有機ＥＬ複合素子、それを用いた有機ＥＬ表示装置及び照明装置
【課題】製造が困難な誘電多層体膜を使用せず、効率よく製造でき、しかも誘電多層体膜を使用した場合と同程度に高度な発光の指向性と色純度とを実現することが可能な有機ＥＬ複合素子を提供すること。
【解決手段】少なくとも発光層と電極層とを備える有機ＥＬ素子と、
該有機ＥＬ素子の光取り出し面上に積層された、特定の波長の光を選択的に反射するフォトニックバンドギャップを有する液晶フィルムと、
を備えることを特徴とする有機ＥＬ複合素子。
【解決手段】少なくとも発光層と電極層とを備える有機ＥＬ素子と、
該有機ＥＬ素子の光取り出し面上に積層された、特定の波長の光を選択的に反射するフォトニックバンドギャップを有する液晶フィルムと、
を備えることを特徴とする有機ＥＬ複合素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ複合素子、それを用いた有機ＥＬ表示装置及び照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子とホールとの注入および再結合により発光する有機化合物のエレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ：ＥＬ）を利用した有機ＥＬ素子が知られている。そして、このような有機ＥＬ素子は指向性の無い光を発光するものである。そのため、このような有機ＥＬ素子においては、発光の指向性や色純度を向上させるために種々の研究がなされてきた。
【０００３】
例えば、有機ＥＬ素子の光取り出し面に誘電多層体膜を積層した有機ＥＬ複合素子が開示されている（Ｓｈｉｚｕｏ Ｔｏｋｉｔｏ ｅｔ ａｌ．，「Ｍｉｃｒｏｃａｖｉｔｙ ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅｓ ｆｏｒ ｓｔｒｏｎｇｌｙ ｄｉｒｅｃｔｅｄ ｐｕｒｅ ｒｅｄ，ｇｒｅｅｎ，ａｎｄ ｂｌｕｅ ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ」，ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＡＰＰＬＩＥＤ ＰＨＹＳＩＣＳ，１９９９年９月発行，ＶＯＬ８６，ＮＯ．５，２４０７〜２４１１頁（非特許文献１）及び特開２００５−３１０５３９号公報（特許文献１）参照）。しかしながら、特許文献１や非特許文献１に記載されているような有機ＥＬ複合素子においては、製造が困難な誘電多層体膜を用いていた。そのため、誘電多層体膜を用いる場合よりも製造が容易で有機ＥＬの発光の指向性と色純度とを同程度向上させることが可能な技術の出現が望まれていた。
【特許文献１】特開２００５−３１０５３９号公報
【非特許文献１】Ｓｈｉｚｕｏ Ｔｏｋｉｔｏ ｅｔ ａｌ．，「Ｍｉｃｒｏｃａｖｉｔｙ ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅｓ ｆｏｒ ｓｔｒｏｎｇｌｙ ｄｉｒｅｃｔｅｄ ｐｕｒｅ ｒｅｄ，ｇｒｅｅｎ，ａｎｄ ｂｌｕｅ ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ」，ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＡＰＰＬＩＥＤ ＰＨＹＳＩＣＳ，１９９９年９月発行，ＶＯＬ８６，ＮＯ．５，２４０７〜２４１１頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、製造が困難な誘電多層体膜を使用せず、効率よく製造でき、しかも誘電多層体膜を使用した場合と同程度に高度な発光の指向性と色純度とを実現することが可能な有機ＥＬ複合素子、それを用いた有機ＥＬ表示装置及び照明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】
【０００５】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、有機ＥＬ素子の光取り出し面上に、特定の波長の光を選択的に反射するフォトニックバンドギャップを有する液晶フィルムを積層させた有機ＥＬ複合素子により、製造が困難な誘電多層体膜を使用せず、効率よく製造でき、しかも誘電多層体膜を使用した場合と同程度に高度な発光の指向性と色純度とを実現することが可能となることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
すなわち、本発明の有機ＥＬ複合素子は、少なくとも発光層と電極層とを備える有機ＥＬ素子と、
該有機ＥＬ素子の光取り出し面上に積層された、特定の波長の光を選択的に反射するフォトニックバンドギャップを有する液晶フィルムと、
を備えることを特徴とするものである。
【０００７】
上記本発明にかかる有機ＥＬ素子としては、前記電極層上に形成された銀薄膜を更に備えるものが好ましい。
【０００８】
また、上記本発明の有機ＥＬ複合素子においては、前記液晶フィルムの選択反射波長領域が、前記有機ＥＬ素子の発光波長領域の少なくとも一部と重複することが好ましい。
【０００９】
さらに、上記本発明の有機ＥＬ複合素子においては、前記液晶フィルムが、液晶分子により螺旋構造が形成されたものであり且つ前記螺旋構造のピッチ数が１〜３０であることが好ましい。
【００１０】
また、上記本発明にかかる液晶フィルムとしては、コレステリック液晶フィルムであることが好ましく、更に、このようなコレステリック液晶フィルムとしては、右ねじれのコレステリック液晶フィルムと左ねじれのコレステリック液晶フィルムとを積層させたものであることが好ましい。
【００１１】
また、上記本発明にかかる液晶フィルムとしては、液晶材料を液晶状態においてコレステリック配向させた後に固定化させて得られたものが好ましい。
【００１２】
さらに、本発明において前記銀薄膜の厚みとしては、５０ｎｍ未満であることが好ましい。
【００１３】
また、本発明の有機ＥＬ表示装置は、前記本発明の有機ＥＬ複合素子を備えることを特徴とするものである。
【００１４】
さらに、本発明の照明装置は、前記本発明の有機ＥＬ複合素子を備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、製造が困難な誘電多層体膜を使用せず、効率よく製造でき、しかも誘電多層体膜を使用した場合と同程度に高度な発光の指向性と色純度とを実現することが可能な有機ＥＬ複合素子、それを用いた有機ＥＬ表示装置及び照明装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。
【００１７】
先ず、本発明の有機ＥＬ複合素子について説明する。本発明の有機ＥＬ複合素子は、少なくとも発光層と電極層とを備える有機ＥＬ素子と、
該有機ＥＬ素子の光取り出し面上に積層された、特定の波長の光を選択的に反射するフォトニックバンドギャップを有する液晶フィルムと、
を備えることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明にかかる液晶フィルムは、特定の波長の光を選択的に反射するフォトニックバンドギャップを有する液晶フィルムであり、有機ＥＬ素子の光取り出し面上に積層されたものである。本発明の有機ＥＬ複合素子においては、このような液晶フィルムを有機ＥＬ素子の光取り出し面上に積層させることによって、キャビティー構造を形成し、特定の波長の光を選択的に反射してキャビティー構造内への光の閉じ込めを可能とする。そのため、本発明においては、このような液晶フィルムによって、光の指向性と色純度が十分に向上される。また、製造工程が複雑で製造が困難な誘電多層体膜を使用する必要がないため、有機ＥＬ複合素子を効率よく製造することが可能となる。
【００１９】
このような液晶フィルムにおいては、選択反射波長領域が有機ＥＬ素子の発光波長領域の少なくとも一部と重複することが好ましい。このようにして液晶フィルムの選択反射波長領域を有機ＥＬ素子の発光波長領域の少なくとも一部と重複させることで、重複した範囲の波長領域の光を液晶フィルムで選択的に反射することが可能となり、キャビティー構造内に、液晶フィルムの選択反射波長領域と重複する波長を有する光を閉じ込めることが可能なる。なお、このような選択反射波長領域（Δλ）は、液晶フィルムの螺旋構造のピッチ（Ｐ）と複屈折率（Δｎ）とに依存するものであり、下記式：
Δλ＝Ｐ×Δｎ
（式中、Δｎは異常光に対する屈折率（ｎｅ）から常光に対する屈折率（ｎｏ）を引いた値（Δｎ＝ｎｅ−ｎｏ）を示す。）
で表される。
【００２０】
また、このような液晶フィルムとしては、液晶フィルム中の液晶分子により螺旋構造が形成され且つ前記螺旋構造のピッチ数が１〜３０（より好ましくは２〜１５）であるものが好ましい。このように液晶分子に螺旋構造を形成させることで、螺旋構造のピッチ数に応じた波長領域の円偏光を選択的に反射することが可能となる。すなわち、このような螺旋構造を備えることで、液晶フィルムは選択反射フィルターとして機能することとなる。このような螺旋構造のピッチが１未満では、液晶フィルムによって特定の波長の光を選択反射することが困難となる傾向にあり、他方、３０を超えると、特定の波長の光を選択反射する効果がより強く現れるが製造が困難となる傾向にある。なお、液晶フィルムがスメクチック液晶からなるものである場合には、前記螺旋構造は、液晶分子の長軸が各スメクチック層に垂直な方向から一定の角度で傾いており、且つ傾きの角度がある層から次の層へと少しずつ捩れた構造をいう。また、ここでいうピッチ数とは、液晶フィルムの膜厚方向に含まれる螺旋ピッチの総数をいう。
【００２１】
また、このような液晶フィルムにおいては、１ピッチあたりのフィルムの厚みが０．１〜０．６μｍであることが好ましく、０．２〜０．５μｍであることがより好ましい。このような１ピッチあたりのフィルムの厚みが前記下限未満では、可視光領域と選択反射波長が重複せず、また必要となるキラル材料の割合が高くなるため、ガラス転移温度が低く常温でコレステリック配向が崩れる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、こちらも可視光領域と選択反射波長が重複しなくなる傾向にある。
【００２２】
また、このような液晶フィルムとしては、液晶材料をコレステリック配向させて固定化したコレステリック液晶フィルムや、液晶材料をカイラルスメクチック配向させて固定化したカイラルスメクチック液晶フィルムを好適に用いることができ、配向温度マージンが広くなる等の観点から、コレステリック液晶フィルムを用いることが好ましい。また、このような液晶フィルムとしては、液晶材料をコレステリック配向させた後に固定化したものが好ましい。なお、前述のカイラルスメクチック液晶フィルムとしては、液晶材料の合成の容易さ、螺旋構造の配向のし易さ、螺旋構造の安定性、螺旋ピッチの可変の容易さ等の観点から、キラルスメクチックＣ相又はキラルスメクチックＣＡ相を備えるカイラルスメクチック液晶フィルムが好ましい。
【００２３】
また、このような液晶フィルムとしては、右ねじれのコレステリック液晶フィルムと左ねじれのコレステリック液晶フィルムとを積層させたコレステリック液晶フィルムが好ましい。このようにして右ねじれと左ねじれのコレステリック液晶フィルムを積層させた液晶フィルムを用いることで、入射光の反射効率が高められて効果的にキャビティー構造が形成され、より高いキャビティー効果を発現させることができるため、発光の指向性と色純度をより向上させるができる傾向にある。
【００２４】
