JP2009004274A - Surface light emitter and manufacturing method of surface light emitter - Google Patents
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Description
面発光体及び面発光体の製造方法
本発明は、各種ディスプレイ、表示素子、液晶用バックライト等に用いられる面発光体及びその製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE
面発光体の代表的なものとして、有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）がある。この有機ＥＬ素子は、図２（ａ）に示すように、透光性基板１の表面に透明電極層４を設け、この透明電極層４の表面に有機ＥＬ材料からなる発光層５を設けると共に、発光層５の表面に対向電極７を設けることによって形成されている。そして透明電極層４と対向電極７との間に電圧を印加することによって発光層５で発光した光は、透明電極層４及び透光性基板１を透過して取り出される。
A typical example of the surface light emitter is an organic electroluminescence element (organic EL element). As shown in FIG. 2A, this organic EL element is provided with a
このように発光層５で発光した光を透明電極層４と透光性基板１を通して外部に取り出すにあたって、光が透明電極層４と透光性基板１との界面で全反射すると、光の取り出し効率が低下する。このために、図２（ｂ）のように透明電極層４と透光性基板１との間に光散乱部２を形成し、光散乱部２で光を散乱させることによって、透明電極層４と透光性基板１との界面で全反射が生じることを低減して、光の取り出し効率を高めるようにしている。この光散乱部２は、透光性基板１の透明電極層４の側の表面に微細な凹凸を設けたり、粒子を含有するコーティング樹脂層を透光性基板１の透明電極層４の側の表面に設けたりして形成されるが、いずれにしても表面が凹凸になるので、図２（ｂ）のように、光散乱部２の表面に緩和層３を形成して凹凸をならして平滑にし、緩和層３の平滑な表面に薄い膜厚の透明電極層４を形成するようにしている（例えば、特許文献１、特許文献２等参照）。
しかし、上記のように光散乱部２と透明電極層４との間に緩和層３を形成すると、透明電極層４と緩和層３との界面で光が全反射するおそれがあり、この全反射によって光の取り出し効率が低下することになるという問題が生じるものであった。
However, if the
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、透明電極層と緩和層との界面で光が全反射することを抑制し、光の取り出し効率を向上することができる面発光体及びその製造方法を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above points, and suppresses the total reflection of light at the interface between the transparent electrode layer and the relaxation layer, and the surface light emitter capable of improving the light extraction efficiency and its The object is to provide a manufacturing method.
本発明に係る面発光体は、透光性基板１の表面に形成される光散乱部２、光散乱部２の表面に形成される、光散乱部２の表面粗さをならすための緩和層３、緩和層３の表面に形成される透明電極層４、透明電極層４の透光性基板と反対側に形成される発光層５を備えた面発光体において、少なくとも緩和層３と透明電極層４との界面に光を散乱させる光散乱構造を形成して成ることを特徴とするものである。
The surface light emitter according to the present invention includes a
この発明によれば、少なくとも緩和層３の透明電極層４との界面に形成される光散乱構造によって、透明電極層４と緩和層３との界面で光を散乱させて全反射することを抑制することができるものであり、光の取り出し効率を向上することができるものである。
According to this invention, the light scattering structure formed at least at the interface between the
また本発明は、上記の光散乱構造が、緩和層３の透明電極層４との界面に形成されるボイド６であることを特徴とするものである。
Further, the present invention is characterized in that the light scattering structure is a
この発明によれば、緩和層３に形成されるボイド６によって光を散乱させることができ、全反射の抑制効果を高く得ることができるものである。
According to this invention, light can be scattered by the
また本発明は、上記ボイド６は緩和層３の層内部にも形成されていることを特徴とするものである。
Further, the present invention is characterized in that the
この発明によれば、緩和層３の層内部においてもボイド６で光を散乱させることができ、光が緩和層３内を導波されることを抑制して、光の取り出し効率を一層向上することができるものである。
According to the present invention, light can be scattered by the
また本発明は、上記ボイド６は直径が５〜３００ｎｍであることを特徴とするものである。
In the present invention, the
この発明によれば、緩和層３と透明電極層４との界面の密着性を低下させることなく、ボイド６による光散乱効果を高く得ることができるものである。
According to this invention, it is possible to obtain a high light scattering effect by the
本発明に係る面発光体の製造方法は、透光性基板１の表面上に光散乱部２を形成する工程と、光散乱部２の表面上に樹脂コーティングすると共にコーティング樹脂を加熱硬化させて緩和層３を形成する工程と、緩和層３の表面上に透明電極層４を形成する工程と、緩和層３のコーティング樹脂の硬化温度よりも高い温度で熱処理することによって、少なくとも緩和層３の透明電極層４との界面にボイド６を生成させて光散乱構造を形成する工程と、透明電極層４の表面上に発光層５を形成する工程とを、順次行なうことを特徴とするものである。
In the method for manufacturing a surface light emitter according to the present invention, the step of forming the
この発明によれば、コーティング樹脂を加熱硬化させて緩和層３を形成し、さらに透明電極層４を形成した後に、コーティング樹脂の硬化温度よりも高い温度で熱処理することによって、緩和層３にボイド６を生成させて光散乱構造を形成することができるものであり、光散乱構造の形成を容易に行なうことができるものである。
According to this invention, the coating resin is heated and cured to form the
本発明によれば、発光層５で発光された光を透明電極層４、緩和層３、光散乱部２、透光性基板１を通して取り出すにあたって、光散乱部２での光の散乱で透光性基板１の界面における全反射を抑制できると共に、少なくとも緩和層３の透明電極層４との界面に形成される光散乱構造によって、透明電極層４と緩和層３との界面で光を散乱させて全反射することを抑制することができるものであり、光の取り出し効率を向上することができるものである。
According to the present invention, when the light emitted from the
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described.
