JP2014179574A - 有機電界発光素子、プリンターヘッド、露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】照射エリア内での輝度分布が小さい有機電界発光素子を提供すること。
【解決手段】本有機電界発光素子は、光を取り出す側の第１電極と、前記第１電極と対向配置される第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に挟持され、複数の極大発光波長を有する発光層と、を有し、前記発光層の発光強度が最大となる極大発光波長をλ_E1、λ_E1より長波長の極大発光波長をλ_E2、外部から前記第１電極を介して前記第２電極側へ垂直に照射した可視光の光量と前記第２電極で反射して前記第１電極から外部に出射する光量との比である反射率が最小となる波長をλ_Rminとしたとき、λ_E1、λ_E2、λ_Rminが『λ_E1 ＜ λ_Rmin ＜ λ_E2』を満たす。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機電界発光素子、有機電界発光素子を有するプリンターヘッド及び露光装置に関する。

有機電界発光素子（以下、有機ＥＬ素子）は、少なくとも発光層を含む有機膜の積層体を、反射電極と透明電極との間に挟持した構造をしており、両電極から注入された電子と正孔を発光層中で再結合させることにより発光する素子である。このような有機ＥＬ素子を多数形成した有機ＥＬアレイは、薄型・軽量といった特徴を有することから、ディスプレイへの応用はもちろんのこと、プリンターにおける光源としての応用も期待されている。

有機ＥＬ素子の応用例として、有機ＥＬ素子をライン上に複数並べたものを光源とし、この光源からの発光光を感光ドラムへ投影するようにした、ライン発光デバイスが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この技術によれば、有機ＥＬ素子から出射した光をレンズを介して感光ドラム上に投射するため、小型で安価なライン発光デバイスを実現できる。

このような発光デバイスを用いたプリンターにおいて、印刷スピードを増加させるには光源の光量を増加させる必要がある。しかし、有機ＥＬ素子からなる光源の光量を増やすにはより大きな電流を流す必要があり、素子性能の劣化が顕著となる。そのため、小さな電流密度で高い輝度が得られる、高い発光効率を有する有機ＥＬ素子の開発が重要となる。

そこで近年、高い反射率を示す金属を陽極に用いたトップエミッション構造に関する開発が活発に行われている。画素回路によって発光部の面積が制限されてしまうボトムエミッション構造と違い、トップエミッション構造では発光部を広くとれる。又、反射電極と透明電極との間で生じる光学干渉を利用したキャビティ効果を利用することで高い光取り出し効率を実現できる。

又、キャビティ効果は、光取り出し効率の改善以外に、発光スペクトルの半値幅低減による色純度の改善、特定波長に対する発光強度の増大にも有効である。これに関し、基体上に半透明反射層と反射電極間の光学距離が異なる微小共振器を複数個設けることで、多色発光素子を実現する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

しかしながら、キャビティ効果は放射強度の指向性に大きな影響を与え、発光強度の角度依存性の問題が生じる場合がある。例えば、照明やプリンターヘッドの用途においては、照射対象方向へ指向した光が強く、更に、その照射エリア内での輝度分布が小さいことが求められる。そこで、キャビティ効果を利用した高い発光効率を有する有機ＥＬ素子においても、角度依存性が問題とならない有機ＥＬ素子の開発が望まれている。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、照射エリア内での輝度分布が小さい有機電界発光素子を提供することを課題とする。

本有機電界発光素子は、光を取り出す側の第１電極と、前記第１電極と対向配置される第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に挟持され、複数の極大発光波長を有する発光層と、を有し、前記発光層の発光強度が最大となる極大発光波長をλ_E1、λ_E1より長波長の極大発光波長をλ_E2、外部から前記第１電極を介して前記第２電極側へ垂直に照射した可視光の光量と前記第２電極で反射して前記第１電極から外部に出射する光量との比である反射率が最小となる波長をλ_Rminとしたとき、λ_E1、λ_E2、λ_Rminが『λ_E1 ＜ λ_Rmin ＜ λ_E2』を満たすことを要件とする。