このような液晶フィルムの製造方法としては、例えば、前記液晶材料を含有する溶液を配向基板上に塗布して塗膜を形成した後、液晶分子の配向を固定化する方法を採用することができる。このような液晶材料の固定化の方法としては特に制限されず、用いる液晶材料の諸物性に応じて、光架橋、熱架橋又は冷却といった方法を適宜採用することができる。
【００２５】
前記液晶材料としては特に制限されないが、本発明に好適なコレステリック液晶フィルムやカイラルスメクチック液晶フィルムを得るという観点からは、コレステリック配向又はカイラルスメチック配向を固定化することが可能な液晶材料が好適に用いられる。このような液晶材料としては、高分子液晶物質と低分子液晶物質のいずれもが使用可能である。また、このような液晶材料としては、最終的な材料が所望とする配向性を呈することが可能なものであればよく、高分子液晶物質及び／又は低分子液晶物質を単独で用いてもよく、あるいは高分子液晶物質及び／又は低分子液晶物質の複数種を混合して用いてもよい。
【００２６】
このような高分子液晶物質としては、各種の主鎖型高分子液晶物質、側鎖型高分子液晶物質、またはこれらの混合物を用いることができる。このような主鎖型高分子液晶物質としては、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリカーボネート系、ポリイミド系、ポリウレタン系、ポリベンズイミダゾール系、ポリベンズオキサゾール系、ポリベンズチアゾール系、ポリアゾメチン系、ポリエステルアミド系、ポリエステルカーボネート系、ポリエステルイミド系等の高分子液晶物質、又は、これらの混合物等が挙げられる。
【００２７】
また、前記側鎖型高分子液晶物質としては、ポリアクリレート系、ポリメタクリレート系、ポリビニル系、ポリシロキサン系、ポリエーテル系、ポリマロネート系、ポリエステル系等の直鎖状または環状構造の骨格鎖を有する物質に側鎖としてメソゲン基が結合した高分子液晶物質、又は、これらの混合物等が挙げられる。
【００２８】
また、ポリマーの構成単位としては、例えば芳香族あるいは脂肪族ジオール単位、芳香族あるいは脂肪族ジカルボン酸単位、芳香族あるいは脂肪族ヒドロキシカルボン酸単位を好適な例として挙げられる。
【００２９】
さらに、前記低分子液晶物質としては、飽和ベンゼンカルボン酸誘導体類、不飽和ベンゼンカルボン酸誘導体類、ビフェニルカルボン酸誘導体類、芳香族オキシカルボン酸誘導体類、シッフ塩基誘導体類、ビスアゾメチン化合物誘導体類、アゾ化合物誘導体類、アゾキシ化合物誘導体類、シクロヘキサンエステル化合物誘導体類、ステロール化合物誘導体類等の末端に反応性官能基を導入した液晶性を示す化合物や、前記化合物誘導体類のなかで液晶性を示す化合物に架橋性化合物を添加した組成物等が挙げられる。
【００３０】
また、コレステリック液晶フィルムを製造する場合には、このような液晶材料の中でも、その材料自体の合成の容易で、しかもフィルムを容易に製造できるという観点から、主鎖型高分子液晶物質を用いることが好ましく、ポリエステル系の主鎖型高分子液晶物質を用いることが特に好ましい。また、このようなコレステリック液晶フィルムの液晶材料としては、例えば、特開平１１−１２４４９２号公報に記載の液晶性ポリエステル組成物を好適に用いることができる。
【００３１】
また、カイラルスメクチック液晶フィルムを製造する場合には、前記液晶材料にカイラル剤や光学活性単位を適宜導入してもよい。このようなカイラル剤としては特に制限されず、公知のカイラル剤を適宜用いることができる。また、このような光学活性単位としては、特に制限されないが、２−メチル−１，４−ブタンジオール、２，４−ペンタンジオール、１，２−プロパンジオール、２−クロロ−１，４−ブタンジオール、３−メチルアジピン酸、ナプロキセン誘導体、カンファー酸、ビナフトール、メントールあるいはコレステリル基含有構造単位、又はこれらの誘導体（例えばジアセトキシ化合物等の誘導体）から誘導される単位等が挙げられる。また、このようなカイラル剤の配合量や光学活性単位の導入量等は特に制限されず、目的とする液晶フィルムの設計に応じて適宜変更することができる。
【００３２】
さらに、液晶状態において形成させた配向構造を熱架橋や光架橋で固定化する場合においては、熱又は光によって架橋反応し得る官能基又は部位を有している液晶材料を含有させることが好ましい。このような官能基としては、例えばアクリル基、メタクリル基、ビニル基、ビニルエーテル基、アリル基、アリロキシ基、グリシジル基等のエポキシ基、イソシアネート基、イソチオシアネート基、アゾ基、ジアゾ基、アジド基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、低級エステル基などが挙げられ、特にアクリル基、メタクリル基が好ましい。また、前記架橋反応し得る部位としては、マレイミド、マレイン酸無水物、ケイ皮酸およびケイ皮酸エステル、アルケン、ジエン、アレン、アルキン、アゾ、アゾキシ、ジスルフィド、ポリスルフィド等の分子構造を含む部位等が挙げられる。また、これら架橋基および架橋反応部位は、液晶材料を構成する液晶物質自身に含まれていてもよいが、架橋性基または部位をもつ非液晶性物質を別途液晶材料に添加してもよい。
【００３３】
また、前記配向基板としては、コレステリック液晶フィルムを支持することが可能なものであれば特に制限されず、例えば、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンオキシド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアリレート、トリアセチルセルロース、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等のフィルム、又はこれらのフィルムの一軸延伸フィルム等を用いることができる。これらのフィルムはその製造方法によっては改めて配向能を発現させるための処理を行わなくともコレステリック液晶フィルムに使用される液晶材料に対して十分な配向能を示すものもあるが、配向能が不十分、または配向能を示さない等の場合には、適度な加熱下に延伸する処理、フィルム面をレーヨン布等で一方向に擦るいわゆるラビング処理、フィルム上にポリイミド、ポリビニルアルコール、シランカップリング剤等の公知の配向剤からなる配向膜を設けるラビング処理、酸化珪素等の斜方蒸着処理、及び、これらを適宜組み合わせた処理等を必要により適宜施したフィルムを用いてもよい。更に、このような配向基板としては、表面に規則的な微細溝を設けた各種ガラス板等も使用してもよい。また、このような配向基板の配向膜としては特に制限されず、公知の配向膜を適宜用いることができるが、ラビング処理を施したポリイミドフィルムを好適に用いることができる。
【００３４】
また、このような配向基板上に塗布する液晶材料を含有する溶液の調製に用いる溶媒としては、特に制限されず、例えば、トルエン、キシレン、ブチルベンゼン、テトラヒドロナフタレン、デカヒドロナフタレン等の炭化水素系、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル系、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、乳酸エチル、γ−ブチロラクトン等のエステル系、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド系、ジクロロメタン、四塩化炭素、テトラクロロエタン、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素系、ブチルアルコール、トリエチレングリコール、ジアセトンアルコール、ヘキシレングリコール等のアルコール系等が挙げられる。これらの溶媒は、用いる液晶材料の種類等に応じて適宜好適なものを選択して使用することができ、必要により適宜混合して使用してもよい。また、このような溶液の濃度は、用いられる液晶材料の分子量や溶解性、目的とする液晶フィルムの厚み等によって異なるため一概には決定できないが、１〜６０質量％程度であることが好ましく、３〜４０質量％であることがより好ましい。
【００３５】
また、前記液晶材料を含有する溶液には、塗布を容易にするために界面活性剤を加えてもよい。このような界面活性剤としては、例えば、イミダゾリン、第四級アンモニウム塩、アルキルアミンオキサイド、ポリアミン誘導体等の陽イオン系界面活性剤、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン縮合物、第一級あるいは第二級アルコールエトキシレート、アルキルフェノールエトキシレート、ポリエチレングリコール及びそのエステル、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸アンモニウム、ラウリル硫酸アミン類、アルキル置換芳香族スルホン酸塩、アルキルリン酸塩、脂肪族あるいは芳香族スルホン酸ホルマリン縮合物等の陰イオン系界面活性剤、ラウリルアミドプロピルベタイン、ラウリルアミノ酢酸ベタイン等の両性系界面活性剤、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンアルキルアミン等の非イオン系界面活性剤、パーフルオロアルキルスルホン酸塩、パーフルオロアルキルカルボン酸塩、パーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物、パーフルオロアルキルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル基・親水性基含有オリゴマー、パーフルオロアルキル・親油基含有オリゴマーパーフルオロアルキル基含有ウレタン等のフッ素系界面活性剤等が挙げられる。このような界面活性剤の添加量は、界面活性剤の種類や溶媒の種類、あるいは塗布する配向基板の配向膜等にもよるが、通常、液晶材料の質量に対する比率にして１０ｐｐｍ〜１０％、好ましくは５０ｐｐｍ〜５％、さらに好ましくは０．０１％〜１％の範囲である。
【００３６】
また、前記液晶材料を含有する溶液には、得られる液晶フィルムの耐熱性等を向上させるために、コレステリック液晶相の発現を妨げない程度のビスアジド化合物やグリシジルメタクリレート等の架橋剤等を添加し、後の工程で架橋することもできる。またアクリロイル基、ビニル基あるいはエポキシ基等の官能基を導入したビフェニル誘導体、フェニルベンゾエート誘導体、スチルベン誘導体などを基本骨格とした重合性官能基を予め液晶物質に導入しておきコレステリック相を発現させ架橋させてもよい。
【００３７】
塗布方法については、塗膜の均一性が確保される方法であればよく、特に制限されず、公知の方法を適宜採用することができる。このような塗布方法としては、例えば、ロールコート法、ダイコート法、ディップコート法、カーテンコート法、スピンコート法等を挙げることができる。また、塗布の後に、ヒーターや温風吹きつけなどの方法による溶媒除去（乾燥）工程を入れてもよい。
【００３８】
また、配向基板上に液晶分子を固定化した後においては、配向基板と液晶フィルムとの界面においてロール等を用いて機械的に剥離する方法、構造材料すべてに対する貧溶媒に浸漬した後機械的に剥離する方法、貧溶媒中で超音波をあてて剥離する方法、配向基板と液晶フィルムとの熱膨張係数の差を利用して温度変化を与えて剥離する方法、配向基板そのもの、または配向基板上の配向膜を溶解除去する方法などによって、液晶フィルムの単体を得ることができる。剥離性は、用いる液晶材料の組成比や配向基板との密着性等によって異なるため、その系に最も適した方法を適宜採用することが好ましい。なお、得られる液晶フィルムは、膜厚によっては自己支持性のないことがあるが、その際には光学性質上好ましい基板、例えはポリメタクリレート、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリアリレート、ポリイミド、アモルファスポリオレフィン、トリアセチルセルロースなどのプラスチック基板上に接着剤または粘着剤を介して固定して用いるほうが、液晶フィルムの強度、信頼性などのために望ましい。
