説明

有機電界発光表示装置

【課題】光取出し効率が高く、かつ、画像のにじみが少ない有機電界発光表示装置の提供。
【解決手段】面内に、一対の電極層と、該電極層間に配され、発光層を含む有機化合物層と、該発光層から発光される光を透過する光透過層と、前記光の光路を制御する光制御層と、を有し、赤副画素、緑副画素、及び青副画素の少なくともいずれかの副画素を含む画素として構成される有機電界発光表示部を複数備え、光取出し面側と反対側の前記電極層が前記光の反射を担っている有機電界発光装置において、前記副画素のうち、隣接する同色の副画素間の最短距離を2Rとし、前記有機化合物層と、前記光取出し面側の前記電極層と、前記光制御層との合計の厚みをtとしたとき、次式、9≦2R/t、の関係を満たす有機電界発光表示装置である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光取出し効率が高く、かつ、画像のにじみが少ない有機電界発光表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
有機エレクトロルミネッセンス(EL)表示装置(有機電界発光表示装置)は自発光型の表示装置であり、ディスプレイや照明の用途に用いられる。有機電界発光ディスプレイは、従来のCRTやLCDと比較して視認性が高い、視野角依存性がないといった表示性能の利点を有する。また、ディスプレイを軽量化、薄層化できるといった利点もある。また、有機電界発光照明は軽量化、薄層化といった利点に加え、フレキシブルな基板を用いることで、これまで実現できなかった形状の照明を実現できる可能性を持っている。
【0003】
このように有機電界発光表示装置は、優れた特徴を有するが、一般に、発光層を含め表示装置を構成する各層の屈折率は空気より高い。例えば、有機電界発光表示装置では、発光層など有機薄膜層の屈折率は1.6〜2.1である。このため、発光した光は界面で全反射しやすく、その光取出し効率は20%に満たず、大部分の光を損失している。
例えば、従来、一般的に知られる有機電界発光表示装置における有機電界発光表示部は、基板上に、一対の電極層の間に配される有機化合物層を備えて構成されている。該有機化合物層は、発光層を含み、有機電界発光表示装置は、該発光層から発光される光を光の取出し面側から出射させている。この場合、光の取出し面や電極層と有機化合物層との界面において、臨界角以上の光である全反射成分を取出すことができないため、光の取出し効率が低いという問題がある。
【0004】
こうしたことから、光の取出し効率を向上させるため、前記発光層から発光される光の光路を制御し、前記発光層から発光される光を光の取出し面側から出射させる光制御層を、光路上に配する有機電界発光表示装置が提案されている。
しかしながら、この場合、光の取出し効率が向上するものの、前記発光層内、前記光制御層内及び前記基板内に存在する導波成分により、発光される光が所望の出射方向よりも放射状に広がる方向に導波され、隣接する発光表示部(画素)から出射される光との間で、画像にじみによるクロストーク(相互干渉)が生じるという問題があった。
【0005】
そこで、画像にじみを抑えるため、光路上に光透過層を配した有機電界発光表示装置も提案されている。この光透過層は、屈折率が低い材料から形成され、前記発光層から発光される光を所望の方向に導き、導かれた光の光路上に存在する導波成分による光の広がりを抑えることができる。
例えば、第1の電極と、第2の電極と、前記第1の電極と前記第2の電極間に配置された発光層とを有し、前記発光層からの発光の一部を放射光として取出す発光素子において、前記放射光を取出す方向に順に前記第1の電極、前記射放射光を取出す光取出し層、前記発光層、及び前記光取出し層の平均屈折率より低い屈折率である低屈折率層が配置された発光素子を備えた有機電界発光表示装置が提案されている(特許文献1参照)。
また、第1電極、第2電極、及び前記第1電極と前記第2電極との間に介在され、少なくとも発光層を含む発光部からなる画素層と、前記画素層から精製された光が取出される方向に位置する透明部材と、を含む有機電界発光素子において、前記画素層と前記透明部材との間に回折格子を備え、前記回折格子と前記透明部材との間には、前記透明部材をなす物質の屈折率より低い屈折率を有する物質からなる低屈折率層を備える有機発光素子を備えた有機電界発光表示装置が提案されている(特許文献2参照)。
しかしながら、これらの有機電界発光表示装置は、発光層及び光取出し層内部で導波した光が外部に出射されるため、光の広がりを抑えることができず、依然として、画像にじみによるクロストーク(相互干渉)が生じるという問題がある。
したがって、光取出し効率の向上と、画像にじみの抑制とを両立させた有機電界発光表示装置としては、満足できるものが存在しないというのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2005−251488号公報
【特許文献2】特開2006−108093号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、光取出し効率が高く、かつ、画像のにじみが少ない有機電界発光表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
前記課題を解決するために、本発明者らは、鋭意検討を行い、以下のような知見を得た。
本発明者らは、高い光取出し効率を維持しながら、画像にじみを解消する方策として、隣接する画素間の距離と、有機電界発光表示部を構成する層の厚みとの関係に着目し、これらの関係を一定の条件に規制することにより、前記課題を解決することができることを知見した。
即ち、図8に示すように、隣接する画素間の距離2Rと、層の厚みtとの比、2R/tは、指数対数的に画像にじみを減少する方向で推移し、一定の条件に規定した場合に、画像にじみをほぼゼロに抑えることができることを知見した。
【0009】
本発明は、本発明者らの前記知見に基づくものであり、前記課題を解決するための手段としては以下の通りである。即ち、
<1> 面内に、一対の電極層と、該電極層間に配され、発光層を含む有機化合物層と、該発光層から発光される光を透過する光透過層と、前記光の光路を制御する光制御層と、を有し、赤副画素、緑副画素、及び青副画素の少なくともいずれかの副画素を含む画素として構成される有機電界発光表示部を複数備え、光取出し面側と反対側の前記電極が前記光の反射を担っている有機電界発光装置において、
前記副画素のうち、隣接する同色の副画素間の最短距離を2Rとし、前記有機化合物層と、前記光取出し面側の前記電極層と、前記光制御層との合計の厚みをtとしたとき、次式、9≦2R/t、の関係を満たすことを特徴とする有機電界発光表示装置である。
<2> 面内に、一対の電極層と、該電極層間に配され、発光層を含む有機化合物層と、該発光層から発光される光を透過する光透過層と、前記光の光路を制御する光制御層と、前記光を反射する反射層と、を有し、赤副画素、緑副画素、及び青副画素の少なくともいずれかの副画素を含む画素として構成される有機電界発光表示部を複数備え、光取出し面側と反対側の電極層が前記光の透過を担っており、前記反射層が、前記光取出し面側と反対側の電極層における、前記光取出し面側とは反対側に形成されている有機電界発光素子において、
前記副画素のうち、隣接する同色の副画素間の最短距離を2Rとし、前記有機化合物層と、前記光取出し面側の前記電極層と、該光取出し面側と反対側の前記電極層と、前記光制御層との合計の厚みをtとしたとき、次式、9≦2R/t、の関係を満たすことを特徴とする有機電界発光表示装置である。
<3> 光透過層の発光層から発光される可視波長領域における光に対する屈折率が、1.0〜1.5である前記<1>から<2>のいずれかに記載の有機電界発光表示装置である。
<4> 光制御層が、微粒子含有層を有する前記<1>から<3>のいずれかに記載の有機電界発光表示装置である。
<5> 微粒子含有層が、少なくとも微粒子とマトリクス剤とを含み、該マトリクス剤の発光層から発光される可視波長領域における光に対する屈折率Nが、1.5<N、である前記<4>に記載の有機電界発光表示装置である。
<6> 屈折率Nが、1.65<N、である前記<5>に記載の有機電界発光表示装置である。
<7> 光制御層が、凹凸層を含む前記<1>から<6>のいずれかに記載の有機電界発光表示装置である。
<8> 光透過層と、光制御層と、発光層とが、光取出し面側からこの順で配され、かつ、前記光透過層と前記光制御層とが隣接する前記<1>から<7>のいずれかに記載の有機電界発光表示装置である。
<9> 光透過層と、光制御層と、発光層とが、光取出し面側からこの順で配され、かつ、前記光透過層と前記光制御層とが一層隔てて配される前記<1>から<7>のいずれかに記載の有機電界発光表示装置である。
<10> 光透過層と、発光層と、光制御層とが、光取出し面側からこの順で配される前記<1>から<7>のいずれかに記載の有機電界発光表示装置である。
<11> 光透過層が、少なくとも、フッ化物系材料、アルコキシシラン、エアロゲル、及び空気の少なくともいずれかを含む前記<1>から<10>のいずれかに記載の有機電界発光表示装置である。
【発明の効果】
【0010】
本発明によると、従来における問題を解決することができ、本発明は、光取出し効率が高く、かつ、画像のにじみが少ない有機電界発光表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】図1は、本発明の一の実施形態に係る有機電界発光表示装置100の層構成を示す部分断面図である。
【図2】図2は、本発明の他の実施形態に係る有機電界発光表示装置200の層構成を示す部分断面図である。
