(57)【要約】【課題】光の取り出し効率を向上させることができる発光装置を提供する。【解決手段】発光装置１は、基板２と、発光部３と、フィルター部４とを備えている。基板２は、光を透過可能なＳｉＯ２からなる。発光部３は、基板２の表面２ａの側に形成された有機発光層１３を含む。フィルター部４は、基板２の裏面２ｂに直接形成されたカラーフィルター２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を透過可能な基板と、
前記基板の一方の面の側に形成された有機発光層と、
前記基板の他方の面に直接形成されたカラーフィルターとを備えたことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記カラーフィルターは、有機発光層からの光を集光可能に構成されてい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】
前記カラーフィルターは、前記基板側から外側に向かって細くなるように構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項４】
前記カラーフィルターは、複数設けられ、
隣接する前記カラーフィルター間に設けられた遮光部材を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記有機発光層に接続されたソース電極と、
前記ソース電極と間隔を開けて前記有機発光層に接続されたドレイン電極と、
前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の間隔と対向するように形成されたゲート電極と、
前記ゲート電極と前記有機発光層との間に形成されたゲート絶縁層とを備えたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記カラーフィルターの出射側の面は、前記カラーフィルターの屈折率よりも低い屈折率を有する樹脂により覆われていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項７】
前記カラーフィルターの出射側の面は、空気に覆われていることを特徴とする請求項１〜請求項５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、カラーフィルター及び有機発光層を備えた発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カラーフィルター及び有機発光層を備えた発光装置が知られている。特許文献１には、光を透過可能な基板と、基板の一方の面に形成された有機発光層及びトランジスタ等の半導体素子と、基板の反対側に設けられたカラーフィルター及びカラーフィルター基板とを備えた発光装置が開示されている。
【０００３】
この発光装置では、有機発光層により発光された光が、基板を透過する。その後、光は、カラーフィルターを透過して、所望の色に変換されて、外部へ照射される。
【０００４】
特許文献１の発光装置の製造工程では、基板の一方の面に有機発光層及び半導体素子を作製する。また、別工程において、カラーフィルターをカラーフィルター基板に作製する。そして、カラーフィルターをカラーフィルター基板とともに、基板の他方の面に樹脂層を介して接着する。
【特許文献１】特開２００２−１５８６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の発光装置では、基板の他方の面に樹脂層を介して接着しているので、光の取り出し効率が低いといった課題がある。
【０００６】
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、光の取り出し効率を向上させることができる発光装置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】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、光を透過可能な基板と、前記基板の一方の面の側に形成された有機発光層と、前記基板の他方の面に直接形成されたカラーフィルターとを備えたことを特徴とする発光装置である。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、前記カラーフィルターは、有機発光層からの光を集光可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置である。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明は、前記カラーフィルターは、前記基板側から外側に向かって細くなるように構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の発光装置である。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明は、前記カラーフィルターは、複数設けられ、隣接する前記カラーフィルター間に設けられた遮光部材を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発光装置である。
【００１１】
また、請求項５に記載の発明は、前記有機発光層に接続されたソース電極と、前記ソース電極と間隔を開けて前記有機発光層に接続されたドレイン電極と、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の間隔と対向するように形成されたゲート電極と、前記ゲート電極と前記有機発光層との間に形成されたゲート絶縁層とを備えたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の発光装置である。
