説明

有機EL装置用光学部材及び有機EL装置

【課題】光取り出し効率をさらに向上し、多重干渉に特有の視野角依存性を低減することが可能な有機EL装置用光学部材、及びこれを用いた有機EL装置の提供。
【解決手段】有機EL装置用光学部材は、発光層を有する有機EL装置に用いる有機EL装置用光学部材であって:前記発光層からの光を反射する反射層と;前記発光層からの光を取り出す光取り出し層と;前記反射層と前記光取り出し層との間に光路長調整層と;を有する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、有機EL装置用光学部材及び有機EL装置に関する。
【背景技術】
【0002】
有機エレクトロルミネッセンス(EL)装置は、液晶ディスプレイなどの従来の薄型表示装置と比較して、応答速度の速さ、視野角の広さ、解像度の高さ、色再現域の広さ、エネルギー変換効率の高さ、コントラスト比の高さ、及び大型化が容易であること等から、盛んに研究開発が行われ、上市もされている。
【0003】
有機EL装置は、一般的に、有機発光材料などからなる発光層と、この発光層を挟むように配置された一対の電極とを有し、その他、必要に応じて、発光層からの発光を一方向に出射するための反射層や、発光材料の酸素等による劣化を防ぐための封止層など、複数の層構造を有する。このような複数の層構造を経て発光層からの発光を出射面に出射させる場合、層間で発生する、各層の屈折率の相違に起因した反射を無視し得ない。したがって、発光層からこれらの複数の層を経て出射面に効率的に出射させるには、層間の屈折界面での反射率を考慮して、屈折界面での反射が発生しないように、発光材料からの光の進行方向を効率的に制御する必要がある。そこで、回折格子を有する層、微粒子を有する層、高い屈折率を有する層と低い屈折率を有する層とを組み合わせた層など、光取り出し(光散乱)機能を有する層を設けて、発光材料からの光の進行方向を制御する技術が開示されている(特許文献1及び2)。
【0004】
特許文献1では、背面電極と、前面電極と、この背面電極と前面電極との間に介在するように配置された発光層を含んだ活性層と、発光層からの光を反射する反射層と、活性層の主面に平行な方向に伝播している光を出射方向に取り出す、反射層に接するように設けられた取り出し層とを具備する表示装置を開示する。また、特許文献2は、発光材料等からなる有機材料層と、この有機材料層に接するように配置された反射性を有する反射電極と、高い屈折率を有する層と低い屈折率を有する層とを有する光取出しフィルムとからなる有機発光ダイオードディスプレイ装置を開示する。
【0005】
これらのいずれも、発光材料からの発光を出射面に効率的に出射させるために、上記の光取り出し(光散乱)機能を有する層を設けているものの、その光取り出し効率は、十分ではない。なかでも、発光素子からの発光が、発光素子と反射層との間で反射を繰り返し、多重的な干渉が生じる光共振構造(マイクロキャビティー構造;MC構造)を有する有機EL装置では、色純度が向上するものの、さらに光取出し効率を向上させる必要がある。
【0006】
また、MC構造を有することにより生じる多重干渉に特有の現象として、視野角に依存して輝度が低下したり、視野角に依存して色度が異なるといった、視野角に依存した画像再現性に関する問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2008−515129号公報
【特許文献2】米国特許出願公開2009/0015142号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、光取り出し効率をさらに向上し、多重干渉に特有の視野角依存性を低減することが可能な有機EL装置用光学部材、及びこれを用いた有機EL装置を提供することを目的とする。
【0009】
また、画素毎に最適な構造設計が可能な有機EL装置用光学部材及びこれを用いた有機EL装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明者らは、前記目的を達成すべく鋭意検討を行った結果、反射層と光取り出し層との間に光路長調整層を設けることにより前記目的が達成されることを見出し、本発明の完成に至った。
【0011】
本発明は、本発明者らによる前記知見に基づくものであり、前記課題を解決するための手段としては以下の通りである。即ち、
<1> 発光層を有する有機EL装置に用いる有機EL装置用光学部材であって:前記発光層からの光を反射する反射層と;前記発光層からの光を取り出す光取り出し層と;前記反射層と前記光取り出し層との間に光路長調整層と;を有することを特徴とする有機EL装置用光学部材である。
反射層と光取り出し層との間に光路長調整層が位置することで、より高い光取り出し効率が達成される。
<2> 光路長調整層の厚みが、画素毎に異なる前記<1>から<14>のいずれかに記載の有機EL装置用光学部材である。
<3>光取り出し層からみて光出射方向に電極をさらに有する前記<1>から<2>のいずれかに記載の有機EL装置用光学部材である。
前記<3>に記載の有機EL装置用光学部材である。
<4> 光取り出し層からみて反射層の反対側に基板をさらに有する前記<1>から<3>のいずれかに記載の有機EL装置用光学部材である。
【0012】
また、<5> 請求項1から4のいずれかに記載の有機EL装置用光学部材を有することを特徴とする有機EL装置である。
<6> 第1の基板と;一対の電極間に配置された発光層と;を有する有機EL装置であって、光取り出し層が、前記発光層に対して前記有機EL装置の光出射方向の反対側に位置する前記<5>に記載の有機EL装置である。
<7> 光路長調整層の厚みが、画素毎に異なる前記<5>から<6>のいずれかに記載の有機EL装置である。
<8> 光取り出し層からみて反射層の反対側に第2の基板をさらに有する前記<5>から<16>のいずれかに記載の有機EL装置である。
<9> 第2の基板がバリアフィルム基板である前記<8>に記載の有機EL装置である。
<10> 発光層からみて光出射方向に低屈折率層をさらに有する前記<5>から<9>のいずれかに記載の有機EL装置である。
<11> トップエミッション型である前記<5>から<10>のいずれかに記載の有機EL装置である。
<12> ボトムエミッション型である前記<5>から<10>のいずれかに記載の有機EL装置である。
<13> 光路長調整層が反射層と光取り出し層とに接するように配置される前記<1>から<4>のいずれかに記載の有機EL装置用光学部材である。
<14> 光取り出し層と電極との間に高屈折率平滑層をさらに有する前記<1>から<4>及び前記<13>のいずれかに記載の有機EL装置用光学部材である。
<15> 高屈折率平滑層が光取り出し層と電極とに接するように配置される前記<14>に記載の有機EL装置用光学部材である。
<16> 光路長調整層が反射層と光取り出し層とに接するように配置される前記<5>から<12>のいずれかに記載の有機EL装置である。
<17> 光取り出し層と電極との間に高屈折率平滑層をさらに有する前記<5>から<12>及び前記<16>のいずれかに記載の有機EL装置である。
<18> 高屈折率平滑層が光取り出し層と電極とに接するように配置される前記<17>に記載の有機EL装置である。
<19> 低屈折率層が中空で構成される前記<10>から<12>及び前記<16>から<18>のいずれかに記載の有機EL装置である。
<20> 低屈折率層が材料充填されて構成される前記<10>から<12>及び前記<16>から<18>のいずれかに記載の有機EL装置である。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、従来における前記諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、光取り出し効率をさらに向上し、多重干渉に特有の視野角依存性を低減することが可能な有機EL装置用光学部材、及びこれを用いた有機EL装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】図1は、本発明による有機EL装置用光学部材の一例を示す概略断面図である。
【図2】図2は、本発明による有機EL装置用光学部材の他の例を示す概略断面図である。
【図3】図3は、本発明による有機EL装置の一例であるトップエミッション型の有機EL装置を示す概略断面図である。
【図4】図4は、本発明による有機EL装置の一例であるボトムエミッション型の有機EL装置を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明による有機EL装置用光学部材及びこれを有する有機EL装置について、詳細に説明する。
【0016】
<有機EL装置用光学部材>
本発明による有機EL装置用光学部材は、後述の発光層を有する有機EL装置に用いるものであって、発光層からの光を反射する反射層と、発光層からの発光を取り出す光取り出し層と、この反射層と光取り出し層との間に光路長調整層とを有し、さらに必要に応じて、その他の層構造を有してなる。図1及び2は、有機EL装置用光学部材の概略断面図を示したものであって、図1は、本発明による有機EL装置用光学部材の一例を示す概略断面図であり、図2は、本発明による有機EL装置用光学部材の他の例を示す概略断面図である。なお、各図において、点線で囲み且つ点線で矢示した部分は、各図に記載の態様に含まれるものではないが、各態様をより容易に理解するために記したものである。
【0017】
図1を参照すると、本発明による有機EL装置用光学部材は、いわゆるトップエミッション型の有機EL装置に用いられてもよく、後述する発光層102からの光を反射する反射層16と、反射層16からみて有機EL装置の光出射方向に形成された光取り出し層14と、反射層16と光取り出し層14との間に光路長調整層12とを有する。また、本発明による有機EL装置用光学部材は、その他、後述する電極22、高屈折率平滑層24、基板26及びガスバリア層28を適宜有してもよい。
【0018】
また、図2を参照すると、本発明による有機EL装置用光学部材は、いわゆるボトムエミッション型の有機EL装置に用いられてもよく、図1に示す有機EL装置用光学部材と同様に、後述する発光層102からの光を反射する反射層16と、反射層16からみて有機EL装置の光出射方向に形成された光取り出し層14と、反射層16と光取り出し層14との間に光路長調整層12とを有する。また、本発明による有機EL装置用光学部材は、その他、後述する接合層25及びバリアフィルム基板106を適宜有してもよい。
【0019】
本発明による有機EL装置用光学部材は、反射層、光取り出し層及び光路長調整層並びに、必要に応じて、その他の層構造からなる光学部材として、供給されてもよい。
【0020】
なお、本発明において、「光出射方向」とは、発光層からの光が、最終的に有機EL装置の所望する出射面から装置の外部に出射される方向を示し、例えば、図1に示すトップエミッション型の有機EL装置に用いる有機EL装置用光学部材の場合、矢印で示した通り、発光層102からみて基板26と反対側(図面に平行に上方に)向かう方向を示し、図2に示すボトムエミッション型の有機EL装置に用いる有機EL装置用光学部材の場合、矢印で示した通り、発光層102からみて図示されていない基板方向(図面に平行に下方に)向かう方向を示す。
【0021】
<<反射層>>
本発明において、反射層としては、後述の発光層からの光を反射するものであれば、特に制約はなく、本発明の目的に応じて適宜選択することができる。反射層の形状、構造、大きさとしては、本発明の目的に応じて適宜選択すればよく、反射層の厚みは、本発明の目的に応じて適宜選択すればよく、10nm〜1,000nmの範囲であってもよい。
【0022】
反射層の配置位置としては、有機EL装置用光学部材が装着される有機EL装置の態様に応じて、適宜選択すればよく、有機EL装置用光学部材をTFT基板を有するトップエミッション型の有機EL装置に用いる場合、反射層は、この基板のチャネル側と後述の発光層との間に配置すればよく、有機EL装置用光学部材をTFT基板を有するトップエミッション型の有機EL装置に用いる場合、反射層は、この基板のゲート側と後述の発光層との間に配置すればよい。
【0023】
反射層の材料としては、発光層からの光を反射するものであれば特に制約はなく、例えば、この発光に対して70%以上の反射率を有するものであってもよい。反射層の材料としては、Al、Ag、Mg、Mo、Au、Wなどの金属、又はこれらの合金、例えば、Ag−Mg、Al−Moなどが挙げられる。
【0024】
<<光取り出し層>>
本発明において、光取り出し層は、後述の発光層からの光の方向を積極的に変えて有機EL装置の外部へ光を取り出すものであれば、特に制約はない。光取り出し層の形状としては、本発明の目的に応じて適宜選択すればよく、例えば、微細な凹凸を光取り出し層の表面に設けたもの、微粒子を光取出し層内に分散させたもの、プリズムやレンズなどの形状物を光取り出し層に設けたものであってもよい。光取り出し層の厚みは、本発明の目的に応じて適宜選択すればよく、10nm〜5,000nmの範囲であってもよい。
【0025】
光取り出し層の配置位置としては、反射層と発光層との間であれば、有機EL装置用光学部材が装着される有機EL装置の態様に応じて、適宜選択すればよい。例えば、所望の層(例えば、後述の高屈折率平滑層)を挟むように後述の電極との間に配置されてもよい。また、後述の光取出し効率や画質を制御する点で、反射層と接しないように配置してもよい。
【0026】