【図3】図3は、本発明の他の実施形態に係る有機電界発光表示装置300の層構成を示す部分断面図である。
【図4】図4は、本発明の他の実施形態に係る有機電界発光表示装置400の層構成を示す部分断面図である。
【図5】図5は、本発明の他の実施形態に係る有機電界発光表示装置500の層構成を示す部分断面図である。
【図6】図6は、本発明の有機電界発光表示装置を平面からみたときの模式図である。
【図7】図7は、実施例及び比較例における有機電界発光表示装置の画像にじみを測定する方法を模式的に示した図である。
【図8】図8は、画像にじみと、隣接する画素間の距離2Rと、有機電界発光表示部を構成する層の厚みtとの比、2R/tとの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0012】
(有機電界発光表示装置)
本発明の有機電界発光表示装置は、面内に、有機電界発光表示部を複数備えてなる。
【0013】
<有機電界発光表示部>
前記有機電界発光表示部は、第一に、一対の電極層と、有機化合物層と、光透過層と、光制御層と、を有し、赤副画素、緑副画素、及び青副画素の少なくともいずれかの副画素を含む画素として構成され、更に、必要に応じて、その他の層を有してなる。このとき、前記一対の電極層のうち、光取出し面側と反対側の電極層は、反射を担っている。ここで、「反射を担う」とは、光を反射することで、繰り返し光を利用する機能を有することをいい、前記光取出し面側と反対側の電極層の、前記光取出し面側とは反対側(前記光取出し面側と反対側の電極層の背部側)に、後述する有機化合物層の発光層から発光された光の光路を担う層が存在しないことを意味する。
また、前記有機電界発光表示部は、第二に、一対の電極層と、有機化合物層と、光透過層と、光制御層と、反射層と、を有し、赤副画素、緑副画素、及び青副画素の少なくともいずれかの副画素を含む画素として構成され、更に、必要に応じて、その他の層を有してなる。このとき、前記一対の電極層のうち、光取出し面側と反対側の電極層は、透過を担っており、前記反射層が前記光取出し面側と反対側の電極層における、前記光取出し面側とは反対側に形成されている。ここで、「一対の電極層における光取出し面側と反対側の電極層が透過を担う」とは、後述する有機化合物層の発光層から発光された発光層から発光される光を透過することをいい、前記光取出し面側と反対側の電極層の、前記光取出し面側とは反対側(前記光取出し面側と反対側の電極層の背部側)に、前記発光層から発光された光の光路を担う層が存在することを意味する。
【0014】
−一対の電極層−
前記一対の電極層は、陽極と陰極とで構成され、前記有機化合物層に対して、正負の電圧を印加して、前記有機化合物層に含まれる発光層を発光させる層として構成される。
また、前記有機電界発光表示装置は、少なくとも光取出し面側に配される電極層が透明電極層として構成され、前記光取出し面側と反対側の電極層は、透明電極層であってもよく、透明電極層でなくてもよい。前記光取出し面側に配される透明電極層は、前記陽極及び陰極のいずれでもよい。
ここで、「光取出し面側の透明電極層」とは、前記光取出し側の電極層に対し、少なくとも前記発光層とは反対側の領域に、前記発光層から発光した光の光路が存在することを意味し、半透明電極(半透過電極)もその範囲に含まれる。前記半透過電極としては、極薄で形成したAg膜などが好適に用いられる。
【0015】
前記透明電極層における光の屈折率としては、特に制限はないが、1.5以上が好ましく、1.8以上がより好ましい。
一般的な有機電界発光素子の発光層が有する屈折率である屈折率1.8以上であると、発光層内部の高角度の導波光が電極まで取出すことができるが、一般的な有機電界発光素子の発光層が有する屈折率である屈折率1.8に満たないと、発光層内部の光の高角度成分が発光層と電極層との間で全反射するため、外部に取出すことができない成分が存在することがある。
なお、本明細書において、光の屈折率は、後述する発光層から発光される光の可視波長領域の光に対する光の屈折率を示す。可視波長領域とは、380nmから800nmである。
【0016】
前記透明電極層の厚みとしては、適用する電極に応じて、適宜選択することができ、後述する陽極、陰極の各厚みが好ましい。
【0017】
−−陽極−−
前記陽極は、通常、前記有機化合物層に正孔を供給する電極としての機能を有していればよく、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、発光装置の用途、目的に応じて、公知の電極材料の中から適宜選択することができる。前記陽極は、通常、透明陽極として設けられる。
【0018】
前記陽極の材料としては、例えば、金属、合金、金属酸化物、導電性化合物、又はこれらの混合物が好適に挙げられる。陽極材料の具体例としては、アンチモンやフッ素等をドープした酸化錫(ATO、FTO)、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム錫(ITO)、酸化亜鉛インジウム(IZO)等の導電性金属酸化物、金、銀、クロム、ニッケル等の金属、更にこれらの金属と導電性金属酸化物との混合物又は積層物、ヨウ化銅、硫化銅等の無機導電性物質、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール等の有機導電性材料、及びこれらとITOとの積層物などが挙げられる。これらの中でも好ましいのは、導電性金属酸化物であり、特に、生産性、高導電性、透明性などの点からはITOが好ましい。
【0019】
前記陽極は、例えば、印刷方式、コーティング方式等の湿式方式、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理的方式、CVD、プラズマCVD法等の化学的方式などの中から、陽極を構成する材料との適性を考慮して適宜選択した方法に従って、前記基板上に形成することができる。例えば、陽極の材料として、ITOを選択する場合には、陽極の形成は、直流又は高周波スパッタ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法などに従って行うことができる。
【0020】
前記陽極は、前記支持基板上に形成されるのが好ましい。この場合、前記陽極は、前記支持基板における一方の表面の全部に形成されていてもよく、その一部に形成されていてもよい。
【0021】
なお、前記陽極を形成する際のパターニングとしては、フォトリソグラフィー等による化学的エッチングによって行ってもよいし、レーザー等による物理的エッチングによって行ってもよく、また、マスクを重ねて真空蒸着やスパッタなどをして行ってもよいし、リフトオフ法や印刷法によって行ってもよい。
【0022】
前記陽極の厚みとしては、陽極を構成する材料により適宜選択することができ、一概に規定することはできないが、通常、10nm〜50μm程度であり、50nm〜20μmが好ましい。
【0023】
前記陽極の抵抗値としては、10Ω/□以下が好ましく、10Ω/□以下がより好ましい。陽極が透明である場合は、無色透明であっても、有色透明であってもよい。透明陽極側から発光を取出すためには、その透過率としては、60%以上が好ましく、70%以上がより好ましい。
【0024】
なお、前記透明陽極については、沢田豊監修「透明導電膜の新展開」シーエムシー刊(1999)に詳述があり、ここに記載される事項を本発明に適用することができる。耐熱性の低いプラスティック基材を用いる場合は、ITO又はIZOを使用し、150℃以下の低温で成膜した透明陽極が好ましい。
【0025】
−−陰極−−
前記陰極は、通常、有機化合物層に電子を注入する電極としての機能を有していればよく、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、発光装置の用途、目的に応じて、公知の電極材料の中から適宜選択することができる。
【0026】
前記陰極を構成する材料としては、例えば、金属、合金、金属酸化物、電気伝導性化合物、これらの混合物などが挙げられる。具体例としてはアルカリ金属(例えば、Li、Na、K、Cs等)、アルカリ土類金属(たとえばMg、Ca等)、金、銀、鉛、アルミニウム、ナトリウム−カリウム合金、リチウム−アルミニウム合金、マグネシウム−銀合金、インジウム、及びイッテルビウム等の希土類金属などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいが、安定性と電子注入性とを両立させる観点からは、2種以上を好適に併用することができる。
【0027】
これらの中でも、前記陰極を構成する材料としては、電子注入性の点で、アルカリ金属やアルカリ土類金属が好ましく、保存安定性に優れる点で、アルミニウムを主体とする材料が好ましい。
前記アルミニウムを主体とする材料とは、アルミニウム単独、アルミニウムと0.01質量%〜10質量%のアルカリ金属又はアルカリ土類金属との合金若しくはこれらの混合物(例えば、リチウム−アルミニウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金など)をいう。
【0028】
なお、前記陰極の材料については、特開平2−15595号公報、特開平5−121172号公報に詳述されており、これらの公報に記載の材料は、本発明においても適用することができる。
【0029】
前記陰極の形成方法については、特に制限はなく、公知の方法に従って行うことができる。例えば、印刷方式、コーティング方式等の湿式方式、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理的方式、CVD、プラズマCVD法等の化学的方式などの中から、前記した陰極を構成する材料との適性を考慮して適宜選択した方法に従って形成することができる。例えば、陰極の材料として、金属等を選択する場合には、その1種又は2種以上を同時又は順次にスパッタ法等に従って行うことができる。
