JP2016038999A - 有機el素子及びそれを用いた有機el照明装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】厚みが200μm以下のガラス板1上に、表面樹脂層2a、有機EL層3及び封止部4がこの順に配置されてなる有機EL素子100であって、封止部が、表面樹脂層及び有機EL層の露出面のすべてを覆うように配置されている有機EL素子。
【選択図】図1
Description
(2) 前記ガラス板の表面であって、前記表面樹脂層の反対側に、裏面樹脂層を有する(1)に記載の有機EL素子。
(3) 前記裏面樹脂層の膜厚が、前記表面樹脂層の膜厚よりも大きいことを特徴とする(2)に記載の有機EL素子。
(4) 前記ガラス板の端面の少なくとも一部を覆う端面樹脂層を有する(1)乃至(3)のいずれかに記載の有機EL素子。
(5) (1)乃至(4)のいずれかに記載の有機EL素子を用いた有機EL照明装置。
なお、本発明は以下に説明する内容に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において任意に変更して実施することが可能である。また、実施例又は変形例の説明に用いる図面は、いずれも本発明による有機EL素子又はこれらの構成部材を模式的に示すものであって、理解を深めるべく部分的な強調、拡大、縮小、又は省略等を行っており、各構成部材の縮尺や形状等を正確に表すものとはなっていない場合がある。更に、実施例又は変形例で用いる様々な数値は、いずれも一例を示すものであり、必要に応じて様々に変更することが可能である。
ガラス板1は、厚みが200μm以下の極薄ガラスである。このような厚みの薄いガラス板を用いることで、可撓性を有するフレキシブル基板とすることができる。ガラス板1の厚みは好ましくは1μm以上、より好ましくは10μm以上、更に好ましくは30μm以上である。このような厚みとすることで、より機械的強度を高めることができる。また、ガラス板1の厚みは好ましくは100μm以下、更に好ましくは50μm以下である。このような厚みとすることで、よりフレキシブル性を高めることができる。
樹脂層2には、従来公知の樹脂材料が適宜用いられる。具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリイソプレン、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、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、ポリウレタン、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセタール、ポリアミド、ポリアミドイミド、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、エポキシ樹脂、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。中でも、好ましくはガラス板1との密着性を高めやすいポリイミド、ポリアミドイミドもしくはポリアミドである。
この場合は、例えば不純物ガスの影響が無視しうる表面樹脂層2aの膜厚に対して、裏面樹脂層2bの膜厚を1.1〜10倍程度にすることが好ましい。
表面樹脂層2a及び裏面樹脂層2bを構成する樹脂の屈折率が同じ、または同程度である場合には、製造工程を簡略化でき、部材コストを下げることができる。
表面樹脂層2a及び裏面樹脂層2bを構成する樹脂の屈折率が異なっている場合は、ガラス板1の屈折率や有機EL素子100を構成する材料の屈折率を考慮した上で、適当な屈折率差を選択することにより、有機EL素子100の光取り出し効率を高めることが可能である。
複屈折の代わりにリターデーション(位相差:複屈折×層厚)を用いてもよい。この場合も同様に小さければ小さいほど好ましいが、通常は、表面樹脂層2a及び/又は裏面樹脂層2bの厚み1.0μm時のリターデーションが200nm以下、好ましくは20nm以下、さらに好ましくは2nm以下である。
両者の複屈折が同じ、または同程度である場合には、製造工程を簡略化でき、部材コストを下げることができる。
両者の複屈折が異なっている場合は、ガラス板1の屈折率や有機EL素子100を構成する材料の屈折率を考慮した上で、適当な複屈折を選択することにより、表面樹脂層2a、裏面樹脂層2bのいずれかに、有機EL層3から出射した光が常光・異常光に分解して導波伝搬していくなどの効果を得たり、有機EL素子100の効率を高めたりすることが可能である。
