JP2007059195A - 上面発光型有機電界発光素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】 光取り出し効率に優れるとともに、発光時における画素のニジミが抑制された有機電界発光素子を提供する。
【解決手段】 一対の電極間に、一層の発光層を有する有機化合物層を備えた有機電界発光素子であって、発光を取り出す電極の発光層側とは反対側に、空隙を有し、且つ、前記有機化合物層の屈折率の８０％以上の屈折率を有する材料を主成分として含む光散乱層を備えた有機電界発光素子。
【選択図】 なし
【解決手段】 一対の電極間に、一層の発光層を有する有機化合物層を備えた有機電界発光素子であって、発光を取り出す電極の発光層側とは反対側に、空隙を有し、且つ、前記有機化合物層の屈折率の８０％以上の屈折率を有する材料を主成分として含む光散乱層を備えた有機電界発光素子。
【選択図】 なし
Description
本発明は、電気エネルギーを光に変換して発光できる上面発光型有機電界発光素子（以下、「有機ＥＬ素子」又は「発光素子」ともいう。）に関する。
近年、マルチメディアの発展に伴って、小型且つ軽量の表示装置であるフラットパネルディスプレイに対する需要が高まっている。フラットパネルディスプレイ用素子としては、液晶表示素子が広範囲に用いられてきたが、液晶自体は自己発光をしないため、液晶表示素子では、液晶層の背面側に光源（バックライト）を配置して、その光源から発せられる光の透過を液晶層で制御して、透過画像を得る構成が一般的である。カラー画像を得るためには、液晶層の表面にカラーフィルターを付設する。そして、そのカラーフィルターを透過する色光の組合せによりカラー画像が得られる。
液晶表示素子では、上記のように、別に光源を付設することが必要となり、消費する電気エネルギーも多いことから、電気エネルギーを付与するための小型電池が開発されている（例えば、リチウム電池）。しかしながら、そのような技術的発展にも拘らず、その小型化と軽量化には限界がある。液晶表示素子として、バックライトを用いない反射型のタイプの開発も進んでいるが、特にカラー画像を表示すると、その表示コントラストが低く、また表示画像の質が外光の条件によって大きく左右されるため、利用可能な範囲には限界がある。
従って、僅かな電気エネルギーの付与により自己発光を示し、別に光源を用意しなくても画像表示が可能な表示材料として、電界発光素子（ＥＬ素子）が注目を浴びている。ＥＬ素子には、使用する材料の相違により無機ＥＬ素子と有機ＥＬ素子とがあるが、特に有機ＥＬ素子は、無機ＥＬ素子よりもはるかに低い電圧で駆動することができ、また、発光材料である有機化合物を選ぶことによって好適な色彩に発光する発光素子が得られるので、フルカラー表示装置としての利用が期待できる。
有機ＥＬ素子において、発光面全体として均一な発光を得るために、高分子材料からなる母材中に金属酸化物微粒子を添加した層を設けることなどにより、光取り出し側の基板を光散乱性の基板とした有機ＥＬ素子が開示されている（特許文献１参照）。
また、隣接する画素への光もれを抑制して鮮明な表示を得、また、電極パターンやセグメント電極からの引き出し線の影響を最小限に留めるために、発光部分に対応するように前面電極の前面側に光拡散層を配置した有機ＥＬ素子が開示されている（特許文献２参照）。
さらに、特許文献３には、光取り出し効率向上を目的として、高屈折率の無機化合物粒子を有機化合物層と同等以上の屈折率を有する樹脂中に分散してなる光散乱層を、有機化合物層の光反射面側に設けた有機ＥＬ素子が開示されている。
また、隣接する画素への光もれを抑制して鮮明な表示を得、また、電極パターンやセグメント電極からの引き出し線の影響を最小限に留めるために、発光部分に対応するように前面電極の前面側に光拡散層を配置した有機ＥＬ素子が開示されている（特許文献２参照）。
さらに、特許文献３には、光取り出し効率向上を目的として、高屈折率の無機化合物粒子を有機化合物層と同等以上の屈折率を有する樹脂中に分散してなる光散乱層を、有機化合物層の光反射面側に設けた有機ＥＬ素子が開示されている。
しかしながら、上記に示すような光取り出し側に光拡散層を配置した構成では、光反射電極（通常は金属電極）による影響が考慮されていない。金属電極は可視領域の光に関して良好な反射層とは言えず、屈折率の高い有機化合物層に発光が閉じ込められる傾向にある有機ＥＬ素子では、発光は金属電極での多重反射により著しく減衰していると考えられる。また、樹脂中に微粒子を分散した光散乱層では、該光散乱層の表面が微粒子に起因する表面粗さを有するため、電極や有機化合物層の形成に影響して、その結果、電界の不均一性や短絡が予期される。また、光散乱層を平滑にするために樹脂成分を増加すると、光散乱層内の散乱長が大きくなり、画素間のクロストーク（画素のボケ、ニジミ）が大きくなる場合がある。
特開平８−３１５９８５号公報
特開平１１−８０７０号公報
特開２００４−１４３８５号公報
本発明は、前記従来における諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、光取り出し効率に優れるとともに、発光時における画素のニジミが抑制された有機電界発光素子を提供することを目的とする。
前記課題を解決するための手段は以下の通りである。
＜１＞ 一対の電極間に、少なくとも一層の発光層を有する有機化合物層を備えた上面発光型有機電界発光素子であって、発光を取り出さない電極の発光層側とは反対側に、空隙を有し、且つ、前記有機化合物層の屈折率の８０％以上の屈折率を有する材料を主成分として含む光散乱層を備えたことを特徴とする上面発光型有機電界発光素子。
＜２＞ 前記光散乱層を構成する材料が、無機化合物であることを特徴とする＜１＞に記載の上面発光型有機電界発光素子。
＜３＞ 前記光散乱層を構成する材料が、有機化合物であることを特徴とする＜１＞に記載の上面発光型有機電界発光素子。
＜１＞ 一対の電極間に、少なくとも一層の発光層を有する有機化合物層を備えた上面発光型有機電界発光素子であって、発光を取り出さない電極の発光層側とは反対側に、空隙を有し、且つ、前記有機化合物層の屈折率の８０％以上の屈折率を有する材料を主成分として含む光散乱層を備えたことを特徴とする上面発光型有機電界発光素子。
＜２＞ 前記光散乱層を構成する材料が、無機化合物であることを特徴とする＜１＞に記載の上面発光型有機電界発光素子。
＜３＞ 前記光散乱層を構成する材料が、有機化合物であることを特徴とする＜１＞に記載の上面発光型有機電界発光素子。
＜４＞ 前記光散乱層の密度が、前記光散乱層を構成する材料の比重を１としたときに、０．８〜０．９９の範囲であることを特徴とする＜２＞に記載の有機電界発光素子。
＜５＞ 前記光散乱層の密度が、前記光散乱層を構成する材料の比重を１としたときに、０．１〜０．８の範囲であることを特徴とする＜３＞に記載の上面発光型有機電界発光素子。
＜５＞ 前記光散乱層の密度が、前記光散乱層を構成する材料の比重を１としたときに、０．１〜０．８の範囲であることを特徴とする＜３＞に記載の上面発光型有機電界発光素子。
＜６＞ 前記光散乱層の表面粗さが、１０ｎｍ以下であることを特徴とする＜１＞〜＜５＞のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。ここで、表面粗さとは、触針式表面粗さ測定機で測定される算術平均高さ（Ｒａ）を示す。
