説明

有機エレクトロルミネッセンス素子

【課題】有機EL素子内部で発生する光量を増大させ、光取出し効率が高い、マルチフォトン型の有機EL素子、照明装置、面状光源および表示装置を提供する。
【解決手段】有機EL素子10は、支持基板15と、支持基板15に接して設けられる光透過性を有する陽極(第1電極)14と、他方の電極である陰極(第2電極)16と、両電極間に設けられ、かつ各々有機発光層を含む第1及び第2の発光ユニット11,12と、第1及び第2の発光ユニットに挟持されて配置される電荷発生層13とを備え、電荷発生層13は、仕事関数が3.0eV以下の金属およびその化合物からなる群(A)から選ばれるものの1種類以上と、仕事関数が4.0eV以上の化合物(B)の1種類以上とを含み、陽極14の屈折率n1および支持基板15の屈折率をn2がそれぞれ次式(1):


を満たす。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、有機EL素子ということがある。)、照明装置、面状光源及び表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
有機EL素子は一対の電極と、該電極間に設けられる有機化合物を含む発光層(以下、有機発光層という場合がある)とを含んで構成される。有機EL素子に電圧を印加すると、陽極から正孔が注入されるとともに陰極から電子が注入され、これら正孔と電子とが有機発光層において結合することによって発光する。
【0003】
通常の有機EL素子は1層の有機発光層を含んで構成されている。発光素子としては当然に、高輝度で発光することが求められている。そのため発光を担う有機発光層を2層以上備える有機EL素子が検討されている。例えば有機発光層を含む発光ユニットを複数段積層した構成のいわゆるマルチフォトン型の有機EL素子が提案されている。なお有機発光層を含む発光ユニットを単に積層しただけでは特性の高い有機EL素子を得ることができないので、発光ユニット間には所定の電荷発生層が設けられている(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
有機EL素子は通常、基板上に設けられる。いわゆるボトムエミッション型の有機EL素子は、一対の電極のうちの基板寄りに配置される電極および基板を通して、基板側から光を出射する。そのため基板寄りに配置される電極には透明電極が用いられている。このような透明電極としては、インジウムスズ酸化物(ITO:Indium Tin Oxide)等の金属酸化物からなる薄膜が知られている(例えば、特許文献2参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2003−272860号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
マルチフォトン型の有機EL素子は、1層の有機発光層を備える通常の有機EL素子に比べると構成が複雑になるが、確かに、マルチフォトン型の有機EL素子を構成することにより、素子内において発生する光の量が増加するので、その輝度を向上させることは可能である。しかしながら、素子内において発生する光の量を増加させることを目的として、構成が複雑なマルチフォトン型の構成を敢えて採用したとしても、素子内において発生する光の一部は基板表面などで反射して、外に出射しないために、有機EL素子の輝度は必ずしも十分とはいえない。
【0007】
本発明は上記従来技術における問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、光取出し効率および輝度の高いマルチフォトン型の有機EL素子、並びにこの有機EL素子を備える照明装置、面状光源および表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記の課題を解決するため、本発明では、下記の構成を採用した。
[1] 光透過性を有する基板と、
陽極および陰極のうちのいずれか一方の電極であり、前記基板に接して設けられる光透過性を有する第1電極と、
前記陽極および陰極のうちの他方の電極である第2電極と、
前記第1電極および第2電極間に設けられ、かつそれぞれが有機発光層を含む複数の発光ユニットと、
前記発光ユニットに挟持されて配置される電荷発生層とを備え、
前記電荷発生層は、仕事関数が3.0eV以下の金属およびその化合物からなる群(A)から選ばれるものの1種類以上と、仕事関数が4.0eV以上の化合物(B)の1種類以上とを含み、
前記第1電極の屈折率をn1、前記基板の屈折率をn2とすると、n1およびn2がそれぞれ次式(1):
【数1】

を満たす、
有機エレクトロルミネッセンス素子。
[2] 前記発光ユニットが、塗布法により形成されてなる有機発光層を含む、上記[1]に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
[3] 前記有機発光層が、高分子有機化合物を含む、上記「1」又は[2]に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
[4] 前記電荷発生層が、前記群(A)から選ばれるものの1種類以上を含む第1の層と、前記化合物(B)の1種類以上を含む第2の層とを含んで成り、前記第1の層が、前記第2の層よりも、前記陽極としての第1または第2電極寄りに配置される、上記[1]から[3]のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
[5] 前記電荷発生層は、前記群(A)から選ばれるものの1種類以上と、前記化合物(B)の1種類以上とが混合されてなる層である、上記[1]から[3]のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
[6] 前記仕事関数が3.0eV以下の金属が、アルカリ金属、及びアルカリ土類金属からなる群から選択される、上記[1]から[5]のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
[7] 前記化合物(B)が遷移金属酸化物である、上記[1]から[6]のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
[8] 前記遷移金属酸化物が、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Tc、及びReからなる群から選ばれる1種類以上の金属の酸化物である、上記[7]に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
[9] 前記仕事関数が3.0eV以下の金属がLiであり、前記仕事関数が4.0eV以上の化合物がV25である、上記[1]から[8]のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
[10] 前記第1電極が、塗布法により形成される、上記[1]から[9]のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
[11] 前記第1電極が、
光透過性を有する膜本体と、
該膜本体中に配置され、導電性を有するワイヤ状の導電体とを含む、上記[1]から[10]のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
[12] 前記ワイヤ状の導電体の径が200nm以下である、上記[11]に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
[13] 前記ワイヤ状の導電体が、前記膜本体中において網目構造を構成している、上記[12]に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
[14] 前記膜本体が、導電性を有する樹脂を含む、上記[11]から[13]のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
[15] 前記第1電極が、陽極である、上記[1]から[14]のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
[16] 上記[1]から[15]のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備える照明装置。
[17] 上記[1]から[15]のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備える面状光源。
[18] 上記[1]から[15]のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備える表示装置。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、光取出し効率および輝度の高い、発光性能の優れたマルチフォトン型の有機EL素子を実現することができる。したがって、本発明の有機EL素子は、照明装置、面状光源、フラットパネルディスプレイ等の表示装置に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】図1は、本発明の有機EL素子の第1の実施形態を示す正面断面図である。
【図2】図2は、本発明の有機EL素子の第2の実施形態を示す正面断面図である。
【図3】図3は、本発明の有機EL素子の発光ユニットの他の積層構成を示す正面断面図である。
【図4】図4は、従来の有機EL素子の構成を示す正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の有機EL素子の実施の一形態について図面を参照しつつ説明する。なお理解の容易のため、図面における各部材の縮尺は実際とは異なる場合がある。また本発明は以下の記述によって限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。層構造等の説明の便宜上、下記に示す例においては基板を下に配置した図と共に有機EL素子の説明をするが、本発明の有機EL素子およびこれを搭載した有機EL装置は、必ずしもこの配置で製造されたり、使用されたりするわけではない。なお以下の説明において支持基板の厚み方向の一方を上または上方といい、支持基板の厚み方向の他方を下または下方という場合がある。
【0012】
1.本発明の有機EL素子