透光性基板１としては、光を透過させるものであれば特に制限されることなく使用することができるものであり、例えばソーダガラスや無アルカリガラス等のリジッドな透明ガラス板、ポリカーボネートやポリエチレンテレフタレート等のフレキシブルな透明プラスチック板など、任意のものを用いることができる。
The light-transmitting
この透光性基板１の表面に設ける光散乱部２は、光を散乱させる構造を有するものであればよく、光散乱部２を形成する方法は、サンドブラストなどで透光性基板１の表面を処理して、微細な凹凸を有する粗面を透光性基板１の表面に形成する方法と、光を散乱させる光散乱層２ａを透光性基板１の表面に形成する方法とに大別することができる。光を散乱させる構造は、等方的な散乱、指向性を有する散乱であっても良く、取り出したい光や角度に応じて適宜選択すれば良い。またこの光散乱層２ａを形成する方法としては、透光性基板１の表面に樹脂コート層をパターンニング、あるいは直接パターンニングコート（ナノインプリント等）する方法と、粒子を含有するバインダーを透光性基板１の表面にコーティングする方法とがある。
The
本発明において光散乱部２を形成する方法は上記のいずれのものであってもよいが、粒子を含有するバインダーをコーティングして光散乱層２ａを形成する方法が、容易であり且つ、種々の光学的因子を制御し易いという特徴があるので好ましい。
In the present invention, the method for forming the
この粒子としては透明粒子が用いられるものであり、例えばＴｉＯ２、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ３、ＺｎＯ２、Ｓｂ２Ｏ３、ＺｒＳｉＯ４、ゼオライト又はそれらの多孔性物質やそれらを主成分とした無機粒子、あるいはアクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、シリコーン樹脂などの有機粒子を挙げることができる。この粒子の粒径は、有効なＭｉｅ散乱をさせるために、１００ｎｍ〜２０μｍの範囲が好ましい。 Transparent particles are used as the particles. For example, TiO 2 , SiO 2 , ZrO 2 , Al 2 O 3 , Ta 2 O 3 , ZnO 2 , Sb 2 O 3 , ZrSiO 4 , zeolite, or their porosity Examples thereof include inorganic particles mainly composed of substances and organic particles such as acrylic resin, styrene resin, polyethylene terephthalate resin, and silicone resin. The particle diameter is preferably in the range of 100 nm to 20 μm for effective Mie scattering.
バインダーとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン、アクリル樹脂、ポリアクリルニトリル、ポリビニルアセタール、ポリアミド、ポリイミド、ジアクリルフタレート樹脂、セルロース系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、その他の熱可塑性樹脂や、これらの樹脂を構成する単量体の２種以上の共重合体が挙げられる。また、バインダーとして、ポリシロキサンからなるシリカ多孔質体を用いることもできる。このポリシロキサンは、テトラエトキシシランなどのアルコキシシラン又はその部分加水分解物を縮重合して得られるものである。 Binders include polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polymethyl methacrylate, polystyrene, polyethersulfone, polyarylate, polycarbonate resin, polyurethane, acrylic resin, polyacrylonitrile, polyvinyl acetal, polyamide, polyimide, diacrylphthalate resin, and cellulose. Examples thereof include resins, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl acetate, other thermoplastic resins, and two or more copolymers of monomers constituting these resins. A porous silica material made of polysiloxane can also be used as the binder. This polysiloxane is obtained by condensation polymerization of an alkoxysilane such as tetraethoxysilane or a partial hydrolyzate thereof.
バインダーと光散乱体である粒子との屈折率差は、通常０．０１〜２の範囲が好ましく、この屈折率差が小さすぎると有効なＭｉｅ散乱を得ることが困難になり、屈折率差が大きすぎると後方散乱が増大し、光取り出し率が十分に得られなくなるおそれがある。 The refractive index difference between the binder and the light scatterer is usually preferably in the range of 0.01 to 2. If this refractive index difference is too small, it becomes difficult to obtain effective Mie scattering, and the refractive index difference is If it is too large, the backscattering increases and the light extraction rate may not be sufficiently obtained.
