JP2012186106A - 有機電界発光素子及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】実施形態によれば、透明基板と、中間層と、透明電極と、有機発光層と、反射電極と、を備えた有機電界発光素子が提供される。前記中間層は、前記透明基板の主面上に付着された複数の微粒子と、前記複数の微粒子を覆い前記複数の微粒子の屈折率とは異なる屈折率を有する透明な平坦化樹脂層と、を含む。前記透明電極は、前記中間層の上に設けられる。前記有機発光層は、前記透明電極の上に設けられる。前記反射電極は、前記有機発光層の上に設けられる。
【選択図】図1
Description
有機電界発光素子において、光取り出し効率を向上することが望まれている。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図1(a)〜図1(c)は、実施形態に係る有機電界発光素子の構成を例示する模式図である。
図1(a)は、斜視図である。図1(b)は、図1(a)のA1−A2線断面図である。図1(c)は、有機電界発光素子の一部の構成を例示する模式的断面図であり、図1(a)のA1−A2線断面図に相当する。
透明電極30は、In、Sn、Zn及びTiよりなる群から選択された少なくともいずれかの元素を含む酸化物を含む。透明電極30は、例えばITO(Indium Tin Oxide)膜である。透明電極30は、例えば、陽極として機能する。
このように、実施形態によれば、光取り出し効率の高い有機電界発光素子が提供できる。
有機電界発光素子における内部量子効率は、比較的高い。例えば、内部量子効率が100%に近い有機電界発光素子も得られている。しかしながら、従来、有機電界発光素子の光取り出し効率は、有機材料、陽極及び基板などの屈折率の関係から、制限されていた。これに対し、実施形態に係る有機電界発光素子によれば、光取り出し効率が大幅に向上できる。
図2(a)に表したように、第3参考例の有機電界発光素子119cにおいては、透明基板10と透明電極30との間に、中間層27が設けられている。中間層27は、高屈折率部27bと、高屈折率部27bに分散された複数の低屈折率部27aと、を有する。例えば、高屈折率部27bが高屈折率ガラスであり、複数の低屈折率部27aが空孔でも良い。この場合には、高屈折率部27bに複数の低屈折率部27aが分散されているので、中間層27の上面には、複数の低屈折率部27aの一部が露出し易い。このため、中間層27の上面には凹凸が形成され、平坦ではない。従って、第2参考例においては、中間層27に接する例えば透明電極30(及び有機発光層40など)の品質が低く、良好な特性を得にくい。
図3(a)に表したように、実施形態に係る別の有機電界発光素子111aにおいては、複数の微粒子21のうちの一部が、透明基板10から離間している。この例では、一部の微粒子21において、厚さ方向に沿って2つの微粒子21が重なっている。中間層20のうちで、複数の微粒子21を含む部分(例えば下側部分20l)の厚さt1は、微粒子21の径の2倍程度である。
図4(a)及び図4(b)は、実施形態に係る有機電界発光素子の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。
この例では、複数の微粒子21として、直径が約200nmのポリスチレン粒子が用いられる。このポリスチレン粒子の表面は、4級アンモニウムカチオンで修飾されている。
図5(a)は、透明基板10の主面10a上に複数の微粒子21を付着させた後の試料の像である。この像は、Z軸方向に沿って撮影されている。図5(b)は、複数の微粒子21が付着された透明基板10上に平坦化樹脂層22となる材料を塗布して中間層20を形成した後の断面電子顕微鏡写真像である。
図6には、実施形態に係る有機電界発光素子110s及び第1参考例の有機電界発光素子119aの特性の測定結果を示している。有機電界発光素子110sにおいては、透明基板10としてガラス基板を用い、微粒子21として直径が200nmのポリスチレン球を用い、平坦化樹脂層22としてポリシロキサン系樹脂を用い、透明電極30としてITO膜を用い、有機発光層40としてIr錯体を含む層を用い、反射電極50としてアルミニウム膜を用いた。有機電界発光素子119aの構成は、中間層20(微粒子21及び平坦化樹脂層22)を設けない他は、有機電界発光素子110の構成と同じである。図6の横軸は、電流密度CDである。図6の縦軸は、外部量子効率EQEである。
これらの図は、透明基板10の主面10a上における複数の微粒子21の配置を例示している。これらの図は、Z軸に沿ってみたときの平面図である。
図8(a)は、複数の微粒子21の屈折率n1が、1.5の場合に対応する。この値は、微粒子21がシリカである場合に対応する。図8(b)は、複数の微粒子21の屈折率n1が、1.6の場合に対応する。この値は、微粒子21がポリスチレンである場合に対応する。これらの図において、横軸は、充填率FRである。縦軸は、外部量子効率EQEである。これらの図においては、平坦化樹脂層22の屈折率n2を1.7〜2.0の範囲で変化させたときの光取り取り出し効率EQEが例示されている。この時の外部量子効率EQEは、素子の内部量子効率が1であるとしたときの値である。