＜７＞ 前記光散乱層の電極側に、平滑化層を備えたことを特徴とする＜１＞〜＜６＞のいずれか一項に記載の上面発光型有機電界発光素子
＜７＞ 前記光散乱層の電極側に、平滑化層を備えたことを特徴とする＜１＞〜＜６＞のいずれか一項に記載の上面発光型有機電界発光素子
＜８＞ 前記光散乱層が、焼結法で形成されたことを特徴とする＜１＞、＜２＞、＜４＞、及び＜６＞のいずれか一項に記載の上面発光型有機電界発光素子。
＜９＞ 前記光散乱層が、エアロゾルデポジション法で形成されたことを特徴とする＜１＞、＜２＞、＜４＞、及び＜６＞のいずれか一項に記載の上面発光型有機電界発光素子
＜１０＞ 前記光散乱層が、ゾルゲル法で形成されたことを特徴とする＜１＞、＜２＞、＜４＞、及び＜６＞のいずれか一項に記載の上面発光型有機電界発光素子。
＜９＞ 前記光散乱層が、エアロゾルデポジション法で形成されたことを特徴とする＜１＞、＜２＞、＜４＞、及び＜６＞のいずれか一項に記載の上面発光型有機電界発光素子
＜１０＞ 前記光散乱層が、ゾルゲル法で形成されたことを特徴とする＜１＞、＜２＞、＜４＞、及び＜６＞のいずれか一項に記載の上面発光型有機電界発光素子。
＜１１＞ 発光を取り出す電極の発光層側とは反対側に、さらに光取出し効率向上層を備えたことを特徴とする＜１＞〜＜１０＞のいずれか一項に記載の上面発光型有機電界発光素子。
本発明によれば、光取り出し効率に優れるとともに、発光時における画素のニジミが抑制された有機電界発光素子を提供することができる。
本発明について詳細に説明する。
本発明の有機電界発光素子は、一対の電極間に、少なくとも一層の発光層を有する有機化合物層を備えた上面発光型有機電界発光素子であって、発光を取り出さない電極の発光層側とは反対側に、空隙を有し、且つ、前記有機化合物層の屈折率の８０％以上の屈折率を有する材料を主成分として含む光散乱層（以下、単に「光散乱層」と称する場合がある。）を備えたことを特徴とする。
本発明は、上記構成としたことにより、光散乱効果が大きくなり、光取出し効率が向上するとともに、（粒子分散型の光散乱層に比べて）光散乱層の散乱長が減少することで、発光時におけるクロストークも小さくなる。また、光散乱層を構成する材料として無機材料を用いた場合には、熱放射率が高くなるため素子の放熱効果が期待でき、さらには、耐熱性がガラス基板より高いため透明電極（ＩＴＯ、ＡＺＯ等）の成膜温度を増加し抵抗率を下げることが可能となる。
本発明の有機電界発光素子は、一対の電極間に、少なくとも一層の発光層を有する有機化合物層を備えた上面発光型有機電界発光素子であって、発光を取り出さない電極の発光層側とは反対側に、空隙を有し、且つ、前記有機化合物層の屈折率の８０％以上の屈折率を有する材料を主成分として含む光散乱層（以下、単に「光散乱層」と称する場合がある。）を備えたことを特徴とする。
本発明は、上記構成としたことにより、光散乱効果が大きくなり、光取出し効率が向上するとともに、（粒子分散型の光散乱層に比べて）光散乱層の散乱長が減少することで、発光時におけるクロストークも小さくなる。また、光散乱層を構成する材料として無機材料を用いた場合には、熱放射率が高くなるため素子の放熱効果が期待でき、さらには、耐熱性がガラス基板より高いため透明電極（ＩＴＯ、ＡＺＯ等）の成膜温度を増加し抵抗率を下げることが可能となる。
本発明の有機ＥＬ素子は、一対の電極間に、少なくとも一層の発光層を有する有機化合物層を備え、さらに発光を取り出さない電極の発光層側とは反対側に、前記光散乱層を備えた構成を有するものであれば特に限定されないが、少なくとも、光散乱層、ホール輸送層、発光層、及び電子輸送層を有する態様であることが好ましい。
また、光散乱層は基板上に設けられる層であってもよいし、光散乱層が基板としても機能してもよい。
また、光散乱層は基板上に設けられる層であってもよいし、光散乱層が基板としても機能してもよい。
具体的な素子構成としては、例えば、下記のごとき態様が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
（１）光非透過性光散乱層／光透過性陽極／ホール注入層（ホール注入層とホール輸送層は兼ねていてもよい）／ホール輸送層／発光層／電子輸送層（ホール輸送層と発光層、又は発光層と電子輸送層は兼ねていてもよい）／電子注入層（電子輸送層と電子注入層は兼ねていてもよい）／光透過性陰極である態様。
（２）光透過性陽極／ホール注入層（ホール注入層とホール輸送層は兼ねていてもよい）／ホール輸送層／発光層／電子輸送層（ホール輸送層と発光層、又は発光層と電子輸送層は兼ねていてもよい）／電子注入層（電子輸送層と電子注入層は兼ねていてもよい）／光透過性陰極／光非透過性光散乱層である態様。
（３）上記の発光層と電子輸送層との間にホール（励起子）ブロック層を加えた態様。
（４）上記の発光層とホール輸送層との間に電子（励起子）ブロック層を加えた態様。
（５）光散乱層／光透過性陽極／ホール注入層（ホール注入層とホール輸送層は兼ねていてもよい）／ホール輸送層／発光層／電子輸送層（ホール輸送層と発光層、又は発光層と電子輸送層は兼ねていてもよい）／電子注入層（電子輸送層と電子注入層は兼ねていてもよい）／光透過性陰極／光透過性光散乱層である態様。
（６）光透過性光散乱層／光透過性陽極／ホール注入層（ホール注入層とホール輸送層は兼ねていてもよい）／ホール輸送層／発光層／電子輸送層（ホール輸送層と発光層、又は発光層と電子輸送層は兼ねていてもよい）／電子注入層（電子輸送層と電子注入層は兼ねていてもよい）／光透過性陰極／光非透過性光散乱層である態様。
（１）光非透過性光散乱層／光透過性陽極／ホール注入層（ホール注入層とホール輸送層は兼ねていてもよい）／ホール輸送層／発光層／電子輸送層（ホール輸送層と発光層、又は発光層と電子輸送層は兼ねていてもよい）／電子注入層（電子輸送層と電子注入層は兼ねていてもよい）／光透過性陰極である態様。
（２）光透過性陽極／ホール注入層（ホール注入層とホール輸送層は兼ねていてもよい）／ホール輸送層／発光層／電子輸送層（ホール輸送層と発光層、又は発光層と電子輸送層は兼ねていてもよい）／電子注入層（電子輸送層と電子注入層は兼ねていてもよい）／光透過性陰極／光非透過性光散乱層である態様。
（３）上記の発光層と電子輸送層との間にホール（励起子）ブロック層を加えた態様。
（４）上記の発光層とホール輸送層との間に電子（励起子）ブロック層を加えた態様。
（５）光散乱層／光透過性陽極／ホール注入層（ホール注入層とホール輸送層は兼ねていてもよい）／ホール輸送層／発光層／電子輸送層（ホール輸送層と発光層、又は発光層と電子輸送層は兼ねていてもよい）／電子注入層（電子輸送層と電子注入層は兼ねていてもよい）／光透過性陰極／光透過性光散乱層である態様。
（６）光透過性光散乱層／光透過性陽極／ホール注入層（ホール注入層とホール輸送層は兼ねていてもよい）／ホール輸送層／発光層／電子輸送層（ホール輸送層と発光層、又は発光層と電子輸送層は兼ねていてもよい）／電子注入層（電子輸送層と電子注入層は兼ねていてもよい）／光透過性陰極／光非透過性光散乱層である態様。
本発明の有機ＥＬ素子の方式としては、光散乱層又は光散乱基板側とは反対側から光を取り出す上面発光型（トップ・エミッション型）の素子である。したがって、光散乱層又は光散乱基板上にＴＦＴ等の回路を形成することも好ましい。
以下、本発明の有機ＥＬ素子の構成について詳細に説明する。
以下、本発明の有機ＥＬ素子の構成について詳細に説明する。
