説明

有機電界発光素子

【課題】素子を駆動しない時の外部光の反射程度を低減させ、輝度を向上させた有機電界発光素子を提供する。
【解決手段】ガラス基板11上にITO層12を形成し、そのITO層12をパターニングしてITO電極を形成する。次に、ITO層12上部の一定領域に絶縁膜16を形成し、絶縁膜16上に隔壁15を形成する。ここで、絶縁膜16は、下部のブラックマトリックス層16aとその上部の絶縁層16bとからなり、ブラックマトリックス層16aは、絶縁物質、有機物、無機物、高分子物質の少なくとも一つと黒色物質を混合した混合物等の暗い色相を持つ材料で形成されている。その後、隔壁15を含む全体構造上に、有機物層よりなる有機電界発光層13及び金属層14を順次に形成する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、有機電界発光素子に関し、特に非発光領域に形成された構成要素を暗い色相を持つブラックマトリックス材料で形成することによって輝度を向上させることができる有機電界発光素子に関するものである。
【背景技術】
【0002】
有機電界発光は、有機物(低分子または高分子)薄膜に陰極と陽極を介して注入された電子とが再結合して励起子を形成し、形成された励起子からのエネルギーによって特定波長の光が発生される現象である。
【0003】
図1は有機電界発光素子の平面図、図2は図1のA−A線に沿って切断した状態の断面図である。前述した有機電界発光現象を用いた有機電界発光素子の基本的な構造を概略的に図示している。
【0004】
有機電界発光素子の基本的な構成は、ガラス基板1、ガラス基板1上部に形成されてアノード電極として作用するインジウムスズ酸化物層2(Indium Tin Oxide film;以下、“ITO層”と称する)、有機物材料よりなる有機電界発光層3、そしてカソード電極として作用する金属層4が順次に積層された構造である。
【0005】
このような構造を持つ有機電界発光素子は次の工程によって製造される。まず、ガラス基板1上に真空蒸着法を用いてITO層2を形成し、そのITO層2をフォトリソグラフィーでパターニングする。ITO層2上部の一定領域に絶縁層5aを形成し、この絶縁層5a上に隔壁5を形成する。
【0006】
次に、隔壁5を含む全体構造上部に絶縁層と有機物層とよりなる有機電界発光層3、3a及び金属層4、4aを順次に形成する。ここで、透明基板1上に配列されたITO層2はアノード電極として作用し、金属層4はカソード電極として作用する。
【0007】
図1及び図2に示されるように、各隔壁5は有機電界発光層3及び金属層4を多数の区間に区画するために形成される。即ち、隣接する金属層4間に形成された空間には金属層4を分離するための隔壁5が形成され、各隔壁5は絶縁膜5aを介してITO層2と分離された状態である。
【0008】
一方、有機電界発光層形成工程及び金属層形成工程の進行時に、各隔壁5の上部にも有機電界発光層3a及び金属層4aが形成されるが、この金属層4aは金属電極(カソード電極)として作用しない。
【0009】
以上のような一般的な構成を持つ有機電界発光素子の輝度を向上させる方案が議論され、鋭意研究されているが、素子の構成及び使用材料の特性によって輝度向上のための技術開発が制限されてきた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明の目的は、素子の構成を変更せずに輝度を向上させることができる有機電界発光素子を提供することにある。
【0011】
本発明では、素子の全体輝度を向上させるために、素子を駆動しない時、即ち、素子が発光しない時の外部光の反射程度を低減させる構成を採択した。このために、本発明では、素子の非発光領域に形成された構成要素を、光の反射程度が低い、暗い色相を持つブラックマトリックス材料で形成することで、発光領域での発光機能には影響を与えることなく、駆動しない時の素子の明るさ(即ち、外部光の反射程度)を大幅に低減することができる。
【課題を解決するための手段】
【0012】
