JP3962572B2 - Organic electroluminescence light emitting device - Google Patents
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- H10K59/87—Passivation; Containers; Encapsulations
- H10K59/873—Encapsulations
Landscapes
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、民生用及び工業用の表示機器(ディスプレイ)あるいはプリンターヘッドの光源等に好適に用いられる有機エレクトロルミネッセンス(EL)発光装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、電界発光を利用したEL素子は、自己発光が可能であり、視認性が高く、また、完全固体であるため、耐衝撃性に優れる等の特徴を有することから、各種表示装置における発光素子としての利用が注目されている。特に、発光材料として有機化合物を用いた有機EL発光装置は、印加電圧を大幅に低くすることができるとともに、薄型かつ小型化が容易であって、消費電力を小さくできることから、その実用化が積極的に図られている。
【0003】
このような有機EL発光装置は、支持基板、有機EL素子、色変換層及び封止部材等が、装置の設計により順序は様々であるが、積み重なって配置されており、有機EL素子の発光が、これら積み重なった部材を透過していく。特に、有機EL素子は、水や酸素に弱いため、これらから保護するために、保護層が設けられていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この保護層の上下にある部材と、保護層の屈折率が異なるため、界面で屈折率差が生じていた。この屈折率差により、界面において光が反射し、外部に取り出す発光量が減少するという問題があった。また、光が干渉し、同じ色が見る角度によっては異なる色として認識されてしまう等の視野角特性が悪くなるという問題もあった。
【0005】
本発明は、光の内部反射に起因する干渉効果による発光量の減少を防止して、外部により多くの光を取り出すことができるとともに、視野角特性に優れた有機EL発光装置を提供することを目的とする。
【0006】
本発明者等は、有機EL発光装置に設けられた保護層の屈折率を変化させることにより、上記課題が解決できることを見出した。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、第一の部材、保護層、及び第二の部材を、光を取り出す方向に、この順序で設け、第一の部材の屈折率がn1であり、第二の部材の屈折率がn1と異なるn2であり、保護層のx位置における屈折率がnxであり、第一の部材と第二の部材に挟まれた保護層の厚み方向において、保護層のx位置より第二の部材に近いy位置における屈折率がnyであるとき、|n2−ny|<|n2−nx|、かつ、|n1−ny|>|n1−nx|の関係を満たす屈折率nx及びnyが少なくとも一組存在する有機エレクトロルミネッセンス発光装置が提供される。
【0008】
本発明の屈折率の相対的関係の一例を図1(a)に示す。図1(a)において、屈折率n1及びn2は、第一の部材及び第二の部材の屈折率をそれぞれ示す。第一の部材及び第二の部材の屈折率が一定でないときは、保護層との界面における屈折率である。屈折率nx及びnyは、保護層におけるx位置及びy位置における屈折率をそれぞれ示す。x位置は保護層における任意の位置であり、y位置は、矢印が示す保護層の厚み方向においてx位置より第二の部材により近い任意の位置である。
|n2−ny|<|n2−nx|は、nxがnyより、n2との差がより大きいことを意味し、|n1−ny|>|n1−nx|は、nyがnxより、n1との差がより大きいことを意味する。
本発明においては、このような関係のnxとnyの組み合わせが、保護層において、少なくとも一組存在すればよい。
【0009】
例えば、図1(b)は本発明が規定する関係にないnxとnyの組み合わせを示す。この組み合わせでは、|n2−ny|=|n2−nx|で|n1−ny|=|n1−nx|である。さらに、図1(c)は本発明が規定する関係にない別のnxとnyの組み合わせを示す。この組み合わせでは、|n2−ny|>|n2−nx|で|n1−ny|<|n1−nx|である。
本発明の保護層においては、図1(a)に示すnxとnyの組み合わせが少なくとも一組存在すればよいので、保護層の任意の屈折率が全て図1(a)に示す関係を有していてもよく、また、部分的に図1(b)及び/又は図1(c)に示すnxとnyの組み合わせを含んでもよい。ただし、本発明は、保護層の任意の屈折率が全て図1(b)及び/又は図1(c)に示す関係であるものは含まない。
【0010】
本発明においては、保護層の屈折率が、保護層と第一の部材との屈折率差と、保護層と第二の部材との屈折率差が小さくなるように、変化する。保護層の屈折率は、概ねn1とn2の間で変化することが好ましい。
「屈折率の変化」とは、屈折率が概ね第一の部材から第二の部材に向かって増加又は減少していくことである。屈折率の変化の態様は特に制限されない。変化の態様の例を図2(a)〜(d)に示す。図2(a)は、直線的な変化、図2(b)は曲線的な変化及び図2(c)及び(d)は段階的な変化を示す。屈折率の変化はこれらの態様を組み合わせてもよい。保護層の屈折率は、連続して徐々に変化することが好ましい。
第一の部材と保護層の界面及び第二の部材と保護層の界面においては、保護層の界面における屈折率が、それぞれ、n1及びn2と等しいことが好ましいが、等しい必要はなく、大きくても又は小さくてもよい。
【0011】
このように屈折率が変化した保護層を含むことにより、光の内部反射に起因する干渉効果による発光量の減少を防止して、外部により多くの光を取り出すことができるとともに、発光色の色度の視野角依存が低減でき、視野角特性に優れた有機EL発光装置を得ることができる。
【0012】
また、本発明の効果を損なわない限り、第一の部材と保護層の間、及び保護層と第二の部材の間に、他の部材又は空隙を設けてもよい。例えば、保護層と第二の部材との間に空隙を設け、この空隙が屈折率1に近いと見なしうる場合には、空隙を第二の部材と考えることもでき、その際にはn2≒1とし、屈折率をn1より変化させ、前記したように変化させることが好ましい。
【0013】
また、本発明の別の態様は、第一の電極、有機発光媒体、第二の電極、保護層、色変換層を、光を取り出す方向に、この順序で設け、第二の電極の屈折率がn1であり、色変換層の屈折率がn1と異なるn2であり、保護層のx位置における屈折率がnxであり、第二の電極と色変換層に挟まれた保護層の厚み方向において、保護層のx位置より色変換層に近いy位置における屈折率がnyであるとき、|n2−ny|<|n2−nx|、かつ、|n1−ny|>|n1−nx|の関係を満たす屈折率nx及びnyが少なくとも一組存在する有機エレクトロルミネッセンス発光装置である。
【0014】
この態様の例を、図3(a),(b)に示す。図3(a)は、光を上から取り出すタイプで、矢印が示す光を取り出す向きに、支持基板2、第一の電極10、有機発光媒体12、第二の電極14、保護層20、色変換層22、封止部材24がこの順序で設けられている。図3(b)は、光を下から取り出すタイプで、矢印が示す光を取り出す向きに、第一の電極10、有機発光媒体12、第二の電極14、保護層20、色変換層22、支持基板2がこの順序で設けられている。
この図に示すように、有機エレクトロルミネッセンス発光装置において、色変換層22を設けるとフルカラー表示が可能な装置が得られる。しかし、色変換層22を設けないで、有機発光媒体を複数の発光色を出射するように複数種設け、カラー表示可能としてもよいのはもちろんである。
【0015】
本発明のさらに別の態様は、第一の電極、有機発光媒体、第二の電極、保護層、封止部材を、光を取り出す方向に、この順序で設け、第二の電極の屈折率がn1であり、封止部材の屈折率がn1と異なるn2であり、保護層のx位置における屈折率がnxであり、第二の電極と封止部材に挟まれた保護層の厚み方向において、保護層のx位置より封止部材に近いy位置における屈折率がnyであるとき、|n2−ny|<|n2−nx|、かつ、|n1−ny|>|n1−nx|の関係を満たす屈折率nx及びnyが少なくとも一組存在する有機エレクトロルミネッセンス発光装置である。
【0016】
この態様の例を、図3(c)に示す。図3(c)は、光を上から取り出すタイプで、矢印が示す光を取り出す向きに、支持基板2、第一の電極10、有機発光媒体12、第二の電極14、保護層20、封止部材24、色変換層22がこの順序で設けられている。
【0017】
本発明のさらに別の態様は、第一の電極、有機発光媒体、第二の電極、保護層、支持基板を、光を取り出す方向に、この順序で設け、第二の電極の屈折率がn1であり、支持基板の屈折率がn1と異なるn2であり、保護層のx位置における屈折率がnxであり、第二の電極と支持基板に挟まれた保護層の厚み方向において、保護層のx位置より支持基板に近いy位置における屈折率がnyであるとき、|n2−ny|<|n2−nx|、かつ、|n1−ny|>|n1−nx|の関係を満たす屈折率nx及びnyが少なくとも一組存在する有機エレクトロルミネッセンス発光装置である。
【0018】
この態様の例を、図3(d)に示す。図3(d)は、光を下から取り出すタイプで、矢印が示す光を取り出す向きに、第一の電極10、有機発光媒体12、第二の電極14、保護層20、支持基板2、色変換層22がこの順序で設けられている。
【0019】
本発明のさらに別の態様は、第一の電極、有機発光媒体、第二の電極、色変換層、保護層、支持基板を、光を取り出す方向に、この順序で設け、色変換層の屈折率がn1であり、支持基板の屈折率がn1と異なるn2であり、保護層のx位置における屈折率がnxであり、色変換層と支持基板に挟まれた保護層の厚み方向において、保護層のx位置より支持基板に近いy位置における屈折率がnyであるとき、|n2−ny|<|n2−nx|、かつ、|n1−ny|>|n1−nx|の関係を満たす屈折率nx及びnyが少なくとも一組存在する有機エレクトロルミネッセンス発光装置である。
【0020】
この態様の例を、図3(e)に示す。図3(e)は、光を下から取り出すタイプで、矢印が示す光を取り出す向きに、第一の電極10、有機発光媒体12、第二の電極14、色変換層22、保護層20、支持基板2がこの順序で設けられている。
【0021】
保護層とそれに接する部材との界面における屈折率差は、小さい程好ましい。屈折率差の絶対値が0.2未満であることが好ましく、0.1未満であることがより好ましい。
また、n1>n2、かつ、nx>nyであることが好ましい。
屈折率をこのような関係にすると、光を取り出す方向と同じ方向に第一の部材、保護層及び第二の部材の屈折率が減少していくため、外部により多くの光を取り出すことができる。また、n1>nx>ny>n2であることがより好ましい。
【0022】
屈折率差をこのような範囲にすると、界面での反射率をより小さくできるため、外部により多くの光を取り出すことができる。
また、屈折率差をこのような範囲にすると、優れた視野角特性が得られるため、斜めから発光色を見た場合でも、正面から見た場合と同じ色を認識することができる。さらには、保護層とそれを挟持する部材との界面での全反射を緩和することができる。これにより光取り出し効率が向上する。特に、第二の部材の屈折率が1.5以下と小さい場合には、全反射を緩和する効果が大きい。例えば、第二の部材が空隙である場合には、本発明の保護層を用い、光取り出し効率を大幅に向上できる。
【0023】
尚、屈折率の異なる材料からなる2層aとbとの界面を、光が通過する場合、界面における反射率R(界面に対して垂直な光に対する反射率)と、2層における材料の屈折率naとnbとの関係は、次式で表される。
R=(na−nb)2/(na+nb)2
従って、この関係式から理解されるように、2層における材料の屈折率naとnbとの差が小さくなる程、界面での反射率Rが小さくなり、界面を透過する光量が増加することになる。
【0024】
また、保護層が、多孔質層を含むことが好ましい。
多孔質層を含むことにより、光散乱効果により、発光色の視野角依存が低減できる。また、屈折率を減少させることができるため、保護層の屈折率を変化させるのが容易になる。
【0025】
また、多孔質層が、エアロゲルであることが好ましい。
多孔質層をエアロゲルから構成することにより、屈折率を1に近づけることができる。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の有機EL発光装置の各部材について説明する。
1.有機EL素子
(1)有機発光媒体
有機発光媒体は、電子と正孔とが再結合して、EL発光が可能な有機EL発光層を含む媒体と定義することができる。かかる有機発光媒体は、例えば、第一の電極としての陽極層上に、以下の各層を積層して構成することができる。
▲1▼有機EL発光層
▲2▼正孔注入層/有機EL発光層
▲3▼有機EL発光層/電子注入層
▲4▼正孔注入層/有機EL発光層/電子注入層
▲5▼有機半導体層/有機EL発光層
▲6▼有機半導体層/電子障壁層/有機EL発光層
▲7▼正孔注入層/有機EL発光層/付着改善層