【0030】
前記陰極を形成するに際してのパターニングは、フォトリソグラフィー等による化学的エッチングによって行ってもよいし、レーザー等による物理的エッチングによって行ってもよく、マスクを重ねて真空蒸着やスパッタなどをして行ってもよいし、リフトオフ法や印刷法によって行ってもよい。
【0031】
前記陰極形成位置は、前記有機化合物層上が好ましい。この場合、陰極は、有機化合物層上の全部に形成されていてもよく、その一部に形成されていてもよい。
また、前記陰極と前記有機化合物層との間に、アルカリ金属又はアルカリ土類金属のフッ化物、酸化物等による誘電体層を0.1nm〜5nmの厚みで挿入してもよい。この誘電体層は、一種の電子注入層と見ることもできる。誘電体層は、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法などにより形成することができる。
【0032】
前記陰極の厚みは、陰極を構成する材料により適宜選択することができ、一概に規定することはできないが、通常10nm〜5μm程度であり、50nm〜1μmが好ましい。
また、前記陰極は、透明であってもよいし、不透明であってもよい。なお、透明な陰極は、陰極の材料を1nm〜10nmの厚さに薄く成膜し、更にITOやIZO等の透明な導電性材料を積層することにより形成することができる。
【0033】
−有機化合物層−
前記有機化合物層は、前記一対の電極層間に配され、少なくとも発光層を含む層として構成される。更に、必要に応じて、前記発光層以外の層として、正孔輸送層、電子輸送層、電荷ブロック層、正孔注入層、電子注入層等の各層を含むこととして構成される。
【0034】
前記有機化合物層を構成する各層の形成方法としては、特に制限はなく、蒸着法やスパッタ法等の乾式製膜法、湿式塗布方式、転写法、印刷法、インクジェット方式等が挙げられる。
【0035】
また、前記有機化合物層の厚みとしては、特に制限はないが、例えば、2nm〜500nmが好ましく、光取出し効率向上の観点から2nm〜300nmがより好ましい。
【0036】
前記発光層、正孔輸送層、電子輸送層、電荷ブロック層、正孔注入層、電子注入層等の具体的な内容、及び、これらにより構成される前記有機電界発光表示装置の駆動方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、特開2009−016184号公報、特開2009−016579号公報、特開2009−031750号公報等に記載の内容を適用することができる。
【0037】
−−画素−−
前記の通り、前記有機電界発光表示部は、赤副画素、緑副画素、及び青副画素の少なくともいずれかの副画素を含む画素として構成される。
このような画素の構成としては、例えば「月刊ディスプレイ」、2000年9月号、33ページ〜37ページに記載されているように、前記有機化合物層における発光層を、赤、緑、青に対応する光をそれぞれ発光する発光層とした副画素を形成し、これらの赤副画素、緑副画素、及び青副画素の少なくともいずれかの副画素を配する3色発光法など、公知の構成を適用することができる。
【0038】
−光透過層−
前記光透過層は、前記発光層から発光される光を透過する層としてなり、低屈折材料で構成される。
即ち、前記光透過層の光の屈折率としては、例えば、1.0〜1.5が好ましく、1.0〜1.4がより好ましく、1.0〜1.1が特に好ましい。
前記屈折率が、1.5を超えると、基板ガラスより屈折率が大きくなり、ガラス内の導波成分を低減できず、にじみの発生につながることがある。
【0039】
また、前記光透過層の厚みとしては、特に制限はないが、例えば、50nm以上が好ましく、100nm以上がより好ましく、200nm以上が特に好ましい。
50nmに満たない非常に薄い膜の場合、エバネッセント光の染み出しが強くなり全反射角度成分も基板側へ導波してしまうことがある。
【0040】
このような光透過層としては、特に制限はないが、例えば、フッ化物系材料、アルコキシシラン、エアロゲル、空気、などから構成される層であることが好ましい。
前記光透過層の形成方法としては、構成材料に応じて、適宜選択することができ、例えば、PVD法、CVD法、スピンコート法等の蒸着法など、が挙げられる。
前記フッ化物系材料としては、特に制限はないが、低屈折率層を得られる観点から、フッ化マグネシウム、フッ化ソーダ、フッ化カルシウム、フッ化ランタン、フッ化リチウムなどが好ましい。
また、前記エアロゲルとしては、特に制限はないが、低屈折率層を得られる観点から、シリカエアロゲル、などが好ましい。
【0041】
−光制御層−
前記光制御層は、前記発光層から発光される光の光路を制御する層として構成され、光の方向を変化させる機能を有する。
本明細書において、光制御層は、散乱層、回折格子層、凹凸層、マイクロレンズ層、ホログラムの少なくともいずれかを含む層とする。
【0042】
前記光制御層の光の屈折率としては、特に制限はないが、例えば、1.5以上が好ましく、1.6以上がより好ましく、発光層の屈折率に近づける観点で1.8以上が特に好ましい。
【0043】
また、前記光制御層の厚みとしては、特に制限はないが、例えば、100μm以下が好ましく、10μm以下がより好ましく、1μm以下が特に好ましい。
画素間間隔次第ではあるが、光制御層の厚みが厚いほどにじみが生じやすくなる。
【0044】
前記光制御層としては、前記光の光路を制御するものであれば、特に制限はないが、例えば、散乱層、前記散乱層と光導波路形成層との積層体、前記散乱層と封止層との積層体などが挙げられる。
【0045】
前記散乱層としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、微粒子含有層、多孔質層、プリズム層、粗面化された表面を有する材料層などが挙げられる。
【0046】
前記光導波路形成層は、発光層の屈折率と屈折率を近づけることにより、発光層内部の全反射成分を減らし、発光層内部の高角度の光成分を光制御層まで導く機能を有し、更に光導波路形成層の上部に有機電界発光層を製膜する構成においては、光制御層上部の凹凸を低減・平坦化させることで、有機電界発光装置の電極同士のショートを低減し装置性能を良化させる機能を有する、光導波路形成樹脂から形成される。
前記光導波路形成層の厚みとしては、特に制限はないが、100μm以下が好ましく、10μm以下がより好ましい。
前記光導波路形成層の光の屈折率としては、特に制限はないが、1.5以上が好ましく、1.8以上がより好ましい。
前記光導波路形成樹脂としては、特に制限はないがハロゲン系樹脂、カルコゲン系樹脂、構造内に芳香環を含有する樹脂、あるいは内部に10nm以下の無機微粒子を含有させた樹脂が好ましい。
【0047】
前記封止層は、水蒸気や酸素など有機電界発光装置の劣化原因となるガスの進入を防ぐ機能を有する。
前記封止層の厚みとしては、特に制限はないが、100nm以上〜10μmが好ましく、封止性能の観点から300nm〜10μmがより好ましい。
前記封止層の光の屈折率としては、特に制限はないが、1.5以上が好ましく、1.7以上がより好ましい。
前記封止層の構成材料としては、SiON、SiNx、ZnS、ZnSe、などが好ましい。
前記封止層の形成方法としては、特に制限はなく、公知のCVD法などにより形成することができる。
【0048】
−−微粒子含有層−−
前記微粒子含有層は、少なくとも、マトリクス剤と、微粒子とを含有する層として構成されることが好ましい。また、前記微粒子としては、第1の微粒子と、第2の微粒子とで構成されてもよい。
前記微粒子含有層の光の屈折率としては、特に制限はないが、1.5以上が好ましく、1.65以上がより好ましい。
前記微粒子含有層の厚みは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、5μm未満であることが好ましい。
前記微粒子含有層の厚みが5μm以上であると、画素に区切った発光の際、光利用効率の低下や画像のにじみが問題になることがある。
【0049】
−−−マトリクス剤−−−
前記マトリクス剤は、有機樹脂材料を母材とするものであり、前記有機樹脂材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、イミド系樹脂、アクリル系樹脂、エーテル系樹脂、シラン系樹脂などが挙げられる。
前記マトリクス剤の光の屈折率Nとしては、特に制限はないが、1.5<Nが好ましく、1.65<Nがより好ましい。
【0050】
−−−第1の微粒子−−−
前記第1の微粒子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、酸化亜鉛(屈折率:1.9〜2.0)、アルミナ(屈折率:約1.7)、酸化チタン(TiO)(屈折率:約2.6)、ジルコニア(ZrO)(屈折率:約2.3)などの無機微粒子、メラミン(屈折率:約1.6)、ベンゾグアナミン(屈折率:約1.65)などの有機微粒子が挙げられる。これらの中でも、屈折率が大きく少量でも効果が期待できる点で、酸化亜鉛、酸化チタン(TiO)、ジルコニア(ZrO)が好ましい。
【0051】
前記第1の微粒子の質量平均粒径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、50nm未満が好ましい。前記第1の微粒子の質量平均粒径が50nm以上であると、前記第1の微粒子が添加された前記有機樹脂材料の屈折率n1を、前記有機電界発光表示装置における前記発光層の屈折率n2に十分近づけることができないことがある。なお、前記第1の微粒子の質量平均粒径は、透過型電子顕微鏡(TEM)での観察により測定され、計算される。
