方が作製し易い。
なお、障壁13は、少なくとも側面13aが光散乱性または光反射性を有していればよいが、表面全面、すなわち、側面13aおよび上面13bが光散乱性または光反射性を有していてもよい。
さらに、障壁13の内部には、光不透過部14が設けられている。
以下、蛍光体基板10の構成部材およびその形成方法について具体的に説明するが、蛍光体基板10の構成部材およびその形成方法は、これらに限定されるものではない。
「基板」
基板11としては、蛍光体層12R,12G,12Bからの蛍光L2,L3,L4を外部に取り出す必要があることから、蛍光体層12R,12G,12Bの発光領域で、蛍光L2,L3,L4を透過する必要があり、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、ポリイミド等からなるプラスチック基板等が挙げられるが、本実施形態はこれらの基板に限定されるものではない。これらの基板の中でも、ストレスなく湾曲部、折り曲げ部を形成することが可能となることから、プラスチック基板を用いることが好ましい。さらに、ガスバリア性を向上させる観点から、プラスチック基板に無機材料をコートした基板がより好ましい。
「蛍光体層」
蛍光体層12R,12G,12Bは、紫外発光有機EL素子、青色発光有機EL素子、紫外発光LED、青色LED等の励起光源からの励起光L1を吸収し、赤色、緑色、青色に発光する赤色蛍光体層12R、緑色蛍光体層12G、青色蛍光体層12Bから構成されている。ただし、励起光源として青色発光を適用する場合、青色蛍光体層12Bを設けずに、励起光L1を青色画素からの発光としてもよい。また、励起光源として指向性を有する青色発光を適用する場合、青色蛍光体層12Bを設けずに、当該指向性を有する励起光L1を散乱し、等方発光にして外部へ取り出すことができるような散乱体層を適用してもよい。
また、必要に応じて、シアン光、イエロー光に発光する蛍光体層を画素に加えることが好ましい。ここで、シアン光、イエロー光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表示装置より色再現範囲をさらに拡げることが可能となる。
蛍光体層12R,12G,12B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)または無機材料中に分散された構成であってもよい。
蛍光体材料としては、公知の蛍光体材料を用いることができる。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る。以下に、有機系蛍光体材料と無機系蛍光体材料の具体的な化合物を例示するが、蛍光体材料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、青色蛍光色素として、スチルベンゼン系色素:1,4-ビス(2-メチルスチリル)ベンゼン、トランス-4,4’-ジフェニルスチルベンゼン、クマリン系色素:7-ヒドロキシ-4-メチルクマリン等が挙げられる。
また、緑色蛍光色素としては、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、赤色蛍光色素としては、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、および、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。
無機系蛍光体材料としては、青色蛍光体として、Sr:Sn4+、SrAl1425:Eu2+、BaMgAl1017:Eu2+、SrGa:Ce3+、CaGa:Ce3+、(Ba、Sr)(Mg、Mn)Al1017:Eu2+、(Sr、Ca、Ba、Mg)10(POCl:Eu2+、BaAlSiO:Eu2+、Sr:Eu2+、Sr(POCl:Eu2+、(Sr,Ca,Ba)(POCl:Eu2+、BaMgAl1627:Eu2+、(Ba,Ca)(POCl:Eu2+、BaMgSi:Eu2+、SrMgSi:Eu2+等が挙げられる。
また、緑色蛍光体としては、(BaMg)Al1627:Eu2+、Mn2+、SrAl1425:Eu2+、(SrBa)Al12Si:Eu2+、(BaMg)SiO:Eu2+、YSiO:Ce3+、Tb3+、Sr-Sr:Eu2+、(BaCaMg)(POCl:Eu2+、SrSi-2SrCl:Eu2+、ZrSiO、MgAl1119:Ce3+、Tb3+、BaSiO:Eu2+、SrSiO:Eu2+、(BaSr)SiO:Eu2+等が挙げられる。
また、赤色蛍光体としては、YS:Eu3+、YAlO:Eu3+、Ca(SiO:Eu3+、LiY(SiO:Eu3+、YVO:Eu3+、CaS:Eu3+、Gd:Eu3+、GdS:Eu3+、Y(P,V)O:Eu3+、MgGeO5.5F: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、上記無機系蛍光体材料は、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や、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、あるいは、それらの併用によるもの等が挙げられる。
また、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、蛍光体材料としては、無機系蛍光体材料を用いることが好ましい。さらに、無機系蛍光体材料を用いる場合には、平均粒径(d50)が、0.5~50μmであることが好ましい。無機系蛍光体材料の平均粒径が0.5μm未満であると、無機系蛍光体材料の発光効率が急激に低下する。一方、無機系蛍光体材料の平均粒径が50μmを超えると、高解像度にパターニングすることが困難になる。
また、蛍光体層12R,12G,12Bは、上記の蛍光体材料と樹脂材料を溶剤に溶解、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、または、レーザー転写法等により形成することができる。
また、蛍光体層12R,12G,12Bは、前記の高分子材料(結着用樹脂)として、感光性の樹脂(感光性樹脂)を用いることによって、フォトリソグラフィー法により、パターニングすることが可能となる。
ここで、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、および、硬質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)からなる群より選択される1種類、または、2種類以上の混合物を用いることが可能である。
また、感光性樹脂を用いた場合、蛍光体層12R,12G,12Bは、インクジェット法、凸版印刷法、凹版印刷法、スクリーン印刷法等のウエットプロセス、シャドーマスクを用いた抵抗加熱蒸着法、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、または、レーザー転写法等により蛍光体材料を直にパターニングすることにより形成することも可能である。
蛍光体層12R,12G,12Bの膜厚は、通常100nm~100μm程度であるが、1μm~100μmであることが好ましい。また、励起光源からの励起光L1の吸収を高め、色純度に悪影響を及ぼさない程度に励起光L1の透過光を低減するためには、蛍光体層12R,12G,12Bの膜厚が1μm以上であることが好ましい。蛍光体層12R,12G,12Bの膜厚が100nm未満であると、励起光源からの励起光L1を十分に吸収することが不可能であるため、発光効率の低下や、必要とされる色に励起光L1の透過光が混じることによる色純度の悪化といった問題が生じる。一方、蛍光体層12R,12G,12Bの膜厚が100μmを超えると、励起光源からの励起光L1を既に十分に吸収することから、発光効率の上昇には繋がらず、材料を消費するだけに留まり、材料コストのアップに繋がる。
一方、青色蛍光体層12Bの代わりとして、散乱体層を適用する場合、光散乱性粒子は、有機材料から構成されていてもよいし、無機材料から構成されていてもよいが、無機材料から構成されていることが好ましい。これにより、外部(例えば、励起光源)からの指向性を有する励起光L1を、より等方的かつ効果的に、拡散または散乱させることが可能となる。また、無機材料を用いることにより、光および熱に安定な光散乱層を形成することが可能となる。
また、光散乱性粒子としては、透明度が高いものを用いることが好ましい。また、光散乱性粒子としては、低屈折率の母材中に、母材よりも高屈折率の微粒子を分散するものであることが好ましい。また、青色光が散乱体層によって効果的に散乱するためには、光散乱性粒子の粒径がミー散乱の領域にあることが必要であるので、光散乱性粒子の粒径は100nm~500nm程度であることが好ましい。
光散乱性粒子として、無機材料を用いる場合には、無機材料としては、例えば、ケイ素、チタン、ジルコニウム、アルミニウム、インジウム、亜鉛、錫およびアンチモンからなる群より選択される少なくとも1種の金属の酸化物を主成分とした粒子(微粒子)等が挙げられる。
また、光散乱性粒子として、無機材料から構成された粒子(無機微粒子)を用いる場合には、無機微粒子としては、例えば、シリカビーズ(屈折率:1.44)、アルミナビーズ(屈折率:1.63)、酸化チタンビーズ(アナタース型の屈折率:2.50、ルチル型の屈折率:2.70)、酸化ジルコニアビーズ(屈折率:2.05)、酸化亜鉛ビーズ(屈折率:2.00)等が挙げられる。
光散乱性粒子として、有機材料から構成された粒子(有機微粒子)を用いる場合には、有機微粒子としては、例えば、ポリメチルメタクリレートビーズ(屈折率:1.49)、アクリルビーズ(屈折率:1.50)、アクリル-スチレン共重合体ビーズ(屈折率:1.54)、メラミンビーズ(屈折率:1.57)、高屈折率メラミンビーズ(屈折率:1.65)、ポリカーボネートビーズ(屈折率:1.57)、スチレンビーズ(屈折率:1.60)、架橋ポリスチレンビーズ(屈折率:1.61)、ポリ塩化ビニルビーズ(屈折率:1.60)、ベンゾグアナミン-メラミンホルムアルデヒドビーズ(屈折率:1.68)、シリコーンビーズ(屈折率:1.50)等が挙げられる。
上述した光散乱性粒子と混合して用いる樹脂材料としては、透光性の樹脂であることが好ましい。樹脂材料としては、例えば、メラミン樹脂(屈折率:1.57)、ナイロン(屈折率:1.53)、ポリスチレン(屈折率:1.60)、メラミンビーズ(屈折率:1.57)、ポリカーボネート(屈折率:1.57)、ポリ塩化ビニル(屈折率:1.60)、ポリ塩化ビニリデン(屈折率:1.61)、ポリ酢酸ビニル(屈折率:1.46)、ポリエチレン(屈折率:1.53)、ポリメタクリル酸メチル(屈折率:1.49)、ポリMBS(屈折率:1.54)、中密度ポリエチレン(屈折率:1.53)、高密度ポリエチレン(屈折率:1.54)、テトラフルオロエチレン(屈折率:1.35)、ポリ三フッ化塩化エチレン(屈折率:1.42)、ポリテトラフルオロエチレン(屈折率:1.35)等が挙げられる。
「障壁」
障壁13が光反射性を有する場合、少なくとも障壁13の側面13aに設けられる光反射性の膜を形成する反射材料としては、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等が挙げられる。これらの反射材料の中でも、可視光全域に渡って高い反射率を有する観点から、アルミニウムまたは銀が好ましい。
なお、本実施形態において、反射材料は上記のものに限定されるものではないが、反射材料としては、CIE1976Lb表示系において80%以上の反射率を有するものが好ましい。
また、障壁13が光散乱性を有する場合、少なくとも障壁13の側面13aに設けられる光散乱性の膜を形成する反射材料としては、上記の光散乱性粒子を用いることが好ましい。さらに、光散乱性粒子は、必要に応じて、樹脂に分散して用いてもよい。
また、青色光が上記の光散乱性の膜によって効果的に散乱するためには、光散乱性粒子の粒径がミー散乱の領域にあることが必要であるので、光散乱性粒子の粒径は100nm~500nm程度であることが好ましい。光散乱効果を用いる場合においても、光散乱性粒子としては、CIE1976Lb表示系において80%以上の拡散反射率を有するものが好ましい。
障壁13上に、光散乱性の膜または光反射性の膜を形成する方法としては、マスク蒸着法、フォトリソグラフィー法等が用いられる。
障壁13上に、光散乱性の膜または光反射性の膜を形成する以外にも、障壁13自体を、可視光を反射する材料や可視光を散乱する材料で形成してもよい。
障壁13自体を、可視光を反射する材料や可視光を散乱する材料で形成する場合、基板11と障壁13の間に、遮光層を設けることが好ましい。これにより、外光によるコントラストの低下を抑止できる。
なお、障壁13上に、光散乱性の膜または光反射性の膜を形成する場合、光散乱性の膜または光反射性の膜と、基板11とが接する界面に遮光層を設けてもよいし、障壁13および光散乱性の膜または光反射性の膜と、基板11とが接する界面に遮光層を設けてもよい。
さらに、ある画素に進入するように設計された励起光が、隣接する画素に漏れて混色することを防止するためには、隣接する画素に進入しようとする光を吸収する目的で、光散乱性を有する障壁13の光取出し方向とは反対側(基板11とは反対側)に遮光層を設けてもよい。
蛍光体層12R,12G,12Bの側面を囲む障壁13の高さ(厚さ)は、蛍光体層12R,12G,12Bの膜厚よりも大きいことが好ましい。これにより、蛍光体層12R,12G,12Bが、励起光源側に設けられる構造物と接触して損傷することを防止できる。
また、少なくとも障壁13の側面13aが、光散乱性または光反射性を有する場合、障壁13の高さ(厚さ)を、蛍光体層12R,12G,12Bの膜厚よりも大きくすることによって、蛍光体層12R,12G,12Bから、その側方へ漏れ出す蛍光成分を、光取出し方向(基板11側)に効率よく伝播することができる。
「障壁への撥液性の付与」
蛍光体層をディスペンサー法、インクジェット法等によってパターニングする場合、障壁より蛍光体溶液が溢れ出て、隣接する画素間での混色を防止するために、障壁に撥液性を付与することが必須である。障壁に撥液性を付与する方法としては、例えば、以下のような方法が挙げられる。
(1)フッ素プラズマ処理
例えば、特開2000-76979号公報に開示されているように、障壁を形成した基板に対して、導入ガスをフッ素系とした条件下でプラズマ処理を行うことによって、障壁に撥液性を付与する。
(2)フッ素系表面改質剤の添加
光散乱性の障壁の材料にフッ素系表面改質剤を添加することによって、障壁に撥液性を付与することができる。フッ素系表面改質剤としては、例えば、UV硬化型表面改質剤ディフェンサ(DIC社製)やメガファック等が用いられる。
「障壁の内部に設けられる光不透過部」
障壁13の内部に設けられている光不透過部14は、光吸収部または光反射部を組み合わせたものである。
光吸収部を構成する光吸収材料としては、特に限定されるものではないが、例えば、チタンブラックやカーボンブラック等の黒色粒子が挙げられる。光吸収部(光不透過部14)の形成方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、前記の光吸収材料を非感光性樹脂に分散させたものを用いて、スクリーン印刷法等により、直接、パターニングする方法、あるいは、前記の光吸収材料を非感光性樹脂に分散させたものを用いて、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により形成する方法が用いられる。
障壁13の内部に、光不透過部14として光吸収部を設けることにより、散乱透過光が光吸収部に吸収されるので、隣接する画素へ、散乱透過光が伝播するのを防止することができる。
また、光反射部を構成する光反射材料としては、特に限定されるものではないが、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等が挙げられる。これらの光反射材料の中でも、可視光全域に渡って高い反射率を有する観点から、アルミニウムまたは銀が好ましい。
光反射部(光不透過部14)の形成方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、前記の光反射材料を非感光性樹脂に分散させたものを用いて、スクリーン印刷法等により、直接、パターニングする方法、あるいは、蒸着法やスパッタリング法等のドライプロセスにより、光反射性がない部材に、前記の光反射材料をコーティングして、光反射部とする方法が用いられる。
障壁13の内部に、光不透過部14として光反射部を設けることにより、散乱透過光が光反射部で反射されるので、隣接する画素へ、散乱透過光が伝播するのを防止することができるばかりでなく、散乱透過光を元の画素へ戻すことによって、光の取り出し効率を向上させることができる。
製造プロセス等の問題により、光不透過部14を光吸収部または光反射部のみで形成することが難しい場合、すなわち、製造プロセス等の問題により、散乱透過光を十分に防ぐための光吸収部または光反射部を単体で形成することができない場合、光吸収部と光反射部を組み合わせて、光不透過部14を形成してもよい。光吸収部と光反射部を組み合わせる方法、すなわち、光吸収部と光反射部の配置は特に限定されるものではないが、例えば、図9に示すように、光吸収部21の両側面側に光反射部22,22を配置することが好ましい。これにより、散乱透過光を光取出し方向に再利用する率を高めることができる。
また、図10に示すように、光吸収部21と光反射部22を交互に連接するように配置してもよい。この場合、光不透過部14の両側面は、光反射部22で形成されるようにすることが光の取り出し効率を向上する観点から好ましい。また、光吸収部21と光反射部22の高さや幅を揃える必要はないし、光吸収部21と光反射部22とが一部重畳してもよい。さらに、光吸収部21の光吸収機能や光反射部22の光反射機能を揃える必要はなく、これらの性能を個別に決定することができる。
また、光吸収部また光反射部を設けるか、あるいは、光吸収部と光反射部の両方を組み合わせただけでは光不透過部14の高さが十分でない場合、図11に示すように、内部に、十分な高さを形成できる光透過部15を形成し、その光透過部15を覆うように、光反射部16を形成して、光不透過部14としてもよい。また、図12に示すように、内部に、十分な高さを形成できる光透過部15を形成し、その光透過部15を覆うように、光吸収部17を形成して、光不透過部14としてもよい。また、図13に示すように、内部に、十分な高さを形成できる光透過部15を形成し、その光透過部15を覆うように、光吸収部17を形成し、さらに、その光吸収部17を覆うように、光反射部16を形成して、光不透過部14としてもよい。ここで言う高さとは、少なくとも蛍光体層12R,12G,12Bの膜厚以上の高さのことである。すなわち、図14に示すように、蛍光体層12R,12G,12Bの膜厚よりも光不透過部14の高さが低いと、光不透過部14よりも高い位置で発光した蛍光体層12R,12G,12Bの光が、光不透過部14が形成されていない障壁13を介して隣接画素へ透過するおそれがある。光不透過部14の高さは、上述したように蛍光体層12R,12G,12Bの膜厚以上の高さであればよいので、障壁13の高さと等しくする必要はない。
なお、図15に示すように、光透過部15の内部に、光反射部16と光吸収部17の両方が設けられていてもよい。あるいは、光透過部15の内部に、光反射部または光吸収部のいずれか一方が設けられていてもよい。
また、光不透過部14の少なくとも障壁13と接する面をアッシング等であらすことにより、障壁13を光不透過部14に対して、より強固に固着させることもできる。
また、光不透過部14の透過率は0%が理想的であるが、蛍光体材料、カラーフィルター材料、障壁材料等のディスプレイに用いられる部材;ディスプレイのコントラスト比や色にじみ等の許容値;発光スペクトル毎に許容される光不透過部14の透過率等は、一意的に決定されるわけではないので、光不透過部14の透過率の上限値および下限値等も一意的に決定することはできない。
したがって、本実施形態においても、光不透過部14の透過率を任意に決定することができるが、少なくとも光不透過部14の透過率は、障壁13を構成する樹脂の透過率よりも低くなければならない。なぜならば、光不透過部14の透過率が、障壁13を構成する樹脂の透過率よりも高い場合、障壁13内部を透過する光を、光不透過部14で吸収あるいは反射する機能が十分に発揮できないおそれがあるからである。
また、図1に示すように、光不透過部14は、テーパー形状をなしていることが好ましい。
図1では、光不透過部14は、基板11側から離れるに従って次第に幅が狭くなっていくテーパー形状をなしている。この場合、蛍光体層12R,12G,12Bが形成されている基板11の一方の面11aにおいて、光不透過部14の幅が広くなっているので、蛍光や励起光が障壁13を伝播して隣接する画素へ入射することを効果的に防ぐことが可能となる。
また、図16に示すように、光不透過部14は、基板11側から離れるに従って次第に幅が広くなっていくテーパー形状をなしていてもよい。この場合、光不透過部14が、障壁13の内側に食い込む形となるので、基板11と障壁13との密着性を高める機能を果たすことができる。
また、図17に示すように、光不透過部14は、その高さ方向において、上面14aおよび下面14bから中央部に向かって次第に幅が狭くなる形状をなしていてもよい。この場合、基板11と光不透過部14との接触面積が大きくなるので、基板11と光不透過部14との密着性を高めることができるとともに、光不透過部14が、障壁13の内側に食い込む形となるので、基板11と障壁13との密着性を高める機能を果たすことができる。
また、光不透過部14を蛍光体層12R,12G,12Bが設けられた基板11の一方の面11a側に設けることが困難な場合、図18に示すように、蛍光体層12R,12G,12Bが設けられた基板11と対向する位置にある障壁13の一部に光不透過部14を設けてもよい。ただし、この場合、障壁13を透過して隣接画素へ入る蛍光成分を低減するため、図19に示すように、光不透過部14の高さは障壁13の高さに近ければ近いほど好ましい。このような光不透過部14が形成された障壁13の作製手法としては、予め仮基板上に、光不透過部14が形成された障壁13を作製しておき、基板11の一方の面11aへ転写する等の手法が挙げられるが、本実施形態はこれに限定されない。なお、図18、19では、障壁13内部において、その中央に光不透過部14が設けられている場合を例示したが、本実施形態はこれに限定されない。本実施形態にあっては、障壁13の内部または側面13aであれば、どこの位置に光不透過部14が設けられていてもよい。例えば、図20に示すように、障壁13の側面13aに光不透過部14が設けられていてもよい。
