JP4432299B2

JP4432299B2 - 平面発光体

Info

Publication number: JP4432299B2
Application number: JP2001280876A
Authority: JP
Inventors: 健治椿; 行廣近藤; 泰久岸上
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2001-09-17
Filing date: 2001-09-17
Publication date: 2010-03-17
Anticipated expiration: 2021-09-17
Also published as: JP2003092002A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶用バックライトや照明器具等に用いることのできる平面発光体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶用バックライトや照明器具に採用される平面発光体として、エレクトロルミネッセンス素子を利用したものが提案されている。エレクトロルミネッセンス素子は、蛍光物質に電圧を印加することで発光するものであり、用いる蛍光物質により、有機エレクトロルミネッセンス素子と無機エレクトロルミネッセンス素子に分類できる。特に、有機エレクトロルミネッセンス素子は、平面発光が可能であること、電池など１０Ｖ程度の低電圧で１００〜１０００００ｃｄ／ｍ²程度の高輝度の発光が可能なこと、蛍光物質を構成する材料の組合せで多数の色を発光させることが可能なことから、平面発光体として注目されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
有機エレクトロルミネッセンス素子を用いて白色の発光を得る方法は、ＲＧＢ（赤、緑、青）３波長をそれぞれ有する発光を合成して得る方法と、青と黄色の２波長や青緑と橙の２波長など、補色関係にある波長を利用して得る方法がある。ＲＧＢ（赤、緑、青）３波長の場合、有機エレクトロルミネッセンス素子は、青色や黄色などに比較して、赤色の発光効率や寿命が低下するものである。そのため、ＲＧＢ（赤、緑、青）３波長の異なる劣化挙動から色ずれを生じ易く、容易に白色を得ることが難しいものである。補色を利用した２波長の場合、発光効率を高くすることはできるものの、フルカラーを必要とする液晶用バックライト等に用いるには、赤色成分が少なく、色度バランスに優れた白色を得ることが困難である。
【０００４】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、発光波長の調整が容易な平面発光体を提供することにある。
【０００５】
さらに、本発明の他の目的とするところは、発光効率が良好で、色度バランスに優れた白色を実現できる平面発光体を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記目的を達成するために、鋭意研究を重ねた結果、有機発光層で発光した光の発光波長で少ない波長を、点光源として採用されているＬＥＤ素子から出射した光で補強するようにすると、発光波長の調整が容易な平面発光体が得られることを見出し、本発明の完成に至ったものである。特に、液晶用バックライト等に好適に使用できる白色を実現するには、発光効率が良好な青色や黄色などを発光する有機のエレクトロルミネッセンス素子を用い、赤色成分をＬＥＤ素子で補強することで、発光効率が良好で、色度バランスに優れた白色を得ることができるものである。
【０００７】
請求項１記載の平面発光体は、透明基板の裏面に、陽極、有機発光層、陰極を形成したエレクトロルミネッセンス素子を備えて、透明基板の表面側に発光する平面発光体において、上記透明基板の端面に、この透明基板内に光を照射するＬＥＤ素子を備え、上記ＬＥＤ素子で発生した光の一部は、上記透明基板内を導波しながら、上記エレクトロルミネッセンス素子で発生した光の一部と合成され、該合成された光の一部が、透明基板の表面側に出射するように、透明基板の少なくとも一部に光散乱部を形成したことを特徴とする。上記によって、ＬＥＤ素子から出射し、透明基板内を全反射しながら導波する光と有機発光層で発光した光とを用いて、平面発光体から発光する発光波長を容易に調整することができるものである。
【０００９】
請求項２記載の平面発光体は、請求項１記載の平面発光体において、上記ＬＥＤ素子で発生する発光波長が、上記エレクトロルミネッセンス素子で発生する発光波長を合成すると、ＲＧＢ（赤、緑、青）３波長方式で白色となることを特徴とする。上記によって、色度バランスに優れた白色を実現できるものである。
【００１０】
請求項３記載の平面発光体は、請求項１又は請求項２記載の平面発光体において、上記エレクトロルミネッセンス素子の発光色が青色と黄色の補色であり、且つ、上記ＬＥＤ素子の発光波長が６００〜７００ｎｍであることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