粒子を用いた光取り出し層の材料としては、発光層からの光の方向を積極的に変えてパネル外部へ光を取り出すものであれば特に制約はなく、例えば、ZrO、TiOなどの高い屈折率を有する粒子が挙げられる。
【0027】
粒子を用いて光取り出し効果を達成する光取り出し層の場合、光取り出し層における粒子の含有量としては、光取り出し層への入射光が所定の程度に散乱されるものであれば、特に制約はないが、光取り出し層の質量に対して1質量%〜50質量%の範囲であることが好ましく、5質量%〜20質量%の範囲であることがより好ましく、6質量%〜10質量%の範囲であることが特に好ましい。粒子の含有量が1質量%未満であると、所望の効果が得られないことがあり、50質量%を超えると、光が透過しないことがある。一方、粒子の含有量が前記の特に好ましい範囲内であると、光取出しの点で有利である。
【0028】
なお、本発明において、光取り出し層による発光層からの光を取り出すとは、光取り出し層に入射した光(以下、光取り出し層に限らず、入射光とも称する。)が、最終的に有機EL装置の出射方向に出射し得るように光路を変更することをいう。このような変更の態様としては、例えば、光取り出し層への入射光を任意に散乱したり、入射光を回折したり、屈折率の異なる複数の層を通過させることで入射光を任意に屈折したり、散乱する態様が挙げられる。なかでも、光取出し効率、画像(にじみ等)の点で、発光源に近い位置に光取出し構造を設置する態様を採用することが好ましい。
【0029】
<<光路長調整層>>
本発明において、光路長調整層としては、入射光が光路長調整層内を進行する長さを調整し得るものであれば、特に制約はなく、例えば、反射層から半透明電極までの光路長を、発光層からの発光の波長をλとしたときにλ/2の整数倍となるように調整するものなどが挙げられる。光路長調整層は、このような態様であれば、形状、構造、大きさ等について、特に制約はない。光路長調整層の厚みとしては、10nm〜1,000nmの範囲であればよく、また、画素毎に同一の厚みであっても、異なる厚みであってもよい。なかでも、各画素に最適な構造設計が可能な点で、異なる厚みを有することが好ましい。
【0030】
光路長調整層の配置位置としては、反射層と光取り出し層との間に配置されたものであれば、特に制約はないが、例えば、反射層と光取り出し層とに接するように配置する態様が挙げられる。
【0031】
光路長調整層の材料としては、入射光の波長や光強度に有意な影響を与えないものであれば、特に制約はなく、光学的に透明な無機及び有機の各種の材料、例えば、ポリアクリレート、ポリメタクリ酸メチル、ポリイミドなどの透明樹脂が挙げられる。
【0032】
<<電極>>
本発明において、電極としては、後述の発光層に電界を印加し得るものであれば、特に制約はない。電極は、有機EL装置用光学部材又は有機EL装置への配置の形態に応じて、陽極若しくは陰極又は透明若しくは半透明等、適宜選択すればよく、例えば、有機EL装置の発光層からみて、光出射方向に位置する電極を透明としてもよい。
【0033】
<<<陽極>>>
陽極は、通常、上述の発光層を構成する有機化合物層に正孔を供給する電極としての機能を有していればよく、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、有機EL装置の用途、目的に応じて、公知の電極材料のなかから適宜選択することができる。前述のごとく、陽極は、通常、透明陽極として設けられる。
【0034】
陽極の材料としては、例えば、金属、合金、金属酸化物、導電性化合物、又はこれらの混合物が好適に挙げられる。陽極材料の具体例としては、アンチモンやフッ素等をドープした酸化錫(ATO、FTO)、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム錫(ITO)、酸化亜鉛インジウム(IZO)等の導電性金属酸化物、金、銀、クロム、ニッケル等の金属、さらにこれらの金属と導電性金属酸化物との混合物又は積層物、ヨウ化銅、硫化銅などの無機導電性物質、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロールなどの有機導電性材料、及びこれらとITOとの積層物などが挙げられる。このなかで好ましいのは、導電性金属酸化物であり、特に、生産性、高導電性、透明性等の点からはITOが好ましい。
【0035】
陽極は、例えば、印刷方式、コーティング方式等の湿式方式、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理的方式、CVD、プラズマCVD法等の化学的方式などのなかから、陽極を構成する材料との適性を考慮して適宜選択した方法に従って、前記基板上に形成することができる。例えば、陽極の材料として、ITOを選択する場合には、陽極の形成は、直流又は高周波スパッタ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等に従って行うことができる。
【0036】
本発明において、陽極の配置位置としては、発光層に接するように設けられれば、特に制限はなく、有機EL装置の用途、目的に応じて適宜選択することができるが、陽極は、発光層における一方の表面の全部に形成されていてもよく、その一部に形成されていてもよい。
【0037】
なお、陽極を形成する際のパターニングとしては、フォトリソグラフィーなどによる化学的エッチングによって行ってもよいし、レーザーなどによる物理的エッチングによって行ってもよく、また、マスクを重ねて真空蒸着やスパッタ等をして行ってもよいし、リフトオフ法や印刷法によって行ってもよい。
【0038】
陽極の厚みとしては、陽極を構成する材料により適宜選択することができ、一概に規定することはできないが、通常、10nm〜50μm程度であり、50nm〜20μmが好ましい。
【0039】
陽極の抵抗値としては、10Ω/□以下が好ましく、10Ω/□以下がより好ましい。陽極が透明である場合は、無色透明であっても、有色透明であってもよい。透明陽極側から発光を出射ためには、その透過率としては、60%以上が好ましく、70%以上がより好ましい。
【0040】
なお、透明陽極については、沢田豊監修「透明導電膜の新展開」シーエムシー刊(1999)に詳述があり、ここに記載される事項を本発明に適用することができる。耐熱性の低いプラスティック基材を用いる場合は、ITO又はIZOを使用し、150℃以下の低温で成膜した透明陽極が好ましい。
【0041】
<<<陰極>>>
陰極は、通常、上述の発光層を構成する有機化合物層に電子を注入する電極としての機能を有していればよく、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、有機EL装置の用途、目的に応じて、公知の電極材料のなかから適宜選択することができる。
【0042】
陰極を構成する材料としては、例えば、金属、合金、金属酸化物、電気伝導性化合物、これらの混合物などが挙げられる。具体例としてはアルカリ金属(例えば、Li、Na、K、Cs等)、アルカリ土類金属(例えばMg、Ca等)、金、銀、鉛、アルミニウム、ナトリウム−カリウム合金、リチウム−アルミニウム合金、マグネシウム−銀合金、インジウム、及びイッテルビウム等の希土類金属などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいが、安定性と電子注入性とを両立させる観点からは、2種以上を好適に併用することができる。
【0043】
これらのなかでも、陰極を構成する材料としては、電子注入性の点で、アルカリ金属やアルカリ土類金属が好ましく、保存安定性に優れる点で、アルミニウムを主体とする材料が好ましい。アルミニウムを主体とする材料とは、アルミニウム単独、アルミニウムと0.01質量%〜10質量%のアルカリ金属又はアルカリ土類金属との合金若しくはこれらの混合物(例えば、リチウム−アルミニウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金など)をいう。
【0044】
なお、陰極の材料については、特開平2−15595号公報、特開平5−121172号公報に詳述されており、これらの広報に記載の材料は、本発明においても適用することができる。
【0045】
陰極の形成方法については、特に制限はなく、公知の方法に従って行うことができる。例えば、印刷方式、コーティング方式等の湿式方式、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理的方式、CVD、プラズマCVD法等の化学的方式などのなかから、前記した陰極を構成する材料との適性を考慮して適宜選択した方法に従って形成することができる。例えば、陰極の材料として、金属等を選択する場合には、その1種単独又は2種以上を同時又は順次にスパッタ法等に従って行うことができる。
【0046】
陰極を形成するに際してのパターニングは、フォトリソグラフィーなどによる化学的エッチングによって行ってもよいし、レーザーなどによる物理的エッチングによって行ってもよく、マスクを重ねて真空蒸着やスパッタ等をして行ってもよいし、リフトオフ法や印刷法によって行ってもよい。
【0047】
本発明において、陰極の配置位置は、発光層に電界を印加し得るように設けられれば、特に制限はなく、発光層上の全部に形成されていてもよく、その一部に形成されていてもよい。
【0048】
また、陰極と前記有機化合物層との間に、アルカリ金属又はアルカリ土類金属のフッ化物、酸化物等による誘電体層を0.1nm〜5nmの厚みで挿入してもよい。この誘電体層は、一種の電子注入層とみることもできる。誘電体層は、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等により形成することができる。
【0049】
陰極の厚みは、陰極を構成する材料により適宜選択することができ、一概に規定することはできないが、通常10nm〜5μm程度であり、50nm〜1μmが好ましい。
【0050】
また、陰極は、透明であってもよいし、半透明であってもよいし、不透明であってもよい。なお、透明な陰極は、陰極の材料を1nm〜10nmの厚さに薄く成膜し、さらにITOやIZO等の透明な導電性材料を積層することにより形成することができる。
【0051】
<<基板>>
本発明による有機EL装置用光学部材において、光を透過し、パネル全体を支えるだけでなく、有機EL装置の外部からの水侵入を防ぐことを目的として、基板を有してもよい。基板としては、この目的を満たす限り、特に制約はなく、その形状、構造、大きさ等を適宜選択すればよく、一般的には、基板の形状としては、板状であることが好ましい。基板の構造としては、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよく、また、単一部材で形成されていてもよいし、2以上の部材で形成されていてもよい。基板は、無色透明であっても、有色透明であってもよいが、発光層から発せられる光が通過する側の基板が光を散乱又は減衰等させることがない点で、無色透明であることが好ましい。
【0052】
基板の配置位置としては、発光層からの光の特性に影響を及ぼさない限りは、特に制約はない。なかでも、光取り出し層からみて、反射層の反対側に配置されることが、発光層からの光の特性に影響を及ぼさない点、有機EL装置を封止する点等で、好ましい。
【0053】
基板の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、その具体例としては、イットリア安定化ジルコニア(YSZ)、ガラス等の無機材料、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリイミド、ポリシクロオレフィン、ノルボルネン樹脂、及びポリ(クロロトリフルオロエチレン)等の有機材料が挙げられる。
【0054】
例えば、基板としてガラスを用いる場合、その材質については、ガラスからの溶出イオンを少なくするため、無アルカリガラスを用いることが好ましい。また、ソーダライムガラスを用いる場合には、シリカなどのバリアコートを施したもの(例えば、バリアフィルム基板)を使用することが好ましい。有機材料の場合には、耐熱性、寸法安定性、耐溶剤性、電気絶縁性及び加工性に優れていることが好ましい。
【0055】
熱可塑性基板を用いる場合には、さらに必要に応じて、ハードコート層、アンダーコート層などを設けてもよい。
【0056】
<<その他の層構成>>
<<<高屈折率平滑層>>>
本発明において、高屈折率平滑層は、光を吸収して影響を及ぼさないものであれば、特に制約はない。高屈折率平滑層の形状については、光取り出し層、例えば散乱粒子層と接する面がRa100nm以下の平滑度を有すれば、特に制約はなく、この平滑度は1〜50nmであることが好ましく、10nm以下であることがより好ましく、5nm以下であることが特に好ましい。平滑度が100nm以上であると、短絡することがあり、100nmを超えると、短絡することがある。一方、平滑度が前記の特に好ましい範囲内であると、信頼性(多画素パネルでの欠陥発生率の低下)の点で有利である。なお、平滑度の測定方法としては、表面粗さ計、レーザー顕微鏡、原子間力顕微鏡(AFM)を用いて観察する方法が挙げられる。高屈折率平滑層の構造及び大きさ等については、上記の条件を満たすものであれば、特に制約はないが、屈折率が1.7以上であることが好ましい。なお、本発明において、高屈折率平滑層の「高屈折率」とは、有機EL装置に装着される発光層の屈折率と同じ屈折率をいう。
【0057】