光不透過部14は、多段構造をなしていてもよい。例えば、図17に示すような形状の光不透過部14を形成する場合、図1に示すテーパー形状の光不透過部14を形成した後、その上に、図16に示すテーパー形状の光不透過部14を形成してもよい。また、光不透過部14を連続体で形成することが困難な場合、図21に示すように、光不透過部14を分離して形成してもよい。この場合、光不透過部14の間隙を縫って隣接画素へ入る蛍光成分を低減するため、間隙は限りなく無くすことが好ましい。このような光不透過部14が形成された障壁13の作製手法としては、予め仮基板上に、光不透過部14が設けられた障壁13を形成しておき、一方、基板11の一方の面11aにも光不透過部14が設けられた障壁13を形成しておき、仮基板上に形成された光不透過部14が設けられた障壁13を、基板11の一方の面11aに形成された光不透過部14が設けられた障壁13上へ転写する等の手法が挙げられるが、本実施形態はこれに限定されない。なお、図21では、障壁13内部において、その中央に光不透過部14が設けられている場合を例示したが、本実施形態はこれに限定されない。本実施形態にあっては、障壁13の内部または側面13aであれば、どこの位置に光不透過部14が設けられていてもよい。例えば、図22に示すように、高さ方向に沿う断面において、2つの光不透過部14がずれて配置されていてもよい。また、図23に示すように、高さ方向に沿う断面において、分離して形成された2つの光不透過部14の形状や大きさは異なっていてもよいし、端面を合わせる必要もない。また、図24に示すように、障壁13の側面13a側に光不透過部14が設けられていてもよい。
また、光不透過部14が多段構造である場合、各段における光吸収機能や光反射機能を任意に決定することができる。例えば、光不透過部14が二段構造である場合、一段目が光反射機能を有し、二段目が光吸収機能を有するように、光不透過部14を形成してもよい。さらに、光不透過部14が多段構造である場合、各段の光吸収機能や光反射機能を揃える必要はなく、これらの性能を任意に決定することができる。当然のことながら、上述の光透過部15を組み合わせて多段構造を形成してもよい。
「カラーフィルター」
蛍光体基板10において、基板11と蛍光体層12R,12G,12Bとの間に、カラーフィルターを設けることが好ましい。
カラーフィルターとしては、従来のカラーフィルターが用いられる。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、蛍光体基板10を用いた表示装置の色再現範囲を拡大することができる。
蛍光体層12R(赤色蛍光体層)と対向するように設けられる赤色カラーフィルターは、蛍光体層12Rを励起する励起光(外光)を吸収する。これにより、外光による蛍光体層12Rの発光を低減・防止することが可能となり、コントラストの低下を低減・防止することができる。また、赤色カラーフィルターにより、蛍光体層12Rにより吸収されず、透過してしまう励起光L1が外部に漏れ出すことを防止できる。このため、蛍光体層12Rからの発光と励起光L1による混色に起因する蛍光L3の色純度の低下を防止することが可能となる。
同様に、蛍光体層12G(緑色蛍光体層)と対向するように設けられる緑色カラーフィルターは、蛍光体層12Gを励起する励起光(外光)を吸収する。これにより、外光による蛍光体層12Gの発光を低減・防止することが可能となり、コントラストの低下を低減・防止することができる。また、緑色カラーフィルターにより、蛍光体層12Gにより吸収されず、透過してしまう励起光L1が外部に漏れ出すことを防止できる。このため、蛍光体層12Gからの蛍光L2と励起光L1による混色に起因する発光の色純度の低下を防止することが可能となる。
同様に、蛍光体層12B(青色蛍光体層)と対向するように設けられる青色カラーフィルターは、蛍光体層12Bを励起する励起光(外光)を吸収する。これにより、外光による蛍光体層12Bの発光を低減・防止することが可能となり、コントラストの低下を低減・防止することができる。また、青色カラーフィルターにより、蛍光体層12Bにより吸収されず、透過してしまう励起光L1が外部に漏れ出すことを防止できる。このため、蛍光体層12Bからの蛍光L4と励起光L1による混色に起因する発光の色純度の低下を防止することが可能となる。
[表示装置]
図25は、表示装置の一実施形態を示す概略断面図である。
表示装置30は、蛍光体基板10と、蛍光体基板10上に、接着層31を介して貼り合わされた光源基板32とから概略構成されている。
蛍光体基板10は、赤色、緑色および青色の表示をそれぞれ行う3つのドットにより画像を構成する最小単位である1つの画素が構成されている。以下の説明では、赤色の表示を行うドットを赤色画素PR、緑色の表示を行うドットを緑色画素PG、青色の表示を行うドットを青色画素PBと称する。
光源基板32は、基板33と、基板33の蛍光体基板10側の面(以下、「一方の面」と言う。)33aに配置された光源(励起光源)34とから概略構成されている。光源34からは、励起光L1として、例えば、紫外光が射出される。蛍光体基板10では、光源34から射出された励起光L1を受けて、緑色画素PGにおいて緑色の蛍光L2が生じ、赤色画素PRにおいて赤色の蛍光L3が生じ、青色画素PBにおいて青色の蛍光L4が生じる。そして、これら赤色、緑色および青色の3つの色光によってフルカラー表示が行われる。
(接着層)
接着層31を構成する接着剤としては、例えば、一般の紫外線硬化樹脂、熱硬化性樹脂等が用いられる。
(光源)
「基板」
基板33としては、上記の基板11と同様のものが用いられる。
蛍光体層12R,12G,12Bを構成する蛍光体を励起する光源34としては、紫外光、青色光を発するものが好ましい。光源34としては、特に限定されるものではないが、例えば、公知の紫外LED、青色LED、紫外発光無機EL素子、青色発光無機EL素子、紫外発光有機EL素子、青色発光有機EL素子等が挙げられる。
また、これらの光源34を直接スイッチングすることによって、画像を表示するための、発光のON/OFFをコントロールすることが可能であるが、蛍光体層と光源等の間に、液晶のようなシャッター機能を有する層を配置し、それを、コントロールすることにより、発光のON/OFFをコントロールすることも可能である。また、液晶のようなシャッター機能を有する層と光源とを両方共ON/OFFをコントロールすることも可能である。
ここで、光源34から発する紫外光としては、主発光ピークが360nm~410nmの発光が好ましく、青色光としては、主発光ピークが435nm~480nmの発光が好ましい。光源34は、指向性を有していることが望ましい。指向性とは、光の強度が方向によって異なる性質をいう。指向性は、光が蛍光体層12R,12G,12Bに入射する時点で有していればよい。光源34は、平行光を蛍光体層12R,12G,12Bに入射させることが望ましい。
光源34の指向性の程度としては、半値幅が±30度以下であることが好ましく、より好ましくは半値幅が±10度以下である。
半値幅が30度よりも大きい場合、光源34から射出された光が所望の画素以外に入射して、所望外の蛍光体を励起することにより、色純度やコントラストを低下させるためである。
以下、光源34として好適に利用可能な発光素子について説明する。
「LED」
図26は、光源基板32を構成するLED基板の一実施形態を示す概略断面図である。LED基板40は、基板41と、基板41の一方の面41a上に順に積層された第一のバッファ層42、n型コンタクト層43、第二のn型クラッド層44、第一のn型クラッド層45、活性層46、第一のp型クラッド層47、第二のp型クラッド層48および第二のバッファ層49と、n型コンタクト層43上に形成された陰極50と、第二のバッファ層49上に形成された陽極51とから概略構成されている。
なお、LEDとしては、他の公知のLED、例えば、紫外発光無機LED、青色発光無機LED等を用いることができるが、具体的な構成は上記のものに限定されるものではない。
以下、LED基板40の各構成要素について詳細に説明する。
活性層46は、電子と正孔の再結合により発光を行う層であり、活性層材料としては、LED用の公知の活性層材料を用いることができる。このような活性層材料としては、例えば、紫外活性層材料として、AlGaN、InAlN、InAlGa1-a-bN(0≦a、0≦b、a+b≦1)、青色活性層材料としては、InGa1-zN(0<z<1)等が挙げられるが、本実施形態はこれらに限定されるものではない。
また、活性層46としては、単一量子井戸構造または多重量子井戸構造のものが用いられる。量子井戸構造の活性層はn型、p型のいずれでもよいが、特にノンドープ(不純物無添加)の活性層とすると、バンド間発光により発光波長の半値幅が狭くなり、色純度のよい発光が得られるため好ましい。
また、活性層46に、ドナー不純物またはアクセプター不純物の少なくとも一方をドープしてもよい。不純物をドープした活性層の結晶性がノンドープのものと同じであれば、ドナー不純物をドープすることにより、ノンドープのものに比べてバンド間発光強度をさらに強くすることができる。アクセプター不純物をドープすると、バンド間発光のピーク波長よりも約0.5eVだけ低エネルギー側にピーク波長をシフトさせることができるが、半値幅は広くなる。アクセプター不純物とドナー不純物との両者をドープすると、アクセプター不純物のみをドープした活性層の発光強度に比べて、その発光強度をさらに大きくすることができる。特に、アクセプター不純物をドープした活性層を形成する場合、活性層の導電型はSi等のドナー不純物をもドープしてn型とすることが好ましい。
第二のn型クラッド層44および第一のn型クラッド層45としては、LED用の公知のn型クラッド層材料を用いることができ、単層でも多層構成でもよい。活性層46よりもバンドギャップエネルギーが大きいn型半導体で、第二のn型クラッド層44および第一のn型クラッド層45を構成した場合、第二のn型クラッド層44および第一のn型クラッド層45と、活性層46との間には、正孔に対する電位障壁ができ、正孔を活性層46に閉じ込めることが可能となる。例えば、n型InGa1-xN(0≦x<1)により、第二のn型クラッド層44および第一のn型クラッド層45を形成することが可能であるが、本実施形態はこれらに限定されるものではない。
第一のp型クラッド層47および第二のp型クラッド層48としては、LED用の公知のp型クラッド層材料を用いることができ、単層でも多層構成でもよい。活性層46よりもバンドギャップエネルギーが大きいp型半導体で、第一のp型クラッド層47および第二のp型クラッド層48を構成した場合、第一のp型クラッド層47および第二のp型クラッド層48と、活性層46との間には、電子に対する電位障壁ができ、電子を活性層46に閉じ込めることが可能となる。例えば、AlGa1-yN(0≦y≦1)により、第一のp型クラッド層47および第二のp型クラッド層48を形成することが可能であるが、本実施形態はこれらに限定されるものではない。
n型コンタクト層43としては、LED用の公知のコンタクト層材料を用いることができ、例えば、第二のn型クラッド層44および第一のn型クラッド層45に接して電極を形成する層としてn型GaNからなるn型コンタクト層43を形成することが可能である。また、第一のp型クラッド層47および第二のp型クラッド層48に接して電極を形成する層として、p型GaNからなるp型コンタクト層を形成することも可能である。ただし、このp型コンタクト層は、第二のn型クラッド層44、第二のp型クラッド層48がGaNで形成されていれば、特に形成する必要はなく、第二のクラッド層(第二のn型クラッド層44、第二のp型クラッド層48)をコンタクト層とすることも可能である。
本実施形態で用いられる上記の各層の形成方法としては、LED用の公知の成膜プロセスを用いることが可能であるが、本実施形態はこれらに限定されるものではない。例えば、MOVPE(有機金属気相成長法)、MBE(分子線気相成長法)、HDVPE(ハイドライド気相成長法)等の気相成長法を用いて、例えば、サファイア(C面、A面、R面を含む)、SiC(6H-SiC、4H-SiCも含む)、スピネル(MgAl、特にその(111)面)、ZnO、Si、GaAs、あるいは、他の酸化物単結晶基板(NGO等)等の基板上に形成することが可能である。
「有機EL素子」
図27は、光源基板32を構成する有機EL素子基板の一実施形態を示す概略断面図である。有機EL素子基板60は、基板61と、基板61の一方の面61a上に設けられた有機EL素子62とから概略構成されている。有機EL素子62は、基板61の一方の面61a上に順に設けられた、第一電極63と、有機EL層64と、第二電極65とから概略構成されている。すなわち、有機EL素子62は、基板61の一方の面61a上に、第一電極63および第二電極65からなる一対の電極と、これら一対の電極間に挟持された有機EL層64と、を備えている。第一電極63および第二電極65は、有機EL素子62の陽極または陰極として対で機能する。第一電極63と第二電極65との間の光学距離は、微小共振器構造(マイクロキャビティ構造)を構成するように調整されている。
有機EL層64は、第一電極63側から第二電極65側に向かって順に積層された、正孔注入層66、正孔輸送層67、有機発光層68、正孔防止層69、電子輸送層70および電子注入層71から構成されている。
正孔注入層66、正孔輸送層67、有機発光層68、正孔防止層69、電子輸送層70および電子注入層71は、それぞれ単層構造または多層構造のいずれであってもよい。また、正孔注入層66、正孔輸送層67、有機発光層68、正孔防止層69、電子輸送層70および電子注入層71は、それぞれ有機薄膜または無機薄膜のいずれであってもよい。
正孔注入層66は、第一電極63からの正孔の注入を効率よく行うものである。
正孔輸送層67は、有機発光層68への正孔の輸送を効率よく行うものである。
電子輸送層70は、有機発光層68への電子の輸送を効率よく行うものである。
電子注入層71は、第二電極65からの電子の注入を効率よく行うものである。
正孔注入層66、正孔輸送層67、電子輸送層70および電子注入層71は、キャリア注入輸送層に該当する。
なお、有機EL素子62は上記の構成に限定されるものではなく、有機EL層64が、有機発光層の単層構造であっても、有機発光層とキャリア注入輸送層の多層構造であってもよい。有機EL素子62の構成としては、具体的には、下記のものが挙げられる。
(1)第一電極63と第二電極65の間に、有機発光層のみが設けられた構成(2)第一電極63側から第二電極65側に向かって、正孔輸送層および有機発光層がこの順に積層された構成
(3)第一電極63側から第二電極65側に向かって、有機発光層および電子輸送層がこの順に積層された構成
(4)第一電極63側から第二電極65側に向かって、正孔輸送層、有機発光層および電子輸送層がこの順に積層された構成
(5)第一電極63側から第二電極65側に向かって、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層および電子輸送層がこの順に積層された構成
(6)第一電極63側から第二電極65側に向かって、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層および電子注入層がこの順に積層された構成
(7)第一電極63側から第二電極65側に向かって、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、正孔防止層および電子輸送層がこの順に積層された構成
(8)第一電極63側から第二電極65側に向かって、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、正孔防止層、電子輸送層および電子注入層がこの順に積層された構成
(9)第一電極63側から第二電極65側に向かって、正孔注入層、正孔輸送層、電子防止層、有機発光層、正孔防止層、電子輸送層および電子注入層がこの順に積層された構成
これら有機発光層、正孔注入層、正孔輸送層、正孔防止層、電子防止層、電子輸送層および電子注入層の各層は、単層構造または多層構造のいずれであってもよい。また、有機発光層、正孔注入層、正孔輸送層、正孔防止層、電子防止層、電子輸送層および電子注入層の各層は、それぞれ有機薄膜または無機薄膜のいずれであってもよい。
また、第一電極63の端面を覆うようにエッジカバー72が形成されている。すなわち、エッジカバー72は、第一電極63と第二電極65の間でリークを起こすことを防止するために、第一電極63と第二電極65の間において、基板61の一方の面61aに形成された第一電極63のエッジ部を覆うように設けられている。
以下、有機EL素子基板60を構成する各構成部材およびその形成方法について具体的に説明するが、本実施形態はこれら構成部材および形成方法に限定されるものではない。
基板61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、ポリイミド等からなるプラスチック基板、アルミナ等からなるセラミックス基板等の絶縁性基板、または、アルミニウム(Al)、鉄(Fe)等からなる金属基板、または、これらの基板上に酸化シリコン(SiO)、有機絶縁材料等からなる絶縁物を表面にコーティングした基板、アルミニウム等からなる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が挙げられるが、本実施形態はこれらの基板に限定されるものではない。これらの基板の中でも、ストレスなく湾曲部、折り曲げ部を形成することが可能となることから、プラスチック基板または金属基板を用いることが好ましい。
さらに、プラスチック基板に無機材料をコーティングした基板、金属基板に無機絶縁材料をコーティングした基板が好ましい。このような無機材料をコーティングした基板を用いることにより、プラスチック基板を有機EL素子基板の基板として用いた場合に最大の問題となる水分の透過による有機EL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素子基板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層の膜厚は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を形成する場合には、基板61としては、500℃以下の温度で融解せず、歪みも生じない基板を用いることが好ましい。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を形成することは困難であるが、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により、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ことが可能となる。
また、プラスチ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を形成した後、プラスチック基板にガラス基板上のTFTを転写することにより、プラスチック基板上にTFTを転写形成することができる。
さらに、有機EL層64からの発光を基板61とは反対側から取り出す場合には、基板としての制約はないが、有機EL層64からの発光を基板61側から取り出す場合には、有機EL層64からの発光を外部に取り出すために、透明または半透明の基板を用いる必要がある。
基板61に形成されるTFTは、有機EL素子62を形成する前に、予め基板61の一方の面61aに形成され、画素スイッチング用素子および有機EL素子駆動用素子として機能する。本実施形態におけるTFTとしては、公知のTFTが挙げられる。また、TFTの代わりに、金属-絶縁体-金属(MIM)ダイオードを用いることもできる。
アクティブ駆動型有機EL表示装置、有機EL表示装置に用いることが可能なTFTは、公知の材料、構造および形成方法を用いて形成することができる。
TFTを構成する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、または、ポリチオフェン誘導体、チオフェンオリゴマー、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、コプレーナ型等が挙げられる。
TFT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法または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う方法(低温プロセス)、(4)LPCVD法または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。
本実施形態におけるTFTを構成するゲート絶縁膜は、公知の材料を用いて形成することができる。ゲート絶縁膜としては、例えば、PECVD法、LPCVD法等により形成されたSiOまたはポリシリコン膜を熱酸化して得られるSiO等からなる絶縁膜が挙げられる。
また、本実施形態におけるTFTの信号電極線、走査電極線、共通電極線、第一駆動電極および第二駆動電極は、公知の材料を用いて形成することができる。これら信号電極線、走査電極線、共通電極線、第一駆動電極および第二駆動電極の材料としては、例えば、タンタル(Ta)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)等が挙げられる。有機EL素子基板60のTFTは、上記のような構成とすることができるが、本実施形態は、これらの材料、構造および形成方法に限定されるものではない。
アクティブ駆動型有機EL表示装置、有機EL表示装置に用いることが可能な層間絶縁膜は、公知の材料を用いて形成することができる。層間絶縁膜の材料としては、例えば、酸化シリコン(SiO)、窒化シリコン(SiNまたはSi)、酸化タンタル(TaOまたはTa)等の無機材料、または、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、層間絶縁膜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、層間絶縁膜をパターニングすることもできる。
