JP2006190573A - 有機エレクトロルミネッセンス素子およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 基板(1)と、前記基板上に設けられ、第一の電極および第二の電極により有機層が狭持されてなる発光部(8)と、前記発光部に隣接して設けられた回折格子部(4)とを具備する有機エレクトロルミネッセンス素子である。前記回折格子部は、発光面と平行な方向に、複数の第一の領域の集合体からなる第二の領域を有し、前記第一の領域のそれぞれは、所定の方向の基本並進ベクトルをもって周期的に配列された凹凸を含むことを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
前記基板上に設けられ、第一の電極および第二の電極により有機層が狭持されてなる発光部と、
前記発光部に隣接して設けられた回折格子部とを具備し、
前記回折格子部は、発光面と平行な方向に、複数の第一の領域の集合体からなる第二の領域を有し、前記第一の領域のそれぞれは、所定の方向の基本並進ベクトルをもって周期的に配列された凹凸を含むことを特徴とする。
前記回折格子部の上に、第一の電極と第二の電極との間に有機層が設けられた発光部を形成する工程を具備し、
前記回折格子部は、
基材上に、複数の第一の領域の集合体からなる第二の領域を有する単粒子層であって、前記第一の領域のそれぞれは、所定の方向の基本並進ベクトルをもって周期的に配列された粒子を含む単粒子層を形成する工程と、
前記単粒子層をエッチングマスクとして用いて前記基材を加工し、表面に凹凸を形成する工程と、
前記基材とは屈折率の異なる媒質により、前記凹凸の凹部を充填する工程と
により形成されることを特徴とする。
前記回折格子部の上に、第一の電極と第二の電極との間に有機層が設けられた発光部を形成する工程を具備し、
前記回折格子部は、
基材上にパターントランスファー層を形成する工程と、
前記パターントランスファー層上に、複数の第一の領域の集合体からなる第二の領域を有する単粒子層であって、前記第一の領域のそれぞれは、所定の方向の基本並進ベクトルをもって周期的に配列された粒子を含む単粒子層を形成する工程と、
前記単粒子層をエッチングマスクとして用いて、前記パターントランスファー層に前記単粒子のパターンを転写する工程と、
前記単粒子層パターンが転写されたパターントランスファー層をエッチングマスクとして用いて前記基材を加工し、表面に凹凸を形成する工程と
前記基材とは屈折率の異なる媒質により、前記凹凸の凹部を充填する工程と
により形成されることを特徴とする。
また、正孔輸送材料として、例えば、ビス(ジ(p−トリル)アミノフェニル)−1,1−シクロヘキサン、TPD、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(1−ナフチル)−1,1’−ビフェニル)−4,4’−ジアミン(α−NPD)等のトリフェニルジアミン類や、スターバースト型分子等が挙げられる。
さらに、電子輸送材料として、例えば、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(Bu−PBD)、OXD−7等のオキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、およびキノリノール系の金属錯体が挙げられる。
有機層6の厚さは、特に限定されることはないが、通常用いられるように、0.01μmから1μmの範囲であることが好ましい。
そのため、上記数式(1)で表わされる関係を満たすような周期で形成された凹凸は、従来素子内部を導波していた光を基板垂直方向に回折することが可能であり、回折された光は外部に放射されるようになる。特にvの値が−1のとき、すなわち−1次回折光が垂直方向に発生するように凹凸周期を決定するのがよい。これは−1次回折効率が、その他の次数の回折効率に比べて大きく、光取り出し効率の増加率が最も顕著になるためである。しかしながら、凹凸が基板全面にわたって同一の基本並進ベクトルを有していると、発光面方向の輝度分布に濃淡が現われるという問題が生じる。
上記数式(2)中、Kは回折ベクトルであり、F(K)は結晶構造因子である。また、Ga(K)およびGb(K)は、それぞれ周期方向aおよびbを持つ二次元周期構造におけるラウエ関数であり、下記数式(3)および(4)で表わされる。
Gb2(K)=sin2[π(2Nb+1)(K・b)]/sin2[π(K・b)] (4)
上記数式中、aおよびbは、それぞれ周期a方向およびb方向の基本並進ベクトルであり、NaおよびNbは、それぞれa方向およびb方向の凹凸個数である。数式(3)のラウエ関数は、K・aが任意の整数のとき極大値となる関数であり、極大ピークの幅は、2Na+1に逆比例して狭まっていく。こうした傾向は、同様の関数形である数式(4)についても同じである。すなわち、凹凸個数が大きいほど、回折光強度は鋭くなる。しかしながら、それぞれの基本並進ベクトル方向の凸部の個数が5以上では、ピーク幅変化がほぼなくなる。すなわち、発光輝度の濃淡を低減するという効果を得るためには、基本並進ベクトル方向の凸部の個数が5以上であることが好ましく、10以上であることがより好ましい。
基板1として、ガラス基板(SHOTT Nippon製TEMPAX Float、屈折率1.48)を用意し、単粒子層形成材料としては、粒子径0.4μmのポリスチレン微粒子分散液(JSR製IMMUTEXシリーズ、固形分濃度10%)を、水で2倍希釈した分散液を用いた。この分散液を、回転数2000rpmでガラス基板上に1分間スピンコートして、単粒子層10を形成した。