【００１２】
本発明に係る平面発光体は、図１に示すように、透明基板１の裏面に、透明導電膜からなる陽極２、有機発光層３、陰極４を順に形成したエレクトロルミネッセンス素子５を備えている。上記透明基板１は、ソーダライムガラスや無アルカリガラスなどの透明ガラス板や、透明プラスチック板などを用いることができる。透明基板１は、光透過性であればよく、無色透明の他に、多少着色されているものであっても、すりガラス状のものであってもよい。
【００１３】
また、陽極２、陰極４、有機発光層３としては、従来からエレクトロルミネッセンス素子５に使用されているものをそのまま使用することができる。上記有機発光層３は、陽極２の側にホール輸送層、陰極４の側に電子注入層を積層した多層構成に形成されているものであり、陽極２に正電圧を、陰極４に負電圧を印加すると、電子注入層を介して注入された電子と、ホール輸送層を介して注入されたホールとが、有機発光層３内で結合して発光が起こる。このように有機発光層３で発光した光１１は、透明導電膜からなる陽極２と透明基板１を透過し、透明基板１の表面側から取り出されるものである。図２の点線矢印は、有機発光層３で発光した光１１の進行方向を模式的に示したものである。上記エレクトロルミネッセンス素子５は、電池など１０Ｖ程度の低電圧で１００〜１０００００ｃｄ／ｍ²程度の高輝度の発光が可能なものである。
【００１４】
上記陽極２は、素子中にホールを注入するための電極であり、仕事関数の大きい金属、合金、電気伝導性化合物、あるいはこれらの混合物からなる電極材料を用いることが好ましく、仕事関数が４ｅＶ以上のものを用いるのがよい。このような陽極２の材料としては、例えば、金などの金属、ＣｕＩ、ＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物：インジウムチンオキサイド）、ＳｎＯ₂、ＺｎＯ等の導電性透明材料が挙げられる。陽極２は、例えば、これらの電極材料を、透明基板１の表面に、真空蒸着法やスパッタリング法等の方法により薄膜に形成することによって作製することができる。また、有機発光層３における発光を陽極２を透過させて外部に照射するためには、陽極２の光透過率を７０％以上にすることが好ましい。さらに、陽極２のシート抵抗は数百Ω／□以下とすることが好ましく、特に好ましくは１００Ω／□以下とするものである。ここで、陽極２の膜厚は、陽極２の光透過率、シート抵抗等の特性を上記のように制御するために、材料により異なるが、５００ｎｍ以下、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲に設定するのがよい。
【００１５】
また、陰極４は、有機発光層３中に電子を注入するための電極であり、仕事関数の小さい金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物からなる電極材料を用いることが好ましく、仕事関数が５ｅＶ以下のものであることが好ましい。このような陰極４の電極材料としては、例えば、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、リチウム、マグネシウム、アルミニウム、マグネシウム−銀混合物、マグネシウム−インジウム混合物、アルミニウム−リチウム合金、Ａｌ／Ａｌ₂Ｏ₃混合物、Ａｌ／ＬｉＦ混合物などが挙げられる。陰極４は、例えば、これらの電極材料を、真空蒸着法やスパッタリング法等の方法により、薄膜に形成することによって作製することができる。また、有機発光層３における発光を陽極２側に照射するためには、陰極４の光透過率を１０％以下にすることが好ましい。上記陰極４の膜厚は、陰極４の光透過率等の特性を制御するために、材料により異なるが、通常５００ｎｍ以下、好ましくは１００〜２００ｎｍの範囲とするのがよい。
【００１６】
上記有機発光層３に用いる発光材料またはドーピング材料は、アントラセン、ナフタレン、ピレン、テトラセン、コロネン、ペリレン、フタロペリレン、ナフタロペリレン、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、クマリン、オキサジアゾール、ビスベンゾキサゾリン、ビススチリル、シクロペンタジエン、キノリン金属錯体、トリス（8−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム錯体、トリス（４−メチル−８−キノリナート）アルミニウム錯体、トリス（５−フェニル−８−キノリナート）アルミニウム錯体、アミノキノリン金属錯体、ベンゾキノリン金属錯体、トリ−（ｐ−ターフェニル−４−イル）アミン、１−アリール−２，５−ジ（２−チエニル）ピロール誘導体、ピラン、キナクリドン、ルブレン、ジスチルベンゼン誘導体、ジスチルアリーレン誘導体、及び各種蛍光色素等があるが、これに限定されるものではない。また、これらの化合物のうちから選択される発光材料を９０〜９９．５重量部、ドーピング材料０．５〜１０重量部含むようにすることも好ましい。有機発光層３の厚みは、０．５〜５００ｎｍ、更に好ましくは０．５〜２００ｎｍとするものである。
