トップエミッション型有機エレクトロルミネッセンス素子およびその製法
【課題】
低コストで製造でき、広い視野角において一定の色調を有する光を射出できるとともに、部分ごとの色調のばらつきが抑制され、高い輝度を有するトップエミッション型の有機エレクトロルミネッセンス素子およびその製法を提供する。
【解決手段】
絶縁性を有する基板１上に、反射層２、透明材料からなる第１電極４と、有機ＥＬ層５と、透明材料からなる第２電極６とがこの順に積層され、上記反射層２と第１電極４との間に、光路長調整層３が設けられ、この光路長調整層３の作用により、取り出される光のスペクトルにおける見かけ上のピーク幅を広くするようにして視野角依存性を低くし、高い輝度を確保とするとともに、部分ごとの色調のばらつきを抑えるようにした。
低コストで製造でき、広い視野角において一定の色調を有する光を射出できるとともに、部分ごとの色調のばらつきが抑制され、高い輝度を有するトップエミッション型の有機エレクトロルミネッセンス素子およびその製法を提供する。
【解決手段】
絶縁性を有する基板１上に、反射層２、透明材料からなる第１電極４と、有機ＥＬ層５と、透明材料からなる第２電極６とがこの順に積層され、上記反射層２と第１電極４との間に、光路長調整層３が設けられ、この光路長調整層３の作用により、取り出される光のスペクトルにおける見かけ上のピーク幅を広くするようにして視野角依存性を低くし、高い輝度を確保とするとともに、部分ごとの色調のばらつきを抑えるようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低コストで製造できるトップエミッション型有機エレクトロルミネッセンス素子およびその製法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
次世代の低消費電力の発光装置として期待されている有機エレクトロルミネッセンス（以下「有機ＥＬ」とする）発光装置は、有機発光材料に由来する多彩な色調の発光が得られ、また、自発光素子からなるため、ＴＶなどのディスプレイ用としても注目されている。
【０００３】
このような有機ＥＬ発光装置に用いられる有機ＥＬ素子は、光の取り出し方向の違いから、ボトムエミッション型とトップエミッション型とに分類することができる。なかでも、トップエミッション型の有機ＥＬ素子は、発光部分である有機ＥＬ層の面積を多く取ることができるため、発光効率を高めることができ、また、発光面（光が取り出される面）が基板と反対側であり、駆動のため基板に配置された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）による影が生じないため、ＴＦＴを大きくすることができる等の利点が多く、その開発が進められている。
【０００４】
しかしながら、有機ＥＬ素子をトップエミッション型にすると、図２に示すように、反射層２、第１電極４、有機ＥＬ層５、第２電極６からなる共振器構造を有し、第１電極４と有機ＥＬ層５とがその共振部となるため、マイクロキャビティ効果により、共振波長の光が増幅されて第２電極６側から取り出されるようになる。このため、取り出される光は、発光スペクトルにおけるピークが強く、かつ、鋭い（ピークトップが高く、幅が狭い）ものとなる。このような発光スペクトルにおけるピークの狭線化は、色純度の上昇につながるため、例えば、ディスプレイに用いる場合のように、各画素の色調を明確化するには有効である。しかし、取り出される光のスペクトルのピーク幅が狭くなると、発光面を斜め方向から見た場合に、光の波長が大きくシフトしたり、発光強度が低下する等、発光特性の視野角依存性が高くなる。また、共振部の光路長、すなわち、第１電極４および有機ＥＬ層５の厚みが変わることによっても、波長が大きくシフトし、所望の色調と異なる色調の発光となる（例えば、ｘｙ色度図（ＣＩＥ）において、ｘもしくはｙの値が０．０１異なると、全く異なる色調となる）。このため、第１電極４および有機ＥＬ層５の厚みがばらつかないよう厳密に管理する必要があり、歩留まりおよび製造効率を低下させる原因になっている。
【０００５】
発光スペクトルにおけるピークの狭線化による視野角依存性を改良することに関し、特許文献１には、光反射材料からなる第１電極と透明材料からなる第２電極との間に有機ＥＬ層を挟み、第２電極及び有機ＥＬ層の少なくとも一方が共振器構造の共振部となるように構成された表示素子において、有機ＥＬ層や第２電極の厚みを厚くするか、別途パッシベーション膜を設けることにより、その共振部の光路長が特殊な数式を満たすようにしたディスプレイ用途の表示装置が開示されている。
【０００６】
しかし、特許文献１に記載のディスプレイ装置は、上記共振部の光路長が特殊な数式を満たすようにするために、有機ＥＬ層の厚みを必要以上に厚くすると、有機発光材料の移動度が低いこと等から素子特性が悪くなる傾向がみられる。また、有機ＥＬ層自体の厚みによって、その発光が遮られるおそれがあるため、現実的ではない。さらに、第２電極の厚みを増加させることや、酸化シリコン等からなるパッシベーション膜を別途設けることは、真空蒸着またはスパッタリングの成膜速度が遅いこと、余分な工程が増える等から製造に時間がかかるという問題がある。
【０００７】
また、有機ＥＬ素子を低コストで製造するための手法として、ロールトゥロールプロセスが知られている。このロールトゥロールプロセスで有機ＥＬ素子を効率良く製造するには、有機ＥＬ層を含む各層の形成工程のすべてのライン速度を一致させる必要がある。しかし、全工程のなかに、他の工程より時間の掛かる工程が一部分でも含まれると、間欠運転が必要となるため、製造効率が悪くなるとともに、複雑で大型の製造装置が必要になる。したがって、上記特許文献１に開示の手法により、有機ＥＬ素子をトップエミッション構造とした場合における光のスペクトルの狭線化を防止しようとすると、膜厚の厚いものを、真空蒸着またはスパッタリングのように成膜速度の著しく遅い方法で成膜する工程が必要となるため、間欠運転および複雑で大型の製造装置が必要となり、たとえロールトゥロールプロセスによっても効率良く製造することができず、結果的に高コストとなる。
【０００８】
一方、有機ＥＬ素子は、発光時に発生する熱のために寿命が短い、という問題を有している。このため、基板に熱伝導性の高い金属を用い、熱の発散を高め、長寿命化を図った有機ＥＬ素子を本出願人はすでに出願している（特願２０１１−００８０４４）。しかし、基板に金属を用いると、有機ＥＬ素子内に導電性の異物が生じる傾向がみられ、有機ＥＬ素子の性能を低下させるおそれがあるため、さらに改良が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第４１７４９８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、低コストで効率よく製造でき、広い視野角において一定の色調を有する光を出射することができ、しかもその色調のばらつきが少ない、発光効率のよいトップエミッション型の有機ＥＬ素子およびその製法の提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明のトップエミッション型有機ＥＬ素子は、絶縁性を有する基板と、上記基板上に形成された反射層と、上記反射層上に形成された第１電極と、上記第１電極上に形成された有機ＥＬ層と、上記有機ＥＬ層上に形成された第２電極とを有し、上記反射層と上記第１電極との間に、上記第２電極側から射出されるまでの光の光路長を調整するための光路長調整層が形成されていることを第１の要旨とする。