回折格子部を形成しない以外は、実施例1と同様の手法により、比較例1の有機EL素子を作製した。
電子ビームリソグラフィー法を用いて、ガラス基板に周期0.4μmの三角格子状の凹凸を基板全面にわたって形成した以外は、実施例1と同様の手法により、比較例2の有機EL素子を作製した。
基板1として、ガラス基板(SHOTT Nippon製TEMPAX Float、屈折率1.48)を用意し、この上にレジスト(東京応化製、OFPR−800、粘度20cP)をスピンコート法によって塗布して、パターントランスファー層12を形成した。溶媒を揮発除去した後、窒素雰因気下、250℃のオーブンで1時間アニールして、レジストを硬化させて耐溶剤性を確保した。パターントランスファー層12の上には、粒子径0.4μmのシリカ微粒子の単粒子層10を形成した。シリカ粒子層の形成に当たっては、平均粒子径0.4μmのシリカ微粒子(宇部日東化成株式会社製、商品名:ハイプレシカN3N)の30wt%水分散液に、増粘剤としてポリ−ビニルアルコールを加えた分散液を用いた。この分散液を回転数2000rpmで1分間、パターントランスファー層12上にスピンコートした。
基板1としてのガラス基板(SHOTT Nippon製TEMPAX Float、屈折率1.48)上に、ポリ(α−メチルスチレン)のトルエン溶液をスピンコート法により塗布して、膜厚90nmの粒子捕捉層12を形成した。
基板1としてのガラス基板(SHOTT Nippon製TEMPAX Float、屈折率1.48)上に、レジスト(東京応化製、OFPR−800、粘度20cP)をスピンコート法によって塗布した。溶媒を揮発除去した後、窒素雰因気下、250℃のオーブンで1時間アニールして、レジストを硬化させて耐溶剤性を確保し、パターントランスファー層を形成した。さらに、ポリ(α−メチルスチレン)のトルエン溶液をスピンコート法によって塗布して、膜厚90nmの粒子捕捉層12を形成した。
5…第1の電極; 6…有機層; 7…第二の電極; 8…発光部
9…第一の領域; 10…単粒子層; 11…微粒子; 12…粒子捕捉層
13…多粒子層; 14…基本並進ベクトル方向を表わす矢印。
Claims (6)
- 基板と、
前記基板上に設けられ、第一の電極および第二の電極により有機層が狭持されてなる発光部と、
前記発光部に隣接して設けられた回折格子部とを具備し、
前記回折格子部は、発光面と平行な方向に、複数の第一の領域の集合体からなる第二の領域を有し、前記第一の領域のそれぞれは、所定の方向の基本並進ベクトルをもって周期的に配列された凹凸を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 前記第一の領域における前記凹凸は、二次元周期性を有し、前記基本並進ベクトル方向に、5個から5000個の範囲内で設けられていることを特徴とする請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記第一の領域における凹凸の周期は0.1μm〜5μmの範囲内であり、凸部の高さは50nm〜20μmの範囲内であることを特徴とする請求項1または2記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 基板上に、回折格子部を形成する工程、および
前記回折格子部の上に、第一の電極と第二の電極との間に有機層が設けられた発光部を形成する工程を具備し、
前記回折格子部は、
基材上に、複数の第一の領域の集合体からなる第二の領域を有する単粒子層であって、前記第一の領域のそれぞれは、所定の方向の基本並進ベクトルをもって周期的に配列された粒子を含む単粒子層を形成する工程と、
前記単粒子層をエッチングマスクとして用いて前記基材を加工し、表面に凹凸を形成する工程と、
前記基材とは屈折率の異なる媒質により、前記凹凸の凹部を充填する工程と
により形成されることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。 - 基板上に、回折格子部を形成する工程、および
前記回折格子部の上に、第一の電極と第二の電極との間に有機層が設けられた発光部を形成する工程を具備し、
前記回折格子部は、
基材上にパターントランスファー層を形成する工程と、
前記パターントランスファー層上に、複数の第一の領域の集合体からなる第二の領域を有する単粒子層であって、前記第一の領域のそれぞれは、所定の方向の基本並進ベクトルをもって周期的に配列された粒子を含む単粒子層を形成する工程と、
前記単粒子層をエッチングマスクとして用いて、前記パターントランスファー層に前記単粒子のパターンを転写する工程と、
前記単粒子層パターンが転写されたパターントランスファー層をエッチングマスクとして用いて前記基材を加工し、表面に凹凸を形成する工程と
前記基材とは屈折率の異なる媒質により、前記凹凸の凹部を充填する工程と
により形成されることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。 - 前記単粒子層は、
前記基材上に粒子捕捉層を形成する工程と、
前記粒子捕捉層上に、2層以上の粒子層からなる多粒子層を形成する工程と、
前記多粒子層における最下層の粒子層を粒子捕捉層に埋め込む工程と、
前記多粒子層における2層目以上の粒子を洗浄して除去する工程と、
前記粒子捕捉層をエッチング除去する工程と
により形成されることを特徴とする請求項4または請求項5記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
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