有機EL素子62からの発光を基板61とは反対側(第二電極65側)から取り出す場合には、外光が基板61の一方の面61aに形成されたTFTに入射して、TFTの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を形成することが好ましい。また、上記の層間絶縁膜と遮光性絶縁膜を組み合わせて用いることもできる。遮光性絶縁膜の材料としては、例えば、フタロシアニン、キナクロドン等の顔料また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が、本実施形態はこれらの材料および形成方法に限定されるものではない。
アクティブ駆動型有機EL表示装置において、基板61の一方の面61a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82の欠陥(例えば、画素電極の欠損、有機EL層の欠損、第二電極の断線、第一電極と第二電極の短絡、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、層間絶縁膜上に平坦化膜を設けてもよい。
このような平坦化膜は、公知の材料を用いて形成することができる。平坦化膜の材料としては、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、例えば、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等が挙げられるが、本実施形態はこれらの材料および形成方法に限定されるものではない。また、平坦化膜は、単層構造または多層構造のいずれであってもよい。
第一電極63および第二電極65は、有機EL素子62の陽極または陰極として対で機能する。つまり、第一電極63を陽極とした場合、第二電極65は陰極となり、第一電極63を陰極とした場合、第二電極65は陽極となる。
第一電極63および第二電極65を形成する電極材料としては、公知の電極材料を用いることができる。陽極を形成する電極材料としては、有機EL層64への正孔の注入をより効率よく行う観点から、仕事関数が4.5eV以上の金(Au)、白金(Pt)、ニッケル(Ni)等の金属、および、インジウム(In)と錫(Sn)からなる酸化物(ITO)、錫(Sn)の酸化物(SnO)、インジウム(In)と亜鉛(Zn)からなる酸化物(IZO)等の透明電極材料等が挙げられる。
また、陰極を形成する電極材料としては、有機EL層64への電子の注入をより効率よく行う観点から、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、または、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63および第二電極65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、本実施形態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、フォトリソグラフィー法、レーザー剥離法により形成した電極をパターニングすることもでき、シャドーマスクと組み合わせることで直接パターニングした電極を形成することもできる。
第一電極63および第二電極65の膜厚は、50nm以上であることが好ましい。膜厚が50nm未満の場合には、配線抵抗が高くなり、駆動電圧が上昇するおそれがある。
表示装置の色純度の向上、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用いる場合、有機EL層64からの発光を第一電極63または第二電極65側から取り出す場合には、第一電極63または第二電極65として半透明電極を用いることが好ましい。
半透明電極の材料としては、金属の半透明電極単体、もしくは、金属の半透明電極と透明電極材料を組み合わせたものを用いることができる。特に、半透明電極の材料としては、反射率と透過率の観点から、銀が好ましい。
半透明電極の膜厚は、5~30nmが好ましい。半透明電極の膜厚が5nm未満の場合には、光の反射が十分行えず、干渉の効果を十分得るとこができない。また、半透明電極の膜厚が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、表示装置の輝度および発光効率が低下するおそれがある。
また、第一電極63または第二電極65としては、光を反射する反射率の高い電極を用いることが好ましい。反射率の高い電極としては、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-シリコン合金等からなる反射性金属電極(反射電極)、この反射性金属電極と透明電極を組み合わせた電極等が挙げられる。
電荷注入輸送層は、電荷(正孔、電子)の電極からの注入と発光層への輸送(注入)をより効率よく行う目的で、電荷注入層(正孔注入層66、電子注入層71)と電荷輸送層(正孔輸送層67、電子輸送層70)に分類され、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)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)また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素子用、有機光導電体用の公知の電荷注入輸送材料を用いることができる。このような電荷注入輸送材料は、正孔注入輸送材料およ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、本実施形態はこれらの材料に限定されるものではない。
正孔注入層66および正孔輸送層67の材料としては、公知のものが用いられ、例えば、酸化バナジウム(V)、酸化モリブデン(MoO)等の酸化物や無機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(α-NPD)、4,4’,4”-トリス(カルバゾール-9-イル)トリフェニルアミン(TCTA)、N,N-ジカルバゾリル-3,5-ベンゼン(m-CP)、4,4’-(シクロヘキサン-1,1-ジイル)ビス(N,N-ジ-p-トリルアニリン)(TAPC)、2,2’-ビス(N,N-ジフェニルアミン)-9,9’-スピロビフルオレン(DPAS)、N1,N1’-(ビフェニル-4,4’-ジイル)ビス(N1-フェニル-N4,N4-ジ-m-トリルベンゼン-1,4-ジアミン)(DNTPD)、N3,N3,N3”’, N3”’-テトラ-p-トリル-[1,1’:2’,1”:2”,1”’-クォーターフェニル]-3,3”’-ジアミン(BTPD)、4,4’-(ジフェニルシランジイル)ビス(N,N-ジ-p-トリルアニリン)(DTASi)、2,2-ビス(4-カルバゾール-9-イルフェニル)アダマンティン(Ad-Cz)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含窒素化合物;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)等の高分子化合物;2-メチル-9,10-ビス(ナフタレン-2-イル)アントラセン(MADN)等の芳香族炭化水素化合物等が挙げられる。
正孔注入層66の材料としては、陽極からの正孔の注入および輸送をより効率よく行う観点から、正孔輸送層67の材料よりも、最高被占分子軌道(HOMO)のエネルギー準位が低い材料を用いることが好ましい。また、正孔輸送層67の材料としては、正孔注入層66の材料よりも、正孔の移動度が高い材料を用いることが好ましい。
正孔注入層66および正孔輸送層67は、任意に添加剤(ドナー、アクセプター等)を含んでいてもよい。
そして、正孔の注入性および輸送性をより向上させるためには、正孔注入層66および正孔輸送層67は、アクセプターを含むことが好ましい。アクセプターとしては、有機EL素子向けの公知のアクセプター材料を用いることができる。これらの具体的な化合物を以下に例示するが、本実施形態はこれらの材料に限定されるものではない。
アクセプターは、無機材料または有機材料のいずれであってもよい。
無機材料としては、金(Au)、白金(Pt)、タングステン(W)、イリジウム(Ir)、オキシ塩化リン(POCl)、六フッ化ヒ酸イオン(AsF )、塩素(Cl)、臭素(Br)、ヨウ素(I)、酸化バナジウム(V)、酸化モリブデン(MoO)等が挙げられる。
有機材料としては、7,7,8,8,-テトラシアノキノジメタン(TCNQ)、テトラフルオロテトラシアノキノジメタン(TCNQF)、テトラシアノエチレン(TCNE)、ヘキサシアノブタジエン(HCNB)、ジシクロジシアノベンゾキノン(DDQ)等のシアノ基を有する化合物;トリニトロフルオレノン(TNF)、ジニトロフルオレノン(DNF)等のニトロ基を有する化合物;フルオラニル;クロラニル;ブロマニル等が挙げられる。
これらの中でも、正孔濃度を増加させる効果がより高いことから、TCNQ、TCNQF、TCNE、HCNB、DDQ等のシアノ基を有する化合物が好ましい。
正孔防止層69、電子輸送層70および電子注入層71の材料としては、公知のものが用いられ、低分子材料であれば、n型半導体である無機材料;1,3-ビス[2-(2,2’-ビピリジン-6-イル)-1,3,4-オキサジアゾ-5-イル]ベンゼン(Bpy-OXD)、1,3-ビス(5-(4-(tert-ブチル)フェニル)-1,3,4-オキサジアゾール-2-イル)ベンゼン(OXD7)等のオキサジアゾール誘導体;3-(4-ビフェニル)-4-フェニル-5-tert-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;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;8-ヒドロキシキノリノラート-リチウム(Liq)等のキノリン誘導体;2,7-ビス[2-(2,2’-ビピリジン-6-イル)-1,3,4-オキサジアゾ-5-イル]-9,9-ジメチルフルオレン(Bpy-FOXD)等のフルオレン誘導体;1,3,5-トリ[(3-ピリジル)-フェン-3-イル]ベンゼン(TmPyPB)、1,3,5-トリ[(3-ピリジル)-フェン-3-イル]ベンゼン(TpPyPB)等のベンゼン誘導体;2,2’,2”-(1,3,5-ベンジントリイル)-トリス(1-フェニル-1-H-ベンゾイミダゾール)(TPBI)等のベンゾイミダゾール誘導体;3,5-ジ(ピレン-1-イル)ピリジン(PY1)等のピリジン誘導体;3,3’,5,5’-テトラ[(m-ピリジル)-フェン-3-イル]ビフェニル(BP4mPy)等のビフェニル誘導体;4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン(BPhen)、2,9-ジメチル-4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン(BCP)等のフェナントロリン誘導体;トリス(2,4,6-トリメチル-3-(ピリジン-3-イル)フェニル)ボラン(3TPYMB)等のトリフェニルボラン誘導体;ジフェニルビス(4-(ピリジン-3-イル)フェニル)シラン(DPPS)等のテトラフェニルシラン誘導体;ポリ(オキサジアゾール)(Poly-OXZ)、ポリスチレン誘導体(PSS)等が挙げられる。特に、電子注入層71の材料としては、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。
電子注入層71の材料としては、陰極からの電子の注入および輸送をより効率よく行う観点から、電子輸送層70の材料よりも最低空分子軌道(LUMO)のエネルギー準位が高い材料を用いることが好ましい。また、電子輸送層70の材料としては、電子注入層71の材料よりも、電子の移動度が高い材料を用いることが好ましい。
電子輸送層70および電子注入層71は、任意に添加剤(ドナー、アクセプター等)を含んでいてもよい。
そして、電子の輸送性および注入性をより向上させるためには、電子輸送層70および電子注入層71は、ドナーを含むことが好ましい。ドナーとしては、有機EL素子用の公知のドナー材料を用いることができる。これらの具体的な化合物を以下に例示するが、本実施形態はこれらの材料に限定されるものではない。
ドナーは、無機材料または有機材料のいずれであってもよい。
無機材料としては、リチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属;マグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属;希土類元素;アルミニウム(Al);銀(Ag);銅(Cu);インジウム(In)等が挙げられる。
有機材料としては、芳香族3級アミン骨格を有する化合物、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、ペンタセン等の置換基を有していてもよい縮合多環化合物、テトラチアフルバレン(TTF)類、ジベンゾフラン、フェノチアジン、カルバゾール等が挙げられる。
芳香族3級アミン骨格を有する化合物としては、アニリン類;フェニレンジアミン類;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-ベンジジン等のベンジジン類;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のトリフェニルアミン類;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トリフェニルジアミン類等が挙げられる。
上記の縮合多環化合物が「置換基を有する」とは、縮合多環化合物中の1つ以上の水素原子が、水素原子以外の基(置換基)で置換されていることを指し、置換基の数は特に限定されず、全ての水素原子が置換基で置換されていてもよい。そして、置換基の位置も特に限定されない。置換基としては、炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数2~10のアルケニル基、炭素数2~10のアルケニルオキシ基、炭素数6~15のアリール基、炭素数6~15のアリールオキシ基、水酸基、ハロゲン原子等が挙げられる。
アルキル基は、直鎖状、分岐鎖状または環状のいずれであってもよい。
直鎖状または分枝鎖状のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert-ペンチル基、1-メチルブチル基、n-ヘキシル基、2-メチルペンチル基、3-メチルペンチル基、2,2-ジメチルブチル基、2,3-ジメチルブチル基、n-ヘプチル基、2-メチルヘキシル基、3-メチルヘキシル基、2,2-ジメチルペンチル基、2,3-ジメチルペンチル基、2,4-ジメチルペンチル基、3,3-ジメチルペンチル基、3-エチルペンチル基、2,2,3-トリメチルブチル基、n-オクチル基、イソオクチル基、ノニル基、デシル基等が挙げられる。環状のアルキル基は、単環状または多環状のいずれであってもよく、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデシル基、ノルボルニル基、イソボルニル基、1-アダマンチル基、2-アダマンチル基、トリシクロデシル基等が挙げられる。
アルコキシ基としては、アルキル基が酸素原子に結合した一価の基が挙げられる。アルケニル基としては、炭素数が2~10のアルキル基において、炭素原子間の1つの単結合(C-C)が二重結合(C=C)に置換されたものが挙げられる。アルケニルオキシ基としては、アルケニル基が酸素原子に結合した一価の基が挙げられる。アリール基は、単環状または多環状のいずれであってもよく、環員数は特に限定されず、好ましいものとしては、フェニル基、1-ナフチル基、2-ナフチル基等が挙げられる。アリールオキシ基としては、アリール基が酸素原子に結合した一価の基が挙げられる。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
これらの中でも、ドナーとしては、電子濃度を増加させる効果がより高いことから、芳香族3級アミン骨格を有する化合物、置換基を有していてもよい縮合多環化合物、アルカリ金属が好ましい。
有機発光層68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と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い。また、これらの各材料が高分子材料(結着用樹脂)または無機材料中に分散された構成であってもよい。発光効率および耐久性の観点からは、有機発光層68の材質は、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素子向けの公知の発光材料を用いることができる。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、本実施形態はこれらの材料に限定されるものではない。
有機発光層68に用いられる低分子発光材料(ホスト材料を含む)としては、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)-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;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等の蛍光性有機材料;アゾメチン亜鉛錯体、(8-ヒドロキシキノリナト)アルミニウム錯体(Alq)等の蛍光発光有機金属錯体;BeBq(ビス(ベンゾキノリノラト)ベリリウム錯体);4,4’-ビス-(2,2-ジ-p-トリル-ビニル)-ビフェニル(DTVBi);トリス(1,3-ジフェニル-1,3-プロパンジオノ)(モノフェナントロリン)Eu(III)(Eu(DBM)(Phen));ジフェニルエチレン誘導体;トリス[4-(9-フェニルフルオレン-9-イル)フェニル]アミン(TFTPA)等のトリフェニルアミン誘導体;ジアミノカルバゾール誘導体;ビススチリル誘導体;芳香族ジアミン誘導体;キナクリドン系化合物;ペリレン系化合物;クマリン系化合物;ジスチリルアリーレン誘導体(DPVBi);オリゴチオフェン誘導体(BMA-3T);4,4’-ジ(トリフェニルシリル)-ビフェニル(BSB)、ジフェニル-ジ(o-トリル)シラン(UGH1)、1,4-ビストリフェニルシリルベンゼン(UGH2)、1,3-ビス(トリフェニルシリル)ベンゼン(UGH3)、トリフェニル-(4-(9-フェニル-9H-フルオレン-9-イル)フェニル)シラン(TPSi-F)等のシラン誘導体;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)、4,4’-ビス(カルバゾール-9-イル)ビフェニル(CBP)、4,4’-ビス(カルバゾール-9-イル)-2,2’-ジメチルビフェニル(CDBP)、N,N-ジカルバゾリル-3,5-ベンゼン(m-CP)、3-(ジフェニルホスホリル)-9-フェニル-9H-カルバゾール(PPO1)、3,6-ジ(9-カルバゾリル)-9-(2-エチルヘキシル)カルバゾール(TCz1)、9,9’-(5-(トリフェニルシリル)-1,3-フェニレン)ビス(9H-カルバゾール)(SimCP)、ビス(3,5-ジ(9H-カルバゾール-9-イル)フェニル)ジフェニルシラン(SimCP2)、3-(ジフェニルホスホリル)-9-(4-ジフェニルホスホリル)フェニル)-9H-カルバゾール(PPO21)、2,2-ビス(4-カルバゾリルフェニル)-1,1-ビフェニル(4CzPBP)、3,6-ビス(ジフェニルホスホリル)-9-フェニル-9H-カルバゾール(PPO2)、9-(4-tert-ブチルフェニル)-3,6-ビス(トリフェニルシリル)-9H-カルバゾール(CzSi)、3,6-ビス[(3,5-ジフェニル)フェニル]-9-フェニル-カルバゾール(CzTP)、9-(4-tert-ブチルフェニル)-3,6-ジトリチル-9H-カルバゾール(CzC)、9-(4-tert-ブチルフェニル)-3,6-ビス(9-(4-メトキシフェニル)-9H-フルオレン-9-イル)-9H-カルバゾール(DFC)、2,2’-ビス(4-カルバゾール-9-イル)フェニル)-ビフェニル(BCBP)、9,9’-((2,6-ジフェニルベンゾ[1,2-b:4,5-b’]ジフラン-3,7-ジイル)ビス(4,1-フェニレン))ビス(9H-カルバゾール)(CZBDF)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)、2,7-ビス(カルバゾール-9-イル)-9,9-ジメチルフルオレン(DMFL-CBP)、2-[9,9-ジ(4-メチルフェニル)-フルオレン-2-イル]-9,9-ジ(4-メチルフェニル)フルオレン(BDAF)、2-(9,9-スピロビフルオレン-2-イル)-9,9-スピロビフルオレン(BSBF)、9,9-ビス[4-(ピレニル)フェニル]-9H-フルオレン(BPPF)、2,2’-ジピレニル-9,9-スピロビフルオレン(Spiro-Pye)、2,7-ジピレニル-9,9-スピロビフルオレン(2,2’-Spiro-Pye)、2,7-ビス[9,9-ジ(4-メチルフェニル)-フルオレン-2-イル]-9,9-ジ(4-メチルフェニル)フルオレン(TDAF)、2,7-ビス(9,9-スピロビフルオレン-2-イル)-9,9-スピロビフルオレン(TSBF)、9,9-スピロビフルオレン-2-イル-ジフェニル-フォスフィンオキサイド(SPPO1)等のフルオレン誘導体;1,3-ジ(ピレン-1-イル)ベンゼン(m-Bpye)等のピレン誘導体;プロパン-2,2’-ジイルビス(4,1-フェニレン)ジベンゾエート(MMA1)等のベンゾエート誘導体;4,4’-ビス(ジフェニルフォスフィンオキサイド)ビフェニル(PO1)、2,8-ビス(ジフェニルフォスフォリル)ジベンゾ[b,d]チオフェン(PPT)等のフォスフィンオキサイド誘導体;4,4”-ジ(トリフェニルシリル)-p-ターフェニル(BST)等のターフェニル誘導体;2,4-ビス(フェノキシ)-6-(3-メチルジフェニルアミノ)-1,3,5-トリアジン(BPMT)等トリアジン誘導体等が挙げられる。
有機発光層68に用いられる高分子発光材料としては、ポリ(2-デシルオキシ-1,4-フェニレン)(DO-PPP)、ポリ[2,5-ビス-[2-(N,N,N-トリエチルアンモニウム)エトキシ]-1,4-フェニル-アルト-1,4-フェニルレン]ジブロマイド(PPP-NEt3+)、ポリ[2-(2’-エチルヘキシルオキシ)-5-メトキシ-1,4-フェニレンビニレン](MEH-PPV)、ポリ[5-メトキシ-(2-プロパノキシサルフォニド)-1,4-フェニレンビニレン](MPS-PPV)、ポリ[2,5-ビス-(ヘキシルオキシ)-1,4-フェニレン-(1-シアノビニレン)](CN-PPV)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;ポリ(N-ビニルカルバゾール)(PVK)等のカルバゾール誘導体等が挙げられる。