【００１２】
また、請求項６に記載の発明は、前記カラーフィルターの出射側の面は、前記カラーフィルターの屈折率よりも低い屈折率を有する樹脂により覆われていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の発光装置である。
【００１３】
また、請求項７に記載の発明は、前記カラーフィルターの出射側の面は、空気に覆われていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の発光装置である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、カラーフィルターを基板の他方の面に直接設けることにより、カラーフィルターに入射する光の低減を抑制できるので、光の取り出し効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の第１実施形態を説明する。図１は、第１実施形態による発光装置の断面図である。以下の説明において、図１に示すＸＹＺをＸＹＺ方向とする。
【００１６】
図１に示すように、発光装置１は、基板２と、発光部３と、フィルター部４とを備えている。
【００１７】
基板２は、光を透過可能なＳｉＯ２からなる。基板２の厚みは、発光部３からの光の拡散を抑制するために１００μｍ以下が好ましい。
【００１８】
発光部３は、基板２の一方の面（以下、表面）２ａの側に形成されている。発光部３は、アノード電極１１と、絶縁膜１２と、有機発光層１３と、カソード電極１４と、封止板１５とを備えている。
【００１９】
アノード電極１１は、有機発光層１３に正孔を注入するためのものである。アノード電極１１は、光を透過可能な約１００ｎｍの厚みを有するＩＴＯからなる。複数のアノード電極１１が、Ｘ方向に延びるように直線状に形成されている。
【００２０】
絶縁膜１２は、アノード電極１１とカソード電極１４とを絶縁するためのものである。絶縁膜１２は、約１００ｎｍの厚みを有するＳｉＯ２やＳｉＮ等からなる。絶縁膜１２には、アノード電極１１の一部を露出させるための複数の開口部１２ａが形成されている。複数の開口部１２ａは、マトリックス状に配置されている。尚、絶縁膜１２を約５００ｎｍ〜約１０００ｎｍの厚みを有する感光性樹脂により構成してもよい。
【００２１】
有機発光層１３は、白色の光を発光するためのものである。平面視において、各有機発光層１３は、ドット状に形成されている。各有機発光層１３は、絶縁膜１２の開口部１２ａから露出しているアノード電極１１上に電気的に接続された状態で形成されている。即ち、各有機発光層１３は、マトリックス状に配置されている。有機発光層１３には、正孔輸送層及び電子輸送層がアノード電極１１側から順に積層されている。正孔輸送層には、約５０ｎｍの厚みを有するＮＰＤ（ジフェニルナフチルジアミン）膜等を採用可能である。電子輸送層には、約５０ｎｍの厚みを有するキノリノールアルミ錯体（Ａｌｑ３）膜に色素を混入させたものを採用可能である。また、アノード電極１１からの正孔注入を促進するために銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）をアノード電極１１と有機発光層１３との間に積層してもよい。
【００２２】
カソード電極１４は、有機発光層１３に電子を注入するためのものである。カソード電極１４は、約１００ｎｍの厚みを有するＭｇ／Ａｇ合金またはＡｌ膜などからなる。複数のカソード電極１４が、Ｚ方向に延びるように直線状に形成されている。ここで、アノード電極１１とカソード電極１４の交差する位置に、有機発光層１３が配置されている。
【００２３】
封止板１５は、発光部３に水分等が進入することを抑制するためのものである。封止板１５は、合成樹脂の板材からなる。
【００２４】
フィルター部４は、基板２の他方の面（以下、裏面）２ｂに形成されている。フィルター部４は、カラーフィルター２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂと、保護部材２２と、保護板２３とを備えている。
【００２５】
カラーフィルター２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂは、それぞれ有機発光層１３で発光されて基板２を透過した光を赤色、緑色、青色に変換するためのものである。カラーフィルター２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂは、基板２の裏面２ｂに直接形成されている。カラーフィルター２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂは、約１．６〜約１．７の屈折率を有する光硬化性のアクリル樹脂を主成分とするネガ型のレジスト材料に赤、緑、青の顔料を混入させたものからなる。
【００２６】
各カラーフィルター２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂは、発光部３からの光を集光可能な部分球状のドット状に形成されている。即ち、カラーフィルター２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂは、基板２側から外側に向かって細くなるように構成されている。カラーフィルター２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂは、マトリックス状に配置されている。ここで、Ｙ方向から視た平面視において、カラーフィルター２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂは、有機発光層１３と同じ位置に配置されている。
【００２７】