【００１２】
そして、一方のロールからシート状の絶縁性を有する基板を送り出し、他方のロールに巻き取ることにより上記シート状基板を搬送する工程と、上記シート状基板上に反射層を形成する工程と、上記反射層上に光路長調整層を形成する工程と、上記光路長調整層上に第１電極を形成する工程と、上記第１電極上に有機ＥＬ層を形成する工程と、上記有機ＥＬ層上に第２電極を形成する工程とを備えたトップエミッション型有機ＥＬ素子の製法を第２の要旨とする。
【００１３】
すなわち、本発明者らは、発光効率がよく、輝度の高い有機ＥＬ素子を得るため、有機ＥＬ素子のなかでもトップエミッション型に着目し、研究を重ねた。その結果、基板に絶縁性を有する材料を用いることにより、基板に金属を用いた際に、金属材料の微細屑等に基づく導電性の異物の発生を抑制できるとともに、反射層と第１電極との間に、別途、光路長調整層を設け、その共振部の光路長を長くすることにより、発光スペクトルにおいてピークが狭線化することに起因する問題を解消できることを見出し、本発明に到達した。
【発明の効果】
【００１４】
このように、本発明のトップエミッション型有機ＥＬ素子は、金属基板ではなく、絶縁性を有する基板を用いるようになっている。したがって、素子内に導電性の異物が生じるおそれがなく、素子の性能を損なうことがない。しかも、絶縁性を有する基板上に、光を反射する反射層と、透明材料からなる第１電極と、有機発光層を含む有機ＥＬ層と、透明材料からなる第２電極とがこの順に積層され、上記反射層と第１電極との間に、光路長調整層が設けられている。このため、有機ＥＬ層で発光された光が、反射層上面（反射層と光路長調整層との境界面）と第２電極の下面（第２電極と有機ＥＬ層との境界面）とで反射し、光路長調整層、第１電極、有機ＥＬ層を共振部として取り出される。すなわち、上記光路長調整層の存在により共振部の光路長を長くすることができるため、発光スペクトルにおける各ピークの間隔を狭め、可視領域に多数のピークを出現させることができ、見かけ上、幅の広いピークを有する光を得ることができる。このため、広い視野角において一定の色調を有する光を第２電極側から取り出すことができる。また、上記共振部において、光路長調整層の占める割合が高くなるため、第１電極および有機ＥＬ層のそれぞれの膜厚のばらつきによる影響をなくすことができる。したがって、第１電極，有機ＥＬ層の厚みを厳密に管理しなくても、部分ごとにばらつきの生じない、所望どおりの色調を有する光を第２電極側から取り出すことができる。また、第１電極および有機ＥＬ層の厚みがばらつかないよう厳密に管理する必要がなくなり、歩留まりおよび製造効率を向上させることができる。さらに、第１電極，有機ＥＬ層の厚みを厚くする必要がないため、ロールトゥロールプロセスにより連続的に効率よく製造することができる。
【００１５】
そして、上記光路長調整層が、透明な合成樹脂材料により形成されている場合には、簡単な手法で迅速に形成可能であるとともに、その厚みの調整が容易であるため、光路長調整層がより寸法精度よく形成される。
【００１６】
また、上記光路長調整層の厚みが、０．５μｍ以上２０．０μｍ以下である場合には、有機ＥＬ素子内の共振部の光路長をより適切なものに調整できるため、広い視野角において所望どおりの色調を有する光を射出することができるとともに、上記光路長調整層形成時に、気泡，クラックが生じることが少なく好適である。
【００１７】
さらに、上記反射層の波長５５０ｎｍにおける反射率が６０％以上である場合には、有機ＥＬ層で発光された光をより多く共振させ、第２電極側から射出させることができるため、さらに高効率の有機ＥＬ素子とすることができる。
【００１８】
そして、上記第２電極の透過率が１５％以上である場合には、共振した光をより多く射出させることができるため、さらに輝度の高い有機ＥＬ素子とすることができる。
【００１９】
さらに、一方のロールからシート状の絶縁性を有する基板を送り出し、他方のロールに巻き取ることにより上記シート状基板を搬送する工程と、上記シート状基板上に反射層を形成する工程と、上記反射層上に光路長調整層を形成する工程と、上記光路長調整層上に第１電極を形成する工程と、上記第１電極上に有機ＥＬ層を形成する工程と、上記有機ＥＬ層上に第２電極を形成する工程とを備えた、本発明の第２の要旨の製法によると、反射層と第１電極との間に有機材料からなる光路長調整層が塗工等により設けられ、ロールトゥロールプロセスで連続的に効率よく有機ＥＬ素子を製造できる。したがって、この製法により得られた有機ＥＬ素子は、有機ＥＬ層の厚みを厚くする必要がないため、有機ＥＬ層の厚みが厚いことに基づく発光効率の低下は生じない。
【００２０】
なお、「絶縁性を有する」とは、電気を通しにくい性質を有することをいい、電気を全く通さないものだけでなく、多少電気を通すものをも含むことを意味する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施の形態の説明図である。
【図２】従来技術の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
つぎに、本発明を実施するための形態について説明する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施例である有機ＥＬ素子の説明図である。この有機ＥＬ素子は、トップエミッション構造を有しており、ガラス製の略平板状の絶縁性を有する基板１上に、反射層２、光路長調整層３、第１電極４、有機ＥＬ層５、第２電極６がこの順に積層されている。この有機ＥＬ素子は、要約すると、有機ＥＬ層５で発光した光を反射層２上面（反射層２と光路長調整層３との境界面）と、第２電極６の下面（第２電極６と有機ＥＬ層５との境界面）とで反射させ、光路長調整層３と第１電極４と有機ＥＬ層５とを合わせて一つの共振部とするようにし、その共振部の光路長（厚み）を調整することにより、その見かけ上のピーク幅を広くし、射出光が、広い視野角において所望の色調を有するようにし、さらに、部分ごとに色調のばらつきが生じないようにするものである。以下に、上記各構成について詳細に説明する。なお、図１において、各部分は模式的に示したものであり、実際の厚み，大きさ等とは異なっている（図２においても同じ）。
【００２４】
上記基板１は、絶縁性を有する支持基板として用いられるものであり、その厚みは、０．０１〜１０ｍｍである。しかし、上記基板１にフレキシブル性が必要な場合は、０．０１〜０．５ｍｍの厚みにすることが好ましい。また、絶縁性を有する基板としては、ガラスの他にも、合成樹脂、セラミック、シリコン、またはそれらの複合体等があげられる。なお、基板側から光を取り出す必要がないため、必ずしも透明でなくてもよい。