開示の技術によれば、照射エリア内での輝度分布が小さい有機電界発光素子を提供できる。

本実施の形態に係る有機ＥＬ素子を例示する断面図である。 比較例に係る有機ＥＬ素子の反射スペクトル及び発光スペクトルを例示する図（その１）である。 比較例に係る有機ＥＬ素子の反射スペクトル及び発光スペクトルを例示する図（その２）である。 本実施の形態に係る有機ＥＬ素子の反射スペクトル及び発光スペクトルを例示する図である。 実施例１に係る有機ＥＬ素子において基板の法線方向に対し正面０°と３０°の角度で入射した光に対する反射スペクトルを例示する図である。 実施例１に係る有機ＥＬ素子における相対輝度の角度依存性を例示する図である。 実施例２に係る有機ＥＬ素子において基板の法線方向に対し正面０°と３０°の角度で入射した光に対する反射スペクトルを例示する図である。 実施例２に係る有機ＥＬ素子における相対輝度の角度依存性を例示する図である。 実施例４に係る露光装置を例示する断面図である。 比較例１に係る有機ＥＬ素子において基板の法線方向に対し正面０°と３０°の角度で入射した光に対する反射スペクトルを例示する図である。 比較例１に係る有機ＥＬ素子における相対輝度の角度依存性を例示する図である。 比較例４に係る有機ＥＬ素子における相対輝度の角度依存性を例示する図である。

以下、図面を参照して、実施の形態の説明を行う。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

図１は、本実施の形態に係る有機ＥＬ素子を例示する断面図である。図１を参照するに、本実施の形態に係る有機ＥＬ素子１（有機電界発光素子）において、基板１０上に、反射電極２０、有機ＥＬ層３０、及び半透明電極４０が順次積層されている。又、基板１０上に積層された反射電極２０、有機ＥＬ層３０、及び半透明電極４０は、封止層５０に覆われている。但し、封止層５０は、必要に応じて設ければよい。

有機ＥＬ素子１は、トップエミッション型である。つまり、反射電極２０が基板１０上に形成され、後述の発光層３３が発する光は、反射電極２０よりも基板１０から遠い側に配置された半透明電極４０から取り出される。

有機ＥＬ層３０において、反射電極２０上には、正孔注入層３１、正孔輸送層３２、発光層３３、電子輸送層３４、及び電子注入層３５が順次積層されている。但し、有機ＥＬ層３０は、少なくとも発光層３３を含み、必要に応じて、正孔注入層３１、正孔輸送層３２、電子輸送層３４、電子注入層３５の何れか一方又は双方を含むことができる。

基板１０は、絶縁基板であり、有機ＥＬ素子１を構成する各層を支持するための基体である。基板１０としては、例えば、ガラス基板、石英基板、シリコン基板、樹脂フィルム等が好適に用いられる。

反射電極２０は、基板１０の一方の面に形成されており、本実施の形態においては陽極として機能する。又、反射電極２０は、発光層３３で発生した光を取り出し方向（図１においては上方）に反射する機能を有する。反射電極２０は、本発明に係る第２電極の代表的な一例である。

反射電極２０は、例えばＡｌやＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ等の、有機ＥＬ素子１の発光波長領域において反射率が高い金属材料、又はその合金により形成することができる。反射電極２０は、例えば、Ａｇ等からなる金属膜上にindium-tin oxide（ＩＴＯ）やindium-zinc oxide（ＩＺＯ）等の透明電極を積層した構造としてもよい。

反射電極２０は、用いる材料に依存して、蒸着（抵抗加熱又は電子ビーム加熱）、スパッタ、イオンプレーティング、レーザーアブレーション等の任意の手段を用いて形成することができる。反射電極２０の膜厚は、材料にもよるが、例えば１０ｎｍ〜１μｍ程度とすることができ、５０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲とすることが好ましい。

反射電極２０は、所望の形状を与えるマスクを用いて複数の部分電極を形成してもよい。又、最初に基板１０上に均一な層を形成してフォトリソグラフィー等を用いて所望の形状の複数の部分電極としてもよいし、リフトオフ法を用いてもよい。

正孔注入層３１は、反射電極２０上に必要に応じて形成される。正孔注入層３１に用いられる正孔注入材料は、有機ＥＬ素子に一般的に使用されるものを適宜選択することができ、特に制限されるものではない。

正孔注入層３１に用いられる好適な正孔注入材料の一例としては、PEDOT-PSS、フタロシアニン誘導体、芳香族アミン、特にトリアリールアミン誘導体を挙げることができる。又、酸化モリブデン、酸化タングステン等の遷移金属酸化物を用いてもよい。これらの材料は単独で用いてもよいし、複数材料を積層若しくは混合した構造を用いてもよい。

正孔輸送層３２は、正孔注入層３１上に必要に応じて形成される。正孔輸送層３２に用いられる正孔輸送材料は、有機ＥＬ素子に一般的に使用されるものを適宜選択することができ、特に制限されるものではない。

正孔輸送層３２に用いられる好適な正孔輸送材料の一例としては、芳香族アミン、特にトリアリールアミン誘導体を挙げることができる。具体的には、α-NPD、m-MTDATA、2-TNATA、TCTA、スピロ-TAD等を挙げることできる。これらの材料は単独で用いてもよいし、複数材料を積層若しくは混合した構造を用いてもよい。