高屈折率平滑層の配置位置としては、絶縁層や封止層と発光層の近傍であれば、特に制約はなく、例えば、電極と光取り出し層との間に配置されてもよい。
【0058】
高屈折率平滑層の材料については、上記の要件を満たすものであれば、特に制約はなく、例えば、高い屈折率微粒子(ZrO、TiOなど)を分散させたアクリル樹脂などの高い屈折率を有する樹脂が挙げられる。
【0059】
<<<ガスバリア層>>>
本発明において、空気や水分などの透過を防止することを目的として、ガスバリア層を設けてもよい。ガスバリア層の形状、構造、大きさについては、本発明の目的に応じて適宜選択すればよい。ガスバリア層の配置位置としては、空気や水分などの透過により各層の特性に影響を与えないような態様であれば特に制約はなく、目的に応じて適宜選択すればよい。ガスバリア層の材料としては、窒化珪素、酸化珪素などの無機物、無機/有機物の積層構造が好適に用いられる。ガスバリア層は、例えば、高周波スパッタリング法などにより、基板上に形成してもよい。
【0060】
(有機EL装置用光学部材における層の形成方法)
本発明による有機EL装置用光学部材において、有機EL装置用光学部材の各層の形成方法としては、特に言及しない限りは特に制限はなく、本技術分野公知の方法により形成すればよい。例えば、蒸着法やスパッタ法等の乾式製膜法、転写法、印刷法、塗布法、インクジェット法、及びスプレー法等から適宜選択することができる。
【0061】
<有機EL装置>
本発明による有機EL装置は、発光層を有する有機EL装置に用いるものであって、基板と、一対の電極間に配置された発光層と、発光層からの光を反射する反射層と、発光層からの光を取り出す光取り出し層と、反射層と光取り出し層との間に光路長調整層とを有し、さらに必要に応じて、その他の層構造を有してなる。図3及び4は、その概略断面図を示したものであって、図3は、本発明による有機EL装置の一例であるトップエミッション型の有機EL装置を示す概略断面図であり、図4は、本発明による有機EL装置の一例であるボトムエミッション型の有機EL装置を示す概略断面図である。なお、図3及び4において、上記の本発明による有機EL装置用光学部材と重複する層構造については、同様の符号を付した。
【0062】
図3を参照すると、本発明によるトップエミッション型の有機EL装置100は、ガラス等からなる第1の基板26と、一対の電極22、122間に配置された発光層102と、発光層102からの光を反射する反射層16と、発光層102からの光を取り出す光取り出し層14と、反射層16と光取り出し層14との間に配置された光路長調整層12とを有し、さらに必要に応じて、高屈折率平滑層24、ガスバリア層28、低屈折率層104、第2の基板であるバリアフィルム基板106、保護層124、反射防止層126等のその他の層構造を有する。
【0063】
また、図4を参照すると、本発明によるボトムエミッション型の有機EL装置100は、バリアコートされてなるバリアフィルム基板106と、一対の電極22、122間に配置された発光層102と、発光層102からの光を反射する反射層16と、発光層102からの光を取り出す光取り出し層14と、反射層16と光取り出し層14との間の光路長調整層12とを有し、さらに必要に応じて、接合層25、基板26、ガスバリア層28、低屈折率層104、保護層124、反射防止層126等のその他の層構造を有する。
【0064】
本発明による有機EL装置において、上記の本発明による有機EL装置用光学部材で説明した反射層、光取り出し層、光路長調整層等の各層の形状、構造、大きさ、材料等の構成は、本発明による有機EL装置においても適用し得る。したがって、以下、本発明による有機EL装置に用い得るその他の層構成について、説明する。
【0065】
<<<発光層>>>
本発明において、発光層としては、電界を印加されて光を発するものであれば、特に制約はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【0066】
例えば、発光層は、有機発光材料からなるものであっても、無機発光材料からなるものであってもよいが、なかでも、発光効率、装置の大型化が可能、高い色純度の点で、有機発光材料が好ましい。以下、有機発光材料を用いた発光層を有する有機化合物層について、説明する。
【0067】
<<有機化合物層>>
有機化合物層の積層の形態としては、陽極側から、正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層の順に積層されている態様が好ましい。さらに、正孔輸送層と陽極との間に正孔注入層、及び/又は有機発光層と電子輸送層との間に、電子輸送性中間層を有する。また、有機発光層と正孔輸送層との間に正孔輸送性中間層を、同様に陰極と電子輸送層との間に電子注入層を設けてもよい。尚、各層は複数の二次層に分かれていてもよい。
【0068】
有機発光層は、前記発光層に、陽極と陰極、及び有機発光層以外の各層は前記その他の層に、それぞれ対応する。
【0069】
有機化合物層を構成する各層は、蒸着法やスパッタ法等の乾式製膜法、転写法、印刷法、塗布法、インクジェット法、及びスプレー法等いずれによっても好適に形成することができる。
【0070】
本発明による有機EL装置は、有機発光層を含む少なくとも一層の有機化合物層を有しており、有機発光層以外の他の有機化合物層としては、正孔輸送層、電子輸送層、正孔ブロック層、電子ブロック層、正孔注入層、電子注入層、等の各層が挙げられる。
【0071】
本発明による有機EL装置において、有機化合物層を構成する各層は、蒸着法やスパッタ法等の乾式製膜法、湿式塗布方式、転写法、印刷法、インクジェット方式等いずれによっても好適に形成することができる。
【0072】
<<<有機発光層>>>
有機発光層は、電界印加時に、陽極、正孔注入層、又は正孔輸送層から正孔を受け取り、陰極、電子注入層、又は電子輸送層から電子を受け取り、正孔と電子の再結合の場を提供して発光させる機能を有する層である。
【0073】
有機発光層は、発光材料のみで構成されていてもよく、ホスト材料と発光性ドーパントの混合層とした構成でもよい。発光性ドーパントは蛍光発光材料でも燐光発光材料であってもよく、2種以上であってもよい。ホスト材料は電荷輸送材料であることが好ましい。ホスト材料は1種単独であっても2種以上であってもよく、例えば、電子輸送性のホスト材料とホール輸送性のホスト材料を混合した構成が挙げられる。さらに、有機発光層中に電荷輸送性を有さず、発光しない材料を含んでいてもよい。
【0074】
また、有機発光層は、1層単独であっても2層以上であってもよく、それぞれの層が異なる発光色で発光してもよい。
【0075】
前記発光性ドーパントとしては、燐光性発光材料、蛍光性発光材料等いずれもドーパント(燐光発光性ドーパント、蛍光発光性ドーパント)として用いることができる。
【0076】
有機発光層は、色純度を向上させるためや発光波長領域を広げるために2種類以上の発光性ドーパントを含有することもできる。前記発光性ドーパントは、さらに前記ホスト化合物との間で、イオン化ポテンシャルの差(ΔIp)と電子親和力の差(ΔEa)が、1.2eV>△Ip>0.2eV、及び/又は1.2eV>△Ea>0.2eVの関係を満たすドーパントであることが駆動耐久性の観点で好ましい。
【0077】
前記燐光発光性ドーパントとしては、特に限定はなく、目的に応じて適宜選択することができ、遷移金属原子又はランタノイド原子を含む錯体を挙げることができる。
【0078】
前記遷移金属原子としては、特に限定はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、金、銀、銅、及び白金が好ましく、レニウム、イリジウム、及び白金がより好ましく、イリジウム、白金が特に好ましい。
【0079】
ランタノイド原子としては、特に限定はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、及びルテシウムが挙げられる。なかでも、ネオジム、ユーロピウム、及びガドリニウムが好ましい。
【0080】
錯体の配位子としては、例えば、G.Wilkinson等著,Comprehensive Coordination Chemistry,Pergamon Press社1987年発行、H.Yersin著,「Photochemistry and Photophysics of Coordination Compounds」 Springer−Verlag社1987年発行、山本明夫著「有機金属化学−基礎と応用−」裳華房社1982年発行等に記載の配位子などが挙げられる。
【0081】
配位子としては、ハロゲン配位子(塩素配位子が好ましい)、芳香族炭素環配位子(例えば、シクロペンタジエニルアニオン、ベンゼンアニオン、ナフチルアニオンなどが挙げられ、炭素数5〜30が好ましく、炭素数6〜30がより好ましく、炭素数6〜20がさらにより好ましく、炭素数6〜12が特に好ましい)、含窒素ヘテロ環配位子(例えば、フェニルピリジン、ベンゾキノリン、キノリノール、ビピリジル、フェナントロリンなどが挙げられ、炭素数5〜30が好ましく、炭素数6〜30がより好ましく、炭素数6〜20がさらにより好ましく、炭素数6〜12が特に好ましい)、ジケトン配位子(例えば、アセチルアセトンなどが挙げられる)、カルボン酸配位子(例えば、酢酸配位子などが挙げられ、炭素数2〜30が好ましく、炭素数2〜20がより好ましく、炭素数2〜16が特に好ましい)、アルコラト配位子(例えば、フェノラト配位子などが挙げられ、炭素数1〜30が好ましく、炭素数1〜20がより好ましく、炭素数6〜20がさらに好ましい)、シリルオキシ配位子(例えば、トリメチルシリルオキシ配位子、ジメチル−tert−ブチルシリルオキシ配位子、トリフェニルシリルオキシ配位子などが挙げられ、炭素数3〜40が好ましく、炭素数3〜30がより好ましく、炭素数3〜20が特に好ましい)、一酸化炭素配位子、イソニトリル配位子、シアノ配位子、リン配位子(例えば、トリフェニルフォスフィン配位子などが挙げられ、炭素数3〜40が好ましく、炭素数3〜30がより好ましく、炭素数3〜20がさらにより好ましく、炭素数6〜20が特に好ましい)、チオラト配位子(例えば、フェニルチオラト配位子などが挙げられ、炭素数1〜30が好ましく、炭素数1〜20がより好ましく、炭素数6〜20が特に好ましい)、フォスフィンオキシド配位子(例えば、トリフェニルフォスフィンオキシド配位子などが挙げられ、炭素数3〜30が好ましく、炭素数8〜30がより好ましく、炭素数18〜30が特に好ましくい)が好ましく、含窒素ヘテロ環配位子がより好ましい。
【0082】
上記錯体は、化合物中に遷移金属原子を一つ有してもよいし、また、2つ以上有するいわゆる複核錯体であってもよい。異種の金属原子を同時に含有していてもよい。
【0083】
これらのなかでも、発光性ドーパントとしては、例えば、US6,303,238B1、US6,097,147、WO00/57676、WO00/70655、WO01/08230、WO01/39234A2、WO01/41512A1、WO02/02714A2、WO02/15645A1、WO02/44189A1、WO05/19373A2、特開2001−247859、特開2002−302671、特開2002−117978、特開2003−133074、特開2002−235076、特開2003−123982、特開2002−170684、EP1211257、特開2002−226495、特開2002−234894、特開2001−247859、特開2001−298470、特開2002−173674、特開2002−203678、特開2002−203679、特開2004−357791、特開2006−256999、特開2007−19462、特開2007−84635、特開2007−96259等の特許文献に記載の燐光発光化合物などが挙げられる。なかでも、Ir錯体、Pt錯体、Cu錯体、Re錯体、W錯体、Rh錯体、Ru錯体、Pd錯体、Os錯体、Eu錯体、Tb錯体、Gd錯体、Dy錯体、Ce錯体が好ましく、Ir錯体、Pt錯体、Re錯体がより好ましい。なかでも、金属−炭素結合、金属−窒素結合、金属−酸素結合、金属−硫黄結合の少なくとも一つの配位様式を含むIr錯体、Pt錯体、Re錯体が、さらにより好ましい。さらに、発光効率、駆動耐久性、色度等の観点で、3座以上の多座配位子を含むIr錯体、Pt錯体、Re錯体が特に好ましい。
【0084】
前記蛍光発光性ドーパントとしては、特に限定はなく、目的に応じて適宜選択することができ、ベンゾオキサゾール、ベンゾイミダゾール、ベンゾチアゾール、スチリルベンゼン、ポリフェニル、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、ナフタルイミド、クマリン、ピラン、ペリノン、オキサジアゾール、アルダジン、ピラリジン、シクロペンタジエン、ビススチリルアントラセン、キナクリドン、ピロロピリジン、チアジアゾロピリジン、シクロペンタジエン、スチリルアミン、芳香族ジメチリディン化合物、縮合多環芳香族化合物(アントラセン、フェナントロリン、ピレン、ペリレン、ルブレン、又はペンタセンなど)、8−キノリノールの金属錯体、ピロメテン錯体や希土類錯体に代表される各種金属錯体、ポリチオフェン、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン等のポリマー化合物、有機シラン、及びこれらの誘導体などが挙げられる。
【0085】
発光性ドーパントとしては、例えば下記のものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0086】
【化1】