本発明の有機EL素子は、光透過性を有する基板と、陽極および陰極のうちのいずれか一方の電極であり、前記基板に接して設けられる光透過性を有する第1電極と、前記陽極および陰極のうちの他方の電極である第2電極と、前記第1電極および第2電極間に設けられ、かつそれぞれが有機発光層を含む複数の発光ユニットと、前記発光ユニットに挟持されて配置される電荷発生層とを備え、前記電荷発生層は、仕事関数が3.0eV以下の金属およびその化合物からなる群(A)から選ばれるものの1種類以上と、仕事関数が4.0eV以上の化合物(B)の1種類以上とを含み、前記第1電極の屈折率をn1、前記基板の屈折率をn2とすると、n1およびn2がそれぞれ次式(1):
【数2】

を満たすことを特徴としている。
なお本明細書では「光透過性を有する支持基板」、「光透過性を有する電極」は、入射した光の少なくとも一部が透過する支持基板、電極をそれぞれ意味する。
【0013】
本実施形態の有機EL素子は、電荷発生層を介して複数の発光ユニットが複数段積層された構成のマルチフォトン型の有機EL素子である。有機EL素子のとりうる層構成を以下に示す。
(i)陽極/第1の発光ユニット/電荷発生層/第2の発光ユニット/陰極
(ii)陽極/発光ユニット/(電荷発生層/発光ユニット)x/陰極
ここで記号「/」は、記号「/」を挟む層が隣接して積層されていることを表す。また記号「x」は2以上の整数を表し、「(電荷発生層/発光ユニット)x」は、電荷発生層と発光ユニットとからなる積層体がx段積層されていることを表す。有機EL素子は、(i)または(ii)に示す構成の積層体(以下、発光機能部という場合がある。)が支持基板上に設けられて構成される。なお発光機能部は、陽極および陰極のうちの一方の電極を支持基板寄りに配置させて、支持基板上に設けられている。
【0014】
[第1の実施形態]
図1を参照しつつ、第1の実施形態の有機EL素子およびその変形例について説明する。図1は、本発明の第1の実施形態の有機EL素子を示す正面図である。
本実施形態における有機EL素子10は、発光機能部17と、この発光機能部17が搭載される支持基板15とを備える。
【0015】
発光機能部17は通常、前述した(i)または(ii)の構成において、光透過性を有する第1電極としての陽極14を最も支持基板15寄りに配置するようにして、支持基板15上に設けられる。本実施形態における発光機能部17は、第1電極としての陽極14、第1の発光ユニット11、電荷発生層13、第2の発光ユニット12、および第2電極としての陰極16が、支持基板15側からこの順で積層されて構成される。このように、本実施形態では、第1及び第2の発光ユニット11、12が電荷発生層13を介して積層されたマルチフォトン型の有機EL素子10が構成される。
【0016】
本実施の形態では発光機能部17を保護するために、発光機能部17を覆う封止基板(上部封止膜という場合がある)18がさらに設けられている。
なお本実施形態では第1電極14として陽極を設け、第2電極16として陰極を設けているが、変形例としては発光機能部17の積層順を逆順とし、第1電極として陰極を設け、第2電極として陽極を設けた有機EL素子を構成してもよい。また前述した(i)または(ii)の構成において、第2電極として陰極を最も支持基板15寄りに配置するように、発光機能部を支持基板15上に設けてもよい。
【0017】
<1.発光機能部>
発光機能部17は、上述の通り、陽極(第1電極)14、陰極(第2電極)16、第1の発光ユニット11、第2の発光ユニット12、および第1の発光ユニット11と第2の発光ユニット12との間に位置する電荷発生層13を備える。第1及び第2の発光ユニット11、12は、それぞれが有機発光層を含む。第1の発光ユニット11は、第1の有機発光層11のみで構成され、第2の発光ユニット12は、第2の有機発光層のみで構成されている。
【0018】
まず、第1の発光ユニット11、第2の発光ユニット12、電荷発生層13、第1電極14について説明し、その後、有機EL素子の他の構成要素について説明する。
【0019】
<A>発光ユニット
発光ユニットは、有機発光層を含んで構成される。発光ユニットは、1または複数の有機発光層を備える。なお発光ユニットは、有機発光層のみによって構成されていてもよく、有機発光層とは異なる層を含んでいてもよい。発光ユニットを構成する層のうちで、有機発光層を基準にして陽極側に設けられる層としては、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層などを挙げることができる。また発光ユニットを構成する層のうちで、有機発光層を基準にして陰極側に設けられる層としては、電子注入層、電子輸送層、正孔ブロック層などを挙げることができる。これら有機発光層とは異なる層については、任意の層として後述する。
発光ユニットは、マルチフォトン型ではない通常の有機EL素子、すなわち1層の有機発光層を有する有機EL素子のうちの、陽極と陰極とに挟持された部分と同様の構成をなす。図1に示す本実施形態の有機EL素子10では、第1の発光ユニット11は第1の有機発光層のみで構成され、第2の発光ユニット12は第2の発光層のみで構成されている。
【0020】
有機発光層は、塗布法および蒸着法などによって形成することができ、前記発光ユニットが、塗布法により形成されてなる有機発光層を含むことが好ましい。すなわち発光ユニットは、有機発光層を形成する材料(以下、発光材料という場合がある)を含む溶液を塗布し、乾燥することにより形成される有機発光層を含むことが好ましい。本実施形態の有機EL素子10においては、第1及び第2の有機発光層11,12は、塗布法によって形成される。
【0021】
有機発光層は発光材料として有機化合物を含む層である。有機発光層には、主として蛍光および/または燐光を発光する有機物(低分子化合物および/または高分子化合物)が発光材料として含まれる。なお本明細書において、高分子化合物とは、ポリスチレン換算の数平均分子量が103以上のものである。なお数平均分子量の上限を規定する理由は特にないが、ポリスチレン換算の数平均分子量の上限は通常、108以下である。有機発光層は、さらにドーパント材料を含んでいてもよい。有機発光層を形成する材料としては例えば、以下の色素系材料、金属錯体系材料、高分子系材料、およびドーパント材料などが挙げられる。
【0022】
<A−1>色素系材料
色素系材料としては例えば、シクロペンダミン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体化合物、トリフェニルアミン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピラゾロキノリン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、ピロール誘導体、チオフェン環化合物、キナクリドン誘導体、クマリン誘導体、ピリジン環化合物、ペリノン誘導体、ペリレン誘導体、オリゴチオフェン誘導体、オキサジアゾールダイマー、ピラゾリンダイマーなどが挙げられる。
【0023】
<A−2>金属錯体系材料
金属錯体系材料としては例えば、Tb、Eu、Dyなどの希土類金属、またはAl、Zn、Be、Ir、Ptなどを中心金属に有し、オキサジアゾール、チアジアゾール、フェニルピリジン、フェニルベンゾイミダゾール、キノリン構造などを配位子に有する金属錯体を挙げることができ、例えばイリジウム錯体、白金錯体などの三重項励起状態からの発光を有する金属錯体、アルミキノリノール錯体、ベンゾキノリノールベリリウム錯体、ベンゾオキサゾリル亜鉛錯体、ベンゾチアゾール亜鉛錯体、アゾメチル亜鉛錯体、ポルフィリン亜鉛錯体、フェナントロリンユーロピウム錯体などを挙げることができる。
【0024】
<A−3>高分子系材料
高分子系材料としては、例えば、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリシラン誘導体、ポリアセチレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体、上記色素体や金属錯体系発光材料を高分子化したものなどが挙げられる。
上記発光性材料のうち、青色に発光する材料としては、例えば、ジスチリルアリーレン誘導体、オキサジアゾール誘導体、およびそれらの重合体、ポリビニルカルバゾール誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などを挙げることができる。なかでも高分子材料のポリビニルカルバゾール誘導体、ポリパラフェニレン誘導体やポリフルオレン誘導体などが好ましい。
また、緑色に発光する材料としては、例えば、キナクリドン誘導体、クマリン誘導体、およびそれらの重合体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などを挙げることができる。なかでも高分子材料のポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などが好ましい。
また、赤色に発光する材料としては、例えば、クマリン誘導体、チオフェン環化合物、およびそれらの重合体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリフルオレン誘導体などを挙げることが出来る。なかでも高分子材料のポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリフルオレン誘導体などが好ましい。
【0025】
<A−4>ドーパント材料
発光層中に発光効率の向上や発光波長を変化させるなどの目的で、ドーパントを添加してもよい。このようなドーパントとしては、例えば、ペリレン誘導体、クマリン誘導体、ルブレン誘導体、キナクリドン誘導体、スクアリウム誘導体、ポルフィリン誘導体、スチリル系色素、テトラセン誘導体、ピラゾロン誘導体、デカシクレン、フェノキサゾンなどを挙げることができる。なお、このような発光層の厚さは、通常約2nm以上、2000nm以下である。
【0026】
<A−5>有機発光層の成膜方法
有機発光層の成膜方法としては、溶液から成膜する方法、真空蒸着法、転写法などを用いることができる。溶液から成膜する方法に用いられる溶液の溶媒には、発光材料を溶解するものが好ましく、例えば、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタンなどの塩素系溶媒、テトラヒドロフランなどのエーテル系溶媒、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素系溶媒、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセルソルブアセテートなどのエステル系溶媒、水を挙げることができる。
【0027】
