(57)【要約】【課題】外光の反射光を防止し、信頼性が高く、コストの安い発光装置を提供する。【解決手段】反射側電極１０５と光取り出し側電極１０８とからなる一対の電極と、前記一対の電極の間に形成されている発光層とを有する発光素子と、前記発光素子の光取り出し側に形成されている防湿層１１０と、を有する発光装置において、前記防湿層１１０は、複屈折性を有する位相差部材を有し、前記防湿層の光取り出し側に直線偏光部材１１１を有することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射側電極と光取り出し側電極とからなる一対の電極と、前記一対の電極の間に形成されている発光層とを有する発光素子と、前記発光素子の光取り出し側に形成されている防湿層と、を有する発光装置において、
前記防湿層は、複屈折性を有する位相差部材を有し、
前記防湿層の光取り出し側に直線偏光部材を有することを特徴とする発光装置。
【請求項２】
位相差部材を有する防湿層の他に、位相差部材を有さない防湿層を有することを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
光取り出し側から順に、位相差部材を有する防湿層と位相差部材を有しない防湿層とが積層されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
光取り出し側の防湿層は基板側の防湿層よりも透湿性が低いことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項５】
直線偏光部材は、防湿性の材料で構成されている防湿層であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項６】
位相差部材の主成分と直線偏光部材の主成分とが同じ材料であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項７】
位相差部材として、少なくともλ／４位相差部材を有することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項８】
位相差部材を有する防湿層を一層有しており、前記位相差部材として、λ／４位相差部材の他に、λ／２位相差部材を有することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項９】
位相差部材を有する防湿層を二層有しており、一方の位相差部材として、λ／４位相差部材を有し、他方の位相差部材として、λ／２位相差部材を有することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円偏光部材が発光素子の光取り出し側に形成された発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、主に開発が進められている有機ＥＬ素子の構成は、陽極／少なくとも発光層を有する有機層／陰極の積層を基本とし、ガラス板などを用いた基板上に透明陽極を形成し、発光を基板側から取り出すことが知られている。また、最近になって発光画素ごとに駆動用トランジスタを設けた方式（アクティブマトリクス方式）の発光装置の検討が進んでいる。
【０００３】
さらに有機ＥＬ素子は、高精細化及び低消費電力の要求が高まり低コストで高品位なアクティブマトリクス型有機ＥＬ素子の実現への期待が高まっている。
【０００４】
図７は、アクティブマトリクス型有機ＥＬ素子の一般的な構造の模式図である。図７のように、アクティブマトリクス型有機ＥＬ素子は、基板１１上に複数のトランジスタ１２が設けられている。複数のトランジスタ１２上に平坦化膜１３が設けられ、さらに図示しないコンタクトホールを介して接続された複数の陽極１５と、複数の陽極の開口を残しながら端面を被覆する分離膜１６が設けられている。そして、さらにその上に少なくとも発光層１７を含む有機層と、陰極１８とが設けられている。この複数の陽極には複数のトランジスタの駆動回路により各々制御された電流が供給され、発光層及び陰極を介してエレクトロルミネッセンスを得る。平坦化膜１３を設ける理由は、複数のトランジスタ１２が持つ０．１〜１μｍの凹凸をカバレッジし、基板表面の平滑性を維持するために設けられる。
