JP2012164630A - トップエミッション型有機エレクトロルミネッセンス素子およびその製法 - Google Patents
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Abstract
【課題】
低コストで製造でき、しかも長寿命である、照明用途に適するトップエミッション型の有機エレクトロルミネッセンス素子およびその製法を提供する。
【解決手段】
金属基板１上に、透明材料からなる第１電極３と、有機ＥＬ層４と、透明材料からなる第２電極５とがこの順に積層され、上記金属基板１と第１電極３との間に、光路長調整層２が設けられ、この光路長調整層２の作用により、取り出す光の波長範囲を広くするようにした。
【選択図】図１
低コストで製造でき、しかも長寿命である、照明用途に適するトップエミッション型の有機エレクトロルミネッセンス素子およびその製法を提供する。
【解決手段】
金属基板１上に、透明材料からなる第１電極３と、有機ＥＬ層４と、透明材料からなる第２電極５とがこの順に積層され、上記金属基板１と第１電極３との間に、光路長調整層２が設けられ、この光路長調整層２の作用により、取り出す光の波長範囲を広くするようにした。
【選択図】図１
Description
本発明は、低コストで製造できる、照明用途に適するトップエミッション型有機エレクトロルミネッセンス素子およびその製法に関するものである。
次世代の低消費電力の発光装置として期待されている有機エレクトロルミネッセンス（以下「有機ＥＬ」とする）発光装置は、有機発光材料に由来する多彩な色彩の発光が得られ、また、自発光素子からなるため、ＴＶなどのディスプレイ用としても注目されている。
このような有機ＥＬ発光装置に用いられる有機ＥＬ素子は、無機ＥＬ素子に比べると薄膜素子であり、また、面発光素子であるという特徴を有しているため、この特徴を活かした照明機器、液晶ディスプレイのバックライト、展示デコレーション用の発光部品やデジタルサイネージ等の用途も期待されている。
一方、有機ＥＬ素子は、発光時に発生する熱のために寿命が短い、という問題を有している。このため、照明機器等に用いられるような比較的広い発光面積を有する有機ＥＬ素子には、特にその熱の発散性が求められるため、基板に熱伝導性の高い金属を用いることがある。
しかし、基板に金属を用いる場合、基板を通して光を取り出すことができないため、有機ＥＬ素子は、基板と反対側（第２電極側）から光を取り出すトップエミッション構造をとることになる。この場合、第１電極、有機ＥＬ層、第２電極からなる共振器構造を有し、有機ＥＬ層が共振部となるため、有機ＥＬ層内の有機発光層で発生した光が有機ＥＬ層内の多重反射により、共振波長の光だけが増幅されて第２電極側から取り出される。このため、取り出される光は、発光スペクトルにおけるピークが強く、かつ、鋭い（ピークトップが高く、幅が狭い）ものとなる。このような発光スペクトルにおけるピークの狭線化は、色純度の上昇につながるため、有機ＥＬ素子を、例えば、ディスプレイに用いる場合のように、各画素の色調を明確化するには有効であるが、照明機器に用いる場合のように、発光スペクトルにおけるピークの幅が広い白色発光を得るには問題となる。
有機ＥＬ素子をトップエミッション型とした場合において、発光スペクトルにおけるピークの狭線化を防止することに関し、特許文献１には、光反射材料からなる第１電極と透明材料からなる第２電極との間に有機ＥＬ層を挟み、第２電極及び有機ＥＬ層の少なくとも一方が共振器構造の共振部となるように構成された表示素子において、有機ＥＬ層や第２電極の厚みを厚くするか、別途パッシベーション膜を設けることにより、その共振部の光路長が特殊な数式を満たすようにしたディスプレイ用途の表示装置が開示されている。
しかしながら、このディスプレイ装置において、上記共振部の光路長が特殊な数式を満たすようにするために、有機ＥＬ層の厚みを必要以上に厚くすると、有機発光材料の移動度が低いこと等から素子特性が悪くなる傾向がみられる。また、有機ＥＬ層自体の厚みによって、その発光が遮られるおそれがあるため、現実的ではない。また、第２電極の厚みを増加させることや、酸化シリコン等からなるパッシベーション膜を別途設けることは、真空蒸着またはスパッタリングの成膜速度が遅いこと、また、余分な工程が増える等から製造に時間がかかる、という問題がある。