保護部材２２は、約１．５〜約１．７の屈折率を有する透明なアクリル樹脂からなる。ここで保護部材２２を構成する材料は特に限定されるものではないが、保護部材２２を構成する樹脂の屈折率は、カラーフィルター２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂの屈折率よりも低いものが好ましい。保護板２３は、透明な樹脂板からなり、保護部材２２を覆うように設けられている。
【００２８】
次に、上述した発光装置１の動作説明を行う。
【００２９】
まず、いずれかのアノード電極１１とカソード電極１４とに電圧が印加される。これにより、アノード電極１１からは有機発光層１３に正孔が注入されるとともに、カソード電極１４からは有機発光層１３に電子が注入される。電圧が印加されたアノード電極１１とカソード電極１４が交差する位置の有機発光層１３では、正孔と電子が再結合して光Ｌを発光する。発光された光Ｌは、カラーフィルター２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂを透過して、所望の色に変換される。ここで、カラーフィルター２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂは、部分球状に形成されているので、光Ｌは、カラーフィルター２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂによって集光されて外部に出射される。
【００３０】
次に、上述した発光装置１の製造方法について説明する。図２〜図８は、第１実施形態による発光装置の製造方法を説明する図である。
【００３１】
まず、図２に示すように、カラーフィルター２１Ｒを構成する光硬化性の樹脂膜２１Ｆを基板２の裏面２ｂの全面に形成する。その後、リソグラフィー技術を用いて、複数の開口部４１ａが形成されたガラスマスク４１により所望の領域の樹脂膜２１Ｆを露光して硬化させる。
【００３２】
次に、図３に示すように、露光されず硬化しなかった領域の樹脂膜２１Ｆを除去する。これにより、所望の領域のカラーフィルター２１Ｒが残る。その後、同様に、カラーフィルター２１Ｇ、２１Ｂを順に形成する。
【００３３】
次に、図４に示すように、カラーフィルター２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂを軟化温度（例えば、約２００℃）まで加熱して、表面張力により部分球状に変形させる。
【００３４】
次に、図５に示すように、カラーフィルター２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂを覆うように保護部材２２を形成する。ここで、保護部材２２の平坦性を向上させるために、保護部材２２の表面をＣＭＰ（化学的機械的研磨）法により、研磨してもよい。次に、保護板２３を保護部材２２の外面に設置する。
【００３５】
次に、図６に示すように、フォトリソグラフィー技術及びリフトオフ法等により、パターニングされたアノード電極１１を、基板２の表面２ａに形成する。その後、フォトリソグラフィー技術により所望のパターンにレジスト膜４２を形成する。次に、スパッタ法により絶縁膜１２を全面に形成した後、レジスト膜４２とともに、レジスト膜４２上の絶縁膜１２ｂを除去することにより、絶縁膜１２に開口部１２ａを形成する。
【００３６】
次に、図７に示すように、複数の開口部４３ａが形成されたメタルマスク４３を用いて、絶縁膜１２の開口部１２ａに、有機発光層１３を蒸着により形成する。
【００３７】
次に、図８に示すように、フォトリソグラフィー技術によりレジスト膜４４を形成した後、スパッタ法等によりカソード電極１４を形成する。その後、レジスト膜４４とともに、レジスト膜４４上の不要な金属膜１４ａを除去する。最後に、封止板１５により発光部３を封止して、図１に示す発光装置１が完成する。
【００３８】
上述したように発光装置１では、カラーフィルター２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂを基板２の裏面２ｂに直接形成しているので、有機発光層１３からの光の取り出し効率を向上させることができる。
【００３９】
また、従来の発光装置のようにカラーフィルターを基板の裏面に樹脂製の接着剤を介して接着した場合、接着剤内で反射及び導光して、光が拡散する。一方、発光装置１では、カラーフィルター２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂを基板２の裏面２ｂに直接形成することにより、基板２を透過した光が直接カラーフィルター２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂに入射するので、光の反射及び拡散を抑制できる。これにより、隣接するカラーフィルター２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂを透過した光の混色を抑制することができ、画像の鮮明度を向上させることができる。
【００４０】
また、発光装置１では、カラーフィルター２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂを基板２の裏面２ｂに直接形成しているので、カラーフィルター２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂを集光可能な部分球状にすることができる。これにより、カラーフィルター２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂを透過した光を集光することができるので、外部に照射される光の拡散をより抑制できる。
【００４１】