【０００５】
一方で、有機ＥＬ素子には、ごく微量の水分や酸素等により、有機発光性材料の変質、あるいは発光層と電極間の剥離等が生じ、発光効率の低下、非発光領域（ダークスポット）の増大等の表示性能劣化が発生するという課題がある。従来、素子全体を凹形状の金属、あるいはガラスの封止キャップ２０でカバーし、素子基板と封止キャップの空隙部（封止空間）に乾燥剤を封入することにより、素子外部から浸入する水分をトラップし、素子の劣化を防止する構成が一般に採用されている。あるいは、図８に示すように窒化珪素（ＳｉＮ）などの防湿層２１を素子上に成膜して、素子外部からの水分の浸入を防ぐ構成も採用されている。
【０００６】
ところが、有機ＥＬ素子では、発光輝度を良好にするために、電極として、Ｍｇ、ＭｇＡｇ、Ａｇ、ＭｇＩｎ、Ａｌ、ＬｉＡｌ等のような光反射率の高い金属を用い、発光した光を反射して出射量を高めることが多い。従って、このような素子構造において、電界発光していない状態では、光反射性の強いミラーとして作用し、外界の景色が写ることによってコントラストが低下したり、黒色が表現できなくなり、ディスプレイとして用いる場合に問題点が生じることがあった。
【０００７】
このため、外光の反射を防止するために図７に示すように円偏光部材２２が設けられる（特許文献１）。円偏光部材２２としては、直線偏光部材２３とλ／４位相差部材２４との積層で構成され、高分子フィルムを延伸して分子配向させたものが一般的に用いられる。
【０００８】
【特許文献１】特開平９−１２７８８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
高分子フィルムによる複屈折部材は、任意のリタデーションを有する複屈折部材を精度良く製造することが非常に困難であるためコストが高く、また、高分子材料の劣化により高温高湿環境下では長期間の使用に耐え得ないのが現状である。
【００１０】
本発明の目的は、上記問題点に鑑みなされたものであって、外光の反射光を防止し、信頼性が高く、コストの安い発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するための手段として、本発明は、
反射側電極と光取り出し側電極とからなる一対の電極と、前記一対の電極の間に形成されている発光層とを有する発光素子と、前記発光素子の光取り出し側に形成されている防湿層と、を有する発光装置において、
前記防湿層は、複屈折性を有する位相差部材を有し、
前記防湿層の光取り出し側に直線偏光部材を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、防湿層が複屈折性を有する材料で構成され、λ／４の位相差となるように膜厚と位相差を設計しておけば、従来、素子上に貼り付けていたλ／４位相差部材が不要になるのでコストが安くなる。また、一般的に防湿層としては無機材料が使われるので、高温高湿環境下においても光学特性が変化しにくく、信頼性の高いλ／４位相差部材が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る発光装置についての実施形態を説明する。本実施形態では、発光素子として有機ＥＬ素子を用いた例を説明するが、無機ＥＬ素子を用いても同様に実施できる。
【００１４】
＜実施形態１＞
図１は、本発明の実施形態１に使用した発光装置の断面の一部を表す模式図である。図１において、１０１はガラス基板、１０２はトランジスタ、１０３は平坦化膜、１０５は第１電極（反射側電極）、１０６は分離膜、１０７は有機層、１０８は第２電極（光取り出し側電極）、１１０は防湿層、１１１は直線偏光部材である。ちなみに、本実施形態で使用した有機ＥＬ基板は画素数１６０×１２０ドット、画素ピッチ０．２５×０．２５ｍｍである。
【００１５】
この発光装置の構成を製造方法に沿って説明する。
【００１６】