このような構成を有する有機電界発光素子の例として、図6に関して説明した有機電界発光素子110sにマイクロレンズ層11を適用した有機電界発光素子112sを作製した。同様に、第1参考例の有機電界発光素子119aにおいて、マイクロレンズ層11を適用した有機電界発光素子119g(第7参考例)を作製した。
図10に表したように、、マイクロレンズ層11を設けた第7参考例の有機電界発光素子119gと比べて、マイクロレンズ層11を設けた有機電界発光素子112sの外部量子効率EQEは高い。そして、有機電界発光素子112sにおいては、有機電界発光素子110sに比べて高い外部量子効率EQEが得られる。
図11に表したように、実施形態に係る照明装置130は、有機電界発光素子と、電源120と、を備える。この有機電界発光素子には、実施形態に係る任意の有機電界発光素子を用いることができる。この図では、有機電界発光素子110を用いる場合が例示されている。
図12に表したように、本製造方法では、透明基板10の主面10a上に、透明基板10の帯電の極性とは異なる極性に帯電した複数の微粒子21を付着させる(ステップS110)。例えば、図4(a)に関して説明したように、複数の微粒子21として、表面が4級アンモニウムカチオンで修飾されたものを用いる。複数の微粒子21が透明基板10の帯電の極性とは異なる極性に帯電していることで、微粒子21は、透明基板10の主面10aに対して付着し、複数の微粒子21どうしは離れようとする。これにより、ほぼ1層の複数の微粒子21が、透明基板10の主面10aに付着する。すなわち、微粒子21の自己組織化が利用される。
また、各具体例のいずれか2つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
Claims (11)
- 透明基板と、
前記透明基板の主面上に付着された複数の微粒子と、前記複数の微粒子を覆い前記複数の微粒子の屈折率とは異なる屈折率を有する透明な平坦化樹脂層と、を含む中間層と、
前記中間層の上に設けられた透明電極と、
前記透明電極の上に設けられた有機発光層と、
前記有機発光層の上に設けられた反射電極と、
を備えたことを特徴とする有機電界発光素子。 - 前記複数の微粒子は、前記有機発光層から放出された光の方向を散乱及び屈折の少なくともいずれかにより変化させることを特徴とする請求項1記載の有機電界発光素子。
- 前記複数の微粒子の平均の径は、200ナノメートル以上1.5マイクロメートル以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の有機電界発光素子。
- 前記複数の微粒子の平均の径は、600ナノメートル以上900ナノメートル以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の有機電界発光素子。
- 前記透明基板から前記反射電極に向かう第1方向に沿ってみたときの前記主面の単位面積に対する、前記第1方向に対して垂直な平面に射影したときの前記複数の微粒子の面積の比は、20%以上であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の有機電界発光素子。
- 前記中間層の厚さは、6マイクロメートル以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の有機電界発光素子。
- 前記中間層のうちで、前記複数の微粒子を含む部分の厚さは、前記複数の微粒子の平均の径の4倍以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載の有機電界発光素子。
- 前記中間層のうちで前記複数の微粒子を含まない上側部分の厚さは、前記中間層のうちで前記複数の微粒子を含む下側部分の厚さよりも厚いことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1つに記載の有機電界発光素子。
- 前記有機発光層から放出される光は白色光であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1つに記載の有機電界発光素子。
- 透明基板の主面上に、前記透明基板の帯電の極性とは異なる極性に帯電した複数の微粒子を付着させ、
前記複数の微粒子を覆い表面が平坦になるように、前記複数の微粒子の屈折率よりも高い屈折率を有する透明な平坦化樹脂層を形成し、
前記平坦化樹脂層の上に透明電極を形成し、
前記透明電極の上に有機発光層を形成し、
前記有機発光層の上に反射電極を形成することを特徴とする有機電界発光素子の製造方法。 - 透明基板と、前記透明基板の主面上に付着された複数の微粒子と、前記複数の微粒子を覆い前記複数の微粒子の屈折率とは異なる屈折率を有する透明な平坦化樹脂層と、を含む中間層と、前記中間層の上に設けられた透明電極と、前記透明電極の上に設けられた有機発光層と、前記有機発光層の上に設けられた反射電極と、を備えた有機電界発光素子の製造方法であって、
前記平坦化樹脂層となる樹脂に前記複数の微粒子が分散された樹脂液を前記透明基板の前記主面上に塗布することを特徴とする有機電界発光素子の製造方法。
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