発光層３３は、反射電極２０と半透明電極４０との間に挟持されるように、正孔輸送層３２上に形成されている。但し、前述のように、正孔注入層３１や正孔輸送層３２は必要に応じて形成される。つまり、発光層３３は、反射電極２０上に直接形成される場合や、正孔注入層３１と正孔輸送層３２との何れか一方又は双方を介して形成される場合がある。

発光層３３に用いられる発光材料は、複数の極大発光波長（少なくとも２つの極大発光波長λ_E１及びλ_E2）を有している。この発光材料は、励起状態から基底状態への発光を伴う失活過程における、励起状態のエネルギー準位と基底状態のエネルギー準位とのエネルギー差が、少なくとも２つの異なった値を有している。つまり、少なくとも２つの異なったバンドギャップの値を有している。

λ_E1は発光層３３の発光強度が最大となる極大発光波長であり、λ_E2はλ_E1より長波長の極大発光波長である。ここで、有機ＥＬ素子１に対し外部から半透明電極４０を介して反射電極２０側へ垂直に照射した可視光の光量と反射電極２０で反射して半透明電極４０から有機ＥＬ素子１の外部に出射する光量との比である反射率が最小となる波長をλ_Rminとする。この場合、有機ＥＬ素子１において、極大発光波長λ_E１及びλ_E2は、以下の式（１）を満たしている。

式（１） λ_E1 ＜ λ_Rmin ＜ λ_E2
なお、本願において可視域とは、３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の波長範囲を指すものとする。又、半透明電極４０から出射する光には、有機ＥＬ素子１に照射された可視光の中で、反射電極２０で半透明電極４０側に反射し、更に隣接する任意の層の界面で反射電極２０側に反射し、再度反射電極２０で半透明電極４０側に反射して出射する光も含む。

このように、複数の極大発光波長を有する発光材料の中で、発光強度が最大となる極大発光波長λ_E1より長波長側に極大発光波長λ_E2を有する発光材料を用い、式（１）を満たすことにより、照射エリア内での輝度分布を低減することが可能となる。詳しくは後述する。

プリンターヘッドの用途においては感光体の分光感度の観点から、λ_E1は５９０ｎｍ以上の橙色や赤色領域であることが好ましい。発光層３３に用いられる発光材料の具体例としては、アントラセン、ペリレン、ベンゾフェノン、TBPe、BCzVB、FIr6、FIrpic、PenPTC、PTCBI、PTCDI、Ir(ppy)3，Ir(ppy)2acac、BCzVBi、Ir(Btp)2acac、Ir(piq)3、Ir(piq)2acac等が挙げられる。なお、これら発光材料は、必要に応じてホスト材料と混合して用いてもよい。

例えば、代表的な蛍光発光材料であるアントラセンは、放射失活過程において多数の振動準位を経由する結果、約２００００ｃｍ^−１から２７０００ｃｍ^−１の間に、複数の極大発光波長を示す。

電子輸送層３４は、発光層３３上に必要に応じて形成される。電子輸送層３４に用いられる電子輸送材料は、有機ＥＬ素子に一般的に使用されるものを適宜選択することができ、特に制限されるものではない。

電子輸送層３４に用いられる好適な電子輸送材料の一例としては、Alq3やBAlq2、PBD、TPOBＴ等のオキサジアゾール誘導体、TmPyPB、BTB等を挙げることできる。これらの材料は単独で用いてもよいし、複数材料を積層若しくは混合した構造を用いてもよい。

電子注入層３５は、電子輸送層３４上に必要に応じて形成される。電子注入層３５に用いられる電子注入材料は、有機ＥＬ素子に一般的に使用されるものを適宜選択することができ、特に制限されるものではない。電子注入層３５に用いられる好適な電子注入材料の一例としては、LiF、MgF、CsF等のフッ化化合物やCs₂CO₃、LiO₂等を挙げることできる。

半透明電極４０は、電子注入層３５上に形成されており、反射電極２０と対向配置された、光を取り出す側の電極である。半透明電極４０は、本発明に係る第１電極の代表的な一例である。半透明電極４０は、本実施の形態においては陰極として機能する。但し、前述のように、電子輸送層３４や電子注入層３５は必要に応じて形成される。つまり、半透明電極４０は、発光層３３上に直接形成される場合や、電子輸送層３４と電子注入層３５との何れか一方又は双方を介して形成される場合がある。