これらの中で、▲4▼の構成が、より高い発光輝度が得られ、耐久性にも優れていることから通常好ましく用いられる。さらには、無機半導体層、無機絶縁層を有機発光媒体と電極の間に介在してもよい。
【0027】
(i)材料
有機発光媒体における発光材料としては、例えば、p−クオーターフェニル誘導体、p−クィンクフェニル誘導体、ベンゾチアゾール系化合物、ベンゾイミダゾール系化合物、ベンゾオキサゾール系化合物、金属キレート化オキシノイド化合物、オキサジアゾール系化合物、スチリルベンゼン系化合物、ジスチリルピラジン誘導体、ブタジエン系化合物、ナフタルイミド化合物、ペリレン誘導体、アルダジン誘導体、ピラジリン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、ピロロピロール誘導体、スチリルアミン誘導体、クマリン系化合物、芳香族ジメチリディン系化合物、8−キノリノール誘導体を配位子とする金属錯体、ポリフェニル系化合物等の一種単独又は二種以上の組み合わせが挙げられる。
【0028】
また、これらの有機発光材料のうち、芳香族ジメチリディン系化合物としての、4,4′−ビス(2,2−ジ−t−ブチルフェニルビニル)ビフェニル(DTBPBBi)や、4,4′−ビス(2,2−ジフェニルビニル)ビフェニル(DPVBi)、及びこれらの誘導体がより好ましい。
さらに、ジスチリルアリーレン骨格等を有する有機発光材料をホスト材料とし、当該ホスト材料に、ドーパントとしての青色から赤色までの強い蛍光色素、例えばクマリン系材料、あるいはホストと同様の蛍光色素をドープした材料を併用することも好適である。より具体的には、ホスト材料として、上述したDPVBi等を用い、ドーパントとして、N,N−ジフェニルアミノベンゼン(DPAVB)等を用いることが好ましい。
また、前記のような低分子材料(数平均分子量10,000未満)の他に、高分子材料(数平均分子量10,000以上)を用いることも好ましい。
具体的には、ポリアリーレンビニレン及びその誘導体(PPV)、ポリフルオレン及びその誘導体、フルオレン含有共重合体等が挙げられる。
【0029】
(ii)厚さ
また、有機発光媒体の厚さについては特に制限はないが、例えば、厚さを5nm〜5μmとすることが好ましい。
この理由は、有機発光媒体の厚さが5nm未満となると、発光輝度や耐久性が低下する場合があり、一方、有機発光媒体の厚さが5μmを超えると、印加電圧の値が高くなる場合があるためである。
また、このような理由から、有機発光媒体の厚さを10nm〜3μmとすることがより好ましく、20nm〜1μmとすることがさらに好ましい。
【0030】
(2)電極
以下、電極としての陽極層及び陰極層について説明する。尚、本発明では、第一の電極及び第二の電極は、有機EL素子の構成に応じて、陽極層及び陰極層のいずれにも該当する。
【0031】
(i)陽極層
陽極層には、仕事関数の大きい(例えば、4.0eV以上)金属、合金、電気電導性化合物又はこれらの混合物を使用することが好ましい。これらの具体例としては、インジウムスズ酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、酸化スズ(SnO2)、酸化亜鉛(ZnO)等の透明導電性材料、金、白金、パラジウム等の一種単独又は二種以上の組み合わせが挙げられる。
【0032】
また、陽極層を第二の電極として用いる場合には、当該陽極層を透明電極とすることが好ましい。透明電極の材料としては、ITO、IZO、SnO2,ZnO等の透明導電性材料が挙げられる。このうち、光を取り出す時に屈折率の調整が容易な点から、IZO(屈折率:2.1)がより好ましい。
【0033】
また、陽極層側から光を取り出す場合には、陽極層の屈折率を1.6〜2.2とすることが好ましく、1.7〜2.1とすることがより好ましい。
【0034】
また、陽極層の成膜方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、電子ビーム蒸着法、CVD法(Chemical Vapor Deposition)、MOCVD法(Metal Oxide Chemical Vapor Deposition)、プラズマCVD法等の乾燥状態での成膜が可能な方法が挙げられる。
【0035】
また、陽極層の膜厚も特に制限されるものではないが、例えば、10〜1,000nmとするのが好ましく、10〜200nmとするのがより好ましい。
【0036】
(ii)陰極層
陰極層には、仕事関数の小さい(例えば、4.0eV未満)金属、合金、電気電導性化合物又はこれらの混合物あるいは含有物を使用することが好ましい。
これらの具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、セシウム、マグネシウム、リチウム、アルミニウム−リチウム合金、マグネシウム−銀合金等のアルカリ金属、アルカリ土類金属、これらを含有する合金、アルミニウム、酸化アルミニウム、インジウム、希土類金属、これらの金属又は合金と有機発光媒体材料との混合物、これらの金属又は合金と有機電子輸送性化合物との混合物、及び金属化合物と有機電子輸送性化合物の混合物等の一種単独又は二種以上の組み合わせが挙げられる。さらには、無機化合物層/電気伝導性化合物の積層体であり、無機化合物層として、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物を用いてもよい。
【0037】
また、陰極層の膜厚についても、陽極層と同様に、特に制限されるものではないが、具体的に10〜1,000nmとするのが好ましく、10〜200nmとするのがより好ましい。
特に、この陰極層を光透過性として用いる場合、以下の透明性陰極が好ましい。
▲1▼前記金属の膜厚0.1〜15nmの薄膜又は島状膜
▲2▼無機化合物層を用いた前記積層体
▲3▼金属、合金、金属化合物と有機電子輸送性化合物との混合層
上記▲1▼〜▲3▼に電気伝導性を付与する、又は、酸素、水から保護する目的で透明導電性材料をさらに積層してもよい。このような透明性陰極の屈折率については、その外表面の屈折率によって定まり、好ましい値は1.6〜2.2、さらに好ましい値は1.7〜2.1である。
【0038】
2.保護層
保護層とは、有機EL素子を水や酸素からを保護する層であるとともに、前記したように第一の部材と第二の部材の間に介在する中間層である。
(1)屈折率の変化
保護層の屈折率を変化させる方法は特に制限されない。屈折率を変化させる方法としては、(i)屈折率が連続して異なるように、保護層の材料の成分割合を連続的に変化させる方法、(ii)屈折率が異なる2以上の複数の層を順次積層させる方法、(iii)保護層中に微小の空孔を設け、その空孔比率を変化させる方法等が挙げられる。
【0039】
(i)の方法で得られる保護層の具体例としては、SiOxNy、AlOxNy、SiAlOxNy等が挙げられる。このうち、SiOxNyは、高屈折率のSiOx及び低屈折率のSiNyから構成されており、これらの割合を、その原料であるSiH4及びN2の割合を連続的に変化させることによって屈折率を変化させている。例えば、0<x≦2、0<y≦3/2の範囲でxを大きくすれば低屈折率となり、yを大きくすれば高屈折率となり、1.5〜2.3の値を任意に設定しうる。SiOxNyは、陽極の成膜法と同様に、例えば、CVD法等により成膜できる。例えば、CVD法で成膜する際、ガス流量を調節することにより変化させる。さらに、Fを添加すると、低屈折率が得られる。例えば、SiOF(F添加SiOx)、F添加AlOx、F添加SiOxNy等があり、屈折率1.3〜1.5を実現できる。
【0040】
(ii)の方法で得られる保護層の具体例としては、第一の部材上に、SiOxNy/SiOx、SiOxNy/透明樹脂、SiOxNy/封止液、又は透明樹脂/封止液を積層したものが挙げられる。
この場合、各々の層の屈折率が第一の部材より小さく、第二の部材よりも大きいことが好ましく、さらに、第一の部材から第二の部材に向けて小さくなることがより好ましい。
【0041】
(2)材料
保護層の材料としては、透明樹脂、封止液及び透明無機物が挙げられる。
透明樹脂や封止液は、芳香族環含有化合物、フルオレン骨格含有化合物、臭素含有化合物、又はイオウ含有化合物を主成分として使用するか、あるいは屈折率調整剤として添加することが好ましい。このような化合物は、屈折率の値が比較的高く、保護層の屈折率の調整を必要に応じて柔軟に行えるためである。
【0042】
さらに、保護層を構成する透明樹脂や封止液中に、高屈折率の化合物、例えば、アルコキシチタン等の金属化合物(ジメトキシチタンや、ジエトキシチタン)等を添加することも好ましい。
このようにアルコキシチタン等を添加することにより、透明樹脂や封止液の屈折率をさらに高い値とすることができる。
【0043】
保護層の材料として用いることができる透明樹脂としては、以下の化合物が挙げられる。
ポリフェニルメタクリレート (屈折率:1.57)
ポリエチレンテレフタレート (屈折率:1.58)
ポリ−o−クロロスチレン (屈折率:1.61)
ポリ−o−ナフチルメタクリレート(屈折率:1.61)
ポリビニルナフタレン (屈折率:1.68)
ポリビニルカルバゾール (屈折率:1.68)
フルオレン骨格含有ポリエステル (屈折率:1.61〜1.64)
【0044】
また、保護層の材料に透明樹脂を用いる場合、これを紫外線硬化型樹脂や、可視光硬化型樹脂、熱硬化型樹脂又はそれらを用いた接着剤から構成することも好ましい。これらの具体例としては、ラックストラックLCR0278や、0242D(いずれも東亜合成(株)製)、TB3102(エポキシ系:スリーボンド(株)製)、ベネフィックスVL(アクリル系:アーデル(株)製)等の市販品が挙げられる。
【0045】
また、保護層を構成する材料として用いることができる透明無機物としては、SiO2、SiOx、SiOxNy、Si3N4、Al2O3、AlOxNy、TiO2、TiOx、SiAlOxNy、TiAlOx、TiAlOxNy、SiTiOx、SiTiOxNy等が挙げられる。
尚、保護層の材料に透明無機物を用いる場合には、有機EL素子を劣化させないように、低温(100℃以下)で、成膜速度を遅くして成膜するのが好ましく、具体的にはスパッタリング、蒸着、CVD等の方法が好ましい。
また、これらの透明無機物は、非晶質(アモルファス)であることが、水分、酸素、低分子モノマー等の遮断効果が高く、有機EL素子の劣化を制御するので好ましい。
【0046】
また、保護層を構成する材料として用いることができる封止液としては、フッ素化炭化水素、フッ素化オレフィンのオリゴマー等が挙げられる。
【0047】
(3)屈折率
保護層の屈折率は、特に、1〜2.3であることが好ましく、1〜1.9とするのがより好ましい。
【0048】
(4)厚さ
また、保護層の厚さについては特に制限はないが、例えば、厚さを10nm〜1mmとすることが好ましい。
この理由は、保護層の厚さが10nm未満となると、水分や酸素の透過量が大きくなる場合があり、一方、保護層の厚さが1mmを超えると、全体として膜厚が厚くなり溝型化できない場合があるためである。
また、このような理由から、保護層の厚さを10nm〜100μmとすることがより好ましい。
【0049】
(5)多孔質層
保護層には低屈折率とする点から、多孔質層を含むことが好ましい。このような多孔質層の成分としては、エアロゲル、キセロゲル等が挙げられる。
一例として、多孔質であるエアロゲル層について詳述する。エアロゲル層は、アルコキシシランの加水分解及び重合反応によって得られたシリカゲルをアルコール又はCO2等の溶媒の存在下で、溶媒の臨界点以上の超臨界状態で乾燥させることにより得られる。エアロゲル層の屈折率は1.03〜1.4である。
【0050】
3.色変換層
色変換層は、有機EL素子の発光を吸収して、より長波長の蛍光を発光する機能を有する蛍光体層の場合、又は有機EL素子の発光を吸収して、所望の発光色に変換するカラーフィルタの場合がある。例えば、蛍光体層を用い、青色光から緑色光又は赤色光に変換してもよいし、カラーフィルタを用い、白色光から赤色、緑色、青色の光を取り出してもよいし、色純度を向上するため、光の三原色の入射光に対しカラーフィルタ又は蛍光体層を用いてもよい。
尚、色変換層は、色再現性をよくするためにカラーフィルターと蛍光体層を組み合わせて積層する場合があるが、この積層体を色変換層としてもよい。
【0051】
各色変換層は、有機EL素子の発光領域、例えば、第一の電極と第二の電極との交差部分の位置に対応して配置してあることが好ましい。
このように構成することにより、第一の電極と第二の電極との交差部分における有機EL発光層が発光した場合に、その光を各色変換層が受光して、異なる色(波長)の発光を外部に取り出すことが可能になる。
この場合、特に、有機EL素子が青色系の発光をするとともに、色変換層によって、緑色、赤色発光に変換可能な構成とすると、一つの有機EL素子であっても、青色、緑色、赤色の光の三原色が得られ、フルカラー表示が可能であることから好適である。
【0052】
(1)材料
色変換層が蛍光体層からなる場合は、その材料は特に制限されるものではないが、例えば、蛍光色素及び樹脂、又は蛍光色素のみからなり、蛍光色素及び樹脂は、蛍光色素を顔料樹脂及び/又はバインダ−樹脂中に溶解又は分散させた固形状態のものを挙げることができる。