一方、有機ＥＬ素子を低コストで製造するための手法として、ロールトゥロールプロセスが知られている。このロールトゥロールプロセスで有機ＥＬ素子を効率良く製造するには、有機ＥＬ層を含む各層の形成工程のすべてのライン速度を一致させる必要がある。しかし、全工程のなかに、他の工程より時間の掛かる工程が一部分でも含まれると、間欠運転が必要となるため、製造効率が悪くなるとともに、複雑で大型の製造装置が必要になる。したがって、上記特許文献１に開示の手法により、有機ＥＬ素子をトップエミッション構造とした場合における光のスペクトルの狭線化を防止しようとすると、膜厚の厚いものを、真空蒸着またはスパッタリングのように成膜速度の著しく遅い方法で成膜する工程が必要となるため、間欠運転および複雑で大型の製造装置が必要となり、たとえロールトゥロールプロセスによっても効率良く製造することができず、結果的に高コストとなる。
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、低コストで製造でき、しかも長寿命である、照明用途に適するトップエミッション型の有機ＥＬ素子およびその製法の提供をその目的とする。
上記目的を達成するため、本発明のトップエミッション型有機ＥＬ素子は、金属基板と、第１電極と、上記第１電極上に形成された有機ＥＬ層と、上記有機ＥＬ層上に形成された第２電極を有し、上記金属基板と上記第１電極との間に、上記第２電極側から射出される光の波長範囲を広くするための光路長調整層が形成されているトップエミッション型有機エレクトロルミネッセンス素子であることを第１の要旨とする。
そして、一方のロールからシート状金属基板を送り出し、他方のロールに巻き取ることにより上記シート状金属基板を搬送する工程と、上記シート状金属基板上に光路長調整層を形成する工程と、上記光路長調整層上に第１電極を形成する工程と、上記第１電極上に有機ＥＬ層を形成する工程と、上記有機ＥＬ層上に第２電極を形成する工程とを備えたことを特徴とする、トップエミッション型有機エレクトロルミネッセンス素子の製法を第２の要旨とする。
すなわち、本発明者らは、照明用途に用いる有機ＥＬ素子の長寿命化を図るため、研究を重ねた。そして、有機ＥＬ層に含まれる有機発光層から生じる熱によるダメージを軽減させるために、まず、基板に熱伝導率の高い金属を用いることにした。そして、この基板に金属を用いたトップエミッション型有機ＥＬ素子が、共振器構造を有することに起因する、発光スペクトルにおけるピークが狭線化する問題を解消するため、一連の研究を重ねた。そして、上記共振器構造において、共振部の光路長が長くなるに従って、発光スペクトルに現れるピークの間隔が狭くなり、取り出される光に多数のピークが存在し、白色光に近くなることに着目してさらに研究を重ねた結果、金属基板と第１電極との間に光路長調整層を設けて、有機ＥＬ素子の共振部の光路長を長くすることにより、発光スペクトルにおけるピークを可視光域に多数出現させ、広い波長範囲の光を取り出せることを見出し、本発明に到達した。
このように、本発明のトップエミッション型有機ＥＬ素子は、金属基板を用いるようになっている。したがって、有機発光層で発生する熱を効率よく分散させることができるため、長寿命になる。しかも、金属基板上に、透明材料からなる第１電極と、有機発光層を含む有機ＥＬ層と、透明材料からなる第２電極とがこの順に積層され、上記金属基板と第１電極との間に、光路長調整層が設けられている。このため、有機発光層で発光された光が、金属基板上面（金属基板と光路長調整層との境界面）と第２電極の下面（有機ＥＬ層と第２電極との境界面）とで反射し、光路長調整層、第１電極、有機ＥＬ層を共振部として取り出される。すなわち、上記光路長調整層の存在により光路長を長くすることができるため、有機ＥＬ層の厚みを厚くすることなく共振部の光路長を長くすることができる。そして、共振部の光路長を長くすることにより、発光スペクトルにおけるピークを可視光域に多数出現させることができるため、広い波長範囲の光、すなわち、白色に近い光を第２電極側から取り出すことができる。また、有機ＥＬ層の厚みを厚くする必要がないため、ロールトゥロールプロセスにより連続的に効率よく製造することができる。
そして、上記光路長調整層が、透明な合成樹脂材料により形成されている場合には、簡単な手法で迅速に形成可能であるとともに、その厚みの調整が容易であるため、光路長調整層がより寸法精度よく形成される。
また、上記光路長調整層の厚みが、１．４μｍ以上１０．０μｍ以下である場合には、光路長を長くする効果を充分に有するとともに、金属基板と第１電極との短絡を防止でき、しかも、作製時に、気泡，クラックが生じることが少なく好適である。