【００２５】
反射層２は、有機ＥＬ層から発せられた光を反射するために形成するものであり、これにより共振により現れる透過ピークの減衰を防ぎ、より多くの光を第２電極６側から取り出すことができる。この反射層２は、例えば、Ａｇ、Ａｌ、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、パラジウムおよび銅を含有する銀系合金（ＡＰＣ）等を、基板１上に単層または複層にして形成することによって得られる。
【００２６】
光路長調整層３は、上記共振部の光路長を長くするために形成するものであり、絶縁性を有する透明部材料からなる。このような透明部材料としては、例えば、透明樹脂（ポリイミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、シリコーン系樹脂等）、透明無機材料（二酸化ケイ素、二酸化ジルコニウム、二酸化チタン等）があげられ、取り扱いの容易性や耐久性の点から、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ樹脂が好ましく用いられる。また、光路長調整層３の形成は、スピンコート法やドクターブレード法等のウェットコーティング法、蒸着やスパッタリング等の真空成膜法等によって行うことができる。しかし、成形精度がよく、しかも迅速に形成でき、真空装置が不要になる点で、ウェットコーティング法により形成することが好ましい。
【００２７】
また、光路長調整層３の厚みは、０．５μｍ以上２０．０μｍ以下であることが好ましく、特に好ましくは１．０μｍ以上１０．０μｍ以下である。厚みが薄すぎると、ピンホールが生じ易くなる等膜厚を一定にすることが困難になると共に、所望の色調が得られなくなる傾向にあり、逆に、厚すぎると、形成時に、気泡やクラックが発生する傾向にあるためである。また、光路長調整層３の光の透過率は、８０％以上であることが好ましい。透過率が低すぎると、発光した光が共振する間に光路長調整層３で吸収され、射出光の光強度が低下するため、有機ＥＬ素子の発光効率が悪くなる傾向がみられるからである。そして、光路長調整層３の屈折率は、１．４以上であることが好ましい。屈折率が低くなると、同等の効果を得るために、光路長調整層３の厚みをより厚くする必要が生じる。すると、光路長調整層３を形成する材料の量が増えるとともに、有機ＥＬ素子が意味なく厚膜化するおそれがあるからである。さらに、光路長調整層３に用いる材料の分解温度は、８０℃以上であることが好ましい。分解温度が低すぎると、有機ＥＬ素子製造時のプロセスによる熱や有機ＥＬ素子駆動時の発熱により材料が分解し、分解によって生じた低分子成分が揮発することによって光路長調整層３に発泡が生じ、有機ＥＬ素子にダメージを与え、寿命を低下させる傾向がみられるためである。
【００２８】
そして、光路長調整層３における、厚みと屈折率との積からなる光路長は、１．５以上５８．０以下であることが好ましく、特に好ましくは２．１以上１５．０以下である。上記光路長が長すぎると、気泡やクラックが発生する傾向がみられるためであり、逆に、短すぎると、所望する波長範囲の光を取り出すことができない傾向がみられるためである。
【００２９】
第１電極４は、アノード電極として用いられるもので、透明性を有する必要があるため、例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）や酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）等の各種透明電極として用いられる材料で構成される。第１電極４の厚みは、１０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲であることが好ましい。また、精度、工程の簡便化の点から、スパッタリングにより形成することが好ましい。
【００３０】
有機ＥＬ層５は、有機発光層を有し、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層などが、用途に応じて、適宜、組み合わせて用いられる。これらの層を合わせた有機ＥＬ層５の厚みは、数ｎｍ〜数百ｎｍであり、素子特性の観点から、目的に応じた膜厚が選択されるが、好適には、１０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である。より好適には、３０ｎｍ〜２００ｎｍである。また、素子の長寿命化の点から、真空蒸着で形成することが好適である。
【００３１】
第２電極６は、カソード電極として用いられるもので、透明性を有する必要があるため、例えば、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、Ａｌ、銀（Ａｇ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、金（Ａｕ）をごく薄膜に積層したものや、これらの合金、さらにＩＴＯ、ＩＺＯ、ガリウムをドープした酸化亜鉛（ＧＺＯ）等の各種透明電極として用いられる材料で構成される。第２電極６の厚みは、５ｎｍ〜２００ｎｍの範囲であることが好ましい。この第２電極６の形成は、真空蒸着で、有機ＥＬ層５の形成後に連続して行うことが作業性の点で好ましい。
【００３２】
この構成によると、図１において矢印で示すように、有機ＥＬ層５からの光が、反射層２上面（反射層２と光路長調整層３との境界面）と、第２電極６の下面（第２電極６と有機ＥＬ層５との境界面）とで反射し、この間で共振する。そして、本発明のトップエミッション型有機ＥＬ素子は、従来の有機ＥＬ素子の共振部の光路長Ｌ1（図２参照）に比べ、この共振部（光路長調整層３、第１電極４、有機ＥＬ層５）の光路長Ｌを、第１電極４および有機ＥＬ層５の厚みを厚くせずに長くすることができるようになっている。このため、発光スペクトルにおける各ピークの間隔を狭め、可視領域に多数のピークを出現させることができ、見かけ上、幅の広いピークを有する光を得ることができる。したがって、広い視野角において所望どおりの色調を有する光を第２電極６側から取り出すことができる。また、上記共振部において、光路長調整層３の占める割合が圧倒的に高く、第１電極４および有機ＥＬ層５のそれぞれの膜厚の形成ばらつきによる影響をなくすことができる。このため、第１電極４および有機ＥＬ層５の厚みがばらつかないよう厳密に管理する必要がなくなり、歩留まりおよび製造効率を向上させることができる。
【００３３】
さらに、有機ＥＬ層５等の膜厚を増加させないため、ロールトゥロールプロセスで製造すると、連続的に効率よく製造できる。すなわち、供給ロールと巻き取りロールにフレキシブル性を持たせたシート状のガラス製の基板１を掛け渡し、ロールの回転により連続的に基板１を送りながら、その基板上に光路長調整層３、第１電極４、有機ＥＬ層５、第２電極６を順次積層形成し、目的とする有機ＥＬ素子を製造する際に、有機ＥＬ層５の厚膜化や各電極の厚膜化を要しないため、効率よく連続製造することができる。したがって、低コストで迅速な製造ができる。そして、基板１に絶縁性を有するガラスを用いているため、有機ＥＬ素子内に導電性の異物が生じず、素子の性能を低下させるおそれがない。