また、色変換層がカラーフィルタからなる場合は、その材料は特に制限されるものではないが、例えば、色系顔料、又は樹脂及び色系顔料からなり、樹脂及び色系顔料は、色系顔料を顔料樹脂及び/又はバインダ−樹脂中に溶解又は分散させた固形状態のものを挙げることができる。
【0053】
具体的な蛍光色素について説明すると、有機EL素子における近紫外光から紫色の発光を青色発光に変換する蛍光色素としては、1,4−ビス(2−メチルスチリル)ベンゼン(Bis−MBS)、トランス−4,4′−ジフェニルスチルベン(DPS)等のスチルベン系色素、7−ヒドロキシ−4−メチルクマリン(クマリン4)等のクマリン系色素を挙げることができる。
【0054】
また、有機EL素子における青色、青緑色又は白色の発光を緑色発光に変換する場合の蛍光色素については、例えば、2,3,5,6−1H,4H−テトラヒドロ−8−トリフロルメチルキノリジノ(9,9a,1−gh)クマリン(クマリン153)、3−(2′−ベンゾチアゾリル)−7−ジエチルアミノクマリン(クマリン6)、3−(2′−ベンズイミダゾリル)−7−N,N−ジエチルアミノクマリン(クマリン7)等のクマリン色素、その他クマリン色素系染料であるベ−シックイエロ−51、また、ソルベントイエロ−11、ソルベントイエロ−116等のナフタルイミド色素を挙げることができる。
【0055】
また、有機EL素子における青色から緑色までの発光、又は白色の発光を、橙色から赤色までの発光に変換する場合の蛍光色素については、例えば、4−ジシアノメチレン−2−メチル−6−(p−ジメチルアミノスチルリル)−4H−ピラン(DCM)等のシアニン系色素、1−エチル−2−(4−(p−ジメチルアミノフェニル)−1,3−ブタジエニル)−ピリジニウム−パ−クロレ−ト(ピリジン1)等のピリジン系色素、ロ−ダミンB、ロ−ダミン6G等のロ−ダミン系色素、その他にオキサジン系色素等が挙げられる。
【0056】
さらに、各種染料(直接染料、酸性染料、塩基性染料、分散染料等)も蛍光性があれば蛍光色素として選択することが可能である。
また、蛍光色素をポリメタクリル酸エステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル酢酸ビニル共重合体、アルキッド樹脂、芳香族スルホンアミド樹脂、ユリア樹脂、メラニン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂等の顔料樹脂中にあらかじめ練り込んで顔料化したものでもよい。
【0057】
一方、バインダ−樹脂は、透明な(可視光における光透過率が50%以上)材料が好ましい。例えば、ポリメチルメタクリレ−ト、ポリアクリレ−ト、ポリカ−ボネ−ト、ポリビニルアルコ−ル、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシエチルセルロ−ス、カルボキシメチルセルロ−ス等の透明樹脂(高分子)が挙げられる。
【0058】
カラーフィルタに用いる顔料については、フタロシアニン、キナクリドン、アントラキノン、ピロロ−ピロール等が好ましく挙げられる。
【0059】
尚、色変換層を平面的に分離配置するために、フォトリソグラフィ−法が適用できる感光性樹脂も選ばれる。例えば、アクリル酸系、メタクリル酸系、ポリケイ皮酸ビニル系、環ゴム系等の反応性ビニル基を有する光硬化型レジスト材料が挙げられる。また、印刷法を用いる場合には、透明な樹脂を用いた印刷インキ(メジウム)が選ばれる。例えば、ポリ塩化ビニル樹脂、メラミン樹脂、フェノ−ル樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、マレイン酸樹脂、ポリアミド樹脂のモノマ−、オリゴマ−、ポリマ−また、ポリメチルメタクリレ−ト、ポリアクリレ−ト、ポリカ−ボネ−ト、ポリビニルアルコ−ル、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシエチルセルロ−ス、カルボキシメチルセルロ−ス等の透明樹脂を用いることができる。
【0060】
(2)形成方法
色変換層が、主に蛍光色素又は色素からなる場合は、所望の色変換層のパターンが得られるマスクを介して真空蒸着で成膜することが好ましい。
一方、色変換層が、蛍光色素又は色素顔料と樹脂からなる場合は、蛍光色素又は色素顔料と樹脂と適当な溶剤とを混合、分散又は可溶化させて液状物とし、当該液状物を、スピンコート、ロールコート、キャスト法等の方法で成膜し、その後、フォトリソグラフィー法で所望の色変換層のパターンにパターニングしたり、インクジェット、スクリーン印刷等の方法で所望のパターンにパターニングして、色変換層を形成するのが好ましい。
【0061】
(3)厚さ
色変換層の厚さは、有機EL素子の発光を十分に受光(吸収)するとともに、色変換の機能を妨げるものでなければ、特に制限されるものではないが、例えば、10nm〜1,000μmとすることが好ましく、0.1μm〜500μmとすることがより好ましく、2μm〜100μmとすることがさらに好ましい。
この理由は、色変換層の厚さが10nm未満となると、機械的強度が低下したり、積層することが困難となる場合があるためである。一方、色変換層の厚さが1mmを超えると、光透過率が著しく低下して、外部に取り出せる光量が低下したり、あるいは有機EL発光装置の薄型化が困難となる場合があるためである。
【0062】
(4)屈折率
色変換層が第二の部材であるとき、色変換層の屈折率は、第一の部材及び保護層の屈折率よりも小さいことが好ましい。色変換層の屈折率は、1.5〜1.8とすることが好ましく、1.5〜1.7とするのがより好ましい。
また、色変換層が第一の部材であるとき、色変換層の屈折率は、保護層及び支持基板の屈折率よりも大きいことが好ましい。色変換層の屈折率は、1.6〜2.3とすることが好ましく、1.7〜2.1とするのがより好ましい。
【0063】
5.封止部材
封止部材は、有機発光媒体内部への水分侵入を防止するために、少なくとも有機EL表示装置の発光領域を覆うように設けることが好ましい。
このような封止部材としては、支持基板と同種の材料を用いることができる。特に、水分や酸素の遮断効果の高いガラス板又はセラミックス基板を用いることができる。また、封止部材の形態についても、特に制限されるものでなく、例えば、板状やキャップ状とすることが好ましい。そして、例えば、板状とした場合、その厚さを、0.01〜5mmの範囲内の値とすることが好ましい。
さらに、封止部材は、支持基板の一部に溝等を設けておき、それに圧入して固定することも好ましいし、あるいは、光硬化型の接着剤等を用いて、支持基板の一部に固定することも好ましい。
【0064】
封止部材が第二の部材であるとき、封止部材の屈折率は、第一の部材及び保護層の屈折率よりも小さいことが好ましい。封止部材の屈折率は、1.4〜1.8とすることが好ましく、1.4〜1.6とするのがより好ましい。
【0065】
6.支持基板
有機EL発光装置における支持基板は、有機EL素子や保護層等を支持するための部材であり、そのため機械的強度や、寸法安定性に優れていることが好ましい。
このような支持基板としては、無機材料からなる支持基板、例えば、ガラス板、金属板、セラミックス板等が挙げられるが、好ましい無機材料としては、ガラス材料、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化イットリウム、酸化ゲルマニウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化鉛、酸化ナトリウム、酸化ジルコニア、酸化ナトリウム、酸化リチウム、酸化硼素、窒化シリコン、ソ−ダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス等を挙げることができる。
また、支持基板を構成する好ましい有機材料としては、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコ−ン樹脂、フッ素樹脂、ポリビニルアルコ−ル系樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シアネ−ト樹脂、メラミン樹脂、マレイン樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリアセタ−ル樹脂、セルロ−ス樹脂等を挙げることができる。
【0066】
支持基板が第二の部材であるとき、支持基板の屈折率は、第一の部材及び保護層の屈折率よりも小さいことが好ましい。支持基板の屈折率は、1.4〜1.8とすることが好ましい。
また、このような支持基板であれば、支持基板を介してEL発光を外部に取り出す場合にも、基板表面での反射を抑制することができるためである。
尚、参考のため、好ましい基板の屈折率を示すと、以下のような値である。
メタクリル酸メチル樹脂 :1.49
酸化珪素(SiO2) :1.54
酸化硼素(B2O3) :1.77
ガラス :1.49〜1.50
テトラフルオロエチレン樹脂:1.49
【0067】
[実施形態1]
図4は、本発明の有機EL発光装置の一実施形態を示す模式図である。図面においては、同じ参照番号は同じ部材を示し、その説明は省略する。
有機EL発光装置100は、支持基板2上に、電気絶縁膜(ゲート絶縁膜を含む)4に埋設されたTFT6、層間絶縁膜8、有機EL素子16、コンタクトホール18、保護層20、色変換層22及び封止部材24を備えている。有機EL素子16は、第一の電極10と第二の電極14の間に有機発光媒体12を挟持している。コンタクトホール18によりTFT6及び有機EL素子16が電気接続される。図中の矢印は光を取り出す方向を示す。
第二の電極14の屈折率はn1であり、色変換層22の屈折率はn2であり、n1>n2である。保護層20における任意の位置xにおける屈折率がnxであり、任意の位置yにおける屈折率がnyである。位置yは、第二の電極14と色変換層22に挟まれた保護層20の厚み方向において、位置xより色変換層22に近い位置である。この実施例において、保護層20の屈折率は、第二の電極14から色変換層22に向かって、n1からn2へ減少している。従って、|n2−ny|<|n2−nx|、かつ、|n1−ny|>|n1−nx|の関係を満たすnxとnyの組み合わせが少なくとも一組存在する。
【0068】
また、図5は、本発明の有機EL発光装置の他の実施形態を示す模式図である。この図に示す有機EL発光装置200は、色変換層22が封止部材24(対向部材)の外側に設けてある。
この有機EL発光装置200においては、第二の電極14の屈折率はn1であり、封止部材24の屈折率はn2であり、n1>n2である。保護層20における任意の位置xにおける屈折率がnxであり、任意の位置yにおける屈折率がnyである。位置yは、第二の電極14と封止部材24に挟まれた保護層20の厚み方向において、位置xより封止部材24に近い位置である。この実施例において、保護層20の屈折率は、第二の電極14から封止部材24に向かって、n1からn2へ減少している。従って、|n2−ny|<|n2−nx|、かつ、|n1−ny|>|n1−nx|の関係を満たすnxとnyの組み合わせが少なくとも一組存在する。
【0069】
【実施例】
[実施例1]
縦25mm、横75mm、厚さ1.1mmの透明電極付ガラス基板(コーニング7059)をイソプロピルアルコール洗浄及び紫外線洗浄した後、この基板を、真空蒸着装置(日本真空技術(株)製)内の基板ホルダーに固定した。透明電極はITOであり、その膜厚は130nmであった。
【0070】
次いで、真空蒸着装置内のモリブテン製の加熱ボードに、正孔注入材料として、銅フタロシアニン(CuPC)及び4,4′−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(NPD)、有機発光材料として、4,4′−ビス(2,2−ジフェニルビニル)ビフェニル(DPVBi)、電子注入材料として、トリス(8−キノリノール)アルミニウム(Alq)、アルカリ金属源としてLiをそれぞれ充填し、さらに下部電極(陰極)の材料としてのAl合金(Si含有率5重量%)を加熱ボードに装着した。
【0071】
この状態で、蒸着装置の真空度を655×10-7Paまで減圧し、以下の蒸着速度及び膜厚となるように、陰極から正孔注入層の形成まで、途中で真空状態を破らず、一回の真空引きで積層した。尚、Alqの蒸着の際には、Li源も加熱し、1:1のモル比で電子注入材とアルカリ金属の混合物を形成した。
CuPC :蒸着速度0.1〜0.3nm/sec.,膜厚30nm
NPD :蒸着速度0.1〜0.3nm/sec.,膜厚40nm
DPVBi :蒸着速度0.1〜0.3nm/sec.,膜厚50nm
Alq:Li :蒸着速度0.1〜0.3nm/sec.,膜厚20nm
Al:Si合金:蒸着速度1.0〜2.0nm/sec.,膜厚10nm
【0072】
次に、基板をスパッタリング装置に移動して、上部電極(陽極)のIZO(屈折率2.1)をスパッタリング成膜して200nm積層し、有機EL素子を作製した。
【0073】
次に、有機EL素子の上部電極上に、透明無機膜としてSiOxNy(O/O+N=50%:Atomic ratio)(屈折率1.70)を低温プラズマCVDにより300nmの厚さで成膜した。このときのガス源は、シラン、N2、O2であり、RF出力は30Wであった。さらに、ベネフィックスVL(透明樹脂としてのアクリル系可視光硬化性透明接着剤:アーデル(株)製、屈折率1.57)をキャスティングし、封止部材としてガラス基板(屈折率1.53)を積層し、封止部材からハロゲンランプで可視光を照射して接着剤を硬化させて有機EL表示装置を作製した。ここで、SiOxNyとベネフィックスVL層の積層体は保護層である。