さらに、上記光路長調整層において、その厚みと、同屈折率との積からなる光路長が、２．１以上１５．０以下である場合には、可視光領域に少なくとも３つの発光スペクトルにおけるピークが現れるため、より白色に近い光を得ることができる。
そして、上記金属基板の表面粗さ（Ｒａ）が、３０ｎｍ以上４００ｎｍ以下である場合には、有機発光層で発光された光が様々な角度で反射し、様々な光路長を有することになるため、実質的に発光スペクトルにおけるピークの半値幅を広げる効果があると考えられ、より白色に近い光を得ることができる。
また、上記金属基板が、表面に反射層を有してなるものである場合には、金属基板の有する特性によらず、効率よく光を反射させることができるため、発光スペクトルにおけるピーク強度を減衰させることなく、より多くの光を第２電極側から取り出すことができる。
そして、上記第２電極の透過率が、１５％以上である場合には、共振した光をより多く外部へ射出させることができるため、よりその輝度を高めることができる。
さらに、一方のロールからシート状金属基板を送り出し、他方のロールに巻き取ることにより上記シート状金属基板を搬送する工程と、上記シート状金属基板上に光路長調整層を形成する工程と、上記光路長調整層上に第１電極を形成する工程と、上記第１電極上に有機ＥＬ層を形成する工程と、上記有機ＥＬ層上に第２電極を形成する工程とを備えたことを特徴とする、トップエミッション型有機ＥＬ素子の製法は、金属基板と第１電極との間に有機材料からなる光路長調整層を塗工等により設けるものであり、ロールトゥロールプロセスで連続的に効率よく有機ＥＬ素子を製造することができる。そして、得られた有機ＥＬ素子は、有機ＥＬ層の厚みを厚くする必要がないため、有機ＥＬ層の厚みが厚いことに基づく発光効率の低下は生じない。
つぎに、本発明を実施するための形態について説明する。
図１は、本発明の一実施例である有機ＥＬ素子の説明図である。この有機ＥＬ素子は、トップエミッション構造を有しており、略平板状の金属基板１上に、光路長調整層２、第１電極３、有機ＥＬ層４、第２電極５がこの順に積層されている。この有機ＥＬ素子は、要約すると、有機ＥＬ層４で発光した光を金属基板１上面（金属基板１と光路長調整層２との境界面）と、第２電極５の下面（有機ＥＬ層４と第２電極５との境界面）とで反射させ、光路長調整層２と第１電極３と有機ＥＬ層４とを合わせてひとつの共振部とするようにし、共振部の光路長Ｌを長くすることにより、取り出す光の波長範囲を広くしたものである。以下に、上記各構成について詳細に説明する。なお、図１において、各部分は模式的に示したものであり、実際の大きさ等とは異なっている（以下の図においても同じ）。
金属基板１は、反射層を兼ねた基板として用いられるもので、例えば、ステンレス（ＳＵＳ）、３６アロイ、４２アロイなどの合金、銅（Ｃｕ）、ニッケル、鉄、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）などで構成することができる。なかでも、有機ＥＬ層４の熱を効率良く分散させるために熱伝導率が高いという観点から、ＳＵＳ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉが好ましく用いられる。
そして、金属基板１の表面粗さ（Ｒａ）は、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることが好ましく、特に好ましくは３０ｎｍ以上４００ｎｍ以下である。表面粗さ（Ｒａ）が大きすぎると、光路長調整層２を塗布することでも表面が平滑にならず、有機ＥＬ素子に短絡が生じる傾向がみられるためであり、逆に、小さすぎると、発光スペクトルの半値幅を広げる効果を得にくい傾向がみられるためである。
光路長調整層２は、上記共振部の光路長を長くするために形成するものであり、絶縁性を有する透明部材からなる。このような透明部材としては、例えば、透明樹脂（ポリイミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、シリコーン系樹脂等）、透明無機材料（二酸化ケイ素、二酸化ジルコニウム、二酸化チタン等）があげられ、取り扱いの容易性や耐久性の点から、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ樹脂が好ましく用いられる。また、光路長調整層２の形成は、スピンコート法やドクターブレード法等のウェットコーティング法、蒸着やスパッタリング等の真空成膜法等によって行うことができる。しかし、成形精度がよく、しかも迅速に形成でき、真空装置が不要になる点で、ウェットコーティング法により形成することが好ましい。