溶液から成膜する方法において、有機発光層を形成する面上に溶液を塗布する方法としては、例えば、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スリットコート法、キャピラリーコート法、スプレーコート法、ノズルコート法などのコート法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、反転印刷法、インクジェットプリント法等の印刷法等の塗布法を用いることができる。パターン形成や多色の色分けが容易であるという点で、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、反転印刷法、インクジェットプリント法等の印刷法が好ましい。また、昇華性の低分子化合物の場合は、真空蒸着法を用いることができる。さらには、レーザーまたは摩擦による転写や熱転写により、所望のところのみに有機発光層を形成する方法も用いることができる。
【0028】
<B>電荷発生層
電荷発生層は、発光ユニットに挟持されて配置されている。電荷発生層は、一対の電極間に電圧を印加した状態において電荷(正孔と電子)を発生する。発生した電子は、電荷発生層に対して陽極側に隣接する発光ユニットに注入され、発生した正孔は、電荷発生層に対して陰極側に隣接する発光ユニットに注入される。一対の電極から注入される電荷に加えて、電荷発生層で発生した電荷が素子内に注入されることになるので、電荷発生層を設けることによって、注入した電流に対する発光効率(電流効率)が向上する。
【0029】
本実施形態における電荷発生層13は、仕事関数が3.0eV以下の金属およびその化合物からなる群(A)から選ばれるものの1種類以上と、仕事関数が4.0eV以上の化合物(B)の1種類以上とを含む。化合物(B)の1種類以上を組合せて用いることにより、群(A)から選ばれるものの1種類以上のみからなる電荷発生層と比べると、電荷を効率的に発生する電荷発生層を形成することができる。
【0030】
なお仕事関数が3.0eV以下の金属およびその化合物からなる群(A)から選ばれるものの仕事関数としては1.5eV以上が好ましい。また仕事関数が4.0eV以上の化合物(B)の仕事関数としては7.5eV以下が好ましい。
【0031】
仕事関数が3.0eV以下の金属の化合物とは、金属の仕事関数が3.0eV以下であり、かつ化合物自体の仕事関数が3.0eV以下である化合物をさす。仕事関数がこのような範囲を満たす材料を含む電荷発生層を構成することにより、効率的な電荷注入が起こり易くなる。
【0032】
電荷発生層を構成する仕事関数が3.0eV以下の金属は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、及び希土類金属からなる群から選択することができる。これらの中でもアルカリ金属及びアルカリ土類金属が好ましい。アルカリ金属としては、リチウム(Li)(2.93eV)、ナトリウム(Na)(2.36eV)、カリウム(K)(2.28eV)、ルビジウム(Rb)(2.16eV)、及びセシウム(Ce)(1.95eV)が好ましく、アルカリ土類金属としては、カルシウム(Ca)(2.9eV)及びバリウム(Ba)(2.52eV)が好ましい(カッコ内は仕事関数を示す。)。これらの中では、Liがより好ましい。また電荷発生層を構成する仕事関数が3.0eV以下の金属の化合物としては、前記の金属の酸化物、ハロゲン化物、フッ化物、ホウ化物、窒化物、炭化物等が挙げられる。
【0033】
仕事関数が4.0eV以上の化合物(B)としては、仕事関数が4.0eV以上の無機又は有機化合物が選ばれる。仕事関数が4.0eV以上の無機化合物としては、遷移金属酸化物が好ましく、遷移金属酸化物の中でも、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、マンガン(Mn)、テクネチウム(Tc)、レニウム(Re)などの酸化物が好ましく、V25がより好ましい。
【0034】
仕事関数が4.0eV以上の有機化合物としては、電荷発生層を形成した後の工程で用いられる塗布液に溶解しにくく、かつ群(A)から選ばれるものから電子を受け取りやすい電子受容性の材料が好ましく、仕事関数が3.0eV以下の金属およびその化合物からなる群(A)から選ばれるものと電荷移動錯体を形成するものがより好ましい。このような材料としてはテトラフルオロ−テトラシアノキノジメタン(4F−TCNQ)が挙げられる。
【0035】
電荷発生層は以下の2通りの構造をとり得る。
(i)前記金属およびその化合物からなる群(A)から選ばれるものを1種類以上含む第1の層13−1と、前記化合物(B)を1種類以上含む第2の層13−2とを含む電荷発生層13(積層構造:図1参照)。
(ii)前記金属およびその化合物からなる群(A)から選ばれるものの1種類以上と前記化合物(B)の1種類以上とが混合された電荷発生層(混合層)。
【0036】
前記積層構造(i)の場合には、第2の層13−2よりも陽極寄りに第1の層13−1を配置することが好ましい。
【0037】
なお混合層としての電荷発生層(ii)は、共蒸着などの手法を用いて2種類の材料が混合した層を一度に形成する方法や、第1の層を構成する材料を極めて薄く形成することにより、連続膜になる前の島状の離散的な構造を形成し、この構造の上に第2の層を形成することにより混合層とする方法などを用いて形成することができる。
【0038】
本発明の効果を十分に得るためには、第1の層13−1の厚さは、0.1nm以上、10nm以下が好ましく、より好ましくは0.1nm以上、6nm以下である。また第2の層13−2の厚さは、2nm以上100nm以下が好ましく、より好ましくは4nm以上、80nm以下である。
【0039】
本実施形態の電荷発生層は、第3の層としてさらに透明導電性薄膜を含んでいてもよい。透明導電性薄膜としては、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、インジウムスズ酸化物(ITO)などを用いることができる。
【0040】
本実施形態の電荷発生層の光透過率は、有機発光層から放出される光に対して高い透過率を有することが好ましい。十分に光を取り出し、十分な輝度を得るためには、波長550nmの光の透過率が30%以上であることが好ましく、さらに好ましくは50%以上である。
【0041】
(混色、白色)
有機EL素子10の発光色は、各発光ユニットから放射される光を混色したものである。本実施形態では第1及び第2の発光ユニット11、12を含むため、第1及び第2の発光ユニット11、12の発光波長を互いに異ならせることによって、混色により有機EL素子10から取り出される光の色を、第1及び第2の発光ユニット11、12からそれぞれ発せられる光の色とは別の色とすることができる。例えば補色の関係にある2色の混色や、3個以上の発光ユニットを用いて、3色(RGBなど)の混色や、4色以上の混色を生じさせることができ、取り出される光の色を白色とすることができる。例えば本実施形態の第1の有機発光層11、第2の有機発光層12の発光色を互いに異ならせることによって、所期の発光色で発光する有機EL素子を実現することができるため、設計の自由度を向上させることができる。
【0042】
(キャビティ効果)
各発光ユニットの層構成および層厚は、キャビティ効果(光の干渉効果)を考慮して設計することが好ましい。具体的には、第1及び第2の発光ユニット11、12から発生する光の波長を、陽極14と陰極16とに挟持された構造物の平均屈折率で割った値の1/4の整数倍に、前記構造物の厚さを設定することが好ましい。このような関係が満足される構成では、光の干渉効果により光取出し効率が最大となるためである。この関係は厳密に成立しているときに効果が最大となるが、厳密には成立していなくてもその効果は発現するため、おおむね構造物の厚さが、発光波長を平均屈折率で割った値の1/4の整数倍の±20%以内であればよい。さらに実質的に発光している部位と、光を反射する方の反射性電極(本実施形態では陰極16)との距離が、発光波長を平均屈折率で割った値の1/4の整数倍となる場合に光の干渉効果が最大となるので好ましい。なお複数の発光ユニットにおいて、全ての発光ユニットに対して上述の関係が満たすことが好ましいが、少なくとも1つの発光ユニットに対して上述の関係が満たされていればキャビティ効果が発現するので、少なくとも1つの発光ユニットが上述の関係を満たすように層厚を制御することが好ましい。
【0043】
<C>第1電極
第1電極は、陽極および陰極のうちのいずれか一方の電極であり、光透過性を有する電極である。本実施形態における第1電極14は、有機EL素子10の陽極14に相当する。
【0044】
本実施形態における陽極14は、光透過性を有する膜本体と、膜本体中に配置され、導電性を有するワイヤ状の導電体とを含んで構成される。膜本体は、可視光領域の光の透過率が高いものが好適に用いられる。膜本体は樹脂、無機ポリマー、無機−有機ハイブリッド化合物などからなる。
【0045】
本実施形態における陽極(第1電極)14は、可視光領域の光の透過率が80%以上、体積抵抗率が1Ω・cm以下、表面粗さRaが100nm以下であることが好ましい。これら陽極14の可視光領域の光の透過率、体積抵抗率、表面粗さRaは、膜本体中に配置される導電体の重量割合、径、密度を適宜調整することにより、調整することができる。
【0046】
可視光領域の光の透過率はワイヤ状の導電体の重量割合が増えるに従い減少する。光の透過率が80%以上となる導電体の重量割合は、膜本体および導電体の材質や、導電体の径にも依存するが、約30%以下である。
また体積抵抗率は導電体の重量割合が増えるに従い減少する。体積抵抗率が1Ωcm以下となる導電体の重量割合は、膜本体および導電体の材質や導電体の径にも依存するが10-5%以上であり、体積抵抗率が10-3Ωcm以下となる導電体の重量割合は、1%以上である。
可視光領域の光透過率は、導電体の径が小さいほど高くなり、導電体の密度が高くなるほど高くなる。
【0047】
膜本体としては、導電性を有する樹脂が好適に用いられる。このようにワイヤ状の導電体に加えて、膜本体が導電性を有することによって、陽極14の低電気抵抗化(以下、電気抵抗を略して抵抗という場合がある)を図ることができる。このような低抵抗の陽極14を用いることによって、陽極14での電圧降下を抑制し、有機EL素子の低電圧駆動を実現するとともに、輝度ムラを抑制することができる。
【0048】
陽極14の膜厚は、電気抵抗および可視光の透過率などによって適宜設定され、例えば、0.03μm以上、10μm以下であり、好ましくは0.05μm以上、1μm以下である。
【0049】