【0074】
次に、得られた有機EL表示装置の上部電極(陽極、IZO)と、下部電極(陰極、Al:Si)との間に、アクティブマトリックス(トランジスター)回路を介して、DC12Vの電圧を印加して発光させた。
色彩色差計CS1000(ミノルタ(株)製)を用いて発光輝度を測定したところ、195cd/m2という値が得られ、また、効率としては4.6cd/Aであった。また、得られた青色(ブルー)発光についてのCIE色度座標は、X=0.15,Y=0.16であり、視野角−70°〜70°の範囲で色度座標の変化も0.01以下で、ほぼないことを確認した。ここで、発光色を正面から見たときの角度を0°とし、これに対して発光色を斜めから見たときの角度を視野角と定義した。
【0075】
[比較例1]
実施例1において、SiOxNyを成膜しなかった以外は、実施例1と同様にして有機EL表示装置を作製し、その性能を測定した。その結果、効率としては3.8cd/Aであり、実施例1に比べ劣っていた。
【0076】
[比較例2]
実施例1において、保護層であるSiOxNy及び透明樹脂並びに封止部材を用いなかった以外は、実施例1と同様にして有機EL表示装置を作製した。また、得られた装置の性能を、乾燥N2を充たしたグローブボックス中で、実施例1と同様に測定した。その結果、効率は3.6cd/Aと低く、さらに正面から測定した色度は(0.16,0.18)であったが、斜め30°から観測すると、色度は(0.13,0.12)であり、視野角特性も実施例1に比べ劣っていた。
【0077】
[実施例2]
実施例1において、SiOxNyの組成を、上部電極との界面ではSiO0.1N1.0であり、透明樹脂との界面ではSiO1.7N0.1であるように、CVDに用いる原料ガスの量比を制御した以外は、実施例1と同様にして有機EL表示装置を作製した。SiOxNyの屈折率は、上部電極との界面では2.1であり、透明樹脂との界面では1.6であった。尚、Siのガス源としてはシラン、窒素のガス源としてはN2、酸素のガス源としてはO2を用い、RF出力は50Wとし、酸素流量と窒素流量の比(O2:N2)を最初に1:12とし、徐々に20:1に変化させた。
得られた装置の性能を実施例1と同様に測定したところ、5.0cd/Aと比較例に比べ改善された。
【0078】
[実施例3]
縦25mm、横75mm、厚さ1.1mmの透明電極付ガラス基板(コーニング7059)(屈折率1.53)上に、テトラメトキシシランのオリゴマー(コルトー社製、商品名:メチルシリケート51)とメタノールを質量比47:81で混合したA液と、水、28質量%アンモニア水、メタノールを質量比50:1:81で混合したB液を16:17の質量比で混合したアルコキシシラン溶液を滴下し、700min-1の回転数で10秒間スピンコーティングした。次いで、アルコキシシランをゲル化させた後、水:28質量%アンモニア水:メタノール=162:4:640(質量比)の養生溶液中に浸漬し、室温で1昼夜養生した。次に、このようにして養生を行なった薄膜状のゲル状化合物を、ヘキサメチルジシラザンの10質量%イソプロパノール溶液中に浸漬して疎水化処理をした。このようにしてガラス基板上に形成した薄膜状のゲル状化合物を、イソプロパノール中へ浸漬して洗浄した後、高圧容器中に入れ、高圧容器内を液化炭酸ガスで満たし、80℃、16MPaの条件で超臨界乾燥して、膜厚30μmのシリカエアロゲル層とした。この層の屈折率を測定したところ、1.1と非常に小さかった。
【0079】
次に、シリカエアロゲル層の上に、SiO1.6F0.1をプラズマCVD法により100nmの膜厚で設けた。原料ガスとしては、シラン、O2、F2を用い、量比を制御した。この層の屈折率は1.41であった。さらに、連続的にF2の流量を減少させ、次にN2の流量を増加させ、SiOF/SiOx〜SiOxNyと屈折率が変化するようにした。以上により保護層が形成された。その構成はエアロゲル/SiOF/SiOx〜SiOxNyであり、SiOxNyの表面の組成はx=0.1、y=1.0であった。SiOxNyの屈折率は2.1であった。
【0080】
次に、保護層の上に透明電極(IZO)(屈折率2.1)を膜厚100nmで設けた後、実施例1と同様にして、各有機層を設けた。さらに、その上に陰極としてフッ化Li層1nm/Al100nmを設け、有機EL表示装置を作製した。得られた装置の性能を実施例1と同様に評価したところ、7.1cd/Aと高い効率が得られた。
【0081】
【発明の効果】
本発明によれば、光の内部反射に起因する干渉効果による発光量の減少を防止して、外部により多くの光を取り出すことができるとともに、視野角特性に優れた有機EL発光装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1a】本発明の屈折率の相対的関係の一例を示す図である。
【図1b】本発明が規定する関係にないnxとnyの組み合わせを示す図である。
【図1c】本発明が規定する関係にない別のnxとnyの組み合わせを示す図である。
【図2a】保護層の屈折率の直線的な変化の態様を示す図である。
【図2b】保護層の屈折率の曲線的な変化の態様を示す図である。
【図2c】保護層の屈折率の段階的な変化の態様を示す図である。
【図2d】保護層の屈折率の他の段階的な変化の態様を示す図である。
【図3a】請求項2に係る発明による有機EL発光装置の一実施形態を示す模式図である。
【図3b】請求項2に係る発明による有機EL発光装置の他の実施形態を示す模式図である。
【図3c】請求項3に係る発明による有機EL発光装置の一実施形態を示す模式図である。
【図3d】請求項4に係る発明による有機EL発光装置の一実施形態を示す模式図である。
【図3e】請求項5に係る発明による有機EL発光装置の一実施形態を示す模式図である。
【図4】本発明の有機EL発光装置の一実施形態を示す模式図である。
【図5】本発明の有機EL発光装置の他の実施形態を示す模式図である。
【符号の説明】
100,200 有機EL発光装置
2 支持基板(第二の部材)
10 第一の電極
12 有機発光媒体
14 第二の電極(第一の部材)
16 有機EL素子
20 保護層
22 色変換層(第一の部材)(第二の部材)
24 封止部材(第二の部材)
n1 第二の電極の屈折率
n2 封止部材又は色変換層の屈折率
nx 保護層のx位置における屈折率
ny 保護層のy位置における屈折率[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an organic electroluminescence (EL) light emitting device suitably used for consumer and industrial display devices (displays), light sources for printer heads, and the like.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, EL elements using electroluminescence can self-emit, have high visibility, and are completely solid, so that they have characteristics such as excellent impact resistance. The use as is attracting attention. In particular, an organic EL light emitting device using an organic compound as a light emitting material can greatly reduce the applied voltage, and can be thin and easy to reduce in size and reduce power consumption. It is planned.
[0003]
In such an organic EL light emitting device, a support substrate, an organic EL element, a color conversion layer, a sealing member, and the like are arranged in an order depending on the design of the device, but the organic EL element emits light. , These stacked members are transmitted. In particular, since organic EL elements are vulnerable to water and oxygen, a protective layer is provided to protect them from these.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the refractive index of the protective layer is different from the members above and below the protective layer, a difference in refractive index occurs at the interface. Due to this difference in refractive index, there is a problem that light is reflected at the interface and the amount of emitted light taken out is reduced. In addition, there is a problem that viewing angle characteristics deteriorate such that light interferes and the same color is recognized as a different color depending on the viewing angle.
[0005]
The present invention provides an organic EL light-emitting device that can prevent a decrease in light emission amount due to an interference effect caused by internal reflection of light, can extract more light to the outside, and has excellent viewing angle characteristics. Objective.
[0006]
The present inventors have found that the above problem can be solved by changing the refractive index of the protective layer provided in the organic EL light emitting device.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, the first member, the protective layer, and the second member are provided in this order in the light extraction direction, the refractive index of the first member is n1, and the refraction of the second member The refractive index at the x position of the protective layer is nx, which is different from n1, and in the thickness direction of the protective layer sandwiched between the first member and the second member, the refractive index is second from the x position of the protective layer. When the refractive index at the y position close to the member is ny, the refractive indexes nx and ny satisfying the relationship of | n2-ny | <| n2-nx | and | n1-ny |> | n1-nx | At least one set of organic electroluminescent light emitting devices is provided.