【0087】
【化2】

【0088】
【化3】

【0089】
【化4】


【0090】
【化5】

【0091】
【化6】

【0092】
有機発光層中の発光性ドーパントは、有機発光層中に一般的に有機発光層を形成する全化合物質量に対して、0.1質量%〜50質量%含有されるが、耐久性、外部量子効率の観点から1質量%〜50質量%含有されることが好ましく、2質量%〜40質量%含有されることがより好ましい。
【0093】
有機発光層の厚さは、特に限定されるものではないが、通常、2nm〜500nmであるのが好ましく、なかでも、外部量子効率の観点で、3nm〜200nmであるのがより好ましく、5nm〜100nmであるのが特に好ましい。
【0094】
前記ホスト材料としては、正孔輸送性に優れる正孔輸送性ホスト材料(正孔輸送性ホストと記載する場合がある)及び電子輸送性に優れる電子輸送性ホスト化合物(電子輸送性ホストと記載する場合がある)を用いることができる。
【0095】
有機発光層内の正孔輸送性ホストとしては、例えば、以下の材料が挙げられる。即ち、ピロール、インドール、カルバゾール、アザインドール、アザカルバゾール、トリアゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、ピラゾール、イミダゾール、チオフェン、ポリアリールアルカン、ピラゾリン、ピラゾロン、フェニレンジアミン、アリールアミン、アミノ置換カルコン、スチリルアントラセン、フルオレノン、ヒドラゾン、スチルベン、シラザン、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリディン系化合物、ポルフィリン系化合物、ポリシラン系化合物、ポリ(N−ビニルカルバゾール)、アニリン系共重合体、チオフェンオリゴマー、ポリチオフェン等の導電性高分子オリゴマー、有機シラン、カーボン膜、及び、それらの誘導体等が挙げられる。
【0096】
なかでも、インドール誘導体、カルバゾール誘導体、芳香族第三級アミン化合物、チオフェン誘導体であることが好ましく、分子内にカルバゾール基を有するものがより好ましく、t−ブチル置換カルバゾール基を有する化合物が特に好ましい。
【0097】
有機発光層内の電子輸送性ホストとしては、耐久性向上、駆動電圧低下の観点から、電子親和力Eaが2.5eV以上3.5eV以下であることが好ましく、2.6eV以上3.4eV以下であることがより好ましく、2.8eV以上3.3eV以下であることが特に好ましい。また、耐久性向上、駆動電圧低下の観点から、イオン化ポテンシャルIpが5.7eV以上7.5eV以下であることが好ましく、5.8eV以上7.0eV以下であることがより好ましく、5.9eV以上6.5eV以下であることが特に好ましい。
【0098】
このような電子輸送性ホストとしては、具体的には、例えば、以下の材料が挙げられる。即ち、ピリジン、ピリミジン、トリアジン、イミダゾール、ピラゾール、トリアゾ−ル、オキサゾ−ル、オキサジアゾ−ル、フルオレノン、アントラキノジメタン、アントロン、ジフェニルキノン、チオピランジオキシド、カルボジイミド、フルオレニリデンメタン、ジスチリルピラジン、フッ素置換芳香族化合物、ナフタレンペリレン等の複素環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン、及びそれらの誘導体(他の環と縮合環を形成してもよい)、8−キノリノ−ル誘導体の金属錯体やメタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾ−ルやベンゾチアゾ−ルを配位子とする金属錯体に代表される各種金属錯体等が挙げられる。
【0099】
電子輸送性ホストとしては、金属錯体、アゾール誘導体(ベンズイミダゾール誘導体、イミダゾピリジン誘導体等)、アジン誘導体(ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、トリアジン誘導体等)が好ましく、なかでも、耐久性の点から、金属錯体化合物がより好ましい。金属錯体化合物(A)は、金属に配位する窒素原子、酸素原子及び硫黄原子の少なくともいずれかを有する配位子を有する金属錯体が好ましい。
【0100】
金属錯体中の金属イオンは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ベリリウムイオン、マグネシウムイオン、アルミニウムイオン、ガリウムイオン、亜鉛イオン、インジウムイオン、錫イオン、白金イオン、又はパラジウムイオンであることが好ましく、ベリリウムイオン、アルミニウムイオン、ガリウムイオン、亜鉛イオン、白金イオン、又はパラジウムイオンがより好ましく、アルミニウムイオン、亜鉛イオン、又はパラジウムイオンが特に好ましい。
【0101】
前記金属錯体中に含まれる配位子としては、種々の公知の配位子であればよく、例えば、「Photochemistry and Photophysics of Coordination Compounds」、Springer−Verlag社、H.Yersin著、1987年発行、「有機金属化学−基礎と応用−」、裳華房社、山本明夫著、1982年発行等に記載の配位子が挙げられる。
【0102】
前記配位子としては、含窒素ヘテロ環配位子(炭素数1〜30が好ましく、炭素数2〜20がより好ましく、炭素数3〜15が特に好ましい)が好ましい。また、前記配位子としては、単座配位子であっても2座以上の配位子であってもよいが、2座以上6座以下の配位子であることが好ましい。また、2座以上6座以下の配位子と単座の混合配位子も好ましい。
【0103】
前記配位子としては、例えば、アジン配位子(例えば、ピリジン配位子、ビピリジル配位子、ターピリジン配位子などが挙げられる。)、ヒドロキシフェニルアゾール配位子(例えば、ヒドロキシフェニルベンズイミダゾール配位子、ヒドロキシフェニルベンズオキサゾール配位子、ヒドロキシフェニルイミダゾール配位子、ヒドロキシフェニルイミダゾピリジン配位子などが挙げられる。)、アルコキシ配位子(例えば、メトキシ、エトキシ、ブトキシ、2−エチルヘキシロキシなどが挙げられ、炭素数1〜30が好ましく、炭素数1〜20がより好ましく、炭素数1〜10が特に好ましい。)、アリールオキシ配位子(例えば、フェニルオキシ、1−ナフチルオキシ、2−ナフチルオキシ、2,4,6−トリメチルフェニルオキシ、4−ビフェニルオキシなどが挙げられ、炭素数6〜30が好ましく、炭素数6〜20がより好ましく、炭素数6〜12が特に好ましい)などが挙げられる。
【0104】
ヘテロアリールオキシ配位子(例えば、ピリジルオキシ、ピラジルオキシ、ピリミジルオキシ、キノリルオキシなどが挙げられ、炭素数1〜30が好ましく、炭素数1〜20がより好ましく、炭素数1〜12が特に好ましい。)、アルキルチオ配位子(例えば、メチルチオ、エチルチオなどが挙げられ、炭素数1〜30が好ましく、炭素数1〜20がより好ましく、炭素数1〜12が特に好ましい。)、アリールチオ配位子(例えば、フェニルチオなどが挙げられ、炭素数6〜30が好ましく、炭素数6〜20がより好ましく、炭素数6〜12が特に好ましい。)、ヘテロアリールチオ配位子(例えば、ピリジルチオ、2−ベンズイミゾリルチオ、2−ベンズオキサゾリルチオ、2−ベンズチアゾリルチオなどが挙げられ、炭素数1〜30が好ましく、炭素数1〜20がより好ましく、炭素数1〜12が特に好ましい。)、シロキシ配位子(例えば、トリフェニルシロキシ基、トリエトキシシロキシ基、トリイソプロピルシロキシ基などが挙げられ、炭素数1〜30が好ましい、炭素数3〜25がより好ましい、炭素数6〜20が特に好ましい。)、芳香族炭化水素アニオン配位子(例えば、フェニルアニオン、ナフチルアニオン、及びアントラニルアニオンなどが挙げられ、炭素数6〜30が好ましく、炭素数6〜25がより好ましく、炭素数6〜20が特に好ましい。)、芳香族ヘテロ環アニオン配位子(例えば、ピロールアニオン、ピラゾールアニオン、ピラゾールアニオン、トリアゾールアニオン、オキサゾールアニオン、ベンゾオキサゾールアニオン、チアゾールアニオン、ベンゾチアゾールアニオン、チオフェンアニオン、及びベンゾチオフェンアニオンなどが挙げられ、炭素数1〜30が好ましく、炭素数2〜25がより好ましく、炭素数2〜20が特に好ましい。)、インドレニンアニオン配位子などが挙げられ、含窒素ヘテロ環配位子、アリールオキシ配位子、ヘテロアリールオキシ基、シロキシ配位子などが好ましく、含窒素ヘテロ環配位子、アリールオキシ配位子、シロキシ配位子、芳香族炭化水素アニオン配位子、芳香族ヘテロ環アニオン配位子などがさらに好ましい。
【0105】
金属錯体電子輸送性ホストの例としては、例えば、特開2002−235076、特開2004−214179、特開2004−221062、特開2004−221065、特開2004−221068、特開2004−327313等に記載の化合物が挙げられる。
【0106】
有機発光層において、前記ホスト材料の三重項最低励起準位(T1)が、前記燐光発光材料のT1より高いことが色純度、発光効率、駆動耐久性の点で好ましい。
【0107】
また、ホスト化合物の含有量は、特に限定されるものではないが、発光効率、駆動電圧の観点から、発光層を形成する全化合物質量に対して15質量%以上95質量%以下であることが好ましい。
【0108】
<<<正孔注入層、正孔輸送層>>>
正孔注入層、正孔輸送層は、陽極又は陽極側から正孔を受け取り陰極側に輸送する機能を有する層である。これらの層に用いる正孔注入材料、正孔輸送材料は、低分子化合物であっても高分子化合物であってもよい。
【0109】
具体的には、ピロール誘導体、カルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリディン系化合物、フタロシアニン系化合物、ポルフィリン系化合物、チオフェン誘導体、有機シラン誘導体、カーボン、等を含有する層であることが好ましい。
【0110】
有機EL素子の正孔注入層あるいは正孔輸送層には、電子受容性ドーパントを含有させることができる。正孔注入層、あるいは正孔輸送層に導入する電子受容性ドーパントとしては、電子受容性で有機化合物を酸化する性質を有すれば、無機化合物でも有機化合物でも使用できる。
【0111】
具体的には、無機化合物は塩化第二鉄や塩化アルミニウム、塩化ガリウム、塩化インジウム、五塩化アンチモンなどのハロゲン化金属、五酸化バナジウム、及び三酸化モリブデンなどの金属酸化物などが挙げられる。
【0112】
有機化合物の場合は、置換基としてニトロ基、ハロゲン、シアノ基、トリフルオロメチル基などを有する化合物、キノン系化合物、酸無水物系化合物、フラーレンなどを好適に用いることができる。
【0113】
この他にも、特開平6−212153、特開平11−111463、特開平11−251067、特開2000−196140、特開2000−286054、特開2000−315580、特開2001−102175、特開2001−160493、特開2002−252085、特開2002−56985、特開2003−157981、特開2003−217862、特開2003−229278、特開2004−342614、特開2005−72012、特開2005−166637、特開2005−209643等に記載の化合物を好適に用いることができる。
【0114】
このうち、ヘキサシアノブタジエン、ヘキサシアノベンゼン、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、テトラフルオロテトラシアノキノジメタン、p−フルオラニル、p−クロラニル、p−ブロマニル、p−ベンゾキノン、2,6−ジクロロベンゾキノン、2,5−ジクロロベンゾキノン、1,2,4,5−テトラシアノベンゼン、1,4−ジシアノテトラフルオロベンゼン、2,3−ジクロロ−5,6−ジシアノベンゾキノン、p−ジニトロベンゼン、m−ジニトロベンゼン、o−ジニトロベンゼン、1,4−ナフトキノン、2,3−ジクロロナフトキノン、1,3−ジニトロナフタレン、1,5−ジニトロナフタレン、9,10−アントラキノン、1,3,6,8−テトラニトロカルバゾール、2,4,7−トリニトロ−9−フルオレノン、2,3,5,6−テトラシアノピリジン、又はフラーレンC60が好ましく、ヘキサシアノブタジエン、ヘキサシアノベンゼン、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、テトラフルオロテトラシアノキノジメタン、p−フルオラニル、p−クロラニル、p−ブロマニル、2,6−ジクロロベンゾキノン、2,5−ジクロロベンゾキノン、2,3−ジクロロナフトキノン、1,2,4,5−テトラシアノベンゼン、2,3−ジクロロ−5,6−ジシアノベンゾキノン、又は2,3,5,6−テトラシアノピリジンがより好ましく、テトラフルオロテトラシアノキノジメタンが特に好ましい。
【0115】
これらの電子受容性ドーパントは、単独で用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。電子受容性ドーパントの使用量は、材料の種類によって異なるが、正孔輸送層材料に対して0.01質量%〜50質量%であることが好ましく、0.05質量%〜20質量%であることがさらに好ましく、0.1質量%〜10質量%であることが特に好ましい。
【0116】
正孔注入層、正孔輸送層の厚さは、駆動電圧を下げるという観点から、各々500nm以下であることが好ましい。正孔輸送層の厚さとしては、1nm〜500nmであるのが好ましく、5nm〜200nmであるのがより好ましく、10nm〜100nmであるのがさらに好ましい。また、正孔注入層の厚さとしては、0.1nm〜200nmであるのが好ましく、0.5nm〜100nmであるのがより好ましく、1nm〜100nmであるのがさらに好ましい。
【0117】
正孔注入層、正孔輸送層は、上述した材料の1種単独又は2種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
【0118】
<<<電子注入層、電子輸送層>>>
電子注入層、電子輸送層は、陰極又は陰極側から電子を受け取り陽極側に輸送する機能を有する層である。これらの層に用いる電子注入材料、電子輸送材料は、低分子化合物であっても高分子化合物であってもよい。
【0119】