前述した目的及び機能を実現するための本発明に係る有機電界発光素子は、ガラス基板上に形成され、パターニングされたITO層、該ITO層上の非発光領域に形成され、暗い色相を持つ材料よりなる絶縁膜、該絶縁膜上に形成された多数の隔壁、及び、該隔壁を含む全体構造上に順次に形成され、前記隔壁によって区画される有機電界発光層及び金属層、を含むことを特徴とする。
【0013】
本発明において、隔壁下部に形成される前記絶縁膜は、前記ITO層上に形成されたブラックマトリックス層及び該ブラックマトリックス層を覆う形態で形成された絶縁層からなるものであってもよく、また、逆に、前記ITO層上に形成された絶縁層及びその上部に形成されたブラックマトリックス層からなるものであってもよい。
【0014】
本発明に係る他の構造の有機電界発光素子は、ガラス基板上に形成され、パターニングされたITO層、該ITO層上の非発光領域に形成され、暗い色相を持つブラックマトリックス材料よりなる多数の隔壁、及び、該隔壁を含む全体構造上に順次に形成され、前記隔壁によって区画される有機電界発光層及び金属層、を含むことを特徴とする。
【0015】
本発明で用いられる前記ブラックマトリックス材料は、絶縁物質、有機物、無機物、高分子物質の少なくとも任意の一つと黒色物質とが混合された混合物であってもよく、または、絶縁物質であるフォトレジストとR(赤色)、G(緑色)、及びB(青色)の染料とが混合された混合物であってもよい。
【発明の効果】
【0016】
以上のような本発明によれば、素子の非発光領域に暗い色相のブラックマトリックス層を形成することで、発光領域での発光機能には影響を与えることなく、素子を駆動しない時の外部光の反射程度を大幅に低減でき、素子の輝度を大きく向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
以下、本発明の実施形態を添付された図面に基づいて詳細に説明する。
図3は本発明の第1の実施形態に係る有機電界発光素子の部分断面図であり、図2の“B”部分と対応する図面である。本発明に係る有機電界発光素子の全体的な構成は、図1及び図2に図示された素子の構成と同様である。従って、図3では本発明に係る素子の特徴的な部分のみを拡大して図示した。
【0018】
本実施形態に係る有機電界発光素子の製造段階及び構成を、図3に基づいて説明すれば次のとおりである。
【0019】
まず、ガラス基板11上にITO層12を形成し、そのITO層12をパターニングしてITO電極を形成する。ITO層12上部の一定領域に絶縁膜16を形成し、その絶縁膜16上に隔壁15を形成する。
【0020】
本実施形態に係る有機電界発光素子において、絶縁膜16は下部のブラックマトリックス層16aとその上部の絶縁層16bとからなる。ブラックマトリックス層16aは、絶縁物質、有機物、無機物、高分子物質の少なくとも任意の一つと、例えばブラックカーボンなどの黒色物質を混合した混合物で形成されており、それによって、明るさが弱い、暗い色相を持つものである。
【0021】
また、ブラックマトリックス層16aは、一般的な絶縁物質であるフォトレジストと、R(赤色)、G(緑色)、及びB(青色)の染料とが混合された混合物で形成されていてもよい。
【0022】
このような材料で形成されたブラックマトリックス層16a上に、例えばフォトレジストなどの一般的な絶縁物質よりなる絶縁層16bが形成される。
【0023】
このように、ITO層12の選択された領域に暗い色相のブラックマトリックス層16aと優れた絶縁性を有する絶縁層16bとからなる絶縁膜16を形成した後、絶縁膜16上に隔壁15を形成する。以後、隔壁15を含む全体構造上に、有機物層よりなる有機電界発光層13及び金属層14を順次に形成する。
【0024】
以上のように構成された本発明に係る有機電界発光素子の機能的な特徴を説明すれば次のとおりである。
【0025】
素子の輝度は次のような式で表現することができる。

【0026】
【数1】

【0027】
(ここで、Bonは電源印加時、即ち、素子駆動時の明るさ(brightness)を示し、Boffは電源遮断時、即ち、素子を駆動しない時の外部光の反射程度(明るさ)を示す。)
【0028】
