JP2008084837A - 有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】透明電極又は半透明電極からなる第一電極と、前記第一電極に対向する第二電極と、前記第一電極及び前記第二電極の間に設けられた少なくとも1層の有機層とを備える有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記第一電極に電気的に接続され、前記第一電極と比較して電気抵抗値の低い材料からなる、開口部が設けられた補助電極を備え、
前記補助電極が、準周期的な2次元配列により規定される格子点に基づいて定められる領域が前記開口部となるように、前記第一電極の表面上に形成されてい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。
【選択図】なし
Description
前記第一電極に電気的に接続され、前記第一電極と比較して電気抵抗値の低い材料からなる、開口部が設けられた補助電極を備え、
前記補助電極が、準周期的な2次元配列により規定される格子点に基づいて定められる領域が前記開口部となるように、前記第一電極の表面上に形成されていることを特徴とするものである。
前記第一電極に電気的に接続され、前記第一電極と比較して電気抵抗値の低い材料からなる、開口部が設けられた補助電極を備え、
前記補助電極が、準周期的な2次元配列により規定される格子点に基づいて定められる領域が前記開口部となるように、前記第一電極の表面上に形成されていることを特徴とするものである。
本発明にかかる第一電極は、透明電極又は半透明電極からなる電極であって、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の陽極となるものである。このような第一電極としては、電気伝導度の高い金属酸化物、金属硫化物や金属の薄膜を用いることができ、透過率が高いものが好適に利用でき、用いる有機層により適宜選択して用いることができる。このような第一電極の材料としては、例えば、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、及びそれらの複合体であるインジウム・スズ・オキサイド(ITO)、インジウム・亜鉛・オキサイド等からなる導電性ガラス(NESA等)、金、白金、銀、銅が用いられる。これらの中でも、ITO、インジウム・亜鉛・オキサイド、酸化スズが好ましい。
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子においては、前記第一電極に電気的に接続され、開口部が設けられた補助電極を備えることが必要である。そして、このような補助電極が、準周期的な2次元配列により規定される格子点に基づいて定められる領域が前記開口部となるように、前記第一電極の表面上に形成されていることが必要である。本発明においては、このような補助電極を備えることにより、透明電極又は半透明電極の抵抗による電圧低下を軽減して均一に発光させることが可能となり、さらに外光反射時の色付きや干渉によるモアレ縞の発生を十分に抑制することが可能となる。
(x、y)=(√n×cos(137.5/180×nπ)、√n×sin(137.5/180×nπ))からなる数列のことをいい、この整数nをフィボナッチ数列における次数と称する。
本発明にかかる第二電極は、前記第一電極に対向して配置される電極であって、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の陰極となるものである。このような第二電極の材料としては、仕事関数の小さい材料が好ましく、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、アルミニウム、スカンジウム、バナジウム、亜鉛、イットリウム、インジウム、セリウム、サマリウム、ユーロピウム、テルビウム、イッテルビウム等の金属、及びそれらのうちの2つ以上の合金;或いはそれらのうちの1つ以上と、金、銀、白金、銅、マンガン、チタン、コバルト、ニッケル、タングステン、錫のうちの1つ以上との合金;グラファイト又はグラファイト層間化合物が用いられる。これらの合金としては、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、インジウム−銀合金、リチウム−アルミニウム合金、リチウム−マグネシウム合金、リチウム−インジウム合金、カルシウム−アルミニウム合金等が挙げられる。
本発明にかかる有機層は、前記第一電極及び前記第二電極の間に設けられた層である。このような有機層は、通常、少なくとも1層の発光材料を含有する層であればよいが、複数の層により構成されていてもよい。有機エレクトロルミネッセンス素子の動作は、本質的に、電子及び正孔を電極から注入する過程と、電子及び正孔が有機層を移動する過程と、電子及び正孔が再結合し、一重項励起子又は三重項励起子を生成する過程と、その励起子が発光する過程とからなるが、有機層が複数の層により構成される場合には、各過程において要求される機能を複数の材料に分担させるとともに、それぞれの材料を独立して最適化できる。また、このような有機層の発光色としては、赤、青、緑の3原色の発光以外に、中間色や白色の発光が例示される。フルカラー素子には、3原色の発光色が、平面光源では白色や中間色の発光が好ましい。
低分子型発光材料を用いる場合における有機層の材料としては、「有機ELディスプレイ」(時任静夫、安達千波矢、村田英幸 共著 株式会社オーム社 平成16年刊 第1版第1刷発行)17〜48頁、83〜99頁、101〜120頁に記載の蛍光や燐光発光材料、正孔輸送材料、電子ブロック材料、正孔ブロック材料、電子輸送材料が挙げられる。具体的には、正孔輸送材料としては、特開昭63−70257号公報、同63−175860号公報、特開平2−135359号公報、同2−135361号公報、同2−209988号公報、同2−311591号公報、同3−37992号公報、同3−152184号公報、同11−35687号公報、同11−217392号公報、特開2000−80167号公報に記載されているもの等が例示される。