〔光散乱層〕
本発明における光散乱層は、発光を取り出さない電極の発光層側とは反対側に備えられる層であり、空隙を有し、且つ、有機化合物層の屈折率の８０％以上の屈折率を有する材料を主成分として含む。
本発明における光散乱層は、発光を取り出さない電極の発光層側とは反対側に備えられる層であり、空隙を有し、且つ、有機化合物層の屈折率の８０％以上の屈折率を有する材料を主成分として含む。
光散乱層が有する空隙は、光散乱層内に入射した光が等方的に散乱するように、均一に分布していることが好ましい。空隙の平均サイズと空隙間の距離は、それぞれ１０μｍ以下が好ましく、５μｍ以下がより好ましく、１μｍ以下が特に好ましい。光散乱層を構成する材料が無機材料の場合、光散乱層に入射した光は、前記空隙と無機材料の結晶粒界によって散乱される。結晶粒界も１０μｍ以下が好ましく、５μｍ以下がより好ましく、１μｍ以下が特に好ましい。
光散乱層中に存在する空隙は、ＪＩＳ Ｒ１６３４（ファインセラミックスの焼結体密度・開気孔率の測定方法）、ＪＩＳ Ｋ６７６７（発泡プラスチック−ポリエチレン−試験方法）に記載の方法、及び断面のＳＥＭ観察により確認することができる。
光散乱層中に存在する空隙は、ＪＩＳ Ｒ１６３４（ファインセラミックスの焼結体密度・開気孔率の測定方法）、ＪＩＳ Ｋ６７６７（発泡プラスチック−ポリエチレン−試験方法）に記載の方法、及び断面のＳＥＭ観察により確認することができる。
また、光散乱層は、有機化合物層の屈折率の８０％以上の屈折率を有する材料を主成分として含むことが必要であり、有機ＥＬ素子の有機化合物層に用いられる有機材料は、通常１．６〜１．８程度の屈折率を有しているため、該屈折率としては１．４以上が好ましく、１．８以上がより好ましい。
本発明における屈折率は、光散乱層に用いる材料に固有の値であり、ＪＩＳ Ｋ００６２（化学製品の屈折率測定方法）、ＪＩＳ Ｋ７１４２（プラスチックの屈折率測定方法）に記載のアッベ屈折計などにより測定することができ、また化学便覧（丸善社刊）にも記載されている。本明細書における屈折率は、上記により得られた値を採用した。
本発明における屈折率は、光散乱層に用いる材料に固有の値であり、ＪＩＳ Ｋ００６２（化学製品の屈折率測定方法）、ＪＩＳ Ｋ７１４２（プラスチックの屈折率測定方法）に記載のアッベ屈折計などにより測定することができ、また化学便覧（丸善社刊）にも記載されている。本明細書における屈折率は、上記により得られた値を採用した。
ここで、主成分として含むとは、空隙を除いた発光層に含まれる物質の総質量の５０％を超える質量であることを意味する。
光散乱層を構成する材料としては、有機化合物又は無機化合物が挙げられる。
光散乱層を構成する材料が無機化合物である場合、該無機化合物としては、例えば、ＴｉＯ2、Ｙ2Ｏ3、Ｔａ2Ｏ5、ＢａＴａ2Ｏ6、ＢａＴｉＯ3、Ｓｒ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3、ＳｒＴｉＯ3、ＰｂＴｉＯ3、Ａｌ2Ｏ3、Ｓｉ3Ｎ4、ＺｎＳ、ＺｒＯ2、ＰｂＮｂＯ3、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3、ＢａＳＯ4、等が挙げられ、可視領域において実質透明であることが好ましい。代表的な無機化合物の屈折率を下記表１に示す。
光散乱層を構成する材料が無機化合物である場合、該無機化合物としては、例えば、ＴｉＯ2、Ｙ2Ｏ3、Ｔａ2Ｏ5、ＢａＴａ2Ｏ6、ＢａＴｉＯ3、Ｓｒ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3、ＳｒＴｉＯ3、ＰｂＴｉＯ3、Ａｌ2Ｏ3、Ｓｉ3Ｎ4、ＺｎＳ、ＺｒＯ2、ＰｂＮｂＯ3、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3、ＢａＳＯ4、等が挙げられ、可視領域において実質透明であることが好ましい。代表的な無機化合物の屈折率を下記表１に示す。
光散乱層が構成する材料が無機化合物である場合、光散乱層の密度としては、光散乱効果と散乱長の観点から、光散乱層が構成する材料の比重を１としたときに、０．８〜０．９９の範囲であることが好ましく、０．９〜０．９８の範囲であることがより好ましい。密度が０．８未満であると、基板としての機械的強度やガスバリア性が著しく低下してしまう。また、０．９９を超えると、光散乱効果が減少してしまう。
光散乱層を構成する材料が有機化合物である場合、該有機化合物としては、例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂が挙げられ、光散乱性を得るためにこれらの材料を発泡処理したものを使用する。代表的な樹脂の屈折率を下記表２に示す。
光散乱層が構成する材料が有機化合物である場合、光散乱層の密度としては、光散乱性と散乱長の観点から、光散乱層が構成する材料の比重を１としたときに、０．１〜０．０．８範囲であることが好ましく、０．２〜０．５の範囲であることがより好ましい。密度が０．１未満であると、基板としての機械的強度やガスバリア性が著しく低下し空隙の増加により表面の平滑性が保てなくなってしまう傾向がある。また、０．８を超えると、光散乱効果が減少してしまう傾向がある。
本発明において、光散乱層を構成する材料の比重とは、材料に固有の値であり、化学便覧（丸善社刊）、実用プラスチック辞典（産業調査会刊）、等に記載されている値を用いる。
本発明における光散乱層が無機化合物から構成される層である場合、焼結法、エアロゾルデポジション法、又はゾルゲル法で形成された層であることが好ましい。
−焼結法による光散乱層の形成−
本発明に適用される焼結法とは、一般的なセラミックス基板等の作製方法が利用できる。例えば、原料粉末を加圧成型したものを焼成する方法、原料粉末、熱昇華性又は熱分解性の有機バインダー、溶媒とを混合したペーストを、塗布、射出成形、等により形成したグリーンシートを焼成する方法、及び原料粉末を加圧しながら焼結する方法、等を用いることができる。プラズマ溶射法なども、この範疇に入れてもよい。より具体的な焼結方法としては、雰囲気焼結法、反応焼結法、熱プラズマ焼結法、ミリ波／マイクロ波焼結法、ホットプレス焼結法、放電プラズマ焼結法、熱間等方加圧焼結法、等を適宜選択できる。
原料粉末の粒子サイズは、０．０１〜１００μｍの範囲の粒子を用いることができるが、高密度で均一な焼結体を形成するためには、０．１〜１０μｍの範囲が好ましい。粒子形状も同様の理由で、流動性が高い球形、多面体、等が好ましい。また、焼結体の高密度化、焼結温度の低温化のために、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、硼酸塩、等の焼結助剤を混合して焼結させることもできる。
焼結温度は、原料や焼結方法により異なるが、５００℃〜１５００℃の範囲で行うことができる。焼成雰囲気も、原料や焼結方法により異なるが、酸化性雰囲気、不活性雰囲気、還元性雰囲気、真空雰囲気、等を適宜選択できる。
板状の光散乱層を得るために、ブロック状の焼結体を形成した後、切り出すこともできる。
本発明に適用される焼結法とは、一般的なセラミックス基板等の作製方法が利用できる。例えば、原料粉末を加圧成型したものを焼成する方法、原料粉末、熱昇華性又は熱分解性の有機バインダー、溶媒とを混合したペーストを、塗布、射出成形、等により形成したグリーンシートを焼成する方法、及び原料粉末を加圧しながら焼結する方法、等を用いることができる。プラズマ溶射法なども、この範疇に入れてもよい。より具体的な焼結方法としては、雰囲気焼結法、反応焼結法、熱プラズマ焼結法、ミリ波／マイクロ波焼結法、ホットプレス焼結法、放電プラズマ焼結法、熱間等方加圧焼結法、等を適宜選択できる。
