特開 2023-128891 発光装置及びカラーフィルタ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023128891

(43)【公開日】2023-09-14

(54)【発明の名称】発光装置及びカラーフィルタ

(51)【国際特許分類】

   G02B 5/20 20060101AFI20230907BHJP

   H10K 50/10 20230101ALI20230907BHJP

   H05B 33/12 20060101ALI20230907BHJP

【ＦＩ】

G02B5/20 101

H05B33/14 A

H05B33/12 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022033558

(22)【出願日】2022-03-04

(71)【出願人】

【識別番号】000005016

【氏名又は名称】パイオニア株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000221926

【氏名又は名称】東北パイオニア株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110928

【弁理士】

【氏名又は名称】速水 進治

(74)【代理人】

【識別番号】100127236

【弁理士】

【氏名又は名称】天城 聡

(72)【発明者】

【氏名】赤木 正宣

(72)【発明者】

【氏名】中嶋 真滋

【テーマコード（参考）】

2H148

3K107

【Ｆターム（参考）】

2H148BE13

2H148BE15

2H148BF25

2H148BG06

3K107AA01

3K107BB01

3K107BB02

3K107CC43

3K107EE22

3K107EE23

3K107EE28

3K107FF15

(57)【要約】

【課題】光拡散層として機能可能なカラーフィルタの厚さを薄くする。
【解決手段】カラーフィルタ３００の少なくとも一部分は、有機ＥＬ素子２００の少なくとも一部分とＺ方向に重なっている。カラーフィルタ３００は、顔料（Ａ）を含んでいる。顔料（Ａ）の平均粒径は、０．６０μｍ以上、好ましくは０．８０μｍ以上、より好ましくは１．０μｍ以上である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

発光部と、
少なくとも一部分が前記発光部の少なくとも一部分と重なるカラーフィルタと、
を備え、
前記カラーフィルタが平均粒径０．６０μｍ以上の顔料を含む、発光装置。

【請求項2】

請求項１に記載の発光装置において、
前記顔料の前記平均粒径が０．８０μｍ以上である、発光装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の発光装置において、
前記顔料がフタロシアニン系及びアゾ系からなる群から選択される少なくとも１つを含む、発光装置。

【請求項4】

平均粒径０．６０μｍ以上の顔料を含むカラーフィルタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発光装置及びカラーフィルタに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子を備える様々な発光装置が開発されている。例えば特許文献１に記載されているように、発光装置は、光拡散層を備えている。光拡散層は、光散乱粒子及び着色剤を含んでいる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０－１９８７３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

例えば特許文献１に記載されているように、光拡散層が光散乱粒子だけでなく着色剤を含有している場合、光拡散層はカラーフィルタとしても機能する。しかしながら、この場合、光拡散層の全体に対する着色剤の割合が光拡散層の全体に対する光散乱粒子の割合の分だけ減少する。このため、光拡散層をカラーフィルタとして機能させるために必要な質量の着色剤をカラーフィルタに含ませた場合、カラーフィルタの厚さが比較的厚くなることがある。

【0005】

本発明が解決しようとする課題としては、光拡散層として機能可能なカラーフィルタの厚さを薄くすることが一例として挙げられる。

【課題を解決するための手段】

【0006】

請求項１に記載の発明は、
発光部と、
少なくとも一部分が前記発光部の少なくとも一部分と重なるカラーフィルタと、
を備え、
前記カラーフィルタが平均粒径０．６０μｍ以上の顔料を含む、発光装置である。

【0007】

請求項４に記載の発明は、
平均粒径０．６０μｍ以上の顔料を含むカラーフィルタである。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態に係る発光装置の断面模式図である。

【図2】変形例１に係る発光装置の断面模式図である。

【図3】変形例２に係る発光装置の断面模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本明細書において「ＡがＢ上に位置する」という表現は、例えば、ＡとＢの間に他の要素（例えば、層）が位置せずにＡがＢ上に直接位置することを意味してもよいし、又はＡとＢの間に他の要素（例えば、層）が部分的又は全面的に位置することを意味してもよい。さらに、「上」、「下」、「左」、「右」、「前」及び「後ろ」等の向きを示す表現は、基本的に図面の向きと合わせて用いるものであって、例えば本明細書に記載された発明品の使用する向きに限定して解釈されるものではない。