【００３９】
本発明にかかる有機ＥＬ素子は、少なくとも発光層と電極層とを備えるものである。このような有機ＥＬ素子における前記発光層は、電極層等から注入される電子及び正孔が再結合して発光する層である。このような発光層を形成させるための発光層材料としては特に制限されず、有機ＥＬ素子の発光層を形成させることが可能な公知の材料を適宜用いることができる。また、このような発光層を形成させる方法としては特に制限されず、公知の方法を適宜採用することができ、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法、インクジェット法等の公知の薄膜化法により製膜して形成する方法を採用することができる。更に、このような発光層の厚みとしては特に制限されず、目的とする有機ＥＬ素子の設計等に応じて適宜変更することができる。また、このような発光層においては、発光効率の向上や長寿命化といった観点から、公知のドーパントを適宜含有させてもよい。
【００４０】
また、有機ＥＬ素子における前記電極層は、発光層に電子及び正孔を注入することを可能とする層状の電極である。なお、本発明にかかる有機ＥＬ素子においては、陽極及び陰極のうち光の取り出し面側の電極が層状であればよく、もう一方の形状は特に制限されない。
【００４１】
このような陽極としては、仕事関数の大きい（４ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物等の電極材料により形成されるものが好ましい。このような電極材料としては、例えば、Ａｕ等の金属、ＣｕＩ、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）、ＳｎＯ２、ＺｎＯ等の導電性透明材料、ＩＤＩＸＯ（Ｉｎ２Ｏ３−ＺｎＯ）等非晶質で透明導電膜を作製可能な材料等が挙げられる。このような陽極の製造方法は特に制限されず、公知の方法を適宜採用することができ、例えば、電極材料を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させた後にフォトリソグラフィーで所望の形状のパターンを形成する方法等を採用してもよい。
【００４２】
また、陰極としては、仕事関数の小さい（４ｅＶ以下）金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物等の電極材料により形成されるものが好ましい。このような電極材料としては、例えば、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム／銅混合物、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）混合物、インジウム、リチウム／アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。このような電極材料の中でも、電子注入性や酸化等に対する耐久性といった観点からは、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えばマグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）混合物、リチウム／アルミニウム混合物、アルミニウム等が好ましい。更に、このような陰極の製造方法は特に制限されず、公知の方法を適宜採用することができ、例えば、蒸着やスパッタリング等の方法により電極材料の薄膜を形成させて陰極を製造する方法等を採用することができる。
【００４３】
また、本発明にかかる有機ＥＬ素子においては、陽極及び陰極の双方を透明又は半透明な材料で形成させて、陽極及び陰極の双方から発光することを可能としてもよいが、発光輝度の向上という観点から、陽極又は陰極のいずれか一方のみを透明又は半透明な材料で形成させて、一方の電極側に光取り出し面を形成することが好ましい。
【００４４】
また、このような有機ＥＬ素子においては、前記電極層上に形成された銀薄膜を更に備えることが好ましい。このような銀薄膜を更に備えることで、得られる有機ＥＬ複合素子の発光の指向性及び色純度がより向上する傾向にある。なお、銀（Ａｇ）薄膜によって前述のような効果が得られる理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、先ず、Ａｇ薄膜は、有機ＥＬ素子内でキャビティー構造を形成させる働きを示し、発光層から出射された光を閉じ込める反射板のような役割を果たす。また、Ａｇ薄膜は、電極としての働きも兼ねることが可能である。そして、Ａｇ薄膜は、有機ＥＬ素子に積層する上で重要な仕事関数が最適なものであり、形成されるキャビティー構造による効果も大きい。そのため、前述の液晶フィルムと合わせて銀薄膜を用いることで、高いキャビティー効果が発現し、発光の指向性及び色純度がより向上させることが可能となるものと本発明者らは推察する。また、このようなＡｇ薄膜としては、Ａｇ薄膜に電極として機能させるという観点から、電極層の反対電極と対向する面の表面上にＡｇ薄膜を積層させることが好ましい。
【００４５】
さらに、このような銀薄膜の厚みとしては、５０ｎｍ未満であることが好ましく、１０〜４５ｎｍであることがより好ましい。このような銀薄膜の厚みが前記上限を超えると、透過率が低下して、発光の指向性や色純度の向上させる効果が十分に得られなくなるとともに、有機ＥＬ素子の発光輝度が低下する傾向にあり、他方、前記下限未満では、反射率が低下して、発光の指向性や色純度の向上させる効果が得られなくなる傾向にある。
【００４６】
また、本発明にかかる有機ＥＬ素子としては、前記発光層及び前記電極層以外の構成は特に制限されず、発光層及び電極層を備える公知の有機ＥＬ素子を適宜用いることができ、例えば、正孔輸送層、正孔阻止層、電子輸送層、陰極バッファー層、陽極バッファー層等を更に備える有機ＥＬ素子を用いてもよい。このような有機ＥＬ素子の構成としては、特に制限されないが、例えば、以下の（Ａ）〜（Ｅ）に示すような構成の有機ＥＬ素子を好適に用いることができる。
（Ａ）陽極／銀薄膜／発光層／電子輸送層／陰極
（Ｂ）陽極／銀薄膜／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
（Ｃ）陽極／銀薄膜／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極
（Ｄ）陽極／銀薄膜／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極
（Ｅ）陽極／銀薄膜／陽極バッファー層／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極。
【００４７】
また、このような正孔輸送層、正孔阻止層、電子輸送層、陰極バッファー層、陽極バッファー層等の材料は特に制限されず、前述の正孔輸送層等を形成させることが可能な公知の材料を適宜用いることができる。また、このような正孔輸送層、正孔阻止層、電子輸送層、陰極バッファー層、陽極バッファー層等の厚み等も特に制限されず、有機ＥＬ素子の設計等に応じて適宜変更することが可能である。更に、このような正孔輸送層、正孔阻止層、電子輸送層、陰極バッファー層、陽極バッファー層等の製造方法も特に制限されず、公知の方法を採用することができる。また、このような有機ＥＬ素子の形状は特に制限されず、目的とする有機ＥＬ複合素子の設計に応じて、その形状を適宜変更することができる。
【００４８】
また、本発明にかかる有機ＥＬ素子は基体上に形成されているのが好ましい。このような有機ＥＬ素子に係る基体としては、ガラス、プラスチック等の種類には特に制限がなく、また、透明のものであれば特に制限はないが、好ましく用いられる基板としては例えばガラス、石英、光透過性樹脂フィルムを挙げることができる。また、このような樹脂フィルムとしては、公知の樹脂フィルムを適宜用いることができ、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）等が挙げられる。また、樹脂フィルムの表面には、無機物または有機物の被膜またはその両者のハイブリッド被膜が形成されていてもよい。
【００４９】
また、本発明の有機ＥＬ複合素子は、前記有機ＥＬ素子の光取り出し面の表面上に前記液晶材料が積層されたものである。前記有機ＥＬ素子の光取り出し面に液晶フィルムを積層させる方法は特に制限されないが、例えば、熱融着により有機ＥＬ素子面と密着、固定化させる方法や、接着剤又は粘着剤を介して固定する方法等を採用することができる。
【００５０】
次に、本発明の有機ＥＬ表示装置について説明する。本発明の有機ＥＬ表示装置は、上記本発明の有機ＥＬ複合素子を備えることを特徴とするものである。このような有機ＥＬ表示装置としては、上記本発明の有機ＥＬ複合素子を用いる以外は特に制限されず、その他の構成を公知の有機ＥＬ表示装置と同様の構成とすることができる。また、このような表示装置は、例えば、表示デバイス、ディスプレー、各種発光光源として用いることができる。表示デバイス、ディスプレーにおいて、青、赤、緑発光の３種の有機ＥＬ素子を用いることにより、フルカラーの表示が可能となる。また、表示デバイス、ディスプレーとしてはテレビ、パソコン、モバイル機器、ＡＶ機器、文字放送表示、自動車内の情報表示等が挙げられる。特に静止画像や動画像を再生する表示装置として使用してもよく、動画再生用の表示装置として使用する場合の駆動方式は単純マトリックス（パッシブマトリックス）方式でもアクティブマトリックス方式でもどちらでもよい。
【００５１】
次いで、本発明の照明装置について説明する。本発明の照明装置は、上記本発明の有機ＥＬ複合素子を備えることを特徴とするものである。このような照明装置としては、上記本発明の有機ＥＬ複合素子を用いる以外は特に制限されず、その他の構成を公知の照明装置と同様の構成とすることができる。また、このような照明装置としては、家庭用照明、車内照明、時計や液晶用のバックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるがこれに限定するものではない。
【実施例】
【００５２】
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００５３】
（実施例１）
以下に示す方法で有機ＥＬ素子の光取り出し面の表面に液晶フィルムが積層された有機ＥＬ複合素子を製造した。なお、このようにして製造した有機ＥＬ複合素子は、図１に示すような構成（陰極１／電子注入層２／発光層３／正孔輸送層４／正孔注入層５／透明電極６／ガラス基板７／透明支持基板８／左ねじれコレステリック液晶フィルム９Ａ／右ねじれコレステリック液晶フィルム９Ｂ／透明支持基板１０）のものである。
【００５４】
先ず、有機ＥＬ素子を製造した。すなわち、先ず、ガラス基板８の表面上に、透明陽極７としてＩＴＯ層を１００ｎｍ積層させた後、その透明陽極７の表面上に、正孔注入層５としてＣｕＰｃ（銅フタロシアニン錯体）層を１０ｎｍ積層させ、更に、正孔輸送層４としてＴＰＤ（N,N’-bis(3-methylphenyl)-N,N-7-diphenyl-[1,1-biphenyl]-4,4’-diamine）層を４５ｎｍ積層させた。次いで、正孔輸送層４の表面上に、発光層３としてＡｌｑ（アルミニウム錯体）層を６０ｎｍ積層させた後、発光層３の表面上に、電子注入層２としてＬｉＦ（フッ化リチウム）を１ｎｍ積層させ、更に、電子注入層２の表面上に、陰極１としてＡｌ薄膜０．２μｍを積層させて、有機ＥＬ素子を製造した。このようにして得られた有機ＥＬ素子はガラス基板７が光取り出し面となっている。