【0052】
前記第1の微粒子は、微粒子含有層中に一次粒子として分散(単分散)していることが好ましい。前記第1の微粒子が微粒子含有層に一次粒子として分散することにより、光の取出し効率を更に向上させることができる。
また、第1の微粒子を微粒子含有層中に一次粒子として分散させる方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、粒子含有溶液への超音波照射、シランカップリング剤等の有機物による微粒子の表面処理、後述する微粒子分散剤の添加、分散剤と粒子を混合させた後の物理的粉砕などが挙げられる。
また、第1の微粒子が一次粒子として分散しているか否かは、粒度分布計により測定した粒度分布に基づいて確認することができる。測定された粒度分布のピークが1つであることは一次粒子分散を示し、測定された粒度分布のピークが2つ以上あることは二次粒子分散を示す。
【0053】
−−−第2の微粒子−−−
前記第2の微粒子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、酸化亜鉛(屈折率:1.9〜2.0)、アルミナ(屈折率:約1.7)、酸化チタン(TiO)(屈折率:約2.6)、ジルコニア(ZrO)(屈折率:約2.3)等の無機微粒子、メラミン(屈折率:約1.6)、ベンゾグアナミン(屈折率:約1.65)等の有機微粒子が挙げられる。これらの中でも、屈折率が大きい点で、酸化亜鉛(屈折率:1.9〜2.0)、酸化チタン(TiO)(屈折率:約2.6)、ジルコニア(ZrO)(屈折率:約2.3)が好ましい。
【0054】
前記第2の微粒子の質量平均粒径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、50nm以上5μm以下が好ましい。前記第2の微粒子の質量平均粒径が50nm未満であると、微粒子含有層に光散乱効果を十分に付与できないことがあり、5μmを超えると、表面の平坦性の悪化又は膜厚化により、画素に区切った発光の際、光利用効率の低下や画像のにじみが問題になることがある。なお、前記第2の微粒子の質量平均粒径は、透過型電子顕微鏡(TEM)での観察により測定される。
【0055】
前記第2の微粒子は、微粒子含有層中に一次粒子として分散(単分散)していることが好ましい。前記第2の微粒子が微粒子含有層に一次粒子として分散することにより、光の取出し効率を更に向上させることができる。
また、第2の微粒子を微粒子含有層中に一次粒子として分散させる方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、粒子含有溶液への超音波照射、シランカップリング剤等の有機物による微粒子の表面処理、後述する微粒子分散剤の添加、分散剤と粒子を混合させた後の物理的粉砕、などが挙げられる。また、第2の微粒子が一次粒子として分散しているか否かは、粒度分布計により測定した粒度分布に基づいて確認することができる。測定された粒度分布のピークが1つであることは一次粒子分散を示し、測定された粒度分布のピークが2つ以上あることは二次粒子分散を示す。
【0056】
前記微粒子含有層の具体的な形成方法としては、一例として、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)と、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA)とを質量比、17:3(PGMEA:DPHA)で混合したDPHA溶液(マトリクス剤溶液)に酸化チタンなどの微粒子を添加し、これをスピンコート法により塗設する方法が挙げられる。
【0057】
−−凹凸層−−
前記凹凸層としては、凹凸構造を含む層であれば、特に制限はないが、平坦化膜により凹凸構造が平坦化されるように構成される層が好ましい。
前記凹凸層を含む光制御層とするにより、光を散乱あるいは回折させることで、光の方向を変化させ、従来取出されなかった光を外部に取出すことができる。
前記凹凸層の厚みとしては、特に制限はなく、100nm〜10μmが好ましく、300nm〜10μmがより好ましい。
【0058】
前記凹凸構造における凸部の構造としては、特に制限はなく、円柱状、方形状、球状などとすることができる。
また前記凹凸構造としては、非周期的に形成されていてもよいが、周期的に形成されていることが好ましい。
前記凹凸構造の周期(ピッチ間隔)としては、特に制限はないが、400nm〜5μmが好ましい。
前記凹凸構造の凹部における深さとしては、特に制限はなく、100nm〜5μmが好ましく、300nm〜5μmがより好ましい。
前記凹部における深さが、100nmに満たないと、所望の回折能を得ることが難しくなることがある。
【0059】
前記凹凸構造の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、公知のリソグラフィー法、エッチング法、インプリント法により形成することができる。
【0060】
前記平坦化膜の材料としては、特に制限はないが、高屈折材料が好ましい。
前記高屈折材料としては、特に制限はないが、SiON、SiNx、ZrO、TiO、ZnS、あるいはハロゲン系樹脂、カルコゲン系樹脂、構造内に芳香環を含有する樹脂、あるいは内部に10nm以下の無機微粒子を含有させた樹脂などが好ましい。
前記高屈折材料の光の屈折率としては、特に制限はないが、1.5以上が好ましく、1.65以上がより好ましい。
【0061】
−−マイクロレンズ層−−
前記マイクロレンズ層は、定着剤上にマイクロレンズを複数配した層として構成される。
前記マイクロレンズ層を含む光制御層とすると、レンズ形状により光の方向を変化させることができる。
前記マイクロレンズの形状としては、球状、楕円状、台形状など特に制限はなく、配列としては正方格子あるいはハニカム形状などが好ましい。
前記マイクロレンズの厚み(レンズ高さ)としては、特に制限はないが、1μm〜500μmが好ましく、5μm〜500μmがより好ましい。
前記定着剤としては、マイクロレンズを定着できるものであれば、特に制限はなく、例えば、イマージョンオイルなどが挙げられる。
【0062】
前記マイクロレンズ層の厚みとしては、特に制限はないが、1μm〜500μmが好ましく、5μm〜500μmがより好ましい。
【0063】
−反射層−
前記反射層は、光を反射することで、繰り返し光を利用する機能を有する層である。また、前記反射層は、電極を兼ねることもある。
前記一対の電極層において、前記光取出し面側の電極層、及び前記光取出し面側と反対側の電極層が共に透明電極層である場合、前記反射層は、前記光取出し面側と反対側の電極層における、前記光取出し面側とは反対側に形成される。なお前記透明電極層には半透明電極層を含む。
前記反射層の構成材料としては、特に制限はなく、Ag、Al、などが挙げられる。
【0064】
−その他の層−
前記その他の層としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、基板、バッファー層などが挙げられる。
【0065】
−−基板−−
前記基板としては、前記基板としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、有機化合物層から発せられる光を散乱又は減衰させない基板であることが好ましい。その具体例としては、イットリア安定化ジルコニア(YSZ)、ガラス等の無機材料、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリイミド、ポリシクロオレフィン、ノルボルネン樹脂、ポリ(クロロトリフルオロエチレン)等の有機材料、などが挙げられる。
例えば、基板としてガラスを用いる場合、その材質については、ガラスからの溶出イオンを少なくするため、無アルカリガラスを用いることが好ましい。また、ソーダライムガラスを用いる場合には、シリカなどのバリアコートを施したものを使用することが好ましい。有機材料の場合には、耐熱性、寸法安定性、耐溶剤性、電気絶縁性、加工性に優れていることが好ましい。
【0066】
前記基板の形状、構造、大きさ、などについては、特に制限はなく、発光装置の用途、目的、などに応じて適宜選択することができる。一般的には、基板の形状としては、板状であることが好ましい。基板の構造としては、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよく、また、単一部材で形成されていてもよいし、2以上の部材で形成されていてもよい。
【0067】
前記基板は、無色透明であっても、有色透明であってもよいが、有機発光層から発せられる光を散乱又は減衰などさせることがない点で、無色透明であることが好ましい。
【0068】
前記基板には、その表面又は裏面に透湿防止層(ガスバリア層)を設けることができる。
前記透湿防止層(ガスバリア層)の材料としては、窒化珪素、酸化珪素等の無機物が好適に用いられる。透湿防止層(ガスバリア層)は、例えば、高周波スパッタリング法などにより形成することができる。
熱可塑性基板を用いる場合には、更に必要に応じて、ハードコート層、アンダーコート層などを設けてもよい。
【0069】
−−バッファー層−−
前記バッファー層は、バッファー層の下地層と光制御層との密着を改良したり、光透過層への光制御層構成材料の進入を防ぐ機能を有する層であり、例えば、前記光透過層と、前記光制御層との間に配されることが好ましい。
前記バッファー層の構成材料としては、特に制限はなく、SiON、SiNx、などが挙げられる。