そして粒子をバインダーに配合して得られるコーティング材料を透光性基板１の表面に、スピンコート、ディップコート、ダイコート、キャスト、スプレーコート、グラビアコートなどの方法でコーティングすることによって、光散乱層２ａを形成することができるものである。この光散乱層２ａの膜厚は特に制限されるものではないが、０．１〜２０μｍ程度の範囲が好ましい。
The coating material obtained by blending the particles with the binder is coated on the surface of the
また、屈折率の異なる２種類の微粒子を用いて光散乱層２ａを形成することもできる。すなわち、バインダーの屈折率をＮｂ、２種類の微粒子のうち一方の屈折率をＮｆ１、他方の屈折率をＮｆ２とすると、Ｎｆ２＞Ｎｂ＞Ｎｆ１の関係を満たすように、バインダー及び２種類の微粒子を選択して使用するものである。屈折率がこのような関係を有するバインダー及び２種類の微粒子からなる光散乱層２ａは、これらの屈折率の差によって光の散乱効果が増幅されるものであり、この光散乱層２ａを透光性基板１の表面に形成することによって、光散乱層２ａと透光性基板１との界面での臨界角に乱れが生じ、透光性基板１への光の伝送がより多くなり、光の取り出し効率が高くなるものである。
The
この屈折率の異なる２種類の微粒子としては、エアロゲル微粒子、中空シリカ微粒子、ポリマー製中空微粒子、有機ポリマー微粒子、金属酸化物微粒子等を例示することができる。尚、これらの微粒子は、分散性を向上させるために界面活性材処理や薄膜コーティング処理など、屈折率を著しく変化させない程度の表面被覆処理がなされているのが好ましい。 Examples of the two kinds of fine particles having different refractive indexes include airgel fine particles, hollow silica fine particles, polymer hollow fine particles, organic polymer fine particles, metal oxide fine particles, and the like. In order to improve the dispersibility, these fine particles are preferably subjected to a surface coating treatment that does not significantly change the refractive index, such as a surfactant treatment or a thin film coating treatment.
微粒子の屈折率Ｎｆ１，Ｎｆ２は一般に１．２〜２．５の範囲であるが、２種類の微粒子のうち、一方の微粒子は、屈折率Ｎｆ１が１．４以下であることが望ましい。この屈折率Ｎｆ１の下限は特に限定されないが、一般的に１．２程度である。このように一方の微粒子の屈折率Ｎｆ１が１．４以下であることによって、光散乱層２ａの屈折率が大幅に低下し、光散乱性が高く、かつ屈折率の低い光散乱層２ａを形成することができるものである。またこの場合、２種類の微粒子の屈折率Ｎｆ１，Ｎｆ２の差が０．５以上であることが望ましい。２種類の微粒子に０．５以上の屈折率差があることによって、光散乱層２ａの光散乱強度が増し、結果的に光の取り出し効率がより向上するものである。２種類の微粒子の屈折率差の上限は特に限定されないが、一般的に１．３程度以下であることが望ましい。
The refractive indexes Nf 1 and Nf 2 of the fine particles are generally in the range of 1.2 to 2.5, but one of the two types of fine particles preferably has a refractive index Nf 1 of 1.4 or less. . The lower limit of the refractive index Nf 1 is not particularly limited, but is generally about 1.2. Thus, when the refractive index Nf1 of one fine particle is 1.4 or less, the refractive index of the
また２種類の微粒子の平均粒子径は、５〜２００ｎｍの範囲にあることが好ましい。これは、２００ｎｍを超えて微粒子の平均粒子径が大きくなると、微粒子を含有して形成される光散乱層２ａの表面粗さが大きくなるためであり、また微粒子の平均粒子径が小さくなりすぎると、光散乱の効果が不十分になるので、微粒子の平均粒子径は５ｎｍ以上であることが好ましい。２種類の微粒子は平均粒子径が異なるものが好ましく、この場合、一方の微粒子と他方の微粒子の平均粒子径は２倍以上の差があることが好ましい。このように２種類の微粒子の平均粒子径の差が２倍以上あることによって、平均粒子径の大きい一方の微粒子の間に平均粒子径の小さい他方の微粒子が入り込んだ状態で、バインダーに微粒子が分散し、バインダー中での微粒子の分散性が向上して、微粒子が均一に分散した光散乱層２ａの形成が可能になるものである。２種類の微粒子の平均粒径の差の上限は特に限定されないが、両者の平均粒径の差が１５〜５０ｎｍの範囲になるようにすることが望ましい。尚、微粒子の粒子径や平均粒子径は、後述のようにレーザー回折原理を用いた粒度分布測定装置を用いて測定した数値である。
The average particle size of the two types of fine particles is preferably in the range of 5 to 200 nm. This is because when the average particle diameter of the fine particles exceeds 200 nm, the surface roughness of the
一方、バインダーに使用できる材料としては、有機ポリマー、金属酸化物、シリカ多孔質体等を例示できる。これらの使用できる材料から、２種類の微粒子の屈折率Ｎｆ１，Ｎｆ２と上記の関係を満たす屈折率の材料を選択すればよい。バインダーの屈折率Ｎｂは、一般に１．４５〜１．６０の範囲である。 On the other hand, examples of materials that can be used for the binder include organic polymers, metal oxides, and porous silica. A material having a refractive index satisfying the above relationship with the refractive indexes Nf 1 and Nf 2 of the two kinds of fine particles may be selected from these usable materials. The refractive index Nb of the binder is generally in the range of 1.45 to 1.60.
バインダーと２種類の微粒子の組み合わせは、上記の材料のなかでも、微粒子はエアロゲル微粒子、中空シリカ微粒子およびポリマー製中空微粒子から選択される少なくとも１種、バインダーは有機ポリマーおよび金属酸化物から選択される少なくとも１種であるのが好ましい。 In the combination of the binder and the two kinds of fine particles, among the above materials, the fine particles are at least one selected from airgel fine particles, hollow silica fine particles, and polymer hollow fine particles, and the binder is selected from organic polymers and metal oxides. At least one is preferred.