【００３４】
つぎに、実施例について、比較例と併せて説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。
【実施例】
【００３５】
実施例および比較例に先立ち、以下の材料を準備した。
〔光路長調整層の材料〕
・樹脂材料Ａ：アクリル樹脂（ＪＥＭ−４７７、ＪＳＲ社製）
・樹脂材料Ｂ：下記〔表１〕に示すエポキシ樹脂
【００３６】
【表１】
【００３７】
【化１】
【００３８】
〔実施例１〕
ロールトゥロールプロセスを用いて製造するため、幅が３００ｍｍ、長さが１４０ｍ、厚み５０μｍのフレキシブル性を持たせたガラス製の基板１を用意し、この一端側を供給ロールに巻き回し、他端側を巻き取りロールに巻き回した。そして、上記基板１を連続的に送りながら、この基板１の表面に、まず、基板１と反射層２との密着性向上のため、ＩＺＯ薄膜を厚み２０ｎｍに形成し、その上にＡＰＣ（厚み１００ｎｍ）をスパッタリングし、反射層２を形成した。ついで、この反射層２の上に、上記樹脂材料Ａをスロットダイ式塗工により塗布し、厚み０．５μｍの光路長調整層３を形成した。その後、長尺スパッタリング装置により、上記光路長調整層３の上に、ＩＺＯ（厚み１００ｎｍ）からなる第１電極４を形成した。この第１電極４の上に、ポリエチレンスルホン酸をドープしたＰＥＤＯＴ〔ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ〕分散水溶液をスロットダイ式塗工により４０ｎｍの厚みに形成し、この上に、有機ＥＬ層５として、１０-4Ｐａ以下の真空でＮＰＢ（厚み５０ｎｍ）／Ａｌｑ３（厚み５０ｎｍ）／ＬｉＦ（厚み０．５ｎｍ）を０．１ｎｍ／ｓｅｃの速度で蒸着し、第２電極６として、Ａｌ（厚み１ｎｍ）／Ａｇ（厚み９ｎｍ）を成膜し、所定の長さで切断して、目的の有機ＥＬ素子（縦３０ｍｍ×横３０ｍｍ）を得た。
【００３９】
〔実施例２〜８〕
光路長調整層３の厚みを〔表２〕，〔表３〕に示すように変えた他は、実施例１と同様にして、目的の有機ＥＬ素子を得た。
【００４０】
〔実施例９〕
光路長調整層３の形成材料を上記〔樹脂材料Ｂ〕に変えた他は、実施例４と同様にして、目的の有機ＥＬ素子を得た。
【００４１】
〔実施例１０〜１３〕
反射層２の厚みを〔表３〕，〔表４〕に示すように変えた他は、実施例４と同様にして、目的の有機ＥＬ素子を得た。
【００４２】
〔実施例１４〜１７〕
第２電極６の厚みを〔表４〕に示すように変えた他は、実施例４と同様にして、目的の有機ＥＬ素子を得た。
【００４３】
〔実施例１８〜１９〕
第２電極６の形成材料およびその厚みを〔表５〕に示すように変えた他は、実施例４と同様にして、目的の有機ＥＬ素子を得た。
【００４４】
〔実施例２０〕
ガラス基板１を、厚み１００μｍのポリイミド樹脂フィルムに変えた他は、実施例４と同様にして、目的の有機ＥＬ素子を得た。
【００４５】
〔比較例１〕
光路長調整層３を形成しなかった他は、実施例４と同様にして、目的の有機ＥＬ素子を得た。
【００４６】
〔比較例２〕
反射層２を形成しなかった他は、実施例４と同様にして、目的の有機ＥＬ素子を得た。
【００４７】
得られたこれらの実施例、比較例の有機ＥＬ素子に、それぞれ４０ｍＡ／ｃｍ2の電流を流し発光させ、各有機ＥＬ素子の特性（色調：ＣＩＥ（ｘ，ｙ）、正面輝度）を、有機ＥＬ特性評価装置（ＥＬ−１００３、プレサイスゲージ社製）により測定した。なお、色調〔ＣＩＥ（ｘ）〕および色調〔ＣＩＥ（ｙ）〕のばらつきは、各有機ＥＬ素子の任意の１２点のＣＩＥ（ｘ，ｙ）値を測定し、それぞれ最大値と最小値との差を算出した値を示している。また、反射層の反射率および第２電極の透過率は、各実施例、比較例で得た有機ＥＬ素子とは別に下記に示す測定用の小片を作製し、各小片の波長５５０ｎｍにおける値を分光光度計（ｕ−４１００、日立ハイテク社製）により測定したものである。上記測定用の小片は、（厚み１００ｎｍ）のポリエチレンナフタレートフィルム基板上にそれぞれ規定の厚みに各薄膜を形成し、これを３０ｍｍ×３０ｍｍに裁断することにより作製した。測定および算出した結果を〔表２〕〜〔表５〕に併せて示す。
【００４８】
【表２】
【００４９】
【表３】
【００５０】
【表４】
【００５１】
【表５】
【００５２】
上記の結果より、実施例１〜２０品はいずれも、光路長調整層が設けられ、共振部の光路長が長くなっているため、正面輝度が高く、広い視野角において所望の色調を有する光を取り出せており、しかも部分ごとの色調のばらつきが著しく低減されていることがわかった。一方、光路長調整層３を設けず、共振部の光路長が従来品と同等である比較例１品では、部分ごとの色調のばらつきが見られ、しかも第２電極の透過率が６０．６％と高いにもかかわらず正面輝度が５８８ｃｄ／ｍ2と低いものであった。また、反射層２を設けなかった比較例２品では、部分ごとの色調のばらつきは改善されているものの、正面輝度は３８９ｃｄ／ｍ2と、さらに低くなっていた。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明のトップエミッション型有機ＥＬ発光素子およびその製法は、照明機器、ディスプレイデバイス、展示デコレーション用の発光部品やデジタルサイネージ等に利用できる。
【符号の説明】
【００５４】
１ 基板
２ 反射層
３ 光路長調整層
４ 第１電極
５ 有機ＥＬ層
６ 第２電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低コストで製造できるトップエミッション型有機エレクトロルミネッセンス素子およびその製法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
次世代の低消費電力の発光装置として期待されている有機エレクトロルミネッセンス（以下「有機ＥＬ」とする）発光装置は、有機発光材料に由来する多彩な色調の発光が得られ、また、自発光素子からなるため、ＴＶなどのディスプレイ用としても注目されている。
【０００３】
このような有機ＥＬ発光装置に用いられる有機ＥＬ素子は、光の取り出し方向の違いから、ボトムエミッション型とトップエミッション型とに分類することができる。なかでも、トップエミッション型の有機ＥＬ素子は、発光部分である有機ＥＬ層の面積を多く取ることができるため、発光効率を高めることができ、また、発光面（光が取り出される面）が基板と反対側であり、駆動のため基板に配置された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）による影が生じないため、ＴＦＴを大きくすることができる等の利点が多く、その開発が進められている。
【０００４】