【0010】

本明細書において「Ａ及びＢが重なる」という表現は、特に断らない限り、ある方向からの投影像において、Ａの少なくとも一部がＢの少なくとも一部と同じ場所にあることを意味する。このとき複数の要素同士は直接接していてもよいし、又は離間していてもよい。

【0011】

本明細書中における陽極とは、発光材料を含む層（例えば有機層）に正孔を注入する電極のことを示し、陰極とは、発光材料を含む層に電子を注入する電極のことを示す。また、「陽極」及び「陰極」という表現は、「正孔注入電極」及び「電子注入電極」又は「正極」及び「負極」等の他の文言を意味することもある。

【0012】

本明細書において「Ａの端」という表現は、一方向から見たときのＡとその他の要素との境界を意味し、「Ａの端部」という表現は、当該境界を含むＡの一部の領域を意味し、「Ａの端点」という表現は、当該境界のある一点を意味する。

【0013】

本明細書における「発光装置」とは、ディスプレイや照明等の発光素子を有するデバイスを含む。また、発光素子と直接的、間接的又は電気的に接続された配線、ＩＣ（集積回路）又は筐体等も「発光装置」に含む場合もある。

【0014】

本明細書において「接続」とは、複数の要素が直接的又は間接的を問わずに接続している状態を表す。例えば、複数の要素の間に接着剤又は接合部材が介して接続している場合も単に「複数の要素は接続している」と表現することがある。また、複数の要素の間に、電流、電圧又は電位を供給可能又は伝送可能な部材が存在しており、「複数の要素が電気的に接続している」場合も単に「複数の要素は接続している」と表現することがある。

【0015】

本明細書において、特に断りがない限り「第１、第２、Ａ、Ｂ、（ａ）、（ｂ）」等の表現は要素を区別するためのものであり、その表現により該当要素の本質、順番、順序又は個数等が限定されるものではない。

【0016】

本明細書において、各部材及び各要素は単数であってもよいし、又は複数であってもよい。ただし、文脈上、「単数」又は「複数」が明確になっている場合はこれに限らない。

【0017】

本明細書において、「ＡがＢを含む」という表現は、特に断らない限り、ＡがＢのみによって構成されていることに限定されず、ＡがＢ以外の要素によって構成され得ることを意味する。

【0018】

本明細書において「断面」とは、特に断らない限り、発光装置を画素や発光材料等が積層した方向に切断したときに現れる面を意味する。

【0019】

本明細書において「有さない」、「含まない」、「位置しない」等の表現は、ある要素が完全に排除されていることを意味してもよいし、又はある要素が技術的な効果を有さない程度に存在していることを意味してもよい。

【0020】

本明細書において、「～後に」、「～に続いて」、「～次に」、「～前に」等の時間的前後関係を説明する表現は、相対的な時間関係を表しているものであり、時間的前後関係が用いられた各要素が必ずしも連続しているとは限らない。各要素が連続していることを表現する場合、「直ちに」又は「直接」等の表現を用いることがある。

【0021】

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

【0022】

図１は、実施形態に係る発光装置１０の断面模式図である。

【0023】

図１において、Ｚ方向を示す矢印は、当該矢印の基端から先端に向かう方向がＺ方向の正方向であり、当該矢印の先端から基端に向かう方向がＺ方向の負方向であることを示している。Ｚ方向の正方向は、後述する基板１００が位置する側から後述する有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子２００が位置する側に向かう方向である。Ｚ方向の負方向は、有機ＥＬ素子２００が位置する側から基板１００が位置する側に向かう方向である。

【0024】

実施形態に係る発光装置１０は、基板１００、有機ＥＬ素子２００及びカラーフィルタ３００を備えている。有機ＥＬ素子２００は、陽極２１０、有機層２２０及び陰極２３０を有している。

【0025】

基板１００は、透光性を有している。基板１００は、単層であってもよいし、又は複数層であってもよい。基板１００のＺ方向の厚さは、例えば、１０μｍ以上１０００μｍ以下である。基板１００は、例えば、ガラス基板である。基板１００は、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルホン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）、ポリイミド等の有機材料を含む樹脂基板であってもよい。基板１００が樹脂基板である場合、基板１００のＺ方向の正方向側の面と、基板１００のＺ方向の負方向側の面と、の少なくとも一方上には、無機バリア層（例えば、ＳｉＮ又はＳｉＯＮ）が位置していてもよい。