原料粉末の粒子サイズは、０．０１〜１００μｍの範囲の粒子を用いることができるが、高密度で均一な焼結体を形成するためには、０．１〜１０μｍの範囲が好ましい。粒子形状も同様の理由で、流動性が高い球形、多面体、等が好ましい。また、焼結体の高密度化、焼結温度の低温化のために、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、硼酸塩、等の焼結助剤を混合して焼結させることもできる。
焼結温度は、原料や焼結方法により異なるが、５００℃〜１５００℃の範囲で行うことができる。焼成雰囲気も、原料や焼結方法により異なるが、酸化性雰囲気、不活性雰囲気、還元性雰囲気、真空雰囲気、等を適宜選択できる。
板状の光散乱層を得るために、ブロック状の焼結体を形成した後、切り出すこともできる。
−エアロゾルデポジション法による光散乱層の形成−
本発明に適用されるエアロゾルデポジション法とは、エアロゾル化した原料粉末を、低真空雰囲気化で、基板上に高速衝突させることで成膜する方法である。常温で高レートな膜形成が可能で、高い膜密度と密着性が得られる点で好ましく用いることができる。通常は、キャリアガスにより、微粒子原料をエアロゾル化するが、ガス中で原料を蒸発させて急冷し微粒子を形成して、それを高速で基板上に衝突させるガス中蒸着法もこの範疇に入る。
原料粉末の粒子サイズは、０．０１〜１０μｍの範囲の粒子を用いることができるが、膜密度や密着性の点で、０．０５〜１μｍの範囲が好ましい。
エアロゾルの射出速度は、１００ｍ／ｓｅｃ〜１０００ｍ／ｓｅｃの範囲が用いられるが、高密度で密着性の高い膜を得るために、３００ｍ／ｓｅｃ以上が好ましい。
さらに、高密度で密着性の高い膜を得るために、レーザー光、ミリ波、プラズマ、等によるエネルギーアシストを併用してもよい。
本発明に適用されるエアロゾルデポジション法とは、エアロゾル化した原料粉末を、低真空雰囲気化で、基板上に高速衝突させることで成膜する方法である。常温で高レートな膜形成が可能で、高い膜密度と密着性が得られる点で好ましく用いることができる。通常は、キャリアガスにより、微粒子原料をエアロゾル化するが、ガス中で原料を蒸発させて急冷し微粒子を形成して、それを高速で基板上に衝突させるガス中蒸着法もこの範疇に入る。
原料粉末の粒子サイズは、０．０１〜１０μｍの範囲の粒子を用いることができるが、膜密度や密着性の点で、０．０５〜１μｍの範囲が好ましい。
エアロゾルの射出速度は、１００ｍ／ｓｅｃ〜１０００ｍ／ｓｅｃの範囲が用いられるが、高密度で密着性の高い膜を得るために、３００ｍ／ｓｅｃ以上が好ましい。
さらに、高密度で密着性の高い膜を得るために、レーザー光、ミリ波、プラズマ、等によるエネルギーアシストを併用してもよい。
−ゾルゲル法による光散乱層の形成−
本発明に適用されるゾルゲル法としては、アルコキシド等の有機金属化合物溶液を塗布した膜を焼成する方法、高濃度な有機金属化合物溶液からゾルゲル法で形成したナノ粒子分散液を塗布した膜を焼成する方法、等が利用できる。光散乱層に用いる程度の膜厚を得るためには、後者の方が好ましい。
溶液や分散液の塗布は、スピンコート法、ディップコート法、等により行うことができる。塗布膜の焼成温度は、原料により異なるが、５００℃〜１５００℃の範囲で行うことができる。
本発明に適用されるゾルゲル法としては、アルコキシド等の有機金属化合物溶液を塗布した膜を焼成する方法、高濃度な有機金属化合物溶液からゾルゲル法で形成したナノ粒子分散液を塗布した膜を焼成する方法、等が利用できる。光散乱層に用いる程度の膜厚を得るためには、後者の方が好ましい。
溶液や分散液の塗布は、スピンコート法、ディップコート法、等により行うことができる。塗布膜の焼成温度は、原料により異なるが、５００℃〜１５００℃の範囲で行うことができる。
光散乱層の厚さとしては、基板上に光散乱層を形成する場合と、光散乱層が基板を兼ねる場合で異なり、また、層を構成する材料等を考慮して適切な厚さが選択されるが、１μｍ〜２ｍｍであることが好ましく、２０μｍ以上であることがより好ましい。１μｍ未満では光散乱層を透過する光の割合が大きくなる傾向があり、２ｍｍを超えると光散乱効果には変化がないため無駄となり、素子質量や素子膜厚が増加するだけである。
また、光散乱層は、その上に有機ＥＬ素子を形成するため、短絡防止や均一発光の観点から、その表面粗さが１０ｎｍ以下であることが好ましく、５ｎｍ以下であることがより好ましい。
光散乱層の表面粗さを上記範囲にする方法としては、例えば、光散乱層の表面を研磨布紙や１μｍ以下の砥粒などにより研磨する機械研磨法、さらに化学薬品を加えて溶解しながら研磨する化学的機械研磨法、光散乱層の電極側に平滑化層を形成する方法、などが挙げられる。
光散乱層の表面粗さを上記範囲にする方法としては、例えば、光散乱層の表面を研磨布紙や１μｍ以下の砥粒などにより研磨する機械研磨法、さらに化学薬品を加えて溶解しながら研磨する化学的機械研磨法、光散乱層の電極側に平滑化層を形成する方法、などが挙げられる。
平滑化層を形成する場合の方法としては、例えば、スパッタリング法などの気相成膜法により金属酸化物層などを形成する態様（例えば、Ａｌ2Ｏ3層などの形成）、ドクターブレード法などの塗布方法により樹脂層を塗設する態様（例えば、ポリエステル樹脂層の塗設）などが挙げられる。
〔基板〕
本発明に適用しうる基板としては、一般には、ガラス基板、セラミックス基板、金属基板、又は有機高分子物質からなる樹脂基板が挙げられる。前記のように、光散乱層を形成するために、焼成等の加熱処理が必要な場合には、その焼成温度に安定な基板を適宜選択する。なお、前述したごとく、本発明における光散乱層は、基板上に設けられる層であってもよいし、光散乱層が基板として機能するものであってもよい。
本発明に適用しうる基板としては、一般には、ガラス基板、セラミックス基板、金属基板、又は有機高分子物質からなる樹脂基板が挙げられる。前記のように、光散乱層を形成するために、焼成等の加熱処理が必要な場合には、その焼成温度に安定な基板を適宜選択する。なお、前述したごとく、本発明における光散乱層は、基板上に設けられる層であってもよいし、光散乱層が基板として機能するものであってもよい。
〔電極〕
本発明における電極材料としては、陽極及び陰極とも光透過性の材料であることが好ましい。
光透過性電極の材料としては、ＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）、ＺｎＯ：Ａｌ、特開平１０−１９００２８号公報に記載されている複合酸化物、特開平６−１５０７２３号公報に記載されているＧａＮ系材料、特開平８−２６２２２５号公報や特開平８−２６４０２２号公報、同８−２６４０２３号公報に示されているＺｎ2Ｉｎ2Ｏ5、（Ｚｎ，Ｃｄ，Ｍｇ）Ｏ−（Ｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｙ）2Ｏ3−（Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ2、あるいは（Ｚｎ，Ｃｄ，Ｍｇ）Ｏ−（Ｂ，Ａｌ，Ｂａ，Ｉｎ，Ｙ）2Ｏ3−（Ｓｉ，Ｓｎ，Ｐｂ）Ｏ、ＭｇＯ−Ｉｎ2Ｏ3などを主成分とするもの、ＳｎＯ2系材料を挙げることができる。あるいは、光透過性電極としてＡｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕなどの金属の超薄膜を用いることもできる。
