説明

有機ELパネル

【課題】特別な構造物を設けず、複雑なアライメントの必要がない簡単な構成で光の取出効率を高めた有機ELパネルを提供する。
【解決手段】ガラス基板1上にストライプ状の陽極2が並行して複数列形成されており、このアレイ状に配置された陽極2の上には、発光層を含む有機層3が、陽極2と同方向にストライプ状に形成されている。各々のストライプ状の陽極2と交差するように、金属電極としてストライプ状の陰極7が複数形成されている。絶縁膜4と絶縁膜6は隣接するストライプ状の陽極2の間及び有機層3の間に設けられている。絶縁膜4と絶縁膜6とに挟まれるようにして、金属膜5が形成されている。この金属膜5が横方向に拡散する光を陰極7の方向へ反射させて、最終的に光の取り出し方向へ導く。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、外部への光の取出効率を高めた有機ELパネルに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、ボトムエミッションと呼ばれる有機EL(エレクトロルミネセンス)素子構造では、有機層で発生した光を陽極側から取り出すようにしている。このボトムエミッション素子構造を用いてディスプレイ等に利用できるように構成された有機ELパネルでは、例えば、図6のように、パッシブマトリクス方式の構造が採用されている。
【0003】
図6のA−A断面を示すのが、図5である。ガラス基板21上にストライプ状の陽極22が形成されている。発光層を含む有機層23は、陽極22に沿ってストライプ状に陽極22上に形成されており、陰極25は、陽極22と交差するようにストライプ状に形成されている。
【0004】
有機層23は、陽極22と陰極25とで挟まれた構成となっており、マトリクス状に配置された陰極25と陽極22に対して時系列的に電圧をかけていくと、ある時刻に選択された陰極25と陽極22との交差点における有機層23が発光することで、有機ELパネルが駆動される。
【0005】
このとき、交差点部分の有機層以外の選択されていない有機層23が発光すること(クロストーク)を防ぐために、絶縁膜24が配置されている。また、有機層23で発生した光を外部に取り出すために、陽極22にはITO等の透明電極が用いられる。有機層23で発生した光は、陽極22、ガラス基板21を通って、ガラス基板21の正面から取り出される。
【0006】
【特許文献1】特開2003−100464号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
上記従来の有機ELパネルにおける外部への光取出効率は、せいぜい有機層23で発生した全光量の20%前後であり、残り80%は、以下に述べるように拡散してしまい、有機ELパネルとして有効に利用できずに、大きな損失となっている。
【0008】
有機層23で発生した光は、360度の全ての方向に放射されるが、この放射光のうち、図5に示す矢印bのようにそのまま横方向に伝播して逃げてしまう光や、矢印aのように有機層23から下方に進むが、ガラス基板21と大気との境界面への入射角が臨界角よりも大きくなって、全反射を起こし、そのままガラス基板21内を反射しながら導波していく光などがあり、これらの拡散光が取り出せない光となる。前記拡散光のうち、aの拡散による損失は35%程度、bの拡散による損失は45%程度となっている。
【0009】
そこで、損失の大きいbで示される有機層23内を横方向に拡散していく光をガラス基板21の前方へ取り出して、光の取出効率を向上させるために、特許文献1のように、反射リブを設けることが提案されている。しかし、特別な構造物として台形状の反射体を有機層のストライプ間に挿入するようにしており、この反射体のアライメントが難しい上に、製造工程が複雑になり、コストも高くなるという問題がある。
【0010】
本発明は、上述した課題を解決するために創案されたものであり、特別な構造物を設けず、複雑なアライメントの必要がない簡単な構成で光の取出効率を高めた有機ELパネルを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、発光層を含む有機層がストライプ状に複数列形成され、有機層の両側に一対の電極が配置されるとともに、前記一対の電極のうち光の取り出し方向とは反対側に配置された電極が金属電極で構成されている有機ELパネルであって、前記有機層のストライプ間には絶縁膜が形成されており、前記絶縁膜中に有機層からの光を前記金属電極方向へ反射する金属膜が設けられていることを特徴とする有機ELパネルである。