【0026】

陽極２１０は、基板１００のＺ方向の正方向側に位置している。陽極２１０は、透光性を有している。一例において、陽極２１０は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＷＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｕｎｇｓｔｅｎ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ（Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＧＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｇａｌｌｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）等の酸化物半導体を含んでいる。ただし、陽極２１０に含まれる材料はこの例に限定されない。

【0027】

有機層２２０は、Ｚ方向において陽極２１０及び陰極２３０の間に位置している。有機層２２０は、発光層を含んでいる。実施形態において、発光層は白色光を発する。ただし、発光層から発せられる光の色は、この例に限定されない。有機層２２０は、Ｚ方向において陽極２１０及び発光層の間に正孔注入層及び正孔輸送層を適宜さらに含んでいてもよい。有機層２２０は、Ｚ方向において陰極２３０及び発光層の間に電子注入層及び電子輸送層を適宜さらに含んでいてもよい。

【0028】

陰極２３０は、有機層２２０のＺ方向の正方向側に位置している。陰極２３０は、遮光性、具体的には光反射性を有している。一例において、陰極２３０は、金属又は合金を含んでいる。金属又は合金は、例えば、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｚｎ及びＩｎからなる群の中から選択される少なくとも１つの金属又はこの群から選択される金属の合金である。ただし、陰極２３０に含まれる材料はこの例に限定されない。

【0029】

カラーフィルタ３００の少なくとも一部分は、有機ＥＬ素子２００の少なくとも一部分とＺ方向に重なっている。有機層２２０から発せられた光は、陽極２１０及び基板１００を透過してカラーフィルタ３００に入射する。カラーフィルタ３００は、有機層２２０から発せられた光の色を所定の色に変換している。カラーフィルタ３００によって色が変換された光は、カラーフィルタ３００のＺ方向の負方向側の面からＺ方向の負方向側に向けて出射されている。

【0030】

カラーフィルタ３００のＺ方向の厚さは、例えば、１μｍ以上５０μｍ以下、好ましくは４μｍ以上１５μｍ以下である。ただし、カラーフィルタ３００のＺ方向の厚さはこの例に限定されない。

【0031】

カラーフィルタ３００は、少なくとも顔料（Ａ）及びバインダ樹脂（Ｂ）を含んでいる。

【0032】

カラーフィルタ３００は、カラーフィルタ３００の総質量１００質量部に対して、例えば、１質量部以上１０質量部以下の顔料（Ａ）を含んでいる。ただし、カラーフィルタ３００に含まれる顔料（Ａ）の量は、この例に限定されない。

【0033】

顔料（Ａ）の色は、特に限定されない。顔料（Ａ）の色は、例えば、赤色、緑色又は青色にすることができる。

【0034】

顔料（Ａ）は、例えば、フタロシアニン系、アゾ系等からなる群から選択される少なくとも１つを含んでいる。

【0035】

顔料（Ａ）の平均粒径は、０．６０μｍ以上、好ましくは０．８０μｍ以上、より好ましくは１．０μｍ以上である。顔料（Ａ）の平均粒径の上限は、特に限定されないが、例えば、１０μｍである。顔料（Ａ）の平均粒径は、例えば、レーザ回折式粒子径分布測定装置によって測定される。

【0036】

カラーフィルタ３００は、カラーフィルタ３００の総質量１００質量部に対して、例えば、５０質量部以上９０質量部以下のバインダ樹脂（Ｂ）を含んでいる。ただし、カラーフィルタ３００に含まれるバインダ樹脂（Ｂ）の量は、この例に限定されない。

【0037】

バインダ樹脂（Ｂ）は、例えば、アクリレート系樹脂等である。

【0038】

実施形態において、カラーフィルタ３００は、光拡散層として機能している。具体的には、実施形態において、顔料（Ａ）は、光散乱粒子として機能している。このため、有機層２２０から発せられた光は、カラーフィルタ３００を通過する際に、顔料（Ａ）によって散乱されている。したがって、実施形態においては、カラーフィルタ３００が設けられていない場合と比較して、発光装置１０の光取り出し効率を向上させることができる。

【0039】

また、実施形態においては、カラーフィルタ３００に加えて光拡散層を設けることなく、有機ＥＬ素子２００から発せられた光をカラーフィルタ３００によって拡散することができる。このため、実施形態においては、カラーフィルタ３００に加えて光拡散層が設けられている場合と比較して、発光装置１０のＺ方向の厚さを薄くすることができる。ただし、発光装置１０には、カラーフィルタ３００に加えて光拡散層が設けられていてもよい。