また、光路長調整層２の厚みは、１．０μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましく、特に好ましくは１．４μｍ以上１０μｍ以下である。厚みが薄すぎると、ピンホールが生じ易くなり、金属基板１と第１電極３とが短絡するおそれが生じるためであり、逆に、厚すぎると、形成時に、気泡やクラックが発生する傾向がみられるためである。また、光路長調整層２の光の透過率は、８０％以上であることが好ましい。透過率が低すぎると、発光光が共振する間に光路長調整層２で吸収され、射出光の光強度が低下するため、有機ＥＬ素子の発光効率が減少する傾向がみられるからである。そして、光路長調整層２の屈折率は、１．４以上であることが好ましい。屈折率が小さすぎると、そうでないものと同等の効果を得るために、光路長調整層２の厚みをより厚くする必要が生じる。すると、光路長調整層２を形成する材料の量が増えるとともに、有機ＥＬ素子が意味なく厚膜化するおそれがあるからである。さらに、光路長調整層２に用いる材料の分解温度は、８０℃以上であることが好ましい。分解温度が低すぎると、有機ＥＬ素子製造時のプロセスによる熱や有機ＥＬ素子駆動時の発熱により材料が分解し、分解によって生じた低分子成分が揮発することによって光路長調整層２に発泡が生じ、有機ＥＬ素子にダメージを与え、寿命を低下させる傾向がみられるためである。
そして、光路長調整層２における、厚みと屈折率との積からなる光路長は、２．９以上５８．０以下であることが好ましく、特に好ましくは２．１以上１５．０以下である。上記光路長が長すぎると、気泡やクラックが発生する傾向がみられるためであり、逆に、短すぎると、所望する波長範囲の光を取り出すことができない傾向がみられるためである。
第１電極３は、アノード電極として用いられるもので、透明性を有する必要があるため、例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）や酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）等の各種透明電極として用いられる材料で構成される。第１電極３の厚みは、１０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲であることが好ましい。また、スパッタリングにより形成することが、精度、工程の簡便化の点から好ましい。
有機ＥＬ層４は、有機発光層を有し、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層などが、用途に応じて、適宜、組み合わせて用いられる。これらの層を合わせた有機ＥＬ層４の厚みは、数ｎｍ〜数百ｎｍであり、発光効率や寿命等の観点から、目的に応じた膜厚が選択されるが、好適には、１０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である。より好適には、３０ｎｍ〜２００ｎｍである。これは、真空蒸着で行うことが作業性の点から好適である。
第２電極５は、カソード電極として用いられるもので、透明性を有する必要があるため、例えば、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、Ａｌ、銀（Ａｇ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、金（Ａｕ）をごく薄膜に積層したものや、これらの合金、さらにＩＴＯ、ＩＺＯ、ガリウムをドープした酸化亜鉛（ＧＺＯ）等の各種透明電極として用いられる材料で構成される。第２電極５の厚みは、５ｎｍ〜２００ｎｍの範囲であることが好ましい。この第２電極５の形成は、真空成膜で、有機ＥＬ層４の形成後に一挙に行うことが作業性の点で好ましい。