<C−1>ワイヤ状の導電体
ワイヤ状の導電体は、径の小さいものが好ましい。ワイヤ状の導電体の径は、400nm以下が好ましく、200nm以下がより好ましく、100nm以下がさらに好ましい。。ワイヤ状の導電体は、陽極14を通る光を回折または散乱するので、陽極14のヘイズ値を高めるとともに光の透過率を低下させるが、可視光の波長程度または可視光の波長よりも小さい径のワイヤ状の導電体を用いることによって、可視光に対するヘイズ値を低く抑えるとともに、光の透過率を向上させることができる。またワイヤ状の導電体の径は、小さすぎると、抵抗が高くなるため、10nm以上が好ましい。なお有機EL素子を照明装置に用いる場合には、陽極14のヘイズ値はある程度高い方が広い範囲を照らすことができるので、ヘイズ値の高い陽極14が好適に用いられる場合もある。したがって陽極14の光学的特性は、有機EL素子が用いられる装置に応じて適宜設定される。
【0050】
膜本体中に配置されるワイヤ状の導電体は、1本でも、複数本でもよい。ワイヤ状の導電体は、膜本体中において、網目構造を形成していることが好ましい。例えば膜本体中において、1つまたは複数のワイヤ状の導電体は、膜本体の全体に渡って複雑に絡み合って配置されることによって網目構造を形成する。具体的には、1本のワイヤ状の導電体が複雑に絡み合ったり、複数本のワイヤ状の導電体が互いに接触し合って配置されたりする構造が2次元的または3次元的に広がって網目構造を形成している。ワイヤ状の導電体は、例えば曲線状でも、針状でもよい。曲線状及び/又は針状の導電体が互いに接触し合って網目構造を形成することによって、体積抵抗率の低い陽極14を実現することができる。この網目構造は規則的であっても、規則的でなくてもよい。網目構造を形成するワイヤ状の導電体によって、陽極14の体積抵抗率を下げることができる。
【0051】
ワイヤ状の導電体は、少なくとも一部が陽極14の支持基板15とは反対側の表面寄りに配置されることが好ましい。このようにワイヤ状の導電体を配置することによって、陽極14の表面部の抵抗を下げることができる。
【0052】
ワイヤ状の導電体の材料としては、例えば、Ag、Au、Cu、Alおよびこれらの合金などの抵抗の低い金属が好適に用いられる。ワイヤ状の導電体は、例えばN.R.Jana, L.Gearheart and C.J.Murphyによる方法(Chm.Commun.,2001, p617-p618)や、C.Ducamp-Sanguesa, R.Herrera-Urbina, and M.Figlarz等による方法(J. Solid State Chem.,Vol.100, 1992, p272〜p280)によって製造することができる。
【0053】
<C−2>屈折率の制御
本実施形態に係る有機EL素子10では、第1電極である陽極14の屈折率をn1、支持基板15の屈折率をn2としたとき、陽極14の屈折率n1は、次式(1):
【数3】

を満たす。
また陽極14は、発光機能部17において当該陽極14に接する部材の屈折率n3以下であることが好ましい。本実施形態において陽極14に接する部材の屈折率n3は、発光ユニット11(有機発光層11)の屈折率に相当する。本実施形態では有機発光層が陽極14に接して設けられているが、後述するように、正孔注入層、正孔輸送層などが陽極14に接して設けられる場合もある。有機発光層、正孔注入層および正孔輸送層の屈折率は、それぞれ通常1.5〜1.8程度である。
【0054】
従来のボトムエミッション型の有機EL素子では、ITO薄膜が陽極として用いられてきた。ITO薄膜の屈折率n1は、2程度であり、ガラス基板の屈折率n2は、1.5程度であり、ITO薄膜に接する部材(たとえば正孔注入層)の屈折率n3は、1.7程度である。このように従来の有機EL素子は、屈折率の低いガラス基板と有機発光層との間に、屈折率の高いITO薄膜が配置されていた。このように屈折率の高い部材(ITO薄膜)が介在するため、全反射などによってITO薄膜の表面で光の一部が反射され、有機発光層からの光を効率的に外に取り出すことができなかった。
【0055】
これに対して本実施形態では、上記式(1)の関係を満たす第1電極である陽極14を用い、好ましい形態として陽極14に接する第1の有機発光層11の屈折率n3以下の屈折率を有する陽極14を用いている。このため従来の有機EL素子に比べて、支持基板15、陽極14、および陽極14に接する部材(第1の有機発光層11)の各屈折率の差が小さい有機EL素子を構成することができる。これによって第1及び第2の有機発光層11,12からの光が陽極14で反射することを抑制し、光取出し効率を向上することができる。特にn2≦n1≦n3の関係を満たす支持基板15を用いれば、第1及び第2の有機発光層11,12からの光が陽極14で反射することをさらに抑制し、光取出し効率をさらに向上することができる。これによって有機EL素子の輝度を向上することができる。
【0056】
また、陽極14の表面粗さRaが100nm以下の場合、平坦な陽極14上に各層を順次成膜することになるので、各層における膜厚のばらつきを抑制することができる。また表面に突起が形成された陽極上に、例えば塗布法によって薄膜を形成すると、突起が薄膜を貫通し、短絡が生じるおそれがあるが、陽極14の表面粗さRaを100nm以下に抑えることにより、陽極14の突起に起因する短絡の発生を抑制することができる。
【0057】
<C−3>第1電極の作製方法
第1電極に相当する陽極14の作製方法について説明する。陽極14を作製する方法としては例えば、ワイヤ状の導電体を樹脂に練り込むことによって、ワイヤ状の導電体を樹脂に分散させる方法、ワイヤ状の導電体と樹脂とを分散媒に分散させた分散液を用いる塗布法によって成膜化する方法、およびワイヤ状の導電体を樹脂からなる膜の表面にコーティングし、導電体を膜中に分散させる方法などを挙げることができる。なお陽極14には必要に応じて界面活性剤や酸化防止剤などの各種添加剤を加えてもよい。樹脂の種類は、屈折率、透光率および電気抵抗などの陽極14に求められる特性に応じて適宜選ばれる。またワイヤ状の導電体を分散させる量は、陽極14の電気抵抗、ヘイズ値および透光率などに影響するので、陽極14に求められる特性に応じて適宜設定される。
【0058】
本実施形態の陽極14は、導電性を有するワイヤ状の導電体を分散媒に分散させた分散液を、支持基板15に塗布することにより塗膜を形成し、さらにこの塗膜を硬化することによって得られる。このように陽極14を塗布法によって形成することができるため、真空蒸着およびスパッタ法などのように真空装置を用いて陽極14を形成する場合、または特殊な工程で陽極14を形成する場合に比べて、簡易に陽極14を形成することができるとともに、低コスト化を図ることができる。さらに陽極14の特性は、樹脂およびワイヤ状の導電体の種類、並びにワイヤ状の導電体の形状などによって決まるため、これらを適宜選択することで、意図する光学特性および電気的特性などを示す陽極14を容易に作製することができる。
【0059】
分散液は、ワイヤ状の導電体と樹脂とを分散媒に分散させることによって調製される。用いられる分散媒としては例えば、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン等の塩素系溶媒、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセルソルブアセテート等のエステル系溶媒を挙げることができる。
【0060】
また樹脂としては、光透過率の高いものが好ましく、また陽極14上に設けられる層を塗布法により形成する場合には、使用される塗布液に、陽極14の一部を構成する樹脂が溶解しないものである必要がある。このような樹脂としては例えば、低密度または高密度のポリエチレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン共重合体、エチレン−ヘキセン共重合体、エチレン−オクテン共重合体、エチレン−ノルボルネン共重合体、エチレン−ドモン共重合体、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−メチルメタクリレート共重合体、アイオノマー樹脂などのポリオレフィン系樹脂;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル系樹脂;ナイロン−6、ナイロン−6,6、メタキシレンジアミン−アジピン酸縮重合体;ポリメチルメタクリルイミドなどのアミド系樹脂;ポリメチルメタクリレートなどのアクリル系樹脂;ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、ポリアクリロニトリルなどのスチレン−アクリロニトリル系樹脂;トリ酢酸セルロース、ジ酢酸セルロースなどの疎水化セルロース系樹脂;ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンなどのハロゲン含有樹脂;ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、セルロース誘導体などの水素結合性樹脂;ポリカーボネート樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂、ポリメチレンオキシド樹脂、ポリアリレート樹脂、液晶樹脂などのエンジニアリングプラスチック系樹脂などが挙げられる。
【0061】
また陽極14上に設けられる層を塗布法により形成する場合に、使用する塗布液に対して、陽極14の一部を構成する樹脂が溶解し難いという観点からは、前記樹脂として熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、フォトレジスト材料が好適に用いられる。
【0062】
また樹脂としては、導電性を有する樹脂が好適に用いられる。導電性を有する樹脂としては例えば、ポリアニリン、ポリチオフェンの誘導体などが挙げられる。
【0063】
陽極14の屈折率は、樹脂などによって構成される膜本体の屈折率によって主に決まる。この膜本体の屈折率は、例えば、用いる樹脂の種類によって主に決まるので、用いる樹脂を適宜選択することによって、意図する屈折率を示す陽極14を容易に形成することができる。
【0064】
なお感光性フォトレジストに用いられる感光性材料および光硬化性モノマーに、ワイヤ状の導電体を分散させた分散液を用いれば、塗布法およびフォトリソグラフィによって所定のパターン形状を有する陽極14を容易に形成することができる。
【0065】