しかしながら、有機ＥＬ素子をトップエミッション型にすると、図２に示すように、反射層２、第１電極４、有機ＥＬ層５、第２電極６からなる共振器構造を有し、第１電極４と有機ＥＬ層５とがその共振部となるため、マイクロキャビティ効果により、共振波長の光が増幅されて第２電極６側から取り出されるようになる。このため、取り出される光は、発光スペクトルにおけるピークが強く、かつ、鋭い（ピークトップが高く、幅が狭い）ものとなる。このような発光スペクトルにおけるピークの狭線化は、色純度の上昇につながるため、例えば、ディスプレイに用いる場合のように、各画素の色調を明確化するには有効である。しかし、取り出される光のスペクトルのピーク幅が狭くなると、発光面を斜め方向から見た場合に、光の波長が大きくシフトしたり、発光強度が低下する等、発光特性の視野角依存性が高くなる。また、共振部の光路長、すなわち、第１電極４および有機ＥＬ層５の厚みが変わることによっても、波長が大きくシフトし、所望の色調と異なる色調の発光となる（例えば、ｘｙ色度図（ＣＩＥ）において、ｘもしくはｙの値が０．０１異なると、全く異なる色調となる）。このため、第１電極４および有機ＥＬ層５の厚みがばらつかないよう厳密に管理する必要があり、歩留まりおよび製造効率を低下させる原因になっている。
【０００５】
発光スペクトルにおけるピークの狭線化による視野角依存性を改良することに関し、特許文献１には、光反射材料からなる第１電極と透明材料からなる第２電極との間に有機ＥＬ層を挟み、第２電極及び有機ＥＬ層の少なくとも一方が共振器構造の共振部となるように構成された表示素子において、有機ＥＬ層や第２電極の厚みを厚くするか、別途パッシベーション膜を設けることにより、その共振部の光路長が特殊な数式を満たすようにしたディスプレイ用途の表示装置が開示されている。
【０００６】
しかし、特許文献１に記載のディスプレイ装置は、上記共振部の光路長が特殊な数式を満たすようにするために、有機ＥＬ層の厚みを必要以上に厚くすると、有機発光材料の移動度が低いこと等から素子特性が悪くなる傾向がみられる。また、有機ＥＬ層自体の厚みによって、その発光が遮られるおそれがあるため、現実的ではない。さらに、第２電極の厚みを増加させることや、酸化シリコン等からなるパッシベーション膜を別途設けることは、真空蒸着またはスパッタリングの成膜速度が遅いこと、余分な工程が増える等から製造に時間がかかるという問題がある。
【０００７】
また、有機ＥＬ素子を低コストで製造するための手法として、ロールトゥロールプロセスが知られている。このロールトゥロールプロセスで有機ＥＬ素子を効率良く製造するには、有機ＥＬ層を含む各層の形成工程のすべてのライン速度を一致させる必要がある。しかし、全工程のなかに、他の工程より時間の掛かる工程が一部分でも含まれると、間欠運転が必要となるため、製造効率が悪くなるとともに、複雑で大型の製造装置が必要になる。したがって、上記特許文献１に開示の手法により、有機ＥＬ素子をトップエミッション構造とした場合における光のスペクトルの狭線化を防止しようとすると、膜厚の厚いものを、真空蒸着またはスパッタリングのように成膜速度の著しく遅い方法で成膜する工程が必要となるため、間欠運転および複雑で大型の製造装置が必要となり、たとえロールトゥロールプロセスによっても効率良く製造することができず、結果的に高コストとなる。
【０００８】
一方、有機ＥＬ素子は、発光時に発生する熱のために寿命が短い、という問題を有している。このため、基板に熱伝導性の高い金属を用い、熱の発散を高め、長寿命化を図った有機ＥＬ素子を本出願人はすでに出願している（特願２０１１−００８０４４）。しかし、基板に金属を用いると、有機ＥＬ素子内に導電性の異物が生じる傾向がみられ、有機ＥＬ素子の性能を低下させるおそれがあるため、さらに改良が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第４１７４９８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、低コストで効率よく製造でき、広い視野角において一定の色調を有する光を出射することができ、しかもその色調のばらつきが少ない、発光効率のよいトップエミッション型の有機ＥＬ素子およびその製法の提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明のトップエミッション型有機ＥＬ素子は、絶縁性を有する基板と、上記基板上に形成された反射層と、上記反射層上に形成された第１電極と、上記第１電極上に形成された有機ＥＬ層と、上記有機ＥＬ層上に形成された第２電極とを有し、上記反射層と上記第１電極との間に、上記第２電極側から射出されるまでの光の光路長を調整するための光路長調整層が形成されていることを第１の要旨とする。
【００１２】
そして、一方のロールからシート状の絶縁性を有する基板を送り出し、他方のロールに巻き取ることにより上記シート状基板を搬送する工程と、上記シート状基板上に反射層を形成する工程と、上記反射層上に光路長調整層を形成する工程と、上記光路長調整層上に第１電極を形成する工程と、上記第１電極上に有機ＥＬ層を形成する工程と、上記有機ＥＬ層上に第２電極を形成する工程とを備えたトップエミッション型有機ＥＬ素子の製法を第２の要旨とする。
【００１３】
すなわち、本発明者らは、発光効率がよく、輝度の高い有機ＥＬ素子を得るため、有機ＥＬ素子のなかでもトップエミッション型に着目し、研究を重ねた。その結果、基板に絶縁性を有する材料を用いることにより、基板に金属を用いた際に、金属材料の微細屑等に基づく導電性の異物の発生を抑制できるとともに、反射層と第１電極との間に、別途、光路長調整層を設け、その共振部の光路長を長くすることにより、発光スペクトルにおいてピークが狭線化することに起因する問題を解消できることを見出し、本発明に到達した。
【発明の効果】
【００１４】
このように、本発明のトップエミッション型有機ＥＬ素子は、金属基板ではなく、絶縁性を有する基板を用いるようになっている。したがって、素子内に導電性の異物が生じるおそれがなく、素子の性能を損なうことがない。しかも、絶縁性を有する基板上に、光を反射する反射層と、透明材料からなる第１電極と、有機発光層を含む有機ＥＬ層と、透明材料からなる第２電極とがこの順に積層され、上記反射層と第１電極との間に、光路長調整層が設けられている。このため、有機ＥＬ層で発光された光が、反射層上面（反射層と光路長調整層との境界面）と第２電極の下面（第２電極と有機ＥＬ層との境界面）とで反射し、光路長調整層、第１電極、有機ＥＬ層を共振部として取り出される。すなわち、上記光路長調整層の存在により共振部の光路長を長くすることができるため、発光スペクトルにおける各ピークの間隔を狭め、可視領域に多数のピークを出現させることができ、見かけ上、幅の広いピークを有する光を得ることができる。このため、広い視野角において一定の色調を有する光を第２電極側から取り出すことができる。また、上記共振部において、光路長調整層の占める割合が高くなるため、第１電極および有機ＥＬ層のそれぞれの膜厚のばらつきによる影響をなくすことができる。したがって、第１電極，有機ＥＬ層の厚みを厳密に管理しなくても、部分ごとにばらつきの生じない、所望どおりの色調を有する光を第２電極側から取り出すことができる。また、第１電極および有機ＥＬ層の厚みがばらつかないよう厳密に管理する必要がなくなり、歩留まりおよび製造効率を向上させることができる。さらに、第１電極，有機ＥＬ層の厚みを厚くする必要がないため、ロールトゥロールプロセスにより連続的に効率よく製造することができる。