【0012】
また、請求項2記載の発明は、前記金属膜が、前記金属電極より内側に形成されていることを特徴とする請求項1記載の有機ELパネルである。
【0013】
また、請求項3記載の発明は、前記金属膜が、前記一対の電極のうち光の取り出し方向側に配置された電極より内側に形成されていることを特徴とする請求項2記載の有機ELパネルである。
【0014】
また、請求項4記載の発明は、前記金属膜が、山型形状に形成されていることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の有機ELパネルである。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、列状に配置されたストライプ状の有機層からの発光を有効に取出すために、有機層の両側に配置されている電極のうち、光の取り出し方向とは反対の側の電極を金属電極とし、有機層のストライプ間に形成された絶縁膜中に金属膜を設けているので、ストライプ間(横方向)に拡散する光を金属膜で反射させた後、金属電極で反射させることにより、取出し方向へ光を導くことができ、取出効率が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図1は本発明による有機ELパネルの断面構造を示す。
【0017】
光を透過させる透明基板としてのガラス基板1上にストライプ状の陽極2が並行して複数列形成されており、このアレイ状に配置された陽極2の上には、発光層を含む有機層3が、陽極2と同方向にストライプ状に形成されている。各々のストライプ状の陽極2と交差するように、金属電極としてストライプ状の陰極7が複数列形成されている。また、陰極7は有機層3のストライプ間を渡って接続された形で形成されている。
【0018】
陽極2は走査線として、陰極7はデータ線として機能し、陽極2(走査線)と陰極7(データ線)とでマトリクスを構成している。陽極2と陰極7とが交差する部分に有機層3が挟まれるように配置されており、時系列的に電圧をかけていくと、ある時刻に選択された陰極7と陽極2との交差点に存在する有機層3の一部が発光する。選択された有機層以外の有機層3が発光しないように絶縁膜4と絶縁膜6が設けられている。陽極2は光を外部に取り出すために、ITO(Indium Tin Oxide)やIZO(Indium Zinc Oxide)等の透明電極が用いられ、陰極7は例えばAl等の金属が用いられる。
【0019】
上述したように、クロストークを防ぐために設けられている絶縁膜4と絶縁膜6の間にに挟まれるようにして、Al、Cr、Mo等の金属膜5が形成されている。金属膜5は、図に示すように、陽極2よりも内側(上方向)に、また、陰極7よりも内側(下方向)に形成されており、山型形状を有している。
【0020】
図5の従来の有機ELパネルと比較すると、絶縁膜中に金属膜5を挟みこんだ構造となっている。また、山型に形成された絶縁膜4の頂上部分Bは、金属膜5が成膜されておらず、このB部分では金属膜5が左右に分離されて不連続となっている。これにより、隣接するストライプ状の陽極2が短絡しないようにしている。
【0021】
また、ガラス基板1上に形成された陽極2、有機層3、陰極7で1つの画素に対応する有機EL素子を構成しているが、この有機EL素子は、図3示すように、ガラス基板1をベースとして、有機正孔輸送層31、有機発光層32、有機電子輸送層33等により構成された有機層3を形成し、有機層3の両側に陽極2及び陰極7を配置した有機EL素子と等価であり、陽極2と陰極7の間に所定の電圧を印加することによって、有機発光層32を発光させるものである。なお、有機層3は、上記、有機正孔輸送層、有機電子輸送層以外の層、例えば、有機正孔注入層、有機電子注入層等も用いて構成しても良い。
【0022】
上記のように構成された有機ELパネルの作用を説明するために、図1のA部分の拡大図を図2に示す。有機層3で発光した光は、ガラス基板1方向に向かう光だけではなく、図の矢印線で示すように、ストライプ状の有機層3の隣接する方向(横方向又は水平方向)に導波する光も存在するが、山型形状に形成されている金属膜5の裾野部分は一定の湾曲を有しているので、この湾曲部分により鏡面反射して、陰極7の方向に進む。