陽極14としては、有機EL素子を形成する工程において加熱される温度で変化しないものが好ましいため、陽極14を構成する樹脂としては、ガラス転移点Tgが、150℃以上のものが好ましく、180℃以上のものがより好ましく、200℃以上のものがさらに好ましい。このような樹脂としては、例えばガラス転移点Tgが230℃のポリエーテルサルホンや高耐熱性フォトレジスト材料などを挙げることができる。
【0066】
必要に応じて分散液に混入されるバインダーおよび添加剤などの種類、並びにワイヤ状の導電体の分散量は、成膜の容易さおよび陽極14の特性などの条件に応じて適宜設定および選択することができる。
【0067】
ワイヤ状の導電体を分散した分散液の塗布方法としては、ディッピング法、バーコータによるコーティング法、スピンコータによるコーティング法、ドクターブレード法、噴霧塗布法、スクリーンメッシュ印刷法、刷毛塗り、吹き付け、ロールコーティング等の工業的に通常用いられている方法を挙げることができる。なお熱硬化性樹脂および光硬化性樹脂を用いる場合には、分散液を塗布した後に、加熱または光照射することによって塗膜を硬化させることができる。
【0068】
以上説明した本実施形態の有機EL素子では、同時に発光する第1の発光ユニット11及び第2の発光ユニット12を備えるマルチフォトン型の素子を構成している。このように複数の発光ユニットを備えることにより、有機EL素子内部で発生する光量を増大させることができる。また第1電極14の屈折率n1と、支持基板15の屈折率n2とがそれぞれ前述した式(1)を満たすことで、前述したように光取出し効率を高くすることができる。このように有機EL素子内部で発生する光量を増大させるとともに、光取出し効率を高くすることで、発光性能のより優れたマルチフォトン型の有機EL素子を実現することができる。
また複数の発光ユニットはそれぞれが発光するので、有機EL素子10の輝度は各発光ユニットから放射される光を重ねあわしたものとなる。このように複数の発光ユニットを備えることにより、負荷を各発光ユニットに分散させることができる。発光ユニットを1つしか備えないシングルフォトン型の有機EL素子と同じ光量で本実施形態の有機EL素子10を駆動した場合、各発光ユニットにかかる負荷を抑制することができるので、素子の長寿命化を図ることができる。
【0069】
また本実施形態に係る有機EL素子は、上述のような第1電極の作製方法を用いて次のような工程による製造方法により製造し得る。
すなわち光透過性を有する基板と、陽極および陰極のうちのいずれか一方の電極であり、前記基板に接して設けられる光透過性を有する第1電極と、前記陽極および陰極のうちの他方の電極である第2電極と、前記第1電極および第2電極間に設けられ、かつそれぞれが有機発光層を含む複数の発光ユニットと、前記発光ユニットに挟持されて配置される電荷発生層とを含む有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法であって、前記第1電極の屈折率をn1、前記支持基板の屈折率をn2とすると、n1およびn2がそれぞれ次式(1):
【数4】

を満たすように、導電性を有するワイヤ状の導電体を分散媒に分散させた分散液を、前記基板の表面上に塗布することにより第1電極を形成する工程と、前記第1電極の上に、前記発光ユニットおよび前記電荷発生層を交互に積層する工程と、第2電極を形成する工程とを含む。また、前記電荷発生層は、仕事関数が3.0eV以下の金属およびその化合物からなる群(A)から選ばれるものの1種類以上と、仕事関数が4.0eV以上の化合物(B)の1種類以上とを含むように形成される。
【0070】
続いて以上説明した第1の発光ユニット11、第2の発光ユニット12、電荷発生層13および第1電極(陽極)14以外の有機EL素子の構成要素について、以下に詳しく説明する。
【0071】
<D>支持基板
支持基板15としては、有機EL素子を形成する工程において変化しないものが好ましく、リジッド基板でも、フレキシブル基板でもよい。例えば、ガラス板、プラスチック板、高分子フィルムおよびシリコン板、並びにこれらを積層した積層板などを支持基板15として用いることができる。支持基板15としては、例示したもののうちで、第1電極(本実施形態では陽極)14との屈折率の差の絶対値が、0.4未満の屈折率を示すものが適宜用いられる。
【0072】
光を支持基板15側から取り出すいわゆるボトムエミッション型の有機EL素子(図1参照)では、支持基板15は、可視光領域の光の透過率が高いものが好適に用いられる。
【0073】
<E>第2電極
第2電極は、陽極および陰極のうちの他方の電極であり、第1電極に対向して配置される。本実施形態における第2電極は、陽極14に対向して配置される電極であって、陰極16となるものである。このような陰極の材料としては、仕事関数が小さく、発光層への電子注入が容易な材料が好ましい。また陰極の材料としては電気伝導度が高く、可視光反射率の高い材料が好ましい。このような陰極材料としては、金属、金属酸化物、合金、グラファイトまたはグラファイト層間化合物、酸化亜鉛(ZnO)等の無機半導体などを挙げることができる。
【0074】
上記金属としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、周期表の13族金属等を用いることができる。これら金属の具体例としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、金、銀、白金、銅、マンガン、チタン、コバルト、ニッケル、タングステン、錫、アルミニウム、スカンジウム、バナジウム、亜鉛、イットリウム、インジウム、セリウム、サマリウム、ユーロピウム、テルビウム、イッテルビウム等を挙げることができる。
【0075】
また合金としては、上記金属の少なくとも一種を含む合金を挙げることができ、具体的には、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、インジウム−銀合金、リチウム−アルミニウム合金、リチウム−マグネシウム合金、リチウム−インジウム合金、カルシウム−アルミニウム合金等を挙げることができる。
【0076】
陰極16は、例えば陰極側から光を取り出す場合などのように、必要に応じて光透過性を有する電極によって構成してもよい。このような光透過性を有する陰極の材料としては、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ITO、IZOなどの導電性金属酸化物、ポリアニリンもしくはその誘導体、ポリチオフェンもしくはその誘導体などの導電性有機物を挙げることができる。
【0077】
なお陰極16を2層以上の積層構造としてもよい。また電子注入層が陰極として用いられる場合もある。
【0078】
陰極16の膜厚は、電気伝導度や耐久性を考慮して適宜選択され、例えば10nm以上、10μm以下であり、好ましくは20nm以上、1μm以下であり、さらに好ましくは50nm以上、500nm以下である。
【0079】
陰極16を形成する方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、また金属薄膜を熱圧着するラミネート法等が挙げられる。
【0080】
<F>封止基板
「陽極14/第1の発光ユニット11/電荷発生層13/第2の発光ユニット12/陰極16」からなる発光機能部17を保護するために、陰極16が形成された後、発光機能部17を封止する封止基板(上部封止膜)18が形成される。この封止基板18は無機層や有機層により構成され、通常は一つ以上の無機層と一つ以上の有機層とを有する。無機層と有機層との積層数は求められる特性に基づいて適宜決定される。無機層と有機層とは通常、交互に積層される。
【0081】
封止基板18の形状は、支持基板15と貼り合わせた状態において、発光機能部17を封止できるものであればよく、平板状であってもよいし(図1参照)、平板状の基板にざぐりを形成することによって発光機能部17を収容する空間を設けた形状の基板を用いてもよい(不図示)。図1に示す例では封止基板18と発光機能部17とを密着させて貼り合わせているが、封止基板18と発光機能部17との間に空隙が生じている場合には、この空隙に樹脂などの充填剤を設けてもよい。この封止基板18は、リジッド基板でもフレキシブル基板でもよい。また封止基板18には、支持基板15について例示した部材と同様の部材を用いてもよい。
【0082】
第1及び第2の有機発光層11,12などを構成する発光物質はガスおよび液体と接触することにより劣化しやすいため、素子の劣化を抑制するためには発光機能部17を高度に気密または水密に封止することが好ましい。プラスチック基板はガラス基板と比較するとガスおよび液体の透過性が高いので、支持基板15としてプラスチック基板を用いる場合には、ガスおよび液体に対するバリア性を高めるための処理をプラスチック基板に予め施すことが好ましい。例えばガスおよび液体などに対するバリア性の高い下部封止膜をプラスチック基板上に積層し、その後、この下部封止膜の上に発光機能部17を積層することが好ましい。この下部封止膜は例えば、封止基板(上部封止膜)18と同様にして形成される。
【0083】
<G>任意の構成層
図1では、陽極14と陰極16との間に、第1の発光ユニット11、第2の発光ユニット12及び電荷発生層13が設けられた有機EL素子10を示しているが、有機EL素子の構成は図1に示す例に限られるわけではなく、第1及び第2の発光ユニット11,12には、有機発光層の他に、さらに他の機能層および有機発光層を1層以上設けてもよい。第1及び第2の発光ユニット11,12において、有機発光層の他に設けられる層(機能層)としては、上述のように例えば正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層、電子注入層、電子輸送層、正孔ブロック層等が挙げられる。
【0084】
陽極14と第1の有機発光層11との間、電荷発生層13と第2の有機発光層12との間に設け得る層としては、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層等が挙げられる。陽極14と第1の有機発光層11との間、電荷発生層13と第2の有機発光層12との間に、正孔注入層と正孔輸送層との両方が設けられる場合、電荷発生層または陽極に接する層を正孔注入層といい、この正孔注入層を除く層を正孔輸送層という。
【0085】
第1の有機発光層11と電荷発生層13との間、第2の有機発光層12と陰極16との間に設け得る層としては、電子注入層、電子輸送層、正孔ブロック層等が挙げられる。第1の有機発光層11と電荷発生層13との間、第2の有機発光層12と陰極16との間に、電子注入層と電子輸送層との両方が設けられる場合、電荷発生層または陰極に接する層を電子注入層といい、この電子注入層を除く層を電子輸送層という。