【００１７】
また、上記有機発光層３は、陽極２の側にホール輸送層を積層しており、このホール輸送層を構成する材料としては、ホールを輸送する能力を有し、陽極２からのホール注入効果を有するとともに、有機発光層３に対して優れたホール注入効果を有し、また電子のホール輸送層への移動を防止し、かつ薄膜形成能力の優れた化合物を挙げることができる。具体的には、フタロシアニン誘導体、ナフタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）や４，４’−ビス［Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）等の芳香族ジアミン化合物、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、イミダゾロン、スチルベン誘導体、ピラゾリン誘導体、テトラヒドロイミダゾール、ポリアリールアルカン、ブタジエン、４，４’，４”−トリス（Ｎ−（３−メチルフェニル）Ｎ−フェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、及びポリビニルカルバゾール、ポリシラン、ポリエチレンジオキサイドチオフェン（ＰＥＤＯＴ）等の導電性高分子等の高分子材料が挙げられる。
【００１８】
また、上記有機発光層３は、陰極４の側に電子注入層を積層しており、この電子注入層を構成する材料としては、電子を輸送する能力を有し、陰極４からの電子注入効果を有するとともに、有機発光層３に対して優れた電子注入効果を有し、さらにホールの電子注入層への移動を防止し、かつ薄膜形成能力の優れた化合物を挙げることができる。具体的には、フルオレン、バソフェナントロリン、バソクプロイン、アントラキノジメタン、ジフェノキノン、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、アントラキノジメタン等やそれらの化合物、金属錯体化合物もしくは含窒素五員環誘導体である。さらに、ポリマー有機エレクトロルミネッセンス素子に使用されるポリマー材料も使用することができる。例えば、ポリパラフェニレン及びその誘導体、フルオレン及びその誘導体等である。電子注入層は、例えば、バソフェナントロリンとＣｓ（セシウム）を、モル比１：１の割合で共蒸着して形成することができる。
【００１９】
上記平面発光体は、上記透明基板１の端面に、この透明基板１内に光を照射するＬＥＤ素子６を備えることを特徴とするものである。上記ＬＥＤ素子６から出射した光１２は、透明基板１の端面から透明基板１内に入射し、透明基板１内を全反射しながら導波していく。また、上記平面発光体は、透明基板１の表面側８に光散乱部７が形成されている。上記ＬＥＤ素子６から出射した光１２の一部は、光散乱部７で散乱現象によって表面側８に散乱光１３として出射する。上記平面発光体は、上記ＬＥＤ素子６から出射した光１２の一部が散乱現象によって生じた散乱光１３と、有機発光層３で発光した光１１とが混ざることで、平面発光体から発光する発光スペクトルを任意に調整可能とするものである。
【００２０】
上記光散乱部７の形成は、透明基板１の表面側８にサンドブラスト処理を施して微小凹凸を形成したり、また、拡散ビーズ層を配置したりする。また、上記光散乱部７を形成する個所は、ＬＥＤ素子６から出射した光１２が散乱現象で透明基板１の表面側８に出射するようにするものであれば、透明基板１の表面側８に限らず、透明基板１の内部でもよい。
【００２１】
上記平面発光体から発光する発光スペクトルを調整するためには、上記有機発光層３で発光した光１１の発光波長で少ない波長をＬＥＤ素子６から出射した光１２が補強するようにする。そのために、ＬＥＤ素子６は、特定の発光波長のものを、適宜選択するものである。
【００２２】
例えば、赤色を発光するエレクトロルミネッセンス素子５は、発光効率が３Ｌｍ／Ｗ以下程度と低いものに対し、赤色ＬＥＤ素子６は、発光効率が１０〜２０Ｌｍ／Ｗと高いものである。また、補色を利用する青色と黄色を発光するエレクトロルミネッセンス素子５は、発光効率が５〜１５Ｌｍ／Ｗと高いものである。
【００２３】
そこで、上記平面発光体は、エレクトロルミネッセンス素子５に補色関係にある青色と黄色を発光するものを用い、透明基板１の端面に、発光波長が６００〜７００ｎｍの赤色ＬＥＤ素子６を配置することで、発光効率が良好で、色ずれ等がなくて色度バランスに優れたものとなる。上記平面発光体は、ＲＧＢ（赤、緑、青）３波長方式の白色平面発光体を実現できる。
【００２４】
【実施例】
（実施例１）