本発明における電極材料としては、陽極及び陰極とも光透過性の材料であることが好ましい。
光透過性電極の材料としては、ＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）、ＺｎＯ：Ａｌ、特開平１０−１９００２８号公報に記載されている複合酸化物、特開平６−１５０７２３号公報に記載されているＧａＮ系材料、特開平８−２６２２２５号公報や特開平８−２６４０２２号公報、同８−２６４０２３号公報に示されているＺｎ2Ｉｎ2Ｏ5、（Ｚｎ，Ｃｄ，Ｍｇ）Ｏ−（Ｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｙ）2Ｏ3−（Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ2、あるいは（Ｚｎ，Ｃｄ，Ｍｇ）Ｏ−（Ｂ，Ａｌ，Ｂａ，Ｉｎ，Ｙ）2Ｏ3−（Ｓｉ，Ｓｎ，Ｐｂ）Ｏ、ＭｇＯ−Ｉｎ2Ｏ3などを主成分とするもの、ＳｎＯ2系材料を挙げることができる。あるいは、光透過性電極としてＡｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕなどの金属の超薄膜を用いることもできる。
〔有機化合物層〕
本発明における有機化合物層の積層の態様としては、陽極側から、正孔輸送層、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。更に、正孔輸送層と発光層との間、又は、発光層と電子輸送層との間には、電荷ブロック層等を有していてもよい。陽極と正孔輸送層との間に、正孔注入層を有してもよく、陰極と電子輸送層との間には、電子注入層を有してもよい。また、発光層としては一層だけでもよく、また、第一発光層、第二発光層、第三発光層等に発光層を分割してもよい。さらに、各層は複数の二次層に分かれていてもよい。
本発明における有機化合物層の積層の態様としては、陽極側から、正孔輸送層、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。更に、正孔輸送層と発光層との間、又は、発光層と電子輸送層との間には、電荷ブロック層等を有していてもよい。陽極と正孔輸送層との間に、正孔注入層を有してもよく、陰極と電子輸送層との間には、電子注入層を有してもよい。また、発光層としては一層だけでもよく、また、第一発光層、第二発光層、第三発光層等に発光層を分割してもよい。さらに、各層は複数の二次層に分かれていてもよい。
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。
本発明における発光層は、発光材料のみで構成されていても良く、ホスト材料と発光材料の混合層とした構成でも良い。発光材料は蛍光発光材料でも燐光発光材料であっても良く、発光材料は１種であっても２種以上であっても良い。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種であっても２種以上であっても良く、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、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良い。
また、発光層は１層であっても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。
本発明における発光層は、発光材料のみで構成されていても良く、ホスト材料と発光材料の混合層とした構成でも良い。発光材料は蛍光発光材料でも燐光発光材料であっても良く、発光材料は１種であっても２種以上であっても良い。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種であっても２種以上であっても良く、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、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良い。
また、発光層は１層であっても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。
発光層の膜厚としては、輝度ムラ、駆動電圧、輝度の観点から、０．０３μｍ以上０．５μｍ以下であることが好ましく、０．０６μｍ以上０．４μｍ以下であることが好ましい。発光層の膜厚が薄いと、高輝度で低い電圧での駆動が可能となるが、素子抵抗が小さくなることで、電圧低下による輝度変化の影響を受けやすくなり、輝度ムラの増加を招く結果となる。発光層の膜厚が厚いと、駆動電圧が高くなり、発光効率の低下を招き、用途を限定する原因となってしまう。
また、発光層が積層構造である場合については、積層構造を構成する各層の膜厚は特に限定されないが、各発光層の合計膜厚が前述の範囲になるようにすることが好ましい。
また、発光層が積層構造である場合については、積層構造を構成する各層の膜厚は特に限定されないが、各発光層の合計膜厚が前述の範囲になるようにすることが好ましい。
本発明に使用できる蛍光発光材料の例としては、特に制限はなく、公知のものから適宜選択することができる。例えば、特開２００４−１４６０６７号の［００２７］、特開２００４−１０３５７７号の［００５７］等に記載のものを挙げることができるが、本発明はこれに限定されない。
また、本発明に使用できる燐光発光材料は、特に制限はなく、公知のものから適宜選択することができる。例えば、特開２００４−２２１０６８号の［００５１］から［００５７］等に記載のものを挙げることができるが、本発明はこれに限定されない。
本発明の有機電界発光素子における、各有機化合物層、その他の層、等の他の構成要素については、例えば、特開２００４−２２１０６８号の［００１３］から［００８２］、特開２００４−２１４１７８号の［００１７］から［００９１］、特開２００４−１４６０６７号の［００２４］から［００３５］、特開２００４−１０３５７７号の［００１７］から［００６８］、特開２００３−３２３９８７号の［００１４］から［００６２］、特開２００２−３０５０８３号の［００１５］から［００７７］、特開２００１−１７２２８４号の［０００８］から［００２８］、特開２０００−１８６０９４号の［００１３］から［００７５］、特表２００３−５１５８９７号の［００１６］から［０１１８］等に記載のものが本発明においても同様に適用することができる。ただし、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明の有機ＥＬ素子は、発光効率を向上させるため、積層する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。
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。
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。