有機発光材料は、低分子発光材料が好ましく、低消費電力化の観点から、発光効率の高い燐光材料を用いることが好ましい。
有機発光層68に用いられる発光性のドーパントとしては、有機EL素子用の公知のドーパントを用いることができる。このようドーパントとしては、紫外発光材料であれば、p-クォーターフェニル、3,5,3,5-テトラ-tert-ブチルセクシフェニル、3,5,3,5-テトラ-tert-ブチル-p-クィンクフェニル等の蛍光発光材料等が挙げられる。また、青色発光材料であれば、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)(FIr6)等の燐光発光有機金属錯体等が挙げられる。また、緑色発光材料であれば、トリス(2-フェニルピリジナート)イリジウム(Ir(ppy))等の燐光発光有機金属錯体等が挙げられる。
なお、有機EL層64を構成する各層の材料について説明したが、例えば、ホスト材料は正孔輸送材料または電子輸送材料としても使用でき、正孔輸送材料および電子輸送材料もホスト材料として使用できる。
正孔注入層66、正孔輸送層67、有機発光層68、正孔防止層69、電子輸送層70および電子注入層71各層の形成方法としては、公知のウエットプロセス、ドライプロセス、レーザー転写法等が用いられる。
ウエットプロセスとしては、上記の各層を構成する材料を溶媒に溶解または分散させた液体を用いる、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が挙げられる。上記の塗布法や印刷法に用いられる液体は、レベリング剤、粘度調整剤等、液体の物性を調整するための添加剤を含んでいてもよい。
ドライプロセスとしては、上記の各層を構成する材料を用いる、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)法等が用いられる。
正孔注入層66、正孔輸送層67、有機発光層68、正孔防止層69、電子輸送層70および電子注入層71の各層の膜厚は、通常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)が得られない。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。一方、膜厚が200nmを超えると、有機EL層64の抵抗成分によって駆動電圧が上昇し、結果として、消費電力が上昇する。
エッジカバー72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、公知のドライ法またはウエット法のフォトリソグラフィー法によりパターニングすることができるが、本実施形態はこれらの形成方法に限定されるものではない。また、エッジカバー72を構成する絶縁材料としては、公知の材料が用いられるが、本実施形態では、絶縁材料が特に限定されるものではない。
エッジカバー72は光を透過する必要があるので、エッジカバー72を構成する絶縁材料としては、例えば、SiO、SiON、SiN、SiOC、SiC、HfSiON、ZrO、HfO、LaO等が挙げられる。
エッジカバー72の膜厚は、100~2000nmが好ましい。膜厚が100nm未満であると、絶縁性が十分ではなく、第一電極63と第二電極65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。一方、膜厚が2000nmを超えると、成膜プロセスに時間が掛り、生産効率の低下、エッジカバー72による第二電極65の断線の原因となる。
ここで、有機EL素子62は、第一電極63と第二電極65との干渉効果によるマイクロキャビティ構造(光微小共振器構造)、または、誘電体多層膜によるマイクロキャビティ構造(光微小共振器構造)を有することが好ましい。第一電極63と第二電極65により微小共振器構造が構成されると、第一電極63と第二電極65との干渉効果により、有機EL層64の発光を正面方向(光取り出し方向)に集光することができる。その際、有機EL層64の発光に指向性を持たせることができるため、周囲に逃げる発光損失を低減することができ、その発光効率を高めることができる。これにより、有機EL層64で生じる発光エネルギーをより効率よく、蛍光体層へ伝搬することが可能となり、表示装置の正面輝度を高めることができる。
また、第一電極63と第二電極65との干渉効果により、有機EL層64の発光スペクトルを調整することも可能となり、所望の発光ピーク波長および半値幅に調整することができる。これにより、赤色蛍光体および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り、青色画素の色純度を向上させることができる。
また、本実施形態の表示装置は、外部駆動回路(走査線電極回路(ソースドライバ)、データ信号電極回路(ゲートドライバ)、電源回路)に電気的に接続される。ここで、有機EL素子基板60を構成する基板61としては、ガラス基板上に絶縁材料をコートした基板、より好ましくは金属基板上またはプラスチック基板上に絶縁材料をコートした基板、さらに好ましくは金属基板上またはプラスチック基板上に絶縁材料をコートした基板が用いられる。
また、有機EL素子基板60は、有機EL素子62を直接、外部回路に接続し、駆動してもよい。また、TFT等のスイッチング回路を画素内に配置し、有機EL素子基板60は、TFT等が接続される配線に有機EL素子62を駆動するための外部駆動回路(走査線電極回路(ソースドライバ)、データ信号電極回路(ゲートドライバ)、電源回路)に電気的に接続されていてもよい。
なお、アクティブ駆動型有機EL表示装置を構成する有機EL素子を構成するアクティブ基板は、ガラス基板上、より好ましくは、金属基板上、プラスチック基板上、さらに好ましくは、金属基板上またはプラスチック基板上に絶縁材料をコートした基板上に、複数の走査信号線、データ信号線、および、走査信号線とデータ信号線との交差部にTFTが配置される。
また、有機EL素子62は、図28に示すように、電圧駆動デジタル階調方式によって駆動が行われ、画素毎にスイッチング用TFT81および駆動用TFT82の2つのTFTが配置され、駆動用TFT82と発光部83に設けられた第一電極とが、平坦化膜に形成されるコンタクトホールを介して電気的に接続されている。また、1つの画素内には駆動用TFT82のゲート電位を定電位にするためのコンデンサーが、駆動用TFT82のゲート電極に接続されるように配置されている。しかし、本実施形態では、特にこれらに限定されるものではなく、駆動方式は、前述した電圧駆動デジタル階調方式でもよく、電流駆動アナログ階調方式でもよい。また、TFTの数も特に限定されるものではなく、前記の2つのTFTにより有機EL素子62を駆動してもよいし、TFTの特性(移動度、閾値電圧)バラツキを防止する目的で、画素内に補償回路を内蔵した2個以上のTFTを用いて有機EL素子62を駆動してもよい。
図29は、上記の蛍光体基板10と有機EL素子基板60を備えた表示装置90の概略構成図である。表示装置90は、有機EL素子基板60と、有機EL素子基板60と対向配置された蛍光体基板10と、有機EL素子基板60と蛍光体基板10とが対向する領域に設けられた画素部91と、画素部91に駆動信号を供給するゲート信号側駆動回路92、データ信号側駆動回路93、信号配線94および電流供給線95と、有機EL素子基板60に接続されたフレキシブルプリント配線板96(Flexible printed circuits、FPC)と、外部駆動回路97とから概略構成されている。
外部駆動回路97は、画素部91の走査ライン(走査線)を順次ゲート信号側駆動回路92により選択し、選択されている走査ラインに沿って配置されている各画素素子に対し、データ信号側駆動回路93により画素データを書き込む。すなわち、ゲート信号側駆動回路92が走査線を順次駆動し、データ信号側駆動回路93がデータ線に画素データを出力することにより、駆動された走査線とデータが出力されたデータ線との交差する位置に配置された画素素子が駆動される。
「アクティブマトリクス駆動型有機EL素子」
図30は、アクティブマトリクス駆動型の有機EL層110を用いた有機EL素子基板100の断面図である。図30において、図27に示した有機EL素子基板60と同一の構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
有機EL素子基板100は、基板120の一方の面120aにTFT(駆動素子)130が形成されている。すなわち、ゲート電極131およびゲート線132が形成され、これらゲート電極131およびゲート線132を覆うように、基板120上にゲート絶縁膜133が形成されている。
ゲート絶縁膜133上には、活性層(図示略)が形成され、活性層上にソース電極134、ドレイン電極135およびデータ線136が形成され、これらソース電極134、ドレイン電極135およびデータ線136を覆うように平坦化膜137が形成されている。
なお、この平坦化膜137は単層構造でなくてもよく、他の層間絶縁膜と平坦化膜を組み合わせた構成としてもよい。また、平坦化膜もしくは層間絶縁膜を貫通してドレイン電極135に達するコンタクトホール138が形成され、平坦化膜137上に、コンタクトホール138を介して、ドレイン電極135と電気的に接続された有機EL層110の陽極(第一電極)63が形成されている。なお、有機EL層110自体の構成は前述した有機EL層64と同様である。
TFT130は、有機EL層110を形成する前に、基板120上に形成され、画素スイッチング用素子および有機EL素子駆動用素子として機能する。本実施形態で用いられるTFT130としては、公知のTFTが挙げられ、公知の材料、構造および形成方法を用いて形成することができる。また、本実施形態では、TFT130の代わりに、金属-絶縁体-金属(MIM)ダイオードを用いることもできる。
TFT130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、またはポリチオフェン誘導体、チオフェンオリゴマー、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等が挙げられる。また、TFT130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、コプレーナ型等が挙げられる。
TFT130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法または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う方法(低温プロセス)、(4)LPCVD法または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。
ゲート絶縁膜133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また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。データ線136、ゲート線132、ソース電極134およびドレイン電極135は、公知の導電性材料を用い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。TFT130は、前記のような構成とすることができるが、これらの材料、構造および形成方法に限定されるものではない。
本実施形態に用いられる層間絶縁膜は、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(SiO)、窒化シリコン(SiN、または、Si)、酸化タンタル(TaO、または、Ta)等の無機材料、または、アクリル樹脂、レジスト材料等の有機材料等が用いられる。また、層間絶縁膜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。
その他、有機EL層110からの光を基板120の反対側から取り出す場合には、基板120上に形成されたTFT130に外光が入射し、TFT130の電気的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を用いることが好ましい。また、前記の層間絶縁膜と遮光性絶縁膜を組み合わせて用いることもできる。遮光性絶縁膜としては、特に限定されるものではないが、例えば、フタロシアニン、キナクリドン等の顔料また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。
本実施形態においては、基板120上に形成したTFT130や各種配線、電極により、その表面に凸凹が形成され、この凸凹によって有機EL層110の欠陥(例えば、陽極(第一電極)63や陰極(第二電極)65の欠損や断線、有機EL層110の欠損、陽極(第一電極)63と陰極(第二電極)65との短絡、耐圧の低下等)が発生するおそれがある。よって、これらの欠陥を防止する目的で層間絶縁膜上に平坦化膜137を設けることが望ましい。
平坦化膜137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用いられる。平坦化膜137の形成方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、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用いられる。
また、平坦化膜137は、単層構造であっても、多層構造であってもよい。
また、有機EL層110は、封止膜140で覆われていることが好ましい。
封止膜140は、公知の封止材料および封止方法により形成することができる。具体的には、基板120と反対側の表面上にスピンコート法、ODF、ラミレート法等を用いて樹脂を塗布することによって封止膜140を形成することもできる。あるいは、プラズマCVD法、イオンプレーティング法、イオンビーム法、スパッタリング法等により、SiO、SiON、SiN等の無機膜を形成した後、さらに、スピンコート法、ODF、ラミレート法等を用いて樹脂を塗布することによって封止膜140を形成するか、または、封止基板を貼り合わせることもできる。
このような封止膜140により、外部からの有機EL層110内への酸素や水分の混入を防止することができ、有機EL素子基板100の寿命が向上する。
「無機EL素子」
図31は、光源基板32を構成する無機EL素子基板の一実施形態を示す概略断面図である。無機EL素子基板150は、基板151と、基板151の一方の面151a上に設けられた無機EL素子152とから概略構成されている。
無機EL素子152は、基板151の一方の面151aに順に積層された、第一電極153、第一誘電体層154、発光層155、第二誘電体層156および第二電極157から構成されている。第一電極153および第二電極157は、無機EL素子152の陽極または陰極として対で機能する。なお、無機EL素子152としては、公知の無機EL素子、例えば、紫外発光無機EL素子、青色発光無機EL素子等を用いることができるが、具体的な構成は前記のものに限定されるものではない。
以下、無機EL素子基板150を構成する各構成部材およびその形成方法について具体的に説明するが、本実施形態はこれら構成部材および形成方法に限定されるものではない。
基板151としては、上記の有機EL素子基板60を構成する基板61と同様のものが用いられる。
第一電極153および第二電極157は、無機EL素子152の陽極または陰極として対で機能する。つまり、第一電極153を陽極とした場合、第二電極157は陰極となり、第一電極153を陰極とした場合、第二電極157は陽極となる。
第一電極153および第二電極157としては、アルミニウム(Al)、金(Au)、白金(Pt)、ニッケル(Ni)等の金属、および、インジウム(In)と錫(Sn)からなる酸化物(ITO)、錫(Sn)の酸化物(SnO)、インジウム(In)と亜鉛(Zn)からなる酸化物(IZO)等が透明電極材料として挙げられるが、本実施形態はこれらの材料に限定されるものではない。光を取り出す側の電極には、ITO等の透明電極がよく、光を取り出す方向と反対側の電極には、アルミニウム等からなる反射電極を用いることが好ましい。
第一電極153および第二電極157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、本実施形態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、フォトリソグラフィー法、レーザー剥離法により形成した電極をパターニングすることもでき、シャドーマスクと組み合わせることでパターニングした電極を形成することもできる。
第一電極153および第二電極157の膜厚は、50nm以上であることが好ましい。第一電極153および第二電極157の膜厚が50nm未満の場合には、配線抵抗が高くなり、駆動電圧が上昇するおそれがある。
第一誘電体層154および第二誘電体層156としては、無機EL素子用の公知の誘電体材料を用いることができる。このような誘電体材料としては、例えば、五酸化タンタル(Ta)、酸化珪素(SiO)、窒化珪素(Si)、酸化アルミニウム(Al)、チタン酸アルミニウム(AlTiO)、チタン酸バリウム(BaTiO)およびチタン酸ストロンチウム(SrTiO)等が挙げられるが、本実施形態はこれらの誘電体材料に限定されるものではない。また、第一誘電体層154および第二誘電体層156は、上記の誘電体材料から選択された1種類からなる単層構造であってもよく、2種類以上を積層した多層構造であってもよい。また、第一誘電体層154および第二誘電体層86の膜厚は、200~500nm程度が好ましい。
発光層155としては、無機EL素子用の公知の発光材料を用いることができる。このような発光材料としては、例えば、紫外発光材料として、ZnF:Gd、青色発光材料として、BaAl:Eu、CaAl:Eu、ZnAl:Eu、BaSiS:Ce、ZnS:Tm、SrS:Ce、SrS:Cu、CaS:Pb、(Ba,Mg)Al:Eu等が挙げられるが、本実施形態はこれらの発光材料に限定されるものではない。
また、発光層155の膜厚は、300~1000nm程度が好ましい。
なお、光源34として、有機EL素子基板、LED基板、無機EL素子基板等を用いた場合、有機EL素子、LED、無機EL素子等の発光素子を封止する封止膜または封止基板を設けることが好ましい。
封止膜および封止基板は、公知の封止材料および封止方法により形成することができる。具体的には、光源を構成する基板と反対側の表面上にスピンコート法、ODF、ラミレート法等を用いて樹脂を塗布することによって封止膜を形成することもできる。あるいは、プラズマCVD法、イオンプレーティング法、イオンビーム法、スパッタリング法等により、SiO、SiON、SiN等の無機膜を形成した後、さらに、スピンコート法、ODF、ラミレート法等を用いて樹脂を塗布することによって封止膜を形成するか、または、封止基板を貼り合わせることもできる。このような封止膜や封止基板により、外部からの発光素子内への酸素や水分の混入を防止することができ、光源の寿命が向上する。
また、表示装置30は、光取り出し側(蛍光体基板10の基板11の他方の面11b側)に偏光板を設けることが好ましい。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が好ましい。偏光板を設けることによって、表示装置30の電極からの外光反射、基板11または基板33(封止基板)の表面(他方の面33b)における外光反射を防止することが可能となり、表示装置30のコントラストを向上することができる。
また、表示装置30は、蛍光体基板10と光源34との間に、液晶素子を設けてもよい。液晶素子としては、特に限定されるものではないが、公知の液晶素子を用いることができ、例えば、一対の偏光板と、一対の電極と、一対の配向膜と、基板と、を有し、一対の配向膜間に液晶セルが挟持されたものが挙げられる。また、液晶セルと一方の偏光板との間に、光学異方性層が1枚配置されるか、または、液晶セルと双方の偏光板との間に光学異方性層が2枚配置されていてもよい。
液晶素子は、光源34からの発光を選択的に透過させる、光シャッターとしての機能を有する。液晶セルの種類は、特に限定されるものではないが、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、TNモード、VAモード、OCBモード、IPSモード、ECBモード等が挙げられる。
また、液晶素子は、パッシブ駆動であってもよいし、TFT等のスイッチング素子を用いたアクティブ駆動型であってもよい。液晶素子のスイッチングと、光源34のスイッチングとを組み合わせることによって、より消費電力を低減することが可能となるため、好ましい。
本実施形態の表示装置によれば、光の取り出し効率を向上させて変換効率を大幅に向上させ、視野角特性に優れ、かつ、低消費電力化が可能な優れた表示装置を実現できる。
[照明装置]
また、上記の表示装置は、例えば、図32に示すシーリングライト(照明装置)160にも適用できる。図32に示すシーリングライト160は、発光部161と、吊下線162と、電源コード163とを備えてなる照明装置である。シーリングライト160において、発光部161は、上記の表示装置から構成されている。
本実施形態のシーリングライト160は、上記の表示装置を発光部161として備えることにより、発光効率に優れる照明装置となる。
また、上記の表示装置は、例えば、図33に示す照明スタンド(照明装置)170にも適用できる。図33に示す照明スタンド170は、発光部171と、スタンド172と、メインスイッチ173と、電源コード174とを備えてなる照明装置である。照明スタンド170において、発光部171は、上記の表示装置から構成されている。
本実施形態の照明スタンド170は、上記の表示装置を発光部171として備えることにより、発光効率に優れる照明装置となる。
[電子機器]
上記の表示装置は、各種電子機器に適用することができる。
以下、上記の表示装置を備えた電子機器について、図34~38を用いて説明する。上記の表示装置は、例えば、図34に示す携帯電話に適用できる。
図34に示す携帯電話180は、音声入力部181、音声出力部182、アンテナ183、操作スイッチ184、表示部185および筐体186等を備えている。そして、表示部185として上記の表示装置を好適に適用できる。上記の表示装置を携帯電話180の表示部185に適用することによって、良好な発光効率で映像を表示することができる。
また、上記の表示装置は、例えば、図35に示す薄型テレビに適用できる。