【0086】
なお正孔注入層および電子注入層を総称して電荷注入層ということがある。正孔輸送層および電子輸送層を総称して電荷輸送層ということがある。また電子ブロック層および正孔ブロック層を総称して電荷ブロック層ということがある。
【0087】
以下、任意の機能層(不図示)について説明する。
<G−1>正孔注入層
正孔注入層は、陽極または電荷発生層からの正孔注入効率を改善する機能を有する層である。正孔注入層は、陽極14と正孔輸送層との間、陽極14と第1の有機発光層11との間、電荷発生層13と第2の有機発光層12との間、第2の有機発光層12と正孔輸送層との間に設けることができる。
正孔注入層を構成する正孔注入材料としては、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、および酸化アルミニウムなどの酸化物や、フェニルアミン系、スターバースト型アミン系、フタロシアニン系、アモルファスカーボン、ポリアニリン、およびポリチオフェン誘導体などを挙げることができる。
【0088】
正孔注入層の成膜方法としては例えば、蒸着法や、正孔注入材料を含む溶液からの成膜を挙げることができる。正孔注入材料を含む溶液からの成膜は、上述の第1及び第2の有機発光層11,12を成膜する方法と同様にして行うことができる。具体的には正孔注入層となる材料が溶解する溶媒に、正孔注入層となる材料(正孔注入材料)を溶解した塗布液を、慣用の塗布法によって塗布することで成膜することができる。
【0089】
正孔注入層の膜厚は、用いる材料によって最適値が異なり、駆動電圧と発光効率などが適度な値となるように適宜設定される。正孔注入層の膜厚は、例えば1nm以上、1μm以下であり、好ましくは2nm以上、500nm以下であり、さらに好ましくは5nm以上、200nm以下である。
<G−2>正孔輸送層
正孔輸送層は、陽極14、電荷発生層13、正孔注入層または陽極14により近い正孔輸送層からの正孔注入を改善する機能を有する層である。
正孔輸送層を構成する材料としては、例えば、N,N’−ジフェニル−N,N’−ジ(3−メチルフェニル)4,4’−ジアミノビフェニル(TPD)、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(NPB)等の芳香族アミン誘導体、ポリビニルカルバゾールもしくはその誘導体、ポリシランもしくはその誘導体、側鎖もしくは主鎖に芳香族アミン基を有するポリシロキサン誘導体、ピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体、ポリアニリンもしくはその誘導体、ポリチオフェンもしくはその誘導体、ポリアリールアミンもしくはその誘導体、ポリピロールもしくはその誘導体、ポリ(p−フェニレンビニレン)もしくはその誘導体、またはポリ(2,5−チエニレンビニレン)もしくはその誘導体などが例示される。これらの中でも、ポリビニルカルバゾールもしくはその誘導体、ポリシランもしくはその誘導体、側鎖もしくは主鎖に芳香族アミン基を有するポリシロキサン誘導体、ポリアニリンもしくはその誘導体、ポリチオフェンもしくはその誘導体、ポリアリールアミンもしくはその誘導体、ポリ(p−フェニレンビニレン)もしくはその誘導体、またはポリ(2,5−チエニレンビニレン)もしくはその誘導体等の高分子正孔輸送材料が好ましく、ポリビニルカルバゾールもしくはその誘導体、ポリシランもしくはその誘導体、側鎖もしくは主鎖に芳香族アミン基を有するポリシロキサン誘導体がさらに好ましい。低分子の正孔輸送材料の場合には、高分子バインダーに分散させて用いることが好ましい。
【0090】
正孔輸送層の成膜方法としては特に制限はないが、低分子の正孔輸送材料では、高分子バインダーと正孔輸送材料とを含む混合液からの成膜を挙げることができ、高分子の正孔輸送材料では、正孔輸送材料を含む溶液からの成膜を挙げることができる。
【0091】
溶液からの成膜方法としては、有機発光層および正孔注入層の成膜法として前述した方法と同様の塗布法を挙げることができる。
【0092】
混合する高分子バインダーとしては、電荷輸送を極度に阻害しないものが好ましく、また可視光に対する吸収の弱いものが好適に用いられ、例えばポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリシロキサンなどを挙げることができる。
【0093】
正孔輸送層の膜厚は、用いる材料によって最適値が異なり、駆動電圧と発光効率が適度な値となるように選択すればよい。正孔輸送層の膜厚は、例えば1nmから1μmであり、好ましくは2nm以上、500nm以下であり、さらに好ましくは5nm以上、200nm以下である。
【0094】
<G−3>電子ブロック層
電子ブロック層は、電子の輸送を堰き止める機能を有する層である。なお正孔注入層および/または正孔輸送層が電子の輸送を堰き止める機能を有する場合には、これらの層が電子ブロック層を兼ねることがある。電子ブロック層が電子の輸送を堰き止める機能を有することは、例えば、電子電流のみを流す素子を作製し、その電流値の減少で堰き止める効果を確認することが可能である。電子ブロック層としては、例えば上記正孔注入層または正孔輸送層の材料として例示した各種材料を用い得る。
【0095】
<G−4>電子注入層
電子注入層は、陰極16または電荷発生層13からの電子注入効率を改善する機能を有する層である。電子注入層は、第1の有機発光層11と電荷発生層13との間、電子輸送層と電荷発生層13との間、第2の有機発光層12と陰極16との間、または電子輸送層と陰極16との間に設けられる。
電子注入層を構成する材料としては例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属およびアルカリ土類金属のうちの1種類以上含む合金、アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物、またはこれらの物質の混合物などを挙げることができる。アルカリ金属、アルカリ金属の酸化物、ハロゲン化物、および炭酸化物の例としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、酸化リチウム、フッ化リチウム、酸化ナトリウム、フッ化ナトリウム、酸化カリウム、フッ化カリウム、酸化ルビジウム、フッ化ルビジウム、酸化セシウム、フッ化セシウム、炭酸リチウムなどを挙げることができる。また、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属の酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物の例としては、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、酸化マグネシウム、フッ化マグネシウム、酸化カルシウム、フッ化カルシウム、酸化バリウム、フッ化バリウム、酸化ストロンチウム、フッ化ストロンチウム、炭酸マグネシウムなどを挙げることができる。電子注入層は、2層以上を積層した積層体で構成されてもよく、例えばLiF/Caなどを挙げることができる。電子注入層は、蒸着法、スパッタリング法、印刷法などにより形成される。電子注入層の膜厚としては、1nm以上、1μm以下程度が好ましい。
【0096】
<G−5>電子輸送層
電子輸送層は、陰極、電荷発生層、電子注入層または陰極により近い電子輸送層からの電子注入を改善する機能を有する層であり、電子輸送層とは電子を輸送する機能を有する層である。
電子輸送層を構成する材料としては、公知のものが使用でき、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタンもしくはその誘導体、ベンゾキノンもしくはその誘導体、ナフトキノンもしくはその誘導体、アントラキノンもしくはその誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタンもしくはその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレンもしくはその誘導体、ジフェノキノン誘導体、または8−ヒドロキシキノリンもしくはその誘導体の金属錯体、ポリキノリンもしくはその誘導体、ポリキノキサリンもしくはその誘導体、ポリフルオレンもしくはその誘導体等が例示される。これらのうち、オキサジアゾール誘導体、ベンゾキノンもしくはその誘導体、アントラキノンもしくはその誘導体、または8−ヒドロキシキノリンもしくはその誘導体の金属錯体、ポリキノリンもしくはその誘導体、ポリキノキサリンもしくはその誘導体、ポリフルオレンもしくはその誘導体が好ましく、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−t−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール、ベンゾキノン、アントラキノン、トリス(8−キノリノール)アルミニウム、ポリキノリンがさらに好ましい。
【0097】
電子輸送層の成膜法としては、特に制限はないが、低分子電子輸送材料では、粉末からの真空蒸着法、または溶液若しくは溶融状態からの成膜による方法などが例示される。また高分子電子輸送材料では、溶液または溶融状態からの成膜による方法などが例示される。溶液または溶融状態からの成膜時には、高分子バインダーを併用してもよい。
溶液から電子輸送層を成膜する方法としては、前述の溶液から正孔注入層を成膜する方法と同様の成膜法が挙げられる。
【0098】
電子輸送層の膜厚としては、用いる材料によって最適値が異なり、駆動電圧と発光効率が適度な値となるように選択すればよい。電子輸送層の膜厚としては、例えば1nmから1μmであり、好ましくは2nm以上、500nm以下であり、さらに好ましくは5nm以上、200nm以下である。
【0099】
<G−6>正孔ブロック層
正孔ブロック層は、正孔の輸送を堰き止める機能を有する層である。なお電子注入層および/または電子輸送層が正孔の輸送を堰き止める機能を有する場合には、これらの層が正孔ブロック層を兼ねることがある。正孔ブロック層が正孔の輸送を堰き止める機能を有することは、例えばホール電流のみを流す素子を作製し、その電流値の減少で堰き止める効果を確認することが可能である。
【0100】
<H>発光ユニットの層構成
上述したように発光ユニットは様々な層構成を採用し得る。発光ユニットのとり得る層構成の具体的な一例を以下に示す。
a)有機発光層
b)正孔注入層/有機発光層
c)有機発光層/電子注入層
d)正孔注入層/有機発光層/電子注入層