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何でもよく、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。
具体的には、導電性を有するものであっても、ドープされた有機化合物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。
更に具体的には、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を用いてもよい。
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、ＦｅＣｌ3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も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。
また、前記電荷発生層として、Ｖ2Ｏ5などの電気絶縁性材料を用いることもできる。
具体的には、導電性を有するものであっても、ドープされた有機化合物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。
更に具体的には、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を用いてもよい。
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、ＦｅＣｌ3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も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。
また、前記電荷発生層として、Ｖ2Ｏ5などの電気絶縁性材料を用いることもできる。
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、または、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。
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、特に限定されるものではないが、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。
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。
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。
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および陰極側には、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良い。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、Ｌｉ2Ｏ、ＬｉＣｌ、ＬｉＦ、ＭｇＦ2、ＭｇＯ、ＣａＦ2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。
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。
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。
本発明の有機電界発光素子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。
〔光取出し効率向上層〕
本発明においては、発光を取り出す電極の発光層側とは反対側に、さらに光取出し効率向上層を備えることも好ましい。
本発明おける光取出し効率向上層としては、例えば、樹脂中に金属酸化物微粒子や金属窒化物微粒子を分散させた層、樹脂中に屈折率の異なる樹脂微粒子を分散させた層、回折格子を形成した層、マイクロレンズを形成した層、などが挙げられる。
光取出し効率向上層が、樹脂中に金属酸化物微粒子や金属窒化物微粒子を分散させた層である場合、当該層に含まれる樹脂としては、例えば、ポリエステル、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリカーボネート、アクリル、エポキシ、等の樹脂が好適に挙げられる。光取出し効率向上層に含まれる金属酸化物微粒子や金属窒化物微粒子としては、平均粒径が０．０１μｍ〜１０μｍ（好ましくは０．１μｍ〜１μｍ）である、ＴｉＯ2、Ｙ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｓｉ3Ｎ4、などの微粒子が挙げられる。光取出し効率向上層における、樹脂と微粒子の含有比としては、０．１質量％〜８０質量％が好ましく、１質量％〜５０質量％がより好ましく、５質量％〜２０質量％が特に好ましい。
本発明においては、発光を取り出す電極の発光層側とは反対側に、さらに光取出し効率向上層を備えることも好ましい。
本発明おける光取出し効率向上層としては、例えば、樹脂中に金属酸化物微粒子や金属窒化物微粒子を分散させた層、樹脂中に屈折率の異なる樹脂微粒子を分散させた層、回折格子を形成した層、マイクロレンズを形成した層、などが挙げられる。
光取出し効率向上層が、樹脂中に金属酸化物微粒子や金属窒化物微粒子を分散させた層である場合、当該層に含まれる樹脂としては、例えば、ポリエステル、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリカーボネート、アクリル、エポキシ、等の樹脂が好適に挙げられる。光取出し効率向上層に含まれる金属酸化物微粒子や金属窒化物微粒子としては、平均粒径が０．０１μｍ〜１０μｍ（好ましくは０．１μｍ〜１μｍ）である、ＴｉＯ2、Ｙ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｓｉ3Ｎ4、などの微粒子が挙げられる。光取出し効率向上層における、樹脂と微粒子の含有比としては、０．１質量％〜８０質量％が好ましく、１質量％〜５０質量％がより好ましく、５質量％〜２０質量％が特に好ましい。
本発明の有機ＥＬ素子は、画像表示素子としても利用可能であるが、特に照明光源やバックライト光源、等の均一な発光が必要な用途に有用である。
以下、本発明について実施例を用いて説明するが、本発明はこれらに何ら限定されるものではない。
［実施例１］
〔基板の作製〕
中心粒径０．２ｕｍのＴｉＯ2粒子を、２０ｍｍ×２０ｍｍ×１ｍｍ（ｔ）に加圧成形したペレットを作製し、８００℃の酸素含有雰囲気下で２時間焼成してＴｉＯ2焼結体を得た。この焼結体の表面を、研磨して触針式表面粗さ測定機（テーラーホブソン社製；タリサーフ ＰＧＩ Ｐｌｕｓ）で測定した表面粗さが８ｎｍのＴｉＯ2基板（光散乱層）を得た。このとき、基板（光散乱層）の密度は、ＴｉＯ2比重を１とすると、０．９５であった。
〔基板の作製〕
中心粒径０．２ｕｍのＴｉＯ2粒子を、２０ｍｍ×２０ｍｍ×１ｍｍ（ｔ）に加圧成形したペレットを作製し、８００℃の酸素含有雰囲気下で２時間焼成してＴｉＯ2焼結体を得た。この焼結体の表面を、研磨して触針式表面粗さ測定機（テーラーホブソン社製；タリサーフ ＰＧＩ Ｐｌｕｓ）で測定した表面粗さが８ｎｍのＴｉＯ2基板（光散乱層）を得た。このとき、基板（光散乱層）の密度は、ＴｉＯ2比重を１とすると、０．９５であった。
（空隙の確認）