半透明電極４０に用いられる電極材料も特に限定されないが、発光層３３への電子注入の観点から、仕事関数が小さいものが好ましい。例えば、マグネシウム−銀合金電極、マグネシウム−インジウム合金電極、アルミニウム電極、アルミニウム合金電極等を好適に使用することができる。半透明電極４０の膜厚は、発光層３３から生じた光の透過性を考慮して設定する必要があり、例えば５ｎｍ〜５０ｎｍ程度とすることができ、１０ｎｍ〜２０ｎｍの範囲とすることが好ましい。

なお、有機ＥＬ素子１では、反射電極２０と半透明電極４０との間で光共振器（キャビティ）が構成されている。この光共振器（キャビティ）は、対向する二つの鏡面の間に発光体である発光層３３を挟んだ構造をしており、光の干渉効果を利用して発光特性を積極的に制御することができる。

この光共振器（キャビティ）において、反射電極２０、半透明電極４０、反射電極２０と半透明電極の４０と間に存在する発光層３３を含む薄膜の光学定数に基づいて、各層を最適な膜厚に設計する必要ある。つまり、設計波長をλ、光共振器（キャビティ）の光学距離をＬ、反射面における位相変化に相当する波数をｋｐ、モード数をｍとするとき、２Ｌ＝λ（ｍ−ｋｐ）を満たすように光学設計を行う必要がある。

封止層５０は、基板１０上に積層された各層を覆うように、基板１０上に形成されている。封止層５０を構成する材料は、可視域における透明性が高い材料から選択することができる。具体例としては、SiOx、SiNx、SiNxOy、TiOx、TaOx、ZnOx、AlOx 等の無機酸化物又は無機窒化物が挙げられる。封止層５０は、単層であってもよいし、複数の別個の材料を用いて複数層の積層構造を採ってもよい。

封止層５０は、例えば真空蒸着やスパッタリング、CVD（Chemical Vapor Deposition）法等の薄膜形成技術により形成できる。封止層５０の膜厚は、ガスや水分に対する十分なバリア性を確保すると共に、輝度の低減や角度依存性の増大が発生しないように適宜設定することができる。

このようにして形成される有機ＥＬ素子１は、結像光学系と併せてハウジングすることで、プリンターヘッドとして使用することが可能である（後述の実施例４参照）。

このように、本実施の形態に係る有機ＥＬ素子１は、トップエミッション構造を有しており、反射電極２０と半透明電極４０との間で光共振器が構成されている。又、発光層３３は、少なくとも２つの極大発光波長λ_E１及びλ_E2を有し、λ_E１及びλ_E2が『λ_E1 ＜ λ_Rmin ＜ λ_E2』を満たすように設定されている。これにより、発光層３３からの放射光を効率よく外部へ取り出すことが可能となり、かつ、照射エリア内での輝度分布を低減することが可能となる。この効果について、以下に、より具体的に説明する。

図２及び図３は、比較例に係る有機ＥＬ素子の反射スペクトル及び発光スペクトルを例示する図であり、λ_E1とλ_Rminとが一致している場合を示している。比較例に係る有機ＥＬ素子としては、例えば、特開２００６−１７３０８９号公報に記載の有機ＥＬ素子を挙げることができる。

特開２００６−１７３０８９号公報に記載の有機ＥＬ素子では、ＲＧＢそれぞれの画素において膜厚設計を行うことで、各色の色純度向上を図っている。その際、ＲＧＢ各画素における膜厚は、それぞれの発光波長における反射光強度が最小となるように設計することが記載されている。つまり、この有機ＥＬ素子では、図２に示すように極大発光波長λ_E1と反射率が最小となる波長λ_Rminとが一致した状態において、効率の良い光取り出しが可能となる。なお、図２等において、矢印Ａは短波長方向、矢印Ｂは長波長方向を示している。

又、被照射物が平面の場合、照射エリアにおける輝度分布は有機ＥＬ素子−被照射物間距離と輝度の角度依存性により決まる。そこで、有機ＥＬ素子の輝度は正面からの輝度だけではなく、必要とする角度範囲内においても十分な輝度を確保する必要がある。図３には角度依存性の一例として、λ_E1とλ_Rminとが一致した有機ＥＬ素子における、基板の法線方向に対し正面０°と３０°の角度で入射した光に対する反射スペクトルを示す。斜め入射により反射スペクトルは短波長方向（矢印Ａ方向）へシフトし、λ_E1における反射率は大きくなる。その結果、正面方向の輝度に比べ、３０°方向の輝度は低下する。