【0023】
陰極7は有機層3のストライプ幅よりも広く形成された金属電極なので、陰極7に向かった反射光は、ここでも鏡面反射して最終的に図に示すようにガラス基板1の方へ向かい、ガラス基板1と大気との境界面への入射角度が臨界角より大きくない場合には、ガラス基板1の下方から外部へ取り出される。
【0024】
このようにして有機層3の横方向に拡散する光は、金属膜5と陰極7の2回の反射により外部へ取り出されるので、取出効率が向上し、少ない電力で十分な輝度が得られる。また、低電力で駆動させることができ、素子の寿命を長くすることができる。なお、金属膜5は、外部へ取り出したい光の波長に対する反射率が高い金属を選ぶようにしても良い。
【0025】
図4に図1の有機EL素子の製造方法を示す。製造方法は、既知のフォトリソグラフィ、エッチング、蒸着等により行われるものである。(a)のように、ガラス基板1上に透明電極である陽極2をストライプ状にパターニングする。次に(b)に示すように、第1絶縁膜である絶縁膜4を隣接するストライプ状の陽極2の間に形成する。絶縁膜4は図のように、山型形状に積層され、裾野部分には一定の湾曲が形成される。
【0026】
(c)のように、絶縁膜4の上に金属膜5を数百Åの膜厚で成膜し、金属膜5の頂上部分Bを除いてフォトレジストを形成し、(d)のように、エッチングにより金属膜5の頂上部分Bを取り除いて金属膜5を左右に分離し、隣接するストライプ状の陽極2が短絡しないようにする。次に、フォトレジストを洗浄により除去した後、(e)に示すように、金属膜5の上に第2絶縁膜である絶縁膜6を成膜する。このように、金属膜5、絶縁膜6ともに山型形状に積層され、裾野部分には一定の湾曲が形成される。
【0027】
次に、(f)のように、陽極2と同じ方向に延びるストライプ状の有機層3を陽極2の上に形成する。(g)のように、陰極7を陽極2とは交差又は直交する方向に形成して、図1に示す構造の有機ELパネルが完成する。
【0028】
以上のように、有機ELパネルを形成しているので、図5に示す従来構造の有機ELパネルと比較して、図4(c)〜(e)の絶縁膜中に金属膜5を形成する工程等が増えただけなので、特別な構造物も必要なく、簡易に製造することができ、コストもかからない。
【0029】
また、山型に形成された金属膜5の裾野部分には一定の湾曲が自然に形成されるので、特殊なアライメントも必要なく、有機層3から水平方向に伝播する光を効率良く陰極7の方向へ反射させる。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【図1】本発明の有機ELパネルの断面構造を示す図である。
【図2】図1のA部を拡大した断面を示す図である。
【図3】有機EL素子部分の構成を示す図である。
【図4】本発明の有機ELパネルの形成方法を示す図である。
【図5】従来の有機ELパネルの断面構造を示す図である。
【図6】有機ELパネルの概観を示す図である。
【符号の説明】
【0031】
1 ガラス基板
2 陽極
3 有機層
4 絶縁膜
5 金属膜
6 絶縁膜
7 陰極

【特許請求の範囲】
【請求項1】
発光層を含む有機層がストライプ状に複数列形成され、有機層の両側に一対の電極が配置されるとともに、前記一対の電極のうち光の取り出し方向とは反対側に配置された電極が金属電極で構成されている有機ELパネルであって、前記有機層のストライプ間には絶縁膜が形成されており、前記絶縁膜中に有機層からの光を前記金属電極方向へ反射する金属膜が設けられていることを特徴とする有機ELパネル。
【請求項2】
前記金属膜は、前記金属電極より内側に形成されていることを特徴とする請求項1記載の有機ELパネル。
【請求項3】
前記金属膜は、前記一対の電極のうち光の取り出し方向側に配置された電極より内側に形成されていることを特徴とする請求項2記載の有機ELパネル。
【請求項4】
前記金属膜は、山型形状に形成されていることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の有機ELパネル。

【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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