基板断面をＳＥＭ観察し、約０．０５〜１μｍの円相当径の空隙が、結晶粒界の間に多数存在することを確認した。
基板断面をＳＥＭ観察し、約０．０５〜１μｍの円相当径の空隙が、結晶粒界の間に多数存在することを確認した。
〔有機ＥＬ素子の作製〕
上記で得られたＴｉＯ2基板上に、有機ＥＬ素子を構成する各層を、以下の層構成で形成して、実施例１の有機ＥＬ素子（トップ・エミッション型）を得た。
＜層構成＞
ＩＴＯ／ＣｕＰｃ／ＮＰＤ／ｍＣＰ−Ｆｉｒｐｉｃ（９５：５（質量比）、膜厚：０．１μｍ）／Ｂａｌｑ／Ａｌｑ／ＬｉＦ／Ａｌ／ＩＴＯ
＜形成方法＞
上記ＴｉＯ2基板上に、幅２ｍｍで膜厚２００ｎｍのＩＴＯ陽極をイオンプレーティング法で形成した。画素領域より大きく、ＣｕＰＣ（１０ｎｍ）、ＮＰＤ（３０ｎｍ）、ｍＣＰ（９５質量％）：Ｆｉｒｐｉｃ（５質量％）（１００ｎｍ）、Ｂａｌｑ（１０ｎｍ）、Ａｌｑ（４０ｎｍ）、ＬｉＦ（０．５ｎｍ）を抵抗加熱蒸着法により順次蒸着した。ＩＴＯ陽極に対して直交するように、幅２ｍｍで膜厚１００ｎｍのＩＴＯ陰極をイオンプレーティング法で形成した。陽極及び陰極に引出線を接続した後、乾燥剤を備えた封止部材で画素領域を封止した。
上記で得られたＴｉＯ2基板上に、有機ＥＬ素子を構成する各層を、以下の層構成で形成して、実施例１の有機ＥＬ素子（トップ・エミッション型）を得た。
＜層構成＞
ＩＴＯ／ＣｕＰｃ／ＮＰＤ／ｍＣＰ−Ｆｉｒｐｉｃ（９５：５（質量比）、膜厚：０．１μｍ）／Ｂａｌｑ／Ａｌｑ／ＬｉＦ／Ａｌ／ＩＴＯ
＜形成方法＞
上記ＴｉＯ2基板上に、幅２ｍｍで膜厚２００ｎｍのＩＴＯ陽極をイオンプレーティング法で形成した。画素領域より大きく、ＣｕＰＣ（１０ｎｍ）、ＮＰＤ（３０ｎｍ）、ｍＣＰ（９５質量％）：Ｆｉｒｐｉｃ（５質量％）（１００ｎｍ）、Ｂａｌｑ（１０ｎｍ）、Ａｌｑ（４０ｎｍ）、ＬｉＦ（０．５ｎｍ）を抵抗加熱蒸着法により順次蒸着した。ＩＴＯ陽極に対して直交するように、幅２ｍｍで膜厚１００ｎｍのＩＴＯ陰極をイオンプレーティング法で形成した。陽極及び陰極に引出線を接続した後、乾燥剤を備えた封止部材で画素領域を封止した。
以下に、ＣｕＰｃ、ＮＰＤ、ｍＣＰ、Ｆｉｒｐｉｃ、Ｂａｌｑ、及びＡｌｑの構造を示す。
［実施例２］
〔基板の作製〕
中心粒径０．２μｍのＴｉＯ2粒子を、２０ｍｍ×２０ｍｍ×１ｍｍ（ｔ）に加圧成形したペレットを作製し、８００℃の酸素含有雰囲気下で２時間焼成してＴｉＯ2焼結体を得た。この焼結体の表面に、平滑化層として３０ｎｍのＡｌ2Ｏ3層をスッパタリングにより形成し、表面粗さが４ｎｍのＴｉＯ2基板を得た。このとき、光散乱層（ＴｉＯ2焼結体部分）の密度は、ＴｉＯ2比重を１とすると、０．９５であった
〔基板の作製〕
中心粒径０．２μｍのＴｉＯ2粒子を、２０ｍｍ×２０ｍｍ×１ｍｍ（ｔ）に加圧成形したペレットを作製し、８００℃の酸素含有雰囲気下で２時間焼成してＴｉＯ2焼結体を得た。この焼結体の表面に、平滑化層として３０ｎｍのＡｌ2Ｏ3層をスッパタリングにより形成し、表面粗さが４ｎｍのＴｉＯ2基板を得た。このとき、光散乱層（ＴｉＯ2焼結体部分）の密度は、ＴｉＯ2比重を１とすると、０．９５であった
〔有機ＥＬ素子の作製〕
上記で得られたＴｉＯ2基板上に、有機ＥＬ素子を構成する各層を実施例１と同様に形成して、実施例２の有機ＥＬ素子を得た。
上記で得られたＴｉＯ2基板上に、有機ＥＬ素子を構成する各層を実施例１と同様に形成して、実施例２の有機ＥＬ素子を得た。
［実施例３］
〔基板の作製〕
中心粒径０．２μｍのＴｉＯ2粒子を、２０ｍｍ×２０ｍｍ×１ｍｍ（ｔ）のソーダガラス基板上に、３００ｍ／ｓｅｃの速度で吹き付け（エアロゾルデポジション）、ＴｉＯ2堆積膜を５０μｍの膜厚で形成した。このＴｉＯ2堆積膜の表面を研磨して表面粗さが８ｎｍのＴｉＯ2基板を得た。このとき、光散乱層（ガラス基板上に形成されたＴｉＯ2堆積膜）の密度は、ＴｉＯ2比重を１とすると、０．９２であった。
〔基板の作製〕
中心粒径０．２μｍのＴｉＯ2粒子を、２０ｍｍ×２０ｍｍ×１ｍｍ（ｔ）のソーダガラス基板上に、３００ｍ／ｓｅｃの速度で吹き付け（エアロゾルデポジション）、ＴｉＯ2堆積膜を５０μｍの膜厚で形成した。このＴｉＯ2堆積膜の表面を研磨して表面粗さが８ｎｍのＴｉＯ2基板を得た。このとき、光散乱層（ガラス基板上に形成されたＴｉＯ2堆積膜）の密度は、ＴｉＯ2比重を１とすると、０．９２であった。
（空隙の確認）
基板断面をＳＥＭ観察し、約０．０５〜０．５μｍの円相当径の空隙が、結晶粒界の間に多数存在することを確認した。
基板断面をＳＥＭ観察し、約０．０５〜０．５μｍの円相当径の空隙が、結晶粒界の間に多数存在することを確認した。
〔有機ＥＬ素子の作製〕
上記で得られたＴｉＯ2基板上に、有機ＥＬ素子を構成する各層を、実施例１と同様に形成して、実施例３の有機ＥＬ素子を得た。
上記で得られたＴｉＯ2基板上に、有機ＥＬ素子を構成する各層を、実施例１と同様に形成して、実施例３の有機ＥＬ素子を得た。
［実施例４］
濃度が１ｍｏｌ／Ｌのバリウムイソプロポキシドとチタンイソプロポキシドのイソプロパノール溶液を、６０℃に保温しながら、加水分解に必要な１０倍量の水をイソプロポキシドで２０倍に希釈した溶液を添加することで加水分解し、約１０ｎｍのＢａＴｉＯ3前駆体粒子が分散した懸濁液を作製した。懸濁液の濃度を０．０５ｍｏｌ／Ｌに調製し、石英基板上に、ディップコート法を数十回繰り返して、ＢａＴｉＯ3前駆体膜を３０μｍの膜厚に形成した。このＢａＴｉＯ3前駆体膜を７００℃の酸素含有雰囲気下で２時間焼成して表面粗さが６ｎｍのＢａＴｉＯ3基板を得た。このとき、光散乱層（ガラス基板上に形成されたＢａＴｉＯ3堆積膜）の密度は、ＢａＴｉＯ3比重を１とすると、０．９０であった。
（空隙の確認）
基板断面をＳＥＭ観察し、約０．０５〜０．７μｍの円相当径の空隙が、結晶粒界の間に多数存在することを確認した。
濃度が１ｍｏｌ／Ｌのバリウムイソプロポキシドとチタンイソプロポキシドのイソプロパノール溶液を、６０℃に保温しながら、加水分解に必要な１０倍量の水をイソプロポキシドで２０倍に希釈した溶液を添加することで加水分解し、約１０ｎｍのＢａＴｉＯ3前駆体粒子が分散した懸濁液を作製した。懸濁液の濃度を０．０５ｍｏｌ／Ｌに調製し、石英基板上に、ディップコート法を数十回繰り返して、ＢａＴｉＯ3前駆体膜を３０μｍの膜厚に形成した。このＢａＴｉＯ3前駆体膜を７００℃の酸素含有雰囲気下で２時間焼成して表面粗さが６ｎｍのＢａＴｉＯ3基板を得た。このとき、光散乱層（ガラス基板上に形成されたＢａＴｉＯ3堆積膜）の密度は、ＢａＴｉＯ3比重を１とすると、０．９０であった。
（空隙の確認）
基板断面をＳＥＭ観察し、約０．０５〜０．７μｍの円相当径の空隙が、結晶粒界の間に多数存在することを確認した。
［実施例５］
本実施例では、発泡ＰＥＴ（光散乱層）上に平滑化層を有する基板を作製した。
基板として２０ｍｍ×２０ｍｍ×０．３ｍｍ（ｔ）の発泡ＰＥＴを準備し、その表面に１０μｍのポリエステル樹脂層を平滑化層としてドクターブレード法で形成して、表面粗さが３０ｎｍの発泡ＰＥＴ基板を得た。このとき、光散乱層（発泡ＰＥＴ部分）の密度は、ＰＥＴの比重を１とすると、０．２５であった。
本実施例では、発泡ＰＥＴ（光散乱層）上に平滑化層を有する基板を作製した。
基板として２０ｍｍ×２０ｍｍ×０．３ｍｍ（ｔ）の発泡ＰＥＴを準備し、その表面に１０μｍのポリエステル樹脂層を平滑化層としてドクターブレード法で形成して、表面粗さが３０ｎｍの発泡ＰＥＴ基板を得た。このとき、光散乱層（発泡ＰＥＴ部分）の密度は、ＰＥＴの比重を１とすると、０．２５であった。