一方、図４は、本実施の形態に係る有機ＥＬ素子の反射スペクトル及び発光スペクトルを例示する図である。つまり、発光層３３が少なくとも２つの極大発光波長λ_E１及びλ_E2を有し、λ_E１及びλ_E2が『λ_E1 ＜ λ_Rmin ＜ λ_E2』を満たすように設定されている場合の反射スペクトル及び発光スペクトルを例示する図である。

この条件下では、極大発光波長λ_E1及びλ_E2の両スペクトルの取り出しが可能となる。換言すれば、極大発光波長λ_E1及びλ_E2の両スペクトルの取り出しが可能となるように、有機ＥＬ素子１を構成する各層の膜厚等の光学設計がなされている。各層の膜厚等の光学設計は、実験やシミュレーション等により行うことができる。

図４において、図３と同様に、斜め入射による反射スペクトルの短波長方向（矢印Ａ方向）へのシフトが生じた場合、λ_E1における発光強度の増加とλ_E2における発光強度の減少が生じることになる。その結果、図３の場合と比べて、放射光の変化を小さくすることができる。

図４に示す反射率が高くなると有機ＥＬ素子１の発光強度が減少する理由は、図４に示す反射率が高くなると有機ＥＬ素子１の各層内を導波して半透明電極４０に達しない光（半透明電極４０から外部に取り出せない光）が増えるためである。

なお、下記式（２）及び式（３）を満たす場合、発光層３３からの放射光を効率よく外部へ取り出すことができ、照射エリア内での輝度分布を低減させる効果が更に大きくなる。

式（２） （R_max ＋ R_min）／２ ＝ R_ave
式（３） ｜λ_E1 − λ_E2｜ ＜ ｜λ_Rave1 − λ_Rave2｜
なお、式（２）において、R_aveは、前記反射率の最大値R_maxと最小値R_minとを用いて式（２）より求められる平均反射率である。又、式（３）において、λ_Rave1及びλ_Rave2は、平均反射率がR_aveとなる波長であり、λ_Rave1が短波長側、λ_Rave2が長波長側である。ここで、前記反射率とは、有機ＥＬ素子１に対し外部から半透明電極４０を介して反射電極２０側へ垂直に照射した可視光の光量と反射電極２０で反射して半透明電極４０から有機ＥＬ素子１の外部に出射する光量との比である。

式（３）を満たすように、発光層３３に用いる発光材料の構造から決定される｜λ_E1 − λ_E2｜より、｜λ_Rave1 − λ_Rave2｜が大きくなるように、反射電極２０、半透明電極４０、両電極間に存在する薄膜の材料選定や膜厚設計を行うことが好ましい。これにより、発光層３３からの放射光を効率よく外部へ取り出すことができ、照射エリア内での輝度分布を低減させる効果を向上できる。なお、図４に示した例は、上記式（１）から式（３）を全て満たしている。

以上のように、本実施の形態に係る有機ＥＬ素子１では、発光層３３からの放射光を効率よく外部へ取り出すことが可能であり、かつ、照射エリア内での輝度分布を低減することが可能である。特に、本実施の形態における効果は、大きな光量を必要とし、照射エリアにおける輝度分布が重要となるプリンターヘッド、及びそれを用いた露光装置の用途において有効である。ここで、露光装置における照射エリアは結像光学系によって決まり、本実施の形態の構成を用いることで、結像光学系へ輝度分布が小さく、更に放射強度の強い光を入射させることが可能となる。

以下、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、これらの実施例によって限定されるものではない。なお、以下の実施例１〜４は、前述の式（１）〜（３）を全て満たすものである。一方、以下の比較例１〜４は、前述の式（１）〜（３）を何れも満たしていない。

（実施例１）
厚さ１．０ｍｍのガラス基板を中性洗剤、アセトン、イソプロパノールを用いて超音波洗浄後、酸素プラズマ処理を行った。その後、シャドーマスクを用いた真空蒸着法により、厚さ２００ｎｍのＡｇを成膜した。更に、Ａｇの上にシャドーマスクを用いたスパッタ法にて、厚さ２０ｎｍのＩＴＯを成膜した。

続いて、抵抗加熱式の真空蒸着法にて、三酸化モリブデンを蒸着速度０．１Å／ｓで１０Å、トリフェニルアミン系正孔輸送材料を蒸着速度２．０Å／ｓで４４０Å、順次成膜した。その後、アセン系ホスト材料へ赤色蛍光材料であるペリレン誘導体（λ_E1＝６２０ｎｍ、λ_E2＝６７０ｎｍ）を１ｗｔ％の濃度でドープした発光層を２．０Å／ｓで３１０Å成膜した。更に、電子輸送性のジアゾール誘導体を２．０Å／ｓで３００Å、ＭｇＡｇ合金（Ｍｇ：Ａｇ＝９：１）を２．２Å／ｓで１５０Å堆積させることで、有機ＥＬ素子を形成した。

