(57)【要約】  【課題】発光層(2)からの光を表面基板(9)の外側の観察面側に効率よく取り出し、輝度を向上したエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子を提供する。  【解決手段】本発明のＥＬ素子は、対向する２つの電極間(2,7)に少なくとも発光層(5)を備え、光取り出し側に色変換層(13a,13b,13c)と表面基板(11)を含み、前記２つの電極のうち表面基板側の電極(7)を透明電極としたＥＬ素子において、透明電極(7)から表面基板(11)までの間には空気層を介在させない構造とする。例えば透明電極(7)の上に、透明電極(7)を覆うように一体成形した透光性樹脂保護層(8)を設けても良いし、透光性樹脂保護層(8)と色変換層(13a,13b,13c)との界面に液体又は硬化性樹脂を介在させてシール層(9)を形成してもよい。【選択図】  図３
2006107837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する２つの電極間に少なくとも発光層を備え、光取り出し側に色変換層と表面基板を含み、前記２つの電極のうち表面基板側の電極を透明電極としたエレクトロルミネッセンス素子において、
前記透明電極から表面基板までの間には空気層を介在させないことを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
前記透明電極の上に、前記透明電極を覆うように一体成形した透光性樹脂保護層をさらに設ける請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
前記透光性樹脂保護層と前記色変換層との界面に液体又は硬化性樹脂を介在させた請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
前記透明電極の屈折率をｎ１、前記色変換層の屈折率をｎ２、前記透光性樹脂保護層の屈折率をｎ３としたとき、前記各層の屈折率が、ｎ１＞ｎ３＞ｎ２の関係を満たす請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
前記透光性樹脂保護層の屈折率は、１．５以上２以下である請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置等に使用されるエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディスプレイデバイスとして平面型のディスプレイが注目されており、一例としてプラズマディスプレイが実用化されている。プラズマディスプレイは大型化が容易であること、高い輝度が得られること、視野角が広いことなどから注目されている。しかし、ディスプレイの構造が複雑であり、その製造工程も複雑であるため、改良が進んではいるものの現時点ではまだ高価なものとなっている。
【０００３】
また、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）現象を利用するディスプレイも提案されている。無機ＥＬでは半導体の無機蛍光体に電極を配置し、電圧印加により無機蛍光体の電子とホールの再結合又は励起子により発光するか、又は半導体中の加速された電子が発光中心に衝突し、発光中心となる原子又はイオンが励起され、それが元の状態に戻る際に発光するものである。ＥＬ素子は、上下電極間に蛍光体層を挟み、前記蛍光体層に電界をかけることにより発光する原理を利用して、文字や画像（以下「画像等」という。）を表示する。単一光表示はもちろん可能であるが、単一光を色変換層により色変換してフルカラー表示することもできる。ところが、色変換をするに際しては、光取り出し効率が低下し、輝度が低下する問題がある。
【０００４】
この問題を解決するため、発光面側に透光性層と色変換層とを設け、色変換層の屈折率を透光性層の屈折率より大きくし、色変換層と透光性層との界面を凹凸にする提案がある（下記特許文献１）。別の提案として、有機ＥＬの光取り出し側の電極から基板までの屈折率を特定の順番に配列する例もある（下記特許文献２）。
【特許文献１】特開２０００−２８４７０５号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ ０２／１７６８９Ａ１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前記の従来技術は、発光面側の透明電極から表面基板までの間に空気層が存在しており、これでは光取り出し効率は改善されないという問題がある。透明電極として一般的に用いるインジウム―錫酸化物合金（ＩＴＯ）の屈折率は約２．１であり、屈折率約１の空気層があると屈折率差が大きくなり、反射により光が内部に戻ってしまうためである。