（空隙の確認）
基板断面をＳＥＭ観察し、約０．１〜３μｍの円相当径の空隙が多数存在することを確認した。
基板断面をＳＥＭ観察し、約０．１〜３μｍの円相当径の空隙が多数存在することを確認した。
上記で得られた発泡ＰＥＴ基板上に、有機ＥＬ素子を構成する各層を実施例１と同様に形成して、実施例５の有機ＥＬ素子を得た。
［実施例６］
実施例１で作製した有機ＥＬ素子の光取出し面上に、さらに、５質量％の中心粒径０．２μｍのＴｉＯ2をポリエステル樹脂に分散した層（光取出し効率向上層）を１０μｍの膜厚で塗設した以外は、実施例１と同様にして、実施例６の有機ＥＬ素子を得た。
実施例１で作製した有機ＥＬ素子の光取出し面上に、さらに、５質量％の中心粒径０．２μｍのＴｉＯ2をポリエステル樹脂に分散した層（光取出し効率向上層）を１０μｍの膜厚で塗設した以外は、実施例１と同様にして、実施例６の有機ＥＬ素子を得た。
［比較例１］
基板として２０ｍｍ×２０ｍｍ×１ｍｍ（ｔ）のソーダガラス基板を用い、陽極を１００ｎｍのＡｇ陰極をとしたトップ・エミッション型の有機ＥＬ素子とした以外は、実施例１と同様の電極（透明陽極）及び有機化合物層を形成し、比較例１の有機ＥＬ素子を作製した。
基板として２０ｍｍ×２０ｍｍ×１ｍｍ（ｔ）のソーダガラス基板を用い、陽極を１００ｎｍのＡｇ陰極をとしたトップ・エミッション型の有機ＥＬ素子とした以外は、実施例１と同様の電極（透明陽極）及び有機化合物層を形成し、比較例１の有機ＥＬ素子を作製した。
［比較例２］
２０ｍｍ×２０ｍｍ×１ｍｍ（ｔ）のソーダガラス基板上に、５質量部の中心粒径０．５μｍのＴｉＯ2を１質量部のポリエステル樹脂に分散した層を３０μｍの膜厚で形成して基板を得た。得られた基板上に、有機ＥＬ素子を構成する各層を実施例１と同様に形成して、比較例２の有機ＥＬ素子を得た。
２０ｍｍ×２０ｍｍ×１ｍｍ（ｔ）のソーダガラス基板上に、５質量部の中心粒径０．５μｍのＴｉＯ2を１質量部のポリエステル樹脂に分散した層を３０μｍの膜厚で形成して基板を得た。得られた基板上に、有機ＥＬ素子を構成する各層を実施例１と同様に形成して、比較例２の有機ＥＬ素子を得た。
＜評価＞
得られた各有機ＥＬ素子について、「発光輝度」及び「画素のニジミ」を評価した。
得られた各有機ＥＬ素子について、「発光輝度」及び「画素のニジミ」を評価した。
１．発光輝度
各実施例の素子の発光輝度について、比較例１の素子の発光輝度を１としたときの相対輝度により評価した。この相対輝度が高い程、光取り出し効率が高いとして評価する。
なお、発光輝度は、定電流駆動（４００μＡ）したときの輝度を、輝度計（トプコン社製；ＢＭ−８）により測定した。
各実施例の素子の発光輝度について、比較例１の素子の発光輝度を１としたときの相対輝度により評価した。この相対輝度が高い程、光取り出し効率が高いとして評価する。
なお、発光輝度は、定電流駆動（４００μＡ）したときの輝度を、輝度計（トプコン社製；ＢＭ−８）により測定した。
２．画素のニジミ
各素子について、発光時の画素のニジミを目視で評価した。評価基準は以下の通りである。
○：画素の輪郭が多少にじむ
△：画素の輪郭がかなりにじむ（画素の輪郭は識別可能）
×：画素の輪郭が識別できない
以上の結果を下記表３に示す。
各素子について、発光時の画素のニジミを目視で評価した。評価基準は以下の通りである。
○：画素の輪郭が多少にじむ
△：画素の輪郭がかなりにじむ（画素の輪郭は識別可能）
×：画素の輪郭が識別できない
以上の結果を下記表３に示す。
表３に示されるように、光散乱層を備えた実施例１〜６の有機ＥＬ素子は、光散乱層を備えていない比較例１との対比において、発光輝度が著しく向上していることがわかる。
また、実施例１〜６と比較例２（本発明における光散乱層の範囲外の層を光散乱目的で備えた素子）との対比によれば、実施例の有機ＥＬ素子は、光散乱層を備えた場合であっても、発光輝度に優れるとともに、特に発光時の画素のニジミが改善された有機ＥＬ素子であることがわかる。
また、実施例１〜６と比較例２（本発明における光散乱層の範囲外の層を光散乱目的で備えた素子）との対比によれば、実施例の有機ＥＬ素子は、光散乱層を備えた場合であっても、発光輝度に優れるとともに、特に発光時の画素のニジミが改善された有機ＥＬ素子であることがわかる。
Claims (11)
- 一対の電極間に、少なくとも一層の発光層を有する有機化合物層を備えた上面発光型有機電界発光素子であって、発光を取り出さない電極の発光層側とは反対側に、空隙を有し、且つ、前記有機化合物層の屈折率の８０％以上の屈折率を有する材料を主成分として含む光散乱層を備えたことを特徴とする上面発光型有機電界発光素子。
- 前記光散乱層を構成する材料が、無機化合物であることを特徴とする請求項１に記載の上面発光型有機電界発光素子。
- 前記光散乱層を構成する材料が、有機化合物であることを特徴とする請求項１に記載の上面発光型有機電界発光素子。
- 前記光散乱層の密度が、前記光散乱層を構成する材料の比重を１としたときに、０．８〜０．９９の範囲であることを特徴とする請求項２に記載の上面発光型有機電界発光素子。
- 前記光散乱層の密度が、前記光散乱層を構成する材料の比重を１としたときに、０．１〜０．８の範囲であることを特徴とする請求項３に記載の上面発光型有機電界発光素子。
- 前記光散乱層の表面粗さが、１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の上面発光型有機電界発光素子。
- 前記光散乱層の電極側に、平滑化層を備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の上面発光型有機電界発光素子
- 前記光散乱層が、焼結法で形成されたことを特徴とする請求項１、２、４、及び６のいずれか一項に記載の上面発光型有機電界発光素子。
- 前記光散乱層が、エアロゾルデポジション法で形成されたことを特徴とする請求項１、２、４、及び６のいずれか一項に記載の上面発光型有機電界発光素子
- 前記光散乱層が、ゾルゲル法で形成されたことを特徴とする請求項１、２、４、及び６のいずれか一項に記載の上面発光型有機電界発光素子。
- 発光を取り出す電極の発光層側とは反対側に、さらに光取出し効率向上層を備えたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の上面発光型有機電界発光素子。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005242557A JP2007059195A (ja) | 2005-08-24 | 2005-08-24 | 上面発光型有機電界発光素子 |
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
2005
- 2005-08-24 JP JP2005242557A patent/JP2007059195A/ja active Pending
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| JP7435839B2 (ja) | 2018-03-19 | 2024-02-21 | 株式会社リコー | 電子写真感光体の製造方法 |
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