上記のように形成される光散乱層２ａの膜厚は、特に限定されるものではないが、一般に０．１〜２０μｍの範囲が好ましい。またバインダーに対する２種類の微粒子の含有比率も特に限定されるものではないが、一般的にバインダーに対して２種類の微粒子が１０：９０〜７０：３０の質量比率になるように設定するのが好ましい。さらに２種類の微粒子の比率も特に限定されるものではないが、小さい屈折率Ｎｆ１のものと大きい屈折率Ｎｆ２のものを１：９〜９：１の質量比率で配合するのが好ましい。
Although the film thickness of the light-
そして、上記のように形成される光散乱層２ａの屈折率は多くの場合、１．３０〜１．７０の範囲であるが、透光性基板１の屈折率と同じかそれよりも小さくなるように設定するのが好ましい。このように光散乱層２ａの屈折率が透光性基板１の屈折率と同等以下であると、光散乱層２ａから透光性基板１に入射される光が全反射されることを低減することができ、光を外部に取り出す効率がより大きくなるものである。
In many cases, the refractive index of the
また上記のように形成される光散乱層２ａは、ヘイズ値（（拡散透過率／全透過率）×１００）が２〜５０の範囲に設定されることが好ましい。光散乱層２ａのヘイズ値をこの範囲に設定することによって、面発光体において、外観を損ねることなく、光取出し効率の向上を図ることが可能になるものである。ヘイズ値が高い膜の場合、光取出し効率が向上しても、白色化してしまい外観を損ねる場合がある。
The
このように２種類の微粒子を含有する光散乱層２ａを透光性基板１の表面に形成した後に、さらにその上に上記のＭｉｅ散乱用の粒径を含有する光散乱層２ａを形成するようにしてもよい。
Thus, after the
上記のいずれの方法で光散乱部２を形成しても、光散乱部２の表面は凹凸を有する粗面になる。例えば粒子を含有するコーティング材料の光散乱層２ａで光散乱部２を形成する場合、光散乱層の表面に露出する粒子で凹凸が生じる。このため、光散乱部２の表面に直接、透明電極層４を形成すると、透明電極層４は膜厚が薄いので凹凸に追随した形状で形成されることになり、電気特性に問題が生じたりショートが発生したりするおそれがある。そこで、光散乱部２の透光性基材１と反対側の表面に緩和層３を形成し、光散乱部２の凹凸をこの緩和層３で埋めてならし、緩和層３の平滑な表面に透明電極層４を形成するものである。
Even if the
この緩和層３は、樹脂コーティング層で形成することができる。コーティング樹脂の材料としては、光透過性を有しているものであればよく、特に限定されることなく任意のものを用いることができるが、例えばポリエステル、ポリエーテル、ポリエ−テルケトン、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド、エポキシ、ポリウレタン、ポリウレタンアクリレート、ポリカーボネートなどを挙げることができる。なかでもポリイミド、ポリアミドイミド、エポキシ、ポリウレタン等の熱硬化性樹脂を用いるのが好ましい。そしてこのコーティング樹脂を光散乱部２の表面にコーティングした後、加熱して硬化させることによって、緩和層３を形成することができる。緩和層３の膜厚は、特に限定されないが、１〜２０μｍ程度の範囲が好ましい。
This
この緩和層３を形成する樹脂の屈折率は、透明電極層４と緩和層３との界面における全反射を低減してより多くの光を光散乱部へ導くために、透明電極層４の屈折率よりも高いか、透明電極層４の屈折率より低い場合でもその差が小さいことが望ましい。さらに光散乱部２を光散乱層２ａで形成する場合、緩和層３を形成する樹脂の屈折率は、光散乱層２ａの屈折率よりも低いか、光散乱層２ａの屈折率より高い場合でもその差が小さいことが望ましい。理想的には、緩和層３の層内の屈折率が透明電極層４の側から光散乱部２の側へと徐々に高くなるか、低くなるように傾斜し、透明電極層４との界面では緩和層３の屈折率が透明電極層４の屈折率とほぼ同じになり、光散乱層２ａとの界面では緩和層３の屈折率が光散乱層２ａの屈折率とほぼ同じになるようにするのが好ましい。この場合には、緩和層３と透明電極層４や光散乱層２ａとの間に屈折率が異なる光学的な界面がなくなり、界面における全反射ロスをなくすことができるものである。
The refractive index of the resin forming the
上記のように光散乱部２の表面に緩和層３を設けた後、緩和層３の光散乱部２と反対側の表面に透明電極層４を形成する。透明電極層４の材料としては、本発明の効果の妨げにならない限り任意のものを用いることができ、例えば、インジウム−錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム−亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、錫酸化物、Ａｕ等の金属の極薄膜、導電性高分子、導電性の有機材料、ドーパント（ドナーまたはアクセプタ）含有有機層、導電体と導電性有機材料（高分子含む）の混合物、又はこれらの積層体等を挙げることができる。これらの透明電極層４は通常、スパッタ法やイオンプレーティング法などの気相成長法を用いて形成される。透明電極層４の膜厚は特に限定されるものではないが、５０〜３００ｎｍ程度が好ましい。
After providing the
このように透明電極層４を形成する際に、電極材料をアニールするために加熱処理を行なう。加熱処理は、緩和層３を形成する樹脂を上記のように硬化させるための加熱温度である硬化温度を超える高い温度で行なうものである。そしてこのように緩和層３を形成する樹脂の硬化温度よりも高い温度で加熱処理を行なうと、緩和層３にボイド６の発生がみられる。ボイド６が発生するメカニズムは必ずしも明らかではないが次のことが考えられる。すなわち、緩和層３を形成する樹脂が硬化温度よりも高い温度で加熱されることによって、この緩和層３の樹脂は更に硬化して収縮するが、緩和層３が透明電極層４と密着している部分は収縮が規制されるので、他の部分に対して伸ばされた状態になり、緩和層３を形成する樹脂に空隙としてボイド６が生成されるのではないかと考えられる。従って図１（ｂ）に示すようにボイド６は緩和層３の透明電極４との界面付近に多く生成されるが、緩和層３の内部にもボイド６は生成されている。この加熱処理の条件は、緩和層３を形成する樹脂の硬化温度よりも高い温度であればよく、特に限定されるものではないが、緩和層３を形成する樹脂の硬化温度をＴ℃とすると、Ｔ℃＋５℃〜Ｔ℃＋１００℃の範囲に加熱温度を設定するのが好ましく、また加熱時間は１０分間〜２時間程度が好ましい。