【００１５】
そして、上記光路長調整層が、透明な合成樹脂材料により形成されている場合には、簡単な手法で迅速に形成可能であるとともに、その厚みの調整が容易であるため、光路長調整層がより寸法精度よく形成される。
【００１６】
また、上記光路長調整層の厚みが、０．５μｍ以上２０．０μｍ以下である場合には、有機ＥＬ素子内の共振部の光路長をより適切なものに調整できるため、広い視野角において所望どおりの色調を有する光を射出することができるとともに、上記光路長調整層形成時に、気泡，クラックが生じることが少なく好適である。
【００１７】
さらに、上記反射層の波長５５０ｎｍにおける反射率が６０％以上である場合には、有機ＥＬ層で発光された光をより多く共振させ、第２電極側から射出させることができるため、さらに高効率の有機ＥＬ素子とすることができる。
【００１８】
そして、上記第２電極の透過率が１５％以上である場合には、共振した光をより多く射出させることができるため、さらに輝度の高い有機ＥＬ素子とすることができる。
【００１９】
さらに、一方のロールからシート状の絶縁性を有する基板を送り出し、他方のロールに巻き取ることにより上記シート状基板を搬送する工程と、上記シート状基板上に反射層を形成する工程と、上記反射層上に光路長調整層を形成する工程と、上記光路長調整層上に第１電極を形成する工程と、上記第１電極上に有機ＥＬ層を形成する工程と、上記有機ＥＬ層上に第２電極を形成する工程とを備えた、本発明の第２の要旨の製法によると、反射層と第１電極との間に有機材料からなる光路長調整層が塗工等により設けられ、ロールトゥロールプロセスで連続的に効率よく有機ＥＬ素子を製造できる。したがって、この製法により得られた有機ＥＬ素子は、有機ＥＬ層の厚みを厚くする必要がないため、有機ＥＬ層の厚みが厚いことに基づく発光効率の低下は生じない。
【００２０】
なお、「絶縁性を有する」とは、電気を通しにくい性質を有することをいい、電気を全く通さないものだけでなく、多少電気を通すものをも含むことを意味する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施の形態の説明図である。
【図２】従来技術の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
つぎに、本発明を実施するための形態について説明する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施例である有機ＥＬ素子の説明図である。この有機ＥＬ素子は、トップエミッション構造を有しており、ガラス製の略平板状の絶縁性を有する基板１上に、反射層２、光路長調整層３、第１電極４、有機ＥＬ層５、第２電極６がこの順に積層されている。この有機ＥＬ素子は、要約すると、有機ＥＬ層５で発光した光を反射層２上面（反射層２と光路長調整層３との境界面）と、第２電極６の下面（第２電極６と有機ＥＬ層５との境界面）とで反射させ、光路長調整層３と第１電極４と有機ＥＬ層５とを合わせて一つの共振部とするようにし、その共振部の光路長（厚み）を調整することにより、その見かけ上のピーク幅を広くし、射出光が、広い視野角において所望の色調を有するようにし、さらに、部分ごとに色調のばらつきが生じないようにするものである。以下に、上記各構成について詳細に説明する。なお、図１において、各部分は模式的に示したものであり、実際の厚み，大きさ等とは異なっている（図２においても同じ）。
【００２４】
上記基板１は、絶縁性を有する支持基板として用いられるものであり、その厚みは、０．０１〜１０ｍｍである。しかし、上記基板１にフレキシブル性が必要な場合は、０．０１〜０．５ｍｍの厚みにすることが好ましい。また、絶縁性を有する基板としては、ガラスの他にも、合成樹脂、セラミック、シリコン、またはそれらの複合体等があげられる。なお、基板側から光を取り出す必要がないため、必ずしも透明でなくてもよい。
【００２５】
反射層２は、有機ＥＬ層から発せられた光を反射するために形成するものであり、これにより共振により現れる透過ピークの減衰を防ぎ、より多くの光を第２電極６側から取り出すことができる。この反射層２は、例えば、Ａｇ、Ａｌ、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、パラジウムおよび銅を含有する銀系合金（ＡＰＣ）等を、基板１上に単層または複層にして形成することによって得られる。
【００２６】
光路長調整層３は、上記共振部の光路長を長くするために形成するものであり、絶縁性を有する透明部材料からなる。このような透明部材料としては、例えば、透明樹脂（ポリイミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、シリコーン系樹脂等）、透明無機材料（二酸化ケイ素、二酸化ジルコニウム、二酸化チタン等）があげられ、取り扱いの容易性や耐久性の点から、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ樹脂が好ましく用いられる。また、光路長調整層３の形成は、スピンコート法やドクターブレード法等のウェットコーティング法、蒸着やスパッタリング等の真空成膜法等によって行うことができる。しかし、成形精度がよく、しかも迅速に形成でき、真空装置が不要になる点で、ウェットコーティング法により形成することが好ましい。
【００２７】
また、光路長調整層３の厚みは、０．５μｍ以上２０．０μｍ以下であることが好ましく、特に好ましくは１．０μｍ以上１０．０μｍ以下である。厚みが薄すぎると、ピンホールが生じ易くなる等膜厚を一定にすることが困難になると共に、所望の色調が得られなくなる傾向にあり、逆に、厚すぎると、形成時に、気泡やクラックが発生する傾向にあるためである。また、光路長調整層３の光の透過率は、８０％以上であることが好ましい。透過率が低すぎると、発光した光が共振する間に光路長調整層３で吸収され、射出光の光強度が低下するため、有機ＥＬ素子の発光効率が悪くなる傾向がみられるからである。そして、光路長調整層３の屈折率は、１．４以上であることが好ましい。屈折率が低くなると、同等の効果を得るために、光路長調整層３の厚みをより厚くする必要が生じる。すると、光路長調整層３を形成する材料の量が増えるとともに、有機ＥＬ素子が意味なく厚膜化するおそれがあるからである。さらに、光路長調整層３に用いる材料の分解温度は、８０℃以上であることが好ましい。分解温度が低すぎると、有機ＥＬ素子製造時のプロセスによる熱や有機ＥＬ素子駆動時の発熱により材料が分解し、分解によって生じた低分子成分が揮発することによって光路長調整層３に発泡が生じ、有機ＥＬ素子にダメージを与え、寿命を低下させる傾向がみられるためである。
【００２８】
そして、光路長調整層３における、厚みと屈折率との積からなる光路長は、１．５以上５８．０以下であることが好ましく、特に好ましくは２．１以上１５．０以下である。上記光路長が長すぎると、気泡やクラックが発生する傾向がみられるためであり、逆に、短すぎると、所望する波長範囲の光を取り出すことができない傾向がみられるためである。