高分子型発光材料を用いる場合における有機層の材料としては、「高分子EL材料」(大西敏博、小山珠美 共著 共立出版 2004年刊 初版版第1刷発行)33〜58頁に記載の材料が挙げられ、電荷注入層や電荷輸送層と積層した構造で有機エレクトロルミネッセンス素子を構築することができる。より具体的には、高分子化合物の正孔輸送性材料、電子輸送性材料及び発光材料としては、WO99/13692公開明細書、WO99/48160公開明細書、GB2340304A、WO00/53656公開明細書、WO01/19834公開明細書、WO00/55927公開明細書、GB2348316、WO00/46321公開明細書、WO00/06665公開明細書、WO99/54943公開明細書、WO99/54385公開明細書、US5777070、WO98/06773公開明細書、WO97/05184公開明細書、WO00/35987公開明細書、WO00/53655公開明細書、WO01/34722公開明細書、WO99/24526公開明細書、WO00/22027公開明細書、WO00/22026公開明細書、WO98/27136公開明細書、US573636、WO98/21262公開明細書、US5741921、WO97/09394公開明細書、WO96/29356公開明細書、WO96/10617公開明細書、EP0707020、WO95/07955公開明細書、特開2001−181618号公報、特開2001−123156号公報、特開2001−3045号公報、特開2000−351967号公報、特開2000−303066号公報、特開2000−299189号公報、特開2000−252065号公報、特開2000−136379号公報、特開2000−104057号公報、特開2000−80167号公報、特開平10−324870号公報、特開平10−114891号公報、特開平9−111233号公報、特開平9−45478号公報等に開示されているポリフルオレン、その誘導体及び共重合体、ポリアリーレン、その誘導体及び共重合体、ポリアリーレンビニレン、その誘導体及び共重合体、芳香族アミン及びその誘導体の(共)重合体が挙げられる。これらの高分子型発光材料や電荷輸送材料には、前述した低分子型発光材料を用いる場合に有機層に用いられる発光材料や電荷輸送材料を混合して用いてもよい。また、これらの高分子型発光材料や電荷輸送材料においては、前述した低分子型発光材料がこれらの材料の構造に含まれていてもよい。
このような導電性高分子の電気伝導度は、10−7S/cm以上であり且つ103S/cm以下であることが好ましく、発光画素間のリーク電流を小さくするためには、10−5S/cm以上であり且つ102S/cm以下であることがより好ましく、10−5S/cm以上であり且つ101S/cm以下であることが特に好ましい。また、通常はこのような導電性高分子の電気伝導度を10−5S/cm以上であり且つ103S/cm以下とするために、このような導電性高分子に適量のイオンをドープする。
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、通常、前述した第一電極、第二電極、補助電極、及び有機層を支持基板上に形成させることにより作製することができる。このような支持基板としては、有機エレクトロルミネッセンス素子を作製する際に変化しないものであればよく、例えば、ガラス、プラスチック、高分子フィルム、シリコン等の基板が挙げられる。なお、このような支持基板側から前記有機層からの光を取り出す場合には、支持基板として透明なものを用いることが好ましい。また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の素子構造は特に限定されず、トップエミッション型であってもよく、ボトムエミッション型であってもよい。また、このような素子構造に応じて上記支持基板上に前記第一電極等を形成させる順番を適宜選択することができる。さらに、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子においては、必要に応じて保護層を設けてもよい。このような保護層の材料としては、ガラス、プラスチック、高分子フィルム、シリコンの他に、アクリル系樹脂等の光硬化性樹脂が挙げられる。これらの保護層の材料は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。なお、このような保護層側から前記有機層からの光を取り出す場合には、保護層の材料として透明なものを用いることが好ましい。
先ず、200mlセパラブルフラスコにメチルトリオクチルアンモニウムクロライド(アルドリッチ社製、商品名:Aliquat336)を0.91gと、化合物Aを5.23gと、化合物Cを4.55gとを反応容器に仕込んだ後、反応系内を窒素ガスで置換した。その後、トルエン70mlを加え、酢酸パラジウム2.0mg、トリス(o−トリル)ホスフィン15.1mgを加えた後に、還流させて混合溶液を得た。
先ず、化合物Bを22.5gと2,2’−ビピリジルを17.6gとを反応容器に仕込んだ後、反応系内を窒素ガスで置換した。その後、あらかじめアルゴンガスでバブリングして脱気したテトラヒドロフラン(脱水溶媒)1500gを加え、混合溶液を得た。そして、得られた混合溶液に、ビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケル(0)を31g加え、室温で10分間攪拌した後、60℃で3時間反応させた。なお、反応は、窒素ガス雰囲気中で行った。