Thus, when forming the
また、生成されるボイド６の大きさは、緩和層３を形成する樹脂の選定や加熱処理の条件の選定で調整することが可能であるが、ボイド６の直径が５〜３００ｎｍの範囲であることが好ましい。ボイド６の直径が５ｎｍ未満であると、光を散乱させる効果が小さく、またボイド６の直径が３００ｎｍを超えると、緩和層３と透明電極層４との界面の密着性が不十分になってデバイスの信頼性が損なわれるおそれがある。
Moreover, although the magnitude | size of the
次に、上記のように透明電極層４を緩和層３の表面に設けた後、透明電極層４の緩和層３と反対側の表面に発光層５を形成する。発光層５を形成する材料としては、有機ＥＬ材料を用いることができるものであり、例えば、アントラセン、ナフタレン、ピレン、テトラセン、コロネン、ペリレン、フタロペリレン、ナフタロペリレン、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、クマリン、オキサジアゾール、ビスベンゾキサゾリン、ビススチリル、シクロペンタジエン、クマリン、オキサジアゾール、ビスベンゾキサゾリン、ビススチリル、シクロペンタジエン、キノリン金属錯体、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム錯体、トリス（４−メチル−８−キノリナート）アルミニウム錯体、トリス（５−フェニル−８−キノリナート）アルミニウム錯体、アミノキノリン金属錯体、ベンゾキノリン金属錯体、トリ−（ｐ−ターフェニル−４−イル）アミン、ピラン、キナクリドン、ルブレン、及びこれらの誘導体、あるいは、１−アリール−２，５−ジ（２−チエニル）ピロール誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、スチリルアリーレン誘導体、スチリルアミン誘導体、及びこれらの発光性化合物からなる基を分子の一部分に有する化合物あるいは高分子等が挙げられる。また上記化合物に代表される蛍光色素由来の化合物のみならず、いわゆる燐光発光材料、例えばＩｒ錯体、Ｏｓ錯体、Ｐｔ錯体、ユーロピウム錯体等々の発光材料、又はそれらを分子内に有する化合物若しくは高分子も好適に用いることができる。これらの材料は、必要に応じて、適宜選択して用いることができる。
Next, after providing the
そして発光層５の透明電極層４と反対側の表面に対向電極７を設けることによって、有機ＥＬ素子からなる図１（ａ）のような面発光体を形成することができるものである。対向電極７の材料としては、Ａｌなどを用いることができるが、Ａｌと他の電極材料を組み合わせて積層構造などとして構成するものであっても良い。このような電極材料の組み合わせとしては、アルカリ金属とＡｌとの積層体、アルカリ金属と銀との積層体、アルカリ金属のハロゲン化物とＡｌとの積層体、アルカリ金属の酸化物とＡｌとの積層体、アルカリ土類金属や希土類金属とＡｌとの積層体、これらの金属種と他の金属との合金などが挙げられ、具体的には、例えばナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、リチウム、マグネシウムなどとＡｌとの積層体、マグネシウム−銀混合物、マグネシウム−インジウム混合物、アルミニウム−リチウム合金、ＬｉＦ／Ａｌ混合物／積層体、Ａｌ／Ａｌ２Ｏ３混合物などを例として挙げることができる。
Then, by providing the
尚、発光層５と電極４，７の間に、電極４，７からのキャリア注入性を向上させるためのホール輸送層、電子輸送層、バッファー層、又は電極製膜時のダメージを低減するための層を形成してもよく、例えばアルカリ金属ドープ有機層、銅フタロシアニン層、アクセプタドープ有機層等を形成してもよい。
In addition, in order to reduce the damage at the time of forming the hole transport layer, the electron transport layer, the buffer layer, or the electrode between the light emitting
上記のように形成される面発光体にあって、透明電極層４と対向電極７との間に電圧を印加することによって発光層５で発光した光は、透明電極層４から緩和層３及び光散乱部２を透過し、さらに透光性基板１を透過して取り出される。このとき、緩和層３には透明電極層４との界面にボイド６が形成されており、透明電極層４と緩和層３の界面に光散乱構造が形成されているので、透明電極層４から緩和層３へ伝送される光は界面で散乱され、透明電極層４と緩和層３の界面で光が全反射されることを抑制することができるものである。また緩和層３から光散乱部２へ伝送された光は、光散乱部２で散乱されるので、光散乱部２と透光性基板１との界面で光が全反射されることを抑制することができる。さらに緩和層３の内部にもボイド６が形成されているので、光は緩和層３の内部でも散乱され、光散乱部２から透光性基板１への伝送効率が高くなる。このように各界面での全反射を抑制して、透明電極層４から緩和層３、光散乱部２、透光性基板１へと光を効率良く伝送して透過させ、透光性基板１から取り出すことができるものであり、発光層５で発光した光の取り出し効率が向上するものである。
In the surface light emitter formed as described above, light emitted from the