ここで、透水性を測定するための等圧法とは、クーロメトリック法としてJIS−K7126−2,ASTM−D3985,ISO−14633−2等で規定される方法であり、JIS−K7126−2によれば、「原理:試験片を,ガス透過セル(附属書A図1及び附属書B図1参照)の二つのチャンバ間に密封シールするような状態で装着する。まず,チャンバBにはキャリヤーガスをゆっくり流してパージし,次にチャンバAには試験ガスを供給する。各チャンバの圧力は等しい(大気圧)が,試験ガスの分圧はチャンバAのほうが高いので,試験ガスは試験片を透過してチャンバBのキャリヤーガス中へ移動する。試験片を透過した試験ガスは,キャリヤーガスによってセンサへ運ばれる。用いるセンサの種類は,試験する材料及び使用するガスに基づいて決める。」とある。透水性の評価については、通常、水蒸気透過率(WVTR:Water Vapor Transmission Rate)を用いることが行われ、キャリヤーガスとしては、N2、He、Ar等が選ばれ、試験ガスはH2Oとなる。センサはいくつか方式があり、最も高感度であるのが大気圧イオン化質量分析器(API−MS:Atomospheric Pressure Ionization−Mass Spectroscopy)である。ただし、測定ダイナミックレンジが大きくはないので、比較的高透過率の試験片を測定する場合は不向きである。その場合はCRDS(Cavity Ring Down Spectroscopy)や、MOCON法、または差圧法(DELTA PERM法等)を用いればよい。
即ち、図1に示すように、表面樹脂層2aは、ガラス板1の表面1Bの周縁部以外に形成され、封止部4の周縁部4Aは有機EL層3及び表面樹脂層2aの側方に延在し、かつガラス板1aの表面1Aに接するように設けられる。
樹脂層2を構成する樹脂材料を適当な溶媒に溶解させた液体(樹脂溶液)、もしくは該樹脂材料そのものの温度を上げて融解した液体(融解樹脂)に、回転するロール等を浸して、該ガラス板1の板面を回転する該ロール等の表面に押し当ててコーティングする方法(いわゆるロールコーティング法)によって樹脂層2を形成することができる。該液体は、適当な助剤(たとえば界面張力を制御する界面活性剤、酸化防止剤、反応抑制安定剤等)を含んでいてもよい。
ガラス板1の両面に上記方法を施すことにより、表面樹脂層2aと裏面樹脂層2bを形成することができる。この際、ロール等の表面形状や材質、硬度等を適宜選択することにより、樹脂層2の厚みを制御し、液だれや厚みムラを最小に抑えることが可能である。
キャリア基板の貼合は、樹脂層2の形成前であっても、後であってもよい。また、キャリア基板の剥離後に、剥離面に裏面樹脂層2bを形成してもよい。
本実施例に係る有機EL層3は、前述のフレキシブル基板10の表面樹脂層2a上に形成され、少なくとも発光部を備える。以下、本実施例の有機EL層3について、有機EL層3の断面図を示した図2を用いて詳述する。
有機層30は、有機発光層単層であっても、有機発光層と電荷輸送層の多層構造であってもよく、具体的には、下記の(1)〜(9)に示すような構成を挙げることができるが、本発明に係る有機層30の構成は、本発明はこれらにより限定されるものではない。
(1) 有機発光層
(2) 正孔輸送層/有機発光層
(3) 有機発光層/電子輸送層
(4) 正孔輸送層/有機発光層/電子輸送層
(5) 正孔注入層/正孔輸送層/有機発光層/電子輸送層
(6) 正孔注入層/正孔輸送層/有機発光層/電子輸送層/電子注入層
(7) 正孔注入層/正孔輸送層/有機発光層/正孔阻止層/電子輸送層
(8) 正孔注入層/正孔輸送層/有機発光層/正孔阻止層/電子輸送層/電子注入層
(9) 正孔注入層/正孔輸送層/電子防止層/有機発光層/正孔阻止層/電子輸送層/電子注入層
図2では、上記(8)の構成を採用して、第一電極20から第二電極21に向けて、正孔注入層31、正孔輸送層32、有機発光層33、正孔阻止層34、電子輸送層35、電子注入層36が、この順で積層されている。
ドナー材料としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素、Al、Ag、Cu、In等の無機材料;アニリン類、フェニレンジアミン類、ベンジジン類(N,N,N’,N’−テトラフェニルベンジジン、N,N’−ビス−(3−メチルフェニル)−N,N’−ビス−(フェニル)−ベンジジン、N,N’−ジ(ナフタレン−1−イル)−N,N’−ジフェニル−ベンジジン等)、トリフェニルアミン類(トリフェニルアミン、4,4’4’’−トリス(N,N−ジフェニル−アミノ)−トリフェニルアミン、4,4’4’’−トリス(N−3−メチルフェニル−N−フェニル−アミノ)−トリフェニルアミン、4,4’4’’−トリス(N−(1−ナフチル)−N−フェニル−アミノ)−トリフェニルアミン等)、トリフェニルジアミン類(N,N’−ジ−(4−メチル−フェニル)−N,N’−ジフェニル−1,4−フェニレンジアミン)等の芳香族3級アミンを骨格にもつ化合物、フェナントレン、ピレン、ペリレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン等の縮合多環化合物(ただし、縮合多環化合物は置換基を有してもよい)、TTF(テトラチアフルバレン)類、ジベンゾフラン、フェノチアジン、カルバゾール等の有機材料がある。この内特に、芳香族3級アミンを骨格にもつ化合物、縮合多環化合物、アルカリ金属がよりキャリア濃度を効果的に増加させることが可能であるためより好ましい。