図５は、実施例１に係る有機ＥＬ素子において基板の法線方向に対し正面０°と３０°の角度で入射した光に対する反射スペクトルを例示する図である。図５において、０°におけるλ_Rminは６４２ｎｍであった。又、図６には、電流密度１００ｍＡ／ｃｍ^２のときの輝度の角度依存性を示す。なお、縦軸の値は各角度での輝度を正面０°での輝度（１３６００ｃｄ／ｍ^２）で規格化している。３０°での輝度は正面０°に対して０．８７倍であった。

なお、実施例１で用いたペリレン誘導体は、複数の極大発光波長を有しており、発光強度が２番目に大きな値を示す極大発光波長が、発光強度が最大となる極大発光波長の次の長波長側に位置している。つまり、発光強度が最大となる極大発光波長と発光強度が２番目に大きな値を示す極大発光波長との間に、他の極大発光波長が存在しない。

そのため、発光層の発光強度が最大となる極大発光波長をλ_E1、発光強度が２番目に大きな値を示す極大発光波長をλ_E2とし、λ_E1、λ_E2、λ_Rminが式（１）を満足することにより、発光層からの放射光を効率よく外部へ取り出す効果を顕著に発揮できる。又、照射エリア内での輝度分布を低減させる効果を顕著に発揮できる。

（実施例２）
実施例１の有機ＥＬ素子において、正孔輸送層の膜厚を１１５０Åに、発光層の膜厚を８００Åに、電子輸送層の膜厚を８００Åに変え、その他は実施例１と同様に有機ＥＬ素子の作製を行った。

図７には、基板の法線方向に対し正面０°と３０°の角度で入射した光に対する反射率を示す。０°におけるλ_Rminは６３０ｎｍであった。又、図８には、電流密度１００ｍＡ／ｃｍ^２のときの輝度の角度依存性を示す。なお、縦軸の値は各角度での輝度を正面０°での輝度（１１８００ｃｄ／ｍ^２）で規格化している。３０°での輝度は正面０°に対して０．８９倍であった。

（実施例３）
実施例３では、実施例１及び２とは異なる材料から発光層を形成した。まず、実施例１同様に洗浄したガラス基板上へ、シャドーマスクを用いた真空蒸着法により、厚さ２００ｎｍのＡｇを成膜した。更に、Ａｇの上にシャドーマスクを用いたスパッタ法にて、厚さ２０ｎｍのＩＴＯを成膜した。

その後、抵抗加熱式の真空蒸着法にて、三酸化モリブデンを蒸着速度０．１Å／ｓで１０Å、トリフェニルアミン系正孔輸送材料を蒸着速度２．０Å／ｓで３５０Åで堆積させた。そして、ホスト材料ＣＢＰへ赤色リン光材料（ｂｔｐ）２Ｉｒａｃａｃ（λ_E1＝６１６ｎｍ、λ_E2＝６７７ｎｍ）を５ｗｔ％の濃度でドープした発光層を２．０Å／ｓで３００Å堆積させた。更に、ホールブロッキング層としてＴＰＢiを２．０Å／ｓで１００Å、電子輸送性のジアゾール誘導体を２．０Å／ｓで２５０Å、ＭｇＡｇ合金（Ｍｇ：Ａｇ＝９：１）を２．２Å／ｓで１５０Å順次堆積させて有機ＥＬ素子を作製した。

作製した有機ＥＬ素子において、０°におけるλ_Rminは６２５ｎｍであった。又、電流密度１００ｍＡ／ｃｍ^２において正面０°での輝度が３２００ｃｄ／ｍ^２であったのに対し、３０°での輝度はその０．７５倍であった。

なお、ホールブロッキング層は、例えば、電子輸送層の一部に含まれてもよい。但し、ホールブロッキング層は、有機ＥＬ素子の必須の構成要素ではない。

（実施例４）
図９を参照しながら実施例４について説明する。まず、厚さ１．０ｍｍのガラス基板６１を中性洗剤、アセトン、イソプロパノールを用いて超音波洗浄後、酸素プラズマ処理を行った。その後、スパッタ法により、厚さ２００ｎｍのＡｇ及び３０ｎｍのＩＴＯを順次成膜した。成膜後、フォトリソプロセスを用い、約２１μｍ径のドットがライン状に１０２４個開口されたレジストパターンを作製した。