補助電極を形成するためのフォトマスクを以下のようにして作製した。すなわち、先ず、フィボナッチ配列(最近接格子間距離:10μm)から、平均格子間距離が14μm、フィボナッチ数列における次数が500〜800の範囲となるような単位配列を複数抽出した。次に、これらの単位配列がそれぞれ重なり合わないように敷き詰められた配列から格子点を規定し、このような格子点を母点とするボロノイ分割を行った。そして、ボロノイ分割の結果に基づいて、ボロノイ分割によるボロノイ境界上に線幅40μmの細線状の遮光部が設けられたフォトマスク(254mm×254mm)を作製した。
支持基板としてガラス基板(200mm×200mm)を用い、前記支持基板上に、Crターゲット及びスパッタガスとしてArを用い、120℃におけるDCスパッタ法により、膜厚1000nmのCrを堆積させた。このときの製膜圧力は0.5Pa、スパッタリングパワーは2.0kWであった。Cr膜の上にレジスト塗布後、110℃で90秒間ベークした後、製造例で得られたフォトマスクを通して、200mJのエネルギーで露光し、0.5質量%の水酸化カリウム水溶液によって現像後、130℃で110秒間ポストベークした。次いで、Cr用エッチング液に、40℃、120秒間浸漬し、Crのパターニングを行い、最後に2質量%水酸化カリウム水溶液に浸漬することで、レジスト残渣を剥離し、Crからなる補助電極を形成した。
実施例で得られた有機EL発光素子全体に8Vの電圧を印加した際の発光面の様子を目視にて観察したところ、発光面には発光輝度のムラがなく、また外光反射時に生ずる色付き現象やモアレ縞は発生しなかった。したがって、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子においては、透明電極又は半透明電極の抵抗による電圧低下を軽減して均一に発光させることができ、しかも外光反射時の色付きや干渉によるモアレ縞の発生を十分に抑制することが可能となることが確認された。
Claims (12)
- 透明電極又は半透明電極からなる第一電極と、前記第一電極に対向する第二電極と、前記第一電極及び前記第二電極の間に設けられた少なくとも1層の有機層とを備える有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記第一電極に電気的に接続され、前記第一電極と比較して電気抵抗値の低い材料からなる、開口部が設けられた補助電極を備え、
前記補助電極が、準周期的な2次元配列により規定される格子点に基づいて定められる領域が前記開口部となるように、前記第一電極の表面上に形成されてい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。 - 前記補助電極が、前記格子点を母点とするボロノイ分割によるボロノイ領域が開口部となるように、前記ボロノイ分割によるボロノイ境界上に形成さ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。
- 前記補助電極が、前記格子点を母点とするドロネー三角形分割によるドロネー三角形の領域が開口部となるように、前記ドロネー三角形分割によるドロネー辺上に形成さ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。
- 前記準周期的な2次元配列が、フィボナッチ数列に相似もしくは類似して配列されているフィボナッチ配列を用いた配列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エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記準周期的な2次元配列が、前記格子点の平均格子間距離が10〜30μmの範囲となるように前記フィボナッチ配列から抽出された単位配列を有し、且つ前記単位配列がそれぞれ重なり合わないように敷き詰められた配列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エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記単位配列が、前記フィボナッチ数列における次数が300〜1000の範囲となるように前記フィボナッチ配列から抽出された配列であることを特徴とする請求項5に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記第一電極が電気的に分離された複数のセルに仕切られており、前記複数のセルがそれぞれ前記補助電極によって電気的に接続されてい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エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記補助電極が、前記第一電極の表面のうち、前記有機層と反対側の表面上に配置されていることを特徴とする請求項1〜7のうちのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 請求項1〜8のうちのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えることを特徴とする面状光源。
- 請求項1〜8のうちのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えることを特徴とするセグメント表示装置。
- 請求項1〜8のうちのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えることを特徴とするドットマトリックス表示装置。
- 請求項1〜8のうちのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えることを特徴とする液晶表示装置。
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