尚、上記のように緩和層３の表面に透明電極層４を形成した後、加熱処理を行なうことによって、透明電極層４と緩和層３の界面に、透明電極層４の材料と緩和層３を形成する樹脂が混ざり合った中間層が形成されるようにしてもよい。中間層はこのように透明電極層４の材料と緩和層３を形成する樹脂が混ざり合ったものであるので、中間層の屈折率は、透明電極層４の側から緩和層３の側へと、透明電極層４の屈折率から緩和層３の屈折率へと徐々に変化する傾斜したものに形成される。従ってこのように透明電極層４と緩和層３の間に中間層が形成されると、透明電極層４と緩和層３との間に屈折率が異なる光学的な界面がなくなり、界面における全反射ロスをなくすことができるものである。勿論、この加熱処理によって、中間層と透明電極層４との界面付近、中間層と緩和層３との界面付近、中間層内部に、ボイド６が生成されるものである。
In addition, after forming the
次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。尚、重量平均分子量は、ＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー）により、測定機として東ソー(株)製「ＨＬＣ−８１２０」を用いて、標準ポリスチレンで検量線を作成し、その換算値として測定した。 Next, the present invention will be specifically described with reference to examples. The weight average molecular weight was measured by GPC (gel permeation chromatography), using “HLC-8120” manufactured by Tosoh Co., Ltd. as a measuring instrument, creating a calibration curve with standard polystyrene, and converting it into a converted value.
（実施例１）
テトラエトキシシラン８６．８質量部にイソプロピルアルコール８０３．５質量部を加え、さらにγ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン３４．７質量部及び０．１Ｎ−硝酸７５質量部を加え、ディスパーを用いてよく混合することによって溶液を得た。得られた溶液を４０℃恒温槽中で２時間攪拌し、重量平均分子量が１０５０のシリコーンレジン５質量％溶液を得た。次にこのシリコーンレジン溶液に、メチルシリコーン粒子（ＧＥ東芝シリコーン社製「トスパール１２０」：平均粒子径２μｍ）を、メチルシリコーン粒子／シリコーンレジン（縮合化合物換算）の固形分質量基準で８０／２０となるように添加して、ホモジナイザーで分散させることによって、メチルシリコーン粒子分散シリコーンレジン溶液を得た。尚、上記の「縮合化合物換算」とは、テトラアルコキシシランの場合は、存在するＳｉがＳｉＯ２であるとしての質量である。
(Example 1)
Add 803.5 parts by mass of isopropyl alcohol to 86.8 parts by mass of tetraethoxysilane, add 34.7 parts by mass of γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane and 75 parts by mass of 0.1N nitric acid, and use a disper. A solution was obtained by mixing. The obtained solution was stirred in a constant temperature bath at 40 ° C. for 2 hours to obtain a 5% by mass solution of a silicone resin having a weight average molecular weight of 1050. Next, to this silicone resin solution, methylsilicone particles (“TOSPEARL 120” manufactured by GE Toshiba Silicone Co., Ltd .:
次に、透光性基板１として無アルカリガラス板（コーニング社製「Ｎｏ．１７３７」）を用い、メチルシリコーン粒子分散シリコーンレジン溶液を透光性基板の表面にスピンコーターによって１０００ｒｐｍの条件で塗布・乾燥し、この塗布・乾燥を６回繰り返した後に、２００℃で３０分間焼成することによって、厚み約５μｍの光散乱層２ａを形成した。このようにして得た、光散乱層２ａ付きの透光性基板１の光学物性をヘーズメーター（日本電色工業社製「ＮＤＨ−２０００」）で測定したところ、ヘイズ値は９５．４、全光線透過率は７３．４％であった。
Next, a non-alkali glass plate (“No. 1737” manufactured by Corning) was used as the
このように形成した光散乱層２ａの表面に、イミド系樹脂コーティング材（ＯＰＴＭＡＴＥ社製「ＨＲＩ１７８３：ｎＤ＝１．７８、濃度１８質量％）をスピンコーターによって２０００ｒｐｍの条件で塗布して乾燥し、２００℃で３０分間加熱して硬化させることによって、厚み約４μｍの緩和層３を形成した。
On the surface of the
次に、ＩＴＯターゲット（東トー社製）を用いて、上記のように形成した緩和層３の表面にスパッタすることによって、緩和層３の上に１２０ｎｍの膜厚でＩＴＯ膜を形成した。次にこのようにＩＴＯ膜を形成した透光性基板１を、Ａｒ雰囲気下、３００℃で１時間、加熱処理することによって、ＩＴＯ膜をアニールしてシート抵抗１８Ω／□の透明電極層４を形成した。このとき、電子顕微鏡で緩和層３を観察したところ、透明電極層４との界面に沿って直径５〜１００ｎｍのボイド６が、約２０％の面積の分布密度で形成されていることが確認された。またこのボイド６は、透明電極層４との界面よりも分布密度は小さいが、緩和層３の内部にも形成されていることが確認された。
Next, an ITO film having a thickness of 120 nm was formed on the