この構成によると、図１において矢印で示すように、有機ＥＬ層４からの光が、金属基板１上面（金属基板１と光路長調整層２との境界面）と、第２電極５の下面（有機ＥＬ層４と第２電極５との境界面）とで反射し、この間で共振する。そして、本発明のトップエミッション型有機ＥＬ素子は、この共振部（光路長調整層２、第１電極３、有機ＥＬ層４）の光路長Ｌが、従来の有機ＥＬ素子の光路長Ｌ1（図３参照）に比べ長くなっている。このため、発光スペクトルにおけるピークの間隔が狭くなり、可視光領域に数多くのピークが出現し、広い波長範囲の光を第２電極５側から取り出すことができる。また、有機ＥＬ層４等の膜厚を増加させないように、ロールトゥロールプロセスで製造する場合において、連続的に効率よく製造できる。すなわち、供給ロールと巻き取りロールにシート状の金属基板を掛け渡し、ロールの回転により連続的に金属基板を送りながら、その基板上に光路長調整層２、第１電極３、有機ＥＬ層４、第２電極５を順次積層形成し、目的とする有機ＥＬ素子を製造する際に、有機ＥＬ層４の厚膜化や各電極の厚膜化を要しないため、効率よく連続製造することができる。したがって、低コストで迅速な製造ができる。そして、基板に金属基板１を用いているため、有機ＥＬ層４で発生する熱を効率よく分散させることができ、長寿命化が図られている。
上記の例では、金属基板１上に、直接、光路長調整層２を形成しているが、図２に示すように、金属基板１として、表面に反射層６が設けられたものを用い、この上に光路長調整層２を形成するようにしてもよい。この場合、金属基板１の性質とは関係なく、上記反射層６によって、より有効に光を反射できる。このため、共振により現れる透過ピークを減衰させることなく、より多くの光を第２電極５側から取り出すことができる。この反射層６は、例えば、Ａｇ、Ａｌ、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、パラジウムおよび銅を含有する銀系合金（ＡＰＣ）等を、金属基板１上に単層または複層にして形成することによって得られる。また、この反射層６の厚みは、２０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である事が好ましい。厚みが薄すぎると反射性が充分でない傾向がみられ、逆に厚すぎると成膜時の残存応力のため、反射層６が剥がれるおそれがあるためである。さらに、金属基板１と反射層６との間に密着層を設け、金属基板１に対する反射層６の密着性を高めてもよい。このような密着層は、金属基板１および反射層６の材質を鑑み最適なものが選択され、なかでもＩＴＯやＩＺＯのような金属酸化膜が好適に用いられる。
つぎに、実施例について、比較例と併せて説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。
実施例および比較例に先立ち、以下の材料を準備した。
〔光路長調整層の材料〕
・樹脂材料Ａ：アクリル樹脂（ＪＥＭ−４７７、ＪＳＲ社製）
・樹脂材料Ｂ：下記〔表１〕に示すエポキシ樹脂
〔光路長調整層の材料〕
・樹脂材料Ａ：アクリル樹脂（ＪＥＭ−４７７、ＪＳＲ社製）
・樹脂材料Ｂ：下記〔表１〕に示すエポキシ樹脂
〔実施例１〕
ロールトゥロールプロセスを用い、幅が３００ｍｍ、長さが１４０ｍ、厚み５０μｍのフレキシブル性を持たせたＳＵＳ製の金属基板１を用意し、この一端側を供給ロールに巻き回し、他端側を巻き取りロールに巻き回した。そして、上記金属基板１を連続的に送りながら、この金属基板１の表面に、ＩＺＯ（厚み２０ｎｍ）／ＡＰＣ（厚み１００ｎｍ）をスパッタリングで形成し、反射層６とした。ついで、この反射層６の上に、上記樹脂材料Ａを塗工により塗布し、厚み１．７μｍの光路長調整層２を形成した。その後、長尺スパッタリング装置により、上記光路長調整層２の上に、ＩＺＯ（厚み１５０ｎｍ）からなる第１電極３を形成した。この第１電極３の上に、ポリエチレンスルホン酸をドープしたＰＥＤＯＴ〔ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ〕分散水溶液を塗工により４０ｎｍの厚みに形成し、この上に、有機ＥＬ層４として、１０-4Ｐａ以下の真空でＮＰＢ（厚み５０ｎｍ）／Ａｌｑ３（厚み５０ｎｍ）を０．１ｎｍ／ｓｅｃの速度で蒸着し、ＬｉＦ（厚み０．５ｎｍ）を成膜した上に、第２電極５として、Ａｌ（厚み１ｎｍ）／Ａｇ（厚み２０ｎｍ）を成膜し、所定の長さで切断して、目的の有機ＥＬ素子（縦３０ｍｍ×横３０ｍｍ）を得た。