【0040】

さらに、実施形態において、カラーフィルタ３００が顔料（Ａ）に加えて光散乱粒子を含むことなく、有機ＥＬ素子２００から発せられた光を顔料（Ａ）によって散乱させることができる。このため、カラーフィルタ３００が顔料（Ａ）に加えて光散乱粒子を含んでいる場合と比較して、カラーフィルタ３００の全体に対する顔料（Ａ）の割合を大きくしやすくすることができる。したがって、カラーフィルタ３００が顔料（Ａ）に加えて光散乱粒子を含んでいる場合と比較して、カラーフィルタ３００のＺ方向の厚さを薄くすることができる。ただし、カラーフィルタ３００は、顔料（Ａ）に加えて光散乱粒子を含んでいてもよい。

【0041】

図２は、変形例１に係る発光装置１０Ａの断面模式図である。変形例１に係る発光装置１０Ａは、以下の点を除いて、実施形態に係る発光装置１０と同様である。

【0042】

変形例１に係る有機ＥＬ素子２００Ａは、実施形態に係る有機ＥＬ素子２００と同様にして、陽極２１０Ａ、有機層２２０Ａ及び陰極２３０Ａを有している。陽極２１０Ａは、有機層２２０ＡのＺ方向の負方向側に位置している。陰極２３０Ａは、有機層２２０ＡのＺ方向の正方向側に位置している。

【0043】

変形例１に係るカラーフィルタ３００Ａは、Ｚ方向において、基板１００ＡのＺ方向の正方向側の面と、陽極２１０ＡのＺ方向の負方向側の面と、の間に位置している。変形例１に係るカラーフィルタ３００Ａは、実施形態に係るカラーフィルタ３００と同様にして、顔料（Ａ）を含んでいる。したがって、変形例１においても、実施形態と同様にして、カラーフィルタ３００Ａは、有機層２２０Ａから発せられた光の色を変換している。カラーフィルタ３００Ａによって色が変換された光は、基板１００Ａを透過して、基板１００ＡのＺ方向の負方向側の面からＺ方向の負方向側に向けて出射されている。

【0044】

変形例１においても、実施形態と同様にして、カラーフィルタ３００Ａは、光拡散層として機能している。また、変形例１においても、実施形態と同様にして、カラーフィルタ３００Ａに加えて光拡散層を設けることなく、有機ＥＬ素子２００Ａから発せられた光をカラーフィルタ３００Ａによって拡散することができる。さらに、変形例１においても、実施形態と同様にして、カラーフィルタ３００Ａが顔料（Ａ）に加えて光散乱粒子を含むことなく、有機ＥＬ素子２００Ａから発せられた光を顔料（Ａ）によって散乱させることができる。

【0045】

図３は、変形例２に係る発光装置１０Ｂの断面模式図である。変形例２に係る発光装置１０Ｂは、以下の点を除いて、実施形態に係る発光装置１０と同様である。

【0046】

変形例２に係る有機ＥＬ素子２００Ｂは、陽極２１０Ｂ、有機層２２０Ｂ及び陰極２３０Ｂを有している。陽極２１０Ｂは、有機層２２０ＢのＺ方向の負方向側に位置している。具体的には、陽極２１０Ｂは、Ｚ方向において、基板１００ＢのＺ方向の正方向側の面と、有機層２２０ＢのＺ方向の負方向側の面と、の間に位置している。陽極２１０Ｂは、遮光性、具体的には光反射性を有している。陰極２３０Ｂは、有機層２２０ＢのＺ方向の正方向側に位置している。具体的には、陰極２３０Ｂは、Ｚ方向において、カラーフィルタ３００ＢのＺ方向の負方向側の面と、有機層２２０ＢのＺ方向の正方向側の面と、の間に位置している。陰極２３０Ｂは、透光性を有している。

【0047】

変形例２に係るカラーフィルタ３００Ｂは、陰極２３０ＢのＺ方向の正方向側に位置している。変形例２において、有機層２２０Ｂから発せられた光は、陰極２３０Ｂを透過してカラーフィルタ３００Ｂに入射している。変形例２に係るカラーフィルタ３００Ｂは、実施形態に係るカラーフィルタ３００と同様にして、顔料（Ａ）を含んでいる。したがって、カラーフィルタ３００Ｂは、有機層２２０Ｂから発せられた光の色を変換している。カラーフィルタ３００Ｂによって色が変換された光は、カラーフィルタ３００ＢのＺ方向の正方向側の面からＺ方向の正方向側に向けて出射されている。