【００５５】
次に、右ねじれのコレステリック液晶フィルムと、左ねじれのコレステリック液晶フィルムとをそれぞれ製造した。すなわち、先ず、芳香族ポリエステルからなる高分子アキラルネマチック液晶と、芳香族ポリエステルからなる高分子キラルネマチック液晶との液晶混合物（新日本石油株式会社製のＬＣフィルム）を用い、これをクロロホルム中に溶解して高分子コレステリック液晶溶液を製造した。このような液晶混合物中の高分子キラルネマチック液晶の混合比は９３ｗｔ％であり、高分子コレステリック液晶溶液中の混合物の濃度は１０ｗｔ％であった。次いで、ラビングポリイミド層を有するトリアセチルセルロースフィルム（配向基板）を２種類準備し、得られた高分子コレステリック液晶溶液を、各配向基板にそれぞれスピンコート法で成膜し、１３５℃の温度条件で５分間熱処理した。このようにして右ねじれのコレステリック液晶フィルムと左ねじれのコレステリック液晶フィルムとをそれぞれ得た。このようにして得られたコレステリック液晶フィルムを触針式膜厚計にて測定したところ、その膜厚はそれぞれ２．０μｍであった。また、このようにして得られたコレステリック液晶フィルムの螺旋構造のピッチ数は、それぞれ６であった。
【００５６】
次いで、先ず、透明支持基板８としてのトリアセチルセルロース層８０μｍの表面上に、左ねじれのコレステリック液晶フィルム９Ａ（２μm）を接着剤（東亞合成社製の商品名「アロニックスＵＶＸ−３４００」）を介して固定化する方法を採用して積層させて、フィルム前駆体（Ａ）を得た。次に、透明支持基板１０としてのトリアセチルセルロース層８０μｍの表面上に、右ねじれのコレステリック液晶フィルム９Ｂ（２μm）を接着剤（東亞合成社製の商品名「アロニックスＵＶＸ−３４００」）を介して固定化する方法を採用して積層させて、フィルム前駆体（Ｂ）を得た。その後、フィルム前駆体（Ａ）とフィルム前駆体（Ｂ）を液晶フィルム９Ａと液晶フィルム９Ｂが隣接するようにして重ね合せ、熱により融着、固定化させて、右ねじれのコレステリック液晶フィルムと左ねじれのコレステリック液晶フィルムとが積層された液晶フィルムを得た。そして、上述のようにして得られた有機ＥＬ素子のガラス基板７の光取出し面上に、前記液晶フィルムを、粘着剤を介して固定化する方法を採用して積層させた。
【００５７】
（実施例２）
図２に示すような構成（陰極１／電子注入層２／発光層３／正孔輸送層４／正孔注入層５／銀薄膜１１／透明電極６／ガラス基板７／透明支持基板８／左ねじれコレステリック液晶フィルム９Ａ／右ねじれコレステリック液晶フィルム９Ｂ／透明支持基板１０）の有機ＥＬ複合素子を製造した。
【００５８】
先ず、透明電極６と正孔注入層５との間に蒸着法により４２ｎｍの厚みの銀薄膜を積層させた以外は実施例１と同様にして、有機ＥＬ素子を製造した。そして、このようにして得られた有機ＥＬ素子を用いた以外は実施例１と同様の方法を採用して、有機ＥＬ複合素子を製造した。
【００５９】
（比較例１）
液晶フィルムを積層せず、実施例１で製造された有機ＥＬ素子と同様の有機ＥＬ素子をそのまま比較のための有機ＥＬ複合素子とした。すなわち、比較のための有機ＥＬ複合素子は、陰極１／電子注入層２／発光層３／正孔輸送層４／正孔注入層５／透明電極６／ガラス基板７という構成のものである。
【００６０】
［実施例１〜２及び比較例１で製造された有機ＥＬ複合素子の特性の評価］
〈液晶フィルムの反射率の測定〉
実施例１及び２で有機ＥＬ素子に積層させた液晶フィルムの特性を評価するため、先ず、実施例１及び２で積層された液晶フィルムと同一の構成の液晶フィルム（透明支持基板８（８０μｍ）／左ねじれのコレステリック液晶フィルム９Ａ（２μｍ）／右ねじれのコレステリック液晶フィルム９Ｂ（２μｍ）／透明支持基板１０（８０μｍ））を製造した（合成例１）。なお、かかる液晶フィルムは、実施例１で採用されている方法と同様の方法を採用して製造した。そして、このようにして得られた液晶フィルムに対して自然光を照射し、反射率を測定した。合成例１で得られた液晶フィルムの光の透過率と、光の波長との関係を示すグラフを図３に示す。
【００６１】
図３に示す結果からも明らかなように、左ねじれ及び右ねじれのコレステリック液晶フィルムが積層された合成例１で得られた液晶フィルムは、特定の波長領域（５３０ｎｍ〜５９０ｎｍ程度の波長領域）において光の透過率が大きく低減し、その透過率がほぼ１０％以下となっていることが確認された。このような結果から、前記液晶フィルムは、前記波長領域における光の反射率が非常に高く、選択反射特性を有するものであることが確認された。
【００６２】
〈発光スペクトルの測定〉
実施例１〜２及び比較例１で製造された有機ＥＬ複合素子を用い、各有機ＥＬ複合素子に温度２５℃で２．５Ａ／ｃｍ２の定電流を印加し、それぞれの有機ＥＬ複合素子の発光強度スペクトルをファイバマルチチャンネル分光器ＵＳＢ２０００（オーシャンオプティックス社製）で測定した。得られた結果を図４〜８に示す。なお、実施例１で製造された有機ＥＬ複合素子の発光スペクトルを図４に示し、実施例２で製造された有機ＥＬ複合素子の発光スペクトルを図５に示し、比較例１で製造された有機ＥＬ複合素子の発光スペクトルを図６に示し、実施例２及び比較例１で製造された有機ＥＬ複合素子の発光スペクトルの半値幅を図７に示し、実施例２及び比較例１で製造された有機ＥＬ複合素子の視野角依存性を図８に示す。
【００６３】
図４〜７に示す結果からも明らかなように、コレステリック液晶フィルムを積層構造に含まない有機ＥＬ複合素子（比較例１）は、比較的ブロードな発光スペクトルを示し、視野角を０°から４０°まで振っても発光強度はそれほど変化しないことが確認された（図６）。これに対して、液晶フィルムが積層された本発明の有機ＥＬ複合素子（実施例１〜２）の場合は、比較例１と比較して発光スペクトルの狭幅化が確認された。また、本発明の有機ＥＬ複合素子（実施例１〜２）においては、視野角を振った際に発光強度が大きく減少していることが確認された（図４及び５）。更に、図５及び図７に示す結果から、液晶フィルムを積層するとともに有機ＥＬ素子の電極層上に４２ｎｍの膜厚を有する銀薄膜を形成させることによって、発光スペクトルがより狭幅化されることが確認され、これにより色純度がより向上することが確認された。なお、５０ｎｍ以上の膜厚を有する銀薄膜では透過率が極端に低下し、発光スペクトルを観測することが出来なかった。
【００６４】
また、図８に示す結果から、本発明の有機ＥＬ複合素子（実施例２）においては、比較のための有機ＥＬ複合素子（比較例１）と比べて、発光の指向性が十分に高いことが確認された。なお、図８は、視野角０°方向の発光強度で規格化したものである。
【００６５】
このような結果から、本発明の有機ＥＬ複合素子においては、液晶フィルムを積層することによって、発光スペクトルの色純度が向上し、且つ発光が発光面の法線方向に集中していることが確認された。なお、このような結果は、１次元のフォトニック結晶であるコレステリック液晶フィルムを用いることで、電極との間でキャビティー構造が形成され、これによって選択反射波長領域のバンド端に発光が集中し、発光の指向性が高まったことに起因するものと推察される。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
以上説明したように、本発明によれば、製造が困難な誘電多層体膜を使用せず、効率よく製造でき、しかも誘電多層体膜を使用した場合と同程度に高度な発光の指向性と色純度とを実現することが可能な有機ＥＬ複合素子、それを用いた有機ＥＬ表示装置及び照明装置を提供することが可能となる。
【００６７】
したがって、本発明の有機ＥＬ複合素子は、発光の指向性と色純度とに優れるため、各種の表示デバイスや照明装置等に用いる有機ＥＬ複合素子として特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】実施例１で製造された有機ＥＬ複合素子の模式図である。
【図２】実施例２で製造された有機ＥＬ複合素子の模式図である。
【図３】合成例１で得られた液晶フィルムの光の透過率と、光の波長との関係を示すグラフである。
【図４】実施例１で製造された有機ＥＬ複合素子の発光スペクトルのグラフである。
【図５】実施例２で製造された有機ＥＬ複合素子の発光スペクトルのグラフである。
【図６】比較例１で製造された有機ＥＬ複合素子の発光スペクトルのグラフである。
【図７】実施例２及び比較例１で製造された有機ＥＬ複合素子の発光スペクトルの半値幅のグラフである。
【図８】実施例２及び比較例１で製造された有機ＥＬ複合素子の視野角依存性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６９】
１…陰極、２…電子注入層、３…発光層、４…正孔輸送層、５…正孔注入層、６…透明電極、７…ガラス基板、８…透明支持基板、９Ａ…左ねじれコレステリック液晶フィルム、９Ｂ…右ねじれコレステリック液晶フィルム、１０…透明支持基板、１１…銀薄膜。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ複合素子、それを用いた有機ＥＬ表示装置及び照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子とホールとの注入および再結合により発光する有機化合物のエレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ：ＥＬ）を利用した有機ＥＬ素子が知られている。そして、このような有機ＥＬ素子は指向性の無い光を発光するものである。そのため、このような有機ＥＬ素子においては、発光の指向性や色純度を向上させるために種々の研究がなされてきた。
【０００３】
例えば、有機ＥＬ素子の光取り出し面に誘電多層体膜を積層した有機ＥＬ複合素子が開示されている（Ｓｈｉｚｕｏ Ｔｏｋｉｔｏ ｅｔ ａｌ．，「Ｍｉｃｒｏｃａｖｉｔｙ ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅｓ ｆｏｒ ｓｔｒｏｎｇｌｙ ｄｉｒｅｃｔｅｄ ｐｕｒｅ ｒｅｄ，ｇｒｅｅｎ，ａｎｄ ｂｌｕｅ ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ」，ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＡＰＰＬＩＥＤ ＰＨＹＳＩＣＳ，１９９９年９月発行，ＶＯＬ８６，ＮＯ．５，２４０７〜２４１１頁（非特許文献１）及び特開２００５−３１０５３９号公報（特許文献１）参照）。しかしながら、特許文献１や非特許文献１に記載されているような有機ＥＬ複合素子においては、製造が困難な誘電多層体膜を用いていた。そのため、誘電多層体膜を用いる場合よりも製造が容易で有機ＥＬの発光の指向性と色純度とを同程度向上させることが可能な技術の出現が望まれていた。
【特許文献１】特開２００５−３１０５３９号公報