【００２９】
第１電極４は、アノード電極として用いられるもので、透明性を有する必要があるため、例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）や酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）等の各種透明電極として用いられる材料で構成される。第１電極４の厚みは、１０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲であることが好ましい。また、精度、工程の簡便化の点から、スパッタリングにより形成することが好ましい。
【００３０】
有機ＥＬ層５は、有機発光層を有し、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層などが、用途に応じて、適宜、組み合わせて用いられる。これらの層を合わせた有機ＥＬ層５の厚みは、数ｎｍ〜数百ｎｍであり、素子特性の観点から、目的に応じた膜厚が選択されるが、好適には、１０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である。より好適には、３０ｎｍ〜２００ｎｍである。また、素子の長寿命化の点から、真空蒸着で形成することが好適である。
【００３１】
第２電極６は、カソード電極として用いられるもので、透明性を有する必要があるため、例えば、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、Ａｌ、銀（Ａｇ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、金（Ａｕ）をごく薄膜に積層したものや、これらの合金、さらにＩＴＯ、ＩＺＯ、ガリウムをドープした酸化亜鉛（ＧＺＯ）等の各種透明電極として用いられる材料で構成される。第２電極６の厚みは、５ｎｍ〜２００ｎｍの範囲であることが好ましい。この第２電極６の形成は、真空蒸着で、有機ＥＬ層５の形成後に連続して行うことが作業性の点で好ましい。
【００３２】
この構成によると、図１において矢印で示すように、有機ＥＬ層５からの光が、反射層２上面（反射層２と光路長調整層３との境界面）と、第２電極６の下面（第２電極６と有機ＥＬ層５との境界面）とで反射し、この間で共振する。そして、本発明のトップエミッション型有機ＥＬ素子は、従来の有機ＥＬ素子の共振部の光路長Ｌ1（図２参照）に比べ、この共振部（光路長調整層３、第１電極４、有機ＥＬ層５）の光路長Ｌを、第１電極４および有機ＥＬ層５の厚みを厚くせずに長くすることができるようになっている。このため、発光スペクトルにおける各ピークの間隔を狭め、可視領域に多数のピークを出現させることができ、見かけ上、幅の広いピークを有する光を得ることができる。したがって、広い視野角において所望どおりの色調を有する光を第２電極６側から取り出すことができる。また、上記共振部において、光路長調整層３の占める割合が圧倒的に高く、第１電極４および有機ＥＬ層５のそれぞれの膜厚の形成ばらつきによる影響をなくすことができる。このため、第１電極４および有機ＥＬ層５の厚みがばらつかないよう厳密に管理する必要がなくなり、歩留まりおよび製造効率を向上させることができる。
【００３３】
さらに、有機ＥＬ層５等の膜厚を増加させないため、ロールトゥロールプロセスで製造すると、連続的に効率よく製造できる。すなわち、供給ロールと巻き取りロールにフレキシブル性を持たせたシート状のガラス製の基板１を掛け渡し、ロールの回転により連続的に基板１を送りながら、その基板上に光路長調整層３、第１電極４、有機ＥＬ層５、第２電極６を順次積層形成し、目的とする有機ＥＬ素子を製造する際に、有機ＥＬ層５の厚膜化や各電極の厚膜化を要しないため、効率よく連続製造することができる。したがって、低コストで迅速な製造ができる。そして、基板１に絶縁性を有するガラスを用いているため、有機ＥＬ素子内に導電性の異物が生じず、素子の性能を低下させるおそれがない。
【００３４】
つぎに、実施例について、比較例と併せて説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。
【実施例】
【００３５】
実施例および比較例に先立ち、以下の材料を準備した。
〔光路長調整層の材料〕
・樹脂材料Ａ：アクリル樹脂（ＪＥＭ−４７７、ＪＳＲ社製）
・樹脂材料Ｂ：下記〔表１〕に示すエポキシ樹脂
【００３６】
【表１】
【００３７】
【化１】
【００３８】
〔実施例１〕
ロールトゥロールプロセスを用いて製造するため、幅が３００ｍｍ、長さが１４０ｍ、厚み５０μｍのフレキシブル性を持たせたガラス製の基板１を用意し、この一端側を供給ロールに巻き回し、他端側を巻き取りロールに巻き回した。そして、上記基板１を連続的に送りながら、この基板１の表面に、まず、基板１と反射層２との密着性向上のため、ＩＺＯ薄膜を厚み２０ｎｍに形成し、その上にＡＰＣ（厚み１００ｎｍ）をスパッタリングし、反射層２を形成した。ついで、この反射層２の上に、上記樹脂材料Ａをスロットダイ式塗工により塗布し、厚み０．５μｍの光路長調整層３を形成した。その後、長尺スパッタリング装置により、上記光路長調整層３の上に、ＩＺＯ（厚み１００ｎｍ）からなる第１電極４を形成した。この第１電極４の上に、ポリエチレンスルホン酸をドープしたＰＥＤＯＴ〔ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ〕分散水溶液をスロットダイ式塗工により４０ｎｍの厚みに形成し、この上に、有機ＥＬ層５として、１０-4Ｐａ以下の真空でＮＰＢ（厚み５０ｎｍ）／Ａｌｑ３（厚み５０ｎｍ）／ＬｉＦ（厚み０．５ｎｍ）を０．１ｎｍ／ｓｅｃの速度で蒸着し、第２電極６として、Ａｌ（厚み１ｎｍ）／Ａｇ（厚み９ｎｍ）を成膜し、所定の長さで切断して、目的の有機ＥＬ素子（縦３０ｍｍ×横３０ｍｍ）を得た。
【００３９】
〔実施例２〜８〕
光路長調整層３の厚みを〔表２〕，〔表３〕に示すように変えた他は、実施例１と同様にして、目的の有機ＥＬ素子を得た。
【００４０】
〔実施例９〕
光路長調整層３の形成材料を上記〔樹脂材料Ｂ〕に変えた他は、実施例４と同様にして、目的の有機ＥＬ素子を得た。
【００４１】
〔実施例１０〜１３〕
反射層２の厚みを〔表３〕，〔表４〕に示すように変えた他は、実施例４と同様にして、目的の有機ＥＬ素子を得た。
【００４２】
〔実施例１４〜１７〕
第２電極６の厚みを〔表４〕に示すように変えた他は、実施例４と同様にして、目的の有機ＥＬ素子を得た。
【００４３】
〔実施例１８〜１９〕
第２電極６の形成材料およびその厚みを〔表５〕に示すように変えた他は、実施例４と同様にして、目的の有機ＥＬ素子を得た。
【００４４】
〔実施例２０〕
ガラス基板１を、厚み１００μｍのポリイミド樹脂フィルムに変えた他は、実施例４と同様にして、目的の有機ＥＬ素子を得た。
【００４５】
〔比較例１〕
光路長調整層３を形成しなかった他は、実施例４と同様にして、目的の有機ＥＬ素子を得た。
【００４６】
〔比較例２〕