[0008]
An example of the relative relationship of the refractive index of the present invention is shown in FIG. In FIG. 1A, the refractive indexes n1 and n2 indicate the refractive indexes of the first member and the second member, respectively. When the refractive index of the first member and the second member is not constant, it is the refractive index at the interface with the protective layer. The refractive indexes nx and ny indicate the refractive indexes at the x position and the y position in the protective layer, respectively. The x position is an arbitrary position in the protective layer, and the y position is an arbitrary position closer to the second member than the x position in the thickness direction of the protective layer indicated by the arrow.
| N2-ny | <| n2-nx | means that nx is larger than ny and greater than n2, and | n1-ny |> | n1-nx | It means that the difference of is larger.
In the present invention, it is sufficient that at least one combination of nx and ny having such a relationship exists in the protective layer.
[0009]
For example, FIG. 1B shows a combination of nx and ny that is not in a relationship defined by the present invention. In this combination, | n2-ny | = | n2-nx | and | n1-ny | = | n1-nx |. Further, FIG. 1C shows another combination of nx and ny that is not related to the present invention. In this combination, | n2-ny |> | n2-nx | and | n1-ny | <| n1-nx |.
In the protective layer of the present invention, it is sufficient that at least one combination of nx and ny shown in FIG. 1 (a) is present, so that any refractive index of the protective layer has the relationship shown in FIG. 1 (a). Moreover, you may include the combination of nx and ny partially shown in FIG.1 (b) and / or FIG.1 (c). However, the present invention does not include those in which all the refractive indexes of the protective layer are in the relationship shown in FIG. 1B and / or FIG. 1C.
[0010]
In the present invention, the refractive index of the protective layer changes so that the refractive index difference between the protective layer and the first member and the refractive index difference between the protective layer and the second member become small. The refractive index of the protective layer is preferably changed approximately between n1 and n2.
“Change in refractive index” means that the refractive index increases or decreases generally from the first member toward the second member. The aspect of the refractive index change is not particularly limited. The example of the aspect of a change is shown to Fig.2 (a)-(d). 2A shows a linear change, FIG. 2B shows a curvilinear change, and FIGS. 2C and 2D show stepwise changes. The change in the refractive index may be a combination of these aspects. The refractive index of the protective layer is preferably changed gradually and continuously.
At the interface between the first member and the protective layer and at the interface between the second member and the protective layer, the refractive index at the interface of the protective layer is preferably equal to n1 and n2, respectively, Or smaller.
[0011]
By including the protective layer with the refractive index changed in this way, it is possible to prevent a decrease in the amount of light emission due to the interference effect due to the internal reflection of light, and to extract more light to the outside, and the color of the emission color The viewing angle dependence of the degree can be reduced, and an organic EL light emitting device excellent in viewing angle characteristics can be obtained.
[0012]
Moreover, unless the effect of this invention is impaired, you may provide another member or space | gap between a 1st member and a protective layer, and between a protective layer and a 2nd member. For example, when a gap is provided between the protective layer and the second member, and this gap can be regarded as being close to the
[0013]
In another aspect of the present invention, the first electrode, the organic light emitting medium, the second electrode, the protective layer, and the color conversion layer are provided in this order in the light extraction direction, and the refractive index of the second electrode Is n1, the refractive index of the color conversion layer is n2 different from n1, the refractive index at the x position of the protective layer is nx, and in the thickness direction of the protective layer sandwiched between the second electrode and the color conversion layer When the refractive index at the y position closer to the color conversion layer than the x position of the protective layer is ny, the relationship of | n2-ny | <| n2-nx | and | n1-ny |> | n1-nx | It is an organic electroluminescence light-emitting device in which at least one set of refractive indexes nx and ny satisfying the above conditions.
[0014]
An example of this aspect is shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b). FIG. 3A is a type in which light is extracted from above, and the
As shown in this figure, in the organic electroluminescence light emitting device, when a
[0015]
Yet another aspect of the present invention is that the first electrode, the organic light emitting medium, the second electrode, the protective layer, and the sealing member are provided in this order in the light extraction direction, and the refractive index of the second electrode is n1, the refractive index of the sealing member is n2 different from n1, the refractive index at the x position of the protective layer is nx, and in the thickness direction of the protective layer sandwiched between the second electrode and the sealing member, When the refractive index at the y position closer to the sealing member than the x position of the protective layer is ny, the relationship of | n2-ny | <| n2-nx | and | n1-ny |> | n1-nx | It is an organic electroluminescence light-emitting device in which at least one set of refractive indexes nx and ny to be satisfied exists.
[0016]
An example of this aspect is shown in FIG. FIG. 3C is a type in which light is extracted from above, and the
[0017]
According to still another aspect of the present invention, the first electrode, the organic light emitting medium, the second electrode, the protective layer, and the support substrate are provided in this order in the light extraction direction, and the refractive index of the second electrode is n1. The refractive index of the supporting substrate is n2, which is different from n1, the refractive index at the x position of the protective layer is nx, and the thickness of the protective layer sandwiched between the second electrode and the supporting substrate is When the refractive index at the y position closer to the support substrate than the x position is ny, the refractive index nx satisfying the relationship of | n2-ny | <| n2-nx | and | n1-ny |> | n1-nx | And ny are organic electroluminescence light emitting devices.
[0018]
An example of this aspect is shown in FIG. FIG. 3D is a type in which light is extracted from below, and the
[0019]
Still another aspect of the present invention is that the first electrode, the organic light emitting medium, the second electrode, the color conversion layer, the protective layer, and the support substrate are provided in this order in the light extraction direction, and the color conversion layer is refracted. The refractive index of the supporting substrate is n2 different from n1, the refractive index at the x position of the protective layer is nx, and the protective layer is protected in the thickness direction of the protective layer sandwiched between the color conversion layer and the supporting substrate. When the refractive index at the y position closer to the support substrate than the x position of the layer is ny, the refraction satisfies the relationship of | n2-ny | <| n2-nx | and | n1-ny |> | n1-nx | It is an organic electroluminescence light emitting device in which at least one set of ratios nx and ny exists.
[0020]
An example of this aspect is shown in FIG. FIG. 3 (e) is a type in which light is extracted from below, and the
[0021]
The smaller the refractive index difference at the interface between the protective layer and the member in contact therewith, the better. The absolute value of the difference in refractive index is preferably less than 0.2, and more preferably less than 0.1.
Moreover, it is preferable that n1> n2 and nx> ny.
When the refractive index has such a relationship, since the refractive index of the first member, the protective layer, and the second member decreases in the same direction as the light extraction direction, more light can be extracted to the outside. . Further, it is more preferable that n1> nx> ny> n2.
[0022]
When the refractive index difference is in such a range, the reflectance at the interface can be made smaller, so that more light can be extracted outside.
Further, when the refractive index difference is in such a range, excellent viewing angle characteristics can be obtained, so that even when the emission color is viewed obliquely, the same color as when viewed from the front can be recognized. Furthermore, total reflection at the interface between the protective layer and the member sandwiching the protective layer can be mitigated. This improves the light extraction efficiency. In particular, when the refractive index of the second member is as small as 1.5 or less, the effect of alleviating total reflection is great. For example, when the second member is a gap, the light extraction efficiency can be greatly improved by using the protective layer of the present invention.
[0023]
When light passes through the interface between the two layers a and b made of materials having different refractive indexes, the reflectance R at the interface (reflectance with respect to light perpendicular to the interface) and the refraction of the material at the two layers Rate naAnd nbIs expressed by the following equation.
R = (na-Nb)2/ (Na+ Nb)2
Therefore, as understood from this relational expression, the refractive index n of the material in the two layersaAnd nbThe smaller the difference is, the lower the reflectivity R at the interface, and the greater the amount of light transmitted through the interface.
[0024]
Moreover, it is preferable that a protective layer contains a porous layer.
By including the porous layer, the viewing angle dependence of the emission color can be reduced by the light scattering effect. Further, since the refractive index can be reduced, it is easy to change the refractive index of the protective layer.
[0025]
Moreover, it is preferable that a porous layer is an airgel.
By constituting the porous layer from airgel, the refractive index can be made close to 1.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, each member of the organic EL light emitting device of the present invention will be described.
1. Organic EL device
(1) Organic light emitting medium
The organic light-emitting medium can be defined as a medium including an organic EL light-emitting layer capable of EL emission by recombination of electrons and holes. Such an organic light-emitting medium can be configured, for example, by laminating the following layers on the anode layer as the first electrode.
(1) Organic EL light emitting layer
(2) Hole injection layer / organic EL light emitting layer
(3) Organic EL light emitting layer / electron injection layer
(4) Hole injection layer / organic EL light emitting layer / electron injection layer
(5) Organic semiconductor layer / organic EL light emitting layer
(6) Organic semiconductor layer / electron barrier layer / organic EL light emitting layer
(7) Hole injection layer / organic EL light emitting layer / adhesion improving layer
Among these, the configuration (4) is usually preferably used because it can obtain higher light emission luminance and is excellent in durability. Furthermore, an inorganic semiconductor layer and an inorganic insulating layer may be interposed between the organic light emitting medium and the electrode.
[0027]
(I) Material
Examples of the light emitting material in the organic light emitting medium include p-quarterphenyl derivatives, p-quinkphenyl derivatives, benzothiazole compounds, benzimidazole compounds, benzoxazole compounds, metal chelated oxinoid compounds, and oxadiazole compounds. , Styrylbenzene compounds, distyrylpyrazine derivatives, butadiene compounds, naphthalimide compounds, perylene derivatives, aldazine derivatives, pyrazirine derivatives, cyclopentadiene derivatives, pyrrolopyrrole derivatives, styrylamine derivatives, coumarin compounds, aromatic dimethylidin compounds, One kind alone or a combination of two or more kinds such as a metal complex having an 8-quinolinol derivative as a ligand, a polyphenyl compound, and the like can be given.
[0028]
Among these organic light-emitting materials, 4,4′-bis (2,2-di-t-butylphenylvinyl) biphenyl (DTBPBBi), 4,4′-bis ( 2,2-diphenylvinyl) biphenyl (DPVBi) and derivatives thereof are more preferred.
Further, an organic light emitting material having a distyrylarylene skeleton or the like is used as a host material, and the host material is doped with a strong fluorescent dye from blue to red as a dopant, for example, a coumarin-based material, or a fluorescent dye similar to the host It is also suitable to use together. More specifically, it is preferable to use the above-described DPVBi or the like as the host material and N, N-diphenylaminobenzene (DPAVB) or the like as the dopant.
In addition to the low molecular weight material (number average molecular weight of less than 10,000) as described above, it is also preferable to use a polymer material (number average molecular weight of 10,000 or more).
Specific examples include polyarylene vinylene and derivatives thereof (PPV), polyfluorene and derivatives thereof, and fluorene-containing copolymers.
[0029]
(Ii) thickness
Moreover, there is no restriction | limiting in particular about the thickness of an organic luminescent medium, For example, it is preferable that thickness is 5 nm-5 micrometers.
The reason for this is that when the thickness of the organic light emitting medium is less than 5 nm, the light emission luminance and durability may be reduced. On the other hand, when the thickness of the organic light emitting medium exceeds 5 μm, the value of the applied voltage increases. Because there is.
For these reasons, the thickness of the organic light emitting medium is more preferably 10 nm to 3 μm, and further preferably 20 nm to 1 μm.
[0030]
(2) Electrode
Hereinafter, the anode layer and the cathode layer as electrodes will be described. In the present invention, the first electrode and the second electrode correspond to both the anode layer and the cathode layer depending on the configuration of the organic EL element.