先ず、ガラス基板１０１上に有機ＥＬ素子を駆動するための複数のトランジスタ１０２を形成した。そのトランジスタ１０２の起伏を平坦化するために、平坦化層１０３として、例えばアクリル樹脂をスピンコートにより被覆し、図１に示すようにパターニング処理した。膜厚としては１μｍ以上が好ましい。
【００１７】
その後、表示領域に第１電極１０５として、例えばＣｒをＤＣマグネトロンスパッタ法により成膜し、パターニング処理した。
【００１８】
さらに、その上には分離膜１０６として、例えばＳｉＮ膜を０．５μｍの膜厚でＣＶＤ法により成膜し、パターニング処理した。これらの膜は通常のフォトリソグラフィー法により各工程においてパターニングされている。
【００１９】
以上の工程後に真空高温炉において脱水処理を施した。脱水処理条件は１０Ｐａ、炉内温度２００℃にて処理時間０．５〜３時間の範囲で施した。次に、ドライエア雰囲気下において紫外光を１０分程度照射した。
【００２０】
真空成膜チャンバーにて、例えば正孔注入層、発光層、電子輸送層、電子注入層からなる有機層１０７を抵抗加熱式蒸着法にて成膜した。これら各層の総膜厚は１２０ｎｍである。続いて第２電極１０８として、例えばＩＴＯを１００ｎｍの膜厚でＤＣマグネトロンスパッタ法より成膜した。
【００２１】
複屈折性を有する防湿層１１０を形成した。すなわち、金属酸化物を蒸着物質として基板の法線方向に対して斜め方向から入射させて蒸着して形成した。
【００２２】
図２は蒸着装置の一例を示すプラズマ蒸着装置の側面図である。プラズマ蒸着装置は、図示しない排気ポンプにより内部を真空に排気されるチャンバー１２０と、各種蒸着材料を蒸発するための蒸発源１２１とから構成されている。さらにプラズマ蒸着装置は、蒸発源１２１からの蒸気の方向に対して角度を変更可能に設けられる基板ホルダー１２２と、膜厚センサー１２３、グリッド１２４、熱電子発生用のフィラメント１２５等から構成されている。
【００２３】
蒸発源１２１には各種蒸着材料を蒸発させるための加熱手段が設けられており、この加熱手段は、蒸発源の種類によって、抵抗加熱、電子ビームやレーザービーム、赤外線等を用いて局部的に加熱するものである。また、チャンバー１２０の内部は、排気孔を介して図示しない排気ポンプと連結されており、１×１０-4Ｐａ以下の真空度に排気できるようになっている。また、チャンバー１２０内にはガス導入部より酸素ガス等の活性ガスや不活性ガス等のガスを必要に応じて導入できるようになっている。また、基板ホルダー１２２には、有機ＥＬ基板１２６が取り付けられ、該基板表面が蒸発源１２１と角度θをなすように対向されている。
【００２４】
蒸着装置において、有機ＥＬ基板１２６を基板ホルダー１２２に取り付け、蒸着材料を蒸発源１２１にセットした後、１×１０-4Ｐａ以下の真空度に排気した。次に、反応性ガスを導入した後、フィラメント１２５に通電して熱電子を発生させると共に、グリッド−フィラメント間、グリッド−蒸発源間、グリッド−基板ホルダー間を所定の電位関係として電界を発生させ、チャンバー１２０内にプラズマ空間を形成した。次に、蒸発源を過熱して蒸発材料を蒸発させると、蒸発源から発生した蒸気が真空中であるために、有機ＥＬ基板１２６に向けて角度θの入射角で直線的に付着した。このようにして形成される蒸着膜は、複屈折性を有する。
【００２５】
この複屈折性は次のような機構で生じるものと考えられる。図３に示すように有機ＥＬ基板１２６の法線に対して蒸発源１２１から金属酸化物質を入射角θで蒸着すると、成膜された蒸着膜は、図中Ｘ方向の膜の粒子間のつながりが大きいために密度が高く、屈折率がＹ方向の屈折率よりも大きくなる。また、この有機ＥＬ基板１２６に対する蒸着方向が金属酸化膜結晶（複屈折媒体）の光学軸となる。この場合、光が上記蒸着膜をＺ方向に通過するとき、光は位相速度の最も遅い成分の振動方向（すなわちＸ方向の直線偏光成分）と、それに直角な位相速度の速い振動方向（すなわちＹ方向の直線偏光成分）とに分かれて進む。このときの各直線偏光の間に生じる光路長差をリタデーションという。
【００２６】
ここで、Ｎｘ、ＮｙをそれぞれＸ方向、Ｙ方向に振動方向を持つ直線偏光成分に対する屈折率、またｄを蒸着膜の厚さとするとリタデーションΓは次式で表される。
Γ＝（Ｎｘ−Ｎｙ）ｄ
【００２７】