具体的には、ピリジン誘導体、キノリン誘導体、ピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、フタラジン誘導体、フェナントロリン誘導体、トリアジン誘導体、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、フルオレノン誘導体、アントラキノジメタン誘導体、アントロン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド誘導体、フルオレニリデンメタン誘導体、ジスチリルピラジン誘導体、ナフタレン、ペリレン等の芳香環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン誘導体、8−キノリノール誘導体の金属錯体やメタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾールやベンゾチアゾールを配位子とする金属錯体に代表される各種金属錯体、シロールに代表される有機シラン誘導体、等を含有する層であることが好ましい。
【0120】
本発明の有機EL素子の電子注入層あるいは電子輸送層には、電子供与性ドーパントを含有させることができる。電子注入層、あるいは電子輸送層に導入される電子供与性ドーパントとしては、電子供与性で有機化合物を還元する性質を有していればよく、Liなどのアルカリ金属、Mgなどのアルカリ土類金属、希土類金属を含む遷移金属や還元性有機化合物などが好適に用いられる。金属としては、特に仕事関数が4.2eV以下の金属が好適に使用でき、具体的には、Li、Na、K、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Y、Cs、La、Sm、Gd、及びYbなどが挙げられる。また、還元性有機化合物としては、例えば、含窒素化合物、含硫黄化合物、含リン化合物などが挙げられる。
【0121】
この他にも、特開平6−212153、特開2000−196140、特開2003−68468、特開2003−229278、特開2004−342614等に記載の材料を用いることができる。
【0122】
これらの電子供与性ドーパントは、1種単独で用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。電子供与性ドーパントの使用量は、材料の種類によって異なるが、電子輸送層材料に対して0.1質量%〜99質量%であることが好ましく、1.0質量%〜80質量%であることがさらに好ましく、2.0質量%〜70質量%であることが特に好ましい。
【0123】
電子注入層、電子輸送層の厚さは、駆動電圧を下げるという観点から、各々500nm以下であることが好ましい。電子輸送層の厚さとしては、1nm〜500nmであるのが好ましく、5nm〜200nmであるのがより好ましく、10nm〜100nmであるのが特に好ましい。また、電子注入層の厚さとしては、0.1nm〜200nmであるのが好ましく、0.2nm〜100nmであるのがより好ましく、0.5nm〜50nmであるのが特に好ましい。
【0124】
電子注入層、電子輸送層は、上述した材料の1種単独又は2種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
【0125】
<<<正孔ブロック層>>>
正孔ブロック層は、陽極側から発光層に輸送された正孔が、陰極側に通りぬけることを防止する機能を有する層である。発光層と陰極側で隣接する有機化合物層として、正孔ブロック層を設けることができる。
【0126】
正孔ブロック層を構成する化合物の例としては、BAlq等のアルミニウム錯体、トリアゾール誘導体、BCP等のフェナントロリン誘導体、等が挙げられる。
【0127】
正孔ブロック層の厚さとしては、1nm〜500nmであるのが好ましく、5nm〜200nmであるのがより好ましく、10nm〜100nmであるのが特に好ましい。
【0128】
正孔ブロック層は、上述した材料の1種単独又は2種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
【0129】
<<<電子ブロック層>>>
電子ブロック層は、陰極側から発光層に輸送された電子が、陽極側に通りぬけることを防止する機能を有する層である。本発明において、発光層と陽極側で隣接する有機化合物層として、電子ブロック層を設けることができる。
【0130】
電子ブロック層を構成する化合物の例としては、例えば前述の正孔輸送材料として挙げたものが適用できる。
【0131】
電子ブロック層の厚さとしては、1nm〜500nmであるのが好ましく、5nm〜200nmであるのがより好ましく、10nm〜100nmであるのが特に好ましい。
【0132】
正孔ブロック層は、上述した材料の1種単独又は2種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
【0133】
発光層は、さらに発光効率を向上させるため、複数の発光層の間に電荷発生層が設けた構成をとることができる。
【0134】
電荷発生層は、電界印加時に電荷(正孔及び電子)を発生する機能を有すると共に、発生した電荷を電荷発生層と隣接する層に注入させる機能を有する層である。
【0135】
電荷発生層を形成する材料は、上記の機能を有する材料であれば、特に制約はなく、単一化合物で形成されていても、複数の化合物で形成されていてもよい。
【0136】
具体的には、導電性を有するものであっても、ドープされた有機層のように半導電性を有するものであっても、また、電気絶縁性を有するものであってもよく、特開平11−329748や、特開2003−272860や、特開2004−39617に記載の材料が挙げられる。
【0137】
さらに、具体的には、ITO、IZO(インジウム亜鉛酸化物)などの透明導電材料、C60等のフラーレン類、オリゴチオフェン等の導電性有機物、金属フタロシアニン類、無金属フタロシアニン類、金属ポルフィリン類、無金属ポルフィリン類等などの導電性有機物、Ca、Ag、Al、Mg:Ag合金、Al:Li合金、Mg:Li合金などの金属材料、正孔伝導性材料、電子伝導性材料、及びそれらを混合させたものが挙げられる。
【0138】
前記正孔伝導性材料は、例えば、2−TNATA、NPDなどの正孔輸送有機材料にF4−TCNQ、TCNQ、FeClなどの電子求引性を有する酸化剤をドープさせたものや、P型導電性高分子、P型半導体などが挙げられ、前記電子伝導性材料は電子輸送有機材料に4.0eV未満の仕事関数を有する金属若しくは金属化合物をドープしたものや、N型導電性高分子、N型半導体が挙げられる。N型半導体としては、N型Si、N型CdS、N型ZnSなどが挙げられ、P型半導体としては、P型Si、P型CdTe、P型CuOなどが挙げられる。
【0139】
また、前記電荷発生層として、Vなどの電気絶縁性材料を用いることもできる。
【0140】
前記電荷発生層は、単層でも複数積層させたものでもよい。複数積層させた構造としては、透明伝導材料や金属材料などの導電性を有する材料と正孔伝導性材料、又は、電子伝導性材料を積層させた構造、上記の正孔伝導性材料と電子伝導性材料を積層させた構造の層などが挙げられる。
【0141】
前記電荷発生層は、一般に、可視光の透過率が50%以上になるよう、膜厚・材料を選択することが好ましい。また膜厚は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.5〜200nmが好ましく、1〜100nmがより好ましく、3〜50nmがさらに好ましく、5〜30nmが特に好ましい。
【0142】
電荷発生層の形成方法は、特に限定されるものではなく、前述した有機化合物層の形成方法を用いることができる。
【0143】
電荷発生層は前記二層以上の発光層間に形成するが、電荷発生層の陽極側及び陰極側には、隣接する層に電荷を注入する機能を有する材料を含んでいてもよい。陽極側に隣接する層への電子の注入性を上げるため、例えば、BaO、SrO、LiO、LiCl、LiF、MgF、MgO、CaFなどの電子注入性化合物を電荷発生層の陽極側に積層させてもよい。
【0144】
以上で挙げられた内容以外にも、特開2003−45676号公報、米国特許第6337492号、同第6107734号、同第6872472号等に記載を元にして、電荷発生層の材料を選択することができる。
【0145】
<<<低屈折率層>>>
本発明による有機EL装置において、低屈折率層は、基板の屈折率と差異を有するものであれば、特に制約はない。低屈折率層の屈折率としては、基板、封止板と接する面が1.4以下の屈折率を有すれば、特に制約はなく、この屈折率は1.0〜1.4であることが好ましく、1.0〜1.3であることがより好ましく、1.2以下であることが特に好ましい。屈折率が1.4未満であると、発光効率が上がることがあり、1.4を超えると、発光効率が低下することがある。一方、屈折率が前記の特に好ましい範囲内であると、光学的に有利である。なお、本発明において、屈折率の測定方法としては、エリプソメーターを用いた方法が挙げられる。低屈折率層の構造及び大きさ等については、上記の条件を満たすものであれば、特に制約はなく、加圧の点で、空気などからなる中空の層の態様であってもよく、パネル強度の点で、下記に例示する有体物である材料からなる層の態様であってもよい。なかでも、透明で低屈折率であることが、発光効率の向上、画質(着色なし)の点で、好ましい。
【0146】
低屈折率層の配置位置としては、反射層からみて光出射方向のいずれかに配置されれば、特に制約はないが、光学特性を発揮し得る点で、基板直下に配置する態様が好ましい。このように配置することで、ガラスバリア性及び封止性が維持される。
【0147】
低屈折率層の材料については、上記の要件を満たすものであれば、特に制約はなく、例えば、エアロゲル、フッ素系樹脂が挙げられる。
【0148】
<<その他の層構造>>
<<<接合層>>>
本発明による有機EL装置において、各層を接合する目的で、接合層を有してもよい。接合層は、その形状、構造、大きさ等、本発明の目的に応じて適宜選択すればよく、例えば、高屈折率を有するもの、接着性を有するものであってもよい。ここで、高屈折率とは、ガラスと比較して高い屈折率を有することをいう。接合層の材料としては、特に制約はないが、透明性及び低光吸収性を有するものが好ましく、具体的には、高屈折率微粒子(ZrO、TiOなど)を分散させたアクリル系やエポキシ系の接着剤が挙げられる。
【0149】
接合層の配置位置としては、各層を接合し得るものであれば、特に制約はないが、接合層を介して光取り出し層を他の層構造に接合するように配置する又は貼り付ける態様であることが好ましい。
【0150】
<<<保護層>>>
本発明による有機EL装置において、水分や酸素等による劣化を防止するなど、有機EL装置の機能を確保する目的で、保護層を有してもよい。
【0151】
保護層の配置位置としては、上記の目的が達成し得るものであれば、特に制約はないが、例えば、装置外部の水分から装置を保護するように配置する態様が挙げられる。なかでも、水分から保護する点で、電極及び/又は発光層に近い位置、特に、電極と接するように配置する態様が好ましい。
【0152】
保護層に含まれる材料としては、水分や酸素等の、発光層を有する有機化合物層の劣化を促進するものが有機化合物層に入ることを抑止する機能を有しているものであってもよい。その具体例としては、In、Sn、Pb、Au、Cu、Ag、Al、Ti、Ni等の金属、MgO、SiO、SiO、Al、GeO、NiO、CaO、BaO、Fe、Y、TiO等の金属酸化物、SiN、SiN等の金属窒化物、MgF、LiF、AlF、CaF等の金属フッ化物、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド、ポリウレア、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリジクロロジフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレンとジクロロジフルオロエチレンとの共重合体、テトラフルオロエチレンと少なくとも1種単独のコモノマーとを含むモノマー混合物を共重合させて得られる共重合体、共重合主鎖に環状構造を有する含フッ素共重合体、吸水率1%以上の吸水性物質、吸水率0.1%以下の防湿性物質等が挙げられる。
【0153】
保護層の形成方法については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、MBE(分子線エピタキシ)法、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法(高周波励起イオンプレーティング法)、プラズマCVD法、レーザーCVD法、熱CVD法、ガスソースCVD法、コーティング法、印刷法、転写法などが挙げられる。
【0154】
また、保護層は、水分吸収剤又は不活性液体を含有してもよい。水分吸収剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、酸化バリウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、五酸化燐、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化銅、フッ化セシウム、フッ化ニオブ、臭化カルシウム、臭化バナジウム、モレキュラーシーブ、ゼオライト、酸化マグネシウムなどが挙げられる。不活性液体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、パラフィン類、流動パラフィン類、パーフルオロアルカンやパーフルオロアミン、パーフルオロエーテル等のフッ素系溶剤、塩素系溶剤、シリコーンオイル類などが挙げられる。
【0155】
また、保護層は、大気との接触を防ぎ、酸素や水分による素子性能の劣化を抑制することを目的として、樹脂を含有してもよい。この樹脂素材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フッ素系樹脂、シリコン系樹脂、ゴム系樹脂、又はエステル系樹脂等が挙げられる。なかでも、エポキシ樹脂が、水分防止機能の点で、好ましい。エポキシ樹脂のなかでも熱硬化型エポキシ樹脂、光硬化型エポキシ樹脂がより好ましい。