図35に示す薄型テレビ190は、表示部191、スピーカ192、キャビネット193およびスタンド194等を備えている。
そして、表示部191として上記の表示装置を好適に適用できる。上記の表示装置を薄型テレビ190の表示部191に適用することによって、良好な発光効率で映像を表示することができる。
また、上記の表示装置は、例えば、図36に示す携帯型ゲーム機に適用できる。
図36に示す携帯型ゲーム機200は、操作ボタン201、202、外部接続端子203、表示部204および筐体205等を備えている。
そして、表示部204として上記の表示装置を好適に適用できる。上記の表示装置を携帯型ゲーム機200の表示部204に適用することによって、良好な発光効率で映像を表示することができる。
また、上記の表示装置は、例えば、図37に示すノートパソコンに適用できる。
図37に示すノートパソコン210は、表示部211、キーボード212、タッチパッド213、メインスイッチ214、カメラ215、記録媒体スロット216および筐体217等を備えている。
そして、表示部211として上記の表示装置を好適に適用できる。上記の表示装置をノートパソコン210の表示部211に適用することによって、良好な発光効率で映像を表示することができる。
さらに、上記の表示装置は、例えば、図38に示すタブレット端末に適用できる。図38に示すタブレット端末220は、表示部(タッチパネル)221、カメラ222および筐体223等を備えている。
そして、表示部221として上記の表示装置を好適に適用できる。上記の表示装置をタブレット端末220の表示部221に適用することによって、良好な発光効率で映像を表示することができる。
以上、図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されないことは言うまでもない。上記の実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
その他、表示装置、照明装置の各構成要素の形状、数、配置、材料、形成方法等に関する具体的な記載は、上記の実施形態に限定されることなく、適宜変更が可能である。
以下、実験例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実験例に限定されるものではない。
[実験例1]
図39は、実験例1の蛍光体基板を示す概略図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のA-A線に沿う断面図である。
基板231として、厚さ0.7mm、10cm×10cm角のガラス基板を用いた。これを水洗した後、純水超音波洗浄を10分、アセトン超音波洗浄を10分、イソプロピルアルコール蒸気洗浄を5分行い、100℃にて1時間乾燥させた。次に、基板231の一方の面231aの全面に、スピンコート法により、エポキシ系のポジ型感光性樹脂を塗布した。その後、90℃にて2分焼成し、膜厚15μmの塗膜を形成した。
次に、その塗膜に、障壁232の幅が50μm、障壁232のピッチが100μmとなる2行×2列の障壁枠を形成するための遮光マスクを被せて、i線(340mJ/cm)を照射し、塗膜を露光した。続いて、現像液としてアルカリ現像液を用いて、塗膜を1分間現像し、純水でリンス処理を行った後、150℃にて1時間焼成することにより、障壁232を、基板231側から離れるに従って次第に幅が狭くなっていくテーパー形状をなすように、パターニングした。
次に、障壁232によって区画された領域に、膜厚7μmの赤色蛍光体層233、青色散乱体層234をパターン形成し、蛍光体基板230を得た。
ここで、赤色蛍光体層233と青色散乱体層234の形成方法を説明する。
赤色蛍光体層233と青色散乱体層234を形成するために、赤色蛍光体層形成用塗液と青色散乱体層形成用塗液を調製した。
赤色蛍光体層形成用塗液を調製するには、平均粒径2μmの赤色蛍光体KEu2.5(WO6.2530gに、ポリビニルアルコール10wt%水溶液30gを加え、分散機により攪拌した。これにより、赤色蛍光体層形成用塗液を得た。
青色散乱体層形成用塗液を調製するには、平均粒径1.5μmのシリカ粒子(屈折率:1.65)30gに、ポリビニルアルコール10wt%水溶液30gを加え、分散機により攪拌した。これにより、青色散乱体層形成用塗液を得た。
次に、基板231をUV/Oで洗浄し、続いて、基板231をフッ素プラズマ処理することにより、障壁232に撥液性を付与し、基板231に親液性を付与した。次に、赤色蛍光体層形成用塗液および青色散乱体層形成用塗液を、ディスペンサー法により、基板231上に設けられた枠状の障壁232の内部にパターン塗布した。次に、真空オーブン(200℃、10mmHgの条件)により、赤色蛍光体層形成用塗液および青色散乱体層形成用塗液を塗布した基板231を、4時間、加熱乾燥して、膜厚7μmの赤色蛍光体層233A,233B、青色散乱体層234A,234Bを形成した。
蛍光体基板230において、赤色蛍光体層233A,233Bおよび青色散乱体層234Aの励起光入射面側(基板231とは反対側)を遮光し、青色散乱体層234Bのみに、青色励起光を照射した。
その結果、青色散乱体層234Bから青色散乱光が観測された。ただし、青色散乱体層234B以外に、青色散乱体層234Aからも青色散乱光が観測され、さらに、赤色蛍光体層233A,233Bからは赤色光が観測された。これは、青色散乱体層234Bからの青色散乱光が障壁232内を伝播して、隣接する青色散乱体層234Aおよび赤色蛍光体層233A,233Bに入射し、青色散乱体層234Aにおいては、光散乱性粒子によって光取出し方向(基板231側)に青色散乱光が射出され、赤色蛍光体層233A,233Bにおいては、青色散乱光によって赤色蛍光体層233A,233Bが励起されて、赤色蛍光体層233A,233Bから赤色光が発光したために生じたと考えられる。これにより、クロストークを生じた。
また、赤色蛍光体層233A,233Bからは弱い青色光成分も観測され、青色散乱体層234A,234Bからは弱い赤色光成分も観測された。これは、青色散乱体層234Bからの青色散乱光が、赤色蛍光体層233A,233Bで赤色蛍光体に吸収されずに、赤色蛍光体層233A,233Bから射出され、一方、青色散乱光によって赤色蛍光体層233A,233Bが励起されて、赤色蛍光体層233A,233Bから発光した赤色光が、障壁232内を伝播して、隣接する青色散乱体層234A、234Bに入射し、青色散乱体層234A、234Bの光散乱性粒子によって、赤色光が光取出し方向に射出されたためであると考えられる。これにより、色純度が低下した。
[実験例2]
図40は、実験例2の蛍光体基板を示す概略図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のB-B線に沿う断面図である。
基板241として、厚さ0.7mm、10cm×10cm角のガラス基板を用いた。これを水洗した後、純水超音波洗浄を10分、アセトン超音波洗浄を10分、イソプロピルアルコール蒸気洗浄を5分行い、100℃にて1時間乾燥させた。次に、基板241の一方の面241aの全面に、スピンコート法により、カーボンブラックを含有したネガ型レジストを全面に塗布した。その後、90℃にて1時間焼成し、膜厚10μmの光不透過膜を形成した。
次に、その光不透過膜に、基板241上の各画素を囲むライン状にパターニングするための遮光マスクを被せて、i線(300mJ/cm)を照射し、光不透過膜を露光した。続いて、現像液としてアルカリ現像液を用いて、光不透過膜を1分間現像し、純水でリンス処理を行った後、150℃にて1時間焼成することにより、光不透過部242を、基板241側から離れるに従って次第に幅が狭くなっていくテーパー形状をなすように、パターニングした。なお、基板241の一方の面241aに接している部分における光不透過部242の幅を30μmとした。
次に、光不透過部242がパターニングされた基板241の一方の面241a全面を覆うように、スピンコート法により、エポキシ系のポジ型感光性樹脂を塗布した。その後、90℃にて2分焼成し、膜厚15μmの塗膜を形成した。
次に、その塗膜に、障壁243の幅が50μm、障壁243のピッチが100μmとなる2行×2列の障壁枠を形成するための遮光マスクを被せて、i線(300mJ/cm)を照射し、塗膜を露光した。続いて、現像液としてアルカリ現像液を用いて、塗膜を1分間現像し、純水でリンス処理を行った後、120℃にて1時間焼成することにより、障壁243を、基板241側から離れるに従って次第に幅が狭くなっていくテーパー形状をなすように、パターニングした。
次に、実験例1と同様にして、障壁242によって区画された領域に、膜厚7μmの赤色蛍光体層244、青色散乱体層245をパターン形成し、蛍光体基板240を得た。
蛍光体基板240において、赤色蛍光体層244A,244Bおよび青色散乱体層245Aの励起光入射面側(基板241とは反対側)を遮光し、青色散乱体層245Bのみに、青色励起光を照射した。その結果、青色散乱体層245Bから青色散乱光が観測され、実験例1と同様に、青色散乱体層245Aからも青色散乱光が観測された。しかしながら、赤色蛍光体層244A,244Bからは赤色光も青色光も観測されなかった。これは、赤色蛍光体層244A,244Bと青色散乱体層245A,245Bとの間において、障壁243の内部に光不透過部242が設けられているので、青色散乱体層245Bから射出した青色散乱光が、光不透過部242で吸収され、赤色蛍光体層244A,244Bに入射しなかったためであると考えられる。
一方、同色の画素間(赤色蛍光体層244Aと赤色蛍光体層244Bとの間、青色散乱体層245Aと青色散乱体層245Bとの間)には、光不透過部242が設けられていないので、青色散乱体層245Bから射出した青色散乱光が、青色散乱体層245Aと青色散乱体層245Bとの間の障壁243を介して、隣接する青色散乱体層245Aに入射し、青色散乱体層245Aからも青色散乱光が観測されたものと考えられる。
本実験例のように、異色の画素間(赤色蛍光体層244A,244Bと青色散乱体層245A,245Bとの間)のみに光不透過部242を設けた場合、異色の画素間では光の透過を防止できるが、同色の画素間では光の透過を防止できなかった。しかしながら、例えば、照明装置のように、RGB全画素を点灯するような場合や、同色の画素のみを点灯させる場合には、同色の画素間における光の透過による影響がないため、このようなアプリケーションにおいては、異色の画素間のみに光不透過部242を設ければよい。
なお、本実験例では、光不透過部242を画素間の中央部に設けた場合を例示しが、障壁243の内部であれば、光不透過部242をどこに設けてもよい。ただし、障壁243内部の中央部に光不透過部242を設けた方が、光を散乱・反射する確率が高まり、光取出し効率を向上させることができるので、光不透過部242を画素間の中央部に設けることが好ましい。また、画素領域の最外画素に対応する障壁243の最外箇所は、色にじみを発生させる箇所にはならないので、その最外箇所には、必ずしも光不透過部242を設ける必要がない。
[実験例3]
図41は、実験例3の蛍光体基板を示す概略図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のC-C線に沿う断面図である。
基板251として、厚さ0.7mm、10cm×10cm角のガラス基板を用いた。これを水洗した後、純水超音波洗浄を10分、アセトン超音波洗浄を10分、イソプロピルアルコール蒸気洗浄を5分行い、100℃にて1時間乾燥させた。次に、基板251の一方の面251aの全面に、スピンコート法により、酸化チタンおよび硫酸バリウムを含有した白色ポジ型レジストを塗布した。その後、80℃にて30分焼成し、膜厚15μmの塗膜を形成した。
次に、その塗膜に、障壁252の幅が50μm、障壁252のピッチが100μmとなる2行×2列の障壁枠を形成するための遮光マスクを被せて、i線(300mJ/cm)を照射し、塗膜を露光した。続いて、現像液としてアルカリ現像液を用いて、塗膜を1分間現像し、純水でリンス処理を行った後、120℃にて1時間焼成することにより、障壁252を、基板251側から離れるに従って次第に幅が狭くなっていくテーパー形状をなすように、パターニングした。
次に、実験例1と同様にして、障壁252によって区画された領域に、膜厚7μmの赤色蛍光体層253、青色散乱体層254をパターン形成し、蛍光体基板250を得た。
蛍光体基板250において、赤色蛍光体層253A,253Bおよび青色散乱体層254Aの励起光入射面側(基板251とは反対側)を遮光し、青色散乱体層254Bのみに、青色励起光を照射した。
その結果、青色散乱体層254Bから、実験例1の1.1倍の光取出し効率で青色散乱光が観測された。これは、青色散乱体層254Bから側方へ向かう散乱光成分を、障壁252で散乱・反射して、青色散乱光が光取出し方向に射出されたためであると考えられる。また、実験例1と同様に、青色散乱体層254B以外に、青色散乱体層254Aからも青色散乱光が観測され、さらに、赤色蛍光体層253A,253Bからは赤色光が観測された。
[実験例4]
図42は、実験例4の蛍光体基板を示す概略図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のD-D線に沿う断面図である。基板261として、厚さ0.7mm、10cm×10cm角のガラス基板を用いた。これを水洗した後、純水超音波洗浄を10分、アセトン超音波洗浄を10分、イソプロピルアルコール蒸気洗浄を5分行い、100℃にて1時間乾燥させた。次に、基板261の一方の面261a上において、赤色画素と青色画素の間の非発光部の中央、および、赤色画素端部から25μm外側と青色画素端部から25μm外側に、ディスペンサー法により、カーボンブラックを含有した熱硬化性樹脂を、幅30μm、厚さ10μmのライン状に塗布した。その後、150℃にて1時間焼成し、膜厚10μm、基板261側から離れるに従って次第に幅が狭くなっていくテーパー形状をなす光不透過部262を形成した。
次に、光不透過部262がパターニングされた基板261の一方の面261a全面を覆うように、スピンコート法により、酸化チタンおよび硫酸バリウムを含有した白色ポジ型レジストを塗布した。その後、80℃にて30分焼成し、膜厚15μmの塗膜を形成した。次に、その塗膜に、障壁263の幅が50μm、障壁263のピッチが100μmとなる2行×2列の障壁枠を形成するための遮光マスクを被せて、i線(300mJ/cm)を照射し、塗膜を露光した。続いて、現像液としてアルカリ現像液を用いて、塗膜を1分間現像し、純水でリンス処理を行った後、120℃にて1時間焼成することにより、障壁263を、基板261側から離れるに従って次第に幅が狭くなっていくテーパー形状をなすように、パターニングした。次に、実験例1と同様にして、障壁263によって区画された領域に、膜厚7μmの赤色蛍光体層264、青色散乱体層265をパターン形成し、蛍光体基板260を得た。
蛍光体基板260において、赤色蛍光体層264A,264Bおよび青色散乱体層265Aの励起光入射面側(基板261とは反対側)を遮光し、青色散乱体層265Bのみに、青色励起光を照射した。
その結果、青色散乱体層265Bから青色散乱光が観測され、実験例2と同様に、青色散乱体層265Aからも青色散乱光が観測された。しかしながら、赤色蛍光体層264A,264Bからは赤色光も青色光も観測されなかった。これは、赤色蛍光体層264A,264Bと青色散乱体層265A,265Bとの間において、障壁263の内部に光不透過部262が設けられているので、青色散乱体層265Bから射出した青色散乱光が、光不透過部262で吸収され、赤色蛍光体層264A,264Bに入射しなかったためであると考えられる。一方、同色の画素間(赤色蛍光体層264Aと赤色蛍光体層264Bとの間、青色散乱体層265Aと青色散乱体層265Bとの間)には、光不透過部262が設けられていないので、青色散乱体層265Bから射出した青色散乱光が、青色散乱体層265Aと青色散乱体層265Bとの間の障壁263を介して、隣接する青色散乱体層265Aに入射し、青色散乱体層265Aからも青色散乱光が観測されたものと考えられる。
本実験例のように、異色の画素間(赤色蛍光体層264A,264Bと青色散乱体層265A,265Bとの間)のみに光不透過部262を設けた場合、異色の画素間では光の透過を防止できるが、同色の画素間では光の透過を防止できなかった。しかしながら、例えば、照明装置のようにRGB全画素を点灯するような場合や、同色の画素のみを点灯させる場合には、同色の画素間における光の透過による影響がないため、このようなアプリケーションにおいては、異色の画素間のみに光不透過部262を設ければよい。
なお、本実験例では、光不透過部262を画素間の中央部に設けた場合を例示しが、障壁263の内部であれば、光不透過部262をどこに設けてもよい。ただし、障壁263内部の中央部に光不透過部262を設けた方が、光を散乱・反射する確率が高まり、光取出し効率を向上させることができるので、光不透過部262を画素間の中央部に設けることが好ましい。また、画素領域の最外画素に対応する障壁263の最外箇所は、色にじみを発生させる箇所にはならないので、その最外箇所には、必ずしも光不透過部262を設ける必要がない。
[実験例5]
図43は、実験例5の蛍光体基板を示す概略図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のE-E線に沿う断面図である。
基板271として、厚さ0.7mm、10cm×10cm角のガラス基板を用いた。これを水洗した後、純水超音波洗浄を10分、アセトン超音波洗浄を10分、イソプロピルアルコール蒸気洗浄を5分行い、100℃にて1時間乾燥させた。次に、基板271の一方の面271aの全面に、スピンコート法により、カーボンブラックを含有したネガ型レジストを全面に塗布した。その後、90℃にて1時間焼成し、膜厚10μmの光不透過膜を形成した。
次に、その光不透過膜に、基板271上の各画素を囲む格子状にパターニングするための遮光マスクを被せて、i線(300mJ/cm)を照射し、光不透過膜を露光した。続いて、現像液としてアルカリ現像液を用いて、光不透過膜を1分間現像し、純水でリンス処理を行った後、150℃にて1時間焼成することにより、光不透過部272を基板271の一方の面271aに対して垂直な形状をなすように、パターニングした。なお、基板271の一方の面271aに接している部分における光不透過部272の幅を30μmとした。
次に、光不透過部272がパターニングされた基板271の一方の面271a全面を覆うように、スピンコート法により、酸化チタンおよび硫酸バリウムを含有した白色ポジ型レジストを塗布した。その後、80℃にて30分焼成し、膜厚15μmの塗膜を形成した。次に、その塗膜に、障壁273の幅が50μm、障壁273のピッチが100μmとなる2行×2列の障壁枠を形成するための遮光マスクを被せて、i線(300mJ/cm)を照射し、塗膜を露光した。続いて、現像液としてアルカリ現像液を用いて、塗膜を1分間現像し、純水でリンス処理を行った後、120℃にて1時間焼成することにより、障壁273を、基板271側から離れるに従って次第に幅が狭くなっていくテーパー形状をなすように、パターニングした。次に、実験例1と同様にして、障壁273によって区画された領域に、膜厚7μmの赤色蛍光体層274、青色散乱体層275をパターン形成し、蛍光体基板270を得た。
蛍光体基板270において、赤色蛍光体層274A,274Bおよび青色散乱体層275Aの励起光入射面側(基板271とは反対側)を遮光し、青色散乱体層275Bのみに、青色励起光を照射した。
その結果、青色散乱体層275Bから実験例4の1.3倍の光取出し効率で青色散乱光が観測され、それ以外の画素、すなわち、赤色蛍光体層274A,274Bおよび青色散乱体層275Aからは、いかなる発光も観測されなかった。このように、実験例4よりも光取出し効率が向上したのは、画素の4面全てを障壁273で囲ったことでより効率良く光を取り出すことができたためだと考えられる。なお、実験例4と同様に、画素領域の最外画素に対応する障壁273の最外箇所は、色にじみを発生させる箇所にはならないので、その最外箇所には、必ずしも光不透過部272を設ける必要がない。
[実験例6]
図44は、実験例6の蛍光体基板を示す概略図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のF-F線に沿う断面図である。
基板281として、厚さ0.7mm、10cm×10cm角のガラス基板を用いた。これを水洗した後、純水超音波洗浄を10分、アセトン超音波洗浄を10分、イソプロピルアルコール蒸気洗浄を5分行い、100℃にて1時間乾燥させた。次に、基板281の一方の面281a上において、赤色画素と青色画素をそれぞれ囲むように、スクリーン印刷法により、銀ペーストを、幅20μm、厚さ20μmの格子状に塗布した。その後、120℃にて1時間焼成し、膜厚20μm、基板281側から離れるに従って次第に幅が狭くなっていくテーパー形状をなす光不透過部282を形成した。
次に、光不透過部282がパターニングされた基板281の一方の面281a全面を覆うように、スピンコート法により、酸化チタンおよび硫酸バリウムを含有した白色ポジ型レジストを塗布した。その後、80℃にて30分焼成し、膜厚15μmの塗膜を形成した。
次に、その塗膜に、障壁283の幅が50μm、障壁283のピッチが100μmとなる2行×2列の障壁枠を形成するための遮光マスクを被せて、i線(300mJ/cm)を照射し、塗膜を露光した。続いて、現像液としてアルカリ現像液を用いて、塗膜を1分間現像し、純水でリンス処理を行った後、120℃にて1時間焼成することにより、障壁283を、基板281側から離れるに従って次第に幅が狭くなっていくテーパー形状をなすように、パターニングした。
次に、実験例1と同様にして、障壁283によって区画された領域に、膜厚7μmの赤色蛍光体層284、青色散乱体層285をパターン形成し、蛍光体基板280を得た。
蛍光体基板280において、赤色蛍光体層284A,284Bおよび青色散乱体層285Aの励起光入射面側(基板281とは反対側)を遮光し、青色散乱体層285Bのみに、青色励起光を照射した。