e)正孔注入層/正孔輸送層/有機発光層
f)有機発光層/電子輸送層/電子注入層
g)正孔注入層/有機発光層/電子輸送層/電子注入層
h)正孔注入層/正孔輸送層/有機発光層/電子注入層
i)正孔注入層/正孔輸送層/有機発光層/電子輸送層/電子注入層
(ここで、記号「/」は、記号「/」を挟む各層が隣接して積層されていることを示す。以下同じ。)
なお以上のa)〜i)の構成では、左側が陽極寄りの層であり、右側が陰極寄りの層である。
【0101】
有機EL素子が有する複数の発光ユニットは、互いに同じ層構成であってもよく、また互いに異なる層構成であってもよい。図1に示す本実施形態の第1及び第2の発光ユニット11,12は上記a)の構成を有している。また図1に示す実施形態では、支持基板15上に陽極14を設ける形態を示している。この場合、上記a)からi)の各形態では、左側(陽極側)に示された層から順に支持基板15上に配置されることになる。
【0102】
なお他の実施形態の有機EL素子としては、支持基板上に陰極を配置する形態も採用し得る。この場合、上記a)からi)の各形態では、右側(陰極側)に示された層から順に支持基板上に配置されることになる。
【0103】
[第2の実施形態]
次に図2を参照して、本発明の第2の実施形態の有機EL素子を説明する。図2は第2の実施形態の有機EL素子を示す正面断面図である。図2中、第1の実施形態と同様である部材については、図1と同一符号を付す。以下、重複する説明は省略して、第1の実施形態と異なる点を主として説明する。
第1の実施形態の有機EL素子10は、第1及び第2の発光ユニット11,12からの光を陽極14および支持基板15を通して外部へ出射するボトムエミッション型の素子であるのに対して、第2の実施形態の有機EL素子20は、第1及び第2の発光ユニット11,12からの光を陰極(第1電極)21および封止基板18を通して外部へ出射するトップエミッション型の素子である。
本実施形態の有機EL素子20は支持基板15、発光機能部23および封止基板18がこの順に積層されて構成される。発光機能部23は陽極22、第1の発光ユニット11、電荷発生層13、第2の発光ユニット12および陰極21が支持基板15側からこの順に積層されて構成される。
【0104】
本実施形態では、光透過性を有する第1電極が陰極21に相当し、光透過性を有する基板が封止基板18に相当する。陰極21(第1電極)の屈折率をn1、封止基板18の屈折率をn2とすると、n1およびn2は、下記式(1)を満たす。
【数5】

【0105】
本実施形態における陰極21には、例えば第1の実施形態において第1電極として例示したものを用いることができる。例えば前述と同様に陰極21は、導電性を有するワイヤ状の導電体を分散媒に分散させた分散液を用いた塗布法により得られる。
【0106】
本実施形態に係る有機EL素子20においても、第1の実施形態に係る有機EL素子と同様の作用、効果を得ることができる。すなわち、有機発光層を含む複数の発光ユニットが積層されて構成されるマルチフォトン型の有機EL素子では、各発光ユニットに負荷を分散させ、各発光ユニットから放射される光を重ね合わされた光が取り出されるため、有機EL素子20内部で発生する光量を増大させることができる。
また、第1電極21の屈折率n1と、封止基板18の屈折率n2とがそれぞれ上記式(1)を満たすことで、光取出し効率を高くすることができる。
よって、本実施形態に係る有機EL素子によっても、有機EL素子20内部で発生する光量を増大させると共に、光取出し効率を高くすることで、発光性能のより優れたマルチフォトン型の有機EL素子を実現することができる。
また、マルチフォトン型である有機EL素子20全体としてはシングルフォトン型の有機EL素子と同じ光量となるように駆動させたとしても、有機EL素子20は、シングルフォトン型の有機EL素子より第1及び第2の有機発光層11、12に加わる負荷を小さくした状態で発光させることができるため、素子の長寿命化を図ることができる。よって、本実施形態に係る有機EL素子によっても、有機EL素子20内部で発生する光量を増大させ、素子の長寿命化を図ると共に、光取出し効率を高くすることができる。
【0107】
2.本発明の有機EL素子を搭載した装置
以上説明した本発明の各実施形態の有機EL素子は、曲面状や平面状の照明装置、例えばスキャナの光源として用いられる面状光源、表示装置に好適に用いることができる。
【0108】
有機EL素子を備える表示装置としては、アクティブマトリックス表示装置、パッシブマトリックス表示装置、セグメント表示装置、ドットマトリックス表示装置、および液晶表示装置などを挙げることができる。なお有機EL素子は、アクティブマトリックス表示装置、パッシブマトリックス表示装置、およびドットマトリックス表示装置において、各画素を構成する発光素子として用いられる。また有機EL素子は、セグメント表示装置において、各セグメントを構成する発光素子として用いられる。また有機EL素子は、ドットマトリックス表示装置、および液晶表示装置において、バックライトとして用いられる。
本発明の有機EL素子は、前述したように発光性能のより優れたマルチフォトン型の素子を実現することができるため、照明装置、面状光源、および表示装置などに好適に使用することができる。
【実施例】
【0109】
以下、作製例および比較例に基づいて本発明についてより詳細に説明するが、本発明は下記作製例等に限定されるものではない。
【0110】
<マルチフォトン型の有機EL素子の発光効率の検証>
作製例1−1、1−2及び比較例1−1〜1−4では、2つの発光ユニットを1つの電荷発生層で仕切った構造の有機EL素子を作製し、その効果を確認した。
【0111】
<作製例1−1> 電荷発生層で仕切った構造の有機EL素子の作製
(作製例1−1の層構成:ITO/PEDOT/MEH−PPV/Li/V25/MEH−PPV/Al−Li合金)
作製例1−1における有機EL素子の作製例を、図3を参照しながら説明する。
本作製例では図1に示す第1の発光ユニット11を第1の有機発光層11aと正孔注入層11bとで構成したものである。支持基板に相当するガラス基板15上に、陽極14としてITO膜(膜厚150nm)をスパッタ法により形成した基板を用意した。この基板にBYTRON製のPEDOT(ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン))/PSS(ポリスチレンスルホン酸)溶液をスピンコート法により40nmの厚みで成膜し、窒素雰囲気下において200℃で熱処理して正孔注入層11bを得た。発光材料としてAldrich社製の重量平均分子量が約20万のMEH−PPV(ポリ(2−メトキシ−5−(2’−エチル−ヘキシロキシ)−パラ−フェニレンビニレン)を用いた。このMEH−PPVの1重量%トルエン溶液を作製し、これをPEDOT/PSSが成膜された基板上にスピンコートして90nmの膜厚で第1の有機発光層11aを成膜した。正孔注入層11bと第1の有機発光層11aを併せて第1の発光ユニット11とする。
【0112】
この上に真空蒸着法により、電荷発生層13としてLi(仕事関数:2.93eV)、V25(酸化バナジウム)(仕事関数:4eV以上)を順次それぞれ、2nm、20nmの厚みで形成し、第1の層13−1、第2の層13−2とした。ここでLiの蒸着はAl−Li合金(Li含有率0.05%)を用い、Alが飛びはじめる前の数十秒間、先に飛ぶLiのみを蒸着することで行い、その直後にV25の蒸着を行った。
さらに、V25膜上に、MEH−PPVの1重量%トルエン溶液をスピンコートして、90nmの膜厚で第2の有機発光層(第2の発光ユニット)12を製膜した。さらにこの上に真空蒸着法により陰極16としてAl−Li合金を100nm形成した。以上により2つの発光ユニットを1つの電荷発生層で仕切った構造の有機EL素子を作製した。
得られた素子に直流電圧を印加したところ、発光開始電圧12V、最大輝度80cd/m2であった。電流効率は0.072cd/Aであり、下記の比較例1−1の素子(0.037cd/A)に比べて1.95倍に増大した。
【0113】
<比較例1−1> 有機EL素子の作製
(比較例1−1の層構成:ITO/PEDOT/MEH−PPV/Al−Li合金)
比較のために、作製例1−1において電荷発生層13と第2の有機発光層(第2の発光ユニット)12とを設けないこと以外は作製例1−1と同様にして、図4に示すように発光ユニット11が1つだけの有機EL素子40を作製した。なお図4中、図1におけるものと同一部材については同一符号を付している。
比較例1−1の有機EL素子40に直流電圧を印加したところ、発光開始電圧5.5V、最大輝度52cd/m2であった。電流効率は0.037cd/Aであった。
【0114】
<比較例1−2> 有機EL素子の作製
(比較例1−2の層構成:ITO/PEDOT/MEH−PPV/V25/MEH−PPV/Al−Li合金)
電荷発生層として、膜厚30nmのV25の1層のみからなるものを用いたことを除いて、比較例1−1と同様にして有機EL素子を作製した。得られた素子に40V印加しても発光しなかった。
【0115】
<作製例1−2> 異なる色の発光ユニットを積層した混色素子
(作製例1−2の層構成:ITO/PEDOT/F8−TPA−BT/Li/V25/PEDOT/PSS/F8−TPA−PDA/Al−Li合金)
作製例1−1において発光材料として用いたMEH−PPVの代わりに、緑色の光を発光する下記構造式(1)で示す高分子発光材料31(略称F8(poly(9,9-dioctylfluorene))−TPA(トリフェニルアミン)−BT(ポリビスアミドトリアゾール))を発光材料として用いた高分子発光層を含む第1の発光ユニット11と、電荷発生層13とを形成した後、PEDOT/PSS層を形成し、引き続いて青色の光を発光する下記構造式(2)で示す高分子発光材料32(略称F8−TPA−PDA(p-フェニレンジアミン))を発光材料として用いた高分子発光層を含む第2の発光ユニット12を成膜した後、作製例1−1と同様にして陰極を形成して、二つの発光ユニットからの発光波長が異なる発光素子を作製した。
【0116】
高分子発光材料31
【化1】

【0117】
高分子発光材料32
【化2】

【0118】
<比較例1−3、1−4> 作製例2の比較、緑と青の発光層のみからなる単一素子
(比較例1−3の層構成:ITO/PEDOT/F8−TPA−BT/Al−Li合金)
(比較例1−4の層構成:ITO/PEDOT/F8−TPA−PDA/Al−Li合金)