【非特許文献１】Ｓｈｉｚｕｏ Ｔｏｋｉｔｏ ｅｔ ａｌ．，「Ｍｉｃｒｏｃａｖｉｔｙ ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅｓ ｆｏｒ ｓｔｒｏｎｇｌｙ ｄｉｒｅｃｔｅｄ ｐｕｒｅ ｒｅｄ，ｇｒｅｅｎ，ａｎｄ ｂｌｕｅ ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ」，ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＡＰＰＬＩＥＤ ＰＨＹＳＩＣＳ，１９９９年９月発行，ＶＯＬ８６，ＮＯ．５，２４０７〜２４１１頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、製造が困難な誘電多層体膜を使用せず、効率よく製造でき、しかも誘電多層体膜を使用した場合と同程度に高度な発光の指向性と色純度とを実現することが可能な有機ＥＬ複合素子、それを用いた有機ＥＬ表示装置及び照明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】
【０００５】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、有機ＥＬ素子の光取り出し面上に、特定の波長の光を選択的に反射するフォトニックバンドギャップを有する液晶フィルムを積層させた有機ＥＬ複合素子により、製造が困難な誘電多層体膜を使用せず、効率よく製造でき、しかも誘電多層体膜を使用した場合と同程度に高度な発光の指向性と色純度とを実現することが可能となることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
すなわち、本発明の有機ＥＬ複合素子は、少なくとも発光層と電極層とを備える有機ＥＬ素子と、
該有機ＥＬ素子の光取り出し面上に積層された、特定の波長の光を選択的に反射するフォトニックバンドギャップを有する液晶フィルムと、
を備えることを特徴とするものである。
【０００７】
上記本発明にかかる有機ＥＬ素子としては、前記電極層上に形成された銀薄膜を更に備えるものが好ましい。
【０００８】
また、上記本発明の有機ＥＬ複合素子においては、前記液晶フィルムの選択反射波長領域が、前記有機ＥＬ素子の発光波長領域の少なくとも一部と重複することが好ましい。
【０００９】
さらに、上記本発明の有機ＥＬ複合素子においては、前記液晶フィルムが、液晶分子により螺旋構造が形成されたものであり且つ前記螺旋構造のピッチ数が１〜３０であることが好ましい。
【００１０】
また、上記本発明にかかる液晶フィルムとしては、コレステリック液晶フィルムであることが好ましく、更に、このようなコレステリック液晶フィルムとしては、右ねじれのコレステリック液晶フィルムと左ねじれのコレステリック液晶フィルムとを積層させたものであることが好ましい。
【００１１】
また、上記本発明にかかる液晶フィルムとしては、液晶材料を液晶状態においてコレステリック配向させた後に固定化させて得られたものが好ましい。
【００１２】
さらに、本発明において前記銀薄膜の厚みとしては、５０ｎｍ未満であることが好ましい。
【００１３】
また、本発明の有機ＥＬ表示装置は、前記本発明の有機ＥＬ複合素子を備えることを特徴とするものである。
【００１４】
さらに、本発明の照明装置は、前記本発明の有機ＥＬ複合素子を備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、製造が困難な誘電多層体膜を使用せず、効率よく製造でき、しかも誘電多層体膜を使用した場合と同程度に高度な発光の指向性と色純度とを実現することが可能な有機ＥＬ複合素子、それを用いた有機ＥＬ表示装置及び照明装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。
【００１７】
先ず、本発明の有機ＥＬ複合素子について説明する。本発明の有機ＥＬ複合素子は、少なくとも発光層と電極層とを備える有機ＥＬ素子と、
該有機ＥＬ素子の光取り出し面上に積層された、特定の波長の光を選択的に反射するフォトニックバンドギャップを有する液晶フィルムと、
を備えることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明にかかる液晶フィルムは、特定の波長の光を選択的に反射するフォトニックバンドギャップを有する液晶フィルムであり、有機ＥＬ素子の光取り出し面上に積層されたものである。本発明の有機ＥＬ複合素子においては、このような液晶フィルムを有機ＥＬ素子の光取り出し面上に積層させることによって、キャビティー構造を形成し、特定の波長の光を選択的に反射してキャビティー構造内への光の閉じ込めを可能とする。そのため、本発明においては、このような液晶フィルムによって、光の指向性と色純度が十分に向上される。また、製造工程が複雑で製造が困難な誘電多層体膜を使用する必要がないため、有機ＥＬ複合素子を効率よく製造することが可能となる。
【００１９】
このような液晶フィルムにおいては、選択反射波長領域が有機ＥＬ素子の発光波長領域の少なくとも一部と重複することが好ましい。このようにして液晶フィルムの選択反射波長領域を有機ＥＬ素子の発光波長領域の少なくとも一部と重複させることで、重複した範囲の波長領域の光を液晶フィルムで選択的に反射することが可能となり、キャビティー構造内に、液晶フィルムの選択反射波長領域と重複する波長を有する光を閉じ込めることが可能なる。なお、このような選択反射波長領域（Δλ）は、液晶フィルムの螺旋構造のピッチ（Ｐ）と複屈折率（Δｎ）とに依存するものであり、下記式：
Δλ＝Ｐ×Δｎ
（式中、Δｎは異常光に対する屈折率（ｎｅ）から常光に対する屈折率（ｎｏ）を引いた値（Δｎ＝ｎｅ−ｎｏ）を示す。）
で表される。
【００２０】
また、このような液晶フィルムとしては、液晶フィルム中の液晶分子により螺旋構造が形成され且つ前記螺旋構造のピッチ数が１〜３０（より好ましくは２〜１５）であるものが好ましい。このように液晶分子に螺旋構造を形成させることで、螺旋構造のピッチ数に応じた波長領域の円偏光を選択的に反射することが可能となる。すなわち、このような螺旋構造を備えることで、液晶フィルムは選択反射フィルターとして機能することとなる。このような螺旋構造のピッチが１未満では、液晶フィルムによって特定の波長の光を選択反射することが困難となる傾向にあり、他方、３０を超えると、特定の波長の光を選択反射する効果がより強く現れるが製造が困難となる傾向にある。なお、液晶フィルムがスメクチック液晶からなるものである場合には、前記螺旋構造は、液晶分子の長軸が各スメクチック層に垂直な方向から一定の角度で傾いており、且つ傾きの角度がある層から次の層へと少しずつ捩れた構造をいう。また、ここでいうピッチ数とは、液晶フィルムの膜厚方向に含まれる螺旋ピッチの総数をいう。
【００２１】
また、このような液晶フィルムにおいては、１ピッチあたりのフィルムの厚みが０．１〜０．６μｍであることが好ましく、０．２〜０．５μｍであることがより好ましい。このような１ピッチあたりのフィルムの厚みが前記下限未満では、可視光領域と選択反射波長が重複せず、また必要となるキラル材料の割合が高くなるため、ガラス転移温度が低く常温でコレステリック配向が崩れる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、こちらも可視光領域と選択反射波長が重複しなくなる傾向にある。
【００２２】
また、このような液晶フィルムとしては、液晶材料をコレステリック配向させて固定化したコレステリック液晶フィルムや、液晶材料をカイラルスメクチック配向させて固定化したカイラルスメクチック液晶フィルムを好適に用いることができ、配向温度マージンが広くなる等の観点から、コレステリック液晶フィルムを用いることが好ましい。また、このような液晶フィルムとしては、液晶材料をコレステリック配向させた後に固定化したものが好ましい。なお、前述のカイラルスメクチック液晶フィルムとしては、液晶材料の合成の容易さ、螺旋構造の配向のし易さ、螺旋構造の安定性、螺旋ピッチの可変の容易さ等の観点から、キラルスメクチックＣ相又はキラルスメクチックＣＡ相を備えるカイラルスメクチック液晶フィルムが好ましい。
【００２３】
また、このような液晶フィルムとしては、右ねじれのコレステリック液晶フィルムと左ねじれのコレステリック液晶フィルムとを積層させたコレステリック液晶フィルムが好ましい。このようにして右ねじれと左ねじれのコレステリック液晶フィルムを積層させた液晶フィルムを用いることで、入射光の反射効率が高められて効果的にキャビティー構造が形成され、より高いキャビティー効果を発現させることができるため、発光の指向性と色純度をより向上させるができる傾向にある。
【００２４】
このような液晶フィルムの製造方法としては、例えば、前記液晶材料を含有する溶液を配向基板上に塗布して塗膜を形成した後、液晶分子の配向を固定化する方法を採用することができる。このような液晶材料の固定化の方法としては特に制限されず、用いる液晶材料の諸物性に応じて、光架橋、熱架橋又は冷却といった方法を適宜採用することができる。
【００２５】
前記液晶材料としては特に制限されないが、本発明に好適なコレステリック液晶フィルムやカイラルスメクチック液晶フィルムを得るという観点からは、コレステリック配向又はカイラルスメチック配向を固定化することが可能な液晶材料が好適に用いられる。このような液晶材料としては、高分子液晶物質と低分子液晶物質のいずれもが使用可能である。また、このような液晶材料としては、最終的な材料が所望とする配向性を呈することが可能なものであればよく、高分子液晶物質及び／又は低分子液晶物質を単独で用いてもよく、あるいは高分子液晶物質及び／又は低分子液晶物質の複数種を混合して用いてもよい。
【００２６】
このような高分子液晶物質としては、各種の主鎖型高分子液晶物質、側鎖型高分子液晶物質、またはこれらの混合物を用いることができる。このような主鎖型高分子液晶物質としては、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリカーボネート系、ポリイミド系、ポリウレタン系、ポリベンズイミダゾール系、ポリベンズオキサゾール系、ポリベンズチアゾール系、ポリアゾメチン系、ポリエステルアミド系、ポリエステルカーボネート系、ポリエステルイミド系等の高分子液晶物質、又は、これらの混合物等が挙げられる。
【００２７】
また、前記側鎖型高分子液晶物質としては、ポリアクリレート系、ポリメタクリレート系、ポリビニル系、ポリシロキサン系、ポリエーテル系、ポリマロネート系、ポリエステル系等の直鎖状または環状構造の骨格鎖を有する物質に側鎖としてメソゲン基が結合した高分子液晶物質、又は、これらの混合物等が挙げられる。
【００２８】
また、ポリマーの構成単位としては、例えば芳香族あるいは脂肪族ジオール単位、芳香族あるいは脂肪族ジカルボン酸単位、芳香族あるいは脂肪族ヒドロキシカルボン酸単位を好適な例として挙げられる。
【００２９】
さらに、前記低分子液晶物質としては、飽和ベンゼンカルボン酸誘導体類、不飽和ベンゼンカルボン酸誘導体類、ビフェニルカルボン酸誘導体類、芳香族オキシカルボン酸誘導体類、シッフ塩基誘導体類、ビスアゾメチン化合物誘導体類、アゾ化合物誘導体類、アゾキシ化合物誘導体類、シクロヘキサンエステル化合物誘導体類、ステロール化合物誘導体類等の末端に反応性官能基を導入した液晶性を示す化合物や、前記化合物誘導体類のなかで液晶性を示す化合物に架橋性化合物を添加した組成物等が挙げられる。
【００３０】
また、コレステリック液晶フィルムを製造する場合には、このような液晶材料の中でも、その材料自体の合成の容易で、しかもフィルムを容易に製造できるという観点から、主鎖型高分子液晶物質を用いることが好ましく、ポリエステル系の主鎖型高分子液晶物質を用いることが特に好ましい。また、このようなコレステリック液晶フィルムの液晶材料としては、例えば、特開平１１−１２４４９２号公報に記載の液晶性ポリエステル組成物を好適に用いることができる。