【０００６】
本発明は前記従来の問題を解決するため、発光体層からの光を表面基板の外側の観察面側に効率よく取り出すＥＬ素子を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のＥＬ素子は、対向する２つの電極間に少なくとも発光層を備え、光取り出し側に色変換層と表面基板を含み、前記２つの電極のうち表面基板側の電極を透明電極としたＥＬ素子において、前記透明電極から表面基板までの間には空気層を介在させないことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、透明電極から表面基板までの間には空気層を介在させないことにより、発光体層からの光を表面基板の外側の観察面側に効率よく取り出せるＥＬ素子を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明において、透明電極から表面基板までの間に空気層を介在させないようにするためには、例えば透明電極の上に透光性樹脂保護層を形成するのが好ましい。その際に透明電極を覆うように一体成形して透光性樹脂保護層を設ける。
【００１０】
また、透明電極の屈折率をｎ１、色変換層の屈折率をｎ２、透光性樹脂保護層の屈折率をｎ３としたとき、各層の屈折率が、ｎ１＞ｎ３＞ｎ２の関係を満たすことが好ましい。透明電極の一例としてインジウム―錫酸化物合金（ＩＴＯ）を用いる場合、屈折率は約２．１であり、色変換層にポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を用いる場合、屈折率は約１．４９であることからすると、透光性樹脂保護層の屈折率は、１．５以上２以下であることが好ましい。透光性樹脂保護層としては、ポリスチレン（屈折率１．５９）、エポキシ樹脂（屈折率１．５５〜１．６０）、ポリ塩化ビニリデン（屈折率１．６０〜１．６３）、ポリスルホン（屈折率１．６３）、フェノール−フォルムアルデヒド樹脂（屈折率１．７０）、ポリシラン、ポリシラザン等のケイ素樹脂層（屈折率１．７０）等が使用できる。
【００１１】
また、透光性樹脂保護層と色変換層との間に液体又は硬化性樹脂を介在させてシールすることが好ましい。前記シール用液体としては、一例としてシリコーンオイル等を使用できる。シール用硬化性樹脂としては、一例として紫外線硬化樹脂、エポキシ樹脂等を使用できる。
【００１２】
色変換層は、表面基板表面に形成される。色変換層にはブラックマトリックスを配置させてもよい。前記光変換層は、一例として厚みが５〜２０μｍ程度のポリメチルメタクリレート等の樹脂材料を使用する。この場合、屈折率ｎ２は１．４９である。
【００１３】
透明電極には、厚みが２００〜３００μｍのインジウム−スズ酸化物合金（ＩＴＯ）からなる透明電極層を用いる。この場合、屈折率ｎ１は２．１である。発光層からの光を透明電極層を介して直接色変換層に入れると、屈折率の差が大きいために反射してしまう。このため、透明電極層と色変換層との間に、中間屈折率の透光性樹脂保護層を介在させる。これにより、色変換層に入る光の反射を押さえることができる。また、透光性樹脂保護層は透明樹脂を覆うように一体成形するので、組立操作のときなどに発生しやすい透明電極の傷つきが防止される。
【００１４】
本発明のＥＬ素子は、対向する２つの電極間に少なくとも発光層を備える。前記発光層は、無機又は有機の蛍光体等の発光物体を層状にしたものである。前記発光層の両側又は片側には電気絶縁層（誘電体層）を配置してもよい。無機蛍光体の場合は、対向する２つの電極間に誘電体層を設け、キャパシターの原理を用いて電界により蛍光体からなる発光層を発光させる。誘電体層としては、Ｙ2Ｏ3，Ｌｉ2Ｏ，ＭｇＯ，ＣａＯ，ＢａＯ，ＳｒＯ，Ａｌ2Ｏ3，ＳｉＯ2，ＭｇＴｉＯ3，ＣａＴｉＯ3，ＢａＴｉＯ3，ＳｒＴｉＯ3，ＺｒＯ2，ＴｉＯ2，Ｂ2Ｏ3，ＰｂＴｉＯ3，ＰｂＺｒＯ3，ＰｂＺｒＴｉＯ3（ＰＺＴ）の少なくとも１種類を使用できる。さらに、両電極間には強誘電体層を介在させ、さらに発光効率を上げる手段を講じてもよい。
【００１５】
発光層に使用可能な発光物質としては、例えばＺｎＳ：Ａｇ，ＺｎＳ：Ｃｕ，ＺｎＳ：Ｍｎ，ＳｒＳ：Ｃｅ：Ｅｕ，ＺｎＳ：Ｓｍ：Ｃｌ，ＣａＳ：Ｅｕ，ＺｎＳ：Ｔｂ：Ｆ，ＣａＳ：Ｃｅ，ＺｎＭｇＳ：Ｍｎ，ＣａＧａ2Ｓ4：Ｃｅ，ＳｒＳ：Ｃｕ，ＣａＳ：Ｐｂ，ＢａＡｌ2Ｓ4：Ｅｕ，Ｙ2Ｏ3：Ｅｕ，Ｃａ2Ｇｅ2Ｏ7：Ｍｎ等の蛍光体として一般に知られているものを用いることができる。
【００１６】
（実施形態１）
（１）色変換層の形成
（１−１）塗材ペーストの作成
以下の成分を９０°で１時間混合し、塗材ペーストを作成した。
（ａ）溶媒
Ｎ−メチル−２−ピロリドン：５ｇ
ベンジルアルコール：５ｇ
（ｂ）透明バインダー樹脂
