(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｒ副画素、Ｇ副画素、Ｂ副画素及びＷ副画素を形成するように白色ＯＬＥＤとカラーフィルタフィルムとを含む、光共振層を有するＯＬＥＤ素子であって、
白色ＯＬＥＤとカラーフィルタフィルムとの間に、Ｇ副画素のみに対応する領域に光共振層が設置され、
前記光共振層の厚さにより、反射電極から媒質層の各界面までの光路長が干渉増強の関係式は、
Ｌ＝（２ｎ＋１）λ／４
［式中、Ｌは、反射電極から媒質層のある界面までの光路長であり、ｎは、自然数であり、λは、フィルタリングされた光の中心波長である。］
を満たす
ことを特徴とする光共振層を有するＯＬＥＤ素子。
【請求項２】
前記光共振層は、少なくとも第１の媒質層と第２の媒質層とを含む複合媒質層であり、第１の媒質層が前記カラーフィルタフィルムに近く、第２の媒質層が第１の媒質層上に位置し、第１の媒質層の屈折率が第２の媒質層よりも高い
請求項１に記載の光共振層を有するＯＬＥＤ素子。
【請求項３】
前記第２の媒質層の屈折率が１〜１．６である
請求項２に記載の光共振層を有するＯＬＥＤ素子。
【請求項４】
第１の媒質層の屈折率が、第２の媒質層の屈折率よりも少なくとも０．２高い
請求項２または３に記載の光共振層を有するＯＬＥＤ素子。
【請求項５】
前記第１の媒質層の厚さが１０〜１５０ｎｍであり、前記第２の媒質層の厚さが３００ｎｍ以下である
請求項２に記載の光共振層を有するＯＬＥＤ素子。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の光共振層を有するＯＬＥＤ素子を備える
ことを特徴とするディスプレイ。
【請求項７】
Ｒ副画素、Ｇ副画素、Ｂ副画素及びＷ副画素を形成するように白色ＯＬＥＤとカラーフィルタフィルムとを含む、光共振層を有するＯＬＥＤ素子の製造方法であって、 
基板洗浄を行い、基板上にＴＦＴアレイを作製するステップと、
カラーフィルタフィルムを作製するステップと、
カラーフィルタフィルム上に平坦層を作製するステップと、
Ｇ副画素のみに対応する領域の平坦層上に光共振層を作製するステップと、
光共振層上に透明電極を作製するステップと、
白色ＯＬＥＤ素子を作製するステップと、
パッケージして、表示装置の作製を完成させるステップと、を有し、
前記光共振層の厚さにより、反射電極から媒質層の各界面までの光路長が干渉増強の関係式は、
Ｌ＝（２ｎ＋１）λ／４
［式中、Ｌは、反射電極から媒質層のある界面までの光路長であり、ｎは、自然数であり、λは、フィルタリングされた光の中心波長である。］
を満たす
ことを特徴とする光共振層を有するＯＬＥＤ素子の製造方法。
【請求項８】
Ｇ副画素に対応する領域に光共振層を作製するステップであって、
厚さが１０〜１５０ｎｍの第１の媒質層を作製することと、
第１の媒質層上に厚さが０〜３００ｎｍの第２の媒質層を作製することと、を有する
請求項７に記載のＯＬＥＤ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＯＬＥＤ表示技術分野に関し、具体的には、光共振層を有するＯＬＥＤ素子及びその製造方法、並びにこのようなＯＬＥＤ素子を含むディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