この基板を用い、実施例１と同様に有機ＥＬ膜の蒸着を行うことで、複数個配置された有機ＥＬ素子６２を光源として用いたプリンターヘッド６３を作製した。但し、複数の有機ＥＬ素子をライン上に配列するのは一例であり、他の配列としても構わない。

その後、ヘッドケース６４にプリンターヘッド６３及びプリンターヘッド６３からの光を正立等倍結像させるレンズ素子６５（結像光学系）を取り付け、プリンターヘッドモジュール６０（露光装置）を作製した。プリンターヘッドモジュール６０（露光装置）に電流印加後、レンズから集光された光を観察したところ、ライン状に配置されたドットの発光が確認された。プリンターヘッドモジュール６０（露光装置）からの光によって、露光対象物である感光体７０を露光することができる。

（比較例１）
実施例１の有機ＥＬ素子において、正孔輸送材料の膜厚を４４０Åから３９０Åに変え、その他は実施例１と同様に有機ＥＬ素子の作製を行った。なお、比較例１で作製した有機ＥＬ素子は、λ_E1とλ_Rminが一致している。

図１０には、基板の法線方向に対し正面０°と３０°の角度で入射した光に対する反射率を示す。０°におけるλ_Rminは６２０ｎｍであった。又、図１１には、電流密度１００ｍＡ／ｃｍ^２のときの輝度の角度依存性を示す。なお、縦軸の値は各角度での輝度を正面０°での輝度（１２８００ｃｄ／ｍ^２）で規格化している。３０°での輝度は正面０°に対して０．６８倍であった。

（比較例２）
実施例３の有機ＥＬ素子において、ホスト材料ＣＢＰへ赤色リン光材料Ｉｒ（ｐｉｑ）２ａｃａｃ（λ_E1＝６２０ｎｍ）を７ｗｔ％の濃度でドープした発光層を２．０Å／ｓで３００Å作製し、その他は実施例３と同様に有機ＥＬ素子の作製を行った。なお、比較例２の有機ＥＬ素子は、極大発光波長を１つしかもたない。

作製した有機ＥＬ素子において、０°におけるλ_Rminは６２５ｎｍであった。又、電流密度１００ｍＡ／ｃｍ^２において正面０°での輝度が２８００ｃｄ／ｍ^２であったのに対し、３０°での輝度はその０．７倍であった。

（比較例３）
比較例２の有機ＥＬ素子において、電子輸送材料の膜厚を４１０Åに変え、その他は比較例１と同様に有機ＥＬ素子の作製を行った。なお、比較例３の有機ＥＬ素子は、極大発光波長を１つしかもたない。作製した有機ＥＬ素子において、０°におけるλ_Rminは６４６ｎｍ、正面０°での輝度は１２００ｃｄ／ｍ^２であった。

（比較例４）
比較例２の有機ＥＬ素子において、正孔輸送層の膜厚を１１５０Åに、発光層の膜厚を８００Åに、電子輸送層の膜厚を８００Åに変え、その他は比較例１と同様に有機ＥＬ素子の作製を行った。作製した有機ＥＬ素子において、０°におけるλ_Rminは６２７ｎｍであった。又、図１２には、電流密度１００ｍＡ／ｃｍ^２のときの輝度の角度依存性を示す。なお、縦軸の値は各角度での輝度を正面０°での輝度で規格化している。３０°での輝度は正面０°に対して０．５７倍であった。

（実施例と比較例の検討）
実施例１と比較例１では各層に同様の材料を用いているが、膜厚が相違している。このような相違により、実施例１では式（１） λ_E1 ＜ λ_Rmin ＜ λ_E2を満たし、比較例１では式（１）を満たさずλ_E1とλ_Rminとが一致している。その結果、実施例１における正面０°での輝度は１３６００ｃｄ／ｍ^２となり、比較例１における正面０°での輝度１２８００ｃｄ／ｍ^２よりも高かった。又、図６と図１１とを比較するとわかるように、実施例１の方が比較例１よりも輝度の角度依存性が小さかった。このように、実施例１では比較例１と比べて、発光層からの放射光を効率よく外部へ取り出すことができ、照射エリア内での輝度分布を低減できることが確認できた。

実施例３と比較例２とでは各層の膜厚は同様であるが、発光層に異なる材料を用いている。このような相違により、実施例３では式（１） λ_E1 ＜ λ_Rmin ＜ λ_E2を満たし、比較例２では式（１）を満たさない（比較例２の有機ＥＬ素子は極大発光波長を１つしかもたない）。その結果、実施例３における正面０°での輝度は３２００ｃｄ／ｍ^２となり、比較例２における正面０°での輝度２８００ｃｄ／ｍ^２よりも高かった。又、実施例３では３０°での輝度は正面０°に対して０．７５倍であるのに対し、比較例２では０．７倍であり、実施例３は比較例２よりも輝度の角度依存性が小さかった。このように、実施例３では比較例２と比べて、発光層からの放射光を効率よく外部へ取り出すことができ、照射エリア内での輝度分布を低減できることが確認できた。