その結果、青色散乱体層285Bから、実験例5の1.1倍の光取出し効率で青色散乱光が観測され、それ以外の画素、すなわち、赤色蛍光体層284A,284Bおよび青色散乱体層285Aからは、いかなる発光も観測されなかった。このように、実験例5よりも光取出し効率が向上したのは、光不透過部282が光反射性を有しているので、障壁283で散乱反射せずに透過してきた青色散乱光を光不透過部282で反射し、青色散乱光が光取出し方向に射出されたためであると考えられる。ただし、明室CRは、実験例5と比較して低くなった。これは、外光が光不透過部282で反射したこと、そして、光不透過部282を覆うように設けられた障壁283で外光が散乱反射したことが原因であると考えられる。なお、実験例4および5では、光不透過部262,272として光吸収部を設けているため、画素領域の最外画素に対応する障壁263,273の最外箇所には必ずしも光不透過部262,272を形成する必要はなかったが、本実験例では、光不透過部282として光反射部を設けているので、光取出し効率を向上させるためには、最外画素に対応する障壁283の最外箇所に光不透過部282を設けることが好ましい。
[実験例7]
図45は、実験例7の蛍光体基板を示す概略図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のG-G線に沿う断面図である。
基板291として、厚さ0.7mm、10cm×10cm角のガラス基板を用いた。これを水洗した後、純水超音波洗浄を10分、アセトン超音波洗浄を10分、イソプロピルアルコール蒸気洗浄を5分行い、100℃にて1時間乾燥させた。次に、基板291の一方の面291aの全面に、スピンコート法により、カーボンブラックを含有したネガ型レジストを全面に塗布した。その後、90℃にて1時間焼成し、膜厚1.5μmの光吸収膜292を形成した。次に、その光吸収膜292に、基板291上の各画素を囲む格子状にパターニングするための遮光マスクを被せて、i線(300mJ/cm)を照射し、光吸収膜292を露光した。続いて、現像液としてアルカリ現像液を用いて、光吸収膜292を1分間現像し、純水でリンス処理を行った後、150℃にて1時間焼成することにより、光吸収膜292を垂直な形状をなすように、パターニングした。なお、基板291の一方の面291aに接している部分における光吸収膜292の幅を60μmとした。次に、基板291の一方の面291aに形成した光吸収膜292上において、赤色画素と青色画素をそれぞれ囲むように、スクリーン印刷法により、銀ペーストを、幅20μm、厚さ20μmの格子状に塗布した。その後、120℃にて1時間焼成し、膜厚20μm、基板291側から離れるに従って次第に幅が狭くなっていくテーパー形状をなす光不透過部293を形成した。
次に、光不透過部293がパターニングされた基板291の一方の面291a全面を覆うように、スピンコート法により、酸化チタンおよび硫酸バリウムを含有した白色ポジ型レジストを塗布した。その後、80℃にて30分焼成し、膜厚15μmの塗膜を形成した。次に、その塗膜に、障壁294の幅が50μm、障壁294のピッチが100μmとなる2行×2列の障壁枠を形成するための遮光マスクを被せて、i線(300mJ/cm)を照射し、塗膜を露光した。続いて、現像液としてアルカリ現像液を用いて、塗膜を1分間現像し、純水でリンス処理を行った後、120℃にて1時間焼成することにより、障壁294を、基板291側から離れるに従って次第に幅が狭くなっていくテーパー形状をなすように、パターニングした。次に、実験例1と同様にして、障壁294によって区画された領域に、膜厚7μmの赤色蛍光体層295、青色散乱体層296をパターン形成し、蛍光体基板290を得た。
蛍光体基板290において、赤色蛍光体層295A,295Bおよび青色散乱体層296Aの励起光入射面側(基板291とは反対側)を遮光し、青色散乱体層296Bのみに、青色励起光を照射した。その結果、青色散乱体層296Bから、実験例5の1.1倍の光取出し効率で青色散乱光が観測され、それ以外の画素、すなわち、赤色蛍光体層295A,295Bおよび青色散乱体層296Aからは、いかなる発光も観測されなかった。このように、実験例5よりも光取出し効率が向上したのは、光不透過部293が光反射性を有しているので、障壁294で散乱反射せずに透過してきた青色散乱光を光不透過部293で反射し、青色散乱光が光取出し方向に射出されたためであると考えられる。また、明室CRについて実験例6よりも高くなった。これは、光吸収膜292が光反射性の光不透過部293および光散乱性の障壁294の幅よりも広いため、外光が光不透過部293および障壁294で反射・散乱されずに、光吸収膜292に吸収されたためだと考えられる。なお、実験例4および5では、光不透過部262,272として光吸収部を設けているため、画素領域の最外画素に対応する障壁263,273の最外箇所には必ずしも光不透過部262,272を形成する必要はなかったが、本実験例では、光不透過部293として光反射部を設けているので、光取出し効率を向上させるためには、最外画素に対応する障壁294の最外箇所に光不透過部293を設けることが好ましい。
[実験例8]
図46は、実験例8の蛍光体基板を示す概略図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のH-H線に沿う断面図である。基板301として、厚さ0.7mm、10cm×10cm角のガラス基板を用いた。これを水洗した後、純水超音波洗浄を10分、アセトン超音波洗浄を10分、イソプロピルアルコール蒸気洗浄を5分行い、100℃にて1時間乾燥させた。
次に、基板301の一方の面301aの全面に、スピンコート法により、カーボンブラックを含有したネガ型レジストを全面に塗布した。その後、90℃にて1時間焼成し、膜厚10μmの光不透過膜を形成した。
次に、その光不透過膜に、基板301上の各画素を囲む格子状にパターニングするための遮光マスクを被せて、i線(300mJ/cm)を照射し、光不透過膜を露光した。続いて、現像液としてアルカリ現像液を用いて、光不透過膜を1分間現像し、純水でリンス処理を行った後、150℃にて1時間焼成することにより、光不透過部302を基板301の一方の面301aに対して垂直な形状をなすように、パターニングした。なお、基板301の一方の面301aに接している部分における光不透過部302の幅を15μmとした。
次に、光不透過部302がパターニングされた基板301の一方の面301a全面を覆うように、スピンコート法により、酸化チタンおよび硫酸バリウムを含有した白色ポジ型レジストを塗布した。その後、80℃にて30分焼成し、膜厚15μmの塗膜を形成した。次に、その塗膜に、障壁303の幅が25μm、障壁303のピッチが100μmとなる2行×2列の障壁枠を形成するための遮光マスクを被せて、i線(300mJ/cm)を照射し、塗膜を露光した。続いて、現像液としてアルカリ現像液を用いて、塗膜を1分間現像したところ、障壁303が基板301から剥離している箇所があり、赤色蛍光体層や青色散乱体層を形成することができなかった。これは、障壁303のアスペクト比が高くなり、基板301との密着性を確保できなかったためであると考えられる。
[実験例9]
図47は、実験例9の蛍光体基板を示す概略図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のI-I線に沿う断面図である。
基板311として、厚さ0.7mm、10cm×10cm角のガラス基板を用いた。これを水洗した後、純水超音波洗浄を10分、アセトン超音波洗浄を10分、イソプロピルアルコール蒸気洗浄を5分行い、100℃にて1時間乾燥させた。次に、基板311の一方の面311aの全面に、スピンコート法により、カーボンブラックを含有したネガ型レジストを全面に塗布した。その後、90℃にて1時間焼成し、膜厚10μmの光不透過膜を形成した。
次に、その光不透過膜に、基板311上の各画素を囲む格子状にパターニングするための遮光マスクを被せて、i線(250mJ/cm)を照射し、光不透過膜を露光した。続いて、現像液としてアルカリ現像液を用いて、光不透過膜を1分間現像し、純水でリンス処理を行った後、150℃にて1時間焼成することにより、基板311側から離れるに従って次第に幅が広くなっていくテーパー形状をなす光不透過部312を形成した。なお、光不透過部312において、基板311の一方の面311aに接している部分の幅を10μm、上面(基板311の一方の面311aに接している面とは反対側の面)312aの幅を15μmとした。
次に、光不透過部312が設けられた基板311全体をマイクロ波プラズマ処理することにより、光不透過部312の表面を粗面化した。
次に、光不透過部312がパターニングされた基板311の一方の面311a全面を覆うように、スピンコート法により、酸化チタンおよび硫酸バリウムを含有した白色ポジ型レジストを塗布した。その後、80℃にて30分焼成し、膜厚15μmの塗膜を形成した。次に、その塗膜に、障壁313の幅が25μm、障壁313のピッチが100μmとなる2行×2列の障壁枠を形成するための遮光マスクを被せて、i線(300mJ/cm)を照射し、塗膜を露光した。続いて、現像液としてアルカリ現像液を用いて、塗膜を1分間現像したところ、ヨレも剥離もない障壁313をパターニングすることができた。続いて、純水でリンス処理を行った後、120℃にて1時間焼成することにより、障壁313を、基板311側から離れるに従って次第に幅が狭くなっていくテーパー形状をなすように、パターニングした。次に、実験例1と同様にして、障壁313によって区画された領域に、膜厚7μmの赤色蛍光体層314、青色散乱体層315をパターン形成し、蛍光体基板310を得た。
蛍光体基板310において、赤色蛍光体層314A,314Bおよび青色散乱体層315Aの励起光入射面側(基板311とは反対側)を遮光し、青色散乱体層315Bのみに、青色励起光を照射した。
その結果、青色散乱体層314Bから青色散乱光が観測され、それ以外の画素、すなわち、赤色蛍光体層314A,314Bおよび青色散乱体層315Aからは、いかなる発光も観測されなかった。
なお、本実験例では、光不透過部312が、障壁313と基板311との密着性を向上させる機能を有していることから、最外画素に対応する障壁313の最外箇所に光不透過部312を設けることが好ましい。
[実験例10]
図48は、実験例10の蛍光体基板を示す概略図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のJ-J線に沿う断面図である。
基板321として、厚さ0.7mm、10cm×10cm角のガラス基板を用いた。これを水洗した後、純水超音波洗浄を10分、アセトン超音波洗浄を10分、イソプロピルアルコール蒸気洗浄を5分行い、100℃にて1時間乾燥させた。次に、基板321の一方の面321aの全面に、スピンコート法により、ネガ型レジストを全面に塗布した。その後、90℃にて1時間焼成し、膜厚10μmの光透過膜を形成した。
次に、その光透過膜に、基板321上の各画素を囲む格子状にパターニングするための遮光マスクを被せて、i線(250mJ/cm)を照射し、光透過膜を露光した。続いて、現像液としてアルカリ現像液を用いて、光透過膜を1分間現像し、純水でリンス処理を行った後、150℃にて1時間焼成することにより、基板321側から離れるに従って次第に幅が狭くなっていくテーパー形状をなす光透過部322を形成した。なお、光透過部322において、基板321の一方の面321aに接している部分の幅を10μm、上面(基板321の一方の面321aに接している面とは反対側の面)の幅を9μmとした。
次に、光透過部322の表面に、真空蒸着法により、銀323を膜厚100nmでパターン形成した。次に、光透過部322がパターニングされた基板321の一方の面321a全面を覆うように、スピンコート法により、酸化チタンおよび硫酸バリウムを含有した白色ポジ型レジストを塗布した。その後、80℃にて30分焼成し、膜厚15μmの塗膜を形成した。次に、その塗膜に、障壁324の幅が25μm、障壁324のピッチが100μmとなる2行×2列の障壁枠を形成するための遮光マスクを被せて、i線(300mJ/cm)を照射し、塗膜を露光した。続いて、現像液としてアルカリ現像液を用いて、塗膜を1分間現像したところ、ヨレも剥離もない障壁324をパターニングすることができた。続いて、純水でリンス処理を行った後、120℃にて1時間焼成することにより、障壁324を、基板321側から離れるに従って次第に幅が狭くなっていくテーパー形状をなすように、パターニングした。次に、実験例1と同様にして、障壁324によって区画された領域に、膜厚7μmの赤色蛍光体層325、青色散乱体層326をパターン形成し、蛍光体基板320を得た。
蛍光体基板320において、赤色蛍光体層326A,326Bおよび青色散乱体層327Aの励起光入射面側(基板321とは反対側)を遮光し、青色散乱体層327Bのみに、青色励起光を照射した。
その結果、青色散乱体層327Bから青色散乱光が観測され、それ以外の画素、すなわち、赤色蛍光体層326A,326Bおよび青色散乱体層327Aからは、いかなる発光も観測されなかった。
実験例9では、光不透過部312の形状を基板311との密着性を高める形状にしたが、本実験例のように、基板321との密着性が良好で、かつ、厚膜形成が可能な光透過部322を用いても同様な効果を発現する障壁324を形成することができる。また、光透過部322の表面には、銀323等からなる光反射膜ではなく、カーボンブラック等からなる光吸収膜を設けてもよい。
なお、本実験例では、光透過部322が、障壁324と基板321との密着性を向上させる機能を有していることから、最外画素に対応する障壁324の最外箇所にも光透過部322を設けることが好ましい。
[実験例11]
(青色有機EL+蛍光体方式の実施例)
図49は、実験例11の蛍光体基板を示す概略図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のK-K線に沿う断面図である。
「蛍光体基板の作製」
基板331として、厚さ0.7mm、10cm×10cm角のガラス基板を用いた。これを水洗した後、純水超音波洗浄を10分、アセトン超音波洗浄を10分、イソプロピルアルコール蒸気洗浄を5分行い、100℃にて1時間乾燥させた。次に、基板331の一方の面331aの全面に、スピンコート法により、カーボンブラックを含有したネガ型レジストを全面に塗布した。その後、90℃にて1時間焼成し、膜厚10μmの光不透過膜を形成した。
次に、その光不透過膜に、基板331上の各画素を囲む格子状にパターニングするための遮光マスクを被せて、i線(250mJ/cm)を照射し、光不透過膜を露光した。続いて、現像液としてアルカリ現像液を用いて、光不透過膜を1分間現像し、純水でリンス処理を行った後、150℃にて1時間焼成することにより、基板331側から離れるに従って次第に幅が広くなっていくテーパー形状をなす光不透過部332を形成した。なお、光不透過部332において、基板331の一方の面331aに接している部分の幅を10μm、上面(基板331の一方の面331aに接している面とは反対側の面)332aの幅を15μmとした。
次に、光不透過部332が設けられた基板331全体をマイクロ波プラズマ処理することにより、光不透過部332の表面を粗面化した。
次に、光不透過部332がパターニングされた基板331の一方の面331a全面を覆うように、スピンコート法により、酸化チタンおよび硫酸バリウムを含有した白色ポジ型レジストを塗布した。その後、80℃にて30分焼成し、膜厚15μmの塗膜を形成した。次に、その塗膜に、障壁333の幅が25μm、障壁333のピッチが100μmとなる3行×3列の障壁枠を形成するための遮光マスクを被せて、i線(300mJ/cm)を照射し、塗膜を露光した。続いて、現像液としてアルカリ現像液を用いて、塗膜を1分間現像したところ、ヨレも剥離もない障壁333をパターニングすることができた。続いて、純水でリンス処理を行った後、120℃にて1時間焼成することにより、障壁333を、基板331側から離れるに従って次第に幅が狭くなっていくテーパー形状をなすように、パターニングした。次に、障壁333によって区画された領域に、膜厚10μmの赤色蛍光体層334、緑色蛍光体層335、青色散乱体層336をパターン形成し、蛍光体基板330を得た。
ここで、赤色蛍光体層334、緑色蛍光体層335および青色散乱体層336の形成方法を説明する。
赤色蛍光体層334、緑色蛍光体層335および青色散乱体層336を形成するために、赤色蛍光体層形成用塗液、緑色蛍光体層形成用塗液および青色散乱体層形成用塗液を調製した。赤色蛍光体層形成用塗液を調製するには、平均粒径2μmの赤色蛍光体KEu2.5(WO6.2530gに、ポリビニルアルコール10wt%水溶液30gを加え、分散機により攪拌した。これにより、赤色蛍光体層形成用塗液を得た。緑色蛍光体層形成用塗液を調製するには、平均粒径2μmの緑色蛍光体BaSiO:Eu2+30gに、ポリビニルアルコール10wt%水溶液30gを加え、分散機により攪拌した。これにより、緑色蛍光体層形成用塗液を得た。青色散乱体層形成用塗液を調製するには、平均粒径1.5μmのシリカ粒子(屈折率:1.65)30gに、ポリビニルアルコール10wt%水溶液30gを加え、分散機により攪拌した。これにより、青色散乱体層形成用塗液を得た。次に、基板331をUV/Oで洗浄し、続いて、基板331をフッ素プラズマ処理することにより、障壁333に撥液性を付与し、基板331に親液性を付与した。次に、赤色蛍光体層形成用塗液、緑色蛍光体層形成用塗液および青色散乱体層形成用塗液を、ディスペンサー法により、基板331上に設けられた枠状の障壁333の内部にパターン塗布した。
次に、真空オーブン(200℃、10mmHgの条件)により、赤色蛍光体層形成用塗液、緑色蛍光体層形成用塗液および青色散乱体層形成用塗液を塗布した基板331を、4時間、加熱乾燥して、膜厚10μmの赤色蛍光体層334A,334B,334C、緑色蛍光体層335A,335B,335C、青色散乱体層336A,336B,336Cを形成した。
次に、赤色蛍光体層334、緑色蛍光体層335および青色散乱体層336と、障壁333および構造物とによって生じる蛍光体基板の表面高さの不釣り合いを最小限に抑えるために、基板331の一方の面331aの全面に、スピンコート法により、厚さ20μmとなるようにアクリル樹脂を塗布し、120℃にて30分加熱することにより、平坦化層337を形成した。
次に、平坦化層337上に、EB蒸着法により、酸化チタン(TiO:屈折率=2.30)と酸化シリコン(SiO:屈折率=1.47)を交互に6層成膜して、膜厚2μmの波長選択反射膜338を形成し、赤色蛍光体層334、緑色蛍光体層335および青色散乱体層336がパターン形成された蛍光体基板330を得た。なお、波長選択反射膜338を、青色励起光を80%以上透過し、赤色蛍光および緑色蛍光を95%以上反射するように設計した。
「青色有機EL素子基板の作製」
次に、光源として用いる青色有機EL素子基板の作製方法について説明する。
厚さ0.7mmのガラス基板上に、スパッタリング法により、膜厚100nmとなるように、銀を成膜して反射膜とし、続いて、反射膜の上に、スパッタリング法により、膜厚20nmとなるように、インジウム-スズ酸化物(ITO)を成膜し、銀とITOとの積層膜からなる第一電極として反射電極(陽極)を形成した。続いて、従来のフォトリソグラフィー法により、第一電極を、幅が30μm、ピッチが50μmとなるようにストライプ状にパターニングした。
次に、ガラス基板上に、スパッタリング法により、膜厚200nmとなるように、SiOを積層した。続いて、従来のフォトリソグラフィー法により、第一電極のエッジ部のみを覆うように、SiOをパターニングし、エッジカバーを形成した。ここでは、第一電極の端から2μm分だけ短辺側をSiOで覆う構造とした。これを水洗した後、純水超音波洗浄を10分、アセトン超音波洗浄を10分、イソプロピルアルコール蒸気洗浄を5分行い、120℃にて1時間乾燥させた。
次に、このガラス基板を、抵抗加熱蒸着装置内の基板ホルダーに固定し、1×10-4Pa以下の真空まで減圧し、有機発光層を含む有機EL層を抵抗加熱蒸着法により形成した。まず、正孔注入材料として、1,1-ビス-ジ-4-トリルアミノ-フェニル-シクロヘキサン(TAPC)を用いて、抵抗加熱蒸着法により、膜厚100nmの正孔注入層を形成した。
次に、正孔輸送材料として、N,N’-di-1-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)を用いて、抵抗加熱蒸着法により、膜厚40nmの正孔輸送層を形成した。
次に、正孔輸送層上に、厚さ30nmの青色有機発光層を形成した。ここでは、真空蒸着法により、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、それぞれの蒸着速度を1.5Å/sec、0.2Å/secとし、共蒸着することにより、この青色有機発光層を形成した。
次に、青色有機発光層上に、2,9-ジメチル-4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン(BCP)を用いて、厚さ10nmの正孔防止層を形成した。次に、正孔防止層上に、トリス(8-ヒドロキシキノリン)アルミニウム(Alq)を用いて、厚さ30nmの電子輸送層を形成した。次に、電子輸送層上に、フッ化リチウム(LiF)を用いて、厚さ0.5nmの電子注入層を形成した。
この後、電子注入層上に、半透明電極からなる第二電極を形成した。
まず、金属蒸着用チャンバーに、前記の各部位が形成されたガラス基板を固定した。次に、第二電極形成用のシャドーマスク(第一電極のストライプと対向する向きに幅30μm、ピッチ50μmのストライプ状に、第二電極を形成できるように開口部が空いているマスク)とガラス基板をアライメントし、電子注入層の表面に、真空蒸着法により、マグネシウムと銀を、それぞれの蒸着速度を0.1Å/sec、0.9Å/secとし、共蒸着することにより、電子注入層上に、厚さ1nmのマグネシウム銀を、所望のパターンで形成した。
さらに、干渉効果を強調する目的、および、第二電極での配線抵抗による電圧降下を防止する目的で、真空蒸着法により、銀を、蒸着速度を1Å/secとし、蒸着することにより、マグネシウム銀上に、厚さ19nmの銀を、所望のパターンで形成した。これにより、第二電極を形成した。
ここで、有機EL素子としては、反射電極(第一電極)と半透過電極(第二電極)間でマイクロキャビティ効果(干渉効果)が発現し、正面輝度を高めることが可能となり、有機EL素子からの発光エネルギーをより効率よく、蛍光体層および散乱体層に伝搬させることが可能となる。また、マイクロキャビティ効果により、発光ピークを460nm、半値幅を50nmに調整した。
次に、プラズマCVD法により、膜厚3μmのSiOからなる無機保護層を、シャドーマスクを用いて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形成した。
以上により、青色有機EL素子を備えた青色有機EL素子基板を作製した。