科学技術の進歩につれて、液晶ディスプレイ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ，ＬＣＤ）は、小体積、軽量などの利点により、従来の体積が膨大な陰極線ディスプレイ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ，ＣＲＴ）を徐々に取り代わって、ディスプレイ、ノートパソコン、フラットテレビ、デジタルカメラ等の電子製品に広く使用されている。
【０００３】
ＬＣＤは、バックライト光源として発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ，ＬＥＤ）が必要される。しかしながら、有機発光ダイオード（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ，ＯＬＥＤ）ディスプレイは、バックライトモジュールが不要であるため、薄型のディスプレイにより適切であり、また、視野角制限がない利点を有するので、従来のＣＲＴ及びＬＣＤを取り代わっていく傾向がある。
ＯＬＥＤディスプレイは、ＲＧＢディスプレイ及び白色ＯＬＥＤ＋ＣＦ（Ｃｏｌｏｒ  Ｆｉｌｔｅｒ，カラーフィルタフィルム）などの形式がある。そのうち、白色ＯＬＥＤ＋ＣＦは、大寸法で高解像度を実現できる表示技術である。しかし、白色光はＣＦを透過した後に光の大部分が損失し、表示画面の消費電力が非常に高くなってしまう。かつ、ＣＦの色域が低く、特に緑色光の彩度が低く、表示効果も良くない。如何に光利用率を向上させて消費電力を低下させるかという課題の解決は、白色ＯＬＥＤ＋ＣＦ技術において急務となっている。
【０００４】
この課題を解決するために、従来技術において、ＲＧＢＷの４つの画素を用いて消費電力を低下させる、白色画素を増加する解決手段があり、量子ドット光変換層を用いて変換効率を向上させる手段もある。しかし、これらの手段がいずれも理想的ではない。従来技術において、一括した光散乱層を用いた技術的解決手段もあるが、このような手段において一部の光周波数帯域の抽出効果が明らかではない。従来技術において、さらにＲ／Ｇ／Ｂ副画素のためにそれぞれ異なる光共振層を用いる技術的手段があるが、このような技術的手段は、プロセス難易度が高く、かつ、コストが高く、商業化されにくい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする技術課題は、発光効率が高く、色域が広く、コストが低い、光共振層を有するＯＬＥＤ素子及びその製造方法、並びにこのようなＯＬＥＤ素子を含むディスプレイを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記技術課題を解決するために、本発明は、Ｒ副画素、Ｇ副画素、Ｂ副画素及びＷ副画素を形成するように白色ＯＬＥＤとカラーフィルタフィルムとを含み、少なくとも白色ＯＬＥＤとカラーフィルタフィルムとの間の、Ｇ副画素に対応する領域に光共振層が設置されている、光共振層を有するＯＬＥＤ素子を提供する。
【０００７】
さらに、前記光共振層は、少なくとも第１の媒質層と第２の媒質層とを含む複合媒質層であり、第１の媒質層が前記カラーフィルタフィルムに近く、第２の媒質層が第１の媒質層上に位置しており、ただし、第１の媒質層の屈折率が第２の媒質層よりも高い。
さらに、前記第２の媒質層の屈折率が１〜１．６である。
さらに、第１の媒質層の屈折率が、第２の媒質層の屈折率よりも少なくとも０．２高い。
さらに、前記光共振層の厚さにより、反射電極から媒質層の各界面までの光路長は、干渉増強の関係式Ｌ＝（２ｎ＋１）λ／４［式中、Ｌは、反射電極から媒質層のある界面までの光路長であり、ｎは、自然数であり、λは、フィルタリングされた光の中心波長である。］を満たす。
【０００８】