また、基板の同じ面に、カラーフィルター及び発光部を順に形成した場合、以下の問題がある。第１に、発光部を形成する面の平坦性が低下するので、平坦性を高めるための研磨工程等が必要となる。第２に、カラーフィルターから発生するガスの影響や、薬品によるカラーフィルターの劣化等を考慮して、発光部を形成しなければならない。発光装置１では、基板２の表面２ａに発光部３を形成し、基板２の裏面２ｂにカラーフィルター２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂを形成することにより、これらの問題を解消することができる。
【００４２】
（第２実施形態）
次に、上述した第１実施形態の一部を変更した第２実施形態について説明する。尚、第１実施形態と同様の構成には、第１実施形態と同じ符号を付けて説明を省略する。図９は、第２実施形態による発光装置の断面図である。
【００４３】
図９に示すように、第２実施形態による発光装置１Ａのフィルター部４Ａは、各カラーフィルター２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂ間に、光を遮光可能なブラックマトリックス（請求項の遮光部材に相当）３１が形成されている。これにより、隣接するカラーフィルター２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂ間での混色をより抑制することができる。
【００４４】
（第３実施形態）
次に、上述した第１実施形態の一部を変更した第３実施形態について説明する。尚、第１実施形態と同様の構成には、第１実施形態と同じ符号を付けて説明を省略する。図１０は、第３実施形態による発光装置の断面図である。
【００４５】
図１０に示すように、第３実施形態による発光装置１Ｂの発光部３Ｂは、有機トランジスタ構造を有する。具体的には、発光部３Ｂは、ゲート電極５１と、ゲート絶縁膜５２と、ソース電極５３と、ドレイン電極５４と、有機発光層５５とを備えている。
【００４６】
ゲート電極５１は、光を透過可能なＩＴＯ等の透明電極からなる。ゲート電極５１は、ソース電極５３とドレイン電極５４との間の間隔と対向するように形成されている。ゲート電極５１は、基板２の表面２ａに形成されている。ゲート絶縁膜５２は、ＳｉＯ２または五酸化タンタルからなる。ゲート絶縁膜５２は、ゲート電極５１と有機発光層５５との間に設けられている。ゲート絶縁膜５２は、基板２の表面２ａ及びゲート電極５１を覆うように形成されている。ソース電極５３は、Ｍｇ／Ａｇ合金からなる。ドレイン電極５４は、ＩＴＯからなる。ソース電極５３及びドレイン電極５４は、ゲート絶縁膜５２上に形成されている。ソース電極５３及びドレイン電極５４は、間隔を開けて有機発光層５５の両端部に接続されている。有機発光層５５は、テトラフェニルピレンまたはＡｌｑ３等の単層で発光するバイポーラ性の有機材料からなる。有機発光層５５は、ソース電極５３とドレイン電極５４とを跨ぐように配置されている。有機発光層５５は、ゲート絶縁膜５２を挟みゲート電極５１と対向する位置に配置されている。
【００４７】
この発光装置１Ｂの発光部３Ｂでは、ゲート電極５１に電圧が印加されると、ソース電極５３及びドレイン電極５４から有機発光層５５に電子及び正孔が注入される。注入された正孔及び電子が、有機発光層５５内で再結合して光を発光する。発光した光は、カラーフィルター２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂを透過して外部へ照射される。
【００４８】
上述したように発光装置１Ｂでは、発光部３Ｂに有機トランジスタ構造を採用することにより、駆動回路に必要な駆動用トランジスタ等を発光部３Ｂと同時に作製することができる。これにより、製造工程の簡略化を実現することができる。また、ゲート電極５１に印加する電圧を制御することにより、各有機発光層５５で発光される光量を容易に調整できる。
【００４９】
（第４実施形態）
次に、上述した第１実施形態の製造方法の一部を変更した第４実施形態の製造方法について説明する。尚、第１実施形態と同様の構成には、第１実施形態と同じ符号を付けて説明を省略する。図１１は、第４実施形態による発光装置の断面図である。
【００５０】
図１１に示すように、第４実施形態による発光装置１Ｃのフィルター部４Ｃでは、断面が略矩形状になるように、カラーフィルター２１Ｒａ、２１Ｇａ、２１Ｂａを構成している。このように構成することにより、カラーフィルター２１Ｒａ、２１Ｇａ、２１Ｂａを蒸着した後に軟化させることなく、光照射により硬化させることができるので、製造工程を簡略化することができる。
【００５１】
（第５実施形態）
次に、上述した第１実施形態の製造方法の一部を変更した第５実施形態の製造方法について説明する。尚、第１実施形態と同様の構成には、第１実施形態と同じ符号を付けて説明を省略する。図１２は、第５実施形態による発光装置の断面図である。
【００５２】
図１２に示すように、第５実施形態による発光装置１Ｄのフィルター部４Ｄでは、第１実施形態における保護部材２２の代わりに、基板２と保護板２３との間に空気４６が充填されている。これにより、カラーフィルター２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂの出射側の面が屈折率の低い空気４６によって覆われることになる。この結果、カラーフィルター２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂの出射側の面で反射される光を低減することができるので、光の取り出し効率を向上させることができる。
【００５３】
（第６実施形態）
次に、上述した第１実施形態の製造方法の一部を変更した第６実施形態の製造方法について説明する。尚、第１実施形態と同様の構成には、第１実施形態と同じ符号を付けて説明を省略する。尚、図１３〜図１５は、第６実施形態による発光装置の製造方法を説明する図である。
【００５４】