例えば、Ｎｘ−Ｎｙ＝０．０５の屈折率差を有する膜で、波長が５５０ｎｍの光の場合、λ／４の位相差を得るためには、２．７５μｍの厚さが必要と計算される。
【００２８】
このような複屈折効果は、斜め蒸着角度θを３０°以上とすることにより効果が得られるが、実用的な複屈折部材とするには４５°以上とすることが望ましく、蒸着材料としては金属酸化膜が最も複屈折効果が大きく、膜強度、耐環境性に優れている。この金属酸化物を用いて斜め蒸着することにより、任意のリタデーションを持つ複屈折部材を膜厚制御用センサーで膜厚を制御しながら高精度に製造することが可能となる。
【００２９】
蒸着材料としては、Ｔａ2Ｏ5やＳｉＯ2（酸化珪素）、ＳｉＮ（窒化珪素）、Ａｌ2Ｏ3などの金属酸化物や窒化物を用いることができる。
【００３０】
本実施形態ではΔｎの大きいＴａ2Ｏ5を、蒸着角度θを７０°に設定して蒸着し、Δｎ＝０．０５９の複屈折膜を得た。それと共に、膜厚を２．３μｍとすることでλ／４位相差部材を得た。
【００３１】
直線偏光部材１１１を、偏光軸と防湿層１１０の結晶軸とのなす角度を４５°傾けて防湿層１１０上に貼り付けた。以上により発光装置を作成した。
【００３２】
その結果、第１電極１０５と第２電極１０８とからなる一対の電極と、前記一対の電極１０５と１０８との間に形成されている発光層を含む有機層１０７とを有する発光素子と、前記発光素子の光取り出し側に形成されている防湿層１１０と、を有する構成となる。そして、前記防湿層１１０は、防湿層１１０がλ／４位相差部材として作用するので、直線偏光部材１１１と併せて円偏光部材を構成できる。従って、従来、素子上に貼り付けていたλ／４位相差部材が不要になるのでコストが安くなる。しかも、一般的に防湿層としては無機材料が使われるので、高温高湿環境下においても光学特性が変化しにくく、信頼性の高いλ／４位相差部材が得られる。
【００３３】
また、有機ＥＬ素子を形成する過程で数μｍの異物が電極上に付着することがあり、異物が原因で防湿層に欠陥が発生する可能性があるが、２．３μｍ程度あれば十分に異物を被覆することができる。そのため、欠陥が無く表示特性の良好な有機ＥＬ素子が高歩留まりで得ることができる。
【００３４】
なお、本実施形態の発光装置は、防湿層を一層有する構成であるが、位相差部材を有する防湿層１１０の他に、位相差部材を有さない防湿層を有する構成であることが好ましい。このとき、先ず素子上にシリコンを主成分とする位相差部材を有さない防湿層を形成し、更にその上に位相差部材を有する防湿層を形成する。つまり、光取り出し側から順に、位相差部材を有する防湿層と位相差部材を有しない防湿層とが積層された構成とされる。要するに、位相差部材として、少なくともλ／４位相差部材を有していれば良い。
【００３５】
＜実施形態２＞
上記実施形態１では、緑の領域（波長５５０ｎｍ）で円偏光が得られるように設計されているため、赤と青の領域については位相差がλ／４からずれてしまい、反射防止効果が十分得られないといった問題がある。
【００３６】
そこで、本実施形態の発光装置は、素子側の防湿層と光取り出し側の防湿層とを二層有し、一方側の防湿層である素子側の防湿層がλ／４位相差部材をなし、他方側の防湿層である光取り出し側の防湿層がλ／２位相差部材をなす構成とされている。つまり、位相差部材としては、λ／４位相差部材の他に、λ／２位相差部材を有する。
【００３７】
図４は、本実施形態の発光装置の断面の一部を表す模式図である。上記実施形態１において、素子側の防湿層１１０と直線偏光部材１１１との間に光取り出し側の防湿層１１２が形成されている。光取り出し側の防湿層１１２としては、Ｔａ2Ｏ5やＳｉＯ2、ＳｉＮ、Ａｌ2Ｏ3などの金属酸化物や窒化物を用いることができる。本実施形態では、Δｎの大きいＴａ2Ｏ5を、実施形態１と同様の方法で、蒸着角度θを７０°に設定して５．５μｍの膜厚で成膜し、λ／２位相差部材とした。
【００３８】
図５は、本実施形態の複屈折性を有する防湿層と直線偏光部材とを示す平面図である。φPOLは直線偏光部材１１１の吸収軸とＸ軸の為す角度、φ１は素子側の防湿層１１０の結晶軸とＸ軸の為す角度、φ２は光取り出し側の防湿層１１２の結晶軸とＸ軸の為す角度を示している。本実施形態では、φPOL＝１３５°、φ１＝１２０°、φ２＝６０°となるように、直線偏光部材１１１の貼り付け角度、防湿層１１０、１１２の蒸着方向を設定した。