【0156】
樹脂を有する保護層の形成方法は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、上記の保護層に含まれる材料に加えて樹脂を有する溶液/分散液を塗布する方法、樹脂シートを圧着又は熱圧着する方法、蒸着やスパッタリング等により乾式重合する方法などが挙げられる。
【0157】
樹脂を有する保護層の厚みは、1μm以上、1mm以下が好ましく、5μm以上、100μm以下がより好ましく、10μm以上50μm以下が特に好ましい。1μmよりも薄いと、第2の基板を装着時に無機膜を損傷する恐れがある。また、1mmよりも厚いと有機EL装置自体の厚みが厚くなり、有機EL装置の特徴である薄膜性を損なうことになる。
【0158】
<<<反射防止層>>>
本発明による有機EL装置において、反射防止層としては、反射防止層への入射光がこの層内で反射することを防止するものであれば、特に制約はなく、その形状、構造、大きさは、適宜選択すればよい。
【0159】
本発明による有機EL装置において、反射防止層の配置位置としては、本発明の目的に応じて適宜選択すればよく、例えば、有機EL装置の出射方向の最表面に配置する態様、光出射側の基板や封止フィルム内部が挙げられる。なかでも、外光を最も効率よく反射する点で、有機EL装置の出射方向の最表面に配置する態様が好ましい。
【0160】
例えば、反射防止層としては、外光を吸収するものであってもよい。反射防止層の材料としては、上記の要件を満たすものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択すればよい。
【0161】
(有機EL装置における層の形成方法)
本発明による有機EL装置において、上記に特に言及しない限りは、有機EL装置用光学部材の各層の形成方法は、特に制限はなく、本技術分野公知の方法により形成すればよい。例えば、特に制限はなく、例えば、蒸着法やスパッタ法等の乾式製膜法、転写法、印刷法、塗布法、インクジェット法、及びスプレー法等から適宜選択することができる。
【0162】
(駆動)
本発明による有機EL装置は、陽極と陰極との間に直流(必要に応じて交流成分を含んでもよい)、電圧(通常2ボルト〜15ボルト)、又は直流電流を印加することにより、発光を得ることができる。
【0163】
有機EL装置の駆動方法については、特開平2−148687号、同6−301355号、同5−29080号、同7−134558号、同8−234685号、同8−241047号の各公報、特許第2784615号、米国特許5828429号、同6023308号の各明細書、等に記載の駆動方法を適用することができる。
【0164】
(マイクロキャビティー構造)
本発明による有機EL装置は、反射層と、透明電極、有機化合物層を含む発光層を介した、半透明電極との間で、反射/干渉を生じる、いわゆる光共振構造(マイクロキャビティー構造)を有してもよい。この光共振構造としては、例えば、光共振構造を構成する電極として半透明電極を用いて、これを一方の反射板とし、他方の反射板として反射層を構成することで、これらの反射板間で反射を繰り返し共振するように構成してもよい。これにより、多重干渉による色強度が増大し、より高い光強度を出射し得る有機EL装置が得られる。
【0165】
図を参照して、光の発生から出射までの経過を説明する。なお、図3及び4のいずれも、トップエミッション型又はボトムエミッション型の別はあるものの、発光から光の出射までの経過は、略同様であるので、図3に示したトップエミッション型の有機EL装置を参照して、説明する。
【0166】
図3に示すトップエミッション型の有機EL装置において、電極22、122に電界を印加すると、有機化合物層を構成する発光層102の発光材料により発光が生じ、発光層102から全方向に光が進行する。発光層102から有機EL装置100の出射方向に進行する光は、電極122で反射されるものもあり、電極122で反射されずに出射方向に進行するものもある。
【0167】
電極122で反射された光は、有機EL装置の出射方向とは反対の方向に進行し、複数の層を経て、最終的に反射層16で大部分が反射される。反射層16で反射された光は、発光層102の発光材料により生じた発光と略同様の経過をたどる。なお、電極122反射された光は、上記のマイクロキャビティー構造内において反射/干渉現象を生じることとなる。
【0168】
一方、電極122で反射されずに有機EL装置の出射方向に進行した光、及び反射層16で反射されて複数の層を経て電極122で反射されずに有機EL装置の出射方向に進行した光は、複数の層を介して、最終的に反射防止層126の出射面から、空気中へと進行し、大気中で観察される。このようにして、本発明による有機EL装置から、発光材料に由来する光が観察される。
【0169】
本発明による有機EL装置は、フルカラーで表示し得る装置として構成されてもよい。本発明による有機EL装置をフルカラータイプのものとする方法としては、例えば「月刊ディスプレイ」、2000年9月号、33〜37ページに記載されているように、色の3原色(青色(B)、緑色(G)、赤色(R))に対応する光をそれぞれ発光する層構造を基板上に配置する3色発光法、白色発光用の層構造による白色発光をカラーフィルターを通して3原色に分ける白色法、青色発光用の層構造による青色発光を蛍光色素層を通して赤色(R)及び緑色(G)に変換する色変換法、などが知られている。
【0170】
また、上記方法により得られる異なる発光色の層構造を複数組み合わせて用いることにより、所望の発光色の平面型光源を得ることができる。例えば、青色及び黄色の発光素子を組み合わせた白色発光光源、青色、緑色、赤色の発光素子を組み合わせた白色発光光源、等である。
【実施例】
【0171】
次に、実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるものではない。
【0172】
(実施例1)
表1及び図3に示した層構成となるように、下記の通り、本発明によるトップエミッション型の有機EL装置1を作製した。なお、表1において、「光出射方向」に示した“T”は、表1に記載の各実施例で得た有機EL装置がいわゆるトップエミッション型の有機EL装置であることを示す。また、表1の層構成の上段から下段の方向が、光出射方向に対応する。また、「散乱粒子」、「微細凹凸」、「中空」及び「材料充填」は、それぞれ、散乱粒子を含有する光取り出し層、微細な凹凸で構成された光取り出し層、中空で構成された低屈折率層、及び材料充填して構成された低屈折率層に対応する。また、「−」は、対応する層を設けなかったことを示す。下記の通り作製した。なお、有機EL装置の光出射面から最も離れた位置に配置された基板としては、トップエミッション型である場合には、ガラス又はフィルム上に画素毎の駆動を可能とするTFTを設けた基板であり、ボトムエミッション型では、封止フィルム基板又はガラス基板である。
【0173】
(ガスバリア層の形成方法)
SiNの成分からなるガスバリア層を下記の製法で作製した。すなわち、基板上に、CVD法を用い、13.56MHzのRFプロズマによりシランガスと窒素ガスとを反応させ、SiN膜を形成して、膜厚50nmのガスバリア層を形成した。
【0174】
(反射層の形成方法)
上記の通り形成されたガスバリア層上に、スパッタ法によりAlを蒸着し、膜厚200nmの反射層を形成した。
【0175】
(光路長調整層の形成方法)
上記の通り形成された反射層上に、光硬化性の透明なアクリル樹脂(東レ製)をスピンコートし、必要な場所に露光できるように作製された露光マスクを介してUV露光を行い、樹脂を硬化させ、必要のない部分を除去して、膜厚10〜200nmの光路長調整層を形成した。
【0176】
(散乱粒子を含有する光取り出し層の形成方法)
下記の成分からなる散乱粒子を含有する光取り出し層用組成物を調製した。
【0177】
光硬化性アクリル樹脂(東レ社製) 99〜80体積%
ZrO(フルウチ社製) 1〜20体積%
(粒子径 1〜5μm)
【0178】
次に、上記の通り形成された光路長調整層上に、光取り出し層用組成物を、スピンコート法により積層し、UV照射により硬化して、膜厚2,000nmの散乱粒子を含有する光取り出し層を形成した。
【0179】
(高屈折率平滑層の形成方法)
下記の成分からなる高屈折率平滑層用組成物を調製した。
【0180】
熱硬化性アクリル樹脂(東レ社製) 70質量部
ZrO(フルウチ社製) 30質量%
(粒子径 10〜100nm)
【0181】
次に、上記の通り形成された光取り出し層上に、高屈折率平滑層用組成物を、スピンコート法により積層し、120℃で2時間加熱して硬化して、膜厚2,000nmの高屈折率平滑層を形成した。
【0182】
(透明電極の形成方法)
上記の通り形成された高屈折率平滑層上に、ITO(フルウチ社製)をターゲット材としてスパッタ法(スパッタ装置:アルバック製)により積層し膜厚150nmの透明電極を形成した。
【0183】
(発光層を有する有機化合物層の形成方法)
下記の成分からなる正孔注入層用及び輸送層用組成物を調製した。
2−TNATA(バンドー化学)
NPD(新日鉄化学)
【0184】
また、下記の成分からなる発光層兼電子輸送層用組成物を調製した。
【0185】
Alq3(新日鉄化学)
【0186】
次に、上記の通り形成された透明電極上に、正孔注入用及び輸送層用組成物を、真空蒸着法により積層し、それぞれ膜厚200nm及び50nmの正孔注入層及び正孔輸送層を形成した。
【0187】
その後、形成した正孔輸送層上に、発光層兼電子輸送層用組成物(Alq3)を、真空蒸着法により成膜し、膜厚100nmの発光層を形成した。
【0188】
その後、形成した発光層上に、電子注入層用組成物(LiF(フルウチ社製))を、真空蒸着法により積層し、膜厚0.5nmの電子輸送層を形成した。
【0189】
このようにして、膜厚200nmの正孔輸送層と、膜厚100nmの発光層兼電子輸送層と、膜厚0.5nmの電子注入層とからなる、発光層を有する有機化合物層を形成した。
【0190】
(半透明電極の形成方法)
下記の成分からなる半透明電極用組成物を調製した。
【0191】
Ag(フルウチ社製)
ITO(フルウチ社製)
【0192】
次に、上記の通り形成された有機化合物層上に、半透明電極用組成物を、スパッタ法により積層し、膜厚がそれぞれ5nm(Ag)及び100nm(ITO)の半透明電極を形成した。
【0193】
(保護層の形成方法)
下記の成分からなる保護層用組成物を調製した。
【0194】
SiO(ターゲット)(フルウチ社製)
ガス(日本酸素社製)
【0195】
次に、上記の通り形成された半透明電極上に、保護層用組成物を、反応性スパッタ法により反応させ、SiON膜を成膜して、膜厚150nmの保護層を形成した。
【0196】
(中空で構成された低屈折率層の形成方法)
下記の製法により中空で構成された低屈折率層を形成した。即ち、上記の通り形成された保護層まで形成された基板上に、光及び熱硬化性接着材を介して中空ザグリ加工された封止用ガラス部材を接着した。この封止用ガラス部材においてこのようにしてザグリ加工された部分には、空気(屈折率n=1)で満たされた中空で構成された低屈折率層が形成された。
【0197】
(封止フィルム/基板の形成方法)
本実施例において、上記の中空で構成された低屈折率層の形成に用いた封止用ガラス部材は、封止基板を兼ねる。なお、封止に封止フィルムを使う場合は、あらかじめバリア性能を有するバリアフィルムを熱硬化性接着剤をスペーサー(高さ100μm)を介してEL成膜された基板に貼り付け、80℃1時間の熱硬化処理によって貼り付けた。バリアフィルムはPENフィルム(厚み100μm)の両面にSiONをスパッタ又はCVD法でコーティングしたものを用いた。バリアフィルムはSiON/アクリル樹脂の積層タイプを用いることも可能である。
【0198】
(反射防止層の形成方法)
上記の通り形成された封止フィルム/基板上に、ARコート(Cr、Ag、Au、Niなどの薄膜積層コート)を用いて、スパッタ法により積層し、膜厚50nmの反射防止層を形成した。
【0199】
このようにして、実施例1の有機EL装置1を得た。
【0200】
(実施例2)
実施例1において、散乱粒子を含有する光取り出し層の代わりに、下記の通り、微細な凹凸で構成された光取り出し層を形成したこと以外は、表1及び図3に示した層構成となるように、有機EL装置2を作製した。
【0201】
(微細な凹凸で構成された光取り出し層の形成方法)
実施例1と同様に形成された光路長調整層上に、ナノインプリント法を用い、微細凹凸形状とした熱硬化型アクリル樹脂で形成された光取り出し層組成物を積層し、これを硬化して、光取り出し層を形成した。微細凹凸形状の凸部の形状は、円柱状で、高さ100nm、直径100nm、ピッチ300nmの微細な形状を構成した。
【0202】
(実施例3)
実施例1において、中空で構成された低屈折率層の代わりに、下記の通り、材料充填して構成された低屈折率層を形成したこと以外は、実施例1と同様に、表1及び図3に示した層構成となるように、有機EL装置3を作製した。
【0203】
(材料充填して構成された低屈折率層の形成方法)
下記の成分からなる、材料充填して構成された低屈折率層用組成物を調製した。
【0204】
フッ素系樹脂(ポリヘキサフルオロイソプロピルアクリレート)(Sigma−Aldrich社製)
【0205】
次に、上記の通り形成された保護層上に、この低屈折率層用組成物を、スピンコート法により積層し、熱硬化して、膜厚2,000nmの材料充填して構成された低屈折率層を形成した。
【0206】
(実施例4)
実施例3において、散乱粒子を含有する光取り出し層の代わりに、上記の通り、微細な凹凸で構成された光取り出し層を形成したこと以外は、実施例3と同様にして、表1及び図3に示した層構成となるように、有機EL装置4を作製した。
【0207】
(実施例5)
実施例1において、低屈折率層を形成しなかったこと以外は、実施例1と同様に、表1及び図3に示した層構成となるように、有機EL装置5を作製した。
【0208】
(実施例6)
実施例2において、低屈折率層を形成しなかったこと以外は、実施例2と同様に、表1及び図3に示した層構成となるように、有機EL装置6を作製した。
【0209】
【表1】