ロールトゥロールプロセスを用い、幅が３００ｍｍ、長さが１４０ｍ、厚み５０μｍのフレキシブル性を持たせたＳＵＳ製の金属基板１を用意し、この一端側を供給ロールに巻き回し、他端側を巻き取りロールに巻き回した。そして、上記金属基板１を連続的に送りながら、この金属基板１の表面に、ＩＺＯ（厚み２０ｎｍ）／ＡＰＣ（厚み１００ｎｍ）をスパッタリングで形成し、反射層６とした。ついで、この反射層６の上に、上記樹脂材料Ａを塗工により塗布し、厚み１．７μｍの光路長調整層２を形成した。その後、長尺スパッタリング装置により、上記光路長調整層２の上に、ＩＺＯ（厚み１５０ｎｍ）からなる第１電極３を形成した。この第１電極３の上に、ポリエチレンスルホン酸をドープしたＰＥＤＯＴ〔ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ〕分散水溶液を塗工により４０ｎｍの厚みに形成し、この上に、有機ＥＬ層４として、１０-4Ｐａ以下の真空でＮＰＢ（厚み５０ｎｍ）／Ａｌｑ３（厚み５０ｎｍ）を０．１ｎｍ／ｓｅｃの速度で蒸着し、ＬｉＦ（厚み０．５ｎｍ）を成膜した上に、第２電極５として、Ａｌ（厚み１ｎｍ）／Ａｇ（厚み２０ｎｍ）を成膜し、所定の長さで切断して、目的の有機ＥＬ素子（縦３０ｍｍ×横３０ｍｍ）を得た。
〔実施例２〜４〕
光路長調整層２の厚みを〔表２〕に示すように変えた他は、実施例１と同様にして、目的の有機ＥＬ素子を得た。
光路長調整層２の厚みを〔表２〕に示すように変えた他は、実施例１と同様にして、目的の有機ＥＬ素子を得た。
〔実施例５〜７〕
光路長調整層２の材料を材料Ｂにし、その厚みを〔表２〕に示すように変えた他は、実施例１と同様にして、目的の有機ＥＬ素子を得た。
光路長調整層２の材料を材料Ｂにし、その厚みを〔表２〕に示すように変えた他は、実施例１と同様にして、目的の有機ＥＬ素子を得た。
〔実施例８〕
反射層６を形成しなかった他は、実施例１と同様にして、目的の有機ＥＬ素子を得た。
反射層６を形成しなかった他は、実施例１と同様にして、目的の有機ＥＬ素子を得た。
〔実施例９〜１３〕
金属基板１を〔表３〕に示すように変えた他は、実施例１と同様にして、目的の有機ＥＬ素子を得た。
金属基板１を〔表３〕に示すように変えた他は、実施例１と同様にして、目的の有機ＥＬ素子を得た。
〔実施例１４〜１９〕
第２電極５を〔表３〕および〔表４〕に示すように変えた他は、実施例３と同様にして、目的の有機ＥＬ素子を得た。
第２電極５を〔表３〕および〔表４〕に示すように変えた他は、実施例３と同様にして、目的の有機ＥＬ素子を得た。
〔比較例１〕
光路長調整層２を形成しなかった他は、実施例１と同様にして、目的の有機ＥＬ素子を得た。
光路長調整層２を形成しなかった他は、実施例１と同様にして、目的の有機ＥＬ素子を得た。
〔比較例２〕
光路長調整層２を形成しなかった他は、実施例８と同様にして、目的の有機ＥＬ素子を得た。
光路長調整層２を形成しなかった他は、実施例８と同様にして、目的の有機ＥＬ素子を得た。
〔比較例３〕
金属基板１をフレキシブル性を有するガラスに代え、第２電極５をＡｌ（１００ｎｍ）として、反射層６、光路長調整層２を設けず、ガラス基板側から光を取り出すボトムエミッション構造とした他は、実施例１と同様にして、目的の有機ＥＬ素子を得た。
金属基板１をフレキシブル性を有するガラスに代え、第２電極５をＡｌ（１００ｎｍ）として、反射層６、光路長調整層２を設けず、ガラス基板側から光を取り出すボトムエミッション構造とした他は、実施例１と同様にして、目的の有機ＥＬ素子を得た。
〔比較例４〕
金属基板１をフレキシブル性を有するガラスに代え、光路長調整層２を形成しなかった他は、実施例１と同様にして、目的の有機ＥＬ素子を得た。
金属基板１をフレキシブル性を有するガラスに代え、光路長調整層２を形成しなかった他は、実施例１と同様にして、目的の有機ＥＬ素子を得た。
得られたこれらの実施例、比較例の有機ＥＬ素子に、それぞれ１２．５ｍＡ／ｃｍ2の電流を流して発光させ、金属基板１と反対の第２電極５側から（比較例３は金属基板１に代えて用いたガラス基板側から）光を取り出した。取り出した光のスペクトルを、有機ＥＬ特性評価装置（ＥＬ−３０００、プレサイスゲージ社製）により測定し、その発光スペクトルにおけるピークの半値幅を算出した。そして、この半値幅を用いて、取り出された光の波長範囲の検討を行った。なお、発光スペクトルに多数のピークが測定された場合は、発光スペクトルのピークトップの外装線を一つのピークとみなした。また、共振部の光路長Ｌを検討するにあたり、得られた実施例１〜１９において、光路長調整層２以外の各層の構成および厚みは同一であるため無視できるとし、光路長調整層２の屈折率（ｎ）×光路長調整層２の厚み（ｄ）を、光路長（ｎ）×（ｄ）として表している。
さらに、第２電極５の透過率は、各実施例および比較例で得た有機ＥＬ素子とは別に、下記に示す測定用の小片を作製し、各小片の波長５５０ｎｍにおける値を分光光度計（Ｕ−４１００、日立ハイテク社）により測定したものである。上記透過率の測定用の小片は、厚み１００ｎｍのポリエチレンテレフタレートフィルム基板上に、それぞれ規定の厚みとなるよう各薄膜を形成し、これを３０ｍｍ×３０ｍｍに裁断することにより作製した。これらの結果を〔表２〕〜〔表４〕に併せて示した。