[0031]
(I) Anode layer
For the anode layer, it is preferable to use a metal, an alloy, an electrically conductive compound, or a mixture thereof having a high work function (for example, 4.0 eV or more). Specific examples thereof include indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), and tin oxide (SnO).2), A transparent conductive material such as zinc oxide (ZnO), a single type of gold, platinum, palladium, or a combination of two or more types.
[0032]
Moreover, when using an anode layer as a 2nd electrode, it is preferable to make the said anode layer into a transparent electrode. Transparent electrode materials include ITO, IZO, and SnO.2, ZnO and other transparent conductive materials. Among these, IZO (refractive index: 2.1) is more preferable because it is easy to adjust the refractive index when extracting light.
[0033]
When extracting light from the anode layer side, the refractive index of the anode layer is preferably 1.6 to 2.2, and more preferably 1.7 to 2.1.
[0034]
As a method for forming the anode layer, a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, an electron beam deposition method, a CVD method (Chemical Vapor Deposition), an MOCVD method (Metal Oxide Chemical Vapor Deposition), a plasma CVD method, and the like. The method which can form into a film in the dry state is mentioned.
[0035]
The thickness of the anode layer is not particularly limited, but is preferably 10 to 1,000 nm, and more preferably 10 to 200 nm, for example.
[0036]
(Ii) Cathode layer
For the cathode layer, it is preferable to use a metal, an alloy, an electrically conductive compound, a mixture or a content thereof having a small work function (for example, less than 4.0 eV).
Specific examples thereof include sodium, sodium-potassium alloy, cesium, magnesium, lithium, aluminum-lithium alloy, magnesium-silver alloy and other alkali metals, alkaline earth metals, alloys containing these, aluminum, aluminum oxide, Indium, rare earth metals, mixtures of these metals or alloys and organic light-emitting medium materials, mixtures of these metals or alloys and organic electron transporting compounds, and mixtures of metal compounds and organic electron transporting compounds, alone or A combination of two or more types can be mentioned. Furthermore, it is a laminated body of an inorganic compound layer / electrically conductive compound, and an alkali metal compound or an alkaline earth metal compound may be used as the inorganic compound layer.
[0037]
Further, the film thickness of the cathode layer is not particularly limited as in the case of the anode layer, but is specifically preferably 10 to 1,000 nm, and more preferably 10 to 200 nm.
In particular, when the cathode layer is used as a light transmissive material, the following transparent cathode is preferable.
(1) Thin film or island film of 0.1 to 15 nm thickness of the metal
(2) The laminate using an inorganic compound layer
(3) Mixed layer of metal, alloy, metal compound and organic electron transport compound
A transparent conductive material may be further laminated for the purpose of imparting electrical conductivity to the above (1) to (3) or protecting from oxygen and water. About the refractive index of such a transparent cathode, it determines with the refractive index of the outer surface, A preferable value is 1.6-2.2, Furthermore, a preferable value is 1.7-2.1.
[0038]
2. Protective layer
The protective layer is a layer that protects the organic EL element from water and oxygen, and is an intermediate layer that is interposed between the first member and the second member as described above.
(1) Change in refractive index
The method for changing the refractive index of the protective layer is not particularly limited. As a method of changing the refractive index, (i) a method in which the component ratio of the material of the protective layer is continuously changed so that the refractive index is continuously different, and (ii) two or more layers having different refractive indexes. And (iii) a method in which minute holes are provided in the protective layer and the ratio of the holes is changed.
[0039]
Specific examples of the protective layer obtained by the method (i) include SiO.xNyAlOxNy, SiAlOxNyEtc. Of these, SiOxNyIs a high refractive index SiOxAnd low refractive index SiNyThese ratios are calculated from the proportion of SiH as the raw material.FourAnd N2The refractive index is changed by continuously changing the ratio. For example, if x is increased in the range of 0 <x ≦ 2 and 0 <y ≦ 3/2, a low refractive index is obtained. If y is increased, a high refractive index is obtained, and a value of 1.5 to 2.3 is arbitrarily set. Can be set. SiOxNyCan be formed by, for example, a CVD method or the like, similarly to the method of forming the anode. For example, when the film is formed by the CVD method, it is changed by adjusting the gas flow rate. Further, when F is added, a low refractive index is obtained. For example, SiOF (F-added SiOx), F-added AlOx, F-added SiOxNyAnd a refractive index of 1.3 to 1.5 can be realized.
[0040]
As a specific example of the protective layer obtained by the method (ii),
In this case, the refractive index of each layer is preferably smaller than that of the first member and larger than that of the second member, and more preferably smaller from the first member toward the second member.
[0041]
(2) Material
Examples of the material for the protective layer include transparent resins, sealing liquids, and transparent inorganic substances.
In the transparent resin and the sealing liquid, it is preferable to use an aromatic ring-containing compound, a fluorene skeleton-containing compound, a bromine-containing compound, or a sulfur-containing compound as a main component, or to add as a refractive index adjusting agent. This is because such a compound has a relatively high refractive index value and can flexibly adjust the refractive index of the protective layer as necessary.
[0042]
Furthermore, it is also preferable to add a compound having a high refractive index, for example, a metal compound such as alkoxytitanium (dimethoxytitanium or diethoxytitanium) or the like in the transparent resin or the sealing liquid constituting the protective layer.
Thus, by adding alkoxy titanium or the like, the refractive index of the transparent resin or the sealing liquid can be further increased.
[0043]
Examples of the transparent resin that can be used as the material for the protective layer include the following compounds.
Polyphenyl methacrylate (refractive index: 1.57)
Polyethylene terephthalate (refractive index: 1.58)
Poly-o-chlorostyrene (refractive index: 1.61)
Poly-o-naphthyl methacrylate (refractive index: 1.61)
Polyvinyl naphthalene (refractive index: 1.68)
Polyvinylcarbazole (refractive index: 1.68)
Fluorene skeleton-containing polyester (refractive index: 1.61-1.64)
[0044]
Moreover, when using transparent resin for the material of a protective layer, it is also preferable to comprise this from ultraviolet curable resin, visible light curable resin, thermosetting resin, or an adhesive using them. Specific examples thereof include LUX TRACK LCR0278, 0242D (all manufactured by Toa Gosei Co., Ltd.), TB3102 (epoxy system: manufactured by ThreeBond Co., Ltd.), Benefix VL (acrylic system: manufactured by Adel Co., Ltd.), etc. Commercial products.
[0045]
Further, as a transparent inorganic material that can be used as a material constituting the protective layer,
In addition, when using a transparent inorganic material for the material of the protective layer, it is preferable to form the film at a low temperature (100 ° C. or less) and at a low film formation rate so as not to deteriorate the organic EL element. A method such as sputtering, vapor deposition, or CVD is preferred.
Moreover, it is preferable that these transparent inorganic substances are amorphous because they have a high blocking effect on moisture, oxygen, low-molecular monomers, and the like, and control deterioration of the organic EL element.
[0046]
Further, examples of the sealing liquid that can be used as a material constituting the protective layer include fluorinated hydrocarbons and oligomers of fluorinated olefins.
[0047]
(3) Refractive index
The refractive index of the protective layer is particularly preferably 1 to 2.3, and more preferably 1 to 1.9.
[0048]
(4) Thickness
Moreover, there is no restriction | limiting in particular about the thickness of a protective layer, For example, it is preferable to set thickness to 10 nm-1 mm.
The reason for this is that when the thickness of the protective layer is less than 10 nm, the amount of moisture and oxygen permeation may increase. On the other hand, when the thickness of the protective layer exceeds 1 mm, the film thickness increases as a whole and the groove type This is because there are cases in which it cannot be realized.
For this reason, the thickness of the protective layer is more preferably 10 nm to 100 μm.
[0049]
(5) Porous layer
The protective layer preferably includes a porous layer from the viewpoint of a low refractive index. Examples of components of such a porous layer include aerogels and xerogels.
As an example, a porous airgel layer will be described in detail. The airgel layer is obtained by converting silica gel obtained by hydrolysis and polymerization reaction of alkoxysilane into alcohol or CO2.2It can be obtained by drying in a supercritical state above the critical point of the solvent in the presence of the solvent. The refractive index of the airgel layer is 1.03 to 1.4.
[0050]
3. Color conversion layer
The color conversion layer absorbs light emitted from the organic EL element and converts it into a desired light emission color in the case of a phosphor layer having a function of emitting longer wavelength fluorescence or absorbs light emitted from the organic EL element. It may be a color filter. For example, a phosphor layer may be used to convert blue light into green light or red light, or a color filter may be used to extract red, green, and blue light from white light, improving color purity. Therefore, a color filter or a phosphor layer may be used for incident light of the three primary colors of light.
The color conversion layer may be laminated by combining a color filter and a phosphor layer in order to improve color reproducibility, but this laminate may be used as the color conversion layer.
[0051]
Each color conversion layer is preferably arranged corresponding to the position of the light emitting region of the organic EL element, for example, the intersection of the first electrode and the second electrode.
With this configuration, when the organic EL light emitting layer emits light at the intersection of the first electrode and the second electrode, each color conversion layer receives the light and emits light of different colors (wavelengths). Can be taken out.
In this case, in particular, when the organic EL element emits blue light and can be converted into green and red light emission by the color conversion layer, even one organic EL element has blue, green, and red light. Since three primary colors of light can be obtained and full color display is possible, it is preferable.
[0052]
(1) Material
When the color conversion layer is composed of a phosphor layer, the material is not particularly limited. For example, the color conversion layer is composed of only a fluorescent dye and a resin, or a fluorescent dye. And / or a solid state dissolved or dispersed in a binder resin.
When the color conversion layer is made of a color filter, the material is not particularly limited. For example, the color conversion layer is made of a color pigment, or a resin and a color pigment, and the resin and the color pigment are color pigments. Can be obtained by dissolving or dispersing in a pigment resin and / or a binder resin.
[0053]
A specific fluorescent dye will be described. As a fluorescent dye for converting purple light emission from near ultraviolet light to blue light emission in an organic EL element, 1,4-bis (2-methylstyryl) benzene (Bis-MBS), trans Examples thereof include stilbene dyes such as -4,4'-diphenylstilbene (DPS) and coumarin dyes such as 7-hydroxy-4-methylcoumarin (coumarin 4).
[0054]
As for the fluorescent dye in the case where blue, blue-green or white light emission in an organic EL element is converted into green light emission, for example, 2,3,5,6-1H, 4H-tetrahydro-8-trifluoromethylquinolyl Dino (9,9a, 1-gh) coumarin (coumarin 153), 3- (2'-benzothiazolyl) -7-diethylaminocoumarin (coumarin 6), 3- (2'-benzimidazolyl) -7-N, N- Examples thereof include coumarin dyes such as diethylaminocoumarin (coumarin 7), other basic coumarin dye-based dyes such as basic yellow-51, and naphthalimide dyes such as solvent yellow-11 and solvent yellow-116.
[0055]
In addition, regarding a fluorescent dye in the case where light emission from blue to green or white light emission in an organic EL element is converted into light emission from orange to red, for example, 4-dicyanomethylene-2-methyl-6- (p -Cyanine dyes such as -dimethylaminostyryl) -4H-pyran (DCM), 1-ethyl-2- (4- (p-dimethylaminophenyl) -1,3-butadienyl) -pyridinium perchlorate Examples include pyridine dyes such as (pyridine 1), rhodamine dyes such as rhodamine B and rhodamine 6G, and oxazine dyes.
[0056]
Furthermore, various dyes (direct dyes, acid dyes, basic dyes, disperse dyes, etc.) can also be selected as fluorescent pigments if they are fluorescent.
In addition, fluorescent pigments are kneaded in advance into pigment resins such as polymethacrylates, polyvinyl chloride, vinyl chloride vinyl acetate copolymers, alkyd resins, aromatic sulfonamide resins, urea resins, melanin resins, and benzoguanamine resins. It may be converted.