前記バッファー層の厚みとしては、10nm以上が好ましく、50nm以上がより好ましい。
【0070】
<有機電界発光表示部の配置>
上述の通り、前記有機電界発光表示部は、赤副画素、緑副画素、及び青副画素の少なくともいずれかの副画素を含む画素として構成され、本発明の前記有機電界発光表示装置は、前記有機電界発光表示部を面内に、複数備えてなる。
前記有機電界発光表示装置は、前記副画素のうち、隣接する同色の副画素間の最短距離を2Rとし、前記有機化合物層と、前記透明電極層と、前記光制御層との合計の厚みをtとしたとき、次式、9≦2R/tの関係を満たすように構成される。
前記2R/tが、9以上であると、画像にじみを低減させることができる(図8参照)。
また、前記2R/tが9未満であると、画像のにじみが問題となる。
更に、前記2R/tとしては、15以上が好ましく、40以上がより好ましい。
該好ましい数値範囲においては、極めて優れて、画像にじみを低減させることができる。即ち、合計の厚みをtとする、前記有機化合物層、前記透明電極層、及び前記光制御層は、これらの層のうち、いずれかの層において、画素(副画素)間でとぎれることなく、一層の共通化された層として構成される層である。本発明によると、各画素間で共通化される前記層において、光の導波することに基づく画像にじみを低減することができる。
【0071】
前記2R(副画素のうち、隣接する同色の副画素間の最短距離)について、図を用いて説明する。
図6は、本発明の有機電界発光表示装置を平面からみた模式図である。該有機電界発光表示装置は、面内に画素50a、50b、50c、50dを備えている。
画素50a、50b、50c、50dは、それぞれ、赤(51R)、緑(51G)、青(51B)の副画素を有している。
このとき、画素50aにおける副画素51Rを基準とすると、画素50bにおける副画素51Rの方が、前記画素50cにおける副画素51R、及び、画素50dにおける副画素51Rよりも、画素50aにおける副画素51Rとの間で、同色の副画素間での最短距離を構成するため、画素50aにおける副画素51Rと画素50bにおける副画素51Rとの距離を前記2Rとする。
【0072】
前記2Rの距離は、顕微鏡などによる観察により測定することができる。
また、前記tの厚みは、SEMなどの断面観察により測定することができる。
【0073】
なお、画像のにじみ(図8参照)は、有機電界発光表示部を点灯させた状態で、顕微鏡の下に置き、その発光画像をCCDで取り込み、該発光画像は、Xライン上の輝度量を数ライン取り込み、平均化のデータ処理を行い、グラフ化することで測定することができる(図7参照)。
【0074】
以下では、本発明の有機電界発光表示装置の実施形態について、図を用いて説明するが、本発明の思想は、これらの実施形態に限られるものではない。
【0075】
<<第1の実施形態>>
図1は、本発明の実施形態に係る有機電界発光表示装置100の層構成を示す部分断面図である。
該図1に示す通り、有機電界発光表示装置100は、光取出し面側から、透明基板1と、光透過層2と、散乱層3(光制御層)と、透明電極層4と、発光層5と、反射電極層6とがこの順で配されている。
このような層構成からなる有機電界発光表示装置100においては、発光層で発光した光が、散乱層3(光制御層)と、透明電極層4と、発光層5内で繰り返し利用され散乱層により、外部に取出されるため、光取出し効率を向上させることができる。
【0076】
<<第2の実施形態>>
図2は、本発明の実施形態に係る有機電界発光表示装置200の層構成を示す部分断面図である。
該図2に示す通り、有機電界発光表示装置200は、光取出し面側から、透明基板1と、光透過層2と、バッファー層7と、散乱層3(光制御層)と、透明電極層4と、発光層5と、反射電極層6とがこの順で配されている。
このような層構成からなる有機電界発光表示装置200においては、発光層で発光した光が、バッファー層7と、散乱層3(光制御層)と、透明電極層4と、発光層5で繰り返し利用され散乱層3(光制御層)により、外部に取出されるため、光取出し効率を向上させることができる。
【0077】
<<第3の実施形態>>
図3は、本発明の実施形態に係る有機電界発光表示装置300の層構成を示す部分断面図である。
該図3に示す通り、有機電界発光表示装置300は、光取出し面側から、透明基板1と、光透過層2と、透明電極層4と、発光層5と、透明電極層4と、散乱層3(光制御層)と、反射層8とがこの順で配されている。
このような層構成からなる有機電界発光表示装置300においては、発光層5で発光した光が、透明電極層4と、発光層5と、透明電極層4と、散乱層3(光制御層)と、で繰り返し利用され、散乱層3(光制御層)により、外部に取出されるため、光取出し効率を向上させることができる。
【0078】
<<第4の実施形態>>
図4は、本発明の実施形態に係る有機電界発光表示装置400の層構成を示す部分断面図である。
該図4に示す通り、有機電界発光表示装置400は、光取出し面側から、光透過層2と、透明電極層4と、発光層5と、透明電極層4と、散乱層3(光制御層)と、反射層8と、基板9とがこの順で配されている。
このような層構成からなる有機電界発光表示装置400においては、発光層5で発光した光が、透明電極層4と、散乱層3(光制御層)と、発光層5で繰り返し利用され、散乱層3(光制御層)により、外部に取出されるため、光取出し効率を向上させることができる。
【0079】
<<第5の実施形態>>
図5は、本発明の実施形態に係る有機電界発光表示装置500の層構成を示す部分断面図である。
該図5に示す通り、有機電界発光表示装置500は、光取出し面側から、光透過層2と、散乱層3(光制御層)と、封止層10(光制御層)と、透明電極層4と、発光層5と、反射電極層6と、基板9とがこの順で配されている。
このような層構成からなる有機電界発光表示装置500においては、発光層5で発光した光が、散乱層3(光制御層)と、封止層10(光制御層)と、透明電極層4と、発光層5で繰り返し利用され散乱層3(光制御層)により、外部に取出されるため、光取出し効率を向上させることができる。
【実施例】
【0080】
以下に本発明の実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【0081】
(実施例1)
−分散液1の調製−
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA:和光製)と、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA:n=1.54、日本化薬製)とを質量比、17:3(PGMEA:DPHA)で混合したDPHA溶液を調製した。
該DPHA溶液1質量部に対し、質量平均一次粒子径300nmの酸化チタン(n=2.6:石原産業製)を0.05質量部、分散剤solsperse36000:を0.005質量部加えた後、超音波分散で分散液1を調製した。
【0082】
−有機電界発光表示装置の製造−
ガラス基板上に、フッ化マグネシウムを蒸着で製膜(n=1.37、光透過層)し、このフッ化マグネシウム膜の上から、分散液1をスピンコートにより塗布した後、200℃で乾燥を行い散乱層(光制御層)を形成した。乾燥後の散乱層の厚みは、0.8μmであった。
前記散乱層上に、ITO膜からなる透明電極層(光取出し面側の電極層)0.25μmと、有機化合物層0.35μmと、反射電極層とをこの順で真空製膜し、有機電界発光表示部を作製した。前記散乱層(光制御層)と、前記有機化合物層と、前記ITO層との合計の厚みは、1.4μmであった。
ガラス基板上に、前記有機電界発光表示部と同様の有機電界発光表示部を、画素間距離が100μmとなるように作製し、実施例1における有機電界発光表示装置を製造した。
なお、前記画素間距離(100μm)は、隣接する同色の副画素間の最短距離に該当し、以下の実施例、比較例においても同様とした。
また、実施例1における有機電界発光表示部の層構成は、光取出し面側から、基板/光透過層/光制御層/透明電極層/有機化合物層/反射電極層からなる層構成1とした(図1参照)。
【0083】
(実施例2)
−分散液2の調製−
分散液1の調製において、酸化チタンの添加量を0.05質量部から0.017質量部に変えたこと、分散剤solsperse36000の添加量を0.005質量部から0.0017質量部に変えたこと以外は、分散液1の調製と同様にして、分散液2を調製した。
【0084】
−有機電界発光表示装置の製造−
実施例1において、分散液1に代えて分散液2を用いて散乱層(光制御層)を形成したこと、乾燥後の厚みが0.8μmに変えて2.4μmとなるように散乱層を形成したこと、結果、該散乱層(光制御層)と、有機化合物層と、ITO層との合計の厚みを1.4μmに変えて3.0μmとしたこと以外は、実施例1と同様にして、実施例2における有機電界発光表示装置を製造した。
【0085】
(実施例3)
−分散液3の調製−
分散液1の調製において、酸化チタンの添加量を0.05質量部から0.004質量部に変えたこと、分散剤solsperse36000の添加量を0.005質量部から0.0004質量部に変えたこと以外は、分散液1の調製と同様にして、分散液3を調製した。
【0086】
−有機電界発光表示装置の製造−
実施例1において、分散液1に代えて分散液3を用いて散乱層(光制御層)を形成したこと、乾燥後の厚みが0.8μmに変えて9.4μmとなるように散乱層を形成したこと、この結果、該散乱層(光制御層)と、有機化合物層と、ITO層との合計の厚みを1.4μmに変えて10.0μmとしたこと以外は、実施例1と同様にして、実施例3における有機電界発光表示装置を製造した。
【0087】
(実施例4)