図１３に示すように、第６実施形態の製造方法では、まず、カラーフィルター２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂを含む発光部３を基板２の裏面２ｂに形成する。その後、レジスト膜４５ａを基板２の表面２ａの全面に成膜する。次に、カラーフィルター２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂをマスクとして、カラーフィルター２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂと位置の異なる領域のレジスト膜４５ａを露光する。
【００５５】
次に、図１４に示すように、露光されていない領域のレジスト膜４５ａを除去して、レジスト膜４５をパターニングする。
【００５６】
次に、図１５に示すように、有機発光層１３を形成する。その後、レジスト膜４５ととともに、レジスト膜４５上に形成された有機層１３ａを除去することにより、有機発光層１３をパターニングする。
【００５７】
その後、第１実施形態と同様の工程を行うことによって、図１に示す発光装置１が完成する。
【００５８】
上述したように第５実施形態による発光装置１の製造方法では、カラーフィルター２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂをマスクとしてレジスト膜４５を露光してパターニングするので、カラーフィルター２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂと有機発光層１３との位置ズレを抑制することができる。
【００５９】
以上、実施形態を用いて本発明を詳細に説明したが、本発明は本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載及び特許請求の範囲の記載と均等の範囲により決定されるものである。以下、上記実施形態を一部変更した変更形態について説明する。
【００６０】
例えば、上述した各実施形態における各構成の数値、材料、形状等は適宜変更可能である。
【００６１】
カラーフィルターの形状は、上述以外の形状に適宜変更可能であるが、集光可能な形状が好ましい。カラーフィルターの集光可能な形状として、基板側から外側に向かって細くなる錐体形状、錐台形状、円錐形状等を採用することができる。
【００６２】
カラーフィルターにより変換される色及び色の数は、適宜変更可能である。例えば、赤、緑、青ではなく、シアン、マゼンダ、イエローに変換するように構成してもよい。また、色の数は、３色のみならず、単色、２色または４色以上に変換するように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】第１実施形態による発光装置の断面図である。
【図２】第１実施形態による発光装置の製造方法を説明する図である。
【図３】第１実施形態による発光装置の製造方法を説明する図である。
【図４】第１実施形態による発光装置の製造方法を説明する図である。
【図５】第１実施形態による発光装置の製造方法を説明する図である。
【図６】第１実施形態による発光装置の製造方法を説明する図である。
【図７】第１実施形態による発光装置の製造方法を説明する図である。
【図８】第１実施形態による発光装置の製造方法を説明する図である。
【図９】第２実施形態による発光装置の断面図である。
【図１０】第３実施形態による発光装置の断面図である。
【図１１】第４実施形態による発光装置の断面図である。
【図１２】第５実施形態による発光装置の断面図である。
【図１３】第６実施形態による発光装置の製造方法を説明する図である。
【図１４】第６実施形態による発光装置の製造方法を説明する図である。
【図１５】第６実施形態による発光装置の製造方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００６４】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ  発光装置
２     基板
２ａ   表面
２ｂ   裏面
３、３Ｂ      発光部
４、４Ａ、４Ｃ、４Ｄ フィルター部
１１   アノード電極
１２   絶縁膜
１２ａ 開口部
１２ｂ 絶縁膜
１３   有機発光層
１４   カソード電極
１４ａ 金属膜
１５   封止板
２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂ      カラーフィルター
２１Ｒａ、２１Ｇａ、２１Ｂａ             カラーフィルター
２２   保護部材
２３   保護板
３１   ブラックマトリックス
４１、４３    メタルマスク
４１ａ、４３ａ             開口部
４２、４４、４５、４５ａ    レジスト膜
４６   空気
５１   ゲート電極
５２   ゲート絶縁膜
５３   ソース電極
５４   ドレイン電極
５５   有機発光層
【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】
2009099306.tif 000008
【図７】
2009099306.tif 000009
【図８】
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【図９】
2009099306.tif 000011
【図１０】
2009099306.tif 000012
【図１１】
2009099306.tif 000013
【図１２】
2009099306.tif 000014
【図１３】
2009099306.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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