ポリメチルメタクリレート粉末（ＰＭＭＡ：住友化学工業製、屈折率１．４９）：３ｇ
（ｃ）色素
緑：クマリン５４０(Exciton社製)：４０ｍｇ
赤：ＤＣＭ(Exciton社製)：４０ｍｇ
青：無添加（発光層が青色発光のため）
（１−２）コーティング方法
ガラス基板の表面に、グラファイトとＰＭＭＡを含む厚さ２μｍ、幅５０μｍ、ピッチ間隔１５０μｍのブラックマトリックスを形成した。このブラックマトリックスの上に前記ピッチ間隔をまたいで、前記緑と赤と無色のペーストをスクリーン印刷法によりＧ，Ｂ（無色），Ｒの順番に各々印刷し、溶媒を徐々に蒸発させ、１７０℃、６０分で乾燥した。乾燥後の膜厚は１５μｍであった。
（２）透明電極保護用の透光性樹脂保護層の形成
（２−１）塗材ペーストの作成
以下の成分を９０°で１時間混合し、塗材ペーストを作成した。
（ａ）溶媒
Ｎ−メチル−２−ピロリドン：１０ｇ
（ｂ）透明樹脂保護層の形成
ポリスチレン（ＰＳジャパン社製商品名“ＧＰＰＳ”、屈折率１．５９）：３ｇ
（２−２）コーティング方法
背面基板側のインジウム−スズ酸化物合金（ＩＴＯ）からなる透明電極層の上に塗材ペーストをドクターブレードでコーティングし、溶媒を徐々に蒸発させ、１７０℃、６０分で乾燥した。乾燥後の膜厚は、ＩＴＯの表面から１０μｍであった。透明樹脂保護層はＩＴＯの上を覆っていた。
【００１７】
以下図面を用いて説明する。図１は本発明の一実施形態におけるＥＬ素子の透明基板と色変換層からなる光取り出し部２０の断面図である。この光取り出し部２０は、ガラス透明基板１１の上に前記ブラックマトリックス１２が形成され、その上にＧ，Ｂ（無色透明），Ｒからなる色変換層１３ａ，１３ｂ，１３ｃが形成されている。
【００１８】
図２は本発明の一実施形態におけるＥＬ素子の背面側基板から透明電極の上の透光性樹脂保護層までの発光部１０を示す断面図である。まず、背面ガラス１の上に１０μｍの厚みの銅配線からなる背面電極２をストライプ状に平行に形成した。その上に、厚み３０μｍのＢａＴｉＯ3からなる誘電体層３と、厚み０．６μｍのＢａＴｉＯ3有機酸からなる平滑層４と、その上に厚み０．６μｍのＢａＡｌ2Ｓ4：Ｅｕからなる蛍光体発光層５と、厚み０．５μｍのＡｌ2Ｏ3からなる拡散防止層６を形成した。その上に厚み０．５μｍ、幅１５０μｍのインジウム−スズ酸化物合金（ＩＴＯ）層（屈折率ｎ１＝２．１）からなる透明電極７を背面電極２と直交する方向にストライプ状に平行に形成した。
【００１９】
その上に前記のように透明電極保護用の透光性樹脂保護層８をコーティングして形成した。
【００２０】
次に図３に示すように、発光部１０と光取り出し部２０との界面にシリコーンオイル（信越シリコーン社製商品名“ＫＦ９６−１０００”、屈折率１．４０３）を塗り、周囲を紫外線硬化樹脂で封止して表示素子３０を組み立てた。発光部１０と光取り出し部２０との界面（０〜１μｍ）はシリコーンオイルによって満たされ、シール層９が形成された。
【００２１】
このＥＬ素子３０に対して、１ｋＨｚ、１０μＡ、１８０Ｖの交流電圧を印加したところ、中間の屈折率を有する透光性樹脂層反射板のないものに比べて、約２０％の輝度向上が認められた。
【００２２】
（実施形態２）
実施の形態１において、シリコーンオイルを用いる代わりに紫外線硬化樹脂（新日鉄化学社製商品名“Ｖ２５９Ａ”）を塗布し、波長３６５ｎｍの紫外線を６００ｍＪ／ｃｍ2照射して硬化させた。
【００２３】
このＥＬ素子に対して、１ｋＨｚ、１０μＡ、１８０Ｖの交流電圧を印加したところ、中間の屈折率を有する透光性樹脂層反射板のないものに比べて、約２０％の輝度向上が認められた。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態におけるＥＬ素子の光取り出し部を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態におけるＥＬ素子の発光部を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態におけるＥＬ素子の断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  背面ガラス
２  背面電極
３  誘電体層
４  平滑層
５  蛍光体発光層
６  拡散防止層
７  透明電極
８  透光性樹脂保護層
９  シール層
１０  光取り出し部
１１  透明基板
１２  ブラックマトリックス
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ  色変換層
２０  発光部
３０  ＥＬ素子
【図１】
2006107837.tif 000003
【図２】
2006107837.tif 000004
【図３】
2006107837.tif 000005