さらに、前記第１の媒質層の厚さが１０〜１５０ｎｍであり、前記第２の媒質層の厚さが０〜３００ｎｍである。
さらに、前記白色ＯＬＥＤとカラーフィルタフィルムとの間の、Ｒ副画素、Ｂ副画素及びＷ副画素に対応する領域のいずれか１つまたは任意の組み合わせに光共振層が設けられている。
【０００９】
本発明は、さらに、上述した光共振層を有するＯＬＥＤ素子を含むディスプレイを提供する。
【００１０】
本発明は、さらに、
基板洗浄を行い、基板上にＴＦＴアレイを作製するステップと、
カラーフィルタフィルムを作製するステップと、
カラーフィルタフィルム上に平坦層を作製するステップと、
Ｇ副画素に対応する領域の平坦層上に光共振層を作製するステップと、
光共振層上に透明電極を作製するステップと、
白色ＯＬＥＤ素子を作製するステップと、
パッケージして、表示装置の作製を完成させるステップと、
を含む、光共振層を有するＯＬＥＤ素子の製造方法を提供する。
さらに、Ｇ副画素に対応する領域に光共振層を作製するステップであって、
厚さが１０〜１５０ｎｍの第１の媒質層を作製することと、
第１の媒質層上に厚さが０〜３００ｎｍの第２の媒質層を作製することと、
を含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は下記の利点を有する。
本発明は、光共振層を有するＯＬＥＤ素子を提供し、光共振層を設置することにより、低色域のカラーフィルタフィルムを用いても、色度に優れ、効率が高い単色光をフィルタリングすることができ、特に従来の白色ＯＬＥＤ＋ＣＦ技術において表示品質が低い課題を解決している。また、本発明が提供するＯＬＥＤ素子も消費電力を大幅に低減させ、かつＦＭＭ（Ｆｉｎｅ  Ｍｅｔａｌ  Ｍａｓｋ，高精度メタルマスク）の使用が不要であり、プロセスコストを低減させている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】光共振層を有するＯＬＥＤ素子の第１の実施形態の構造概略説明図
【図２】光共振層を有するＯＬＥＤ素子の第２の実施形態の構造概略説明図
【図３】光共振層を有するＯＬＥＤ素子の第３の実施形態の構造概略説明図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、当業者が本発明をよりよく理解して実施可能となるように図面及び具体的な実施例を組み合わせて本発明をさらに説明するが、本発明は、挙た実施例に制限されない。
本発明に係る光共振層を有するＯＬＥＤ素子は、Ｒ副画素（赤副画素）、Ｇ副画素（緑副画素）、Ｂ副画素（青副画素）及びＷ副画素（白副画素）を形成するように白色ＯＬＥＤとカラーフィルタフィルム（ＣＦ）とを含み、白色ＯＬＥＤとＣＦとの間の、Ｇ副画素に対応する領域に光共振層が設置されている。
【００１４】
光共振層は、第１の媒質層と第２の媒質層とを含む複合媒質層であってもよく、第１の媒質層がカラーフィルタフィルムに近く、第２の媒質層が第１の媒質層上に位置しており、第１の媒質層の屈折率が第２の媒質層よりも高い。
好ましくは、第２の媒質層の屈折率が１〜１．６であり、第１の媒質層の屈折率が、第２の媒質層の屈折率よりも少なくとも０．２高い。
【００１５】
光共振層の厚さにより、反射電極から媒質層の各界面までの光路長が下記の干渉増強の関係式を満たす。
Ｌ＝（２ｎ＋１）λ／４
［式中、Ｌは、反射電極から媒質層のある界面までの光路長であり、ｎは、自然数であり、λは、フィルタリングされた光の中心波長である。］
【００１６】