次にこの透明電極層４を形成した透光性基板１をアセトン、純水、イソプロピルアルコールで１５分間超音波洗浄した後、乾燥し、さらにＵＶ−Ｏ３処理を１５分間行った。この後に、この透光性基板１を真空蒸着装置にセットし、ホール輸送層として、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（ＮＰＢ）（ｅＲａｙ社製）を透明電極層４の上に４０ｎｍの膜厚で形成し、さらにこの上に電子輸送層兼発光層５として、アルミニウム−トリス（８−ヒドロキシキノリン）（Ａｌｑ）（ｅＲａｙ社製）を６０ｎｍの膜厚で形成し、さらにその上に電子注入層として、ＬｉＦ(高純度化学製)を１ｎｍの膜厚で形成した。そして最後に、電子注入層の上にＡｌ(高純度化学社製)を８０ｎｍの膜厚で真空蒸着し、陰極として対向電極７を形成した。
Next, the
この後、上記の各層を蒸着して形成した透光性基板１を露点−８０℃以下のドライ窒素雰囲気のグローブボックスに大気に暴露することなく搬送した。一方、硝子製の封止キャップに吸水剤(ダイニック社製)を貼り付けると共に封止キャップの外周部に紫外線硬化樹脂性のシール剤を塗布したものを予め用意した。そしてグローブボックス内で各層を囲むように封止キャップを透光性基板１にシール剤で張り合わせ、紫外線照射してシール剤を硬化させることによって、各層を封止キャップで封止し、図１（ａ）のような層構成の有機ＥＬ素子からなる面発光体を得た。
Then, the translucent board |
（実施例２）
テトラエトキシシラン８６．８質量部にイソプロピルアルコール８０３．５質量部を加え、さらにγ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン３４．７質量部及び０．１Ｎ−硝酸７５質量部を加え、ディスパーを用いてよく混合することによって溶液を得た。得られた溶液を４０℃恒温槽中で２時間攪拌し、重量平均分子量が１０５０のシリコーンレジン５質量％溶液を得た。次にこのシリコーンレジン溶液に、中空シリカ微粒子（平均粒子径６０ｎｍ、外殻厚み１０ｎｍ）のＩＰＡ分散ゾル（固形分：２０質量％、分散媒：イソプロピルアルコール、触媒化成工業社製）をイソプロピルアルコールで５質量％になるように希釈したゾルを、中空シリカ微粒子／シリコーンレジン（縮合化合物換算）の固形分質量基準で３５／３０となるように添加して中空シリカ微粒子含有シリコーンレジン溶液を得た。さらに、この溶液に、チタニア粒子の表面をシリカで被覆したシリカ−チタニア複合微粒子(平均粒子径１０−２０ｎｍ)のメチルエチルケトン分散ゾル(固形分：２０質量％、触媒化成工業社製)をイソプロピルアルコールで５質量％になるように希釈したゾルを、中空シリカ微粒子／シリカ−チタニア複合微粒子／シリコーンレジン（縮合化合物換算）の固形分質量基準で３５／３５／３０になるように添加して、最終的なコーティング材組成物を得た。
(Example 2)
Add 803.5 parts by mass of isopropyl alcohol to 86.8 parts by mass of tetraethoxysilane, add 34.7 parts by mass of γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane and 75 parts by mass of 0.1N nitric acid, and use a disper. A solution was obtained by mixing. The obtained solution was stirred in a constant temperature bath at 40 ° C. for 2 hours to obtain a 5% by mass solution of a silicone resin having a weight average molecular weight of 1050. Next, an IPA dispersion sol (solid content: 20% by mass, dispersion medium: isopropyl alcohol, produced by Catalyst Kasei Kogyo Co., Ltd.) of hollow silica fine particles (average particle diameter 60 nm, outer shell thickness 10 nm) was added to this silicone resin solution with isopropyl alcohol. The sol diluted to 5% by mass was added so as to be 35/30 on the basis of the solid content mass of hollow silica fine particles / silicone resin (condensed compound equivalent) to obtain a hollow silica fine particle-containing silicone resin solution. Further, in this solution, methylethylketone dispersion sol (solid content: 20% by mass, produced by Catalyst Kasei Kogyo Co., Ltd.) of silica-titania composite fine particles (average particle size 10-20 nm) coated with silica on the surface of titania particles was added with isopropyl alcohol. The sol diluted to 5% by mass is added so as to be 35/35/30 based on the solid content mass of hollow silica fine particles / silica-titania composite fine particles / silicone resin (condensed compound equivalent). Coating composition was obtained.