−分散液4の調製−
分散液1の調製において、酸化チタンの添加量を0.05質量部から0.1質量部に変えたこと、分散剤solsperse36000の添加量を0.005質量部から0.01質量部に変えたこと以外は、分散液1の調製と同様にして、分散液4を調製した。
【0088】
−有機電界発光表示装置−
実施例1において、厚みは変えず、分散液1に代えて分散液4を用いて散乱層(光制御層)を形成したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例4における有機電界発光表示装置を製造した。
【0089】
(実施例5)
−分散液5の調製−
分散液1の調製において、酸化チタンの添加量を0.05質量部から0.01質量部に変えたこと、分散剤solsperse36000の添加量を0.05質量部から0.001質量部に変えたこと以外は、分散液1の調製と同様にして、分散液5を調製した。
【0090】
−有機電界発光表示装置−
実施例1において、厚みは変えず、分散液1に代えて分散液5を用いて散乱層(光制御層)を形成したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例5における有機電界発光表示装置を製造した。
【0091】
(実施例6)
−分散液6の調製−
実施例1において、DPHA溶液に代えて、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA:和光製)とポリペンタブロモベンジルメタクリレートとグリシルメタクリレートの共重合体(n=1.71:シグマ−アルドリッチ社製)とを質量比、17:3の比で混合した共重合体溶液を用いたこと以外は、分散液1と同様にして、分散液6を調製した。
【0092】
−有機電界発光表示装置−
実施例1において、厚みは変えず、分散液1に代えて分散液6を用いて散乱層(光制御層)を形成したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例6における有機電界発光表示装置を製造した。
【0093】
(実施例7)
実施例1において、ガラス基板上に、フッ化マグネシウムを蒸着で製膜(n=1.37、光透過層)することに代えて、同じ厚みのシリカエアロゲル膜(n=1.05、光透過層)を製膜したこと、光透過層上に分散液1をスピンコートにより塗布した後、200℃で乾燥を行い散乱層(光制御層)を形成することに代えて、光透過層上にSiOを真空製膜した後に、散乱層(光制御層)をスピンコートにより同じ厚みで形成したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例7における有機電界発光表示装置を製造した。
なお、実施例7における有機電界発光表示部の層構成は、光取出し面側から、基板/光透過層/光制御層(バッファー層)/透明電極層/有機化合物層/反射電極層からなる層構成2とした。
また、前記シリカエアロゲル膜(n=1.05、光透過層)の製膜は、以下のように行った。即ち、ポリエチレングリコール(PEG)とエタノールとを混合させたテトラメトキシシラン溶液をガラス基板上にスピンコートした。続いて、該基板をアンモニア水蒸気で満たされた容器内に室温保持することでゲル化反応を促進させ、ウエットゲルを形成した。
ゲル化処理後の前記基板をエタノール中に浸漬させてウエットゲル内を全てエタノールで置換した。このエタノールに浸漬させた状態の薄膜を、超臨界乾燥した。
乾燥後に得られた膜に対してヘキサメチルジシラザン(HMDS)蒸気による処理を施し、シリカエアロゲル膜(n=1.05)を製膜した。
【0094】
(実施例8)
実施例1において、ガラス基板上にフッ化マグネシウムを製膜(n=1.37、光透過層)することに代えて、ガラス基板上にAg反射層を真空製膜したこと、散乱層上に、ITO膜からなる透明電極層と、有機化合物層と、反射電極層とをこの順で真空製膜することに代えて、散乱層上に、ITO膜からなる透明電極層0.15μmと、有機化合物層0.3μmと、IZO膜からなる透明電極層(光取出し面側の電極層)0.15μmとをこの順で真空製膜し、更に、フッ素系樹脂であるCYTOP(CTX−807−AP)、旭硝子製)をスピンコートで製膜(n=1.34、光透過層)後、100℃で1時間加熱硬化させて有機電界発光表示部を作製したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例8における有機電界発光表示装置を製造した。なお、前記散乱層と、前記ITO膜からなる透明電極層と、前記有機化合物層と、前記IZO膜からなる透明電極層との合計の厚みは、1.4μmであった。
なお、実施例8における有機電界発光表示部の層構成は、光取出し面側から、光透過層/透明電極層/有機化合物層/透明電極層/光制御層/反射層/基板からなる層構成3とした(図4参照)。
【0095】
(実施例9)
実施例8において、散乱層の厚みを0.8μmから0.6μmに変えたこと、該散乱層上に、ITO膜からなる透明電極層と、有機化合物層と、IZO膜からなる透明電極層(光取出し面側の電極層)とをこの順で真空製膜することに代えて、ITO膜からなる透明電極層0.38μmと、有機化合物層0.4μmと、Ag半透過電極層(光取出し面側の電極層)0.02μmとをこの順で真空製膜したこと以外は、実施例8と同様にして、実施例9における有機電界発光表示装置を製造した。前記散乱層と、前記半透過電極層(Ag層)と、前記有機化合物層と、前記ITO膜からなる透明電極層の合計の厚みは、1.4μmとした。
なお、実施例9における有機電界発光表示部の層構成は、光取出し面側から、光透過層/半透過電極層/有機化合物層/透明電極層/光制御層/反射層/基板からなる層構成4とした。
【0096】
(実施例10)
ガラス基板上にフッ化マグネシウムを蒸着で製膜(n=1.37、光透過層)後、分散液1をスピンコートにより製膜し200℃で乾燥を行い乾燥膜厚として0.6μmの散乱層(光制御層)を得た。該散乱層上に、光導波路形成樹脂(n=1.7 NTT−AT製、光制御層)をスピンコートで製膜した(厚み4μm)。
次いで、別のガラス基板上に、反射電極層と、有機化合物層0.38μmと、Ag膜からなる半透過電極層(光取出し面側の電極層)0.02μmとをこの順で真空製膜した後、該ガラス基板の透明電極層と、他のガラス基板に形成された光導波路形成樹脂層とが当接する状態で各ガラス基板を貼り合わせ、UV硬化を行い、有機電界発光表示部を作製した。前記光制御層(散乱層及び光導波路形成樹脂層)と、前記有機化合物層と、前記透明電極層との厚みの合計は、5μmであった。
前記有機電界発光表示部と同様の有機電界発光表示部を、画素間距離が100μmとなるように作製し、実施例10における有機電界発光表示装置を製造した。
なお、実施例10における有機電界発光表示部の層構成は、光取出し面側から、基板//光透過層/光制御層(散乱層及び光導波路形成樹脂層)/透明電極層/有機化合物層/反射電極層/基板からなる層構成5とした。
【0097】
(比較例1)
実施例1において、分散液1をスピンコートすることに代えて、DPHA溶液をスピンコートし、光制御層を形成しないこと以外は、実施例1と同様にして、比較例1における有機電界発光表示装置を製造した。
【0098】
(比較例2)
−分散液7の調製−
分散液1の調製において、酸化チタンの添加量を0.05質量部から0.003質量部に変えたこと、分散剤(solsperse36000)の添加量を0.005質量部から0.0003質量部に変えたこと以外は、分散液1の調製と同様にして、分散液7を調製した。
【0099】
−有機電界発光表示装置の製造−
実施例1において、分散液1に代えて分散液7を用いて散乱層を形成したこと、乾燥後の厚みが0.8μmに変えて14.4μmとなるように散乱層を形成したこと、結果、該散乱層と、有機化合物層と、ITO層との合計の厚みを1.4μmに変えて15.0μmとしたこと以外は、実施例1と同様にして、比較例2における有機電界発光表示装置を製造した。
【0100】
(比較例3)
−分散液8の調製−
分散液1の調製において、酸化チタンの添加量を0.05質量部から0.001質量部に変えたこと、分散剤(solsperse36000)の添加量を0.005質量部から0.0001質量部に変えたこと以外は、分散液1の調製と同様にして、分散液8を調製した。
【0101】
−有機電界発光表示装置の製造−
実施例1において、分散液1に代えて分散液8を用いて散乱層(光制御層)を形成したこと、乾燥後の厚みが0.8μmに変えて29.4μmとなるように散乱層を形成したこと、結果、該散乱層(光制御層)と、有機化合物層と、ITO電極層との合計の厚みを1.4μmに変えて30.0μmとしたこと以外は、実施例1と同様にして、比較例3における有機電界発光表示装置を製造した。
【0102】
(比較例4)
実施例6において、分散液6をスピンコートすることに代えて、共重合体溶液をスピンコートし、光制御層を形成しないこと以外は、実施例6と同様にして、比較例4における有機電界発光表示装置を製造した。
【0103】
(比較例5)
実施例6において、乾燥後の厚みが0.8μmに変えて19.4μmとなるように散乱層(光制御層)を形成したこと、結果、該散乱層(光制御層)と、有機化合物層と、ITO電極層との合計の厚みを1.4μmに変えて20μmとしたこと以外は、実施例6と同様にして、比較例5における有機電界発光表示装置を製造した。
【0104】
(比較例6)
実施例8において、分散液1をスピンコートすることに代えてDPHA溶液をスピンコートし、光制御層を形成しないこと以外は、実施例8と同様にして、比較例6における有機電界発光表示装置を製造した。
【0105】
(比較例7)