次に、青色有機EL素子基板と蛍光体基板330とを、表示部の外に形成されている位置合わせマーカーにより位置合わせを行った。なお、予め蛍光体基板330には熱硬化性樹脂が塗布されており、熱硬化性樹脂を介して両基板を密着し、80℃にて2時間加熱することにより、熱硬化性樹脂を硬化させた。また、上記の貼り合わせ工程は、有機EL素子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℃)で行った。
最後に、周辺に形成した端子を外部電源に接続し、有機EL表示装置を得た。
ここで、外部電源により、所望の電流を、所望のストライプ状電極に印加することにより、青色有機EL素子を任意にスイッチング可能な励起光源として使用し、赤色蛍光体層334で青色励起光を赤色光に変換し、緑色蛍光体層335で青色励起光を緑色光に変換し、かつ、青色散乱体層336に青色励起光を通過させることにより、等方的な青色発光を得ることができた。これにより、クロストークを生じることがなく、色にじみもないフルカラー表示が可能となり、良好な画像を得ることができた。また、赤色蛍光体層334、緑色蛍光体層335および青色散乱体層336からの等方的な発光のうち、側方への発光を、障壁333で光取出し方向へ取り出すとともに、赤色蛍光体層334、緑色蛍光体層335および青色散乱体層336からの等方的な発光のうち、光取出し方向とは反対側への発光を、波長選択反射膜338で光取出し方向へ取り出しているので、有機EL表示装置を低消費電力で駆動することができた。
なお、本実験例では、波長選択反射膜338として、誘電体多層膜を例示したが、波長選択反射膜338は、これに限定されるものではない。波長選択反射膜338としては、例えば、金属薄膜や金属薄膜ガラス、石英等からなる無機材料、ポリエチレンテレフタレート、ポリカルバゾール、ポリイミド等からなるプラスチック基板等が挙げられる。また、波長選択反射膜338の形成方法としては、EB蒸着法以外に、例えば、スクリーン印刷法、抵抗加熱蒸着法、分子線エピタキシー(MBE)法、スパッタリング法等が用いられる。
[実験例12]
(青色有機EL+蛍光体方式の実施例)
「蛍光体基板の作製」
基板として、厚さ0.7mm、10cm×10cm角のガラス基板を用いた。これを水洗した後、純水超音波洗浄を10分、アセトン超音波洗浄を10分、イソプロピルアルコール蒸気洗浄を5分行い、100℃にて1時間乾燥させた。
次に、基板の一方の面の全面に、スピンコート法により、ネガ型レジストを全面に塗布した。その後、90℃にて30分焼成し、膜厚10μmの光透過膜を形成した。
次に、その光透過膜に、基板上の各画素を囲む格子状にパターニングするための遮光マスクを被せて、i線(250mJ/cm)を照射し、光透過膜を露光した。続いて、現像液としてアルカリ現像液を用いて、光透過膜を1分間現像し、純水でリンス処理を行った後、150℃にて1時間焼成することにより、基板側から離れるに従って次第に幅が狭くなっていくテーパー形状をなす光透過部を形成した。なお、光透過部において、基板の一方の面に接している部分の幅を10μm、上面(基板の一方の面に接している面とは反対側の面)の幅を9μmとした。
次に、光透過部の表面に、真空蒸着法により、銀を膜厚100nmでパターン形成し、光不透過部を得た。次に、光不透過部がパターニングされた基板の一方の面全面を覆うように、スピンコート法により、酸化チタンおよび硫酸バリウムを含有した白色ポジ型レジストを塗布した。その後、80℃にて30分焼成し、膜厚15μmの塗膜を形成した。次に、その塗膜に、障壁の幅が25μm、障壁のピッチが100μmとなる3行×3列の障壁枠を形成するための遮光マスクを被せて、i線(300mJ/cm)を照射し、塗膜を露光した。続いて、現像液としてアルカリ現像液を用いて、塗膜を1分間現像したところ、ヨレも剥離もない障壁をパターニングすることができた。続いて、純水でリンス処理を行った後、120℃にて1時間焼成することにより、障壁を、基板側から離れるに従って次第に幅が狭くなっていくテーパー形状をなすように、パターニングした。次に、障壁によって区画された領域に、膜厚10μmの赤色蛍光体層、緑色蛍光体層、青色散乱体層をパターン形成した。
次に、赤色蛍光体層、緑色蛍光体層および青色散乱体層と、障壁および構造物とによって生じる蛍光体基板の表面高さの不釣り合いを最小限に抑えるために、基板の一方の面の全面に、スピンコート法により、厚さ20μmとなるようにアクリル樹脂を塗布し、120℃にて30分加熱することにより、平坦化層を形成した。次に、平坦化層上に、EB蒸着法により、酸化チタン(TiO:屈折率=2.30)と酸化シリコン(SiO:屈折率=1.47)を交互に6層成膜して、膜厚2μmの波長選択反射膜を形成し、赤色蛍光体層、緑色蛍光体層および青色散乱体層がパターン形成された蛍光体基板を得た。
なお、波長選択反射膜を、青色励起光を80%以上透過し、赤色蛍光および緑色蛍光を95%以上反射するように設計した。
「青色有機EL素子基板の作製」
次に、光源として用いる青色有機EL素子基板の作製方法について説明する。
厚さ0.7mmのガラス基板上に、スパッタリング法により、膜厚100nmとなるように、銀を成膜して反射膜とし、続いて、反射膜の上に、スパッタリング法により、膜厚20nmとなるように、インジウム-スズ酸化物(ITO)を成膜し、銀とITOとの積層膜からなる第一電極として反射電極(陽極)を形成した。続いて、従来のフォトリソグラフィー法により、第一電極を、幅が30μm、ピッチが50μmとなるようにストライプ状にパターニングした。
次に、ガラス基板上に、スパッタリング法により、膜厚200nmとなるように、SiOをスパッタリング法により200nm積層した。続いて、従来のフォトリソグラフィー法により、第一電極のエッジ部のみを覆うように、SiOをパターニングし、エッジカバーを形成した。ここでは、第一電極の端から2μm分だけ短辺側をSiOで覆う構造とした。これを水洗した後、純水超音波洗浄を10分、アセトン超音波洗浄を10分、イソプロピルアルコール蒸気洗浄を5分行い、120℃にて1時間乾燥させた。
次に、このガラス基板を、抵抗加熱蒸着装置内の基板ホルダーに固定し、1×10-4Pa以下の真空まで減圧し、有機発光層を含む有機EL層を抵抗加熱蒸着法により形成した。まず、正孔注入材料として、1,1-ビス-ジ-4-トリルアミノ-フェニル-シクロヘキサン(TAPC)を用いて、抵抗加熱蒸着法により、膜厚100nmの正孔注入層を形成した。次に、正孔輸送材料として、N,N’-di-1-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)を用いて、抵抗加熱蒸着法により、膜厚40nmの正孔輸送層を形成した。
次に、正孔輸送層上に、厚さ30nmの青色有機発光層を形成した。ここでは、真空蒸着法により、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、それぞれの蒸着速度を1.5Å/sec、0.2Å/secとし、共蒸着することにより、この青色有機発光層を形成した。
次に、青色有機発光層上に、2,9-ジメチル-4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン(BCP)を用いて、厚さ10nmの正孔防止層を形成した。次に、正孔防止層上に、トリス(8-ヒドロキシキノリン)アルミニウム(Alq)を用いて、厚さ30nmの電子輸送層を形成した。
次に、電子輸送層上に、フッ化リチウム(LiF)を用いて、厚さ0.5nmの電子注入層を形成した。
この後、電子注入層上に、半透明電極からなる第二電極を形成した。
まず、金属蒸着用チャンバーに、前記の各部位が形成されたガラス基板を固定した。次に、第二電極形成用のシャドーマスク(第一電極のストライプと対向する向きに幅30μm、ピッチ50μmのストライプ状に、第二電極を形成できるように開口部が空いているマスク)とガラス基板をアライメントし、電子注入層の表面に、真空蒸着法により、マグネシウムと銀を、それぞれの蒸着速度を0.1Å/sec、0.9Å/secとし、共蒸着することにより、電子注入層上に、厚さ1nmのマグネシウム銀を、所望のパターンで形成した。
さらに、干渉効果を強調する目的、および、第二電極での配線抵抗による電圧降下を防止する目的で、真空蒸着法により、銀を、蒸着速度を1Å/secとし、蒸着することにより、マグネシウム銀上に、厚さ19nmの銀を、所望のパターンで形成した。これにより、第二電極を形成した。
ここで、有機EL素子としては、反射電極(第一電極)と半透過電極(第二電極)間でマイクロキャビティ効果(干渉効果)が発現し、正面輝度を高めることが可能となり、有機EL素子からの発光エネルギーをより効率よく、蛍光体層および散乱体層に伝搬させることが可能となる。また、マイクロキャビティ効果により、発光ピークを460nm、半値幅を50nmに調整した。
次に、プラズマCVD法により、膜厚3μmのSiOからなる無機保護層を、シャドーマスクを用いて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形成した。
以上により、青色有機EL素子を備えた青色有機EL素子基板を作製した。
次に、青色有機EL素子基板と蛍光体基板とを、表示部の外に形成されている位置合わせマーカーにより位置合わせを行った。なお、予め蛍光体基板には熱硬化性樹脂が塗布されており、熱硬化性樹脂を介して両基板を密着し、80℃にて2時間加熱することにより、熱硬化性樹脂を硬化させた。また、上記の貼り合わせ工程は、有機EL素子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℃)で行った。
最後に、周辺に形成した端子を外部電源に接続し、有機EL表示装置を得た。
ここで、外部電源により、所望の電流を、所望のストライプ状電極に印加することにより、青色有機EL素子を任意にスイッチング可能な励起光源として使用し、赤色蛍光体層で青色励起光を赤色光に変換し、緑色蛍光体層で青色励起光を緑色光に変換し、かつ、青色散乱体層に青色励起光を通過させることにより、等方的な青色発光を得ることができた。これにより、クロストークを生じることがなく、色にじみもないフルカラー表示が可能となり、良好な画像を得ることができた。また、赤色蛍光体層、緑色蛍光体層および青色散乱体層からの等方的な発光のうち、側方への発光を、障壁で光取出し方向へ取り出すとともに、赤色蛍光体層、緑色蛍光体層および青色散乱体層からの等方的な発光のうち、光取出し方向とは反対側への発光を、波長選択反射膜で光取出し方向へ取り出しているので、有機EL表示装置を低消費電力で駆動することができた。
[実験例13]
図50は、実験例13の蛍光体基板を示す概略図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のL-L線に沿う断面図である。
「蛍光体基板の作製」
基板341として、厚さ0.7mm、10cm×10cm角のガラス基板を用いた。これを水洗した後、純水超音波洗浄を10分、アセトン超音波洗浄を10分、イソプロピルアルコール蒸気洗浄を5分行い、100℃にて1時間乾燥させた。次に、基板341の一方の面341aの全面に、スピンコート法により、中空粒子を含有したアクリル樹脂を全面に塗布した。その後、200℃にて1時間焼成し、膜厚1μmの低屈折率層342(n=1.21)を形成した。
次に、低屈折率層342上に、スピンコート法により、カーボンブラックを含有したネガ型レジストを全面に塗布した。その後、90℃にて1時間焼成し、膜厚1μmの遮光膜を形成した。
次に、その遮光膜に、基板341上の各画素を囲む格子状にパターニングするための遮光マスクを被せて、i線(350mJ/cm)を照射し、遮光膜を露光した。続いて、現像液としてアルカリ現像液を用いて、光透過膜を1分間現像し、純水でリンス処理を行った後、220℃にて1時間焼成することにより、幅30μmの遮光層343をパターン形成した。次に、基板341の一方の面341aの全面に、スピンコート法により、ネガ型レジストを全面に塗布した。その後、90℃にて30分焼成し、膜厚10μmの光透過膜を形成した。
次に、その光透過膜に、基板341上の各画素を囲む格子状にパターニングするための遮光マスクを被せて、i線(250mJ/cm)を照射し、光透過膜を露光した。続いて、現像液としてアルカリ現像液を用いて、光透過膜を1分間現像し、純水でリンス処理を行った後、150℃にて1時間焼成することにより、遮光層343上に、基板341側から離れるに従って次第に幅が狭くなっていくテーパー形状をなす光透過部344をパターン形成した。なお、光透過部344において、基板341の一方の面341a側の部分の幅を10μm、上面(基板341の一方の面341a側の面とは反対側の面)344aの幅を9μmとした。
次に、光透過部344の表面に、真空蒸着法により、銀を膜厚100nmでパターン形成し、光不透過部345を得た。
次に、光不透過部345がパターニングされた基板341の一方の面341a全面を覆うように、スピンコート法により、酸化チタンおよび硫酸バリウムを含有した白色ポジ型レジストを塗布した。その後、80℃にて30分焼成し、膜厚15μmの塗膜を形成した。次に、その塗膜に、障壁346の幅が25μm、障壁346のピッチが100μmとなる3行×3列の障壁枠を形成するための遮光マスクを被せて、i線(300mJ/cm)を照射し、塗膜を露光した。続いて、現像液としてアルカリ現像液を用いて、塗膜を1分間現像したところ、ヨレも剥離もない障壁をパターニングすることができた。続いて、純水でリンス処理を行った後、120℃にて1時間焼成することにより、障壁346を、基板341側から離れるに従って次第に幅が狭くなっていくテーパー形状をなすように、パターニングした。
次に、障壁346によって区画された領域に、膜厚10μmの赤色蛍光体層347、緑色蛍光体層348、青色散乱体層349をパターン形成した。
次に、赤色蛍光体層347、緑色蛍光体層348および青色散乱体層349と、障壁346および構造物とによって生じる蛍光体基板340の表面高さの不釣り合いを最小限に抑えるために、基板341の一方の面341aの全面に、スピンコート法により、厚さ20μmとなるようにアクリル樹脂を塗布し、120℃にて30分加熱することにより、平坦化層350を形成した。
次に、平坦化層350上に、スピンコート法により中空粒子を含有したアクリル樹脂を全面に塗布し、200℃にて1時間焼成することにより、膜厚1μmの低屈折率層(n=1.21) 351を形成した。
次に、低屈折率層351上に、EB蒸着法により、酸化チタン(TiO:屈折率=2.30)と酸化シリコン(SiO:屈折率=1.47)を交互に6層成膜して、膜厚2μmの波長選択反射膜352を形成し、赤色蛍光体層347、緑色蛍光体層348および青色散乱体層349がパターン形成された蛍光体基板340を得た。なお、波長選択反射膜352を、青色励起光を80%以上透過し、赤色蛍光および緑色蛍光を95%以上反射するように設計した。
「青色有機EL素子基板の作製」
次に、光源として用いる青色有機EL素子基板の作製方法について説明する。
厚さ0.7mmのガラス基板上に、スパッタリング法により、膜厚100nmとなるように、銀を成膜して反射膜とし、続いて、反射膜の上に、スパッタリング法により、膜厚20nmとなるように、インジウム-スズ酸化物(ITO)を成膜し、銀とITOとの積層膜からなる第一電極として反射電極(陽極)を形成した。続いて、従来のフォトリソグラフィー法により、第一電極を、幅が30μm、ピッチが50μmとなるようにストライプ状にパターニングした。
次に、ガラス基板上に、スパッタリング法により、膜厚200nmとなるように、SiOを積層した。続いて、従来のフォトリソグラフィー法により、第一電極のエッジ部のみを覆うように、SiOをパターニングし、エッジカバーを形成した。ここでは、第一電極の端から2μm分だけ短辺側をSiOで覆う構造とした。これを水洗した後、純水超音波洗浄を10分、アセトン超音波洗浄を10分、イソプロピルアルコール蒸気洗浄を5分行い、120℃にて1時間乾燥させた。
次に、このガラス基板を、抵抗加熱蒸着装置内の基板ホルダーに固定し、1×10-4Pa以下の真空まで減圧し、有機発光層を含む有機EL層を抵抗加熱蒸着法により形成した。まず、正孔注入材料として、1,1-ビス-ジ-4-トリルアミノ-フェニル-シクロヘキサン(TAPC)を用いて、抵抗加熱蒸着法により、膜厚100nmの正孔注入層を形成した。次に、正孔輸送材料として、N,N’-di-1-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)を用いて、抵抗加熱蒸着法により、膜厚40nmの正孔輸送層を形成した。
次に、正孔輸送層上に、厚さ30nmの青色有機発光層を形成した。ここでは、真空蒸着法により、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、それぞれの蒸着速度を1.5Å/sec、0.2Å/secとし、共蒸着することにより、この青色有機発光層を形成した。
次に、青色有機発光層上に、2,9-ジメチル-4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン(BCP)を用いて、厚さ10nmの正孔防止層を形成した。次に、正孔防止層上に、トリス(8-ヒドロキシキノリン)アルミニウム(Alq)を用いて、厚さ30nmの電子輸送層を形成した。
次に、電子輸送層上に、フッ化リチウム(LiF)を用いて、厚さ0.5nmの電子注入層を形成した。
この後、電子注入層上に、半透明電極からなる第二電極を形成した。
まず、金属蒸着用チャンバーに、前記の各部位が形成されたガラス基板を固定した。次に、第二電極形成用のシャドーマスク(第一電極のストライプと対向する向きに幅30μm、ピッチ50μmのストライプ状に、第二電極を形成できるように開口部が空いているマスク)とガラス基板をアライメントし、電子注入層の表面に、真空蒸着法により、マグネシウムと銀を、それぞれの蒸着速度を0.1Å/sec、0.9Å/secとし、共蒸着することにより、電子注入層上に、厚さ1nmのマグネシウム銀を、所望のパターンで形成した。
さらに、干渉効果を強調する目的、および、第二電極での配線抵抗による電圧降下を防止する目的で、真空蒸着法により、銀を、蒸着速度を1Å/secとし、蒸着することにより、マグネシウム銀上に、厚さ19nmの銀を、所望のパターンで形成した。これにより、第二電極を形成した。
ここで、有機EL素子としては、反射電極(第一電極)と半透過電極(第二電極)間でマイクロキャビティ効果(干渉効果)が発現し、正面輝度を高めることが可能となり、有機EL素子からの発光エネルギーをより効率よく、蛍光体層および散乱体層に伝搬させることが可能となる。また、マイクロキャビティ効果により、発光ピークを460nm、半値幅を50nmに調整した。
次に、プラズマCVD法により、膜厚3μmのSiOからなる無機保護層を、シャドーマスクを用いて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形成した。
以上により、青色有機EL素子を備えた青色有機EL素子基板を作製した。
次に、青色有機EL素子基板と蛍光体基板とを、表示部の外に形成されている位置合わせマーカーにより位置合わせを行った。なお、予め蛍光体基板には熱硬化性樹脂が塗布されており、熱硬化性樹脂を介して両基板を密着し、80℃にて2時間加熱することにより、熱硬化性樹脂を硬化させた。また、上記の貼り合わせ工程は、有機EL素子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℃)で行った。
最後に、周辺に形成した端子を外部電源に接続し、有機EL表示装置を得た。
ここで、外部電源により、所望の電流を、所望のストライプ状電極に印加することにより、青色有機EL素子を任意にスイッチング可能な励起光源として使用し、赤色蛍光体層347で青色励起光を赤色光に変換し、緑色蛍光体層348で青色励起光を緑色光に変換し、かつ、青色散乱体層349に青色励起光を通過させることにより、等方的な青色発光を得ることができた。これにより、クロストークを生じることがなく、色にじみもないフルカラー表示が可能となり、良好な画像を得ることができた。また、赤色蛍光体層347、緑色蛍光体層348および青色散乱体層349からの等方的な発光のうち、側方への発光を、障壁346で光取出し方向へ取り出すとともに、赤色蛍光体層347、緑色蛍光体層348および青色散乱体層349からの等方的な発光のうち、光取出し方向とは反対側への発光を、波長選択反射膜352で光取出し方向へ取り出しているので、有機EL表示装置を低消費電力で駆動することができた。
さらに、本実験例では、蛍光体層を低屈折率層で挟んでいるので波長選択反射膜352で蛍光が複数回反射することによる損失を低減できるため、実験例12よりもさらに光取出し効率を高めることができた。また、実験例12では、外光が障壁346によって散乱して明室コントラストを下げていたのに対し、本実験例では、障壁346と基板341の間には遮光層343が設けられているため、外光が遮光層343で吸収され、明室コントラストを向上させることができた。なお、本実施例では、低屈折率層として中空粒子を用いた層を形成したが、本発明はこれに限定されず、低屈折率層としては、フッ素樹脂等の単一樹脂層でもよいし、エアロゲル等を用いてもよい。また、屈折率は低ければ低いほど好ましいので、低屈折率層として気体を用いてもよい。
[実験例14]
(アクティブ駆動型青色有機EL+蛍光体方式の実施例)
「蛍光体基板の作製」
実験例9と同様にして、蛍光体基板を作製した。
「アクティブ駆動型青色有機EL素子基板の作製」
図30に示すようなアクティブ駆動型青色有機EL素子基板を作製した。
基板として、厚さ0.7mm、100mm×100mm角のガラス基板を用い、このガラス基板上に、PECVD法により、アモルファスシリコン半導体膜を形成した。次に、アモルファスシリコン半導体膜の結晶化処理を施すことにより、多結晶シリコン半導体膜を形成した。次に、フォトリソグラフィー法により、多結晶シリコン半導体膜を複数の島状にパターニングした。続いて、パターニングした多結晶シリコン半導体層上に、ゲート絶縁膜およびゲート電極層をこの順番で形成し、フォトリソグラフィー法により、パターニングを行った。
次に、パターニングした多結晶シリコン半導体膜にリン等の不純物元素をドーピングすることにより、ソース領域およびドレイン領域を形成し、TFT素子を作製した。その後、平坦化膜を形成した。平坦化膜としては、PECVD法により形成した窒化シリコン膜、スピンコート法により形成したアクリル系樹脂層を、この順で積層し、形成した。