【0048】

変形例２においても、実施形態と同様にして、カラーフィルタ３００Ｂは、光拡散層として機能している。また、変形例２においても、実施形態と同様にして、カラーフィルタ３００Ｂに加えて光拡散層を設けることなく、有機ＥＬ素子２００Ｂから発せられた光をカラーフィルタ３００Ｂによって拡散することができる。さらに、変形例２においても、実施形態と同様にして、カラーフィルタ３００Ｂが顔料（Ａ）に加えて光散乱粒子を含むことなく、有機ＥＬ素子２００Ｂから発せられた光を顔料（Ａ）によって散乱させることができる。

【0049】

以上、図面を参照して実施形態及び変形例について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

【0050】

例えば、実施形態及び変形例では、有機ＥＬ素子が、カラーフィルタに入射する光を発する発光部となっている。しかしながら、実施形態及び変形例に係るカラーフィルタは、有機ＥＬ素子と異なる発光部にも適用可能である。例えば、有機ＥＬ素子に代えて、無機ＥＬ素子又は半導体発光ダイオード（ＬＥＤ）が発光部として設けられていてもよい。

【実施例0051】

本発明の一態様を以下の試料に基づいて説明する。ただし、本発明は、以下の試料に限定されない。

【0052】

表１は、試料１～試料５について、カラーフィルタに含まれる顔料の平均粒径とカラーフィルタのヘイズ値との関係を示す表である。表１において、「平均粒径（μｍ）」の列の各数値は、試料１～試料５の各々に係るカラーフィルタに含まれる顔料の平均粒径（単位：μｍ）を示している。表１において、「ヘイズ値（％）」の列の各数値は、試料１～試料５の各々に係るカラーフィルタのヘイズ値（％）を示している。

【表1】

【0053】

試料１～試料５の各々に係るカラーフィルタは、以下のようにして作製した。

【0054】

（試料１）
９０質量部のバインダ樹脂と、１０質量部の顔料と、をイソプロパノールに分散させた。バインダ樹脂は、ウレタンアクリレート系樹脂とした。顔料は、平均粒径１μｍの不溶性アゾ顔料とした。顔料の平均粒径は、レーザ回折式粒子径分布測定装置によって測定した。バインダ樹脂及び顔料が分散されたイソプロパノールを、スピンコータを用いて塗布し、イソプロパノールを乾燥させた。これによって、厚さ４μｍのカラーフィルタを作製した。

【0055】

（試料２～試料５）
試料２～試料５の各々に係るカラーフィルタは、カラーフィルタに含まれる顔料の平均粒径を表１に示したとおりにした点を除いて、試料１に係るカラーフィルタと同様とした。

【0056】

試料１～試料５の各々に係るカラーフィルタついて、ＪＩＳ－Ｋ－７１３６に準じた方法によってヘイズ値を測定した。試料１～５の各々に係るカラーフィルタのヘイズ値は、表１に示すようになった。

【0057】

表１に示すように、カラーフィルタに含まれる顔料の平均粒径が大きくなるほど、ヘイズ値が大きくなるといえる。カラーフィルタを一般的な光拡散層として機能させるためには、カラーフィルタのヘイズ値が凡そ８０％程度以上であることが望ましい。したがって、カラーフィルタに含まれる顔料の平均粒径は、０．６０μｍ以上、好ましくは０．８０μｍ以上、より好ましくは１．０μｍ以上にすることができる。

【符号の説明】

【0058】

１０ 発光装置
１０Ａ 発光装置
１０Ｂ 発光装置
１００ 基板
１００Ａ 基板
１００Ｂ 基板
２００ 有機ＥＬ素子
２００Ａ 有機ＥＬ素子
２００Ｂ 有機ＥＬ素子
２１０ 陽極
２１０Ａ 陽極
２１０Ｂ 陽極
２２０ 有機層
２２０Ａ 有機層
２２０Ｂ 有機層
２３０ 陰極
２３０Ａ 陰極
２３０Ｂ 陰極
３００ カラーフィルタ
３００Ａ カラーフィルタ
３００Ｂ カラーフィルタ

【図1】

【図2】

【図3】