実施例8において、乾燥後の厚みが0.8μmに変えて19.4μmとなるように散乱層(光制御層)を形成したこと、結果、該散乱層(光制御層)と、有機化合物層と、ITO電極層との合計の厚みを1.4μmに変えて20μmとしたこと以外は、実施例8と同様にして、比較例7における有機電界発光表示装置を製造した。
【0106】
(比較例8)
実施例9において、分散液1をスピンコートすることに代えて、DPHA溶液をスピンコートし、光制御層を形成しないこと以外は、実施例9と同様にして、比較例8における有機電界発光表示装置を製造した。
【0107】
(比較例9)
実施例9において、乾燥後の厚みが0.6μmに変えて19.2μmとなるように散乱層(光制御層)を形成したこと、結果、該散乱層(光制御層)と、Ag半透過電極層と、有機化合物層との合計の厚みを1.4μmに変えて20μmとしたこと以外は、実施例9と同様にして、比較例9における有機電界発光表示装置を製造した。
【0108】
(比較例10)
実施例10において、分散液1をスピンコートすることに代えて、DPHA溶液をスピンコートし、光制御層を形成しないこと以外は、実施例10と同様にして、比較例10の有機電界発光表示装置を製造した。
【0109】
(比較例11)
実施例10において、光導波路形成樹脂の厚みを4μmから16μmに変えたこと、光制御層(散乱層及び光導波路形成樹脂層)と、有機化合物層と、透明電極層との合計の厚みを5μmから17μmとしたこと以外は、実施例10と同様にして、比較例11における有機電界発光表示装置を製造した。
【0110】
(実施例11)
実施例1において、光制御層として、散乱層に代えて、凹凸構造を有する凹凸層を製膜したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例11における有機電界発光表示装置を製造した。
前記凹凸層の製膜は、以下のように行った。即ち、光透過層上に、SiO薄膜をCVDで1μm堆積させた。該SiO薄膜に対して、リソグラフィー及び塩素系ガスによるドライエッチングを行い、Cr金属パターンを形成した。このCr金属パターンに対して、フッ素系ガスによるドライエッチングを行い、周期1.8μm、外形(直径)1.4μm、高さ1.2μmの円柱状からなる凸部を複数形成し、凹凸構造を得た。なお、Cr金属を除去した状態のSiO薄膜の屈折率は、1.5であった。前記凹凸構造に対して、該凹凸構造の凹部を埋めるように、高屈折材料としてのSiON層(屈折率1.7〜1.9)をCVDで2μm製膜し、平坦化を行い、前記凹凸層を形成した(厚み2μm)。
前記凹凸層上に、ITO膜からなる透明電極層(光取出し面側の電極)と、有機化合物層と、反射電極層とをこの順で真空製膜し、有機電界発光表示部を作製したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例11における有機電界発光表示装置を製造した。前記光制御層(凹凸層)と、有機化合物層と、透明電極層との合計の厚みは、2.6μmであった。
【0111】
(実施例12)
実施例11において、SiOとSiON層とで構成される凹凸層の厚みを2μmから3.6μmに変えたこと、光制御層と、有機化合物層と、透明電極層との厚みの合計を、2.6μmから4.2μmに変えたこと以外は、実施例11と同様にして、実施例12における有機電界発光表示装置を製造した。
【0112】
(実施例13)
実施例11において凹凸層の厚みを2μmから10.5μmに変えたこと、光制御層と、有機化合物層と、透明電極層との厚みの合計を、2.6μmから11.1μmに変えたこと以外は、実施例11と同様にして、実施例13における有機電界発光表示装置を製造した。
【0113】
(実施例14)
実施例7において、光制御層として、散乱層に代えて、実施例11に記載の凹凸構造を有する凹凸層を製膜したこと、光制御層と、有機化合物層と、透明電極層との合計の厚みを1.4μmから2.6μmに変えたこと以外は、実施例7と同様にして、実施例14における有機電界発光表示装置を製造した。
【0114】
(実施例15)
実施例8において、光制御層として、散乱層に代えて、実施例11に記載の凹凸構造を有する凹凸層を製膜したこと、光制御層と、有機化合物層と、透明電極層との合計の厚みを1.4μmから2.6μmに変えたこと以外は、実施例8と同様にして、実施例15における有機電界発光表示装置を製造した。
【0115】
(実施例16)
実施例9において、光制御層として、散乱層に代えて、実施例11に記載の凹凸構造を有する凹凸層を製膜したこと以外は、実施例9と同様にして、実施例16における有機電界発光表示装置を製造した。
【0116】
(実施例17)
ガラス基板上にフッ化マグネシウムを蒸着で製膜(n=1.37、光透過層)後、該光透過層上に、実施例11に記載の凹凸構造を有する凹凸層を製膜した。該凹凸層上に、光導波路形成樹脂(n=1.7 NTT−AT製、光制御層)をスピンコートで該凹凸構造の凹部を埋めるように製膜し、前記凹凸層を形成した(厚み2μm)。
次いで、別のガラス基板上に、反射電極層と、有機化合物層と、Ag膜からなる透明電極層(光取出し面側の電極層)とをこの順で真空製膜した後、該ガラス基板の透明電極層と、他のガラス基板に形成された光導波路形成樹脂層とが当接する状態で各ガラス基板を貼り合わせ、UV硬化を行い、実施例17における有機電界発光表示装置を作製した。前記光制御層(凹凸層及び光導波路形成樹脂層)と、前記有機化合物層と、前記透明電極層との厚みの合計は、2.6μmであった。
なお、実施例17における有機電界発光表示部の層構成は、光取出し面側から、基板/光透過層/光制御層(凹凸層及び光導波路形成樹脂層)/透明電極層/有機化合物層/反射電極層/基板からなる層構成5とした。
【0117】
(比較例12)
実施例11において、光制御層を形成しないこと以外は、実施例11と同様にして、比較例12の有機電界発光表示装置を製造した。
【0118】
(比較例13)
実施例11において、凹凸層の厚みを2μmから16.1μmに変えたこと、光制御層と、有機化合物層と、透明電極層との厚みの合計を2.6μmから16.7μmに変えたこと以外は実施例11と同様にして、比較例13における有機電界発光表示装置を製造した。
【0119】
(比較例14)
実施例11において、凹凸層の厚みを2μmから32.7μmに変えたこと、光制御層と、有機化合物層と、透明電極層との厚みの合計を2.6μmから33.3μmに変えたこと以外は実施例11と同様にして、比較例14における有機電界発光表示装置を製造した。
【0120】
(比較例15)
実施例15において、光制御層を形成しないこと以外は、実施例15と同様にして、比較例15における有機電界発光表示装置を製造した。
【0121】
(比較例16)
実施例15において、凹凸層の厚みを2μmから19.4μmに変えたこと、光制御層と、有機化合物層と、透明電極層との厚みの合計を2.6μmから20.0μmに変えたこと以外は実施例15と同様にして、比較例16における有機電界発光表示装置を製造した。
【0122】
(比較例17)
実施例16において、光制御層を形成しないこと以外は、実施例16と同様にして、比較例17における有機電界発光表示装置を製造した。
【0123】
(比較例18)
実施例16において、凹凸層の厚みを2μmから19.4μmに変えたこと、光制御層と、有機化合物層と、透明電極層との厚みの合計を2.6μmから20.0μmに変えたこと以外は実施例16と同様にして比較例18における有機電界発光表示装置を製造した。
【0124】
(比較例19)
実施例17において、光制御層を形成しないこと以外は、実施例17と同様にして、比較例19における有機電界発光表示装置を製造した。
【0125】
(比較例20)
実施例17において、凹凸層の厚みを2μmから16.1μmに変えたこと、光制御層と、有機化合物層と、透明電極層との厚みの合計を2.6μmから16.7μmに変えたこと以外は、実施例17と同様にして、比較例20における有機電界発光表示装置を製造した。
【0126】
(実施例18)
ガラス基板上に、Al反射電極層と、有機化合物層と、ITO膜からなる透明電極層(光取出し面側の電極層)とをこの順で真空製膜した後、封止層として機能する光制御層としてSiON層をCVD法により1μm製膜した(n=1.7)。その上に分散液1をスピンコート法により塗布し、100℃で30分乾燥させ0.8μmの散乱層(光制御層)を形成した。この光制御層上に、光透過層として空気層を介してガラス封止を行ない有機電界発光表示部を作製した。有機化合物層と、透明電極層と、光制御層(封止層及び散乱層)との合計の厚みは、2.4μmであった。
ガラス基板上に、前記有機電界発光表示部と同様の有機電界発光表示部を、画素間距離が100μmとなるように作製し、実施例18における有機電界発光表示装置を製造した。
なお、実施例18における有機電界発光表示部の層構成は、光取出し面側から、透明基板/光透過層/光制御層(封止層及び散乱層)/透明電極層/有機化合物層/反射電極層/基板からなる層構成6とした(図5参照)。
【0127】
(実施例19)
実施例18において、封止層として機能する光制御層として、厚みは変えず、SiON層に代えてSiNx層をCVD法により製膜した(n=2.0)こと以外は、実施例18と同様にして、実施例19の有機電界発光表示装置を製造した。
【0128】
(実施例20)
光取出し面側の電極層として、ITO膜からなる透明電極層に代えて、Ag膜からなる半透過電極層を同じ厚みで真空製膜したこと以外は、実施例18と同様にして、実施例20の有機電界発光表示装置を製造した。
【0129】
(実施例21)