【００３１】
また、カイラルスメクチック液晶フィルムを製造する場合には、前記液晶材料にカイラル剤や光学活性単位を適宜導入してもよい。このようなカイラル剤としては特に制限されず、公知のカイラル剤を適宜用いることができる。また、このような光学活性単位としては、特に制限されないが、２−メチル−１，４−ブタンジオール、２，４−ペンタンジオール、１，２−プロパンジオール、２−クロロ−１，４−ブタンジオール、３−メチルアジピン酸、ナプロキセン誘導体、カンファー酸、ビナフトール、メントールあるいはコレステリル基含有構造単位、又はこれらの誘導体（例えばジアセトキシ化合物等の誘導体）から誘導される単位等が挙げられる。また、このようなカイラル剤の配合量や光学活性単位の導入量等は特に制限されず、目的とする液晶フィルムの設計に応じて適宜変更することができる。
【００３２】
さらに、液晶状態において形成させた配向構造を熱架橋や光架橋で固定化する場合においては、熱又は光によって架橋反応し得る官能基又は部位を有している液晶材料を含有させることが好ましい。このような官能基としては、例えばアクリル基、メタクリル基、ビニル基、ビニルエーテル基、アリル基、アリロキシ基、グリシジル基等のエポキシ基、イソシアネート基、イソチオシアネート基、アゾ基、ジアゾ基、アジド基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、低級エステル基などが挙げられ、特にアクリル基、メタクリル基が好ましい。また、前記架橋反応し得る部位としては、マレイミド、マレイン酸無水物、ケイ皮酸およびケイ皮酸エステル、アルケン、ジエン、アレン、アルキン、アゾ、アゾキシ、ジスルフィド、ポリスルフィド等の分子構造を含む部位等が挙げられる。また、これら架橋基および架橋反応部位は、液晶材料を構成する液晶物質自身に含まれていてもよいが、架橋性基または部位をもつ非液晶性物質を別途液晶材料に添加してもよい。
【００３３】
また、前記配向基板としては、コレステリック液晶フィルムを支持することが可能なものであれば特に制限されず、例えば、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンオキシド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアリレート、トリアセチルセルロース、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等のフィルム、又はこれらのフィルムの一軸延伸フィルム等を用いることができる。これらのフィルムはその製造方法によっては改めて配向能を発現させるための処理を行わなくともコレステリック液晶フィルムに使用される液晶材料に対して十分な配向能を示すものもあるが、配向能が不十分、または配向能を示さない等の場合には、適度な加熱下に延伸する処理、フィルム面をレーヨン布等で一方向に擦るいわゆるラビング処理、フィルム上にポリイミド、ポリビニルアルコール、シランカップリング剤等の公知の配向剤からなる配向膜を設けるラビング処理、酸化珪素等の斜方蒸着処理、及び、これらを適宜組み合わせた処理等を必要により適宜施したフィルムを用いてもよい。更に、このような配向基板としては、表面に規則的な微細溝を設けた各種ガラス板等も使用してもよい。また、このような配向基板の配向膜としては特に制限されず、公知の配向膜を適宜用いることができるが、ラビング処理を施したポリイミドフィルムを好適に用いることができる。
【００３４】
また、このような配向基板上に塗布する液晶材料を含有する溶液の調製に用いる溶媒としては、特に制限されず、例えば、トルエン、キシレン、ブチルベンゼン、テトラヒドロナフタレン、デカヒドロナフタレン等の炭化水素系、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル系、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、乳酸エチル、γ−ブチロラクトン等のエステル系、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド系、ジクロロメタン、四塩化炭素、テトラクロロエタン、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素系、ブチルアルコール、トリエチレングリコール、ジアセトンアルコール、ヘキシレングリコール等のアルコール系等が挙げられる。これらの溶媒は、用いる液晶材料の種類等に応じて適宜好適なものを選択して使用することができ、必要により適宜混合して使用してもよい。また、このような溶液の濃度は、用いられる液晶材料の分子量や溶解性、目的とする液晶フィルムの厚み等によって異なるため一概には決定できないが、１〜６０質量％程度であることが好ましく、３〜４０質量％であることがより好ましい。
【００３５】
また、前記液晶材料を含有する溶液には、塗布を容易にするために界面活性剤を加えてもよい。このような界面活性剤としては、例えば、イミダゾリン、第四級アンモニウム塩、アルキルアミンオキサイド、ポリアミン誘導体等の陽イオン系界面活性剤、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン縮合物、第一級あるいは第二級アルコールエトキシレート、アルキルフェノールエトキシレート、ポリエチレングリコール及びそのエステル、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸アンモニウム、ラウリル硫酸アミン類、アルキル置換芳香族スルホン酸塩、アルキルリン酸塩、脂肪族あるいは芳香族スルホン酸ホルマリン縮合物等の陰イオン系界面活性剤、ラウリルアミドプロピルベタイン、ラウリルアミノ酢酸ベタイン等の両性系界面活性剤、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンアルキルアミン等の非イオン系界面活性剤、パーフルオロアルキルスルホン酸塩、パーフルオロアルキルカルボン酸塩、パーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物、パーフルオロアルキルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル基・親水性基含有オリゴマー、パーフルオロアルキル・親油基含有オリゴマーパーフルオロアルキル基含有ウレタン等のフッ素系界面活性剤等が挙げられる。このような界面活性剤の添加量は、界面活性剤の種類や溶媒の種類、あるいは塗布する配向基板の配向膜等にもよるが、通常、液晶材料の質量に対する比率にして１０ｐｐｍ〜１０％、好ましくは５０ｐｐｍ〜５％、さらに好ましくは０．０１％〜１％の範囲である。
【００３６】
また、前記液晶材料を含有する溶液には、得られる液晶フィルムの耐熱性等を向上させるために、コレステリック液晶相の発現を妨げない程度のビスアジド化合物やグリシジルメタクリレート等の架橋剤等を添加し、後の工程で架橋することもできる。またアクリロイル基、ビニル基あるいはエポキシ基等の官能基を導入したビフェニル誘導体、フェニルベンゾエート誘導体、スチルベン誘導体などを基本骨格とした重合性官能基を予め液晶物質に導入しておきコレステリック相を発現させ架橋させてもよい。
【００３７】
塗布方法については、塗膜の均一性が確保される方法であればよく、特に制限されず、公知の方法を適宜採用することができる。このような塗布方法としては、例えば、ロールコート法、ダイコート法、ディップコート法、カーテンコート法、スピンコート法等を挙げることができる。また、塗布の後に、ヒーターや温風吹きつけなどの方法による溶媒除去（乾燥）工程を入れてもよい。
【００３８】
また、配向基板上に液晶分子を固定化した後においては、配向基板と液晶フィルムとの界面においてロール等を用いて機械的に剥離する方法、構造材料すべてに対する貧溶媒に浸漬した後機械的に剥離する方法、貧溶媒中で超音波をあてて剥離する方法、配向基板と液晶フィルムとの熱膨張係数の差を利用して温度変化を与えて剥離する方法、配向基板そのもの、または配向基板上の配向膜を溶解除去する方法などによって、液晶フィルムの単体を得ることができる。剥離性は、用いる液晶材料の組成比や配向基板との密着性等によって異なるため、その系に最も適した方法を適宜採用することが好ましい。なお、得られる液晶フィルムは、膜厚によっては自己支持性のないことがあるが、その際には光学性質上好ましい基板、例えはポリメタクリレート、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリアリレート、ポリイミド、アモルファスポリオレフィン、トリアセチルセルロースなどのプラスチック基板上に接着剤または粘着剤を介して固定して用いるほうが、液晶フィルムの強度、信頼性などのために望ましい。
【００３９】
本発明にかかる有機ＥＬ素子は、少なくとも発光層と電極層とを備えるものである。このような有機ＥＬ素子における前記発光層は、電極層等から注入される電子及び正孔が再結合して発光する層である。このような発光層を形成させるための発光層材料としては特に制限されず、有機ＥＬ素子の発光層を形成させることが可能な公知の材料を適宜用いることができる。また、このような発光層を形成させる方法としては特に制限されず、公知の方法を適宜採用することができ、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法、インクジェット法等の公知の薄膜化法により製膜して形成する方法を採用することができる。更に、このような発光層の厚みとしては特に制限されず、目的とする有機ＥＬ素子の設計等に応じて適宜変更することができる。また、このような発光層においては、発光効率の向上や長寿命化といった観点から、公知のドーパントを適宜含有させてもよい。
【００４０】
また、有機ＥＬ素子における前記電極層は、発光層に電子及び正孔を注入することを可能とする層状の電極である。なお、本発明にかかる有機ＥＬ素子においては、陽極及び陰極のうち光の取り出し面側の電極が層状であればよく、もう一方の形状は特に制限されない。
【００４１】
このような陽極としては、仕事関数の大きい（４ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物等の電極材料により形成されるものが好ましい。このような電極材料としては、例えば、Ａｕ等の金属、ＣｕＩ、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）、ＳｎＯ２、ＺｎＯ等の導電性透明材料、ＩＤＩＸＯ（Ｉｎ２Ｏ３−ＺｎＯ）等非晶質で透明導電膜を作製可能な材料等が挙げられる。このような陽極の製造方法は特に制限されず、公知の方法を適宜採用することができ、例えば、電極材料を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させた後にフォトリソグラフィーで所望の形状のパターンを形成する方法等を採用してもよい。
【００４２】