[0057]
On the other hand, the binder resin is preferably a transparent material (light transmittance in visible light is 50% or more). Examples thereof include transparent resins (polymers) such as polymethyl methacrylate, polyacrylate, polycarbonate, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, hydroxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose.
[0058]
Preferable examples of the pigment used for the color filter include phthalocyanine, quinacridone, anthraquinone, pyrrolo-pyrrole and the like.
[0059]
A photosensitive resin to which a photolithography method can be applied is also selected in order to separate and arrange the color conversion layers in a plane. For example, photocurable resist materials having reactive vinyl groups such as acrylic acid, methacrylic acid, polyvinyl cinnamate, and ring rubber are listed. Moreover, when using a printing method, the printing ink (medium) using transparent resin is selected. For example, polyvinyl chloride resin, melamine resin, phenol resin, alkyd resin, epoxy resin, polyurethane resin, polyester resin, maleic acid resin, polyamide resin monomer, oligomer, polymer, or polymethyl methacrylate Transparent resins such as polyacrylate, polycarbonate, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, hydroxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose and the like can be used.
[0060]
(2) Formation method
In the case where the color conversion layer is mainly composed of a fluorescent dye or a dye, it is preferable to form a film by vacuum deposition through a mask from which a desired color conversion layer pattern can be obtained.
On the other hand, when the color conversion layer is made of a fluorescent dye or dye pigment and a resin, the fluorescent dye or dye pigment, the resin and an appropriate solvent are mixed, dispersed or solubilized to form a liquid, and the liquid is The film is formed by a method such as coating, roll coating, or casting, and then patterned into a desired color conversion layer pattern by a photolithography method, or patterned into a desired pattern by a method such as ink jet or screen printing. A conversion layer is preferably formed.
[0061]
(3) Thickness
The thickness of the color conversion layer is not particularly limited as long as it sufficiently receives (absorbs) light emitted from the organic EL element and does not hinder the function of color conversion. For example, the thickness of the color conversion layer is 10 nm to 1,000 μm. The thickness is preferably 0.1 μm to 500 μm, more preferably 2 μm to 100 μm.
This is because when the thickness of the color conversion layer is less than 10 nm, the mechanical strength may be reduced or it may be difficult to laminate. On the other hand, when the thickness of the color conversion layer exceeds 1 mm, the light transmittance is remarkably lowered, the amount of light that can be taken out to the outside is reduced, or it is difficult to make the organic EL light emitting device thinner. .
[0062]
(4) Refractive index
When the color conversion layer is the second member, the refractive index of the color conversion layer is preferably smaller than the refractive indexes of the first member and the protective layer. The refractive index of the color conversion layer is preferably 1.5 to 1.8, and more preferably 1.5 to 1.7.
When the color conversion layer is the first member, the refractive index of the color conversion layer is preferably larger than the refractive indexes of the protective layer and the support substrate. The refractive index of the color conversion layer is preferably 1.6 to 2.3, and more preferably 1.7 to 2.1.
[0063]
5. Sealing member
The sealing member is preferably provided so as to cover at least the light emitting region of the organic EL display device in order to prevent moisture from entering the organic light emitting medium.
As such a sealing member, the same kind of material as that of the support substrate can be used. In particular, a glass plate or a ceramic substrate having a high moisture or oxygen blocking effect can be used. Further, the form of the sealing member is not particularly limited, and for example, a plate shape or a cap shape is preferable. For example, when it is plate-shaped, the thickness is preferably set to a value within the range of 0.01 to 5 mm.
Further, it is preferable that the sealing member is provided with a groove or the like in a part of the support substrate and is press-fitted into the groove, or is fixed to a part of the support substrate using a photo-curing adhesive or the like. It is also preferable to fix.
[0064]
When the sealing member is the second member, the refractive index of the sealing member is preferably smaller than the refractive indexes of the first member and the protective layer. The refractive index of the sealing member is preferably 1.4 to 1.8, and more preferably 1.4 to 1.6.
[0065]
6). Support substrate
The support substrate in the organic EL light emitting device is a member for supporting the organic EL element, the protective layer, and the like, and therefore it is preferable that the support substrate is excellent in mechanical strength and dimensional stability.
Examples of such a support substrate include a support substrate made of an inorganic material, such as a glass plate, a metal plate, and a ceramic plate. Preferred inorganic materials include glass material, silicon oxide, aluminum oxide, titanium oxide, and oxide. Yttrium, germanium oxide, zinc oxide, magnesium oxide, calcium oxide, strontium oxide, barium oxide, lead oxide, sodium oxide, zirconia, sodium oxide, lithium oxide, boron oxide, silicon nitride, soda lime glass, barium strontium Examples thereof include contained glass, lead glass, aluminosilicate glass, borosilicate glass, and barium borosilicate glass.
Preferred organic materials constituting the support substrate include polycarbonate resin, acrylic resin, vinyl chloride resin, polyethylene terephthalate resin, polyimide resin, polyester resin, epoxy resin, phenol resin, silicone resin, fluororesin, polyvinyl alcohol Examples of such resins include polyvinyl resins, polyvinyl pyrrolidone resins, polyurethane resins, epoxy resins, cyanate resins, melamine resins, maleic resins, vinyl acetate resins, polyacetal resins, and cellulose resins.
[0066]
When the support substrate is the second member, the refractive index of the support substrate is preferably smaller than the refractive indexes of the first member and the protective layer. The refractive index of the support substrate is preferably 1.4 to 1.8.
In addition, with such a support substrate, reflection on the substrate surface can be suppressed even when EL light emission is taken out through the support substrate.
For reference, the preferable refractive index of the substrate is as follows.
Methyl methacrylate resin: 1.49
Silicon oxide (SiO2: 1.54
Boron oxide (B2OThree): 1.77
Glass: 1.49-1.50
Tetrafluoroethylene resin: 1.49
[0067]
[Embodiment 1]
FIG. 4 is a schematic view showing one embodiment of the organic EL light emitting device of the present invention. In the drawings, the same reference numerals denote the same members, and descriptions thereof are omitted.
The organic EL
The refractive index of the
[0068]
FIG. 5 is a schematic view showing another embodiment of the organic EL light emitting device of the present invention. In the organic EL
In the organic EL
[0069]
【Example】
[Example 1]
A glass substrate with a transparent electrode (Corning 7059) having a length of 25 mm, a width of 75 mm, and a thickness of 1.1 mm was cleaned with isopropyl alcohol and UV, and then the substrate was placed in a vacuum deposition apparatus (manufactured by Nippon Vacuum Technology Co., Ltd.). Fixed to the holder. The transparent electrode was ITO and the film thickness was 130 nm.
[0070]
Subsequently, copper phthalocyanine (CuPC) and 4,4′-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl (NPD) are used as hole injection materials on a heating board made of molybdenum in a vacuum deposition apparatus. 4,4′-bis (2,2-diphenylvinyl) biphenyl (DPVBi) as an organic light emitting material, tris (8-quinolinol) aluminum (Alq) as an electron injection material, and Li as an alkali metal source. Further, an Al alloy (Si content: 5% by weight) as a material for the lower electrode (cathode) was mounted on the heating board.
[0071]
In this state, the vacuum degree of the vapor deposition apparatus is 655 × 10.-7The pressure was reduced to Pa, and the layers were laminated by a single vacuum drawing without breaking the vacuum state in the middle from the cathode to the formation of the hole injection layer so that the following deposition rate and film thickness were obtained. During the deposition of Alq, the Li source was also heated to form a mixture of the electron injection material and the alkali metal at a molar ratio of 1: 1.
CuPC: Deposition rate of 0.1 to 0.3 nm / sec. , Film thickness 30nm
NPD: Deposition rate of 0.1 to 0.3 nm / sec. , Film thickness 40nm
DPVBi: Deposition rate of 0.1 to 0.3 nm / sec. , Film thickness 50nm
Alq: Li: Deposition rate 0.1 to 0.3 nm / sec. , Film thickness 20nm
Al: Si alloy: Deposition rate of 1.0 to 2.0 nm / sec. , Film thickness 10nm
[0072]
Next, the substrate was moved to a sputtering apparatus, and IZO (refractive index 2.1) of the upper electrode (anode) was formed by sputtering and laminated to 200 nm to produce an organic EL element.
[0073]
Next, as a transparent inorganic film on the upper electrode of the organic EL element, SiOxNy(O / O + N = 50%: Atomic ratio) (refractive index: 1.70) was formed to a thickness of 300 nm by low-temperature plasma CVD. The gas source at this time is silane, N2, O2The RF output was 30 W. Further, Benefix VL (acrylic visible light curable transparent adhesive as transparent resin: manufactured by Adel Co., Ltd., refractive index 1.57) is cast, and a glass substrate (refractive index 1.53) is used as a sealing member. The organic EL display device was manufactured by stacking and irradiating visible light from a sealing member with a halogen lamp to cure the adhesive. Where SiOxNyThe laminate of the Benefix VL layer is a protective layer.
[0074]
Next, a voltage of DC 12 V is applied between the upper electrode (anode, IZO) and the lower electrode (cathode, Al: Si) of the obtained organic EL display device through an active matrix (transistor) circuit. Was emitted.
When the luminance was measured using a color difference meter CS1000 (manufactured by Minolta Co., Ltd.), it was 195 cd / m.2In addition, the efficiency was 4.6 cd / A. Further, the CIE chromaticity coordinates for the obtained blue (blue) light emission are X = 0.15, Y = 0.16, and the change of the chromaticity coordinates is 0 in the range of the viewing angle of −70 ° to 70 °. It was confirmed that there was almost no less than 0.01. Here, the angle when the luminescent color was viewed from the front was defined as 0 °, and the angle when the luminescent color was viewed obliquely was defined as the viewing angle.
[0075]
[Comparative Example 1]
In Example 1, SiOxNyAn organic EL display device was produced in the same manner as in Example 1 except that the film was not formed, and the performance was measured. As a result, the efficiency was 3.8 cd / A, which was inferior to Example 1.
[0076]
[Comparative Example 2]
In Example 1, the protective layer is SiOxNyAn organic EL display device was produced in the same manner as in Example 1 except that the transparent resin and the sealing member were not used. In addition, the performance of the obtained device2Was measured in the same manner as in Example 1. As a result, the efficiency was as low as 3.6 cd / A, and the chromaticity measured from the front was (0.16, 0.18), but when observed obliquely from 30 °, the chromaticity was (0.13, 0.13). 0.12), and the viewing angle characteristic was also inferior to that of Example 1.
[0077]
[Example 2]
In Example 1, SiOxNyThe composition of SiO at the interface with the upper electrode0.1N1.0SiO at the interface with the transparent resin1.7N0.1As described above, an organic EL display device was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the amount ratio of the source gas used for CVD was controlled. SiOxNyThe refractive index was 2.1 at the interface with the upper electrode and 1.6 at the interface with the transparent resin. Si gas source is silane, and nitrogen gas source is N.2As an oxygen gas source, O2The RF output is 50 W and the ratio of oxygen flow rate to nitrogen flow rate (O2: N2) Was first set to 1:12, and gradually changed to 20: 1.
When the performance of the obtained device was measured in the same manner as in Example 1, it was improved to 5.0 cd / A compared with the comparative example.