透明基板として、厚み０．７ｍｍのガラス基板を用いた。このガラス基板の一方の表面（表側）にサンドブラスト処理を施して、平均粗さが２μｍの光散乱部を形成した。次に、ガラス基板の他方の面（裏側）に、ＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）をスパッタしてシート抵抗７Ω／□の陽極を形成した。これをアセトン、純水、イソプロピルアルコールで１５分間超音波洗浄をした後、乾燥し、さらにＵＶオゾン洗浄した。その後、この基板を、真空蒸着装置にセットし、１×１０^-6Ｔｏｒｒ（１．３３×１０^-4Ｐａ）の減圧下で、ホール輸送層として、４，４’−ビス［Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（株式会社同仁化学研究所製）を、１〜２Å／ｓの蒸着速度で３００Å厚に蒸着した。次に、黄色発光層として、α―ＮＰＤにルブレン（ＡＣＲＯＳＯＲＧＡＮＩＣＳＮ.Ｖ.製）を１質量％ドープした層を１００Å厚に積層した。さらに、青色発光層として、ジスチリルビフェニル誘導体（ＤＰＶＢｉ、出光興産株式会社製）に、末端にカリバゾリル基を有するＤＳＡ誘導体（ＢＣｚＶＢｉ、出光興産株式会社製）を１２質量％ドープした層を５００Å厚に積層した。次に、電子注入層としてバソフェナントロリン（株式会社同仁化学研究所製）とＣｓ（セシウム）を、モル比１：１の割合で２００Å厚に共蒸着した。続いて、アルミニウムを１０Å／ｓの蒸着速度で、１５００Å厚に蒸着し、陰極とした。このようにして、青色と黄色を発光するエレクトロルミネッセンス素子を有する透明基板を作製した。
【００２５】
ＬＥＤ素子として、６２６ｎｍのピーク波長をもつ赤色ＬＥＤ素子（ＦＲ１１１１Ｃ、スタンレー電気株式会社製）を１個用いた。上記透明基板の端面に赤色ＬＥＤ素子を配置し、平面発光体を得た。
【００２６】
この平面発光体は、青色と黄色を発光するエレクトロルミネッセンス素子と赤色ＬＥＤ素子を用いているので、発光効率の良いものとなっている。
【００２７】
（比較例１）
実施例１において、赤色ＬＥＤ素子を配置する以外は、実施例１と同様にして、青色と黄色を発光するエレクトロルミネッセンス素子を有する透明基板を得た。
【００２８】
（白色度の測定）
実施例１の平面発光体の色度座標を測定した。測定は、エレクトロルミネッセンス素子と赤色ＬＥＤ素子を電源（ＫＥＹＴＨＬＥＹ２３６モデル）に接続し、マルチチャンネルアナライザー（浜松ホトニクス株式会社製、ＰＭＡ―１０）を用いて、１００ｃｄ／ｍ²の条件で行った。色度座標は、その値がＸ＝０．３３、Ｙ＝０．３３に近い程、良好な白色を示すものである。実施例１の平面発光体は、赤色成分の光を含んだ白色発光であり、色度座標が（Ｘ＝０．３２，Ｙ＝０．３３）と良好な白色発光であった。
【００２９】
比較例１の色度座標を測定した。測定は、エレクトロルミネッセンス素子を電源に接続して、実施例１と同様に行った。比較例１は、赤色成分の光がないため、若干緑色がかかった白色であり、色度座標が（Ｘ＝０．３０，Ｙ＝０．３９）と実施例に比較し、白色発光の度合いが低いものであった。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１〜３に係る平面発光体は、透明基板の端面に、この透明基板内に光を照射するＬＥＤ素子を備えるので、ＬＥＤ素子から出射した光の一部と有機発光層で発光した光の両方を用いて、平面発光体から発光する発光波長を容易に調整することができるものである。
【００３１】
さらに、請求項３に係る平面発光体は、特に、発光効率が良好な青色や黄色などを発光する有機のエレクトロルミネッセンス素子を用い、赤色成分をＬＥＤ素子で補強することで、発光効率が良好で、色度バランスに優れた白色を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示した概略図である。
【図２】同上の発光した光線を模式的に示した概略図である。
【符号の説明】
１透明基板
２陽極
３有機発光層
４陰極
５エレクトロルミネッセンス素子
６ＬＥＤ素子
７光散乱部

Claims

透明基板の裏面に、陽極、有機発光層、陰極を形成したエレクトロルミネッセンス素子を備えて、透明基板の表面側に発光する平面発光体において、上記透明基板の端面に、この透明基板内に光を照射するＬＥＤ素子を備え、上記ＬＥＤ素子で発生した光の一部は、上記透明基板内を導波しながら、上記エレクトロルミネッセンス素子で発生した光の一部と合成され、該合成された光の一部が、透明基板の表面側に出射するように、透明基板の少なくとも一部に光散乱部を形成したことを特徴とする平面発光体。
上記ＬＥＤ素子で発生する発光波長が、上記エレクトロルミネッセンス素子で発生する発光波長を合成すると、ＲＧＢ（赤、緑、青）３波長方式で白色となることを特徴とする請求項１記載の平面発光体。
上記エレクトロルミネッセンス素子の発光色が青色と黄色の補色であり、且つ、上記ＬＥＤ素子の発光波長が６００〜７００ｎｍであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の平面発光体。