実施例18において、分散液1からなる散乱層に代えて、SiON層(封止層)上に、イマージョンオイル(TYPE B、カーギル社製)膜10μmと、裏面を研磨したマイクロレンズ(製品コード11−1254−100−000、SUSS Micro optics社製)100μmとからなる散乱層を配したこと、結果、有機化合物層と、透明電極層と、光制御層(封止層及び散乱層)との合計の厚みを100μmに変えて110μmとしたこと画素間距離を100μmから1,000μmに変えたこと以外は、実施例18と同様にして、実施例21における有機電界発光表示装置を製造した。
【0130】
(実施例22)
実施例19において、分散液1からなる散乱層に代えて、SiNx層(封止層)上に、イマージョンオイル(TYPE B、カーギル社製)膜10μmと、裏面を研磨したマイクロレンズ(製品コード11−1254−100−000、SUSS Micro optics社製)100μmとからなる散乱層を配したこと、結果、有機化合物層と、透明電極層と、光制御層(封止層及び散乱層)との合計の厚みを100μmに変えて110μmとしたこと、画素間距離を100μmから1,000μmに変えたこと以外は、実施例19と同様にして、実施例22における有機電界発光表示装置を製造した。
【0131】
(比較例21)
実施例18において、分散液1をスピンコートする代わりに、DPHA溶液をスピンコートして製膜し、光制御層を形成しなかったこと以外は、実施例18と同様にして、比較例21の有機電界発光表示装置を製造した。
【0132】
(比較例22)
実施例18において、分散液1に代えて分散液8を用いて散乱層を形成したこと、乾燥後の厚みが0.8μmに変えて29.4μmとなるように散乱層を形成したこと、結果、有機化合物層と、透明電極層と、光制御層(封止層及び散乱層)との合計の厚みを、2.4μmから30.0μmに変えたこと以外は、実施例18と同様にして、比較例22の有機電界発光表示装置を製造した。
【0133】
(比較例23)
実施例19において、分散液1をスピンコートする代わりに、DPHA溶液をスピンコートして製膜し、光制御層を形成しなかったこと以外は、実施例19と同様にして、比較例23における有機電界発光表示装置を形成した。
【0134】
(比較例24)
実施例19において、分散液1に代えて分散液8を用いて散乱層を形成したこと、乾燥後の厚みが0.8μmに変えて29.4μmとなるように散乱層を形成したこと、結果、有機化合物層と、透明電極層と、光制御層(封止層及び散乱層)との合計の厚みを、2.4μmから30.0μmに変えたこと以外は、実施例19と同様にして、比較例24の有機電界発光表示装置を製造した。
【0135】
(比較例25)
実施例20において、分散液1をスピンコートする代わりに、DPHA溶液をスピンコートして製膜し、光制御層を形成しなかったこと以外は、実施例20と同様にして、比較例25における有機電界発光表示装置を形成した。
【0136】
(比較例26)
実施例20において、分散液1に代えて分散液8を用いて散乱層を形成したこと、乾燥後の厚みが0.8μmに変えて29.4μmとなるように散乱層を形成したこと、結果、有機化合物層と、半透過電極層と、光制御層(封止層及び散乱層)との合計の厚みを、2.4μmから30.0μmに変えたこと以外は、実施例20と同様にして、比較例26の有機電界発光表示装置を製造した。
【0137】
(比較例27)
実施例21において、マイクロレンズに代えて、同じ厚みの石英ガラスを用い、散乱層を形成しなかったこと以外は、実施例21と同様にして、比較例27における有機電界発光表示装置を形成した。
【0138】
(比較例28)
実施例21において、マイクロレンズの厚みを100μmから500μmに変えたこと、結果、有機化合物層と、透明電極層と、光制御層との合計の厚みを110μmから510μmに変えたこと以外は、実施例21と同様にして、比較例28における有機電界発光表示装置を製造した。
【0139】
(比較例29)
実施例22において、マイクロレンズに代えて、同じ厚みの石英ガラスを用い、散乱層を形成しなかったこと以外は、実施例22と同様にして比較例29の有機電界発光表示装置を製造した。
(比較例30)
実施例22において、マイクロレンズの厚みを100μmから500μmに変えたこと、結果、有機化合物層と、透明電極層と、光制御層との合計の厚みを110μmから510μmに変えたこと以外は、実施例22と同様にして、比較例30における有機電界発光表示装置を製造した。
【0140】
(評価方法)
−画像にじみ−
実施例1〜22及び比較例1〜30の有機電界発光表示装置において、有機電界発光表示部を点灯させた状態で、顕微鏡の下に置き、その発光画像をCCDで取り込んだ(図7参照)。
該発光画像は、Xライン上の輝度量を数ライン取り込み、平均化のデータ処理を行い、グラフ化した(図7参照)。
該グラフから、ギャップが2RでR離れた位置でピークの値と、有機電界発光表示部でのピークの値との比較を行い(差分(%))、下記の基準に基づき、A〜Eの評価を行い、A〜Cを合格とした。結果を下記表1〜3に示す。
画像にじみ判定の基準:
A: 0%≦A<1%
B: 1%≦B<5%
C: 5%≦C<10%
D:10%≦D<20%
E:20%≦E
【0141】
−光取出し効率−
光取出し効率は、積分球を用いて、該積分球の外部に出射された光の全光量を測定し、この光量を用いて、光取出し効率の評価を行った。結果を下記表1〜3に示す。
【0142】
【表1】

【0143】
【表2】

【0144】
【表3】

【産業上の利用可能性】
【0145】
本発明の有機電界発光表示装置は、光取出し効率が高く、かつ、画像のにじみが少ないので、種々のデバイスにおける表示装置として好適に用いられる。
【符号の説明】
【0146】
1 透明基板
2 光透過層
3 散乱層(光制御層)
4 透明電極層(半透過電極層)
5 発光層
6 反射電極層
7 バッファー層
8 反射層
9 基板
10 封止層
50a、50b、50c、50d 画素
51R、51G、51B 副画素
100,200,300,400,500 有機電界発光表示装置

【特許請求の範囲】
【請求項1】
面内に、一対の電極層と、該電極層間に配され、発光層を含む有機化合物層と、該発光層から発光される光を透過する光透過層と、前記光の光路を制御する光制御層と、を有し、赤副画素、緑副画素、及び青副画素の少なくともいずれかの副画素を含む画素として構成される有機電界発光表示部を複数備え、光取出し面側と反対側の前記電極層が前記光の反射を担っている有機電界発光装置において、
前記副画素のうち、隣接する同色の副画素間の最短距離を2Rとし、前記有機化合物層と、前記光取出し面側の前記電極層と、前記光制御層との合計の厚みをtとしたとき、次式、9≦2R/t、の関係を満たすことを特徴とする有機電界発光表示装置。
【請求項2】
面内に、一対の電極層と、該電極層間に配され、発光層を含む有機化合物層と、該発光層から発光される光を透過する光透過層と、前記光の光路を制御する光制御層と、前記光を反射する反射層と、を有し、赤副画素、緑副画素、及び青副画素の少なくともいずれかの副画素を含む画素として構成される有機電界発光表示部を複数備え、光取出し面側と反対側の電極層が前記光の透過を担っており、前記反射層が、前記光取出し面側と反対側の電極層における、前記光取出し面側とは反対側に形成されている有機電界発光素子において、
前記副画素のうち、隣接する同色の副画素間の最短距離を2Rとし、前記有機化合物層と、前記光取出し面側の前記電極層と、該光取出し面側と反対側の前記電極層と、前記光制御層との合計の厚みをtとしたとき、次式、9≦2R/t、の関係を満たすことを特徴とする有機電界発光表示装置。
【請求項3】
光透過層の発光層から発光される可視波長領域における光に対する屈折率が、1.0〜1.5である請求項1から2のいずれかに記載の有機電界発光表示装置。
【請求項4】
光制御層が、微粒子含有層を有する請求項1から3のいずれかに記載の有機電界発光表示装置。
【請求項5】
微粒子含有層が、少なくとも微粒子とマトリクス剤とを含み、該マトリクス剤の発光層から発光される可視波長領域における光に対する屈折率Nが、1.5<N、である請求項4に記載の有機電界発光表示装置。
【請求項6】
屈折率Nが、1.65<N、である請求項5に記載の有機電界発光表示装置。
【請求項7】
光制御層が、凹凸層を含む請求項1から6のいずれかに記載の有機電界発光表示装置。
【請求項8】
光透過層と、光制御層と、発光層とが、光取出し面側からこの順で配され、かつ、前記光透過層と前記光制御層とが隣接する請求項1から7のいずれかに記載の有機電界発光表示装置。
【請求項9】
光透過層と、光制御層と、発光層とが、光取出し面側からこの順で配され、かつ、前記光透過層と前記光制御層とが一層隔てて配される請求項1から7のいずれかに記載の有機電界発光表示装置。
【請求項10】
光透過層と、発光層と、光制御層とが、光取出し面側からこの順で配される請求項1から7のいずれかに記載の有機電界発光表示装置。
【請求項11】
光透過層が、少なくとも、フッ化物系材料、アルコキシシラン、エアロゲル、及び空気の少なくともいずれかを含む請求項1から10のいずれかに記載の有機電界発光表示装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【公開番号】特開2010−272515(P2010−272515A)
【公開日】平成22年12月2日(2010.12.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−95727(P2010−95727)
【出願日】平成22年4月19日(2010.4.19)
【出願人】(306037311)富士フイルム株式会社 (25,513)
【Fターム(参考)】