【0210】
(実施例7)
ボトムエミッション型の有機EL装置として、表2及び図4に示した層構成となるように、下記の通り、有機EL装置7を作製した。なお、表2において、「光出射方向」に示した“B”は、表1に記載の各実施例で得た有機EL装置がいわゆるボトムエミッション型の有機EL装置であることを示す。また、表2の層構成の上段から下段の方向が、光出射方向に対応する。また、その他の表示は、表1と同様である。
【0211】
即ち、基板として、ボトムエミッション型の有機EL装置の形成に用いる基板上に、実施例1と同様に、低屈折率層、ガスバリア層、透明電極、有機層、第二電極、封止保護層まで積層し、接着層を介して反対側の封止フィルム基板、反射層、光路長調整層及び光取り出し層を形成した部材を接合した。
【0212】
実施例1と同様に、封止フィルム/基板上に、反射層、光路長調整層を形成し、その後、このように形成された光取り出し層上に、下記の通り、接合層を形成した。
【0213】
(接合層の形成方法)
下記の成分からなる接合層用組成物を調製した。
【0214】
紫外線及び熱硬化型接着剤 70質量部
(変性エポキシ樹脂)(ナガセケムテック株式会社製)
ZrO粒子(粒径50〜100nm)(フルウチ社製) 30質量%
【0215】
次に、上記の通り形成された光取り出し層上に、高屈折率(n=1.7)の接合層用組成物を、加圧ラミネート法により積層し、UV光を照射して仮接着して、膜厚2,000nmの接合層を形成した。
【0216】
このように形成された接合層と、実施例1と同様に、TFT基板上に低屈折率層、ガスバリア層、透明電極、有機化合物層、第二電極、封止/保護層が形成された基板を張り合わせ、80℃1時間加熱して、硬化させた。
【0217】
その後、このように形成された有機EL基板上に、実施例1と同様に反射防止層を形成した。
【0218】
このようにして、実施例7の有機EL装置7を得た。
【0219】
(実施例8)
実施例7において、散乱粒子を含有する光取り出し層の代わりに、上記の微細な凹凸で構成された光取り出し層を形成したこと以外は、実施例7と同様に、表2及び図4に示した層構成となるように、有機EL装置8を作製した。
【0220】
(実施例9)
実施例7において、中空で構成された低屈折率層の代わりに、上記の材料充填して構成された低屈折率層を形成したこと以外は、実施例7と同様に、表2及び図4に示した層構成となるように、有機EL装置9を作製した。
【0221】
(実施例10)
実施例9において、散乱粒子を含有する光取り出し層に代えて、上記の微細な凹凸で構成された光取り出し層を形成したこと以外は、実施例9と同様に、表2及び図4に示した層構成となるように、有機EL装置10を作製した。
【0222】
(実施例11)
実施例7において、低屈折率層を形成しなかったこと以外は、実施例7と同様に、表2及び図4に示した層構成となるように、有機EL装置11を作製した。
【0223】
(実施例12)
実施例8において、低屈折率層を形成しなかったこと以外は、実施例8と同様に、表2及び図4に示した層構成となるように、有機EL装置12を作製した。
【0224】
【表2】