まず、窒化シリコン膜を形成した後、窒化シリコン膜とゲート絶縁膜とを一括してエッチングすることにより、ソース領域および/またはドレイン領域に通ずるコンタクトホールを形成し、続いて、ソース配線を形成した。その後、アクリル系樹脂層を形成し、ゲート絶縁膜および窒化シリコン膜に穿設したドレイン領域のコンタクトホールと同じ位置に、ドレイン領域に通ずるコンタクトホールを形成し、続いて、ソース配線を形成した。
その後、アクリル系樹脂層を形成し、ゲート絶縁膜および窒化シリコン膜に穿設したドレイン領域のコンタクトホールと同じ位置に、ドレイン領域に通ずるコンタクトホールを形成し、アクティブマトリクス基板を得た。
平坦化膜としての機能は、アクリル系樹脂層で実現される。
なお、TFT素子のゲート電位を定電位にするためのコンデンサーは、スイッチング用TFT素子のドレインと、駆動用TFT素子のソースとの間に、層間絶縁膜等の絶縁膜を介することで形成した。アクティブマトリクス基板上に、平坦化膜を貫通して駆動用TFT素子と、赤色発光有機EL素子の第一電極、緑色発光有機EL素子の第一電極、青色発光有機EL素子の第一電極とをそれぞれ電気的に接続するコンタクトホールを設けた。
次に、各画素を駆動するためのTFT素子と接続した平坦化膜を貫通して設けられたコンタクトホールに電気的に接続するように、スパッタリング法により、各画素の第一電極(陽極)を形成した。
第一電極は、スパッタリング法により、反射電極Al(アルミニウム)を150nmと透明電極IZO(酸化インジウム-酸化亜鉛)を20nmの膜厚で積層して形成し、各画素に対応した形状に、従来のフォトリソグラフィー法により、パターニングを行った。ここでは、第一電極の面積を、70μm×70μmとした。また、100mm×100mm角の基板に対して、表示部は80mm×80mmであり、表示部の上下左右に幅2mmの封止エリアを設け、短辺側にはさらに封止エリアの外にそれぞれ2mmの端子取出し部を設けた。長辺側には、折り曲げを行う方に、2mmの端子取出し部を設けた。
次に、第一電極のSiOを、スパッタリング法により、200nm積層し、従来のフォトリソグラフィー法により、第一電極のエッジ部を覆うように、パターニングした。ここでは、第一電極の端から2μm分だけ4辺をSiOで覆う構造とし、エッジカバーとした。
次に、上記のアクティブマトリクス基板を洗浄した。アクティブマトリクス基板の洗浄では、例えば、アセトン、イソプロピルアルコールを用いて超音波洗浄を10分間行い、次に、UV-オゾン洗浄を30分間行った。
次に、この基板を、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、1×10-4Pa以下の真空まで減圧し、有機発光層を含む有機層を抵抗加熱蒸着法により形成した。まず、正孔注入材料として、1,1-ビス-ジ-4-トリルアミノ-フェニル-シクロヘキサン(TAPC)を用いて、抵抗加熱蒸着法により、膜厚100nmの正孔注入層を形成した。次に、正孔輸送材料として、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)を用いて、抵抗加熱蒸着法により、膜厚40nmの正孔輸送層を形成した。
次に、正孔輸送層上に、厚さ30nmの青色有機発光層を形成した。ここでは、真空蒸着法により、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、それぞれの蒸着速度を1.5Å/sec、0.2Å/secとし、共蒸着することにより、この青色有機発光層を形成した。
次に、青色有機発光層上に、2,9-ジメチル-4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン(BCP)を用いて、厚さ10nmの正孔防止層を形成した。次に、正孔防止層上に、トリス(8-ヒドロキシキノリン)アルミニウム(Alq)を用いて、厚さ30nmの電子輸送層を形成した。
次に、電子輸送層上に、フッ化リチウム(LiF)を用いて、厚さ0.5nmの電子注入層を形成した。
この後、電子注入層上に、半透明電極からなる第二電極を形成した。
まず、金属蒸着用チャンバーに、前記の各部位が形成されたガラス基板を固定した。次に、第二電極形成用のシャドーマスク(第一電極のストライプと対向する向きに幅2mmのストライプ状に、第二電極を形成できるように開口部が空いているマスク)とガラス基板をアライメントし、電子注入層の表面に、真空蒸着法により、マグネシウムと銀を、それぞれの蒸着速度を0.1Å/sec、0.9Å/secとし、共蒸着することにより、電子注入層上に、厚さ1nmのマグネシウム銀を、所望のパターンで形成した。
さらに、干渉効果を強調する目的、および、第二電極での配線抵抗による電圧降下を防止する目的で、真空蒸着法により、銀を、蒸着速度を1Å/secとし、蒸着することにより、マグネシウム銀上に、厚さ19nmの銀を、所望のパターンで形成した。これにより、第二電極を形成した。
ここで、有機EL素子としては、反射電極(第一電極)と半透過電極(第二電極)間でマイクロキャビティ効果(干渉効果)が発現し、正面輝度を高めることが可能となり、有機EL素子からの発光エネルギーをより効率よく、蛍光体層および散乱体層に伝搬させることが可能となる。また、マイクロキャビティ効果により、発光ピークを460nm、半値幅を50nmに調整した。
次に、プラズマCVD法により、膜厚3μmのSiOからなる無機保護層を、シャドーマスクを用いて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形成した。以上により、青色有機EL素子を備えたアクティブ駆動型青色有機EL素子基板を作製した。
次に、アクティブ駆動型青色有機EL素子基板と蛍光体基板とを、表示部の外に形成されている位置合わせマーカーにより位置合わせを行った。なお、予め蛍光体基板には熱硬化性樹脂が塗布されており、熱硬化性樹脂を介して両基板を密着し、90℃にて2時間加熱することにより、熱硬化性樹脂を硬化させた。また、上記の貼り合わせ工程は、有機EL素子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℃)で行った。
次に、光取り出し側の基板に、偏光板を貼り合わせた。
最後に、短辺側に形成した端子を、ソースドライバを介して電源回路に、長辺側に形成した端子を、ゲートドライバを介して外部電源に接続し、80mm×80mm角の表示部を持つアクティブ駆動型青色有機EL表示装置を得た。
ここで、外部電源により、所望の電流を、所望のストライプ状電極に印加することにより、青色有機EL素子を任意にスイッチング可能な励起光源として使用し、赤色蛍光体層で青色励起光を赤色光に変換し、緑色蛍光体層で青色励起光を緑色光に変換し、かつ、青色散乱体層に青色励起光を通過させることにより、等方的な青色発光を得ることができた。これにより、クロストークを生じることがなく、色にじみもないフルカラー表示が可能となり、良好な画像を得ることができた。また、赤色蛍光体層、緑色蛍光体層および青色散乱体層からの等方的な発光のうち、側方への発光を、障壁で光取出し方向へ取り出すとともに、赤色蛍光体層、緑色蛍光体層および青色散乱体層からの等方的な発光のうち、光取出し方向とは反対側への発光を、波長選択反射膜で光取出し方向へ取り出しているので、アクティブ駆動型青色有機EL表示装置を低消費電力で駆動することができた。
[実験例15]
(青色LED+蛍光体方式の実施例)
「蛍光体基板の作製」
実験例9と同様にして、蛍光体基板を作製した。
「青色LED基板の作製」
TMG(トリメチルガリウム)とNHとを用い、反応容器にセットしたサファイア基板のC面に550℃でGaNからなるバッファ層を、膜厚60nmで成長させた。次に、温度を1050℃まで上げ、TMG、NHに加えてSiHガスを用い、Siドープn型GaNよりなるn型コンタクト層を、膜厚5μmで成長させた。続いて、原料ガスにTMA(トリメチルアルミニウム)を加え、同じく1050℃でSiドープn型Al0.3Ga0.7N層からなる第2のクラッド層を、膜厚0.2μmで成長させた。
次に、温度を850℃に下げ、TMG、TMI(トリメチルインジウム)、NHおよびSiHを用い、Siドープn型In0.01Ga0.99Nからなる第一のn型クラッド層を、膜厚60nmで成長させた。
続いて、TMG、TMIおよびNHを用い、850℃でノンドープIn0.05Ga0.95Nからなる活性層を、膜厚5nmで成長させた。
さらに、TMG、TMI、NHに加えて、新たにCPMg(シクロペンタジエニルマグネシウム)を用い、850℃でMgドープp型In0.01Ga0.99Nからなる第一のp型クラッド層を、膜厚60nmで成長させた。
次に、温度を1100℃に上げ、TMG、TMA、NH、CPMgを用い、Mgドープp型Al0.3Ga0.7Nからなる第二のp型クラッド層を、膜厚150nmで成長させた。
続いて、1100℃でTMG、NHおよびCPMgを用い、Mgドープp型GaNからなるp型コンタクト層を、膜厚600nmで成長させた。
以上の操作終了後、温度を室温まで下げて、反応容器からウェーハを取り出し、720℃でウェーハのアニーリングを行い、p型層を低抵抗化した。
次に、最上層のp型コンタクト層の表面に所定の形状のマスクを形成し、n型コンタクト層の表面が露出するまでエッチングした。
エッチング後、n型コンタクト層の表面にチタン(Ti)とアルミニウム(Al)からなる負電極、p型コンタクト層の表面に、ニッケル(Ni)と金(Au)からなる正電極を形成した。
電極形成後、ウェーハを350μm角のチップに分離した後、別に用意してある外部回路に接続するための配線が形成されている基板上に、作製したLEDチップをUV硬化樹脂で固定して、LEDチップと基板上の配線を電気的に接続し、青色LEDからなる光源基板(青色LED基板)を作製した。
次に、以上のようにして作製した光源基板と蛍光体基板を、表示部の外に形成されているアライメントマーカーにより位置合わせを行った。
なお、蛍光体基板には、予め熱硬化性樹脂が塗布されており、熱硬化性樹脂を介して両基板を密着し、80℃にて2時間加熱することにより、熱硬化性樹脂を硬化させた。また、上記の貼り合わせ工程は、ドライエアー環境下(水分量:-80℃)で行った。最後に、周辺に形成されている端子を外部電源に接続することにより、青色LED表示装置を得た。
ここで、外部電源により、所望の電流を、所望のストライプ状電極に印加することにより、青色LEDを任意にスイッチング可能な励起光源として使用し、赤色蛍光体層で青色励起光を赤色光に変換し、緑色蛍光体層で青色励起光を緑色光に変換し、かつ、青色散乱体層に青色励起光を通過させることにより、等方的な青色発光を得ることができた。これにより、クロストークを生じることがなく、色にじみもないフルカラー表示が可能となり、良好な画像を得ることができた。また、赤色蛍光体層、緑色蛍光体層および青色散乱体層からの等方的な発光のうち、側方への発光を、障壁で光取出し方向へ取り出すとともに、赤色蛍光体層、緑色蛍光体層および青色散乱体層からの等方的な発光のうち、光取出し方向とは反対側への発光を、波長選択反射膜で光取出し方向へ取り出しているので、青色LED表示装置を低消費電力で駆動することができた。
本発明は、隣接する画素間における発光にじみを防止するとともに、光の取り出し効率に優れる障壁を備えた蛍光体基板により、クロストークを防いで、高画質な表示装置および照明装置を提供することができる。
10 蛍光体基板
11 基板
12R,12G,12B 蛍光体層
13 障壁
14 光不透過部
15 光透過部
16 光反射部
17 光吸収部
21 光吸収部
22 光反射部
30 表示装置
31 接着層
32 光源基板
33 基板
34 光源
40 LED基板
41 基板
42 第一のバッファ層
43 n型コンタクト層
44 第二のn型クラッド層
45 第一のn型クラッド層
46 活性層
47 第一のp型クラッド層
48 第二のp型クラッド層
49 第二のバッファ層
50 陰極
51 陽極
60 有機EL素子基板
61 基板
62 有機EL素子
63 第一電極
64 有機EL層
65 第二電極
66 正孔注入層
67 正孔輸送層
68 有機発光層
69 正孔防止層
70 電子輸送層
71 電子注入層
81 スイッチング用TFT
82 駆動用TFT
83 発光部
90 表示装置
91 画素部
92 ゲート信号側駆動回路
93 データ信号側駆動回路
94 信号配線
95 電流供給線
96 フレキシブルプリント配線板
97 外部駆動回路
100 有機EL素子基板
110 有機EL層
120 基板
130 TFT
131 ゲート電極
132 ゲート線
133 ゲート絶縁膜
134 ソース電極
135 ドレイン電極
136 データ線
137 平坦化膜
138 コンタクトホール
150 無機EL素子基板
151 基板
152 無機EL素子
153 第一電極
154 第一誘電体層
155 発光層
156 第二誘電体層
157 第二電極
160 シーリングライト(照明装置)
161 発光部
162 吊下線
163 電源コード
170 照明スタンド(照明装置)
171 発光部
172 スタンド
173 メインスイッチ
174 電源コード
180 携帯電話
181 音声入力部
182 音声出力部
183 アンテナ
184 操作スイッチ
185 表示部
186 筐体
190 薄型テレビ
191 表示部
192 スピーカ
193 キャビネット
194 スタンド
200 携帯型ゲーム機
201,202 操作ボタン
203 外部接続端子
204 表示部
205 筐体
210 ノートパソコン
211 表示部
212 キーボード
213 タッチパッド
214 メインスイッチ
215 カメラ
216 記録媒体スロット
217 筐体
220 タブレット端末
221 表示部(タッチパネル)
222 カメラ
223 筐体

Claims (14)

  1. 基板と、前記基板上に設けられ、励起光源から入射した励起光により蛍光を生じる蛍光体層と、前記蛍光体層の側面を囲む障壁と、を備え、
    前記障壁の前記蛍光体層と接する側面のうち少なくとも一部が光散乱性または光反射性を有し、前記障壁の一部に光不透過部が設けられていることを特徴とする蛍光体基板。
  2. 前記障壁の内部に光不透過部が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の蛍光体基板。
  3. 前記光不透過部は、光吸収部および/または光反射部からなることを特徴とする請求項1または2に記載の蛍光体基板。
  4. 前記光不透過部は、テーパー形状をなしていることを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の蛍光体基板。
  5. 前記光不透過部の高さは、前記蛍光体層の膜厚以上であることを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の蛍光体基板。
  6. 前記障壁は、光散乱性粒子または光反射性粒子を含有することを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載の蛍光体基板。
  7. 請求項1~6のいずれか1項に記載の蛍光体基板と、前記蛍光体層に照射する励起光を射出する発光素子を有する光源と、を備えたことを特徴とする表示装置。
  8. 赤色光による表示を行う赤色画素と、緑色光による表示を行う緑色画素と、青色光による表示を行う青色画素と、を少なくとも含む複数の画素が備えられ、
    前記光源から前記励起光としての紫外光が射出され、
    前記蛍光体層として、前記赤色画素に前記紫外光を前記励起光として赤色光を発する赤色蛍光体層が設けられ、前記緑色画素に前記紫外光を前記励起光として緑色光を発する緑色蛍光体層が設けられ、前記青色画素に前記紫外光を前記励起光として青色光を発する青色蛍光体層が設けられたことを特徴とする請求項7に記載の表示装置。
  9. 赤色光による表示を行う赤色画素と、緑色光による表示を行う緑色画素と、青色光による表示を行う青色画素と、を少なくとも含む複数の画素が備えられ、
    前記光源から前記励起光としての青色光が射出され、
    前記蛍光体層として、前記赤色画素に前記青色光を前記励起光として赤色光を発する赤色蛍光体層が設けられ、前記緑色画素に前記青色光を前記励起光として緑色光を発する緑色蛍光体層が設けられ、前記青色画素に前記青色光を散乱させる散乱層が設けられたことを特徴とする請求項7に記載の表示装置。
  10. 前記光源は、前記複数の画素に対応して設けられた複数の発光素子と、前記複数の発光素子をそれぞれ駆動する複数の駆動素子と、を備えたアクティブマトリクス駆動方式の光源であることを特徴とする請求項8または9に記載の表示装置。
  11. 前記光源は、発光ダイオード、有機エレクトロルミネセンス素子、無機エレクトロルミネセンス素子のいずれかであることを特徴とする請求項7~10のいずれか1項に記載の表示装置。
  12. 前記光源は、光射出面から光を射出する面状光源であり、
    前記面状光源と前記蛍光体基板との間に、前記画素毎に前記面状光源から射出された光の透過率を制御可能な液晶素子が設けられたことを特徴とする請求項7~11のいずれか1項に記載の表示装置。
  13. 前記光源は、指向性を有することを特徴とする請求項7~12のいずれか1項に記載の表示装置。
  14. 請求項1~6のいずれか1項に蛍光体基板と、前記蛍光体層に照射する励起光を射出する発光素子を有する光源と、を備えたことを特徴とする記載の照明装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104049374A (zh) * 2014-07-05 2014-09-17 福州大学 一种可实现面发光的led屏及其裸眼立体显示装置
CN108281469A (zh) * 2018-01-29 2018-07-13 上海天马微电子有限公司 有机发光显示面板和显示装置
CN110888265A (zh) * 2018-09-11 2020-03-17 三星显示有限公司 电子装置
CN113451489A (zh) * 2020-08-12 2021-09-28 重庆康佳光电技术研究院有限公司 显示面板及电子设备

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6843146B2 (ja) * 2016-09-30 2021-03-17 富士フイルム株式会社 構造体、カラーフィルタ、固体撮像素子、画像表示装置、構造体の製造方法および有機物層形成用組成物
KR102613757B1 (ko) * 2016-10-06 2023-12-14 엘지전자 주식회사 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치 및 이의 제조방법
JP2019102664A (ja) * 2017-12-04 2019-06-24 株式会社ブイ・テクノロジー Led表示パネルの製造方法
KR102572718B1 (ko) * 2018-09-14 2023-08-31 삼성디스플레이 주식회사 컬러 필터 및 이를 포함하는 표시 장치
CN113491018A (zh) * 2019-02-26 2021-10-08 凸版印刷株式会社 波长选择滤光器、波长选择滤光器的制造方法及显示装置
JP7369338B2 (ja) * 2020-04-28 2023-10-26 Toppanホールディングス株式会社 ブラックマトリクス基板及びこれを備えた表示装置
WO2023181142A1 (ja) * 2022-03-23 2023-09-28 シャープディスプレイテクノロジー株式会社 発光素子及び表示装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006022123A1 (ja) * 2004-08-26 2006-03-02 Idemitsu Kosan Co., Ltd. 有機el表示装置
WO2009031571A1 (ja) * 2007-09-06 2009-03-12 Sony Corporation 光抽出素子、光抽出素子の製造方法および表示装置
JP2010250259A (ja) * 2009-03-27 2010-11-04 Epson Imaging Devices Corp 液晶表示装置
JP2011233269A (ja) * 2010-04-23 2011-11-17 Panasonic Electric Works Co Ltd 照明装置
WO2012043611A1 (ja) * 2010-09-30 2012-04-05 シャープ株式会社 有機el表示装置、及びその製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006022123A1 (ja) * 2004-08-26 2006-03-02 Idemitsu Kosan Co., Ltd. 有機el表示装置
WO2009031571A1 (ja) * 2007-09-06 2009-03-12 Sony Corporation 光抽出素子、光抽出素子の製造方法および表示装置
JP2010250259A (ja) * 2009-03-27 2010-11-04 Epson Imaging Devices Corp 液晶表示装置
JP2011233269A (ja) * 2010-04-23 2011-11-17 Panasonic Electric Works Co Ltd 照明装置
WO2012043611A1 (ja) * 2010-09-30 2012-04-05 シャープ株式会社 有機el表示装置、及びその製造方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104049374A (zh) * 2014-07-05 2014-09-17 福州大学 一种可实现面发光的led屏及其裸眼立体显示装置
CN108281469A (zh) * 2018-01-29 2018-07-13 上海天马微电子有限公司 有机发光显示面板和显示装置
CN108281469B (zh) * 2018-01-29 2020-08-25 上海天马微电子有限公司 有机发光显示面板和显示装置
CN110888265A (zh) * 2018-09-11 2020-03-17 三星显示有限公司 电子装置
CN113451489A (zh) * 2020-08-12 2021-09-28 重庆康佳光电技术研究院有限公司 显示面板及电子设备

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Publication number Publication date
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