上記の結果より、実施例１〜１９品はいずれも、共振部の光路長が長くなっているため、ボトムエミッション構造である比較例３品と同等かそれ以上の広い波長範囲の光を取り出せることがわかった。特に、実施例１〜９、１１、１２品は、比較例３品よりも広い波長範囲を取り出すことができ、より白色度が高められていた。また、実施例１〜１９品はいずれも第２電極の透過率が１５％以上あるため、共振した光をより多く第２電極を透して射出させることができ、その輝度も高いものであった。しかし、実施例４、７品は、広い波長範囲の光を取り出せるものの、他の実施例品に比べてやや性能が劣るものと思われる。すなわち、実施例４品は、一部に短絡が起こる可能性があると思われ、実施例７品はわずかにクラックが発生すると思われる。一方、共振部の光路長が従来品と同等の長さである比較例１および２品では、素子が短絡したため半値幅の測定ができなかった。また、比較例４品では、発光スペクトルにおけるピークの狭線化現象が起こり、取り出す光の波長範囲が狭いものであった。
本発明のトップエミッション型有機ＥＬ発光素子は、照明機器、液晶ディスプレイのバックライト、展示デコレーション用の発光部品やデジタルサイネージ等に利用でき、特に照明用途に適している。
１ 金属基板
２ 光路長調整層
３ 第１電極
４ 有機ＥＬ層
５ 第２電極
２ 光路長調整層
３ 第１電極
４ 有機ＥＬ層
５ 第２電極
Claims (8)
- 金属基板と、第１電極と、上記第１電極上に形成された有機エレクトロルミネッセンス層と、上記有機エレクトロルミネッセンス層上に形成された第２電極とを有し、上記金属基板と上記第１電極との間に、上記第２電極側から射出される光の波長範囲を広くするための光路長調整層が形成されていることを特徴とするトップエミッション型有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 上記光路長調整層が、透明な合成樹脂材料により形成されている請求項１記載のトップエミッション型有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 上記光路長調整層の厚みが、１．４μｍ以上１０．０μｍ以下である請求項１または２記載のトップエミッション型有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 上記光路長調整層において、その厚みと、同屈折率との積からなる光路長が、２．１以上１５．０以下である請求項１〜３のいずれか一項に記載のトップエミッション型有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 上記金属基板の表面粗さ（Ｒａ）が、３０ｎｍ以上４００ｎｍ以下である請求項１〜４のいずれか一項に記載のトップエミッション型有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 上記金属基板が、表面に反射層を有してなるものである請求項１〜５のいずれか一項に記載のトップエミッション型有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 上記第２電極の透過率が、１５％以上である請求項１〜６のいずれか一項に記載のトップエミッション型有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 一方のロールからシート状金属基板を送り出し、他方のロールに巻き取ることにより上記シート状金属基板を搬送する工程と、上記シート状金属基板上に光路長調整層を形成する工程と、上記光路長調整層上に第１電極を形成する工程と、上記第１電極上に有機エレクトロルミネッセンス層を形成する工程と、上記有機エレクトロルミネッセンス層上に第２電極を形成する工程とを備えたことを特徴とする、トップエミッション型有機エレクトロルミネッセンス素子の製法。
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140602 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150616 |
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