上式からわかるように、素子の輝度は、駆動時の素子の明るさと素子を駆動しない時の外部光の反射程度によって決定される。従って、駆動時の素子の明るさまたは素子を駆動しない時の外部光の反射程度を調節することで、素子の輝度を調節することができる。
【0029】
素子の輝度を向上させるために、素子を駆動する時の明るさを増加させる場合と、同様の値だけ、素子を駆動しない時の外部光の反射程度を低減させる場合とを比較すると、素子を駆動しない時の外部光の反射程度を低減させることによって、素子の輝度が一層向上する結果を得ることが知られている。
【0030】
従って、本発明の第1の実施形態では、素子の代表的な非発光領域である隔壁15の下部に形成された絶縁膜16の一部を、外部光の反射程度が低い、暗い色相を持つブラックマトリックス層16aで形成することで、発光領域での発光機能には影響を与えることなく、素子を駆動しない時の明るさ(外部光の反射程度)を大幅に低減でき、結果的に素子の輝度を大きく向上させることができる。
【0031】
一方、隔壁15の下部に形成された絶縁膜16を全てブラックマトリックス層で形成することは、輝度向上には役立つものの、材料の特性上、ブラックマトリックス材料の絶縁性が低いため、絶縁膜16は、ブラックマトリックス層16aと一般的な絶縁材料とで形成された絶縁層16bとの積層構造で形成することが好ましい。
【0032】
特に、ブラックマトリックス層16aを構成する材料は絶縁性が低いことから、より完全な絶縁のために、その上部の絶縁層16bでブラックマトリックス層16aを完全に覆う状態で形成することが好ましい。
【0033】
図4は、本発明の第2の実施形態に係る有機電界発光素子の部分断面図であり、図2の“B”部分と対応する図面である。図4に図示された有機電界発光素子の全体的な構成は図3に図示された素子の構成と同様である。従って、図3に図示された構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付した。
【0034】
本実施形態に係る有機電界発光素子の製造段階及び構成は、図3に図示された素子の製造段階及び構成と同様である。
【0035】
ガラス基板11上にITO層12を形成し、そのITO層12をパターニングしてITO電極を形成する。ITO層12上部の一定領域に絶縁膜26を形成し、その絶縁膜26上に隔壁15を形成する。
【0036】
図4に図示された有機電界発光素子において、絶縁膜26は下部の絶縁層26aとその上部のブラックマトリックス層26bとからなる。ブラックマトリックス層26bの構成物質は、図3に関連して説明したものと同様であるので、重複する説明は省略する。
【0037】
このようにITO層12の選択された領域に絶縁膜26を形成した後、絶縁膜26上に隔壁15を形成する。以後、隔壁15を含む全体構造上に有機物層よりなる有機電界発光層13、13a及び金属層14、14aを順次に形成する。
【0038】
このような構造を持つ有機電界発光素子は、図3に基づいて説明した素子と同様に、素子の代表的な非発光領域である隔壁の下部に形成された絶縁膜の一部を、外部光の反射程度が低い、暗い色相を持つブラックマトリックス層で形成することで、発光領域での発光機能には影響を与えることなく、素子を駆動しない時の外部光の反射程度を大幅に低減でき、その結果、素子の輝度を大きく向上させることができる。
【0039】
本発明の第3の実施形態に係る有機電界発光素子の最も大きな特徴は、素子の代表的な非発光領域である隔壁をブラックマトリックス材料で形成する点である。以下では、便宜上、第3の実施形態を図2に基づいて説明する。
【0040】
本実施形態において、隔壁5を構成するブラックマトリックス材料は、絶縁物質、有機物、無機物、高分子物質の少なくとも任意の一つと、例えばブラックカーボンなどの黒色物質とを混合した混合物である。
【0041】
また、ブラックマトリックス材料は、一般的な絶縁物質であるフォトレジストとR、G、B染料とが混合された混合物であってもよい。このような材料を用いてITO層2の選択された領域に隔壁5を形成する。
【0042】