作製例1−2との比較のため、比較例1−2と同様にITO/PEDOT/有機発光層/Al−Li合金の構造の発光ユニット1つからなる素子を作製した。ここで比較例1−3では、発光材料として緑色を発光するF8−TPA−BTを有機発光層に用い、比較例1−4では、発光材料として青色を発光するF8−TPA−PDAを有機発光層に用いた。
【0119】
比較例1−3、1−4の駆動電圧はそれぞれ3.6V、5.4Vであるのに対し、作製例1−2では8.0Vとなり2つのユニットを積層した素子の予想に近い電圧を示した。また作製例1−2の素子では2つの層からの混色により、スペクトルが広くなり白がかった緑色の発光が得られた。
【0120】
次に、以下の作製例2−1〜2−3では、光透過性を有する膜本体内にワイヤ状の導電体を設けた第1電極の屈折率を特定の範囲に制御するとともに、透明支持基板と第1電極との屈折率差を特定の範囲に制御することにより、光取出し効率を向上させることができることを確認する。
【0121】
<作製例2−1>第1電極内にワイヤ状の導電体を設置した有機EL素子の作製
ワイヤ状の導電体として、アミノ基含有高分子系分散剤(アイ・シー・アイ・ジャパン社製、商品名「ソルスパース24000SC」)で表面を保護した銀ナノワイヤー(長軸平均長さ1μm、短軸平均長さ10nm)を用いる。この銀ナノワイヤーのトルエン分散液2g(銀ナノワイヤー1.0g含有)と、膜本体となる光硬化性モノマーであるトリメチロールプロパントリアクリレート(新中村化学社製、商品名「NKエステル−TMPT」)0.25gとを混合し、銀ナノワイヤーを混合溶液中に分散させ、さらに重合開始剤(日本チバ・ガイギー社製、商品名「イルガキュア907」)0.0025gを添加する。この混合溶液を厚さ0.7mmのガラス基板(透明板本体:屈折率約1.5)に塗布し、ホットプレート上で110℃20分加熱して溶媒を乾燥し、さらにUVランプで光照射(6000mW/cm2)することによって硬化して、膜厚が150nmの透明導電膜を得る。このように成膜することによって、透過率が80%以上、体積抵抗率が1Ω・cm以下である透明導電膜が得られる。
【0122】
光硬化樹脂の屈折率は1.47であり、得られる透明導電膜の屈折率も1.47となり、この透明導電膜付き透明板を、光透過性を有する第1電極を有する透明支持基板あるいは透明封止基板に用いることにより有機EL素子を得ることができる。得られる有機EL素子では光取出し効率が向上する。
【0123】
<作製例2−2>第1電極内にワイヤ状の導電体を設置した有機EL素子の作製
ワイヤ状の導電体として、アミノ基含有高分子系分散剤(アイ・シー・アイ・ジャパン社製、商品名「ソルスパース24000SC」)で表面を保護した銀ナノワイヤー(長軸平均長さ1μm、短軸平均長さ10nm)を用いる。この銀ナノワイヤーのトルエン分散液2g(銀ナノワイヤー1.0g含有)と、膜本体となるポリ(エチレンジオキシチオフェン)/ポリスチレンスルホン酸の溶液(スタルク社製、商品名「BaytronP」)2.5gとを混合し、銀ナノワイヤーを混合溶液中に分散させる。この混合溶液を厚さ0.7mmのガラス基板(透明板本体)に塗布し、ホットプレート上で200℃20分加熱し、溶媒を乾燥すると膜厚が150nmの透明導電膜を得る。このように成膜することによって、透過率が80%以上、体積抵抗率が1Ω・cm以下である透明導電膜が得られる。
【0124】
「BaytronP」の屈折率は1.7であり、得られる透明導電膜の屈折率も1.7となり、この透明導電膜付き透明板を、光透過性を有する第1電極を有する透明支持基板あるいは透明封止基板に用いることにより有機EL素子を得ることができる。得られる有機EL素子では、光取出し効率が向上する。
【0125】
<作製例2−3>第1電極内にワイヤ状の導電体を設置した有機EL素子の作製
ワイヤ状の導電体として、アミノ基含有高分子系分散剤(アイ・シー・アイ・ジャパン社製、商品名「ソルスパース24000SC」)で表面を保護した銀ナノワイヤー(長軸平均長さ1μm、短軸平均長さ10nm)を用いる。膜本体となるポリ(エチレンジオキシチオフェン)/ポリスチレンスルホン酸の溶液(スタルク社製、商品名「BaytronP」)2.5gに、ジメチルスルホキシド0.125gを混合した混合液と、銀ナノワイヤーのトルエン分散液2g(銀ナノワイヤー1.0g含有)とを混合し、銀ナノワイヤーを混合溶液中に分散させる。この混合溶液を0.7mm厚のガラス基板に塗布し、ホットプレート上で200℃20分加熱し、溶媒を乾燥すると膜厚が150nmの導電膜を得る。このように成膜することによって透過率が80%以上、体積抵抗率が1Ω・cm以下である透明導電膜が得られる。
【0126】
「BaytronP」の屈折率は1.7であり、得られる透明導電膜の屈折率も1.7となり、この透明導電膜付き透明板を、透明第1電極を有する透明支持基板あるいは透明封止基板に用いることにより有機EL素子を得ることができる。得られる有機EL素子では光取出し効率が向上する。
【符号の説明】
【0127】
10、20、30 有機EL素子
11、11a 第1の発光ユニット(第1の有機発光層)
12 第2の発光ユニット(第2の有機発光層)
13 電荷発生層
13−1 第1の層
13−2 第2の層
14 陽極(第1電極)
15 支持基板
16 陰極(第2電極)
17、23 積層体(発光機能部)
18 封止基板(上部封止膜)
21 陰極(第1電極)
22 陽極(第2電極)

【特許請求の範囲】
【請求項1】
光透過性を有する基板と、
陽極および陰極のうちのいずれか一方の電極であり、前記基板に接して設けられる光透過性を有する第1電極と、
前記陽極および陰極のうちの他方の電極である第2電極と、
前記第1電極および第2電極間に設けられ、かつそれぞれが有機発光層を含む複数の発光ユニットと、
前記発光ユニットに挟持されて配置される電荷発生層とを備え、
前記電荷発生層は、仕事関数が3.0eV以下の金属およびその化合物からなる群(A)から選ばれるものの1種類以上と、仕事関数が4.0eV以上の化合物(B)の1種類以上とを含み、
前記第1電極の屈折率をn1、前記基板の屈折率をn2とすると、n1およびn2がそれぞれ次式(1):
【数1】

を満たす、
有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項2】
前記発光ユニットが、塗布法により形成されてなる有機発光層を含む、請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項3】
前記有機発光層が、高分子有機化合物を含む、請求項1または2に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項4】
前記電荷発生層が、前記群(A)から選ばれるものの1種類以上を含む第1の層と、前記化合物(B)の1種類以上を含む第2の層とを含んで成り、前記第1の層が、前記第2の層よりも、前記陽極としての第1または第2電極寄りに配置される、請求項1から3のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項5】
前記電荷発生層は、前記群(A)から選ばれるものの1種類以上と、前記化合物(B)の1種類以上とが混合されてなる層である、請求項1から3のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項6】
前記仕事関数が3.0eV以下の金属が、アルカリ金属、及びアルカリ土類金属からなる群から選択される、請求項1から5のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項7】
前記化合物(B)が遷移金属酸化物である、請求項1から6のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項8】
前記遷移金属酸化物が、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Tc、及びReからなる群から選ばれる1種類以上の金属の酸化物である、請求項7に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項9】
前記仕事関数が3.0eV以下の金属がLiであり、前記仕事関数が4.0eV以上の化合物がV25である、請求項1から8のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項10】
前記第1電極が、塗布法により形成される、請求項1から9のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項11】
前記第1電極が、
光透過性を有する膜本体と、
該膜本体中に配置され、導電性を有するワイヤ状の導電体とを含む、請求項1から10のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項12】
前記ワイヤ状の導電体の径が200nm以下である、請求項11に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項13】
前記ワイヤ状の導電体が、前記膜本体中において網目構造を構成している、請求項12に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項14】
前記膜本体が、導電性を有する樹脂を含む、請求項11から13のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項15】
前記第1電極が、陽極である、請求項1から14のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項16】
請求項1から15のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備える照明装置。
【請求項17】
請求項1から15のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備える面状光源。
【請求項18】
請求項1から15のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備える表示装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2010−192472(P2010−192472A)
【公開日】平成22年9月2日(2010.9.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−31972(P2009−31972)
【出願日】平成21年2月13日(2009.2.13)
【出願人】(000002093)住友化学株式会社 (8,981)
【Fターム(参考)】