一般的に、第１の媒質層の厚さが１０〜１５０ｎｍ間にあり、前記第２の媒質層の厚さが０〜３００ｎｍ間にある。第２の媒質層の厚さが０であると、光共振層が単層構造であり、すなわち、光共振層が第１の媒質層のみから構成されることを表す。この時、第１の媒質層の屈折率が、それと接触する白色ＯＬＥＤの透明電極の屈折率よりも高い。
また、白色ＯＬＥＤとＣＦとの間の、Ｒ副画素、Ｂ副画素及びＷ副画素に対応する領域に光共振層が設置されてもよい。つまり、Ｇ副画素以外、必要に応じて、その他の色の副画素のために光共振層を配置してもよい。Ｒ副画素、Ｂ副画素及びＷ副画素に対応する領域のうち、いずれか１つに光共振層を設置してもよいし、任意の２つの領域に光共振層を設置してもよい。もちろん、３つの領域のいずれにも光共振層を設置してもよい。その他の色の副画素の光共振層は、Ｇ副画素の光共振層と同じであっても異なっていてもよい。
【００１７】
本発明に係る光共振層を有するＯＬＥＤ素子の製造方法は、
基板洗浄を行い、基板上にＴＦＴアレイを作製するステップと、
カラーフィルタフィルムを作製するステップと、
カラーフィルタフィルム上に平坦層を作製するステップと、
Ｇ副画素に対応する領域の平坦層上に光共振層を作製するステップと、
光共振層上に透明電極を作製するステップと、
白色ＯＬＥＤ素子を作製するステップと、
パッケージして、表示装置の作製を完成させるステップと、
を含む。
ただし、Ｇ副画素に対応する領域に光共振層を作製するステップは、
厚さが１０〜１５０ｎｍの第１の媒質層を作製することと、
第１の媒質層上に厚さが０〜３００ｎｍの第２の媒質層を作製することと、を含む。
【００１８】
以下、具体的な実施例によって本発明を説明する。
第１の実施形態：
図１に示すように、本実施形態に係る光共振層を有するＯＬＥＤ素子は、基板を含み、基板上にＴＦＴアレイ（図示せず）が設置されており、ＴＦＴアレイ上にカラーフィルタフィルム６が設けられており、白色ＯＬＥＤから発光する白色光をフィルタリングして、Ｒ副画素、Ｇ副画素、Ｂ副画素及びＷ副画素を形成するようにカラーフィルタフィルム６がＲ、Ｇ、Ｂ、Ｗの４つの色に分けられている。必要に応じて、Ｒ副画素、Ｇ副画素、Ｂ副画素及びＷ副画素は異なる強度の光を発光することができ、Ｒ副画素、Ｇ副画素、Ｂ副画素及びＷ副画素から発光する光を混合させた後に所望の色を取得し、さらにカラー表示を実現する。複数個のＯＬＥＤ素子を所定の法則（例えば、アレイ）に従って配列した後、ケースなどの他の部材と係合して本発明のディスプレイを構成する。
【００１９】
図１に示す実施形態において、カラーフィルタフィルム６上に平坦層５が設けられており、平坦層５上に光共振層４が設けられており、また、該光共振層４はＧ副画素に対応する領域のみに存在する。本実施形態において、該光共振層４が単層媒質構造であり、つまり、第１の媒質層のみが存在する。光共振層４上に透明電極３を作製し、光共振層４の屈折率が透明電極３の屈折率よりも高い。透明電極３上には白色ＯＬＥＤ２と反射電極１とが設けられており、パッケージによってＯＬＥＤ素子を形成する。光共振層のない領域において隙間を充填するために充填層４’が設置されている。充填層４’の材料は平坦層５と同じであってもよい。
【００２０】
本実施形態に係るＯＬＥＤ素子の製造方法は、下記の通りである。
１．基板洗浄を行い、基板上にＴＦＴアレイを作製する。
２．カラーフィルタフィルム６を作製する。
３．カラーフィルタフィルム６上に平坦層５を作製する。
４．平坦層５上にＧ副画素に対応する領域に単層の光共振層４を作製し、その他の領域に充填層４’を作製する。
５．光共振層４及び充填層４’上に透明電極３を作製する。
６．透明電極３上に白色ＯＬＥＤ２及び反射電極１を作製する。