一般的に有機層の形成には蒸着法が用いられる事が多い。
ウェットプロセスにより有機層30を形成する場合には、各有機層の形成用組成物に、レベリング剤、粘度調整剤等の組成物の物性を調整するための添加剤を配合してもよい。
転写に用いる転写用部材は、基材上に順次形成された、光熱変換層、中間層、そして光熱変換層の作用により加熱されて溶融し、受像要素にパターン状に転写される転写層を備えている。転写層には有機層30を構成する材料が含まれている。
図2に示す第一電極20および第二電極21は、有機EL素子の陽極又は陰極として対で機能する。つまり、第一電極20を陽極とした場合には、第二電極21は陰極となり、第一電極20を陰極とした場合には、第二電極21は陽極となる。
陽極を形成する電極材料としては、図2における有機発光層33への正孔の注入をより効率よく行う観点から、仕事関数が4.5eV以上の金(Au)、白金(Pt)及びニッケル(Ni)等の金属や、インジウム(In)と錫(Sn)からなる酸化物(ITO)、錫(Sn)の酸化物(SnO2)及びインジウム(In)と亜鉛(Zn)からなる酸化物(IZO)等の透明導電材料が挙げられる。
透明電極の膜厚は、50〜500nmが好ましく、100〜300nmがより好ましい。膜厚が50nm未満の場合には、配線抵抗が高くなることから、駆動電圧の上昇が生じるおそれがある。また、膜厚が500nmを超える場合には、光の透過率が低下することから輝度が低下するおそれがある。
透明電極の抵抗を見かけ上下げる方法として、補助電極を透明電極に接するように形成する場合がある。通常、陽極の上に形成されることが多く(稀に陽極の下の場合もある)、さらに通常はその補助電極を平面視において覆うように絶縁膜が形成される(稀に絶縁膜が形成されない場合もある)。補助電極は透明電極の抵抗による電圧降下の抑制に有効なものであるが、電荷が注入されないか、または発光した光を遮断するため、発光する領域とはならず、「非発光領域」となる。発光領域の面積が、発光形成領域全体の面積に占める比率を開口率と呼び、開口率が高い方が、輝度を一定とした場合に光度(=輝度x発光面積)もしくは光束(=光度の放射角度による積分値)が高くなる。ここで発光形成領域とは、陽極、発光層を含む有機層、陰極が平面視で重なって形成される領域であり、補助電極及びそれを覆う絶縁膜の部分をも含んでいる領域のことである。
本発明の有機EL素子100は、図1に示すように、有機EL層3を外部からの水分や酸素等の不純物ガスから保護するため、封止部4が設けられている。
このようにすることで、外部雰囲気中の水分や酸素といった不純物ガスが、表面樹脂層2aを通じて有機EL層3に侵入することを、効果的に防ぐことができる。
本発明においては、ガラス板1の端面の少なくとも一部を覆う端面樹脂層を有していることも好ましい。
図3に、端面樹脂層5を設けた実施例に係るフレキシブル基板を用いた有機EL素子100Aの模式的な断面図を示す。図3に示す有機EL素子100Aは、ガラス板1の端面1Cに端面樹脂層5が形成されている点のみが図1に示す有機EL素子100とは異なり、その他は同様の構成とされている。図3において、図1に示す部材と同一機能を奏する部材には同一符号を付してある。
本発明の有機EL照明装置は、上述の本発明の有機EL素子を用いたものである。本発明の有機EL照明装置の型式や構造については特に制限はなく、本発明の有機EL素子を用いて常法に従って組み立てることができる。
2 樹脂層
2a 表面樹脂層
2b 裏面樹脂層
3 有機EL層
4 封止部
5 端面樹脂層
10 フレキシブル基板
100,100A 有機EL素子
11 発光部
12 封止部
20 第一電極
21 第二電極
30 有機層
31 正孔注入層
32 正孔輸送層
33 有機発光層
34 正孔阻止層
35 電子輸送層
36 電子注入層
Claims (5)
- 厚みが200μm以下のガラス板上に、
表面樹脂層、有機EL層及び封止部がこの順に配置される有機EL素子であって、
該封止部が、該表面樹脂層及び該有機EL層の露出面のすべてを覆うように配置されていることを特徴とする有機EL素子。 - 前記ガラス板の表面であって、前記表面樹脂層の反対側に、裏面樹脂層を有する請求項1に記載の有機EL素子。
- 前記裏面樹脂層の膜厚が、前記表面樹脂層の膜厚よりも大きいことを特徴とする請求項2に記載の有機EL素子。
- 前記ガラス板の端面の少なくとも一部を覆う端面樹脂層を有する請求項1乃至3のいずれか1項に記載の有機EL素子。
- 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の有機EL素子を用いた有機EL照明装置。
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