[0078]
[Example 3]
A tetramethoxysilane oligomer (trade name: Methyl silicate 51, manufactured by Korto Co., Ltd.) and methanol on a glass substrate with a transparent electrode (Corning 7059) (refractive index 1.53) having a length of 25 mm, a width of 75 mm, and a thickness of 1.1 mm. A solution prepared by mixing A at a mass ratio of 47:81 and an alkoxysilane solution prepared by mixing water, 28 mass% ammonia water, and methanol B mixed at a mass ratio of 50: 1: 81 at a mass ratio of 16:17. 700min-1Spin coating was performed at a rotation speed of 10 seconds. Subsequently, after alkoxysilane was gelled, it was immersed in a curing solution of water: 28% by mass ammonia water: methanol = 162: 4: 640 (mass ratio) and cured at room temperature for one day and night. Next, the thin gel compound thus cured was dipped in a 10% by mass isopropanol solution of hexamethyldisilazane for hydrophobization treatment. The thin-film gel compound thus formed on the glass substrate was immersed in isopropanol and washed, and then placed in a high-pressure vessel. The inside of the high-pressure vessel was filled with liquefied carbon dioxide, and conditions of 80 ° C. and 16 MPa. And a silica airgel layer having a film thickness of 30 μm. When the refractive index of this layer was measured, it was as small as 1.1.
[0079]
Next, on the silica airgel layer, SiO1.6F0.1Was provided with a film thickness of 100 nm by plasma CVD. Source gases include silane and O2, F2Was used to control the quantity ratio. The refractive index of this layer was 1.41. Furthermore, continuously F2The flow rate of N, then N2The flow rate of SiOF / SiOx~ SiOxNyAnd the refractive index changed. Thus, a protective layer was formed. Its structure is airgel / SiOF / SiOx~ SiOxNyAnd SiOxNyThe surface composition was x = 0.1 and y = 1.0. SiOxNyThe refractive index of was 2.1.
[0080]
Next, after providing a transparent electrode (IZO) (refractive index 2.1) with a film thickness of 100 nm on the protective layer, each organic layer was provided in the same manner as in Example 1. Further, a
[0081]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to provide an organic EL light emitting device that can prevent a decrease in light emission amount due to an interference effect caused by internal reflection of light, extract more light to the outside, and has excellent viewing angle characteristics. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1a is a diagram showing an example of a relative relationship of refractive indexes according to the present invention.
FIG. 1b is a diagram showing combinations of nx and ny that are not in a relationship defined by the present invention.
FIG. 1c is a diagram showing another combination of nx and ny that is not related to the present invention.
FIG. 2a is a diagram showing a mode of a linear change in the refractive index of a protective layer.
FIG. 2b is a diagram showing an aspect of a curved change in the refractive index of the protective layer.
FIG. 2c is a diagram showing a mode of stepwise change in the refractive index of the protective layer.
FIG. 2d is a diagram showing another stepwise change of the refractive index of the protective layer.
3a is a schematic view showing an embodiment of an organic EL light emitting device according to the invention of
3b is a schematic view showing another embodiment of the organic EL light emitting device according to the invention of
3c is a schematic view showing an embodiment of an organic EL light emitting device according to the invention of claim 3. FIG.
FIG. 3d is a schematic view showing one embodiment of an organic EL light emitting device according to the invention of claim 4;
FIG. 3e is a schematic view showing one embodiment of an organic EL light emitting device according to the invention of claim 5.
FIG. 4 is a schematic view showing one embodiment of an organic EL light emitting device of the present invention.
FIG. 5 is a schematic view showing another embodiment of the organic EL light emitting device of the present invention.
[Explanation of symbols]
100,200 Organic EL light emitting device
2 Support substrate (second member)
10 First electrode
12 Organic light-emitting media
14 Second electrode (first member)
16 Organic EL elements
20 Protective layer
22 color conversion layer (first member) (second member)
24 Sealing member (second member)
n1 Refractive index of the second electrode
n2 refractive index of sealing member or color conversion layer
nx Refractive index at the x position of the protective layer
ny The refractive index at the y position of the protective layer
Claims (8)
前記保護層の屈折率が、第一の部材から第二の部材に向かって増加又は減少していくことにより、保護層と第一の部材の界面における屈折率差と、保護層と第二の部材の界面における屈折率差を小さくし、
前記第一の部材の屈折率がn1であり、前記第二の部材の屈折率がn1と異なるn2であり、前記保護層のx位置における屈折率がnxであり、前記第一の部材と前記第二の部材に挟まれた前記保護層の厚み方向において、前記保護層のx位置より前記第二の部材に近いy位置における屈折率がnyであるとき、|n2−ny|<|n2−nx|、かつ、|n1−ny|>|n1−nx|の関係を満たす屈折率nx及びnyが少なくとも一組存在し、
前記保護層が、多孔質層を含む有機エレクトロルミネッセンス発光装置。The first member, the protective layer, and the second member are provided in this order in the light extraction direction,
By increasing or decreasing the refractive index of the protective layer from the first member toward the second member, the refractive index difference at the interface between the protective layer and the first member, the protective layer and the second member Reduce the refractive index difference at the interface of the member,
The refractive index of the first member is n1, the refractive index of the second member is n2, which is different from n1, the refractive index at the x position of the protective layer is nx, and the first member and the When the refractive index at the y position closer to the second member than the x position of the protective layer is ny in the thickness direction of the protective layer sandwiched between the second members, | n2-ny | <| n2- nx |, and, | n1-ny |> | n1-nx | refractive index nx and ny satisfy the relationship exists at least one set,
The organic electroluminescent light-emitting device in which the said protective layer contains a porous layer .
前記保護層の屈折率が、第二の電極から色変換層に向かって増加又は減少していくことにより、保護層と第二の電極の界面における屈折率差と、保護層と色変換層の界面における屈折率差を小さくし、
前記第二の電極の屈折率がn1であり、前記色変換層の屈折率がn1と異なるn2であり、前記保護層のx位置における屈折率がnxであり、前記第二の電極と前記色変換層に挟まれた前記保護層の厚み方向において、前記保護層のx位置より前記色変換層に近いy位置における屈折率がnyであるとき、|n2−ny|<|n2−nx|、かつ、|n1−ny|>|n1−nx|の関係を満たす屈折率nx及びnyが少なくとも一組存在し、
前記保護層が、多孔質層を含む有機エレクトロルミネッセンス発光装置。The first electrode, the organic light emitting medium, the second electrode, the protective layer, and the color conversion layer are provided in this order in the light extraction direction.
By increasing or decreasing the refractive index of the protective layer from the second electrode toward the color conversion layer, the refractive index difference at the interface between the protective layer and the second electrode, and the protective layer and the color conversion layer Reduce the refractive index difference at the interface,
The refractive index of the second electrode is n1, the refractive index of the color conversion layer is n2, which is different from n1, the refractive index at the x position of the protective layer is nx, the second electrode and the color When the refractive index at the y position closer to the color conversion layer than the x position of the protective layer is ny in the thickness direction of the protective layer sandwiched between the conversion layers, | n2-ny | <| n2-nx | and, | n1-ny |> | n1-nx | refractive index nx and ny satisfy the relationship exists at least one set,
The organic electroluminescent light-emitting device in which the said protective layer contains a porous layer .
前記保護層の屈折率が、第二の電極から封止部材に向かって増加又は減少していくことにより、保護層と第二の電極の界面における屈折率差と、保護層と封止部材の界面における屈折率差を小さくし、
前記第二の電極の屈折率がn1であり、前記封止部材の屈折率がn1と異なるn2であり、前記保護層のx位置における屈折率がnxであり、前記第二の電極と前記封止部材に挟まれた前記保護層の厚み方向において、前記保護層のx位置より前記封止部材に近いy位置における屈折率がnyであるとき、|n2−ny|<|n2−nx|、かつ、|n1−ny|>|n1−nx|の関係を満たす屈折率nx及びnyが少なくとも一組存在し、
前記保護層が、多孔質層を含む有機エレクトロルミネッセンス発光装置。The first electrode, the organic light emitting medium, the second electrode, the protective layer, and the sealing member are provided in this order in the direction of extracting light,
By increasing or decreasing the refractive index of the protective layer from the second electrode toward the sealing member, the refractive index difference at the interface between the protective layer and the second electrode, and the protective layer and the sealing member Reduce the refractive index difference at the interface,
The refractive index of the second electrode is n1, the refractive index of the sealing member is n2, which is different from n1, the refractive index at the x position of the protective layer is nx, and the second electrode and the sealing member When the refractive index at the y position closer to the sealing member than the x position of the protective layer is ny in the thickness direction of the protective layer sandwiched between the stop members, | n2-ny | <| n2-nx | and, | n1-ny |> | n1-nx | refractive index nx and ny satisfy the relationship exists at least one set,
The organic electroluminescent light-emitting device in which the said protective layer contains a porous layer .
前記保護層の屈折率が、第二の電極から支持基板に向かって増加又は減少していくことにより、保護層と第二の電極の界面における屈折率差と、保護層と支持基板の界面における屈折率差を小さくし、
前記第二の電極の屈折率がn1であり、前記支持基板の屈折率がn1と異なるn2であり、前記保護層のx位置における屈折率がnxであり、前記第二の電極と前記支持基板に挟まれた前記保護層の厚み方向において、前記保護層のx位置より前記支持基板に近いy位置における屈折率がnyであるとき、|n2−ny|<|n2−nx|、かつ、|n1−ny|>|n1−nx|の関係を満たす屈折率nx及びnyが少なくとも一組存在し、
前記保護層が、多孔質層を含む有機エレクトロルミネッセンス発光装置。The first electrode, the organic light emitting medium, the second electrode, the protective layer, and the support substrate are provided in this order in the direction of extracting light,
The refractive index of the protective layer increases or decreases from the second electrode toward the support substrate, so that the refractive index difference at the interface between the protective layer and the second electrode and the interface between the protective layer and the support substrate are increased. Reduce the refractive index difference,
The refractive index of the second electrode is n1, the refractive index of the support substrate is n2, which is different from n1, the refractive index at the x position of the protective layer is nx, and the second electrode and the support substrate When the refractive index at the y position closer to the support substrate than the x position of the protective layer is ny in the thickness direction of the protective layer sandwiched between | n2-ny | <| n2-nx | n1-ny |> | n1- nx | refractive index nx and ny satisfy the relationship exists at least one set,
The organic electroluminescent light-emitting device in which the said protective layer contains a porous layer .
前記保護層の屈折率が、色変換層から支持基板に向かって増加又は減少していくことにより、保護層と色変換層の界面における屈折率差と、保護層と支持基板の界面における屈 折率差を小さくし、
前記色変換層の屈折率がn1であり、前記支持基板の屈折率がn1と異なるn2であり、前記保護層のx位置における屈折率がnxであり、前記色変換層と前記支持基板に挟まれた前記保護層の厚み方向において、前記保護層のx位置より前記支持基板に近いy位置における屈折率がnyであるとき、|n2−ny|<|n2−nx|、かつ、|n1−ny|>|n1−nx|の関係を満たす屈折率nx及びnyが少なくとも一組存在し、
前記保護層が、多孔質層を含む有機エレクトロルミネッセンス発光装置。The first electrode, the organic light emitting medium, the second electrode, the color conversion layer, the protective layer, and the support substrate are provided in this order in the direction of extracting light,
Refractive index of the protective layer, by increases or decreases from the color conversion layer toward the support substrate, and the refractive index difference at the interface between the protective layer and the color conversion layer, bending at the interface of the support substrate and the protective layer folding Reduce the rate difference,
The refractive index of the color conversion layer is n1, the refractive index of the support substrate is n2, which is different from n1, and the refractive index at the x position of the protective layer is nx, and is sandwiched between the color conversion layer and the support substrate. In the thickness direction of the protective layer, when the refractive index at the y position closer to the support substrate than the x position of the protective layer is ny, | n2-ny | <| n2-nx | and | n1- ny |> | n1-nx | refractive index nx and ny satisfy the relationship exists at least one set,
The organic electroluminescent light-emitting device in which the said protective layer contains a porous layer .
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