７．パッケージして、第１の実施形態に係るＯＬＥＤ素子の製造を完成させる。
【００２１】
第２の実施形態：
図２に示すように、本実施形態と第１の実施形態との相違点は、光共振層４が二層媒質構造であることにある。すなわち、第２の実施形態における光共振層４は第１の媒質層４２と第２の媒質層４１とを含む。
【００２２】
本実施形態のＯＬＥＤ素子の製造方法は、下記の通りである。
１．基板洗浄を行い、基板上にＴＦＴアレイを作製する。
２．カラーフィルタフィルム６を作製する。
３．カラーフィルタフィルム６上に平坦層５を作製する。
４．平坦層５上にＧ副画素に対応する領域に第１の媒質層４２を作製し、第１の媒質層４２上に第２の媒質層４１を作製し、二層媒質構造の光共振層４の作製を完成させ、その他の領域に充填層４’を作製する。
５．光共振層４及び充填層４’上に透明電極３を作製する。
６．透明電極３上に白色ＯＬＥＤ２及び反射電極１を作製する。
７．パッケージして、第２の実施形態に係るＯＬＥＤ素子の製造を完成させる。
【００２３】
第３の実施形態：
図３に示すように、本実施形態と第１の実施形態との相違点は、Ｇ副画素領域に光共振層４が設けられていることを除き、Ｒ副画素領域にも光共振層４が設けられていることにある。かつ、２つの領域の光共振層４がともに二層媒質構造である。すなわち、第３の実施形態における光共振層４は第１の媒質層４２と第２の媒質層４１とを含む。また、Ｇ副画素領域の光共振層の材料がＲ副画素領域の光共振層と異なっている。
【００２４】
本実施形態に係るＯＬＥＤ素子の製造方法は、下記の通りである。
１．基板洗浄を行い、基板上にＴＦＴアレイを作製する。
２．カラーフィルタフィルム６を作製する。
３．カラーフィルタフィルム６上に平坦層５を作製する。
４．平坦層５上にＧ副画素及びＲ副画素のそれぞれに対応する領域に第１の媒質層４２を作製し、第１の媒質層４２上に第２の媒質層４１を作製し、二層媒質構造の光共振層４の作製を完成させ、ただし、Ｒ副画素及びＧ副画素に対応する共振層の各媒質層の厚さがそれぞれＲ副画素及びＧ副画素からフィルタリングされた光干渉増強の厚さであり、その他の領域に充填層４’を作製する。
５．光共振層４及び充填層４’上に透明電極３を作製する。
６．透明電極３上に白色ＯＬＥＤ２及び反射電極１を作製する。
７．パッケージして、第３の実施形態に係るＯＬＥＤ素子の製造を完成させる。
【００２５】
本発明のＯＬＥＤ素子は、単色光の取出しを増強させ、消費電力を低下させているとともに、発色品質を向上させ、ＣＦへの要求を低下させており、同時に蒸着精密マスクが不要である。
第１の媒質層材料としては、ＩＴＯ、ＺＴＯ、ＴｉＯ２、ＳｉＮｘ、ＮｉＯ、ＭｇＯ、ＳｎＯ３、ＺｎＯ、ＺｎＳまたはＺｎＳｅなどから選択されてもよい。第２の媒質層材料としては、ＩＴＯ、ＳｉＯｘ、Ａｌ２Ｏ３またはＺＴＯなどから選択されてもよい。
以下、実験データにより本発明の有益な効果を説明し、実験方法としては、本分野で通用される光効率測定方法を用いた。
比較例においては、媒質層材料がない。実験の結果、その緑色光効率が１８．０９ｃｄ／Ａ，ＣＩＥ（０．２６，０．６３）、赤色光効率が１２．９６ｃｄ／Ａ，ＣＩＥ（０．６５，０．３４）である。
【００２６】
実施例１（その構造が図１に示すように）においては、緑色光領域の第１の媒質層の材料としてはＳｉＮｘが選択され、その厚さが１０ｎｍであり、第２の媒質層の厚さが０ｎｍであり、すなわち、第１の媒質層のみを含有する単層媒質構造を用いた。実験の結果、その緑色光効率が２３．５４ｃｄ／Ａ，ＣＩＥ（０．２４，０．６５）である。緑色光効率も色度も改善され、その他の領域が比較例と同じである。