【００３９】
このような形態により、実施形態１と同様の効果がある上、円偏光の得られる波長領域が広くなるため、赤、緑、青の領域で十分な反射防止効果が得られ、実施形態１よりも外光の反射が抑えられる。
【００４０】
このとき、光取り出し側の防湿層１１２が素子側の防湿層１１０よりも透湿性が低く構成されていると、より信頼性の高い発光装置が得られる。
【００４１】
なお、本実施形態の発光装置は、素子側の防湿層１１０がλ／４位相差部材をなし、光取り出し側の防湿層１１２がλ／２位相差部材をなす構成としたが、この限りでない。一層の防湿層にλ／４位相差部材とλ／２位相差部材とを形成しても良い。
【００４２】
＜実施形態３＞
図６は、本実施形態の発光装置の断面の一部を表す模式図である。図６において、２１０は素子側の防湿層、２１１は直線偏光部材、２１２は光取り出し側の防湿層である。これらは無機材料で構成されている。つまり、位相差部材の主成分と直線偏光部材の主成分とが同じ材料であり、前記直線偏光部材は、防湿性の材料で構成されている防湿層として機能する。
【００４３】
素子側の防湿層２１０は、上記実施形態１で説明した方法と同様の方法で形成されている。
【００４４】
直線偏光部材２１１は、前記素子側の防湿層２１０に例えばＡｇを共蒸着することで得られる。蒸着材料としてＳｉＯ2を用い、蒸着角度θ＝７０°に設定し、Ａｇを６０°の方向から体積率６％で１μｍの膜厚で堆積する。すると、異方性媒質中に金属微粒子が分散され、可視光近傍にプラズマ振動数を持つＡｇを用いると、可視光領域で共鳴が起こり、可視光に対する偏光膜が得られる。この偏光膜は、蒸着角度と体積率によって光学的性質が変化するため、所望の偏光度と透過率を得るためには、成膜条件に応じた膜厚を設定する必要がある。
【００４５】
光取り出し側の防湿層２１２は、ＣＶＤ法やスパッタ法などにより形成されている。この防湿層２１２は水分遮断するためＳｉＮやＳｉＯ2などの無機膜が望ましい。
【００４６】
このような形態であっても、実施形態１と同様の効果がある上、直線偏光部材２１１が防湿層中に内蔵されるので、信頼性がより向上する。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】実施形態１の発光装置の断面の一部を表す模式図である。
【図２】本発明の実施形態に用いられる蒸着装置の一例を示すプラズマ蒸着装置の側面模式図である。
【図３】蒸発源からの金属酸化物質の入射角と複屈折性との関係を示す図である。
【図４】実施形態２の発光装置の断面の一部を表す模式図である。
【図５】実施形態２の複屈折性を有する防湿層と直線偏光部材を示す平面模式図である。
【図６】実施形態３の発光装置の断面の一部を表す模式図である。
【図７】従来の発光装置の断面の一部を表す模式図である。
【図８】従来の発光装置の断面の一部を表す模式図である。
【符号の説明】
【００４８】
１１  基板
１２  トランジスタ
１３  平坦化膜
１５  陽極
１６  分離膜
１７  有機層
１８  陰極
２０  封止キャップ
２１  防湿層
２２  円偏光部材
２３  直線偏光部材
２４  λ／４位相差部材
１０１  ガラス基板
１０２  トランジスタ
１０３  平坦化膜
１０５  第１電極
１０６  分離膜
１０７  有機層
１０８  第２電極
１１０  素子側の防湿層
１１１  直線偏光部材
１１２  光取り出し側の防湿層
１２０  チャンバー
１２１  蒸発源
１２２  基板ホルダー
１２３  膜厚センサー
１２４  グリッド
１２５  フィラメント
１２６  基板
２１０  素子側の防湿層
２１１  直線偏光部材
２１２  光取り出し側の防湿層
【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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