また、陰極としては、仕事関数の小さい（４ｅＶ以下）金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物等の電極材料により形成されるものが好ましい。このような電極材料としては、例えば、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム／銅混合物、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）混合物、インジウム、リチウム／アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。このような電極材料の中でも、電子注入性や酸化等に対する耐久性といった観点からは、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えばマグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）混合物、リチウム／アルミニウム混合物、アルミニウム等が好ましい。更に、このような陰極の製造方法は特に制限されず、公知の方法を適宜採用することができ、例えば、蒸着やスパッタリング等の方法により電極材料の薄膜を形成させて陰極を製造する方法等を採用することができる。
【００４３】
また、本発明にかかる有機ＥＬ素子においては、陽極及び陰極の双方を透明又は半透明な材料で形成させて、陽極及び陰極の双方から発光することを可能としてもよいが、発光輝度の向上という観点から、陽極又は陰極のいずれか一方のみを透明又は半透明な材料で形成させて、一方の電極側に光取り出し面を形成することが好ましい。
【００４４】
また、このような有機ＥＬ素子においては、前記電極層上に形成された銀薄膜を更に備えることが好ましい。このような銀薄膜を更に備えることで、得られる有機ＥＬ複合素子の発光の指向性及び色純度がより向上する傾向にある。なお、銀（Ａｇ）薄膜によって前述のような効果が得られる理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、先ず、Ａｇ薄膜は、有機ＥＬ素子内でキャビティー構造を形成させる働きを示し、発光層から出射された光を閉じ込める反射板のような役割を果たす。また、Ａｇ薄膜は、電極としての働きも兼ねることが可能である。そして、Ａｇ薄膜は、有機ＥＬ素子に積層する上で重要な仕事関数が最適なものであり、形成されるキャビティー構造による効果も大きい。そのため、前述の液晶フィルムと合わせて銀薄膜を用いることで、高いキャビティー効果が発現し、発光の指向性及び色純度がより向上させることが可能となるものと本発明者らは推察する。また、このようなＡｇ薄膜としては、Ａｇ薄膜に電極として機能させるという観点から、電極層の反対電極と対向する面の表面上にＡｇ薄膜を積層させることが好ましい。
【００４５】
さらに、このような銀薄膜の厚みとしては、５０ｎｍ未満であることが好ましく、１０〜４５ｎｍであることがより好ましい。このような銀薄膜の厚みが前記上限を超えると、透過率が低下して、発光の指向性や色純度の向上させる効果が十分に得られなくなるとともに、有機ＥＬ素子の発光輝度が低下する傾向にあり、他方、前記下限未満では、反射率が低下して、発光の指向性や色純度の向上させる効果が得られなくなる傾向にある。
【００４６】
また、本発明にかかる有機ＥＬ素子としては、前記発光層及び前記電極層以外の構成は特に制限されず、発光層及び電極層を備える公知の有機ＥＬ素子を適宜用いることができ、例えば、正孔輸送層、正孔阻止層、電子輸送層、陰極バッファー層、陽極バッファー層等を更に備える有機ＥＬ素子を用いてもよい。このような有機ＥＬ素子の構成としては、特に制限されないが、例えば、以下の（Ａ）〜（Ｅ）に示すような構成の有機ＥＬ素子を好適に用いることができる。
（Ａ）陽極／銀薄膜／発光層／電子輸送層／陰極
（Ｂ）陽極／銀薄膜／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
（Ｃ）陽極／銀薄膜／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極
（Ｄ）陽極／銀薄膜／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極
（Ｅ）陽極／銀薄膜／陽極バッファー層／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極。
【００４７】
また、このような正孔輸送層、正孔阻止層、電子輸送層、陰極バッファー層、陽極バッファー層等の材料は特に制限されず、前述の正孔輸送層等を形成させることが可能な公知の材料を適宜用いることができる。また、このような正孔輸送層、正孔阻止層、電子輸送層、陰極バッファー層、陽極バッファー層等の厚み等も特に制限されず、有機ＥＬ素子の設計等に応じて適宜変更することが可能である。更に、このような正孔輸送層、正孔阻止層、電子輸送層、陰極バッファー層、陽極バッファー層等の製造方法も特に制限されず、公知の方法を採用することができる。また、このような有機ＥＬ素子の形状は特に制限されず、目的とする有機ＥＬ複合素子の設計に応じて、その形状を適宜変更することができる。
【００４８】
また、本発明にかかる有機ＥＬ素子は基体上に形成されているのが好ましい。このような有機ＥＬ素子に係る基体としては、ガラス、プラスチック等の種類には特に制限がなく、また、透明のものであれば特に制限はないが、好ましく用いられる基板としては例えばガラス、石英、光透過性樹脂フィルムを挙げることができる。また、このような樹脂フィルムとしては、公知の樹脂フィルムを適宜用いることができ、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）等が挙げられる。また、樹脂フィルムの表面には、無機物または有機物の被膜またはその両者のハイブリッド被膜が形成されていてもよい。
【００４９】
また、本発明の有機ＥＬ複合素子は、前記有機ＥＬ素子の光取り出し面の表面上に前記液晶材料が積層されたものである。前記有機ＥＬ素子の光取り出し面に液晶フィルムを積層させる方法は特に制限されないが、例えば、熱融着により有機ＥＬ素子面と密着、固定化させる方法や、接着剤又は粘着剤を介して固定する方法等を採用することができる。
【００５０】
次に、本発明の有機ＥＬ表示装置について説明する。本発明の有機ＥＬ表示装置は、上記本発明の有機ＥＬ複合素子を備えることを特徴とするものである。このような有機ＥＬ表示装置としては、上記本発明の有機ＥＬ複合素子を用いる以外は特に制限されず、その他の構成を公知の有機ＥＬ表示装置と同様の構成とすることができる。また、このような表示装置は、例えば、表示デバイス、ディスプレー、各種発光光源として用いることができる。表示デバイス、ディスプレーにおいて、青、赤、緑発光の３種の有機ＥＬ素子を用いることにより、フルカラーの表示が可能となる。また、表示デバイス、ディスプレーとしてはテレビ、パソコン、モバイル機器、ＡＶ機器、文字放送表示、自動車内の情報表示等が挙げられる。特に静止画像や動画像を再生する表示装置として使用してもよく、動画再生用の表示装置として使用する場合の駆動方式は単純マトリックス（パッシブマトリックス）方式でもアクティブマトリックス方式でもどちらでもよい。
【００５１】
次いで、本発明の照明装置について説明する。本発明の照明装置は、上記本発明の有機ＥＬ複合素子を備えることを特徴とするものである。このような照明装置としては、上記本発明の有機ＥＬ複合素子を用いる以外は特に制限されず、その他の構成を公知の照明装置と同様の構成とすることができる。また、このような照明装置としては、家庭用照明、車内照明、時計や液晶用のバックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるがこれに限定するものではない。
【実施例】
【００５２】
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００５３】
（実施例１）
以下に示す方法で有機ＥＬ素子の光取り出し面の表面に液晶フィルムが積層された有機ＥＬ複合素子を製造した。なお、このようにして製造した有機ＥＬ複合素子は、図１に示すような構成（陰極１／電子注入層２／発光層３／正孔輸送層４／正孔注入層５／透明電極６／ガラス基板７／透明支持基板８／左ねじれコレステリック液晶フィルム９Ａ／右ねじれコレステリック液晶フィルム９Ｂ／透明支持基板１０）のものである。
【００５４】
先ず、有機ＥＬ素子を製造した。すなわち、先ず、ガラス基板８の表面上に、透明陽極７としてＩＴＯ層を１００ｎｍ積層させた後、その透明陽極７の表面上に、正孔注入層５としてＣｕＰｃ（銅フタロシアニン錯体）層を１０ｎｍ積層させ、更に、正孔輸送層４としてＴＰＤ（N,N’-bis(3-methylphenyl)-N,N-7-diphenyl-[1,1-biphenyl]-4,4’-diamine）層を４５ｎｍ積層させた。次いで、正孔輸送層４の表面上に、発光層３としてＡｌｑ（アルミニウム錯体）層を６０ｎｍ積層させた後、発光層３の表面上に、電子注入層２としてＬｉＦ（フッ化リチウム）を１ｎｍ積層させ、更に、電子注入層２の表面上に、陰極１としてＡｌ薄膜０．２μｍを積層させて、有機ＥＬ素子を製造した。このようにして得られた有機ＥＬ素子はガラス基板７が光取り出し面となっている。
【００５５】
次に、右ねじれのコレステリック液晶フィルムと、左ねじれのコレステリック液晶フィルムとをそれぞれ製造した。すなわち、先ず、芳香族ポリエステルからなる高分子アキラルネマチック液晶と、芳香族ポリエステルからなる高分子キラルネマチック液晶との液晶混合物（新日本石油株式会社製のＬＣフィルム）を用い、これをクロロホルム中に溶解して高分子コレステリック液晶溶液を製造した。このような液晶混合物中の高分子キラルネマチック液晶の混合比は９３ｗｔ％であり、高分子コレステリック液晶溶液中の混合物の濃度は１０ｗｔ％であった。次いで、ラビングポリイミド層を有するトリアセチルセルロースフィルム（配向基板）を２種類準備し、得られた高分子コレステリック液晶溶液を、各配向基板にそれぞれスピンコート法で成膜し、１３５℃の温度条件で５分間熱処理した。このようにして右ねじれのコレステリック液晶フィルムと左ねじれのコレステリック液晶フィルムとをそれぞれ得た。このようにして得られたコレステリック液晶フィルムを触針式膜厚計にて測定したところ、その膜厚はそれぞれ２．０μｍであった。また、このようにして得られたコレステリック液晶フィルムの螺旋構造のピッチ数は、それぞれ６であった。
【００５６】
次いで、先ず、透明支持基板８としてのトリアセチルセルロース層８０μｍの表面上に、左ねじれのコレステリック液晶フィルム９Ａ（２μm）を接着剤（東亞合成社製の商品名「アロニックスＵＶＸ−３４００」）を介して固定化する方法を採用して積層させて、フィルム前駆体（Ａ）を得た。次に、透明支持基板１０としてのトリアセチルセルロース層８０μｍの表面上に、右ねじれのコレステリック液晶フィルム９Ｂ（２μm）を接着剤（東亞合成社製の商品名「アロニックスＵＶＸ−３４００」）を介して固定化する方法を採用して積層させて、フィルム前駆体（Ｂ）を得た。その後、フィルム前駆体（Ａ）とフィルム前駆体（Ｂ）を液晶フィルム９Ａと液晶フィルム９Ｂが隣接するようにして重ね合せ、熱により融着、固定化させて、右ねじれのコレステリック液晶フィルムと左ねじれのコレステリック液晶フィルムとが積層された液晶フィルムを得た。そして、上述のようにして得られた有機ＥＬ素子のガラス基板７の光取出し面上に、前記液晶フィルムを、粘着剤を介して固定化する方法を採用して積層させた。
【００５７】
（実施例２）
図２に示すような構成（陰極１／電子注入層２／発光層３／正孔輸送層４／正孔注入層５／銀薄膜１１／透明電極６／ガラス基板７／透明支持基板８／左ねじれコレステリック液晶フィルム９Ａ／右ねじれコレステリック液晶フィルム９Ｂ／透明支持基板１０）の有機ＥＬ複合素子を製造した。
【００５８】