このようにITO層2の選択された領域に隔壁5を形成した後、隔壁5を含む全体構造上に有機物層よりなる有機電界発光層3及び金属層4を順次に形成する。
【0043】
第1及び第2の実施形態と同様に、本実施形態に係る有機電界発光素子は、代表的な非発光領域である隔壁5を、外部光の反射程度が低い、暗い色相を持つブラックマトリックス材料で形成することで、発光領域での発光機能には影響を与えることなく、駆動しない時の素子の明るさ、即ち、外部光の反射程度を大幅に低減でき、その結果、素子の輝度を大きく向上させることができる。
【0044】
以上で説明した本発明は、例示の目的のために開示されたものであって、本発明に対する通常の知識を有した当業者であれば、本発明の思想の範囲内で様々な修正、変更、付加が可能である。従って、このような修正、変更、及び付加は、本発明の特許請求の範囲に属するものである。
【図面の簡単な説明】
【0045】
【図1】有機電界発光素子の概略的な平面図である。
【図2】図1のA−A線に沿って切断した状態の断面図である。
【図3】本発明の第1の実施形態に係る有機電界発光素子の部分断面図であり、図2の“B”部分と対応する図である。
【図4】本発明の第2の実施形態に係る有機電界発光素子の部分断面図であり、図2の“B”部分と対応する図面である。
【符号の説明】
【0046】
11:ガラス基板
12:ITO層
13,13a:有機電界発光層
14,13a:金属層
15:隔壁
16,26;絶縁膜
16a,26b:ブラックマトリックス層
16b,26a:絶縁層

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ガラス基板上に形成され、パターニングされたITO層、
該ITO層上の非発光領域に形成され、暗い色相を持つ材料よりなる絶縁膜、
該絶縁膜上に形成された多数の隔壁、及び、
該隔壁を含む全体構造上に順次に形成され、前記隔壁によって区画される有機電界発光層及び金属層、
を含む有機電界発光素子。
【請求項2】
前記絶縁膜は、前記ITO層上に形成されたブラックマトリックス層及び該ブラックマトリックス層を覆う形態で形成された絶縁層からなる請求項1に記載の有機電界発光素子。
【請求項3】
前記絶縁膜は、前記ITO層上に形成された絶縁層及びその上部に形成されたブラックマトリックス層からなる請求項1に記載の有機電界発光素子。
【請求項4】
前記ブラックマトリックス層は、絶縁物質、有機物、無機物、高分子物質の少なくとも任意の一つと黒色物質とが混合された混合物で形成されている請求項2または3に記載の有機電界発光素子。
【請求項5】
前記ブラックマトリックス層は、絶縁物質とR(赤色)、G(緑色)、及びB(青色)の染料とが混合された混合物で形成されている請求項2または3に記載の有機電界発光素子。
【請求項6】
ガラス基板上に形成され、パターニングされたITO層、
該ITO層上の非発光領域に形成され、外部光の反射程度が低い、暗い色相を持つブラックマトリックス材料よりなる多数の隔壁、及び、
該隔壁を含む全体構造上に順次に形成され、前記隔壁によって区画される有機電界発光層及び金属層、
を含む有機電界発光素子。
【請求項7】
前記ブラックマトリックス材料は、絶縁物質、有機物、無機物、高分子物質の少なくとも任意の一つと黒色物質とが混合された混合物である請求項6に記載の有機電界発光素子。
【請求項8】
前記ブラックマトリックス材料は、絶縁物質とR(赤色)、G(緑色)、及びB(青色)の染料とが混合された混合物である請求項6に記載の有機電界発光素子。


【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2006−80082(P2006−80082A)
【公開日】平成18年3月23日(2006.3.23)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−260841(P2005−260841)
【出願日】平成17年9月8日(2005.9.8)
【出願人】(596066770)エルジー エレクトロニクス インコーポレーテッド (384)
【Fターム(参考)】