【００２７】
実施例２（その構造が図１に示すように）においては、緑色光領域の第１の媒質層の材料としてはＳｉＮｘが選択され、その厚さが７０ｎｍであり、第２の媒質層の厚さが０ｎｍであり、すなわち、第１の媒質層のみを含有する単層媒質構造を用いた。実験の結果、その緑色光効率が２５．５４ｃｄ／Ａ，ＣＩＥ（０．２３，０．６５）である。緑色光効率も色度も改善され、その他の領域が比較例と同じである。
【００２８】
実施例３（その構造が図１に示すように）においては、緑色光領域の第１の媒質層の材料としてはＳｉＮｘが選択され、その厚さが１５０ｎｍであり、第２の媒質層の厚さが０ｎｍであり、すなわち、第１の媒質層のみを含有する単層媒質構造を用いた。実験の結果、その緑色光効率が２８．５４ｃｄ／Ａ，ＣＩＥ（０．２３，０．６４）である。緑色光効率も色度も改善され、その他の領域が比較例と同じである。
【００２９】
実施例４（その構造が図２に示すように）においては、緑色光領域の第１の媒質層の材料としてはＳｉＮｘが選択され、その厚さが５０ｎｍであり、第２の媒質層の材料としてはＳｉＯｘが選択され、その厚さが１０ｎｍである。実験の結果、その緑色光効率が２５．５４ｃｄ／Ａ，ＣＩＥ（０．２３，０．６４）である。緑色光効率も色度も改善され、その他の領域が比較例と同じである。
【００３０】
実施例５（その構造が図２に示すように）においては、緑色光領域の第１の媒質層の材料としてはＳｉＮｘが選択され、その厚さが５０ｎｍであり、第２の媒質層の材料としてはＳｉＯｘが選択され、その厚さが１２０ｎｍである。実験の結果、その緑色光効率が３４．９ｃｄ／Ａ，ＣＩＥ（０．２１，０．６９）である。緑色光効率も色度も改善され、その他の領域が比較例と同じである。
【００３１】
実施例６（その構造が図３に示すように）においては、緑色光領域の第１の媒質層の材料としてはＳｉＮｘが選択され、その厚さが５０ｎｍであり、第２の媒質層の材料としてはＳｉＯｘが選択され、その厚さが１０ｎｍである。実験の結果、その緑色光効率が２５．５４ｃｄ／Ａ，ＣＩＥ（０．２３，０．６４）である。赤色光領域の第１の媒質層の材料としてのＳｉＮｘの厚さが５０ｎｍであり、第２の媒質層の材料としてのＳｉＯｘの厚さが１６０ｎｍである。実験の結果、その赤色光効率が１６．１６ｃｄ／Ａ，ＣＩＥ（０．６６，０．３４）である。緑色光、赤色光効率及び色度のいずれも改善され、その他の領域が比較例と同じである。
【００３２】
実施例７（その構造が図２に示すように）においては、緑色光領域の第１の媒質層の材料としてはＳｉＮｘが選択され、その厚さが５０ｎｍであり、第２の媒質層の材料としてはＳｉＯｘが選択され、その厚さが３００ｎｍである。実験の結果、その緑色光効率が２７．３ｃｄ／Ａ，ＣＩＥ（０．２５，０．６７）である。緑色光効率も色度も改善され、その他の領域が比較例と同じである。
【００３３】
上述した実施例は本発明を詳しく説明するために挙げられた好適な実施例に過ぎず、本発明の保護範囲がこれに限られない。当業者が本発明を基礎にして行った等価代替または変更は、いずれも本発明の保護範囲内にある。本発明の保護範囲は特許請求の範囲に準じる。
【符号の説明】
【００３４】
１  反射電極
２  白色ＯＬＥＤ
３  透明電極
４  光共振層
４１  第２の媒質層
４２  第１の媒質層
４’  充填層
５  平坦層
６  カラーフィルタフィルム。
【図１】
0006585184.tif 000002
【図２】
0006585184.tif 000003
【図３】
0006585184.tif 000004