反射層２を形成しなかった他は、実施例４と同様にして、目的の有機ＥＬ素子を得た。
【００４７】
得られたこれらの実施例、比較例の有機ＥＬ素子に、それぞれ４０ｍＡ／ｃｍ2の電流を流し発光させ、各有機ＥＬ素子の特性（色調：ＣＩＥ（ｘ，ｙ）、正面輝度）を、有機ＥＬ特性評価装置（ＥＬ−１００３、プレサイスゲージ社製）により測定した。なお、色調〔ＣＩＥ（ｘ）〕および色調〔ＣＩＥ（ｙ）〕のばらつきは、各有機ＥＬ素子の任意の１２点のＣＩＥ（ｘ，ｙ）値を測定し、それぞれ最大値と最小値との差を算出した値を示している。また、反射層の反射率および第２電極の透過率は、各実施例、比較例で得た有機ＥＬ素子とは別に下記に示す測定用の小片を作製し、各小片の波長５５０ｎｍにおける値を分光光度計（ｕ−４１００、日立ハイテク社製）により測定したものである。上記測定用の小片は、（厚み１００ｎｍ）のポリエチレンナフタレートフィルム基板上にそれぞれ規定の厚みに各薄膜を形成し、これを３０ｍｍ×３０ｍｍに裁断することにより作製した。測定および算出した結果を〔表２〕〜〔表５〕に併せて示す。
【００４８】
【表２】
【００４９】
【表３】
【００５０】
【表４】
【００５１】
【表５】
【００５２】
上記の結果より、実施例１〜２０品はいずれも、光路長調整層が設けられ、共振部の光路長が長くなっているため、正面輝度が高く、広い視野角において所望の色調を有する光を取り出せており、しかも部分ごとの色調のばらつきが著しく低減されていることがわかった。一方、光路長調整層３を設けず、共振部の光路長が従来品と同等である比較例１品では、部分ごとの色調のばらつきが見られ、しかも第２電極の透過率が６０．６％と高いにもかかわらず正面輝度が５８８ｃｄ／ｍ2と低いものであった。また、反射層２を設けなかった比較例２品では、部分ごとの色調のばらつきは改善されているものの、正面輝度は３８９ｃｄ／ｍ2と、さらに低くなっていた。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明のトップエミッション型有機ＥＬ発光素子およびその製法は、照明機器、ディスプレイデバイス、展示デコレーション用の発光部品やデジタルサイネージ等に利用できる。
【符号の説明】
【００５４】
１ 基板
２ 反射層
３ 光路長調整層
４ 第１電極
５ 有機ＥＬ層
６ 第２電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性を有する基板と、上記基板上に形成された反射層と、上記反射層上に形成された第１電極と、上記第１電極上に形成された有機エレクトロルミネッセンス層と、上記有機エレクトロルミネッセンス層上に形成された第２電極とを有し、上記反射層と上記第１電極との間に、上記第２電極側から射出されるまでの光の光路長を調整するための光路長調整層が形成されていることを特徴とするトップエミッション型有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
上記光路長調整層が、透明な合成樹脂材料により形成されている請求項１記載のトップエミッション型有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
上記光路長調整層の厚みが、０．５μｍ以上２０．０μｍ以下である請求項１または２記載のトップエミッション型有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
上記反射層の波長５５０ｎｍにおける反射率が６０％以上である請求項１〜３のいずれか一項に記載のトップエミッション型有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
上記第２電極の透過率が１５％以上である請求項１〜４のいずれか一項に記載のトップエミッション型有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】
一方のロールからシート状の絶縁性を有する基板を送り出し、他方のロールに巻き取ることにより上記シート状基板を搬送する工程と、上記シート状基板上に反射層を形成する工程と、上記反射層上に光路長調整層を形成する工程と、上記光路長調整層上に第１電極を形成する工程と、上記第１電極上に有機エレクトロルミネッセンス層を形成する工程と、上記有機エレクトロルミネッセンス層上に第２電極を形成する工程とを備えたことを特徴とする、トップエミッション型有機エレクトロルミネッセンス素子の製法。
【請求項１】
絶縁性を有する基板と、上記基板上に形成された反射層と、上記反射層上に形成された第１電極と、上記第１電極上に形成された有機エレクトロルミネッセンス層と、上記有機エレクトロルミネッセンス層上に形成された第２電極とを有し、上記反射層と上記第１電極との間に、上記第２電極側から射出されるまでの光の光路長を調整するための光路長調整層が形成されていることを特徴とするトップエミッション型有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
上記光路長調整層が、透明な合成樹脂材料により形成されている請求項１記載のトップエミッション型有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
上記光路長調整層の厚みが、０．５μｍ以上２０．０μｍ以下である請求項１または２記載のトップエミッション型有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
上記反射層の波長５５０ｎｍにおける反射率が６０％以上である請求項１〜３のいずれか一項に記載のトップエミッション型有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
上記第２電極の透過率が１５％以上である請求項１〜４のいずれか一項に記載のトップエミッション型有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】
一方のロールからシート状の絶縁性を有する基板を送り出し、他方のロールに巻き取ることにより上記シート状基板を搬送する工程と、上記シート状基板上に反射層を形成する工程と、上記反射層上に光路長調整層を形成する工程と、上記光路長調整層上に第１電極を形成する工程と、上記第１電極上に有機エレクトロルミネッセンス層を形成する工程と、上記有機エレクトロルミネッセンス層上に第２電極を形成する工程とを備えたことを特徴とする、トップエミッション型有機エレクトロルミネッセンス素子の製法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１３−８５１５（Ｐ２０１３−８５１５Ａ）
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３９４８０（Ｐ２０１１−１３９４８０）
【出願日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
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