実施例２は実施例１と同様の材料を用い、各層の膜厚を厚くした構成となっているが、式（１） λ_E1 ＜ λ_Rmin ＜ λ_E2を満たすため、実施例１と同等に小さな角度依存性となっている。比較例４は比較例２と同様の材料を用い、各層の膜厚を厚くした構成となっているが、非常に大きな角度依存性を示した。又、比較例２では極大発光波長を１つしかもたない発光材料を用いているが、実施例１や実施例２よりも大きな角度依存性を示した。

比較例３は、比較例２に対して、Ａｇ電極−ＭｇＡｇ電極間の物理膜厚が６０Å厚い構成となっている。この６０Åは、実施例１と比較例１のＡｇ電極−ＭｇＡｇ電極間の物理膜厚差と等しい。実施例１ではλ_E1 ＜ λ_Rmin ＜ λ_E2を満たすように、比較例１より厚膜構成とすることで、正面０°での輝度が向上している。一方、極大発光波長を１つしかもたない比較例３においては、比較例２より厚膜構成としても正面０°での輝度の向上は見られなかった。

以上、好ましい実施の形態及び実施例について詳説したが、上述した実施の形態及び実施例に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態及び実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

１ 有機ＥＬ素子
１０ 基板
２０ 反射電極
３０ 有機ＥＬ層
３１ 正孔注入層
３２ 正孔輸送層
３３ 発光層
３４ 電子輸送層
３５ 電子注入層
４０ 半透明電極
５０ 封止層
６０ プリンターヘッドモジュール（露光装置）
６１ ガラス基板
６２ 複数個配置された有機ＥＬ素子
６３ プリンターヘッド
６４ ヘッドケース
６５ レンズ素子
７０ 感光体

特開２００６−５１６２２号公報 特許第２７９７８３３号

Claims (9)

1. 光を取り出す側の第１電極と、
   前記第１電極と対向配置される第２電極と、
   前記第１電極と前記第２電極との間に挟持され、複数の極大発光波長を有する発光層と、を有し、
   前記発光層の発光強度が最大となる極大発光波長をλ_E1、λ_E1より長波長の極大発光波長をλ_E2、外部から前記第１電極を介して前記第２電極側へ垂直に照射した可視光の光量と前記第２電極で反射して前記第１電極から外部に出射する光量との比である反射率が最小となる波長をλ_Rminとしたとき、λ_E1、λ_E2、λ_Rminが下記式（１）を満たす有機電界発光素子。
   式（１） λ_E1 ＜ λ_Rmin ＜ λ_E2
2. 前記極大発光波長λ_E2は、前記発光層において発光強度が２番目に大きな値を示す極大発光波長である請求項１記載の有機電界発光素子。
3. 前記反射率の最大値R_maxと最小値R_minを用いて下記式（２）より求められる平均反射率をR_aveとし、平均反射率がR_aveとなる波長を短波長側から順にλ_Rave1とλ_Rave2としたとき、下記式（３）を満たす請求項１又は２記載の有機電界発光素子。
   式（２） （R_max ＋ R_min）／２ ＝ R_ave
   式（３） ｜λ_E1 - λ_E2｜ ＜ ｜λ_Rave1 - λ_Rave2｜
4. 前記極大発光波長λ_E1が５９０ｎｍ以上である請求項１及至３の何れか一項記載の有機電界発光素子。
5. 前記発光層が、５９０ｎｍ以上の極大発光波長λ_E1を有するペリレン誘導体を含む請求項１及至４の何れか一項記載の有機電界発光素子。
6. 前記第１電極と前記第２電極の間で光共振器が構成されている請求項１及至５の何れか一項記載の有機電界発光素子。
7. 前記第２電極は基板上に形成され、
   前記発光層が発する光を、前記第２電極よりも前記基板から遠い側に配置された前記第１電極から取り出すトップエミッション型である請求項１及至６の何れか一項記載の有機電界発光素子。
8. 複数個配置された請求項１及至７の何れか一項記載の有機電界発光素子を光源として用いたプリンターヘッド。
9. 請求項８記載のプリンターヘッドと、
   前記プリンターヘッドからの光を結像させる結像光学系と、を有し、
   前記結像光学系を透過した前記プリンターヘッドからの光によって露光対象物を露光する露光装置。

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