【0225】
(比較例1)
トップエミッション型の有機EL装置として、表3に示した層構成となるように、下記の通り、比較有機EL装置1を作製した。なお、表3において、「光出射方向」に示した“T”は、表1に記載の各実施例で得た有機EL装置がいわゆるトップエミッション型の有機EL装置であることを示す。また、表1の層構成の上段から下段の方向が、光出射方向に対応する。また、その他の表示は、表1と同様である。
【0226】
即ち、実施例1において、光路長調整層及び光取り出し層を形成しなかったこと以外は、実施例1と同様にして、比較有機EL装置1を作製した。
【0227】
(比較例2)
実施例1において、光路長調整層及び低屈折率層を形成しなかったこと以外は、実施例1と同様に、表3に示した層構成となるように、比較有機EL装置2を作製した。
【0228】
(比較例3)
実施例2において、光路長調整層及び低屈折率層を形成しなかったこと以外は、実施例2と同様に、表3に示した層構成となるように、比較有機EL装置3を作製した。
【0229】
(比較例4)
実施例1において、光路長調整層を形成しなかったこと、及び有機化合物層上に形成された半透明電極に代えて透明電極を形成したこと以外は、実施例1と同様に、表3に示した層構成となるように、比較有機EL装置4を作製した。
【0230】
(比較例5)
比較例4において、散乱粒子を含有する光取り出し層に代えて、上記の微細な凹凸で構成された光取り出し層を形成したこと以外は、比較例4と同様に、表3に示した層構成となるように、比較有機EL装置5を作製した。
【0231】
(比較例6)
比較例4において、中空で構成された低屈折率層に代えて、上記の材料充填して構成された低屈折率層を形成したこと以外は、比較例4と同様に、表3に示した層構成となるように、比較有機EL装置6を作製した。
【0232】
(比較例7)
比較例6において、散乱粒子を含有する光取り出し層に代えて、微細な凹凸で構成された光取り出し層を形成したこと以外は、比較例6と同様に、表3に示した層構成となるように、比較有機EL装置7を作製した。
【0233】
【表3】

【0234】
(比較例8)
ボトムエミッション型の有機EL装置として、表4に示した層構成となるように、下記の通り、比較有機EL装置8を作製した。なお、表4において、「光出射方向」に示した“B”は、表1に記載の各実施例で得た有機EL装置がいわゆるボトムエミッション型の有機EL装置であることを示す。また、表1の層構成の上段から下段の方向が、光出射方向に対応する。また、「−」は、対応する層を設けなかったことを示す。また、その他の表示は、表1と同様である。
【0235】
即ち、実施例7において、光路長調整層及び光取り出し層を形成しなかったこと、並びに半透明電極に代えて透明電極を形成したこと以外は、実施例7と同様にして、比較有機EL装置8を得た。
【0236】
(比較例9)
実施例7において、光路長調整層を形成しなかったこと、及び半透明電極に代えて透明電極を形成したこと以外は、実施例7と同様に、表4に示した層構成となるように、比較有機EL装置9を作製した。
【0237】
(比較例10)
比較例9において、散乱粒子を含有する光取り出し層に代えて、上記の微細な凹凸で構成された光取り出し層を形成したこと以外は、比較例9と同様に、表4に示した層構成となるように、比較有機EL装置10を作製した。
【0238】
(比較例11)
比較例9において、中空で構成された低屈折率層に代えて、上記の材料充填して構成された低屈折率層を形成したこと以外は、比較例9と同様に、表4に示した層構成となるように、比較有機EL装置11を作製した。
【0239】
(比較例12)
比較例11において、散乱粒子を含有する光取り出し層に代えて、上記の微細な凹凸で構成された光取り出し層を形成したこと以外は、比較例11と同様に、表4に示した層構成となるように、比較有機EL装置12を作製した。
【0240】
【表4】

【0241】
<評価方法>
<<視野角に関する評価>>
(1)45°輝度
得た装置の光が射出する面における正面(0°)の輝度(cd/m)及び正面に対して上下(又は左右)45°の輝度(cd/m)をそれぞれ放射輝度計(コニカミノルタ製CS−1000)により測定し、0°における輝度に対する45°における輝度の割合を算出した。
【0242】
(2)色度差
上記の放射輝度計を用いて、正面(0°)からみた色度と、45°からみた色度との差(ΔU’V’)を計測した。
【0243】
<<<視野角に関する総合評価>>>
上記(1)及び(2)の結果をそれぞれ、下記の基準で評価した。
−(1)45°視野角−
○:上記45°輝度が60%以上である場合
×:上記45°輝度が60%未満である場合
−(2)色度差−
○:上記色度差が0.02以下である場合
×:上記色度差が0.02未満である場合
−綜合評価−
○:(1)及び(2)の両方が○である場合
△:(1)及び(2)のいずれか一方が×である場合
×:(1)及び(2)のいずれも×である場合
【0244】
<<光取り出し効果>>
得た装置の光が射出する面における正面輝度(cd/m)を放射輝度計(コニカミノルタ製CS−1000)により測定し、光取り出し構造がない場合を1.0とした場合における各装置で得た正面輝度の割合を示した。
【0245】
【表5】

【0246】
【表6】

【産業上の利用可能性】
【0247】
本発明による有機EL装置用光学部材は、有機エレクトロルミネッセンス(EL)を利用した表示装置に好適に利用できる。
【0248】
本発明による有機EL装置は、高精彩なフルカラー表示が可能であるため、携帯電話ディスプレイ、パーソナルデジタルアシスタント(PDA)、コンピュータディスプレイ、自動車の情報ディスプレイ、TVモニター、又は一般照明を含む幅広い分野、好適に利用可能である。
【符号の説明】
【0249】
10 有機EL装置用光学部材
12 光路長調整層
14 光取り出し層
16 反射層
22 電極
24 高屈折率平滑層
25 接合層
26 基板
28 ガスバリア層
100 有機EL装置
102 発光層
104 低屈折率層
106 バリアフィルム基板
122 電極
124 保護層
126 反射防止層



【特許請求の範囲】
【請求項1】
発光層を有する有機EL装置に用いる有機EL装置用光学部材であって:
前記発光層からの光を反射する反射層と;
前記発光層からの光を取り出す光取り出し層と;
前記反射層と前記光取り出し層との間に光路長調整層と;
を有することを特徴とする有機EL装置用光学部材。
【請求項2】
光路長調整層の厚みが、画素毎に異なる請求項1に記載の有機EL装置用光学部材。
【請求項3】
光取り出し層からみて光出射方向に電極をさらに有する請求項1から2のいずれかに記載の有機EL装置用光学部材。
【請求項4】
光取り出し層からみて反射層の反対側に基板をさらに有する請求項1から3のいずれかに記載の有機EL装置用光学部材。
【請求項5】
請求項1から4のいずれかに記載の有機EL装置用光学部材を有することを特徴とする有機EL装置。
【請求項6】
第1の基板と;
一対の電極間に配置された発光層と;
を有する有機EL装置であって、
光取り出し層が、前記発光層に対して前記有機EL装置の光出射方向の反対側に位置する請求項5に記載の有機EL装置。
【請求項7】
光路長調整層の厚みが、画素毎に異なる請求項5から6のいずれかに記載の有機EL装置。
【請求項8】
光取り出し層からみて反射層の反対側に第2の基板をさらに有する請求項5から7のいずれかに記載の有機EL装置。
【請求項9】
第2の基板がバリアフィルム基板である請求項8に記載の有機EL装置。
【請求項10】
発光層からみて光出射方向に低屈折率層をさらに有する請求項5から9のいずれかに記載の有機EL装置。
【請求項11】
トップエミッション型である請求項5から10のいずれかに記載の有機EL装置。
【請求項12】
ボトムエミッション型である請求項5から10のいずれかに記載の有機EL装置。






【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate


【公開番号】特開2011−60549(P2011−60549A)
【公開日】平成23年3月24日(2011.3.24)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−208302(P2009−208302)
【出願日】平成21年9月9日(2009.9.9)
【出願人】(306037311)富士フイルム株式会社 (25,513)
【Fターム(参考)】