先ず、透明電極６と正孔注入層５との間に蒸着法により４２ｎｍの厚みの銀薄膜を積層させた以外は実施例１と同様にして、有機ＥＬ素子を製造した。そして、このようにして得られた有機ＥＬ素子を用いた以外は実施例１と同様の方法を採用して、有機ＥＬ複合素子を製造した。
【００５９】
（比較例１）
液晶フィルムを積層せず、実施例１で製造された有機ＥＬ素子と同様の有機ＥＬ素子をそのまま比較のための有機ＥＬ複合素子とした。すなわち、比較のための有機ＥＬ複合素子は、陰極１／電子注入層２／発光層３／正孔輸送層４／正孔注入層５／透明電極６／ガラス基板７という構成のものである。
【００６０】
［実施例１〜２及び比較例１で製造された有機ＥＬ複合素子の特性の評価］
〈液晶フィルムの反射率の測定〉
実施例１及び２で有機ＥＬ素子に積層させた液晶フィルムの特性を評価するため、先ず、実施例１及び２で積層された液晶フィルムと同一の構成の液晶フィルム（透明支持基板８（８０μｍ）／左ねじれのコレステリック液晶フィルム９Ａ（２μｍ）／右ねじれのコレステリック液晶フィルム９Ｂ（２μｍ）／透明支持基板１０（８０μｍ））を製造した（合成例１）。なお、かかる液晶フィルムは、実施例１で採用されている方法と同様の方法を採用して製造した。そして、このようにして得られた液晶フィルムに対して自然光を照射し、反射率を測定した。合成例１で得られた液晶フィルムの光の透過率と、光の波長との関係を示すグラフを図３に示す。
【００６１】
図３に示す結果からも明らかなように、左ねじれ及び右ねじれのコレステリック液晶フィルムが積層された合成例１で得られた液晶フィルムは、特定の波長領域（５３０ｎｍ〜５９０ｎｍ程度の波長領域）において光の透過率が大きく低減し、その透過率がほぼ１０％以下となっていることが確認された。このような結果から、前記液晶フィルムは、前記波長領域における光の反射率が非常に高く、選択反射特性を有するものであることが確認された。
【００６２】
〈発光スペクトルの測定〉
実施例１〜２及び比較例１で製造された有機ＥＬ複合素子を用い、各有機ＥＬ複合素子に温度２５℃で２．５Ａ／ｃｍ２の定電流を印加し、それぞれの有機ＥＬ複合素子の発光強度スペクトルをファイバマルチチャンネル分光器ＵＳＢ２０００（オーシャンオプティックス社製）で測定した。得られた結果を図４〜８に示す。なお、実施例１で製造された有機ＥＬ複合素子の発光スペクトルを図４に示し、実施例２で製造された有機ＥＬ複合素子の発光スペクトルを図５に示し、比較例１で製造された有機ＥＬ複合素子の発光スペクトルを図６に示し、実施例２及び比較例１で製造された有機ＥＬ複合素子の発光スペクトルの半値幅を図７に示し、実施例２及び比較例１で製造された有機ＥＬ複合素子の視野角依存性を図８に示す。
【００６３】
図４〜７に示す結果からも明らかなように、コレステリック液晶フィルムを積層構造に含まない有機ＥＬ複合素子（比較例１）は、比較的ブロードな発光スペクトルを示し、視野角を０°から４０°まで振っても発光強度はそれほど変化しないことが確認された（図６）。これに対して、液晶フィルムが積層された本発明の有機ＥＬ複合素子（実施例１〜２）の場合は、比較例１と比較して発光スペクトルの狭幅化が確認された。また、本発明の有機ＥＬ複合素子（実施例１〜２）においては、視野角を振った際に発光強度が大きく減少していることが確認された（図４及び５）。更に、図５及び図７に示す結果から、液晶フィルムを積層するとともに有機ＥＬ素子の電極層上に４２ｎｍの膜厚を有する銀薄膜を形成させることによって、発光スペクトルがより狭幅化されることが確認され、これにより色純度がより向上することが確認された。なお、５０ｎｍ以上の膜厚を有する銀薄膜では透過率が極端に低下し、発光スペクトルを観測することが出来なかった。
【００６４】
また、図８に示す結果から、本発明の有機ＥＬ複合素子（実施例２）においては、比較のための有機ＥＬ複合素子（比較例１）と比べて、発光の指向性が十分に高いことが確認された。なお、図８は、視野角０°方向の発光強度で規格化したものである。
【００６５】
このような結果から、本発明の有機ＥＬ複合素子においては、液晶フィルムを積層することによって、発光スペクトルの色純度が向上し、且つ発光が発光面の法線方向に集中していることが確認された。なお、このような結果は、１次元のフォトニック結晶であるコレステリック液晶フィルムを用いることで、電極との間でキャビティー構造が形成され、これによって選択反射波長領域のバンド端に発光が集中し、発光の指向性が高まったことに起因するものと推察される。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
以上説明したように、本発明によれば、製造が困難な誘電多層体膜を使用せず、効率よく製造でき、しかも誘電多層体膜を使用した場合と同程度に高度な発光の指向性と色純度とを実現することが可能な有機ＥＬ複合素子、それを用いた有機ＥＬ表示装置及び照明装置を提供することが可能となる。
【００６７】
したがって、本発明の有機ＥＬ複合素子は、発光の指向性と色純度とに優れるため、各種の表示デバイスや照明装置等に用いる有機ＥＬ複合素子として特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】実施例１で製造された有機ＥＬ複合素子の模式図である。
【図２】実施例２で製造された有機ＥＬ複合素子の模式図である。
【図３】合成例１で得られた液晶フィルムの光の透過率と、光の波長との関係を示すグラフである。
【図４】実施例１で製造された有機ＥＬ複合素子の発光スペクトルのグラフである。
【図５】実施例２で製造された有機ＥＬ複合素子の発光スペクトルのグラフである。
【図６】比較例１で製造された有機ＥＬ複合素子の発光スペクトルのグラフである。
【図７】実施例２及び比較例１で製造された有機ＥＬ複合素子の発光スペクトルの半値幅のグラフである。
【図８】実施例２及び比較例１で製造された有機ＥＬ複合素子の視野角依存性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６９】
１…陰極、２…電子注入層、３…発光層、４…正孔輸送層、５…正孔注入層、６…透明電極、７…ガラス基板、８…透明支持基板、９Ａ…左ねじれコレステリック液晶フィルム、９Ｂ…右ねじれコレステリック液晶フィルム、１０…透明支持基板、１１…銀薄膜。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも発光層と電極層とを備える有機ＥＬ素子と、
該有機ＥＬ素子の光取り出し面上に積層された、特定の波長の光を選択的に反射するフォトニックバンドギャップを有する液晶フィルムと、
を備えることを特徴とする有機ＥＬ複合素子。
【請求項２】
前記有機ＥＬ素子が、前記電極層上に形成された銀薄膜を更に備えるものであることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ複合素子。
【請求項３】
前記液晶フィルムの選択反射波長領域が、前記有機ＥＬ素子の発光波長領域の少なくとも一部と重複することを特徴とする請求項１又は２に記載の有機ＥＬ複合素子。
【請求項４】
前記液晶フィルムが、液晶分子により螺旋構造が形成されたものであり且つ前記螺旋構造のピッチ数が１〜３０であることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の有機ＥＬ複合素子。
【請求項５】
前記液晶フィルムが、コレステリック液晶フィルムであることを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の有機ＥＬ複合素子。
【請求項６】
前記コレステリック液晶フィルムが、右ねじれのコレステリック液晶フィルムと左ねじれのコレステリック液晶フィルムとを積層させたものであることを特徴とする請求項５に記載の有機ＥＬ複合素子。
【請求項７】
前記液晶フィルムが、液晶材料を液晶状態においてコレステリック配向させた後に固定化させて得られたものであることを特徴とする請求項１〜６のうちのいずれか一項に記載の有機ＥＬ複合素子。
【請求項８】
前記銀薄膜の厚みが、５０ｎｍ未満であることを特徴とする請求項２に記載の有機ＥＬ複合素子。
【請求項９】
請求項１〜８のうちのいずれか一項に記載の有機ＥＬ複合素子を備えることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項１０】
請求項１〜８のうちのいずれか一項に記載の有機ＥＬ複合素子を備えることを特徴とする照明装置。
【請求項１】
少なくとも発光層と電極層とを備える有機ＥＬ素子と、
該有機ＥＬ素子の光取り出し面上に積層された、特定の波長の光を選択的に反射するフォトニックバンドギャップを有する液晶フィルムと、
を備えることを特徴とする有機ＥＬ複合素子。
【請求項２】
前記有機ＥＬ素子が、前記電極層上に形成された銀薄膜を更に備えるものであることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ複合素子。
【請求項３】
前記液晶フィルムの選択反射波長領域が、前記有機ＥＬ素子の発光波長領域の少なくとも一部と重複することを特徴とする請求項１又は２に記載の有機ＥＬ複合素子。
【請求項４】
前記液晶フィルムが、液晶分子により螺旋構造が形成されたものであり且つ前記螺旋構造のピッチ数が１〜３０であることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の有機ＥＬ複合素子。
【請求項５】
前記液晶フィルムが、コレステリック液晶フィルムであることを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の有機ＥＬ複合素子。
【請求項６】
前記コレステリック液晶フィルムが、右ねじれのコレステリック液晶フィルムと左ねじれのコレステリック液晶フィルムとを積層させたものであることを特徴とする請求項５に記載の有機ＥＬ複合素子。
【請求項７】
前記液晶フィルムが、液晶材料を液晶状態においてコレステリック配向させた後に固定化させて得られたものであることを特徴とする請求項１〜６のうちのいずれか一項に記載の有機ＥＬ複合素子。
【請求項８】
前記銀薄膜の厚みが、５０ｎｍ未満であることを特徴とする請求項２に記載の有機ＥＬ複合素子。
【請求項９】
請求項１〜８のうちのいずれか一項に記載の有機ＥＬ複合素子を備えることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項１０】
請求項１〜８のうちのいずれか一項に記載の有機ＥＬ複合素子を備えることを特徴とする照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−５９９０５（Ｐ２００８−５９９０５Ａ）
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２３５６４１（Ｐ２００６−２３５６４１）
【出願日】平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【出願人】（３０４０２１４１７）国立大学法人東京工業大学 (1,821)
【出願人】（０００００４４４４）新日本石油株式会社 (1,898)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【出願人】（３０４０２１４１７）国立大学法人東京工業大学 (1,821)
【出願人】（０００００４４４４）新日本石油株式会社 (1,898)
【Ｆターム（参考）】
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