ここで、上記のバインダー材料のシリコーンレジンの屈折率Ｎｄ、中空シリカ微粒子の屈折率Ｎｆ１、シリカ-チタニア微粒子の屈折率Ｎｆ２は、それぞれ１．４０、１．２５、１．８５であり、Ｎｆ２＞Ｎｂ＞Ｎｆ１の関係を満たすものであった。尚、これらの屈折率は次のようにして測定した。バインダー材料は、コーティングして薄膜化してエリプソーメーターにより屈折率を測定した。中空シリカ微粒子、シリカ−チタニア微粒子の各屈折率は、液浸法(微粒子を種々の屈折率液に分散させ、その分散液をヘイズメーターを用いてヘイズが０になる屈折率液の屈折率を微粒子の屈折率とする方法)を用いて測定した。またヘイズ値は、ＪＩＳ−Ｋ−７１３６に基づき、ヘイズメーター(日本電色製、３００Ａ)を用いて測定した。また、中空シリカ微粒子、シリカ−チタニア微粒子の平均粒子径は、上記のようにそれぞれ６０ｎｍ、１０−２０ｎｍであリ、これらの粒子径は、レーザー回折原理を用いた粒度分布測定装置(堀場製作所製)を用いて測定した。 Here, the refractive index Nd, refractive index Nf 1 of the hollow silica fine particles of the silicone resin of the binder material, silica - refractive index Nf 2 of the titania fine particles are each 1.40,1.25,1.85, Nf 2 >Nb> Nf 1 was satisfied. These refractive indexes were measured as follows. The binder material was coated to form a thin film, and the refractive index was measured with an ellipsometer. The refractive index of each of the hollow silica fine particles and silica-titania fine particles is determined by the immersion method (dispersing the fine particles in various refractive index liquids, and using the haze meter to measure the refractive index of the refractive index liquid with which the haze is zero. It was measured using a method for obtaining the refractive index of fine particles. The haze value was measured using a haze meter (Nippon Denshoku, 300A) based on JIS-K-7136. Moreover, the average particle diameters of the hollow silica fine particles and the silica-titania fine particles are 60 nm and 10-20 nm, respectively, as described above, and these particle sizes are determined by a particle size distribution measuring apparatus (manufactured by Horiba, Ltd.) using a laser diffraction principle. ).
次に、透光性基板１として無アルカリガラス板（コーニング社製「Ｎｏ．１７３７」、屈折率１．５１）を用い、上記のコーティング材組成物を透光性基板１の表面にスピンコーターによって１０００ｒｐｍの条件で塗布・乾燥して被膜を作製し、２００℃で３０分間焼成して熱処理することによって、厚み約５００ｎｍの光散乱層２ａを形成した。このようにして得られた光散乱層２ａの屈折率は１．４５であり、透光性基板１の屈折率より小さいものであった。また光散乱層２ａのヘイズ値は３．０であり、全光線透過率は８５．７％であった。
Next, a non-alkali glass plate (“No. 1737” manufactured by Corning Inc., refractive index 1.51) is used as the
このように厚み約５００ｎｍの光散乱層２ａを形成した後、実施例１と同様にしてメチルシリコーン粒子分散シリコーンレジン溶液をこの上に塗布・乾燥・焼成して厚み約５μｍの光散乱層２ａを形成し、さらに実施例１と同様に緩和層３、透明電極層４、発光層５、対向電極７を形成すると共に封止キャップで封止することによって、有機ＥＬ素子からなる面発光体を得た。
After forming the
（比較例１）
透光性基板１の表面に直接、ＩＴＯ膜をスパッタし、３００℃で１時間加熱処理をしてアニールした透明電極層４を形成した。そしてこの上に実施例１と同様に発光層、対向電極を形成すると共に封止キャップで封止することによって、有機ＥＬ素子からなる面発光体を得た。
(Comparative Example 1)
An ITO film was sputtered directly on the surface of the
（比較例２）
実施例１において、ＩＴＯ膜をスパッタした後に、２００℃で１時間加熱処理をしてアニールした透明電極層４を形成した。その他は実施例１と同様にして、有機ＥＬ素子からなる面発光体を得た。このものでは、透明電極層４のシート抵抗は実施例１と同じであったが、加熱処理の温度が低いので、電子顕微鏡で緩和層３を観察したところ、緩和層３にボイドの発生はみられなかった。
(Comparative Example 2)
In Example 1, after the ITO film was sputtered, the
上記のようにして実施例１，２及び比較例１，２で得た有機ＥＬ素子からなる面発光体の特性を、ＤＣ電源（ケースレイ社製）を用い、素子内部に流れる電流を１０ｍＡ／ｃｍ２に固定し、輝度計（トプコン社製）を用いて評価した。このとき、正面輝度を、電流効率（ｃｄ／Ａ）とともに、１０°ごとの角度方位で−１８０°〜＋１８０°の範囲で測定し、全光束（電力効率ｌｍ／Ｗ）を算出した。結果を、比較例１を１とした相対数値で表１に示す。尚、電流−電圧特性は、実施例１，２及び比較例１，２において大きな差はみられなかった。また発光スペクトルにも大きな差はみられなかった。 As described above, the characteristics of the surface light emitters composed of the organic EL elements obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 are as follows. It fixed to cm < 2 > and evaluated using the luminance meter (made by Topcon). At this time, the front luminance was measured in the range of −180 ° to + 180 ° in an angular direction every 10 ° together with the current efficiency (cd / A), and the total luminous flux (power efficiency lm / W) was calculated. The results are shown in Table 1 as relative values with Comparative Example 1 taken as 1. The current-voltage characteristics were not significantly different between Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2. There was no significant difference in the emission spectrum.
表１にみられるように、実施例１，２のものは、比較例１は勿論、比較例２のものに対しても光の取り出し効率が向上していることが確認される。 As can be seen from Table 1, it is confirmed that the light extraction efficiency of Examples 1 and 2 is improved not only in Comparative Example 1 but also in Comparative Example 2.
１ 透光性基板
２ 光散乱部
３ 緩和層
４ 透明電極層
５ 発光層
６ ボイド
７ 対向電極
DESCRIPTION OF
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